JP2019023526A - Hot water storage type water heater - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、貯湯式温水器に関する。 The present invention relates to a hot water storage type water heater.
従来、温度センサで検出されたタンク内の昇温速度が閾値よりも大きい場合に空焚き状態と判定する貯湯式温水器が知られている。ただし、空焚き状態が発生していない場合であっても何らかの理由で温度が急上昇してしまうと空焚き状態と判定される。 2. Description of the Related Art Conventionally, there is known a hot water storage type hot water heater that determines an empty-running state when a temperature increase rate in a tank detected by a temperature sensor is larger than a threshold value. However, even if the air-fed state does not occur, it is determined as the air-fed state if the temperature suddenly increases for some reason.
例えば、タンク内で沸き上げられた湯が断続的に出湯され、これに応じて水がタンク内に補充されると、タンク内には、湯(高温)と水(低温)との境界層(温度境界層)が発生する。この温度境界層が沸き上げ動作中に温度センサ付近で生じると、温度センサで検出される検出温度が不安定になり急上昇する場合がある。このため、貯湯式温水器は、この急上昇による昇温速度が閾値を超えてしまった場合には、空焚き状態と誤って判定してしまうという問題がある。 For example, when hot water boiled in a tank is intermittently discharged and water is replenished in the tank accordingly, a boundary layer between hot water (high temperature) and water (low temperature) ( Temperature boundary layer). If this temperature boundary layer occurs in the vicinity of the temperature sensor during the boiling operation, the detected temperature detected by the temperature sensor may become unstable and rapidly increase. For this reason, the hot water storage type hot water heater has a problem that, when the rate of temperature increase due to this rapid rise exceeds a threshold value, it is erroneously determined to be in an empty state.
そこで、特許文献1には、空焚きによる昇温のタイミングと温度境界層による昇温のタイミングとに違いがあることを利用して、所定期間におけるタンクの内の昇温速度に基づいて空焚きを判定する方法が開示されている。
Therefore,
具体的には、空焚きに起因するタンク内の昇温が沸き上げ運転後から速い段階で発生するのに対して、温度境界層に起因する昇温は、沸き上げ運転の開始後からかなりの時間が経過してから発生する。したがって、特許文献1記載の貯湯式温水器では、沸き上げ運転の開始から一定時間が経過するまでの間(限定時間)でのみ空焚きの判定を行う。
Specifically, the temperature rise in the tank caused by emptying occurs at an early stage after the boiling operation, whereas the temperature rise caused by the temperature boundary layer is considerably increased from the start of the boiling operation. Occurs after time has passed. Therefore, in the hot water storage type hot water heater described in
しかしながら、例えば、低容量の貯湯タンクが用いられたり、沸き上げ用に高出力のヒータが用いられると、温度境界層に起因する昇温も沸き上げ運転後から速い段階で発生する可能性がある。そのため、温度境界層に起因する昇温を空焚きによるものと誤って判定してしまう場合が考えれる。 However, for example, when a low-capacity hot water storage tank is used or a high-output heater is used for boiling, the temperature rise caused by the temperature boundary layer may occur at a fast stage after the boiling operation. . For this reason, there may be a case where the temperature rise caused by the temperature boundary layer is erroneously determined to be caused by emptying.
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、その目的は、空焚きを精度よく判定可能な貯湯式温水器を提供することである。 This invention is made | formed in view of such a situation, The objective is to provide the hot water storage type | formula water heater which can determine emptying with high precision.
本発明の一態様は、タンク内に流入した湯水をヒータにより加熱して給湯する貯湯式温水器であって、前記ヒータにより加熱された湯水と前記タンク内に流入した湯水とによって当該タンク内に形成される温度境界層の有無を判定する第1判定部と、前記ヒータに通電しても前記第1判定部により前記温度境界層が検出されない場合には、前記ヒータによる空焚きが発生していると判定する第2判定部と、を備えることを特徴とする、貯湯式温水器である。 One aspect of the present invention is a hot water storage water heater that heats and supplies hot water that has flowed into a tank with a heater, and the hot water that has been heated by the heater and the hot water that has flowed into the tank into the tank. A first determination unit that determines the presence or absence of a temperature boundary layer to be formed, and if the temperature boundary layer is not detected by the first determination unit even when the heater is energized, an air blown by the heater occurs. It is a hot water storage type water heater characterized by including the 2nd judgment part judged to be.
本発明の一態様は、上述の貯湯式温水器であって、前記タンクは、前記ヒータにより加熱された湯水が上部から流出し、新たな湯水が下部から流入する構造を備える。 One aspect of the present invention is the above-described hot water storage type water heater, wherein the tank has a structure in which hot water heated by the heater flows out from the upper part and new hot water flows in from the lower part.
本発明の一態様は、上述の貯湯式温水器であって、前記タンクの高さ方向に複数設けられた温度検出部を更に備え、前記第1判定部は、前記各温度検出部で検出された温度に基づいて、前記温度境界層の有無を検出する。 One aspect of the present invention is the above-described hot water storage type water heater, further comprising a plurality of temperature detection units provided in a height direction of the tank, wherein the first determination unit is detected by each of the temperature detection units. The presence or absence of the temperature boundary layer is detected based on the measured temperature.
本発明の一態様は、上述の貯湯式温水器であって、前記第1判定部は、前記各温度検出部で検出された温度の昇温速度が所定の閾値以上である場合には、前記温度境界層が形成されていないと判定する。 One aspect of the present invention is the above-described hot water storage type water heater, wherein the first determination unit is configured such that when the temperature increase rate of the temperature detected by each of the temperature detection units is equal to or greater than a predetermined threshold value, It is determined that the temperature boundary layer is not formed.
以上説明したように、本発明によれば、空焚きを精度よく判定することができる。 As described above, according to the present invention, it is possible to accurately determine idling.
以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態は特許請求の範囲にかかる発明を限定するものではない。また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。なお、図面において、同一又は類似の部分には同一の符号を付して、重複する説明を省く場合がある。また、図面における要素の形状及び大きさなどはより明確な説明のために誇張されることがある。 Hereinafter, the present invention will be described through embodiments of the invention, but the following embodiments do not limit the invention according to the claims. In addition, not all the combinations of features described in the embodiments are essential for the solving means of the invention. In the drawings, the same or similar parts may be denoted by the same reference numerals and redundant description may be omitted. In addition, the shape and size of elements in the drawings may be exaggerated for a clearer description.
以下、本発明の一実施形態に係る貯湯式温水器を、図面を用いて説明する。
図1は、本発明の一実施形態に係る貯湯式温水器Aの概略構成の一例を示す図である。
Hereinafter, a hot water heater according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a diagram illustrating an example of a schematic configuration of a hot water storage water heater A according to an embodiment of the present invention.
貯湯式温水器Aは、給水管1、第1バイパス管2、給湯管3、混合弁4、第2バイパス管5、フィルタ6、逆止弁7、第1温度検出部8、第1電磁弁9、第2電磁弁10、第2温度検出部11、遮断弁12、水抜き栓13、タンク14、ヒータ15、第3温度検出部16、及び制御装置17を備える。
The hot water storage type water heater A includes a
給水管1は、タンク14に接続されている。これにより、給水管1を流通した水は、タンク14内に供給される。
The
第1バイパス管2は、給水管1の第1分岐部30から分岐され、混合弁4に接続されている。具体的には、第1バイパス管2は、一端が給水管1の第1分岐部30に連通され、他端が混合弁4に連通されている。
給湯管3は、一端がタンク14の上部に連通され、他端が自動水栓100に連通されている。
The
One end of the hot
混合弁4は、給湯管3の途中に設けられる。混合弁4には、給水管1から分岐された第1バイパス管2が連通されている。これにより、混合弁4では、給水管1から供給される水と給湯管3から供給される高温の湯が混合される。また、混合弁4の内部には、図示しないサーモスタット等の自動温度調節器が設けられる。したがって、この自動温度調節器により、混合後の温水(混合水)は、ユーザ等の使用に適した所定温度(例えば38℃〜42℃)となるように、湯水の混合比率が制御される。
The mixing valve 4 is provided in the middle of the hot
第2バイパス管5は、給水管1の第2分岐部31から分岐され、混合弁4と自動水栓100との間の給湯管3に接続される。具体的には、第2バイパス管5は、一端が給水管1の第2分岐部31に連通され、他端が混合弁4と自動水栓100との間の給湯管3に連通される。なお、第2分岐部31は、第1分岐部30よりも上流側に設けられている。
The second bypass pipe 5 is branched from the
フィルタ6は、給水管1において、第2分岐部31の上流側に設けられている。フィルタ6は、給水管1内を流通する水のゴミを除去する。
逆止弁7は、給水管1において、第2分岐部31の上流側に設けられている。逆止弁7は、給水管1内を流通する水の逆流を防止する。
The filter 6 is provided on the upstream side of the
The check valve 7 is provided on the upstream side of the
第1温度検出部8は、給水管1において、第2分岐部31の上流側に設けられている。第1温度検出部8は、給水管1内を流通する水の温度を検出し、その検出結果を制御装置17に送信する。
The first
第1電磁弁9は、第1分岐部30と第2分岐部31との間の給水管1に設けられており、その給水管1の経路を開放又は閉塞する。なお、第1電磁弁9は、制御装置17によって開状態又は閉状態に制御される。
The
第2電磁弁10は、第2バイパス管5に設けられており、その第2バイパス管5の経路を開放又は閉塞する。なお、第2電磁弁10は、制御装置17によって開状態又は閉状態に制御される。
The second
第2温度検出部11は、給湯管3における混合弁4の下流側に設けられている。この第2温度検出部11は、混合弁4から自動水栓100に供給される混合水の温度を検出し、その検出結果を制御装置17に送信する。
The
遮断弁12は、タンク14と混合弁4との間の給湯管3に設けられている。この遮断弁12は、自然対流により、タンク14内の熱湯が、タンク14外に流出することを防止する。
The
水抜き栓13は、給水管1の下流側に設けられている。この水抜き栓13は、メンテナンス時などでタンク14内の水を抜きたい場合に開弁すること、そのタンク14内の水を抜く。
The
タンク14は、例えば金属材料などにより中空状の缶体として構成され、給水管1から流入した水を貯留する。
The
ヒータ15は、タンク14の内に設けられている。このヒータ15は、制御装置17の制御に基づいて、タンク14内の水を所定の温度に加熱する。
The
第3温度検出部16は、タンク14に複数設けられている。具体的には、複数の第3温度検出部16は、タンク14の高さ方向に所定の間隔で設けられた、例えば、サーミスタである。
A plurality of third temperature detectors 16 are provided in the
各第3温度検出部16は、設置位置に対応するタンク14内の温度を検出する。そして、各第3温度検出部16は、検出した温度を制御装置17に送信する。本実施形態では、2つの第3温度検出部16がタンク14の高さ方向に設けられている場合を説明するが、本発明はこれに限定されず、2つ以上の第3温度検出部16がタンク14の高さ方向に設けられていればよい。なお、以下の説明において、2つの第3温度検出部16のうち、タンク14の高さ方向において下側に設けられた第3温度検出部16を「下側温度センサ16a」と称し、上側に設けられた第3温度検出部16を「上側温度センサ16b」と称する。そして、下側温度センサ16aは、ヒータ15の近傍におけるタンク14の表面に設けられている。
Each third temperature detector 16 detects the temperature in the
制御装置17は、第1電磁弁9及び第2電磁弁10のそれぞれを開状態又は閉状態に制御する。具体的には、貯湯式温水器Aが通常の出湯運転中において、自動水栓100の内部に設けられた検知センサが手などの物体を検知すると、その検知結果が制御装置17に送信される。したがって、制御装置17は、通常の出湯運転中において、上記検知センサが手などの物体を検知した場合には、第1電磁弁9を開弁状態に制御する。これにより、混合水が自動水栓100から給水されるとともに、その給水された混合水に相当する量の水が給水管1を介してタンク14に流入する。
The
制御装置17は、貯湯式温水器Aが出湯運転中には第2電磁弁10を常に閉弁状態に制御する。一方、制御装置17は、貯湯式温水器Aが出湯運転中以外及び高温出湯検知時には、第2電磁弁10を開弁状態に制御する。これにより、制御装置17は、停電時や混合弁4が故障した場合等に給湯管3を流通する高温の湯水に対して水を混合させることで、当該高温の湯水が自動水栓100から給水されることを防止する。なお、制御装置17は、第2温度検出部11からの検出信号に基づいて、給湯管3の湯水が高温であることを検知する(上記高温出湯検知)ことができる。
The
制御装置17は、電源D(例えば、商用電源)からの電力をヒータ15に通電することでタンク14内に貯湯した湯水を沸き上げ温度まで沸き上げる、いわゆる沸き上げ運転を実施する。この沸き上げ運転は、所定期間内における複数の時間帯の各時間帯で実行される。例えば、制御装置17は、1日を複数の時間帯で区分し、その区分した時間帯ごとに沸き上げ運転を実行する。
ここで、制御装置17は、沸き上げ運転時において、空焚き防止制御を実行する。この空焚き防止制御とは、沸き上げ運転時において空焚きの有無を判定し、その判定結果に応じて沸き上げ運転を停止又は継続する制御である。なお、空焚きとは、タンク14内に湯水が無い状態でヒータ15が通電されることをいう。
以下に、本実施形態に係る制御装置17の空焚き防止制御について、具体的に説明する。
The
Here, the
Below, the emptying prevention control of the
以下に、本実施形態に係る制御装置17の構成について、図2を用いて説明する。図2は、本実施形態に係る制御装置17の概略構成図である。
Below, the structure of the
図2に示すように、制御装置17は、ヒータ用リレー18、取得部19、記憶部20、第1判定部21、第2判定部22、及び制御部23を備える。
As shown in FIG. 2, the
ヒータ用リレー18は、電源D及びヒータ15の間に電気的に接続される。ヒータ用リレー18は、制御部23により接点が開閉される。すなわち、ヒータ用リレー18の接点が閉状態に制御されると、電源Dからの電力がヒータ15に供給される。これにより、ヒータ15が発熱する。一方、ヒータ用リレー18の接点が開状態に制御されると、電源Dからヒータ15への電力の供給が停止される。これにより、ヒータ15の発熱が停止する。
The
取得部19は、下側温度センサ16a及び上側温度センサ16bのそれぞれからタンク14内の温度Tを一定周期ごとに取得する。そして、取得部19は、取得した各温度Tをデータログとして記憶部20に格納する。
The
記憶部20は、第1記憶部211及び第2記憶部212を備える。
The
第1記憶部211には、沸き上げ運転時においてヒータ15に通電されている場合に、下側温度センサ16aが検出した温度T1がデータログ(以下、「下側空だき判定用温度ログ」という。)として格納される。この第1記憶部211に下側空だき判定用温度ログとして格納される温度T1のデータ数は、最新のN1個に設定される。したがって、第1記憶部211に最新のN1個の温度T1が格納されている状態で、下側温度センサ16aから新たな温度T1を取得した場合には、下側空だき判定用温度ログのうち最も古い温度T1を削除し、その新たな温度T1を下側空だき判定用温度ログとして第1記憶部211に格納される。
In the
第2記憶部212には、沸き上げ運転時においてヒータ15に通電されている場合に、上側温度センサ16bが検出した温度T2がデータログ(以下、「上側空だき判定用温度ログ」という。)として格納される。この第2記憶部212に上側空だき判定用温度ログとして格納される温度T2のデータ数は、最新のN2個に設定される。したがって、第2記憶部212に最新のN2個の温度T2が格納されている状態で、上側温度センサ16bから新たな温度T2を取得した場合には、上側空だき判定用温度ログのうち最も古い温度T2を削除し、その新たな温度T2を上側空だき判定用温度ログとして第2記憶部212に格納される。なお、N2とN1とは同一の値であってもよいし、互いに異なる値であってもよい。
なお、新たな温度T1が下側空だき判定用温度ログとして、新たな温度T2が上側空だき判定用温度ログとして記憶部20に格納されることを、「更新」という。
In the
The storage of the new temperature T 1 in the storage unit 20 as the lower empty determination temperature log and the new temperature T 2 as the upper empty determination temperature log is referred to as “update”.
第1判定部21は、ヒータ15により加熱された湯水とタンク14内に流入した湯水とによってそのタンク14内に形成される温度境界層の有無を判定する。本実施形態の温度境界層は、タンク14内で沸き上げられた湯水がタンク14の上部から断続的に流出し、これに応じて新たな水がタンク内の下部から流入することで形成される。したがって、タンク14内において、温度境界層の上側にはヒータ15により加熱された高温の湯水(以下、「第1の湯水」という。)が貯留し、下側にはヒータ15により加熱される前の低温の湯水(以下、「第2の湯水」という。)が貯留する。したがって、当然ながら、第1の湯水は、第2の湯水よりも高い温度となる。
The
例えば、第1判定部21は、下側温度センサ16a及び上側温度センサ16bのそれぞれで検出された温度に基づいて、タンク14内に形成される温度境界層の有無を判定する。具体的には、第1判定部21は、下側温度センサ16aで検出された温度T1の昇温速度(以下、「第1の昇温速度」という。)が第1閾値T1thr以上であり、且つ上側温度センサ16bで検出された温度T2の昇温速度(以下、「第2の昇温速度」という。)が第2の閾値T2thr以上である場合には、タンク14内に温度境界層が形成されていないと判定する。
For example, the
この第1の昇温速度が第1閾値T1thr以上であり、且つ第2の昇温速度が第2閾値T2thr以上である場合とは、タンク14内において温度が異なる領域が存在しないことを示し、これはタンク14内に温度境界層が形成されていないことを意味する。
When the first temperature rising rate is equal to or higher than the first threshold T 1thr and the second temperature rising rate is equal to or higher than the second threshold T 2thr , there is no region where the temperature is different in the
一方、第1判定部21は、第1の昇温速度が第1閾値T1thr未満の場合と第2の昇温速度が第2の閾値未満である場合の少なくともいずれかである場合には、タンク14内に温度境界層が形成されていると判定する。例えば、第1判定部21は、第1の昇温速度が第1閾値T1thr以上であり、且つ第2の昇温速度が第2の閾値未満である場合には、タンク14内に温度境界層が形成されていると判定する。
なお、第1閾値T1thr及び第2閾値T2thrは、空焚きの可能性があるときの昇温速度であり、例えば、同一の値であってもよいし、第2閾値T2thrが第1閾値T1thrよりも低い値にしてもよい。また、第1閾値T1thr及び第2閾値T2thrは、タンク14の容量等によって変更することが可能である。
On the other hand, when the
Note that the first threshold value T 1thr and the second threshold value T 2thr are temperature rising speeds when there is a possibility of emptying, and may be the same value, for example, or the second threshold value T 2thr may be the first threshold value T 2thr . A value lower than the threshold T 1thr may be used. Further, the first threshold T 1thr and the second threshold T 2thr can be changed according to the capacity of the
第2判定部22は、ヒータ15による空焚きの有無を判定する。具体的には、第2判定部22は、ヒータ15が通電されたとしても第1判定部21により温度境界層が形成されていることが判定されない場合には、ヒータ15による空焚きが発生していると判定する。これは、温度境界層が形成されてないことはタンク14内に湯水が貯留されていないことを示すためである。
したがって、第2判定部22は、ヒータ15が通電され、第1判定部21により温度境界層が形成されていると判定された場合には、ヒータ15による空焚きが発生していないと判定する。
The
Therefore, when the
制御部23は、ヒータ用リレー18の接点を開閉することで、ヒータ15への通電を制御する。制御部23は、沸き上げ運転時において第2判定部22により空焚きが発生していると判定された場合には、ヒータ15への通電を停止する。
一方、制御部23は、沸き上げ運転時において第2判定部22により空焚きが発生していないと判定された場合には、ヒータ15への通電を継続する。
The
On the other hand, the
次に、本実施形態に係る制御装置17の空焚き防止制御の動作について、図3を参照して説明する。図3は、本実施形態に係る空焚き防止制御の動作のフロー図である。
Next, the operation of the idling prevention control of the
まず、制御部23は、ヒータ用リレー18の接点を閉状態に制御することで、ヒータ15に通電する。これにより、制御装置17は、沸き上げ運転を開始する(ステップS101)。
First, the
取得部19は、沸き上げ運転が開始されると、第1記憶部211に格納されている下側空だき判定用温度ログと、第2記憶部212に格納されている上側空だき判定用温度ログとをすべて削除(クリア)する(ステップS102)。これは、第1記憶部211及び第2記憶部212に前回の沸き上げ運転時の温度のデータが残っている場合があるためである。
When the boiling operation is started, the
取得部19は、下側温度センサ16aからタンク14内の温度T1と、上側温度センサ16bからタンク14内の温度T2とを取得する(ステップS103)。そして、取得部19は、取得した温度T1を第1記憶部211に下側空だき判定用温度ログとして格納することで、下側空だき判定用温度ログを更新する。また、取得部19は、取得した温度T2を第2記憶部212に上側空だき判定用温度ログとして格納することで、上側空だき判定用温度ログを更新する(ステップS104)。
第1判定部21は、下側空だき判定用温度ログが更新されると、第1記憶部211に格納されている下側空だき判定用温度ログの最小値T1minを抽出する。そして、第1判定部21は、ステップS103で取得した温度T1が最小値T1min以上か否かを判定する(ステップS105)。
When the lower empty determination temperature log is updated, the
第1判定部21は、ステップS103で取得した温度T1が最小値Tmin未満であると判定した場合には、ステップS102に戻る。一方、第1判定部21は、ステップS103で取得した温度T1が最小値T1min以上であると判定した場合には、第2記憶部212に格納されている上側空だき判定用温度ログの最小値T2minを抽出する。そして、第1判定部21は、ステップS103で取得した温度T2が最小値T2min以上か否かを判定する(ステップS106)。
The
第1判定部21は、ステップS103で取得した温度T2が最小値T2min未満であると判定した場合には、ステップS102に戻る。一方、第1判定部21は、ステップS103で取得した温度T2が最小値T2min以上であると判定した場合には、温度T1が保温温度Toff以上であるか否かを判定する(ステップS107)。ここで、保温温度Toffとは、タンク14内の湯水を保温する温度である。第1判定部21により温度T2が保温温度Toff以上であると判定された場合には、制御部23は、ヒータ用リレー18の接点を開状態に制御することで、ヒータ15への通電を停止する。これにより、沸き上げ運転が完了する(ステップS108)。
The
一方、第1判定部21は、温度T1が保温温度Toff未満であると判定した場合には、第1記憶部211に格納されている更新後の下側空だき判定用温度ログのうち、最大値T1max及び最小値T1minを抽出する。そして、第1判定部21は、最大値T1maxと最小値T1minとの差分値(最大値T1max−最小値T1min)が第1閾値T1thr以上か否かを判定する(ステップS109)。この差分値(最大値T1max−最小値T1min)は、上述した第1の昇温速度に相当する。
On the other hand, the
第1判定部21は、差分値(最大値T1max−最小値T1min)が第1閾値T1thr未満であると判定した場合には、ステップ103に戻る。これは空焚きの可能性がないためである。
If the
第1判定部21は、差分値(最大値T1max−最小値T1min)が第1閾値T1thr以上であると判定した場合には、タンク14内に温度境界層が形成されているか否かを判定する。これは、ステップS109での昇温は、空焚きに起因するものである可能性があるが、温度境界層に起因する昇温なのか、沸き上げ運転に起因する昇温なのかの区別がつかないためである。
If the
具体的には、まず第1判定部21は、第2記憶部212に格納されている更新後の上側空だき判定用温度ログのうち、最大値T2max及び最小値T2minを抽出する。そして、第1判定部21は、最大値T2maxと最小値T2minとの差分値(最大値T2max−最小値T2min)が第2閾値T2thr以上か否かを判定する(ステップS110)。なお、この差分値(最大値T2max−最小値T2min)は、上述した第2の昇温速度に相当する。
Specifically, the
第1判定部21は、差分値(最大値T2max−最小値T2min)が第2閾値T2thr未満であると判定した場合には、タンク14内に温度境界層が形成されていると判定する。したがって、第2判定部22は、空焚きが発生していないと判定して、ステップS103に戻る。
The
一方、第1判定部21は、差分値(最大値T2max−最小値T2min)が第2閾値T2thr以上であると判定した場合には、タンク14内に温度境界層が形成されていないと判定する。したがって、第2判定部22は、空焚きが発生していると判定する(ステップS111)。
On the other hand, the
制御部23は、第2判定部22により空焚きが発生していると判定された場合には、ヒータ用リレー18の接点を開状態に制御することで、ヒータ15への通電を停止する(ステップS112)。
When it is determined by the
次に、本実施形態の空焚き防止制御による効果について、図4を用いて説明する。図4は、本実施形態に係る空焚き防止制御による効果を説明する図である。 Next, the effect of the airing prevention control of this embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 4 is a diagram for explaining the effect of the airing prevention control according to the present embodiment.
従来の貯湯式温水器は、ヒータ15の近傍におけるタンク14の表面に設けられている温度センサ(本実施形態に係る下側温度センサ16aに相当)の検出結果を用いて、タンク14内の昇温速度を測定する。そして、従来の貯湯式温水器は、この測定した昇温速度が閾値(本実施形態に係る第1閾値T1thr)よりも大きい場合に空だき状態と判定する。しかしながら、この方法では、沸き上げ動作中に温度境界層が下側温度センサ16a付近で生じると、自然対流により下側温度センサ16aで検出される温度が急上昇する。このため、従来の貯湯式温水器は、この急上昇による昇温速度が第1閾値T1thrを超えてしまった場合には、空だき状態と誤って判定してしまう。
A conventional hot water storage type hot water heater uses a detection result of a temperature sensor (corresponding to the
一方、貯湯式温水器Aは、昇温速度が第1閾値T1thr以上である場合には、温度境界層の有無を判定することで、温度境界層に起因する昇温を空焚きに起因する昇温であると誤判定することを防止することができる。
例えば、図4に示すように、貯湯式温水器Aでは、タンク14の高さ方向において、下側温度センサ16aよりも上側の位置に上側温度センサ16bを設ける。この上側温度センサ16bが設けられる位置は、沸き上げ動作中に温度境界層が下側温度センサ16a付近で生じても、上側温度センサ16bで検出される昇温速度に影響がない位置、又は影響があったとしても下側温度センサ16a付近での昇温速度と比較して識別可能なレベルまで昇温速度が低い位置である。そのため、第2閾値T2thrは、上記影響を考慮して設定される。
On the other hand, when the temperature rising rate is equal to or higher than the first threshold value T 1thr , the hot water storage water heater A is caused by emptying the temperature rising due to the temperature boundary layer by determining the presence or absence of the temperature boundary layer. It is possible to prevent erroneous determination that the temperature is rising.
For example, as shown in FIG. 4, in the hot water storage type water heater A, an
ここで、空だきが発生した場合には、タンク14全体が急上昇するため、下側温度センサ16aの昇温速度が第1閾値T1thr以上となり、上側温度センサ16bの昇温速度が第2閾値T2thr以上となる。一方、下側温度センサ16a付近で温度境界層が形成された場合には、下側温度センサ16aの昇温速度が第1閾値T1thr以上となり、上側温度センサ16bの昇温速度が第2閾値T2thr未満となる。
Here, when emptying occurs, the
そのため、貯湯式温水器Aは、下側温度センサ16a及び上側温度センサ16bで検出された温度の昇温速度に基づいて温度境界層の有無を検出することで、空焚きを精度よく判定することができる。
Therefore, the hot water storage type water heater A can accurately determine the emptying by detecting the presence / absence of the temperature boundary layer based on the temperature increase rate detected by the
ところで、本実施形態とは異なる空焚き判定方法(空焚きの有無を判定する方法)として、試験通電期間を定め、その試験通電期間においてタンク14内のヒータ15へ通電(試験通電)した後に、そのヒータ15への試験通電を停止して、余熱によるタンク14の温度上昇が所定値を超えた場合に空焚きが発生したと判定する方法が考えられる。しかしながら、この方法を用いると、貯湯式温水器は、試験通電による空焚き判定方法において空焚きではないと判定された場合に、沸き上げ運転を実施することになる。そのため、タンク14内の湯を沸き上げるには、試験通電と沸き上げ運転のそれぞれでヒータ用リレー18の接点を開閉させることになり、ヒータ用リレー18の接点寿命が低下する。
By the way, after determining a test energizing period as a method for determining airing different from the present embodiment (method for determining the presence or absence of airing), energizing the
一方、本実施形態の貯湯式温水器Aは、沸き上げ運転時において空焚きの有無を判定する処理を実施し、空焚きが発生していないと判定した場合には、ヒータ15への通電を停止せず、タンク14内の湯水が保温温度Toffになるまで沸き上げ運転を行う。したがって、貯湯式温水器Aは、タンク14内の湯水が保温温度Toffになるまでにヒータ用リレー18の接点の開閉が1回のみで済む。そのため、貯湯式温水器Aは、ヒータ用リレー18の接点の開閉回数を削減でき、ヒータ用リレー18の接点寿命の低下を抑制することができる。
On the other hand, the hot water storage type water heater A of the present embodiment performs a process of determining whether or not there is an airing during the boiling operation, and if it is determined that no airing has occurred, the
以上、この発明の実施形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計等も含まれる。 The embodiment of the present invention has been described in detail with reference to the drawings. However, the specific configuration is not limited to this embodiment, and includes designs and the like that do not depart from the gist of the present invention.
(変形例1)上記実施形態では、制御装置17は、第2判定部22により空焚きが発生していると判定された場合には、空焚きが発生している旨を、例えば表示灯の点灯で報知するが、これに限定されない。例えば、制御装置17は、第2判定部22により空焚きが発生していると判定された場合には、貯湯式温水器Aを管理する管理人(又は貯湯式温水器Aが導入されている建物もの管理人)の通信端末に有線又は無線で通知してもよい。この通信端末は、通信可能な端末であればどのような端末であってもよく、例えば、スマートフォン等の携帯電話、タブレット端末、及びPC(Personal Computer)等である。
(Modification 1) In the above embodiment, when the
(変形例2)上記実施形態では、貯湯式温水器Aが先止め式である場合について説明したが、本発明はこれに限定されない。例えば、貯湯式温水器Aは、元止め式であってもよい。 (Modification 2) In the above embodiment, the case where the hot water storage type water heater A is the first stop type has been described, but the present invention is not limited to this. For example, the hot water storage type water heater A may be a former stop type.
(変形例3)上記実施形態では、貯湯式温水器Aは、ヒータ15に通電している場合に空焚き防止制御を実施したが、本発明はこれに限定されない。例えば、貯湯式温水器Aは、下側温度センサ16aの昇温速度が第1閾値T1thr以上となった場合にヒータ15への通電を停止して温度境界層の有無を判定してもよい。
(Modification 3) In the above-described embodiment, the hot water storage type water heater A performs the idling prevention control when the
上述したように、貯湯式温水器Aは、ヒータ15により加熱された湯水とタンク14内に流入した湯水とによって当該タンク14内に形成される温度境界層の有無を判定する第1判定部21と、ヒータ15に通電しても第1判定部により前記温度境界層が検出されない場合には、ヒータによる空焚きが発生していると判定する第2判定部22と、を備える。これにより、貯湯式温水器Aは、ヒータ用リレー18の接点寿命の低下を抑制するとともに、空焚きを精度よく判定することができる。
As described above, the hot water storage water heater A is the
また、貯湯式温水器Aは、ヒータ15への通電を中断した後に、タンク14内の昇温速度に応じて空焚きの有無を判定する。そのため、貯湯式温水器Aは、温度境界層に起因する昇温と空焚きによる昇温とを容易に区別することができる。
In addition, the hot water storage type water heater A determines the presence or absence of airing according to the temperature increase rate in the
また、貯湯式温水器Aは、第1閾値T1thr及び第2閾値T2thrを、過昇防止装置が作動する閾値より低い値に設定する。これにより、貯湯式温水器Aは、過昇防止装置が作動する前に空焚きをより精度良く検出することができる。 Moreover, the hot water storage type water heater A sets the first threshold value T 1thr and the second threshold value T 2thr to values lower than the threshold values at which the over-rise prevention device operates. Thereby, the hot water storage type hot water heater A can detect the emptying more accurately before the excessive rise prevention device operates.
また、貯湯式温水器Aのタンク14は、ヒータ15により加熱された湯水が上部から流出し、新たな湯水が下部から流入する構造を備える。これにより、貯湯式温水器Aのタンク14内に温度境界層が形成されやすくなり、本発明がより有用となる。
Moreover, the
また、貯湯式温水器Aは、タンク14の高さ方向に複数設けられた第3温度検出部16を更に備える。そして、貯湯式温水器A、各第3温度検出部16で検出された温度に基づいて、温度境界層の有無を検出する。これにより、貯湯式温水器Aは、空焚きを精度よく判定することができる。なお、各第3温度検出部16の設置位置は、タンク14の高さ方向の位置がそれぞれ異なっていればよく、タンク14の水平方向の位置には特に限定されない。したがって、タンク14の高さ方向に複数設けられた第3温度検出部16の水平方向の位置は、互いに同じであってもよいし、異なっていてもよい。
The hot water storage type water heater A further includes a third temperature detection unit 16 provided in a plurality in the height direction of the
また、貯湯式温水器Aは、各第3温度検出部16で検出された温度の昇温速度が所定の閾値を超えた場合にはヒータ15による空焚きが発生していると判定する。これにより、貯湯式温水器Aは、空焚きを精度よく判定することができる。
Further, the hot water storage type hot water heater A determines that the emptying by the
A 貯湯式温水器
14 タンク
15 ヒータ
16 第3温度検出部
17 制御装置
18 ヒータ用リレー
19 取得部
20 記憶部
21 第1判定部
22 第2判定部
23 制御部
A
Claims (4)
前記ヒータにより加熱された湯水と前記タンク内に流入した湯水とによって当該タンク内に形成される温度境界層の有無を判定する第1判定部と、
前記ヒータに通電しても前記第1判定部により前記温度境界層が形成されていないと判定された場合には、前記ヒータによる空焚きが発生していると判定する第2判定部と、
を備えることを特徴とする、貯湯式温水器。 A hot water heater that heats hot water flowing into the tank by a heater and supplies hot water,
A first determination unit for determining the presence or absence of a temperature boundary layer formed in the tank by hot water heated by the heater and hot water flowing into the tank;
A second determination unit that determines that the heater has generated air if the temperature determination layer is determined not to be formed by the first determination unit even when the heater is energized;
A hot water storage type water heater characterized by comprising.
前記第1判定部は、前記各温度検出部で検出された温度に基づいて、前記温度境界層の有無を検出する、請求項1又は請求項2に記載の貯湯式温水器。 A plurality of temperature detection units provided in the height direction of the tank;
The hot water storage water heater according to claim 1 or 2, wherein the first determination unit detects the presence or absence of the temperature boundary layer based on the temperature detected by each of the temperature detection units.
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