JP2022150050A - water heater - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、給水通路と出湯通路とを短絡して熱交換器をバイパスするバイパス通路を有する給湯装置に関する。 TECHNICAL FIELD The present invention relates to a hot water supply apparatus having a bypass passage that short-circuits a water supply passage and a hot water discharge passage to bypass a heat exchanger.
この種の給湯装置では、設定された給湯設定温度の湯が得られるように、熱交換器の出口側に接続する出湯通路からの湯と、バイパス通路からの水との混合比率(バイパス比)を決定してバイパス弁の開度を制御するバイパスミキシング制御を行う技術が知られている(例えば、特許文献1)。従来、給湯装置のバイパスミキシング制御として、熱交換器で生成された湯の温度である熱交出湯温度と給湯設定温度との偏差に基づいてバイパス比を演算することにより再出湯時の給湯温度のオーバーシュートやアンダーシュートを抑制するものが知られている(特許文献2)。 In this type of water heater, the mixing ratio (bypass ratio) of the hot water from the hot water supply passage connected to the outlet side of the heat exchanger and the water from the bypass passage is used so that hot water with a set hot water supply temperature can be obtained. is known to perform bypass mixing control to control the degree of opening of the bypass valve (for example, Patent Literature 1). Conventionally, as a bypass mixing control of hot water supply equipment, the hot water supply temperature at the time of re-discharging hot water is calculated by calculating the bypass ratio based on the deviation between the heat exchange outlet hot water temperature, which is the temperature of the hot water generated by the heat exchanger, and the hot water supply set temperature. (Patent Document 2).
しかしながら、熱交出湯温度を検出する熱交出湯温度センサは、出湯通路における熱交換器出口付近に取り付けられ、一方、出湯通路にバイパス通路が合流するバイパス合流部は、装置の構造上等から熱交換器出口付近から離れた下流位置に設けられている。このように、熱交出湯温度センサの取り付け位置とバイパス合流部の位置とは異なり、一定の距離だけ離れている。従って、出湯通路を流れる湯が熱交出湯温度センサの位置からバイパス合流部に到達するまでに一定時間要するため、熱交出湯温度センサが現在検出している熱交出湯温度と、バイパス合流部における出湯通路側の湯の温度とに差が生じる場合がある。この場合、熱交出湯温度センサで検出する熱交出湯温度を用いてバイパス比を決定すると、バイパス弁の開度を変更した過渡期等では、実際の給湯温度が目標の給湯設定温度からズレてしまうおそれがあった。例えば、バーナ燃焼により温度調節がバーナの点火と消火を交互に繰り返しながら最低号数より低い加熱量で行われる給湯条件下で且つ低水量の給湯が求められると、バーナの加熱量変化に応じて熱交出湯温度の変化が顕著となり、且つ熱交換器から出た湯がバイパス合流部に到達するのに要する時間も長くなる。そのため、出湯通路を流れる湯の温度が熱交出湯温度センサの位置とバイパス合流部の位置とで温度差が大きくなり、目標の給湯設定温度に対して実際の給湯温度のズレが顕著になる場合があった。 However, the heat exchange outlet water temperature sensor for detecting the heat exchange outlet water temperature is attached near the heat exchanger outlet in the hot water outlet path, while the bypass junction where the bypass passage joins the hot water outlet path is not suitable for the structure of the device. is provided at a downstream position away from the vicinity of the heat exchanger outlet. In this way, unlike the installation position of the heat exchange outlet hot water temperature sensor and the position of the bypass junction, they are separated by a certain distance. Therefore, it takes a certain amount of time for the hot water flowing through the outlet hot water passage to reach the bypass junction from the position of the heat exchange outlet hot water temperature sensor. There may be a difference in the temperature of the hot water on the side of the hot water outlet passage at the confluence. In this case, if the bypass ratio is determined using the temperature of the heat-exchanged hot water detected by the heat-exchanged hot water temperature sensor, the actual hot water supply temperature may deviate from the target hot water supply set temperature in the transitional period when the opening of the bypass valve is changed. There was a risk of slipping. For example, under hot water supply conditions in which temperature control is performed at a heating amount lower than the minimum number while alternately repeating burner ignition and extinguishing due to burner combustion, and a low amount of hot water is required, depending on the change in the heating amount of the burner, The change in the temperature of the hot water discharged from the heat exchanger becomes remarkable, and the time required for the hot water discharged from the heat exchanger to reach the bypass junction becomes longer. Therefore, the temperature difference between the temperature of the hot water flowing through the hot water outlet passage and the position of the heat exchange outlet hot water temperature sensor and the position of the bypass confluence becomes large, and the deviation of the actual hot water supply temperature from the target hot water supply set temperature becomes noticeable. there was a case.
本発明は、前記事情に鑑みてなされたものであり、熱交出湯温度センサで検出する熱交出湯温度を用いてバイパス比を決定する場合でも給湯温度の安定性を高めることを可能とする給湯装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above-mentioned circumstances, and makes it possible to increase the stability of the hot water supply temperature even when the bypass ratio is determined using the heat exchanged hot water temperature detected by the heat exchanged hot water temperature sensor. An object of the present invention is to provide a water heater that
本発明に係る給湯装置は、
バーナによって加熱される熱交換器と、熱交換器に給水する給水通路と、熱交換器に接続されて熱交換器で生成された湯が流出する出湯通路と、給水通路と出湯通路とを短絡することによって熱交換器をバイパスするバイパス通路と、バイパス通路を通過する水の流量を増減させるバイパス弁と、熱交換器で生成された湯の温度である熱交出湯温度をバイパス通路が出湯通路に合流するバイパス合流部よりも上流側の出湯通路で検出する熱交出湯温度センサと、設定された給湯設定温度の湯が得られるようにバイパス合流部における出湯通路からの熱交換器通水量とバイパス通路からのバイパス通水量との混合比率であるバイパス比を決定してバイパス弁の開度を制御する動作を実行させる制御部とを備える給湯装置であって、
前記制御部は、
前記熱交出湯温度を用いてバイパス比を決定する構成を有し、前記バイパス比の決定に用いる熱交出湯温度は、熱交出湯温度センサが検出する現在の熱交出湯温度の代わりに、過去に検出した熱交出湯温度である相対熱交出湯温度に置き換えることを可能とし、
前記相対熱交出湯温度は、出湯通路を流れる湯が熱交出湯温度センサの位置からバイパス合流部に到達するまでに要する遡り時間だけ現在から過去に遡った過去の熱交出湯温度を用いる構成とするものである。
The water heater according to the present invention includes:
A heat exchanger heated by a burner, a water supply passage for supplying water to the heat exchanger, a hot water outlet passage connected to the heat exchanger for outflow of hot water produced by the heat exchanger, and a short circuit between the water supply passage and the hot water outlet passage. a bypass valve that increases or decreases the flow rate of water passing through the bypass passage; A heat exchanger output hot water temperature sensor that detects in the hot water outlet passage upstream of the bypass junction where the passage joins, and a heat exchanger communication from the hot water outlet passage in the bypass confluence so that hot water with a set hot water supply temperature can be obtained. A hot water supply apparatus comprising: a control unit that determines a bypass ratio, which is a mixing ratio of a water volume and a bypass water flow volume from a bypass passage, and controls an opening degree of a bypass valve,
The control unit
The heat-exchanged hot water temperature is used to determine the bypass ratio, and the heat-exchanged hot water temperature used for determining the bypass ratio is the current heat-exchanged hot water temperature detected by the heat-exchanged hot water temperature sensor. Instead, it is possible to replace the previously detected heat exchange outlet hot water temperature with the relative heat exchange outlet hot water temperature,
The relative heat-exchanged hot water temperature is the past heat-exchanged hot water temperature that goes back from the present to the past by the time required for the hot water flowing through the hot water outlet passage to reach the bypass junction from the position of the heat-exchanged hot water temperature sensor. This configuration is used.
前記構成によれば、バイパス合流部と熱交出湯温度センサの位置とが異なっていても、相対熱交出湯温度を用いることでバイパス合流部での現在(現時点)の熱交出湯温度を取得することができる。従って、相対熱交出湯温度を用いてバイパス比を決定してバイパス弁の開度制御を行うことにより、実際の給湯温度が給湯設定温度からズレることを抑制して給湯を行うことができる。例えば、低水量の給湯が要求されて熱交換器から出た湯がバイパス合流部に到達するのに比較的長い時間を要する場合でも、給湯設定温度と誤差のない給湯温度に温度調節することができる。よって、熱交出湯温度センサで検出する熱交出湯温度を用いてバイパス比を決定する場合でも相対熱交出湯温度を用いることで給湯温度の安定性を高めることが可能となる。 According to the above configuration, even if the positions of the bypass confluence and the heat exchange outlet water temperature sensor are different, the current (current) heat exchange outlet water temperature at the bypass confluence is determined by using the relative heat exchange outlet water temperature. can be obtained. Therefore, by determining the bypass ratio using the relative heat exchange output hot water temperature and controlling the opening degree of the bypass valve, it is possible to supply hot water while suppressing the deviation of the actual hot water supply temperature from the hot water supply set temperature. For example, even if a small amount of hot water is required and it takes a relatively long time for the hot water from the heat exchanger to reach the bypass confluence, the hot water supply temperature can be adjusted so that there is no error from the hot water supply set temperature. can. Therefore, even when the bypass ratio is determined using the heat-exchanged hot water temperature detected by the heat-exchanged hot water temperature sensor, the stability of the hot water supply temperature can be improved by using the relative heat-exchanged hot water temperature.
前記制御部は、
熱交出湯温度センサで検出する熱交出湯温度を一定時間ごとに継続して記憶値として記憶し、
熱交出湯温度センサの位置からバイパス合流部の位置までの出湯通路の容積に対する現在の熱交換器通水量の割合から前記遡り時間を算出し、
現在から前記遡り時間だけ前の熱交出湯温度の記憶値を前記相対熱交出湯温度として用いて前記バイパス比を算出する構成を備えるようにすることができる。
The control unit
continuously storing the temperature of the heat-exchanged hot water detected by the heat-exchanged hot water temperature sensor as a stored value at regular time intervals;
calculating the retrogression time from the ratio of the current heat exchanger water flow rate to the volume of the hot water outlet passage from the position of the heat exchange hot water temperature sensor to the position of the bypass junction;
A configuration may be provided in which the bypass ratio is calculated using a stored value of the heat exchange outlet hot water temperature before the retroactive time from the current time as the relative heat exchange outlet hot water temperature.
前記遡り時間は、熱交換器から流出して出湯通路を流れる湯が熱交出湯温度センサの位置からバイパス合流部に到達するのに要する時間に相当する。従って、現在(現時点)から前記遡り時間だけ前の熱交出湯温度の記憶値である前記相対熱交出湯温度は、今現在、バイパス合流部に到達している出湯通路側の湯の温度を示すこととなる。すなわち、前記遡り時間及び前記記憶値に基づいた相対熱交出湯温度によって、現在のバイパス合流部での正確な熱交出湯温度が分かることとなる。従って、実際の給湯温度が給湯設定温度からズレないようにバイパス比を精度よく決定することができる。よって、バイパスミキシング制御による湯の温度調節において、給湯設定温度と誤差のない給湯温度が得られるように温度調節することができ、給湯温度の安定性を高めることが可能となる。 The retrogression time corresponds to the time required for the hot water flowing out of the heat exchanger and flowing through the hot water outlet passage to reach the bypass junction from the position of the heat-exchanged hot water temperature sensor. Therefore, the relative heat exchange outlet hot water temperature, which is the stored value of the heat exchange outlet hot water temperature before the retroactive time from the present (current time), is the temperature of the hot water on the outlet passage side that reaches the bypass junction at the present time. will be shown. That is, the accurate temperature of the current heat-exchanged hot water at the bypass confluence can be obtained from the relative heat-exchanged hot water temperature based on the retrogression time and the stored value. Therefore, the bypass ratio can be accurately determined so that the actual hot water supply temperature does not deviate from the hot water supply set temperature. Therefore, in the hot water temperature adjustment by the bypass mixing control, the hot water temperature can be adjusted so as to obtain the hot water supply temperature without error from the hot water supply set temperature, and the stability of the hot water supply temperature can be improved.
前記制御部は、
前記相対熱交出湯温度を用いてバイパス比を決定しバイパス弁の開度を制御する動作を、バーナが点火と消火を交互に繰り返しながら温度調節される場合には実行する構成とすることができる。
The control unit
The operation of determining the bypass ratio and controlling the opening degree of the bypass valve using the relative heat exchange outlet water temperature may be configured to be executed when the burner temperature is adjusted while alternately repeating ignition and extinguishing. can.
これにより、バーナの加熱量変化に応じて熱交出湯温度の変化が顕著になるような場合でも、給湯設定温度と誤差のない給湯温度に温度調節することができる。 As a result, even when the temperature of the hot water supplied from the heat exchanger changes significantly in accordance with the change in the heating amount of the burner, it is possible to adjust the temperature of the hot water to be supplied without error from the hot water supply set temperature.
以下に、本発明の実施形態について添付図面を参照しながら説明する。
図1に示すように、実施形態の給湯装置1は、湯を生成する熱交換器10と、熱交換器10を加熱するバーナ12を備える燃焼室11と、配管類と、制御部50とを備えている。バーナ12には、ガス通路13を介して燃料ガスが供給されており、ガス通路13には、燃料ガスの流量を制御するガス比例弁14が設けられている。燃焼室11には、バーナ12の燃焼用空気を供給するための燃焼ファン15が接続されている。
EMBODIMENT OF THE INVENTION Below, it demonstrates, referring an accompanying drawing for embodiment of this invention.
As shown in FIG. 1, the
熱交換器10の上流側には給水通路20が接続されており、熱交換器10の下流側には出湯通路21が接続されている。給水通路20と出湯通路21とはバイパス通路22によって短絡されている。このため、給水通路20を流れる水の一部は、熱交換器10に流入する手前でバイパス通路22に分流し、残りが熱交換器10に流入して加熱された後、出湯通路21に流出する。出湯通路21に流出した湯は、出湯通路21にバイパス通路22が合流するバイパス合流部25で、バイパス通路22を流れてきた水と混合された後、出湯栓24に供給される。バイパス通路22には、バイパス弁34が設けられており、バイパス弁34の開度を調整することによってバイパス通路22を流れる水の水量が制御される。なお、本明細書では、バイパス合流部25よりも下流側の出湯通路21から延びる配管を給湯通路23と称して、バイパス合流部25よりも上流側の出湯通路21と区別することとする。従って、単に出湯通路21と表記した時は、熱交換器10の出口からバイパス合流部25までの通路を示し、給湯通路23と表記した時は、バイパス合流部25から出湯栓24までの通路を示すものとする。
A
給水通路20には、給湯装置1に給水される水の温度(以下、給水温度)を検出する給水温度センサ31と、給湯装置1に給水される水の水量(以下、給水水量)を検出する流量センサ30とが設けられている。流量センサ30は、給水通路20からバイパス通路22が分岐する位置よりも上流側の位置に設けられている。このため、流量センサ30は、熱交換器10に流入する水量と、バイパス通路22側に分岐した水の水量とを合計した水量(従って、給湯通路23を流れる給湯水量)を検出していることになる。出湯通路21には、熱交換器10で生成された湯の温度(以下、熱交出湯温度)を検出する熱交出湯温度センサ32が熱交換器10の出口付近に取り付けられている。給湯通路23には、出湯通路21からの湯とバイパス通路22からの水がバイパス合流部25で混合された後の湯の温度(以下、給湯温度)を検出する給湯温度センサ33が取り付けられている。
制御部50は、給湯する湯の温度を調節するための制御回路(バーナ12の加熱量制御、バイパス弁34の開度制御等)等の様々な制御回路、プログラムやデータ等を記憶するメモリ、時間を計測するタイマ等を備えている。制御部50には、流量センサ30、給水温度センサ31、熱交出湯温度センサ32、給湯温度センサ33が接続されている。また、制御部50には、リモコン51が接続されており、給湯装置1のユーザーは、リモコン51を操作することによって出湯栓24から給湯する湯の温度の設定、給湯運転の開始・停止等することができる。
The
次に、実施形態の給湯装置1における給湯運転の動作を説明する。なお、給湯運転の動作の処理は、制御部50によって実行される。
出湯栓24が開栓されて給水通路20で作動水量の通水を流量センサ30が検出すると、燃焼ファン15を所定の回転数で作動し、ガス比例弁14を開弁してバーナ12を点火する。これにより、給湯運転が開始される。給湯運転が開始されると、給湯する湯の温度が給湯設定温度となるように温度調節される。この温度調節は、バーナ12による加熱量の制御と、バイパス弁34の開度を制御するバイパスミキシング制御とにより行われる。
Next, the hot water supply operation of the hot
When the
バーナ12の加熱量の制御は、給湯設定温度、熱交出湯温度、給水温度、給水水量等に基づいてバーナ12の加熱量を決定し、この決定した加熱量に従ってバーナ燃焼の号数、バーナ燃焼のオンオフ制御(バーナ12の点火と消火を交互に繰り返す制御)等の所定の運転条件でバーナ12の燃焼状態を制御する。また、バイパスミキシング制御は、バイパス合流部25における出湯通路21側の熱交換器通水量とバイパス通路22側のバイパス通水量との混合比率となるバイパス比を決定し、この決定したバイパス比となるようにバイパス弁34の開度を制御する。これらの制御により、出湯栓24から得られる湯の給湯温度が、給湯設定温度となるように温度調節される。なお、前記温度調節の際、熱交換器10の温度が高くなり過ぎて熱交換器10内で沸騰が生じたり、熱交換器10の温度が低くなってドレンが発生しやすくなる等を防止するため、熱交出湯温度を所定の温度範囲内に保持するようにすることができる。
The heating amount of the
以下に、本実施形態におけるバイパスミキシング制御について説明する。
図2を参照して、給湯運転の開始により、制御部50は、ステップS1にて、熱交出湯温度センサ32で検出する熱交出湯温度Thexを、一定時間(例えば、0.5秒ごと)ごとに直近の任意時間分(例えば、60秒間分)だけ継続して記憶値としてメモリに記憶する。
The bypass mixing control in this embodiment will be described below.
Referring to FIG. 2, when the hot water supply operation is started, in step S1,
次いで、制御部50は、ステップS2にて、出湯通路21を流れる湯が熱交出湯温度センサ32の位置からバイパス合流部25に到達するまでに要する時間である遡り時間Txを、次の式(1)により求める。
Next, in step S2, the
式(1)において、Txは遡り時間、Nvは熱交出湯温度センサ32の位置からバイパス合流部25までの出湯通路21の水容積、Winは現在の給水水量、Bpnowは現在のバイパス比、をそれぞれ示す。なお、本明細書で「現在」とは現時点を意味する。
In equation (1), Tx is the backward time, Nv is the water volume of the hot
容積Nvは、出湯通路21の断面積と、熱交出湯温度センサ32の位置からバイパス合流部25までの出湯通路21の長さとの積により求められ、予め制御部50に記憶されている。現在の給水水量Winは、流量センサ30が検出する現在の検出値に基づいて取得する。現在のバイパス比Bpnowは、制御部50により決定されたものであり、制御部50において記憶されている。なお、給湯運転の開始時点のバイパス比Bpnowは、バイパス弁34を一定の開度又は閉弁状態としてもよい。
The volume Nv is obtained from the product of the cross-sectional area of the hot
前記式(1)の分母の値は、現在の熱交換器通水量を示すものである。すなわち、前記式(1)より、熱交出湯温度センサ32の位置からバイパス合流部25の位置までの出湯通路21の水容積Nvを、現在の熱交換器通水量で割り算することにより、出湯通路21を流れる湯が熱交出湯温度センサ32の位置からバイパス合流部25に到達するまでに要する時間である遡り時間Txが求められる。なお、遡り時間Txの算出は、前記式(1)で演算する場合に限らず、前記式(1)によるデータテーブル等から読み取るようにしてもよい。
The value of the denominator in the above formula (1) indicates the current water flow through the heat exchanger. That is, according to the above equation (1), by dividing the water volume Nv of the hot
そして、制御部50は、遡り時間Txが得られると、ステップS3にて、現在から遡り時間Txだけ前の熱交出湯温度Thexの記憶値をメモリから読み込んで、この読み込んだ記憶値を相対熱交出湯温度Thexxとして取得する。なお、給湯運転の開始当初で遡り時間Tx分の熱交出湯温度Thexの記憶値がメモリに未だ無い場合は、例えば、メモリの記憶値のうちで最古の記憶値を相対熱交出湯温度Thexxとみなす等のように、メモリの記憶値のうちの任意の記憶値、あるいは、熱交出湯温度センサ32で現在検出している熱交出湯温度Thexを相対熱交出湯温度Thexxとみなすようにすることができる。
Then, when the retroactive time Tx is obtained, in step S3, the
次いで、制御部50は、ステップS4にて、熱交出湯温度Thex、給湯設定温度Tqset及び給水温度Tinに基づいてバイパス比BFを決定する。但し、本実施形態では、バイパス比BFの決定に用いる熱交出湯温度Thexは、熱交出湯温度センサ32が検出する現在の熱交出湯温度Thexの代わりに、相対熱交出湯温度Thexxに置き換える。すなわち、バイパス弁34の開度を設定するためのバイパス比BFは、次の式(2)により求める。
Next, in step S4, the
式(2)において、相対熱交出湯温度Thexxは、前記ステップS3により取得された過去の熱交出湯温度Thexの記憶値である。給湯設定温度Tqsetは、出湯栓24から給湯される湯の給湯温度の設定値であり、ユーザーがリモコン51を操作して制御部50に対して予め設定されている。給水温度Tinは、給水温度センサ31が検出する現在の検出値に基づいて取得する。
In Equation (2), the relative heat exchange exit hot water temperature Thexx is a stored value of the past heat exchange exit hot water temperature Thex acquired in step S3. The hot water supply set temperature Tqset is a set value of the hot water supply temperature of hot water supplied from the
前記式(2)は、バイパス合流部25において出湯通路21からの湯の放熱量とバイパス通路22からの水の吸熱量とが等しくなるという熱平衡の関係に基づいて、給湯設定温度Tqsetの湯を得るための熱交換器通水量とバイパス通水量との混合比率(バイパス通水量/熱交換器通水量)としてのバイパス比BFを算出する関係式である。前記式(2)では、バイパス比BFは、熱交換器通水量を1としたときのバイパス通水量の比率が算出される。但し、前記式(2)で算出したバイパス比BFの値が0未満(BF<0)の場合は、バイパス比BF=0とする。なお、バイパス比BFの算出は、前記式(2)で演算する場合に限らず、前記式(2)によるデータテーブル等から読み取るようにしてもよい。
The formula (2) is based on the thermal equilibrium relationship that the amount of heat released from hot water from the hot
そして、制御部50は、前記ステップS4での処理により相対熱交出湯温度Thexxを用いたバイパス比BFが算出されると、ステップS5にて、このバイパス比BFに従ってバイパス弁34の開度を設定するように指示する。これにより、バイパス弁34の開度は、バイパス比BFとなる開度に設定される。
Then, when the bypass ratio BF using the relative heat exchange outlet hot water temperature Thexx is calculated by the processing in step S4, the
以上説明したバイパス弁34の開度を制御する動作、すなわち、バイパスミキシング制御の動作は、給湯運転の開始当初から運転終了するまで実行される。
The operation of controlling the degree of opening of the
以上より、本実施形態の給湯装置1によれば、バイパスミキシング制御においてバイパス比を決定するのに相対熱交出湯温度Thexxを用いるので、出湯通路21におけるバイパス合流部25と熱交出湯温度センサ32の位置とが異なっていても、バイパス合流部25での現在の熱交出湯温度(相対熱交出湯温度Thexx)を取得することができる。すなわち、遡り時間Txは、熱交換器10から流出して出湯通路21を流れる湯が熱交出湯温度センサ32の位置からバイパス合流部25に到達するのに要する時間である。相対熱交出湯温度Thexxは、過去の熱交出湯温度Thexの記憶値のうちで、現在から遡り時間Txだけ前の熱交出湯温度Thexの記憶値であり、今現在のバイパス合流部25に到達している出湯通路21側の湯の温度を示すこととなる。このように、遡り時間Tx及び熱交出湯温度Thexの記憶値に基づいた相対熱交出湯温度Thexxから、現在のバイパス合流部25での正確な熱交出湯温度が分かることとなる。
As described above, according to the hot
従って、実際の給湯温度が給湯設定温度Tqsetからズレないようにバイパス比BFを精度よく決定することができる。従って、この相対熱交出湯温度Thexxを用いてバイパス比BFを決定することで、実際の給湯温度が給湯設定温度Tqsetからズレることを抑制して給湯を行うことができる。よって、バイパスミキシング制御による湯の温度調節において、給湯設定温度Tqsetと誤差のない給湯温度に温度調節することができ、給湯温度の安定性を高めることが可能となる。 Therefore, the bypass ratio BF can be accurately determined so that the actual hot water supply temperature does not deviate from the hot water supply set temperature Tqset. Therefore, by determining the bypass ratio BF using the relative heat exchange output hot water temperature Thexx, it is possible to supply hot water while suppressing the deviation of the actual hot water supply temperature from the hot water supply set temperature Tqset. Therefore, in adjusting the temperature of hot water by the bypass mixing control, it is possible to adjust the hot water supply temperature to a hot water supply temperature with no error from the hot water supply set temperature Tqset, and it is possible to improve the stability of the hot water supply temperature.
例えば、バーナ12側で点火と消火を交互に繰り返しながら温度調節がされている場合は、バーナ12の加熱量変化に応じて熱交出湯温度Thexの変化が頻繁になる。そのため、出湯通路21を流れる湯の温度が熱交出湯温度センサ32の位置とバイパス合流部25の位置とで温度差が大きくなり、目標の給湯設定温度Tqsetに対して実際の給湯温度のズレが顕著になるおそれがある。しかし、このような場合でも、バーナ12の点火、消火に伴う熱交出湯温度Thexの変化に適切なタイミングで適切なバイパス比BFによりバイパス弁34の開度を設定することができ、給湯設定温度Tqsetと誤差のない給湯温度が得られるように温度調節することができる。
For example, when the temperature is adjusted by alternately repeating ignition and extinguishing on the
よって、熱交出湯温度センサ32で検出する熱交出湯温度Thexを用いてバイパス比BFを決定する場合でも、現在検出されている熱交出湯温度Thexに置き換えて相対熱交出湯温度Thexxを用いることにより給湯温度の安定性を高めることが可能となる。
Therefore, even when the bypass ratio BF is determined using the heat-exchanged hot water temperature Thex detected by the heat-exchanged hot
他の形態1
他の形態1では、制御部50は、相対熱交出湯温度Thexxを用いてバイパス比BFを決定してバイパスミキシング制御を行う動作を、要求される給湯水量が低水量(例えば、給水水量が3L/min以下)の場合に実行する構成とする。低水量以外の場合は、熱交出湯温度センサ32が検知している熱交出湯温度Thexを用いる等その他の方法でバイパス比を決定してバイパスミキシング制御を行ったり、あるいは、バイパス弁34の開度を一定開度に保持する等としてもよい。これにより、低水量のために熱交換器10から出た湯がバイパス合流部25に到達するのに比較的長く時間を要する場合でも、相対熱交出湯温度Thexxを用いてバイパス比BFを決定することにより、実際の給湯温度が給湯設定温度Tqsetからズレることを抑制して給湯を行うことができる。
In another
他の形態2
他の形態2では、制御部50は、相対熱交出湯温度Thexxを用いてバイパス比BFを決定してバイパスミキシング制御を行う動作を、バーナ12が点火と消火を交互に繰り返しながら最低号数より低いバーナ加熱量で温度調節される場合に実行する構成とする。バーナ12の加熱量が最低号数以上の場合は、熱交出湯温度センサ32が検知している熱交出湯温度Thexを用いる等その他の方法でバイパス比を決定してバイパスミキシング制御を行ったり、あるいは、バイパス弁34の開度を一定開度に保持する等としてもよい。これにより、バーナ12の加熱量変化に応じて熱交出湯温度Thexの変化が顕著になるような場合でも、相対熱交出湯温度Thexxを用いてバイパス比BFを決定することにより、実際の給湯温度が給湯設定温度Tqsetからズレることを抑制して給湯を行うことができる。
In another
次に、本発明の効果を確認するために試験を行ったので、以下に説明する。この試験は、図1に示す給湯装置1の構成に相当する給湯装置を用い、給湯設定温度Tqsetが40℃、給水温度Tinが26℃、給水水量が1.5L/minであり、バーナ12が点火と消火を交互に繰り返す条件下で、バイパスミキシング制御を行ったときの給湯温度(給湯温度センサ33の検出値)の状態を測定した。
Next, tests were conducted to confirm the effects of the present invention, which will be described below. In this test, a hot water supply apparatus corresponding to the configuration of the hot
図3は、この試験結果を示すグラフであり、図3(a)は、本発明の実施例であり、相対熱交出湯温度Thexxを用いて算出したバイパス比によりバイパスミキシング制御を行ったときの給湯温度の状態を示し、図3(b)は、比較例であり、熱交出湯温度センサ32で現在検出する熱交出湯温度Thexを用いて算出したバイパス比によりバイパスミキシング制御を行ったときの給湯温度の状態を示す。
FIG. 3 is a graph showing the results of this test, and FIG. 3(a) shows an embodiment of the present invention. FIG. 3B shows a comparative example in which bypass mixing control is performed using a bypass ratio calculated using the heat exchanged hot water temperature Thex currently detected by the heat exchanged hot
比較例では、図3(b)に示すように、熱交出湯温度の上昇によりバイパス弁34の開度を増加(バイパス比増)させるようにバイパス弁34の開度制御が行われたときには給湯温度の下降が見られ、また、熱交出湯温度の下降によりバイパス弁34の開度を減少(バイパス比減)させるようにバイパス弁34の開度制御が行われたときには給湯温度の上昇が見られた。これより、バイパス弁34の開度制御のタイミングが少し早いものと考えられる。
In the comparative example, as shown in FIG. 3B, when the degree of opening of the
また、比較例の給湯温度は、最高値が40.9℃、最低値が37.9℃、平均値が38.9℃であった。すなわち、給湯温度の平均値は、給湯設定温度40℃との間で1.1℃のズレ(温度差)があり、平均値と最高値との間で2.0℃、平均値と最低値との間で1.0℃のズレがあった。このように比較例では、とりわけバイパス弁34の開度変更後の過渡期では、給湯温度の給湯設定温度からのズレが顕著になっていた。
The hot water supply temperature of the comparative example had a maximum value of 40.9°C, a minimum value of 37.9°C, and an average value of 38.9°C. That is, the average value of the hot water supply temperature has a deviation (temperature difference) of 1.1°C from the hot water supply set temperature of 40°C, 2.0°C between the average value and the maximum value, and 2.0°C between the average value and the minimum value. There was a difference of 1.0°C between As described above, in the comparative example, especially in the transitional period after the opening degree of the
実施例では、図3(a)に示すように、熱交出湯温度の上昇によりバイパス弁34の開度を増加させるようにバイパス弁34の開度制御が行われたとき、また、熱交出湯温度の下降によりバイパス弁34の開度を減少させるようにバイパス弁34の開度制御が行われたときのいずれの場合も、給湯温度の上昇、下降がほとんど見られず、給湯温度は一定温度を保ち安定していることが認められた。これより、バイパス弁34の開度制御のタイミングは適時のタイミングであることが実証された。
In the example, as shown in FIG. When the opening degree of the
また、実施例の給湯温度は、最高値が40.2℃、最低値が39.1℃、平均値が39.6℃であった。すなわち、給湯温度の平均値は、給湯設定温度40℃との間で0.4℃のズレ(温度差)があり、平均値と最高値との間で0.6℃、平均値と最低値との間で0.5℃のズレがあるものの、給湯温度と給湯設定温度との温度差は、比較例と比べて極僅かであった。このように、実施例では、バイパス弁34の開度変更後の過渡期において比較例のような給湯温度と給湯設定温度との間で見られた温度のズレが解消されていることがわかる。
The hot water supply temperature in the example was 40.2°C as the maximum value, 39.1°C as the minimum value, and 39.6°C as the average value. That is, the average value of the hot water supply temperature has a deviation (temperature difference) of 0.4°C from the hot water supply set temperature of 40°C, the difference between the average value and the maximum value is 0.6°C, and the average value and the minimum value are 0.6°C. Although there is a difference of 0.5° C. between the temperature and the hot water supply temperature, the temperature difference between the hot water supply temperature and the hot water supply set temperature was extremely small compared to the comparative example. As described above, it can be seen that in the example, the temperature deviation observed between the hot water supply temperature and the hot water supply set temperature as in the comparative example is eliminated in the transitional period after the opening degree of the
以上の実施例、比較例の結果より、本発明によれば、バーナ12が点火と消火を交互に繰り返しながら温度調節されている条件下であり且つ低水量の給湯が要求される場合であっても、給湯温度の安定性が高められるという効果が実証された。
From the results of the above examples and comparative examples, according to the present invention, even when the temperature is adjusted while the
なお、本発明は、以上の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲内で様々な変更を施す形態とすることが可能である。例えば、本発明は、バーナが点火と消火とを交互に繰り返すバーナ燃焼の条件下で且つ低水量の給湯要求がなされている場合に実行するようにしてもよい。 It should be noted that the present invention is not limited to the above embodiments, and can be modified in various ways within the scope of the claims. For example, the present invention may be practiced under burner combustion conditions in which the burner alternately ignites and extinguishes and when a low water quantity hot water supply request is made.
1 給湯装置
10 燃焼装置
11 熱交換器
12 バーナ
13 ガス通路
14 ガス比例弁
15 燃焼ファン
20 給水通路
21 出湯通路
22 バイパス通路
23 給湯通路
24 出湯栓
25 バイパス合流部
30 流量センサ
31 給水温度センサ
32 熱交出湯温度センサ
33 給湯温度センサ
34 バイパス弁
50 制御部
51 リモコン
1 Hot
Claims (3)
前記制御部は、
前記熱交出湯温度を用いてバイパス比を決定する構成を有し、前記バイパス比の決定に用いる熱交出湯温度は、熱交出湯温度センサが検出する現在の熱交出湯温度の代わりに、過去に検出した熱交出湯温度である相対熱交出湯温度に置き換えることを可能とし、
前記相対熱交出湯温度は、出湯通路を流れる湯が熱交出湯温度センサの位置からバイパス合流部に到達するまでに要する遡り時間だけ現在から過去に遡った過去の熱交出湯温度を用いる構成とする、給湯装置。 A heat exchanger heated by a burner, a water supply passage for supplying water to the heat exchanger, a hot water outlet passage connected to the heat exchanger for outflow of hot water produced by the heat exchanger, and a short circuit between the water supply passage and the hot water outlet passage. a bypass valve that increases or decreases the flow rate of water passing through the bypass passage; A heat exchanger output hot water temperature sensor that detects in the hot water outlet passage upstream of the bypass junction where the passage joins, and a heat exchanger communication from the hot water outlet passage in the bypass confluence so that hot water with a set hot water supply temperature can be obtained. A hot water supply apparatus comprising: a control unit that determines a bypass ratio, which is a mixing ratio of a water volume and a bypass water flow volume from a bypass passage, and controls an opening degree of a bypass valve,
The control unit
The heat-exchanged hot water temperature is used to determine the bypass ratio, and the heat-exchanged hot water temperature used for determining the bypass ratio is the current heat-exchanged hot water temperature detected by the heat-exchanged hot water temperature sensor. Instead, it is possible to replace the previously detected heat-exchanged hot water temperature with the relative heat-exchanged hot water temperature,
The relative heat-exchanged hot water temperature is the past heat-exchanged hot water temperature that goes back from the present to the past by the time required for the hot water flowing through the hot water outlet passage to reach the bypass junction from the position of the heat-exchanged hot water temperature sensor. hot water supply device.
前記制御部は、
熱交出湯温度センサで検出する熱交出湯温度を一定時間ごとに継続して記憶値として記憶し、
熱交出湯温度センサの位置からバイパス合流部の位置までの出湯通路の容積に対する現在の熱交換器通水量の割合から前記遡り時間を算出し、
現在から前記遡り時間だけ前の熱交出湯温度の記憶値を前記相対熱交出湯温度として用いて前記バイパス比を算出する構成を備える、給湯装置。 In the water heater according to claim 1,
The control unit
continuously storing the temperature of the heat-exchanged hot water detected by the heat-exchanged hot water temperature sensor as a stored value at regular time intervals;
calculating the retrogression time from the ratio of the current heat exchanger water flow rate to the volume of the hot water outlet passage from the position of the heat exchange hot water temperature sensor to the position of the bypass junction;
A hot water supply apparatus comprising a configuration for calculating the bypass ratio using a stored value of a heat exchange outlet hot water temperature before the retroactive time from the present as the relative heat exchange outlet hot water temperature.
前記制御部は、
前記相対熱交出湯温度を用いてバイパス比を決定しバイパス弁の開度を制御する動作を、バーナが点火と消火を交互に繰り返しながら温度調節される場合には実行する構成とする、給湯装置。 The water heater according to claim 1 or 2,
The control unit
The operation of determining the bypass ratio using the relative heat exchange output hot water temperature and controlling the opening degree of the bypass valve is executed when the temperature is adjusted while the burner alternately repeats ignition and extinguishing. Device.
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