JP3792312B2 - Water heater - Google Patents

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JP3792312B2
JP3792312B2 JP26849496A JP26849496A JP3792312B2 JP 3792312 B2 JP3792312 B2 JP 3792312B2 JP 26849496 A JP26849496 A JP 26849496A JP 26849496 A JP26849496 A JP 26849496A JP 3792312 B2 JP3792312 B2 JP 3792312B2
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  • Instantaneous Water Boilers, Portable Hot-Water Supply Apparatuses, And Control Of Portable Hot-Water Supply Apparatuses (AREA)
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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、給湯用バーナと該給湯用バーナからの熱を給水に伝えるための熱交換器とを有する給湯器に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来の給湯器は、熱交換器への通水の有無をフローセンサで検出し、該フローセンサによって開栓を検知したとき、給湯用バーナを点火して熱交換器を加熱し、給水を設定温度まで上昇させるようになっている。
【0003】
このように開栓と同時に加熱を開始するものでは、開栓してから設定温度の湯が出湯されるまでに時間がかかるので、開栓後しばらくは、水またはぬるま湯が出てきて不快であるばかりでなく、設定温度になるまで水を捨てたりするなど不経済であった。そこで開栓後、設定温度の湯が短時間のうちに出湯されるように改良を施した給湯器が種々提案されている。
【0004】
特開平7−167493号公報には、給湯器の燃焼停止後、一定時間が経過する前に再度出湯するとき、設定温度の湯をできるだけ短時間のうちに出すことのできる給湯器が開示されている。この給湯器では、給湯用バーナの燃焼停止後における熱交換器内部の湯温を温度センサで検出し、設定温度からの温度低下を監視している。そして、保温すべき温度の許容範囲下限まで温度が低下したとき、開栓されない状態のまま、すなわち安全装置であるフローセンサー等の通水確認手段がオフの状態のままで給湯用バーナを点火し、熱交換器内の湯温を設定温度近傍まで上昇させている。熱交換器内部の湯が設定温度近傍に保温されるのは、たとえば、閉栓後5分が経過するまでの間に限られている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような従来の技術では、一度、出湯して閉栓した後、所定時間が経過するまでの間だけ熱交換器内の湯を設定温度近傍に保持しているので、たとえば、朝起きて、最初に開栓するような場合には、設定温度の湯が出湯されるまでに依然として時間がかかるという問題があった。これを解決する方法として、直前に出湯があったか否かにかかわらず、リモコン運転スイッチが投入された時点や、タイマーで設定された時間が到来した時点で熱交換器内の湯温を予め高めておくことが考えられる。
【0006】
しかしながら、このように以前に開栓があったか否かにかかわらず熱交換器内部の湯を保温する場合には、熱交換器の内部に水が存在する保証がない。たとえば、寒い地方では、凍結防止のため、就寝前に給湯器内部の水を抜いておくことがある。また、給湯器を設置した直後は、熱交換器の内部へ通水する前に給湯器の電源を投入することがある。このように、熱交換器に水が存在しない場合もあり、以前に開栓があったか否かに関わらず、閉栓された状態のまま(通水確認手段がオフの状態のまま)でも給湯用バーナを点火する場合には、空焚きしてしまう可能性がある。
【0007】
本発明は、このような従来の技術が有する問題点に着目してなされたもので、閉栓された状態で給湯用バーナを点火する際に、空焚きを防止できるようにした給湯器を提供することを目的としている。
【0008】
【課題を解決するための手段】
かかる目的を達成するための本発明の要旨とするところは、次の各項の発明に存する。
[1]給湯用バーナ(12)と該給湯用バーナ(12)からの熱を給水に伝えるための熱交換器(14)とを有する給湯器(10)において、
前記熱交換器(14)内部の温度を検出する温度検出手段(15)と、
開栓されない状態で前記給湯用バーナ(12)を所定時間燃焼させる燃焼制御手段(52)と、
前記燃焼制御手段(52)が前記給湯用バーナ(12)を所定時間燃焼させた後一定時間の経過した時点で、前記熱交換器(14)内部の温度上昇が予め定めた範囲内にあるとき該熱交換器(14)内に一定量以上の水が存在すると判定する残水確認手段(54)と、
を設けたことを特徴とする給湯器(10)。
【0013】
[2]前記温度検出手段(15)は、前記給湯用バーナ(12)からの熱が直接的に加わらず該熱が前記熱交換器(14)の内部に存在する媒体の対流によって伝導する箇所に配置されていることを特徴とする[1]記載の給湯器(10)。
【0014】
[3]前記残水確認手段(54)によって前記熱交換器(14)の内部に水が存在すると判別されたとき、前記熱交換器(14)内部の水が所定の目標温度に達するまで前記給湯用バーナ(12)を燃焼させて加熱し、前記残水確認手段(54)によって前記熱交換器(14)の内部に水が存在しないと判別されたとき前記給湯用バーナ(12)によるその後の加熱を停止する加熱制御手段(56)を具備することを特徴とする[1]または[2]記載の給湯器(10)。
【0015】
[4]前記燃焼制御手段(52)は、前記熱交換器(14)を加熱する給湯用バーナ(12)をその全面にわたって燃焼させることを特徴とする[1]、[2]または[3]記載の給湯器(10)。
【0016】
前記本発明は次のように作用する。
残水確認手段(54)は、開栓されない状態で熱交換器(14)内の水を所定の目標温度まで加熱することを開始する際に、まず、熱交換器(14)の内部に水が存在するか否かを検出する。残水確認は、熱交換器(14)内の温度が目標温度まで上昇する前に行われる。加熱制御手段(56)は、残水確認手段(54)によって熱交換器(14)の内部に水が存在することが検出されたとき、熱交換器(14)内部の水が目標温度に達するまで給湯用バーナ(12)を燃焼させて加熱する。
【0017】
一方、残水確認手段(54)によって熱交換器(14)の内部に水が存在しないことが検出されたときは、給湯用バーナ(12)による加熱を中止し空焚きを防止する。
【0018】
このように開栓されない状態で熱交換器(14)の加熱を開始する際に、まず、内部に水が存在するか否かを確認するようにしたので、万が一、熱交換器(14)の内部に水が存在しない場合であっても、空焚きを防止でき、給湯器(10)の安全性を向上させることができる。
【0019】
残水確認は以下のようにして行うことができる。すなわち、燃焼制御手段(52)により、まず、開栓されない状態で給湯用バーナ(12)を点火する。温度検出手段(15)によって熱交換器(14)内部の温度を検出するようにしておき、給湯用バーナ(12)を点火した後における熱交換器(14)内部の温度上昇特性の相違を基にして熱交換器(14)の内部に水が存在するか否かを判別する。
【0020】
熱交換器(14)の熱容量は、内部に水が存在するときの方が大きくなる。したがって、内部に水が存在するときの温度上昇率は、内部に水が存在しないときの温度上昇率よりも小さくなるので、温度上昇特性を調べることによって熱交換器(14)の内部に水が存在するか否かを判別することができる。
【0021】
また、燃焼制御手段(52)により、開栓されない状態で給湯用バーナ(12)を所定時間燃焼させ、その後一定時間の経過した時点における熱交換器(14)内部の温度上昇を基にして該熱交換器(14)の内部に水が存在するか否かを検出する。
【0022】
このように、燃焼を所定時間で停止させているので、熱交換器(14)内部に水が存在しない場合であっても、熱交換器(14)の劣化を防止することができる。また、燃焼後一定時間が経過した後の温度測定を行なうので、水の有無による熱容量の違いや熱伝導度の違いによって生じる温度検出手段(15)の配置箇所における温度上昇の違いを適切に検出することができる。
【0023】
また、開栓されない状態で給湯用バーナ(12)を所定時間燃焼させた後一定時間の経過した時点で、熱交換器(14)内部の温度上昇が予め定めた範囲内にあるとき該熱交換器(14)内に一定量以上の水が存在すると判定するようにしてもよい。
【0024】
熱交換器(14)内部に水が全く無く、空気が存在する場合には、温度上昇は少なく、満水に近い状態のときはある程度の温度上昇を示す。一方、少量の水が存在する場合には、熱容量が少ないことと、蒸気がすぐに発生することから温度上昇は、満水時よりも大きくなる。そこで、温度上昇が一定の範囲内にあるとき、熱交換器内部に一定量以上(満水に近い状態)の水が存在すると判定する。
【0025】
温度検出手段(15)を、給湯用バーナ(12)からの熱が直接的に加わらず該熱が熱交換器(14)の内部に存在する媒体の対流によって伝導する箇所に配置する。これにより、給湯用バーナ(12)から直接的に加わる熱の影響を受け難くなり、熱容量や熱伝導の相違による温度上昇特性の違いをより的確に検出することができる。
【0026】
また、温度上昇を検出する際の加熱を、給湯用バーナ(12)の全面を燃焼させて行うようにする。これにより、熱交換器(14)が広範囲に加熱されるので、熱伝導によって温度検出手段(15)の配置箇所まで熱が伝わるのに要する時間が短くなり、水の有無を短時間で確認することが可能になる。
【0027】
また、加える熱量が多いほど、熱容量の違いによって生じる温度差が大きくなるので、給湯用バーナ(12)の全面を燃焼させて多くの熱量を短時間に加えれば、それだけ温度差による判別を精度良く行うことができる。さらに、広範囲に熱交換器(14)を加熱するので、水が無い場合であっても、熱交換器(14)が部分的に過熱されて耐久性能が劣化してしまうことを防止することができる。
【0028】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づき本発明の一実施の形態を説明する。
各図は本発明の一実施の形態を示している。
図1に示すように、給湯器10は、給湯用バーナ12と該給湯用バーナ12からの熱を給水に伝える給湯用の熱交換器14とを備えている。給湯用バーナ12は、図の左から第1燃焼面16a、第2燃焼面16bおよび第3燃焼面16cの3つの燃焼面を備えている。
【0029】
給湯器10の給湯用バーナ12には、給湯用のガス配管18が接続され、ガス配管18には、ガス開閉弁20が介装されるとともに、ガス検出センサ22が設けられている。第1から第3の燃焼面16a、16b、16cには、それぞれガス配管18から供給されるガスの量を調整する第1から第3のガス量制御弁24a〜24cが設けられており、各燃焼面を燃焼させるか否かおよび燃焼量を個別に制御できるようになっている。給湯用バーナ12への点火は、中央に配置された第2燃焼面16bで行われ、中央の燃焼面16bの近傍に点火装置25が設けられている。
【0030】
熱交換器14の出口側であって給湯用バーナ12によって直接加熱されない箇所に、熱交温度センサ15が設けられている。ここでは、熱交温度センサ15としてサーミスタを用いている。このほか熱電対などを温度センサとして用いることができる。
【0031】
給湯用バーナ12の下方には、給湯用バーナ12への給排気を行う燃焼ファン26が設けられている。燃焼ファン26には、その回転速度を検出する回転速度センサ26aが取り付けられている。
【0032】
熱交換器14の入口側には、給水管28が接続され、給水管28には、給水流量を検出する通水確認手段であるフローセンサ30と給水温度を検出するサーミスタを用いた給水温度センサ32と、電磁式の給水弁34とが設けられている。また、熱交換器14の出口側には給湯管36が接続されている。
【0033】
熱交換器14と並列に、熱交換器14を迂回して給水管28と給湯管36とを直接結ぶバイパス経路38が設けられている。バイパス経路38の途中には、熱交換器14に流す給水量とバイパス経路38を通じて迂回させる給水量の比率を調整するための混合弁40が設けられている。なお、バイパス経路38は、仕様によっては設けられない場合もある。
【0034】
給湯管36は、各所の使用位置まで延ばされており、その末端には図示しない水栓が設けられている。水栓は必要に応じて複数設けられるのが普通である。また給湯管36とバイパス経路38の合流点より下流側の給湯管36の途中に、出湯を規制するための水量制御弁42が、さらにその下流には、出湯される湯温を検出する出湯温度センサ44が設けられている。
【0035】
給湯器10は、その動作を統括制御する回路部分としての制御部50と、設定温度を定める等の各種操作を受け付けるための操作部60と、動作状態や設定内容を表示するための表示部62とを備えている。操作部60および表示部62は、台所などに設置されるメインリモコンや浴室に設置される風呂リモコンである。
【0036】
給湯器10は、水栓が開栓されない状態で、熱交換器14内部の水を予め一定温度に暖め保温しておく待機モードを備えている。待機モードが設定されているときは、開栓後、短時間のうちに設定温度の湯を出湯することができるようになっている。待機モードを設定するか否かは操作部60に配設された図示しないスイッチによって選択する。また、待機モードへの移行時刻をタイマー設定によって予約することが可能になっている。
【0037】
制御部50は、開栓されない状態で、給湯用バーナ12を点火する燃焼制御部52と、開栓されない状態で給湯用バーナ12を点火する際に、熱交換器14の内部に水が存在するか否かを検出する残水確認部54とを備えている。また、制御部50は、熱交換器14の内部に水が存在するか否かに応じて、給湯用バーナ12によるその後の加熱を制御する加熱制御部56を備えている。
【0038】
図2は、給湯器10の有する制御部50における回路構成を表したものである。制御部50は、各種制御の中枢的機能を果たすCPU(中央処理装置)71を備えている。CPU71には、データバスやアドレスバスなど各種バス72を介して各種の回路装置が接続されている。
【0039】
このうち、ROM(リード・オンリ・メモリ)73は、CPU71の実行するプログラムや各種の固定的データを記憶する読み出し専用メモリである。RAM(ランダム・アクセス・メモリ)74は、プログラムを実行する上で、一時的に必要になるデータを記憶するための作業メモリである。
【0040】
タイマー部75は、時間を刻む回路部分であり、毎朝7時など、待機モードへの移行時刻を管理するほか、給湯器10の燃焼制御等に必要な各種の時間を秒単位で管理する。
【0041】
操作部60および表示部62は先に説明した通りである。バス72には、各種の電気的情報をCPU71に取り込むための入力ポート76と、CPU71からの各種の電気的指令を、電磁開閉弁など各種の部品に送出するための出力ポート77が接続されている。
【0042】
入力ポート76には、熱交温度センサ15、給水温度センサ32、出湯温度センサ44、フローセンサ30、ガス検出センサ22および回転速度センサ26aなどが接続されている。出力ポート77には、第1から第3のガス量制御弁24a〜24c、燃焼ファン26、点火装置25、ガス開閉弁20、などが接続されている。
【0043】
次に作用を説明する。
給湯器10は熱交換器14内部の水を予め暖め保温しておく待機モードに移行する際に、給湯用バーナ12の有する第1から第3の燃焼面16a〜16cを全て用いて最低ガス量にて数秒間だけ、たとえば1秒〜2秒程度で、熱交換器14内部に水がない状態であっても耐久上繰り返し加熱しても問題が生じない時間、燃焼させる初期燃焼を行う。そして、その際に熱交換器14から出るお湯の温度を測定する熱交温度センサ15で検出される温度の上昇特性を基にして、熱交換器14内に水が存在しているか否かを判別するようになっている。
【0044】
図3は、初期燃焼を行った際に熱交温度センサ15で検出される温度変化の様子を、熱交換器14内に水が存在する場合と、存在しない場合の双方について表したものである。下段の矩形波81は、給湯用バーナ12が燃焼している期間を表している。上段の特性図は、熱交温度センサ15で検出される温度変化の特性を示しており、実線82は、熱交換器14内に水が存在する場合を、点線83は熱交換器14内に水が無い場合をそれぞれ表している。
【0045】
給湯用バーナ12が、時刻t1から時刻t2までの数秒間にわたって初期燃焼すると、水が存在する場合には所定時間後(t3:伝熱に要する時間で、図4に示す距離88によって決まる)に、ある所定の温度幅86に入る。これは加えた熱量とこの加熱で昇温する熱交換器14の熱容量(内部の水と熱交換器14を構成する銅の熱容量の和)と測定時間(t3)までの間にファンによる送風によって奪われる熱量によって決まる。
【0046】
これに比べて熱交換器内に水が全く存在しない場合は、測定点である熱交温度センサ15までの伝熱媒体が空気であるので、点線83で示すように、比較的ゆっくりと温度上昇する。
【0047】
さらに、図示していないが、熱交換器14の内部に水が満水時よりも少ない場合には、その分水の熱容量が小さくなるので、図3の実線82で示したものよりも時刻t3における温度が高くなる。また、熱交換器14内部の水が少量だけ存在するときは、数秒の加熱によって水が沸騰し、蒸気が発生し、温度上昇は満水時よりも大きくなる。
【0048】
このように、給湯用バーナ12を消火してから数秒の経過した時刻t3の近傍では、水がほぼ満水状態で存在する場合と、満水より少ない量の水が存在する場合と、全く水が存在しない場合とで温度の上昇特性に差が生じる。したがって、一定時間が経過したときの温度を測定することによって水の有無を検出することができる。
【0049】
また、加熱前にすでに熱交換器14内の水温が高い場合も考えられる。そこで、初期燃焼の開始時点(t1)において熱交温度センサ15で検出される温度と、時刻t3において検出される温度との温度差(図3、85)によって水の有無を判断することでより精度良く残水の有無を確認することができる。
【0050】
図5は、待機モードへ移行する際に給湯器10の行う動作の流れを表したものである。待機モードを設定する操作ボタンが押されたり、予約設定された待機モードに移行する時刻が到来したとき(ステップS101)、フローセンサ30により通水の有無を確認する(ステップS102)。通水があるときは(ステップS102;Y)、通常給湯用の燃焼を行なう(ステップS103)。なお、各ステップにて、通水が確認された場合、各ステップの作業を中止して通常の給湯燃焼をすぐ開始する。
【0051】
通水がないときは(ステップS102;N)、熱交換器14内の水温が保温温度範囲の下限温度以上あるか否かを調べる(ステップS104)。下限温度以上のときは(ステップS104;Y)、そのまま継続して保温すればよいので、保温のための燃焼である通常バックアップ燃焼を行なう(ステップS105)。
【0052】
下限温度以下の場合には(ステップS104;N)、残水確認部52は給湯用バーナ12のすべての燃焼面16a〜16cを最低ガス量で数秒間燃焼させて初期燃焼を行う(ステップS106)。
【0053】
制御部50のCPU71は、熱交温度センサ15によって検出される熱交換器14近傍の温度上昇を測定し(ステップS107)、温度上昇が予め定めた基準範囲内か否かを判別する(ステップS108)。
【0054】
すなわち、初期燃焼を開始する際の温度を測定しておき、初期燃焼の終了した後、熱伝導に要する所定時間の経過したときにおける温度との差分を求め、温度差が基準の範囲内であるか否かを判定する。基準範囲は、熱交換器14に水が無いときと、水が存在する場合のそれぞれにおける温度上昇特性を予め測定し、その測定結果を基に定めておく。
【0055】
温度の上昇が基準範囲内に入らないときは(ステップS108;N)、熱交換器14の内部に水が存在しない場合であるので、表示部62にエラーメッセージを表示して(ステップS109)処理を終了する。
【0056】
一方、温度上昇が基準範囲(図4、84)に入るときは(ステップS108;Y)、熱交換器14の内部に水が存在していることを表しているので、給湯用バーナ12を再度点火して保温すべき目標温度まで熱交換器14内の水温を上昇させる。この際、目標温度よりわずかに低い一次目標温度に至るまで、給湯用バーナ12の有するすべての燃焼面16a〜16cを燃焼させ、急速加熱を行う(ステップS110)。
【0057】
加熱すべき時間は、急速加熱を開始する前における熱交換器14内の水温と、一次目標温度との温度差を基にしてCPU71で演算する。内部に水が存在するときの熱交換器14の比熱を予め測定しておき、該比熱と先の温度差、および給湯用バーナ12の全面を燃焼させた場合に熱交換器14に加わる単位時間当たりの熱量とから、必要な燃焼時間を求める。
【0058】
一次目標温度まで上昇させるための燃焼終了後、熱交換器14内の温度が均一になり、熱交温度センサ15で検出される温度が熱交換器14内の水温とほぼ一致するのに必要な時間(熱伝導時間と呼ぶこととする。)が経過するのを待つ(ステップS111)。そして熱伝導時間が経過したとき(ステップS111;Y)、熱交温度センサ15の検出する温度情報を取り込み、この温度が最終的な目標温度と一致するか否かを調べる(ステップS112)。
【0059】
最終的な目標温度に達していないときは(ステップS112;N)、給湯用バーナ12の燃焼面のうち、点火装置25を備えた中央の第2燃焼面16bだけを短時間燃焼させ(ステップS113)、再び、熱伝導時間が経過してから(ステップS111;Y)、熱交換器14内の湯温を測定する。このとき、図4に示した距離(88)に応じて先ほどの熱伝導時間と異なる時間であってもかまわない。
【0060】
第2燃焼面16bだけを短時間(約2秒)だけ燃焼させることを、ちょい点火と呼ぶことにする。ちょい点火と温度の測定を、湯温が目標温度にほぼ一致するまで繰り返す。熱交換器14内の湯温が目標温度に達したとき(ステップS112;Y)、熱交換器14内の湯温を目標温度で維持するための保温モードに移行し(ステップS114)、開栓の際に適切な温度の湯をすぐに出せるように、リモコンで設定された温度±許容温度内となるように、待機モードがオフになるまで保温をつづける。
【0061】
なお、保温モードでは、熱交換器14内の湯温が許容温度範囲の下限より低下したとき、ちょい点火を行うようになっている。
【0062】
待機モードに移行するときには、該モードに移行する指示を受けてから、できるだけ短時間のうちに熱交換器14内の水温を目標温度まで上昇させることが望ましい。このため、給湯用バーナ12を全面で燃焼させ一気に目標温度まで到達させることが考えられる。
【0063】
しかしながら、通常、待機モードへ移行するときの熱交換器14内部の水温は外気温度とほぼ等しく、たとえば15℃程度であり、仮に目標温度が50℃のときには、水温を35℃上昇させる必要がある。これに必要な加熱時間を演算で求め、給湯用バーナ12の全面を燃焼させて急速加熱すると、部分的に温度の高い所が生じ、熱交換器14の耐久上よくない。
【0064】
そこで、急速加熱は、目標温度よりも低い一次目標温度までとし、その後は、ちょい点火によって除々に加熱している。したがって、この急速加熱は、部分的に温度の高い所が生じないように全面での燃焼とし、かつ伝熱による温度平衡時間が稼げるように最低ガス量での加熱とし、その後、徐々に加熱することで、熱交換器14に無理な応力を与えることなく熱交換器14内の湯温を精度良く目標温度に一致させるている。
【0065】
図6は、待機モードへ移行する際における給湯用バーナ12の燃焼状況と、熱交換器14内の水温の上昇特性を表したものである。時刻T1から時刻T2までの間、初期燃焼が行われる。そして、熱伝導時間の経過した時刻T3に、その時点における温度上昇を基にして熱交換器14内に水が存在するか否かが判別される。水が存在することが確認されると、給湯用バーナ12を全面で燃焼させる急速加熱を時刻T4まで行い、熱伝導時間の経過した時刻T5において、再び温度が計測される。
【0066】
時刻T5の時点では、破線91で示した目標温度にまだ達していないので、時刻T5から時刻T6までちょい点火が行われる。熱伝導時間の経過した時刻T7に測定した温度は目標温度の許容誤差範囲(92)内に収まっているので、この時点から保温モードに移行する。
【0067】
保温モードでは、常時、熱交換器14内の湯温が監視されており、許容範囲(92)の下限を下回った時刻T8に再び、ちょい点火が行われる。
【0068】
熱交換器14内部の湯温を検出する熱交温度センサ15を、給湯用バーナ12によって直接加熱されない箇所に配置し、熱伝導による温度上昇を検出しているので、給湯用バーナ12から直接加わる熱の影響が少なく、水の有無による熱容量(温度上昇率)の違いを適切に検出することができる。
【0069】
また、温度上昇特性を検出する際の加熱を、給湯用バーナ12の全面を燃焼させて行うことにより、熱交換器14が広範囲で加熱され、熱伝導によって熱交温度センサ15の配置されている箇所まで熱が伝わる時間が短くなり、水が存在するか否かの判別を短時間で行うことが可能になっている。
【0070】
加える熱量が多いほど、熱容量の違いによって生じる温度差が大きくなるので、給湯用バーナ12の全面を燃焼させ多くの熱量を加えることで判別を精度良く行うことができる。さらに、全面燃焼により広範囲に熱交換器が加熱されるので、水が無い場合であっても、熱交換器14が部分的に過熱してしまうことがなく、安全性が向上するとともに熱交換器14の疲労も少ない。
【0071】
また、熱交換器14内の湯温を保温するために必要な熱交温度センサ15を用いて残水確認を行っているので、熱交換器14内に水が存在するか否かを直接検出するセンサを別途設ける必要がなく、装置の価格上昇を少なくすることができる。
【0072】
以上説明した実施の形態では、熱交換器内部の温度を出湯の設定温度で保温するようにしたが、熱交換器内部の温度を沸騰しない程度まで高温に上昇させ、混合弁によって給水とミキシングすることにより出湯を設定温度に調整するようにしてもよい。また、一次目標温度まで急速加熱するようにしたが、ちょい点火だけで、目標温度まで上昇させるようにしても良い。
【0073】
さらに、温度差によって残水確認を行ったが、他のセンサや検出手段によって残水確認を行うようにしてもよい。たとえば、水位センサを設けてもよい。
【0074】
【発明の効果】
本発明にかかる給湯器によれば、開栓されない状態で熱交換器を加熱する際に、内部に水が存在するか否かを熱交換器内部の温度が目標温度まで上昇する前に確認するようにしたので、万が一、熱交換器の内部に水が存在しない場合であっても、空焚きを防止でき、安全性を向上させることができる。
【0075】
また、開栓されない状態で給湯用バーナを燃焼させ、その際における熱交換器内部の温度上昇率を基にして熱交換器内部に水が存在するか否かを判別したので、保温のために必要な温度センサ以外に水の有無を直接検出するセンサを別途設ける必要がなく、価格の上昇を少なく抑えることができる。
【0076】
さらに温度検出手段を、給湯用バーナで直接加熱されない箇所に配置し、対流によって伝わる温度上昇を検出したので、給湯用バーナから直接加わる熱の影響が少なく、水の有無による熱容量および熱伝導の違いを適切に検出することができる。
【0077】
また、温度上昇特性を検出する際の加熱を、給湯用バーナの全面を燃焼させて行うようにしたので、熱伝導により温度検出手段の配置されている箇所まで熱が伝わる時間が短くなり、残水確認を短時間で行うことができる。さらに、給湯用バーナの全面を燃焼させることにより、温度差による残水確認を精度良く行うことができるとともに、水が無い場合であっても、熱交換器が部分的に過熱せず、安全性および耐久性の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施の形態に係る給湯器を示す説明図である。
【図2】本発明の一実施の形態に係る給湯器の回路構成の概要を示すブロック図である。
【図3】残水確認の際に熱交換器の温度が上昇する様子を示す説明図である。
【図4】熱交温度センサの取付け位置の概要を示す説明図である。
【図5】本発明の一実施の形態に係る給湯器が待機モードに移行する際に行う動作の流れを示す流れ図である。
【図6】本発明の一実施の形態に係る給湯器が待機モードに移行する際に熱交換器内の水温の変化する様子を表した説明図である。
【符号の説明】
10…給湯器
12…給湯用バーナ
14…熱交換器
15…熱交温度センサ
16a…第1の燃焼面
16b…第2の燃焼面
16c…第3の燃焼面
18…ガス配管
20…ガス開閉弁
22…ガス検出センサ
24a…第1のガス量制御弁
24b…第2のガス量制御弁
24c…第3のガス量制御弁
25…点火装置
26…燃焼ファン
26a…回転速度センサ
28…給水管
30…フローセンサ
32…給水温度センサ
34…給水弁
36…給湯管
38…バイパス経路
40…混合弁
42…水量制御弁
44…出湯温度センサ
50…制御部
52…燃焼制御部
54…残水確認部
56…加熱制御部
60…操作部
62…表示部
71…CPU
72…バス
73…ROM
74…RAM
75…タイマー部
76…入力ポート
77…出力ポート
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a water heater having a hot water supply burner and a heat exchanger for transferring heat from the hot water supply burner to the water supply.
[0002]
[Prior art]
Conventional water heaters detect the flow of water to the heat exchanger with a flow sensor, and when the flow sensor detects opening, the hot water burner is ignited to heat the heat exchanger and water supply is set It is designed to raise the temperature.
[0003]
In this way, when heating is started at the same time as opening, since it takes time until the set temperature of hot water is discharged after opening, water or lukewarm water comes out for a while after opening and is uncomfortable. Not only that, it was uneconomical to throw away water until the set temperature was reached. Accordingly, various hot water heaters have been proposed which have been improved so that hot water at a set temperature is discharged in a short time after opening.
[0004]
Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-167493 discloses a water heater that can discharge hot water at a set temperature in as short a time as possible when the hot water is discharged again after a certain time has elapsed after the combustion of the water heater is stopped. Yes. In this water heater, the temperature of the hot water inside the heat exchanger after the hot water supply burner is stopped is detected by a temperature sensor, and the temperature drop from the set temperature is monitored. When the temperature falls to the lower limit of the allowable temperature limit, the hot water supply burner is ignited in a state where the plug is not opened, that is, the water flow confirmation means such as a flow sensor as a safety device is turned off. The hot water temperature in the heat exchanger is raised to the vicinity of the set temperature. For example, the hot water in the heat exchanger is kept at a temperature near the set temperature, for example, until 5 minutes have passed after closing.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, in such a conventional technique, the hot water in the heat exchanger is kept near the set temperature only after a predetermined time elapses after the hot water is discharged and closed, for example, get up in the morning, In the case of opening for the first time, there is a problem that it still takes time until the hot water at the set temperature is discharged. As a method of solving this, the hot water temperature in the heat exchanger is raised in advance at the time when the remote control operation switch is turned on or when the time set by the timer arrives, regardless of whether or not there has been hot water immediately before. It can be considered.
[0006]
However, there is no guarantee that water is present inside the heat exchanger when the hot water inside the heat exchanger is kept warm regardless of whether or not it has been previously opened. For example, in cold regions, water inside the water heater may be drained before going to bed to prevent freezing. In addition, immediately after installing the water heater, the water heater may be turned on before passing water into the heat exchanger. In this way, there may be no water in the heat exchanger, and a hot water supply burner even in a closed state (with the water flow confirmation means turned off), regardless of whether or not it has been previously opened. When igniting, there is a possibility that the air will burn.
[0007]
The present invention has been made paying attention to such problems of the prior art, and provides a water heater capable of preventing emptying when a hot water burner is ignited in a closed state. The purpose is that.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
The gist of the present invention for achieving the object lies in the inventions of the following items.
[1] In a water heater (10) comprising a hot water supply burner (12) and a heat exchanger (14) for transferring heat from the hot water supply burner (12) to the water supply,
Temperature detection means (15) for detecting the temperature inside the heat exchanger (14);
Combustion control means (52) for burning the hot water supply burner (12) for a predetermined time without being opened;
When the temperature rise in the heat exchanger (14) is within a predetermined range at a point in time after the combustion control means (52) burns the hot water supply burner (12) for a predetermined time. Residual water confirmation means (54) for determining that a certain amount or more of water is present in the heat exchanger (14);
A water heater (10) characterized in that a water heater is provided.
[0013]
[2] The temperature detecting means (15) is a place where heat from the hot water supply burner (12) is not directly applied but is conducted by convection of the medium existing in the heat exchanger (14). The water heater (10) according to [1], wherein the water heater (10) is arranged.
[0014]
[3] When it is determined by the residual water confirmation means (54) that water is present inside the heat exchanger (14), the water inside the heat exchanger (14) until the water reaches a predetermined target temperature. The hot water supply burner (12) is burned and heated, and when it is determined by the residual water confirmation means (54) that no water is present in the heat exchanger (14), the hot water supply burner (12) The water heater (10) according to [1] or [2], further comprising a heating control means (56) for stopping the heating.
[0015]
[4] The combustion control means (52) burns the hot water supply burner (12) for heating the heat exchanger (14) over the entire surface thereof [1], [2] or [3] The water heater (10) described.
[0016]
The present invention operates as follows.
When the remaining water confirmation means (54) starts to heat the water in the heat exchanger (14) to a predetermined target temperature without being opened, first, the residual water confirmation means (54) puts water into the heat exchanger (14). Whether or not exists is detected. The residual water check is performed before the temperature in the heat exchanger (14) rises to the target temperature. The heating control means (56) reaches the target temperature when the water remaining in the heat exchanger (14) is detected by the residual water confirmation means (54). The hot water supply burner (12) is burned and heated up to.
[0017]
On the other hand, when it is detected by the residual water confirmation means (54) that no water is present inside the heat exchanger (14), heating by the hot water supply burner (12) is stopped to prevent emptying.
[0018]
When the heating of the heat exchanger (14) is started in such a state that the plug is not opened, it is first checked whether water is present in the interior. Even when there is no water inside, it is possible to prevent emptying and to improve the safety of the water heater (10).
[0019]
The remaining water can be confirmed as follows. That is, the combustion control means (52) first ignites the hot water supply burner (12) without being opened. The temperature detection means (15) detects the temperature inside the heat exchanger (14), and the difference in temperature rise characteristics inside the heat exchanger (14) after the hot water supply burner (12) is ignited. Thus, it is determined whether or not water is present inside the heat exchanger (14).
[0020]
The heat capacity of the heat exchanger (14) is greater when water is present inside. Therefore, the rate of temperature increase when water is present inside is smaller than the rate of temperature increase when no water is present inside, so that the water inside the heat exchanger (14) is obtained by examining the temperature rise characteristics. It can be determined whether or not it exists.
[0021]
Further, the combustion control means (52) burns the hot water supply burner (12) for a predetermined time without being opened, and then, based on the temperature rise inside the heat exchanger (14) at the time when a certain time has passed. It is detected whether water is present inside the heat exchanger (14).
[0022]
As described above, since the combustion is stopped for a predetermined time, it is possible to prevent the heat exchanger (14) from being deteriorated even when there is no water in the heat exchanger (14). Moreover, since temperature measurement is performed after a certain period of time has elapsed after combustion, a difference in temperature rise at the location of the temperature detection means (15) caused by a difference in heat capacity due to the presence or absence of water or a difference in thermal conductivity is appropriately detected. can do.
[0023]
Further, when the temperature rise in the heat exchanger (14) is within a predetermined range at a point in time after the hot water burner (12) is burned for a predetermined time without being opened, the heat exchange is performed. It may be determined that a certain amount or more of water is present in the vessel (14).
[0024]
When there is no water inside the heat exchanger (14) and air is present, the temperature rise is small, and when the state is almost full, a certain degree of temperature rise is shown. On the other hand, when a small amount of water is present, the temperature rise is greater than when the water is full because the heat capacity is small and steam is generated immediately. Thus, when the temperature rise is within a certain range, it is determined that there is a certain amount or more (close to full water) inside the heat exchanger.
[0025]
The temperature detection means (15) is arranged at a location where heat from the hot water supply burner (12) is not directly applied but is conducted by convection of the medium existing inside the heat exchanger (14). Thereby, it becomes difficult to receive the influence of the heat applied directly from the hot water supply burner (12), and the difference in the temperature rise characteristics due to the difference in heat capacity and heat conduction can be detected more accurately.
[0026]
In addition, the heating for detecting the temperature rise is performed by burning the entire surface of the hot water supply burner (12). Thereby, since the heat exchanger (14) is heated in a wide range, the time required for heat to be transferred to the location of the temperature detection means (15) by heat conduction is shortened, and the presence or absence of water is confirmed in a short time. It becomes possible.
[0027]
In addition, as the amount of heat applied increases, the temperature difference caused by the difference in heat capacity increases, so if the entire surface of the hot water supply burner (12) is burned and a large amount of heat is applied in a short time, the discrimination based on the temperature difference can be accurately performed. It can be carried out. Furthermore, since the heat exchanger (14) is heated over a wide range, even when there is no water, it is possible to prevent the heat exchanger (14) from being partially overheated and deteriorating the durability performance. it can.
[0028]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
Each figure shows an embodiment of the present invention.
As shown in FIG. 1, the water heater 10 includes a hot water supply burner 12 and a hot water supply heat exchanger 14 that transfers heat from the hot water supply burner 12 to the hot water. The hot water supply burner 12 includes three combustion surfaces, a first combustion surface 16a, a second combustion surface 16b, and a third combustion surface 16c, from the left in the drawing.
[0029]
A gas pipe 18 for hot water supply is connected to the hot water supply burner 12 of the water heater 10, and a gas on / off valve 20 is interposed in the gas pipe 18 and a gas detection sensor 22 is provided. The first to third combustion surfaces 16a, 16b and 16c are provided with first to third gas amount control valves 24a to 24c for adjusting the amount of gas supplied from the gas pipe 18, respectively. Whether or not to burn the combustion surface and the amount of combustion can be individually controlled. The hot water supply burner 12 is ignited by the second combustion surface 16b disposed in the center, and an ignition device 25 is provided in the vicinity of the center combustion surface 16b.
[0030]
A heat exchanger temperature sensor 15 is provided at a location on the outlet side of the heat exchanger 14 that is not directly heated by the hot water supply burner 12. Here, a thermistor is used as the heat exchanger temperature sensor 15. In addition, a thermocouple or the like can be used as a temperature sensor.
[0031]
Below the hot water supply burner 12, a combustion fan 26 for supplying and exhausting the hot water supply burner 12 is provided. A rotation speed sensor 26 a that detects the rotation speed of the combustion fan 26 is attached.
[0032]
A water supply pipe 28 is connected to the inlet side of the heat exchanger 14, and a water supply temperature sensor using a flow sensor 30 which is a water flow confirmation means for detecting the water supply flow rate and a thermistor for detecting the water supply temperature is connected to the water supply pipe 28. 32 and an electromagnetic water supply valve 34 are provided. A hot water supply pipe 36 is connected to the outlet side of the heat exchanger 14.
[0033]
A bypass path 38 that bypasses the heat exchanger 14 and directly connects the water supply pipe 28 and the hot water supply pipe 36 is provided in parallel with the heat exchanger 14. In the middle of the bypass path 38, a mixing valve 40 is provided for adjusting the ratio of the amount of water supplied to the heat exchanger 14 and the amount of water supplied to bypass the bypass path 38. The bypass path 38 may not be provided depending on specifications.
[0034]
The hot water supply pipe 36 is extended to use positions in various places, and a water faucet (not shown) is provided at the end thereof. Usually, a plurality of faucets are provided as needed. Further, a water amount control valve 42 for regulating the hot water is provided in the middle of the hot water supply pipe 36 downstream from the junction of the hot water supply pipe 36 and the bypass path 38, and further downstream, the hot water temperature for detecting the temperature of the hot water to be discharged. A sensor 44 is provided.
[0035]
The water heater 10 includes a control unit 50 as a circuit part that performs overall control of its operation, an operation unit 60 for receiving various operations such as setting a set temperature, and a display unit 62 for displaying an operation state and setting contents. And. The operation unit 60 and the display unit 62 are a main remote controller installed in a kitchen or the like and a bath remote controller installed in a bathroom.
[0036]
The water heater 10 has a standby mode in which the water inside the heat exchanger 14 is heated to a predetermined temperature and kept warm in a state where the faucet is not opened. When the standby mode is set, hot water at a set temperature can be discharged in a short time after opening. Whether to set the standby mode is selected by a switch (not shown) provided on the operation unit 60. In addition, it is possible to reserve the time for shifting to the standby mode by setting a timer.
[0037]
The control unit 50 includes a combustion control unit 52 that ignites the hot water supply burner 12 without being opened, and water is present inside the heat exchanger 14 when the hot water supply burner 12 is ignited without being opened. And a remaining water confirmation unit 54 for detecting whether or not. In addition, the control unit 50 includes a heating control unit 56 that controls the subsequent heating by the hot water supply burner 12 depending on whether or not water is present inside the heat exchanger 14.
[0038]
FIG. 2 illustrates a circuit configuration in the control unit 50 of the water heater 10. The control unit 50 includes a CPU (central processing unit) 71 that performs a central function of various controls. Various circuit devices are connected to the CPU 71 via various buses 72 such as a data bus and an address bus.
[0039]
Among these, a ROM (Read Only Memory) 73 is a read only memory for storing programs executed by the CPU 71 and various kinds of fixed data. A RAM (Random Access Memory) 74 is a working memory for storing data that is temporarily required for executing a program.
[0040]
The timer unit 75 is a circuit part that keeps time. In addition to managing the transition time to the standby mode such as 7:00 every morning, the timer unit 75 manages various times necessary for combustion control of the water heater 10 in seconds.
[0041]
The operation unit 60 and the display unit 62 are as described above. Connected to the bus 72 are an input port 76 for fetching various electrical information into the CPU 71 and an output port 77 for sending various electrical commands from the CPU 71 to various components such as an electromagnetic on-off valve. Yes.
[0042]
The heat exchange temperature sensor 15, the feed water temperature sensor 32, the hot water temperature sensor 44, the flow sensor 30, the gas detection sensor 22, the rotation speed sensor 26a, and the like are connected to the input port 76. The output port 77 is connected to first to third gas amount control valves 24a to 24c, a combustion fan 26, an ignition device 25, a gas on-off valve 20, and the like.
[0043]
Next, the operation will be described.
When the water heater 10 shifts to a standby mode in which the water in the heat exchanger 14 is preheated and kept warm, the minimum gas amount is obtained using all the first to third combustion surfaces 16a to 16c of the hot water burner 12. The initial combustion is performed for only a few seconds, for example, about 1 second to 2 seconds, for a time during which there is no problem even if there is no water in the heat exchanger 14 even if it is repeatedly heated for durability. Then, based on the temperature rise characteristic detected by the heat exchanger temperature sensor 15 that measures the temperature of the hot water coming out of the heat exchanger 14 at that time, it is determined whether or not water is present in the heat exchanger 14. It is to be determined.
[0044]
FIG. 3 shows the state of temperature change detected by the heat exchanger temperature sensor 15 during initial combustion for both cases where water is present in the heat exchanger 14 and when it is not present. . A lower rectangular wave 81 represents a period during which the hot water supply burner 12 is burning. The upper characteristic diagram shows the characteristic of the temperature change detected by the heat exchanger temperature sensor 15, where the solid line 82 indicates the case where water is present in the heat exchanger 14, and the dotted line 83 indicates that in the heat exchanger 14. Each case shows no water.
[0045]
When the hot water supply burner 12 is initially burned for several seconds from time t1 to time t2, if water is present, after a predetermined time (t3: time required for heat transfer, which is determined by the distance 88 shown in FIG. 4). A predetermined temperature range 86 is entered. This is due to the amount of heat applied and the heat capacity of the heat exchanger 14 (the sum of the water capacity of the internal water and the copper constituting the heat exchanger 14) and the air blown by the fan until the measurement time (t3). It depends on the amount of heat taken away.
[0046]
In contrast, when no water is present in the heat exchanger, the heat transfer medium to the heat exchange temperature sensor 15 that is the measurement point is air, so that the temperature rises relatively slowly as shown by the dotted line 83. To do.
[0047]
Furthermore, although not shown in the figure, when the amount of water in the heat exchanger 14 is less than when the water is full, the heat capacity of the water is reduced accordingly, so that at the time t3 than that indicated by the solid line 82 in FIG. The temperature rises. In addition, when only a small amount of water is present in the heat exchanger 14, the water is boiled by heating for several seconds, steam is generated, and the temperature rise is greater than when the water is full.
[0048]
Thus, in the vicinity of the time t3 when several seconds have passed since the hot water supply burner 12 is extinguished, there is a case where the water is almost full, a case where there is less water than the full water, and there is no water at all. There is a difference in the temperature rise characteristics between the cases where no operation is performed. Therefore, the presence or absence of water can be detected by measuring the temperature when a certain time has elapsed.
[0049]
Moreover, the case where the water temperature in the heat exchanger 14 is already high before a heating is also considered. Therefore, by determining the presence or absence of water based on the temperature difference (FIG. 3, 85) between the temperature detected by the heat exchanger temperature sensor 15 at the start time (t1) of the initial combustion and the temperature detected at the time t3. The presence or absence of residual water can be confirmed with high accuracy.
[0050]
FIG. 5 shows a flow of operations performed by the water heater 10 when shifting to the standby mode. When the operation button for setting the standby mode is pressed or when the time to shift to the reserved standby mode has arrived (step S101), the flow sensor 30 confirms the presence or absence of water flow (step S102). When there is water flow (step S102; Y), combustion for normal hot water supply is performed (step S103). In addition, when water flow is confirmed in each step, the operation | work of each step is stopped and normal hot water supply combustion is started immediately.
[0051]
When there is no water flow (step S102; N), it is checked whether or not the water temperature in the heat exchanger 14 is equal to or higher than the lower limit temperature of the heat retention temperature range (step S104). When the temperature is equal to or higher than the lower limit temperature (step S104; Y), it is only necessary to keep the temperature as it is, so normal backup combustion that is combustion for keeping temperature is performed (step S105).
[0052]
When the temperature is equal to or lower than the lower limit temperature (step S104; N), the remaining water confirmation unit 52 performs initial combustion by burning all the combustion surfaces 16a to 16c of the hot water supply burner 12 with a minimum gas amount for several seconds (step S106). .
[0053]
The CPU 71 of the control unit 50 measures the temperature rise near the heat exchanger 14 detected by the heat exchanger temperature sensor 15 (step S107), and determines whether the temperature rise is within a predetermined reference range (step S108). ).
[0054]
That is, the temperature at the time of starting the initial combustion is measured, and after the completion of the initial combustion, the difference from the temperature when a predetermined time required for heat conduction has elapsed is obtained, and the temperature difference is within the reference range. It is determined whether or not. The reference range is determined based on the measurement results obtained by measuring in advance the temperature rise characteristics when the heat exchanger 14 has no water and when there is water.
[0055]
When the temperature rise does not fall within the reference range (step S108; N), it is a case where there is no water in the heat exchanger 14, so an error message is displayed on the display unit 62 (step S109). Exit.
[0056]
On the other hand, when the temperature rise falls within the reference range (FIGS. 4 and 84) (step S108; Y), it indicates that water is present inside the heat exchanger 14, so the hot water supply burner 12 is again opened. The water temperature in the heat exchanger 14 is raised to a target temperature to be ignited and kept warm. At this time, all the combustion surfaces 16a to 16c of the hot water supply burner 12 are combusted until the primary target temperature slightly lower than the target temperature is reached, and rapid heating is performed (step S110).
[0057]
The time for heating is calculated by the CPU 71 based on the temperature difference between the water temperature in the heat exchanger 14 and the primary target temperature before the rapid heating is started. The specific heat of the heat exchanger 14 when water is present inside is measured in advance, and the unit time applied to the heat exchanger 14 when the specific heat and the previous temperature difference and the entire surface of the hot water supply burner 12 are burned. The required combustion time is determined from the amount of heat per unit.
[0058]
After the combustion for raising to the primary target temperature, the temperature in the heat exchanger 14 becomes uniform, and the temperature detected by the heat exchanger temperature sensor 15 is necessary to substantially match the water temperature in the heat exchanger 14. Wait until the time (referred to as heat conduction time) elapses (step S111). When the heat conduction time has elapsed (step S111; Y), the temperature information detected by the heat exchanger temperature sensor 15 is taken in and it is checked whether or not this temperature matches the final target temperature (step S112).
[0059]
When the final target temperature has not been reached (step S112; N), only the central second combustion surface 16b provided with the ignition device 25 among the combustion surfaces of the hot water supply burner 12 is burned for a short time (step S113). ) Again, after the heat conduction time has elapsed (step S111; Y), the hot water temperature in the heat exchanger 14 is measured. At this time, it may be a time different from the previous heat conduction time according to the distance (88) shown in FIG.
[0060]
Combusting only the second combustion surface 16b for a short time (about 2 seconds) will be referred to as short ignition. Repeat the ignition and temperature measurement until the hot water temperature almost matches the target temperature. When the hot water temperature in the heat exchanger 14 reaches the target temperature (step S112; Y), the hot water temperature in the heat exchanger 14 is shifted to a heat retention mode for maintaining the target temperature (step S114), and the plug is opened. Keeping the temperature until the standby mode is turned off so that the temperature is within the allowable temperature range set by the remote controller so that hot water at an appropriate temperature can be immediately discharged.
[0061]
In the heat retention mode, when the hot water temperature in the heat exchanger 14 falls below the lower limit of the allowable temperature range, a slight ignition is performed.
[0062]
When shifting to the standby mode, it is desirable to raise the water temperature in the heat exchanger 14 to the target temperature in as short a time as possible after receiving an instruction to shift to the mode. For this reason, it is conceivable to burn the hot water supply burner 12 over the entire surface and reach the target temperature all at once.
[0063]
However, normally, the water temperature inside the heat exchanger 14 when shifting to the standby mode is substantially equal to the outside air temperature, for example, about 15 ° C. If the target temperature is 50 ° C., it is necessary to increase the water temperature by 35 ° C. . When the heating time necessary for this is obtained by calculation and the entire surface of the hot water supply burner 12 is burned and rapidly heated, a part with a high temperature is generated, and the heat exchanger 14 is not durable.
[0064]
Therefore, the rapid heating is performed up to the primary target temperature lower than the target temperature, and thereafter, the heating is gradually performed by slight ignition. Therefore, in this rapid heating, combustion is performed on the entire surface so as not to generate a place where the temperature is partially high, and heating is performed with a minimum amount of gas so that a temperature equilibrium time by heat transfer can be gained, and then gradually heated. Thus, the hot water temperature in the heat exchanger 14 is accurately matched with the target temperature without applying excessive stress to the heat exchanger 14.
[0065]
FIG. 6 shows the combustion state of the hot water supply burner 12 when shifting to the standby mode and the rise characteristic of the water temperature in the heat exchanger 14. Initial combustion is performed from time T1 to time T2. Then, at time T3 when the heat conduction time has elapsed, it is determined whether water is present in the heat exchanger 14 based on the temperature rise at that time. When it is confirmed that water is present, rapid heating for burning the hot water supply burner 12 over the entire surface is performed until time T4, and the temperature is measured again at time T5 when the heat conduction time has elapsed.
[0066]
At the time T5, the target temperature indicated by the broken line 91 has not yet been reached, so that a slight ignition is performed from the time T5 to the time T6. Since the temperature measured at the time T7 when the heat conduction time has elapsed is within the allowable error range (92) of the target temperature, the temperature is shifted to the heat retention mode from this point.
[0067]
In the heat retention mode, the hot water temperature in the heat exchanger 14 is constantly monitored, and the ignition is performed again at time T8 when the temperature falls below the lower limit of the allowable range (92).
[0068]
The heat exchanger temperature sensor 15 for detecting the temperature of the hot water inside the heat exchanger 14 is arranged at a location that is not directly heated by the hot water supply burner 12 and detects a temperature rise due to heat conduction, so it is directly applied from the hot water supply burner 12. The influence of heat is small, and the difference in heat capacity (temperature increase rate) due to the presence or absence of water can be detected appropriately.
[0069]
Further, the heating when detecting the temperature rise characteristic is performed by burning the entire surface of the hot water supply burner 12, whereby the heat exchanger 14 is heated over a wide range, and the heat exchanger temperature sensor 15 is arranged by heat conduction. The time during which heat is transmitted to a location is shortened, and it is possible to determine whether or not water is present in a short time.
[0070]
As the amount of heat applied increases, the temperature difference caused by the difference in heat capacity increases, so that the entire surface of the hot water supply burner 12 is burned and a large amount of heat is applied, so that the determination can be made with high accuracy. Furthermore, since the heat exchanger is heated over a wide area by the entire surface combustion, the heat exchanger 14 is not partially overheated even when there is no water, which improves safety and improves the heat exchanger. There is also less fatigue of 14.
[0071]
Further, since residual water is checked using the heat exchanger temperature sensor 15 necessary for keeping the temperature of the hot water in the heat exchanger 14, it is directly detected whether or not water is present in the heat exchanger 14. There is no need to provide a separate sensor, and an increase in the price of the apparatus can be reduced.
[0072]
In the embodiment described above, the temperature inside the heat exchanger is kept at the set temperature of the hot water, but the temperature inside the heat exchanger is raised to a high temperature so that it does not boil, and is mixed with the water supply by the mixing valve. Thus, the tapping water may be adjusted to the set temperature. Moreover, although it heated rapidly to the primary target temperature, you may make it raise to target temperature only by a small ignition.
[0073]
Furthermore, although residual water confirmation was performed by the temperature difference, you may make it perform residual water confirmation by another sensor or a detection means. For example, a water level sensor may be provided.
[0074]
【The invention's effect】
According to the water heater according to the present invention, when the heat exchanger is heated without being opened, whether or not water is present is confirmed before the temperature inside the heat exchanger rises to the target temperature. Since it did in this way, even if it is a case where water does not exist in the inside of a heat exchanger, emptying can be prevented and safety can be improved.
[0075]
Also, the hot water burner was burned without being opened, and it was determined whether water was present inside the heat exchanger based on the temperature rise rate inside the heat exchanger at that time. In addition to the necessary temperature sensor, there is no need to provide a separate sensor for directly detecting the presence or absence of water, and the increase in price can be suppressed to a minimum.
[0076]
Furthermore, the temperature detection means is placed in a place where it is not directly heated by the hot water burner, and the temperature rise transmitted by convection is detected, so there is little influence of the heat directly applied from the hot water burner, and the difference in heat capacity and heat conduction due to the presence or absence of water Can be detected appropriately.
[0077]
In addition, since the heating for detecting the temperature rise characteristic is performed by burning the entire surface of the hot water supply burner, the time for transferring heat to the place where the temperature detecting means is arranged by heat conduction is shortened, and the remaining time is left. Water confirmation can be performed in a short time. Furthermore, by burning the entire surface of the hot water supply burner, it is possible to accurately check the remaining water due to the temperature difference, and even when there is no water, the heat exchanger does not partially overheat and is safe. In addition, durability can be improved.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an explanatory view showing a water heater according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a block diagram showing an outline of a circuit configuration of a water heater according to an embodiment of the present invention.
FIG. 3 is an explanatory diagram showing a state in which the temperature of the heat exchanger rises when checking residual water.
FIG. 4 is an explanatory diagram showing an outline of a mounting position of a heat exchanger temperature sensor.
FIG. 5 is a flowchart showing a flow of operations performed when the water heater according to the embodiment of the present invention shifts to a standby mode.
FIG. 6 is an explanatory diagram showing how the water temperature in the heat exchanger changes when the water heater according to the embodiment of the present invention shifts to the standby mode.
[Explanation of symbols]
10 ... Water heater
12 ... Hot water burner
14 ... Heat exchanger
15. Heat exchange temperature sensor
16a ... 1st combustion surface
16b ... 2nd combustion surface
16c ... 3rd combustion surface
18 ... Gas piping
20 ... Gas valve
22 ... Gas detection sensor
24a ... First gas amount control valve
24b ... Second gas amount control valve
24c ... Third gas amount control valve
25 ... Ignition device
26 ... Combustion fan
26a ... rotational speed sensor
28 ... Water supply pipe
30 ... Flow sensor
32 ... Water supply temperature sensor
34 ... Water supply valve
36 ... Hot water supply pipe
38 ... Bypass route
40 ... Mixing valve
42 ... Water control valve
44 ... Hot water temperature sensor
50. Control unit
52 ... Combustion control unit
54. Residual water confirmation section
56 ... Heating control unit
60 ... operation unit
62 ... Display section
71 ... CPU
72 ... Bus
73 ... ROM
74 ... RAM
75 ... Timer section
76 ... Input port
77 ... Output port

Claims (4)

給湯用バーナと該給湯用バーナからの熱を給水に伝えるための熱交換器とを有する給湯器において、
前記熱交換器内部の温度を検出する温度検出手段と、
開栓されない状態で前記給湯用バーナを所定時間燃焼させる燃焼制御手段と、
前記燃焼制御手段が前記給湯用バーナを所定時間燃焼させた後一定時間の経過した時点で、前記熱交換器内部の温度上昇が予め定めた範囲内にあるとき該熱交換器内に一定量以上の水が存在すると判定する残水確認手段と、
を設けたことを特徴とする給湯器。
In a water heater having a hot water supply burner and a heat exchanger for transferring heat from the hot water supply burner to the water supply,
Temperature detecting means for detecting the temperature inside the heat exchanger;
Combustion control means for burning the hot water supply burner for a predetermined time in a state where it is not opened;
When a certain amount of time has elapsed after the combustion control means burns the hot water supply burner for a predetermined time, when the temperature rise inside the heat exchanger is within a predetermined range, the heat exchanger has a certain amount or more. Residual water confirmation means for determining that there is water,
A water heater characterized by providing a.
前記温度検出手段は、前記給湯用バーナからの熱が直接的に加わらず該熱が前記熱交換器の内部に存在する媒体の対流によって伝導する箇所に配置されていることを特徴とする請求項1記載の給湯器。  The temperature detecting means is disposed at a location where heat from the hot water burner is not directly applied but is conducted by convection of a medium existing inside the heat exchanger. 1. The water heater according to 1. 前記残水確認手段によって前記熱交換器の内部に水が存在すると判別されたとき、前記熱交換器内部の水が所定の目標温度に達するまで前記給湯用バーナを燃焼させて加熱し、前記残水確認手段によって前記熱交換器の内部に水が存在しないと判別されたとき前記給湯用バーナによるその後の加熱を停止する加熱制御手段を具備することを特徴とする請求項1または2記載の給湯器。  When it is determined by the remaining water confirmation means that water is present in the heat exchanger, the hot water burner is burned and heated until the water in the heat exchanger reaches a predetermined target temperature, and the remaining water is heated. The hot water supply according to claim 1 or 2, further comprising a heating control means for stopping the subsequent heating by the hot water supply burner when it is determined by the water confirmation means that no water is present inside the heat exchanger. vessel. 前記燃焼制御手段は、前記熱交換器を加熱する給湯用バーナをその全面にわたって燃焼させることを特徴とする請求項1、2または3記載の給湯器。  The hot water heater according to claim 1, 2 or 3, wherein the combustion control means burns a hot water supply burner for heating the heat exchanger over the entire surface thereof.
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