JP5256854B2 - Water heater - Google Patents
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Description
本発明は、風呂循環機能を備えた給湯装置に関するものである。 The present invention relates to a hot water supply apparatus having a bath circulation function.
従来の給湯装置は、ふろ循環回路中のふろ循環ポンプの回転数にフィードバック制御をかけて回転数を一定にするものである。(例えば、特許文献1参照) In the conventional hot water supply apparatus, the rotation speed is made constant by performing feedback control on the rotation speed of the bath circulation pump in the bath circulation circuit. (For example, see Patent Document 1)
従来の給湯装置のふろ循環ポンプはDCポンプを用い、回転数にフィードバック制御をかけているが、このDCポンプは回転負荷で回転数が大きく異なる。ふろ戻り配管が水無状態の場合は回転負荷が小さくなるので制御感度が大きくなりフィードバック制御系として不安定になる。これに合うように制御パラメータをチューニングすると、制御感度の小さい場合すなわち回転負荷の大きい状態のふろ戻り配管が水有状態の運転において、回転数の立上り時間が長くなる。すると、ふろ戻り配管の湯水を循環させて浴槽の湯水を引き込むまでに時間がかかるという問題があった。 A conventional hot water circulation pump of a hot water supply apparatus uses a DC pump and applies feedback control to the rotational speed. The rotational speed of the DC pump varies greatly depending on the rotational load. When the return pipe is in the absence of water, the rotational load is reduced, so the control sensitivity is increased and the feedback control system becomes unstable. If the control parameters are tuned to match this, the rise time of the rotational speed becomes longer in the operation when the control sensitivity is low, that is, when the return pipe having a large rotational load is in a water-containing state. Then, there was a problem that it took time to circulate hot water in the return pipe and draw hot water in the bathtub.
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、ふろ循環ポンプの制御パラメータを、ふろ戻り配管の残水状態に応じて切替え、ふろ循環ポンプの回転数の立上り時間を短縮し、浴槽水を引き込む時間を短くした使い勝手のよい給湯装置を得ることを目的としている。 The present invention has been made in view of the above, and switches the control parameter of the bath circulation pump according to the remaining water state of the bath return pipe, shortens the rise time of the rotation speed of the bath circulation pump, and The purpose is to obtain an easy-to-use hot water supply device that shortens the time to draw in the water.
本発明の給湯装置は、浴槽の湯水を取り出して浴槽に戻すふろ循環回路と、ふろ循環回
路に設けられ浴槽の湯水を循環させる直流電力で駆動する風呂ポンプと、風呂ポンプの回
転数を検知する回転数検知手段と、ふろ循環回路内の残水状態の変化を検知する残水状態
検知手段と、風呂ポンプの回転数と所定の目標回転数に基づいて風呂ポンプに速度指令信
号を与えるフィードバック制御手段と、残水状態検知手段により、水無状態と検知した場合に対し、水有状態と検知した場合の前記フィードバック制御手段による単位時間あたりの前記風呂ポンプの回転数の変化が大きくなるように制御パラメータを切り替える制御パラメータ切替手段と、を備えるものである。
The hot water supply apparatus of the present invention detects a bath circulation circuit that takes out hot water from a bathtub and returns it to the bathtub, a bath pump that is provided in the bath circulation circuit and that is driven by DC power that circulates hot water in the bathtub, and detects the number of rotations of the bath pump. Rotational speed detection means, residual water state detection means for detecting changes in the residual water state in the bath circulation circuit, and feedback control that provides a speed command signal to the bath pump based on the rotational speed of the bath pump and a predetermined target rotational speed And a change in the number of rotations of the bath pump per unit time by the feedback control unit when a water-existing state is detected, compared to a case where no water state is detected by the remaining water state detecting unit. Control parameter switching means for switching control parameters.
本発明のふろ循環装置によれば、ふろ循環ポンプの制御パラメータを、ふろ戻り配管の残水状態に応じて切替え、ふろ循環ポンプの回転数の立上り時間を短縮し、浴槽水を引き込む時間を短くした使い勝手のよい給湯装置を得ることが可能となる。 According to the bath circulation device of the present invention, the control parameter of the bath circulation pump is switched according to the remaining water state of the bath return pipe, the rise time of the rotation speed of the bath circulation pump is shortened, and the time for drawing in the bath water is shortened. It is possible to obtain a hot water supply device that is easy to use.
実施の形態1.
図1は、本発明の実施の形態1における給湯装置である貯湯式給湯機の構成図、図2は、本発明の実施の形態1によるふろ循環ポンプの制御フローチャート、図3は本発明の実施の形態1によるふろ循環ポンプの回転数立ち上がり状態を示す図である。以下、図面に基づき本構成についての詳細を説明する。
FIG. 1 is a configuration diagram of a hot water storage type water heater that is a hot water supply apparatus according to
図1の貯湯式給湯機1において、貯湯タンク7は水や湯を貯湯し、加熱手段であるヒートポンプユニット21には加熱循環回路22が接続され、この加熱循環回路22は貯湯タンク7の上下部と接続されており、加熱循環回路22にはヒートポンプユニット21内に循環ポンプ(図示せず)が設けられ、貯湯タンク7の下部から水を導き、ヒートポンプにより外気との熱交換を行い、水を高温の湯に沸き上げ、貯湯タンク7の上部に戻している。
In the hot water storage
一方、給湯配管23は、一端を貯湯タンク7の上部に接続し他端をふろ給湯用混合弁17と一般給湯用混合弁18の給湯口に接続し貯湯タンク7内に貯湯された湯をふろ給湯用混合弁17と一般給湯用混合弁18に供給するための配管である。給水配管19は、水道管等の水源に接続され、減圧弁13は給水配管19に取り付けられ水源水圧を減少させて、一端をふろ給湯用混合弁17と一般給湯用混合弁18の給水口に接続して水源の水を供給し、もう一端は貯湯タンク7の下部に接続され、貯湯タンク7内に給水する。ふろ給湯用混合弁17には、ふろ給湯用混合弁17からの混合湯をふろ循環回路4に送るふろ給湯配管5が接続されている。ふろ給湯配管5には混合湯の供給と停止を行うふろ給湯用電磁弁16と、混合湯の流量を検知するふろ給湯用流量センサ32とふろ給湯用混合弁17の温度補正を行うためのふろ往き温度センサ25が設けられ、ふろ循環回路4に接続されている。貯湯タンク7の上部近傍の給湯配管23には沸き上げ中に体積膨張した貯湯タンク7内の湯を逃がすための逃がし弁34が設けてある。一般給湯用混合弁18には、一般給湯用混合弁18からの混合湯を台所の蛇口などに送る一般給湯配管20が接続される。
On the other hand, the hot
貯湯タンク7の上下部には貯湯タンク7に蓄えられた貯湯水を貯湯タンク7に戻すタンク循環回路6が接続されている。このタンク循環回路6は貯湯タンク7内に貯湯されたお湯と浴槽2内の浴槽水を熱交換する熱交換器14、貯湯タンク7のお湯をタンク循環回路6に循環させるふろ循環熱源ポンプ15で構成されている。
Connected to the upper and lower portions of the hot
浴槽2には浴槽アダプタ3が取り付けられており、浴槽アダプタ3を通してふろ循環回路4が接続されている。このふろ循環回路4は熱交換器14と、浴槽2の湯水を循環させるふろ循環ポンプ12と、浴槽アダプタ3と熱交換器14に接続され循環時に浴槽2の湯水を貯湯式給湯機1に引き込むにふろ戻り配管8と、熱交換器14と浴槽アダプタ3に接続され循環時にふろ戻り配管の湯水を浴槽2へ送水するふろ往き配管9とで構成される。さらに、ふろ循環回路4には水流検知手段としてフロースイッチ11が介設され浴槽水の水流有無の検出を行い、また、水位センサ10が介設され浴槽2の水位の検出を行う。
A bathtub adapter 3 is attached to the
ふろ循環ポンプ12にはDCポンプであり、ふろ循環ポンプ12の回転数を、回転数信号として出力する機能と印加された速度指令信号に応じて回転数を変化させる機能が備わっている。
The
貯湯式給湯機1の制御部35は、ふろ循環ポンプ12の回転数信号から回転数を読み取る回転数検知手段354と、所定の目標回転数と前記回転数検知手段354より検出した回転数から制御パラメータを用いてポンプ速度指令信号を演算するフィードバック制御手段351と、ふろ循環回路4内の残水有無状態の変化を検知する配管残水状態検知手段353と、フィードバック制御手段351の制御パラメータを切り替える制御パラメータ切替手段352を備えている。制御部35では配管残水状態検知手段353によりふろ循環回路4の配管残水状態を検知して、配管残水状態に応じてフィードバック制御手段351の制御パラメータを制御パラメータ切替手段352により切り替える。ふろ循環ポンプ12は回転負荷で回転数が大きく異なり、ふろ戻り配管8が水無状態で制御感度が大きくなる。そこで配管水無状態の制御パラメータは大きい制御感度に合わせてフィードバックゲイン等を小さく設定し制御系を安定させ、配管水有状態の制御パラメータは小さい制御感度に合わせてフィードバックゲイン等を大きくして回転数立ち上がり時間が早くなるよう設定する。
The
次に、上記構成よりなる貯湯式給湯機1の湯張り時のふろ循環ポンプ12の制御パラメータ切り替え動作について説明する。貯湯式給湯機1と接続されたリモコン(図示せず)により湯張りが設定されると、呼び水として浴槽2へ所定の量が給湯され、ふろ循環回路4が湯水で充填される。次に、浴槽水引き込み動作として、ふろ循環ポンプ12を運転して、ふろ循環回路4内の湯水を循環させ、浴槽2の湯水をふろ循環回路4まで引き込む動作を行う。浴槽2の湯水を引き込めるだけの十分な時間、ふろ循環ポンプ12を動作させた後、フロースイッチ11による水流の有無を配管残水状態検知手段353により検知し、浴槽水の有無を判定する。浴槽2に湯水が無いと判定したときは、リモコンにより設定された湯張り設定湯量と湯張り設定量を浴槽2へ給湯し、設定湯量に達したら水位センサ10により水位を検出し、制御部35に記憶して湯張り動作を終了する。浴槽2に湯水があれば、浴槽2の湯温と水位を見て、設定温度まで追焚きした後、設定湯量の水位まで浴槽2へ湯水を供給する。
Next, the control parameter switching operation of the
以下、説明のために、ふろ循環回路4のふろ戻り配管8が水無状態と判定するふろ循環ポンプの閾値回転数をPと定義する。なお、閾値回転数Pは目標回転数より上の所定の回転数である。
Hereinafter, for explanation, the threshold rotation speed of the bottom circulation pump that determines that the bottom return pipe 8 of the
次に、本発明に関わるふろ循環ポンプ12の動作について、図2に示すフローチャートを参照して説明する。湯張り中、浴槽水引き込み動作になると制御部35により、ふろ循環ポンプ12の運転が開始され(ステップS1)、浴槽水引き込み動作の目標回転数が設定され (ステップS2)、ふろ循環ポンプ12のフィードバック制御手段351による制御パラメータは、制御パラメータ切替手段352により配管水無状態のものに設定される(ステップS3)。
Next, the operation of the
次にふろ循環ポンプ12の回転数を回転数検知手段354により検出し、回転数があらかじめ設定された閾値回転数P以下であるかを判断する(ステップS5)。ふろ循環ポンプ12の回転数が閾値回転数P以下であれば、ステップS6に進み、ふろ循環ポンプ12の回転数が閾値回転数Pを超える場合は、ふろ循環回路4が配管水無状態に変化または水無し状態であると判定し(ステップS8)、制御パラメータ切替手段352はフィードバック制御手段351で用いる制御パラメータを配管水無状態のものに設定する(ステップS9)。ここで、ふろ循環回路4の配管残水の有無の判断理由としては、配管残水状態が変化しなければ、フィードバック制御手段351によりふろ循環ポンプ12の回転数は目標回転数付近またはそれ以下で制御されているが、ふろ循環回路4の配管の残水状態が有りから無状態に移行したときに回転負荷の急激な減少から回転数が急上昇する。従って、ふろ循環ポンプ12の回転数が目標回転数より上に設定した閾値回転数Pを越えたら、配管水無状態に移行したと判断することが出来るのである。
Next, the rotational speed of the
ステップS6ではフロースイッチ11が所定の時間(ここでは3秒間と設定)連続でON、すなわち水流のありを検知しているかを配管残水状態検知手段353により判断し、所定の時間連続でONしていれば、ふろ循環回路4は配管水有状態と判断し(ステップS6)、制御パラメータ切替手段352はフィードバック制御手段351で用いる制御パラメータを配管水有状態のものに設定する(ステップS7)。ステップS5において、フロースイッチ11が所定時間連続ONの条件を満たさない場合は、ふろ循環回路4の配管残水状態は水無しのまま変化していないと判断し、制御パラメータ切替手段352は制御パラメータを変化させずステップS10に至る。
In step S6, the flow switch 11 is continuously turned on for a predetermined time (in this case, set to 3 seconds), that is, whether the presence of water flow is detected is determined by the pipe residual water state detecting means 353 and turned on continuously for a predetermined time. If so, the
ステップS10では、設定されたふろ循環ポンプ12の制御パラメータと回転数検知手段354で検出されるふろ循環ポンプ12の回転数とにより、フィードバック制御手段351が、ふろ循環ポンプ12の回転数を目標回転数に合わせこむように速度指令信号を変化させる(フィードバック制御)。配管水有状態のふろ循環ポンプ12の制御感度は低いため、速度指令信号の変化にも回転数は上がりにくいが、フィードバックゲインを大きくした配管水有状態用の制御パラメータに切替えることで、速度指令信号を大きく変化させることが出来る。このように制御パラメータを適正に切り替えることにより、図3に示すように水有りを検知したあとからの時間経過(図3の横軸)に対して、制御パラメータ切替え有の場合のほうが、より短時間で目標回転数に到達させることが可能となり、回転数の立上り時間を早く出来る。ふろ循環ポンプ12の回転数立上り時間が短くなれば、ふろ循環回路4における循環流量の立上り時間も早くなるため、浴槽水を引き込むための時間を短くすることが出来る。また、浴槽水引き込み動作は、湯張りだけでなく他のふろ機能にも使用され、追焚きや高温さし湯をする時に動作前の浴槽水の有無を確認するため行われる。浴槽水を引き込む時間が短くなれば、これらのさまざまな動作時間を短縮することが可能となり貯湯式給湯機1の使い勝手が向上する。
In step S10, the feedback control means 351 sets the rotation speed of the
ステップS11ではふろ循環ポンプ12の停止命令の有無を判断し、所定の浴槽水引き込み時間を経過して浴槽水の有無検出が終了すれば、停止命令が出されるためステップS12に進み、制御部35はふろ循環ポンプ12を停止する。停止命令がなければ、ステップS4に戻る。
In step S11, it is determined whether or not there is an instruction to stop the
上述の実施の形態1ではふろ循環回路4の配管残水状態の変化をふろ循環ポンプ12の回転数と閾値回転数Pによって検知したが、水流検知手段により水流の有無の変化を検知することでも実現出来る。例えば水流検知手段してフロースイッチ11を用い、制御部35でフロースイッチ11からの出力信号を監視し、ON(湯水の流れ有り)からOFF(湯水の流れ無し)への変化を検知した時にふろ循環回路4は配管水無状態になったと判断する。さらに、ふろ循環ポンプ12の回転数と速度指令信号の組み合わせから配管残水状態を検知することも出来る。ふろ循環ポンプ12は同じ速度指令信号でも回転負荷の小さい配管水無状態の方が回転負荷の大きい配管水有状態より回転数が大きくなる。そこで、ふろ循環ポンプ12に速度指令信号として制御電圧に回転数が比例するものを用いて、予め電圧−回転数回転数の特性を調べておく。例えば、制御電圧が4Vの時のふろ循環ポンプ12の回転数が配管水有状態で2000rpm、配管水無状態で6000rpmであれば、制御電圧4Vの時に回転数が4000rpm以下なら配管水有状態、そうでなければ配管水無状態と検知する。以上のように、配管残水状況を判断して、配管残水状態に合わせてふろ循環ポンプ12の制御パラメータを切替えることで、安定した制御系で、回転数の立上り時間を短縮し、浴槽水引き込み時間を短くすることが出来る。
In the first embodiment described above, the change in the pipe residual water state of the
以上のように本発明によれば、ふろ循環回路4内の残水状態に応じて、ふろ循環ポンプ12を制御するフィードバック制御手段351の制御パラメータを切替えることで、より短時間に目標とする回転数に到達させることが可能となる。また、ふろ循環ポンプ12の回転数立上り時間が短くなれば、ふろ循環回路4における循環流量の立上り時間も早くなるため、浴槽水を引き込むための時間を短くすることが出来る。また、浴槽水引き込み動作は、湯張りだけでなく他のふろ機能にも使用され、追焚きや高温さし湯をする時に動作前の浴槽水の有無を確認するため行われる。浴槽水を引き込む時間が短くなれば、これらのさまざまな動作時間を短縮することが可能となり貯湯式給湯機1の使い勝手が向上する。
As described above, according to the present invention, the target rotation can be achieved in a shorter time by switching the control parameter of the feedback control means 351 that controls the
1 貯湯式給湯機
2 浴槽
3 浴槽アダプタ
4 ふろ循環回路
5 ふろ給湯経路
6 タンク循環回路
7 貯湯タンク
8 ふろ戻り配管
9 ふろ往き配管
10 水位センサ
11 フロースイッチ
12 ふろ循環ポンプ
13 減圧弁
14 熱交換器
15 ふろ循環熱源ポンプ
16 ふろ給湯用電磁弁
17 ふろ給湯用混合弁
18 一般給湯用混合弁
19 給水配管
20 一般給湯経路
21 ヒートポンプユニット
22 加熱循環回路
23 給湯配管
25 ふろ往き温度センサ
32 ふろ給湯用流量センサ
34 逃し弁
35 制御部
351 フィードバック制御手段
352 制御パラメータ切替手段
353 配管残水状態検知手段
354 回転数検知手段
DESCRIPTION OF
Claims (4)
前記ふろ循環回路に設けられ前記浴槽の湯水を循環させる直流電力で駆動する風呂ポンプ
と、
前記風呂ポンプの回転数を検知する回転数検知手段と、
前記ふろ循環回路内の残水状態の変化を検知する残水状態検知手段と、
前記風呂ポンプの回転数と所定の目標回転数に基づいて前記風呂ポンプに速度指令信号を
与えるフィードバック制御手段と、
前記残水状態検知手段により、水無状態と検知した場合に対し、水有状態と検知した場合の前記フィードバック制御手段による単位時間あたりの前記風呂ポンプの回転数の変化が大きくなるように制御パラメータを切り替える制御パラメータ切替手段と、
を備えたことを特徴とする給湯装置。 A bath circulation circuit for taking out hot water from the bathtub and returning it to the bathtub;
A bath pump that is provided in the bath circulation circuit and that is driven by direct current power that circulates hot water in the bathtub;
A rotational speed detection means for detecting the rotational speed of the bath pump;
A residual water state detection means for detecting a change in the residual water state in the bath circuit,
Feedback control means for providing a speed command signal to the bath pump based on the rotational speed of the bath pump and a predetermined target rotational speed;
Control parameter so that the change in the number of rotations of the bath pump per unit time by the feedback control unit when the water remaining state is detected is larger than when the remaining water state is detected by the remaining water state detecting unit. Control parameter switching means for switching between,
A hot water supply apparatus comprising:
目標回転数より上の所定回転数を超えることで検知し、水有状態は前記ふろ循環回路に設
けた水流検知手段により検知することを特徴とする請求項1に記載の給湯装置。 The remaining water state detecting means detects that no water is in the bath circulation circuit when the rotation speed of the bath pump exceeds a predetermined rotation speed higher than a target rotation speed. The hot water supply device according to claim 1, wherein detection is performed by a provided water flow detection means.
より検知することを特徴とする請求項2に記載の給湯装置。 The hot water supply apparatus according to claim 2, wherein the remaining water state detecting means detects a change in the remaining water state in the bath circulation circuit by the water flow detecting means.
手段で検知した回転数により前記ふろ循環回路内の残水状態を検知することを特徴とする
請求項1に記載の給湯装置。 The said residual water state detection means detects the residual water state in the said bottom circulation circuit by the rotation speed detected by the said rotation speed detection means with respect to the said speed command signal of the said bath pump. Water heater.
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