KR940004174B1 - Temperature control device for hot water supply equipment - Google Patents
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Abstract
내용 없음.No content.
Description
제1도는 본 실시예의 가스연소식 급탕기의 제어장치에 있어서 기능적 구성을 보이는 기능블록도.1 is a functional block diagram showing a functional configuration in the control device of the gas-fired hot water heater of this embodiment.
제2도는 본 실시예의 가스연소식 급탕기의 개략을 보이는 개략 구성도.2 is a schematic configuration diagram showing an outline of a gas combustion hot water heater of this embodiment.
제3도는 본 실시예의 제어장치에 있어서 입수온도의 산출과정을 설명하기 위한 흐름도.3 is a flowchart for explaining a process of calculating the acquisition temperature in the control device of this embodiment.
제4도는 본 실시예의 가열량 기억부의 기어 에어리어를 보이는 에어리어 맵(map).4 is an area map showing the gear area of the heating amount storage unit of this embodiment.
제5도는 본 실시예의 제어장치에 있어서 가열량 출력정보의 변화를 보이는 타임차트.5 is a time chart showing a change in heating amount output information in the control device of this embodiment.
제6도는 본 실시예의 수량추정부에 의한 추정수량의 변화를 보이는 타임차트.6 is a time chart showing the change in the estimated quantity by the quantity estimation of the present embodiment.
제7도는 본 실시예에 있어서 출탕온도의 변화를 수량에 대하여 표시한 타임차트.7 is a time chart showing changes in tapping temperature with respect to quantity in this embodiment.
제8도는 본 실시예의 초기수량추정부에 있어서 계시부에 의한 경과시간(tm)으로 추정되는 초기수량 WP2와의 관계를 보이는 특성도.8 is a characteristic diagram showing a relationship with the initial quantity WP 2 estimated by the elapsed time (tm) by the time-keeping part in the initial quantity estimation part of this embodiment.
제9도는 재급탕시에 있어서 출탕온도의 변화를 수량에 대응하여 보인 타임차트.FIG. 9 is a time chart showing changes in tapping temperature corresponding to the quantity of water during reheating.
제10도는 본 실시예에 있어서 수량의 추정과정을 보이는 흐름도이다.10 is a flowchart showing the process of estimating the quantity in this embodiment.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for main parts of the drawings
11 : 버너군(가열수단) 13 : 열교환기11: burner group (heating means) 13: heat exchanger
19 : 수류스위치(수류검지수단) 25 : 출탕온 서미스터(온도센서)19: water flow switch (water flow detection means) 25: tapping temperature thermistor (temperature sensor)
30 : 제어장치(급탕기의 온도제어장치)30: controller (temperature controller of the hot water heater)
33 : 초기수량추정부(유량추정수단) 33a : 계시부(계시수단)33: initial quantity estimation unit (flow estimation unit) 33a: timekeeping unit (revelation unit)
본 발명은 열교환기를 통과하는 물의 유량을 검출하기 위한 유량센서를 설치하지 않는 급탕기의 온도제어 장치에 관한 것이며, 특히 열교환기로 유입하는 물의 온도를 검지하는 입수온도센서를 설치하지 않고, 열교환기로부터 유출하는 열수의 온도를 검지하는 유출온도센서만을 갖춘 구조의 간단한 급탕기에 있어서 효과적이다.The present invention relates to a temperature control device for a hot water heater, which does not provide a flow sensor for detecting the flow rate of water passing through the heat exchanger, and in particular flows out from the heat exchanger without installing an inlet temperature sensor for detecting the temperature of the water flowing into the heat exchanger. It is effective in a simple hot water heater having a structure having only an outflow temperature sensor that detects the temperature of hot water.
급탕기의 구조를 간단히 하여 제조공정을 간략화 함과 동시에, 제조코스트를 저감하게 하기 위하여 출탕온도 서미스터 안에 의하여 피드백 제어하는 온도제어장치가 있다. 이러한 온도제어장치에서는 열교환기로의 입수온도를 검지하는 입수온도 서미스터와, 열교환기를 통과하는 물의 유량을 검출하기 위한 유량센서가 설치되어 있지않기 때문에 출탕온도 특성의 향상을 도모하기 위한 기능을 갖는 것이 사용되고 있다.In order to simplify the structure of the hot water heater, simplify the manufacturing process, and reduce the manufacturing cost, there is a temperature control device for feedback control by the tapping temperature thermistor. In such a temperature control device, an inlet temperature thermistor which detects the inlet temperature to the heat exchanger and a flow sensor for detecting the flow rate of the water passing through the heat exchanger are not provided, so that the one having the function to improve the tapping temperature characteristics is used. have.
또, 이러한 피드백 제어의 온도제어장치에서는 급탕초기에는 가열되어 있지 않는 유출온도에 의해 그대로 가열량이 제어되면 급탕수량이 적은 경우나, 재급탕으로 " 뒤에 끓음(後拂)"이 있는 경우에 과잉 가열에 의하여 출탕온도가 지나치게 높아지는 경우가 생길 우려가 있다. 이 때문에 위험을 피하기 위하여 급탕수량이 적은것, 혹은 "뒤에 끓음"으로 인하여 열교환기내의 물이 가열되고 있는 것을 전제로 하여 강열량은 적게 설정되고, 그후, 피드백 제어계의 시정수에 의한 일정의 시간 지체가 따르면서 출탕온도센서에 의한 검지온도에 응하여 가열량이 서서히 변경된다.In the temperature control device of such feedback control, when the amount of heating is controlled as it is by the outflow temperature which is not heated at the beginning of the hot water supply, the amount of hot water is small, or excessive heating occurs when there is "boiling behind" in the hot water supply. There exists a possibility that a tapping temperature may become high too much by this. For this reason, in order to avoid danger, the amount of ignition is set a little on the premise that the amount of the hot water supply is low or that the water in the heat exchanger is heated due to "boiling behind", and then a constant time by the time constant of the feedback control system. As the delay occurs, the heating amount gradually changes in response to the detection temperature by the tapping temperature sensor.
이와 같이, 종래의 피드백 제어의 급탕기에서는 가열량을 제어하기 위한 정보가 출탕온도센서만에 의하여 주어지고, 열교환기를 통과하는 물의 유량에 관한 정보가 없기 때문에 급탕초기에 급탕수량이 많은 경우에는 가열량이 부족하다. 따라서, 출탕온도의 상승이 느리게 되고, 출탕온도가 목표온도로 상승하여 안정할때까지의 시간이 길어진다. 특히 재급탕에 있어서, 급탕초기에는 급탕수량과 열교환기내에 남은 물의 실재의 온도와의 상호의 영향을 받기 때문에 이런 경우에도 과잉가열을 방지하려하면 급탕수량이 많을때에 가열량이 부족하여 적절한 가열량 주어지지 않기 때문에 응답지체가 더욱 커진다는 문제가 있다.As described above, in the conventional hot water supply of feedback control, the information for controlling the heating amount is given only by the tapping temperature sensor, and since there is no information on the flow rate of the water passing through the heat exchanger, the amount of heating is large when the hot water supply amount is large at the beginning of the hot water supply. Lack. Therefore, the rise of the tapping temperature becomes slow, and the time until the tapping temperature rises to the target temperature and stabilizes becomes long. Especially in the re-hot water supply, the initial hot water supply is affected by the mutual relationship between the amount of hot water supply and the actual temperature of the water remaining in the heat exchanger. In this case, to prevent excessive heating, the amount of heating is insufficient when the hot water supply amount is large. The problem is that the response delay is larger because it is not given.
본 발명은 유량센서를 갖추지 않고 피드백 제어를 행하는 급탕기에 있어서, 재급탕의 경우에 급탕초기의 출탕온도의 상승특성이 좋고, 특히 급탕량이 많은 경우에 상승 특성이 뛰어난 급탕기의 온도제어장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.The present invention provides a temperature control apparatus for a hot water heater, which has a good rise characteristic of the tapping temperature of the initial hot water supply in the case of a re-hot water supply, especially in a case of a large amount of hot water supply, in a hot water supply machine for feedback control without a flow sensor. For the purpose of
본 발명은 열교환기에로의 물의 유입을 검지하는 수류검지수단을 갖추고, 그 수류검지수단의 수류검지상태에 응하여, 가열수단에 의한 상기 열교환기의 가열을 개시 및 정지를 제어함과 동시에, 상기 열교환기의 유출부에 설치한 온도센서에 검지되는 온도정보에 의거 상기 가열수단의 가열량을 제어하는 급탕기의 온도 제어장치에 있어서, 급탕개시후의 소정시간을 계시하는 계시수단과, 상기 열교환기를 통과하는 물의 유량을 추정하는 유량추정수단을 갖추고, 그 유량추정수단은 급탕 개시후의 상기 소정시간이 경과한때의 상기 온도 센서의 검지온도의 하강상태에 의거 상기 유량을 추정하는 것을 기술적 수단으로 한다.The present invention has a water flow detecting means for detecting the inflow of water into the heat exchanger, and in response to the water flow detecting state of the water flow detecting means, controlling the start and stop of heating of the heat exchanger by the heating means, and simultaneously A temperature control device of a hot water heater for controlling the heating amount of the heating means based on temperature information detected by a temperature sensor provided at an outlet of the machine, comprising: time-keeping means for counting a predetermined time after the start of hot water supply, and passing through the heat exchanger; A flow rate estimating means for estimating the flow rate of water is provided, and the flow rate estimating means is a technical means for estimating the flow rate on the basis of the falling state of the detection temperature of the temperature sensor when the predetermined time after the start of hot water supply has elapsed.
일반으로, 급탕기에서는 열교환기로의 물의 유입 검지한 다음, 가열이 개시될때까지의 시간지체가 있다. 한편, 가열수단에 의한 가열의 결과가 출탕온도에 나타날때까지에는 시간 지체가 있다. 이 지체는 열교환기를 통과하는 유량에 응하여 상이하다.In general, in a hot water heater, there is a time delay until the start of heating is detected after the inflow of water to the heat exchanger is detected. On the other hand, there is a time delay until the result of heating by the heating means appears at the tapping temperature. This delay is different depending on the flow rate through the heat exchanger.
따라서, 급탕을 일단 정지한 후에 다시 급탕을 개시하는 경우에는 열교환기등의 여열에 의하여 열교환기 내의 물이 가열되어 있는 경우라도 열교환기로부터 유출하는 물의 온도는 일단 하강하고, 그후 가열개시에 수반하는 온도상승이 나타난다. 이 경우, 유출온도의 하강변화상태는 열교환기를 통하는 유량에 따라서 변화하고, 유량이 많은 경우에는 하강의 정도(구배)가 크고, 유량이 적은 경우에는 하강의 정도(구배)가 작다(제9도 참조).Therefore, when the hot water supply is started again after the hot water supply is stopped, the temperature of the water flowing out of the heat exchanger is lowered once even if the water in the heat exchanger is heated by the heat of the heat exchanger or the like. Temperature rises. In this case, the fall change state of the outflow temperature changes depending on the flow rate through the heat exchanger, and when the flow rate is large, the degree of fall (gradation) is large, and when the flow rate is small, the degree of fall (gradation) is small (Fig. 9). Reference).
본 발명은 가열에 의한 온도상승이 나타나기 전의 소정시간에 유출정도의 하강구배로서의 하강상태를 검지하고, 그에 의거 유량을 추정한다.The present invention detects the falling state as the falling gradient of the degree of outflow at a predetermined time before the temperature rise by heating appears, and estimates the flow rate based thereon.
본 발명은 급탕개시후에 소정시간이 경과한 시점에서 유출온도로서의 검지온도의 하강상태에 의하여 유량이 추정된다. 이러한 유출온도의 하강상태는 통상 가열개시에 수반하는 온도상승보다도 속히 나타나기 때문에 재급탕이 행하여진 경우에는 여열에 의한 가열이 없는 통상의 급탕시에 비하여 조기에 유량의 추정을 행할수가 있다.In the present invention, the flow rate is estimated by the falling state of the detection temperature as the outflow temperature when a predetermined time elapses after the start of the hot water supply. The lowered state of the outflow temperature is faster than the temperature increase usually associated with the start of heating. Therefore, when re-hot water is performed, the flow rate can be estimated earlier than in the case of normal hot water without heating by excess heat.
따라서, 가열개시의 조기에 유량에 따라서 가열량을 제어할수 있기 때문에 출탕온도의 상승을 속히 할수가 있다. 특히, 유량이 많은 경우에는 그 유량에 응한 큰 가열량을 줄수가 있기 때문에 대유량의 경우의 출탕온도의 상승이 종래와 비교하여 크게 향상한다.Therefore, since the heating amount can be controlled in accordance with the flow rate at the early stage of the heating start, the tapping temperature can be increased quickly. In particular, when the flow rate is large, a large heating amount corresponding to the flow rate can be given, so that the increase in tapping temperature in the case of large flow rate is greatly improved as compared with the conventional one.
[실시예]EXAMPLE
다음에 본 발명의 급탕기의 온도제어장치를 도시하는 실시예에 의거 설명한다.Next, a description will be given based on the embodiment showing the temperature control device of the hot water heater of the present invention.
제2도에 도시하는 가스연소식 급탕기(1)의 연소기케이스(10)내에는 복수의 버너를 배치한 버너군(11)이 설치되고 있다. 연소기케이스(10)의 아래쪽에는 버너군 (11)에 연소용 공기를 공급하기 위한 송풍기(12)가 설치되고 있다. 연소기케이스(10)내의 버너군(11)의 위쪽에는 수관식의 열교환기(13)이 설치되고, 내부를 통과하는 물은 버너군(11)에 의한 연소열로 인하여 가열된다. 연소기케이스(10)내의 버너군(11)의 근방에는 버너군(11)을 점화하는 스파커(14)와, 버너군(11)의 착화를 검지하는 화염로드(15)가 갖추어지고 있다. 또, 연소기케이스(10)의 위쪽에 연소배(湃)가스를 외부로 배출하기 위한 배기구(2)가 설치되어 있다.In the combustor case 10 of the gas-fired
버너군(11)의 아래쪽에는 연료가스를 공급하기 위한 노즐관(16)이 준비되고, 노즐관(16)에는 버너군(11)의 각 버너에 각각 대응하여 연료가스를 분출하는 복수의 연료분출구(16a)가 설치되고 있다.A
노즐관(16)으로 연료가스를 유도하는 연료관(20)에는 통전시에 연료가스를 통과시키는 2개의 전자밸브(21,22), 통전 전류에 응하여 공급압력을 제어함으로서 연료가스의 공급량을 조절하는 제어비례밸브(23)이 상류쪽으로부터 차례로 각각 설치되고 있다.The
물공급원(도시생략)으로부터 열교환기(13)으로 물을 이끄는 물공급관(17)에는 급탕수량을 조절하기 위한 전동식 수량제어장치(18), 열교환기(13)을 통과하는 물을 검지하는 수류스위치(19)가 상류쪽으로부터 차례로 구비되고, 또 열교환기(13)으로부터 유출하는 온수를 급탕구(도시생략)로 이끄는 급탕관(17a)에는 열교환기(13)으로부터 유출하는 열수의 출탕온도(Tout)를 검지하는 출탕온 서미스터(25)가 준비되고 있다.The
제어장치(30)는 마이크로컴퓨터를 중심으로 하는 제어회로를 가지며, 수류스위치(19)의 통수검지상태에 응하여 소정의 시퀀스로 연소의 개시 및 정지를 행함과 동시에, 제1도에 도시하는 기능 구성에 의하여, 출탕온 서미스터(25)만을 센서로 하여 출탕수의 온도제어를 행한다.The
여기서는 열교환기(13)으로의 입수온도 서미스터와 열교환기(13)을 통과하는 물의 수량을 검출하기 위한 유량센서가 설치되어 있지 않기 때문에, 제어장치(30)은 출탕온 서미스터(25)의 검지온도(T)에 의거 입수 온도(Tin)와 수량(W)을 각각 추정한다. 입수온도추정부(31)은 출탕온 서미스터(25)의 검지온도(T)에 의거 입수온도 (Tin)을 추정하고 그것을 메모리(31a)에 기억한다.In this case, since the inlet temperature thermistor to the
다음에 입수온도(Tin)의 추정방법을 제3도에 따라 설명한다.Next, the estimation method of the acquisition temperature Tin is demonstrated according to FIG.
수류스위치(19)에 의하여 급탕의 개시가 검지되었을때에(스텝 1에 있어서 YES), 출탕온 서미스터(25)의 검지온도(T)가 변화하고 있는 경우에는 재급탕인 것임이 생각된다. 따라서, 검지온도(T)에 온도구배가 있는 경우에는(스텝 2에 있어서 NO), 입수온도(Tin)의 추정을 행하지 않는다.When the start of the hot water supply is detected by the water flow switch 19 (YES in step 1), it is considered that the hot water supply temperature is changed to be a hot water supply when the detection temperature T of the tapping-on
급탕의 개시가 검지되었을때에 온도구배가 검출되지 않은 경우에는(스텝 2에 있어서 YES), 출탕온 서미스터(25)의 검지온도(T)와, 이미 메모리(31a)에 입수온도 (Tin)으로서 기억되고 있는 기억온도(Tmem)과 비교하여(스텝 3), 검지온도(T)가 기억온도(Tmem)보다도 낮은 경우에는(스텝 3에 있어서 YES), 검지온도(T)를 새로운 입수온도(Tin)으로서 추정하고(스텝 4), 메모리(31a)의 기억내용을 갱신한다(스텝 5).If the temperature gradient is not detected when the start of the hot water supply is detected (YES in step 2), the detection temperature T of the hot
검지온도(T)가 기억온도(Tmem)보다 높은 경우에는(스텝 3에 있어서 NO), 기억온도(Tmem)에 검지온도(T)의 온도정보의 일부를 받아들여서 새로운 입수온도 (Tin)을 추정하고(스텝 6), 그것을 기억온도(Tmem)으로 한다(스텝 5).If the detection temperature T is higher than the storage temperature Tmem (NO in step 3), a part of the temperature information of the detection temperature T is accepted in the storage temperature Tmem to estimate the new acquisition temperature Tin. (Step 6), and set it as the storage temperature Tmem (step 5).
스텝(6)에서는, 새로운 입수온도(Tin)은 기억온도(Tmem)의 온도정보의 일부와 검지온도(T)의 온도정보의 일부로부터 Tin=(a×Tmem-b×T)/(a+b)에 의하여 새로운 입수 온도(Tin)이 연산된다.In step 6, the new acquisition temperature Tin is obtained from a part of the temperature information of the storage temperature Tmem and a part of the temperature information of the detection temperature T. Tin = (a × Tmem-b × T) / (a + The new acquisition temperature Tin is calculated by b).
수량 추정부(32)는 정상시에 있어서, 열교환기(13)을 통과하는 수량(WP1)을 추정한다.The
일반적으로, 열교환기(13)로부터 유출하는 열수의 온도상승(△T)도, 물이 열 교환기(13)로 유입하여 유출할때까지 버너군(11)에 의하여 가열된 결과이다. 지금, 단위 시간당 수량(Wu)의 물이, 열교환기(13)를 통과하기 위하여 시간(t)이 필요하다고 하면, 이때, 열교환기(13)로부터 유출하는 열수의 온도상승(△T)에 관여한 총 가열량 (QT)는, 일반적으로, 예컨대, 단위 시간당의 가열량(Qu)와 가열시간(t)(열교환기를 통과하기 위하여 필요한 시간(t))과의 곱셈으로 나타낼수가 있다. 즉,In general, the temperature rise ΔT of the hot water flowing out of the
로 나타낸다.Represented by
여기서 Qu×t는, 가열시간(t)중의 단위시간당의 가열량(Qu)의 곱셈을 가리키는 것이다.Here, Quxt refers to the multiplication of the heating amount Qu per unit time in the heating time t.
따라서, 총 가열량(QT)을 시간(t1)부터 시간(tn)가지의 가열시간(t)중의 가열량이 변화하여, 단위시간당의 가열량(Qn)가 일정이 아닌 경우를 포함하여 표시하면,Therefore, the heating amount during the heating time t having the total heating amount Q T from the time t 1 to the time t n is changed, so that the heating amount Q n per unit time is not constant. To display,
로 된다.It becomes
여기서, Qn,Qn-1,Qn-2, …Q2,Q1는, 각 단위 시간 tn,tn-1,tn-2,…,t2,t1에 있어서, 가열량을 가리킨다.Where Q n , Q n-1 , Q n-2 ,... Q 2 , Q 1 represents each unit time t n , t n-1 , t n-2 ,... In, t 2 , t 1 , the heating amount is indicated.
또, 버너군(11)에 의한 총 가열량(QT)는, 열교환기(13)의 용적에 응한 열교환기(13)내의 전수량(U)의 온도상승(△T)에 작용한 것으로 간주할 수 있기 때문에,In addition, the total heating amount Q T by the
로 된다. 따라서, 식 ②와 식 ③에서,It becomes Therefore, in
이 결과, 시간을 소급하여 각 단위 시간 마다의 가열량을 곱셈하였을 때, 열교환기내(13)의 전수량(U)에 대하여 △T의 온도상승을 부여한 총가열량(QT)에 상당할 만한 가열량이 얻어지기 까지의 단위시간의 합계를 구하면, 그것을 가열시간(t)로 할수가 있다.As a result, when the time was retroactively multiplied by the amount of heating for each unit time, heating corresponding to the total amount of heating Q T that gave the temperature rise of ΔT to the total amount of water U in the
또한, 이 가열시간(t)는 열교환기(13)내를 물이 통과하기 위하여 요한 시간이며, 열교환기내의 전수량(U)와 수량(W)와의 사이에는In addition, this heating time t is the time required for water to pass through the
의 관계가 있음으로서,By having a relationship with
에 의하여 유량(W)를 구할 수가 있다.The flow rate W can be obtained by this.
그리고, 이 경우, 가열의 응답지체에 수반하는 지체시간의 정수를 가미하여도 좋다.In this case, the constant of the delay time accompanying the response delay of heating may be added.
수량추정부(32)에서는 출탕온도 서미스터(25)의 검지온도(T)와, 입수온도 추정부(31)의, 메모리(31a)에 기억되어 있는 입수온도(Tin)으로부터 온도상승(△T)을 구하고, 다시, 열교환기(13)내의 전수량(U)로부터 위식 ③에 의하여 총가열량(QT)를 산출한다.In the water
한편, 후술하는 온조제어부(34)에 의한 소정단위시간(△t)마다의 가열량 출력정보(△Q)를 제4도에 도시하는 가열량 기억부(32a)의 에어리어(E1), 에어리어(E2), …, 에어리어(Ex)에 순차 연속하여 기억하고, 그것을 소정시간 축적하고, 소정시간을 경과한 정보에 대하여는 새로운 정보가 주어질때마다 순차 삭제한다.On the other hand, the area E1 of the heating
즉, 예컨대 온조제어부(34)에 의한 소정단위시간(△t)마다의 가열량 출력정보(△Q)가 제5도에 도시한대로, 시간과 함께, …△Qn-4,△Qn-3,△Qn-2,△Qn,△Qn-1, △Qn+1,△Qn+2,…, 와 같이 변화하고 있는 경우, 시각 tn에는 가열량 기억부(34)에서는, 제4도의 a에 도시한대로 에어리어(E1)에는 시각 △tn에 있어서 △Qn, 에어리어(E2)에는 시각 △tn-1에 있어서 Qn-1이 에어리어(E3)에는 시각 △tn-2에 있어서 △Qn-2가, 에어리어(E4)에는 시각 △tn-3에 있어서 △Qn-3이, 이하 에어리어(Ex)까지, 시각 △tn보다 앞의 각 가열량 출력정보 △Q가 각각의 에어리어(E)에 대응하여 기억되고 있다That is, for example, the heating amount output information ΔQ for each predetermined unit time Δt by the
그리고, 다음의 시각△tn+1에는, 제4b도에 도시한대로, 시각 △tn+1에 있어서 가열량 출력정보 △Qn+1에 에어리어(E1)에 기억되고, 이하 △Qn이 에어리어 (E2)에 △Qn-1이 에어리어(E3)에, △Qn-2가 에어리어(E4)에 …, 이하 같은 모양으로 에어리어 (EX)까지, 각 시각 t에 있어서 각 에어리어(E)의 가열량출력정보 △Q가 각각 시프트 되어서 기억케된다.Then, the next time △ t n + 1, the first being stored in 4b FIG area (E1) to the city As, time △ heating amount information output △ Q n + 1 according to t n + 1, the following △ Q n is ? Q n-1 in area E2 is in area E3,? Q n-2 is in area E4. The heating amount output information ΔQ of each area E is shifted and stored at each time t to the area E X in the same manner as described below.
그후, 같은 모양으로, 가장 새로운 가열량 출력정보(△Q)가 항상 에어리어(E1)에 기억되고, 에어리어(EX)의 기억 정보가 삭제되도록 하여, 소정 단위시간(△t)마다의 가열량 출력정보(△Q)가 연속하여 기억 축적된다.Thereafter, in the same manner, the newest heating amount output information ΔQ is always stored in the area E1, and the stored information in the area E X is deleted, so that the heating amount for each predetermined unit time Δt. Output information DELTA Q is continuously stored and stored.
수량 추정부(32)에서는, 이와 같이 기억된 가열량 출력정보 △Q를 새로운 정보로부터 차례로 곱셈하고, 위식 ②에 의하여, 산출된 총가열량(QT)와 같아졌을 때의 소정 단위시간 △t의 합계를 열교환기(13)으로부터 유출하는 물의 가열시간(t)로서 구한다.The
이 가열시간(t)에 의거 위 식 ⑥에서 열교환기(13)을 통과하는 물의 수량(W)을 산출한다.Based on this heating time (t), the quantity (W) of water passing through the heat exchanger (13) is calculated by Equation (6) above.
그리고 여기서 추정되는 수량(WP1)는, 가열시간(t)에 있어서 평균의 수량(W)로서의 수치이며, 급탕수(W)가 순차적으로 변경되고 있는 경우에는 각 시각에 있어서 수량(W)을 나타낼수가 없다.The quantity WP 1 estimated here is a numerical value as the average quantity W in the heating time t. When the hot water supply water W is sequentially changed, the quantity W is measured at each time. Can not be represented.
또, 상기의 수량추정부(32)는, 기억축적된 가열량 출력 정보 △Q를 새로운 정보로부터 차례로 곱셈하였을 때, 총가열량(QT)와 같아지게 되는 경우만이 유효한 가열시간(t)가 구해지는 것이다. 따라서, 예컨대, 급탕초기에는, 총가열량(QT)와 같아질때까지 가열량 출력정보 △Q를 곱셈하려하여도, 급탕개시이전에는 소급할 수 없기 때문에, 추정되는 수량(WP1)은, 실제의 수량(W)보다 훨씬 큰 값을 나타낸다. 이 상태를 표시하면 제6도와 같이 된다. 이 제6도에서는, 예컨대 실선 C가 대수량의 경우를, 실선 D가 소수량의 경우를 각각 나타낸다.The
여기서, 수량추정부(32)의 추정에 의한 수량(WP1)이 실제의 수량(W)에 대신하는 것으로서 유효한 수량(Wc),(Wd)을 각각 나타내는 것은 급탕개시후 각각 시간(tc), 시간(td)를 경과하였을 때이다, 이 때문에, 급탕개시로부터, 이들 시간(tc), 시간(td)를 각각 경과할때까지는 수량(WP1)에 의거한 온도제어에서는, 적절한 가열량(Q)를 결정할 수가 없다.Here, the quantity WP 1 estimated by the
그래서, 본 실시예에서는 급탕초기에 한하여 상기의 수량추정부(32)에 의허여 추정되는 수량(P1)에 대신하여 초기수량추정부(33)에 의하여 열교환기(13)을 통과하는 수량(WP2)를 추정하고 있다.Therefore, in the present embodiment, the amount of water WP passing through the
즉, 급탕개시후의 출탕온도(Tout)는 제7도에 도시한 대로 그 수량(W)에 응한 변화로 나타내고, 예컨대, 대수량의 경우에는 실선 E에 표시하는 바와 같이 비교적 속히 상승하고, 소수량의 경우에는 실선 F로 도시하는 대로 대수량의 경우와 비교하여 상승함이 느리다.That is, the tapping temperature Tout after the start of the hot water supply is represented by the change according to the quantity W as shown in FIG. 7, for example, in the case of a large quantity, it rises relatively quickly, as indicated by the solid line E. In the case of, ascending by the solid line F, the increase is slow compared to the case of algebraic quantity.
초기수량추정부(33)은 열교환기(13)에 대하여 주어진 열량이 출탕온도(Tout)의 변화로서 나타나는 시간이 이와 같이 통과하는 수량(W)에 따라서 상이함에 의거하여 초기 수량(WP2)를 추정하는 것으로서, 가열에 의한 소정의 열량이 검출될때까지의 경과시간(tm)을 계시부(33a)에 의하여 계시하여 수량(WP2)를 추정한다.The initial
여기서는 주어진 소정의 열량을 나타내는 것으로서 급탕개시와 함께 검지온도 (T)의 온도상승(T)를 곱셈한 곱셈값(P)(건지온도(T)에 대한 시간에 관한 적분치)를 구하고, 이 곱셈값(P)가 소정곱셈값(Po)로 필때까지의 경과시간(tm)을 계시한다.In this case, a multiplication value P (integral value with respect to dry land temperature T) obtained by multiplying the temperature rise (T) of the detection temperature (T) with the start of hot water supply as a given predetermined amount of heat is obtained, and this multiplication is performed. The elapsed time tm until the value P is written by the predetermined multiplication value Po is counted.
이 소정곱셈값(Po)는 연소개시와 동시에 열교환기(13)에 주어지는 일정시간이 열량 나타내는 것으로서, 제7도에 있어서는 예컨대, 대수량의 경우에 시간(te)까지의 면적(S1)에 상당하는 열량으로서 표시하는 것이며, 소수량의 경우에 시간(tf)까지의 면적(S2)에 상당하는 열량으로써 표시되는 것이다. 특히, 여기서는 실제로 열교환기(13)을 통과하는 수량(W)의 상이를 분명이 검출할 수 있도록 하기 위하여 연소개시후의 비교적 단시간의 가열량에 상당하는 값이 설정되고 있다.The predetermined multiplication value Po indicates the calorie value of a certain time given to the
이 계시된 경과시간(tm)에 응하여 제8도에 도시한 대로 각각 수량(WP2)가 추정된다.In response to this time elapsed time tm, the quantity WP 2 is estimated as shown in FIG.
이 결과, 각각의 수량(W)에 있어서 출탕온도가 안정하기전의 비교적 조기에 각각의 계시를 종료할 수 있다. 특히 대수량의 경우에는 제7도에 도시한 대로, 소수량의 경우에 출탕온도가 안정하는 시간(td)에 비하여 훨씬 속히 계시가 끝나고, 그 결과 대수량인 것을 검출할 수가 있다.As a result, each time counting can be completed relatively early before the tapping temperature is stabilized in each water quantity W. As shown in FIG. In particular, in the case of large quantities, as shown in FIG. 7, the time is completed much faster than the time td at which the tapping temperature is stable in the case of a small quantity, and as a result, it is possible to detect that the large quantity.
그리고 제7도에 있어서 시간(tc,td)는 각각 제6도에 있어서, 시간(tc,td)와 같은 시간을 나타내는 것이다.In FIG. 7, the times tc and td respectively represent the same time as the times tc and td in FIG.
따라서, 참고로 설명하자면 제7도에 있어서 각각의 수량에 있어서 계시를 종료하는 각 시간(te,tf)는 제6도에 있어서의 시간(te,tf)와 각기와 같은 시간을 나타내는 것이며, 여기서 명백한 바와 같이, 이들의 시간(te,tf)는 수량추정부(32)에 있어서 추정되는 수량(WP1)이 어느 일정의 수량치(WX)를 나타낼때까지의 시간인 것을 알 수 있다.Therefore, for reference, each time (te, tf) for ending the time in each quantity in FIG. 7 represents the same time as the time (te, tf) in FIG. 6, where As is apparent, it can be seen that these times te and tf are the time until the quantity WP 1 estimated in the quantity estimating 32 represents a certain quantity value W X.
또한, 초기수량추정부(33)에서는 재급탕시에 있어서 수량(W)의 추정을 보다 속히 행하기 위하여 급탕개시후의 경과시간(tm)를 계시하는 계시부(33a)가 가열개시에 수반하는 온도상승이 나타나기 전의 초기시기(to)를 계시하였을때의 검지온도(T)의 변화에 하향구배가 나타나 있는지 여부를 판별하고, 하향구배가 있는 경우에는 그 하향구배(G)에 의거 수량(W)를 추정하여 재급탕시의 초기수량(WPO)로 하고, 상술의 초기수량(WP2)의 추정은 행하지 않는다.In addition, in the initial
온도의 하향구배(G)는 제9도에 도시한 대로 수량(W)에 응하여 변화함으로서 여기서는 내리받이구배(G)가 클수록 수량(W)가 많고, 하향구배(G)가 작을수록 수량(W)이 작도록 각각 초기(WP0)를 추정한다.The downward gradient (G) of the temperature changes in response to the quantity (W) as shown in FIG. 9, where the larger the gradient (G) is, the larger the quantity (W), and the smaller the downward gradient (G), the quantity (W). Estimate each initial (WP 0 ) so that
온조제어부(34)는 컨트롤러(40)에 의하여 설정된 목표온도(Test), 출탕온 서미스터(25)에 의하여 검지된 출탕온도(Tout), 입수온도추정부(31)로 추검된 입수온도(Tin), 수량추정부(32) 및 초기수량추정부(33)에 의하여 각각 추정되는 수량(W P1), 초기수량(WP2)·(WP0)로부터 가열량(Q)를 결정한다.The
여기서는 급탕개시 직후는 수류스위치(19)의 작동개시수량(Ws)를 열교환기 (13)을 통과하는 수량(W)으로 하고, 추정된 입수온도(Tin), 컨트롤러(40)의 목표온도(Test)에 의거 가열량(Q)를 결정한다.In this case, immediately after the start of hot water supply, the starting amount of water (Ws) of the
그후, 검지온도(T)의 하향구배(G)가 나타나거나, 혹은 곱셈값이 소정 곱셈값 (Po)가 되면 초기수량추정부(33)에 의하여 추정된 초기수량(W2) 혹은 초기수량 (WP0)를 수량(W)로서 가열량(Q)를 결정하고, 이들 수량(WP2)·(WP0)에 의거 결정되는 시간(tp)가 경과되면 수량추정부(32)에 의하여 추정되는 수량(WP1)를 수량(W)로 하여 가열량(Q)를 결정한다.Then, when the downward gradient G of the detection temperature T appears or the multiplication value reaches a predetermined multiplication value Po, the initial quantity W 2 or the initial quantity estimated by the initial
또, 출탕온 서미스터(25)의 검지온도(T)가 일정온도로 상승하면 검지온도(T)에 의거 피드백 제어를 행한다.If the detection temperature T of the tapping-on
이 피드백 제어에 있어서는 전술의 수량추정부(32)에 의하여 추정된 수량 (WP1)에 의거 피드백 제어계의 시정수의 그때마다 설정함으로서 안정된 온도제어를 행하고, 헌팅등이 일어나지 않도록 하고 있다. 따라서 수량변화에 수반하여 피드백 제어계의 시정수가 변화한 경우에도 안정된 온도제어가 된다. 그리고, 온조제어부(34)의 가열량(Q)는 가열량 출력정보(△Q)로 하고, 소정단위시간(△t)마다에 전술한 가열량 기억부(32a)에로 순차 기억된다.In this feedback control, stable temperature control is performed by setting the time constant of the feedback control system at that time based on the quantity WP 1 estimated by the above-described
구동부(35)는 온조제어부(34)의 가열량(Q)에 의거 송풍기(12) 및 제어비례밸브(23)을 구동제어한다. 여기서는 온조제어부(34)에 의한 가열량(Q)에 의거한 전압을 송풍기(12)에 인가하여 구동하고, 검출된 송풍기(12)의 회전수에 의거 제어비례밸브 (23)으로의 전류치를 통전 제어한다.The driving
또한, 제어장치(30)에서는 급수량이 가열능력을 초과하지 않게 하기 위하여 출탕온 서미스터(25)의 검지온도(T)에 의거 전동식 수량제어장치(18)이 열려진 정도를 조절하여 통과유량을 제한한다.In addition, the
그리고, 사용자에 의하여 목표온도(Test)를 임의로 설정할수가 있는 컨트롤러(40)은 급탕기의 사양에 응하여 설치되고, 컨트롤러(40)이 설치된 경우에는 사용자의 조작에 응하여 목표온도(Test)가 설정되고, 컨트롤러(40)이 설치되지 않은 경우에는 일정의 온도(예컨대 60℃)가 목표온도(Test)로 삼게 된다.And the
다음에, 이상의 구성으로 이루어지는 본 실시예의 가스 연소식 급탕기(1)에 있어서 온도제어에 대하여 수량(W)의 추정을 중심하여 제10도를 참조로 설명한다.Next, in the gas-fired
사용자가 급탕관(17a)의 하류에 설치한 급탕전(도시생략)을 열면 물공급관 (17)내를 물이 통과하여 열교환기(13)내로 유입한다.When the user opens the hot water supply (not shown) installed downstream of the hot
수류스위치(19)에 의하여 급탕이 검지되면(스텝(11)에 있어서 YES), 소정의 시퀀스로 점화제어가 행하여져서 연소가 개시되고, 동시에 개시부(33a)에 의하여 경과시간(tm)의 계시가 개시된다(스텝 12). 이때, 출탕온도(Tout)가 변화하지 않는 경우에 한하여 출탕온 서미스터(25)의 검지온도(T)에 응하여 입구온도(Tin)이 추정되고, 메모리(31a)의 기억온도(Tmem)이 경신된다.When hot water supply is detected by the water flow switch 19 (YES in step 11), ignition control is performed in a predetermined sequence, and combustion starts, and at the same time, the elapsed time tm is displayed by the
계시 개수후, 초기시간(to)이 경과하면(스텝 13에 있어서 YES), 검지온도(T)의 하향구배(G)가 있는지 여부가 판별되고, 하향구배(G)가 있는 경우에는(스텝 14에 있어서 YES), 재급탕이라고 하여 그 하향구배(G)에 의거 초기수량(WP0)이 추정된다(스텝 15).After the counting time, when the initial time to elapses (YES in step 13), it is determined whether there is a downward gradient G of the detection temperature T, and when there is a downward gradient G (step 14). In the case of YES), the initial amount WP 0 is estimated based on the downward gradient G as the hot water supply (step 15).
하향구배(G)가 없는 경우에는(스텝 14에 있어서 NO), 출탕온 서미스터(25)의 검지온도(T)의 소정단위 시간(t)마다의 온도상승(T)가 곱셈되어서, 곱셈(P)가 산출되고(스텝 16), 곱셈값(P)가 소정곱셈치(Po) 이상이 되면(스텝 17에 있어서 YES), 계시부(33a)에 의한 경과시간(tm)에 계시가 종료하고(스텝 18), 계시된 경과시간(tm)에 의거 초기수량(WP2)가 추정된다(스텝 19).If there is no downward gradient G (NO in step 14), the temperature rise T for each predetermined unit time t of the detection temperature T of the tapping-
초기수량(WP0) 혹은 초기수량(WP2)가 추정되면 각 초기수량(WP-)·(WP2)에 의거하여, 초기시간(tp)가 설정된다(스텝 20).When the initial quantity (WP 0) or initial quantity (WP 2) estimate for each initial quantity (WP -) on the basis of · (WP 2), the initial time (tp) is set (step 20).
초기시간(tp)가 경과하면(스텝 21), 수량추정부(32)에 의하여 추정된 수량(WP1)에 의한 제어가 개시되고(스텝 22), 이후 수량(WP1)에 의하여 가열량(Q)가 결정된다.When the initial time tp has elapsed (step 21), control by the quantity WP 1 estimated by the
여기서 구하여진 수량(WP1)은 피드백 제어에 있어서 시정수로서 이용되기 때문에 예컨대 유량변화에 의하여 출탕온도가 변화한 경우에 그 유량변화에 응한 시정수에 의하여 가열량(Q)를 보정할 수 있기 때문에 가열량의 보정에 따르는 헌팅등이 발생하기 어렵다.Since the quantity WP 1 obtained here is used as a time constant in the feedback control, for example, when the tapping temperature is changed by the flow rate change, the heating amount Q can be corrected by the time constant corresponding to the flow rate change. Therefore, hunting and the like due to the correction of the heating amount hardly occur.
급탕전을 닫고 급탕을 정지하면(스텝 23에 있어서 YES) 연소가 정지한다.When hot water supply is closed and hot water supply is stopped (YES in step 23), combustion stops.
이상과 같이, 본 실시예에 의하면 급탕초기에 속히 수량이 추정되기 때문에 적절한 가열량이 결정된다. 특히 재급탕의 경우에는 통상의 급탕개시의 경우보다 조기에 수량이 추정되기 때문에 수량이 많을수록 추정된 수량에 의거 속히 온조제어가 개시된다. 따라서, 출탕온도의 상승이 종래의 경우와 비교하여 향상한다.As described above, according to this embodiment, since the quantity of water is estimated quickly at the beginning of hot water supply, the appropriate heating amount is determined. In particular, in the case of re-water supply, since the quantity is estimated earlier than in the case of normal hot water supply, the higher the quantity, the sooner the temperature control is started based on the estimated quantity. Therefore, the rise of tapping temperature improves compared with the conventional case.
또, 본 실시예에서는 센서로서는 출탕온 서미스터가 설치될 뿐이며, 열교환기의 유입부에 센서가 설치되어 있지 않기 때문에 급탕기의 구조가 간단하게 되어, 제조공정이 간략화됨과 동시에 단순한 피드백 제어가 급탕기와 동등의 구조이면서도 매우 안정된 피드포워드 제어에 가까운 출탕온도 특성이 얻어진다.In this embodiment, only the tapping-on thermistor is provided as the sensor, and since the sensor is not installed at the inlet of the heat exchanger, the structure of the hot water heater is simplified, the manufacturing process is simplified, and simple feedback control is equivalent to the hot water heater. The tapping temperature characteristic close to the feedforward control, which is very stable in structure, is obtained.
이상의 실시예에서는 가스를 연료로 하는 버너를 쓴 가스급탕기를 보였으나, 석유등의 타의 원료에 의한 버너라도 좋다. 또, 가열원은 연소기기에 한정되지 않고, 전기 가열에 의한 급탕기라도 된다.In the above example, although the gas water heater using the burner which uses gas as a fuel was shown, the burner by other raw materials, such as petroleum, may be used. In addition, a heating source is not limited to a combustion apparatus, The hot water heater by electric heating may be sufficient.
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