KR940004184B1 - Combustion control device of how water feeder - Google Patents

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KR940004184B1
KR940004184B1 KR1019890012808A KR890012808A KR940004184B1 KR 940004184 B1 KR940004184 B1 KR 940004184B1 KR 1019890012808 A KR1019890012808 A KR 1019890012808A KR 890012808 A KR890012808 A KR 890012808A KR 940004184 B1 KR940004184 B1 KR 940004184B1
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이쿠로 아다치
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린나이 가부시기가이샤
나이또오 스스무
린나이 코리아 주식회사
강성모
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24HFLUID HEATERS, e.g. WATER OR AIR HEATERS, HAVING HEAT-GENERATING MEANS, e.g. HEAT PUMPS, IN GENERAL
    • F24H1/00Water heaters, e.g. boilers, continuous-flow heaters or water-storage heaters
    • F24H1/10Continuous-flow heaters, i.e. heaters in which heat is generated only while the water is flowing, e.g. with direct contact of the water with the heating medium

Abstract

내용 없음.No content.

Description

급탕기의 연소량 제어장치Combustion amount control device of hot water heater

제1도는 본 발명의 구성을 나타내는 블록도.1 is a block diagram showing a configuration of the present invention.

제2도는 본 발명이 적용되는 바이패스 혼합식 가스급탕기의 개략 구성도.2 is a schematic configuration diagram of a bypass mixed gas water heater to which the present invention is applied.

제3도는 본 발명의 일실시예에 의한 급탕기의 연소량제어장치의 개략블록도이다.3 is a schematic block diagram of a combustion amount control apparatus of a hot water heater according to an embodiment of the present invention.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for main parts of the drawings

10 : 연소부 13 : 송풍기10: combustion unit 13: blower

15 : 피드포워드 연소량 산출수단15: feed forward combustion amount calculation means

16 : 열교환용량 보정연소량 산출수단16: heat exchange capacity correction combustion amount calculation means

17 : 공연비 보정연소량 산출수단 18 : 비례 보정연소량 산출수단17: air-fuel ratio correction combustion amount calculation means 18: proportional correction combustion amount calculation means

19 : 적분 보정연소량 산출수단 31 : 열교환기19: integral correction combustion amount calculation means 31: heat exchanger

40 : 제어장치40: controller

본 발명은 급탕기의 연소량의 제어를 행하는 급탕기의 연소량 제어장치에 관한 것이다.The present invention relates to a combustion amount control apparatus for a hot water heater, which controls the combustion amount of the hot water heater.

연소실에 연소용 공기를 공급하는 송풍기는 질량이 큰 회전체를 구비하고 있기 때문에 회전속도는 급격히 변화할 수 없다. 한편, 연소실에 연료를 공급하는 연료조절기(예컨대 비례밸브)는 밸브체의 질량이 작기 때문에 용이하게 연료의 공급량을 변화시킬 수 잇다. 이 때문에 송풍기와 연료조절기를 독립하여 제어하거나 연료조절기와 송풍기를 동시에 제어하면 연소량이 변화할때에 연료조절기에 의한 연료의 공급량과 송풍기의 풍량이 적합치 않아 공연비의 이상(異常)이 발생한다.Since the blower which supplies combustion air to a combustion chamber is equipped with the rotating body with a large mass, a rotation speed cannot change rapidly. On the other hand, a fuel regulator (for example, a proportional valve) for supplying fuel to the combustion chamber can easily change the supply amount of fuel because the mass of the valve body is small. For this reason, if the blower and the fuel regulator are controlled independently, or the fuel regulator and the blower are controlled at the same time, the fuel supply amount and the air flow amount of the blower are not suitable when the amount of combustion changes, which causes abnormality in the air-fuel ratio.

그래서, 송풍기 풍량을 연소량에 따라 제어하고, 연료조절기의 개방도를 송풍기의 풍량과 연소상태(공연비(空然比))에 따라 제어하여 연소량이 변화할 때의 공연비의 이상이 발생하는 것을 방지하는 급탕기가 고안되어 있다(일본국 특개소 62-252826).Therefore, the air volume of the blower is controlled according to the amount of combustion, and the opening degree of the fuel regulator is controlled according to the air volume and the combustion state (air ratio) of the blower to prevent abnormality of the air-fuel ratio when the amount of combustion changes. A hot water heater is devised (Japanese Patent Laid-Open No. 62-252826).

그리고, 종래의 연소량은 사용자에 의하여 설정된 설정온도의 탕이 얻어질 수 있도록 설정온도, 입수온도, 수량, 열효율에 의거하여 피드포워드 제어에 의하여 산출되는 것이었다.In addition, the conventional combustion amount is calculated by the feedforward control based on the set temperature, the inlet temperature, the quantity, and the thermal efficiency so that the hot water of the set temperature set by the user can be obtained.

그러나, 설정온도가 변경된 경우나, 입수온도, 수량이 변화한 경우 등 피드포워드 제어에 의하여 연소량이 변경되면, 연소로 인하여 얻어진 열과 통과하는 물을 열교환하는 열교환기의 열용량에 의한 잔존열량의 영향에 의하여, 열교환기가 열평형에 이르기까지 사용자가 설정한 출탕온도가 얻어지지 않는다.However, if the combustion amount is changed by the feedforward control, such as when the set temperature is changed, or when the inlet temperature and the quantity are changed, the influence of the residual heat amount due to the heat capacity of the heat exchanger exchanging heat and water passing through the combustion. As a result, the tapping temperature set by the user is not obtained until the heat exchanger reaches the thermal equilibrium.

또, 공연비의 제어를 연료의 공급량으로 행하기 때문에, 공연비 보정에 의하여 공급되는 연료의 량이 변화하면, 얻어지는 열량이 변화한다. 이 때문에 공연비 보정에 의하여 사용자에 의하여 설정된 출탕온도가 얻어지지 않는 경우가 있었다.In addition, since the control of the air-fuel ratio is performed by the amount of fuel supplied, when the amount of fuel supplied by the air-fuel ratio correction changes, the amount of heat obtained is changed. For this reason, the tapping temperature set by the user may not be obtained by the air-fuel ratio correction.

즉, 종래의 피드포워드 제어만으로 연소량을 결정하는 것은 각 오차에 의하여 사용자가 설정한 출탕온도를 얻을 수 없다는 문제점이 있었다.That is, determining the combustion amount only by the conventional feedforward control has a problem that the tapping temperature set by the user cannot be obtained due to each error.

본 발명은 상기 결점을 없애기 위하여 이루어진 것으로서, 그 목적은 항상 설정온도에 따른 온도의 탕을 공급할 수 있는 급탕기의 연소량 제어장치를 제공하는 것이다.The present invention has been made to eliminate the above-mentioned drawbacks, and an object thereof is to provide a combustion amount control device of a hot water heater, which can always supply a hot water according to a set temperature.

본 발명은 상기 목적을 달성하기 위하여, 연료의 연소를 행하는 연소부와 이 연소부에 연소용 공기를 공급하는 송풍기와 연료의 연소에 의하여 얻어진 열과 물을 열교환하여 물을 가열하는 열교환기를 구비하는 급탕기에서, 상기 송풍기의 송풍양을 제어함으로써 연소량의 제어를 행하는 급탕기의 연소량 제어장치에 있어서, 제어기에 의해 설정된 온도(Ts)와 입수온도센서에 의하여 검출된 입수온도(Ti)와의 차와, 수량검출 센서에 의하여 검출된 수량(W)과, 열교환기의 열교환효율(l/eff)을 곱하여 출탕온도를 설정온도로 유지하는데 필요로 하는 피드포워드 연소량을 산출하는 피드포워드 연소량 산출수단과 ; 상기 제어기에 의해 설정된 설정온도(Ts)와 출탕온도센서에 의하여 검출된 출탕온도(To)와의 차와, 상기 열교환기에 미리 설정된 열용량(M)과, 상기 열교환기와 바이패스수로와의 바이패스비에 따른 정수(a)를 곱해서 열교환용량 보정연소량을 산출하는 열교환용량 보정연소량 산출수단과 ; 상기 제어기에 의해 공연비를 보정하였을 경우, 공연비 보정에 따라 증감되는 가스량을 보정해서 공연비 보정연소량(N)의 부호를 반전시켜 공연비 보정 연소량을 산출하는 공연비 보정 연소량 산출수단과 ; 상기 제어기에 의해 설정된 설정온도(Ts)와 상기 출탕온도 센서에 의해 검출된 출탕온도(To)와의 차와, 상기 수량검출센서에 의해 검출된 수량(W)과, 비례정수(E)를 곱해서 비례보정연소량을 산출하는 비례보정 연소량 산출수단과 ; 상기 제어기에 의해 설정된 설정온도(Ts)와 상기 출탕온도센서에 의하여 검출된 출탕온도와의 차를 적분해서 적분보정연소량을 산출하는 적분보정 연소량 산출수단을 갖추고 ; 상기 각각의 수단에 의해 산출된 피드포워드 연소량, 상기 열교환용량 보정연소량, 상기 공연비 보정연소량, 상기 비례보정연소량, 상기 적분보정연소량을 가산하여 연소량을 결정해서 급탕기의 연소량을 제어하는 것을 특징으로 하는 기술수단으로 한다.In order to achieve the above object, the present invention provides a hot water heater including a combustion unit for burning fuel, a blower for supplying combustion air to the combustion unit, and a heat exchanger for heating water by heat-exchanging heat and water obtained by combustion of the fuel. In the combustion amount control apparatus of the hot water heater, which controls the amount of combustion by controlling the amount of air blown by the blower, the difference between the temperature Ts set by the controller and the inlet temperature Ti detected by the inlet temperature sensor and quantity detection Feedforward combustion amount calculating means for calculating a feedforward combustion amount required to maintain the tapping temperature at a set temperature by multiplying the quantity W detected by the sensor with the heat exchange efficiency l / eff of the heat exchanger; The difference between the set temperature Ts set by the controller and the tapping temperature To detected by the tapping temperature sensor, the heat capacity M preset in the heat exchanger, and the bypass ratio between the heat exchanger and the bypass channel. Heat exchange capacity corrected combustion amount calculating means for multiplying the constant (a) according to the result and calculating a heat exchange capacity corrected combustion amount; An air-fuel ratio corrected combustion amount calculating means for correcting an amount of gas increased or decreased in accordance with the air-fuel ratio correction by inverting the sign of the air-fuel ratio corrected combustion amount N to calculate an air-fuel ratio corrected combustion amount when the air-fuel ratio is corrected by the controller; The difference between the set temperature Ts set by the controller and the tapping temperature To detected by the tapping temperature sensor, the water quantity W detected by the water quantity detection sensor, and the proportional constant E are multiplied. Proportionally corrected combustion amount calculating means for calculating a corrected combustion amount; Integral correction combustion amount calculating means for calculating an integral correction combustion amount by integrating the difference between the set temperature Ts set by the controller and the tapping temperature detected by the tapping temperature sensor; The feed forward combustion amount, the heat exchange capacity correction combustion amount, the air-fuel ratio correction combustion amount, the proportional correction combustion amount, the integral correction combustion amount is determined by adding the calculated feed forward combustion amount calculated by the respective means to control the combustion amount of the hot water heater. By means.

상기 구성으로 되는 본 발명은 피스포워드 연소량에 비례보정 연소량과 적분보정연소량을 가산한다. 이 결과, 얻어지는 연소량은 피드포워드 연소량과 실제의 연소량과의 오차가 보정된 것이 된다.The present invention having the above configuration adds the proportionally corrected combustion amount and the integral correction combustion amount to the pisword combustion amount. As a result, the combustion amount obtained is a correction of the error between the feedforward combustion amount and the actual combustion amount.

상기 피드포워드 연소량과 비례보정연소량과 적분보정연소량을 가산한 연소량에 열교환용량 보정연소량을 가산함으로써, 열교환기의 열용량에 의한 잔존열량분이 보정된다. 이 결과, 열교환기가 열평형에 이르는 도중에 있어서도 사용자가 설정한 출탕온도를 얻을 수 있다.By adding the heat exchange capacity corrected combustion amount to the combustion amount obtained by adding the feed forward combustion amount, the proportional correction combustion amount and the integral correction combustion amount, the residual heat content amount due to the heat capacity of the heat exchanger is corrected. As a result, even if the heat exchanger reaches the thermal equilibrium, the tapping temperature set by the user can be obtained.

또, 피드포워드 연소량과 비례보정연소량과 적분보정연소량과 열교환용량 보정연소량을 가산한 연소량에 공연비 보정연소량을 가산함으로써, 공연비 보정에 의하여 증감되는 연료가 미리 연소량으로 보정된다. 이 결과, 공연비 보정에 의하여 연료의 공급량이 변환하여도 사용자가 설정한 출탕온도를 얻을 수 있다.Further, by adding the air-fuel ratio correction combustion amount to the combustion amount obtained by adding the feedforward combustion amount, the proportional correction combustion amount, the integral correction combustion amount, and the heat exchange capacity correction combustion amount, the fuel increased or decreased by the air-fuel ratio correction is previously corrected to the combustion amount. As a result, even if the fuel supply amount is changed by the air-fuel ratio correction, the tapping temperature set by the user can be obtained.

본 발명에 의하면 피드포워드 연소량과, 열교환용량 보정연소량과, 공연비 보정연소량과, 비례보정연소량과, 적분보정연소량을 가산하여 연소량을 결정하기 때문에 사용자가 설정한 온도의 탕을 안정적으로 공급할 수 있다.According to the present invention, since the amount of combustion is determined by adding the feedforward combustion amount, the heat exchange capacity correction combustion amount, the air-fuel ratio correction combustion amount, the proportional correction combustion amount, and the integral correction combustion amount, the hot water of the temperature set by the user can be stably supplied.

다음에 본 발명을 바이패스 혼합식 급탕기에 적용한 실시예를 도면을 사용하여 설명한다.Next, an embodiment in which the present invention is applied to a bypass mixing hot water heater will be described with reference to the drawings.

제1도는 본 발명의 구성을 나타내는 블록도이고, 제2도는 본 발명이 작용되는 바이패스 혼합식 급탕기의 개략 구성도이고, 제3도는 본 발명의 일실시예에 의한 급탕기의 연소량 제어장치의 개략블록도이다.Figure 1 is a block diagram showing the configuration of the present invention, Figure 2 is a schematic configuration diagram of the bypass mixing hot water heater in which the present invention is applied, Figure 3 is a schematic diagram of the combustion amount control apparatus of the hot water heater according to an embodiment of the present invention. It is a block diagram.

제1도 내지 제3도에 도시한 바와 같이, 본 발명에 의한 가스급탕기는 대별하여 연료의 연소를 행하는 연소부(10)과, 가스공급관(20)과, 물공급 배관(30)과, 제어장치(40)으로 구성되어 있다.As shown in Figs. 1 to 3, the gas water heater according to the present invention is divided into a combustion section 10, a gas supply pipe 20, a water supply pipe 30, and control, which perform combustion of fuel in large portions. The apparatus 40 is comprised.

연소부(10)은 세라믹제의 표면 연소식버너(11)이 내부에 설치된 연소 케이스 (12)와, 이 연소케이스(12)내에 연소용의 공기를 공급하는 송풍기(13)으로 구성되며, 송풍기(13)에 의하여 연소케이스(12)내에 도입된  연소용의 공기는 연소후 연소가스로써 도시를 생략한 배기구로부터 배출된다.The combustion section 10 is composed of a combustion case 12 having a ceramic surface combustion burner 11 installed therein and a blower 13 for supplying combustion air in the combustion case 12. Air for combustion, which is introduced into the combustion case 12 by (13), is discharged from the exhaust port (not shown) as the combustion gas after combustion.

가스공급배관(20)은 송풍기(13)의 원심식 팬(14)의 내주로 개구한 노즐(21)에 연료의 가스를 공급하는 것으로서, 상류측으로부터 원전자밸브(22), 주전자밸브 (23), 비례밸브(24)가 차례로 설치되어 있다. 비례밸브(24)의 하류는 둘로 분기되어, 한쪽에는 전환용 전자밸브(25), 다른쪽에는 오리피스(26)이 설치되어 있다. 또 원전자밸브(22), 주전자밸브(23) 및 전환용 전자밸브(25)는 통전제어에 의하여 가스공급배관(20)을 개폐하는 것으로서, 비례밸브(24)는 통전량에 따라 개구비가 변화하여, 노즐(21)에 공급되는 가스량을 조절하는 것이다.The gas supply pipe 20 supplies fuel gas to the nozzle 21 opened to the inner circumference of the centrifugal fan 14 of the blower 13, and the source solenoid valve 22 and the kettle valve 23 from the upstream side. ) And proportional valves 24 are provided in this order. The downstream of the proportional valve 24 is divided into two, and the switching solenoid valve 25 is provided in one side, and the orifice 26 is provided in the other. In addition, the solenoid valve 22, the kettle valve 23, and the switching solenoid valve 25 open and close the gas supply pipe 20 by energization control, and the proportional valve 24 changes the aperture ratio according to the energization amount. The amount of gas supplied to the nozzle 21 is adjusted.

물공급배관(30)은 한쪽이 물의 공급원에 접속되고, 다른쪽이 급탕구에 접속되는 것으로서, 버너(11)의 가스연소에 의하여 발생하는 열과 내부를 흐르는 물과를 열교환하여, 내부를 통과하는 물을 가열하는 열교환기(31)과, 이 열교환기(31)을 바이패스 하는 바이패스수로(32)를 구비한다.One side of the water supply pipe 30 is connected to a supply source of water, and the other side is connected to a hot water supply port. The water supply pipe 30 exchanges heat generated by gas combustion of the burner 11 with water flowing through the interior, and passes through the interior. A heat exchanger 31 for heating water and a bypass channel 32 for bypassing the heat exchanger 31 are provided.

열교환기(31)과 바이패스수로(32)와의 분기로의 상류의 물공급배관(30)에는 열교환기(31)과 바이패스수로(32)에 유입되는 수압이 변화해도 유입되는 수량을 일정하게 유지하는 조절밸브와 기능과, 수량을 조절하는 수량조절밸브의 기능이 조합된 전동수량제어장치(33)이 설치되어 있다. 또 바이패스수로(32)에는 바이패스수로(32)를 통과하는 수량을 조절함과 동시에 바이패스수로(32)를 개폐시키는 스로틀밸브(본 발명의 개폐밸브)(34)가 설치되어 있다.The water supply pipe 30 upstream of the branch path between the heat exchanger 31 and the bypass channel 32 shows the quantity of water introduced even if the water pressure flowing into the heat exchanger 31 and the bypass channel 32 changes. The electric water quantity control device 33 which combines the function and the function of the control valve which keeps constant, and the function of the water quantity control valve which adjusts water quantity is provided. In addition, the bypass channel 32 is provided with a throttle valve (opening and closing valve of the present invention) 34 for controlling the amount of water passing through the bypass channel 32 and opening and closing the bypass channel 32. have.

또한, 전동수량제어장치(33)의 스로틀비는 열교환기(31) 및 바이패스수로 (32)에 유입되는 물의 총량을 규제하기 위하여 스로틀밸브(34)와 같거나 스로틀밸브(34)보다 작게 설치되어 있다. 또, 전동수량제어장치(33)과 스로틀밸브(34)는 수량을 조절하는 수단으로서, 수로를 개폐시키는 밸브체를 기어모터를 사용하여 구동하고 있다.In addition, the throttle ratio of the electric quantity control device 33 is equal to or less than the throttle valve 34 to regulate the total amount of water flowing into the heat exchanger 31 and the bypass channel 32. It is installed. In addition, the electric quantity control apparatus 33 and the throttle valve 34 drive the valve body which opens and closes a channel as a means of adjusting a quantity of water using a gear motor.

제어장치(40)은 제3도에 도시한 바와같이 마이크로컴퓨터(41), 릴레이회로 (42) 및 구동회로(43)으로 구성되어 있는 것으로서, 사용자에 의하여 조작되는 제어기(44)나 혹은 각종센서의 출력에 따라 버너(11)에 착화를 행하는 스파커(45), 원전자밸브(22), 주전자밸브(23), 비례밸브(24), 전환용전자밸브(25), 전동수량 제어장치(33), 스로틀밸브(34)를 통전제어하는 것이다.As shown in FIG. 3, the control device 40 is composed of a microcomputer 41, a relay circuit 42, and a drive circuit 43. The controller 44 or various sensors operated by a user are shown. Sparker 45, the original solenoid valve 22, the kettle valve 23, the proportional valve 24, the switching solenoid valve 25, the electric quantity control device which ignites the burner 11 according to the output of 33), the throttle valve 34 is energized.

제어장치(40)의 각종센서로는 버너(11)의 불꽃의 검출 및 공연비를 검출하기 위한 화염로드(46) 및 열전대(47), 전동수량제어장치(33) 및 스로틀밸브(34)의 밸브체에 연동하여 개방도를 검출하는 포텐시오메타(48,49), 송풍기(13)의 풍량을 회전속도에 의하여 검출하는 풍량검출센서(50), 열교환기(31) 및 바이패스수로(32)에 유입되는 물의 온도를 검출하는 입수온도센서(51), 열교환기(31)을 통과한 탕의 온도를 검출하는 탕온도센서(52), 열교환기(31) 및 바이패스수로(32)를 통과하고, 혼합된 탕의 온도를 검출하는 출탕온도센서(53), 열교환기(31) 및 바이패스수로(32)에 유입되는 수량을 검출하는 수량검출센서(54)가 있다.Various sensors of the control device 40 include a flame rod 46 and a thermocouple 47 for detecting the flame of the burner 11 and an air-fuel ratio, a valve of the electric quantity control device 33 and the throttle valve 34. Potentiometers 48 and 49, which interlock with the sieve, detect the air flow rate, and the air flow rate sensor 50, the heat exchanger 31, and the bypass channel 32 which detect the air volume of the blower 13 by the rotational speed. Water temperature sensor 51 for detecting the temperature of the water flowing into the), the water temperature sensor 52 for detecting the temperature of the water passing through the heat exchanger 31, the heat exchanger 31 and the bypass channel 32 There is a tapping water temperature sensor 53 for passing through and detecting the temperature of the mixed hot water, a heat exchanger 31 and a water quantity detecting sensor 54 for detecting the amount of water flowing into the bypass channel 32.

또, 풍량검출센서(50)은 송풍기(13)의 모터에 연동되는 회전체를 구비하고 이 회전체의 회전에 따른 펄스신호를 발생한다. 또, 수량검출센서(54)는 물의 흐름에 따라서 회전하는 회전체를 구비하고 이 회전체의 회전에 따른 펄스신호를 발생한다. 그리고 마이크로컴퓨터(41)은 풍량검출센서(50), 및 수량검출센서(54)가 발생하는 펄스신호의 간격으로부터 송풍기(13)의 회전속도나 회전체의 회전 속도를 검출하여 풍량이나 수량을 검출한다.In addition, the air volume detection sensor 50 includes a rotating body interlocked with the motor of the blower 13 and generates a pulse signal according to the rotation of the rotating body. In addition, the water quantity detection sensor 54 includes a rotating body that rotates in accordance with the flow of water, and generates a pulse signal according to the rotation of the rotating body. Then, the microcomputer 41 detects the rotational speed of the blower 13 or the rotational speed of the rotating body from the interval of the pulse signal generated by the airflow rate sensor 50 and the water quantity detection sensor 54 to detect the airflow rate and the quantity. do.

다음에 마이크로컴퓨터(41)에 의한 연소제어 및 수량제어에 대하여 간단하게 설명한다.Next, the combustion control and the quantity control by the microcomputer 41 will be briefly described.

사용자가 급탕구에 접속된 수도꼭지를 조작하여 물공급배관(30)에 물의 흐름을 발생시키면 수량검출센서(54)내의 회전체가 회전하여 연소가 개시된다. 연소개시후의 연소량은 제어기(44)에 의하여 설정된 설정온도가 얻어지도록 각종 센서에 의하여 얻어진 수량, 입수온도, 열교환기(31)를 통과한 탕의 온도, 혼합탕온(출탕온도)등에 의해 결정된다. 그리고 송풍기(13)은 연소량에 따른 풍량을 버너(11)에 공급하도록 전압이 제어된다. 즉 연소량과 송풍기(13)의 인가전압(풍량)은 비례관계에 있다. 그리고 송풍기(13)의 회전속도나 버너(11)의 불꽃온도에 따른 가스량이 얻어지도록 비례밸브(24) 및 전환용 전자밸브(25)가 통전제어된다. 또, 연소량은 열교환기(31)을 통과한 탕의 온도가 연소에 의하여 발생한 물(배수)이 열교환기 (31)에 부착하지 않는 온도(예컨대 60℃) 이상으로 유지되도록 설정된다.When the user generates a flow of water in the water supply pipe 30 by operating the faucet connected to the hot water inlet, the rotating body in the water quantity detection sensor 54 rotates to start combustion. The amount of combustion after commencement of combustion is determined by the quantity of water obtained by various sensors, the temperature of inlet obtained by various sensors, the temperature of the hot water passing through the heat exchanger 31, the mixing hot water temperature (the hot water temperature), and the like so as to obtain a set temperature set by the controller 44. And the blower 13 is voltage-controlled so that the air volume according to the combustion amount may be supplied to the burner 11. That is, the combustion amount and the applied voltage (air volume) of the blower 13 are in proportional relationship. Then, the proportional valve 24 and the switching solenoid valve 25 are energized so that the amount of gas corresponding to the rotational speed of the blower 13 or the flame temperature of the burner 11 is obtained. In addition, the combustion amount is set so that the temperature of the hot water passing through the heat exchanger 31 is maintained at a temperature (for example, 60 ° C) at which water (drainage) generated by combustion does not adhere to the heat exchanger 31.

스로틀밸브(34)는 입수온도, 설정온도, 열교환기(31)을 통과한 탕온도, 출탕온도로부터 산출된 적절한 개방도로 고정된다. 또 이 고정은 바이패스수로 (32)를 흐르는 유량이 열교환기(31)을 흐르는 수량의 2배가 되도록 설정되어 있다. 즉 바이패스수로(32)와 열교환기(31)과의 흐름저항의 비는 스로틀밸브(34)에 의하여 약 2 : 1이 된다. 또, 스로틀밸브(34)의 개방도의 고정은 입수량이 적은 경우나, 혹은 출탕온도를 저하시키는 경우에 해제되어, 입수량, 출탕온도에 따라 산출된 개방도가 되도록 스로틀밸브(34)가 통전제어된다.The throttle valve 34 is fixed to an appropriate opening degree calculated from the inlet temperature, the set temperature, the hot water temperature passed through the heat exchanger 31, and the hot water temperature. This fixing is set such that the flow rate flowing through the bypass water passage 32 is twice the amount of water flowing through the heat exchanger 31. In other words, the ratio of the flow resistance between the bypass channel 32 and the heat exchanger 31 is approximately 2: 1 by the throttle valve 34. In addition, the fixing of the opening degree of the throttle valve 34 is released when the water supply amount is small or when the tapping temperature is lowered, so that the throttle valve 34 is opened so that the opening degree calculated according to the water supply amount and tapping temperature is adjusted. Energized control.

또, 전동수량제어장치(33)은 출탕온도가 얻어지는데 필요한 최대유량을 초과하지 않도록 통전 제어된다.The electric flow rate controller 33 is energized so as not to exceed the maximum flow rate required for obtaining the tapping temperature.

다음에, 연소량의 제어장치에 대하여 상술한다.Next, the control apparatus of the combustion amount is explained in full detail.

연소량(Q)는 피드포워드 연소량(FF)와, 열교환용량 보정연소량(K)와, 공연비 보정연소량(T)와, 비례보정연소량(P)와, 적분보정연소량(I)를 가산하는 것으로서,The combustion amount Q adds the feedforward combustion amount FF, the heat exchange capacity correction combustion amount K, the air-fuel ratio correction combustion amount T, the proportional correction combustion amount P, and the integral correction combustion amount I,

Q = FF + K + T + P + 1Q = FF + K + T + P + 1

의 식으로 표시된다.It is expressed by the formula

또, 피드포워드 연소량(FF)는 피드포워드 연소량 산출수단(15)에 의하여 산출되고, 열교환용량 보정연소량(K)는 열교환용량 보정연소량 산출수단(16)에 의하여 산출되고, 공연비 보정연소량(T)는 공연비 보정연소량 산출수단(17)에 의하여 산출되고, 비례보정연소량(P)는 비례보정연소량 산출수단(18)에 의하여 산출되고, 적분 보정연소량(I)는 적분보정연소량 산출수단(19)에 의하여 산출된다. 그리고 이들 본 발명의 피드포워드 연소량 산출수단(15), 열교환용량 보정연소량 산출수단 (16), 공연비보정연소량 산출수단(17), 비례보정연소량 산출수단(18), 적분보정연소량 산출수단(19)는 각각 마이크로컴퓨터(41)에 내장된 것으로서, 각각 독립하여 연산을 행하는 것이다.The feedforward combustion amount FF is calculated by the feedforward combustion amount calculation means 15, and the heat exchange capacity correction combustion amount K is calculated by the heat exchange capacity correction combustion amount calculation means 16, and the air-fuel ratio correction combustion amount T is calculated. Is calculated by the air-fuel ratio correction combustion amount calculating means 17, the proportional correction combustion amount P is calculated by the proportional correction combustion amount calculating means 18, and the integral correction combustion amount I is calculated by the integral correction combustion amount calculating means 19. Is calculated. Then, the feed forward combustion amount calculating means 15, the heat exchange capacity corrected combustion amount calculating means 16, the air-fuel ratio correction combustion amount calculating means 17, the proportional correction combustion amount calculating means 18, the integral correction combustion amount calculating means 19 Are each embedded in the microcomputer 41, and each performs calculation independently.

포드포워드 연소량(FF)는 제어기(44)에 의해 설정된 설정온도(Ts)와 입수 온도센서(51)에 의하여 검출된 입수온도(Ti)와의 차와, 수량검출센서(54)에 의하여 검출된 수량(W)와, 열교환기(31)의 열교환효율(I/eff)을 피드포워드 연소량 산출수단(15)에서 곱하여 산출된다.The pod forward combustion amount FF is the difference between the set temperature Ts set by the controller 44 and the intake temperature Ti detected by the intake temperature sensor 51 and the quantity detected by the quantity detection sensor 54. (W) is calculated by multiplying the heat exchange efficiency (I / eff) of the heat exchanger 31 by the feedforward combustion amount calculating means 15.

이것은 FF=(Ts-Ti)W/eff 식으로 표시된다.This is represented by the formula FF = (Ts-Ti) W / eff.

열교환용량 보정연소량(K)는 제어기(44)에 의해 설정된 설정온도(Ts)와 출탕온도센서(53)에 의하여 검출된 출탕온도(To)와의 차(Ts-To)와, 사용되는 열교환기 (31)에 따라 미리 설정된 열용량(M)과, 열교환기(31)과 바이패스수로(32)와의 바이패스 비에 따른 정수(a)를 열교환용량 보정연소량 산출수단(16)에서 곱하여 산출된다.The heat exchange capacity corrected combustion amount K is the difference between the set temperature Ts set by the controller 44 and the tapping temperature To detected by the tapping temperature sensor 53, and the heat exchanger used. 31 is calculated by multiplying the heat capacity M set in advance and the constant a according to the bypass ratio between the heat exchanger 31 and the bypass channel 32 by the heat exchange capacity corrected combustion amount calculating means 16.

이것은 K=a(Ts-To)M의 식으로 표시된다.This is represented by the formula K = a (Ts-To) M.

또, 이 열교환용량 보정연소량(K)의 산출은 제어기(44)에 의해 설정된 설정온도(Ts)가 얻어지는데 필요한 열교환기(31)의 가상온도(Te)를 산출하고, 이 가상온도(Te)와 탕온도센서(52)에 의하여 검출된 탕온도(Tm)과의 차와, 열용량(M)을 곱하여 산출하여도 같다. 또, 이것은 K=(Te-Tm)M의 식으로 표시된다.The calculation of the heat exchange capacity correction combustion amount K calculates the virtual temperature Te of the heat exchanger 31 necessary for obtaining the set temperature Ts set by the controller 44, and the virtual temperature Te. The difference between the hot water temperature Tm detected by the hot water temperature sensor 52 and the heat capacity M may be calculated. This is represented by the formula K = (Te-Tm) M.

공연비 보정연소량(T)는 상기 제어기(44)에 의해 공연비를 보정하였을 경우, 공연비 보정에 따라 증감되는 가스량을 보정해서 공연비 보정에 의한 보정연소량 (N)의 부호를 반전시킨 것으로서, 공연비 보정연소량 산출수단(17)에서 반전시킨 것이다.When the air-fuel ratio corrected combustion amount T is corrected by the controller 44, the air-fuel ratio corrected combustion amount is calculated by correcting the amount of gas that is increased or decreased according to the air-fuel ratio correction and inverting the sign of the corrected combustion amount N by the air-fuel ratio correction. Inverted by means 17.

이것은 T=-N의 식으로 표시된다.This is represented by the formula T = -N.

비례보정연소량(P)의 산출은 제어기(44)에 의해 설정된 설정온도(Ts)와 출탕온도센서(53)에 의하여 검출된 출탕온도(To)와의 차와, 수량검출센서(54)에 의하여 검출된 수량(W)와, 비례정수(E)를 비례보정연소량 산출수단(19)에서 곱하여 산출된다.The calculation of the proportional correction combustion amount P is detected by the difference between the set temperature Ts set by the controller 44 and the tapping temperature To detected by the tapping temperature sensor 53 and the quantity detecting sensor 54. The calculated quantity W is multiplied by the proportional correction combustion amount calculating means 19 and calculated.

이것은 P=E(Ts-To)W의 식으로 표시된다.This is represented by the formula P = E (Ts-To) W.

또, (Ts-To)W는 수량의 변화에 따른 편차치를 나타낸다. 또, 본 실시예에서는 E=0.8전후가 적절하다.Moreover, (Ts-To) W represents the deviation value by the change of quantity. In this embodiment, around E = 0.8 is appropriate.

적분보정연소량(I)의 산출은 제어기(44)에 의해 설정된 설정온도(Ts)와 출탕온도센서(53)에 의하여 검출된 출탕온도(To)와의 차(Ts-To)를 적분보정연소량 산출수단(19)에서 적분한 것이다.The calculation of the integral correction combustion amount I is performed by calculating the difference Ts-To between the set temperature Ts set by the controller 44 and the tapping temperature To detected by the tapping temperature sensor 53. Integral in (19).

이것은 In=In-1+bWn(Ts-To)의 식으로 표시된다. 여기에서, b×Wn은 적분정수를 나타내고, In는 금회 산출하는 적분보정연소량이고, In-1은 전회 산출한 적분보정연소량이다. 적분보정연소량(I)의 변화량을 유량(Wn)에 비례시킴으로써, 피드백에 필요한 시간지연이 보정되어, 적분보정연소량(I)가 수량전체에 걸쳐서 균일하게 평가될 수 있다. 또 적분보정연소량(I)을 FF치와 변화비의 적(積)으로 하고, 한번 연산한 적분치를 합리적으로 평가한 후에 변화에 대응시켜도 된다.This is represented by the formula In = I n-1 + bWn (Ts-To). Here, bxWn represents an integral constant, In is an integral correction combustion amount calculated this time, and I n-1 is an integral correction combustion amount calculated last time. By proportionating the change amount of the integral correction combustion amount I with the flow rate Wn, the time delay necessary for the feedback is corrected, so that the integral correction combustion amount I can be uniformly evaluated throughout the quantity. In addition, the integral correction combustion amount I may be an integral of the FF value and the change ratio, and after the rational evaluation of the calculated integral value is reasonably evaluated, the change may be corresponded.

연소량, Q=FF+K+T+P+I의 식중, P+I는 출탕온도로부터 연소오차를 보정하는 것으로, FF+P+I로 함으로써 피드포워드에 의하여 구해진 연소량의 오차를 억제할 수 있다.In the formula of the combustion amount, Q = FF + K + T + P + I, P + I corrects the combustion error from the tapping temperature, and by setting it to FF + P + I, the error of the combustion amount determined by the feedforward can be suppressed. .

또, 상기 FF+P+I에 열교환용량 보정연소량(K)를 가산함으로써 열교환기(31)의 열용량에 의한 잔존열량분이 보정되기 때문에, 열교환기(31)의 열평형에 이르는 도중에 있어서도 사용자가 설정한 출탕온도를 사용자에게 공급할 수 있다.In addition, since the remaining heat amount due to the heat capacity of the heat exchanger 31 is corrected by adding the heat exchange capacity corrected combustion amount K to the FF + P + I, the user sets even when the heat balance of the heat exchanger 31 is reached. One tapping temperature can be supplied to the user.

또, 상기 FF+K+P+I에 공연비 보정연소량(T)를 가산함으로써, 공연비보정에 의하여 증감되는 가스가 미리 연소량으로 보정되므로, 공연비 보정에 의하여 가스의 공급량이 변화하여도 사용자가 설정한 출탕온도를 사용자에게 공급할 수 있다.Further, by adding the air-fuel ratio correction combustion amount T to the FF + K + P + I, the gas increased or decreased by the air-fuel ratio correction is corrected to the combustion amount in advance, so that even if the gas supply amount is changed by the air-fuel ratio correction, the user sets The tapping temperature can be supplied to the user.

이상, 연소량은 Q=FF+K+T+P+I로 함으로써 사용자가 설정한 출탕온도를 항상 안정하게 공급할 수 있다.As described above, the combustion amount is Q = FF + K + T + P + I so that the tapping temperature set by the user can always be stably supplied.

또, 연소량(Q)는 급탕기의 능력에 따라서 최대 연소량과 최소연소량이 제한되지만, 연소량(Q)가 최대 연소량과 최소연소량의 범위외인 경우에서도 각 피드포워드 연소량(FF), 열교환용량 보정연소량(K), 공연비 보정연소량(T), 비례보정연소량(P), 적분보정연소량(I)의 각각의 계산은 마이크로컴퓨터(41)에 의하여 실행된다.In addition, although the maximum amount of combustion and the minimum amount of combustion are limited depending on the capacity of the hot water heater, even if the amount of combustion Q is outside the range of the maximum amount of combustion and the minimum amount of combustion, each feedforward amount of combustion FF and the amount of heat exchange capacity correction combustion amount K ), The air-fuel ratio correction combustion amount T, the proportional correction combustion amount P, and the integral correction combustion amount I are executed by the microcomputer 41.

또, 연소량에 따른 전압을 송풍기에 인가하기 위하여 연소량의 산출을 직접, 전압의 산출로 하여도 된다. 즉, 송풍기에 인가되는 전압은, 피드포워드에 의하여 구해진 전압과, 열교환용량 보정에 의하여 구해진 전압과, 공연비 보정에 의하여 구해진 전압과, 비례보정에 의하여 구해진 전압과, 적분보정에 의하여 구해진 전압을 가산하여 구한 것이다.Moreover, in order to apply the voltage according to the amount of combustion to a blower, you may calculate the amount of combustion directly as calculation of a voltage. That is, the voltage applied to the blower adds the voltage obtained by the feed forward, the voltage obtained by the heat exchange capacity correction, the voltage obtained by the air-fuel ratio correction, the voltage obtained by the proportional correction, and the voltage obtained by the integral correction. Was obtained.

또, 바이패스수로를 구비한 급탕기를 예로 들었으나, 바이패스수로를 갖지 않는 급탕기에 본 발명을 적용하여도 된다.In addition, although the water heater provided with the bypass channel was mentioned as an example, you may apply this invention to the water heater which does not have a bypass channel.

또, 연료에 가스를 사용한 예를 들었으나 등유나 중유 등 액체연료를 사용한 급탕기에 적용하여도 된다.Moreover, although the example which used gas for fuel was mentioned, you may apply to the hot water heater using liquid fuel, such as kerosene and heavy oil.

Claims (1)

연료의 연소를 행하는 연소부와, 이 연소부에 연소용 공기를 공급하는 송풍기와, 연료의 연소에 의하여 얻어진 열과 물을 열교환하여 물을 가열하는 열교환기를 구비하는 급탕기에서, 상기 송풍기의 송풍량을 제어함으로써 연소량의 제어를 행하는 급탕기의 연소량 제어장치에 있어서, 제어기에 의해 설정된 설정온도(Ts)와 입수온도센서에 의하여 검출된 입수온도(Ti)와의 차와, 수량검출센서에 의하여 검출된 수량(W)와, 열교환기의 열교환효율(l/eff)을 곱하여 출탕온도를 설정온도로 유지하는데 필요로 하는 피드포워드 연소량을 산출하는 피드포워드연소량 산출수단과 ; 상기 제어기에 의해 설정된 설정온도(Ts)와 출탕온도센서에 의하여 검출된 출탕온도(To)와의 차와, 상기 열교환기에 미리 설정된 열용량(M)과, 상기 열교환기와 바이패스수로와 바이패스비에 따른 정수(a)를 곱해서 열교환용량 보정연소량을 산출하는 열교환용량 보정연소량 산출수단과 ; 상기 제어기에 의해 공연비를 보정하였을 경우, 공연비 보정에 따라서 증감되는 가스량을 보정해서 공연비 보정 연소량(N)의 부호를 반전시켜 공연비 보정 연소량을 산출하는 공연비 보정 연소량 산출수단과 ; 상기 제어기에 의해 설정된 설정온도(Ts)와 상기 출탕온도센서에 의하여 검출된 출탕온도(To)와의 차와, 상기 수량검출센서에 의해 검출된 수량(W)와, 비례정수(E)를 곱해서 비례보정연소량을 산출하는 비례보정 연소량 산출수단과 ; 상기 제어기에 의해 설정된 설정온도(Ts)와 상기 출탕온도센서에 의하여 검출된 출탕온도와의 차를 적분해서 적분보정연소량을 산출하는 적분보정연소량 산출수단을 갖추고 ; 상기 각각의 수단에 의해 산출된 피드포워드 연소량, 상기 열교환용량보정연소량, 상기 공연비 보정연소량, 상기 비례보정연소량, 상기 적분보정연소량을 가산하여 연소량을 결정해서 급탕기의 연소량을 제어하는 것을 특징으로 하는 급탕기의 연소량 제어장치.A hot water heater comprising a combustion section for burning fuel, a blower for supplying combustion air to the combustion section, and a heat exchanger for heating water by heat-exchanging heat and water obtained by combustion of the fuel, the amount of blowing of the blower is controlled. In the combustion amount control device of the hot water heater, which controls the combustion amount, the difference between the set temperature Ts set by the controller and the inlet temperature Ti detected by the inlet temperature sensor, and the quantity of water detected by the quantity sensor Feed forward combustion amount calculating means for calculating the feedforward combustion amount required to maintain the tapping temperature at the set temperature by multiplying the heat exchange efficiency (l / eff) of the heat exchanger; The difference between the set temperature Ts set by the controller and the tapping temperature To detected by the tapping temperature sensor, the heat capacity M preset in the heat exchanger, the heat exchanger and the bypass channel and the bypass ratio Heat exchange capacity corrected combustion amount calculating means for multiplying constant (a) to calculate heat exchange capacity corrected combustion amount; An air-fuel ratio corrected combustion amount calculating means for correcting an amount of gas that is increased or decreased in accordance with the air-fuel ratio correction by inverting the sign of the air-fuel ratio corrected combustion amount N to calculate an air-fuel ratio corrected combustion amount when the air-fuel ratio is corrected by the controller; The difference between the set temperature Ts set by the controller and the tapping temperature To detected by the tapping temperature sensor, the amount W detected by the quantity detecting sensor, and the proportional constant E are multiplied. Proportionally corrected combustion amount calculating means for calculating a corrected combustion amount; Integral correction combustion amount calculating means for calculating an integral correction combustion amount by integrating the difference between the set temperature Ts set by the controller and the tapping temperature detected by the tapping temperature sensor; The amount of combustion is determined by adding the feedforward combustion amount, the heat exchange capacity correction combustion amount, the air-fuel ratio correction combustion amount, the proportional correction combustion amount, and the integral correction combustion amount calculated by the respective means to control the combustion amount of the hot water heater. Combustion amount control device.
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