JP2020085335A - Water heater - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、給湯装置に関し、より特定的には、加熱部を通過した高温水(加熱水)と、加熱部を迂回するバイパス路を通過した低温水(非加熱水)とを混合させるバイパスミキシング式の給湯装置に関する。 The present invention relates to a hot water supply device, and more specifically, to bypass mixing that mixes high-temperature water (heating water) that has passed through a heating unit and low-temperature water (non-heating water) that has passed through a bypass path that bypasses the heating unit. Type hot water supply device.
一般に、給湯装置は、ユーザがリモコン等で定めた設定温度に基づいて給湯を行なうよう制御される。この給湯設定温度が設定可能な温度範囲は、加熱能力、耐久性に代表される給湯装置の仕様によって予め決定されていた。 Generally, a hot water supply device is controlled so that hot water is supplied based on a set temperature set by a user with a remote controller or the like. The temperature range in which the hot water supply set temperature can be set is determined in advance by the specifications of the hot water supply device represented by the heating ability and durability.
たとえば、特開2001−90944号公報(特許文献1)には、利用者がリモコン装置のスイッチを操作して設定温度の上限値と下限値を予め定められた温度範囲内で設定することが可能な給湯器が開示されている。このように構成すると、利用者は予想以上の高温を出湯することを防止することができる。 For example, in Japanese Unexamined Patent Publication No. 2001-90944 (Patent Document 1), a user can operate a switch of a remote controller to set an upper limit value and a lower limit value of a set temperature within a predetermined temperature range. A water heater is disclosed. With this configuration, the user can prevent the hot water from being heated to a temperature higher than expected.
しかし実際には、給湯設定温度の設定可能範囲は、状況によって変化し得る。たとえば、給湯設定温度の設定可能な温度範囲の下限値は、給湯器に入水する低温水の温度(以下、入水温度)が低いほど低くなる。従来の給湯装置は、給湯設定温度の下限値を給湯装置の仕様に基づいて一律に設定するため、入水温度が比較的高い状況でも給湯可能な温度を、設定可能範囲の下限値として設定していた。そのため、入水温度が比較的低く、実際には低温の湯水を供給できる状況であっても、該温度が設定可能範囲外であれば、使用することはできなかった。すなわち、従来の給湯装置においては、給湯設定温度の設定可能範囲が固定されていたため、ユーザに不便をかける虞があった。 However, actually, the settable range of the hot water supply set temperature may change depending on the situation. For example, the lower limit of the settable temperature range of the hot water supply set temperature becomes lower as the temperature of the low-temperature water entering the water heater (hereinafter referred to as the water entry temperature) is lower. In the conventional hot water supply device, the lower limit value of the hot water supply set temperature is set uniformly based on the specifications of the hot water supply device.Therefore, the temperature at which hot water can be supplied even when the incoming water temperature is relatively high is set as the lower limit value of the settable range. It was Therefore, even if the water temperature is relatively low and the low-temperature hot water can be actually supplied, it cannot be used if the temperature is out of the settable range. In other words, in the conventional hot water supply device, the settable range of the hot water supply set temperature is fixed, which may cause inconvenience to the user.
この発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、給湯設定温度の設定可能範囲を変更可能な給湯装置を提供することである。 The present invention has been made in view of the above problems, and an object thereof is to provide a hot water supply device capable of changing the settable range of the hot water supply set temperature.
この発明のある局面に従う給湯装置は、加熱部と、入水路と、給湯路と、バイパス路と、入水温度センサと、流量センサと、給湯温度センサと、分配部と、制御部とを備える。加熱部は、低温水を加熱し、所定の下限温度以上の高温水をつくる。入水路は、加熱部に低温水を供給するために用いられる。給湯路は、加熱部からの高温水を給湯するために用いられる。バイパス路は、加熱部をバイパスして入水路と給湯路とを接続する。入水温度センサは、入水路に配置され、入水温度を検出する。流量センサは、入水路に配置され、入水路の流量を検出する。給湯温度センサは、給湯路からの給湯温度を検出する。分配部は、入水路とバイパス路との間に接続され、流量センサで検出された入水路の流量に対するバイパス路の流量の比率である分配率を調整可能に構成される。制御部は、入水温度センサから入水温度を受信し、給湯温度センサから給湯温度を受信し、給湯温度が給湯設定温度に一致するように加熱部および分配部を制御する。制御部は、入水温度と、加熱部における下限温度と、分配部による分配率の調整可能範囲とに基づいて、給湯設定温度の設定可能範囲を変更する。 A hot water supply apparatus according to an aspect of the present invention includes a heating unit, a water inlet, a hot water supply passage, a bypass, a water inlet temperature sensor, a flow rate sensor, a hot water supply temperature sensor, a distributor, and a controller. The heating unit heats low-temperature water to produce high-temperature water having a temperature equal to or higher than a predetermined lower limit temperature. The water inlet is used to supply low temperature water to the heating unit. The hot water supply passage is used for supplying hot water from the heating unit. The bypass passage bypasses the heating unit and connects the water inlet passage and the hot water supply passage. The incoming water temperature sensor is arranged in the incoming water passage and detects the incoming water temperature. The flow rate sensor is arranged in the water inlet and detects the flow rate of the water inlet. The hot water supply temperature sensor detects the hot water supply temperature from the hot water supply passage. The distribution unit is connected between the water entrance and the bypass, and is configured to be able to adjust a distribution ratio that is a ratio of the flow rate of the bypass to the flow quantity of the water detected by the flow sensor. The control unit receives the incoming water temperature from the incoming water temperature sensor, receives the hot water supply temperature from the hot water supply temperature sensor, and controls the heating unit and the distribution unit such that the hot water supply temperature matches the hot water supply set temperature. The control unit changes the settable range of the hot water supply set temperature based on the incoming water temperature, the lower limit temperature of the heating unit, and the adjustable range of the distribution rate by the distribution unit.
上記給湯装置によれば、制御部は、入水温度と、加熱部の下限温度と、バイパス路への分配率の調整範囲とを基に、給湯設定温度の設定範囲を変更できる。従って、入水温度が低下した場合には、給湯設定温度の設定可能範囲の下限値が下がることで、ユーザは従来より低温の給湯も利用することが可能になり、利便性が向上する。 According to the hot water supply device, the control unit can change the set range of the hot water supply set temperature based on the incoming water temperature, the lower limit temperature of the heating unit, and the adjustment range of the distribution ratio to the bypass passage. Therefore, when the incoming water temperature is lowered, the lower limit of the settable range of the hot water supply set temperature is lowered, so that the user can use the hot water supply at a lower temperature than before and the convenience is improved.
この発明によれば、給湯設定温度の設定可能範囲を変更可能な給湯装置を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a hot water supply device capable of changing the settable range of the hot water supply set temperature.
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。なお、以下では図中の同一または相当部分には同一の符号を付して、その説明は原則的に繰返さないものとする。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the following, the same or corresponding parts in the drawings will be denoted by the same reference numerals, and the description thereof will not be repeated in principle.
[給湯装置の構成] [Configuration of hot water supply device]
図1は、本発明の実施の形態に従う給湯装置の概略構成図である。 FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a hot water supply device according to an embodiment of the present invention.
図1を参照して、給湯装置100は、一次熱交換器11、二次熱交換器21および燃焼バーナ30等が格納された燃焼缶体10(以下、単に「缶体」とも称する)と、送風ファン40と、入水管50と、バイパス管60と、出湯管70と、給湯管90と、コントローラ300と、風呂リモコン310Bと台所リモコン310Aとを備える。
Referring to FIG. 1, hot
入水管50には、水道水等の低温水(非加熱水)が給水される。入水管50および出湯管70の間には、缶体10をバイパスして、入水管50からの非加熱水を通流するためのバイパス管60が配置される。入水管50およびバイパス管60の間は、バイパス管60の流量を制御するための分配弁80が接続される。入水管50およびバイパス管60は、それぞれ「入水路」および「バイパス路」の一実施例に対応する。
Low-temperature water (unheated water) such as tap water is supplied to the
分配弁80の開度に応じて、給水量の一部が入水管50からバイパス管60へ分流される。全体給水量に対するバイパス管60の流量の比率を示す分配率K(0≦K≦1.0)は、分配弁80の開度に応じて制御される。分配率Kを用いて、バイパス管60および出湯管70の流量比率は、K:(1−K)で示される。分配弁80は、「分配部」の一実施例に対応する。
A part of the water supply amount is branched from the
分配弁80を経由して缶体10へ供給された低温水は、まず二次熱交換器21によって余熱された後、一次熱交換器11によって主加熱される。一次熱交換器11および二次熱交換器21によって所定温度まで加熱された高温水は、出湯管70から出力される。
The low-temperature water supplied to the
出湯管70は、合流部75においてバイパス管60と接続される。したがって、給湯装置100では、缶体10によって加熱された出湯管70からの高温水(加熱水)と、バイパス管60を通過した低温水(非加熱水)とが合流部75で混合されて、給湯管90から出力される。これにより、給湯管90から、台所、浴室等の給湯栓190および図示しない風呂への注湯回路などの所定の給湯箇所に、適温の湯が供給される。給湯管90は、「給湯路」の一実施例に対応する。
The
いわゆるバイパスミキシング式の給湯装置100において、高温水および低温水の混合比率は、分配弁80の開度に応じた分配率Kに対応する。したがって、分配弁80によって、上記混合比率が制御される。
In the so-called bypass mixing type hot
入水管50には、温度センサ110および流量センサ150が配置される。温度センサ110は、低温水の温度(以下、入水温度)Twを検出する。温度センサ110は、「入水温度センサ」の一実施例に対応する。流量センサ150は、分配弁80よりも下流側(缶体側)に配置される。流量センサ150によって検出される流量Qは、缶体10を通過する流量(以下、缶体流量)に相当する。流量センサ150は、代表的には、羽根車式流量センサによって構成される。流量センサ150は、「流量センサ」の一実施例に対応する。
A
出湯管70には、温度センサ120が設けられる。温度センサ120は、出湯管70とバイパス管60との合流部75よりも上流側(缶体側)に配置されて、缶体10からの出力温度Tb(以下、缶体温度)を検出する。
The
給湯管90には、流量調整弁95および温度センサ130が設けられる。流量調整弁95は、缶体10での加熱能力の不足により、給湯温度Thを給湯設定温度(以下、単に設定温度とも称する)Trに一致するように給湯することが困難な場合に、給湯流量を絞るように制御される。たとえば、燃焼開始直後、あるいは、燃焼開始直後以外でも最大号数(すなわち最大熱量)で運転する場合および/または最大許容流量で運転する場合等に、給湯流量を制限するように、コントローラ300が流量調整弁95の開度を制限することができる。
The hot
温度センサ130は、高温水および低温水が混合された後の給湯温度Thを検出する。温度センサ130は、「給湯温度センサ」の一実施例に対応する。温度センサ110,120,130は、代表的には、温度に依存して電気抵抗が変化するサーミスタによって構成される。
缶体10において、燃焼バーナ30から出力された燃料ガスは、送風ファン40からの燃焼用空気と混合される。図示しない点火装置によって混合気が着火されることにより、燃料ガスが燃焼されて火炎が生じる。燃焼バーナ30からの火炎によって生じる燃焼熱は、缶体10内で一次熱交換器11および二次熱交換器21へ与えられる。
In the
一次熱交換器11は、燃焼バーナ30による燃焼ガスの顕熱(燃焼熱)により入水を熱交換によって加熱する。二次熱交換器21は、燃焼バーナ30からの燃焼排ガスの潜熱によって通流された水を熱交換によって加熱する。
The
缶体10の燃焼ガスの流れ方向下流側には熱交換後の燃焼排ガスを排出処理するための排気経路15が設けられる。このように、缶体10では、燃焼バーナ30での燃焼による発生熱量により、一次熱交換器11および二次熱交換器21で、入水管50から供給された水を加熱する。
An
また、燃焼バーナ30の加熱量が少ない場合、一次熱交換器11における熱交換により、燃焼ガスに含まれる水蒸気が凝縮されて液化したドレンが発生する。従って、缶体温度Tbは、ドレンの発生を抑制できる下限温度以上に維持することが求められる。以下の説明では、缶体温度Tbの下限温度を「缶体下限温度Tb1」とも称する。よって、缶体10は、所定の下限温度以上の高温水をつくる「加熱部」の一実施例に対応する。
When the
燃焼バーナ30へのガス供給管31には、元ガス電磁弁32、ガス比例弁33および、能力切換弁35a〜35cが配置される。元ガス電磁弁32は、燃焼バーナ30への燃料ガスの供給をオンオフする機能を有する。ガス供給管31のガス流量は、ガス比例弁33の開度に応じて制御される。
A
能力切換弁35a〜35cは、複数の燃焼バーナ30のうちの、燃料ガスの供給対象となるバーナ本数を切換えるためにその動作が制御される。缶体10での発生熱量は、バーナ本数およびガス流量の組み合わせによって決まる、燃焼バーナ30全体への供給熱量Gに比例する。したがって、要求発生熱量に対応させて、能力切換弁35a〜35cの開閉パターン(バーナ本数)およびガス比例弁33の開度(ガス流量)の組み合わせを決定する設定マップを予め作成することができる。
The operation of the
送風ファン40による送風量は、燃焼バーナ30全体からの供給熱量との空燃比が所定値(たとえば、理論空燃比)となるように制御される。送風ファン40の送風量は、送風ファン40の回転速度と比例する。よって、送風ファン40の回転速度については、供給熱量に応じて目標回転速度が設定される。送風ファン40の回転速度は、当該目標回転速度に一致するように制御される。送風ファン40には、ファン回転速度を検出するための回転速度センサ45が設けられる。
The amount of air blown by the
コントローラ300は、各センサからの出力信号(検出値)および風呂リモコン310Bおよび台所リモコン310Aからの信号を受けて、給湯装置100の全体動作を制御するために、各機器への制御指令を発生する。なお、以下では風呂リモコン310Bおよび台所リモコン310Aを、リモコン310と総称する。
コントローラ300は、給湯装置100の運転指令が出力されると、流量センサ150によって検出される流量Qが最低作動流量(MOQ)を超えるのに応じて、缶体10での燃焼動作を開始する。燃焼動作が開始されると、元ガス電磁弁32が開放されて、燃焼バーナ30への燃料ガスの供給が開始される。
When the operation command for hot
コントローラ300は、燃焼オン時には、給湯温度Thが設定温度Trに一致するように、分配弁80の開度および、缶体10での発生熱量(すなわち、燃焼バーナ30への供給熱量)を制御する。すなわちコントローラ300は、温度センサ110から入水温度Twを受信し、温度センサ130から給湯温度Thを受信し、給湯温度Thが設定温度Trに一致するように缶体10および分配弁80を制御する「制御部」の一実施例である。
風呂リモコン310Bは浴室の壁面に、台所リモコン310Aは浴室外(たとえば台所の壁面)に設置される。風呂リモコン310Bおよび台所リモコン310Aは、各々通信線によってコントローラ300と接続されている。該通信線には、たとえば2心通信線が用いられる。なお、コントローラ300、風呂リモコン310Bおよび台所リモコン310A間の通信は、公知のいかなる規格に従ったものであってもよく、また、有線であっても無線であってもよい。
Bath
風呂リモコン310Bおよび台所リモコン310Aは、ユーザ操作を受けつけ、その結果をコントローラ300に出力する。ユーザ操作には、給湯装置100の運転オン/オフ指令および設定温度(Tr)指令が含まれる。制御指令には、各弁の開閉および開度指令、送風ファン40への電気的入力指令(ファン駆動電圧指令)等が含まれる。
Bath
ここで、従来の給湯装置において、設定温度Trの設定可能範囲は、給湯装置の仕様によって一律に決められていた。しかし実際には、設定温度Trの設定可能範囲は、給湯装置のおかれる状況に応じて変化し得る。たとえば、設定温度Trの設定可能範囲の下限は、入水温度Twが低いほど低くなる。従来の給湯装置では、入水温度Twが比較的高い状況(たとえば夏期)を想定し、設定温度Trの設定可能範囲を定めていた。そのため、入水温度Twが比較的低い状況(たとえば冬期)においては、給湯装置の能力として給湯可能な給湯温度Thであっても、当該給湯温度Thが設定温度Trの設定可能範囲外であれば、設定温度Trとして設定できなかった。従って、給湯温度Thの湯水が利用できず、冬場に低温の湯水を利用したいユーザに不便をかける虞があった。 Here, in the conventional water heater, the settable range of the set temperature Tr is uniformly determined by the specifications of the water heater. However, actually, the settable range of the set temperature Tr may change according to the situation in which the hot water supply device is placed. For example, the lower limit of the settable range of the set temperature Tr becomes lower as the incoming water temperature Tw is lower. In the conventional hot water supply device, the settable range of the set temperature Tr is set on the assumption that the incoming water temperature Tw is relatively high (for example, summer). Therefore, in a situation where the incoming water temperature Tw is relatively low (for example, in winter), even if the hot water supply temperature Th is capable of supplying hot water as the capacity of the hot water supply device, if the hot water supply temperature Th is outside the settable range of the set temperature Tr, The set temperature Tr could not be set. Therefore, the hot and cold water of the hot water supply temperature Th cannot be used, which may be inconvenient for the user who wants to use the low temperature hot and cold water in winter.
低温の湯水を利用したい局面の具体的な例としては、冬場の調理時に米を洗う場合に、米の味を保つためにお湯(たとえば40℃)で洗うことは望ましくないが、冷水では手が冷たすぎるという状況が考えられる。このような状況で、適度に低い温度の湯水を提供できれば、ユーザの利便性は向上する。 As a concrete example of a situation where it is desired to use low-temperature hot water, when washing rice during winter cooking, it is not desirable to wash it with hot water (for example, 40°C) to maintain the taste of rice, but with cold water it is difficult to wash. It is possible that it is too cold. If hot and cold water having an appropriately low temperature can be provided in such a situation, the convenience of the user is improved.
したがって、本実施の形態に従う給湯装置100では、入水温度Twに応じて、設定温度Trの設定可能範囲を変更することで、ユーザの利便性を向上する。
Therefore, in hot
[給湯装置の制御構成] [Control configuration of water heater]
図2は、図1に示した給湯装置100における分配弁80、ガス比例弁33および能力切換弁35a〜35cの制御構成を説明するための機能ブロック図である。図2に示された各機能ブロックの機能は、コントローラ300およびリモコン310によるソフトウェア処理および/かつハードウェア処理によって実現することができる。
FIG. 2 is a functional block diagram for explaining a control configuration of
図2を参照して、コントローラ300は、分配弁制御部200と、缶体温度制御部400と設定範囲制御部500とを含む。分配弁制御部200は、給湯温度Thを設定温度Trに一致させるように、分配弁80の開度を制御する。缶体温度制御部400は、給湯温度Thを設定温度Trに一致させるように、燃焼バーナ30全体への供給熱量(燃料供給量)によって缶体10での発生熱量を制御する。設定範囲制御部500は、入水温度Twと、缶体10の缶体下限温度(ドレンが発生しない最低缶体温度)Tb1とに基づいて、設定温度Trの設定可能範囲を算出し、リモコン310に出力する。リモコン310は、当該設定可能範囲を視覚的表現または音声によってユーザに報知する。リモコン310は、ユーザによる設定温度Trの入力を受け付け、分配弁制御部200および缶体温度制御部400に出力する。各制御部の機能については後に詳述する。
Referring to FIG. 2,
(分配弁の制御構成) (Control structure of distribution valve)
図3は、図1に示した給湯装置100における分配弁80の制御構成を説明するための概略図である。
FIG. 3 is a schematic diagram for explaining a control configuration of
図3を参照して、分配弁80の開度に応じて、バイパス管60の流量が制御される。これにより、入水管50からの全体給水量に対するバイパス管60の流量の比率(分配率K)が制御される。出湯管70からの高温水(加熱水)およびバイパス管60からの低温水(非加熱水)は、合流部75で混合されて、給湯管90から出力される。給湯温度Thは、入水温度Tw、缶体温度Tbおよび分配率Kを用いて、下記式(1)に従って算出される。
Referring to FIG. 3, the flow rate of
Th=K・Tw+(1−K)Tb ・・・(1) Th=K·Tw+(1-K)Tb (1)
合流部75における、出湯管70からの高温水(加熱水)およびバイパス管60からの低温水(非加熱水)の混合比率(分配率K)は、分配弁80の開度によって制御できる。
The mixing ratio (distribution ratio K) of the high temperature water (heating water) from the hot
図4は、分配弁80の開度と分配率Kとの関係を説明するための図である。図4において、横軸は分配弁80の開度を示し、縦軸は分配率Kを示す。分配弁80が全開状態のとき、分配率K=1.0となり、全体給水量がバイパス管60の流量に一致する。一方、分配弁80が全閉状態のとき、分配率K=0となり、全体給水量が出湯管70の流量(熱交換器11,21の通過流量)に一致する。分配率Kの最大値をK1とし、最小値をK0とすると、分配率Kの調整可能範囲は、K0≦K≦K1となる。
FIG. 4 is a diagram for explaining the relationship between the opening degree of the
分配弁80が、たとえばステッピングモータによって開度が調整されるように構成された電気式膨張弁である場合、分配弁80の開度は、ステッピングモータにおけるステップ数(すなわち、ステータの各相巻線を励磁するパルス信号の数)によって表される。分配弁80の絶対開度(全閉または全開等の基準開度からの差)は、開度を変化させるごとに変化量(ステップ数)を累積加算することによって算出される。
When the
図4を参照して、ステッピングモータにおけるステップ数を増加させると、分配弁80の開度が閉側に変化することにより、分配率Kが減少する。図4において、実線701は分配弁80の開度に対する分配率Kの測定値を表しており、点線702は測定値から演算された近似直線を表している。図4に示される関係に従って分配弁80の開度を制御することにより、給湯温度Thを制御することができる。具体的には、バイパス管60の流量を増加させるように分配率Kを上昇すると給湯温度Thは低下する。これに対して、バイパス管60の流量を減少させるように分配率Kを低下すると給湯温度Thは上昇する。
Referring to FIG. 4, when the number of steps in the stepping motor is increased, the opening ratio of
図5は、図2に示した分配弁制御部200による分配弁制御を説明するための機能ブロック図である。本実施の形態では、分配弁制御の一形態として、設定温度Trに対する給湯温度Thの偏差に基づいて、分配弁80の開度(分配率K)、すなわちバイパス管60の流量をフィードバック制御する。
FIG. 5 is a functional block diagram for explaining distribution valve control by the distribution
図5を参照して、分配弁制御部200は、流量制御部210と、開度指令生成部220とを含む。なお、以下では、分配弁制御部200が制御周期毎に分配弁80の開度を制御するものとして、現在の制御周期を第n番目(n:自然数)の制御周期として表記する。
Referring to FIG. 5, distribution
流量制御部210は、制御周期毎に、設定温度Trに対する給湯温度Thの検出値の温度偏差ΔTh(ΔTh=Tr−Th)に基づいて、今回の制御周期における分配率K[n]を算出する。たとえば、流量制御部210はPI演算によって、下記式(2)に従って分配率K[n]を設定する。
The flow
K[n]=Kp・ΔTh+Σ(Ki・ΔTh) …(2) K[n]=Kp·ΔTh+Σ(Ki·ΔTh) (2)
式(2)中のKpは比例制御ゲインであり、Kiは積分制御ゲインである。式(2)に従って分配率K[n]を設定することにより、温度偏差ΔThを低減するためのフィードバック制御を実現できる。なお、フィードバック制御による制御量は、温度センサ130によって検出される給湯温度Thの温度偏差ΔThに基づく、P制御、PI制御または、PID制御等の公知の制御演算によって算出することができる。
Kp in the equation (2) is a proportional control gain, and Ki is an integral control gain. Feedback control for reducing the temperature deviation ΔTh can be realized by setting the distribution rate K[n] according to the equation (2). The control amount by the feedback control can be calculated by a known control calculation such as P control, PI control, or PID control based on the temperature deviation ΔTh of hot water supply temperature Th detected by
開度指令生成部220は、分配弁80の開度と分配率Kとの関係(図4)を参照することにより、流量制御部210によって設定された分配率K[n]に基づいて、分配弁80の開度の目標値である開度指令を生成する。開度指令生成部220は、生成した開度指令を分配弁80(ステッピングモータ)へ出力する。これにより、分配弁80の開度は、分配率K[n]を実現するように制御される。
The opening degree
(供給熱量の制御構成) (Control structure of heat supply)
缶体温度制御部400(図2)は、燃焼バーナ30全体への供給熱量Gを制御することにより缶体10での発生熱量を制御する。燃焼バーナ30全体への供給熱量Gは、給湯温度Thを設定温度Trに一致させるように設定される。当該供給熱量Gを実現するようなバーナ本数およびガス流量の組み合わせが実現されるように、缶体温度制御部400は、ガス比例弁33の開度および能力切換弁35a〜35cの動作を制御する。なお、以下では、缶体温度制御部400が制御周期毎に供給熱量Gを制御するものとして、現在の制御周期を第n番目の制御周期として表記する。
The can temperature control unit 400 (FIG. 2) controls the amount of heat G supplied to the
缶体温度制御部400(図2)は、設定温度Trおよび給湯流量Qtlに基づいて供給熱量Gをフィードフォワード制御する。すなわち、供給熱量Gは、給湯温度Thを設定温度Trに一致させるための、缶体10での要求発生熱量に基づいて設定される。
Can body temperature control unit 400 (FIG. 2) feed-forward controls supply heat amount G based on set temperature Tr and hot water supply flow rate Qtl. That is, the supplied heat amount G is set based on the required generated heat amount in the
具体的には、缶体10での必要昇温量ΔTは、設定温度Trと、温度センサ110によって検出された入水温度Twとの差で示される(ΔT=Tr−Tw)。そして、今回の制御周期における供給熱量G[n]は、給湯管90における給湯流量Qtl(以下、トータル流量Qtl)と必要昇温量ΔTとに基づいて、下記式(3)に従って算出される。
Specifically, the required temperature rise amount ΔT in the
G[n]=(Tr−Tw)・Qtl …(3) G[n]=(Tr−Tw)·Qtl (3)
式(3)において、トータル流量Qtlは、給湯栓190の開度および給湯管90に設けられた流量調整弁95の開度によって決まるため、分配弁80の開度(分配率K)が変動してもトータル流量Qtlには変動が生じない。したがって、供給熱量G[n]は、分配弁80の開度(分配率K)の変動が生じたときにも安定している。これにより、缶体10での発生熱量を安定的に制御することができる。
In the equation (3), the total flow rate Qtl is determined by the opening degree of the
図6は、図2に示した缶体温度制御部400による供給熱量の制御を説明するための機能ブロック図である。
FIG. 6 is a functional block diagram for explaining control of the heat supply amount by the can body
図6を参照して、缶体温度制御部400は、供給熱量演算部420と、供給ガス量制御部430とを含む。
Referring to FIG. 6, can body
供給熱量演算部420は、制御周期毎に、設定温度Tr、流量センサ150により検出された缶体流量Q、温度センサ110によって検出された入水温度Tw、および分配率K[n]に基づいて、今回の制御周期における供給熱量G[n]を算出する。
The supplied heat
具体的には、供給熱量演算部420は、まず、流量センサ150により検出された缶体流量Qおよび分配率Kに基づいて、給湯流量(トータル流量)Qtlを算出する。今回の制御周期における分配率K[n]を用いて、今回の制御周期におけるトータル流量Qtl[n]は、下記式(4)に従って算出される。
Specifically, the supplied heat
Qtl[n]=Q/(1−K[n]) …(4) Qtl[n]=Q/(1-K[n]) (4)
次に、供給熱量演算部420は、設定温度Tr、温度センサ110によって検出された入水温度Tw、および今回の制御周期におけるトータル流量Qtl[n]を式(3)に代入することにより、今回の制御周期における供給熱量G[n]を算出する。すなわち、供給熱量G[n]は、下記式(5)に従って算出される。
Next, the supplied heat
G[n]=(Tr−Tw)・Qtl[n] …(5) G[n]=(Tr−Tw)·Qtl[n] (5)
供給ガス量制御部430は、供給熱量G[n]を実現するようなバーナ本数およびガス流量の組合せとなるように、ガス比例弁33の開度および能力切換弁35a〜35cの動作を制御する。
The supply gas
(給湯時の設定温度の制御) (Control of set temperature during hot water supply)
給湯温度Th、入水温度Tw、缶体温度Tbおよび分配率Kの関係を示す式(1)を再掲する。 The equation (1) showing the relationship among the hot water supply temperature Th, the incoming water temperature Tw, the can temperature Tb, and the distribution rate K is shown again.
Th=K・Tw+(1−K)Tb ・・・(1) Th=K·Tw+(1-K)Tb (1)
式(1)より、特定の入水温度Twにおいて給湯温度Thを低くするには、分配率Kが大きく(1に近い)、かつ、缶体温度Tbは低いことが好ましい。 From the equation (1), in order to lower the hot water supply temperature Th at a specific water inlet temperature Tw, it is preferable that the distribution rate K is large (close to 1) and the can body temperature Tb is low.
しかし、缶体温度Tbは、一次熱交換器11でドレンが発生しない缶体下限温度Tb1以上に維持する必要がある。
However, the can body temperature Tb needs to be maintained at or above the can body lower limit temperature Tb1 at which drainage does not occur in the
そこで、入水温度Twに対して給湯可能である最低給湯温度をThminとすると、最低給湯温度Thminは、分配率Kの最大値K1および缶体下限温度Tb1を用いて、下記式(6)に従って算出される。 Therefore, assuming that the minimum hot water supply temperature that can supply hot water with respect to the incoming water temperature Tw is Thmin, the minimum hot water supply temperature Thmin is calculated according to the following equation (6) using the maximum value K1 of the distribution ratio K and the lower limit temperature Tb1 of the can body. To be done.
Thmin=K1・Tw+(1−K1)Tb1 ・・・(6) Thmin=K1·Tw+(1-K1)Tb1 (6)
最低給湯温度Thminは、入水温度Twのときに設定できる設定温度Trの下限値となる。すなわち、設定温度Trの設定可能範囲の下限値を最低設定温度Trminとすると、Thmin=Trminとなる。 The minimum hot water supply temperature Thmin is the lower limit value of the set temperature Tr that can be set at the water entry temperature Tw. That is, when the lower limit value of the settable range of the set temperature Tr is the minimum set temperature Trmin, Thmin=Trmin.
したがって、最低設定温度Trminは、下記式(7)で表すことができる。 Therefore, the minimum set temperature Trmin can be expressed by the following equation (7).
Trmin=K1・Tw+(1−K1)Tb1 ・・・(7) Trmin=K1·Tw+(1-K1)Tb1 (7)
よって、このときの設定温度Trの設定可能範囲は、最低設定温度Trmin℃以上となる。このように給湯装置100は、入水温度Twと、缶体下限温度Tb1と、分配率Kの調整可能範囲とに基づいて、設定温度Trの設定可能範囲を変更する。
Therefore, the settable range of the set temperature Tr at this time is equal to or higher than the minimum set temperature Trmin°C. In this way, hot
図7は、表示部における設定温度と設定可能範囲の表示の一例を示す図である。図7を参照して、台所リモコン310Aは、缶体10の運転を入り切りするための運転スイッチ52と、操作スイッチ53と、上下スイッチ56と、表示部55と、音声出力部54とを含む。運転スイッチ52、操作スイッチ53、上下スイッチ56は、代表的には、プッシュボタンまたはタッチボタンによって構成することができる。表示部55は、代表的には、液晶パネルによって構成することができ、画面に触れることによって操作が可能なタッチパネルとして構成してもよい。音声出力部54は、代表的にはスピーカによって構成することができる。
FIG. 7 is a diagram showing an example of display of the set temperature and the settable range on the display unit. Referring to FIG. 7, kitchen
表示部55は、給湯運転の設定温度Tr、および、設定温度Trの設定可能範囲を表示する。図7(A)では、給湯運転の設定温度Trは22℃、設定可能範囲は20℃以上である。ユーザは上下スイッチ56を利用して、設定温度Trを設定可能範囲内で調整することができる。上下スイッチ56は、「操作部」の一実施例に対応する。なお、設定温度Trの調整の方法は、上下スイッチ56の利用に限定されず、例えば、表示部55にタッチパネルが用いられる場合には、タッチパネル上にソフトウェア処理によって表示されるソフトウェアスイッチを利用することも可能である。
The
図7(A)の例では、給湯が開始されると、給湯温度Thが設定温度Tr(=22℃)に一致するように、分配弁80の開度および缶体10の発生熱量が制御される。ただし、入水温度Twは給湯中に変化し得る。このような場合として、たとえば、冬場に給湯を開始する際、開始直後は地上の配水管に滞留していた低温の水が入水してくるが(たとえば5℃)、しばらくすると(たとえば1分後)地中の配水管に滞留していた比較的暖かい水(たとえば10℃)が入水し、入水温度Twが上昇する場合が考えられる。
In the example of FIG. 7A, when hot water supply is started, the opening degree of the
このように、給湯中に入水温度Twが変化すると、式(7)に従って最低設定温度Trminも変化する。以下に、設定温度Trの設定可能範囲の変化を説明する。 In this way, when the incoming water temperature Tw changes during hot water supply, the minimum set temperature Trmin also changes according to the equation (7). The change in the settable range of the set temperature Tr will be described below.
図8は、入水温度Twと最低設定温度Trminの関係を示す図である。入水温度TwがTwaのときの最低設定温度TrminをTra(たとえば20℃)、入水温度TwがTwbのときの最低設定温度TrminをTrb(たとえば25℃)とする。Twa<Twbである。上記式(7)よりTrminとTwの関係は線形である。よって、入水温度TwがTwaからTwbへ上昇すると、最低設定温度Trminは、TraからTrbへと線形に上昇する。すなわち、設定温度Trの設定可能範囲は、Tra以上からTrb以上へと変化する。 FIG. 8 is a diagram showing the relationship between the incoming water temperature Tw and the minimum set temperature Trmin. The minimum set temperature Trmin when the incoming water temperature Tw is Twa is Tra (eg 20° C.), and the minimum set temperature Trmin when the incoming water temperature Tw is Twb is Trb (eg 25° C.). Twa<Twb. From the above formula (7), the relationship between Trmin and Tw is linear. Therefore, when the incoming water temperature Tw rises from Twa to Twb, the minimum set temperature Trmin linearly rises from Tra to Trb. That is, the settable range of the set temperature Tr changes from Tra or higher to Trb or higher.
また、このように、給湯管90からの給湯中に入水温度Twが上昇することにより設定温度Trの設定可能範囲が変更された場合、設定温度Trが当該変化後の設定温度Trの設定可能範囲に含まれなくなる場合が生じる。たとえば当該変更前の設定温度Trc(たとえば22℃)は、当該変更後の最低設定温度Trmin(=Trb)より低い場合(すなわちTra≦Trc<Trbである場合)、当該変更後は給湯温度Thを設定温度Trcに一致させることが困難となる。そこで、コントローラ300の設定範囲制御部500は、設定温度Trを、当該変化後の設定温度Trの設定可能範囲のうち変化前の設定温度Trに最も近い温度に変更する。
Further, in this way, when the settable range of the set temperature Tr is changed by increasing the water temperature Tw during hot water supply from the hot
すなわち上記のように給湯中に、設定温度Trの設定可能範囲がTra以上からTrb以上へと変化した場合において、当該変化前の設定温度Trcが当該変化後の設定温度Trの設定可能範囲(Trb以上)に含まれないときには、設定範囲制御部500は、設定温度Trcを、当該変化後の設定温度Trの設定可能範囲のうち変化前の設定温度Trcに最も近い温度Trbに変更する。
That is, when the settable range of the set temperature Tr changes from Tra or more to Trb or more during hot water supply as described above, the set temperature Trc before the change is settable range (Trb) of the set temperature Tr after the change. If not included in the above), the set
再び図7を参照して、表示部55は、入水温度Twの変化による設定温度Trが変更されたこと、および、当該変更後の設定温度Trの少なくとも一方をユーザに報知する。
Referring to FIG. 7 again,
図7では、給湯中に入水温度Twが上昇することにより、設定温度Trの設定可能範囲および設定温度Trが変化した場合の表示部55の表示の一例を示している。
FIG. 7 shows an example of the display on the
図7(A)は入水温度Twが上昇する前の表示例である。設定温度Trの設定可能範囲は20℃以上である。設定温度Trは22℃である。 FIG. 7A is a display example before the incoming water temperature Tw rises. The settable range of the set temperature Tr is 20° C. or higher. The set temperature Tr is 22°C.
図7(B)は入水温度Twが上昇した後の表示例である。設定可能範囲は25℃以上に変化したことが表示されている。また、図7(A)での設定温度Tr=22℃が、入水温度Twの上昇後の設定可能範囲である25℃以上に含まれないために、図7(B)では設定温度Trが25℃に変化している。 FIG. 7B is a display example after the water temperature Tw has risen. It is displayed that the settable range has changed to 25°C or higher. Further, since the set temperature Tr=22° C. in FIG. 7(A) is not included in the settable range of 25° C. or higher after the rise of the incoming water temperature Tw, the set temperature Tr in FIG. 7(B) is 25° C. It has changed to ℃.
入水温度Twの変化による設定温度Trが変更されたこと、および、当該変更後の設定温度Trの少なくとも一方の報知は、リモコン310の表示部55における視覚的表現に限定されず、たとえば、音声出力部54から音声で出力されてもよい。また、入水温度Twの変化による設定温度Trの変更および当該変更後の設定温度Trの少なくとも一方の報知は、不要であれば報知しないように構成してもよい。
The notification of the change of the set temperature Tr due to the change of the incoming water temperature Tw and the notification of at least one of the changed set temperature Tr is not limited to the visual expression on the
図9は、設定温度の設定および該設定に基づく給湯運転の制御を説明するためのフローチャートである。図9のフローチャートは、コントローラ300によって所定のタイミングで繰り返し実行される。
FIG. 9 is a flowchart for explaining the setting of the set temperature and the control of the hot water supply operation based on the setting. The flowchart of FIG. 9 is repeatedly executed by the
図9を参照して、ステップS01にて、コントローラ300は現在の設定温度Trをリモコン310から取得する。続くステップS02にて、コントローラ300は、入水温度Twの検出値を温度センサ110から取得する。さらに、ステップS03にて、コントローラ300は、入水温度Twの検出値から、上記式(7)に従って、最低設定温度Trminを計算する。ステップS04にて、コントローラ300は、最低設定温度Trminに基づいた設定温度Trの設定可能範囲を算出し、設定可能範囲を示す信号をリモコン310に出力し、該設定可能範囲をリモコン310に表示する指令をリモコン310に出力する。
Referring to FIG. 9, in step S01,
ステップS05にて、コントローラ300は、給湯装置100が給湯中であるか否かを判定する。コントローラ300は、給湯装置100が給湯中でない場合(ステップS05にてNO)、処理をメインルーチンに戻す。
In step S05,
一方、コントローラ300は、給湯装置100が給湯中である場合(ステップS05にてYES)、ステップS06にて、設定温度Trが最低設定温度Trmin以上であるか否かを判定する。コントローラ300は、設定温度Trが最低設定温度Trmin以上である場合(ステップS06にてYES)、ステップS09にて、給湯運転の制御を行ない、メインルーチンに戻る。
On the other hand, when hot
一方、コントローラ300は、設定温度Trが最低設定温度Trmin未満である場合(ステップS06にてNO)、ステップS07にて設定温度Trの値を最低設定温度Trminの値に変更する。続くステップS08にて、コントローラ300は、設定温度Trの変更および変更後の設定温度Trの少なくとも一方をユーザに報知し、ステップS09に進む。
On the other hand, when the set temperature Tr is lower than the minimum set temperature Trmin (NO in step S06), the
なお、図7の例では、設定温度Trの設定可能範囲として、最低設定温度Trminを表示する構成としたが、設定可能範囲内の複数の温度を選択肢として表示する構成としてもよい。表示される複数の温度は、20℃,21℃,22℃・・のように連続的な値であってもよいし、20℃、25℃、30℃・・のように離散的な値であってもよい。このように設定温度Trの候補を数度刻みにしておくと、ユーザが高温の湯水を使用した後に、低温の湯水を使用したいときに、所望の設定温度Trに達するまでリモコン310の上下スイッチ56を押す回数が少なくてすむので、利便性がよい。また、低温の湯水を使用した後に、再び高温の湯水を使用する場合も同様にして利便性がよい。さらに、設定可能範囲の一部を連続的(たとえば1℃刻み)に、一部を離散的(たとえば数℃刻み)に設定してもよい。このように設定温度Trの候補の少なくとも一部を離散的に設定する場合、当該設定可能な設定温度の候補の少なくとも一部を、設定可能範囲の代わりにユーザに報知するよう構成してもよい。
Note that, in the example of FIG. 7, the minimum set temperature Trmin is displayed as the settable range of the set temperature Tr, but a plurality of temperatures within the settable range may be displayed as options. The displayed plural temperatures may be continuous values such as 20°C, 21°C, 22°C ···, or discrete values such as 20°C, 25°C, 30°C ···. It may be. In this way, if the candidates for the set temperature Tr are set in increments of several degrees, when the user wants to use the low temperature hot water after using the high temperature hot water, the up/down
たとえば、図10では、台所リモコン310Aの表示部55で、設定可能な設定温度の候補の一部(たとえば低温域の候補のみ)が20℃、25℃、30℃と表示されている。このように、表示部55は、設定温度Trの設定可能範囲、および、設定可能範囲内の設定可能な設定温度Trの少なくとも一方を表示するように構成される。よって、台所リモコン310Aの表示部55は「表示部」の一実施例に対応し、台所リモコン310Aは「リモコン」の一実施例に対応する。
For example, in FIG. 10, on the
また、図1に示した給湯管90から浴槽への注湯機能を備えた給湯装置であって、浴槽内湯水の温度(風呂温度)を設定する機能を備えた給湯装置の場合、上記の給湯運転の設定温度Trの設定可能範囲の変更と同様に、注湯温度に基づく風呂温度の設定温度の設定可能範囲を変更するように構成してもよい。
Further, in the case of the hot water supply device having the function of pouring hot water from the hot
このように、給湯装置100は、入水温度Twに応じて、設定温度Trの設定可能範囲を変更し、変更された設定可能範囲を表示する。ユーザは変更された設定可能範囲の表示を基に、設定温度Trを設定できる。このことにより、入水温度Twに応じた湯温の給湯が利用できるので、ユーザの利便性が向上する。
In this way, hot
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。 The embodiments disclosed this time are to be considered as illustrative in all points and not restrictive. The scope of the present invention is shown not by the above description but by the claims, and is intended to include meanings equivalent to the claims and all modifications within the scope.
10 燃焼缶体(缶体)、11 一次熱交換器、15 排気経路、21 二次熱交換器、30 燃焼バーナ、31 ガス供給管、32 元ガス電磁弁、33 ガス比例弁、35a,35c 能力切換弁、40 送風ファン、45 回転速度センサ、50 入水管、52 運転スイッチ、53 操作スイッチ、54 音声出力部、55,55B 表示部、56 上下スイッチ、60 バイパス管、70 出湯管、75 合流部、80 分配弁、90 給湯管、95 流量調整弁、100 給湯装置、110,120,130 温度センサ、150 流量センサ、190 給湯栓、200 分配弁制御部、210 流量制御部、220 開度指令生成部、300 コントローラ、310A 台所リモコン、310B 風呂リモコン、400 缶体温度制御部、420 供給熱量演算部、430 供給ガス量制御部、500 設定範囲制御部。 10 combustion can body (can body), 11 primary heat exchanger, 15 exhaust path, 21 secondary heat exchanger, 30 combustion burner, 31 gas supply pipe, 32 source gas solenoid valve, 33 gas proportional valve, 35a, 35c capacity Switching valve, 40 blower fan, 45 rotation speed sensor, 50 water inlet pipe, 52 operation switch, 53 operation switch, 54 voice output unit, 55, 55B display unit, 56 up/down switch, 60 bypass pipe, 70 hot water pipe, 75 confluence unit , 80 distribution valve, 90 hot water supply pipe, 95 flow control valve, 100 hot water supply device, 110, 120, 130 temperature sensor, 150 flow sensor, 190 hot water tap, 200 distribution valve control unit, 210 flow control unit, 220 opening command generation Part, 300 controller, 310A kitchen remote control, 310B bath remote control, 400 can temperature control part, 420 supply heat amount calculation part, 430 supply gas amount control part, 500 setting range control part.
Claims (5)
前記加熱部に低温水を供給するための入水路と、
前記加熱部からの高温水を給湯するための給湯路と、
前記加熱部をバイパスして前記入水路と前記給湯路とを接続するバイパス路と、
前記入水路に配置され、入水温度を検出する入水温度センサと、
前記入水路に配置され、前記入水路の流量を検出する流量センサと、
前記給湯路からの給湯温度を検出する給湯温度センサと、
前記入水路と前記バイパス路との間に接続され、前記入水路の流量に対する前記バイパス路の流量の比率である分配率を調整可能に構成された分配部と、
前記入水温度センサから前記入水温度を受信し、前記給湯温度センサから給湯温度を受信し、給湯温度が給湯設定温度に一致するように前記加熱部および前記分配部を制御する制御部とを備え、
前記制御部は、前記入水温度と、前記加熱部における前記下限温度と、前記分配部による前記分配率の調整可能範囲とに基づいて、給湯設定温度の設定可能範囲を変更する、給湯装置。 A heating unit that heats low-temperature water to produce high-temperature water above a specified lower temperature limit,
An inlet for supplying low temperature water to the heating section,
A hot water supply passage for supplying high-temperature water from the heating unit,
A bypass path that bypasses the heating unit and connects the water entrance path and the hot water supply path;
An inlet temperature sensor that is arranged in the inlet passage and detects an inlet temperature,
A flow rate sensor that is arranged in the water inlet and detects a flow rate of the water inlet;
A hot water supply temperature sensor for detecting a hot water supply temperature from the hot water supply passage,
A distribution unit that is connected between the water inlet and the bypass, and is configured to be able to adjust a distribution rate that is a ratio of the flow rate of the bypass to the flow rate of the water inlet;
A control unit that receives the incoming water temperature from the incoming water temperature sensor, receives the hot water supply temperature from the hot water supply temperature sensor, and controls the heating unit and the distribution unit so that the hot water supply temperature matches the hot water supply set temperature. Prepare,
The hot water supply apparatus, wherein the control unit changes the settable range of the hot water supply set temperature based on the incoming water temperature, the lower limit temperature of the heating unit, and the adjustable range of the distribution rate by the distributing unit.
前記制御部は、給湯設定温度を、当該変化後の前記給湯設定温度の設定可能範囲のうち変化前の給湯設定温度に最も近い温度に変更する、請求項1〜3のいずれか1項に記載の給湯装置。 When the settable range of the hot water supply set temperature changes due to the rise of the water temperature during hot water supply from the hot water supply passage, the hot water supply set temperature is included in the settable range of the hot water supply set temperature after the change. When it disappears,
The control unit changes the hot water supply set temperature to a temperature that is closest to the hot water supply set temperature before the change in the settable range of the hot water supply set temperature after the change. Water heater.
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