CN103940094A - 供热水装置及其控制方法 - Google Patents

Abstract

提供一种供热水装置及其控制方法。换算系数学习部通过输出热量相对于与针对供热水装置的要求产生热量相当的输入升数的成效比的学习来逐次更新温度换算系数。在由前馈控制部进行的FF升数的运算和由反馈控制部进行的FB升数的运算中，反映了通过换算系数学习部学习到的温度换算系数。优选的是关闭反馈控制部中的积分控制。

Description

供热水装置及其控制方法

技术领域

本发明涉及一种供热水装置，更具体地涉及来自供热水装置的出热水温度的控制。

背景技术

例如在日本特公平4-56221号公报中记载了如下热水温度控制：在供热水装置中，为了按照设定热水温度来控制出热水温度，该热水温度控制除了基于出热水温度相对于设定热水温度的偏差的反馈控制之外还组合了基于设定热水温度与进水温度的温度差的前馈控制。

另外，作为这种前馈控制的一种方式的、用于加快燃烧开始初期的出热水温度的上升的控制记载于日本特开2011-214761号公报中。并且，用于阻止高温出热水异常状态的持续的前馈控制记载于日本特开2007-322083号公报中。

发明内容

通常，供热水装置的热水温度控制中的反馈控制是由比例控制与积分控制的组合来执行的。一般如下进行：通过比例控制来补偿根据干扰、设定热水温度的变化所产生的过渡性的温度偏差，并且通过积分控制来补偿燃料供给量的偏移等恒定偏差。

然而，在积分控制中，由于相位延迟的存在，当加大控制增益时存在产生振荡的风险。另一方面，当控制增益小时对设定热水温度的控制响应性下降。这样，积分控制的调整困难。

在日本特公平4-56221号公报中记载有如下技术：求出对供热水装置指示的输出升数与根据实际的温度状况求出的能力升数之比，并且将与该比相应的校正系数应用于前馈控制。然而，专利文献1没有关注如上所述的积分控制的问题，在反馈控制和前馈控制的整体的可控制性的提高上还有改善余地。

本发明是为了解决这种问题而完成的，本发明的目的在于使前馈控制与反馈控制的组合为高性能化来改善供热水装置的热水温度控制的响应性和稳定性。

在本发明的一个方面中，供热水装置包括：热交换器，其构成为通过由热源机构产生的热量来对经过的水进行加热；第一温度检测器，其配置在热交换器的上游侧；第二温度检测器，其配置在热交换器的下游侧；流量检测器，其用于检测经过热交换器的流量；以及控制装置。控制装置基于通过第一温度检测器检测出的进水温度、通过第二温度检测器检测出的出热水温度、该出热水温度的设定温度以及通过流量检测器检测出的流量，按规定的控制周期设定针对热源机构的要求产生热量。控制装置包括学习部、前馈控制部、反馈控制部以及加法运算部。学习部构成为基于输出热量相对于针对热源机构的要求产生热量的成效比(日语：実績比)来学习温度与热量之间的换算系数，其中，该输出热基于进水温度与出热水温度的温度差以及流量。前馈控制部构成为基于设定温度与进水温度的温度差、流量以及通过学习部学习到的换算系数来计算第一要求产生热量。反馈控制部构成为基于出热水温度相对于设定温度的温度偏差、流量、控制增益以及通过学习部学习到的换算系数来计算第二要求产生热量。加法运算部构成为通过第一要求产生热量与第二要求产生热量的相加来设定针对热源机构的要求产生热量。

在本发明的其它一个方面中，具备构成为通过由热源机构产生的热量对经过的水进行加热的热交换器的供热水装置的控制方法包括如下步骤：检测进水温度；检测出热水温度；检测热交换器的经过流量；学习温度与热量之间的换算系数；计算基于前馈控制的第一要求产生热量；计算基于反馈控制的第二要求产生热量；以及通过第一要求产生热量与第二要求产生热量的相加来设定要求产生热量。进水温度是基于配置在热交换器的上游侧的第一温度检测器的输出来检测的。出热水温度是基于配置在热交换器的下游侧的第二温度检测器的输出来检测的。热交换器的经过流量是基于流量检测器的输出来检测的。换算系数是基于输出热量相对于针对热源机构的要求产生热量的成效比来学习的，其中，输出热量基于进水温度与出热水温度的温度差以及经过流量。基于前馈控制的第一要求产生热量是基于出热水温度的设定温度与进水温度之间的温度差、经过流量以及学习到的换算系数来计算出的。基于反馈控制的第二要求产生热量是基于出热水温度相对于设定温度的温度偏差、经过流量、控制增益以及学习到的换算系数来计算出的。

本发明的上述及其它的目的、特征、方面以及优点通过与附图相关联地理解的与本发明有关的下面的详细说明会变得明确。

附图说明

图1是本发明的实施方式所涉及的供热水装置的概要结构图。

图2是说明本发明的实施方式所涉及的供热水装置中的热水温度控制的功能框图。

图3是概要性地示出换算系数的学习速度参数与流量的关系的特性图。

图4是用于说明本发明的实施方式所涉及的供热水装置中的热水温度控制的处理过程的流程图。

图5是说明本实施方式所涉及的控制装置中的基于换算系数的学习结果的异常诊断的概念图。

图6是用于说明本实施方式所涉及的升温装置中的换算系数的设定方法的流程图。

图7是说明用于在初期升温控制中设定换算系数的结构的功能框图。

图8是概要性地示出由图7所示的换算系数设定部设定的换算系数与流量之间的关系的特性图。

图9是说明初期燃烧期间结束时的换算系数的学习初始值的设定处理的流程图。

图10是说明高温检测次数的计数处理的流程图。

图11是示出本实施方式所涉及的供热水装置中的换算系数的变化的第一例的图。

图12是示出本实施方式所涉及的供热水装置中的换算系数的变化的第二例的图。

具体实施方式

以下参照附图详细地说明本发明的实施方式。

实施方式1

图1是本发明的实施方式所涉及的供热水装置的概要结构图。

参照图1，本发明的实施方式所涉及的供热水装置100包括供热水管道110、旁路管道120、燃气燃烧器(gas burner)130、热交换器140、燃气比例阀150、流量调整阀160以及控制装置200。

供热水管道110构成为从进水口至供热水口进行连结。流量调整阀160插入连接在供热水管道110。能够通过由控制装置200调整流量调整阀160的开度来控制出热水量。

燃气燃烧器130通过燃烧从未图示的燃气管道提供的燃气与从未图示的燃烧风扇提供的空气的混合气来产生热量。提供给燃气燃烧器130的燃气压(即每单位时间的燃气供给量)是根据燃气比例阀150的开度来控制的。此外，对来自燃烧风扇的供给空气量进行控制使得将燃气燃烧器130中的燃烧时的空燃比维持为固定。

通过燃气燃烧器130中的燃烧所产生的热量经由热交换器140用于使流经供热水管道110的水的温度上升。图1中例示的供热水装置100构成为将热交换器140的输出与用于不经过热交换器140的旁路管道120的输出进行混合来出热水。此外，也可以省略旁路管道120的配置。

在供热水管道110中设置流量传感器210、温度传感器220、230。通过流量传感器210检测供热水管道110的流量Q。温度传感器220设置在热交换器140的上游侧来检测进水温度Tc。温度传感器230设置在热交换器140的下游侧来检测出热水温度Th。检测出的流量Q、进水温度Tc以及出热水温度Th输入到控制装置200。即，流量传感器210与“流量检测器”的一个实施例相对应，温度传感器220与“第一温度检测器”的一个实施例相对应，温度传感器230与“第二温度检测器”的一个实施例相对应。

控制装置200例如由微计算机等构成，执行用于按照设定热水温度Tr来控制出热水温度Th的热水温度控制。具体地说，控制装置200构成为计算作为该热水温度控制所需的燃气燃烧器130中的产生热量的要求产生热量，并且按照该要求产生热量来控制燃气比例阀150的开度。这样，燃气燃烧器130是能够由控制装置200控制产生热量的“热源机构”的一个实施例。

当燃气燃烧器130的产生热量发生变化时，经由热交换器140对水温上升有贡献的热量发生变化，因此出热水温度Th发生变化。

图2是说明本发明的实施方式所涉及的供热水装置中的热水温度控制的功能框图。例如图2所示的各模块的功能是通过控制装置200的软件处理来实现的。

参照图2，热水温度控制部300设定与向供热水装置100的操作输入相当的要求产生热量Utl。一般在供热水装置中，要求产生热量是以升数(日语：号数)为单位进行计算。升数=1相当于在Q=1(L/min)的流量下使热水温度上升25℃所需的热量。因而，以下将要求产生热量Utl还称为输入升数Utl。

供热水装置100的输出是通过温度传感器230检测出的热水温度Th。热水温度控制部300设定输入升数Utl使得按照设定热水温度Tr来控制作为供热水装置100的输出的出热水温度Th。按照输入升数Utl来控制向燃气燃烧器130的燃料供给、即从燃气燃烧器130向热交换器140提供的热量。

热水温度控制部300包括反馈控制部320、前馈控制部330、加法运算部340以及换算系数学习部350。

换算系数学习部350基于通过流量传感器210检测出的流量Q、通过温度传感器220检测出的进水温度Tc和通过温度传感器230检测出的出热水温度Th、以及向供热水装置100的输入升数Utl来学习升数换算系数(以下还简单称为“换算系数”)R。

换算系数R相当于以上升温度(Th-Tc)和流量Q之积表示的输出热量相对于针对供热水装置100的要求产生热量(在此，输入升数Utl)的成效比Kr。Kr通过下述(1)式来定义。

Kr=(Th-Tc)×Q/Utl…(1)

根据上述的升数的定义，理想情况下Kr是25。因此，换算系数R的基准值也是25。然而，根据燃气比例阀150(图1)中的调压的偏差、进水温度的状态等，有时热量的成效比Kr、即换算系数R从25偏离。

在输入升数Utl的运算中，在将要求热量(输入升数)与温度间的换算系数R固定为25(理论值)的情况下，通过反馈控制、特别是积分控制来补偿实际运行状况中的换算系数R的偏差。然而，如上述那样，由于必然存在的相位延迟而难以提高积分增益，因此出热水温度相对于设定热水温度的控制响应性的改善比较困难。

因而，在本实施方式中，通过换算系数学习部350来学习实际运行状况中的换算系数R，并且将学习到的换算系数R反映到反馈控制和前馈控制，由此实现代替积分控制的功能。

换算系数学习部350按固定的控制周期Δt按照下述(2)式来学习换算系数R。例如控制周期Δt是100(ms)左右。在(2)式中，R(n)是基于本次的控制周期(第n个)中的学习结果来计算出的学习值，R(n-1)是在前次的控制周期(第(n-1)个)中计算出的学习值。

$R\left(n\right)=\frac{L}{L+1}\×R(n-1)+\frac{1}{L+1}\×\frac{(\mathrm{Th}\left(n\right)-\mathrm{Tc}\left(n\right))\×Q\left(n\right)}{\mathrm{Utl}(n-1)}...\left(2\right)$

在(2)式中，L是控制换算系数R(n)的学习速度的参数。参数L如图3所示那样根据流量Q来可变地设定。

如图3所示，在小流量时参数L被设定为大的值，另一方面，在大流量时参数L被设定为小的值。这是为了，在流量Q大的情况下，由于输出热量的行为状况稳定，因此将当前的成效比快速地反映到换算系数R，另一方面，在流量Q小的情况下，由于输出热量容易变化，因此使换算系数R的变化速度下降来使学习稳定。能够根据实机实验或者仿真结果来预先设定图3的特性。并且，能够按照图3的特性来预先制作用于根据流量Q求出参数L的函数式或者表格。

前馈控制部330基于设定热水温度Tr与进水温度Tc的温度差、以及流量Q来计算基于前馈控制的输入升数Uff(以下还称为FF升数Uff)。FF升数Uff表示将进入供热水管道110的进水量(流量Q)从进水温度Tc升温至设定热水温度Tr所需的热量(升数)。

反馈控制部320计算基于反馈控制的输入升数Ufb(以下还称为FB升数Ufb)，该反馈控制用于消除出热水温度Th相对于设定热水温度Tr的温度偏差ΔT。

反馈控制部320具有偏差运算部321、比例控制部322、积分控制部324以及加法运算部325。

偏差运算部321运算出热水温度Th相对于设定热水温度Tr的温度偏差ΔT(ΔT=Tr-Th)。比例控制部322运算比例增益Kp与温度偏差ΔT之积。由此，以消除由于设定热水温度Tr或者流量Q的变更、或者干扰的发生所产生的温度偏差ΔT的方式运算输入升数。即，比例控制主要确保针对设定热水温度Tr的追踪性等过渡性的控制性能。

积分控制部324运算温度偏差ΔT的积分值与积分增益Ki之积。由此，以主要消除设定热水温度Tr和流量Q稳定的状态下的恒定的温度偏差ΔT的方式运算输入升数。即，积分控制主要确保向设定热水温度Tr的收敛性等稳定状态下的控制性能。此外，在比例控制部322和积分控制部324的运算中也反映通过换算系数学习部350学习到的换算系数R。

加法运算部325通过将比例控制部322的运算结果与积分控制部324的运算结果相加来计算FB升数Ufb。

并且，通过由加法运算部340将FF升数Uff与FB升数Ufb相加，来设定表示针对供热水装置100的要求产生热量的输入升数Utl。即，FF升数Uff与“第一要求产生热量”相对应，FB升数Ufb与“第二要求产生热量”相对应。

图4是示出本发明的实施方式所涉及的供热水装置中的基于热水温度控制的控制处理过程的流程图。在图4中示出图2所示的控制系统在第n个控制周期中的处理。该处理是通过控制装置200按规定的控制周期Δt来执行的。

参照图4，控制装置200通过步骤S100基于本次的控制周期中的数据、具体地说流量传感器210和温度传感器220、230的检测值以及用户指示值等，对当前的设定热水温度Tr(n)、进水温度Tc(n)、出热水温度Th(n)以及流量Q(n)等所需数据进行采样。

并且，控制装置200通过步骤S110按照上述(2)式来计算换算系数R(n)。R(n)是换算系数R的当前的学习值。由此，在各控制周期中，计算输出热量相对于输入升数的成效比，并且以按照参数L(图3)的速度学习该学习值，由此按控制周期更新R(n)。即，通过步骤S110的处理来实现图2的换算系数学习部350的功能、即“学习部”的功能。

此外，优选的是，在燃烧状态稳定的状态下执行换算系数R(n)的学习。因此，优选的是，在燃气压等的调整作业时、燃烧刚刚开始后等时中止学习。另外，能够将换算系数R的初始值设为作为按照升数的定义的基准值的25。

控制装置200通过步骤S120来执行反映了在步骤S110中学习到的换算系数R(n)的前馈控制。具体地说，按照下述(3)式来计算FF升数Uff(n)。即，通过步骤S120的处理来实现图2的前馈控制部330的功能。

$\mathrm{Uff}\left(n\right)=\frac{\mathrm{Tr}\left(n\right)-\mathrm{Tc}\left(n\right)}{R\left(n\right)}\×Q\left(n\right)...\left(3\right)$

并且，控制装置200通过步骤S130来执行反映了在步骤S110中学习到的换算系数R(n)的反馈控制。在反馈控制中，执行基于本次的控制周期中的温度偏差ΔT(n)(ΔT(n)=Tr(n)-Th(n))的控制运算。具体地说，按照下述(4)式来计算FB升数Ufb(n)。即，通过步骤S130的处理来实现图2的反馈控制部320的功能。

$\mathrm{Ufb}\left(n\right)=\mathrm{Kp}\×\frac{\mathrm{\ΔT}\left(n\right)}{R\left(n\right)}\×Q\left(n\right)+\mathrm{Ki}\×\mathrm{\Σ}\left(\frac{\mathrm{\ΔT}\left(n\right)}{R\left(n\right)}\right)\×Q\left(n\right)...\left(4\right)$

控制装置200通过步骤S140，按照下述(5)式通过FF升数与FB升数的相加来设定供热水装置100的输入升数Utl(n)。

Utl(n)=Uff(n)+Ufb(n)…(5)

这样，在本实施方式所涉及的供热水装置的热水温度控制中，换算系数R的学习值反映到前馈控制和反馈控制这两方中。另一方面，在由于燃气压的调整不佳等而燃气燃烧器130的输出热量相对于输入升数产生误差的情况、或者在热交换器140中的热交换中产生损失的情况等下，产生换算系数R(n)相对于理论值(25)的偏差。这种换算系数R的误差产生恒定的温度偏差ΔT。因此，在固定为换算系数R=25的以往的控制系统中，主要通过积分控制来补偿换算系数R的误差。

与此相对，在本实施方式中，学习实际的换算系数R(n)来反映到前馈控制中，因此前馈控制的精确度得到提高。其结果，能够降低反馈控制、特别是用于补偿恒定的温度偏差的积分控制的分量(weight)。优选的是，关闭由于必然包含相位延迟而调整困难的积分控制，而能够仅通过比例控制来执行反馈控制。在这种情况下，在式(4)中删除第二项(以下还称为积分项Ui)，能够仅通过第一项(以下还称为比例项Up)的运算来运算FB升数Ufb(n)。

或者，通过使积分增益Ki从通常值下降，由此积分控制实质上不贡献，这也实质上包括在关闭积分控制的情况。例如，根据通常的反馈控制系统中的增益设定，在设定热水温度Tr和流量Q维持了固定期间的稳定状态时，上述积分项与比例项的关系始终成为|Ui|>|Up|，但是在本实施方式中通过缩小积分增益Ki来产生成为|Ui|≤|Up|的期间。

并且，换算系数R(n)还反映到反馈控制的比例控制中。因此，能够提高用于补偿温度偏差ΔTr(n)的比例控制的精确度。其结果，还能够改善用于确保针对设定热水温度Tr的追踪性的过渡性的控制特性。

这样，在本实施方式所涉及的供热水装置中，反映基于输出热量相对于针对供热水装置100的要求产生热量(输入升数)的成效比学习到的换算系数R来执行前馈控制和反馈控制，因此能够提高控制精确度。特别是，即使关闭或者抑制担心若提高控制增益则发生振荡的积分控制，也能够通过反映了换算系数学习的前馈控制来抑制恒定的温度偏差。其结果，能够使前馈控制与反馈控制的组合为高性能化来改善供热水装置的热水温度控制的响应性和稳定性。

此外，在本实施方式所涉及的供热水装置中，在换算系数R的学习值从理论值(即25)大幅偏离的情况下，担心供热水装置100发生某种异常。因此，还能够使用换算系数的学习稳定的情形下的学习值R(n)来进行如图5所示的异常诊断。

参照图5，例如在换算系数学习持续规定时间(例如60秒)、且输入升数Utl和输出热量这两者在固定时间内的变动量为固定值以下时(例如10秒内的变动率为3%以内时)，换算系数学习部350(图2)判定为“换算系数的学习稳定”。

然后，当判定为换算系数的学习稳定时，控制装置200判定当前的学习值(即，换算系数R(n))是否处于包含基准值25的正常范围R0～R1内。然后，在R0≤R(n)≤R1时，控制装置200判定为供热水装置100正常运行。

另一方面，在R(n)<R0、或者R(n)>R1时，控制装置200判定为在供热水装置100中有可能发生异常，并向用户通知用于促使设备检修的信息。

例如在R(n)>R1时、即换算系数R过高的情况下，处于实际的输出热量与输入升数相比过大的状态，因此有可能燃气供给压力的调整发生偏差，向燃气燃烧器130的燃气供给压力相对于输入升数过高。另外，在R(n)<R0时，处于实际的输出热量相对于输入升数过小的状态，因此有可能热交换器140中发生了因煤的附着等所导致的闭塞。因而，优选的是，在R(n)<R0、或者R(n)>R1时，附加关于是换算系数的学习值R(n)过大的状态还是换算系数的学习值R(n)过小的状态的信息来进行通知。

这样，在基于本实施方式的供热水装置中，能够使用用于改善热水温度控制的响应性和稳定性的换算系数R的学习结果来一并执行异常诊断。

实施方式2

在实施方式2中，说明燃烧开始初期的用于使出热水温度快速地上升的控制(以下还称为初期升温控制)中的换算系数R的设定。

图6是用于说明本实施方式所涉及的升温装置中的换算系数R的设定方法的流程图。

参照图6，在开始供热水装置100中的燃烧时，控制装置200通过步骤S200来判定是否为初期燃烧期间。例如在供热水装置100中，引入表示是否为初期燃烧期间的初期燃烧标志FLG。初期燃烧标志FLG在燃烧开始时被设为“ON”。而且，当出热水温度Th上升至设定热水温度Tr的附近时，初期燃烧标志FLG被设为“OFF”。例如当Th>Tr-α成立时(例如α=3℃)，初期燃烧标志FLG被设为“OFF”。这样，在以燃烧开始时为起点到出热水温度Th相对于设定热水温度Tr的不足量(Tr-Th)小于规定的阈值α为止的期间，初期燃烧标志FLG被设为“ON”。

控制装置200在初期燃烧标志被设为“ON”的初期燃烧期间内(S200的“是”判定时)，将处理进入步骤S220来执行初期升温控制。另一方面，控制装置200在初期燃烧标志FLG为“OFF”时、即初期燃烧期间结束后(S200的“否”判定时)，将处理进入步骤S210来执行实施方式1中说明的热水温度控制。此时，通过图2所示的换算系数学习部350按控制周期逐次学习输出热量相对于输入升数的成效比来设定换算系数R。

在日本特开2011-214761号公报中也示出，在初期升温控制中，需要通过临时提高基于前馈控制的输入升数来谋求快速升温。

在实施方式2中，说明用于使用与在实施方式1中说明的反映了换算系数R的前馈控制共用的运算式(式(3))来实现初期升温控制的控制处理。

图7是说明用于在初期升温控制中设定换算系数R的结构的功能框图。

参照图7，在初期升温控制中停止图2所示的换算系数学习部350来不执行换算系数R的学习。另一方面，换算系数设定部351在初期燃烧标志FLG为“ON”时、即应用初期升温控制时进行动作来设定换算系数R。通过换算系数设定部351所设定的换算系数R至少传递到前馈控制部330(图2)来反映到利用式(3)的FF升数Uff的运算中。即，换算系数设定部351与“初始设定部”相对应。

此外，在初期升温控制中的反馈控制中，在按照式(4)的FB升数Ufb的运算中，既可以固定为换算系数R=25，也可以使用通过换算系数设定部351所设定的换算系数R。另外，在初期升温控制中还能够省略反馈控制而只执行前馈控制。

换算系数设定部351至少基于通过流量传感器210(图1)检测出的流量Q来设定换算系数R。

图8是概要性地示出通过换算系数设定部351设定的换算系数与流量之间的关系的特性图。

如图8所示，换算系数设定部351根据流量Q来设定换算系数R。当设定为R<25时，FF升数Uff变得比通常时(R=25)大，因此能够通过增加针对供热水装置100的产生热量来使出热水温度快速地上升。

在流量Q小的区域中，热交换器140中的滞留时间变长，因此当使FF升数Uff过大时，存在出热水温度Th过度上升的风险。另一方面，在流量Q大的区域中，这种过高温度的风险小，因此优选的是提高FF升数Uff来实现快速的升温。因而，如图8所示，初期升温控制中的换算系数R在流量Q小的区域中设定得比流量Q大的区域高。另外，在中间区域中，与流量Q的增加相应地将换算系数R设定得低。

这样，通过与流量Q相应地设定初期升温控制中的换算系数R，在燃烧开始后的初期期间能够避免过度的温度上升，并且能够使出热水温度快速地上升。

再次参照图7，换算系数设定部351还能够进一步反映通过高温异常检测部352设定的高温检测次数m来设定初期升温控制中的换算系数R，以避免初期升温控制中的过度的热水温度上升。

高温异常检测部352在出热水温度Th过度上升时检测高温异常来增加高温检测次数m。例如当Th>Tr+β(例如β=10℃)成立时、即出热水温度Th相对于设定热水温度Tr的超过温度变得比规定的阈值β大时，高温异常检测部352使高温检测次数m增加1。

高温异常是在由于燃气供给压力的调整偏差等原因而导致与输入升数相比实际的输出热量过大时发生的。因而，在高温异常多发的状态下，当通过初期升温控制使FF升数Uff比通常大时，存在招致过度的热水温度上升的风险。此外，高温异常检测部352在温度上升量(Th-Tr)大的情况下，也可以强制地停止供热水装置100的燃烧。

再次参照图8，与高温检测次数m=0的情况相比，相对于相同的流量Q，与高温检测次数m的增加相应地换算系数R被设定为高的值。由此，抑制初期升温控制中的FF升数的增加，因此能够防止在初期升温控制中出热水温度Th过度地上升。

例如图8的例子所示，在m=0时全流量域中设定为R<25，与此相对，当m逐渐增加时，还产生设定为R>25的区域、即与通常相比使FF升数下降的区域。这样，通过基于高温检测次数m和流量Q这两者来设定初期升温控制中的换算系数R，能够更有效地避免初期升温控制中的过度的热水温度上升。

这样，在应用初期升温控制时，基本上将换算系数R设定得小，由此实现出热水温度的快速上升。其结果，当出热水温度Th上升至作为步骤S200(图6)中的判定值的(Tr-α)时，伴随初期燃烧期间的结束而初期升温控制结束。然后，开始在实施方式1中说明的换算系数的学习。

在图9中示出说明初期燃烧期间结束时的换算系数的学习初始值的设定处理的流程图。

参照图9，控制装置200在执行初期升温控制的过程中通过步骤S400来判定初期燃烧期间是否结束。步骤S400在Th>Tr-α成立时判定为“是”。当步骤S400判定为“是”时，初期燃烧标志FLG被设为“OFF”。

在步骤S400中判定为“否”时继续进行初期升温控制，因此跳过步骤S410～S440的处理。

在初期燃烧期间结束了的情况下(S400的“是”判定时)，控制装置200将处理进入步骤S410，将换算系数R的当前值、即初期燃烧期间结束时的换算系数的设定值R(L)与作为基准值的25进行比较。

在R(L)≤25时(S410的“是”判定时)，控制装置200通过步骤S420来设定为换算系数R的学习初始值R(0)=25。在R(L)≤25的状态下，将FF升数强制地设定得比通常高，从而使快速的温度上升为优先，但是在初期燃烧期间结束后需要重视对设定热水温度Tr的可控制性。因此，优选的是以学习相对于基准值25的偏差的方式设定学习初始值R(0)。

另一方面，在R(L)>25时(S410的“否”判定时)，控制装置200将处理进入步骤S430，将在初期燃烧期间结束时间点使用的换算系数R(L)按原样用作学习初始值R(0)。如上述那样，在R(L)>25的状态下，将FF升数设定得比通常低来预防过度的温度上升。因此，在初期升温控制结束时，当将学习初始值R(0)设定为25时，由于FF升数阶梯状地增加，担心出热水温度Th急剧地上升。因此，考虑优先防止过高温的发生，使换算系数R不变化。

在通过步骤S420或者S430设定了学习初始值R(0)时，控制装置200将处理进入步骤S440来开始利用图2所示的换算系数学习部350的换算系数R的学习。以后，换算系数设定部351停止动作，如在实施方式1中说明的那样，按照通过换算系数学习部350的学习所计算出的换算系数R来计算各控制周期中的FF升数Uff和FB升数Ufb。

通过这样，在以防止过高温的方式设定初期升温控制时的换算系数R的情况下，在从初期升温控制转移到基于换算系数的学习的通常的热水温度控制时能够预防过高温的发生。

接着，使用图10来说明反映到初期升温控制的高温检测次数m的计数处理。通过由控制装置200以规定周期重复执行按照图10的流程图的控制处理来实现图7所示的高温异常检测部352的功能。

控制装置200通过步骤S500，通过出热水温度Th与判定值(Tr+β)的比较来检测高温异常。具体地说，在Tr>(Tr+β)时，S500判定为“是”，否则，S500判定为“否”。

控制装置200在检测到高温异常时(S500的“是”判定时)，将处理进入步骤S510来增加高温检测次数m。此时，在超过温度(Th-Tr)过大的情况下，也可以根据需要来停止供热水装置100中的燃烧。

控制装置200在未检测到高温异常时(S500的“否”判定时)，根据换算系数R的学习结果，在燃烧状态稳定的情况下执行减少高温检测次数m的处理。具体地说，控制装置200通过步骤S550来判定换算系数学习的稳定条件是否成立。例如在实施方式1中说明的那样，当换算系数学习持续规定时间(例如60秒)、且输入升数Utl和输出热量这两者在固定时间内的变动量为固定值以下时(例如10秒内的变动率为3%以内时)，S550判定为“是”。

控制装置200在换算系数学习的稳定条件成立时(S550的“是”判定时)，将处理进入步骤S560来将换算系数的当前的学习值R(n)和基准值25之差(绝对值)与判定值γ进行比较。在学习稳定时的学习值接近25的情况下，在针对供热水装置100的输入升数与实际的输出热量之间未产生大的偏差，成为高温出热水的主要原因的向燃气燃烧器130的燃气供给过剩也没有产生的可能性高。在能够确认出处于这样稳定的燃烧状态的情况下，能够推定为高温异常发生的可能性下降。

因而，在|R(n)-25|<γ时(S560的“是”判定时)，控制装置200将处理进入步骤S570来减少高温检测次数m。此外，优选的是，步骤S570的执行在一次燃烧(燃烧开始至燃烧结束为止的期间)中只限制为一次。

另一方面，在|R(n)-25|≥γ时(S560的“否”判定时)，控制装置200跳过步骤S570。因此，维持高温检测次数m。

通过图10所示的高温检测次数m的计数处理，基于换算系数R的学习结果来判定燃烧状态是否稳定，能够根据高温异常发生的可能性来适当地设定高温检测次数m。

图11和图12中示出本实施方式所涉及的供热水装置中的固定流量下的换算系数的变化的例子。图11中示出流量Q大的区域中的变化例，另一方面，图12中示出流量Q小的区域中的变化例。

参照图11，在m=0的例子中，时刻t0～ta是初期燃烧期间，在m=1的例子中，时刻t0～tb是初期燃烧期间，在m=2的例子中，时刻t0～tc是初期燃烧期间。

在初期燃烧期间，在m=0、1、2中的任一个时都根据流量Q(固定值)以及高温检测次数m来设定换算系数R。如图8所示，m越大，则换算系数R设定为越大的值、即令FF升数下降。

在图8中也示出，在流量Q大的区域中，换算系数R设定得小，因此初期燃烧期间结束时(时刻ta、tb、tc)的换算系数R(L)小于25。因而，通过图9的步骤S420，在m=0、1、2时分别设定为换算系数学习的初始值R(0)=25。

以后，按照热水温度控制中的输入升数与输出热量的成效比来执行换算系数R的学习。在时刻te，当图10的步骤S550中的换算系数学习的稳定条件成立时，此时判定学习值是否在基准值25±γ的范围内。在图11的例子中，时刻te的学习值在25±γ的范围内，因此通过图10的步骤S570的处理来减少高温检测次数m。

在图12中，也与图11同样地，在m=0的例子中，时刻t0～ta是初期燃烧期间，在m=1的例子中，时刻t0～tb是初期燃烧期间，在m=2的例子中，时刻t0～tc是初期燃烧期间。

如图8所示，在初期燃烧期间，在流量Q小的区域中换算系数R设定得相对高。因此，在m=0的例子中换算系数R<25，另一方面，在m=1、2的例子中为了优先防止发生高温异常而设定为换算系数R>25。

因而，在初期燃烧期间的结束时间点(时刻ta、tb、tc)设定的学习初始值R(0)在m=0的例子中设定为R(0)=25，另一方面，在m=1、2的例子中设定为维持初期燃烧期间结束时的换算系数R的值。

以后，按照热水温度控制中的输入升数与输出热量的成效比来执行换算系数R的学习。与图11同样地，在时刻te，图10的步骤S550中的换算系数学习的稳定条件成立。在图12的例子中，时刻te的学习值为25±γ的范围外，因此不执行图10的步骤S570。因此，高温检测次数m不减少。

此外，关于高温检测次数m的减少的判定值γ，也可以根据高温检测次数m来可变地设定。例如，高温检测次数m越多，则能够将γ设定为越大的值。

这样，根据实施方式2，能够将用于在从供热水装置100开始燃烧起的初期期间使出热水温度快速地升温的初期升温控制应用于基于在实施方式1中说明的换算系数的学习的控制逻辑中。

由此，能够通过初期燃烧期间和稳定燃烧期间(换算系数学习时)这两方来不大幅变更控制逻辑而适当地控制出热水温度

此外，在本实施方式的供热水装置中，作为产生用于对供热水管道110内的水进行加热的热量的“热源机构”例示了燃气燃烧器130，但是以确认的方式记载了本发明的应用不限于这种结构这一点。即，只要构成为能够根据通过控制装置200设定的要求产生热量(输入升数)来控制产生热量，就能够采用任意的“热源机构”。例如代替燃气燃烧器，能够应用燃烧石油的石油燃烧器、或者热泵机构等任意的热源。

虽然说明了本发明的实施方式，但是应该认为本次公开的实施方式全部都是例示的、而非限制性的。本发明的范围通过权利要求书来表示，意图包括与权利要求书均等的含义以及范围内的所有变更。

Claims (15)

1.一种供热水装置，具备：

热交换器，其构成为通过由热源机构产生的热量来对经过的水进行加热；

第一温度检测器，其配置在上述热交换器的上游侧；

第二温度检测器，其配置在上述热交换器的下游侧；

流量检测器，其用于检测经过上述热交换器的流量；以及

控制装置，其用于基于通过上述第一温度检测器检测出的进水温度、通过上述第二温度检测器检测出的出热水温度、该出热水温度的设定温度以及通过上述流量检测器检测出的流量，按规定的控制周期设定针对上述热源机构的要求产生热量，

上述控制装置包括：

学习部，其用于基于输出热量相对于针对上述热源机构的上述要求产生热量的成效比来学习温度与热量之间的换算系数，其中，该输出热量基于上述进水温度与上述出热水温度的温度差以及上述流量；

前馈控制部，其用于基于上述设定温度与上述进水温度之间的温度差、上述流量以及通过上述学习部学习到的上述换算系数来计算第一要求产生热量；

反馈控制部，其用于基于上述出热水温度相对于上述设定温度的温度偏差、上述流量、控制增益以及通过上述学习部学习到的上述换算系数来计算第二要求产生热量；以及

加法运算部，其用于通过上述第一要求产生热量与上述第二要求产生热量的相加来设定针对上述热源机构的要求产生热量。

2.根据权利要求1所述的供热水装置，其特征在于，

上述反馈控制部具有比例反馈部，该比例反馈部用于通过将上述温度偏差、比例控制增益以及上述流量这三者之积除以上述换算系数来计算上述第二要求产生热量。

3.根据权利要求2所述的供热水装置，其特征在于，

上述反馈控制部不执行基于上述温度偏差的积分值和积分控制增益的积分反馈控制。

4.根据权利要求1～3中的任一项所述的供热水装置，其特征在于，

上述学习部构成为在上述流量大时使将上述成效比反映到上述换算系数的学习值的学习速度加快，另一方面，在上述流量小时使将上述成效比反映到上述换算系数的学习值的学习速度减慢。

5.根据权利要求1～3中的任一项所述的供热水装置，其特征在于，

上述控制装置构成为基于通过上述学习部学习到的上述换算系数的值来检测上述供热水装置的异常。

6.根据权利要求4所述的供热水装置，其特征在于，

上述控制装置构成为基于通过上述学习部学习到的上述换算系数的值来检测上述供热水装置的异常。

7.根据权利要求1～3中的任一项所述的供热水装置，其特征在于，

上述控制装置还包括初始设定部，该初始设定部用于在从上述热源机构的燃烧开始至上述出热水温度相对于上述设定温度的不足温度小于规定的阈值为止的初期燃烧期间，至少将上述换算系数设定为上述流量的函数，

上述学习部在上述初期燃烧期间不执行上述换算系数的学习。

8.根据权利要求4所述的供热水装置，其特征在于，

上述控制装置还包括初始设定部，该初始设定部用于在从上述热源机构的燃烧开始至上述出热水温度相对于上述设定温度的不足温度小于规定的阈值为止的初期燃烧期间，至少将上述换算系数设定为上述流量的函数，

上述学习部在上述初期燃烧期间不执行上述换算系数的学习。

9.根据权利要求7所述的供热水装置，其特征在于，

上述控制装置构成为根据在上述初期燃烧期间结束时的通过上述初始设定部设定的上述换算系数来设定由上述学习部学习的上述换算系数的学习初始值。

10.根据权利要求8所述的供热水装置，其特征在于，

上述控制装置构成为根据在上述初期燃烧期间结束时的通过上述初始设定部设定的上述换算系数来设定由上述学习部学习的上述换算系数的学习初始值。

11.根据权利要求7所述的供热水装置，其特征在于，

上述控制装置还包括高温异常检测部，该高温异常检测部用于在上述出热水温度相对于上述设定温度的超过温度大于规定的阈值时检测出发生高温异常，

上述初始设定部构成为还基于通过上述高温异常检测部检测出的上述高温异常的发生次数，相对于相同的上述流量，将上述换算系数设定成上述发生次数越多则上述要求产生热量越是下降。

12.根据权利要求8所述的供热水装置，其特征在于，

上述控制装置还包括高温异常检测部，该高温异常检测部用于在上述出热水温度相对于上述设定温度的超过温度大于规定的阈值时检测出发生高温异常，

上述初始设定部构成为还基于通过上述高温异常检测部检测出的上述高温异常的发生次数，相对于相同的上述流量，将上述换算系数设定成上述发生次数越多则上述要求产生热量越是下降。

13.根据权利要求11所述的供热水装置，其特征在于，

上述控制装置构成为基于通过上述学习部学习到的上述换算系数的值来减少上述高温异常的发生次数。

14.根据权利要求12所述的供热水装置，其特征在于，

上述控制装置构成为基于通过上述学习部学习到的上述换算系数的值来减少上述高温异常的发生次数。

15.一种供热水装置的控制方法，该供热水装置具备热交换器，该热交换器构成为通过由热源机构产生的热量对经过的水进行加热，该控制方法具备如下步骤：

基于配置在上述热交换器的上游侧的第一温度检测器的输出来检测进水温度；

基于配置在上述热交换器的下游侧的第二温度检测器的输出来检测出热水温度；

基于流量检测器的输出来检测上述热交换器的经过流量；

基于输出热量相对于针对上述热源机构的要求产生热量的成效比来学习温度与热量之间的换算系数，其中，该输出热量基于上述进水温度与上述出热水温度的温度差以及上述经过流量；

基于上述出热水温度的设定温度与上述进水温度之间的温度差、上述经过流量以及学习到的上述换算系数来计算基于前馈控制的第一要求产生热量；

基于上述出热水温度相对于上述设定温度的温度偏差、上述经过流量、控制增益以及学习到的上述换算系数来计算基于反馈控制的第二要求产生热量；以及

通过上述第一要求产生热量与上述第二要求产生热量的相加来设定针对上述热源机构的要求产生热量。