CN112146285A - 供热水装置以及供热水系统 - Google Patents

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CN112146285A CN202010575147.9A CN202010575147A CN112146285A CN 112146285 A CN112146285 A CN 112146285A CN 202010575147 A CN202010575147 A CN 202010575147A CN 112146285 A CN112146285 A CN 112146285A
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Abstract

提供一种供热水装置以及供热水系统。在当供热水水龙头闭合时循环泵工作的即时热水运转模式中，供热水装置构成为：将包括由燃烧机构和换热器构成的加热机构的内部路径以及在供热水装置的外部绕过供热水水龙头的外部路径合在一起来形成即时热水循环路径。该外部路径中包括交换阀。在即时热水运转模式中，控制器引入交替地设置将燃烧机构的输出热量限为最小值的最小燃烧状态以及燃烧停止状态的间歇燃烧，来将温度传感器处的检测温度控制为设定温度。

Description

供热水装置以及供热水系统
技术领域
本发明涉及一种供热水装置以及供热水系统，更确定地说，涉及一种具有即时热水功能的供热水装置以及供热水系统。
背景技术
作为供热水装置的一个方式，存在具备所谓的即时热水功能的供热水装置，该即时热水功能是如下的功能：即使是在长时间停止供热水之后，也从刚开始供热水后就输出适当温度的热水。通常，为了实现即时热水功能，需要设置在停止供热水的过程中也形成经由热源的循环路径的模式(下面也称为“即时热水运转模式”)。
另外，在美国专利第6536464号说明书中公开了以下结构：通过在外部连接使用蜡式热敏器的恒温控制的旁路阀(下面也称为“交换阀(crossover valve)”)来形成用于上述即时热水功能的循环路径。由此，即使不在供热水装置侧追加该交换阀的控制功能，也能够通过简单的安装工程来实现即时热水功能。
在日本特开2015-230151号公报中还记载了以下结构：使用连接有与上述交换阀同样的温敏阀的路径，来执行即时热水运转。
发明内容
然而，在连接有交换阀(或者温敏阀)的循环路径中，通过蜡式热敏器的路径的压损大，因此循环流量比较小。因此，在即时热水运转模式中，要求将流量比较低的流体控制为设定温度。
因而，在以燃烧器等燃烧机构为热源的供热水装置中，存在难以通过调整燃烧机构中产生的热量(所燃烧的燃料量)来进行温度控制的担忧。
本发明是为了解决这种问题而完成的，本发明的目的在于，通过简单的控制，使通过连接有交换阀的循环路径进行的即时热水运转模式中的温度控制的动作稳定化。
在本发明的某个方面，是一种对供热水水龙头输出热水的供热水装置，该供热水装置具备：包括燃烧机构的加热机构、第一温度检测器、第二温度检测器、流量检测器、以及控制器。供热水装置还具备内部路径，在即时热水运转模式中，该内部路径与外部路径合在一起来形成用于流体通过加热机构的即时热水循环路径，其中，该即时热水运转模式是配置于供热水装置的内部或外部的循环泵在供热水水龙头闭合时工作的模式，该外部路径在供热水装置的外部绕过供热水水龙头。该外部路径构成为包括热敏止水旁路阀，所述热敏止水旁路阀具有在温度上升时堵塞的路径。第一温度检测器检测即时热水循环路径的、加热机构的上游侧的流体温度。第二温度检测器检测即时热水循环路径的、加热机构的下游侧的流体温度。流量检测器检测即时热水循环路径的循环流量。控制器对加热机构和循环泵进行控制。控制器包括热量控制部和燃烧控制部。热量控制部在即时热水运转模式中设定燃烧机构的输出热量指令值，该输出热量指令值用于将利用第二温度检测器得到的温度检测值控制为即时热水运转模式中的设定温度。燃烧控制部按照输出热量指令值来控制燃烧机构。在燃烧机构的燃烧状态下，输出热量指令值被设定成限制在从最小热量值到最大热量值之间的范围内。在即时热水运转模式中，在输出热量指令值被设定为最小热量值、且利用第二温度检测器得到的温度检测值上升至控制上限温度时，燃烧控制部以交替地设置最小燃烧状态和燃烧停止状态的方式控制燃烧机构，其中，该控制上限温度被设定为比设定温度高，该最小燃烧状态为按照最小热量值来进行动作的状态。
在本发明的另一方面，是一种供热水系统，该供热水系统具备：供热水装置，其具有入水口和出热水口；低温水配管，其向入水口导入低温水；高温水配管，其将出热水口与供热水水龙头之间连接；以及循环泵，其配置于供热水装置的内部或外部。供热水装置具备：包括燃烧机构的加热机构、第一温度检测器、第二温度检测器、流量检测器、以及控制器。供热水装置还具备内部路径，在即时热水运转模式中，该内部路径与外部路径合在一起来形成用于流体通过加热机构的即时热水循环路径，其中，该即时热水运转模式是循环泵在供热水水龙头闭合时工作的模式，该外部路径在供热水装置的外部绕过供热水水龙头。外部路径构成为包括热敏止水旁路阀，所述热敏止水旁路阀具有在温度上升时堵塞的路径。第一温度检测器检测即时热水循环路径的、加热机构的上游侧的流体温度。第二温度检测器检测即时热水循环路径的、加热机构的下游侧的流体温度。流量检测器检测即时热水循环路径的循环流量。控制器对加热机构和循环泵进行控制。控制器包括热量控制部和燃烧控制部。热量控制部在即时热水运转模式中设定燃烧机构的输出热量指令值，该输出热量指令值用于将利用第二温度检测器得到的温度检测值控制为即时热水运转模式中的设定温度。燃烧控制部按照输出热量指令值来控制燃烧机构。在燃烧机构的燃烧状态下，输出热量指令值被设定成限制在从最小热量值到最大热量值之间的范围内。在即时热水运转模式中，在输出热量指令值被设定为最小热量值、且利用第二温度检测器得到的温度检测值上升至控制上限温度时，燃烧控制部以交替地设置最小燃烧状态和燃烧停止状态的方式控制燃烧机构，其中，该控制上限温度被设定为比设定温度高，该最小燃烧状态为按照最小热量值来进行动作的状态。
本发明的上述目的、特征、方面及优点以及其它的目的、特征、方面及优点通过结合附图来理解的有关本发明的下面的详细说明会变得明确。
附图说明
图1是说明包括本实施方式所涉及的供热水装置的供热水系统的结构的框图。
图2是说明控制器的硬件结构例的框图。
图3是说明利用图1中示出的交换阀进行的流路的切换的图表。
图4示出了本实施方式所涉及的供热水装置的即时热水运转所涉及的状态转变图。
图5是说明即时热水运转模式中的温度控制的框图。
图6是即时热水运转模式中的温度控制的动作波形图的一例。
图7是说明对即时热水运转模式的停止条件的成立进行判定的控制处理的流程图。
图8是说明对即时热水运转模式的重新开始条件的成立进行判定的控制处理的流程图。
图9是说明在即时热水运转模式中执行的即时热水循环路径的异常诊断的控制处理的流程图。
图10是说明本实施方式的变形例所涉及的供热水装置和供热水系统的结构的框图。
具体实施方式
下面，参照附图来详细说明本发明的实施方式。此外，下面，对图中的相同或相当的部分标注相同的标记，原则上不重复其说明。
图1是说明包括本实施方式所涉及的供热水装置的供热水系统1A的结构的框图。
参照图1，供热水系统1A具备供热水装置100、低温水配管110、高温水配管120以及交换阀200。供热水装置100具有入水口11、出热水口12以及循环口13。
经由止回阀112向低温水配管110供给低温水。代表地说，从未图示的自来水管供给低温水。低温水配管110与入水口11及循环口13连接。
供热水装置100具备控制器10、入水路径20、出热水路径25、循环路径28、旁路路径29、燃烧机构30、换热器40、循环泵80以及流量调整阀90。
入水路径20经由止回阀21形成于入水口11与换热器40的输入侧(上游侧)之间。代表地说，燃烧机构30由通过燃气或石油等的燃烧而产生热量的燃烧器构成。
换热器40使用燃烧机构30所产生的热量来使通过入水路径20导入的低温水(流体)的温度上升。燃烧机构30和换热器40构成“加热机构”的一个实施例。
出热水路径25形成于换热器40的输出侧(下游侧)与出热水口12之间。旁路路径29以不经由换热器40的方式将入水路径20与出热水路径25之间连接。通过控制器10对流量调整阀90的控制，能够对旁路路径29的流量相对于总流量(换热器40的流量与旁路路径29的流量之和)的比率(旁路流量比)进行调整。
在这种旁路结构中，低温水的一部分绕过换热器40从而保持未被加热，在换热器40的下游被混合，由此从出热水口12供给高温水。由此，能够使从换热器40(加热机构)输出的输出温度高，因此有利于抑制由于燃烧机构30的排气在换热器40的表面被冷却而产生的消耗。
在入水路径20上配置有输出低温水的流量值的流量传感器81，在循环路径28上配置有流量传感器82。通过流量传感器81及82得到的检测值被输入到控制器10。流量传感器81被配置成包括于后述的即时热水循环路径。
并且，在出热水路径25上配置有温度传感器71，在入水路径20上配置有温度传感器73。并且，在循环路径28上配置有温度传感器72。由温度传感器71～73检测出的流体温度被输入到控制器10。并且，在入水路径20上还配置有用于在供热水运转时检测入水温度的温度传感器。在换热器40的上游侧配置的温度传感器72与“第一温度检测器”的一个实施例对应，在换热器40的下游侧配置的温度传感器71与“第二温度检测器”的一个实施例对应。
图2是说明控制器10的硬件结构例的框图。
参照图2，代表地说，控制器10由微型计算机构成。控制器10包括CPU(CentralProcessing Unit：中央处理单元)15、存储器16、输入输出(I/O)电路17以及电子电路18。CPU 15、存储器16以及I/O电路17能够经由总线19来相互发送接收信号。电子电路18构成为通过专用的硬件来执行规定的运算处理。电子电路18能够与CPU 15及I/O电路17之间发送接收信号。
CPU 15通过I/O电路17接收来自包括温度传感器71～73和流量传感器81、82的各传感器的输出信号(检测值)。并且，CPU 15通过I/O电路17接收表示输入到遥控器92的操作指示的信号。操作指示例如包括供热水装置100的运转开关的接通断开操作、供热水设定温度、以及各种时刻预约设定(也称为“定时器设定”)。CPU 15对包括燃烧机构30和循环泵80的各结构设备的动作进行控制，使得供热水装置100按照该操作指示来进行动作。
CPU 15能够通过对通知装置95进行控制来输出能够通过视觉或听觉识别的信息。例如，通知装置95能够通过对字符和图形等能够视觉识别的信息进行画面显示来输出信息。在该情况下，能够通过设置于遥控器92的显示画面来构成通知装置95。或者，通知装置95也能够由扬声器构成，使用声音或旋律等来输出信息。
再次参照图1来说明供热水装置100的动作。
在供热水水龙头330被打开、即使用所提供的热水时，由于低温水的供给压力，低温水被导入到入水路径20。在供热水装置100的运转开关处于接通时，当由流量传感器81检测到超过最小工作流量(MOQ)的流量时，控制器10使燃烧机构30工作。
其结果，由燃烧机构30和换热器40加热得到的高温水在与通过旁路路径29的低温水混合之后，经由出热水口12来从高温水配管120输出。
在通常的供热水运转时，控制器10使循环泵80停止，并且将由温度传感器71检测出的流体温度(出热水温度Th)控制为输入到遥控器92的供热水设定温度。具体地说，能够通过基于燃烧机构30(加热机构)的加热量(产生热量)的控制与基于流量调整阀90的旁路流量比的控制的组合来进行出热水温度控制。
循环路径28形成于循环口13与入水路径20(连接点22)之间。循环泵80连接在循环路径28上。或者，循环泵80也可以在供热水装置100的外部与循环口13相连接。循环泵80的工作及停止由控制器10来控制。
在供热水运转停止时，滞留在出热水路径25和高温水配管120内的流体的温度下降，因此存在以下担忧：在下一次供热水运转开始后，到对供热水水龙头330供给高温水为止需要时间。因此，对供热水装置100设置了用于在供热水运转开始后迅速供给高温水的即时热水功能。通过以下方式来实现即时热水功能：在供热水水龙头330被闭合、即关闭水龙头时，通过循环泵80的工作来形成包括燃烧机构30和换热器40的即时热水循环路径。
例如，用户能够通过定时器设定来指定即时热水运转的执行期间。例如能够通过遥控器92的操作来输入该定时器设定。或者，也可以通过学习用户的过去的使用历史记录来自动地设定即时热水运转的执行期间。另外，也能够直接根据用户的开关操作来开始或结束即时热水运转的执行期间。
在供热水系统1A中，能够使用交换阀200来执行伴有循环泵80的工作的即时热水运转模式。交换阀200构成为与美国专利第6536464号说明书中记载的恒温控制的旁路阀相同的结构，具有口201～204和蜡式热敏器210。口201及203在内部连通，口202及204在内部连通。蜡式热敏器210连接于口201及203与口202及204之间。
在低温时，蜡式热敏器210在口201及203与口202及204之间形成热敏旁路路径。另一方面，蜡式热敏器210构成为在高温时通过热膨胀力来堵塞该热敏旁路路径。热敏旁路路径的形成及堵塞的切换温度是根据蜡式热敏器210的材质和结构等来预先设计的。下面，也将交换阀200中的流体温度高于上述切换温度时称为高温时，将流体温度低于上述切换温度时称为低温时。
这样，交换阀200与“热敏止水旁路阀”的一个实施例对应。另外，热敏旁路路径的压损被设计成比使口201与203相连通的路径的压损高且比使口202与204相连通的路径的压损高。
口201与高温水配管120连接，口202与低温水配管110连接。口203及204与供热水水龙头330连接。供热水水龙头330被设置为将来自口203的高温水与来自口204的低温水混合的混合龙头。能够在口203及204与供热水水龙头330之间设置用于调整高温水与低温水的混合比率的阀331及332。
图3中示出了说明利用图1中示出的交换阀200进行的流路的切换的图表。
参照图3和图1，在形成从口203及204到供热水水龙头330的路径、即打开水龙头时，由于上述的压损的关系，无论是在高温时还是在低温时，都形成高温水配管120与供热水水龙头330之间的流路Pa以及低温水配管110与供热水水龙头330之间的流路Pb。
另一方面，在切断从口203及204到供热水水龙头330的路径、即关闭水龙头时，在低温时与高温时之间流路发生切换。在低温时，通过利用蜡式热敏器210形成的热敏旁路路径，在口201及202之间、即在高温水配管120与低温水配管110之间形成热敏旁路路径Pc。另一方面，在高温时，上述热敏旁路路径被堵塞，由此高温水配管120与低温水配管110之间的流路被切断。
在供热水系统1A中，在供热水运转时，利用燃烧机构30和换热器40(加热机构)对从低温水配管110导入到入水口11的低温水进行加热来得到高温水。该高温水经由出热水口12及高温水配管120以及交换阀200(流路Pa)从供热水水龙头330输出。
在即时热水运转模式中，通过循环泵80的工作，能够在供热水装置100的外部形成从出热水口12经由高温水配管120、交换阀200(热敏旁路路径Pc)以及低温水配管110到达循环口13的流体路径(外部路径)。并且，能够在供热水装置100的内部形成包括循环口13、循环路径28、入水路径20(比连接点22靠下游侧)、换热器40(加热机构)、出热水路径25以及出热水口12的流体路径(内部路径)。由这种内部路径和外部路径来形成即时热水循环路径，由此即使在关闭水龙头时也使高温水在该即时热水循环路径中流通，从而能够在打开水龙头后立即向供热水水龙头330供给高温水。
在即时热水循环路径中，能够通过温度传感器72来检测加热前的流体温度(回水温度Tb)，并且能够通过温度传感器71来检测加热后的流体温度(出热水温度Th)。
此外，若考虑到由于利用蜡式热敏器210形成的热敏旁路路径的压损大而包括交换阀200在内的即时热水循环路径的流量小，则优选的是，在供热水装置100中，以使即时热水运转模式中的旁路流量比r(0≤r<1.0)维持为最小值(包括完全闭合的r＝0)的方式控制流量调整阀90。
图4中示出了供热水装置100的即时热水运转所涉及的状态转变图。图4所示的状态转变是由控制器10来控制的。
参照图4，当用户通过定时器设定等来指定的即时热水运转的执行期间开始时，控制器10使供热水装置100从“即时热水运转关闭模式”转变为“即时热水运转开启模式”。
在即时热水运转开启模式中，在处于供热水运转停止(水龙头处于关闭)、且温度传感器71的检测温度(出热水温度)下降到低于预先决定的模式基准温度时，控制器10判定为开始条件J0成立，来使循环泵80工作。由此，即时热水运转模式开始。
在即时热水运转模式中，在供热水插队条件J1或者后述的停止条件J2成立时，控制器10停止循环泵80，开始待机模式。例如，供热水插队条件响应于流量传感器81处的流量检测值的增加而成立。
在待机模式中，当后述的重新开始条件J3成立时，控制器10结束待机模式，重新开始循环运转模式。在待机模式中，当由于定时器设定或开关操作等而即时热水运转的执行期间结束时，供热水装置100恢复为即时热水运转关闭模式。在即时热水运转模式中，在即时热水运转的执行期间已结束的情况下，转变为待机模式，之后供热水装置100恢复为即时热水运转关闭模式。
在即时热水运转模式中，在通过水龙头处于关闭时的循环泵80的工作来形成了即时热水循环路径的状态下，能够通过使燃烧机构30工作来使即时热水循环路径的流体温度上升。因而，在即时热水运转模式中，通过控制燃烧机构30的动作来执行即时热水循环路径的温度控制。
另一方面，在供热水系统1A中，在即时热水循环路径中包括的交换阀200处，蜡式热敏器210的热敏旁路路径的压损大。因此，在即时热水运转模式中，通过换热器40的循环流体的流量变低，因此与燃烧机构30的产生热量对应的流体的温度上升量变大。另一方面，从确保稳定的燃烧的方面来看，燃烧机构30的产生热量的缩小是有极限的。其结果，存在以下担忧：即使将燃烧机构30中的产生热量控制为最小值，加热也变得过剩，由此温度控制变得不稳定。
因而，在本实施方式中，通过如下面说明那样的燃烧机构的控制，利用简单的运算来实现稳定的温度控制。
图5是说明即时热水运转模式中的温度控制的框图。
参照图5，控制器10包括热量控制部10A和燃烧控制部10B。能够通过控制器10的软件处理和/或硬件处理来实现热量控制部10A和燃烧控制部10B的功能。
热量控制部10A计算用于温度控制的燃烧机构30中的产生热量的指令值(Pset)。在供热水装置中，一般来说以“号数”为单位来运算产生热量。号数＝1相当于在1(L/分钟)的流量下使流体温度上升25℃所需的热量。因而，下面，将产生热量的指令值也称为号数指令值Pset。
在即时热水运转模式中，使用利用温度传感器72得到的检测温度(回水温度Tb)以及即时热水运转模式中的设定温度Tr，将所需的升温量ΔT表示为ΔT＝Tr-Tb。例如，能够按照即时热水循环路径中的循环流量Qt(L/分钟)与升温量ΔT之积，通过下述的式(1)来计算燃烧机构30中的产生热量。即时热水运转模式中的设定温度Tr既可以是与供热水设定温度相同的值，也可以是另外的值。或者，设定温度Tr也可以被设定成与供热水设定温度之间具有预先决定的温度差。
Pset＝Qt×(Tr-Tb)/25…(1)
能够通过流量传感器82来检测循环流量Qt。或者，通过使用旁路流量比r计算利用流量传感器81得到的流量检测值(换热器40的流量)的1/(1-r)倍，也能够得到循环流量Qt。即，流量传感器81及82分别与用于检测循环流量的“流量检测器”的一个实施例对应。
此外，在号数指令值Pset的计算中，实际上需要考虑燃烧机构30所产生的热量中的使用于换热器40处的升温的热量的比率(热效率)，但是在式(1)中，设为热效率为1.0，以简化说明。
热量控制部10A将号数指令值Pset设定成限制在最小号数Pmin～最大号数Pmax的范围内。即，在通过式(1)计算出的Pset大于Pmax的情况下(Pset>Pmax)，修正为Pset＝Pmax。同样地，在通过式(1)计算出的Pset小于Pmin的情况下(Pset<Pmin)，修正为Pset＝Pmin。号数指令值Pset相当于“输出热量指令值”，最小号数Pmin相当于“最小热量值”，最大号数Pmax与“最大热量值”对应。
此外，通过将式(1)中的循环流量Qt置换为利用流量传感器81得到的流量检测值Q的上述的1/(1-r)倍的值、且将回水温度Tb的项置换为利用温度传感器73得到的温度检测值(入水温度Tw)、将设定温度Tr置换为供热水设定温度，热量控制部10A能够在通常的供热水运转时也通用地计算号数指令值Pset。
燃烧控制部10B基于来自热量控制部10A的号数指令值Pset、利用温度传感器71得到的检测温度(出热水温度Th)、以及即时热水运转模式中的设定温度Tr，来生成燃烧机构30的动作指令值。
燃烧机构30具有多个燃烧器31a～31f、比例阀34以及电磁阀36～38。比例阀34配设于源燃料供给管32与燃料供给管33之间。能够通过比例阀34的开度来控制向燃料供给管33供给的燃料流量。在多个燃烧器31a～31f中分别配置有未图示的点火装置。此外，能够将燃烧器的支数设为任意的支数。
电磁阀36连接于燃料供给管33与1支燃烧器31a之间。电磁阀37连接于燃料供给管33与2支燃烧器31b、31c之间。电磁阀38连接于燃料供给管33与3支燃烧器31d～31f之间。能够通过电磁阀36～38的开启关闭来开启关闭燃烧器31a～31f中的燃烧。因而，能够通过电磁阀36～38的开启关闭指令的组合来控制燃烧燃料的燃烧器的支数(下面，也称为燃烧器支数Nbrn)。
在图5的例子中，当关闭电磁阀36～38时，Nbrn＝0，燃烧机构30被设为燃烧关闭状态(即，燃烧停止状态)。另一方面，当将电磁阀36～38全部开启时Nbrn＝6，通过开启电磁阀36～38的一部分，能够阶段性地设定Nbrn＝1～5。在电磁阀36～38中的至少1个被开启的燃烧开启状态下，燃烧机构30的产生热量由燃烧器支数Nbrn与燃料流量的组合来决定。
因而，在图5的例子中，由燃烧控制部10B生成的燃烧机构30的动作指令值包含电磁阀36～38的开启关闭指令和比例阀34的开度指令值。
在燃烧控制部10B中，预先存储有与号数指令值Pset对应地决定燃烧器支数与燃料流量的组合的表。燃烧控制部10B能够通过参照该表来生成用于按照号数指令值Pset产生热量的、电磁阀36～38的开启关闭指令(燃烧器支数)和比例阀34的开度指令值(燃料流量)。
另一方面，燃烧控制部10B在将燃烧机构30控制为燃烧停止状态的情况下，针对电磁阀36～38中的全部电磁阀生成关闭指令。在利用流量传感器81得到的流量检测值Q低于最小工作流量MOQ的情况下，针对全部电磁阀36～38生成关闭指令，并且将燃料的供给也切断，以停止燃烧机构30。
图6中示出了即时热水运转模式中的温度控制的动作波形图的一例。
参照图6，燃烧控制部10B基于按照设定温度Tr来设定的控制上限温度Trh及控制下限温度Trl与出热水温度Th(温度传感器71)之间的比较，来控制燃烧机构30中的燃烧开启关闭。
在图6中，例示了以下状态：循环流量Qt小，因此式(1)的计算值低于最小号数Pmin的状态持续，利用热量控制部10A得到的号数指令值被固定为Pset＝Pmin。在该情况下，在时刻t1以前，在燃烧机构30按照最小号数Pmin输出热量的状态(下面也称为“最小燃烧状态”)下，出热水温度Th就上升到超过设定温度Tr。
此外，在Pset＝Pmin的最小燃烧状态下，燃烧控制部10B输出开启电磁阀36并且关闭电磁阀37、38的动作指令，以使燃烧器支数Nbrn＝1。并且，从燃烧控制部10B输出与用于使燃烧器31a中的燃烧状态稳定的最小燃料的流量对应的、比例阀34的开度指令值。
当在时刻t1出热水温度Th上升至控制上限温度Trh时，在从时刻t1起经过了预先决定的时间T1(例如，1秒左右)的时刻t2，燃烧控制部10B将燃烧机构30控制为燃烧停止状态。在燃烧停止状态下，从燃烧控制部10B输出关闭电磁阀36～38的动作指令。
在时刻t2以后，从燃烧机构30输出的热量为0，因此出热水温度Th逐渐下降。然后，当在时刻t3出热水温度Th下降至控制下限温度Trl时，在从时刻t3起经过了预先决定的时间T2(例如，1秒左右)的时刻t4，燃烧控制部10B将燃烧机构30控制为燃烧开启状态。在燃烧开启状态下，生成燃烧机构30的动作指令，使得从燃烧机构30输出按照号数指令值Pset产生的热量。在此，与时刻t2以前同样地，从燃烧控制部10B输出与Pset＝Pmin的最小燃烧状态对应的燃烧机构30的动作指令。
由此，在燃烧机构30被控制为最小燃烧状态的时刻t4以后，与时刻t2以前同样地，出热水温度Th上升，在时刻t5出热水温度Th上升至控制上限温度Trh之后，在从时刻t5起经过了T1的时刻t6，燃烧机构30再次被控制为燃烧停止状态。
这样，在本实施方式所涉及的供热水装置和供热水系统中，引入交替地设置最小燃烧状态和燃烧停止状态的间歇燃烧，由此，即使在即时热水循环路径的流量小的情况下(代表性地说，Pset＝Pmin的情况)，也能够稳定地控制出热水温度Th而不使其过度上升。特别是，不直接判断与蜡式热敏器210的行为相伴的流量变化，而是使用能够与通常的供热水运转时通用地计算出的号数指令值Pset，从而能够以简单的控制来稳定地控制间歇燃烧。
此外，在图6中，例示了号数指令值被固定为Pset＝Pmin的状态，但是在Pset>Pmin的状态下也能够应用同样的控制。即，即使是Pset>Pmin，也能够进行以下动作：在燃烧机构30的燃烧开启状态下，与出热水温度Th上升至控制上限温度Trh相应地，将燃烧机构30控制为燃烧停止状态，并且，在燃烧机构30的燃烧关闭状态下，与出热水温度Th下降至控制下限温度Trl相应地，将燃烧机构30控制为按照号数指令值Pset进行动作的燃烧开启状态。
接着，说明图4中示出的即时热水运转模式的停止条件(J2)和待机模式中的即时热水运转模式的重新开始条件(J3)。在供热水系统1A中，与流体温度相应地通过交换阀200来形成或切断即时热水循环路径，因此需要考虑这一点来设定停止条件(J2)和重新开始条件(J3)。此外，关于下面说明的停止条件(J2)和重新开始条件(J3)的设定，可以与图5和图6中说明的间歇燃烧控制进行组合，但是在不与间歇燃烧控制组合的情况下也能够实现，这一点是明确的，在此进行记载。
图7是说明对即时热水运转模式的停止条件的成立进行判定的控制处理的流程图。在即时热水运转模式中，由控制器10重复执行图7中示出的控制处理。
参照图7，控制器10在步骤(下面，仅表述为“S”)110中判定循环流量Qt是否已下降至预先决定的流量值(第一流量值)。例如，当流量传感器81的流量检测值Q低于最小工作流量(MOQ)的MOQ关闭状态持续了一定时间(例如，2秒～3秒)时，S110被判定为“是”。在该情况下，S110中的最小工作流量(MOQ)与“第一流量值”对应。
并且，在S120中，控制器10判定利用温度传感器72得到的温度检测值(回水温度Tb)是否已上升。例如，当回水温度Tb上升到高于判定温度Tth1的状态持续了一定时间(例如，1秒～2秒左右)时，回水温度Tb的上升被探测到，S120被判定为“是”。S120中的判定温度Tth1与“第一判定温度”对应。
在未探测到循环流量的下降和回水温度Tb的上升这两方时(S110和S120被判定为“否”时)，控制器10通过S130判定为停止条件(J2)不成立。其结果，维持循环泵80的工作，继续即时热水运转模式。
另一方面，控制器10当探测到循环流量的下降和回水温度Tb的上升中的至少一方时(S110或S120被判定为“是”时)，通过S140判定为即时热水运转模式的停止条件(J2)成立。当停止条件(J2)成立时，循环泵80被停止，在图4中，产生从即时热水运转模式向待机模式的转变。在待机模式中，燃烧机构30也被停止。
通过如图7所示那样设定即时热水运转模式的停止条件，能够防止在伴随即时热水循环路径的流体温度上升而交换阀200内的热敏旁路路径堵塞的状态下循环泵80工作。由此，能够避免在即时热水循环路径被切断的状态下循环泵80工作，由此防止循环泵80的寿命下降。
在燃烧机构30和循环泵80已停止的待机模式中，在即时热水循环路径的流体滞留的状态下，流体温度逐渐下降。另一方面，在包括交换阀200的即时热水循环路径中，在结束待机模式来重新开始即时热水运转模式时，不仅需要确认温度条件，还需要确认交换阀200内的热敏旁路路径的状态。
图8是说明对即时热水运转模式的重新开始条件(J3)的成立进行判定的控制处理的流程图。在待机模式中，由控制器10重复执行图8中示出的控制处理。
参照图8，控制器10在S210中判定待机模式经过时间是否达到了与预先决定的时间Tx(例如，10分钟左右)相当的值。在从即时热水运转模式转变为待机模式时开始该待机状态经过时间的计时。
当待机模式经过时间达到了Tx时(S210被判定为“是”时)，控制器10通过S220来判定即时热水循环路径的流体温度是否已下降。
在S220中能够设为：在温度传感器71或72的检测温度(出热水温度Th或者回水温度Tb)下降到低于判定温度Tth2的状态持续了一定时间(例如，10秒左右)时，判定为“是”。例如，能够通过从即时热水运转模式的设定温度Tr减去预先决定的温度γ(例如，γ＝5℃左右)来设定判定温度Tth2(Tth2＝Tr-γ)。判定温度Tth2与“第二判定温度”对应。
在待机模式经过时间达到Tx之前(S210被判定为“否”时)、或者在即时热水循环路径的流体温度未下降时(S220被判定为“否”时)，控制器10使处理进入S270，判定为重新开始条件(J3)不成立。其结果，继续待机模式，维持循环泵80和燃烧机构30停止。
另一方面，当待机模式经过时间达到Tx、且即时热水循环路径的流体温度下降时(S210和S220被判定为“是”时)，控制器10通过S230来使循环泵80工作，并且通过S240来判定循环流量Qt是否上升至预先决定的流量值(第二流量值)。例如，在S240中，判定是否在从循环泵80工作(S230)起的一定时间内(例如，1分钟左右)检测到MOQ开启、即检测到利用流量传感器81(或流量传感器82)得到的流量检测值上升到高于最小工作流量(MOQ)。
在一定时间内未检测到MOQ开启的情况下，控制器10将S240判定为“否”。在该情况下，通过S260，将测量待机模式经过时间的定时器值清除。并且，通过S270，判定为重新开始条件(J3)不成立，继续待机模式。由此，在再次经过Tx(分钟)之前，S210被维持判定为“否”，循环泵80不工作。即，S210中的Tx相当于“第一时间”。
另一方面，控制器10当检测到与循环泵80的工作相应的MOQ开启时，将S240判定为“是”，通过S250来判定为即时热水运转模式的重新开始条件(J3)成立。当重新开始条件(J3)成立时，在图4中，产生从待机模式向即时热水运转模式的转变，因此从S230起的循环泵80的工作被维持。
通过如图8所示那样设定即时热水运转模式的重新开始条件，在要与滞留的流体温度的下降相应地使循环泵80工作时，能够防止在交换阀200内的热敏旁路路径已堵塞的状态下重新开始使循环泵80持续工作的即时热水运转模式。由此，能够防止循环泵80的寿命下降。
另外，由于组合了S210的待机模式经过时间的判定，能够减少在交换阀200内的热敏旁路路径处于堵塞的状态下的循环泵80的工作次数。
在供热水系统1A中，优选的是，在通过使循环泵80工作来形成的即时热水循环路径的异常诊断中也考虑交换阀200内的热敏旁路路径的影响。
图9是说明在即时热水运转模式中执行的即时热水循环路径的异常诊断的控制处理的流程图。
参照图9，控制器10当通过S310探测到图4中示出的从即时热水运转关闭模式向即时热水运转开启模式的转变时(S310被判定为“是”时)，通过S320来判定是否从燃烧机构30中的上一次的燃烧停止起经过了预先决定的时间Tc(例如，5小时～6小时左右)。S310仅在通过定时器等来开始即时热水运转的执行期间时被判定为“是”，在该即时热水运转的执行期间的持续过程中被判定为“否”。当S310或S320被判定为“否”时，控制器10通过S315将即时热水循环路径的异常判定设为不执行。Tc相当于“第二时间”。
另一方面，控制器10仅限于在S310和S320这两方均被判定为“是”时，使处理进入S330，启动即时热水循环路径的异常判定。
当启动异常判定时，控制器10通过S332使循环泵80工作。在循环泵80的工作状态下，在S334中，判定循环流量Qt是否上升到高于诊断基准流量Qtst。在S334中，将基于流量传感器81或82的流量检测值的循环流量Qt与预先决定的诊断基准流量Qtst进行比较。
在从循环泵80工作(S332)起的一定时间内(例如，1分钟左右)没有检测到循环流量Qt超过诊断基准流量Qtst的情况下，控制器10将S334判定为“否”，使处理进入S335。在S335中，异常计数值Ncnt被增加1，通过S336将增加后的异常计数值Ncnt与预先设定的判定值Nth进行比较。
当异常计数值Ncnt达到判定值Nth时(S336被判定为“是”时)，控制器10通过S338检测到即时热水循环路径的异常。在该情况下，使用图2的通知装置95来对用户通知产生了该异常。
另一方面，在检测到由于循环泵80工作(S332)而循环流量Qt超过了诊断基准流量Qtst时(S334被判定为“是”时)、或者在异常计数值Ncnt达到判定值Nth之前的期间(S336被判定为“否”时)，通过S339，未探测到异常，即时热水循环路径的异常判定结束。在该情况下，在下一次即时热水运转的执行期间开始时，S310被判定为“是”，与之相应地再次执行S320以后的处理。
在图9中示出的即时热水循环路径的异常诊断中，通过S310和S320的判定，交换阀200可靠地处于低温状态，能够只限于在形成了热敏旁路路径的定时来启动异常诊断。其结果，能够防止即时热水循环路径的异常的误检测。另外，也能够避免在交换阀200内的热敏旁路路径堵塞的状态下使循环泵80无用地工作。
此外，在S334被判定为“是”从而通过S339没有检测到异常的情况下，也能够将该时间点下的异常计数值Ncnt清除为初始值(0)。在该情况下，虽然上一次探测的S334被判定为“否”，但是考虑到以下可能性：是异物堵塞等引起的暂时性现象。
另外，关于图9中示出的即时热水循环路径的异常诊断，也可以与图5及图6中说明的间歇燃烧控制和/或图7及图8中说明的模式转变条件进行组合，但是在不与它们组合的情况下也能够实现，这一点是明确的，在此进行记载。
接着，进一步说明本实施方式的供热水装置和供热水系统的结构的变形例。
图10中示出了说明本实施方式的变形例所涉及的供热水装置和供热水系统的结构的变形例的框图。
参照图10，供热水系统1B具备供热水装置100X、低温水配管110、高温水配管120以及交换阀200。供热水装置100X不具备循环口13，具有入水口11和出热水口12。因而，与图1的供热水装置100不同，在供热水装置100X的内部未设置循环路径28。
经由止回阀112接受低温水的供给的低温水配管110具有与供热水装置100X的入水口11连接的第一端以及与交换阀200的口202连接的第二端。交换阀200与低温水配管110、高温水配管120及供热水水龙头330之间的连接同图1中示出的供热水系统1A相同。循环泵80与入水口11连接。
在供热水系统1B中，在供热水运转时，从低温水配管110导入到入水口11的低温水的至少一部分被加热机构(燃烧机构30和换热器40)加热。与供热水系统1A同样地，通过加热得到的高温水经由出热水口12及高温水配管120以及交换阀200(流路Pa)从供热水水龙头330输出。由此，在供热水装置100X中，也能够与供热水装置100同样地执行供热水运转。
在即时热水运转模式中，在关闭水龙头时循环泵80工作，由此能够在供热水装置100X的外部形成从出热水口12经由高温水配管120、交换阀200(热敏旁路路径Pc)以及低温水配管110到达入水口11的流体路径(外部路径)。并且，在供热水装置100X的内部，与图1同样地，能够形成通过入水口11、入水路径20、换热器40(加热机构)、出热水路径25以及出热水口12的内部路径。通过该内部路径和外部路径，在供热水系统1B中，也能够形成即时热水循环路径。
在供热水系统1B中，也能够通过流量传感器81来检测即时热水循环路径的循环流量Qt，且能够通过温度传感器73来检测即时热水循环路径中的回水温度Tb。因而，在供热水系统1B中，也与供热水系统1A同样地，能够在即时热水运转模式中应用图5和图6中说明的间歇燃烧控制。并且，在供热水系统1B中，也能够按照图4、图7以及图8来控制包括即时热水运转模式的模式转变，并且能够按照图9来执行即时热水循环路径的异常诊断。
此外，本实施方式中示出的美国专利第6536464号说明书中记载的交换阀200不过是“热敏止水旁路阀”的一个例子，只要是具有根据温度来在形成与堵塞之间切换的热敏旁路路径的阀，就能够在本实施方式中取代交换阀200来使用。
此外，在供热水系统1A及1B中，循环泵80只要能够形成与上述同样的即时热水循环路径即可，不限定于图1和图10中的例示，能够配置在供热水装置100的外部或内部的任意部位。即，在循环泵80不内置于供热水装置100的结构中，也能够通过具备对循环泵80的停止和工作进行控制的控制器10来实现本实施方式中说明的即时热水运转模式。
另外，在本实施方式中，说明了供热水装置100及100X具有旁路结构(旁路路径29和流量调整阀90)的例子，但是即使是从供热水装置100及100X去除旁路结构的结构，也能够实现本实施方式中说明的即时热水运转模式。
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在所有方面都是例示性的而不是限制性的。本发明的范围是由权利要求书显示，意图包括与权利要求书等同的含义和范围内的所有变更。

Claims (10)

1.一种供热水装置，对供热水水龙头输出热水，所述供热水装置具备：
加热机构，其包括燃烧机构；
内部路径，在即时热水运转模式中，所述内部路径与外部路径合在一起来形成用于流体通过所述加热机构的即时热水循环路径，其中，所述即时热水运转模式是配置于所述供热水装置的内部或外部的循环泵在所述供热水水龙头闭合时工作的模式，所述外部路径在所述供热水装置的外部绕过所述供热水水龙头；
第一温度检测器，其用于检测所述即时热水循环路径的、所述加热机构的上游侧的流体温度；
第二温度检测器，其用于检测所述即时热水循环路径的、所述加热机构的下游侧的流体温度；
流量检测器，其用于检测所述即时热水循环路径的循环流量；以及
控制器，其对所述加热机构和所述循环泵进行控制，
其中，所述外部路径构成为包括热敏止水旁路阀，所述热敏止水旁路阀具有在温度上升时堵塞的路径，
所述控制器包括：
热量控制部，其在所述即时热水运转模式中设定所述燃烧机构的输出热量指令值，所述输出热量指令值用于将利用所述第二温度检测器得到的温度检测值控制为所述即时热水运转模式中的设定温度；以及
燃烧控制部，其按照所述输出热量指令值来控制所述燃烧机构，
在所述燃烧机构的燃烧状态下，所述输出热量指令值被设定成限制在从最小热量值到最大热量值之间的范围内，
在所述即时热水运转模式中，在所述输出热量指令值被设定为所述最小热量值、且利用所述第二温度检测器得到的温度检测值上升至控制上限温度时，所述燃烧控制部以交替地设置最小燃烧状态和燃烧停止状态的方式控制所述燃烧机构，其中，所述控制上限温度被设定为比所述设定温度高，所述最小燃烧状态为按照所述最小热量值来进行动作的状态。
2.根据权利要求1所述的供热水装置，其特征在于，
至少在所述即时热水运转模式中，当利用所述第二温度检测器得到的温度检测值超过所述控制上限温度时，所述燃烧控制部将所述燃烧机构控制为所述燃烧停止状态，另一方面，在所述燃烧机构的所述燃烧停止状态下，当利用所述第二温度检测器得到的温度检测值下降至控制下限温度时，所述燃烧控制部将所述燃烧机构控制为按照所述输出热量指令值进行动作的所述燃烧状态，其中，所述控制下限温度被设定为比所述设定温度低。
3.根据权利要求1或2所述的供热水装置，其特征在于，
在所述即时热水运转模式中，在所述循环流量下降到低于预先决定的第一流量值、或者利用所述第一温度检测器得到的检测温度上升至预先决定的第一判定温度时，所述控制器停止所述即时热水运转模式，开始待机模式，所述待机模式为所述循环泵和所述燃烧机构被停止的模式。
4.根据权利要求3所述的供热水装置，其特征在于，
在所述待机模式中，当利用所述第一温度检测器得到的检测温度或利用所述第二温度检测器得到的检测温度下降至预先决定的第二判定温度时，所述控制器使所述循环泵工作，并且，当在所述循环泵已工作的状态下所述循环流量上升至预先决定的第二流量值时，所述控制器结束所述待机模式，重新开始所述即时热水运转模式。
5.根据权利要求4所述的供热水装置，其特征在于，
在所述待机模式的经过时间达到预先决定的第一时间之前，所述控制器不使所述循环泵工作。
6.根据权利要求1或2所述的供热水装置，其特征在于，
所述控制器构成为：在允许执行所述即时热水运转模式的模式开启期间，当所述供热水水龙头被闭合、且利用所述第二温度检测器得到的检测温度下降至预先决定的模式基准温度时，执行所述即时热水运转模式，
当在所述模式开启期间开始时从所述燃烧机构中的上一次燃烧停止起的经过时间比预先决定的第二时间长时，所述控制器执行所述即时热水循环路径的异常诊断，
在所述异常诊断中，当在使所述循环泵工作的状态下所述循环流量未上升至预先决定的诊断基准流量时，检测到所述即时热水循环路径的异常。
7.根据权利要求6所述的供热水装置，其特征在于，
当在预先决定的多次的所述异常诊断中发生在使所述循环泵工作的状态下所述循环流量未上升至所述诊断基准流量的现象时，所述控制器检测到所述即时热水循环路径的异常。
8.一种供热水系统，具备：
供热水装置，其具有入水口和出热水口；
低温水配管，其向所述入水口导入低温水；
高温水配管，其将所述出热水口与供热水水龙头之间连接；以及
循环泵，其配置于所述供热水装置的内部或外部，
所述供热水装置还具备：
加热机构，其包括燃烧机构；
内部路径，在即时热水运转模式中，所述内部路径与外部路径合在一起来形成用于流体通过所述加热机构的即时热水循环路径，其中，所述即时热水运转模式是所述循环泵在所述供热水水龙头闭合时工作的模式，所述外部路径在所述供热水装置的外部绕过所述供热水水龙头；
第一温度检测器，其用于检测所述即时热水循环路径的、所述加热机构的上游侧的流体温度；
第二温度检测器，其用于检测所述即时热水循环路径的、所述加热机构的下游侧的流体温度；
流量检测器，其用于检测所述即时热水循环路径的循环流量；以及
控制器，其对所述加热机构和所述循环泵进行控制，
其中，所述外部路径构成为包括热敏止水旁路阀，所述热敏止水旁路阀具有在温度上升时堵塞的路径，
所述控制器包括：
热量控制部，其在所述即时热水运转模式中设定所述燃烧机构的输出热量指令值，所述输出热量指令值用于将利用所述第二温度检测器得到的温度检测值控制为所述即时热水运转模式中的设定温度；以及
燃烧控制部，其按照所述输出热量指令值来控制所述燃烧机构，
在所述燃烧机构的燃烧状态下，所述输出热量指令值被设定成限制在从最小热量值到最大热量值之间的范围内，
在所述即时热水运转模式中，在所述输出热量指令值被设定为所述最小热量值、且利用所述第二温度检测器得到的温度检测值上升至控制上限温度时，所述燃烧控制部以交替地设置最小燃烧状态和燃烧停止状态的方式控制所述燃烧机构，其中，所述控制上限温度被设定为比所述设定温度高，所述最小燃烧状态为按照所述最小热量值来进行动作的状态。
9.根据权利要求8所述的供热水系统，其特征在于，
至少在所述即时热水运转模式中，当利用所述第二温度检测器得到的温度检测值超过所述控制上限温度时，所述燃烧控制部将所述燃烧机构控制为所述燃烧停止状态，另一方面，在所述燃烧机构的所述燃烧停止状态下，当利用所述第二温度检测器得到的温度检测值下降至控制下限温度时，所述燃烧控制部将所述燃烧机构控制为按照所述输出热量指令值进行动作的所述燃烧状态，其中，所述控制下限温度被设定为比所述设定温度低。
10.根据权利要求8或9所述的供热水系统，其特征在于，
在所述即时热水运转模式中，在所述循环流量下降到低于预先决定的第一流量值、或者利用所述第一温度检测器得到的检测温度上升至预先决定的第一判定温度时，所述控制器停止所述即时热水运转模式，开始待机模式，所述待机模式为所述循环泵和所述燃烧机构被停止的模式。
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