JP6822103B2 - Hot water supply device and control method of hot water supply device - Google Patents

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Description

この開示は、給湯装置および給湯装置の制御方法に関し、特に、熱交換器を加熱するためにバーナの燃焼を制御する給湯装置および給湯装置の制御方法に関する。 The disclosure relates to a method of controlling a hot water supply device and a hot water supply device, and more particularly to a method of controlling a hot water supply device and a hot water supply device that controls combustion of a burner to heat a heat exchanger.

ガスバーナの燃焼制御に関し、例えば、特許文献1(特開平10−253157号公報)は、再出湯時の出湯温度の低下を抑制するために、給湯を停止する際に、バーナでの一部の燃焼が定められた時間継続したときは、バーナの燃焼を所定時間継続した後に、燃焼を停止する制御手段を開示する。 Regarding the combustion control of the gas burner, for example, in Patent Document 1 (Japanese Unexamined Patent Publication No. 10-253157), a part of combustion in the burner is performed when the hot water supply is stopped in order to suppress a decrease in the hot water discharge temperature at the time of re-delivery. Discloses the control means for stopping the combustion after the burner has been burned for a predetermined time when the burner has been burned for a predetermined time.

また、特許文献2(特開2000−240939号公報)は、温度調節計の出力範囲の各区分に対応してバーナの最大OFF時間を予め設定しておき、通常サイクル時間と出力信号により算出されるOFF時間が上記区分に対応の最大OFF時間を越えた場合には、最大OFF時間に設定した場合のサイクル時間を算出し、算出されたサイクル時間と最大OFF時間に基づきバーナのON-OFF制御を実施する構成を開示する。 Further, in Patent Document 2 (Japanese Unexamined Patent Publication No. 2000-240939), the maximum OFF time of the burner is set in advance corresponding to each division of the output range of the temperature controller, and is calculated by the normal cycle time and the output signal. When the OFF time exceeds the maximum OFF time corresponding to the above classification, the cycle time when the maximum OFF time is set is calculated, and the burner ON-OFF control is performed based on the calculated cycle time and the maximum OFF time. Disclose the configuration that implements.

特開平10−253157号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 10-253157 特開2000−240939号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2000-24039

従来、ガス給湯装置は、給湯装置内の湯水の温度を測定し、測定した温度と設定温度に基づきバーナの燃焼を制御することで、湯温を設定温度に維持する。 Conventionally, the gas hot water supply device maintains the hot water temperature at the set temperature by measuring the temperature of the hot water in the hot water supply device and controlling the combustion of the burner based on the measured temperature and the set temperature.

しかし、測定した温度を用いて燃焼制御を実施する場合には、出湯温度を設定温度に安定的に維持することが困難となる場合がある。例えば、給湯装置へ供給される水が予熱を有する(以下、「給水予熱)ともいう)場合には、給水温度は変化し、給水温度の変化に対する加熱制御の応答に遅れが生じ得る。つまり、ガスバーナを制御するための指令(後述する「要求号数」の指令)の出力に遅れが生じる。その結果、出湯温度が設定温度を超える(オーバーシュートする、またはアンダーシュートする)との課題があった。しかしながら、上記の特許文献はいずれも、当該課題に対処する方法を提案していない。 However, when combustion control is performed using the measured temperature, it may be difficult to stably maintain the hot water temperature at the set temperature. For example, when the water supplied to the hot water supply device has preheating (hereinafter, also referred to as “water supply preheating”), the water supply temperature changes, and the response of the heating control to the change in the water supply temperature may be delayed. There is a delay in the output of the command for controlling the gas burner (command of "required number" described later). As a result, there is a problem that the hot water temperature exceeds the set temperature (overshoots or undershoots). However, none of the above patent documents proposes a method of dealing with the problem.

それゆえに、本開示の目的は、適切な出湯温度となるように燃焼制御を行う給湯装置および給湯装置の制御方法を提供することである。 Therefore, an object of the present disclosure is to provide a hot water supply device and a control method for the hot water supply device that control combustion so as to obtain an appropriate hot water outlet temperature.

本開示のある局面に係る給湯装置は、熱交換器を含む加熱部と、熱交換器を加熱するバーナと、加熱部を通過する流路における湯水の流量を測定する流量センサと、給湯装置を制御する制御部と、を備える。 The hot water supply device according to a certain aspect of the present disclosure includes a heating unit including a heat exchanger, a burner for heating the heat exchanger, a flow rate sensor for measuring the flow rate of hot water in a flow path passing through the heating unit, and a hot water supply device. It includes a control unit for controlling.

制御部は、加熱部の目標温度値と、入水経路から加熱部に入力する湯水の入水温度値と、流量センサによる測定流量値とから、熱交換器を加熱するための要求熱量を取得する要求熱量取得部と、バーナを燃焼させるための加熱指令を出力する加熱指令部と、加熱指令によるバーナの燃焼によって発生する予測熱量を取得する予測熱量取得部と、加熱指令部を制御する加熱処理部と、を含む。 The control unit requests to acquire the required amount of heat for heating the heat exchanger from the target temperature value of the heating unit, the input temperature value of hot water input to the heating unit from the water input path, and the flow rate value measured by the flow sensor. A heat quantity acquisition unit, a heating command unit that outputs a heating command for burning the burner, a predicted heat quantity acquisition unit that acquires the predicted heat quantity generated by combustion of the burner according to the heating command, and a heat treatment unit that controls the heating command unit. And, including.

加熱処理部は、要求熱量が、バーナが有する最低燃焼能力に対応した最低熱量以下である場合に、予測熱量が要求熱量より大きい時は燃焼停止の指令を出力するよう加熱指令部を制御し、且つ予測熱量が要求熱量以下である時は最低熱量を発生する燃焼指令を出力するよう加熱指令部を制御する。 The heat treatment unit controls the heating command unit to output a combustion stop command when the required heat amount is equal to or less than the minimum heat amount corresponding to the minimum combustion capacity of the burner and the predicted heat amount is larger than the required heat amount. Moreover, when the predicted heat quantity is equal to or less than the required heat quantity, the heating command unit is controlled so as to output a combustion command for generating the minimum heat quantity.

好ましくは、熱交換器は、顕熱を回収する一次熱交換器と、潜熱を回収する二次熱交換器と、含み、二次熱交換器の出口は、一次熱交換器の入口に接続される。給湯装置は、さらに、入水経路から入力する湯水の温度を測定する温度センサを、備える。制御部は、温度センサによる測定温度値と測定流量値に基づき、二次熱交換器の出口の湯水の温度値を推定し、要求熱量を取得するための入水温度値は、測定温度値と二次熱交換器の出口の推定された温度値のうちの低い方である。 Preferably, the heat exchanger comprises a primary heat exchanger that recovers sensible heat and a secondary heat exchanger that recovers latent heat, the outlet of the secondary heat exchanger being connected to the inlet of the primary heat exchanger. To. The hot water supply device further includes a temperature sensor that measures the temperature of hot water input from the water entry path. The control unit estimates the temperature value of the hot water at the outlet of the secondary heat exchanger based on the measured temperature value and the measured flow rate value by the temperature sensor, and the incoming water temperature value for obtaining the required heat amount is the measured temperature value and the second. The lower of the estimated temperature values at the outlet of the secondary heat exchanger.

好ましくは、給湯装置は、給湯栓につながる配管と、給湯装置への全体給水量の一部を配管へ分流させるための分配弁と、をさらに備える。分配弁の開度は、全体給水量に対する配管への分流の割合を示す。制御部は、設定温度値と、入水温度値と、割合とに基づき加熱部を制御するための目標となる温度値を算出し、要求熱量を取得するための目標温度値は、設定温度値と算出された目標となる温度値のうちの低い方である。 Preferably, the water heater further includes a pipe connected to a hot water tap and a distribution valve for distributing a part of the total amount of water supplied to the water heater to the pipe. The opening degree of the distribution valve indicates the ratio of the diversion to the pipe to the total water supply amount. The control unit calculates the target temperature value for controlling the heating unit based on the set temperature value, the incoming water temperature value, and the ratio, and the target temperature value for acquiring the required heat amount is the set temperature value. It is the lower of the calculated target temperature values.

好ましくは、加熱処理部は、燃焼停止の指令が出力されたときは、少なくとも所定時間、バーナの燃焼停止が継続するように加熱指令部を制御する。 Preferably, when the combustion stop command is output, the heat treatment unit controls the heating command unit so that the combustion stop of the burner continues for at least a predetermined time.

好ましくは、予測熱量取得部は、周期[n]毎に、y[n]=((L×y[n−1])+x[n])/(L+1)に従い予測熱量y[n]を取得し、x[n]は、周期[n]に出力された加熱指令が要求する熱量を示し、Lは時定数を示す。 Preferably, the predicted heat quantity acquisition unit acquires the predicted heat quantity y [n] according to y [n] = ((L × y [n-1]) + x [n]) / (L + 1) for each cycle [n]. Then, x [n] indicates the amount of heat required by the heating command output in the period [n], and L indicates the time constant.

好ましくは、Lが示す時定数を、入水温度の変化傾向と測定流量値に従い変更する。
この発明の他の局面に従うと、給湯装置の制御方法が提供される。給湯装置は、熱交換器を含む加熱部と、熱交換器を加熱するバーナと、を備える。制御方法は、加熱部の目標温度値と、加熱部に入力する湯水の入水温度値と、加熱部を通過する流量値とから、熱交換器を加熱するための要求熱量を取得するステップと、バーナを燃焼させるための加熱指令を出力するステップと、加熱指令によるバーナの燃焼によって発生する予測熱量を取得するステップと、を備える。加熱指令を出力するステップは、要求熱量が、バーナが有する最低燃焼能力に対応した最低熱量以下である場合に、予測熱量が要求熱量より大きい時は燃焼停止の指令を出力し、且つ予測熱量が要求熱量以下である時は最低熱量を発生する燃焼指令を出力する。
Preferably, the time constant indicated by L is changed according to the change tendency of the incoming water temperature and the measured flow rate value.
According to other aspects of the invention, a method of controlling a water heater is provided. The hot water supply device includes a heating unit including a heat exchanger and a burner for heating the heat exchanger. The control method consists of a step of acquiring the required amount of heat for heating the heat exchanger from the target temperature value of the heating unit, the inflow temperature value of hot water input to the heating unit, and the flow rate value passing through the heating unit. It includes a step of outputting a heating command for burning the burner and a step of acquiring a predicted amount of heat generated by burning the burner according to the heating command. In the step of outputting the heating command, when the required heat quantity is equal to or less than the minimum heat quantity corresponding to the minimum combustion capacity of the burner, and when the predicted heat quantity is larger than the required heat quantity, a combustion stop command is output and the predicted heat quantity is When it is less than the required heat quantity, a combustion command to generate the minimum heat quantity is output.

本開示によれば、適切な出湯温度となるようにバーナの燃焼制御を行うことが可能となる。 According to the present disclosure, it is possible to control the combustion of the burner so that the hot water temperature becomes appropriate.

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。It is a schematic block diagram of the hot water supply apparatus according to embodiment of this invention. コントローラ300の機能構成を概略的に示すブロック図である。It is a block diagram which shows schematic the functional structure of the controller 300. 実施の形態1にかかる間欠運転を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the intermittent operation which concerns on Embodiment 1. FIG. 実施の形態1にかかる間欠運転を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the intermittent operation which concerns on Embodiment 1. FIG. 実施の形態1に係る燃焼制御の概略処理フローチャートである。It is a schematic processing flowchart of the combustion control which concerns on Embodiment 1. FIG. 実施の形態1に係る間欠運転の処理フローチャートである。It is a processing flowchart of intermittent operation which concerns on Embodiment 1. FIG. 実施の形態3に係る時定数Lを説明する図である。It is a figure explaining the time constant L which concerns on Embodiment 3. (A)と(B)は、実施の形態4を説明するための図である。(A) and (B) are diagrams for explaining the fourth embodiment. 各実施の形態による間欠運転時の給湯装置100の動作を説明する図である。It is a figure explaining the operation of the hot water supply device 100 at the time of intermittent operation by each embodiment. 間欠運転中の(要求熱量と現在出力)または(缶体設定温度と現在缶体温度)の関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship of (required heat quantity and present output) or (can body set temperature and present can body temperature) during intermittent operation. 各実施の形態の利点を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the advantage of each embodiment. 各実施の形態の利点を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the advantage of each embodiment. 各実施の形態の利点を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the advantage of each embodiment. 各実施の形態の利点を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the advantage of each embodiment.

本開示の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。なお各図中同一符号は同一または相当部分を示す。 Embodiments of the present disclosure will be described in detail with reference to the drawings. In each figure, the same reference numerals indicate the same or corresponding parts.

この明細書において、給湯装置では、ガスバーナの燃焼により発生する熱量(Kcal)を「号数」により示す。号数=1は、1(L/min)の流量下で湯温を予め定められた温度(例えば25℃)上昇させるのに必要な熱量に相当する。 In this specification, in the hot water supply device, the amount of heat (Kcal) generated by the combustion of the gas burner is indicated by "number". The number = 1 corresponds to the amount of heat required to raise the hot water temperature by a predetermined temperature (for example, 25 ° C.) under a flow rate of 1 (L / min).

[概要]
各実施の形態を概要すると、給湯装置において熱交換器を加熱するために要求される要求熱量(以下、「要求号数」ともいう)が、バーナが有する最低の燃焼能力(以下、「最低号数」ともう)に対応した最低熱量以下である場合に、制御部は、間欠運転をするようにバーナを制御する。具体的には、予測熱量が上記の要求熱量よりも大きい時は燃焼を停止するようにバーナを制御し、一次熱交換器の出力を予測する予測熱量が要求熱量以下である時は最低熱量を発生して燃焼するようにバーナを制御する。上記の予測熱量は、バーナの燃焼により一次熱交換器から出力されることが予測される熱量を示す。
[Overview]
Summarizing each embodiment, the required amount of heat required to heat the heat exchanger in the hot water supply device (hereinafter, also referred to as “required number”) is the minimum combustion capacity of the burner (hereinafter, “minimum number”). The control unit controls the burner so as to perform intermittent operation when the amount of heat is equal to or less than the minimum amount of heat corresponding to the number. Specifically, the burner is controlled so as to stop combustion when the predicted heat quantity is larger than the above required heat quantity, and the minimum calorific value is set when the predicted heat quantity for predicting the output of the primary heat exchanger is less than the required heat quantity. Control the burner to generate and burn. The above predicted heat quantity indicates the heat quantity predicted to be output from the primary heat exchanger due to the combustion of the burner.

上記の給湯装置によれば、要求熱量と予測熱量との大小関係に従い、バーナの燃焼または燃焼停止の切替えによる間欠運転が可能となる。 According to the above-mentioned hot water supply device, intermittent operation by switching between combustion of the burner or combustion stop is possible according to the magnitude relationship between the required heat quantity and the predicted heat quantity.

上記の間欠運転が実施されることで、給湯装置において「最低号数」以下の低号数域の発熱量を得ることができる。その結果、低号数域において熱交換器への入水温度の変化に追従した加熱制御(加熱指令の出力)が可能となり、低号数域において出湯温度を設定温度に維持することが可能となる。 By carrying out the above-mentioned intermittent operation, it is possible to obtain a calorific value in a low number range of "minimum number" or less in the hot water supply device. As a result, heating control (output of the heating command) that follows the change in the water entry temperature to the heat exchanger becomes possible in the low number range, and the hot water outlet temperature can be maintained at the set temperature in the low number range. ..

[実施の形態1]
(給湯装置の構成)
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。図1を参照して、給湯装置100は、加熱部20、ガスバーナ30、加熱部20を格納する燃焼缶体(以下、単に「缶体」とも称する)10、送風ファン40、入水管50、バイパス管60、出湯管70、およびコントローラ300を含む。加熱部20は、ガスバーナ30が燃焼して発生する熱量により湯水を加熱して送出する部分であり、顕熱を回収する一次熱交換器11および潜熱を回収する二次熱交換器21を含む。二次熱交換器21の出口は、一次熱交換器11の入口に接続される。
[Embodiment 1]
(Configuration of water heater)
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a hot water supply device according to an embodiment of the present invention. With reference to FIG. 1, the hot water supply device 100 includes a heating unit 20, a gas burner 30, a combustion can body (hereinafter, also simply referred to as “can body”) 10 for storing the heating unit 20, a blower fan 40, a water inlet pipe 50, and a bypass. It includes a pipe 60, a hot water pipe 70, and a controller 300. The heating unit 20 is a portion that heats and sends out hot water by the amount of heat generated by combustion of the gas burner 30, and includes a primary heat exchanger 11 that recovers sensible heat and a secondary heat exchanger 21 that recovers latent heat. The outlet of the secondary heat exchanger 21 is connected to the inlet of the primary heat exchanger 11.

入水管50および出湯管70の間にはバイパス管60が配置される。入水管50は、加熱部20に湯水を入力するための「入水経路」の一実施例である。入水管50には、バイパス管60への分流を制御するための分配弁80が介挿接続される。さらに、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、入水温度Twを検出する。分配弁80の開度に応じて、給湯装置100への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分流の割合は、分配弁80の開度に応じて制御される。入水管50には、水道水または外部機器からの湯水が給水され得る。実施の形態1では、入水管50に接続され得る外部機器は、例えば燃料電池発電ユニットを含む。 A bypass pipe 60 is arranged between the water inlet pipe 50 and the hot water outlet pipe 70. The water inlet pipe 50 is an embodiment of the “water entry route” for inputting hot water to the heating unit 20. A distribution valve 80 for controlling the diversion to the bypass pipe 60 is inserted and connected to the water inlet pipe 50. Further, a temperature sensor 110 and a flow rate sensor 150 are arranged in the water inlet pipe 50. The temperature sensor 110 detects the entry temperature Tw. A part of the amount of water supplied to the hot water supply device 100 is diverted from the water inlet pipe 50 to the bypass pipe 60 according to the opening degree of the distribution valve 80. The ratio of the diversion to the total water supply amount is controlled according to the opening degree of the distribution valve 80. Tap water or hot water from an external device may be supplied to the water inlet pipe 50. In the first embodiment, the external device that can be connected to the water inlet pipe 50 includes, for example, a fuel cell power generation unit.

入水管50からの湯水は、入水経路に介挿された二次熱交換器21によって予熱された後、一次熱交換器11において主加熱される。一次熱交換器11および二次熱交換器21によって加熱された湯水は、出湯管70を介して、台所および浴室等の給湯栓190から出湯される。 The hot water from the water inlet pipe 50 is preheated by the secondary heat exchanger 21 inserted in the water inlet path, and then mainly heated in the primary heat exchanger 11. The hot water heated by the primary heat exchanger 11 and the secondary heat exchanger 21 is discharged from the hot water tap 190 of the kitchen, bathroom, etc. via the hot water pipe 70.

出湯管70は、合流点75においてバイパス管60と接続される。したがって、給湯栓190からの湯水は、缶体10から出力された高温湯と、バイパス管60からの湯水を混合した適温となる。 The hot water outlet pipe 70 is connected to the bypass pipe 60 at the confluence point 75. Therefore, the hot water from the hot water tap 190 has an appropriate temperature that is a mixture of the hot water output from the can body 10 and the hot water from the bypass pipe 60.

出湯管70には、流量調整弁90および温度センサ120,130が設けられる。温度センサ120は、出湯管70のバイパス管60との合流点75よりも上流側(缶体10側)に配置されて、缶体10からの出力湯温(以下、缶体温度)を検出する。温度センサ130は、合流点75よりも下流側(出湯側)に設けられて、バイパス管60からの湯水が混合された後の出湯温度Thを検出する。流量調整弁90は、出湯流量を制御するために設けられる。 The hot water outlet pipe 70 is provided with a flow rate adjusting valve 90 and temperature sensors 120 and 130. The temperature sensor 120 is arranged on the upstream side (can body 10 side) of the confluence point 75 of the hot water discharge pipe 70 with the bypass pipe 60, and detects the output hot water temperature (hereinafter, can body temperature) from the can body 10. .. The temperature sensor 130 is provided on the downstream side (hot water discharge side) of the confluence point 75, and detects the hot water discharge temperature Th after the hot water from the bypass pipe 60 is mixed. The flow rate adjusting valve 90 is provided to control the flow rate of hot water.

ガスバーナ30から送出された燃料ガスは、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。ガスバーナ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。 The fuel gas delivered from the gas burner 30 is mixed with the combustion air from the blower fan 40. When the air-fuel mixture is ignited by an ignition device (not shown), the fuel gas is burned to generate a flame. The combustion heat generated by the flame from the gas burner 30 is given to the primary heat exchanger 11 and the secondary heat exchanger 21 in the can body 10.

一次熱交換器11は、ガスバーナ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、ガスバーナ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。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、ガスバーナ30での燃焼による発熱量により、一次熱交換器11および二次熱交換器21で、入水管50から供給された湯水を加熱する。 The primary heat exchanger 11 heats the incoming water by heat exchange by the sensible heat (combustion heat) of the combustion gas by the gas burner 30. The secondary heat exchanger 21 heats the water passed by the latent heat of the combustion exhaust gas from the gas burner 30 by heat exchange. An exhaust path 15 for discharging the exhaust gas after heat exchange is provided on the downstream side of the can body 10 in the flow direction of the combustion gas. In this way, in the can body 10, the primary heat exchanger 11 and the secondary heat exchanger 21 heat the hot water supplied from the water inlet pipe 50 by the calorific value generated by the combustion in the gas burner 30.

ガスバーナ30へのガス供給管31には、元ガス電磁弁32、供給される電流量に比例して開度が調整されるガス比例弁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、ガスバーナ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。 The gas supply pipe 31 to the gas burner 30 is provided with a source gas solenoid valve 32, a gas proportional valve 33 whose opening degree is adjusted in proportion to the amount of current supplied, and capacity switching valves 35a to 35c. The original gas solenoid valve 32 has a function of turning on / off the supply of fuel gas to the gas burner 30. The gas flow rate of the gas supply pipe 31 is controlled according to the opening degree of the gas proportional valve 33.

コントローラ300は、CPU(Central Processing Unit)301、外部との入出力を制御するインターフェイス302、タイマ303、および記憶部304を備える。CPU301は、インターフェイス302を介して各センサからの出力信号(検出)およびユーザ操作を受けて、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生成し、インターフェイス302を介して出力する。 The controller 300 includes a CPU (Central Processing Unit) 301, an interface 302 for controlling input / output from the outside, a timer 303, and a storage unit 304. The CPU 301 receives an output signal (detection) from each sensor and a user operation via the interface 302, generates a control command to each device in order to control the overall operation of the hot water supply device 100, and generates a control command to each device via the interface 302. And output.

また、CPU301は、インターフェイス302を介して各センサからの出力信号(検出)をサンプリングし、サンプリングした信号をA/D(Analog/digital)変換により測定値に変換する。ユーザ操作には、給湯装置100の電源オン/オフ指令および設定温度値(給湯設定温度値Trを含む)の指令が含まれる。ユーザ操作には、給湯装置100の運転オン/オフ指令が含まれ得る。制御指令は、ガスバーナ30の燃焼を制御するための加熱指令が含まれる。加熱指令は、元ガス電磁弁32への開指令または閉指令、およびガス比例弁33への開度を可変に調整するための指令を含む。 Further, the CPU 301 samples the output signal (detection) from each sensor via the interface 302, and converts the sampled signal into a measured value by A / D (Analog / digital) conversion. The user operation includes a power on / off command for the hot water supply device 100 and a command for a set temperature value (including a hot water supply set temperature value Tr). The user operation may include an operation on / off command for the water heater 100. The control command includes a heating command for controlling the combustion of the gas burner 30. The heating command includes an open command or a close command to the original gas solenoid valve 32, and a command for variably adjusting the opening degree to the gas proportional valve 33.

また、給湯装置100では、合流点75よりも下流側(出湯側)に配置された流量調整弁90からは、缶体10からの加熱水(入水温度Tw+ΔT)と、バイパス管60からの非加熱水(入水温度Tw)とを混合した湯が出力される。 Further, in the hot water supply device 100, heated water (water entry temperature Tw + ΔT) from the can body 10 and non-heating from the bypass pipe 60 are provided from the flow rate adjusting valve 90 arranged on the downstream side (hot water outlet side) of the confluence point 75. Hot water mixed with water (incoming water temperature Tw) is output.

コントローラ300は、流量調整弁90の開度を制御することによって、流量値Qおよび出湯管70からの出湯流量を制御することができる。なお、図1に示された給湯装置100において、流量値Qは、給水圧力と流量調整弁90の開度によって決まる。 The controller 300 can control the flow rate value Q and the flow rate of hot water discharged from the hot water discharge pipe 70 by controlling the opening degree of the flow rate adjusting valve 90. In the hot water supply device 100 shown in FIG. 1, the flow rate value Q is determined by the water supply pressure and the opening degree of the flow rate adjusting valve 90.

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。したがって、流量センサ150によって検出される流量値Qは、缶体10に格納された加熱部20を通過する流量(缶体流量)を示している。 The flow rate sensor 150 is arranged on the downstream side (can body side) of the distribution valve 80. Therefore, the flow rate value Q detected by the flow rate sensor 150 indicates the flow rate (can body flow rate) that passes through the heating unit 20 stored in the can body 10.

コントローラ300は、給湯装置100の運転指令がオンされると、流量センサ150によって検出される流量値QがMOQ(最低作動流量値)を超えたとき、缶体10での燃焼動作をオンする。燃焼動作がオンされると、元ガス電磁弁32が開放されて、ガスバーナ30への燃料ガスの供給が開始される。 When the operation command of the hot water supply device 100 is turned on, the controller 300 turns on the combustion operation in the can body 10 when the flow rate value Q detected by the flow rate sensor 150 exceeds the MOQ (minimum operating flow rate value). When the combustion operation is turned on, the original gas solenoid valve 32 is opened, and the supply of fuel gas to the gas burner 30 is started.

図1から理解されるように、流量調整弁90は、入水管50から缶体10を通過して出湯管70へ至る通水路に介挿接続される。そして、流量センサ150は、当該通水路における「水」の流量を検出することができる。なお、図1のように、バイパス管60が設けられた構成によっても、分配弁80の開度によって決まる分配比を用いて、流量センサ150による検出値によって、流量調整弁90からの出力流量を検出することができる。 As can be understood from FIG. 1, the flow rate adjusting valve 90 is inserted and connected to a water passage from the water inlet pipe 50 to the hot water outlet pipe 70 through the can body 10. Then, the flow rate sensor 150 can detect the flow rate of "water" in the water passage. As shown in FIG. 1, even in the configuration in which the bypass pipe 60 is provided, the output flow rate from the flow rate adjusting valve 90 is determined by the value detected by the flow rate sensor 150 using the distribution ratio determined by the opening degree of the distribution valve 80. Can be detected.

(コントローラ300の機能構成)
図2は、コントローラ300の機能構成を概略的に示すブロック図である。図2の各部は、CPU301が実行するソフトウェアプログラム、または専用のハードウェア(電子回路)、またはソフトウェアプログラムと回路の組合せにより構成され得る。コントローラ300は、給湯装置100を制御する「制御部」の一実施例である。
(Functional configuration of controller 300)
FIG. 2 is a block diagram schematically showing a functional configuration of the controller 300. Each part of FIG. 2 may be composed of a software program executed by the CPU 301, dedicated hardware (electronic circuit), or a combination of the software program and the circuit. The controller 300 is an embodiment of a "control unit" that controls the hot water supply device 100.

図2を参照して、コントローラ300は、要求熱量取得部307、予測熱量取得部308、加熱処理部309および加熱指令部310を含む。加熱処理部309は、加熱指令部310を制御する。実施の形態1では、給湯装置100が電源オンされているときは、コントローラ300は要求熱量取得部307、予測熱量取得部308および加熱処理部309による処理を、周期[n]毎に繰返す。また、コントローラ300は、インターフェイス302を介して各種のセンサ出力を、上記の処理の周期[n]に同期した周期でサンプリング(受付け)する。 With reference to FIG. 2, the controller 300 includes a required heat quantity acquisition unit 307, a predicted heat quantity acquisition unit 308, a heat treatment unit 309, and a heating command unit 310. The heat treatment unit 309 controls the heat command unit 310. In the first embodiment, when the hot water supply device 100 is turned on, the controller 300 repeats the processing by the required heat amount acquisition unit 307, the predicted heat amount acquisition unit 308, and the heat treatment unit 309 every cycle [n]. Further, the controller 300 samples (accepts) various sensor outputs via the interface 302 at a cycle synchronized with the above processing cycle [n].

加熱指令部310は、加熱処理部309からの制御出力に基づき、加熱指令を生成して、加熱部20に出力する。上記の間欠運転時においては、加熱指令部310は、加熱処理部309からの制御出力に基づき、燃焼停止指令311または燃焼指令312を出力する。燃焼停止指令311が出力されるとガスバーナ30は燃焼を停止するため、発生熱量は「0号」に相当する。また、燃焼指令312が出力されるとガスバーナ30は最低燃焼能力である最低号数で燃焼するため、発生熱量は「最低号数」に相当する。実施の形態1の給湯装置100の記憶部304には、「最低号数」として2.4号が予め設定(記憶)されている。なお、最低号数は2.4号に限定されない。 The heating command unit 310 generates a heating command based on the control output from the heat treatment unit 309 and outputs the heating command to the heating unit 20. During the above intermittent operation, the heating command unit 310 outputs a combustion stop command 311 or a combustion command 312 based on the control output from the heat treatment unit 309. Since the gas burner 30 stops combustion when the combustion stop command 311 is output, the amount of heat generated corresponds to "No. 0". Further, when the combustion command 312 is output, the gas burner 30 burns at the minimum number which is the minimum combustion capacity, so that the amount of heat generated corresponds to the "minimum number". No. 2.4 is preset (stored) as the "minimum number" in the storage unit 304 of the hot water supply device 100 of the first embodiment. The minimum number is not limited to 2.4.

実施の形態1では、加熱指令部310からガス比例弁33に出力される加熱指令は、ガスバーナ30を燃焼させて加熱部20に入力(供給)するべき発熱量(以下、「実入力号数」ともいう)に相当する大きさの電流信号を示す。したがって、給湯装置100は、加熱指令により、ガスバーナ30の燃焼による発熱量を可変に制御することができる。 In the first embodiment, the heating command output from the heating command unit 310 to the gas proportional valve 33 is the calorific value to be input (supplied) to the heating unit 20 by burning the gas burner 30 (hereinafter, "actual input number"). A current signal of a magnitude corresponding to (also referred to as) is shown. Therefore, the hot water supply device 100 can variably control the amount of heat generated by the combustion of the gas burner 30 by the heating command.

(要求号数の取得方法)
要求熱量取得部307は、要求号数を算出する。具体的には、要求熱量取得部307は、缶体設定温度値TTと、入水経路から加熱部20に入力する湯水の入水温度値Tinと、流量センサ150による測定流量値Qとから、(式1)に従い要求号数RQを算出する。なお、(式1)の係数βは、熱量から号数に換算するための係数である。
(How to get the required number)
The required heat quantity acquisition unit 307 calculates the required number. Specifically, the required heat quantity acquisition unit 307 is based on the can body set temperature value TT, the hot water input temperature value Tin input to the heating unit 20 from the water input path, and the flow rate value Q measured by the flow rate sensor 150. Calculate the required number RQ according to 1). The coefficient β in (Equation 1) is a coefficient for converting the amount of heat into a number.

RQ=(TT−Tin)×Q×β・・・(式1)
なお、実施の形態1では、要求熱量取得部307は、要求号数RQを(式1)に基づき算出するが、要求号数RQの取得方法はこれに限定されない。例えば、缶体設定温度値TTおよび入水温度値Tinの組と関連付けされて登録されたテーブルが記憶部304に予め格納される場合は、要求熱量取得部307は、缶体設定温度値TTおよび入水温度値Tinに基づきテーブルを検索することにより、要求号数RQを読出すとしてもよい。
RQ = (TT-Tin) x Q x β ... (Equation 1)
In the first embodiment, the required heat quantity acquisition unit 307 calculates the required number RQ based on (Equation 1), but the method for acquiring the required number RQ is not limited to this. For example, when the table registered in association with the set of the can body set temperature value TT and the water entry temperature value Tin is stored in the storage unit 304 in advance, the required heat quantity acquisition unit 307 may use the can body set temperature value TT and the water entry temperature value TT. The required number RQ may be read out by searching the table based on the temperature value Tin.

実施の形態1では、缶体設定温度値TTは、燃焼缶体(より特定的には一次熱交換器11)のガスバーナ30の燃焼制御による目標温度を示す。缶体設定温度値TTは、実施の形態1では、例えば、ユーザが給湯装置100を操作して設定した給湯設定温度値Trを用いて、(缶体設定温度値TT=給湯設定温度値Tr+15度)にセットされる。ただし、50度≦TT≦67度である。 In the first embodiment, the can body set temperature value TT indicates a target temperature by combustion control of the gas burner 30 of the combustion can body (more specifically, the primary heat exchanger 11). In the first embodiment, the can body set temperature value TT is set by using, for example, the hot water supply set temperature value Tr set by the user by operating the hot water supply device 100 (can body set temperature value TT = hot water supply set temperature value Tr + 15 degrees). ) Is set. However, 50 degrees ≤ TT ≤ 67 degrees.

(仮想出力の取得方法)
予測熱量取得部308は、加熱指令部310からの加熱指令が指示する「実入力号数」に従いガスバーナ30が燃焼した場合に、一次熱交換器11により出力される発熱量を予測する。この予測熱量を以下、「仮想出力」ともいう。
(How to get virtual output)
The predicted heat quantity acquisition unit 308 predicts the calorific value output by the primary heat exchanger 11 when the gas burner 30 burns according to the “actual input number” indicated by the heating command from the heating command unit 310. This predicted amount of heat is also referred to as "virtual output" below.

予測熱量取得部308は、周期[n]の仮想出力y[n]を、実入力号数x[n]と給湯装置100が有する応答遅れの時定数Lとから、指数移動平均に従う(式2)に基づき算出する。 The predicted heat quantity acquisition unit 308 follows the exponential moving average of the virtual output y [n] of the period [n] from the actual input number x [n] and the time constant L of the response delay of the water heater 100 (Equation 2). ) Is calculated.

y[n]=(L/(L+1)×y[n−1])+(1/(L+1)×x[n])
上記の式を変換すると、以下の(式2)となる。
y [n] = (L / (L + 1) x y [n-1]) + (1 / (L + 1) x x [n])
Converting the above equation gives the following (Equation 2).

y[n]=((L×y[n−1])+x[n])/(L+1)・・・(式2)
予測熱量取得部308は、処理の周期[n]に同期して仮想出力y[n]を算出する。たとえば、仮想出力y[n]は今回の処理周期[n]での算出値であり、仮想出力y[n−1]は前回の処理周期[n−1]での算出値であり、仮想出力y[n+1]は次回の処理周期[n+1]での算出値である。また、実入力号数x[n]は、今回の処理周期[n]での算出値である。間欠運転時に仮想出力が算出される場合には、実入力号数x[n]は、処理周期[n]で燃焼停止指令311が出力されているときは0号を示し、処理周期[n]で燃焼指令312が出力されているときは2.4号(「最低号数」)を示す。
y [n] = ((L × y [n-1]) + x [n]) / (L + 1) ... (Equation 2)
The predicted heat quantity acquisition unit 308 calculates the virtual output y [n] in synchronization with the processing cycle [n]. For example, the virtual output y [n] is a calculated value in the current processing cycle [n], and the virtual output y [n-1] is a calculated value in the previous processing cycle [n-1], and is a virtual output. y [n + 1] is a calculated value in the next processing cycle [n + 1]. Further, the actual input number x [n] is a calculated value in the current processing cycle [n]. When the virtual output is calculated during intermittent operation, the actual input number x [n] indicates 0 when the combustion stop command 311 is output in the processing cycle [n], and the processing cycle [n]. When the combustion command 312 is output, the number 2.4 (“minimum number”) is indicated.

(式2)では、仮想出力y[n]は、仮想出力y[n−1]と実入力号数x[n]との、時定数Lと時定数(L+1)に基づく内分点に相当する値を示す(図4参照)。(式2)によれば、応答遅れに相当する値が補正された値として仮想出力y[n]を算出することができる。 In (Equation 2), the virtual output y [n] corresponds to the internal division point of the virtual output y [n-1] and the actual input number x [n] based on the time constant L and the time constant (L + 1). The value to be used is shown (see FIG. 4). According to (Equation 2), the virtual output y [n] can be calculated as a value obtained by correcting the value corresponding to the response delay.

なお、実施の形態1では、予測熱量取得部308は仮想出力y[n]を(式2)により算出して取得したが、取得方法はこれに限定されない。例えば、記憶部304に仮想出力y[n]が、仮想出力y[n−1]と実入力号数x[n]の組で関連付けされて登録されたテーブルを格納しておき、予測熱量取得部308は、仮想出力y[n−1]と実入力号数x[n]に基づきテーブルを検索することにより、仮想出力y[n]を読出すとしてもよい。 In the first embodiment, the predicted heat quantity acquisition unit 308 calculates and acquires the virtual output y [n] by (Equation 2), but the acquisition method is not limited to this. For example, a table in which the virtual output y [n] is associated with the virtual output y [n-1] and the actual input number x [n] is stored in the storage unit 304, and the predicted calorific value is acquired. Unit 308 may read the virtual output y [n] by searching the table based on the virtual output y [n-1] and the actual input number x [n].

加熱処理部309は、処理の各周期[n]において、要求号数が、最低号数以下である場合は、仮想出力と要求号数との大小関係を比較し、比較の結果に従い、燃焼停止指令311または燃焼指令312を、加熱指令部310を介して出力する。これにより、加熱処理部309は、要求号数が最低号数以下である場合に、ガスバーナ30を燃焼と燃焼停止とを切替えて間欠的に運転することができる。 When the required number is equal to or less than the minimum number in each treatment cycle [n], the heat treatment unit 309 compares the magnitude relationship between the virtual output and the required number, and stops combustion according to the comparison result. The command 311 or the combustion command 312 is output via the heating command unit 310. As a result, the heat treatment unit 309 can intermittently operate the gas burner 30 by switching between combustion and combustion stop when the required number is equal to or less than the minimum number.

間欠運転が実施されることで、給湯装置100は最低号数以下の低号数域に相当する発熱量を得ることができる。 By performing the intermittent operation, the hot water supply device 100 can obtain a calorific value corresponding to a low number range of the minimum number or less.

(間欠運転の説明)
図3と図4は、実施の形態1にかかる間欠運転を説明するための図である。図3と図4は、横軸に時間がとられて、縦軸には号数がとられている。なお、実施の形態1では、間欠運転を終了(燃焼を停止)するための基準値として、設定最低号数(例えば、0.8号)が示される。設定最低号数は、記憶部304に格納される。なお、0<設定最低号数<最低号数(2.4号)の関係を有する値であれば、設定最低号数は、0.8号に限定されない。
(Explanation of intermittent operation)
3 and 4 are diagrams for explaining the intermittent operation according to the first embodiment. In FIGS. 3 and 4, time is taken on the horizontal axis and the number is taken on the vertical axis. In the first embodiment, a set minimum number (for example, 0.8) is shown as a reference value for ending the intermittent operation (stopping combustion). The set minimum number is stored in the storage unit 304. The set minimum number is not limited to 0.8 as long as the value has a relationship of 0 <set minimum number <minimum number (2.4).

図3と4を参照して、外部機器から、入水経路を介して高い予熱を有した給水がなされる場合を説明する。時間=0において給湯栓190の開操作がされて、缶体流量が最低作動流量(MOQ)を超えると、比例制御による燃焼運転が開始される。比例制御の燃焼運転は、従来から周知の運転であるので、説明は繰返さない。 A case where water with high preheating is supplied from an external device via a water entry path will be described with reference to FIGS. 3 and 4. When the hot water tap 190 is opened at time = 0 and the flow rate of the can body exceeds the minimum operating flow rate (MOQ), the combustion operation by proportional control is started. Since the proportionally controlled combustion operation is a well-known operation, the description will not be repeated.

その後、外部機器からの入水温度Twが上昇すると、要求号数RQは低下する。要求号数RQが最低号数(2.4号)以下となった場合は、給湯装置100の運転は、比例制御の運転から上記の間欠運転に切り替わる(図3参照)。図4を参照して、間欠運転においては、仮想出力と要求号数RQとの大小関係に従い、実入力号数が2.4号を示す燃焼指令312と、実入力号数が0号を示す燃焼停止指令311とが交互に出力される。これにより、給湯装置100は、本来は得ることができない低号数域(最低号数(2.4号)〜設定最低号数(0.8号))に対応した発熱量を出力することができる。なお、実施の形態1では、間欠運転は、要求号数RQが設定最低号数未満になると終了する。 After that, when the water entry temperature Tw from the external device rises, the required number RQ decreases. When the required number RQ becomes the minimum number (2.4) or less, the operation of the hot water supply device 100 is switched from the proportional control operation to the above-mentioned intermittent operation (see FIG. 3). With reference to FIG. 4, in the intermittent operation, the combustion command 312 indicating that the actual input number is 2.4 and the actual input number 0 are shown according to the magnitude relationship between the virtual output and the required number RQ. Combustion stop command 311 is output alternately. As a result, the hot water supply device 100 can output a calorific value corresponding to a low number range (minimum number (2.4) to set minimum number (0.8)) that cannot be originally obtained. it can. In the first embodiment, the intermittent operation ends when the required number RQ becomes less than the set minimum number.

(ガスバーナ30の制御のフローチャート)
図5は、実施の形態1に係る燃焼制御の概略処理フローチャートである。図6は、実施の形態1に係る間欠運転の処理フローチャートである。これらフローチャートは、プログラムとして記憶部304に格納される。CPU301は、記憶部304からプログラムを読出し実行することにより、処理が実現される。実施の形態1では、CPU301は、給湯装置100を制御するメインルーチンから図5のフローチャートのプログラムを、一定時間ごと(周期的に)呼出して実行する。このプログラムの実行周期は、上記に述べた処理の周期[n]に同期する。
(Flow chart of control of gas burner 30)
FIG. 5 is a schematic processing flowchart of combustion control according to the first embodiment. FIG. 6 is a processing flowchart of the intermittent operation according to the first embodiment. These flowcharts are stored in the storage unit 304 as a program. The processing is realized by the CPU 301 reading and executing the program from the storage unit 304. In the first embodiment, the CPU 301 calls and executes the program of the flowchart of FIG. 5 from the main routine that controls the hot water supply device 100 at regular intervals (periodically). The execution cycle of this program is synchronized with the processing cycle [n] described above.

図5を参照して、CPU301は、受付けるユーザ操作内容に基づき給湯装置100が電源オン状態であるか否かを判断する(ステップS1)。電源オンと判断されないときは(ステップS1でNO)、ステップS1の処理を繰返す。 With reference to FIG. 5, the CPU 301 determines whether or not the water heater 100 is in the power-on state based on the received user operation content (step S1). If it is not determined that the power is on (NO in step S1), the process of step S1 is repeated.

CPU301が、給湯装置100は電源オン状態であると判断すると(ステップS1でYES)、要求熱量取得部307は(式1)に従い要求号数RQを取得する(ステップS3)。加熱処理部309は、設定最低号数(0.8号)および最低号数(2.4号)を用いて、要求号数RQについて(0.8<要求号数RQ≦2.4)の条件が成立するか否かを判断する(ステップS5)。加熱処理部309は、当該条件は成立しないと判断すると(ステップS5でNO)、一連の処理は終了し、元のメインルーチンに戻る。 When the CPU 301 determines that the hot water supply device 100 is in the power-on state (YES in step S1), the required heat quantity acquisition unit 307 acquires the required number RQ according to (Equation 1) (step S3). The heat treatment unit 309 uses the set minimum number (0.8) and the minimum number (2.4) for the required number RQ (0.8 <required number RQ ≦ 2.4). It is determined whether or not the condition is satisfied (step S5). When the heat treatment unit 309 determines that the condition is not satisfied (NO in step S5), the series of processes is completed and the process returns to the original main routine.

加熱処理部309は、上記に述べた条件が成立すると判断すると(ステップS5でYES)、間欠運転処理(ステップS6)を実施する。 When the heat treatment unit 309 determines that the above-mentioned conditions are satisfied (YES in step S5), the heat treatment unit 309 executes the intermittent operation process (step S6).

図6を参照して、間欠運転処理では、まず、予測熱量取得部308は、(式2)に従い仮想出力を取得する(ステップS11)。また、要求熱量取得部307は、(式1)に基づき要求号数RQを取得する。 In the intermittent operation process with reference to FIG. 6, first, the predicted heat quantity acquisition unit 308 acquires a virtual output according to (Equation 2) (step S11). Further, the required heat quantity acquisition unit 307 acquires the required number RQ based on (Equation 1).

加熱処理部309は、取得された仮想出力と要求号数RQについて(仮想出力>要求号数RQ)の条件が成立するか否かを判断する(ステップS17)。加熱処理部309は、(仮想出力>要求号数RQ)の条件が成立すると判断したとき(ステップS17でYES)、燃焼停止指令311を出力するよう加熱指令部310を制御する(ステップS19)。これにより、ガスバーナ30の出力(発熱量)が要求号数RQを上回ることが予測される場合、すなわち出湯温度Thが給湯設定温度を超えることが予測される場合は、燃焼停止指令311を出力し、ガスバーナ30の燃焼を停止させ、オーバーシュートを防止することが可能となる。 The heat treatment unit 309 determines whether or not the condition of (virtual output> required number RQ) is satisfied for the acquired virtual output and the required number RQ (step S17). When the heat treatment unit 309 determines that the condition (virtual output> required number RQ) is satisfied (YES in step S17), the heat treatment unit 309 controls the heating command unit 310 to output the combustion stop command 311 (step S19). As a result, when the output (calorific value) of the gas burner 30 is predicted to exceed the required number RQ, that is, when the hot water outlet temperature Th is predicted to exceed the hot water supply set temperature, the combustion stop command 311 is output. , It is possible to stop the combustion of the gas burner 30 and prevent overshoot.

また、加熱処理部309は、(仮想出力>要求号数RQ)の条件は成立しないと判断したとき(ステップS17でNO)、燃焼指令312を出力するよう加熱指令部310を制御する(ステップS20)。これにより、ガスバーナ30の出力(発熱量)が要求号数RQ以下となることが予測される場合は、燃焼指令312を出力してガスバーナ30を最低号数(2.4号)の発熱量で燃焼させて、出湯温度Thが給湯設定温度を下回る(アンダーシュート)事態を防止することが可能となる。ステップS19またはステップS20の処理後は、図5の元の処理に戻る。 Further, the heat treatment unit 309 controls the heating command unit 310 to output the combustion command 312 when it is determined that the condition (virtual output> required number RQ) is not satisfied (NO in step S17) (step S20). ). As a result, when it is predicted that the output (calorific value) of the gas burner 30 will be less than or equal to the required number RQ, the combustion command 312 is output and the gas burner 30 is calmed down with the minimum number (2.4). By burning, it is possible to prevent a situation in which the hot water outlet temperature Th falls below the hot water supply set temperature (undershoot). After the process of step S19 or step S20, the process returns to the original process of FIG.

[実施の形態2]
実施の形態2は、上述の各実施の形態の変形例を示す。実施の形態2では、要求号数RQを算出するための(式1)における入水温度値Tinとして、入水温度値Tin(1)と入水温度値Tin(2)の2種類が定義される。
[Embodiment 2]
The second embodiment shows a modification of each of the above-described embodiments. In the second embodiment, two types of entry temperature value Tin (1) and entry temperature value Tin (2) are defined as the entry temperature value Tin (1) in (Equation 1) for calculating the required number RQ.

入水温度値Tin(1)は、温度センサ110の出力(入水温度Tw)を測定した値である。入水温度値Tin(2)は、二次熱交換器21の出口の湯水温度[n]、すなわち一次熱交換器11に入水する直前の湯水の温度を示す。 The water entry temperature value Tin (1) is a value obtained by measuring the output (water entry temperature Tw) of the temperature sensor 110. The entry water temperature value Tin (2) indicates the hot water temperature [n] at the outlet of the secondary heat exchanger 21, that is, the temperature of the hot water immediately before entering the primary heat exchanger 11.

実施の形態の背景として、入水経路の途中に二次熱交換器21を有する場合には、入水経路の途中に設けられた二次熱交換器21が有する配管容量のために、一次熱交換器11への入水温度が、入水経路の上流における温度センサ110が検出する入水温度Twから変化する可能性がある。そのため、入水温度Twに基づき算出された要求号数RQに従って間欠運転を実施すると、加熱指令(燃焼指令312)の出力が遅れて、出湯温度Thがアンダーシュートする可能性がある。 As a background of the embodiment, when the secondary heat exchanger 21 is provided in the middle of the water entry path, the primary heat exchanger is due to the piping capacity of the secondary heat exchanger 21 provided in the middle of the water entry path. The water entry temperature to 11 may change from the water entry temperature Tw detected by the temperature sensor 110 upstream of the water entry path. Therefore, if the intermittent operation is performed according to the required number RQ calculated based on the incoming water temperature Tw, the output of the heating command (combustion command 312) may be delayed and the hot water temperature Th may undershoot.

このような背景のもと、実施の形態2では、要求熱量取得部307は、入水温度値Tin(1)および入水温度値Tin(2)のうち、温度の低い方を用いた(式2)に従い、要求号数RQを算出する。これにより、間欠運転時の加熱指令(燃焼指令312)の出力遅れを防止する。 Against this background, in the second embodiment, the required heat quantity acquisition unit 307 used the lower temperature of the incoming water temperature value Tin (1) and the incoming water temperature value Tin (2) (Equation 2). According to this, the required number RQ is calculated. This prevents an output delay of the heating command (combustion command 312) during intermittent operation.

実施の形態2では、CPU301は、入水温度値Tin(2)を、以下の(式3)に従い算出(推定)する。この式は、仮想出力を算出する(式1)と同様に、周期[n-1]に算出された入水温度値Tin(2)[n-1]と周期[n]の入水温度値Tin(1)[n]とについて、時定数Lに従う内分点の値を算出する式である。 In the second embodiment, the CPU 301 calculates (estimates) the entry temperature value Tin (2) according to the following (Equation 3). This equation is the same as the calculation of the virtual output (Equation 1), the entry temperature value Tin (2) [n-1] calculated in the cycle [n-1] and the entry temperature value Tin (in the cycle [n]). 1) For [n], it is an expression for calculating the value of the internal division point according to the time constant L.

入水温度値Tin(2)[n]=(L×入水温度値Tin(2)[n−1]+入水温度値Tin(1)[n])/(L+1)・・・(式3)
なお、給湯装置100の運転開始時の入水温度値Tin(2)の値(初期値)は、流量値Qを用いた所定関数から算出される値である。
Water entry temperature value Tin (2) [n] = (L x water entry temperature value Tin (2) [n-1] + water entry temperature value Tin (1) [n]) / (L + 1) ... (Equation 3)
The value (initial value) of the incoming water temperature value Tin (2) at the start of operation of the hot water supply device 100 is a value calculated from a predetermined function using the flow rate value Q.

実施の形態2によれば、要求熱量取得部307は、入水経路において二次熱交換器21の上流側の温度センサ110による測定温度値、および二次熱交換器21の下流側である二次熱交換器21の出口の湯水温度[n]のうちのより低い方を用いて要求号数RQを算出する。 According to the second embodiment, the required heat quantity acquisition unit 307 has a temperature value measured by the temperature sensor 110 on the upstream side of the secondary heat exchanger 21 in the water entry path, and a secondary heat exchanger 21 on the downstream side. The required number RQ is calculated using the lower of the hot water temperature [n] at the outlet of the heat exchanger 21.

したがって、例えば外部機器である燃料電池発電ユニットのタンクに蓄えられていた湯が入水経路から給湯装置100に供給される場合において、タンクの湯切れが生じたときには、入水温度値Tin(1)の方が低くなる。また、燃料電池発電ユニットから給湯装置100に運転を切替える場合には、二次熱交換器21の出口の湯水温度[n](入水温度値Tin(2))の方が、入水温度値Tin(1)よりも低くなる。実施の形態2によれば、いずれの場合も、速やかに燃焼指令312を出力して出湯温度Thのアンダーシュートを防止することが可能となる。 Therefore, for example, when the hot water stored in the tank of the fuel cell power generation unit, which is an external device, is supplied to the hot water supply device 100 from the water entry path, when the hot water in the tank runs out, the water entry temperature value Tin (1) Is lower. Further, when switching the operation from the fuel cell power generation unit to the hot water supply device 100, the hot water temperature [n] (water inlet temperature value Tin (2)) at the outlet of the secondary heat exchanger 21 is the water inlet temperature value Tin (2). It will be lower than 1). According to the second embodiment, in any case, it is possible to promptly output the combustion command 312 to prevent the undershoot of the hot water temperature Th.

[実施の形態3]
実施の形態3は、実施の形態2の変形例を示す。実施の形態3では、上記の入水温度値Tin(2)、すなわち二次熱交換器21の出口の湯水温度[n]を算出するための(式3)の時定数Lを変化させる。
[Embodiment 3]
The third embodiment shows a modification of the second embodiment. In the third embodiment, the above-mentioned entry temperature value Tin (2), that is, the time constant L of (Equation 3) for calculating the hot water temperature [n] at the outlet of the secondary heat exchanger 21 is changed.

図7は、実施の形態3に係る時定数Lを説明する図である。実施の形態3では、二次熱交換器21の出口の湯水温度[n]をより正確に算出するために、CPU301は、時定数Lを、流量値Qにより可変に設定する。つまり、入水経路を介して湯水が一次熱交換器11(二次熱交換器21の出口)に到達するまでの時間は湯水の流量に依存して変化することに着目して、実施の形態3では(式3)の時定数Lを流量値Qにより可変に設定する(図7を参照)。実施の形態3による具体的な効果は、図13と図14を参照して後述する。 FIG. 7 is a diagram for explaining the time constant L according to the third embodiment. In the third embodiment, in order to calculate the hot water temperature [n] at the outlet of the secondary heat exchanger 21 more accurately, the CPU 301 sets the time constant L variably by the flow rate value Q. That is, the third embodiment focuses on the fact that the time until the hot water reaches the primary heat exchanger 11 (the outlet of the secondary heat exchanger 21) via the water entry path changes depending on the flow rate of the hot water. Then, the time constant L of (Equation 3) is variably set by the flow rate value Q (see FIG. 7). Specific effects according to the third embodiment will be described later with reference to FIGS. 13 and 14.

[実施の形態4]
実施の形態4は、上述の各実施の形態の変形例を示す。実施の形態4では、(式1)を用いて要求号数RQを算出するために、缶体設定温度値TTとして、缶体設定温度値TT(1)と缶体設定温度値TT(2)の2種類の上限値を定義する。
[Embodiment 4]
The fourth embodiment shows a modification of each of the above-described embodiments. In the fourth embodiment, in order to calculate the required number RQ using (Equation 1), the can body set temperature value TT (1) and the can body set temperature value TT (2) are set as the can body set temperature value TT. Two types of upper limit values are defined.

要求熱量取得部307は、缶体設定温度値TT(1)と缶体設定温度値TT(2)を用いて(式1)に従い要求号数RQを算出する。 The required heat quantity acquisition unit 307 calculates the required number RQ according to (Equation 1) using the can body set temperature value TT (1) and the can body set temperature value TT (2).

缶体設定温度値TT(1)は、上記に述べた(給湯設定温度値Tr+15度)を示す。缶体設定温度値TT(2)は、入水温度値Tinと給湯設定温度値Trの関数である、以下の(式4)に従い算出される。 The can body set temperature value TT (1) indicates the above-mentioned (hot water supply set temperature value Tr + 15 degrees). The can body set temperature value TT (2) is calculated according to the following (Equation 4), which is a function of the incoming water temperature value Tin and the hot water supply set temperature value Tr.

TT(2)=(Tr−Tin×η(x=100))/(1−η(x=100))・・・(式4)
なお、関数η(x=100)は、分配弁80の分配比がη、且つ全開(x=100)であるときの、入水経路から分配弁80を介して出湯路に混合される湯水量を示す。
TT (2) = (Tr-Tin x η (x = 100)) / (1-η (x = 100)) ... (Equation 4)
The function η (x = 100) is the amount of hot water mixed from the water inlet route to the hot water passage via the distribution valve 80 when the distribution ratio of the distribution valve 80 is η and is fully open (x = 100). Shown.

実施の形態の背景として、上記に述べた比例制御の運転においては、CPU301は、缶体設定温度と入水温度に基づく指令を出力し、分配弁80の分配比(開度)を可変に制御して、出湯温度Thを設定温度に維持する。 As a background of the embodiment, in the proportional control operation described above, the CPU 301 outputs a command based on the can body set temperature and the water entry temperature, and variably controls the distribution ratio (opening) of the distribution valve 80. The hot water temperature Th is maintained at the set temperature.

ここで、入水経路における給水予熱の温度が高い場合は、CPU301が、分配弁80に全開(x=100)となるような指令を出力したしても、出湯温度Thを給湯設定温度に維持することができず、オーバーシュートが発生し得る。これに対処するために、実施の形態4では、缶体設定温度値TT(1)と缶体設定温度値TT(2)のうち、より低い方の上限値を用いて要求号数RQを算出する。 Here, when the temperature of the water supply preheating in the water entry path is high, the hot water supply temperature Th is maintained at the hot water supply set temperature even if the CPU 301 outputs a command to the distribution valve 80 to fully open (x = 100). It cannot be done and overshoots can occur. In order to deal with this, in the fourth embodiment, the required number RQ is calculated by using the lower upper limit value of the can body set temperature value TT (1) and the can body set temperature value TT (2). To do.

図8(A)と(B)は、実施の形態4を説明するための図である。図8のグラフでは、横軸に時間がとられ、縦軸には温度または要求号数RQがとられている。図8(A)の比較例においては、実施の形態4とは異なり缶体設定温度値TTを一定とした場合が示される。比較例によれば、入水経路における入水温度値Tin(すなわち、給水予熱の温度)が上昇し、給湯設定温度値Trに近づいたとしても、缶体設定温度は一定であるために、要求号数RQはゼロとはならず、燃焼指令312が出力されてしまう。また、分配弁80が全開状態であっても出湯温度Thを給湯設定温度にまで下げることはできない。この結果、オーバーシュートが発生する。 8 (A) and 8 (B) are diagrams for explaining the fourth embodiment. In the graph of FIG. 8, the horizontal axis represents time, and the vertical axis represents temperature or the required number RQ. In the comparative example of FIG. 8A, unlike the fourth embodiment, the case where the can body set temperature value TT is constant is shown. According to the comparative example, even if the entry temperature value Tin (that is, the temperature of the water supply preheating) in the entry path rises and approaches the hot water supply set temperature value Tr, the can body set temperature is constant, so the required number. The RQ does not become zero, and the combustion command 312 is output. Further, even when the distribution valve 80 is fully open, the hot water outlet temperature Th cannot be lowered to the hot water supply set temperature. As a result, an overshoot occurs.

これに対して図8(B)の実施の形態4では、入水温度値Tin(給水予熱温度)が上昇するにつれて、(式4)により算出される缶体設定温度値TT(2)は、缶体設定温度値TT(1)よりも低くなる。その後は、缶体設定温度値TT(2)を用いて算出される要求号数RQは、入水温度値Tin(給水予熱温度)が上昇するにつれて小さくなる。 On the other hand, in the fourth embodiment of FIG. 8 (B), as the incoming water temperature value Tin (water supply preheating temperature) rises, the can body set temperature value TT (2) calculated by (Equation 4) becomes a can. It becomes lower than the body set temperature value TT (1). After that, the required number RQ calculated using the can body set temperature value TT (2) becomes smaller as the incoming water temperature value Tin (water supply preheating temperature) increases.

入水温度値Tinが給湯設定温度値にまで達すると、(式1)により算出される要求号数RQはゼロとなる。これにより、(仮想出力>要求号数)の条件(図6のステップS17)が成立し、燃焼停止指令311が出力されてガスバーナ30の燃焼は停止する。したがって、オーバーシュートを防止して、出湯温度Thを給湯設定温度に維持することが可能となる。 When the entry temperature value Tin reaches the hot water supply set temperature value, the required number RQ calculated by (Equation 1) becomes zero. As a result, the condition (virtual output> required number) (step S17 in FIG. 6) is satisfied, the combustion stop command 311 is output, and the combustion of the gas burner 30 is stopped. Therefore, it is possible to prevent overshoot and maintain the hot water outlet temperature Th at the hot water supply set temperature.

[実施の形態5]
実施の形態5は、上述の各実施の形態の変形例を示す。実施の形態5では、間欠運転において、加熱処理部309は、燃焼停止指令311が出力されたときは、少なくとも所定時間、燃焼停止が継続するように加熱指令部310を制御する。
[Embodiment 5]
The fifth embodiment shows a modification of each of the above-described embodiments. In the fifth embodiment, in the intermittent operation, the heat treatment unit 309 controls the heating command unit 310 so that the combustion stop continues for at least a predetermined time when the combustion stop command 311 is output.

これにより、間欠運転において、ガスバーナ30の燃焼停止→燃焼→燃焼停止の高速切替えを防止できる。その結果、例えば高速切替えに起因したガス比例弁33を含む燃焼系統の劣化を防止することができる。 This makes it possible to prevent high-speed switching of combustion stop → combustion → combustion stop of the gas burner 30 in intermittent operation. As a result, deterioration of the combustion system including the gas proportional valve 33 due to high-speed switching can be prevented, for example.

[実施の形態によるシミュレーション]
図9は、各実施の形態による間欠運転時の給湯装置100の動作を説明する図である。図9のグラフでは、縦軸に温度(℃)または号数が、横軸に時間(秒)がそれぞれとられている。図9のグラフは、発明者らによりなされた間欠運転を摸擬する計算機シミュレーションの結果を示す。シミュレーションでは、上記の各式における入水温度Twと流量値Q(缶体流量値)を、周期的に変化させながら、各値を算出する。図9のグラフは、算出された値をプロットしたものである。なお、シミュレーションでは、給水予熱の温度を15度→40度に徐々に変化させた。また、燃焼停止の継続時間は最低1.0秒とし、設定最低号数は、0.8号とした。
[Simulation by embodiment]
FIG. 9 is a diagram illustrating the operation of the hot water supply device 100 during intermittent operation according to each embodiment. In the graph of FIG. 9, the vertical axis represents temperature (° C.) or number, and the horizontal axis represents time (seconds). The graph of FIG. 9 shows the result of a computer simulation that imitates the intermittent operation performed by the inventors. In the simulation, each value is calculated while periodically changing the water entry temperature Tw and the flow rate value Q (can body flow rate value) in each of the above equations. The graph of FIG. 9 is a plot of the calculated values. In the simulation, the temperature of the preheating water supply was gradually changed from 15 degrees to 40 degrees. In addition, the duration of combustion stop was set to a minimum of 1.0 seconds, and the set minimum number was set to 0.8.

図9を参照して、給湯栓190が開かれて給湯装置100に給水が開始されて運転が開始される。運転開始時の、給水予熱温度である入水温度Tw(グラフG5)は低い値を示す。このときは、比例制御の運転がなされる。したがって、算出される仮想出力(グラフG4)は、要求号数(グラフG3)に追従して変化する。 With reference to FIG. 9, the hot water tap 190 is opened, water is started to be supplied to the hot water supply device 100, and the operation is started. The water entry temperature Tw (graph G5), which is the water supply preheating temperature at the start of operation, shows a low value. At this time, proportional control operation is performed. Therefore, the calculated virtual output (graph G4) changes according to the required number (graph G3).

その後、給水予熱温度が上昇し始めると、実施の形態4に従い缶体設定温度値TTは低い方の上限値が採用されることから、缶体設定温度値TT(グラフG6)は低下し始める。 After that, when the water supply preheating temperature starts to rise, the lower upper limit of the can body set temperature value TT is adopted according to the fourth embodiment, so that the can body set temperature value TT (graph G6) starts to decrease.

運転開始から40秒ごろに、(0.8<要求号数RQ≦2.4)の条件が成立すると、間欠運転が開始される。間欠運転においても給水予熱温度を示す入水温度Tw(グラフG5)は上昇し、それに伴い、実施の形態4に従い、低い方の缶体設定温度値TTが選択される(グラフG6参照)ことにより要求号数RQ(グラフG3)は低下する。その後、仮想出力(グラフG4)も低下しながら要求号数RQに近づく。これにより、間欠運転の開始時には、燃焼指令312が出力されて燃焼する期間(ON期間とする)は、燃焼停止指令311が出力された燃焼停止する期間(OFF期間とする)よりも比較的長いが、その後は、ON期間は短くなり、入水温度Tw(グラフG5)がほぼ給湯設定温度値Trになると(間欠運転の終了時には)、燃焼停止(OFF期間)が継続する。 About 40 seconds after the start of operation, when the condition (0.8 <requested number RQ ≦ 2.4) is satisfied, the intermittent operation is started. Even in the intermittent operation, the incoming water temperature Tw (graph G5) indicating the preheating temperature of the water supply rises, and accordingly, the lower can body set temperature value TT is selected according to the fourth embodiment (see graph G6). The number RQ (graph G3) decreases. After that, the virtual output (graph G4) also decreases and approaches the required number RQ. As a result, at the start of the intermittent operation, the period during which the combustion command 312 is output and burned (referred to as the ON period) is relatively longer than the period during which the combustion stop command 311 is output and the combustion is stopped (referred to as the OFF period). However, after that, the ON period becomes shorter, and when the water entry temperature Tw (graph G5) almost reaches the hot water supply set temperature value Tr (at the end of the intermittent operation), the combustion stop (OFF period) continues.

このように、間欠運転の期間においては、ON(燃焼)期間とOFF(燃焼停止)期間とが周期[n]に同期して交互に繰り返される(グラフG7参照)。各実施の形態によれば、各周期におけるONとOFFからなるデユーティ比を自律的に変更することができる。 In this way, in the period of intermittent operation, the ON (combustion) period and the OFF (combustion stop) period are alternately repeated in synchronization with the cycle [n] (see graph G7). According to each embodiment, the duty ratio including ON and OFF in each cycle can be changed autonomously.

したがって、要求号数RQが最低号数(2.4号)以下である場合の間欠運転において、デユーティ比を固定にする場合に比較して、オーバーシュートおよびアンダーシュートを防止しながら、出湯温度Thを給湯設定温度値Trに維持するような発熱量(図5の2.4号〜0.8号の間の低号数域での発熱量)の調整を、精度よく実施することができる。 Therefore, in the intermittent operation when the required number RQ is the minimum number (2.4) or less, the hot water temperature Th while preventing overshoot and undershoot as compared with the case where the duty ratio is fixed. It is possible to accurately adjust the calorific value (the calorific value in the low number range between No. 2.4 to No. 0.8 in FIG. 5) so as to maintain the hot water supply set temperature value Tr.

[実施の形態の効果]
各実施の形態の効果について、ガスバーナ30を制御するために仮想出力(予測熱量)を用いることの利点と、要求号数RQの算出に用いる入水温度を切替えることの利点とを説明する。
[Effect of embodiment]
Regarding the effect of each embodiment, the advantage of using the virtual output (predicted heat quantity) to control the gas burner 30 and the advantage of switching the entry temperature used for calculating the required number RQ will be described.

(仮想出力(予測熱量)を用いることの利点)
給湯器は、一般的に、一次熱交換器への入水温度を検出する温度センサ、流量を検出する水量センサおよび缶体の温度を検出する温度センサを備える。したがって、温度センサによる現在の検出温度と検出流量を用いて現在の一次熱交換器の出力を演算することが可能である。しかしながら、各実施の形態の背景として、(1)一次熱交換器11の出口温度は、缶体温度センサによって温度加熱部(ガスバーナ30)よりも下流で検出されること、また(2)ガスバーナ30の燃焼停止後も一次熱交換器(缶体)は余熱をもつことが知られている。
(Advantages of using virtual output (predicted heat quantity))
The water heater generally includes a temperature sensor for detecting the temperature of water entering the primary heat exchanger, a water amount sensor for detecting the flow rate, and a temperature sensor for detecting the temperature of the can body. Therefore, it is possible to calculate the output of the current primary heat exchanger using the current detected temperature and the detected flow rate by the temperature sensor. However, as a background of each embodiment, (1) the outlet temperature of the primary heat exchanger 11 is detected downstream from the temperature heating unit (gas burner 30) by the can body temperature sensor, and (2) the gas burner 30. It is known that the primary heat exchanger (can body) has residual heat even after the combustion is stopped.

したがって、間欠運転において、この現在熱量を用いて要求号数RQと比較し、燃焼停止、許可の判断を行うとすれば、燃焼停止の判断が遅くなってしまう。これを、防止するために、各実施の形態では、現在熱量ではなく、一次熱交換器11の出力を予測した値である仮想出力(予測熱量)を用いて間欠運転を実施する。 Therefore, in the intermittent operation, if the current calorific value is used to compare with the required number RQ and the combustion stop or permission is determined, the combustion stop determination is delayed. In order to prevent this, in each embodiment, the intermittent operation is performed using the virtual output (predicted heat quantity) which is the predicted value of the output of the primary heat exchanger 11 instead of the current heat quantity.

図10は、間欠運転中の(要求熱量と現在出力)または(缶体設定温度と現在缶体温度)の関係を示す図である。図10を参照して、仮に時刻t=t1で燃焼許可の指令が出力されて、t=t2に現在出力が要求号数RQに一致したとする。ここで、コントローラ300が燃焼停止の判断を行ったとして、t2以降の現在出力または缶体温度を考察すると、図10のグラフAのように即低下することはなく、グラフBのように要求号数RQを上回るまたは缶体設定温度を上回ってから低下する挙動をとることになる。その原因は、上記に述べた背景(1)と(2)にある。 FIG. 10 is a diagram showing the relationship between (required heat quantity and current output) or (can body set temperature and current can body temperature) during intermittent operation. With reference to FIG. 10, it is assumed that a combustion permission command is output at time t = t1 and the current output matches the required number RQ at t = t2. Here, assuming that the controller 300 has determined that combustion has stopped, considering the current output or the can body temperature after t2, the temperature does not drop immediately as shown in Graph A of FIG. 10, but the required number as shown in Graph B. It will behave like a decrease after exceeding several RQs or exceeding the set temperature of the can body. The cause lies in the backgrounds (1) and (2) described above.

図11は、加熱部20から出力直後の温度または、加熱部20の出力直後の熱量を用いて熱量を演算したグラフを図10に追加したケースを示す。図11においては、グラフCにより仮想出力(予測熱量)が示される。図11では、仮想出力を要求号数RQと比較することにより、燃焼停止の判断のタイミングをt2→t2'に早めることができる。つまり、t2'で燃焼停止指令311を出力することができて、これにより、検出温度と現在出力は図12に示されるように変化する。つまり、オーバーシュートを防ぐことが可能になる。 FIG. 11 shows a case in which a graph obtained by calculating the amount of heat using the temperature immediately after the output from the heating unit 20 or the amount of heat immediately after the output of the heating unit 20 is added to FIG. In FIG. 11, graph C shows a virtual output (predicted heat quantity). In FIG. 11, by comparing the virtual output with the required number RQ, the timing of determining the combustion stop can be advanced from t2 to t2'. That is, the combustion stop command 311 can be output at t2', whereby the detected temperature and the current output change as shown in FIG. That is, it is possible to prevent an overshoot.

(要求号数RQの算出に用いる入水温度を切替えることの利点)
実施の形態2で示されるように、要求号数RQを算出するための(式1)における入水温度値Tinは、温度センサ110による入水温度値Tin(1)と二次熱交換器21の出口の推定される湯水温度である入水温度値Tin(2)の一方に切替えられる。
(Advantage of switching the entry temperature used to calculate the required number RQ)
As shown in the second embodiment, the water entry temperature value Tin (1) in (Equation 1) for calculating the required number RQ is the water entry temperature value Tin (1) by the temperature sensor 110 and the outlet of the secondary heat exchanger 21. It is switched to one of the incoming water temperature value Tin (2), which is the estimated hot water temperature of.

実施の形態2では、2種類の入水温度値Tin(1)と(2)を用いる理由は、給水予熱と湯切れ(燃料電池(SOFC:Solid Oxide Fuel Cell)発電ユニットのタンクの湯切れ)に備えるためである。図13に給水予熱時の入水温度の変化を例示し、図14に湯切れ時の入水温度の変化を例示する。 In the second embodiment, the reason for using the two types of water entry temperature values Tin (1) and (2) is for preheating the water supply and running out of hot water (running out of hot water in the tank of the fuel cell (SOFC: Solid Oxide Fuel Cell) power generation unit). This is to prepare. FIG. 13 illustrates the change in the incoming water temperature during preheating the water supply, and FIG. 14 illustrates the change in the incoming water temperature when the hot water runs out.

図13と図14のいずれの場合でも、現在検出している入水温度よりも二次熱交換器21出口温度の方が遅れて上昇もしくは下降する。これは単純に検出箇所と一次熱交換器11との間の配管容量に依存して、湯水の到達に時間がかかることによる。 In either case of FIG. 13 and FIG. 14, the outlet temperature of the secondary heat exchanger 21 rises or falls later than the currently detected water entry temperature. This is because it takes time for hot water to reach, depending on the piping capacity between the detection point and the primary heat exchanger 11.

ここで、給水予熱時に検出した入水温度を用いて要求号数RQを算出するとすれば、まだまだ燃焼を継続すべき温度であるのにガスバーナ30は燃焼を停止する。結果としてアンダーシュートする。このことは、図13に示されるように、二次熱交換器出口温度(=一次熱交換器入り口温度)のほうが時刻tにおいて検出している入水温度よりも低い値を示すことからも理解される。つまり、給水予熱時に要求号数RQの算出に入水温度としては、二次熱交換器出口温度を用いることで、アンダーシュートを防止することができる。 Here, if the required number RQ is calculated using the incoming water temperature detected during the preheating of the water supply, the gas burner 30 stops the combustion even though the temperature is still at which combustion should be continued. As a result, it undershoots. This is also understood from the fact that, as shown in FIG. 13, the secondary heat exchanger outlet temperature (= primary heat exchanger inlet temperature) shows a lower value than the incoming water temperature detected at time t. To. That is, undershoot can be prevented by using the secondary heat exchanger outlet temperature as the incoming water temperature for calculating the required number RQ at the time of preheating the water supply.

これに対して、湯切れ時において、二次熱交換器出口温度を用いて要求号数RQを算出した場合には、コントローラ300による燃焼許可の判断が遅くなって、燃焼指令312の出力が遅れる。結果としてアンダーシュートする。したがって、湯切れ時においては、検出している入水温度を用いて要求号数RQを算出しておけばガスバーナ30の着火を早めてアンダーシュートを防止することが可能となる。 On the other hand, when the required number RQ is calculated using the outlet temperature of the secondary heat exchanger at the time of running out of hot water, the determination of combustion permission by the controller 300 is delayed, and the output of the combustion command 312 is delayed. .. As a result, it undershoots. Therefore, when the hot water runs out, if the required number RQ is calculated using the detected water entry temperature, it is possible to accelerate the ignition of the gas burner 30 and prevent undershoot.

このように、実施の形態2では、(式3)により、検出した温度(入水温度)をなます(指数移動平均を用いる)ことで、二次熱交換器出口温度を想定する。そして、2種類の入水温度値Tin(1)と入水温度値Tin(2)のうちの低い方を要求号数RQの算出に採用することで、上記のアンダーシュート防止の要求を満たすことができる。 As described above, in the second embodiment, the secondary heat exchanger outlet temperature is assumed by calculating the detected temperature (incoming water temperature) by (Equation 3) (using the exponential moving average). Then, by adopting the lower of the two types of entry temperature value Tin (1) and the entry temperature value Tin (2) in the calculation of the required number RQ, the above-mentioned undershoot prevention requirement can be satisfied. ..

また、実施の形態3では、二次熱交換器出口温度(入水温度値Tin(2))を算出する(式3)に用いる時定数Lは、図7で説明したように、流量値Qの1変数関数により可変に設定することができる。具体的には、流量が少ないときは(すなわち、一次熱交換器11に到達するまでに要する時間が長くなるときは)、1変数関数により大きな時定数を算出することができる。流量が多いときは(すなわち、一次熱交換器11に到達するまでに要する時間は短いときは)、1変数関数により小さな時定数を算出することができる。 Further, in the third embodiment, the time constant L used for calculating the secondary heat exchanger outlet temperature (incoming water temperature value Tin (2)) is the flow value Q as described in FIG. It can be set variably by a one-variable function. Specifically, when the flow rate is low (that is, when the time required to reach the primary heat exchanger 11 is long), a large time constant can be calculated by the one-variable function. When the flow rate is high (that is, when the time required to reach the primary heat exchanger 11 is short), a small time constant can be calculated by the one-variable function.

このように、実施の形態3では、入水温度値Tin(2)を流量値Qによってなます程度(時定数L)を変化させて、入水温度値Tin(2)をより正確に算出することができる。 As described above, in the third embodiment, the entry temperature value Tin (2) can be calculated more accurately by changing the degree (time constant L) of the entry temperature value Tin (2) according to the flow rate value Q. it can.

各実施の形態によれば、給水予熱を利用した給湯装置であっても、間欠運転を実施することにより、低号数域において、オーバーシュートおよびアンダーシュートを防止しながら、出湯温度Thを給湯設定温度値Trに維持することができる。 According to each embodiment, even in a water heater using water supply preheating, the hot water supply temperature Th is set to prevent overshoot and undershoot in the low number range by performing intermittent operation. The temperature value Tr can be maintained.

例えば、給湯装置100が燃料電池発電ユニットに接続される場合に、給湯装置100の入水経路の入水温度値Tinは、燃料電池発電ユニットから供給される湯水の温度(給水予熱)により変化する。その場合であっても、各実施の形態よる間欠運転を実施することにより、ガスバーナ30の燃焼制御を入水温度値Tinの変化に速やかに且つリニアに追従させて、出湯温度Thを給湯設定温度値Trに維持することができる。 For example, when the hot water supply device 100 is connected to the fuel cell power generation unit, the water entry temperature value Tin of the water supply path of the hot water supply device 100 changes depending on the temperature of the hot water supplied from the fuel cell power generation unit (water supply preheating). Even in that case, by performing the intermittent operation according to each embodiment, the combustion control of the gas burner 30 is made to follow the change of the incoming water temperature value Tin promptly and linearly, and the hot water outlet temperature Th is set to the hot water supply set temperature value. It can be maintained at Tr.

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。 It should be considered that the embodiments disclosed this time are exemplary in all respects and not restrictive. The scope of the present invention is shown by the scope of claims rather than the above description, and is intended to include all modifications within the meaning and scope equivalent to the scope of claims.

20 加熱部、30 ガスバーナ、32 元ガス電磁弁、33 ガス比例弁、50 入水管、60 バイパス管、70 出湯管、75 合流点、80 分配弁、90 流量調整弁、100 給湯装置、110,120,130 温度センサ、111 配管、150 流量センサ、190 給湯栓、300 コントローラ、307 要求熱量取得部、308 予測熱量取得部、309 加熱処理部、310 加熱指令部、311 燃焼停止指令、312 燃焼指令。 20 heating part, 30 gas burner, 32 source gas electromagnetic valve, 33 gas proportional valve, 50 water inlet pipe, 60 bypass pipe, 70 hot water outlet pipe, 75 confluence point, 80 distribution valve, 90 flow rate control valve, 100 hot water supply device, 110, 120 , 130 Temperature sensor, 111 piping, 150 flow rate sensor, 190 hot water tap, 300 controller, 307 required heat quantity acquisition unit, 308 predicted heat quantity acquisition unit, 309 heat treatment unit, 310 heating command unit, 311 combustion stop command, 312 combustion command.

Claims (7)

給湯装置であって、
熱交換器を含む加熱部と、
前記熱交換器を加熱するバーナと、
前記加熱部を通過する流路における湯水の流量を測定する流量センサと、
前記給湯装置を制御する制御部と、を備え、
前記制御部は、
前記加熱部から出力される湯水の温度の目標温度値と、入水経路から前記加熱部に入力する湯水の入水温度値と、前記流量センサによる測定流量値とから、前記熱交換器を加熱するための要求熱量を取得する要求熱量取得部と、
前記バーナを燃焼させるための加熱指令を出力する加熱指令部と、
前記加熱指令による前記バーナの燃焼によって発生する予測熱量を取得する予測熱量取得部と、
前記加熱指令部を制御する加熱処理部と、を含み、
前記加熱処理部は、
前記要求熱量が、前記バーナが有する最低燃焼能力に対応した最低熱量以下である場合に、前記予測熱量が前記要求熱量より大きい時は燃焼停止の指令を出力するよう前記加熱指令部を制御し、且つ前記予測熱量が前記要求熱量以下である時は前記最低熱量を発生する燃焼指令を出力するよう前記加熱指令部を制御する、給湯装置。
It ’s a water heater,
A heating unit including a heat exchanger and
A burner that heats the heat exchanger and
A flow rate sensor that measures the flow rate of hot water in the flow path that passes through the heating unit, and
A control unit that controls the hot water supply device is provided.
The control unit
To heat the heat exchanger from the target temperature value of the temperature of the hot water output from the heating unit, the input temperature value of the hot water input to the heating unit from the water entry path, and the flow rate value measured by the flow rate sensor. The required heat quantity acquisition unit that acquires the required heat quantity of
A heating command unit that outputs a heating command for burning the burner,
A predicted heat quantity acquisition unit that acquires a predicted heat quantity generated by combustion of the burner according to the heating command,
Includes a heat treatment unit that controls the heating command unit.
The heat treatment unit
When the required heat amount is equal to or less than the minimum heat amount corresponding to the minimum combustion capacity of the burner, and when the predicted heat amount is larger than the required heat amount, the heating command unit is controlled to output a combustion stop command. A hot water supply device that controls the heating command unit so as to output a combustion command for generating the minimum heat amount when the predicted heat amount is equal to or less than the required heat amount.
前記熱交換器は、
顕熱を回収する一次熱交換器と、
潜熱を回収する二次熱交換器と、含み、
前記二次熱交換器の出口は、前記一次熱交換器の入口に接続され、
前記給湯装置は、さらに、
前記入水経路から入力する湯水の温度を測定する温度センサを、備え、
前記制御部は、
前記温度センサによる測定温度値と前記測定流量値に基づき、前記二次熱交換器の出口の湯水の温度値を推定し、
前記要求熱量を取得するための前記入水温度値は、前記測定温度値と前記二次熱交換器の出口の推定された温度値のうちの低い方である、請求項1に記載の給湯装置。
The heat exchanger is
A primary heat exchanger that recovers sensible heat,
Including a secondary heat exchanger that recovers latent heat,
The outlet of the secondary heat exchanger is connected to the inlet of the primary heat exchanger.
The water heater further
A temperature sensor for measuring the temperature of hot water input from the water entry path is provided.
The control unit
Based on the temperature value measured by the temperature sensor and the measured flow rate value, the temperature value of the hot water at the outlet of the secondary heat exchanger is estimated.
The hot water supply device according to claim 1, wherein the water inlet temperature value for obtaining the required heat amount is the lower of the measured temperature value and the estimated temperature value at the outlet of the secondary heat exchanger. ..
前記給湯装置は、
給湯栓につながる配管と、
前記給湯装置への全体給水量の一部を前記配管へ分流させるための分配弁と、をさらに備え、
前記分配弁の開度は、前記全体給水量に対する前記配管への分流の割合を示し、
前記制御部は、
給湯設定温度値と、前記入水温度値と、前記割合とに基づき前記加熱部から出力される湯水の温度の目標となる温度値を算出し、
前記要求熱量を取得するための前記目標温度値は、前記加熱部から出力される湯水の温度の設定温度値と算出された目標となる温度値のうちの低い方である、請求項1または2に記載の給湯装置。
The hot water supply device
The piping that connects to the water heater and
A distribution valve for distributing a part of the total amount of water supplied to the water heater to the pipe is further provided.
The opening degree of the distribution valve indicates the ratio of the diversion to the pipe to the total water supply amount.
The control unit
A target temperature value of the temperature of the hot water output from the heating unit is calculated based on the hot water supply set temperature value, the water inlet temperature value, and the ratio.
Claim 1 or 2 that the target temperature value for acquiring the required heat amount is the lower of the set temperature value of the temperature of the hot water output from the heating unit and the calculated target temperature value. The hot water supply device described in.
前記加熱処理部は、前記燃焼停止の指令が出力されたときは、少なくとも所定時間、前記バーナの燃焼停止が継続するように加熱指令部を制御する、請求項1から3のいずれか1項に記載の給湯装置。 The heat treatment unit controls the heating command unit so that the combustion stop of the burner continues for at least a predetermined time when the combustion stop command is output, according to any one of claims 1 to 3. The hot water supply device described. 前記予測熱量取得部は、
周期[n]毎に、y[n]=((L×y[n−1])+x[n])/(L+1)に従い前記予測熱量y[n]を取得し、
前記x[n]は、周期[n]に出力された前記加熱指令が要求する熱量を示し、前記Lは時定数を示す、請求項1から4のいずれか1項に記載の給湯装置。
The predicted calorific value acquisition unit
For each cycle [n], the predicted calorific value y [n] is acquired according to y [n] = ((L × y [n-1]) + x [n]) / (L + 1).
The hot water supply device according to any one of claims 1 to 4, wherein x [n] indicates the amount of heat required by the heating command output in the period [n], and L indicates a time constant.
前記Lが示す前記時定数を、前記測定流量値に従い変更する、請求項1から5のいずれか1項に記載の給湯装置。 The hot water supply device according to any one of claims 1 to 5, wherein the time constant indicated by L is changed according to the measured flow rate value. 給湯装置の制御方法であって、
前記給湯装置は、
熱交換器を含む加熱部と、
前記熱交換器を加熱するバーナと、を備え、
前記制御方法は、
前記加熱部から出力される湯水の温度の目標温度値と、前記加熱部に入力する湯水の入水温度値と、前記加熱部を通過する流量値とから、前記熱交換器を加熱するための要求熱量を取得するステップと、
前記バーナを燃焼させるための加熱指令を出力するステップと、
前記加熱指令による前記バーナの燃焼によって発生する予測熱量を取得するステップと、を備え、
前記加熱指令を出力するステップは、
前記要求熱量が、前記バーナが有する最低燃焼能力に対応した最低熱量以下である場合に、前記予測熱量が前記要求熱量より大きい時は燃焼停止の指令を出力し、且つ前記予測熱量が前記要求熱量以下である時は前記最低熱量を発生する燃焼指令を出力する、給湯装置の制御方法。
It is a control method of the hot water supply device.
The hot water supply device
A heating unit including a heat exchanger and
A burner for heating the heat exchanger is provided.
The control method is
A request for heating the heat exchanger from the target temperature value of the temperature of the hot water output from the heating unit, the incoming temperature value of the hot water input to the heating unit, and the flow rate value passing through the heating unit. Steps to get the amount of heat and
A step of outputting a heating command for burning the burner, and
A step of acquiring the predicted amount of heat generated by the combustion of the burner according to the heating command is provided.
The step of outputting the heating command is
When the required heat amount is equal to or less than the minimum heat amount corresponding to the minimum combustion capacity of the burner, when the predicted heat amount is larger than the required heat amount, a command to stop combustion is output, and the predicted heat amount is the required heat amount. A method for controlling a hot water supply device that outputs a combustion command for generating the minimum amount of heat when the following is true.
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