JP2018185120A - 暖房給湯装置およびその制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】暖房機能および給湯機能を有する暖房給湯装置の暖房運転時において、暖房能力を過度に低下させることなく、給湯使用開始時に出湯温度を速やかに上昇する。【解決手段】暖房給湯器１００ａは、加熱された熱媒体を暖房端末３００との間で循環するための暖房循環経路と、暖房循環経路から分岐されて暖房端末３００を経由せずに熱媒体を通流させるバイパス経路とを備える。バイパス経路には、給湯用熱交換器１４０が配置される。暖房循環経路からバイパス経路への熱媒体の分流率は、分配弁１５０によって制御される。タイマ予約された給湯運転の開始予約時刻に従って、暖房運転中に予約予熱制御が開始されるときには、分配弁１５０による分流率が第１の値から第２の値に上昇される。暖房運転中に給湯使用が開始された同時運転時には、分配弁１５０による分配率は、第２の値よりも高い第３の値に設定される。【選択図】図１

Description

本発明は、暖房給湯装置およびその制御方法に関し、より特定的には、暖房機能および給湯機能の両方を有する暖房給湯装置およびその制御方法に関する。

給湯装置の一態様として、液相の熱媒体との熱交換によって低温水を加熱する構成が用いられる。たとえば、特開２００６−１０２８４号公報（特許文献１）には、ヒートポンプ回路の冷媒によって水を加熱する熱交換器を備えたヒートポンプ給湯器において、予熱用水循環回路を設けることによって、貯湯タンクなしで速やかに給湯を開始可能とする構成が記載されている。

特開２００６−１０２８４号公報

給湯装置の他の一態様として、暖房機器との間で形成される循環経路に熱媒体を通流することによって暖房機能を有するともに、上記循環経路から給湯用熱交換器を含むバイパス経路を分岐することによって給湯機能を併有する装置（以下、暖房給湯装置とも称する）が用いられている。上記のような暖房給湯装置では、熱媒体の一部ずつを循環経路およびバイパス経路に通流させることで暖房機能および給湯機能を同時に発揮することができる。

しかしながら、暖房給湯装置では、バイパス経路に熱媒体が通流していない状態から給湯が開始されると、出湯温度が設定温度に上昇するまでに時間を要する。一方で、給湯オフ時にバイパス経路に熱媒体を導入することは、速やかな給湯に寄与する一方で、エネルギ効率の低下を招く。特に、暖房運転中には、バイパス経路に熱媒体を供給することで、暖房能力の低下が懸念される。

この発明はこのような問題点を解決するためになされたものであって、本発明の目的は、暖房機能および給湯機能を有する暖房給湯装置の暖房運転時において、暖房能力を過度に低下させることなく、給湯使用開始時に出湯温度を速やかに上昇することである。

この発明のある局面では、暖房給湯装置は、熱媒体を加熱する加熱機構と、暖房循環経路と、給湯用熱交換器と、バイパス経路と、入水管と、出湯管と、給湯運転の開始予約時刻を入力するための入力部と、暖房運転および給湯運転のオンオフに応じて流量制御機構を制御するための制御部とを備える。暖房循環経路は、暖房運転の実行時に加熱機構によって加熱された熱媒体を暖房端末との間で循環するように形成される。給湯用熱交換器は、液体同士の熱交換のための一次側経路および二次側経路を有する。バイパス経路は、暖房循環経路から分岐されて、熱媒体が暖房端末を経由せずに給湯用熱交換器の一次側経路を通流した後再び暖房循環経路に合流するように構成される。流量制御機構は、加熱機構によって加熱された熱媒体の全流量に対するバイパス経路へ供給される熱媒体の流量の比率である分流率を制御する。入水管は、二次側経路の入力側と接続される。出湯管は、二次側経路の出力側と接続される。制御部は、暖房運転のみの実行時における分流率を第１の値に設定するとともに、暖房運転のみの実行中において開始予約時刻に従って設定される予熱開始時刻になると、分流率を第１の値よりも大きい第２の値に設定するように流量制御機構を制御する。さらに、制御部は、暖房運転と給湯運転との同時運転時には分流率を第２の値よりも大きい第３の値に設定する一方で、給湯運転のみの実行時には、分流率を第３の値よりも大きい第４の値に設定するように流量制御機構を制御する。

上記暖房給湯装置によれば、給湯運転の開始予約時刻に従って給湯用熱交換器を含むバイパス経路の熱媒体を通流する予約予熱制御によって、給湯開始時に出湯温度を早期に上昇することができる。さらに、暖房運転中に予約予熱制御を実行する際には、バイパス経路への分流率を、暖房および給湯の同時運転時より低く設定するので、暖房能力の低下を抑制することができる。

好ましくは、暖房給湯装置は、入水管に設けられた第１の温度センサをさらに備える。制御部は、給湯運転における給湯設定温度と第１の温度センサの検出温度との温度差が大きいほど第２の値を大きくする。

このように構成することにより、暖房運転中に予約予熱制御を実行する際のバイパス経路への分流率の可変設定によって、入水管から給湯用熱交換器に導入される水温が低い場合にも、給湯開始時における出湯温度を早期に上昇することができる。

また好ましくは、暖房給湯装置は、第２の温度センサをさらに備える。第２の温度センサは、バイパス経路において給湯用熱交換器の一次側経路の出力側に配置される。制御部は、分流率が第２の値である状態下で、第２の温度センサの検出温度が予め定められた判定温度よりも高くなると、分流率を第２の値よりも低下させる。

このように構成することにより、暖房運転中の予約予熱制御における給湯用熱交換器への熱媒体の過剰な供給を抑制して、エネルギ効率および暖房能力の低下をさらに抑制することができる。

この発明の他のある局面では、暖房給湯装置の制御方法において、暖房給湯装置は、加熱機構によって加熱された熱媒体を暖房端末との間で循環するための暖房循環経路と、暖房循環経路から分岐されて暖房端末を経由せずに再び暖房循環経路に合流するバイパス経路に配置された給湯用熱交換器とを備える。制御方法は、給湯運転の開始予約時刻の入力を受け付けるステップと、暖房循環経路からバイパス経路への熱媒体の分流率が第１の値に設定される暖房運転中において開始予約時刻よりも後に給湯使用が開始される際に、分流率を段階的に上昇させるステップとを備える。より具体的には、上昇させるステップは、開始予約時刻に従って設定される予熱開始時刻になると分流率を第１の値から第２の値に上昇するステップと、給湯使用の開始に応じて分流率を第２の値から第３の値に上昇させるステップとを含む。

上記暖房給湯装置の制御方法によれば、給湯運転の開始予約時刻に応じて給湯用熱交換器を含むバイパス経路の熱媒体を通流する予約予熱制御によって、給湯開始時に出湯温度を早期に上昇することができる。さらに、暖房運転中に予約予熱制御を実行する際には、バイパス経路への分流率を、暖房および給湯の同時運転時より低く設定するので、暖房能力の低下を抑制することができる。

この発明によれば、暖房機能および給湯機能を有する暖房給湯装置の暖房運転時において、暖房能力を過度に低下させることなく、給湯使用開始時に出湯温度を速やかに上昇することができる。

実施の形態１に従う暖房給湯装置の構成を説明するブロック図である。 図１に示されたコントローラによる暖房給湯装置の動作制御を説明する機能ブロック図である。 実施の形態１に従う暖房給湯装置の運転状態の遷移図である。 実施の形態１に従う暖房給湯装置の各運転時における動作状態の一覧を示す図表である。 実施の形態１に従う暖房給湯装置の給湯運転のタイマ予約に係る時刻設定を説明するための概念図である。 実施の形態１に従う暖房給湯装置での予約予熱制御のための制御処理を説明するためのフローチャートである。 実施の形態１に従う暖房給湯装置において暖房運転中に予約予熱制御が開始されたときの動作波形図である。 暖房運転中の予約熱制御における分配率の可変設定を説明するための概念図である。 実施の形態２に従う暖房給湯装置の構成を説明するブロック図である。 実施の形態２に従う暖房給湯装置での暖房運転中の予約予熱制御期間における分配率の切換制御を説明する遷移図である。

以下に本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。なお以下では図中の同一または相当部分には同一符号を付してその説明は原則的に繰返さないものとする。

［実施の形態１］
図１は、実施の形態１に従う暖房給湯装置の構成を説明するブロック図である。

図１を参照して、実施の形態１に従う暖房給湯装置１００ａは、暖房端末３００と接続される出力端１０１および入力端１０２と、水道水等の低温水が導入される入水管２０６と、給湯栓３５０等に給湯するための出湯管２１０とを備える。暖房給湯装置１００ａでは、出力端１０１および入力端１０２を介して、暖房端末３００へ熱媒体（高温水）の供給することによって暖房機能が実現される。さらに、入水管２０６に導入された低温水を、熱媒体との熱交換によって加熱することで、出湯管２１０からの給湯機能が実現される。

まず、暖房給湯装置１００ａの暖房機能に関連する構成を中心に説明する。暖房給湯装置１００ａは、さらに、燃焼バーナ１２０および熱交換器１３０が内蔵された缶体１０５と、排気管１０６と、コントローラ１１０と、給湯用熱交換器１４０と、分配弁１５０と、循環ポンプ１６０と、配管２０１〜２０５とを備える。

燃焼バーナ１２０は、ガスに代表される燃料の供給を受けて、当該燃料の燃焼によって熱量を発生する。燃料は、流量制御バルブ１２１を経由して燃焼バーナ１２０に供給される。流量制御バルブ１２１の開度調整によって、燃焼バーナ１２０へ供給されるガス流量、すなわち、燃焼バーナ１２０での発生熱量を制御することができる。

熱交換器１３０は、主に燃焼バーナ１２０での燃料燃焼の顕熱によって流体を加熱するための一次熱交換器１３１と、主に燃料燃焼による排気ガスの潜熱によって流体を加熱する二次熱交換器１３２とを有する。

燃焼バーナ１２０の燃焼によって生じる燃焼排ガスは、排気管１０６を経由して、暖房給湯装置１００ａの外部に排出される。また、二次熱交換器１３２において、燃焼排ガスが潜熱回収のための熱交換により冷やされて凝縮することにより生じた酸性水（ドレン）は、中和処理された後でドレンタンク１９５に集められて、暖房給湯装置１００ａの外部に排出される。

暖房端末３００を通流した熱媒体が入力される入力端１０２は、配管２０１によって、二次熱交換器１３２の入力側と接続される。一次熱交換器１３１の出力側は、配管２０２と接続される。配管２０２は、分配弁１５０を経由して、配管２０３および２０４と接続される。配管２０３は、暖房端末３００に対して熱媒体を出力するための出力端１０１と接続される。配管２０４は、給湯用熱交換器１４０の一次側経路１４１の入力側と接続される。給湯用熱交換器１４０の一次側経路１４１の出力側は、配管２０５によって、配管２０１と接続される。

分配弁１５０は、コントローラ１１０によって開度を制御される。分配弁１５０の開度に応じて、配管２０２から配管２０３への経路の流量と、配管２０２から配管２０４への経路の流量との比率を制御することができる。

出力端１０１および入力端１０２の間には、暖房端末３００および暖房ポンプ３１０と接続される。暖房ポンプ３１０が作動することにより、暖房給湯装置１００ａの内部では、暖房端末３００との間で熱媒体を循環するための「暖房循環経路」が、出力端１０１および入力端１０２の間に形成される。暖房循環経路は、配管２０１、熱交換器１３０、配管２０２、分配弁１５０、および、配管２０３を含む。たとえば、熱媒体は、熱交換器１３０で燃焼バーナ１２０の発生熱量によって加熱された高温水である。すなわち、燃焼バーナ１２０および熱交換器１３０は「加熱機構」の一実施例に対応する。

熱媒体を暖房端末３００に供給することにより、暖房端末３００が配置された空間（室内）を暖房することができる。すなわち、暖房給湯装置１００ａは、暖房ポンプ３１０の作動によって形成された暖房循環経路を通流する熱媒体を加熱することによって、暖房機能を実現することができる。

暖房循環経路には、圧力逃がし弁１９０がさらに設けられる。また、図示を省略しているが、暖房循環経路には、熱媒体が減少した際に水道水等によって補給するための回路がさらに接続される。

分配弁１５０によって熱媒体を配管２０４に導入することにより、熱交換器１３０によって加熱された熱媒体について、暖房循環経路から分岐されたバイパス経路を形成することができる。当該バイパス経路は、配管２０４、給湯用熱交換器１４０の一次側経路１４１、配管２０５を含む。バイパス経路を通流する熱媒体は、暖房端末３００を経由せずに、給湯用熱交換器１４０（一次側経路１４１）を通流した後、配管２０１および２０５の接続点２０７において、暖房循環経路に合流する。

循環ポンプ１６０は、配管２０１において、上記接続点２０７よりも下流側（熱交換器１３０側）に配置される。したがって、循環ポンプ１６０を作動すれば、暖房ポンプ３１０の作動によって暖房循環経路が形成されていなくても、熱媒体を熱交換器１３０および給湯用熱交換器１４０に通流させるための上記バイパス経路を形成することができる。

分配弁１５０の開度によって、熱交換器１３０で加熱された熱媒体について、暖房循環経路への供給流量と、バイパス経路への供給流量との比率を制御することができる。以下では、熱交換器１３０から出力された熱媒体の全流量に対する、バイパス経路へ供給される流量の比率を分配率ｋｄとも称する。分配率ｋｒは、ｋｄ＝０（すなわち、熱媒体の全量が暖房循環経路を通流）からｋｄ＝１．０（すなわち、熱媒体の全量がバイパス経路を通流）までの間で制御される（０≦ｋｄ≦１．０）。すなわち、分配弁１５０は「流量制御機構」の一実施例に対応する。

次に、暖房給湯装置１００ａの給湯機能に関連する、給湯用熱交換器１４０の二次側経路１４２と接続される構成について説明する。

暖房給湯装置１００ａは、入水管２０６および出湯管２１０に加えて、バイパス管２０９と、流量調整弁１７０と、バイパス流量弁１８０とを備える。

給湯栓３５０が開栓されると、入水管２０６から、水道水等の水圧によって低温水が導入される。入水管２０６は、給湯用熱交換器１４０の二次側経路１４２の入力側と接続される。出湯管２１０は、給湯用熱交換器１４０の二次側経路１４２の出力側と接続される。給湯用熱交換器１４０では、一次側経路１４１を通流する熱媒体の熱量によって、二次側経路１４２を通流する低温水が加熱される。この結果、二次側経路１４２から出湯管２１０へ高温水が出力される。

バイパス管２０９は、入水管２０６および出湯管２１０の間に、給湯用熱交換器１４０のバイパス経路を形成するように配設される。出湯管２１０には、バイパス管２０９との合流点２１４が設けられる。そして、給湯用熱交換器１４０で加熱された高温水と、バイパス管２０９を通過した低温水とが混合された適温の湯が、出湯管２１０から給湯栓３５０等へ供給される。

バイパス流量弁１８０は、バイパス管２０９に配設される。バイパス流量弁１８０の開度によって、て、入水管２０６への入水流量に対するバイパス管２０９の流量比率、すなわち、高温水および低温水の混合比率が制御される。

入水管２０６には、流量調整弁１７０を配置することができる。たとえば、給湯開始直後での加熱能力が不足する期間中において、出湯流量を絞るように流量調整弁１７０の開度が制御されることによって、出湯温度の低下を防止することができる。また、給湯開始直後以外でも、高流量時において、給湯設定湯温に従って出湯するために、流量調整弁１７０の開度制御によって出湯流量を絞ることができる。

配管２０１には、暖房循環経路において熱交換器１３０への熱媒体の入力温度Ｔｉｎを検出するための温度センサ２５１が設けられる。配管２０２には、熱交換器１３０によって加熱された熱媒体の出力温度Ｔｈｍを検出するための温度センサ２５２が配置される。さらに、給湯機能に関連して、入水管２０６に導入される低温水温度Ｔｗを検出するための温度センサ２５３が設けられる。給湯用熱交換器１４０の二次側経路１４２の出力側には、高温水温度Ｔｈを検出するための温度センサ２５４が配置される。さらに、出湯管２１０の合流点２１４よりも下流側に、高温水および低温水の混合後の出湯温度Ｔｏを検出するための温度センサ２５５が配置される。

コントローラ１１０は、電源回路１１７から電源電圧（たとえば、ＤＣ１５Ｖ）の供給を受けて動作する。電源回路１１７は、暖房給湯装置１００ａの外部電源（たとえば、商用ＡＣ電源）からの電力を、電源電圧に変換する。

コントローラ１１０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）１１１と、メモリ１１２と、インターフェイス１１５と、時計部１１６とを有する。時計部１１６によって、コントローラ１１０は、日付および時刻を検知することが可能である。コントローラ１１０は、メモリ１１２に予め格納されたプログラムを実行することによって、暖房給湯装置１００ａがユーザの運転指令に従って動作するように、各構成機器の動作を制御する。

図２には、コントローラ１１０による暖房給湯装置１００ａの動作制御を説明する機能ブロック図が示される。

図２を参照して、コントローラ１１０は、暖房給湯装置１００ａのリモートコントローラ（以下、単に「リモコン」とも称する）４００と、通信線（たとえば、２芯通信線）によって接続される。リモコン４００およびコントローラ１１０の間は、双方向に通信可能である。

リモコン４００には、表示部４１０および操作部４２０が設けられる。操作部４２０を用いて、ユーザは暖房給湯装置１００ａの運転指令を入力することができる。運転指令は、暖房給湯装置１００ａの運転オンオフ指令、給湯運転における給湯設定温度、および、暖房運転における暖房能力を含む。表示部４１０は、液晶パネルによって構成することができる。表示部４１０は、暖房給湯装置１００ａの動作状態や、設定されている運転指令の内容を示す情報を視覚的に表示することができる。あるいは、操作部４２０の一部または全部は、タッチパネルによって構成された表示部４１０の一部領域を用いて構成することも可能である。

コントローラ１１０には、リモコン４００に入力された運転指示が入力される。さらに、温度センサ２５１〜２５５によって検出された、熱媒体の入力温度Ｔｉｎおよび出力温度Ｔｈｍ、ならびに、低温水温度Ｔｗ、高温水温度Ｔｈおよび、出湯温度Ｔｏが入力される。さらに、コントローラ１１０には、流量センサ２６０による流量検出値Ｑ１が入力される。また、コントローラ１１０には、暖房端末３００側からの信号Ｓｗａを入力することができる。たとえば、信号Ｓｗａには、暖房ポンプ３１０の作動／停止を示す信号が含まれる。

コントローラ１１０は、暖房給湯装置１００ａが運転指令に従って動作するために、循環ポンプ１６０の動作および停止を制御する信号、分配弁１５０の開度を制御する信号、バイパス流量弁１８０の開度を制御する信号、流量調整弁１７０の開度を制御する信号、および、燃焼バーナ１２０の発生熱量を制御するための信号（たとえば、流量制御バルブ１２１の開度制御信号）を出力する。これらの信号は、ＣＰＵ１１１での制御処理結果に従って、インターフェイス１１５を経由して、コントローラ１１０から出力される。

図３には、図１に示された暖房給湯装置１００ａの運転状態の遷移図が示される。
図３を参照して、リモコン４００によって、暖房給湯装置１００ａの運転スイッチがオンされると、暖房給湯装置１００ａは、運転オフ状態から運転オン状態に遷移する。運転オン状態では、暖房給湯装置１００ａが電源投入された状態となり、各構成機器が動作可能な状態となる。燃焼バーナ１２０での燃焼が待機される。

運転オン状態において、暖房ポンプ３１０の作動によって図１で説明した暖房循環経路が形成されると、暖房運転のオン条件Ｃ１ａの成立により、暖房給湯装置１００ａは、暖房端末３００へ熱媒体を供給する暖房運転を実行する。

暖房運転では、暖房循環経路が形成された状態で燃焼バーナ１２０が作動することにより、熱交換器１３０を通流する熱媒体が加熱される。なお、暖房循環経路が形成されたことは、コントローラ１１０に入力される信号Ｓｗａに基づいて検知することができる。

燃焼バーナ１２０の作動時において、燃焼バーナ１２０での発生熱量は、熱媒体の出力温度Ｔｈｍを、暖房運転時の温度目標値に制御するように調整される。暖房運転時には、熱媒体の温度目標値は、暖房端末３００での暖房設定温度に従って設定することができる。

暖房運転時に、暖房ポンプ３１０が停止されると、暖房運転のオフ条件Ｃ１ｂの成立により、暖房給湯装置１００ａは、運転オン状態に復帰する。これにより、燃焼バーナ１２０は停止される。

一方で、運転オン状態において、給湯栓３５０が開栓されると、水道水の水圧によって入水管２０６に低温水が供給される。これにより、流量センサ２６０の流量検出値Ｑ１が所定の最小流量を超えると、給湯運転のオン条件Ｃ２ａの成立により、暖房給湯装置１００ａは、給湯用熱交換器１４０によって低温水を加熱する給湯運転を実行する。

給湯運転では、暖房ポンプ３１０が停止されていても、循環ポンプ１６０を作動することにより、熱媒体のバイパス経路を形成することができる。これにより、給湯用熱交換器１４０の一次側経路１４１に、熱交換器１３０によって加熱された熱媒体を通流することができる。

これにより、入水管２０６から給湯用熱交換器１４０の二次側経路１４２に導入された低温水が加熱されることにより、出湯管２１０から給湯栓３５０への給湯が可能となる。給湯運転では、出湯温度Ｔｏ（温度センサ２５５）が、リモコン４００に入力された給湯設定温度と一致するように、バイパス流量弁１８０の開度によって、低温水および高温水の混合比率が制御される。

給湯運転時に、給湯栓３５０の閉栓により流量センサ２６０の流量検出値Ｑ１が最小流量よりも小さくなると、給湯運転のオフ条件Ｃ２ｂの成立により、暖房給湯装置１００ａは、運転オン状態に復帰する。これにより、燃焼バーナ１２０は停止される。

暖房運転時に給湯運転のオン条件Ｃ２ａがさらに成立すると、あるいは、給湯運転時に暖房運転のオン条件Ｃ１ａがさらに成立すると、暖房給湯装置１００ａは、給湯および暖房の同時運転を実行する。

同時運転では、分配弁１５０によって、熱交換器１３０によって加熱された熱媒体が、暖房循環経路（配管２０３）およびバイパス経路（配管２０４）の両方に分配される。これにより、暖房循環経路を熱媒体が通流することによって暖房端末３００に熱媒体が供給されるとともに、給湯用熱交換器１４０の一次側経路１４１に対しても熱媒体が供給される。同時運転においても、出湯温度Ｔｏは、バイパス流量弁１８０によって、給湯運転時と同様に制御される。

同時運転中に、暖房運転のオフ条件Ｃ１ｂが成立すると、暖房給湯装置１００ａは、給湯運転に遷移する。また、同時運転中に、給湯運転のオフ条件Ｃ２ｂが成立すると、暖房給湯装置１００ａは、暖房運転に遷移する。また、同時運転中に、暖房運転のオフ条件Ｃ１ｂと、給湯運転のオフ条件Ｃ２ｂとが同時に成立すると、暖房給湯装置１００ａは運転オン状態に復帰して、燃焼バーナ１２０は停止される。反対に、運転オン状態で、暖房運転のオン条件Ｃ１ａおよび給湯運転のオン条件Ｃ２ａが同時に成立すると、暖房給湯装置１００ａは直接、同時運転に遷移することができる。

あるいは、給湯運転中に、暖房運転のオン条件Ｃ１ａと、給湯運転のオフ条件Ｃ２ｂとが同時に成立すると、暖房給湯装置１００ａは、直接、暖房運転に遷移することができる。反対に、暖房運転中に、給湯運転のオン条件Ｃ２ａと、暖房運転のオフ条件Ｃ１ｂとが同時に成立すると、暖房給湯装置１００ａは、直接、給湯運転に遷移することができる。また、運転オン状態において、暖房運転のオン条件Ｃ１ａと、給湯運転のオン条件Ｃ２ａとが同時に成立すると、暖房給湯装置１００ａは、直接、同時運転に遷移することができる。

なお、暖房運転中、給湯運転中、および、同時運転中の各々において、運転スイッチが操作されると、暖房給湯装置１００ａは、燃焼バーナ１２０を停止するとともに、直接、運転オフ状態に遷移する。運転オン状態において、運転スイッチが操作された場合にも、暖房給湯装置１００ａは、運転オフ状態に戻される。

図４には、暖房給湯装置１００ａの各運転時における動作状態を一覧するための図表が示される。

図４を参照して、暖房運転では、暖房ポンプ３１０が作動（オン）しているため、循環ポンプ１６０の作動（オン）は基本的には不要であるが、循環ポンプ１６０をさらに作動することも可能である。暖房運転では、出湯管２１０からの給湯が不要であるため、給湯用熱交換器１４０、すなわち、バイパス経路への熱媒体の供給は不要である。このため、熱交換器１３０で加熱された熱媒体の全量が暖房循環経路を形成するように、分配弁１５０の開度は、分配率が０となるように制御される（ｋｄ＝０）。

給湯運転では、暖房ポンプ３１０が停止（オフ）されているため、バイパス経路に熱媒体を通流するために、循環ポンプ１６０が作動（オン）される。給湯運転では、暖房端末３００への熱媒体の供給は不要であるため、暖房循環経路への熱媒体の供給は不要である。このため、熱交換器１３０で加熱された熱媒体の全量がバイパス経路を形成するように、分配弁１５０の開度は、分配率が１．０となるように制御される（ｋｄ＝１．０）。

同時運転時には、暖房循環経路およびバイパス経路の両方に熱媒体を通流させる必要がある。したがって、分配弁１５０の開度は、予め定められた比率ｋｂに設定される。０＜ｋｂ＜１．０であるので、暖房端末３００への熱媒体の供給、および、給湯用熱交換器１４０への熱媒体の供給の両方が実現される。

さらに、本実施の形態に従う暖房給湯装置１００ａは、ユーザが、給湯運転の開始時刻をタイマ予約できる機能をさらに有する。

図２で説明したとおり、運転スイッチがオンされていれば、入水管２０６の流量に応じて給湯運転が開始されるが、バイパス経路、すなわち、給湯用熱交換器１４０に熱媒体が通流していない状態から給湯が開始されると、出湯温度が設定温度に上昇するまでに時間を要することが懸念される。一方で、給湯運転の非実行時にも、常時、バイパス経路、すなわち、給湯用熱交換器１４０への熱媒体を供給すると、エネルギ効率の低下を招いてしまう。

このため、本実施の形態に従う暖房給湯装置１００ａでは、給湯開始予約時刻のタイマ設定機能を設けて、給湯開始時刻に対応させて予め給湯用熱交換器１４０への熱媒体を通流させる予約予熱制御が実行される。

再び図２を参照して、リモコン４００では、操作部４２０のユーザ操作により、給湯開始時刻をタイマ設定することが可能である。タイマ設定された内容、すなわち、ユーザによって入力された、給湯開始予約時刻Ｔｔｍは、コントローラ１１０へ伝送される。

図５には、実施の形態１に従う暖房給湯装置の給湯運転のタイマ予約に係る時刻設定を説明するための概念図が示される。

図５を参照して、リモコン４００を用いてタイマ設定された給湯開始予約時刻Ｔｔｍに従った、予約予熱制御の開始時刻Ｔｐｈ（以下、予熱開始時刻Ｔｐｈとも称する）が設定される。たとえば、予熱開始時刻Ｔｐｈは、給湯開始予約時刻Ｔｔｍよりも所定時間Ｔ０だけ前の時刻に設定される。なお、Ｔ０＝０として、Ｔｐｈ＝Ｔｔｍとすることにより、給湯開始予約時刻Ｔｔｍから予約予熱制御が開始されてもよい。すなわち、本実施の形態においてタイマ設定される給湯開始予約時刻Ｔｔｍは、給湯使用の開始時刻のみを意味するものではなく、予約予熱制御の開始時刻を含み得る（Ｔ０＝０のとき）ものとすることができる。

このように、図２に示された、リモコン４００の操作部４２０は、給湯運転の開始予約時刻を入力するための「入力部」の一実施例に対応し、コントローラ１１０は「制御部」の一実施例に対応する。

図６は、実施の形態１に従う暖房給湯装置での予約予熱制御のための制御処理を説明するためのフローチャートである。図６に示された制御処理は、たとえば、コントローラ１１０のＣＰＵ１１１によって繰り返し実行することができる。

図６を参照して、ＣＰＵ１１１は、ステップＳ１００により、ユーザによって給湯開始時刻がタイマ予約されたか否かを判定する。たとえば、リモコン４００から給湯開始予約時刻Ｔｔｍの設定が送信されると、ステップＳ１００はＹＥＳ判定とされる。一方で、当該送信が無い場合には、ステップＳ１００はＮＯ判定とされて、以降の処理は起動されない。

ＣＰＵ１１１は、リモコン４００から給湯開始予約時刻Ｔｔｍが送信されると（Ｓ１００のＹＥＳ判定時）、ステップＳ１１０により、給湯開始予約時刻Ｔｔｍに従って、図５で説明したように、予熱開始時刻Ｔｐｈを設定する。

ＣＰＵ１１１は、ステップＳ１２０により、時計部１１６を用いて、設定した予熱開始時刻Ｔｐｈが来たかどうかを判定する。予熱開始時刻Ｔｐｈになるまで（Ｓ１２０のＮＯ判定時）には、ステップＳ１３０以降の処理は起動されない。

ＣＰＵ１１１は、予熱開始時刻Ｔｐｈになると（Ｓ１２０のＹＥＳ判定時）には、ステップＳ１３０により、暖房運転中であるかどうかを判定する。ＣＰＵ１１１は、暖房運転中には（Ｓ１３０のＹＥＳ判定時）、ステップＳ１４０により予約予熱制御を実行する。

再び図４を参照して、暖房運転中の予約予熱制御では、暖房ポンプ３１０が作動しているため循環ポンプ１６０の作動は必須ではない。一方で、分配弁１５０の開度は、分配率ｋｄが予め定められた比率ｋａとなるように制御される。比率ｋａは、暖房循環経路およびバイパス経路の両方に熱媒体を通流させるために、０＜ｋａ＜１．０の範囲内に設定される。さらに、実際の給湯使用中ではないことを考慮して、比率ｋａは、比率ｋｂよりも低い値に設定される。すなわち、暖房運転中の予約予熱制御では、分配弁１５０による分配率ｋｒは、同時運転中よりも低い値、すなわち、給湯用熱交換器１４０の熱媒体の流量が小さくなるように制御される。

再び、図６を参照して、予約予熱制御（Ｓ１４０）の開始後、ＣＰＵ１１１は、ステップＳ１５０により給湯使用が開始されたか否かを判定する。たとえば、ステップＳ１５０は、流量センサ２６０の検出流量が最小流量を超えるとＹＥＳ判定とされ、それまでの間ＮＯ判定に維持される。

ＣＰＵ１１１は、給湯使用の開始が検知されるまで（Ｓ１５０のＮＯ判定時）、ステップＳ１４０による予約予熱制御を実行する。これにより、給湯用熱交換器１４０の一次側経路１４１には、分配率ｋｄ＝ｋａに従った流量で熱媒体が通流する。

ＣＰＵ１１１は、給湯使用の開始が検知されると（Ｓ１５０のＹＥＳ判定時）、ステップＳ１６０に処理を進めて、同時運転を開始するために、分配率ｋｒがｋｂとなるように、分配弁１５０の開度を制御する。以降では、暖房給湯装置１００ａは、図３および図４で説明した同時運転を実行する。

本実施の形態に従う予熱制御は、暖房運転中および非暖房運転中の間で分配弁１５０による分配率ｋｄが異なるという観点でも特徴付けることができる。上述のように、暖房運転中における分配率ｋｄは、非暖房運転中と比較して高い値に、すなわち、給湯用熱交換器１４０を含むバイパス経路への熱媒体の供給量が増加するように設定される。

ＣＰＵ１１１は、予熱開始時刻Ｔｐｈにおいて（Ｓ１２０のＹＥＳ判定時）に、暖房運転中ではないときには（Ｓ１３０のＹＥＳ判定時）、ステップＳ１７０により、予約予熱制御を実行する。この場合には、給湯運転時と同様に、循環ポンプ１６０を作動させるとともに、熱媒体の全量がバイパス経路を通流するために、分配率ｋｄ＝１．０となるように分配弁１５０の開度をすることができる。

このように、暖房運転時における分配率ｋｄ＝０は「第１の値」の一実施例に対応し、暖房運転中の予約予熱制御における分配率ｋｒ＝ｋａは「第２の値」の一実施例に対応し、同時運転中における分配率ｋｄ＝ｋｂは「第３の値」の一実施例に対応し、給湯運転時における分配率ｋｄ＝１．０は「第４の値」の一実施例に対応する。

図７には、実施の形態１に従う暖房給湯装置において暖房運転中に予約予熱制御が開始されたときの動作波形図が示される。

図７を参照して、暖房運転中において、予熱開始時刻Ｔｐｈ以前では、分配弁１５０によって分配率ｋｄ＝０に制御されて、加熱された熱媒体の全量が、暖房循環経路によって暖房端末３００へ供給される。

予熱開始時刻Ｔｐｈから予約予熱制御が開始されると、暖房端末３００への熱媒体の供給と、給湯用熱交換器１４０（一次側経路１４１）への熱媒体の通流とを両立するために、分配弁１５０による分配率ｋｒは０（第１の値）からｋａ（第２の値）に上昇する。

時刻Ｔｕｓにおいて給湯の使用が開始されると、暖房および給湯の同時運転のために、分配弁１５０による分配率ｋｒはｋａ（第２の値）からｋｂ（第３の値）にさらに上昇する。

上述のように、予熱開始時刻Ｔｐｈを、タイマ設定された給湯開始予約時刻Ｔｔｍと同時、あるいは、それ以前に設定することにより、暖房運転中において、給湯開始予約時刻Ｔｔｍよりも後に給湯使用が開始されて同時運転に移行する際には、分配弁１５０による分配率ｋｒは、暖房運転時の値から同時運転時の値まで、段階的に上昇されることが理解される。

さらに、時刻Ｔｆにおいて、暖房端末３００でのオフ指令によって暖房運転がオフされると、時刻Ｔｆ以降では給湯運転が実行される。この場合には、分配弁１５０による分配率ｋｒはさらに上昇され（ｋｒ＝１．０）、加熱された熱媒体の全量がバイパス経路を通流するように分配弁１５０の開度が制御される。

なお、暖房運転中の予約熱制御における分配率の値（ｋａ）については、図８に示すように、給湯経路における低温水温度Ｔｗに従って可変に設定することも可能である。

図８の横軸には、給湯設定温度Ｔｒと低温水温度Ｔｗとの温度差ΔＴが示され、縦軸には、暖房運転中の予約熱制御における分配率ｋａの設定値が示される。

低温水温度Ｔｗが低く温度差ΔＴが大きい程、出湯温度Ｔｏを給湯設定温度Ｔｒとするために必要となる、給湯用熱交換器１４０での受熱量が大きくなる。このため、出湯温度Ｔｏの立上がりが遅くなることが懸念される。

したがって、温度差ΔＴが大きい程、熱媒体の給湯用熱交換器１４０（一次側経路１４１）の通流量を大きくすることが好ましい。このため、暖房運転中の予約熱制御における分配率の値ｋａについては、温度差ΔＴが大きいほど高い値となるように、可変に設定することが好ましい。

たとえば、図８に例示されるように、分配率ｋａの設定値は、判定値ＤＴ１およびＤＴ２を用いて複数段階に設定することができる。具体的には、ΔＴ≦ＤＴ１のときにはｋｒ＝ａ１に設定し、ＤＴ１＜ΔＴ≦ＤＴ２のときにはｋｒ＝α２に設定し、ΔＴ＞ＤＴ２のときには、ｋｒ＝ａ３に設定することができる。あるいは、分配率ｋａの設定値は、２段階、または、４段階以上に段階的に可変設定に可変設定することも可能である。また、分配率ｋａの設定値は、温度差ΔＴを変数とする関数の設定等によって、連続的に可変設定するようにしてもよい。

このように、本実施の形態１に従う暖房給湯装置によれば、給湯開始時刻のタイマ予約機能に従って暖房運転中に給湯を開始する際に、エネルギ効率および暖房能力の低下を抑制しつつ、給湯開始時に出湯温度を早期に上昇させるための予熱制御を実行することができる。

なお、図６の制御処理において、給湯開始予約時刻Ｔｔｍになってから長時間が経過しても給湯使用が開始されない場合に対応するために、予約予熱制御の時間長に制御を設けてもよい。たとえば、ステップＳ１５０におけるＮＯ判定の連続時間が所定の制限時間に達すると、強制的に暖房運転に復帰するように、暖房給湯装置１００ａを制御することが可能である。

［実施の形態２］
図９は実施の形態２に従う暖房給湯装置１００ｂの構成を説明する概略ブロック図である。

図９を図１と比較して、実施の形態２に従う暖房給湯装置１００ｂは、実施の形態１に従う暖房給湯装置１００ａと比較して、給湯用熱交換器１４０の一次側経路１４１の出力側に、温度センサ２５６がさらに配置される点で異なる。暖房給湯装置１００ｂのその他の部分の構成は、図１に示された暖房給湯装置１００ａと同様であるので、詳細な説明は繰返さない。

実施の形態２に従う暖房給湯装置においても、図２〜図６と同様に、運転状態の遷移、および、各運転モードにおける制御が実行され、さらに、タイマ入力された給湯開始予約時刻Ｔｔｍに従って予約予熱制御が実行される。

暖房給湯装置１００ｂでは、温度センサ２５６による検出温度を用いて、暖房運転中の予約予熱制御期間における分配率の設定をさらに細密に制御することができる。

図１０は、実施の形態２に従う暖房給湯装置１００ｂでの暖房運転中の予約予熱制御期間における分配率の切換制御を説明する遷移図である。

図１０を参照して、図６のステップＳ１３０がＹＥＳ判定とされて予約予熱制御が開始されると、分配弁１５０による分配率ｋｄ＝ｋａに初期設定される。この状態で、温度センサ２５６によって検出された、一次側経路１４１からの熱媒体の出力温度Ｔｏｕｔが、予め定められた判定温度Ｔ１と比較される。

出力温度Ｔｏｕｔが判定温度Ｔ１よりも上昇すると、バイパス経路での熱媒体の通流により、給湯用熱交換器１４０の一次側経路１４１が熱媒体で満たされていることが検知される。したがって、暖房運転による暖房端末３００への熱媒体の供給を優先するために、分配率ｋｄがｋａよりも低下される。たとえば、通常の暖房運転と同様に、分配率ｋｄ＝０に設定することができる。

分配率ｋｄが低下された状態で、出力温度Ｔｏｕｔが予め定められた判定温度Ｔ２（Ｔ２＜Ｔ１）よりも低下すると、分配弁１５０の開度は、分配率ｋｄが予約熱制御の開始時における設定値に復帰するように制御される（ｋｄ＝ｋａ）。

あるいは、経過時過に応じて、予め定められた時間長ＴＰ１およびＴＰ２が経過する毎に、予約予熱制御中における分配弁１５０の分配率ｋｄを切換えることも可能である。図１０に示された、分配弁１５０の分配率ｋｄの切換制御は、図６のステップＳ１４０で実行される。

実施の形態２に従う暖房給湯装置によれば、暖房運転中の予約予熱制御における給湯用熱交換器への熱媒体の過剰な供給を抑制して、エネルギ効率および暖房能力の低下をさらに抑制することができる。

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。

１００ａ，１００ｂ 暖房給湯装置、１０１ 出力端、１０２ 入力端、１０５ 缶体、１０６ 排気管、１１０ コントローラ、１１２ メモリ、１１５ インターフェイス、１１６ 時計部、１１７ 電源回路、１２０ 燃焼バーナ、１２１ 流量制御バルブ、１３０ 熱交換器、１３１ 一次熱交換器、１３２ 二次熱交換器、１４０ 給湯用熱交換器、１４１ 一次側経路（給湯用熱交換器）、１４２ 二次側経路（給湯用熱交換器）、１５０ 分配弁、１６０ 循環ポンプ、１７０ 流量調整弁、１８０ バイパス流量弁、１９０ 圧力逃がし弁、１９５ ドレンタンク、２０１〜２０５ 配管、２０６ 入水管、２０７ 接続点、２０９ バイパス管、２１０ 出湯管、２１４ 合流点、２５１〜２５６ 温度センサ、２６０ 流量センサ、３００ 暖房端末、３１０ 暖房ポンプ、３５０ 給湯栓、４００ リモコン、４１０ 表示部、４２０ 操作部、Ｃ１ａ オン条件（暖房運転）、Ｃ２ａ オン条件（給湯運転）、Ｃ１ｂ オフ条件（暖房運転）、Ｃ２ｂ オフ条件（給湯運転）、Ｑ１ 流量検出値、Ｓｗａ 信号（暖房端末）、Ｔｐｈ 予熱開始時刻、Ｔｔｍ 給湯開始予約時刻、ｋｄ 分配率（分配弁）。

Claims (5)

1. 熱媒体を加熱する加熱機構と、
   暖房運転の実行時に前記加熱機構によって加熱された前記熱媒体を暖房端末との間で循環するための暖房循環経路と、
   液体同士の熱交換のための一次側経路および二次側経路を有する給湯用熱交換器と、
   前記暖房循環経路から分岐されて、前記熱媒体が前記暖房端末を経由せずに前記給湯用熱交換器の前記一次側経路を通流した後再び前記暖房循環経路に合流するように構成されたバイパス経路と、
   前記加熱機構によって加熱された熱媒体の全流量に対する前記バイパス経路へ供給される熱媒体の流量の比率である分流率を制御するための流量制御機構と、
   前記二次側経路の入力側と接続された入水管と、
   前記二次側経路の出力側と接続された出湯管と、
   給湯運転の開始予約時刻を入力するための入力部と、
   前記暖房運転および前記給湯運転のオンオフに応じて前記流量制御機構を制御するための制御部とを備え、
   前記制御部は、
   前記暖房運転のみの実行時における前記分流率を第１の値に設定するとともに、前記暖房運転のみの実行中において前記開始予約時刻に従って設定される予熱開始時刻になると、前記分流率を前記第１の値よりも大きい第２の値に設定するように前記流量制御機構を制御し、さらに、
   前記暖房運転と前記給湯運転との同時運転時には前記分流率を前記第２の値よりも大きい第３の値に設定する一方で、前記給湯運転のみの実行時には、前記分流率を前記第３の値よりも大きい第４の値に設定するように前記流量制御機構を制御する、暖房給湯装置。
2. 前記入水管に設けられた第１の温度センサをさらに備え、
   前記制御部は、前記給湯運転における給湯設定温度と前記第１の温度センサの検出温度との温度差が大きいほど前記第２の値を大きくする、請求項１記載の暖房給湯装置。
3. 前記バイパス経路において前記給湯用熱交換器の前記一次側経路の出力側に配置された第２の温度センサをさらに備え、
   前記制御部は、前記分流率が前記第２の値である状態下で、前記第２の温度センサの検出温度が予め定められた判定温度よりも高くなると、前記分流率を前記第２の値よりも低下させる、請求項１または２に記載の暖房給湯装置。
4. 加熱機構によって加熱された熱媒体を暖房端末との間で循環するための暖房循環経路と、前記暖房循環経路から分岐されて前記暖房端末を経由せずに再び前記暖房循環経路に合流するバイパス経路に配置された給湯用熱交換器とを備える暖房給湯装置の制御方法であって、
   給湯運転の開始予約時刻の入力を受け付けるステップと、
   前記暖房循環経路から前記バイパス経路への前記熱媒体の分流率が第１の値に設定される暖房運転中において前記開始予約時刻よりも後に給湯使用が開始される際に、前記分流率を段階的に上昇させるステップとを備える、暖房給湯装置の制御方法。
5. 前記上昇させるステップは、
   前記開始予約時刻に従って設定される予熱開始時刻になると前記分流率を前記第１の値から第２の値に上昇するステップと、
   前記給湯使用の開始に応じて前記分流率を前記第２の値から第３の値に上昇させるステップとを含む、請求項４記載の暖房給湯装置の制御方法。

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