JP2009180417A - ガス給湯暖房システム - Google Patents

Abstract

【課題】 １つのガス熱源機を給湯の熱源としてだけでなく暖房の熱源としても利用する場合であっても、ガス消費量を正確に計算するガス給湯暖房システムを提供する。
【解決手段】 ガス給湯暖房システム１００は、発電ユニット３８、暖房端末機９０、風呂の浴槽５８ａおよび給湯栓５８ｂに接続されており、貯湯タンク３２、ガス熱源機１２、暖房用熱交換器２０等を備えている。ガス熱源機１２で使用されるガスの消費量は、熱源機入口サーミスタ２の検出温度と、熱源機出口サーミスタ１６の検出温度と、循環流量センサ６の検出流量と、ガス熱源機１２の効率推定値から計算される。効率推定値は熱源機入口サーミスタ２の検出温度に応じて設定される。ガス熱源機１２への水の流入温度が変化しても、その流入温度に応じて効率推定値が設定されるため、正確なガス消費量を計算することができる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、ガス熱源機で加熱された水を給湯個所へ給湯する給湯手段とガス熱源機で加熱された水を熱源として暖房する暖房手段を備えているガス給湯暖房システムに関する。

近年、省エネルギーの推進などを目的としてガスなどのエネルギーの消費量を表示するエネルック機能が知られている。そのため、ガスをエネルギーとして利用するシステムでは正確なガス消費量の計算が求められる。

特許文献１には、ガス給湯システムにおけるガス消費量を計算する技術が記載されている。この技術によると、ガス熱源機で水を加熱する際に、ガス熱源機へ流入する水の流入温度と流出する流出温度と流量とガス熱源機の効率推定値から、ガス熱源機で使用されたガス消費量を計算する。

特開２００４−９２９５１号公報

特許文献１の技術によると、ガス熱源機の効率推定値を固定値としてガス消費量を計算する。このようなガス消費量の計算手法は、例えばガス熱源機で加熱した水を給湯の熱源として利用するだけでなく、暖房の熱源としても利用する場合、正確なガス消費量を計算することができない。一般に、ガス熱源機における水の加熱効率は、ガス熱源機への水の流入温度に応じて変化する。この傾向は潜熱回収型の高効率の熱源機において顕著である。１つのガス熱源機を給湯と暖房の双方の熱源として利用する場合、給湯時と暖房運転時などの運転条件の違いによってガス熱源機への水の流入温度が異なることがあり、ガス熱源機の効率推定値を固定値にすると、正確なガスの消費量を計算することができない。

本発明は、上記の課題を解決するために提案された。本発明は、１つのガス熱源機を給湯の熱源としてだけでなく暖房の熱源としても利用する場合であっても、ガス消費量を正確に計算するガス給湯暖房システムを提供することを目的とする。

本発明は、ガス給湯暖房システムに関する。本発明のガス給湯暖房システムは、ガス熱源機と、ガス熱源機で加熱された水を給湯個所へ給湯する給湯手段と、ガス熱源機で加熱された水を熱源として暖房する暖房手段を備えている。給湯個所とは、例えば給湯栓や風呂の浴槽などである。暖房とは、例えば暖房放熱器や床暖房などである。

本発明のガス給湯暖房システムは、ガス熱源機に流入する水の流入温度を検出する入水温度センサと、ガス熱源機から流出する水の流出温度を検出する出水温度センサと、ガス熱源機に流入する水の流量を検出する入水量センサを備えている。入水量センサは、ガス熱源機の入口近傍に設けられていてもよいし、ガス熱源機の出口近傍に設けられていてもよい。または、入水量センサは、ガス熱源機の入口近傍と出口近傍にそれぞれ設けられていてもよい。

本発明のガス給湯暖房システムは、流入温度と流出温度と流量とガス熱源機の効率推定値から単位時間あたりのガス消費量を計算する計算手段を備えている。ガス熱源機で水が加熱されて上昇した温度は、流入温度と流出温度の差に相当する。流入温度と流出温度の差を、単位時間あたりの流量と乗算し、ガス熱源機の効率推定値で除算することによって、単位時間あたりのガス消費量を計算することができる。

本発明のガス給湯暖房システムでは、ガス熱源機の効率推定値が流入温度に応じて設定される。ガス熱源機への水の流入温度が低い場合、ガスの燃焼によって生じた熱は、ガス熱源機に流入した水に吸熱されやすい。そのため、水の流入温度が低くなるほどガス熱源機の効率推定値を高く設定する。

本発明のガス給湯暖房システムによると、ガス熱源機の効率推定値を固定値とせず、ガス熱源機への水の流入温度に応じて設定する。そのため、ガス熱源機への水の流入温度が異なっても、正確なガス消費量を計算することができる。給湯時と暖房運転時など運転条件が違っても、ガス消費量を正確に計算することができる。

本発明のガス給湯暖房システムは、貯湯槽と、貯湯槽とガス熱源機の間で水を循環する水循環手段を備えていることが好ましい。この場合、給湯手段が、貯湯槽の上部から給湯個所へ給湯する給湯経路を備えており、暖房手段が、ガス熱源機から貯湯槽へ流れる水と熱媒の間で熱交換する暖房熱交換器と、暖房器と暖房熱交換器の間で熱媒を循環する熱媒循環手段を備えていることが好ましい。

上記のガス給湯暖房システムによると、ガス熱源機で加熱された水を貯湯槽に貯えることができる。給湯を行う場合、貯湯槽に貯えている水をガス熱源機へ送って加熱し、貯湯槽の頂部に戻す。その後、貯湯槽の頂部に貯えている高温の温水を、給湯経路を介して給湯箇所へ供給する。この場合、貯湯槽内には給湯設定温度に応じた温度の温水が貯えられる。暖房運転を行う場合、貯湯槽に貯えている水をガス熱源機へ送って加熱し、加熱された水と熱交換した熱媒を暖房放熱器や床暖房などに利用する。熱媒と熱交換した水は貯湯槽の頂部に戻される。この場合、貯湯槽内には暖房運転の態様に応じた温度の温水が貯えられる。貯湯槽に貯えている水の温度は、このように運転条件の違いに応じて変化するので、貯湯槽からガス熱源機へ送り出される水の温度も、運転条件の違いに応じて変化する。上記のガス給湯暖房システムによると、ガス熱源機への水の流入温度に応じて効率推定値を設定するため、貯湯槽に貯えている水の温度が違っても、ガス熱源機で消費されるガス消費量を正確に計算することができる。

本発明のガス給湯暖房システムは、ガス熱源機が、ガスバーナと、ガスバーナの燃焼排気から顕熱を吸熱して水を加熱する主熱交換器と、主熱交換器を通過した燃焼排気から潜熱を吸熱して水を加熱する副熱交換器を備えていることが好ましい。この場合、ガス熱源機に流入した水は、副熱交換器で加熱されてから、主熱交換器でさらに加熱されることが好ましい。

上記のガス給湯暖房システムによると、ガスバーナと主熱交換器と副熱交換器を備えているいわゆるコンデンシング型のガス熱源機を利用することができる。コンデンシング型のガス熱源機を用いると、水の流入温度が低いほど主熱交換器を通過したときに吸収する潜熱の熱量が大きくなるため、水の流入温度に応じて効率推定値が顕著に変化する。上記のガス給湯暖房システムによると、ガス熱源機への水の流入温度に応じて効率推定値を設定するため、コンデンシング型のガス熱源機を用いても、ガス熱源機で消費されるガス消費量を正確に計算することができる。

本発明のガス給湯暖房システムでは、計算手段が、単位時間あたりのガス熱源機の着火回数にも基づいて単位時間あたりのガス消費量を計算することが好ましい。ガスを着火してから点火するまでの間、パージによって所定量の未燃ガス（燃焼に使用されないガス）が排出される。ここでいう単位時間あたりのガス熱源機の着火回数にも基づいてとは、単位時間あたりに排出された未燃ガスの量を、計算手段によって計算されたガス消費量に加えることである。単位時間あたりに着火動作に伴って排出された未燃ガスの量は、１回の着火によって排出される未燃ガスの量を単位時間あたりの着火回数で乗算して求めてもよい。または、着火毎に排出された未燃ガスの量を測定し、単位時間あたりの総和を求めてもよい。

上記のガス給湯暖房システムによると、単位時間あたりのガス消費量のうち、ガス熱源機の加熱に使用されないガスの消費量をも計算することができる。より正確なガス消費量を計算することができる。

本発明のガス給湯暖房システムは、ガス熱源機に供給するガス量を調整するガス比例弁の開度を検出する開度検出手段と、ガス熱源機のガスの燃焼状態を調整するガス切替弁の切替状態を検出する切替状態検出手段と、ガス熱源機に空気を供給するファンの回転数を検出する回転数検出手段と、ガス比例弁の開度とガス切替弁の切替状態とファンの回転数から単位時間あたりのガス消費量を計算する第２計算手段を備えていることが好ましい。この場合、計算手段によって計算された単位時間あたりのガス消費量と、第２計算手段によって計算された単位時間あたりのガス消費量の差が所定の範囲内にあるときに、計算手段によって計算された単位時間あたりのガス消費量をガス熱源機のガス消費量とすることが好ましい。ファンは、ガス熱源機に空気を供給する。ガス熱源機でのガス消費量は、ガス供給源からガス熱源機に供給されたガス量に基づいて計算することもできる。ガス供給源からガス熱源機に供給されたガス量は、ガスの供給圧と、燃焼室の内圧と、ガス比例弁の開度と、ガス切替弁の切替状態から計算することができる。燃焼室の内圧はファンの回転数によって定まるので、ファンの回転数を検出することによって、燃焼室の内圧を推定することができる。

上記のガス給湯暖房システムでは、第２計算手段によってガス比例弁の開度とガス切替弁の切替状態に応じて計算したガス消費量を燃焼室の内圧に応じて補正して、単位時間あたりのガス熱源機のガス消費量を計算することができる。計算手段の計算結果と第２計算手段の計算結果の差が所定の範囲内にあれば、計算手段の計算結果が正確である可能性が高い。この場合、計算手段の計算結果を、ガス熱源機のガス消費量として適用する。また、計算手段の計算結果と第２計算手段の計算結果の差が所定の範囲外であれば、計算手段の計算結果が正確でない可能性が高い。この場合、例えばセンサなどの故障によって、ガス消費量が正しく計算されていないことが想定される。上記のガス給湯暖房システムによると、計算手段の計算結果の信頼性を高めることができる。

本発明のガス給湯暖房システムでは、上記の開度検出手段と、上記の切替状態検出手段と、上記の回転数検出手段と、上記の第２計算手段を備えている場合、計算手段によって計算された単位時間あたりのガス消費量と、第２計算手段によって計算された単位時間あたりのガス消費量の平均値をガス熱源機のガス消費量としてもよい。

上記のガス給湯暖房システムによると、入水温度センサなどセンサ類の誤差の影響を含んだ計算手段の計算結果を第２計算手段の計算結果との間で平均化して、ガス熱源機のガス消費量とする。そのため、より正確なガス消費量を求めることができる。

上記のガス給湯暖房システムの場合、ガス比例弁の開度を制御する値を所定のヒステリシス特性に応じて補正することが好ましい。ガス比例弁のヒステリシス特性の影響を補正することができるため、第２計算手段において、より正確なガス消費量を計算することができる。

本発明によると、１つのガス熱源機を給湯の熱源としてだけでなく暖房の熱源としても利用する場合であっても、ガス消費量を正確に計算するガス給湯暖房システムを提供することができる。

下記に説明する実施例の好ましい特徴を列記する。
（第１特徴） 貯湯タンクに、発電ユニットの発電熱によって加熱された湯を貯える。

（第１実施例）
図１に、本発明の第１実施例であるガス給湯暖房システム１００の模式図を示す。本実施例のガス給湯暖房システム１００は、発電ユニット３８、暖房端末機９０、風呂の浴槽５８ａおよび給湯栓５８ｂに接続されている。ガス給湯暖房システム１００は、貯湯タンク（貯湯槽）３２、ガス熱源機１２、暖房用熱交換器（暖房熱交換器）２０、リモコン９４およびコントローラ９２などを備えている。

ガス熱源機１２では、ガスバーナ１４を用いて必要に応じて貯湯タンク３２の水を加熱する。ガス熱源機１２には循環経路（水循環手段）１０が接続されている。循環経路１０には、熱源機入口サーミスタ（入水温度センサ）２と循環ポンプ４と循環水量センサ（入水量センサ）６と循環水量サーボ８が設けられている。ガス熱源機１２の入口近傍に設けられている熱源機入口サーミスタ２は、ガス熱源機１２で加熱される前の水の温度を検出して、コントローラ９２へ出力する。コントローラ９２によって循環ポンプ４が駆動されると、貯湯タンク３２の中間部から水が吸いだされ、ガス熱源機１２で加熱された後、貯湯タンク３２の頂部に戻される。循環水量センサ６は、循環経路１０を流れる水の流量を検出して、コントローラ９２へ出力する。循環水量サーボ８は、循環経路１０を流れる水の流量を調整する。ガス熱源機１２の出口近傍には熱源機出口サーミスタ（出水温度センサ）１６が設けられている。熱源機出口サーミスタ１６は、ガス熱源機１２で加熱された水の温度を検出して、コントローラ９２へ出力する。

ガス熱源機１２から貯湯タンク３２へ戻る経路は、暖房熱交換経路１８と、暖房バイパス経路２６に分岐している。暖房熱交換経路１８には、暖房熱交換器２０が設けられている。暖房熱交換器２０では、ガス熱源機１２で加熱されて貯湯タンク３２へ戻る水と、暖房端末機９０の熱源として利用される熱媒（本実施例では水）との間で熱交換が行われる。暖房熱交換経路１８の暖房熱交換器２０の下流側には、暖房サーミスタ２２が設けられている。暖房サーミスタ２２は検出された温度をコントローラ９２へ出力する。

暖房熱交換経路１８には第１制御弁２４が設けられており、暖房バイパス経路２６には第２制御弁２８が設けられている。暖房熱交換器２０と第１制御弁２４の間を結ぶ経路は、貯湯タンク３２へ戻る経路と、熱源機戻り経路４１に分岐している。熱源機戻り経路４１には第３制御弁３９が設けられている。第１制御弁２４と第２制御弁２８と第３制御弁３９は、いずれもソレノイドを内蔵した電磁弁である。第１制御弁２４と第２制御弁２８と第３制御弁３９は、何れか１つが開かれ、他の２つが閉じられるように、コントローラ９２によって制御される。暖房熱交換器２０で熱交換が行われた水を再びガス熱源機１２で加熱する場合には、第３制御弁３９のみが開かれ、加熱せずに貯湯タンク３２へ戻す場合には、第１制御弁２４のみが開かれる。暖房端末機９０における暖房あるいは風呂の浴槽５８ａの追い焚きが行われる場合には、第３制御弁３９のみが開かれ、行われない場合には、第２制御弁２８のみが開かれる。

暖房端末機９０は、エアコンや床暖房機といった、加熱された水を熱源として利用する暖房器具である。暖房端末機９０の熱媒として利用される水は、シスターン８４に貯えられており、暖房ポンプ８６の駆動によって暖房循環経路（熱媒循環手段）８８を流れて、暖房熱交換器２０、暖房端末機９０、シスターン８４の順に循環する。

暖房循環経路８８の暖房熱交換器２０と暖房端末機９０の間から、追い焚き経路８２が分岐している。追い焚き経路８２は、暖房熱交換器２０で加熱された熱媒としての湯が、追い焚き熱交換器８０を経由してシスターン８４へ戻る流路を形成する。追い焚き経路８２には追い焚き熱動弁７８が設けられている。追い焚き熱動弁７８の開閉は、コントローラ９２によって制御される。

風呂の浴槽５８ａには風呂循環経路５６が接続されている。風呂循環経路５６には風呂循環ポンプ５４が設けられている。コントローラ９２によって風呂循環ポンプ５４が駆動されると、浴槽５８ａから風呂循環経路５６に湯が吸い出される。浴槽５８ａから吸い出された湯は、追い焚き熱交換器８０で加熱されて、浴槽５８ａに戻される。

風呂循環経路５６は、注湯電磁弁５２を介して給湯経路５０に連通しており、注湯電磁弁５２を開くことで、浴槽５８ａへの湯張りが行われる。注湯電磁弁５２はコントローラ９２によって制御される。

発電ユニット３８は、固体高分子型の燃料電池を用いた発電装置である。発電ユニット３８は電力需要に応じて発電を行う。発電を行う際に、発電ユニット３８は排熱回収ポンプ３４を駆動する。排熱回収ポンプ３４が駆動されると、貯湯タンク３２の底部から水が吸い出される。吸い出された水は、排熱回収熱交換器３６で発電熱によって加熱されて、貯湯タンク３２の頂部に戻される。発電ユニット３８から貯湯タンク３２の頂部に戻される水の温度は、排熱回収サーミスタ４０によって測定されて、コントローラ９２へ出力される。貯湯タンクに、発電ユニットの発電熱によって加熱された水を貯えることによって、ガス給湯暖房システム１００を、エネルギー効率の高いコージェネレーションシステムとして利用することができる。

貯湯タンク３２は、発電ユニット３４の発電熱によって加熱された水を貯える。貯湯タンク３２に貯えられた水は、給湯や暖房、風呂の追い焚き等に利用される。貯湯タンク３２の内部には温度成層が形成されており、貯湯タンク３２の上部には下部に比べて高温の水が貯えられている。従って、貯湯タンク３２の蓄熱量が少ないときでも、貯湯タンク３２の頂部から出湯することによって、高温の水を利用することができる。貯湯タンク３２の頂部には、水温を検出するタンクサーミスタ３０が設けられており、検出された水の温度はコントローラ９２へ出力される。

貯湯タンク３２の底部は、タンク給水経路７６、給水経路７０を経由して、水道管６０に接続されている。給水経路７０には減圧弁６２が設けられており、水道管６０からの給水圧力が調整されている。貯湯タンク３２の頂部は、タンク給湯経路４２、給湯経路５０を経由して、給湯栓５８ｂに接続されている。給湯栓５８ｂが開かれると、給水圧力によって貯湯タンク３２の内部の水が底部から頂部に向けて押し上げられ、貯湯タンク３２の上部からタンク給湯経路４２へ出湯する。貯湯タンク３２から出湯した温水は、混合経路７２との接続部で冷水と混合されて、所望の温度に調温された後に給湯栓５８ｂへ供給される。

給水経路７０からタンク給水経路７６へ流れる水の一部は混合経路７２に分岐しており、タンク給湯経路４２から給湯経路５０へ流れる湯に混合する。混合経路７２では、貯湯タンク３２の頂部から出湯される高温の湯が水と混合されて、所望の温度に調温される。給水経路７０、タンク給水経路７６および混合経路７２の接続部分には混合弁７４が設けられている。混合弁７４はステッピングモータを内蔵しており、これが駆動されることによって、タンク給水経路７６の開度と混合経路７２の開度が調整されて、タンク給水経路７６へ流れる水の流量と混合経路７２へ流れる水の流量の比率が調整される。

タンク給湯経路４２には、タンク電磁弁４４と給湯サーミスタ４６が設けられている。タンク電磁弁４４はコントローラ９２によって制御されており、内蔵しているソレノイドが駆動されることによって開閉する。タンク電磁弁４４が閉じられている状態では、給湯栓５８ｂを開いても貯湯タンク３２からは出湯せず、給湯栓５８ｂには給水経路７０および混合経路７２を経由して水が供給される。給湯サーミスタ４６はタンク給湯経路４２を流れる湯の温度を検出して、コントローラ９２へ出力する。

給水経路７０には、給水サーミスタ６４と給湯流量センサ６６と給湯流量サーボ６８が設けられている。給水サーミスタ６４は、給水経路７０を流れる水の温度を検出して、コントローラ９２へ出力する。給湯流量センサ６６は、給水経路７０を流れる水道水の流量を検出して、コントローラ９２へ出力する。給湯流量サーボ６８は、給水経路７０を流れる水の流量を調整する。給水経路７０を流れる水の流量と給湯経路５０を流れる温水の流量は等しいから、給水経路７０を流れる水の流量を制御することによって、給湯経路５０を流れる温水の流量を制御することができる。

給湯経路５０には出湯サーミスタ４８が設けられている。出湯サーミスタ４８は給湯経路５０を流れる湯の温度を検出して、コントローラ９２へ出力する。

リモコン９４は、表示板と操作スイッチを備えている。利用者はリモコン９４を操作して、ガス給湯暖房システム１００の運転のＯＮ／ＯＦＦや、各種の運転モードの開始／終了や、給湯設定温度、風呂設定温度等を入力することができる。リモコン９４はコントローラ９２と通信可能であって、利用者の操作内容をコントローラ９２へ送信する。

コントローラ９２は、制御プログラムを記憶している。コントローラ９２には、リモコン９４の操作信号と、各種サーボの検出信号と各種サーミスタの検出信号等が入力される。コントローラ９２は、入力された信号を制御プログラムで処理し、各種ポンプ、各種弁等を制御する。コントローラ９２はタイマカウンタを内蔵している。

図２に、ガス熱源機１２の模式図を示す。ガス熱源機１２は、コンデンシング型の熱源機である。熱源機入口１０２から流入した水は、ガス熱源機１２内の副熱交換器１０４と主熱交換器１０８を経由して熱源機出口１２６から流出する。副熱交換器１０４は主熱交換器１０８の上流に直列に接続されている。副熱交換器１０４では、主熱交換器１０８を通過した燃焼排気中の水蒸気が凝縮した潜熱を吸熱して水を加熱する。凝縮水は、副熱交換器１０４の直下に設けられているドレン受け１０６と中和器１２２を経由してドレンパイプ１２０から排水される。主熱交換器１０８では、ガスバーナ１４の燃焼排気から顕熱を吸熱して水を加熱する。ガス熱源機１２に流入した水は、副熱交換器１０４で加熱されてから、主熱交換器１０８でさらに加熱される。

ガスバーナ１４は、複数の単位バーナ１１０ａ、１１０ｂ、１１０ｃで構成されている。ガスバーナ１４にガスを供給するガス通路１１８には、ガス元弁１１６とガス比例弁１１４が設けられている。ガス比例弁１１４は、ガスバーナ１４に供給されるガスの量を調整する。ガス通路１１８は、ガス比例弁１１４の下流で各単位バーナ１１０ａ、１１０ｂ、１１０ｃに分岐しており、各分岐路には、単位バーナ１１０ａ、１１０ｂ、１１０ｃにガスを供給するガス切替弁１１２ａ、１１２ｂ、１１２ｃが設けられている。単位バーナ１１０ａ、１１０ｂ、１１０ｃは、単位バーナ１１０ｃが最も燃焼状態が大きく、単位バーナ１１０ａ、単位バーナ１１０ｂの順に燃焼状態が小さくなる。ガス切替弁１１２ａ、１１２ｂ、１１２ｃとガス比例弁１１４の開度を調整することによって、ガスバーナ１４の燃焼状態を広範囲に制御することができる。また、ガス熱源機１２では、ガスバーナ１４の着火回数を検出することができる。ガスバーナ１４の着火後、ガスの燃焼に使用されず漏れてしまうガスの量は、単位バーナ１１０ａ、１１０ｂ、１１０ｃ毎に予め測定されている。ガス比例弁１１４とガス切替弁１１２ａ、１１２ｂ、１１２ｃを制御するために消費した電流値は、それぞれ測定することができる。

また、ガス熱源機１２には、ファン１２４が設けられている。ファン１２４は、ガス熱源機１２内に空気を供給し、ガスバーナ１４を燃焼させる。ファン１２４の回転数は、燃焼排気の抵抗によって変化する。ガス熱源機１２内の内圧は、燃焼排気の抵抗に影響される。そのため、ファン１２４の回転数を検出することによって、ガス熱源機１２内の内圧を推定することができる。ファン１２４の回転数は、ファン１２４を駆動する電流の電流値を測定することによって検出することができる。

図３に、ガス給湯暖房システム１００の給湯時のガス熱源機１２を点火するまでの動作を説明するフローチャートを示す。以下では、そのフローチャートについて説明する。なお、フローチャート中、ＴＨの表記はサーミスタを示す。

ステップＳ１５２では、リモコン９４の給湯スイッチをＯＮし、給湯温度を設定するとともに給湯開始の信号をコントローラ９２に送信する。

ステップＳ１５４では、給湯が開始されるまで待機する。本実施例では、給湯水量センサ６６の検出流量が２．７リットル／ｍｉｎ以上となった時点で、即ち給湯経路５０の流量が２．７リットル／ｍｉｎ以上となった時点で、給湯が開始されたと判断する。給湯が開始されると（ステップＳ１５４でＹＥＳとなると）、ステップＳ１５６に進む。給湯経路５０の流量が２．７リットル／ｍｉｎ未満の場合（ステップＳ１５４でＮＯの場合）は、給湯が開始されていないと判断し、給湯が開始されるまで待機する。

ステップＳ１５６では、タンク電磁弁４４が開かれ、給湯が開始される。出湯サーミスタ４８で検出される温度がリモコン９４の設定温度と等しくなるようコントローラ９２で制御される。

ステップＳ１５８では、給湯が停止したか否かを判断する。本実施例では、給湯水量センサ６６の検出流量が２．０リットル／ｍｉｎ以下となった時点で、即ち給湯経路５０の流量が２．０リットル／ｍｉｎ以下となった時点で、給湯が停止されたと判断する。給湯が停止されたと判断されると（ステップＳ１５８でＹＥＳとなると）、ステップＳ１６０へ進む。給湯が停止されていないと判断された場合（ステップＳ１５８でＮＯの場合）は、ステップＳ１６２へ進む。

ステップＳ１６０では、タンク電磁弁４４が閉じられてタンク給湯経路４２が遮断され、給湯が停止する。

ステップＳ１６２では、貯湯タンク３２の頂部に貯えられている温水が、リモコン９４で設定された温度の温水を給湯するために充分な温度まで加熱されているか否かを判断する。本実施例では、タンクサーミスタ３０の検出温度がリモコン９４の設定温度よりも５℃以上高くなっていない場合（ステップＳ１６２でＹＥＳの場合）、充分な温度まで加熱されていないと判断し、ステップＳ１６４へ進む。充分な温度まで加熱されている場合（ステップＳ１６２でＮＯの場合）、ステップＳ１５６へ戻り、給湯を継続する。

ステップＳ１６４では、第２制御弁２８が開かれ、循環ポンプ４がＯＮされる。貯湯タンク３２に貯えられている温水が循環経路１０に流れる。このとき第１制御弁２４と第３制御弁３９は閉じている。

ステップＳ１６６では、循環経路１０に充分な流量の温水が流れているか否かを判断する。本実施例では、循環水量センサ６の検出流量が２．７リットル／ｍｉｎ以上となった時点で、即ち循環経路１０の流量が２．７リットル／ｍｉｎ以上となった時点で、循環経路１０に充分な流量の温水が流れていると判断し、ステップＳ１６８に進む。循環経路１０の流量が２．７リットル／ｍｉｎ未満の場合（ステップＳ１６６でＮＯの場合）は、循環経路１０に充分な流量の温水が流れていないと判断し、循環経路１０の流量が２．７リットル／ｍｉｎ以上となるまで待機する。

ステップＳ１６８では、ガス熱源機１２を点火し、循環水量サーボ８を制御して循環経路１０に流れる温水の流量が１３リットル／ｍｉｎとなるよう調整する。また、熱源機出口サーミスタ１６で検出される温水の温度が７２℃となるようガス比例弁１１４およびガス切替弁１１２ａ、１１２ｂ、１１２ｃ（図２参照）の開度を調整する。次にガス消費量の計算（図示Ａ）が行われる。

図４に、ガス給湯暖房システム１００の給湯時のガス消費量を計算する動作を説明するフローチャートを示す。

ステップＳ２０２では、熱源機入口サーミスタ２で検出されるガス熱源機１２への水の流入温度から効率推定値を設定する。本実施例では、予め測定された水の流入温度に応じた効率推定値の対応表がコントローラ９２に記憶されており、水の流入温度が検出されるとその対応表に基づいてコントローラ９２が効率推定値を自動的に設定する。流入温度が低くなるほど効率推定値を高く設定する。設定した効率推定値に基づいてガス消費量を計算する。単位時間あたりのガス消費量は、以下の式で計算される。
ガス消費量＝（熱源機出口サーミスタ検出温度−熱源機入口サーミスタ検出温度）×単位時間あたりの循環水量センサ検出流量／効率推定値＋α
ここでαは、ガスバーナ１４の単位時間あたりの着火回数に基づいて計算される値である。αは以下の式で計算される。
α＝１回の着火で排出される未燃ガスの量×単位時間あたりの着火回数
αは、単位時間あたりに排出された未燃ガスの量の総和であってもよい。

ステップＳ２０４では、ガス比例弁１１４およびガス切替弁１１２ａ、１１２ｂ、１１２ｃ（図２参照）の開度を検出する。また、単位時間あたりのファン１２４の回転数を検出する。ガス供給圧と、ガス比例弁１１４とガス切替弁１１２ａ、１１２ｂ、１１２ｃの開度と、ファン１２４の回転数から推定した燃焼室の内圧から、ガス消費量を計算する。本実施例では、ガス供給圧とガス比例弁とガス切替弁と燃焼室の内圧に応じたガス消費量の対応表がコントローラ９２に記憶されており、ガス供給圧とガス比例弁とガス切替弁と燃焼室の内圧が検出されるとその対応表に基づいてコントローラ９２がガス消費量を自動的に計算する。

図５に、燃焼状態の違いによるガス比例弁の電流値とガス消費量の関係を表したグラフを示す。横軸はガス消費量（ｋｃａｌ／ｈ）を示す。縦軸はガス比例弁の開度を制御するために消費する電流値（ｍＡ）を示す。グラフに示す燃焼状態の違いは、本実施例の場合、例えば小燃焼はガス切替弁１１２ｂのみを開状態にすることによって実現することができる。大燃焼は全てのガス切替弁１１２ａ、１１２ｂ、１１２ｃを開状態にすることによって実現することができる。中大燃焼はガス切替弁１１２ａと１１２ｃを開状態にすることによって実現することができる。図５に示すように、ガス比例弁１１４およびガス切替弁１１２ａ、１１２ｂ、１１２ｃの開度に応じて、ガス消費量を求めることができる。この場合、ガス比例弁１１４の開度を制御するために消費する電流値をガス比例弁１１４のヒステリシス特性に応じて補正する。

図４のステップＳ２０６では、ステップＳ２０２で計算したガス消費量が信頼性のある値であるか否かを判断する。本実施例では、ステップＳ２０２で計算したガス消費量とステップＳ２０４で計算したガス消費量の差が所定量以下の場合（ステップＳ２０６でＹＥＳの場合）、ステップＳ２０２で計算したガス消費量が信頼性のある値であると判断し、ステップＳ２１０に進む。ステップＳ２０２で計算したガス消費量が信頼性のある値でないと判断した場合（ステップＳ２０６でＮＯの場合）、ステップＳ２０８に進む。

ステップＳ２０８では、熱源機入口サーミスタ２の異常を報知する。ステップＳ２０２で計算したガス消費量が信頼性のある値でないと判断した場合、熱源機入口サーミスタ２が故障している可能性が高い。

ステップＳ２１０では、ステップＳ２０６で計算したガス消費量をリモコン９４に表示する。

ステップＳ２１２では、ガス熱源機１２の消火条件が成立しているか否かを判断する。本実施例では、ガス熱源機１２から貯湯タンク３２の頂部に戻された温水が、リモコン９４の設定温度の温水を給湯するために充分な温度まで加熱されている場合（ステップＳ２１２でＹＥＳの場合）、消火条件が成立したと判断し、ステップＳ２１４へ進む。消火条件が成立したと判断しない場合（ステップＳ２１２でＮＯの場合）、ステップＳ２０２に戻り、ガス消費量の計算を再び行う。

ステップＳ２１４では、循環ポンプ４をＯＦＦにして、貯湯タンク３２から循環経路１０に温水が吸い出されるのを停止する。

ステップＳ２１６では、循環経路１０を流れる温水の循環が停止したか否かを判断する。本実施例では、循環水量センサ６の検出流量が２．０リットル／ｍｉｎ以下となった時点で、温水の循環が停止したと判断し、ステップＳ２１８へ進む。温水の循環が停止していない場合（ステップＳ２１６でＮＯの場合）、ステップＳ２０２に戻り、ガス消費量の計算を再び行う。

ステップＳ２１８では、ガス熱源機１２を消火し、水の加熱を停止する。また、第２制御弁２８を閉じて循環経路１０を遮断する。

図６に、ガス給湯暖房システム１００の暖房運転時のガス熱源機１２を点火するまでの動作を説明するフローチャートを示す。

ステップＳ２５２では、リモコン９４の暖房スイッチをＯＮし、暖房温度を設定するとともに暖房開始の信号をコントローラ９２に送信する。

ステップＳ２５４では、暖房ポンプ８６をＯＮする。シスターン８４に貯えられている水が吸いだされ、暖房循環経路８８を流れる。

ステップＳ２５６では、ガス熱源機１２の点火条件が成立したか否かを判断する。本実施例では、暖房循環経路８８を水が流れているか否かを判断する。点火条件が成立している場合（ステップＳ２５６でＹＥＳの場合）、ステップＳ２５８へ進む。点火条件が成立していない場合（ステップＳ２５６でＮＯの場合）、ステップＳ２５４に戻る。

ステップＳ２５８では、第３制御弁３９が開かれ、循環ポンプ４がＯＮされる。貯湯タンク３２に貯えられている温水が循環経路１０に流れる。この場合、第１制御弁２４と第２制御弁２８は閉じている。

ステップＳ２６０では、循環経路１０に充分な流量の温水が流れているか否かを判断する。本実施例では、循環水量センサ６の検出流量が２．７リットル／ｍｉｎ以上となった時点で、即ち循環経路１０の流量が２．７リットル／ｍｉｎ以上となった時点で、循環経路１０に充分な流量の湯が流れていると判断し、ステップＳ２６２に進む。循環経路１０の流量が２．７リットル／ｍｉｎ未満の場合（ステップＳ２６０でＮＯの場合）は、循環経路１０に充分な流量の温水が流れていないと判断し、循環経路１０の流量が２．７リットル／ｍｉｎ以上となるまで待機する。

ステップＳ２６２では、ガス熱源機１２を点火し、循環水量サーボ８を制御して循環経路１０に流れる温水の流量が１３リットル／ｍｉｎとなるよう調整する。また、暖房サーミスタ２２で検出される湯の温度がリモコン９４の設定温度と等しくなるようガス比例弁１１４の開度およびガス切替弁１１２ａ、１１２ｂ、１１２ｃ（図２参照）の切替状態を調整する。次にガス消費量の計算（図示Ｂ）が行われる。

図７に、ガス給湯暖房システム１００の暖房運転時のガス消費量を計算する動作を説明するフローチャートを示す。

ステップＳ３０２では、熱源機入口サーミスタ２で検出されるガス熱源機１２への水の流入温度から効率推定値を設定する。流入温度が低くなるほど効率推定値を高く設定する。設定した効率推定値に基づいてガス消費量を計算する。本実施例では、予め測定された水の流入温度に応じた効率推定値の対応表がコントローラ９２に記憶されており、水の流入温度が検出されるとその対応表に基づいてコントローラ９２が効率推定値を自動的に設定する。

ステップＳ３０４では、ガス比例弁１１４の開度およびガス切替弁１１２ａ、１１２ｂ、１１２ｃ（図２参照）の切替状態を検出する。また、単位時間あたりのファン１２４の回転数を検出する。ガス供給圧と、ガス比例弁１１４の開度と、ガス切替弁１１２ａ、１１２ｂ、１１２ｃの切替状態と、ファン１２４の回転数から推定した燃焼室の内圧から、ガス消費量を計算する。本実施例では、ガス供給圧とガス比例弁とガス切替弁と燃焼室の内圧に応じたガス消費量の対応表がコントローラ９２に記憶されており、ガス供給圧とガス比例弁とガス切替弁と燃焼室の内圧が検出されるとその対応表に基づいてコントローラ９２がガス消費量を自動的に計算する。

ステップＳ３０６では、ステップＳ３０２で計算したガス消費量が信頼性のある値であるか否かを判断する。本実施例では、ステップＳ３０２で計算したガス消費量とステップＳ３０４で計算したガス消費量の差が所定量以下の場合（ステップＳ３０６でＹＥＳの場合）、ステップＳ３０２で計算したガス消費量が信頼性のある値であると判断し、ステップＳ３１０に進む。ステップＳ３０２で計算したガス消費量が正確な値でないと判断した場合（ステップＳ３０６でＮＯの場合）、ステップＳ３０８に進む。

ステップＳ３０８では、熱源機入口サーミスタ２の異常を報知する。ステップＳ３０２で計算したガス消費量が信頼性のある値でないと判断した場合、熱源機入口サーミスタ２が故障している可能性が高い。

ステップＳ３１０では、ステップＳ３０６で計算したガス消費量をリモコン９４に表示する。

ステップＳ３１２では、リモコン９４の暖房スイッチをＯＦＦしたか否かを判断する。ＯＦＦしている場合（ステップＳ３１２でＹＥＳの場合）、ステップＳ３１４へ進む。ＯＦＦしていない場合（ステップＳ３１２でＮＯの場合）、ステップＳ３０２に戻り、ガス消費量の計算を再び行う。

ステップＳ３１４では、暖房ポンプ８６をＯＦＦにして、暖房循環経路８８に水が流れるのを停止する。また、循環ポンプ４をＯＦＦにして、貯湯タンク３２から循環経路１０に温水が吸い出されるのを停止する。

ステップＳ３１６では、循環経路１０の水の循環が停止したか否かを判断する。本実施例では、循環水量センサ６の検出流量が２．０リットル／ｍｉｎ以下となった時点で、水の循環が停止したと判断し、ステップＳ３１８へ進む。水の循環が停止していない場合（ステップＳ３１６でＮＯの場合）、ステップＳ３０２に戻り、ガス消費量の計算を再び行う。

ステップＳ３１８では、ガス熱源機１２を消火し、水の加熱を停止する。また、第３制御弁３９を閉じて循環経路１０と暖房熱交換経路１８を遮断する。

本実施例の給湯暖房システム１００では、給湯時に使用したガスの消費量を正確に計算することができる。また暖房運転時に使用したガスの消費量を正確に計算することもできる。ガス熱源機１２に流入する水の温度が給湯時と暖房運転時で大きく異なる場合であっても、ガス消費量を正確に計算することができる。

（第２実施例）
図８に、本発明の第２実施例であるガス給湯暖房システムにおいて、給湯時のガス消費量を計算する動作を説明するフローチャートを示す。なお、ガス給湯暖房システムの構成や給湯時のガス熱源機１２を点火するまでの動作は第１実施例のガス給湯暖房システム１００と同様であるため、説明を省略する。

図８に示すＣは、第２実施例であるガス給湯暖房システムにおいて、給湯時のガス熱源機１２を点火した時点を示す。ステップＳ３５２、Ｓ３５４では、それぞれ図４に示すステップＳ２０２、Ｓ２０４と同様の動作を行う。

ステップＳ３５６では、Ｓ３５２で計算したガス消費量とＳ３５４で計算したガス消費量の平均値を計算する。計算した平均値をガス熱源機で使用したガス消費量とする。センサ類などの誤差を含むＳ３５２における計算結果を、センサ類などの誤差を含まないＳ３５４における計算結果と平均化することによって、ガス消費量を正確に計算することができる。

ステップＳ３６０では、ステップＳ３５６で計算した平均値をガス消費量としてリモコン９４に表示する。

ステップＳ３６２、Ｓ３６４、Ｓ３６６、Ｓ３６８では、それぞれ図４に示すステップＳ２１２、Ｓ２１４、Ｓ２１６、Ｓ２１８と同様の動作を行う。暖房運転時においても同様に、ガスの燃焼に使用したガスの量から計算したガス消費量とガス熱源機に供給されたガスの量から計算したガス消費量の平均値を、ガス熱源機のガス消費量としてもよい。

以上、本発明の実施例について詳細に説明したが、これらは例示に過ぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。
例えば、実施例では、給湯時と暖房運転時の動作を説明したが、給湯と暖房運転以外の動作時にガス消費量の計算を行ってもよい。ガス熱源機によって加熱された水を利用する動作であれば、ガス消費量を正確に計算することができる。
本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組合せに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成し得るものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。

第１実施例である給湯暖房システム１００の模式図を示す。 ガス熱源機１２の模式図を示す。 給湯暖房システム１００の給湯時のガス熱源機１２を点火するまでの動作を説明するフローチャートを示す。 給湯暖房システム１００の給湯時のガス消費量を計算する動作を説明するフローチャートを示す。 ガス比例弁の電流値とガス消費量の関係を表したグラフを示す。 給湯暖房システム１００の暖房運転時のガス熱源機１２を点火するまでの動作を説明するフローチャートを示す。 給湯暖房システム１００の暖房運転時のガス消費量を計算する動作を説明するフローチャートを示す。 第２実施例である給湯暖房システムの給湯時のガス消費量を計算する動作を説明するフローチャートを示す。

符号の説明

２：熱源機入口サーミスタ（入水温度センサ）
４：循環ポンプ
６：循環水量センサ（入水量センサ）
８：循環水量サーボ
１０：循環経路（水循環手段）
１２：ガス熱源機
１４：ガスバーナ
１６：熱源機出口サーミスタ（出水温度センサ）
１８：暖房熱交換経路（暖房手段）
２０：暖房熱交換器（暖房手段）
２２：暖房サーミスタ
２４：第１制御弁
２６：暖房バイパス経路
２８：第２制御弁
３０：タンクサーミスタ
３２：貯湯タンク
３４：排熱回収ポンプ
３６：排熱回収熱交換器
３８：発電ユニット
３９：第３制御弁
４０：排熱回収サーミスタ
４１：熱源機戻り経路
４２：タンク給湯経路
４４：タンク電磁弁
４６：給湯サーミスタ
４８：出湯サーミスタ
５０：給湯経路
５２：注湯電磁弁
５４：風呂循環ポンプ
５６：風呂循環経路
５８ａ：浴槽
５８ｂ：給湯栓
６０：水道管
６２：減圧弁
６４：給水サーミスタ
６６：給湯流量センサ
６８：給湯流量サーボ
７０：給水経路
７２：混合経路
７４：混合弁
７６：タンク給水経路
７８：追い焚き熱動弁
８０：追い焚き熱交換器
８２：追い焚き経路
８４：シスターン
８６：暖房ポンプ
８８：暖房循環経路（熱媒循環手段）
９０：暖房端末機
９２：コントローラ
９４：リモコン
１００：ガス給湯暖房システム
１０２：熱源機入口
１０４：副熱交換器
１０６：ドレン受け
１０８：主熱交換器
１１０ａ〜１１０ｃ：単位バーナ
１１２ａ〜１１２ｃ：ガス切替弁
１１４：ガス比例弁
１１６：ガス元弁
１１８：ガス通路
１２０：ドレンパイプ
１２２：中和器
１２４：ファン
１２６：熱源機出口

Claims (7)

1. ガス給湯暖房システムであって、
   ガス熱源機と、
   ガス熱源機で加熱された水を給湯個所へ給湯する給湯手段と、
   ガス熱源機で加熱された水を熱源として暖房する暖房手段と、
   ガス熱源機に流入する水の流入温度を検出する入水温度センサと、
   ガス熱源機から流出する水の流出温度を検出する出水温度センサと、
   ガス熱源機に流入する水の流量を検出する入水量センサと、
   前記流入温度と前記流出温度と前記流量とガス熱源機の効率推定値から単位時間あたりのガス消費量を計算する計算手段を備えており、
   前記ガス熱源機の効率推定値が前記流入温度に応じて設定されることを特徴とするガス給湯暖房システム。
2. 貯湯槽と、
   貯湯槽と前記ガス熱源機の間で水を循環する水循環手段を備えており、
   前記給湯手段が、貯湯槽の上部から給湯個所へ給湯する給湯経路を備えており、
   前記暖房手段が、ガス熱源機から貯湯槽へ流れる水と熱媒の間で熱交換する暖房熱交換器と、暖房器と暖房熱交換器の間で熱媒を循環する熱媒循環手段を備えていることを特徴とする請求項１のガス給湯暖房システム。
3. 前記ガス熱源機が、ガスバーナと、ガスバーナの燃焼排気から顕熱を吸熱して水を加熱する主熱交換器と、主熱交換器を通過した燃焼排気から潜熱を吸熱して水を加熱する副熱交換器を備えており、
   ガス熱源機に流入した水は、副熱交換器で加熱されてから、主熱交換器でさらに加熱されることを特徴とする請求項１又は２のガス給湯暖房システム。
4. 前記計算手段が、単位時間あたりのガス熱源機の着火回数にも基づいて単位時間あたりのガス消費量を計算する請求項１〜３のいずれか１項のガス給湯暖房システム。
5. ガス熱源機に供給するガス量を調整するガス比例弁の開度を検出する開度検出手段と、
   ガス熱源機のガスの燃焼状態を調整するガス切替弁の切替状態を検出する切替状態検出手段と、
   ガス熱源機に空気を供給するファンの回転数を検出する回転数検出手段と、
   前記ガス比例弁の開度と前記ガス切替弁の切替状態と前記ファンの回転数から単位時間あたりのガス消費量を計算する第２計算手段を備えており、
   前記計算手段によって計算された単位時間あたりのガス消費量と、前記第２計算手段によって計算された単位時間あたりのガス消費量の差が所定の範囲内にあるときに、前記計算手段によって計算された単位時間あたりのガス消費量を前記ガス熱源機のガス消費量とすることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項のガス給湯暖房システム。
6. ガス熱源機に供給するガス量を調整するガス比例弁の開度を検出する開度検出手段と、
   ガス熱源機のガスの燃焼状態を調整するガス切替弁の切替状態を検出する切替状態検出手段と、
   ガス熱源機に空気を供給するファンの回転数を検出する回転数検出手段と、
   前記ガス比例弁の開度と前記ガス切替弁の切替状態と前記ファンの回転数から単位時間あたりのガス消費量を計算する第２計算手段を備えており、
   前記計算手段によって計算された単位時間あたりのガス消費量と、前記第２計算手段によって計算された単位時間あたりのガス消費量の平均値を前記ガス熱源機のガス消費量とすることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項のガス給湯暖房システム。
7. 前記ガス比例弁の開度を制御する値を所定のヒステリシス特性に応じて補正することを特徴とする請求項５又は６のガス給湯暖房システム。

Images