JP2019027637A - 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給湯運転時において、加熱機構を保護しながら、できるだけ多くの流量を給湯設定温度に従って出湯する。【解決手段】暖房給湯装置１００ａにおいて、給湯用熱交換器１４０は液体同士の熱交換のための一次側経路１４１および二次側経路１４２を有する。バイパス経路は、暖房循環経路から分岐されて、給湯運転時に、加熱機構１０５によって加熱された熱媒体が暖房端末３００を経由せずに給湯用熱交換器１４０の一次側経路１４１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。制御部１３０は、給湯運転時において、出湯流量が基準制限流量を超えないように、流量調整弁１７０を制御する。基準制限流量は、加熱機構１０５の最大加熱能力と、加熱された熱媒体の出力温度が上限温度となる加熱機構１０５の加熱能力とのうちの小さい方に基づいて設定される。【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を有する暖房給湯装置およびその制御方法に関する。

暖房給湯装置の一態様として、たとえば、特表２０１１−５１５６４７号公報（特許文献１）に記載されるように、暖房端末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有する構成が公知である。

上記のような暖房給湯装置では、給湯用熱交換器の二次側経路に導入された低温水を、加熱機構による加熱後に給湯用熱交換器の一次側経路を通流する液相の熱媒体によって加熱することによって、給湯機能を実現することができる。

特表２０１１−５１５６４７号公報

上記のような暖房給湯装置では、通常、給湯用熱交換器の二次側経路に導入される低温水の温度が低いときなど、給湯運転のために要求される加熱能力が加熱機構の最大加熱能力を超える場合には、給湯設定温度に従って出湯するために、出湯流量を制限することが行なわれている。

一方で、低温水温度が高い場合には、給湯用熱交換器の一次側経路に導入される熱媒体の温度（すなわち、加熱機構による加熱後の熱媒体の出力温度）に要求される温度も高くなる。または、給湯用熱交換器での熱交換効率が低くなる。このため、加熱機構における熱媒体の出力温度が高くなり易い。熱媒体の出力温度が高くなると、加熱機構が過熱によって損傷したり、熱交換器の伝熱管内部で沸騰音が発生するおそれがある。

加熱機構の発生熱量を減少させることで加熱機構を保護することができるが、その反面、加熱機構の加熱能力が不足することで出湯温度が低下してしまい、結果的に給湯設定温度に従って出湯することが困難となることが懸念される。

この発明はこのような課題を解決するためになされたものであって、この発明の目的は、暖房機能および給湯機能を有する暖房給湯装置の給湯運転時において、加熱機構を保護しながら、できるだけ多くの流量を給湯設定温度に従って出湯することである。

この発明によるある局面では、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、暖房循環経路から分岐されて、給湯運転の実行時に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たバイパス経路と、二次側経路の入力側と接続された入水管と、二次側経路の出力側と接続された出湯管と、出湯管の出湯流量を制御するための流量調整弁と、給湯運転の実行時において、出湯流量が基準制限流量を超えないように、流量調整弁を制御するための制御部とを備える。基準制限流量は、加熱機構の最大加熱能力と、加熱された熱媒体の出力温度が上限温度となる加熱機構の加熱能力とのうちの小さい方に基づいて設定される。

上記暖房給湯装置によれば、加熱機構の最大加熱能力と、熱媒体の出力温度が上限温度となる加熱機構の加熱能力のうちの小さい方に基づいて基準制限流量を設定することで、加熱機構に要求される加熱能力が最大加熱能力を超える場合、および、熱媒体の出力温度が上限温度を超える場合のいずれかが発生する前に出湯流量が制限されることとなり、出湯温度の低下を抑制することができる。これにより、加熱機構を保護しながら、できるだけ多くの流量を給湯設定温度に従って出湯することができる。

好ましくは、制御部は、さらに、給湯運転の実行時において熱媒体の出力温度が上限温度を超えたときには、加熱機構での発生熱量を減少させる。これによると、熱媒体の出力温度を上限温度以下に保持するように加熱機構での発生熱量が制限されている状態において、給湯設定温度を遵守するように出湯流量が制限される。したがって、加熱機構を保護しながら、できるだけ多くの流量を給湯設定温度に従って出湯することができる。

好ましくは、給湯運転の実行時において、制御部は、加熱機構の前記最大加熱能力に基づいて設定される第１の制限流量と、熱媒体の出力温度が上限温度となる加熱機構の加熱能力に基づいて設定される第２の制限流量とのうちの小さい方を基準制限流量として、出湯流量が基準制限流量を超えないように、流量調整弁を制御する。

これによると、加熱機構の最大加熱能力と、熱媒体の出力温度が上限温度となる加熱機構の加熱能力のうちの小さい方に基づいて基準制限流量を設定することができるため、加熱機構に要求される加熱能力が最大加熱能力を超える場合、および、熱媒体の出力温度が上限温度を超える場合のいずれかが発生する前に出湯流量が制限される。これにより、加熱機構を保護しながら、できるだけ多くの流量を給湯設定温度に従って出湯することができる。

好ましくは、上記暖房給湯装置は、入水管に導入される低温水の入水温度を検出する第１の温度センサと、加熱機構への熱媒体の入力温度を検出する第２の温度センサとをさらに備える。第１の制限流量は、最大加熱能力、給湯運転における給湯設定温度、および第１の温度センサの検出温度に基づいて設定される。第２の制限流量は、熱媒体の上限温度、第２の温度センサの検出温度、加熱機構を通流する熱媒体の流量、給湯設定温度、および第１の温度センサの検出温度に基づいて設定される。

これによると、加熱機構に要求される加熱能力が最大加熱能力を超えることを抑制可能な第１の制限流量と、熱媒体の出力温度が上限温度を超えることを抑制可能な第２の制限流量とを設定することができる。

好ましくは、上記暖房給湯装置は、出湯管の出湯温度を検出する第３の温度センサをさらに備える。制御部は、給湯設定温度に対する第３の温度センサの検出温度の偏差に基づいて、基準制限流量を補正する。

これによると、基準制限流量に従って出湯流量を制限しても出湯温度が給湯設定温度に一致しない場合には、給湯設定温度に対する出湯温度の偏差をなくすように基準制限流量が補正されるため、給湯設定温度に従った出湯を安定して実現することができる。

好ましくは、制御部は、給湯設定温度に対する第３の温度センサの検出温度の偏差が大きいほど基準制限流量が小さくなるように、基準制限流量を補正する。これによると、出湯温度が給湯設定温度を下回る場合には、給湯設定温度に対する出湯温度の偏差をなくすように基準制限流量が補正（減少）されるため、給湯設定温度に従った出湯を安定して実現することができる。

好ましくは、上記暖房給湯装置は、入水管から分岐されて、低温水が二次側経路を経由せずに出湯管に合流するように構成されたバイパス管と、入水管への入水流量に対するバイパス管の流量比率を制御するためのバイパス流量弁と、二次側経路から出湯管へ出力される高温水の温度を検出する第４の温度センサとをさらに備える。制御部は、バイパス流量弁における流量比率、第１の温度センサの検出温度、および給湯設定温度に基づいて、前記高温水の目標温度を算出する。制御部は、さらに、高温水の目標温度に対する第４の温度センサの検出温度の偏差と、給湯設定温度に対する第３の温度センサの検出温度の偏差とに基づいて、基準制限流量を補正する。

これによると、高温水の目標温度に対する高温水温度の偏差、および、給湯設定温度に対する出湯温度の偏差をなくすように基準制限流量が補正されるため、給湯設定温度に従った出湯を安定して実現することができる。

この発明による他のある局面では、暖房給湯装置の制御方法において、暖房給湯装置は、熱媒体を加熱する加熱機構と、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、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たバイパス経路と、二次側経路の入力側と接続された入水管と、二次側経路の出力側と接続された出湯管と、出湯管の出湯流量を制御するための流量調整弁とを含む。制御方法は、加熱機構の最大給湯能力に基づいて、第１の制限流量を設定するステップと、加熱後の熱媒体の出力温度が上限温度となる加熱機構の加熱能力に基づいて、第２の制限流量を設定するステップと、第１の制限流量と前記第２の制限流量との小さい方を基準制限流量として、出湯流量が基準制限流量を超えないように、流量調整弁を制御するステップとを備える。

上記暖房給湯装置の制御方法によれば、加熱機構の最大加熱能力と、熱媒体の出力温度が上限温度となる加熱機構の加熱能力のうちの小さい方に基づいて基準制限流量を設定することで、加熱機構に要求される加熱能力が最大加熱能力を超える場合、および、熱媒体の出力温度が上限温度を超える場合のいずれかが発生する前に出湯流量が制限されるため、出湯温度の低下を抑制することができる。これにより、加熱機構を保護しながら、できるだけ多くの流量を給湯設定温度に従って出湯することができる。

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給湯運転時において、加熱機構を保護しながら、できるだけ多くの流量を給湯設定温度に従って出湯することができる。

実施の形態１に従う暖房給湯装置の構成を説明する作動原理図である。 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。 図１に示された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での給湯運転時における出湯流量を制限するための制御を説明する図である。 実施の形態１に従う暖房給湯装置での給湯運転時における出湯流量を制限するための制御を説明する図である。 実施の形態１に従う暖房給湯装置での給湯運転時の出湯流量を制限する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２に従う暖房給湯装置での給湯運転時の出湯流量を制限する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。

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、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作動原理図である。

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）を循環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。吸込み式ファンの回転速度が制御されることによって、流量制御バルブ１２１の開度が調整され、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、図示しない中和器で中和処理された後に水封トラップ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（すなわち、缶体１０５）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η１」とも称する。分配率η１は、η１＝０（すなわち、熱媒体の全量が暖房循環経路を通流）からη１＝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≦η１≦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、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。以下では、入水管２０６への入水流量に対するバイパス管２０９の流量比率を「給湯用分配率η２」とも称する。給湯用分配率η２は、η２＝ηｃｌｏｓｅ（全閉状態、すなわち、入水流量の全量が給湯用熱交換器１４０の二次側経路１４２を通流）からη２＝ηｏｐｅｎ（全開状態、すなわち、入水流量の全量がバイパス管２０９を通流）までの間で制御される（ηｃｌｏｓｅ≦η２≦ηｏｐｅｎ）。すなわち、バイパス流量弁１８０は「バイパス流量弁」の一実施例に対応する。

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、給湯設定温度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。すなわち、流量調整弁１７０は「流量調整弁」の一実施例に対応する。

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θ１ｉｎ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θ１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θｉｎ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θ２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θｏｕｔを検出するための温度センサ２５５が配置される。温度センサ２５３は「第１の温度センサ」の一実施例に対応し、温度センサ２５１は「第２の温度センサ」の一実施例に対応する。また、温度センサ２５５は「第３の温度センサ」の一実施例に対応し、温度センサ２５４は「第４の温度センサ」の一実施例に対応する。

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（Ｉ／Ｆ）１１５とを有する。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令が入力される。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θ１ｉｎおよび出力温度θ１、ならびに、低温水温度θｉｎ、高温水温度θ２および、出湯温度θｏｕｔ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ｑ１ｉｎ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、吸込み式ファンの回転速度の制御信号）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。コントローラ１１０は「制御部」の一実施例に対応する。

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が暖房運転可能な状態となり、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θ１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。なお、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（η１＝０）。

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ｑｉｎ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（η１＝１．０）。

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θｏｕｔ（温度センサ２５５の検出温度）が、リモコン４００に入力された給湯設定温度θｓｖ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ｑｉｎ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η１に設定される。０＜η１＜１．０であるので、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θｏｕｔ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。

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。

さらに、本実施の形態に従う暖房給湯装置１００ａは、給湯運転の実行時において、給湯設定温度θｓｖに従って出湯するために、出湯管２１０における出湯流量を制限する機能を有する。

図４および図５は、実施の形態１に従う暖房給湯装置１００ａでの給湯運転時に出湯流量を制限するための制御を説明する図である。図４および図５では、図１に示された暖房給湯装置１００ａの給湯機能に関連する構成が抽出して示されている。

図３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ｑｉｎに応じて給湯運転が開始されるが、出湯温度θｏｕｔを給湯設定温度θｓｖとするために必要となる、給湯用熱交換器１４０での受熱量Ｑｒが、給湯用熱交換器１４０での供給熱量Ｑｓを超えることがある。このような場合には、出湯温度θｏｕｔが給湯設定温度θｓｖよりも低くなることが懸念される。

詳細には、出湯温度θｏｕｔを給湯設定温度θｓｖとするために必要となる、給湯用熱交換器１４０での受熱量Ｑｒは、給湯設定温度θｓｖと低温水温度θｉｎとの温度差（θｓｅｔ−θｉｎ）である昇温量Δθと、流量検出値ｑｉｎとの積によって算出される。一般的に、受熱量Ｑｒは、号数を単位として示される。なお、号数＝１（１号）は、ｑｉｎ＝１［Ｌ／ｍｉｎ］を２５℃昇温するのに必要な熱量に相当する。

一方で、給湯用熱交換器１４０での供給熱量Ｑｓは、加熱機構（缶体１０５に内蔵される燃焼バーナ１２０および熱交換器１３０）での加熱能力によって決まる。給湯運転の実行時には、加熱機構の最大加熱能力（最大号数）Ｇｍａｘのすべてを給湯運転に用いることができる。

ただし、低温水温度θｉｎが低く昇温量Δθが大きい程、あるいは、流量検出値ｑｉｎが大きい程、給湯用熱交換器１４０での受熱量Ｑｒが大きくなる。このため、給湯用熱交換器１４０での受熱量Ｑｒが、加熱機構の最大加熱能力Ｇｍａｘにおける供給熱量Ｑｓを超えてしまうと、出湯温度θｏｕｔが給湯設定温度θｓｖよりも低くなることが懸念される。

このような出湯温度θｏｕｔの低下を抑制するためには、給湯用熱交換器１４０での受熱量Ｑｒを、加熱機構の最大加熱能力Ｇｍａｘにおける供給熱量Ｑｓ以下とすることが好ましい。ただし、低温水温度θｉｎは成り行きで決まるため、昇温量Δθを小さくすることができない。したがって、給湯用熱交換器１４０での受熱量Ｑｒが加熱機構の最大加熱能力Ｇｍａｘにおける供給熱量Ｑｓ以下となるように、出湯流量（流量検出値ｑｉｎ）を制限することが好ましい。

なお、出湯流量（流量検出値ｑｉｎ）は、入水管２０６に配置された流量調整弁１７０の開度を制御することで、制限することができる。すなわち、入水管２０６への入水流量ｑｉｎを制限するように流量調整弁１７０の開度を制御することで、出湯流量を制限することができる。

図４に示されるように、加熱機構の最大加熱能力Ｇｍａｘによる、暖房給湯装置１００ａの出湯流量の制限流量をｑｇｍａｘ［Ｌ／ｍｉｎ］とすると、制限流量ｑｇｍａｘは次式（１）で表すことができる。なお、式（１）は、加熱機構で加熱された熱媒体の熱量のすべてが給湯用熱交換器１４０での低温水の加熱に用いられるものとしている。

すなわち、加熱機構の最大加熱能力Ｇｍａｘによる制限流量ｑｇｍａｘは、最大加熱能力Ｇｍａｘを給湯用熱交換器１４０での昇温量Δθ（＝θｓｖ−θｉｎ）で除算した値に基づいて設定することができる。なお、式（１）中の係数ｋは、コントローラ１１０のＣＰＵ１１１での演算処理での誤差に起因して、制限流量ｑｇｍａｘが実際よりも小さく見積もられることを防ぐために設けられている。したがって、係数ｋの値は、ｋ＝１を含む任意の正数に設定することができる。制限流量ｑｇｍａｘは「第１の制限流量」の一実施例に対応する。

上記式（１）によれば、加熱機構の目標加熱能力（目標号数）が最大加熱能力Ｇｍａｘに達すると、出湯流量（流量検出値ｑｉｎ）が制限流量ｑｇｍａｘを超えないように流量調整弁１７０の開度が制御されることとなる。これにより、出湯温度の低下が抑制されるため、給湯設定温度θｓｖに従って出湯することができる。

なお、給湯用熱交換器１４０における昇温量Δθ（＝θｓｖ−θｉｎ）が一定の下では、加熱機構の最大加熱能力Ｇｍａｘが小さい程、制限流量ｑｇｍａｘが小さい値に設定される。すなわち、最大加熱能力Ｇｍａｘが小さい程、出湯流量の制限が強化される。したがって、暖房給湯装置１００ａは、加熱機構の最大加熱能力Ｇｍａｘの大きさによらず、出湯温度θｏｕｔを給湯設定温度θｓｖに一致させることができる。

しかしながら、その一方で、暖房給湯装置１００ａでは、低温水温度θｉｎが高い場合において、加熱機構の目標加熱能力（目標号数）が最大加熱能力Ｇｍａｘにまで達していないにもかかわらず、熱交換器１３０で加熱された熱媒体の出力温度θ１が高くなり過ぎる事態が発生し得る。

たとえば、給湯用熱交換器１４０での昇温量Δθが同等であっても、低温水温度θｉｎが高い場合は、低温水温度θｉｎが低い場合に比べて、熱交換器１３０における熱媒体の出力温度θ１が高くなりやすい傾向がある。これは、低温水温度θｉｎが低い場合には、給湯用熱交換器１４０の一次側経路１４１に導入される熱媒体の温度（すなわち、熱交換器１３０によって加熱された熱媒体の出力温度θ１）に要求される温度も低くてよく、結果的に一次側経路１４１から出力される熱媒体の温度（すなわち、熱交換器１３０への熱媒体の入力温度θ１ｉｎ）も低くなることによる。このように熱交換器１３０への熱媒体の入力温度θ１ｉｎが低い場合には、加熱機構を要求加熱能力で動作させても、熱媒体の出力温度θ１が高くなり過ぎる可能性は低い。

これに対して、低温水温度θｉｎが高い場合には、給湯用熱交換器１４０の一次側経路１４１に導入される熱媒体の温度（すなわち、熱交換器１３０によって加熱された熱媒体の出力温度θ１）に要求される温度も高くなるため、結果的に一次側経路１４１から出力される熱媒体の温度（すなわち、熱交換器１３０への熱媒体の入力温度θ１ｉｎ）も高くなる。このように熱交換器１３０への熱媒体の入力温度θ１ｉｎが高い場合、加熱機構を要求加熱能力で動作させたときに、熱媒体の出力温度θ１が高くなり過ぎる可能性が高くなる。

あるいは、給湯設定温度θｓｖが一定である場合においても、低温水温度θｉｎが低い場合に比べて、熱交換器１３０における熱媒体の出力温度θｏｕｔが高くなりやすい傾向がある。これは、低温水温度θｉｎが高い程、給湯用熱交換器１４０での受熱量Ｑｒが小さくなるため、給湯用熱交換器１４０における熱交換効率が低くなり、結果的に一次側経路１４１から出力される熱媒体の温度（すなわち、熱交換器１３０への熱媒体の入力温度θ１ｉｎ）も高くなることによる。

ここで、加熱機構では、熱交換器１３０の伝熱管を通流する熱媒体の温度が高くなり過ぎると、伝熱管が過熱で損傷したり、伝熱管内部で沸騰音が発生するおそれがある。このため、熱交換器１３０においては、熱媒体の出力温度θ１に対して上限温度θ１ｍａｘが予め設定されている。そして、熱媒体の出力温度θ１が上限温度θ１ｍａｘを超えるような高温となった際に、熱交換器１３０を保護すべく、燃焼バーナ１２０での発生熱量を減少させることが行なわれる。なお、この燃焼バーナ１２０での発生熱量を減少させることには、燃焼バーナ１２０を停止させることも含まれている。

このように加熱機構での発生熱量を減少させることで、熱交換器１３０における過熱および沸騰音の発生を抑制することができるが、その反面、給湯用熱交換器１４０での供給熱量Ｑｓも減少することとなり、出湯温度θｏｕｔの低下を招くことが懸念される。なお、このときの加熱機構の加熱能力が最大加熱能力Ｇｍａｘに達していなければ、上述した制限流量ｑｇｍａｘに基づいた出湯流量の制限がかからないため、出湯温度θｏｕｔの低下を抑制することが困難となる。

そこで、本実施の形態に従う暖房給湯装置１００ａでは、上述した加熱機構の最大加熱能力Ｇｍａｘによる制限流量ｑｇｍａｘに加えて、熱媒体の出力温度θ１が上限温度θ１ｍａｘとなる加熱機構の加熱能力に基づいた、出湯流量（流量検出値ｑｉｎ）の制限流量を設定する。

具体的には、図５に示されるように、熱媒体の上限温度θ１ｍａｘによる、暖房給湯装置１００ａの出湯流量の制限流量をｑｔｈ１［Ｌ／ｍｉｎ］とすると、制限流量ｑｔｈ１は次式（２）で表すことができる。なお、式（２）においても、上記式（１）と同様、加熱機構で加熱された熱媒体の熱量のすべてが給湯用熱交換器１４０での低温水の加熱に用いられるものとしている。

ここで、上記式（２）におけるＧ１は、熱交換器１３０に導入された熱媒体（入力温度θ１ｉｎ）を目標加熱能力（目標号数）Ｇ１で加熱したときに、熱媒体の出力温度θ１が上限温度θ１ｍａｘとなるときの加熱能力（号数）である。この加熱能力Ｇ１は次式（３）で与えられる。

ここで、ｑ１は熱交換器１３０を通流する熱媒体の流量である。なお、熱交換器１３０における熱媒体の流量ｑ１は直接計測できないが、給湯運転中の流量ｑ１は略一定とみなすことができるため、本実施の形態では予め設定された定数を用いることとする。

上記式（３）から明らかなように、加熱能力Ｇ１は、熱媒体の出力温度θ１がθ１≦θ１ｍａｘを満たすために必要とされる、フィードフォワード号数に相当する。言い換えれば、熱媒体の出力温度θ１が上限温度θ１ｍａｘを超えないための加熱能力（号数）の上限値に相当する。

そこで、上記式（２）では、この加熱能力Ｇ１をフィードフォワード号数として用いて、熱媒体の出力温度θ１が上限温度θ１ｍａｘを超えないための出湯流量ｑｉｎの最大流量を算出し、算出した最大流量を制限流量ｑｔｈ１としている。

上記式（２）によれば、熱媒体の上限温度θ１ｍａｘによる制限流量ｑｔｈ１は、熱媒体の上限温度θ１ｍａｘと出力温度θ１との温度差（＝θ１ｍａｘ−θ１）に、熱交換器１３０を通流する熱媒体の流量ｑ１を乗算した乗算値を、給湯用熱交換器１４０での昇温量Δθ（＝θｓｖ−θｉｎ）で除算した値に基づいて設定することができる。なお、式（２）中の係数ｋは、コントローラ１１０のＣＰＵ１１１での演算処理での誤差に起因して、制限流量ｑｔｈ１が実際よりも小さく見積もられることを防ぐために設けられている。したがって、係数ｋの値は１を含む任意の正数に設定することができる。制限流量ｑｔｈ１は「第２の制限流量」の一実施例に対応する。

上記式（２）によれば、給湯運転中に熱媒体の出力温度θ１が上限温度θ１ｍａｘに達すると、加熱機構の目標加熱能力をＧ１とするとともに、出湯流量が制限流量ｑｔｈ１を超えないように、流量調整弁１７０の開度が制御されることとなる。これにより、熱媒体の出力温度θ１を上限温度θ１ｍａｘ以下に維持しながら、給湯設定温度θｓｖに従って出湯することが可能となる。

さらに、本実施の形態に従う暖房給湯装置１００ａでは、次式（４）に示すように、加熱機構の最大加熱能力Ｇｍａｘによる制限流量ｑｇｍａｘと、熱媒体の上限温度θ１ｍａｘによる制限流量ｑｔｈ１とのうちの小さい方を、基準制限流量ｑｆｆに設定する。そして、出湯流量が基準制限流量ｑｆｆを超えないように、流量調整弁１７０を制御することとする。

したがって、給湯運転時には、制限流量ｑｇｍａｘおよび制限流量ｑｔｈ１のうちの小さい方を基準制限流量ｑｆｆとして、基準制限流量ｑｆｆに基づく出湯流量のフィードフォワード制御が実行される。これによると、加熱機構の加熱能力が最大加熱能力Ｇｍａｘに達したことによる出湯温度θｏｕｔの低下、および、加熱機構での熱媒体の出力温度θ１が上限温度θ１ｍａｘに達したことによる出湯温度θｏｕｔの低下のうちのいずれかが発生する前に、出湯流量が制限されることとなる。したがって、熱媒体の出力温度の上限温度θ１ｍａｘを遵守し、かつ、出湯温度θｏｕｔが給湯設定温度θｓｖに保持された状態で、できるだけ多くの流量を出湯するように、流量調整弁１７０を制御することができる。

図６は、実施の形態１に従う暖房給湯装置１００ａでの給湯運転時の出湯流量を制限する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、所定の制御周期で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Ｓ１０により、暖房給湯装置１００ａが給湯運転中であるが否かを判定する。暖房給湯装置１００ａが給湯運転中でない場合には、ステップＳ１０はＮＯ判定とされて、以降の処理は実行されない。

ＣＰＵ１１１は、給湯運転中には（Ｓ１０のＹＥＳ判定時）、ステップＳ２０により、図４で説明したように、加熱機構の最大加熱能力Ｇｍａｘによる制限流量ｑｇｍａｘ（第１の制限流量）を設定する。

ＣＰＵ１１１は、続いてステップＳ３０により、図５で説明したように、熱媒体の上限温度θ１ｍａｘによる制限流量ｑｔｈ１（第２の制限流量）を設定する。

次に、ＣＰＵ１１１は、ステップＳ４０により、ステップＳ２０で設定された加熱機構の最大加熱能力Ｇｍａｘによる制限流量ｑｇｍａｘと、ステップＳ３０で設定された熱媒体の上限温度θ１ｍａｘによる制限流量ｑｔｈ１とのうちの小さい方を、基準制限流量ｑｆｆに設定する。

ＣＰＵ１１１は、ステップＳ５０では、出湯流量が基準制限流量ｑｆｆを超えないように、流量調整弁１７０を制御する。

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、加熱機構の加熱能力が最大加熱能力Ｇｍａｘに達したことによる出湯温度の低下、および、加熱機構での熱媒体の出力温度が上限温度θ１ｍａｘに達したことによる出湯温度の低下のうちのいずれかが発生する前に、出湯流量が制限されることとなる。したがって、熱媒体の出力温度の上限温度θ１ｍａｘを遵守し、かつ、出湯温度が給湯設定温度θｓｖに保持された状態で、できるだけ多くの流量を出湯するように流量調整弁１７０を制御することができる。

なお、上述した実施の形態１では、加熱機構の最大加熱能力Ｇｍａｘによる制限流量ｑｇｍａｘを設定するとともに、熱媒体の上限温度θ１ｍａｘによる制限流量ｑｔｈ１を設定し、これら２つの制限流量ｑｇａｍｘおよびｑｔｈ１のうちの小さい方を基準制限流量ｑｆｆとする構成について説明した。しかしながら、式（１）と式（２）とを比較して明らかなように、上記構成は、最大加熱能力Ｇｍａｘと、熱媒体の出力温度θ１が上限温度θ１ｍａｘとなる加熱能力Ｇ１とのうちの小さい方に基づいて基準制限流量ｑｆｆを設定することと実質的に同義である。したがって、上記構成から制限流量ｑｇａｍｘおよびｑｔｈ１の設定する処理を省略し、最大加熱能力Ｇｍａｘおよび加熱能力Ｇ１のうちの小さい方を用いて基準制限流量ｑｆｆを設定する構成を採用しても、実施の形態１と同様の作用効果を得ることができる。

また、上述した実施の形態１では、給湯運転のみの実行時における出湯流量を制限する構成について説明したが、給湯運転および暖房運転の同時運転時においても、実施の形態１と同様の手法を用いて出湯流量を制限することができる。ただし、同時運転時には、図４で説明したように、分配弁１５０の分配率η１が０＜η１＜１に設定されるため、加熱機構での発生熱量のη１倍に相当する熱量が給湯用熱交換器１４０の一次側経路１４１にて低温水の加熱に使用されることとなる。すなわち、同時運転時における加熱機構の加熱能力は、給湯運転のみの実行時の加熱能力のη１倍となる。このため、同時運転時の制限流量ｑｆｆも、給湯運転のみの実行時の制限流量ｑｆｆをη１倍すればよい。

［実施の形態２］
実施の形態１では、加熱機構の最大加熱能力Ｇｍａｘによる制限流量ｑｇｍａｘと、熱媒体の上限温度θ１ｍａｘによる制限流量ｑｔｈ１とのうちの小さい方を基準制限流量ｑｆｆとして、基準制限流量ｑｆｆに基づいて出湯流量をフィードフォワード制御する構成例を説明した。

しかしながら、上述した構成例では、基準制限流量ｑｆｆに従って出湯流量を制限しても、出湯温度θｏｕｔが給湯設定温度θｓｖを下回ってしまう場合がある。たとえば、低温水温度θｉｎを検出する温度センサ２５３および熱交換器１３０への熱媒体の入力温度θ１ｉｎを検出する温度センサ２５１における検出誤差、または、給湯用熱交換器１４０における熱交換効率の低下などに起因して、２５℃の温度上昇ができない場合には、出湯流量を基準制限流量ｑｆｆにまで制限しても、出湯温度θｏｕｔが給湯設定温度θｓｖまで上昇しないことがある。このような場合において、出湯温度θｏｕｔを給湯設定温度θｓｖに一致させるためには、出湯流量をさらに制限する必要がある。

そこで、実施の形態２では、給湯設定温度θｓｖに対する出湯温度θｏｕｔ（温度センサ２５５の検出温度）の偏差に基づいて、基準制限流量ｑｆｆを補正するための構成について説明する。なお、実施の形態２に従う暖房給湯装置の全体構成は、図１に示した暖房給湯装置１００ａと同様であるので詳細な説明は繰り返さない。

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、基準制限流量ｑｆｆの設定が実行される。実施の形態２に従う暖房給湯装置では、さらに、給湯設定温度θｓｖに対する出湯温度θｏｕｔの偏差に応じて、基準制限流量ｑｆｆが補正される。すなわち、フィードバック制御による出湯流量の制御が実行されるように、フィードフォワード制御による基準制限流量ｑｆｆが補正される。

具体的には、基準制限流量ｑｆｆの補正は、たとえば、次式（５）を用いて行なうことができる。

ここで、ｑｇｓはフィードバック要素を加味した基準制限流量であり、Ｐ_ＦＢはフィードバック調節量である。基準制限流量ｑｇｓは、フィードバック調節量Ｐ_ＦＢを用いて、フィードフォワード制御による基準制限流量ｑｆｆを小さくする補正によって求めることができる。

時刻［ｎ］におけるフィードバック調節量Ｐ_ＦＢ［ｎ］は、次式（６）で与えられる。すなわち、フィードバック調節量Ｐ_ＦＢ［ｎ］は、２つのフィードバック要素Ｐ_θ２［ｎ］およびＰ_θｏｕｔ［ｎ］から構成される。

Ｐ_θ２［ｎ］は、給湯用熱交換器１４０の二次側経路１４２の出力側の高温水温度θ２に着目したフィードバック要素である。Ｐ_θｏｕｔ［ｎ］は、出湯温度θｏｕｔに着目したフィードバック要素である。なお、式（６）中のＣｒは時間の次元をもつ定数である。

フィードバック要素Ｐ_θ２［ｎ］は、高温水温度θ２の目標温度θ２ｓｖに対する高温水温度θ２の偏差を示しており、次式（７）で表わされる。なお、式（７）の右辺の分母（θｓｖ［ｎ］−θｉｎ［ｎ］）は、偏差を比率（無次元数）として扱うためのものである。

ここで、上記式（７）中の目標温度θ２ｓｖは、バイパス流量弁１８０の給湯用分配率η２と入水温度θｉｎとに基づいて、次式（８）より算出することができる。

上記式（８）は、入水温度θｉｎ、高温水温度θ２、給湯用分配率η２および出湯温度θｏｕｔの関係式（式（９）参照）をθ２について整理することで得られる。ただし、式（８）では、θｏｕｔ＝θｓｖ（給湯設定温度）とし、η２をバイパス流量弁１８０が全閉となるときの給湯用分配率（η２＝ηｃｌｏｓｅ）としている。η２＝ηｃｌｏｓｅのとき、入水流量の全量が給湯用熱交換器１４０の二次側経路１４２を通流する。したがって、目標温度θ２ｓｖは、θｏｕｔ＝θｓｖとするために最低限必要な高温水温度θ２に値するといえる。

フィードバック要素Ｐ_θｏｕｔ［ｎ］は、給湯設定温度θｓｖに対する出湯温度θｏｕｔの偏差を示しており、次式（１０）で表わされる。なお、式（１０）の右辺の分母（θｓｖ［ｎ］−θｉｎ［ｎ］）は、偏差を比率（無次元数）として扱うためのものである。

フィードバック要素Ｐ_θｏｕｔ［ｎ］は、フィードバック要素Ｐ_θ２［ｎ］と同様、目標温度に対する温度センサの検出温度の偏差を示すものであるが、フィードバック要素Ｐ_θ２［ｎ］によっても出湯温度θｏｕｔが給湯設定温度θｓｖに一致しない場合に、制限流量を微調整するために設けられている。

上記式（６）によれば、２つのフィードバック要素Ｐ_θ２［ｎ］およびＰ_θｏｕｔ［ｎ］を積算することで、基準制限流量ｑｆｆの補正分（フィードバック調節量Ｐ_ＦＢ［ｎ］）が算出される。給湯設定温度θｓｖに対する出湯温度θｏｕｔの偏差が小さくなるに従って、基準制限流量ｑｆｆの補正分（Ｐ_ＦＢ［ｎ］）も小さくなるため、基準制限流量ｑｇｓ［ｎ］は基準制限流量ｑｆｆ［ｎ］に近付いていくこととなる。

本実施の形態に従う暖房給湯装置では、給湯運転中、所定の制御周期ごとに、フィードフォワード制御による基準制限流量ｑｆｆに対してフィードバック要素を加味した基準制限流量ｑｇｓを設定する。これによれば、給湯設定温度θｓｖに対する出湯温度θｏｕｔの偏差を反映して出湯流量を制限することができるため、給湯設定温度θｓｖに従った出湯を安定的に行なうことができる。

図７は、実施の形態２に従う暖房給湯装置での給湯運転時の出湯流量を制限する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７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、所定の制御周期で繰り返し実行することができる。

図７において、図６と同じステップ番号の処理は、図６で説明した処理と同様の処理が行なわれるので詳細な説明は繰り返さない。以下においては、図６の処理を異なる処理を主に説明する。

図７を参照して、ＣＰＵ１１１は、ステップＳ１０〜Ｓ４０を実行することによって、給湯運転時における基準制限流量ｑｆｆを設定すると、ステップＳ４１に処理を進めて、設定された基準制限流量ｑｆｆを補正する。ステップＳ４１では、ＣＰＵ１１１は、高温水温度θ２の目標温度θ２ｓｖに対する高温水温度θ２の偏差、および、給湯設定温度θｓｖに対する出湯温度θｏｕｔの偏差に基づいた基準制限流量ｑｇｓを算出する。

次にＣＰＵ１１１は、ステップＳ５０により、出湯流量が、補正された基準制限流量ｑｆｆ（＝基準制限流量ｑｇｓ）を超えないように、流量調整弁１７０を制御する。

このように、実施の形態２に従う暖房給湯装置によれば、加熱機構の最大加熱能力Ｇｍａｘによる制限流量ｑｇｍａｘと、熱媒体の上限温度θ１ｍａｘによる制限流量ｑｔｈ１とのうちの小さい方である基準制限流量ｑｆｆを、給湯設定温度θｓｖに対する出湯温度θｏｕｔの偏差に基づいて補正することにより、該偏差を反映した出湯流量の制限を行なうことができる。これにより、給湯設定温度θｓｖに従った出湯を安定的に行なうことができる。

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 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、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、１４２ 二次側経路、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 圧力逃し弁、１９５ 水封トラップ、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。

Claims (8)

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、給湯運転の実行時に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、
   前記出湯管の出湯流量を制御するための流量調整弁と、
   前記給湯運転の実行時において、前記出湯流量が基準制限流量を超えないように、前記流量調整弁を制御するための制御部とを備え、
   前記基準制限流量は、前記加熱機構の最大加熱能力と、加熱された前記熱媒体の出力温度が上限温度となる前記加熱機構の加熱能力とのうちの小さい方に基づいて設定される、暖房給湯装置。
2. 前記制御部は、さらに、前記給湯運転の実行時において前記熱媒体の出力温度が前記上限温度を超えたときには、前記加熱機構での発生熱量を減少させる、請求項１に記載の暖房給湯装置。
3. 前記給湯運転の実行時において、前記制御部は、
   前記加熱機構の前記最大加熱能力に基づいて設定される第１の制限流量と、前記熱媒体の出力温度が前記上限温度となる前記加熱機構の加熱能力に基づいて設定される第２の制限流量とのうちの小さい方を前記基準制限流量として、前記出湯流量が前記基準制限流量を超えないように、前記流量調整弁を制御する、請求項１または２に記載の暖房給湯装置。
4. 前記入水管に導入される低温水の入水温度を検出する第１の温度センサと、
   前記加熱機構への前記熱媒体の入力温度を検出する第２の温度センサとをさらに備え、
   前記第１の制限流量は、前記最大加熱能力、前記給湯運転における給湯設定温度、および前記第１の温度センサの検出温度に基づいて設定され、
   前記第２の制限流量は、前記熱媒体の上限温度、前記第２の温度センサの検出温度、前記加熱機構を通流する前記熱媒体の流量、前記給湯設定温度、および前記第１の温度センサの検出温度に基づいて設定される、請求項３に記載の暖房給湯装置。
5. 前記出湯管の出湯温度を検出する第３の温度センサをさらに備え、
   前記制御部は、前記給湯設定温度に対する前記第３の温度センサの検出温度の偏差に基づいて、前記基準制限流量を補正する、請求項４に記載の暖房給湯装置。
6. 前記制御部は、前記給湯設定温度に対する前記第３の温度センサの検出温度の偏差が大きいほど前記基準制限流量が小さくなるように、前記基準制限流量を補正する、請求項５に記載の暖房給湯装置。
7. 前記入水管から分岐されて、前記低温水が前記二次側経路を経由せずに前記出湯管に合流するように構成されたバイパス管と、
   前記入水管への入水流量に対する前記バイパス管の流量比率を制御するためのバイパス流量弁と、
   前記二次側経路から前記出湯管へ出力される高温水の温度を検出する第４の温度センサとをさらに備え、
   前記制御部は、
   前記バイパス流量弁における流量比率、前記第１の温度センサの検出温度、および前記給湯設定温度に基づいて、前記高温水の目標温度を算出し、かつ、
   前記高温水の目標温度に対する前記第４の温度センサの検出温度の偏差と、前記給湯設定温度に対する前記第３の温度センサの検出温度の偏差とに基づいて、前記基準制限流量を補正する、請求項５または６に記載の暖房給湯装置。
8. 暖房給湯装置の制御方法であって、
   前記暖房給湯装置は、
   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、
   前記出湯管の出湯流量を制御するための流量調整弁とを含み、
   前記制御方法は、
   前記加熱機構の最大給湯能力に基づいて、第１の制限流量を設定するステップと、
   加熱後の前記熱媒体の出力温度が上限温度となる前記加熱機構の加熱能力に基づいて、第２の制限流量を設定するステップと、
   前記第１の制限流量と前記第２の制限流量との小さい方を基準制限流量として、前記出湯流量が前記基準制限流量を超えないように、前記流量調整弁を制御するステップとを備える、暖房給湯装置の制御方法。

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