JP3962640B2 - 給湯装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、太陽熱等の補助熱源によって生成された予熱温水を利用して給湯を行うための給湯装置、特に、補助熱源によって生成された予熱温水に低温水を混合する混合調節弁を備えた給湯装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
補助熱源を利用した給湯システムとしては、例えば、補助熱源である太陽熱を利用して生成された予熱温水を貯留する蓄熱槽を備えている太陽熱利用温水器と、主熱源である給湯装置とを組み合わせた給湯システムが従来から一般的に知られている。
【０００３】
こういった、給湯システムでは、太陽熱利用温水器の蓄熱槽と給湯装置とが接続されており、出湯時には、太陽熱利用温水器の蓄熱槽に貯留された予熱温水が給湯装置に送出されるようになっているが、蓄熱槽から送出される予熱温水をそのままの状態で熱交換器に送出するのではなく、必要に応じて、低温水（常水温の水道水または予熱温水より低い温度の水）を混合した状態で熱交換器に送出することができるように、蓄熱槽から送出される予熱温水と低温水とを任意の混合比率で混合するための混合調節弁が熱交換器の上流側に内蔵された給湯装置を使用する場合がある。
【０００４】
こういった混合調節弁が内蔵された給湯装置を使用した給湯システムでは、給湯装置に対して設定された給湯設定温度以上の予熱温水が蓄熱槽に貯留されている場合は、混合調節弁が、蓄熱槽から送出される給湯設定温度以上の予熱温水と低温水とを適宜混合することによって給湯設定温度の温水を生成し、これを熱交換器に送出する。この場合、熱交換器を加熱するバーナーを燃焼させることなく、給湯設定温度の温水を供給することができる。一方、給湯設定温度以上の予熱温水が蓄熱槽に貯留されていない場合は、混合調節弁が、蓄熱槽から送出される給湯設定温度より低い予熱温水を低温水と適宜混合することによって予め定められた所定温度まで下げた状態で熱交換器に送出する。この場合、バーナーを燃焼させて熱交換器を加熱することによって、給湯設定温度の温水を生成することになる。
【０００５】
従って、こういった給湯装置では、給湯装置のバーナーを燃焼させることによって給湯設定温度の温水を供給している状態で、給湯設定温度以上の予熱温水が蓄熱槽から混合調節弁に送出されるようになると、その時点で、混合調節弁が給湯設定温度の温水を熱交換器に送出し始めると共に、バーナーの燃焼停止指令が出力され、給湯装置のバーナーの燃焼を即座に停止させるようになっており、逆に、給湯装置のバーナーを燃焼させることなく給湯設定温度の温水を供給している状態で、給湯設定温度より低い予熱温水が蓄熱槽から混合調節弁に送出されるようになると、その時点で、混合調節弁が給湯設定温度より低い所定温度の温水を熱交換器に送出し始めると共に、バーナーの燃焼開始指令が出力され、給湯装置のバーナーが即座に燃焼を開始するようになっている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述したように、給湯装置のバーナーを燃焼させることによって給湯設定温度の温水を供給している状態において、給湯設定温度以上の予熱温水が蓄熱槽から混合調節弁に送出された時点で、熱交換器を加熱しているバーナーが即座に燃焼を停止しても、熱交換器の温度が即座に低下するわけではないので、その時点で、混合調節弁から給湯設定温度の温水が熱交換器に送出されると、その給湯設定温度の温水が熱交換器の予熱によって加熱され、給湯設定温度より高い温水が一時的に供給されることになる。
【０００７】
逆に、給湯装置のバーナーを燃焼させることなく給湯設定温度の温水を供給している状態において、給湯設定温度より低い予熱温水が蓄熱槽から混合調節弁に送出された時点で、熱交換器を加熱するバーナーが即座に燃焼を開始しても、熱交換器の温度が即座に上昇するわけではないので、その時点で、混合調節弁から給湯設定温度より低い所定温度の温水が熱交換器に送出されると、その給湯設定温度より低い所定温度の温水を熱交換器が十分に加熱することができず、給湯設定温度より低い温水が一時的に供給されることになる。
【０００８】
こういった問題は、出湯中に発生するだけではなく、出湯を一旦停止した後、短時間のうちに出湯を再開するような場合にも発生する。例えば、蓄熱槽から送出される予熱温水が給湯設定温度を下回っていたため、給湯装置のバーナーを燃焼させることによって給湯設定温度の温水を供給している状態において、出湯が一旦停止され、その後に出湯を再開したときには、蓄熱槽から給湯設定温度以上の予熱温水が送出される状態になっていたため、給湯装置のバーナーを燃焼させることなく、混合調節弁が給湯設定温度の温水を供給し始めるような場合は、出湯を再開した時点で熱交換器の温度が十分に低下しておらず、出湯中にバーナーが燃焼状態から非燃焼状態に切り替わる場合と同様に、出湯を再開した直後は、一時的に給湯設定温度より高い温水が供給されることになる。
【０００９】
逆に、蓄熱槽から送出される予熱温水が給湯設定温度以上であるため、給湯装置のバーナーを燃焼させることなく、給湯設定温度の温水を供給している状態において、出湯が一旦停止され、その後に出湯を再開したときには、蓄熱槽から給湯設定温度を下回る予熱温水が送出される状態になっていたため、混合調節弁が給湯設定温度より低い所定温度の温水を熱交換器に送出し、給湯装置のバーナーを燃焼させることによって給湯設定温度の温水を供給し始めるような場合は、出湯を再開した時点で熱交換器の温度が十分に上昇しておらず、出湯中にバーナーが非燃焼状態から燃焼状態に切り替わる場合と同様に、出湯を再開した直後は、一時的に給湯設定温度より低い温水が供給されることになる。
【００１０】
そこで、この発明の課題は、バーナーが燃焼状態から非燃焼状態に切り替わる際やバーナーが非燃焼状態から燃焼状態に切り換わる際に発生する給湯温度のオーバーシュートやアンダーシュートを防止することができる給湯装置を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段及びその効果】
上記の課題を解決するため、請求項１にかかる発明は、補助熱源によって生成された予熱温水に、必要に応じて低温水を混合することによって、目標温度の温水を生成しながら熱交換器に送出する混合調節弁を備え、前記混合調節弁に送出される前記予熱温水が給湯設定温度以上の場合は、前記熱交換器を加熱することなく、前記混合調節弁が給湯設定温度の温水を生成し、前記混合調節弁に送出される前記予熱温水が給湯設定温度を下回る場合は、前記混合調節弁が、給湯設定温度より低い予め定められた所定温度の温水を生成しながら、前記熱交換器を加熱することによって、給湯設定温度の温水を生成するようになっている給湯装置であって、前記混合調節弁から送出される温水を、前記熱交換器を通して送出するメイン流路と、前記メイン流路における前記熱交換器の前後に接続されたバイパス流路と、前記バイパス流路に設置されたバイパス弁とを備え、前記バイパス弁は、前記熱交換器を加熱している間及び前記熱交換器の加熱を停止した後、前記熱交換器の温度が予め定められた閾値温度を下回るまでの間、前記メイン流路から送出される温水の温度が給湯設定温度になるように弁開度が制御され、前記熱交換器の温度が予め定められた閾値温度を下回った時点で、予め定められた固定開度に保持されるようになっており、出湯中において、前記混合調節弁に送出される前記予熱温水が、給湯設定温度を下回る温度状態から、給湯設定温度以上の温度状態に移行した直後は、前記混合調節弁から送出される温水の目標温度を、前記バイパス弁の開度を考慮しながら、前記熱交換器の温度低下に応じて、所定温度から給湯設定温度まで徐々に上昇させるようにしたことを特徴とする給湯装置を提供するものである。
【００１２】
以上のように、この給湯装置では、出湯中において、混合調節弁に送出される予熱温水が、給湯設定温度を下回る温度状態から、給湯設定温度以上の温度状態に移行した直後、即ち、熱交換器を加熱するバーナーが燃焼状態から非燃焼状態に切り替わった直後は、混合調節弁から送出される温水の目標温度が、バイパス弁の開度を考慮しながら、熱交換器の温度低下に応じて、所定温度から給湯設定温度まで徐々に上昇するようになっているので、熱交換器を加熱するバーナーが燃焼状態から非燃焼状態に切り替わった時点で、目標温度を所定温度から即座に給湯設定温度に変更する場合に比べて、給湯温度のオーバーシュートを確実に抑えることができる。
【００１４】
また、上記の課題を解決するため、請求項２にかかる発明は、補助熱源によって生成された予熱温水に、必要に応じて低温水を混合することによって、目標温度の温水を生成しながら熱交換器に送出する混合調節弁を備え、前記混合調節弁に送出される前記予熱温水が給湯設定温度以上の場合は、前記熱交換器を加熱することなく、前記混合調節弁が給湯設定温度の温水を生成し、前記混合調節弁に送出される前記予熱温水が給湯設定温度を下回る場合は、前記混合調節弁が、給湯設定温度より低い予め定められた所定温度の温水を生成しながら、前記熱交換器を加熱することによって、給湯設定温度の温水を生成するようになっている給湯装置であって、前記混合調節弁から送出される温水を、前記熱交換器を通して送出するメイン流路と、前記メイン流路における前記熱交換器の前後に接続されたバイパス流路と、前記バイパス流路に設置されたバイパス弁とを備え、前記バイパス弁は、前記熱交換器を加熱している間及び前記熱交換器の加熱を停止した後、前記熱交換器の温度が予め定められた閾値温度を下回るまでの間、前記メイン流路から送出される温水の温度が給湯設定温度になるように弁開度が制御され、前記熱交換器の温度が予め定められた閾値温度を下回った時点で、予め定められた固定開度に保持されるようになっており、前記予熱温水が給湯設定温度を下回る温度状態で出湯が行われている場合において、出湯が一旦停止され、その後に出湯が再開されたときは、前記予熱温水が給湯設定温度以上の温度状態に移行していた場合、出湯が再開された直後は、前記混合調節弁から送出される温水の目標温度を、前記バイパス弁の開度を考慮しながら、前記熱交換器の温度低下に応じて、所定温度から給湯設定温度まで徐々に上昇させるようにしたことを特徴とする給湯装置を提供するものである。
【００１５】
以上のように、この給湯装置では、予熱温水が給湯設定温度を下回る温度状態で出湯が行われている場合において、出湯が一旦停止され、その後に出湯が再開されたときは、予熱温水が給湯設定温度以上の温度状態に移行していた場合、出湯が再開された直後は、混合調節弁から送出される温水の目標温度が、バイパス弁の開度を考慮しながら、熱交換器の温度低下に応じて、所定温度から給湯設定温度まで徐々に上昇するようになっているので、出湯を一旦停止した後、短時間のうちに出湯を再開した場合に発生する、出湯再開時における給湯温度の一時的なオーバーシュートを確実に抑えることができる。
【００１７】
ただし、出湯を一旦停止した後、出湯を再開するまでの時間が長くなると、出湯を再開した時点における熱交換器の温度も十分に低下しているので、請求項３にかかる発明の給湯装置のように、出湯を一旦停止した後、出湯を再開するまでの時間が、予め定めた所定時間を超えているときは、前記混合調節弁から送出される温水の目標温度を、即座に給湯設定温度に設定すればよく、熱交換器の温度やバイパス弁の開度に基づいて目標温度を算出する必要がないので、効率よく給湯運転を行うことができる。
【００１８】
上述したように、請求項１にかかる発明の給湯装置では、出湯中において、熱交換器を加熱するバーナーが燃焼状態から非燃焼状態に切り替わった直後に発生する、給湯温度の一時的なオーバーシュートを抑えることができるが、請求項４にかかる発明の給湯装置のように、出湯中において、前記混合調節弁に送出される前記予熱温水が、給湯設定温度以上の温度状態から、給湯設定温度を下回る温度状態に移行した直後は、前記混合調節弁から送出される温水の目標温度を、前記バイパス弁の開度を考慮しながら、前記熱交換器の温度上昇に応じて、給湯設定温度から所定温度まで徐々に低下させるようにしておくと、逆に、出湯中において、熱交換器を加熱するバーナーが非燃焼状態から燃焼状態に切り替わった直後に発生する、給湯温度の一時的なアンダーシュートを確実に抑えることができる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、実施の形態について図面を参照して説明する。図１は、補助熱源として太陽熱を利用した給湯システム１の概略構成を示している。この給湯システム１は、同図に示すように、太陽熱利用温水器１０と給湯装置２０とが接続されたものであり、太陽熱利用温水器１０によって生成された予熱温水が給湯装置２０に送出されるようになっている。
【００２３】
前記太陽熱利用温水器１０は、ソーラー集熱器１１と密閉式の蓄熱槽１４とを備えており、蓄熱槽１４には、その下端部に低温水を供給するための給水管１５が接続されていると共に、上端部には貯留された予熱温水を給湯装置２０に送出するための予熱温水供給管１６が接続されている。
【００２４】
前記ソーラー集熱器１１には、その入口側と出口側とを接続するソーラー配管１２によって熱媒体の循環経路が形成されており、このソーラー配管１２は、部分的に蓄熱槽１４内に導入された熱交換部１３を有している。従って、ソーラー集熱器１１によって加熱された熱媒体は、ソーラー配管１２を通って蓄熱槽１４内に導かれ、熱交換部１３で蓄熱槽１４内の水と熱交換を行うことで、蓄熱槽１４内に温水が生成されるようになっている。
【００２５】
前記給湯装置２０は、給水管１７を介して供給される低温水と、蓄熱槽１４から予熱温水供給管１６を介して供給される予熱温水とを、必要に応じて混合する混合調節弁２１と、混合調節弁２１の出口側に接続された、混合調節弁２１から送出される温水を必要に応じて加熱する熱交換器２２を有するメイン流路２３と、熱交換器２２をバイパスするように、メイン流路２３に接続されたバイパス流路２４とを備えており、バイパス流路２４には、熱交換器２２から送出される高温の温水に、混合調節弁２１から送出される比較的低温の温水を適宜混合することによって給湯設定温度Ｔｅの温水を生成するためのバイパス弁２５が設置されている。
【００２６】
また、給水管１７及び混合調節弁２１の温水出口側に接続されたメイン流路２３には、混合調節弁２１をバイパスするバイパス管２６が接続されており、このバイパス管２６には、通電状態でバイパス管２６の流路を遮断するダイヤフラム方式の電磁弁２６ａが設置されている。
【００２７】
また、混合調節弁２１に接続された予熱温水供給管１６、メイン流路２３におけるバイパス管２６の接続部の上流側及び熱交換器２２とバイパス流路２４の下流側接続部との間には、蓄熱槽１４から送出される予熱温水の温度（以下、入湯温度という。）Ｔｓを検出するための入湯温度センサ２７、混合調節弁２１から送出される温水の温度（以下、出湯温度という。）Ｔｏを検出するための出湯温度センサ２８及び熱交換器２２の出口温水温度を、熱交換器２２自体の温度（以下、熱交換器温度という。）Ｔｃとして検出する熱交換器温度センサ２９がそれぞれ設置されている。
【００２８】
また、給湯装置２０には、シリアルインターフェースを介して、操作リモコン３０のコントローラ３０ａとの間で通信可能なコントローラ２０ａが搭載されており、これらのコントローラ２０ａ、３０ａが相互に連携をとりながら、給湯装置２０の運転動作を統括的に制御している。
【００２９】
前記コントローラ２０ａには、入湯温度センサ２７、出湯温度センサ２８及び熱交換器温度センサ２９からの温度検出信号が入力されると共に、操作リモコン３０によって設定された給湯設定温度Ｔｅや運転スイッチ信号等が操作リモコン３０のコントローラ３０ａから送信されるようになっており、これらの温度検出信号及び給湯設定温度Ｔｅ等に基づいて、コントローラ２０ａが混合調節弁２１、バイパス弁２５及び熱交換器２２を加熱するバーナー（図示せず）を制御するようになっている。
【００３０】
蓄熱槽１４から送出される予熱温水の温度、即ち、入湯温度センサ２７によって検出された入湯温度Ｔｓが給湯設定温度Ｔｅ以上の場合は、給湯装置２０のバーナーを燃焼させなくても、低温水を適宜混合することによって給湯設定温度Ｔｅの温水を供給することができるので、混合調節弁２１から送出される温水の温度、即ち、出湯温度センサ２８によって検出される出湯温度Ｔｏが目標温度である給湯設定温度Ｔｅになるように、混合調節弁２１の開度を調整する目標温度制御を行うようになっている。
【００３１】
一方、入湯温度Ｔｓが給湯設定温度Ｔｅより低い場合は、給湯装置２０のバーナーを燃焼させなければ、給湯設定温度Ｔｅの温水を供給することができないので、給湯装置２０のバーナーを燃焼させることによって、確実に給湯設定温度Ｔｅの温水を生成することができるように、目標温度である予め定められた所定温度（以下、固定温度という。）Ｔｆ（給湯設定温度Ｔｅ−１０℃）の温水がそれぞれ熱交換器２２に送出されるように、混合調節弁２１の開度を調整して低温水を混合する目標温度制御を行うようになっている。
【００３２】
以下、給湯装置２０の運転動作について、図２〜図４に示すフローチャートを参照しながら説明する。図２は、給湯装置２０のコントローラ２０ａが１秒毎に繰返して実行する一連の処理を示している。まず、今回の処理時点において、給湯装置２０から出湯されているか否かを判断し（ステップＳ１）、出湯されていない場合は、バーナーの燃焼を停止または非燃焼状態に保持し（ステップＳ２）、次の出湯開始に備えてバイパス弁２５の開度を、今回の処理時点における給湯設定温度Ｔｅ、出湯温度Ｔｏ及び熱交換器温度Ｔｃに基づいて定められる待機位置に保持すると共に（ステップＳ３）、混合調節弁２１を、予め定められた待機位置に保持した状態で（ステップＳ４）、ステップＳ１に戻る。
【００３３】
ステップＳ１において、出湯が行われている場合は、その時点における入湯温度Ｔｓが給湯設定温度Ｔｅ以上であるか否かを判断し（ステップＳ５）、その時点における入湯温度Ｔｓが給湯設定温度Ｔｅ以上である場合は、上述したように、給湯装置２０のバーナーを燃焼させなくても、混合調節弁２１が給湯設定温度Ｔｅの温水を生成することができるので、バーナーの燃焼を停止またはバーナーを非燃焼状態に保持した後（ステップＳ６）、続いて、熱交換器温度Ｔｃが給湯設定温度Ｔｅ＋５℃以上であるか否かを判断する（ステップＳ７）。
【００３４】
ここで、熱交換器温度Ｔｃが給湯設定温度Ｔｅ＋５℃以上である場合は、バーナーが非燃焼状態であっても、混合調節弁２１から送出された温水が熱交換器２２によって加熱されて出湯温度が上昇することになるので、給湯装置２０からの出湯温度が給湯設定温度Ｔｅになるように、バイパス弁２５の開度を調整し（ステップＳ８）、熱交換器温度Ｔｃが給湯設定温度Ｔｅ＋５℃を下回っている場合は、混合調節弁２１から送出された温水が熱交換器２２によってほとんど加熱されることはないので、バイパス弁２５の開度を、予め定められた固定開度に保持した状態で（ステップＳ９）、混合調節弁２１から送出される温水の目標温度の設定処理を実行する（ステップＳ１０）。
【００３５】
このとき実行される目標温度の設定処理について、図３に示すフローチャートを参照しながら説明する。まず、前回の処理時点（１秒前）において、給湯装置２０から出湯されていたか否かを判断し（ステップＳ３１）、前回の処理時点において、出湯されていなかった場合は、出湯が停止される直前において、給湯装置２０のバーナーが燃焼状態であったか否かを判断する（ステップＳ３２）。
【００３６】
出湯停止直前において、バーナーが燃焼状態であった場合は、続いて、出湯停止時点から１０分以上経過しているか否かを判断し（ステップＳ３３）、出湯停止時点から１０分以上経過している場合は、熱交換器温度Ｔｃが十分に低下していると想定されるので、今回の目標温度を直ちに給湯設定温度Ｔｅに設定する（ステップＳ３４）。また、出湯停止直前において、バーナーが非燃焼状態であった場合は、通常、熱交換器温度Ｔｃが十分に低下していると想定されるので、出湯停止時間が１０分以上であるか否かに拘わらず、今回の目標温度を直ちに給湯設定温度Ｔｅに設定する（ステップＳ３４）。
【００３７】
一方、ステップＳ３３において、出湯停止時点からの経過時間が１０分未満である場合は、現時点における熱交換器温度Ｔｃ及びバイパス弁２５の開度を考慮した数１に示す演算式に基づいて、今回の目標温度を算出する（ステップＳ３６）。この演算式によって算出される目標温度は、熱交換器温度Ｔｃが低下するに従って上昇することになるが、この演算式に基づいて算出された目標温度が固定温度（給湯設定温度Ｔｅ−１０℃）Ｔｆを下回る場合は、目標温度を固定温度Ｔｆとし、算出された目標温度が給湯設定温度Ｔｅを上回る場合は、目標温度を給湯設定温度Ｔｅとする。なお、数１に示す演算式における微分補正熱交換器温度Ｔｃ’は、現時点における熱交換器温度Ｔｃを、熱交換器温度Ｔｃの低下傾向を考慮して補正したものであり、かかる微分補正熱交換器温度Ｔｃ’を変数とする数１に示す演算式では、現時点における熱交換器温度Ｔｃの低下傾向を加味した状態で目標温度が算出されることになる。
【００３８】
【数１】
【００３９】
また、ステップＳ３１において、前回の処理時点で、給湯装置２０から出湯されていた場合は、その処理時点でバーナーが燃焼状態であったか否かを判断し（ステップＳ３５）、その処理時点でバーナーが燃焼状態であった場合は、バーナーが燃焼状態から非燃焼状態に切り替わった直後であり、熱交換器温度Ｔｃが十分に低下していない状態であると考えられるので、上述したように、数１に示す演算式に基づいて、今回の目標温度を算出する（ステップＳ３６）。
【００４０】
一方、ステップＳ３５において、前回の処理時点でバーナーが非燃焼状態であった場合は、その処理時点で設定されていた目標温度が給湯設定温度Ｔｅであるか否かを判断し（ステップＳ３７）、その処理時点で目標温度が給湯設定温度Ｔｅに設定されている場合は、現時点において、熱交換器温度Ｔｃが十分に低下していると考えられるので、今回の目標温度を即座に給湯設定温度Ｔｅに設定するが（ステップＳ３８）、前回の処理時点で目標温度が給湯設定温度Ｔｅに設定されていなかった場合、即ち、給湯設定温度Ｔｅを下回る温度に設定されていた場合は、現時点においても、熱交換器温度Ｔｃが十分に低下しているとはいえないので、上述したように、数１に示す演算式に基づいて、今回の目標温度を算出する（ステップＳ３６）。
【００４１】
以上のようにして、今回の目標温度が設定されると、図２に示すように、その目標温度の温水が混合調節弁２１から送出されるように、混合調節弁２１の開度を調整する目標温度制御を行い（ステップＳ１１）、ステップＳ１に戻る。
【００４２】
また、図２に示すように、ステップＳ５において、今回の処理時点における入湯温度Ｔｓが給湯設定温度Ｔｅを下回っている場合は、上述したように、給湯装置２０のバーナーを燃焼させなければ、給湯設定温度Ｔｅの温水を生成することができないので、バーナーの燃焼を開始またはバーナーを燃焼状態に保持した後（ステップＳ１２）、給湯装置２０からの出湯温度が給湯設定温度Ｔｅになるように、バイパス弁２５の開度を調整した状態で（ステップＳ１３）、混合調節弁２１から送出される温水の目標温度の設定処理を実行する（ステップＳ１４）。
【００４３】
このとき実行される目標温度の設定処理について、図４に示すフローチャートを参照しながら説明する。まず、前回の処理時点（１秒前）において、給湯装置２０から出湯されていたか否かを判断し（ステップＳ４１）、前回の処理時点において、出湯されていなかった場合は、今回の処理時点において出湯が開始されたことになるので、出湯開始と同時にバーナーの燃焼を開始しても、熱交換器温度Ｔｃが十分に上昇していない状態であると考えられる。従って、このような状態で固定温度Ｔｆの温水を混合調節弁２１が熱交換器２２に送出すると、給湯設定温度Ｔｅの温水を生成することができないので、現時点における熱交換器温度Ｔｃ及びバイパス弁２５の開度を考慮した数２に示す演算式に基づいて、今回の目標温度を算出する（ステップＳ４２）。
【００４４】
【数２】
【００４５】
この演算式によって算出される目標温度は、熱交換器温度Ｔｃが上昇するに従って低下することになるが、数１の演算式を用いて目標温度を算出する場合と同様に、この演算式に基づいて算出された目標温度が給湯設定温度Ｔｅを上回る場合は、目標温度を給湯設定温度Ｔｅとし、算出された目標温度が固定温度（給湯設定温度Ｔｅ−１０℃）Ｔｆを下回る場合は、目標温度を固定温度Ｔｆとする。なお、数２に示す演算式は、定数であるα’、β’、γ’、Ｎ３、Ｎ４の値が異なるだけで、数１に示す演算式と基本的に同一の演算式であり、現時点における熱交換器温度Ｔｃの上昇傾向を加味した状態で目標温度が算出されることになる。
【００４６】
一方、ステップＳ４１において、前回の処理時点で、給湯装置２０から出湯されていた場合は、その処理時点でバーナーが燃焼状態であったか否かを判断し（ステップＳ４３）、その処理時点でバーナーが燃焼状態であった場合は、続いて、その処理時点で設定されていた目標温度が固定温度Ｔｆであるか否かを判断し（ステップＳ４４）、その処理時点で目標温度が固定温度Ｔｆに設定されている場合は、現時点において、熱交換器温度Ｔｃが十分に上昇していると考えられるので、今回の目標温度を即座に固定温度Ｔｆに設定するが（ステップＳ４５）、前回の処理時点で目標温度が固定温度Ｔｆに設定されていなかった場合、即ち、固定温度Ｔｆを上回る温度に設定されていた場合は、現時点においても、熱交換器温度Ｔｃが十分に上昇しているとはいえないので、上述したように、数２に示す演算式に基づいて、今回の目標温度を算出する（ステップＳ４６）。
【００４７】
また、ステップＳ４３において、前回の処理時点で、バーナーが非燃焼状態であった場合は、バーナーが非燃焼状態から燃焼状態に切り替わった直後であり、熱交換器温度Ｔｃが十分に上昇していない状態であると考えられるので、上述したように、数２に示す演算式に基づいて、今回の目標温度を算出する（ステップＳ４６）。
【００４８】
以上のようにして、今回の目標温度が設定されると、図２に示すように、その目標温度の温水が混合調節弁２１から送出されるように、混合調節弁２１の開度を調整する目標温度制御を行い（ステップＳ１１）、ステップＳ１に戻る。
【００４９】
以上のように、この給湯装置２０では、出湯中にバーナーが燃焼状態から非燃焼状態に切り替わった場合や、バーナーが燃焼状態で出湯が行われている場合において、出湯が一旦停止され、その後に出湯が再開されたときは、バーナーが非燃焼状態に移行していた場合において、バーナーの燃焼状態の切替直後や再出湯直後は、混合調節弁２１から送出される温水の目標温度を、直ちに、給湯設定温度Ｔｅとせずに、その時点における熱交換器温度Ｔｃやバイパス弁２５の開度を考慮した演算式に基づいて目標温度を算出することによって、熱交換器温度Ｔｃの低下に応じて、目標温度を固定温度Ｔｆから給湯設定温度Ｔｅまで徐々に上昇させるようにしたため、バーナーの燃焼状態の切替直後や出湯再開直後における給湯温度の一時的なオーバーシュートを確実に抑えることができる。
【００５０】
特に、出湯を停止した後、出湯を再開するまでに１０分以上が経過している場合は、出湯再開時点において、混合調節弁２１から送出される温水の目標温度を、即座に給湯設定温度Ｔｅに設定するようにしているので、そのような場合は、熱交換器温度Ｔｃやバイパス弁２５の開度に基づいて目標温度を算出する必要がなく、出湯再開直後から効率よく給湯運転を行うことができる。
【００５１】
さらに、この給湯装置２０では、出湯中にバーナーが非燃焼状態から燃焼状態に切り替わった場合や、出湯開始時点でバーナーが燃焼状態である場合において、バーナーの燃焼状態の切替直後や出湯開始直後は、混合調節弁２１から送出される温水の目標温度を、直ちに固定温度Ｔｆとせずに、その時点における熱交換器温度Ｔｃやバイパス弁２５の開度を考慮した演算式に基づいて目標温度を算出することによって、熱交換器温度Ｔｃの上昇に応じて、目標温度を給湯設定温度Ｔｅや算出温度から固定温度Ｔｆまで徐々に低下させるようにしたため、バーナーの燃焼状態の切替直後や出湯開始直後における給湯温度の一時的なアンダーシュートを確実に抑えることができる。
【００５２】
なお、上述した実施形態では、熱交換器２２をバイパスするバイパス流路２４にバイパス弁２５が設置されており、熱交換器２２によって加熱された高温の温水に、混合調節弁２１から送出される比較的低温の温水を適宜混合することによって給湯設定温度Ｔｅの温水を生成するようになっている給湯装置２０について説明したが、これに限定されるものではなく、本発明は、こういったバイパス経路やバイパス弁を備えていない給湯装置についても適用することができる。ただし、そのような給湯装置では、熱交換器の温度上昇や温度低下のみを考慮して、混合調節弁から送出される温水の目標温度を設定しなければならないことはいうまでもない。
【００５３】
また、上述した実施形態では、入湯温度Ｔｓが給湯設定温度Ｔｅより低い場合、即ち、給湯装置２０のバーナーを燃焼させる場合は、混合調節弁２１から送出される温水の目標温度である固定温度Ｔｆを、給湯設定温度Ｔｅ−１０℃に設定しているが、これに限定されるものではなく、例えば、給湯設定温度Ｔｅが６０℃以上、６０℃未満３５℃以上、３５℃未満に場合分けし、６０℃以上の場合は４５℃、６０℃未満３５℃以上の場合は３０℃、３５℃未満の場合は２５℃といった具合に、固定温度Ｔｆを設定することも可能である。
【００５４】
また、上述した実施形態では、補助熱源が太陽熱である給湯システムに使用した給湯装置について説明したが、補助熱源はこういった太陽熱に限定されるものではなく、例えば、コージェネレーションシステムにおけるガスエンジンやガスタービンの排熱を補助熱源とした給湯システムのように、種々の補助熱源を使用した給湯システムについて、本発明の給湯装置を適用することができることはいうまでもない。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明にかかる給湯装置の一実施形態を使用した給湯システムを示す概略構成図である。
【図２】同上の給湯システムにおける給湯装置の運転動作を示すフローチャートである。
【図３】同上の給湯装置が実行する目標温度の設定処理をフローチャートである。
【図４】同上の給湯装置が実行する目標温度の設定処理をフローチャートである。
【符号の説明】
１ 給湯システム
１０ 太陽熱利用温水器
１４ 蓄熱槽
１５、１７ 給水管
１６ 予熱温水供給管
２０ 給湯装置
２０ａ コントローラ
２１ 混合調節弁
２２ 熱交換器
２３ メイン流路
２４ バイパス流路
２５ バイパス弁
２６ バイパス管
２６ａ 電磁弁
２７ 入湯温度センサ
２８ 出湯温度センサ
２９ 熱交換器温度センサ
３０ 操作リモコン
３０ａ コントローラ
【発明の属する技術分野】
この発明は、太陽熱等の補助熱源によって生成された予熱温水を利用して給湯を行うための給湯装置、特に、補助熱源によって生成された予熱温水に低温水を混合する混合調節弁を備えた給湯装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
補助熱源を利用した給湯システムとしては、例えば、補助熱源である太陽熱を利用して生成された予熱温水を貯留する蓄熱槽を備えている太陽熱利用温水器と、主熱源である給湯装置とを組み合わせた給湯システムが従来から一般的に知られている。
【０００３】
こういった、給湯システムでは、太陽熱利用温水器の蓄熱槽と給湯装置とが接続されており、出湯時には、太陽熱利用温水器の蓄熱槽に貯留された予熱温水が給湯装置に送出されるようになっているが、蓄熱槽から送出される予熱温水をそのままの状態で熱交換器に送出するのではなく、必要に応じて、低温水（常水温の水道水または予熱温水より低い温度の水）を混合した状態で熱交換器に送出することができるように、蓄熱槽から送出される予熱温水と低温水とを任意の混合比率で混合するための混合調節弁が熱交換器の上流側に内蔵された給湯装置を使用する場合がある。
【０００４】
こういった混合調節弁が内蔵された給湯装置を使用した給湯システムでは、給湯装置に対して設定された給湯設定温度以上の予熱温水が蓄熱槽に貯留されている場合は、混合調節弁が、蓄熱槽から送出される給湯設定温度以上の予熱温水と低温水とを適宜混合することによって給湯設定温度の温水を生成し、これを熱交換器に送出する。この場合、熱交換器を加熱するバーナーを燃焼させることなく、給湯設定温度の温水を供給することができる。一方、給湯設定温度以上の予熱温水が蓄熱槽に貯留されていない場合は、混合調節弁が、蓄熱槽から送出される給湯設定温度より低い予熱温水を低温水と適宜混合することによって予め定められた所定温度まで下げた状態で熱交換器に送出する。この場合、バーナーを燃焼させて熱交換器を加熱することによって、給湯設定温度の温水を生成することになる。
【０００５】
従って、こういった給湯装置では、給湯装置のバーナーを燃焼させることによって給湯設定温度の温水を供給している状態で、給湯設定温度以上の予熱温水が蓄熱槽から混合調節弁に送出されるようになると、その時点で、混合調節弁が給湯設定温度の温水を熱交換器に送出し始めると共に、バーナーの燃焼停止指令が出力され、給湯装置のバーナーの燃焼を即座に停止させるようになっており、逆に、給湯装置のバーナーを燃焼させることなく給湯設定温度の温水を供給している状態で、給湯設定温度より低い予熱温水が蓄熱槽から混合調節弁に送出されるようになると、その時点で、混合調節弁が給湯設定温度より低い所定温度の温水を熱交換器に送出し始めると共に、バーナーの燃焼開始指令が出力され、給湯装置のバーナーが即座に燃焼を開始するようになっている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述したように、給湯装置のバーナーを燃焼させることによって給湯設定温度の温水を供給している状態において、給湯設定温度以上の予熱温水が蓄熱槽から混合調節弁に送出された時点で、熱交換器を加熱しているバーナーが即座に燃焼を停止しても、熱交換器の温度が即座に低下するわけではないので、その時点で、混合調節弁から給湯設定温度の温水が熱交換器に送出されると、その給湯設定温度の温水が熱交換器の予熱によって加熱され、給湯設定温度より高い温水が一時的に供給されることになる。
【０００７】
逆に、給湯装置のバーナーを燃焼させることなく給湯設定温度の温水を供給している状態において、給湯設定温度より低い予熱温水が蓄熱槽から混合調節弁に送出された時点で、熱交換器を加熱するバーナーが即座に燃焼を開始しても、熱交換器の温度が即座に上昇するわけではないので、その時点で、混合調節弁から給湯設定温度より低い所定温度の温水が熱交換器に送出されると、その給湯設定温度より低い所定温度の温水を熱交換器が十分に加熱することができず、給湯設定温度より低い温水が一時的に供給されることになる。
【０００８】
こういった問題は、出湯中に発生するだけではなく、出湯を一旦停止した後、短時間のうちに出湯を再開するような場合にも発生する。例えば、蓄熱槽から送出される予熱温水が給湯設定温度を下回っていたため、給湯装置のバーナーを燃焼させることによって給湯設定温度の温水を供給している状態において、出湯が一旦停止され、その後に出湯を再開したときには、蓄熱槽から給湯設定温度以上の予熱温水が送出される状態になっていたため、給湯装置のバーナーを燃焼させることなく、混合調節弁が給湯設定温度の温水を供給し始めるような場合は、出湯を再開した時点で熱交換器の温度が十分に低下しておらず、出湯中にバーナーが燃焼状態から非燃焼状態に切り替わる場合と同様に、出湯を再開した直後は、一時的に給湯設定温度より高い温水が供給されることになる。
【０００９】
逆に、蓄熱槽から送出される予熱温水が給湯設定温度以上であるため、給湯装置のバーナーを燃焼させることなく、給湯設定温度の温水を供給している状態において、出湯が一旦停止され、その後に出湯を再開したときには、蓄熱槽から給湯設定温度を下回る予熱温水が送出される状態になっていたため、混合調節弁が給湯設定温度より低い所定温度の温水を熱交換器に送出し、給湯装置のバーナーを燃焼させることによって給湯設定温度の温水を供給し始めるような場合は、出湯を再開した時点で熱交換器の温度が十分に上昇しておらず、出湯中にバーナーが非燃焼状態から燃焼状態に切り替わる場合と同様に、出湯を再開した直後は、一時的に給湯設定温度より低い温水が供給されることになる。
【００１０】
そこで、この発明の課題は、バーナーが燃焼状態から非燃焼状態に切り替わる際やバーナーが非燃焼状態から燃焼状態に切り換わる際に発生する給湯温度のオーバーシュートやアンダーシュートを防止することができる給湯装置を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段及びその効果】
上記の課題を解決するため、請求項１にかかる発明は、補助熱源によって生成された予熱温水に、必要に応じて低温水を混合することによって、目標温度の温水を生成しながら熱交換器に送出する混合調節弁を備え、前記混合調節弁に送出される前記予熱温水が給湯設定温度以上の場合は、前記熱交換器を加熱することなく、前記混合調節弁が給湯設定温度の温水を生成し、前記混合調節弁に送出される前記予熱温水が給湯設定温度を下回る場合は、前記混合調節弁が、給湯設定温度より低い予め定められた所定温度の温水を生成しながら、前記熱交換器を加熱することによって、給湯設定温度の温水を生成するようになっている給湯装置であって、前記混合調節弁から送出される温水を、前記熱交換器を通して送出するメイン流路と、前記メイン流路における前記熱交換器の前後に接続されたバイパス流路と、前記バイパス流路に設置されたバイパス弁とを備え、前記バイパス弁は、前記熱交換器を加熱している間及び前記熱交換器の加熱を停止した後、前記熱交換器の温度が予め定められた閾値温度を下回るまでの間、前記メイン流路から送出される温水の温度が給湯設定温度になるように弁開度が制御され、前記熱交換器の温度が予め定められた閾値温度を下回った時点で、予め定められた固定開度に保持されるようになっており、出湯中において、前記混合調節弁に送出される前記予熱温水が、給湯設定温度を下回る温度状態から、給湯設定温度以上の温度状態に移行した直後は、前記混合調節弁から送出される温水の目標温度を、前記バイパス弁の開度を考慮しながら、前記熱交換器の温度低下に応じて、所定温度から給湯設定温度まで徐々に上昇させるようにしたことを特徴とする給湯装置を提供するものである。
【００１２】
以上のように、この給湯装置では、出湯中において、混合調節弁に送出される予熱温水が、給湯設定温度を下回る温度状態から、給湯設定温度以上の温度状態に移行した直後、即ち、熱交換器を加熱するバーナーが燃焼状態から非燃焼状態に切り替わった直後は、混合調節弁から送出される温水の目標温度が、バイパス弁の開度を考慮しながら、熱交換器の温度低下に応じて、所定温度から給湯設定温度まで徐々に上昇するようになっているので、熱交換器を加熱するバーナーが燃焼状態から非燃焼状態に切り替わった時点で、目標温度を所定温度から即座に給湯設定温度に変更する場合に比べて、給湯温度のオーバーシュートを確実に抑えることができる。
【００１４】
また、上記の課題を解決するため、請求項２にかかる発明は、補助熱源によって生成された予熱温水に、必要に応じて低温水を混合することによって、目標温度の温水を生成しながら熱交換器に送出する混合調節弁を備え、前記混合調節弁に送出される前記予熱温水が給湯設定温度以上の場合は、前記熱交換器を加熱することなく、前記混合調節弁が給湯設定温度の温水を生成し、前記混合調節弁に送出される前記予熱温水が給湯設定温度を下回る場合は、前記混合調節弁が、給湯設定温度より低い予め定められた所定温度の温水を生成しながら、前記熱交換器を加熱することによって、給湯設定温度の温水を生成するようになっている給湯装置であって、前記混合調節弁から送出される温水を、前記熱交換器を通して送出するメイン流路と、前記メイン流路における前記熱交換器の前後に接続されたバイパス流路と、前記バイパス流路に設置されたバイパス弁とを備え、前記バイパス弁は、前記熱交換器を加熱している間及び前記熱交換器の加熱を停止した後、前記熱交換器の温度が予め定められた閾値温度を下回るまでの間、前記メイン流路から送出される温水の温度が給湯設定温度になるように弁開度が制御され、前記熱交換器の温度が予め定められた閾値温度を下回った時点で、予め定められた固定開度に保持されるようになっており、前記予熱温水が給湯設定温度を下回る温度状態で出湯が行われている場合において、出湯が一旦停止され、その後に出湯が再開されたときは、前記予熱温水が給湯設定温度以上の温度状態に移行していた場合、出湯が再開された直後は、前記混合調節弁から送出される温水の目標温度を、前記バイパス弁の開度を考慮しながら、前記熱交換器の温度低下に応じて、所定温度から給湯設定温度まで徐々に上昇させるようにしたことを特徴とする給湯装置を提供するものである。
【００１５】
以上のように、この給湯装置では、予熱温水が給湯設定温度を下回る温度状態で出湯が行われている場合において、出湯が一旦停止され、その後に出湯が再開されたときは、予熱温水が給湯設定温度以上の温度状態に移行していた場合、出湯が再開された直後は、混合調節弁から送出される温水の目標温度が、バイパス弁の開度を考慮しながら、熱交換器の温度低下に応じて、所定温度から給湯設定温度まで徐々に上昇するようになっているので、出湯を一旦停止した後、短時間のうちに出湯を再開した場合に発生する、出湯再開時における給湯温度の一時的なオーバーシュートを確実に抑えることができる。
【００１７】
ただし、出湯を一旦停止した後、出湯を再開するまでの時間が長くなると、出湯を再開した時点における熱交換器の温度も十分に低下しているので、請求項３にかかる発明の給湯装置のように、出湯を一旦停止した後、出湯を再開するまでの時間が、予め定めた所定時間を超えているときは、前記混合調節弁から送出される温水の目標温度を、即座に給湯設定温度に設定すればよく、熱交換器の温度やバイパス弁の開度に基づいて目標温度を算出する必要がないので、効率よく給湯運転を行うことができる。
【００１８】
上述したように、請求項１にかかる発明の給湯装置では、出湯中において、熱交換器を加熱するバーナーが燃焼状態から非燃焼状態に切り替わった直後に発生する、給湯温度の一時的なオーバーシュートを抑えることができるが、請求項４にかかる発明の給湯装置のように、出湯中において、前記混合調節弁に送出される前記予熱温水が、給湯設定温度以上の温度状態から、給湯設定温度を下回る温度状態に移行した直後は、前記混合調節弁から送出される温水の目標温度を、前記バイパス弁の開度を考慮しながら、前記熱交換器の温度上昇に応じて、給湯設定温度から所定温度まで徐々に低下させるようにしておくと、逆に、出湯中において、熱交換器を加熱するバーナーが非燃焼状態から燃焼状態に切り替わった直後に発生する、給湯温度の一時的なアンダーシュートを確実に抑えることができる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、実施の形態について図面を参照して説明する。図１は、補助熱源として太陽熱を利用した給湯システム１の概略構成を示している。この給湯システム１は、同図に示すように、太陽熱利用温水器１０と給湯装置２０とが接続されたものであり、太陽熱利用温水器１０によって生成された予熱温水が給湯装置２０に送出されるようになっている。
【００２３】
前記太陽熱利用温水器１０は、ソーラー集熱器１１と密閉式の蓄熱槽１４とを備えており、蓄熱槽１４には、その下端部に低温水を供給するための給水管１５が接続されていると共に、上端部には貯留された予熱温水を給湯装置２０に送出するための予熱温水供給管１６が接続されている。
【００２４】
前記ソーラー集熱器１１には、その入口側と出口側とを接続するソーラー配管１２によって熱媒体の循環経路が形成されており、このソーラー配管１２は、部分的に蓄熱槽１４内に導入された熱交換部１３を有している。従って、ソーラー集熱器１１によって加熱された熱媒体は、ソーラー配管１２を通って蓄熱槽１４内に導かれ、熱交換部１３で蓄熱槽１４内の水と熱交換を行うことで、蓄熱槽１４内に温水が生成されるようになっている。
【００２５】
前記給湯装置２０は、給水管１７を介して供給される低温水と、蓄熱槽１４から予熱温水供給管１６を介して供給される予熱温水とを、必要に応じて混合する混合調節弁２１と、混合調節弁２１の出口側に接続された、混合調節弁２１から送出される温水を必要に応じて加熱する熱交換器２２を有するメイン流路２３と、熱交換器２２をバイパスするように、メイン流路２３に接続されたバイパス流路２４とを備えており、バイパス流路２４には、熱交換器２２から送出される高温の温水に、混合調節弁２１から送出される比較的低温の温水を適宜混合することによって給湯設定温度Ｔｅの温水を生成するためのバイパス弁２５が設置されている。
【００２６】
また、給水管１７及び混合調節弁２１の温水出口側に接続されたメイン流路２３には、混合調節弁２１をバイパスするバイパス管２６が接続されており、このバイパス管２６には、通電状態でバイパス管２６の流路を遮断するダイヤフラム方式の電磁弁２６ａが設置されている。
【００２７】
また、混合調節弁２１に接続された予熱温水供給管１６、メイン流路２３におけるバイパス管２６の接続部の上流側及び熱交換器２２とバイパス流路２４の下流側接続部との間には、蓄熱槽１４から送出される予熱温水の温度（以下、入湯温度という。）Ｔｓを検出するための入湯温度センサ２７、混合調節弁２１から送出される温水の温度（以下、出湯温度という。）Ｔｏを検出するための出湯温度センサ２８及び熱交換器２２の出口温水温度を、熱交換器２２自体の温度（以下、熱交換器温度という。）Ｔｃとして検出する熱交換器温度センサ２９がそれぞれ設置されている。
【００２８】
また、給湯装置２０には、シリアルインターフェースを介して、操作リモコン３０のコントローラ３０ａとの間で通信可能なコントローラ２０ａが搭載されており、これらのコントローラ２０ａ、３０ａが相互に連携をとりながら、給湯装置２０の運転動作を統括的に制御している。
【００２９】
前記コントローラ２０ａには、入湯温度センサ２７、出湯温度センサ２８及び熱交換器温度センサ２９からの温度検出信号が入力されると共に、操作リモコン３０によって設定された給湯設定温度Ｔｅや運転スイッチ信号等が操作リモコン３０のコントローラ３０ａから送信されるようになっており、これらの温度検出信号及び給湯設定温度Ｔｅ等に基づいて、コントローラ２０ａが混合調節弁２１、バイパス弁２５及び熱交換器２２を加熱するバーナー（図示せず）を制御するようになっている。
【００３０】
蓄熱槽１４から送出される予熱温水の温度、即ち、入湯温度センサ２７によって検出された入湯温度Ｔｓが給湯設定温度Ｔｅ以上の場合は、給湯装置２０のバーナーを燃焼させなくても、低温水を適宜混合することによって給湯設定温度Ｔｅの温水を供給することができるので、混合調節弁２１から送出される温水の温度、即ち、出湯温度センサ２８によって検出される出湯温度Ｔｏが目標温度である給湯設定温度Ｔｅになるように、混合調節弁２１の開度を調整する目標温度制御を行うようになっている。
【００３１】
一方、入湯温度Ｔｓが給湯設定温度Ｔｅより低い場合は、給湯装置２０のバーナーを燃焼させなければ、給湯設定温度Ｔｅの温水を供給することができないので、給湯装置２０のバーナーを燃焼させることによって、確実に給湯設定温度Ｔｅの温水を生成することができるように、目標温度である予め定められた所定温度（以下、固定温度という。）Ｔｆ（給湯設定温度Ｔｅ−１０℃）の温水がそれぞれ熱交換器２２に送出されるように、混合調節弁２１の開度を調整して低温水を混合する目標温度制御を行うようになっている。
【００３２】
以下、給湯装置２０の運転動作について、図２〜図４に示すフローチャートを参照しながら説明する。図２は、給湯装置２０のコントローラ２０ａが１秒毎に繰返して実行する一連の処理を示している。まず、今回の処理時点において、給湯装置２０から出湯されているか否かを判断し（ステップＳ１）、出湯されていない場合は、バーナーの燃焼を停止または非燃焼状態に保持し（ステップＳ２）、次の出湯開始に備えてバイパス弁２５の開度を、今回の処理時点における給湯設定温度Ｔｅ、出湯温度Ｔｏ及び熱交換器温度Ｔｃに基づいて定められる待機位置に保持すると共に（ステップＳ３）、混合調節弁２１を、予め定められた待機位置に保持した状態で（ステップＳ４）、ステップＳ１に戻る。
【００３３】
ステップＳ１において、出湯が行われている場合は、その時点における入湯温度Ｔｓが給湯設定温度Ｔｅ以上であるか否かを判断し（ステップＳ５）、その時点における入湯温度Ｔｓが給湯設定温度Ｔｅ以上である場合は、上述したように、給湯装置２０のバーナーを燃焼させなくても、混合調節弁２１が給湯設定温度Ｔｅの温水を生成することができるので、バーナーの燃焼を停止またはバーナーを非燃焼状態に保持した後（ステップＳ６）、続いて、熱交換器温度Ｔｃが給湯設定温度Ｔｅ＋５℃以上であるか否かを判断する（ステップＳ７）。
【００３４】
ここで、熱交換器温度Ｔｃが給湯設定温度Ｔｅ＋５℃以上である場合は、バーナーが非燃焼状態であっても、混合調節弁２１から送出された温水が熱交換器２２によって加熱されて出湯温度が上昇することになるので、給湯装置２０からの出湯温度が給湯設定温度Ｔｅになるように、バイパス弁２５の開度を調整し（ステップＳ８）、熱交換器温度Ｔｃが給湯設定温度Ｔｅ＋５℃を下回っている場合は、混合調節弁２１から送出された温水が熱交換器２２によってほとんど加熱されることはないので、バイパス弁２５の開度を、予め定められた固定開度に保持した状態で（ステップＳ９）、混合調節弁２１から送出される温水の目標温度の設定処理を実行する（ステップＳ１０）。
【００３５】
このとき実行される目標温度の設定処理について、図３に示すフローチャートを参照しながら説明する。まず、前回の処理時点（１秒前）において、給湯装置２０から出湯されていたか否かを判断し（ステップＳ３１）、前回の処理時点において、出湯されていなかった場合は、出湯が停止される直前において、給湯装置２０のバーナーが燃焼状態であったか否かを判断する（ステップＳ３２）。
【００３６】
出湯停止直前において、バーナーが燃焼状態であった場合は、続いて、出湯停止時点から１０分以上経過しているか否かを判断し（ステップＳ３３）、出湯停止時点から１０分以上経過している場合は、熱交換器温度Ｔｃが十分に低下していると想定されるので、今回の目標温度を直ちに給湯設定温度Ｔｅに設定する（ステップＳ３４）。また、出湯停止直前において、バーナーが非燃焼状態であった場合は、通常、熱交換器温度Ｔｃが十分に低下していると想定されるので、出湯停止時間が１０分以上であるか否かに拘わらず、今回の目標温度を直ちに給湯設定温度Ｔｅに設定する（ステップＳ３４）。
【００３７】
一方、ステップＳ３３において、出湯停止時点からの経過時間が１０分未満である場合は、現時点における熱交換器温度Ｔｃ及びバイパス弁２５の開度を考慮した数１に示す演算式に基づいて、今回の目標温度を算出する（ステップＳ３６）。この演算式によって算出される目標温度は、熱交換器温度Ｔｃが低下するに従って上昇することになるが、この演算式に基づいて算出された目標温度が固定温度（給湯設定温度Ｔｅ−１０℃）Ｔｆを下回る場合は、目標温度を固定温度Ｔｆとし、算出された目標温度が給湯設定温度Ｔｅを上回る場合は、目標温度を給湯設定温度Ｔｅとする。なお、数１に示す演算式における微分補正熱交換器温度Ｔｃ’は、現時点における熱交換器温度Ｔｃを、熱交換器温度Ｔｃの低下傾向を考慮して補正したものであり、かかる微分補正熱交換器温度Ｔｃ’を変数とする数１に示す演算式では、現時点における熱交換器温度Ｔｃの低下傾向を加味した状態で目標温度が算出されることになる。
【００３８】
【数１】
また、ステップＳ３１において、前回の処理時点で、給湯装置２０から出湯されていた場合は、その処理時点でバーナーが燃焼状態であったか否かを判断し（ステップＳ３５）、その処理時点でバーナーが燃焼状態であった場合は、バーナーが燃焼状態から非燃焼状態に切り替わった直後であり、熱交換器温度Ｔｃが十分に低下していない状態であると考えられるので、上述したように、数１に示す演算式に基づいて、今回の目標温度を算出する（ステップＳ３６）。
【００４０】
一方、ステップＳ３５において、前回の処理時点でバーナーが非燃焼状態であった場合は、その処理時点で設定されていた目標温度が給湯設定温度Ｔｅであるか否かを判断し（ステップＳ３７）、その処理時点で目標温度が給湯設定温度Ｔｅに設定されている場合は、現時点において、熱交換器温度Ｔｃが十分に低下していると考えられるので、今回の目標温度を即座に給湯設定温度Ｔｅに設定するが（ステップＳ３８）、前回の処理時点で目標温度が給湯設定温度Ｔｅに設定されていなかった場合、即ち、給湯設定温度Ｔｅを下回る温度に設定されていた場合は、現時点においても、熱交換器温度Ｔｃが十分に低下しているとはいえないので、上述したように、数１に示す演算式に基づいて、今回の目標温度を算出する（ステップＳ３６）。
【００４１】
以上のようにして、今回の目標温度が設定されると、図２に示すように、その目標温度の温水が混合調節弁２１から送出されるように、混合調節弁２１の開度を調整する目標温度制御を行い（ステップＳ１１）、ステップＳ１に戻る。
【００４２】
また、図２に示すように、ステップＳ５において、今回の処理時点における入湯温度Ｔｓが給湯設定温度Ｔｅを下回っている場合は、上述したように、給湯装置２０のバーナーを燃焼させなければ、給湯設定温度Ｔｅの温水を生成することができないので、バーナーの燃焼を開始またはバーナーを燃焼状態に保持した後（ステップＳ１２）、給湯装置２０からの出湯温度が給湯設定温度Ｔｅになるように、バイパス弁２５の開度を調整した状態で（ステップＳ１３）、混合調節弁２１から送出される温水の目標温度の設定処理を実行する（ステップＳ１４）。
【００４３】
このとき実行される目標温度の設定処理について、図４に示すフローチャートを参照しながら説明する。まず、前回の処理時点（１秒前）において、給湯装置２０から出湯されていたか否かを判断し（ステップＳ４１）、前回の処理時点において、出湯されていなかった場合は、今回の処理時点において出湯が開始されたことになるので、出湯開始と同時にバーナーの燃焼を開始しても、熱交換器温度Ｔｃが十分に上昇していない状態であると考えられる。従って、このような状態で固定温度Ｔｆの温水を混合調節弁２１が熱交換器２２に送出すると、給湯設定温度Ｔｅの温水を生成することができないので、現時点における熱交換器温度Ｔｃ及びバイパス弁２５の開度を考慮した数２に示す演算式に基づいて、今回の目標温度を算出する（ステップＳ４２）。
【００４４】
【数２】
この演算式によって算出される目標温度は、熱交換器温度Ｔｃが上昇するに従って低下することになるが、数１の演算式を用いて目標温度を算出する場合と同様に、この演算式に基づいて算出された目標温度が給湯設定温度Ｔｅを上回る場合は、目標温度を給湯設定温度Ｔｅとし、算出された目標温度が固定温度（給湯設定温度Ｔｅ−１０℃）Ｔｆを下回る場合は、目標温度を固定温度Ｔｆとする。なお、数２に示す演算式は、定数であるα’、β’、γ’、Ｎ３、Ｎ４の値が異なるだけで、数１に示す演算式と基本的に同一の演算式であり、現時点における熱交換器温度Ｔｃの上昇傾向を加味した状態で目標温度が算出されることになる。
【００４６】
一方、ステップＳ４１において、前回の処理時点で、給湯装置２０から出湯されていた場合は、その処理時点でバーナーが燃焼状態であったか否かを判断し（ステップＳ４３）、その処理時点でバーナーが燃焼状態であった場合は、続いて、その処理時点で設定されていた目標温度が固定温度Ｔｆであるか否かを判断し（ステップＳ４４）、その処理時点で目標温度が固定温度Ｔｆに設定されている場合は、現時点において、熱交換器温度Ｔｃが十分に上昇していると考えられるので、今回の目標温度を即座に固定温度Ｔｆに設定するが（ステップＳ４５）、前回の処理時点で目標温度が固定温度Ｔｆに設定されていなかった場合、即ち、固定温度Ｔｆを上回る温度に設定されていた場合は、現時点においても、熱交換器温度Ｔｃが十分に上昇しているとはいえないので、上述したように、数２に示す演算式に基づいて、今回の目標温度を算出する（ステップＳ４６）。
【００４７】
また、ステップＳ４３において、前回の処理時点で、バーナーが非燃焼状態であった場合は、バーナーが非燃焼状態から燃焼状態に切り替わった直後であり、熱交換器温度Ｔｃが十分に上昇していない状態であると考えられるので、上述したように、数２に示す演算式に基づいて、今回の目標温度を算出する（ステップＳ４６）。
【００４８】
以上のようにして、今回の目標温度が設定されると、図２に示すように、その目標温度の温水が混合調節弁２１から送出されるように、混合調節弁２１の開度を調整する目標温度制御を行い（ステップＳ１１）、ステップＳ１に戻る。
【００４９】
以上のように、この給湯装置２０では、出湯中にバーナーが燃焼状態から非燃焼状態に切り替わった場合や、バーナーが燃焼状態で出湯が行われている場合において、出湯が一旦停止され、その後に出湯が再開されたときは、バーナーが非燃焼状態に移行していた場合において、バーナーの燃焼状態の切替直後や再出湯直後は、混合調節弁２１から送出される温水の目標温度を、直ちに、給湯設定温度Ｔｅとせずに、その時点における熱交換器温度Ｔｃやバイパス弁２５の開度を考慮した演算式に基づいて目標温度を算出することによって、熱交換器温度Ｔｃの低下に応じて、目標温度を固定温度Ｔｆから給湯設定温度Ｔｅまで徐々に上昇させるようにしたため、バーナーの燃焼状態の切替直後や出湯再開直後における給湯温度の一時的なオーバーシュートを確実に抑えることができる。
【００５０】
特に、出湯を停止した後、出湯を再開するまでに１０分以上が経過している場合は、出湯再開時点において、混合調節弁２１から送出される温水の目標温度を、即座に給湯設定温度Ｔｅに設定するようにしているので、そのような場合は、熱交換器温度Ｔｃやバイパス弁２５の開度に基づいて目標温度を算出する必要がなく、出湯再開直後から効率よく給湯運転を行うことができる。
【００５１】
さらに、この給湯装置２０では、出湯中にバーナーが非燃焼状態から燃焼状態に切り替わった場合や、出湯開始時点でバーナーが燃焼状態である場合において、バーナーの燃焼状態の切替直後や出湯開始直後は、混合調節弁２１から送出される温水の目標温度を、直ちに固定温度Ｔｆとせずに、その時点における熱交換器温度Ｔｃやバイパス弁２５の開度を考慮した演算式に基づいて目標温度を算出することによって、熱交換器温度Ｔｃの上昇に応じて、目標温度を給湯設定温度Ｔｅや算出温度から固定温度Ｔｆまで徐々に低下させるようにしたため、バーナーの燃焼状態の切替直後や出湯開始直後における給湯温度の一時的なアンダーシュートを確実に抑えることができる。
【００５２】
なお、上述した実施形態では、熱交換器２２をバイパスするバイパス流路２４にバイパス弁２５が設置されており、熱交換器２２によって加熱された高温の温水に、混合調節弁２１から送出される比較的低温の温水を適宜混合することによって給湯設定温度Ｔｅの温水を生成するようになっている給湯装置２０について説明したが、これに限定されるものではなく、本発明は、こういったバイパス経路やバイパス弁を備えていない給湯装置についても適用することができる。ただし、そのような給湯装置では、熱交換器の温度上昇や温度低下のみを考慮して、混合調節弁から送出される温水の目標温度を設定しなければならないことはいうまでもない。
【００５３】
また、上述した実施形態では、入湯温度Ｔｓが給湯設定温度Ｔｅより低い場合、即ち、給湯装置２０のバーナーを燃焼させる場合は、混合調節弁２１から送出される温水の目標温度である固定温度Ｔｆを、給湯設定温度Ｔｅ−１０℃に設定しているが、これに限定されるものではなく、例えば、給湯設定温度Ｔｅが６０℃以上、６０℃未満３５℃以上、３５℃未満に場合分けし、６０℃以上の場合は４５℃、６０℃未満３５℃以上の場合は３０℃、３５℃未満の場合は２５℃といった具合に、固定温度Ｔｆを設定することも可能である。
【００５４】
また、上述した実施形態では、補助熱源が太陽熱である給湯システムに使用した給湯装置について説明したが、補助熱源はこういった太陽熱に限定されるものではなく、例えば、コージェネレーションシステムにおけるガスエンジンやガスタービンの排熱を補助熱源とした給湯システムのように、種々の補助熱源を使用した給湯システムについて、本発明の給湯装置を適用することができることはいうまでもない。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明にかかる給湯装置の一実施形態を使用した給湯システムを示す概略構成図である。
【図２】同上の給湯システムにおける給湯装置の運転動作を示すフローチャートである。
【図３】同上の給湯装置が実行する目標温度の設定処理をフローチャートである。
【図４】同上の給湯装置が実行する目標温度の設定処理をフローチャートである。
【符号の説明】
１ 給湯システム
１０ 太陽熱利用温水器
１４ 蓄熱槽
１５、１７ 給水管
１６ 予熱温水供給管
２０ 給湯装置
２０ａ コントローラ
２１ 混合調節弁
２２ 熱交換器
２３ メイン流路
２４ バイパス流路
２５ バイパス弁
２６ バイパス管
２６ａ 電磁弁
２７ 入湯温度センサ
２８ 出湯温度センサ
２９ 熱交換器温度センサ
３０ 操作リモコン
３０ａ コントローラ
Claims (5)
- 補助熱源によって生成された予熱温水に、必要に応じて低温水を混合することによって、目標温度の温水を生成しながら熱交換器に送出する混合調節弁を備え、
前記混合調節弁に送出される前記予熱温水が給湯設定温度以上の場合は、前記熱交換器を加熱することなく、前記混合調節弁が給湯設定温度の温水を生成し、
前記混合調節弁に送出される前記予熱温水が給湯設定温度を下回る場合は、前記混合調節弁が、給湯設定温度より低い予め定められた所定温度の温水を生成しながら、前記熱交換器を加熱することによって、給湯設定温度の温水を生成するようになっている給湯装置であって、
前記混合調節弁から送出される温水を、前記熱交換器を通して送出するメイン流路と、
前記メイン流路における前記熱交換器の前後に接続されたバイパス流路と、
前記バイパス流路に設置されたバイパス弁とを備え、
前記バイパス弁は、前記熱交換器を加熱している間及び前記熱交換器の加熱を停止した後、前記熱交換器の温度が予め定められた閾値温度を下回るまでの間、前記メイン流路から送出される温水の温度が給湯設定温度になるように弁開度が制御され、前記熱交換器の温度が予め定められた閾値温度を下回った時点で、予め定められた固定開度に保持されるようになっており、
出湯中において、前記混合調節弁に送出される前記予熱温水が、給湯設定温度を下回る温度状態から、給湯設定温度以上の温度状態に移行した直後は、前記混合調節弁から送出される温水の目標温度を、前記バイパス弁の開度を考慮しながら、前記熱交換器の温度低下に応じて、所定温度から給湯設定温度まで徐々に上昇させるようにしたことを特徴とする給湯装置。 - 補助熱源によって生成された予熱温水に、必要に応じて低温水を混合することによって、目標温度の温水を生成しながら熱交換器に送出する混合調節弁を備え、
前記混合調節弁に送出される前記予熱温水が給湯設定温度以上の場合は、前記熱交換器を加熱することなく、前記混合調節弁が給湯設定温度の温水を生成し、
前記混合調節弁に送出される前記予熱温水が給湯設定温度を下回る場合は、前記混合調節弁が、給湯設定温度より低い予め定められた所定温度の温水を生成しながら、前記熱交換器を加熱することによって、給湯設定温度の温水を生成するようになっている給湯装置であって、
前記混合調節弁から送出される温水を、前記熱交換器を通して送出するメイン流路と、
前記メイン流路における前記熱交換器の前後に接続されたバイパス流路と、
前記バイパス流路に設置されたバイパス弁とを備え、
前記バイパス弁は、前記熱交換器を加熱している間及び前記熱交換器の加熱を停止した後、前記熱交換器の温度が予め定められた閾値温度を下回るまでの間、前記メイン流路から送出される温水の温度が給湯設定温度になるように弁開度が制御され、前記熱交換器の温度が予め定められた閾値温度を下回った時点で、予め定められた固定開度に保持されるようになっており、
前記予熱温水が給湯設定温度を下回る温度状態で出湯が行われている場合において、出湯が一旦停止され、その後に出湯が再開されたときは、前記予熱温水が給湯設定温度以上の温度状態に移行していた場合、出湯が再開された直後は、前記混合調節弁から送出される温水の目標温度を、前記バイパス弁の開度を考慮しながら、前記熱交換器の温度低下に応じて、所定温度から給湯設定温度まで徐々に上昇させるようにしたことを特徴とする給湯装置。 - 出湯を一旦停止した後、出湯を再開するまでの時間が、予め定めた所定時間を超えているときは、前記混合調節弁から送出される温水の目標温度を、即座に給湯設定温度に設定するようにした請求項２に記載の給湯装置。
- 補助熱源によって生成された予熱温水に、必要に応じて低温水を混合 することによって、目標温度の温水を生成しながら熱交換器に送出する混合調節弁を備え、
前記混合調節弁に送出される前記予熱温水が給湯設定温度以上の場合は、前記熱交換器を加熱することなく、前記混合調節弁が給湯設定温度の温水を生成し、
前記混合調節弁に送出される前記予熱温水が給湯設定温度を下回る場合は、前記混合調節弁が、給湯設定温度より低い予め定められた所定温度の温水を生成しながら、前記熱交換器を加熱することによって、給湯設定温度の温水を生成するようになっている給湯装置であって、
前記混合調節弁から送出される温水を、前記熱交換器を通して送出するメイン流路と、
前記メイン流路における前記熱交換器の前後に接続されたバイパス流路と、
前記バイパス流路に設置されたバイパス弁とを備え、
前記バイパス弁は、前記熱交換器を加熱している間及び前記熱交換器の加熱を停止した後、前記熱交換器の温度が予め定められた閾値温度を下回るまでの間、前記メイン流路から送出される温水の温度が給湯設定温度になるように弁開度が制御され、前記熱交換器の温度が予め定められた閾値温度を下回った時点で、予め定められた固定開度に保持されるようになっており、
出湯中において、前記混合調節弁に送出される前記予熱温水が、給湯設定温度以上の温度状態から、給湯設定温度を下回る温度状態に移行した直後は、前記混合調節弁から送出される温水の目標温度を、前記バイパス弁の開度を考慮しながら、前記熱交換器の温度上昇に応じて、給湯設定温度から所定温度まで徐々に低下させるようにしたことを特徴とする給湯装置。 - 補助熱源によって生成された予熱温水に、必要に応じて低温水を混合することによって、目標温度の温水を生成しながら熱交換器に送出する混合調節弁を備え、
前記混合調節弁に送出される前記予熱温水が給湯設定温度以上の場合は、前記熱交換器を加熱することなく、前記混合調節弁が給湯設定温度の温水を生成し、
前記混合調節弁に送出される前記予熱温水が給湯設定温度を下回る場合は、前記混合調節弁が、給湯設定温度より低い予め定められた所定温度の温水を生成しながら、前記熱交換器を加熱することによって、給湯設定温度の温水を生成するようになっている給湯装置であって、
前記混合調節弁から送出される温水を、前記熱交換器を通して送出するメイン流路と、
前記メイン流路における前記熱交換器の前後に接続されたバイパス流路と、
前記バイパス流路に設置されたバイパス弁とを備え、
前記バイパス弁は、前記熱交換器を加熱している間及び前記熱交換器の加熱を停止した後、前記熱交換器の温度が予め定められた閾値温度を下回るまでの間、前記メイン流路から送出される温水の温度が給湯設定温度になるように弁開度が制御され、前記熱交換器の温度が予め定められた閾値温度を下回った時点で、予め定められた固定開度に保持されるようになっており、
出湯開始時点において、前記混合調節弁に送出される前記予熱温水が給湯設定温度を下回っている場合は、出湯開始時点における前記熱交換器の温度に基づいて、前記混合調節弁から送出される温水の目標温度を初期設定し、その後は、前記熱交換器の温度上昇に応じて、その目標温度を所定温度まで徐々に低下させるようにし、
出湯開始時点において、前記混合調節弁に送出される前記予熱温水が給湯設定温度以上である場合は、出湯開始直後は、前記バイパス弁の開度を考慮して、前記混合調節弁から送出される温水の目標温度を設定するようにしたことを特徴とする給湯装置。
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