JP6118709B2 - 暖房装置 - Google Patents

Description

ここで開示する技術は、暖房装置に関し、特に、暖房端末へ加熱された熱媒を供給する暖房装置に関する。

特許文献１に、暖房装置が開示されている。この暖房装置は、第１熱媒を加熱するヒートポンプと、第１熱媒と第２熱媒との間で熱交換を行う熱交換器と、熱交換器から暖房端末へ第２熱媒を送る暖房往路と、暖房往路を通って暖房端末へ送られる第２熱媒を加熱する燃焼装置と、暖房端末から熱交換器へ第２熱媒を送る暖房復路と、暖房復路と燃焼装置よりも上流側の暖房往路とを互い接続しており、暖房復路から暖房往路へ熱交換器をバイパスして第２熱媒を送るバイパス経路と、暖房往路とバイパス経路の接続位置よりも上流側において、暖房往路を流れる第２熱媒の温度を測定する第１温度センサと、燃焼装置よりも下流側において、暖房往路を流れる第２熱媒の温度を測定する第２温度センサとを備える。このような構成によると、第１温度センサによる測定温度が、暖房端末が要求する目標温度となるように、熱交換器における第２熱媒の加熱量を調節することができる。そして、例えばヒートポンプからの供給熱が不足し、第２熱媒の温度が目標温度に到達しないときは、燃焼装置を運転させることによって、第２熱媒を目標温度まで加熱することができる。

特開２０１２−９３０６４号公報

上記した暖房装置では、暖房往路を流れる第２熱媒の温度を測定する温度センサが、バイパス経路の接続位置よりも上流側に配置されている。このような構成であると、熱交換器から流出する第２熱媒の温度変化が速やかに検出されるので、当該温度変化に対して熱交換器における加熱量を遅滞なく調節することができ、第２熱媒の温度を目標温度に早く安定させることができる。その一方で、温度センサによる第２熱媒の測定温度が、暖房端末が要求する目標温度となるように、熱交換器における第２熱媒の加熱量を調節しても、バイパス経路から暖房往路へ合流する低温の熱媒によって、暖房端末に送られる熱媒の温度が目標温度を下回ることがある。この場合、燃焼装置を運転することによって第２熱媒を目標温度まで加熱することはできるが、熱交換器における第２熱媒の加熱量に余裕があるにもかかわらず、燃焼装置を運転させることになってしまい、エネルギー効率が低下するという問題が生じる。

本明細書は、上記した問題を解決又は低減し、エネルギー効率を低下させることなく、暖房端末に適切な温度の熱媒を供給し得る技術を提供する。

本明細書が開示する技術は、暖房装置に具現化される。この暖房装置は、第１熱媒を加熱するヒートポンプと、第１熱媒と第２熱媒との間で熱交換を行う熱交換器と、熱交換器から暖房端末へ第２熱媒を送る暖房往路と、暖房往路を通って暖房端末へ送られる第２熱媒を加熱する燃焼装置と、暖房端末から熱交換器へ第２熱媒を送る暖房復路と、暖房復路と燃焼装置よりも上流側の暖房往路とを互い接続しており、暖房復路から暖房往路へ熱交換器をバイパスして第２熱媒を送るバイパス経路と、暖房往路とバイパス経路との接続位置よりも上流側において暖房往路を流れる第２熱媒の温度を測定する第１温度センサと、燃焼装置よりも下流側において、暖房往路を流れる第２熱媒の温度を測定する第２温度センサと、第１温度センサによる測定温度に基づいて熱交換器における第２熱媒の加熱量を調節するとともに、第１温度センサ又は第２温度センサによる測定温度に基づいて燃焼装置を運転させるコントローラと、を備えている。

上記したコントローラは、暖房端末が要求する目標温度に、バイパス経路からの合流によって前記暖房往路の第２熱媒に生じる温度変化を加味して、補正目標温度を決定する。そして、コントローラは、第１温度センサによる第２熱媒の測定温度が、補正目標温度となるように、熱交換器における第２熱媒の加熱量を調節する。

このような構成によると、熱交換器から暖房端末へ送られる熱媒に、バイパス経路から低温の熱媒が合流する場合でも、バイパス経路からの合流による第２熱媒の温度変化が相殺されるように、熱交換器における第２熱媒の加熱量が調節される。従って、暖房往路を流れる第２熱媒の温度を測定する第１温度センサが、バイパス経路の接続位置よりも上流側に配置されていても、暖房端末に送られる第２熱媒の温度が、暖房端末が要求する目標温度となるように、熱交換器における第２熱媒の加熱量を適切に調節することができる。熱交換器における第２熱媒の加熱量が不足しない限り、燃焼装置の運転を避けることができるので、エネルギー効率を低下させることなく、暖房端末に適切な温度の熱媒を供給することができる。

本技術の一実施形態において、コントローラは、暖房端末が要求する目標温度と、熱交換器を流れる第２熱媒の流量と、バイパス経路を流れる第２熱媒の流量と、バイパス経路を流れる第２熱媒の温度とを用いて、補正目標温度を決定することが好ましい。これらの指標を用いることで、暖房端末に送られる第２熱媒の温度（正確には、バイパス経路の合流後に暖房往路を流れる第２熱媒の温度）が、暖房端末が要求する目標温度となるように、補正目標温度を決定することができる。

上記した実施形態において、暖房端末が要求する目標温度をＴｓｅｔ、熱交換器を流れる第２熱媒の流量をＷｈｅ、バイパス経路を流れる第２熱媒の流量をＷｂｐ、バイパス経路を流れる第２熱媒の温度をＴｂｐとし、補正目標温度をＴｓｅｔＢとしたときに、以下の関係が成立することが好ましい。
ＴｓｅｔＢ＝（Ｔｓｅｔ×（Ｗｈｅ＋Ｗｂｐ）−Ｔｂｐ×Ｗｂｐ）／Ｗｈｅ
このような関係が成立すると、理論的には、暖房端末に送られる第２熱媒の温度は、暖房端末が要求する目標温度に等しくなる。

上記した関係式では、暖房往路における放熱などによる第２熱媒の温度変化を、さらに考慮してもよい。この場合、当該温度変化に相当する定数をＡとして、以下の関係が成立するように、補正目標温度ＴｓｅｔＢを決定するとよい。
ＴｓｅｔＢ＝（Ｔｓｅｔ×（Ｗｈｅ＋Ｗｂｐ）−Ｔｂｐ×Ｗｂｐ）／Ｗｈｅ＋Ａ
即ち、この関係式において、放熱などによる第２熱媒の温度変化を考慮する場合は、Ａに一定の値を設定し、当該温度変化を考慮しない場合は、Ａにゼロを設定するとよい。

実施例１の暖房装置の構成を示す図。 実施例１の暖房装置のコントローラが実行する処理を示すフローチャート。 バイパス経路からの合流に起因する暖房用熱媒の温度変化を説明する図。 バイパス調整弁の開度と、熱交換器とバイパス経路との流量比との関係を示す図。 実施例２の暖房装置の構成を示す図。 実施例２の暖房装置のコントローラが実行する処理を示すフローチャート。

本技術の一実施形態において、暖房装置は、バイパス経路の流量を調整するバイパス調整弁をさらに備えることが好ましい。この場合、コントローラは、熱交換器を流れる第２熱媒の流量が所定値以下となるように、バイパス調整弁を制御することが好ましい。このような構成によると、例えば多数の暖房端末が同時に運転され、第２熱媒の流量が増大するような場合でも、熱交換器を流れる第２熱媒の流量が制限されることで、熱交換器における第２熱媒の圧力損失が抑制され、各々の暖房端末が必要とする第２熱媒の流量を維持することができる。また、第２熱媒を循環させるポンプ等の負担を軽減することができるので、エネルギー効率が悪化しやすい高回転域でポンプを運転したり、大型ポンプの採用が必要となることを避けることができる。

上記した実施形態において、暖房装置は、暖房往路、暖房復路又はバイパス経路を流れる第２熱媒の流量を測定する流量センサをさらに備えることが好ましい。この場合、コントローラは、流量センサによる測定流量とバイパス調整弁の開度とに基づいて、熱交換器を流れる第２熱媒の流量とバイパス経路を流れる第２熱媒の流量とをそれぞれ特定することが好ましい。熱交換器を流れる第２熱媒の流量と、バイパス経路を流れる第２熱媒の流量との比は、バイパス調整弁の開度に応じて変化する。従って、暖房往路、暖房復路又はバイパス経路を流れる第２熱媒の流量と、バイパス調整弁の開度とが既知であれば、熱交換器を流れる第２熱媒の流量とバイパス経路を流れる第２熱媒の流量とをそれぞれ特定することができる。

本技術の一実施形態において、暖房装置は、熱源によって加熱された第１熱媒を貯めるタンクと、タンクと熱交換器との間で第１熱媒を循環させる循環経路をさらに備えることが好ましい。なお、他の実施形態として、暖房装置は、第１熱媒を貯めるタンクを備えることなく、熱源と熱交換器との間で第１熱媒を直接的に循環させてもよい。

本技術の一実施形態において、熱源は、エネルギー効率に優れたものが好ましく、例えば、ヒートポンプ又は発電機を有することが好ましい。

本技術の一実施形態において、暖房端末は、暖房箇所に配置され、熱媒を放熱させるものであって、例えば、床暖房パネル、パネルヒータ、コンベクターヒータ、浴室暖房機、ファンヒータなどが好ましい。

本技術の一実施形態において、暖房装置は、暖房運転に加えて給湯運転も実施可能な給湯暖房装置であってもよい。この場合、給湯暖房装置は、浴槽への給湯（いわゆる湯張り）や浴槽内の湯の加熱（いわゆる追い焚き）を実施する機能を有してもよい。

図面を参照して、実施例１の暖房装置１０について説明する。暖房装置１０は、暖房端末６０に熱を供給する暖房運転に加えて、温水を供給する給湯運転も実施可能な熱供給システムであり、給湯暖房装置とも称されるものである。図１に示すように、暖房装置１０は、主に、ヒートポンプ２０と、タンク３０と、暖房用熱交換器３８（以下、単に熱交換器３８と略す）と、燃焼ユニット５０と、コントローラ１００を備えている。燃焼ユニット５０は、燃焼装置５２を有している。また、暖房装置１０は、熱交換器３８と暖房端末６０との間で暖房用熱媒を循環させる暖房用循環経路４０を備えている。

暖房装置１０は、ヒートポンプ２０と燃焼装置５２の二つの熱源を備えており、それらの熱源によって発生した熱を、暖房用熱媒を用いて一又は複数の暖房端末６０に供給する。暖房端末６０は、暖房用熱媒を放熱させることによって暖房を行う。暖房端末６０は、例えば、床暖房パネル、パネルヒータ、コンベクターヒータ、浴室暖房機、ファンヒータである。暖房装置１０は、一つに限られず、複数の暖房端末６０に加熱された暖房用熱媒を供給することができる。なお、燃焼装置５２は、主たる熱源であるヒートポンプ２０に対して、不足する熱を補うための補助的な熱源である。

ヒートポンプ２０は、暖房装置１０の主たる熱源であって、大気からの採熱によって第１熱媒である水を加熱する。タンク３０は、ヒートポンプ２０が加熱した温水を貯める密閉容器であり、ヒートポンプ２０が発生する熱を貯める蓄熱容器といえる。ヒートポンプ２０とタンク３０は、蓄熱用循環経路２２を介して互いに接続されている。蓄熱用循環経路２２は、ヒートポンプ２０とタンク３０との間で温水を循環させる管路である。蓄熱用循環経路２２には、蓄熱用ポンプ２４が設けられている。タンク３０内の温水は、ヒートポンプ２０に送られ、加熱されて、再びタンク３０に戻される。それにより、ヒートポンプ２０の発生する熱が、タンク３０に貯えられる。ヒートポンプ２０と蓄熱用ポンプ２４は、コントローラ１００と電気的に接続されており、その動作はコントローラ１００によって制御される。

タンク３０には、高さ方向に沿って、複数のタンク温度センサ３２が設けられている。各々のタンク温度センサ３２は、それぞれの高さ位置において、タンク３０内の温水の温度を測定する。複数のタンク温度センサ３２は、コントローラ１００と電気的に接続されており、それらの出力信号はコントローラ１００へ入力される。コントローラ１００は、複数のタンク温度センサ３２の出力信号に基づいて、タンク３０に貯められた熱量（温水量）を把握することができる。タンク温度センサ３２には、一例ではあるが、サーミスタを採用することができる。

タンク３０には、タンク３０に水道水を供給する給水路３４と、タンク３０から温水を出湯する出湯路３５が接続されている。給水路３４は、タンク３０の下部に接続されており、出湯路３５は、タンク３０の上部に接続されている。出湯路３５から出湯された温水は、図示省略する管路を通じて、カランや浴槽といった給湯箇所へ給湯される。

熱交換器３８は、第１の熱媒である温水と、第２の熱媒である暖房用熱媒との間で、熱交換を行う。熱交換器３８は、給熱用循環経路３６を介して、タンク３０と接続されている。給熱用循環経路３６は、タンク３０と熱交換器３８との間で温水を循環させる管路である。給熱用循環経路３６には、給熱用ポンプ３７が設けられている。給熱用ポンプ３７は、給熱用循環経路３６を通じて、タンク３０の上部から熱交換器３８に温水を送り、熱交換器３８で放熱した温水をタンク３０の下部に戻す。それにより、タンク３０に貯められた熱、即ち、ヒートポンプ２０が発生した熱が、熱交換器３８に供給され、熱交換器３８において暖房用熱媒が加熱される。給熱用ポンプ３７は、コントローラ１００と電気的に接続されており、その動作はコントローラ１００によって制御される。

暖房用循環経路４０は、熱交換器３８から暖房端末６０へ暖房用熱媒を送る暖房往路４０ａと、暖房端末６０から熱交換器３８からへ暖房用熱媒を送る暖房復路４０ｂとを有している。暖房往路４０ａには、暖房用ポンプ５４が設けられている。暖房用ポンプ５４が運転されると、熱交換器３８で加熱された暖房用熱媒が、暖房往路４０ａを通じて暖房端末６０に供給される。そして、暖房端末６０で放熱した暖房用熱媒は、暖房復路４０ｂを通じて熱交換器３８に戻される。

暖房用循環経路４０には、バイパス経路４４が設けられている。バイパス経路４４は、暖房復路４０ｂから分岐して、燃焼装置５２よりも上流側の暖房往路４０ａに合流する管路である。バイパス経路４４は、暖房復路４０ｂから暖房往路４０ａへ、熱交換器３８をバイパスして暖房用熱媒を送る。バイパス経路４４には、バイパス調整弁４６が設けられている。バイパス調整弁４６は、電動式の流量調整弁であり、その開度を変更することによって、バイパス経路４４の流量を調節することができる。なお、バイパス経路４４の流量が変化すると、それに反比例するように、熱交換器３８を流れる暖房用熱媒の流量も変化する。バイパス調整弁４６は、コントローラ１００と電気的に接続されており、その動作はコントローラ１００によって制御される。

暖房往路４０ａには、第１熱媒温度センサ４２と第２熱媒温度センサ５６が設けられている。第１熱媒温度センサ４２と第２熱媒温度センサ５６はそれぞれ、暖房往路４０ａを流れる暖房用熱媒の温度を測定する。但し、第１熱媒温度センサ４２は、暖房往路４０ａとバイパス経路４４との接続位置４４ａよりも上流側に設けられており、熱交換器３８から流出した暖房用熱媒の温度を、バイパス経路４４からの暖房用熱媒が合流する前に測定する。従って、第１熱媒温度センサ４２が測定する温度は、暖房端末６０に送られる暖房用熱媒の温度とは必ずしも一致しない。一方、第２熱媒温度センサ５６は、燃焼装置５２よりも下流側に設けられており、バイパス経路４４の流量や燃焼装置５２の運転の有無にかかわらず、暖房端末６０へ実際に送られる暖房用熱媒の温度を測定することができる。第１熱媒温度センサ４２と第２熱媒温度センサ５６は、コントローラ１００と電気的に接続されており、その出力信号はコントローラ１００へ入力される。各々の熱媒温度センサ４２、５６には、一例ではあるが、サーミスタを採用することができる。

暖房復路４０ｂには、熱媒流量センサ４８が設けられている。熱媒流量センサ４８は、暖房復路４０ｂを流れる暖房用熱媒の温度を測定する。熱媒流量センサ４８は、暖房復路４０ｂとバイパス経路４４との接続位置４４ｂよりも下流側に設けられており、熱交換器３８に流入する暖房用熱媒の流量を測定する。熱媒流量センサ４８は、コントローラ１００と電気的に接続されており、その出力信号はコントローラ１００へ入力される。

暖房復路４０ｂには、戻り熱媒温度センサ４９が設けられている。戻り熱媒温度センサ４９は、暖房復路４０ｂを流れる暖房用熱媒の温度を測定する。戻り熱媒温度センサ４９は、暖房復路４０ｂとバイパス経路４４との接続位置４４ｂよりも下流側に設けられており、熱交換器３８に流入する暖房用熱媒の温度を測定する。なお、戻り熱媒温度センサ４９による測定温度は、バイパス経路４４を流れる暖房用熱媒の温度にも一致する。戻り熱媒温度センサ４９は、コントローラ１００と電気的に接続されており、その出力信号はコントローラ１００へ入力される。戻り熱媒温度センサ４９には、一例ではあるが、サーミスタを採用することができる。

燃焼ユニット５０は、暖房装置１０の第２の熱源であり、燃焼装置５２を有している。燃焼ユニット５０は、暖房往路４０ａの途中に設けられている。燃焼装置５２は、可燃性ガス（例えば都市ガス又はプロパンガス）を燃焼して、暖房往路４０ａを流れる暖房用熱媒を加熱する。燃焼装置５２は、可燃性ガスを燃焼させるバーナ５２ａと、顕熱熱交換機５２ｂと、潜熱熱交換機５２ｃとを備えている。顕熱熱交換機５２ｂと潜熱熱交換機５２ｃは一連に接続されており、暖房用熱媒は、先ず潜熱熱交換機５２ｃで加熱され、その後に顕熱熱交換機５２ｂで加熱される。燃焼ユニット５０は、コントローラ１００と電気的に接続されており、その動作はコントローラ１００によって制御される。コントローラ１００は、タンク３０からの熱供給が不十分のときなど、必要に応じて燃焼ユニット５０を運転する。

コントローラ１００は、第１熱媒温度センサ４２による暖房用熱媒の測定温度に基づいて、熱交換器３８における暖房用熱媒の加熱量を調節する。それにより、暖房端末６０に送られる暖房用熱媒の温度を、暖房端末６０が要求する目標温度に調整する。暖房端末６０が要求する目標温度とは、暖房端末６０が正しく動作するために必要とする暖房用熱媒の温度であり、暖房端末６０に応じて定められる。一例として、本実施例では摂氏６０度である。ここで、ヒートポンプ２０によってタンク３０に貯められた熱が不足するときは、熱交換器３８における加熱量の制御を行っても、第１熱媒温度センサ４２による測定温度が目標温度を下回る。この場合、コントローラ１００は、第１熱媒温度センサ４２による測定温度に基づいて、燃焼装置５２の運転を開始する。なお、コントローラ１００は、第２熱媒温度センサ５６による測定温度に基づいて、燃焼装置５２の運転を開始してもよい。燃焼装置５２の運転を開始した後は、コントローラ１００は、第２熱媒温度センサ５６による測定温度が目標温度となるように、燃焼装置５２の出力を制御する。

ここで、第１熱媒温度センサ４２による暖房用熱媒の温度測定は、暖房往路４０ａとバイパス経路４４との接続位置４４ａよりも上流側で行われる。このような構成によると、熱交換器３８から流出する暖房用熱媒の温度変化が速やかに検出されるので、当該温度変化に対して熱交換器３８における加熱量を遅滞なく調節することができ、暖房用熱媒の温度を目標温度に早く安定させることができる。その一方で、第１熱媒温度センサ４２よる測定温度が、暖房端末６０が要求する目標温度であるとしても、バイパス経路４４から合流する低温の暖房用熱媒によって、暖房端末６０に実際に送られる暖房用熱媒の温度は、当該目標温度を下回ることがある。このとき、前述した従来の暖房装置のように、燃焼装置５２を運転することによって暖房用熱媒の加熱を行えば、ヒートポンプ２０によってタンク３０に貯められた熱量に余裕があるにもかかわらず、燃焼装置５２を運転させることになってしまい、暖房装置１０のエネルギー効率が低下するという問題が生じる。

上記した問題に対して、本実施例の暖房装置１０は、バイパス経路４４を暖房用熱媒が流れる場合に、暖房端末６０が要求する目標温度を補正することによって、補正目標温度を決定する。そして、第１熱媒温度センサ４２よる測定温度が、決定した補正目標温度となるように、バイパス調整弁４６を制御して熱交換器３８における暖房用熱媒の加熱量（即ち、タンク３０からの熱供給量）を調節する。この動作について、図２を参照しながら、コントローラ１００が実行する処理の流れを説明する。

図２に示すように、コントローラ１００は、ユーザから暖房運転の指示があると（Ｓ１０でＹＥＳ）、暖房用ポンプ５４及び給熱用ポンプ３７の運転を開始する（Ｓ１２）。それにより、タンク３０と熱交換器３８との間で温水が循環し、熱交換器３８と暖房端末６０との間で暖房用熱媒が循環して、タンク３０から暖房端末６０への熱供給が開始される。

次いで、コントローラ１００は、熱媒流量センサ４８による測定流量を取得する。そして、熱媒流量センサ４８による測定流量、即ち、熱交換器３８に流入する暖房用熱媒の流量が、毎分９リットル以下であるのか否かを判定する（Ｓ１４）。これは、例えば多数の暖房端末６０が同時に運転され、暖房用熱媒の流量が増大したときに、熱交換器３８に流入する暖房用熱媒の流量が毎分９リットル以上となると、熱交換器３８における圧力損失が過大となって、各々の暖房端末６０に供給される暖房用熱媒の流量が不足するおそれがあるためである。なお、毎分９リットルという値は一例であり、暖房装置１０の具体的な構成等に応じて適宜変更するとよい。

熱媒流量センサ４８による測定流量が毎分９リットル未満のときは（Ｓ１４でＮＯ）、コントローラ１００は、バイパス調整弁４６の開度をゼロとする。即ち、バイパス調整弁４６を閉鎖する（Ｓ１６）。この場合、バイパス経路４４に暖房用熱媒は流れないので、暖房端末６０に送られる暖房用熱媒の温度は、第１熱媒温度センサ４２による測定温度に一致する（但し、燃焼ユニット５０の運転時を除く）。従って、コントローラ１００は、暖房端末６０が要求する目標温度（以下、Ｔｓｅｔと記すことがある）をそのまま用いて、暖房用熱媒の温度調節制御を実行する（Ｓ１８）。即ち、コントローラ１００は、第１熱媒温度センサ４２による測定温度が、当該目標温度Ｔｓｅｔとなるように、熱交換器３８における暖房用熱媒の加熱量を調節する。熱交換器３８における暖房用熱媒の加熱量の調節は、例えば、ヒートポンプ２０の出力や給熱用ポンプ３７の回転数を調節することによって行われる。

なお、例えばタンク３０の貯熱が尽きるなどして、熱交換器３８における暖房用熱媒の加熱量が不足するときは、暖房用熱媒を目標温度Ｔｓｅｔに調整することができない。この場合、コントローラ１００は、第１熱媒温度センサ４２による測定温度に基づいて、燃焼装置５２の運転を開始する。詳しくは、第１熱媒温度センサ４２による測定温度が、目標温度Ｔｓｅｔよりも所定温度（例えば５度）低い下限温度を下回るときに、コントローラ１００は燃焼装置５２の運転を開始する。なお、コントローラ１００は、第２熱媒温度センサ５６による測定温度に基づいて、燃焼装置５２の運転を開始してもよい。燃焼装置５２の運転開始後は、第２熱媒温度センサ５６による測定温度が目標温度Ｔｓｅｔとなるように、コントローラ１００によって燃焼装置５２の出力が制御される。

一方、熱媒流量センサ４８による測定流量が毎分９リットル以上となると（Ｓ１４でＹＥＳ）、コントローラ１００は、バイパス調整弁４６の開度を所定幅だけ大きくする（Ｓ２０）。この場合、暖房復路４０ｂの暖房用熱媒が、バイパス経路４４を通過して暖房往路４０ａに合流するので、暖房端末６０に送られる暖房用熱媒の温度は、熱媒温度センサ４２による測定温度に一致しない。従って、コントローラ１００は、暖房端末６０が要求する目標温度Ｔｓｅｔをそのまま用いずに、当該目標温度Ｔｓｅｔを補正した補正目標温度を決定する（Ｓ２２）。

補正目標温度は、暖房端末６０が要求する目標温度Ｔｓｅｔと、熱交換器３８を流れる暖房用熱媒の流量Ｗｈｅと、バイパス経路４４を流れる暖房用熱媒の流量Ｗｂｐと、バイパス経路４４を流れる暖房用熱媒の温度Ｔｂｐとを用いて決定される。具体的には、前記補正目標温度をＴｓｅｔＢとしたときに、ＴｓｅｔＢ＝（Ｔｓｅｔ×（Ｗｈｅ＋Ｗｂｐ）−Ｔｂｐ×Ｗｂｐ）／Ｗｈｅの関係式が満たされるように決定される。図３に示すように、暖房端末６０に送られる暖房用熱媒の流量Ｗ及び温度Ｔと、熱交換器３８を通過した暖房用熱媒の流量Ｗｈｅ及び温度Ｔｈｅと、バイパス経路４４を流れる暖房用熱媒の流量Ｗｂｐ及び温度Ｔｂｐとの間には、熱量に関してＷ×Ｔ＝Ｗｈｅ×Ｔｈｅ＋Ｗｂｐ×Ｔｂｐの関係が成立し、流量に関してＷ＝Ｗｈｅ＋Ｗｂｐが成立する。従って、熱交換器３８を通過した暖房用熱媒の温度Ｔｈｅが、上記した補正目標温度ＴｓｅｔＢに調整されると、暖房端末６０に送られる暖房用熱媒の温度Ｔは、暖房端末６０が要求する目標温度Ｔｓｅｔに等しくなる。

補正目標温度を決定する処理において、熱交換器３８を流れる暖房用熱媒の流量Ｗｈｅには、熱媒流量センサ４８による測定流量が用いられる。バイパス経路４４を流れる暖房用熱媒の温度Ｔｂｐについては、戻り熱媒温度センサ４９による測定温度が用いられる。但し、バイパス経路４４を流れる暖房用熱媒の流量Ｗｂｐについては、熱媒流量センサ４８による測定流量（即ち、流量Ｗｈｅ）とバイパス調整弁４６の開度から算出される。図４に示すように、流量Ｗｈｅに対する流量Ｗｂｐの比は、バイパス調整弁４６の開度に応じて一義的に変化する。従って、熱媒流量センサ４８による測定流量と、バイパス調整弁４６の開度が既知であれば、バイパス経路４４及び熱交換器３８を通過する暖房用熱媒の流量Ｗｂｐ、Ｗｈｅをそれぞれ特定することができる。ここで、熱媒流量センサ４８は、熱交換器３８の流量Ｗｈｅを測定するものに限られず、バイパス経路４４の流量Ｗｂｐを測定するものであってもよいし、両者の流量の和Ｗｈｅ＋Ｗｂｐを測定するものであってもよい。即ち、熱媒流量センサ４８は、暖房用循環経路４０のいずれの位置に配置されてもよいし、バイパス経路４４に配置されてもよい。

補正目標温度ＴｓｅｔＢを決定したコントローラ１００は、当該補正目標温度ＴｓｅｔＢを用いて、暖房用熱媒の温度調節制御を実行する（Ｓ２４）。即ち、コントローラ１００は、第１熱媒温度センサ４２による測定温度が、補正目標温度ＴｓｅｔＢとなるように、熱交換器３８における暖房用熱媒の加熱量を調節する。具体的には、ヒートポンプ２０の出力や給熱用ポンプ３７の回転数の調節が行われる。補正目標温度ＴｓｅｔＢに調整された暖房用熱媒は、バイパス経路４４からの低温の暖房用熱媒と合流し、その結果、暖房端末６０に実際に送られる暖房用熱媒の温度は、暖房端末６０が要求する目標温度Ｔｓｅｔに等しくなる。この場合、燃焼装置５２を運転する必要がないので、エネルギー効率に優れた暖房運転を行うことができる。

なお、例えばタンク３０の貯熱が尽きるなどして、熱交換器３８における暖房用熱媒の加熱量が不足するときは、暖房用熱媒を補正目標温度ＴｓｅｔＢに調整することができない。この場合、コントローラ１００は、第１熱媒温度センサ４２による測定温度に基づいて、燃焼装置５２の運転を開始する。詳しくは、第１熱媒温度センサ４２による測定温度が、補正目標温度ＴｓｅｔＢよりも所定温度（例えば５度）低い補正下限温度を下回るときに、コントローラ１００は燃焼装置５２の運転を開始する。なお、コントローラ１００は、第２熱媒温度センサ５６による測定温度に基づいて、燃焼装置５２の運転を開始してもよい。燃焼装置５２の運転開始後は、第２熱媒温度センサ５６による測定温度が目標温度Ｔｓｅｔとなるように、コントローラ１００によって燃焼装置５２の出力が制御される。

コントローラ１００は、ユーザから暖房運転の停止の指示があるまで、上述した図２のＳ１４からＳ２４までの処理を繰り返し実行する（Ｓ２６でＮＯ）。それにより、熱交換器３８に流れる暖房用熱媒の流量が、毎分９リットル未満に維持されながら、暖房運転が実施される。ユーザから暖房運転の停止の指示があると（Ｓ２６でＹＥＳ）、コントローラ１００は、暖房用ポンプ５４及び給熱ポンプ３７の運転を停止して（Ｓ２８）、暖房運転を終了する。

以上のように、本実施例の暖房装置１０では、バイパス経路４４から暖房往路４０ａに暖房用熱媒が合流するときは、本来の目標温度Ｔｓｅｔを補正した補正目標温度ＴｓｅｔＢを用いて、暖房用熱媒の温度調節制御が実行される。補正目標温度ＴｓｅｔＢは、本来の目標温度Ｔｓｅｔに、バイパス経路４４からの合流に起因する暖房用熱媒の温度変化を加味して決定される。そのことから、熱媒温度センサ４２が、バイパス経路４４の接続位置４４ａよりも上流側に配置されていても、暖房端末６０に送られる暖房用熱媒の温度を、暖房端末６０が要求する目標温度Ｔｓｅｔに調整することができる。

図面を参照して、実施例２の暖房装置２１０について説明する。図５に示すように、本実施例の暖房装置２１０は、実施例１の暖房装置１０と比較して、バイパス調整弁４６を有していない。従って、暖房装置２１０では、暖房用循環経路４０を循環する暖房用熱媒の一部が、常にバイパス経路４４を通過する。ここで、熱交換器３８を通過する暖房用熱媒の流量と、バイパス経路４４を通過する暖房用熱媒の流量との比は略一定であり、一例ではあるが、本実施例における当該比は２：１である。その他の構造については、実施例１、２の暖房装置１０、２１０において共通であるので、同一の符号を付すことによって、重複する説明は省略する。

次に、実施例２の暖房装置２１０において、コントローラ１００が実行する処理について説明する。図６に示すように、コントローラ１００は、ユーザから暖房運転の指示があると（Ｓ４０でＹＥＳ）、暖房用ポンプ５４及び給熱用ポンプ３７の運転を開始する（Ｓ４２）。それにより、タンク３０から暖房端末６０への熱供給が開始される。

次いで、コントローラ１００は、補正目標温度ＴｓｅｔＢを決定する（Ｓ４４）。補正目標温度ＴｓｅｔＢは、実施例１の場合と同じく、暖房端末６０が要求する目標温度Ｔｓｅｔと、熱交換器３８を流れる暖房用熱媒の流量Ｗｈｅと、バイパス経路４４を流れる暖房用熱媒の流量Ｗｂｐと、バイパス経路４４を流れる暖房用熱媒の温度Ｔｂｐとを用いて決定される。即ち、ＴｓｅｔＢ＝（Ｔｓｅｔ×（Ｗｈｅ＋Ｗｂｐ）−Ｔｂｐ×Ｗｂｐ）／Ｗｈｅの関係式が満たされるように決定される。なお、バイパス経路４４を流れる暖房用熱媒の流量Ｗｂｐは、熱交換器３８を流れる暖房用熱媒の流量Ｗｈｅの二倍、即ち、熱媒流量センサ４８による測定流量の二倍である。なお、暖房装置２１０は、全ての暖房端末６０を同時に運転したとしても、熱交換器３８を流れる暖房用熱媒の流量Ｗｈｅが毎分９リットルを超えないように設計されている。これは、当該流量Ｗｈｅが毎分９リットルを超えると、熱交換器３８における圧力損失が過大となって、各々の暖房端末６０に供給される暖房用熱媒の流量が不足するおそれがあるためである。なお、毎分９リットルという値は一例であり、暖房装置２１０の具体的な構成等に応じて適宜変更するとよい。

補正目標温度ＴｓｅｔＢを決定したコントローラ１００は、当該補正目標温度ＴｓｅｔＢを用いて、暖房用熱媒の温度調節制御を実行する（Ｓ４６）。即ち、コントローラ１００は、第１熱媒温度センサ４２による測定温度が、補正目標温度ＴｓｅｔＢとなるように、熱交換器３８における暖房用熱媒の加熱量を調節する。補正目標温度ＴｓｅｔＢに調整された暖房用熱媒は、バイパス経路４４からの低温の暖房用熱媒と合流し、その結果、暖房端末６０に実際に送られる暖房用熱媒の温度は、暖房端末６０が要求する目標温度Ｔｓｅｔに等しくなる。この場合、燃焼装置５２を運転する必要がないので、エネルギー効率に優れた暖房運転を行うことができる。なお、実施例１の暖房装置１０と同様に、熱交換器３８における暖房用熱媒の加熱量が不足するときは、コントローラ１００が、第１熱媒温度センサ４２（又は第２熱媒温度センサ５６）による測定温度に基づいて、燃焼装置５２の運転を開始する。

コントローラ１００は、ユーザから暖房運転の停止の指示があるまで（Ｓ４８でＮＯ）、上述した図６のＳ４４及びＳ４６の処理を繰り返し実行し、暖房運転の停止の指示があると（Ｓ４８でＹＥＳ）、暖房用ポンプ５４及び給熱用ポンプ３７の運転を停止して（Ｓ５０）、暖房運転を終了する。

以上のように、本実施例の暖房装置２１０においても、本来の目標温度Ｔｓｅｔを補正した補正目標温度ＴｓｅｔＢを用いて、暖房用熱媒の温度調節制御が実行される。補正目標温度ＴｓｅｔＢは、本来の目標温度Ｔｓｅｔに、バイパス経路４４からの合流に起因する暖房用熱媒の温度変化を加味して決定される。そのことから、熱媒温度センサ４２が、バイパス経路４４の接続位置４４ａよりも上流側に配置されていても、暖房端末６０に送られる暖房用熱媒の温度を、暖房端末６０が要求する目標温度Ｔｓｅｔに調整することができる。

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、暖房装置１０、２１０は、ヒートポンプ２０に代えて、発電機又はその他の種類の熱源を採用することもできる。また、暖房装置１０、２１０は、タンク３０を有することなく、ヒートポンプ２０又はその他の熱源で加熱した温水などの熱媒を、熱交換器３８へ直接的に供給するものであってもよい。

あるいは、暖房装置１０、２１０において、補正目標温度ＴｓｅｔＢを決定するときに、暖房往路４０ａにおける放熱といった、不可避的に生じる暖房用熱媒の温度変化を考慮してもよい。この場合、当該温度変化分を定数Ａとして、ＴｓｅｔＢ＝（Ｔｓｅｔ×（Ｗｈｅ＋Ｗｂｐ）−Ｔｂｐ×Ｗｂｐ）／Ｗｈｅ＋Ａの関係が満たされるように、補正目標温度ＴｓｅｔＢを決定するとよい。

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。

１０、２１０：暖房装置
２０：ヒートポンプ
３０：タンク
３８：熱交換器
４０：暖房用循環経路
４０ａ：暖房往路
４０ｂ：暖房復路
４２：第１熱媒温度センサ
４４：バイパス経路
４６：バイパス調整弁
４８：熱媒流量センサ
４９：熱媒温度センサ
５４：暖房用ポンプ
５６：第２熱媒温度センサ
６０：暖房端末
１００：コントローラ

Claims (6)

1. 第１熱媒を加熱するヒートポンプと、
   第１熱媒と第２熱媒との間で熱交換を行う熱交換器と、
   前記熱交換器から前記暖房端末へ第２熱媒を送る暖房往路と、
   前記暖房往路を通って前記暖房端末へ送られる第２熱媒を加熱する燃焼装置と、
   前記暖房端末から前記熱交換器へ第２熱媒を送る暖房復路と、
   前記暖房復路と前記燃焼装置よりも上流側の暖房往路とを互い接続しており、前記暖房復路から前記暖房往路へ前記熱交換器をバイパスして第２熱媒を送るバイパス経路と、
   前記暖房往路と前記バイパス経路との接続位置よりも上流側において、前記暖房往路を流れる第２熱媒の温度を測定する第１温度センサと、
   前記燃焼装置よりも下流側において、前記暖房往路を流れる第２熱媒の温度を測定する第２温度センサと、
   前記第１温度センサによる測定温度に基づいて前記熱交換器における第２熱媒の加熱量を調節するとともに、前記第１温度センサ又は前記第２温度センサによる測定温度に基づいて前記燃焼装置を運転させるコントローラと、を備え、
   前記コントローラは、
   前記暖房端末が要求する目標温度に、前記バイパス経路からの合流によって前記暖房往路の第２熱媒に生じる温度変化を加味して、補正目標温度を決定し、
   前記第１温度センサによる測定温度が前記補正目標温度となるように、前記熱交換器における第２熱媒の加熱量を調節する、
   暖房装置。
2. 前記コントローラは、前記暖房端末が要求する目標温度と、前記熱交換器を流れる第２熱媒の流量と、前記バイパス経路を流れる第２熱媒の流量と、前記バイパス経路を流れる第２熱媒の温度とを用いて、前記補正目標温度を決定する、請求項１に記載の暖房装置。
3. 前記暖房端末が要求する目標温度をＴｓｅｔ、前記熱交換器を流れる第２熱媒の流量をＷｈｅ、前記バイパス経路を流れる第２熱媒の流量をＷｂｐ、前記バイパス経路を流れる第２熱媒の温度をＴｂｐ、ゼロを含む定数をＡとし、前記補正目標温度をＴｓｅｔＢとしたときに、
   ＴｓｅｔＢ＝（Ｔｓｅｔ×（Ｗｈｅ＋Ｗｂｐ）−Ｔｂｐ×Ｗｂｐ）／Ｗｈｅ＋Ａ
   の関係が成立する、請求項２に記載の暖房装置。
4. 前記バイパス経路の流量を調整するバイパス調整弁をさらに備え、
   前記コントローラは、前記熱交換器を流れる第２熱媒の流量が所定値以下となるように、前記バイパス調整弁を制御する、請求項１から３のいずれか一項に記載の暖房装置。
5. 前記暖房往路、前記暖房復路、又は前記バイパス経路を流れる第２熱媒の流量を測定する流量センサをさらに備え、
   前記コントローラは、前記流量センサによる測定流量と、前記バイパス調整弁の開度とに基づいて、前記熱交換器を流れる第２熱媒の流量と、前記バイパス経路を流れる第２熱媒の流量とをそれぞれ特定する、請求項４に記載の暖房装置。
6. 前記熱源によって加熱された第１熱媒を貯めるタンクをさらに備え、
   前記熱交換器は、前記タンクの第１熱媒と第２熱媒との間で熱交換を行う、請求項１から５のいずれか一項に記載の暖房装置。

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