JP6385071B2 - 貯湯式給湯装置 - Google Patents

Description

本発明は、加熱された湯水を貯湯可能な貯湯槽と、当該貯湯槽の上部の湯水吐出部から吐出される湯水を給湯栓まで導く湯水供給配管と、当該湯水供給配管を通流する湯水を加熱する補助加熱機と、前記湯水供給配管を通流する湯水を前記補助加熱機で加熱することなく前記給湯栓から供給する第１給湯運転と前記湯水供給配管を通流する湯水を前記補助加熱機で加熱する第２給湯運転とを切り換え制御する貯湯式給湯装置に関する。

従来、貯湯式給湯装置としては、特許文献１に示されるように、熱源機１の熱にて加熱された湯水を貯湯可能な貯湯槽２と、当該貯湯槽２の上部の湯水吐出部から吐出される湯水を給湯栓まで導く湯水供給配管１６と、当該湯水供給配管１６を流通する湯水を加熱する補助加熱機３６とを備えたものが知られている。
当該貯湯式給湯装置にあっては、給湯栓から給湯を行う場合、貯湯槽２に要求給湯温度を超える温度の湯水が貯湯されている場合、補助加熱機３６にて湯水供給配管１６を通流する湯水を加熱することなく、貯湯槽２の湯水吐出部から吐出された湯水に給水を混合する形態で要求給湯温度に調整した湯水を給湯栓から供給する第１給湯運転を実行可能であると共に、貯湯槽２に要求給湯温度以下の温度の湯水しか貯湯されていない場合、給湯栓が開栓するタイミングで補助加熱機３６にて湯水供給配管１６を流通する湯水を加熱して、要求給湯温度に調整した湯水を給湯栓から供給する第２給湯運転を実行可能に構成されている。ここで、貯湯槽２で要求給湯温度と等しい温度の湯水が貯湯されている場合にも、当該湯水を補助加熱機３６で加熱するのは、湯水供給配管での放熱を考慮しているためである。

特開２０１０−１１２６７７号公報

昨今、上述の貯湯式給湯装置を実現するにあたり、補助加熱機３６として家庭用の給湯器が設けられる家庭において、熱源機１としての熱電併給装置や貯湯槽２等を含むコジェネレーションシステムを後付けする場合がある。特に、家庭にあっては、補助加熱機３６（家庭用の給湯器）の設置個所の近傍にコジェネレーションシステムを設置するスペースがない場合が多く、この場合、コジェネレーションシステムを補助加熱機３６（家庭用の給湯器）の設置場所から離れた場所に設置して、貯湯槽２から補助加熱機３６（家庭用の給湯器）までの渡り配管を長くせざるを得なくなる。
このような設置状況において、特に、上述した第１給湯運転を実行する場合、第２給湯運転を実行する場合に比べて、渡り配管を湯水が通流する時間（場合によっては１分程度）だけ、給湯栓から要求給湯温度の湯水が供給されるタイミングが遅くなる。つまり、第１給湯運転と第２給湯運転とのどちらの運転で給湯を行うかで、給湯栓の開栓後（給湯指令の後）で要求給湯温度の湯水が供給されるまでの時間（以下、出湯時間と言う）が変動するため、使用性の観点から、改善の余地があった。

本発明は、上述の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、給湯初期において給湯栓の開栓後（給湯指令の後）で要求給湯温度の湯水が供給されるまでの出湯時間の変動を略一定にできる貯湯式給湯装置を提供する点にある。

上記目的を達成するための本願に係る貯湯式給湯装置は、
加熱された湯水を貯湯可能な貯湯槽と、当該貯湯槽の上部の湯水吐出部から吐出される湯水を給湯栓まで導く湯水供給配管と、当該湯水供給配管を通流する湯水を加熱する補助加熱機と、前記湯水供給配管を通流する湯水を前記補助加熱機で加熱することなく前記給湯栓から供給する第１給湯運転と前記湯水供給配管を通流する湯水を前記補助加熱機で加熱する第２給湯運転とを切り換え制御する貯湯式給湯装置であって、その特徴構成は、
前記第２給湯運転において、給湯指令の後前記補助加熱機を作動させる作動タイミングを、前記給湯指令のタイミングから、前記第１給湯運転において前記貯湯槽の湯水が前記湯水吐出部から前記補助加熱機までの渡り配管を通流する第１経過時間遅らせる燃焼タイミング設定手段を備え、
前記給湯栓から供給される湯水流量を測定する流量測定手段を備え、
前記燃焼タイミング設定手段は、前記渡り配管の配管容量を、前記第１給湯運転時に前記流量測定手段にて測定される単位時間あたりの湯水流量にて除算して導出される時間を前記第１経過時間に設定し、
前記渡り配管の上流端の湯水の温度に変化を与える温度変化付与操作を実行する温度変化付与手段と、
前記渡り配管の下流端の湯水の温度変化を検出する第１温度変化検出手段と、
前記温度変化付与手段が湯水に温度変化を与えてから前記第１温度変化検出手段が温度変化を検出するまでの第２経過時間と、前記第２経過時間に前記流量測定手段が測定した測定流量とに基づいて前記渡り配管の配管容量を推定する配管容量推定手段とを備え、
前記湯水吐出部から吐出される湯水流量を調整する第１流量調整弁と、
前記湯水吐出部に接続して給水を供給する第１給水配管を通流する給水流量を調整する第２流量調整弁とを備え、
前記温度変化付与手段は、前記温度変化付与操作として、前記第１流量調整弁と前記第２流量調整弁との弁開度を制御し、
前記温度変化付与手段が、前記温度変化付与操作として、前記第２流量調整弁を一定の開度に維持している状態で前記第１流量調整弁の弁開度を徐々に増加させた後に徐々に減少させる場合、
前記第１温度変化検出手段は、前記渡り配管の下流端での湯水温度が昇温から降温へ変化するときに、前記温度変化として検出する点にある。

上記特徴構成によれば、燃焼タイミング設定手段が、第２給湯運転において、給湯指令の後、補助加熱機を作動させる作動タイミングを、給湯指令のタイミングから、第１給湯運転において貯湯槽の湯水が湯水吐出部から前記補助加熱機までの渡り配管を通流する第１経過時間遅らせて設定するから、第２給湯運転にて、給湯指令のタイミングから給湯栓にて要求給湯温度の湯水が出湯するまでの出湯時間を、第１給湯運転の出湯時間に合わせることができる。
即ち、本発明にあっては、補助加熱機にて加熱された湯水を給湯する第２給湯運転にて給湯する場合にも、補助加熱機にて湯水を加熱するタイミングを積極的に遅らせることで、給湯運転時における出湯時間の変動を抑制でき、給湯運転時における使用性を向上できる。
尚、給湯栓からは、給湯指令の後で出湯時間が経過するまでの間も湯水が供給されるが、当該湯水は、湯水供給配管内に残留していた湯水であり、その温度は要求給湯温度未満の湯水である場合がほとんどである。そこで、本願にあっては、当該要求給湯温度未満の湯水の給湯栓からの供給、即ち、給湯栓が開栓された直後で配管内に残留している低温の湯水の供給は「出湯」とせず、要求給湯温度の湯水の給湯栓からの供給を「出湯」とし、給湯指令の後で給湯栓から要求給湯温度の湯水が出湯されるまでの時間を「出湯時間」と規定することとする。
更に、上記特徴構成によれば、燃焼タイミング設定手段は、前記渡り配管の配管容量を、第１給湯運転時に流量測定手段にて測定される単位時間あたりの湯水流量（流速）にて除算して導出される時間を、給湯指令のタイミングから補助燃焼機を作動させるまでの第１経過時間に設定するように構成してある。これにより、例えば、第１経過時間を季節毎に更新することができ、外気温度の変化による配管容量の変動をも適切に反映した状態で、第１経過時間を設定できる。
尚、給湯栓から出湯される湯水流量は、湯水供給配管を通流する流量や、第１給湯運転時の貯湯槽へ給水を供給する給水配管の給水流量等と等しい流量となる。この意味で、流量測定手段は、湯水供給配管や給水配管を通流する湯水又は給水の流量を測定するものも含むものとする。
また、流量測定手段にて測定される湯水流量は、出湯指令に伴う要求給湯流量により変化するため、上述の「単位時間あたりの湯水流量」は、例えば、複数回の第１給湯運転時に亘って測定される湯水流量の平均値等を、好適に採用できる。
さらに、本願においては、第１給湯運転で流量測定手段にて測定される湯水流量と、第２給湯運転で流量測定手段にて測定される湯水流量とは、略同一であるとする。
更に、上記実施形態によれば、温度変化付与手段が湯水に温度変化を与えてから第１温度変化検出手段が温度変化を検出するまでの第２経過時間を測定することにより、湯水が渡り配管の上流端へ流入してから渡り配管の下流端から流出するまでにかかる第２経過時間を測定することができる。これにより、例えば、当該第２経過時間で測定した測定流量を、当該第２経過時間に亘って積分することにより配管容量を推定できる。
この様な渡り配管の配管容量の確認も、設置時、あるいは季節の変わり目等に行えばよい。
尚、温度変化付与手段は、渡り配管の上流端の湯水の温度に変化を与えるものであり、この意味で、渡り配管の上流端より上流側部位にて、湯水に温度変化を与えるものを含むものとする。
更に、上記特徴構成によれば、温度変化付与手段は、第１流量調整弁と第２流量調整弁との弁開度を適切に制御することで、例えば、第２流量調整弁を一定の開度で開いて、比較的低温の給水を流通させている状態で、第１流量調整弁を所定時間だけ開くことで、比較的低温の湯水の流れの中に比較的高温の湯水の流れ（以下、「高温波」）を形成する形態で、湯水の流れに温度変化を付与できる。
このように、温度変化付与手段にて、渡り配管の上流端にて高温波を形成することで、渡り配管の下流端にてその温度変化を良好に検出できる。

第１実施形態に係る貯湯式給湯装置での第１給湯運転の実行状態を示す図 第１実施形態に係る貯湯式給湯装置での第２給湯運転の実行状態を示す図 参考形態に係る貯湯式給湯装置の概略構成図 第１実施形態に係る貯湯式給湯装置において第２経過時間の導出過程を示すグラフ図 参考形態に係る貯湯式給湯装置において差分時間の導出過程を示すグラフ図

〔第１実施形態〕
本願の貯湯式給湯装置１００は、図１、２に示すように、家庭用の給湯器としての補助加熱機３０を含む給湯暖房設備４０に対し、燃料電池等の熱電併給装置１１と当該熱電併給装置１１の排熱にて加熱された湯水を貯湯可能な貯湯槽１０とを含むコジェネレーションシステム２０を後付けした場合にも、給湯指令のタイミング（給湯栓３１を開栓したタイミング）から給湯栓３１で要求給湯温度の湯水が出湯するまでの出湯時間に差を生じさせない貯湯式給湯装置に関する。
ここで、本願にあっては、当該要求給湯温度未満の湯水の給湯栓３１からの供給、即ち、給湯栓３１が開栓された直後で配管内に残留している低温の湯水の供給は「出湯」とせず、要求給湯温度の湯水の給湯栓３１からの供給を「出湯」とし、給湯指令の後で給湯栓３１から要求給湯温度の湯水が出湯されるまでの時間を「出湯時間」と規定する。
尚、当該第１実施形態に示される温度変化の付与及び温度変化の検出は、本発明の権利範囲に含まれるものではなく、別実施形態（６）に示される温度変化の付与及び温度変化の検出が、本発明の権利範囲として含まれるものである。

本願の貯湯式給湯装置１００は、図１、２に示すように、コジェネレーションシステム２０と給湯暖房設備４０とが、コジェネレーションシステム２０から送出される湯水が渡り配管Ｌ２を介する形態で給湯暖房設備４０へ送られると共に、給湯暖房設備４０からの戻り湯水が戻り配管Ｌ７を介してコジェネレーションシステム２０に戻る構成で、夫々の働きを一の制御装置５０にて制御するようになっている。
そこで、以下では、まず、コジェネレーションシステム２０の詳細構成、当該コジェネレーションシステム２０と給湯暖房設備４０との接続構成、及び給湯暖房設備４０の詳細構成を、記載の順に説明した後、それらの運転制御について説明を加える。

〔コジェネレーションシステムに係る構成〕
図１、２に示すように、コジェネレーションシステム２０には、湯水を貯湯可能な貯湯槽１０と、当該貯湯槽１０の下部に貯湯される湯水を加熱した後に貯湯槽１０の上部へ導く状態で循環させる湯水循環路Ｃ１が設けられている。
湯水循環路Ｃ１には、湯水循環路Ｃ１の湯水を貯湯槽１０の下部から上部へと圧送する第１循環ポンプＰ１と、湯水循環路Ｃ１を循環する湯水を熱媒と熱交換する形態で加熱する第１熱交換器ＨＥ１と、第１熱交換器ＨＥ１にて加熱された後で貯湯槽１０の上部へ流入する湯水の温度を検出する第５温度センサＴ５とが設けられている。
第１熱交換器ＨＥ１と熱電併給装置１１との間には、双方の間で熱媒を循環する熱媒循環路Ｃ２と、当該熱媒循環路Ｃ２を循環する熱媒を圧送する第２循環ポンプＰ２とを備えており、当該第２循環ポンプＰ２は、第１熱交換器ＨＥ１にて加熱された後で第５温度センサＴ５にて検出される湯水の温度が目標貯湯温度となるように、その回転数が制御される。また、当該第２循環ポンプＰ２は、貯湯槽１０の下部に貯湯される湯水温度を検出する第４温度センサＴ４の検出温度が満杯貯湯温度に到達した場合（貯湯槽１０の蓄熱量が最大となった場合）、その回転が停止されると共に、熱電併給装置１１が熱主運転とされる場合、熱電併給装置１１としての燃料電池は停止される。ここで、熱電併給装置１１が電主運転で作動している場合で、電力が供給される電力負荷が重要負荷（例えば、電力の供給が止まると人命等にかかわる負荷）である場合には、ファン等の他の冷却装置を起動させる形態で、熱電併給装置１１の電主運転を継続する。
尚、熱電併給装置１１にて発電された電力は、図示しないインバータにて商用電力系統から受電する電圧と同一電圧で同一周波数に変換された後、図示しない電力消費端末に供給可能に構成されており、当該構成は、従来のものと変わるところがない。

貯湯槽１０の下部には、貯湯槽１０へ給水を供給する給水配管Ｌ６が設けられており、当該給水配管Ｌ６には、それを通流する給水流量を測定する流量センサＦが設けられている。更に、貯湯槽１０の上部には、貯湯槽１０の上部に貯留される湯水を吐出可能な湯水吐出配管Ｌ８（湯水吐出部の一例）が設けられている。尚、当該湯水吐出配管Ｌ８は、貯湯槽１０の上方部位を上流端とすると共にコジェネレーションシステム２０の筐体（図示せず）と外部との境界部位を下流端とする配管を含む概念である。湯水吐出配管Ｌ８の下流端は、渡り配管Ｌ２の上流端と連通接続されており、当該渡り配管Ｌ２は、湯水吐出配管Ｌ８から吐出された湯水をコジェネレーションシステム２０の側から給湯暖房設備４０の側へ導く形態で、配設されている。
更に、本願のコジェネレーションシステム２０にあっては、給水配管Ｌ６を通流する給水を、貯湯槽１０をバイパス状態で湯水吐出配管Ｌ８に導く貯湯槽迂回給水配管Ｌ１が設けられており、湯水吐出配管Ｌ８には、湯水吐出配管Ｌ８と貯湯槽迂回給水配管Ｌ１との接続部位の上流側に、貯湯槽１０からの湯水流量を調整可能な第１流量調整弁Ｖ１設けれ、貯湯槽迂回給水配管Ｌ１には、当該貯湯槽迂回給水配管Ｌ１を通流する給水流量を調整可能な第２流量調整弁Ｖ２が設けられている。
当該構成により、当該実施形態に係る貯湯式給湯装置１００にあっては、操作部６０にて給湯運転の操作指令が要求給湯温度と共に入力された場合、貯湯槽１０の上部の貯湯温度を検出する第３温度センサＴ３の検出温度が要求給湯温度を超えるときには、第１流量調整弁Ｖ１を開状態とすると共に第２流量調整弁Ｖ２を閉状態として、給水配管Ｌ６からの給水を貯湯槽１０の下部へ流入する形態で、貯湯槽１０の上部の湯水を湯水吐出配管Ｌ８を介して渡り配管Ｌ２へ導く状態（図１に示す第１給湯運転に対応する状態）と、第３温度センサＴ３の検出温度が要求給湯温度以下のときには、第１流量調整弁Ｖ１を閉状態とすると共に第２流量調整弁Ｖ２を開状態として、給水配管Ｌ６からの給水を貯湯槽迂回給水配管Ｌ１を通流する形態で、給水を湯水吐出配管Ｌ８を介して渡り配管Ｌ２へ導く状態（図２に示す第２給湯運転に対応する状態）とを切り換え可能である。

〔給湯暖房設備に係る構成〕
給湯暖房設備４０にあっては、図１、２に示すように、給湯栓３１から要求給湯温度の湯水を出湯する給湯運転、床暖房パネルや浴室暖房乾燥機等の暖房負荷端末３２に熱を供給する暖房運転、浴槽３３の湯水を追焚する追焚運転等を実行可能に構成されている。
説明を追加すると、給湯暖房設備４０は、給湯運転を実行すべく、図１、２に示すように、渡り配管Ｌ２が接続される補助加熱機３０と、当該補助加熱機３０にて加熱された湯水を給湯栓３１まで導く湯水配管Ｌ３と、補助加熱機３０の出口の湯水温度を検出する第１温度センサＴ１（第１温度変化検出手段の一例）とを備えている。補助加熱機３０は、燃焼用空気と燃料ガスとを混合して燃焼するバーナ３０ｂと、当該バーナ３０ｂの燃焼排ガスと湯水とを熱交換させる補助加熱用熱交換器３０ｃと、バーナ３０ｂに燃焼用空気を送るファン３０ｂとから構成されている。
当該構成により、給水がそのまま補助加熱機３０に供給される場合、補助加熱機３０を働かせることで、給湯の用を果たすことができる。
当該構成に加えて、本願では、貯湯槽１０及び熱電併給装置１１を有するコジェネレーションシステム２０を有しているので、操作部６０にて給湯運転の操作指令が要求給湯温度と共に入力された場合、貯湯槽１０に要求給湯温度を超える湯水が貯湯されているときには、コジェネレーションシステム２０が図１に示す第１給湯運転に対応する状態となり、貯湯槽１０に貯湯された湯水が、渡り配管Ｌ２及び湯水配管Ｌ３（湯水供給配管の一例）を介して導かれ、補助加熱機３０を作動させることなく、図示しない給水配管から給水を混合して要求給湯温度に調整された後、給湯栓３１から出湯する第１給湯運転が実行される。一方、貯湯槽１０に要求給湯温度以下の湯水しか貯湯されていないときには、コジェネレーションシステム２０が図２に示す第２給湯運転に対応する状態となり、貯湯槽迂回給水配管Ｌ１及び渡り配管Ｌ２を介して供給される給水を、補助加熱機３０を作動させて加熱し要求給湯温度まで昇温させ、給湯栓３１から出湯する第２給湯運転が実行される。
尚、第２給湯運転において、貯湯槽１０に要求給湯温度と等しい湯水が貯湯されている場合にも補助加熱機３０を作動させているのは、渡り配管Ｌ２等の配管を通流時の放熱を考慮しているためである。

給湯暖房設備４０は、暖房運転を実行すべく、補助加熱機３０の下流側の湯水配管Ｌ３に接続される暖房用湯水配管Ｌ４と、当該暖房用湯水配管Ｌ４を通流する湯水と熱媒とを熱交換する第２熱交換器ＨＥ２と、当該暖房用湯水配管Ｌ４を開閉する第３開閉弁Ｖ３と、暖房用湯水配管Ｌ４を通流した後の湯水を貯湯槽１０の下部に戻す戻り配管Ｌ７と、当該戻り配管Ｌ７に設けられ暖房用湯水配管Ｌ４を通流する湯水流量を調整可能な第５循環ポンプＰ５とを備えている。第２熱交換器ＨＥ２と暖房負荷端末３２との間には、熱媒を循環可能な第３循環路Ｃ３と、当該第３循環路Ｃ３の熱媒を圧送する第３循環ポンプＰ３とが設けられている。
当該構成により、操作部６０にて暖房運転の操作指令が要求暖房温度と共に入力される場合、第３循環ポンプＰ３と第５循環ポンプＰ５とを作動させると共に、第１流量調整弁Ｖ１と第３開閉弁Ｖ３とを開状態とし、貯湯槽１０に貯湯される湯水を、渡り配管Ｌ２、湯水配管Ｌ３の一部、暖房用湯水配管Ｌ４、戻り配管Ｌ７、及び貯湯槽１０にて構成される回路に循環させると共に、第３循環路Ｃ３に熱媒を循環させる。このとき、貯湯槽１０の上部から吐出される湯水温度（第３温度センサの検出温度）が要求暖房温度以下の場合、補助加熱機３０の出口の湯水温度（第１温度センサＴ１の検出温度）が要求暖房温度となるように、補助加熱機３０の燃焼状態を制御して、暖房運転を実行する。

給湯暖房設備４０は、浴槽３３の湯水を追焚する追焚運転を実行すべく、補助加熱機３０の下流側の湯水配管Ｌ３に接続される追焚用湯水配管Ｌ５と、当該追焚用湯水配管Ｌ５を通流する湯水と熱媒とを熱交換する第３熱交換器ＨＥ３と、当該追焚用湯水配管Ｌ５を開閉する第４開閉弁Ｖ４とを備え、追焚用湯水配管Ｌ５を通流した後の湯水は、戻り配管Ｌ７にて貯湯槽１０の下部に戻される。尚、追焚用湯水配管Ｌ５を通流する湯水流量は、戻り配管Ｌ７に設けられる第５循環ポンプＰ５にて調整される。第３熱交換器ＨＥ３と浴槽３３との間には、熱媒を循環可能な第４循環路Ｃ４と、当該第４循環路Ｃ４の熱媒を圧送する第４循環ポンプＰ４とが設けられている。
当該構成により、操作部６０にて追焚運転の操作指令が要求追焚温度と共に入力される場合、第４循環ポンプＰ４と第５循環ポンプＰ５とを作動させると共に、第１流量調整弁Ｖ１と第４開閉弁Ｖ４とを開状態とし、貯湯槽１０に貯湯される湯水を、渡り配管Ｌ２、湯水配管Ｌ３の一部、追焚用湯水配管Ｌ５、戻り配管Ｌ７、及び貯湯槽１０にて構成される回路に循環させると共に、第４循環路Ｃ４に熱媒を循環させる。このとき、貯湯槽１０の上部から吐出される湯水温度（第３温度センサの検出温度）が要求追焚温度以下の場合、補助加熱機３０の出口の湯水温度（第１温度センサＴ１の検出温度）が要求追焚温度となるように、補助加熱機３０の燃焼状態を制御して、追焚運転を実行する。

以上が、本願に係るコジェネレーションシステム２０と給湯暖房設備４０との接続関係であるが、以下第１給湯運転と第２給湯運転とで出湯タイミングを同じくする本願独特の構成について説明する。上述の如く、給湯暖房設備４０に対しコジェネレーションシステム２０を後付けする場合等にあっては、設置空間との関係で、給湯暖房設備４０からコジェネレーションシステム２０を離間させて設けなければならず、コジェネレーションシステム２０から給湯暖房設備４０へ湯水を導く渡り配管Ｌ２の配管長が長くなることがある。このような構成において、給湯栓３１の開栓後（給湯指令の後）要求給湯温度の湯水が出湯する出湯時間に関し、貯湯槽１０に貯湯される湯水を補助加熱機３０で加熱せずに給湯栓３１から供給する第１給湯運転（図１に示す運転）での出湯時間と、給湯栓３１の開栓と同時に補助加熱機３０を作動させ渡り配管Ｌ２を通流する湯水を加熱して給湯栓３１から供給する第２給湯運転（図２に示す運転）での出湯時間とが異なり、使用性の観点で問題となることがある。

そこで、本願の貯湯式給湯装置１００にあっては、上記問題を解消すべく、上述の第２給湯運転において、給湯栓３１の開栓後（給湯指令の後）、補助加熱機３０を作動させる作動タイミングを、給湯指令のタイミングから、第１給湯運転において貯湯槽１０の湯水が湯水吐出配管Ｌ８から補助加熱機３０までの渡り配管Ｌ２を通流する第１経過時間ｔ１遅らせる燃焼タイミング設定手段５０ａを備えている。即ち、本願の貯湯式給湯装置１００にあっては、第２給湯運転において、補助加熱機３０の作動を開始するタイミングである作動タイミングを積極的に遅らせることで、第２給湯運転の出湯時間を、第１給湯運転の出湯時間へ積極的に合わせ込む制御を実行可能に構成されている。
以下、当該燃焼タイミングの選定に係る制御に関し説明を加える。

上述したように、燃焼タイミング設定手段５０ａは、第２給湯運転における補助加熱機３０の作動タイミングを、給湯栓３１の開栓後（給湯指令の後）、湯水が渡り配管Ｌ２を通流する第１経過時間ｔ１遅らせる制御を実行する。ここで、第１経過時間ｔ１を導出するにあたり、渡り配管Ｌ２の配管容量Ｑを推定し、第１給湯運転時の単位時間あたりの湯水流量ｑ（給水配管Ｌ６の流量センサＦでの測定流量）にて除算して導出する。このように第１経過時間ｔ１を導出するにあっては、渡り配管Ｌ２の配管容量Ｑを推定する必要がある。そこで、本願にあっては、以下の構成より、渡り配管Ｌ２の配管容量Ｑを推定する。

〔渡り配管の配管容量の推定〕
弁開度制御部５０ｃは、渡り配管Ｌ２の上流端から流入する湯水に温度変化を与えるべく、湯水吐出配管Ｌ８から吐出される湯水流量を調整する第１流量調整弁Ｖ１の弁開度と、湯水吐出配管Ｌ８に接続して給水を供給する貯湯槽迂回給水配管Ｌ１（第１給水配管の一例）を通流する給水流量を調整する第２流量調整弁Ｖ２の弁開度を制御する。説明を追加すると、弁開度制御部５０ｃは、図４（ａ）（ｂ）に示すように、第２流量調整弁Ｖ２を一定の開度に維持している状態で、第１流量調整弁Ｖ１を所定期間開状態に制御する。これにより、渡り配管Ｌ２の上流端の湯水温度を、例えば、所定時間幅だけ高温となる温度変化を付与することができる。即ち、当該弁開度制御部５０ｃ、第１流量調整弁Ｖ１、第２流量調整弁Ｖ２が、温度変化付与手段として働く。
ここで、温度変化付与手段にて付与される温度変化は、温度変化の付与後、ただちに、渡り配管Ｌ２の上流端へ流入するものとする。
温度変化付与手段にて付与された温度変化は、渡り配管Ｌ２の下流端にて、図４（ｃ）に示されるように、所定時間幅より幅広で、徐々に昇温して徐々に降温する形態の温度ピークを有する高温波として検出される。当該高温波の検出は、例えば、渡り配管Ｌ２の下流端の近傍で、補助加熱機３０の出口温度を検出する第１温度センサＴ１（第１温度変化検出手段の一例）にて検出される。当該第１実施形態にあっては、図４（ｃ）に示すように、当該第１温度センサＴ１が検出する湯水温度が判定温度閾値Ｔαを超えたとき、又は湯水温度の温度上昇率が判定温度上昇率αを超えたときに、湯水の温度変化として検出する。

そして、配管容量推定手段５０ｂは、図４（ｃ）（ｄ）に示すように、渡り配管Ｌ２の上流端にて温度変化が付与されたタイミングから第１温度センサＴ１が温度変化を検出するタイミングまでの第２経過時間ｔ２に亘って、当該第２経過時間ｔ２に流量センサＦが測定した測定流量を積分することで、配管容量Ｑを推定するのである。
このように、渡り配管Ｌ２の配管容量Ｑは、例えば、機器の設置時等の試運転時に推定された後、制御装置５０の記憶部（図示せず）に記憶され、必要に応じて、燃焼タイミング設定手段５０ａから呼び出し可能に構成される。

燃焼タイミング設定手段５０ａは、上述の如く、推定された渡り配管Ｌ２の配管容量Ｑに、第１給湯運転時に流量センサＦにて測定される単位時間あたりの湯水流量ｑにて除算して第１経過時間ｔ１＝Ｑ／ｑを導出し、第２給湯運転時において給湯栓３１の開栓後（給湯指令の後）補助加熱機３０の作動タイミングまでの時間を、当該第１経過時間ｔ１に設定する。
尚、第１給湯運転時における流量センサＦにて測定される単位時間あたりの湯水流量ｑは、給湯毎に異なることが想定されるので、複数回の第１給湯運転時において測定される単位時間あたりの湯水流量ｑの平均値が、好適に使用できる。
また、本願にあっては、第１給湯運転における給湯流量と第２給湯運転における給湯流量は、夫々の運転時における測定値の平均値としては大きく変わらないため、本願にあっては、略同一であるとする。

〔参考形態〕
当該参考形態は、本発明の権利範囲に含まれるものではない。当該参考形態では、配管容量Ｑを推定する構成が第１実施形態から異なるため、当該異なる構成を重点的に説明し、第１実施形態と同一の構成については、同一の符号を付すと共にその説明を割愛することがある。
当該参考形態においては、図３に示すように、湯水吐出配管Ｌ８の下流端で渡り配管Ｌ２の上流端にあたる部位の湯水温度を検出する第２温度センサＴ２（第２温度変化検出手段の一例）を設けてある。
弁開度制御部５０ｃは、第１流量調整弁Ｖ１の弁開度と、第２流量調整弁Ｖ２の弁開度との双方を変化させた後、双方の弁開度を一定に維持する。これにより、例えば、渡り配管Ｌ２の上流端で第２温度センサＴ２にて検出される湯水温度は、図５（ａ）に示すように、所定の時間幅で経時的に変化すると共に、渡り配管Ｌ２の下流端で第１温度センサＴ１にて検出される湯水温度は、図５（ｂ）に示すように、第２温度センサＴ２にて検出される湯水温度の経時変化に略近い状態の経時変化を、湯水が渡り配管Ｌ２を通流する時間経過した後に検出する。
差分時間導出手段５０ｄは、第１温度センサＴ１にて検出された湯水温度の経時変化と、第２温度センサＴ２にて検出された湯水温度の経時変化との相関が最も高くなる両者の差分時間Δｔを導出する。当該差分時間Δｔは、湯水が渡り配管Ｌ２を通過する時間であるので、配管容量推定手段５０ｂは、当該差分時間Δｔに亘って、差分時間Δｔの導出時に流量センサＦにて測定される単位時間あたりの湯水流量ｑを積分する形態で、渡り配管Ｌ２の配管容量Ｑを導出する。

〔別実施形態〕
（１）上記実施形態において、流量測定手段としての流量センサＦは、給湯運転時に、貯湯槽１０への給水を通流する給水配管Ｌ６を通流する湯水流量を測定する例を示した。しかしながら、当該流量センサＦは、渡り配管Ｌ２の配管容量を推定する目的で設けているものであるから、渡り配管Ｌ２を通流する湯水流量を測定できれば良い。この意味で、当該流量センサＦは、渡り配管Ｌ２又は湯水配管Ｌ３に設けても構わない。

（２）上記実施形態にあっては、家庭用の給湯器としての補助加熱機３０を含む給湯暖房設備４０に対し、熱電併給装置１１を含むコジェネレーションシステム２０を後付けする構成例を示した。しかしながら、本願は、コジェネレーションシステム２０を後付けする貯湯式給湯装置１００に限らず、本願の明細書にいう、給湯暖房設備４０とコジェネレーションシステム２０とを一体として組み込む貯湯式給湯装置をも含むものである。
また、貯湯槽１０の熱源としては、必ずしも熱と電力とを併給可能な熱電併給装置を採用する必要はなく、例えば、ガスエンジン等の熱のみを供給可能な構成を採用しても構わない。

（３）上記実施形態において、熱電併給装置１１を燃料電池として構成する例を示したが、当該熱電併給装置１１は、熱と電力を発生するものであればどのような構成でも採用することができ、例えば、ガスエンジンと当該ガスエンジンの軸出力により駆動する発電機とから構成しても構わない。
また、上記実施形態では、熱と電力とを併せて供給する熱電併給装置１１を備えるコジェネレーションシステム２０を後付けする実施形態を説明したが、後付けされるシステムとしては、コジェネレーションシステムでなくても良い。
説明を追加すると、本願の発明を実現する意味からは、後付けされるシステムは、太陽熱温水器等の熱を発生する熱源装置を備え、当該熱源装置にて発生した熱を貯湯槽１０に蓄熱して使用可能なシステムであれば、どのようなものであっても利用可能である。

（４）上記実施形態にあっては、第２給湯運転では、貯湯槽１０に要求給湯温度を超える温度の湯水が貯湯されていない場合（第３温度センサＴ３の測定温度が要求給湯温度以下の場合）、給水配管Ｌ６が供給される給水を、貯湯槽１０をバイパスする貯湯槽迂回給水配管Ｌ１を介する状態で、渡り配管Ｌ２及び湯水配管Ｌ３（湯水供給配管）を通流させる。当該通流させる給水を補助加熱機３０にて加熱して要求給湯温度まで昇温させた後に、加熱後の湯水を給湯栓３１から出湯する例を示した。
しかしながら、第２給湯運転は、給水配管Ｌ６から供給される給水を、貯湯槽迂回給水配管Ｌ１を介することなく、貯湯槽１０の下部へ流入し、貯湯槽１０に貯湯されている要求給湯温度以下の湯水を、湯水吐出配管Ｌ８から吐出させ、渡り配管Ｌ２及び湯水配管Ｌ３（湯水供給配管）を通流させ、当該給水を補助加熱機３０にて加熱して要求給湯温度まで昇温させた後に、加熱後の湯水を給湯栓３１から出湯する構成を採用しても構わない。
この場合も、出湯は、補助加熱機３０の作動を伴うため、第２給湯運転の一形態となる。

（５）上記実施形態においては、渡り配管Ｌ２の配管容量を推定する制御について説明したが、渡り配管Ｌ２の配管径及び配管長が測定できる場合には、それらを測定し、制御装置５０の記憶部（図示せず）に記憶させておき、燃焼タイミング設定手段５０ａは、給湯栓３１の開栓の後（給湯指令の後）補助加熱機３０の作動タイミングまでの第１経過時間を導出して設定するときに、記憶部に記憶される配管容量に基づいて、第１経過時間を導出しても構わない。

（６）温度変化の付与及び温度変化の検出に関し、第２流量調整弁Ｖ２を一定の開度に維持している状態で第１流量調整弁Ｖ１の弁開度を徐々に増加させた後に徐々に減少させて温度変化を付与すると共に、渡り配管Ｌ２の下流端での湯水温度（第１温度センサＴ１にて検出される湯水温度）が昇温から降温への変化を、温度変化として検出する。

本発明の貯湯式給湯装置は、給湯初期において給湯栓の開栓後（給湯指令の後）要求給湯温度の湯水が供給されるまでの出湯時間の変動を略一定にできる貯湯式給湯装置として、有効に利用可能である。

１０ ：貯湯槽
３０ ：補助加熱機
３１ ：給湯栓
５０ａ ：燃焼タイミング設定手段
５０ｂ ：配管容量推定手段
５０ｄ ：差分時間導出手段
Ｆ ：流量センサ
Ｌ２ ：渡り配管
Ｔ１ ：第１温度センサ
Ｔ２ ：第２温度センサ
Ｔα ：判定温度閾値
Ｖ１ ：第１流量調整弁
Ｖ２ ：第２流量調整弁
α ：判定温度上昇率
１００ ：貯湯式給湯装置

Claims (1)

1. 加熱された湯水を貯湯可能な貯湯槽と、当該貯湯槽の上部の湯水吐出部から吐出される湯水を給湯栓まで導く湯水供給配管と、当該湯水供給配管を通流する湯水を加熱する補助加熱機と、前記湯水供給配管を通流する湯水を前記補助加熱機で加熱することなく前記給湯栓から供給する第１給湯運転と前記湯水供給配管を通流する湯水を前記補助加熱機で加熱する第２給湯運転とを切り換え制御する貯湯式給湯装置であって、
   前記第２給湯運転において、給湯指令の後前記補助加熱機を作動させる作動タイミングを、前記給湯指令のタイミングから、前記第１給湯運転において前記貯湯槽の湯水が前記湯水吐出部から前記補助加熱機までの渡り配管を通流する第１経過時間遅らせる燃焼タイミング設定手段を備え、
   前記給湯栓から供給される湯水流量を測定する流量測定手段を備え、
   前記燃焼タイミング設定手段は、前記渡り配管の配管容量を、前記第１給湯運転時に前記流量測定手段にて測定される単位時間あたりの湯水流量にて除算して導出される時間を前記第１経過時間に設定し、
   前記渡り配管の上流端の湯水の温度に変化を与える温度変化付与操作を実行する温度変化付与手段と、
   前記渡り配管の下流端の湯水の温度変化を検出する第１温度変化検出手段と、
   前記温度変化付与手段が湯水に温度変化を与えてから前記第１温度変化検出手段が温度変化を検出するまでの第２経過時間と、前記第２経過時間に前記流量測定手段が測定した測定流量とに基づいて前記渡り配管の配管容量を推定する配管容量推定手段とを備え、
   前記湯水吐出部から吐出される湯水流量を調整する第１流量調整弁と、
   前記湯水吐出部に接続して給水を供給する第１給水配管を通流する給水流量を調整する第２流量調整弁とを備え、
   前記温度変化付与手段は、前記温度変化付与操作として、前記第１流量調整弁と前記第２流量調整弁との弁開度を制御し、
   前記温度変化付与手段が、前記温度変化付与操作として、前記第２流量調整弁を一定の開度に維持している状態で前記第１流量調整弁の弁開度を徐々に増加させた後に徐々に減少させる場合、
   前記第１温度変化検出手段は、前記渡り配管の下流端での湯水温度が昇温から降温へ変化するときに、前記温度変化として検出する貯湯式給湯装置。

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