熱源装置、暖房装置、その凍結防止制御方法及び凍結防止制御プログラム
【課題】熱媒等の凍結予防の効率化を図る。
【解決手段】熱媒を溜める貯留手段（貯湯タンク４）と、外気温度を検出する第１の温度検出手段（温度センサ８０）と、熱媒温度を検出する第２の温度検出手段（温度センサ４２等）と、前記第１の温度検出手段の検出温度が凍結防止温度以下であって、第２の温度検出手段の検出温度が所定温度以上である場合、前記熱媒を前記貯留手段から循環路に循環させる制御手段（制御装置８２）とを備える構成である。
【解決手段】熱媒を溜める貯留手段（貯湯タンク４）と、外気温度を検出する第１の温度検出手段（温度センサ８０）と、熱媒温度を検出する第２の温度検出手段（温度センサ４２等）と、前記第１の温度検出手段の検出温度が凍結防止温度以下であって、第２の温度検出手段の検出温度が所定温度以上である場合、前記熱媒を前記貯留手段から循環路に循環させる制御手段（制御装置８２）とを備える構成である。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、太陽熱を熱源に利用する熱源装置、暖房装置、その凍結防止制御方法及び凍結防止制御プログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
室内暖房等の各種暖房に用いられる熱源装置には燃料ガスや灯油等の燃焼熱に加え、熱源に太陽熱が利用される。熱源装置に太陽熱を用いることは自然エネルギを利用するので、熱エネルギの効率的な利用が図られ、炭酸ガスの排出がない等、有益である。このような熱源装置は、高温水分配式給湯暖房機として知られている。
【０００３】
この種の熱源装置に関し、太陽熱給湯暖房装置として上水が供給される貯湯槽に第１及び第２の熱交換器が設置され、第１の熱交換器に太陽熱集熱器で集熱した熱媒を循環させて熱交換し、第２の熱交換器にボイラで加熱した温水の熱を熱交換することが知られている（特許文献１）。この太陽熱給湯暖房装置では、貯湯槽内の上水の加熱に太陽熱が利用され、加熱した上水が温水として供給される。また、ボイラで加熱した温水は暖房や浴槽追焚きに利用される。
【０００４】
また、燃焼排気を熱源に用いる熱源装置では、熱媒の熱を第１の熱交換手段により給水又は浴槽水に熱交換し、燃焼排気の潜熱を第２の熱交換手段により給水又は浴槽水に熱交換する熱源装置や、熱交換装置が知られている（特許文献２）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開昭５９−１３４４３２号公報
【特許文献２】特開２００７−３１５７００号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、太陽熱を熱源に用いた熱源装置や暖房装置では、日照時間中に太陽熱を熱媒に熱交換して蓄熱し、不足した熱量を燃焼熱で補完することにより効率的な給湯、浴槽水追焚及び暖房を行うことができる。熱媒は循環路に循環させるが、通常、屋外に熱源装置を設置し、その熱源装置と需要箇所との間に循環路が設置される。しかも、熱媒には温水の使用が簡易であり、温水が多用されている。このため、寒冷地にあっては、夜間、熱媒循環を停止している場合、熱媒が、凍結温度以下の環境下に晒されていると、凍結に至る恐れがある。また、寒冷地以外でも冬季にあっては、外気温度の低下が熱媒を凍結に至らしめることが予想される。
【０００７】
斯かる場合を予想し、夜間、給湯や暖房の需要に関係なく、熱媒を凍結予防のために加熱し、循環路に循環させれば、熱媒の凍結を防止することができる。しかしながら、日照時間においては、熱源に太陽熱を利用して効率的な熱利用を図っても、夜間においては、凍結予防運転のため、燃焼熱を使用するのであれば、燃料ガス等の燃料を消費することになり、熱の効率化を妨げることになる。
【０００８】
そこで、本発明の熱源装置、暖房装置、凍結防止制御方法及び凍結防止制御プログラムの目的は、上記課題に鑑み、熱媒の凍結予防の効率化を図ることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するため、本発明の熱源装置は、熱媒を上水に熱交換する熱交換手段を備える熱源装置であって、熱媒を溜める貯留手段と、外気温度を検出する第１の温度検出手段と、熱媒温度を検出する第２の温度検出手段と、前記第１の温度検出手段の検出温度が凍結防止温度以下であって、前記第２の温度検出手段の検出温度が所定温度以上である場合、前記熱媒を前記貯留手段から循環路に循環させる制御手段とを備える構成である。
【００１０】
斯かる構成では、外気温度が熱媒の凍結温度に低下した場合、熱媒が所定温度以上であれば、その熱媒を循環路に循環させるので、燃焼熱を用いることなく、貯留手段にある熱媒の熱を凍結予防に活用することができる。
【００１１】
上記課題を解決するため、本発明の暖房装置は、熱媒を上水に熱交換する熱交換手段を備える暖房装置であって、熱媒を溜める貯留手段と、外気温度を検出する第１の温度検出手段と、熱媒温度を検出する第２の温度検出手段と、前記第１の温度検出手段の検出温度が凍結防止温度以下であり、前記第２の温度検出手段の検出温度が所定温度以上である場合、前記熱媒を前記貯留手段から循環路に循環させる制御手段とを備える構成である。
【００１２】
斯かる構成では、既述の熱源装置と同様に暖房装置においても、外気温度が熱媒の凍結温度に低下した場合、熱媒が所定温度以上であれば、その熱媒を循環路に循環させるので、燃焼熱を用いることなく、貯留手段にある熱媒の熱を凍結予防に活用することができる。
【００１３】
上記課題を解決するため、本発明の凍結防止制御方法は、熱媒を上水に熱交換する熱交換手段を備える熱源装置又は暖房装置の凍結防止制御方法であって、熱媒を貯留手段に溜めるステップと、外気温度を検出するステップと、熱媒温度を検出するステップと、検出された外気温度が凍結防止温度以下であり、前記貯留手段の熱媒温度が所定温度以上である場合、前記熱媒を前記貯留手段から循環路に循環させるステップとを含む構成である。斯かる構成においても、貯留手段にある熱媒の熱を凍結予防に活用することができる。
【００１４】
上記課題を解決するため、本発明の凍結防止制御プログラムは、熱媒を上水に熱交換する熱交換手段を備える熱源装置又は暖房装置に搭載されたコンピュータで実行する凍結防止制御プログラムであって、外気温度を表す温度情報を取得する機能と、熱媒温度を表す温度情報を取得する機能と、外気温度が凍結防止温度以下であり、熱媒温度が所定温度以上である場合、前記熱媒を貯留手段から循環路に循環させる制御機能とを含む構成である。
【００１５】
斯かる構成によれば、外気の温度情報、貯留手段にある熱媒の温度情報に応じて、貯留手段の熱媒を循環路に循環させる制御を行うことができ、斯かる制御により熱媒の凍結予防を図ることができる。
【発明の効果】
【００１６】
以上説明した本発明の熱源装置、暖房装置、その凍結防止制御方法又は凍結防止制御プログラムによれば、次の何れかの効果を得ることができる。
【００１７】
(1) 太陽熱を熱媒に熱交換し、貯留手段に貯留した熱媒を凍結予防に利用でき、燃焼熱を削減できるので、燃料消費量を抑制できる。
【００１８】
(2) 凍結予防運転を開始する条件である熱媒温度を低く設定しても、熱媒を循環させるので、貯留手段及び循環路内の熱媒の凍結を防止できる。
【００１９】
そして、本発明の他の目的、特徴及び利点は、添付図面及び各実施の形態を参照することにより、一層明確になるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】実施の形態に係る暖房・給湯・追焚装置の一例を示す図である。
【図２】太陽熱の集熱部、水位検出部及び貯湯タンクの一例を示す図である。
【図３】制御装置及びリモコン装置の一例を示す図である。
【図４】凍結防止動作の処理手順の一例を示すフローチャートである。
【図５】凍結防止動作の処理手順の一例を示すフローチャートである。
【図６】貯湯タンクにある温水循環の一例を示す図である。
【図７】燃焼熱を用いた温水循環の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
本発明の実施の形態について、図１を参照する。図１は暖房・給湯・追焚装置の一例を示している。
【００２２】
この暖房・給湯・追焚装置２は、本発明の熱源装置又は暖房装置の一例であって、外気温度が凍結予想温度に低下した際に熱媒循環により凍結防止を図る。太陽熱を熱媒に熱交換して蓄熱し、その熱を暖房、給湯、浴槽水追焚き、凍結防止に利用する。
【００２３】
この暖房・給湯・追焚装置２は、図１に示すように、貯湯タンク４と、太陽熱の集熱回路６と、温水ＨＭ１を循環させる循環路８とを備えている。
【００２４】
貯湯タンク４は、第１の熱媒体として温水ＨＭ１を溜める貯留手段の一例であるとともに、温水ＨＭ１を以て蓄熱する蓄熱手段の一例でもある。この貯湯タンク４は通気管１１に接続されて大気に開放されている。
【００２５】
集熱回路６は、太陽熱を熱源とする集熱手段の一例であって、第２の熱媒体として温水ＨＭ２を循環させ、太陽熱を温水ＨＭ１に熱交換する手段の一例である。この集熱回路６には、集熱パネル１０、熱交換部としての太陽熱用熱交換器１２、集熱ポンプ１４、ソーラー切替弁１６、バイパス路１８が備えられている。集熱パネル１０は、太陽熱を集熱し、その熱を温水ＨＭ２に熱交換する熱交換手段の一例である。集熱パネル１０に代え、燃焼熱や排熱を利用した熱源を用いてもよい。太陽熱用熱交換器１２は、温水ＨＭ２の熱を温水ＨＭ１に熱交換する手段の一例である。集熱ポンプ１４は、温水ＨＭ２に太陽熱を熱交換する際や、温水ＨＭ２を温水ＨＭ１に熱交換する際に用いられる温水圧送手段の一例である。バイパス路１８はソーラー切替弁１６を介して集熱回路６を分岐させる太陽熱用熱交換器１２の側路であって、温水ＨＭ２の温度が低い場合に温水ＨＭ２を循環させる。集熱パネル１０の入側には温度センサ２０、集熱パネル１０の出側には温度センサ２２が設置され、温度センサ２０の検出温度Ｔ１が太陽熱用熱交換器１２による温水ＨＭ２の熱交換前の温度、温度センサ２２の検出温度Ｔ２が熱交換後の温水ＨＭ２の温度であり、これらの検出温度Ｔ１、Ｔ２がソーラー切替弁１６の切替えによるバイパス路１８の開閉や集熱ポンプ１４の制御に用いられる。
【００２６】
循環路８は、分流路２４と、循環ポンプ２６と、温水ＨＭ１を加熱するための一次熱交換器２８と、二次熱交換器３０とを備えている。この循環路８には、温水ＨＭ１の熱を利用する手段として低温暖房回路３２、高温暖房回路３４、給湯回路３６、追焚回路３８が接続されている。
【００２７】
分流路２４は、貯湯タンク４の入側と出側との間の循環路８に連結された管路であって、貯湯タンク４の入側の温水ＨＭ１を分流して貯湯タンク４の出側の温水ＨＭ１に合流させる手段の一例である。
【００２８】
循環路８と分流路２４との分岐点には貯湯タンク切替弁４０が設置されているとともに、バイパス路４１が形成されている。貯湯タンク切替弁４０は、貯湯タンク４側に流れる温水流量と、分流路２４に流れる温水流量とに分配する流量分配手段の一例である。バイパス路４１は、貯湯タンク切替弁４０の切替えに無関係に循環路８を連通させ、温水ＨＭ１の循環を可能にする手段の一例である。貯湯タンク切替弁４０の入側の循環路８には温度センサ４２、貯湯タンク４の入側の循環路８には開閉弁４３、貯湯タンク４の出側近傍には温度センサ４４が設置されている。開閉弁４３は、循環路８を貯湯タンク４の入側で開閉する手段である。温度センサ４２、４４の検出温度Ｔ３、Ｔ４は貯湯タンク４側に流れる温水流量と、分流路２４に流れる温水流量との分配比率の設定や制御に用いられる。温度センサ４４は熱媒である温水ＨＭ１の温度を検出する温度検出手段、温度センサ４２は負荷側から循環路８に戻る温水ＨＭ１の温度を検出する温度検出手段である。貯湯タンク４の出側の循環路８と分流路２４との合流点には気液分離部４５が設置されている。気液分離部４５は、温水ＨＭ１から空気を分離する手段である。貯湯タンク４の入側の近傍にある循環路８には排水管５１が接続され、この排水管５１には排水バルブ５３が設置されている。この排水バルブ５３は、通常時には閉じられ、温水ＨＭ１を排水する際に開かれる。温度センサ４２、４４、４８、５０の何れか又は２以上は、請求項１の第２の温度検出手段の一例である。
【００２９】
循環ポンプ２６は、温水ＨＭ１の圧送手段の一例であって、温水ＨＭ１の熱利用や一次及び二次熱交換器２８、３０による加熱の際等に駆動され、循環路８に温水ＨＭ１を循環させる。
【００３０】
一次熱交換器２８は、燃料ガスの燃焼手段の一例として設置されたバーナ４６の燃焼排気から主として顕熱を温水ＨＭ１に熱交換する第１の熱交換手段である。二次熱交換器３０は、バーナ４６の燃焼排気から主として潜熱を温水ＨＭ１に熱交換する第２の熱交換手段であって、温水ＨＭ１の予備加熱に用いられる。一次熱交換器２８の出側の循環路８には温度センサ４８、二次熱交換器３０の出側の循環路８には温度センサ５０が設置され、これらの検出温度Ｔ５、Ｔ６がバーナ４６の燃焼制御に用いられる。
【００３１】
低温暖房回路３２は、循環路８の二次熱交換器３０の出側と貯湯タンク切替弁４０の入側とから分岐され、低温暖房器５２に低温側の温水ＨＭ１を循環させる管路である。低温暖房器５２は、温水ＨＭ１の第１の放熱負荷又は放熱手段の一例であって、例えば、床暖房器である。
【００３２】
高温暖房回路３４は、循環路８の一次熱交換器２８の出側と貯湯タンク切替弁４０の入側とから分岐され、高温暖房器５４に高温側の温水ＨＭ１を循環させる管路である。高温暖房器５４は、温水ＨＭ１の第２の放熱負荷又は放熱手段の一例であって、例えば、温風暖房器である。
【００３３】
給湯回路３６は給水Ｗを温水ＨＭ１で加熱して温水ＨＷとして出湯する管路であって、この実施の形態では、給湯用熱交換器５６と、二次熱交換器５８と、バイパス路６０とを備える。
【００３４】
給湯用熱交換器５６は、温水ＨＭ１の熱を給水Ｗに熱交換する給湯用熱交換手段の一例であって、給湯用熱交換器５６には例えば、プレート熱交換器が用いられる。この給湯用熱交換器５６には、給水側に上水圧が作用している。この給湯用熱交換器５６は、循環路８に高温分配弁６２を介して分岐された循環路８Ａに設置され、循環路８Ａを通して温水ＨＭ１が循環する。この給湯用熱交換器５６に穿孔による水漏れが生じた場合には、上水圧が温水ＨＭ１の圧力に打ち勝って温水ＨＭ１側に侵入し、貯湯タンク４の水位を上昇させることになる。
【００３５】
二次熱交換器５８は、既述のバーナ４６の燃焼排気から主として潜熱を給水Ｗに熱交換する手段であって、給水Ｗが常温の上水であれば、効率よく潜熱を給水Ｗに熱交換することができる。この予備加熱された給水Ｗには、給湯用熱交換器５６により温水ＨＭ１の熱が熱交換され、高温の温水ＨＷが得られる。バイパス路６０は、この温水ＨＷに上水Ｗをミキシングする手段であって、図示しないミキシング弁を用いて高温の温水ＨＷを適温化することができる。給湯回路３６の上水Ｗの入側には温度センサ６４、温水ＨＷの出湯側には温度センサ６６が設置され、これらの検出温度Ｔ７、Ｔ８等が出湯温度の制御としてバーナ４６の燃焼制御やバイパス路６０側への給水Ｗとのミキシング比率の制御に用いられる。
【００３６】
追焚回路３８は、温水ＨＭ１の熱を浴槽６８にある浴槽水ＢＷに熱交換し、浴槽水ＢＷを入浴に適する温度に昇温する手段の一例である。この追焚回路３８は追焚用熱交換器７０と、追焚ポンプ７２とを備える。追焚用熱交換器７０は、温水ＨＭ１の熱を浴槽水ＢＷに熱交換する熱交換手段の一例であって、循環路８に高温分配弁６２を介して分岐された循環路８Ｂに設置され、循環路８Ｂを通して温水ＨＭ１が循環する。追焚ポンプ７２は、追焚時、浴槽水ＢＷを浴槽６８から追焚用熱交換器７０を通して浴槽６８に循環させる手段である。追焚回路３８の浴槽６８の出側には温度センサ７４が設置され、その検出温度Ｔ９が追焚制御に用いられる。
【００３７】
この追焚回路３８と給湯回路３６との間には注湯回路７６が接続され、この注湯回路７６は、注湯電磁弁７８を介して給湯回路３６と追焚回路３８とを連結している。注湯電磁弁７８は、上水Ｗ側と浴槽水ＢＷとを絶縁する手段の一例である。
【００３８】
循環路８の設置エリアには温度センサ８０が設置され、この温度センサ８０によって外気温度Ｔ１０が検出される。この温度センサ８０は、請求項１の第１の温度検出手段に対応する。
【００３９】
これら検出温度Ｔ１〜Ｔ１０は制御情報として制御装置８２（図３）に取り込まれ、集熱ポンプ１４、循環ポンプ２６、追焚ポンプ７２の駆動やバーナ４６の燃焼が制御装置８２（図３）の駆動出力によって制御される。
【００４０】
次に、集熱回路６及び循環路８について、図２を参照する。図２は貯湯タンク部分の循環路及び集熱回路の詳細を示している。図２において、図１と同一部分には同一符号を付してある。
【００４１】
循環路８は貯湯タンク４を含んで形成され、貯湯タンク４の底部側に入側、貯湯タンク４の上部側に出側が接続され、温水ＨＭ１を底部側より貯湯タンク４に戻し、貯湯タンク４の上部側から流出させる。
【００４２】
貯湯タンク４には、温水ＨＭ１の水位確認手段として水位確認タンク５が連通管路７により接続され、水位確認タンク５及び貯湯タンク４は通気管１１に連結されて大気に開放されている。貯湯タンク４の温水ＨＭ１は連通管路７を通じて水位確認タンク５に流れ込み、水位確認タンク５内の水位は貯湯タンク４の温水ＨＭ１の水位と同一レベルを呈する。
【００４３】
この水位確認タンク５には補給水を流し込む補給管路１３が接続され、この補給管路１３は上水管路に接続されている。この補給管路１３には補給水電磁弁１７が設置され、この補給水電磁弁１７によって補給水の供給が制御される。補給水には上水Ｗが用いられる。
【００４４】
水位確認タンク５には、底部に連通管路７、天井部に補給管路１３及び通気管１１が接続されているとともに、オーバーフローパイプ１９が接続されている。オーバーフローパイプ１９は、水位確認タンク５の温水ＨＭ１の上限レベルＵＬに設定され、温水ＨＭ１が上限レベルＵＬを超えた際に温水ＨＭ１を流出させる。
【００４５】
この水位確認タンク５には温水ＨＭ１の水位を検出する手段の一例である水位センサ９が設置されている。この水位センサ９には検出電極９Ａ、９Ｂ、９Ｃと共通電極９Ｄが備えられ、温水ＨＭ１の接触により温水ＨＭ１の水位を検出することができ、温水ＨＭ１が検出電極９Ａのみに触れる範囲にあれば低レベルＬＬ、検出電極９Ａ、９Ｂに触れる範囲にあれば高レベルＨＬ、検出電極９Ａ、９Ｂ、９Ｃに触れる範囲にあれば上限レベルＵＬを検出できる。
【００４６】
そこで、温水ＨＭ１が低レベルＬＬを下回ると、補給モードとなり、補給水電磁弁１７を開いて上水Ｗが高レベルＨＬに到達するまで補給される。通常状態では、温水ＨＭ１が低レベルＬＬから高レベルＨＬの範囲に制御される。また、温水ＨＭ１が上限レベルＵＬに到達すると、水位センサ９の上限レベルＵＬの検出出力により、異常レベルと判定する。この判定動作は制御装置８２のＣＰＵ８４（図３）等により実行される。
【００４７】
また、貯湯タンク４の出側には循環路８の近傍に温度センサ４４が設置され、出側の温水ＨＭ１の温度が温度センサ４４で検出される。この実施の形態の場合、太陽熱用熱交換器１２の近傍にも温度センサ４９が設置されている。この温度センサ４９で熱交換温度が検出される。
【００４８】
集熱回路６には、プレッシャータンク２１及びリザーブタンク２３が備えられている。プレッシャータンク２１は集熱回路６に流れる温水ＨＭ２の圧力緩衝であるとともに、リザーブタンク２３と連結部２５により結合されている。この連結部２５を通じ、集熱回路６から温水ＨＭ２をリザーブタンク２３側に逃し、温水ＨＭ２が不足すれば、リザーブタンク２３にある温水ＨＭ２をプレッシャータンク２１に引き込み、集熱回路６に補給する。
【００４９】
次に、制御装置８２について、図３を参照する。図３は制御装置の一例を示している。図３に示す構成は一例であって、斯かる構成に本発明が限定されるものではない。図３において、図１、図２と同一部分には同一符号を付してある。
【００５０】
この制御装置８２は、コンピュータによって構成されており、ＣＰＵ（Central Processing Unit ）８４、ＲＯＭ（Read-Only Memory）８６、ＲＡＭ（Random-Access Memory）８８、タイマ９０、カウンタ９２等を備える。ＣＰＵ８４はＲＯＭ８６にある制御プログラムを実行し、検出温度等を制御情報に用いてその演算等の処理により、制御出力を発生する。ＲＡＭ８８はプログラムの実行エリアを構成する。タイマ９０は計時手段の一例であって、レベル検出時間帯、レベル検出の間隔等の時間制御のための時間情報を生成する。カウンタ９２は、計数可能な検出情報を計数し、また、アナログ情報であってもディジタル化された情報を計数する。
【００５１】
この制御装置８２にはリモコン装置９４が有線又は無線により接続されている。リモコン装置９４は、ユーザの操作装置であって、制御部９６と、操作部９８と、表示部１００とを備え、ユーザの生活エリアに設置される。
【００５２】
制御部９６は、操作部９８からの操作入力を受け、その操作能力に基づく制御情報を制御装置８２に通知する。操作部９８はキーボードやタッチセンサ等で構成される。制御部９６はコンピュータによって構成されており、ＣＰＵ１０２、ＲＯＭ１０４、ＲＡＭ１０６等を備える。ＣＰＵ１０２はＲＯＭ１０４にある制御プログラムを実行し、制御出力を発生する。ＲＡＭ１０６はプログラムの実行エリアを構成する。この制御部９６は制御装置８２と連係し、制御装置８２に対する制御命令を出力し、制御装置８２からの出力情報を受け、制御状態等を表す提示出力を表示部１００に提供する。
【００５３】
表示部１００は制御部９６の表示制御に基づき、制御部９６から提供される提示出力に基づく視認可能な表示を行う。
【００５４】
次に、この暖房・給湯・追焚装置２について、温水ＨＭ１を加熱のための集熱動作、温水ＨＭ１を利用する低温暖房動作、高温暖房動作、給湯動作、浴槽注湯動作、浴槽水追焚動作及び凍結防止動作を説明する。
【００５５】
(1) 太陽熱集熱動作
【００５６】
太陽熱による温水ＨＭ２の温度上昇は、日射量に関係し、その試験結果によれば、冬季でも約３０〔℃〕の上昇が期待できることが確認されている。季節にかかわらず、貯湯タンク４の温水温度は約３０〔℃〕であるため、太陽熱用熱媒である温水ＨＭ２と熱交換する太陽熱用熱交換器１２を備える貯湯タンク４では、冬期でも３０〔℃〕の温度上昇があり、貯湯タンク４の温水温度は３０〔℃〕＋３０〔℃〕で約６０〔℃〕に上昇させることができる。この場合、既述の低温暖房器５２の要求温度が例えば、６０〔℃〕であれば、貯湯タンク４に蓄えられた温水ＨＭ１の熱を低温暖房器５２の放熱に利用できる。夏期であれば、これ以上の熱利用ができることは勿論である。
【００５７】
この集熱回路６に利用できる太陽熱について、季節により日の出、日の入り時刻が変わり、日射のある時間帯も変化する。季節（夏季・冬季・中間期）により集熱ポンプ１４の運転開始時刻及び停止時刻をリモコン装置９４を通して制御装置８２に設定する。季節の判断は、温度センサ８０の検出温度Ｔ１０を用いればよい。
【００５８】
そこで、設定時刻が集熱ポンプ１４の運転開始時刻になると集熱ポンプ１４を運転する。温水ＨＭ２が集熱回路６に循環し、温度センサ２０が集熱パネル１０に入る温水ＨＭ２の温度を検出する。集熱パネル１０は温水ＨＭ２を太陽熱で加熱する手段であるから、日射があれば、集熱パネル１０を通過した温水ＨＭ２の検出温度Ｔ２が上昇する。そこで、Ｔ２＞Ｔ１であれば、太陽熱の集熱有りと判断し、集熱ポンプ１４の運転を継続する。これに対し、Ｔ２≦Ｔ１であれば、集熱パネル１０を通過した温水ＨＭ２の温度が低下したのであるから、太陽熱の集熱無しと判断し、集熱ポンプ１４の運転を停止し、集熱動作を終了する。
【００５９】
この場合、集熱パネル１０においては温度上昇（Ｔ２＞Ｔ１）があれば、その検出温度Ｔ２が温度センサ４４の検出温度Ｔ４より低い場合（Ｔ２＜Ｔ４）には、貯湯タンク４の温水ＨＭ１の熱が温水ＨＭ２に奪われることになり、熱損失を来す。これを防止するため、ソーラー切替弁１６をバイパス路１８側に切り替えて循環させる。この循環は、Ｔ２＞Ｔ４になるまで継続し、Ｔ２＞Ｔ４になれば、ソーラー切替弁１６を太陽熱用熱交換器１２側に切り替え、温水ＨＭ２の熱を貯湯タンク４内の温水ＨＭ１に熱交換を行う。そして、設定時刻が集熱ポンプ１０の停止時刻になれば、集熱ポンプ１０の運転を停止する。
【００６０】
この結果、太陽熱の集熱を温水ＨＭ２に行い、その温水ＨＭ２の熱を温水ＨＭ１に熱交換することにより、貯湯タンク４に温水ＨＭ１を通じて蓄熱することができる。
【００６１】
(2) 低温暖房動作
【００６２】
この低温暖房動作では、低温暖房器５２に循環させて低温化した温水ＨＭ１に貯湯タンク４にある高温の温水ＨＭ１を混合し、低温暖房器５２に要求温度の温水ＨＭ１を循環させる。
【００６３】
(3) 高温暖房動作
【００６４】
高温暖房器５４から運転信号が制御装置８２に入力されると、循環ポンプ２６の運転を開始する。温度センサ４２の検出温度Ｔ３と温度センサ４４の検出温度Ｔ４とを比較し、Ｔ４＞Ｔ３の場合、貯湯タンク切替弁４０を貯湯タンク４側を開状態にする。貯湯タンク４の温水ＨＭ１は、循環ポンプ２６から二次熱交換器３０、一次熱交換器２８に送り込まれる。一次熱交換器２８の出側にある温度センサ４８の検出温度Ｔ５が放熱暖房に適する一定温度として例えば、８０〔℃〕になるようにバーナ４６の燃焼を制御する。なお、貯湯タンク４の温水ＨＭ１が放熱暖房に適する一定温度である例えば、８０〔℃〕であれば、一次熱交換器２８による加熱は行わない。
【００６５】
高温化された温水ＨＭ１は、高温暖房器５４に流れ、放熱を行う。この場合、循環路８、高温分配弁６２に流れた温水ＨＭ１は循環路８Ａに分流されて給湯用熱交換器５６を通り、高温暖房器５４からの戻り温水ＨＭ１と合流し、貯湯タンク４に至る。この場合、循環路８Ａで形成された給湯用熱交換器５６の回路は高温暖房器５４が運転可能になるまでの循環回路及び給湯要求の際に即応可能な給湯用加熱路として使用される。
【００６６】
高温暖房器５４を通過して熱が奪われた温水ＨＭ１と、給湯用熱交換器５６からの戻り温水ＨＭ１とが混合されるが、この混合温水ＨＭ１は温度センサ４２で検出される。この温度センサ４２の検出温度Ｔ３は、貯湯タンク４の出側にある温度センサ４４の検出温度Ｔ４と比較される。Ｔ４＜Ｔ３であれば、貯湯タンク切替弁４０の開度は貯湯タンク４側から分流路２４側へ切り替えられ、貯湯タンク４の温水ＨＭ１の使用を停止する。即ち、温水ＨＭ１による蓄熱を行い、その節減を図る。
【００６７】
(4) 給湯動作
【００６８】
給水口から暖房・給湯・追焚装置２に入った給水Ｗは、温度センサ６４、水量センサ、水制御弁等を経てバイパス路６０の分岐点に至る。バイパス路６０側に流れる給水Ｗはミキシングのために温水ＨＷに混合される。また、二次熱交換器５８を経て給湯用熱交換器５６に流れた給水Ｗは、給湯用熱交換器５６で温水ＨＭ１の熱と熱交換が行われ、温水ＨＷとなってバイパス路６０の分岐点に設置されているミキシング弁を通過する。ミキシング弁の開度は、温度センサ６６の検出温度Ｔ８が設定温度になるように調整され、給湯用熱交換器５６により加熱された高温の温水ＨＷが給水Ｗと混合されて設定温度に調整され、出湯口から出湯される。
【００６９】
温水ＨＭ１の循環動作では、給湯回路３６にある水量センサが流水を感知すると、循環ポンプ２６が運転を開始する。温度センサ４２の検出温度Ｔ３と温度センサ４４の検出温度Ｔ４とが比較される。Ｔ４＞Ｔ３の場合には、貯湯タンク切替弁４０を貯湯タンク４側を開状態にする。貯湯タンク４の温水ＨＭ１は、循環ポンプ２６に吸い込まれ、二次熱交換器３０及び一次熱交換器２８に送り込まれる。これら一次熱交換器２８及び二次熱交換器３０を通過した温水ＨＭ１の温度は温度センサ４８で検出され、その検出温度Ｔ５が一定の温度として例えば、８０〔℃〕になるように、バーナ４６の燃焼制御が行われる。なお、貯湯タンク４の温水ＨＭ１がその一定温度である例えば、８０〔℃〕であれば、バーナ４６による加熱は行わない。
【００７０】
一定温度例えば、８０〔℃〕の温水ＨＭ１は給湯用熱交換器５６で給水Ｗ側との熱交換を行う。例えば、給湯能力を２４号とした場合、その熱量は４１．８６〔ｋＷ〕（３６，０００〔ｋｃａｌ／ｈ〕）である。貯湯タンク４の温水温度が８０〔℃〕で循環ポンプ２６の循環量が約１２〔リットル／ｍｉｎ〕であれば、貯湯タンク４に戻る温水ＨＭ１の温度が約３０〔℃〕で、貯湯タンク４の温水ＨＭ１の全てを給湯熱交換に使用したとすれば、貯湯タンク４内の温水温度は約３０〔℃〕となる。給湯号数が減少すれば、貯湯タンク４に戻る温水ＨＭ１の温度低下が少なく、貯湯タンク４の温水温度は、常に３０〔℃〕以上となる。
【００７１】
また、給湯用熱交換器５６で熱を奪われた温水ＨＭ１の検出温度Ｔ３と温度センサ４４の検出温度Ｔ４とを比較する。Ｔ４＜Ｔ３であれば、貯湯タンク切替弁４０を貯湯タンク４側から分流路２４側へ切り替え、貯湯タンク４の温水ＨＭ１を使用しない。これにより、貯湯タンク４の温水ＨＭ１の使用による熱損失が抑制される。
【００７２】
(5) 浴槽注湯動作
【００７３】
給湯時、注湯電磁弁７８を開くと、給湯回路３６が追焚回路３８に連結され、給湯回路３６から分岐された注湯回路７６に流れる温水ＨＷが追焚用熱交換器７０を経て浴槽６８に注湯される。この場合、追焚ポンプ７２は使用しない。給水Ｗが上水であれば、十分な水圧があるので、温水ＨＷはその水圧を利用して浴槽６８に注湯される。
【００７４】
(6) 浴槽水追焚動作
【００７５】
リモコン装置９４から追焚運転信号が制御装置８２に入力されると、追焚ポンプ７２の運転を開始させる。これにより、浴槽水ＢＷは、追焚回路３８に循環され、追焚用熱交換器７０で温水ＨＭ１の熱が熱交換され、加熱される。温度センサ７４の検出温度Ｔ９が設定温度に達すれば、追焚運転を終了し、追焚ポンプ７２の運転を停止させる。
【００７６】
この場合、追焚運転信号が制御装置８２に入力されると、循環ポンプ２６の運転を開始する。温度センサ４２の検出温度Ｔ３と温度センサ４４の検出温度Ｔ４とが比較され、Ｔ４＞Ｔ３であれば、貯湯タンク切替弁４０を貯湯タンク４側に切り替える。貯湯タンク４の温水ＨＭ１は、循環ポンプ２６に吸い込まれ、二次熱交換器３０及び一次熱交換器２８に送り込まれる。これら一次熱交換器２８及び二次熱交換器３０を通過した温水ＨＭ１の温度は温度センサ４８で検出され、その検出温度Ｔ５が一定の温度として例えば、８０〔℃〕になるように、バーナ４６の燃焼制御が行われる。なお、貯湯タンク４の温水ＨＭ１がその一定温度である例えば、８０〔℃〕であれば、バーナ４６による加熱は行わない。
【００７７】
高温分配弁６２を循環路８Ｂ側にも開き、循環路８Ｂ側に温水ＨＭ１を流し、追焚回路３８と循環路８Ｂとの間で温水ＨＭ１の熱を浴槽水ＢＷに熱交換する。この場合、高温分配弁６２は給湯用熱交換器５６側にも温水ＨＭ１を流す。追焚用熱交換器７０で浴槽水ＢＷに熱を奪われた温水ＨＭ１は、循環路８Ａにある給湯用熱交換器５６を通過した温水ＨＭ１と合流し、貯湯タンク４に戻される。高温分配弁６２から給湯用熱交換器５６を通る循環路８Ａは、給湯要求の際に即応可能な給湯用回路として使用する。
【００７８】
追焚用熱交換器７０で熱を奪われた温水ＨＭ１は、給湯用熱交換器５６を通過した温水ＨＭ１と混合され、その混合温水ＨＭ１の検出温度Ｔ３と検出温度Ｔ４とを比較し、Ｔ４＜Ｔ３であれば、貯湯タンク切替弁４０を貯湯タンク４側から分流路２４側へ切り替え、貯湯タンク４の温水ＨＭ１を使用しない。即ち、温水ＨＭ１による蓄熱を行い、その節減を図る。
【００７９】
(7) 凍結防止動作
【００８０】
この凍結防止動作について、図４、図５、図６及び図７を参照する。図４及び図５は凍結防止動作の処理手順の一例を示し、図６は貯湯タンクにある温水循環、図７は燃焼熱を用いた温水循環の一例を示している。図４及び図５において、ａ、ｂ、ｃ、ｄはフローチャート間の結合部分である。図６及び図７において、図１、図２と同一部分には同一符号を付してある。
【００８１】
この処理手順は、既述の暖房・給湯・追焚装置２の凍結防止動作の手順であるとともに、本発明の凍結防止制御方法及び凍結防止制御プログラムの一例であって、温水ＨＭ１の温度が高い場合と低い場合の処理を含んでいる。
【００８２】
この処理手順は、図４に示すように、温度センサ８０の検出温度が一定温度以下であるか否か即ち外気温の推移を監視し、この実施の形態では、外気温が３〔℃〕未満であるか否かを判定する（ステップＳ１０１）。外気温が３〔℃〕未満であれば（ステップＳ１０１のＹＥＳ）、この外気温の検出温度をデータ記憶手段の一例であるＲＡＭ８８に記憶し（ステップＳ１０２）、循環ポンプ２６を駆動する（ステップＳ１０３）。これにより循環する温水ＨＭ１の温度を例えば温度センサ４４で検出し、この検出温度Ｔ４が所定温度として例えば、２５〔℃〕未満か否かを判定する（ステップＳ１０４）。
【００８３】
検出温度Ｔ４が２５〔℃〕以上であれば、凍結予防に必要な温水ＨＭ１が貯湯タンク４に存在し（ステップＳ１０４のＮＯ）、２５〔℃〕未満であれば、凍結予防に必要な温水ＨＭ１が貯湯タンク４に存在しない（ステップＳ１０４ＹＥＳ）と判断する。なお、凍結防止動作の間、貯湯タンク切替弁４０は循環路８側に切り替え、貯湯タンク４への循環はバイパス路４１を通じ、開閉弁４３の開閉により制御される。
【００８４】
ア) 温水ＨＭ１の利用
【００８５】
温水ＨＭ１が２５〔℃〕以上であれば（ステップＳ１０４のＮＯ）、燃焼熱は不要であり、温水ＨＭ１の循環で凍結防止動作を行い、４分タイマをクリア（ステップＳ１０５）、開閉弁４３を開（ステップＳ１０６）、貯湯タンク切替弁４０を循環側に切替える（ステップＳ１０７）。これにより、貯湯タンク４にある温水ＨＭ１の循環路８への循環が可能となる。この実施の形態では、４分タイマは、凍結予防のための温水循環時間として一定時間例えば、４〔分〕を設定する手段の一例である。
【００８６】
この切替え操作のため、所定時間例えば、１５〔秒〕の経過を待ち（ステップＳ１０８）、所定時間例えば、４〔分〕経過前であるか否かを判定し（ステップＳ１０９：図５）、４〔分〕経過前であれば（ステップＳ１０９のＹＥＳ）、開閉弁４３を開（ステップＳ１１０）、貯湯タンク切替弁４０を循環路８側に維持し（ステップＳ１１１）、温度センサ４２の検出温度Ｔ３により、温水ＨＭ１が２５〔℃〕以上であるかを確認する（ステップＳ１１２）。この場合、４〔分〕が経過していれば（ステップＳ１０９のＮＯ）、ステップＳ１１７に移行する。
【００８７】
温水ＨＭ１が２５〔℃〕以上でなければ（ステップＳ１１２のＮＯ）、ステップＳ１０９に戻り、温水ＨＭ１が２５〔℃〕以上であれば（ステップＳ１１２のＹＥＳ））、貯湯タンク切替弁４０を循環側（ステップＳ１１３）、開閉弁４３を閉に切り替える（ステップＳ１１４）。各温度センサ４２、４８、５０の検出温度Ｔ３、Ｔ５、Ｔ６が所定温度例えば、２０〔℃〕以上であるかを判定し（ステップＳ１１５）、これら全てが２０〔℃〕以上でなければ（ステップＳ１１５のＮＯ）、ステップＳ１０９に戻り、ステップＳ１０９〜ステップＳ１１５の処理を再度実行する。
【００８８】
また、これらの検出温度Ｔ３、Ｔ５、Ｔ６が２０〔℃〕以上であれば（ステップＳ１１５のＹＥＳ）、所定時間である既述の４〔分〕が経過したかを判定し（ステップＳ１１６）、４〔分〕が経過していなければ（ステップＳ１１６のＮＯ）、ステップＳ１１３に戻る。４〔分〕が経過していれば（ステップＳ１１６のＹＥＳ）、循環ポンプ２６の動作を停止し（ステップＳ１１７）、循環ポンプ２６に設定された一定の動作停止時間が経過したか否かを判定し（ステップＳ１１８）、動作停止時間が経過していれば（ステップＳ１１８のＹＥＳ）、ステップＳ１０１（図４）に戻る。また、動作停止時間が経過していなければ（ステップＳ１１８のＮＯ）、温度低下を判定し（ステップＳ１１９）、温度低下がなければ（ステップＳ１１９のＮＯ）、ステップＳ１１８に戻り、温度低下があれば（ステップＳ１１９のＹＥＳ）、ステップＳ１０１に戻る。
【００８９】
このように、外気温度が凍結予想温度例えば、３〔℃〕以下に低下し、貯湯タンク４にある温水ＨＭ１が所定温度以上であれば、図６に示すように、循環路８に温水ＨＭ１を循環させ、循環路８、熱交換器５６を介して給湯回路３６、熱交換器７０を介して追焚回路３８を保温し、凍結を防止できる。
【００９０】
イ) 燃焼熱の利用
【００９１】
また、温度センサ４４の検出温度Ｔ４が２５〔℃〕未満（Ｔ４＜２５〔℃〕）であれば（ステップＳ１０４のＹＥＳ）、開閉弁４３を開（ステップＳ１２０）、貯湯タンク切替弁４０を循環路８側に切り替える（ステップＳ１２１）。これにより、バーナ４６の燃焼許可（高温例えば、６０〔℃〕設定）（ステップＳ１２２）となる。そこで、各温度センサ４４、４９の検出温度Ｔ４、Ｔ１１が一定温度例えば、９〔℃〕以上であるか、かつ、所定時間例えば、１５〔秒〕経過したかを判定し（ステップＳ１２３）、各温度センサ４４、４９の検出温度Ｔ４、Ｔ１１が９〔℃〕以上でなければ、又は１５〔秒〕経過していなければ（ステップＳ１２３のＮＯ）、ステップＳ１２０に戻り、各温度センサ４４、４９の検出温度Ｔ４、Ｔ１１が９〔℃〕以上、かつ、１５〔秒〕経過していれば（ステップＳ１２３のＹＥＳ）、燃焼許可（高温例えば、６０〔℃〕設定）（ステップＳ１２４：図５）となる。貯湯タンク切替弁４０を循環路８側にし（ステップＳ１２５）、開閉弁４３を閉（ステップＳ１２６）、温度センサ４２の検出温度Ｔ３即ち、温水ＨＭ１が２５〔℃〕以上であるかを確認する（ステップＳ１２７）。温水ＨＭ１が２５〔℃〕以上でなければ（ステップＳ１２７のＮＯ）、ステップＳ１２４に戻り、温水ＨＭ１が２５〔℃〕以上であれば（ステップＳ１２７のＹＥＳ）、燃焼禁止とする（ステップＳ１２８）。
【００９２】
そして、４〔分〕タイマをクリアとし（ステップＳ１２９）、４〔分〕経過を確認し（ステップＳ１３０）、４〔分〕が経過していれば（ステップＳ１３０のＹＥＳ）、温度センサ４２の検出温度Ｔ３が一定温度例えば、５〔℃〕以上かを確認する（ステップＳ１３１）。５〔℃〕以上でなければ（ステップＳ１３１のＮＯ）、ステップＳ１２０に戻り、また、５〔℃〕以上であれば（ステップＳ１３１のＹＥＳ）、温度センサ４２、４８、５０の検出温度Ｔ３、Ｔ５、Ｔ６が所定温度例えば、２０〔℃〕以上であるかを判定し（ステップＳ１３２）、これら全てが２０〔℃〕以上でなければ（ステップＳ１３２のＮＯ）、ステップＳ１２４に戻り、ステップＳ１２４〜ステップＳ１３２の処理を再度実行する。
【００９３】
また、これらの検出温度Ｔ３、Ｔ５、Ｔ６が２０〔℃〕以上であれば（ステップＳ１３２のＹＥＳ）、循環ポンプ２６の動作の停止（ステップＳ１１７）に移行する。
【００９４】
このように、外気温度が凍結予想温度例えば、３〔℃〕以下に低下し、貯湯タンク４にある温水ＨＭ１が所定温度未満であれば、図７に示すように、バーナ４６による燃焼熱を熱交換器２８で熱交換した温水ＨＭ１を循環路８に循環させ、循環路８、熱交換器５６を介して給湯回路３６、熱交換器７０を介して追焚回路３８を保温し、凍結を防止できる。
【００９５】
上記実施の形態の利点や効果は以下の通りである。
【００９６】
(1) 熱媒等の凍結予防運転に燃焼熱を熱媒に熱交換して循環させると、燃料ガス等の燃料を消費し不経済であるが、上記実施の形態では斯かる課題を解決することができる。燃料ガスの消費等、燃料消費量を抑制できる。
【００９７】
(2) 暖房回路３２、３４を接続した循環路８に貯湯タンク４が接続されているため、太陽熱で温められた温水ＨＭ１を循環路８に循環させ、燃料ガスを燃焼せずに凍結予防をすることができる。
【００９８】
(3) 貯湯タンク４に温水ＨＭ１があっても、凍結予防に必要な熱量がない場合即ち、温水ＨＭ１の温度が低い場合には、貯湯タンク４の温水ＨＭ１を利用しない回路に切り替え、燃焼熱で加熱した温水ＨＭ１に熱交換する。この場合、貯湯タンク４の温水ＨＭ１の凍結を予防するため、一定時間だけ、貯湯タンク４側に加熱した温水ＨＭ１を循環させる回路に切替え、その温水ＨＭ１を循環する制御を行う。斯かる構成によれば、貯湯タンク４の温水温度が低い場合、貯湯タンク４の凍結予防を行うことができる。
【００９９】
〔他の実施の形態〕
【０１００】
(1) 上記実施の形態では、高温水分配式の暖房給湯用熱源機の暖房回路に集熱回路６を接続し、太陽熱を熱源に利用し、太陽熱との熱交換により得られた高温水を給湯、低温暖房にも利用しているが、本発明はこのような熱源に太陽熱を利用するものに限定されない。上記実施の形態は一例であって、太陽熱に代え燃焼熱やエンジンの排熱を熱源に用いてもよい。
【０１０１】
(2) 上記実施の形態では、熱媒体として温水ＨＭ１、ＨＭ２を利用したが、温水以外の熱媒流体を用いてもよい。
【０１０２】
(3) 上記実施の形態では、貯湯タンク４にある温水ＨＭ１の温度を検出する温度センサ４４を貯湯タンク４外の循環路８側に設置しているが、循環路８への貯湯タンク４内の出口近傍に設置して温水ＨＭ１の温度を検出してもよい。
【０１０３】
以上説明したように、本発明の最も好ましい実施の形態等について説明したが、本発明は、上記記載に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載され、又は明細書に開示された発明の要旨に基づき、当業者において様々な変形や変更が可能であることは勿論であり、斯かる変形や変更が、本発明の範囲に含まれることは言うまでもない。
【産業上の利用可能性】
【０１０４】
本発明は、太陽熱や燃焼熱を熱源に用いた給湯装置や、暖房・給湯・追焚装置等の熱源装置に広く利用できる。
【符号の説明】
【０１０５】
２ 暖房・給湯・追焚装置
４ 貯湯タンク
６ 集熱回路
８ 循環路
２４ 分流路
３２ 低温暖房回路
４０ 貯湯タンク切替弁
４２、４４、４８、５０ 温度センサ
８０ 温度センサ
８２ 制御装置
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、太陽熱を熱源に利用する熱源装置、暖房装置、その凍結防止制御方法及び凍結防止制御プログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
室内暖房等の各種暖房に用いられる熱源装置には燃料ガスや灯油等の燃焼熱に加え、熱源に太陽熱が利用される。熱源装置に太陽熱を用いることは自然エネルギを利用するので、熱エネルギの効率的な利用が図られ、炭酸ガスの排出がない等、有益である。このような熱源装置は、高温水分配式給湯暖房機として知られている。
【０００３】
この種の熱源装置に関し、太陽熱給湯暖房装置として上水が供給される貯湯槽に第１及び第２の熱交換器が設置され、第１の熱交換器に太陽熱集熱器で集熱した熱媒を循環させて熱交換し、第２の熱交換器にボイラで加熱した温水の熱を熱交換することが知られている（特許文献１）。この太陽熱給湯暖房装置では、貯湯槽内の上水の加熱に太陽熱が利用され、加熱した上水が温水として供給される。また、ボイラで加熱した温水は暖房や浴槽追焚きに利用される。
【０００４】
また、燃焼排気を熱源に用いる熱源装置では、熱媒の熱を第１の熱交換手段により給水又は浴槽水に熱交換し、燃焼排気の潜熱を第２の熱交換手段により給水又は浴槽水に熱交換する熱源装置や、熱交換装置が知られている（特許文献２）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開昭５９−１３４４３２号公報
【特許文献２】特開２００７−３１５７００号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、太陽熱を熱源に用いた熱源装置や暖房装置では、日照時間中に太陽熱を熱媒に熱交換して蓄熱し、不足した熱量を燃焼熱で補完することにより効率的な給湯、浴槽水追焚及び暖房を行うことができる。熱媒は循環路に循環させるが、通常、屋外に熱源装置を設置し、その熱源装置と需要箇所との間に循環路が設置される。しかも、熱媒には温水の使用が簡易であり、温水が多用されている。このため、寒冷地にあっては、夜間、熱媒循環を停止している場合、熱媒が、凍結温度以下の環境下に晒されていると、凍結に至る恐れがある。また、寒冷地以外でも冬季にあっては、外気温度の低下が熱媒を凍結に至らしめることが予想される。
【０００７】
斯かる場合を予想し、夜間、給湯や暖房の需要に関係なく、熱媒を凍結予防のために加熱し、循環路に循環させれば、熱媒の凍結を防止することができる。しかしながら、日照時間においては、熱源に太陽熱を利用して効率的な熱利用を図っても、夜間においては、凍結予防運転のため、燃焼熱を使用するのであれば、燃料ガス等の燃料を消費することになり、熱の効率化を妨げることになる。
【０００８】
そこで、本発明の熱源装置、暖房装置、凍結防止制御方法及び凍結防止制御プログラムの目的は、上記課題に鑑み、熱媒の凍結予防の効率化を図ることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するため、本発明の熱源装置は、熱媒を上水に熱交換する熱交換手段を備える熱源装置であって、熱媒を溜める貯留手段と、外気温度を検出する第１の温度検出手段と、熱媒温度を検出する第２の温度検出手段と、前記第１の温度検出手段の検出温度が凍結防止温度以下であって、前記第２の温度検出手段の検出温度が所定温度以上である場合、前記熱媒を前記貯留手段から循環路に循環させる制御手段とを備える構成である。
【００１０】
斯かる構成では、外気温度が熱媒の凍結温度に低下した場合、熱媒が所定温度以上であれば、その熱媒を循環路に循環させるので、燃焼熱を用いることなく、貯留手段にある熱媒の熱を凍結予防に活用することができる。
【００１１】
上記課題を解決するため、本発明の暖房装置は、熱媒を上水に熱交換する熱交換手段を備える暖房装置であって、熱媒を溜める貯留手段と、外気温度を検出する第１の温度検出手段と、熱媒温度を検出する第２の温度検出手段と、前記第１の温度検出手段の検出温度が凍結防止温度以下であり、前記第２の温度検出手段の検出温度が所定温度以上である場合、前記熱媒を前記貯留手段から循環路に循環させる制御手段とを備える構成である。
【００１２】
斯かる構成では、既述の熱源装置と同様に暖房装置においても、外気温度が熱媒の凍結温度に低下した場合、熱媒が所定温度以上であれば、その熱媒を循環路に循環させるので、燃焼熱を用いることなく、貯留手段にある熱媒の熱を凍結予防に活用することができる。
【００１３】
上記課題を解決するため、本発明の凍結防止制御方法は、熱媒を上水に熱交換する熱交換手段を備える熱源装置又は暖房装置の凍結防止制御方法であって、熱媒を貯留手段に溜めるステップと、外気温度を検出するステップと、熱媒温度を検出するステップと、検出された外気温度が凍結防止温度以下であり、前記貯留手段の熱媒温度が所定温度以上である場合、前記熱媒を前記貯留手段から循環路に循環させるステップとを含む構成である。斯かる構成においても、貯留手段にある熱媒の熱を凍結予防に活用することができる。
【００１４】
上記課題を解決するため、本発明の凍結防止制御プログラムは、熱媒を上水に熱交換する熱交換手段を備える熱源装置又は暖房装置に搭載されたコンピュータで実行する凍結防止制御プログラムであって、外気温度を表す温度情報を取得する機能と、熱媒温度を表す温度情報を取得する機能と、外気温度が凍結防止温度以下であり、熱媒温度が所定温度以上である場合、前記熱媒を貯留手段から循環路に循環させる制御機能とを含む構成である。
【００１５】
斯かる構成によれば、外気の温度情報、貯留手段にある熱媒の温度情報に応じて、貯留手段の熱媒を循環路に循環させる制御を行うことができ、斯かる制御により熱媒の凍結予防を図ることができる。
【発明の効果】
【００１６】
以上説明した本発明の熱源装置、暖房装置、その凍結防止制御方法又は凍結防止制御プログラムによれば、次の何れかの効果を得ることができる。
【００１７】
(1) 太陽熱を熱媒に熱交換し、貯留手段に貯留した熱媒を凍結予防に利用でき、燃焼熱を削減できるので、燃料消費量を抑制できる。
【００１８】
(2) 凍結予防運転を開始する条件である熱媒温度を低く設定しても、熱媒を循環させるので、貯留手段及び循環路内の熱媒の凍結を防止できる。
【００１９】
そして、本発明の他の目的、特徴及び利点は、添付図面及び各実施の形態を参照することにより、一層明確になるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】実施の形態に係る暖房・給湯・追焚装置の一例を示す図である。
【図２】太陽熱の集熱部、水位検出部及び貯湯タンクの一例を示す図である。
【図３】制御装置及びリモコン装置の一例を示す図である。
【図４】凍結防止動作の処理手順の一例を示すフローチャートである。
【図５】凍結防止動作の処理手順の一例を示すフローチャートである。
【図６】貯湯タンクにある温水循環の一例を示す図である。
【図７】燃焼熱を用いた温水循環の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
本発明の実施の形態について、図１を参照する。図１は暖房・給湯・追焚装置の一例を示している。
【００２２】
この暖房・給湯・追焚装置２は、本発明の熱源装置又は暖房装置の一例であって、外気温度が凍結予想温度に低下した際に熱媒循環により凍結防止を図る。太陽熱を熱媒に熱交換して蓄熱し、その熱を暖房、給湯、浴槽水追焚き、凍結防止に利用する。
【００２３】
この暖房・給湯・追焚装置２は、図１に示すように、貯湯タンク４と、太陽熱の集熱回路６と、温水ＨＭ１を循環させる循環路８とを備えている。
【００２４】
貯湯タンク４は、第１の熱媒体として温水ＨＭ１を溜める貯留手段の一例であるとともに、温水ＨＭ１を以て蓄熱する蓄熱手段の一例でもある。この貯湯タンク４は通気管１１に接続されて大気に開放されている。
【００２５】
集熱回路６は、太陽熱を熱源とする集熱手段の一例であって、第２の熱媒体として温水ＨＭ２を循環させ、太陽熱を温水ＨＭ１に熱交換する手段の一例である。この集熱回路６には、集熱パネル１０、熱交換部としての太陽熱用熱交換器１２、集熱ポンプ１４、ソーラー切替弁１６、バイパス路１８が備えられている。集熱パネル１０は、太陽熱を集熱し、その熱を温水ＨＭ２に熱交換する熱交換手段の一例である。集熱パネル１０に代え、燃焼熱や排熱を利用した熱源を用いてもよい。太陽熱用熱交換器１２は、温水ＨＭ２の熱を温水ＨＭ１に熱交換する手段の一例である。集熱ポンプ１４は、温水ＨＭ２に太陽熱を熱交換する際や、温水ＨＭ２を温水ＨＭ１に熱交換する際に用いられる温水圧送手段の一例である。バイパス路１８はソーラー切替弁１６を介して集熱回路６を分岐させる太陽熱用熱交換器１２の側路であって、温水ＨＭ２の温度が低い場合に温水ＨＭ２を循環させる。集熱パネル１０の入側には温度センサ２０、集熱パネル１０の出側には温度センサ２２が設置され、温度センサ２０の検出温度Ｔ１が太陽熱用熱交換器１２による温水ＨＭ２の熱交換前の温度、温度センサ２２の検出温度Ｔ２が熱交換後の温水ＨＭ２の温度であり、これらの検出温度Ｔ１、Ｔ２がソーラー切替弁１６の切替えによるバイパス路１８の開閉や集熱ポンプ１４の制御に用いられる。
【００２６】
循環路８は、分流路２４と、循環ポンプ２６と、温水ＨＭ１を加熱するための一次熱交換器２８と、二次熱交換器３０とを備えている。この循環路８には、温水ＨＭ１の熱を利用する手段として低温暖房回路３２、高温暖房回路３４、給湯回路３６、追焚回路３８が接続されている。
【００２７】
分流路２４は、貯湯タンク４の入側と出側との間の循環路８に連結された管路であって、貯湯タンク４の入側の温水ＨＭ１を分流して貯湯タンク４の出側の温水ＨＭ１に合流させる手段の一例である。
【００２８】
循環路８と分流路２４との分岐点には貯湯タンク切替弁４０が設置されているとともに、バイパス路４１が形成されている。貯湯タンク切替弁４０は、貯湯タンク４側に流れる温水流量と、分流路２４に流れる温水流量とに分配する流量分配手段の一例である。バイパス路４１は、貯湯タンク切替弁４０の切替えに無関係に循環路８を連通させ、温水ＨＭ１の循環を可能にする手段の一例である。貯湯タンク切替弁４０の入側の循環路８には温度センサ４２、貯湯タンク４の入側の循環路８には開閉弁４３、貯湯タンク４の出側近傍には温度センサ４４が設置されている。開閉弁４３は、循環路８を貯湯タンク４の入側で開閉する手段である。温度センサ４２、４４の検出温度Ｔ３、Ｔ４は貯湯タンク４側に流れる温水流量と、分流路２４に流れる温水流量との分配比率の設定や制御に用いられる。温度センサ４４は熱媒である温水ＨＭ１の温度を検出する温度検出手段、温度センサ４２は負荷側から循環路８に戻る温水ＨＭ１の温度を検出する温度検出手段である。貯湯タンク４の出側の循環路８と分流路２４との合流点には気液分離部４５が設置されている。気液分離部４５は、温水ＨＭ１から空気を分離する手段である。貯湯タンク４の入側の近傍にある循環路８には排水管５１が接続され、この排水管５１には排水バルブ５３が設置されている。この排水バルブ５３は、通常時には閉じられ、温水ＨＭ１を排水する際に開かれる。温度センサ４２、４４、４８、５０の何れか又は２以上は、請求項１の第２の温度検出手段の一例である。
【００２９】
循環ポンプ２６は、温水ＨＭ１の圧送手段の一例であって、温水ＨＭ１の熱利用や一次及び二次熱交換器２８、３０による加熱の際等に駆動され、循環路８に温水ＨＭ１を循環させる。
【００３０】
一次熱交換器２８は、燃料ガスの燃焼手段の一例として設置されたバーナ４６の燃焼排気から主として顕熱を温水ＨＭ１に熱交換する第１の熱交換手段である。二次熱交換器３０は、バーナ４６の燃焼排気から主として潜熱を温水ＨＭ１に熱交換する第２の熱交換手段であって、温水ＨＭ１の予備加熱に用いられる。一次熱交換器２８の出側の循環路８には温度センサ４８、二次熱交換器３０の出側の循環路８には温度センサ５０が設置され、これらの検出温度Ｔ５、Ｔ６がバーナ４６の燃焼制御に用いられる。
【００３１】
低温暖房回路３２は、循環路８の二次熱交換器３０の出側と貯湯タンク切替弁４０の入側とから分岐され、低温暖房器５２に低温側の温水ＨＭ１を循環させる管路である。低温暖房器５２は、温水ＨＭ１の第１の放熱負荷又は放熱手段の一例であって、例えば、床暖房器である。
【００３２】
高温暖房回路３４は、循環路８の一次熱交換器２８の出側と貯湯タンク切替弁４０の入側とから分岐され、高温暖房器５４に高温側の温水ＨＭ１を循環させる管路である。高温暖房器５４は、温水ＨＭ１の第２の放熱負荷又は放熱手段の一例であって、例えば、温風暖房器である。
【００３３】
給湯回路３６は給水Ｗを温水ＨＭ１で加熱して温水ＨＷとして出湯する管路であって、この実施の形態では、給湯用熱交換器５６と、二次熱交換器５８と、バイパス路６０とを備える。
【００３４】
給湯用熱交換器５６は、温水ＨＭ１の熱を給水Ｗに熱交換する給湯用熱交換手段の一例であって、給湯用熱交換器５６には例えば、プレート熱交換器が用いられる。この給湯用熱交換器５６には、給水側に上水圧が作用している。この給湯用熱交換器５６は、循環路８に高温分配弁６２を介して分岐された循環路８Ａに設置され、循環路８Ａを通して温水ＨＭ１が循環する。この給湯用熱交換器５６に穿孔による水漏れが生じた場合には、上水圧が温水ＨＭ１の圧力に打ち勝って温水ＨＭ１側に侵入し、貯湯タンク４の水位を上昇させることになる。
【００３５】
二次熱交換器５８は、既述のバーナ４６の燃焼排気から主として潜熱を給水Ｗに熱交換する手段であって、給水Ｗが常温の上水であれば、効率よく潜熱を給水Ｗに熱交換することができる。この予備加熱された給水Ｗには、給湯用熱交換器５６により温水ＨＭ１の熱が熱交換され、高温の温水ＨＷが得られる。バイパス路６０は、この温水ＨＷに上水Ｗをミキシングする手段であって、図示しないミキシング弁を用いて高温の温水ＨＷを適温化することができる。給湯回路３６の上水Ｗの入側には温度センサ６４、温水ＨＷの出湯側には温度センサ６６が設置され、これらの検出温度Ｔ７、Ｔ８等が出湯温度の制御としてバーナ４６の燃焼制御やバイパス路６０側への給水Ｗとのミキシング比率の制御に用いられる。
【００３６】
追焚回路３８は、温水ＨＭ１の熱を浴槽６８にある浴槽水ＢＷに熱交換し、浴槽水ＢＷを入浴に適する温度に昇温する手段の一例である。この追焚回路３８は追焚用熱交換器７０と、追焚ポンプ７２とを備える。追焚用熱交換器７０は、温水ＨＭ１の熱を浴槽水ＢＷに熱交換する熱交換手段の一例であって、循環路８に高温分配弁６２を介して分岐された循環路８Ｂに設置され、循環路８Ｂを通して温水ＨＭ１が循環する。追焚ポンプ７２は、追焚時、浴槽水ＢＷを浴槽６８から追焚用熱交換器７０を通して浴槽６８に循環させる手段である。追焚回路３８の浴槽６８の出側には温度センサ７４が設置され、その検出温度Ｔ９が追焚制御に用いられる。
【００３７】
この追焚回路３８と給湯回路３６との間には注湯回路７６が接続され、この注湯回路７６は、注湯電磁弁７８を介して給湯回路３６と追焚回路３８とを連結している。注湯電磁弁７８は、上水Ｗ側と浴槽水ＢＷとを絶縁する手段の一例である。
【００３８】
循環路８の設置エリアには温度センサ８０が設置され、この温度センサ８０によって外気温度Ｔ１０が検出される。この温度センサ８０は、請求項１の第１の温度検出手段に対応する。
【００３９】
これら検出温度Ｔ１〜Ｔ１０は制御情報として制御装置８２（図３）に取り込まれ、集熱ポンプ１４、循環ポンプ２６、追焚ポンプ７２の駆動やバーナ４６の燃焼が制御装置８２（図３）の駆動出力によって制御される。
【００４０】
次に、集熱回路６及び循環路８について、図２を参照する。図２は貯湯タンク部分の循環路及び集熱回路の詳細を示している。図２において、図１と同一部分には同一符号を付してある。
【００４１】
循環路８は貯湯タンク４を含んで形成され、貯湯タンク４の底部側に入側、貯湯タンク４の上部側に出側が接続され、温水ＨＭ１を底部側より貯湯タンク４に戻し、貯湯タンク４の上部側から流出させる。
【００４２】
貯湯タンク４には、温水ＨＭ１の水位確認手段として水位確認タンク５が連通管路７により接続され、水位確認タンク５及び貯湯タンク４は通気管１１に連結されて大気に開放されている。貯湯タンク４の温水ＨＭ１は連通管路７を通じて水位確認タンク５に流れ込み、水位確認タンク５内の水位は貯湯タンク４の温水ＨＭ１の水位と同一レベルを呈する。
【００４３】
この水位確認タンク５には補給水を流し込む補給管路１３が接続され、この補給管路１３は上水管路に接続されている。この補給管路１３には補給水電磁弁１７が設置され、この補給水電磁弁１７によって補給水の供給が制御される。補給水には上水Ｗが用いられる。
【００４４】
水位確認タンク５には、底部に連通管路７、天井部に補給管路１３及び通気管１１が接続されているとともに、オーバーフローパイプ１９が接続されている。オーバーフローパイプ１９は、水位確認タンク５の温水ＨＭ１の上限レベルＵＬに設定され、温水ＨＭ１が上限レベルＵＬを超えた際に温水ＨＭ１を流出させる。
【００４５】
この水位確認タンク５には温水ＨＭ１の水位を検出する手段の一例である水位センサ９が設置されている。この水位センサ９には検出電極９Ａ、９Ｂ、９Ｃと共通電極９Ｄが備えられ、温水ＨＭ１の接触により温水ＨＭ１の水位を検出することができ、温水ＨＭ１が検出電極９Ａのみに触れる範囲にあれば低レベルＬＬ、検出電極９Ａ、９Ｂに触れる範囲にあれば高レベルＨＬ、検出電極９Ａ、９Ｂ、９Ｃに触れる範囲にあれば上限レベルＵＬを検出できる。
【００４６】
そこで、温水ＨＭ１が低レベルＬＬを下回ると、補給モードとなり、補給水電磁弁１７を開いて上水Ｗが高レベルＨＬに到達するまで補給される。通常状態では、温水ＨＭ１が低レベルＬＬから高レベルＨＬの範囲に制御される。また、温水ＨＭ１が上限レベルＵＬに到達すると、水位センサ９の上限レベルＵＬの検出出力により、異常レベルと判定する。この判定動作は制御装置８２のＣＰＵ８４（図３）等により実行される。
【００４７】
また、貯湯タンク４の出側には循環路８の近傍に温度センサ４４が設置され、出側の温水ＨＭ１の温度が温度センサ４４で検出される。この実施の形態の場合、太陽熱用熱交換器１２の近傍にも温度センサ４９が設置されている。この温度センサ４９で熱交換温度が検出される。
【００４８】
集熱回路６には、プレッシャータンク２１及びリザーブタンク２３が備えられている。プレッシャータンク２１は集熱回路６に流れる温水ＨＭ２の圧力緩衝であるとともに、リザーブタンク２３と連結部２５により結合されている。この連結部２５を通じ、集熱回路６から温水ＨＭ２をリザーブタンク２３側に逃し、温水ＨＭ２が不足すれば、リザーブタンク２３にある温水ＨＭ２をプレッシャータンク２１に引き込み、集熱回路６に補給する。
【００４９】
次に、制御装置８２について、図３を参照する。図３は制御装置の一例を示している。図３に示す構成は一例であって、斯かる構成に本発明が限定されるものではない。図３において、図１、図２と同一部分には同一符号を付してある。
【００５０】
この制御装置８２は、コンピュータによって構成されており、ＣＰＵ（Central Processing Unit ）８４、ＲＯＭ（Read-Only Memory）８６、ＲＡＭ（Random-Access Memory）８８、タイマ９０、カウンタ９２等を備える。ＣＰＵ８４はＲＯＭ８６にある制御プログラムを実行し、検出温度等を制御情報に用いてその演算等の処理により、制御出力を発生する。ＲＡＭ８８はプログラムの実行エリアを構成する。タイマ９０は計時手段の一例であって、レベル検出時間帯、レベル検出の間隔等の時間制御のための時間情報を生成する。カウンタ９２は、計数可能な検出情報を計数し、また、アナログ情報であってもディジタル化された情報を計数する。
【００５１】
この制御装置８２にはリモコン装置９４が有線又は無線により接続されている。リモコン装置９４は、ユーザの操作装置であって、制御部９６と、操作部９８と、表示部１００とを備え、ユーザの生活エリアに設置される。
【００５２】
制御部９６は、操作部９８からの操作入力を受け、その操作能力に基づく制御情報を制御装置８２に通知する。操作部９８はキーボードやタッチセンサ等で構成される。制御部９６はコンピュータによって構成されており、ＣＰＵ１０２、ＲＯＭ１０４、ＲＡＭ１０６等を備える。ＣＰＵ１０２はＲＯＭ１０４にある制御プログラムを実行し、制御出力を発生する。ＲＡＭ１０６はプログラムの実行エリアを構成する。この制御部９６は制御装置８２と連係し、制御装置８２に対する制御命令を出力し、制御装置８２からの出力情報を受け、制御状態等を表す提示出力を表示部１００に提供する。
【００５３】
表示部１００は制御部９６の表示制御に基づき、制御部９６から提供される提示出力に基づく視認可能な表示を行う。
【００５４】
次に、この暖房・給湯・追焚装置２について、温水ＨＭ１を加熱のための集熱動作、温水ＨＭ１を利用する低温暖房動作、高温暖房動作、給湯動作、浴槽注湯動作、浴槽水追焚動作及び凍結防止動作を説明する。
【００５５】
(1) 太陽熱集熱動作
【００５６】
太陽熱による温水ＨＭ２の温度上昇は、日射量に関係し、その試験結果によれば、冬季でも約３０〔℃〕の上昇が期待できることが確認されている。季節にかかわらず、貯湯タンク４の温水温度は約３０〔℃〕であるため、太陽熱用熱媒である温水ＨＭ２と熱交換する太陽熱用熱交換器１２を備える貯湯タンク４では、冬期でも３０〔℃〕の温度上昇があり、貯湯タンク４の温水温度は３０〔℃〕＋３０〔℃〕で約６０〔℃〕に上昇させることができる。この場合、既述の低温暖房器５２の要求温度が例えば、６０〔℃〕であれば、貯湯タンク４に蓄えられた温水ＨＭ１の熱を低温暖房器５２の放熱に利用できる。夏期であれば、これ以上の熱利用ができることは勿論である。
【００５７】
この集熱回路６に利用できる太陽熱について、季節により日の出、日の入り時刻が変わり、日射のある時間帯も変化する。季節（夏季・冬季・中間期）により集熱ポンプ１４の運転開始時刻及び停止時刻をリモコン装置９４を通して制御装置８２に設定する。季節の判断は、温度センサ８０の検出温度Ｔ１０を用いればよい。
【００５８】
そこで、設定時刻が集熱ポンプ１４の運転開始時刻になると集熱ポンプ１４を運転する。温水ＨＭ２が集熱回路６に循環し、温度センサ２０が集熱パネル１０に入る温水ＨＭ２の温度を検出する。集熱パネル１０は温水ＨＭ２を太陽熱で加熱する手段であるから、日射があれば、集熱パネル１０を通過した温水ＨＭ２の検出温度Ｔ２が上昇する。そこで、Ｔ２＞Ｔ１であれば、太陽熱の集熱有りと判断し、集熱ポンプ１４の運転を継続する。これに対し、Ｔ２≦Ｔ１であれば、集熱パネル１０を通過した温水ＨＭ２の温度が低下したのであるから、太陽熱の集熱無しと判断し、集熱ポンプ１４の運転を停止し、集熱動作を終了する。
【００５９】
この場合、集熱パネル１０においては温度上昇（Ｔ２＞Ｔ１）があれば、その検出温度Ｔ２が温度センサ４４の検出温度Ｔ４より低い場合（Ｔ２＜Ｔ４）には、貯湯タンク４の温水ＨＭ１の熱が温水ＨＭ２に奪われることになり、熱損失を来す。これを防止するため、ソーラー切替弁１６をバイパス路１８側に切り替えて循環させる。この循環は、Ｔ２＞Ｔ４になるまで継続し、Ｔ２＞Ｔ４になれば、ソーラー切替弁１６を太陽熱用熱交換器１２側に切り替え、温水ＨＭ２の熱を貯湯タンク４内の温水ＨＭ１に熱交換を行う。そして、設定時刻が集熱ポンプ１０の停止時刻になれば、集熱ポンプ１０の運転を停止する。
【００６０】
この結果、太陽熱の集熱を温水ＨＭ２に行い、その温水ＨＭ２の熱を温水ＨＭ１に熱交換することにより、貯湯タンク４に温水ＨＭ１を通じて蓄熱することができる。
【００６１】
(2) 低温暖房動作
【００６２】
この低温暖房動作では、低温暖房器５２に循環させて低温化した温水ＨＭ１に貯湯タンク４にある高温の温水ＨＭ１を混合し、低温暖房器５２に要求温度の温水ＨＭ１を循環させる。
【００６３】
(3) 高温暖房動作
【００６４】
高温暖房器５４から運転信号が制御装置８２に入力されると、循環ポンプ２６の運転を開始する。温度センサ４２の検出温度Ｔ３と温度センサ４４の検出温度Ｔ４とを比較し、Ｔ４＞Ｔ３の場合、貯湯タンク切替弁４０を貯湯タンク４側を開状態にする。貯湯タンク４の温水ＨＭ１は、循環ポンプ２６から二次熱交換器３０、一次熱交換器２８に送り込まれる。一次熱交換器２８の出側にある温度センサ４８の検出温度Ｔ５が放熱暖房に適する一定温度として例えば、８０〔℃〕になるようにバーナ４６の燃焼を制御する。なお、貯湯タンク４の温水ＨＭ１が放熱暖房に適する一定温度である例えば、８０〔℃〕であれば、一次熱交換器２８による加熱は行わない。
【００６５】
高温化された温水ＨＭ１は、高温暖房器５４に流れ、放熱を行う。この場合、循環路８、高温分配弁６２に流れた温水ＨＭ１は循環路８Ａに分流されて給湯用熱交換器５６を通り、高温暖房器５４からの戻り温水ＨＭ１と合流し、貯湯タンク４に至る。この場合、循環路８Ａで形成された給湯用熱交換器５６の回路は高温暖房器５４が運転可能になるまでの循環回路及び給湯要求の際に即応可能な給湯用加熱路として使用される。
【００６６】
高温暖房器５４を通過して熱が奪われた温水ＨＭ１と、給湯用熱交換器５６からの戻り温水ＨＭ１とが混合されるが、この混合温水ＨＭ１は温度センサ４２で検出される。この温度センサ４２の検出温度Ｔ３は、貯湯タンク４の出側にある温度センサ４４の検出温度Ｔ４と比較される。Ｔ４＜Ｔ３であれば、貯湯タンク切替弁４０の開度は貯湯タンク４側から分流路２４側へ切り替えられ、貯湯タンク４の温水ＨＭ１の使用を停止する。即ち、温水ＨＭ１による蓄熱を行い、その節減を図る。
【００６７】
(4) 給湯動作
【００６８】
給水口から暖房・給湯・追焚装置２に入った給水Ｗは、温度センサ６４、水量センサ、水制御弁等を経てバイパス路６０の分岐点に至る。バイパス路６０側に流れる給水Ｗはミキシングのために温水ＨＷに混合される。また、二次熱交換器５８を経て給湯用熱交換器５６に流れた給水Ｗは、給湯用熱交換器５６で温水ＨＭ１の熱と熱交換が行われ、温水ＨＷとなってバイパス路６０の分岐点に設置されているミキシング弁を通過する。ミキシング弁の開度は、温度センサ６６の検出温度Ｔ８が設定温度になるように調整され、給湯用熱交換器５６により加熱された高温の温水ＨＷが給水Ｗと混合されて設定温度に調整され、出湯口から出湯される。
【００６９】
温水ＨＭ１の循環動作では、給湯回路３６にある水量センサが流水を感知すると、循環ポンプ２６が運転を開始する。温度センサ４２の検出温度Ｔ３と温度センサ４４の検出温度Ｔ４とが比較される。Ｔ４＞Ｔ３の場合には、貯湯タンク切替弁４０を貯湯タンク４側を開状態にする。貯湯タンク４の温水ＨＭ１は、循環ポンプ２６に吸い込まれ、二次熱交換器３０及び一次熱交換器２８に送り込まれる。これら一次熱交換器２８及び二次熱交換器３０を通過した温水ＨＭ１の温度は温度センサ４８で検出され、その検出温度Ｔ５が一定の温度として例えば、８０〔℃〕になるように、バーナ４６の燃焼制御が行われる。なお、貯湯タンク４の温水ＨＭ１がその一定温度である例えば、８０〔℃〕であれば、バーナ４６による加熱は行わない。
【００７０】
一定温度例えば、８０〔℃〕の温水ＨＭ１は給湯用熱交換器５６で給水Ｗ側との熱交換を行う。例えば、給湯能力を２４号とした場合、その熱量は４１．８６〔ｋＷ〕（３６，０００〔ｋｃａｌ／ｈ〕）である。貯湯タンク４の温水温度が８０〔℃〕で循環ポンプ２６の循環量が約１２〔リットル／ｍｉｎ〕であれば、貯湯タンク４に戻る温水ＨＭ１の温度が約３０〔℃〕で、貯湯タンク４の温水ＨＭ１の全てを給湯熱交換に使用したとすれば、貯湯タンク４内の温水温度は約３０〔℃〕となる。給湯号数が減少すれば、貯湯タンク４に戻る温水ＨＭ１の温度低下が少なく、貯湯タンク４の温水温度は、常に３０〔℃〕以上となる。
【００７１】
また、給湯用熱交換器５６で熱を奪われた温水ＨＭ１の検出温度Ｔ３と温度センサ４４の検出温度Ｔ４とを比較する。Ｔ４＜Ｔ３であれば、貯湯タンク切替弁４０を貯湯タンク４側から分流路２４側へ切り替え、貯湯タンク４の温水ＨＭ１を使用しない。これにより、貯湯タンク４の温水ＨＭ１の使用による熱損失が抑制される。
【００７２】
(5) 浴槽注湯動作
【００７３】
給湯時、注湯電磁弁７８を開くと、給湯回路３６が追焚回路３８に連結され、給湯回路３６から分岐された注湯回路７６に流れる温水ＨＷが追焚用熱交換器７０を経て浴槽６８に注湯される。この場合、追焚ポンプ７２は使用しない。給水Ｗが上水であれば、十分な水圧があるので、温水ＨＷはその水圧を利用して浴槽６８に注湯される。
【００７４】
(6) 浴槽水追焚動作
【００７５】
リモコン装置９４から追焚運転信号が制御装置８２に入力されると、追焚ポンプ７２の運転を開始させる。これにより、浴槽水ＢＷは、追焚回路３８に循環され、追焚用熱交換器７０で温水ＨＭ１の熱が熱交換され、加熱される。温度センサ７４の検出温度Ｔ９が設定温度に達すれば、追焚運転を終了し、追焚ポンプ７２の運転を停止させる。
【００７６】
この場合、追焚運転信号が制御装置８２に入力されると、循環ポンプ２６の運転を開始する。温度センサ４２の検出温度Ｔ３と温度センサ４４の検出温度Ｔ４とが比較され、Ｔ４＞Ｔ３であれば、貯湯タンク切替弁４０を貯湯タンク４側に切り替える。貯湯タンク４の温水ＨＭ１は、循環ポンプ２６に吸い込まれ、二次熱交換器３０及び一次熱交換器２８に送り込まれる。これら一次熱交換器２８及び二次熱交換器３０を通過した温水ＨＭ１の温度は温度センサ４８で検出され、その検出温度Ｔ５が一定の温度として例えば、８０〔℃〕になるように、バーナ４６の燃焼制御が行われる。なお、貯湯タンク４の温水ＨＭ１がその一定温度である例えば、８０〔℃〕であれば、バーナ４６による加熱は行わない。
【００７７】
高温分配弁６２を循環路８Ｂ側にも開き、循環路８Ｂ側に温水ＨＭ１を流し、追焚回路３８と循環路８Ｂとの間で温水ＨＭ１の熱を浴槽水ＢＷに熱交換する。この場合、高温分配弁６２は給湯用熱交換器５６側にも温水ＨＭ１を流す。追焚用熱交換器７０で浴槽水ＢＷに熱を奪われた温水ＨＭ１は、循環路８Ａにある給湯用熱交換器５６を通過した温水ＨＭ１と合流し、貯湯タンク４に戻される。高温分配弁６２から給湯用熱交換器５６を通る循環路８Ａは、給湯要求の際に即応可能な給湯用回路として使用する。
【００７８】
追焚用熱交換器７０で熱を奪われた温水ＨＭ１は、給湯用熱交換器５６を通過した温水ＨＭ１と混合され、その混合温水ＨＭ１の検出温度Ｔ３と検出温度Ｔ４とを比較し、Ｔ４＜Ｔ３であれば、貯湯タンク切替弁４０を貯湯タンク４側から分流路２４側へ切り替え、貯湯タンク４の温水ＨＭ１を使用しない。即ち、温水ＨＭ１による蓄熱を行い、その節減を図る。
【００７９】
(7) 凍結防止動作
【００８０】
この凍結防止動作について、図４、図５、図６及び図７を参照する。図４及び図５は凍結防止動作の処理手順の一例を示し、図６は貯湯タンクにある温水循環、図７は燃焼熱を用いた温水循環の一例を示している。図４及び図５において、ａ、ｂ、ｃ、ｄはフローチャート間の結合部分である。図６及び図７において、図１、図２と同一部分には同一符号を付してある。
【００８１】
この処理手順は、既述の暖房・給湯・追焚装置２の凍結防止動作の手順であるとともに、本発明の凍結防止制御方法及び凍結防止制御プログラムの一例であって、温水ＨＭ１の温度が高い場合と低い場合の処理を含んでいる。
【００８２】
この処理手順は、図４に示すように、温度センサ８０の検出温度が一定温度以下であるか否か即ち外気温の推移を監視し、この実施の形態では、外気温が３〔℃〕未満であるか否かを判定する（ステップＳ１０１）。外気温が３〔℃〕未満であれば（ステップＳ１０１のＹＥＳ）、この外気温の検出温度をデータ記憶手段の一例であるＲＡＭ８８に記憶し（ステップＳ１０２）、循環ポンプ２６を駆動する（ステップＳ１０３）。これにより循環する温水ＨＭ１の温度を例えば温度センサ４４で検出し、この検出温度Ｔ４が所定温度として例えば、２５〔℃〕未満か否かを判定する（ステップＳ１０４）。
【００８３】
検出温度Ｔ４が２５〔℃〕以上であれば、凍結予防に必要な温水ＨＭ１が貯湯タンク４に存在し（ステップＳ１０４のＮＯ）、２５〔℃〕未満であれば、凍結予防に必要な温水ＨＭ１が貯湯タンク４に存在しない（ステップＳ１０４ＹＥＳ）と判断する。なお、凍結防止動作の間、貯湯タンク切替弁４０は循環路８側に切り替え、貯湯タンク４への循環はバイパス路４１を通じ、開閉弁４３の開閉により制御される。
【００８４】
ア) 温水ＨＭ１の利用
【００８５】
温水ＨＭ１が２５〔℃〕以上であれば（ステップＳ１０４のＮＯ）、燃焼熱は不要であり、温水ＨＭ１の循環で凍結防止動作を行い、４分タイマをクリア（ステップＳ１０５）、開閉弁４３を開（ステップＳ１０６）、貯湯タンク切替弁４０を循環側に切替える（ステップＳ１０７）。これにより、貯湯タンク４にある温水ＨＭ１の循環路８への循環が可能となる。この実施の形態では、４分タイマは、凍結予防のための温水循環時間として一定時間例えば、４〔分〕を設定する手段の一例である。
【００８６】
この切替え操作のため、所定時間例えば、１５〔秒〕の経過を待ち（ステップＳ１０８）、所定時間例えば、４〔分〕経過前であるか否かを判定し（ステップＳ１０９：図５）、４〔分〕経過前であれば（ステップＳ１０９のＹＥＳ）、開閉弁４３を開（ステップＳ１１０）、貯湯タンク切替弁４０を循環路８側に維持し（ステップＳ１１１）、温度センサ４２の検出温度Ｔ３により、温水ＨＭ１が２５〔℃〕以上であるかを確認する（ステップＳ１１２）。この場合、４〔分〕が経過していれば（ステップＳ１０９のＮＯ）、ステップＳ１１７に移行する。
【００８７】
温水ＨＭ１が２５〔℃〕以上でなければ（ステップＳ１１２のＮＯ）、ステップＳ１０９に戻り、温水ＨＭ１が２５〔℃〕以上であれば（ステップＳ１１２のＹＥＳ））、貯湯タンク切替弁４０を循環側（ステップＳ１１３）、開閉弁４３を閉に切り替える（ステップＳ１１４）。各温度センサ４２、４８、５０の検出温度Ｔ３、Ｔ５、Ｔ６が所定温度例えば、２０〔℃〕以上であるかを判定し（ステップＳ１１５）、これら全てが２０〔℃〕以上でなければ（ステップＳ１１５のＮＯ）、ステップＳ１０９に戻り、ステップＳ１０９〜ステップＳ１１５の処理を再度実行する。
【００８８】
また、これらの検出温度Ｔ３、Ｔ５、Ｔ６が２０〔℃〕以上であれば（ステップＳ１１５のＹＥＳ）、所定時間である既述の４〔分〕が経過したかを判定し（ステップＳ１１６）、４〔分〕が経過していなければ（ステップＳ１１６のＮＯ）、ステップＳ１１３に戻る。４〔分〕が経過していれば（ステップＳ１１６のＹＥＳ）、循環ポンプ２６の動作を停止し（ステップＳ１１７）、循環ポンプ２６に設定された一定の動作停止時間が経過したか否かを判定し（ステップＳ１１８）、動作停止時間が経過していれば（ステップＳ１１８のＹＥＳ）、ステップＳ１０１（図４）に戻る。また、動作停止時間が経過していなければ（ステップＳ１１８のＮＯ）、温度低下を判定し（ステップＳ１１９）、温度低下がなければ（ステップＳ１１９のＮＯ）、ステップＳ１１８に戻り、温度低下があれば（ステップＳ１１９のＹＥＳ）、ステップＳ１０１に戻る。
【００８９】
このように、外気温度が凍結予想温度例えば、３〔℃〕以下に低下し、貯湯タンク４にある温水ＨＭ１が所定温度以上であれば、図６に示すように、循環路８に温水ＨＭ１を循環させ、循環路８、熱交換器５６を介して給湯回路３６、熱交換器７０を介して追焚回路３８を保温し、凍結を防止できる。
【００９０】
イ) 燃焼熱の利用
【００９１】
また、温度センサ４４の検出温度Ｔ４が２５〔℃〕未満（Ｔ４＜２５〔℃〕）であれば（ステップＳ１０４のＹＥＳ）、開閉弁４３を開（ステップＳ１２０）、貯湯タンク切替弁４０を循環路８側に切り替える（ステップＳ１２１）。これにより、バーナ４６の燃焼許可（高温例えば、６０〔℃〕設定）（ステップＳ１２２）となる。そこで、各温度センサ４４、４９の検出温度Ｔ４、Ｔ１１が一定温度例えば、９〔℃〕以上であるか、かつ、所定時間例えば、１５〔秒〕経過したかを判定し（ステップＳ１２３）、各温度センサ４４、４９の検出温度Ｔ４、Ｔ１１が９〔℃〕以上でなければ、又は１５〔秒〕経過していなければ（ステップＳ１２３のＮＯ）、ステップＳ１２０に戻り、各温度センサ４４、４９の検出温度Ｔ４、Ｔ１１が９〔℃〕以上、かつ、１５〔秒〕経過していれば（ステップＳ１２３のＹＥＳ）、燃焼許可（高温例えば、６０〔℃〕設定）（ステップＳ１２４：図５）となる。貯湯タンク切替弁４０を循環路８側にし（ステップＳ１２５）、開閉弁４３を閉（ステップＳ１２６）、温度センサ４２の検出温度Ｔ３即ち、温水ＨＭ１が２５〔℃〕以上であるかを確認する（ステップＳ１２７）。温水ＨＭ１が２５〔℃〕以上でなければ（ステップＳ１２７のＮＯ）、ステップＳ１２４に戻り、温水ＨＭ１が２５〔℃〕以上であれば（ステップＳ１２７のＹＥＳ）、燃焼禁止とする（ステップＳ１２８）。
【００９２】
そして、４〔分〕タイマをクリアとし（ステップＳ１２９）、４〔分〕経過を確認し（ステップＳ１３０）、４〔分〕が経過していれば（ステップＳ１３０のＹＥＳ）、温度センサ４２の検出温度Ｔ３が一定温度例えば、５〔℃〕以上かを確認する（ステップＳ１３１）。５〔℃〕以上でなければ（ステップＳ１３１のＮＯ）、ステップＳ１２０に戻り、また、５〔℃〕以上であれば（ステップＳ１３１のＹＥＳ）、温度センサ４２、４８、５０の検出温度Ｔ３、Ｔ５、Ｔ６が所定温度例えば、２０〔℃〕以上であるかを判定し（ステップＳ１３２）、これら全てが２０〔℃〕以上でなければ（ステップＳ１３２のＮＯ）、ステップＳ１２４に戻り、ステップＳ１２４〜ステップＳ１３２の処理を再度実行する。
【００９３】
また、これらの検出温度Ｔ３、Ｔ５、Ｔ６が２０〔℃〕以上であれば（ステップＳ１３２のＹＥＳ）、循環ポンプ２６の動作の停止（ステップＳ１１７）に移行する。
【００９４】
このように、外気温度が凍結予想温度例えば、３〔℃〕以下に低下し、貯湯タンク４にある温水ＨＭ１が所定温度未満であれば、図７に示すように、バーナ４６による燃焼熱を熱交換器２８で熱交換した温水ＨＭ１を循環路８に循環させ、循環路８、熱交換器５６を介して給湯回路３６、熱交換器７０を介して追焚回路３８を保温し、凍結を防止できる。
【００９５】
上記実施の形態の利点や効果は以下の通りである。
【００９６】
(1) 熱媒等の凍結予防運転に燃焼熱を熱媒に熱交換して循環させると、燃料ガス等の燃料を消費し不経済であるが、上記実施の形態では斯かる課題を解決することができる。燃料ガスの消費等、燃料消費量を抑制できる。
【００９７】
(2) 暖房回路３２、３４を接続した循環路８に貯湯タンク４が接続されているため、太陽熱で温められた温水ＨＭ１を循環路８に循環させ、燃料ガスを燃焼せずに凍結予防をすることができる。
【００９８】
(3) 貯湯タンク４に温水ＨＭ１があっても、凍結予防に必要な熱量がない場合即ち、温水ＨＭ１の温度が低い場合には、貯湯タンク４の温水ＨＭ１を利用しない回路に切り替え、燃焼熱で加熱した温水ＨＭ１に熱交換する。この場合、貯湯タンク４の温水ＨＭ１の凍結を予防するため、一定時間だけ、貯湯タンク４側に加熱した温水ＨＭ１を循環させる回路に切替え、その温水ＨＭ１を循環する制御を行う。斯かる構成によれば、貯湯タンク４の温水温度が低い場合、貯湯タンク４の凍結予防を行うことができる。
【００９９】
〔他の実施の形態〕
【０１００】
(1) 上記実施の形態では、高温水分配式の暖房給湯用熱源機の暖房回路に集熱回路６を接続し、太陽熱を熱源に利用し、太陽熱との熱交換により得られた高温水を給湯、低温暖房にも利用しているが、本発明はこのような熱源に太陽熱を利用するものに限定されない。上記実施の形態は一例であって、太陽熱に代え燃焼熱やエンジンの排熱を熱源に用いてもよい。
【０１０１】
(2) 上記実施の形態では、熱媒体として温水ＨＭ１、ＨＭ２を利用したが、温水以外の熱媒流体を用いてもよい。
【０１０２】
(3) 上記実施の形態では、貯湯タンク４にある温水ＨＭ１の温度を検出する温度センサ４４を貯湯タンク４外の循環路８側に設置しているが、循環路８への貯湯タンク４内の出口近傍に設置して温水ＨＭ１の温度を検出してもよい。
【０１０３】
以上説明したように、本発明の最も好ましい実施の形態等について説明したが、本発明は、上記記載に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載され、又は明細書に開示された発明の要旨に基づき、当業者において様々な変形や変更が可能であることは勿論であり、斯かる変形や変更が、本発明の範囲に含まれることは言うまでもない。
【産業上の利用可能性】
【０１０４】
本発明は、太陽熱や燃焼熱を熱源に用いた給湯装置や、暖房・給湯・追焚装置等の熱源装置に広く利用できる。
【符号の説明】
【０１０５】
２ 暖房・給湯・追焚装置
４ 貯湯タンク
６ 集熱回路
８ 循環路
２４ 分流路
３２ 低温暖房回路
４０ 貯湯タンク切替弁
４２、４４、４８、５０ 温度センサ
８０ 温度センサ
８２ 制御装置
【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱媒を上水に熱交換する熱交換手段を備える熱源装置であって、
熱媒を溜める貯留手段と、
外気温度を検出する第１の温度検出手段と、
熱媒温度を検出する第２の温度検出手段と、
前記第１の温度検出手段の検出温度が凍結防止温度以下であって、前記第２の温度検出手段の検出温度が所定温度以上である場合、前記熱媒を前記貯留手段から循環路に循環させる制御手段と、
を備えることを特徴とする熱源装置。
【請求項２】
熱媒を上水に熱交換する熱交換手段を備える暖房装置であって、
熱媒を溜める貯留手段と、
外気温度を検出する第１の温度検出手段と、
熱媒温度を検出する第２の温度検出手段と、
前記第１の温度検出手段の検出温度が凍結防止温度以下であり、前記第２の温度検出手段の検出温度が所定温度以上である場合、前記熱媒を前記貯留手段から循環路に循環させる制御手段と、
を備えることを特徴とする暖房装置。
【請求項３】
熱媒を上水に熱交換する熱交換手段を備える熱源装置又は暖房装置の凍結防止制御方法であって、
熱媒を貯留手段に溜めるステップと、
外気温度を検出するステップと、
熱媒温度を検出するステップと、
検出された外気温度が凍結防止温度以下であり、前記貯留手段の熱媒温度が所定温度以上である場合、前記熱媒を前記貯留手段から循環路に循環させるステップと、
を含むことを特徴とする凍結防止制御方法。
【請求項４】
熱媒を上水に熱交換する熱交換手段を備える熱源装置又は暖房装置に搭載されたコンピュータで実行する凍結防止制御プログラムであって、
外気温度を表す温度情報を取得する機能と、
熱媒温度を表す温度情報を取得する機能と、
外気温度が凍結防止温度以下であり、熱媒温度が所定温度以上である場合、前記熱媒を貯留手段から循環路に循環させる制御機能と、
を前記コンピュータに実行させる凍結防止制御プログラム。
【請求項１】
熱媒を上水に熱交換する熱交換手段を備える熱源装置であって、
熱媒を溜める貯留手段と、
外気温度を検出する第１の温度検出手段と、
熱媒温度を検出する第２の温度検出手段と、
前記第１の温度検出手段の検出温度が凍結防止温度以下であって、前記第２の温度検出手段の検出温度が所定温度以上である場合、前記熱媒を前記貯留手段から循環路に循環させる制御手段と、
を備えることを特徴とする熱源装置。
【請求項２】
熱媒を上水に熱交換する熱交換手段を備える暖房装置であって、
熱媒を溜める貯留手段と、
外気温度を検出する第１の温度検出手段と、
熱媒温度を検出する第２の温度検出手段と、
前記第１の温度検出手段の検出温度が凍結防止温度以下であり、前記第２の温度検出手段の検出温度が所定温度以上である場合、前記熱媒を前記貯留手段から循環路に循環させる制御手段と、
を備えることを特徴とする暖房装置。
【請求項３】
熱媒を上水に熱交換する熱交換手段を備える熱源装置又は暖房装置の凍結防止制御方法であって、
熱媒を貯留手段に溜めるステップと、
外気温度を検出するステップと、
熱媒温度を検出するステップと、
検出された外気温度が凍結防止温度以下であり、前記貯留手段の熱媒温度が所定温度以上である場合、前記熱媒を前記貯留手段から循環路に循環させるステップと、
を含むことを特徴とする凍結防止制御方法。
【請求項４】
熱媒を上水に熱交換する熱交換手段を備える熱源装置又は暖房装置に搭載されたコンピュータで実行する凍結防止制御プログラムであって、
外気温度を表す温度情報を取得する機能と、
熱媒温度を表す温度情報を取得する機能と、
外気温度が凍結防止温度以下であり、熱媒温度が所定温度以上である場合、前記熱媒を貯留手段から循環路に循環させる制御機能と、
を前記コンピュータに実行させる凍結防止制御プログラム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１１−２３７０８３（Ｐ２０１１−２３７０８３Ａ）
【公開日】平成２３年１１月２４日（２０１１．１１．２４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１０７８０２（Ｐ２０１０−１０７８０２）
【出願日】平成２２年５月９日（２０１０．５．９）
【出願人】（０００１７０１３０）高木産業株式会社 (87)
【出願人】（００００００２８４）大阪瓦斯株式会社 (2,453)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１１月２４日（２０１１．１１．２４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年５月９日（２０１０．５．９）
【出願人】（０００１７０１３０）高木産業株式会社 (87)
【出願人】（００００００２８４）大阪瓦斯株式会社 (2,453)
【Ｆターム（参考）】
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