特許 7151205 暖房熱源機

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2022-10-03

(45)【発行日】2022-10-12

(54)【発明の名称】暖房熱源機

(51)【国際特許分類】

   F24D 3/00 20220101AFI20221004BHJP

【ＦＩ】

F24D3/00 X

【請求項の数】 7

(21)【出願番号】P 2018117731

(22)【出願日】2018-06-21

(65)【公開番号】P2019219120

(43)【公開日】2019-12-26

【審査請求日】2021-05-13

(73)【特許権者】

【識別番号】000004709

【氏名又は名称】株式会社ノーリツ

(74)【代理人】

【識別番号】110001195

【氏名又は名称】弁理士法人深見特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】三宅 正浩

(72)【発明者】

【氏名】若竹 孝史

【審査官】河野 俊二

(56)【参考文献】

【文献】欧州特許出願公開第０２９４０３９１（ＥＰ，Ａ１）

【文献】特開平１０－００９５９４（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１０／００２４４４９（ＵＳ，Ａ１）

【文献】韓国登録特許第１０－１０１７４９２（ＫＲ，Ｂ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｆ２４Ｄ ３／００

Ｆ２４Ｈ １／１０

Ｆ２４Ｈ １５／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

暖房装置に対して液状の熱媒体を循環供給するための暖房熱源機であって、
前記熱媒体を加熱するための熱源と、
前記熱源の作動により生じた熱量によって通流する前記熱媒体を加熱する熱交換器と、
前記熱媒体の循環経路を形成するための循環ポンプと、
前記循環ポンプの作動時に、前記熱交換器を含む一方で前記暖房装置を迂回する第１の循環経路と、前記熱交換器及び前記暖房装置の両方を含む前記熱媒体の第２の循環経路とを切替えるための切替機構と、
前記熱媒体の温度を検出する温度検出器と、
前記熱源、前記循環ポンプ、及び、前記切替機構の動作を制御する制御器とを備え、
前記制御器は、前記暖房装置の運転オフ期間において、前記温度検出器による検出温度の低下に応じて前記循環ポンプを作動させて凍結予防運転を行う際に、前記第１の循環経路が形成され、かつ、前記熱源が作動した状態で前記熱媒体を循環させる第１の循環運転の後に、前記第２の循環経路を形成して前記熱媒体を循環させる第２の循環運転を実行し、
前記制御器は、前記第２の循環運転において前記熱源を停止するとともに、循環した前記熱媒体の前記検出温度が予め定められた終了判定温度よりも高い場合に、前記循環ポンプを停止して前記凍結予防運転を終了し、
前記第１の循環運転は、前記検出温度が、前記終了判定温度よりも高い加熱終了温度以上となるまで継続される、暖房熱源機。

【請求項2】

暖房装置に対して液状の熱媒体を循環供給するための暖房熱源機であって、
前記熱媒体を加熱するための熱源と、
前記熱源の作動により生じた熱量によって通流する前記熱媒体を加熱する熱交換器と、
前記熱媒体の循環経路を形成するための循環ポンプと、
前記循環ポンプの作動時に、前記熱交換器を含む一方で前記暖房装置を迂回する第１の循環経路と、前記熱交換器及び前記暖房装置の両方を含む前記熱媒体の第２の循環経路とを切替えるための切替機構と、
前記熱媒体の温度を検出する温度検出器と、
前記熱源、前記循環ポンプ、及び、前記切替機構の動作を制御する制御器とを備え、
前記制御器は、前記暖房装置の運転オフ期間において、前記温度検出器による検出温度の低下に応じて前記循環ポンプを作動させて凍結予防運転を行う際に、前記第１の循環経路が形成され、かつ、前記熱源が作動した状態で前記熱媒体を循環させる第１の循環運転の後に、前記第２の循環経路を形成して前記熱媒体を循環させる第２の循環運転を実行し、
前記制御器は、前記凍結予防運転時において、前記第１の循環運転の前に、前記第２の循環経路が形成され、かつ、前記熱源を停止した状態で前記熱媒体を循環させる予備循環運転をさらに実行し、
前記制御器は、前記予備循環運転において、循環した前記熱媒体の前記検出温度が予め定められた加熱開始温度よりも高い場合には、前記第１の循環運転を実行することなく前記凍結予防運転を終了する、暖房熱源機。

【請求項3】

前記第２の循環運転において、循環した前記熱媒体の前記検出温度が予め定められた終了判定温度よりも高い場合には、前記循環ポンプを停止して前記凍結予防運転が停止され、
前記第１の循環運転は、前記検出温度が、前記終了判定温度よりも高い加熱終了温度以上となるまで継続され、
前記制御器は、前記第１の循環運転の前における前記温度検出器の検出温度と、前記凍結予防運転における前記暖房装置での前記熱媒体の目標温度と、前記第１の循環経路による前記熱媒体の第１の保有量及び前記第２の循環経路による前記熱媒体の第２の保有量とに基づいて算出された加熱目標温度に従って、前記第１の循環運転における前記加熱終了温度を設定する、請求項２記載の暖房熱源機。

【請求項4】

前記制御器は、一連の前記予備循環運転、前記第１の循環運転及び前記第２の循環運転における、前記予備循環運転での前記温度検出器の第１の検出温度と、前記第１の循環運転の終了後かつ前記第２の循環運転の開始前での前記温度検出器の第２の検出温度と、前記第２の循環運転の終了時での前記温度検出器の第３の検出温度と、予め求められた前記第１の保有量とに基づいて、前記第２の保有量を推定し、
前記制御器は、過去に推定された前記第２の保有量を用いて算出された前記加熱目標温度に従って、前記第１の循環運転における前記加熱終了温度を設定する、請求項３記載の暖房熱源機。

【請求項5】

前記加熱終了温度は、前記熱交換器で結露が生じない前記熱媒体の温度範囲に対応して予め定められた基準温度よりも前記加熱目標温度が低い場合には前記基準温度と同等に設定される一方で、前記加熱目標温度が前記基準温度よりも高い場合には前記加熱目標温度と同等に設定される、請求項３又は４に記載の暖房熱源機。

【請求項6】

前記第２の循環運転において、循環した前記熱媒体の前記検出温度が前記終了判定温度よりも低い場合には、前記循環ポンプの作動を継続して再び前記第１の循環運転が実行される、請求項１及び３～５のいずれか１項に記載の暖房熱源機。

【請求項7】

暖房装置に対して液状の熱媒体を循環供給するための暖房熱源機であって、
前記熱媒体を加熱するための熱源と、
前記熱源の作動により生じた熱量によって通流する前記熱媒体を加熱する熱交換器と、
前記熱媒体の循環経路を形成するための循環ポンプと、
前記循環ポンプの作動時に、前記熱交換器を含む一方で前記暖房装置を迂回する第１の循環経路と、前記熱交換器及び前記暖房装置の両方を含む前記熱媒体の第２の循環経路とを切替えるための切替機構と、
前記熱媒体の温度を検出する温度検出器と、
前記熱源、前記循環ポンプ、及び、前記切替機構の動作を制御する制御器とを備え、
前記制御器は、前記暖房装置の運転オフ期間において、前記温度検出器による検出温度の低下に応じて前記循環ポンプを作動させて凍結予防運転を行う際に、前記第１の循環経路が形成され、かつ、前記熱源が作動した状態で前記熱媒体を循環させる第１の循環運転の後に、前記第２の循環経路を形成して前記熱媒体を循環させる第２の循環運転を実行し、
前記制御器は、前記第１の循環運転から、前記熱源の作動を維持して前記第２の循環運転に移行した後に、前記第２の循環運転において循環した前記熱媒体の前記検出温度が予め定められた終了判定温度よりも高くなると、前記循環ポンプ及び前記熱源を停止して前記凍結予防運転を終了する、暖房熱源機。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は暖房熱源機に関し、より特定的には、循環式の暖房熱源機に関する。

【背景技術】

【0002】

循環ポンプの作動によって形成される循環経路によって、燃焼加熱後の湯を熱媒体として暖房装置へ供給する構成の湯循環式暖房装置が、特開平５－５５３１号公報（特許文献１）に記載されている。特許文献１には、運転スイッチオフ時には凍結防止モードに移行して、循環経路内の水温が低下すると微加熱した湯を循環させる制御が記載されている。更に、特許文献１には、凍結防止モードにおいて、微量燃焼制御が長時間継続することを回避する制御が記載されている。

【0003】

又、特許３０９８４０７号公報（特許文献２）には、温水循環式ボイラにおいて、戻り温水温度の低下による熱交換器への結露付着を防止するために、戻り温度センサが、結露が発生する所定温度以下を所定時間継続して検知した場合に、燃焼装置による燃焼量を増加させる制御が記載されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開平５－５５３１号公報

【文献】特許３０９８４０７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

特許文献１のような循環構成の暖房装置では、凍結予防のための燃焼運転時（以下、「凍結予防運転」とも称する）において、暖房装置との間で循環する熱媒体の温度は、熱交換器を通過する流体の温度と同等である。従って、熱媒体の温度が低いと、熱交換器での結露によりドレンが発生する。当該ドレンが蒸発せずに残存すると凍結する虞があるが、特許文献１のような微小燃焼の下では、ドレン発生が大量になることが懸念される。

【0006】

一方で、特許文献１にも記載されるように、凍結予防運転は、ユーザによる暖房装置の運転オフ期間中に、温度低下に応じて自動的に起動されることが一般的である。このため、凍結予防運転において熱媒体の温度が上昇し過ぎると、暖房装置側での温度上昇量が過度となることで、暖房運転をオフしているユーザに対して違和感を生じさせることが懸念される。

【0007】

本発明はこのような問題点を解決するためになされたものであって、本発明の目的は、暖房装置に対して熱媒体を循環供給する暖房熱源機において、暖房装置側で過度の温度上昇を生じさせることなく、熱源機内の結露発生を防止することが可能な凍結予防運転を実現することである。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本発明のある局面では、暖房装置に対して液状の熱媒体を循環供給するための暖房熱源機は、熱媒体を加熱するための熱源と、熱媒体の循環経路を形成するための循環ポンプと、熱交換器と、切替機構と、温度検出器と、制御器とを備える。熱交換器は、熱源の作動により生じた熱量によって通流する熱媒体を加熱する。切替機構は、循環ポンプの作動時に、熱交換器を含む一方で暖房装置を迂回する第１の循環経路と、熱交換器及び暖房装置の両方を含む熱媒体の第２の循環経路とを切替える。温度検出器は、熱媒体の温度を検出する。制御器は、熱源、循環ポンプ、及び、切替機構の動作を制御する。制御器は、暖房装置の運転オフ期間において、温度検出器による検出温度の低下に応じて循環ポンプを作動させて凍結予防運転を行う際に、第１の循環経路が形成され、かつ、熱源が作動した状態で熱媒体を循環させる第１の循環運転の後に、第２の循環経路を形成して熱媒体を循環させる第２の循環運転を実行する。

【発明の効果】

【0009】

本発明によれば、凍結予防運転において、熱媒体が暖房装置を迂回する第１の循環経路を形成した状態で熱源の作動により熱媒体を加熱した後に、暖房装置を含む第２の循環経路を形成して暖房装置に熱媒体を通流させるので、暖房装置を通流する熱媒体温度よりも高い温度まで加熱した熱媒体が熱交換器を通流する期間を設けることができる。この結果、暖房装置側で過度の温度上昇を生じさせることなく、熱源機内の結露発生を防止することが可能な凍結予防運転を実現することができる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】本発明の実施の形態に従う暖房熱源機が適用された給湯システム１００の概略構成図である。

【図2】図１に示された暖房回路（暖房熱源機）と暖房装置との間の接続関係を説明するブロック図である。

【図3】実施の形態１に係る暖房熱源機による凍結予防運転の制御処理を示すフローチャートである。

【図4】図３の制御処理に伴う暖房熱源機の動作状態の遷移を説明するための図表である。

【図5】実施の形態２に係る暖房熱源機による凍結予防運転の制御処理を示す第１のフローチャートである。

【図6】実施の形態２に係る暖房熱源機による凍結予防運転の制御処理を示す第２のフローチャートである。

【図7】図５及び図６の制御処理に伴う暖房熱源機の動作状態の遷移を説明するための図表である。

【図8】実施の形態３に係る暖房熱源機による凍結予防運転の制御処理を示すフローチャートである。

【図9】図８の制御処理に伴う暖房熱源機の動作状態の遷移を説明するための図表である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

以下に、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。なお、以下では図中の同一又は相当部分には同一符号を付してその説明は原則的に繰返さないものとする。

【0012】

［実施の形態１］
図１は、本発明の実施の形態に従う暖房熱源機が適用された給湯システム１００の概略構成図である。

【0013】

図１を参照して、給湯システム１００は、給湯回路１０１と、追焚回路１０２と、暖房回路１０３と、コントローラ３００とを備える。給湯回路１０１は、カラン１０５や図示しないシャワー等の給湯栓の開栓時に出湯するように構成される。追焚回路１０２は、図示しない浴槽内の湯を加熱循環するように構成される。暖房回路１０３は、図２に示される暖房装置に対して液状の熱媒体である温水を循環供給するように構成される。コントローラ３００は、たとえば、マイクロコンピュータによって構成される。

【0014】

追焚回路１０２は、浴槽水吸入口１９１及び浴槽水吐出口１９２の間に、浴槽内の湯を加熱循環するための追焚循環経路を形成するように構成される。浴槽水吸入口１９１及び浴槽水吐出口１９２は、浴槽内に配置された浴槽アダプタ（図示せず）に設けられた開口部と、配管を経由してそれぞれ接続される。暖房回路１０３から熱媒体を受ける暖房装置は、暖房戻口３０２と暖房出力口（低温）３０４との間、又は、暖房戻口３０２及び暖房出力口（高温）３０６との間に接続される。

【0015】

以下、順に、給湯回路１０１、追焚回路１０２及び暖房回路１０３の構成について説明する。

【0016】

給湯回路１０１は、缶体１０に格納された、一次熱交換器１１ａ、二次熱交換器２１ａ及び燃焼バーナ３０ａを含む。給湯回路１０１は、さらに、入水管５０と、バイパス管６０と、出湯管７０とを含む。

【0017】

入水管５０には、水道水等が給水される。入水管５０及び出湯管７０の間にはバイパス管６０が配置される。入水管５０には、バイパス管６０への分流を制御するための分配弁８０が介挿接続される。分配弁８０の開度に応じて、給水量の一部が入水管５０からバイパス管６０へ分流される。

【0018】

さらに、入水管５０には、温度センサ１１０及び流量センサ１５０が配置される。温度センサ１１０は、入水温度を検出する。流量センサ１５０は、分配弁８０よりも下流側（缶体側）に配置されており、缶体１０を通過する流量（缶体流量）を検出する。

【0019】

入水管５０の水は、まず二次熱交換器２１ａによって予熱された後、一次熱交換器１１ａにおいて主加熱される。一次熱交換器１１ａ及び二次熱交換器２１ａによって所定温度まで加熱された湯は、出湯管７０から出湯される。

【0020】

出湯管７０は、合流部７５においてバイパス管６０と接続される。したがって、給湯システム１００からは、缶体１０から出力された高温水と、バイパス管６０からの低温水とを混合した適温の湯が、台所や浴室等の給湯栓や、図示しない風呂への注湯回路などの所定の給湯箇所に供給される。

【0021】

出湯管７０には、流量調整弁９０及び温度センサ１２０，１３０が設けられる。温度センサ１２０は、出湯管７０のバイパス管６０との合流部７５よりも上流側（缶体側）に配置されて、缶体１０からの出力湯温を検出する。温度センサ１３０は、合流部７５よりも下流側（出湯側）に設けられて、バイパス管６０からの水が混合された後の出湯温度Ｔｈを検出する。流量調整弁９０は、出湯流量を制御するために設けられる。温度センサ１１０，１２０，１３０は、たとえば、サーミスタによって構成される。

【0022】

缶体１０において、燃焼バーナ３０ａからは、燃料ガスと、送風ファン４０によって供給される燃焼用空気との混合気が出力される。図示しない点火装置によって混合気が着火されることにより、燃料ガスが燃焼されて火炎が生じる。燃焼バーナ３０ａからの火炎によって生じる燃焼熱は、缶体１０内で一次熱交換器１１ａ及び二次熱交換器２１ａへ与えられる。

【0023】

一次熱交換器１１ａは、燃焼バーナ３０ａによる燃焼ガスの顕熱（燃焼熱）により入水を熱交換によって加熱する。二次熱交換器２１ａは、燃焼バーナ３０ａからの燃焼排ガスの潜熱によって通流された水を熱交換によって加熱する。缶体１０の燃焼ガスの流れ方向下流側には、熱交換後の燃焼排ガスを排出処理するための排気経路１５が設けられる。このように、缶体１０では、燃焼バーナ３０ａでの燃焼による発生熱量により、一次熱交換器１１ａ及び二次熱交換器２１ａで、入水管５０から供給された水を加熱する。

【0024】

燃焼バーナ３０ａへのガス供給管３１には、元ガス電磁弁３２、ガス比例弁３３及び、能力切換弁３５ａ～３５ｃが配置される。元ガス電磁弁３２は、燃焼バーナ３０ａへの燃料ガスの供給をオンオフする機能を有する。ガス供給管３１のガス流量は、ガス比例弁３３の開度に応じて制御される。能力切換弁３５ａ～３５ｃは、複数の燃焼バーナ３０ａのうちの、燃料ガスの供給対象となるバーナ本数（バーナ燃焼本数）を切換えるために開閉制御される。

【0025】

次に、追焚回路１０２を含む、給湯システム１００における浴槽への給湯に関連した構成について説明する。なお、以下では、浴槽に対する給湯を「注湯」と表記する一方で、浴槽以外の給湯栓（カラン１０５等）への給湯を、単に「給湯」と表記することとする。

【0026】

給湯システム１００は、出湯管７０から分岐して浴槽（図示せず）へ給湯するための注湯管１８０をさらに備える。注湯管１８０は、出湯管７０から流量調整弁９０を経由して分岐される。さらに、注湯管１８０には、注湯電磁弁２１０及び逆止弁２２０が介挿接続される。注湯管１８０は、後程説明する風呂戻り配管１９０と、合流部１８５で連結される。

【0027】

コントローラ３００による注湯電磁弁２１０の開閉制御によって、給湯回路１０１から浴槽へ注湯するための経路の形成／遮断を制御することができる。

【0028】

追焚回路１０２は、風呂戻り配管１９０と、風呂往き配管１９５と、追焚循環ポンプ４００と、風呂熱交換器４１０とを含む。

【0029】

風呂戻り配管１９０は、浴槽水吸入口１９１と追焚循環ポンプ４００の吸入口との間に設けられる。追焚循環ポンプ４００の吐出側は、風呂熱交換器４１０の一方端と接続される。風呂熱交換器４１０の他方端は、風呂往き配管１９５によって、浴槽水吐出口１９２と連結される。

【0030】

追焚運転時には、追焚循環ポンプ４００が作動することにより、浴槽水吸入口１９１から給湯システム１００へ浴槽内の湯が吸入される。そして、吸入された湯が、風呂戻り配管１９０、追焚循環ポンプ４００、風呂熱交換器４１０及び風呂往き配管１９５を経由して、浴槽水吐出口１９２から浴槽内に戻される追焚循環経路が形成される。追焚循環経路において、風呂熱交換器４１０の入力側及び出力側には、温度センサ３７４及び３７２がそれぞれ設けられる。

【0031】

追焚運転時には、暖房回路１０３の熱動弁３３０が開放される。これにより、後述する暖房回路１０３で加熱された熱媒体が、風呂熱交換器４１０を通流する。この結果、追焚循環経路の湯が、風呂熱交換器４１０によって加熱されることによって、浴槽内の湯温を上昇させることができる。

【0032】

さらに、風呂戻り配管１９０は、合流部１８５において、注湯管１８０と連結される。これにより、注湯電磁弁２１０が開放されると、給湯回路１０１からの湯が、注湯管１８０を経由して合流部１８５に供給される。注湯運転時には、追焚循環ポンプ４００が停止されているため、供給された湯は、風呂戻り配管１９０及び風呂往き配管１９５をそれぞれ経由して、浴槽水吸入口１９１及び浴槽水吐出口１９２の両方から、浴槽内に供給される。

【0033】

次に、給湯システム１００内の暖房回路１０３について説明する。
暖房回路１０３は、暖房運転時に、暖房戻口３０２と暖房出力口（低温）３０４との間、及び、暖房戻口３０２と暖房出力口（高温）３０６との間のそれぞれに、熱媒体（代表的には、温水）の循環経路を形成するように構成される。暖房回路１０３は、本実施の形態に係る暖房熱源機の一実施例に相当する。

【0034】

図２は、暖房回路１０３（暖房熱源機）と暖房装置との間の接続関係を説明するブロック図である。

【0035】

図２を参照して、暖房戻口３０２及び暖房出力口（高温）３０６の間には、高温暖房端末５００が接続される。高温暖房端末５００は、高温暖房装置５１０及び開閉弁５２０を有する。開閉弁５２０の開閉は、高温暖房端末５００のコントローラ（図示せず）によって制御される。

【0036】

開閉弁５２０は、高温暖房装置５１０の作動時、及び、後述の凍結予防運転時に開放される。開閉弁５２０が開放されると、高温暖房装置５１０及び暖房回路１０３の間に、暖房戻口３０２と暖房出力口（高温）３０６を経由した、熱媒体の循環供給経路が形成される。たとえば、高温暖房装置５１０は、暖房回路１０３からの熱媒体によって加熱された温風を出力する、ルームヒーターによって構成される。

【0037】

暖房戻口３０２と、複数の暖房出力口（低温）３０４との間には、複数の低温暖房端末６００が接続される。複数の暖房出力口（低温）３０４の各々には、コントローラ３００からの指令に応じて開閉制御される端末熱動弁３０５が設けられる。

【0038】

各低温暖房端末６００は、低温暖房装置６１０及び開閉弁６２０を有する。開閉弁６２０が開放されると、対応の低温暖房装置６１０及び暖房回路１０３の間に、暖房戻口３０２と暖房出力口（低温）３０４を経由した、熱媒体の循環供給経路が形成される。たとえば、低温暖房装置６１０は、暖房回路１０３からの熱媒体が通流される、床暖房用の温水パネルによって構成される。

【0039】

低温暖房端末６００ごとに、開閉弁６２０の開閉が、低温暖房端末６００のコントローラ（図示せず）によって制御される。各開閉弁６２０は、対応の低温暖房装置６１０の作動時、及び、後述の凍結予防運転時に開放される。コントローラ間の通信によって、開閉弁６２０の開閉についても、コントローラ３００（図１）による制御と連動させることができる。例えば、凍結防止運転の際には、コントローラ３００からの通知に応じて、各開閉弁５２０及び／又は６２０を開放することができる。

【0040】

再び図１を参照して、暖房回路１０３は、一次熱交換器１１ｂ及び二次熱交換器２１ｂと、燃焼バーナ３０ｂとを含む。一次熱交換器１１ｂ，二次熱交換器２１ｂ及び燃焼バーナ３０ｂは、給湯回路の一次熱交換器１１ａ、二次熱交換器２１ａ及び燃焼バーナ３０ａと共通の缶体１０内に格納されている。

【0041】

一次熱交換器１１ｂは、燃焼バーナ３０ｂによる燃焼ガスの顕熱（燃焼熱）により入水を熱交換によって加熱する。二次熱交換器２１ｂは、燃焼バーナ３０ｂからの燃焼排ガスの潜熱によって通流された水を熱交換によって加熱する。能力切換弁３６ａ，３６ｂの開閉制御によって、複数の燃焼バーナ３０ｂのうちの、燃料ガスの供給対象となるバーナ本数（バーナ燃焼本数）が切換えられる。燃焼バーナ３０ｂに対しては、燃焼バーナ３０ａと共通のガス供給管３１、元ガス電磁弁３２及びガス比例弁３３を経由して、燃料ガスが供給される。

【0042】

さらに、暖房回路１０３は、暖房循環ポンプ３１０と、暖房膨張タンク３２０と、熱動弁３３０と、バイパス熱動弁３４５と、配管３４０，３５０，３６０，３７０，３８０，３９０と、端末熱動弁３０５と、温度センサ３８２，３８４とを含む。熱動弁３３０及びバイパス熱動弁３４５の各々は、コントローラ３００からの指令に従って開閉制御される。

【0043】

配管３５０の一端は、一次熱交換器１１ｂの一方端（入側）と接続される。配管３５０の他端は、複数の端末熱動弁３０５を経由して複数の暖房出力口（低温）３０４と接続される。配管３６０は、一次熱交換器１１ｂの他方端（出側）及び配管３８０の間に配設される。配管３６０及び３７０は、一次熱交換器１１ｂの同一側（出側）で分岐しており、配管３７０によって、一次熱交換器１１ｂの他方端及び暖房出力口３０６（高温）の間が接続される。

【0044】

配管３８０は、暖房戻口３０２と二次熱交換器２１ｂの一方端（入側）との間を連結する。配管３４０は、暖房膨張タンク３２０と、配管３７０との間に接続される。配管３９０の一端は、二次熱交換器２１ｂの他方端（出側）と接続され、配管３９０の他端は、接続点３９５において、配管３４０と接続される。

【0045】

配管３４０において、配管３９０との接続点３９５と、配管３７０との間にバイパス熱動弁３４５が介挿接続される。バイパス熱動弁３４５は、コントローラ３００からの指令に応じて開閉制御されるが、閉状態においてもバイパス流路によって一定流量が確保される。即ち、バイパス熱動弁３４５の閉止時にも、接続点３９５及び配管３７０の間に熱媒体の流路が確保される。

【0046】

暖房循環ポンプ３１０の吸入口３１１は、暖房膨張タンク３２０と接続される。暖房循環ポンプ３１０の吐出口３１２は、配管３５０の分岐部３５５と接続される。暖房膨張タンク３２０は、暖房循環ポンプ３１０の吸入口３１１と連結される。暖房膨張タンク３２０は、暖房回路１０３を循環する熱媒体を一時的に貯留する。暖房膨張タンク３２０の水位低下時には、給水弁３２７を開放することにより、配管５１から給水することができる。また、水位上昇時には、配管３２５を経由して、オーバーフロータンク３２８から排水栓１０６へ、熱媒体を排出することができる。又、図示を省略しているが、缶体１０の内部で発生したドレン（凝縮水）は、ドレンタンク（図示せず）にて貯留され、中和処理後に外部へ排出される。

【0047】

配管３６０には、コントローラ３００からの指令に応じて開閉制御される熱動弁３３０が介挿接続される。熱動弁３３０の開放時には、一次熱交換器１１ｂで加熱された熱媒体は、配管３７０によって暖房出力口３０６（高温）へ出力される経路と、配管３６０を経由して循環される経路とに分けられる。従って、熱動弁３３０の開放時には、一次熱交換器１１ｂから出力された熱媒体を、風呂熱交換器４１０、合流部３８５及び配管３８０を経由して二次熱交換器２１ｂへ循環させる経路が、さらに形成される。

【0048】

一方で、熱動弁３３０が閉状態であると、一次熱交換器１１ｂから出力された熱媒体は、配管３７０のみへ供給される。配管３７０へ供給された熱媒体は、暖房出力口（高温）３０６及び配管３４０へ出力される。

【0049】

一次熱交換器１１ｂの出力側には、暖房回路１０３における缶体１０からの出力温度、即ち、加熱後の熱媒体温度（以下、「高温側熱媒体温度Ｔｗｈ」とも称する）を検出するための温度センサ３８４が配置される。一方で、暖房膨張タンク３２０には、タンク内の熱媒体温度（以下、「低温側熱媒体温度Ｔｗｌ」とも称する）を検出するための温度センサ３８２が配置される。温度センサ３８２によって検出された低温側熱媒体温度Ｔｗｌは、暖房出口（低温）３０４から供給される熱媒体の温度に相当する。温度センサ３８２，３８４は、たとえば、サーミスタにより構成される。

【0050】

コントローラ３００は、各センサからの出力信号（検出値）及びユーザ操作を受けて、給湯システム１００の全体動作を制御するために、各機器への制御指令を発生する。ユーザ操作には、給湯システム１００の運転オン／オフ指令及び設定湯温（Ｔｒ＊）指令が含まれる。たとえば、ユーザ操作は、図示しないリモートコントローラに対して入力される。

【0051】

制御指令には、各弁の開閉及び開度指令、燃焼バーナ３０ａ，３０ｂに対する指令（燃焼オンオフ及び発生熱量）、並びに、暖房循環ポンプ３１０のオンオフ指令等が含まれる。運転オン／オフ指令は、給湯回路１０１による給湯運転及び注湯運転、追焚回路１０２による追焚運転、並びに、暖房回路１０３による暖房運転の各々のオン／オフ指令を含む。なお、暖房運転については、高温暖房装置５１０及び低温暖房装置６１０（図２）に対するオン指令に応じて、給湯システム１００における暖房運転が自動的にオンされてもよい。設定湯温（Ｔｒ＊）は、給湯運転及び注湯運転のそれぞれに別個に設定されることが好ましい。なお、暖房運転では、直接、設定温度を入力しないことが一般的である。

【0052】

給湯運転及び注湯運転時には、給湯回路１０１の燃焼バーナ３０ａでの燃焼によって、入水管５０の低温水が加熱されて出湯管７０へ出力される。コントローラ３００は、給湯運転及び注湯運転時における、燃焼バーナ３０ａによる要求発生熱量Ｐ＊を算出する。例えば、要求発生熱量Ｐ＊は、缶体出側温度の検出値が目標値に制御されるように算出される。缶体出側温度の目標値は、ユーザによって設定された給湯運転及び注湯運転時の設定温度と、バイパス管６０の分流率（分配弁８０の開度）に基づいて設定できる。

【0053】

追焚運転及び暖房運転時には、暖房循環ポンプ３１０の駆動によって形成される循環経路を循環する熱媒体が、燃焼バーナ３０ｂでの燃焼によって加熱される。コントローラ３００は、燃焼バーナ３０ｂによる要求発生熱量Ｐ＊を、温度センサ３８４によって検出された一次熱交換器１１ｂの出力温度（高温側熱媒体温度Ｔｗｈ）の検出値が目標値へ制御されるように算出する。すなわち、燃焼バーナ３０ｂによる要求発生熱量Ｐ＊は、暖房回路１０３における一次熱交換器１１ｂからの出力温度Ｔｈｔ＊と、温度センサ３８２，３８４による検出温度（高温側熱媒体温度Ｔｗｈ，低温側熱媒体温度Ｔｗｌ）とに基づいて、算出することができる。代表的には、要求発生熱量Ｐ＊は、設定された上限値Ｐｍａｘを超えない範囲内で、缶体１０における目標昇温量ΔＴ（ΔＴ＝Ｔｈｔ＊－Ｔｈｉ）及び缶体出側温度の偏差ΔＴｈｔ（ΔＴｈｔ＝Ｔｈｔ＊－Ｔｈｔ）に基づいて算出することができる。

【0054】

コントローラ３００は、給湯運転、注湯運転、暖房運転及び追焚運転の各々において、算出された要求発生熱量Ｐ＊に従って、燃焼バーナ３０ａ，３０ｂへの供給ガス量を算出する。さらに、コントローラ３００は、この供給ガス量を実現するような、燃焼バーナ３０ａ，３０ｂのうちのバーナ燃焼本数及びガス流量の組合せを決定するとともに、決定されたバーナ燃焼本数及びガス流量が実現されるように、ガス比例弁３３の開度及び能力切換弁３５ａ～３５ｃ，３６ａ，３６ｂの開閉を制御する。さらに、コントローラ３００は、算出された供給ガス量に対して、送風ファン４０による送風量の比（空燃比）が所定値（たとえば、理想空燃比）となるように、送風ファン４０の回転数を制御する。

【0055】

給湯システム１００では、暖房運転のオン時には、暖房循環ポンプ３１０の作動により、暖房戻口３０２と、暖房出力口（低温）３０４及び／又は暖房出力口（高温）３０６とを経由して、暖房回路１０３から、高温暖房装置５１０及び／又は低温暖房装置６１０に対して、下記の「暖房循環経路」によって熱媒体（温水）を循環供給することができる。

【0056】

暖房循環ポンプ３１０の駆動によって、暖房戻口３０２から、配管３８０、二次熱交換器２１ｂ、配管３９０、接続点３９５、配管３４０、及び、暖房膨張タンク３２０を経由して、暖房循環ポンプ３１０の吸入口３１１に至る吸入経路が形成される。暖房膨張タンク３２０から暖房循環ポンプ３１０に吸入された熱媒体は、吐出口３１２から、配管３５０の分岐部３５５へ出力される。

【0057】

暖房循環ポンプ３１０から吐出された熱媒体は、配管３５０の分岐部３５５において、端末熱動弁３０５及び暖房出力口（低温）３０４に至る出力経路と、一次熱交換器１１ｂを通過する加熱経路とに分岐される。当該加熱経路は、一次熱交換器１１ｂの通過後に暖房出力口（高温）３０６から熱媒体を出力する出力経路と、一次熱交換器１１ｂの通過後に配管３４０（バイパス熱動弁３４５）を介して再び暖房膨張タンク３２０へ至る戻り経路とを含む。上述のように、バイパス熱動弁３４５の閉止時にも上記戻り経路は形成されるが、バイパス熱動弁３４５の開放時には、上記戻り経路の流量を増加させることができる。例えば、暖房運転のオン直後において熱媒体の温度が低い場合には、バイパス熱動弁３４５を開放することによって、熱媒体の温度を速やかに上昇することが可能となる。

【0058】

上記暖房循環経路の形成によって、高温暖房装置５１０に対しては、暖房出力口３０６（高温）から、一次熱交換器１１ｂを通過した高温水が供給される。一方で、低温暖房装置６１０に対しては、暖房出力口３０４（低温）から、暖房膨張タンク３２０内の湯が供給される。

【0059】

暖房運転のオフ時には、暖房回路１０３、高温暖房装置５１０、及び、低温暖房装置６１０の各々での熱媒体の通流が停止される。従って、厳寒期等には、暖房運転のオフが長期間継続すると、熱媒体が凍結することが懸念される。従って、暖房回路１０３では、暖房運転のオフ時に、暖房回路１０３及び低温暖房装置６１０に熱媒体を循環させる凍結予防運転が自動的に実行される。例えば、凍結予防運転は、暖房運転オフ期間において、熱媒体温度Ｔｗｈ，Ｔｗｌ、図示しない雰囲気温度センサによって検出された気温、及び、熱媒体の循環が停止されてからの経過時間等の少なくとも１つを用いて予め定められた開始条件の成立時に自動的に起動される。

【0060】

一般的な凍結予防運転では、特許文献１，２にも記載されるように、暖房運転オン時と同様の「暖房循環経路」を形成するとともに、燃焼バーナ３０ｂでの燃焼オン（以下、「燃焼運転オン」とも称する）により、熱媒体が所定温度まで加熱される。この際に、一次熱交換器１１ｂを通流する熱媒体の温度が低いと、一次熱交換器１１ｂの外面（排ガスとの接触面）に結露によるドレン（凝縮水）が発生する虞がある。一方で、ドレンが発生しない温度まで熱媒体を加熱すると、当該熱媒体が暖房装置を通流することにより、暖房運転がオフされている当該暖房装置における温度上昇が過度となって、ユーザに違和感を生じさせることが懸念される。

【0061】

従って、本実施の形態に係る暖房熱源機（暖房回路１０３）では、暖房装置側で過度の温度上昇を生じさせることなく、暖房回路１０３内部での結露発生を防止するための凍結予防運転を実行する。以下、本実施の形態では、低温暖房装置６１０を対象とする凍結予防運転について説明する。すなわち、低温暖房装置６１０は、凍結予防運転の対象となる「暖房装置」の一実施例に対応する。

【0062】

図３は、実施の形態１に係る暖房熱源機による凍結予防運転の制御処理を示すフローチャートである。図３に示す制御処理は、暖房運転オフ時に、コントローラ３００により繰返し実行される。さらに、図４には、図３の制御処理に伴う暖房回路１０３（暖房熱源機）の動作状態の遷移を説明するための図表が示される。

【0063】

図３及び図４を参照して、コントローラ３００は、ステップ（以下、単に「Ｓ」とも表記する）１１０により、凍結予防運転の開始条件が成立しているかどうかを判定する。上述のように、Ｓ１１０での開始条件は、熱媒体温度（Ｔｗｈ，Ｔｗｌ）及び／又は気温の低下、並びに、熱媒体の滞留時間（暖房循環ポンプ３１０の停止期間長）の長期化等を検知するように、任意に設定することができる。

【0064】

暖房運転がオフされた凍結予防運転の開始前では、暖房回路１０３は、ステージ♯０（図４）である。図４に示されるように、ステージ♯０では、暖房循環ポンプ３１０がオフ、かつ、燃焼バーナ３０ｂによる燃焼運転がオフであり、端末熱動弁３０５は閉状態である。

【0065】

コントローラ３００は、凍結予防運転の開始条件が成立すると（Ｓ１１０のＹＥＳ判定時）すると、Ｓ１２０に処理を進めて、凍結防止運転を開始する。一方で、当該開始条件の不成立時（Ｓ１１０のＮＯ判定時）には、凍結防止運転の開始は待機される。

【0066】

コントローラ３００は、Ｓ１２０により、暖房循環ポンプ３１０をオンするとともに、端末熱動弁３０５を開放する。これにより、図４に示されるように、暖房回路１０３は、ステージ♯０からステージ♯１へ遷移する。ステージ♯１においても、ステージ♯０と同様に、燃焼バーナ３０ｂによる燃焼運転はオフに維持される。暖房循環ポンプ３１０のオン、及び、端末熱動弁３０５の開放により、暖房回路１０３及び低温暖房装置６１０の間には、暖房運転時と同様の暖房循環経路が形成される。

【0067】

さらに、コントローラ３００は、Ｓ１２０の実行後、Ｓ１２５により、所定時間Ｔｘ１の経過を待機する。Ｔｘ１は、端末熱動弁３０５が閉状態から開状態へ変化する所要時間、並びに、暖房循環経路の形成によって、暖房回路１０３の内部（以下、「機内」とも称する）に滞留した熱媒体、及び、低温暖房装置６１０を含む、暖房回路１０３の外部（以下、「機外」とも称する）に滞留した熱媒体が混合されて温度が均一化される迄の所要時間の和に対応させて予め設定される。

【0068】

コントローラ３００は、所定時間Ｔｘ１が経過すると（Ｓ１２５のＹＥＳ判定時）、Ｓ１３０により、温度センサ３８２及び３８４によって検出された、ステージ♯１における高温側熱媒体温度Ｔｗｈ及び低温側熱媒体温度Ｔｗｌを、加熱開始温度Ｔｒ１と比較する。加熱開始温度Ｔｒ１は、凍結予防のために燃焼による熱媒体の温度上昇が必要か否か判定するしきい値であり、例えば、Ｔｒ１＝１５℃程度に設定することができる。

【0069】

高温側熱媒体温度Ｔｗｈ及び低温側熱媒体温度Ｔｗｌの両方が加熱開始温度Ｔｒ１以上であるとき（Ｓ１３０のＮＯ判定時）には、コントローラ３００は、熱媒体の温度が凍結が危惧される領域まで低下していないと判定して、Ｓ２００に処理を進める。Ｓ２００では、暖房循環ポンプ３１０がオフされるとともに、端末熱動弁３０５が閉止されることにより、暖房予防運転を終了する。この結果、暖房回路１０３は、ステージ♯１から凍結予防運転の開始前と同様のステージ♯０（図４）へ復帰する。

【0070】

コントローラ３００は、高温側熱媒体温度Ｔｗｈ及び低温側熱媒体温度Ｔｗｌの一方、又は、両方が加熱開始温度Ｔｒ１より低いとき（Ｓ１３０のＹＥＳ判定時）には、Ｓ１４０により端末熱動弁３０５を再び閉止する。さらに、Ｓ１４５により、Ｓ１４０による端末熱動弁３０５の閉止指令の発生から所定時間Ｔｘ２の経過が待機される。Ｔｘ２は、端末熱動弁３０５が開状態から閉状態に変化する所要時間に対応して予め設定される。

【0071】

端末熱動弁３０５の閉止により、暖房回路１０３は、ステージ♯１からステージ♯２（図４）へ遷移する。再び図１を参照して、ステージ♯２では、暖房回路１０３の内部において、暖房膨張タンク３２０から出力された熱媒体が、分岐部３５５、配管３５０、一次熱交換器１１ｂ、配管３７０、及び、配管３４０を経由して、再び暖房膨張タンク３２０に戻される循環経路（以下、「機内循環経路」とも称する）が形成される。

【0072】

ステージ♯２では、端末熱動弁３０５の閉止と連動させてバイパス熱動弁３４５を開放することにより、循環される熱媒体の流量を増加させることが好ましい。或いは、バイパス熱動弁３４５については、凍結予防運転中を通じて開放することも可能である。

【0073】

再び図３を参照して、コントローラ３００は、端末熱動弁３０５の閉止指令の生成（Ｓ１４０）から所定時間Ｔｘ２が経過すると（Ｓ１４５のＹＥＳ判定時）、Ｓ１５０により、燃焼バーナ３０ｂによる燃焼運転をオンする。これにより、暖房回路１０３は、ステージ♯２からステージ♯３（図４）へ遷移する。ステージ♯３では、機内循環経路を通流する熱媒体が、燃焼バーナ３０ｂからの熱量によって一次熱交換器１１ｂで加熱される。

【0074】

コントローラ３００は、ステージ♯３中にはＳ１６０により、高温側熱媒体温度Ｔｗｈを、加熱終了温度Ｔｒ２と比較する。Ｔｗｈ≦Ｔｒ２の期間中（Ｓ１６０のＮＯ判定時）には、燃焼運転のオン（Ｓ１５０）が継続される。加熱終了温度Ｔｒ２は、一次熱交換器１１ｂにおいて結露が発生しないような熱媒体の温度領域に対応させて、予め設定することができる。例えば、Ｔｒ２は、６０℃以上の温度に設定することができる。

【0075】

コントローラ３００は、高温側熱媒体温度Ｔｗｈが加熱終了温度Ｔｒ２よりも高くなると（Ｓ１６０のＹＥＳ判定時）、Ｓ１７０に処理を進めて、燃焼バーナ３０ｂによる燃焼運転をオフする。これにより、暖房回路１０３は、ステージ♯３からステージ♯４（図４）へ遷移する。コントローラ３００は、Ｓ１７５により、ステージ♯４を所定時間Ｔｘ３の間維持する。これにより、燃焼運転がオフされた状態で機内循環経路の形成を継続することにより、熱媒体温度の均一化が図られる。

【0076】

コントローラ３００は、燃焼運転のオフ（Ｓ１７０）から所定時間Ｔｘ３が経過すると（Ｓ１７５のＹＥＳ判定時）、Ｓ１８０に処理を進めて、端末熱動弁３０５を開放する。これにより、暖房回路１０３は、ステージ♯４からステージ♯５（図４）へ遷移する。ステージ♯５では、ステージ♯１と同様に、燃焼運転がオフされた状態で、低温暖房装置６１０を含む暖房循環経路が形成される。ステージ♯５では、暖房循環経路の形成により、機内循環経路で加熱された熱媒体と、機外に滞留した非加熱の熱媒体とが混合される。

【0077】

コントローラ３００は、さらに、Ｓ１８５により、Ｓ１８０による端末熱動弁３０５の開放指令の発生から所定時間Ｔｘ４が経過するまで処理を待機する。Ｔｘ４は、端末熱動弁３０５が閉状態から開状態に変化する所要時間、並びに、暖房循環経路の形成によって、加熱された熱媒体、及び、非加熱の熱媒体が混合されて温度が均一化される迄の所要時間の和に対応させて予め設定される。

【0078】

コントローラ３００は、端末熱動弁３０５の開放指令の生成（Ｓ１８０）から所定時間Ｔｘ４が経過すると（Ｓ１８５のＹＥＳ判定時）、Ｓ１９０により、熱媒体温度を終了判定温度Ｔｅｎｄと比較することにより、凍結予防運転の終了判定を実行する。終了判定温度Ｔｅｎｄは、Ｓ１３０における加熱開始温度Ｔｒ１と同一値とすることができる。即ち、Ｓ１６０での加熱終了温度Ｔｒ２は、終了判定温度Ｔｅｎｄよりも高い。

【0079】

例えば、Ｓ１９０（運転終了判定）は、高温側熱媒体温度Ｔｗｈ及び低温側熱媒体温度Ｔｗｌの両方が終了判定温度Ｔｅｎｄよりも高い場合にＹＥＳ判定とすることができる。一方で、高温側熱媒体温度Ｔｗｈ及び低温側熱媒体温度Ｔｗｌの少なくとも一方が終了判定温度Ｔｅｎｄ以下であり、ＹＥＳ判定とされない状態が一定時間継続すると、Ｓ１９０（運転終了判定）は、ＮＯ判定とされる。

【0080】

コントローラ３００は、Ｓ１９０による凍結予防運転の終了判定がＹＥＳ判定となると、Ｓ２００に処理を進めて、凍結予防運転を終了する。Ｓ２００では、暖房循環ポンプ３１０をオフするとともに、端末熱動弁３０５を閉止することによって、暖房回路１０３は、ステージ♯５から、凍結予防運転の開始前と同様のステージ♯０と同様のステージ♯６（図４）へ遷移する。

【0081】

一方で、Ｓ１９０による凍結予防運転の終了判定がＮＯ判定となると、凍結予防運転を継続するために、処理はＳ１３０に戻される。上述のように、ステージ♯５では、ステージ♯１と同様に、燃焼運転がオフされた状態で、低温暖房装置６１０を含む暖房循環経路が形成されているので、再び、ステージ♯１から、上述のＳ１３０～Ｓ１９０の処理が再実行される。

【0082】

これにより、低温暖房装置６１０を通流する熱媒体の温度が終了判定温度Ｔｅｎｄに達するまで、機内循環経路を形成して熱媒体を燃焼運転によって加熱する「第１の循環運転」と、当該第１の循環運転の後に実行される、燃焼運転をオフして暖房循環経路を形成する「第２の循環運転」との組み合わせによる凍結予防運転を継続することができる。

【0083】

以上説明したように、実施の形態１に従う暖房熱源機の凍結防止運転では、機内循環経路を形成して燃焼運転をオンすることにより、低温暖房装置６１０での温度上昇を発生することなく、結露の発生を防止するために、一次熱交換器１１ｂを通流する熱媒体を加熱終了温度Ｔｒ２まで加熱することができる。さらに、機内循環経路での熱媒体の加熱後に、燃焼運転をオフした状態で暖房循環経路を形成することにより、昇温された熱媒体を低温暖房装置６１０に通流させることで、低温暖房装置６１０を含む暖房循環経路での凍結の発生を防止することができる。この際に、低温暖房装置６１０を通流する熱媒体の温度は、加熱後の熱媒体（機内）と、非加熱の熱媒体（機外）とを混合した温度となるので、低温暖房装置６１０での温度上昇量を抑制することができる。

【0084】

従って、実施の形態１に係る暖房熱源機によれば、低温暖房装置６１０を通流する熱媒体温度よりも高い温度まで加熱した熱媒体が一次熱交換器１１ｂを通流する期間を設けることができる。この結果、低温暖房装置６１０で過度の温度上昇を生じさせることなく、かつ、暖房回路１０３内（一次熱交換器１１ｂ）での結露発生を防止することが可能な凍結予防運転を実現することができる。

【0085】

実施の形態１において、ステージ♯２～♯４（図４）で形成される「機内循環経路」は「第１の循環経路」に対応し、暖房運転時及びステージ♯１，♯５（図４）で形成される「暖房循環経路」は「第２の循環経路」に対応する。又、凍結予防運転において、機内循環経路及び暖房循環経路を切替える端末熱動弁３０５は「切替機構」の一実施例に対応し、温度センサ３８２，３８４は「温度検出器」の一実施例に対応する。

【0086】

又、燃焼バーナ３０ｂは「熱源」の一実施例に対応し、燃焼バーナ３０ｂによる燃焼運転のオンは「熱源の作動」に対応し、燃焼運転のオフは「熱源の停止」に対応する。更に、暖房循環ポンプ３１０は「循環ポンプ」の一実施例に対応し、コントローラ３００は「制御器」の一実施例に対応する。

【0087】

実施の形態１では、図４のＳ１４０～Ｓ１６０により、機内循環経路を形成して燃焼運転をオンすることによって「第１の循環運転」が実行され、図４のＳ１８０～Ｓ１８５により、暖房循環経路を形成することによって「第２の循環運転」が実行される。

【0088】

特に、実施の形態１では、図４のＳ１４０～Ｓ１６０（第１の循環運転）の前に、ステージ♯１により暖房循環経路を形成した状態で、熱媒体温度を加熱開始温度Ｔｒ１と比較する。熱媒体温度が加熱開始温度Ｔｒ１以上であるときには、燃焼運転をオンすることなく凍結予防運転を終了することにより、無用な燃焼運転の実行によるエネルギ消費量の増大を回避することができる。即ち、図４のＳ１２０～Ｓ１３０により「予備循環運転」が実行される。

【0089】

［実施の形態２］
実施の形態１では、機内循環経路を形成時における加熱終了温度Ｔｒ２を高く設定することにより、結露の発生を防止できる。一方で、加熱終了温度Ｔｒ２が高過ぎると、結露は防止できる一方で、運転オフ状態の暖房装置での温度上昇が過度となることで、ユーザに違和感を生じさせることが懸念される。

【0090】

したがって、実施の形態２では、凍結予防運転中における熱媒体温度の実績から加熱終了温度Ｔｒ２を高精度に設定する制御を説明する。

【0091】

図５及び図６は、実施の形態２に係る暖房熱源機における凍結予防運転の処理を説明するフローチャートである。図５及び図６に示す制御処理は、暖房運転オフ時に、コントローラ３００により繰返し実行される。

【0092】

図５及び図６を参照して、実施の形態２に係る凍結予防運転では、コントローラ３００は、図３に示されたＳ１１０～Ｓ２００の処理に加えて、Ｓ２１０～Ｓ２６０の処理をさらに実行する。

【0093】

コントローラ３００は、図３のＳ１２５のＹＥＳ判定時、即ち、暖房循環経路が形成されたステージ♯１において、Ｓ２１０により、温度センサ３８２の検出値（低温側熱媒体温度Ｔｗｌ）に基づいて、検出温度Ｔ１を取得する（Ｔ１＝Ｔｗｌ）。

【0094】

さらに、コントローラ３００は、Ｓ１４０による端末熱動弁３０５の閉止指令の生成後、燃焼バーナ３０ｂによる燃焼運転のオン（Ｓ１５０）までの間に、Ｓ２２０，Ｓ２３０の処理によって、Ｓ１５０でオンされる燃焼運転での加熱終了温度Ｔｒ２を設定する。即ち、実施の形態２では、Ｓ１５０による燃焼運転の開始毎に、Ｓ２２０，Ｓ２３０によって加熱終了温度Ｔｒ２が都度算出される。

【0095】

コントローラ３００は、燃焼運転のオフ（Ｓ１７０）後、即ち、ステージ♯４において、機内循環経路内の熱媒体温度が安定すると（Ｓ１７５のＹＥＳ判定時）、Ｓ２４０により、温度センサ３８２の検出値（低温側熱媒体温度Ｔｗｌ）に基づいて、検出温度Ｔ２を取得する（Ｔ２＝Ｔｗｌ）。

【0096】

さらに、コントローラ３００は、燃焼運転のオフ後、さらに、端末熱動弁３０５が開放された後（Ｓ１８５のＹＥＳ判定時）、Ｓ２５０により、温度センサ３８２の検出値に基づいて、検出温度Ｔ３を取得する（Ｔ３＝Ｔｗｌ）。即ち、検出温度Ｔ３は、ステージ♯５における低温側熱媒体温度Ｔｗｌに相当する。さらに、コントローラ３００は、Ｓ２６０により、検出温度Ｔ１～Ｔ３を用いて、機外での熱媒体保有量（以下、機外保有量とも称する）Ｖ３の推定演算を実行する。当該保有量Ｖ３は、ステージ♯３において機外に滞留する非加熱の熱媒体の体積に相当する。

【0097】

図７には、図５及び図６の制御処理に伴う暖房回路１０３（暖房熱源機）の動作状態の遷移を説明するための図表が示される。

【0098】

図７を参照して、実施の形態２においても、実施の形態１と同様のステージ♯０～♯６の遷移により、凍結予防運転が実行される。更に、実施の形態２では、燃焼運転がオンされる毎に、当該燃焼運転の直前のステージ♯１で取得された検出温度Ｔ１と、暖房回路１０３の内部での熱媒体保有量（以下、機内保有量とも称する）Ｖ１及び機外保有量Ｖ３とを用いて、加熱終了温度Ｔｒ２が設定される。

【0099】

ここで、凍結予防運転での暖房循環経路形成時（ステージ♯５）の熱媒体目標温度Ｔｔｇ（Ｔｔｇ≧Ｔｅｎｄ）、機内保有量Ｖ１、機外保有量Ｖ３、及び、検出温度Ｔ１と、燃焼運転における理論上の加熱目標温度Ｔｒ＊とには、下記の式（１）が成立する。

【0100】

Ｖ１・Ｔｒ＊＋Ｖ３・Ｔ１＝（Ｖ１＋Ｖ３）・Ｔｔｇ …（１）
式（１）の左辺は、ステージ♯４、即ち、燃焼運転オフ、かつ、熱媒体の混合前における、機内の熱媒体及び機外の熱媒体のそれぞれの保有熱量の和に相当する。一方で、式（１）の右辺は、ステージ♯５、即ち、熱媒体の混合後における、機内及び機外の熱媒体全量の保有熱量に相当する。

【0101】

式（１）を変形した下記の式（２）により、加熱目標温度Ｔｒ＊を求めることができる。

【0102】

Ｔｒ＊＝（（Ｖ１＋Ｖ３）・Ｔｔｇ－Ｖ３・Ｔ１）／Ｖ１ …（２）
式（１），（２）において、機内保有量Ｖ１は、暖房回路１０３内の配管体積等から既知の定数であり、暖房熱源機を含む給湯システム１００が施工配置される前に設定することができる。

【0103】

一方で、機外保有量Ｖ３は、給湯システム１００の施工現場毎に異なる値となるため、工場出荷段階では統一した定数とすることが困難である。従って、実施の形態２では、既知の機内保有量Ｖ１と、一連のステージ♯１～♯５で取得された検出温度Ｔ１～Ｔ３を用いた演算によって、機外保有量Ｖ３を推定する。

【0104】

ステージ♯１において暖房循環経路が形成された状態で取得された低温側熱媒体温度Ｔｗｌ（Ｓ２１０）は、機外及び機内で共通の熱媒体温度である（Ｔ１＝Ｔｗｌ）。従って、ステージ♯４において、非加熱である機外の熱媒体温度は、検出温度Ｔ１と同等とみなすことができる。従って、燃焼運転オフ後の機内の熱媒体の検出温度Ｔ２、及び、ステージ♯５での混合後における機内及び機外で共通の熱媒体の検出温度Ｔ３の間には、下記の式（３）の関係が成立することが理解される。

【0105】

Ｖ１・Ｔ２＋Ｖ３・Ｔ１＝Ｖ１・Ｔ３＋Ｖ３・Ｔ３ …（３）
式（３）の左辺は、ステージ♯４（熱媒体の混合前）での機内の熱媒体及び機外の熱媒体のそれぞれの保有熱量の和に相当する。一方で、式（３）の右辺は、ステージ♯５（熱媒体の混合後）における、機内及び機外の熱媒体全量の保有熱量に相当する。

【0106】

式（３）を変形すると、機外保有量Ｖ３を推定するための下記の式（４）を得ることができる。

【0107】

Ｖ３＝Ｖ１・（Ｔ３－Ｔ２）／（Ｔ１－Ｔ３） …（４）
即ち、図６のＳ２６０では、一連のＳ２１０，Ｓ２４０，Ｓ２５０で取得された検出温度Ｔ１～Ｔ３と、既知の定数である機内保有量Ｖ１とを用いて、式（４）に従って、機外保有量Ｖ３の推定値を算出することができる。

【0108】

尚、機外保有量Ｖ３は、基本的には、給湯システム１００が一旦施工された後は変化しない定数である。従って、Ｓ２６０については、コントローラ３００のリセット処理後における初回の凍結予防運転時のみ実行し、以降では、図示しないメモリ領域に、機外保有量Ｖ３の推定値を保持し、Ｓ２２０の実行毎に読み出して、式（２）による加熱目標温度Ｔｒ＊の算出に用いる態様とすることが可能である。

【0109】

或いは、機外保有量Ｖ３が構造等から既知である場合には、Ｓ２６０による推定演算を省略することが可能である。この場合には、既知の定数として予め記憶された機内保有量Ｖ１及び機外保有量Ｖ３の値をＳ２２０の実行毎に読み出すことで、式（２）によって加熱目標温度Ｔｒ＊を算出することができる。

【0110】

コントローラ３００は、Ｓ２３０では、Ｓ２２０により算出された加熱目標温度Ｔｒ＊を用いて、下記の式（５）により、今回の燃焼運転の加熱終了温度Ｔｒ２を設定する。

【0111】

Ｔｒ２＝Ｔ０＋ｘ …（５）
ｘ＝Ｔｒ＊－Ｔ０（但し、ｘ≧０）
Ｔ０は、結露が発生しないような熱媒体の温度領域の下限温度に対応させて、例えば、６０℃程度に設定することができる。即ち、式（５）によれば、Ｔｒ２≧Ｔ０の範囲内で、かつ、ステージ♯５での熱媒体温度を熱媒体目標温度Ｔｔｇに上昇させるために必要な熱量が燃焼運転で与えられるように、加熱終了温度Ｔｒ２を設定することができる。

【0112】

実施の形態２に係る暖房熱源機の凍結予防運転では、Ｓ２３０で設定された加熱終了温度Ｔｒ２に従って、燃焼運転のオフが判定される（Ｓ１６０）。従って、実施の形態１で説明した効果に加えて、燃焼運転時の結露発生防止と、運転オフ状態の暖房装置での過度な温度上昇の抑制とを、より確実に両立した凍結予防運転を実現することができる。

【0113】

尚、実施の形態２において、Ｓ１２０，Ｓ１３０の間のＳ２１０で取得される検出温度Ｔ１は、予備循環運転における「第１の検出温度」に対応し、Ｓ１８０の前のＳ２４０で取得される検出温度Ｔ２は、第２の循環運転の開始前における「第２の検出温度」に対応する。又、Ｓ１８０～Ｓ１８５の後のＳ２５０で取得される検出温度Ｔ３は、第２の循環運転の終了後における「第３の検出温度」に対応する。同様に、機内保有量Ｖ１は「第１の保有量」に対応し、機外保有量Ｖ３は「第２の保有量」に対応する。

【0114】

［実施の形態３］
実施の形態１及び２では、暖房装置側に熱媒体を通流する際には、燃焼バーナ３０ｂの燃焼運転を完全にオフした状態としたが、実施の形態３では、簡易な凍結予防運転の変形例を説明する。

【0115】

図８は実施の形態３に係る暖房熱源機の凍結予防運転における制御処理を説明するためのフローチャートである。図８に示す制御処理についても、暖房運転オフ時に、コントローラ３００により繰返し実行される。さらに、図９には、図８の制御処理に伴う暖房回路１０３（暖房熱源機）の動作状態の遷移を説明するための図表が示される。

【0116】

図８及び図９を参照して、コントローラ３００は、Ｓ１１０（図３）と同様のＳ３１０により、凍結予防運転の開始条件が成立したかどうかを判定する。暖房運転がオフされた凍結予防運転の開始前では、暖房回路１０３は、ステージ♯Ａ（図９）である。図９に示されるように、ステージ♯Ａでは、暖房循環ポンプ３１０がオフ、かつ、燃焼バーナ３０ｂによる燃焼運転がオフであり、端末熱動弁３０５は閉状態である。

【0117】

コントローラ３００は、凍結予防運転の開始条件が成立（Ｓ３１０のＹＥＳ判定時）すると、Ｓ３２０に処理を進めて、凍結防止運転を開始する。一方で、当該開始条件の不成立時（Ｓ３１０のＮＯ判定時）には、凍結防止運転の開始は待機される。

【0118】

コントローラ３００は、Ｓ３２０により、暖房循環ポンプ３１０をオンするとともに、Ｓ３３０により、燃焼バーナ３０ｂによる燃焼運転を開始する。これにより、図９に示されるように、暖房回路１０３は、ステージ♯Ａからステージ♯Ｂへ遷移する。ステージ♯Ｂにおいても、ステージ♯Ａと同様に、端末熱動弁３０５は閉状態である。従って、暖房循環ポンプ３１０のオン、及び、燃焼運転のオンにより、暖房回路１０３では、実施の形態１，２でのステージ♯３と同様に、機内循環経路が形成された状態で、熱媒体が加熱される。

【0119】

ステージ♯Ｂでは、暖房循環ポンプ３１０のオンとともにバイパス熱動弁３４５を開放することにより、機内循環される熱媒体の流量を増加させることが好ましい。或いは、バイパス熱動弁３４５については、凍結予防運転中を通じて開放することも可能である。

【0120】

さらに、コントローラ３００は、Ｓ３３０による燃焼運転の開始後に、Ｓ３４０により、端末熱動弁３０５の開放指令を生成する。これにより、実施の形態１の所定時間Ｔｘ１（Ｓ１２５）相当の経過後には、端末熱動弁３０５が開状態となることにより、図９に示すように、暖房回路１０３は、ステージ♯Ｂからステージ♯Ｃへ遷移する。

【0121】

ステージ♯Ｃでは、端末熱動弁３０５の開放による暖房運転時と同様の暖房循環経路が形成された状態で、燃焼バーナ３０ｂの燃焼運転によって、熱媒体が加熱される。コントローラ３００は、ステージ♯Ｃ中において、Ｓ３５０により、熱媒体温度を終了判定温度Ｔｅｎｄ♯と比較することにより、凍結予防運転の終了判定を実行する。

【0122】

例えば、Ｓ３５０（運転終了判定）は、高温側熱媒体温度Ｔｗｈが終了判定温度Ｔｅｎｄ♯よりも高い場合にＹＥＳ判定とされる。一方で、高温側熱媒体温度Ｔｗｈが終了判定温度Ｔｅｎｄ♯以下である場合には、Ｓ３５０（運転終了判定）は、ＮＯ判定とされる。コントローラ３００は、Ｓ３５０による凍結予防運転の終了判定がＮＯ判定の間、燃焼バーナ３０ｂの燃焼運転のオンを継続する。

【0123】

一方で、コントローラ３００は、Ｓ３５０による凍結予防運転の終了判定がＹＥＳ判定となると、Ｓ３６０により、燃焼バーナ３０ｂの燃焼運転をオフする。これにより、図９に示すように、暖房回路１０３は、ステージ♯Ｃからステージ♯Ｄへ遷移する。ステージ♯Ｄでは、実施の形態１及び２でのステージ♯５と同様に、燃焼運転がオフされた状態で暖房循環経路が形成される。

【0124】

コントローラ３００は、Ｓ３７０により、所定時間Ｔｙが経過するまで、ステージ♯Ｄを維持する。これにより、高温側熱媒体温度Ｔｗｈが終了判定温度Ｔｅｎｄ♯まで上昇した後で、機外及び機内の熱媒体温度を均一化するために時間をさらに確保することができる。

【0125】

コントローラ３００は、燃焼運転のオフ（Ｓ３６０）から所定時間Ｔｙが経過すると（Ｓ３７０のＹＥＳ判定時）、Ｓ３８０に処理を進める。コントローラ３００は、Ｓ３８０では、暖房循環ポンプ３１０をオフするとともに、端末熱動弁３０５を閉止する。これにより、図９に示されるように、暖房回路１０３が、ステージ♯Ｄから、凍結予防運転の開始前と同様のステージ♯Ａと同様のステージ♯Ｅ（図９）へ遷移することによって、凍結防止運転は終了される。尚、Ｓ３２０でバイパス熱動弁３４５を開放する場合には、Ｓ３８０において、バイパス熱動弁３４５は閉止される。

【0126】

なお、図８のフローチャートにおいて、Ｓ３３０の直後にＳ３４０に処理を進めても、端末熱動弁３０５が実際に開状態となる迄の所要時間に対応して、ステージ♯Ｂ、すなわち、機内循環経路が形成された状態で熱媒体を加熱する期間を設けることが可能である。又は、Ｓ３３０の処理後において、所定時間の経過後、或いは、高温側熱媒体温度Ｔｗｈの温度条件（実施の形態１，２の様な加熱終了温度の設定）の成立後に、Ｓ３４０に処理を進めるように、図８の制御処理を変形することも可能である。

【0127】

以上説明したように、実施の形態３に係る暖房熱源機の凍結予防運転においても、最終的に（ステージ♯Ｄ）低温暖房装置６１０を通流する熱媒体温度よりも高い温度の熱媒体を、一次熱交換器１１ｂに通流することができる。従って、低温暖房装置６１０で過度の温度上昇を生じさせることなく、暖房回路１０３内（一次熱交換器１１ｂ）での結露発生を防止することが可能な凍結予防運転を実現することができる。

【0128】

特に、実施の形態３に係る暖房熱源機の凍結予防運転によれば、暖房回路１０３の外部の熱媒体保有量（機外保有量Ｖ３）が、暖房回路１０３内部の熱媒体保有量（機内保有量Ｖ１）と比較して多い場合にも、熱媒体の昇温に要する時間を短縮することが可能である。

【0129】

実施の形態３では、図８Ｓ３３０により、機内循環経路を形成して燃焼運転をオンすることによって「第１の循環運転」が実行され、図４のＳ３４０以降において、暖房循環経路を形成することによって「第２の循環運転」が実行される。実施の形態３では、「第２の循環運転」において、燃焼運転のオン（即ち、熱源の作動）が維持される。

【0130】

尚、本実施の形態では、暖房出力口（低温）３０４に対して端末熱動弁３０５を配置した暖房回路１０３により、低温暖房装置６１０を対象とした凍結防止運転を説明したが、暖房出力口（高温）３０６に対して同様の端末熱動弁を配置することにより、高温暖房装置５１０を対象として、実施の形態１～３で説明した凍結予防運転を実行することも可能である。

【0131】

又、実施の形態１～３で説明した給湯システム１００は、暖房熱源機に相当する暖房回路１０３に加えて、給湯回路１０１及び追焚回路１０２を具備しているが、給湯回路１０１及び追焚回路１０２については、配置が省略されても構わない。更に、暖房回路１０３の構成についても、上述の暖房装置をバイパスした機内循環経路、及び、暖房装置を含む暖房循環経路の切替機構を具備する構成であれば、任意の構成を有する暖房熱源機（暖房回路１０３）に対して、実施の形態１～３で説明した凍結予防運転を適用することができる。

【0132】

更に、熱媒体を加熱するための「熱源」についても、実施の形態１～３で例示したガスを燃料とする燃焼バーナに限定されるものではなく、作動及び停止を制御可能であれば任意の熱源を適用することが可能である。

【0133】

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

【符号の説明】

【0134】

１０ 缶体、１１ａ，１１ｂ 一次熱交換器、１５ 排気経路、２１ａ，２１ｂ 二次熱交換器、３０ａ，３０ｂ 燃焼バーナ、３１ ガス供給管、３２ 元ガス電磁弁、３３ ガス比例弁、３５ａ，３５ｃ，３６ａ，３６ｂ 能力切換弁、４０ 送風ファン、５０ 入水管、５１，１９０，３２５，３４０，３５０，３６０，３７０，３８０，３９０ 配管、６０ バイパス管、７０ 出湯管、７５，１８５，３８５ 合流部、８０ 分配弁、９０ 流量調整弁、１００ 給湯システム、１０１ 給湯回路、１０２ 追焚回路、１０３ 暖房回路、１０５ カラン、１０６ 排水栓、１１０，１２０，１３０，３７２，３８２，３８４ 温度センサ、１５０ 流量センサ、１８０ 湯管、１９１ 浴槽水吸入口、１９２ 浴槽水吐出口、１９５ 風呂往き配管、２１０ 湯電磁弁、２２０ 逆止弁、３００ コントローラ、３０２ 暖房戻口、３０４ 暖房出力口（低温）、３０６ 暖房出力口（高温）、３０５ 端末熱動弁、３１０ 暖房循環ポンプ、３１１ 吸入口（暖房循環ポンプ）、３１２ 吐出口（暖房循環ポンプ）、３２０ 暖房膨張タンク、３２７ 給水弁、３２８ オーバーフロータンク、３３０ 熱動弁、３４５ バイパス熱動弁、３５５ 分岐部、３９５ 接続点、４００ 追焚循環ポンプ、４１０ 風呂熱交換器、５００ 高温暖房端末、５１０ 高温暖房装置、５２０，６２０ 開閉弁、６００ 低温暖房端末、６１０ 低温暖房装置、Ｐ 要求発生熱量、Ｐｍａｘ 上限値、Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３ 検出温度、Ｔｅｎｄ 終了判定温度、Ｔｈ 出湯温度、Ｔｈｔ 出力温度、Ｔｒ＊ 加熱目標温度、Ｔｒ１ 加熱開始温度、Ｔｒ２ 加熱終了温度、Ｔｔｇ 熱媒体目標温度、Ｔｗｈ 高温側熱媒体温度、Ｔｗｌ 低温側熱媒体温度、Ｔｘ１～Ｔｘ４，Ｔｙ 所定時間、Ｖ１ 機内保有量（熱媒体）、Ｖ３ 機外保有量（熱媒体）。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】