JP6601059B2

JP6601059B2 - 複合熱源機

Info

Publication number: JP6601059B2
Application number: JP2015168685A
Authority: JP
Inventors: 晴喜井上; 豊吉▲高▼; 幸寛茶谷; 晃平山下; 修司川崎
Original assignee: Noritz Corp
Current assignee: Noritz Corp
Priority date: 2015-08-28
Filing date: 2015-08-28
Publication date: 2019-11-06
Anticipated expiration: 2035-08-28
Also published as: JP2017044442A

Description

本発明は、共通の流量制御弁から燃料が供給されて異なる熱交換器を加熱する２つの燃焼部を有する複合熱源機に関する。

本願出願人は、下記の特許文献１にミスト機能付き浴室暖房乾燥システムを開示している。この浴室乾燥システムは、給湯機能及び温水循環式暖房機能を有する熱源機と、ミスト用水供給用の室外機としてのミストユニットと、室内機としての室内ユニットと、換気装置とを備えている。

上記特許文献１に開示された熱源機は、給湯系と暖房用温水循環系とがそれぞれ独立した燃焼缶体を備える、いわゆる２缶２水路に構成されているが、コスト低減等のために、下記の特許文献２に開示されたような複合熱源機が用いられることがある。

この複合熱源機は、給湯用の第１熱交換器を加熱する第１バーナ（第１燃焼部）と、暖房端末（ミストユニットなど）との間で湯水を循環させる暖房用の第２熱交換器を加熱する第２バーナ（第２燃焼部）と、第１及び第２バーナに対する共通のガス供給路に設けられた単一の比例弁（流量制御弁）とを備えている。また、第１及び第２バーナは、それぞれ能力切替弁によって燃焼面積を広狭複数段に切り替え可能に構成されている。給湯と暖房の同時運転時には、給湯出湯温度が所定の設定温度になるように第１バーナの燃焼面積を切り替えて比例弁で第１バーナの燃焼能力を制御するとともに、暖房出湯温度が要求湯温となるよう第２バーナの燃焼面積の広狭切り替えを行うよう構成されている。

特開２００７−２１２０９６号公報特許第４０５０７３５号公報

このように、上記従来の複合熱源機では、給湯と暖房の同時運転時には給湯優先制御となり、給湯出湯温度が設定温度になるように比例弁と第１バーナの能力切替弁とで第１バーナの燃焼能力を制御するよう構成される。

しかし、例えば図１に示すように、給湯用の第１バーナがＮ１〜Ｎ５の５段階の能力段数に切り替え可能に構成されており、給湯と暖房の同時運転時に能力段数Ｎ４の小燃焼能力領域Ａ４で第１バーナが燃焼するよう能力切替弁及び比例弁が制御されている状態では、第１及び第２バーナに供給されるガス圧は比較的低く、そのために第２バーナの燃焼面積を最大にしても第２バーナの燃焼能力が不足して、暖房出湯温度が要求湯温よりも低くなって暖房性能を確保できず、これにより室温を上昇させることができなくなる場合がある。特に、特許文献１に開示されたミスト機能付き浴室暖房乾燥システムにおいては、暖房側の高温出湯水によって給湯側湯水の再加熱を行うとともに温風の加熱をも行うために暖房側に大能力が要求され、加えてミスト用に給湯も同時運転するため、給湯側の制御状態によって暖房能力が不足し、入浴前の浴室の暖房を適切に行うことができなくなるという問題があった。

そこで、本発明は、共通の流量制御弁から燃料が供給されて異なる熱交換器を加熱する２つの燃焼部を有する複合熱源機において、一方の燃焼部における燃焼能力を優先して流量制御弁を制御しつつ、流量制御弁の開度が小さいことにより他方の燃焼部における燃焼能力が不足することを回避することを目的とする。

本発明は、上記目的を達成するために、次の技術的手段を講じた。

すなわち、本発明は、複数の能力段数のいずれかに切り替え制御可能に構成されるとともに第１熱交換器を加熱する第１燃焼部と、第２熱交換器を加熱する第２燃焼部と、第１及び第２燃焼部に対する共通の燃料供給路に設けられて第１及び第２燃焼部の燃焼能力を調整する流量制御弁と、所定条件を満たす必要燃焼能力となるように第１燃焼部の能力段数の切り替え並びに前記流量制御弁の開度を制御する燃焼能力調整制御手段とを備える複合熱源機において、前記燃焼能力調整制御手段は、第２燃焼部の燃焼能力が所定の不足状態にあり、第１燃焼部が前記複数の能力段数のうち最小の能力段数以外の所定の能力段数に切り替えられており、且つ、当該能力段数における所定の小燃焼能力領域で第１燃焼部が燃焼動作するよう前記流量制御弁の開度が制御されている場合に、第１燃焼部を一段下の能力段数に切り替える第２燃焼部燃焼能力上昇機能を具備していることを特徴とするものである（請求項１）。

かかる本発明の複合熱源機によれば、第１燃焼部が所定の能力段数での小燃焼能力領域で燃焼動作するよう燃焼能力調整制御手段によって流量制御弁の開度が比較的小さくなるよう制御されることによって、第２熱交換器からの出湯温度が所定の要求温度乃至設定温度に達しない場合などに、第１燃焼部の能力段数が一段下に切り替えられるとともに、第１燃焼部の燃焼能力を維持するよう流量制御弁の開度が制御されるため、流量制御弁の開度が大きくなって第１及び第２燃焼部への供給燃料圧も大きくなり、第１熱交換器からの出湯温度を維持しつつ第２熱交換器からの出湯温度を上昇させることができる。

なお、第２燃焼部燃焼能力上昇機能は、第１燃焼部が前記複数の能力段数のうち最小の能力段数以外の所定の能力段数に切り替えられていて前記燃焼能力調整制御手段によって当該能力段数における所定の小燃焼能力領域で第１燃焼部が燃焼動作している状態が、所定時間継続した場合に実行されるよう構成することが好ましく、この所定時間は例えば５分〜６分とすることができる。このように第２燃焼部燃焼能力上昇機能の実行にある程度の待機時間を設けておくことで、第１燃焼部の能力段数が安定している状態で第２燃焼部燃焼能力上昇機能を実行させることができ、これにより頻繁に第１燃焼部の能力段数が切り替えられてしまうことを回避できる。また、「第２燃焼部の燃焼能力が所定の不足状態にある」か否かは、適宜の一又は複数の条件の組み合わせによって判定することができるが、例えば、（１）ミスト運転要求などの大能力の暖房運転要求があるにもかかわらず流量制御弁の開度が比較的小さい、（２）第２熱交換器の出湯温度が所定温度まで加熱されていないなど、第２燃焼部の燃焼能力が不足すると予測される、若しくは、不足していると判定乃至推定される適宜の情報に基づいて判定可能である。

上記本発明の複合熱源機において、前記所定の能力段数の小燃焼能力領域は、当該能力段数の一段下の能力段数の大燃焼能力領域と燃焼能力がオーバーラップしており、前記燃焼能力調整制御手段は、第２燃焼部燃焼能力上昇機能によって第１燃焼部が一段下の能力段数に切り替えられる前後で第１燃焼部の燃焼能力を維持するように第２燃焼部燃焼能力上昇機能の実行前よりも実行後の前記流量制御弁の開度を大きくするよう制御するものであってよい（請求項２）。これによれば、所定の能力段数の小燃焼能力領域と、その一段下の能力段数の大燃焼能力領域とがオーバーラップされているので、第２燃焼部燃焼能力上昇機能によって第１燃焼部が一段下の能力段数に切り替えられる前後で流量制御弁の開度を制御することによって第１燃焼部の燃焼能力を維持しつつ、第２燃焼部の燃焼能力を大きくすることができる。

また、前記所定条件を満たす第１燃焼部の前記必要燃焼能力を低下させる出湯制限手段をさらに備え、該出湯制限手段は、第２燃焼部の燃焼能力が所定の不足状態にあり、且つ、第１燃焼部が前記所定の能力段数における小燃焼能力領域よりも大きな燃焼能力で燃焼動作するよう前記流量制御弁の開度が制御されている場合に、前記燃焼能力調整制御手段によって第１燃焼部が前記所定の能力段数の小燃焼能力領域で燃焼動作する状態となるように第１燃焼部の前記必要燃焼能力を低下させるよう構成されている（請求項１）。これによれば、第１燃焼部が所定の能力段数における小燃焼能力領域よりも大きな燃焼能力で燃焼動作しているが、流量制御弁の開度が中間付近であるために第２熱交換器からの出湯温度が所定温度に達していない場合に、第１熱交換器からの出湯量を制限することによって出湯温度を設定温度に維持するための第１燃焼部の必要燃焼能力を低下させることができ、これにより第１燃焼部が小燃焼能力領域で燃焼動作することとなり、上記第２燃焼部燃焼能力上昇機能の実行条件を満たすことができる。

なお、上記出湯制限手段による必要燃焼能力を低下させる制御も、第１燃焼部が前記所定の能力段数の小燃焼能力領域よりも大きな燃焼能力で燃焼動作している状態が所定時間（例えば数分）継続した場合に実行させるようにすることが好ましい。

上記本発明の複合熱源機において、第１燃焼部は給湯用燃焼部であり、第２燃焼部は暖房用燃焼部であることが好ましい（請求項３）。これによれば、給湯優先制御を行いつつも、第１及び第２燃焼部への燃料の供給圧力が低い状態が継続することに起因して暖房側出湯温度が要求湯温よりも低い状態となることを回避でき、暖房運転時に確実に室温を上昇させることが可能となる。

さらに、本発明の複合熱源機は、給湯用熱交換器から出湯される湯水がミスト噴霧用に用いられ、暖房用熱交換器から出湯される湯水がミスト噴霧用湯水の再加熱並びに温風加熱用に用いられるミストシステムに好適に用いることができる。また、前記燃焼能力調整制御手段は、外部のミストシステムからのミスト運転要求がある場合に、第２燃焼部の燃焼能力が所定の不足状態にあると判定するよう構成できる（請求項４）。これによれば、例えば複合熱源機が家庭用では標準的な２４号の給湯能力のものである場合などに、標準的な大きさの浴室を暖めるための標準的な家庭用ミストシステムによってミスト運転する場合に暖房能力不足として本発明の制御を行うことにより、ミスト運転に必要な給湯能力と暖房能力とをいずれも確保することができる。

以上説明したように、本発明の請求項１に係る複合熱源機によれば、第１燃焼部が所定の能力段数での小燃焼能力領域で燃焼動作するよう燃焼能力調整制御手段によって流量制御弁の開度が比較的小さくなるよう制御されることによって、第２熱交換器からの出湯温度が所定の要求温度乃至設定温度に達しない場合などに、第１燃焼部の能力段数が一段下に切り替えられるとともに、第１燃焼部の燃焼能力を維持するよう流量制御弁の開度が制御されるため、流量制御弁の開度が大きくなって第１及び第２燃焼部への供給燃料圧も大きくなり、第１熱交換器からの出湯温度を維持しつつ第２熱交換器からの出湯温度を上昇させることができる。

また、本発明の請求項２に係る複合熱源機によれば、所定の能力段数の小燃焼能力領域と、その一段下の能力段数の大燃焼能力領域とがオーバーラップされているので、第２燃焼部燃焼能力上昇機能によって第１燃焼部が一段下の能力段数に切り替えられる前後で流量制御弁の開度を制御することによって第１燃焼部の燃焼能力を維持しつつ、第２燃焼部の燃焼能力を大きくすることができる。

また、本発明の請求項１に係る複合熱源機によれば、第１燃焼部が所定の能力段数における小燃焼能力領域よりも大きな燃焼能力で燃焼動作しているが、流量制御弁の開度が中間付近であるために第２熱交換器からの出湯温度が所定温度に達していない場合に、第１熱交換器からの出湯量を制限することによって出湯温度を設定温度に維持するための第１燃焼部の必要燃焼能力を低下させることができ、これにより第１燃焼部が小燃焼能力領域で燃焼動作することとなり、上記第２燃焼部燃焼能力上昇機能の実行条件を満たすことができる。

また、本発明の請求項３に係る複合熱源機によれば、給湯優先制御を行いつつも、第１及び第２燃焼部への燃料の供給圧力が低い状態が継続することに起因して暖房側出湯温度が要求湯温よりも低い状態となることを回避でき、暖房運転時に確実に室温を上昇させることが可能となる。また、請求項４に係る複合熱源機によれば、例えば複合熱源機が家庭用では標準的な給湯能力のものである場合などに、標準的な大きさの浴室を暖めるための標準的な家庭用ミストシステムによってミスト運転する場合に暖房能力不足として本発明の制御を行うことにより、ミスト運転に必要な給湯能力と暖房能力とをいずれも確保することができる。

ガス比例弁（流量制御弁）の開度と燃焼能力（出湯能力）との関係において第１燃焼部の各能力段数の燃焼能力を示す能力特性グラフである。本発明の複合熱源機を熱源として動作するミスト機能付き浴室暖房乾燥システムの全体概略図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。

図２は、本発明の実施形態に係る給湯機能及び温水循環式暖房機能を併有する複合熱源機１を熱源として動作するミスト機能付き浴室暖房乾燥システム（ミストシステム）を示しており、該システムは、ミスト用水供給用の室外機としてのミストユニット２と、浴室の壁面や天井等に設置される室内ユニット３と、換気装置４とを具備している。なお、ミストユニット２、室内ユニット３及び換気装置４の構成は上記特許文献１に開示したものと同様であるので詳細説明は省略する。なお、ミストシステムは、浴室乾燥機能を有さずミスト機能のみを提供するものとして構成することもできる。

複合熱源機１は、給湯経路内に給水される水を加熱して外部の給湯先（給湯栓５やミストユニット２など）に給湯する給湯系と、熱媒循環経路内の温水を加熱して外部の暖房端末（図示例ではミストユニット２並びに室内ユニット３）に循環供給する暖房系と、これらの燃焼動作を制御する熱源機コントローラ６を備えている。本実施形態の複合熱源機１は、給湯系と暖房系とが共通の燃焼缶体７及び共通の燃焼ファン８を備えた、いわゆる１ガス１ファン式の複合熱源機として構成されている。

給湯系は、給湯用熱交換器１０（第１熱交換器）と、該熱交換器１０を加熱する給湯用バーナ部１１（第１燃焼部）と、水道管から給水される水を熱交換器１０に導く入水管路１２と、熱交換器１０において加熱された湯を外部の給湯配管１３に導く出湯管路１４とから主構成されている。熱交換器１０及びバーナ部１１は燃焼缶体７内に配設されている。入水管路１２には入水流量を検出する入水流量センサ１５と、入水温度を検出する入水温度センサ１６とが設けられている。出湯管路１４には、熱交換器１０から出湯された直後の出湯温度を検出する給湯側缶体出湯温度センサ１７と、熱源機コントローラ６によって動作制御されて給湯流量を調節する給湯流量制御弁１８（出湯制限手段）と、給湯配管１３への給湯温度を検出する給湯温度センサ１９とが設けられている。上記各センサ１５，１６，１７，１９の検出信号は熱源機コントローラ６に入力される。給湯流量制御弁１８は通常時は全開状態とされ、給湯流量を絞る必要が生じた場合に熱源機コントローラ６によって制御されて給湯流量を抑制するために用いられる。

また、入水管路１２と出湯管路１４とはバイパス管路２０によって接続されており、このバイパス管路２０には、入水管路１２から分岐流入する水道水の分配割合を調節する分配弁２１が設けられている。この分配弁２１は熱源機コントローラ６によって制御され、熱交換器１０によって加熱された温水とバイパス管路２０に分岐流入する水との混水により給湯配管１３への給湯温度の温調が行われるようになっている。上記給湯温度センサ１９は、上記温調後の給湯温度を検出する。

給湯用バーナ部１１は、複数の燃焼領域に区分され、図示例では３つの燃焼領域に区分されている。各燃焼領域はそれぞれ１又は２以上の本数のガスバーナによって構成されているとともに、各燃焼領域には燃料ガス供給源側から燃料ガスを供給するガス供給管２２（燃料供給路）が接続されている。ガス供給管２２には燃料ガス供給源側から順に、元栓としての元ガス電磁弁２３、ガスの供給流量を調整するガス比例弁２４（流量制御弁）が設けられている。このガス比例弁２４の下流側（図示例では燃焼缶体７の内部）でガス供給管２２が各燃焼領域毎に分岐され、各分岐路毎に能力切替弁としての開閉弁が設けられており、各燃焼領域へのガス供給を行うか否かを、対応する能力切替弁の開閉によって切り替え可能に構成されている。

これら各能力切替弁は熱源機コントローラ６によって開閉制御され、開弁する能力切替弁を熱源機コントローラ６が選択的に切り替えることによって、図１に示すように、燃焼能力調整制御範囲の異なるＮ１〜Ｎ５までの５段階の能力段数のいずれかに切り替え制御可能に給湯用バーナ部１１が構成されている。各能力段数の調整制御範囲は適宜であってよいが、例えば、能力段数Ｎ１では、ガス比例弁の開度を制御することによって燃焼能力を出力号数で２．５〜５．０号までの範囲で調整制御可能であり、能力段数Ｎ２では３．５〜７．５号までの範囲で調整制御可能であり、能力段数Ｎ３では６．５号〜１１号までの範囲で調整制御可能であり、能力段数Ｎ４では８．５号〜１５号までの範囲で調整制御可能であり、能力段数Ｎ５では１３号〜２４号までの範囲で調整制御可能に構成されており、これにより、最小出力号数２．５号〜最大出力号数２４号までの範囲で出湯能力（燃焼能力）が可変となっている。一段分異なる２つの能力段数同士では、下段側の能力段数の大燃焼領域Ｃ１〜Ｃ４と、上段側の能力段数の小燃焼領域Ａ２〜Ａ５の燃焼能力範囲がオーバーラップされており（すなわち、Ｃ１とＡ２、Ｃ２とＡ３、Ｃ３とＡ４、Ｃ４とＡ５がそれぞれオーバーラップ）、これにより上記の出湯能力の最小（２．５号）から最大（２４号）まで、能力段数の切り替えのハンチングを防止しつつ実質上無段階で連続可変制御可能となっている。なお、各能力段数Ｎ１〜Ｎ５における燃焼能力とガス比例弁の開度との関係は、図１に示すように曲線で表されるものであってもよく、また直線で表されるもの（すなわち比例関係）であってもよい。

熱源機コントローラ６は、給湯栓５や給湯配管１３に接続された暖房端末の給湯電磁弁２５が開かれることによって入水管路１２を介して水道水が入水され、入水流量センサ１５が最低作動水量（ＭＯＱ）以上の流量を検出すると、給湯用バーナ部１１を燃焼動作させて給湯運転制御を開始する。そして、給湯栓５や給湯電磁弁２５が閉じて入水流量センサ１５の検出値が最低作動水量よりも少なくなると、給湯用バーナ部１１の燃焼動作を停止させて給湯運転制御が終了する。

給湯運転制御中は、熱源機コントローラ６（燃焼能力調整制御手段）は、給湯温度センサ１９の検出値が給湯リモコン（図示せず）等によって設定された設定給湯温度となるよう、給湯用バーナ部１１の能力切替弁、ガス比例弁２４、燃焼ファン８並びに分配弁２１を制御して、給湯温度を設定温度とするに必要な燃焼能力で給湯用バーナ部１１を燃焼動作させる。かかる給湯運転制御の具体的制御方法は、ＦＦ制御号数やＦＢ制御号数等の制御出力号数（必要燃焼能力）に基づいて行うが、従来公知の適宜のものであってよく、例えば本願出願人が特開２００８−１２８５７５号公報に開示したものであってよい。なお、図１に示す例では、能力段数Ｎ３及びＮ４のときのガス比例弁２４の最大制御開度を他の能力段数の最大制御開度よりも比較的低く抑えているが、これはガス比例弁２４の開度（すなわち制御ガス圧）と燃焼ファン８の制御回転数とを比例させる必要があるところ、ガス比例弁２４の開度を最大にすると燃焼ファン８の制御回転数も大きくなって燃焼ファン８による騒音や消費電力が大きくなるため、可能な範囲で騒音や消費電力を抑制するために能力段数Ｎ３及びＮ４ではガス比例弁２４の最大制御開度を低く抑えている。騒音や消費電力の抑制よりも優先してガス比例弁２４の最大開度まで開く必要がある場合には各能力段数においてガス比例弁２４の最大開度まで制御することも可能である。

次に複合熱源機１の暖房系の構成について説明する。暖房系は、膨張タンク３０内に貯留された低温水を循環ポンプ３１の作動により暖房用熱交換器３２（第２熱交換器）に送り、暖房用バーナ部３３（第２燃焼部）の燃焼熱との熱交換により加熱して約８０℃の高温水とした上で、この高温水を暖房往き管路３４を介して外部の暖房用循環配管３５に供給し、該暖房用循環配管３５を経由してミストユニット２並びに室内ユニット３に高温水を供給するよう構成されている。暖房用バーナ部３３及び暖房用熱交換器３２は、給湯用バーナ部１１及び給湯用熱交換器１０と同じ燃焼缶体７内に配設されている。

そして、室内ユニット３やミストユニット２での放熱により低温となった低温水が暖房戻り管路３６を介して膨張タンク３０に戻されるようになっている。暖房往き管路３４と暖房戻り管路３６とはバイパス管路３７によって接続されており、バイパス管路３７の途中にはバイパス熱動弁３８が設けられている。なお、図２には高温暖房用回路のみを図示しているが、比較的低温（例えば６０℃）の低温暖房水を出湯するための低温暖房用回路をさらに備えることができ、また、暖房往き管路３４から分岐させた追い焚き回路をさらに設けて、該追い焚き回路を流れる高温水と、浴槽水を循環させる追い焚き循環管路との間で熱交換させることで浴槽水の追い焚きを行えるように構成することもできる。

暖房往き管路３４には、熱交換器３２から出湯された直後の出湯温度を検出する暖房側缶体出湯温度センサ４０が設けられており、該センサ４０の検出信号は熱源機コントローラ６に入力される。

暖房用バーナ部３３もまた、給湯用バーナ部と同様複数の燃焼領域に区分され、図示例では２つの燃焼領域に区分されている。この暖房用バーナ部３３の各燃焼領域も、給湯用バーナ部１１の各燃焼領域と並列にガス供給管２２に接続されている。すなわち、燃焼缶体７内でガス供給管２２は暖房用バーナ部３３の各燃焼領域毎にも分岐されており、暖房用バーナ部３３の各燃焼領域毎にそれぞれ能力切替弁が設けられている。上記ガス比例弁２４は、給湯用バーナ部１１及び暖房用バーナ部３３に共通のものとなる。暖房用バーナ部３３の能力切替弁もまた熱源機コントローラ６によって開閉制御され、開弁する暖房用能力切替弁を熱源機コントローラ６が選択的に切り替えることによって、本実施形態では２段階乃至３段階に暖房用バーナ部の能力段数を切り替え制御可能となっている。各能力段数の調整制御範囲は適宜であってよいが、給湯系と同様に、一段分異なる２つの能力段数同士では、下段側の能力段数の大燃焼領域と、上段側の能力段数の小燃焼領域の燃焼能力範囲をオーバーラップさせることが好ましい。

熱源機コントローラ６は、ユーザーによる暖房運転スイッチの操作や予約暖房運転時刻になるなど所定の暖房運転要求があると暖房用バーナ部３３を燃焼動作させるとともにポンプ３１を作動させて暖房運転制御を開始する。給湯系が使用されていない場合は、熱源機コントローラ６は、暖房側缶体出湯温度センサ４０の検出値が所定の設定温度（例えば８０℃）となるよう、暖房用バーナ部３３の能力切替弁、ガス比例弁２４、燃焼ファン８並びにバイパス熱動弁３８を制御して、暖房用熱交換器３２の出湯温度を設定温度とするに必要な燃焼能力で暖房用バーナ部３３を燃焼動作させる。なお、暖房側缶体出湯温度センサ４０の検出値に基づく制御ではなく、膨張タンク内の低温水の温度が所定温度（例えば６０℃）となるよう、暖房用バーナ部３３の能力切替弁、ガス比例弁２４、燃焼ファン８並びにバイパス熱動弁３８を制御することも可能である。

一方、給湯同時使用時は、熱源機コントローラ６は給湯運転制御を優先するよう構成されている。すなわち、給湯と暖房の同時運転時においては、ガス比例弁２４の開度並びに燃焼ファン８の回転数は給湯運転制御において決定され、暖房運転制御では主として暖房用バーナ部３３の能力切替弁の制御による能力段数の切り替えにより、給湯運転制御により決定されたガス比例弁２４の開度における制御ガス圧下で、可能な限り暖房用熱交換器３２の出湯温度を設定温度に近づけるよう動作することとなる。

ミストユニット２及び室内ユニット３によりミスト運転が行われる場合、ミストユニット２の給湯電磁弁２５が開かれてミスト用の温水が複合熱源機１の給湯系から供給されるとともに、室内ユニットコントローラ５０からのミスト運転要求（暖房運転要求）を受けて熱源機コントローラ６が暖房運転制御を開始し、暖房系から高温水がミストユニット２並びに室内ユニット３に供給される。ミストユニット２では、ミスト用の温水が、液−液熱交換器４１において暖房系から供給される高温水との間で熱交換することにより加熱される。また、室内ユニット３では、暖房系から供給される高温水が供給される熱交換器からの放熱によって所定温度に昇温された温風を生成し、ミストとともに浴室内に吹き出すよう構成されている。

このように、ミスト運転時は、ミスト用水の加熱並びに温風の生成の為に比較的大きな暖房能力が必要となるところ、給湯運転制御により決定されたガス比例弁２４の開度が比較的大きい場合には、暖房用バーナ部３３の能力段数を最大にすることによって十分な暖房能力を確保可能であるが、例えば図１に示すＰ１点で給湯運転している場合、ガス比例弁２４の開度は最小に近く、これによりガス比例弁２４の二次側（下流側）の制御ガス圧も小さくなるため、暖房用バーナ部３３の能力段数を最大にしても、要求される暖房能力が得られない場合がある。

そこで、本実施形態では、室内ユニットコントローラ５０からのミスト運転要求によって暖房運転制御を行う場合（暖房用バーナ部３３の燃焼能力が所定の不足状態にある場合）には、熱源機コントローラ６は以下のような制御を行うよう構成している。

すなわち、熱源機コントローラ６は、給湯運転制御によって給湯用バーナ部１１が最小の能力段数Ｎ１以外の能力段数Ｎ２〜Ｎ５のいずれかに切り替えられており、且つ、当該能力段数における小燃焼能力領域Ａ２〜Ａ５（一段下の能力段数の大燃焼能力領域とオーバーラップしている領域）で給湯用バーナ部１１が燃焼動作するようガス比例弁２４の開度が制御されている状態が所定時間（例えば５〜６分）継続したとき、給湯用バーナ部１１を一段下の能力段数に切り替えるよう給湯用バーナ部１１の能力切替弁を切り替える暖房燃焼能力上昇機能（第２燃焼部燃焼能力上昇機能）を具備している。

例えば、図１に示す能力段数Ｎ４のＰ１点で給湯用バーナ部１１が燃焼動作しているときに、暖房燃焼能力上昇機能によって給湯用バーナ部１１が一段下に切り替えられると、上記給湯運転制御によって切り替え前後で給湯用バーナ部１１の燃焼能力を維持するようにガス比例弁２４の開度が大きく制御され、能力段数Ｎ３のＰ２点で燃焼動作することとなる。ガス比例弁２４の開度が大きくなれば必然的に暖房用バーナ部３３へ供給される制御ガス圧も大きくなり、暖房用バーナ部３３の燃焼能力も大きく確保することが可能となる。かかる状態で、暖房運転制御により所定の制御目標に向けて暖房用バーナ部３３の能力切替弁及びバイパス熱動弁を制御することによって、要求される暖房能力が得られるようになる。

さらに、熱源機コントローラ６は、上記暖房燃焼能力上昇機能が実行される所定の能力段数に給湯用バーナ部１１が切り替えられており、当該能力段数における大燃焼能力領域Ｃ３，Ｃ４よりも小さい燃焼能力であって（暖房用バーナ部の燃焼能力が所定の不足状態にある）、当該能力段数における小燃焼能力領域Ａ３，Ａ４よりも大きな燃焼能力の中燃焼能力領域Ｂ３，Ｂ４で燃焼動作するようガス比例弁２４の開度が給湯運転制御により制御されている場合（例えばこの状態が数分間継続した場合）に、給湯流量制御弁１８の開度を小さく制御して給湯流量を抑制し、これにより給湯用バーナ部１１の必要燃焼能力を低下させて、給湯運転制御により給湯用バーナ部１１がその時点の能力段数の小燃焼能力領域Ａ３，Ａ４で燃焼動作する状態とする。

かかる制御によって所定の能力段数Ｎ３，Ｎ４の小燃焼能力領域Ａ３，Ａ４で燃焼動作する状態が所定時間継続すれば、上述したように暖房燃焼能力上昇機能によって一段下の能力段数に切り替えられ、これにより暖房用バーナ部３３へ供給されるガス圧を大きく確保して暖房用バーナ部３３の燃焼能力を上昇できる。なお、上記給湯流量制御弁１８による給湯量の抑制制御は、例えばミスト運転が終了するまで継続することができる。

本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、適宜設計変更できる。例えば、上記実施形態では暖房系の熱媒として温水を用いたが、不凍液などを熱媒として用いることもできる。また、複合熱源機１は、給湯系及び暖房系ともに潜熱回収型であってもよい。また、各能力段数の小燃焼能力領域は、一段下の能力段数の最大制御燃焼能力よりも所定号数（例えば０．８号）以上小さい領域として設定することができ、例えば上記実施形態の能力段数Ｎ４の小燃焼能力領域としては、一段下の能力段数Ｎ３の最大制御燃焼能力である１１号から０．８号を引いた１０．２号よりも小さい領域、すなわち８．５号〜１０．２号の領域を小燃焼能力領域とすることができ、これによれば一段下の能力段数に切り替えられた直後に給湯運転制御によってすぐに元の給湯段数に切り替えられることによるハンチングを防止できる。

また、上記暖房燃焼能力上昇機能は、特定の一又は複数の能力段数（例えば、能力段数Ｎ３及びＮ４のみ）で給湯用バーナ部１１が燃焼動作している場合にのみ実行されるように構成することもできる。また、図１の能力段数Ｎ３は、通常の給湯運転制御においてはガス比例弁制御値として最大１９０程度とされているが、暖房燃焼能力上昇機能の実行に際しては、能力段数Ｎ３の特性曲線の最大側に仮想線で示すように能力段数Ｎ３においてガス比例弁２４を最大開度（制御値として２５６）まで制御可能とし、この場合のオーバーラップしている領域をそれぞれ上段側の能力段数Ｎ４の小燃焼能力領域Ａ４’、下段側の能力段数Ｎ３の大燃焼能力領域Ｃ３’として、暖房燃焼能力上昇機能の実行条件判定を行うとともに、能力段数の切り替え後のガス比例弁２４の開度制御を行わせることも可能である。また、暖房燃焼能力上昇機能はディップスイッチの設定によって有効／無効の切り替えを行えるようにすることもできる。

また、上記実施形態では室内ユニットコントローラ５０からのミスト運転要求がある場合を暖房燃焼能力上昇機能の実行条件としたが、ミスト運転要求の有無ではなく、複合熱源機１内での各種センサの検出値や制御状態のみに基づいて暖房燃焼能力上昇機能を実行させることもできる。例えば、給湯用バーナ部１１の能力段数がＮ３若しくはＮ４であり、給湯用バーナ部１１と暖房用バーナ部３３が同時燃焼中であり、暖房側缶体出湯温度（暖房往き温度）が、設定温度（例えば８０℃）−１５℃以下であり（例えば６５℃以下）、且つ、現在の給湯用バーナ部１１の能力段数における小燃焼能力領域Ａ３又はＡ４で燃焼動作している状態を所定時間継続した場合に、暖房燃焼能力上昇機能を実行させることができる。この場合は、暖房側缶体出湯温度が設定温度より所定温度以上低いことが、暖房用バーナ部３３の燃焼能力が不足状態であることの判定要素となる。なお、上記状態の所定時間の積算は、給湯用バーナ部１１の給湯運転制御における能力段数の切り替え制御が発生した場合にはクリアすることが好ましい。

また、上記実施形態では第２燃焼部を暖房用のバーナ部とした例を示したが、第２燃焼部は風呂追い焚き用のバーナ部とすることもできる。

Ｎ１〜Ｎ５能力段数
Ａ１〜Ａ５小燃焼能力領域
Ｂ１〜Ｂ５中燃焼能力領域
Ｃ１〜Ｃ４大燃焼能力領域
１複合熱源機
６燃焼能力調整制御手段（熱源機コントローラ）
１０第１熱交換器（給湯用熱交換器）
１１第１燃焼部（給湯用バーナ部）
１８出湯制限手段（給湯流量制御弁）
２２共通の燃料供給路（ガス供給管）
２４流量制御弁（ガス比例弁）
３２第２熱交換器（暖房用熱交換器）
３３第２燃焼部（暖房用バーナ部）

Claims

複数の能力段数のいずれかに切り替え制御可能に構成されるとともに第１熱交換器を加熱する第１燃焼部と、第２熱交換器を加熱する第２燃焼部と、第１及び第２燃焼部に対する共通の燃料供給路に設けられて第１及び第２燃焼部の燃焼能力を調整する流量制御弁と、所定条件を満たす必要燃焼能力となるように第１燃焼部の能力段数の切り替え並びに前記流量制御弁の開度を制御する燃焼能力調整制御手段とを備える複合熱源機において、
前記燃焼能力調整制御手段は、第２燃焼部の燃焼能力が所定の不足状態にあり、第１燃焼部が前記複数の能力段数のうち最小の能力段数以外の所定の能力段数に切り替えられており、且つ、当該能力段数における所定の小燃焼能力領域で第１燃焼部が燃焼動作するよう前記流量制御弁の開度が制御されている場合に、第１燃焼部を一段下の能力段数に切り替える第２燃焼部燃焼能力上昇機能を具備しており、
前記所定条件を満たす第１燃焼部の前記必要燃焼能力を低下させる出湯制限手段をさらに備え、該出湯制限手段は、第２燃焼部の燃焼能力が所定の不足状態にあり、且つ、第１燃焼部が前記所定の能力段数における小燃焼能力領域よりも大きな燃焼能力で燃焼動作するよう前記流量制御弁の開度が制御されている場合に、前記燃焼能力調整制御手段によって第１燃焼部が前記所定の能力段数の小燃焼能力領域で燃焼動作する状態となるように第１燃焼部の前記必要燃焼能力を低下させるよう構成されていることを特徴とする複合熱源機。
請求項１に記載の複合熱源機において、前記所定の能力段数の小燃焼能力領域は、当該能力段数の一段下の能力段数の大燃焼能力領域と燃焼能力がオーバーラップしており、前記燃焼能力調整制御手段は、第２燃焼部燃焼能力上昇機能によって第１燃焼部が一段下の能力段数に切り替えられる前後で第１燃焼部の燃焼能力を維持するように第２燃焼部燃焼能力上昇機能の実行前よりも実行後の前記流量制御弁の開度を大きくするよう制御することを特徴とする複合熱源機。
請求項１又は２に記載の複合熱源機において、第１燃焼部は給湯用燃焼部であり、第２燃焼部は暖房用燃焼部であることを特徴とする複合熱源機。
請求項１〜３のいずれか１項に記載の複合熱源機において、前記燃焼能力調整制御手段は、外部のミストシステムからのミスト運転要求がある場合に、第２燃焼部の燃焼能力が所定の不足状態にあると判定することを特徴とする複合熱源機。