(57)【要約】【課題】低温水および高温水を混合弁によって混合する給湯システムにおいて、混合弁をバイパスして低温水を給湯配管に導出するための電磁弁の故障判別を、給湯配管の湯温変化を抑制した上で実行する。【解決手段】混合弁２５は、高温水供給部１０からの高温水と低温水供給配管１５からの低温水とを混合して給湯配管２３へ出力する。コントローラ２０ａは、給湯配管２３の温度センサ２８による検出温度Ｔｗのフィードバック制御により、混合弁２１での混合比率を制御する。バイパス電磁弁２５は、開状態で、低温水供給管１５からバイパス配管２４を経由して給湯配管２３へ至る低温水のバイパス経路を形成する。コントローラ２０ａは、バイパス電磁弁２５に対して開または閉の動作指令を生成するとともに、当該動作指令の前後での、フィードバック制御された混合弁の動作に基づいて、バイパス電磁弁２５の故障有無を判別する。【選択図】図１
2014190634.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
高温水を供給するための高温水供給部と、
前記高温水よりも温度の低い低温水を供給するための低温水供給部と、
前記温水供給部からの高温水と前記低温水供給部からの低温水との混合比率を制御するように動作する混合弁と、
前記混合弁によって混合された湯水を供給する給湯配管と、
前記給湯配管を流れる湯水の温度を検出するための第１の温度検出部と、
前記低温水供給部と前記給湯配管との間に前記混合弁をバイパスする経路を形成するために配置された電磁弁と、
前記電磁弁および前記混合弁の動作を制御するための制御装置とを備え、
前記制御装置は、
前記第１の温度検出部による検出温度を基準温度に制御するように前記混合弁の動作を制御するための温度制御部と、
前記電磁弁に対する開または閉の動作指示を生成するとともに、前記動作指示が生成される前後での、前記温度制御部によって制御された前記混合弁の動作に基づいて前記電磁弁の故障有無を判別するための故障判別部とを含む、給湯システム。
【請求項２】
前記故障判別部は、前記電磁弁に対して開動作を指示する前記動作指示を生成するとともに、前記動作指示が生成される前後において、前記高温水の比率が上昇する方向への前記混合弁の動作量が判定値を超えないときに、前記電磁弁の故障を検出する、請求項１記載の給湯システム。
【請求項３】
前記故障判別部は、前記電磁弁に対して閉動作を指示する前記動作指示を生成するとともに、前記動作指示が生成される前後において、前記高温水の比率が低下する方向への前記混合弁の動作量が判定値を超えないときに、前記電磁弁の故障を検出する、請求項１記載の給湯システム。
【請求項４】
前記高温水供給部によって供給される前記高温水の温度を検出するための第２の温度検出器と、
前記低温水供給部によって供給される前記低温水の温度を検出するための第３の温度検出器とをさらに備え、
前記制御装置は、
前記第２および第３の温度検出器によって検出された前記高温水および前記低温水の温度に基づいて、前記動作指示に応じた前記混合弁の動作予測量を演算するための動作量演算部をさらに含み、
前記判定値は、前記動作量演算部によって演算された前記動作予測量に従って可変に設定される、請求項２または３に記載の給湯システム。
【請求項５】
前記高温水供給部によって供給される前記高温水の温度を検出するための第２の温度検出器と、
前記低温水供給部によって供給される前記低温水の温度を検出するための第３の温度検出器とをさらに備え、
前記制御装置は、
前記第２および第３の温度検出器によって検出された前記高温水および前記低温水の温度に基づいて、前記動作指示に応じた前記混合弁の動作予測量を演算するための動作量演算部をさらに含み、
前記制御装置は、前記動作量演算部によって演算された前記動作予測量が所定の閾値よりも小さいときには、前記故障判別部による前記電磁弁の故障検出動作を非実行とする、請求項１〜３のいずれか１項に記載の給湯システム。
【請求項６】
前記給湯配管における前記湯水の流量を検出するための流量検出器をさらに備え、
前記制御装置は、前記流量検出器によって検出された流量が所定の閾値よりも小さいときには、前記故障判別部による前記電磁弁の故障検出動作を非実行とする、請求項１〜４のいずれか１項に記載の給湯システム。
【請求項７】
前記給湯配管における前記湯水の流量を検出するための流量検出器をさらに備え、
前記制御装置は、前記流量検出器によって検出された流量の変動が閾値より大きいときには、前記故障判別部による前記電磁弁の故障検出動作を非実行とする、請求項１〜４のいずれか１項に記載の給湯システム。
【請求項８】
前記給湯配管における前記湯水の流量を検出するための流量検出器をさらに備え、
前記制御装置は、給湯配管からの前記湯水の供給が開始されてからの前記流量の積算値が所定量を超えたときに、前記故障判別部を動作させて前記電磁弁の故障検出動作を実行する、請求項１〜４のいずれか１項に記載の給湯システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は給湯システムに関し、より特定的には、高温水および高温水よりも温度の低い低温水を混合弁によって混合する構成を有する給湯システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
低温水と、太陽熱等を利用した温水給湯器からの高温水とを混合弁によって混合する給湯システムが用いられている。たとえば、特開２００３−４２５４０号公報（特許文献１）および特許第３７２８２７２号公報（特許文献２）には、このような混合弁からの出力を給湯器に送出するようにした給湯システムが記載されている。
【０００３】
特許文献１および２の給湯システムでは、混合弁を迂回して、低温水供給系から混合弁の出力側へ低温水を導くためのバイパス経路を形成するための電磁弁が設けられる。さらに、特許文献１では、当該電磁弁が通電状態でバイパス経路を遮断するように構成することによって、停電時には確実にバイパス経路が形成して高温出湯を防止することができる。また、特許文献２では、混合弁に異常が生じた場合に電磁弁を開状態とすることによって高温出湯を防止する制御が記載されている。
【０００４】
さらに、特許文献３には、貯湯槽から給湯する経路と、貯湯槽を迂回して給水する経路とを切換弁によって切換可能な給湯装置において、当該切換弁に対して所定の判別用操作処理を発するとともに、当該操作処理後における温度挙動に基づいて、切換弁の故障判別処理を実行することが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００３−４２５４０号公報
【特許文献２】特許第３７２８２７２号公報
【特許文献３】特開２０１０−１１２６７７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１，２に記載された給湯システムにおいて、バイパス経路を形成するための電磁弁（以下、バイパス電磁弁とも称する）は、異常発生時に給湯配管の湯温上昇を防止するために設けられる。このため、異常発生時の高温出湯を確実に防止するためには、バイパス電磁弁が正常に動作可能であることを定期的に確認することが必要である。しかしながら、特許文献１および２には、バイパス電磁弁の動作制御については記載されているものの、故障判別のための手法については言及されていない。
【０００７】
また、特許文献３に記載された切換弁の故障判別処理では、当該切換弁が判別操作処理に従って動作したときに生じるべき温度変化が実際に生じるか否かを検出する。すなわち、故障判別処理に伴って出湯温度が確実に変化したか否かを判別する必要があるため、ユーザからの設定温度に対して温度差が生じた状態が一定期間継続することを余儀なくされる。
【０００８】
一定期間継続する湯温変化を伴う故障判別処理は、風呂への給湯時等、湯温変化がユーザに与える違和感が低い状況下で行なうことが好ましい。このため、給湯システムが、いわゆる風呂自動機能等を有し、風呂給湯中であることを認識できる場合には、風呂給湯中に故障判別処理を実行することができる。一方で、単純な給湯機能だけを有する給湯システムのように、給湯用途をシステムが認識できないような構成では、故障判別処理を実行する機会の確保が困難となることが懸念される。
【０００９】
したがって、特許文献１，２のような給湯システムにおけるバイパス電磁弁の故障判別処理に、湯温変化の発生を前提とする特許文献３の手法を適用すると、ユーザに違和感を与えずに故障判別処理の機会を確保することが困難となることが懸念される。
【００１０】
この発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、高温水および高温水よりも温度の低い低温水を混合弁によって混合する給湯システムにおいて、当該混合弁をバイパスして低温水を給湯配管に導出するための電磁弁の故障判別を、給湯配管の湯温変化を抑制した上で実行することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の給湯システムによれば、給湯システムは、高温水を供給するための高温水供給部と、低温水を供給するための低温水供給部と、混合弁と、混合弁によって混合された湯水を供給する給湯配管と、給湯配管を流れる湯水の温度を検出するための第１の温度検出部と、電磁弁と、電磁弁および混合弁の動作を制御するための制御装置とを含む。混合弁は、高温水供給部からの高温水と低温水供給部からの低温水との混合比率を制御するように動作する。電磁弁は、低温水供給部と給湯配管との間に混合弁をバイパスする経路を形成するために配置される。制御装置は、温度制御部および故障判別部を有する。温度制御部は、第１の温度検出部による検出温度を基準温度に制御するように混合弁の動作を制御するように構成される。故障判別部は、電磁弁に対する開または閉の動作指示を生成するとともに、動作指示が生成される前後での、温度制御部によって制御された混合弁の動作に基づいて電磁弁の故障有無を判別するように構成される。
【００１２】
上記の給湯システムによれば、温度制御部のフィードバック制御によって混合弁が動作している状態において、電磁弁を強制的に開状態または閉状態に変化させる動作指令を発生したときの混合弁の動作に基づいて、バイパス経路を形成するための電磁弁の故障有無を判別することができる。したがって、電磁弁の強制的な開閉に伴って給湯配管に生じる温度変化を速やかにフィードバック制御によって補償できるので、給湯配管の湯温変化を抑制した上で電磁弁の故障判別動作を実行することができる。
【００１３】
好ましくは、上記の給湯システムにおいて、故障判別部は、電磁弁に対して開動作を指示する動作指示を生成するとともに、動作指示が生成される前後において、高温水の比率が上昇する方向への混合弁の動作量が判定値を超えないときに、電磁弁の故障を検出する。
【００１４】
このようにすると、給湯配管の湯温変化を抑制した上で、閉状態の電磁弁に閉故障が発生しているか否かを判定するための故障判別動作を実行することができる。
【００１５】
また好ましくは、上記の給湯システムにおいて、故障判別部は、電磁弁に対して閉動作を指示する動作指示を生成するとともに、動作指示が生成される前後において、高温水の比率が低下する方向への混合弁の動作量が判定値を超えないときに、電磁弁の故障を検出する。
【００１６】
このようにすると、給湯配管の湯温変化を抑制した上で、開状態の電磁弁に開故障が発生しているか否かを判定するための故障判別動作を実行することができる。
【００１７】
あるいは好ましくは、上記の給湯システムは、高温水供給部によって供給される高温水の温度を検出するための第２の温度検出器と、低温水供給部によって供給される低温水の温度を検出するための第３の温度検出器とをさらに含む。制御装置は、動作量演算部をさらに含む。動作量演算部は、第２および第３の温度検出器によって検出された高温水および低温水の温度に基づいて、動作指示に応じた混合弁の動作予測量を演算するように構成される。そして、故障判別部での判定値は、動作量演算部によって演算された動作予測量に従って可変に設定される。
【００１８】
このようにすると、電磁弁の故障判別のための判定値を、現在の温度状態に合わせて適切に設定できる。この結果、故障判別の精度を向上することができる。
【００１９】
また好ましくは、上記の給湯システムは、高温水供給部によって供給される高温水の温度を検出するための第２の温度検出器と、低温水供給部によって供給される低温水の温度を検出するための第３の温度検出器とをさらに含む。制御装置は、動作量演算部をさらに含む。動作量演算部は、第２および第３の温度検出器によって検出された高温水および低温水の温度に基づいて、動作指示に応じた混合弁の動作予測量を演算するように構成される。さらに、制御装置は、動作量演算部によって演算された動作予測量が所定の閾値よりも小さいときには、故障判別部による電磁弁の故障検出動作を非実行とする。
【００２０】
このようにすると、電磁弁を強制的に開／閉した際の混合弁の動作量がある程度確保できる温度状態のときに限定して、電磁弁の故障判別動作を実行することができるので、故障の誤検出を防止することができる。
【００２１】
好ましくは、上記の給湯システムは、給湯配管における湯水の流量を検出するための流量検出器をさらに含む。制御装置は、流量検出器によって検出された流量が所定の閾値よりも小さいときには、故障判別部による電磁弁の故障検出動作を非実行とする。あるいは、制御装置は、流量検出器によって検出された流量の変動が閾値より大きいときには、故障判別部による電磁弁の故障検出動作を非実行とする。
【００２２】
このようにすると、温度挙動が不安定な状態であるときには電磁弁の故障判別動作を実行しないようにすることができるので、故障の誤検出を防止することができる。
【００２３】
また好ましくは、上記の給湯システムは、給湯配管における湯水の流量を検出するための流量検出器をさらに含む。制御装置は、給湯配管からの湯水の供給が開始されてからの流量の積算値が所定量を超えたときに、故障判別部を動作させて電磁弁の故障検出動作を実行する。
【００２４】
このようにすると、ユーザの給湯用途（特に、風呂給湯）をシステムが認識できない、単純な給湯機能だけを有する給湯システムにおいても、温度変化に対するユーザの違和感が生じ難いタイミングを狙って、電磁弁の故障判別動作を実行することが可能となる。したがって、電磁弁の故障判別動作がユーザに与える違和感をさらに軽減することができる。
【発明の効果】
【００２５】
この発明によれば、高温水および高温水よりも温度の低い低温水を混合弁によって混合する給湯システムにおいて、当該混合弁をバイパスして低温水を給湯配管に導出するための電磁弁の故障判別を、給湯配管の湯温変化を抑制した上で実行することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の実施の形態に従う給湯システムの構成を説明するための概略ブロック図である。
【図２】図１に示された給湯接続ユニットのコントローラによるバイパス電磁弁の故障判別動作に関連する制御機能を説明するための機能ブロック図である。
【図３】混合弁における弁開度と給湯配管における高温水／低温水の混合比率との関係を表す特性図である。
【図４】バイパス電磁弁の故障判別動作における制御処理を説明するための第１のフローチャートである。
【図５】バイパス電磁弁の故障判別動作における制御処理を説明するための第２のフローチャートである。
【図６】バイパス電磁弁の故障判別動作の開始条件を判定するための制御処理を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
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、図中の同一また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。
【００２８】
図１は、本発明の実施の形態に従う給湯システムの構成を説明するための概略ブロック図である。
【００２９】
図１を参照して、本実施の形態に従う給湯システム１００は、高温水供給部１０と、低温水供給配管１５と、高温水供給配管１６と、給湯接続ユニット２０とを含む。
【００３０】
図１の例では、高温水供給部１０は、太陽熱利用温水器によって構成される。高温水供給部１０は、ソーラ熱交換器１１と、ソーラ配管１２と、熱交換部１３と、蓄熱槽１４とを有する。
【００３１】
ソーラ配管１２は、ソーラ熱交換器１１の入口側と出口側を接続することによって熱媒体の循環経路を形成する。熱交換部１３は、ソーラ配管１２を部分的に蓄熱槽１４内に導入することによって構成される。蓄熱槽１４には、低温水供給配管１５から導入された低温水が蓄積される。さらに、蓄熱槽１４は、熱交換部１３によってソーラ配管１２内の熱媒体と、蓄熱槽１４内の水とが熱交換を行なうように構成されている。
【００３２】
これにより、ソーラ熱交換器１１に入射された太陽熱を用いて、ソーラ配管１２内の熱媒体を介して、蓄熱槽１４内の低温水の温度を上昇することができる。この結果、高温水供給部１０は、太陽熱を熱源とする高温水を、高温水供給配管１６へ供給することができる。
【００３３】
低温水供給配管１５は、高温水供給部１０からの高温水よりも温度の低い低温水を供給する。たとえば、低温水は、上水や井戸水等の意図的な加熱処理が加えられていない水である。低温水供給配管１５は、「低温水供給部」の一例として示される。なお、蓄熱槽１４に対しては、低温水供給配管１５とは異なる系統から低温水を導入する構成とすることも可能である。
【００３４】
給湯接続ユニット２０は、コントローラ２０ａと、混合弁２１と、給湯配管２３と、バイパス配管２４と、バイパス電磁弁２５とを含む。
【００３５】
混合弁２１は、低温水供給配管１５および高温水を供給する。供給配管１６と、給湯配管２３との間に接続される。混合弁２１は、低温水供給配管１５からの低温水と高温水供給配管１６からの高温水とを、弁開度に応じた比率で混合して、給湯配管２３へ出力する。たとえば、混合弁２１は、全開状態で、高温水供給配管１６からの高温水のみを給湯配管２３に送出し、逆に、全閉状態では、低温水供給配管１５からの低温水のみを給湯配管２３へ送出するように構成される。混合弁２１の弁開度は、コントローラ２０ａからの制御信号に応じて調整される。
【００３６】
バイパス配管２４は、低温水供給配管１５および給湯配管２３の間に、バイパス電磁弁２５を介して接続される。バイパス電磁弁２５は、たとえば、ダイヤフラム方式の電磁弁によって構成される。バイパス電磁弁２５が開状態のとき、混合弁２１を迂回して、低温水供給配管１５から給湯配管２３へ低温水を導くためのバイパス経路が形成される。
【００３７】
バイパス電磁弁２５は、たとえば、非通電状態には開状態となる一方で、通電状態となったときに閉状態となるように構成される。したがって、コントローラ２０ａからの制御信号に応じて通電をオンオフすることによって、バイパス電磁弁２５の開閉を制御することができる。通常時には、バイパス電磁弁２５は閉状態に制御されている。
【００３８】
温度センサ２６は、高温水供給配管１６を流れる高温水の温度Ｔｈ（以下、温水温度Ｔｈ）を検出する。温度センサ２７は、低温水供給配管１５を流れる低温水の温度Ｔｃ（以下、冷水温度Ｔｃ）を検出する。温度センサ２８は、給湯配管２３を流れる湯水の温度Ｔｗ（以下、出力温度Ｔｗ）を検出する。流量センサ２９は、給湯配管２３の流量Ｑを検出する。温度センサ２６〜２８によって検出された、冷水温度Ｔｃ、温水温度Ｔｈおよび出力温度Ｔｗ、ならびに、流量センサ２９によって検出された流量Ｑは、コントローラ２０ａに送出される。温度センサ２８は「第１の温度検出器」に対応し、温度センサ２６は「第２の温度検出器」に対応し、温度センサ２７は「第３の温度検出器」に対応する。また、流量センサ２９は「流量検出器」に対応する。
【００３９】
コントローラ２０ａは、混合弁２１に対する弁開度を指示するための制御信号、および、バイパス電磁弁２５に対する通電（閉状態）／非通電（開状態）を指示するための制御信号を生成する。
【００４０】
図１に示されるように、本実施の形態に示す給湯システム１００では、高温水供給部１０からの高温水と、「低温水供給部」を構成する低温水供給配管１５からの低温水とを給湯接続ユニット２０によって混合した湯水を、後段に出力する構成となっている。たとえば、給湯システム１００は、給湯接続ユニット２０の後段に配置された給湯器３０をさらに含む。
【００４１】
給湯器３０は、熱交換器３１を有する。熱交換器３１は、給湯接続ユニット２０からの湯水に対して、図示しないガスバーナ等の熱源から発生された熱量を与えるように構成されている。
【００４２】
給湯器３０には、シリアルインターフェイスを介して、給湯接続ユニット２０のコントローラ２０ａと相互に通信可能なコントローラ３０ａが搭載されている。給湯器３０の操作リモコン４０には、シリアルインターフェイスを介して給湯器３０のコントローラ３０ａと相互に通信可能なコントローラ４０ａが搭載されている。各コントローラ２０ａ，３０ａ，４０ａは、たとえばマイクロコンピュータにより構成されており、各コントローラが相互に連携をとりながら、給湯システム１００の運転状態を制御することができる。
【００４３】
たとえば、操作リモコン４０には、給湯設定温度および運転指示がユーザによって入力される。また、コントローラ３０ａは、バーナ燃焼信号および最低作動流量以上の水量を検知してオンする水流信号等を出力する。これらの情報ないし信号は、コントローラ２０ａ，３０ａ，４０ａによって共有される。
【００４４】
このように、給湯システム１００では、高温水供給部１０からの高温水が混入された湯水を、給湯器３０によってさらに加熱して給湯することができる。したがって、給湯接続ユニット２０から給湯器３０への出力温度Ｔｗを所定温度に制御するとともに、給湯器３０での加熱量を調整することによって、操作リモコン４０に入力された設定温度に従った給湯を行なうことができる。この結果、高温水供給部１０を補助熱源として利用することによって、効率的な給湯システムを構成することができる。
【００４５】
このような給湯システム１００の全体的な動作制御の一環として、給湯接続ユニット２０では、以下のように、混合弁２１およびバイパス電磁弁２５の動作がコントローラ２０ａによって制御される。
【００４６】
コントローラ２０ａは、混合弁２１の弁開度を、給湯配管２３の出力温度Ｔｗを基準温度Ｔｒと一致させるようにフィードバック制御する。基準温度Ｔｒは、ユーザからの設定温度と温水温度Ｔｈから、予め設定された演算式ないしマップに従って自動的に設定される。
【００４７】
さらに、コントローラ２０ａは、混合弁２１を始めとした給湯システム１００内での異常検知時、特に、出湯温度の制御に関連する異常の検出時には、バイパス電磁弁２５を開放する。この結果、給湯配管２３からの出力に対して、バイパス経路によって一定量の低温水を確実に混入することができる。また、停電時等のコントローラ２０ａからの制御不能時にも、バイパス電磁弁２５は開状態とされる。このように、給湯システム１００では、バイパス電磁弁２５の開放によるバイパス経路の形成によって、出湯温度が過高温となることを防止できる。
【００４８】
したがって、給湯システム１００では、異常時におけるバイパス電磁弁２５の動作が確保できるように、バイパス電磁弁２５が正常に動作可能であるかどうかの判定、言い換えれば、バイパス電磁弁２５の故障判別動作を、定期的に実行することが重要となる。
【００４９】
図２は、コントローラ２０ａによるバイパス電磁弁２５の故障判別動作に関連する制御機能を説明するための機能ブロック図である。図２に示された各機能ブロックは、代表的には、コントローラ２０ａを構成するマイクロコンピュータが所定のプログラムに従った制御処理を実行することによって実現される。
【００５０】
図２を参照して、温度制御部１１０は、温度センサ２８による検出温度（出力温度Ｔｗ）のフィードバック制御により、混合弁２１の動作指示、具体的には混合弁２１の弁開度を指示するための制御信号を生成する。
【００５１】
図３には、混合弁２１の弁開度と給湯配管２３における高温水および低温水の混合比率との関係を表す特性図が示される。
【００５２】
図３を参照して、実線で示されるように、バイパス電磁弁２５が閉状態の場合（通常制御時）には、給湯配管２３での高温水および低温水の混合比率は、混合弁２１の開度に応じて、低温水のみが供給される状態（混合比率＝０（％））から高温水のみが供給される状態（混合比率＝１００（％））までの間で制御される。したがって、検出された出力温度Ｔｗが基準温度Ｔｒよりも高いとき（Ｔｒ＞Ｔｗ）には、温度制御部１１０は、高温水の混合比率を低下させるように混合弁２１の弁開度を調整するための制御信号を、混合弁２１に対して送出する。反対に、Ｔｗ＜Ｔｒのときには、温度制御部１１０は、高温水の混合比率を上昇させるように混合弁２１の弁開度を調整するための制御信号、混合弁２１に対して送出する。
【００５３】
図３中の点線は、バイパス電磁弁２５が開状態の場合の特性を示している。バイパス電磁弁２５を開放すると、一定量の低温水が、混合弁２１の開度に関わらずバイパス配管２４によって給湯配管２３へ常時供給される。これにより、たとえば、混合弁２１の弁開度が全開状態で固着しても、高温水の混合比率が一定レベルに抑制されることにより、給湯配管２３の湯水温度、および、給湯器３０からの出湯温度の過上昇を防止できることが理解される。
【００５４】
再び図２を参照して、故障判別部１２０は、所定条件の成立時にバイパス電磁弁２５の故障判別動作を実行するとともに、故障判別結果を示す故障検出フラグＦＬＧを出力する。
【００５５】
図４には、故障判別部１２０による故障判別動作における制御処理を説明するためのフローチャートが示される。コントローラ２０ａが所定プログラムの実行によって図４に示されたフローチャートに従う制御処理を実行することにより、故障判別部１２０の機能が実現される。
【００５６】
図４を参照して、コントローラ２０ａ（故障判別部１２０）は、故障判別動作が開始されると、ステップＳ１００により、閉状態のバイパス電磁弁２５を開状態とするための動作指示を生成する。具体的には、バイパス電磁弁２５を非通電状態とするための制御信号が、コントローラ２０ａから混合弁２１へ送出される。
【００５７】
さらに、コントローラ２０ａは、ステップＳ２００により、ステップＳ１００での動作指示に応じた、混合弁２１の動作量ΔＰを算出する。たとえば、ステップＳ１００による動作指示生成前での弁開度と、動作指示生成後における弁開度との差に従って動作量ΔＰを算出することができる。ステップＳ２００では、ΔＰは、高温水の混合比率を上昇させる方向の動作を正方向として算出される。
【００５８】
再び図３を参照して、バイパス電磁弁２５が閉状態である通常動作時に、温度制御部１１０によって、混合比率＝Ｒ１の状態でＴｗ＝Ｔｒに制御されている場面において、故障判別動作が開始されるものとする。このときの混合弁２１の弁開度をＰ１とする。
【００５９】
故障判別動作のためにバイパス電磁弁２５が開状態とされると、バイパス配管２４を経由した低温水の供給により、点線で示した特性線に従って、弁開度Ｐ１における高温水の混合比率が低下する。この結果、温度センサ２８の検出温度（出力温度Ｔｗ）が低下する。
【００６０】
これに応じて、温度制御部１１０は、出力温度Ｔｗを基準温度Ｔｒへ復帰させるためのフィードバック制御を実行する。これにより、混合比率が再びＲ１となるように、混合弁２１の開度が調整される。この結果、弁開度がＰ２になったとすると、動作指示生成前後における混合弁２１の動作量ΔＰは、ΔＰ＝Ｐ１−Ｐ２で求めることができる。
【００６１】
再び図４を参照して、コントローラ２０ａは、ステップＳ３００により、ステップＳ２００で求められた動作量ΔＰを判定値Ｐｒ１と比較する。判定値Ｐｒ１は、バイパス電磁弁２５を強制的に開状態とすることによって生じた温度変化を補償するために、混合弁２１が動作したか否を検出できるように設定される。これにより、バイパス電磁弁２５を閉状態から開状態に変化させたときに発生すべき温度変化（温度低下）が実際に生じたか否かを、混合弁２１の動作に基づいて間接的に検出することができる。
【００６２】
コントローラ２０ａは、混合弁２１が判定値Ｐｒ１を超えて動作している場合（Ｓ３００のＹＥＳ判定時）には、ステップＳ４００に処理を進めて、バイパス電磁弁２５が動作指示に応じて開状態に変化していると判定する。すなわち、バイパス電磁弁２５は正常であると判定される。このとき、故障判別フラグＦＬＧ＝０に設定される。
【００６３】
一方で、コントローラ２０ａは、混合弁２１が判定値Ｐｒ１を超えて動作していない場合（Ｓ３００でのＮＯ判定時）には、ステップＳ５００に処理を進めて、バイパス電磁弁２５が動作指令に応答して開状態になっていないと判定する。これにより、閉状態に固着された故障（閉故障）がバイパス電磁弁２５に発生していると判定される。このとき、故障判別フラグＦＬＧ＝１に設定される。
【００６４】
なお、判定値Ｐｒ１は、温度制御部１１０による通常のフィードバック制御における混合弁２１の動作量と区別可能なように、予め所定値を設定することができる。あるいは、現在の温度情報に基づいて、可変に設定することも可能である。
【００６５】
再び図２を参照して、動作量演算部１３０は、温度センサ２６および２７によって検出された冷水温度Ｔｃおよび温水温度Ｔｈに基づいて、バイパス電磁弁２５が閉状態から開状態に変化した際での、フィードバック制御による混合弁２１の動作量の予測値Ｐ♯（以下、動作予測量Ｐ♯とも称する）を演算する。たとえば、図３に示した特性線に照らして、冷水温度Ｔｃおよび温水温度Ｔｈに対して、閉状態のバイパス電磁弁２５を開状態に変化させたときの動作予測量Ｐ♯を算出するための演算式またはマップを、予め作成することが可能である。したがって、動作量演算部１３０は、冷水温度Ｔｃおよび温水温度Ｔｈの現在の検出値に基づいて、当該マップまたは演算式に従って動作予測量Ｐ♯を算出するように構成することができる。
【００６６】
ステップＳ３００での判定値Ｐｒ１は、動作量演算部１３０によって算出された動作予測量Ｐ♯に従って設定することができる。これにより、判定値Ｐｒ１を現在の温度状態に合わせて適切に設定できるので、故障判別の精度を向上することができる。
【００６７】
このように、図４に示したフローチャートに従って、閉状態のバイパス電磁弁２５に閉故障が発生しているか否かを判定するための故障判別動作を実行することができる。
【００６８】
同様に、開状態のバイパス電磁弁２５に対して、開状態に固着された故障（開故障）が発生しているか否かを判定するための故障判別動作を実行することができる。
【００６９】
図５には、故障判別部１２０による開故障を検出するための故障判別動作における制御処理を説明するためのフローチャートが示される。コントローラ２０ａが所定プログラムの実行によって図５に示されたフローチャートに従う制御処理を実行することにより、故障判別部１２０の機能が実現される。
【００７０】
図５を参照して、コントローラ２０ａ（故障判別部１２０）は、故障判別動作が開始されると、ステップＳ１１０により、開状態のバイパス電磁弁２５を閉状態とするための動作指示を生成する。具体的には、バイパス電磁弁２５を通電状態とするための制御信号が、コントローラ２０ａから混合弁２１へ送出される。
【００７１】
さらに、コントローラ２０ａは、ステップＳ２１０により、ステップＳ１１０での動作指示に応じた、混合弁２１の動作量ΔＰを算出する。動作量ΔＰは、ステップＳ１１０による動作指示生成前での弁開度と、動作指示生成後における弁開度との差に従って算出することができる。なお、ステップＳ２１０では、ステップＳ２００とは反対に、ΔＰは、高温水の混合比率を低下させる方向の動作を正方向として算出される。
【００７２】
再び図３を参照して、故障判別動作のためにバイパス電磁弁２５が開状態から閉状態とされると、バイパス配管２４を経由した低温水の供給が遮断される。このため、給湯配管２３での高温水の混合比率が上昇することにより、温度センサ２８によって検出される出力温度Ｔｗが上昇する。
【００７３】
したがって、開故障を検出するための故障判別動作では、ステップＳ１１０での動作指令に応じて、温度制御部１１０によるフィードバック制御は、高温水の混合比率を低下させる方向に、混合弁２１の開度を調整する。すなわち、開故障を検出するための故障判別動作では、混合弁２１の動作量ΔＰは、閉故障を検出するための故障判別動作とは反対方向に生じることになる。
【００７４】
再び図５を参照して、コントローラ２０ａは、ステップＳ３１０により、ステップＳ２１０で求められた動作量ΔＰを判定値Ｐｒ２と比較する。判定値Ｐｒ２は、バイパス電磁弁２５を強制的に閉状態とすることによって生じた温度変化を補償するために、混合弁２１が動作したか否を検出できるように設定される。これにより、バイパス電磁弁２５を開状態から閉状態に変化させたときに発生すべき温度変化（温度上昇）が実際に生じたか否かを、混合弁２１の動作に基づいて間接的に検出することができる。
【００７５】
コントローラ２０ａは、混合弁２１が判定値Ｐｒ２を超えて動作している場合（Ｓ３１０のＹＥＳ判定時）には、ステップＳ４００に処理を進めて、バイパス電磁弁２５は、動作指示に応じて閉状態となっているため、正常であると判定する。このとき、故障判別フラグＦＬＧ＝０に設定される。
【００７６】
一方で、コントローラ２０ａは、混合弁２１が判定値Ｐｒ２を超えて動作していない場合（Ｓ３１０でのＮＯ判定時）には、ステップＳ５１０に処理を進めて、バイパス電磁弁２５が動作指令に応答して閉状態になっていないと判定する。これにより、開故障がバイパス電磁弁２５に発生していると判定される。このとき、故障判別フラグＦＬＧ＝１に設定される。
【００７７】
なお、判定値Ｐｒ２についても、動作量演算部１３０（図２）によって算出された動作予測量Ｐ♯を用いて設定することが可能である。なお、冷水温度Ｔｃおよび温水温度Ｔｈに対して、開状態のバイパス電磁弁２５を閉状態に変化させたときの動作予測量Ｐ♯を算出するための演算式またはマップについても、図３に示した特性線に照らして予め作成することが可能である。
【００７８】
このように、図５に示したフローチャートに従って、開状態のバイパス電磁弁２５に開故障が発生しているか否かを判定するための故障判別動作を実行することができる。
【００７９】
以上説明したように、本実施の形態に従う給湯システムでは、温度制御部１１０のフィードバック制御によって混合弁２１０が動作している状態において、バイパス電磁弁２５を強制的に開状態または閉状態に変化させる動作指令を発生したときの混合弁２１の動作に基づいて、バイパス電磁弁２５の故障有無を判別することができる。したがって、バイパス電磁弁２５の強制的な開／閉に伴って給湯配管２３に生じる温度変化を速やかにフィードバック制御によって補償できる。この結果、給湯配管２３の温度変化を抑制した上でバイパス電磁弁２５の故障判別動作を実行することができる。すなわち、バイパス電磁弁２５の故障判別動作時に、給湯配管２３において出力温度Ｔｗが基準温度Ｔｒから外れる期間および温度量を抑制することができる。このように、バイパス電磁弁２５の故障判別動作における温度変化が抑制されることにより、故障判別動作の際にユーザに与える違和感を軽減できる。この結果、故障判別動作を実行する機会の確保が容易となる。
【００８０】
次に、上述した故障判別動作の好ましい実行開始条件について、図６を用いて説明する。
【００８１】
図６は、本発明の実施の形態に従う給湯システムにおけるバイパス電磁弁２５の故障判別動作の開始条件を判定するための制御処理を示すフローチャートである。図６に示す制御処理は、給湯システム１００の運転時に、コントローラ２０ａによって所定周期で実行される。
【００８２】
図６を参照して、コントローラ２０ａは、ステップＳ６００では、前回の故障判別動作を実行してからの経過時間Ｔｍを閾値Ｔ１と比較する。Ｔｍ＞Ｔ１のときは、ステップＳ６００はＹＥＳ判定とされ、Ｔｍ≦Ｔ１のときは、ステップＳ６００はＮＯ判定とされる。すなわち、前回の異常検出処理から所定時間Ｔ１が経過するまで、ステップＳ６００はＮＯ判定とされる。たとえば、所定時間Ｔ１は、２４時間程度に設定することができる。
【００８３】
コントローラ２０ａは、ステップＳ６１０では、流量センサ２９によって検出された給湯配管２３の流量Ｑを所定の判定値Ｑ１と比較する。Ｑ≧Ｑ１のときは、ステップＳ６１０はＹＥＳ判定とされ、Ｑ＜Ｑ１のときは、ステップＳ６１０はＮＯ判定とされる。すなわち、給湯接続ユニット２０から出力される湯量が一定量確保されており、温度挙動が比較的安定している状態のときに、ステップＳ６１０はＹＥＳ判定とされる。
【００８４】
コントローラ２０ａは、ステップＳ６２０では、流量Ｑの単位時間内の変化量ΔＱを判定値Ｑ２と比較する。ΔＱ＜Ｑ２のときは、ステップＳ６２０はＹＥＳ判定とされ、ΔＱ≧Ｑ２のときは、ステップＳ６２０はＮＯ判定とされる。すなわち、給湯接続ユニット２０から出力される湯量の変動が小さく、温度挙動が比較的安定している状態のときに、ステップＳ６２０はＹＥＳ判定とされる。
【００８５】
コントローラ２０ａは、ステップＳ６３０では、動作量演算部１３０によって検出された動作予測量Ｐ＃を所定の閾値Ｐｒ３と比較する。Ｐ♯＞Ｐｒ３のときは、ステップＳ６３０はＹＥＳ判定とされ、Ｐ♯≦Ｐｒ３のときは、ステップＳ６３０はＮＯ判定とされる。すなわち、バイパス電磁弁２５を強制的に動作させた場合に、混合弁２１の動作量がある程度確保できるような温度状態のときに、ステップＳ６３０はＹＥＳ判定とされる。混合弁２１の動作量が小さいときには、バイパス電磁弁２５が故障しているか否かの判別が困難になるからである。
【００８６】
コントローラ２０ａは、ステップＳ６００〜Ｓ６３０のすべてがＹＥＳ判定であるときには、ステップＳ６４０に処理を進めてバイパス電磁弁の故障判別動作の開始を許可する。これに応じて、図４ないし図５に示したフローチャートに従った一連の制御処理が実行されることにより、バイパス電磁弁２５の故障判別処理が実行される。
【００８７】
これに対して、ステップＳ６００〜Ｓ６３０のいずれかがＮＯ判定である場合には、コントローラ２０ａは、ステップＳ６５０に処理を進めて、故障判別動作の開始を許可しない。これにより、前回の故障判別動作からの経過時間が所定時間に達していないとき（Ｓ６００）、温度挙動が不安定な状態であるとき（Ｓ６１０，Ｓ６２０）、および、混合弁２１の動作量に基づく故障判別が困難な状態であるとき（Ｓ６３０）のそれぞれにおいて、温度フィードバック制御に基づく故障判別動作を非実行とすることができる。
【００８８】
これにより、バイパス電磁弁２５の故障判別処理について、実行周期を適切にするとともに、故障を誤検出する虞があるような状態で実行されることを回避することができる。なお、図６に示したステップＳ６００〜Ｓ６３０については、一部のステップのみを実行するように、あるいは、実行順序を適宜入れ換えるように変形することも可能である。
【００８９】
なお、本実施の形態に従うバイパス電磁弁の故障検出動作においても、軽減されてはいるが給湯接続ユニット２０からの出力温度Ｔｗに変動そのものは発生する。したがって、風呂給湯時であることを認識可能な給湯システムでは、風呂給湯中にバイパス電磁弁の故障検出動作を実行することが好ましい。このようにすると、バイパス電磁弁２５の故障判別動作によって生じた温度変化がユーザに与える違和感をさらに軽減することができる。
【００９０】
また、単純な給湯機能だけを有する給湯システムでは、給湯用途をシステムが認識できないものの、ユーザから所定の閾値を超えた給湯量が指示された場合に、風呂給湯であることを推定して、バイパス電磁弁の故障検出動作を実行することが好ましい。たとえば、流量センサ２９によって検出された、給湯開始からの流量Ｑの積算値が設定流量に達したタイミングで、故障判別動作を実行するように制御することができる。このようにすると、単純な給湯機能だけを有する給湯システムにおいても、バイパス電磁弁２５の故障判別動作がユーザに与える違和感をさらに軽減することができる。
【００９１】
本実施の形態に従う給湯システム１００では、高温水供給部１０として太陽熱利用温水器を例示したが、高温水供給部１０の熱源は太陽熱に限定されるものではない。たとえば、コージェネレーションシステムにおけるガスエンジンやガスタービンの廃熱を熱源として使用するように、高温水供給部１０を構成することも可能である。すなわち、高温水供給部１０は、低温水よりも温度が高い高温水を生成するための熱源を特に限定することなく構成することができる点について確認的に記載する。
【００９２】
また、故障判別の対象となるバイパス電磁弁２５についても、ダイヤフラム方式の電磁弁に限定されるものではなく、動作信号に応じて開閉制御可能に構成される電磁弁であれば、任意の方式のものを適用することが可能である。
【００９３】
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およ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】
【００９４】
１０  高温水供給部、１１  ソーラ熱交換器、１２  ソーラ配管、１３  熱交換部、１４  蓄熱槽、１５  低温水供給配管、１６  高温水供給配管、２０  給湯接続ユニット、２０ａ，３０ａ，４０ａ  コントローラ、２１  混合弁、２３  給湯配管、２４  バイパス配管、２５  バイパス電磁弁、２６〜２８  温度センサ、２９  流量センサ、３０  給湯器、３１  熱交換器、４０  操作リモコン、１００  給湯システム、１１０  温度制御部、１２０  故障判別部、１３０  動作量演算部、ＦＬＧ  フラグ（故障判別結果）、Ｐ♯  動作予測量、Ｐｒ１，Ｐｒ２，Ｑ１，Ｑ２  判定値、Ｐｒ３，Ｔｍ  閾値、Ｑ  流量、Ｔ１  所定時間、Ｔｃ  冷水温度、Ｔｈ  温水温度、Ｔｍ  経過時間、Ｔｒ  基準温度、Ｔｗ  出力温度。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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