JP2014199160A

JP2014199160A - 熱源装置

Info

Publication number: JP2014199160A
Application number: JP2013075107A
Authority: JP
Inventors: 正和寺嶋; Masakazu Terashima
Original assignee: Gastar Co Ltd
Current assignee: Gastar Co Ltd
Priority date: 2013-03-29
Filing date: 2013-03-29
Publication date: 2014-10-23
Anticipated expiration: 2033-03-29
Also published as: JP6062787B2

Abstract

【課題】貯湯槽からの出湯水と給水通路からの水により形成される混合湯水温の異常を適切に検出する。【解決手段】貯湯槽の出湯通路から合流部に流れる湯水流量と給水通路から合流部に流れる水流量を制御して設定混合温度の混合湯水を合流部で形成されるようにするが、混合設定温度が該混合設定温度の設定温度範囲内の上限値と下限値を除く値に予め定められる基準温度以上の場合に混合湯水の検出温度が混合設定温度よりも第１の高温側許容値以上高い状態が許容時間以上継続したときと、混合設定温度が前記基準温度よりも低い場合に混合湯水の検出温度が前記第１の高温側許容範囲よりも大きい第２の高温側許容値以上混合設定温度より高い状態が許容時間以上継続したときには、混合湯水温異常検出手段３４が混合湯水温の高温側異常を検出し、その高温側異常を混合湯水温高温側異常報知手段４４が報知する。【選択図】図１

Description

本発明は、貯湯槽を備えた熱源装置に関するものである。

貯湯槽を備えた熱源装置が用いられており（例えば、特許文献１、２、３参照）、図２には、開発中の熱源装置が模式的なシステム構成図により示されている。同図において、貯湯槽２と出湯通路９とを備えた主熱源装置としてのタンクユニット４が、熱回収用通路３を介して燃料電池（ＦＣ）１と熱的に接続されている。燃料電池１は、例えば固体高分子型燃料電池（ＰＥＦＣ）等により形成されており、水の電気分解の逆反応で、都市ガス等の燃料から取り出された水素と空気中の酸素とを反応させて発電する発電装置である。

熱回収用通路３は、燃料電池１と貯湯槽２との間で液体（ここでは湯水）を図の矢印Ａおよび矢印Ａ’に示されるように循環させる通路であり、熱回収用通路３には、熱回収用通路３内に液体を循環させる図示されていないポンプが介設されている。そして、該ポンプの駆動により、貯湯槽２内の水を図の矢印Ａ’に示すように熱回収用通路３を通して燃料電池１に導入して冷却水とし、この水を燃料電池１の発電時に生じる排熱によって加熱した後、図の矢印Ａに示すように熱回収用通路３を通し、例えば６０℃といった温度の湯として貯湯槽２に蓄積する。なお、熱回収用通路３には、三方弁６を介してバイパス通路７が設けられ、燃料電池１側から貯湯槽２側へ流れる液体を、必要に応じて貯湯槽２を通さずに燃料電池１に戻すことができるように形成されている。

貯湯槽２には、貯湯槽２内または貯湯槽２の外側壁に、貯湯槽２内の湯水の温度を検出する貯湯槽内湯水温検出手段５が、貯湯槽２の上下方向に互いに間隔を介して複数（図２では５個）設けられている。なお、最上位に設けられている貯湯槽内湯水温検出手段５ａは、貯湯槽２の上端よりも予め定められた設定長さだけ下側の位置、つまり、例えば貯湯槽２の上端まで湯が満たされた場合よりも２０リットル少ない湯量の湯が貯湯槽２内に導入された場合の湯面の位置に設けられている。なお、貯湯槽２の最頂部にも温度検出手段（最頂部サーミスタ）を設けた熱源装置が提案されているが、図２に示される熱源装置においては、最頂部サーミスタを設けずにコストダウンを図っている。

貯湯槽２の上部側に接続されている出湯通路９は、貯湯槽２で形成された湯を出湯する（出湯送水する）通路と成しており、出湯通路９には、出湯通路９を通る湯（湯水）の温度を検出する貯湯槽出湯水温検出手段１１と、出湯通路９を通して送水される湯の量を調節するタンク湯水混合器１２と、出湯通路９を通しての出湯送水の許可と不許可（有無）を弁の開閉により切り替える貯湯槽出側湯水電磁弁としてのタンク側電磁弁１３とが介設されている。なお、同図には図示されていないが、貯湯槽２を備えた熱源装置には、貯湯槽２内の圧力が許容圧力を超えたときに該圧力を外部に逃がすための過圧逃がし弁が適宜の位置（例えば出湯通路９に接続された圧力逃がし用の通路等）に設けられている。

また、この熱源装置への給水通路８は給水通路８ａと給水通路８ｂとに分岐され、一方側の給水通路８（８ａ）が貯湯槽２の下部側に接続されて、他方側の給水通路８（８ｂ）は、合流部１０で出湯通路９に合流するように形成されている。給水通路８ｂには、合流部１０側への給水量を調節するための水混合器１４が介設されている。

合流部１０には、補助熱源装置としての給湯器１６の湯水導入側が、湯水導入通路１５を介して接続されており、湯水導入通路１５には混合湯水温検出手段としての混合サーミスタ２８（２８ａ，２８ｂ）が介設されている。給湯器１６は、通水する水を例えばガスバーナ（給湯バーナ）の燃焼熱により加熱する加熱手段としての給湯熱交換器１７を備え、図の矢印Ｂに示されるように、貯湯槽２から出湯通路９を通して出湯送水される（タンクユニット４から送水される）湯を、図の矢印Ｂ”に示されるように、湯水導入通路１５を介して給湯器１６に導入して給湯熱交換器１７で加熱する追い加熱機能を有している。

この追い加熱機能により加熱された湯は、通路１８と給湯通路１９とを順に通って一つ以上の給湯先に給湯される。なお、同図には図示されていないが、給湯通路１９の先端側には給湯栓が設けられており、給湯器１６には、給湯熱交換器１７を加熱する給湯バーナや給湯バーナへの空気の給排気を行う燃焼ファン等の適宜の構成要素が設けられ、その構成要素を制御することにより前記追い加熱機能の動作が行われる。

また、図２の図中、符号２５は入水温度サーミスタ、符号２６は燃料電池１から貯湯槽２へ導入される湯水温検出用のＦＣ高温サーミスタ、符号２７は貯湯槽２から燃料電池１側へ導出される湯水温検出用のＦＣ低温サーミスタをそれぞれ示し、符号２９は給水流量センサ、符号５０は減圧弁、符号３０は給湯器１６から浴槽３１への注湯通路、符号３２は暖房装置と給湯器１６とを接続する暖房用通路、符号４２は流量検出手段をそれぞれ示している。

図３には、図２に示したシステム構成における配管および構成要素の一部を省略または破線で示したシステム構成図が示されており、図３に示されるように、前記通路１８には分岐継手２０を介して接続通路２１の一端側が接続され、接続通路２１の他端側は、熱回収用通路３において湯水を燃料電池１側から貯湯槽２側に通す通路の途中部に接続されている。また、熱回収用通路３において湯水を貯湯槽２側から燃料電池１側に通す通路の途中部と前記出湯通路９の先端側とを接続する接続通路２２が設けられ、接続通路２２には、湯水を循環させる循環ポンプ２３と、水電磁弁２４とが介設されている。

そして、通路１８、接続通路２１、熱回収用通路３のうちの通路３ａ、３ｂ（接続通路２１との接続部および接続通路２２との接続部よりも貯湯槽２側の領域の一部）と、バイパス通路７、接続通路２２、湯水導入通路１５を有して、同図の矢印Ｃに示されるように湯水を循環させる湯水循環通路４０が形成されている。水電磁弁２４は、循環ポンプ２３の駆動による湯水循環通路４０への水の循環の有無を弁の開閉により切り替える電磁弁であり、水電磁弁２４を開いた状態で循環ポンプ２３を駆動させて湯水循環通路４０を循環する湯水を、給湯器１６が給湯熱交換器１７により加熱する循環湯水加熱機能を有している。この循環湯水加熱機能の動作も、給湯器１６の前記構成要素を制御することにより行われる。

なお、図２、図３において、加熱により温められた湯水が主に通る通路部分にはドットを記しており、湯水循環通路４０においては温められた湯水の温度が湯水循環通路４０内を通るときに徐々に冷めていくが、湯水循環通路４０のうち給湯器１６の湯水導出側の通路１８からバイパス通路７の入口までの領域にドットを記している。

また、図２、図３に示す熱源装置には、図示されていない制御装置が設けられており、制御装置には、タンク湯水混合器１２を制御して出湯通路９から合流部１０側に流れる湯の流量を制御すると共に、水混合器１４を制御して給水通路８ｂから合流部１０側に流れる水の流量を制御し、合流部１０で適宜の温度の混合湯水が形成されるようにするミキシング流量制御手段が設けられている。

このミキシング流量制御手段は、給湯停止時にはタンク側電磁弁１３を閉じて、貯湯槽２から出湯通路９を通して合流部１０側に流れる湯の流量がゼロとなる状態にする。また、給湯通路１９の先端側に設けられている給湯栓が開かれて、給水流量センサ２９がオン流量を検知すると、ミキシング流量制御手段はタンク電磁弁１３を開き、タンク湯水混合器１２を制御して図２の矢印Ｂに示されるように出湯通路９から合流部１０側に流れる湯の流量を調節すると共に、水混合器１４を制御して図２の矢印Ｂ’に示されるように給水通路８ｂから合流部１０側に流れる水の流量を調節し、合流部１０で形成される混合湯水の温度が混合設定温度になるようにする。

なお、貯湯槽２内には、例えば図４の模式図に示されるような、互いに異なる温度の湯水の層Ｗａ、Ｗｂ、Ｗｃが形成されるものであり、貯湯槽２の上部側の層（高温層）Ｗａには燃料電池１の発電時に生じる廃熱によって加熱された高温Ｔａ（例えば６０℃）の湯が貯湯され、貯湯槽２の下部側の層（低温層）Ｗｃには貯湯槽２内に給水される給水温度と同じ温度Ｔｃ（例えば１５℃）の水が貯水されており、その間に、温度Ｔａから温度Ｔｃまでの急な温度勾配を持つ層（温度中間層）Ｗｂがある。したがって、層Ｗａの湯が無くなると湯の代わりに冷たい水が出湯通路９から送水されることがあるが、説明の都合上、特に断らない限り、出湯通路９からは湯が出湯されて前記合流部１０に合流されるという表現を用いる。

例えば図４に示されるように、層Ｗａと層Ｗｂとの境界が貯湯槽内湯水温検出手段５ａの配設領域よりも下にあるときには、貯湯槽２から出湯される湯の温度は例えば６０℃といったほぼ一定の値である。そこで、前記ミキシング流量制御手段は、貯湯槽内湯水温検出手段５ａの検出温度が予め定められる閾値（例えば給湯設定温度と同じ温度や給湯設定温度より２℃高い温度等）以上のときには、まず、例えば貯湯槽出湯水温検出手段１１の検出温度と、給水温度と、混合設定温度と、給湯流量と、これらの値に対応させて予め与えられている混合流量調節データとに基づき、タンク湯水混合器１２と水混合器１４を制御することによって出湯通路９から合流部１０側に流れる湯の流量と給水通路８ｂから合流部１０側に流れる水の流量とを調節するミキシング流量フィードフォワード制御を行う。

その後、混合サーミスタ２８（２８ａ，２８ｂ）の検出温度と混合設定温度との差に基づいて、混合サーミスタ２８（２８ａ，２８ｂ）の検出温度が混合設定温度になるように、タンク湯水混合器１２と水混合器１４を制御して出湯通路９から合流部１０側に流れる湯の流量と給水通路８ｂから合流部１０側に流れる水の流量とを調節するミキシング流量フィードバック制御を行うことにより、合流部１０で形成される混合湯水の温度調節を行う。

なお、ミキシング流量制御手段は、前記ミシキシング流量フィードフォワード制御を行う代わりに、給湯開始時には、混合設定温度に対応させて、予め設定された流量の湯水が出湯通路９側からと給水通路８ｂ側からそれぞれ合流部１０に流れるように、タンク湯水混合器１２と水混合器１４を制御し（例えばタンク湯水混合器１２と水混合器１４の流量調節が、段階的に設定されている調節レベルのうちの混合比に対応するレベルを選択することにより行われる場合には、タンク湯水混合器１２と水混合器１４のレベルを混合比に対応させて合わせ）、その後、前記ミキシング流量フィードバック制御を行うようにしてもよい。また、ミキシング流量フィードフォワード制御を行わずにミキシング流量フィードバック制御のみを行うようにしてもよい。

そして、このようなキシング流量制御手段による制御によって、合流部１０で形成される混合湯水の温度が混合設定温度（例えば給湯設定温度と同じ温度）またはその近傍温度とされると、その混合湯水は、図２の矢印Ｂ”に示されるように、合流部１０から湯水導入通路１５を通して給湯器１６に導入されるが、このとき、給湯器１６において給湯熱交換器１７による加熱は行われずに、通路１８と給湯通路１９を通して給湯先に給湯される。

一方、貯湯槽内湯水温検出手段５ａの検出温度が、前記閾値よりも低い予め定められる追い加熱基準温度以下であり、ミキシング流量制御手段による流量制御のみでは、給湯設定温度と同等の温度に設定される混合設定温度の湯を給湯することができない場合には、混合設定温度を下げて混合湯水を給湯器１６の前記追い加熱機能の動作によって給湯熱交換器１７により加熱する、または、タンク電磁弁１３を閉じて水のみを給湯器１６に供給して追い加熱動作を行う。そして、追い加熱動作により給湯設定温度となった湯は、通路１８と給湯通路１９を通して給湯先に給湯される。

また、例えば給湯器１６は建物の北側に配置されてタンクユニット４は建物の東側や西側に配置されるといったように、タンクユニット４と給湯器１６とが離れて配置されることもあり、冬場等に湯水導入通路１５内の水が給湯停止中に凍結することを防止を図るため等に、水電磁弁２４を開いて循環ポンプ２３を駆動させ、図３の矢印Ｃに示したように、湯水循環通路４０に湯水を循環させながら給湯熱交換器１７により加熱する前記循環湯水加熱機能の動作が適宜行われる。

特開２０１１−１６３６６０号公報特許第３７２８２６５号公報特許第３７２８２３０号公報

ところで、図２、図３に示したようなシステム構成を有する熱源装置においては、貯湯槽内湯水温検出手段５ａの検出温度が給湯設定温度より高い場合には、ミキシング流量制御手段による制御によって形成された混合湯水は、給湯器１６において加熱されずに通路１８と給湯通路１９を通して給湯先に給湯されるため、タンク湯水混合器１２や水混合器１４の故障が生じて合流部１０で形成される混合湯水の温度が混合設定温度から大きくずれると利用者が不快な思いをすることになる。

特に、例えばタンク湯水混合器１２が故障してタンク湯水混合器１２がミキシング流量制御手段の制御通りに行われず（例えば流量調節レベルが制御レベルに合わず）に出湯通路９から合流部１０側に流れる湯の量が大きくなり、混合湯水の温度が高温側にずれた場合には、場合によっては利用者が軽い火傷を負う可能性もあるため、問題である。

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、その目的は、貯湯槽から出湯される湯水と給水通路からの水を合流させて混合湯水を形成する構成を備えた熱源装置において、混合湯水温が混合設定温度からずれてしまう異常が生じても，適切な対応により利用者が不快な思いをせずに安全に利用できる熱源装置を提供することにある。

本発明は上記目的を達成するために、次の構成をもって課題を解決する手段としている。すなわち、第１の発明は、貯湯槽と、該貯湯槽からの湯を出湯送水する出湯通路と、該出湯通路と給水通路とが合流する合流部とを備え、該合流部側に前記出湯通路から流れる湯の流量と前記給水通路から前記合流部側に流れる水の流量を制御して予め定められる設定混合温度の混合湯水が前記合流部で形成されるようにするミキシング流量制御手段と、前記合流部で形成された前記混合湯水の温度を検出する混合湯水温検出手段とを有し、前記ミキシング流量制御手段の制御にもかかわらず、前記混合設定温度が該混合設定温度の設定温度範囲内の上限値と下限値を除く値に予め定められる基準温度以上の場合に前記混合湯水温検出手段による前記混合湯水の検出温度が前記混合設定温度よりも予め定められる第１の高温側許容値以上高いとき又はその状態が予め定められる許容時間以上継続したときと、前記混合設定温度が前記基準温度よりも低い場合に前記混合湯水温検出手段による前記混合湯水の検出温度が前記第１の高温側許容範囲よりも大きい予め定められる第２の高温側許容値以上前記混合設定温度より高いとき又はその状態が予め定められる許容時間以上継続したときには、前記混合湯水温の高温側異常を検出する混合湯水温異常検出手段と、該混合湯水温異常検出手段により前記混合湯水温の高温側異常が検出されたときには該混合湯水温の高温側異常を報知する混合湯水温高温側異常報知手段が設けられている構成をもって課題を解決する手段としている。

また、第２の発明は、前記第１の発明の構成に加え、前記出湯通路には該出湯通路から合流部への湯の流れの許可と不許可を弁の開閉により切り替える貯湯槽出側湯水電磁弁が設けられ、前記合流部には混合湯水を導入して給湯熱交換器で加熱する追い加熱機能を有する補助熱源装置の湯水導入側が接続されて、前記補助熱源装置の湯水導出側には給湯通路が設けられており、混合湯水温異常検出手段により混合湯水温の高温側異常が検出されたときには前記貯湯槽出側湯水電磁弁を閉じて出湯通路から合流部側への湯水の流れを止め、給水通路から前記合流部に流れる水を補助熱源装置により加熱して給湯通路を通して給湯する混合湯水温高温異常時給湯制御手段が設けられていることを特徴とする。

さらに、第３の発明は、前記第１または第２の発明の構成に加え、前記出湯通路には該出湯通路から合流部への湯水の流れの許可と不許可を弁の開閉により切り替える貯湯槽出側湯水電磁弁が設けられ、前記合流部には混合湯水を導入して給湯熱交換器で加熱する追い加熱機能を有する補助熱源装置の湯水導入側が接続されて前記補助熱源装置の湯水導出側には給湯通路が設けられており、ミキシング流量制御手段の制御にもかかわらず、混合湯水温検出手段による混合湯水の検出温度が混合設定温度よりも予め定められる低温側許容値以上低いとき又はその状態が予め定められる許容時間以上継続したときには前記混合湯水温の低温側異常を検出する構成を有し、該低温側異常が前記混合湯水温異常検出手段により検出されたときには、前記混合湯水を補助熱源装置により追い加熱し前記給湯通路を通して給湯するか、前記貯湯槽出側水電磁弁を閉じて前記出湯通路から前記合流部側への湯水の流れを止めて給水通路から前記合流部に流れる水を前記補助熱源装置により加熱し前記給湯通路を通して給湯するかの制御を行う混合湯水温低温異常時給湯制御手段が設けられていることを特徴とする。

さらに、第４の発明は、前記第３の発明の構成に加え、混合湯水温異常検出手段により低温側異常が検出されて混合湯水温低温異常時給湯制御手段が混合湯水を補助熱源装置に供給するときには、前記混合湯水の温度を給湯設定温度から前記補助熱源装置の最小加熱号数での加熱分だけ差し引いた温度として前記補助熱源装置に供給することを特徴とする。

本発明によれば、貯湯槽からの湯を出湯送水する出湯通路と給水通路から、その合流部に流れる湯や水の流量をミキシング流量制御手段によって制御して、設定混合温度の混合湯水が形成されるようにするが、例えばミキシング流量制御手段により制御される出湯通路から合流部に流れる湯量の調節手段の故障などによって、ミキシング流量制御手段の制御にもかかわらず、合流部で形成された前記混合湯水の混合湯水温検出手段による検出温度が混合設定温度からずれた場合には、混合湯水温異常検出手段による以下のような混合湯水温異常検出やこの検出に基づく制御を行うことにより、適切な対応により利用者が不快な思いをせずに安全に利用できるようにすることができる。

つまり、本発明において、混合湯水温異常検出手段は、前記混合設定温度が該混合設定温度の設定温度範囲内の上限値と下限値を除く値に予め定められる基準温度以上であるか基準温度未満であるかによって混合湯水温の異常検出の仕方が異なり、混合設定温度が前記基準温度以上であるときには、前記混合湯水温検出手段による前記混合湯水の検出温度が前記混合設定温度よりも予め定められる第１の高温側許容値以上高いとき又はその状態が予め定められる許容時間以上継続したときは混合湯水温の高温側異常を検出する。一方、混合設定温度が前記基準温度よりも低い場合には、前記混合湯水温検出手段による前記混合湯水の検出温度が前記第１の高温側許容範囲よりも大きい予め定められる第２の高温側許容値以上前記混合設定温度より高いとき又はその状態が予め定められる許容時間以上継続したとき混合湯水温の高温側異常を検出する。

混合設定温度の設定温度範囲は、例えば給湯設定温度に対応させて、貯湯槽内の湯水温が給湯設定温度よりも高い場合には給湯設定温度と同様の温度に設定されるものであり、一般に、３２℃から４８℃までに設定されるが、実際の混合湯水温が、この設定温度範囲の上限値である４８℃を大きく超えて５３℃以上になることは避けなければならない。そこで、例えば設定温度範囲の上限値である４８℃よりも１０℃低い３８℃を前記基準温度として設定し、前記第１の高温側許容範囲を５℃として設定して、前記混合湯水温検出手段による混合湯水の検出温度が混合設定温度よりも第１の高温側許容値以上高いとき又はその状態が予め定められる許容時間以上継続したときは混合湯水温の高温側異常を検出するようにすれば、仮に、混合設定温度が４８℃に設定された場合であっても、混合湯水温検出手段による混合湯水の検出温度が、混合設定温度に５℃を加えた５３℃以上である又はその状態が予め定められる許容時間以上継続したときは、混合湯水温異常検出手段が混合湯水温の異常を判断することができる。

そして、その混合湯水温の高温側異常判断に対応させて、例えば混合湯水温の高温側異常を混合湯水温高温側異常報知手段により報知することにより、利用者等が適切な対応をとれるようにすることができる。また、前記合流部に混合湯水を導入して給湯熱交換器で加熱する追い加熱機能を有する補助熱源装置の湯水導入側が接続されている熱源装置において、前記高温側異常判断に対応させて、混合湯水温高温異常時給湯制御手段が出湯通路から合流部側への湯の流れを止め、給水通路から前記合流部に流れる水を補助熱源装置により加熱して給湯通路を通して給湯することにより、高温の湯が給湯されることを防ぐことができ、適切な温度（給湯設定温度やその近傍温度）の湯を給湯することができる。

一方、前記の如く、前記基準温度として３８℃を設定した場合に、混合設定温度が前記基準温度よりも低い場合には、前記混合湯水温検出手段による前記混合湯水の検出温度が、前記第１の高温側許容範囲（例えば５℃）よりも大きい例えば１０℃に設定された第２の高温側許容値以上前記混合設定温度より高いとき又はその状態が予め定められる許容時間以上継続したときに、混合湯水温の高温側異常を検出することにより、混合設定温度は３８℃未満であるので、混合湯水温が約４８℃以上又はその状態が予め定められる許容時間以上継続したときに、混合湯水温異常検出手段が混合湯水温の異常を判断することになる。つまり、混合設定温度が低いときには、高温側許容範囲を第１の高温側許容範囲より大きい第２の高温側許容範囲に設定し、異常判断基準をとなる許容範囲を大きくして基準を緩和しても火傷等のおそれはなく、かつ、異常判断基準の緩和により、混合湯水温の混合設定温度からの高温側のずれに対して余裕を持たせた許容範囲によって適切な異常判断を行うことができる。

なお、この場合も、前記と同様に、混合湯水温の高温側異常判断に対応させて、混合湯水温高温側異常報知手段による報知動作や、混合湯水温高温異常時給湯制御手段による給湯制御動作によって、前記と同様の効果を奏することができる。

さらに、前記合流部に、混合湯水を導入して給湯熱交換器で加熱する追い加熱機能を有する補助熱源装置の湯水導入側が接続されている熱源装置において、混合湯水温異常検出手段は、ミキシング流量制御手段の制御にもかかわらず、混合湯水温検出手段による混合湯水の検出温度が混合設定温度よりも予め定められる低温側許容値以上低いとき又はその状態が予め定められる許容時間以上継続したときは前記混合湯水温の低温側異常を検出する構成を設けることにより、混合湯水温が混合設定温度よりも低温側許容値以上低いとき又はその状態が予め定められる許容時間以上継続したときも適切な対応をとることができる。

つまり、低温側異常が前記混合湯水温異常検出手段により検出されたときには、混合湯水温低温異常時給湯制御手段が、前記混合湯水を補助熱源装置により追い加熱し前記給湯通路を通して給湯するか、前記貯湯槽出側水電磁弁を閉じて前記出湯通路から前記合流部側への湯水の流れを止めて給水通路から前記合流部に流れる水を前記補助熱源装置により加熱し前記給湯通路を通して給湯するかの制御を行うようにすることで、適切な温度（給湯設定温度やその近傍温度）の湯を給湯することができる。

なお、混合湯水温検出手段による混合湯水の検出温度が、例えば給湯設定温度と同じ温度に設定される混合設定温度よりも予め定められる低温側許容値以上低くても、混合湯水の温度を給湯設定温度から補助熱源装置の最低加熱号数分の温度を引いた値以上にできる場合には、混合湯水の温度を混合設定温度から補助熱源装置の最低加熱号数分の温度を引いた値として（例えば混合湯水の検出温度が３８℃で、給湯設定温度から補助熱源装置の最低加熱号数分の温度を引いた値あ３６℃であったら、３６℃になるようにミキシング流量制御手段による制御を行うようにする等、低い方にし）、補助熱源装置に供給して補助熱源装置による追い加熱を行うようにする。このようにすると、補助熱源装置によって最低加熱号数で追い加熱動作を行うことにより、容易に、かつ、安定的に給湯設定温度の湯を給湯することができる。

また、混合湯水の温度が低めの時には、火傷等のおそれはないので、混合湯水温低温異常を報知しなくても継続して給湯を行うことにより使い勝手を良好にできる。なお、このような混合湯水温低温異常時給湯制御手段を有する構成を設けると、出湯通路から合流部に流れる湯水量を調節する手段の故障時のみならず、貯湯槽内の湯の温度が低下して混合設定温度の湯水の形成ができないときにも対応できる。

本発明に係る熱源装置の一実施例の制御構成を示すブロック図である。実施例の熱源装置のシステム構成例を説明するための説明図である。実施例の熱源装置に設けられている湯水循環通路と貯湯槽の出湯通路とを説明するために、図２の一部構成を簡略化して示すシステム構成図である。貯湯槽内の温度層の分布例を模式的に示す説明図である。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づき説明する。なお、本実施例の説明において、これまでの説明の例と同一構成要素には同一符号を付し、その重複説明は省略または簡略化する。

図１には、本発明に係る熱源装置の一実施例の制御構成がブロック図により示されている。本実施例は、図２に示した熱源装置と同様のシステム構成を有し、さらに、図１に示されるように、タンクユニット６０内の制御装置３３に、混合湯水温異常検出手段３４、ミキシング流量制御手段３５、混合湯水温低温異常時給湯制御手段３７、混合湯水温高温異常時給湯制御手段３８、メモリ部３９、混合湯水温設定手段４１を設けている。また、制御装置３３には給湯器１６の制御装置４６とリモコン装置４３とが信号接続され、リモコン装置４３には混合湯水温異常報知手段４４と給湯設定温度設定操作手段４５が設けられ、給湯器１６の制御装置には給湯燃焼制御手段４７が設けられている。なお、リモコン装置４３は、屋内において、リビングや、浴室、台所、洗面所等の適宜の場所に設置されている。

リモコン装置４３の給湯設定温度設定操作手段４５は、利用者等により給湯設定温度を設定するための操作手段であり、例えばリモコン装置４３の表面側に設けられている操作ボタン等により形成されている。この給湯設定温度設定操作手段４５により設定された給湯設定温度の値は、制御装置３３の混合湯水温設定手段４１と給湯器１８の燃焼制御手段４７とに加えられる。

混合湯水温設定手段４１は、混合湯水の設定温度（混合設定温度）を給湯設定温度に対応させて設定するものである。混合湯水温設定手段４１は、例えば貯湯槽内湯水温検出手段５ａの検出温度が給湯設定温度以上のときには、混合設定温度を、例えば給湯設定温度設定操作手段４５によって設定された給湯設定温度の値と同じ値（または、それより０．５℃といった温度だけ高めに）に設定する。この混合設定温度はミキシング流量制御手段３５と混合湯水温異常検出手段３４とに加えられる。

ミキシング流量制御手段３５は、合流部１０側に出湯通路９から流れる湯の流量と給水通路８ｂから合流部１０側に流れる水の流量を制御して前記設定混合温度の混合湯水が合流部１０で形成されるようにするものであり、ミキシング流量制御手段３５は、前記の如く、タンク側電磁弁１３の開閉制御を行うと共に、必要に応じ、メモリ部３９に格納されている、例えば表１に示されるような制御データを参照しながら、ステッピングモータを用いたタンク湯水混合器１２の弁開度の制御と、同じくステッピングモータを用いた水混合器１４の弁開度の制御を行い（オープンループ制御して）、合流部１０で形成される混合湯水の温度が混合設定温度となるように制御する。

なお、表１の数値はタンク湯水混合器１２と水混合器１４の各ステッピングモータのパルス数を示しており（水側パルス数は水混合器１４のステッピングモータのパルス数、湯側パルス数はタンク湯水混合器１２のステッピングモータのパルス数）、例えばステッピングモータのステップ数１にはパルス数１２２４が対応し、ステップ数２５５にはパルス数３６７２が対応するといったように、ステップ数とパルス数とは対応する。

混合湯水温異常検出手段３４は、ミキシング流量制御手段３５の制御にもかかわらず、合流部１０で形成された混合湯水の温度、つまり、混合サーミスタ２８による検出温度が混合設定温度からずれた場合に、以下のような混合湯水温異常検出動作を行うものであり、混合設定温度が予め定められる基準温度以上であるか基準温度未満であるかによって混合湯水温の異常検出の仕方が異なることを特徴としている。なお、前記基準温度は混合設定温度の設定温度範囲内の上限値と下限値を除く値に予め定められるものであり、本実施例では、例えば給湯設定温度に対応させて給湯設定温度と同様に３２℃から４８℃までに設定される混合設定温度範囲の上限値である４８℃よりも１０℃低い３８℃を前記基準温度として設定し、メモリ部３９に格納している。

そして、混合湯水温異常検出手段３４は、混合設定温度が前記基準温度以上であるときに、ミキシング流量制御手段３５の制御にもかかわらず混合サーミスタ２８による混合湯水の検出温度が混合設定温度よりも予め定められる第１の高温側許容値（例えば５℃）以上高い状態が予め定められる許容時間（例えば３０秒）以上継続したときは混合湯水温の高温側異常を検出する。つまり、混合設定温度が４８℃に設定された場合であっても、混合湯水温検出手段による混合湯水の検出温度が、混合設定温度に５℃を加えた温度であって避けるべき温度である５３℃以上高い状態が３０秒以上継続した場合には、混合湯水温異常検出手段３４が混合湯水温の異常を判断することができる。

また、混合設定温度が前記基準温度よりも低い場合には、混合湯水温異常検出手段３４は、混合サーミスタ２８による前記混合湯水の検出温度が前記第１の高温側許容範囲よりも大きい予め定められる第２の高温側許容値（例えば１０℃）以上前記混合設定温度より高い状態が予め定められる許容時間（例えば３０秒）以上継続したときに、混合湯水温の高温側異常を検出する。なお、第１、第２の高温側許容値や許容時間の値もメモリ部３９に格納されており、混合湯水温異常検出手段３４は、それらの値を参照しながら前記のような高温側異常検出動作を行う。

混合湯水温異常検出手段３４は、混合湯水温の高温側異常を検出したときには、混合湯水温の高温側異常検出情報を、混合湯水温高温異常時給湯制御手段３８と混合湯水温高温側異常報知手段４４に加える。

混合湯水温高温側異常報知手段４４は、混合湯水温異常検出手段３４から混合湯水温の高温側異常検出情報が加えられたときには、混合湯水温の高温側異常を、エラー表示や音声等の適宜の方法により報知する。

混合湯水温高温異常時給湯制御手段３８は、混合湯水温異常検出手段３４から混合湯水温の高温側異常検出情報が加えられたときには、タンク側電磁弁１３を閉じて出湯通路９から合流部側１０への湯水の流れを止め、給水通路８ｂから前合流部１０に流れる水を給湯器１６により加熱して給湯設定温度の湯を形成し、通路１８と給湯通路１９を通して給湯することにより、高温の湯が給湯されることを防ぐように制御する。つまり、タンク側電磁弁１３を閉じ、給湯器１６の燃焼制御手段４７に燃焼開始指令を加えて給水通路８ｂから前合流部１０に流れる水を給湯器１６により加熱して給湯設定温度の湯が形成されるようにする。

また、混合湯水温高温異常時給湯制御手段３８は、混合湯水温異常検出手段３４から混合湯水温の高温側異常検出情報が加えられたときに、タンク側電磁弁１３を閉じると共に、タンク湯水混合器１２による流量調節量を０にする（例えば弁の開度を０にする）リセット動作またはイニシャライズ動作（モータを動かなくなるところまで突き当て、位置を初期化する動作）を行うようにし、次の給湯時に備えるようにする。

なお、カルキ成分を含む水が加熱と冷却とを繰り返すとき等に発生しやすいカルシウム生成分がタンク湯水混合器１２にかみ込んでも、タンク湯水混合器１２の給湯開始に伴う開動作と高温側異常検出情報による閉動作が繰り返されることで、とれる可能性があり、また、タンク湯水混合器１２の実際の開度と表１に示したような制御データの開度位置情報とにずれが生じてもイニシャライズ動作により、これらのずれを合わせることができるようになる。

そして、次回の給湯時にも前記と同様に混合湯水温異常検出手段３４から混合湯水温の高温側異常検出情報が加えられたときには、同様のリセット動作またはイニシャライズ動作を行うようにして、そのリセット動作回数が予め定められる設定回数に達したときには、タンク湯水混合器１２の異常判断決定信号を混合湯水高温側異常報知手段４４に加えるようにし、混合湯水高温側異常報知手段４４によって、タンク湯水混合器１２の異常を報知するようにする。このようすることにより、混合湯水が混合設定温度よりも高温側に大きくずれた場合に、その異常がタンク湯水混合器１２の異常によるものであることを適切に検知でき、その異常報知を適切に行うことができる。

また、混合湯水温異常検出手段３４は、ミキシング流量制御手段３５の制御にもかかわらず、混合サーミスタ２８による混合湯水の検出温度が混合設定温度より予め定められる低温側許容値（例えば１０℃）以上低い状態が予め定められる許容時間（例えば３０秒）以上継続したときは、混合湯水温の低温側異常を検出し、混合湯水温の低温側異常検出情報を、混合湯水温低温異常時給湯制御手段３７に加える。なお、低温側許容値や許容時間の値もメモリ部３９に格納されており、混合湯水温異常検出手段３４は、それらの値を参照しながら低温側異常検出動作を行う。

混合湯水温定温低温異常給湯制御手段３７は、混合湯水温異常検出手段３４により混合湯水温の低温側異常が検出されて混合湯水温の低温側異常情報が加えられたときには、混合湯水を給湯器１６により追い加熱して給湯設定温度の湯を形成し、通路１８と給湯通路１９を通して給湯するか、タンク側電磁弁１３を閉じて出湯通路９から合流部１０側への湯水の流れを止め、給水通路８ｂから合流部１０に流れる水を給湯器１６により加熱して給湯設定温度の湯を形成し、通路１８と給湯通路１９を通して給湯するかの制御を行う。なお、混合湯水温低温異常給湯制御手段３７は、混合湯水温異常検出手段３４から混合湯水温の低温側異常情報が加えられたときに、混合湯水を給湯器１６で追い加熱するときには、混合湯水の温度を給湯設定温度から給湯器１６の最小加熱号数である最小燃焼号数での加熱分だけ差し引いた温度として前記補助熱源装置に供給する。

なお、本発明は、前記実施例に限定されるものでなく、適宜設定されるものである。例えば、前記実施例では、混合湯水温異常検出手段３４は、ミキシング流量制御手段３５の制御にもかかわらず、混合サーミスタ２８による混合湯水の検出温度が混合設定温度より第１や第２の高温側許容値以上高い状態が許容時間以上継続したり、低温側許容値以上低い状態が許容時間以上継続したりしたときに異常と判断（異常検出）するようにしたが、混合湯水の検出温度が混合設定温度より第１や第２の高温側許容値となったり低温側許容値以上となったりしたときに異常と判断してもよいし、低温側の異常検出は省略してもよい。

また、前記実施例において混合湯水温高温異常時給湯制御手段３８が混合湯水温異常検出手段３４から混合湯水温の高温側異常検出情報が加えられたときに行ったタンク湯水混合器１２のリセット動作やイニシャライズ動作ならびに、これらの動作に伴う混合湯水高温側異常報知手段４４の報知動作は省略することもできる。

さらに、前記実施例では、合流部１０に給湯器１６を接続し、混合湯水温異常検出手段３４により混合湯水温の高温側異常が検出されたときには、混合湯水温高温異常時給湯制御手段３８がその高温側異常に対応する制御を行い、混合湯水温異常検出手段３４により混合湯水温の低温側異常が検出されたときには、混合湯水温低温異常時給湯制御手段３７がその低温側異常に対応する制御を行うようにしたが、これらの給湯制御手段３７，３８の一方又は両方は省略することができる。ただし、これらの給湯制御手段３７，３８を設けることにより、より使い勝手の良好な熱源装置を実現できる。

さらに、本発明の熱源装置の詳細なシステム構成は適宜設定されるものであり、貯湯槽２と出湯通路９と、該出湯通路９と給水通路８ｂとが合流する合流部１０とを備え、ミキシング流量制御手段によって出湯通路９と給水通路８ｂとから合流部１０側に流れる湯や水の流量を制御して設定混合温度の混合湯水が合流部１０で形成されるようにする構成を有していればよく、給湯器１６等の構成要素を省略してもよい。また、給湯器１６を設ける場合に、給湯器１６は、給湯熱交換器１７を例えば石油燃焼式のバーナ装置により加熱するタイプの給湯器としてもよいし、電気ヒータにより加熱するタイプの給湯器としてもよい。

さらに、前記実施例では、貯湯槽２は燃料電池１に熱的に接続されていたが、燃料電池１の代わりに、太陽熱の集熱機やヒートポンプ等を接続してもよい。

本発明の熱源装置は、貯湯槽の湯の出湯通路と給水通路との合流部で形成される混合湯水温が混合設定温度よりも高かったときに、混合設定温度に対応させてその異常を適切に判断して報知等の対応を行うことにより、適切な対応を促したり行ったりすることができるので、例えば家庭用の熱源装置として利用できる。

１燃料電池
２貯湯槽
３熱回収用通路
４タンクユニット
５貯湯槽内湯水温検出手段
８，８ａ，８ｂ給水通路
９出湯通路
１０合流部
１１貯湯槽出湯水温検出手段
１２タンク湯水混合器
１４水混合器
１５湯水導入通路
１６給湯器
１７給湯熱交換器
２３循環ポンプ
２４電磁弁
２７，２８混合サーミスタ
３３制御装置
３４混合湯水温異常検出手段
３５ミキシング流量制御手段
３７混合湯水温低温異常時給湯制御手段
３８混合湯水温高温異常時給湯制御手段
４１混合湯水温設定手段
４４混合湯水温異常報知手段
４５給湯設定温度設定操作手段

Claims

貯湯槽と、該貯湯槽からの湯を出湯送水する出湯通路と、該出湯通路と給水通路とが合流する合流部とを備え、該合流部側に前記出湯通路から流れる湯の流量と前記給水通路から前記合流部側に流れる水の流量を制御して予め定められる設定混合温度の混合湯水が前記合流部で形成されるようにするミキシング流量制御手段と、前記合流部で形成された前記混合湯水の温度を検出する混合湯水温検出手段とを有し、前記ミキシング流量制御手段の制御にもかかわらず、前記混合設定温度が該混合設定温度の設定温度範囲内の上限値と下限値を除く値に予め定められる基準温度以上の場合に前記混合湯水温検出手段による前記混合湯水の検出温度が前記混合設定温度よりも予め定められる第１の高温側許容値以上高いとき又はその状態が予め定められる許容時間以上継続したときと、前記混合設定温度が前記基準温度よりも低い場合に前記混合湯水温検出手段による前記混合湯水の検出温度が前記第１の高温側許容範囲よりも大きい予め定められる第２の高温側許容値以上前記混合設定温度より高いとき又はその状態が予め定められる許容時間以上継続したときには、前記混合湯水温の高温側異常を検出する混合湯水温異常検出手段と、該混合湯水温異常検出手段により前記混合湯水温の高温側異常が検出されたときには該混合湯水温の高温側異常を報知する混合湯水温高温側異常報知手段が設けられていることを特徴とする熱源装置。
出湯通路には該出湯通路から合流部への湯の流れの許可と不許可を弁の開閉により切り替える貯湯槽出側湯水電磁弁が設けられ、前記合流部には前記出湯通路から送水される湯水を導入して給湯熱交換器で加熱する追い加熱機能を有する補助熱源装置の湯水導入側が接続されて、前記補助熱源装置の湯水導出側には給湯通路が設けられており、混合湯水温異常検出手段により混合湯水温の高温側異常が検出されたときには前記貯湯槽出側湯水電磁弁を閉じて出湯通路から合流部側への湯水の流れを止め、給水通路から前記合流部に流れる水を補助熱源装置により加熱して給湯通路を通して給湯する混合湯水温高温異常時給湯制御手段が設けられていることを特徴とする請求項１記載の熱源装置。
出湯通路には該出湯通路から合流部への湯の流れの許可と不許可を弁の開閉により切り替える貯湯槽出側湯水電磁弁が設けられ、前記合流部には混合湯水を導入して給湯熱交換器で加熱する追い加熱機能を有する補助熱源装置の湯水導入側が接続されて前記補助熱源装置の湯水導出側には給湯通路が設けられており、ミキシング流量制御手段の制御にもかかわらず、混合湯水温検出手段による混合湯水の検出温度が混合設定温度よりも予め定められる低温側許容値以上低いとき又はその状態が予め定められる許容時間以上継続したときには前記混合湯水温の低温側異常を検出する構成を有し、該低温側異常が前記混合湯水温異常検出手段により検出されたときには、前記混合湯水を補助熱源装置により追い加熱し前記給湯通路を通して給湯するか、前記貯湯槽出側水電磁弁を閉じて前記出湯通路から前記合流部側への湯水の流れを止めて給水通路から前記合流部に流れる水を前記補助熱源装置により加熱し前記給湯通路を通して給湯するかの制御を行う混合湯水温低温異常時給湯制御手段が設けられていることを特徴とする請求項１または請求項２記載の熱源装置。
混合湯水温異常検出手段により低温側異常が検出されて混合湯水温低温異常時給湯制御手段が混合湯水を補助熱源装置に供給するときには、前記混合湯水の温度を給湯設定温度から前記補助熱源装置の最小加熱号数での加熱分だけ差し引いた温度として前記補助熱源装置に供給することを特徴とする請求項３記載の熱源装置。