JP2015190735A - 熱源装置 - Google Patents

Abstract

【課題】給湯停止後の再出湯時の給湯温度を安定化する。
【解決手段】貯湯槽から出湯される湯と給水通路からの水とを合流部で合流し、給湯通路を通して給湯する。合流部で混合する湯と水の混合割合である各混合比レベルと該各混合比レベルに対しての湯と水の実際の混合流量割合との関係が給湯流量毎に異なる特性を有し、この特性に対応する給湯流量毎の関係データに基づき、湯と水の実際の混合流量割合に応じて形成される湯の温度が混合設定温度になるように給湯中の給湯流量に対応させて混合比レベル決定手段３９が混合比レベルを決定する。給湯の停止時には給湯流量の低下現象に対応させて前記関係データにおける最も低い給湯流量において前記混合設定温度を維持する混合比レベルまで混合比レベルを移動させた後、給湯停止前の給湯流量に対応する混合比レベルに合わせて次回の給湯開始まで待機するようにミキシング流量制御手段３５に指令を加える。
【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、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、主熱源としての貯湯槽２と湯の通路９とを備えたタンクユニット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設けられている。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の発電時に生じる廃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。

貯湯槽２の上部側に接続されている湯の通路９は、貯湯槽２で形成された湯を出湯する（送水する）通路と成しており、湯の通路９には、湯の通路９を通る湯の温度を検出する貯湯槽出湯水温検出手段１１と、湯の通路９を通して送水される湯の量を可変する貯湯槽出湯量調節器としてのタンク湯水混合器１２と、湯の通路９を通しての湯の送水の有無を弁の開閉により切り替える開閉電磁弁であるパイロット方式のタンク側電磁弁１３とが設けられている。なお、同図には示されていないが、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（例えば湯の通路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で湯の通路９に合流するように形成されている。給水通路８ｂには、給水通路８ｂから合流部１０側へ流れる水の量を可変するための給水量調節器としての水混合器１４が設けられている。この熱源装置においては、前記合流部１０で合流される湯と水とを混合するミキシング手段が、水混合器１４と前記タンク湯水混合器１２とを有して形成されており、図２はシステム構成図であるために水混合器１４とタンク湯水混合器１２とが離れた位置に記されているが、これらは、合流部１０の付近に設けられていてもよい。また、給水通路８は上水道に接続される。

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）が設けられている。給湯器１６は、通水する水を例えばガス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、熱源装置は、図の矢印Ｂに示されるように貯湯槽２から湯の通路９を通して送水される（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の機能を有している。

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、この給湯栓を開くことにより、貯湯槽２に蓄えられていた湯が給水圧を受けて湯の通路９を通り、前記の如く、給水通路８ｂからの水と混合されたり、給湯器１６により追い加熱されたり、あるいは水の混合や追い加熱なしにそのまま給湯される。また、周知の如く、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（図示せず）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ものである。

なお、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湯の通路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とが設けられている。

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を制御して湯の通路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、給湯停止時には例えばタンク側電磁弁１３を閉じて湯の通路９から合流部１０側に流れる湯水（貯湯槽２からの出湯湯水）の流量がゼロとなる状態にする。そして、給湯通路１９の先端側に設けられている給湯栓が開かれると水の流れが給水流量センサ２９により検出されるので、ミキシング流量制御手段は、その検出信号を受けてタンク側電磁弁１３を開け、タンク湯水混合器１２の制御により、図２の矢印Ｂに示されるように湯の通路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の制御により、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（混合設定温度は、例えば給湯設定温度と同じまたは給湯設定温度に近い温度になるように設定される）。

また、例えば図９に示されるように、タンク湯水混合器１２は、パルスモータであるステッピングモータ５１のパルス数（ステップ数）に応じてモータの軸５５を図の矢印Ａ方向およびＢ方向に進退させ、湯の通路９に連通する流路に設けられている弁５２の開弁量（弁開度）を可変することにより湯の量を可変し、水混合器１４も同様に、パルスモータであるステッピングモータ５３のパルス数（ステップ数）に応じてモータの軸５６を図の矢印Ａ方向およびＢ方向に進退させ、給水通路８ｂに連通する流路に設けられている弁５４の開弁量を可変することにより水の量を可変する構成と成している。そこで、ミキシング流量制御手段は、これらのステッピングモータ５１，５３のステップ数を制御することにより、混合設定温度の混合湯水を形成する。

なお、貯湯槽２内に貯湯されている湯水には、例えば図１０の模式図に示されるような温度の層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湯の通路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、湯の通路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１０に示されるように、貯湯槽２内の湯水において、例えば層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り、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例えば５℃高く設定される閾値より高い温度のときには、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、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（偏差に応じ）、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を制御することによって（タンク湯水混合器１２と水混合器１４のステッピングモータ５１．５３のステップ数を制御することによって）、湯の通路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制御を行う。なお、ミキシング流量制御手段は、ミキシング流量制御に際し、フィードフォワード制御を行わずに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、混合設定温度を例えば給湯設定温度よりも低い温度に設定する。例えば、混合設定温度を、給湯設定温度から給湯器１６のＭＩＮ号数（最小燃焼号数）で給湯流量の水を加熱したときに上昇する温度分を差し引いた値まで下げ、その混合湯水が給湯器１６の前記追い加熱機能の動作によって給湯熱交換器１７により加熱されて給湯設定温度の湯が作り出され、この湯が通路１８と給湯通路１９を通して給湯先に給湯される。

なお、従来は、タンクユニット４と給湯器１６とが隣接配置されたタイプ（一体型）の熱源装置が用いられていたが、開発中の熱源装置は、タンクユニット４と給湯器１６と燃料電池１とをそれぞれ個別に配置し、互いに配管により接続する個別配置型の熱源装置も可能とするものである。

このようにすると、例えば複数種あるタンクユニット４のうち、利用者が必要な容量の貯湯槽２を備えたタンクユニット４を選択し、そのタンクユニット４と、複数種ある給湯器１６のうち選択された給湯器１６と、複数種ある燃料電池１のうち選択された燃料電池１とを組み合わせるといったことができ、バリエーションを増やすことができる。また、前記のような個別配置型の熱源装置は、既設の給湯器１６にタンクユニット４等を接続して熱源装置を形成することもできるといったメリットもある。

さらに、タンクユニット４と給湯器１６が個別に設置され、湯水導入通路１５で結ばれている個別配置型の熱源装置においては、（ガスバーナの燃焼熱により加熱する加熱手段を持つが故に寿命が比較的短い）給湯器１６が先に壊れても、給湯器１６のみ交換すればシステムを維持できるという利点がある。ただし、新しい給湯器１６を設置する業者は、例えば１２年前に発売されたタンクユニット４に関する施工マニュアルを持ち合わせていない場合が多く、タンクユニット４と給湯器１６が連携するような制御、すなわち、給湯器１６を交換した際に、タンクユニット４側の設定を変更しなければばらないようなことは避ける必要性がある。

さらに、給湯器１６に隣接する隣家の状況に合わせて、新しい給湯器１６の設置時に合わせて現在の設置場所と異なる場所に設置される場合や、新しい給湯器１６を従来に比して給湯能力の高い機種（消費ガス量が大きくなるだけでなく、通水抵抗が低く最大出湯能力が高い機種）に変更されることも考慮する必要がある。

また、前記のような個別配置型の熱源装置の場合、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想定されるが、そのような場合には、冬場等に、湯水導入通路１５および接続通路２１内の水が、給湯停止中に凍結することを防止するため等に、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ような構成が必要になると考えられる。

特許第３７２８２６５号公報

ところで、前記ミキシング流量制御手段によるタンク湯水混合器１２と水混合器１４の制御に際し、例えば混合設定温度、給水温、貯湯槽内湯水温に対応するような湯と水の流量比を求め、その流量比が得られるようにタンク湯水混合器１２と水混合器１４のステッピングモータ５１，５３のステップ数を制御してタンク湯水混合器１２と水混合器１４の開弁量を決定すればよいように考えられる。

つまり、仮に、タンク湯水混合器１２および水混合器１４の開弁量に対して湯と水の流量比が比例するならば（例えば開弁量を２倍にすると流量も２倍になるといったようになるならば）、湯と水の流量比に比例するようにタンク湯水混合器１２と水混合器１４の開弁量を決定し、その開弁量となるようなタンク湯水混合器１２のステッピングモータ５１と水混合器１４のステッピングモータ５３のステップ数を決定すればよいと考えられる。

しかしながら、開発中の熱源装置のように、貯湯槽２と湯の通路９とを通った湯に給水通路８ｂを通った水を合流部１０で混合して混合湯水を形成する場合には、タンク湯水混合器１２および水混合器１４の開弁量に対して湯と水の流量比が比例するとは限らず、タンク湯水混合器１２および水混合器１４の開弁量に対する湯と水の流量比が給湯流量（湯と水の総流量）によって変化することが分かった。その理由について、以下に述べる。

図２に示したように、この熱源装置においては、給水通路８が給水通路８ａ，８ｂに分岐され、一方の給水通路８ａを通った水が貯湯槽２に貯湯されて湯となって湯の通路９とを通って合流部１０に導入され、他方の給水通路８ｂを通った水が合流部１０に導入される。このように、給水通路８ｂに設けられている水混合器１４に流れる水とタンク湯水混合器１２に流れる水（湯も含む）の水圧源が共通している場合、給水通路８ａ，８ｂの分岐点では共通の同一水圧となっている。

そして、水が給水通路８ａ，８ｂおよび貯湯槽２や湯の通路９を通る際に流路抵抗を受けて、通常ならば給水通路８ａの流量と給水通路８ｂの流量との比は流路抵抗比となるが、貯湯槽２内には巨大な水塊があるために、この水塊は動きにくく（抵抗大）、一度動き始めれば動きやすくなるらしく（抵抗小）、水混合器１４を通る水の特性とタンク湯水混合器１２を通る水（湯）の特性が異なる。

そのため、ここで、前記分岐点で別れて矢印Ｂ方向に流れる水の流量をBと置き、矢印Ｂ’方向に流れる水の流量をB’とおいて、これらの流量BとB’の合計の流量をＢ”とすると（Ｂ”＝Ｂ＋Ｂ’）、この流量Ｂ”が小さい時には（貯湯槽２内水塊が動きにくい状態では）、例えば「流量Ｂ」＜「流量Ｂ’」となり、流量Ｂ”が大きい時には（貯湯槽２内水塊が動きやすい状態では）、例えば「流量Ｂ」＝「流量Ｂ’」となるがごとく、図２に示されるような構造では給水通路８ａ，８ｂ流量比は流れる流量によって大きく異なる。

すなわち、貯湯槽２を経由してタンク湯水混合器１２に流れる湯の量が少ないときに貯湯槽２の影響を強く受けるものであり、つまり、容量が大きい貯湯槽２を通して水が流れるので水が流れにくく（動きにくく）、湯の量が多いときに対し、湯の量が少なくなると水混合器１４を通る水よりも減少量が大きい。

そのため、例えば図８（ａ）の特性線ａに示されるように、給湯流量（湯と水の総流量）が小さい場合には、タンク湯水混合器１２の開弁量に対応する湯の混合比が小さい図の右側の領域において湯の流量が大きく減少してしまい、湯の混合比に対して湯の流量比が非常に小さくなってしまうといった現象が生じる。なお、図８（ａ）、（ｂ）は、図の右側に向かうにつれて混合設定温度が低くなることに対応させて、図の右側に向かうにつれて湯の混合比が小さくなり、水混紡器１４の開弁量に対応する水の混合比が大きくなる場合の湯の流量（特性線ａ）と水の流量（特性線ｂ）をそれぞれ示しており、図８（ａ）の特性線ｂに示されるように、給湯流量が少なくても、水の流量は湯と水の混合比に対して直線的に変化する値となる。

また、貯湯槽２の給水側に減圧弁５０を設けて貯湯槽２に例えば３７０ＫＰａ（３．７Ｋｇ／ｃｍ）以上の圧力がかからないようにしているため、減圧弁５０の影響により、通常ならば大流量が出るような蛇口開度を設定しても給湯流量（湯と水の総流量）が中程度となってしまう場合が多くなり、湯の混合比が小さい領域において湯の流量が減少しやすくなる。

さらに、パイロット方式の電磁弁は、バタフライバルブや直動電磁弁等に比べて低消費電力であり、小型、かつ、安価であるといったメリットがあるものの、湯の量が小さくなると弁が十分に開かないことから、湯の通路９側にパイロット方式の電磁弁により形成されたタンク側電磁弁１３を設けることにより前記のような現象が特に発生しやすいため、湯の経路に貯湯槽２と減圧弁５０とパイロット方式の電磁弁とが設けられている開発中の熱源装置においては、図８（ａ）の特性線ａに示したような湯の流量が極端に少なくなる現象が、給湯流量が中程度のときにも生じることになる。

なお、給湯流量が多いときには、湯と水の混合比と湯および水の流量との関係は、図８（ｂ）の特性線ａ、ｂに示されるように、特性線ａに示される湯の流量と特性線ｂに示される水の流量がいずれも湯と水の混合比に対して直線的に変化する値となるが、湯または水の混合比が１００％に近くなり弁開度が最大に近づくと、その湯または水の流量が頭打ちになる。

以上のようなことから、開発中の熱源装置のように、貯湯槽２からの湯の通路９にパイロット方式の電磁弁（開閉電磁弁）のような圧力損失負荷部材が設けられている場合には、合流部１０で混合しようとする湯と水の混合割合をタンク湯水混合器１２のステッピングモータ５１と水混合器１４のステッピングモータ５３の実ステップ数の組み合わせ（以下混合比レベル）とすると、その混合比レベルに対しての湯と水の実際の混合流量割合との関係が、例えば表１に示されるように、給湯流量毎（例えば表１では給湯流量レベルQdis _LLV１〜Qdis _LV6毎）に異なる特性を有することになる。

そこで、本出願人は、例えば表１や図４に示されるように、合流部１０で混合する湯と水の混合割合である複数の混合比レベル（表の縦軸および図４の横軸の数値１〜２１）と、該各混合比レベルに対しての給湯流量毎（表１に示す給湯流量レベルQdis _LLV１〜Qdis _LV6）の湯と水の実際の混合流量割合との関係データを、給湯流量毎に制御データとして予め与え、この関係データに基づいて混合比レベルを調節することにより混合設定温度の湯を形成できるようにすることを考えた。

なお、表１において、湯と水の実際の混合流量割合は湯の流量割合により示されている。また、表１の給湯流量レベルQdis _LLV１〜Qdis _LV6は、表の右側に向かうにつれて給湯流量が大きくなり、１分ごとの流量が、Qdis _LLV１＝３リットル、Qdis _LLV２＝５リットル、Qdis _LLV３＝８リットル、Qdis _LLV４＝１２リットル、Qdis _LLV５＝２０リットル、Qdis _LLV６＝３０リットルの場合をそれぞれ示している。つまり、例えばQdis _LLV１の列は、給湯流量（湯と水を合わせた給湯の総流量）が３リットル／分の場合の各混合比レベルに対する実際の湯の流量割合が示されている。また、図４の特性線ａは給湯流量がQdis _LLV１の特性を示し、特性線ｂは給湯流量がQdis _LLV２の特性を示すといった如く、特性線ｃ、ｄ、ｅ、ｆは、順に、給湯流量がQdis _LLV３、Qdis _LLV４、Qdis _LLV５、Qdis _LLV６の特性を示す。

また、各混合比レベルに対応させて、ミキシング流量制御手段３５によって制御される湯量制御の操作量をタンク湯水混合器１２のステッピングモータ５１のステップ数で設定し、水量制御の操作量を水混合器１４のステッピングモータ５３のステップ数で設定することを考えた（なお、前記特許文献１では、２つのモータを個々に動かすために複雑な制御（３次元制御）となるのに対し、開発中の熱源装置においては、一方のステッピングモータの開度が決定されれば他方のステッピングモータの開度が自動的に決まる制御（２次元制御）を用いることによって、制御を容易にできるように考えられている）。

なお、タンク湯水混合器１２と水混合器１４を共に、ステッピングモータ５１，５３のステップ数が多いほど開弁量が大きくなるように形成する場合、表１および図４において、混合比レベルが１〜２１に向かうにつれて、タンク湯水混合器１２のステッピングモータ５１のステップ数が小さくなるように設定され、水混合器１４のステッピングモータ５３のステップ数は大きくなるように設定される。つまり、この例では、混合比レベルが１〜２１に向かうにつれて水の混合比が大きくなり、混合比レベルを１〜２１に向けてレベル数を上げることにより混合温度が低くなるように設定される。

そして、例えば給湯流量５リットル／分での給湯（出湯）が行われていたとき、その混合比レベルが、図５の特性線ｂ（給湯流量５リットル／分に対応する特性線）の●に対応する混合比レベル（レベル５）で給湯（出湯）が行われていたとすると、このときの湯の混合流量割合は約６５％（表１、参照）である。その後、給湯が停止したときには、給湯停止に伴う給湯流量の低下現象に対応させて（給湯流量低下に追従させて）、混合比レベルを、図５に示されるような関係データにおける最も低い給湯流量において混合設定温度を維持する混合比レベルまで移動させて給湯を停止することを考えた。つまり、ここでは、給湯流量３リットル／分に対応する特性線ａにおいて、湯の混合流量割合が、特性線ｂ上の●における湯の混合流量割合と同様となるような、特性線ａ上の○で示す混合比レベル（レベル３であり、湯の混合流量割合は約６５％）まで移動させて給湯を停止することを考えた。

また、その後の再出湯までの待機時間中には、図１１に示されるように、混合比レベルを制御用データの最も高い給湯流量（３０リットル／分）において混合設定温度を維持する混合比レベル、つまり、特性線ｆにおいて混合設定温度に対応する湯と水の実際の混合流量割合に対応する混合比レベルであり、特性線ｆの□に対応する混合比レベル（レベル８）まで移動させて待機する制御を行うことを試みた（このレベル８での湯の混合流量割合も約６５％）。そして、再出湯時には、例えばその給湯流量が５リットル／分であったとすると、図１２に示されるように、特性線ｂの●に対応する混合比レベル（レベル５）まで移動するようにするようにしてみた。

しかしながら、前記のような考えに基づいて、開発中の熱源装置における混合比レベルを制御用データの最も高い給湯流量において混合設定温度を維持する混合比レベルまで移動させて待機するように制御してみたところ、以下のような問題が生じた。

つまり、前回の給湯時の給湯流量が５リットル／分や８リットル／分といった値だったときに、その後の再出湯時に３０リットル／分といった大きな給湯流量で再出湯することは殆どなく、再出湯時の給湯流量は３０リットル／分よりもかなり小さいことが殆どであることから、前記のように混合比レベルを制御用データの最も高い給湯流量において混合設定温度に対応する湯と水の実際の混合流量割合に対応する混合比レベルまで移動させて待機すると、再出湯時の給湯温度が給湯停止前の給湯温度に比べて極端に低くなり、使い勝手がよくないといった問題が生じることが分かった。

すなわち、再出湯時の給湯流量が５リットル／分だった場合には、再出湯時には、混合比レベルを給湯流量５リットル／分における給湯停止前の混合比レベル（レベル５）に移動することになるが、図１１に示したように、混合比レベルを制御用データの最も高い給湯流量（３０リットル／分）において混合設定温度を維持する特性線ｆの□に対応するレベル８で待機すると、その待機位置から混合比レベルを移動する前に出湯される湯は給湯流量５リットル／分におけるレベル８に対応する温度の湯となり、この場合、湯の混合流量割合は約１７％である（表１、参照）ことから、給湯停止前の給湯温度に比べて極端に低くなってしまうのである。

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と給水通路から供給される水を混合して形成して給湯される湯の再出湯時の給湯温度を安定化できる使い勝手のよい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、熱源から出湯される湯の通路と、該湯の通路と給水通路とが合流する合流部と、該合流部で合流される湯と水とを混合するミキシング手段と、該ミキシング手段により混合されて形成された湯を給湯先に給湯する給湯通路と、該給湯通路を通って給湯される給湯流量を検出する給湯流量検出手段とを有し、前記合流部で混合する湯と水の混合割合である各混合比レベルと該各混合比レベルに対しての湯と水の実際の混合流量割合との関係が給湯流量毎に異なる特性を有しており、該特性に対応させて給湯流量毎の前記各混合比レベルに対しての湯と水の実際の混合流量割合の関係データが予め与えられ、前記湯と水の実際の混合流量割合に応じて形成される湯の温度が予め定められる混合設定温度になるように給湯中の前記給湯流量検出手段により検出される給湯流量に対応させて前記関係データに基づいて前記混合比レベルを決定し前記ミキシング手段を制御することにより前記合流部に流れる湯の流量と水の流量を制御するミキシング流量制御手段を有し、該ミキシング流量制御手段は、給湯の停止時に該給湯停止に伴う給湯流量の低下現象に対応させて前記混合比レベルを前記関係データにおける最も低い給湯流量において前記混合設定温度を維持する混合比レベルまで移動させて給湯を停止した後、前記混合比レベルを前記給湯流量検出手段により検出された給湯停止前の給湯流量に対応する混合比レベルに合わせて次回の給湯開始まで待機させる構成をもって課題を解決するための手段としている。

また、第２の発明は、前記第１の発明の構成に加え、前記熱源から出湯される湯の通路には該湯の通路を通る湯の流量が大きいときには圧力損失が小さくなり前記湯の流量が小さいときには圧力損失が大きくなる湯流量対応の圧力損失負荷部材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２の発明の構成に加え、前記熱源は貯湯槽を有して形成され、該貯湯槽から出湯される湯の通路には該通路を通しての貯湯槽からの湯の出湯の有無を弁の開閉により切り替える開閉電磁弁が設けられ、該開閉電磁弁はパイロット方式の電磁弁により形成されて圧力損失負荷部材と成していることを特徴とする。

さらに、第４の発明は、前記第１または第２または第３の発明の構成に加え、 前記合流部には該合流部で形成された湯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おり、前記合流部で形成される湯の温度が予め与えられる給湯設定温度より低いときに前記補助熱源装置による追い加熱機能による加熱によって前記給湯設定温度の湯を形成する構成と成していることを特徴とする。

本発明は、熱源から出湯される湯と給水通路からの水とがミキシング手段により混合されて合流部で合流し、給湯通路を通って給湯されるが、前記合流部で混合する湯と水の混合割合である各混合比レベルと該各混合比レベルに対しての湯と水の実際の混合流量割合との関係が給湯流量毎に異なる特性を有している。この特性に対応させて、本発明では、前記給湯流量毎の前記各混合比レベルに対しての湯と水の実際の混合流量割合の関係データが予め与えられ、ミキシング流量制御手段が、前記湯と水の実際の混合流量割合に応じて形成される湯の温度が予め定められる混合設定温度になるように給湯中に給湯流量検出手段により検出される給湯流量に対応させて前記関係データに基づいて前記混合比レベルを決定し、前記ミキシング手段を制御することにより前記合流部に流れる湯の流量と水の流量を制御することにより、混合設定温度の湯を形成できる。

また、本発明では、給湯流量検出手段により給湯流量を検出するが、給湯停止後の再出湯時の給湯流量は、一般的には、給湯停止前の給湯流量と同等の流量であることが多い。そこで、ミキシング流量制御手段は、給湯の停止時に該給湯停止に伴う給湯流量の低下現象に対応させて前記混合比レベルを前記関係データにおける最も低い給湯流量において前記混合設定温度を維持する混合比レベルまで移動させて給湯を停止した後、前記混合比レベルを前記給湯流量検出手段により検出された給湯停止前の給湯流量、つまり、給湯停止に伴う給湯流量低下が生じる前の、給湯流量が安定していたときの流量に対応する混合比レベルに合わせて次回の給湯開始まで待機させることにより、再出湯時の混合比レベルを適切にすることができ、再出湯時の給湯温度の安定化を図ることができる。

なお、熱源から出湯される湯の通路に、該湯の通路を通る湯の流量が大きいときには圧力損失が小さくなり前記湯の流量が小さいときには圧力損失が大きくなる湯流量対応の圧力損失負荷部材が設けられている場合には、合流部で混合する湯と水の混合割合である各混合比レベルと該各混合比レベルに対しての湯と水の実際の混合流量割合との関係が給湯流量毎に異なる特性となるが、前記のように、その特性に対応させて給湯流量に対応させた関係データを与え、その関係データに基づいて混合比レベルを制御することにより、所望の温度の湯を形成して給湯できる。また、給湯停止時には前記の如く混合比レベルを給湯停止前の給湯流量に対応する混合比レベルに合わせて次回の給湯開始まで待機させることにより、再出湯時の給湯温度の安定化を図ることができる。

さらに、貯湯槽を有する熱源を設けることにより、例えば太陽熱や燃料電池等の廃熱を利用して形成される湯を貯湯槽に貯湯して効率的に利用することができ、貯湯槽から出湯される湯の通路に、該通路を通しての貯湯槽からの湯の出湯の有無を弁の開閉により切り替える開閉電磁弁をパイロット方式の電磁弁により形成することにより、パイロット方式の電磁弁は、バタフライバルブや直動電磁弁等に比べて低消費電力であり、小型、かつ、安価であるため、装置の小型化や低コスト化を図ることができる。

さらに、合流部には該合流部で形成された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を接続して、合流部で形成される混合湯水の温度が給湯設定温度より低いときに前記補助熱源装置による追い加熱機能による加熱することによって、たとえ給湯合設定温度よりも低い温度の湯が形成されても、その湯を追い加熱することにより温度を高めて給湯することができる。つまり、このような補助熱源装置を設けることにより、貯湯槽内の湯温が低くなった場合にも、また、例えばキシング流量制御手段による制御によって水が多めに混合されて混合湯水の温度が低く形成された場合にも、補助熱源装置による追い加熱で補って給湯できる。

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。 実施例および開発中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。 図２に示す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。 実施例および開発中の熱源装置において合流部で混合する湯と水の混合比レベルと各混合比レベルに対しての湯の流量割合との関係例を給湯流量毎に示すグラフである。 実施例および開発中の熱源装置において合流部で混合する湯と水の混合比レベルを給湯停止動作に伴って変更する制御例を説明するための説明図である。 実施例の熱源装置において合流部で混合する湯と水の混合比レベルを給湯停止後の待機中に変更する制御例を説明するための説明図である。 実施例の熱源装置において再出湯時の合流部で混合する湯と水の混合比レベル例を説明するための説明図である。 開発中の熱源装置における給湯流量が小さいときの湯と水の混合比と湯と水の各流量特性（ａ）と、給湯流量が大きいときの湯と水の混合比と湯と水の各流量特性（ｂ）を示すグラフである。 タンク湯水混合器と水混合器の構成例を模式的に示す断面説明図である。 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。 開発中の熱源装置において合流部で混合する湯と水の混合比レベルを給湯停止後の待機中に最大の給湯流量に対応させて変更する制御例を説明するための説明図である。 開発中の熱源装置において合流部で混合する湯と水の混合比レベルを待機位置から再出湯時のレベルに変更する制御例を説明するための説明図である。

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要部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、ミキシング流量制御手段３５、混合設定温度設定手段３６、メモリ部３７、流量割合検出手段３８を設けており、ミキシング流量制御手段３５は混合比レベル決定手段３９を有している。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とが信号接続されており、制御装置３３がリモコン装置４３と送受信する情報は取得できる。リモコン装置４３には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４６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。

給水流量センサ２９は、通路１８と給湯通路１９を通して給湯される給湯流量を検出する給湯流量検出手段として機能する。そして、給水流量センサ２９は、流量割合検出手段３８とミキシング流量制御手段３５の混合比レベル決定手段３９に給湯流量の検出流量（検出値）を加える。なお、流量検出手段４２によっても通路１８と給湯通路１９を通して給湯される給湯流量を検出することができるものであり、流量検出手段４２の検出値と給水流量センサ２９の検出値とは同値である。本実施例では、流量検出手段４２は燃焼制御手段４７に給湯流量の検出流量（検出値）を加える。

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の混合設定温度設定手段３６と給湯器１６の燃焼制御手段４７とに加えられる。

混合設定温度設定手段３６は、混合湯水の設定温度（混合設定温度）を設定するものであり、例えば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高い温度のときの給湯時の前記混合設定温度を給湯設定温度に対応させて、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設定する。なお、混合設定温度設定手段３６は、貯湯槽内湯水温検出手段５ａの検出温度が前記閾値以下の時には、混合設定温度を給湯設定温度よりも低い適宜の温度に設定する。

また、タンクユニット４の合流部１０と給湯器１６とを接続する湯水導入通路１５が冷えているときに給湯が行われるコールドスタート時には、混合設定温度設定手段３６は、混合サーミスタ２８の検出温度に対応させて給湯設定温度の設定を特有の設定としてもよい。混合設定温度設定手段３６によって設定された混合設定温度は、ミキシング流量制御手段３５に加えられる。

ミキシング流量制御手段３５は、合流部１０側に湯の通路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、混合設定温度設定手段３６により設定される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る。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の開閉制御とタンク湯水混合器１２および水混合器１４の制御による湯の流量と水の流量との制御により、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、ミキシング流量制御手段３５は、前記の如く、例えば給水流量センサ２９の検出信号を受けて、給湯栓が開かれたときにタンク側電磁弁１３を開き給湯栓が閉じられたときにタンク側電磁弁１３を閉じる制御を行う。

ミキシング流量制御手段３５は、タンク湯水混合器１２と水混合器１４の制御に際し、混合比レベル決定手段３９により決定される混合比レベルとなるように、表１および図４に示した関係データと給湯流量、混合設定温度に基づいて混合比レベルを決定し、かつ、その混合比レベルに対応するタンク湯水混合器１２と水混合器１４のステッピングモータ５１，５３のステップ数を制御する。

混合比レベル決定手段３９は、例えば熱源装置の試運転時等の初回運転時や、前回出湯から所定時間経過後（例えば５分３０秒後）、または、リモコンを一度オフして再度オンした場合には、表１の混合比レベル（１〜２１）のうちの例えば混合弁開度を温度が低めになる位置である混合比レベル１８（例えば、給湯流量が３〜８リットル／分においては、ほぼ湯側０％、水側１００％）で待機するように混合比レベルを決定し、ミキシング流量制御手段３５がその混合比レベルとなるようにタンク湯水混合器１２と水混合器１４の開弁量（タンク湯水混合器１２と水混合器１４のステッピングモータ５１，５３のステップ数）を制御して待機させる。

そして、出湯開始時は、ミキシング流量制御手段３５が、その混合比レベル１８に対応するようにタンク湯水混合器１２と水混合器１４の開弁量を制御し（つまり、混合比レベル１８に対応するステッピングモータ５１，５３のステップ数で開弁量を制御し）、その後、徐々に混合比レベルを上げていって（レベルの数値が小さい方向になるようにして）、そのレベルに対応するタンク湯水混合器１２と水混合器１４の開弁量で混合湯水を形成する。そして、その混合湯水の温度を混合サーミスタ２８によって検出し、その検出温度と混合設定温度設定手段３６に設定されている混合設定温度とのずれ量を補正する方向にタンク湯水混合器１２と水混合器１４の開弁量を変更するミキシング流量のフィードバック制御を行うことにより、混合設定温度の混合湯水を形成する。

流量割合検出手段３８は、混合サーミスタ２８の検出温度を取り込み、給湯中の混合湯水の温度が安定している状態のときの給水流量センサ２９による給湯流量の検出流量（給湯流量検出値）とミキシング流量制御手段３５による混合比レベルを検出する。そして、これらの検出情報と表１に示した制御データとに基づき、湯と水の実際の混合流量割合を求める。例えば、給湯流量検出値が５リットル／分の時には、表１において給湯流量５リットル／分に対応する給湯流量レベルQdis _LLV２の列を参照し、このときの混合比レベルが６であったとすると、実際の湯の流量割合は５０．４％であると判断する。この判断によって求めた値はミキシング流量制御手段３５の混合比レベル決定手段３９に加えられる。なお、表１の代わりに図４を参照して実際の湯の流量割合を判断してもよい。

混合比レベル決定手段３９は、給水流量センサ２９の検出流量に基づいて例えば２００ｍｓ（０．２秒）毎に給湯動作時の給湯流量の移動平均をとり、給湯栓の開度（蛇口開度）が変更されて、前記給湯流量が変化したときには、その変化情報を移動平均から求めて変化後の給湯流量も移動平均により求め、求めた給湯流量に対応する前記制御データに対応させて混合比レベルを決定する（給湯流量の変化に追従させて混合比レベルを変化させる）。

つまり、この例では、給湯温度が一定の場合、給湯流量が大きい方へ変化した時は、混合比レベルの番号が大きくなる方に、給湯流量が小さくなる方へ変化した時は、混合比レベルの番号が小さくなる方にシフトさせる。なお、表１や図４のような関係データは、給湯流量３リットル／分に対応するデータ、５リットル／分に対応するデータといったように、連続的な給湯流量に対応させたデータではないので、求めた給湯流量がどのデータに近い値かを判断し、給湯流量が変化したときには、より近い給湯流量に対応させた関係データ（図４においては特性線）に基づいて混合比レベルをシフトさせるとよい。

例えば、給湯中の給湯流量が５リットル／分から２０リットル／分に変化すると、この給湯流量変化に対応させて、混合比レベル決定手段３９は、例えば混合比レベル６を混合比レベル１１へシフトさせるように混合比レベルの決定を行う。つまり、例えば表１を参照し、給湯流量２０リットル／分に対応する給湯流量レベルQdis _LLV５の列において前述した実際の湯の流量割合である５０．４％に近い値である５０．０％に対応する混合比レベル１１に、混合比レベルを変更する、あるいは、混合比レベルを現状のレベル６からシフト量＝（２０リットル／分―５リットル／分）×０．３（ゲイン）≒５だけ、レベル１１へシフトさせるように混合比レベルを決定する（なお、ゲインは、予めその設定の仕方が与えられる）。

また、混合比レベル決定手段３９は、給湯の停止時に、該給湯停止に伴う給湯流量の低下現象に対応させて（つまり、給湯流量の低下に追従させて）、前記混合比レベルを前記関係データにおける最も低い給湯流量において前記混合設定温度を維持する混合比レベルまで移動させるように混合比レベルを決定する。つまり、例えば給湯流量が５リットル／分で、図５の特性線ｂの●に対応する混合比レベル（レベル５）で給湯（出湯）が行われた後、給湯が停止したときには、給湯流量３リットル／分に対応する特性線ａにおいて、湯の混合流量割合が、特性線ｂ上の●における湯の混合流量割合と同様となるような、特性線ａ上の○で示す混合比レベル（レベル３）まで移動させて（このレベルに対応するタンク湯水混合器１２と水混合器１４の弁開度で）給湯を停止する。

その状態で給湯が停止された後、混合比レベル決定手段３９によって、給湯停止前の給湯流量に対応する混合比レベルに合わせて次回の給湯開始まで待機するように混合比レベルが決定され、ミキシング流量制御手段３５は、この混合比レベル（このレベルに対応するタンク湯水混合器１２と水混合器１４の弁開度）で待機するようにタンク湯水混合器１２と水混合器１４の弁開度を制御する。

例えば、前記の如く、給湯停止前の給湯流量が５リットル／分の場合、図６において、５リットル／分に対応する制御用データは特性線ｂであるので、混合比レベル決定手段３９は、図６の矢印に示されるように、給湯停止後の待機中の混合比レベルを、給湯停止時の混合比レベルである特性線ａの○に対応する混合比レベル（レベル３）から給湯停止前の給湯流量に対応する特性線ｂの●の混合比レベル（レベル５）まで移動させるように混合比レベルを決定し、その決定にしたがってミキシング流量制御手段３５はタンク湯水混合器１２と水混合器１４の弁開度（つまり、ステッピングモータ５１，５３のステップ数）を制御する。

そして、再出湯時には、図７に示されるように、特性線ｂの●に対応する混合比レベル（レベル５）（図６の特性線ｂの●に対応する混合比レベルと同じ混合比レベル）での出湯が行われる。

給湯器１６の燃焼制御手段４７は、混合サーミスタ２８の検出温度を検出し、この検出温度が給湯設定温度よりも低いときには、混合設定温度を、例えば給湯設定温度から給湯器１６のＭＩＮ号数（最小燃焼号数）で給湯流量の水を加熱したときに上昇する温度分を差し引いた値まで下げ、給湯熱交換器１７による追い加熱動作を行えるようにする。なお、本実施例において適用される給湯器１６は、燃焼開始と同時に給水温度の学習を行うタイプ（給水温度サーミスターのないタイプ）の給湯器であってもよい。

また、本実施例において、合流部１０と給湯器１６の湯水導入部側を接続する湯水導入通路１５の長さについて限定されるものではないが、例えば４ｍといった長い長さの湯水導入通路であることも想定しており、その場合、合流部１０で形成された混合湯水が給湯器１６に到達するまでに例えば２０〜３０秒といった時間がかかるので、燃焼制御手段４７によって、この時間差を考慮した追い加熱動作が行われる。

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、タンク側電磁弁１３はパイロット方式の電磁弁により形成したが、タンク側電磁弁１３の種類は特に限定されるものでなく、適宜設定されるものである。

また、前記実施例では、制御データにおける湯と水の実際の混合割合は、湯の割合により与えられていたが、水の割合により与えてもよいし、湯と水との比により与えてもよい。また、制御データは必ずしもテーブルデータやグラフデータとは限らず、演算式等により与えてもよい。

なお、給湯動作中の混合比レベル、つまり、タンク湯水混合器１２と水混合器１４の弁の位置であり、例えば表１の縦軸に示されるような混合比レベルＱＬｖは、例えば以下のようにして求めることができる。つまり、混合比レベルＱＬｖの数値が大きくなるにつれて湯側の開弁量が大きくなるように設定されている場合は、例えば次式（１）により求めることができる。

ＱＬｖ＝ＱＬｖｍａｘ（最大混合弁位置）×Ｑｄｉｓ（混合比）×Ｌｋ（流量補正係数）・・・（１）

式（１）において、最大混合弁位置とは、混合比レベルＱＬｖのうち湯側の弁開度が最大となるレベルであり、この場合、ＱＬｖが例えば１〜２０の場合は２０であり、混合比は湯の流量割合（得ようとする流量割合）である。また、流量補正係数は給湯流量によって異なる混合比（湯の流量割合と弁開度とのずれ）を補正により吸収するものであり、例えば実験等により求められる値である。一例として、得ようとする湯の流量割合が３０％の場合は、ＱＬｖ＝ＱＬｖｍａｘ（ＱＬｖ＝２０）×Ｑｄｉｓ（０．３）×Ｌｋ（流量補正係数）＝ＱＬｖ（６×Ｌｋ）となる。

また、例えば表１の縦軸に示されるような混合比レベルＱＬｖが、前記実施例のように例えば混合比レベルＱＬｖの数値が大きくなるにつれて湯側の開弁量が小さくなるように設定されている場合は、例えば式（１）により求めたＱＬｖが例えば前記の如くＱＬｖ（６×Ｌｋ）であるとすると、その求めたレベル値（６×Ｌｋ）をレベルの数値の最大値（例えば２０）から差し引くことにより求めることができる。

さらに、給湯流量の変化に応じて混合比レベルをシフトさせる制御に際し、給湯動作時の給湯流量の移動平均をとる代わりに、給湯流量の変化量の微分値を求め、その微分値が予め定められている許容範囲を超えて変化したときに混合比レベルのシフトを行うようにしてもよい。

さらに、前記実施例では、タンク湯水混合器１２と水混合器１４も共に２方弁として、これらの混合器１２，１４で２カ所で混合比を調整したが、例えば２方弁を用いる代わりに、１カ所に３方弁を設けて混合比を調整するようにしてもよい。

さらに、前記実施例では、各混合比レベルに対してミキシング流量制御手段３５による湯量制御と水量制御の制御量として、タンク湯水混合器１２と水混合器１４のステッピングモータ５１，５３のステップ数を設定したが、ミキシング流量制御手段３５による湯量制御と水量制御の制御量の設定の仕方は特に限定されるものでなく適宜設定されるものであり、例えばタンク湯水混合器１２と水混合器１４が、その開弁量により混合比が調整されるタイプの装置である場合には、各混合比レベルに対応する開弁量を制御する制御量を設定すればよい。

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と湯の通路９と、該湯の通路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３５によって湯の通路９と給水通路８ｂとから合流部１０側に流れる湯水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い。ただし、合流部１０を通った混合湯水を必要に応じて給湯器１６等の補助熱源装置で追い加熱できるようにすることが望ましい。なお、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。

さらに、前記実施例では、給水流量センサ２９と流量検出手段４２を別々のものとして両方を熱源装置に設けたが、どちらか１つで兼用してもよい。例えば流量検出手段４２のみ設ける場合には、流量検出手段４２を、通路１８と給湯通路１９を通して給湯される給湯流量を検出する給湯流量検出手段として機能するものとし、流量検出手段４２の検出信号を、流量割合検出手段３８とミキシング流量制御手段３５の混合比レベル決定手段３９にも加えるようにする。なお、給水流量センサ２９と流量検出手段４２の両方を設ける場合にも、流量検出手段４２の検出信号をミキシング流量制御手段３５等に加えてもよいが、ミキシング流量制御手段３５等には給水流量センサ２９の検出信号を加えるようにする方が、給湯器１６等の補助熱源装置とタンクユニット４間の情報融通を行わずにすみ、制御構成を簡略化できる。

さらに、図２、図３において、接続通路２１，２２を省略したシステム（循環ポンプ２３、電磁弁２４もなし）においても本発明は有効である。

さらに、図２の破線で示されるようなバイパス路７９とバイパス電磁弁８０を設けて熱源装置を形成してもよい。このような構成においては、バイパス路７９と通路１８との合流部で合流した後の温度が給湯設定温度となるように、必要に応じてバイパス電磁弁８０の開閉制御やミキシング流量制御手段３５等による温度制御、燃焼制御手段４７による燃焼制御等が適宜行われる。

本発明の熱源装置は、貯湯槽等の熱源から出湯される湯と給水通路から供給される水を混合して形成して給湯される湯の再出湯時の給湯温度を安定化できるので、使い勝手が良好であり、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
６ 三方弁
７ バイパス通路
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
１３ タンク側電磁弁
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
２６ ＦＣ高温サーミスタ
２７ ＦＣ低温サーミスタ
２８ 混合サーミスタ
２９ 給水流量センサ
３３ 制御装置
３５ ミキシング流量制御手段
３６ 混合設定温度設定手段
３７ メモリ部
３８ 流量割合検出手段
３９ 混合比レベル決定手段
４２ 流量検出手段
４５ 給湯設定温度設定操作手段
４７ 燃焼制御手段
５１，５３ ステッピングモータ

Claims (4)

1. 熱源から出湯される湯の通路と、該湯の通路と給水通路とが合流する合流部と、該合流部で合流される湯と水とを混合するミキシング手段と、該ミキシング手段により混合されて形成された湯を給湯先に給湯する給湯通路と、該給湯通路を通って給湯される給湯流量を検出する給湯流量検出手段とを有し、前記合流部で混合する湯と水の混合割合である各混合比レベルと該各混合比レベルに対しての湯と水の実際の混合流量割合との関係が給湯流量毎に異なる特性を有しており、該特性に対応させて給湯流量毎の前記各混合比レベルに対しての湯と水の実際の混合流量割合の関係データが予め与えられ、前記湯と水の実際の混合流量割合に応じて形成される湯の温度が予め定められる混合設定温度になるように給湯中の前記給湯流量検出手段により検出される給湯流量に対応させて前記関係データに基づいて前記混合比レベルを決定し前記ミキシング手段を制御することにより前記合流部に流れる湯の流量と水の流量を制御するミキシング流量制御手段を有し、該ミキシング流量制御手段は、給湯の停止時に該給湯停止に伴う給湯流量の低下現象に対応させて前記混合比レベルを前記関係データにおける最も低い給湯流量において前記混合設定温度を維持する混合比レベルまで移動させて給湯を停止した後、前記混合比レベルを前記給湯流量検出手段により検出された給湯停止前の給湯流量に対応する混合比レベルに合わせて次回の給湯開始まで待機させることを特徴とする熱源装置。
2. 熱源から出湯される湯の通路には該湯の通路を通る湯の流量が大きいときには圧力損失が小さくなり前記湯の流量が小さいときには圧力損失が大きくなる湯流量対応の圧力損失負荷部材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。
3. 熱源は貯湯槽を有して形成され、該貯湯槽から出湯される湯の通路には該通路を通しての貯湯槽からの湯の出湯の有無を弁の開閉により切り替える開閉電磁弁が設けられ、該開閉電磁弁はパイロット方式の電磁弁により形成されて圧力損失負荷部材と成していることを特徴とする請求項２記載の熱源装置。
4. 合流部には該合流部で形成された湯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おり、前記合流部で形成される混合湯水の温度が給湯設定温度より低いときに前記補助熱源装置による追い加熱機能による加熱によって前記給湯設定温度の湯を形成する構成と成していることを特徴とする請求項１または請求項２または請求項３記載の熱源装置。

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