JP2017040379A - 熱源装置 - Google Patents

Abstract

【課題】潜熱蓄熱材を設けた蓄熱槽を備えた熱効率のよい熱源装置を提供する。
【解決手段】湯を貯留する貯湯タンク１２０と蓄熱媒体としての水を貯留する蓄熱槽４を設け、熱媒体を熱媒体導入通路６と蓄熱槽４と熱媒体導出通路７に順に通して、蓄熱槽４の熱利用により熱媒体を加熱する蓄熱利用熱媒体加熱回路を設ける。この回路を、暖房用熱交換器１１，１２と液体循環通路５を備えた暖房回路に経路切り替え弁１５を介して接続する。暖房用熱交換器１１，１２による加熱は行わずに前記蓄熱利用熱媒体加熱回路を通して加熱された熱媒体を前記熱媒体供給回路に通して前記加熱熱媒体の供給先に供給する蓄熱利用加熱熱媒体供給動作と、暖房用熱交換器１１，１２により加熱した熱媒体を蓄熱槽４側には通さずに暖房装置に供給する補助熱源加熱熱媒体供給動作とを、予め定められる設定制御条件に基づいて交互に行う。
【選択図】図１

Description

本発明は、内部に蓄熱媒体が収容された蓄熱槽を備えた熱源装置に関するものである。

図４には、蓄熱槽を備えた熱源装置の一例が示されている。同図に示される熱源装置は、蓄熱槽４内に蓄熱媒体としての水（湯または湯水、温水と称することもある）を収容し、また、水を加熱する蓄熱槽加熱手段としてのヒータ１１１と、槽内熱交換器１１０とを設けて形成されている。槽内熱交換器１１０の入側には槽内熱交換器１１０に熱媒体を導入する熱媒体導入通路６が接続され、槽内熱交換器１１０の出側には熱媒体導出通路７が接続されている。この熱源装置においては、槽内熱交換器１１０を通る熱媒体が、蓄熱槽４内の水との熱交換によって熱されて熱媒体導出通路７から導出されるので、熱媒体導出通路７を給湯先に接続することにより、蓄熱槽４内の蓄熱媒体の熱を利用した給湯が行われる。

また、この熱源装置において、蓄熱槽４内の水には、例えば水に溶融しない伸縮性のあるチューブ等により形成された蓄熱材収容体４３が複数配置され、その蓄熱材収容体４３内に潜熱蓄熱材４４が収容されている。この潜熱蓄熱材４４は、槽内熱交換器１１０の熱交換温度領域に融点を有し、ヒータ１１１による蓄熱槽４内の水の加熱によって蓄熱槽４内の水の温度が槽内熱交換器１１０の熱交換温度領域まで上昇すると、潜熱蓄熱材４４が融点に達して固体から液体への相変化を行う。そして、潜熱蓄熱材４４に大量の潜熱が貯えられることから、蓄熱槽４内の熱容量が大きくなり、槽内熱交換器１１０を通る水との熱交換を良好に行って良好な給湯動作を行うことができる（例えば、特許文献１、参照）。

特開平１０−１３２３８４号公報

ところで、図４に示す熱源装置は、給湯を行う装置としているが、暖房装置に接続される暖房回路に槽内熱交換器１１０を設けることにより、蓄熱槽４内の蓄熱媒体の熱を利用した暖房動作が可能な熱源装置を形成することができるのではないかと本発明者は考えた。また、その際、ヒータ１１１を用いて蓄熱槽４内の水を加熱することに代えて、例えば蓄熱槽４の外側に設けた発電装置を蓄熱槽４と熱的に接続し、発電装置の排熱を利用して蓄熱槽４内の水を加熱するようにすると、排熱利用による蓄熱が行われるため省エネ化が実現できると考えた。

しかしながら、特許文献１に記載された発明のようにヒータ１１１を用いて蓄熱槽４内の水を加熱する場合には、ヒータ１１１に通電すると、例えばヒータ１１１に接する部分の水が沸騰するがごとくヒータ１１１の表面温度は高くなる。つまり、ヒータ１１１の表面温度と蓄熱槽４内の水との間には温度差が大きい。それに対し、発電装置から出る排熱は例えば７５℃程度で蓄熱槽４内の水等の熱媒体の温度との温度差が小さいので、発電装置からの排熱を蓄熱槽４内の熱媒体に伝えて例えば５８℃といった温度まで加熱を行うためには、温度差に反比例するような例えば巨大な伝熱面積をもつ熱交換器を蓄熱槽４内に設けることが必要となるといった問題が生じる。

また、図４に示されるような構成を用いて蓄熱槽４内の蓄熱媒体の熱を効率的に利用可能な暖房動作が可能な熱源装置を形成するためには、蓄熱槽４内の熱媒体と潜熱蓄熱材４４との温度差が小さいので、蓄熱槽４内の熱媒体と潜熱蓄熱材４４との十分な熱交換を行うために蓄熱収容体４３も例えば巨大な伝熱面積を必要とする。さらに、槽内熱交換器１１０内を通る例えば４０〜６０℃位の湯水と、蓄熱槽４内の熱媒体（例えば５８℃）との間にも温度差がほとんどないので、やはり例えば巨大な伝熱面積をもつ槽内熱交換器１１０が必要となる。

以上のような、（例えば巨大な）伝熱面積をもつ熱交換器（発電装置からの排熱を蓄熱槽４内の熱媒体に伝えるための熱交換器、蓄熱収容体４３、槽内熱交換器１１０）を蓄熱槽４内に設けることは難しいため、単純に図４のような構成を用いて効率的に暖房動作を行う熱源装置を形成することは難しい。

また、暖房回路を用いた暖房運転においては、例えば温水マット等の暖房装置に熱媒体としての湯を供給する場合、例えば４０℃〜６０℃の範囲内に設定される温度の湯が暖房装置に供給されるものであり、この湯の供給温度は一定であることが望ましいが、蓄熱槽４内の水と槽内熱交換器１１０を通る水との熱交換により得られる湯を、ガスバーナ装置等を燃焼制御手段によって制御しながら形成する湯のように一定の温度で長時間継続して供給することは難しい（例えば５００Ｗといったような出力で、ある程度継続して熱を暖房装置に供給することは難しい）。

そこで、例えば暖房用バーナ装置や該暖房用バーナ装置によって加熱される暖房用熱交換器等を備えた補助熱源装置を設け、蓄熱槽４の熱利用により加熱された熱媒体を補助熱源装置の暖房用熱交換器に通して暖房用バーナ装置により加熱し、暖房装置に供給することが考えられるが、周知の如く、熱交換器に導入される熱媒体の温度が高いと熱交換器の熱効率が低下するため、蓄熱槽４の熱媒体の熱利用により加熱された温かい熱媒体を補助熱源装置の暖房回路の暖房用熱交換器に導入してバーナ装置等により追い加熱する方法は熱効率が悪くなる。特に、潜熱回収用熱交換器を備えた熱交換器の場合には、前記のように温かい湯を熱交換器に導入することによって熱効率が著しく低下するため、省エネ性が実現できない、といった問題が生じる。

本発明は、上記従来の課題を解決するためになされたものであり、その目的は、蓄熱媒体を収容した蓄熱槽の熱利用を適切に行いながら、暖房装置等の加熱熱媒体の供給先に加熱熱媒体を適宜供給できる、高効率で省エネ性の高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、内部に蓄熱媒体が収容された蓄熱槽と、該蓄熱槽内の前記蓄熱媒体を加熱する蓄熱媒体加熱手段と、前記蓄熱槽内に配設された槽内熱交換器と、該槽内熱交換器に熱媒体を導入する熱媒体導入通路と、前記槽内熱交換器から熱媒体を導出する熱媒体導出通路とを有し、前記熱媒体導入通路を通して前記槽内熱交換器に導入される熱媒体を前記蓄熱媒体との熱交換により加熱して前記熱媒体導出通路から導出する蓄熱利用熱媒体加熱回路が形成され、前記蓄熱槽内には前記槽内熱交換器の熱交換温度領域に融点を有する潜熱蓄熱材が前記蓄熱媒体に不溶の蓄熱材収容体に収容されて設けられており、前記蓄熱利用熱媒体加熱回路を通さずに熱媒体を補助熱源装置によって直接的に加熱して加熱熱媒体の供給先に供給可能な熱媒体供給用回路を備え、該熱媒体供給回路には経路切り替え手段を介して前記蓄熱利用熱媒体加熱回路が接続され、前記経路切り替え手段による経路切り替えにより熱媒体の循環経路を切り替え、前記補助熱源装置による加熱は行わずに前記蓄熱利用熱媒体加熱回路を通して加熱された熱媒体を前記熱媒体供給回路に通して前記加熱熱媒体の供給先に供給する蓄熱利用加熱熱媒体供給動作と、前記補助熱源装置により加熱した熱媒体を前記蓄熱利用熱媒体加熱回路には通さずに前記熱媒体供給用回路を通して前記加熱熱媒体の供給先に供給する補助熱源加熱熱媒体供給動作とを、予め定められる設定制御条件に基づいて交互に行うようにする加熱熱媒体供給制御手段を有す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、内部に蓄熱媒体が収容された蓄熱槽と、該蓄熱槽内の前記蓄熱媒体を加熱する蓄熱媒体加熱手段と、前記蓄熱槽内に蓄熱媒体として機能する熱媒体を導入する熱媒体導入通路と、前記蓄熱槽内から前記熱媒体を導出する熱媒体導出通路とを有し、前記熱媒体導入通路を通して前記蓄熱槽内に導入される熱媒体を前記蓄熱媒体加熱手段により加熱して前記熱媒体導出通路から導出する蓄熱槽経由熱媒体加熱回路が形成され、前記蓄熱槽内には前記蓄熱媒体の加熱設定温度領域に融点を有する潜熱蓄熱材が前記蓄熱媒体に不溶の蓄熱材収容体に収容されて設けられており、前記蓄熱槽経由熱媒体加熱回路を通さずに熱媒体を補助熱源装置によって直接的に加熱して加熱熱媒体の供給先に供給可能な熱媒体供給用回路を備え、該熱媒体供給回路には経路切り替え手段を介して前記蓄熱利用熱媒体加熱回路が接続され、前記蓄熱媒体の加熱設定温度領域に融点を有する潜熱蓄熱材が蓄熱媒体に不溶の蓄熱材収容体に収容されて設けられており、前記経路切り替え手段による経路切り替えにより熱媒体の循環経路を切り替え、前記補助熱源装置による加熱は行わずに前記蓄熱利用熱媒体加熱回路を通して加熱された熱媒体を前記熱媒体供給回路に通して前記加熱熱媒体の供給先に供給する蓄熱利用加熱熱媒体供給動作と、前記補助熱源装置により加熱した熱媒体を前記蓄熱利用熱媒体加熱回路には通さずに前記熱媒体供給用回路を通して前記加熱熱媒体の供給先に供給する補助熱源加熱熱媒体供給動作とを、予め定められる設定制御条件に基づいて交互に行うようにする加熱熱媒体供給制御手段を有する構成をもって課題を解決するための手段としている。

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、前記蓄熱槽内の蓄熱媒体の温度を検出する蓄熱温度検出手段を有し、該蓄熱温度検出手段の検出温度に基づき該検出温度が予め定められる蓄熱利用開始温度に達してから予め定められる設定開始遅れ時間経過後に蓄熱利用加熱熱媒体供給動作を開始し、前記検出温度が予め定められる蓄熱利用停止温度に達してから予め定められる設定停止遅れ時間経過後に蓄熱利用加熱熱媒体供給動作を停止して補助熱源加熱熱媒体供給動作を開始することが設定制御条件として定められており、前記加熱熱媒体の供給先に供給する熱媒体の温度が高くなるにつれて前記設定開始遅れ時間を長く設定して前記設定停止遅れ時間を短く設定する遅れ時間可変設定手段を有することを特徴とする。

さらに、第４の発明は、前記第１乃至第３のいずれか一つの発明の構成に加え、前記熱媒体供給用回路は暖房装置に接続される暖房回路により形成され、該暖房回路は暖房用熱交換器と循環ポンプとを備え、前記暖房用熱交換器を通して加熱される熱媒体を前記循環ポンプの駆動によって循環させる構成と成していることを特徴とする。

さらに、第５の発明は、前記第１乃至第４のいずれか一つの発明の構成に加え、前記蓄熱媒体加熱手段は発電装置により形成され、該発電装置の排熱によって蓄熱媒体が加熱される構成と成していることを特徴とする。

さらに、第６の発明は、前記第１乃至第５のいずれか一つの発明の構成に加え、湯を貯留する貯湯槽を有し、補助熱源装置には給湯先に湯を供給する給湯回路が設けられて、前記貯湯槽から湯を導出する湯の通路が前記給湯回路に接続されており、前記貯湯槽内の湯水を加熱する湯水加熱手段が該貯湯槽の外部に設けられて、該湯水加熱手段が蓄熱媒体加熱手段を兼ねていることを特徴とする。

さらに、第７の発明は、前記第１乃至第６のいずれか一つの発明の構成に加え、蓄熱媒体加熱手段は発電装置により形成されていることを特徴とする。

本発明において、蓄熱槽内に槽内熱交換器を設ける構成においては、熱媒体導入通路を通して槽内熱交換器に導入される熱媒体を、蓄熱槽内の蓄熱媒体との熱交換により加熱して熱媒体導出通路から導出する蓄熱利用熱媒体加熱回路と、該蓄熱利用熱媒体加熱回路を通さずに熱媒体を補助熱源装置によって直接的に加熱して加熱熱媒体の供給先に供給可能な熱媒体供給用回路とを備えており、該熱媒体供給回路には経路切り替え手段を介して前記蓄熱利用熱媒体加熱回路が接続されている。

蓄熱槽内の蓄熱媒体が加熱される動作は、ゆっくりと行われるものであるが、槽内熱交換器の熱交換温度領域に融点を有する潜熱蓄熱材を、蓄熱媒体に不溶の蓄熱材収容体に収容して蓄熱槽内に設けることにより、蓄熱槽内の熱媒体の温度が槽内熱交換器の熱交換温度領域まで上昇したときに、潜熱蓄熱材が融点に達して固体から液体への相変化を行うことで、潜熱蓄熱材に大量の潜熱が貯えられることから、蓄熱槽内の熱容量を大きくすることができる。そのため、例えば蓄熱槽の容量を適宜設定することにより、加熱熱媒体の供給先への供給に必要な熱量を槽内熱交換器の蓄熱媒体との熱交換により得られるようにすることができる。

そして、このように加熱熱媒体の供給先への供給に必要な熱量が蓄熱媒体との熱交換により得られる状態のときには、経路切り替え手段による経路切り替えにより、熱媒体を、蓄熱槽を経由する蓄熱利用熱媒体加熱回路に通して蓄熱槽の熱利用（前記熱交換）により加熱し、その加熱された熱媒体を前記熱媒体供給回路に通して加熱熱媒体の供給先に供給する蓄熱利用加熱熱媒体供給動作を行うことにより、加熱熱媒体の供給先に適切に加熱熱媒体を供給でき（十分な熱の供給が行え）、蓄熱槽内の熱を有効利用することができる。なお、この動作の動作中は、補助熱源装置による加熱は行わない。

また、蓄熱槽内の熱の利用が行われて蓄熱槽内の蓄熱が無くなった後（または無くなりそうになった後）には、再び蓄熱槽内の蓄熱媒体に熱が蓄熱される間、前記補助熱源装置により加熱した熱媒体を、前記蓄熱利用熱媒体加熱回路には通さずに、前記熱媒体供給用回路を通して前記加熱熱媒体の供給先に供給する補助熱源加熱熱媒体供給動作を行うことにより、加熱熱媒体の供給先への適切な熱媒体供給を行うことができる。なお、この補助熱源装置による熱媒体の加熱は、例えば蓄熱槽側から温かい熱媒体を補助熱源装置に供給して加熱する場合と異なり、その熱効率を良好にすることができる。

つまり、前記のように、蓄熱利用加熱熱媒体供給動作と補助熱源加熱熱媒体供給動作とを予め定められる設定制御条件に基づいて交互に行うようにすることによって、熱媒体の供給先に加熱された熱媒体を適切に供給することができ、加熱熱媒体の供給を滞りなく良好に行える上に、蓄熱槽内の熱利用を有効に行うことができ、また、補助熱源装置側で加熱を行う際も熱効率が良好な状態で行うことができるので、高効率で省エネ性の高い熱源装置を提供することができる。

また、槽内熱交換器を設けずに、蓄熱槽内に蓄熱媒体として機能する熱媒体を導入する熱媒体導入通路と前記蓄熱槽内から前記熱媒体を導出する熱媒体導出通路とを設け、前記熱媒体導入通路を通して前記蓄熱槽内に導入される熱媒体を前記蓄熱媒体加熱手段により加熱して前記熱媒体導出通路から導出する蓄熱槽経由熱媒体加熱回路を形成する構成においても、前記と同様の効果を奏することができる。

つまり、蓄熱利用熱媒体加熱回路による熱媒体の加熱は、槽内熱交換器を用いた場合とほぼ同様に行われ、その蓄熱利用加熱熱媒体供給動作と補助熱源加熱熱媒体供給動作とを予め定められる設定制御条件に基づいて交互に行うようにすることによって、前記と同様に、熱媒体の供給先に加熱された熱媒体を適切に供給することができ、加熱熱媒体の供給を滞りなく良好に行える上に、蓄熱槽内の熱利用も有効に行うことができ、補助熱源装置側で加熱を行う際も熱効率が良好な状態で行うことができるので、高効率で省エネ性の高い熱源装置を提供することができる。

また、蓄熱槽内の蓄熱媒体の温度を検出する蓄熱温度検出手段を設けて、この蓄熱温度検出手段の検出温度に基づき、前記蓄熱利用加熱熱媒体供給動作と補助熱源加熱熱媒体供給動作との切り替えタイミングを決定することにより、適切な切り替えタイミングで動作切り替えを行うことができ、非常に使い勝手がよく、かつ、省エネ化も可能な熱源装置を実現できる。

なお、この動作切り替えは、例えば以下のようにして行われる。つまり、蓄熱温度検出手段の検出温度に基づき、該検出温度が予め定められる蓄熱利用開始温度に達してから予め定められる設定開始遅れ時間経過後に蓄熱利用加熱熱媒体供給動作を開始し、前記検出温度が予め定められる蓄熱利用停止温度に達してから予め定められる設定停止遅れ時間経過後に蓄熱利用加熱熱媒体供給動作を停止して補助熱源加熱熱媒体供給動作を開始する。また、遅れ時間可変設定手段を設け、前記加熱熱媒体の供給先に供給する熱媒体の温度が高くなるにつれて前記設定開始遅れ時間を長く設定して前記設定停止遅れ時間を短く設定する。

本発明において、蓄熱槽内において潜熱蓄熱材が融点に達して固体から液体への相変化を行うことで潜熱蓄熱材に大量の潜熱が貯えられ、蓄熱槽内の熱容量を大きくすることができるが、供給先に供給する熱媒体温度と前記潜熱蓄熱材との温度差が大きい時には、熱媒体の温度はグングン上がる（温度上昇角度が大きく上昇スピードが速い）ものの、熱媒体の温度が上昇していって潜熱蓄熱材の温度との温度差が小さくなる終盤には、上昇スピードが鈍る。つまり、熱媒体の温度が高くなり、潜熱蓄熱材との温度差が小さくなると、潜熱蓄熱材から熱媒体が十分に熱を受け取るまでには時間がかかり、熱媒体の温度が上がるまでに時間を要するようになる（上昇スピードが鈍る）。

そこで、この温度上昇の鈍り具合に応じて蓄熱利用加熱熱媒体供給動作の開始に至るまでの前記設定開始遅れ時間を、加熱熱媒体の供給先に供給する熱媒体の温度が高くなるにつれて長く設定することにより、加熱熱媒体の供給先への熱の供給を非常に良好に行うことができる。また、熱媒体の温度が高い状態から低い状態となる場合には、潜熱蓄熱材の温度との温度差が小さいと潜熱蓄熱材から受け取る熱が直ぐに小さくなって熱媒体の温度が急激に低下するため、前記設定停止遅れ時間を短く設定することにより、補助熱源加熱熱媒体供給動作との切り替えタイミングを早めにして適切な制御を行い、加熱熱媒体の供給先への熱の供給を非常に良好に行うことができる。

なお、前記の如く、その潜熱蓄熱材と供給先に供給する熱媒体温度の温度差が大きい時には、熱媒体の温度上昇スピードは速く、熱媒体の温度が高い状態から低い状態となる場合にも潜熱蓄熱材の温度との温度差が大きいと潜熱蓄熱材から受け取る熱が大きめであるので、蓄熱利用加熱熱媒体供給動作の開始に至るまでの前記設定開始遅れ時間を短めに設定し、前記設定停止遅れ時間を短く設定を長めに設定しても潜熱蓄熱材から十分に熱を受け取れるため、このような設定により蓄熱槽内の熱利用を有効に行うことができる。

したがって、前記のように遅れ時間可変設定手段によって設定開始遅れ時間と設定停止遅れ時間を設定し、その設定された時間に応じて、蓄熱利用加熱熱媒体供給動作と補助熱源加熱熱媒体供給動作とを切り替えることにより、加熱熱媒体の供給先への熱の供給を非常に良好に行うことができ、かつ、省エネ性の高い熱源装置を実現できる。

さらに、熱媒体供給用回路を暖房装置に接続される暖房回路により形成し、該暖房回路には暖房用熱交換器と循環ポンプとを設け、前記暖房用熱交換器を通して加熱される熱媒体を前記循環ポンプの駆動によって循環させる構成とすることにより、近年、需要が伸びている浴室乾燥機や温水マット等の適宜の暖房装置への加熱熱媒体（例えば温水）の供給を暖房回路を通して非常に良好に行うことができ、かつ、省エネ性の高い熱源装置を実現できる。

さらに、蓄熱媒体加熱手段を発電装置により形成し、該発電装置の排熱によって蓄熱媒体が加熱される構成と成すことによって、発電装置の排熱を利用して蓄熱槽内の蓄熱媒体を加熱することができるので、省エネ性の高い熱源装置を実現できる。

さらに、湯を貯留する貯湯槽を設け、補助熱源装置には給湯先に湯を供給する給湯回路を設け、前記貯湯槽から湯を導出する湯の通路を前記給湯回路に接続すると、貯湯槽内の湯を利用して給湯が行える熱源装置を形成できる。また、前記貯湯槽内の湯水を加熱する湯水加熱手段を該貯湯槽の外部に設けて、該湯水加熱手段が蓄熱媒体加熱手段を兼ねている構成とすると、貯湯槽内の湯水の加熱と蓄熱体内の蓄熱媒体とを共通の加熱手段によって加熱できるので、省スペース化や装置の簡略化およびコストダウンを実現できる。

本発明に係る熱源装置の一実施例の模式的なシステム構成図である。 実施例の熱源装置による暖房動作例を説明するためのグラフである。 実施例の熱源装置に設けられている要部制御構成を示すブロック図である。 蓄熱槽を備えた熱源装置のシステム構成例を模式的に示す説明図である。 水を潜熱回収用熱交換器に通してから顕熱回収用熱交換器に通して各熱交換器で加熱する場合の、暖房用の潜熱回収用熱交換器の入水温度（戻り温度）と熱交換器全体での熱効率（暖房効率）との関係を示すグラフである。 顕熱回収用熱交換器（一次熱交換器）と潜熱回収用熱交換器（二次熱交換器）を通る水の流れと、各熱交換器周辺を流れる燃焼ガスの流れに伴う各熱交換器の熱回収動作を説明するための模式的な説明図である。

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システム構成が模式的に示されている。同図に示されている熱源装置１は、貯湯ユニット３と、補助熱源装置としての熱源器１３０を有しており、熱源器１３０は、給湯バーナ２３と、給湯バーナ２３により加熱される給湯熱交換器２１，２２を備えた給湯回路とを有している。また、熱源器１３０は、暖房用バーナ１３と、液体循環通路５を備えた暖房回路を有しており、この暖房回路は熱媒体供給先としての暖房装置に接続される熱媒体供給回路と成している。液体循環通路５には、暖房用バーナ１３により加熱される暖房用熱交換器１１，１２と、該暖房用熱交換器１１，１２を通して液体の熱媒体（例えば温水）を循環させる液体循環ポンプ５１とが設けられている。

熱源器１３０は器具ケース４２を有しており、器具ケース４２内に設けられた燃焼室１０に暖房用バーナ１３と暖房用熱交換器１１，１２とが設けられ、燃焼室１１に給湯バーナ２３と給湯熱交換器２１，２２が設けられている。暖房用バーナ１３の下部側には暖房用バーナ１３の燃焼の給排気を行なう燃焼ファン１４が設けられ、給湯バーナ２３の下部側には給湯バーナ２３の燃焼の給排気を行なう燃焼ファン２４が設けられている。

暖房用熱交換器１２と給湯熱交換器２２は、これらの熱交換器１２，２２を通る熱媒体（例えば水）によって排気ガス中の顕熱を回収するメインの熱交換器（一次熱交換器）であり、暖房用熱交換器１１と給湯熱交換器２１は、これらの熱交換器１１，２１を通る熱媒体（例えば水）によって燃焼ガス中の潜熱を回収する潜熱回収用熱交換器（二次熱交換器）である。暖房用熱交換器１１を通った熱媒体（例えば湯水）が暖房用熱交換器１２に導入され、給湯熱交換器２１を通った湯水が給湯熱交換器２２に導入される。

なお、例えば図６には、これらの一次熱交換器と二次熱交換器の接続状態を簡略化した模式図が示されており、これらの熱交換器を通る熱媒体（ここでは水および湯）の流れの方向が矢印Ｗで示され、バーナ装置からの燃焼ガスの流れが破線矢印により示されている。バーナ装置からは例えば１７００℃の燃焼ガス（燃焼排ガス）が発生し（図のＡ、Ｂ部、参照）、この熱い燃焼ガスによって一次熱交換器が加熱される。なお、同図に示されるように、これらの熱交換器の管路周辺を流れる燃焼ガスの流れ方向と熱交換器内を通る水が流れる方向とは逆方向になる。

熱交換器が結露するかどうかは、例えば熱源装置が配置されている環境にも左右され、例えば雨の日等の湿度が高いときには結露が生じやすいが、そのような結露が生じやすい環境下でも顕熱回収用の熱交換器（一次熱交換器・メインの熱交換器）には結露が生じないように、顕熱回収用の熱交換器の熱効率が設定される。

つまり、顕熱回収用の熱交換器は通常、銅製であるため、結露すると腐食してしまうので潜熱を回収しないように設計されており、一次熱交換器の管路周辺を流れる燃焼ガスの温度が低くても例えば平均２１０℃以上となるように（例えば一次熱交換器の出側に至るまで、つまり、図のＣの部分でも１７０℃〜２５０℃程度になるように）、熱源装置の構成が設計される。なお、一次熱交換器の管路周辺を流れる燃焼ガスには温度分布があり、周知の如く、一次熱交換器の管路の周りには、一般に、管路と略直交する方向に互いに間隔を介してフィンが設けられるが、そのフィンの近傍を通る燃焼ガスの温度は低めとなる。

それに対し、二次熱交換器は例えばステンレス製であって結露による腐食が生じないので、燃焼ガスの顕熱を回収すると共に、例えば平均２１０℃以上の燃焼ガスの温度を平均５０℃程度に下げ（図のＤの部分の燃焼ガス温度が平均５０℃程度）、二次熱交換器の管路近傍においては、その温度よりも低い例えば４５℃以下に燃焼ガスの温度を下げて燃焼ガスの潜熱も回収する。つまり、二次熱交換器は燃焼ガスの潜熱を回収する熱交換器であるが、当然、燃焼ガスの顕熱も回収する。

また、燃焼ガスの温度と熱交換器に導入される水の温度との温度差が大きいほど熱交換器の熱効率が高くなる傾向があり、例えば図５には、暖房設定温度を６０℃としたときの暖房側の入水温度の違いによる熱効率（暖房効率）の推定データ（実験に基づく推定データ）が示されているが、図５の特性線ａに示されるように、顕熱回収の熱効率は、入水温度が高くなるにつれて低くなり、入水温度が低くなるにつれて高くなると推定される。

また、前記の如く、潜熱回収用熱交換器は燃焼ガスの顕熱（顕熱回収用の熱交換器によって回収できなかった顕熱）と潜熱の両方を回収し、潜熱回収用熱交換器による顕熱回収は、例えば潜熱回収用熱交換器に導入される水の温度が高めでも（例えば４０℃を超えても）支障なく行われる。そのため、潜熱回収用熱交換器を設けると、たとえ熱源装置の配置環境によって顕熱熱交換器の顕熱回収率が低いときでも顕熱熱交換器によって回収しきれなかった顕熱を潜熱回収用熱交換器により回収できる。そのため、潜熱回収用熱交換器を設けると、潜熱回収用熱交換器を設けない場合に比べて熱交換器全体としての熱効率を向上でき、熱源装置の熱効率を向上できる。

さらに、潜熱回収用熱交換器による燃焼ガス中の潜熱の回収は、導入される水の温度が４０℃以下の場合には暖房効率良く行われるので、潜熱回収用熱交換器に導入される水の温度が４０℃以下の低い温度となるようにすると、さらに熱源装置の熱効率を向上できる。なお、潜熱回収用熱交換器によって燃焼ガス（例えば温度が１０００℃を超えるガス）中の潜熱回収を行うことによりもたらされる熱効率の向上作用も、燃焼ガスの温度と熱交換器に導入される水の温度との温度差が大きいほど熱効率が高くなる傾向があると考えられ、潜熱回収も含めた熱効率の推定値は図５の特性線ｂに示されるようになる。

なお、潜熱回収用熱交換器においてはドレンが発生するので、図１に示されるように、暖房用熱交換器１１と給湯熱交換器２１の下側にドレン回収手段（ドレン受け部）１７１が設けられ、このドレン回収手段１７１によって回収されるドレンは、ドレン排出通路７２を通してドレン中和器７３に導入され、ドレン中和器７３で中和された後に、ドレン排出通路７４を通って熱源装置１の外部（ドレン排出通路７４の先端部が接続されている排水口等）に導かれる。

暖房用バーナ１３にはガス管３０から分岐したガス管３１が接続されており、給湯バーナ２３にはガス管３０から分岐したガス管３２が接続されている。ガス管３０には元電磁弁３０１が設けられ、ガス管３１には比例弁３１１と電磁弁３１２が、ガス管３２には比例弁３２１と電磁弁３２２がそれぞれ設けられている。給湯バーナ２３および暖房用バーナ１３は、それぞれ複数段の燃焼面を持ち、暖房用バーナ１３と給湯バーナ２３の各燃焼面に供給される燃料の量が、対応する比例弁３１１，３２１の開弁量と電磁弁３１２，３２２の開閉制御（燃料の供給や停止）により調節される。

前記液体循環通路５には、シスターンタンク５３が設けられており、シスターンタンク５３の一部は大気開放と成している。また、シスターンタンク５３には、例えば液体の体積膨張等によってシスターンタンク５３から溢れた液体のオーバーフロー通路１５３が接続されて、オーバーフロー通路１５３の先端部は熱源装置１の外部（排水口等）に導かれている。

液体循環通路５は、器具ケース４２内に設けられた管路５１１，５１２、５１３，５１４，５１５，５１８，５２０，５２１，５２２，５２３，５２５，５２６，５２７，５２８と、器具ケース４２の外部に設けられた外部通路の管路６１２，６１３，６２１，６２２とを有し、管路５１２には低温能力切り替え熱動弁５２が設けられている。管路５２０は暖房用熱交換器１２の出側に設けられており、管路５２０には暖房用熱交換器１２を通って導出される液体の温度を検出する暖房高温サーミスタ５１２２が設けられている。

また、管路５２６には暖房戻り温検出サーミスタ１４５が設けられており、暖房戻り温検出サーミスタ１４５は、暖房回路を循環する熱媒体の暖房用熱交換器側への戻り温度を検出する。暖房用熱交換器１２の入側の管路５１１には、暖房用熱交換器１２に導入される液体の温度を検出する暖房低温サーミスタ５１２１が設けられている。

前記給湯熱交換器２１の入口側には給水通路７１が設けられており、給水通路７１には、給水通路７１を流れる湯水の量を検出することにより給湯の水量を検出する流量検出センサ７１１と入水温度を検出する入水温度センサ７１２と、給湯流量を可変するため水量サーボ７１３が設けられている。また、給水通路７１には、接続通路７４と補給水電磁弁７４１を介し、シスターン５３が設けられた前記液体循環通路５が接続されている。給湯熱交換器２２の出口側には給湯通路７２が設けられており、給湯通路７２の先端側は、適宜の給湯先に導かれている。

また、給湯通路７２と給水通路７１とを、給湯交換器２２を介さずに接続するバイパス通路７３が設けられ、バイパス通路７３の給水通路７１との接続部には、バイパス流量弁としてのバイパスサーボ７３１が設けられている。給湯通路７２には、バイパス通路７３の形成部よりも下流側に出湯湯温検出センサ７２２が設けられ、給湯熱交換器２２側に出湯湯温検出センサ７２１が設けられている。

また、この熱源器１３０には、往管７９１と戻り管７９２を有する追い焚き循環路７９３を介して浴槽７９が接続されており、この追い焚き循環路７９３は、熱交換器５５を介して前記液体循環通路５と熱的に接続されている。熱交換器５５は追い焚き循環路７９３と液体循環通路５の管路５２７との液―液熱交換器により形成された浴槽湯水追い焚き用の熱交換器であり、管路５２７の熱交換器５５への入口側には流量制御弁５５１が設けられている。追い焚き循環路７９３には、浴槽湯水を循環させる浴槽湯水循環ポンプ７７が設けられ、熱交換器５５は、浴槽湯水循環ポンプ７７の駆動によって追い焚き循環路７９３を循環する湯水を、液体循環通路５を通る（循環する）液体との熱交換によって加熱する構成と成している。

追い焚き循環路７９３には、浴槽湯水の温度を検出する風呂温度センサ７８１と、浴槽湯水の水位を検出する水位センサ７８２と、追い焚き循環路７９３の水流を検知する風呂水流スイッチ７８３とが設けられている。浴槽湯水循環ポンプ７７の吸入口側に、戻り管７９２の一端側が接続され、戻り管７９２の他端側が循環金具７９０を介して浴槽７９に連通接続されている。浴槽湯水循環ポンプ７７の吐出口側には、往管７９１の一端側が接続され、往管７９１の他端側は循環金具７９０を介して浴槽７９に連通接続されている。

前記給湯通路７２には、バイパス通路７３の形成部および出湯湯温検出センサ７２２の配設部よりも下流側に、管路７５を介して注湯水ユニット７５０が接続されており、注湯水ユニット７５０には風呂用注湯導入通路７６の一端側が接続され、風呂用注湯導入通路７６の他端側は、前記浴槽湯水循環ポンプ７７に接続されている。注湯水ユニット７５０には、湯張り電磁弁７５１、湯張り水量センサ７５２、逆止弁７５３、７５４が設けられている。なお、給湯熱交換器２１，２２から給湯通路７２と管路７５、注湯水ユニット７５０、風呂用注湯導入通路７６、浴槽湯水循環ポンプ７７、熱交換器５５、往管７９１を順に通って浴槽７９に至るまでの通路によって、湯張りや注水を行うための湯張り注水通路が構成されている。

なお、暖房回路を形成する前記液体循環通路５内の液体の熱媒体（例えば温水）は、必要に応じ、液体循環ポンプ５１の駆動によって循環され、液体循環通路５に接続されている暖房装置の一つまたは複数に供給されるものであり、図１では、液体循環通路５には、例えば浴室暖房機等の高温暖房装置１６１と２つの温水マット１６２が接続されている例が示されている。

前記貯湯ユニット３は、貯湯タンク１２０と蓄熱槽４と発熱体２とを有している。発熱体２は、本実施例では、貯湯タンク１２０の外部に設けられた燃料電池の発電装置により形成されており、この例では、発熱体２内に循環ポンプ１２３が設けられている。また、図示されていないが、貯湯ユニット３には 貯湯タンク１２０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を備えた過圧逃がし用通路や、排水弁を備えた排水通路が設けられている。

なお、発電装置は、例えば固体高分子形燃料電池（ＰＥＦＣ）や固体酸化物形燃料電池（ＳＯＦＣ）等の燃料電池（ＦＣ）や、ガスエンジン等により形成されるものである。燃料電池は、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り、その排熱（温水温度）は６５℃〜７５℃である。

また、貯湯ユニット３は、給水供給源からの水を貯湯タンク１２０の下部側から貯湯タンク１２０に供給する給水通路６１と、貯湯タンク１２０の下部側から発熱体２に水を供給するための水供給通路１２１と、発熱体２により加熱された湯を貯湯タンク１２０側に送って該貯湯タンク１２０の上部側から該貯湯タンク１２０に導入する熱回収用通路１２２とを有している。水供給通路１２１と熱回収用通路１２２は、それぞれ分岐され、貯湯タンク１２０と、蓄熱槽４の側壁に設けられた蓄熱槽加熱手段８とに接続されており、水供給通路１２１の分岐部には三方弁１９が設けられている。

本実施例では、発熱体２を発電装置により形成しているので、水供給通路１２１を通して冷却用の例えば５０℃以下（好ましくは４５℃以下）の水を発熱体２（発電装置）に供給し、発電装置の排熱により水を加熱して熱回収用通路１２２から貯湯タンク１２０と蓄熱槽加熱手段８とに導入し、貯湯タンク１２０には貯湯を行い、蓄熱槽加熱手段８により蓄熱槽４を加熱する。貯湯タンク１２０に貯湯された湯は、貯湯タンク１２０の上部側に設けられた湯の通路６３を通して導出される。

なお、貯湯タンク１２０には上下方向に温度の層が形成されるものであり、貯湯タンク１２０の上部側の層（高温層）に、発熱体２である発電装置の発電時に生じる排熱によって加熱された高温Ｔａ（例えば８０℃）の湯が貯湯され、貯湯タンク１２０の下部側の層（低温層）には貯湯タンク１２０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、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）が形成される。貯湯タンク１２０には、貯湯タンク１２０内の湯水温を検出する貯湯槽内湯水温検出手段（図示せず）が、貯湯タンク１２０内または貯湯タンク１２０の側壁に、互いに上下方向に間隔を介して複数設けられており、前記のような貯湯タンク１２０内の温度を検出することができる。

本実施例において、湯の通路６３は、三方弁６４を介し、前記給水供給源から分岐した分岐通路６２と接続されており、また、三方弁６４は、熱源器１３０の給水通路７１に図の矢印Ｙの位置で接続されて、貯湯タンク１２０からの湯が、湯の通路６３と通路６６とを通して熱源器１３０の前記給湯回路に導入される構成を有している。熱源器１３０は、導入される湯を給湯熱交換器２１，２２により加熱して又は該給湯熱交換器２１，２２による加熱を行わずに給湯先に給湯する機能を有している。

なお、熱源器１３０に導入される湯（水）の加熱および非加熱の選択や加熱時における給湯バーナ２３の燃焼制御等の制御による給湯運転制御は、熱源器１３０に設けられている制御装置（図１には図示せず）により行われるものでいる。制御装置には、台所や浴室、居間等の適宜の場所に設けられたリモコン装置（図１には図示せず）が信号接続されており、そのリモコン装置の操作によって定められる給湯設定温度の湯が給湯可能なように適宜の制御が行われる。

また、本実施例において、貯湯タンク１２０の側壁には、貯湯タンク１２０と熱的に接続される貯湯槽加熱用熱交換器１２５が設けられており、貯湯槽加熱用熱交換器１２５は，通路５１６，５１７と三方弁１４１とを介して熱源器１３０内の通路５２６に接続されて、前記暖房回路に接続されている。

前記蓄熱槽４は、熱媒体流通管路６，７と経路切り替え手段としての経路切り替え弁１５とを介して熱源器１３０の暖房回路の通路５２６に接続されている。蓄熱槽４には、蓄熱槽４内の熱媒体の温度を検出する蓄熱温度検出手段９が上下方向に互いに間隔を介して複数（例えば４個）設けられている。また、図１には図示されていないが、蓄熱槽４内には、図４に示した蓄熱槽４と同様に、槽内熱交換器１１０と、槽内熱交換器１１０との熱交換温度領域（例えば４５℃〜６０℃程度）に融点を有する潜熱蓄熱材４４が設けられている。

なお、本実施例では、蓄熱槽４内の水を発電装置の排熱により加熱する構成としており、発電装置の排熱が６５℃〜７５℃（例えば７０℃程度）であるので、潜熱蓄熱材４４の融点は、その温度以下の温度に融点をもつものである必要があり、また、蓄熱槽４内の水を加熱して暖房に利用する場合に、４５℃〜６５℃の範囲内の適宜の温度にする必要がある。そこで、本実施例では、潜熱蓄熱材４４として、融点が５８℃のＣＨ_３ＣＯＯＮａ・３Ｈ_２Ｏを適用しており、潜熱蓄熱材４４は、蓄熱媒体である水に不溶で伝熱性と伸縮性とを有するチューブ状の蓄熱材収容体４３に収容されている。

なお、潜熱蓄熱材４４は、ＣＨ_３ＣＯＯＮａ・３Ｈ_２Ｏに限定されるものではなく、蓄熱媒体の加熱手段による加熱温度と蓄熱媒体の供給温度とに応じて適宜設定されるものである。本実施例においては、前記のような理由により融点が５８℃のＣＨ_３ＣＯＯＮａ・３Ｈ_２Ｏとすることが好ましく、潜熱蓄熱材４４として適用している。また、チューブ状の蓄熱材収容体４３を設ける代わりに、潜熱蓄熱材４４が相変化する際に生じる圧力変動に耐久性を有する金属管等の蓄熱材収容体を設けて、その中に潜熱蓄熱材４４を収容してもよい。

本実施例の熱源装置において、熱源器１３０の暖房用熱交換器１１，１２による熱媒体（水）の加熱による暖房運転等は、以下のように行われるものである。つまり、暖房装置への熱媒体の供給等の暖房運転制御は、熱源器１３０に設けられている前記制御装置によって行われるものであり、高温暖房装置１６１には、図１の矢印Ａに示されるように、暖房用熱交換器１１，１２で加熱された熱媒体（例えば８０℃の湯）が、管路５２０，５２３，６１２を順に通して供給される。

供給された熱媒体は、高温暖房装置１６１の内部通路を通り、管路６１３を通って熱媒体合流手段１６３に導入される。なお、高温暖房装置１６１には、熱動弁６１１が設けられており、この熱動弁６１１が、例えば高温暖房装置１６１に信号接続されているリモコン装置の運転オンの操作に応じて開かれると、前記のように、熱媒体が高温暖房装置１６１に通される。

また、この状態で、浴槽湯水の追い焚き運転も行うときには、管路５２０を通った液体（熱媒体）を、前記の如く管路５２３に通すと共に、流量制御弁５５１を開くことにより、管路５２７側にも通し、管路５２７側（熱交換器５５側）に流れた液体を管路５２２を介して管路５２６に戻るようにしながら、浴槽湯水循環ポンプ７７を駆動させて、浴槽湯水を追い焚き循環通路７９３内で循環させる。そして、熱交換器５５（液−液熱交換器）を介しての、液体循環通路５を通る液体と追い焚き循環路７９３を通る浴槽湯水との熱交換によって、浴槽７９内の湯水の温度（風呂温度センサ７８１の検出温度）が風呂設定温度となるまで、浴槽湯水の追い焚き運転を行う。

一方、高温暖房装置１６１の暖房運転を行わずに浴槽湯水の追い焚き運転のみを行うときには、高温暖房装置１６１の熱動弁６１１が閉じられているので、暖房用熱交換器１１，１２で加熱した高温設定温度の液体（例えば８０℃の液体）を、矢印Ａに示すように管路５２０に通した後、管路５２３には通さずに管路５２７側に通す。そして、前記と同様に、この液体と浴槽湯水とを液―液熱交換器５５を介して熱交換することにより浴槽７９内の湯水の追い焚き運転を行う。

温水マット１６２には、暖房用熱交換器１１で加熱された熱媒体を、管路５２５に通した後に、図１の矢印Ｄに示されるようにシスターンタンク５３に通し、管路５１８に通して液体循環ポンプ５１から吐出し、管路５２８，６２１に順に通して供給される。なお、管路５１４には、暖房用熱交換器１１，１２側から導出された熱媒体が管路５２０側から管路５１２，５１５を介して導入され、合流した熱媒体がシスターン５３内に導入される。また、必要に応じて低温能力切替熱動弁５２を開くことによって、管路５１２，５１３を介しての管路５２０側から管路５１４側への熱媒体の導入も行われ、シスターン５３内に導入される。

その結果、シスターン５３内の温度が例えば６０℃程度となるようにされるものであり、低温能力切替熱動弁５２は温水マット１６２等の低温暖房装置の稼働時に必要に応じて開かれるので、低温能力切替熱動弁５２が閉じているときは管路５１３を介しての管路５２０側から管路５１４側への熱媒体の導入は行われないが、管路５１５を介しての管路５２０側から管路５１４側への熱媒体の導入は行われ、この熱媒体の流量が検出されれば暖房用バーナ１３の燃焼開始を行うことができる。

温水マット１６２への熱媒体の供給は、器具ケース４２内の液体分岐手段５６１に設けられている熱動弁５６のうち、稼働する（運転する）温水マット１６２に対応する熱動弁５６が、例えば温水マット１６２に信号接続されているリモコン装置の運転オンの操作に応じて開かれることにより行われる。高温暖房装置１６１の加熱や浴槽湯水の追い焚きを行わずに温水マット１６２を加熱するときには、例えば管路内が温められるまでの間に行われるホットダッシュ運転時には例えば８０℃、それ以外は例えば６０℃とされる。

なお、液体循環ポンプ５１の吐出側の通路は、以上のように温水マット１６２側に熱媒体を供給する管路５２８に加え、暖房用熱交換器１２側に通じる管路５１１に分岐接続されており、管路５１１を通った熱媒体は暖房用熱交換器１２側に導入される。

温水マット１６２に供給された熱媒体は、温水マット１６２の内部通路を通り、管路６２２を通って熱媒体合流手段６３に導入される。熱媒体合流手段６３は、管路６３１を介して熱源器１３０の器具ケース４２内の管路５２６に接続されており、熱媒体合流手段６３に導入された熱媒体は、管路５２６を通って暖房用熱交換器１１側に戻る。

ところで、本実施例の熱源装置１において、前記の如く、給湯運転制御や暖房運転制御は、熱源器１３０に設けられた制御装置によって行われるものであるが、制御装置には、図３に示される特徴的な構成が設けられている。

同図に示されるように、制御装置１０１は、給湯・湯張り運転制御手段３３と、燃焼制御手段３４、暖房・追い焚き運転制御手段３５、遅れ時間可変化設定手段３６、経路切り替え制御手段３７を有しており、給湯・湯張り運転制御手段３３による給湯運転制御方法については周知であるので、その詳細説明は省略する。

暖房・追い焚き運転制御手３５による暖房運転制御や風呂の追い焚き運転制御は、これらの運転を熱源器１３０の暖房用熱交換器１１，１２の加熱により行う場合には、その加熱した熱媒体（湯）を前記のようにして暖房回路内に循環させて行われるものであり、リモコン装置４０の指令等に基づいて暖房回路に循環させる熱媒体（湯）の温度を決定し、温水の温度がその決定した温度になるように燃焼制御手段３４に指令を加える。

例えば、暖房・追い焚き運転制御手３５は、高温暖房装置１６１が稼働する際には熱媒体である温水の供給温度が例えば８０℃となるようにする。また、温水マット１６２が稼働する際に、温水マット１６２が配設されている部屋が冷えた状態での運転時には、温水の温度が例えば８０℃となり（前記ホットダッシュ時、参照）、部屋が暖まってからは温水の温度が例えば６０℃となるように、燃焼制御手段３４に指令を加える。

燃焼制御手段３４は、この指令に基づいて暖房回路内を循環させる温水の温度が前記のような温度になるように制御することを行う。この熱媒体温度制御の詳細方法については周知であるのでその詳細は省略するが、元電磁弁３０１、比例弁３１１，電磁弁３１２、液体循環ポンプ５１、燃焼ファン１４，１５の制御適宜を行う。

なお、図３においては、図を簡略化して分かりやすくするために、比例弁３１１，３２１、電磁弁３１２，３２２、燃焼ファン１４，１５をまとめて示しているが、燃焼制御手段３４による制御は、給湯・湯張り運転制御手段３３からの指令や暖房・追い焚き運転制御手段３５からの指令に基づき、対応する比例弁３１１，３２１、電磁弁３１２，３２２、燃焼ファン１４，１５の制御が適宜行われる。

また、本実施例では、例えば温水マット１６２のみの運転時には、以下のような制御を行う。つまり、制御装置１０１に設けられている加熱熱媒体供給制御手段３７が、循環ポンプ５１の駆動によって暖房回路を循環する熱媒体（ここでは温水）の循環経路を、経路切り替え弁１５を切り替えることにより切り替え、また、暖房・追い焚き制御手段３５に指令を加えて暖房用バーナ１３による暖房用熱交換器１１，１２の加熱を行うか否かを制御する指令を燃焼制御手段３４に加えて、蓄熱利用加熱熱媒体供給動作と補助熱源加熱熱媒体供給動作を以下のように制御する。

つまり、加熱熱媒体供給制御手段３７は、蓄熱利用加熱熱媒体供給動作を行うときには、暖房回路を循環させる熱媒体の経路を、蓄熱槽４と熱媒体導入通路６および熱媒体導出通路７と前記暖房回路とを介して循環する経路とする。そして、前記蓄熱利用熱媒体加熱回路を通して（槽内熱交換器１１０により）加熱された水を前記暖房回路に通し、熱源器１３０の暖房用熱交換器１１，１２による熱媒体（水）の加熱は行わずに循環させて暖房装置（温水マット１６２等）に供給するようにする（このときには暖房用熱交換器１１，１２による熱媒体の加熱は行わない）。

また、加熱熱媒体供給制御手段３７は、補助熱源加熱熱媒体供給動作を行うときには、熱媒体を蓄熱槽４側には通さずに前記暖房回路に通して循環するようにする。つまり、このときには燃焼制御手段３４に指令を加え、熱源器１３０の暖房用バーナ１３の燃焼によって暖房用熱交換器１１，１２により加熱した熱媒体を前記暖房回路に通して暖房装置（温水マット１６２等）に供給する。

また、本実施例では、前記設定制御条件として、以下の条件が定められている。つまり、蓄熱温度検出手段９の検出温度に基づき、該検出温度が予め定められる蓄熱利用開始温度に達してから予め定められる設定開始遅れ時間経過後に蓄熱利用加熱熱媒体供給動作を開始し、前記検出温度が予め定められる蓄熱利用停止温度に達してから予め定められる設定停止遅れ時間経過後に蓄熱利用加熱熱媒体供給動作を停止して補助熱源加熱熱媒体供給動作を開始することが定められている。

なお、本実施例では、例えば、蓄熱利用開始温度と蓄熱利用停止温度を共に、例えば暖房装置に供給する温水の温度である温水要求温度の温度としている。そして、加熱熱媒体供給制御手段３７は、蓄熱温度検出手段９の検出温度が前記温水要求温度よりも低い状態から前記温水要求温度に達した時を、前記検出温度が蓄熱利用開始温度に達したときとして判断し、蓄熱温度検出手段９の検出温度が前記温水要求温度よりも高い状態から前記温水要求温度に達した時を、前記検出温度が蓄熱利用停止温度に達したときとして判断するようにしている。

このような判断に基づき、加熱熱媒体供給制御手段３７は、蓄熱温度検出手段９の検出温度が蓄熱利用開始温度に達したと判断されたときから前記設定開始遅れ時間経過後に蓄熱利用加熱熱媒体供給動作を開始し、蓄熱温度検出手段９の検出温度が蓄熱利用停止温度に達したと判断されたときから前記設定停止遅れ時間経過後に蓄熱利用加熱熱媒体供給動作を停止する。なお、このような蓄熱利用開始温度や蓄熱利用停止温度の設定の仕方や判断の仕方は、本実施例の態様に限定されるものではなく、適宜設定されるものである。

また、前記設定開始遅れ時間と前記設定停止遅れ時間は、遅れ時間可変化設定手段３６により設定されるものである。遅れ時間可変化設定手段３６は、暖房装置に供給する熱媒体（温水）の温度が高くなるにつれて前記設定開始遅れ時間を長く設定し、また、暖房装置に供給する熱媒体（温水）の温度が高くなるにつれて前記設定停止遅れ時間は短く設定する。

一例として、暖房装置に供給する温水の温度が５０℃のとき（温水要求５０℃の時）と暖房装置に供給する温水の温度が４５℃のとき（温水要求４５℃の時）とについて、以下に、図２に示されるグラフを参照して説明する。

図２（ａ）、（ｂ）には、それぞれ、暖房装置に供給する温水の温度が５０℃のとき（温水要求５０℃の時）と暖房装置に供給する温水の温度が４５℃のとき（温水要求４５℃の時）の動作について示されており、特性線ａは、蓄熱槽４の最上部に設けられている蓄熱温度検出手段９の検出温度を示し、特性線ｂは、蓄熱槽４の最下部に設けられている蓄熱温度検出手段９の検出温度を示している。

また、特性線ｃは、蓄熱槽４からの出湯量を示しており、出湯量が２リットル／分のときには蓄熱利用加熱熱媒体供給動作時が行われて、温水が蓄熱槽４と熱媒体導入通路６および熱媒体導出通路７と前記暖房回路とを介して循環されることを示す。一方、出湯量が０のときは、補助熱源加熱熱媒体供給動作が行われて、補助熱源装置の暖房用バーナ１３の燃焼によって熱媒体（温水）が形成され、その温水が蓄熱槽４側には通されずに暖房回路に通されて循環されていることを示す。

これら図２（ａ）、（ｂ）の特性線ａ〜ｃに示されるように、例えば、遅れ時間可変設定手段３６は、暖房装置に供給する熱媒体（温水）の温度が５０℃のとき（温水要求５０℃の時）と４５℃のとき（温水要求４５℃の時）の、それぞれの設定開始遅れ時間Ｓ_Ｄ１、Ｓ_Ｄ２を、Ｓ_Ｄ１＞Ｓ_Ｄ２となるようにし、暖房装置に供給する熱媒体（温水）の温度が５０℃のとき（温水要求５０℃の時）と４５℃のとき（温水要求４５℃の時）の、それぞれの設定停止遅れ時間Ｔ_Ｄ１、Ｔ_Ｄ２を、Ｔ_Ｄ１＜Ｔ_Ｄ２となるようにする。

そして、これらのＳ_Ｄ１、Ｓ_Ｄ２、Ｔ_Ｄ１、Ｔ_Ｄ２の値と、蓄熱利用開始温度と蓄熱利用停止温度と、蓄熱槽４の最上部に設けられている蓄熱温度検出手段９の検出温度とに基づいて、蓄熱利用加熱熱媒体供給動作と補助熱源加熱熱媒体供給動作とを交互に行うようにすることにより、本実施例では、温水マット１６２への熱の供給を非常に良好に行うことができ、かつ、省エネ性の高い熱源装置を実現できる。

また、本実施例では、暖房回路内を循環する熱媒体の熱を利用して貯湯タンク１２０内の湯水を加温して給湯運転を暖房効率的に行える機能も有している。前記の如く、本実施例において発熱体２は発電装置により形成されており、発電装置のメンテナンス中には、発電装置によって蓄熱槽４内の熱媒体の加熱や貯湯タンク１２０内の湯水の加熱を行うことができない。そのため、前記のように蓄熱槽４内の熱利用よる暖房装置の加熱を適切に行うことができないし、貯湯槽１２０内の湯水の温度を高めることもできない。

そこで、経路切り替え制御手段３７は、発電装置のメンテナンス情報を取り込み、発電装置がメンテナンス中であると判断されたときには、温水を暖房回路に循環させるときの、温水マット１６２等の暖房装置からの戻り温度（暖房戻り温検出サーミスタ１４５による検出温度）が前記貯湯槽内湯水温検出手段により検出される温度よりも予め定められる例えば１０℃といった設定余剰温度以上高い場合）には、原則として、三方弁１４１を貯湯タンク１２０側に切り替える。そして、暖房回路の熱媒体を、通路５２６から通路５１６を介して貯湯槽加熱用熱交換器１２５に通し、通路５１７を通して通路５２６に戻してから暖房用熱交換器１１，１２側に戻す（貯湯槽側経由経路で循環させる）。

なお、熱交換器に導入される熱媒体の温度が低い方が熱効率を向上できるので、暖房運転時に通路５２６側に戻ってくる温水の温度が低い方が暖房用熱交換器１１，１２の熱効率を高めることができる。そのため、前記のように貯湯タンク１２０側を経由させて熱媒体の熱を放熱してから潜熱回収用の暖房用熱交換器１１に送り込むようにすると、暖房用熱交換器１１に戻る熱媒体の温度を例えば４０℃以下の温度に低くすることができるため、暖房用熱交換器１１の潜熱回収効率を高くすることができる。

なお、経路切り替え制御手段３７は、床暖房等の戻り温度が低い場合（暖房戻り温検出サーミスタ１４５で検出される温度が貯湯槽内湯水温検出手段６７により検出される温度よりも低い場合、または同じ場合、あるいは高くても予め定められる設定余剰温度未満の場合）には、三方弁１４１の貯湯タンク１２０側への切り替えは行わず、熱媒体を貯湯タンク１２０側に循環させずに、暖房用熱交換器１１に戻すようにする。

また、経路切り替え制御手段３７は、温水マット１６２等の暖房装置が運転（稼働）されていない場合にも、必要に応じて、以下のようにして、暖房回路を通る熱媒体によって貯湯槽加熱用熱交換器１２５を介しての貯湯タンク１２０の湯水加温ができるようにする。

つまり、温水マット１６２等の暖房装置の運転が行われていないことにより、通路６１２を通しての高温暖房装置１６１への熱媒体供給や通路６２１を通しての温水マット１６２への熱媒体供給が行われなくても、流量制御弁５５１を開いて熱媒体を通路５２２に通すことにより（液体循環ポンプ５１が駆動していなかった場合には駆動させ）、熱媒体を暖房回路に循環させることができるので、その熱媒体を前記貯湯槽側経由経路で循環させるようにしてもよい。なお、流量制御弁５５１を開いて熱媒体を通路５２２に通す際に、浴槽湯水の追い焚きが不要であれば、浴槽湯水循環ポンプ７７を駆動せずに熱媒体を暖房回路に循環させる。

本実施例では、以上のように、例えば発電装置のメンテナンス中に貯湯槽加熱用熱交換器１２５を経由させて暖房回路の熱媒体を循環させることによって、発電装置のメンテナンス中でも給湯能力が極端に低下（要求に対して不足）することなく、熱源器１３０の号数が小さくても（給湯能力が小さくても）十分な量の給湯を行うことができるので、給湯能力（号数）が小さい熱源器１３０を適用して熱源装置を形成でき、システムのコストダウンや小型化を図ることができる。

なお、貯湯タンク１２０に貯留する水が高めのときには、貯湯槽加熱用熱交換器１２５による加熱を行わなくとも給湯設定温度の湯を十分に給湯できるため、貯湯槽加熱用熱交換器１２５による加熱を行わなくてもよく、また、貯湯タンク１２０内の湯水温が高めの状態で長く貯留された場合には衛生上の懸念も生じる。さらに、本実施例では発熱体２が発電装置により形成されて、貯湯タンク１２０からの冷却水を加熱するタイプであるので、貯湯タンク１２０側から発電体２側に送る水は冷却水となるため、その水温が低い方が好ましい。

以上のようなことを考慮し、本実施例では、例えば貯湯タンク１２０の下部側の水の温度が予め定められる加熱不適貯湯槽水温度より高いとき、あるいは高くなりそうなときには、暖房回路の熱媒体を貯湯槽側経由経路で循環させずにメイン循環経路で循環させるようにしている。また、外気温が高いときには、大流量でシャワーを浴びる人は殆どいないし、気温が高めのときには給水温度（貯湯槽への入水温度）も高めであるため、暖房回路の熱媒体を貯湯槽側経由経路で循環させずにメイン循環経路で循環させるようにしている。

なお、本発明は、前記実施例に限定されるものでなく、本発明の技術的範囲を逸脱しない範囲において様々な態様を採り得る。例えば、前記実施例では、蓄熱槽４内に槽内熱交換器１１０を設け、該槽内熱交換器１１０を通る熱媒体（温水）と蓄熱槽４内の熱媒体（水）とを熱交換させる構成としたが、槽内熱交換器１１０を設けずに、熱媒体導入通路６から蓄熱槽４内に熱媒体を直接的に導入し、蓄熱槽４内で加熱された熱媒体を熱媒体導出通路７から直接的に導出する構成としてもよい。この場合は、潜熱蓄熱材４４として、蓄熱槽４内の熱媒体（水）の加熱設定温度領域（例えば４５℃〜６０℃程度）に融点を有するものが適用される。

また、蓄熱利用加熱熱媒体供給動作と補助熱源加熱熱媒体供給動作とを交互に行う際、蓄熱利用加熱熱媒体供給動作から補助熱源加熱熱媒体供給動作に切り替える基準として前記実施例のように蓄熱利用停止温度を設定する代わりに、蓄熱温度検出手段９の検出温度の単位時間当たりの変動量（温度低下方向への変動量）の許容範囲を与え、蓄熱温度検出手段９の検出温度の単位時間当たりの変動量を逐次検出して、温度低下方向への変動量が前記設定許容量を超えた時に蓄熱利用停止温度に達したと判断するようにしてもよい。

さらに、前記実施例では、通路５２６に熱媒体導入通路６と熱媒体導出通路７を接続したが、例えば熱媒体導出通路７は熱媒体５２８に接続してもよい。

さらに、前記実施例では、貯湯ユニット３において、貯湯タンク１２０に貯湯槽加熱用熱交換器１２５を設け、暖房回路内を循環する熱媒体の熱を利用して貯湯タンク１２０内の湯水を加温して給湯運転を暖房効率的に行える機能を有する構成としたが、このような構成は省略することもできる。

さらに、発熱体２は必ずしも発電装置とするとは限らず、例えば太陽熱を集熱する集熱器を備えた太陽熱温水ユニットやヒートポンプユニット等を発熱体２として適用することもできる。ただし、発熱体２を発電装置により形成すると、発電装置により発電した電力を利用者の電力負荷装置に供給することにより、電力利用もできるため、より一層利便性と省エネ性とを備えた熱源装置を実現することができる。

さらに、前記実施例では、熱源器１３０の暖房用熱交換器１１，１２と給湯熱交換器２１，２２は共に、潜熱回収用熱交換器とメインの熱交換器とを有する構成としたが、少なくとも一方の潜熱回収用熱交換器を省略することもできる。ただし、潜熱回収用熱交換器を設ける方が熱交換器の熱効率を向上させることができるので好ましい。

さらに、前記実施例では、熱源器１３０において、暖房用熱交換器１１，１２と給湯熱交換器２９とが個別に形成されて配置され、暖房用バーナ１３と給湯バーナ２３もそれぞれ個別に形成されていたが、暖房用バーナ１３と給湯バーナ２３とを共通のバーナとし（この共通のバーナが暖房用としても給湯用としても給湯と暖房の同時燃焼用としても用いられるようにし）、暖房用熱交換器１１，１２と給湯熱交換器２１，２２は、それぞれの熱交換器を形成する管路は別だが一体化配置されている構成（通称、一缶二水式）を有する熱源器１３０としてもよい。

さらに、前記実施例では、熱源器１３０の暖房回路に２つの温水マット１６２と１つの高温暖房装置１６１を接続したが、暖房回路には適宜の暖房装置が接続されて本発明の熱源装置が用いられるものである。

本発明の熱源装置は、貯湯槽とサブタンクとを備え、そのサブタンクの容量が大きくなくても最大限省エネ性を向上させることができるので、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 熱源装置
２ 発熱体
３ 貯湯ユニット
４ 蓄熱槽
５ 液体循環通路
９ 蓄熱温度検出手段
１１，１２ 暖房用熱交換器
１３ 暖房用バーナ
１５ 経路切り替え弁
２１，２２ 給湯熱交換器
２３ 給湯バーナ
３６ 遅れ時間可変化設定手段
３７ 経路切り替え制御手段
１０１ 制御装置
１３０ 熱源器
１４１ 三方弁

Claims (7)

1. 内部に蓄熱媒体が収容された蓄熱槽と、該蓄熱槽内の蓄熱媒体を加熱する蓄熱媒体加熱手段と、前記蓄熱槽内に配設された槽内熱交換器と、該槽内熱交換器に熱媒体を導入する熱媒体導入通路と、前記槽内熱交換器から熱媒体を導出する熱媒体導出通路とを有し、前記熱媒体導入通路を通して前記槽内熱交換器に導入される熱媒体を前記蓄熱媒体との熱交換により加熱して前記熱媒体導出通路から導出する蓄熱利用熱媒体加熱回路が形成され、前記蓄熱槽内には前記槽内熱交換器の熱交換温度領域に融点を有する潜熱蓄熱材が前記蓄熱媒体に不溶の蓄熱材収容体に収容されて設けられており、該蓄熱利用熱媒体加熱回路を通さずに熱媒体を補助熱源装置によって直接的に加熱して加熱熱媒体の供給先に供給可能な熱媒体供給用回路を備え、該熱媒体供給回路には経路切り替え手段を介して前記蓄熱利用熱媒体加熱回路が接続され、前記経路切り替え手段による経路切り替えにより熱媒体の循環経路を切り替え、前記補助熱源装置による加熱は行わずに前記蓄熱利用熱媒体加熱回路を通して加熱された熱媒体を前記熱媒体供給回路に通して前記加熱熱媒体の供給先に供給する蓄熱利用加熱熱媒体供給動作と、前記補助熱源装置により加熱した熱媒体を前記蓄熱利用熱媒体加熱回路には通さずに前記熱媒体供給用回路を通して前記加熱熱媒体の供給先に供給する補助熱源加熱熱媒体供給動作とを、予め定められる設定制御条件に基づいて交互に行うようにする加熱熱媒体供給制御手段を有することを特徴とする熱源装置。
2. 内部に蓄熱媒体が収容された蓄熱槽と、該蓄熱槽内の蓄熱媒体を加熱する蓄熱媒体加熱手段と、前記蓄熱槽内に蓄熱媒体として機能する熱媒体を導入する熱媒体導入通路と、前記蓄熱槽内から前記熱媒体を導出する熱媒体導出通路とを有し、前記熱媒体導入通路を通して前記蓄熱槽内に導入される熱媒体を前記蓄熱媒体加熱手段により加熱して前記熱媒体導出通路から導出する蓄熱槽経由熱媒体加熱回路が形成され、前記蓄熱槽内には前記蓄熱媒体の加熱設定温度領域に融点を有する潜熱蓄熱材が前記蓄熱媒体に不溶の蓄熱材収容体に収容されて設けられており、該蓄熱槽経由熱媒体加熱回路を通さずに熱媒体を補助熱源装置によって直接的に加熱して加熱熱媒体の供給先に供給可能な熱媒体供給用回路を備え、該熱媒体供給回路には経路切り替え手段を介して前記蓄熱利用熱媒体加熱回路が接続され、前記蓄熱媒体の加熱設定温度領域に融点を有する潜熱蓄熱材が蓄熱媒体に不溶の蓄熱材収容体に収容されて設けられており、前記経路切り替え手段による経路切り替えにより熱媒体の循環経路を切り替え、前記補助熱源装置による加熱は行わずに前記蓄熱利用熱媒体加熱回路を通して加熱された熱媒体を前記熱媒体供給回路に通して前記加熱熱媒体の供給先に供給する蓄熱利用加熱熱媒体供給動作と、前記補助熱源装置により加熱した熱媒体を前記蓄熱利用熱媒体加熱回路には通さずに前記熱媒体供給用回路を通して前記加熱熱媒体の供給先に供給する補助熱源加熱熱媒体供給動作とを、予め定められる設定制御条件に基づいて交互に行うようにする加熱熱媒体供給制御手段を有することを特徴とする熱源装置。
3. 蓄熱槽内の蓄熱媒体の温度を検出する蓄熱温度検出手段を有し、該蓄熱温度検出手段の検出温度に基づき該検出温度が予め定められる蓄熱利用開始温度に達してから予め定められる設定開始遅れ時間経過後に蓄熱利用加熱熱媒体供給動作を開始し、前記検出温度が予め定められる蓄熱利用停止温度に達してから予め定められる設定停止遅れ時間経過後に蓄熱利用加熱熱媒体供給動作を停止して補助熱源加熱熱媒体供給動作を開始することが設定制御条件として定められており、前記加熱熱媒体の供給先に供給する熱媒体の温度が高くなるにつれて前記設定開始遅れ時間を長く設定して前記設定停止遅れ時間を短く設定する遅れ時間可変設定手段を有す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。
4. 熱媒体供給用回路は暖房装置に接続される暖房回路により形成され、該暖房回路は暖房用熱交換器と循環ポンプとを備え、前記暖房用熱交換器を通して加熱される熱媒体を前記循環ポンプの駆動によって循環させ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。
5. 蓄熱媒体加熱手段は発電装置により形成され、該発電装置の排熱によって蓄熱媒体が加熱される構成と成していることを特徴とする請求項１乃至請求項４の何れか一つに記載の熱源装置。
6. 貯湯槽を有し、補助熱源装置には給湯先に湯を供給する給湯回路が設けられて、前記貯湯槽から湯を導出する湯の通路が前記給湯回路に接続されており、前記貯湯槽内の湯水を加熱する湯水加熱手段が該貯湯槽の外部に設けられて、該湯水加熱手段が蓄熱媒体加熱手段を兼ねていることを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか一つに記載の熱源装置。
7. 蓄熱媒体加熱手段は発電装置により形成されていることを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれか一つに記載の熱源装置。

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