JP2020197318A - 熱源装置およびその制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】給水に対する熱媒の混入を防止して、熱源装置から供給する湯の清浄性を維持する。【解決手段】熱媒（Ｈｂ）と外部熱源の熱（Ｈａ）を熱交換させる第１の熱交換部（８）と、前記熱媒を循環させる循環路（１４）と、前記循環路上に接続されており、前記熱媒を貯める熱媒タンク（６）と、前記第１の熱交換部で加熱された前記熱媒と給水（上水Ｗ）を熱交換する第２の熱交換部（１０）と、前記循環路内に前記熱媒を圧送するポンプ（１６）と、給湯要求に応じて、前記第２の熱交換部に流れる給水の水圧よりも低い水圧で前記熱媒を前記循環路に流すように前記ポンプを制御する制御部（２６）とを備える。【選択図】 図１

Description

本発明は、外部熱源から取り込んだ熱を利用して給水や浴槽水の追焚、暖房を行う熱源装置に関する。

熱源装置には、たとえば筐体内に燃焼手段などの放熱もしくは加熱する手段を備えておらず、外部熱源の熱を回収した熱源熱媒を取り込んで、給湯や浴槽水の追焚や暖房機能に利用するものがある。

このような熱源装置に関し、外部から供給される熱源熱媒を給湯や風呂の追焚、暖房などの熱源として上水と熱交換することや、給湯温度の調整をするミキシングバルブと熱交換器へ供給される上水の流量を調製する定流量弁を有するものがある（たとえば、特許文献１）。

特開平８−２００８０６号公報

ところで、外部にある熱供給プラントや他の熱源機器等から出た熱を熱源装置の熱源として利用する場合、熱源装置の内部に高温の熱媒を流入させている。このような熱媒は、水道などの給水圧力よりも高圧で流れている。そのため、従来のように、熱源装置内に熱媒を分岐させて給水や浴槽水または暖房用の熱媒と直接熱交換させる場合、たとえば経年劣化や異常圧力などによって熱交換管の破損が生じると、熱媒が給水や浴槽水側の管路内に流入するおそれがある。熱媒は、たとえば熱源機器や熱供給プラントで放出された熱を回収し、熱源装置側での放熱を繰り返し行っており、水や水蒸気のほか、不凍液、油、その他の液体などが用いられる。これらの熱媒は、人体内に取り込むことができないものや、上水のように衛生管理されたものでない。よって熱媒が上水や浴槽水に混入するのを防止する必要がある。

給湯や浴槽水の追焚機能を備える熱源装置では、たとえば給水や浴槽水の熱交換器を複数枚の伝熱プレートを重ね合わせ、熱媒が流れる流路と給水または浴槽水が流れる流路を複雑化した所謂プレート式熱交換器を用いるものがある。プレート式熱交換器には、二流体の間に単一の伝熱プレートを配置して熱交換させるシングルプレート式熱交換器や、伝熱プレートが二重構造となっていることで伝熱プレートの破損等による二流体混合の可能性を低減させた信頼性の高いダブルウォール式熱交換器などがある。この二流体混合を防ぐ構造となっているダブルウォール式熱交換器は、熱媒と給水とを直接熱交換させるときなどに使用される。
しかしながら、このダブルウォール構造の熱交換器は、熱媒を流す流路と給水または浴槽水を流す流路との熱伝導性が低くなるため、熱交換の効率が低下する場合がある。また熱交換効率を高めるために、熱媒と給水または浴槽水を流す面積を多くとり、複数回の熱交換が行えるように内部の流路を複雑化する必要がある。このような熱交換器について本願の発明者は、管内での流路抵抗が増加して圧力損失の増大を招くおそれがあるほか、製造コストの増加、熱源装置の大型化を招くおそれが高くなるとの知見を得た。
さらに、熱源装置は、たとえば外部熱源からの熱媒の流量や流入圧力を調整する処理を行うことや、流入圧力を制御するための制御手段を介在させることで、コストの増加や処理内容の複雑化を招くことになる。
斯かる課題について、特許文献１には開示や示唆はなく、この特許文献１によっては解決することはできない。

そこで、本発明の熱源装置では、給水に対する熱媒の混入を防止して、熱源装置から供給する湯の清浄性を維持することにある。

上記目的を達成するため、本発明の熱源装置の一側面は、熱媒と外部熱源の熱を熱交換させる第１の熱交換部と、前記熱媒を循環させる循環路と、前記循環路上に接続されており、前記熱媒を貯める熱媒タンクと、前記第１の熱交換部で加熱された前記熱媒と給水を熱交換する第２の熱交換部と、前記循環路内に前記熱媒を圧送するポンプと、給湯要求に応じて、前記第２の熱交換部に流れる給水の水圧よりも低い水圧で前記熱媒を前記循環路に流すように前記ポンプを制御する制御部とを備える。

上記熱源装置において、前記第２の熱交換部は、前記熱媒と前記給水との間に伝熱させる単一のプレートを備えてよい。
上記熱源装置において、前記循環路上に設置され、前記第１の熱交換部で加熱された高温の前記熱媒を取込み、前記第１の熱交換部を含む複数の経路に分配する分配手段と、
を備え、前記制御部は、給湯要求に応じて前記分配手段の前記経路に対する分配比率を設定し、前記分配手段を制御してよい。
上記熱源装置において、さらに、前記第２の熱交換部に接続された給水管に流れる給水の流量を検出する流量センサと、前記給水管に流れる給水の温度を検出する水温センサと、を備え、前記制御部は、設定温度、給水の温度情報および流量情報により決まる給湯要求に応じて、前記第２の熱交換部に流す前記熱媒の流量を制御することを備えてよい。
上記熱源装置において、さらに、前記熱媒タンク内の前記熱媒の水位を計測する水位検出手段を備え、前記制御部は、前記水位検出手段の検出情報の変化により前記熱媒の循環異常を判断して、異常状態の報知情報を出力してよい。
上記熱源装置において、さらに、前記熱媒タンクの前記熱媒を前記第１の熱交換器をバイパスして前記分配手段に流入させるバイパス管を備え、前記分配手段は、熱交換前の前記熱媒を負荷に流し、または熱交換前の前記負荷と熱交換後の前記熱媒とを混合して負荷に流してよい。
上記熱源装置において、前記熱媒タンクは内部が大気圧となってよい。

上記目的を達成するため、本発明の熱源装置の制御方法の一側面は、循環路上に接続された熱媒タンクに熱媒を貯める工程と、前記熱媒と外部熱源の熱を第１の熱交換部で熱交換させる工程と、前記第１の熱交換部で加熱された高温の前記熱媒と給水を第２の熱交換部で熱交換する工程と、給湯要求に応じて、前記第２の熱交換部に流れる給水の流水圧よりも低い流水圧で前記熱媒を前記循環路に流すように前記ポンプを制御する工程とを含む。

上記熱源装置の制御方法において、前記第１の熱交換部で加熱された高温の前記熱媒を取込み、前記第１の熱交換部を含む複数の経路に分配手段で分配する工程と、給湯要求に応じて前記分配手段の前記経路に対する分配比率を設定し、前記分配手段を制御する工程とを含んでよい。
上記熱源装置の制御方法において、さらに、前記第２の熱交換部に接続された給水管に流れる給水の流量を流量センサで検出する工程と、前記給水管に流れる給水の温度を水温センサで検出する工程と、設定温度、給水の温度情報および流量情報により決まる給湯要求に応じて、前記第２の熱交換部に流す前記熱媒の流量を制御する工程とを含んでよい。
上記熱源装置の制御方法において、さらに、前記熱媒タンク内の前記熱媒の水位を計測する工程と、前記水位検出情報の変化により前記熱媒の循環異常を判断する工程と、
異常状態の報知情報を出力する工程とを含んでよい。

本発明によれば、次のいずれかの効果が得られる。
(1) 外部熱源から供給される熱と給水または浴槽水を直接熱交換させないことで、熱交換器に異常が生じても、給水や浴槽水に異物が混入するのを防止でき、給水の清浄性が維持できる。
(2) 外部熱源と熱交換した熱媒を上水の圧力よりも低い圧力で熱源装置内に循環させ、この熱媒と給水や浴槽水とを熱交換することで、熱交換器の異常発生により熱媒管路から給水管側に熱媒が流出するのを防止できる。
(3) 給水や浴槽水に対し、熱交換器の異常による異物の混入の可能性を減らせるので、熱源装置の信頼性が高められる。
(4) 給湯用熱交換器に所謂シングルプレートの熱交換ユニットを利用した場合でも、給水の信頼性を維持するとともに、熱源装置の製造コストの高騰を回避できる。

一実施の形態に係る熱源装置の構成例を示す図である。 熱交換部における圧力状態の一例を示す図である。 熱源装置の制御処理の一例を示すフローチャートである。 実施例１に係る熱源装置の構成例を示す図である。 熱源装置の制御ブロックの一例を示す図である。 制御部のハードウェア構成例を示す図である。 熱源装置の制御処理の一例を示すフローチャートである。 実施例２に係る熱源装置の機能構成例を示す図である。 熱交換器の異常判定機能部の一例を示すブロック図である。 熱源装置の制御処理例を示すフローチャートである。

〔一実施の形態〕
図１は、本発明の一実施の形態に係る熱源装置の構成例を示している。図１に示す構成は一例であり、本発明が係る構成に限定されない。
熱源装置２は、供給された上水Ｗと熱交換して湯ＨＷを生成するほか、浴槽水ＢＷの加熱処理、その他の熱負荷側に対して所定温度の熱媒を供給する手段の一例である。熱源装置２は、たとえば図１に示すように、筐体内にバーナーなどの熱源を備えず、筐体外部にある外部熱源４から熱が供給される。この熱源装置２は、たとえば熱媒Ｈｂを貯留する熱媒タンク６、第１の熱交換部８、第２の熱交換部１０、熱源供給回路１２、循環路１４、ポンプ１６を有する。

外部熱源４は、たとえば熱供給プラントやヒートポンプ、エンジン発電機や燃料電池の発電時の排熱エネルギーのほか、太陽熱エネルギーなどを熱源装置２側へ供給する手段の一例である。熱源装置２と外部熱源４は、たとえば熱源供給回路１２で接続されている。この熱源供給回路１２は、外部熱源４の熱を回収して搬送する熱源熱媒Ｈａを流す手段の一例であり、熱源装置２の第１の熱交換部８を介して熱源熱媒Ｈａを循環させる循環路である。熱源熱媒Ｈａは、熱源供給回路１２を通じて第１の熱交換部８での熱交換により放熱し、外部熱源４に流される。
熱媒タンク６は、熱源装置２内に配置された循環路１４に流れる熱媒Ｈｂを貯留する手段の一例である。循環路１４は、熱源装置２内部に配置されており、第１の熱交換部８や第２の熱交換部１０のほか、浴槽水熱交換部２２やその他の負荷２４などに熱媒Ｈｂを循環させる手段の一例である。熱媒タンク６には、たとえば第２の熱交換部１０や浴槽水熱交換部２２またはその他負荷２４などで熱交換した後であって、熱源熱媒Ｈａとの熱交換前の熱媒Ｈｂが溜められる。そして、熱媒タンク６は、熱源装置２への給湯要求や浴槽水ＢＷの追焚要求などの発生により熱媒Ｈｂを循環路１４に流す。熱媒タンク６では、たとえばタンク内に溜められた熱媒Ｈｂの圧力を所定の値以下となるように維持している。これにより、熱源装置２では熱媒Ｈｂを熱媒タンク６内に一時的に貯留させることで、循環路１４を流れる熱媒Ｈｂの流水圧を任意の値の範囲内に調整している。

第１の熱交換部８は、熱源熱媒Ｈａと熱媒Ｈｂとを熱交換させる手段の一例であり、たとえば熱源供給回路１２が接続される本体内部に熱源熱媒Ｈａを流す熱源流路を有し、循環路１４が接続される本体内部に熱媒Ｈｂを流す熱媒流路を有する。この熱源流路と熱媒流路の間には、たとえば熱媒同士を遮断するとともに熱源熱媒Ｈａの熱を伝える伝熱部として、伝熱プレートを有する。
第２の熱交換部１０は、熱源装置２の内部において、循環路１４内に流れる熱媒Ｈｂと上水Ｗとを熱交換させる手段の一例であり、循環路１４が接続されて熱媒Ｈｂを流す熱媒流路、および給水管が接続されて上水Ｗを流す上水流路を有する。第２の熱交換部１０の内部には、たとえば熱媒流路と上水流路が並列、または近接して形成されており、熱媒流路と上水流路の間に熱媒Ｈｂと上水Ｗの伝熱部として、所謂シングルプレートという１枚の伝熱プレートを有する。第２の熱交換部１０では、伝熱プレートを通じて熱交換が行われる。伝熱プレートは、たとえば伝熱効率がよく、かつ一定以上の剛性または強度を備えた金属材料で構成される。
ポンプ１６は、循環路１４内に熱媒Ｈｂを圧送する手段の一例であり、たとえば給湯要求や浴槽水の追焚要求、その他の負荷２４からの熱媒Ｈｂの供給要求に応じて起動する。またポンプ１６は、たとえば給湯要求など以外にも、熱媒Ｈｂの保温制御などにより起動する場合もある。

そのほか熱源装置２は、浴槽１８内の浴槽水ＢＷを循環さする追焚管路２０が浴槽水熱交換部２２に接続されている。浴槽水熱交換部２２は、追焚管路２０を流れる浴槽水ＢＷと循環路１４内の熱媒Ｈｂとを熱交換させる手段の一例である。浴槽水熱交換部２２は、たとえば浴槽水ＢＷと熱媒Ｈｂの間で伝熱させる１枚の伝熱プレートを有する。
その他負荷２４は循環路１４に接続されており、流入する熱媒Ｈｂの熱を利用する暖房装置などが含まれる。その他負荷２４には、たとえば第１の熱交換部８で加熱された高温の熱媒Ｈｂを取込んで放熱する高温端末と、第１の熱交換部８で加熱された熱媒Ｈｂまたは第１の熱交換部８をバイパスした熱媒Ｈｂ、もしくはこれらの熱媒Ｈｂを混合して温度調整された低温の熱媒Ｈｂを取り込んで放熱する低温端末を含む。

さらに熱源装置２には、給湯要求や追焚要求、その他負荷による熱媒供給要求に対して、熱媒Ｈｂの流動制御によって給湯、追焚、暖房運転を制御する制御部２６を備える。またこの制御部２６は、たとえば給水管内の上水Ｗの流動状態の監視や、循環路１４内の熱媒Ｈｂの流動状態の監視処理などを行ってもよい。

＜循環路１４内の圧力状態について＞
この熱源装置２では、熱媒タンク６に熱媒Ｈｂを溜めるとともに、ポンプ１６を制御することで、循環路１４に流れる熱媒Ｈｂの流動制御を行う。熱源装置２には、たとえば図２に示すように、熱源供給回路１２内に所定の圧力Ｐαで熱媒Ｈａが流動する。また循環路１４には、ポンプ１６の圧送により設定された圧力Ｐβで熱媒Ｈｂが循環する。また、第２の熱交換部１０には、たとえば上水Ｗの供給源で付加された給水圧Ｐγにより上水Ｗが流入する。
この熱源装置２の流動制御では、第１の熱交換部８を流れる熱媒Ｈａの水圧Ｐαよりも第１の熱交換部８を流れる熱媒Ｈｂの循環圧力Ｐβが小さく、かつ第２の熱交換部１０に流入する上水Ｗの水圧Ｐγよりも第２の熱交換部１０に流れる熱媒Ｈｂの循環圧力Ｐβが小さくなるように制御する。つまり制御部２６は、給湯要求によって上水Ｗが流入すると、ポンプ１６を駆動させて熱媒Ｈｂを循環させる。このとき制御部２６は、たとえば上水Ｗの温度や給湯設定温度、熱源熱媒Ｈａの温度、熱媒Ｈｂの温度などを取込んで、熱媒Ｈｂの必要流量を算出する。また制御部２６はたとえば上水Ｗの水圧Ｐγを取得し、ポンプ１６の圧送能力を調整する。上水Ｗの水圧Ｐγは、たとえば給水管に水圧計を設置して計測してもよく、または給水管内に流れる上水Ｗの流量や給水管の管径などを利用して算出するほか、熱源装置２が接続される給水管の給水圧力データをあらかじめ取得しておき、給水量などの情報に基づいて換算してもよい。

＜流動制御＞
図３は、熱源装置の制御処理を示している。図３に示す処理内容や処理手順は一例であり、本発明が係る構成に限定されない。この制御処理は、本発明の熱源装置の制御方法の一例である。
熱源装置２の制御部２６は、給湯要求が発生すると（Ｓ１）、ポンプ１６の起動制御を行う（Ｓ２）。制御部２６は、発生した給湯要求に対し、給水温度や熱媒Ｈｂの温度などの情報を利用して必要な熱媒循環量などを算出する。
また、ポンプの起動制御では、ポンプ１６のイニシャライズ処理を含むとともに、給湯要求に応じて設定された熱媒Ｈｂの流量に応じた通常動作を開始させればよい。

熱源装置２では、ポンプ１６の起動により循環路１４内に熱媒Ｈｂが循環すると、第１の熱交換部８で外部熱源４からの熱と熱媒Ｈｂの熱交換が行われる（Ｓ３）。そして熱源装置２は、加熱された熱媒Ｈｂが循環路１４を通じて第２の熱交換部１０に流入すると、上水Ｗと熱交換させ（Ｓ４）、湯ＨＷを出湯する。
このとき制御部２６では、ポンプ１６の動作制御として（Ｓ５）、熱媒Ｈｂが循環する圧力Ｐβと上水Ｗの水圧Ｐγとを比較して、水圧Ｐγ＞圧力Ｐβとなるようにポンプ１６の駆動量を調整する。

＜一実施の形態の効果＞
斯かる構成によれば次のいずれかの効果が得られる。
(1) 循環路内に流れる熱媒Ｈｂの水圧が上水Ｗの水圧よりも低くなるように流すことで、熱交換器に異常が発生した場合でも湯に熱媒Ｈｂが混入するのを防止でき、給湯の清浄性を維持できる。
(2) 水圧調整による上水Ｗ側への熱媒Ｈｂの混入を防止することで、給湯用の第２の熱交換部１０をシングルプレートで構成することができ、熱交換効率の向上、熱交換器の小型化を実連できる。
(3) 第２の熱交換部１０をシングルプレートで構成することで、上水Ｗとの熱交換効率の向上による省エネ化が図れるとともに、熱交換器の部品数の低減などによる低コスト化が図れる。

図４は実施例１に係る熱源装置を示す図である。図４に示す構成は一例であり、本発明が斯かる構成に限定されない。
この熱源装置３０は、熱供給系統として、図示しない外部熱源に接続されており、熱源熱媒Ｈａを流す熱源往き管３２−１と熱源戻り管３２−２を有する。この熱源往き管３２−１および熱源戻り管３２−２は、熱源供給回路１２の一例であり、熱源装置３０内に流れる熱媒Ｈｂである暖房水を加熱する暖房水熱交換器３４に接続されている。また熱源往き管３２−１には、熱媒制御弁３６を有する。この熱媒制御弁３６は、熱源装置３０内への熱源熱媒Ｈａの流入量を調整する手段の一例であり、給湯要求や浴槽水の追焚要求、暖房負荷からの動作指示、またはその他要求に対し、必要な熱量に応じて開閉制御を行えばよい。そのほか、熱源供給回路には、たとえば熱源往き管３２−１上に流入する熱源熱媒Ｈａの流入温度を検出する温度センサ３８や熱源戻り管３２−２に流れる熱交換後の熱源熱媒Ｈａの温度を検出する温度センサ４０を有する。

熱源装置３０には、熱媒Ｈｂである暖房水の循環系統として、タンク４４内に貯めた暖房水を暖房水熱交換器３４に流す供給管路４６−１や暖房水熱交換器３４をバイパスして流すバイパス管路４６−２を有する。供給管路４６−１を通じて流され加熱された暖房水とバイパス管路４６−２を流れる暖房水は、与熱分配弁４８で合流して、給湯負荷や暖房負荷などに流される。供給管路４６−１には、タンク４４から流れてくる暖房水の温度を検出する温度センサ４７を有する。与熱分配弁４８は、本発明の分配手段の一例であり、第２の熱交換部である給湯熱交換器５４に暖房水を流す給湯加熱管路４６−３を含み、暖房水を暖房負荷に流す高温暖房負荷管路４６−４および低温暖房負荷管路４６−５などの複数の経路が接続される。そして熱源装置３０には、これらの暖房負荷を通過した暖房水をタンク４４に戻す熱媒戻り管路４６−６を有する。
さらに給湯加熱管路４６−３は、タンク４４側に接続しており、給湯熱交換器５４において上水Ｗと熱交換した後の暖房水をタンク４４側に流す。
与熱分配弁４８は、熱媒負荷からの必要熱量に応じて暖房水を分配し各負荷に流す手段の一例であり、たとえば混合弁５０と分配弁５２などの複数の弁を有する。与熱分配弁４８にはたとえば混合弁５０にバイパス管路４６−２が接続されており、暖房水がタンク４４からバイパス管路４６−２を流れて直接この混合弁５０に流入する。分配弁５２には、暖房水熱交換器３４で加熱された暖房水が流入する。与熱分配弁４８は、負荷からの熱の供給要求に応じて混合弁５０や分配弁５２の開度を調整して暖房水の温度や供給量を調整する。

給湯熱交換器５４は、本発明の第２の熱交換部１０の一例であり、シングルの伝熱プレートを有する。この給湯熱交換器５４には、熱交換部の入側に給水管５６−１が接続され、熱交換部の出側に出湯管５６−２が接続されている。給水管５６−１は、熱源装置３０内に上水Ｗを流入させる管路であり、たとえば一端側を水道管や図示しない分配管などに接続されている。これにより給水管５６−１には、たとえば熱源装置３０が設置された施設に接続された水道の水圧、または複数の施設や住宅に対する分配管に対して供給される給水圧が負荷される。
さらに給水管５６−１には、たとえば上水Ｗと熱交換後の湯ＨＷとを混合させるバイパス管５８を有するほか、上水Ｗのバイパス量を制御するミキシング弁６０や上水Ｗの入水温度を検出する温度センサ６２、給水量を検出する水量センサ６４を有する。出湯管５６−２には、たとえば熱源装置３０からの出湯量を調整する水制御弁６６、熱交換後の湯ＨＷの温度を検出する温度センサ６８、熱源装置３０からの出湯温度を検出する温度センサ７０を有する。また出湯管５６−２には、浴槽１８側に注湯する注湯管７２が接続されてもよい。

高温暖房負荷管路４６−４には、高温暖房端末７４が接続されており、分配弁５２で分配された高温の暖房水が流される。また低温暖房負荷管路４６−５には、低温暖房端末７６が接続されており、混合弁５０を通じて温度調整された低温の暖房水が流される。高温暖房負荷管路４６−４または低温暖房負荷管路４６−５を通じて流された暖房水は、それぞれの暖房負荷において放熱した後に、熱媒戻り管路４６−６を通じてタンク４４に流される。低温暖房負荷管路４６−５上には、暖房負荷に流される暖房水の温度を検出する温度センサ７８を備える。

その他、熱源装置３０には、浴槽１８内の浴槽水ＢＷを循環させる追焚循環路が接続された浴槽水熱交換器８２を有する。浴槽水熱交換器８２は、たとえば高温暖房負荷管路４６−４から分岐された管路が接続されており、流入した高温の暖房水と浴槽水ＢＷを熱交換させて、浴槽水ＢＷの追焚を実行する。追焚循環路８０は、管路上に浴槽水ＢＷの温度を検出する温度センサ８４や、循環ポンプ８６などを備えている。
熱源装置３０は、外部リモコンとして浴室リモコン装置８８や台所リモコン装置９０などを有する。浴室リモコン装置８８や台所リモコン装置９０は、熱源装置３０の制御部２６と有線または無線通信によって接続されており、給湯温度の設定や暖房負荷の操作、追焚実行操作などの入力操作のほか、熱源装置３０の状態情報を報知する手段の一例である。

＜タンク４４の構成例について＞
タンク４４は、熱源装置３０内に循環する熱媒Ｈｂを一時的に貯留させることで、水圧を調整している。タンク４４は、たとえば天井側の一部または全部が開放されている。これにより貯留している暖房水には、たとえば水面に対して大気圧または熱源装置３０の筐体内に作用する圧力が負荷される。
これにより熱源装置３０には、内部に循環する熱媒について、タンク４４内で負荷される圧力とポンプ１６の圧送力とを管理することができる。そして、この熱源装置３０では、暖房水熱交換器３４に流入する暖房水の圧力が熱源往き管３２−１および熱源戻り管３２−２内での熱源熱媒に作用する圧力よりも小さくなるようにポンプ１６を制御する。さらに熱源装置３０は、給湯熱交換器５４に流入する暖房水の圧力が、給水管５６−１に流れる上水Ｗの水圧よりも小さくなるようにポンプ１６を制御する。

＜制御部２６内の構成について＞
制御部２６には、たとえば図５に示すように、熱源装置の動作制御機能部として、給水圧データベース９４、必要熱量算出部９６、熱媒供給制御部９８を有する。
給水圧データベース９４は、給水管５６−１に流れる上水Ｗの水圧情報が格納されている。給水圧データベース９４には、たとえば熱源装置３０の設置時などに計測した水道圧情報や、熱源装置３０の設置高さや給水流量などが記憶されてもよい。
必要熱量算出部９６は、たとえば浴室リモコン装置８８や台所リモコン装置９０を通じて設定される給湯設定温度や温度センサ６２で検出した給水温度情報、水量センサ６４で検出した給水流量とともに、熱媒Ｈｂ側の暖房水温度情報などを利用して、暖房水の循環流量を算出すればよい。
熱媒供給制御部９８は、必要熱量算出部９６で算出された暖房水の循環流量に応じたポンプ１６の動作制御を行う手段の一例である。熱媒供給制御部９８では、たとえば上水Ｗ側の給水圧力よりも暖房水の循環圧力が高くならないようにしつつ、熱媒負荷が必要とする熱量を供給可能な暖房水の循環流量となるようにポンプ１６の能力を調整する。

＜制御部２６の構造について＞
図６は、制御部のハードウェア構成例を示している。図６に示す構成は一例である。
この制御部２６は、コンピュータによって構成されており、給湯要求や追焚処理、暖房の運転制御などを行うとともに、熱源装置内部で循環させる暖房水の水圧の監視および調整を実行する。

制御部２６は、たとえば図６に示すように、プロセッサ１００、メモリ部１０２、タイマー１０４、報知部１０６、システム通信部１０８、入出力（Ｉ／Ｏ）部１１０を有する。
プロセッサ１００は、メモリ部１０２にあるＯＳ（Operating System）や給湯制御プログラムを実行する。またプロセッサ１００は、システム通信部１０８を介して浴室リモコン装置８８や台所リモコン装置９０から入力される設定温度情報や動作指示などを参照するとともに、熱源装置３０の内部状態情報を通知する。
メモリ部１０２は、ＯＳや制御プログラムの他、給湯制御に必要なデータを格納するとともに、熱源装置３０内部に設置した温度センサ３８、４０、４７、６２、６８、７０、７８、８４の検出温度情報などを格納する。このメモリ部１０２にはＲＯＭ（Read-Only Memory）やＲＡＭ（Random-Access Memory）が含まれる。このメモリ部１０２にはデータを格納するハードディスク装置や不揮発性メモリなどの記憶素子が用いられる。ＲＡＭは情報処理のワークエリアを構成する。

タイマー１０４は計時手段の一例であり、たとえば給湯要求が発生してからの経過時間やポンプ１６の動作継続時間などの時間情報を出力する。
報知部１０６は、熱源装置３０に異常が発生した場合や、熱媒Ｈｂの暖房水の循環監視結果などにより、異常状態情報を生成する手段の一例である。報知部１０６には、たとえばスピーカなどが含まれており、生成した音声データを利用して、ユーザーに対する熱源装置３０の異常発生音声情報を報知してもよい。
Ｉ／Ｏ部１１０は、水量センサ６４、温度センサ３８、４０、４７、６２、６８、７０、７８、８４、水位センサ９２からの検出情報が入力される。そしてＩ／Ｏ部１１０は、制御部２６内での演算処理に基づく制御指示を分配弁５２や混合弁５０、ミキシング弁６０、ポンプ１６などに対して制御指示が通知される。

＜制御処理＞
図７は、熱源装置の制御処理例を示している。図７に示す処理手順や処理内容は、本発明の熱源装置の制御方法の一例であり、本発明が斯かる構成に限定されない。
制御部２６は、熱媒負荷からの要求が発生すると（Ｓ１１）、ポンプ１６を起動させて（Ｓ１２）、熱媒Ｈｂの循環準備を開始する。熱媒負荷は、たとえば給湯要求や追焚要求、暖房負荷からの熱媒要求のいずれかまたはこれらの組み合せである。このとき制御部２６では、たとえば給湯の設定温度や上水Ｗの流量、温度情報、浴槽水ＢＷの温度情報、暖房設備の設定温度情報などを取り込み、熱媒Ｈｂを通じて供給する必要熱量の算出などを行う。

熱源装置３０では、暖房水熱交換器３４にて熱源からの熱と暖房水の熱交換が行われるとともに（Ｓ１３）、与熱分配弁４８に対して制御部２６から熱媒要求に応じた暖房水の供給指示が通知されて、混合弁５０や分配弁５２の開閉制御を行い、熱媒負荷に対して必要な熱量に応じた暖房水の供給を実行する（Ｓ１４）。
そして制御部２６は、熱媒負荷のうち給湯熱交換器５４側に流す暖房水の流量情報に対し、給水管５６−１に流れる上水Ｗの流量情報などに基づいて取得した給水の水圧を比較して、暖房水の循環圧力が給水の水圧よりも低い値になるようにポンプ１６の動作制御を行う（Ｓ１５）。
熱媒負荷からの必要熱量に応じて暖房水の循環量を流した場合であって、給水管５６−１を流れる上水の給水圧よりも高くなる場合には、たとえばポンプ１６の圧送力を減らすとともに、与熱分配弁４８の開閉制御により、算出した暖房水よりも高温状態にした暖房水を給湯熱交換器５４側に流すようにすればよい。そして、給湯要求温度に対して給水管５６−１上のミキシング弁６０の開度調整によって、低温の上水Ｗと熱交換後の高温の湯ＨＷとの混合比率を調整してもよい。

＜実施例１の効果＞
斯かる構成によれば、以下のような効果が得られる。
(1) 熱源装置内の少なくとも給湯熱交換器５４に流入させる暖房水の水圧が給水管５６−１内を流れる上水の水圧よりも低くすることで、熱交換器の異常により暖房水が給水管路５６−１内に流入するのを防止できる。
(2) 熱媒負荷から要求される必要熱量に基づく熱媒の循環量と給水管５６−１側の水圧条件に応じてポンプ１６を調整することで、設定された温度での給湯や追焚、暖房機能の利用を可能にするとともに、給湯の清浄性を保つことができる。
(3) ポンプの動作制御による暖房水の水圧制御により、給湯熱交換５４の熱交換器をシングルプレートで構成することができ、熱交換効率の向上、熱交換器の小型化を実連できる。
(4) 給湯熱交換器５４をシングルプレートで構成することで、上水Ｗとの熱交換効率の向上による省エネ化が図れるとともに、熱交換器の部品数の低減などによる低コスト化が図れる。

図８は、実施例２に係る熱源装置の構成例を示している。図８に示す構成は一例であり、本発明が斯かる構成に限定されない。
この実施例２では、熱源装置３０の異常判定機能について特定する。熱源装置３０は、たとえば図８に示すように熱媒タンク６に水位センサ９２を有する。この熱源装置３０では、たとえば内部に流れる熱媒Ｈｂの容量が所定の範囲内に設定されており、この熱媒Ｈｂの増減変動で熱源装置３０内部の異常を判定する。熱媒Ｈｂの監視機能として、熱媒タンク６内に設置した水位センサ９２を利用する。つまり、熱源装置３０では、熱媒タンク６内に基準水位Ｘを設定し、この水位Ｘよりも熱媒の水位が変化した場合、熱源装置３０内部、特に循環路１４や熱交換器に異常が発生したと判断する。

水位センサ９２は長さの異なる複数本の電極を有している。これらの電極は、たとえば最も長い共通電極（ＣＯＭ）１１２と、次に長い第１の電極１１４、最も短い第２の電極１１６である。共通電極１１２は、水位検出のための端子の一部であり、循環路内の異常がなければ一部が常に熱媒Ｈｂである暖房水に接触した状態となる。第１の電極１１４は、熱媒タンク６内に貯められた暖房水の水位の低レベルを検出する手段の一例である。熱源装置３０では、たとえば共通電極１１２と第１の電極１１４の間での通電により熱媒タンク６内の水位が低レベル水位Ｘ２よりも高いと判断する。第２の電極１１６は、熱媒タンク６内に貯められた暖房水の水位の高レベルを検出する手段の一例である。熱源装置３０では、たとえば共通電極１１２と第２の電極１１６の間の通電により熱媒タンク６内の水位が高レベル水位Ｘ１に達していると判断する。
水位センサ９２は、制御部２６に対して有線または無線などで接続されており、電極の通電状況の情報が逐次または定期的に制御部２６よって取得される。

＜制御部２６内の機能部について＞
制御部２６には、たとえば図９に示すように、タンク内水位監視機能部１２０、タンク内温度監視機能部１２２、熱交換器異常判断機能部１２４を有する。これらの機能部は、たとえばプロセッサ１００が熱源装置３０の動作制御プログラムの演算処理によって実行される処理機能を特定したものである。
タンク内水位監視機能部１２０は、たとえば水位センサ９２から水位情報を取得し、その水位の確認や水位の変化の有無などを監視し、記憶する機能部の一例である。
タンク内温度監視機能部１２２は、たとえば図示しないタンク内の温度センサや循環路１４上に設置された温度センサから熱媒Ｈｂの温度情報を収集し、その変化を監視する機能部の一例である。
熱交換器異常判断機能部１２４は、タンク内水位監視機能部１２０の水位監視結果とタンク内温度監視機能部１２２の温度監視結果とを受けて、熱交換器の異常を判断する機能部の一例である。熱交換器異常判断機能部１２４は、たとえば熱媒タンク６内の水位が基準水位Ｘに対して所定の範囲を超えた場合であって、熱媒Ｈｂの温度変化の状態により、第１の熱交換部８または第２の熱交換部１０に異常が発生しているか、またはその他の部分に異常が発生しているかを判断する。この異常判断では、タンク内の水位情報や温度情報のほか、たとえば給湯設定温度や暖房設定温度、その他の入力情報などを参照してもよい。

＜熱源装置の制御処理＞
図１０は、熱源装置の制御処理例を示すフローチャートである。図１０に示す処理手順や処理内容は一例である。
制御部２６は、たとえば熱源装置３０の運転開始ととともに、または所定のタイミングにて熱交換器異常判断処理を開始すると（Ｓ２１）、水位センサ９２からの水位検出情報を取得して（Ｓ２２）、熱媒タンク６内の水位異常の判断を行う。制御部２６は、水位に所定値以上の変化があるか否かを判断する（Ｓ２３）。熱媒Ｈｂの水位が基準水位Ｘよりも高い所定水位として高レベル水位Ｘ１を超えている場合（Ｓ２３のＹＥＳ）、熱媒Ｈｂの温度監視処理に移行する（Ｓ２４）。熱媒Ｈｂの水位が基準水位Ｘに対して変化が無い、または小さな変位である場合（Ｓ２３のＮＯ）には、熱交換機器異常判断処理を継続し、または次の判断タイミングまで待機すればよい。

制御部２６は、たとえば熱媒タンク６内、または循環路１４上の熱媒温度を取得するとともに、熱媒負荷からの熱媒要求に応じて設定された温度情報などから、熱媒温度を監視する（Ｓ２４）。制御部２６は、熱媒Ｈｂの温度が設定温度よりも高いか否かを判断する（Ｓ２６）。その判断の結果、熱媒Ｈｂの温度が設定温度よりも高い場合（Ｓ２５のＹＥＳ）、第１の熱交換部８の異常と判断し（Ｓ２６）、熱媒Ｈｂの温度が設定温度よりも高い場合（Ｓ２５のＮＯ）、第２の熱交換部の異常と判断する（Ｓ２７）。この熱源装置３０は、上記した一実施の形態および実施例１で説明したように、循環路１４内に対する熱媒Ｈｂの循環圧力が上水Ｗの水圧、および外部熱源４から流入する熱媒熱源の水圧よりも低くなるようにポンプ１６を制御している。そのため熱媒タンク６内における水位の急激な変化は循環路やいずれかの熱交換部で発生した異常と推定する。さらに、熱媒タンク６内の熱媒Ｈｂの温度が高温になれば熱源熱媒が流入している可能性がある。また熱媒タンク６内の熱媒の温度が低温になれば循環路内に上水Ｗが流入している可能性がある。
制御部２６は、熱交換部の異常判断の結果を報知部１０６やリモコン装置を通じて熱源装置３０のユーザーに報知する（Ｓ２８）。

＜実施例２の効果＞
斯かる構成によれば、以下のいずれかの効果が得られる。
(1) 既述した一実施の形態および実施例１と同様の効果が得られる。
(2) 熱媒タンクの貯留状態を監視することで熱交換器の異常を判断することができ、熱源装置の信頼性を向上させることができる。
(3) 熱交換器に異常が発生した場合でも、熱媒Ｈｂが出湯管や外部熱源に流出するのを防止でき、給湯の清浄性を維持できるほか、熱媒の流出により外部熱源に対して影響を与えるのを防止できる。

〔他の実施の形態〕

以上説明した実施形態および実施例について変形例を以下に列挙する。
(1) 上記実施の形態では、熱媒Ｈｂである暖房水を貯める熱媒タンク６やタンク４４が大気開放型である場合を示したがこれに限らない。熱媒タンク６やタンク４４は、たとえば内部を密閉状態にするとともに、貯留している熱媒Ｈｂに作用する圧力を所定の値に維持管理してもよい。タンク内の圧力制御は、たとえば減圧手段などを利用してもよい。

(2) 熱源装置３０は、熱交換器の異常判断機能として、たとえばタイマー１０４の計時機能を利用し、熱媒タンク６内の温度変化や水位変化の傾向情報を組み合せて異常のレベルを判断するようにしてもよい。これにより、熱交換器に発生した異常が緊急性を要するものか否かを判断して、報知部１０６やリモコン装置に表示してもよく、または熱源装置３０の運転を強制的に停止させるようにしてもよい。

(3) 上記実施例２では、熱媒タンク６内の熱媒Ｈｂの水位と温度変化を組み合せて熱交換器の異常を判断する場合を示したがこれに限らない。熱交換器の異常判定では、たとえば熱媒Ｈｂの温度情報または水位情報のいずれか一方のみを利用して判断してもよい。

以上説明したように、本発明の技術の最も好ましい実施の形態等について説明した。本発明は、上記記載に限定されるものではない。特許請求の範囲に記載され、または発明を実施するための形態に開示された発明の要旨に基づき、当業者において様々な変形や変更が可能である。斯かる変形や変更が、本発明の範囲に含まれることは言うまでもない。

本発明の、熱源装置およびその制御方法では、外部熱源熱媒と給水とを直接熱交換させず、かつ熱源装置内で循環している熱媒側の水圧を給水圧よりも低くすることで、給湯用の熱交換器にシングルプレートを利用することができ、有用である。

２、３０ 熱源装置
４ 外部熱源
６ 熱媒タンク
８ 第１の熱交換部
１０ 第２の熱交換部
１２ 熱源供給回路
１４ 循環路
１６ ポンプ
１８ 浴槽
２２ 浴槽水熱交換部
２４ その他の負荷
２６ 制御部
３２−１ 熱源往き管
３２−２ 熱源戻り管
３４ 暖房水熱交換器
３６ 熱媒制御弁
３８、４０、４７、６２、６８、７０、７８、８４ 温度センサ
４４ タンク
４６−１ 供給管路
４６−２ バイパス管路
４６−３ 給湯加熱管路
４６−４ 高温暖房負荷管路
４６−５ 低温暖房負荷管路
４６−６ 熱媒戻り管路
４８ 与熱分配弁
５０ 混合弁
５２ 分配弁
５４ 給湯熱交換器
５６−１ 給水管
５６−２ 出湯管
５８ バイパス管
６０ ミキシング弁
６４ 水量センサ
６６ 水制御弁
７２ 注湯管
７４ 高温暖房端末
７６ 低温暖房端末
８０ 追焚循環路
８２ 浴槽水熱交換器
８６ 循環ポンプ
８８ 浴室リモコン装置
９０ 台所リモコン装置
９２ 水位センサ
９４ 給水圧データベース
９６ 必要熱量算出部
９８ 熱媒供給制御部
１００ プロセッサ
１０２ メモリ部
１０４ タイマー
１０６ 報知部
１０８ システム通信部
１１０ 入出力（Ｉ／Ｏ）部
１１２ 共通電極（ＣＯＭ）
１１４ 第１の電極
１１６ 第２の電極
１２０ タンク内水位監視機能部
１２２ タンク内温度監視機能部
１２４ 熱交換器異常判断機能部

Claims (11)

1. 熱媒と外部熱源の熱を熱交換させる第１の熱交換部と、
   前記熱媒を循環させる循環路と、
   前記循環路上に接続されており、前記熱媒を貯める熱媒タンクと、
   前記第１の熱交換部で加熱された前記熱媒と給水を熱交換する第２の熱交換部と、
   前記循環路内に前記熱媒を圧送するポンプと、
   給湯要求に応じて、前記第２の熱交換部に流れる給水の水圧よりも低い水圧で前記熱媒を前記循環路に流すように前記ポンプを制御する制御部と、
   を備えることを特徴とする熱源装置。
2. 前記第２の熱交換部は、前記熱媒と前記給水との間に伝熱させる単一のプレートを備えることを特徴とする請求項１に記載の熱源装置。
3. 前記循環路上に設置され、前記第１の熱交換部で加熱された高温の前記熱媒を取込み、前記第１の熱交換部を含む複数の経路に分配する分配手段と、
   を備え、前記制御部は、給湯要求に応じて前記分配手段の前記経路に対する分配比率を設定し、前記分配手段を制御することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の熱源装置。
4. さらに、前記第２の熱交換部に接続された給水管に流れる給水の流量を検出する流量センサと、
   前記給水管に流れる給水の温度を検出する水温センサと、
   を備え、
   前記制御部は、設定温度、給水の温度情報および流量情報により決まる給湯要求に応じて、前記第２の熱交換部に流す前記熱媒の流量を制御することを備えることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれかの請求項に記載の熱源装置。
5. さらに、前記熱媒タンク内の前記熱媒の水位を計測する水位検出手段を備え、
   前記制御部は、前記水位検出手段の検出情報の変化により前記熱媒の循環異常を判断して、異常状態の報知情報を出力することを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれかの請求項に記載の熱源装置。
6. さらに、前記熱媒タンクの前記熱媒を前記第１の熱交換器をバイパスして前記分配手段に流入させるバイパス管を備え、
   前記分配手段は、熱交換前の前記熱媒を負荷に流し、または熱交換前の前記負荷と熱交換後の前記熱媒とを混合して負荷に流すことを特徴とする請求項３に記載の熱源装置。
7. 前記熱媒タンクは内部が大気圧となっていることを特徴とする請求項１ないし請求項６のいずれかの請求項に記載の熱源装置。
8. 循環路上に接続された熱媒タンクに熱媒を貯める工程と、
   前記熱媒と外部熱源の熱を第１の熱交換部で熱交換させる工程と、
   前記第１の熱交換部で加熱された高温の前記熱媒と給水を第２の熱交換部で熱交換する工程と、
   給湯要求に応じて、前記第２の熱交換部に流れる給水の流水圧よりも低い流水圧で前記熱媒を前記循環路に流すようにポンプを制御する工程と、
   を含むことを特徴とする熱源装置の制御方法。
9. 前記第１の熱交換部で加熱された高温の前記熱媒を取込み、前記第１の熱交換部を含む複数の経路に分配手段で分配する工程と、
   給湯要求に応じて前記分配手段の前記経路に対する分配比率を設定し、前記分配手段を制御する工程と、
   を含むことを特徴とする請求項８に記載の熱源装置の制御方法。
10. さらに、前記第２の熱交換部に接続された給水管に流れる給水の流量を流量センサで検出する工程と、
    前記給水管に流れる給水の温度を水温センサで検出する工程と、
    設定温度、給水の温度情報および流量情報により決まる給湯要求に応じて、前記第２の熱交換部に流す前記熱媒の流量を制御する工程と、
    を含むことを特徴とする請求項８または請求項９に記載の熱源装置の制御方法。
11. さらに、前記熱媒タンク内の前記熱媒の水位を計測する工程と、
    前記水位検出情報の変化により前記熱媒の循環異常を判断する工程と、
    異常状態の報知情報を出力する工程と、
    を含むことを特徴とする請求項８ないし請求項１０のいずれかの請求項に記載の熱源装置の制御方法。
    
    

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