(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
湯水を貯留する貯湯槽と、湯水を加熱する加熱手段と、
放熱用端末を通流して循環する熱媒と湯水との熱交換により、湯水を放熱させる放熱部とを備えると共に、
前記貯湯槽の下部の湯水を、前記加熱手段を通流させた後に、前記貯湯槽の上部に戻す形態で湯水を循環させる加熱循環回路と、
前記貯湯槽の上部の湯水を、前記放熱部に通流させた後に、前記貯湯槽の下部に戻す形態で湯水を循環させる放熱循環回路とを備える貯湯式熱源装置であって、
前記加熱循環回路が前記貯湯槽の下層に対して加熱往き接続部を介して接続されていると共に、前記放熱循環回路が前記貯湯槽の下層に対して前記加熱往き接続部とは別の放熱戻り接続部を介して接続され、
前記貯湯槽の内部の下方にて、前記放熱戻り接続部から流入した放熱戻り湯水の上昇流を減衰させると共に当該放熱戻り湯水を前記加熱往き接続部へ導く誘導部を備え、
前記加熱循環回路及び前記放熱循環回路における湯水流量を制御する湯水循環状態制御手段を備え、
前記湯水循環状態制御手段が、前記加熱循環回路と前記放熱循環回路との両方に湯水を循環させて前記加熱手段による湯水の加熱と前記放熱部による湯水の放熱とを同時に行う加熱放熱運転時において、前記放熱戻り接続部から流入する放熱戻り湯水流量を、前記加熱往き接続部から流出する加熱循環流量以下に維持する成層貯湯維持流量制御を実行する貯湯式熱源装置。
【請求項２】
前記誘導部が、前記貯湯槽の内部の下方にて、前記放熱戻り接続部と前記加熱往き接続部とを上方から覆う板状体で構成されている請求項１に記載の貯湯式熱源装置。
【請求項３】
前記放熱戻り接続部が、前記貯湯槽の底部に対して上向き開口を有する状態で接続され、
前記貯湯タンクの内部の下方にて、上下方向において前記放熱戻り接続部の開口と前記誘導部との間に、当該放熱戻り接続部の開口からの上昇流を減衰させる邪魔板を備えている請求項１又は２に記載の貯湯式熱源装置。
【請求項４】
前記誘導部は、その下方に放熱戻り湯水を一時的に滞留させる滞留空間を形成する滞留空間形成部材から構成されており、
当該滞留空間形成部材は、前記滞留空間の下方を前記貯湯槽の内部へ開放する底部開放形状である請求項１に記載の貯湯式熱源装置。
【請求項５】
前記加熱循環回路での前記加熱手段への往き路である加熱往き路は、前記加熱往き接続部から前記貯湯槽の内部へ延設されており、
前記加熱往き路の湯水の流入端である加熱往き流入端が、前記滞留空間の上方側部位に設けられている請求項４に記載の貯湯式熱源装置。
【請求項６】
前記滞留空間形成部材には、前記滞留空間に滞留する空気を、前記滞留空間外の前記貯湯槽の内部へ放出可能な空気抜き孔が設けられている請求項４又は５に記載の貯湯式熱源装置。
【請求項７】
前記湯水循環状態制御手段が、前記成層貯湯維持流量制御において、前記放熱戻り接続部から流入する放熱戻り湯水流量を、前記加熱往き接続部から流出する加熱循環流量に対し、所定の余裕幅分少なく設定する請求項１〜６の何れか一項に記載の貯湯式熱源装置。
【請求項８】
前記放熱循環回路での前記放熱部への往き路である放熱往き路を通流する湯水を加熱する補助加熱手段と、
前記放熱循環回路において、前記貯湯槽をバイパスするバイパス路を備えると共に、前記バイパス路を通じて前記貯湯槽をバイパスする湯水流量を調整可能なバイパス流量調整手段を備え、
前記湯水循環状態制御手段が、前記成層貯湯維持流量制御において、前記補助加熱手段の上流側の前記放熱往き路の湯水の温度に基づいて前記バイパス流量調整手段及び前記補助加熱手段を制御する請求項１〜７の何れか一項に記載の貯湯式熱源装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、湯水を貯留する貯湯槽と、湯水を加熱する加熱手段と、放熱用端末を通流して循環する熱媒と湯水との熱交換により、湯水を放熱させる放熱部とを備えると共に、前記貯湯槽の下部の湯水を、前記加熱手段を通流させた後に、前記貯湯槽の上部に戻す形態で湯水を循環させる加熱循環回路と、前記貯湯槽の上部の湯水を、前記放熱部に通流させた後に、前記貯湯槽の下部に戻す形態で湯水を循環させる放熱循環回路とを備える貯湯式熱源装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の貯湯式熱源装置としては、加熱循環回路と放熱循環回路との両方に湯水を循環させて加熱循環回路での加熱手段による湯水の加熱と、放熱循環回路での放熱部による湯水の放熱とを同時に行う加熱放熱運転を実行可能に構成されているものが知られている（特許文献１を参照）。
特許文献１に開示の貯湯式熱源装置では、貯湯槽にて上層の高温の湯水から下層の低温の湯水までの間で温度成層を形成する成層貯湯状態を維持するために、放熱循環回路で放熱部からの戻り路である放熱戻り路が、加熱循環回路で加熱手段への往き路である加熱往き路に接続する回路として構成すると共に、放熱戻り路と加熱往き路との接続部に、切換弁を備える。そして、当該切換弁の開閉状態を、放熱戻り路の側を開状態、加熱往き路の加熱手段の側を開状態、及び加熱往き路の貯湯槽の側を閉状態とすることで、放熱戻り路からの戻り水が、貯湯槽の下部から貯湯槽内へ流入することを禁止し、そのすべてを、加熱往き路に導いて加熱手段の側へ供給する状態とする。
これにより、当該放熱戻り路からの中高温の放熱戻り湯水が、貯湯槽内に流入することを防止し、成層貯湯状態を維持している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１１−１４５０６７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記特許文献１に開示の貯湯式熱源装置では、加熱放熱運転を実行している時に、貯湯槽内にて、成層貯湯状態を維持すべく、放熱戻り路と加熱往き路との接続部に切換弁が必要となり、更に、切換弁の開閉状態を貯湯槽内の下層への湯水の通流を禁止する状態としているため、貯湯槽は、上方から加熱循環路を循環して昇温した湯水を受け入れることができず、貯留できない状態となっていた。
【０００５】
本発明は、上述の課題を鑑みてなされたものであり、その目的は、加熱放熱運転を実行しているときに、貯湯槽の成層貯湯状態を維持しながら、加熱循環回路を循環して加熱された湯水を、貯湯槽に受け入れて貯留できると共に、中高温の放熱戻り湯水を積極的に加熱循環回路に導くことで熱効率の向上可能な貯湯式熱源装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するための貯湯式熱源装置は、
湯水を貯留する貯湯槽と、湯水を加熱する加熱手段と、
放熱用端末を通流して循環する熱媒と湯水との熱交換により、湯水を放熱させる放熱部とを備えると共に、
前記貯湯槽の下部の湯水を、前記加熱手段を通流させた後に、前記貯湯槽の上部に戻す
形態で湯水を循環させる加熱循環回路と、
前記貯湯槽の上部の湯水を、前記放熱部に通流させた後に、前記貯湯槽の下部に戻す形態で湯水を循環させる放熱循環回路とを備える貯湯式熱源装置であって、その特徴構成は、
前記加熱循環回路が前記貯湯槽の下層に対して加熱往き接続部を介して接続されていると共に、前記放熱循環回路が前記貯湯槽の下層に対して前記加熱往き接続部とは別の放熱戻り接続部を介して接続され、
前記貯湯槽の内部の下方にて、前記放熱戻り接続部から流入した放熱戻り湯水の上昇流を減衰させると共に当該放熱戻り湯水を前記加熱往き接続部へ導く誘導部を備え、
前記加熱循環回路及び前記放熱循環回路における湯水流量を制御する湯水循環状態制御手段を備え、
前記湯水循環状態制御手段が、前記加熱循環回路と前記放熱循環回路との両方に湯水を循環させて前記加熱手段による湯水の加熱と前記放熱部による湯水の放熱とを同時に行う加熱放熱運転時において、前記放熱戻り接続部から流入する放熱戻り湯水流量を、前記加熱往き接続部から流出する加熱循環流量以下に維持する成層貯湯維持流量制御を実行する点にある。
【０００７】
上記特徴構成によれば、貯湯槽の下層に、放熱戻り湯水を戻す放熱戻り接続部と、加熱往き湯水を送り出す加熱往き接続部とを、個別に接続する構成において、貯湯槽の内部の下方に誘導部を設けることで、貯湯槽内において、放熱戻り湯水の上昇流を減衰できると共に、放熱戻り湯水の加熱往き接続部への流れを促すことができる。
これにより、貯湯槽の下層の比較的低温の湯水温度よりも高い中高温の湯水が、放熱戻り湯水として貯湯槽の下層に流入した場合でも、貯湯槽の内部において、上昇流が減衰された状態で、加熱往き接続部へ導かれるので、貯湯槽の内部での温度成層崩れを抑制できる。さらに、中高温の湯水を積極的に加熱循環回路に導いて加熱し昇温させて高温の湯水として利用できるので、中高温の湯水を貯湯槽の下層に流入させて利用できなくなる場合に比べて、熱効率を向上できる。
さらに、加熱循環回路と放熱循環回路との両方に湯水を循環させて加熱手段による湯水の加熱と放熱部による湯水の放熱とを同時に行う加熱放熱運転時において、湯水の循環状態によっては、貯湯槽の内部において、下方から上方へ向けた湯水の上昇流が生じる場合があり、当該上昇流は、成層貯湯崩れの原因になる。
上記特徴構成によれば、放熱戻り接続部から流入する放熱戻り湯水流量が、加熱往き接続部から流出する加熱循環流量以下に維持される。これにより、常に、貯湯槽において流入よりも流出が多くなるので、貯湯槽の内部にて、湯水の上昇流が生じることを抑制でき、成層貯湯崩れを防ぐことができる。
尚、上述の構成で、誘導部が設けられる貯湯槽の内部の下方とは、上下方向で貯湯槽の内部の中央部位より下方側の領域であり、具体的には、貯湯槽の底面から２〜２０ｃｍの領域であるとする。
尚、貯湯槽の内部の誘導部が設けられる位置の下限が、貯湯槽の底面から２ｃｍより下方の場合、貯湯槽への湯水の流入が阻害されすぎて、湯水の循環状態が悪くなる。一方、貯湯槽の内部の誘導部が設けられる位置の上限が、貯湯槽の底面から２０ｃｍより上方の場合、放熱戻り湯水の上昇流を、適切に加熱往き路へ導くことができなくなる。
上記特徴構成において、貯湯槽の下部とは、貯湯槽の下層に接続される加熱往き接続部、及び放熱戻り接続部を含む部位を示す。
また、貯湯槽の上部とは、貯湯槽の上層に接続される加熱戻り路、及び放熱往き路を含む部位を示す。
【０００８】
本発明の貯湯式熱源装置の更なる特徴構成は、
前記誘導部が、前記貯湯槽の内部の下方にて、前記放熱戻り接続部と前記加熱往き接続部とを上方から覆う板状体で構成されている点にある。
【０００９】
上記特徴構成によれば、貯湯槽の内部の下方にて、放熱戻り接続部と加熱往き接続部との双方を、上方から覆う板状体にて誘導部を構成することで、放熱戻り接続部から貯湯槽内に流入した放熱戻り湯水を、当該板状体に衝突させて上昇流を減衰させると共に、その板状体に沿わせて流動させて、加熱往き接続部まで導くことができる。
【００１０】
本発明の貯湯式熱源装置の更なる特徴構成は、
前記放熱戻り接続部が、前記貯湯槽の底部に対して上向き開口を有する状態で接続され、
前記貯湯タンクの内部の下方にて、上下方向において前記放熱戻り接続部の開口と前記誘導部との間に、当該放熱戻り接続部の開口からの上昇流を減衰させる邪魔板を備えている点にある。
【００１１】
上記特徴構成によれば、放熱戻り接続部の開口と誘導部との間に、誘導部とは別の邪魔板を設けているので、特に、放熱戻り接続部が、貯湯槽の底部に対して上向き開口を有して上昇流が強くなるような構成においても、その上昇流を邪魔板と誘導部との２段で減衰させて、温度成層崩れを一層良好に抑制できる。
【００１２】
本発明の貯湯式熱源装置の更なる特徴構成は、
前記誘導部は、その下方に放熱戻り湯水を一時的に滞留させる滞留空間を形成する滞留空間形成部材から構成されており、
当該滞留空間形成部材は、前記滞留空間の下方を前記貯湯槽の内部へ開放する底部開放形状である点にある。
【００１３】
上記特徴構成によれば、滞留空間には、中温、又は低温の放熱戻り湯水が流入されるが、滞留空間形成部材は、滞留空間の下方を貯湯槽の内部に開放する底部開放形状であるので、放熱戻り湯水のうち、温度の高い中温の湯水を優先して滞留空間に滞留させ、温度の低い低温の湯水は、下方から滞留空間の外部へ流出させることができる。
このように、滞留空間は、特に中温の放熱戻り湯水を一時的に滞留可能であるから、滞留させた放熱戻り湯水を、順次、加熱循環回路へ導くことができる。これにより、中温の放熱戻り湯水が、貯湯槽の内部へ拡散することを、より一層良好に抑制でき、貯湯槽の内部での温度成層崩れを防止できる。
また、中温の放熱戻り湯水を、加熱循環回路に循環させることで、低温の放熱戻り湯水を循環させる場合に比べ、放熱戻り湯水を高温にまで加熱するための熱量を低減できるから、熱効率を向上できる。
【００１４】
本発明の貯湯式熱源装置の更なる特徴構成は、
前記加熱循環回路での前記加熱手段への往き路である加熱往き路は、前記加熱往き接続部から前記貯湯槽の内部へ延設されており、
前記加熱往き路の湯水の流入端である加熱往き流入端が、前記滞留空間の上方側部位に配設されている点にある。
【００１５】
上記特徴構成によれば、加熱往き流入端が、滞留空間の内でその上方側部位に設けられているから、滞留空間に滞留する放熱戻り湯水のうち、上方側部位に滞留している温度の高いものから、順次、加熱往き路へ導くことができる。
【００１６】
本発明の貯湯式熱源装置の更なる特徴構成は、
前記滞留空間形成部材には、前記滞留空間に滞留する空気を、前記滞留空間の外部へ放出可能な空気抜き孔が設けられている点にある。
【００１７】
上記特徴構成によれば、放熱循環回路から滞留空間へ流入することがある空気（気泡）を、滞留空間から滞留空間の外部へ逃がすこができる。これにより、空気（気泡）が、加熱循環回路へ導かれることを防止できる。結果、加熱循環回路に加熱手段として燃料電池等を備えている場合に、空気（気泡）が、加熱循環回路を通流することにより、加熱手段としての燃料電池等の冷却が不十分となることを防止できる。
【００２０】
本発明の貯湯式熱源装置の更なる特徴構成は、
前記湯水循環状態制御手段が、前記成層貯湯維持流量制御において、前記放熱戻り接続部から流入する放熱戻り湯水流量を、前記加熱往き接続部から流出する加熱循環流量に対し、所定の余裕幅分少なく設定する点にある。
【００２１】
上記特徴構成によれば、成層貯湯維持流量制御において、貯湯槽において流入流量よりも流出流量を、所定の余裕幅分（例えば、０．１〜０．２ｌ／ｍｉｎ程度の流量）多くなる状態を維持できるので、貯湯槽の内部にて、湯水の上昇流が生じることを確実に抑制でき、成層貯湯崩れを防ぐことができる。
【００２２】
本発明の貯湯式熱源装置の更なる特徴構成は、
前記放熱循環回路での前記放熱部への往き路である放熱往き路を通流する湯水を加熱する補助加熱手段と、
前記放熱循環回路において、前記貯湯槽をバイパスするバイパス路を備えると共に、前記バイパス路を通じて前記貯湯槽をバイパスする湯水流量を調整可能なバイパス流量調整手段を備え、
前記湯水循環状態制御手段が、前記成層貯湯維持流量制御において、前記補助加熱手段の上流側の前記放熱往き路の湯水の温度に基づいて前記バイパス流量調整手段及び前記補助加熱手段を制御する点にある。
【００２３】
上記特徴構成によれば、補助加熱手段の上流側の放熱往き路の湯水の温度が、放熱部にて必要とされる湯水温度よりも高く、当該高温の湯水が貯湯槽の上部から放熱往き路に導かれる場合、貯湯槽をバイパスするバイパス路を通流する湯水の流量を増加させることで、放熱循環回路を循環する湯水の温度を低下させ、放熱部にて必要とされる温度に維持できる。
また、補助加熱手段の上流側の放熱往き路の湯水の温度が、放熱部にて必要とされる温度よりも低い場合、当該低温の湯水を、放熱往き路に設けられた補助加熱手段にて加熱して、放熱部にて必要とされる温度にまで昇温させることができる。尚、この構成であれば、加熱手段が湯水の加熱を行っていない場合でも、独立して放熱運転を実行できる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】貯湯式熱源装置の概略構成図
【図２】貯湯式熱源装置の別実施形態を示す概略構成図
【図３】加熱運転に係る制御フロー図
【図４】放熱運転に係る制御フロー図
【図５】加熱放熱運転に係る制御フロー図
【図６】貯湯槽の拡大図
【図７】シミュレーション結果を示す図
【発明を実施するための形態】
【００２５】
本発明の貯湯式熱源装置１００の特徴は、貯湯槽１４に貯留される湯水を加熱すると共に、熱を必要とする放熱用端末３０に湯水の熱を放熱する加熱放熱運転を行っているときに、貯湯槽１４の成層貯湯状態を維持しながら、加熱循環回路Ｃ１により貯湯槽１４内の上層へ高温の湯水を戻して蓄熱できると共に、貯湯槽１４の下部に導かれた中高温の放熱戻り湯水を、積極的に加熱循環回路Ｃ１に導いて、熱効率を向上させる点にある。
以下、そのための構成を、図１〜５に基づいて説明する。
【００２６】
貯湯式熱源装置１００は、湯水を貯留する貯湯槽１４と、当該貯湯槽１４に貯留される湯水を加熱するための加熱循環回路Ｃ１と、貯湯槽１４に貯留される湯水の熱を床暖房装置や浴室暖房装置等の放熱用端末３０へ放熱するための放熱循環回路Ｃ２とを備えている。
【００２７】
〔加熱循環回路に係る構成〕
加熱循環回路Ｃ１は、その加熱往き路Ｒ１が加熱往き接続部６０を介して貯湯槽１４の下層に接続されると共に、その加熱戻り路Ｒ２が貯湯槽１４の上層に接続されている。
加熱循環回路Ｃ１には、その上流側から順に、当該加熱循環回路Ｃ１に湯水を循環させる加熱循環ポンプ１２と、加熱循環回路Ｃ１を循環する湯水をその排熱にて加熱する熱電併給装置１１（加熱手段の一例）と、熱電併給装置１１の排熱にて加熱された湯水の温度を測定する第１温度センサＴ１とが設けられている。
尚、貯湯槽１４には、その上層に加熱循環回路Ｃ１の加熱戻り路Ｒ２から高温の湯水が供給されると共に、下方から加熱往き路Ｒ１へ低温の湯水が供給されることで、上層から下層に亘って、温度成層が形成される。これにより、成層貯湯状態が維持されることとなる。
【００２８】
〔放熱循環回路に係る構成〕
放熱循環回路Ｃ２は、その放熱往き路Ｒ３が、加熱戻り路Ｒ２とは別に貯湯槽１４の上層に接続されると共に、その放熱戻り路Ｒ４が、加熱往き接続部６０とは別の放熱戻り接続部６１にて貯湯槽１４の下層に接続されている。放熱戻り接続部６１の直前の放熱戻り路Ｒ４には、放熱戻り路Ｒ４と外部からの給水を供給する給水路Ｒ８との連通状態を切替可能な切換弁１３が設けられている。
放熱循環回路Ｃ２には、その上流側から順に、当該放熱循環回路Ｃ２に湯水を循環させる放熱循環ポンプ１６と、当該放熱循環回路Ｃ２を循環する湯水の温度を測定する第２温度センサＴ２と、バーナ燃焼装置１７ａにより湯水を加熱するバーナ加熱式熱交換器１７と、湯水と熱媒とを熱交換する放熱熱交換器１８（放熱部の一例）と、放熱循環回路Ｃ２の開閉状態を切り換える開閉弁１９とを備えて構成されている。
尚、上記熱媒は、放熱熱交換器１８と放熱用端末３０との間に配設される熱媒循環回路Ｃ３を循環するものであり、放熱熱交換器１８にて湯水の熱を回収すると共に、回収した熱を放熱用端末３０にて放熱する。熱媒循環回路Ｃ３には、熱媒を循環する熱媒循環ポンプ３２と、熱媒を貯留自在な大気開放型の熱媒タンク３１とが設けられている。
以上の構成により、放熱循環回路Ｃ２を通流する湯水の温度、即ち、第２温度センサＴ２にて測定される温度が、放熱熱交換器１８にて必要とされる設定温度よりも低い場合、バーナ燃焼装置１７ａを働かせてバーナ加熱式熱交換器１７にて、湯水を設定温度にまで昇温させる。
尚、放熱循環回路Ｃ２でバーナ加熱式熱交換器１７の下流側には、バーナ加熱式熱交換器１７にて昇温された湯水の温度を測定する第３温度センサＴ３が設けられており、制御装置２０は、第３温度センサＴ３の温度が設定温度となるように、バーナ燃焼装置１７ａの燃焼状態を制御する。
【００２９】
一方、放熱循環回路Ｃ２には、貯湯槽１４をバイパスする第１バイパス路Ｒ５（バイパス路の一例）が設けられており、当該第１バイパス路Ｒ５と放熱循環回路Ｃ２の放熱往き路Ｒ３との接続部位には、三方弁１５が設けられている。当該三方弁１５の開度状態を制御して、第１バイパス路Ｒ５を循環する湯水流量Ｌ３を増加させることで、貯湯槽１４の側を通流する湯水の流量を減少させて、放熱熱交換器１８に導かれる湯水の温度を低下させることができる。
これにより、放熱循環回路Ｃ２を通流する湯水の温度、即ち、第２温度センサＴ２にて測定される温度が、放熱熱交換器１８にて必要される設定温度よりも高い場合、上記第１バイパス路Ｒ５を通流する流量Ｌ３を増加させるように、三方弁１５の開度状態を制御して、湯水を設定温度にまで降温させる。
【００３０】
〔給湯に係る構成〕
放熱循環回路Ｃ２を循環する湯水の一部は、バーナ加熱式熱交換器１７を通流する非バイパス状態と、バーナ加熱式熱交換器１７をバイパスするバイパス状態とを切り換える形態で、給湯利用箇所４３へ供給可能に構成されている。
【００３１】
説明を加えると、非バイパス状態を実現すべく、放熱循環回路Ｃ２には、バーナ加熱式熱交換器１７と放熱熱交換器１８との間において、放熱循環回路Ｃ２を通流する湯水の一部を給湯利用箇所４３へ導く給湯路Ｒ９が接続されており、当該給湯路Ｒ９には、給湯用として導かれる湯水の流量を調整可能な流量調整弁４１が設けられている。
非バイパス状態にあっては、バーナ加熱式熱交換器１７を通流した湯水が、給湯路Ｒ９を介して給湯利用箇所４３へ導かれる。
【００３２】
一方、バイパス状態を実現すべく、放熱循環回路Ｃ２には、放熱循環回路Ｃ２を通流する湯水の一部を、上記バーナ加熱式熱交換器１７をバイパスする状態で、給湯路Ｒ９へ導く第２バイパス路Ｒ６が設けられている。
バイパス状態にあっては、第２バイパス路Ｒ６を通流することで、バーナ加熱式熱交換器１７をバイパスした湯水が、給湯路Ｒ９を介して給湯利用箇所４３へ導かれる。
【００３３】
以上の構成により、貯湯槽１４内の上層の湯水の温度、即ち、第５温度センサＴ５にて測定される湯水の温度が、給湯利用箇所４３にて必要とされる給湯設定温度未満の場合、非バイパス状態にて湯水を供給することで、バーナ加熱式熱交換器１７にて湯水を加熱し昇温させた状態で、湯水を給湯利用箇所４３へ供給することができる。
一方、貯湯槽１４内の上層の湯水の温度、即ち、第５温度センサＴ５にて測定される湯水の温度が、給湯利用箇所４３にて必要とされる給湯設定温度以上の場合、バイパス状態にて湯水を供給して、バーナ加熱式熱交換器１７による不要な加熱をしない状態で、湯水を給湯利用箇所４３へ供給する。
尚、給湯利用箇所４３に導かれる湯水の温度が、給湯利用箇所４３にて必要とされる給湯設定温度より高い場合には、図示しない給水路から湯水が混合されることで、給湯設定温度に調整された湯水が、給湯利用箇所４３から供給されることとなる。
【００３４】
〔誘導部に係る構成〕
貯湯槽１４には、図１に示すように、その内部の下方にて、放熱戻り接続部６１と加熱往き接続部６０との双方を、上方から覆う板状体からなる誘導板６２（誘導部の一例）が設けられている。
ここで、貯湯槽１４の内部の下方とは、貯湯槽１４の上下方向でその中央部位より下方側であり、好ましくは、貯湯槽１４の底部１４ａから２〜２０ｃｍまでの領域を指すものとする。
誘導板６２は、図示は省略するが、その平面視において、放熱戻り接続部６１の開口と加熱往き接続部６０の開口との双方に重なる状態で設けられている。これにより、誘導板６２は、放熱戻り接続部６１の開口から貯湯槽１４に流入した放熱戻り湯水の上昇流を減衰させ、その放熱戻り湯水を加熱往き接続部６０の側へ導く誘導部として働く。
当該誘導板６２は、その上下方向で、貯湯槽１４内の湯水が、行き来可能な状態で設けられている。具体的には、誘導板６２は、図１に示すように、貯湯槽１４の側面との間に間隙６４を設ける状態で備えられている。
また、誘導板６２は、図２に示すように、貯湯槽１４の上下方向に沿う断面視で、その下面が上方に引退する円弧形状であることが好ましい。これにより、放熱戻り接続部６１から貯湯槽１４に流入する放熱戻り湯水は、誘導板６２の下面に沿う状態で、より良好に加熱往き接続部６０へ導かれることとなる。
【００３５】
また、図１、２に示すように、放熱戻り接続部６１が貯湯槽１４の底部１４ａに対して上向き開口を有する状態で接続されている場合、放熱戻り接続部６１から貯湯槽１４への放熱戻り水や給水の上方側への勢いが強くなり、貯湯槽１４内での成層貯湯が崩れ易くなる。
そこで、本発明にあっては、放熱戻り接続部６１が貯湯槽１４の底部１４ａに対して設けられる上向き開口と誘導板６２との間に、放熱戻り湯水等の上昇流を減衰させる邪魔板６３を設けている。
これにより、放熱戻り湯水等の上昇流を良好に減衰させて、成層貯湯崩れを抑制している。
【００３６】
本発明の貯湯式熱源装置１００は、加熱放熱運転時において、放熱戻り接続部６１から貯湯槽１４に導かれる中高温の放熱戻り湯水が、貯湯槽１４の成層貯湯を崩すことなく、加熱往き接続部６０へ導かれるように、湯水循環状態を制御するように構成されている。以下、その点について、説明を加える。
【００３７】
制御装置２０は、加熱放熱運転時において、放熱戻り接続部６１から流入する放熱戻り湯水流量Ｌ２を、加熱往き接続部６０から流出する加熱循環流量Ｌ１以下に維持する成層貯湯維持流量制御を実行する。これにより、中高温の放熱戻り湯水が、貯湯槽１４の内部にて上昇流を形成することを防止して、貯湯槽１４にて成層貯湯状態を維持できる。
ここで、制御装置２０は、貯湯槽１４での温度成層崩れをより良好に抑制するためには、放熱戻り接続部６１から流入する放熱戻り湯水流量Ｌ２よりも、加熱往き接続部６０から流出する加熱循環流量Ｌ１を、所定の余裕幅分（例えば、０．１〜０．２ｌ／ｍｉｎ程度）小さく設定する。
ここで、所定の余裕幅分は、０．１ｌ／ｍｉｎ未満となると、貯湯槽１４内における上昇流を適切に抑制できなくなり、０．２ｌ／ｍｉｎ以上となると、加熱循環回路Ｃ１の湯水循環量に対して、放熱循環回路Ｃ２の湯水循環量が少なくなり、余計な貯湯が増えてしまうこととなる。
【００３８】
制御装置２０は、上述の成層貯湯維持流量制御を実現すべく、以下に示す加熱運転、放熱運転、及び加熱放熱運転を、並列に実行する。尚、ここで、並列に実行するとは、３つの運転のすべてを実行状態にすることであり、加熱運転及び放熱運転を実行しながら、加熱放熱運転を実行することを意味する。
【００３９】
〔加熱運転〕
図３に示すように、制御装置２０は、外部からの加熱運転の開始指令により、加熱運転開始処理を実行する（♯１１）。
制御装置２０は、加熱循環ポンプ１２を最小流量で運転する（♯１２）。
その後、制御装置２０は、加熱循環回路Ｃ１を循環する湯水を加熱するべく、熱電併給装置１１を働かせると共に、熱電併給装置１１にて昇温された湯水の温度、即ち、第１温度センサＴ１の湯水の温度が貯湯温度になるように、加熱循環ポンプ１２の回転数を制御して、加熱循環流量Ｌ１を調整する（♯１３）。
制御装置２０は、加熱運転の終了指令があるまで、♯１３のステップを繰り返し実行する（♯１４）。
一方、加熱運転の終了指令があった場合、制御装置２０は、加熱運転を終了すべく、加熱循環ポンプ１２等を停止させる加熱運転終了処理を実行する（♯１５）。
【００４０】
〔放熱運転〕
図４に示すように、制御装置２０は、外部からの放熱運転の開始指令により、放熱運転開始処理を実行する（♯２１）。即ち、三方弁１５の開度状態を、湯水が第１バイパス路Ｒ５に導かれると共に貯湯槽１４の側には導かれない状態とし、放熱循環回路Ｃ２に設けられる開閉弁１９を開放状態とする。
制御装置２０は、放熱循環ポンプ１６を所定流量で運転する（♯２２）。
その後、制御装置２０は、バーナ加熱式熱交換器１７（補助加熱手段の一例）を通過した湯水の温度、即ち、第３温度センサＴ３にて測定される温度が、設定温度となるように、バーナ燃焼装置１７ａを働かせる（♯２３）。
制御装置２０は、放熱運転の終了指令があるまで、♯２３のステップを繰り返し実行する（♯２４）。
一方、放熱運転の終了指令があった場合、制御装置２０は、放熱運転を終了すべく、放熱循環ポンプ１６等を停止させる放熱運転終了処理を実行する（♯２５）。
【００４１】
制御装置２０は、以上の加熱運転及び放熱運転を実行しながら、以下の加熱放熱運転を実行する。
〔加熱放熱運転〕
図５に示すように、制御装置２０は、外部からの加熱放熱運転の開始指令により、加熱放熱運転開始処理を実行する（♯３１）。即ち、切換弁１３を給水−両側とすることにより、三方とも開放状態とする。
このとき、制御装置２０は、三方弁１５の開度状態を、湯水が第１バイパス路Ｒ５に導かれると共に貯湯槽１４の側には導かれない状態にしている。また、放熱循環回路Ｃ２の通流状態を制御する開閉弁１９を、開放状態にしている。
【００４２】
制御装置２０（加熱循環流量推定手段２０ａ）は、加熱循環ポンプ１２の回転数に基づいて、加熱循環回路Ｃ１を循環する湯水流量Ｌ１、即ち、貯湯槽１４から加熱往き路Ｒ１へ導かれる加熱循環流量Ｌ１を推定する（♯３２）。
尚、加熱循環ポンプ１２の回転数は、当該加熱循環ポンプ１２への印加電圧及び印加周波数から推定することができる。
【００４３】
さらに、制御装置２０（放熱戻り流量推定手段２０ｂ）は、バーナ加熱式熱交換器１７を通流する湯水の流量を測定する第１流量センサＦ１の測定結果と、三方弁１５の開度比率から、放熱戻り路Ｒ４から貯湯槽１４へ導かれる放熱戻り湯水流量Ｌ２を推定する（♯３３）。
即ち、制御装置２０は、三方弁１５の貯湯槽１４側の開度と、第１バイパス路Ｒ５側との開度の比率から、放熱循環回路Ｃ２の放熱熱交換器１８を通流する湯水流量（第１流量センサＦ１にて測定される湯水流量）のうち、放熱戻り路Ｒ４を通流する放熱戻り湯水流量Ｌ２を推定する。
【００４４】
制御装置２０は、推定された放熱戻り湯水流量Ｌ２が加熱循環流量Ｌ１以下、且つ、放熱往き湯水の温度が設定温度以下（第２温度センサＴ２にて測定される温度が設定温度以下）の場合、三方弁１５を、貯湯槽１４側へ少し開く（♯３４、３５）。
このとき、放熱戻り湯水流量Ｌ２が加熱循環流量Ｌ１以下であるので、三方弁１５を貯湯槽１４側へ少し開いても、貯湯槽１４の側へ導かれる放熱戻り湯水は、貯湯槽１４の内部にて上昇流を形成することなく、加熱往き路Ｒ１に導かれることとなる。一方、放熱往き路Ｒ３には、加熱循環回路Ｃ１を循環して昇温した湯水が導かれることととなり、熱効率が向上する。
【００４５】
一方、制御装置２０は、放熱戻り湯水流量Ｌ２が加熱循環流量Ｌ１より大きい、又は、加熱往き湯水の温度が設定温度より高い（第２温度センサＴ２にて測定される温度が設定温度より高い）場合、三方弁１５を、第１バイパス路Ｒ５側へ少し開く（♯３６）。
これにより、貯湯槽１４の内部の上昇流の流量を低減できると共に、放熱循環回路Ｃ２を循環する湯水の温度が、放熱熱交換器１８にて必要とされる温度に維持される。
【００４６】
制御装置２０は、加熱放熱運転の終了指令があるまで、♯３２〜♯３６のステップを繰り返し実行する（♯３７）。
一方、加熱放熱運転の終了指令があった場合、制御装置２０は、加熱放熱運転を終了すべく、切換弁１３を給水−貯湯槽１４側に、三方弁１５を、第１バイパス路Ｒ５側にする（♯３８）。
【００４７】
以上のごとく、制御装置２０、加熱循環ポンプ１２、放熱循環ポンプ１６、三方弁１５、第１温度センサＴ１、第２温度センサＴ２、第３温度センサＴ３、及び第１流量センサＦ１が、加熱放熱運転時において成層貯湯維持流量制御を実行する湯水循環状態制御手段として働く。
【００４８】
〔別実施形態〕
（１）
上記実施形態では、加熱手段の一例として、熱電併給装置１１を挙げて説明した。当該熱電併給装置１１は、例えば、ガスエンジン発電機や燃料電池等、電力と共に熱を発生するものであれば、どのようなものでも含む。
また、加熱手段としては、熱電併給装置１１に限らず、ヒートポンプや太陽熱回収パネル等を採用することもできる。
【００４９】
（２）
上記実施形態では、誘導部の一例として、放熱戻り接続部６１と加熱往き接続部６０との双方を上方から覆う、一枚の板状体からなる誘導板６２を挙げて説明したが、放熱戻り接続部６１と加熱往き接続部６０との各々を別々に上方から覆う、二枚の板状体からなる誘導板等を採用することもできる。
【００５０】
（３）
上記実施形態では、放熱循環回路Ｃ２の放熱往き路Ｒ３は、貯湯槽１４の上層に直接接続される構成を示したが、放熱循環回路Ｃ２の放熱往き路Ｒ３は、加熱戻り路Ｒ２に接続されるように構成しても良い。
当該構成によれば、加熱循環回路Ｃ１を循環する加熱循環流量Ｌ１と放熱循環回路Ｃ２を循環する湯水流量Ｌ２とを等しくして、加熱循環回路Ｃ１の加熱手段にて加熱された湯水を、貯湯槽１４に貯湯することなく、放熱循環回路Ｃ２に直接循環する湯水循環状態を実現できる。
このような湯水循環状態において、加熱手段としてヒートポンプを採用する場合、床暖房装置等の放熱用端末３０の負荷（例えば、熱媒の送り温度：４０℃）に合わせる状態で、ヒートポンプを運転できる。この場合、ヒートポンプにて加熱する湯水の温度を、貯湯槽１４に貯留する目標湯水温度（６０〜７５℃）まで昇温させる必要がないため、昇温させる場合に比べて、高いＣＯＰで運転することができる。
【００５１】
（４）
上記特徴構成では、加熱循環流量Ｌ１は、制御装置２０（加熱循環流量推定手段２０ａ）が加熱循環ポンプ１２への印加電圧や印加周波数に基づいて推定したが、加熱循環回路Ｃ１に直接流量センサを設けて測定するように構成しても構わない。
【００５２】
（５）
上記特徴構成では、放熱戻り湯水流量Ｌ２は、制御装置２０（放熱戻り流量推定手段２０ｂ）が、バーナ加熱式熱交換器１７を通流する湯水の流量を測定する第１流量センサＦ１の測定結果と、三方弁１５の開度比率に基づいて推定したが、放熱戻り路Ｒ４に直接流量センサを設けて測定するように構成しても構わない。
【００５３】
（６）
上記特徴構成では、制御装置２０が１つで加熱運転、放熱運転、加熱放熱運転を行なう集中制御の形態となっているが、お互いの運転状況を通信する機能を備えて各運転を行なう制御装置を個別に備えた分散制御の形態でも構わない。
【００５４】
（７）
上記実施形態では、放熱部の構成の一例として、床暖房装置や浴室暖房装置等の放熱用端末３０と放熱熱交換器１８との間に配設された熱媒循環回路Ｃ３を挙げて説明したが、浴槽の追焚循環回路等を採用することもできる。
【００５５】
（８）
本願の更なる別実施形態を、図６に基づいて説明する。図６は、貯湯槽１４の下部を含む一部の拡大図である。
当該別実施形態にあっては、誘導部６２を、放熱戻り湯水による成層貯湯崩れをより効果的に防止すべく、その下方に放熱戻り湯水を一時的に滞留させる滞留空間Ｓ１を形成する滞留空間形成部材６２（６２ａ、６２ｂ）により構成し、当該滞留空間形成部材６２（６２ａ、６２ｂ）は、滞留空間Ｓ１の下方を、貯湯槽１４の内部へ開放する底部開放形状を有する。つまり、滞留空間Ｓは、その下方にて、滞留空間Ｓの外部の貯湯槽１４の内部と繋がっており、そこを通して、湯水の通流が可能となっている。
留空間形成部材６２（６２ａ、６２ｂ）は、貯湯槽１４の内部にて、水平方向に広がる水平隔壁部位６２ａと、当該水平隔壁部位６２ａの外周縁から下方へ延びる側方隔壁部位６２ｂとから構成されており、水平隔壁部位６２ａと側方隔壁部位６２ｂとにより外囲される空間が、滞留空間Ｓ１となる。
【００５６】
滞留空間Ｓには、放熱戻り路Ｒ４から空気（気泡）が流入することがある。そこで、滞留空間形成部材６２（６２ａ、６２ｂ）の水平隔壁部位６２ａには、当該空気（気泡）を、滞留空間Ｓの外部へ送り出す空気抜き孔７０が設けられている。当該空気抜き孔７０の口径は、空気（気泡）を滞留空間Ｓへ送り出し可能な口径であれば良く、０．５ｍｍ〜５ｍｍ程度であることが好ましい。
尚、空気抜き孔７０は、滞留空間Ｓから空気（気泡）を抜くことができれば良いので、側方隔壁部材６２ｂに設けることもできる。
【００５７】
加熱循環回路Ｃ１での熱電併給装置１１（加熱手段の一例）への往き路である加熱往き路Ｒ１は、加熱往き接続部６０から貯湯槽１４の内部へ延設されており、加熱往き路Ｒ１の湯水の流入端である加熱往き流入端Ｒ１ａが、滞留空間Ｓ１の上方側部位、即ち、滞留空間Ｓ１で水平隔壁部位６２ａの近傍位置に配置されている。これにより、滞留空間Ｓ１に滞留される放熱戻り湯水のうち、温度の高いものから、順次、加熱往き路Ｒ１へ導くことができる。
一方、放熱循環回路Ｃ２での放熱熱交換器１８（放熱部の一例）からの戻り路である放熱戻り路Ｒ４は、放熱戻り接続部６１から貯湯槽１４の内部へ延設されており、放熱戻り路Ｒ４の湯水の流出端である放熱戻り流出端Ｒ４ａは、滞留空間Ｓ１の内部に配設されている。
尚、当該放熱戻り流出端Ｒ４ａは、水平方向で、滞留空間Ｓ１の下方に位置されていれば、滞留空間Ｓ１の外部に配設されていても良い。
【００５８】
次に、当該別実施形態の構成において、加熱放熱運転の実行により、放熱戻り路６１から貯湯槽１４の内部へ、中温の放熱戻り湯水が還流する場合における貯湯槽１４の下層の温度状態を示すシミュレーション結果を、図７に基づいて説明する。
図７は、中温の放熱戻り湯水の流入開始から１分後のシミュレーション結果である。
当該シミュレーション結果から、中温程度の放熱戻り湯水が、滞留空間Ｓに適切に滞留されて、貯湯槽１４の内部へ拡散することが防止され、成層貯湯崩れを防止できていることがわかる。尚、図７では、温度スケールの刻みに従って、その温度分布がモザイク状に示されているが、実際には連続的な温度分布を示す。
【産業上の利用可能性】
【００５９】
本発明の貯湯式熱源装置は、加熱放熱運転を実行しているときに、貯湯槽の成層貯湯状態を維持しながら、加熱循環回路を循環して加熱された湯水を、貯湯槽に受け入れて貯留できると共に、中高温の放熱戻り湯水を積極的に加熱循環回路に導くことで熱効率の向上可能な貯湯式熱源装置として、有効に利用可能である。
【符号の説明】
【００６０】
１１      ：熱電併給装置
１３      ：切換弁
１４      ：貯湯槽
１５      ：三方弁
１７      ：バーナ加熱式熱交換器
１７ａ    ：バーナ燃焼装置
１８      ：放熱熱交換器
２０      ：制御装置
３０      ：放熱用端末
６０      ：加熱往き接続部
６１      ：放熱戻り接続部
６２      ：誘導板
６３      ：邪魔板
７０      ：空気抜き孔
Ｃ１      ：加熱循環回路
Ｃ２      ：放熱循環回路
Ｒ１      ：加熱往き路
Ｒ１ａ    ：加熱往き流出端
Ｒ２      ：加熱戻り路
Ｒ３      ：放熱往き路
Ｒ４      ：放熱戻り路
Ｒ４ａ    ：放熱戻り流入端
Ｒ５      ：第１バイパス路
１００    ：貯湯式熱源装置
【図１】
0006041570.tif 000002
【図２】
0006041570.tif 000003
【図３】
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【図４】
0006041570.tif 000005
【図５】
0006041570.tif 000006
【図６】
0006041570.tif 000007
【図７】
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