(57)【要約】【課題】燃料電池の排熱を貯湯槽に貯湯して給湯する熱源装置における燃料電池の発電時間を長くする。【解決手段】燃料電池１の排熱により形成される湯を貯湯槽２に貯湯し、貯湯槽出湯温検出手段１１を備えた湯の通路９を通して導出する。湯の通路９の下流側には給湯バーナ６１を備えた給湯器１６を接続する。前回の給湯終了時から予め定められる設定待機時間が経過した後の再給湯開始時に、湯の通路９を通して貯湯槽２内の湯を予め定められる設定パージ時間だけ導出した後の貯湯槽出湯温検出手段１１の検出温度が予め定められる貯湯槽湯切れ判断温度より高い時（ドット部分のような高温湯の導出時）には、貯湯槽２側から給湯器１６に給湯設定温度の湯を送水できなくなる湯切れ状態にはなっていないと判断し、貯湯槽出湯温検出手段１１の検出温度が前記貯湯槽湯切れ判断温度以下の時には貯湯槽２が前記湯切れ状態になったと判断する。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料電池の排熱により形成される湯を貯湯する貯湯槽と、該貯湯槽から導出される湯の通路とを有し、該湯の通路の下流側には給湯バーナを備えた補助熱源装置の給湯熱交換器が接続されて、該給湯熱交換器に導入される湯水を前記給湯バーナによって加熱する機能を有し、前記湯の通路には前記貯湯槽から導出される湯の温度を検出する貯湯槽出湯温検出手段が設けられており、前回の給湯終了時から予め定められる設定待機時間が経過した後の再給湯開始時に前記貯湯槽から前記湯の通路を通して前記貯湯槽内の湯を予め定められる設定パージ時間だけ導出した後の前記貯湯槽出湯温検出手段の検出温度が予め定められる貯湯槽湯切れ判断温度より高い時には前記貯湯槽側から前記補助熱源装置側に前記給湯設定温度の湯を送水できなくなる湯切れ状態にはなっていないと判断し、前記貯湯槽出湯温検出手段の検出温度が前記貯湯槽湯切れ判断温度以下の時には前記貯湯槽が前記湯切れ状態になったと判断する貯湯槽湯切れ判断手段が設けられていることを特徴とする熱源装置。
【請求項２】
設定パージ時間は湯の通路における貯湯槽と貯湯槽出湯温検出手段との間の容量を湯水が流れる時間とすることを特徴とする請求項１記載の熱源装置。
【請求項３】
補助熱源装置には給湯バーナの燃焼制御を行う燃焼制御手段が設けられ、該燃焼制御手段は貯湯槽湯切れ判断手段により貯湯槽が湯切れ状態になったと判断されたときに前記給湯バーナの燃焼を開始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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、主熱源と補助熱源装置とを備えた熱源装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
主熱源としての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４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。
【０００３】
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、例えば燃料電池１内の熱回収用通路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。
【０００４】
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４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。
【０００５】
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、貯湯槽２から導出される湯の温度を検出する貯湯槽出湯温検出手段としての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例えば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。湯の通路９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８１を備えた圧力逃がし用の通路８０が接続されている。
【０００６】
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４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。
【０００７】
合流部１０には通路１８が連通し、通路１８には混合サーミスタ２８（２８ａ，２８ｂ）が設けられている。タンクユニット４は、例えばリモコン装置等を用いて設定される給湯設定温度の湯を、湯の通路９と通路１８を通して出湯する機能を有している。通路１８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、図４の矢印Ｂに示されるように貯湯槽２から湯の通路９と通路１８を通して送水される（タンクユニット４から送水される）湯は、同図の矢印Ｂ”に示されるように、湯水導入通路１５を介して給湯器１６の給湯回路６２に導入される。
【０００８】
給湯器１６の給湯回路６２は、給湯バーナ６１の燃焼熱により加熱される給湯熱交換器１７を備えており、同図において、給湯熱交換器１７は、給湯バーナ６１の燃焼ガスの顕熱を吸収するメインの熱交換器１７ａと、該メインの熱交換器１７ａの上流側（湯の流れの上流側）に設けられて給湯バーナ６１の燃焼ガスの潜熱を回収する潜熱回収用熱交換器１７ｂとを有する。このように潜熱回収用熱交換器１７ｂを設ける構成とすると、熱効率の高い給湯器１６を形成できるために好ましい。
【０００９】
また、同図には図示されていないが、例えば給湯バーナ６１をガスバーナにより形成する場合、給湯バーナ６１に燃料ガスを供給するガス供給通路が設けられ、ガス供給通路にはガス供給通路を通しての給湯バーナ６１への供給の有無を制御するガス開閉弁（ガス電磁弁）とその供給量を調節するためのガス比例弁とが設けられる。また、その他にも給湯バーナ６１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給湯熱交換器１７の加熱制御が行われる。
【００１０】
給湯回路６２の入口側の通路には、流量検出手段４２が設けられており、給湯熱交換器１７の出側の通路には、給湯熱交換器１７の出側の温度（出側の通路を通る湯温）を検出する給湯熱交出側温度検出手段６７が設けられ、さらに、その下流側には、給湯回路６２を通して給湯される湯の温度（給湯温度）を検出する給湯温度検出手段７６が設けられている。給湯回路６２の出側には給湯通路１９が設けられており、流量検出手段４２は、給湯通路１９を通して給湯される給湯流量を検出する。
【００１１】
また、給湯回路６２には、給湯回路６２に導入される湯水を給湯熱交換器１７に通さずに通路１８側に導出するためのバイパス通路６８が設けられている。バイパス通路６８の容量は給湯熱交換器１７の容量に比べると格段に小さく、一例としてあげると、給湯熱交換器１７のメインの熱交換器１７ａの容量が０．６リットル、潜熱回収用熱交換器１７ｂの容量が０．７リットルに対し、バイパス通路６８の容量は０．０６リットル程度である。なお、図４は、模式的なシステム図であり、メインの熱交換器１７ａと潜熱回収用熱交換器１７ｂとバイパス通路６８の大きさは、それぞれの容量と対応してはいない。
【００１２】
バイパス通路６８には例えばステッピングモータを備えたバイパスサーボ６９が設けられており、バイパスサーボ６９の制御によって、給湯回路６２に導入される湯水の給湯熱交換器１７側への流通割合とバイパス通路６８側への流通割合とが予め定められる割合変化範囲内で制御される構成と成している。
【００１３】
熱源装置は、湯の通路９側から給湯器１６の給湯回路６２に導入される湯を給湯熱交換器１７で加熱（追い加熱）して給湯する追い加熱給湯機能と、湯の通路９から給湯回路６２に導入される湯を非加熱のまま給湯回路６２を通して給湯先に給湯する非追い加熱給湯機能とを有している。給湯器１６は、非追い加熱給湯機能の動作時には、給湯回路６２に導入された湯を主にバイパス通路６８に通して給湯する（このようにバイパスサーボ６９を制御する）。
【００１４】
給湯器１６の給湯回路６２を通った湯は、前記追い加熱給湯機能により加熱されながら給湯回路６２を通った湯も前記非追い加熱給湯機能により非加熱のまま給湯回路６２を通った湯も、給湯通路１９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（シャワーの操作レバー等も含む）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、必要に応じて給水通路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。
【００１５】
また、図示されていないが、給湯器１６には例えば風呂の追い焚き用の回路が設けられ、この回路を利用して浴槽への湯張りや浴槽湯水の追い焚きが可能と成している。
【００１６】
なお、図４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５０，５１は逆止弁、５２〜５７はバルブ、５８は低温感知サーミスタ、５９，６０はフィルタ、８２はオーバーフロー通路、８３は排水電磁弁、８４は排水通路をそれぞれ示している。
【００１７】
図４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。
【００１８】
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（貯湯槽２から出湯される湯）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４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４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例えば給湯設定温度と同程度に設定される混合設定温度になるようにする。
【００１９】
なお、貯湯槽２内に貯湯されている湯水には、例えば図５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の発電時に生じる排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。
【００２０】
例えば図５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。
【００２１】
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、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。
【００２２】
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４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（前記非加熱給湯機能の動作によって）、通路１８と給湯通路１９を通して給湯先に給湯される。
【００２３】
一方、給湯途中に、貯湯槽内湯水温検出手段５ａの検出温度が前記閾値以下となり、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くなった場合には、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徐々に下げ、その混合湯水を給湯器１６の前記追い加熱給湯機能の動作によって給湯熱交換器１７により加熱することにより給湯設定温度の湯を作り出し、給湯先に給湯することが行われる。
【００２４】
また、前回の給湯終了時から予め定められる時間が経過した後の再給湯開始時（コールドスタート時）には、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場合には給湯器１６の給湯バーナ６１を燃焼させて、この給湯バーナ燃焼により給湯設定温度の湯を形成し、給湯先に供給することが行われる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００２５】
【特許文献１】特許第３７２８２６５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２６】
ところで、図４に示されている熱源装置において、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の上端に設けられているわけではなく、湯が貯湯槽２の上端まで満たされた場合よりも例えば２０リットル少ない湯量の湯の湯面位置に設けられているので、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っても、貯湯槽内湯水温検出手段５ａよりも上側の位置に前記閾値より高い温度の湯が貯湯されている場合がある（図２のドット部分、参照）。
【００２７】
しかしながら、前記の如く、コールドスタート時に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場合には給湯器１６の給湯バーナ６１を燃焼させるようにしており、その際には、貯湯槽２側から湯の通路９を通して合流部１０側に流す湯の流量をゼロにしたり少なめにしたりして、給湯通路８ｂ側から合流部１０側に流す水の割合を多くして給湯器１６側に送ることが行われる。そのため、貯湯槽内湯水温検出手段５ａより上側に貯湯されていた湯を使い切れずに貯湯槽２内に残してしまうことになり、貯湯槽２と熱的に接続されている燃料電池１の発電時間を長くすることができないといった問題があった。
【００２８】
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、貯湯槽内の高温の湯を十分に使い切って燃料電池の発電時間を長くすることができる高効率の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】
【００２９】
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、燃料電池の排熱により形成される湯を貯湯する貯湯槽と、該貯湯槽から導出される湯の通路とを有し、該湯の通路の下流側には給湯バーナを備えた補助熱源装置の給湯熱交換器が接続されて、該給湯熱交換器に導入される湯水を前記給湯バーナによって加熱する機能を有し、前記湯の通路には前記貯湯槽から導出される湯の温度を検出する貯湯槽出湯温検出手段が設けられており、前回の給湯終了時から予め定められる設定待機時間が経過した後の再給湯開始時に前記貯湯槽側から前記湯の通路を通して前記貯湯槽内の湯を予め定められる設定パージ時間だけ導出した後の前記貯湯槽出湯温検出手段の検出温度が予め定められる貯湯槽湯切れ判断温度より高い時には前記貯湯槽から前記補助熱源装置側に前記給湯設定温度の湯を送水できなくなる湯切れ状態にはなっていないと判断し、前記貯湯槽出湯温検出手段の検出温度が前記貯湯槽湯切れ判断温度以下の時には前記貯湯槽が前記湯切れ状態になったと判断する貯湯槽湯切れ判断手段が設けられている構成をもって課題を解決するための手段としている。
【００３０】
また、第２の発明は、前記第１の発明の構成に加え、前記設定パージ時間は湯の通路における貯湯槽と貯湯槽出湯温検出手段との間の容量を湯水が流れる時間とすることを特徴とする。
【００３１】
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、前記補助熱源装置には給湯バーナの燃焼制御を行う燃焼制御手段が設けられ、該燃焼制御手段は貯湯槽湯切れ判断手段により貯湯槽が湯切れ状態になったと判断されたときに前記給湯バーナの燃焼を開始することを特徴とする。
【発明の効果】
【００３２】
本発明によれば、燃料電池の排熱により形成される湯を貯湯槽に貯湯し、該貯湯槽から湯の通路を通して導出される湯を補助熱源装置の給湯熱交換器に導入するが、該給湯熱交換器に導入される湯水を必要に応じて前記給湯バーナによって加熱する機能を有しており、前回の給湯終了時から予め定められる設定待機時間が経過した後の再給湯開始時（コールドスタート時）に、貯湯槽が湯切れ状態になったか否かの判断を以下のように行い、それに基づいて前記給湯バーナの燃焼開始を行うことができる。
【００３３】
つまり、前記コールドスタート時には湯の通路内の湯水温は低くなっているが、貯湯槽内に高温の湯がある場合には、貯湯槽から湯の通路を通して貯湯槽内の湯を導出すると、導出された湯が湯の通路を通ることにより湯の通路内の湯温は高くなる。そこで、本発明においては、湯の通路に貯湯槽から導出される湯の温度を検出する貯湯槽出湯温検出手段を設け、貯湯槽湯切れ判断手段が、前記コールドスタート時に貯湯槽から湯の通路を通して貯湯槽内の湯を予め定められる設定パージ時間だけ導出した後の前記貯湯槽出湯温検出手段の検出温度が予め定められる貯湯槽湯切れ判断温度より高い時には前記貯湯槽から前記補助熱源装置側に前記給湯設定温度の湯を送水できなくなる湯切れ状態にはなっていないと判断することにより、貯湯槽が湯切れ状態になっていないことを的確に判断することができる。
【００３４】
従来のように、貯湯槽内湯水温検出手段の温度に基づいて湯切れ状態を判断すると、貯湯槽内湯水温検出手段の配設位置よりも上側の貯湯槽内に例えば湯切れ判断温度より高い高温の湯が残っていても給湯バーナの燃焼開始が行われるため、その残っている高温の湯を使い切ることができなかったが、本発明においては、前記コールドスタート時に貯湯槽から湯の通路を通して貯湯槽内の湯を前記設定パージ時間だけ導出した後の前記貯湯槽出湯温検出手段の検出温度に基づいて湯切れを判断するようにしており、貯湯槽内の湯を前記設定パージ時間導出すれば、貯湯槽内に前記高温の湯が残っていた場合には貯湯槽出湯温検出手段の検出温度が前記貯湯槽湯切れ判断温度より高い温度となることから、貯湯槽内に高温の湯が残っていることを的確に判断することができる。
【００３５】
なお、前記設定パージ時間は、例えば3秒といったような時間の数値とは限らず、後述するような条件を満たす時間として定めることができるものである。例えば適切なパージ流量（例えば以下に述べるような、湯の通路における貯湯槽と貯湯槽出湯温検出手段との間の容量に対応する流量）を設定パージ流量として定めておき、例えば利用者が通常、どの程度の給湯流量で給湯を行うかを記憶学習し、その記憶学習した情報に基づいて利用者が通常給湯時に利用する給湯流量で前記設定パージ流量の湯を給湯するのにかかる時間を求め、その値を設定パージ時間として定めるようにしてもよい。
【００３６】
一方、貯湯槽内に前記高温の湯が残っていない場合には、貯湯槽内の湯を前記設定パージ時間導出してもパージ後の貯湯槽出湯温検出手段の検出温度が前記貯湯槽湯切れ判断温度以下の温度となるが、本発明においては、前記貯湯槽湯切れ判断手段が、前記貯湯槽出湯温検出手段の検出温度が前記貯湯槽湯切れ判断温度以下の時には前記貯湯槽が前記湯切れ状態になったと判断することにより、貯湯槽内に高温の湯が残っていないことを的確に判断することができる。
【００３７】
以上のように、本発明によれば、貯湯槽湯切れ判断手段によって、前記コールドスタート時に貯湯槽から湯の通路を通して貯湯槽内の湯を前記設定パージ時間だけ導出した後の貯湯槽出湯温検出手段の検出温度が予め定められる貯湯槽湯切れ判断温度より高い時には貯湯槽から補助熱源装置側に給湯設定温度の湯を送水できなくなる湯切れ状態にはなっていないと判断し、前記貯湯槽出湯温検出手段の検出温度が前記貯湯槽湯切れ判断温度以下の時には貯湯槽が湯切れ状態になったと判断することにより、貯湯槽内に高温の湯が残っていることと残っていないこととを的確に判断することができる。
【００３８】
また、前記設定パージ時間を湯の通路における貯湯槽と貯湯槽出湯温検出手段との間の容量を湯水が流れる時間とすることにより、貯湯槽内の湯水を前記設定パージ時間だけ導出することにより、貯湯槽内の湯を湯の通路を通して貯湯槽出湯温検出手段の配設部まで導出して前記湯切れ状態の判断を効率的に、かつ、的確に行うことができる。つまり、湯の導出が少なすぎて湯切れ状態の判断を的確に行うことができなかったり、湯の導出が多すぎて判断に要する時間が長くなり無駄が生じたりすることもなく、効率的、かつ、的確に湯切れ状態の判断を行うことができる。
【００３９】
さらに、貯湯槽湯切れ判断手段により貯湯槽が湯切れ状態になったと判断されたときに、補助熱源装置の燃焼制御手段によって給湯バーナの燃焼を開始を制御することにより、貯湯槽内の湯の湯切れ状態時には給湯バーナの燃焼を開始して迅速に給湯設定温度の湯を作り出し、給湯することができるし、湯切れ状態となっていないときには給湯バーナの燃焼を開始しないで貯湯槽からの湯を非加熱で給湯し、できる限り貯湯槽内の湯（前記高温の湯）を使い切ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明に係る熱源装置の実施例の制御構成を示すブロック図である。
【図２】実施例の熱源装置におけるコールドスタート直前の湯の通路の状態例を説明するための模式的な説明図である。
【図３】実施例の熱源装置において、貯湯槽内に高温の湯が残っていた場合のコールドスタート後のパージ後における湯の通路の状態を説明するための模式的な説明図である。
【図４】開発中の熱源装置のシステム構成図である。
【図５】貯湯槽内の湯温分布を説明するための模式的な説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００４１】
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。
【実施例】
【００４２】
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。本実施例の熱源装置は、図４に示した熱源装置と同様のシステム構成を有しているが、図１に示される特徴的な制御構成を有している。
【００４３】
同図に示されるように、本実施例では、タンクユニット４内の制御装置３３が貯湯槽湯切れ判断手段３４とメモリ部３７を有しており、給湯器１６の制御装置４６は燃焼制御手段４７を有している。なお、図示されていないが、制御装置３３にはタンクユニット４側から給湯器１６側に送る湯の温度を制御するためのミキシング流量制御手段等の制御手段を有しており、この制御手段と燃焼制御手段４７は、給湯設定温度設定操作手段を備えたリモコン装置（図示せず）に接続されている。リモコン装置は、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。
【００４４】
燃焼制御手段４７は、給湯バーナ６１の燃焼開始時にガス開閉弁４８を開いて給湯バーナ６１の燃焼を開始させると共に、流量検出センサ４２により検出される給湯流量や給湯熱交出側温度検出手段６７の検出温度、給湯温度検出手段７６の検出温度等に基づき、給湯バーナ６１の燃焼制御を行い、また、それに伴う燃焼ファン（図示せず）の制御等を行うものである。燃焼制御方法は周知であるので、その詳細説明は省略するが、従来から知られている燃焼制御方法や、今後提案される燃焼制御方法等、適宜の燃焼制御方法が適用される。
【００４５】
給水流量センサ２９は、給湯中に貯湯槽２側から給湯器１６の給湯回路６２側に送る湯水の流量を検出するものであり、この検出流量に基づき、貯湯槽２から出湯される湯と給水通路８ｂからの湯の混合により、合流部１０で形成される混合湯水の温度が制御され、給湯器１６側に送られる。その温度制御は、例えば従来例と同様にミキシング流量制御手段の制御等により行われるものであるが、その詳細は、従来から知られている制御方法や、今後提案される制御方法等、適宜の燃焼制御方法が適用される。
【００４６】
貯湯槽湯切れ検出手段３４は、前回の給湯終了時から予め定められる設定待機時間が経過した後の再給湯開始時（コールドスタート時）に、貯湯槽２側から湯の通路９を通して貯湯槽２内の湯を予め定められる設定パージ時間だけ導出した後の貯湯槽出湯温検出手段１１の検出温度が予め定められる貯湯槽湯切れ判断温度（例えば給湯設定温度＋１０℃）より高い時には貯湯槽２から給湯器１６側に前記給湯設定温度の湯を送水できなくなる湯切れ状態にはなっていないと判断し、貯湯槽出湯温検出手段１１の前記検出温度が前記貯湯槽湯切れ判断温度以下の時には貯湯槽２が前記湯切れ状態になったと判断するものである。
【００４７】
貯湯槽湯切れ検出手段３４は、給水流量センサ２９の検出流量を時々刻々と取り込んで、給湯が行われているか否かを判断すると共に、給湯停止から給湯再開までの待機時間を計測し（例えば貯湯槽湯切れ検出手段３４が図示されていない時計機構やタイマ等を内蔵して前記待機時間を検出できるようにし）、その待機時間が予め定められているコールドスタート判断時間（例えば３分）を超えた時にはコールドスタートと判断し、前記待機時間がコールドスタート判断時間以内の時にはコールドスタート以外の再出湯であると判断する。
【００４８】
なお、給湯停止から例えば３分経過すると、例えば約６０℃を示していた貯湯槽出湯温検出手段１１の検出温度が自然放熱によって低下する（湯の通路９の貯湯槽出湯検出手段１１の配設部における湯の温度が自然放熱により低下する）。また、その温度低下量は外気温が低いと大きくなるがごとく、周囲環境に大きく左右される。
【００４９】
そこで、例えば外気温サーミスタ等を用いることにより貯湯槽出湯温検出手段１１の温度低下量（つまり、湯の通路９内の湯の温度低下量）を推定することができ、湯の通路９の貯湯槽出湯検出手段１１の配設部における給湯停止時の湯の温度を推定することができる（なお、本実施例には設けられていないが、凍結防止用のヒータ等を設ける場合には、そのヒータによる加熱状況も考慮することにより湯の通路９内の湯の温度変化を推定することができる）。この推定温度に基づいて貯湯槽２内に高温の湯が残っているかどうかを推定することも考えられるが、そのためには外気温サーミスタ等を設ける必要があることに加え、外気温サーミスタ等による外気温の検出温度と給湯停止以降に湯の通路９内に滞留している湯の温度との関係データ等（例えばヒータを設ける場合にはヒータに関するデータも含む）を予め与える必要がある。
【００５０】
そうすると、その分だけコストアップにつながったり、関係データから推測するための時間を要したりするため、本実施例では、そのようなことを避けるため、外気温サーミスタ等を用いることなく、自然放熱によって例えば３分といった時間経過後には貯湯槽出湯温検出手段１１の検出温度が低下して給湯停止前の状態とは明らかに異なる状態であると考えて（貯湯槽出湯温検出手段１１の検出温度が給湯停止時とは明らかに異なる状況となっているはずであると判断し）、この状態をコールドスタート状態にあると判断するようにし、その後の湯切れ判断動作を行うようにしている。
【００５１】
なお、コールドスタート時およびその直前は、図２の斜線部分に示されるように、湯の通路９内の湯水温が給湯設定温度よりも低下していることになる。
【００５２】
貯湯槽湯切れ検出手段３４は、給湯開始時に、その給湯がコールドスタートであると判断したときには、タンク側電磁弁１３を開いて貯湯槽２から湯の通路９を通しての湯の送出を前記設定パージ時間行うようにする。また、その際  貯湯槽湯切れ検出手段３４は、貯湯槽出湯温検出手段１１の検出温度を取り込むことになるが、その取り込み方は適宜設定されるものである。なお、前記設定パージ時間の値は特に限定されるものではないが、本実施例では、例えば湯の通路９における貯湯槽２と貯湯槽出湯温検出手段１１との間の容量を湯水が流れる時間としている。
【００５３】
例えば、貯湯槽湯切れ検出手段３４は、コールドスタート時に時々刻々と貯湯槽出湯温検出手段１１の検出温度を取り込み、前記設定パージ流量（例えば貯湯槽２から貯湯槽出湯温検出手段１１までの配管容量）だけ湯を導出した後の貯湯槽出湯温検出手段１１の検出温度が前記貯湯槽湯切れ判断温度以上か否かによって貯湯槽２が前記湯切れ状態になっているか否かを判断してもよいし、コールドスタート時に設定パージ流量だけ導出した後（直後）や前記設定パージ流量検出後から貯湯槽出湯温検出手段１１の検出温度を取り込んで、貯湯槽出湯温検出手段１１の検出温度が前記貯湯槽湯切れ判断温度以上か否かによって貯湯槽２が前記湯切れ状態になっているか否かを判断してもよい。さらに、貯湯槽湯切れ検出手段３４は、給湯開始に関係なく常に貯湯槽出湯温検出手段１１の検出温度を取り込むようにしてもよいが省エネの観点からは好ましくない。
【００５４】
なお、コールドスタート判断時間（例えば３分）毎に設定パージ流量内の使用を繰り返した場合には、永遠に貯湯槽湯切れ検出ができないという理論的問題があるものの、例えば貯湯槽２から貯湯槽出湯温検出手段１１までの配管容量を少なくする等の工夫をすることで実質的に問題のない形として、貯湯槽２が前記湯切れ状態になっているか否かを判断してもよい。
【００５５】
図３には、図２の状態から再出湯が行われたときの、前記設定パージ時間パージ直後の貯湯槽２内の温度状態例と湯の通路９の温度状態例とが模式的に示されており、図３において、貯湯槽２のドットで示す領域に高温の湯が存在している状態を示し、湯の通路９のドットで示す領域に高温の湯が存在し、斜線で示す領域に低温の湯が入っている状態を示す。
【００５６】
この図の場合には、貯湯槽２内の高温の湯が残っていた状態でコールドスタートが行われた状態となるので、貯湯槽出湯温検出手段１１の配設領域まで貯湯槽2からの高温の湯が流れて図のドットで示すような状態となる。そのため、貯湯槽湯切れ検出手段３４により湯切れ状態になっているか否かの判断を行うことにより、前記設定パージ時間導出後の貯湯槽出湯温検出手段１１の検出温度が前記貯湯槽湯切れ判断温度より高く検出されて湯切れになっていないと判断され、その結果が、給湯器１６の燃焼制御手段４７に加えられる。なお、貯湯槽２内に高温の湯が残っていない場合には、前記パージ後も湯の通路９内には高温の湯が流れないので、貯湯槽湯切れ検出手段３４により湯切れ状態になっていると判断され、その結果が、給湯器１６の燃焼制御手段４７に加えられる。
【００５７】
燃焼制御手段４７は、貯湯槽湯切れ判断手段３４により貯湯槽２が湯切れ状態になったと判断されたときに給湯バーナ６１の燃焼を開始し、貯湯槽２が湯切れ状態になっていないと判断された時には給湯バーナ６１の燃焼を開始せず、その後、例えば貯湯槽２側から給湯器１６側に給湯設定温度の湯の送水ができなくなることが推定されるとき等に制御装置３３側からバーナ点火指令が発信された時に給湯バーナ６１の燃焼を開始することになる。
【００５８】
本実施例は以上のように構成されており、貯湯槽２が湯切れ状態になったか否かの判断を、貯湯槽湯切れ判断手段３４により的確に行うことができ、それに基づいて給湯バーナ６１の燃焼開始を行うことができるので、貯湯槽２内に貯湯されている高温の湯を使い切れるようにすることができ、燃料電池１による発熱時間を長くすることができる高効率で省エネ性の高い熱源装置とすることができる。
【００５９】
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、設定パージ時間は、例えば湯の通路９における貯湯槽２と貯湯槽出湯温検出手段１１との間の容量を湯水が流れる時間としたが、この時間より多めに（例えば０．５秒程度多めに）設定パージ時間を設定してもよい。
【００６０】
また、例えば、図１の破線に示されるように、貯湯槽湯切れ検出手段３４は、コールドスタート時に貯湯槽内湯水温検出手段５ａの検出温度を取り込み、その検出温度が前記閾値以下の時に貯湯槽２側から湯の通路９を通して貯湯槽２内の湯を前記設定パージ時間だけ導出するようにして、その導出後の貯湯槽出湯温検出手段１１の検出温度が予め定められる貯湯槽湯切れ判断温度より高い時には貯湯槽２から給湯器１６側に前記給湯設定温度の湯を送水できなくなる湯切れ状態にはなっていないと判断し、貯湯槽出湯温検出手段１１の検出温度が前記貯湯槽湯切れ判断温度以下の時には貯湯槽２が前記湯切れ状態になったと判断するようにしてもよい。
【００６１】
さらに、前記実施例では、図２〜図４に示すようなシステム構成を有するものとしたが、システム構成の詳細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。例えば前記実施例では、給湯器１６の給湯熱交換器１７がメインの熱交換器１７ａと潜熱回収用熱交換器１７ｂとを有する構成としたが、潜熱回収用熱交換器１７ｂを有していなくてもよいし、石油燃焼式のバーナ装置により給湯熱交換器１７を加熱するタイプの給湯器としてもよく、給湯器１６の構成は適宜設定されるものである。
【産業上の利用可能性】
【００６２】
本発明の熱源装置は、貯湯槽に貯湯した湯を十分に使い切って燃料電池による発電を効率的に行うことができるので、例えば家庭用の熱源装置として利用できる。
【符号の説明】
【００６３】
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
１６            給湯器
２９            給水流量センサ
３３            制御装置
３４            貯湯槽湯切れ検出手段
３７            メモリ部
４６            制御装置
４７            燃焼制御手段
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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