(57)【要約】【課題】発電と熱利用を効率的に行える低コストの熱源装置を提供する。【解決手段】発電装置１の排熱により貯湯槽２内の湯を加熱して蓄える。貯湯槽２の上部側から貯湯槽２の湯水を導出して液−水熱交換器１３０に通した後に貯湯槽２の下部側から貯湯槽２に戻す湯水循環ループ通路１３１と、液体の暖房用熱媒体を暖房装置１０ａに通して循環させる暖房用液体循環回路５とを、液−水熱交換器１３０を介して熱的に接続し暖房する。湯水循環ループ通路１３１には液−水熱交換器１３０の出側から貯湯槽２側に流れる貯湯槽側戻り湯水を貯湯槽２には戻さずに液−水熱交換器１３０の入側に戻すバイパス通路１３５を設け、貯湯槽側戻り湯水の温度がバイパス側経路切り替え温度以上の時には貯湯槽側戻り湯水を貯湯槽２側には戻さずにバイパス通路１３５側に流し、前記バイパス側経路切り替え温度未満の時には貯湯槽側戻り湯水を貯湯槽２側に戻す方向に流す。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
発電装置と、貯湯槽と、該貯湯槽の下部側から前記発電装置に冷却用の水を供給し該発電装置の排熱により加熱された湯を前記貯湯槽の上部側から該貯湯槽に導入する熱回収用回路と、前記貯湯槽の上部側から該貯湯槽の湯水を導出して該湯水を液−水熱交換器に通した後に前記貯湯槽の下部側から該貯湯槽に戻す湯水循環ループ通路とを有し、液体の暖房用熱媒体を暖房装置に通して循環させる暖房用液体循環回路が前記液−水熱交換器を介して前記湯水循環ループ通路に熱的に接続されており、該湯水循環ループ通路には前記液−水熱交換器の出側から前記貯湯槽側に流れる貯湯槽側戻り湯水を前記貯湯槽には戻さずに前記液−水熱交換器の入側に戻すようにするバイパス通路が設けられ、前記貯湯槽から前記湯水循環ループ通路を通して流れる湯水の熱を前記暖房用液体循環回路を通して流れる前記暖房用熱媒体に前記液−水熱交換器を介して伝達し該暖房用熱媒体を前記暖房装置に通して暖房運転を行う際に、前記貯湯槽側戻り湯水の温度が予め定められるバイパス側経路切り替え温度以上の時には前記貯湯槽側戻り湯水を前記貯湯槽側には戻さずに前記バイパス通路側に流し、前記貯湯槽側戻り湯水の温度が前記バイパス側経路切り替え温度未満の時には前記貯湯槽側戻り湯水を前記貯湯槽側に戻す方向に流す経路切り替え手段が設けられていることを特徴とする発電機能付き熱源装置。
【請求項２】
バーナ燃焼によって加熱される暖房用熱交換器が暖房用液体循環回路に設けられており、貯湯槽から湯水循環ループ通路を通して流れる湯水の熱を前記暖房用液体循環回路を通して流れる暖房用熱媒体に液−水熱交換器を介して伝達する熱交換のみでは暖房装置に供給する熱量が足りないときには前記暖房用液体循環回路を通る液体を前記暖房用熱交換器により加熱して前記暖房装置に供給する補助加熱手段を有することを特徴とする請求項１記載の発電機能付き熱源装置。
【請求項３】
発電装置は燃料電池としたことを特徴とする請求項１または請求項２記載の発電機能付き熱源装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発電装置と貯湯槽とを備えた発電機能付き熱源装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
タンク内に湯水を収容する貯湯槽（貯湯タンク）や、その貯湯槽を備えた熱源装置が様々に提案されており（例えば特許文献１、参照）、図７には、貯湯槽を備えた熱源装置の一例が示されている。この熱源装置は、発電装置１と貯湯槽２を有しており、貯湯槽２は例えば貯湯ユニット１０４内のケース内に配置されている。発電装置１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ており、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。
【０００３】
発電装置１と貯湯槽２とは熱回収用通路３を介して熱的に接続されており、熱回収用通路３は、発電装置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。例えば発電装置１内を通る熱回収用通路３には、熱回収用通路３内に液体（例えば水）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を通して発電装置１に導入して冷却水とし、この水を発電装置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８０℃といった温度の湯として貯湯槽２に貯湯する。なお、熱回収用通路３には、三方弁１０６を介してバイパス通路１０７が接続され、発電装置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を通さずに発電装置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としてのタンクサーミスタ３５が、貯湯槽２の上下方向に互いに間隔を介して複数（図７では５個）設けられている。なお、最上位に設けられているタンクサーミスタ３５ａ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１０９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１０９には、湯の通路１０９を通る湯の温度を検出する貯湯槽出湯水温検出手段１１１と、湯の通路１０９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１１２と、タンク側電磁弁４７とが設けられている。タンク側電磁弁４７は、湯の通路１０９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弁である。
【０００６】
また、この熱源装置への給水通路１０８は給水通路１０８ａと給水通路１０８ｂとに分岐され、一方側の給水通路１０８（１０８ａ）が貯湯槽２の下部側に接続されて、他方側の給水通路１０８（１０８ｂ）は、湯水合流部１１０で湯の通路１０９に合流するように形成されている。給水通路１０８ｂには、給水通路１０８ｂから湯水合流部１１０側へ流れる水の量を可変するための水混合器４３が設けられている。この熱源装置においては、湯水合流部１１０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４３と前記タンク湯水混合器１１２とを有して形成されている。給水通路１０８は上水道に接続される。
【０００７】
なお、図７の図中、符号１２５は入水温度サーミスタ、符号１２６は発電装置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１２７は貯湯槽２から発電装置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１２９は給水流量センサを示している。
【０００８】
湯水合流部１１０には通路１１８が連通し、通路１１８には混合サーミスタ１２８が設けられており、タンクユニット１０４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１０９と通路１１８を通して出湯する機能を有している。通路１１８には、補助熱源装置としての給湯器１１６の湯水導入側が、湯水導入通路１１５を介して接続されており、図７の矢印Ｂに示されるように貯湯槽２から湯の通路１０９と通路１１８を通して送水される（タンクユニット１０４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１１５を介して給湯器１１６の給湯回路１６２に導入される。
【０００９】
給湯器１１６の給湯回路１６２は、バーナ（給湯バーナ）１７の燃焼熱により加熱される給湯熱交換器２９を備えており、同図において、給湯熱交換器２９は、給湯バーナ１７の燃焼ガスの潜熱を回収する潜熱回収用の熱交換器２９ａと、給湯バーナ１７の燃焼ガスの顕熱を吸収するメインの熱交換器２９ｂとを有する。このように潜熱回収用の熱交換器２９ａを設ける構成とすると、熱効率の高い給湯器１１６を形成できるために好ましい。
【００１０】
また、同図には図示されていないが、例えば給湯バーナ１７をガスバーナにより形成する場合、給湯バーナ１７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１７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１７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２９の加熱制御が行われる。
【００１１】
給湯回路１６２の入口側の通路には、流量検出センサ７３と入水温度センサ（図示せず）が設けられており、給湯熱交換器２９の出側の通路には、給湯熱交換器２９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センサ１１４が設けられ、さらに、その下流側には、給湯回路１６２を通して給湯される湯の温度（給湯温度）を検出する出湯湯温検出センサ１１３が設けられている。給湯回路１６２の出側には給湯通路２６が設けられており、流量検出センサ７３は、給湯通路２６を通して給湯される給湯流量を検出する。なお、前記入水温度センサは給湯器１１６に導入される湯水温を検出するものであり、場合によっては省略することもできる。
【００１２】
この熱源装置は、湯の通路１０９側から給湯器１１６の給湯回路１６２に導入される湯を給湯熱交換器２９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１０９から給湯回路１６２に導入される湯を非加熱のまま給湯回路１６２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１１６の給湯回路１６２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１６２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１６２を通った湯も、給湯通路２６を通って一つ以上の給湯先に給湯される。
【００１３】
なお、同図には図示されていないが、給湯通路２６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１０９を通り、前記の如く、必要に応じて給水通路１０８ｂからの水と混合されたり、給湯器１１６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。
【００１４】
この熱源装置には、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１１２を制御して湯の通路１０９から湯水合流部１１０側に流れる湯の流量を制御すると共に、水混合器４３を制御して給水通路１０８ｂから湯水合流部１１０側に流れる水の流量を制御し、湯水合流部１１０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。
【００１５】
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４７を閉じて湯の通路１０９から湯水合流部１１０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２６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１２９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４７を開け、タンク湯水混合器１１２の制御により、図７の矢印Ｂに示されるように湯の通路１０９から湯水合流部１１０側に流れる湯の流量を調節すると共に、水混合器４３の制御により、図７の矢印Ｂ’に示されるように給水通路１０８ｂから湯水合流部１１０側に流れる水の流量を調節し、湯水合流部１１０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。
【００１６】
なお、貯湯槽２内に貯湯されている湯水には、例えば図８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には発電装置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８０℃）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。
【００１７】
例えば図８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との境界がタンクサーミスタ３５ａの配設領域よりも下にあり、タンクサーミスタ３５ａ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℃以上（例えば８０℃）といったほぼ一定の値である。
【００１８】
そこで、前記ミキシング流量制御手段は、混合サーミスタ１２８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１２８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１１２と水混合器４３を制御することによって、湯の通路１０９から湯水合流部１１０側に流れる湯の流量と給水通路１０８ｂから湯水合流部１１０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。
【００１９】
そして、このようなミキシング流量制御手段による制御によって、湯水合流部１１０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７の矢印Ｂ”に示されるように、湯水合流部１１０から湯水導入通路１１５を通して給湯器１１６に導入されるが、このとき、給湯器１１６において給湯熱交換器２９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１１８と給湯通路２６を通して給湯先に給湯される。
【００２０】
また、給湯途中でタンクサーミスタ３５ａ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る場合には、貯湯槽２から出湯される湯を給湯器１１６により追い加熱するか、貯湯槽２からは出湯させずに給水源からの水を給湯器１１６により加熱するかの適宜の制御を行って給湯設定温度の湯を給湯先に供給する。なお、本明細書においては詳細な記載は省略するが、この制御については様々な制御が提案されており、本発明においても適宜適用されるものである。
【００２１】
また、熱源装置において、貯湯槽２内の湯をより有効に利用するためには、貯湯槽２を暖房装置と熱的に接続して貯湯槽２内の湯の熱量を暖房用に用いることが考えられ、その構成例が図６に模式的に示されている。同図において、貯湯槽２と湯水循環ループ通路１３１とが液−水熱交換器１３０を介して熱的に接続されており、湯水循環ループ通路１３１は、暖房利用ポンプ１４０の駆動によって貯湯槽２の上部側から該貯湯槽２の湯水を導出して該湯水を液−水熱交換器１３０に通した後、貯湯槽２の下部側から該貯湯槽２に戻す役割を果たす。この湯水循環ループ通路１３１が液−水熱交換器１３０を介して暖房用液体循環回路５と熱的に接続されており、暖房用液体循環回路５は、液体の暖房用熱媒体を暖房装置１０に通して循環させる。
【００２２】
この熱源装置においては、湯水循環ループ通路１３１と液−水熱交換器１３０とを含む貯湯ユニット１０４が形成され、貯湯槽２から湯水循環ループ通路１３１を通して流れる湯水の熱を、暖房用液体循環回路５を通して流れる暖房用熱媒体に液−水熱交換器１３０を介して伝達することにより、暖房装置１０に熱が供給され、暖房装置１０を用いた暖房が可能となる。なお、図６において、暖房装置１０には、暖房運転機能を備えた給湯器１１６等の補助熱源装置を熱的に接続してもよい。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００２３】
【特許文献１】特開２０１５−７５３２１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２４】
ところで、図６に示したような貯湯ユニット１０４を有する熱源装置において、湯水循環ループ通路１３１を通って貯湯槽２の下部側に戻される湯水の温度が高いと、貯湯槽２内の湯水温が高くなってしまい、そうなると、貯湯槽２の下部側から発電装置１に供給される水の温度が高くなる。そして、例えばその水の温度が５０℃より高くなってしまうと、発電装置１を稼働させることができなくなってしまうことになるため、発電装置１の稼働による電力利用ができなくなってしまうといった問題が生じることになる。
【００２５】
そこで、このような問題が生じないようにするためには、湯水循環ループ通路１３１を通って貯湯槽２の下部側に戻される湯水の温度が適切な温度まで下がるようにする必要があり、暖房用液体循環回路５を通して流れる暖房用熱媒体に液−水熱交換器１３０を介して多くの熱を伝達させることが必要となる。しかしながら、そのためには、大きな熱交換容量を有する液−水熱交換器１３０が必要となり、大きな熱交換容量を有する液−水熱交換器１３０を設けて貯湯ユニット１０４を形成すると貯湯ユニット１０４のコストが高くなり、熱源装置のコストが高くなってしまうといった問題が生じる。
【００２６】
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、発電装置の排熱により加熱される湯の貯湯槽を暖房装置と熱的に接続することにより発電装置を効率的に稼働させることができ、かつ、貯湯槽を備えた貯湯ユニットのコストも安くできる発電機能付き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】
【００２７】
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、発電装置と、貯湯槽と、該貯湯槽の下部側から前記発電装置に冷却用の水を供給し該発電装置の排熱により加熱された湯を前記貯湯槽の上部側から該貯湯槽に導入する熱回収用回路と、前記貯湯槽の上部側から該貯湯槽の湯水を導出して該湯水を液−水熱交換器に通した後に前記貯湯槽の下部側から該貯湯槽に戻す湯水循環ループ通路とを有し、液体の暖房用熱媒体を暖房装置に通して循環させる暖房用液体循環回路が前記液−水熱交換器を介して前記湯水循環ループ通路に熱的に接続されており、該湯水循環ループ通路には前記液−水熱交換器の出側から前記貯湯槽側に流れる貯湯槽側戻り湯水を前記貯湯槽には戻さずに前記液−水熱交換器の入側に戻すようにするバイパス通路が設けられ、前記貯湯槽から前記湯水循環ループ通路を通して流れる湯水の熱を前記暖房用液体循環回路を通して流れる前記暖房用熱媒体に前記液−水熱交換器を介して伝達し該暖房用熱媒体を前記暖房装置に通して暖房運転を行う際に、前記貯湯槽側戻り湯水の温度が予め定められるバイパス側経路切り替え温度以上の時には前記貯湯槽側戻り湯水を前記貯湯槽側には戻さずに前記バイパス通路側に流し、前記貯湯槽側戻り湯水の温度が前記バイパス側経路切り替え温度未満の時には前記貯湯槽側戻り湯水を前記貯湯槽側に戻す方向に流す経路切り替え手段が設けられている構成をもって課題を解決する手段としている。
【００２８】
また、第２の発明は、前記第１の発明の構成に加え、バーナ燃焼によって加熱される暖房用熱交換器が暖房用液体循環回路に設けられており、貯湯槽から湯水循環ループ通路を通して流れる湯水の熱を前記暖房用液体循環回路を通して流れる暖房用熱媒体に液−水熱交換器を介して伝達する熱交換のみでは暖房装置に供給する熱量が足りないときには前記暖房用液体循環回路を通る液体を前記暖房用熱交換器により加熱して前記暖房装置に供給する補助加熱手段を有することを特徴とする。
【００２９】
さらに、第３の発明は、前記第１又は第２の発明の構成に加え、前記発電装置は燃料電池としたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００３０】
本発明によれば、貯湯槽の下部側から発電装置に冷却用の水を供給し、発電装置の排熱により加熱された湯を前記貯湯槽の上部側から該貯湯槽に導入するが、貯湯槽に蓄えた熱を以下のようにして暖房に利用できるので、発電装置の稼働時間を長くできる。つまり、本発明では、貯湯槽の上部側から該貯湯槽の湯水を導出して該湯水を液−水熱交換器に通した後に前記貯湯槽の下部側から該貯湯槽に戻す湯水循環ループ通路を設けており、この湯水循環ループ通路を、前記液−水熱交換器を介し、液体の暖房用熱媒体を暖房装置に通して循環させる暖房用液体循環回路に熱的に接続している。
【００３１】
そして、前記貯湯槽から前記湯水循環ループ通路を通して流れる湯水の熱を前記暖房用液体循環回路を通して流れる前記暖房用熱媒体に前記液−水熱交換器を介して伝達して加熱し、その暖房用熱媒体を前記暖房装置に通して暖房運転を行うこと（貯湯槽熱利用暖房運転）によって、貯湯槽に蓄えた発電装置の排熱を暖房に利用できる。そのため、発電装置の稼働時間を長くでき、省エネ化を可能とすることができる。
【００３２】
しかも、本発明によれば、以下の構成により、熱源装置の小型化、低コスト化も可能となり、発電装置の稼働と熱利用が効率的に行える、小型で省エネ化が可能な熱源装置を実現することができる。
【００３３】
つまり、本発明においては、湯水循環ループ通路には前記液−水熱交換器の出側から前記貯湯槽側に流れる貯湯槽側戻り湯水を前記貯湯槽には戻さずに前記液−水熱交換器の入側に戻すようにするバイパス通路が設けられ、経路切り替え手段が、前記貯湯槽熱利用暖房運転時に、前記貯湯槽側戻り湯水の温度が予め定められるバイパス側経路切り替え温度以上の時には前記貯湯槽側戻り湯水を前記貯湯槽側には戻さずに前記バイパス通路側に流すようにする。
【００３４】
そのため、前記貯湯槽側戻り湯水の温度が高い時には、その貯湯槽側戻り温水の熱を液−水熱交換器を介して暖房用熱媒体に伝達しながら、前記バイパス通路と湯水循環ループ通路の一部（バイパス通路との接続部よりも貯湯槽寄りの経路を除く部分）とを通して温度が高めの湯水を循環させる動作を繰り返し行い、液−水熱交換器を介して熱が伝達された（加熱された）暖房用熱媒体により暖房装置の暖房を行うことができ、しかも、前記のように高い温度の湯水を貯湯槽側には送らないので、貯湯槽の下部側の湯水温が上昇することを防ぐことができる。
【００３５】
そして、液−水熱交換器を介しての暖房用液体循環回路側への熱の供給によって前記貯湯槽側戻り湯水の温度が前記バイパス側経路切り替え温度未満になった時には、前記経路切り替え手段が、前記貯湯槽側戻り湯水を前記貯湯槽側に戻す方向に流すことで、貯湯槽側には温度が低くなった貯湯槽側戻り湯水を供給することができる。そのため、貯湯槽側戻り湯水が低い温度となるまで熱交換可能な大きな熱交換容量を有する液−水熱交換器を設ける必要はなく、小型の液−水熱交換器を用いて熱源装置を形成でき、コストが安く、かつ、前記のように発電装置の排熱利用により貯湯槽に蓄えられる熱を有効利用して発電装置を効率良く長時間稼働させることができる、優れた熱源装置を実現できる。
【００３６】
また、本発明において、バーナ燃焼によって加熱される暖房用熱交換器が暖房用液体循環回路に設けられており、貯湯槽から湯水循環ループ通路を通して流れる湯水の熱を前記暖房用液体循環回路を通して流れる暖房用熱媒体に液−水熱交換器を介して伝達する熱交換のみでは暖房装置に供給する熱量が足りないときには前記暖房用液体循環回路を通る液体を前記暖房用熱交換器により加熱して前記暖房装置に供給する補助加熱手段を設けることにより、必要に応じて補助加熱手段により暖房装置を加熱して暖房運転を快適に行うことができる。
【００３７】
さらに、発電装置を燃料電池により形成することにより、燃料電池を用いて効率的な発電を行うことができる発電機能付き熱源装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明に係る発電機能付き熱源装置の一実施例の一部構成を示す模式的なシステム構成図である。
【図２】実施例の発電機能付き熱源装置において図１に示した部位を除く構成を示す模式的なシステム構成図である。
【図３】実施例の発電機能付き熱源装置において、貯湯槽熱利用暖房運転中の貯湯槽側戻り湯水の温度が高いときの動作状態例を説明するための模式的なシステム構成図である。
【図４】実施例の発電機能付き熱源装置の暖房運転制御構成を示すブロック図である。
【図５】実施例の発電機能付き熱源装置の暖房時の制御例を示すフローチャートである。
【図６】貯湯槽の熱を効率的に利用するために考えられる発電機能付き熱源装置のシステム構成例を説明するための模式図である。
【図７】従来の発電機能付き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。
【図８】貯湯槽と貯湯槽内の温度分布例を模式的に示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００３９】
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】
【００４０】
図１、図２には、本発明に係る発電機能付き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おり、図１に示される構成と図２に示される構成を合わせて本実施例の発電機能付き熱源装置が形成されている。なお、図１における（Ｎ）の部位と図２における（Ｎ）の部位とが連通している。
【００４１】
これらの図に示されるように、本実施例の熱源装置は、図１に示される構成を有する貯湯ユニット１０４と発電装置１と、図２に示される構成を有する給湯器１１６とが接続されて形成されている。また、本実施例では、図６に示した熱源装置と同様に、貯湯槽２に湯水循環ループ通路１３１が接続されており（図１の斜線部分、参照）、湯水循環ループ通路１３１には、液−水熱交換器１３０を介し、暖房用液体循環回路５のうちの低温暖房用液体循環回路部位５ａが熱的に接続されている。
【００４２】
また、本実施例では、湯水循環ループ通路１３１には、バイパス通路１３５、タンク戻り三方弁１３６、タンク戻り温度サーミスタ１３７が設けられている。バイパス通路１３５は、液−水熱交換器１３０の出側から貯湯槽２側に流れる貯湯槽側戻り湯水を貯湯槽２には戻さずに液−水熱交換器１３０の入側に戻すようにする通路であり（図３の矢印Ｍおよび斜線部分、参照）、本実施例では、このバイパス通路１３５と、タンク戻り三方弁１３６、タンク戻り温度サーミスタ１３７を用いて、後述するような特異的な制御が行われる構成を有している。
【００４３】
なお、図１、図２に示されるように、本実施例において、暖房用液体循環回路５は、給湯器１１６の外部において、低温暖房用液体循環回路部位５ａと高温暖房用液体循環回路部位５ｂとを有しており、低温暖房用液体循環回路部位５ａには低温の熱媒体を供給する暖房装置（低温暖房装置）１０ａが、高温暖房用液体循環回路部位５ｂには高温の熱媒体を供給する暖房装置（高温暖房装置）１０ｂが、それぞれ接続されている。本実施例において、低温暖房装置は温水マット（暖房マット）であり、高温暖房装置は浴室乾燥機である。
【００４４】
高温暖房用液体循環回路部位５ｂは液−水熱交換器１３０とは直接的には接続されてはいないが、高温暖房用液体循環回路部位５ｂと低温暖房用液体循環回路部位５ａとは液体合流手段１５で合流し、給湯器１１６内の管路８９，９０，９１，９２，９３，９４，９５，９６，９７，９８，９９と共に、暖房用液体循環回路５を形成している。なお、暖房用液体循環回路５の給湯器１１６内における構成は、特に限定されるものではなく適宜設定されるものであるが、本実施例では、図２に示すような構成を適用しており、図２において、給湯器１１６内の暖房用液体循環回路５にはドットが記されている。
【００４５】
また、暖房用液体循環回路５には、給湯器１１６の器具ケース４２の外部および貯湯ユニット１０４の外部に管路４０，４１，４４，４５，５９，６８が設けられ、貯湯ユニット１０４内に管路１４１，１４４，１４５，１４６，１４７が設けられ、前記の如く低温暖房用液体循環回路部位５ａおよび高温暖房用液体循環回路部位５ｂが形成されており、これらを含む暖房用液体循環回路５において液体の熱媒体（ここでは温水）が適宜の経路で循環されて暖房装置１０（１０ａ，１０ｂ）に供給され、暖房が行われる。
【００４６】
なお、管路４０は管路９７に接続され、管路４１，４４は液体合流手段１５と管路５９と介して管路９５に接続され、管路４５は液体分岐手段３９を介して管路９０に接続されている。管路４０，４１には、暖房装置１０ｂの内部通路５１が接続され、暖房装置１０ｂには熱動弁１２が設けられている。暖房装置１０ｂには予め定められる高温暖房設定温度（例えば８０℃）の液体が供給される。管路４４，４５には、暖房装置１０ａの内部通路５２が接続されている。なお、液体分岐手段３９と液体合流手段１５には、必要に応じ、同図に示している他にも暖房装置を接続することができる。
【００４７】
暖房用液体循環回路５には、給湯器１１６の器具ケース４２内に、該暖房用液体循環回路５に液体（液体の熱媒体）を循環させる液体循環ポンプ６と、該液体循環ポンプ６の駆動により循環する液体を加熱する暖房用熱交換器２８（２８ａ，２８ｂ）が設けられている。暖房用熱交換器２８ａの液体導入側には管路９５が、液体導出側には管路９４がそれぞれ接続されており、暖房用熱交換器２８ｂの液体導入側には管路９１が、液体導出側には管路９２がそれぞれ接続されている。管路９２には、暖房高温サーミスタ３３が設けられており、暖房高温サーミスタ３３は、暖房用熱交換器２８ｂから出る液体の温度を検出する。
【００４８】
また、管路９１は、前記液体循環ポンプ６の吐出側に、管路９０と共に接続されており、管路９１には、暖房用熱交換器２８ｂ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３６が設けられている。また、液体循環ポンプ６の吸入口側には前記管路９３が接続されており、管路９３と管路９４との間にはシスターン装置１００が設けられている。シスターン装置１００のタンク容量は、例えば約１〜１．８リットルであり、シスターン装置１００は、大気導入通路５３を介して大気開放と成している。
【００４９】
暖房用熱交換器２８（２８ａ，２８ｂ）は、それぞれ、燃焼室２４内に設けられており、燃焼室２４には、暖房用熱交換器２８と共に、暖房用熱交換器２８を加熱するバーナ（暖房用バーナ）１６が設けられ、バーナ１６の下部側には燃焼給排気用の燃焼ファン１８が設けられている。また、給湯器１１６は、給湯機能と風呂の追い焚き機能と暖房機能とを備えており、燃焼室２４と連通して燃焼室２５が設けられ、燃焼室２５内には、バーナ（給湯バーナ）１７と、バーナ１７により加熱される給湯熱交換器２９（２９ａ，２９ｂ）が設けられ、バーナ１７の燃焼の給排気を行なう燃焼ファン１９が設けられている。
【００５０】
バーナ１６，１７には、それぞれのバーナ１６，１７に燃料を供給するガス管３１，３２が接続されている。これらのガス管３１，３２は、ガス管３０から分岐形成されており、ガス管３０には、ガス開閉弁８０が介設されている。また、ガス管３１には、ガス比例弁８６とガス開閉弁８１，８２が、ガス管３２には、ガス比例弁８７とガス開閉弁８３，８４，８５がそれぞれ介設されている。これらの弁８０〜８７はいずれも電磁弁により形成されており、ガス開閉弁８０〜８５は、対応するバーナ１６，１７への燃料供給・停止を制御し、ガス比例弁８６，８７は、対応するバーナ１６，１７への供給燃料量を弁開度でもって制御する。なお、バーナ１６，１７の燃焼制御は、図示されていない燃焼制御手段によって、適宜の制御方法により制御される。
【００５１】
前記給湯熱交換器２９ａの入口側には給水導入通路８８が設けられている。この給水導入通路８８は、接続通路５７と補給水電磁弁４６を介して、前記シスターン装置１００に接続され、前記暖房用液体循環回路５に接続されている。給水導入通路８８の入口側には、給水導入通路８８を流れる湯水の量を検出する流量センサ７３と入水温度を検出する入水温度センサ７４が設けられている。また、熱交換器２９ｂの出口側には給湯通路２６が設けられており、給湯通路２６の先端側は、適宜の給湯先に導かれている。給湯通路２６には、分岐通路７０と湯水経路切替弁５８を介して前記給水導入通路８８が接続されており、給湯通路２６には、分岐通路７０の分岐部よりも下流側に出湯湯温検出センサ１１３が設けられ、熱交換器２９側に給湯熱交出側温度検出センサ１１４が設けられている。
【００５２】
風呂の追い焚き機能のために、浴槽（図示せず）に接続された往管１４と戻り管１６５を有する追い焚き循環通路１３が設けられており、この追い焚き循環通路１３は、熱交換手段としての液−水熱交換器７を介して、前記暖房用液体循環回路５と熱的に接続されている。なお、暖房用液体循環回路５の液−水熱交換器７を形成する管路８９には、液−水熱交換器７の入口に流量制御弁３８が設けられている。追い焚き循環通路１３には、浴槽湯水を循環させる浴槽湯水循環ポンプ２０が設けられ、液−水熱交換器７は、浴槽湯水循環ポンプ２０の駆動によって追い焚き循環路１３を循環する浴槽湯水を加熱する風呂熱交換器と成している。
【００５３】
また、追い焚き循環通路１３には、浴槽湯水の温度を検出する浴槽湯水温検出手段としての風呂温度センサ２１と、浴槽湯水の水位を検出する水位センサ２２と、追い焚き循環路１３の水流を検知する風呂水流スイッチ３４とが介設されている。浴槽湯水循環ポンプ２０の吸入口側に、戻り管１６５の一端側が接続され、戻り管１６５の他端側が浴槽に連通接続されている。浴槽湯水循環ポンプ２０の吐出口側には、往管１４の一端側が接続され、往管１４の他端側は前記浴槽に連通接続されている。
【００５４】
前記給湯通路２６には、分岐通路７０の形成部および出湯湯温検出センサ１１３の配設部よりも下流側に、管路５４を介して注湯水ユニット５５が接続されている。注湯水ユニット５５には風呂用注湯導入通路２３の一端側が接続され、風呂用注湯導入通路２３の他端側は、前記浴槽湯水循環ポンプ２０に接続されている。注湯水ユニット５５には、湯張り電磁弁１４８、湯張り水量センサ４９、逆止弁５０ａ，５０ｂが設けられている。なお、熱交換器２９から給湯通路２６と管路５４、注湯水ユニット５５、風呂用注湯導入通路２３、浴槽湯水循環ポンプ２０、液−水熱交換器７、往管１４を順に通って浴槽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。また、図２の、図中、符号４８は能力切り替え熱動弁、符号７５、７７は、ドレン排出通路を示し、符号７６は、ドレンを中和する中和手段を示す。
【００５５】
この熱源装置において、暖房装置１０の暖房運転を行うときには、給湯器１１６内の暖房用バーナ１６の燃焼熱量を用いて暖房を行うバーナ燃焼熱利用暖房運転と、貯湯槽２内に貯湯されている熱を利用して暖房を行う貯湯槽熱利用暖房運転のいずれかが選択的に行われる。なお、いずれの運転により暖房を行うかについては後述する。
【００５６】
バーナ燃焼熱利用暖房運転を行う時は、必要に応じ、バーナ１６によって暖房用熱交換器２８を加熱し、液体循環ポンプ６を駆動させることにより、暖房用液体循環回路５の熱媒体を図２の矢印Ａ〜Ｇに示すように循環させる。そして、管路９５から暖房用熱交換器２８ａに導入されて暖房用熱交換器２８ａで加熱された熱媒体が、シスターン装置１００を通り、管路９３を通って液体循環ポンプ６に導入される。
【００５７】
液体分岐手段３７の熱動弁３９が開いている状態（暖房装置１０ａの運転時）においては、熱媒体は液体循環ポンプ６の吐出側から管路９０側と管路９１側とにそれぞれ流れ、管路９０側に流れた熱媒体は、管路９０を通って給湯器１１６の外部の管路４５から暖房装置１０ａに導入されることになり、暖房装置１０ａが設けられている低温暖房用液体循環回路５ａと管路５９を順に通って給湯器１１６内に戻り、管路９５に導入される。
【００５８】
なお、低温暖房用液体循環回路５ａには、貯湯ユニット１０４内において、暖房用の熱媒体を液−水熱交換器１３０を通さずに給湯器１１６側に戻すための暖房用バイパス管路１４１が設けられている。そして、図１、図２の矢印Ｋに示されるようにして貯湯ユニット１０４内の管路１４４に導入された暖房用の熱媒体が流れる経路が、暖房三方弁１４３の切り替えにより、管路１４５を通って液−水熱交換器１３０側に向かう経路と暖房用バイパス管路１４１を通る経路とのいずれかに選択的に切り替えられる。
【００５９】
バーナ燃焼熱利用暖房運転時には、暖房装置１０ａを通った後に貯湯ユニット１０４内の管路１４４に導入された暖房用の熱媒体の経路は、暖房用バイパス管路１４１を通る経路とされ（ショートカットされ）、図１の矢印Ｋ、Ｋ”Ｋ０の順に通る経路を順に通って（矢印Ｋ’に示すような、管路１４５、液−水熱交換器１３０、管路１４７を通る経路は通らずに）管路６８を通り、液体合流手段１５に戻される。
【００６０】
また、前記の如く液体循環ポンプ６の吐出側から管路９１側に導入された熱媒体は、管路９１を通って暖房用熱交換器２８ｂに導入され、暖房用熱交換器２８ｂよりさらに加熱されて高温（例えば８０℃程度）とされた後、管路９２に導入される。そして、管路９２を通った熱媒体は、暖房装置１０ｂの熱動弁１２が開いている状態においては、管路９７側と管路８９側とにそれぞれ流れ、管路８９側（液−水熱交換器７側）に流れた熱媒体は、管路９６を通り、管路９５に戻る。
【００６１】
管路９７側に流れた熱媒体は、高温暖房用液体循環回路部位５ｂを通って液体合流手段１５に導入される。つまり、管路４０を通って暖房装置１０ｂに導入され、暖房装置１０ｂ内の管路５１を通った後に管路４１を通り、液体合流手段１５を介して管路９５に戻る。
【００６２】
なお、熱動弁１２，３９が閉じている場合には、その熱動弁１２，３９に接続されている暖房装置１０側への液体の流れ（管路９０，４５等を通しての暖房装置１０ａへの流れや管路９７，４０等を通しての暖房装置１０ｂへの流れ）は停止される。
【００６３】
また、本実施例において、給湯器１１６は、熱源装置に接続されたリモコン装置からの浴槽湯水の追い焚き指令を受けて、浴槽湯水循環ポンプ２０を駆動させ、暖房用液体循環回路５内の熱媒体を液−水熱交換器７に通しながら循環させ、浴槽湯水循環ポンプ２０を駆動させて追い焚き循環通路１３内に浴槽湯水を循環させる。この浴槽湯水と暖房用液体循環回路５を通る液体とを液−水熱交換器７を介して熱交換することにより浴槽内の湯水の追い焚き動作を行うことができる。
【００６４】
この追い焚き動作中には、高温暖房サーミスタ３３の温度が設定温度（例えば８０℃）となるようにバーナ１６の燃焼を行いながら、風呂温度センサ２１の検出温度が風呂設定温度となるまで、暖房用液体循環回路５内の液体と追い焚き循環通路１３内の浴槽湯水とをそれぞれ循環させる。なお、風呂温度センサ２１の検出温度が風呂設定温度となったら、バーナ１６の燃焼を停止し、液体循環ポンプ６と浴槽湯水循環ポンプ２０は、予め定められたポストポンプ時間経過後に停止する。
【００６５】
さらに、浴槽への湯張り（自動湯張り動作）を行うときには、バーナ１７の燃焼によって熱交換器２９を通る水を加熱し、前記湯張り注水通路を通して湯を浴槽に注ぐ。そして、この自動湯張り後、例えば４時間といった保温動作時間中には、風呂温度センサ２１の検出温度を取り込み、その検出温度が予め設定される風呂設定温度より予め定められている許容範囲を超えて低下したときには、前記の追い焚き動作を例えば３分間行い、風呂温度センサ２１の検出温度が前記風呂設定温度となるようにする保温モードの機能の動作が行われる。
【００６６】
ところで、本実施例の熱源装置は、前記のようなバーナ燃焼熱利用暖房運転の機能の他に、貯湯槽２内の湯の保有熱量を利用して暖房装置１０ａの暖房を行う貯湯槽熱利用（蓄熱利用）暖房運転の機能を有している。なお、この貯湯槽熱利用暖房運転は、高温暖房用液体循環回路部位５ｂを通しての高温暖房運転（ここでは暖房装置１０ｂの運転）が行われずに低温暖房用液体循環回路部位５ａを通しての低温暖房運転（ここでは暖房装置１０ａの運転）のみが行われるときにのみ、適用されるものである。
【００６７】
この貯湯槽熱利用暖房運転は、貯湯槽２に貯湯されている湯水の熱を利用して暖房装置１０の暖房運転を行うものであり、本実施例では、その動作モードの１つとして、貯湯ユニット１０４内の暖房利用ポンプ１４０の駆動により、貯湯槽２の上部側から、図１の矢印Ｊに示されるように湯水を湯水循環ループ通路１３１を通して流し、その湯水の熱を、液−水熱交換器１３０を介し、暖房用液体循環回路５を通して流れる暖房用熱媒体（温水）に伝達して加熱し、この加熱によって温められた暖房用熱媒体を暖房装置１０ａに通して暖房装置１０ａの暖房を行う第１の動作モードを有している。なお、この第１の動作モードにおいて、液−水熱交換器１３０を通った湯水は貯湯槽２に戻される。
【００６８】
また、本実施例では、貯湯槽熱利用暖房運転の別の動作モードとして、液−水熱交換器１３０を通った湯水を貯湯槽２側に戻さずに、バイパス通路１３５を通して液−水熱交換器１３０の入側に戻し、液−水熱交換器１３０に再び通すといったことを繰り返しながら、暖房用液体循環回路５を通して流れる暖房用熱媒体（温水）に伝達して加熱し、この加熱によって温められた暖房用熱媒体を暖房装置１０ａに通して暖房装置１０ａの暖房を行う第２の動作モードを有している。
【００６９】
これらの動作モードの切り替えについては、後述するが、第１の動作モードは、タンク戻り温度サーミスタ１３７の検出温度が予め定められるバイパス側経路切り替え温度未満の時に行われるものであり、第２の動作モードは、タンク戻り温度サーミスタ１３７の検出温度が前記バイパス側経路切り替え温度以上の時に行われるものである。
【００７０】
なお、図１または図２において、符号１５０，１５１は逆止弁、１５２〜１５５はバルブ、１６１は排水電磁弁、１６３は減圧弁、１５６は圧力逃がし弁、１５７はオーバーフロー通路、１５８，１５９，１６０はフィルタ、１８３は排水バルブ、１８４は排水通路、１８５，１８６はサーミスタをそれぞれ示している。
【００７１】
図４には、本実施例の熱源装置における暖房運転のための制御構成が示されている。本実施例において、貯湯ユニット１０４の制御装置６０が、タンク湯水熱利用暖房運転制御手段６１、補助熱源装置連絡通信手段６２、暖房三方弁切り替え手段６３、ポンプ駆動制御手段６４、経路切り替え手段６５を有して形成されており、リモコン装置６６と給湯器１１６（補助熱源装置）の制御装置６７に信号接続されている。
【００７２】
リモコン装置６６は、例えば利用者宅のリビング等、室内の適宜の場所に設置されており、例えば利用者による暖房装置１０ａや暖房装置１０ｂの運転の開始や停止、給湯設定温度の設定や風呂の追い焚き温度の設定等、適宜の操作がリモコン装置６６の操作を用いて行われるものである。
【００７３】
リモコン装置６６の操作により暖房装置１０ａの運転開始の操作が行われると、温水マット暖房開始信号がタンク湯水利用暖房運転制御手段６１と給湯器１１６の制御装置６７に加えられ、給湯器１１６の制御装置６７は、給湯器１１６内に設けられている湯水循環ポンプ６を適宜のタイミングで駆動させる。
【００７４】
タンク湯水熱利用暖房運転制御手段６１は、温水マット暖房開始信号が加えられたときに、暖房装置１０ｂの稼動が行われているかどうかを確認し（例えば補助熱源装置連絡通信手段６２を介して給湯器１１６の制御装置６７との通信により確認し）、高温暖房装置１０ｂの稼動が行われていないときには、タンクサーミスタ３５ａの検出温度を取り込み、その検出温度が予め定められる暖房利用基準温度（例えば６０℃）以上の時には貯湯槽２に貯湯されている湯水の熱を利用して暖房装置（ここでは低温暖房装置１０ａ）の暖房運転を行うようにするものである。なお、前記の如く、タンクサーミスタ３５ａの検出温度が６０℃以上の場合、貯湯槽２には例えば８０℃程度の湯が貯湯されていることになる。
【００７５】
タンク湯水熱利用暖房運転制御手段６１は、貯湯槽２に貯湯されている湯水の熱を利用して暖房装置１０の暖房運転を行うと決定すると（貯湯槽熱利用暖房運転の実行を決定すると）、この決定信号を暖房三方弁切り替え手段６３とポンプ駆動制御手段６４に加える。なお、タンク湯水熱利用暖房運転制御手段６１は、暖房装置１０ｂの稼動が行われていると判断したときには、貯湯槽熱利用暖房運転は実行しない。
【００７６】
暖房三方弁切り替え手段６３は、タンク湯水熱利用暖房運転制御手段６１から貯湯槽熱利用暖房運転の決定信号が加えられると、暖房三方弁１４３を液−水熱交換器１３０側とする。そうすると、給湯器１１６内の液体循環ポンプ６（図２、参照）の駆動により、液体の熱媒体（ここでは温水）が暖房用液体循環回路部位５ａを通り、図１の矢印Ｋ、Ｋ’、Ｋ０に示す順に（貯湯ユニット１０４内においては，管路１４４，１４５、液−水熱交換器１３０、管路１４６，１４７を順に通って）流れる。
【００７７】
一方、ポンプ駆動制御手段６４は、タンク湯水熱利用暖房運転制御手段６１から貯湯槽熱利用暖房運転の決定信号が加えられると、暖房利用ポンプ１４０を駆動させる。そうすると、貯湯槽２の上部側から、図１の矢印Ｊに示されるように、前記暖房利用基準温度以上の温度の湯水が湯水循環ループ通路１３１を通して流れ、その湯水の熱が、暖房用液体循環回路５を通して図１の矢印Ｋ、Ｋ’、Ｋ０の順で流れる暖房用熱媒体（温水）に液−水熱交換器１３０を介して伝達されて暖房用熱媒体が加熱され、温められた暖房用熱媒体が暖房装置１０ａに通されて暖房運転（貯湯槽湯水熱利用暖房運転）が行われる。
【００７８】
経路切り替え手段６５は、貯湯槽湯水熱利用の暖房運転時に、タンク戻り温度サーミスタ１３７により検出される貯湯槽側戻り湯水の温度を取り込み、この温度が予め定められるバイパス側経路切り替え温度（例えば４０℃）以上の時には、前記貯湯槽側戻り湯水を貯湯槽２側には戻さずにバイパス通路１３５側に流し（タンク戻り三方弁１３６をバイパス通路１３５側に切り替え）、前記貯湯槽側戻り湯水の温度が前記バイパス側経路切り替え温度未満の時には前記貯湯槽側戻り湯水を貯湯槽２側に戻す方向に流すようにする（タンク戻り三方弁１３６を貯湯槽２側に切り替える）。
【００７９】
つまり、このような経路切り替え手段６５の制御により、前記の如く、貯湯槽湯水熱利用の暖房運転時に、タンク戻り温度サーミスタ１３７により検出される貯湯槽側戻り湯水の温度がバイパス側経路切り替え温度（例えば４０℃）以上の時には、前記貯湯槽側戻り湯水を貯湯槽２側には戻さずにバイパス通路１３５側に流し（タンク戻り三方弁１３６をバイパス通路１３５側に切り替え）て、湯水を図３の矢印Ｍに示すように流す（図３の斜線部分も、参照）。また、前記貯湯槽側戻り湯水の温度が前記バイパス側経路切り替え温度未満の時、あるいはバイパス側経路切り替え温度未満に低下したときには、（タンク戻り三方弁１３６を貯湯槽２側に切り替える）制御が適宜行われ、前記貯湯槽側戻り湯水を貯湯槽２側に戻す方向に流す（図１の矢印Ｊの経路で流す）ようにする。
【００８０】
例えば、貯湯槽２内の湯の温度が８０℃であって、この湯が湯水循環ループ通路１３１を通って液−水熱交換器１３０に導入され、液−水熱交換器１３０を通ることにより暖房用液体循環回路５の暖房用液体循環回路部位５ａを通る熱媒体（ここでは湯水）に熱を伝達することにより、液−水熱交換器１３０を通った後の湯水温は約７３℃になったとする。そうすると、タンク戻り温度サーミスタ１３７の検出温度が例えば約７３℃となり、前記バイパス側経路切り替え温度（例えば４０℃）より高いので、この時点で経路切り替え手段６５がタンク戻り三方弁１３６をバイパス通路１３５側に切り替え、約７３℃の湯が貯湯槽２には戻らないようにする。
【００８１】
そうすると、約７３℃の湯は、図３に示されるようにバイパス通路１３５を通って循環して液−水熱交換器１３０に導入され、液−水熱交換器１３０を通って暖房用液体循環回路５の暖房用液体循環回路部位５ａを通る熱媒体に熱を伝達することにより、液−水熱交換器１３０を通った後の湯水温は例えば約６６℃になる。そうすると、タンク戻り温度サーミスタ１３７の検出温度は約６６℃であって前記バイパス側経路切り替え温度（例えば４０℃）以上であるので、タンク戻り三方弁１３６はバイパス通路１３５側のままとされ、約６６℃の湯が貯湯槽２には戻らずに循環することになり、約６６℃の湯が液−水熱交換器１３０に導入されることになる。
【００８２】
さらに、約６６℃の湯が液−水熱交換器１３０に導入され、液−水熱交換器１３０を通って暖房用液体循環回路５の暖房用液体循環回路部位５ａを通る熱媒体に熱を伝達することにより、液−水熱交換器１３０を通った後の湯水温は例えば約６０℃になる。ここで、タンク戻り温度サーミスタ１３７の検出温度は約６０℃であってバイパス側経路切り替え温度（例えば４０℃）以上であるので、タンク戻り三方弁１３６はバイパス通路１３５側のままとされ、約６０℃の湯が貯湯槽２には戻らずに循環することになるが、タンク戻り温度サーミスタ１３７の検出温度は約６０℃になったら、本実施例では、経路切り替え手段６５がポンプ駆動制御手段６５に指令を加え、暖房利用ポンプ１４０の回転数を下げる。
【００８３】
そうすると、バイパス通路１３５と湯水循環ループ通路１３１の一部（バイパス通路１３５との接続部よりも貯湯槽２寄りであって、バイパス通路１３５との接続部から貯湯槽２との接続部までの経路を除く部分）とを通って、図３の斜線に示す経路を循環する湯水（貯湯槽２には戻らず、貯湯槽２からの湯も導出されずに循環する湯水）の流量が小さくなる。
【００８４】
そうすると、約６０℃の湯が液−水熱交換器１３０に導入されて、液−水熱交換器１３０を約６０℃の湯水がゆっくり通り、その湯水の熱が暖房用液体循環回路５の暖房用液体循環回路部位５ａを通る熱媒体にゆっくりと伝達され、液−水熱交換器１３０から出る湯水温は４０℃未満になる。そして、このタイミングで、タンク戻り温度サーミスタ１３７の検出温度が前記バイパス側経路切り替え温度である４０℃より低く（４０℃未満と）なるので、経路切り替え手段６５がタンク戻り三方弁１３６を貯湯槽２側に切り替える。そうすると、４０℃未満の温度の湯水が貯湯槽２の下部側に流れる。
【００８５】
このようにすると、貯湯槽２側に流れていく４０℃未満の温度の湯水はゆっくりと貯湯槽２に導入されるので、貯湯槽２の温度成層が崩れない。また、このように貯湯槽２側に湯水を導入すると同時に、貯湯槽２の上部側からは再び８０℃の湯が液−水熱交換器１３０側に流れていき（図１の矢印Ｊ、参照）、前記動作が繰り返されることになるが、そうすると、液−水熱交換器１３０の出口温度が４０℃未満の温度から約７３℃に変わったことをタンク戻り温度サーミスタ１３７の検出温度で検知してバイパス弁１３５をバイパス通路１３５側に切り替える動作が行われることになる。
【００８６】
ただし、仮にそのときの湯水循環ループ通路１３１を通る湯水の流量が多いと（つまり、一気に流れていくと）、バイパス弁１３５の切り替え指令から切り替え実行までの遅れ時間によって、高温の湯が貯湯槽２の下部側に流れてしまう、といったおそれがある。
【００８７】
それに対し、前記のように、液−水熱交換器１３０の入口では６０℃となったら、暖房用ポンプ１４０の回転数を落として湯水循環ループ通路１３１を通る湯水流量を小さくした状態でバイパス弁１３５を切り替えれば、湯水循環ループ通路１３１を通る流量が少ないので、バイパス弁３５の切り替えタイミングを適切にでき、高温の湯が貯湯槽の下部側に流れてしまうことを防ぐことができる。
【００８８】
本実施例では、以上のような制御により、温度が高めの貯湯槽側戻り温水を貯湯槽２に戻すことなく，その温度が高い貯湯槽側戻り温水の熱を液−水熱交換器１３０を介し、暖房用液体循環回路５ａを通る暖房用熱媒体（本実施例においては温水）に伝達しながら、湯水を湯水循環ループ通路１３１に循環させる動作を繰り返し行うことができ、暖房装置１０ａの暖房を行うことができる。そして、前記貯湯槽側戻り湯水の温度が前記バイパス側経路切り替え温度未満になった時に前記貯湯槽側戻り湯水を貯湯槽２側に戻す方向に流すことで、貯湯槽２側には温度が低い貯湯槽側戻り湯水を供給することができる。
【００８９】
なお、タンク湯水熱利用暖房運転制御手段６１は、タンクサーミスタ３５ａの検出温度が前記暖房利用基準温度未満の時や暖房利用基準温度以上から暖房利用基準温度未満になった時には、タンクサーミスタ３５ａの検出温度が前記暖房利用基準温度未満であり、貯湯槽熱利用暖房運転を行わないという（貯湯槽熱利用暖房運転無しの）信号を、補助熱源装置連絡通信手段６２と暖房三方弁切り替え手段６５に加える。
【００９０】
暖房三方弁切り替え手段６３は、貯湯槽熱利用暖房運転無しの信号がタンク湯水熱利用暖房運転制御手段６１から加えられると、暖房三方弁１４３を暖房経路バイパス通路１４１側に切り替えて、暖房用液体循環回路５を流れる液体（湯水）が矢印Ｋ、Ｋ”、Ｋ０の順で暖房経路バイパス通路１４１を通って流れるようにする。
【００９１】
また、補助熱源装置連絡通信手段６２は、貯湯槽熱利用暖房運転無しの信号がタンク湯水熱利用暖房運転制御手段６１から加えられると、この信号を、リモコン装置６６を介して（あるいは直接）給湯器１１６の制御装置６７に加える。
【００９２】
給湯器１１６の制御装置６７は、暖房開始信号が給湯器１１６の制御装置６７に加えられると前記の如く給湯器１１６内の液体循環ポンプ６を駆動させるが、それに加えて補助熱源装置連絡通信手段６２から貯湯槽熱利用暖房運転無しの信号が加えられたときには、図示されていない燃焼制御手段により暖房用のバーナ１６の燃焼を制御し、前記のようにして、暖房用液体循環回路５を通る熱媒体を加熱し、その熱により暖房運転（バーナ燃焼熱利用暖房運転）を行う。
【００９３】
このように、給湯器１１６は、貯湯槽２から湯水循環ループ通路１３１を通して流れる湯水の熱を、暖房用液体循環回路５を通して流れる暖房用熱媒体に液−水熱交換器１３０を介して伝達する熱交換のみでは暖房装置１０ａに供給する熱量が足りないときには、制御装置６７の制御によって、暖房用液体循環回路５を通る熱媒体を暖房用熱交換器により加熱して暖房装置１０ａに供給する補助加熱手段としても機能する。
【００９４】
本実施例では、以上のような構成により、発電装置１の排熱を有効利用して暖房装置１０ａの加熱を行え、かつ、その熱交換のために用いられる液−水熱交換器１３０を小型の液−水熱交換器１３０とすることができるので、快適な暖房が行える小型でコストが安い熱源装置を提供できる。そして、発電装置１の排熱を暖房に有効利用することができ、特に冬に需要が多くなる電力を長時間の発電装置１の稼働によって多く形成できることができる、省エネ効率の高い優れた熱源装置を実現できる。しかも、本実施例では、発電装置１の排熱利用では暖房が十分に行えない場合には給湯器１１６による加熱により暖房を行うことができ、臨機応変に暖房に用いられる熱源を切り替えて快適な暖房が行える。
【００９５】
図５には、このような暖房運転についての作動フローがフローチャートにより示されている。同図に示されるように、ステップＳ１で、リモコン装置６６の操作によって暖房運転がオンされると、ステップＳ２で、給湯器１１６内の液体循環ポンプ６の駆動が行われ（暖房用ポンプがオンされ）、ステップＳ３で、貯湯槽２内の蓄熱があるかどうかの判断が行われる。この判断は、例えばタンクサーミスタ３５ａの検出温度が６０℃以上かどうかにより行われ、６０℃以上であって貯湯槽２内に蓄熱があると判断された場合はステップＳ４に進み、６０℃未満の時には貯湯槽２内に蓄熱がないと判断され、ステップＳ１２に進む。なお、ステップＳ１２の動作については後述する。
【００９６】
ステップＳ４に進んだ場合、蓄熱利用暖房運転（貯湯槽２に貯湯されている湯水の熱を利用しての貯湯槽熱利用暖房運転）が開始される。つまり、蓄熱利用ポンプ（暖房用利用ポンプ１４０）がオンされるとともに、暖房切替弁（暖房三方弁１４３）が液−水熱交換器１３０側にされ（つまり、貯湯槽２の蓄熱利用側とされ）、タンク戻り三方弁１３６が貯湯槽２（タンク）側とされ、貯湯槽熱利用暖房運転が行われる。その後、随時、ステップＳ５で、貯湯槽２内の蓄熱があるかどうかの判断が行われ、タンクサーミスタ３５ａの検出温度が６０℃未満となって貯湯槽２内に蓄熱がないと判断されたときにはステップＳ１２に進む。一方、ステップＳ５で、貯湯槽２内の蓄熱があるかどうかの判断が行われた際、タンクサーミスタ３５ａの検出温度が６０℃以上で貯湯槽２内に蓄熱があると判断されたときにはステップＳ６に進む。
【００９７】
ステップＳ６では、タンク戻り温サーミスタ１３７（サーミスタＴＨ）の検出温度が４０℃以上かどうかが判断され、４０℃以上の時にはステップＳ７で、経路切り替え手段６５によりタンク戻り三方弁１３６がバイパス通路１３５側とされる。この状態で、ステップＳ８では、タンク戻り温サーミスタ１３７の検出温度が４０℃以上かどうかが判断され、４０℃以上の時にはそのままで、４０℃未満となったら、ステップＳ９で、経路切り替え手段６５によりタンク戻り三方弁１３６が貯湯槽２側とされる。このような動作により、前記の如く、タンク戻り温サーミスタ１３７の温度に基づき、湯水循環ループ通路１３１内を循環する湯水の経路が適宜切り替えられる。
【００９８】
また、ステップＳ１０で、暖房戻り温度（タンク戻り温度サーミスタ１３７の検出温度）がタンク上部温度（タンクサーミスタ３５ａの検出温度）よりも高くなったとき（例えば貯湯槽２内の高温の湯を給湯により使い切ってしまった場合等）には、ステップＳ１１で、蓄熱利用暖房運転を停止し、暖房利用ポンプ１４０をオフとし、ステップＳ１２に進む。
【００９９】
ステップＳ１２では、給湯器１１６の暖房用バーナの燃焼熱を利用した暖房（バーナ燃焼熱利用暖房運転）が行われる。つまり、給湯器１１６内において暖房燃焼運転が開始され、その暖房運転が継続される。なお、この際、暖房切替弁（暖房三方弁）１４３が燃焼熱利用側とされる。そして、ステップＳ１３で、リモコン装置６６によって暖房運転がオフとされたときには、ステップＳ１４で暖房運転がオフとされ、暖房用のバーナ１６の燃焼が停止され、湯水循環ポンプ６（暖房用ポンプ）も停止され、暖房切替弁１４３は燃焼熱利用側のままとされる。
【０１００】
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、本発明の熱源装置のシステム構成の詳細は必ずしも図１〜図３に示される構成とは限らず、適宜設定されるものである。例えば、暖房用液体循環回路５を循環させる液体の熱媒体は必ずしも温水とするとは限らず、不凍液等の他の液体により形成することもできる。
【０１０１】
また、給湯側のシステム構成は、図１〜図３に示される構成とは限らず、適宜形成されるものである。
【０１０２】
さらに、前記実施例では、タンクサーミスタ３５ａの検出温度が前記暖房利用基準温度未満の時や暖房利用基準温度以上から暖房利用基準温度未満になった時には、貯湯槽熱利用暖房運転を行わずに、給湯器１１６側のバーナ燃焼により暖房用液体循環回路５ａを通る温水を加熱する運転に切り替えるようにしたが、例えばタンクサーミスタ３５ａの検出温度を取り込み、その検出温度が前記暖房利用基準温度（例えば６０℃）未満であっても、その温度と暖房利用基準温度との温度差が予め定められる許容範囲内（例えば１０℃以下）である場合（例えばタンクサーミスタ３５ａの検出温度が５５℃のような場合）には、貯湯槽熱利用暖房運転を行いつつ、貯湯槽２から液−水熱交換器１３０側に送られる湯水の熱量では足りない分を給湯器１１６側のバーナ燃焼により補うようにしてもよい。
【０１０３】
この場合、暖房三方弁１４３を暖房経路バイパス通路１４１側に切り替えることはせずに、暖房用液体循環回路５を流れる液体（湯水）が図１の矢印Ｋ、Ｋ’Ｋ０の順に流れるようにし、液−水熱交換器１３０で加熱して給湯器１１６に戻ってきた熱媒体（例えば温水）をさらに給湯器１１６内の暖房用熱交換器２８で加熱して暖房装置１０ａに供給する。
【０１０４】
さらに、前記実施例では、暖房装置（高温暖房装置）１０ｂの運転と暖房装置（低温暖房装置）１０ａの運転とが同時に行われる場合には、貯湯槽熱利用暖房運転は行わないようにしたが、例えば暖房装置１０ｂの運転中に給湯器１１６側から暖房装置１０ａに供給する熱量を小さくできる構成や、暖房装置１０ａには給湯器１１６側からは熱量を供給しないようにできる構成を給湯器１１６に設ければ、暖房装置１０ｂの運転と暖房装置１０ａの運転とが同時に行われる場合にも、適宜、暖房装置１０ａの貯湯槽熱利用暖房運転を行うようにしてもよい。
【０１０５】
この場合も、暖房装置１０ａへの供給熱量を全て貯湯槽熱利用暖房運転により得られるようにしてもよいし、暖房装置１０ａへの供給熱量の一部を貯湯槽熱利用暖房運転により得て不足分を給湯器１１６側から供給するようにしてもよい。
【０１０６】
さらに、前記実施例では、タンク戻り温度サーミスタ１３７の検出温度が約６０℃になったら暖房利用ポンプ１４０の回転数を下げるようにしたが、このような制御は行わなくても構わない。ただし、このような制御を行った方が前記実施例のような効果を得られるため、好ましい。
【０１０７】
さらに、本発明の熱源装置により加熱される暖房装置１０は特に限定されるものではなく適宜設定されるものであり、温水マット等の暖房マットのように、低温の液体の熱媒体を供給することにより暖房する装置（例えば温水ルームヒータ等）が低温暖房用液体循環回路部位５ａに接続されて湯水循環ループ通路１３１に熱的に接続される。
【０１０８】
さらに、暖房用液体循環回路５ａにおいて、暖房三方弁１４３と暖房用バイパス管路１４１は省略することもできる。ただし、その場合、暖房用液体循環回路５ａを通る液体が必ず液−水熱交換器１３０を通って循環することになるため、貯湯槽２の蓄熱利用ができない時には液−水熱交換器１３０を通ることにより熱が無駄に放熱されてしまうことになることになる。そのため、前記実施例のように、暖房三方弁１４３とその制御のための暖房三方弁４６、暖房用バイパス管路１４１を設けることが好ましい。
【０１０９】
さらに、発電装置１はガスエンジンによっても形成することができる。
【産業上の利用可能性】
【０１１０】
本発明の発電機能付き熱源装置は、発電と熱利用を効率的に行える低コストの熱源装置にできるので、例えば家庭用の熱源装置として利用できる。
【符号の説明】
【０１１１】
１                    発電装置
２                    貯湯槽
３                    熱回収用通路
５                    暖房用液体循環回路
５ａ                  低温暖房用液体循環回路部位
５ｂ                  高温暖房用液体循環回路部位
１０，１０ａ，１０ｂ  暖房装置
３５                  タンクサーミスタ
６０                  制御装置
６１                  タンク湯水熱利用暖房運転制御手段
６２                  補助熱源装置連絡通信手段
６３                  暖房三方弁切り替え手段
６４                  ポンプ駆動制御手段
６５                  経路切り替え手段
６６                  リモコン装置
１０４                貯湯ユニット
１１６                給湯器
１３０                液−水熱交換器
１３１                湯水循環ループ通路
１３５                バイパス通路
１３６                タンク戻り三方弁
１３７                タンク戻り温度サーミスタ
１４０                暖房利用ポンプ
【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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【図６】
2019035512.tif 000008
【図７】
2019035512.tif 000009
【図８】
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