(57)【要約】【課題】加熱部に低温の熱媒を循環させて適切に冷却できると共に、放熱部に高温の熱媒を循環させて適切に加熱できながらも、加熱部への熱媒の循環と放熱部への熱媒の循環とを従来よりも簡易な構成を採用して実現する。【解決手段】循環状態制御手段は、加熱部２０が作動状態にある時は、熱媒循環回路Ｃ１において、蓄熱槽１０の下部から取り出して加熱部２０で加熱した熱媒と、蓄熱槽１０の上部から取り出した熱媒とを混合して放熱部３０に通流させ、放熱部３０のみが作動状態にある時は、蓄熱槽１０の上部から取り出した熱媒を放熱部３０に通流させる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱媒で蓄熱する蓄熱槽と、熱媒を加熱する加熱部と、熱媒を放熱させる放熱部と、前記蓄熱槽と前記加熱部と前記放熱部のうち前記蓄熱槽を含む少なくとも２つに熱媒を通流させて循環させる熱媒循環回路と、前記熱媒循環回路での熱媒の循環状態を制御する循環状態制御手段を備えた蓄熱式熱源装置であって、
前記循環状態制御手段は、前記加熱部が作動状態にある時は、前記熱媒循環回路において、前記蓄熱槽の下部から取り出して前記加熱部で加熱した熱媒と、前記蓄熱槽の上部から取り出した熱媒とを混合して前記放熱部に通流させ、前記放熱部のみが作動状態にある時は、前記蓄熱槽の上部から取り出した熱媒を前記放熱部に通流させる蓄熱式熱源装置。
【請求項２】
前記熱媒循環回路は、前記蓄熱槽の上部に接続される第１戻り路と、前記蓄熱槽の下部に接続される第２戻り路と、前記第１戻り路を介して熱媒を前記蓄熱槽へ戻す状態と前記第２戻り路を介して熱媒を前記蓄熱槽へ戻す状態とを切り替える切替機構とを備える請求項１に記載の蓄熱式熱源装置。
【請求項３】
前記循環状態制御手段は、前記加熱部と前記放熱部とが共に作動状態にある時は、前記熱媒循環回路において、熱媒を前記蓄熱槽の下部へ戻すように前記切替機構を切り替え、前記加熱部が作動状態で前記放熱部が非作動状態にある時は、前記熱媒循環回路において、熱媒を前記蓄熱槽の上部へ戻すように前記切替機構を切り替え、前記加熱部が非作動状態で前記放熱部が作動状態にある時は、前記熱媒循環回路において、熱媒を前記蓄熱槽の下部へ戻すように前記切替機構を切り替える請求項２に記載の蓄熱式熱源装置。
【請求項４】
前記循環状態制御手段は、前記放熱部を通流させた後の熱媒の温度が、熱媒が高温であることを判定する第１閾値より高い場合、前記熱媒循環回路において、熱媒を前記蓄熱槽の上部へ戻すように前記切替機構を切り替え、前記第１閾値よりも低い第２閾値より低い場合、前記熱媒循環回路において、熱媒を前記蓄熱槽の下部へ戻すように前記切替機構を切り替え、前記第２閾値以上で且つ前記第１閾値以下の場合、前記熱媒循環回路において、前記切替機構による切り替えを行わない請求項２に記載の蓄熱式熱源装置。
【請求項５】
前記熱媒循環回路は、前記蓄熱槽の上部に接続される第１往き路と、前記蓄熱槽の下部に接続される第２往き路とを備え、
前記第１往き路の前記蓄熱槽への接続部と前記第２往き路の前記蓄熱槽への接続部との少なくとも何れか一方と、前記第１戻り路の前記蓄熱槽への接続部と前記第２戻り路の前記蓄熱槽への接続部の少なくとも何れか一方とは、前記蓄熱槽の中心に対して点対称に設けられている請求項２〜４の何れか一項に記載の蓄熱式熱源装置。
【請求項６】
前記熱媒循環回路は、前記蓄熱槽の上部に接続される第１往き路と、前記蓄熱槽の下部に接続される第２往き路とを備え、
前記第１往き路、前記第２往き路、前記第１戻り路、及び前記第２戻り路は、その流路軸心が水平方向に沿う状態で、前記蓄熱槽へ接続されている請求項２〜５の何れか一項に記載の蓄熱式熱源装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱媒で蓄熱する蓄熱槽と、熱媒を加熱する加熱部と、熱媒を放熱させる放熱部と、前記蓄熱槽と前記加熱部と前記放熱部のうち前記蓄熱槽を含む少なくとも２つに熱媒を通流させて循環させる熱媒循環回路とを備えた蓄熱式熱源装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、蓄熱式熱源装置としては、特許文献１に示すように、熱媒で蓄熱する蓄熱槽と、燃料電池等の排熱により熱媒を加熱する加熱部と、当該熱媒の熱により給水や浴槽の湯水を加熱する形態で熱媒を放熱させる放熱部と、蓄熱槽と加熱部と放熱部とのうち少なくとも２つに熱媒を通流させて循環させる熱媒循環回路と、当該熱媒循環回路に熱媒を循環させる循環ポンプとして第１循環ポンプ及び第２循環ポンプを備えたものが知られている。
当該特許文献１に記載の技術では、特に、その図１に示されるように、第１熱媒循環ポンプを作動させて熱媒循環回路に熱媒を循環させる状態で、加熱部を作動状態として、熱媒が回収した熱を蓄熱槽に蓄熱する蓄熱運転が実行可能に構成されると共に、その図２〜５に示すように、第２熱媒循環ポンプを作動させて熱媒循環回路に熱媒を循環させる状態で、放熱部のみを作動状態として、当該放熱部にて熱媒の熱を放熱させる給湯（放熱）運転が実行可能に構成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１１−０１２９０６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
例えば、加熱部として、通常家庭にコジェネレーションシステムとして設けられるガスエンジンを採用する構成において、特許文献１の図１の蓄熱運転を実行する場合、加熱部から利用価値のある目標蓄熱温度の熱を回収するのに、熱媒循環路に比較的小流量で熱媒を循環させる必要があり、一方で、特許文献１の図２〜５で示される給湯（放熱）運転を実行する場合、熱媒循環路に比較的大流量で熱媒を循環させる必要がある。
説明を追加すると、例えば、加熱部としてガスエンジンの排熱を利用して熱媒を加熱する構成を採用する場合、通常、２ｋＷ（１７２０ｋｃａｌ／ｈ＝２９ｋｃａｌ／ｍｉｎ）程度の加熱量となるから、当該加熱部の入口へ１０℃の熱媒が流入すると共に、出口から７０℃の熱媒が流出するように制御するときには、当該加熱部を通流する熱媒の流量が０．５Ｌ／ｍｉｎとなるように第１循環ポンプを作動させる必要がある。
一方、放熱部として給湯する湯水と熱媒とを熱交換させる構成を採用する場合、通常、３０ｋＷ（２５８００ｋｃａｌ／ｈ＝４３０ｋｃａｌ／ｍｉｎ）程度の放熱量となるから、当該放熱部の入口へ６０℃の熱媒が流入すると共に、出口から４５℃の熱媒が流出するように制御するときには、当該放熱部を通流する熱媒の流量が３０Ｌ／ｍｉｎとなるように第２循環ポンプを作動させる必要がある。
即ち、特許文献１に開示の技術にあっては、加熱用の第１循環ポンプと、放熱用の第２循環ポンプとを各別に備える必要があり、構成を簡素化する点で問題があった。
【０００５】
本発明は、上述の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、加熱部に低温の熱媒を循環させて適切に冷却できると共に、放熱部に高温の熱媒を循環させて適切に加熱できながらも、加熱部への熱媒の循環と放熱部への熱媒の循環とを従来よりも簡易な構成を採用して実現できる蓄熱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蓄熱式熱源装置は、
熱媒で蓄熱する蓄熱槽と、熱媒を加熱する加熱部と、熱媒を放熱させる放熱部と、前記蓄熱槽と前記加熱部と前記放熱部のうち前記蓄熱槽を含む少なくとも２つに熱媒を通流させて循環させる熱媒循環回路と、前記熱媒循環回路での熱媒の循環状態を制御する循環状態制御手段を備えた蓄熱式熱源装置であって、その特徴構成は、
前記循環状態制御手段は、前記加熱部が作動状態にある時は、前記熱媒循環回路において、前記蓄熱槽の下部から取り出して前記加熱部で加熱した熱媒と、前記蓄熱槽の上部から取り出した熱媒とを混合して前記放熱部に通流させ、前記放熱部のみが作動状態にある時は、前記蓄熱槽の上部から取り出した熱媒を前記放熱部に通流させる点にある。
【０００７】
上記特徴構成によれば、加熱部に低温の熱媒を循環させて適切に冷却できると共に、放熱部に高温の熱媒を循環させて適切に加熱できながらも、加熱部への熱媒の循環と放熱部への熱媒の循環とを単一の循環ポンプで対応できる。
説明を追加すると、加熱部が作動状態にある時は、熱媒循環回路において、蓄熱槽の下部から取り出して加熱部で加熱した熱媒と、蓄熱槽の上部から取り出した熱媒とを混合して放熱部に通流させるようにしているから、循環ポンプによる循環流量として、両者の合計流量として、放熱部での放熱量に対応した循環流量（例えば、比較的大流量の３０Ｌ／ｍｉｎ）に設定できる。
さらに、放熱部のみが作動状態にある時は、蓄熱槽の上部から取り出した熱媒を放熱部に通流させて、循環ポンプによる循環流量を、放熱部の加熱に必要な比較的大流量の３０Ｌ／ｍｉｎに設定できる。
即ち、本発明にあっては、加熱部が作動状態にある時、又は放熱部のみが作動状態にある時の何れに関わらず、蓄熱槽の上部の熱媒を一定の流量循環できる構成を採用しているから循環ポンプとしては当該循環流量を満足できるものを１つ備えるだけで済み、構成の簡略化を図ることができる。
【０００８】
本発明に係る蓄熱式熱源装置の更なる特徴構成は、
前記熱媒循環回路は、前記蓄熱槽の上部に接続される第１戻り路と、前記蓄熱槽の下部に接続される第２戻り路と、前記第１戻り路を介して熱媒を前記蓄熱槽へ戻す状態と前記第２戻り路を介して熱媒を前記蓄熱槽へ戻す状態とを切り替える切替機構とを備える点にある。
【０００９】
特許文献１に開示の技術の構成にあっては、作動状態の加熱部にて加熱される比較的高温の熱媒が、蓄熱槽の下部から流入することになり蓄熱槽内にて温度成層を維持することができず、また、加熱部による熱媒の加熱途中で加熱部が作動状態から非作動状態へ切り替えられたときには、中温の熱媒として蓄熱されてしまい、放熱部から当該蓄熱槽に蓄熱される熱を放熱する際には、放熱部を給湯設定温度まで加温できない場合があった。
よって、加熱部にて蓄熱槽の熱媒を加熱する場合には、常に蓄熱槽全体が高温になるまで加熱する必要があり、このように、蓄熱槽全体を高温に加熱しており、放熱部での熱負荷が小さい時には、過剰な蓄熱により、蓄熱槽からの放熱損失が大きくなり、改善の余地があった。
上記特徴構成によれば、例えば、蓄熱槽への戻り熱媒が比較的高温である場合又は高温であると予測される場合には、切替機構が、蓄熱槽の上部に接続される第１戻り路を介して熱媒を蓄熱槽へ戻すから、蓄熱槽内の上方に、比較的高温の湯水を流入できる。一方、蓄熱槽への戻り熱媒が比較的低温である場合又は低温であると予測される場合には、切替機構が、蓄熱槽の下部に接続される第２戻り路を介して熱媒を蓄熱槽へ戻すから、蓄熱槽の温度成層の下方へ、比較的低温の湯水を流入できる。
即ち、熱媒を第１戻り路と第２戻り路との何れを介して蓄熱槽に戻すかを切り替える切替機構を備えることで、例えば、蓄熱槽の下方に、比較的高温の熱媒が流入することを防止して、蓄熱槽での温度成層を維持できる。そして、このように、温度成層が維持された蓄熱槽の上部に溜まる熱媒を、適切に放熱部に導くことができ、放熱部での湯水等の加熱を適切に行うことができる。
【００１０】
本発明に係る蓄熱式熱源装置の更なる特徴構成は、
前記循環状態制御手段は、前記加熱部と前記放熱部とが共に作動状態にある時は、前記熱媒循環回路において、熱媒を前記蓄熱槽の下部へ戻すように前記切替機構を切り替え、前記加熱部が作動状態で前記放熱部が非作動状態にある時は、前記熱媒循環回路において、熱媒を前記蓄熱槽の上部へ戻すように前記切替機構を切り替え、前記加熱部が非作動状態で前記放熱部が作動状態にある時は、前記熱媒循環回路において、熱媒を前記蓄熱槽の下部へ戻すように前記切替機構を切り替える点にある。
【００１１】
上記特徴構成によれば、加熱部と放熱部とが共に作動状態にある時は、放熱部で放熱させた熱媒を蓄熱槽の下部へ戻し、加熱部が作動状態で放熱部が非作動状態にある時は、熱媒を前記蓄熱槽の上部へ戻し、加熱部が非作動状態で放熱部が作動状態にある時は、熱媒を蓄熱槽の下部へ戻すから、蓄熱槽の温度成層状態を適切に維持できる。
【００１２】
本発明に係る蓄熱式熱源装置の更なる特徴構成は、
前記循環状態制御手段は、前記放熱部を通流させた後の熱媒の温度が、熱媒が高温であることを判定する第１閾値より高い場合、前記熱媒循環回路において、熱媒を前記蓄熱槽の上部へ戻すように前記切替機構を切り替え、前記第１閾値よりも低い第２閾値より低い場合、前記熱媒循環回路において、熱媒を前記蓄熱槽の下部へ戻すように前記切替機構を切り替え、前記第２閾値以上で且つ前記第１閾値以下の場合、前記熱媒循環回路において、前記切替機構による切り替えを行わない点にある。
【００１３】
上記特徴構成によれば、放熱部を通流した後で蓄熱槽へ戻る熱媒の温度が、熱媒が高温であることを判定する第１閾値よりも高い場合、熱媒を蓄熱槽の上部へ戻すように切替機構を切り替えるから、比較的高温の熱媒は蓄熱槽の上部へ貯留することができ、放熱部を通流した後で蓄熱槽へ戻る熱媒の温度が、第１閾値よりも低い第２閾値よりも低い場合、熱媒を蓄熱槽の下部へ戻すように切替機構を切り替えるから、比較的低温の熱媒は蓄熱槽の下部へ貯留することができるから、蓄熱槽の温度成層状態を適切に維持できる。
即ち、上記特徴構成によれば、放熱部を通流した後で蓄熱槽へ戻る熱媒の温度のみを指標として、熱媒を、蓄熱槽の上部又は下部の何れに戻すかを制御するから、比較的シンプルな制御で、蓄熱槽での温度成層状態を維持できる。
更に、放熱部を通流した後で蓄熱槽へ戻る熱媒の温度が、第２閾値以上で且つ第１閾値以下の場合、切替機構による切り替えを行わないから、熱媒の蓄熱槽への戻し先切り替えのハンチングを防止できる。
【００１４】
本発明に係る蓄熱式熱源装置の更なる特徴構成は、
前記熱媒循環回路は、前記蓄熱槽の上部に接続される第１往き路と、前記蓄熱槽の下部に接続される第２往き路とを備え、
前記第１往き路の前記蓄熱槽への接続部と前記第２往き路の前記蓄熱槽への接続部との少なくとも何れか一方と、前記第１戻り路の前記蓄熱槽への接続部と前記第２戻り路の前記蓄熱槽への接続部の少なくとも何れか一方とは、前記蓄熱槽の中心に対して点対称に設けられている点にある。
【００１５】
上記特徴構成によれば、例えば、比較的高温の湯水が戻る第１戻り路の蓄熱槽への接続部と、比較的低温の湯水が往く第２往き路の蓄熱槽への接続部とを、蓄熱槽の中心に対して点対称に設ける、又は、比較的低温の湯水が戻る第２戻り路の蓄熱槽への接続部と、比較的高温の湯水が往く第１往き路の蓄熱槽への接続部とを、蓄熱槽の中心に対して点対称に設けることで、両者が蓄熱槽において離間した部位に設けられることとなるから、蓄熱槽内で熱媒の流れの短絡を防止できる。
【００１６】
本発明に係る蓄熱式熱源装置の更なる特徴構成は、
前記熱媒循環回路は、前記蓄熱槽の上部に接続される第１往き路と、前記蓄熱槽の下部に接続される第２往き路とを備え、
前記第１往き路、前記第２往き路、前記第１戻り路、及び前記第２戻り路は、その流路軸心が水平方向に沿う状態で、前記蓄熱槽へ接続されている点にある。
【００１７】
上記特徴構成によれば、熱媒の流れが、蓄熱槽内にて垂直方向となることを防止でき、蓄熱槽内での温度成層崩れを防止できる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】第１実施形態に係る蓄熱式熱源装置の概略構成図、及び加熱給湯時の状態を示す図
【図２】第１実施形態に係る蓄熱式熱源装置の加熱非給湯時の状態を示す図
【図３】第１実施形態に係る蓄熱式熱源装置の非加熱給湯時の状態を示す図
【図４】第２実施形態に係る蓄熱式熱源装置の加熱時で戻り熱媒が低温の状態を示す図
【図５】第２実施形態に係る蓄熱式熱源装置の加熱時で戻り熱媒が高温の状態を示す図
【図６】第２実施形態に係る蓄熱式熱源装置の非加熱給湯時で戻り熱媒が高温の状態を示す図
【図７】第２実施形態に係る蓄熱式熱源装置の非加熱給湯時で戻り熱媒が低温の状態を示す図
【発明を実施するための形態】
【００１９】
本願の蓄熱式熱源装置１００は、熱媒の循環状態を適切に制御することで、熱媒循環回路Ｃ１に関しては、単一の第１循環ポンプＰ１にて熱媒を循環する簡易な構成を採用して、熱媒循環回路Ｃ１に熱媒を循環させながらも、熱媒を貯留する蓄熱槽１０での温度成層を良好に維持できる技術に関するものである。
以下、本願の蓄熱式熱源装置１００の実施形態を、図面に基づいて説明する。
【００２０】
〔第１実施形態〕
第１実施形態に係る蓄熱式熱源装置１００では、加熱部２０の作動状態と非作動状態、及び放熱部３０の作動状態と非作動状態に基づいて、熱媒を貯留する蓄熱槽１０へ戻す熱媒を蓄熱槽１０の上部に戻す状態と下部に戻す状態とを切り替える点に特徴がある。
説明を追加すると、本願の蓄熱式熱源装置１００は、熱媒で蓄熱する蓄熱槽１０と、熱媒を加熱する加熱部２０と、熱媒を放熱させる放熱部３０と、蓄熱槽１０と加熱部２０と放熱部３０のうち蓄熱槽１０を含む少なくとも２つに熱媒を通流させて循環させる熱媒循環回路Ｃ１とを備えている。
【００２１】
熱媒循環回路Ｃ１は、蓄熱槽１０の上部に接続される第１往き路Ｌ１と、蓄熱槽１０の下部に接続される第２往き路Ｌ２と、蓄熱槽１０の上部に接続される第１戻り路Ｌ３と、蓄熱槽１０の下部に接続される第２戻り路Ｌ４と、第１往き路Ｌ１と第２往き路Ｌ２とからの熱媒を、第１戻り路Ｌ３又は第２戻り路Ｌ４へ導く第５流路Ｌ５とから構成されている。
第１往き路Ｌ１と第２往き路Ｌ２と第５流路Ｌ５との接続部位には、第１往き路Ｌ１からの熱媒流量と第２往き路Ｌ２からの熱媒流量とを調整して第５流路Ｌ５へ送り出す三方弁Ｖ１が備えられている。
第１戻り路Ｌ３と第２戻り路Ｌ４と第５流路Ｌ５との接続部位には、加熱部２０の作動状態と非作動状態、及び放熱部３０の作動状態と非作動状態とに基づいて、第５流路Ｌ５からの熱媒を、第１戻り路Ｌ３と第２戻り路Ｌ４との何れかに導く切替弁Ｖ２が備えらえている。
当該熱媒循環回路Ｃ１には、第５流路Ｌ５に、熱媒を循環させる第１循環ポンプＰ１が設けられており、制御装置４０は、第１循環ポンプＰ１の回転数を制御すると共に、三方弁Ｖ１の開度調整を実行することで、熱媒循環回路Ｃ１を循環する熱媒の全体流量（第５流路Ｌ５を通流する熱媒流量）と、第１往き路Ｌ１及び第２往き路Ｌ２を通流する熱媒の流量を制御する。
尚、本願にあっては、当該制御装置４０、三方弁Ｖ１、及び切替弁Ｖ２が、循環状態制御手段として機能し、制御装置４０及び切替弁Ｖ２が切替機構として機能する。
【００２２】
蓄熱槽１０は、集合住宅の各戸に設けられる場合には、熱供給装置２１としてのガスエンジンと共に各戸のベランダ等に設置される場合が想定されるが、このような場合にあっては、設置空間が限られる等の観点から、蓄熱槽１０の形状が、本願の図１〜７に示すように、扁平形状にされる場合がある。
本願にあっては、当該蓄熱槽１０において、第１往き路Ｌ１の蓄熱槽１０への接続部ＣＰ１及び第２往き路Ｌ２の蓄熱槽１０への接続部ＣＰ２との少なくとも何れか一方と、第１戻り路Ｌ３の蓄熱槽１０への接続部ＣＰ３と第２戻り路Ｌ４の蓄熱槽１０への接続部ＣＰ４との少なくとも何れか一方とが、蓄熱槽１０の中心（重心：図面でＸで示す位置）に対して点対称に設けられている。特に、第１往き路Ｌ１の蓄熱槽１０への接続部ＣＰ１と、第２戻り路Ｌ４の蓄熱槽１０への接続部ＣＰ４とは、熱媒の温度差が大きくなる可能性が大きく、且つ流量が大きくなるため、蓄熱槽１０の中心に対して点対称で、且つ蓄熱槽１０の上下方向において互いに離間した部位に設けられることが好ましい。
これにより、蓄熱槽１０に戻った比較的低温の熱媒が、直接蓄熱槽１０から取り出される、所謂、短絡状態の発生を防止できる。
また、蓄熱槽１０の内部における熱媒の上下方向での流れを抑制し、温度成層崩れを抑制する意味で、第１往き路Ｌ１、第２往き路Ｌ２、第１戻り路Ｌ３、及び第２戻り路Ｌ４の夫々の流路軸心は、水平方向に沿う状態で、蓄熱槽１０に接続されている。
尚、蓄熱槽１０は、図示は省略するが、貯留する熱媒（例えば水）の上面よりも高い位置に大気に通じる開口を有する大気開放型に構成されており、蓄熱槽１０に熱媒を補給するために補給路及び補給弁が設けられ、下限水位センサにて熱媒の水位が下限水位未満になったことを検出すると、補給弁を開弁して補給路にて蓄熱槽１０へ熱媒を補給する。一方、上限水位センサにて熱媒の水位が上限水位になったことを検出すると、補給弁を閉弁して補給路による蓄熱槽１０への熱媒の補給を停止する。
【００２３】
加熱部２０は、都市ガスを燃料とするガスエンジンからなる熱供給装置２１と、当該熱供給装置２１の排熱を回収する冷却水が循環可能な冷却水循環回路Ｃ２と、当該冷却水循環回路Ｃ２の冷却水を循環させる第２循環ポンプＰ２と、冷却水循環回路Ｃ２を循環する冷却水と第１往き路Ｌ１を通流する熱媒とを熱交換する排熱回収熱交換器ＨＥ１とから構成されている。
制御装置４０は、第２循環ポンプＰ２の回転数を、熱供給装置２１としてのガスエンジンの温度が運転可能温度範囲となるように制御する。説明を追加すると、例えば、冷却水循環回路Ｃ２で熱供給装置２１の出口の冷却水温度を測定する温度センサ（図示せず）の温度が、ガスエンジンの運転可能な運転上限温度以下となるように、第２循環ポンプＰ２の回転数を制御する。
【００２４】
放熱部３０は、上水圧による給水を通流する給水流路Ｌ６と、当該給水流路Ｌ６を通流する給水を第５流路Ｌ５を通流する熱媒との熱交換により加熱する給湯用熱交換器ＨＥ２と、当該給湯用熱交換器ＨＥ２にて給湯要求温度に昇温された給水を出湯する給湯栓（図示せず）と、給湯用熱交換器ＨＥ２の出口での給水温度を測定する第１温度センサＴ１と、から構成されている。
制御装置４０は、例えば、第１温度センサＴ１にて測定される給水温度が、給湯指令と共に指定される要求給湯温度となるように、熱媒循環回路Ｃ１を循環する熱媒循環状態を制御する。
【００２５】
以下、第１実施形態に係る蓄熱式熱源装置１００の具体的運転形態を、図１〜３に基づいて説明する。当該第１実施形態に係る蓄熱式熱源装置１００にあっては、下記に示すように、加熱部２０と放熱部３０とが作動状態の場合、加熱部２０が作動状態で放熱部３０が非作動状態の場合、及び加熱部２０が非作動状態で放熱部が作動状態の場合とにおいて、熱媒の蓄熱槽１０への戻り状態が適宜切り替えられることにより、以下に示す第１運転状態、第２運転状態、及び第３運転状態の夫々が実行される。
【００２６】
＜加熱部と放熱部とが作動状態の場合＞
本願の第１実施形態に係る蓄熱式熱源装置１００において、図１に示すように、加熱部２０と放熱部３０とが共に作動状態にある時、即ち、熱供給装置２１としてのガスエンジンが作動状態にあると共に、給湯指令により給湯栓から給湯が実行される場合、制御装置４０は、給湯用熱交換器ＨＥ２を通流する熱媒の放熱量が、給水を要求給湯温度まで昇温する放熱量となるように（第１温度センサＴ１の測定温度が要求給湯温度となるように）、第１循環ポンプＰ１の回転数を制御する。
【００２７】
ここで、通常、給湯にあっては、給湯用熱交換器ＨＥ２での放熱量は、３０ｋＷ（２５８００ｋｃａｌ／ｈ＝４３０ｋｃａｌ／ｍｉｎ）程度となるから、当該給湯用熱交換器ＨＥ２の入口へ６０℃の熱媒が流入すると共に、出口から４５℃の熱媒が流出するように制御するときには、当該給湯用熱交換器ＨＥ２を通流する熱媒の流量が３０Ｌ／ｍｉｎとなるように第１循環ポンプＰ１を作動させる必要がある。
一方で、熱供給装置２１としてガスエンジンの排熱を利用して熱媒を加熱する構成では、通常、２ｋＷ（１７２０ｋｃａｌ／ｈ＝２９ｋｃａｌ／ｍｉｎ）程度の加熱量となるから、排熱回収熱交換器ＨＥ１の入口へ１０℃の熱媒が流入すると共に、出口から７０℃の熱媒が流出するように制御するときには、当該排熱回収熱交換器ＨＥ１を通流する熱媒の流量が０．５Ｌ／ｍｉｎとなるように第１循環ポンプＰ１を作動させる必要がある。
つまり、両者を各別に単一の循環ポンプで実行するためには、第１循環ポンプＰ１として、０．５Ｌ／ｍｉｎ〜３０Ｌ／ｍｉｎという広範囲の循環流量を賄うことができるものを採用する必要があるが、現状ではこのような広範囲な循環流量を賄うことができる循環ポンプは存在しない。
【００２８】
そこで、第１実施形態に係る蓄熱式熱源装置１００にあっては、図１に示すように、加熱部２０と放熱部３０とが共に作動状態にある時、即ち、熱供給装置２１としてのガスエンジンが作動状態にあると共に、給湯指令により給湯栓から給湯が実行される場合、制御装置４０は、第１運転状態として、三方弁Ｖ１の三方すべてを開状態として、蓄熱槽１０の下部から取り出して第２往き路Ｌ２を通流する熱媒を排熱回収熱交換器ＨＥ１で加熱した熱媒と、蓄熱槽１０の上部から取り出した熱媒とを混合し、給湯用熱交換器ＨＥ２で放熱させるように制御する。
これにより、三方弁Ｖ１にて第５流路Ｌ５に導かれ、給湯用熱交換器ＨＥ２にて放熱する熱媒流量を、３０Ｌ／ｍｉｎ程度の比較的大流量とするように、第１循環ポンプＰ１の回転数を設定できながらも、排熱回収熱交換器ＨＥ１にて排熱回収する熱媒流量を、０．５Ｌ／ｍｉｎ程度の比較的小流量に設定し、残りの２９．５Ｌ／ｍｉｎ程度の比較的大流量の熱媒を、蓄熱槽１０の上部から第１往き路Ｌ１を介して供給する形態で、単一の循環ポンプＰ１により、給湯用の放熱量を賄うことができる。
【００２９】
尚、制御装置４０は、給湯用熱交換器ＨＥ２の入口の熱媒温度（図１、３で、第２温度センサＴ２で測定される温度）と、当該給湯用熱交換器ＨＥ２を通流する熱媒流量とから、給湯用熱交換器ＨＥ２にて給水の十分な加熱が得られないと判断した場合、給湯用熱交換器ＨＥ２の出口の湯水を加熱する補助加熱機（図示せず）にて、当該湯水温度（図１、３で、第１温度センサＴ１で測定される温度）が要求給湯温度となるように加熱する構成を採用することが好ましい。
【００３０】
ここで、加熱部２０と放熱部３０とが共に作動状態にある時には、蓄熱槽１０への戻り熱媒は、比較的低温になっている可能性が高い。そこで、制御装置４０は、切替弁Ｖ２を、第５流路Ｌ５と第２戻り路Ｌ４との側を開状態とし、熱媒を蓄熱槽１０の下部へ戻すように制御する。これにより、給湯用熱交換器ＨＥ２にて放熱した後の熱媒で、比較的低温となっている可能性の高い熱媒を、蓄熱槽１０の下部へ導いて、蓄熱槽１０の温度成層状態を維持する。
【００３１】
＜加熱部が作動状態で放熱部が非作動状態の場合＞
図２に示すように、加熱部２０が作動状態で放熱部３０が非作動状態にある時、即ち、熱供給装置２１にて発生した熱量を、蓄熱槽１０に蓄熱する場合、制御装置４０は、第２運転状態として、三方弁Ｖ１の三方すべてを開状態とし、蓄熱槽１０の下部から取り出して第２往き路Ｌ２を通流する熱媒を排熱回収熱交換器ＨＥ１で加熱した熱媒と、蓄熱槽１０の上部から取り出した熱媒とを混合すると共に、切替弁Ｖ２を、第５流路Ｌ５と第１戻り路Ｌ３との側を開状態とし、熱媒を蓄熱槽１０の上部へ戻すように制御する。
このように、加熱部２０が作動状態で放熱部３０が非作動状態にある時にも、第１往き路Ｌ１を介して熱媒を通流する状態とすることで、第１循環ポンプＰ１を比較的大流量で作動させることができるから、熱媒循環回路Ｃ１での熱媒の循環を単一の第１循環ポンプＰ１で賄うことができる。
また、制御装置４０は、排熱回収熱交換器ＨＥ１の出口での熱媒温度が、目標蓄熱温度となり、且つ、第１循環ポンプＰ１の回転数がその下限回転数となるように、三方弁Ｖ１の開度及び第１循環ポンプＰ１の回転数を制御する。
これにより、蓄熱槽１０の温度成層状態は維持されながらも、目標蓄熱温度の湯水が蓄熱される蓄熱運転が実行される。
【００３２】
＜加熱部が非作動状態で放熱部が作動状態の場合＞
図３に示すように、加熱部２０が非作動状態で放熱部３０が作動状態にある時、即ち、放熱部３０にて放熱する熱量を蓄熱槽１０にて蓄熱される熱にて賄う時には、制御装置４０は、第３運転状態として、三方弁Ｖ１を第１往き路Ｌ１と第５流路Ｌ５の側を開状態とし、蓄熱槽１０の上部から取り出して第１往き路Ｌ１を通流する熱媒を給湯用熱交換器ＨＥ２にて放熱させると共に、切替弁Ｖ２を、第５流路Ｌ５と第２戻り路Ｌ４との側を開状態とし、熱媒を蓄熱槽１０の下部へ戻すように制御する。これにより、給湯用熱交換器ＨＥ２にて放熱した後の熱媒で、比較的低温となっている可能性の高い熱媒を、蓄熱槽１０の下部へ導いて、蓄熱槽１０の温度成層状態を維持する。
【００３３】
〔第２実施形態〕
当該第２実施形態では、熱媒の蓄熱槽１０への戻り状態の切り替えに関し、制御装置４０が、給湯用熱交換器ＨＥ２と蓄熱槽１０との間の第５流路Ｌ５を通流する熱媒の温度を測定する第４温度センサＴ４を備え、当該第４温度センサＴ４の測定温度を制御パラメータとして採用している点に特徴がある。そこで、以下の説明では、当該特徴構成に重点を置いて説明することとし、第１実施形態と同一の構成については、同一の符号を付すこととし、その説明を割愛することがある。
尚、この場合、制御装置４０は、給湯用熱交換器ＨＥ２の入口の熱媒温度（図４、６、７で、第２温度センサＴ２で測定される温度）と、当該給湯用熱交換器ＨＥ２を通流する熱媒流量とから、給湯用熱交換器ＨＥ２にて給水の十分な加熱が得られないと判断した場合、給湯用熱交換器ＨＥ２の出口の湯水を加熱する補助加熱機（図示せず）にて、当該湯水温度（図４、６、７で、第１温度センサＴ１で測定される温度）が要求給湯温度となるように加熱する構成を採用することが好ましい。
【００３４】
＜加熱部が作動状態にある場合＞
加熱部２０が作動状態にある場合、即ち、熱供給装置２１としてのガスエンジンが作動状態にある場合は、図４に示すように、放熱部３０が作動状態（給湯指令により給湯栓から給湯が実行されている状態）ときと、図５に示すように、放熱部３０が非作動状態（給湯指令がなく給湯が実行されていない状態）とがある。
図４に示す状態における第１循環ポンプＰ１の回転数制御、及び三方弁Ｖ１の開度制御については、第１実施形態の＜加熱部と放熱部とが共に作動状態である場合＞と同一であり、図５示す状態における第１循環ポンプＰ１の回転数制御、及び三方弁Ｖ１の開度制御については、第１実施形態の＜加熱部が作動状態で放熱部が非作動状態である場合＞と同一であるので、ここでは、その詳細な説明は割愛する。
【００３５】
＜放熱部のみが作動状態にある場合＞
放熱部３０のみ作動状態にある場合、即ち、給湯指令により給湯栓から給湯が実行されている状態にある場合は、図６、７に示すように、加熱部２０が非作動状態（熱供給装置２１としてのガスエンジンが作動状態）にあり、図６、７に示す状態における第１循環ポンプＰ１の回転数制御、及び三方弁Ｖ１の開度制御については、第１実施形態の＜加熱部が非作動状態で放熱部が作動状態である場合＞と同一であるので、ここでは、その詳細な説明は割愛する。
【００３６】
制御装置４０は、以上の夫々の場合において、給湯用熱交換器ＨＥ２で放熱した後の熱媒の温度で第４温度センサＴ４での測定温度が、熱媒が高温であることを判定する第１閾値（例えば、６０℃）より高い場合、切替弁Ｖ２を第１戻り路Ｌ３の側を開状態とすると共に第２戻り路Ｌ４の側を閉状態として、熱媒を蓄熱槽１０の上部へ戻し、第４温度センサＴ４での測定温度が、熱媒が低温であることを判定する第２閾値（第２閾値＜第１閾値：例えば、５０℃）より低い場合、切替弁Ｖ２を第１戻り路Ｌ３の側を閉状態とすると共に第２戻り路Ｌ４の側を開状態として、熱媒を蓄熱槽１０の下部へ戻し、第４温度センサＴ４での測定温度が、第２閾値以上で且つ第１閾値以下の場合、直前の切替弁Ｖ２の開閉状態を維持し、切替弁Ｖ２の開閉状態の切り替えを行わない。
これにより、蓄熱槽１０の温度成層を維持しながらも、戻り熱媒の戻し先が、短時間のうちに蓄熱槽１０の上部と下部との間で何度も切り替わる、所謂、ハンチング状態となることを良好に防止する。
【００３７】
〔別実施形態〕
（１）上記実施形態では、放熱部３０として、給水を通流させる給水流路Ｌ６と、当該給水流路Ｌ６を通流する給水を加熱する給湯用熱交換器ＨＥ２と、当該給湯用熱交換器ＨＥ２にて目標給湯温度まで昇温した後の湯水を供給する給湯栓（図示せず）とから成る給湯設備を備える例を示した。
しかしながら、本願の蓄熱式熱源装置１００にあっては、放熱部３０は当該構成に限定されるものではなく、例えば、浴槽と当該浴槽に貯留される湯水を循環する湯水循環路と、当該湯水循環路を循環する湯水を熱媒と熱交換する追焚用熱交換器とを備えた風呂設備や、室内の床を加熱する床暖房パネルと、当該床暖房パネルを通流する暖房用の熱媒と蓄熱槽１０に貯留される熱媒とを熱交換する暖房用熱交換器と、暖房用の熱媒を床暖房パネルと暖房用熱交換器との間で循環する暖房用循環回路とを備えた暖房設備等、熱媒の熱を有効に利用可能な設備全般を含むものとする。
【００３８】
（２）上記実施形態では、加熱部２０を構成する熱供給装置２１として、熱と電力とを併給可能なガスエンジンを利用する例を示したが、本願の目的を達成する意味からは、固体高分子型燃料電池、固体酸化物形燃料電池、太陽熱温水器等をも好適に採用することができる。この場合、燃料電池の排熱や太陽熱で熱媒を加熱するように構成できる。
【００３９】
（３）上記実施形態においては、蓄熱槽１０への熱媒の戻り位置を切り替える切替機構として、切替弁Ｖ２を備えると共に、熱媒が比較的高温である（又は、高温であると予測される状態である）場合には、熱媒を第１戻り路Ｌ３を介して蓄熱槽１０の上部へ戻し、熱媒が比較的低温である（又は、低温であると予測される状態である）場合には、熱媒を第２戻り路Ｌ４を介して蓄熱槽１０の下部へ戻すように、切替弁Ｖ２を切り替える構成例を示した。
しかしながら、本願の切替機構は当該構成に限るものではなく、例えば、図示は省略するが、蓄熱槽１０の上下方向での中間部位に接続される第３戻り路を設ける共に、第２戻り路Ｌ４の上流側、第２戻り路Ｌ４の下流側、及び第３戻り路とが接続する切替弁を更に設け、中温の熱媒については、蓄熱槽１０の上下方向の中央部位に戻す構成を採用しても構わない。
この場合の制御については、上記第１、２実施形態と同様に、熱媒の戻り位置の切り替えによるハンチングが起きないように、制御することが好ましい。
【００４０】
（４）上記第２実施形態にあっては、加熱部２０と放熱部３０とが共に作動状態である場合（図４に示す場合）においては、制御装置４０は、熱媒を蓄熱槽１０の下部へ戻す制御を行っている状態を例示したが、例えば、給湯負荷が十分に小さいとき等で、給湯用熱交換器ＨＥ２で放熱した後で第４温度センサＴ４にて測定される測定温度が、第１閾値を超える場合には、熱媒を蓄熱槽１０の上部へ戻す制御を実行しても構わない。
【産業上の利用可能性】
【００４１】
本発明の蓄熱式熱源装置は、加熱部に低温の熱媒を循環させて適切に冷却できると共に、放熱部に高温の熱媒を循環させて適切に加熱できながらも、加熱部への熱媒の循環と放熱部への熱媒の循環とを従来よりも簡易な構成を採用して実現できる蓄熱式熱源装置として、有効に利用可能である。
【符号の説明】
【００４２】
１０      ：蓄熱槽
２０      ：加熱部
３０      ：放熱部
１００    ：蓄熱式熱源装置
Ｃ１      ：熱媒循環回路
ＣＰ１    ：第１往き路と蓄熱槽との接続部
ＣＰ２    ：第２往き路と蓄熱槽との接続部
ＣＰ３    ：第１戻り路と蓄熱槽との接続部
ＣＰ４    ：第２戻り路と蓄熱槽との接続部
ＨＥ１    ：排熱回収熱交換器
ＨＥ２    ：給湯用熱交換器
Ｌ１      ：第１往き路
Ｌ２      ：第２往き路
Ｌ３      ：第１戻り路
Ｌ４      ：第２戻り路
Ｖ２      ：切替弁
【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】
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【図７】
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