(57)【要約】  【課題】  給水温度が変化しても貯留量に無駄や不足が発生しない貯留型熱源装置の提供を目的とする。  【解決手段】  熱源装置１は、加熱手段２１と加熱手段２１において加熱された熱媒体を貯留する貯留タンク２を備えた加熱系Ｓｈを有する。熱源手段１は、負荷端末等の使用時に貯留タンク２から排出される高温の熱媒体と、系外から供給される低温の熱媒体とを混合して排出する。熱源装置１は、過去の排出動作において排出された熱媒体Ｓの排出量に関するデータと、加熱系Ｓｈの外部から供給される熱媒体Ｃの流入温度ｔｃとに基づき、次回の排出動作に備えて貯留手段に貯留すべき熱媒体Ｈの貯留量を導出する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体を加熱する加熱手段と、液体を介して熱エネルギーを貯留する貯留手段とを具備した加熱系を有し、貯留手段に貯留された液体と、加熱系の系外の液体とを混合して設定温度に調整された液体を排出する排出動作を行う貯留型熱源装置であって、所定の時期に行われた排出動作において液体を介して系外に排出された熱エネルギー量に基づき、次回の排出動作において系外に排出される熱エネルギー量を推定する推定制御を行う制御手段を有し、当該制御手段は、推定制御により推定された熱エネルギー量と、前記加熱系外の環境温度とに基づいて次回の排出動作に備えて貯留手段に貯留すべき熱エネルギー量を決定することを特徴とする貯留型熱源装置。
【請求項２】
液体を加熱する加熱手段と、当該加熱手段によって加熱された高温の液体を貯留する貯留手段とを具備した加熱系を有し、貯留手段に貯留された液体と、加熱系の系外の液体とを混合して設定温度に調整された液体を排出する排出動作を行う貯留型熱源装置であって、所定の時期に行われた排出動作において設定温度に調整されて系外に排出された液体の排出量に基づき、次回の排出動作において系外に排出される設定温度の液体の排出量を推定する推定制御を行う制御手段を有し、当該制御手段は、推定制御により推定される次回の設定温度の液体の排出量と、前記加熱系外の環境温度とに基づいて高温の液体の貯留量を決定することを特徴とする貯留型熱源装置。
【請求項３】
液体を加熱する加熱手段と、当該加熱手段によって加熱された高温の液体を貯留する貯留手段とを具備した加熱系を有し、貯留手段に貯留された高温の液体と、加熱系の系外から供給された低温の液体とを混合して設定温度に調整した液体を系外に排出する排出動作を行う貯留型熱源装置であって、所定の時期に行われた排出動作において設定温度に調整されて系外に排出された液体の排出量に基づき、次回の排出動作において系外に排出される設定温度の液体の排出量を推定する推定制御を行う制御手段を有し、当該制御手段は、推定制御により推定される次回の設定温度の液体の排出量と、前記加熱系外の環境温度とに基づいて高温の液体の貯留温度を決定することを特徴とする貯留型熱源装置。
【請求項４】
制御手段は、設定温度に調整されて系外に排出された液体の排出量および系外に排出された液体の排出温度のいずれか一方または双方に基づく負荷情報を所定の周期または期間毎に蓄積あるいは更新して履歴情報を構築し、履歴情報の蓄積あるいは更新以降の排出動作における負荷情報と前記履歴情報とに基づいて次回の排出動作における液体の排出量を推定することを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の熱源装置。
【請求項５】
環境温度は、加熱系外を流れる液体の液温であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の熱源装置。
【請求項６】
環境温度は、加熱系外の気温であることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の熱源装置。
【請求項７】
加熱手段は、熱エネルギーと、他の形態のエネルギーとを発生することを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の熱源装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、加熱された湯水や熱媒体等の液体を貯留する貯留手段を備えた貯留型熱源装置に関し、特に貯留手段に貯留された高温の液体と加熱されていない低温の液体とを混合して供給する貯留型熱源装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、下記特許文献１に開示されている熱源装置のように、湯水（液体）を貯留する貯留手段を有し、この貯留手段に加熱手段において加熱された湯水を貯留する貯留型熱源装置がある。この種の熱源装置の多くは、貯留手段に高温の湯水を貯留しておき、外部の負荷回路等の使用状況に合わせて貯留手段内の高温の湯水と、外部から供給された低温の湯水とを混合して温度調整して給湯する構成となっている。
【特許文献１】特開２００３−１３０４５９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
上記した従来技術の貯留型熱源装置のように、貯留手段に貯留された高温の湯水と、外部から供給された低温の湯水とを混合して給湯（排出）する場合、例え給湯温度が一定であっても、外部から供給される低温の湯水の温度次第で給湯に必要となる高温の湯水の量が変動する。従来技術の貯留型熱源装置では、高温の湯水が不足することにより給湯温度が変動し、負荷端末等の使用感が損なわれるのを防止すべく、必要と想定される量よりも多くの高温の湯水を貯留手段に貯留する構成を取るものが多い。そのため、従来技術の貯留型熱源装置では、負荷端末等への給湯が終了した後であっても高温の湯水が貯留手段に残留してしまい、熱エネルギーの無駄が発生してしまうという問題があった。
【０００４】
そこで、上記した問題を解決すべく、本発明は、給水温度が変化しても貯留量に無駄や不足が発生しない貯留型熱源装置の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記した課題を解決すべく提供される請求項１に記載の発明は、液体を加熱する加熱手段と、液体を介して熱エネルギーを貯留する貯留手段とを具備した加熱系を有し、貯留手段に貯留された液体と、加熱系の系外の液体とを混合して設定温度に調整された液体を排出する排出動作を行う貯留型熱源装置であって、所定の時期に行われた排出動作において液体を介して系外に排出された熱エネルギー量に基づき、次回の排出動作において系外に排出される熱エネルギー量を推定する推定制御を行う制御手段を有し、当該制御手段は、推定制御により推定された熱エネルギー量と、前記加熱系外の環境温度とに基づいて次回の排出動作に備えて貯留手段に貯留すべき熱エネルギー量を決定することを特徴とする貯留型熱源装置である。
【０００６】
本発明の貯留型熱源装置は、貯留手段に貯留された液体と、加熱系外の液体とを混合して温度調整された液体を排出するものであるため、例え液体の排出温度が一定であっても、加熱系外の液体の温度や気温等のような環境温度に応じて液体の混合比率が変動する。上記したように、本発明の貯留型熱源装置では、推定制御により次回の排出動作において必要と推定される熱エネルギー量に対して前記加熱系外の環境温度による影響を考慮して次回の排出動作に備えて貯留手段に貯留すべき熱エネルギー量を決定する構成となっている。従って、上記した構成によれば、排出動作に備えて貯留手段に貯留される熱エネルギー量の過不足を解消でき、貯留手段に過剰な熱エネルギーを貯留することによるエネルギーの損失や、熱エネルギー量の不足による負荷端末等の使用感の低下を防止できる。
【０００７】
また、同様の課題を解決すべく提供される請求項２に記載の発明は、液体を加熱する加熱手段と、当該加熱手段によって加熱された高温の液体を貯留する貯留手段とを具備した加熱系を有し、貯留手段に貯留された液体と、加熱系の系外の液体とを混合して設定温度に調整された液体を排出する排出動作を行う貯留型熱源装置であって、所定の時期に行われた排出動作において設定温度に調整されて系外に排出された液体の排出量に基づき、次回の排出動作において系外に排出される設定温度の液体の排出量を推定する推定制御を行う制御手段を有し、当該制御手段は、推定制御により推定される次回の設定温度の液体の排出量と、前記加熱系外の環境温度とに基づいて高温の液体の貯留量を決定することを特徴とする貯留型熱源装置である。
【０００８】
本発明の貯留型熱源装置は、加熱手段によって加熱され貯留手段に貯留されている高温の液体と、加熱系の系外から供給される液体とを混合して所定の温度に調整された液体を排出するものである。そのため、本発明の貯留型熱源装置において、加熱系外に排出される液体の温度の変動および貯留手段における高温の液体の貯留量を最小限に抑制するためには、例えば加熱系外を流れる液体の温度や気温等のような加熱系外の環境温度を考慮し、次回の排出動作に備えて貯留手段に貯留しておくべき高温の液体の貯留量を決定することが望ましい。本発明の貯留型熱源装置は、推定制御によって所定の時期に行われた排出動作時に所定温度に調整されて排出された液体の排出量に基づいて推定された液体の排出量と、加熱系外の環境温度を考慮し、次回の排出動作に備えて貯留手段に貯留しておくべき高温の液体の貯留量を決定する構成となっている。従って、本発明によれば、貯留手段における高温の熱媒体の貯留量を最小限に抑制すると共に、高温の熱媒体の不足による負荷端末等の使用感の低下を防止できる。
【０００９】
ここで、加熱手段によって加熱され、貯留手段に貯留されている高温の液体と、系外から供給される低温の液体とを混合することにより所定温度に調整された液体を系外に排出する場合、系外に排出される液体の温度の変動を最小限に抑制するためには高温の液体の貯留温度をなるべく高く設定することが望ましい。しかしこの場合、排出動作に伴って系外から供給される液体の温度等の環境温度が比較的高い場合や、排出動作よって排出される液体の量が少ない場合は、高温の液体が使用されることなく大量に貯留手段に残留してしまい、熱エネルギーを有効利用できない。そのため、熱エネルギーを有効利用しつつ系外への液体の供給温度の変動を抑制するためには、高温の液体の貯留温度は、排出動作の際の環境温度や液体の排出量に応じて調整されることが望ましい。
【００１０】
かかる知見に基づいて提供される請求項３に記載の発明は、液体を加熱する加熱手段と、当該加熱手段によって加熱された高温の液体を貯留する貯留手段とを具備した加熱系を有し、貯留手段に貯留された高温の液体と、加熱系の系外から供給された低温の液体とを混合して設定温度に調整した液体を系外に排出する排出動作を行う貯留型熱源装置であって、所定の時期に行われた排出動作において設定温度に調整されて系外に排出された液体の排出量に基づき、次回の排出動作において系外に排出される設定温度の液体の排出量を推定する推定制御を行う制御手段を有し、当該制御手段は、推定制御により推定される次回の設定温度の液体の排出量と、前記加熱系外の環境温度とに基づいて高温の液体の貯留温度を決定することを特徴とする貯留型熱源装置である。
【００１１】
本発明の貯留型熱源装置では、高温の液体の貯留量が推定制御により次回の排出動作の際に排出されると推定される液体の排出量と、加熱系外の環境温度とに基づいて決定される。そのため、本発明によれば、熱エネルギーを有効利用可能で、加熱系外への液体の供給温度の変動が殆ど起こらない貯留型熱源装置を提供できる。
【００１２】
請求項４に記載の発明は、制御手段が、設定温度に調整されて系外に排出された液体の排出量および系外に排出された液体の排出温度のいずれか一方または双方に基づく負荷情報を所定の周期または期間毎に蓄積あるいは更新して履歴情報を構築し、履歴情報の蓄積あるいは更新以降の排出動作における負荷情報と前記履歴情報とに基づいて次回の排出動作における液体の排出量を推定することを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の熱源装置である。
【００１３】
かかる構成によれば、次回の排出動作における液体の排出量を精度良く推定できる。従って、本発明によれば、熱エネルギーの有効利用をより一層促進すると共に、加熱系外への液体の供給温度の変動を最小限に抑制可能な貯留型熱源装置を提供できる。
【００１４】
上記請求項１乃至４のいずれかに記載の熱源装置において、環境温度は、加熱系外を流れる液体の液温であってもよい。（請求項５）
【００１５】
また、上記請求項１乃至５のいずれかに記載の熱源装置において、環境温度は、加熱系外の気温であってもよい。（請求項６）
【００１６】
かかる構成によれば、制御手段の制御精度をより一層向上させ、熱エネルギーの有効利用を図ると共に、加熱系外に排出される液体の液温の安定化を図れる。
【００１７】
上記請求項１乃至６のいずれかに記載の熱源装置において、加熱手段は、熱エネルギーと、他の形態のエネルギーとを発生するものであってもよい。（請求項７）
【００１８】
本発明の貯留型熱源装置は、例えば発電装置や燃料電池、発動機等のように熱エネルギーに加えて、熱エネルギー以外の形態のエネルギーを放出するものを加熱手段として備えている。そのため、本発明によれば、熱エネルギーに加えて電気エネルギー等の他の形態のエネルギーを回収可能な総合エネルギー効率に優れた熱源装置を提供できる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、加熱系の外から供給される液体の温度が変化しても、貯留手段に貯留されている高温の液体に無駄や不足が発生せず、加熱系の外部に排出される液体の温度変動が少ない貯留型熱源装置を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
続いて、本発明の一実施形態である熱源装置について図面を参照しながら詳細に説明する。図１は、本発明の一実施形態である熱源装置の作動原理図である。図２は、図１に示す熱源装置が備える貯留タンクにおける熱媒体の貯留状態を示す模式図である。図３は、図１に示す熱源装置が備える制御手段の構成を示す模式図であり、図４はその変形例を示す模式図である。また、図５は、図１に示す熱源装置の変形例である熱源装置の作動原理図である。
【００２１】
図１において、１は本実施形態の熱源装置（貯留型熱源装置）である。熱源装置１は、熱媒体を貯留する貯留タンク２と、熱媒体の加熱を行う加熱手段２１を備えた加熱系統Ｓｈと、熱媒流路３を備えた負荷系統Ｓｗとを有している。加熱系統Ｓｈは、加熱手段２１において加熱された熱媒体を介して貯留タンク２内に熱エネルギーを貯留する系統である。また、負荷系統Ｓｗは、加熱系統Ｓｈから熱媒体を介して熱エネルギーの供給を受ける系統である。
【００２２】
貯留タンク２は、湯水や不凍液等の液体（以下、熱媒体と称す）を貯留するものである。貯留タンク２は、熱媒体を介して熱エネルギーを貯留する熱エネルギーの貯留手段として機能する。貯留タンク２は、内部に貯留されている熱媒体の温度を直接的あるいは間接的に検知する温度センサ７（温度検知手段）が上下方向に４つ設置されている。温度センサ７は、貯留タンク２に貯留されている熱媒体の温度を所定容量毎に検知可能な位置に設置されている。貯留タンク２は、頂部８に貯留されている熱媒体を排出するための頂部排出口１０が有り、底部１１に熱媒体を流入させるための底部流入口１２を有する。
【００２３】
貯留タンク２の頂部排出口１０および底部流入口１２には、熱媒導出管１３および熱媒導入管１５を備えた熱媒流路３が接続されている。熱媒導出管１３は、頂部排出口１０に接続され、外部に湯水等の熱媒体を供給するためのものであり、例えば図示しない給湯栓や暖房装置等の負荷端末への熱媒体の供給や、浴槽への湯水の落とし込み等を行うための配管である。熱媒導出管１３の中途には、貯留タンク２から排出される熱媒体の流量を検知する流量センサ１６（流量検知手段）が設けられている。熱媒導出管１３は、混合弁１４を介して熱媒導入管１５および熱媒供給配管１７に接続されている。
【００２４】
熱媒導入管１５は、例えば水道水や暖房装置等の負荷端末、浴槽から戻る熱媒体等が流れる配管であり、混合弁１４に接続されている。熱媒導入管１５は、流路の中途で貯留タンク２に接続されるタンク熱媒導入管１８に分岐されている。タンク熱媒導入管１８は、底部流入口１２に接続された配管であり、底部１１側から貯留タンク２内に低温の水道水や熱媒体を導入する配管である。タンク熱媒導入管１８の中途には、加熱系統Ｓｈの外部から貯留タンク２内に流入する熱媒体の温度を検知する流入温度検知センサ１９が設けられている。
【００２５】
混合弁１４は、熱媒導出管１３を介して導入される高温の熱媒体Ｈと、熱媒導入管１５を介して導入される低温の熱媒体Ｃとを所定の割合で混合して熱媒供給配管１７に供給するものである。熱媒供給配管１７は、混合弁１４において所定の設定温度に調整された熱媒体Ｓを負荷端末や浴槽、給湯栓等に供給するための配管である。熱媒供給配管１７の中途には、負荷端末等に供給される熱媒体Ｓの流量を検知する供給流量センサ２５と、熱媒体Ｓの温度を検知する供給温度センサ２６とが設けられている。
【００２６】
循環回路５は、貯留タンク２の頂部８側に連通した頂部流入口２２と底部１１側に連通した底部排出口２３とを繋ぐ閉流路であり、中途に循環ポンプ２０（攪拌手段）および加熱手段２１が直列に接続されたものである。循環ポンプ２０は、貯留タンク２の底部１１側から循環回路５側に湯水等の低温の熱媒体Ｌを吸い出し、頂部８側に押し戻すものである。また、加熱手段２１は、例えば従来公知の燃焼装置やヒートポンプ等のような熱源装置や、燃料電池等の他の装置において発生した排熱を利用して循環ポンプ２０の作用で循環回路５内を流れる熱媒体を熱交換加熱するものを一又は複数備えたものである。
【００２７】
加熱手段２１において加熱され高温になった熱媒体は、頂部流入口２２側から貯留タンク２内に入る。貯留タンク２の頂部８側から高温の熱媒体が流入すると、この熱媒体Ｈは、貯留タンク２内に残留している低温の熱媒体Ｌの上に層状に貯留される。さらに具体的には、加熱手段２１および循環ポンプ２０が起動し、貯留タンク２内の熱媒体の加熱動作を開始すると、貯留タンク２の底部１１にある低温の熱媒体（以下、熱媒体Ｌと称す）が底部排出口２３から順次排出され加熱手段２１で熱交換加熱される。熱交換加熱によって高温になった熱媒体（以下、熱媒体Ｈと称す）は、貯留タンク２の頂部８側にある頂部流入口２２から流入によって貯留タンク２内の熱媒体の乱れが生じないように戻される。
【００２８】
貯留タンク２に流入した熱媒体は、図２のように貯留タンク２の上下方向に温度毎にほぼ層状に貯留され、温度成層を形成する。さらに具体的には、熱媒体Ｈと熱媒体Ｌとの温度差が所定値の温度差Ｆ（例えば水の場合は２０℃程度）以上であると、この熱媒体Ｈ，Ｌは、ごく僅かな混合層Ｍを挟んで上下方向に層状に蓄積される。これにより、貯留タンク２内には、貯留タンク２の下方から上方に向けて高温になる温度成層が形成される。
【００２９】
加熱動作が進行すると、貯留タンク２内の熱媒体は、頂部８側の熱媒体Ｈの割合が増加していく。加熱手段２１および循環ポンプ２０は、貯留タンク２内に高温の熱媒体Ｈが所定量蓄積されると動作を停止し、熱媒体の加熱動作を停止する。さらに具体的には、貯留タンク２に高温の熱媒体Ｈが所定量だけ蓄積されると、貯留タンク２の頂部８から所定量に相当する容量分だけ底部１１側にずれた位置にある温度センサ７の検知温度が所定温度に達する。加熱手段２１および循環ポンプ２０は、温度センサ７の検知信号により熱媒体Ｈが貯留タンク２内に所定量分だけ貯留されたことが確認されると停止し、加熱動作を終了する。
【００３０】
制御手段６は、ＣＰＵを中心として構成されるものであり、ＲＡＭ、ＲＯＭ、Ｉ／Ｏポート、および、アナログのセンサ信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換回路、あるいは、生成されたデジタル制御信号をアナログ制御信号に変換するＤ／Ａ変換回路などを備えている。制御手段６は、温度センサ７（７ａ〜７ｄ）や流入温度検知センサ１９、流量センサ１６等の検知手段の検知信号やスイッチの切換信号を参照し、循環ポンプ２０や加熱手段２１を動作させるものであり、熱源装置１の動作全般を司るものである。制御手段６は、制御に用いる各種の判別基準値を予めＲＯＭに格納しており、ＣＰＵで上記した各検知手段の検知信号を随時参照し、所定のプログラムに従って処理を行う。
【００３１】
制御手段６は、過去における熱媒体Ｓの排出状況に基づいて次回の排出量を推定すると共に、加熱系Ｓｈの系外を流れる熱媒体の温度を考慮して貯留タンク２に貯留する高温の熱媒体Ｈの貯留量を導出して貯留させる。さらに具体的に説明すると、制御手段６は、図３のように履歴蓄積手段３０と予測手段３１と貯留量決定手段３２とを有する。履歴蓄積手段３０は、供給流量センサ２５および供給温度センサ２６の検知データに基づいて履歴データベースＤｎ（ｎ＝１〜７）を構築する。履歴データベースは、１週間をサイクルとして曜日毎に更新・蓄積されるものである。履歴データベースＤｎ（ｎ＝１〜７）は、それぞれ熱媒供給配管１７を介して排出された熱媒体Ｓの排出温度ｔｅと標準温度ｔｂとの差（｜ｔｅ−ｔｂ｜）および熱媒体Ｓの排出量Ｑｅを積算して得られる標準負荷Ｌｓ（Ｌｓ＝｜ｔｅ−ｔｂ｜×Ｑｅ）を曜日毎に算出し、蓄積したものである。即ち、履歴データベースＤｎ（ｎ＝１〜７）は、それぞれ直近の排出動作時における標準負荷Ｌｓを曜日毎に蓄積して構成されるものである。ここで、標準温度ｔｂは、任意の温度とすることができ、例えば０℃とすることができる。
【００３２】
予測手段３１は、熱源手段１が排出動作を行うと、これに伴って導出される標準負荷Ｌｓと、この排出動作が行われた日の前週であって、排出動作が行われた曜日Ｗｎ（ｎ＝１〜７）と同じ曜日Ｗｎに行われた排出動作に伴って蓄積された履歴データベースＤｎ（ｎ＝１〜７）とを参照し、次週の同じ曜日Ｗｎに行われると想定される排出動作における標準負荷Ｌｓを予測し、予測標準負荷Ｅｎ（Ｅ１〜Ｅ７）として記憶する。
【００３３】
制御手段６は、排出動作に先立ち予測標準負荷Ｅｎ（ｎ＝１〜７）に基づいて排出動作によって排出されると想定される熱媒体Ｓの排出見込量Ｑａを算出する。そしてここで算出された排出見込量Ｑａに基づき、この排出見込量Ｑａを得るために必要な熱媒体Ｈの貯留量（貯留見込量Ｑｍ）を算出し、これに相当する量の熱媒体Ｈを貯留タンク２に貯留させる。
【００３４】
さらに具体的には、予想標準負荷Ｅｎ（ｎ＝１〜７）および負荷端末等に供給される熱媒体Ｓの供給設定温度ｔｓ、標準温度ｔｂに基づいて次回の排出動作で排出されると想定される排出見込量Ｑａを算出する。標準温度ｔｂを０℃とした場合、排出見込量Ｑａは、（数式１）に則って導出される。
Ｑａ＝Ｅｎ／（ｔｓ−ｔｂ）  ・・・  （数式１）
【００３５】
貯留量制御手段３２は、上記（数式１）で導出される排出見込量Ｑａと、加熱系統Ｓｈの外部を流れる熱媒体Ｃの流入温度ｔｃ、負荷端末等に供給される熱媒体Ｓの供給設定温度ｔｓ、熱媒体Ｈの貯留設定温度ｔｈとに基づいて排出動作に必要と想定される貯留見込量Ｑｍを算出する。さらに具体的には、標準温度ｔｂを０℃とした場合、貯留見込量Ｑｍは、貯留量決定手段３２によって（数式２）に従って導出される。
Ｑｍ＝｛Σ（Ｑａ×ｔｓ）−Σ（Ｑａ×ｔｃ）｝／（ｔｈ−ｔｃ）
＝Ｑａ×（ｔｓ−ｔｃ）／（ｔｈ−ｔｃ）  ・・・  （数式２）
【００３６】
制御手段６は、貯留量決定手段３２において導出された貯留見込量Ｑｍに相当する高温の熱媒体Ｈを貯留すべく、循環ポンプ２０および加熱手段２１を作動させ熱媒体の加熱動作を開始し、熱媒供給配管１７に接続された負荷端末等の使用開始に備える。熱媒体の加熱開始後、貯留タンク２の側方に設置された温度センサ７の検知信号により、上記した（数式２）によって導出された貯留見込量Ｑｍに相当する高温の熱媒体Ｈが貯留されたことが確認されると、制御手段６は、循環ポンプ２０および熱源手段２１の動作を停止させ、熱媒体の加熱を終了する。その後、負荷端末等の使用が開始されると、制御手段６は、熱媒供給配管１７を介して排出される熱媒体Ｓの排出温度ｔｅが負荷端末等において設定された供給設定温度ｔｓになるように混合弁１４の開度を調整する。
【００３７】
貯留タンク２内の熱媒体Ｈは、タンク熱媒導入管１８を介して導入される低温の熱媒体Ｃにより上方に押し上げられ、貯留タンク２の頂部８側にある頂部排出口１０から混合弁１４側に向けて排出される。熱媒導出管１３内を流れる熱媒体Ｈは、熱媒導入管１５を介して外部から供給された低温の熱媒体Ｃと混合弁１４において混合され、供給設定温度ｔｓの熱媒体Ｓとなる。熱媒体Ｓは、熱媒供給配管１７を介して負荷端末等に供給される。
【００３８】
上記したように、本実施形態の熱源装置１では、加熱手段２１において加熱され、貯留タンク２に貯留された高温の熱媒体と、加熱系Ｓｈの外部から熱媒導入管１５を介して供給される低温の熱媒体Ｃとを混合するものであるため、熱媒体Ｓの排出温度たる供給設定温度ｔｓが仮に一定であっても、熱媒体Ｃの流入温度ｔｃの変動があると混合弁１４の開度が調整され、貯留タンク２から排出される熱媒体Ｈの排出量が変動する。本実施形態では、制御手段６が、排出動作に先立って次回の排出動作において熱媒供給配管１７から排出される熱媒体Ｓの排出量（排出見込量Ｑａ）を算出し、循環ポンプ２０や加熱手段２１を作動させ、排出見込量Ｑａを得るために必要な貯留見込量Ｑｍの熱媒体Ｈを貯留タンク２に貯留させる。そのため、本実施形態の熱源装置１では、次回の排出動作に必要と想定される熱媒体Ｈの量を精度良く導出して貯留でき、貯留タンク２への熱媒体Ｈの貯留量が必要最小限で済む。従って、熱源装置１によれば、熱媒体Ｈの不足に伴う負荷端末等の使用感の低下を防止しつつ、熱媒体Ｈを過剰に貯留することによる熱エネルギーの損失を最小限に抑制できる。
【００３９】
上記実施形態の熱源装置１は、貯留タンク２内に熱媒体Ｓの調整に使用される熱媒体Ｈの層と、これよりも低温の熱媒体Ｌの層によって温度成層が形成されると共に、条件によっては加熱系Ｓｈの外部から供給された熱媒体Ｃの層を含む温度成層が形成されるものであったが、本発明はこれに限定されるものではない。さらに具体的には、本発明の熱源装置は、例えば貯留タンク２内にさらに多層の温度成層を形成するものであっても良い。また、本発明の熱源装置は、例えば貯留タンク２内に貯留される熱媒体全体を加熱して高温の熱媒体Ｈとし、この熱媒体Ｈと加熱系統Ｓｈの外部から供給される低温の熱媒体Ｃとを混合して供給設定温度ｔｓに温度調整された熱媒体Ｓを外部に排出する構成の熱源装置５０であってもよい。以下、熱源装置５０について図面を参照しながら詳細に説明する。なお、熱源装置５０は、上記した熱源装置１と大部分が同一の構成であるため、以下の説明において共通する部分には同一の符号を付し、詳細の説明については省略する。
【００４０】
熱源装置５０は、図１に示すように装置構成の大部分が上記した熱源装置１と同様の構成であるが、制御手段６に代わって制御手段５１を備えている点が異なる。以下、熱源装置５０に特有の構成である制御手段５１と、制御手段５１による熱源装置５０の制御方法について詳細に説明する。
【００４１】
熱源装置５０は、貯留タンク２内に貯留される熱媒体全体を所定の温度まで加熱するものである。従って、熱源装置５０では、図２のような温度成層は形成されない。熱源装置５０が備える制御手段５１は、図４に示すように制御手段６と同様の履歴蓄積手段３０と予測手段３１とに加えて、貯留温度決定手段５２を具備している。貯留温度決定手段５２は、貯留タンク２に貯留される熱媒体Ｈの貯留設定温度ｔｈを（数式３）に従って設定する。即ち、貯留温度決定手段５２は、熱媒体Ｓの供給設定温度ｔｓ、加熱系統Ｓｈの外部を流れる熱媒体Ｃの流入温度ｔｃ、上記（数式１）に基づいて導出される排出見込量Ｑａおよび貯留タンク２に貯留される熱媒体Ｈの貯留量である貯留見込量Ｑｍに基づき、下記（数式３）に則って熱媒体Ｈの貯留設定温度ｔｈを設定する。ここで、（数式３）において採用される排出見込量Ｑａは、貯留タンク２の容量等のような任意の量に設定される。
ｔｈ＝｛（ｔｓ−ｔｃ）×Ｑａ／Ｑｍ｝＋ｔｃ  ・・・  （数式３）
【００４２】
制御手段５１は、貯留タンク２内に貯留されている熱媒体が（数式３）に従って導出された貯留設定温度ｔｈになるまで循環ポンプ２０および加熱手段２１を作動させ、負荷端末等の使用に備える。熱媒供給配管１７に接続された負荷端末等の使用が開始されると、制御手段５１は、混合弁１４を調整して貯留タンク２側から供給される高温の熱媒体Ｈと熱媒導入管１５を介して供給される熱媒体Ｃとを所定の混合比で混合する。混合弁１４において所定の供給設定温度ｔｓに調整された熱媒体Ｓは、熱媒供給配管１７を介して負荷端末等に供給される。
【００４３】
上記したように、熱源装置５０は、貯留タンク２に貯留されている高温の熱媒体Ｈの貯留設定温度ｔｈを加熱系Ｓｈの外部から供給される低温の熱媒体Ｃの流入温度ｔｃに応じて調整する構成となっている。そのため、熱源装置５０では、流入温度ｔｃの高低や負荷端末等に向けて排出される熱媒体Ｓの多少にかかわらず熱媒体Ｈの貯留量が必要最小限で済む。そのため、熱源装置５０は、加熱手段２１において加熱された熱媒体Ｈ、即ち熱エネルギーを最大限有効でき、加熱系Ｓｈの外部に供給される熱媒体Ｓの排出温度ｔｅの変動やこれに伴う負荷端末等の使用感の低下が殆ど起こらない。
【００４４】
上記した熱源装置１や熱源装置５０は、いずれも貯留タンク２の外部に加熱手段２１を備えたものであったが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば図５に示す熱源装置６０のように貯留タンク２の内部において直接的あるいは間接的に熱媒体を加熱する加熱手段６１を設けたものであってもよい。かかる構成によれば、加熱手段において発生した熱エネルギーの外部への漏洩を最小限に抑制でき、総合エネルギー効率をより一層向上できる。
【００４５】
上記実施形態において制御手段６，５１は、１週間を履歴データベースの更新・変更の基準周期とするものであったが、本発明はこれに限定されるものではなく、所定の期間を基準周期とするものであってもよい。また、制御手段６，５１は、排出動作が行われた際の排出量と、その前週に行われた排出動作の際の熱媒体Ｓの排出量に基づいて使用予測データＥｎ（ｎ＝１〜７）を導出するものであったが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば排出動作を行う曜日Ｗｎの前日Ｗｎ−１の排出量等を加味して熱媒体Ｓの排出量を推定し、使用予測データＥｎを導出するものであってもよい。
【００４６】
上記実施形態において制御手段６，５１は、いずれも加熱系Ｓｈの系外を流れる熱媒体Ｃの温度ｔｃに基づいて貯留見込量Ｑｍや貯留設定温度ｔｈを決定し、貯留タンク２内に貯留される熱エネルギー量を調整するものであったが、貯留見込量Ｑｍや貯留設定温度ｔｈは、熱媒体Ｃの温度ｔｃに限らず加熱系Ｓｈの系外の気温等の環境温度ｔａに基づいて導出されるものであってもよい。
【００４７】
また、制御手段６，５１による貯留見込量Ｑｍや貯留設定温度ｔｈの導出は、熱媒体Ｃの温度ｔｃおよび加熱系Ｓｈの系外の気温等の環境温度ｔａの双方を考慮したものであってもよい。
【００４８】
ここで、上記した制御手段６，５１は、いずれも過去の使用履歴に基づいて導出される予想標準負荷Ｅｎや、外部に排出される熱媒体Ｓの設定温度たる供給設定温度ｔｓ、標準温度ｔｂに基づいて排出見込量Ｑａを導出するものであった。しかし、排出見込量Ｑａは、気温等の環境温度ｔａによって変動することが想定される。具体的には、例えば実際に熱媒体Ｓを使用する際の気温等の環境温度ｔａが予想標準負荷Ｅｎの導出時に比べて低い時は熱媒体Ｓの放熱量が大きく、使用量が増加することが想定される。また、例えば夏期等のように気温等の環境温度ｔａが上昇すると、熱媒供給配管１７に接続されたシャワー（図示せず）等が頻繁にしようされ、熱媒体Ｓの使用量が増加することが想定される。
【００４９】
そこで、上記した制御手段６，５１は、加熱系Ｓｈの外部を流れる熱媒体の温度ｔｃを考慮して排出見込量Ｑａを導出し、これを指標として例えば（数式２），（数式３）のような演算式に基づいて貯留見込量Ｑｍや貯留設定温度ｔｈを導出し、気温等の環境温度ｔａにより貯留見込量Ｑｍや貯留設定温度ｔｈを補正して決定するものであってもよく、排出見込み量Ｑａを環境温度ｔａにより補正した後、（数式２），（数式３）のような演算式に基づいて貯留見込量Ｑｍや貯留設定温度ｔｈを導出するものであってもよい。かかる構成によれば、貯留タンク２に高温の熱媒体Ｈを過不足なく貯留でき、加熱手段において発生した熱エネルギーの外部への漏洩を最小限に抑制でき、総合エネルギー効率をより一層向上できる。
【産業上の利用可能性】
【００５０】
本発明は、貯留手段に貯留された高温の湯水や熱媒体等の液体と、外部から供給された低温の熱媒体とを混合し、温度調整して排出する貯留型熱源装置に好適に使用できる。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】本発明の一実施形態である熱源装置の作動原理図である。
【図２】図１に示す熱源装置が備える貯留タンクにおける熱媒体の貯留状態を示す模式図である。
【図３】図１に示す熱源装置の制御手段の構成を示す説明図である。
【図４】図１に示す熱源装置の制御手段の変形例を示す説明図である。
【図５】本発明の別の実施形態である熱源装置の作動原理図である。
【符号の説明】
【００５２】
１，５０，６０  熱源装置
２  貯留タンク（貯留手段）
６，５１  制御手段
１４  混合弁
１５  熱媒導入管
１９  流入温度検知センサ
３０  履歴蓄積手段
３１  予測手段
３２  貯留量決定手段
５２  貯留温度決定手段
【図１】
2005241118.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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