(57)【要約】【課題】熱媒を利用した熱源装置に関し、熱媒の流量測定をすることなく、被加熱流体側の熱需要に応じて熱媒流量の最適化を図るとともに、熱源装置の設置条件毎に特別な調整を施す必要がなく、また、熱源装置の使用状況等により、供給される熱媒に生じる差圧の変動に左右されずに安定した熱媒の供給を実現する。【解決手段】連続的に供給される熱媒を熱源とする熱源装置に関し、熱媒の流量測定をすることなく、熱媒と熱交換をする被加熱流体側の要求熱量と、熱媒側の差圧、温度変化等の限られた熱交換情報を利用することにより、熱媒流量の最適化を図り、効率的な熱交換を実現している。【選択図】        図１
2007255745.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
供給される熱媒を熱源に用いる熱源装置であって、
前記熱媒と加熱すべき被加熱流体との間で熱交換させる熱交換手段と、
前記被加熱流体の温度を検出する第１の温度検出手段と、
前記熱媒の温度を検出する第２の温度検出手段と、
前記被加熱流体の流量を検出する流量検出手段と、
前記熱交換手段に供給される前記熱媒の流量を調整する流量調整手段と、
前記熱交換手段の入側と出側との間の基準差圧における熱媒流量、前記流量調整手段の調整量を記憶する記憶手段と、
前記被加熱流体の検出流量と、前記第１の温度検出手段による熱交換前後の前記被加熱流体の検出温度と、前記第２の温度検出手段による熱交換前後の前記熱媒の検出温度と、前記記憶手段にある前記熱媒流量及び前記調整量とにより、前記熱媒の流量を測定することなく、前記被加熱流体の要求熱量に対応する前記流量調整手段の調整量を求め、この調整量に前記流量調整手段を制御する制御部と、
を備えることを特徴とする熱源装置。
【請求項２】
請求項１の熱源装置において、
前記制御部は、前記被加熱流体の検出流量と、前記第１の温度検出手段による熱交換前後の前記被加熱流体の検出温度と、前記第２の温度検出手段による熱交換前後の前記熱媒の検出温度とを用いて交換熱量を求め、この交換熱量から現在の熱媒流量を求め、かつ、前記基準差圧に対応する前記熱媒の差圧を求め、この差圧と前記被加熱流体側の要求熱量とにより目標熱媒流量を求め、この目標熱媒流量に対する前記流量調整手段の調整量を求め、この調整量に前記流量調整手段を制御することを特徴とする熱源装置。
【請求項３】
請求項１の熱源装置において、
前記第１の温度検出手段による熱交換前後の前記被加熱流体の検出温度と、前記流量検出手段による前記被加熱流体の検出流量と、前記第２の温度検出手段による熱交換前の前記熱媒の検出温度と、前記被加熱流体の要求熱量に応じた熱媒流量とから熱交換後の前記熱媒の目標温度を算出し、その熱媒の目標温度と前記第１の温度検出手段による熱交換後の前記熱媒の検出温度との温度差が所定の範囲内になるように前記流量調整手段の調整量を制御することを特徴とする熱源装置。
【請求項４】
供給される熱媒を熱源に用いる熱源装置の熱媒流量制御方法であって、
前記熱媒と加熱すべき被加熱流体との間で熱交換手段により熱交換させる処理と、
前記被加熱流体の温度を第１の温度検出手段で検出する処理と、
前記熱媒の温度を第２の温度検出手段で検出する処理と、
前記被加熱流体の流量を検出する処理と、
前記熱交換手段に供給される前記熱媒の流量を流量調整手段で調整する処理と、
前記熱交換手段の入側と出側との間の基準差圧における熱媒流量、前記流量調整手段の調整量を記憶する処理と、
前記被加熱流体の検出流量と、前記第１の温度検出手段による熱交換前後の前記被加熱流体の検出温度と、前記第２の温度検出手段による熱交換前後の前記熱媒の検出温度と、前記記憶手段にある前記熱媒流量及び前記調整量とにより、前記熱媒の流量を測定することなく、前記被加熱流体の要求熱量に対応する前記流量調整手段の調整量を求め、この調整量に前記流量調整手段を制御する処理と、
を含むことを特徴とする熱源装置の熱媒流量制御方法。
【請求項５】
請求項４の熱源装置の熱媒流量制御方法において、
前記制御処理は、前記被加熱流体の検出流量と、前記第１の温度検出手段による熱交換前後の前記被加熱流体の検出温度と、前記第２の温度検出手段による熱交換前後の前記熱媒の検出温度とを用いて交換熱量を求め、この交換熱量から現在の熱媒流量を求め、かつ、前記基準差圧に対応する前記熱媒の差圧を求め、この差圧と前記被加熱流体側の要求熱量とにより目標熱媒流量を求め、この目標熱媒流量に対する前記流量調整手段の調整量を求め、この調整量に前記流量調整手段を制御することを特徴とする熱源装置の熱媒流量制御方法。
【請求項６】
請求項４の熱源装置の熱媒流量制御方法において、
前記第１の温度検出手段による熱交換前後の前記被加熱流体の検出温度と、前記被加熱流体の検出流量と、前記第２の温度検出手段による熱交換前の前記熱媒の検出温度と、前記被加熱流体の要求熱量に応じた熱媒流量とから熱交換後の前記熱媒の目標温度を算出し、その熱媒の目標温度と前記第１の温度検出手段による熱交換後の前記熱媒の検出温度との温度差が所定の範囲内になるように前記流量調整手段の調整量を制御することを特徴とする熱源装置の熱媒流量制御方法。
【請求項７】
コンピュータにより実行され、供給される熱媒と加熱すべき被加熱流体との間で熱交換手段により熱交換させる熱源装置の熱媒流量制御プログラムであって、
前記被加熱流体の温度を取り込むステップと、
前記熱媒の温度を取り込むステップと、
前記被加熱流体の流量を取り込むステップと、
前記熱交換手段に供給される前記熱媒の流量を調整するステップと、
前記熱交換手段の入側と出側との間の基準差圧における熱媒流量、前記流量の調整量を記憶するステップと、
前記被加熱流体の検出流量と、熱交換前後の前記被加熱流体の検出温度と、熱交換前後の前記熱媒の検出温度と、基準差圧における前記熱媒流量及び前記流量の調整量とにより、前記熱媒の流量を測定することなく、前記被加熱流体の要求熱量に対応する前記流量の調整量を求め、この調整量に前記流量調整手段を制御するステップと、
を含むことを特徴とする、熱源装置の熱媒流量制御プログラム。
【請求項８】
請求項７の熱源装置の熱媒流量制御プログラムにおいて、
前記制御ステップは、前記被加熱流体の検出流量と、熱交換前後の前記被加熱流体の検出温度と、熱交換前後の前記熱媒の検出温度とを用いて交換熱量を求め、この交換熱量から現在の熱媒流量を求め、かつ、前記基準差圧に対応する前記熱媒の差圧を求め、この差圧と前記被加熱流体側の要求熱量とにより目標熱媒流量を求め、この目標熱媒流量に対する前記熱媒の調整量を求め、この調整量に前記熱媒の流量を制御することを特徴とする熱源装置の熱媒流量制御プログラム。
【請求項９】
請求項７の熱源装置の熱媒流量制御プログラムにおいて、
熱交換前後の前記被加熱流体の検出温度と、前記被加熱流体の検出流量と、熱交換前の前記熱媒の検出温度と、前記被加熱流体の要求熱量に応じた熱媒流量とから熱交換後の前記熱媒の目標温度を算出し、その熱媒の目標温度と熱交換後の前記熱媒の検出温度との温度差が所定の範囲内になるように前記熱媒の流量を制御することを特徴とする熱源装置の熱媒流量制御プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、温水、加熱ガス等の加熱流体や、冷水、冷却ガス等の冷却流体の熱を熱源とする熱源装置に関し、特に、熱媒側の流量情報を参酌することなく、給湯需要に応じて熱媒の流れを制御する熱源装置、その熱媒流量の制御方法及び制御プログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
熱供給プラント、工場排気、その他の熱源器等、外部から提供される熱媒を熱源とする熱源装置として例えば、集合住宅や各種の施設等において、熱媒と被加熱流体との熱交換により間接加熱を行う所謂液々熱交換器を用いた熱源装置が知られている。外部から供給される加熱流体や冷却流体の熱を熱源に用いて熱媒を生成し、この熱媒を熱源とする各熱源装置へと供給すれば、熱の有効利用を図ることができ、新たな熱量を発生させないので、省エネルギ化を図ることができ、しかも、熱源装置側に加熱手段を設置することがないので、熱源装置側の設備の簡略化や設置スペースの削減に寄与するという利点がある。
【０００３】
このような熱源装置に関し、外部から供給される熱媒を給湯、風呂の追焚、暖房等の熱源とし、その熱媒と上水とで熱交換をする構成において、給湯温度の調整をするミキシングバルブと熱交換器へ供給される上水の流量を調整する定流量弁の設置位置により給湯能力の無駄をなくすことについて、特許文献１の「給湯装置」がある。また外部から供給される熱媒を利用する熱交換ユニットについて、給湯時の要求温度に対する応答性を高めるために、熱交換器での熱媒温度を一定に保温することについて、特許文献２の「熱交換ユニット」がある。さらに熱媒供給型の熱交換を行う給湯器について、暖房運転中に風呂給湯を行う場合に上水が必要以上に加熱されることを防止する特許文献３の「給湯機」がある。また間接給湯について、水栓を開くことにより給湯側の上流と下流との間に生じる差圧に応じて熱媒流量を調整する特許文献４の「間接給湯装置」がある。
【特許文献１】特開平０８−２００８０６号公報（段落番号０００６、０００７）
【特許文献２】特開平１１−２８１０６９号公報（段落番号００１５、００１６）
【特許文献３】特開２００４−２７８９６０号公報（段落番号００１４、００２７〜００３０）
【特許文献４】特開昭５９−２２５２４４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、熱媒を複数の熱源装置に供給する場合では、熱媒供給能力等により各施設毎に供給熱媒量が制限されている。外部から熱媒の供給を受ける熱源装置では、その設置場所や稼動状況によって、各施設毎の熱媒供給循環路で熱媒に生じる差圧が変動し、それが熱媒流量を変動させる。このような熱媒流量の変動の抑制には、各熱源装置毎に例えば、定流量弁や機械式の比例弁等を使用し、熱媒供給量を規制する対策が取られる。
【０００５】
しかし、定流量弁等を用いて熱媒流量を制御すると、熱媒供給循環路上での圧力損失が大きくなる等の不都合があり、熱媒を循環路に送り出す供給圧力が低い場合には、熱媒供給型の熱源装置が使用できない等の不都合もある。
【０００６】
また、熱媒流量の制御手段に機械式の比例弁を用いる比例制御方式では、被加熱流体である上水の熱交換前の水温が考慮されずに一定量の熱媒を供給するため、例えば、上水の水温が高くなっても、水温が低い場合と同量の熱媒が熱交換器に供給されることになり、熱エネルギーの過剰供給等、熱媒供給側への負担を増大させてしまう。
【０００７】
その他、複数の熱交換器に熱媒を供給する場合には、熱源である加熱手段の種類や熱媒を循環路に圧送するポンプ能力、熱媒を利用する施設の数等、熱源装置の設置条件により、熱媒に作用する圧力は一定にはならない。このため、熱源装置の設置時にその設置条件に適合させる調整は困難であり、また熱媒流路に流量計を設置して常に熱媒流量の制御を行えば、定流量弁を用いた場合と同様に流路抵抗を増大させることになる。
【０００８】
斯かる課題について、既述の特許文献１〜４にその開示はなく、それを解決する手段や着想についての開示もない。
【０００９】
そこで、本発明の目的は、熱媒の流量測定をすることなく、被加熱流体側の熱需要に応じて熱媒流量の最適化を図ることにある。
【００１０】
また、本発明の他の目的は、設置条件毎に特別な調整を施す必要がなく、熱源装置の使用状況等により、供給される熱媒に生じる差圧の変動に左右されずに安定した熱媒の供給を実現することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、連続的に供給される熱媒を熱源とする熱源装置に関し、熱媒の流量測定をすることなく、熱媒と熱交換をする被加熱流体側の要求熱量と、熱媒側の差圧、温度変化等の限られた熱交換情報を利用することにより、熱媒流量の最適化を図り、効率的な熱交換を実現している。
【００１２】
上記目的を達成するための本発明の第１の側面は、供給される熱媒を熱源に用いる熱源装置であって、前記熱媒と加熱すべき被加熱流体との間で熱交換させる熱交換手段と、前記被加熱流体の温度を検出する第１の温度検出手段と、前記熱媒の温度を検出する第２の温度検出手段と、前記被加熱流体の流量を検出する流量検出手段と、前記熱交換手段に供給される前記熱媒の流量を調整する流量調整手段と、前記熱交換手段の入側と出側との間の基準差圧における熱媒流量、前記流量調整手段の調整量を記憶する記憶手段と、前記被加熱流体の検出流量と、前記第１の温度検出手段による熱交換前後の前記被加熱流体の検出温度と、前記第２の温度検出手段による熱交換前後の前記熱媒の検出温度と、前記記憶手段にある前記熱媒流量及び前記調整量とにより、前記熱媒の流量を測定することなく、前記被加熱流体の要求熱量に対応する前記流量調整手段の調整量を求め、この調整量に前記流量調整手段を制御する制御部とを備える構成である。斯かる構成により、上記目的が達せられる。
【００１３】
この熱源装置において、好ましくは、前記制御部は、前記被加熱流体の検出流量と、前記第１の温度検出手段による熱交換前後の前記被加熱流体の検出温度と、前記第２の温度検出手段による熱交換前後の前記熱媒の検出温度とを用いて交換熱量を求め、この交換熱量から現在の熱媒流量を求め、かつ、前記基準差圧に対応する前記熱媒の差圧を求め、この差圧と前記被加熱流体側の要求熱量とにより目標熱媒流量を求め、この目標熱媒流量に対する前記流量調整手段の調整量を求め、この調整量に前記流量調整手段を制御する構成としてもよい。斯かる構成により、上記目的が達せられる。
【００１４】
この熱源装置において、好ましくは、前記第１の温度検出手段による熱交換前後の前記被加熱流体の検出温度と、前記流量検出手段による前記被加熱流体の検出流量と、前記第２の温度検出手段による熱交換前の前記熱媒の検出温度と、前記被加熱流体の要求熱量に応じた熱媒流量とから熱交換後の前記熱媒の目標温度を算出し、その熱媒の目標温度と前記第１の温度検出手段による熱交換後の前記熱媒の検出温度との温度差が所定の範囲内になるように前記流量調整手段の調整量を制御する構成である。斯かる構成によっても、上記目的が達せられる。
【００１５】
上記目的を達成するための本発明の第２の側面は、供給される熱媒を熱源に用いる熱源装置の熱媒流量制御方法であって、前記熱媒と加熱すべき被加熱流体との間で熱交換手段により熱交換させる処理と、前記被加熱流体の温度を第１の温度検出手段で検出する処理と、前記熱媒の温度を第２の温度検出手段で検出する処理と、前記被加熱流体の流量を検出する処理と、前記熱交換手段に供給される前記熱媒の流量を流量調整手段で調整する処理と、前記熱交換手段の入側と出側との間の基準差圧における熱媒流量、前記流量調整手段の調整量を記憶する処理と、前記被加熱流体の検出流量と、前記第１の温度検出手段による熱交換前後の前記被加熱流体の検出温度と、前記第２の温度検出手段による熱交換前後の前記熱媒の検出温度と、前記記憶手段にある前記熱媒流量及び前記調整量とにより、前記熱媒の流量を測定することなく、前記被加熱流体の要求熱量に対応する前記流量調整手段の調整量を求め、この調整量に前記流量調整手段を制御する処理とを含む構成である。斯かる構成によっても、上記目的が達せられる。
【００１６】
この熱源装置の熱媒流量制御方法において、好ましくは、前記制御処理は、前記被加熱流体の検出流量と、前記第１の温度検出手段による熱交換前後の前記被加熱流体の検出温度と、前記第２の温度検出手段による熱交換前後の前記熱媒の検出温度とを用いて交換熱量を求め、この交換熱量から現在の熱媒流量を求め、かつ、前記基準差圧に対応する前記熱媒の差圧を求め、この差圧と前記被加熱流体側の要求熱量とにより目標熱媒流量を求め、この目標熱媒流量に対する前記流量調整手段の調整量を求め、この調整量に前記流量調整手段を制御する構成としてもよい。斯かる構成によっても、上記目的が達せられる。
【００１７】
この熱源装置の熱媒流量制御方法において、好ましくは、前記第１の温度検出手段による熱交換前後の前記被加熱流体の検出温度と、前記被加熱流体の検出流量と、前記第２の温度検出手段による熱交換前の前記熱媒の検出温度と、前記被加熱流体の要求熱量に応じた熱媒流量とから熱交換後の前記熱媒の目標温度を算出し、その熱媒の目標温度と前記第１の温度検出手段による熱交換後の前記熱媒の検出温度との温度差が所定の範囲内になるように前記流量調整手段の調整量を制御する構成である。斯かる構成によっても、上記目的が達せられる。
【００１８】
上記目的を達成するための本発明の第３の側面は、コンピュータにより実行され、供給される熱媒と加熱すべき被加熱流体との間で熱交換手段により熱交換させる熱源装置の熱媒流量制御プログラムであって、前記被加熱流体の温度を取り込むステップと、前記熱媒の温度を取り込むステップと、前記被加熱流体の流量を取り込むステップと、前記熱交換手段に供給される前記熱媒の流量を調整するステップと、前記熱交換手段の入側と出側との間の基準差圧における熱媒流量、前記流量の調整量を記憶するステップと、前記被加熱流体の検出流量と、熱交換前後の前記被加熱流体の検出温度と、熱交換前後の前記熱媒の検出温度と、基準差圧における前記熱媒流量及び前記流量の調整量とにより、前記熱媒の流量を測定することなく、前記被加熱流体の要求熱量に対応する前記流量の調整量を求め、この調整量に前記流量調整手段を制御するステップとを含む構成である。斯かる構成によっても、上記目的が達せられる。
【００１９】
この熱源装置の熱媒流量制御プログラムにおいて、好ましくは、前記制御ステップは、前記被加熱流体の検出流量と、熱交換前後の前記被加熱流体の検出温度と、熱交換前後の前記熱媒の検出温度とを用いて交換熱量を求め、この交換熱量から現在の熱媒流量を求め、かつ、前記基準差圧に対応する前記熱媒の差圧を求め、この差圧と前記被加熱流体側の要求熱量とにより目標熱媒流量を求め、この目標熱媒流量に対する前記熱媒の調整量を求め、この調整量に前記熱媒の流量を制御する構成としてもよい。斯かる構成によっても、上記目的が達せられる。
【００２０】
この熱源装置の熱媒流量制御プログラムにおいて、好ましくは、熱交換前後の前記被加熱流体の検出温度と、前記被加熱流体の検出流量と、熱交換前の前記熱媒の検出温度と、前記被加熱流体の要求熱量に応じた熱媒流量とから熱交換後の前記熱媒の目標温度を算出し、その熱媒の目標温度と熱交換後の前記熱媒の検出温度との温度差が所定の範囲内になるように前記熱媒の流量を制御する構成としてもよい。斯かる構成によっても、上記目的が達せられる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、次の効果が得られる。
【００２２】
(1) 被加熱流体側の要求熱量により熱媒の必要流量を制御することができ、効率的な熱交換を実現できる。
【００２３】
(2) 給湯時等に各熱源装置毎に熱媒にかかる現在の差圧に応じた制御を行うので、熱源装置の設置時において、その設置環境に応じた特別な調整を行う必要がない。
【００２４】
(3) また上記のように熱媒にかかる差圧を計測してそれに応じた制御を行っているので、熱源装置の使用中に差圧が変動しても熱源装置の能力を一定に保つことができる。
【００２５】
(4) 熱媒を供給される各熱源装置毎に熱媒にかかる差圧に応じた制御を行うことで、全体として加熱手段に対する負荷を低減することができ、エネルギー効率を上げることができる。
【００２６】
(5) 各熱源装置に供給される熱媒流量を一定にする定流量弁等の補助設備の設置が不要となるため、設備のコストを低減させることができ、また補助設備の設置により生じる循環路での圧力損失が少ないため、熱媒の圧送力が小さい場合であっても使用することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
〔第１の実施の形態〕
【００２８】
本発明の第１の実施の形態について、図１を参照して説明する。図１は、本発明に係る熱源装置を用いる熱交換システムを示した図である。
【００２９】
この熱交換システム２は、熱源である熱媒４を供給する加熱ユニット６を備えている。熱媒４は、温水、冷水、蒸気等の流体であって、熱交換に必要な熱量を備えている。熱媒４は、油や加熱ガスであってもよい。加熱ユニット６には、その燃料としてガス、電気、灯油、燃料電池等があり、その燃料をエネルギーとして熱媒４に変換する。
【００３０】
加熱ユニット６には熱媒４を需要者側に効率的に循環させる主循環路８が接続され、この主循環路８は往管８Ａと戻管８Ｂとを以て構成されており、往管８Ａ及び戻管８Ｂの終端部には定流量弁１０が接続され連結されている。加熱ユニット６には、図示しないが、熱媒４を主循環路８等に強制循環させるためのポンプが設置されている。
【００３１】
主循環路８には、複数の分岐循環路８１、８２、８３・・・８Ｎが分岐され、熱媒４が各分岐循環路８１、８２、８３・・・８Ｎにより需要側に供給されている。この場合、分岐循環路８１は往管８１Ａと戻管８１Ｂ、分岐循環路８２は往管８２Ａと戻管８２Ｂ、分岐循環路８３は往管８３Ａと戻管８３Ｂ・・・分岐循環路８Ｎは往管８ＮＡと戻管８ＮＢで構成されている。各往管８１Ａ、８２Ａ、８３Ａ・・・８ＮＡ、各戻管８１Ｂ、８２Ｂ、８３Ｂ・・・８ＮＢには熱媒４の供給又は停止を切り換えるための開閉弁１１が設置されている。分岐循環路８１、８２、８３・・・８Ｎの単位は住戸や施設等であってもよい。この場合、分岐循環路８１には、複数の分岐循環路８１１、８１２・・・・・８１Ｎが分岐されている。往管８１１Ａ、８１２Ａ・・・・・８１ＮＡ、戻管８１１Ｂ、８１２Ｂ・・・・・８１ＮＢにも、熱媒４の供給又は停止を切り換えるための開閉弁１１が設置されている。
【００３２】
そして、この場合、分岐循環路８１２の往管８１２Ａと戻管８１２Ｂには熱媒４を熱源に用いる熱源装置２０が接続され、この実施の形態では、熱媒４と上水Ｗとの熱交換により、給湯する構成である。
【００３３】
斯かる構成によれば、熱源装置２０に対する熱需要に応じて熱媒４から熱量の供給を受け、給湯の他、図示していないが、暖房用熱媒加熱や浴槽水加熱等が行われる。
【００３４】
なお、循環路８の往管８Ａの終端部側には排出弁１２、循環路８１の往管８１Ａの終端部側には同様に排出弁１３が設けられ、循環路８の熱媒４を排出弁１２を開くことにより廃棄することができ、また、循環路８１側の熱媒４を排出弁１３を開くことにより廃棄することができる。
【００３５】
次に、熱源装置２０の構成について、図２を参照して説明する。図２は、熱源装置２０の構成例を示す図である。図２において、図１と同一部分には同一符号を付してある。
【００３６】
この熱源装置２０は、循環路の往管８１２Ａを通ってきた熱媒４を熱源装置２０の内部に循環させて熱交換を行い、その後循環路の戻管８１２Ｂへと排出する構成である。
【００３７】
熱源装置２０は、給湯加熱を行う熱交換器１６及びその熱交換器１６へと熱媒４を循環させる循環路８１２、及び上水Ｗを熱交換器１６へと導く水管路２６により構成されている。循環路８１２上には、熱媒４の熱交換前後の温度を検出する第２の温度検出手段として熱媒入温度センサ１８及び熱媒出温度センサ２２が設置されている。また循環路８１２の往管８１２Ａ上には、熱交換器１６への熱媒４の流量を調整する流量調整手段として熱媒制御弁２４が設置されている。なお、流量調整手段については、熱媒制御弁２４に限られず、ポンプ等を用いる構成としてもよい。
【００３８】
また被加熱流体として例えば上水Ｗを流す水管路２６上には、水制御弁２８、バイパス管路３０、バイパスミキシング弁３２、流量検出手段として水量センサ３４、上水側の温度を検出する第１の温度検出手段として入水温センサ３６、出湯温センサ３８、及び混合温センサ４０を有している。そして、その他には、給湯量や熱媒４の流量制御等を行う制御部４２（図３）が設けられている。バイパス管路３０は、上水Ｗを熱交換器１６の入り口側と出口側とに分流させるものである。水量センサ３４は、上水Ｗの流量を検出し、入水温センサ３６及び出湯温センサ３８は、それぞれ熱交換前後の上水Ｗの温度を検出するものであり、混合温センサ４０は、熱交換後の湯とバイパス管路３０を通過してきた上水Ｗとを混合した後の出湯温度を検出する。そして各種センサで検出された検出値は、制御部４２へと送られる。なお、上述した循環路８１２上及び水管路２６上の各温度センサについては、例えばサーミスタ温度計を用いることができる。
【００３９】
熱交換の動作については、例えば給湯栓が開状態になると、水管路２６に上水Ｗが流入し、一定量の水量が流れたことを水量センサ３４が検出すると熱媒制御弁２４を開状態にし、熱交換器１６において熱交換を開始する。そして熱交換により加熱された高温の湯は、バイパス管路３０を通過してくる低温の上水Ｗと混合され、混合温センサ４０の検出温度に応じてバイパスミキシング弁３２の開度を制御して所望の温度に調整されて出湯する。
【００４０】
次に、熱源装置の制御部について、図３を参照して説明する。図３は、制御部４２の構成例を示す図である。なお、図３において図２と同一部分には同一符号を付してある。
【００４１】
熱源装置２０の制御部４２は、コンピュータにより構成されており、その内部はＣＰＵ（Central Processing Unit ）４４、記憶手段としてＲＡＭ（Random-Access Memory）４６及びＲＯＭ（Read-Only Memory）４８、ＣＰＵ４４の動作タイミング及び各種時間計測を行うクロック５０等が備えられている。ＲＯＭ４８には、流量制御プログラム３００、熱媒流量及び弁開度の算出プログラム３１０、差圧計算プログラム３２０等の各種制御プログラムが格納されている。熱媒流量及び弁開度の算出プログラム３１０は、例えば、基準差圧が１〔ｋｇｆ／ｃｍ2 〕における熱媒流量と流量調整手段の調整量に関するプログラムである。ＲＡＭ４６は記憶手段としてだけでなく、後述する差圧計算や流量制御に関する作業領域としても用いられ、その構成にはＲＡＭの他、不揮発性メモリとして例えば、ＥＥＰＲＯＭ等を用いてもよい。
【００４２】
また制御部４２は、各種検出回路からの検出値の取込みを行うＩ／Ｆ（Inter Face）５２、Ａ／Ｄ変換回路５４、制御指令に対して熱源装置４の各部分への動作指令を行う駆動装置５６、給湯温度設定等を行う外部リモコン５８及び電源回路５９との運転指令に関する送受信を行う送受信回路６０等から構成されている。
【００４３】
熱源装置２０に設置された入水温センサ３６、出湯温センサ３８、混合温センサ４０、熱媒入温度センサ１８、熱媒出温度センサ２２、水量センサ３４からの検出信号は、Ｉ／Ｆ５２から取込まれ、Ａ／Ｄ変換回路５４を通してディジタル信号に変換された後、ＣＰＵ４４に取込まれる。そしてＲＯＭ４８から各種制御プログラムを読込み、上記の検出値を用いて給湯号数演算、熱媒流量演算、差圧計算、熱媒流量補正演算等の制御処理を実行し、駆動装置５６から各制御弁等に動作指令を送信する。またその計算値等をＲＡＭ４６に記録して、次回の熱媒流量の制御等に用いることができるように構成されている。
【００４４】
次に、給湯熱媒制御について、図４を参照して説明する。図４は、給湯熱媒制御のフローチャートである。
【００４５】
熱源装置２０の給湯熱媒制御は、熱媒４と被加熱流体である上水Ｗとの交換熱量を算出するとともに、循環路８１２上において熱媒４にかかる差圧を算出して、設定温度の湯を給湯するように熱媒４の流入量を変化させるため、流量調整手段の調整量として熱媒制御弁２４の弁開度の制御を行うものである。
【００４６】
給湯熱媒制御では、まず給湯需要が発生した場合、熱源装置２０が給湯可能な状態か、例えば、異常停止状態となっていないか、運転ＯＮの状態か、給湯温度異常のため給湯停止状態となっていないか等のチェックを行う（ステップＳ１）。そして給湯可能（ステップＳ１のＹＥＳ）ならば、給湯栓が開かれることにより水量センサ３４が上水Ｗの流水を検出したかをチェックする（ステップＳ２）。
【００４７】
上水Ｗの流水を検出した場合（ステップＳ２のＹＥＳ）、後述する給湯開始時の差圧計算により、熱源装置２０の使用状態（図７）に応じて、ＲＯＭ４８に記録されている熱媒差圧の算出値、もしくは所定の基準差圧（例えば、１〔ｋｇｆ／ｃｍ2 〕）に基づいて、予め規定されている熱媒流量（例えば、２０〔Ｌ／ｍｉｎ〕）が流れるように熱媒制御弁２４を開いて給湯を開始し、熱媒差圧の計算を行う（ステップＳ３）。給湯を開始したら、給湯処理を終了しているか否かの判定として、再度上水Ｗの流水を検出したかの判断を行う（ステップＳ４）。
【００４８】
上水Ｗの流水を検出した場合（ステップＳ４のＹＥＳ）、給湯側の設定温度による必要給湯号数を算出し、ＲＯＭ４８に記憶されている必要給湯号数に応じた熱媒流量テーブルから目標給湯熱媒流量を決める（ステップＳ５）。なお目標熱媒流量の決定は、上記のように算出した必要号数を一定値ごとに区切ってテーブルを持つ以外に、必要給湯号数に応じて熱媒流量を細かく算出するようにしてもよい。
【００４９】
ここで、上述した必要給湯号数と目標熱媒流量との関係を示すテーブルの一例を示す
【００５０】
【表１】
2007255745.tif 000003
【００５１】
目標給湯熱媒流量が決定したら、現在の熱媒制御弁２４の開度に設定されている目標熱媒流量とステップＳ５で算出された目標給湯熱媒流量とを比較して、目標熱媒流量が変更されたか否かを判断する（ステップＳ６）。その比較により、目標熱媒流量の変更（ステップＳ６のＹＥＳ）である場合、熱源装置２０に流入させる熱媒４の流量を調整するため、ＦＦ（フィード・フォワード）制御により熱媒制御弁２４の開度の変更を行う（ステップＳ７）。ＦＦ制御では、ステップＳ３で測定した差圧と、ステップＳ５で算出した目標熱媒流量を用いて、熱媒制御弁２４の開度を設定する。また、目標熱媒流量の変更でない（ステップＳ６のＮＯ）場合には、後述するＦＢ（フィード・バック）制御により、熱媒出温度センサ２２による熱交換後の熱媒４の検出温度から、熱媒４に生じる差圧変動や給湯需要の変化等に応じて、流入する熱媒４の流量と目標熱媒流量とが一致するように熱媒４の流量調整を行う（ステップＳ８）。
【００５２】
また、給湯が不可能な状態の場合（ステップＳ１のＮＯ）や上水Ｗの流水が検出されない場合（ステップＳ２及びステップＳ４のＮＯ）には、熱媒制御弁２４を閉じる（ステップＳ９）。
【００５３】
次に、差圧計算の方法を図５を参照して説明する。図５は、差圧計算のフローチャートである。
【００５４】
既述のように熱源装置２０に供給される熱媒４の差圧が設置条件等によって一定ではないことから、同一の弁開度であっても熱媒４の流量が異なる。そこで、循環路８１２上に流路抵抗となる流量計や差圧計等を設置せずに熱媒４の流量制御を行うため、熱媒４に生じる現在の差圧を算出する手段を説明する。まず循環路８１２に現在流れている熱媒４の流量を算出する（ステップＳ１０）。具体的には、被加熱流体である上水Ｗの流量と熱交換前後の上水Ｗの温度とから熱交換により授受される交換熱量を求め、その熱量から熱媒４の流量を算出する。次に、熱媒４の差圧が基準差圧として例えば１〔ｋｇｆ／ｃｍ2 〕における熱媒流量及び弁開度の算出プログラム３１０をＲＯＭ４８から読み出し、現在設定されている熱媒制御弁２４の開度から、基準差圧の時の熱媒４の流量を求める（ステップＳ１１）。そして、ステップＳ１０、Ｓ１１で求めた流量を用いて差圧計算プログラム３２０により、熱媒４にかかる現在の差圧を算出する（ステップＳ１２）。
【００５５】
ステップＳ１０で説明した現在の熱媒流量の算出について、図６を参照して説明する。図６は、熱交換器１６の構成を示した図である。図２と同一部分には、同一の符号を付してある。
【００５６】
熱交換器１６は、循環路８１２及び水管路２６がプレート６２の内部で熱交換を行うように構成されている。このような構成において、現在の熱媒流量は、プレート６２での熱媒側の与熱量と給湯側の受熱量が等しいとして熱媒流量を求める。ここで、算出する現在の熱媒流量をＲｎ〔Ｌ／ｍｉｎ〕とし、各センサから検出可能な値として、水量センサ３４による被加熱側の給湯流量をＲｑ〔Ｌ／ｍｉｎ〕、混合温センサ４０による出湯温度をＴｓｔｈ〔℃〕、入水温センサ３６による入水温度をＴｑｉｎ〔℃〕、熱媒入温度センサ１８による熱媒入温度をＴｎｉｎ〔℃〕、熱媒出温度センサ２２による熱媒出温度をＴｎｑｏ〔℃〕とおくと、上記条件より、これら流量と温度は定常状態で安定していることになる。
【００５７】
上記の条件より、熱媒と上水Ｗとの温度と流量の積算値が、
【数１】
2007255745.tif 000004
となる。この式(1) から現在の熱媒流Ｒｎを求めるように変形すると、
【００５８】
【数２】
2007255745.tif 000005
となり、現在、循環路８１２に流れている熱媒４の流量Ｒｎを算出することができる。
【００５９】
次に、図５のステップＳ１２による現在の差圧の算出方法について、具体的に説明する。差圧の算出については、流体のエネルギー保存の法則である定常ベルヌーイの式を用いて、異なる２種類の差圧と流量との関係比を求める。即ち定常ベルヌーイの式より、
【００６０】
【数３】
2007255745.tif 000006
となる。この式でρは密度、ｕは流速、ｇは重力加速度、ｈは測定場所の高さ、Ｕは熱エネルギー（比熱×温度）、Ｐは圧力である。式(3) の左辺について各項は、第１項が運動エネルギー、第２項が位置エネルギー、第３項が内部エネルギー、第４項が圧力を表している。この流量制御においては、同一場所における差圧と流量変化を算出することが目的であるので、式(3) の第２項の位置エネルギーは無視することができる。また外部からのエネルギーの加減はないので、第３項も無視することができる。
【００６１】
この状態において、大気をＰ０とし、差圧Ｐ１の時の流速がｕで、差圧Ｐ２の時の流速をｖとすると、それぞれの差圧に対して、
【数４】
2007255745.tif 000007
及び、
【数５】
2007255745.tif 000008
が成り立つ。また式(4) を変形すると、
【００６２】
【数６】
2007255745.tif 000009
となり、式(5) を変形すると、
【数７】
2007255745.tif 000010
となる。流量及び圧力の比を取るために両辺をそれぞれ割ると、
【００６３】
【数８】
2007255745.tif 000011
となり、従って、
【数９】
2007255745.tif 000012
となる。これを変形すると、
【００６４】
【数１０】
2007255745.tif 000013
となることから、流速は差圧の比の平方根に比例することになる。
【００６５】
流量と流速の関係は、流体における連続の式より、
【数１１】
2007255745.tif 000014
となる。ここでｓは断面積である。同じ弁開度の条件において断面積は一定であることから、式(10)の両辺に断面積ｓをかけると、
【００６６】
【数１２】
2007255745.tif 000015
が成立する。予め差圧が１〔ｋｇｆ／ｃｍ2 〕での流量と弁開度のデータを測定して記録しておき、そのデータから流量Ｒとなる弁開度に設定した時に、実際に流れた流量がｒとすると、その設置場所の差圧ｐは式(12)より、
【数１３】
2007255745.tif 000016
となるので、これを変形すると、
【数１４】
2007255745.tif 000017
となる。ここでＲは目標熱媒流量、r は式(2) の被加熱流体側の流量等から求められる熱媒の流量Ｒn である。
【００６７】
以上より設置場所の差圧ｐを求めることができ、また差圧ｐにおける各弁開度での流量は、式(10)より求めることができる。そして、給湯熱媒の流量制御は、例えばステッピングモータ等により、駆動する弁体の開度で制御しているので、必要とする熱媒流量は、計算で求めた差圧から開度、熱媒流量を決定する。即ち、式(13)、(14)から、基準差圧（例えば、１〔ｋｇｆ／ｃｍ2 〕）のときの流量Ｒと差圧が分かっていれば、同じ弁開度で流れる流量ｒが分かる。
【００６８】
次に、図４のステップＳ３で行われる給湯開始時の差圧計算について、図７を参照して説明する。図７は、給湯開始時の差圧計算のフローチャートである。
【００６９】
まず、電源の初回投入時には、ＲＡＭ４６に熱媒流量制御に必要な差圧等の情報を有していないので、電源が初回投入であるか否かを判断する（ステップＳ１３）。そして電源について初回投入の場合（ステップＳ１３のＹＥＳ）には、熱媒４の差圧を１〔ｋｇｆ／ｃｍ2 〕であると仮定し（ステップＳ１４）、熱媒制御弁２４を開いて給湯動作を開始する（ステップＳ１５）。給湯開始時には、給湯温度の応答性をよくするために、熱媒制御弁２４の開度を要求号数に応じた流量ではなく規定熱媒流量（例えば、２０〔Ｌ／ｍｉｎ〕）が流れるように設定する。弁の開度は、既述のように、基準差圧として１〔ｋｇｆ／ｃｍ2 〕の時の熱媒流量と熱媒制御弁２４の開度との関係を示すプログラムに基づいて制御される。
【００７０】
そして、差圧が１〔ｋｇｆ／ｃｍ2 〕とした場合の現在の弁開度に対する熱媒流量と、上記式(2) を用いて算出した実際に流れている現在の熱媒流量から、式(14)を用いて、現在の差圧を算出し、ＲＡＭ４６に記憶する（ステップＳ１６）。
【００７１】
また、電源が初回投入でない場合（ステップＳ１３のＮＯ）には、前回の給湯終了から所定時間Ｔ（例えば、１０分）が経過しているか否かを判断する（ステップＳ１７）。前回の給湯終了から所定時間Ｔが経過している（ステップＳ１７のＹＥＳ）場合、ＲＡＭ４６に記憶されている前回算出した差圧ｐを読み出し、前記と同様に規定熱媒流量（例えば、２０〔Ｌ／ｍｉｎ〕）が流れるように熱媒制御弁２４の開度を設定する（ステップＳ１８）。差圧ｐにおける弁開度の設定は、既述の式(13)より、差圧ｐ及び現在の熱媒流量ｒが分かっているので、差圧が基準差圧として１〔ｋｇｆ／ｃｍ2 〕のときの流量Ｒを求め、その流量Ｒから弁の開度を求めることができる。熱媒制御弁２４の開度を設定した後、現在の差圧を算出する（ステップＳ１６）。
【００７２】
前回の給湯終了から所定時間Ｔ（例えば、１０分）が経過していない（ステップＳ１７のＮＯ）場合、給湯要求に対する応答性のロスを減らすために前回算出した差圧情報を利用し、規定熱媒流量（例えば、２０〔Ｌ/ ｍｉｎ〕）が流れるように熱媒制御弁２４を開く（ステップＳ１９）。この場合には、熱媒４の差圧状態に変化が少ないものとして、差圧計算は行わない。
【００７３】
（ＦＦ制御について）
【００７４】
上記ステップＳ７（図４）におけるＦＦ制御について説明する。既述のように、供給される熱媒の差圧が異なれば一定の弁開度に対する流量が異なる。従って、熱媒４の流量から熱媒制御弁２４の開度を決めるには現在の差圧を求める必要がある。ステップＳ７では、ステップＳ６の判断により目標熱媒流量が変更された場合に熱媒制御弁２４の開度の変更を行うものである。即ち、上記のようにステップＳ１５、Ｓ１８、Ｓ１９において、給湯開始時に所定の差圧（例えば基準差圧、又は前回計測の差圧）で給湯を開始した場合や給湯中の給湯量の変更等によって目標熱媒流量の変更があった場合に、ＦＦ制御により熱媒制御弁２４の開度変更を行う。
【００７５】
ＦＦ制御では、ステップＳ１６において算出した熱媒差圧、及びステップＳ５で算出した目標熱媒流量により、式(14)を利用して制御を行う。即ち、式(14)のｐを算出した熱媒差圧、ｒを現在の差圧での目標熱媒流量として、基準差圧１〔ｋｇｆ／ｃｍ2 〕での熱媒流量Ｒを求めることができる。そしてＲＯＭ４８に記憶されている熱媒流量及び弁開度の算出プログラム３１０に基づいて、熱媒制御弁２４の開度を制御する。
【００７６】
（ＦＢ制御について）
【００７７】
ステップＳ８の給湯熱媒流量のＦＢ制御について、図８を参照して説明する。図８は、給湯熱媒流量のＦＢ制御に関するフローチャートである。
【００７８】
熱源装置２０では、目標熱媒流量に応じた弁開度の調整や供給されてくる熱媒４への圧送力の変動等により、差圧が変動してしまい、ステップＳ３もしくはステップＳ７で設定された熱媒流量に変動が生じるため、ＦＢ制御を行う。
【００７９】
ＦＢ制御では、熱交換で上水Ｗの受け取る熱量と、ステップＳ５で算出した目標熱媒流量と、熱交換前の熱媒４の温度とを用いて、目標熱媒流量で流れた場合の熱交換後の温度を目標値として算出し、その目標値と、熱媒出温度センサ２２による検出温度とを比較して、熱媒流量の制御を行うものである。そこで、まず、式(1) より、熱媒４の熱交換後の温度である給湯熱媒出温度の目標値を算出する（ステップＳ２０）。具体的には、式(1) を変形して、
【００８０】
【数１５】
2007255745.tif 000018
とする。この式(15)より、熱交換による与熱量と受熱量が等しいとすれば、目標熱媒流量Ｒｘ、給湯流量Ｒｑ、熱媒入温度Ｔｎｉｎ、目標出湯温度Ｔｓｔｈ、入水温度Ｔｑｉｎは、一定である。なお、式(15)において、Ｒｑ×（Ｔｓｔｈ−Ｔｑｉｎ）の部分は、単位換算により給湯側の実号数を表す。
【００８１】
そして、ステップＳ２０で算出した給湯熱媒出温度の目標値と、熱媒出温度センサ２２で検出した現在の給湯熱媒出温度とが一致するか否かを比較する（ステップＳ２１）。現在の給湯熱媒出温度と目標値とが等しい（ステップＳ２１のＹＥＳ）場合、要求通りの熱媒流量で熱交換が行われているので、差圧計算をした後、その現在の差圧の算出値をＲＡＭ４６に記憶して（ステップＳ２２）、ＦＢ制御を終了する。
【００８２】
現在の給湯熱媒出温度と目標値とが異なる（ステップＳ２１のＮＯ）場合、現在の給湯熱媒出温度が目標値よりも低いか否かの判断を行う（ステップＳ２３）、現在の給湯熱媒出温度が目標値よりも低い（ステップＳ２３のＹＥＳ）場合、熱媒の入り温度と出温度との差が大きく、熱媒４の流量が少ないということであるので、熱媒４の流量を目標熱媒流量にするため、熱媒制御弁２４を開いて流量を増加させる（ステップＳ２４）。また、逆に現在の給湯熱媒出温度が、目標値よりも高い場合（ステップＳ２３のＮＯ）、熱媒流量を減らすために熱媒制御弁２４を閉める（ステップＳ２５）。
【００８３】
ＦＢ制御では、式(15)から求められる目標値である目標熱媒出温度Ｔｎｑｏを設定値とし、現在の給湯熱媒戻り温度を制御変数、熱媒制御弁２４の弁開度を操作変数としてＰＩ（Proportion Integral ）制御を行う。なお、ＦＢ制御は、現在の給湯熱媒出温度と目標値とが等しくなるまで行う場合の他、偏差が所定値になった場合に終了する構成としてもよい。
【００８４】
既述の熱媒流量制御について、図９を参照して説明する。図９は、熱媒流量制御のブロック図である。
【００８５】
熱媒流量制御は、制御部４２のコンピュータにより行われる。まず、外部リモコン等で設定された設定給湯温度２００及び流量検出手段である水量センサ３４、入水温センサ３６の検出値により給湯号数演算処理２０２を行う。ここで算出された給湯号数に応じて、目標熱媒流量決定手段２０４がステップＳ５（図４）において目標熱媒流量を決める。この熱媒流量の決定では、例えばＲＯＭ４８等に記憶されている上記表１の目標熱媒流量決定用テーブル２０６を利用する。
【００８６】
また水量センサ３４では、ステップＳ２、Ｓ４（図４）における上水Ｗの流水判定２０７の他、給湯開始状態の判定２０８（例えば、ステップＳ１３、Ｓ１７）を行う。
【００８７】
熱媒４の設定流量は、給湯条件切換手段２０９により設定される。給湯条件切換手段２０９は、給湯開始状態の判定処理２０８の結果に基づいて、目標熱媒流量決定手段２０４で決定した熱媒流量と初期設定流量２１０とを切り換える。即ち、熱源装置２０の運転状態状態（例えば、図７のステップＳ１３、Ｓ１７）に応じて、給湯設定温度に応じた目標熱媒流量とＲＯＭ４８に記憶されている初期設定流量２１０とを切り換える。そして設定された熱媒流量に応じた熱媒制御弁２４の開度演算２１２を行う。
【００８８】
熱媒制御弁２４の開度演算処理２１２では、熱媒４に生じる差圧状態に基づいて演算を行う。従って、例えば、ステップＳ１３、Ｓ１７（図７）の給湯開始状態判定処理２０８に応じて、差圧条件切換手段２１３により、差圧条件を１〔ｋｇｆ/ ｃｍ2 〕２１４とＲＡＭ４６等の差圧記憶部２１６に記憶してある差圧とを切り換えて開度の演算を行う。この場合、弁開度については、ＲＯＭ４８に記憶されている熱媒流量及び弁開度の算出プログラム３１０等の参照用テーブル２１８を用いる。
【００８９】
次に熱媒流量のＦＢ制御に関しては、入水温センサ３６、混合温センサ４０、水量センサ３４の検出値から実給湯号数の演算２２２を行う。そしてこの実給湯号数、熱媒入温度センサ１８による検出温度、目標熱媒流量等により給湯熱媒出温度の目標値の算出処理２２４を行う。そして流量制御プログラム３００等に基づく給湯熱媒出温度判定手段２２６及び熱媒出温度センサ２２により、熱媒制御弁２４の開度補正２２８を行なう他、実熱媒流量の算出２３０を行なう。
【００９０】
給湯開始状態の判定処理２０８や目標熱媒流量の決定処理２０４から、ステップＳ６（図４）で行われる目標熱媒流量の変更判定処理２２０が行われ、その判定結果に基づいて、流量制御切換手段２３１により、上記ＦＦ制御である熱媒制御弁開度演算２１２とＦＢ制御である熱媒制御弁開度補正２２８とを切り換える。そして弁調整切換手段２３３により、熱媒制御弁２４の開度制御を行うか否かを切り換える。弁調整切換手段２３３は、上水Ｗの流水判定２０７により、流量制御切換手段２３１による熱媒制御弁２４の切替え制御と上水Ｗの流水停止等に基づく制御弁の閉データ２３２とを切り換える。
【００９１】
また、上記目標熱媒流量の変更や熱媒制御弁の開度補正等をした場合には、実熱媒流量の算出処理２３０結果等から差圧算出処理２３４を行う。そして、算出された差圧を差圧記憶部２１６に記憶するか否かについて、差圧記憶判定処理２３５で判定され、その判定に基づいて差圧記憶処理切換手段２３６を切り換える。
【００９２】
〔第２の実施の形態〕
【００９３】
次に、本発明の第２の実施の形態に係る熱源装置について、図１０、図１１を参照して説明する。図１０は、熱交換システム２を示す図であり、図１１は、熱源装置２０の構成を示す図である。図１０、図１１において、図１、図２と同一部分には同一符号を付してある。
【００９４】
この実施の形態は、加熱ユニット６から圧送されてくる熱媒４を給湯の他、浴槽への給湯、暖房端末６４の運転及び全自動風呂装置６６の追焚に利用するようにした熱源装置２０である。なお、暖房端末６４は、例えば、高温用と低温用に分かれた構成として、高温側を浴室暖房乾燥機などに使用する構成としても良い。
【００９５】
（浴槽給湯機能）
【００９６】
この熱源装置２０には、浴槽６８への給湯機能として、水管路２６から湯ＨＷを浴槽側へと導く風呂用給湯路７０が設置され、その風呂用給湯路７０上には、浴槽６８への給湯量を制御する注湯制御弁７１、注湯量センサ７２、水管路２６への逆流を防ぐ逆止弁７３、７４が設けられている。浴槽６８への給湯は、風呂給湯栓を開くと、第１実施形態と同様に、前述の給湯加熱した湯ＨＷを水管路２６から風呂用給湯路７０へと導かれる構成である。
【００９７】
（暖房運転機能）
【００９８】
熱源装置２０の暖房は、暖房用熱交換器７６、暖房用熱交換器７６へと熱媒４を導く暖房用循環路７８、暖房用熱媒８０を暖房端末６４へと循環させる暖房熱媒循環路８２、暖房用熱媒８０を溜めるタンク８４から構成されており、暖房用循環路７８上には、熱媒４の流量を制御する熱媒制御弁８６、熱交換後の熱媒４の温度を検出する熱媒出温度センサ８７が設置されている。また暖房熱媒循環路８２上には、熱交換後の暖房用熱媒８０を溜めるタンク８４、熱交換後の熱媒温度を検出する暖房熱媒出温度センサ８８、暖房用熱媒８０を循環させるポンプ９０、低温往き温度センサ９２、低温調整弁９４が設置されている。また、タンク８４には、暖房用熱媒８０を補給するための給水路９６が設けられており、その給水路９６上には給水流量を制御する補水電磁弁９８が設けられている。低温調整弁９４は、タンク８４から暖房端末６４へと通じる暖房熱媒循環路８２上に設置されており、低温往き温度センサ９２による検出温度に応じて熱交換後の暖房用熱媒８０とタンク８４から導かれる暖房用熱媒８０とを混合して温度を調整するものである。
【００９９】
暖房端末６４を運転状態にすると、ポンプ９０が作動し、熱媒制御弁８６が「開」状態となる。そして暖房端末６４からの負荷に対し、暖房熱媒出温度センサ８８による検出温度に基づいて熱媒制御弁８６の開度を比例制御し、暖房の設定温度を保つように制御される。なお、給湯と暖房運転を同時に行う場合には、前述のステップＳ５（図４）の目標熱媒流量の算出に使用する必要給湯号数及び目標熱媒流量を示すテーブルの例として、以下の表２を使用してもよい。
【０１００】
【表２】
2007255745.tif 000019
【０１０１】
（全自動風呂６６の追焚機能）
【０１０２】
熱源装置２０の風呂追焚機能として、風呂用給湯路７０の一部を共有して追焚循環路１００を構成し、その追焚循環路１００には、風呂戻り温度センサ１０２、水位センサ１０４、切換弁１０６、ポンプ流水スイッチ１０８、ふろポンプ１１０が設置されている。また浴槽水の追焚は、前記暖房熱媒循環路８２を流れる暖房用熱媒８０と熱交換を行うように風呂用熱交換器１１２が設置されている。風呂戻り温度センサ１０２は、浴槽６８から追焚循環路１００へと流入する浴槽水ＢＷの温度を検出し、水位センサ１０４は、浴槽６４内の水位を検出する。また切換弁１０６は、追焚と浴槽給湯とを切り換える。
【０１０３】
風呂の温度が設定されると、ふろポンプ１１０が始動し、浴槽６８内の湯ＢＷが追焚循環路１００内に流れ、流量が一定以上になるとポンプ流水スイッチ１０８がＯＮ状態になる。そして追焚用の熱媒である暖房用熱媒８０を風呂用熱交換器１１２へと循環させるためにポンプ９０が始動し、暖房熱媒制御弁８６を「開」状態にして浴槽水の追焚を行う構成である。
【０１０４】
このような構成において、熱媒４の差圧計算及び熱媒流量制御を行うことにより、第１の実施の形態で説明した通り、熱媒４の流量測定をすることなく、被加熱流体側の熱需要に応じて熱媒流量の最適化を実現することができる。また設置場所や使用状況等の条件ごとに熱源装置調整を施す必要がなく、さらに熱媒を共有する他の熱源装置の使用状況等に左右されず安定した熱媒の供給を行うことが可能となる。
【０１０５】
〔その他の実施の形態〕
【０１０６】
(1) 上記実施の形態では、ＦＢ制御において、熱媒４にかかる差圧が低い場合、熱媒制御弁２４の弁開度を全開状態にしても設定流量が流れず、ＦＢ制御の停止条件にならない場合もあり得る。そこで、このような場合には、熱媒入温度と熱媒出温度とが所定時間Ｔ２（例えば、３０秒間）継続して安定状態となっていることが検出されたら、差圧１〔ｋｇｆ／ｃｍ2 〕の熱媒制御弁２４の全開状態での流量Ｒと、実際の熱媒流量ｒから差圧を算出する構成としてもよい。
【０１０７】
(2) 上記実施の形態において述べたように、給湯使用中に、暖房機能を使用し、その使用状況等に応じて、給湯必要号数を再計算して、熱媒流量を切り替える構成としてもよい。これにより無駄に熱媒４を流さないので、コストの節約や省エネ及び加熱ユニットへの負荷を減らすことが可能となる。
【０１０８】
(3) 上記実施の形態の給湯開始時の差圧計算において、熱媒４が所定温度以下で安定している場合、算出される差圧が非常に大きな値となり、使用可能な熱媒流量を超えるおそれがある。そこで、そのような場合には、給湯開始時に差圧計算を行わず、ＦＢ制御で熱媒流量が目標流量となったときに差圧計算を行う構成としてもよい。
【０１０９】
(4) 上記実施の形態において、暖房単独運転時には、前回給湯使用時に計測した差圧を用いて暖房熱媒流量及び暖房弁開度制御を行う構成としてもよく、暖房機能と給湯機能の併用時には、給湯側で算出される差圧を使用して上記の制御を行う構成としてもよい。また電源投入後、停電復帰後、もしくは給湯熱媒弁のエラー解除後の給湯動作により差圧が計測されるまでは、１〔ｋｇｆ／ｃｍ2 〕で暖房運転をさせる構成としてもよい。
【０１１０】
(5) 上記実施の形態において、暖房単独運転時にＲＡＭ４６に記憶されている前回の給湯使用時の差圧で熱媒流量が最大となる弁開度に達しているにもかかわらず、暖房の設定温度に達しないとともに、暖房熱媒出温度が、暖房単独運転における最大流量を流したときの暖房熱媒出温度に達しない状態であり、熱媒入り温度、熱媒出温度、及び暖房往き温度が所定時間Ｔ３（例えば、３０秒）の間安定していることが検出された場合、現在の差圧が前回の給湯使用時の差圧よりも低い状態であると判断して、熱媒制御弁８６の開度を暖房単独運転時の熱媒最大流量開度よりも所定値（例えば、＋５％）だけアップさせる構成としてもよい。
【０１１１】
(6) 上記実施の形態において、暖房熱媒循環路８２を流れる熱交換後の暖房用熱媒８０の暖房往き温度の目標温度を設定値とし、実際の測定温度を制御変数、熱媒制御弁８６の弁開度を操作変数とするＰＩ制御を用いて、暖房往き温度を熱媒流量でＦＢ制御を行い、熱媒流量制御を行う構成としてもよい。
【０１１２】
(7) 上記実施の形態において、熱媒弁の開閉制御による暖房制御を行う場合、暖房側が無負荷に近い状態で制御を行うと、一定の弁開度に達したときに弁に振動音が発生することがある。そこで、熱媒制御弁８６に前記の振動音が発生しない所定の最小開度を設定し、その最小弁開度と暖房用熱媒８０の所定温度に基づいてＯＮ／ＯＦＦ制御を行う構成としてもよい。即ち、熱媒制御弁８６を前記最小開度にした場合であって、暖房往き温度が所定の暖房停止温度以上を所定時間（例えば、１分間）であることを検出した場合には、暖房をＯＦＦにして熱媒制御弁８６を閉じる。そして暖房往き温度が所定の暖房運転の開始温度未満になったら、暖房をＯＮにして最小開度で熱媒制御弁８６を開く構成としてもよい。また、熱媒制御弁８６を前記の最小開度に移動させる際に、その移動速度が一定以上であると、前記のように振動による弁鳴り現象が生じ、さらに暖房往き温度のハンチング現象を引き起こす場合がある。そこで、熱媒制御弁８６の閉動作において、最小開度から所定ステップ（例えば、＋７０ステップ）以下になったらＰＩ制御の比例ゲインを減らし（例えば、元の１／３にする）、そして熱媒制御弁８６の開動作において、最小開度から所定ステップ（例えば、＋７０ステップ）以上となったときには、比例ゲインを元に戻す構成としてもよい。
【０１１３】
(8) 上記実施の形態において、熱媒４と暖房用熱媒８０との熱交換では、１００％の熱交換がされても暖房用熱媒８０の温度は、熱媒４の温度以上にはならない。そのため、暖房装置の設定温度に対して熱媒４の温度が低い場合には、熱媒制御弁８６の開度を調整しても暖房の設定温度にならないおそれがある。また暖房単独運転時には、熱媒４の温度等から熱媒４の差圧を算出し、その差圧に応じて熱媒流量を増やす制御を行うので、上記のような場合には、要求温度にするために余分な量の熱媒４を流してしまうおそれがある。そこで、熱源装置２０に供給されてくる熱媒４の温度が、予め定められている仕様温度よりも低い場合には、暖房の設定温度を熱媒４の測定温度よりも所定温度（例えば、−５℃）だけ低い温度にしかできない構成としてもよい。
【０１１４】
(9) 上記実施の形態において、給湯機能と暖房機能を同時に使用する場合、給湯側の余剰流量を暖房側に振り分けるように制御する構成としてもよい。
【０１１５】
(10)上記実施の形態において、制御基盤の電源保護のために、バイパスミキシング弁３２や各熱媒制御弁の動作に用いられるステッピングモータについて、同時に動作可能なモータの個数を制限する構成としてもよい。また、この制限において、バイパスミキシング弁３２については、給湯温度の調整を優先するために、常に動作可能とする構成としてもよい。さらに、上記の実施の形態(9) のように、給湯動作を優先させる場合には、熱媒制御弁２４を熱媒制御弁８６よりも優先して動作させる構成としてもよい。この構成の一例を表すと、熱媒制御弁２４の動作中は、熱媒制御弁８６の動作指令があっても給湯側を優先させる。また熱媒制御弁８６の動作中に給湯指令が入ると、熱媒制御弁８６の動作を中断して熱媒制御弁２４を動作させ、熱媒制御弁２４の動作完了後に熱媒制御弁８６の動作を再開させる構成としてもよい。
【０１１６】
(11)上記実施の形態において、熱媒弁の固着防止のために所定条件に応じて原点検出処理を行う構成としてもよい。この原点検出処理は、差圧データを維持するものである。
【０１１７】
以上の通り、本発明の最も好ましい実施形態について説明したが、本発明は上記の実施形態に限定されるものではない。
【産業上の利用可能性】
【０１１８】
本発明によれば、熱媒流量を測定することなく、被加熱流体側の要求熱量に応じた最適な熱媒流量に調整でき、熱源装置の設置条件毎の調整の不要化、熱媒側の差圧変動による給湯流量等の変動がなく、効率的かつ安定した熱交換を実現することができ、各種の給湯熱源や暖房熱源等、各種の熱源装置として活用でき、有用である。
【図面の簡単な説明】
【０１１９】
【図１】第１の実施の形態に係る熱源装置を用いる熱交換システムを示す図である。
【図２】熱源装置の構成例を示す図である。
【図３】制御部の構成例を示す図である。
【図４】熱媒流量制御のフローチャートである。
【図５】差圧計算のフローチャートである。
【図６】熱交換器の構成例を示した図である。
【図７】給湯開始時の差圧計算のフローチャートである。
【図８】給湯熱媒流量のＦＢ制御に関するフローチャートである。
【図９】熱媒流量制御のブロック図である。
【図１０】第２の実施の形態に係る熱源装置を用いる熱交換システムを示す図である。
【図１１】第２の実施の形態に係る熱源装置の構成例を示す図である。
【符号の説明】
【０１２０】
６  加熱ユニット
８  主循環路
１６  熱交換器
１８  熱媒入温度センサ（第２の温度検出手段）
２０  熱源装置
２２  熱媒出温度センサ（第２の温度検出手段）
２４  熱媒制御弁（流量調整手段）
２６  水管路
３４  水量センサ（流量検出手段）
３６  入水温センサ（第１の温度検出手段）
３８  出湯温センサ（第１の温度検出手段）
４０  混合温センサ（第１の温度検出手段）
４２  制御部
【図１】
2007255745.tif 000020
【図２】
2007255745.tif 000021
【図３】
2007255745.tif 000022
【図４】
2007255745.tif 000023
【図５】
2007255745.tif 000024
【図６】
2007255745.tif 000025
【図７】
2007255745.tif 000026
【図８】
2007255745.tif 000027
【図９】
2007255745.tif 000028
【図１０】
2007255745.tif 000029
【図１１】
2007255745.tif 000030