給湯システム及びコージェネレーションシステム
【課題】比較的短い時間で配管内を水で満たすことができるコージェネレーションシステム及びコージェネレーションシステムに採用される給湯システムを提供する。
【解決手段】燃料電池を内蔵する発電装置２と、給湯システム装置３とを組み合わせて構成されたコージェネレーションシステム１であり、加熱された湯を貯留タンク１０に貯留するタンク循環流路２０ａと、タンク循環流路２０ａに接続され貯留タンク１０を迂回するタンクバイパス流路２３を備えている。タンクバイパス流路２３への切替えに三方弁２８が設けられている。配管系に対して注水する配管内注水モードを備え、注水モードの動作中においては、三方弁２８を発電装置２と貯留タンク１０とタンクバイパス流路２３の三者を連通する状態にする。
【解決手段】燃料電池を内蔵する発電装置２と、給湯システム装置３とを組み合わせて構成されたコージェネレーションシステム１であり、加熱された湯を貯留タンク１０に貯留するタンク循環流路２０ａと、タンク循環流路２０ａに接続され貯留タンク１０を迂回するタンクバイパス流路２３を備えている。タンクバイパス流路２３への切替えに三方弁２８が設けられている。配管系に対して注水する配管内注水モードを備え、注水モードの動作中においては、三方弁２８を発電装置２と貯留タンク１０とタンクバイパス流路２３の三者を連通する状態にする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料電池等の電気と熱とを共に発生させることができる熱・電気発生装置に接続されてコージェネレーションシステムを構成する給湯システムに関するものである。また本発明は、コージェネレーションシステムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
下記特許文献１に開示されている様に、燃料電池等の発電装置において発生した排熱が持つ熱エネルギーを湯水を介して回収し、貯留タンクに貯留可能な熱回収装置を備えたコージェネレーションシステムがある。かかる構成のコージェネレーションシステムは、発電装置と貯留タンクとの間で湯水が循環可能なタンク循環流路を有し、当該タンク循環流路を介して循環する湯水によって発電装置を冷却し、これに伴って加熱された湯水を貯留タンクに貯留する構成となっている。
【０００３】
また特許文献１に記載のコージェネレーションシステムでは、循環流路の一部にタンクを迂回するタンクバイパス流路が設けられている。このタンクバイパス流路は、コージェネレーションシステムが運転を開始した直後の様に、機器全体の温度が低い場合に湯水を通過させる流路である。
【０００４】
即ちコージェネレーションシステムは、燃料電池が発電作用をするのに伴って発生する熱を回収して有効利用するものであり、燃料電池側から見れば熱回収によって燃料電池の温度を適切な運転温度に維持するものである。そのため運転初期の様に燃料電池の温度が低い場合は、燃料電池をさらに冷却することは好ましくない。また運転初期は、燃料電池側から戻ってきた湯水の温度も低いので、この様な低温の湯水を貯留タンクに貯留するのも適切ではない。そこでコージェネレーションシステムが運転を開始した直後は、湯を貯留タンクに溜めることをせず、貯留タンクを迂回して燃料電池側に戻す。
【特許文献１】特開２００７−６４５２６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで現実的問題として、コージェネレーションシステムは、工場内や設置現場で試運転を行う必要がある。ここで特許文献１に開示されたコージェネレーションシステムは、燃料電池等の排熱を湯水を介して回収し、貯留タンクに湯を貯留するものであるから、貯留タンクや配管内の空気を水で完全に置換し、配管やタンク内を水で満たした状態でなければ正常な運転を行うことはできない。そのためコージェネレーションシステムでは、工場から出荷し、使用場所に設置した後、貯留タンクや配管を水で満たした状態で試運転を行い、その後に使用者に引き渡さなければならない。
【０００６】
ところが特許文献１に開示されたコージェネレーションシステムは、配管内の空気が抜けにくく、配管内の空気を水で置換し、配管内を水で満たすのに要する時間が長いという問題があった。具体的には、前記したタンクバイパス流路内の空気が抜けにくく、タンクバイパス流路内の空気を水で置換するのに多くの時間を要していた。
【０００７】
そこで本発明は、従来技術の上記した問題点に注目し、比較的短い時間で配管内を水で満たすことができるコージェネレーションシステム及びコージェネレーションシステムに採用される給湯システムを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
そして本発明者らは、タンクバイパス流路内の空気が抜けない原因を検討した。
図１４，１５は、従来技術のコージェネレーションシステムにおいて、系内に注水する際の様子を示す要部の作動原理図である。
図１４，１５に示すコージェネレーションシステム１００は、熱・電気発生装置たる燃料電池装置１０１と、給湯システムたる貯湯装置によって構成されている。燃料電池装置１０１は、燃料電池１０２と循環ポンプ１０３によって構成されている。なお燃料電池１０２は、熱交換器を有しており、内部に通水可能であり、内部に通水することにより燃料電池１０２の排熱を奪うことができる。
【０００９】
貯湯装置は、貯留タンク１０５を中心とするものであり、タンク循環流路１１０を備えている。タンク循環流路１１０は、燃料電池装置１０１と貯留タンク１０５を含んで環状に循環する流路である。
タンク循環流路１１０は、具体的には、貯留タンク１０５の下部と燃料電池装置１０１の入水側を結ぶ加熱往き側流路１１２と、燃料電池装置１０１の湯水吐出口と貯留タンク１０５の上部を結ぶ加熱戻り側流路１１３とによって構成されている。
また前記した加熱戻り側流路１１３と加熱往き側流路１１２とを結合し、貯留タンク１０５を迂回するタンクバイパス流路１０６がある。
【００１０】
タンクバイパス流路１０６と加熱戻り側流路１１３との接続部分には、三方弁１１５が設けられている。
三方弁１１５は、図１６の様に３つのポートａ，ｂ，ｃを持つが、一般にａ−ｂ間を開いた状態で使用されるか、ａ−ｃ間を開いた状態で使用されるかのいずれかであり、中途半端な開口位置で使用されることは無い。
即ち図１６は、三方弁の構造を示す説明図である。
【００１１】
従来技術においては、系内に注水する場合においても同様であり、三方弁１１５は、ａ−ｂ間を開いた状態で使用されるか、ａ−ｃ間を開いた状態で使用されるかのいずれかであり、中途半端な開口位置で使用されることは無い。
ここで図１４，１５において、三方弁１１５の図で黒く塗ったポートは閉じているポートを示している。また白抜きのポートは開いたポートを示している。また太線及び矢印は水の流れを示している。
【００１２】
図１４の様に、三方弁１１５が、燃料電池装置１０１と貯留タンク１０５の間を開いてタンクバイパス流路１０６側が閉じられた状態であると考えると、注水は給水流路１２０から導入され、燃料電池装置１０１を経由して貯留タンク１０５に流れ込む。また注水を停止して循環ポンプ１０３を駆動すると、燃料電池装置１０１と貯留タンク１０５を含むタンク循環流路１１０に通水され、当該経路内の空気は水と置換される。
ただしこの場合、三方弁１１５のタンクバイパス流路１０６側のポートｃが閉じているので、タンクバイパス流路１０６内に通水は生じず、タンクバイパス流路１０６内の空気は排出されずに残る。
【００１３】
一方、図１５の様に、三方弁１１５が、燃料電池装置１０１とタンクバイパス流路１０６の間を開いて貯留タンク１０５側が閉じられた状態であることを想定すると、給水流路１２０から導入された水の排出路が三方弁１１５のｂポートによって塞がれているので、タンク循環流路１１０に通水は生じない。また三方弁１１５のｂポートが塞がれているので、タンクバイパス流路１０６に入った水の排出路が無く、タンクバイパス流路１０６にも通水は生じない。従ってタンクバイパス流路１０６内の空気は排出されずに残る。
【００１４】
またこの状態で注水を停止して循環ポンプ１０３を駆動すると、燃料電池装置１０１とタンクバイパス流路１０６とによって構成される環状流路に通水が生じるが、この水は単に循環するだけであって外部に排出されない。そのためタンクバイパス流路１０６内の空気は、燃料電池装置１０１とタンクバイパス流路１０６とによって構成される環状流路を巡ることとなるが、空気はこの系の外部に出ることはない。そのためタンクバイパス流路１０６内の空気は、他の部位に分散するが、依然としてタンクバイパス流路１０６内に空気が残留する。
【００１５】
従って、結局タンクバイパス流路１０６内の空気は、三方弁１１５の連通方向がいずれであっても抜けない。そのため従来技術においては、配管内の空気が抜けにくく、配管内の空気を水で置換し、配管内を水で満たすのに要する時間が長くかかっていた。また注水作業においては、多くの水を捨てることとなり、水資源を無駄にするという問題があった。
【００１６】
また本発明者らの経験によると、貯留タンクや配管内に水を注入する際に、異音を感じる場合があった。この異音は、タンクバイパス流路１０６内の空気が、三方弁１１５の空隙等の狭い隙間から抜ける際の音であると予想される。
【００１７】
そこで本発明では、注水作業の際に、三方弁を中途の開度状態とし、ポートａ，ｂ．ｃがわずかずつ連通する状態として注水作業を行うこととした。
即ち請求項１に記載の発明は、熱・電気発生装置に接続される給湯システムであって、貯留タンクと、これらに連通する配管系を有し、熱・電気発生装置によって加熱された湯を貯留タンクに貯留し、必要に応じて貯留タンクの湯を前記配管系外に排出して消費する給湯システムにおいて、前記熱・電気発生装置と貯留タンクとの間を循環するタンク循環流路と、タンク循環流路に接続され貯留タンクを迂回するタンクバイパス流路と、前記タンクバイパス流路を経て循環する流路とタンクを経て循環する流路とを切り換える流路切り換え手段とを有し、さらに動作モードとして配管系に対して注水する配管内注水モードを備え、配管内注水モードの動作中においては、一時的にあるいは常時、流路切り換え手段が熱・電気発生装置と貯留タンクとタンクバイパス流路の三者を連通する状態となることを特徴とする給湯システムである。
【００１８】
図１７、１８は、本発明のコージェネレーションシステムにおいて、系内に注水する際の様子を示す要部の作動原理図である。
本発明の給湯システムでは、三方弁等の流路切り換え手段が、熱・電気発生装置と貯留タンクとタンクバイパス流路の三者を連通する状態にして注水作業を行うので、タンクバイパス流路に排水経路ができ、タンクバイパス流路に通水が生じると共に、この通水が外部に排出される。
即ち図１７の様に、給水流路１２０から導入された水の一部は、燃料電池装置１０１を経由して貯留タンク１０５に流れ込む。また給水流路１２０から導入された水の残部は、タンクバイパス流路１０６を経由して貯留タンク１０５に流れ込む。そのためタンクバイパス流路１０６内の空気は、貯留タンク１０５に抜け、タンクバイパス流路１０６内の空気は、水と置換される。
【００１９】
また注水を停止して循環ポンプ１０３を駆動すると、図１８の様に燃料電池装置１０１と貯留タンク１０５を含むタンク循環流路１１０に通水されると共に、水の一部はタンクバイパス流路１０６にも入り、燃料電池装置１０１とタンクバイパス流路１０６とによって構成される環状流路を巡る。ただし、前記した様に水の一部は、貯留タンク１０５にも流れ込むので、タンクバイパス流路１０６内の空気は、燃料電池装置１０１とタンクバイパス流路１０６とによって構成される環状流路を巡る内に、貯留タンク１０５側に抜ける。
【００２０】
請求項２に記載の発明は、流路切り換え手段は、３個の開口を有するハウジング内で弁体が回動する三方切り換え弁であり、弁の一つの開口は熱・電気発生装置に連通し、他の一つの開口はタンクバイパス流路と連通し、残る一つの開口は貯留タンクと連通し、配管内注水モードの動作中においては、三方切り換え弁は前記弁体が中途位置に停止して流路切り換え手段が熱・電気発生装置と貯留タンクとタンクバイパス流路の三者を連通する状態となることを特徴とする請求項１に記載の給湯システムである。
【００２１】
また請求項３に記載の発明は、貯留タンクは、内部に温度成層を形成させて湯を貯留するものであり、貯留タンクの下部側にタンク循環流路に接続される循環流路用開口と、タンク内に水を導入するための給水用開口とを有することを特徴とする請求項１又は２に記載の給湯システムである。
【００２２】
本発明の給湯システムは、熱・電気発生装置として燃料電池を採用する場合に好適なものである。即ち燃料電池を良好に動作させるためには、動作時の温度を一定に保つ必要があり、燃料電池と熱交換される水の温度が急激に変化することは望ましくない。
これに対して本発明の給湯システムでは、貯留タンクの下部側には２個以上の開口があり、その内の一つは、貯留タンク内に給水するための開口である。また他の一つは、タンク循環流路に接続される循環流路用開口である。
本発明の給湯システムでは、外部からの給水は、一旦給水用開口から貯留タンク内に入り、タンク循環流路には、貯留タンク内の水が吸い出され、あるいは押し出されて流れ込む。そのため外部からの冷たい給水が、直接燃料電池側に流れ込んで流量が大きく変化する現象が緩和され、燃料電池と熱交換される水の温度変化が小さい。
【００２３】
請求項４に記載の発明は、請求項１乃至３のいずれかに記載の給湯システムに、燃料電池を主要部とする熱・電気発生装置が接続されてなるコージェネレーションシステムである。
【００２４】
本発明のコージェネレーションシステムは、電気と湯を作ることができ、エネルギー効率が高い。
【発明の効果】
【００２５】
本発明の給湯システム及びコージェネレーションシステムは、試運転や現場設置時の注水を円滑に行うことができ、試運転等を短時間で完了することができる効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
続いて、本発明の一実施形態である給湯システム、並びに、コージェネレーションシステム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コージェネレーションシステムおよび給湯システムを示す作動原理図である。
図１において、１は本実施形態のコージェネレーションシステムである。コージェネレーションシステム１は、大別して発電装置（熱・電気発生装置）２と給湯システム装置３とを組み合わせて構成されている。発電装置（熱・電気発生装置）２と給湯システム装置３は、個別に製作され、設置現場で配管接続されてコージェネレーションシステム１が完成する。
【００２７】
発電装置２は、燃料電池によって構成されており、発電に伴って熱を発生する発熱部５と、発熱部５を冷却し、発電の際に発生した排熱を回収するための熱交換器６とを備えている。即ち、発電装置２は、外部に設けられた電力負荷Ｅに対して電力を供給するための発電デバイスとしての機能と、湯水を加熱するための熱エネルギー発生デバイスとしての機能とを兼ね備えている。
また発電装置２内には、熱交換器６への通水を可能とするための循環ポンプ２５が内蔵されている。
【００２８】
一方、給湯システム装置３は、湯水を貯留するための貯留タンク１０を中心として構成されている。貯留タンク１０の頂部には、湯水導入側頂部接続部１１と湯水排出側頂部接続部１４が設けられている。また貯留タンク１０の下部には、循環流路用底部開口１２と、給水用底部開口１５とが設けられている。
そしてこれら湯水導入側頂部接続部１１、湯水排出側頂部接続部１４、循環流路用底部開口１２及び給水用底部開口１５に対してエネルギー回収系統Ｃおよび給湯・給水系統Ｈを構成する配管を接続した構成とされている。
【００２９】
貯留タンク１０は、高さ方向、即ち内部に貯留される湯水の水位上昇方向に複数（本実施形態では４つ）の温度センサ１３ａ〜１３ｄを取り付けた構成とされている。温度センサ１３ａ〜１３ｄは、それぞれ貯留タンク１０内の湯水の温度を検知するための温度検知手段として機能すると共に、貯留タンク１０内に所定温度あるいは温度範囲の湯水の残留量を検知するための残量検知手段としての役割も果たす。
【００３０】
さらに具体的には、本実施形態のコージェネレーションシステム１では、貯留タンク１０の底部から取り出された湯水がエネルギー回収系統Ｃに排出され、発電装置２の熱交換部６を通過することによって熱交換加熱され、貯留タンク１０の頂部側にゆっくりと戻される構成とされている。
【００３１】
ここで、一般的にタンク内に液体を貯留する場合、その液体の温度差が所定の閾値以上であると、液体が温度毎に層状に分かれる。即ち内部に温度成層を形成する。例えば湯水ではその閾値は、摂氏１０度（℃）程度である。
そのため、エネルギー回収系統Ｃを通過する湯水が、貯留タンク１０内の湯水の温度に対して前記閾温度以上高温に加熱され、貯留タンク１０内の湯水を掻き乱さない程度にゆっくりと戻されると、貯留タンク１０内に貯留されている湯水が温度毎に層状に分かれる。従って、貯留タンク１０に設置された温度センサ１３ａ〜１３ｄの検知温度を調べることにより、貯留タンク１０内に所望の温度範囲に加熱された湯水がどれだけ貯留されているかを検知することができる。
【００３２】
エネルギー回収系統Ｃは、複数の配管を組み合わせて形成され、発電装置（記熱・電気発生装置）２と貯留タンク１０との間を循環するタンク循環流路２０ａと、貯留タンク１０を迂回してタンクバイパス流路２３を通過する迂回循環流路２０ｂとを構成可能なものである。さらに詳細に説明すると、エネルギー回収系統Ｃは、貯留タンク１０の循環流路用底部開口１２と発熱部５内の熱交換器６とを繋ぐ加熱往き側流路２１と、湯水導入側頂部接続部１１と熱交換器６とを繋ぐ加熱戻り側流路２２とを有する。なお加熱往き側流路２１と、加熱戻り側流路２２とは図１の様に発電装置２と配管接続されて一連の環状流路を構成するものであるが、メンテナンス等の場合に発電装置２と給湯システム装置３の切り離しを行える様に、加熱往き側流路２１と、加熱戻り側流路２２の端部には手動弁１６，１７が設けられている。
また、エネルギー回収系統Ｃは、加熱往き側流路２１および加熱戻り側流路２２の中間部分において両流路をバイパスするタンクバイパス流路２３を有する。タンクバイパス流路２３と加熱戻り側流路２２とは、三方弁（流路切り換え手段）２８を介して接続されている。またタンクバイパス流路２３と加熱往き側流路２１とは、ティ１８を介して接続されている。
【００３３】
図面の下部側に示された加熱往き側流路２１は、貯留タンク１０下部の循環流路用底部開口１２を基端とする流路であり、貯留タンク１０の底部側から排出される湯水を発熱部５の熱交換器６に供給する流路である。加熱往き側流路２１の中途には、上記したタンクバイパス流路２３を分岐するティ１８が設けられている。
【００３４】
加熱往き側流路２１の中途であって、ティ１８に対して湯水の流れ方向下流側、即ち発電装置２側の位置には、温度センサ２６が設けられている。温度センサ２６は、エネルギー回収系統Ｃ内を流れる湯水の温度を検知するために設けられている。
【００３５】
一方、図面の上部側に示された加熱戻り側流路２２は、熱交換器６を通過した湯水を貯留タンク１０の頂部側（湯水導入側頂部接続部１１）に戻す流路である。加熱戻り側流路２２は、中途で２系統に分岐され、その下流側で再度合流する構成とされている。具体的には、加熱戻り側流路２２は、中途で主流たる暖房分岐流路６０とバイパス流路たる迂回分岐流路６１とに分岐されており、湯水の流れ方向下流側であって三方弁（流路切り換え手段）２８と貯留タンク１０との間において再度合流する構成とされている。
また暖房分岐流路６０は、三方弁（流路切り換え手段）２８を介してタンクバイパス流路２３に接続されている。暖房分岐流路６０には、温度センサ２７が設けられている。
【００３６】
暖房分岐流路６０は、暖房側循環回路７０によって構成される暖房系統Ｄと熱交換器７１を介して接続されている。
また、迂回分岐流路６１は、発熱部５側から湯水を熱交換器７１を通過させずに貯留タンク１０側に戻す流路である。迂回分岐流路６１には開閉弁２４が設けられている。
そのため、開閉弁２４を閉じた状態にすることにより、発電装置２において加熱された湯水を熱交換器７１側に送り込むことができる。
また開閉弁２４を開くと、発電装置２において加熱された湯水の多くが熱交換器７１を経ることなく貯留タンク１０に供給される。
【００３７】
図２は、三方弁の構造を示す断面図であり、図（ａ）（ｂ）（ｃ）は、それぞれ弁体の姿勢が異なる場合を示している。
前記した三方弁（流路切り換え手段）２８は、図２の様に３個の開口（ポート）ａ，ｂ，ｃを有するハウジング５９内で弁体６２が回動する三方切り換え弁である。三方弁２８を構成する３つのポートａ，ｂ，ｃのうちの２つのポートａ，ｃは加熱戻り側流路２２に接続されており、残りのポートｂにはタンクバイパス流路２３が接続されている。即ち、三方弁２８は、加熱戻り側流路２２のうち三方弁２８よりも貯留タンク１０側の流路（以下、必要に応じて加熱戻り下流側流路２２ａと称す）と、三方弁２８よりも発電装置２側の流路（以下、必要に応じて加熱戻り上流側流路２２ｂと称す）と、タンクバイパス流路２３とに接続されている。
三方弁（流路切り換え手段）２８は、図示しないステッピングモータを搭載しており、ステッピングモータによって弁体６２を回動させ、任意の位置で弁体６２を停止させることができる。
【００３８】
エネルギー回収系統Ｃは、加熱戻り側流路２２の中途に設けられた三方弁２８を調整することにより、タンク循環流路２０ａや迂回循環流路２０ｂを構成することができる。さらに詳細に説明すると、三方弁２８を構成する３つのポートのうち加熱戻り側流路２２に接続された２つのポートを開状態とすると、図３にハッチングで示すように貯留タンク１０と発電装置２との間で湯水が循環可能なタンク循環流路２０ａを構成することができる。また、三方弁２８を構成する３つのポートのうち加熱戻り側流路２２の燃料電池側ポートと、タンクバイパス流路２３に接続されたポートとを開くと、図６にハッチングで示すように貯留タンク１０を迂回して湯水が循環可能な迂回循環流路２０ｂを形成できる。
【００３９】
暖房系統Ｄは、コージェネレーションシステム１の外部に設置された暖房端末６５との間で不凍液等の液体を循環させるための暖房側循環回路７０を有する。
【００４０】
給湯・給水系統Ｈは、貯留タンク１０の湯水導入側頂部接続部１４に接続された給湯流路３０と、外部から給湯流路３０側やエネルギー回収系統Ｃ側に湯水を供給するための給水流路５０を備えている。
【００４１】
給湯流路３０は、貯留タンク１０から燃焼装置３１を経てカラン３４又は風呂落とし込み流路６６に至る一連の流路を形成するものであり、中途に燃焼装置（補助熱源）３１が設けられた構成とされている。
なお本実施形態では、貯留タンク１０から燃焼装置３１に至る流路を補助加熱往き流路７３と称し、燃焼装置３１の下流側を補助加熱排出流路７５と称して両者を区別する。
給湯流路３０は、貯留タンク１０の湯水排出側頂部接続部１４を基端とし、貯留タンク１０から燃焼装置（補助熱源）３１に至る流路の中途に貯留タンク１０側に向けて湯水が逆流するのを阻止すべく、逆止弁５２が設けられた構成とされている。即ち補助加熱往き流路７３に逆止弁５２が設けられている。なお本実施形態では、貯留タンク１０から燃焼装置（補助熱源）３１に至る流路の中途に逆止弁５２を設けた。即ち本実施形態では、貯留タンク１０の下流側に逆止弁５２を設けたが、これに代わって貯留タンク１０の上流側に逆止弁５２を設けてもよい。即ち後記する貯留用給水流路５０ａに逆止弁５２の位置を変更してもよい。
また、逆止弁５２よりも湯水の流れ方向下流側（燃焼装置３１側）には、入口側温度センサ３３と補助加熱往き水量センサー６３が設けられている。
即ち補助加熱往き流路７３に補助加熱往き水量センサー６３が設けられている。
給湯流路３０の中途には、後述する先混合用バイパス流路５０ｂの本流部５３および支流部５５が接続されている。
即ち補助加熱往き流路７３に先混合用バイパス流路５０ｂの本流部５３および支流部５５が接続されている。
【００４２】
入口側温度センサ３３は、給湯流路３０と先混合用バイパス流路５０ｂとの接続部分よりも下流側であって、燃焼装置（補助熱源）３１よりも上流側の位置に設置されている。そのため、入口側温度センサ３３は、貯留タンク１０から排出された湯水と、先混合用バイパス流路５０ｂの本流部５３や支流部５５を介して供給される湯水とが混合された後の湯水の温度を検知できる。
【００４３】
また補助加熱往き水量センサー６３についても補助加熱往き流路７３の同様の位置に設けられているので、先混合用バイパス流路５０ｂの本流部５３や支流部５５を介して供給される湯水とが混合された後の湯水の総量を検知できる。即ち燃焼装置（補助熱源）３１に供給される総水量が検知される。
【００４４】
給湯流路３０のうち、燃焼装置（補助熱源）３１よりも下流側に接続された部分（補助加熱排出流路７５）には、比例弁３７と、出口側温度センサ３８と流水検知センサ４０とが設けられている。なお本実施形態では、流水検知センサ４０を設けたが、これを省略することも可能である。
さらに流水検知センサ４０の下流側には、三方弁６７を介して二流路に分かれている。その内の一つは、カラン等の一般給湯に利用される一般給湯流路６８であり、他方は、風呂落とし込み流路６６である。風呂落とし込み流路６６には、浴槽７２への落とし込み量を検知するための落とし込み水量センサー７４が設けられている。
【００４５】
燃焼装置（補助熱源）３１は、従来公知の給湯器と同様にガスや灯油等の燃料を燃焼するためのバーナー４１と熱交換器４３とを内蔵しており、燃料の燃焼により発生した熱エネルギーを利用して湯水を加熱するものである。燃焼装置（補助熱源）３１のバーナ４１は、図示しない比例弁を介して燃料が供給され、燃焼装置（補助熱源）３１に供給される水量や水温に応じて燃焼量が増減される。
燃焼装置（補助熱源）３１は、発熱部５よりも湯水の加熱能力が高い。燃焼装置（補助熱源）３１は、貯留タンク１０から排出される湯水の温度が低い等のような特別な場合に限って燃焼動作を行い、給湯流路３０内を流れる湯水を加熱するものであり、補助的な熱源として機能する。燃焼装置（補助熱源）３１は、流水検知センサ４０により通水が検知されることを作動条件の一つとしている。
【００４６】
給水流路５０は、外部の給水源から湯水を供給するための流路である。給水流路５０は、中途に減圧弁４９と給水側水量センサー４８を有し、これよりも湯水の流れ方向下流側において貯留用給水流路５０ａと先混合用バイパス流路５０ｂとに分岐されている。
【００４７】
貯留用給水流路５０ａは、貯留タンク１０の底部側に設けられた給水用底部開口１５に接続されている。これにより、コージェネレーションシステム１は、外部から供給される低温の湯水を貯留タンク１０の底部側から導入可能な構成とされている。
【００４８】
先混合用バイパス流路５０ｂは、給湯流路３０を流れる湯水に外部から供給される湯水を合流させるための流路である。先混合用バイパス流路５０ｂの中途には、給湯流路３０に合流する湯水の温度を検知するための入水温度センサ５６と、給湯流路３０側から給水源側に向けて湯水が逆流するのを防止するための逆止弁５７とが設けられている。
【００４９】
先混合用バイパス流路５０ｂは、逆止弁５７よりも下流側の分岐部５４において本流部５３と支流部５５とに分岐された構成とされている。本流部５３は、分岐部５４よりも下流側の位置に流量調整弁３２を有し、流量調整弁３２の開度調整を行うことにより給湯流路３０に合流する湯水の量を調整することができる。
【００５０】
支流部５５は、分岐部５４よりも下流側の位置に電磁弁５８を有する。電磁弁５８は、非通電時に開いた状態となる弁であり、停電状態になって流量調整弁３２を開くことができなくなった際に貯留タンク１０内の湯水がそのまま排出され、いわゆる高温出湯が起こるのを防止するために設けられたものである。
【００５１】
先混合用バイパス流路５０ｂは、後混合用バイパス流路３５によって給湯流路３０の中途であって、燃焼装置（補助熱源）３１よりも下流の部位とバイパスされている。即ち後混合用バイパス流路３５は、補助加熱排出流路７５に接続されている。後混合用バイパス流路３５は、一端が先混合用バイパス流路５０ｂの中途であって、逆止弁５７よりも上流側の位置に接続されている。
【００５２】
後混合用バイパス流路３５の中途には、流量調整弁３６ａと、逆止弁３６ｂとが設けられている。逆止弁３６ｂは、給湯流路３０側から先混合用バイパス流路５０ｂ側への湯水の流れを阻止するものである。
【００５３】
コージェネレーションシステム１は、制御手段８０によって動作が制御されている。制御手段８０は、従来公知のコージェネレーションシステムが備えているものと同様のものであり、例えばＣＰＵや所定の制御プログラムが内蔵されたメモリなどを備えた構成とすることができる。制御手段８０は、各部に設けられたセンサ類の検知信号や、メモリに記憶されているデータ等に基づいてコージェネレーションシステム１の各部に設けられた弁や発熱部５、燃焼装置（補助熱源）３１等の動作を制御し、コージェネレーションシステム１の総合エネルギー効率の最適化を図る構成とされている。
【００５４】
続いて、本実施形態のコージェネレーションシステム１の一般的な動作について、図面を参照しながら簡単に説明する。コージェネレーションシステム１は、貯留モード、給湯モード、暖房モード、並びに、迂回モードを含む動作モード群から動作モードを選択して動作することができる。
【００５５】
（貯留モード）
図３は、図１に示すコージェネレーションシステムおよび給湯システムが貯留モードで動作する際の動作状態を示す作動原理図である。
貯留モードは、循環ポンプ２５を作動させることにより、図３にハッチングや矢印で示すようにエネルギー回収系統Ｃのタンク循環流路２０ａ内に水流を発生させ、発電装置２の動作に伴って発生する排熱（熱エネルギー）を回収して湯水を加熱し、この湯水を貯留タンク１０に貯留する動作モードである。貯留モードは、加熱戻り側流路２２を貯留タンク１０側に向けて流れる湯水の温度、即ち温度センサ２７によって検知される湯水の温度が所定温度（以下、必要に応じて温度αと称す）以上であることを条件として実施される動作モードである。
【００５６】
（給湯モード）
図４は、図１に示すコージェネレーションシステムおよび給湯システムが給湯モードで動作する際の動作状態を示す作動原理図である。
給湯モードは、上記した貯留モードによって貯留タンク１０内に貯留された高温の湯水を利用して給湯を行う動作モードである。コージェネレーションシステム１が給湯モードで動作する場合、図４にハッチングや矢印で示すような湯水の流れが発生する。
【００５７】
さらに具体的に説明すると、コージェネレーションシステム１が給湯モードで動作する場合、先混合用バイパス流路５０ｂの本流部５３に設けられた流量調整弁３２を開度調整する。またこの時、制御手段８０は、電磁弁５８に通電し、電磁弁５８を閉じた状態にする。これにより、外部の給水源から供給される低温の湯水が先混合用バイパス流路５０ｂの本流部５３を介して所定量だけ給湯流路３０に合流可能な状態に調整される。
【００５８】
この状態で給湯・給水系統Ｈを介して外部から低温の湯水を導入すると、図４にハッチングや矢印で示すように、外部の給水源から供給された低温の湯水の一部が貯留用給水流路５０ａを介して給水用底部開口１５から貯留タンク１０内に流入する。これにより、貯留タンク１０の頂部側に貯留されている高温の湯水が、湯水排出側頂部接続部１４を介して排出され、給湯流路３０に流れ込む。即ち、給湯・給水系統Ｈを介して貯留タンク１０の底部に湯水を導入すると、貯留タンク１０の頂部側に溜まっている高温の湯水が頂部側に押し上げられ、給湯配管３０に押し出される。
【００５９】
一方、外部の給水源から供給された低温の湯水の残部は、先混合用バイパス流路５０ｂに流れ込み、本流部５３を介して給湯流路３０に導入される。この湯水は、貯留タンク１０の湯水排出側頂部接続部１４から排出され、給湯流路３０を流れている湯水に合流し、混合される。
【００６０】
制御手段８０は、入口側温度センサ３３により給湯流路３０内を流れる湯水の温度を確認する。ここで、入口側温度センサ３３によって検知される湯水の温度が、カラン３４等から排出すべき湯水の温度（給湯設定温度）と同等である場合、制御手段８０は、燃焼装置（補助熱源）３１を起動させない。これにより、湯水は燃焼装置（補助熱源）３１を素通りし、そのままカラン３４から排出される。
【００６１】
入口側温度センサ３３の検知温度が給湯設定温度よりも高い場合は、制御手段８０から流量調整弁３６ａに開弁指令が出される。即ち入口側温度センサ３３の検知温度が流量調整弁３６ａにフィードバックされ、流量調整弁３６ａの開度が調整される。これにより、外部の給水源から供給される低温の湯水が後混合用バイパス流路３５から給湯流路３０に合流し、給湯流路３０を流れる湯水と混合される。これにより、カラン３４における出湯温度が給湯設定温度に調整される。
一方、入口側温度センサ３３によって検知される湯水の温度がカラン３４から排出すべき温度よりも低い場合、燃焼装置（補助熱源）３１が起動し、湯水が加熱される。このとき、入口側温度センサ３３によって検知される湯水の温度と、補助加熱往き水量センサー６３によって検知される燃焼装置（補助熱源）３１に供給される総水量から加熱に必要な熱量が演算され、この熱量に合致する様にバーナー４１に供給する燃料の量が制御される。
【００６２】
なお本実施形態のコージェネレーションシステム１では、貯留タンク１０の底に２個の開口を設け、一方を循環流路用底部開口１２として機能させ、他方を給水用底部開口１５として機能させ、循環流路用底部開口１２から発電装置２側に供給される湯水を取り出している。即ち発電装置２側に冷却水を供給する流路は、給水源とは直接繋がってはおらず、貯留タンク１０を介して接続されている。
そのため外部の給水源から給湯時に導入される水は、直接的には発電装置２に流れ込まず、外部からの給水は、一旦給水用底部開口１５から貯留タンク１０内に入り、タンク循環流路２０ａには、貯留タンク１０内の水が吸い出されあるいは押し出されて流れ込む。そのため外部からの冷たい給水が、直接燃料電池側に流れ込んで流量が大きく変化することが緩和され、燃料電池と熱交換される水の温度変化が小さい。
【００６３】
（暖房モード）
図５は、図１に示すコージェネレーションシステムおよび給湯システムが暖房モードで動作する際の動作状態を示す作動原理図である。
暖房モードは、暖房側循環回路７０内の湯水や熱媒体を熱交換器７１において熱交換加熱し、これを暖房端末６５に供給する動作モードである。暖房モードが選択されると、図５にハッチングや矢印で示すように湯水や熱媒体の循環流が発生する。
【００６４】
（迂回モード）
図６は、図１に示すコージェネレーションシステムおよび給湯システムが迂回モードで動作する際の動作状態を示す作動原理図である。
迂回モードは、三方弁２８の開度調整を行うことによりエネルギー回収系統Ｃに貯留タンク１０を迂回する迂回循環流路２０ｂを構成した状態で循環ポンプ２５を作動させ、迂回循環流路２０ｂに貯留タンク１０を迂回する湯水の循環流を発生させる動作モードである。迂回モードが選択されると、エネルギー回収系統Ｃにおいて、図６に矢印で示すような湯水の循環流が形成される。
迂回モードは、前記した様に、運転初期の様な発電装置２が冷えている状況等の場合に行われる動作である。
【００６５】
次にコージャネレーションシステムを試運転する場合や、設置現場でシステム内に注水する場合の動作について説明する。以下に説明する動作は、本発明のコージェネレーションシステムに特有の動作であるため、詳細に説明することとする。
【００６６】
本実施形態のコージェネレーションシステムは、試運転用の運転モードとして、タンク注水モードと、配管内注水モードを備えている。設置現場でシステム内に注水する場合には、先にタンク注水モードを実行し、その後に配管内注水モードを実施するので、タンク注水モードを先に説明する。
（タンク注水モード）
図７，８，９は、図１に示すコージェネレーションシステムおよび給湯システムがタンク注水モードで動作する際の動作状態を示す作動原理図である。図１０は、タンク注水モードを実行する際のフローチャートである。
【００６７】
タンク注水モードは、貯留タンク１０に注水し、貯留タンク１０内を完全に水で満たす動作である。
タンク注水モードでは、作業者が行う動作としてカラン３４を開いた状態で外部の給水源から、給湯流路３０に水を導入する。また図示しない操作ボードを操作し、タンク注水モードを選択する。
タンク注水モードの選択により、図１０のフローチャートに則ってタンク注水モードが実行される。
【００６８】
即ちタンク注水モードが選択されたことがステップ１で確認されると、ステップ２に移行して給湯時における主たる流路の弁だけが開かれ、ステップ３で支流的な流路の弁が全て閉じられる。
即ち貯留用給水流路５０ａ、貯留タンク１０の給水用底部開口１５、貯留タンク１０の湯水排出側頂部接続部１４、給湯流路３０、燃焼装置（補助熱源）３１及び一般給湯流路６８を直線的に繋ぐ流路だけを開き、先混合用バイパス流路５０ｂの本流部５３及び支流部５５、後混合用バイパス流路３５を閉じる。
より詳細には、燃焼装置（補助熱源）３１の下流側に設けられた比例弁３７を全開にし、先混合用バイパス流路５０ｂの本流部５３に設けられた流量調整弁３２を全閉にし、支流部５５の電磁弁５８を閉じ、後混合用バイパス流路３５の流量調整弁３６ａを全閉にする。
即ち補助加熱往き流路７３に繋がる流路の内、貯留タンク１０から直接接続された流路以外の流路を全て閉じる。
エネルギー回収系統Ｃ側の弁については開閉いずれでも構わないが、説明を容易にするために迂回分岐流路６１の開閉弁２４を閉じ、暖房分岐流路６０の三方弁（流路切り換え手段）２８は、貯留タンク１０側（ポートｃ）を閉じることとする。
図７は、タンク注水モードの際に閉じている弁を黒塗りで示し、開いている弁を白抜きで示している。
【００６９】
その結果、給水口から直接補助加熱往き流路７３に連通する流路が遮断される。そのため給水口から入った水は、全量が給水側水量センサー４８を通過して貯留タンク１０に流れ込み、貯留タンク１０から排出される水の全量が補助加熱往き水量センサー６３を通過してカラン３４から排出される。
【００７０】
そして続くステップ４では、給水側水量センサー４８の検知水量と、補助加熱往き水量センサー６３の検知水量を比較し、両者の差を演算する。
前記した様に、貯留用給水流路５０ａ、貯留タンク１０の給水用底部開口１５、貯留タンク１０の湯水排出側頂部接続部１４、給湯流路３０、燃焼装置（補助熱源）３１及び一般給湯流路６８を繋ぐ直線的流路だけを開き、先混合用バイパス流路５０ｂの本流部５３及び支流部５５、後混合用バイパス流路３５を閉じているので、給水口から入った水は、全量が給水側水量センサー４８を通過して貯留タンク１０に流れ込む。また貯留タンク１０から排出される水の全量が補助加熱往き水量センサー６３を通過する。
従って貯留タンク１０内が満水であるならば、貯留タンク１０内に入る水の水量と、貯留タンク１０から排出される水量は等しくなるはずである。そのため給水側水量センサー４８の検知水量と、補助加熱往き水量センサー６３の検知水量との差が無くなれば、貯留タンク１０内が満水になった証拠である。
そこで続くステップ５では、両水量センサー６３，４８の検出値の差がゼロ（一定未満）になったか否かを判断する。なお実際には、水量センサー６３，４８の検出値にはある程度の誤差があることが避けられないから、センサーの誤差を考慮して実際上、両者が同一となったか否かを判断する。
【００７１】
またステップ５で両水量センサー６３，４８の検出値を比較する際には、流量調整弁３６ａの漏れも考慮することが望ましい。即ち両水量センサー６３，４８の検出値を比較する際には、後混合用バイパス流路３５に設けられた流量調整弁３６ａは閉じられているが、流量調整弁３６ａはその構造上、遮水能力が電磁弁に比べて劣る。そのため流量調整弁３６ａから微小な水漏れが生じ、後混合用バイパス流路３５を経て補助加熱往き水量センサー６３の下流側に水が漏れる場合がある。そのためステップ５では、流量調整弁３６ａの漏れも考慮し、実際上、水量センサー６３，４８の検出値が同一となったか否かを判断することが望ましい。
【００７２】
そしてステップ５で両水量センサー６３，４８の検出値が同一となったと判断されれば、ステップ６で注水が完了した旨を知らせる表示を出し、一連の動作を終える。注水が完了した旨を知らせる表示は、表示画面に図や文字を表示する視覚的表示でもよいし、ブザーや音声等の聴覚的表示であってもよい。
また試運転のための注水用電磁弁等を持つ場合は、電磁弁を閉じて注水を停止する。
【００７３】
図１０に示すフローチャートは、注水モードの主要な動作だけを記載したが、給水タンク１０への注水完了を確認するために、他の要件を付加してもよい。たとえば、両水量センサー６３，４８の検知水量がゼロでは無いことを条件としたり、流水検知センサ４０が水流を検知していることを要件としてもよい。
また少なくとも一定時間の通水があったという条件や、水流センサーの検出値が安定しているという条件、二つの水流センサーの検出値が同一となった状態が一定時間続くといった条件を付加してもよい。
【００７４】
前述した説明では、エネルギー回収系統Ｃ側の弁を閉じることとしたが、前記したようにエネルギー回収系統Ｃ側の弁は開閉いずれでも構わない。図８，９は、エネルギー回収系統Ｃ側の弁を開いた場合の水の流れを示している。即ち図８では、三方弁２８の貯留タンク１０側を開いた。図９では、さらに迂回分岐流路６１の開閉弁２４も開いた。
図８，９についても、タンク注水モードの際に閉じている弁を黒塗りで示し、開いている弁を白抜きで示している。図８，９の様に、エネルギー回収系統Ｃ側の弁を開いた場合であっても、エネルギー回収系統Ｃに流れ込んだ水は、その全量が貯留タンク１０に戻る。そのため先の場合と同様に、給水口から入った水は、全量が給水側水量センサー４８を通過して貯留タンク１０に流れ込む。また貯留タンク１０から排出される水の全量が補助加熱往き水量センサー６３を通過する。
従って貯留タンク１０内が満水であるならば、貯留タンク１０内に入る水の水量と、貯留タンク１０から排出される水量は等しくなるはずであり、両水量センサー６３，４８の検出値の差がゼロになったか否かを判断すれば、貯留タンク１０が満水であるか否かが判る。
【００７５】
なお本実施形態では、貯留タンク１０から排出される水量を検知し得るセンサーとして、前記した補助加熱往き水量センサー６３の他に、落とし込み水量センサー７４があるが、落とし込み水量センサー７４を補助加熱往き水量センサー６３の代わりに利用することはできない。
即ち本実施形態では、給湯流路３０はカラン等の一般給湯に利用される一般給湯流路６８と風呂落とし込み流路６６を持つ。もし落とし込み水量センサー７４を補助加熱往き水量センサー６３の代わりに利用するならば、注水作業中は、一般給湯流路６８のカランを開いてはならない。ここで風呂落とし込み流路６６は電気信号によって開閉されるものであるが、一般給湯流路６８は手動によって開閉される。また機器の試運転は、複数の作業員が連絡を取り合いながら実施する場合が多いから、注水モードの実行中に他の作業員がカラン３４等を開いてしまう場合も多い。そのため注水完了の確認が遅れたり、不正確なものとなってしまう懸念がある。
【００７６】
これに対して本実施形態の様に補助加熱往き水量センサー６３を使用する場合は、取り付け位置が風呂落とし込み流路６６との分岐部よりも上流側であり、落とし込みの開始や、他栓の開閉に係わらず貯留タンク１０から排出される水量を正確に検知することができる。
【００７７】
上記した説明では、ステップ２で主たる流路の弁だけを開き、ステップ３で支流的な流路の弁を全て閉じ、常にこの状態で貯留タンク１０に注水を行った。しかしながら、例えば各弁を順次開閉してゆき、この状態で貯留タンク１０に注水を行い、貯留タンク１０内が満水であるか否かを判断する際のみ、弁を上記した状況とすることも可能である。
（配管内注水モード）
図１１は、図１に示すコージェネレーションシステムおよび給湯システムが配管内注水モードで動作する際の動作状態を示す作動原理図である。図１２は、配管内注水モードを実行する際のフローチャートである。
配管内注水モードは、エネルギー回収系統Ｃに注水する動作モードである。
配管内注水モードでは、作業者が行う動作としてカラン３４を開いた状態で外部の給水源から、エネルギー回収系統Ｃに水を導入する。また図示しない操作ボードを操作し、配管内注水モードを選択する。
タンク注水モードの選択により、図１２のフローチャートに則って配管内注水モードが実行される。
【００７８】
即ち配管内注水モードが選択されたことがステップ１で確認されると、ステップ２に移行して三方弁２８を半開状態にする。即ち前記した様に三方弁（流路切り換え手段）２８は、３個の開口（ポート）ａ，ｂ，ｃを有するハウジング５９内で弁体６２が回動する三方切り換え弁であり、本来は、図２（ａ）の様に三方弁２８を構成する３つのポートａ，ｂ，ｃのうちの２つのポートａ，ｂを連通させてポートｃを閉鎖するか、（ｂ）の様に３つのポートａ，ｂ，ｃのうちの２つのポートａ，ｃを連通させポートｂを閉鎖した状態で使用する。
これに対して配管内注水モードが選択された場合には、ステッピングモータを中途の位置で停止させ、図２（ｃ）の様に３つのポートａ，ｂ，ｃが連通する位置に弁体６２を置く。
またステップ３では、迂回分岐流路６１の開閉弁２４を開く。
図１１は、配管内注水モードの際に閉じている弁を黒塗りで示し、開いている弁を白抜きで示している。
【００７９】
さらにステップ４では、発電装置２内の循環ポンプ２５を起動する。なお後記する様に循環ポンプ２５を起動しなくてもエネルギー回収系統Ｃ内に水を満たすことはできる。
その結果、給水口から入った水は、給水用底部開口１５から一旦貯留タンク１０内に入り、循環ポンプ２５に引かれて循環流路用底部開口１２からエネルギー回収系統Ｃの加熱往き側流路２１に入る。そして続いて給湯システム装置３を出て発電装置２内に入り、その後に給湯システム装置３に戻る。
【００８０】
また給湯システム装置３に戻った水は、加熱戻り側流路２２に入り、暖房分岐流路６０とバイパス流路たる迂回分岐流路６１とに分岐して流れる。迂回分岐流路６１に流れた水は、そのまま貯留タンク１０に戻る。
従ってエネルギー回収系統Ｃの内、加熱往き側流路２１、発電装置２、迂回分岐流路６１を経由して貯留タンク１０に戻る流路には水流が生じ、内部の空気は押し出されて水と置換される。
【００８１】
また暖房分岐流路６０を流れる水は、三方弁２８に至るが、三方弁２８は、３つのポートａ，ｂ，ｃが連通しているので、暖房分岐流路６０側を流れる水は貯留タンク１０に戻る。従って暖房分岐流路６０側を通過する流路にも水流が生じ、暖房分岐流路６０の内部の空気は押し出されて水と置換される。
【００８２】
さらに三方弁２８が半開状態であるから、エネルギー回収系統Ｃに貯留タンク１０を迂回する迂回循環流路２０ｂも連通しており、駆動ポンプ２５により、タンクバイパス流路２３を通過する流路にも水流が生じる。
即ち駆動ポンプ２５の負圧によってタンクバイパス流路２３内に加熱往き側流路２１側に向かう水流が生じ、その水は、給湯システム装置３を出て発電装置２内に入り、その後に給湯システム装置３に戻り、暖房分岐流路６０又は迂回分岐流路６１を経由して貯留タンク１０に戻る。そのためタンクバイパス流路２３の内部の空気は押し出されて水と置換される。
従ってエネルギー回収系統Ｃの全ての流路に水流が生じ、エネルギー回収系統Ｃは全て水で置換される。
【００８３】
上記した説明では、ステップ４で発電装置２内の循環ポンプ２５を起動したが、循環ポンプ２５を起動しなくてもエネルギー回収系統Ｃ内に水を満たすことはできる。
循環ポンプ２５を起動しない場合は、先に貯留タンク１０が満水状態となり、貯留タンク１０内が正圧となって貯留タンク１０から水が押し出される。
図１３は、図１に示すコージェネレーションシステムおよび給湯システムが配管内注水モードで動作する際の動作状態を示す作動原理図であり、循環ポンプを起動せずに行った場合を示す。
即ち給水口から入った水は、給水用底部開口１５から一旦貯留タンク１０内に入り、一旦貯留タンク１０内を水で満たす。そしてさらに供給される水は、貯留タンク１０の循環流路用底部開口１２からエネルギー回収系統Ｃの加熱往き側流路２１に入る。そして続いて給湯システム装置３を出て発電装置２内に入り、その後に給湯システム装置３に戻る。
また給湯システム装置３に戻った水は、加熱戻り側流路２２に入り、暖房分岐流路６０とバイパス流路たる迂回分岐流路６１とに分岐して流れる。迂回分岐流路６１に流れた水は、そのまま貯留タンク１０に戻る。
従ってエネルギー回収系統Ｃの内、加熱往き側流路２１、発電装置２、迂回分岐流路６１を経由して貯留タンク１０に戻る流路には水流が生じ、内部の空気は押し出されて水と置換される。
【００８４】
また三方弁２８は、３つのポートａ，ｂ，ｃが連通しているので、暖房分岐流路６０側を流れる水は貯留タンク１０に戻る。従って暖房分岐流路６０側を通過する流路にも水流が生じ、暖房分岐流路６０の内部の空気は押し出されて水と置換される。
【００８５】
また三方弁２８の弁体６２が中途の位置にあって各ポートａ，ｂ，ｃが半開状態であるから、タンクバイパス流路２３から加熱戻り下流側流路２２ａを経て貯留タンク１０に至る流路も開かれている。そのため、貯留タンク１０下部の循環流路用底部開口１２から押し出された水は、タンクバイパス流路２３に入り、加熱戻り下流側流路２２ａを経て貯留タンク１０に抜ける。
そのためタンクバイパス流路２３の内部の空気は押し出されて水と置換される。
従って循環ポンプ２５を起動しない場合であっても、エネルギー回収系統Ｃの全ての流路に水流が生じ、エネルギー回収系統Ｃは全て水で置換される。
また配管内注水モードの実行中に異音を感じることはなかった。
【００８６】
また本実施形態では、発電装置２が接続されておらず、手動弁１６，１７が閉じられている場合であっても、タンクバイパス流路２３内を水で満たすことは可能である。
【００８７】
本実施形態では、配管内注水モードで動作させる際は、常時、三方弁２８を中途位置としたが、一定時間のみ三方弁２８を中途位置とすることも考えられる。
【００８８】
上記した実施形態では、三方弁２８をタンクバイパス流路２３と加熱戻り側流路２２との接続部分に設けたが、三方弁２８の位置は、タンクバイパス流路２３と加熱往き側流路２１との接続部分に設けてもよい。
【００８９】
上記した実施形態では、タンク注水モードと配管内注水モードとを個別に実行したが、同時平行的に実行してもよい。
【００９０】
また上記した実施形態では、熱・電気発生装置として燃料電池を採用したが、ガスエンジン等の他の機器であってもよい。ただし本発明は、系を流れる水量が少ない機器に適するものであるから、燃料電池を使用するコージェネレーションに適用するのが最も適切である。
【図面の簡単な説明】
【００９１】
【図１】本発明の一実施形態であるコージェネレーションシステムおよび給湯システムを示す作動原理図である。
【図２】三方弁の構造を示す断面図であり、図（ａ）（ｂ）（ｃ）は、それぞれ弁体の姿勢が異なる場合を示している。
【図３】図１に示すコージェネレーションシステムおよび給湯システムが貯留モードで動作する際の動作状態を示す作動原理図である。
【図４】図１に示すコージェネレーションシステムおよび給湯システムが給湯モードで動作する際の動作状態を示す作動原理図である。
【図５】図１に示すコージェネレーションシステムおよび給湯システムが暖房モードで動作する際の動作状態を示す作動原理図である。
【図６】図１に示すコージェネレーションシステムおよび給湯システムが迂回モードで動作する際の動作状態を示す作動原理図である。
【図７】図１に示すコージェネレーションシステムおよび給湯システムがタンク注水モードで動作する際の動作状態を示す作動原理図である。
【図８】図１に示すコージェネレーションシステムおよび給湯システムがタンク注水モードで動作する際の動作状態を示す作動原理図である。
【図９】図１に示すコージェネレーションシステムおよび給湯システムがタンク注水モードで動作する際の動作状態を示す作動原理図である。
【図１０】タンク注水モードを実行する際のフローチャートである。
【図１１】図１に示すコージェネレーションシステムおよび給湯システムが配管内注水モードで動作する際の動作状態を示す作動原理図である。
【図１２】配管内注水モードを実行する際のフローチャートである。
【図１３】図１に示すコージェネレーションシステムおよび給湯システムが配管内注水モードで動作する際の動作状態を示す作動原理図であり、循環ポンプを起動せずに行った場合を示す。
【図１４】従来技術のコージェネレーションシステムにおいて、系内に注水する際の様子を示す要部の作動原理図である。
【図１５】従来技術のコージェネレーションシステムにおいて、系内に注水する際の様子を示す要部の作動原理図である。
【図１６】三方弁の構造を示す説明図である。
【図１７】本発明のコージェネレーションシステムにおいて、系内に注水する際の様子を示す要部の作動原理図である。
【図１８】本発明のコージェネレーションシステムにおいて、系内に注水する際の様子を示す要部の作動原理図である。
【符号の説明】
【００９２】
１ コージェネレーションシステム
２ 発電装置（熱・電気発生装置）
３ 給湯システム装置
６ 熱交換器
１０ 貯留タンク
１１ 湯水導入側頂部接続部
１２ 循環流路用底部開口
１５ 給水用底部開口
２０ａ タンク循環流路
２０ｂ 迂回循環流路
２１ 加熱往き側流路
２２ 加熱戻り側流路
２３ タンクバイパス流路
２８ 三方弁（流路切り換え手段）
４８ 給水側水量センサー
５９ ハウジング
６３ 補助加熱往き水量センサー
７３ 補助加熱往き流路
Ｃ エネルギー回収系統
Ｈ 給湯・給水系統
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料電池等の電気と熱とを共に発生させることができる熱・電気発生装置に接続されてコージェネレーションシステムを構成する給湯システムに関するものである。また本発明は、コージェネレーションシステムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
下記特許文献１に開示されている様に、燃料電池等の発電装置において発生した排熱が持つ熱エネルギーを湯水を介して回収し、貯留タンクに貯留可能な熱回収装置を備えたコージェネレーションシステムがある。かかる構成のコージェネレーションシステムは、発電装置と貯留タンクとの間で湯水が循環可能なタンク循環流路を有し、当該タンク循環流路を介して循環する湯水によって発電装置を冷却し、これに伴って加熱された湯水を貯留タンクに貯留する構成となっている。
【０００３】
また特許文献１に記載のコージェネレーションシステムでは、循環流路の一部にタンクを迂回するタンクバイパス流路が設けられている。このタンクバイパス流路は、コージェネレーションシステムが運転を開始した直後の様に、機器全体の温度が低い場合に湯水を通過させる流路である。
【０００４】
即ちコージェネレーションシステムは、燃料電池が発電作用をするのに伴って発生する熱を回収して有効利用するものであり、燃料電池側から見れば熱回収によって燃料電池の温度を適切な運転温度に維持するものである。そのため運転初期の様に燃料電池の温度が低い場合は、燃料電池をさらに冷却することは好ましくない。また運転初期は、燃料電池側から戻ってきた湯水の温度も低いので、この様な低温の湯水を貯留タンクに貯留するのも適切ではない。そこでコージェネレーションシステムが運転を開始した直後は、湯を貯留タンクに溜めることをせず、貯留タンクを迂回して燃料電池側に戻す。
【特許文献１】特開２００７−６４５２６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで現実的問題として、コージェネレーションシステムは、工場内や設置現場で試運転を行う必要がある。ここで特許文献１に開示されたコージェネレーションシステムは、燃料電池等の排熱を湯水を介して回収し、貯留タンクに湯を貯留するものであるから、貯留タンクや配管内の空気を水で完全に置換し、配管やタンク内を水で満たした状態でなければ正常な運転を行うことはできない。そのためコージェネレーションシステムでは、工場から出荷し、使用場所に設置した後、貯留タンクや配管を水で満たした状態で試運転を行い、その後に使用者に引き渡さなければならない。
【０００６】
ところが特許文献１に開示されたコージェネレーションシステムは、配管内の空気が抜けにくく、配管内の空気を水で置換し、配管内を水で満たすのに要する時間が長いという問題があった。具体的には、前記したタンクバイパス流路内の空気が抜けにくく、タンクバイパス流路内の空気を水で置換するのに多くの時間を要していた。
【０００７】
そこで本発明は、従来技術の上記した問題点に注目し、比較的短い時間で配管内を水で満たすことができるコージェネレーションシステム及びコージェネレーションシステムに採用される給湯システムを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
そして本発明者らは、タンクバイパス流路内の空気が抜けない原因を検討した。
図１４，１５は、従来技術のコージェネレーションシステムにおいて、系内に注水する際の様子を示す要部の作動原理図である。
図１４，１５に示すコージェネレーションシステム１００は、熱・電気発生装置たる燃料電池装置１０１と、給湯システムたる貯湯装置によって構成されている。燃料電池装置１０１は、燃料電池１０２と循環ポンプ１０３によって構成されている。なお燃料電池１０２は、熱交換器を有しており、内部に通水可能であり、内部に通水することにより燃料電池１０２の排熱を奪うことができる。
【０００９】
貯湯装置は、貯留タンク１０５を中心とするものであり、タンク循環流路１１０を備えている。タンク循環流路１１０は、燃料電池装置１０１と貯留タンク１０５を含んで環状に循環する流路である。
タンク循環流路１１０は、具体的には、貯留タンク１０５の下部と燃料電池装置１０１の入水側を結ぶ加熱往き側流路１１２と、燃料電池装置１０１の湯水吐出口と貯留タンク１０５の上部を結ぶ加熱戻り側流路１１３とによって構成されている。
また前記した加熱戻り側流路１１３と加熱往き側流路１１２とを結合し、貯留タンク１０５を迂回するタンクバイパス流路１０６がある。
【００１０】
タンクバイパス流路１０６と加熱戻り側流路１１３との接続部分には、三方弁１１５が設けられている。
三方弁１１５は、図１６の様に３つのポートａ，ｂ，ｃを持つが、一般にａ−ｂ間を開いた状態で使用されるか、ａ−ｃ間を開いた状態で使用されるかのいずれかであり、中途半端な開口位置で使用されることは無い。
即ち図１６は、三方弁の構造を示す説明図である。
【００１１】
従来技術においては、系内に注水する場合においても同様であり、三方弁１１５は、ａ−ｂ間を開いた状態で使用されるか、ａ−ｃ間を開いた状態で使用されるかのいずれかであり、中途半端な開口位置で使用されることは無い。
ここで図１４，１５において、三方弁１１５の図で黒く塗ったポートは閉じているポートを示している。また白抜きのポートは開いたポートを示している。また太線及び矢印は水の流れを示している。
【００１２】
図１４の様に、三方弁１１５が、燃料電池装置１０１と貯留タンク１０５の間を開いてタンクバイパス流路１０６側が閉じられた状態であると考えると、注水は給水流路１２０から導入され、燃料電池装置１０１を経由して貯留タンク１０５に流れ込む。また注水を停止して循環ポンプ１０３を駆動すると、燃料電池装置１０１と貯留タンク１０５を含むタンク循環流路１１０に通水され、当該経路内の空気は水と置換される。
ただしこの場合、三方弁１１５のタンクバイパス流路１０６側のポートｃが閉じているので、タンクバイパス流路１０６内に通水は生じず、タンクバイパス流路１０６内の空気は排出されずに残る。
【００１３】
一方、図１５の様に、三方弁１１５が、燃料電池装置１０１とタンクバイパス流路１０６の間を開いて貯留タンク１０５側が閉じられた状態であることを想定すると、給水流路１２０から導入された水の排出路が三方弁１１５のｂポートによって塞がれているので、タンク循環流路１１０に通水は生じない。また三方弁１１５のｂポートが塞がれているので、タンクバイパス流路１０６に入った水の排出路が無く、タンクバイパス流路１０６にも通水は生じない。従ってタンクバイパス流路１０６内の空気は排出されずに残る。
【００１４】
またこの状態で注水を停止して循環ポンプ１０３を駆動すると、燃料電池装置１０１とタンクバイパス流路１０６とによって構成される環状流路に通水が生じるが、この水は単に循環するだけであって外部に排出されない。そのためタンクバイパス流路１０６内の空気は、燃料電池装置１０１とタンクバイパス流路１０６とによって構成される環状流路を巡ることとなるが、空気はこの系の外部に出ることはない。そのためタンクバイパス流路１０６内の空気は、他の部位に分散するが、依然としてタンクバイパス流路１０６内に空気が残留する。
【００１５】
従って、結局タンクバイパス流路１０６内の空気は、三方弁１１５の連通方向がいずれであっても抜けない。そのため従来技術においては、配管内の空気が抜けにくく、配管内の空気を水で置換し、配管内を水で満たすのに要する時間が長くかかっていた。また注水作業においては、多くの水を捨てることとなり、水資源を無駄にするという問題があった。
【００１６】
また本発明者らの経験によると、貯留タンクや配管内に水を注入する際に、異音を感じる場合があった。この異音は、タンクバイパス流路１０６内の空気が、三方弁１１５の空隙等の狭い隙間から抜ける際の音であると予想される。
【００１７】
そこで本発明では、注水作業の際に、三方弁を中途の開度状態とし、ポートａ，ｂ．ｃがわずかずつ連通する状態として注水作業を行うこととした。
即ち請求項１に記載の発明は、熱・電気発生装置に接続される給湯システムであって、貯留タンクと、これらに連通する配管系を有し、熱・電気発生装置によって加熱された湯を貯留タンクに貯留し、必要に応じて貯留タンクの湯を前記配管系外に排出して消費する給湯システムにおいて、前記熱・電気発生装置と貯留タンクとの間を循環するタンク循環流路と、タンク循環流路に接続され貯留タンクを迂回するタンクバイパス流路と、前記タンクバイパス流路を経て循環する流路とタンクを経て循環する流路とを切り換える流路切り換え手段とを有し、さらに動作モードとして配管系に対して注水する配管内注水モードを備え、配管内注水モードの動作中においては、一時的にあるいは常時、流路切り換え手段が熱・電気発生装置と貯留タンクとタンクバイパス流路の三者を連通する状態となることを特徴とする給湯システムである。
【００１８】
図１７、１８は、本発明のコージェネレーションシステムにおいて、系内に注水する際の様子を示す要部の作動原理図である。
本発明の給湯システムでは、三方弁等の流路切り換え手段が、熱・電気発生装置と貯留タンクとタンクバイパス流路の三者を連通する状態にして注水作業を行うので、タンクバイパス流路に排水経路ができ、タンクバイパス流路に通水が生じると共に、この通水が外部に排出される。
即ち図１７の様に、給水流路１２０から導入された水の一部は、燃料電池装置１０１を経由して貯留タンク１０５に流れ込む。また給水流路１２０から導入された水の残部は、タンクバイパス流路１０６を経由して貯留タンク１０５に流れ込む。そのためタンクバイパス流路１０６内の空気は、貯留タンク１０５に抜け、タンクバイパス流路１０６内の空気は、水と置換される。
【００１９】
また注水を停止して循環ポンプ１０３を駆動すると、図１８の様に燃料電池装置１０１と貯留タンク１０５を含むタンク循環流路１１０に通水されると共に、水の一部はタンクバイパス流路１０６にも入り、燃料電池装置１０１とタンクバイパス流路１０６とによって構成される環状流路を巡る。ただし、前記した様に水の一部は、貯留タンク１０５にも流れ込むので、タンクバイパス流路１０６内の空気は、燃料電池装置１０１とタンクバイパス流路１０６とによって構成される環状流路を巡る内に、貯留タンク１０５側に抜ける。
【００２０】
請求項２に記載の発明は、流路切り換え手段は、３個の開口を有するハウジング内で弁体が回動する三方切り換え弁であり、弁の一つの開口は熱・電気発生装置に連通し、他の一つの開口はタンクバイパス流路と連通し、残る一つの開口は貯留タンクと連通し、配管内注水モードの動作中においては、三方切り換え弁は前記弁体が中途位置に停止して流路切り換え手段が熱・電気発生装置と貯留タンクとタンクバイパス流路の三者を連通する状態となることを特徴とする請求項１に記載の給湯システムである。
【００２１】
また請求項３に記載の発明は、貯留タンクは、内部に温度成層を形成させて湯を貯留するものであり、貯留タンクの下部側にタンク循環流路に接続される循環流路用開口と、タンク内に水を導入するための給水用開口とを有することを特徴とする請求項１又は２に記載の給湯システムである。
【００２２】
本発明の給湯システムは、熱・電気発生装置として燃料電池を採用する場合に好適なものである。即ち燃料電池を良好に動作させるためには、動作時の温度を一定に保つ必要があり、燃料電池と熱交換される水の温度が急激に変化することは望ましくない。
これに対して本発明の給湯システムでは、貯留タンクの下部側には２個以上の開口があり、その内の一つは、貯留タンク内に給水するための開口である。また他の一つは、タンク循環流路に接続される循環流路用開口である。
本発明の給湯システムでは、外部からの給水は、一旦給水用開口から貯留タンク内に入り、タンク循環流路には、貯留タンク内の水が吸い出され、あるいは押し出されて流れ込む。そのため外部からの冷たい給水が、直接燃料電池側に流れ込んで流量が大きく変化する現象が緩和され、燃料電池と熱交換される水の温度変化が小さい。
【００２３】
請求項４に記載の発明は、請求項１乃至３のいずれかに記載の給湯システムに、燃料電池を主要部とする熱・電気発生装置が接続されてなるコージェネレーションシステムである。
【００２４】
本発明のコージェネレーションシステムは、電気と湯を作ることができ、エネルギー効率が高い。
【発明の効果】
【００２５】
本発明の給湯システム及びコージェネレーションシステムは、試運転や現場設置時の注水を円滑に行うことができ、試運転等を短時間で完了することができる効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
続いて、本発明の一実施形態である給湯システム、並びに、コージェネレーションシステム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コージェネレーションシステムおよび給湯システムを示す作動原理図である。
図１において、１は本実施形態のコージェネレーションシステムである。コージェネレーションシステム１は、大別して発電装置（熱・電気発生装置）２と給湯システム装置３とを組み合わせて構成されている。発電装置（熱・電気発生装置）２と給湯システム装置３は、個別に製作され、設置現場で配管接続されてコージェネレーションシステム１が完成する。
【００２７】
発電装置２は、燃料電池によって構成されており、発電に伴って熱を発生する発熱部５と、発熱部５を冷却し、発電の際に発生した排熱を回収するための熱交換器６とを備えている。即ち、発電装置２は、外部に設けられた電力負荷Ｅに対して電力を供給するための発電デバイスとしての機能と、湯水を加熱するための熱エネルギー発生デバイスとしての機能とを兼ね備えている。
また発電装置２内には、熱交換器６への通水を可能とするための循環ポンプ２５が内蔵されている。
【００２８】
一方、給湯システム装置３は、湯水を貯留するための貯留タンク１０を中心として構成されている。貯留タンク１０の頂部には、湯水導入側頂部接続部１１と湯水排出側頂部接続部１４が設けられている。また貯留タンク１０の下部には、循環流路用底部開口１２と、給水用底部開口１５とが設けられている。
そしてこれら湯水導入側頂部接続部１１、湯水排出側頂部接続部１４、循環流路用底部開口１２及び給水用底部開口１５に対してエネルギー回収系統Ｃおよび給湯・給水系統Ｈを構成する配管を接続した構成とされている。
【００２９】
貯留タンク１０は、高さ方向、即ち内部に貯留される湯水の水位上昇方向に複数（本実施形態では４つ）の温度センサ１３ａ〜１３ｄを取り付けた構成とされている。温度センサ１３ａ〜１３ｄは、それぞれ貯留タンク１０内の湯水の温度を検知するための温度検知手段として機能すると共に、貯留タンク１０内に所定温度あるいは温度範囲の湯水の残留量を検知するための残量検知手段としての役割も果たす。
【００３０】
さらに具体的には、本実施形態のコージェネレーションシステム１では、貯留タンク１０の底部から取り出された湯水がエネルギー回収系統Ｃに排出され、発電装置２の熱交換部６を通過することによって熱交換加熱され、貯留タンク１０の頂部側にゆっくりと戻される構成とされている。
【００３１】
ここで、一般的にタンク内に液体を貯留する場合、その液体の温度差が所定の閾値以上であると、液体が温度毎に層状に分かれる。即ち内部に温度成層を形成する。例えば湯水ではその閾値は、摂氏１０度（℃）程度である。
そのため、エネルギー回収系統Ｃを通過する湯水が、貯留タンク１０内の湯水の温度に対して前記閾温度以上高温に加熱され、貯留タンク１０内の湯水を掻き乱さない程度にゆっくりと戻されると、貯留タンク１０内に貯留されている湯水が温度毎に層状に分かれる。従って、貯留タンク１０に設置された温度センサ１３ａ〜１３ｄの検知温度を調べることにより、貯留タンク１０内に所望の温度範囲に加熱された湯水がどれだけ貯留されているかを検知することができる。
【００３２】
エネルギー回収系統Ｃは、複数の配管を組み合わせて形成され、発電装置（記熱・電気発生装置）２と貯留タンク１０との間を循環するタンク循環流路２０ａと、貯留タンク１０を迂回してタンクバイパス流路２３を通過する迂回循環流路２０ｂとを構成可能なものである。さらに詳細に説明すると、エネルギー回収系統Ｃは、貯留タンク１０の循環流路用底部開口１２と発熱部５内の熱交換器６とを繋ぐ加熱往き側流路２１と、湯水導入側頂部接続部１１と熱交換器６とを繋ぐ加熱戻り側流路２２とを有する。なお加熱往き側流路２１と、加熱戻り側流路２２とは図１の様に発電装置２と配管接続されて一連の環状流路を構成するものであるが、メンテナンス等の場合に発電装置２と給湯システム装置３の切り離しを行える様に、加熱往き側流路２１と、加熱戻り側流路２２の端部には手動弁１６，１７が設けられている。
また、エネルギー回収系統Ｃは、加熱往き側流路２１および加熱戻り側流路２２の中間部分において両流路をバイパスするタンクバイパス流路２３を有する。タンクバイパス流路２３と加熱戻り側流路２２とは、三方弁（流路切り換え手段）２８を介して接続されている。またタンクバイパス流路２３と加熱往き側流路２１とは、ティ１８を介して接続されている。
【００３３】
図面の下部側に示された加熱往き側流路２１は、貯留タンク１０下部の循環流路用底部開口１２を基端とする流路であり、貯留タンク１０の底部側から排出される湯水を発熱部５の熱交換器６に供給する流路である。加熱往き側流路２１の中途には、上記したタンクバイパス流路２３を分岐するティ１８が設けられている。
【００３４】
加熱往き側流路２１の中途であって、ティ１８に対して湯水の流れ方向下流側、即ち発電装置２側の位置には、温度センサ２６が設けられている。温度センサ２６は、エネルギー回収系統Ｃ内を流れる湯水の温度を検知するために設けられている。
【００３５】
一方、図面の上部側に示された加熱戻り側流路２２は、熱交換器６を通過した湯水を貯留タンク１０の頂部側（湯水導入側頂部接続部１１）に戻す流路である。加熱戻り側流路２２は、中途で２系統に分岐され、その下流側で再度合流する構成とされている。具体的には、加熱戻り側流路２２は、中途で主流たる暖房分岐流路６０とバイパス流路たる迂回分岐流路６１とに分岐されており、湯水の流れ方向下流側であって三方弁（流路切り換え手段）２８と貯留タンク１０との間において再度合流する構成とされている。
また暖房分岐流路６０は、三方弁（流路切り換え手段）２８を介してタンクバイパス流路２３に接続されている。暖房分岐流路６０には、温度センサ２７が設けられている。
【００３６】
暖房分岐流路６０は、暖房側循環回路７０によって構成される暖房系統Ｄと熱交換器７１を介して接続されている。
また、迂回分岐流路６１は、発熱部５側から湯水を熱交換器７１を通過させずに貯留タンク１０側に戻す流路である。迂回分岐流路６１には開閉弁２４が設けられている。
そのため、開閉弁２４を閉じた状態にすることにより、発電装置２において加熱された湯水を熱交換器７１側に送り込むことができる。
また開閉弁２４を開くと、発電装置２において加熱された湯水の多くが熱交換器７１を経ることなく貯留タンク１０に供給される。
【００３７】
図２は、三方弁の構造を示す断面図であり、図（ａ）（ｂ）（ｃ）は、それぞれ弁体の姿勢が異なる場合を示している。
前記した三方弁（流路切り換え手段）２８は、図２の様に３個の開口（ポート）ａ，ｂ，ｃを有するハウジング５９内で弁体６２が回動する三方切り換え弁である。三方弁２８を構成する３つのポートａ，ｂ，ｃのうちの２つのポートａ，ｃは加熱戻り側流路２２に接続されており、残りのポートｂにはタンクバイパス流路２３が接続されている。即ち、三方弁２８は、加熱戻り側流路２２のうち三方弁２８よりも貯留タンク１０側の流路（以下、必要に応じて加熱戻り下流側流路２２ａと称す）と、三方弁２８よりも発電装置２側の流路（以下、必要に応じて加熱戻り上流側流路２２ｂと称す）と、タンクバイパス流路２３とに接続されている。
三方弁（流路切り換え手段）２８は、図示しないステッピングモータを搭載しており、ステッピングモータによって弁体６２を回動させ、任意の位置で弁体６２を停止させることができる。
【００３８】
エネルギー回収系統Ｃは、加熱戻り側流路２２の中途に設けられた三方弁２８を調整することにより、タンク循環流路２０ａや迂回循環流路２０ｂを構成することができる。さらに詳細に説明すると、三方弁２８を構成する３つのポートのうち加熱戻り側流路２２に接続された２つのポートを開状態とすると、図３にハッチングで示すように貯留タンク１０と発電装置２との間で湯水が循環可能なタンク循環流路２０ａを構成することができる。また、三方弁２８を構成する３つのポートのうち加熱戻り側流路２２の燃料電池側ポートと、タンクバイパス流路２３に接続されたポートとを開くと、図６にハッチングで示すように貯留タンク１０を迂回して湯水が循環可能な迂回循環流路２０ｂを形成できる。
【００３９】
暖房系統Ｄは、コージェネレーションシステム１の外部に設置された暖房端末６５との間で不凍液等の液体を循環させるための暖房側循環回路７０を有する。
【００４０】
給湯・給水系統Ｈは、貯留タンク１０の湯水導入側頂部接続部１４に接続された給湯流路３０と、外部から給湯流路３０側やエネルギー回収系統Ｃ側に湯水を供給するための給水流路５０を備えている。
【００４１】
給湯流路３０は、貯留タンク１０から燃焼装置３１を経てカラン３４又は風呂落とし込み流路６６に至る一連の流路を形成するものであり、中途に燃焼装置（補助熱源）３１が設けられた構成とされている。
なお本実施形態では、貯留タンク１０から燃焼装置３１に至る流路を補助加熱往き流路７３と称し、燃焼装置３１の下流側を補助加熱排出流路７５と称して両者を区別する。
給湯流路３０は、貯留タンク１０の湯水排出側頂部接続部１４を基端とし、貯留タンク１０から燃焼装置（補助熱源）３１に至る流路の中途に貯留タンク１０側に向けて湯水が逆流するのを阻止すべく、逆止弁５２が設けられた構成とされている。即ち補助加熱往き流路７３に逆止弁５２が設けられている。なお本実施形態では、貯留タンク１０から燃焼装置（補助熱源）３１に至る流路の中途に逆止弁５２を設けた。即ち本実施形態では、貯留タンク１０の下流側に逆止弁５２を設けたが、これに代わって貯留タンク１０の上流側に逆止弁５２を設けてもよい。即ち後記する貯留用給水流路５０ａに逆止弁５２の位置を変更してもよい。
また、逆止弁５２よりも湯水の流れ方向下流側（燃焼装置３１側）には、入口側温度センサ３３と補助加熱往き水量センサー６３が設けられている。
即ち補助加熱往き流路７３に補助加熱往き水量センサー６３が設けられている。
給湯流路３０の中途には、後述する先混合用バイパス流路５０ｂの本流部５３および支流部５５が接続されている。
即ち補助加熱往き流路７３に先混合用バイパス流路５０ｂの本流部５３および支流部５５が接続されている。
【００４２】
入口側温度センサ３３は、給湯流路３０と先混合用バイパス流路５０ｂとの接続部分よりも下流側であって、燃焼装置（補助熱源）３１よりも上流側の位置に設置されている。そのため、入口側温度センサ３３は、貯留タンク１０から排出された湯水と、先混合用バイパス流路５０ｂの本流部５３や支流部５５を介して供給される湯水とが混合された後の湯水の温度を検知できる。
【００４３】
また補助加熱往き水量センサー６３についても補助加熱往き流路７３の同様の位置に設けられているので、先混合用バイパス流路５０ｂの本流部５３や支流部５５を介して供給される湯水とが混合された後の湯水の総量を検知できる。即ち燃焼装置（補助熱源）３１に供給される総水量が検知される。
【００４４】
給湯流路３０のうち、燃焼装置（補助熱源）３１よりも下流側に接続された部分（補助加熱排出流路７５）には、比例弁３７と、出口側温度センサ３８と流水検知センサ４０とが設けられている。なお本実施形態では、流水検知センサ４０を設けたが、これを省略することも可能である。
さらに流水検知センサ４０の下流側には、三方弁６７を介して二流路に分かれている。その内の一つは、カラン等の一般給湯に利用される一般給湯流路６８であり、他方は、風呂落とし込み流路６６である。風呂落とし込み流路６６には、浴槽７２への落とし込み量を検知するための落とし込み水量センサー７４が設けられている。
【００４５】
燃焼装置（補助熱源）３１は、従来公知の給湯器と同様にガスや灯油等の燃料を燃焼するためのバーナー４１と熱交換器４３とを内蔵しており、燃料の燃焼により発生した熱エネルギーを利用して湯水を加熱するものである。燃焼装置（補助熱源）３１のバーナ４１は、図示しない比例弁を介して燃料が供給され、燃焼装置（補助熱源）３１に供給される水量や水温に応じて燃焼量が増減される。
燃焼装置（補助熱源）３１は、発熱部５よりも湯水の加熱能力が高い。燃焼装置（補助熱源）３１は、貯留タンク１０から排出される湯水の温度が低い等のような特別な場合に限って燃焼動作を行い、給湯流路３０内を流れる湯水を加熱するものであり、補助的な熱源として機能する。燃焼装置（補助熱源）３１は、流水検知センサ４０により通水が検知されることを作動条件の一つとしている。
【００４６】
給水流路５０は、外部の給水源から湯水を供給するための流路である。給水流路５０は、中途に減圧弁４９と給水側水量センサー４８を有し、これよりも湯水の流れ方向下流側において貯留用給水流路５０ａと先混合用バイパス流路５０ｂとに分岐されている。
【００４７】
貯留用給水流路５０ａは、貯留タンク１０の底部側に設けられた給水用底部開口１５に接続されている。これにより、コージェネレーションシステム１は、外部から供給される低温の湯水を貯留タンク１０の底部側から導入可能な構成とされている。
【００４８】
先混合用バイパス流路５０ｂは、給湯流路３０を流れる湯水に外部から供給される湯水を合流させるための流路である。先混合用バイパス流路５０ｂの中途には、給湯流路３０に合流する湯水の温度を検知するための入水温度センサ５６と、給湯流路３０側から給水源側に向けて湯水が逆流するのを防止するための逆止弁５７とが設けられている。
【００４９】
先混合用バイパス流路５０ｂは、逆止弁５７よりも下流側の分岐部５４において本流部５３と支流部５５とに分岐された構成とされている。本流部５３は、分岐部５４よりも下流側の位置に流量調整弁３２を有し、流量調整弁３２の開度調整を行うことにより給湯流路３０に合流する湯水の量を調整することができる。
【００５０】
支流部５５は、分岐部５４よりも下流側の位置に電磁弁５８を有する。電磁弁５８は、非通電時に開いた状態となる弁であり、停電状態になって流量調整弁３２を開くことができなくなった際に貯留タンク１０内の湯水がそのまま排出され、いわゆる高温出湯が起こるのを防止するために設けられたものである。
【００５１】
先混合用バイパス流路５０ｂは、後混合用バイパス流路３５によって給湯流路３０の中途であって、燃焼装置（補助熱源）３１よりも下流の部位とバイパスされている。即ち後混合用バイパス流路３５は、補助加熱排出流路７５に接続されている。後混合用バイパス流路３５は、一端が先混合用バイパス流路５０ｂの中途であって、逆止弁５７よりも上流側の位置に接続されている。
【００５２】
後混合用バイパス流路３５の中途には、流量調整弁３６ａと、逆止弁３６ｂとが設けられている。逆止弁３６ｂは、給湯流路３０側から先混合用バイパス流路５０ｂ側への湯水の流れを阻止するものである。
【００５３】
コージェネレーションシステム１は、制御手段８０によって動作が制御されている。制御手段８０は、従来公知のコージェネレーションシステムが備えているものと同様のものであり、例えばＣＰＵや所定の制御プログラムが内蔵されたメモリなどを備えた構成とすることができる。制御手段８０は、各部に設けられたセンサ類の検知信号や、メモリに記憶されているデータ等に基づいてコージェネレーションシステム１の各部に設けられた弁や発熱部５、燃焼装置（補助熱源）３１等の動作を制御し、コージェネレーションシステム１の総合エネルギー効率の最適化を図る構成とされている。
【００５４】
続いて、本実施形態のコージェネレーションシステム１の一般的な動作について、図面を参照しながら簡単に説明する。コージェネレーションシステム１は、貯留モード、給湯モード、暖房モード、並びに、迂回モードを含む動作モード群から動作モードを選択して動作することができる。
【００５５】
（貯留モード）
図３は、図１に示すコージェネレーションシステムおよび給湯システムが貯留モードで動作する際の動作状態を示す作動原理図である。
貯留モードは、循環ポンプ２５を作動させることにより、図３にハッチングや矢印で示すようにエネルギー回収系統Ｃのタンク循環流路２０ａ内に水流を発生させ、発電装置２の動作に伴って発生する排熱（熱エネルギー）を回収して湯水を加熱し、この湯水を貯留タンク１０に貯留する動作モードである。貯留モードは、加熱戻り側流路２２を貯留タンク１０側に向けて流れる湯水の温度、即ち温度センサ２７によって検知される湯水の温度が所定温度（以下、必要に応じて温度αと称す）以上であることを条件として実施される動作モードである。
【００５６】
（給湯モード）
図４は、図１に示すコージェネレーションシステムおよび給湯システムが給湯モードで動作する際の動作状態を示す作動原理図である。
給湯モードは、上記した貯留モードによって貯留タンク１０内に貯留された高温の湯水を利用して給湯を行う動作モードである。コージェネレーションシステム１が給湯モードで動作する場合、図４にハッチングや矢印で示すような湯水の流れが発生する。
【００５７】
さらに具体的に説明すると、コージェネレーションシステム１が給湯モードで動作する場合、先混合用バイパス流路５０ｂの本流部５３に設けられた流量調整弁３２を開度調整する。またこの時、制御手段８０は、電磁弁５８に通電し、電磁弁５８を閉じた状態にする。これにより、外部の給水源から供給される低温の湯水が先混合用バイパス流路５０ｂの本流部５３を介して所定量だけ給湯流路３０に合流可能な状態に調整される。
【００５８】
この状態で給湯・給水系統Ｈを介して外部から低温の湯水を導入すると、図４にハッチングや矢印で示すように、外部の給水源から供給された低温の湯水の一部が貯留用給水流路５０ａを介して給水用底部開口１５から貯留タンク１０内に流入する。これにより、貯留タンク１０の頂部側に貯留されている高温の湯水が、湯水排出側頂部接続部１４を介して排出され、給湯流路３０に流れ込む。即ち、給湯・給水系統Ｈを介して貯留タンク１０の底部に湯水を導入すると、貯留タンク１０の頂部側に溜まっている高温の湯水が頂部側に押し上げられ、給湯配管３０に押し出される。
【００５９】
一方、外部の給水源から供給された低温の湯水の残部は、先混合用バイパス流路５０ｂに流れ込み、本流部５３を介して給湯流路３０に導入される。この湯水は、貯留タンク１０の湯水排出側頂部接続部１４から排出され、給湯流路３０を流れている湯水に合流し、混合される。
【００６０】
制御手段８０は、入口側温度センサ３３により給湯流路３０内を流れる湯水の温度を確認する。ここで、入口側温度センサ３３によって検知される湯水の温度が、カラン３４等から排出すべき湯水の温度（給湯設定温度）と同等である場合、制御手段８０は、燃焼装置（補助熱源）３１を起動させない。これにより、湯水は燃焼装置（補助熱源）３１を素通りし、そのままカラン３４から排出される。
【００６１】
入口側温度センサ３３の検知温度が給湯設定温度よりも高い場合は、制御手段８０から流量調整弁３６ａに開弁指令が出される。即ち入口側温度センサ３３の検知温度が流量調整弁３６ａにフィードバックされ、流量調整弁３６ａの開度が調整される。これにより、外部の給水源から供給される低温の湯水が後混合用バイパス流路３５から給湯流路３０に合流し、給湯流路３０を流れる湯水と混合される。これにより、カラン３４における出湯温度が給湯設定温度に調整される。
一方、入口側温度センサ３３によって検知される湯水の温度がカラン３４から排出すべき温度よりも低い場合、燃焼装置（補助熱源）３１が起動し、湯水が加熱される。このとき、入口側温度センサ３３によって検知される湯水の温度と、補助加熱往き水量センサー６３によって検知される燃焼装置（補助熱源）３１に供給される総水量から加熱に必要な熱量が演算され、この熱量に合致する様にバーナー４１に供給する燃料の量が制御される。
【００６２】
なお本実施形態のコージェネレーションシステム１では、貯留タンク１０の底に２個の開口を設け、一方を循環流路用底部開口１２として機能させ、他方を給水用底部開口１５として機能させ、循環流路用底部開口１２から発電装置２側に供給される湯水を取り出している。即ち発電装置２側に冷却水を供給する流路は、給水源とは直接繋がってはおらず、貯留タンク１０を介して接続されている。
そのため外部の給水源から給湯時に導入される水は、直接的には発電装置２に流れ込まず、外部からの給水は、一旦給水用底部開口１５から貯留タンク１０内に入り、タンク循環流路２０ａには、貯留タンク１０内の水が吸い出されあるいは押し出されて流れ込む。そのため外部からの冷たい給水が、直接燃料電池側に流れ込んで流量が大きく変化することが緩和され、燃料電池と熱交換される水の温度変化が小さい。
【００６３】
（暖房モード）
図５は、図１に示すコージェネレーションシステムおよび給湯システムが暖房モードで動作する際の動作状態を示す作動原理図である。
暖房モードは、暖房側循環回路７０内の湯水や熱媒体を熱交換器７１において熱交換加熱し、これを暖房端末６５に供給する動作モードである。暖房モードが選択されると、図５にハッチングや矢印で示すように湯水や熱媒体の循環流が発生する。
【００６４】
（迂回モード）
図６は、図１に示すコージェネレーションシステムおよび給湯システムが迂回モードで動作する際の動作状態を示す作動原理図である。
迂回モードは、三方弁２８の開度調整を行うことによりエネルギー回収系統Ｃに貯留タンク１０を迂回する迂回循環流路２０ｂを構成した状態で循環ポンプ２５を作動させ、迂回循環流路２０ｂに貯留タンク１０を迂回する湯水の循環流を発生させる動作モードである。迂回モードが選択されると、エネルギー回収系統Ｃにおいて、図６に矢印で示すような湯水の循環流が形成される。
迂回モードは、前記した様に、運転初期の様な発電装置２が冷えている状況等の場合に行われる動作である。
【００６５】
次にコージャネレーションシステムを試運転する場合や、設置現場でシステム内に注水する場合の動作について説明する。以下に説明する動作は、本発明のコージェネレーションシステムに特有の動作であるため、詳細に説明することとする。
【００６６】
本実施形態のコージェネレーションシステムは、試運転用の運転モードとして、タンク注水モードと、配管内注水モードを備えている。設置現場でシステム内に注水する場合には、先にタンク注水モードを実行し、その後に配管内注水モードを実施するので、タンク注水モードを先に説明する。
（タンク注水モード）
図７，８，９は、図１に示すコージェネレーションシステムおよび給湯システムがタンク注水モードで動作する際の動作状態を示す作動原理図である。図１０は、タンク注水モードを実行する際のフローチャートである。
【００６７】
タンク注水モードは、貯留タンク１０に注水し、貯留タンク１０内を完全に水で満たす動作である。
タンク注水モードでは、作業者が行う動作としてカラン３４を開いた状態で外部の給水源から、給湯流路３０に水を導入する。また図示しない操作ボードを操作し、タンク注水モードを選択する。
タンク注水モードの選択により、図１０のフローチャートに則ってタンク注水モードが実行される。
【００６８】
即ちタンク注水モードが選択されたことがステップ１で確認されると、ステップ２に移行して給湯時における主たる流路の弁だけが開かれ、ステップ３で支流的な流路の弁が全て閉じられる。
即ち貯留用給水流路５０ａ、貯留タンク１０の給水用底部開口１５、貯留タンク１０の湯水排出側頂部接続部１４、給湯流路３０、燃焼装置（補助熱源）３１及び一般給湯流路６８を直線的に繋ぐ流路だけを開き、先混合用バイパス流路５０ｂの本流部５３及び支流部５５、後混合用バイパス流路３５を閉じる。
より詳細には、燃焼装置（補助熱源）３１の下流側に設けられた比例弁３７を全開にし、先混合用バイパス流路５０ｂの本流部５３に設けられた流量調整弁３２を全閉にし、支流部５５の電磁弁５８を閉じ、後混合用バイパス流路３５の流量調整弁３６ａを全閉にする。
即ち補助加熱往き流路７３に繋がる流路の内、貯留タンク１０から直接接続された流路以外の流路を全て閉じる。
エネルギー回収系統Ｃ側の弁については開閉いずれでも構わないが、説明を容易にするために迂回分岐流路６１の開閉弁２４を閉じ、暖房分岐流路６０の三方弁（流路切り換え手段）２８は、貯留タンク１０側（ポートｃ）を閉じることとする。
図７は、タンク注水モードの際に閉じている弁を黒塗りで示し、開いている弁を白抜きで示している。
【００６９】
その結果、給水口から直接補助加熱往き流路７３に連通する流路が遮断される。そのため給水口から入った水は、全量が給水側水量センサー４８を通過して貯留タンク１０に流れ込み、貯留タンク１０から排出される水の全量が補助加熱往き水量センサー６３を通過してカラン３４から排出される。
【００７０】
そして続くステップ４では、給水側水量センサー４８の検知水量と、補助加熱往き水量センサー６３の検知水量を比較し、両者の差を演算する。
前記した様に、貯留用給水流路５０ａ、貯留タンク１０の給水用底部開口１５、貯留タンク１０の湯水排出側頂部接続部１４、給湯流路３０、燃焼装置（補助熱源）３１及び一般給湯流路６８を繋ぐ直線的流路だけを開き、先混合用バイパス流路５０ｂの本流部５３及び支流部５５、後混合用バイパス流路３５を閉じているので、給水口から入った水は、全量が給水側水量センサー４８を通過して貯留タンク１０に流れ込む。また貯留タンク１０から排出される水の全量が補助加熱往き水量センサー６３を通過する。
従って貯留タンク１０内が満水であるならば、貯留タンク１０内に入る水の水量と、貯留タンク１０から排出される水量は等しくなるはずである。そのため給水側水量センサー４８の検知水量と、補助加熱往き水量センサー６３の検知水量との差が無くなれば、貯留タンク１０内が満水になった証拠である。
そこで続くステップ５では、両水量センサー６３，４８の検出値の差がゼロ（一定未満）になったか否かを判断する。なお実際には、水量センサー６３，４８の検出値にはある程度の誤差があることが避けられないから、センサーの誤差を考慮して実際上、両者が同一となったか否かを判断する。
【００７１】
またステップ５で両水量センサー６３，４８の検出値を比較する際には、流量調整弁３６ａの漏れも考慮することが望ましい。即ち両水量センサー６３，４８の検出値を比較する際には、後混合用バイパス流路３５に設けられた流量調整弁３６ａは閉じられているが、流量調整弁３６ａはその構造上、遮水能力が電磁弁に比べて劣る。そのため流量調整弁３６ａから微小な水漏れが生じ、後混合用バイパス流路３５を経て補助加熱往き水量センサー６３の下流側に水が漏れる場合がある。そのためステップ５では、流量調整弁３６ａの漏れも考慮し、実際上、水量センサー６３，４８の検出値が同一となったか否かを判断することが望ましい。
【００７２】
そしてステップ５で両水量センサー６３，４８の検出値が同一となったと判断されれば、ステップ６で注水が完了した旨を知らせる表示を出し、一連の動作を終える。注水が完了した旨を知らせる表示は、表示画面に図や文字を表示する視覚的表示でもよいし、ブザーや音声等の聴覚的表示であってもよい。
また試運転のための注水用電磁弁等を持つ場合は、電磁弁を閉じて注水を停止する。
【００７３】
図１０に示すフローチャートは、注水モードの主要な動作だけを記載したが、給水タンク１０への注水完了を確認するために、他の要件を付加してもよい。たとえば、両水量センサー６３，４８の検知水量がゼロでは無いことを条件としたり、流水検知センサ４０が水流を検知していることを要件としてもよい。
また少なくとも一定時間の通水があったという条件や、水流センサーの検出値が安定しているという条件、二つの水流センサーの検出値が同一となった状態が一定時間続くといった条件を付加してもよい。
【００７４】
前述した説明では、エネルギー回収系統Ｃ側の弁を閉じることとしたが、前記したようにエネルギー回収系統Ｃ側の弁は開閉いずれでも構わない。図８，９は、エネルギー回収系統Ｃ側の弁を開いた場合の水の流れを示している。即ち図８では、三方弁２８の貯留タンク１０側を開いた。図９では、さらに迂回分岐流路６１の開閉弁２４も開いた。
図８，９についても、タンク注水モードの際に閉じている弁を黒塗りで示し、開いている弁を白抜きで示している。図８，９の様に、エネルギー回収系統Ｃ側の弁を開いた場合であっても、エネルギー回収系統Ｃに流れ込んだ水は、その全量が貯留タンク１０に戻る。そのため先の場合と同様に、給水口から入った水は、全量が給水側水量センサー４８を通過して貯留タンク１０に流れ込む。また貯留タンク１０から排出される水の全量が補助加熱往き水量センサー６３を通過する。
従って貯留タンク１０内が満水であるならば、貯留タンク１０内に入る水の水量と、貯留タンク１０から排出される水量は等しくなるはずであり、両水量センサー６３，４８の検出値の差がゼロになったか否かを判断すれば、貯留タンク１０が満水であるか否かが判る。
【００７５】
なお本実施形態では、貯留タンク１０から排出される水量を検知し得るセンサーとして、前記した補助加熱往き水量センサー６３の他に、落とし込み水量センサー７４があるが、落とし込み水量センサー７４を補助加熱往き水量センサー６３の代わりに利用することはできない。
即ち本実施形態では、給湯流路３０はカラン等の一般給湯に利用される一般給湯流路６８と風呂落とし込み流路６６を持つ。もし落とし込み水量センサー７４を補助加熱往き水量センサー６３の代わりに利用するならば、注水作業中は、一般給湯流路６８のカランを開いてはならない。ここで風呂落とし込み流路６６は電気信号によって開閉されるものであるが、一般給湯流路６８は手動によって開閉される。また機器の試運転は、複数の作業員が連絡を取り合いながら実施する場合が多いから、注水モードの実行中に他の作業員がカラン３４等を開いてしまう場合も多い。そのため注水完了の確認が遅れたり、不正確なものとなってしまう懸念がある。
【００７６】
これに対して本実施形態の様に補助加熱往き水量センサー６３を使用する場合は、取り付け位置が風呂落とし込み流路６６との分岐部よりも上流側であり、落とし込みの開始や、他栓の開閉に係わらず貯留タンク１０から排出される水量を正確に検知することができる。
【００７７】
上記した説明では、ステップ２で主たる流路の弁だけを開き、ステップ３で支流的な流路の弁を全て閉じ、常にこの状態で貯留タンク１０に注水を行った。しかしながら、例えば各弁を順次開閉してゆき、この状態で貯留タンク１０に注水を行い、貯留タンク１０内が満水であるか否かを判断する際のみ、弁を上記した状況とすることも可能である。
（配管内注水モード）
図１１は、図１に示すコージェネレーションシステムおよび給湯システムが配管内注水モードで動作する際の動作状態を示す作動原理図である。図１２は、配管内注水モードを実行する際のフローチャートである。
配管内注水モードは、エネルギー回収系統Ｃに注水する動作モードである。
配管内注水モードでは、作業者が行う動作としてカラン３４を開いた状態で外部の給水源から、エネルギー回収系統Ｃに水を導入する。また図示しない操作ボードを操作し、配管内注水モードを選択する。
タンク注水モードの選択により、図１２のフローチャートに則って配管内注水モードが実行される。
【００７８】
即ち配管内注水モードが選択されたことがステップ１で確認されると、ステップ２に移行して三方弁２８を半開状態にする。即ち前記した様に三方弁（流路切り換え手段）２８は、３個の開口（ポート）ａ，ｂ，ｃを有するハウジング５９内で弁体６２が回動する三方切り換え弁であり、本来は、図２（ａ）の様に三方弁２８を構成する３つのポートａ，ｂ，ｃのうちの２つのポートａ，ｂを連通させてポートｃを閉鎖するか、（ｂ）の様に３つのポートａ，ｂ，ｃのうちの２つのポートａ，ｃを連通させポートｂを閉鎖した状態で使用する。
これに対して配管内注水モードが選択された場合には、ステッピングモータを中途の位置で停止させ、図２（ｃ）の様に３つのポートａ，ｂ，ｃが連通する位置に弁体６２を置く。
またステップ３では、迂回分岐流路６１の開閉弁２４を開く。
図１１は、配管内注水モードの際に閉じている弁を黒塗りで示し、開いている弁を白抜きで示している。
【００７９】
さらにステップ４では、発電装置２内の循環ポンプ２５を起動する。なお後記する様に循環ポンプ２５を起動しなくてもエネルギー回収系統Ｃ内に水を満たすことはできる。
その結果、給水口から入った水は、給水用底部開口１５から一旦貯留タンク１０内に入り、循環ポンプ２５に引かれて循環流路用底部開口１２からエネルギー回収系統Ｃの加熱往き側流路２１に入る。そして続いて給湯システム装置３を出て発電装置２内に入り、その後に給湯システム装置３に戻る。
【００８０】
また給湯システム装置３に戻った水は、加熱戻り側流路２２に入り、暖房分岐流路６０とバイパス流路たる迂回分岐流路６１とに分岐して流れる。迂回分岐流路６１に流れた水は、そのまま貯留タンク１０に戻る。
従ってエネルギー回収系統Ｃの内、加熱往き側流路２１、発電装置２、迂回分岐流路６１を経由して貯留タンク１０に戻る流路には水流が生じ、内部の空気は押し出されて水と置換される。
【００８１】
また暖房分岐流路６０を流れる水は、三方弁２８に至るが、三方弁２８は、３つのポートａ，ｂ，ｃが連通しているので、暖房分岐流路６０側を流れる水は貯留タンク１０に戻る。従って暖房分岐流路６０側を通過する流路にも水流が生じ、暖房分岐流路６０の内部の空気は押し出されて水と置換される。
【００８２】
さらに三方弁２８が半開状態であるから、エネルギー回収系統Ｃに貯留タンク１０を迂回する迂回循環流路２０ｂも連通しており、駆動ポンプ２５により、タンクバイパス流路２３を通過する流路にも水流が生じる。
即ち駆動ポンプ２５の負圧によってタンクバイパス流路２３内に加熱往き側流路２１側に向かう水流が生じ、その水は、給湯システム装置３を出て発電装置２内に入り、その後に給湯システム装置３に戻り、暖房分岐流路６０又は迂回分岐流路６１を経由して貯留タンク１０に戻る。そのためタンクバイパス流路２３の内部の空気は押し出されて水と置換される。
従ってエネルギー回収系統Ｃの全ての流路に水流が生じ、エネルギー回収系統Ｃは全て水で置換される。
【００８３】
上記した説明では、ステップ４で発電装置２内の循環ポンプ２５を起動したが、循環ポンプ２５を起動しなくてもエネルギー回収系統Ｃ内に水を満たすことはできる。
循環ポンプ２５を起動しない場合は、先に貯留タンク１０が満水状態となり、貯留タンク１０内が正圧となって貯留タンク１０から水が押し出される。
図１３は、図１に示すコージェネレーションシステムおよび給湯システムが配管内注水モードで動作する際の動作状態を示す作動原理図であり、循環ポンプを起動せずに行った場合を示す。
即ち給水口から入った水は、給水用底部開口１５から一旦貯留タンク１０内に入り、一旦貯留タンク１０内を水で満たす。そしてさらに供給される水は、貯留タンク１０の循環流路用底部開口１２からエネルギー回収系統Ｃの加熱往き側流路２１に入る。そして続いて給湯システム装置３を出て発電装置２内に入り、その後に給湯システム装置３に戻る。
また給湯システム装置３に戻った水は、加熱戻り側流路２２に入り、暖房分岐流路６０とバイパス流路たる迂回分岐流路６１とに分岐して流れる。迂回分岐流路６１に流れた水は、そのまま貯留タンク１０に戻る。
従ってエネルギー回収系統Ｃの内、加熱往き側流路２１、発電装置２、迂回分岐流路６１を経由して貯留タンク１０に戻る流路には水流が生じ、内部の空気は押し出されて水と置換される。
【００８４】
また三方弁２８は、３つのポートａ，ｂ，ｃが連通しているので、暖房分岐流路６０側を流れる水は貯留タンク１０に戻る。従って暖房分岐流路６０側を通過する流路にも水流が生じ、暖房分岐流路６０の内部の空気は押し出されて水と置換される。
【００８５】
また三方弁２８の弁体６２が中途の位置にあって各ポートａ，ｂ，ｃが半開状態であるから、タンクバイパス流路２３から加熱戻り下流側流路２２ａを経て貯留タンク１０に至る流路も開かれている。そのため、貯留タンク１０下部の循環流路用底部開口１２から押し出された水は、タンクバイパス流路２３に入り、加熱戻り下流側流路２２ａを経て貯留タンク１０に抜ける。
そのためタンクバイパス流路２３の内部の空気は押し出されて水と置換される。
従って循環ポンプ２５を起動しない場合であっても、エネルギー回収系統Ｃの全ての流路に水流が生じ、エネルギー回収系統Ｃは全て水で置換される。
また配管内注水モードの実行中に異音を感じることはなかった。
【００８６】
また本実施形態では、発電装置２が接続されておらず、手動弁１６，１７が閉じられている場合であっても、タンクバイパス流路２３内を水で満たすことは可能である。
【００８７】
本実施形態では、配管内注水モードで動作させる際は、常時、三方弁２８を中途位置としたが、一定時間のみ三方弁２８を中途位置とすることも考えられる。
【００８８】
上記した実施形態では、三方弁２８をタンクバイパス流路２３と加熱戻り側流路２２との接続部分に設けたが、三方弁２８の位置は、タンクバイパス流路２３と加熱往き側流路２１との接続部分に設けてもよい。
【００８９】
上記した実施形態では、タンク注水モードと配管内注水モードとを個別に実行したが、同時平行的に実行してもよい。
【００９０】
また上記した実施形態では、熱・電気発生装置として燃料電池を採用したが、ガスエンジン等の他の機器であってもよい。ただし本発明は、系を流れる水量が少ない機器に適するものであるから、燃料電池を使用するコージェネレーションに適用するのが最も適切である。
【図面の簡単な説明】
【００９１】
【図１】本発明の一実施形態であるコージェネレーションシステムおよび給湯システムを示す作動原理図である。
【図２】三方弁の構造を示す断面図であり、図（ａ）（ｂ）（ｃ）は、それぞれ弁体の姿勢が異なる場合を示している。
【図３】図１に示すコージェネレーションシステムおよび給湯システムが貯留モードで動作する際の動作状態を示す作動原理図である。
【図４】図１に示すコージェネレーションシステムおよび給湯システムが給湯モードで動作する際の動作状態を示す作動原理図である。
【図５】図１に示すコージェネレーションシステムおよび給湯システムが暖房モードで動作する際の動作状態を示す作動原理図である。
【図６】図１に示すコージェネレーションシステムおよび給湯システムが迂回モードで動作する際の動作状態を示す作動原理図である。
【図７】図１に示すコージェネレーションシステムおよび給湯システムがタンク注水モードで動作する際の動作状態を示す作動原理図である。
【図８】図１に示すコージェネレーションシステムおよび給湯システムがタンク注水モードで動作する際の動作状態を示す作動原理図である。
【図９】図１に示すコージェネレーションシステムおよび給湯システムがタンク注水モードで動作する際の動作状態を示す作動原理図である。
【図１０】タンク注水モードを実行する際のフローチャートである。
【図１１】図１に示すコージェネレーションシステムおよび給湯システムが配管内注水モードで動作する際の動作状態を示す作動原理図である。
【図１２】配管内注水モードを実行する際のフローチャートである。
【図１３】図１に示すコージェネレーションシステムおよび給湯システムが配管内注水モードで動作する際の動作状態を示す作動原理図であり、循環ポンプを起動せずに行った場合を示す。
【図１４】従来技術のコージェネレーションシステムにおいて、系内に注水する際の様子を示す要部の作動原理図である。
【図１５】従来技術のコージェネレーションシステムにおいて、系内に注水する際の様子を示す要部の作動原理図である。
【図１６】三方弁の構造を示す説明図である。
【図１７】本発明のコージェネレーションシステムにおいて、系内に注水する際の様子を示す要部の作動原理図である。
【図１８】本発明のコージェネレーションシステムにおいて、系内に注水する際の様子を示す要部の作動原理図である。
【符号の説明】
【００９２】
１ コージェネレーションシステム
２ 発電装置（熱・電気発生装置）
３ 給湯システム装置
６ 熱交換器
１０ 貯留タンク
１１ 湯水導入側頂部接続部
１２ 循環流路用底部開口
１５ 給水用底部開口
２０ａ タンク循環流路
２０ｂ 迂回循環流路
２１ 加熱往き側流路
２２ 加熱戻り側流路
２３ タンクバイパス流路
２８ 三方弁（流路切り換え手段）
４８ 給水側水量センサー
５９ ハウジング
６３ 補助加熱往き水量センサー
７３ 補助加熱往き流路
Ｃ エネルギー回収系統
Ｈ 給湯・給水系統
【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱・電気発生装置に接続される給湯システムであって、貯留タンクと、これらに連通する配管系を有し、熱・電気発生装置によって加熱された湯を貯留タンクに貯留し、必要に応じて貯留タンクの湯を前記配管系外に排出して消費する給湯システムにおいて、前記熱・電気発生装置と貯留タンクとの間を循環するタンク循環流路と、タンク循環流路に接続され貯留タンクを迂回するタンクバイパス流路と、前記タンクバイパス流路を経て循環する流路とタンクを経て循環する流路とを切り換える流路切り換え手段とを有し、さらに動作モードとして配管系に対して注水する配管内注水モードを備え、配管内注水モードの動作中においては、一時的にあるいは常時、流路切り換え手段が熱・電気発生装置と貯留タンクとタンクバイパス流路の三者を連通する状態となることを特徴とする給湯システム。
【請求項２】
流路切り換え手段は、３個の開口を有するハウジング内で弁体が回動する三方切り換え弁であり、弁の一つの開口は熱・電気発生装置に連通し、他の一つの開口はタンクバイパス流路と連通し、残る一つの開口は貯留タンクと連通し、配管内注水モードの動作中においては、三方切り換え弁は前記弁体が中途位置に停止して流路切り換え手段が熱・電気発生装置と貯留タンクとタンクバイパス流路の三者を連通する状態となることを特徴とする請求項１に記載の給湯システム。
【請求項３】
貯留タンクは、内部に温度成層を形成させて湯を貯留するものであり、貯留タンクの下部側にタンク循環流路に接続される循環流路用開口と、タンク内に水を導入するための給水用開口とを有することを特徴とする請求項１又は２に記載の給湯システム。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれかに記載の給湯システムに、燃料電池を主要部とする熱・電気発生装置が接続されてなるコージェネレーションシステム。
【請求項１】
熱・電気発生装置に接続される給湯システムであって、貯留タンクと、これらに連通する配管系を有し、熱・電気発生装置によって加熱された湯を貯留タンクに貯留し、必要に応じて貯留タンクの湯を前記配管系外に排出して消費する給湯システムにおいて、前記熱・電気発生装置と貯留タンクとの間を循環するタンク循環流路と、タンク循環流路に接続され貯留タンクを迂回するタンクバイパス流路と、前記タンクバイパス流路を経て循環する流路とタンクを経て循環する流路とを切り換える流路切り換え手段とを有し、さらに動作モードとして配管系に対して注水する配管内注水モードを備え、配管内注水モードの動作中においては、一時的にあるいは常時、流路切り換え手段が熱・電気発生装置と貯留タンクとタンクバイパス流路の三者を連通する状態となることを特徴とする給湯システム。
【請求項２】
流路切り換え手段は、３個の開口を有するハウジング内で弁体が回動する三方切り換え弁であり、弁の一つの開口は熱・電気発生装置に連通し、他の一つの開口はタンクバイパス流路と連通し、残る一つの開口は貯留タンクと連通し、配管内注水モードの動作中においては、三方切り換え弁は前記弁体が中途位置に停止して流路切り換え手段が熱・電気発生装置と貯留タンクとタンクバイパス流路の三者を連通する状態となることを特徴とする請求項１に記載の給湯システム。
【請求項３】
貯留タンクは、内部に温度成層を形成させて湯を貯留するものであり、貯留タンクの下部側にタンク循環流路に接続される循環流路用開口と、タンク内に水を導入するための給水用開口とを有することを特徴とする請求項１又は２に記載の給湯システム。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれかに記載の給湯システムに、燃料電池を主要部とする熱・電気発生装置が接続されてなるコージェネレーションシステム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【公開番号】特開２０１０−８０１５（Ｐ２０１０−８０１５Ａ）
【公開日】平成２２年１月１４日（２０１０．１．１４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−１７０３８０（Ｐ２００８−１７０３８０）
【出願日】平成２０年６月３０日（２００８．６．３０）
【出願人】（０００００４７０９）株式会社ノーリツ (1,293)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年１月１４日（２０１０．１．１４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年６月３０日（２００８．６．３０）
【出願人】（０００００４７０９）株式会社ノーリツ (1,293)
【Ｆターム（参考）】
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