給湯装置、並びに、給湯システム
【課題】本発明は、簡易な構成で即出湯が可能な給湯装置、並びに、給湯システムを提供することを課題とする。
【解決手段】本発明の給湯部３は、循環回路１１と、前記循環回路１１に配されて湯水を加熱する加熱手段と、前記循環回路１１に配される循環ポンプ１９と、前記加熱手段で加熱された湯水を循環回路１１から所定位置に導く給湯流路１４と、前記給湯流路１４に供給された湯水を所定位置で外部に排出する出湯部３３と、前記給湯流路１４に供給された湯水を再び前記循環回路１１に戻す戻り流路７０と、前記戻り流路７０と前記循環回路１１とを連通させることにより、前記循環ポンプ１９および前記加熱手段を含んで形成される即出湯環状流路８５と、前記加熱手段で加熱された湯水を前記循環ポンプ１９によって前記即出湯環状流路８５に循環させる即出湯運転を行なう制御装置５０と、を備えることを特徴とした。
【解決手段】本発明の給湯部３は、循環回路１１と、前記循環回路１１に配されて湯水を加熱する加熱手段と、前記循環回路１１に配される循環ポンプ１９と、前記加熱手段で加熱された湯水を循環回路１１から所定位置に導く給湯流路１４と、前記給湯流路１４に供給された湯水を所定位置で外部に排出する出湯部３３と、前記給湯流路１４に供給された湯水を再び前記循環回路１１に戻す戻り流路７０と、前記戻り流路７０と前記循環回路１１とを連通させることにより、前記循環ポンプ１９および前記加熱手段を含んで形成される即出湯環状流路８５と、前記加熱手段で加熱された湯水を前記循環ポンプ１９によって前記即出湯環状流路８５に循環させる即出湯運転を行なう制御装置５０と、を備えることを特徴とした。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、所望の温度の湯をすばやく出湯することができる、いわゆる即出湯が可能な給湯装置、並びに、給湯システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、バーナ等の加熱手段により加熱された湯をカラン等の出湯部から出湯する給湯装置が知られている。このような給湯装置では、加熱手段で加熱された湯を出湯部に供給するため、加熱手段と出湯部との間に給湯配管を配置している。そして出湯部が開状態にされると、出湯部からは、給湯配管内にある湯水が最初に排出される。
【０００３】
ここで従来の給湯装置は、長時間使用が中断されると、給湯配管内の湯水が放熱で冷却されてしまい、すぐに所望の温度の湯を出湯させることができなかった。
【０００４】
そのため近年、所望の温度の湯をすぐに出湯することができる、いわゆる即出湯が可能な給湯装置が提供されている。例えば特許文献１には、即出湯のために給湯配管を加熱する配管加熱手段を備えた給湯装置が開示されている。
【特許文献１】特開昭６１−８９４４２号公報
【０００５】
しかし、特許文献１のように給湯配管を加熱するためのユニットを別途給湯装置に設けると、構造が複雑になって、給湯装置が大型化してしまうという問題があった。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
そこで本発明は、簡易な構成で即出湯が可能な給湯装置、並びに、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】
【０００７】
上記課題を解決するため、請求項１の発明にかかる給湯装置は、湯水が循環可能な第一循環流路と、前記第一循環流路に配されて湯水を加熱する加熱手段と、前記第一循環流路に配されて湯水を循環させる循環ポンプと、前記加熱手段で加熱された湯水を第一循環流路から所定位置に導く給湯流路と、前記給湯流路に供給された湯水を所定位置で外部に排出する出湯部と、前記給湯流路に供給された湯水を再び前記第一循環流路に戻す戻り流路と、前記戻り流路と前記第一循環流路とを連通させることにより、前記循環ポンプおよび前記加熱手段を含んで形成される第二循環流路と、前記加熱手段で加熱された湯水を前記循環ポンプによって前記第二循環流路に循環させる即出湯運転を行なう制御部と、を備えることを特徴とした。
【０００８】
上記給湯装置は、即出湯運転を行うことで、第二循環流路内の湯水を加熱して昇温・保温することができる。これにより第二循環流路を構成する給湯流路内の湯水も昇温・保温されるので、上記給湯装置は、高温の湯水をすぐに出湯することができる。
また上記給湯装置では、加熱手段および循環ポンプが、第一循環流路と第二循環流路とで兼用されており、従来の給湯装置のように、給湯流路の湯水を加熱するための加熱手段や循環ポンプを別途設ける必要がない。そのため上記発明は、簡易な構成で即出湯が可能な給湯装置を提供することができる。
【０００９】
請求項２の発明は、請求項１の発明において、前記第一循環流路には、湯水を貯留する貯留タンク及び／又は熱負荷が設けられ、前記給湯流路および前記戻り流路は、前記貯留タンク及び／又は熱負荷を迂回するように配され、前記制御部は、前記加熱手段によって加熱された湯水を第一循環流路および第二循環流路の双方に循環させることができることを特徴とした。
【００１０】
上記給湯装置は、加熱手段で加熱された湯水を、貯留タンク及び／又は熱負荷が配された第一循環流路、および給湯流路が配された第二循環流路の双方に循環させることができる。そのため上記給湯装置は、即出湯運転を行うと同時に、貯留タンクや熱負荷に対して加熱された湯水を供給し、温水を貯留タンクに貯留する貯湯運転や、暖房機器の暖房運転、風呂の追い焚き運転などを行うことができる。
なお「熱負荷」は、熱交換器や、エアコンの室内機や床暖房機などの暖房端末、風呂など、熱エネルギーの供給を受けて何らかの働きをするものを意味する。
【００１１】
ここで即出湯が可能な給湯装置は、所望の温度の湯をすぐに出湯させることができればよく、装置内の湯水を必要以上に加熱することは熱エネルギーの無駄になる。
かかる知見に基づき提供される請求項３の発明は、請求項１の発明において、前記第二循環流路を循環する湯水の温度を検知する温度検知手段が設けられ、前記制御部は、前記温度検知手段によって検知される湯水の温度が所定の温度以上になることを条件として、前記加熱手段による湯水の加熱を停止させることを特徴とした。
【００１２】
上記給湯装置は、第二循環流路を循環する湯水の温度が所定の温度以上になって、出湯部から所望の温度の湯を出湯させることができる状態になると、加熱手段による加熱を停止させ、所望の温度に達した湯水が更に加熱されて熱エネルギーが無駄に消費されるのを防止することができる。
【００１３】
請求項４の発明は、請求項１の発明において、前記第一循環流路には、湯水を貯留する貯留タンクが設けられ、前記第二循環流路を循環する湯水の温度を検知する温度検知手段が設けられ、前記制御部は、前記温度検知手段によって検知される湯水の温度が所定の温度以上になることを条件として、湯水が循環する流路を第一循環流路に切り替えて前記加熱手段で加熱された湯水を貯留タンクに貯留することを特徴とした。
【００１４】
上記給湯装置は、第二循環流路を循環する湯水の温度が所定の温度以上になって出湯部から所望の温度の湯を出湯させることができる状態になると、湯水を循環させる流路が第一循環流路に切り替えられて、加熱手段で加熱された湯水が貯留タンクに貯留される。このため上記給湯装置は、所望の温度に達した湯水が更に加熱されて熱エネルギーが無駄に消費されるのを防止することができる。また上記給湯装置は、加熱手段で加熱された湯水を一旦、貯留タンクに貯留させることで、熱エネルギーを温存することができる。
【００１５】
請求項５の発明は、請求項１〜４のいずれかの発明において、前記第一循環流路に接続されて湯水を貯留する貯留タンクと、前記貯留タンクの湯水の貯留状態を検知する貯留状態検知手段と、を備え、前記制御部は、前記貯留タンクが所定の温度以上の湯水で満たされたことを前記貯留状態検知手段が検知することを条件として、湯水が循環する流路を第一循環流路から第二循環流路に切り替えて即出湯運転を行うことを特徴とした。
【００１６】
これにより上記給湯装置は、貯留タンクが所定の温度の湯水で満たされた後も、熱エネルギーを即出湯運転に利用することができる。
【００１７】
請求項６の発明は、請求項１〜５のいずれかに記載の給湯装置と、熱エネルギーを発生する熱エネルギー発生手段と、を備え、前記加熱手段が、前記給湯装置を循環する湯水と前記熱エネルギー発生手段との間で熱交換を行う加熱熱交換器を備えることを特徴とする給湯システムである。
【００１８】
これにより上記発明は、簡易な構成で即出湯が可能な給湯システムを提供することができる。
なお「熱エネルギー発生手段」は、ヒートポンプ回路、ガスエンジン、発電装置、燃焼装置などの熱エネルギーを発生するものを意味する。
【００１９】
請求項７の発明は、請求項６の発明において、前記熱エネルギー発生手段は、発熱および発電が可能な発電装置であり、前記加熱手段は、発熱が可能な補助加熱手段をさらに備え、前記制御部は、前記発電装置が発電を行っている場合には加熱熱交換器を用いて湯水を加熱し、前記発電装置が発電を行っていない場合には補助加熱手段を用いて湯水を加熱することを特徴とした。
【００２０】
上記給湯システムは、発電装置が発電中に発生する熱を即出湯運転に利用することができるので、熱エネルギーを効率的に利用することができる。
また上記給湯システムは、発電装置による発電が行われておらず、加熱熱交換器によって湯水を加熱できない場合には、補助加熱手段を用いて湯水を加熱することができる。このため上記給湯システムは、発電装置によって発電が行われているか否かにかかわらず、即出湯運転を行うことができる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明は、簡易な構成で即出湯が可能な給湯装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
続いて、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（給湯システム）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の作動原理図である。
【００２３】
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、大別して発電部２（熱エネルギー発生手段、発電装置）と給湯部３（給湯装置）とで構成されており、これらによりコージェネレーション系Ｓを構成している。
【００２４】
発電部２は、外部から供給されたガスにより作動するガスエンジン５を備え、ガスエンジン５の動力により発電を行いコージェネレーション系Ｓの外部にある電気機器等の電力負荷４に電力を供給する。また、発電部２には、ガスエンジン５を冷却し、ガスエンジン５において発生した排熱を回収すべく、湯水が流れる冷却回路７が設けられている。
【００２５】
給湯部３は、湯水が流される循環回路１１（第一循環流路）と、外部の暖房端末３６に接続される暖房循環回路３８と、外部に設置された浴槽３７（風呂）の湯水を取り込んで循環させる風呂循環回路３９と、外部から湯水を供給する第一給水流路１３と、加熱された湯水を循環回路１１から出湯部３３に供給する給湯流路１４と、給湯流路１４に流れ込んだ湯水を循環回路１１に戻す戻り流路７０と、を備える。
なお暖房端末３６は、具体的にはエアコンの室内機であり、暖房機能を備えている。もちろんエアコンの室内機は一例に過ぎず、暖房端末３６は、ファンコンベクターや床暖房機であってもよい。また給湯部３に接続される暖房端末３６は複数であってもよい。
【００２６】
循環回路１１は、貯留タンク１２を含むタンク流路２１と、貯留タンク１２をバイパスする流路であって暖房熱交換器２６（熱負荷）を含む暖房流路２２と、暖房熱交換器２６をバイパスする流路であって風呂熱交換器２７（熱負荷）を含む風呂流路２３とを有する。
タンク流路２１は、排熱熱交換器８（加熱熱交換器）と貯留タンク１２とを結ぶ環状流路である。暖房流路２２は、タンク流路２１から分岐された流路であり、給湯部３に排熱熱交換器８と暖房熱交換器２６とを結ぶ環状流路を形成するのに用いられる。また、風呂流路２３は、暖房流路２２から分岐された流路であり、給湯部３に排熱熱交換器８と風呂熱交換器２７とを結ぶ環状流路を形成するのに用いられる。
循環回路１１では、排熱熱交換器８に対して、貯留タンク１２、暖房熱交換器２６、および風呂熱交換器２７が並列になるように配管接続されている。
【００２７】
排熱熱交換器８、暖房熱交換器２６、および風呂熱交換器２７のそれぞれは、一次側流路と二次側流路を持つ。
排熱熱交換器８は、一次側流路に発電部２の冷却回路７の湯水が流され、二次側流路に循環回路１１の湯水が流される。これにより排熱熱交換器８は、発電部２の冷却回路７の湯水と、給湯部３の循環回路１１の湯水との間で熱交換を行い、発電部２の冷却回路７と給湯部３の循環回路１１とを熱的に連結する。
また暖房熱交換器２６は、一次側流路に循環回路１１の暖房流路２２の湯水が流され、二次側流路に暖房循環回路３８の湯水が流される。これにより暖房熱交換器２６は、循環回路１１の湯水と暖房循環回路３８の湯水との間で熱交換を行い、循環回路１１と暖房循環回路３８とを熱的に連結する。
さらに風呂熱交換器２７は、一次側流路に循環回路１１の風呂流路２３の湯水が流され、二次側流路に風呂循環回路３９の湯水が流される。これにより風呂熱交換器２７は、循環回路１１の湯水と風呂循環回路３９の湯水との間で熱交換を行い、循環回路１１と風呂循環回路３９とを熱的に連結する。
【００２８】
なお排熱熱交換器８、暖房熱交換器２６、および風呂熱交換器２７における一次側流路の液体の流れと二次側流路の液体の流れが向流になるように構成されており、熱伝達に有利な構成になっている。
【００２９】
上記のように冷却回路７、循環回路１１、暖房循環回路３８、および風呂循環回路３９のそれぞれは、熱的には繋がっているが、流路は完全に分離されている。そのため冷却回路７を流れる湯水と循環回路１１を流れる湯水とが混じり合ったり、循環回路１１を流れる湯水と浴槽３７の湯水とが混じり合ったりすることがない。
【００３０】
貯留タンク１２は、内部に温度成層を構成させて湯水を貯留させるものであり、貯留タンク１２内に貯留される湯水は頂部側に近づくほど高温であり、貯留タンク１２内には頂部側から底部側に向けて徐々に低温になる層状の温度分布が形成される。貯留タンク１２の頂部および底部のそれぞれには、湯水の出入りが可能な頂部開口１２ａおよび底部開口１２ｂが設けられている。
貯留タンク１２には、高さ方向に複数の図示しない温度センサ（貯留状態検知手段）が設けられており、これらの温度センサによって貯留タンク１２内に貯留されている湯水の高さ方向の温度分布が検知され、貯留タンク１２に貯留されている湯水の量が検出される。
【００３１】
タンク流路２１は、循環往路１６と循環復路１７とを備える。
循環往路１６は、排熱熱交換器８の二次側流路の出側（図において上側）に配され、貯留タンク１２の頂部開口１２ａに接続され、循環復路１７は、排熱熱交換器８の二次側流路の入側（図において下側）に配され、貯留タンク１２の底部開口１２ｂに接続される。なお図において、排熱熱交換器８の上部側が出水口であり、排熱熱交換器８の下部側が入水口である。
【００３２】
循環往路１６には、排熱熱交換器８側から順に、流量センサ３２、補助熱源機１０（補助加熱手段）、分岐４１、電磁弁５２、分岐４２、電磁弁５５が設けられている。
流量センサ３２は、循環回路１１内を流れる湯水の流量を検知して、後述の制御装置５０（制御部）に出力することができる。
補助熱源機１０は、ガスバーナ１０ａ（燃焼装置）と、循環回路１１に接続される熱交換器１０ｂとを備えた従来公知の給湯装置と同様の構造を有するものであり、ガスバーナ１０ａの燃焼ガスにより循環回路１１内の湯水を加熱することができる。
【００３３】
タンク流路２１の循環復路１７には、排熱熱交換器８側から順に、循環回路１１に湯水を循環させる循環ポンプ１９、分岐４３が設けられている。
循環ポンプ１９は、排熱熱交換器８側に向けて湯水を圧送し、循環回路１１内に湯水を循環させる従来公知の循環ポンプと同様の構造を有する。
【００３４】
暖房熱交換器２６を含む暖房流路２２は、一方の端部が循環往路１６の分岐４１に接続されており、他方の端部が循環復路１７の分岐４３に接続されており、循環往路１６と循環復路１７とを繋ぐ。これにより暖房流路２２は、タンク流路２１の一部と共に、循環回路１１内に排熱熱交換器８と暖房熱交換器２６とを結ぶ環状流路を形成することができる。
また暖房流路２２には、循環往路１６の分岐４１側から順に、分岐４４、暖房熱交換器２６、電磁弁５３、分岐４５、分岐４６が設けられている。
【００３５】
風呂熱交換器２７を含む風呂流路２３は、一方の端部が暖房流路２２の分岐４４に接続され、他方の端部が暖房流路の分岐４５に接続されている。これにより風呂流路２３は、タンク流路２１の一部および暖房流路２２の一部と共に、排熱熱交換器８と風呂熱交換器２７とを結ぶ環状流路を形成することができる。
また風呂流路２３には、風呂熱交換器２７と分岐４５との間に電磁弁５４が設けられている。
【００３６】
給湯部３は、出湯部３３と第一入水部３１と第二入水部７１によって外部と接続されている。
出湯部３３は、図示しないシャワー、カラン等に接続されており、給湯流路１４を介して循環回路１１に連結されている。給湯流路１４は、一方の端部がタンク流路２１の循環往路１６に設けた分岐４２に接続されており、他方の端部が出湯部３３に接続されている。また給湯流路１４には、分岐４２側から順に、混合弁５８、温度センサ８０（温度検知手段）、分岐４８、出湯栓３０、分岐７５が設けられている。
温度センサ８０は、給湯流路１４の湯水の温度を検出し、後述の制御装置５０に出力することができる。
【００３７】
第一入水部３１および第二入水部７１は、外部の上水源に接続されている。第一入水部３１は、第一給水流路１３を介して循環回路１１に連結されており、第二入水部７１は、第二給水流路７２を介して給湯流路１４に連結されている。
第一給水流路１３は、一方の端部が暖房流路２２の分岐４６に接続されており、他方の端部が第一入水部３１に接続されている。また第一給水流路１３には分岐４７および減圧弁５６が設けられている。
第二給水流路７２は、一方の端部が給湯流路１４の分岐７５に接続されており、他方の端部が第二入水部７１に接続されている。第二給水流路７２には給水弁７３が設けられている。
そして給湯栓３０と給水栓７３とで混合水栓７４が構成されており、ユーザは給湯栓３０および給水栓７３の開閉の割合を調整することにより、出湯部３３から出湯される湯を任意の温度に調整することができる。
【００３８】
また第一給水流路１３と給湯流路１４とは、バイパス流路１５を介して結ばれている。バイパス流路１５の一方の端部は、第一給水流路１３の分岐４７に接続されており、他方の端部は、給湯流路１４の混合弁５８に接続されている。
混合弁５８において、循環回路１１から給湯流路１４を介して供給される湯水と、第一入水部３１からバイパス流路１５を介して導入される水とが、出湯設定温度（本実施形態では６０〜８０℃）に基づく所定の混合比に混合され、出湯部３３に送られる。
そして出湯部３３に対して送られた湯水は、第二入水部７１から供給される水と混合され、所望の温度に調整されて出湯部３３から出湯される。
【００３９】
さらに給湯流路１４は、戻り流路７０を介して循環回路１１と結ばれている。戻り流路７０は、一方の端部が給湯流路１４の分岐４８に接続されており、他方の端部が暖房流路２２の分岐４６に接続されている。戻り流路７０には、湯水が給湯流路１４側から循環回路１１側へ流れるように流れを制限する逆止弁７６が設けられている。
【００４０】
コージェネレーションシステム１は、コージェネレーション系Ｓの外部にコントローラ６０を備えている。コントローラ６０は、発電部２および給湯部３の動作を制御する制御装置５０に電気的に接続されたものである。
コントローラ６０は、コージェネレーションシステム１の動作等に関する設定を行う操作部６１や、操作部６１によって設定される設定値や、コージェネレーションシステム１の動作状況等を表示する表示部６２を備えている。
操作部６１は、コージェネレーションシステム１を運転可能な状態と運転できない状態に切り替える運転スイッチや、出湯部３３における給湯温度、暖房端末３６の温度設定を行う温度設定スイッチ等から構成される。
【００４１】
制御装置５０は、コージェネレーション系Ｓの外部にある電力負荷４や暖房端末３６、浴槽３７（風呂）の使用状況に応じて発電部２や給湯部３の各構成の動作を制御し、電気エネルギーや熱エネルギーを発生させる。
【００４２】
次に本実施形態のコージェネレーションシステム１の動作モードについて説明する。
本実施形態のコージェネレーションシステム１は、温水貯留モード、暖房モード、風呂追い焚きモード、即出湯待機モード、出湯モード（タンク出湯モード及び補助熱源出湯モード）の各モードで動作させることができる。
以下順次説明する。
【００４３】
（温水貯留モード）
温水貯留モードは、発電部２を動作させて温水を生成し、これを貯留タンク１２に貯留するモードである。
図２は、本発明のコージェネレーションシステム１の作動原理図であり、温水貯留モードにおける弁の開閉状況と湯水の流れを示す。
給湯部３では、タンク流路２１によって排熱熱交換器８と貯留タンク１２とを結ぶ貯湯環状流路８１が形成される。このとき電磁弁５２，５５は開かれており、電磁弁５３，５４は閉止されている。
貯湯環状流路８１を具体的に説明すると、排熱熱交換器８から順に、流量センサ３２、補助熱源機１０、電磁弁５２、電磁弁５５、貯留タンク１２、循環ポンプ１９を経由して排熱熱交換器８に戻る流路である。
そして循環ポンプ１９を起動させ、上記貯湯環状流路８１に湯水を循環させる。
【００４４】
温水貯留モードでは、排熱熱交換器８で高温が作られる。
そして排熱熱交換器８と貯留タンク１２とを結ぶ貯湯環状流路８１が開かれ、循環ポンプ１９によって当該流路の湯水が循環移動される。排熱熱交換器８で高温にされた湯水は、貯留タンク１２の頂部開口１２ａに供給され、高温の湯水が貯留タンク１２の上から層状に貯留される。また低温の湯水は、貯留タンク１２の底部開口１２ｂから押し出され、排熱熱交換器８に戻る。
この循環を繰り返し、しだいに貯留タンク１２内が高温の湯で満たされてゆく。
なおガスエンジン５の作動により発生する熱だけでは貯湯環状流路の湯水を所定の温度まで加熱できない場合には、補助熱源機１０を作動させて湯水を加熱する。
【００４５】
（暖房モード）
暖房モードは、発電部２を動作させて高温を作り、この熱を貯留することなく暖房端末３６に移動させて暖房するモードである。
図３は、本発明のコージェネレーションシステム１の作動原理図であり、暖房モードにおける弁の開閉状況と湯水の流れを示す。
給湯部３では、電磁弁５３が開かれ、電磁弁５２，５４が閉じられ、タンク流路２１および暖房流路２２によって排熱熱交換器８と暖房熱交換器２６とを結ぶ暖房環状流路８２が形成される。
暖房環状流路８２を具体的に説明すると、排熱熱交換器８から順に、流量センサ３２、補助熱源機１０、暖房熱交換器２６、電磁弁５３、循環ポンプ１９を経由して排熱熱交換器８に戻る流路である。
そして循環ポンプ１９を起動させ、上記暖房環状流路８２に湯水を循環させる。
また上記の温水貯留モードと同様に、ガスエンジン５の作動により発生する熱だけでは暖房環状流路８２の湯水を所定の温度まで加熱できない場合には、補助熱源機１０を作動させる。
【００４６】
（風呂追い焚きモード）
風呂追い焚きモードは、発電部２を動作させて温水を生成し、温水を風呂の追い焚きに利用するモードである。
図４は、本発明のコージェネレーションシステム１の作動原理図であり、風呂追い焚きモードにおける弁の開閉状況と湯水の流れを示す。
給湯部３では、電磁弁５４が開かれ、電磁弁５２，５３が閉じられ、タンク流路２１、暖房流路２２、および風呂流路２３によって排熱熱交換器８と風呂熱交換器２７とを結ぶ風呂環状流路８３が形成される。
風呂環状流路８３を具体的に説明すると、排熱熱交換器８から順に、流量センサ３２、補助熱源機１０、風呂熱交換器２７、電磁弁５４、循環ポンプ１９を経由して排熱熱交換器８に戻る流路である。
そして循環ポンプ１９を起動させ、上記風呂環状流路８３に湯水を循環させる。
また上記の温水貯留モードおよび暖房モードと同様に、ガスエンジン５の作動により発生する熱だけでは風呂循環流路８３の湯水を所定の温度まで加熱できない場合には、補助熱源機１０を作動させる。
【００４７】
（即出湯待機モード）
即出湯待機モードは、給湯流路１４内の湯水を加熱して所定の循環温度（本実施形態では６０〜８０℃）の湯をすぐに出湯部３３から出湯できるようにするモードである。
図５は、本発明のコージェネレーションシステム１の作動原理図であり、即出湯待機モードにおける弁の開閉状況と湯水の流れを示す。
ユーザがコントローラ６０の操作部６１で即出湯待機モードを選択すると、給湯部３では、電磁弁５２が開かれ、電磁弁５３，５４，５５が閉じられ、混合弁５８のバイパス流路１５側の端子が閉じられて、即出湯環状流路８５（第二循環流路）が形成される。
即出湯環状流路８５は、排熱熱交換器８および循環ポンプ１９が含まれるタンク流路２１の一部と、給湯流路１４と、戻り流路７０とで形成されており、具体的には排熱熱交換器８から順に、流量センサ３２、補助熱源機１０、電磁弁５２、混合弁５８、逆止弁７６、循環ポンプ１９を経由して排熱熱交換器８に戻る流路である。
そして循環ポンプ１９を起動させ、即出湯環状流路８５に湯水を循環させる。
【００４８】
このときガスエンジン５が駆動されて発電部２が発電中であれば、排熱熱交換器８によって高温が作られる。そして排熱熱交換器８によって即出湯環状流路８５の湯水が加熱され、所定の循環温度（本実施形態では、６０〜８０℃）にまで昇温される。またコントローラ６０の表示部６２には、「高温注意」や「即湯運転中」の文字が表示され、出湯部３３から高温の湯を出湯できる状態であることをユーザに対して報知する。
【００４９】
またコージェネレーションシステム１は、即出湯待機モードにおいて排熱熱交換器８による加熱が行われ、温度センサ８０で検知される給湯流路１４の湯水の温度が所定の循環温度以上になると、湯水を循環させる流路を即出湯環状流路８５から貯湯環状流路８１に切り替え、排熱熱交換器８で加熱された湯水を貯留タンク１２に貯留する。
その後、放熱などにより給湯流路１４の湯水の温度が所定の循環温度以下になると、加熱された湯水を循環させる流路を再び即出湯環状流路８５に切り替え、給湯流路１４の湯水を昇温させる。
【００５０】
また上記の温水貯留モードと同様に、ガスエンジン５の作動により発生する熱だけでは湯水を所定の温度まで加熱できない場合やガスエンジン５が作動していない場合には、補助熱源機１０を作動させて湯水を所定の循環温度に加熱する。
そして補助熱源機１０による加熱が行われ、温度センサ８０によって検知される給湯流路１４の湯水の温度が所定の循環温度以上になると、制御装置５０は補助熱源機１０による湯水の加熱を停止し、湯水の循環のみを行う。その後、放熱により上記即出湯環状流路８５を循環する湯水の温度が所定の循環温度を下回ると、再び補助熱源機１０が作動され、湯水の加熱が再開される。
このように即出湯待機モードでは、給湯流路１４の湯が所定の循環温度以上になるように維持されているため、所望の温度の湯をすぐに出湯部３３から出湯させることができる。
【００５１】
（即出湯待機モードと他の動作モードの併行運転）
また本実施形態のコージェネレーションシステム１は、上記した即出湯待機モードと他の動作モードとを併行させることができる。以下では、即出湯待機モードと暖房モードとを併行させる場合の例のみを示すが、即出湯待機モードと温水貯留モードとを併行させたり、即出湯待機モードと風呂追い焚きモードとを併行させてもよい。また３以上の動作モードを組み合わせて併行させてもよい。
図６は、本発明のコージェネレーションシステム１の作動原理図であり、暖房モードと即出湯待機モードとを併行させた場合における弁の開閉状況と湯水の流れを示す。
給湯部３では、電磁弁５２，５３が開かれ、電磁弁５４，５５が閉じられ、混合弁５８のバイパス流路１５側の端子が閉じられている。その結果、給湯部３には即出湯環状流路８５と暖房環状流路８２とが同時に形成される。
【００５２】
そして循環ポンプ１９を起動させ、即出湯環状流路８５および暖房環状流路８２の双方に湯水を循環させる。循環ポンプ１９から送り出された湯水は、排熱熱交換器８により加熱され、流量センサ３２、補助熱源機１０を経由して分岐４１に送られる。
そして分岐４１で湯水は二手に別れ、一方の湯水は、電磁弁５２を経由して給湯流路１４に送られ、分岐４８から戻り流路７０に流れ込み、逆止弁７６を通って分岐４６に至る。
もう一方の湯水は、暖房流路２２に送られ暖房熱交換器２６、電磁弁５３を経由して分岐４６に至る。
そして二手に分かれた湯水は、分岐４６で合流し、循環ポンプ１９に戻される。このような循環を繰り返すことで、給湯流路１４の湯水を昇温させて即出湯に備えると同時に、暖房端末３６により暖房を行うことができる。
上記各動作モードと同様に、ガスエンジン５の作動により発生する熱だけで循環する湯水を所定の温度まで加熱できない場合には、補助熱源機１０が作動されて湯水が加熱される。
【００５３】
（タンク出湯モード）
本実施形態のコージェネレーションシステム１は、貯留タンク１２内に湯がある場合には、貯留タンク１２内の湯を出湯させる。
図７は、本発明のコージェネレーションシステム１の作動原理図であり、貯留タンク１２を利用したタンク出湯モードにおける弁の開閉状況と湯水の流れを示す。
タンク出湯モードにおいては、第一入水部３１と貯留タンク１２を経由し、出湯栓３０に至る流路だけが開かれ、他の流路が全て遮断される。このとき電磁弁５５は開かれており、電磁弁５２，５３，５４は閉じられている。
【００５４】
貯留タンク１２を利用したタンク出湯モードでは、第一入水部３１からの水が貯留タンク１２の下部に導入され、貯留タンク１２の上部に溜まった高温の湯が押し出される。
即出湯待機モードが実行されておらず、給湯流路１４内の湯水の温度が低温の場合には、貯留タンク１２から排出された湯と、第一入水部３１からバイパス流路１５を経由して供給される水とが混合弁５８で混合されて出湯設定温度になるように温度調節がなされる。そして温度調節された湯水は、給湯流路１４を経由して出湯部３３から出湯される。
これに対し即出湯待機モードが実行されており、給湯流路１４内の湯水の温度が高温の場合には、貯留タンク１２から排出された湯は、混合弁５８で温度が調節されずに給湯流路１４を通って混合水栓７４に至る。そして混合水栓７４で、ユーザが貯留タンク１２からの湯と第二入水部７１からの水とを混合させて温度の調節を行う。
【００５５】
（補助熱源出湯モード）
貯留タンク１２内の湯水が比較的低温であって出湯栓３０が開けられたときには、出湯設定温度の湯の供給ができない場合がある。このような場合、コージェネレーションシステム１では、給湯時に、制御装置５０によって補助熱源機１０と循環ポンプ１９が作動され、貯留タンク１２の湯を使用せずに補助熱源機１０だけで給湯する。
図８は、本発明のコージェネレーションシステム１の作動原理図であり、補助熱源機１０を利用した補助熱源出湯モードにおける弁の開閉状況と湯水の流れを示す。
補助熱源出湯モードでは、第一入水部３１から順に、循環ポンプ１９、排熱熱交換器８、流量センサ３２、補助熱源機１０、電磁弁５２、混合弁５８を経由して出湯栓３０に至る流路が開かれ、他の流路が全て遮断される。このとき電磁弁５２，５５は開かれており、電磁弁５３，５４は閉じられている。
第一入水部３１から供給された水は、循環ポンプ１９によって補助熱源機１０に送られ、補助熱源機１０の加熱で高温にされる。このとき第一入水部３１から供給される水は、循環ポンプ１９に吸引されるため貯留タンク１２には流れ込まない。
【００５６】
そして上記タンク出湯モードと同様に、即出湯待機モードが実行されておらず、給湯流路１４内の湯水の温度が低温の場合には、補助熱源機１０で高温にされた湯と、第一入水部３１からバイパス流路１５を経由して供給される水とが混合弁５８で混合されて出湯設定温度になるように温度調節がなされる。そして温度調節された湯水は、給湯流路１４を経由して出湯部３３から出湯される。
逆に即出湯待機モードが実行されており、給湯流路１４内の湯水の温度が高温の場合には、補助熱源機１０で高温にされた湯は、混合弁５８で温度が調節されずに給湯流路１４を通って混合水栓７４に至る。そして混合水栓７４で、ユーザが補助熱源機１０からの湯と第二入水部７１からの水とを混合させて温度の調節を行う。
【００５７】
上記のように、本実施形態のコージェネレーションシステム１は、即出湯待機モードにおいて即出湯環状流路内の湯水を加熱して所定の循環温度に昇温・保温することができる。これにより即出湯環状流路を構成する給湯流路１４内の湯水も所定の循環温度に昇温・保温されるので、コージェネレーションシステム１は、所望の温度の湯水をすぐに出湯部３３から出湯させることができる。
【００５８】
また本実施形態のコージェネレーションシステム１は、温水貯留モードや暖房モードなどで用いられる湯水の加熱手段（排熱熱交換器８および補助熱源機１０）や循環ポンプ１９を、即出湯待機モードにおいて用いることができる。そのため給湯流路１４の湯水を加熱するための加熱手段や循環させるための循環ポンプを別途設ける必要がない。そのため本実施形態のコージェネレーションシステム１は、簡易な構成で即出湯を可能にすることができる。
【００５９】
本実施形態のコージェネレーションシステム１は、即出湯待機モードと他の動作モードとを同時に実行することができる。これにより発電部２の発熱量が多い場合には、発生した熱を様々な用途に活用することができ、効率的である。
【００６０】
本実施形態のコージェネレーションシステム１は、湯水の加熱手段が補助熱源機１０であって、給湯流路１４内の湯が所定の温度に昇温された場合には、補助熱源機１０による加熱を停止させる。これにより所定の循環温度に達した湯水が、補助熱源機１０で加熱されて熱エネルギーが無駄に消費されるのを防止することができる。
【００６１】
また本実施形態のコージェネレーションシステム１は、湯水の加熱手段が排熱熱交換器８であって、給湯流路１４内の湯が所定の温度に昇温された場合には、加熱された湯水が循環する流路を即出湯環状流路から貯湯環状流路に切り替えて、加熱された湯水を貯留タンク１２に貯湯する。これによりコージェネレーションシステム１は、排熱熱交換器８で加熱された湯水を一旦、貯留タンク１２に温存し、所望の温度に達した湯水が更に加熱されて熱エネルギーが無駄に消費されるのを防止することができる。
【００６２】
本実施形態のコージェネレーションシステム１の即出湯待機モードでは、発電部２が発電を行っている場合は、排熱熱交換器８で湯水が加熱され、発電部２が発電を行っていない場合は、補助熱源機１０で湯水が加熱された。これによりコージェネレーションシステム１は、発電部２で発電が行われているか否かにかかわらず、即出湯待機モードを実行することができる。
【００６３】
上記実施形態のコージェネレーションシステム１では、即出湯待機モードと他の動作モードの併行運転に備えて、即出湯環状流路を循環する湯水の循環温度が６０〜８０℃に設定されたが、循環温度はこのような温度に限定されるわけではない。例えば、温水貯留モードや暖房モード、風呂追い焚きモードなどの他の動作モードを、即出湯待機モードと併行させる必要がない場合には、ユーザが任意に循環温度を変更できる構成にしてもよい。この場合コントローラ６０の操作部６１で設定温度を変更し、コントローラ６０の表示部６２に循環温度を表示させることができる。
循環温度が、例えば４０〜５０℃の低温に設定されると、高温で湯水を循環させる場合と比較して湯の放熱量が少ないため、熱エネルギーの消費を低く抑えることができる。また混合水栓７４で湯の温度を調節せずに、所望の温度の湯を出湯部３３から出湯させることができる。
【００６４】
上記実施形態のコージェネレーションシステム１では、補助熱源機１０による加熱が行われ、温度センサ８０によって検知される給湯流路１４の湯水の温度が所定の循環温度以上になると、制御装置５０は補助熱源機１０による湯水の加熱を停止し、湯水の循環のみを行った。しかし本発明はこのような構成に限定されるわけではない。例えば給湯流路１４の湯の放熱量が所定の規定値よりも少ない場合には、循環ポンプ１９による湯水の循環を一定周期で行ってもよいし、完全に停止させてもよい。
【００６５】
上記実施形態のコージェネレーションシステム１において、電磁弁５２は、タンク流路２１を構成する循環往路１６の分岐４１と分岐４２の間に配置されたが、電磁弁５２の配置位置がこの位置に限定されるわけではない。電磁弁５２は、例えば戻り流路７０の分岐４６と逆止弁７６との間や、逆止弁７６と分岐４８との間に配置されてもよい。
【００６６】
上記実施形態のコージェネレーションシステム１は、コントローラ６０の表示部６２に、「高温注意」や「即湯運転中」の文字を表示させて、ユーザに対し、即出湯が可能である旨を報知したが、報知手段はこのような構成に限定されるわけではない。例えば発光手段や音声発生手段を、コントローラ６０に取り付けて、音及び／又は光によって報知を行ってもよい。
【００６７】
上記では、コージェネレーションシステム１における実施形態について説明したが、本発明が適用されるのは、コージェネレーションシステムに限定されるわけではない。例えば、循環回路１１に公知のヒートポンプ回路が接続されたヒートポンプシステムなどに適用することができる。
【００６８】
上記実施形態のコージェネレーションシステム１では、ユーザがコントローラ６０で即出湯待機モードを選択することにより即出湯待機モードが開始されたが、本発明はこのような構成に限定されるわけではない。例えば温水貯留モードの運転中に貯留タンク１２が所定の温度以上の湯水で満たされることを条件として、動作モードを温水貯留モードから即出湯待機モードに切り替えて、即出湯待機モードを開始する構成であってもよい。このとき貯留タンク１２が所定の温度の湯水で満たされたか否かは、貯留タンク１２の高さ方向に設けられた図示しない温度センサ（貯留状態検知手段）によって検知することができる。
このような構成を採用することにより、貯留タンク１２が温水貯留モードによって所定の温度の湯水で満たされた後であっても、発電部２における発電を停止させずに、発電部２で生じた熱エネルギーを即出湯モードにおいて有効に利用することができる。
【００６９】
上記実施形態のコージェネレーションシステム１は、即出湯待機モードと他の動作モードとを併行させることができる構成であったが、本発明はこのような構成に限定されるわけではない。例えばユーザが、温水貯留モード、暖房モード、風呂追い焚きモード、即出湯待機モード、及び出湯モードの各動作モード相互間に優先順位や優先度を設定し、複数の動作モードの運転が要求された場合には、優先順位の高い動作モードから順に運転を行う構成であってもよいし、優先度に応じて各動作モードに対する供給熱量を決定して複数の動作モードを同時に運転する構成であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００７０】
【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の作動原理図である。
【図２】本発明のコージェネレーションシステムの作動原理図であり、温水貯留モードにおける弁の開閉状況と湯水の流れを示す。
【図３】本発明のコージェネレーションシステムの作動原理図であり、暖房モードにおける弁の開閉状況と湯水の流れを示す。
【図４】本発明のコージェネレーションシステムの作動原理図であり、風呂追い焚きモードにおける弁の開閉状況と湯水の流れを示す。
【図５】本発明のコージェネレーションシステムの作動原理図であり、即出湯待機モードにおける弁の開閉状況と湯水の流れを示す。
【図６】本発明のコージェネレーションシステムの作動原理図であり、暖房モードと即出湯待機モードとを併行させた場合における弁の開閉状況と湯水の流れを示す。
【図７】本発明のコージェネレーションシステムの作動原理図であり、タンク出湯モードにおける弁の開閉状況と湯水の流れを示す。
【図８】本発明のコージェネレーションシステムの作動原理図であり、補助熱源出湯モードにおける弁の開閉状況と湯水の流れを示す。
【符号の説明】
【００７１】
１ コージェネレーションシステム（給湯システム）
２ 発電部（熱エネルギー発生手段、発電装置）
３ 給湯部（給湯装置）
８ 排熱熱交換器（加熱手段、加熱熱交換器）
１０ 補助熱源機（加熱手段、補助加熱手段）
１１ 循環回路（第一循環流路）
１２ 貯留タンク
１４ 給湯流路
１９ 循環ポンプ
２６ 暖房熱交換器（熱負荷）
２７ 風呂熱交換器（熱負荷）
３３ 出湯部
５０ 制御装置（制御部）
７０ 戻り流路
８０ 温度センサ（温度検知手段）
８５ 即出湯環状流路（第二循環流路）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、所望の温度の湯をすばやく出湯することができる、いわゆる即出湯が可能な給湯装置、並びに、給湯システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、バーナ等の加熱手段により加熱された湯をカラン等の出湯部から出湯する給湯装置が知られている。このような給湯装置では、加熱手段で加熱された湯を出湯部に供給するため、加熱手段と出湯部との間に給湯配管を配置している。そして出湯部が開状態にされると、出湯部からは、給湯配管内にある湯水が最初に排出される。
【０００３】
ここで従来の給湯装置は、長時間使用が中断されると、給湯配管内の湯水が放熱で冷却されてしまい、すぐに所望の温度の湯を出湯させることができなかった。
【０００４】
そのため近年、所望の温度の湯をすぐに出湯することができる、いわゆる即出湯が可能な給湯装置が提供されている。例えば特許文献１には、即出湯のために給湯配管を加熱する配管加熱手段を備えた給湯装置が開示されている。
【特許文献１】特開昭６１−８９４４２号公報
【０００５】
しかし、特許文献１のように給湯配管を加熱するためのユニットを別途給湯装置に設けると、構造が複雑になって、給湯装置が大型化してしまうという問題があった。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
そこで本発明は、簡易な構成で即出湯が可能な給湯装置、並びに、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】
【０００７】
上記課題を解決するため、請求項１の発明にかかる給湯装置は、湯水が循環可能な第一循環流路と、前記第一循環流路に配されて湯水を加熱する加熱手段と、前記第一循環流路に配されて湯水を循環させる循環ポンプと、前記加熱手段で加熱された湯水を第一循環流路から所定位置に導く給湯流路と、前記給湯流路に供給された湯水を所定位置で外部に排出する出湯部と、前記給湯流路に供給された湯水を再び前記第一循環流路に戻す戻り流路と、前記戻り流路と前記第一循環流路とを連通させることにより、前記循環ポンプおよび前記加熱手段を含んで形成される第二循環流路と、前記加熱手段で加熱された湯水を前記循環ポンプによって前記第二循環流路に循環させる即出湯運転を行なう制御部と、を備えることを特徴とした。
【０００８】
上記給湯装置は、即出湯運転を行うことで、第二循環流路内の湯水を加熱して昇温・保温することができる。これにより第二循環流路を構成する給湯流路内の湯水も昇温・保温されるので、上記給湯装置は、高温の湯水をすぐに出湯することができる。
また上記給湯装置では、加熱手段および循環ポンプが、第一循環流路と第二循環流路とで兼用されており、従来の給湯装置のように、給湯流路の湯水を加熱するための加熱手段や循環ポンプを別途設ける必要がない。そのため上記発明は、簡易な構成で即出湯が可能な給湯装置を提供することができる。
【０００９】
請求項２の発明は、請求項１の発明において、前記第一循環流路には、湯水を貯留する貯留タンク及び／又は熱負荷が設けられ、前記給湯流路および前記戻り流路は、前記貯留タンク及び／又は熱負荷を迂回するように配され、前記制御部は、前記加熱手段によって加熱された湯水を第一循環流路および第二循環流路の双方に循環させることができることを特徴とした。
【００１０】
上記給湯装置は、加熱手段で加熱された湯水を、貯留タンク及び／又は熱負荷が配された第一循環流路、および給湯流路が配された第二循環流路の双方に循環させることができる。そのため上記給湯装置は、即出湯運転を行うと同時に、貯留タンクや熱負荷に対して加熱された湯水を供給し、温水を貯留タンクに貯留する貯湯運転や、暖房機器の暖房運転、風呂の追い焚き運転などを行うことができる。
なお「熱負荷」は、熱交換器や、エアコンの室内機や床暖房機などの暖房端末、風呂など、熱エネルギーの供給を受けて何らかの働きをするものを意味する。
【００１１】
ここで即出湯が可能な給湯装置は、所望の温度の湯をすぐに出湯させることができればよく、装置内の湯水を必要以上に加熱することは熱エネルギーの無駄になる。
かかる知見に基づき提供される請求項３の発明は、請求項１の発明において、前記第二循環流路を循環する湯水の温度を検知する温度検知手段が設けられ、前記制御部は、前記温度検知手段によって検知される湯水の温度が所定の温度以上になることを条件として、前記加熱手段による湯水の加熱を停止させることを特徴とした。
【００１２】
上記給湯装置は、第二循環流路を循環する湯水の温度が所定の温度以上になって、出湯部から所望の温度の湯を出湯させることができる状態になると、加熱手段による加熱を停止させ、所望の温度に達した湯水が更に加熱されて熱エネルギーが無駄に消費されるのを防止することができる。
【００１３】
請求項４の発明は、請求項１の発明において、前記第一循環流路には、湯水を貯留する貯留タンクが設けられ、前記第二循環流路を循環する湯水の温度を検知する温度検知手段が設けられ、前記制御部は、前記温度検知手段によって検知される湯水の温度が所定の温度以上になることを条件として、湯水が循環する流路を第一循環流路に切り替えて前記加熱手段で加熱された湯水を貯留タンクに貯留することを特徴とした。
【００１４】
上記給湯装置は、第二循環流路を循環する湯水の温度が所定の温度以上になって出湯部から所望の温度の湯を出湯させることができる状態になると、湯水を循環させる流路が第一循環流路に切り替えられて、加熱手段で加熱された湯水が貯留タンクに貯留される。このため上記給湯装置は、所望の温度に達した湯水が更に加熱されて熱エネルギーが無駄に消費されるのを防止することができる。また上記給湯装置は、加熱手段で加熱された湯水を一旦、貯留タンクに貯留させることで、熱エネルギーを温存することができる。
【００１５】
請求項５の発明は、請求項１〜４のいずれかの発明において、前記第一循環流路に接続されて湯水を貯留する貯留タンクと、前記貯留タンクの湯水の貯留状態を検知する貯留状態検知手段と、を備え、前記制御部は、前記貯留タンクが所定の温度以上の湯水で満たされたことを前記貯留状態検知手段が検知することを条件として、湯水が循環する流路を第一循環流路から第二循環流路に切り替えて即出湯運転を行うことを特徴とした。
【００１６】
これにより上記給湯装置は、貯留タンクが所定の温度の湯水で満たされた後も、熱エネルギーを即出湯運転に利用することができる。
【００１７】
請求項６の発明は、請求項１〜５のいずれかに記載の給湯装置と、熱エネルギーを発生する熱エネルギー発生手段と、を備え、前記加熱手段が、前記給湯装置を循環する湯水と前記熱エネルギー発生手段との間で熱交換を行う加熱熱交換器を備えることを特徴とする給湯システムである。
【００１８】
これにより上記発明は、簡易な構成で即出湯が可能な給湯システムを提供することができる。
なお「熱エネルギー発生手段」は、ヒートポンプ回路、ガスエンジン、発電装置、燃焼装置などの熱エネルギーを発生するものを意味する。
【００１９】
請求項７の発明は、請求項６の発明において、前記熱エネルギー発生手段は、発熱および発電が可能な発電装置であり、前記加熱手段は、発熱が可能な補助加熱手段をさらに備え、前記制御部は、前記発電装置が発電を行っている場合には加熱熱交換器を用いて湯水を加熱し、前記発電装置が発電を行っていない場合には補助加熱手段を用いて湯水を加熱することを特徴とした。
【００２０】
上記給湯システムは、発電装置が発電中に発生する熱を即出湯運転に利用することができるので、熱エネルギーを効率的に利用することができる。
また上記給湯システムは、発電装置による発電が行われておらず、加熱熱交換器によって湯水を加熱できない場合には、補助加熱手段を用いて湯水を加熱することができる。このため上記給湯システムは、発電装置によって発電が行われているか否かにかかわらず、即出湯運転を行うことができる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明は、簡易な構成で即出湯が可能な給湯装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
続いて、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（給湯システム）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の作動原理図である。
【００２３】
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、大別して発電部２（熱エネルギー発生手段、発電装置）と給湯部３（給湯装置）とで構成されており、これらによりコージェネレーション系Ｓを構成している。
【００２４】
発電部２は、外部から供給されたガスにより作動するガスエンジン５を備え、ガスエンジン５の動力により発電を行いコージェネレーション系Ｓの外部にある電気機器等の電力負荷４に電力を供給する。また、発電部２には、ガスエンジン５を冷却し、ガスエンジン５において発生した排熱を回収すべく、湯水が流れる冷却回路７が設けられている。
【００２５】
給湯部３は、湯水が流される循環回路１１（第一循環流路）と、外部の暖房端末３６に接続される暖房循環回路３８と、外部に設置された浴槽３７（風呂）の湯水を取り込んで循環させる風呂循環回路３９と、外部から湯水を供給する第一給水流路１３と、加熱された湯水を循環回路１１から出湯部３３に供給する給湯流路１４と、給湯流路１４に流れ込んだ湯水を循環回路１１に戻す戻り流路７０と、を備える。
なお暖房端末３６は、具体的にはエアコンの室内機であり、暖房機能を備えている。もちろんエアコンの室内機は一例に過ぎず、暖房端末３６は、ファンコンベクターや床暖房機であってもよい。また給湯部３に接続される暖房端末３６は複数であってもよい。
【００２６】
循環回路１１は、貯留タンク１２を含むタンク流路２１と、貯留タンク１２をバイパスする流路であって暖房熱交換器２６（熱負荷）を含む暖房流路２２と、暖房熱交換器２６をバイパスする流路であって風呂熱交換器２７（熱負荷）を含む風呂流路２３とを有する。
タンク流路２１は、排熱熱交換器８（加熱熱交換器）と貯留タンク１２とを結ぶ環状流路である。暖房流路２２は、タンク流路２１から分岐された流路であり、給湯部３に排熱熱交換器８と暖房熱交換器２６とを結ぶ環状流路を形成するのに用いられる。また、風呂流路２３は、暖房流路２２から分岐された流路であり、給湯部３に排熱熱交換器８と風呂熱交換器２７とを結ぶ環状流路を形成するのに用いられる。
循環回路１１では、排熱熱交換器８に対して、貯留タンク１２、暖房熱交換器２６、および風呂熱交換器２７が並列になるように配管接続されている。
【００２７】
排熱熱交換器８、暖房熱交換器２６、および風呂熱交換器２７のそれぞれは、一次側流路と二次側流路を持つ。
排熱熱交換器８は、一次側流路に発電部２の冷却回路７の湯水が流され、二次側流路に循環回路１１の湯水が流される。これにより排熱熱交換器８は、発電部２の冷却回路７の湯水と、給湯部３の循環回路１１の湯水との間で熱交換を行い、発電部２の冷却回路７と給湯部３の循環回路１１とを熱的に連結する。
また暖房熱交換器２６は、一次側流路に循環回路１１の暖房流路２２の湯水が流され、二次側流路に暖房循環回路３８の湯水が流される。これにより暖房熱交換器２６は、循環回路１１の湯水と暖房循環回路３８の湯水との間で熱交換を行い、循環回路１１と暖房循環回路３８とを熱的に連結する。
さらに風呂熱交換器２７は、一次側流路に循環回路１１の風呂流路２３の湯水が流され、二次側流路に風呂循環回路３９の湯水が流される。これにより風呂熱交換器２７は、循環回路１１の湯水と風呂循環回路３９の湯水との間で熱交換を行い、循環回路１１と風呂循環回路３９とを熱的に連結する。
【００２８】
なお排熱熱交換器８、暖房熱交換器２６、および風呂熱交換器２７における一次側流路の液体の流れと二次側流路の液体の流れが向流になるように構成されており、熱伝達に有利な構成になっている。
【００２９】
上記のように冷却回路７、循環回路１１、暖房循環回路３８、および風呂循環回路３９のそれぞれは、熱的には繋がっているが、流路は完全に分離されている。そのため冷却回路７を流れる湯水と循環回路１１を流れる湯水とが混じり合ったり、循環回路１１を流れる湯水と浴槽３７の湯水とが混じり合ったりすることがない。
【００３０】
貯留タンク１２は、内部に温度成層を構成させて湯水を貯留させるものであり、貯留タンク１２内に貯留される湯水は頂部側に近づくほど高温であり、貯留タンク１２内には頂部側から底部側に向けて徐々に低温になる層状の温度分布が形成される。貯留タンク１２の頂部および底部のそれぞれには、湯水の出入りが可能な頂部開口１２ａおよび底部開口１２ｂが設けられている。
貯留タンク１２には、高さ方向に複数の図示しない温度センサ（貯留状態検知手段）が設けられており、これらの温度センサによって貯留タンク１２内に貯留されている湯水の高さ方向の温度分布が検知され、貯留タンク１２に貯留されている湯水の量が検出される。
【００３１】
タンク流路２１は、循環往路１６と循環復路１７とを備える。
循環往路１６は、排熱熱交換器８の二次側流路の出側（図において上側）に配され、貯留タンク１２の頂部開口１２ａに接続され、循環復路１７は、排熱熱交換器８の二次側流路の入側（図において下側）に配され、貯留タンク１２の底部開口１２ｂに接続される。なお図において、排熱熱交換器８の上部側が出水口であり、排熱熱交換器８の下部側が入水口である。
【００３２】
循環往路１６には、排熱熱交換器８側から順に、流量センサ３２、補助熱源機１０（補助加熱手段）、分岐４１、電磁弁５２、分岐４２、電磁弁５５が設けられている。
流量センサ３２は、循環回路１１内を流れる湯水の流量を検知して、後述の制御装置５０（制御部）に出力することができる。
補助熱源機１０は、ガスバーナ１０ａ（燃焼装置）と、循環回路１１に接続される熱交換器１０ｂとを備えた従来公知の給湯装置と同様の構造を有するものであり、ガスバーナ１０ａの燃焼ガスにより循環回路１１内の湯水を加熱することができる。
【００３３】
タンク流路２１の循環復路１７には、排熱熱交換器８側から順に、循環回路１１に湯水を循環させる循環ポンプ１９、分岐４３が設けられている。
循環ポンプ１９は、排熱熱交換器８側に向けて湯水を圧送し、循環回路１１内に湯水を循環させる従来公知の循環ポンプと同様の構造を有する。
【００３４】
暖房熱交換器２６を含む暖房流路２２は、一方の端部が循環往路１６の分岐４１に接続されており、他方の端部が循環復路１７の分岐４３に接続されており、循環往路１６と循環復路１７とを繋ぐ。これにより暖房流路２２は、タンク流路２１の一部と共に、循環回路１１内に排熱熱交換器８と暖房熱交換器２６とを結ぶ環状流路を形成することができる。
また暖房流路２２には、循環往路１６の分岐４１側から順に、分岐４４、暖房熱交換器２６、電磁弁５３、分岐４５、分岐４６が設けられている。
【００３５】
風呂熱交換器２７を含む風呂流路２３は、一方の端部が暖房流路２２の分岐４４に接続され、他方の端部が暖房流路の分岐４５に接続されている。これにより風呂流路２３は、タンク流路２１の一部および暖房流路２２の一部と共に、排熱熱交換器８と風呂熱交換器２７とを結ぶ環状流路を形成することができる。
また風呂流路２３には、風呂熱交換器２７と分岐４５との間に電磁弁５４が設けられている。
【００３６】
給湯部３は、出湯部３３と第一入水部３１と第二入水部７１によって外部と接続されている。
出湯部３３は、図示しないシャワー、カラン等に接続されており、給湯流路１４を介して循環回路１１に連結されている。給湯流路１４は、一方の端部がタンク流路２１の循環往路１６に設けた分岐４２に接続されており、他方の端部が出湯部３３に接続されている。また給湯流路１４には、分岐４２側から順に、混合弁５８、温度センサ８０（温度検知手段）、分岐４８、出湯栓３０、分岐７５が設けられている。
温度センサ８０は、給湯流路１４の湯水の温度を検出し、後述の制御装置５０に出力することができる。
【００３７】
第一入水部３１および第二入水部７１は、外部の上水源に接続されている。第一入水部３１は、第一給水流路１３を介して循環回路１１に連結されており、第二入水部７１は、第二給水流路７２を介して給湯流路１４に連結されている。
第一給水流路１３は、一方の端部が暖房流路２２の分岐４６に接続されており、他方の端部が第一入水部３１に接続されている。また第一給水流路１３には分岐４７および減圧弁５６が設けられている。
第二給水流路７２は、一方の端部が給湯流路１４の分岐７５に接続されており、他方の端部が第二入水部７１に接続されている。第二給水流路７２には給水弁７３が設けられている。
そして給湯栓３０と給水栓７３とで混合水栓７４が構成されており、ユーザは給湯栓３０および給水栓７３の開閉の割合を調整することにより、出湯部３３から出湯される湯を任意の温度に調整することができる。
【００３８】
また第一給水流路１３と給湯流路１４とは、バイパス流路１５を介して結ばれている。バイパス流路１５の一方の端部は、第一給水流路１３の分岐４７に接続されており、他方の端部は、給湯流路１４の混合弁５８に接続されている。
混合弁５８において、循環回路１１から給湯流路１４を介して供給される湯水と、第一入水部３１からバイパス流路１５を介して導入される水とが、出湯設定温度（本実施形態では６０〜８０℃）に基づく所定の混合比に混合され、出湯部３３に送られる。
そして出湯部３３に対して送られた湯水は、第二入水部７１から供給される水と混合され、所望の温度に調整されて出湯部３３から出湯される。
【００３９】
さらに給湯流路１４は、戻り流路７０を介して循環回路１１と結ばれている。戻り流路７０は、一方の端部が給湯流路１４の分岐４８に接続されており、他方の端部が暖房流路２２の分岐４６に接続されている。戻り流路７０には、湯水が給湯流路１４側から循環回路１１側へ流れるように流れを制限する逆止弁７６が設けられている。
【００４０】
コージェネレーションシステム１は、コージェネレーション系Ｓの外部にコントローラ６０を備えている。コントローラ６０は、発電部２および給湯部３の動作を制御する制御装置５０に電気的に接続されたものである。
コントローラ６０は、コージェネレーションシステム１の動作等に関する設定を行う操作部６１や、操作部６１によって設定される設定値や、コージェネレーションシステム１の動作状況等を表示する表示部６２を備えている。
操作部６１は、コージェネレーションシステム１を運転可能な状態と運転できない状態に切り替える運転スイッチや、出湯部３３における給湯温度、暖房端末３６の温度設定を行う温度設定スイッチ等から構成される。
【００４１】
制御装置５０は、コージェネレーション系Ｓの外部にある電力負荷４や暖房端末３６、浴槽３７（風呂）の使用状況に応じて発電部２や給湯部３の各構成の動作を制御し、電気エネルギーや熱エネルギーを発生させる。
【００４２】
次に本実施形態のコージェネレーションシステム１の動作モードについて説明する。
本実施形態のコージェネレーションシステム１は、温水貯留モード、暖房モード、風呂追い焚きモード、即出湯待機モード、出湯モード（タンク出湯モード及び補助熱源出湯モード）の各モードで動作させることができる。
以下順次説明する。
【００４３】
（温水貯留モード）
温水貯留モードは、発電部２を動作させて温水を生成し、これを貯留タンク１２に貯留するモードである。
図２は、本発明のコージェネレーションシステム１の作動原理図であり、温水貯留モードにおける弁の開閉状況と湯水の流れを示す。
給湯部３では、タンク流路２１によって排熱熱交換器８と貯留タンク１２とを結ぶ貯湯環状流路８１が形成される。このとき電磁弁５２，５５は開かれており、電磁弁５３，５４は閉止されている。
貯湯環状流路８１を具体的に説明すると、排熱熱交換器８から順に、流量センサ３２、補助熱源機１０、電磁弁５２、電磁弁５５、貯留タンク１２、循環ポンプ１９を経由して排熱熱交換器８に戻る流路である。
そして循環ポンプ１９を起動させ、上記貯湯環状流路８１に湯水を循環させる。
【００４４】
温水貯留モードでは、排熱熱交換器８で高温が作られる。
そして排熱熱交換器８と貯留タンク１２とを結ぶ貯湯環状流路８１が開かれ、循環ポンプ１９によって当該流路の湯水が循環移動される。排熱熱交換器８で高温にされた湯水は、貯留タンク１２の頂部開口１２ａに供給され、高温の湯水が貯留タンク１２の上から層状に貯留される。また低温の湯水は、貯留タンク１２の底部開口１２ｂから押し出され、排熱熱交換器８に戻る。
この循環を繰り返し、しだいに貯留タンク１２内が高温の湯で満たされてゆく。
なおガスエンジン５の作動により発生する熱だけでは貯湯環状流路の湯水を所定の温度まで加熱できない場合には、補助熱源機１０を作動させて湯水を加熱する。
【００４５】
（暖房モード）
暖房モードは、発電部２を動作させて高温を作り、この熱を貯留することなく暖房端末３６に移動させて暖房するモードである。
図３は、本発明のコージェネレーションシステム１の作動原理図であり、暖房モードにおける弁の開閉状況と湯水の流れを示す。
給湯部３では、電磁弁５３が開かれ、電磁弁５２，５４が閉じられ、タンク流路２１および暖房流路２２によって排熱熱交換器８と暖房熱交換器２６とを結ぶ暖房環状流路８２が形成される。
暖房環状流路８２を具体的に説明すると、排熱熱交換器８から順に、流量センサ３２、補助熱源機１０、暖房熱交換器２６、電磁弁５３、循環ポンプ１９を経由して排熱熱交換器８に戻る流路である。
そして循環ポンプ１９を起動させ、上記暖房環状流路８２に湯水を循環させる。
また上記の温水貯留モードと同様に、ガスエンジン５の作動により発生する熱だけでは暖房環状流路８２の湯水を所定の温度まで加熱できない場合には、補助熱源機１０を作動させる。
【００４６】
（風呂追い焚きモード）
風呂追い焚きモードは、発電部２を動作させて温水を生成し、温水を風呂の追い焚きに利用するモードである。
図４は、本発明のコージェネレーションシステム１の作動原理図であり、風呂追い焚きモードにおける弁の開閉状況と湯水の流れを示す。
給湯部３では、電磁弁５４が開かれ、電磁弁５２，５３が閉じられ、タンク流路２１、暖房流路２２、および風呂流路２３によって排熱熱交換器８と風呂熱交換器２７とを結ぶ風呂環状流路８３が形成される。
風呂環状流路８３を具体的に説明すると、排熱熱交換器８から順に、流量センサ３２、補助熱源機１０、風呂熱交換器２７、電磁弁５４、循環ポンプ１９を経由して排熱熱交換器８に戻る流路である。
そして循環ポンプ１９を起動させ、上記風呂環状流路８３に湯水を循環させる。
また上記の温水貯留モードおよび暖房モードと同様に、ガスエンジン５の作動により発生する熱だけでは風呂循環流路８３の湯水を所定の温度まで加熱できない場合には、補助熱源機１０を作動させる。
【００４７】
（即出湯待機モード）
即出湯待機モードは、給湯流路１４内の湯水を加熱して所定の循環温度（本実施形態では６０〜８０℃）の湯をすぐに出湯部３３から出湯できるようにするモードである。
図５は、本発明のコージェネレーションシステム１の作動原理図であり、即出湯待機モードにおける弁の開閉状況と湯水の流れを示す。
ユーザがコントローラ６０の操作部６１で即出湯待機モードを選択すると、給湯部３では、電磁弁５２が開かれ、電磁弁５３，５４，５５が閉じられ、混合弁５８のバイパス流路１５側の端子が閉じられて、即出湯環状流路８５（第二循環流路）が形成される。
即出湯環状流路８５は、排熱熱交換器８および循環ポンプ１９が含まれるタンク流路２１の一部と、給湯流路１４と、戻り流路７０とで形成されており、具体的には排熱熱交換器８から順に、流量センサ３２、補助熱源機１０、電磁弁５２、混合弁５８、逆止弁７６、循環ポンプ１９を経由して排熱熱交換器８に戻る流路である。
そして循環ポンプ１９を起動させ、即出湯環状流路８５に湯水を循環させる。
【００４８】
このときガスエンジン５が駆動されて発電部２が発電中であれば、排熱熱交換器８によって高温が作られる。そして排熱熱交換器８によって即出湯環状流路８５の湯水が加熱され、所定の循環温度（本実施形態では、６０〜８０℃）にまで昇温される。またコントローラ６０の表示部６２には、「高温注意」や「即湯運転中」の文字が表示され、出湯部３３から高温の湯を出湯できる状態であることをユーザに対して報知する。
【００４９】
またコージェネレーションシステム１は、即出湯待機モードにおいて排熱熱交換器８による加熱が行われ、温度センサ８０で検知される給湯流路１４の湯水の温度が所定の循環温度以上になると、湯水を循環させる流路を即出湯環状流路８５から貯湯環状流路８１に切り替え、排熱熱交換器８で加熱された湯水を貯留タンク１２に貯留する。
その後、放熱などにより給湯流路１４の湯水の温度が所定の循環温度以下になると、加熱された湯水を循環させる流路を再び即出湯環状流路８５に切り替え、給湯流路１４の湯水を昇温させる。
【００５０】
また上記の温水貯留モードと同様に、ガスエンジン５の作動により発生する熱だけでは湯水を所定の温度まで加熱できない場合やガスエンジン５が作動していない場合には、補助熱源機１０を作動させて湯水を所定の循環温度に加熱する。
そして補助熱源機１０による加熱が行われ、温度センサ８０によって検知される給湯流路１４の湯水の温度が所定の循環温度以上になると、制御装置５０は補助熱源機１０による湯水の加熱を停止し、湯水の循環のみを行う。その後、放熱により上記即出湯環状流路８５を循環する湯水の温度が所定の循環温度を下回ると、再び補助熱源機１０が作動され、湯水の加熱が再開される。
このように即出湯待機モードでは、給湯流路１４の湯が所定の循環温度以上になるように維持されているため、所望の温度の湯をすぐに出湯部３３から出湯させることができる。
【００５１】
（即出湯待機モードと他の動作モードの併行運転）
また本実施形態のコージェネレーションシステム１は、上記した即出湯待機モードと他の動作モードとを併行させることができる。以下では、即出湯待機モードと暖房モードとを併行させる場合の例のみを示すが、即出湯待機モードと温水貯留モードとを併行させたり、即出湯待機モードと風呂追い焚きモードとを併行させてもよい。また３以上の動作モードを組み合わせて併行させてもよい。
図６は、本発明のコージェネレーションシステム１の作動原理図であり、暖房モードと即出湯待機モードとを併行させた場合における弁の開閉状況と湯水の流れを示す。
給湯部３では、電磁弁５２，５３が開かれ、電磁弁５４，５５が閉じられ、混合弁５８のバイパス流路１５側の端子が閉じられている。その結果、給湯部３には即出湯環状流路８５と暖房環状流路８２とが同時に形成される。
【００５２】
そして循環ポンプ１９を起動させ、即出湯環状流路８５および暖房環状流路８２の双方に湯水を循環させる。循環ポンプ１９から送り出された湯水は、排熱熱交換器８により加熱され、流量センサ３２、補助熱源機１０を経由して分岐４１に送られる。
そして分岐４１で湯水は二手に別れ、一方の湯水は、電磁弁５２を経由して給湯流路１４に送られ、分岐４８から戻り流路７０に流れ込み、逆止弁７６を通って分岐４６に至る。
もう一方の湯水は、暖房流路２２に送られ暖房熱交換器２６、電磁弁５３を経由して分岐４６に至る。
そして二手に分かれた湯水は、分岐４６で合流し、循環ポンプ１９に戻される。このような循環を繰り返すことで、給湯流路１４の湯水を昇温させて即出湯に備えると同時に、暖房端末３６により暖房を行うことができる。
上記各動作モードと同様に、ガスエンジン５の作動により発生する熱だけで循環する湯水を所定の温度まで加熱できない場合には、補助熱源機１０が作動されて湯水が加熱される。
【００５３】
（タンク出湯モード）
本実施形態のコージェネレーションシステム１は、貯留タンク１２内に湯がある場合には、貯留タンク１２内の湯を出湯させる。
図７は、本発明のコージェネレーションシステム１の作動原理図であり、貯留タンク１２を利用したタンク出湯モードにおける弁の開閉状況と湯水の流れを示す。
タンク出湯モードにおいては、第一入水部３１と貯留タンク１２を経由し、出湯栓３０に至る流路だけが開かれ、他の流路が全て遮断される。このとき電磁弁５５は開かれており、電磁弁５２，５３，５４は閉じられている。
【００５４】
貯留タンク１２を利用したタンク出湯モードでは、第一入水部３１からの水が貯留タンク１２の下部に導入され、貯留タンク１２の上部に溜まった高温の湯が押し出される。
即出湯待機モードが実行されておらず、給湯流路１４内の湯水の温度が低温の場合には、貯留タンク１２から排出された湯と、第一入水部３１からバイパス流路１５を経由して供給される水とが混合弁５８で混合されて出湯設定温度になるように温度調節がなされる。そして温度調節された湯水は、給湯流路１４を経由して出湯部３３から出湯される。
これに対し即出湯待機モードが実行されており、給湯流路１４内の湯水の温度が高温の場合には、貯留タンク１２から排出された湯は、混合弁５８で温度が調節されずに給湯流路１４を通って混合水栓７４に至る。そして混合水栓７４で、ユーザが貯留タンク１２からの湯と第二入水部７１からの水とを混合させて温度の調節を行う。
【００５５】
（補助熱源出湯モード）
貯留タンク１２内の湯水が比較的低温であって出湯栓３０が開けられたときには、出湯設定温度の湯の供給ができない場合がある。このような場合、コージェネレーションシステム１では、給湯時に、制御装置５０によって補助熱源機１０と循環ポンプ１９が作動され、貯留タンク１２の湯を使用せずに補助熱源機１０だけで給湯する。
図８は、本発明のコージェネレーションシステム１の作動原理図であり、補助熱源機１０を利用した補助熱源出湯モードにおける弁の開閉状況と湯水の流れを示す。
補助熱源出湯モードでは、第一入水部３１から順に、循環ポンプ１９、排熱熱交換器８、流量センサ３２、補助熱源機１０、電磁弁５２、混合弁５８を経由して出湯栓３０に至る流路が開かれ、他の流路が全て遮断される。このとき電磁弁５２，５５は開かれており、電磁弁５３，５４は閉じられている。
第一入水部３１から供給された水は、循環ポンプ１９によって補助熱源機１０に送られ、補助熱源機１０の加熱で高温にされる。このとき第一入水部３１から供給される水は、循環ポンプ１９に吸引されるため貯留タンク１２には流れ込まない。
【００５６】
そして上記タンク出湯モードと同様に、即出湯待機モードが実行されておらず、給湯流路１４内の湯水の温度が低温の場合には、補助熱源機１０で高温にされた湯と、第一入水部３１からバイパス流路１５を経由して供給される水とが混合弁５８で混合されて出湯設定温度になるように温度調節がなされる。そして温度調節された湯水は、給湯流路１４を経由して出湯部３３から出湯される。
逆に即出湯待機モードが実行されており、給湯流路１４内の湯水の温度が高温の場合には、補助熱源機１０で高温にされた湯は、混合弁５８で温度が調節されずに給湯流路１４を通って混合水栓７４に至る。そして混合水栓７４で、ユーザが補助熱源機１０からの湯と第二入水部７１からの水とを混合させて温度の調節を行う。
【００５７】
上記のように、本実施形態のコージェネレーションシステム１は、即出湯待機モードにおいて即出湯環状流路内の湯水を加熱して所定の循環温度に昇温・保温することができる。これにより即出湯環状流路を構成する給湯流路１４内の湯水も所定の循環温度に昇温・保温されるので、コージェネレーションシステム１は、所望の温度の湯水をすぐに出湯部３３から出湯させることができる。
【００５８】
また本実施形態のコージェネレーションシステム１は、温水貯留モードや暖房モードなどで用いられる湯水の加熱手段（排熱熱交換器８および補助熱源機１０）や循環ポンプ１９を、即出湯待機モードにおいて用いることができる。そのため給湯流路１４の湯水を加熱するための加熱手段や循環させるための循環ポンプを別途設ける必要がない。そのため本実施形態のコージェネレーションシステム１は、簡易な構成で即出湯を可能にすることができる。
【００５９】
本実施形態のコージェネレーションシステム１は、即出湯待機モードと他の動作モードとを同時に実行することができる。これにより発電部２の発熱量が多い場合には、発生した熱を様々な用途に活用することができ、効率的である。
【００６０】
本実施形態のコージェネレーションシステム１は、湯水の加熱手段が補助熱源機１０であって、給湯流路１４内の湯が所定の温度に昇温された場合には、補助熱源機１０による加熱を停止させる。これにより所定の循環温度に達した湯水が、補助熱源機１０で加熱されて熱エネルギーが無駄に消費されるのを防止することができる。
【００６１】
また本実施形態のコージェネレーションシステム１は、湯水の加熱手段が排熱熱交換器８であって、給湯流路１４内の湯が所定の温度に昇温された場合には、加熱された湯水が循環する流路を即出湯環状流路から貯湯環状流路に切り替えて、加熱された湯水を貯留タンク１２に貯湯する。これによりコージェネレーションシステム１は、排熱熱交換器８で加熱された湯水を一旦、貯留タンク１２に温存し、所望の温度に達した湯水が更に加熱されて熱エネルギーが無駄に消費されるのを防止することができる。
【００６２】
本実施形態のコージェネレーションシステム１の即出湯待機モードでは、発電部２が発電を行っている場合は、排熱熱交換器８で湯水が加熱され、発電部２が発電を行っていない場合は、補助熱源機１０で湯水が加熱された。これによりコージェネレーションシステム１は、発電部２で発電が行われているか否かにかかわらず、即出湯待機モードを実行することができる。
【００６３】
上記実施形態のコージェネレーションシステム１では、即出湯待機モードと他の動作モードの併行運転に備えて、即出湯環状流路を循環する湯水の循環温度が６０〜８０℃に設定されたが、循環温度はこのような温度に限定されるわけではない。例えば、温水貯留モードや暖房モード、風呂追い焚きモードなどの他の動作モードを、即出湯待機モードと併行させる必要がない場合には、ユーザが任意に循環温度を変更できる構成にしてもよい。この場合コントローラ６０の操作部６１で設定温度を変更し、コントローラ６０の表示部６２に循環温度を表示させることができる。
循環温度が、例えば４０〜５０℃の低温に設定されると、高温で湯水を循環させる場合と比較して湯の放熱量が少ないため、熱エネルギーの消費を低く抑えることができる。また混合水栓７４で湯の温度を調節せずに、所望の温度の湯を出湯部３３から出湯させることができる。
【００６４】
上記実施形態のコージェネレーションシステム１では、補助熱源機１０による加熱が行われ、温度センサ８０によって検知される給湯流路１４の湯水の温度が所定の循環温度以上になると、制御装置５０は補助熱源機１０による湯水の加熱を停止し、湯水の循環のみを行った。しかし本発明はこのような構成に限定されるわけではない。例えば給湯流路１４の湯の放熱量が所定の規定値よりも少ない場合には、循環ポンプ１９による湯水の循環を一定周期で行ってもよいし、完全に停止させてもよい。
【００６５】
上記実施形態のコージェネレーションシステム１において、電磁弁５２は、タンク流路２１を構成する循環往路１６の分岐４１と分岐４２の間に配置されたが、電磁弁５２の配置位置がこの位置に限定されるわけではない。電磁弁５２は、例えば戻り流路７０の分岐４６と逆止弁７６との間や、逆止弁７６と分岐４８との間に配置されてもよい。
【００６６】
上記実施形態のコージェネレーションシステム１は、コントローラ６０の表示部６２に、「高温注意」や「即湯運転中」の文字を表示させて、ユーザに対し、即出湯が可能である旨を報知したが、報知手段はこのような構成に限定されるわけではない。例えば発光手段や音声発生手段を、コントローラ６０に取り付けて、音及び／又は光によって報知を行ってもよい。
【００６７】
上記では、コージェネレーションシステム１における実施形態について説明したが、本発明が適用されるのは、コージェネレーションシステムに限定されるわけではない。例えば、循環回路１１に公知のヒートポンプ回路が接続されたヒートポンプシステムなどに適用することができる。
【００６８】
上記実施形態のコージェネレーションシステム１では、ユーザがコントローラ６０で即出湯待機モードを選択することにより即出湯待機モードが開始されたが、本発明はこのような構成に限定されるわけではない。例えば温水貯留モードの運転中に貯留タンク１２が所定の温度以上の湯水で満たされることを条件として、動作モードを温水貯留モードから即出湯待機モードに切り替えて、即出湯待機モードを開始する構成であってもよい。このとき貯留タンク１２が所定の温度の湯水で満たされたか否かは、貯留タンク１２の高さ方向に設けられた図示しない温度センサ（貯留状態検知手段）によって検知することができる。
このような構成を採用することにより、貯留タンク１２が温水貯留モードによって所定の温度の湯水で満たされた後であっても、発電部２における発電を停止させずに、発電部２で生じた熱エネルギーを即出湯モードにおいて有効に利用することができる。
【００６９】
上記実施形態のコージェネレーションシステム１は、即出湯待機モードと他の動作モードとを併行させることができる構成であったが、本発明はこのような構成に限定されるわけではない。例えばユーザが、温水貯留モード、暖房モード、風呂追い焚きモード、即出湯待機モード、及び出湯モードの各動作モード相互間に優先順位や優先度を設定し、複数の動作モードの運転が要求された場合には、優先順位の高い動作モードから順に運転を行う構成であってもよいし、優先度に応じて各動作モードに対する供給熱量を決定して複数の動作モードを同時に運転する構成であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００７０】
【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の作動原理図である。
【図２】本発明のコージェネレーションシステムの作動原理図であり、温水貯留モードにおける弁の開閉状況と湯水の流れを示す。
【図３】本発明のコージェネレーションシステムの作動原理図であり、暖房モードにおける弁の開閉状況と湯水の流れを示す。
【図４】本発明のコージェネレーションシステムの作動原理図であり、風呂追い焚きモードにおける弁の開閉状況と湯水の流れを示す。
【図５】本発明のコージェネレーションシステムの作動原理図であり、即出湯待機モードにおける弁の開閉状況と湯水の流れを示す。
【図６】本発明のコージェネレーションシステムの作動原理図であり、暖房モードと即出湯待機モードとを併行させた場合における弁の開閉状況と湯水の流れを示す。
【図７】本発明のコージェネレーションシステムの作動原理図であり、タンク出湯モードにおける弁の開閉状況と湯水の流れを示す。
【図８】本発明のコージェネレーションシステムの作動原理図であり、補助熱源出湯モードにおける弁の開閉状況と湯水の流れを示す。
【符号の説明】
【００７１】
１ コージェネレーションシステム（給湯システム）
２ 発電部（熱エネルギー発生手段、発電装置）
３ 給湯部（給湯装置）
８ 排熱熱交換器（加熱手段、加熱熱交換器）
１０ 補助熱源機（加熱手段、補助加熱手段）
１１ 循環回路（第一循環流路）
１２ 貯留タンク
１４ 給湯流路
１９ 循環ポンプ
２６ 暖房熱交換器（熱負荷）
２７ 風呂熱交換器（熱負荷）
３３ 出湯部
５０ 制御装置（制御部）
７０ 戻り流路
８０ 温度センサ（温度検知手段）
８５ 即出湯環状流路（第二循環流路）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
湯水が循環可能な第一循環流路と、
前記第一循環流路に配されて湯水を加熱する加熱手段と、
前記第一循環流路に配されて湯水を循環させる循環ポンプと、
前記加熱手段で加熱された湯水を第一循環流路から所定位置に導く給湯流路と、
前記給湯流路に供給された湯水を所定位置で外部に排出する出湯部と、
前記給湯流路に供給された湯水を再び前記第一循環流路に戻す戻り流路と、
前記戻り流路と前記第一循環流路とを連通させることにより、前記循環ポンプおよび前記加熱手段を含んで形成される第二循環流路と、
前記加熱手段で加熱された湯水を前記循環ポンプによって前記第二循環流路に循環させる即出湯運転を行なう制御部と、を備えることを特徴とする給湯装置。
【請求項２】
前記第一循環流路には、湯水を貯留する貯留タンク及び／又は熱負荷が設けられ、
前記給湯流路および前記戻り流路は、前記貯留タンク及び／又は熱負荷を迂回するように配され、
前記制御部は、前記加熱手段によって加熱された湯水を第一循環流路および第二循環流路の双方に循環させることができることを特徴とする請求項１に記載の給湯装置。
【請求項３】
前記第二循環流路を循環する湯水の温度を検知する温度検知手段が設けられ、
前記制御部は、前記温度検知手段によって検知される湯水の温度が所定の温度以上になることを条件として、前記加熱手段による湯水の加熱を停止させることを特徴とする請求項１に記載の給湯装置。
【請求項４】
前記第一循環流路には、湯水を貯留する貯留タンクが設けられ、
前記第二循環流路を循環する湯水の温度を検知する温度検知手段が設けられ、
前記制御部は、前記温度検知手段によって検知される湯水の温度が所定の温度以上になることを条件として、湯水が循環する流路を第一循環流路に切り替えて前記加熱手段で加熱された湯水を貯留タンクに貯留することを特徴とする請求項１に記載の給湯装置。
【請求項５】
前記第一循環流路に接続されて湯水を貯留する貯留タンクと、
前記貯留タンクの湯水の貯留状態を検知する貯留状態検知手段と、を備え、
前記制御部は、前記貯留タンクが所定の温度以上の湯水で満たされたことを前記貯留状態検知手段が検知することを条件として、湯水が循環する流路を第一循環流路から第二循環流路に切り替えて即出湯運転を行うことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の給湯装置。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれかに記載の給湯装置と、
熱エネルギーを発生する熱エネルギー発生手段と、を備え、
前記加熱手段が、前記給湯装置を循環する湯水と前記熱エネルギー発生手段との間で熱交換を行う加熱熱交換器を備えることを特徴とする給湯システム。
【請求項７】
前記熱エネルギー発生手段は、発熱および発電が可能な発電装置であり、
前記加熱手段は、発熱が可能な補助加熱手段をさらに備え、
前記制御部は、前記発電装置が発電を行っている場合には加熱熱交換器を用いて湯水を加熱し、前記発電装置が発電を行っていない場合には補助加熱手段を用いて湯水を加熱することを特徴とする請求項６に記載の給湯システム。
【請求項１】
湯水が循環可能な第一循環流路と、
前記第一循環流路に配されて湯水を加熱する加熱手段と、
前記第一循環流路に配されて湯水を循環させる循環ポンプと、
前記加熱手段で加熱された湯水を第一循環流路から所定位置に導く給湯流路と、
前記給湯流路に供給された湯水を所定位置で外部に排出する出湯部と、
前記給湯流路に供給された湯水を再び前記第一循環流路に戻す戻り流路と、
前記戻り流路と前記第一循環流路とを連通させることにより、前記循環ポンプおよび前記加熱手段を含んで形成される第二循環流路と、
前記加熱手段で加熱された湯水を前記循環ポンプによって前記第二循環流路に循環させる即出湯運転を行なう制御部と、を備えることを特徴とする給湯装置。
【請求項２】
前記第一循環流路には、湯水を貯留する貯留タンク及び／又は熱負荷が設けられ、
前記給湯流路および前記戻り流路は、前記貯留タンク及び／又は熱負荷を迂回するように配され、
前記制御部は、前記加熱手段によって加熱された湯水を第一循環流路および第二循環流路の双方に循環させることができることを特徴とする請求項１に記載の給湯装置。
【請求項３】
前記第二循環流路を循環する湯水の温度を検知する温度検知手段が設けられ、
前記制御部は、前記温度検知手段によって検知される湯水の温度が所定の温度以上になることを条件として、前記加熱手段による湯水の加熱を停止させることを特徴とする請求項１に記載の給湯装置。
【請求項４】
前記第一循環流路には、湯水を貯留する貯留タンクが設けられ、
前記第二循環流路を循環する湯水の温度を検知する温度検知手段が設けられ、
前記制御部は、前記温度検知手段によって検知される湯水の温度が所定の温度以上になることを条件として、湯水が循環する流路を第一循環流路に切り替えて前記加熱手段で加熱された湯水を貯留タンクに貯留することを特徴とする請求項１に記載の給湯装置。
【請求項５】
前記第一循環流路に接続されて湯水を貯留する貯留タンクと、
前記貯留タンクの湯水の貯留状態を検知する貯留状態検知手段と、を備え、
前記制御部は、前記貯留タンクが所定の温度以上の湯水で満たされたことを前記貯留状態検知手段が検知することを条件として、湯水が循環する流路を第一循環流路から第二循環流路に切り替えて即出湯運転を行うことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の給湯装置。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれかに記載の給湯装置と、
熱エネルギーを発生する熱エネルギー発生手段と、を備え、
前記加熱手段が、前記給湯装置を循環する湯水と前記熱エネルギー発生手段との間で熱交換を行う加熱熱交換器を備えることを特徴とする給湯システム。
【請求項７】
前記熱エネルギー発生手段は、発熱および発電が可能な発電装置であり、
前記加熱手段は、発熱が可能な補助加熱手段をさらに備え、
前記制御部は、前記発電装置が発電を行っている場合には加熱熱交換器を用いて湯水を加熱し、前記発電装置が発電を行っていない場合には補助加熱手段を用いて湯水を加熱することを特徴とする請求項６に記載の給湯システム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２００９−１５６５３６（Ｐ２００９−１５６５３６Ａ）
【公開日】平成２１年７月１６日（２００９．７．１６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−３３６９９７（Ｐ２００７−３３６９９７）
【出願日】平成１９年１２月２７日（２００７．１２．２７）
【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２１年７月１６日（２００９．７．１６）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年１２月２７日（２００７．１２．２７）
【出願人】（０００００４７０９）株式会社ノーリツ (1,293)
【Ｆターム（参考）】
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