貯湯式給湯システム
【課題】 給湯に利用される熱源機が他の熱負荷の動作にも利用される構成であっても、給湯温度を安定化することができる貯湯式給湯システムを提供する。
【解決手段】 貯湯タンク１４の上部の温水温度が給湯設定温度以上の６０℃に満たないとき、貯湯タンク１４内の中間部の温水はバーナ７０に送り出されて加熱され、貯湯タンク１４の上部へ戻される。給湯経路４６へは貯湯タンク１４の上部から高温水が送り出される。バーナ７０で加熱された温水が直接給湯経路４６に送り出されることはない。暖房運転や風呂の追焚き運転に伴ってバーナ７０の出口温度が変動しても、その温水は貯湯タンク１４の上部へ一旦戻されるため、温度の変動が緩衝されてから、給湯経路４６へ送り出される。バーナ７０から貯湯タンク１４に戻される温水の温度が急激に変動した場合でも、給湯温度を安定化することができる。
【解決手段】 貯湯タンク１４の上部の温水温度が給湯設定温度以上の６０℃に満たないとき、貯湯タンク１４内の中間部の温水はバーナ７０に送り出されて加熱され、貯湯タンク１４の上部へ戻される。給湯経路４６へは貯湯タンク１４の上部から高温水が送り出される。バーナ７０で加熱された温水が直接給湯経路４６に送り出されることはない。暖房運転や風呂の追焚き運転に伴ってバーナ７０の出口温度が変動しても、その温水は貯湯タンク１４の上部へ一旦戻されるため、温度の変動が緩衝されてから、給湯経路４６へ送り出される。バーナ７０から貯湯タンク１４に戻される温水の温度が急激に変動した場合でも、給湯温度を安定化することができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発電熱や太陽熱等で加熱された温水を貯湯タンクに貯湯しておき、貯湯タンクに貯湯しておいた温水を利用して必要時に給湯する貯湯式給湯システムに関する。特に、貯湯タンクの温水を必要に応じて熱源機で加熱し、加熱された温水を給湯やそれ以外の用途（暖房、風呂の追焚き等）に利用する貯湯式給湯システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
発電熱や太陽熱等で加熱された温水を貯湯しておいて給湯する給湯システムが知られている。発電熱や太陽熱等で加熱された温水は貯湯タンクに貯湯される。給湯運転時には、温水利用箇所で必要とする温水温度（給湯設定温度）よりも高温の温水が貯湯タンクに貯湯されていれば、貯湯タンクから送り出される温水と水道水（冷水）を混合手段で混合することによって必要温度に冷却して給湯する（非燃焼給湯運転）。温水利用箇所で必要とする温水温度（給湯設定温度）よりも低温の温水が貯湯タンクに貯湯されていれば、熱源機等で加熱して給湯する（燃焼給湯運転）必要があるが、水道水を熱源機等で加熱して給湯するときに比して必要な熱量は少なくてすむ。貯湯式給湯システムは、総合的なエネルギー効率が高い。
【０００３】
貯湯式給湯システムでは、給湯中に給湯温度が変動すると使用者に不快感を与えるため、給湯温度の変動をできるだけ抑制する技術が求められている。
例えば特許文献１の貯湯式給湯システムでは、給湯運転が行われ、貯湯タンク内の高温水が減少すると、熱源機を作動させ、熱源機によって加熱した温水を給湯経路に送り出すとともに、貯湯タンク内にも貯える。給湯運転終了後に、貯湯タンク内に所定温度の高温水を所定量貯えておくようにすることによって、次の給湯運転開始時の給湯温度を安定させることができるとしている。
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−２６３９０４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
貯湯式給湯システムに備えられている熱源機が、給湯運転以外にも、暖房運転や風呂の追焚き運転等に利用される構成であると、熱源機によって温水を加熱するとき、その用途に合った温水温度に加熱する必要がある。例えば、エアコンなどの熱負荷の高い暖房を駆動させるとき、８０℃以上の高温水が必要であるため、熱源機の出口温度が８０℃以上となるように湯温制御される。また、床暖房機などの熱負荷の低い暖房を駆動させるとき、６０℃以上の高温水が必要であるため、熱源機の出口温度が６０℃以上となるように湯温制御される。そして、給湯要求があったとき、給湯設定温度以上の温水が必要であるため、熱源機の出口温度が給湯設定温度以上となるように湯温制御される。このように、熱源機の出口温度は、熱負荷の運転状況によって多様に変化する。
もし、給湯運転中にエアコンが駆動されたとすると、熱源機の出口温度が給湯設定温度から８０℃まで急激に引き上げられることとなる。逆に、給湯運転とエアコンの駆動を並行して行っているとき、エアコンの駆動が停止されたとすると、熱源機の出口温度が８０℃から給湯設定温度まで急激に引き下げられることとなる。特許文献１の貯湯式給湯システムでは、熱源機で加熱された温水は直接給湯経路に送り出される。給湯経路に送り出された高温水は混合弁によって水道水と混合される。混合弁での湯温制御は混合後の温水の温度によるフィードバック制御である。このため、熱源機の出口温度が急に変化すると、混合弁による湯温制御に遅れが生じ、給湯温度が不安定となる。即ち、給湯経路に送り出される温水温度が変動すれば、給湯温度も変動する。従って、特許文献１の貯湯式給湯システムの技術では、給湯温度を安定化することは困難である。
【０００６】
本発明は、上記の問題を鑑みてなされたものである。給湯に利用される熱源機が他の熱負荷の動作にも利用される構成であっても、給湯温度を安定化することができる貯湯式給湯システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の貯湯式給湯システムは、温水を貯える貯湯タンクと、貯湯タンクの上部から温水を給湯する給湯経路と、貯湯タンクの下部へ給水する給水経路と、温水を加熱する熱源機と、貯湯タンク内の温水を熱源機へ送り出す熱源機往路と、熱源機で加熱された温水を貯湯タンク内へ戻す熱源機復路を備えている。その貯湯式給湯システムでは、熱源機往路が貯湯タンクの中間部に接続されており、熱源機復路が貯湯タンクの上部に接続されている。
なお本明細書では、貯湯タンクの上部と貯湯タンクの下部の間の部分を貯湯タンクの中間部と表現している。
【０００８】
貯湯式給湯システムでは、貯湯タンク内の温水温度が給湯設定温度以上であれば、貯湯タンク内の温水を加熱することなく給湯することができるが、貯湯タンク内の温水温度が給湯設定温度に満たなければ、貯湯タンク内の温水を熱源機によって加熱する必要がある。本発明では、貯湯タンク内の温水温度が給湯設定温度に満たないとき、貯湯タンクの中間部から温水を取り出して熱源機で加熱し、加熱した温水を貯湯タンクの上部に戻す。貯湯タンクの内部には温度成層が形成されるから、貯湯タンクの上部に戻された温水は、より温度の低い貯湯タンクの中間部や下部の温水とは混合しないで、貯湯タンクの上部に高温のまま貯えられる。給湯経路へはこの貯湯タンクの上部へ貯えられた温水が送り出される。このような構成とすることによって、貯湯タンクの上部がバッファタンクとして機能し、熱負荷の状況によって熱源機の出口温度が変動しても、その温度変動は貯湯タンクの上部で緩衝されて、給湯経路へ送り出される温水の温度変動を抑制することができる。
また本発明では、熱源機へ送り出す温水を、貯湯タンクの下部からではなく、中間部から取り出す。通常は貯湯タンクの内部には温度成層が形成されており、貯湯タンクの中間部の温水の温度は貯湯タンクの下部の温水の温度より高い。従って、貯湯タンクの下部から温水を熱源機に送り出す場合に比べて、貯湯タンクの中間部から温水を熱源機に送り出す場合の方が、給湯設定温度の温水を得るために熱源機で必要とされる熱量が軽減される。貯湯タンクの蓄熱量が少ない場合であっても、少ない蓄熱を有効に活用して給湯設定温度の温水を得ることができる。
なお本明細書で言う「貯湯タンクの上部」や「貯湯タンクの中間部」の範囲は、貯湯式給湯システムを実際に使用する際の種々の要請に応じて変更される。例えば貯湯タンクの上部から給湯経路へ送り出される温水の温度変動を可能な限り抑制したい場合には、貯湯タンクの上部の範囲をより広いものとし、中間部の範囲をその下方とする。具体的には、熱源機往路が貯湯タンクに接続する位置をより下方に変更する。これによって、貯湯タンクの上部がバッファする高温の温水の容量が増加して、給湯経路へ送り出される温水の温度変動をさらに抑制することができる。また貯湯タンク内の蓄熱の利用効率を向上したい場合には、貯湯タンクの上部の範囲をより狭いものとし、中間部の範囲をその下方とする。具体的には、熱源機往路が貯湯タンクに接続する位置をより上方に変更する。これによって、貯湯タンクの上方に貯えられたより高温の温水を熱源機へ送り出すことが可能となり、給湯設定温度の温水を得るために熱源機で必要とされる熱量を軽減することができる。
【０００９】
本発明の貯湯式給湯システムでは、給湯経路内に水道水を供給するとともに給湯経路内の温水と水道水との混合比が調整可能な混合手段をさらに備えていることが好ましい。
この構成によれば、貯湯タンクの上部の温水の温度が給湯設定温度よりも高温であっても、給湯設定温度に調温された温水を給湯することができる。本発明では、貯湯タンクの上部がバッファタンクとして機能し、給湯経路に供給される温水の温度変動が抑制されているから、混合手段における混合比の調整を素早く行えない場合であっても、安定した温度の温水を給湯することができる。混合手段の例としては、サーボ弁等が挙げられる。
【００１０】
本発明の貯湯式給湯システムは、熱媒の熱を利用して暖房運転を行う暖房端末機と、暖房端末機内を通過する暖房循環経路と、暖房循環経路内の熱媒と熱源機復路内の温水との間で熱交換を行う暖房用熱交換器をさらに備えていることが好ましい。
この構成によれば、貯湯タンク内の温水を熱源機に送り出し、熱源機で加熱された温水を貯湯タンクへ戻すための循環経路を利用して、暖房用の循環経路内の熱媒を加熱する。熱源機の出口温度を調整することで、暖房端末機で必要とされる熱負荷に応じて熱媒を加熱することができる。この構成によれば、単一の熱源機を用いて貯湯タンクに貯えられた温水を必要に応じて加熱して、給湯運転と暖房運転の双方を行うことができる。さらに暖房端末機で必要とされる熱負荷に応じて熱源機の出口温度を調整した場合でも、貯湯タンクの上部がバッファタンクとして機能するため、給湯経路に供給される温水の温度を安定させることができる。
【００１１】
本発明の貯湯式給湯システムは、浴槽内の温水を吸い出して浴槽内へ戻す風呂循環経路と、暖房循環経路の暖房端末機の上流側かつ暖房用熱交換器の下流側から分岐して暖房循環経路の暖房端末機の下流側かつ暖房用熱交換器の上流側に合流する追焚き循環経路と、風呂循環経路内の温水と追焚き循環経路内の熱媒との間で熱交換を行う追焚き用熱交換器をさらに備えていることが好ましい。
この構成によれば、貯湯タンク内の温水を熱源機に送り出し、熱源機で加熱された温水を貯湯タンクへ戻すための循環経路を利用して、暖房循環経路内の熱媒を加熱し、さらに、この暖房循環経路から分岐した風呂の追焚き用の循環経路を利用して、浴槽と接続されている風呂循環経路内の温水を加熱することができる。この構成によれば、単一の熱源機を用いて貯湯タンクに貯えられた温水を必要に応じて加熱して、給湯運転と、暖房運転と、風呂の追焚き運転を行うことができる。さらに暖房端末機や風呂の追焚きで必要とされる熱負荷に応じて熱源機の出口温度を調整した場合でも、貯湯タンクの上部がバッファタンクとして機能するため、給湯経路に供給される温水の温度を安定させることができる。
【００１２】
本発明の貯湯式給湯システムは、暖房循環経路を流れる熱媒が温水であって、暖房循環経路に設けられた温水を貯えるシスターンをさらに備えており、貯湯タンク内の蓄熱量が上限値となると、貯湯タンク内の温水がシスターン内へ供給されることがさらに好ましい。
この構成によれば、例えば発電ユニット等からの熱回収によって貯湯タンク内の蓄熱量が上限値となっても、貯湯タンク内の高温水がシスターン内へ供給されるため、貯湯タンクへの熱回収を継続することができる。シスターン内の温水は暖房循環経路内を循環するため、シスターン内へ供給された高温水の熱は、暖房運転や風呂の追焚き運転に有効に活用することができる。シスターンが第２の貯湯タンクとして機能するため、更なる省エネルギー効果を得ることができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の貯湯式給湯システムによれば、給湯に利用される熱源機が他の熱負荷の動作にも利用される構成であっても、給湯温度を安定化することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の好適な実施形態を説明する。
（形態１）貯湯タンク内の温水を給湯栓へ送り出す経路は、貯湯タンクの天井部に接続されている。
（形態２）貯湯タンク内の温水を熱源機へ送り出す経路は、貯湯タンクの上方から約４分の１の箇所に接続されている。
（形態３）熱源機で加熱された温水を貯湯タンク内へ戻す経路は、貯湯タンクの天井部に接続されている。
（形態４）水道水を給湯経路内に供給する経路は、貯湯タンク内に水道水を給水する経路から分岐している。
（形態５）浴槽内に温水を湯張りする経路は、貯湯タンク内の温水を給湯栓へ給湯する経路から分岐した経路と、浴槽内の温水を追焚きするための循環経路によって形成される。
【実施例】
【００１５】
（第１実施例）
本発明の貯湯式給湯システムを具現化した一実施例を図面を参照しながら説明する。本実施例は、本発明の貯湯式給湯システムを組込んだコージェネレーションシステムである。
本実施例のコージェネレーションシステムは、図１に示すように、発電ユニット１５０、給湯ユニット１０、熱負荷１０８を備えている。
【００１６】
発電ユニット１５０は、燃料電池（図示省略）、改質器（図示省略）、熱媒循環経路１５２、熱回収用熱交換器１５４を備えている。燃料電池は、改質器で生成される水素ガスを空気中の酸素と反応させて発電を行う。発電に伴って発電熱が発生し、発電熱によって熱媒循環経路１５２内の熱媒が加熱される。熱媒循環経路１５２内の熱媒の熱は熱回収用熱交換器１５４に入力される。
【００１７】
給湯ユニット１０は、貯湯部１２、バーナ部６８、暖房用熱交換器１１４、風呂用熱交換器１２４、各種流路、コントローラ１４６等を備えている。
コントローラ１４６は、制御プログラムを記憶している。コントローラ１４６には、リモコン１４８の操作信号と、以下で説明する各種流量センサの検出信号と各種サーミスタの検出信号等が入力される。コントローラ１４６は、入力された信号を制御プログラムで処理し、以下で説明する各種ポンプ、各種弁、バーナ等を制御する。
【００１８】
貯湯部１２は、貯湯タンク１４、第１タンクサーミスタ１６、第２タンクサーミスタ１８、第３タンクサーミスタ２０、第４タンクサーミスタ２２を備えている。各タンクサーミスタ１６，１８，２０，２２は縦方向にほぼ均等に配置されており、貯湯タンク１４内のそれぞれの位置の温水の温度を検出する。各タンクサーミスタ１６，１８，２０，２２の検出信号はコントローラ１４６に出力される。
貯湯タンク１４の底部には、貯湯タンク１４に水道水を給水する給水経路２４が接続されている。給水経路２４には、減圧弁２６、給水サーミスタ２８、給水量センサ３０、給水量サーボ３２、混合サーボ３４が介装されている。減圧弁２６は、給水経路２４の上流端近傍に配置されている。減圧弁２６は給水圧力を調整するものであり、減圧弁２６の下流側圧力が低下すると開き、圧力を所定の調圧値に維持しようとする。このため、貯湯タンク１４内の温水が減少したり、後述する混合サーボ３４が開いたりすると、減圧弁２６の作用によって水道水が給水される。給水サーミスタ２８は、給水される水道水の温度を検出する。給水量センサ３０は、給水される水道水の流量を検出する。給水サーミスタ２８の検出信号と給水量センサ３０の検出信号はコントローラ１４６に出力される。給水量サーボ３２と混合サーボ３４は、いずれもステッピングモータを内蔵しており、これが駆動されることによって開度が調整されて流量を変化させる。給水量サーボ３２は、給水される水道水の流量を調整する。給水量サーボ３２の開度はコントローラ１４６によって制御される。混合サーボ３４は、給水経路２４と混合経路３６の接続部に配置されている。混合サーボ３４については後で詳述する。
給水経路２４の混合サーボ３４の下流側に排水経路３８が接続されている。排水経路３８の他端は圧力開放経路４２に接続されている。圧力開放経路４２はコージェネレーションシステムの外部に開放されている。排水経路３８には排水弁４０が介装されている。排水弁４０の開閉は手動で行う。排水弁４０が開かれると、貯湯タンク１４内の温水が排水経路３８と圧力開放経路４２を経て排水される。
【００１９】
貯湯タンク１４の天井部には、貯湯タンク１４内の温水を給湯栓４４に給湯する給湯経路４６が接続されている。給湯栓４４は、浴室、洗面所、台所等にそれぞれ配設されている。給湯経路４６には、圧力逃し弁４８、温水電磁弁５０、高温サーミスタ５２、給湯サーミスタ５４が介装されている。また、給湯経路４６には、先述の混合経路３６が接続されている。混合経路３６は、温水電磁弁５０の下流側であり、かつ高温サーミスタ５２と給湯サーミスタ５４の間に接続されている。
圧力逃し弁４８は圧力開放経路４２と接続されている。温水電磁弁５０は、給湯が開始されると開かれ、給湯が終了すると閉じられる。給湯が開始されたか否かは、給水量センサ３０の検出流量に基づいてコントローラ１４６によって判断される（後で詳述する）。高温サーミスタ５２は、貯湯タンク１４から送り出された温水の温度を検出する。給湯サーミスタ５４は、給湯経路４６からの温水と混合経路３６からの水道水との混合水の温度を検出する。高温サーミスタ５２と給湯サーミスタ５４の検出信号はコントローラ１４６に出力される。給湯経路４６からの温水と混合経路３６からの水道水との混合比は、混合サーボ３４の開度によって調整される。混合サーボ３４の開度を調整することによって給湯温度を調温することができる。混合サーボ３４の開度は、給水サーミスタ２８の検出温度と給湯サーミスタ５４の検出温度に基づいてコントローラ１４６によって指示される。
【００２０】
貯湯タンク１４と発電ユニット１５０は熱回収循環経路５６によって接続されている。熱回収循環経路５６は熱回収用熱交換器１５４を通過するように配設されている。熱回収循環経路５６は、貯湯タンク１４から熱回収用熱交換器１５４へ向かう経路が熱回収循環往路５６ａであり、熱回収用熱交換器１５４から貯湯タンク１４へ向かう経路が熱回収循環復路５６ｂである。
熱回収循環往路５６ａは貯湯タンク１４の底部と熱回収用熱交換器１５４の上流端を接続している。熱回収循環往路５６ａには熱回収循環ポンプ５８と循環往路サーミスタ６０が介装されている。熱回収循環ポンプ５８は熱回収循環経路５６内の温水を循環させる。熱回収循環ポンプ５８は、発電運転中や熱回収循環経路５６内の温水の凍結防止運転中に駆動される。熱回収循環ポンプ５８の駆動はコントローラ１４６によって制御される。循環往路サーミスタ６０は、貯湯タンク１４の近傍に配置されて、貯湯タンク１４から送り出される温水の温度を検出する。循環往路サーミスタ６０の検出信号はコントローラ１４６に出力される。
熱回収循環復路５６ｂは熱回収用熱交換器１５４の下流端と貯湯タンク１４の天井部を接続している。熱回収循環復路５６ｂには循環復路サーミスタ６２と三方弁６４が介装されている。循環復路サーミスタ６２は三方弁６４の上流側に配置されて、熱回収用熱交換器１５４を通過した後の温水の温度を検出する。循環復路サーミスタ６２の検出信号はコントローラ１４６に出力される。三方弁６４は２つの入口６４ａ，６４ｂと出口６４ｃを有している。熱回収循環復路５６ｂの上流側部分が入口６４ａに接続されており、熱回収循環復路５６ｂの下流側部分が出口６４ｃに接続されている。三方弁６４の入口６４ｂにはバイパス経路６６の一端が接続されている。バイパス経路６６の他端は熱回収循環往路５６ａの途中に接続されている。三方弁６４の入口６４ａと出口６４ｃが連通すると、発電ユニット１５０と貯湯タンク１４を経由する循環経路が形成され、三方弁６４の入口６４ｂと出口６４ｃが連通すると、発電ユニット１５０を経由して貯湯タンク１４をバイパスする循環経路が形成される。三方弁６４の切換えはコントローラ１４６によって制御される。
【００２１】
バーナ部６８は、バーナ７０、潜熱熱交換器７２、顕熱熱交換器７４を備えている。バーナ７０は、ガスを燃料として燃焼する。バーナ７０で発生する燃焼排ガスの熱によって潜熱熱交換器７２内の温水が予備加熱される。このときの燃焼排ガスの温度低下によって燃焼排ガス中の水蒸気が凝縮し、窒素酸化物が溶け込んだ酸性ドレンが生成される。潜熱熱交換器７２で予備加熱された温水は、顕熱熱交換器７４でバーナ７０の燃焼熱によって再加熱される。
潜熱熱交換器７２には、ドレンを排出又は回収するためのドレン経路９２が接続されている。ドレン経路９２は、圧力開放経路４２に接続されている。ドレン経路９２には、中和器９４が介装されている。中和器９４内には炭酸カルシウムが充填されている。酸性のドレンは、中和器９４内を通過する間に、炭酸カルシウムによってｐＨ６から７に中和される。ドレン経路９２の中和器９４の下流側には、オーバーフロー経路９８が接続している。オーバーフロー経路９８の他端はシスターン１００に接続されており、シスターン１００内の温水が所定の水位を超える場合に、その所定の水位を超える分の温水をシスターン１００から排出する。
【００２２】
貯湯タンク１４とバーナ部６８は、バーナ循環経路７６によって接続されている。バーナ循環経路７６は、バーナ部６８内の潜熱熱交換器７２と顕熱熱交換器７４を順に通過するように配設されている。バーナ循環経路７６は、貯湯タンク１４からバーナ部６８へ向かう経路がバーナ循環往路７６ａであり、バーナ部６８から貯湯タンク１４へ向かう経路がバーナ循環復路７６ｂである。バーナ循環経路７６には、バーナ部６８をバイパスするバイパス経路７８が形成されている。バイパス経路７８の上流端はバーナ循環往路７６ａに接続されており、バイパス経路７８の下流端はバーナ循環復路７６ｂに接続されている。
バーナ循環往路７６ａは貯湯タンク１４の中間部（第１タンクサーミスタ１６と第２タンクサーミスタ１８との中間）と潜熱熱交換器７２の上流端を接続している。バーナ循環往路７６ａには、バーナ循環ポンプ８０、バーナ循環流量センサ８２、バーナ循環流量サーボ８４、バーナバイパスサーボ８６が介装されている。バーナ循環ポンプ８０はバーナ循環経路７６内の温水を循環させる。バーナ循環ポンプ８０の駆動はコントローラ１４６によって制御される。バーナ循環流量センサ８２は、バーナ循環経路７６内の温水の流量を検出する。バーナ循環流量センサ８２の検出信号はコントローラ１４６に出力される。バーナ循環流量サーボ８４とバーナバイパスサーボ８６は、いずれもステッピングモータを内蔵しており、これが駆動されることによって開度が調整されて流量を変化させる。バーナ循環流量サーボ８４は、バーナ循環経路７６内の温水の流量を調整する。バーナ循環流量サーボ８４の開度はコントローラ１４６によって制御される。バーナバイパスサーボ８６は、バーナ循環往路７６ａとバイパス経路７８の上流端との接続部に配置されており、バーナ循環経路７６内の温水のうち、バーナ部６８側へ流れる温水の流量とバイパス経路７８側へ流れる温水の流量の割合を調整する。バーナバイパスサーボ８６の開度を調整することによって、バーナ循環復路７６ｂとバイパス経路７８の下流端との接続部の下流側の温水温度を調温することができる。バーナバイパスサーボ８６の開度はコントローラ１４６によって制御される。
バーナ循環復路７６ｂは顕熱熱交換器７４の下流端と貯湯タンク１４の天井部を接続している。バーナ循環復路７６ｂは暖房用熱交換器１１４を通過するように配設されている。暖房用熱交換器１１４にはバーナ循環復路７６ｂ内の温水の熱が入力される。バーナ循環復路７６ｂにはバーナ出口サーミスタ８８と熱交換器出口サーミスタ９０が介装されている。バーナ出口サーミスタ８８は、バーナ循環復路７６ｂとバイパス経路７８の下流端との接続部よりも下流側に配置されて、バーナ部６８及び／又はバイパス経路７８を通過した後の温水の温度を検出する。熱交換器出口サーミスタ９０は、暖房用熱交換器１１４の下流側に配置されて、暖房用熱交換器１１４を通過した後の温水の温度を検出する。バーナ出口サーミスタ８８の検出信号と熱交換器出口サーミスタ９０の検出信号はコントローラ１４６に出力される。
【００２３】
給湯経路４６からは、シスターン給水経路１０２が分岐している。シスターン給水経路１０２には、負圧弁１０４、シスターン給水弁１０６が介装されている。負圧弁１０４は、断水時等で給水経路２４が負圧になったときに開かれ、大気を吸引して貯湯タンク１４の負圧による破損を防止する。シスターン給水弁１０６は、シスターン１００に貯湯タンク１４からの温水を給水するときに開かれる。シスターン１００内の温水は図示しない水位センサによって水位が監視されている。シスターン１００内の温水の水位が、所定の水位範囲内であるときにはシスターン給水弁１０６は閉じられており、所定の水位範囲を逸脱したことが判別されるとシスターン給水弁１０６が開かれる。シスターン給水弁１０６の開閉はコントローラ１４６によって制御される。
【００２４】
本実施例では、熱負荷１０８として暖房装置、風呂装置、給湯装置を有している。暖房装置の端末機としては、エアコンと床暖房機を有している。図１中では、エアコンと床暖房機を暖房端末機１１０として示している。シスターン１００と暖房端末機１１０は暖房循環経路１１２によって接続されている。暖房循環経路１１２は、シスターン１００から暖房端末機１１０へ向かう経路が暖房循環往路１１２ａであり、暖房端末機１１０からシスターン１００へ向かう経路が暖房循環復路１１２ｂである。暖房循環往路１１２ａは暖房用熱交換器１１４を通過するように配設されている。暖房循環往路１１２ａには、暖房循環ポンプ１１６、暖房循環サーミスタ１１８が介装されている。暖房循環ポンプ１１６は、暖房循環経路１１２内の温水を循環させる。暖房循環ポンプ１１６は、暖房端末機１１０のスイッチの操作に伴って駆動される。暖房循環ポンプ１１６の駆動はコントローラ１４６によって制御される。暖房循環サーミスタ１１８は、暖房用熱交換器１１４の下流側に配置されて、暖房用熱交換器１１４を通過した後の温水の温度を検出する。暖房循環サーミスタ１１８の検出信号はコントローラ１４６に出力される。暖房端末機１１０内の暖房循環経路１１２には暖房熱動弁１２０が介装されている。暖房熱動弁１２０は、暖房端末機のスイッチの操作に伴って開閉する。暖房熱動弁１２０の開閉はコントローラ１４６によって制御される。
【００２５】
暖房循環往路１１２ａの暖房用熱交換器１１４の下流側であり、かつ暖房循環サーミスタ１１８の下流側からは、追焚き経路１２２が分岐している。追焚き経路１２２の下流端は暖房循環復路１１２ｂのシスターン１００近傍に接続されている。追焚き経路１２２は風呂用熱交換器１２４を通過するように配設されている。暖房循環往路１１２ａ内の温水の熱は、風呂用熱交換器１２４に入力される。追焚き経路１２２には、追焚き熱動弁１２６が介装されている。追焚き熱動弁１２６は、風呂の追焚きスイッチの操作に伴って開閉する。追焚き熱動弁１２６の開閉はコントローラ１４６によって制御される。
【００２６】
風呂の浴槽１２８には風呂循環経路１３０が接続されている。風呂循環経路１３０は、風呂用熱交換器１２４を通過するように配設されている。風呂循環経路１３０は、浴槽１２８から風呂用熱交換器１２４へ向かう経路が風呂循環往路１３０ａであり、風呂用熱交換器１２４から浴槽１２８へ向かう経路が風呂循環復路１３０ｂである。風呂循環往路１３０ａには、風呂水位センサ１３２、風呂循環ポンプ１３４、風呂水流スイッチ１３６、風呂循環サーミスタ１３８が介装されている。風呂水位センサ１３２は、風呂循環経路１３０内の温水の水圧を検出する。風呂水位センサ１３２の検出信号はコントローラ１４６に出力される。風呂水位センサ１３２によって検出される水圧は、浴槽１２８内の温水の水位を推定するために利用される。風呂循環ポンプ１３４は、風呂循環経路１３０内の温水を循環させる。風呂循環ポンプ１３４は、リモコン１４８のスイッチの操作に伴って駆動される。風呂循環ポンプ１３４の駆動はコントローラ１４６によって制御される。風呂水流スイッチ１３６は、風呂循環経路１３０内を温水が流れるとオンとなる。風呂水流スイッチ１３６のオンオフ信号はコントローラ１４６に出力される。風呂循環サーミスタ１３８は、風呂用熱交換器１２４の上流側に配置されて、風呂用熱交換器１２４に入水する温水の温度を検出する。風呂循環サーミスタ１３８の検出信号はコントローラ１４６に出力される。
【００２７】
給湯経路４６と風呂循環経路１３０は、湯張り経路１４０によって接続されている。湯張り経路１４０の上流端は給湯経路４６の給湯サーミスタ５４の下流側に接続されており、湯張り経路１４０の下流端は風呂循環経路１３０の風呂循環往路１３０ａの風呂循環ポンプ１３４と風呂水流スイッチ１３６との間に接続されている。湯張り経路１４０には、湯張り量センサ１４２、注湯電磁弁１４４が介装されている。湯張り量センサ１４２は、湯張り経路１４０を通過する温水の流量を検出する。湯張り量センサ１４２の検出信号はコントローラ１４６に出力される。注湯電磁弁１４４は、リモコン１４８のスイッチの操作や浴槽１２８内の温水の水位によって開閉する。注湯電磁弁１４４の開閉はコントローラ１４６によって制御される。
【００２８】
次に、給湯ユニット１０で行われる蓄熱運転、給湯運転、暖房運転、風呂湯張り運転、風呂追焚き運転についてそれぞれ説明する。
【００２９】
（蓄熱運転）
蓄熱運転については、従来のコージェネレーションシステムと同様に行われるため、詳細な説明を避け、概略の説明に留める。発電ユニット１５０において発電運転が行われると、熱媒循環経路１５２内の熱媒が循環し、熱回収用熱交換器１５４に発電熱が入力される。給湯ユニット１０では、熱回収循環ポンプ５８が駆動され、貯湯タンク１４内の温水が、貯湯タンク１４の底部から熱回収循環往路５６ａへ吸い出される。熱回収循環往路５６ａ内の温水は、熱回収用熱交換器１５４へ流入して加熱される。加熱された温水は熱回収循環復路５６ｂを経て貯湯タンク１４の天井部へ戻される。これによって、発電ユニット１５０において発電に伴って発生する発電熱が貯湯タンク１４内へ回収されて蓄熱される。貯湯タンク１４内の温水は上部から昇温していく。
【００３０】
貯湯タンク１４内への蓄熱が完了し、満蓄状態となると、シスターン給水弁１０６が開かれる。これによって、貯湯タンク１４の上部に貯められていた高温水がシスターン給水経路１０２を経てシスターン１００内へ供給される。シスターン１００内の温水は、後述する暖房運転や風呂の追焚き運転を行うときに利用する。
【００３１】
（給湯運転）
給湯運転について、図２、図３を用いて説明する。図２は給湯運転におけるコージェネレーションシステムの動作の概要を示している。給湯運転では、図２中に太線で示す経路内を水又は温水が流通する。図３は給湯運転のフローチャートである。図３のステップＳ１０では、給水量センサ３０の検出流量が２．７リットル／ｍｉｎ以上であるか否かが判別される。給水量センサ３０の検出流量が２．７リットル／ｍｉｎ以上となると（ステップＳ１０でＹＥＳとなると）、給湯栓４４が開かれて給湯要求があったとみなされる。ステップＳ１２に進み、温水電磁弁５０が開かれる。これによって、貯湯タンク１４内の上部に貯められていた温水が給湯経路４６に送り出される。
【００３２】
ステップＳ１４に進み、第１タンクサーミスタ１６の検出温度が６０℃以上であるか否かが判別される。第１タンクサーミスタ１６の検出温度が６０℃以上であれば（ステップＳ１４でＹＥＳであれば）、貯湯タンク１４内の温水を加熱することなく給湯に利用することが可能とみなされる。このような場合、ステップＳ１６に進み、非燃焼給湯運転が行われる。非燃焼給湯運転では、バーナ７０を燃焼させず、バーナ循環ポンプ８０も駆動されない。給湯サーミスタ５４の検出温度が給湯設定温度となるように、混合サーボ３４の開度が調整される。
第１タンクサーミスタ１６の検出温度が６０℃未満であれば（ステップＳ１４でＮＯであれば）、貯湯タンク１４内の温水を加熱することなく給湯に利用することが不可能とみなされる。このような場合、ステップＳ２２に進み、燃焼給湯運転が行われる。燃焼給湯運転では、バーナ７０が点火され、バーナ循環ポンプ８０が駆動される。これによって、貯湯タンク１４の中間部の温水が、バーナ循環往路７６ａを経てバーナ部６８に送り出されて加熱される。ステップＳ２４に進み、バーナ出口サーミスタ８８の検出温度が６５℃となるようにバーナ７０の燃焼量とバーナバイパスサーボ８６の開度が制御される。バーナ部６８に送り出された温水は６５℃に加熱され、バーナ循環復路７６ｂを経て貯湯タンク１４の上部に戻される。
【００３３】
ステップＳ１８では、給水量センサ３０の検出流量が２．０リットル／ｍｉｎ以下であるか否かが判別される。給水量センサ３０の検出流量が２．０リットル／ｍｉｎを超えていれば（ステップＳ１８でＮＯであれば）、まだ給湯栓４４は開かれており、給湯中であるとみなされてステップＳ１４へ戻る。貯湯タンク１４の上部の温水温度が６０℃以上であれば非燃焼給湯運転が行われ、貯湯タンク１４の上部の温水温度が６０℃未満であれば燃焼給湯運転が行われることとなる。燃焼給湯運転が行われることによって、バーナ７０によって６５℃に加熱された温水が、貯湯タンク１４の第１タンクサーミスタ１６より上部に貯められる。これによって、貯湯タンク１４の上部は６５℃の温水が貯められたバッファタンクとなる。バッファタンク化した貯湯タンク１４の上部から６５℃の温水が給湯経路４６に送り出され、給湯設定温度に調温されて給湯される。給湯温度の調温は、混合サーボ３４の開度を調整することによってなされる。給水サーミスタ２８の検出温度と給湯サーミスタ５４の検出温度から、給湯サーミスタ２８の検出温度が給湯設定温度となるように混合サーボ３４の開度が調整される。
ステップＳ１８で、給水量センサ３０の検出流量が２．０リットル／ｍｉｎ以下となれば（ＹＥＳとなれば）、給湯栓４４が閉じられたとみなされる。ステップＳ２０へ進み、温水電磁弁５０が閉じられて給湯運転が終了される。
【００３４】
（暖房運転）
暖房運転について、図４、図５を用いて説明する。図４は暖房運転におけるコージェネレーションシステムの動作の概要を示している。暖房運転では、図４中に実線で示す経路内を水又は温水が流通する。図５は暖房運転のフローチャートである。図５のステップＳ４０では、暖房装置のリモコンのスイッチが操作されて、暖房のオン信号が出力されたか否かが判別される。暖房のオン信号が出力されたことが判別されると（ステップＳ４０でＹＥＳとなると）、暖房端末機１１０の運転要求があったとみなされる。ステップＳ４２に進み、バーナ７０が点火され、バーナ循環ポンプ８０が駆動される。これによって、貯湯タンク１４の中間部の温水が、バーナ循環往路７６ａを経てバーナ部６８に送り出されて加熱される。
【００３５】
ステップＳ４４では、起動した暖房装置が高温端末機であるか否かが判別される。本実施例では、高温端末機はエアコンであり、低温端末機は床暖房機である。高温端末機が起動したと判別されると（ステップＳ４４でＹＥＳであると）、ステップＳ４６に進む。高温端末機を動作させるためには、８０℃の高温の温水が必要であるため、ステップＳ４６では、バーナ出口サーミスタ８８の検出温度が８５℃となるようにバーナ７０の燃焼量とバーナバイパスサーボ８６の開度が調整される。バーナ部６８で加熱されて８５℃となった温水は、バーナ循環復路７６ｂに送り出され、暖房用熱交換器１１４を通過する。このとき、バーナ循環復路７６ｂ内の８５℃の温水の熱が暖房用熱交換器１１４に入力される。暖房用熱交換器１１４を通過して温度低下した温水は、バーナ循環復路７６ｂを経て貯湯タンク１４の上部に戻される。
ステップＳ４８に進み、暖房熱動弁１２０が開かれ、暖房循環ポンプ１１６が駆動される。これによって、シスターン１００内の温水が、暖房循環往路１１２ａに送り出され、暖房用熱交換器１１４を通過する。このとき、暖房循環往路１１２ａ内の温水は、暖房用熱交換器１１４において加熱される。ステップＳ５０に進み、暖房循環サーミスタ１１８の検出温度が８０℃となるように暖房循環ポンプ１１６の駆動が調整される。暖房用熱交換器１１４において８０℃に加熱された暖房循環往路１１２ａ内の温水は、高温端末機（エアコン）内の熱交換器内を通過する。この熱交換器に空気が吹付けられ、吹付けられた空気が加熱されて温風となり、エアコンの吹出し口から吹出される。高温端末機である暖房端末機１１０を通過して温度低下した温水は、暖房循環復路１１２ｂを経てシスターン１００に戻される。
【００３６】
ステップＳ４４で、起動した暖房装置が高温端末機でないと判別されると（ステップＳ４４でＮＯであると）、低温端末機（床暖房機）が起動したとみなされてステップＳ５８に進む。低温端末機を動作させるためには、６０℃の高温の温水が必要であるため、ステップＳ５８では、バーナ出口サーミスタ８８の検出温度が６５℃となるようにバーナ７０の燃焼量とバーナバイパスサーボ８６の開度が調整される。バーナ部６８で加熱されて６５℃となった温水は、バーナ循環復路７６ｂに送り出され、暖房用熱交換器１１４を通過する。このとき、バーナ循環復路７６ｂ内の６５℃の温水の熱が暖房用熱交換器１１４に入力される。暖房用熱交換器１１４を通過して温度低下した温水は、バーナ循環復路７６ｂを経て貯湯タンク１４の上部に戻される。
ステップＳ６０に進み、暖房熱動弁１２０が開かれ、暖房循環ポンプ１１６が駆動される。これによって、シスターン１００内の温水が、暖房循環往路１１２ａに送り出され、暖房用熱交換器１１４を通過する。このとき、暖房循環往路１１２ａ内の温水は、暖房用熱交換器１１４において加熱される。ステップＳ６２に進み、暖房循環サーミスタ１１８の検出温度が６０℃となるように暖房循環ポンプ１１６の駆動が調整される。暖房用熱交換器１１４において６０℃に加熱された暖房循環往路１１２ａ内の温水は、低温端末機（床暖房機）内を通過する。これによって上方の床材が温められる。低温端末機である暖房端末機１１０を通過して温度低下した温水は、暖房循環復路１１２ｂを経てシスターン１００に戻される。
【００３７】
ステップＳ５２で暖房装置のリモコンのスイッチが操作されて、暖房のオフ信号が出力されるまでは、上記のステップＳ４４からステップＳ５２の処理が繰返される。暖房のオフ信号が出力されたことが判別されると（ステップＳ５２でＹＥＳとなると）、暖房端末機１１０の運転停止要求があったとみなされる。ステップＳ５４に進み、バーナ７０が消火され、バーナ循環ポンプ８０が停止される。さらにステップＳ５６に進み、暖房熱動弁１２０が閉じられ、暖房循環ポンプ５６が停止されて暖房運転が終了する。
【００３８】
（風呂追焚き運転）
風呂の追焚き運転について、図６、図７を用いて説明する。図６は追焚き運転におけるコージェネレーションシステムの動作の概要を示している。追焚き運転では、図６中に実線で示す経路内を水又は温水が流通する。図７は追焚き運転のフローチャートである。図７のステップＳ８０では、リモコン１４８の風呂の追焚きスイッチが操作されて、追焚きのオン信号が出力されたか否かが判別される。追焚きのオン信号が出力されたことが判別されると（ステップＳ８０でＹＥＳとなると）、追焚き要求があったとみなされる。ステップＳ８２に進み、バーナ７０が点火され、バーナ循環ポンプ８０が駆動される。これによって、貯湯タンク１４の中間部の温水が、バーナ循環往路７６ａを経てバーナ部６８に送り出されて加熱される。浴槽１２８内及び風呂循環経路１３０内の温水を速やかに加熱するためには、８０℃の高温の温水が必要であるため、ステップＳ８４では、バーナ出口サーミスタ８８の検出温度が８５℃となるようにバーナ７０の燃焼量とバーナバイパスサーボ８６の開度が調整される。バーナ部６８で加熱されて８５℃となった温水は、バーナ循環復路７６ｂに送り出され、暖房用熱交換器１１４を通過する。このとき、バーナ循環復路７６ｂ内の８５℃の温水の熱が暖房用熱交換器１１４に入力される。暖房用熱交換器１１４を通過して温度低下した温水は、バーナ循環復路７６ｂを経て貯湯タンク１４の上部に戻される。
ステップＳ８６に進み、追焚き熱動弁１２６が開かれるとともに、暖房循環ポンプ１１６が駆動される。これによって、シスターン１００内の温水が、暖房循環往路１１２ａに送り出され、暖房用熱交換器１１４を通過する。このとき、暖房循環往路１１２ａ内の温水は、暖房用熱交換器１１４において加熱される。ステップＳ８８に進み、暖房循環サーミスタ１１８の検出温度が８０℃となるように暖房循環ポンプ１１６の駆動が調整される。暖房用熱交換器１１４において８０℃に加熱された暖房循環往路１１２ａ内の温水は、追焚き経路１２２に送り出され、風呂用熱交換器１２４を通過する。このとき、追焚き経路１２２内の約８０℃の温水の熱が風呂用熱交換器１２４に入力される。風呂用熱交換器１２４を通過して温度低下した温水は、追焚き経路１２２を経てシスターン１００に戻される。
ステップＳ９０に進み、風呂循環ポンプ１３４が駆動される。これによって、浴槽１２８内の温水が、風呂循環往路１３０ａに送り出され、風呂用熱交換器１２４を通過する。このとき、風呂循環往路１３０ａ内の温水は、風呂用熱交換器１２４において加熱される。風呂用熱交換器１２４において加熱された風呂循環往路１３０ａ内の温水は、風呂循環復路１３０ｂを経て浴槽１２８に戻される。
【００３９】
ステップＳ９２で、風呂循環サーミスタ１３８の検出温度が追焚き設定温度となったことが判別されるまでは、上記の処理が繰返される。風呂循環サーミスタ１３８の検出温度が追焚き設定温度となったことが判別されると（ステップＳ９２でＹＥＳとなると）、浴槽１２８内の温水の温度が追焚き設定温度となったとみなされる。ステップＳ９４に進み、バーナ７０が消火され、バーナ循環ポンプ８０が停止される。次にステップＳ９６に進み、追焚き熱動弁１２６が閉じられ、暖房循環ポンプ５６が停止される。さらにステップＳ９８に進み、風呂循環ポンプ１３４が停止されて風呂の追焚き運転が終了する。
【００４０】
（風呂湯張り運転）
風呂の湯張り運転について、図８、図９を用いて説明する。図８は湯張り運転におけるコージェネレーションシステムの動作の概要を示している。湯張り運転では、図８中に実線で示す経路内を水又は温水が流通する。図９は湯張り運転のフローチャートである。図９のステップＳ１１０では、リモコン１４８の風呂の湯張りスイッチが操作されて、湯張りのオン信号が出力されたか否かが判別される。湯張りのオン信号が出力されたことが判別されると（ステップＳ１１０でＹＥＳとなると）、湯張り要求があったとみなされる。ステップＳ１１２に進み、注湯電磁弁１４４が開かれるとともに、温水電磁弁５０が開かれる。これによって、貯湯タンク１４内の上部に貯められていた温水が給湯経路４６に送り出され、湯張り経路１４０、風呂循環経路１３０を経て、浴槽１２８内に供給される。ステップＳ１１４では、湯張り量センサ１４２の検出流量の積算が開始される。
【００４１】
ステップＳ１１６に進み、第１タンクサーミスタ１６の検出温度が６０℃以上であるか否かが判別される。第１タンクサーミスタ１６の検出温度が６０℃以上であれば（ステップＳ１１６でＹＥＳであれば）、貯湯タンク１４内の温水を加熱することなく湯張りに利用することが可能とみなされる。このような場合、ステップＳ１１８に進み、非燃焼湯張り運転が行われる。非燃焼湯張り運転では、バーナ７０を燃焼させず、バーナ循環ポンプ８０も駆動されない。給湯サーミスタ５４の検出温度が湯張り設定温度となるように、混合サーボ３４の開度が調整される。
第１タンクサーミスタ１６の検出温度が６０℃未満であれば（ステップＳ１１６でＮＯであれば）、貯湯タンク１４内の温水を加熱することなく湯張りに利用することが不可能とみなされる。このような場合、ステップＳ１２４に進み、燃焼湯張り運転が行われる。燃焼湯張り運転では、バーナ７０が点火され、バーナ循環ポンプ８０が駆動される。これによって、貯湯タンク１４の中間部の温水がバーナ循環往路７６ａを経てバーナ部６８に送り出されて加熱される。ステップＳ１２６に進み、バーナ出口サーミスタ８８の検出温度が６５℃となるようにバーナ７０の燃焼量とバーナバイパスサーボ８６の開度が制御される。バーナ部６８に送り出された温水は６５℃に加熱され、バーナ循環復路７６ｂを経て貯湯タンク１４の上部に戻される。
【００４２】
ステップＳ１２０では、湯張り量センサ１４２の積算流量が湯張り設定水量であるか否かが判別される。湯張り量センサ１４２の積算流量が湯張り設定水量に満たなければ（ステップＳ１２０でＮＯであれば）、ステップＳ１１６へ戻る。貯湯タンク１４の上部の温水温度が６０℃以上であれば非燃焼湯張り運転が行われ、貯湯タンク１４の上部の温水温度が６０℃未満であれば燃焼湯張り運転が行われることとなる。燃焼湯張り運転が行われることによって、バーナ７０によって６５℃に加熱された温水が、貯湯タンク１４の第１タンクサーミスタ１６より上部に貯められる。これによって、貯湯タンク１４の上部は６０℃以上の温水が貯められたバッファタンクとなる。バッファタンク化した貯湯タンク１４の上部から６０℃以上の温水が給湯経路４６に送り出され、湯張り設定温度に調温されて給湯される。湯張り温度の調温は、混合サーボ３４の開度を調整することによってなされる。給水サーミスタ２８の検出温度と給湯サーミスタ５４の検出温度から、給湯サーミスタ２８の検出温度が湯張り設定温度となるように混合サーボ３４の開度が調整される。
ステップＳ１２０で、湯張り量センサ１４２の積算流量が湯張り設定水量となれば（ステップＳ１２０でＹＥＳとなれば）、湯張りが完了したとみなされる。ステップＳ１２２へ進み、注湯電磁弁１４４が閉じられるとともに、温水電磁弁５０が閉じられて湯張り運転が終了される。
【００４３】
上述の給湯運転が、暖房運転や風呂の追焚き運転と並行して行われるとき、バーナ出口サーミスタ８８の検出温度は、給湯設定温度よりも要求温度が高い、暖房運転の要求温度（８０℃又は６０℃）や風呂の追焚き運転（８０℃）の要求温度となるように制御される。給湯運転中に、暖房運転や風呂の追焚き運転が開始されたとすると、給湯中に、バーナ７０で調温される温水の温度が、給湯設定温度から暖房運転の要求温度や風呂の追焚き運転の要求温度へ上昇することとなる。逆に、給湯運転と暖房運転や風呂の追焚き運転が並行して行われており、給湯運転は継続しながら、暖房運転や風呂の追焚き運転が停止されたとすると、給湯中に、バーナ７０で調温される温水の温度が、暖房運転の要求温度や風呂の追焚き運転の要求温度から給湯設定温度へ低下することとなる。
もし、バーナで調温された温水が直接給湯経路に送り出される構成とすると、バーナの出口温度が急に変化することで、混合サーボによる湯温制御に遅れが生じ、給湯温度が不安定となることは免れない。
【００４４】
本実施例では、貯湯タンク１４内の温水温度が給湯設定温度以上の６０℃に満たないとき、貯湯タンク１４内の中間部の温水はバーナ７０に送り出されて加熱され、その後貯湯タンク１４の天井部から戻される。これによって、貯湯タンク１４の上部が高温水のバッファタンクとなる。給湯経路４６へは貯湯タンク１４の天井部から高温水が送り出される。送り出された高温水は、混合サーボ３４によって水道水と混合されて調温され、給湯される。バーナ７０で加熱された温水が直接給湯経路４６に送り出されることはない。暖房運転や風呂の追焚き運転の動作に伴ってバーナ７０の出口温度が変動しても、その温水は貯湯タンク１４内のバッファタンクへ戻されるため、温度の変動は緩衝される。このことから、バーナ７０から貯湯タンク１４に戻される温水の温度が急激に変動したとしても、その温度変動は給湯温度に影響を及ぼしにくい。本実施例によれば、給湯温度を安定化することができる。
【００４５】
本実施例では、貯湯タンク１４の中間部から温水を取り出してバーナ７０に送り出すため、貯湯タンク１４内の蓄熱量が少ないときであっても、蓄熱を有効利用することができる。
本実施例では、貯湯タンク１４内の温水をバーナ７０に送り出し、バーナ７０で加熱された温水を貯湯タンク１４へ戻すためのバーナ循環経路７６を利用して、暖房循環経路１１２内の温水を加熱することができる。また、この暖房循環経路１１２から分岐した風呂の追焚き経路１２２を利用して、浴槽１２８と接続されている風呂循環経路１３０内の温水を加熱することができる。１つの循環経路（バーナ循環経路７６）を多様に活用することができるため、システムの構成を簡素化し、システムをコンパクト化することができる。
本実施例では、貯湯タンク１４内の蓄熱量が上限値となると、貯湯タンク１４内の高温水がシスターン給水経路１０２を経てシスターン１００内へ供給されるため、貯湯タンク１４が満蓄状態となってからも、発電ユニット１５０からの熱回収を継続することができる。シスターン１００内の温水は暖房循環経路１１２内を循環するため、シスターン１００内へ供給される高温水の熱は、暖房運転や風呂の追焚き運転に有効に利用することができる。シスターン１００が第２の貯湯タンクとして機能するため、更なる省エネルギー効果を得ることができる。
【００４６】
（第１実施例の変形例）
第１実施例のコージェネレーションシステムの変形例を図１０に示す。以下の説明では、第１実施例のコージェネレーションシステムと同様の構成要素については、同一の参照符号を付して、詳細な説明を省略する。以下の説明では、第１実施例のコージェネレーションシステムとは異なる点のみについて説明する。
【００４７】
図１０に示すコージェネレーションシステムでは、シスターン給水経路２０２がバーナ循環復路７６ｂの熱交換器出口サーミスタ９０より下流側から分岐している。シスターン給水経路２０２には、シスターン給水弁１０６が介装されている。シスターン給水弁１０６は、シスターン１００に貯湯タンク１４からの温水を給水するときに開かれる。
【００４８】
給湯経路４６からは、負圧開放経路２０４が分岐している。負圧開放経路２０４には、負圧弁１０４が介装されている。負圧弁１０４は、断水時等で給水経路２４が負圧になったときに開かれ、大気を吸引して貯湯タンク１４の負圧による破損を防止する。
【００４９】
上記のコージェネレーションシステムは、第１実施例のコージェネレーションシステムと同様にして、蓄熱運転、給湯運転、暖房運転、風呂の追焚き運転および風呂の湯張り運転を行うことができる。
【００５０】
蓄熱運転において、貯湯タンク１４内への蓄熱が完了し、満蓄状態となると、シスターン給水弁１０６が開かれる。これによって、貯湯タンク１４の上部に貯められていた高温水がバーナ循環経路７６およびシスターン給水経路２０２を経てシスターン１００内へ供給される。
【００５１】
以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示にすぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。
また、本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組み合わせによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組み合わせに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成するものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】コージェネレーションシステムの系統図（第１実施例）。
【図２】給湯運転中の温水の流れを説明するための図（第１実施例）。
【図３】給湯運転の処理を示すフローチャート（第１実施例）。
【図４】暖房運転中の温水の流れを説明するための図（第１実施例）。
【図５】暖房運転の処理を示すフローチャート（第１実施例）。
【図６】風呂の追焚き運転中の温水の流れを説明するための図（第１実施例）。
【図７】風呂の追焚き運転の処理を示すフローチャート（第１実施例）。
【図８】風呂の湯張り運転中の温水の流れを説明するための図（第１実施例）。
【図９】風呂の湯張り運転の処理を示すフローチャート（第１実施例）。
【図１０】コージェネレーションシステムの系統図（第１実施例の変形例）。
【符号の説明】
【００５３】
１０：給湯ユニット
１２：貯湯部
１４：貯湯タンク
１６：第１タンクサーミスタ
１８：第２タンクサーミスタ
２０：第３タンクサーミスタ
２２：第４タンクサーミスタ
２４：給水経路
２６：減圧弁
２８：給水サーミスタ
３０：給水量センサ
３２：給水量サーボ
３４：混合サーボ
３６：混合経路
３８：排水経路
４０：排水弁
４２：圧力開放経路
４４：給湯栓
４６：給湯経路
４８：圧力逃し弁
５０：温水電磁弁
５２：高温サーミスタ
５４：給湯サーミスタ
５６：熱回収循環経路、５６ａ：循環往路、５６ｂ：循環復路
５８：熱回収循環ポンプ
６０：循環往路サーミスタ
６２：循環復路サーミスタ
６４：三方弁、６４ａ：入口、６４ｂ：入口、６４ｃ：出口
６６：バイパス経路
６８：バーナ部
７０：バーナ
７２：潜熱熱交換器
７４：顕熱熱交換器
７６：バーナ循環経路、７６ａ：循環往路、７６ｂ：循環復路
７８：バイパス経路
８０：バーナ循環ポンプ
８２：バーナ循環流量センサ
８４：バーナ循環流量サーボ
８６：バーナバイパスサーボ
８８：バーナ出口サーミスタ
９０：熱交換器出口サーミスタ
９２：ドレン経路
９４：中和器
９８：オーバーフロー経路
１００：シスターン
１０２、２０２：シスターン給水経路
１０４：負圧弁
１０６：シスターン給水弁
１０８：熱負荷
１１０：暖房端末機
１１２：暖房循環経路、１１２ａ：循環往路、１１２ｂ：循環復路
１１４：暖房用熱交換器
１１６：暖房循環ポンプ
１１８：暖房循環サーミスタ
１２０：暖房熱動弁
１２２：追焚き経路
１２４：風呂用熱交換器
１２６：追焚き熱動弁
１２８：浴槽
１３０：風呂循環経路、１３０ａ：循環往路、１３０ｂ：循環復路
１３２：風呂水位センサ
１３４：風呂循環ポンプ
１３６：風呂水流スイッチ
１３８：風呂循環サーミスタ
１４０：湯張り経路
１４２：湯張り量センサ
１４４：注湯電磁弁
１４６：コントローラ
１４８：リモコン
１５０：発電ユニット
１５２：熱媒循環経路
１５４：熱回収用熱交換器
２０４：負圧開放経路
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発電熱や太陽熱等で加熱された温水を貯湯タンクに貯湯しておき、貯湯タンクに貯湯しておいた温水を利用して必要時に給湯する貯湯式給湯システムに関する。特に、貯湯タンクの温水を必要に応じて熱源機で加熱し、加熱された温水を給湯やそれ以外の用途（暖房、風呂の追焚き等）に利用する貯湯式給湯システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
発電熱や太陽熱等で加熱された温水を貯湯しておいて給湯する給湯システムが知られている。発電熱や太陽熱等で加熱された温水は貯湯タンクに貯湯される。給湯運転時には、温水利用箇所で必要とする温水温度（給湯設定温度）よりも高温の温水が貯湯タンクに貯湯されていれば、貯湯タンクから送り出される温水と水道水（冷水）を混合手段で混合することによって必要温度に冷却して給湯する（非燃焼給湯運転）。温水利用箇所で必要とする温水温度（給湯設定温度）よりも低温の温水が貯湯タンクに貯湯されていれば、熱源機等で加熱して給湯する（燃焼給湯運転）必要があるが、水道水を熱源機等で加熱して給湯するときに比して必要な熱量は少なくてすむ。貯湯式給湯システムは、総合的なエネルギー効率が高い。
【０００３】
貯湯式給湯システムでは、給湯中に給湯温度が変動すると使用者に不快感を与えるため、給湯温度の変動をできるだけ抑制する技術が求められている。
例えば特許文献１の貯湯式給湯システムでは、給湯運転が行われ、貯湯タンク内の高温水が減少すると、熱源機を作動させ、熱源機によって加熱した温水を給湯経路に送り出すとともに、貯湯タンク内にも貯える。給湯運転終了後に、貯湯タンク内に所定温度の高温水を所定量貯えておくようにすることによって、次の給湯運転開始時の給湯温度を安定させることができるとしている。
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−２６３９０４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
貯湯式給湯システムに備えられている熱源機が、給湯運転以外にも、暖房運転や風呂の追焚き運転等に利用される構成であると、熱源機によって温水を加熱するとき、その用途に合った温水温度に加熱する必要がある。例えば、エアコンなどの熱負荷の高い暖房を駆動させるとき、８０℃以上の高温水が必要であるため、熱源機の出口温度が８０℃以上となるように湯温制御される。また、床暖房機などの熱負荷の低い暖房を駆動させるとき、６０℃以上の高温水が必要であるため、熱源機の出口温度が６０℃以上となるように湯温制御される。そして、給湯要求があったとき、給湯設定温度以上の温水が必要であるため、熱源機の出口温度が給湯設定温度以上となるように湯温制御される。このように、熱源機の出口温度は、熱負荷の運転状況によって多様に変化する。
もし、給湯運転中にエアコンが駆動されたとすると、熱源機の出口温度が給湯設定温度から８０℃まで急激に引き上げられることとなる。逆に、給湯運転とエアコンの駆動を並行して行っているとき、エアコンの駆動が停止されたとすると、熱源機の出口温度が８０℃から給湯設定温度まで急激に引き下げられることとなる。特許文献１の貯湯式給湯システムでは、熱源機で加熱された温水は直接給湯経路に送り出される。給湯経路に送り出された高温水は混合弁によって水道水と混合される。混合弁での湯温制御は混合後の温水の温度によるフィードバック制御である。このため、熱源機の出口温度が急に変化すると、混合弁による湯温制御に遅れが生じ、給湯温度が不安定となる。即ち、給湯経路に送り出される温水温度が変動すれば、給湯温度も変動する。従って、特許文献１の貯湯式給湯システムの技術では、給湯温度を安定化することは困難である。
【０００６】
本発明は、上記の問題を鑑みてなされたものである。給湯に利用される熱源機が他の熱負荷の動作にも利用される構成であっても、給湯温度を安定化することができる貯湯式給湯システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の貯湯式給湯システムは、温水を貯える貯湯タンクと、貯湯タンクの上部から温水を給湯する給湯経路と、貯湯タンクの下部へ給水する給水経路と、温水を加熱する熱源機と、貯湯タンク内の温水を熱源機へ送り出す熱源機往路と、熱源機で加熱された温水を貯湯タンク内へ戻す熱源機復路を備えている。その貯湯式給湯システムでは、熱源機往路が貯湯タンクの中間部に接続されており、熱源機復路が貯湯タンクの上部に接続されている。
なお本明細書では、貯湯タンクの上部と貯湯タンクの下部の間の部分を貯湯タンクの中間部と表現している。
【０００８】
貯湯式給湯システムでは、貯湯タンク内の温水温度が給湯設定温度以上であれば、貯湯タンク内の温水を加熱することなく給湯することができるが、貯湯タンク内の温水温度が給湯設定温度に満たなければ、貯湯タンク内の温水を熱源機によって加熱する必要がある。本発明では、貯湯タンク内の温水温度が給湯設定温度に満たないとき、貯湯タンクの中間部から温水を取り出して熱源機で加熱し、加熱した温水を貯湯タンクの上部に戻す。貯湯タンクの内部には温度成層が形成されるから、貯湯タンクの上部に戻された温水は、より温度の低い貯湯タンクの中間部や下部の温水とは混合しないで、貯湯タンクの上部に高温のまま貯えられる。給湯経路へはこの貯湯タンクの上部へ貯えられた温水が送り出される。このような構成とすることによって、貯湯タンクの上部がバッファタンクとして機能し、熱負荷の状況によって熱源機の出口温度が変動しても、その温度変動は貯湯タンクの上部で緩衝されて、給湯経路へ送り出される温水の温度変動を抑制することができる。
また本発明では、熱源機へ送り出す温水を、貯湯タンクの下部からではなく、中間部から取り出す。通常は貯湯タンクの内部には温度成層が形成されており、貯湯タンクの中間部の温水の温度は貯湯タンクの下部の温水の温度より高い。従って、貯湯タンクの下部から温水を熱源機に送り出す場合に比べて、貯湯タンクの中間部から温水を熱源機に送り出す場合の方が、給湯設定温度の温水を得るために熱源機で必要とされる熱量が軽減される。貯湯タンクの蓄熱量が少ない場合であっても、少ない蓄熱を有効に活用して給湯設定温度の温水を得ることができる。
なお本明細書で言う「貯湯タンクの上部」や「貯湯タンクの中間部」の範囲は、貯湯式給湯システムを実際に使用する際の種々の要請に応じて変更される。例えば貯湯タンクの上部から給湯経路へ送り出される温水の温度変動を可能な限り抑制したい場合には、貯湯タンクの上部の範囲をより広いものとし、中間部の範囲をその下方とする。具体的には、熱源機往路が貯湯タンクに接続する位置をより下方に変更する。これによって、貯湯タンクの上部がバッファする高温の温水の容量が増加して、給湯経路へ送り出される温水の温度変動をさらに抑制することができる。また貯湯タンク内の蓄熱の利用効率を向上したい場合には、貯湯タンクの上部の範囲をより狭いものとし、中間部の範囲をその下方とする。具体的には、熱源機往路が貯湯タンクに接続する位置をより上方に変更する。これによって、貯湯タンクの上方に貯えられたより高温の温水を熱源機へ送り出すことが可能となり、給湯設定温度の温水を得るために熱源機で必要とされる熱量を軽減することができる。
【０００９】
本発明の貯湯式給湯システムでは、給湯経路内に水道水を供給するとともに給湯経路内の温水と水道水との混合比が調整可能な混合手段をさらに備えていることが好ましい。
この構成によれば、貯湯タンクの上部の温水の温度が給湯設定温度よりも高温であっても、給湯設定温度に調温された温水を給湯することができる。本発明では、貯湯タンクの上部がバッファタンクとして機能し、給湯経路に供給される温水の温度変動が抑制されているから、混合手段における混合比の調整を素早く行えない場合であっても、安定した温度の温水を給湯することができる。混合手段の例としては、サーボ弁等が挙げられる。
【００１０】
本発明の貯湯式給湯システムは、熱媒の熱を利用して暖房運転を行う暖房端末機と、暖房端末機内を通過する暖房循環経路と、暖房循環経路内の熱媒と熱源機復路内の温水との間で熱交換を行う暖房用熱交換器をさらに備えていることが好ましい。
この構成によれば、貯湯タンク内の温水を熱源機に送り出し、熱源機で加熱された温水を貯湯タンクへ戻すための循環経路を利用して、暖房用の循環経路内の熱媒を加熱する。熱源機の出口温度を調整することで、暖房端末機で必要とされる熱負荷に応じて熱媒を加熱することができる。この構成によれば、単一の熱源機を用いて貯湯タンクに貯えられた温水を必要に応じて加熱して、給湯運転と暖房運転の双方を行うことができる。さらに暖房端末機で必要とされる熱負荷に応じて熱源機の出口温度を調整した場合でも、貯湯タンクの上部がバッファタンクとして機能するため、給湯経路に供給される温水の温度を安定させることができる。
【００１１】
本発明の貯湯式給湯システムは、浴槽内の温水を吸い出して浴槽内へ戻す風呂循環経路と、暖房循環経路の暖房端末機の上流側かつ暖房用熱交換器の下流側から分岐して暖房循環経路の暖房端末機の下流側かつ暖房用熱交換器の上流側に合流する追焚き循環経路と、風呂循環経路内の温水と追焚き循環経路内の熱媒との間で熱交換を行う追焚き用熱交換器をさらに備えていることが好ましい。
この構成によれば、貯湯タンク内の温水を熱源機に送り出し、熱源機で加熱された温水を貯湯タンクへ戻すための循環経路を利用して、暖房循環経路内の熱媒を加熱し、さらに、この暖房循環経路から分岐した風呂の追焚き用の循環経路を利用して、浴槽と接続されている風呂循環経路内の温水を加熱することができる。この構成によれば、単一の熱源機を用いて貯湯タンクに貯えられた温水を必要に応じて加熱して、給湯運転と、暖房運転と、風呂の追焚き運転を行うことができる。さらに暖房端末機や風呂の追焚きで必要とされる熱負荷に応じて熱源機の出口温度を調整した場合でも、貯湯タンクの上部がバッファタンクとして機能するため、給湯経路に供給される温水の温度を安定させることができる。
【００１２】
本発明の貯湯式給湯システムは、暖房循環経路を流れる熱媒が温水であって、暖房循環経路に設けられた温水を貯えるシスターンをさらに備えており、貯湯タンク内の蓄熱量が上限値となると、貯湯タンク内の温水がシスターン内へ供給されることがさらに好ましい。
この構成によれば、例えば発電ユニット等からの熱回収によって貯湯タンク内の蓄熱量が上限値となっても、貯湯タンク内の高温水がシスターン内へ供給されるため、貯湯タンクへの熱回収を継続することができる。シスターン内の温水は暖房循環経路内を循環するため、シスターン内へ供給された高温水の熱は、暖房運転や風呂の追焚き運転に有効に活用することができる。シスターンが第２の貯湯タンクとして機能するため、更なる省エネルギー効果を得ることができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の貯湯式給湯システムによれば、給湯に利用される熱源機が他の熱負荷の動作にも利用される構成であっても、給湯温度を安定化することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の好適な実施形態を説明する。
（形態１）貯湯タンク内の温水を給湯栓へ送り出す経路は、貯湯タンクの天井部に接続されている。
（形態２）貯湯タンク内の温水を熱源機へ送り出す経路は、貯湯タンクの上方から約４分の１の箇所に接続されている。
（形態３）熱源機で加熱された温水を貯湯タンク内へ戻す経路は、貯湯タンクの天井部に接続されている。
（形態４）水道水を給湯経路内に供給する経路は、貯湯タンク内に水道水を給水する経路から分岐している。
（形態５）浴槽内に温水を湯張りする経路は、貯湯タンク内の温水を給湯栓へ給湯する経路から分岐した経路と、浴槽内の温水を追焚きするための循環経路によって形成される。
【実施例】
【００１５】
（第１実施例）
本発明の貯湯式給湯システムを具現化した一実施例を図面を参照しながら説明する。本実施例は、本発明の貯湯式給湯システムを組込んだコージェネレーションシステムである。
本実施例のコージェネレーションシステムは、図１に示すように、発電ユニット１５０、給湯ユニット１０、熱負荷１０８を備えている。
【００１６】
発電ユニット１５０は、燃料電池（図示省略）、改質器（図示省略）、熱媒循環経路１５２、熱回収用熱交換器１５４を備えている。燃料電池は、改質器で生成される水素ガスを空気中の酸素と反応させて発電を行う。発電に伴って発電熱が発生し、発電熱によって熱媒循環経路１５２内の熱媒が加熱される。熱媒循環経路１５２内の熱媒の熱は熱回収用熱交換器１５４に入力される。
【００１７】
給湯ユニット１０は、貯湯部１２、バーナ部６８、暖房用熱交換器１１４、風呂用熱交換器１２４、各種流路、コントローラ１４６等を備えている。
コントローラ１４６は、制御プログラムを記憶している。コントローラ１４６には、リモコン１４８の操作信号と、以下で説明する各種流量センサの検出信号と各種サーミスタの検出信号等が入力される。コントローラ１４６は、入力された信号を制御プログラムで処理し、以下で説明する各種ポンプ、各種弁、バーナ等を制御する。
【００１８】
貯湯部１２は、貯湯タンク１４、第１タンクサーミスタ１６、第２タンクサーミスタ１８、第３タンクサーミスタ２０、第４タンクサーミスタ２２を備えている。各タンクサーミスタ１６，１８，２０，２２は縦方向にほぼ均等に配置されており、貯湯タンク１４内のそれぞれの位置の温水の温度を検出する。各タンクサーミスタ１６，１８，２０，２２の検出信号はコントローラ１４６に出力される。
貯湯タンク１４の底部には、貯湯タンク１４に水道水を給水する給水経路２４が接続されている。給水経路２４には、減圧弁２６、給水サーミスタ２８、給水量センサ３０、給水量サーボ３２、混合サーボ３４が介装されている。減圧弁２６は、給水経路２４の上流端近傍に配置されている。減圧弁２６は給水圧力を調整するものであり、減圧弁２６の下流側圧力が低下すると開き、圧力を所定の調圧値に維持しようとする。このため、貯湯タンク１４内の温水が減少したり、後述する混合サーボ３４が開いたりすると、減圧弁２６の作用によって水道水が給水される。給水サーミスタ２８は、給水される水道水の温度を検出する。給水量センサ３０は、給水される水道水の流量を検出する。給水サーミスタ２８の検出信号と給水量センサ３０の検出信号はコントローラ１４６に出力される。給水量サーボ３２と混合サーボ３４は、いずれもステッピングモータを内蔵しており、これが駆動されることによって開度が調整されて流量を変化させる。給水量サーボ３２は、給水される水道水の流量を調整する。給水量サーボ３２の開度はコントローラ１４６によって制御される。混合サーボ３４は、給水経路２４と混合経路３６の接続部に配置されている。混合サーボ３４については後で詳述する。
給水経路２４の混合サーボ３４の下流側に排水経路３８が接続されている。排水経路３８の他端は圧力開放経路４２に接続されている。圧力開放経路４２はコージェネレーションシステムの外部に開放されている。排水経路３８には排水弁４０が介装されている。排水弁４０の開閉は手動で行う。排水弁４０が開かれると、貯湯タンク１４内の温水が排水経路３８と圧力開放経路４２を経て排水される。
【００１９】
貯湯タンク１４の天井部には、貯湯タンク１４内の温水を給湯栓４４に給湯する給湯経路４６が接続されている。給湯栓４４は、浴室、洗面所、台所等にそれぞれ配設されている。給湯経路４６には、圧力逃し弁４８、温水電磁弁５０、高温サーミスタ５２、給湯サーミスタ５４が介装されている。また、給湯経路４６には、先述の混合経路３６が接続されている。混合経路３６は、温水電磁弁５０の下流側であり、かつ高温サーミスタ５２と給湯サーミスタ５４の間に接続されている。
圧力逃し弁４８は圧力開放経路４２と接続されている。温水電磁弁５０は、給湯が開始されると開かれ、給湯が終了すると閉じられる。給湯が開始されたか否かは、給水量センサ３０の検出流量に基づいてコントローラ１４６によって判断される（後で詳述する）。高温サーミスタ５２は、貯湯タンク１４から送り出された温水の温度を検出する。給湯サーミスタ５４は、給湯経路４６からの温水と混合経路３６からの水道水との混合水の温度を検出する。高温サーミスタ５２と給湯サーミスタ５４の検出信号はコントローラ１４６に出力される。給湯経路４６からの温水と混合経路３６からの水道水との混合比は、混合サーボ３４の開度によって調整される。混合サーボ３４の開度を調整することによって給湯温度を調温することができる。混合サーボ３４の開度は、給水サーミスタ２８の検出温度と給湯サーミスタ５４の検出温度に基づいてコントローラ１４６によって指示される。
【００２０】
貯湯タンク１４と発電ユニット１５０は熱回収循環経路５６によって接続されている。熱回収循環経路５６は熱回収用熱交換器１５４を通過するように配設されている。熱回収循環経路５６は、貯湯タンク１４から熱回収用熱交換器１５４へ向かう経路が熱回収循環往路５６ａであり、熱回収用熱交換器１５４から貯湯タンク１４へ向かう経路が熱回収循環復路５６ｂである。
熱回収循環往路５６ａは貯湯タンク１４の底部と熱回収用熱交換器１５４の上流端を接続している。熱回収循環往路５６ａには熱回収循環ポンプ５８と循環往路サーミスタ６０が介装されている。熱回収循環ポンプ５８は熱回収循環経路５６内の温水を循環させる。熱回収循環ポンプ５８は、発電運転中や熱回収循環経路５６内の温水の凍結防止運転中に駆動される。熱回収循環ポンプ５８の駆動はコントローラ１４６によって制御される。循環往路サーミスタ６０は、貯湯タンク１４の近傍に配置されて、貯湯タンク１４から送り出される温水の温度を検出する。循環往路サーミスタ６０の検出信号はコントローラ１４６に出力される。
熱回収循環復路５６ｂは熱回収用熱交換器１５４の下流端と貯湯タンク１４の天井部を接続している。熱回収循環復路５６ｂには循環復路サーミスタ６２と三方弁６４が介装されている。循環復路サーミスタ６２は三方弁６４の上流側に配置されて、熱回収用熱交換器１５４を通過した後の温水の温度を検出する。循環復路サーミスタ６２の検出信号はコントローラ１４６に出力される。三方弁６４は２つの入口６４ａ，６４ｂと出口６４ｃを有している。熱回収循環復路５６ｂの上流側部分が入口６４ａに接続されており、熱回収循環復路５６ｂの下流側部分が出口６４ｃに接続されている。三方弁６４の入口６４ｂにはバイパス経路６６の一端が接続されている。バイパス経路６６の他端は熱回収循環往路５６ａの途中に接続されている。三方弁６４の入口６４ａと出口６４ｃが連通すると、発電ユニット１５０と貯湯タンク１４を経由する循環経路が形成され、三方弁６４の入口６４ｂと出口６４ｃが連通すると、発電ユニット１５０を経由して貯湯タンク１４をバイパスする循環経路が形成される。三方弁６４の切換えはコントローラ１４６によって制御される。
【００２１】
バーナ部６８は、バーナ７０、潜熱熱交換器７２、顕熱熱交換器７４を備えている。バーナ７０は、ガスを燃料として燃焼する。バーナ７０で発生する燃焼排ガスの熱によって潜熱熱交換器７２内の温水が予備加熱される。このときの燃焼排ガスの温度低下によって燃焼排ガス中の水蒸気が凝縮し、窒素酸化物が溶け込んだ酸性ドレンが生成される。潜熱熱交換器７２で予備加熱された温水は、顕熱熱交換器７４でバーナ７０の燃焼熱によって再加熱される。
潜熱熱交換器７２には、ドレンを排出又は回収するためのドレン経路９２が接続されている。ドレン経路９２は、圧力開放経路４２に接続されている。ドレン経路９２には、中和器９４が介装されている。中和器９４内には炭酸カルシウムが充填されている。酸性のドレンは、中和器９４内を通過する間に、炭酸カルシウムによってｐＨ６から７に中和される。ドレン経路９２の中和器９４の下流側には、オーバーフロー経路９８が接続している。オーバーフロー経路９８の他端はシスターン１００に接続されており、シスターン１００内の温水が所定の水位を超える場合に、その所定の水位を超える分の温水をシスターン１００から排出する。
【００２２】
貯湯タンク１４とバーナ部６８は、バーナ循環経路７６によって接続されている。バーナ循環経路７６は、バーナ部６８内の潜熱熱交換器７２と顕熱熱交換器７４を順に通過するように配設されている。バーナ循環経路７６は、貯湯タンク１４からバーナ部６８へ向かう経路がバーナ循環往路７６ａであり、バーナ部６８から貯湯タンク１４へ向かう経路がバーナ循環復路７６ｂである。バーナ循環経路７６には、バーナ部６８をバイパスするバイパス経路７８が形成されている。バイパス経路７８の上流端はバーナ循環往路７６ａに接続されており、バイパス経路７８の下流端はバーナ循環復路７６ｂに接続されている。
バーナ循環往路７６ａは貯湯タンク１４の中間部（第１タンクサーミスタ１６と第２タンクサーミスタ１８との中間）と潜熱熱交換器７２の上流端を接続している。バーナ循環往路７６ａには、バーナ循環ポンプ８０、バーナ循環流量センサ８２、バーナ循環流量サーボ８４、バーナバイパスサーボ８６が介装されている。バーナ循環ポンプ８０はバーナ循環経路７６内の温水を循環させる。バーナ循環ポンプ８０の駆動はコントローラ１４６によって制御される。バーナ循環流量センサ８２は、バーナ循環経路７６内の温水の流量を検出する。バーナ循環流量センサ８２の検出信号はコントローラ１４６に出力される。バーナ循環流量サーボ８４とバーナバイパスサーボ８６は、いずれもステッピングモータを内蔵しており、これが駆動されることによって開度が調整されて流量を変化させる。バーナ循環流量サーボ８４は、バーナ循環経路７６内の温水の流量を調整する。バーナ循環流量サーボ８４の開度はコントローラ１４６によって制御される。バーナバイパスサーボ８６は、バーナ循環往路７６ａとバイパス経路７８の上流端との接続部に配置されており、バーナ循環経路７６内の温水のうち、バーナ部６８側へ流れる温水の流量とバイパス経路７８側へ流れる温水の流量の割合を調整する。バーナバイパスサーボ８６の開度を調整することによって、バーナ循環復路７６ｂとバイパス経路７８の下流端との接続部の下流側の温水温度を調温することができる。バーナバイパスサーボ８６の開度はコントローラ１４６によって制御される。
バーナ循環復路７６ｂは顕熱熱交換器７４の下流端と貯湯タンク１４の天井部を接続している。バーナ循環復路７６ｂは暖房用熱交換器１１４を通過するように配設されている。暖房用熱交換器１１４にはバーナ循環復路７６ｂ内の温水の熱が入力される。バーナ循環復路７６ｂにはバーナ出口サーミスタ８８と熱交換器出口サーミスタ９０が介装されている。バーナ出口サーミスタ８８は、バーナ循環復路７６ｂとバイパス経路７８の下流端との接続部よりも下流側に配置されて、バーナ部６８及び／又はバイパス経路７８を通過した後の温水の温度を検出する。熱交換器出口サーミスタ９０は、暖房用熱交換器１１４の下流側に配置されて、暖房用熱交換器１１４を通過した後の温水の温度を検出する。バーナ出口サーミスタ８８の検出信号と熱交換器出口サーミスタ９０の検出信号はコントローラ１４６に出力される。
【００２３】
給湯経路４６からは、シスターン給水経路１０２が分岐している。シスターン給水経路１０２には、負圧弁１０４、シスターン給水弁１０６が介装されている。負圧弁１０４は、断水時等で給水経路２４が負圧になったときに開かれ、大気を吸引して貯湯タンク１４の負圧による破損を防止する。シスターン給水弁１０６は、シスターン１００に貯湯タンク１４からの温水を給水するときに開かれる。シスターン１００内の温水は図示しない水位センサによって水位が監視されている。シスターン１００内の温水の水位が、所定の水位範囲内であるときにはシスターン給水弁１０６は閉じられており、所定の水位範囲を逸脱したことが判別されるとシスターン給水弁１０６が開かれる。シスターン給水弁１０６の開閉はコントローラ１４６によって制御される。
【００２４】
本実施例では、熱負荷１０８として暖房装置、風呂装置、給湯装置を有している。暖房装置の端末機としては、エアコンと床暖房機を有している。図１中では、エアコンと床暖房機を暖房端末機１１０として示している。シスターン１００と暖房端末機１１０は暖房循環経路１１２によって接続されている。暖房循環経路１１２は、シスターン１００から暖房端末機１１０へ向かう経路が暖房循環往路１１２ａであり、暖房端末機１１０からシスターン１００へ向かう経路が暖房循環復路１１２ｂである。暖房循環往路１１２ａは暖房用熱交換器１１４を通過するように配設されている。暖房循環往路１１２ａには、暖房循環ポンプ１１６、暖房循環サーミスタ１１８が介装されている。暖房循環ポンプ１１６は、暖房循環経路１１２内の温水を循環させる。暖房循環ポンプ１１６は、暖房端末機１１０のスイッチの操作に伴って駆動される。暖房循環ポンプ１１６の駆動はコントローラ１４６によって制御される。暖房循環サーミスタ１１８は、暖房用熱交換器１１４の下流側に配置されて、暖房用熱交換器１１４を通過した後の温水の温度を検出する。暖房循環サーミスタ１１８の検出信号はコントローラ１４６に出力される。暖房端末機１１０内の暖房循環経路１１２には暖房熱動弁１２０が介装されている。暖房熱動弁１２０は、暖房端末機のスイッチの操作に伴って開閉する。暖房熱動弁１２０の開閉はコントローラ１４６によって制御される。
【００２５】
暖房循環往路１１２ａの暖房用熱交換器１１４の下流側であり、かつ暖房循環サーミスタ１１８の下流側からは、追焚き経路１２２が分岐している。追焚き経路１２２の下流端は暖房循環復路１１２ｂのシスターン１００近傍に接続されている。追焚き経路１２２は風呂用熱交換器１２４を通過するように配設されている。暖房循環往路１１２ａ内の温水の熱は、風呂用熱交換器１２４に入力される。追焚き経路１２２には、追焚き熱動弁１２６が介装されている。追焚き熱動弁１２６は、風呂の追焚きスイッチの操作に伴って開閉する。追焚き熱動弁１２６の開閉はコントローラ１４６によって制御される。
【００２６】
風呂の浴槽１２８には風呂循環経路１３０が接続されている。風呂循環経路１３０は、風呂用熱交換器１２４を通過するように配設されている。風呂循環経路１３０は、浴槽１２８から風呂用熱交換器１２４へ向かう経路が風呂循環往路１３０ａであり、風呂用熱交換器１２４から浴槽１２８へ向かう経路が風呂循環復路１３０ｂである。風呂循環往路１３０ａには、風呂水位センサ１３２、風呂循環ポンプ１３４、風呂水流スイッチ１３６、風呂循環サーミスタ１３８が介装されている。風呂水位センサ１３２は、風呂循環経路１３０内の温水の水圧を検出する。風呂水位センサ１３２の検出信号はコントローラ１４６に出力される。風呂水位センサ１３２によって検出される水圧は、浴槽１２８内の温水の水位を推定するために利用される。風呂循環ポンプ１３４は、風呂循環経路１３０内の温水を循環させる。風呂循環ポンプ１３４は、リモコン１４８のスイッチの操作に伴って駆動される。風呂循環ポンプ１３４の駆動はコントローラ１４６によって制御される。風呂水流スイッチ１３６は、風呂循環経路１３０内を温水が流れるとオンとなる。風呂水流スイッチ１３６のオンオフ信号はコントローラ１４６に出力される。風呂循環サーミスタ１３８は、風呂用熱交換器１２４の上流側に配置されて、風呂用熱交換器１２４に入水する温水の温度を検出する。風呂循環サーミスタ１３８の検出信号はコントローラ１４６に出力される。
【００２７】
給湯経路４６と風呂循環経路１３０は、湯張り経路１４０によって接続されている。湯張り経路１４０の上流端は給湯経路４６の給湯サーミスタ５４の下流側に接続されており、湯張り経路１４０の下流端は風呂循環経路１３０の風呂循環往路１３０ａの風呂循環ポンプ１３４と風呂水流スイッチ１３６との間に接続されている。湯張り経路１４０には、湯張り量センサ１４２、注湯電磁弁１４４が介装されている。湯張り量センサ１４２は、湯張り経路１４０を通過する温水の流量を検出する。湯張り量センサ１４２の検出信号はコントローラ１４６に出力される。注湯電磁弁１４４は、リモコン１４８のスイッチの操作や浴槽１２８内の温水の水位によって開閉する。注湯電磁弁１４４の開閉はコントローラ１４６によって制御される。
【００２８】
次に、給湯ユニット１０で行われる蓄熱運転、給湯運転、暖房運転、風呂湯張り運転、風呂追焚き運転についてそれぞれ説明する。
【００２９】
（蓄熱運転）
蓄熱運転については、従来のコージェネレーションシステムと同様に行われるため、詳細な説明を避け、概略の説明に留める。発電ユニット１５０において発電運転が行われると、熱媒循環経路１５２内の熱媒が循環し、熱回収用熱交換器１５４に発電熱が入力される。給湯ユニット１０では、熱回収循環ポンプ５８が駆動され、貯湯タンク１４内の温水が、貯湯タンク１４の底部から熱回収循環往路５６ａへ吸い出される。熱回収循環往路５６ａ内の温水は、熱回収用熱交換器１５４へ流入して加熱される。加熱された温水は熱回収循環復路５６ｂを経て貯湯タンク１４の天井部へ戻される。これによって、発電ユニット１５０において発電に伴って発生する発電熱が貯湯タンク１４内へ回収されて蓄熱される。貯湯タンク１４内の温水は上部から昇温していく。
【００３０】
貯湯タンク１４内への蓄熱が完了し、満蓄状態となると、シスターン給水弁１０６が開かれる。これによって、貯湯タンク１４の上部に貯められていた高温水がシスターン給水経路１０２を経てシスターン１００内へ供給される。シスターン１００内の温水は、後述する暖房運転や風呂の追焚き運転を行うときに利用する。
【００３１】
（給湯運転）
給湯運転について、図２、図３を用いて説明する。図２は給湯運転におけるコージェネレーションシステムの動作の概要を示している。給湯運転では、図２中に太線で示す経路内を水又は温水が流通する。図３は給湯運転のフローチャートである。図３のステップＳ１０では、給水量センサ３０の検出流量が２．７リットル／ｍｉｎ以上であるか否かが判別される。給水量センサ３０の検出流量が２．７リットル／ｍｉｎ以上となると（ステップＳ１０でＹＥＳとなると）、給湯栓４４が開かれて給湯要求があったとみなされる。ステップＳ１２に進み、温水電磁弁５０が開かれる。これによって、貯湯タンク１４内の上部に貯められていた温水が給湯経路４６に送り出される。
【００３２】
ステップＳ１４に進み、第１タンクサーミスタ１６の検出温度が６０℃以上であるか否かが判別される。第１タンクサーミスタ１６の検出温度が６０℃以上であれば（ステップＳ１４でＹＥＳであれば）、貯湯タンク１４内の温水を加熱することなく給湯に利用することが可能とみなされる。このような場合、ステップＳ１６に進み、非燃焼給湯運転が行われる。非燃焼給湯運転では、バーナ７０を燃焼させず、バーナ循環ポンプ８０も駆動されない。給湯サーミスタ５４の検出温度が給湯設定温度となるように、混合サーボ３４の開度が調整される。
第１タンクサーミスタ１６の検出温度が６０℃未満であれば（ステップＳ１４でＮＯであれば）、貯湯タンク１４内の温水を加熱することなく給湯に利用することが不可能とみなされる。このような場合、ステップＳ２２に進み、燃焼給湯運転が行われる。燃焼給湯運転では、バーナ７０が点火され、バーナ循環ポンプ８０が駆動される。これによって、貯湯タンク１４の中間部の温水が、バーナ循環往路７６ａを経てバーナ部６８に送り出されて加熱される。ステップＳ２４に進み、バーナ出口サーミスタ８８の検出温度が６５℃となるようにバーナ７０の燃焼量とバーナバイパスサーボ８６の開度が制御される。バーナ部６８に送り出された温水は６５℃に加熱され、バーナ循環復路７６ｂを経て貯湯タンク１４の上部に戻される。
【００３３】
ステップＳ１８では、給水量センサ３０の検出流量が２．０リットル／ｍｉｎ以下であるか否かが判別される。給水量センサ３０の検出流量が２．０リットル／ｍｉｎを超えていれば（ステップＳ１８でＮＯであれば）、まだ給湯栓４４は開かれており、給湯中であるとみなされてステップＳ１４へ戻る。貯湯タンク１４の上部の温水温度が６０℃以上であれば非燃焼給湯運転が行われ、貯湯タンク１４の上部の温水温度が６０℃未満であれば燃焼給湯運転が行われることとなる。燃焼給湯運転が行われることによって、バーナ７０によって６５℃に加熱された温水が、貯湯タンク１４の第１タンクサーミスタ１６より上部に貯められる。これによって、貯湯タンク１４の上部は６５℃の温水が貯められたバッファタンクとなる。バッファタンク化した貯湯タンク１４の上部から６５℃の温水が給湯経路４６に送り出され、給湯設定温度に調温されて給湯される。給湯温度の調温は、混合サーボ３４の開度を調整することによってなされる。給水サーミスタ２８の検出温度と給湯サーミスタ５４の検出温度から、給湯サーミスタ２８の検出温度が給湯設定温度となるように混合サーボ３４の開度が調整される。
ステップＳ１８で、給水量センサ３０の検出流量が２．０リットル／ｍｉｎ以下となれば（ＹＥＳとなれば）、給湯栓４４が閉じられたとみなされる。ステップＳ２０へ進み、温水電磁弁５０が閉じられて給湯運転が終了される。
【００３４】
（暖房運転）
暖房運転について、図４、図５を用いて説明する。図４は暖房運転におけるコージェネレーションシステムの動作の概要を示している。暖房運転では、図４中に実線で示す経路内を水又は温水が流通する。図５は暖房運転のフローチャートである。図５のステップＳ４０では、暖房装置のリモコンのスイッチが操作されて、暖房のオン信号が出力されたか否かが判別される。暖房のオン信号が出力されたことが判別されると（ステップＳ４０でＹＥＳとなると）、暖房端末機１１０の運転要求があったとみなされる。ステップＳ４２に進み、バーナ７０が点火され、バーナ循環ポンプ８０が駆動される。これによって、貯湯タンク１４の中間部の温水が、バーナ循環往路７６ａを経てバーナ部６８に送り出されて加熱される。
【００３５】
ステップＳ４４では、起動した暖房装置が高温端末機であるか否かが判別される。本実施例では、高温端末機はエアコンであり、低温端末機は床暖房機である。高温端末機が起動したと判別されると（ステップＳ４４でＹＥＳであると）、ステップＳ４６に進む。高温端末機を動作させるためには、８０℃の高温の温水が必要であるため、ステップＳ４６では、バーナ出口サーミスタ８８の検出温度が８５℃となるようにバーナ７０の燃焼量とバーナバイパスサーボ８６の開度が調整される。バーナ部６８で加熱されて８５℃となった温水は、バーナ循環復路７６ｂに送り出され、暖房用熱交換器１１４を通過する。このとき、バーナ循環復路７６ｂ内の８５℃の温水の熱が暖房用熱交換器１１４に入力される。暖房用熱交換器１１４を通過して温度低下した温水は、バーナ循環復路７６ｂを経て貯湯タンク１４の上部に戻される。
ステップＳ４８に進み、暖房熱動弁１２０が開かれ、暖房循環ポンプ１１６が駆動される。これによって、シスターン１００内の温水が、暖房循環往路１１２ａに送り出され、暖房用熱交換器１１４を通過する。このとき、暖房循環往路１１２ａ内の温水は、暖房用熱交換器１１４において加熱される。ステップＳ５０に進み、暖房循環サーミスタ１１８の検出温度が８０℃となるように暖房循環ポンプ１１６の駆動が調整される。暖房用熱交換器１１４において８０℃に加熱された暖房循環往路１１２ａ内の温水は、高温端末機（エアコン）内の熱交換器内を通過する。この熱交換器に空気が吹付けられ、吹付けられた空気が加熱されて温風となり、エアコンの吹出し口から吹出される。高温端末機である暖房端末機１１０を通過して温度低下した温水は、暖房循環復路１１２ｂを経てシスターン１００に戻される。
【００３６】
ステップＳ４４で、起動した暖房装置が高温端末機でないと判別されると（ステップＳ４４でＮＯであると）、低温端末機（床暖房機）が起動したとみなされてステップＳ５８に進む。低温端末機を動作させるためには、６０℃の高温の温水が必要であるため、ステップＳ５８では、バーナ出口サーミスタ８８の検出温度が６５℃となるようにバーナ７０の燃焼量とバーナバイパスサーボ８６の開度が調整される。バーナ部６８で加熱されて６５℃となった温水は、バーナ循環復路７６ｂに送り出され、暖房用熱交換器１１４を通過する。このとき、バーナ循環復路７６ｂ内の６５℃の温水の熱が暖房用熱交換器１１４に入力される。暖房用熱交換器１１４を通過して温度低下した温水は、バーナ循環復路７６ｂを経て貯湯タンク１４の上部に戻される。
ステップＳ６０に進み、暖房熱動弁１２０が開かれ、暖房循環ポンプ１１６が駆動される。これによって、シスターン１００内の温水が、暖房循環往路１１２ａに送り出され、暖房用熱交換器１１４を通過する。このとき、暖房循環往路１１２ａ内の温水は、暖房用熱交換器１１４において加熱される。ステップＳ６２に進み、暖房循環サーミスタ１１８の検出温度が６０℃となるように暖房循環ポンプ１１６の駆動が調整される。暖房用熱交換器１１４において６０℃に加熱された暖房循環往路１１２ａ内の温水は、低温端末機（床暖房機）内を通過する。これによって上方の床材が温められる。低温端末機である暖房端末機１１０を通過して温度低下した温水は、暖房循環復路１１２ｂを経てシスターン１００に戻される。
【００３７】
ステップＳ５２で暖房装置のリモコンのスイッチが操作されて、暖房のオフ信号が出力されるまでは、上記のステップＳ４４からステップＳ５２の処理が繰返される。暖房のオフ信号が出力されたことが判別されると（ステップＳ５２でＹＥＳとなると）、暖房端末機１１０の運転停止要求があったとみなされる。ステップＳ５４に進み、バーナ７０が消火され、バーナ循環ポンプ８０が停止される。さらにステップＳ５６に進み、暖房熱動弁１２０が閉じられ、暖房循環ポンプ５６が停止されて暖房運転が終了する。
【００３８】
（風呂追焚き運転）
風呂の追焚き運転について、図６、図７を用いて説明する。図６は追焚き運転におけるコージェネレーションシステムの動作の概要を示している。追焚き運転では、図６中に実線で示す経路内を水又は温水が流通する。図７は追焚き運転のフローチャートである。図７のステップＳ８０では、リモコン１４８の風呂の追焚きスイッチが操作されて、追焚きのオン信号が出力されたか否かが判別される。追焚きのオン信号が出力されたことが判別されると（ステップＳ８０でＹＥＳとなると）、追焚き要求があったとみなされる。ステップＳ８２に進み、バーナ７０が点火され、バーナ循環ポンプ８０が駆動される。これによって、貯湯タンク１４の中間部の温水が、バーナ循環往路７６ａを経てバーナ部６８に送り出されて加熱される。浴槽１２８内及び風呂循環経路１３０内の温水を速やかに加熱するためには、８０℃の高温の温水が必要であるため、ステップＳ８４では、バーナ出口サーミスタ８８の検出温度が８５℃となるようにバーナ７０の燃焼量とバーナバイパスサーボ８６の開度が調整される。バーナ部６８で加熱されて８５℃となった温水は、バーナ循環復路７６ｂに送り出され、暖房用熱交換器１１４を通過する。このとき、バーナ循環復路７６ｂ内の８５℃の温水の熱が暖房用熱交換器１１４に入力される。暖房用熱交換器１１４を通過して温度低下した温水は、バーナ循環復路７６ｂを経て貯湯タンク１４の上部に戻される。
ステップＳ８６に進み、追焚き熱動弁１２６が開かれるとともに、暖房循環ポンプ１１６が駆動される。これによって、シスターン１００内の温水が、暖房循環往路１１２ａに送り出され、暖房用熱交換器１１４を通過する。このとき、暖房循環往路１１２ａ内の温水は、暖房用熱交換器１１４において加熱される。ステップＳ８８に進み、暖房循環サーミスタ１１８の検出温度が８０℃となるように暖房循環ポンプ１１６の駆動が調整される。暖房用熱交換器１１４において８０℃に加熱された暖房循環往路１１２ａ内の温水は、追焚き経路１２２に送り出され、風呂用熱交換器１２４を通過する。このとき、追焚き経路１２２内の約８０℃の温水の熱が風呂用熱交換器１２４に入力される。風呂用熱交換器１２４を通過して温度低下した温水は、追焚き経路１２２を経てシスターン１００に戻される。
ステップＳ９０に進み、風呂循環ポンプ１３４が駆動される。これによって、浴槽１２８内の温水が、風呂循環往路１３０ａに送り出され、風呂用熱交換器１２４を通過する。このとき、風呂循環往路１３０ａ内の温水は、風呂用熱交換器１２４において加熱される。風呂用熱交換器１２４において加熱された風呂循環往路１３０ａ内の温水は、風呂循環復路１３０ｂを経て浴槽１２８に戻される。
【００３９】
ステップＳ９２で、風呂循環サーミスタ１３８の検出温度が追焚き設定温度となったことが判別されるまでは、上記の処理が繰返される。風呂循環サーミスタ１３８の検出温度が追焚き設定温度となったことが判別されると（ステップＳ９２でＹＥＳとなると）、浴槽１２８内の温水の温度が追焚き設定温度となったとみなされる。ステップＳ９４に進み、バーナ７０が消火され、バーナ循環ポンプ８０が停止される。次にステップＳ９６に進み、追焚き熱動弁１２６が閉じられ、暖房循環ポンプ５６が停止される。さらにステップＳ９８に進み、風呂循環ポンプ１３４が停止されて風呂の追焚き運転が終了する。
【００４０】
（風呂湯張り運転）
風呂の湯張り運転について、図８、図９を用いて説明する。図８は湯張り運転におけるコージェネレーションシステムの動作の概要を示している。湯張り運転では、図８中に実線で示す経路内を水又は温水が流通する。図９は湯張り運転のフローチャートである。図９のステップＳ１１０では、リモコン１４８の風呂の湯張りスイッチが操作されて、湯張りのオン信号が出力されたか否かが判別される。湯張りのオン信号が出力されたことが判別されると（ステップＳ１１０でＹＥＳとなると）、湯張り要求があったとみなされる。ステップＳ１１２に進み、注湯電磁弁１４４が開かれるとともに、温水電磁弁５０が開かれる。これによって、貯湯タンク１４内の上部に貯められていた温水が給湯経路４６に送り出され、湯張り経路１４０、風呂循環経路１３０を経て、浴槽１２８内に供給される。ステップＳ１１４では、湯張り量センサ１４２の検出流量の積算が開始される。
【００４１】
ステップＳ１１６に進み、第１タンクサーミスタ１６の検出温度が６０℃以上であるか否かが判別される。第１タンクサーミスタ１６の検出温度が６０℃以上であれば（ステップＳ１１６でＹＥＳであれば）、貯湯タンク１４内の温水を加熱することなく湯張りに利用することが可能とみなされる。このような場合、ステップＳ１１８に進み、非燃焼湯張り運転が行われる。非燃焼湯張り運転では、バーナ７０を燃焼させず、バーナ循環ポンプ８０も駆動されない。給湯サーミスタ５４の検出温度が湯張り設定温度となるように、混合サーボ３４の開度が調整される。
第１タンクサーミスタ１６の検出温度が６０℃未満であれば（ステップＳ１１６でＮＯであれば）、貯湯タンク１４内の温水を加熱することなく湯張りに利用することが不可能とみなされる。このような場合、ステップＳ１２４に進み、燃焼湯張り運転が行われる。燃焼湯張り運転では、バーナ７０が点火され、バーナ循環ポンプ８０が駆動される。これによって、貯湯タンク１４の中間部の温水がバーナ循環往路７６ａを経てバーナ部６８に送り出されて加熱される。ステップＳ１２６に進み、バーナ出口サーミスタ８８の検出温度が６５℃となるようにバーナ７０の燃焼量とバーナバイパスサーボ８６の開度が制御される。バーナ部６８に送り出された温水は６５℃に加熱され、バーナ循環復路７６ｂを経て貯湯タンク１４の上部に戻される。
【００４２】
ステップＳ１２０では、湯張り量センサ１４２の積算流量が湯張り設定水量であるか否かが判別される。湯張り量センサ１４２の積算流量が湯張り設定水量に満たなければ（ステップＳ１２０でＮＯであれば）、ステップＳ１１６へ戻る。貯湯タンク１４の上部の温水温度が６０℃以上であれば非燃焼湯張り運転が行われ、貯湯タンク１４の上部の温水温度が６０℃未満であれば燃焼湯張り運転が行われることとなる。燃焼湯張り運転が行われることによって、バーナ７０によって６５℃に加熱された温水が、貯湯タンク１４の第１タンクサーミスタ１６より上部に貯められる。これによって、貯湯タンク１４の上部は６０℃以上の温水が貯められたバッファタンクとなる。バッファタンク化した貯湯タンク１４の上部から６０℃以上の温水が給湯経路４６に送り出され、湯張り設定温度に調温されて給湯される。湯張り温度の調温は、混合サーボ３４の開度を調整することによってなされる。給水サーミスタ２８の検出温度と給湯サーミスタ５４の検出温度から、給湯サーミスタ２８の検出温度が湯張り設定温度となるように混合サーボ３４の開度が調整される。
ステップＳ１２０で、湯張り量センサ１４２の積算流量が湯張り設定水量となれば（ステップＳ１２０でＹＥＳとなれば）、湯張りが完了したとみなされる。ステップＳ１２２へ進み、注湯電磁弁１４４が閉じられるとともに、温水電磁弁５０が閉じられて湯張り運転が終了される。
【００４３】
上述の給湯運転が、暖房運転や風呂の追焚き運転と並行して行われるとき、バーナ出口サーミスタ８８の検出温度は、給湯設定温度よりも要求温度が高い、暖房運転の要求温度（８０℃又は６０℃）や風呂の追焚き運転（８０℃）の要求温度となるように制御される。給湯運転中に、暖房運転や風呂の追焚き運転が開始されたとすると、給湯中に、バーナ７０で調温される温水の温度が、給湯設定温度から暖房運転の要求温度や風呂の追焚き運転の要求温度へ上昇することとなる。逆に、給湯運転と暖房運転や風呂の追焚き運転が並行して行われており、給湯運転は継続しながら、暖房運転や風呂の追焚き運転が停止されたとすると、給湯中に、バーナ７０で調温される温水の温度が、暖房運転の要求温度や風呂の追焚き運転の要求温度から給湯設定温度へ低下することとなる。
もし、バーナで調温された温水が直接給湯経路に送り出される構成とすると、バーナの出口温度が急に変化することで、混合サーボによる湯温制御に遅れが生じ、給湯温度が不安定となることは免れない。
【００４４】
本実施例では、貯湯タンク１４内の温水温度が給湯設定温度以上の６０℃に満たないとき、貯湯タンク１４内の中間部の温水はバーナ７０に送り出されて加熱され、その後貯湯タンク１４の天井部から戻される。これによって、貯湯タンク１４の上部が高温水のバッファタンクとなる。給湯経路４６へは貯湯タンク１４の天井部から高温水が送り出される。送り出された高温水は、混合サーボ３４によって水道水と混合されて調温され、給湯される。バーナ７０で加熱された温水が直接給湯経路４６に送り出されることはない。暖房運転や風呂の追焚き運転の動作に伴ってバーナ７０の出口温度が変動しても、その温水は貯湯タンク１４内のバッファタンクへ戻されるため、温度の変動は緩衝される。このことから、バーナ７０から貯湯タンク１４に戻される温水の温度が急激に変動したとしても、その温度変動は給湯温度に影響を及ぼしにくい。本実施例によれば、給湯温度を安定化することができる。
【００４５】
本実施例では、貯湯タンク１４の中間部から温水を取り出してバーナ７０に送り出すため、貯湯タンク１４内の蓄熱量が少ないときであっても、蓄熱を有効利用することができる。
本実施例では、貯湯タンク１４内の温水をバーナ７０に送り出し、バーナ７０で加熱された温水を貯湯タンク１４へ戻すためのバーナ循環経路７６を利用して、暖房循環経路１１２内の温水を加熱することができる。また、この暖房循環経路１１２から分岐した風呂の追焚き経路１２２を利用して、浴槽１２８と接続されている風呂循環経路１３０内の温水を加熱することができる。１つの循環経路（バーナ循環経路７６）を多様に活用することができるため、システムの構成を簡素化し、システムをコンパクト化することができる。
本実施例では、貯湯タンク１４内の蓄熱量が上限値となると、貯湯タンク１４内の高温水がシスターン給水経路１０２を経てシスターン１００内へ供給されるため、貯湯タンク１４が満蓄状態となってからも、発電ユニット１５０からの熱回収を継続することができる。シスターン１００内の温水は暖房循環経路１１２内を循環するため、シスターン１００内へ供給される高温水の熱は、暖房運転や風呂の追焚き運転に有効に利用することができる。シスターン１００が第２の貯湯タンクとして機能するため、更なる省エネルギー効果を得ることができる。
【００４６】
（第１実施例の変形例）
第１実施例のコージェネレーションシステムの変形例を図１０に示す。以下の説明では、第１実施例のコージェネレーションシステムと同様の構成要素については、同一の参照符号を付して、詳細な説明を省略する。以下の説明では、第１実施例のコージェネレーションシステムとは異なる点のみについて説明する。
【００４７】
図１０に示すコージェネレーションシステムでは、シスターン給水経路２０２がバーナ循環復路７６ｂの熱交換器出口サーミスタ９０より下流側から分岐している。シスターン給水経路２０２には、シスターン給水弁１０６が介装されている。シスターン給水弁１０６は、シスターン１００に貯湯タンク１４からの温水を給水するときに開かれる。
【００４８】
給湯経路４６からは、負圧開放経路２０４が分岐している。負圧開放経路２０４には、負圧弁１０４が介装されている。負圧弁１０４は、断水時等で給水経路２４が負圧になったときに開かれ、大気を吸引して貯湯タンク１４の負圧による破損を防止する。
【００４９】
上記のコージェネレーションシステムは、第１実施例のコージェネレーションシステムと同様にして、蓄熱運転、給湯運転、暖房運転、風呂の追焚き運転および風呂の湯張り運転を行うことができる。
【００５０】
蓄熱運転において、貯湯タンク１４内への蓄熱が完了し、満蓄状態となると、シスターン給水弁１０６が開かれる。これによって、貯湯タンク１４の上部に貯められていた高温水がバーナ循環経路７６およびシスターン給水経路２０２を経てシスターン１００内へ供給される。
【００５１】
以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示にすぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。
また、本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組み合わせによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組み合わせに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成するものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】コージェネレーションシステムの系統図（第１実施例）。
【図２】給湯運転中の温水の流れを説明するための図（第１実施例）。
【図３】給湯運転の処理を示すフローチャート（第１実施例）。
【図４】暖房運転中の温水の流れを説明するための図（第１実施例）。
【図５】暖房運転の処理を示すフローチャート（第１実施例）。
【図６】風呂の追焚き運転中の温水の流れを説明するための図（第１実施例）。
【図７】風呂の追焚き運転の処理を示すフローチャート（第１実施例）。
【図８】風呂の湯張り運転中の温水の流れを説明するための図（第１実施例）。
【図９】風呂の湯張り運転の処理を示すフローチャート（第１実施例）。
【図１０】コージェネレーションシステムの系統図（第１実施例の変形例）。
【符号の説明】
【００５３】
１０：給湯ユニット
１２：貯湯部
１４：貯湯タンク
１６：第１タンクサーミスタ
１８：第２タンクサーミスタ
２０：第３タンクサーミスタ
２２：第４タンクサーミスタ
２４：給水経路
２６：減圧弁
２８：給水サーミスタ
３０：給水量センサ
３２：給水量サーボ
３４：混合サーボ
３６：混合経路
３８：排水経路
４０：排水弁
４２：圧力開放経路
４４：給湯栓
４６：給湯経路
４８：圧力逃し弁
５０：温水電磁弁
５２：高温サーミスタ
５４：給湯サーミスタ
５６：熱回収循環経路、５６ａ：循環往路、５６ｂ：循環復路
５８：熱回収循環ポンプ
６０：循環往路サーミスタ
６２：循環復路サーミスタ
６４：三方弁、６４ａ：入口、６４ｂ：入口、６４ｃ：出口
６６：バイパス経路
６８：バーナ部
７０：バーナ
７２：潜熱熱交換器
７４：顕熱熱交換器
７６：バーナ循環経路、７６ａ：循環往路、７６ｂ：循環復路
７８：バイパス経路
８０：バーナ循環ポンプ
８２：バーナ循環流量センサ
８４：バーナ循環流量サーボ
８６：バーナバイパスサーボ
８８：バーナ出口サーミスタ
９０：熱交換器出口サーミスタ
９２：ドレン経路
９４：中和器
９８：オーバーフロー経路
１００：シスターン
１０２、２０２：シスターン給水経路
１０４：負圧弁
１０６：シスターン給水弁
１０８：熱負荷
１１０：暖房端末機
１１２：暖房循環経路、１１２ａ：循環往路、１１２ｂ：循環復路
１１４：暖房用熱交換器
１１６：暖房循環ポンプ
１１８：暖房循環サーミスタ
１２０：暖房熱動弁
１２２：追焚き経路
１２４：風呂用熱交換器
１２６：追焚き熱動弁
１２８：浴槽
１３０：風呂循環経路、１３０ａ：循環往路、１３０ｂ：循環復路
１３２：風呂水位センサ
１３４：風呂循環ポンプ
１３６：風呂水流スイッチ
１３８：風呂循環サーミスタ
１４０：湯張り経路
１４２：湯張り量センサ
１４４：注湯電磁弁
１４６：コントローラ
１４８：リモコン
１５０：発電ユニット
１５２：熱媒循環経路
１５４：熱回収用熱交換器
２０４：負圧開放経路
【特許請求の範囲】
【請求項１】
温水を貯える貯湯タンクと、
貯湯タンクの上部から温水を給湯する給湯経路と、
貯湯タンクの下部へ給水する給水経路と、
温水を加熱する熱源機と、
貯湯タンク内の温水を熱源機へ送り出す熱源機往路と、
熱源機で加熱された温水を貯湯タンク内へ戻す熱源機復路を備えており、
熱源機往路が貯湯タンクの中間部に接続されており、
熱源機復路が貯湯タンクの上部に接続されていることを特徴とする貯湯式給湯システム。
【請求項２】
給湯経路内に水道水を供給するとともに、給湯経路内の温水と水道水との混合比が調整可能な混合手段をさらに備えていることを特徴とする請求項１の貯湯式給湯システム。
【請求項３】
熱媒の熱を利用して暖房運転を行う暖房端末機と、
暖房端末機内を通過する暖房循環経路と、
暖房循環経路内の熱媒と熱源機復路内の温水との間で熱交換を行う暖房用熱交換器をさらに備えていることを特徴とする請求項１または２の貯湯式給湯システム。
【請求項４】
浴槽内の温水を吸い出して浴槽内へ戻す風呂循環経路と、
暖房循環経路の暖房端末機の上流側かつ暖房用熱交換器の下流側から分岐して暖房循環経路の暖房端末機の下流側かつ暖房用熱交換器の上流側に合流する追焚き循環経路と、
風呂循環経路内の温水と追焚き循環経路内の熱媒との間で熱交換を行う追焚き用熱交換器をさらに備えていることを特徴とする請求項３の貯湯式給湯システム。
【請求項５】
前記熱媒が温水であって、
暖房循環経路に設けられた温水を貯えるシスターンをさらに備えており、
貯湯タンク内の蓄熱量が上限値となると、貯湯タンク内の温水がシスターン内へ供給されることを特徴とする請求項３または４の貯湯式給湯システム。
【請求項１】
温水を貯える貯湯タンクと、
貯湯タンクの上部から温水を給湯する給湯経路と、
貯湯タンクの下部へ給水する給水経路と、
温水を加熱する熱源機と、
貯湯タンク内の温水を熱源機へ送り出す熱源機往路と、
熱源機で加熱された温水を貯湯タンク内へ戻す熱源機復路を備えており、
熱源機往路が貯湯タンクの中間部に接続されており、
熱源機復路が貯湯タンクの上部に接続されていることを特徴とする貯湯式給湯システム。
【請求項２】
給湯経路内に水道水を供給するとともに、給湯経路内の温水と水道水との混合比が調整可能な混合手段をさらに備えていることを特徴とする請求項１の貯湯式給湯システム。
【請求項３】
熱媒の熱を利用して暖房運転を行う暖房端末機と、
暖房端末機内を通過する暖房循環経路と、
暖房循環経路内の熱媒と熱源機復路内の温水との間で熱交換を行う暖房用熱交換器をさらに備えていることを特徴とする請求項１または２の貯湯式給湯システム。
【請求項４】
浴槽内の温水を吸い出して浴槽内へ戻す風呂循環経路と、
暖房循環経路の暖房端末機の上流側かつ暖房用熱交換器の下流側から分岐して暖房循環経路の暖房端末機の下流側かつ暖房用熱交換器の上流側に合流する追焚き循環経路と、
風呂循環経路内の温水と追焚き循環経路内の熱媒との間で熱交換を行う追焚き用熱交換器をさらに備えていることを特徴とする請求項３の貯湯式給湯システム。
【請求項５】
前記熱媒が温水であって、
暖房循環経路に設けられた温水を貯えるシスターンをさらに備えており、
貯湯タンク内の蓄熱量が上限値となると、貯湯タンク内の温水がシスターン内へ供給されることを特徴とする請求項３または４の貯湯式給湯システム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２００７−３０９５３１（Ｐ２００７−３０９５３１Ａ）
【公開日】平成１９年１１月２９日（２００７．１１．２９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−１３５９８１（Ｐ２００６−１３５９８１）
【出願日】平成１８年５月１６日（２００６．５．１６）
【出願人】（０００１１５８５４）リンナイ株式会社 (1,534)
【出願人】（０００１２９２３１）株式会社ガスター (277)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年１１月２９日（２００７．１１．２９）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年５月１６日（２００６．５．１６）
【出願人】（０００１１５８５４）リンナイ株式会社 (1,534)
【出願人】（０００１２９２３１）株式会社ガスター (277)
【Ｆターム（参考）】
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