JP2004060981A - コージェネレーションシステム - Google Patents
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Abstract
【課題】水張りの作業効率が優れているコージェネレーションシステムを提供する。
【解決手段】コージェネレーションシステム１は、発電ユニット２０と、発電ユニット２０が発生する発電熱で加熱された温水の貯湯槽４４と、貯湯槽４４に外部から水を給水する第１経路４０と、貯湯槽４４からの溢水が流れる第２経路５３、５７、５７ｂによって貯湯槽４４と連通されているシスターン５１と、第２経路５３、５７、５７ｂの途中に設けられた開閉弁４８と、シスターン５１の水位を検知する水位検知手段５９と、操作手段６８と、開閉弁４８と水位検知手段５９と操作手段６８が接続されたコントローラ６０とを備えている。そして、コントローラ６０は、操作手段６８が操作されると開閉弁４８を開き、水位検知手段５９が所定水位を検知すると開閉弁４８を閉じる。
【選択図】 図１
【解決手段】コージェネレーションシステム１は、発電ユニット２０と、発電ユニット２０が発生する発電熱で加熱された温水の貯湯槽４４と、貯湯槽４４に外部から水を給水する第１経路４０と、貯湯槽４４からの溢水が流れる第２経路５３、５７、５７ｂによって貯湯槽４４と連通されているシスターン５１と、第２経路５３、５７、５７ｂの途中に設けられた開閉弁４８と、シスターン５１の水位を検知する水位検知手段５９と、操作手段６８と、開閉弁４８と水位検知手段５９と操作手段６８が接続されたコントローラ６０とを備えている。そして、コントローラ６０は、操作手段６８が操作されると開閉弁４８を開き、水位検知手段５９が所定水位を検知すると開閉弁４８を閉じる。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】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。特に、コージェネレーションシステムに水張りを行う技術に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】発電ユニットが発生する発電熱で加熱された温水の貯湯槽と、貯湯槽に外部から水を給水する第１経路と、貯湯槽からの溢水が流入する第２経路によって貯湯槽に連通されているシスターンと、第２経路の途中に設けられた開閉弁を備えるコージェネレーションシステムが知られている。この種のコージェネレーションシステムでは、温水が第２経路を経由してシスターンに送られ、さらにシスターンから温水利用箇所（例えば、温水暖房端末機や、床暖房機）に送られる。
コージェネレーションシステムを新たに設置した場合等には、排熱源との循環配管で漏水等の異常がないことを確認するための試運転が実施される。試運転では、まず最初に、空の貯湯槽や経路等への水張が行われる。
水張りを自動的に行う技術が、特開２００２−５５２８号公報に記載されている。この技術は、貯湯槽から浴槽への経路の途中に開閉弁と流量センサを設けている。水張りを開始する際には、開閉弁を開く。そして、流量センサが所定流量以上を所定時間以上検知すると、水張りが終了したと判別して開閉弁を閉じる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】水張りが終了する間際には、経路を空気が混じった水が流れる。流量センサは、空気が混じった水の流量を正しく検知できない。従って、上述した公報記載の技術では、給湯経路を流れる水に空気が混じらなくなり、流量センサが正しい流量を検知してから開閉弁が閉じられる。このため、開閉弁が閉じられるまでに水が浴槽に流れ込む。
水張りが行われた後には、浴槽の自動水位調整機能等の確認も行われる。この確認は、浴槽が空の状態から開始する必要がある。従って、水張りが行われて水が浴槽に流れ込むと、浴槽の排水栓が閉じられていた場合には、排水栓を開けて浴槽に貯まった水を排水するか、排水栓を事前に開けておいて浴槽に水が貯まらないようしなければならない。コージェネレーションシステムは、浴槽が配置されている浴室から離れた屋外に設置されるのが一般的である。よって、水張りの際には、作業者は、浴槽の排水栓を開けたり、排水栓が開いていることを確認するために、浴室とコージェネレーションシステムとの間を行ったり来たりしなければならない。このため、作業効率が悪い。
【０００４】
本発明は、かかる問題を解決するためになされたものであり、水張りの作業効率に優れたコージェネレーションシステムを提供することを課題とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段および作用と効果】請求項１に記載のコージェネレーションシステムは、発電ユニットと、発電ユニットが発生する発電熱で加熱された温水の貯湯槽と、貯湯槽に外部から水を給水する第１経路と、貯湯槽からの溢水が流れる第２経路によって貯湯槽と連通されているシスターンと、第２経路の途中に設けられた開閉弁と、シスターンの水位を検知する水位検知手段と、操作手段と、開閉弁と水位検知手段と操作手段が接続されたコントローラとを備えている。そして、コントローラは、操作手段が操作されると開閉弁を開き、水位検知手段が所定水位を検知すると開閉弁を閉じる。
上記のコージェネレーションシステムは、操作手段が操作されて開閉弁が開かれると、第１経路から貯湯槽と第２経路を経由してシスターンに至る流路が開放される。このように流路が開放されると、水道水圧力によって第１経路と貯湯槽と第２経路に水張が行われ、シスターンに水が流入する。シスターンに水が流入し、水位検知手段が所定水位を検知すると開閉弁が閉じられ、水張りが終了する。作業者は、水張りを開始する際に操作手段を操作するのみでよく、水張りに関してそれ以上の作業は要求されない。よって、このように構成されたコージェネレーションシステムは、作業効率に優れている。
【０００６】
請求項１に記載のコージェネレーションシステムにおいて、コントローラに接続された報知手段がさらに設けられており、コントローラは、水位検知手段が所定水位を検知すると、水張りが終了したことを報知手段に報知させることが好ましい（請求項２）。
このように構成されていると、報知手段によって水張りが終了したことを知ることができる。
【０００７】
請求項２に記載のコージェネレーションシステムにおいて、コントローラは、開閉弁を開いてから所定時間が経過しても水位検知手段が所定水位を検知しない場合に、水張りが異常であることを報知手段に報知させることが好ましい（請求項３）。
所定時間が経過しても水位検知手段が所定水位を検知しない場合には、水張りの異常（例えば、給湯経路や暖房経路からの水漏れ）が発生していると判断できる。従って、水張りが異常であることを報知手段に報知させる。
【０００８】
請求項１または２または３に記載のコージェネレーションシステムにおいて、コントローラは、開閉弁が開いてから所定時間が経過しても水位検知手段が所定水位を検知しない場合に、開閉弁を閉じることが好ましい（請求項４）。
このように開閉弁を閉じると、開閉弁の下流で水漏れが起きていたときに、それを止めることができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】本発明に係るコージェネレーションシステム１について、図面を参照しながら説明する。
図１に示されているように、コージェネレーションシステム１は、発電ユニット２０、発電ユニット２０の発電熱を回収して利用する温水ユニット１５から構成されている。温水ユニット１５は、貯湯槽４４、ミキシングユニット５４、給湯暖房機５０、およびこれらの間を連通させる複数の経路から構成されている。発電ユニット２０は、改質器３０、燃料電池２２、放熱器２８等から構成されている。改質器３０は、炭化水素系の燃料から水素ガスを生成する機能を有している。改質器３０には、バーナ３２が設けられている。バーナ３２が作動して熱を発生することにより、改質器３０は効率良く水素を生成することができる。改質器３０と熱交換器７０とを連通する燃焼ガス排気管３４が設けられている。燃焼ガス排気管３４は、バーナ３２の燃焼ガスを熱交換器７０に通過させ、冷却された燃焼ガスを排気する。熱交換器７０には、後述する循環経路４も通過している。循環経路４には、温水が循環される。循環経路４を流れる温水は、熱交換器７０を通過することにより、改質器３０側から加熱される。
【００１０】
燃料電池２２は、複数のセルから構成されている。燃料電池２２と改質器３０とは、水素供給配管３５によって連通されている。改質器３０で生成された水素は、水素供給配管３５を流れて燃料電池２２に供給される。燃料電池２２は、改質器３０から供給された水素と、空気中の酸素とを反応させて発電を行う。この発電の際に、燃料電池２２は発電熱を発生する。
燃料電池２２には、熱媒循環経路２４が接続されている。熱媒循環経路２４は、熱媒としての純水を流通させる。熱媒循環経路２４は、熱交換器７４、リザーブタンク２６、熱媒ポンプ８、熱媒三方弁３６を通って再び熱交換器７４に戻る循環路を形成している。放熱器２８を通過するバイパス経路２５が設けられている。バイパス経路２５の一端は、熱媒三方弁３６に接続され、他端は燃料電池２２の上流側で熱媒循環経路２４に接続されている。
【００１１】
熱媒三方弁３６には、１つの入口３６ａと、２つの出口３６ｂ、３６ｃが設けられている。熱媒三方弁３６は、入口３６ａと出口３６ｂを連通させるか、入口３６ａと出口３６ｃを連通させるかを切り替える。放熱器２８に隣接して、熱媒冷却ファン２９が設けられている。熱媒冷却ファン２９が作動すると、冷却空気が放熱器に吹き付けられる。熱交換器７４を通過して温水ユニット１５との間を結ぶ循環経路４が設けられている。燃料電池２２、熱媒三方弁３６、熱媒ポンプ８、熱媒冷却ファン２９は、コントローラ６０によって制御される。
コントローラ６０には、使用者によって操作されるリモコン７１が接続されている。
【００１２】
燃料電池２２が作動すると、熱媒三方弁３６の入口３６ａと出口３６ｃが連通されるとともに、熱媒ポンプ８が駆動される。熱媒ポンプ８が駆動されると、熱媒循環経路２４を熱媒が循環する。熱媒循環経路２４を熱媒が循環すると、燃料電池２２を熱媒が流れるときに、燃料電池２２が発生している発電熱が熱媒によって回収される（熱媒が加熱される）。熱媒によって回収された発電熱は、熱媒とともに熱交換器７４まで運ばれ、熱交換器７４を介して循環経路４を流れる温水を加熱する。
【００１３】
熱媒循環経路２４には、熱媒の温度を検知する温度センサ（図示省略）が設けられている。熱媒の温度が高くなりすぎると、熱媒三方弁３６は、入口３６ａと出口３６ｂを連通させるように切り替えられる。また、同時に熱媒冷却ファン２９が駆動される。すると、熱媒は熱媒循環経路２４からバイパス経路２５に流入し、放熱器２８を流れてから熱媒循環経路２４に戻る。このように熱媒が流れると、放熱器２８を介して外部に放熱が行われ、熱媒が冷却される。熱媒冷却ファン２９が駆動されて放熱器２８に空気を吹き付けることにより、放熱器２８からの放熱がより効率的に行われる。放熱器２８で冷却されて熱媒の温度が下がると、熱媒三方弁３６は、再び入口３６ａと出口３６ｃを連通させるように切り替えられる。このように熱媒三方弁３６の流路の切り替えが繰り返されることにより、熱媒の温度は所定範囲内に維持される。
【００１４】
温水ユニット１５には、市水が給水される給水経路４０が設けられている。給水経路４０は貯湯槽側経路４０ａとミキシングユニット側経路４０ｂとに分枝されている。貯湯槽側経路４０ａは、貯湯槽４４の底部に接続されている。ミキシングユニット側経路４０ｂは、ミキシングユニット５４の給水入口５４ｂに接続されている。給水経路４０の途中の、貯湯槽側経路４０ａとミキシングユニット側経路４０ｂとの分枝部の上流側に減圧弁４１が設けられている。減圧弁４１は、貯湯槽４４内を耐圧々力以下に維持するためと、貯湯槽４４およびミキシングユニット５４への給水圧力を調圧するために設けられている。貯湯槽４４内の温水が減少したり、ミキシングユニット５４が開いたりして減圧弁４１の下流側圧力がその調圧値以下になると、減圧弁４１が開いて貯湯槽４４やミキシングユニット５４に給水が行われる。
【００１５】
貯湯槽４４の上部にリリーフ弁４３が設けられている。リリーフ弁４３は、貯湯槽４４内の圧力を耐圧以下に維持するために設けられている。このように、貯湯槽４４内の圧力は、リリーフ弁４３と減圧弁４１の両者によって耐圧々力を超えることがないよう２重に防止されている。リリーフ弁４３は、手動操作することもできる。リリーフ弁４３が手動操作されると、貯湯槽４４内の圧力が外部に直接開放される。リリーフ弁４３には、開放された圧力を外部に導く圧力開放経路４５が接続されている。一端が貯湯槽４４の底部に接続され、他端が圧力開放経路４５の途中に接続された排水経路３７が設けられている。排水経路３７には、排水弁４７が設けられている。排水弁４７は、手動で操作することができる。排水弁４７が開かれると、貯湯槽４４に貯められてる水が圧力開放経路４５を経由して外部に排出される。
【００１６】
循環経路４は、貯湯槽４４から発電ユニット２０に向かう循環往路４ｂと、発電ユニット２０から貯湯槽４４に向かう循環復路４ａとを備えている。循環往路４ｂの途中には、蓄熱循環ポンプ４９が装着されている。蓄熱循環ポンプ４９は、コントローラ６０に接続されている。上述したように、循環経路４は、発電ユニット２０の熱交換器７０、７４を通過している。蓄熱循環ポンプ４９が駆動されると、貯湯槽４４底部から冷水が吸い出される。貯湯槽４４底部から吸い出された冷水は、循環往路４ｂを経由して熱交換器７０、７４を通過する。熱交換器７０、７４を通過した温水は加熱されて温度が上がり、循環復路４ａを経由して貯湯槽４４の上部に戻される。このように循環経路４を経由する温水の循環が行われると、貯湯槽４４の上部に高温の温水が蓄えられ、下部には低温の温水が蓄えられる。後述するように、給湯に用いられる温水は、給湯経路５３によって貯湯槽４４の上部から送り出される。このため、貯湯槽４４内の温水全てが高温となっていない場合であっても、給湯経路５３には高温の給湯が行われる。
【００１７】
ミキシングユニット５４は、給湯入口５４ａと、給水入口５４ｂと、温水出口５４ｃを備えている。貯湯槽４４の上部とミキシングユニット５４の給湯入口５４ａは、給湯経路５３によって連通されている。上述したように、給水経路４０から分枝されているミキシングユニット側経路４０ｂは、ミキシングユニット５４の給水入口５４ｂに接続されている。ミキシングユニット５４は、コントローラ６０によって制御される。ミキシングユニット５４は、給湯入口５４ａ側の開き度合いと、給水入口５４ｂ側の開き度合いを変化させ、貯湯槽４４側からの温水と市水側からの水とのミキシング割合を調整する。温水と市水とのミキシング割合が調整されると、温水出口５４ｃから送り出される温水の温度がコントロールされる。
【００１８】
給湯暖房機５０は、バーナ５５、５６、熱交換器９２、補給水弁４８、注湯弁９１、シスターン５１、水位電極５９、水張パネル６８等を備えている。
ミキシングユニット５４の温水出口５４ｃに、給湯経路５７が接続されている。給湯経路５７は、給湯栓側経路５７ａとシスターン側経路５７ｂとに分枝されている。給湯栓側経路５７ａの下流端には、給湯栓４６が設けられている。給湯栓４６が配置されるのは、例えば、浴室、洗面所、台所等である。給湯栓側経路５７ａの一部はバーナ５５によって加熱できる。バーナ５５はコントローラ６０によって制御され、ミキシングユニット５４から送られてくる温水の温度が所定の給湯温度よりも低い場合に作動する。バーナ５５が作動すると、給湯栓４６に供給する温水の温度が高くなる。
シスターン側経路５７ｂの下流端はシスターン５１内に配置されている。シスターン側経路５７ｂの途中には、補給水弁４８が装着されている。補給水弁４８は、内蔵したソレノイドに駆動されて開閉する。補給水弁４８は、コントローラ６０によって制御される。補給水弁４８が開かれると、減圧弁４１で所定圧力に調圧された市水が貯湯槽４４に送り込まれ、貯湯槽４４から溢れた温水は給湯経路５３に流れ込む。給湯経路５３に流れ込んだ温水は、さらにミキシングユニット５４、給湯経路５７、シスターン側経路５７ｂを通ってシスターン５１に供給される。
【００１９】
シスターン５１内には、コントローラ６０に接続されている水位電極５９が設けられている。水位電極５９は、棒状のハイレベルスイッチ５９ａとローレベルスイッチ５９ｂとを備えている。ハイレベルスイッチ５９ａとローレベルスイッチ５９ｂは、その下端が水に触れているとオン信号を出力する。シスターン５１には、水位としての上限（ハイレベル水位）と下限（ローレベル水位）とが設定されている。ハイレベルスイッチ５９ａとローレベルスイッチ５９ｂの下端は、それぞれハイレベル水位とローレベル水位とに位置するように配置されている。
【００２０】
従って、ハイレベルスイッチ５９ａとローレベルスイッチ５９ｂがオン信号を出力している場合には、シスターン５１の水位はハイレベルスイッチ５９ａの下端よりも上に位置している（ハイレベル水位を越えている）。ハイレベルスイッチ５９ａがオン信号を出力せず、ローレベルスイッチ５９ｂがオン信号を出力している場合には、シスターン５１の水位はハイレベルスイッチ５９ａの下端とローレベルスイッチ５９ｂの下端との間にある（ハイレベル水位とローレベル水位との間にある）。ハイレベルスイッチ５９ａとローレベルスイッチ５９ｂが検知信号を出力していない場合には、シスターン５１の水位はローレベルスイッチ５９ｂの下端よりも下に位置している（ローレベル水位以下である）。
コントローラ６０は、水位電極５９からの水位信号に基づいて補給水弁４８を開閉制御し、通常の運転時には、シスターン５１の水位をハイレベル水位とローレベル水位との間に維持する。
【００２１】
シスターン５１の底面には、シスターン出水経路６１が接続されている。シスターン出水経路６１の途中に、温水循環ポンプ６が装着されている。シスターン出水経路６１は、高温水経路８６と低温水経路８４とに分枝されている。
高温水経路８６は、温水暖房端末機８０を通過してシスターン５１に戻る経路を形成している。高温水経路８６を加熱するバーナ５６が設けられている。高温水経路８６のシスターン出水経路６１との分岐部と、温水暖房端末機８０との間に高温サーミスタ６３と熱動弁５８が装着されている。高温サーミスタ６３が検知した温度は、信号としてコントローラ６０に入力され、その制御に用いられる。熱動弁５８は、高温水経路８６の開閉を行う。熱動弁５８は、温水暖房端末機８０に接続されており、膨張エレメントと、膨張エレメントに機械的に連結されている開閉弁を内蔵している。温水暖房端末機８０に設けられている操作部がオンにされ、開弁信号が熱動弁５８に入力されると、膨張エレメントに通電が行われる。通電された膨張エレメントは、加熱されて膨張する。膨張エレメントが膨張すると開閉弁が駆動され、熱動弁５８は開となる。なお、温水暖房端末機８０の操作部がオンにされると、そのオン信号がコントローラ６０に送信される。コントローラ６０は、オン信号を受信すると温水循環ポンプ６を作動させる。
【００２２】
温水循環ポンプ６が駆動されるとともに熱動弁５８が開かれると、シスターン５１から温水が吸い出される。シスターン５１から吸い出された温水は、温水暖房端末機８０を通過する。高温サーミスタ６３が検知した温水の温度が８０℃以下の場合には、バーナ５６が作動する。バーナ５６が作動すると、高温水経路８６を流れる温水が加熱される。温水暖房端末機８０は、通過する温水との熱交換を行うことによって温風を吹き出し、設置されている部屋の暖房を行う。温水暖房端末機８０を通過して温度が低下した温水は、再びシスターン５１に戻される。
【００２３】
高温水経路８６のサーミスタ６３の下流と、高温水経路８６のシスターン５１への入口の上流とを連通する追焚き経路８８が設けられている。追焚き経路８８は熱交換器９２を通過している。追焚き経路８８の途中に、コントローラ６０に制御される熱動弁９０が装着されている。熱動弁９０は、追焚き経路８８の開閉を行う。
浴槽９６の温水吸出口９６ａと、温水供給口９６ｂを連通させる風呂循環経路９４が設けられている。風呂循環経路９４は、熱交換器９２を通過している。風呂循環経路９４の途中に、ポンプ９８と風呂水流スイッチ９５が設けられている。ポンプ９８は、コントローラ６０に制御される。風呂水流スイッチ９５は、風呂循環経路９４の水流を検知し、その検知信号をコントローラ６０に出力する。
【００２４】
温水循環ポンプ６が駆動された状態で熱動弁９０が開かれると、温水が追焚き経路８８を流れて熱交換器９２を通過する。浴槽９６に温水が入れられた状態でポンプ９８が駆動されると、浴槽９６の温水吸出口９６ａから温水が吸出され、風呂循環経路９４を流れて再び温水供給口９６ｂに戻る循環が行われる。風呂循環経路９４を流れる温水は、熱交換器９２を通過する。追焚き経路８８と風呂循環経路９４を温水が流れると、熱交換器９２で風呂循環経路９４を流れる温水が、追焚き経路８８を流れる温水によって加熱される。このようにして、浴槽９６の追焚きが行われる。
【００２５】
給湯栓側経路５７ａと、風呂循環経路９４とを連通させる風呂湯張経路８９が設けられている。風呂湯張経路８９の途中に、注湯弁９１が装着されている。注湯弁９１は、内蔵しているソレノイドに駆動されて開閉する。注湯弁９１は、コントローラ６０によって制御される。
浴槽９６に湯張りを行う場合には、補給水弁４８が閉じられ、注湯弁９１が開かれる。注湯弁９１が開かれると、給湯栓側経路５７ａから温水が風呂循環経路９４に流れ込む。風呂循環経路９４に流れ込んだ温水は温水供給口９６ｂと温水吸出口９６ａから浴槽９６に供給され、浴槽９６への湯張りが行われる。
【００２６】
シスターン出水経路６１から分枝されている低温水経路８４には、その経路内を流れる温水の温度を検知する低温サーミスタ９３が装着されている。低温サーミスタ９３の検知信号は、コントローラ６０に入力される。低温水経路８４は、その途中で３つの分枝経路８５に分枝されている。分枝経路８５の途中には、それぞれ熱動弁５２が装着されている。熱動弁５２は、分枝経路８５の開閉を行う。熱動弁５２は、コントローラ６０に制御される。分枝経路８５は、床暖房機８２を通過してから合流し、再び１つの低温水経路８４となる。
低温水経路８４に、温水三方弁６５が設けられている。温水三方弁６５は、１つの入口６５ａと、２つの出口６５ｂ、６５ｃを備えている。低温水経路８４の下流端は、温水三方弁６５の入口６５ａに接続されている。温水三方弁６５の出口６５ｂと、高温水経路８６の途中とは、低温水戻り経路８４ａによって連通されている。温水三方弁６５は、コントローラ６０によって制御される。
【００２７】
貯湯槽４４内の上部を通過する貯湯槽通過経路６６が設けられている。貯湯槽通過経路６６は、温水三方弁６５の出口６５ｃと低温水戻り経路８４ａの途中とを連通させている。貯湯槽通過経路６６が貯湯槽４４を通過する部分には、コイル状に成形されたコイル部６６ａが設けられている。コイル部６６ａは、貯湯槽４４内の温水と貯湯槽通過経路６６を流れる温水との間の伝熱面積を拡大する目的で設けられている。
コイル部６６ａ近傍の貯湯槽４４上部に、貯湯槽サーミスタ７５が設けられている。貯湯槽サーミスタ７５は、貯湯槽４４内の温水温度を検知する。
温水三方弁６５は、入口６５ａに流入した温水を出口６５ｂから流出させる（Ｄ１方向）か、出口６５Ｃから流出させる（Ｄ２方向）かを切り替える。すなわち、低温水経路８４を流れる温水は、温水三方弁６５によって低温水戻り経路８４ａ側へ流出して貯湯槽通過経路６６をバイパスするか、あるいは貯湯槽通過経路６６側へ流出するかを切り替えられる。
【００２８】
温水循環ポンプ６が駆動されるとともに熱動弁５２が開かれると、シスターン５１から温水が吸い出される。シスターン５１から吸い出された温水は、低温水経路８４、分枝経路８５を通過して床暖房機８２を暖める。床暖房機８２を暖めた温水の温度は低下する。コントローラ６０は、低温サーミスタ９３と貯湯槽サーミスタ７５が検知した温度を比較し、その結果によって温水三方弁６５を切り替える。例えば、低温サーミスタ９３が検知した温度よりも貯湯槽サーミスタ７５が検知した温度が所定値以上（例えば、１０℃）低い場合には、温水三方弁６５がＤ１方向に切り替えられ、床暖房機８２からの温水は、貯湯槽通過経路６６をバイパスし、温水戻り経路８４ａと高温水用経路８６を流れてシスターン５１に戻される。低温サーミスタ９３が検知した温度よりも貯湯槽サーミスタ７５が検知した温度が所定値以上高い場合には、温水三方弁６５がＤ２方向に切り替えられる。温水三方弁６５がＤ２方向に切り替えられると、床暖房機８２からの温水は貯湯槽通過経路６６を流れる。貯湯槽通過経路６６を流れる温水は、貯湯槽４４内の温水によって加熱されて温度が上昇する。貯湯槽通過経路６６を通過して温度が上昇した温水は、低温水戻り経路８４ａと、高温水経路８６を流れてシスターン５１に戻される。シスターン５１に戻された温水は、再び低温水経路８４に吸い込まれて床暖房機８２を暖める。
【００２９】
給湯暖房機５０内に、水張パネル６８が設けられている。水張パネル６８は、コントローラ６０に接続されている。ここで、水張りとは、給水経路４０から給水されることによって貯湯槽４４、給湯経路５３、５７、ミキシングユニット５４、シスターン側経路５７ｂに水を満たすことを意味する。
水張パネル６８には、水張スイッチ６８ａと、水張表示器６８ｂを備えている。水張スイッチ６８ａがオンにされると、そのオン信号がコントローラ６０に送信される。オン信号を受信したコントローラ６０は、温水ユニット１５を制御し、後述する水張運転を行わせる。水張表示器６８ｂには、水張りに係る情報（水張中であることや、水張りの終了や、水張りの異常）が表示される。
【００３０】
コントローラ６０と、それに接続される各種装置の構成について、図面を参照しながら説明する。
図２に示されているように、コントローラ６０は、ＣＰＵ１０２、ＲＯＭ１０４、ＲＡＭ１０６、出力ポート１０８、入力ポート１１０、これらを相互に接続するバス１０９とを備えている。なお、図２は、コントローラ６０に接続される主要な装置を示しており、その他の装置の図示は省略している。ＣＰＵ１０２は、ＲＯＭ１０４に格納されている制御プログラムに従ってコントローラ６０に接続されている各種装置を統合的に制御する。ＲＡＭ１０６は、ＣＰＵ１０２が実行する処理にともなって生成されるデータや、各種装置から入力されるデータが一時的に記憶される。
【００３１】
入力ポート１１０には、水位電極５９、温水暖房端末機８０、床暖房機８２、リモコン７１、低温サーミスタ９３、高温サーミスタ６３、風呂水流スイッチ９５、水張スイッチ６８ａ、貯湯槽サーミスタ７５が接続され、これらの装置が出力した信号が入力される。水位電極５９は、検知したシスターン５１の水位を出力する。温水暖房端末機８０は、その運転スイッチがオンに操作されると運転開始信号を出力し、運転スイッチがオフに操作されると運転終了信号を出力する。同様に床暖房機８２も、運転開始信号と運転終了信号を出力する。リモコン７１は、コージェネレーションシステム１の運転開始信号、運転終了信号、各種の設定信号（例えば、給湯栓４６の給湯温度、風呂の湯張温度や追焚温度）を出力する。
【００３２】
低温サーミスタ９３、高温サーミスタ６３、風呂水流スイッチ９５、貯湯槽サーミスタ７５は、それぞれが検知した信号を出力する。水張スイッチ６８ａは、オンにされることにより水張開始信号を出力する。なお、水張パネル６８には、停止ボタン（図示省略）が設けられている。停止ボタンがオンにされると、水張りの途中であっても、水張りを停止させることができる。
入力ポート１１０に入力された信号は、バス１０９を介してＣＰＵ１０２、ＲＯＭ１０４、ＲＡＭ１０６に送信される。
【００３３】
出力ポート１０８には、熱媒三方弁３６、燃料電池２２、熱媒ポンプ８、蓄熱循環ポンプ４９、風呂循環ポンプ９８、温水循環ポンプ６、温水三方弁６５、ミキシングユニット５４、バーナ５５、５６、熱動弁５２、９０、補給水弁４８、注湯弁９１、水張表示器６８ｂが接続されている。これらの装置には、バス１０９と出力ポート１０８を介してＣＰＵ１０２から出力されてくる制御信号が入力される。熱媒三方弁３６と温水三方弁６５は、制御信号に基づいて出口を切り替える。燃料電池２２は、制御信号に基づいて発電運転を行う。改質器３０と熱媒冷却ファン２９は、発電ユニット２０に内蔵されている制御装置（図示省略）に制御されて動作する。
熱媒ポンプ８、蓄熱循環ポンプ４９、風呂循環ポンプ９８、温水循環ポンプ６は、制御信号に基づいて作動と停止を行う。ミキシングユニット５４は、制御信号に基づいて、給湯入口５４ａと給水入口５４ｂの開き度合いを調整する。
【００３４】
バーナ５５とバーナ５６は、制御信号に基づいて点火と、燃焼強さの調整と、消火を行う。熱動弁５２、５８、９０は、制御信号に基づいて、内蔵している膨張ユニットの通電のオンとオフを行う。補給水弁４８と注湯弁９１は、制御信号に基づいて開閉される。水張表示器６８ｂは、制御信号に基づいて、水張りに係る情報を表示する。
【００３５】
水張運転において温水ユニット１５で行われる一連の処理フローについて、フローチャートを参照しながら説明する。なお、水張運転が開始されるときには、給水経路４０に市水が給水されているものとする。
図３のフローチャートは、水張運転処理Ｓ１０を示している。水張運転処理Ｓ１０の最初の処理Ｓ１２では、水張パネル６８の水張スイッチ６８ａがオンか否かの判別が行われる。Ｓ１２で水張スイッチ６８ａがオンではない（オフである）と判別された場合（ＮＯの場合）には、そのまま待機する。Ｓ１２で水張スイッチ６８ａがオンであると判別された場合（ＹＥＳの場合）には、Ｓ１４が実行される。
【００３６】
Ｓ１４では、ミキシングユニット５４の給湯入口５４ａ側が開かれ、給水入口５４ｂ側が閉じられる。給湯入口５４ａ側が開かれると、給湯経路５３と給湯経路５７が連通される。さらにＳ１４では、補給水弁４８が開かれ、注湯弁９１が閉じられる。Ｓ１４の処理が行われると、給水経路４０から貯湯槽４４、給湯経路５３、ミキシングユニット５４、給湯経路５７、シスターン側経路５７ｂ、補給水弁４８を経由してシスターン５１に至る経路が開放される。給水経路４０に市水が給水されているので、減圧弁４１で所定の圧力に減圧された水は貯湯槽４４に流入する。貯湯槽４４は、約１５０リットルの容積を有しているので、水によって満たされるのには暫く時間がかかる。貯湯槽４４が水で満たされると、貯湯槽４４から溢れた水は給湯経路５３、ミキシングユニット５４、給湯経路５７、補給水弁４８を流れてシスターン５１に流れ込む。
【００３７】
Ｓ１４に続いて行われるＳ１６では、水位電極５９のローレベルスイッチ５９ｂがオンか否かが判別される。上述したように貯湯槽４４に水が満たされるのには暫く時間がかかる。従って、給水経路４０に市水が給水されても、シスターン５１に水が流れ込み始めるのには遅れがある。また、シスターン５１に水が流れ込んでも、ローレベルスイッチ５９が検知する位置（ローレベル水位）まで水位が達するのにも時間がかかる。ローレベルスイッチ５９ａがオンでないと、Ｓ１６の判別はＮＯとされる。Ｓ１６でＮＯと判別された場合には、Ｓ１８が実行される。
【００３８】
Ｓ１８では、水張スイッチ６８ａがオンに操作されてから３０分が経過したか否かが判別される。この３０分は、減圧弁４１の減圧々力や、貯湯槽４４、経路４０、５３、５７、５７ｂ等の容積に基づいて、これらに水漏れ等の異常がない場合の水張りに要する時間を算出し、これにマージンを加えて設定されたものである。Ｓ１８で水張スイッチ６８ａがオンに操作されてから３０分が経過したと判別された場合（ＹＥＳの場合）には、Ｓ２２に移行する。Ｓ２２では、補給水弁４８が閉とされ、それ以上シスターン５１へ水が流入しないようにするとともに、水張パネル６８の水張表示器６８ｂに水張りが異常であることを表示する。すなわち、Ｓ１６でローレベルスイッチ５９ａがシスターン５１のローレベル水位を検知せず、その状態でＳ１８において水張スイッチ６８ａがオンに操作されてから３０分が経過している場合には、水張りの異常が発生していると判別する。Ｓ１８で水張スイッチ６８ａがオンに操作されてから３０分が経過していないと判別された場合（ＮＯの場合）には、Ｓ１６からの処理が再び実行される。
【００３９】
一方Ｓ１６において水位電極５９のローレベルスイッチ５９ａがオンであると判別された場合（ＹＥＳの場合）には、水張りは正常に行われたと判断できる。そこでＳ２０に移行し、補給水弁４８を閉じて水張りを終了させるとともに、水張りが正常に終了したことを水張パネル６８の水張表示器６８ｂに表示する。補給水弁４８が閉じられると、給水経路４０ａからの給水は停止され、市水はそれ以上消費されない。
【００４０】
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、出願時の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】
【図１】実施の形態に係るコージェネレーションシステムの系統図。
【図２】実施の形態に係るコントローラと各種装置との接続状態を示すブロック図。
【図３】実施の形態に係る水張運転処理のフローチャート。
【符号の説明】
１：コージェネレーションシステム
４：循環経路、４ａ：循環復路、４ｂ：循環往路
６：温水循環ポンプ
８：熱媒ポンプ
１５：温水ユニット
２０：発電ユニット
２２：燃料電池
２４：熱媒循環経路
２５：バイパス経路
２６：リザーブタンク
２８：放熱器
２９：熱媒冷却ファン
３０：改質器
３２：バーナ
３４：燃焼ガス配管
３５：水素供給配管
３６：熱媒三方弁、３６ａ：入口、３６ｂ：出口、３６ｃ：出口
３７：排水経路
４０：給水経路、４０ａ：貯湯槽側経路、４０ｂ：ミキシングユニット側経路
４１：減圧弁
４３：リリーフ弁
４４：貯湯槽
４５：圧力開放経路
４６：給湯栓
４７：排水弁
４８：補給水弁
４９：蓄熱循環ポンプ
５０：給湯暖房機
５１：シスターン
５２：熱動弁
５３：給湯経路
５４：ミキシングユニット、５４ａ：給湯入口、５４ｂ：給水入口、５４ｃ：温水出口
５５、５６：バーナ
５７：給湯経路、５７ａ：給湯栓側経路、５７ｂ：シスターン側経路
５８：熱動弁
５９：水位電極、５９ａ：ハイレベルスイッチ、５９ｂ：ローレベルスイッチ
６０：コントローラ
６１：シスターン出水経路
６３：高温サーミスタ
６５：温水三方弁、６５ａ：入口、６５ｂ：出口、６５ｃ：出口
６６：貯湯槽通過経路、６６ａ：コイル部
６８：水張パネル、６８ａ：水張スイッチ、６８ｂ：水張表示器
７０：熱交換器
７１：リモコン
７４：熱交換器
７５：貯湯槽サーミスタ
８０：温水暖房端末機
８２：床暖房機
８４：低温水経路、８４ａ：低温水戻り経路
８５：分枝経路
８６：高温水経路
８８：追炊き経路
８９：風呂湯張経路
９０：熱動弁
９１：注湯弁
９２：熱交換器
９３：低温サーミスタ
９４：風呂循環経路
９５：風呂水流スイッチ
９６：浴槽、９６ａ：温水吸出口、９６ｂ：温水供給口
９８：ポンプ
【発明の属する技術分野】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。特に、コージェネレーションシステムに水張りを行う技術に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】発電ユニットが発生する発電熱で加熱された温水の貯湯槽と、貯湯槽に外部から水を給水する第１経路と、貯湯槽からの溢水が流入する第２経路によって貯湯槽に連通されているシスターンと、第２経路の途中に設けられた開閉弁を備えるコージェネレーションシステムが知られている。この種のコージェネレーションシステムでは、温水が第２経路を経由してシスターンに送られ、さらにシスターンから温水利用箇所（例えば、温水暖房端末機や、床暖房機）に送られる。
コージェネレーションシステムを新たに設置した場合等には、排熱源との循環配管で漏水等の異常がないことを確認するための試運転が実施される。試運転では、まず最初に、空の貯湯槽や経路等への水張が行われる。
水張りを自動的に行う技術が、特開２００２−５５２８号公報に記載されている。この技術は、貯湯槽から浴槽への経路の途中に開閉弁と流量センサを設けている。水張りを開始する際には、開閉弁を開く。そして、流量センサが所定流量以上を所定時間以上検知すると、水張りが終了したと判別して開閉弁を閉じる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】水張りが終了する間際には、経路を空気が混じった水が流れる。流量センサは、空気が混じった水の流量を正しく検知できない。従って、上述した公報記載の技術では、給湯経路を流れる水に空気が混じらなくなり、流量センサが正しい流量を検知してから開閉弁が閉じられる。このため、開閉弁が閉じられるまでに水が浴槽に流れ込む。
水張りが行われた後には、浴槽の自動水位調整機能等の確認も行われる。この確認は、浴槽が空の状態から開始する必要がある。従って、水張りが行われて水が浴槽に流れ込むと、浴槽の排水栓が閉じられていた場合には、排水栓を開けて浴槽に貯まった水を排水するか、排水栓を事前に開けておいて浴槽に水が貯まらないようしなければならない。コージェネレーションシステムは、浴槽が配置されている浴室から離れた屋外に設置されるのが一般的である。よって、水張りの際には、作業者は、浴槽の排水栓を開けたり、排水栓が開いていることを確認するために、浴室とコージェネレーションシステムとの間を行ったり来たりしなければならない。このため、作業効率が悪い。
【０００４】
本発明は、かかる問題を解決するためになされたものであり、水張りの作業効率に優れたコージェネレーションシステムを提供することを課題とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段および作用と効果】請求項１に記載のコージェネレーションシステムは、発電ユニットと、発電ユニットが発生する発電熱で加熱された温水の貯湯槽と、貯湯槽に外部から水を給水する第１経路と、貯湯槽からの溢水が流れる第２経路によって貯湯槽と連通されているシスターンと、第２経路の途中に設けられた開閉弁と、シスターンの水位を検知する水位検知手段と、操作手段と、開閉弁と水位検知手段と操作手段が接続されたコントローラとを備えている。そして、コントローラは、操作手段が操作されると開閉弁を開き、水位検知手段が所定水位を検知すると開閉弁を閉じる。
上記のコージェネレーションシステムは、操作手段が操作されて開閉弁が開かれると、第１経路から貯湯槽と第２経路を経由してシスターンに至る流路が開放される。このように流路が開放されると、水道水圧力によって第１経路と貯湯槽と第２経路に水張が行われ、シスターンに水が流入する。シスターンに水が流入し、水位検知手段が所定水位を検知すると開閉弁が閉じられ、水張りが終了する。作業者は、水張りを開始する際に操作手段を操作するのみでよく、水張りに関してそれ以上の作業は要求されない。よって、このように構成されたコージェネレーションシステムは、作業効率に優れている。
【０００６】
請求項１に記載のコージェネレーションシステムにおいて、コントローラに接続された報知手段がさらに設けられており、コントローラは、水位検知手段が所定水位を検知すると、水張りが終了したことを報知手段に報知させることが好ましい（請求項２）。
このように構成されていると、報知手段によって水張りが終了したことを知ることができる。
【０００７】
請求項２に記載のコージェネレーションシステムにおいて、コントローラは、開閉弁を開いてから所定時間が経過しても水位検知手段が所定水位を検知しない場合に、水張りが異常であることを報知手段に報知させることが好ましい（請求項３）。
所定時間が経過しても水位検知手段が所定水位を検知しない場合には、水張りの異常（例えば、給湯経路や暖房経路からの水漏れ）が発生していると判断できる。従って、水張りが異常であることを報知手段に報知させる。
【０００８】
請求項１または２または３に記載のコージェネレーションシステムにおいて、コントローラは、開閉弁が開いてから所定時間が経過しても水位検知手段が所定水位を検知しない場合に、開閉弁を閉じることが好ましい（請求項４）。
このように開閉弁を閉じると、開閉弁の下流で水漏れが起きていたときに、それを止めることができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】本発明に係るコージェネレーションシステム１について、図面を参照しながら説明する。
図１に示されているように、コージェネレーションシステム１は、発電ユニット２０、発電ユニット２０の発電熱を回収して利用する温水ユニット１５から構成されている。温水ユニット１５は、貯湯槽４４、ミキシングユニット５４、給湯暖房機５０、およびこれらの間を連通させる複数の経路から構成されている。発電ユニット２０は、改質器３０、燃料電池２２、放熱器２８等から構成されている。改質器３０は、炭化水素系の燃料から水素ガスを生成する機能を有している。改質器３０には、バーナ３２が設けられている。バーナ３２が作動して熱を発生することにより、改質器３０は効率良く水素を生成することができる。改質器３０と熱交換器７０とを連通する燃焼ガス排気管３４が設けられている。燃焼ガス排気管３４は、バーナ３２の燃焼ガスを熱交換器７０に通過させ、冷却された燃焼ガスを排気する。熱交換器７０には、後述する循環経路４も通過している。循環経路４には、温水が循環される。循環経路４を流れる温水は、熱交換器７０を通過することにより、改質器３０側から加熱される。
【００１０】
燃料電池２２は、複数のセルから構成されている。燃料電池２２と改質器３０とは、水素供給配管３５によって連通されている。改質器３０で生成された水素は、水素供給配管３５を流れて燃料電池２２に供給される。燃料電池２２は、改質器３０から供給された水素と、空気中の酸素とを反応させて発電を行う。この発電の際に、燃料電池２２は発電熱を発生する。
燃料電池２２には、熱媒循環経路２４が接続されている。熱媒循環経路２４は、熱媒としての純水を流通させる。熱媒循環経路２４は、熱交換器７４、リザーブタンク２６、熱媒ポンプ８、熱媒三方弁３６を通って再び熱交換器７４に戻る循環路を形成している。放熱器２８を通過するバイパス経路２５が設けられている。バイパス経路２５の一端は、熱媒三方弁３６に接続され、他端は燃料電池２２の上流側で熱媒循環経路２４に接続されている。
【００１１】
熱媒三方弁３６には、１つの入口３６ａと、２つの出口３６ｂ、３６ｃが設けられている。熱媒三方弁３６は、入口３６ａと出口３６ｂを連通させるか、入口３６ａと出口３６ｃを連通させるかを切り替える。放熱器２８に隣接して、熱媒冷却ファン２９が設けられている。熱媒冷却ファン２９が作動すると、冷却空気が放熱器に吹き付けられる。熱交換器７４を通過して温水ユニット１５との間を結ぶ循環経路４が設けられている。燃料電池２２、熱媒三方弁３６、熱媒ポンプ８、熱媒冷却ファン２９は、コントローラ６０によって制御される。
コントローラ６０には、使用者によって操作されるリモコン７１が接続されている。
【００１２】
燃料電池２２が作動すると、熱媒三方弁３６の入口３６ａと出口３６ｃが連通されるとともに、熱媒ポンプ８が駆動される。熱媒ポンプ８が駆動されると、熱媒循環経路２４を熱媒が循環する。熱媒循環経路２４を熱媒が循環すると、燃料電池２２を熱媒が流れるときに、燃料電池２２が発生している発電熱が熱媒によって回収される（熱媒が加熱される）。熱媒によって回収された発電熱は、熱媒とともに熱交換器７４まで運ばれ、熱交換器７４を介して循環経路４を流れる温水を加熱する。
【００１３】
熱媒循環経路２４には、熱媒の温度を検知する温度センサ（図示省略）が設けられている。熱媒の温度が高くなりすぎると、熱媒三方弁３６は、入口３６ａと出口３６ｂを連通させるように切り替えられる。また、同時に熱媒冷却ファン２９が駆動される。すると、熱媒は熱媒循環経路２４からバイパス経路２５に流入し、放熱器２８を流れてから熱媒循環経路２４に戻る。このように熱媒が流れると、放熱器２８を介して外部に放熱が行われ、熱媒が冷却される。熱媒冷却ファン２９が駆動されて放熱器２８に空気を吹き付けることにより、放熱器２８からの放熱がより効率的に行われる。放熱器２８で冷却されて熱媒の温度が下がると、熱媒三方弁３６は、再び入口３６ａと出口３６ｃを連通させるように切り替えられる。このように熱媒三方弁３６の流路の切り替えが繰り返されることにより、熱媒の温度は所定範囲内に維持される。
【００１４】
温水ユニット１５には、市水が給水される給水経路４０が設けられている。給水経路４０は貯湯槽側経路４０ａとミキシングユニット側経路４０ｂとに分枝されている。貯湯槽側経路４０ａは、貯湯槽４４の底部に接続されている。ミキシングユニット側経路４０ｂは、ミキシングユニット５４の給水入口５４ｂに接続されている。給水経路４０の途中の、貯湯槽側経路４０ａとミキシングユニット側経路４０ｂとの分枝部の上流側に減圧弁４１が設けられている。減圧弁４１は、貯湯槽４４内を耐圧々力以下に維持するためと、貯湯槽４４およびミキシングユニット５４への給水圧力を調圧するために設けられている。貯湯槽４４内の温水が減少したり、ミキシングユニット５４が開いたりして減圧弁４１の下流側圧力がその調圧値以下になると、減圧弁４１が開いて貯湯槽４４やミキシングユニット５４に給水が行われる。
【００１５】
貯湯槽４４の上部にリリーフ弁４３が設けられている。リリーフ弁４３は、貯湯槽４４内の圧力を耐圧以下に維持するために設けられている。このように、貯湯槽４４内の圧力は、リリーフ弁４３と減圧弁４１の両者によって耐圧々力を超えることがないよう２重に防止されている。リリーフ弁４３は、手動操作することもできる。リリーフ弁４３が手動操作されると、貯湯槽４４内の圧力が外部に直接開放される。リリーフ弁４３には、開放された圧力を外部に導く圧力開放経路４５が接続されている。一端が貯湯槽４４の底部に接続され、他端が圧力開放経路４５の途中に接続された排水経路３７が設けられている。排水経路３７には、排水弁４７が設けられている。排水弁４７は、手動で操作することができる。排水弁４７が開かれると、貯湯槽４４に貯められてる水が圧力開放経路４５を経由して外部に排出される。
【００１６】
循環経路４は、貯湯槽４４から発電ユニット２０に向かう循環往路４ｂと、発電ユニット２０から貯湯槽４４に向かう循環復路４ａとを備えている。循環往路４ｂの途中には、蓄熱循環ポンプ４９が装着されている。蓄熱循環ポンプ４９は、コントローラ６０に接続されている。上述したように、循環経路４は、発電ユニット２０の熱交換器７０、７４を通過している。蓄熱循環ポンプ４９が駆動されると、貯湯槽４４底部から冷水が吸い出される。貯湯槽４４底部から吸い出された冷水は、循環往路４ｂを経由して熱交換器７０、７４を通過する。熱交換器７０、７４を通過した温水は加熱されて温度が上がり、循環復路４ａを経由して貯湯槽４４の上部に戻される。このように循環経路４を経由する温水の循環が行われると、貯湯槽４４の上部に高温の温水が蓄えられ、下部には低温の温水が蓄えられる。後述するように、給湯に用いられる温水は、給湯経路５３によって貯湯槽４４の上部から送り出される。このため、貯湯槽４４内の温水全てが高温となっていない場合であっても、給湯経路５３には高温の給湯が行われる。
【００１７】
ミキシングユニット５４は、給湯入口５４ａと、給水入口５４ｂと、温水出口５４ｃを備えている。貯湯槽４４の上部とミキシングユニット５４の給湯入口５４ａは、給湯経路５３によって連通されている。上述したように、給水経路４０から分枝されているミキシングユニット側経路４０ｂは、ミキシングユニット５４の給水入口５４ｂに接続されている。ミキシングユニット５４は、コントローラ６０によって制御される。ミキシングユニット５４は、給湯入口５４ａ側の開き度合いと、給水入口５４ｂ側の開き度合いを変化させ、貯湯槽４４側からの温水と市水側からの水とのミキシング割合を調整する。温水と市水とのミキシング割合が調整されると、温水出口５４ｃから送り出される温水の温度がコントロールされる。
【００１８】
給湯暖房機５０は、バーナ５５、５６、熱交換器９２、補給水弁４８、注湯弁９１、シスターン５１、水位電極５９、水張パネル６８等を備えている。
ミキシングユニット５４の温水出口５４ｃに、給湯経路５７が接続されている。給湯経路５７は、給湯栓側経路５７ａとシスターン側経路５７ｂとに分枝されている。給湯栓側経路５７ａの下流端には、給湯栓４６が設けられている。給湯栓４６が配置されるのは、例えば、浴室、洗面所、台所等である。給湯栓側経路５７ａの一部はバーナ５５によって加熱できる。バーナ５５はコントローラ６０によって制御され、ミキシングユニット５４から送られてくる温水の温度が所定の給湯温度よりも低い場合に作動する。バーナ５５が作動すると、給湯栓４６に供給する温水の温度が高くなる。
シスターン側経路５７ｂの下流端はシスターン５１内に配置されている。シスターン側経路５７ｂの途中には、補給水弁４８が装着されている。補給水弁４８は、内蔵したソレノイドに駆動されて開閉する。補給水弁４８は、コントローラ６０によって制御される。補給水弁４８が開かれると、減圧弁４１で所定圧力に調圧された市水が貯湯槽４４に送り込まれ、貯湯槽４４から溢れた温水は給湯経路５３に流れ込む。給湯経路５３に流れ込んだ温水は、さらにミキシングユニット５４、給湯経路５７、シスターン側経路５７ｂを通ってシスターン５１に供給される。
【００１９】
シスターン５１内には、コントローラ６０に接続されている水位電極５９が設けられている。水位電極５９は、棒状のハイレベルスイッチ５９ａとローレベルスイッチ５９ｂとを備えている。ハイレベルスイッチ５９ａとローレベルスイッチ５９ｂは、その下端が水に触れているとオン信号を出力する。シスターン５１には、水位としての上限（ハイレベル水位）と下限（ローレベル水位）とが設定されている。ハイレベルスイッチ５９ａとローレベルスイッチ５９ｂの下端は、それぞれハイレベル水位とローレベル水位とに位置するように配置されている。
【００２０】
従って、ハイレベルスイッチ５９ａとローレベルスイッチ５９ｂがオン信号を出力している場合には、シスターン５１の水位はハイレベルスイッチ５９ａの下端よりも上に位置している（ハイレベル水位を越えている）。ハイレベルスイッチ５９ａがオン信号を出力せず、ローレベルスイッチ５９ｂがオン信号を出力している場合には、シスターン５１の水位はハイレベルスイッチ５９ａの下端とローレベルスイッチ５９ｂの下端との間にある（ハイレベル水位とローレベル水位との間にある）。ハイレベルスイッチ５９ａとローレベルスイッチ５９ｂが検知信号を出力していない場合には、シスターン５１の水位はローレベルスイッチ５９ｂの下端よりも下に位置している（ローレベル水位以下である）。
コントローラ６０は、水位電極５９からの水位信号に基づいて補給水弁４８を開閉制御し、通常の運転時には、シスターン５１の水位をハイレベル水位とローレベル水位との間に維持する。
【００２１】
シスターン５１の底面には、シスターン出水経路６１が接続されている。シスターン出水経路６１の途中に、温水循環ポンプ６が装着されている。シスターン出水経路６１は、高温水経路８６と低温水経路８４とに分枝されている。
高温水経路８６は、温水暖房端末機８０を通過してシスターン５１に戻る経路を形成している。高温水経路８６を加熱するバーナ５６が設けられている。高温水経路８６のシスターン出水経路６１との分岐部と、温水暖房端末機８０との間に高温サーミスタ６３と熱動弁５８が装着されている。高温サーミスタ６３が検知した温度は、信号としてコントローラ６０に入力され、その制御に用いられる。熱動弁５８は、高温水経路８６の開閉を行う。熱動弁５８は、温水暖房端末機８０に接続されており、膨張エレメントと、膨張エレメントに機械的に連結されている開閉弁を内蔵している。温水暖房端末機８０に設けられている操作部がオンにされ、開弁信号が熱動弁５８に入力されると、膨張エレメントに通電が行われる。通電された膨張エレメントは、加熱されて膨張する。膨張エレメントが膨張すると開閉弁が駆動され、熱動弁５８は開となる。なお、温水暖房端末機８０の操作部がオンにされると、そのオン信号がコントローラ６０に送信される。コントローラ６０は、オン信号を受信すると温水循環ポンプ６を作動させる。
【００２２】
温水循環ポンプ６が駆動されるとともに熱動弁５８が開かれると、シスターン５１から温水が吸い出される。シスターン５１から吸い出された温水は、温水暖房端末機８０を通過する。高温サーミスタ６３が検知した温水の温度が８０℃以下の場合には、バーナ５６が作動する。バーナ５６が作動すると、高温水経路８６を流れる温水が加熱される。温水暖房端末機８０は、通過する温水との熱交換を行うことによって温風を吹き出し、設置されている部屋の暖房を行う。温水暖房端末機８０を通過して温度が低下した温水は、再びシスターン５１に戻される。
【００２３】
高温水経路８６のサーミスタ６３の下流と、高温水経路８６のシスターン５１への入口の上流とを連通する追焚き経路８８が設けられている。追焚き経路８８は熱交換器９２を通過している。追焚き経路８８の途中に、コントローラ６０に制御される熱動弁９０が装着されている。熱動弁９０は、追焚き経路８８の開閉を行う。
浴槽９６の温水吸出口９６ａと、温水供給口９６ｂを連通させる風呂循環経路９４が設けられている。風呂循環経路９４は、熱交換器９２を通過している。風呂循環経路９４の途中に、ポンプ９８と風呂水流スイッチ９５が設けられている。ポンプ９８は、コントローラ６０に制御される。風呂水流スイッチ９５は、風呂循環経路９４の水流を検知し、その検知信号をコントローラ６０に出力する。
【００２４】
温水循環ポンプ６が駆動された状態で熱動弁９０が開かれると、温水が追焚き経路８８を流れて熱交換器９２を通過する。浴槽９６に温水が入れられた状態でポンプ９８が駆動されると、浴槽９６の温水吸出口９６ａから温水が吸出され、風呂循環経路９４を流れて再び温水供給口９６ｂに戻る循環が行われる。風呂循環経路９４を流れる温水は、熱交換器９２を通過する。追焚き経路８８と風呂循環経路９４を温水が流れると、熱交換器９２で風呂循環経路９４を流れる温水が、追焚き経路８８を流れる温水によって加熱される。このようにして、浴槽９６の追焚きが行われる。
【００２５】
給湯栓側経路５７ａと、風呂循環経路９４とを連通させる風呂湯張経路８９が設けられている。風呂湯張経路８９の途中に、注湯弁９１が装着されている。注湯弁９１は、内蔵しているソレノイドに駆動されて開閉する。注湯弁９１は、コントローラ６０によって制御される。
浴槽９６に湯張りを行う場合には、補給水弁４８が閉じられ、注湯弁９１が開かれる。注湯弁９１が開かれると、給湯栓側経路５７ａから温水が風呂循環経路９４に流れ込む。風呂循環経路９４に流れ込んだ温水は温水供給口９６ｂと温水吸出口９６ａから浴槽９６に供給され、浴槽９６への湯張りが行われる。
【００２６】
シスターン出水経路６１から分枝されている低温水経路８４には、その経路内を流れる温水の温度を検知する低温サーミスタ９３が装着されている。低温サーミスタ９３の検知信号は、コントローラ６０に入力される。低温水経路８４は、その途中で３つの分枝経路８５に分枝されている。分枝経路８５の途中には、それぞれ熱動弁５２が装着されている。熱動弁５２は、分枝経路８５の開閉を行う。熱動弁５２は、コントローラ６０に制御される。分枝経路８５は、床暖房機８２を通過してから合流し、再び１つの低温水経路８４となる。
低温水経路８４に、温水三方弁６５が設けられている。温水三方弁６５は、１つの入口６５ａと、２つの出口６５ｂ、６５ｃを備えている。低温水経路８４の下流端は、温水三方弁６５の入口６５ａに接続されている。温水三方弁６５の出口６５ｂと、高温水経路８６の途中とは、低温水戻り経路８４ａによって連通されている。温水三方弁６５は、コントローラ６０によって制御される。
【００２７】
貯湯槽４４内の上部を通過する貯湯槽通過経路６６が設けられている。貯湯槽通過経路６６は、温水三方弁６５の出口６５ｃと低温水戻り経路８４ａの途中とを連通させている。貯湯槽通過経路６６が貯湯槽４４を通過する部分には、コイル状に成形されたコイル部６６ａが設けられている。コイル部６６ａは、貯湯槽４４内の温水と貯湯槽通過経路６６を流れる温水との間の伝熱面積を拡大する目的で設けられている。
コイル部６６ａ近傍の貯湯槽４４上部に、貯湯槽サーミスタ７５が設けられている。貯湯槽サーミスタ７５は、貯湯槽４４内の温水温度を検知する。
温水三方弁６５は、入口６５ａに流入した温水を出口６５ｂから流出させる（Ｄ１方向）か、出口６５Ｃから流出させる（Ｄ２方向）かを切り替える。すなわち、低温水経路８４を流れる温水は、温水三方弁６５によって低温水戻り経路８４ａ側へ流出して貯湯槽通過経路６６をバイパスするか、あるいは貯湯槽通過経路６６側へ流出するかを切り替えられる。
【００２８】
温水循環ポンプ６が駆動されるとともに熱動弁５２が開かれると、シスターン５１から温水が吸い出される。シスターン５１から吸い出された温水は、低温水経路８４、分枝経路８５を通過して床暖房機８２を暖める。床暖房機８２を暖めた温水の温度は低下する。コントローラ６０は、低温サーミスタ９３と貯湯槽サーミスタ７５が検知した温度を比較し、その結果によって温水三方弁６５を切り替える。例えば、低温サーミスタ９３が検知した温度よりも貯湯槽サーミスタ７５が検知した温度が所定値以上（例えば、１０℃）低い場合には、温水三方弁６５がＤ１方向に切り替えられ、床暖房機８２からの温水は、貯湯槽通過経路６６をバイパスし、温水戻り経路８４ａと高温水用経路８６を流れてシスターン５１に戻される。低温サーミスタ９３が検知した温度よりも貯湯槽サーミスタ７５が検知した温度が所定値以上高い場合には、温水三方弁６５がＤ２方向に切り替えられる。温水三方弁６５がＤ２方向に切り替えられると、床暖房機８２からの温水は貯湯槽通過経路６６を流れる。貯湯槽通過経路６６を流れる温水は、貯湯槽４４内の温水によって加熱されて温度が上昇する。貯湯槽通過経路６６を通過して温度が上昇した温水は、低温水戻り経路８４ａと、高温水経路８６を流れてシスターン５１に戻される。シスターン５１に戻された温水は、再び低温水経路８４に吸い込まれて床暖房機８２を暖める。
【００２９】
給湯暖房機５０内に、水張パネル６８が設けられている。水張パネル６８は、コントローラ６０に接続されている。ここで、水張りとは、給水経路４０から給水されることによって貯湯槽４４、給湯経路５３、５７、ミキシングユニット５４、シスターン側経路５７ｂに水を満たすことを意味する。
水張パネル６８には、水張スイッチ６８ａと、水張表示器６８ｂを備えている。水張スイッチ６８ａがオンにされると、そのオン信号がコントローラ６０に送信される。オン信号を受信したコントローラ６０は、温水ユニット１５を制御し、後述する水張運転を行わせる。水張表示器６８ｂには、水張りに係る情報（水張中であることや、水張りの終了や、水張りの異常）が表示される。
【００３０】
コントローラ６０と、それに接続される各種装置の構成について、図面を参照しながら説明する。
図２に示されているように、コントローラ６０は、ＣＰＵ１０２、ＲＯＭ１０４、ＲＡＭ１０６、出力ポート１０８、入力ポート１１０、これらを相互に接続するバス１０９とを備えている。なお、図２は、コントローラ６０に接続される主要な装置を示しており、その他の装置の図示は省略している。ＣＰＵ１０２は、ＲＯＭ１０４に格納されている制御プログラムに従ってコントローラ６０に接続されている各種装置を統合的に制御する。ＲＡＭ１０６は、ＣＰＵ１０２が実行する処理にともなって生成されるデータや、各種装置から入力されるデータが一時的に記憶される。
【００３１】
入力ポート１１０には、水位電極５９、温水暖房端末機８０、床暖房機８２、リモコン７１、低温サーミスタ９３、高温サーミスタ６３、風呂水流スイッチ９５、水張スイッチ６８ａ、貯湯槽サーミスタ７５が接続され、これらの装置が出力した信号が入力される。水位電極５９は、検知したシスターン５１の水位を出力する。温水暖房端末機８０は、その運転スイッチがオンに操作されると運転開始信号を出力し、運転スイッチがオフに操作されると運転終了信号を出力する。同様に床暖房機８２も、運転開始信号と運転終了信号を出力する。リモコン７１は、コージェネレーションシステム１の運転開始信号、運転終了信号、各種の設定信号（例えば、給湯栓４６の給湯温度、風呂の湯張温度や追焚温度）を出力する。
【００３２】
低温サーミスタ９３、高温サーミスタ６３、風呂水流スイッチ９５、貯湯槽サーミスタ７５は、それぞれが検知した信号を出力する。水張スイッチ６８ａは、オンにされることにより水張開始信号を出力する。なお、水張パネル６８には、停止ボタン（図示省略）が設けられている。停止ボタンがオンにされると、水張りの途中であっても、水張りを停止させることができる。
入力ポート１１０に入力された信号は、バス１０９を介してＣＰＵ１０２、ＲＯＭ１０４、ＲＡＭ１０６に送信される。
【００３３】
出力ポート１０８には、熱媒三方弁３６、燃料電池２２、熱媒ポンプ８、蓄熱循環ポンプ４９、風呂循環ポンプ９８、温水循環ポンプ６、温水三方弁６５、ミキシングユニット５４、バーナ５５、５６、熱動弁５２、９０、補給水弁４８、注湯弁９１、水張表示器６８ｂが接続されている。これらの装置には、バス１０９と出力ポート１０８を介してＣＰＵ１０２から出力されてくる制御信号が入力される。熱媒三方弁３６と温水三方弁６５は、制御信号に基づいて出口を切り替える。燃料電池２２は、制御信号に基づいて発電運転を行う。改質器３０と熱媒冷却ファン２９は、発電ユニット２０に内蔵されている制御装置（図示省略）に制御されて動作する。
熱媒ポンプ８、蓄熱循環ポンプ４９、風呂循環ポンプ９８、温水循環ポンプ６は、制御信号に基づいて作動と停止を行う。ミキシングユニット５４は、制御信号に基づいて、給湯入口５４ａと給水入口５４ｂの開き度合いを調整する。
【００３４】
バーナ５５とバーナ５６は、制御信号に基づいて点火と、燃焼強さの調整と、消火を行う。熱動弁５２、５８、９０は、制御信号に基づいて、内蔵している膨張ユニットの通電のオンとオフを行う。補給水弁４８と注湯弁９１は、制御信号に基づいて開閉される。水張表示器６８ｂは、制御信号に基づいて、水張りに係る情報を表示する。
【００３５】
水張運転において温水ユニット１５で行われる一連の処理フローについて、フローチャートを参照しながら説明する。なお、水張運転が開始されるときには、給水経路４０に市水が給水されているものとする。
図３のフローチャートは、水張運転処理Ｓ１０を示している。水張運転処理Ｓ１０の最初の処理Ｓ１２では、水張パネル６８の水張スイッチ６８ａがオンか否かの判別が行われる。Ｓ１２で水張スイッチ６８ａがオンではない（オフである）と判別された場合（ＮＯの場合）には、そのまま待機する。Ｓ１２で水張スイッチ６８ａがオンであると判別された場合（ＹＥＳの場合）には、Ｓ１４が実行される。
【００３６】
Ｓ１４では、ミキシングユニット５４の給湯入口５４ａ側が開かれ、給水入口５４ｂ側が閉じられる。給湯入口５４ａ側が開かれると、給湯経路５３と給湯経路５７が連通される。さらにＳ１４では、補給水弁４８が開かれ、注湯弁９１が閉じられる。Ｓ１４の処理が行われると、給水経路４０から貯湯槽４４、給湯経路５３、ミキシングユニット５４、給湯経路５７、シスターン側経路５７ｂ、補給水弁４８を経由してシスターン５１に至る経路が開放される。給水経路４０に市水が給水されているので、減圧弁４１で所定の圧力に減圧された水は貯湯槽４４に流入する。貯湯槽４４は、約１５０リットルの容積を有しているので、水によって満たされるのには暫く時間がかかる。貯湯槽４４が水で満たされると、貯湯槽４４から溢れた水は給湯経路５３、ミキシングユニット５４、給湯経路５７、補給水弁４８を流れてシスターン５１に流れ込む。
【００３７】
Ｓ１４に続いて行われるＳ１６では、水位電極５９のローレベルスイッチ５９ｂがオンか否かが判別される。上述したように貯湯槽４４に水が満たされるのには暫く時間がかかる。従って、給水経路４０に市水が給水されても、シスターン５１に水が流れ込み始めるのには遅れがある。また、シスターン５１に水が流れ込んでも、ローレベルスイッチ５９が検知する位置（ローレベル水位）まで水位が達するのにも時間がかかる。ローレベルスイッチ５９ａがオンでないと、Ｓ１６の判別はＮＯとされる。Ｓ１６でＮＯと判別された場合には、Ｓ１８が実行される。
【００３８】
Ｓ１８では、水張スイッチ６８ａがオンに操作されてから３０分が経過したか否かが判別される。この３０分は、減圧弁４１の減圧々力や、貯湯槽４４、経路４０、５３、５７、５７ｂ等の容積に基づいて、これらに水漏れ等の異常がない場合の水張りに要する時間を算出し、これにマージンを加えて設定されたものである。Ｓ１８で水張スイッチ６８ａがオンに操作されてから３０分が経過したと判別された場合（ＹＥＳの場合）には、Ｓ２２に移行する。Ｓ２２では、補給水弁４８が閉とされ、それ以上シスターン５１へ水が流入しないようにするとともに、水張パネル６８の水張表示器６８ｂに水張りが異常であることを表示する。すなわち、Ｓ１６でローレベルスイッチ５９ａがシスターン５１のローレベル水位を検知せず、その状態でＳ１８において水張スイッチ６８ａがオンに操作されてから３０分が経過している場合には、水張りの異常が発生していると判別する。Ｓ１８で水張スイッチ６８ａがオンに操作されてから３０分が経過していないと判別された場合（ＮＯの場合）には、Ｓ１６からの処理が再び実行される。
【００３９】
一方Ｓ１６において水位電極５９のローレベルスイッチ５９ａがオンであると判別された場合（ＹＥＳの場合）には、水張りは正常に行われたと判断できる。そこでＳ２０に移行し、補給水弁４８を閉じて水張りを終了させるとともに、水張りが正常に終了したことを水張パネル６８の水張表示器６８ｂに表示する。補給水弁４８が閉じられると、給水経路４０ａからの給水は停止され、市水はそれ以上消費されない。
【００４０】
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、出願時の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】
【図１】実施の形態に係るコージェネレーションシステムの系統図。
【図２】実施の形態に係るコントローラと各種装置との接続状態を示すブロック図。
【図３】実施の形態に係る水張運転処理のフローチャート。
【符号の説明】
１：コージェネレーションシステム
４：循環経路、４ａ：循環復路、４ｂ：循環往路
６：温水循環ポンプ
８：熱媒ポンプ
１５：温水ユニット
２０：発電ユニット
２２：燃料電池
２４：熱媒循環経路
２５：バイパス経路
２６：リザーブタンク
２８：放熱器
２９：熱媒冷却ファン
３０：改質器
３２：バーナ
３４：燃焼ガス配管
３５：水素供給配管
３６：熱媒三方弁、３６ａ：入口、３６ｂ：出口、３６ｃ：出口
３７：排水経路
４０：給水経路、４０ａ：貯湯槽側経路、４０ｂ：ミキシングユニット側経路
４１：減圧弁
４３：リリーフ弁
４４：貯湯槽
４５：圧力開放経路
４６：給湯栓
４７：排水弁
４８：補給水弁
４９：蓄熱循環ポンプ
５０：給湯暖房機
５１：シスターン
５２：熱動弁
５３：給湯経路
５４：ミキシングユニット、５４ａ：給湯入口、５４ｂ：給水入口、５４ｃ：温水出口
５５、５６：バーナ
５７：給湯経路、５７ａ：給湯栓側経路、５７ｂ：シスターン側経路
５８：熱動弁
５９：水位電極、５９ａ：ハイレベルスイッチ、５９ｂ：ローレベルスイッチ
６０：コントローラ
６１：シスターン出水経路
６３：高温サーミスタ
６５：温水三方弁、６５ａ：入口、６５ｂ：出口、６５ｃ：出口
６６：貯湯槽通過経路、６６ａ：コイル部
６８：水張パネル、６８ａ：水張スイッチ、６８ｂ：水張表示器
７０：熱交換器
７１：リモコン
７４：熱交換器
７５：貯湯槽サーミスタ
８０：温水暖房端末機
８２：床暖房機
８４：低温水経路、８４ａ：低温水戻り経路
８５：分枝経路
８６：高温水経路
８８：追炊き経路
８９：風呂湯張経路
９０：熱動弁
９１：注湯弁
９２：熱交換器
９３：低温サーミスタ
９４：風呂循環経路
９５：風呂水流スイッチ
９６：浴槽、９６ａ：温水吸出口、９６ｂ：温水供給口
９８：ポンプ
Claims (4)
- 発電ユニットと、発電ユニットが発生する発電熱で加熱された温水の貯湯槽と、貯湯槽に外部から水を給水する第１経路と、貯湯槽からの溢水が流れる第２経路によって貯湯槽と連通されているシスターンと、第２経路の途中に設けられた開閉弁と、シスターンの水位を検知する水位検知手段と、操作手段と、開閉弁と水位検知手段と操作手段が接続されたコントローラとを備えており、
コントローラは、操作手段が操作されると開閉弁を開き、水位検知手段が所定水位を検知すると開閉弁を閉じることを特徴とするコージェネレーションシステム。 - コントローラに接続された報知手段がさらに設けられており、コントローラは、水位検知手段が所定水位を検知すると、水張りが終了したことを報知手段に報知させることを特徴とする請求項１に記載のコージェネレーションシステム。
- コントローラは、開閉弁を開いてから所定時間が経過しても水位検知手段が所定水位を検知しない場合に、水張りが異常であることを報知手段に報知させることを特徴とする請求項２に記載のコージェネレーションシステム。
- コントローラは、開閉弁が開いてから所定時間が経過しても水位検知手段が所定水位を検知しない場合に、開閉弁を閉じることを特徴とする請求項１または２または３に記載のコージェネレーションシステム。
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