JP2006349205A - コージェネレーションシステム - Google Patents

Abstract

【課題】 熱効率のよいコージェネレーションシステムを提供すること。
【解決手段】 貯湯槽２０の温水は、第１温水経路４２、第２温水経路４３、第１混合水経路６０、及び第３混合水経路６２を介して給湯栓６７から給湯される。このシステム５００では、さらに、シスターン６３、シスターン往路７０、バーナ経路７２、熱交換経路８４、戻り経路８０、及びシスターン復路７７から構成される循環経路が構成されている。第２温水経路４３と熱交換経路８４は熱交換器４６を通過している。コントローラ２１は、貯湯槽２０に設置されている温度センサ３５によって検出された値と、バーナ経路７２に設置されている温度センサ７５ｂによって検出された値と、ユーザが所望する温水温度とに基づいて、ミキシングユニット２４の温水入口（温水流量調整弁）２４ｃの開度を調整する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、電力需要に応じて発電し、発電に伴って発生する発電熱を蓄熱し、蓄熱した熱エネルギーを必要時に供給するコージェネレーションシステムに関する。

コージェネレーションシステムが普及している。多くのコージェネレーションシステムでは、発電を行なう発電ユニットと、温水を貯える貯湯槽と、貯湯槽内の冷水を発電ユニットに送るとともに発電ユニットを通過する間に加熱された温水を貯湯槽に戻す温水循環経路と、貯湯槽内の温水を温水利用箇所に送る給湯経路と、給湯経路を流れる冷水（または温水）を必要に応じて加熱する加熱器を備えている。コージェネレーションシステムが発電運転をすると、貯湯槽から冷水が取り出されて発電ユニットに送られる。発電ユニットに送られた冷水は、発電ユニットが発生した発電熱によって加熱され、加熱された温水が貯湯槽に戻される。
貯湯槽に貯湯している温水は、必要時に必要温度に調温して温水利用箇所（給湯栓、浴槽、シャワー等）に給湯される。温水利用箇所で必要とされる温水温度より高温の温水が貯湯槽に貯湯されていれば、貯湯槽から送り出される温水を水道水（冷水）と混合することによって必要温度に冷却して給湯する。温水利用箇所で必要とされる温水温度より低温の温水が貯湯槽に貯湯されていれば、加熱器で加熱して給湯する。加熱器で加熱する場合でも、水道水を加熱する場合に比して、必要な熱量は少なくて済む。コージェネレーションシステムは、総合的なエネルギー効率が高く、給湯のためのランニングコストを低減することができる。

コージェネレーションシステムの中には、上記の温水循環経路の他に、熱媒体が循環する経路を備えているものがある（特許文献１参照）。特許文献１のコージェネレーションシステムでは、熱媒体循環経路が暖房機を通過している。この従来のシステムでは、貯湯槽内に蓄熱した熱エネルギーを利用して熱媒体循環経路内の熱媒体を加熱する。貯湯槽内に蓄熱した熱エネルギーによって熱媒体循環経路内の熱媒体を十分に加熱できない場合のために、熱媒体循環経路用の加熱器が設けられている。暖かい熱媒体が暖房機を通過することによって、床暖房運転等を行うことができる。発電熱を有効利用することによって、コージェネレーションシステムのエネルギー効率をさらに向上させている。

特開２００４−３１７０４３号公報

給湯経路と熱媒体循環経路を備えているコージェネレーションシステムでは、給湯経路を加熱する加熱器と熱媒体循環経路を加熱する加熱器を備えている。加熱器にはバーナが利用されることが多く、バーナがシステム内において占めるスペースは大きい。特許文献１のコージェネレーションシステムでは、バーナを２組備えており、システムが大型化する要因の１つになっている。
本発明では、給湯経路と熱媒体循環経路を備えていながら、コージェネレーションシステム全体が小型化する技術を提供することを目的とする。

本発明のコージェネレーションシステムは、発電を行なう発電ユニットと、温水を貯える貯湯槽と、発電ユニットが発生した発電熱で貯湯槽の温水を加熱する手段と、貯湯槽内の温水を温水利用箇所に送る給湯経路と、熱媒体が循環する熱媒体循環経路と、熱媒体循環経路の熱媒体を加熱する加熱器と、給湯経路の温水と熱媒体循環経路の熱媒体との間で熱交換する熱交換器を備えている。
このコージェネレーションシステムでは、発電ユニットが発生した発電熱を貯湯槽に貯めておくことができる。給湯運転要求があった場合には、貯湯槽に貯湯しておいた温水を温水利用箇所に送り出すことができる。温水利用箇所で必要とされる温度の温水が貯湯槽に貯湯されていない場合には、加熱器によって熱媒体循環経路の熱媒体を加熱して昇温させ、熱交換器において、昇温した熱媒体によって給湯経路の温水を加熱することができる。即ち、熱媒体循環経路用の加熱器を利用して給湯経路の温水を加熱することができる。この構成によれば、従来のコージェネレーションシステムように、給湯経路を加熱するための加熱器を備える必要がなくなる。給湯経路と熱媒体循環経路を備えていながら、システム内に配設する加熱器を１組に減らすことができる。システムを小型化することができる。

上記のコージェネレーションシステムは、貯湯槽の温水の温度を検知する第１温度センサと、給湯経路の流量を調整可能な給湯流量調整手段と、熱媒体循環経路の熱媒体の温度を検知する第２温度センサと、給湯流量調整手段を制御するコントローラをさらに備える。そして、そのコントローラが、第１温度センサが検知した温度と第２温度センサが検知した温度と温水利用箇所で必要とされる温水温度に基づいて給湯流量調整手段を制御する。
給湯経路内を大きな流量で温水が流れるように給湯流量調整手段が制御されると、熱交換器において、給湯経路の温水と熱媒体循環経路の熱媒体の間で効率的に熱交換が行われる。逆に、給湯経路内を小さな流量で温水が流れるように給湯流量調整手段が制御されると、熱交換器において、給湯経路の温水と熱媒体循環経路の熱媒体の間で効率的に熱交換が行われない。
給湯経路の温水と熱媒体循環経路の熱媒体の間で積極的に熱交換させたい状況もあるし、そうでない状況もある。給湯経路の温水と熱媒体循環経路の熱媒体の間で積極的に熱交換させたい状況なのかそうでない状況なのかは、第１温度センサが検知した温度（即ち貯湯槽の温水温度）と第２温度センサが検知した温度（熱媒体循環経路の熱媒体温度）と温水利用箇所で必要とされる温水温度（ここでは設定温度と呼ぶことにする）に基づいて判断することができる。
例えば、貯湯槽の温水温度が設定温度より低く、しかも熱媒体循環経路の熱媒体温度が設定温度より高い場合は、給湯経路の温水を設定温度まで上昇させたい。その場合には、効率的に熱交換させることが好ましい。また例えば、貯湯槽の温水温度が設定温度より低く、かつ熱媒体循環経路の熱媒体温度が設定温度より低い場合は、熱媒体循環経路の熱媒体温度を速やかに設定温度以上に上昇させたい。熱媒体循環経路の熱媒体が設定温度以下だと、給湯経路の温水を設定温度まで上昇させることができないからである。この場合、貯湯槽の温水温度が熱媒体循環経路の熱媒体温度より低いと、熱交換器内で熱媒体循環経路側から給湯経路側に熱が移動する。熱媒体循環経路側から多量の熱が移動すると、熱媒体循環経路の熱媒体温度がなかなか上昇しないことになる。従って、このような状況では、熱交換器内で効率的に熱交換が行われないことが好ましい。本システムであれば、貯湯槽の温水温度と熱媒体循環経路の熱媒体温度と設定温度に基づいて、前者の状況なのか後者の状況なのかを判断することができる。このために、前者の状況であれば給湯流量が大きくなるように給湯流量調整手段を制御し、後者の状況であれば給湯流量が小さくなるように給湯流量調整手段を制御することができる。
本発明によると、コントローラは、第１温度センサが検知した温度と第２温度センサが検知した温度と温水利用箇所で必要とされる温水温度に基づいて、給湯経路と熱媒体循環経路の間で積極的に熱交換させることが好ましい状況なのか、あるいはそうでない状況なのかを判断することができる。積極的に熱交換させることが好ましい状況では給湯流量が大きくなるように給湯流量調整手段を制御し、積極的に熱交換させないことが好ましい状況では給湯流量が小さくなるように給湯流量調整手段を制御することができる。本発明によると、給湯流量調整手段を状況に応じて制御することができるために、より効率のよいシステムを構築することができる。

コントローラが、第１温度センサが検知した温度が温水利用箇所で必要とされる温水温度に基づく第１所定温度より低い場合であって、（１）第２温度センサが検知した温度が温水利用箇所で必要とされる温水温度に基づく第２所定温度より高い場合には、給湯流量が大きくなるように給湯流量調整手段を制御し、（２）第２温度センサが検知した温度が温水利用箇所で必要とされる温水温度に基づく第２所定温度より低く、かつ、第１温度センサが検知した温度が第２温度センサが検知した温度より低い場合には、給湯流量が小さくなるように給湯流量調整手段を制御してもよい。
「第１温度センサが検知した温度が温水利用箇所で必要とされる温水温度に基づく第１所定温度より低い」とは、温水利用箇所で必要とされる温度の温水を供給するために必要な温度の温水が貯湯槽に貯められていないことを意味している。給湯経路で熱損失がある場合には、「温水利用箇所で必要とされる温水温度に基づく第１所定温度」は温水利用箇所で必要とされる温水温度より高い。給湯経路での熱損失が少ないのであれば、「温水利用箇所で必要とされる温水温度に基づく第１所定温度」は温水利用箇所で必要とされる温水温度と等しくてもよい。なお、第１温度センサの設置位置は、貯湯槽内に限られない。第１温度センサは給湯経路に配置することもできる。温水利用箇所のすぐ上流の給湯経路に配置することもできる。
「第２温度センサが検知した温度が温水利用箇所で必要とされる温水温度に基づく第２所定温度より高い」とは、給湯経路の温水を加熱することによって温水利用箇所で必要とされる温度の温水を供給することができる温度の熱媒体が熱媒体循環経路に存在していることを意味している。「温水利用箇所で必要とされる温水温度に基づく第２所定温度」は、熱損失の大小と熱交換の効率によって、温水利用箇所で必要とされる温水温度より高い場合もあるし、温水利用箇所で必要とされる温水温度と等しい場合もある。第２温度センサは、熱媒体循環経路のどこに配置してもよい。例えば、熱媒体循環経路が熱媒体を貯めるタンクを備えている場合、そのタンク内に第２温度センサを設置することもできる。
「第２温度センサが検知した温度が温水利用箇所で必要とされる温水温度に基づく第２所定温度より低い」とは、給湯経路の温水を加熱することによって温水利用箇所で必要とされる温度の温水を供給することができる温度の熱媒体が熱媒体循環経路に存在していないことを意味している。

「第１温度センサが検知した温度が温水利用箇所で必要とされる温水温度に基づく第１所定温度より低い場合」は、給湯する際に給湯経路の温水を加熱する必要がある。このとき、「第２温度センサが検知した温度が温水利用箇所で必要とされる温水温度に基づく第２所定温度より高い」と、給湯経路の温水を温水利用箇所で必要とされる温水温度まで熱交換器で加熱することができるために、効率よく熱交換が行われるようにする。即ち、給湯経路の流量が大きくなるように給湯流量調整手段を制御する。
一方において、「第２温度センサが検知した温度が温水利用箇所で必要とされる温水温度に基づく第２所定温度より低い」と、給湯経路の温水を温水利用箇所で必要とされる温水温度まで熱交換器で加熱することができない。従って、熱媒体循環経路の熱媒体を速やかに第２所定温度まで上昇させる必要がある。この場合、第１温度センサが検知した温度（貯湯槽の温水温度）と第２温度センサが検知した温度（熱媒体循環経路の熱媒体温度）を比較し、貯湯槽の温水温度が熱媒体循環経路の熱媒体温度より低い場合には給湯流量が小さくなるように流量調整手段を制御する。そうすると、効率的に熱交換が行われないために、熱媒体循環経路側から給湯経路側に多量の熱が移動しない。このために、熱媒体循環経路の熱媒体を加熱器によって効率よく加熱することができる。熱媒体循環経路の熱媒体を速やかに昇温させることができる。この結果として、設定温度の温水を温水利用箇所に供給することができるまでの時間を短縮化することができる。

コントローラが、第１温度センサが検知した温度が温水利用箇所で必要とされる温水温度に基づく第１所定温度より低く、かつ、第２温度センサが検知した温度が温水利用箇所で必要とされる温水温度に基づく第２所定温度より低い場合であって、（１）第１温度センサが検知した温度が第２温度センサが検知した温度より高い場合には、給湯流量が大きくなるように給湯流量調整手段を制御し、（２）第１温度センサが検知した温度が第２温度センサが検知した温度より低い場合には、給湯流量が小さくなるように給湯流量調整手段を制御することが好ましい。
「第１温度センサが検知した温度が温水利用箇所で必要とされる温水温度に基づく第１所定温度より低く、かつ、第２温度センサが検知した温度が温水利用箇所で必要とされる温水温度に基づく第２所定温度より低い場合」は、温水利用箇所で必要とされる温水温度まで給湯経路の温水を熱交換器で加熱することができない。熱媒体循環経路の熱媒体を速やかに第２所定温度まで上昇させる必要がある。貯湯槽の温水温度が熱媒体循環経路の熱媒体温度より低い場合には給湯流量が小さくなるように給湯流量調整手段を制御する。そうすると、効率的な熱交換が行われず、熱媒体循環経路側から給湯経路側に多量の熱が移動しない。このために、熱媒体循環経路の熱媒体を加熱器によって効率よく加熱することができる。一方において、貯湯槽の温水温度が熱媒体循環経路の熱媒体温度より高い場合には給湯流量が大きくなるように給湯流量調整手段を制御する。効率的に熱交換が行われるために、給湯経路側から熱媒体循環経路側に多量の熱が移動する。熱媒体循環経路の熱媒体を効率よく昇温させることができる。
本発明によると、熱媒体循環経路の熱媒体を効率よく昇温させることができる。この結果、設定温度の温水を温水利用箇所に供給することができるまでの時間を短縮化することができる。

なお、上記した流量調整手段は、熱媒体循環経路側に設けるようにしてもよい。即ち、熱媒体循環経路の流量を調整可能な熱媒体流量調整手段と、その流量調整手段を制御するコントローラを備えるシステムを実現することができる。この場合、コントローラが、第１温度センサが検知した温度と第２温度センサが検知した温度と温水利用箇所で必要とされる温水温度に基づいて熱媒体流量調整手段を制御する。
コントローラは、積極的に熱交換させることが好ましい状況では熱媒体流量が大きくなるように熱媒体流量調整手段を制御し、積極的に熱交換させないことが好ましい状況では熱媒体流量が小さくなるように熱媒体流量調整手段を制御する。この発明によると、状況に応じて熱媒体流量調整手段を制御することができ、効率のよいシステムを構築することができる。

以下、本発明の好適な実施形態を説明する。
（形態１）熱媒体循環経路内の熱媒体は水である。
（形態２）熱媒体循環経路の熱媒体は暖房機を加熱するために利用される。
（形態３）貯湯槽の温水温度が温水利用箇所で必要とされる温水温度に基づく第１所定温度より高い場合のために、貯湯槽からの温水と水道水を混合して調温するミキシングユニットが設けられる。ミキシングユニットは給湯経路の途中に設けられる。給湯経路は、貯湯槽の温水をミキシングユニットまで送る第１給湯経路と、ミキシングユニットで混合された混合水（混合されなかった場合は温水）を温水利用箇所まで送る第２給湯経路を備える。
（形態４）給湯経路の流量を調整可能な給湯流量調整手段と、熱媒体循環経路の流量を調整可能な熱媒体流量調整手段の両方を備える。

図面を参照しながら、本発明のコージェネレーションシステムを具現化した実施例を説明する。図１は、本実施例のコージェネレーションシステム５００のシステム図である。コージェネレーションシステム５００は、発電ユニット１００と給湯システム１０等を備えている。
発電ユニット１００は、改質器１１２と燃料電池１１４と熱交換器１１６，１１８と熱媒放熱器１２０と熱媒三方弁１２２とそれらを接続する経路等を備えている。
改質器１１２はバーナ１３１を有する。バーナ１３１が作動して熱を発生すると、改質器１１２は炭化水素系のガスから水素ガスを生成する。バーナ１３１で燃焼した高温の燃焼ガスは燃焼ガス経路１２６に導かれる。燃焼ガス経路１２６は、熱交換器１１６を通過している。燃焼ガス経路１２６の一端は外部に開放されている。
改質器１１２には、生成された水素ガスを送る水素ガス経路１２１の一端が接続されている。水素ガス経路１２１の他端は燃料電池１１４に接続されている。改質器１１２で生成された水素ガスは、水素ガス経路１２１によって燃料電池１１４まで運ばれる。

燃料電池１１４は複数のセルを有している。燃料電池１１４は、改質器１１２から供給された水素ガスと、空気中の酸素とを反応させて発電を行なう。燃料電池１１４は発電すると発電熱を発生する。
熱交換器１１６の内部を、燃焼ガス経路１２６と熱回収経路１２８が通過している。熱交換器１１６は、燃焼ガス経路１２６内の高温の燃焼ガスと熱回収経路１２８を流れる水との間で熱交換させる。熱回収経路１２８は、熱回収往路１２８ａと、熱回収復路１２８ｂから構成されており、給湯システム１０と接続されている。熱回収経路１２８が給湯システム１０にどのように接続されているのかについては、後で説明する。熱回収経路１２８は水を流通させる。熱回収経路１２８を流れる水は、熱交換器１１６を通過することによって燃焼ガス経路１２６を流れる燃焼ガスによって加熱され、温度が上昇する。

発電ユニット１００内には、燃料電池１１４と熱交換器１１８とリザーブタンク１２５と熱媒ポンプ１２７と熱媒三方弁１２２を通って燃料電池１１４に戻る熱媒循環経路１２４が設けられている。熱媒循環経路１２４は熱媒としての純水を循環させる。熱媒循環経路１２４の燃料電池１１４より下流側には、熱媒温度センサ１１７が接続されている。熱媒温度センサ１１７は、熱媒循環経路１２４を流れる熱媒の温度を検出する。熱媒温度センサ１１７の検出信号は、給湯システム１０に装着されているコントローラ２１に出力される。
熱媒三方弁１２２は、１つの入口１２２ａと２つの出口１２２ｂ，１２２ｃを備えている。熱媒三方弁１２２は、入口１２２ａと出口１２２ｂを連通させるか、入口１２２ａと出口１２２ｃを連通させるかを切換える。熱媒三方弁１２２の出口１２２ｃには、経路１３０の一端が接続されている。経路１３０の他端は燃料電池１１４に接続されている。熱媒三方弁１２２の出口１２２ｂには、経路１２９の一端が接続されている。経路１２９の他端は経路１３０に接続されている。熱媒三方弁１２２の入口１２２ａを通った熱媒（純水）は、出口１２２ｂから出て経路１２９と経路１３０を介して燃料電池１１４に導かれるか、あるいは、出口１２２ｃから出て経路１３０を介して燃料電池１１４に導かれる。
経路１２９の途中には熱媒放熱器１２０が装着されている。熱媒放熱器１２０に隣接して熱媒冷却ファン１１９が設けられている。熱媒冷却ファン１１９を運転すると、空気が熱媒放熱器１２０に吹付けられ、経路１２９を流れる熱媒が冷却される。
熱交換器１１８の内部を、熱媒循環経路１２４と熱回収経路１２８が通過している。熱交換器１１８は、熱媒循環経路１２４内の熱媒と熱回収経路１２８内の水との間で熱交換させる。熱回収経路１２８を流れる温水は、熱交換器１１８を通過することによって熱媒循環経路１２４内の熱媒によって加熱され、温度が上昇する。

燃料電池１１４が作動すると、熱媒三方弁１２２の入口１２２ａと出口１２２ｃが連通されるとともに、熱媒ポンプ１２７が運転される。熱媒ポンプ１２７が運転されると、熱媒循環経路１２４を熱媒が循環する。熱媒循環経路１２４を熱媒が循環することにより、燃料電池１１４から発電熱が回収される。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１１８まで運ばれ、熱回収経路１２８を流れる温水を加熱する。
熱媒温度センサ１１７が検出した熱媒温度が高くなりすぎると、発電熱の回収が不十分となってしまうため、発電熱の放熱を行なう。熱媒三方弁１２２の入口１２２ａと出口１２２ｂが連通され、同時に熱媒冷却ファン１１９が運転される。熱媒三方弁１２２の入口１２２ａと出口１２２ｂが連通されると、熱媒は経路１２９に流入する。これにより、熱媒は熱媒放熱器１２０を通過する。熱媒は、熱媒放熱器１２０を通過することによって冷却される。熱媒放熱器１２０は、熱媒冷却ファン１１９から空気が吹付けられることにより、高い効率で熱を放熱する。熱媒の温度が低下すると、熱媒三方弁１２２の入口１２２ａと出口１２２ｃが再び連通される。このような熱媒三方弁１２２の切換えが繰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。
なお、上記した改質器１１２、燃料電池１１４、バーナ１３１、熱媒三方弁１２２、熱媒ポンプ１２７、熱媒冷却ファン１１９は、後述するコントローラ２１によって制御される。

給湯システム１０は、貯湯槽２０とミキシングユニット（混合器）２４とバーナ（熱源器）７４とシスターン６３と熱交換器４６，８２とコントローラ２１等を備えている。
貯湯槽２０の底部には、貯湯槽２０に水道水を給水する共用経路２６が接続されている。共用経路２６の入口２６ａの近傍には、減圧弁２８が装着されている。給水経路２６の減圧弁２８より下流側とミキシングユニット２４の給水入口２４ａは、ミキシングユニット給水経路３０によって接続されている。減圧弁２８は給水圧力を調整する。減圧弁２８は、下流側圧力が低下すると開き、その圧力を所定の調圧値に維持しようとする。貯湯槽２０内の温水が減少したり、ミキシングユニット２４の給水入口２４ａが開いたりすると、減圧弁２８の下流側圧力が低下する。このため、貯湯槽２０内の温水が減少したり、ミキシングユニット２４の給水入口２４ａが開いたりすると、減圧弁２８が開いてそれらに水道水が給水される。減圧弁２８と貯湯槽２０の間の共用経路２６に、熱回収往路１２８ａが接続されている。

貯湯槽２０には、調圧値に調圧された水が貯められる。貯湯槽２０は、調圧値に耐えられる耐圧容器で形成されている。貯湯槽２０の上部には出口部２０ａが設けられており、さらにその上にリリーフ弁３１が装着されている。リリーフ弁３１の開弁圧力は、減圧弁２８の調圧値よりも僅かに大きく設定されている。減圧弁２８の調圧が不能になった場合には、リリーフ弁３１が開き、貯湯槽２０内の圧力が耐圧圧力を超えるのを防止する。リリーフ弁３１には、圧力開放経路３２の一端が接続されている。圧力開放経路３２の他端は貯湯槽２０の外部に開放されている。
圧力開放経路３２と貯湯槽２０の底部と連通する共用経路２６との間には、排水経路３４が配置されている。排水経路３４には排水弁３３が挿入されている。排水弁３３は、コントローラ２１によって制御される。排水弁３３が開かれると、貯湯槽２０内の水が、共用経路２６と排水経路３４と圧力開放経路３２を介して外部に排水される。

貯湯槽２０の上部の出口部２０ａには、第１温水経路４２の一端が接続されている。第１温水経路４２の他端は、三方弁４８の第１出入口４８ａと接続されている。
三方弁４８の第２出入口４８ｂには、第２温水経路４３の一端が接続されている。第２温水経路４３の他端は、ミキシングユニット２４の温水入口２４ｃと接続されている。第２温水経路４３は、熱交換器４６を通過するように配置されている。熱交換器４６とミキシングユニット２４の間の第２温水経路４３には熱回収復路１２８ｂが接続されている。
三方弁４８の第３出入口４８ｃには、第３温水経路４４の一端が接続されている。第３温水経路４４の他端は共用経路２６に接続されている。
三方弁４８は、コントローラ２１によって制御される。三方弁４８は、（１）第１出入口４８ａと第２出入口４８ｂを開けて第３出入口４８ｃを閉める状態、又は（２）第２出入口４８ｂと第３出入口４８ｃを開けて第１出入口４８ａを閉める状態に制御される。それぞれの状態のときにどのように水が流れるのかは後で説明する。

熱回収往路１２８ａにはポンプ４０が接続されている。このポンプ４０はコントローラ２１によって制御される。三方弁４８が第１出入口４８ａと第２出入口４８ｂを開けて第３出入口４８ｃを閉める状態に制御され、ポンプ４０が駆動されると次のように水が流れる。
貯湯槽２０の下部から冷水が取出される。取出された冷水は、共用経路２６、熱回収往路１２８ａ、熱回収復路１２８ｂ、第２温水経路４３、及び第１温水経路４２を介して、貯湯槽２０の上部から貯湯槽２０内に戻る。即ち、このシステム５００では、貯湯槽２０から取出された冷水が発電ユニット１００を通過する間に加熱され、加熱された温水が貯湯槽２０に戻る循環経路が構成されている。
熱回収経路１２８（１２８ａと１２８ｂ）は、熱交換器１１８と熱交換器１１６を通過している。従って、改質器１１２と燃料電池１１４が作動していると、熱回収経路１２８内の水は熱交換器１１６，１１８によって加熱される。貯湯槽２０の下部から取出された冷水は、発電ユニット１００の発電熱で加熱されて昇温する。そして、昇温した温水が貯湯槽２０の上部に戻される。

貯湯槽２０内の温水が上記のように発電ユニット１００を通過して循環することによって、貯湯槽２０に高温の温水が貯えられる。貯湯槽２０内の温度が低い状態から高温の温水が貯湯槽２０の上部に戻されると、冷水層の上部に高温層が積層した状態（温度成層と言う）が形成される。高温層よりも深い部分の水の温度は急激に低下する。発電中に、貯湯槽２０の底部から低温の水が吸出され、上部に高温の温水が戻され続けると、高温層は低温層と交じり合うことなく、低温層の厚さ（深さ）は次第に小さくなり、高温層の厚さ（深さ）は次第に大きくなる。貯湯槽２０にフルに蓄熱された状態では、貯湯槽２０の全体に高温の温水が貯まった状態になる。温度成層が形成されることにより、貯湯槽２０にフルに蓄熱が行われていなくても、貯湯槽２０の最上部に設けられている出口部２０ａからは、高温の温水が送り出される。貯湯槽２０の温水が利用される場合、貯湯槽２０の上部の高温の温水が吸出され、底部から水道水が入水する。この場合、高温層の厚さ（深さ）は次第に小さくなり、低温層の厚さ（深さ）は次第に大きくなる。貯湯槽２０内の温水を使い切ると、貯湯槽２０内は水道水で満たされた状態になる。

貯湯槽２０の上部から５リットルの箇所にサーミスタ３５が取り付けられている。サーミスタ３５は貯湯槽２０内の上部の温度を検出する。このサーミスタ３５は、かなり上位置に取り付けられているために、高温層が極めて小さくない限り、高温層の温度を検出することになる。サーミスタ３５の検出信号はコントローラ２１に出力される。サーミスタ３５の検出温度は湯温制御に利用される。また蓄熱量の算出に利用される。算出される蓄熱量は、コントローラ２１に用意されている記憶部に経時的に記憶される。
なお、本実施例では、貯湯槽２０の内部に一つしかサーミスタ３５を設けていないが、サーミスタ３５より下方にさらにサーミスタを設けてもよい。この場合、複数のサーミスタの検出温度が種々の制御に利用される。

ミキシングユニット２４は、給水入口２４ａと温水入口２４ｃと混合水出口２４ｂと給水サーミスタ５０と温水サーミスタ５１と混合水サーミスタ５２とハイカットサーミスタ５３と流量センサ５４と流量サーボ５５を有している。
給水入口２４ａには、ミキシングユニット給水経路３０からの水道水が流入する。給水入口２４ａは、その開度を変えることによって給水流量を調整できる流量調整弁（以下では給水流量調整弁２４ａと記載することもある）である。温水入口２４ｃには、第２温水経路４３からの温水が流入する。温水入口２４ｃは、その開度を変えることによって温水流量を調整できる流量調整弁（以下では温水流量調整弁２４ｃと記載することもある）である。給水流量調整弁２４ａと温水流量調整弁２４ｃの開度はコントローラ２１によって制御される。給水入口２４ａから流入した水道水と温水入口２４ｃから流入した温水は混合され、その混合水は混合水出口２４ｂから流出する。
給水サーミスタ５０は、給水入口２４ａに流入する水道水の温度を検出する。温水サーミスタ５１は、温水入口２４ｃに流入する温水の温度を検出する。混合水サーミスタ５２とハイカットサーミスタ５３は、混合水出口２４ｂから流出する混合水の温度を検出する。流量センサ５４は、混合水出口２４ｂから流出する混合水の流量を検出する。流量サーボ５５は、その開度を変えることによって混合水の流量を調整できる流量調整弁である。給水サーミスタ５０、温水サーミスタ５１、混合水サーミスタ５２、ハイカットサーミスタ５３、及び流量センサ５４の検出信号は、コントローラ２１に出力される。また、流量サーボ５５の開度は、コントローラ２１によって制御される。

コントローラ２１は、各サーミスタ３５，５０，５１，５２，７５ｂ（このサーミスタ７５ｂについては後で説明する）の検出信号を用いて、温水入口２４ｃの開度と給水入口２４ａの開度を変化させる。温水入口２４ｃの開度と給水入口２４ａの開度を変化させると、貯湯槽２０からの温水と水道水（冷水）の混合比が調整される。貯湯槽２０からの温水と水道水の混合比が調整されると、混合水出口２４ｂから流出する温水の温度が所定値に維持される。
コントローラ２１は、ハイカットサーミスタ５３によって温水が上記の所定値を大きくオーバーしたことが検出された場合（即ち、サーミスタ５２等やミキシングユニット２４が故障した可能性が高い場合）に、温水入口２４ｃを閉じる。温水入口２４ｃが閉じると、上記の所定値を大きくオーバーした温度の温水が給湯されてしまうのが防止される。

ミキシングユニット２４の混合水出口２４ｂには、第１混合水経路６０の一端が接続されている。第１混合水経路６０の他端には第２混合水経路６１の一端が接続されている。第１混合水経路６０の他端には、第２混合水経路６１だけではなくて、第３混合水経路６２の一端も接続されている。
第２混合水経路６１の他端はシスターン６３に接続されている。第２混合水経路６１のシスターン６３より僅かに上流には、補給水弁６１ａが設けられている。補給水弁６１aは、コントローラ２１によって制御される。補給水弁６１aは、内蔵しているソレノイドが駆動されることによって開閉する。補給水弁６１aが開かれると、ミキシングユニット２４からの温水がシスターン６３に供給される。
シスターン６３は水（温水）を貯めるタンクである。シスターン６３内には水位電極６３ａ，６３ｂが装着されている。水位電極６３ａの下端は、シスターン６３のハイレベル水位に位置している。水位電極６３ｂの下端は、シスターン６３のローレベル水位に位置している。水位電極６３ａと水位電極６３ｂは、水に触れていると検出信号をコントローラ２１に出力する。コントローラ２１は、水位電極６３ａ，６３ｂからの検出信号によって、シスターン６３の水位がハイレベル水位を超えているか、ハイレベル水位とローレベル水位の間にあるか、ローレベル水位よりも低いかを判別する。シスターン６３として適正なのは、水位がハイレベルとローレベルの間に位置している状態である。コントローラ２１は、水位電極６３ａ，６３ｂからの検出信号に基づいて補給水弁６１ａを開閉制御し、シスターン６３の水位を適正範囲に維持する。

第２混合水経路６１には、第４混合水経路６４の一端が接続されている。第４混合水経路６４の他端は、風呂循環経路９０に接続されている。風呂循環経路９０については後で説明する。第４混合水経路６４には、ソレノイド駆動タイプの注湯弁６５と、湯張り量センサ６６が装着されている。注湯弁６５は、コントローラ２１によって制御される。浴槽９１に湯を張るときには、注湯弁６５が開かれる。注湯弁６５が開かれると、温水が第４混合水経路６４を経て風呂循環経路９０に流入する。風呂循環経路９０に流入した温水は、吸出口９１ａと供給口９１ｂから浴槽９１に供給される。これにより、浴槽９１に湯張りされる。湯張り量センサ６６は、第４混合水経路６４を流れる水量を検出することにより、浴槽９１への給湯（湯張り運転）の際に、それがどの程度行われたのかを推定する。湯張り量センサ６６はコントローラ２１に検出信号を出力する。

第３混合水経路６２の他端には給湯栓６７が接続されている。給湯栓６７は、浴室、洗面所、台所等に配置されている。図１では、これらの複数の給湯栓を１つの給湯栓６７で表現している。給湯栓６７の近傍には、ユーザが操作できるリモコン２３が設けられている。なお、図１では、リモコン２３が給湯栓６７の近くに配置されていない（リモコン２３はコントローラ２１の右側に示されている）。リモコン２３は、コントローラ２１に接続されている。ユーザは、リモコン２３を操作することによって、所望の温水温度を設定することができる。リモコン２３に入力された情報はコントローラ２１に送られる。コントローラ２１は、ユーザが設定した温度の温水が給湯されるように、ミキシングユニット２４や後述するポンプ７１やバーナ７４等を制御する。

シスターン６３の底部には、シスターン往路７０の一端が接続されている。シスターン往路７０にはポンプ７１が接続されている。ポンプ７１はコントローラ２１によって制御される。シスターン往路７０の他端は、バーナ経路７２と低温暖房経路７３に分岐している。
バーナ経路７２は、ガス燃焼式のバーナ７４によって加熱可能である。バーナ７４が作動すると、バーナ経路７２内の水が昇温する。バーナ経路７２のバーナ７４より上流側には、低温暖房サーミスタ７５ａが接続されている。バーナ経路７２のバーナ７４より下流側には、高温暖房サーミスタ７５ｂが接続されている。これらのサーミスタ７５ａ，７５ｂは、バーナ経路７２内の水温を検出する。サーミスタ７５ａ，７５ｂは、コントローラ２１と接続されている。サーミスタ７５ａ，７５ｂによって検出された水温はコントローラ２１に取り込まれる。
バーナ経路７２の途中には、熱動弁経路７６の一端が接続されている。熱動弁経路７６の他端は、シスターン複路７７の一端と接続されている。シスターン復路７７の他端は、シスターン６３の底部に接続されている。熱動弁経路７６には熱動弁７８が挿入されている。熱動弁７８は、コントローラ２１によって制御される。熱動弁経路７６は、熱動弁７８をバイパスするバイパス経路７６ａを有している。バイパス経路７６ａの口径は、熱動弁経路７６の本経路の口径より小さい。従って、熱動弁７８が閉じられると、熱動弁経路７６を流れる水量が少なくなる。
バーナ経路７２には、追焚き経路７９の一端が接続されている。追焚き経路７９の他端は戻り経路８０と接続されている。追焚き経路７９には、熱動弁８１が挿入されている。熱動弁８１は、コントローラ２１によって制御される。追焚き経路７９は、風呂熱交換器８２を通過している。

バーナ経路７２の他端には、２つの経路８３，８４が接続されている。以下では。経路８３のことを高温暖房経路と呼ぶ。また、経路８４のことを熱交換経路と呼ぶ。
高温暖房経路８３は高温暖房機８５の入口に接続されている。本実施例の高温暖房機８５は浴室暖房機である。高温暖房機８５は熱動弁８５ａを有している。熱動弁８５ａはコントローラ２１によって制御される。高温暖房機８５が使用されるときに熱動弁８５ａが開かれる。高温暖房機８５が使用されない間は熱動弁８５ａが閉じられている。
高温暖房機８５の出口には戻り経路８０が接続されている。高温暖房機８５内を通過した温水は、戻り経路８０によってシスターン６３の方に案内される。
熱交換経路８４は、熱交換器４６を通過している。第２温水経路４３内の水と熱交換経路８４内の水の間で熱交換が行われる。熱交換経路８４の終端は戻り経路８０に接続されている。熱交換経路８４には流量制御弁８４ａが挿入されている。流量制御弁８４ａは、その開度を変えることによって流量を調整することができる。流量制御弁８４ａは、コントローラ２１によって制御される。

低温暖房経路７３の他端は、低温暖房機８６の入口に接続されている。本実施例の低温暖房機８６は床暖房機である。低温暖房経路７３には熱動弁８７が挿入されている。熱動弁８７はコントローラ２１によって制御される。低温暖房機８６が使用されるときに熱動弁８７が開かれる。低温暖房機８６が使用されない間は熱動弁８７が閉じられている。低温暖房機８６の出口には、経路８８の一端が接続されている。経路８８の他端は戻り経路８０に接続されている。
戻り経路８０は潜熱熱交換器８９を通過している。潜熱熱交換器８９は、バーナ７４に近接して配置されており、バーナ７４がバーナ経路７２を加熱した後の燃焼ガス中に含まれる水蒸気から潜熱を回収する。潜熱熱交換器８９内の水蒸気が戻り経路８０に接触して結露することによって、戻り経路８０内の水が暖められる。本実施例では、潜熱熱交換器８９を設けることによって、効率的に加熱するようにしている。戻り経路８０の終端は、シスターン復路７７に接続されている。

風呂循環経路９０の一端は、浴槽９１の吸出口９１ａと接続されている。風呂循環経路９０の他端は、浴槽９１の供給口９１ｂと接続されている。
風呂循環経路９０は熱交換器８２を通過している。上述したように、追焚き経路７９も熱交換器８２を通過している。熱交換器８２では、風呂循環経路９０と追焚き経路７９の間で熱交換が行われる。風呂循環経路９０には、風呂水位センサ９２、風呂水流スイッチ９３、風呂サーミスタ９４、及び風呂循環ポンプ９５が装着されている。風呂水位センサ９２と風呂水流スイッチ９３と風呂サーミスタ９４は、コントローラ２１に検出信号を出力する。風呂水位センサ９２は水圧を検出する。コントローラ２１は、風呂水位センサ９２が検出した水圧から浴槽９１に張られている湯の水位を推定する。風呂水流スイッチ９２は風呂循環経路９０を水が流れるとオンになる。風呂サーミスタ９４は、浴槽９１から吸出された温水の温度を検出する。風呂循環ポンプ９５はコントローラ２１によって制御される。

続いて、図２を参照して、コントローラ２１の構成について説明する。コントローラ２１は、ＣＰＵ２１ａとＲＯＭ２１ｂとＲＡＭ２１ｃと入力ポート２１ｄと出力ポート２１ｅを有している。これらの各要素はバス線２１ｆによって通信可能に接続されている。
ＣＰＵ２１ａは、ＲＯＭ２１ｂに格納されている制御プログラムを処理する。ＲＯＭ２１ｂに格納されているプログラムの中には、発電ユニット１００を制御するプログラムと給湯システム１０を制御するプログラムが含まれる。ＲＡＭ２１ｃは、コントローラ２１に入力される各種信号や、ＣＰＵ２１ａが処理を実行する過程で生成される各種データを一時的に記憶する。
入力ポート２１ｄには、各種センサ３５等やリモコン２３が接続されている。センサ５０等やリモコン２３から出力された情報は入力ポート２１ｄに入力される。ＣＰＵ２１ａは、入力ポート２１ｄに入力された情報を取り込む。ＣＰＵ２１ａは、入力された情報に基づいて各種制御を実行する。なお、図２では、入力ポート２１ｄに接続されている全ての要素を図示していない。例えば、センサ６６，９２，９３，９４等が図示されていない。
出力ポート２１ｅには、各種弁７８等、各種ポンプ４０、バーナ７４等が接続されている。ＣＰＵ２１ａが生成して出力した各種信号は、出力ポート２１ｅを介して各種弁７８等、各種ポンプ４０、バーナ７４等に入力される。各種弁７８等は、入力された信号に従って開閉する。また、各種ポンプ４０やバーナ７４は、入力された信号に従って駆動を開始したり駆動を停止したりする。図２では、出力ポート２１ｅに接続されている全ての要素を図示していない。例えば、発電ユニット１００の各要素は図示していない。また、弁６１ａ等を図示していない。

続いて、上記したコントローラ２１によって実行される各種の処理について説明する。ここでは、本発明にあまり関連しない処理については説明を省略する。例えば、貯湯槽２０内の水を排水する処理については詳しく説明しない。
（１）蓄熱処理
コントローラ２１は、発電ユニット１００の運転を開始する。三方弁４８の第１出入口４８ａと第２出入口４８ｂを連通させ、第３出入口４８ｃを閉じる。ポンプ４０を駆動する。
これにより、貯湯槽２０の下部から水が取出される。そして、取出された水は、共用経路２６、熱回収往路１２８ａ、熱回収復路１２８ｂ、第２温水経路４３、及び第１温水経路４２を通過し、貯湯槽２０の上部から貯湯槽２０内に戻る。発電ユニット１００で発生した熱が貯湯槽２０に蓄熱される。
なお、貯湯槽２０の蓄熱量が十分に多い場合には、三方弁４８の第１出入口４８ａを閉じて、第２出入口４８ｂと第３出入口４８ｃを連通させる。このようにすると、第３温水経路４４、共用経路２６、熱回収往路１２８ａ、熱回収復路１２８ｂ、及び第２温水経路４３を温水が循環する。発電ユニット１０で発生する熱量は非常に大きいために、非常に高温の温水が循環することになる。従って、熱交換器４６を高温の温水が通過する。熱交換経路８４の流量制御弁８４ａが開かれるとともにポンプ７１が駆動されると、シスターン６３内の水が、シスターン往路７０、バーナ経路７２、熱交換経路８４、戻り経路８０、及びシスターン復路７７を介してシスターン６３に戻る循環経路ができる。熱交換経路８４内の水と第２温水経路４３内の高温の温水との間で熱交換が行われる。これにより、上記した循環経路内の水が昇温することになる。この処理は、シスターン６３内に蓄熱する処理であると言える。

（２）低温暖房機（床暖房機）運転処理
コントローラ２１はポンプ７１を駆動する。熱動弁８７を開く。バーナ７４を駆動する。また、低温暖房機運転処理のみが実行される場合は、熱動弁７８を開き、熱動弁８１と熱動弁８５ａと流量制御弁８４ａを閉じる。
シスターン６３の下部から水が取出される。取出された水は、シスターン往路７０、低温暖房経路７３、低温暖房機８６、経路８８、戻り経路８０、及びシスターン復路７７を介してシスターン６３に戻る。
本処理を実行する場合、シスターン６３から取出された水が、シスターン往路７０、バーナ経路７２、熱動弁経路７６、及びシスターン復路７７を介してシスターン６３に戻る循環経路も存在する。なお、低温暖房機運転処理のみが実行される場合は、熱動弁８５ａと流量制御弁８４ａが閉じられている。このために、高温熱源機８５や熱交換器４６に温水が流入しないために、無駄に熱が使われるのを防止することができる。
バーナ７４が駆動されているために、潜熱熱交換器８９によって戻り経路８０内の水が加熱される。また、バーナ経路７２内の水が加熱される。戻り経路８０やバーナ経路７２が加熱されることによって、シスターン６３内の水が暖められることになる。温水が循環することによって、低温暖房機８６が加熱される。
なお、コントローラ２１は、低温暖房サーミスタ７５ａによって検出された温度に基づいて、バーナ７４の能力を調整する。低温暖房サーミスタ７５ａによって検出された温度が低温暖房機８６を充分に加熱できる温度である場合には、バーナ７４の能力を最小に設定する（もしくはバーナ７４を駆動しない）。逆に、低温暖房サーミスタ７５ａによって検出された温度が低温暖房機８６を充分に加熱できない温度である場合には、バーナ７４の能力を最大に設定する。

（３）高温暖房機（浴室乾燥機）運転処理
コントローラ２１はポンプ７１を駆動する。熱動弁８５ａを開く。熱動弁７８を閉じる。また、高温暖房機運転処理のみが実行される場合は、熱動弁８１と熱動弁８７と流量制御弁８４ａを閉じる。
シスターン６３の下部から水が取出される。取出された水は、シスターン往路７０、バーナ経路７２、高温暖房経路８３、高温暖房機８５、戻り経路８０、及びシスターン復路７７を介してシスターン６３に戻る。
バーナ７４が駆動されているために、潜熱熱交換器８９によって戻り経路８０内の水が加熱される。また、バーナ経路７２内の水が加熱される。戻り経路８０やバーナ経路７２が加熱されることによって、シスターン６３内の水が暖められることになる。温水が循環することによって、高温暖房機８５が加熱される。
本処理を実行する場合、シスターン６３から取出された水が、シスターン往路７０、バーナ経路７２、熱動弁経路７６のバイパス経路７６ａ、及びシスターン復路７７を介してシスターン６３に戻る循環ルートも存在する。バイパス経路７６ａの口径が小さいために、この循環ルートを循環する水量は少ない。この循環ルートを多くの水が循環し、熱動弁経路７６から多くの熱が放熱されることを防止することができる。なお、熱動弁経路７６を完全に閉じずにバイパス経路７６ａを使用するのには次の理由がある。即ち、熱動弁は開くまでにある程度の時間を要する。従って、低温暖房機８６の運転開始を命令してからしばらくの間は熱動弁７８，８７が閉じられたままである。バイパス経路７６ａが仮に存在していなくて熱動弁７８，８７が閉じられた状態では、水が全く循環しない。従って、もしバイパス経路７６ａが存在しないと、低温暖房機８６の運転要求からしばらくの間はバーナ７４によって加熱された水が循環しないことになり、その間の熱量が無駄になる。また、水が循環しないのにポンプ７１が作動すると、ポンプ７１に負荷がかかってしまう。これらの問題を避けるために、バイパス経路７６ａが設けられている。低温暖房機８６の運転要求から熱動弁７８，８７が開かれるまでの間もバイパス経路７６ａを介して温水が循環することができる。
なお、コントローラ２１は、高温暖房サーミスタ７５ｂによって検出された温度に基づいて、バーナ７４の能力を調整する。高温暖房サーミスタ７５ｂによって検出された温度が高温暖房機８５を充分に加熱できる温度である場合には、バーナ７４の能力を最小に設定する（もしくはバーナ７４を駆動しない）。逆に、高温暖房サーミスタ７５ｂによって検出された温度が高温暖房機８５を充分に加熱できない温度である場合には、バーナ７４の能力を最大に設定する。

（４）追焚き処理
コントローラ２１はポンプ７１を駆動する。バーナ７４を駆動する。熱動弁８１を開く。ポンプ９５を駆動する。追焚き処理のみが実行される場合は、熱動弁８５ａと熱動弁８７と流量制御弁８４ａを閉じる。
シスターン６３の下部から取出された水は、シスターン往路７０、バーナ経路７２、追焚き経路７９、戻り経路８０、及びシスターン復路７７を介してシスターン６３に戻る。戻り経路８０やバーナ経路７２が加熱されることによって、シスターン６３内の水が暖められることになる。温水が追焚き経路７９に流入して熱交換器８２を通過する。風呂循環ポンプ９５が作動すると、浴槽９１の吸出口９１ａから温水が吸出され、吸出された温水は風呂循環経路９０を流れて供給口９１ｂから浴槽９１に戻る。風呂循環経路９０を流れる温水は、熱交換器８２で追焚き経路７９を流れる温水によって加熱され、浴槽９１の湯が追焚きされる。

（５）給湯栓６７への給湯処理
図３と図４のフローチャートを用いて、この処理について詳しく説明する。
給湯栓６７への給湯は、ユーザが給湯栓６７を開くことによって行われる。シスターン６３への蓄熱処理が行われていない限り、三方弁４８の第１出入口４８ａと第２出入口４８ｂが開かれており、第３出入口４８ｃが閉じられている。給湯栓６７が開かれると、貯湯槽２０の上部の温水が、第１温水経路４２、第２温水経路４３、ミキシングユニット２４、混合水経路６０、及び第３混合水経路６２を介して給湯栓６７から給湯される。この給湯の場合、ポンプによって温水が運ばれるのではない。貯湯槽２０内の圧力によって温水が運ばれる。
コントローラ２１は、給湯が開始されたか否かを常時監視している（Ｓ２）。コントローラ２１は、流量センサ５４の検出値が２．７（Ｌ／ｍ；リットル／分）を超えると、給湯が開始されたと判断する（Ｓ２でＹＥＳ）。
給湯が開始されると（Ｓ２でＹＥＳの場合）、貯湯槽２０内の水温と、ユーザによって設定された給湯温度（簡単に設定温度と言う）を比較する（Ｓ４）。貯湯槽２０内の水温は、サーミスタ３５の検出値を取り込むことによって得られる。また、設定温度は、ユーザがリモコン２３を用いて給湯温度を設定したときにコントローラ２１に入力される。コントローラ２１は以前に入力された給湯温度を読み込むことによって設定温度を得る。コントローラ２１は、貯湯槽２０内の水温が設定温度に１を加算した値よりも大きいか否かを判断する（Ｓ４）。設定温度に１を加算する理由は、貯湯槽２０から給湯栓６７まで温水が運ばれる間に水温が低下することを考慮したものである。
Ｓ４でＹＥＳと判断した場合はＳ６に進み、Ｓ４でＮＯと判断した場合は図４のＳ２０に進む。Ｓ６では、ミキシングユニット２４を制御する。具体的には、設定温度の温水が得られるように給水流量調整弁２４ａの開度と温水流量調整弁２４ｃの開度を制御する。コントローラ２１は、設定温度と給水サーミスタ５０の値と温水サーミスタ５１の値とからそれぞれの弁２４ａ，２４ｃの開度をフィードフォワード制御する。さらに、コントローラ２１は、混合水サーミスタ５２の値に基づいて弁２４ａ，２４ｃの開度をフィードバック制御する。
コントローラ２１は、給湯が終了したか否かを常時監視している（Ｓ８）。コントローラ２１は、流量センサ５４の検出値が２．０（Ｌ／ｍ）以下になると、給湯が終了したと判断する（Ｓ８でＹＥＳ）。Ｓ６、及びＳ８を経てＳ１０に進んだ場合には、Ｓ１０の処理としてコントローラ２１が実行する処理はない。後述するＳ２０以降の処理を経てＳ１０に進んだ場合には、Ｓ１０の処理としてコントローラ２１がいくつかの処理を実行する。この点については後で説明する。
コントローラ２１は、Ｓ８でＮＯと判断した場合には、Ｓ４に戻って貯湯槽２０内の水温と設定温度を監視する。

続いて、図４のＳ２０以降の処理について説明する。Ｓ２０では、ポンプ７１を駆動し、バーナ７４を点火し、流量制御弁８４ａを開く。これにより、シスターン６３から取出された水が、シスターン往路７０、バーナ経路７２、熱交換経路８４、戻り経路８０、及びシスターン復路７７を介してシスターン６３に戻る（以下ではこのルートを循環経路と呼ぶ）。熱交換経路８４内の水と第２温水経路４３内の水との間で熱交換が行われる（熱交換器４６）。バーナ経路７２内の水がバーナ７４で加熱されるとともに戻り経路８０内の水が潜熱熱交換器８９で加熱される。このために、循環経路内の水が昇温する。
Ｓ２０の処理を実行すると、循環経路内の水温と設定温度を比較する（Ｓ２２）。循環経路内の水温は、高温暖房サーミスタ７５ｂによって検知された値を読込むことによって得られる。即ち、循環経路内の水温とは、熱交換器４６に流入する水（温水）の水温である。循環経路内の水温が設定温度より低い場合（Ｓ２２でＹＥＳの場合）はＳ２４に進む。Ｓ２４では、循環経路内の水温と貯湯槽２０の水温を比較する。循環経路内の水温は、高温暖房サーミスタ７５ｂによって検知された値を読込むことによって得られる。貯湯槽２０の水温は、サーミスタ３５によって検知された値を読込むことによって得られる。循環経路内の水温が貯湯槽２０の水温より高い場合（Ｓ２４でＹＥＳの場合）はＳ２６に進む。
一方、S２２において、循環経路内の水温が設定温度より高い場合（ＮＯの場合）はＳ２８に進む。また、S２４において、循環経路内の水温が貯湯槽２０の水温より低い場合（ＮＯの場合）はＳ３０に進む。

Ｓ２６では、ミキシングユニット２４の温水入口（温水流量調整弁）２４ｃの開度を絞る。温水流量調整弁２４ｃが調整可能な開度の範囲を０〜１００％とすると、ここでは２０％の開度に調整する。さらに、Ｓ２６では、熱交換器経路８４の流量調整弁８４ａの開度を絞る。流量調整弁８４ａが調整可能な開度の範囲を０〜１００％とすると、ここでは２０％の開度に調整する。
温水流量調整弁２４ｃの開度が絞られているために、第２温水経路４３を流れる温水の流量が小さくなる。また、流量調整弁８４ａが絞られているために、熱交換経路８４を流れる温水の流量が小さくなる。このために、熱交換器４６では、第２温水経路４３内の温水と熱交換経路８４内の温水との間で効率的に熱交換が行われない。Ｓ２６を実行する場合には、循環経路内の水温（即ち熱交換経路８４の熱交換器４６より上流側の水温）が貯湯槽２０の水温より高い（Ｓ２４でＹＥＳである）。Ｓ２６でもし温水流量調整弁２４ｃと流量調整弁８４ａを絞らなければ、循環経路側（熱交換経路８４側）から第２温水経路４３側に大量の熱が与えられることになる。そうすると、循環経路の温水温度が上昇する速度が遅くなる。循環経路側の温水温度が少なくとも設定温度より高くならなければ、第２温水経路４３の温水を設定温度まで加熱することはできない（即ち設定温度の温水を給湯栓６７に供給することができない）。循環経路側の温水温度が上昇する速度が遅いと、設定温度の温水を給湯栓６７に供給するまでの時間が長くなる。
本実施例では、Ｓ２６で温水流量調整弁２４ｃと流量調整弁８４ａを絞る。これにより、循環経路側から第２温水経路４３側に大量の熱が移動することを避ける。循環経路側の温水温度が速く上昇する。循環経路側の温水温度が速く上昇すると、給湯栓６７に設定温度の温水を供給するまでの時間を短縮することができる。

Ｓ２２において、循環経路側の水温が設定温度より高い場合（ＮＯの場合）はＳ２８に進む。
Ｓ２８を実行するということはＳ４でＮＯと判断されたことを意味しており、貯湯槽２０の水温では設定温度の温水を給湯栓６７に供給することができない。このために、ミキシングユニット２４で水道水が温水に混合されることはない。ミキシングユニット２４の給水入口２４ａの開度はゼロである（完全に閉める）。
Ｓ２８では、ミキシングユニット２４の温水入口２４ｃの開度を５０％にする。このときの温水入口２４ｃの開度は、Ｓ２６のときの温水入口２４ｃの開度より大きい。また、熱交換経路８４の流量制御弁８４ａの開度を１００％にする。このときの流量制御弁８４ａの開度は、Ｓ２６のときの流量制御弁８４ａの開度より大きい。このために、熱交換器４６で効率的に熱交換が行われる。Ｓ２８の時点では、貯湯槽２０の水温は設定温度より低く（実際には設定温度＋１より低く）、循環経路側の水温は設定温度より大きい。従って、貯湯槽２０の水温より循環経路側の水温が高いことになる。このために、熱交換器４６内では、循環経路側から第２温水経路４３側に熱が与えられることになる。第２温水経路４３の温水が加熱される。ミキシングユニット２４の温水入口２４ｃに流入する温水が設定温度に近づいていく。
Ｓ２８では、ミキシングユニット２４の温水入口２４ｃの開度を最初から全開にせず、５０％の開度にする。そして、ミキシングユニット２４の温水入口２４ｃに流入する温水が設定温度の±１℃の範囲内に収まっている場合には、温水入口２４ｃの開度を少しずつ大きくしていく。この処理を実行するために、コントローラ２１は温水サーミスタ５１を監視する。温水入口２４ｃの開度が５０％であり、温水サーミスタ５１の値が設定温度の±１℃の範囲にある場合には、温水入口２４ｃの開度を６０％にする。そして、温水入口２４ｃの開度が６０％であり、温水サーミスタ５１の値が設定温度の±１℃の範囲にある場合には、温水入口２４ｃの開度を７０％にする。このようにして１０％ずつ開度を上げていく。設定温度から１℃減算した値より温水サーミスタ５１の値が小さい場合には、温水入口２４ｃの開度を１０％だけ絞る。例えば、開度が７０％であって温水サーミスタ５１の値が設定温度から１℃減算した値より低い場合には、開度を６０％にする。そして、温水サーミスタ５１の値を再度監視する。また、設定温度から１℃加算した値よりも温水サーミスタ５１の値が大きい場合には、温水入口２４の開度を１００％まで上げ、それでも設定温度から１℃加算した値よりも温水サーミスタ５１の値が大きい場合にはバーナ７４を消火する。

Ｓ２４において、循環経路内の水温が貯湯槽２０の水温より低い場合（ＮＯの場合）はＳ３０に進む。
Ｓ３０では、ミキシングユニット２４の給水入口２４ａの開度はゼロである（完全に閉める）。ミキシングユニット２４の温水入口２４ｃの開度を１００％にする。このときの温水入口２４ｃの開度は、Ｓ２６のときの温水入口２４ｃの開度より大きい。また、熱交換経路８４の流量制御弁８４ａの開度を１００％にする。このときの流量制御弁８４ａの開度は、Ｓ２６のときの流量制御弁８４ａの開度より大きい。Ｓ３０の時点では、貯湯槽２０の水温が循環経路側の水温より高いために、熱交換器４６内では、第２温水経路４３側から循環経路側に熱が与えられることになる。温水入口２４ｃの開度と流量制御弁８４ａの開度が共に大きいために、熱交換器４６では効率的に熱交換が行われる。熱交換経路８４内の温水が効率的に加熱される。このために、循環経路の温水が速やかに上昇する。

Ｓ２６、Ｓ２８、又はＳ３０の処理を実行すると、Ｓ８に進む。Ｓ８では、給湯が終了したか否かを監視する。給湯が続けられている場合（Ｓ８でＮＯの場合）には、Ｓ４に戻る。給湯が終了したと判断した場合（Ｓ８でＹＥＳの場合）は給湯終了処理（Ｓ１０）を実行する。Ｓ２６、Ｓ２８、又はＳ３０を経て給湯終了処理（Ｓ１０）を実行する場合は、以下の処理を実行する。ポンプ７１を止める。バーナ７４を消火する。流量制御弁８４ａを閉じる（開度０％にする）。

図５には、上記の給湯処理を実行した場合に、ミキシングユニット２４の温水入口２４ｃと流量制御弁８４ａがどのように制御されるのかが簡単に記載されている。
（Iの場合）
貯湯槽２０の温度が設定温度に１を加算した温度より高い場合には、バーナ７４とポンプ７１を駆動しない。即ち、循環経路内を水が循環しない。この場合、温水入口２４ｃの開度は、設定温度と貯湯槽２０の温水温度と水道水の温度に基づいて決定される。通常、設定温度が低い場合には開度は小さくなり、設定温度が高い場合には開度が大きくなる。
（IIの場合）
貯湯槽２０の温度が設定温度に１を加算した温度より低く、かつ、循環経路の水温が設定温度より高い場合には、バーナ７４とポンプ７１を駆動する。循環経路内を水が循環する。循環する水はバーナ７４によって加熱される。このIIの処理を実行する当初は、温水入口２４ｃの開度は５０％に維持される。温水入口２４ｃの開度は少しずつ大きくなる。流量制御弁８４ａの開度は最初から全開にされる。
（IIIの場合）
貯湯槽２０の温度が設定温度に１を加算した温度より低く、循環経路の水温が設定温度より低く、かつ、循環経路の水温が貯湯槽２０の水温より高い場合は、バーナ７４とポンプ７１を駆動する。循環経路内を水が循環する。循環する水はバーナ７４によって加熱される。温水入口２４ｃの開度は２０％に維持される。流量制御弁８４ａの開度は２０％に維持される。
（IVの場合）
貯湯槽２０の温度が設定温度に１を加算した温度より低く、循環経路の水温が設定温度より低く、かつ、循環経路の水温が貯湯槽２０の水温より低い場合は、バーナ７４とポンプ７１を駆動する。循環経路内を水が循環する。循環する水はバーナ７４によって加熱される。温水入口２４ｃの開度は１００％に維持される。流量制御弁８４ａの開度は１００％に維持される。

続いて、図６を参照にして本実施例の効果を説明する。図６は、循環経路の水温の経時的変化が示されている。図６中のIIとIIIとIVは、図５のIIとIIIとIVの処理に対応している。
Ａ点からスタートして図５のIVの処理が実行されたとする。IVの処理が実行される間は、温水入口２４ｃの開度と流量制御弁８４ａの開度が大きく維持されている。このために、熱交換器４６（図１参照）で効率よく熱交換が行われる。第２温水経路４３から熱交換経路８４に効率よく熱が伝えられる。この場合、循環経路の温水が速やかに昇温する。循環経路の水温が貯湯槽２０の水温を超えるＢ点まで速やかに昇温する。
循環経路の水温が貯湯槽２０の水温を超えると、図５のIIIの処理が実行される。IIIの処理では、温水入口２４ｃの開度と流量制御弁８４ａの開度を絞る。このために、IIIの場合は熱交換器４６で熱交換が効率的に行われない。循環経路から第２温水経路４３の側に大きな熱量が移動しない。このために、循環経路内の温水が速く上昇する。循環経路の水温が設定温度を超えるＣ点まで速やかに昇温する。
循環経路の水温が設定温度を超えると、図５のIIが実行される。IIの処理では、温水入口２４ｃの開度と流量制御弁８４ａの開度が大きく維持されている。このために、熱交換器４６で効率よく熱交換が行われる。循環経路から第２温水経路４３に効率的に熱が移動する。第２温水経路４３が効率的に加熱される。第２温水経路４３の温水が昇温する。第２温水経路４３が十分に加熱される場合は、第２温水経路４３の温水が設定温度まで昇温する。
本実施例によると、IVの処理と実行する場合と、IIIの処理を実行する場合と、IIの処理を実行する場合とで、第２温水経路４３の流量と熱交換経路８４の流量を変える。具体的には、IIIの処理を実行する場合は、IIとIVの処理を実行する場合より流量を絞る。このために、循環経路の水温が設定温度まで速やかに昇温する。循環経路の水温が設定温度を超えると、熱交換器４６を介して第２温水経路４３の温水が設定温度まで加熱可能になる。
IIIの期間に第２温水経路４３の流量と熱交換経路８４の流量を絞らないと、図６の二点鎖線に示されるように循環経路の水温がなかなか上昇しない。この場合、設定温度の温水を給湯栓６７に供給できるまでに長い時間を要することになる。本実施例では、循環経路の水温を設定温度まで速やかに昇温させることによって、第２温水経路４３の温水を設定温度まで昇温させるまでの時間を短縮することに成功している。即ち、設定温度の温水を給湯栓６７に供給できるまでの時間を短縮化させることができる。本実施例によると、貯湯槽２０の水温が設定温度より低い場合に、設定温度の温水を早く給湯栓６７に供給することができる。

（６）浴槽９１への給湯処理
浴槽９１への給湯処理は、上記した（５）の給湯栓６７への給湯処理とほぼ同様の内容が実施される。ここでは、（５）の給湯栓６７への給湯処理と異なる点のみ説明する。
浴室にはリモコン２３が備えられている。ユーザはリモコン２３を用いて湯温を設定することができる。また、リモコン２３には給湯を開始するスイッチが設けられている。このスイッチが操作されると、コントローラ２１は注湯弁６５を開く。そうすると、貯湯槽２０の温水が、第１温水経路４２、第２温水経路４３、第１混合水経路６０、第２混合水経路６１、第４混合水経路６４、及び風呂循環経路９０に流れる。風呂循環経路９０に流れ込んだ温水は、吸出口９１ａと供給口９２ｂの両方から浴槽９１に流入する。
貯湯槽２０の温水が浴槽９１の方に流れると、上記した図３のＳ２でＹＥＳと判断される。後は、図３と図４のフローチャートに従ってコントローラ２１は各種制御を実行する。コントローラ２１は、浴槽９１への給湯量が所定値（リモコン２３によってユーザが予め設定している）になると、注湯弁６５を閉じる。浴槽９１への給湯量は、風呂水位センサ９２の値を読取ることによって得ることができる。注湯弁６５が閉じられると、図３のＳ８でＹＥＳと判断され、Ｓ１０の給湯終了処理を実行する。
本実施例によると、貯湯槽２０の水温が設定温度より低い場合に、設定温度の温水を浴槽９１に供給できるまでの時間を短縮化させることができる。

本実施例のコージェネレーションシステム５００について詳細に説明した。本実施例によると、貯湯槽２０の水温が設定温度より低い場合に、設定温度の温水を給湯栓６７や浴槽９１に供給できるまでの時間を短縮化させることができる。ユーザフレンドリーなシステム５００が実現されている。

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。以下に変形例を例示する。
（１）本実施例では、図５に示されるように、IIIの期間の場合に、第２温水経路４３の流量と熱交換経路８４の流量をどちらも絞る。しかしながら、どちらか一方の経路の流量を絞るだけでもよい。
（２）また本実施例では、IIIの期間の場合に、温水入口２４ｃの開度を２０％に設定しているが、ゼロに設定してもよい。ゼロに設定した方が、循環経路の水温がより速やかに上昇する。本実施例で２０％に設定しているのは、給湯栓６７から温水が給湯されるのをユーザが期待しているから少量でも温水を供給するためである。
（３）本実施例では、温水入口２４ｃの開度を変えることによって第２温水経路４３の流量を調整しているが、例えばミキシングユニット２４の流量サーボ５５の開度を変えることによって流量を調整してもよい。
（４）本実施例では、流量調整弁８４ｃの開度を変えることによって熱交換経路８４の流量を調整しているが、他の方法を採用してもよい。例えば、熱交換経路８４にポンプを設置し、そのポンプの能力を変えることによって流量を調整してもよい。
（５）図５に示されるように、本実施例では、循環経路の水温と貯湯槽２０の水温を比較し、前者が高い場合はIIIの処理を実行し、後者が高い場合はIVの処理を実行する。しかしながら、循環経路の水温が貯湯槽２０の水温に所定値を加算した値を超える場合にIIIの処理を実行し、そうでない場合はIVの処理を実行するようにしてもよい。
また、IVの状態から循環経路の温度が上がってIIIの処理を実行するときの循環経路の温度と、IVの状態を経ずにIIIの処理を実行する場合の循環経路の温度範囲の下限とは異なる値でもよい。
（６）また本実施例では、図３のＳ４において、貯湯槽２０の温度と設定温度に１を加算した値とを比較しているが、貯湯槽２０の温度と設定温度を比較してもよい。貯湯槽２０の温度と、設定温度に１以外の所定値を加算した値とを比較してもよい。
（７）図４のＳ２２では、循環経路の水温と設定温度に所定値を加算した値とを比較してもよい。循環経路の水温と設定温度から所定値を減算した値とを比較してもよい。
（８）図４のＳ２４では、循環経路の水温と貯湯槽温度に所定値を加算した値とを比較してもよい。循環経路の水温と貯湯槽温度から所定値を減算した値とを比較してもよい。

また、本明細書又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、本明細書又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。

実施例に係るコージェネレーションシステムの系統図。 コントローラの構成を簡単に示した図である。 給湯処理のフローチャートである。 給湯処理のフローチャートである（図３の続き）。 給湯処理を実行した場合に流量がどのように調整されるのかを簡単に示した表である。 循環経路の温度変化を示すグラフである。

符号の説明

１０：給湯システム
２０：貯湯槽
２４：ミキシングユニット
２６：共用経路
４０：循環ポンプ
４２：第１温水経路
４３：第２温水経路
４６：熱交換器
６０：第１混合水経路
６１：第２混合水経路
６２：第３混合水経路
６３：シスターン
６７：給湯栓
７０：シスターン往路
７２：バーナ経路
７４：バーナ
７７：シスターン復路
８０：戻り経路
８４：熱交換経路
１００：発電ユニット
５００：コージェネレーションシステム

Claims (6)

1. 電力需要に応じて発電し、発電に伴って発生する発電熱を蓄熱し、蓄熱した熱エネルギーを必要時に供給するコージェネレーションシステムであり、
   発電を行なう発電ユニットと、温水を貯える貯湯槽と、発電ユニットが発生した発電熱で貯湯槽の温水を加熱する手段と、貯湯槽の温水の温度を検知する第１温度センサと、貯湯槽の温水を温水利用箇所に送る給湯経路と、給湯経路の流量を調整可能な給湯流量調整手段と、熱媒体が循環する熱媒体循環経路と、熱媒体循環経路の熱媒体を加熱する加熱器と、給湯経路の温水と熱媒体循環経路の熱媒体との間で熱交換する熱交換器と、熱媒体循環経路の熱媒体の温度を検知する第２温度センサと、給湯流量調整手段を制御するコントローラを備え、
   そのコントローラが、第１温度センサが検知した温度と第２温度センサが検知した温度と温水利用箇所で必要とされる温水温度に基づいて給湯流量調整手段を制御することを特徴とするコージェネレーションシステム。
2. 前記コントローラが、
   第１温度センサが検知した温度が温水利用箇所で必要とされる温水温度に基づく第１所定温度より低い場合であって、
   （１）第２温度センサが検知した温度が温水利用箇所で必要とされる温水温度に基づく第２所定温度より高い場合には、給湯流量が大きくなるように給湯流量調整手段を制御し、
   （２）第２温度センサが検知した温度が温水利用箇所で必要とされる温水温度に基づく第２所定温度より低く、かつ、第１温度センサが検知した温度が第２温度センサが検知した温度より低い場合には、給湯流量が小さくなるように給湯流量調整手段を制御する
   ことを特徴とする請求項１のコージェネレーションシステム。
3. 前記コントローラが、
   第１温度センサが検知した温度が温水利用箇所で必要とされる温水温度に基づく第１所定温度より低く、かつ、第２温度センサが検知した温度が温水利用箇所で必要とされる温水温度に基づく第２所定温度より低い場合であって、
   （１）第１温度センサが検知した温度が第２温度センサが検知した温度より高い場合には、給湯流量が大きくなるように給湯流量調整手段を制御し、
   （２）第１温度センサが検知した温度が第２温度センサが検知した温度より低い場合には、給湯流量が小さくなるように給湯流量調整手段を制御する
   ことを特徴とする請求項１又は２のコージェネレーションシステム。
4. 電力需要に応じて発電し、発電に伴って発生する発電熱を蓄熱し、蓄熱した熱エネルギーを必要時に供給するコージェネレーションシステムであり、
   発電を行なう発電ユニットと、温水を貯える貯湯槽と、発電ユニットが発生した発電熱で貯湯槽の温水を加熱する手段と、貯湯槽の温水の温度を検知する第１温度センサと、貯湯槽の温水を温水利用箇所に送る給湯経路と、熱媒体が循環する熱媒体循環経路と、熱媒体循環経路の熱媒体を加熱する加熱器と、給湯経路の温水と熱媒体循環経路の熱媒体との間で熱交換する熱交換器と、熱媒体循環経路の熱媒体の温度を検知する第２温度センサと、熱媒体循環経路の流量を調整可能な熱媒体流量調整手段と、熱媒体流量調整手段を制御するコントローラを備え、
   そのコントローラが、第１温度センサが検知した温度と第２温度センサが検知した温度と温水利用箇所で必要とされる温水温度に基づいて熱媒体流量調整手段を制御することを特徴とするコージェネレーションシステム。
5. 前記コントローラが、
   第１温度センサが検知した温度が温水利用箇所で必要とされる温水温度に基づく第１所定温度より低い場合であって、
   （１）第２温度センサが検知した温度が温水利用箇所で必要とされる温水温度に基づく第２所定温度より高い場合には、熱媒体流量が大きくなるように熱媒体流量調整手段を制御し、
   （２）第２温度センサが検知した温度が温水利用箇所で必要とされる温水温度に基づく第２所定温度より低く、かつ、第１温度センサが検知した温度が第２温度センサが検知した温度より低い場合には、熱媒体流量が小さくなるように熱媒体流量調整手段を制御する
   ことを特徴とする請求項４のコージェネレーションシステム。
6. 前記コントローラが、
   第１温度センサが検知した温度が温水利用箇所で必要とされる温水温度に基づく第１所定温度より低く、かつ、第２温度センサが検知した温度が温水利用箇所で必要とされる温水温度に基づく第２所定温度より低い場合であって、
   （１）第１温度センサが検知した温度が第２温度センサが検知した温度より高い場合には、熱媒体流量が大きくなるように熱媒体流量調整手段を制御し、
   （２）第１温度センサが検知した温度が第２温度センサが検知した温度より低い場合には、熱媒体流量が小さくなるように熱媒体流量調整手段を制御する
   ことを特徴とする請求項４又は５のコージェネレーションシステム。

Images