JP2007032904A - コジェネレーションシステム - Google Patents

Abstract

【課題】 コジェネレーションシステムにおいて、補助熱源も含めたシステム全体のエネルギー効率を低下させることなく、貯湯タンクの湯水切れをできるだけ防止して安定して給湯する。
【解決手段】 コジェネレーションシステムは、貯湯タンク内の湯水が補助熱源を通過して再び貯湯タンクに戻る構成となっている。制御装置は、発電装置を運転していない状態で、かつ、貯湯タンクの残湯量が所定量以下である場合には、貯湯タンク内の湯水を補助熱源を通過させて連続的に加熱する（ステップ１０２〜１０６）。
【選択図】 図３

Description

本発明は、コジェネレーションシステムに関する。

このコジェネレーションシステムの一形式としては、特許文献１「コージェネレーションシステムの制御装置」に示されているように、発電装置（排熱装置（ガスエンジン発電機））８と、この発電装置８の発電に伴って生じる排熱を回収した湯水を貯留する貯湯タンク１０１と、この貯湯タンク１０１に貯留している湯水を利用する複数の湯水利用機器と、貯湯タンク１０１と湯水利用機器との間に設けられて貯湯タンクの湯水を加熱して湯水利用機器に供給する補助熱源４０１とを備えたものが知られている。湯水利用機器としては、例えば洗面所や台所の給湯口１１７、浴槽９の湯張り弁１１４、床暖房系統３の床３３，３４、高温暖房機３６、および風呂加熱系統５の風呂追焚き用熱交換器５０１がある。

このコージェネレーションにおいては、給湯時において、貯湯タンク１０１内の湯は、補助熱源４０１を経由して給湯口１１７から供給される。補助熱源４０１は、貯湯サーミスタ１０３の計測温度が低く、内蔵の水流センサが水流を検知したときに、通水を加熱する。したがって、貯湯タンク１０１の貯湯の温度が低い場合には補助熱源４０１で加熱された湯が給湯口１１７から供給されることになり、低温湯が供給されることを防止するようになっている。また、このコージェネレーションの中央処理装置７１は、排熱の能力過不足を判定し、能力が不足しているときには排熱を暖房のみに使用するようにし、能力過多であるときには排熱を暖房と貯湯タンクの加熱とに使用するようにすることができるので、排熱装置の排熱を優先的に暖房に使用して効率的な排熱利用を実現するようになっている。

また、他の形式としては、特許文献２「給湯装置」に示されているように、発電装置（発電部）２と、この発電装置２の発電に伴って生じる排熱を回収した湯水を貯留する貯湯タンク（貯留タンク）３１と、この貯湯タンク３１に貯留している湯水を利用する複数の湯水利用機器と、貯湯タンク３１と湯水利用機器との間に設けられて貯湯タンクの湯水を加熱して湯水利用機器に供給する補助熱源（熱源（温水装置））６とを備えたものが知られている。湯水利用機器としては、例えば洗面所や台所の給湯栓７、暖房装置８および浴槽（浴槽循環回路３６）がある。

このコージェネレーションにおいても、貯留タンク３１の貯湯の温度が低い場合には温水装置６で加熱された湯が給湯栓７から供給されることになり（給湯運転モード）、低温湯が供給されることを防止するようになっている。また、暖房装置の加熱と給湯との同時使用できるようになっている。このモードにおいては、温水装置６によって加熱され、温水装置６から吐出された高温湯を、給湯回路３３側と加熱循環回路３２側に適切に配分し、給湯に供される熱エネルギーと、暖房に供される熱エネルギーのバランスを確保している。
特開２００４−２５７７１３号公報 特開２００４−２６３９１５号公報

上述した特許文献１および特許文献２に記載のコジェネレーションシステムにおいては、浴槽へのお湯はり、シャワー、キッチン、洗面所への給湯のために貯湯タンク内の湯水を使用している。この使用中に貯湯タンク内の湯水がなくなった場合には、貯湯タンク内の低温の湯水を補助熱源で加熱して供給するようになっている。このとき、補助熱源の運転開始の際には一瞬であるが低温の湯水が給湯されるおそれがあった。また、補助熱源が頻繁かつ断続的に運転される場合には、同じ運転時間で連続的に運転する場合と比較して補助熱源も含めたシステム全体のエネルギー効率が悪化するという問題があった。

本発明は、上述した各問題を解消するためになされたもので、コジェネレーションシステムにおいて、補助熱源も含めたシステム全体のエネルギー効率を低下させることなく、貯湯タンクの湯水切れをできるだけ防止して安定して給湯することができることを目的とする。

上記の課題を解決するため、請求項１に係る発明の構成上の特徴は、発電装置と、この発電装置の発電に伴って生じる排熱を回収した湯水を貯留する貯湯タンクと、この貯湯タンクに貯留している湯水を利用する複数の湯水利用機器と、貯湯タンクと湯水利用機器との間に設けられて貯湯タンクの湯水を加熱して湯水利用機器に供給する補助熱源とを備えたコジェネレーションシステムにおいて、貯湯タンク内の湯水が補助熱源を通過して再び貯湯タンクに戻る構成とし、発電装置を運転していない状態で、かつ、貯湯タンクの残湯量が所定量以下である場合には、貯湯タンク内の湯水を補助熱源を通過させて連続的に加熱することである。

また請求項２に係る発明の構成上の特徴は、発電装置と、この発電装置の発電に伴って生じる排熱を回収した湯水を貯留する貯湯タンクと、この貯湯タンクに貯留している湯水を利用する湯水利用機器と、貯湯タンクと湯水利用機器との間に設けられて貯湯タンクの湯水を加熱して湯水利用機器に供給する補助熱源とを備えたコジェネレーションシステムにおいて、貯湯タンク内の湯水が補助熱源を通過して再び貯湯タンクに戻る構成とし、発電装置を運転していない状態である場合、湯水の需要と貯湯タンクの残湯量とを比較してその結果に応じて貯湯タンク内の湯水を補助熱源を通過させて連続的に加熱することである。

また請求項３に係る発明の構成上の特徴は、請求項２において、湯水の需要は湯水利用機器での湯水の使用履歴および現在の使用状況に基づいて設定されることである。

また請求項４に係る発明の構成上の特徴は、請求項１乃至請求項３の何れか一項において、複数の湯水利用機器の優先順位は湯水を給湯として利用する第１種利用機器の順位が湯水を熱源として利用する第２種利用機器の順位より高くなるように設定され、貯湯タンク内の湯水を優先順位の高い湯水利用機器へ優先的に供給するようにすることである。

また請求項５に係る発明の構成上の特徴は、請求項４において、第２種利用機器の代替装置を設置し、この第２種利用機器への湯水の供給が停止されている間は、代替装置による代替え運転を自動的に実施することである。

上記のように構成した請求項１に係る発明においては、発電装置を運転していない状態で、かつ、貯湯タンクの残湯量が所定量以下である場合には、貯湯タンク内の湯水を補助熱源を通過させて連続的に加熱するので、補助熱源も含めたシステム全体のエネルギー効率を低下させることなく、貯湯タンクの湯水切れをできるだけ防止して安定して給湯することができる。

上記のように構成した請求項２に係る発明においては、発電装置を運転していない状態である場合、湯水の需要と貯湯タンクの残湯量とを比較してその結果に応じて貯湯タンク内の湯水を補助熱源を通過させて連続的に加熱するので、補助熱源も含めたシステム全体のエネルギー効率を低下させることなく、貯湯タンクの湯水切れをできるだけ防止してより確実、的確かつ安定的に給湯することができる。

上記のように構成した請求項３に係る発明においては、請求項２に係る発明において、湯水の需要は湯水利用機器での湯水の使用履歴および現在の使用状況に基づいて設定されるので、より的確にシステムを稼動してシステムの省エネ性を向上させることができる。

上記のように構成した請求項４に係る発明においては、請求項１乃至請求項３の何れか一項に係る発明において、複数の湯水利用機器の優先順位は湯水を給湯として利用する第１種利用機器の順位が湯水を熱源として利用する第２種利用機器の順位より高くなるように設定され、貯湯タンク内の湯水を優先順位の高い湯水利用機器へ優先的に供給するようになっている。これにより、貯湯タンク内の湯水は優先的に給湯に使用されるため、例えばシャワー中に湯切れとなり低温の湯水が供給されるのをできるだけ防止することができる。一方、第２種利用機器例えば床暖房への湯水の供給が規制されても、その第２種利用機器の暖房能力は徐々に低下することを考慮すると、第２種利用機器は、暫くの間暖房能力を維持することができる。したがって、コジェネレーションシステムは、暖房能力を維持しつつ給湯能力を最大限発揮させることができる。

上記のように構成した請求項５に係る発明においては、請求項４に係る発明において、第２種利用機器の代替装置を設置し、この第２種利用機器への湯水の供給が停止されている間は、代替装置による代替え運転を自動的に実施するため、第２種利用機器例えば床暖房への湯水の供給が規制されて、その第２種利用機器の暖房能力が低下した場合、代替装置による暖房が自動的に実施されるので、暖房能力を高く維持することできる。

以下、本発明によるコジェネレーションシステムの一実施形態について説明する。図１はこのコジェネレーションシステムの概要を示す概要図である。このコジェネレーションシステムは、発電装置１１と、発電装置１１の発電に伴って生じる排熱を回収した湯水を貯留する貯湯タンク１２と、貯湯タンク１２に貯留している湯水を利用する複数の湯水利用機器２０と、貯湯タンク１２と湯水利用機器２０との間に設けられて貯湯タンク１２の湯水を加熱して湯水利用機器２０に供給する補助熱源１３とを備えている。

発電装置１１は、電力を発生しその電力を電気機器などの負荷装置に供給するものであり、例えば、燃料電池発電装置、ディーゼルエンジン、ガスエンジン、ガソリンエンジン、ガスタービン、マイクロガスタービンなどのエンジンを駆動源とするエンジン発電装置が挙げられる。発電装置１１には、発電装置１１の排熱を回収して発電装置１１を冷却する熱媒体が循環する冷却回路３１が接続されている。冷却回路３１上には、第１熱交換器４１、第２熱交換器４２および第１ポンプＰ１が配設されている。第１ポンプＰ１は、制御装置５０の指令に従って駆動制御されて熱媒体を循環させるものである。これにより、発電装置１１が発電中に第１ポンプＰ１が駆動されると、発電装置１１の排熱を回収した熱媒体が第１熱交換器４１および第２熱交換器４２を通って冷却されて再び発電装置１１に戻るようになっている。なお、発電装置１１は、エンジン発電装置だけでなく、燃料電池発電装置などがある。

発電装置１１の排熱とは、例えば、燃料電池発電装置の場合、燃料電池スタックの排熱や改質装置の排熱などをいい、エンジン発電装置の場合、エンジンの排熱などが挙げられる。しかし、それに限定せず発電機それ自体の熱など回収可能な排熱なら何でも利用できる。

貯湯タンク１２は、１つの柱状容器を備えており、その内部に湯水が層状に、すなわち上部の湯水が最も高温であり下部にいくにしたがって低温となり下部の湯水が最も低温であるように貯留されるようになっている。貯湯タンク１２に貯留されている高温の湯水が貯湯タンク１２の柱状容器の上部から導出され、その導出された分を補給するように貯湯タンク１２の柱状容器の下部から給水口１２ａを介して水道水などの水（低温の水）が導入されるようになっている。

また、貯湯タンク１２の内部には残湯量検出センサである温度センサ群Ｔ１が設けられている。温度センサ群Ｔ１は複数（本実施の形態においては５個）の温度センサＴ１−１，Ｔ１−２，Ｔ１−３，・・・，Ｔ１−５から構成されており、上下方向（鉛直方向）に沿って等間隔（貯湯タンク１２内の上下方向高さの四分の一の距離）にて配設されている。温度センサＴ１−１は貯湯タンク１２の内部上面位置に配置されている。各温度センサＴ１−１，Ｔ１−２，Ｔ１−３，・・・，Ｔ１−５はその位置の貯湯タンク１２内の液体（温水または水）の温度をそれぞれ検出するものである。この温度センサ群による各位置での湯温の検出結果に基づいて貯湯タンク１２内の残湯量が検出されるようになっている。残湯量は、貯湯タンク１２内に残っている所定温度（例えば６０℃）以上である湯水の残量を表している。したがって、例えば、各温度センサＴ１−１〜Ｔ１−３が６０℃以上を検出し、各温度センサＴ１−４、Ｔ１−５が６０℃未満を検出している場合には、残湯量検出センサＴ１は貯湯タンク１２の天井内壁面から温度センサＴ１−３までの水量（湯量）を残湯量として検出する。このときの残湯量は貯湯タンク１２の容量の１／２である。また、各温度センサＴ１−１〜Ｔ１−４が６０℃以上を検出し、各温度センサＴ１−５が６０℃未満を検出している場合には、残湯量検出センサＴ１は貯湯タンク１２の容量の３／４を残湯量として検出する。

なお、６０℃以上を検出した温度センサと６０℃未満を検出した温度センサとの間の残湯量は、これら両温度センサを含む上下複数の温度センサによって算出される温度勾配とセンサ間距離に基づいて算出することができるので、この算出したセンサ間の残湯量を合算することにより、貯湯タンク１２内の残湯量をより正確に算出することができる。

このような貯湯タンク１２には、貯湯タンク１２内の湯水を加熱するための湯水循環回路３２が接続されている。湯水循環回路３２上には、第１熱交換器４１、第２ポンプＰ１および第１バルブＶ１が配設されている。第１熱交換器４１は、冷却回路３１を循環する熱媒体と湯水循環回路３２を循環する湯水との間で熱交換が行われるものである。第２ポンプＰ２は、制御装置５０の指令に従って駆動制御されて湯水を循環させるものである。第１バルブＶ１は、制御装置５０の指令に従って開閉制御されるものである。

さらに、湯水循環回路３２には、補助熱源１３を経由する補助熱源回路３３が接続されている。補助熱源回路３３上には、第２バルブＶ２および補助熱源１３が配設されている。第１バルブＶ１は、制御装置５０の指令に従って開閉制御されるものである。補助熱源１３は、例えばガスバーナであり、制御装置５０の指令に従って運転制御されるものである。この補助熱源１３は同じ時間運転するのであれば、間欠運転より連続運転のほうが効率がよい形式のものである。

したがって、発電中の発電装置１１の排熱により湯水を加熱する場合には、第１および第２バルブＶ１，Ｖ２をそれぞれ開、閉状態とし、第１および第２ポンプＰ１，Ｐ２を駆動する。これにより、第１熱交換器４１において熱媒体と湯水との間で熱交換が行われて回収した発電装置１１の排熱が湯水に回収されて、湯水が加熱される。残湯量検出センサである温度センサ群Ｔ１によって貯湯タンク１２が温度的に満タンであることを検出すると、前述した湯水の加熱を停止する。

また、発電停止中などの場合に補助熱源１３により湯水を加熱する場合には、第１および第２バルブＶ１，Ｖ２をそれぞれ閉、開状態とし、補助熱源１３の運転を開始し、第２ポンプＰ２を駆動する。これにより、貯湯タンク１２の湯水が補助熱源１３を通過する際に加熱され、その後貯湯タンク１２に戻される。

貯湯タンク１２には、給湯管３４が接続されている。給湯管３４には、上流から順番に補助熱源１３、混合弁Ｖ３および温度センサＴ２が配設されている。補助熱源１３は、給湯管３４を通過する貯湯タンク１２からの湯水を加熱して給湯するようになっている。混合弁Ｖ３は、貯湯タンク１２からの湯水と給水口１２ａからの水道水を混合して湯水をぬるくして給湯するようになっている。温度センサＴ２は混合弁Ｖ３を通過した後の湯水の温度を検出するものであり、その検出信号は制御装置５０に送信されるようになっている。すなわち、温度センサＴ２で検出した湯水の温度が後述する設定された給湯温度となるように、補助熱源１３で加熱したり、水道水を混合したりしている。

給湯管３４には、貯湯タンク１２に貯留している湯水を給湯として利用する複数の第１種利用機器２０ａが接続されている。この第１種利用機器２０ａとしては、浴槽（浴槽の給湯口）２１、シャワ２２、キッチン（キッチンの蛇口）２３、洗面所（洗面所の蛇口）２４などがある。浴槽２１は、浴槽２１内の湯量（水量）を検出するための湯量センサ２１ａ、および浴槽２１への給湯・停止をするための第４バルブＶ４を備えている。湯量センサ２１ａの検出信号は制御装置５０に送信されるようになっており、第４バルブＶ４は制御装置５０の指令に従って開閉制御されるものである。

シャワ２２は、シャワ２２に供給されている湯量（水量）を検出するための流量センサ２２ａ、およびシャワ２２への給湯・停止をするための第５バルブＶ５を備えている。流量センサ２２ａの検出信号は制御装置５０に送信されるようになっている。第５バルブＶ５は制御装置５０の指令に従って開閉制御されるものであり、シャワ２２の蛇口が開いていても第５バルブＶ５が閉じれば給湯は停止する。

キッチン（キッチンの蛇口）２３は、キッチン２３に供給されている湯量（水量）を検出するための流量センサ２３ａ、およびキッチン２３への給湯・停止をするための第６バルブＶ６を備えている。流量センサ２３ａの検出信号は制御装置５０に送信されるようになっている。第６バルブＶ６は制御装置５０の指令に従って開閉制御されるものであり、キッチン２３の蛇口が開いていても第６バルブＶ６が閉じれば給湯は停止する。

洗面所（洗面所の蛇口）２４は、洗面所２４に供給されている湯量（水量）を検出するための流量センサ２４ａ、および洗面所２４への給湯・停止をするための第７バルブＶ７を備えている。流量センサ２４ａの検出信号は制御装置５０に送信されるようになっている。第７バルブＶ７は制御装置５０の指令に従って開閉制御されるものであり、洗面所２４の蛇口が開いていても第７バルブＶ７が閉じれば給湯は停止する。

さらに、貯湯タンク１２には、浴槽２１のお湯を追い焚きするために貯湯タンク１２の湯水が循環する追焚用循環回路３５が接続されている。追焚用循環回路３５上には、補助熱源１３、混合弁Ｖ３、温度センサＴ２、第８バルブＶ８、第３熱交換器４３および第３ポンプＰ３が配設されている。第８バルブＶ８は、制御装置５０の指令に従って開閉制御されるものである。第３熱交換器４３は、追焚用循環回路３５を循環する湯水と浴槽湯水循環回路３６を循環する浴槽２１の湯水との間で熱交換が行われるものである。第３ポンプＰ３は、制御装置５０の指令に従って駆動制御されて湯水を循環させるものである。なお、給湯管３４の一部が追焚用循環回路３５として共用されている。

また、浴槽２１と第３熱交換器４３との間には、浴槽２１内の湯水が循環する浴槽湯水循環回路３６が設けられている。浴槽湯水循環回路３６上には、温度センサＴ３および第４ポンプＰ４が配設されている。温度センサＴ３は浴槽２１の出口温度を検出しその検出信号を制御装置５０に送信している。第４ポンプＰ４は、制御装置５０の指令に従って駆動制御されて浴槽２１の湯水を循環させるものである。

これにより、浴槽２１のお湯を追い焚きする場合には、第８バルブＶ８を開状態とし、第３および第４ポンプＰ３，Ｐ４を駆動する。これにより、第３熱交換器４３において貯湯タンク１２の湯水と浴槽１２の湯水との間で熱交換が行われて、浴槽１２の湯水が加熱される。浴槽１２の湯水が設定された温度に達すると、前述した浴槽２１のお湯の追い焚きを停止する。

さらに、貯湯タンク１２には、貯湯タンク１２の湯水を熱源として利用する第２種利用機器２０ｂ、例えば浴室暖房２５、床暖房２６を加熱するために貯湯タンク１２の湯水が循環する暖房用湯水循環回路３７が接続されている。暖房用湯水循環回路３７上には、補助熱源１３、混合弁Ｖ３、温度センサＴ２、第９バルブＶ９、第４熱交換器４４および第３ポンプＰ３が配設されている。第９バルブＶ９は、制御装置５０の指令に従って開閉制御されるものである。第４熱交換器４４は、暖房用湯水循環回路３７を循環する湯水と暖房用熱媒体循環回路３８を循環する熱媒体との間で熱交換が行われるものである。なお、給湯管３４の一部が暖房用湯水循環回路３７として共用されている。また、上述した浴槽湯水循環回路３６からなる追い炊き機構も第２種利用機器２０ｂに含まれる。
貯湯タンク１２に貯留している湯水を利用する湯水利用機器２０は上述した第１種利用機器２０ａおよび第２種利用機器２０ｂから構成されている。

また、浴室暖房２５、床暖房２６と第４熱交換器４４との間には、熱媒体が循環する暖房用熱媒体循環回路３８が設けられている。暖房用熱媒体循環回路３８上には、温度センサＴ４、第５ポンプＰ５および第２熱交換器４２が配設されている。温度センサＴ４は浴室暖房２５、床暖房２６の出口温度を検出しその検出信号を制御装置５０に送信している。第５ポンプＰ５は、制御装置５０の指令に従って駆動制御されて熱媒体を循環させるものである。暖房用熱媒体循環回路３８上には、浴室暖房２５、床暖房２６が並設されている。

また、浴室暖房２５は、浴室暖房２５への熱媒体の供給・停止をするための第１０バルブＶ１０を備えている。第１０バルブＶ１０は制御装置５０の指令に従って開閉制御されるものである。床暖房２６は、床暖房２６への熱媒体の供給・停止をするための第１１バルブＶ１１を備えている。第１１バルブＶ１１は制御装置５０の指令に従って開閉制御されるものである。

これにより、浴室暖房２５を運転する場合には、第９および第１０バルブＶ９，Ｖ１０を開状態とし、第３および第５ポンプＰ３，Ｐ５を駆動する。これにより、第４熱交換器４４において貯湯タンク１２の湯水と浴室暖房２５の熱媒体との間で熱交換が行われて、浴室暖房２５の熱媒体が加熱され浴室が暖房される。浴室暖房２５の熱媒体が設定された温度に達すると、前述した浴室暖房２５の熱媒体の加熱を停止する。また、床暖房２６を運転する場合には、第９および第１１バルブＶ９，Ｖ１１を開状態とし、第３および第５ポンプＰ３，Ｐ５を駆動する。これにより、浴室暖房２５の運転と同様に床暖房２６が運転される。なお、発電装置１１が発電中には、第１ポンプＰ１を駆動して発電装置１１の排熱を第２熱交換器４２にて浴室暖房２５の熱媒体に回収して、浴室暖房２５の熱媒体を加熱し浴室を暖房するようにしてもよい。

上述した発電装置１１、貯湯タンク１２の温度センサ群Ｔ１、補助熱源１３、浴室２１の湯量センサ２１ａ、各流量センサ２２ａ，２３ａ，２４ａ、各温度センサＴ２〜Ｔ４、各ポンプＰ１〜Ｐ４、各バルブＶ１，Ｖ２，Ｖ４〜Ｖ１１、および混合弁Ｖ３は、図２に示すように、制御装置５０に接続されている。また、制御装置５０は、浴室暖房スイッチ２５ａ、床暖房スイッチ２６ａ、自動お湯はりスイッチ２１ｂ、給湯温度設定スイッチ５１および優先順位設定スイッチ５２が接続されている。浴室暖房スイッチ２５ａは、浴室暖房運転のオン・オフスイッチであり、床暖房スイッチ２６ａは床暖房運転のオン・オフスイッチであり、自動お湯はりスイッチ２１ｂは浴槽２１の自動お湯はり運転のオン・オフスイッチである。給湯温度設定スイッチ５１は給湯温度を設定するスイッチであり、優先順位設定スイッチ５２は上述した各湯水利用機器２１〜２６の貯湯タンク１２の湯水使用の優先順位をユーザが設定するスイッチである。いずれのスイッチもその状態が制御装置５０に送信されている。

制御装置５０はマイクロコンピュータ（図示省略）を有しており、マイクロコンピュータは、バスを介してそれぞれ接続された入出力インターフェース、ＣＰＵ、ＲＡＭおよびＲＯＭ（いずれも図示省略）を備えている。ＣＰＵは、上述したコジェネレーションシステムの運転を制御している。ＲＡＭはシステムの運転を制御する制御プログラムの実行に必要な変数を一時的に記憶するものであり、ＲＯＭは前記制御プログラムを記憶するものである。

次に、上述したコジェネレーションシステムの基本的な作動について説明する。まず、排熱回収動作においては、制御装置５０は、第１および第２バルブＶ１，Ｖ２をそれぞれ開、閉状態とし、第１および第２ポンプＰ１，Ｐ２を駆動する。したがって、熱媒体が冷却回路３１を循環し、湯水が湯水循環回路３２を循環する。これにより、第１熱交換器４１において熱媒体と湯水との間で熱交換が行われて回収した発電装置１１の発電に伴う排熱が湯水に回収されて、湯水が加熱される。残湯量検出センサである温度センサ群Ｔ１によって貯湯タンク１２が温度的に満タンであることを検出すると、前述した湯水の加熱を停止する。

自動お湯はり動作においては、制御装置５０は、自動お湯はりスイッチ２１ｂがオンされると、第４バルブＶ４を開状態とし、貯湯タンク２１の湯水を浴槽２１へ供給する。浴槽２１の湯量が予め設定された湯量となったことを湯量センサ２１ａによって検出すれば、第４バルブＶ４を閉状態とし、貯湯タンク２１の湯水の浴槽２１への供給を停止する。なお、温度センサＴ２によって検出される温度が混合弁Ｖ３によって制御されて、浴槽２１へ供給される湯水の温度が予め設定された温度となるようなっている。

追い焚き動作においては、制御装置５０は、第８バルブＶ８を開状態とし、第３および第４ポンプＰ３，Ｐ４を駆動する。したがって、貯湯タンク１２の湯水が追焚用循環回路３５を循環し、浴槽２１内の湯水が浴槽湯水循環回路３６を循環する。これにより、第３熱交換器４３において貯湯タンク１２の湯水と浴槽１２の湯水との間で熱交換が行われて、浴槽１２の湯水が加熱される。浴槽１２の湯水が設定された温度に達すると、第８バルブＶ８を閉状態とし、第３および第４ポンプＰ３，Ｐ４の駆動を停止する。

給湯動作においては、シャワ２２、キッチン２３または洗面所２４の各蛇口が開かれると、貯湯タンク１２から湯水が供給される。このとき、温度センサＴ２によって検出される温度が混合弁Ｖ３によって制御されて、供給される湯水の温度が給湯温度設定スイッチ５１で設定された温度となるようになっている。また、供給された分が給水口１２ａを介して貯湯タンク１２に供給されるようになっている。したがって、制御装置５０は、特にポンプやバルブを制御していないが、各流量センサ２２ａ，２３ａ，２４ａからシャワ２２、キッチン２３、洗面所２４で使用した湯水の量（給湯使用量）を入力して使用履歴を作成し記憶している。使用履歴には浴槽２１での使用量も含んでいる。

浴室暖房動作においては、制御装置５０は、浴室暖房スイッチ２５ａがオンされると、第９および第１０バルブＶ９，Ｖ１０を開状態とし、第３および第５ポンプＰ３，Ｐ５を駆動する。したがって、貯湯タンク１２の湯水が暖房用湯水循環回路３７を循環し、熱媒体が暖房用熱媒体循環回路３８を循環する。これにより、第４熱交換器４４において貯湯タンク１２の湯水と浴室暖房２５の熱媒体との間で熱交換が行われて、浴室暖房２５の熱媒体が加熱され浴室が暖房される。浴室暖房２５の熱媒体が設定された温度に達すると、第９および第１０バルブＶ９，Ｖ１０を閉状態とし、第３および第５ポンプＰ３，Ｐ５の駆動を停止する。なお、発電装置１１が発電中には、第１ポンプＰ１を駆動して発電装置１１の排熱を第２熱交換器４２にて浴室暖房２５の熱媒体に回収して、浴室暖房２５の熱媒体を加熱し浴室を暖房するようにしてもよい。

床暖房動作においては、床暖房スイッチ２６ａがオンされると、第９および第１１バルブＶ９，Ｖ１１を開状態とし、第３および第５ポンプＰ３，Ｐ５を駆動する。したがって、貯湯タンク１２の湯水が暖房用湯水循環回路３７を循環し、熱媒体が暖房用熱媒体循環回路３８を循環する。これにより、第４熱交換器４４において貯湯タンク１２の湯水と床暖房２６の熱媒体との間で熱交換が行われて、床暖房２６の熱媒体が加熱され浴室が暖房される。床暖房２６の熱媒体が設定された温度に達すると、第９および第１１バルブＶ９，Ｖ１１を閉状態とし、第３および第５ポンプＰ３，Ｐ５の駆動を停止する。

さらに、上述したコジェネレーションシステムの補助熱源による貯湯タンク１２の湯水の加熱動作について図３のフローチャートに沿って説明する。制御装置５０は、図示しないメインスイッチが投入されると、ステップ１００にてプログラムを起動する。制御装置５０は、発電装置１１を運転していない状態で、かつ、貯湯タンク１２の残湯量が所定量以下である場合には、貯湯タンク１２内の湯水を補助熱源１３を通過させて連続的に加熱している（ステップ１０６）。具体的には、制御装置５０は、ステップ１０２において、発電装置１１と互いに通信しており、発電装置１１が発電中であるか否かすなわち発電装置１１を運転しているか否かを判定している。発電装置１１を運転している（発電中）場合、発電に伴う排熱によって貯湯タンク１２の湯水を加熱することができ、補助熱源１３によって加熱する必要はないので、ステップ１０２にて「ＹＥＳ」と判定しプログラムをステップ１０８に進めて補助熱源１３の運転を停止する。

発電装置１１を運転していない（発電中でない）場合であっても、貯湯タンク１２に湯水が十分残っている場合には、例えばシャワ２２への給湯中に湯切れが発生しないので、湯水を生成する必要はない。このような場合に対応するため、制御装置５０は、ステップにおいて貯湯タンク１２の残湯量が所定量以下であるか否かを判定している。所定量は、例えばシャワ２２への給湯中に湯切れが発生しない十分な量、すなわちシャワ２２の使用量より大きい値に設定されている。したがって、制御装置５０は、貯湯タンク１２の残湯量が所定量より多い場合には、ステップ１０４にて「ＮＯ」と判定しプログラムをステップ１０８に進めて補助熱源１３の運転を停止する。

そして、発電装置１１を運転していない（発電中でない）場合であって、貯湯タンク１２の残湯量が所定量以下である場合には、制御装置５０は、ステップ１０２，１０４にて「ＮＯ」、「ＹＥＳ」と判定して、ステップ１０６において貯湯タンク１２の湯水を補助熱源１３によって加熱して、貯湯タンク１２の残湯量を増加させる。具体的には、制御装置５０は、ステップ１０６において、第１および第２バルブＶ１，Ｖ２をそれぞれ閉、開状態とし、補助熱源１３の運転を開始し、第２ポンプＰ２を駆動する。これにより、貯湯タンク１２内底部の湯水が補助熱源１３を通過する際に加熱され、その後貯湯タンク１２内の上部に戻される。

なお、前述したステップ１０４、１０６の処理において、貯湯タンク１２の湯水の需要と貯湯タンク１２の残湯量とを比較してその結果に応じて貯湯タンク１２内の湯水を補助熱源１３を通過させて連続的に加熱するようにしてもよい。この場合、ステップ１０４の処理において、貯湯タンク１２の湯水の需要と貯湯タンク１２の残湯量とを比較し、貯湯タンク１２の湯水の需要が貯湯タンク１２の残湯量以下である場合には、ステップ１０４にて「ＮＯ」と判定し、補助熱源１３の運転を停止する（ステップ１０８）。一方、貯湯タンク１２の湯水の需要が貯湯タンク１２の残湯量より大きい場合には、ステップ１０４にて「ＹＥＳ」と判定し、補助熱源１３による加熱を開始する（ステップ１０６）。

この場合、貯湯タンク１２の湯水の需要は、湯水利用機器２０での湯水の使用履歴および現在の使用状況に基づいて設定されるのが望ましい。これによれば、より的確にシステムを稼動してシステムの省エネ性を向上させることができる。

さらに、上述したコジェネレーションシステムの貯湯タンク１２の湯水の優先使用動作について図４のフローチャートに沿って説明する。制御装置５０は、図示しないメインスイッチが投入されると、ステップ２００にてプログラムを起動する。制御装置５０は、複数の湯水利用機器２１〜２６のなかから予め決定された貯湯タンク１２の湯水の使用の優先順位を読み込む（ステップ２０２）。この優先順位は、貯湯タンク１２の湯水を給湯として利用する第１種利用機器２０ａ例えば浴槽２１、シャワ２２、キッチン２３、洗面所２４の順位が貯湯タンク１２の湯水を熱源として利用する第２種利用機器２０ｂ例えば浴室暖房２５、床暖房２６より高くなるように設定されている。また、第１種利用機器２０ａのなかでの優先順位をさらに詳細にユーザが優先順位設定スイッチ５２により設定するようにしてもよい。例えば、シャワ２２を最優先にしてシャワ使用中の湯切れをなくすようにしてもよいし、キッチン２３を最優先にして食器洗い中の湯切れをなくすようにしてもよい。

湯水利用機器２０の優先順位は装置内に予め設定しておいても、ユーザが設定できるようにしておいても良い。特に第１種利用機器２０ａ内の優先順位や第２種利用機器２０ｂ内の優先順位はユーザが設定できるようにしておく方が望ましい。

制御装置５０は、ステップ２０４において、浴室暖房スイッチ２５ａおよび床暖房スイッチ２６ａの各状態、ならびに、湯量センサ２１ａおよび各流量センサ２２ａ〜２４ａからの検出信号に基づいて各湯水利用機器２０の使用状況を検出する。例えば、湯量センサ２１ａが浴槽２１の湯量の増加を検出すれば浴槽２１に給湯されていることを検出し、流量センサ２２ａが流量を検出すればシャワ２２に給湯されていることを検出し、浴室暖房スイッチ２５ａがオンであれば浴室暖房２５の運転中を検出する。

例えば、浴室暖房２５とシャワ２２の使用が重なった場合、制御装置５０は、先に読み込んだ優先順位に基づいて貯湯タンク１２内の湯水を優先順位の高い湯水利用機器すなわちシャワ２２へ優先的に供給する（ステップ２０６）。具体的には、制御装置５０は、上述した浴室暖房２５の運転を停止して、貯湯タンク１２の湯水のシャワ２２への供給を継続する。

そして、制御装置５０は、浴室暖房２５への湯水の供給が停止されている間は、浴室暖房２５の代替装置５３による代替え運転を自動的に実施する（ステップ２１０）。具体的には、ステップ２０８にて、浴室暖房２５の停止を判定すると、ステップ２１０にて浴室暖房２５の代替装置５３による代替え運転を自動的に実施する。代替装置５３としては、エアコン、ファンヒータなどの電気式暖房機器や、ガスファンヒータ、ガス温水式暖房機、ガスエンジン空調装置などのガス式暖房機器などが挙げられる。

上述の説明から明らかなように、この実施形態においては、発電装置１１を運転していない状態で、かつ、貯湯タンク１２の残湯量が所定量以下である場合には、貯湯タンク１２内の湯水を補助熱源１３を通過させて連続的に加熱する（ステップ１０２〜１０６）ので、補助熱源１３も含めたシステム全体のエネルギー効率を低下させることなく、貯湯タンク１２の湯水切れをできるだけ防止して安定して給湯することができる。

また、発電装置１１を運転していない状態である場合、湯水の需要と貯湯タンク１２の残湯量とを比較してその結果に応じて貯湯タンク１２内の湯水を補助熱源１３を通過させて連続的に加熱するので、補助熱源１３も含めたシステム全体のエネルギー効率を低下させることなく、貯湯タンク１２の湯水切れをできるだけ防止してより確実、的確かつ安定的に給湯することができる。

また、複数の湯水利用機器の優先順位は湯水を給湯として利用する第１種利用機器２０ａの順位が湯水を熱源として利用する第２種利用機器２０ｂより高くなるように設定され、貯湯タンク１２内の湯水を優先順位の高い湯水利用機器へ優先的に供給するようになっている（ステップ２０６）。これにより、貯湯タンク１２内の湯水は優先的に給湯に使用されるため、例えばシャワー中に湯切れとなり低温の湯水が供給されるのをできるだけ防止することができる。一方、第２種利用機器２０ｂ例えば床暖房２６への湯水の供給が規制されても、その床暖房２６の暖房能力は徐々に低下することを考慮すると、床暖房２６は、暫くの間暖房能力を維持することができる。したがって、コジェネレーションシステムは、暖房能力を維持しつつ給湯能力を最大限発揮させることができる。

また、第２種利用機器２０ｂの代替装置５３を設置し、この第２種利用機器２０ｂへの湯水の供給が停止されている間は、代替装置５３による代替え運転を自動的に実施するため、第２種利用機器２０ｂ例えば床暖房２６への湯水の供給が規制されて、その床暖房２６の暖房能力が低下した場合、代替装置５３による暖房が自動的に実施されるので、コジェネレーションシステムの暖房能力を高く維持することできる。

代替装置５３としては、エアコン、ファンヒータなどの電気式暖房機器や、ガスファンヒータ、ガスエンジン空調装置などのガス式暖房機器などが挙げられる。

本発明によるコジェネレーションシステムの一実施形態の概要を示す概要図である。 図１に示すコジェネレーションシステムを示すブロック図である。 図２に示す制御装置にて実行される制御プログラムのフローチャートである。 図２に示す制御装置にて実行される制御プログラムのフローチャートである。

符号の説明

１１…発電装置、１２…貯湯タンク、１３…補助熱源、２０…湯水利用機器、２０ａ…第１種利用機器、２０ｂ…第２種利用機器、２１…浴槽、２１ａ…湯量センサ、２２…シャワ（シャワの蛇口）、２２ａ〜２４ａ…流量センサ、２３…キッチン（キッチンの蛇口）、２４…洗面所（洗面所の蛇口）、２５…浴室暖房、２６…床暖房、５０…制御装置、５３…代替装置、Ｔ１…温度センサ群、Ｔ２〜Ｔ４…温度センサ。

Claims (5)

1. 発電装置と、該発電装置の発電に伴って生じる排熱を回収した湯水を貯留する貯湯タンクと、該貯湯タンクに貯留している湯水を利用する複数の湯水利用機器と、前記貯湯タンクと前記湯水利用機器との間に設けられて前記貯湯タンクの湯水を加熱して前記湯水利用機器に供給する補助熱源とを備えたコジェネレーションシステムにおいて、
   前記貯湯タンク内の湯水が前記補助熱源を通過して再び前記貯湯タンクに戻る構成とし、
   前記発電装置を運転していない状態で、かつ、前記貯湯タンクの残湯量が所定量以下である場合には、前記貯湯タンク内の湯水を前記補助熱源を通過させて連続的に加熱することを特徴とするコジェネレーションシステム。
2. 発電装置と、該発電装置の発電に伴って生じる排熱を回収した湯水を貯留する貯湯タンクと、該貯湯タンクに貯留している湯水を利用する湯水利用機器と、前記貯湯タンクと前記湯水利用機器との間に設けられて前記貯湯タンクの湯水を加熱して前記湯水利用機器に供給する補助熱源とを備えたコジェネレーションシステムにおいて、
   前記貯湯タンク内の湯水が前記補助熱源を通過して再び前記貯湯タンクに戻る構成とし、
   前記発電装置を運転していない状態である場合、前記湯水の需要と前記貯湯タンクの残湯量とを比較してその結果に応じて前記貯湯タンク内の湯水を前記補助熱源を通過させて連続的に加熱することを特徴とするコジェネレーションシステム。
3. 請求項２において、前記湯水の需要は前記湯水利用機器での湯水の使用履歴および現在の使用状況に基づいて設定されることを特徴とするコジェネレーションシステム。
4. 請求項１乃至請求項３の何れか一項において、前記複数の湯水利用機器の優先順位は前記湯水を給湯として利用する第１種利用機器の順位が前記湯水を熱源として利用する第２種利用機器の順位より高くなるように設定され、前記貯湯タンク内の湯水を前記優先順位の高い湯水利用機器へ優先的に供給するようにすることを特徴とするコジェネレーションシステム。
5. 請求項４において、前記第２種利用機器の代替装置を設置し、該第２種利用機器への湯水の供給が停止されている間は、前記代替装置による代替え運転を自動的に実施することを特徴とするコジェネレーションシステム。
   
   

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