JP2016031196A - 貯湯システム - Google Patents

Abstract

【課題】地震後に断水となっても燃料電池の自立発電を長時間継続させることのできる貯湯システムを提供する。
【解決手段】地震の発生を検出すると、貯湯タンク１３内の湯を浴槽２へ排水し、貯湯タンク１３内を冷たい上水に入れ替える。これにより、地震の発生後に断水となっても、燃料電池４を貯湯タンク１３内の水で冷却でき、燃料電池の自立発電を長時間継続させることができる。また、浴槽２に排水することで、湯を無駄なく有効利用して、温かい風呂への入浴も可能になる。
【選択図】図８

Description

本発明は、貯湯タンクに蓄えた水を燃料電池の排熱で昇温して給湯する貯湯システムに関する。

貯湯システムによる排熱回収で燃料電池を冷却する場合、貯湯タンク内が熱い湯で満たされた状態（以後、満蓄とする）になると、これ以上、排熱回収による冷却ができなくなるので、燃料電池の発電を継続できなくなる。

そこで、貯湯タンクが満蓄になった場合に、風呂予約されているならば、予約時刻になる前に風呂に湯を入れて満蓄を解消し、燃料電池を稼働させるシステムがある（特許文献１参照）。

ところで、地震が発生すると、被害を受けた工場などから汚染物質が河川に流出することがある。浄水場は、河川が汚染されたことを検出すると、浄水場内の汚染を防ぐためにその河川からの取水を停止する。そのため、地震発生からしばらく時間が経過したときに、断水になることがある。

そこで、地震発生後の断水に備え、地震が発生した場合に、自動的に浴槽に水を貯めて生活用水を確保する給湯システムがある（特許文献２参照）。

特許第４２９５６９９号 特開２００６−２２９７０号公報

通常、貯湯システムでは、貯湯タンクの取水口に水道を接続しており、蛇口を開くと、取水口から上水が補給される水圧で貯湯タンク内の湯が蛇口へ流出するようになっている。そのため、断水になって上水が補給されなくなると、貯湯タンク内に熱い湯があっても、この湯を蛇口から出すことはできなくなる。

また、地震発生後は停電も生じやすいので、停電が復旧するまで、燃料電池の発電を継続させることが望まれる。しかし、断水になると、上水が貯湯タンクに補給されなくなるので、貯湯システムによる燃料電池の排熱回収を継続すると、やがて、貯湯タンクが満蓄になってしまう。そうなると、貯湯システムの排熱回収によって燃料電池をこれ以上冷却できなくなり、燃料電池は発電を継続できなくなってしまう。

本発明は、上記の問題を解決しようとするものであり、地震発生後に断水となった場合でも燃料電池の発電を長時間継続させることのできる貯湯システムを提供することを目的としている。

かかる目的を達成するための本発明の要旨とするところは、次の各項の発明に存する。

［１］給湯に供される湯を蓄えると共に満水になるように上水が補給される貯湯タンクを備え、該貯湯タンク内の水を燃料電池の排熱を回収して昇温する貯湯システムであって、
前記貯湯タンク内の湯水を排水する排水部と、
地震を検知した場合に、前記排水部を作動させ、前記貯湯タンク内の湯水を排水して上水に入れ替える制御部と、
を有する
ことを特徴とする貯湯システム。

上記発明では、地震を検知した場合に、貯湯タンク内の湯水を排水して上水に入れ替える。これにより、地震発生後に断水となっても、貯湯タンク内の水による燃料電池の冷却を長時間行うことができ、燃料電池の稼働を確保することができる。

［２］前記排水部は、前記貯湯タンク内の湯水を浴槽に排水する
ことを特徴とする［１］に記載の貯湯システム。

上記発明では、貯湯タンク内の湯を浴槽に排することで、湯を有効利用して、温かい風呂への入浴が可能になる。

［３］前記貯湯タンクは、上水の補給口を下部に備え、
前記排水部は、前記貯湯タンク内の湯水を該貯湯タンクの上部から排水する
ことを特徴とする［１］または［２］に記載の貯湯システム。

上記発明では、貯湯タンクの上部に溜まっている温かい湯を排水することができると共に、貯湯タンク内の湯を効率よく上水に入れ替えることができる。

本発明に係る貯湯システムによれば、地震発生後に断水となった場合でも燃料電池の発電を長時間継続させることができる。

本発明の貯湯システムを適用した風呂給湯システムの概略構成を示す図である。 風呂給湯器の構成例を示す図である。 排熱回収動作における湯水の流れを示す説明図である。 第１モードの給湯動作における湯水の流れを示す説明図である。 第２モードの給湯動作における湯水の流れを示す説明図である。 第３モードの給湯動作における湯水の流れを示す説明図である。 注湯動作および地震発生後の浴槽への排水における湯水の流れを示す説明図である。 地震発生に対応する動作を示す流れ図である。 外部へ排水する場合の湯水の流れを示す説明図である。。

以下、図面に基づき本発明の実施の形態を説明する。

図１は、本発明の貯湯システムを適用した風呂給湯システム１０の構成を示している。風呂給湯システム１０は、貯湯タンクユニット１１と、燃料電池４と、排熱回収装置５０と、バックアップ熱源機としての風呂給湯器７０とを備えて構成される。装置間の配管や外部配管は２重の矢印で示してある。

貯湯タンクユニット１１は、給水管１２から供給される給水を蓄える貯湯タンク１３を備えている。貯湯タンク１３は中空略円柱状のタンクであり、下部には給水口１４が設けてあり、上部には出湯口１５が設けてある。さらに貯湯タンク１３の下部には取水口１６が、上部には戻り口１７が設けてある。

貯湯タンク１３は、たとえば、容量１００リットル程度を有し、底から２０リットルの水位の箇所に、その箇所の水温を検出する第１温度センサ１８ａが、底から４０リットルの水位の箇所に、その箇所の水温を検出する第２温度センサ１８ｂが、底から６０リットルの水位の箇所に、その箇所の水温を検出する第３温度センサ１８ｃが、底から８０リットルの水位の箇所に、その箇所の水温を検出する湯切れ温度センサ１８ｄが、さらに貯湯タンク１３内のほぼ最上部に、その箇所の水温を検出するタンク上部温度センサ１８ｅがそれぞれ設けてある。

排熱回収装置５０は、燃料電池４の内部に設けられて燃料電池４の排熱を回収する。排熱回収装置５０は排熱回収熱交換器５１と、排熱回収ポンプ５２とを有する。貯湯タンク１３と排熱回収装置５０の排熱回収熱交換器５１は、これらの間に貯湯タンク１３の水を循環させる排熱回収循環経路が構成されるように熱回収配管５３（５３ａ、５３ｂ）で接続されている。詳細には、貯湯タンク１３の取水口１６には熱回収配管（低温）５３ａの一端が接続され、排熱回収熱交換器５１の入り側に熱回収配管（低温）５３ａの他端が接続されている。排熱回収ポンプ５２は、排熱回収熱交換器５１の入り側近傍の熱回収配管（低温）５３ａに介挿されており、排熱回収ポンプ５２は熱回収配管（低温）５３ａ内の水を貯湯タンク１３の取水口１６側から排熱回収熱交換器５１の入り側に向けて送水する。

排熱回収熱交換器５１の出側には熱回収配管（高温）５３ｂが接続され、熱回収配管（高温）５３ｂの他端は、貯湯タンクユニット１１内の第１三方弁２１の第１接続口２１ａに接続されている。

第１三方弁２１は、前述の第１接続口２１ａと、第２接続口２１ｂと第３接続口２１ｃとを備え、第１接続口２１ａと第２接続口２１ｂとを接続し第３接続口２１ｃを閉鎖するＡ方向と、第１接続口２１ａと第３接続口２１ｃとを接続し第２接続口２１ｂを閉鎖するＢ方向とに接続状態を切り替え可能に構成されている。なお、第１三方弁２１は第１接続口２１ａから流入する水の温度が所定温度以上ならばＡ方向となり、所定温度未満ならばＢ方向に切り替わるように制御部２０により制御される。

第１三方弁２１の第２接続口２１ｂは貯湯タンク１３の戻り口１７に配管されている。第１三方弁２１の第３接続口２１ｃにはバイパス管５４の一端が接続され、バイパス管５４の他端は貯湯タンクユニット１１内で熱回収配管（低温）５３ａに合流している。

第１三方弁２１の第１接続口２１ａ近傍の熱回収配管（高温）５３ｂには熱回収配管高温側温度センサ２２ａが設けてあり、貯湯タンク１３の取水口１６からバイパス管５４との合流箇所までの間の熱回収配管（低温）５３ａに熱回収配管低温側温度センサ２２ｂが設けてある。

貯湯タンクユニット１１は、貯湯タンク１３の出湯口１５からの湯と、風呂給湯器７０からの湯と、給水とを混合する混合器２３を備えている。この混合器２３は、実際には、貯湯タンク１３の出湯口１５からの湯の混合量を調整する第１混合器２３ａと、風呂給湯器７０からの湯の混合量を調整する第２混合器２３ｂと、給水管１２からの給水の混合量を調整する第３混合器２３ｃとを有して構成される。

第１混合器２３ａの入り側は貯湯タンク１３の出湯口１５に配管で接続されており、この配管の途中には、過圧逃がし弁２４、吸気弁２５、タンク出口温度センサ２６が設けてある。第２混合器２３ｂの入り側は風呂給湯器７０の給湯接続口に接続配管（高温）６１で接続されている。接続配管（高温）６１のうち貯湯タンクユニット１１内の所定箇所には接続配管（高温）６１内の水温を検出する接続配管高温側温度センサ２８が設けてある。第３混合器２３ｃの入り側には給水管１２が接続されている。

第１混合器２３ａの出側と第２混合器２３ｂの出側は合流し、給湯高温温度センサ２９の設けられた配管を経た後、第３混合器２３ｃの出側からの配管と合流して混合器２３の出口に通じている。混合器２３の出口には給湯配管３１が接続されている。混合器２３の出口近傍の給湯配管３１には出湯温度センサ３２およびハイカット温度センサ３３が設けてある。

貯湯タンクユニット１１内部の給水管１２には流量センサ３４、給水温度センサ３５、減圧弁３６が設けられている。給水管１２は、これらの下流で３つに分岐し、その１つは逆止弁３７ａを介して第３混合器２３ｃの入り側に接続され、他の１つは逆止弁３７ｂを介して貯湯タンク１３の給水口１４に接続され、他の１つは逆止弁３７ｃを介して第２三方弁３８の第２接続口３８ｂに接続されている。

第２三方弁３８は、第１接続口３８ａと第２接続口３８ｂと第３接続口３８ｃとを備え、第１接続口３８ａと第２接続口３８ｂとを接続し第３接続口３８ｃを閉鎖したＣ方向と、第１接続口３８ａと第３接続口３８ｃとを接続し第２接続口３８ｂを閉鎖したＤ方向とに接続状態を切り替え可能になっている。第３接続口３８ｃには、ハイカット温度センサ３３の下流側で給湯配管３１から分岐した配管３１ｂが接続されている。この配管３１ｂの途中には、第３三方弁４３と、逆止弁３９が設けてある。第２三方弁３８の第１接続口３８ａは風呂給湯器７０の給水接続口に接続配管（低温）６２を通じて接続されている。

さらに貯湯タンクユニット１１の取水口１６には所定の排水箇所に通じる排水管４１が接続されており、排水管４１の途中にはこの管路を開閉する排水栓４２が設けてある。

第３三方弁４３の第１接続口４３ａには、給湯配管３１側からの配管３１ｂが接続され、第２接続口４３ｂには、第２三方弁３８の第３接続口３８ｃに向かう配管３１ｂが接続されている。第３三方弁４３の第１接続口４３ａは、排水栓４２の下流で排水管４１に接続されている。第３三方弁４３は、第１接続口４３ａと第２接続口４３ｂとを連通させ、第３接続口４３ｃを閉鎖したＥ方向と、第１接続口４３ａと第３接続口４３ｃとを連通させ第２接続口４３ｂを閉鎖したＦ方向とに接続状態を切り替え可能になっている。なお、通常の使用状態では、第３三方弁４３はＥ方向に設定される。

貯湯タンクユニット１１は、当該貯湯タンクユニット１１の動作を統括制御する制御部２０を備えている。制御部２０はＣＰＵ（Central Processing Unit）と、該ＣＰＵが実行するプログラムや固定データなどが記憶されたフラッシュＲＯＭ（Read Only Memory）と、ＣＰＵがプログラムを実行する際に各種情報を一時記憶するＲＡＭ（Random Access Memory）、各種の信号を入出力するＩ／Ｆ（Interface）部などを主要部とする回路で構成されている。制御部２０には、貯湯タンクユニット１１の各種センサからの検出信号が入力されている。また制御部２０からは各弁やその他の制御対象に対して制御信号が出力される。制御部２０はさらに燃料電池４や風呂給湯器７０と各種の情報や指令を授受するようになっている。

次に、バックアップ熱源機としての風呂給湯器７０の構成例を説明する。風呂給湯器７０は接続配管（低温）６２が接続された給水接続口から流入する水を加熱して出湯する機能、風呂（浴槽）２へ注湯（湯張り）する機能、浴槽内の湯水を追い焚きする機能、暖房用放熱器に加熱した熱媒体流体を流して暖房する機能などを備えたガス燃焼式の風呂給湯器である。なお、図２では暖房機能に係る部分は省略してある。

風呂給湯器７０は、第１熱交換水管７２ａと第２熱交換水管７２ｂとが通る一缶二水路型の熱交換器７２と、この熱交換器７２を加熱するバーナ７３を備える。バーナ７３にはガス供給管７３ａが接続され、このガス供給管７３ａの途中には、ガスの供給／遮断を切り替えるガス弁や供給ガス量を調整する比例弁などが設けてある。

第１熱交換水管７２ａの入り側は入水管７４により給水接続口に接続され、第１熱交換水管７２ａの出側は出湯管７５により給湯接続口に接続されている。また、第２熱交換水管７２ｂの入り側には風呂（浴槽）２へ通じる風呂戻り管７６が、第２熱交換水管７２ｂの出側には同じく風呂（浴槽）２へ通じる風呂往き管７７がそれぞれ接続されている。

出湯管７５と風呂戻り管７６とは、連結管７８によって接続されており、該連結管７８の途中には、連結管７８の閉鎖／開通を切り替える注湯電磁弁７９が設けてある。また、連結管７８の接続箇所より上流側の出湯管７５の途中には、略閉鎖状態から全開状態まで開度を調整可能な水量サーボ８１が出湯水量を調整するために設けてある。水量サーボ８１の下流側には、出湯温度を検出する出湯温度センサ８２が設けてある。

さらに、入水管７４から分岐し、水量サーボ８１より第１熱交換水管７２ａ側の所定箇所で出湯管７５に合流・接続されたバイパス管８３を備え、このバイパス管８３の途中に、略閉鎖から全開まで開度を調整可能なバイパス調整弁８４を備えている。第１熱交換水管７２ａからの湯とバイパス管８３を経由した水とを混合して設定温度の湯になるようにバイパス調整弁８４が調整される。バイパス管８３の分岐箇所より上流側の入水管７４には、入水管７４内の流量を検出する流量センサ８５および入水温度を検知する入水温度センサ８６が設けてある。

風呂戻り管７６の途中には、風呂（浴槽）２内の水を、追い焚き循環経路（風呂戻り管７６、第２熱交換水管７２ｂ、風呂往き管７７）を通じて循環させるための風呂循環ポンプ８７が設けてある。風呂戻り管７６に設けた流水スイッチ８８は、風呂循環ポンプ８７を作動させたとき、追い焚き循環経路に実際に水が循環しているか否かを検出する。

このほか、風呂戻り管７６および風呂往き管７７には、それぞれ管内の温度を検出する風呂往き温度センサ８９ａ、風呂戻り温度センサ８９ｂが設けてある。

制御部９１は、ＣＰＵと、該ＣＰＵが実行するプログラムや固定データなどが記憶されたフラッシュＲＯＭと、ＣＰＵがプログラムを実行する際に各種情報を一時記憶するＲＡＭなどを主要部とする回路で構成されている。制御部９１には、風呂給湯器７０が有する各種センサ、弁、風呂循環ポンプ８７などが接続されている。

通常は、制御部９１に配線を介してリモコン９２が直接接続されるが、ここでは、風呂給湯器７０を貯湯タンクユニット１１側の制御部２０の制御下で動作させるために、制御部９１を配線を介して制御部２０に接続し、制御部２０に配線を介してリモコン(貯湯タンクユニット１１側と風呂給湯器７０の共通のリモコン)９２が接続されている。リモコン９２は、給湯設定温度や風呂設定温度の指定、湯張り動作や追い焚き動作の開始・終了指示、電源のオン／オフなど各種の操作をユーザから受けるスイッチ類、および動作状態や設定温度などを表示する表示部などで構成される。

風呂給湯器７０の制御部９１は、給湯接続口から接続配管（高温）６１へ出湯する給湯動作では、貯湯タンクユニット１１側の制御部２０から指示された温度の湯が接続配管（高温）６１へ出湯されるようにバーナ７３の燃焼量やバイパス調整弁８４の開度などを制御する。

風呂（浴槽）２へ注湯（湯張り）する動作では、注湯電磁弁７９を開けてバーナ７３を燃焼させた状態で水量サーボ８１の開度を調整することにより、給水接続口から流入する湯水が熱交換器７２の第１熱交換水管７２ａを通って加熱され、さらに出湯管７５から連結管７８、風呂戻り管７６および風呂往き管７７の双方（もしくは一方）を通じて風呂（浴槽）２へ流れ込む（この経路を注湯回路とする）。この際、リモコン９２でユーザが設定した風呂設定温度の湯が注湯されるようにバーナ７３の燃焼量やバイパス調整弁８４の開度などを制御する。なお、貯湯タンクユニット１１側から接続配管（低温）６２を通じて供給された湯が既に風呂設定温度に達しており風呂給湯器７０で追加の加熱が不要な場合は、バーナ７３を燃焼させずに注湯動作を行う。風呂給湯器７０は風呂（浴槽）２内の水位をチェックし、設定水位に達すると注湯動作は終了する。

追い焚き動作では、注湯電磁弁７９を閉鎖し、風呂循環ポンプ８７を作動させた状態でバーナ７３を燃焼させる。これにより風呂（浴槽）２内の湯水が風呂戻り管７６を通じて風呂給湯器７０に取り込まれ熱交換器７２の第２熱交換水管７２ｂを通る間に加熱され、加熱後の湯水が風呂往き管７７を通じて風呂（浴槽）２へ戻される。

次に、風呂給湯システム１０の各種動作について説明する。

＜排熱回収動作＞
図３は、排熱回収動作における湯水の流れを表しており、排熱回収動作における湯水の流れる経路を太線で示してある。燃料電池４の排熱を回収して貯湯タンク１３内の湯水を加熱する排熱回収動作では、制御部２０は燃料電池４に指示して排熱回収ポンプ５２を作動させる。これにより、貯湯タンク１３内の湯水は、取水口１６から出て、熱回収配管（低温）５３ａ、排熱回収熱交換器５１、熱回収配管（高温）５３ｂ、Ａ方向の第１三方弁２１を経由して戻り口１７から貯湯タンク１３の上部に戻る循環経路で循環する。なお、第１三方弁２１の第１接続口２１ａには、排熱回収熱交換器５１で加熱されて高温になった湯が到達するので制御部２０は第１三方弁２１をＡ方向にする。

給水は貯湯タンク１３の下部の給水口１４から供給され、排熱回収動作で加熱された湯は貯湯タンク１３の上部に戻されるので、貯湯タンク１３内には下部が低温で上部が高温となるような温度勾配が形成される。そして排熱回収動作を続けることで上部に溜まる高温の湯量が次第に増加する。

＜給湯動作＞
貯湯タンクユニット１１は風呂給湯器７０の近くに設置される場合もあれば、遠く離れて設置される場合もある。たとえば、２階に風呂があるような家屋では、風呂給湯器７０は２階の外壁に設置され貯湯タンクユニット１１および燃料電池４は１階に設置されるといったケースがあり、このような場合には装置間を結ぶ接続配管（高温）６１および接続配管（低温）６２の配管長が長くなって圧損の大きい設置状況になる。本発明の風呂給湯システム１０では、低水圧地域において、配管が長くて圧損が大きい設置状況になっても、出湯量を十分確保できるように、圧損の増加を抑えた給湯を行うようになっている。

給湯は以下の３つの制御モードのいずれかで行われる。

（１）第１モード（タンク出湯）
第１モードは、貯湯タンク１３に十分蓄熱されている場合の給湯動作である。図４は、第１モードの給湯動作における湯水の流れを表している。図中、湯水の流れる経路を太線で示してある。第１モードでは、混合器２３で貯湯タンク１３からの湯と給水とを混合して給湯設定温度の湯を作り、給湯する。風呂給湯器７０には給水は送らず、風呂給湯器７０での加熱はなく燃焼運転しない。

詳細には、混合器２３の第２混合器２３ｂは閉じ、第１混合器２３ａと第３混合器２３ｃの開度を調整して、出湯温度センサ３２によって検出される混合器２３の出側の湯の温度が給湯設定温度になるように制御する。ここでは、たとえば、貯湯タンク１３に設けた湯切れ温度センサ１８ｄの検出温度が、給湯設定温度（実際には、給湯配管などでの温度低下を考慮してたとえば給湯設定温度＋１℃とする）以上の場合は第１モードでの給湯を行う。

（２）第２モード（給湯器出湯モード）
第２モードは、貯湯タンク１３に利用可能な湯がない場合の給湯動作である。図５は、第２モードの給湯動作における湯水の流れを表している。図中、湯水の流れる経路を太線で示してある。第２モードでは、給水を風呂給湯器７０で給湯設定温度より高い温度に加熱した湯と給水とを混合器２３で混合して給湯設定温度の湯を給湯する。

詳細には、第２三方弁３８をＣ方向に設定し、風呂給湯器７０に給水を供給する。また、混合器２３の第１混合器２３ａは閉じ、第２混合器２３ｂと第３混合器２３ｃの開度を調整して、出湯温度センサ３２によって検出される混合器２３の出側の湯の温度が給湯設定温度になるように制御する。

なお、制御部２０は、風呂給湯器７０の出湯温度が給湯設定温度より十分高くなるように風呂給湯器７０に対して出湯温度を指示する。これにより、給水と混ぜて給湯設定温度を得るために必要な風呂給湯器７０からの湯の量が少なくなり、接続配管（低温）６２、風呂給湯器７０および接続配管（高温）６１を経由することにより生じる圧損を小さく抑えることができる。たとえば、給湯設定温度が４０℃ならば風呂給湯器７０から５５℃の湯をもらう。また給湯設定温度が６０℃ならば風呂給湯器７０から７５℃の湯をもらう、というようにする。

（３）第３モード（後混合出湯モード）
第３モードは、貯湯タンク１３内に蓄熱はあるが、温度が低く、貯湯タンク１３内の湯だけでは不十分な場合の給湯動作である。図６は、第３モードの給湯動作における湯水の流れを表している。図中、湯水の流れる経路を太線で示してある。第３モードは、たとえば、貯湯タンク１３の湯切れ温度センサ１８ｄの検出温度が給湯設定温度より低いが給湯設定温度より１０℃以上は低くないような場合に選択される。

第３モードでは、給水を風呂給湯器７０で加熱した湯と貯湯タンク１３からの湯と給水とを混合して給湯設定温度の湯を作る。詳細には、第２三方弁３８をＣ方向とし、給水を風呂給湯器７０で加熱して作った湯と、給水と、貯湯タンク１３からの湯とを混合器２３で混合して給湯設定温度の湯を作り、給湯する。貯湯タンク１３内の湯の温度が低くても、風呂給湯器７０からもらった高温の湯と混ぜて使うことにより、貯湯タンク１３に貯めた蓄熱をより使い切ることができるため、第１、第２モードのみで制御する場合よりも省エネ性が増す。

なお、制御部２０は第１モードを優先選択し、第１モードで設定温度の湯を給湯できない場合であって給湯設定温度より所定温度（たとえば、１０℃）以上低くない湯を貯湯タンク１３から供給可能な場合は第３モードを選択し、第３モードを選択できない場合に第２モードを選択する。

＜注湯動作＞
図７は、注湯動作における湯水の流れを表している。図中、湯水の流れる経路を太線で示してある。注湯動作では、混合器２３の出側の湯を風呂給湯器７０の給水接続口へ供給すると共に、貯湯タンク１３からの湯もしくは貯湯タンク１３からの湯と給水とを混合した湯を混合器２３でつくり、混合器２３の出側から出た湯に風呂給湯器７０による加熱を足してもしくは追加の加熱無しに風呂給湯器７０から風呂（浴槽）２へ風呂設定温度の注湯が行われるように制御する。

具体的には、貯湯タンク１３に蓄熱がある状態で注湯（湯張り）する場合には、第２三方弁３８をＤ方向とし、混合器２３で貯湯タンク１３からの湯と給水とを混合してつくった風呂設定温度の湯を風呂給湯器７０に送り、風呂給湯器７０の注湯回路により湯張りする。貯湯タンクユニット１１の制御部２０は風呂給湯器７０に対してバーナ７３の燃焼オフのまま注湯電磁弁７９を開くように指示する。貯湯タンクユニット１１が有する混合器２３の出側からの湯は、接続配管（低温）６２から風呂給湯器７０の注湯回路、すなわち、風呂給湯器７０内の入水管７４、第１熱交換水管７２ａ、注湯電磁弁７９、連結管７８を経由した後、風呂往き管７７と風呂戻り管７６の双方もしくは一方、を通って風呂（浴槽）２へ流出し注湯される。

貯湯タンク１３に蓄熱がない場合の注湯は、第２三方弁３８をＤ方向とし、貯湯タンク１３内の風呂設定温度よりも低い温度の湯、または給水、またはそれらを混合した風呂設定温度よりも低い温度の湯を風呂給湯器７０に送り、風呂給湯器７０において風呂設定温度まで加熱し、風呂給湯器７０内の注湯回路を通じて注湯する。

なお、水位の検知や追い焚きなど全自動風呂に用いる機能は、全て風呂給湯器７０の有する機能をそのまま使用する。

このように、第２三方弁３８をＤ方向に切り替えて混合器２３の出側からの湯を風呂給湯器７０に供給するので、貯湯タンク１３内の湯を活用して注湯することができる。

＜地震発生を検知した場合の動作＞
図８は、地震発生に対応した動作に関する処理の流れを示している。制御部２０は、地震の発生を検出する検出部を備えている。検出部は、実際に揺れを検出してもよいし、地震発生情報を外部から通信にて入手してもよい。

制御部２０は、地震の発生を検出すると（ステップＳ１０１；Ｙｅｓ）、風呂給湯器７０から浴槽２の水位に関する情報を取得し、浴槽２の水位が所定の上限水位に達しているか否かを判別する（ステップＳ１０２）。上限水位に達していない場合は（ステップＳ１０２；Ｎｏ）、貯湯タンク１３内の湯を浴槽２へ排水し（ステップＳ１０３）、ステップＳ１０５へ移行する。

貯湯タンク１３内の湯を浴槽２へ排水する場合の湯水の流れは図７に示す注湯動作と同じである。浴槽２への排水動作では、貯湯タンク１３の上部に溜まっている熱い湯がそのまま浴槽２へ排出される。

具体的には、第２三方弁３８をＤ方向とし、混合器２３の第２混合器２３ｂ、第３混合器２３ｃを閉じ、第１混合器２３ａを全開として、混合器２３の出側から湯を風呂給湯器７０に送り、風呂給湯器７０の注湯回路により浴槽２へ湯張りする。

貯湯タンクユニット１１の制御部２０は風呂給湯器７０に対してバーナ７３の燃焼オフのまま注湯電磁弁７９を開くように指示する。貯湯タンクユニット１１が有する混合器２３の出側からの湯は、接続配管（低温）６２から風呂給湯器７０の注湯回路を通って風呂（浴槽）２へ流出し注湯される。

これにより、貯湯タンク１３には、下部の給水口１４から給水が補給され、貯湯タンク１３内の湯が冷たい水に入れ替えられる。

ステップＳ１０２において、浴槽２の水位が上限水位に達した場合は（ステップＳ１０２；Ｙｅｓ）、貯湯タンク１３内の湯を外部へ排水し（ステップＳ１０４）、ステップＳ１０５へ移行する。

図９は、外部へ排水する場合であり、図中の太線はその通水経路を示している。貯湯タンク１３の上部の出湯口１５から流出する湯を排水管４１から外部へ排水する。

具体的には、第２三方弁３８をＤ方向、第３三方弁４３をＦ方向に設定し、混合器２３の第２混合器２３ｂ、第３混合器２３ｃを閉じ、第１混合器２３ａを全開として、混合器２３の出側からの湯を排水管４１から外部へ排水する。

ステップＳ１０５では、制御部２０は、貯湯タンク１３内の全体が冷たい水になって入れ替えが完了したか否かを判別する。ここでは、タンク上部温度センサ１８ｅの検出温度と、第１温度センサ１８ａまたは給水温度センサ３５の検出温度が同一温度（あるいは一定以内の温度差）になったとき、入れ替え完了と判定する。

入れ替え完了でなければ（ステップＳ１０５；Ｎｏ）、ステップＳ１０２に戻って、浴槽２への排水（ステップＳ１０３）もしくは外部への排水（ステップＳ１０４）を継続する。

入れ替え完了ならば（ステップＳ１０５；Ｙｅｓ）、排水を停止させて（ステップＳ１０６）、処理を終了する。

このように、地震の発生を検出したら、貯湯タンク１３内に溜まっている湯を浴槽２等へ排水して、貯湯タンク１３内を冷たい上水に入れ替えるので、地震発生からしばらくして断水になった場合でも、貯湯タンク１３内の冷たい水で燃料電池４の排熱を回収し、燃料電池４の稼働を継続させることができる。地震発生後は、停電が生じる場合が多いので、燃料電池４の自立発電が長く継続できるように、断水前に貯湯タンク１３内を冷たい水に入れ替えておくことが役に立つ。

また、貯湯タンク１３内の湯を浴槽２に排水する場合には、断水になっても入浴が可能になる。特に、貯湯タンク１３内の熱い湯を浴槽２に排水して溜めるので、その後、ガスの供給が止まった場合にも、温かい風呂に入ることができる。また、投げ込み式の電気ヒータを使用すれば、浴槽２内の湯を、長期間、入浴可能な温度に維持することができる。

以上、本発明の実施の形態を図面によって説明してきたが、具体的な構成は実施の形態に示したものに限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲における変更や追加があっても本発明に含まれる。

本発明の貯湯システムは、風呂給湯システムのうちの貯湯タンクユニット１１を備えれば、排熱回収装置５０や風呂給湯器７０、燃料電池４は含まれても含まれなくてもよく、たとえば、排熱回収装置５０は燃料電池４に含まれる構成でもよいし、風呂給湯器７０は既存のものを使用してもよい。

実施の形態では、バックアップ熱源機を、バーナ７３を燃焼させるタイプの風呂給湯器７０としたが、これに限定されるものではない。

貯湯タンクユニット１１の構成は実施の形態に例示したものに限定されない。たとえば、実施の形態では、風呂給湯器７０からの湯を混合器２３に戻して混合可能な構成であったが、混合器２３では、貯湯タンク１３からの湯と給水とを混合して風呂給湯器７０に供給し、風呂給湯器７０からの湯はそのまま給湯栓へ供給するような構成であってもかまわない。

実施の形態では、地震発生後の浴槽２への排水動作において、風呂給湯器７０で追加加熱しない例を示したが、貯湯タンク１３から供給される湯の温度が、たとえば、風呂設定温度に満たない場合でガスの供給が停止していなければ、風呂給湯器７０で追加加熱を行い、風呂設定温度（またはそれ以上の温度）の湯が浴槽２に湯張りされるように構成してもよい。後にガスの供給が停止しても、温かい風呂へ入浴することが容易になる。

実施の形態では、浴槽２への排水を優先し、浴槽２に排水できない場合に、外部へ排水するようにしたが、燃料電池４の稼働を確保する目的においては、排水先を外部のみとし、最初からすべてを外部へ排水する構成でもかまわない。

２…風呂（浴槽）
４…熱源機（燃料電池）
１０…風呂給湯システム
１１…貯湯タンクユニット
１２…給水管
１３…貯湯タンク
１４…給水口
１５…出湯口
１６…取水口
１７…戻り口
１８ａ…第１温度センサ
１８ｂ…第２温度センサ
１８ｃ…第３温度センサ
１８ｄ…湯切れ温度センサ
１８ｅ…タンク上部温度センサ
２０…制御部
２１…第１三方弁
２１ａ…第１三方弁の第１接続口
２１ｂ…第１三方弁の第２接続口
２１ｃ…第１三方弁の第３接続口
２２ａ…熱回収配管高温側温度センサ
２２ｂ…熱回収配管低温側温度センサ
２３…混合器
２３ａ…第１混合器
２３ｂ…第２混合器
２３ｃ…第３混合器
２４…過圧逃がし弁
２５…吸気弁
２６…タンク出口温度センサ
２８…接続配管高温側温度センサ
２９…給湯高温温度センサ
３１…給湯配管
３１ｂ…配管
３２…出湯温度センサ
３３…ハイカット温度センサ
３４…流量センサ
３５…給水温度センサ
３６…減圧弁
３７ａ…逆止弁
３７ｂ…逆止弁
３７ｃ…逆止弁
３８…第２三方弁
３８ａ…第２三方弁の第１接続口
３８ｂ…第２三方弁の第２接続口
３８ｃ…第２三方弁の第３接続口
３９…逆止弁
４１…排水管
４２…排水栓
４３…第３三方弁
４３ａ…第３三方弁の第１接続口
４３ｂ…第３三方弁の第２接続口
４３ｃ…第３三方弁の第３接続口
５０…排熱回収装置
５１…排熱回収熱交換器
５２…排熱回収ポンプ
５３…熱回収配管
５３ａ…熱回収配管（低温）
５３ｂ…熱回収配管（高温）
５４…バイパス管
６１…接続配管（高温）
６２…接続配管（低温）
７０…風呂給湯器
７２…熱交換器
７２ａ…第１熱交換水管
７２ｂ…第２熱交換水管
７３…バーナ
７３ａ…ガス供給管
７４…入水管
７５…出湯管
７６…風呂戻り管
７７…風呂往き管
７８…連結管
７９…注湯電磁弁
８１…水量サーボ
８２…出湯温度センサ
８３…バイパス管
８４…バイパス調整弁
８５…流量センサ
８６…入水温度センサ
８７…風呂循環ポンプ
８８…流水スイッチ
８９ａ…風呂往き温度センサ
８９ｂ…風呂戻り温度センサ
９１…制御部
９２…リモコン（共通リモコン）

Claims (3)

1. 給湯に供される湯を蓄えると共に満水になるように上水が補給される貯湯タンクを備え、該貯湯タンク内の水を燃料電池の排熱を回収して昇温する貯湯システムであって、
   前記貯湯タンク内の湯水を排水する排水部と、
   地震を検知した場合に、前記排水部を作動させ、前記貯湯タンク内の湯水を排水して上水に入れ替える制御部と、
   を有する
   ことを特徴とする貯湯システム。
2. 前記排水部は、前記貯湯タンク内の湯水を浴槽に排水する
   ことを特徴とする請求項１に記載の貯湯システム。
3. 前記貯湯タンクは、上水の補給口を下部に備え、
   前記排水部は、前記貯湯タンク内の湯水を該貯湯タンクの上部から排水する
   ことを特徴とする請求項１または２に記載の貯湯システム。

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