JP4077419B2 - コージェネレーションシステム - Google Patents
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Description
本発明は、コージェネレーションシステムに関する。蓄熱槽で蓄熱する蓄熱量が最大となり、発電ユニットで発生する発電熱を蓄熱できない場合に、発電を継続する技術に関する。
発電に伴って発生する発電熱を蓄熱し、蓄熱しておいた熱を必要時に利用するコージェネレーションシステムが知られている。コージェネレーションシステムは熱効率がよく、省エネルギーを可能にする。
コージェネレーションシステムでは、蓄熱槽から水を送り、発電熱で加熱された水を蓄熱槽に戻す発電熱回収用循環路を利用して、発電熱を蓄熱槽に蓄熱する。以下この明細書では、水の温度によらないで水という。すなわち、水という場合には冷水に限られず、温水を意味することもある。蓄熱槽に蓄熱余力がある場合、蓄熱槽から送出される水は冷水であり、それが発電熱で加熱されて温水となって蓄熱槽に戻され、発電熱が蓄熱槽に蓄熱されていく。蓄熱槽に蓄熱余力がある場合、発電ユニットに送られる冷水は、発電ユニットを冷却する冷却水でもあり、発電ユニットが発電熱で過熱されることを防止する。
蓄熱槽の蓄熱量が最大となって蓄熱余力がなくなると、蓄熱槽から送出される水が温水となり、発電ユニットを冷却することができなくなる。そのまま発電を続けると、発電熱で発電ユニットが過熱されるおそれがある。
コージェネレーションシステムでは、蓄熱槽から水を送り、発電熱で加熱された水を蓄熱槽に戻す発電熱回収用循環路を利用して、発電熱を蓄熱槽に蓄熱する。以下この明細書では、水の温度によらないで水という。すなわち、水という場合には冷水に限られず、温水を意味することもある。蓄熱槽に蓄熱余力がある場合、蓄熱槽から送出される水は冷水であり、それが発電熱で加熱されて温水となって蓄熱槽に戻され、発電熱が蓄熱槽に蓄熱されていく。蓄熱槽に蓄熱余力がある場合、発電ユニットに送られる冷水は、発電ユニットを冷却する冷却水でもあり、発電ユニットが発電熱で過熱されることを防止する。
蓄熱槽の蓄熱量が最大となって蓄熱余力がなくなると、蓄熱槽から送出される水が温水となり、発電ユニットを冷却することができなくなる。そのまま発電を続けると、発電熱で発電ユニットが過熱されるおそれがある。
蓄熱余力がなくなっても発電を継続できるようにするために、通常は、発電ユニットに放熱用熱交換器を設ける。発電熱を大気に放熱することによって、発電ユニットが過熱されることを防止しながら発電を続ける。
この技術では、発電ユニットに放熱用熱交換器を設ける必要があり、発電ユニットが大型化する問題がある。
この技術では、発電ユニットに放熱用熱交換器を設ける必要があり、発電ユニットが大型化する問題がある。
そこで、特許文献１に記載されている固体高分子形燃料電池を利用する発電装置が開発された。このコージェネレーションシステムでは、改質器の起動時に発生する組成が不安定な改質ガスを燃焼させるプロセスガスバーナと、通過する水とプロセスガスバーナの燃焼ガスの間で熱交換する熱交換器と、プロセスガスバーナと熱交換器に送風するファンを利用する。また、燃料電池の冷却水を貯めておく水タンクから水を送り、前記熱交換器を経て、冷却水タンクに戻す冷却用循環路を用意しておく。
蓄熱槽の蓄熱量が最大となって蓄熱余力がなくなった状態で発電を続けるためには、プロセスガスバーナを燃焼させずにファンを作動させる。すると、熱交換器が大気に放熱して燃料電池の冷却水を冷却するようになり、燃料電池の冷却水（ひいては燃料電池）の過熱を防止することができる。蓄熱余力がなくなっても発電を続けることが可能であり、発電ユニットに専用の放熱用熱交換器を設ける必要がなくなる。
特開２００２−２１６８１９号公報
蓄熱槽の蓄熱量が最大となって蓄熱余力がなくなった状態で発電を続けるためには、プロセスガスバーナを燃焼させずにファンを作動させる。すると、熱交換器が大気に放熱して燃料電池の冷却水を冷却するようになり、燃料電池の冷却水（ひいては燃料電池）の過熱を防止することができる。蓄熱余力がなくなっても発電を続けることが可能であり、発電ユニットに専用の放熱用熱交換器を設ける必要がなくなる。
特許文献１の燃焼電池式発電装置は、改質器を必要とする燃料電池を利用する発電装置に限って有用な技術であり、たとえばエンジン式発電装置を利用するコージェネレーションシステムには使えない。また、改質器の起動時に発生する組成が不安定な改質ガスを燃焼させるバーナを専用に設ける代わりに、改質器を高温に維持する燃料ガスの燃焼バーナを利用して、起動時に発生する組成が不安定な改質ガスを燃焼させる方式が開発されており、この方式でも特許文献１の技術は利用できない。この方式では、起動時に発生する組成が不安定な改質ガスを燃焼させるバーナを専用に設けないために、特許文献1では放熱器として利用する熱交換器に高温の燃焼ガスが送風されている。
本発明では、上記の問題を解決する。すなわち、発電ユニットに専用の放熱用熱交換器を設けなくても、蓄熱余力がなくなった状態で発電を続けられるようにする。また、燃料電池を利用するコージェネレーションシステムでなく、例えばエンジン式発電装置を利用するコージェネレーションシステムにも対応可能な技術とする。さらに、改質器の起動時に発生する組成が不安定な改質ガスを、改質器を高温に維持する燃料ガスの燃焼バーナを利用して燃焼させる形式の燃料電池式コージェネレーションシステムにも対応可能な技術とする。
本発明では、上記の問題を解決する。すなわち、発電ユニットに専用の放熱用熱交換器を設けなくても、蓄熱余力がなくなった状態で発電を続けられるようにする。また、燃料電池を利用するコージェネレーションシステムでなく、例えばエンジン式発電装置を利用するコージェネレーションシステムにも対応可能な技術とする。さらに、改質器の起動時に発生する組成が不安定な改質ガスを、改質器を高温に維持する燃料ガスの燃焼バーナを利用して燃焼させる形式の燃料電池式コージェネレーションシステムにも対応可能な技術とする。
本発明のコージェネレーションシステムは、発電に伴って発電熱を発生する発電ユニットと、温水を貯える蓄熱槽と、蓄熱槽から水を送って発電熱で加熱された水を蓄熱槽に戻す発電熱回収用循環路と、蓄熱槽から発電熱回収用循環路に送出される水の温度を計測する温度検出手段と、蓄熱槽に貯められている水を給湯栓に送る温水経路と、温水経路によって蓄熱槽に貯められている水が給湯栓に送られたときに、蓄熱槽内に水道水を供給する給水経路を備えている。、その他に給湯器を備えている。その給湯器は、バーナと、通過する水と燃焼ガスの間で熱交換する熱交換器と、バーナと熱交換器に送風するファンを内蔵し、温水経路内の水を必要に応じて加熱して給湯栓に供給する。バーナが燃焼すれば熱交換器で通過する水が加熱され、バーナが燃焼しない状態でファンが運転されれば熱交換器を通過する水（温水）の熱が大気に放出されて冷却される。本発明のコージェネレーションシステムは、さらに、蓄熱槽から水を送りだして給湯器の熱交換器を経てから蓄熱槽に戻す冷却用循環路と、冷却用循環路の水を循環させる循環ポンプを備えており、発電ユニットが発電運転中であり、給湯栓が閉じており、温度検出手段の検出値が所定値以上であるときに、循環ポンプとファンを駆動し、発電ユニットが発電運転中であり、前記温度検出手段の検出値が所定値以上であり、給湯栓が開いているときに前記循環ポンプとファンを停止する制御手段を備えている。
発電熱回収用循環路が、蓄熱槽から水を送って発電熱で加熱された水を蓄熱槽に戻すという場合、蓄熱槽に貯湯されている水自体を循環させる場合と、蓄熱槽を通過する間に蓄熱槽に貯湯されている水との間で熱交換する（従って蓄熱槽に貯湯されている水とは混じりあわない）水を循環させる場合を含む。
発電熱回収用循環路が、蓄熱槽から水を送って発電熱で加熱された水を蓄熱槽に戻すという場合、蓄熱槽に貯湯されている水自体を循環させる場合と、蓄熱槽を通過する間に蓄熱槽に貯湯されている水との間で熱交換する（従って蓄熱槽に貯湯されている水とは混じりあわない）水を循環させる場合を含む。
本発明のコージェネレーションシステムは、蓄熱槽から水を送って発電熱で加熱された水を蓄熱槽に戻す発電熱回収用循環路を備えており、蓄熱槽に冷水が残って蓄熱余力が残っている限り、蓄熱槽から送出される冷水で発電ユニットを冷却することができ、発電熱を回収して蓄熱槽に蓄熱することができる。
蓄熱槽の貯水の全部が加熱されて蓄熱余力がなくなると、蓄熱槽から温水が送出されるために発電ユニットを冷却することができなくなる。こうなっても発電が続けられるように、従来の技術では発電ユニットに大気に放熱する放熱ユニットを組み込んでいる。それでは発電ユニットが大型化する。特許文献１の技術では、発電ユニットの冷却水を改質器の熱交換器に送って冷却する。この技術は改質器を利用する技術にしか適用できない。また改質器の起動時に発生する組成が不安定な改質ガスを燃焼させるプロセスガスバーナを専用に用意しておく必要がある。
本発明のコージェネレーションシステムでは、蓄熱槽から水を送りだして給湯器の熱交換器を経てから蓄熱槽に戻す冷却用循環路を利用し、蓄熱槽に貯湯されている水の温度を下げる。このことによって、蓄熱槽から送出される水の温度を低下させ、発電ユニットを冷却できるようにする。
コージェネレーションシステムでは、蓄熱槽に貯湯されていた温水を使い切っても給湯運転を継続できるようにするために、蓄熱槽から送出される水を必要に応じて加熱して温水必要箇所に供給する給湯器を利用する。給湯器は、バーナと、通過する水と燃焼ガスの間で熱交換する熱交換器と、バーナと熱交換器に送風するファンを内蔵している。蓄熱槽に貯湯されていた温水を使い切った後に給湯する場合には、ファンを運転してバーナに燃焼用空気を送り、バーナでの燃焼で生成された高温の燃焼ガスをファンで熱交換器に送り、給湯器を通過する水を加熱して給湯する。蓄熱槽に貯湯されていた温水で給湯できる場合には、バーナを燃焼させない。
この給湯器が内蔵している熱交換器と送風ファンは、冷却器として利用することもできる。蓄熱槽から送出される水の温度が高い場合には、バーナで燃焼させない状態で送風ファンを駆動すると、熱交換器を通過する温水が大気で冷却されることになる。
本発明では、給湯器が内蔵している熱交換器と送風ファンを冷却器として利用することができることに着目し、その機能を利用して蓄熱槽に貯湯されている水の温度を下げる。これによって、蓄熱槽から送出される水の温度を低下させることができ、発電ユニットを冷却することができるようになる。
このシステムは、給湯器という必要な機器を利用して構築され、本発明のシステムを構築するのに新たに必要とされる部材は、給湯器の熱交換器で冷却された水を蓄熱槽に戻す経路を追加するだけで足りる。極めて無駄のない合理的な機器利用法であるということができる。
さらにこのシステムは、蓄熱槽と給湯器の間にも蓄熱するシステムとなり、蓄熱総量が増大する。また、給湯開始時に湯温の上昇に要する時間が短縮化される利点も得られる。
蓄熱槽の貯水の全部が加熱されて蓄熱余力がなくなると、蓄熱槽から温水が送出されるために発電ユニットを冷却することができなくなる。こうなっても発電が続けられるように、従来の技術では発電ユニットに大気に放熱する放熱ユニットを組み込んでいる。それでは発電ユニットが大型化する。特許文献１の技術では、発電ユニットの冷却水を改質器の熱交換器に送って冷却する。この技術は改質器を利用する技術にしか適用できない。また改質器の起動時に発生する組成が不安定な改質ガスを燃焼させるプロセスガスバーナを専用に用意しておく必要がある。
本発明のコージェネレーションシステムでは、蓄熱槽から水を送りだして給湯器の熱交換器を経てから蓄熱槽に戻す冷却用循環路を利用し、蓄熱槽に貯湯されている水の温度を下げる。このことによって、蓄熱槽から送出される水の温度を低下させ、発電ユニットを冷却できるようにする。
コージェネレーションシステムでは、蓄熱槽に貯湯されていた温水を使い切っても給湯運転を継続できるようにするために、蓄熱槽から送出される水を必要に応じて加熱して温水必要箇所に供給する給湯器を利用する。給湯器は、バーナと、通過する水と燃焼ガスの間で熱交換する熱交換器と、バーナと熱交換器に送風するファンを内蔵している。蓄熱槽に貯湯されていた温水を使い切った後に給湯する場合には、ファンを運転してバーナに燃焼用空気を送り、バーナでの燃焼で生成された高温の燃焼ガスをファンで熱交換器に送り、給湯器を通過する水を加熱して給湯する。蓄熱槽に貯湯されていた温水で給湯できる場合には、バーナを燃焼させない。
この給湯器が内蔵している熱交換器と送風ファンは、冷却器として利用することもできる。蓄熱槽から送出される水の温度が高い場合には、バーナで燃焼させない状態で送風ファンを駆動すると、熱交換器を通過する温水が大気で冷却されることになる。
本発明では、給湯器が内蔵している熱交換器と送風ファンを冷却器として利用することができることに着目し、その機能を利用して蓄熱槽に貯湯されている水の温度を下げる。これによって、蓄熱槽から送出される水の温度を低下させることができ、発電ユニットを冷却することができるようになる。
このシステムは、給湯器という必要な機器を利用して構築され、本発明のシステムを構築するのに新たに必要とされる部材は、給湯器の熱交換器で冷却された水を蓄熱槽に戻す経路を追加するだけで足りる。極めて無駄のない合理的な機器利用法であるということができる。
さらにこのシステムは、蓄熱槽と給湯器の間にも蓄熱するシステムとなり、蓄熱総量が増大する。また、給湯開始時に湯温の上昇に要する時間が短縮化される利点も得られる。
給湯器の中には、床暖房等の暖房用回路を循環する水を加熱する暖房用熱交換器を備えているものがある。また蓄熱槽に蓄熱されている熱で暖房用回路を循環する水を加熱できるようにするために、暖房用回路が蓄熱槽を通過するように配置されるものがある。暖房用回路が蓄熱槽を通過するだけであれば、暖房用回路を循環する水と蓄熱槽に貯湯されている水は混じりあわない。この場合には、暖房用熱交換器を利用して蓄熱槽に貯湯されている水の温度を下げることができる。
蓄熱槽を通過し、蓄熱槽を通過してから送出される水が給湯器の暖房用熱交換器に送られ、その熱交換器を経てから蓄熱槽を通過する循環路に戻される冷却用循環路を設けると、蓄熱余力のない場合に、蓄熱槽に貯湯されている水の温度を下げて、蓄熱余力を復活させることができる。
この場合にも、給湯器の暖房用熱交換器で冷却された水を蓄熱槽に戻す経路を追加するだけで足りる。極めて無駄のない合理的な機器利用法であるということができる。また、このシステムによると、暖房運転の開始時に、温度の上昇に要する時間が短縮化される利点も得られる。
必要に応じて暖房用回路に暖房機器をバイパスして循環するバイパス循環路を付加してもよい。
蓄熱槽を通過し、蓄熱槽を通過してから送出される水が給湯器の暖房用熱交換器に送られ、その熱交換器を経てから蓄熱槽を通過する循環路に戻される冷却用循環路を設けると、蓄熱余力のない場合に、蓄熱槽に貯湯されている水の温度を下げて、蓄熱余力を復活させることができる。
この場合にも、給湯器の暖房用熱交換器で冷却された水を蓄熱槽に戻す経路を追加するだけで足りる。極めて無駄のない合理的な機器利用法であるということができる。また、このシステムによると、暖房運転の開始時に、温度の上昇に要する時間が短縮化される利点も得られる。
必要に応じて暖房用回路に暖房機器をバイパスして循環するバイパス循環路を付加してもよい。
蓄熱槽に貯められている水を蓄熱槽から送り、給湯器の給湯用熱交換器を経て、蓄熱槽に戻される経路によって、冷却用循環路を構築してもよい。この場合には、蓄熱槽に貯湯されている温水が冷却用循環路を循環する。
この場合にも、給湯器の給湯用熱交換器で冷却された水を蓄熱槽に戻す経路と、この経路内の水を送るためのポンプを追加すれば足りる。極めて無駄のない合理的な機器利用法であるということができる。このシステムによると、給湯開始時に、設定温度の温水を給湯し始めるまでの時間を短縮することもできる。
この場合にも、給湯器の給湯用熱交換器で冷却された水を蓄熱槽に戻す経路と、この経路内の水を送るためのポンプを追加すれば足りる。極めて無駄のない合理的な機器利用法であるということができる。このシステムによると、給湯開始時に、設定温度の温水を給湯し始めるまでの時間を短縮することもできる。
以下、本発明の好適な実施形態を説明する。
（形態１）
給湯器から出て暖房機器と蓄熱槽を通過して給湯器に戻る暖房用回路が冷却用循環路を兼用する。この回路は、給湯器のシスターンと暖房用熱交換器を通過する。
（形態２）
給湯器から出て暖房機器と蓄熱槽を通過して給湯器に戻る暖房回路に、暖房機器をバイパスするバイパス経路を設け、このバイパス経路を利用して冷却用循環路を完成する。
（形態３）
蓄熱槽から出てミキシングユニットと給湯器の給湯用熱交換器を経て蓄熱槽へ戻る循環路で冷却用循環路を完成する。
（形態４）
ミキシングユニットを出て、蓄熱槽に給水する経路に合流する回路を設ける。
（形態５）
形態４の回路が、蓄熱槽に給水する経路の凍結防止用循環路の一部を構成する。
（形態１）
給湯器から出て暖房機器と蓄熱槽を通過して給湯器に戻る暖房用回路が冷却用循環路を兼用する。この回路は、給湯器のシスターンと暖房用熱交換器を通過する。
（形態２）
給湯器から出て暖房機器と蓄熱槽を通過して給湯器に戻る暖房回路に、暖房機器をバイパスするバイパス経路を設け、このバイパス経路を利用して冷却用循環路を完成する。
（形態３）
蓄熱槽から出てミキシングユニットと給湯器の給湯用熱交換器を経て蓄熱槽へ戻る循環路で冷却用循環路を完成する。
（形態４）
ミキシングユニットを出て、蓄熱槽に給水する経路に合流する回路を設ける。
（形態５）
形態４の回路が、蓄熱槽に給水する経路の凍結防止用循環路の一部を構成する。
(第１実施例)
本発明のコージェネレーションシステムを具現化した第１実施例を、図面を参照しながら説明する。図１は本実施例に係るコージェネレーションシステムの系統図である。
本実施例のコージェネレーションシステムは、図１に示すように、発電ユニット１１０と給湯システム１０等を備えている。本実施例のコージェネレーションシステムには、給湯と暖房を行う複合型給湯システムが組込まれている。
発電ユニット１１０は、改質器１１２、燃料電池１１４、熱交換器１１６、１１８、それらを接続する経路等を備えている。
改質器１１２には、バーナ１３１が設けられている。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。熱交換器１１６を燃焼ガス経路１２６が通過している。燃焼ガス経路１２６の一端は改質器１１２に接続され、他端は外部に開放されている。燃焼ガス経路１２６は、熱交換器１１６にバーナ１３１が発生する燃焼ガスを導き、熱交換によって温度が低下した燃焼ガスを外部に排出する。熱交換器１１６には発電熱回収用循環路１２８も通過している。発電熱回収用循環路１２８は、循環復路１２８ａと、循環往路１２８ｂから構成されており、給湯システム１０と接続される。発電熱回収用循環路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、後述にて詳細に説明する。発電熱回収用循環路１２８は水を流通させる。発電熱回収用循環路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加熱され、温度が上昇する。
本発明のコージェネレーションシステムを具現化した第１実施例を、図面を参照しながら説明する。図１は本実施例に係るコージェネレーションシステムの系統図である。
本実施例のコージェネレーションシステムは、図１に示すように、発電ユニット１１０と給湯システム１０等を備えている。本実施例のコージェネレーションシステムには、給湯と暖房を行う複合型給湯システムが組込まれている。
発電ユニット１１０は、改質器１１２、燃料電池１１４、熱交換器１１６、１１８、それらを接続する経路等を備えている。
改質器１１２には、バーナ１３１が設けられている。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。熱交換器１１６を燃焼ガス経路１２６が通過している。燃焼ガス経路１２６の一端は改質器１１２に接続され、他端は外部に開放されている。燃焼ガス経路１２６は、熱交換器１１６にバーナ１３１が発生する燃焼ガスを導き、熱交換によって温度が低下した燃焼ガスを外部に排出する。熱交換器１１６には発電熱回収用循環路１２８も通過している。発電熱回収用循環路１２８は、循環復路１２８ａと、循環往路１２８ｂから構成されており、給湯システム１０と接続される。発電熱回収用循環路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、後述にて詳細に説明する。発電熱回収用循環路１２８は水を流通させる。発電熱回収用循環路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加熱され、温度が上昇する。
燃料電池１１４は、複数のセルを有している。燃料電池１１４と改質器１１２は、水素ガス供給経路１２１によって接続されている。改質器１１４で生成された水素ガスは、水素ガス供給経路１２１を流れて燃料電池１１４に供給される。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う。燃料電池１１４は、発電すると発電熱を発生する。
改質器１１２、燃料電池１１４、バーナ１３１、熱媒ポンプ１２７は、コントローラ２１によって制御される。
改質器１１２、燃料電池１１４、バーナ１３１、熱媒ポンプ１２７は、コントローラ２１によって制御される。
熱媒循環経路１２４は、燃料電池１１４、熱交換器１１８、リザーブタンク１２５、熱媒ポンプ１２７を通って燃料電池１１４に戻る循環経路を形成している。
燃料電池１１４が作動すると、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まで運ばれる。熱交換器１１８には発電熱回収用循環路１２８も通過している。発電熱回収用循環路１２８を流れる水は、熱交換器１１８まで運ばれた発電熱によっても加熱される。発電熱回収用循環路１２８については後述する。
燃料電池１１４が作動すると、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まで運ばれる。熱交換器１１８には発電熱回収用循環路１２８も通過している。発電熱回収用循環路１２８を流れる水は、熱交換器１１８まで運ばれた発電熱によっても加熱される。発電熱回収用循環路１２８については後述する。
給湯システム１０は、蓄熱槽２０、給湯器２２、ミキシングユニット２４、これらを連通する複数の経路、コントローラ２１等を備えている。
蓄熱槽２０の底部には、蓄熱槽２０に水道水を給水する給水経路２６が接続されている。給水経路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の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、蓄熱槽２０とミキシングユニット２４への給水圧力を調整する。蓄熱槽２０内の水が減少したり、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。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。このため、蓄熱槽２０内の水が減少したり、ミキシングユニット２４の給水入口２４ａが開いたりすると、それらに水道水が給水される。
蓄熱槽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、蓄熱槽２０内の圧力が耐圧々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３２ａが接続されている。圧力開放経路３２の他端３２ｂは、蓄熱槽２０の外部に開放されている。
蓄熱槽２０の底部と、圧力開放経路３２の他端３２ｂ近傍を接続する排水経路３３が設けられている。排水経路３３の途中には、排水弁３４が装着されている。排水弁３４は手動で開閉することができる。排水弁３４を開くと、蓄熱槽２０内の水が排水経路３３と開放経路３２を通って外部に排水される。
蓄熱槽２０の底部には、蓄熱槽２０に水道水を給水する給水経路２６が接続されている。給水経路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の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、蓄熱槽２０とミキシングユニット２４への給水圧力を調整する。蓄熱槽２０内の水が減少したり、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。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。このため、蓄熱槽２０内の水が減少したり、ミキシングユニット２４の給水入口２４ａが開いたりすると、それらに水道水が給水される。
蓄熱槽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、蓄熱槽２０内の圧力が耐圧々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３２ａが接続されている。圧力開放経路３２の他端３２ｂは、蓄熱槽２０の外部に開放されている。
蓄熱槽２０の底部と、圧力開放経路３２の他端３２ｂ近傍を接続する排水経路３３が設けられている。排水経路３３の途中には、排水弁３４が装着されている。排水弁３４は手動で開閉することができる。排水弁３４を開くと、蓄熱槽２０内の水が排水経路３３と開放経路３２を通って外部に排水される。
蓄熱槽２０は、発電熱回収用循環路１２８（循環復路１２８ａ、循環往路１２８ｂ）と接続されている。発電熱回収用循環路１２８は、貯湯槽２０から、発電ユニット１１０内の熱交換器１１８，１１６を通過して、貯湯槽２０へ戻る循環経路である。循環復路１２８ａは蓄熱槽２０の上部に接続され、発電ユニット１１０から貯湯槽２０への戻り経路となっており、循環往路１２８ｂは蓄熱槽２０の下部に接続され、貯湯槽２０から発電ユニット１１０への往き経路となっている。循環往路１２８ｂの途中には、循環ポンプ４０が装着されている。循環復路１２８ａに復路サーミスタ４５が取付けられ、循環往路１２８ｂに往路サーミスタ４４が取付けられている。復路サーミスタ４５は循環復路１２８ａ内の水温を検出し、往路サーミスタ４４は循環往路１２８ｂ内の水温を検出する。復路サーミスタ４５と往路サーミスタ４４の検出信号は、コントローラ２１に出力される。
循環ポンプ４０が作動すると、蓄熱槽２０の底部から水が吸出される。蓄熱槽２０から吸出された水は、循環往路１２８ｂを流れてから発電ユニット１１０の熱交換器１１８、１１６を通過することによって加熱されて温度が上昇する。温度が上昇した水（温水）は、循環復路１２８ａを流れて蓄熱槽２０の上部に戻される。このように、蓄熱槽２０の底部から吸出された水が、発電ユニット１１０の熱交換器１１８、１１６によって加熱されてさらに高温になり、蓄熱槽２０の上部に戻される循環が行われることにより、蓄熱槽２０に高温水が貯えられる。蓄熱槽２０内の温度が低い状態から、蓄熱槽２０に発電ユニット１１０から高温水が供給されると、その供給が蓄熱槽２０の上部に行われることから、蓄熱槽２０に貯められている水（温水）の上部に、高温水の層（以下、「温度成層」と言う）が形成される。温度成層よりも深くなると、水温は急激に低下する。蓄熱槽２０に高温水の供給が継続されると、温度成層の厚さ（深さ）は次第に大きくなり、蓄熱槽２０にフルに蓄熱された状態では、蓄熱槽２０の全体に高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、蓄熱槽２０にフルに蓄熱が行われていなくても、蓄熱槽２０の最上部に設けられている出口部２０ａからは、高温水が送り出される。
循環ポンプ４０が作動すると、蓄熱槽２０の底部から水が吸出される。蓄熱槽２０から吸出された水は、循環往路１２８ｂを流れてから発電ユニット１１０の熱交換器１１８、１１６を通過することによって加熱されて温度が上昇する。温度が上昇した水（温水）は、循環復路１２８ａを流れて蓄熱槽２０の上部に戻される。このように、蓄熱槽２０の底部から吸出された水が、発電ユニット１１０の熱交換器１１８、１１６によって加熱されてさらに高温になり、蓄熱槽２０の上部に戻される循環が行われることにより、蓄熱槽２０に高温水が貯えられる。蓄熱槽２０内の温度が低い状態から、蓄熱槽２０に発電ユニット１１０から高温水が供給されると、その供給が蓄熱槽２０の上部に行われることから、蓄熱槽２０に貯められている水（温水）の上部に、高温水の層（以下、「温度成層」と言う）が形成される。温度成層よりも深くなると、水温は急激に低下する。蓄熱槽２０に高温水の供給が継続されると、温度成層の厚さ（深さ）は次第に大きくなり、蓄熱槽２０にフルに蓄熱された状態では、蓄熱槽２０の全体に高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、蓄熱槽２０にフルに蓄熱が行われていなくても、蓄熱槽２０の最上部に設けられている出口部２０ａからは、高温水が送り出される。
コントローラ２１は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等を備えており、ＣＰＵがＲＯＭに格納されている制御プログラムを処理することにより、給湯システム１０を制御する。ＲＡＭには、コントローラ２１に入力される各種信号や、ＣＰＵが処理を実行する過程で生成される種々のデータが一時的に記憶される。コントローラ２１には、リモコン２３が接続されている。リモコン２３には、給湯システム１０を操作するためのスイッチやボタン、給湯システム１０の動作状態を表示する液晶表示器等が設けられている。
蓄熱槽２０の上部から３０リットルの箇所に上部サーミスタ３５が取付けられ、下部に下部サーミスタ３６が取付けられている。上部サーミスタ３５と下部サーミスタ３６は、蓄熱槽２０内の温度を検出する。上部サーミスタ３５と下部サーミスタ３６の検出信号は、コントローラ２１に出力される。
ミキシングユニット２４は、温水入口２４ｃ、温水出口２４ｂ、第１水量センサ６７、温水サーミスタ５０、給水サーミスタ４８、混合水サーミスタ５４、ハイカットサーミスタ５５、および既に説明した給水入口２４ａを有している。蓄熱槽２０の出口部２０ａとミキシングユニット２４の温水入口２４ｃは、温水経路４２によって接続されている。第１水量センサ６７は、温水出口２４ｂから流出する水の流量を検出する。温水サーミスタ５０は、温水入口２４ｃに流入する水の温度を検出する。給水サーミスタ４８は、給水入口２４ａに流入する水道水の温度を検出する。混合水サーミスタ５４とハイカットサーミスタ５５は、温水出口２４ｂから流出する水の温度を検出する。第１水量センサ６７、温水サーミスタ５０、給水サーミスタ４８、混合水サーミスタ５４、ハイカットサーミスタ５５の検出信号は、コントローラ２１に出力される。
ミキシングユニット２４は、温水入口２４ｃ、温水出口２４ｂ、第１水量センサ６７、温水サーミスタ５０、給水サーミスタ４８、混合水サーミスタ５４、ハイカットサーミスタ５５、および既に説明した給水入口２４ａを有している。蓄熱槽２０の出口部２０ａとミキシングユニット２４の温水入口２４ｃは、温水経路４２によって接続されている。第１水量センサ６７は、温水出口２４ｂから流出する水の流量を検出する。温水サーミスタ５０は、温水入口２４ｃに流入する水の温度を検出する。給水サーミスタ４８は、給水入口２４ａに流入する水道水の温度を検出する。混合水サーミスタ５４とハイカットサーミスタ５５は、温水出口２４ｂから流出する水の温度を検出する。第１水量センサ６７、温水サーミスタ５０、給水サーミスタ４８、混合水サーミスタ５４、ハイカットサーミスタ５５の検出信号は、コントローラ２１に出力される。
コントローラ２１は、混合水サーミスタ５４の検出信号を用いて、温水入口２４ｃ側の開度と、給水入口２４ａ側の開度を変化させる。温水入口２４ｃ側の開度と、給水入口２４ａ側の開度を変化させると、蓄熱槽２０からの水（温水）と、水道水（冷水）とのミキシング割合が調整される。蓄熱槽２０からの水と水道水とのミキシング割合が調整されると、温水出口２４ｂから流出する水の温度が所定温度に維持される。コントローラ２１は、ハイカットサーミスタ５５によって温水が前記所定温度を大きくオーバーしたことが検出された場合（すなわち、混合水サーミスタ５４、あるいはミキシングユニット２４が故障した可能性が高い場合）に、温水出口２４ｂを閉じる。温水出口２４ｂが閉じると、前記所定温度を大きくオーバーした温度の水（高温水）が、給湯器２２に供給されてしまうのが防止される。
ミキシングユニット２４の温水出口２４ｂと給湯器２２のバーナ熱交換器５２（後述する）は、温水経路５１によって接続されている。温水経路５１には、第２水量センサ４７が装着されている。第２水量センサ４７の検出信号は、コントローラ２１に出力される。
ミキシングユニット２４の温水出口２４ｂと給湯器２２のバーナ熱交換器５２（後述する）は、温水経路５１によって接続されている。温水経路５１には、第２水量センサ４７が装着されている。第２水量センサ４７の検出信号は、コントローラ２１に出力される。
給湯器２２は、バーナ熱交換器５２、６０、バーナ５６、５７、追焚き熱交換器５８、補給水弁５９、シスターン６１等を備えている。
バーナ熱交換器５２には、温水経路５１を経由してミキシングユニット２４から水が流入する。ガス燃焼式のバーナ５６は、バーナ熱交換器５２を加熱する。バーナ熱交換器５２の下流側と、給湯栓６４は、給湯栓経路６３によって接続されている。給湯栓６４は、浴室、洗面所、台所等に配置されている（図１では、これら複数の給湯栓６４を１つで代表している）。給湯栓経路６３には、給湯サーミスタ６５が装着されている。給湯サーミスタ６５は、バーナ熱交換器５２から流出する水の温度を検出する。給湯サーミスタ６５の検出信号は、コントローラ２１に出力される。
バーナ熱交換器５２には、温水経路５１を経由してミキシングユニット２４から水が流入する。ガス燃焼式のバーナ５６は、バーナ熱交換器５２を加熱する。バーナ熱交換器５２の下流側と、給湯栓６４は、給湯栓経路６３によって接続されている。給湯栓６４は、浴室、洗面所、台所等に配置されている（図１では、これら複数の給湯栓６４を１つで代表している）。給湯栓経路６３には、給湯サーミスタ６５が装着されている。給湯サーミスタ６５は、バーナ熱交換器５２から流出する水の温度を検出する。給湯サーミスタ６５の検出信号は、コントローラ２１に出力される。
給湯器２２内の温水経路５１の途中から、シスターン入水経路６２が分岐している。シスターン入水経路６２の開放端は、シスターン６１の上部に差し込まれている。シスターン入水経路６２の途中には、補給水弁５９が設けられている。補給水弁５９は、コントローラ２１によって制御され、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５９が開かれると、ミキシングユニット２４からの水がシスターン６１に供給される。
シスターン６１内には、水位電極６６が装着されている。水位電極６６は、棒状のハイレベルスイッチ６６ａとローレベルスイッチ６６ｂを有している。ハイレベルスイッチ６６ａの下端は、シスターン６１のハイレベル水位に位置している。ローレベルスイッチ６６ｂの下端は、シスターン６１のローレベル水位に位置している。ハイレベルスイッチ６６ａとローレベルスイッチ６６ｂ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６６からの検出信号によって、シスターン６１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６１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６６からの水位検出信号に基づいて補給水弁５９を開閉制御し、シスターン６１の水位を適正範囲に維持する。
シスターン６１内には、水位電極６６が装着されている。水位電極６６は、棒状のハイレベルスイッチ６６ａとローレベルスイッチ６６ｂを有している。ハイレベルスイッチ６６ａの下端は、シスターン６１のハイレベル水位に位置している。ローレベルスイッチ６６ｂの下端は、シスターン６１のローレベル水位に位置している。ハイレベルスイッチ６６ａとローレベルスイッチ６６ｂ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６６からの検出信号によって、シスターン６１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６１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６６からの水位検出信号に基づいて補給水弁５９を開閉制御し、シスターン６１の水位を適正範囲に維持する。
シスターン６１の底部には、シスターン出水経路６８の一端が接続されている。シスターン出水経路６８の途中には、暖房ポンプ６９が装着されている。暖房ポンプ６９は、コントローラ２１によって制御される。シスターン出水経路６８の他端は、バーナ上流経路７１と低温水経路７０とに分岐している。バーナ上流経路７１は、シスターン出水経路６８とバーナ熱交換器６０の上流側とを接続している。バーナ上流経路７１には、内部を流れる水の温度を検出する暖房低温サーミスタ７２が装着されている。暖房低温サーミスタ７２の検出信号は、コントローラ２１に出力される。
ガス燃焼式のバーナ５７は、バーナ熱交換器６０を加熱する。バーナ熱交換器６０の下流とシスターン６１は、高温水経路７３によって接続されている。高温水経路７３には、上流側から順に、暖房高温サーミスタ７４、暖房端末熱動弁７５、暖房端末機７６が装着されている。
暖房高温サーミスタ７４は、高温水経路７３を流れる水の温度を検出する。暖房高温サーミスタ７４の検出信号は、コントローラ２１に出力される。
ガス燃焼式のバーナ５７は、バーナ熱交換器６０を加熱する。バーナ熱交換器６０の下流とシスターン６１は、高温水経路７３によって接続されている。高温水経路７３には、上流側から順に、暖房高温サーミスタ７４、暖房端末熱動弁７５、暖房端末機７６が装着されている。
暖房高温サーミスタ７４は、高温水経路７３を流れる水の温度を検出する。暖房高温サーミスタ７４の検出信号は、コントローラ２１に出力される。
暖房端末機７６は、熱交換器７６ｂと、操作スイッチ７６ａと、電動ファン（図示省略）を備えている。熱交換器７６ｂは、高温水経路７３を流れる温水と空気との間で熱交換を行う。操作スイッチ７６ａは、暖房端末熱動弁７５とコントローラ２１に接続されている。
暖房端末熱動弁７５は、膨張エレメントと、膨張エレメントと機械的に連結された開閉弁を内蔵している。暖房端末機７６の操作スイッチ７６ａがオンにされると、暖房端末熱動弁７５の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高温になって膨張する。膨張した膨張エレメントは開閉弁を駆動し、これによって暖房端末熱動弁７５が開かれる。また、操作スイッチ７６ａがオンにされると、コントローラ２１は、暖房ポンプ６９を作動させる。このように、操作スイッチ７６ａがオンにされたことによって、暖房端末熱動弁７５が開かれるとともに、暖房ポンプ６９が作動すると、シスターン６１から水が吸出される。コントローラ２１は、暖房低温サーミスタ７２と暖房高温サーミスタ７４が検出した水温に基づいて、バーナ５７を制御し、バーナ熱交換器６０から流出する水の温度を所定範囲に維持する。暖房端末機７６の電動ファンは、操作スイッチ７６ａがオンにされると回転し、熱交換器７６ｂに空気を吹付ける。熱交換器７６ｂに吹付けられた空気は、熱交換器７６ｂを介して水と熱交換を行って暖められる。暖められた空気は暖房端末機７６から吹出し、部屋を暖房する。熱交換器７６ｂで空気と熱交換を行うことによって、水温は低下する。温度が低下した水は、高温水経路７３を流れてシスターン６１に戻る。
暖房端末熱動弁７５は、膨張エレメントと、膨張エレメントと機械的に連結された開閉弁を内蔵している。暖房端末機７６の操作スイッチ７６ａがオンにされると、暖房端末熱動弁７５の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高温になって膨張する。膨張した膨張エレメントは開閉弁を駆動し、これによって暖房端末熱動弁７５が開かれる。また、操作スイッチ７６ａがオンにされると、コントローラ２１は、暖房ポンプ６９を作動させる。このように、操作スイッチ７６ａがオンにされたことによって、暖房端末熱動弁７５が開かれるとともに、暖房ポンプ６９が作動すると、シスターン６１から水が吸出される。コントローラ２１は、暖房低温サーミスタ７２と暖房高温サーミスタ７４が検出した水温に基づいて、バーナ５７を制御し、バーナ熱交換器６０から流出する水の温度を所定範囲に維持する。暖房端末機７６の電動ファンは、操作スイッチ７６ａがオンにされると回転し、熱交換器７６ｂに空気を吹付ける。熱交換器７６ｂに吹付けられた空気は、熱交換器７６ｂを介して水と熱交換を行って暖められる。暖められた空気は暖房端末機７６から吹出し、部屋を暖房する。熱交換器７６ｂで空気と熱交換を行うことによって、水温は低下する。温度が低下した水は、高温水経路７３を流れてシスターン６１に戻る。
高温水経路７３の暖房高温サーミスタ７４の下流側と、高温水経路７３のシスターン６１への入口部の上流側とは、追焚き経路７７によって接続されている。追焚き経路７７は、追焚き熱交換器５８を通過している。追焚き経路７７の追焚き熱交換器５８の下流側には、追焚き熱動弁７８が装着されている。追焚き熱動弁７８は、コントローラ２１によって制御される。
浴槽７９には、吸出口７９ａと供給口７９ｂが設けられている。吸出口７９ａと供給口７９ｂは、風呂循環経路８０によって接続されている。風呂循環経路８０は、追焚き熱交換器５８を通過している。上述したように、追焚き経路７７も追焚き熱交換器５８を通過している。このため、追焚き熱交換器５８では、風呂循環経路８０と追焚き経路７７との間で熱交換が行われる。風呂循環経路８０の追焚き熱交換器５８の上流側には、風呂水位センサ８１、風呂循環ポンプ８２、風呂水流スイッチ８４が装着されている。風呂循環ポンプ８２は、コントローラ２１によって制御される。風呂水位センサ８１、風呂水流スイッチ８４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８１は、水圧を検出する。コントローラ２１は、風呂水位センサ８１が検出した水圧から、浴槽７９に張られている湯の水位を推定する。風呂水流スイッチ８４は、風呂循環経路８０を水が流れるとオンになる。
風呂循環経路８０の風呂水位センサ８１の上流側には、浴槽７９から吸出された水の温度を検出する風呂サーミスタ８５が装着されている。風呂サーミスタ８５の検出信号は、コントローラ２１に出力される。
浴槽７９には、吸出口７９ａと供給口７９ｂが設けられている。吸出口７９ａと供給口７９ｂは、風呂循環経路８０によって接続されている。風呂循環経路８０は、追焚き熱交換器５８を通過している。上述したように、追焚き経路７７も追焚き熱交換器５８を通過している。このため、追焚き熱交換器５８では、風呂循環経路８０と追焚き経路７７との間で熱交換が行われる。風呂循環経路８０の追焚き熱交換器５８の上流側には、風呂水位センサ８１、風呂循環ポンプ８２、風呂水流スイッチ８４が装着されている。風呂循環ポンプ８２は、コントローラ２１によって制御される。風呂水位センサ８１、風呂水流スイッチ８４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８１は、水圧を検出する。コントローラ２１は、風呂水位センサ８１が検出した水圧から、浴槽７９に張られている湯の水位を推定する。風呂水流スイッチ８４は、風呂循環経路８０を水が流れるとオンになる。
風呂循環経路８０の風呂水位センサ８１の上流側には、浴槽７９から吸出された水の温度を検出する風呂サーミスタ８５が装着されている。風呂サーミスタ８５の検出信号は、コントローラ２１に出力される。
バーナ５７と暖房ポンプ６９が作動している状態で追焚き熱動弁７８が開くと、水が追焚き経路７７に流入して追焚き熱交換器５８を通過する。風呂循環ポンプ８２が作動すると、水が浴槽７９の吸出口７９ａから吸出され、風呂循環経路８０を流れて再び供給口７９ｂから浴槽７９に戻る循環が行われる。風呂循環経路８０を流れる水は、追焚き熱交換器５８で追焚き経路７７を流れる水によって加熱され、浴槽７９の湯が追焚きされる。
給湯栓経路６３の途中と、風呂循環経路８０の風呂循環ポンプ８２の下流側とを接続する湯張り経路２５が設けられている。湯張り経路２５には、ソレノイド駆動タイプの注湯弁２７と、湯張り量センサ８３が装着されている。注湯弁２７は、コントローラ２１によって制御され、湯張り経路２５を開閉する。湯張り量センサ８３は、コントローラ２１に検出信号を出力する。湯張り量センサ８３は、湯張り経路２５を流れる水量を検出することにより、浴槽７９への湯張りの際に、それがどの程度行われたかを推定する。
浴槽７９に湯を張るときには、注湯弁２７が開かれる。注湯弁２７が開かれると、水が給湯栓経路６３から湯張り経路２５を経て風呂循環経路８０に流入する。風呂循環経路８０に流入した水は、吸出口７９ａと供給口７９ｂから浴槽７９に供給され、浴槽７９を湯張りする。このときには、風呂循環ポンプ８２は駆動されず、湯張り経路２５に加わっている水圧によって浴槽７９への湯張りが行われる。
浴槽７９に湯を張るときには、注湯弁２７が開かれる。注湯弁２７が開かれると、水が給湯栓経路６３から湯張り経路２５を経て風呂循環経路８０に流入する。風呂循環経路８０に流入した水は、吸出口７９ａと供給口７９ｂから浴槽７９に供給され、浴槽７９を湯張りする。このときには、風呂循環ポンプ８２は駆動されず、湯張り経路２５に加わっている水圧によって浴槽７９への湯張りが行われる。
三方弁８６は、Ａポート８６ａ、Ｂポート８６ｂ、Ｃポート８６ｃを備えている。三方弁８６は、コントローラ２１に制御されて、Ａポート８６ａとＣポート８６ｃを連通させるか、Ｂポート８６ｂとＣポート８６ｃを連通させるかを切換える。
シスターン出水経路６８と三方弁８６のＣポート８６ｃは、低温水経路７０によって接続されている。低温水経路７０の途中には、低温サーミスタ９４、床暖房熱動弁９０、床暖房機９１が設けられている。低温サーミスタ９４は、低温水経路７０を流れる水の温度を検出する。低温サーミスタ９４の検出信号は、コントローラ２１に出力される。床暖房熱動弁９０は、コントローラ２１によって制御される。床暖房機９１は、低温水経路７０を流れる水によって床を暖める。
高温水経路７３の暖房端末熱動弁７５の上流側と、低温水経路７０の床暖房機９１の下流側とは、バイパス経路９２によって接続されている。バイパス経路９２の途中には、バイパス熱動弁９３が装着されている。バイパス熱動弁９３は、コントローラ２１によって開閉制御される。
床暖房を行う場合には、床暖房熱動弁９０が開かれ、水が床暖房機９１に導かれる。導かれた水は、床暖房機９１を暖める。床暖房を行わない場合には、床暖房熱動弁９０が閉じられる。
低温水戻り経路８７が設けられており、三方弁８６のＢポート８６ｂと、高温水経路７３の暖房端末機７６の下流側とを接続している。低温水戻り経路８７には、低温戻りサーミスタ８９が装着されている。低温戻りサーミスタ８９は、低温水戻り経路８７を流れる水の温度を検出する。低温戻りサーミスタ８９の検出信号は、コントローラ２１に出力される。
三方弁８６のＡポート８６ａと、低温水戻り経路８７の途中とを接続する蓄熱槽経路８８が設けられている。蓄熱槽経路８８には、蓄熱槽２０の上部を通過する熱交換部８８ａが形成されている。
シスターン出水経路６８と三方弁８６のＣポート８６ｃは、低温水経路７０によって接続されている。低温水経路７０の途中には、低温サーミスタ９４、床暖房熱動弁９０、床暖房機９１が設けられている。低温サーミスタ９４は、低温水経路７０を流れる水の温度を検出する。低温サーミスタ９４の検出信号は、コントローラ２１に出力される。床暖房熱動弁９０は、コントローラ２１によって制御される。床暖房機９１は、低温水経路７０を流れる水によって床を暖める。
高温水経路７３の暖房端末熱動弁７５の上流側と、低温水経路７０の床暖房機９１の下流側とは、バイパス経路９２によって接続されている。バイパス経路９２の途中には、バイパス熱動弁９３が装着されている。バイパス熱動弁９３は、コントローラ２１によって開閉制御される。
床暖房を行う場合には、床暖房熱動弁９０が開かれ、水が床暖房機９１に導かれる。導かれた水は、床暖房機９１を暖める。床暖房を行わない場合には、床暖房熱動弁９０が閉じられる。
低温水戻り経路８７が設けられており、三方弁８６のＢポート８６ｂと、高温水経路７３の暖房端末機７６の下流側とを接続している。低温水戻り経路８７には、低温戻りサーミスタ８９が装着されている。低温戻りサーミスタ８９は、低温水戻り経路８７を流れる水の温度を検出する。低温戻りサーミスタ８９の検出信号は、コントローラ２１に出力される。
三方弁８６のＡポート８６ａと、低温水戻り経路８７の途中とを接続する蓄熱槽経路８８が設けられている。蓄熱槽経路８８には、蓄熱槽２０の上部を通過する熱交換部８８ａが形成されている。
コントローラ２１は、低温サーミスタ９４と上部サーミスタ３５が検出した温度を比較し、その結果によって三方弁８６を切換える。具体的には、低温サーミスタ９４が検出した温度よりも上部サーミスタ３５が検出した温度の方が低い場合には、三方弁８６のＢポート８６ｂとＣポート８６ｃが連通するように切換える。Ｂポート８６ｂとＣポート８６ｃを連通すると、低温水経路７０からの水は、蓄熱槽経路８８を流れず、低温水戻り経路８７と高温水経路７３を流れてシスターン６１に戻る。シスターン６１に戻った水は、再びシスターン出水経路６８に吸込まれる。一方、低温サーミスタ９４が検出した温度よりも上部サーミスタ３５が検出した温度の方が高い場合には、三方弁８６のＡポート８６ａとＣポート８６ｃが連通される。Ａポート８６ａとＣポート８６ｃが連通すると、低温水経路７０からの水は、蓄熱槽経路８８を流れる。蓄熱槽経路８８を流れる水は、熱交換部８８ａで蓄熱槽２０の上部に貯められている水（温水）によって加熱され、温度が上昇する。温度が上昇した水は、低温水戻り経路８７と高温水経路７３を流れてシスターン６１に戻される。すなわち、蓄熱槽２０の上部に貯められている水（温水）が蓄熱槽経路８８の熱交換部８８ａを加熱することができる場合に、蓄熱槽経路８８に水が導かれる。
先述のように、発電ユニット１１０の燃料電池１１４は発電時に発電熱を発生させる。燃料電池１１４が過熱されてしまうと燃料電池１１４が破損するおそれがある。コージェネレーションシステムでは、発電熱は蓄熱槽２０内の水を加熱するのに利用される。このため、蓄熱槽２０内の貯水の全部が加熱されるまでは、燃料電池が過熱されることはない。しかし、蓄熱槽２０内の貯水の全部が過熱されて最大蓄熱量に達し、発電熱回収用循環路１２８の循環往路１２８ｂ内の水の温度が熱媒循環経路１２４内の熱媒の温度より高くなってしまうと、熱交換器１１８において発電熱を回収することができなくなってしまう。従って、蓄熱余力がなくなった場合、本実施例のコージェネレーションシステムでは、発電ユニット１１０の運転を停止するか、あるいは、蓄熱を放熱しながら発電ユニット１１０の運転を継続させるかの何れかを選択する。
本実施例のコージェネレーションシステムにおいて、蓄熱槽２０の蓄熱余力がなくなったときの制御について、図２に示すフローチャートを用いて説明する。なお、以下で用いる符号は図１で用いた符号に準ずる。
図２の最初のステップＳ１０では、発電ユニット１１０が運転中であるか否かが判別される。発電運転中であれば、循環ポンプ４０が作動して発電熱回収用循環路１２８内の水が循環しており、蓄熱槽２０下部の低温の水が発電ユニット１１０へ送られ、発電熱で加熱された水が蓄熱槽２０上部へ戻される、蓄熱運転が行なわれている。
続いてステップＳ１２に進み、発電熱回収用循環路１２８の循環往路１２８ｂに設けられている往路サーミスタ４４の検出温度が４０℃以上であるか否かが判別される。蓄熱運転が継続されると、蓄熱槽２０内の温度成層が徐々に深くなり、やがて蓄熱槽２０内の蓄熱量が最大となる。往路サーミスタ４４の検出温度が４０℃以上であるとき（ステップＳ１２でＹＥＳであるとき）、蓄熱槽２０が最大蓄熱量に達し、蓄熱余力がなくなったとみなし、ステップＳ１４に進む。なお、蓄熱余力がなくなったか否かは、往路サーミスタ４４に代えて、蓄熱槽２０内の下部サーミスタ３６の検出温度によって判別してもよい。
図２の最初のステップＳ１０では、発電ユニット１１０が運転中であるか否かが判別される。発電運転中であれば、循環ポンプ４０が作動して発電熱回収用循環路１２８内の水が循環しており、蓄熱槽２０下部の低温の水が発電ユニット１１０へ送られ、発電熱で加熱された水が蓄熱槽２０上部へ戻される、蓄熱運転が行なわれている。
続いてステップＳ１２に進み、発電熱回収用循環路１２８の循環往路１２８ｂに設けられている往路サーミスタ４４の検出温度が４０℃以上であるか否かが判別される。蓄熱運転が継続されると、蓄熱槽２０内の温度成層が徐々に深くなり、やがて蓄熱槽２０内の蓄熱量が最大となる。往路サーミスタ４４の検出温度が４０℃以上であるとき（ステップＳ１２でＹＥＳであるとき）、蓄熱槽２０が最大蓄熱量に達し、蓄熱余力がなくなったとみなし、ステップＳ１４に進む。なお、蓄熱余力がなくなったか否かは、往路サーミスタ４４に代えて、蓄熱槽２０内の下部サーミスタ３６の検出温度によって判別してもよい。
ステップＳ１４では、暖房要求がないかどうかが判別される。暖房要求がなければ（ステップＳ１４でＹＥＳであれば）、暖房用の経路を利用して蓄熱の放熱を行う。具体的には、ステップＳ１６に進み、低温水経路７０の下流端に設けられている三方弁８６のＣポート８６ｃとＡポート８６ａが連通され、バイパス熱動弁９３が開かれ、暖房ポンプ６９が起動され、暖房用燃焼ファン１７が起動される。これによって、シスターン５６内の水が、バーナ熱交換器６０と、バイパス経路９２と、低温水経路７０と、蓄熱槽経路８８と、低温水戻り経路８７を通過してシスターン５６へ戻る放熱用循環路１４が形成される。放熱用循環路１４内の水は、蓄熱槽経路８８において蓄熱槽２０上部の高温水によって加熱される。暖房用バーナ５７を燃焼させない状態で暖房用燃焼ファン１７を駆動すると、バーナ熱交換器６０を通過する温水が大気によって冷却される。即ち、バーナ熱交換器６０と暖房用燃焼ファン１７を冷却器として利用し、放熱用循環路１４によって、蓄熱槽２０内の蓄熱をバーナ熱交換器６０において放熱することができる。
放熱用循環路１４内の温水が冷却されると、ステップＳ１８に進む。ステップＳ１８では、往路サーミスタ４４の検出温度が３０℃以下となったか否かが判別される。往路サーミスタ４４の検出温度が３０℃以下となれば（ステップＳ１８でＹＥＳとなれば）、蓄熱槽２０の蓄熱余力が復活したとみなされる。従って、ステップＳ２０に進んで、バイパス熱動弁９３が閉じられ、暖房ポンプ６９が停止され、暖房用燃焼ファン１７が停止されて、蓄熱の放熱を終了し、処理を終了する。
また、ステップＳ１４で暖房要求があれば（ＮＯであれば）、ステップＳ２２に進む。ステップＳ２２では暖房運転を開始する。暖房運転を行うことによって蓄熱槽２０内の蓄熱は利用され、蓄熱槽２０内の水温は低下する。そこで、ステップＳ２４に進み、往路サーミスタ４４の検出温度が４０℃以上であるか否かが判別される。暖房運転によって利用する熱量が、発電ユニット１１０の運転によって発生する発電熱の熱量を下回っていれば、暖房運転によって蓄熱槽２０内の蓄熱が利用されても、利用された以上に蓄熱が進む。往路サーミスタ４４の検出温度が４０℃以上であるとき（ステップＳ２４でＹＥＳであるとき）、暖房運転によって蓄熱を利用しても蓄熱槽２０内の下部の温度が低下していないことから、暖房運転に利用する熱量が発電熱の熱量を下回っており、蓄熱槽２０の蓄熱余力がないとみなし、ステップＳ２６に進む。ステップＳ２６では発電ユニット１１０の運転を停止させる。ステップＳ２８で暖房停止要求があるまで（ＹＥＳとなるまで）暖房運転を行い、ステップＳ３０で暖房運転を停止して処理を終了する。
ステップＳ２４で、往路サーミスタ４４の検出温度が４０℃を下回っていれば（ＮＯであれば）、暖房運転に利用する熱量が発電熱の熱量を上回っており、暖房運転で蓄熱が利用されたことによって蓄熱槽２０内の下部の温度が低下して蓄熱余力が復活したとみなし、発電ユニット１１０の運転を継続させながら、ステップＳ２８で暖房運転停止要求があるまで（ＹＥＳとなるまで）暖房運転を継続させる。
ステップＳ２４で、往路サーミスタ４４の検出温度が４０℃を下回っていれば（ＮＯであれば）、暖房運転に利用する熱量が発電熱の熱量を上回っており、暖房運転で蓄熱が利用されたことによって蓄熱槽２０内の下部の温度が低下して蓄熱余力が復活したとみなし、発電ユニット１１０の運転を継続させながら、ステップＳ２８で暖房運転停止要求があるまで（ＹＥＳとなるまで）暖房運転を継続させる。
コージェネレーションシステムに配設される発電ユニットは、蓄熱槽内の蓄熱量が最大で蓄熱余力がなく、しかも蓄熱が利用されていないとき、過剰な発電熱による燃料電池の過熱を防止する必要がある。このためには、発電を停止するか、あるいは、発電を継続するのであれば、過剰な発電熱を大気に放熱するかのいずれかを行う。従来のコージェネレーションシステムでは、発電ユニットが放熱手段を備えていなければ、発電を停止するほかなかった。
本実施例のコージェネレーションシステムは、蓄熱槽２０内の蓄熱量が最大で蓄熱余力がないとき、バーナ５７が非燃焼時であれば、暖房ポンプ６９を駆動させて、暖房端末機７６をバイパスする暖房用循環経路である放熱用循環路１４内の水を循環させる。暖房用燃焼ファン１７を駆動させながら放熱用循環路１４内の水を循環させると、放熱用循環路１４内の水は、蓄熱槽２０内を通過する間に蓄熱槽２０内の蓄熱によって加熱され、バーナ熱交換器６０において冷却される。このため、発電ユニット１１０に専用の放熱用熱交換器を設けなくても、給湯器２２において放熱することができ、蓄熱槽２０の蓄熱余力を復活させて発電を継続することが可能となる。
蓄熱を放熱するための放熱用循環路１４として暖房用循環経路を流用することによって、コージェネレーションシステムに既存の経路（暖房用循環経路）と暖房用燃焼ファン１７を流用して、蓄熱槽２０の蓄熱余力を復活させることができる。暖房端末機７６をバイパスする循環経路を利用するため、暖房する必要がないにもかかわらず暖房端末機７６内の熱交換器７６ｂにおいて放熱してしまう不具合は生じない。また、暖房用循環経路内に水が循環していることによって、暖房用循環経路内の温度が高くなるため、この先、暖房要求があった際に、暖房運転の立ち上がりがよく、エネルギーをより有効利用することができる。
本実施例のコージェネレーションシステムは、蓄熱槽２０内の蓄熱量が最大で蓄熱余力がないとき、バーナ５７が非燃焼時であれば、暖房ポンプ６９を駆動させて、暖房端末機７６をバイパスする暖房用循環経路である放熱用循環路１４内の水を循環させる。暖房用燃焼ファン１７を駆動させながら放熱用循環路１４内の水を循環させると、放熱用循環路１４内の水は、蓄熱槽２０内を通過する間に蓄熱槽２０内の蓄熱によって加熱され、バーナ熱交換器６０において冷却される。このため、発電ユニット１１０に専用の放熱用熱交換器を設けなくても、給湯器２２において放熱することができ、蓄熱槽２０の蓄熱余力を復活させて発電を継続することが可能となる。
蓄熱を放熱するための放熱用循環路１４として暖房用循環経路を流用することによって、コージェネレーションシステムに既存の経路（暖房用循環経路）と暖房用燃焼ファン１７を流用して、蓄熱槽２０の蓄熱余力を復活させることができる。暖房端末機７６をバイパスする循環経路を利用するため、暖房する必要がないにもかかわらず暖房端末機７６内の熱交換器７６ｂにおいて放熱してしまう不具合は生じない。また、暖房用循環経路内に水が循環していることによって、暖房用循環経路内の温度が高くなるため、この先、暖房要求があった際に、暖房運転の立ち上がりがよく、エネルギーをより有効利用することができる。
（第２実施例）
本発明のコージェネレーションシステムを具現化した第２実施例を、図面を参照しながら説明する。図３は本実施例に係るコージェネレーションシステムの系統図である。なお、本実施例のコージェネレーションシステムと第１実施例のコージェネレーションシステムに共通する部材については共通の符号を用い、重複説明を省略している。
本実施例のコージェネレーションシステムは、図３に示すように、発電ユニット１１０と給湯システム２１０等を備えている。本実施例のコージェネレーションシステムには、給湯のみを行う給湯システムが組込まれている。
給湯システム２１０は、蓄熱槽２２０、給湯器２２２、ミキシングユニット２４、これらを連通する複数の経路、コントローラ２１等を備えている。
本発明のコージェネレーションシステムを具現化した第２実施例を、図面を参照しながら説明する。図３は本実施例に係るコージェネレーションシステムの系統図である。なお、本実施例のコージェネレーションシステムと第１実施例のコージェネレーションシステムに共通する部材については共通の符号を用い、重複説明を省略している。
本実施例のコージェネレーションシステムは、図３に示すように、発電ユニット１１０と給湯システム２１０等を備えている。本実施例のコージェネレーションシステムには、給湯のみを行う給湯システムが組込まれている。
給湯システム２１０は、蓄熱槽２２０、給湯器２２２、ミキシングユニット２４、これらを連通する複数の経路、コントローラ２１等を備えている。
ミキシングユニット２４の温水出口２４ｂと給湯器２２２のバーナ熱交換器５２（後述する）は、温水経路２５１によって接続されている。
給湯器２２２は、バーナ熱交換器５２、バーナ５６、燃焼ファン１６等を備えている。
バーナ熱交換器５２には、温水経路２５１を経由してミキシングユニット２４から水が流入する。ガス燃焼式のバーナ５６は、バーナ熱交換器５２を加熱する。バーナ熱交換器５２の下流側と給湯栓６４は、給湯栓経路２６３によって接続されている。給湯栓６４は、浴室、洗面所、台所等に配置されている（図３でも図１と同様に、これら複数の給湯栓６４を１つで代表している）。給湯栓経路２６３には、給湯サーミスタ６５が装着されている。給湯サーミスタ６５は、バーナ熱交換器５２から流出する水の温度を検出する。給湯サーミスタ６５の検出信号は、コントローラ２１に出力される。
給湯栓経路２６３の途中から、給湯分岐経路２３０が分岐している。給湯分岐経路２３０の下流端には三方弁２３２が設けられている。
三方弁２３２は、Ａポート２３２ａ、Ｂポート２３２ｂ、Ｃポート２３２ｃを備えている。三方弁２３２は、コントローラ２１に制御されて、Ａポート２３２ａとＣポート２３２ｃを連通させるか、Ｂポート２３２ｂとＣポート２３２ｃを連通させるかを切換える。
先述の温水経路２５１の途中から、バイパス経路２５２が分岐している。バイパス経路２５２の下流端は、三方弁２３２のＡポート２３２ａに接続されている。
三方弁２３２のＣポート２３２ｃと給水経路２２６は、給湯循環経路２３４によって接続されている。給湯循環経路２３４の途中には逆止弁２３８と給湯循環ポンプ２３６が設けられている。なお、給湯循環ポンプ２３６が逆止機能を持つものであれば、特に逆止弁２３８を設ける必要はない。給湯循環ポンプ２３６は、コントローラ２１によって制御される。
給湯器２２２は、バーナ熱交換器５２、バーナ５６、燃焼ファン１６等を備えている。
バーナ熱交換器５２には、温水経路２５１を経由してミキシングユニット２４から水が流入する。ガス燃焼式のバーナ５６は、バーナ熱交換器５２を加熱する。バーナ熱交換器５２の下流側と給湯栓６４は、給湯栓経路２６３によって接続されている。給湯栓６４は、浴室、洗面所、台所等に配置されている（図３でも図１と同様に、これら複数の給湯栓６４を１つで代表している）。給湯栓経路２６３には、給湯サーミスタ６５が装着されている。給湯サーミスタ６５は、バーナ熱交換器５２から流出する水の温度を検出する。給湯サーミスタ６５の検出信号は、コントローラ２１に出力される。
給湯栓経路２６３の途中から、給湯分岐経路２３０が分岐している。給湯分岐経路２３０の下流端には三方弁２３２が設けられている。
三方弁２３２は、Ａポート２３２ａ、Ｂポート２３２ｂ、Ｃポート２３２ｃを備えている。三方弁２３２は、コントローラ２１に制御されて、Ａポート２３２ａとＣポート２３２ｃを連通させるか、Ｂポート２３２ｂとＣポート２３２ｃを連通させるかを切換える。
先述の温水経路２５１の途中から、バイパス経路２５２が分岐している。バイパス経路２５２の下流端は、三方弁２３２のＡポート２３２ａに接続されている。
三方弁２３２のＣポート２３２ｃと給水経路２２６は、給湯循環経路２３４によって接続されている。給湯循環経路２３４の途中には逆止弁２３８と給湯循環ポンプ２３６が設けられている。なお、給湯循環ポンプ２３６が逆止機能を持つものであれば、特に逆止弁２３８を設ける必要はない。給湯循環ポンプ２３６は、コントローラ２１によって制御される。
三方弁２３２のＡポート２３２ａとＣポート２３２ｃを連通させ、給湯循環ポンプ２３６を起動させると、蓄熱槽２２０内の水が、ミキシングユニット２４と、バイパス経路２５２と、給湯循環経路２３４と、給水経路２２６を通って蓄熱槽２２０に戻る循環経路が形成される。給水経路２２６が凍結するおそれがある深夜等に、蓄熱槽２０に残った蓄熱を利用し、この循環経路を循環させることによって、給水経路２２６の凍結を防止することができる。
本実施例のコージェネレーションシステムにおいても、蓄熱槽２２０内の蓄熱余力がなくなると、燃料電池１１８の過熱を防止するため、発電ユニット１１０の運転を停止するか、あるいは、蓄熱を放熱しながら発電ユニット１１０の運転を継続させるかの何れかを選択する。
本実施例のコージェネレーションシステムにおいて、蓄熱槽２２０の蓄熱余力がなくなったときの制御について、図４に示すフローチャートを用いて説明する。なお、以下で用いる符号は図３で用いた符号に準ずる。
図４の最初のステップＳ４０では、発電ユニット１１０が運転中であるか否かが判別される。発電運転中であれば、循環ポンプ４０が作動して発電熱回収用循環路１２８内の水が循環しており、蓄熱槽２２０下部の低温水が発電ユニット１１０へ送られ、発電熱で加熱された水が蓄熱槽２２０上部へ戻される、蓄熱運転が行なわれている。
続いてステップＳ４２に進み、発電熱回収用循環路１２８の循環往路１２８ｂに設けられている往路サーミスタ４４の検出温度が４０℃以上であるか否かが判別される。蓄熱運転が継続されると、蓄熱槽２２０内の温度成層が徐々に深くなり、やがて蓄熱槽２２０内の蓄熱量が最大となる。往路サーミスタ４４の検出温度が４０℃以上であるとき（ステップＳ４２でＹＥＳであるとき）、蓄熱槽２２０が最大蓄熱量に達し、蓄熱余力がなくなったとみなし、ステップＳ４４に進む。なお、蓄熱余力がなくなったか否かは、往路サーミスタ４４に代えて、蓄熱槽２０内の下部サーミスタ３６の検出温度によって判別してもよい。
本実施例のコージェネレーションシステムにおいて、蓄熱槽２２０の蓄熱余力がなくなったときの制御について、図４に示すフローチャートを用いて説明する。なお、以下で用いる符号は図３で用いた符号に準ずる。
図４の最初のステップＳ４０では、発電ユニット１１０が運転中であるか否かが判別される。発電運転中であれば、循環ポンプ４０が作動して発電熱回収用循環路１２８内の水が循環しており、蓄熱槽２２０下部の低温水が発電ユニット１１０へ送られ、発電熱で加熱された水が蓄熱槽２２０上部へ戻される、蓄熱運転が行なわれている。
続いてステップＳ４２に進み、発電熱回収用循環路１２８の循環往路１２８ｂに設けられている往路サーミスタ４４の検出温度が４０℃以上であるか否かが判別される。蓄熱運転が継続されると、蓄熱槽２２０内の温度成層が徐々に深くなり、やがて蓄熱槽２２０内の蓄熱量が最大となる。往路サーミスタ４４の検出温度が４０℃以上であるとき（ステップＳ４２でＹＥＳであるとき）、蓄熱槽２２０が最大蓄熱量に達し、蓄熱余力がなくなったとみなし、ステップＳ４４に進む。なお、蓄熱余力がなくなったか否かは、往路サーミスタ４４に代えて、蓄熱槽２０内の下部サーミスタ３６の検出温度によって判別してもよい。
ステップＳ４４では、給湯要求がないかどうかが判別される。給湯要求がなければ（ステップＳ４４でＹＥＳであれば）、給湯用の経路を利用して蓄熱の放熱を行う。具体的には、ステップＳ４６に進み、給湯分岐経路２３０の下流端に設けられている三方弁２３２のＢポート２３２ｂとＣポート２３２ｃが連通され、給湯循環ポンプ２３６が起動され、給湯用燃焼ファン１６が起動される。これによって、蓄熱槽２２０内の水が、ミキシングユニット２４と、バーナ熱交換器５２と、給湯循環経路２３４と、給水経路２２６を通過して蓄熱槽２２０へ戻る放熱用循環路２４０が形成される。給湯用バーナ５６を燃焼させない状態で給湯用燃焼ファン１６を駆動すると、バーナ熱交換器５２を通過する温水が大気によって冷却される。即ち、バーナ熱交換器５２と暖房用燃焼ファン１７を冷却器として利用し、放熱用循環路２４０によって、蓄熱槽２２０内の蓄熱をバーナ熱交換器５２において放熱することができる。
放熱用循環路２４０内の温水が冷却されると、ステップＳ４８に進む。ステップＳ４８では、往路サーミスタ４４の検出温度が３０℃以下となったか否かが判別される。往路サーミスタ４４の検出温度が３０℃以下となれば（ステップＳ４８でＹＥＳとなれば）、蓄熱槽２２０内の蓄熱余力が復活したとみなされる。従って、ステップＳ５０に進んで、給湯循環ポンプ２３６が停止され、給湯用燃焼ファン１６が停止されて、蓄熱の放熱を終了し、処理を終了する。
また、ステップＳ４４で給湯要求があれば（ＮＯであれば）、ステップＳ５２に進む。ステップＳ５２では給湯運転を開始する。給湯運転を行うことによって蓄熱槽２０内の蓄熱は利用され、蓄熱槽２２０内の水温は低下する。そこで、ステップＳ５４に進み、往路サーミスタ４４の検出温度が４０℃以上であるか否かが判別される。給湯運転によって利用する熱量が、発電ユニット１１０の運転によって発生する発電熱の熱量を下回っていれば、給湯運転によって蓄熱槽２２０内の蓄熱が利用されても、利用された以上に蓄熱が進む。往路サーミスタ４４の検出温度が４０℃以上であるとき（ステップＳ５４でＹＥＳであるとき）、給湯運転によって蓄熱を利用しても蓄熱槽２２０内の下部の温度が低下していないことから、給湯運転に利用する熱量が発電熱の熱量を下回っており、蓄熱槽２２０の蓄熱余力がないみなし、ステップＳ５６に進む。ステップＳ５６では発電ユニット１１０の運転を停止させる。ステップＳ５８で給湯停止要求があるまで（ＹＥＳとなるまで）給湯運転を行い、ステップＳ６０で給湯運転を停止して処理を終了する。
ステップＳ５４で、往路サーミスタ４４の検出温度が４０℃を下回っていれば（ＮＯであれば）、給湯運転に利用する熱量が発電熱の熱量を上回っており、給湯運転で蓄熱が利用されたことによって蓄熱槽２２０内の下部の温度が低下して蓄熱余力が復活したとみなし、発電ユニット１１０の運転を継続させながら、ステップＳ５８で給湯運転停止要求があるまで（ＹＥＳとなるまで）給湯運転を継続させる。
ステップＳ５４で、往路サーミスタ４４の検出温度が４０℃を下回っていれば（ＮＯであれば）、給湯運転に利用する熱量が発電熱の熱量を上回っており、給湯運転で蓄熱が利用されたことによって蓄熱槽２２０内の下部の温度が低下して蓄熱余力が復活したとみなし、発電ユニット１１０の運転を継続させながら、ステップＳ５８で給湯運転停止要求があるまで（ＹＥＳとなるまで）給湯運転を継続させる。
本実施例のコージェネレーションシステムは、蓄熱槽２２０内の蓄熱量が最大で蓄熱余力がないとき、バーナ５６が非燃焼時であれば、循環ポンプ２３６を駆動させて、放熱用循環路２４０内の水を循環させる。給湯用燃焼ファン１６を駆動させながら放熱用循環路２４０内の水を循環させると、バーナ熱交換器５２において冷却される。このため、発電ユニット１１０に専用の放熱用熱交換器を設けなくても、給湯器２２において放熱することができ、蓄熱槽２２０の蓄熱余力を復活させて発電を継続することが可能となる。
蓄熱を放熱するための循環経路として、給湯経路の一部を兼用する放熱用循環路２４０を利用することによって、コージェネレーションシステムに既存の経路（給湯栓経路６３等）と給湯用燃焼ファン１６を流用して、蓄熱槽２２０の蓄熱余力を復活させることができる。また、給湯経路の一部に水が循環していることによって、給湯経路内の温度が高くなるため、この先、給湯要求があった際に、速やかに給湯温度を設定温度まで上昇させることができ、エネルギーをより有効利用することができる。
蓄熱を放熱するための循環経路として、給湯経路の一部を兼用する放熱用循環路２４０を利用することによって、コージェネレーションシステムに既存の経路（給湯栓経路６３等）と給湯用燃焼ファン１６を流用して、蓄熱槽２２０の蓄熱余力を復活させることができる。また、給湯経路の一部に水が循環していることによって、給湯経路内の温度が高くなるため、この先、給湯要求があった際に、速やかに給湯温度を設定温度まで上昇させることができ、エネルギーをより有効利用することができる。
コージェネレーションシステムでは、蓄熱槽に貯湯されていた温水を使い切っても給湯運転を継続できるようにするために、蓄熱槽から送出される水を必要に応じて加熱して温水必要箇所に供給する給湯器を利用する。本発明では、給湯器が内蔵している熱交換器と送風ファンを冷却器として利用することができることに着目し、その機能を利用して蓄熱槽に貯湯されている水の温度を下げる。給湯器という必要な機器を流用し、蓄熱槽から送出される水の温度を低下させることができ、発電ユニットを冷却することができることから、極めて無駄なく合理的な機器利用法であるということができる。
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。
また、本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組み合わせによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組み合わせに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成するものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。
また、本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組み合わせによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組み合わせに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成するものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。
１０：給湯システム
１４：放熱用循環路
１６：給湯用燃焼ファン
１７：暖房用燃焼ファン
２０：蓄熱槽、２０ａ：出口部
２１：コントローラ
２２：給湯器
２３：リモコン
２４：ミキシングユニット、２４ａ：給水入口、２４ｂ：温水出口２４ｃ：温水入口
２５：湯張り経路
２６：給水経路、２６ａ：入口
２７：注湯弁
２８：減圧弁
３０：ミキシングユニット給水経路
３１：リリーフ弁
３２：圧力開放経路、３２ａ：一端、３２ｂ：他端
３３：排水経路
３４：排水弁
３５：上部サーミスタ
３６：下部サーミスタ
４０：循環ポンプ
４２：温水経路
４４：往路サーミスタ
４５：復路サーミスタ
４７：第２水量センサ
４８：給水サーミスタ
５０：温水サーミスタ
５１：温水経路
５２：バーナ熱交換器
５４：混合水サーミスタ
５５：ハイカットサーミスタ
５６、５７：バーナ
５８：追焚き熱交換器
５９：補給水弁
６０：バーナ熱交換器
６１：シスターン
６２：シスターン入水経路
６３：給湯栓経路
６４：給湯栓
６５：給湯サーミスタ
６６：水位電極、６６ａ：ハイレベルスイッチ、６６ｂ：ローレベルスイッチ
６７：第１水量センサ
６８：シスターン出水経路
６９：暖房ポンプ
７０：低温水経路
７１：バーナ上流経路
７２：暖房低温サーミスタ
７３：高温水経路
７４：暖房高温サーミスタ
７５：暖房端末熱動弁
７６：暖房端末機、７６ａ：操作スイッチ、７６ｂ：熱交換器
７７：追焚き経路
７８：追焚き熱動弁
７９：浴槽、７９ａ：吸出口、７９ｂ：供給口
８０：風呂循環経路
８１：風呂水位センサ
８２：風呂循環ポンプ
８３：湯張り量センサ
８４：風呂水流スイッチ
８５：風呂サーミスタ
８６：三方弁、８６ａ：Ａポート、８６ｂ：Ｂポート、８６ｃ：Ｃポート
８７：低温水戻り経路
８８：蓄熱槽経路、８８ａ：熱交換部
８９：低温戻りサーミスタ
９０：床暖房熱動弁
９１：床暖房機
９２：バイパス経路
９３：バイパス熱動弁
９４：低温サーミスタ
１１０：発電ユニット
１１２：改質器
１１４：燃料電池
１１６：熱交換器
１１８：熱交換器
１２１：水素ガス供給経路
１２４：熱媒循環経路
１２５：リザーブタンク
１２６：燃焼ガス経路
１２７：熱媒ポンプ
１２８：発電熱回収用循環路、１２８ａ：循環復路、１２８ｂ：循環往路
１３１：バーナ
２１０：給湯システム
２２０：蓄熱槽
２２２：給湯器
２２６：給水経路
２３０：給湯分岐経路
２３２：三方弁、２３２ａ：Ａポート、２３２ｂ：Ｂポート、２３２ｃ：Ｃポート
２３４：給湯循環経路
２３６：給湯循環ポンプ
２３８：逆止弁
２４０：放熱用循環路
２５１：温水経路
２５２：バイパス経路
２６３：給湯栓経路
１４：放熱用循環路
１６：給湯用燃焼ファン
１７：暖房用燃焼ファン
２０：蓄熱槽、２０ａ：出口部
２１：コントローラ
２２：給湯器
２３：リモコン
２４：ミキシングユニット、２４ａ：給水入口、２４ｂ：温水出口２４ｃ：温水入口
２５：湯張り経路
２６：給水経路、２６ａ：入口
２７：注湯弁
２８：減圧弁
３０：ミキシングユニット給水経路
３１：リリーフ弁
３２：圧力開放経路、３２ａ：一端、３２ｂ：他端
３３：排水経路
３４：排水弁
３５：上部サーミスタ
３６：下部サーミスタ
４０：循環ポンプ
４２：温水経路
４４：往路サーミスタ
４５：復路サーミスタ
４７：第２水量センサ
４８：給水サーミスタ
５０：温水サーミスタ
５１：温水経路
５２：バーナ熱交換器
５４：混合水サーミスタ
５５：ハイカットサーミスタ
５６、５７：バーナ
５８：追焚き熱交換器
５９：補給水弁
６０：バーナ熱交換器
６１：シスターン
６２：シスターン入水経路
６３：給湯栓経路
６４：給湯栓
６５：給湯サーミスタ
６６：水位電極、６６ａ：ハイレベルスイッチ、６６ｂ：ローレベルスイッチ
６７：第１水量センサ
６８：シスターン出水経路
６９：暖房ポンプ
７０：低温水経路
７１：バーナ上流経路
７２：暖房低温サーミスタ
７３：高温水経路
７４：暖房高温サーミスタ
７５：暖房端末熱動弁
７６：暖房端末機、７６ａ：操作スイッチ、７６ｂ：熱交換器
７７：追焚き経路
７８：追焚き熱動弁
７９：浴槽、７９ａ：吸出口、７９ｂ：供給口
８０：風呂循環経路
８１：風呂水位センサ
８２：風呂循環ポンプ
８３：湯張り量センサ
８４：風呂水流スイッチ
８５：風呂サーミスタ
８６：三方弁、８６ａ：Ａポート、８６ｂ：Ｂポート、８６ｃ：Ｃポート
８７：低温水戻り経路
８８：蓄熱槽経路、８８ａ：熱交換部
８９：低温戻りサーミスタ
９０：床暖房熱動弁
９１：床暖房機
９２：バイパス経路
９３：バイパス熱動弁
９４：低温サーミスタ
１１０：発電ユニット
１１２：改質器
１１４：燃料電池
１１６：熱交換器
１１８：熱交換器
１２１：水素ガス供給経路
１２４：熱媒循環経路
１２５：リザーブタンク
１２６：燃焼ガス経路
１２７：熱媒ポンプ
１２８：発電熱回収用循環路、１２８ａ：循環復路、１２８ｂ：循環往路
１３１：バーナ
２１０：給湯システム
２２０：蓄熱槽
２２２：給湯器
２２６：給水経路
２３０：給湯分岐経路
２３２：三方弁、２３２ａ：Ａポート、２３２ｂ：Ｂポート、２３２ｃ：Ｃポート
２３４：給湯循環経路
２３６：給湯循環ポンプ
２３８：逆止弁
２４０：放熱用循環路
２５１：温水経路
２５２：バイパス経路
２６３：給湯栓経路
Claims (2)
- 発電に伴って発電熱を発生する発電ユニットと、
温水を貯える蓄熱槽と、
蓄熱槽から水を送り、発電熱で加熱された水を蓄熱槽に戻す発電熱回収用循環路と、
蓄熱槽から発電熱回収用循環路に送出される水の温度を計測する温度検出手段と、
バーナと、通過する水と燃焼ガスの間で熱交換する熱交換器と、バーナと熱交換器に送風するファンを内蔵し、熱交換器を通過する水を必要に応じて加熱する給湯器と、
蓄熱槽に貯められている水を、給湯器の熱交換器を経て、給湯栓に送る温水経路と、
温水経路によって蓄熱槽に貯められている水が給湯栓に送られたときに、蓄熱槽内に水道水を供給する給水経路と、
蓄熱槽から水を送り、給湯器の熱交換器を経て、蓄熱槽に戻す冷却用循環路と、
冷却用循環路の水を循環させる循環ポンプと、
発電ユニットが発電運転中であり、前記温度検出手段の検出値が所定値以上であり、給湯栓が閉じているときに前記循環ポンプとファンを駆動し、発電ユニットが発電運転中であり、前記温度検出手段の検出値が所定値以上であり、給湯栓が開いているときに前記循環ポンプとファンを停止する制御手段と、
を備えており、
前記温水経路が、前記発電熱回収用循環路から独立して形成されている、
ことを特徴とするコージェネレーションシステム - 発電に伴って発電熱を発生する発電ユニットと、
温水を貯える蓄熱槽と、
蓄熱槽から水を送り、発電熱で加熱された水を蓄熱槽に戻す発電熱回収用循環路と、
蓄熱槽から発電熱回収用循環路に送出される水の温度を計測する温度検出手段と、
シスターンと、
上流端と下流端がシスターンに接続されているとともに蓄熱槽を通過する低温水経路と、
低温水経路の蓄熱槽より上流側に介装されており、低温水経路内の温水を利用して暖房する暖房機と、
バーナと、通過する水と燃焼ガスの間で熱交換する熱交換器と、バーナと熱交換器に送風するファンを内蔵し、熱交換器を通過する水を必要に応じて加熱する給湯器と、
上流端と下流端がシスターンに接続されているとともに給湯器の熱交換器を通過する高温水経路と、
高温水経路の給湯器より下流側に介装されており、高温水経路内の温水を利用して暖房する暖房端末機と、
給湯器より下流側かつ暖房端末機より上流側の高温水経路と、暖房機より下流側かつ蓄熱槽より上流側の低温水経路とを接続するバイパス経路と、
制御手段とを備えており、
前記低温水経路、前記高温水経路及び前記バイパス経路が、前記発電熱回収用循環路から独立して形成されており、
前記制御手段が、
発電ユニットが発電運転中であり、前記温度検出手段の検出値が所定値以上であり、暖房要求がないときには、前記ファンを駆動するとともに、シスターンから高温水経路の上流部、バイパス経路、及び、低温水経路の下流部を経てシスターンに至る放熱用循環路内に水を循環させ、
発電ユニットが発電運転中であり、前記温度検出手段の検出値が所定値以上であり、暖房要求があるときには、低温水経路内に水を循環させて暖房機を作動させることを特徴とするコージェネレーションシステム。
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