JP4421543B2

JP4421543B2 - コージェネレーションシステム

Info

Publication number: JP4421543B2
Application number: JP2005303487A
Authority: JP
Inventors: 秀幸神野; 要三各務
Original assignee: Rinnai Corp
Current assignee: Rinnai Corp
Priority date: 2005-10-18
Filing date: 2005-10-18
Publication date: 2010-02-24
Anticipated expiration: 2025-10-18
Also published as: JP2007113799A; WO2007046361A1

Description

本発明は、給湯利用個所における熱需要に応じた熱が発生するように発電装置を運転するコージェネレーションシステムにおいて、給湯温度を安定させる技術に関する。

発電装置の多くは、電力を発生させるとともに、熱も発生させる。発電装置から発生する電力と熱の双方を有効に活用するシステム（コージェネレーションシステム）が従来から開発されている。

コージェネレーションシステムには、例えば発電装置が電力需要に応じて発電し、発電の際に発生する熱を回収して、給湯や暖房などの用途に利用する形式のものがある。このようなシステムは、電主熱従型のシステムと呼ばれる。電主熱従型のシステムでは、発電装置から回収した熱で温水を作り、温水を貯湯槽に蓄える。貯湯槽に蓄えられた温水を、必要に応じて給湯や暖房に利用することによって、システム全体のエネルギー効率が高められる。

上記とは異なり、熱需要に応じた熱が発生するように発電装置を運転し、発電された電力を他の用途に利用する形式のものがある。このようなシステムは、熱主電従型のシステムと呼ばれる。熱主電従型のシステムでは、熱需要を賄うために必要な熱をその都度発生させるため、余剰の熱が発生しない。余剰の熱を蓄積しておくための貯湯槽が不要であり、システムを大幅に小型化できるという利点がある。

熱主電従型のシステムの中には、発電装置にスターリングエンジンを利用するものがある。発電装置としてスターリングエンジンを利用することには、以下のような利点がある。
（１）熱負荷の変動に対する応答が速い。
（２）加熱源が発電装置の外部にあり、熱回収がしやすい。
（３）装置そのものが小型であり、静粛性が高い。

スターリングエンジンを利用するコージェネレーションシステムが、例えば特許文献１に開示されている。このシステムでは、スターリングエンジンのヒータ部を加熱するバーナの燃焼ガスを利用して熱媒を加熱する。燃焼ガスによって加熱された熱媒は、さらにスターリングエンジンのクーラ部の冷却に利用される。クーラ部を冷却することでさらに加熱された熱媒は、水の加熱や暖房等に利用される。

特表２００３−５３４４８３号公報

上記した技術には更なる改善の余地が残されている。特許文献１に記載の技術では、バーナの燃焼ガスによって加熱された熱媒と水道水の間で熱交換することによって水道水を加熱して給湯する。すなわち、燃焼ガス→熱媒→水道水と熱交換することによって所望の温度の温水を得る。
このようなシステムでは、バーナが燃焼していない状態で給湯を開始する場合には、バーナの燃焼を開始しても給湯温度がなかなか上昇しないという問題がある。熱主電従型のシステムでは、熱需要に応じて発電装置の運転を行うため、このような事態がしばしば生起する。バーナの燃焼を開始してから、熱媒が加熱されて高温となり、高温となった熱媒が熱交換によって水道水を加熱するまでには、ある程度の時間を要する。高温となった熱媒が熱交換器まで到達しなければ、所望の温度の温水を供給することができない。したがって、給湯を開始した直後は、給湯温度がなかなか上昇しない。

一般的な給湯では、一回あたりの給湯時間が短く、給湯を開始してから所望の温度の温水が供給されるまでに長時間を要すると、ユーザは大きな不満を覚える。給湯を開始した直後から、所望の温度の温水を供給できることが好ましい。

本発明は上記の課題を解決する。本発明は、熱主電従型のコージェネレーションシステムにおいて、給湯の開始直後から所望の温度の温水を供給することが可能な技術を提供する。

本発明はコージェネレーションシステムとして具現化される。そのシステムは、スターリングエンジンと、スターリングエンジンのヒータ部を加熱する第１バーナと、第１バーナの燃焼ガスと熱媒との間で熱交換する第１熱交換器と、水道水を導入して熱媒と水道水との間で熱交換する第２熱交換器と、熱媒を第１熱交換器と第２熱交換器の間で循環させる手段と、第２熱交換器から流出する水を給湯利用個所へ供給する給湯路と、給湯路を加熱する第２バーナと、給湯利用個所に供給する水の設定温度を取得する取得手段と、第２熱交換器に導入する水道水の温度を検出する水道水温度センサと、第２バーナによって加熱される部位より下流の給湯路を流れる水の温度を検出する第１温度センサと、取得手段で取得した設定温度と水道水温度センサで検出した水道水温度の差に基づいて第１バーナの火力を制御するとともに、取得手段で取得した設定温度と第１温度センサで検出した温度の差に基づいて第２バーナの火力を制御するコントローラを備えている。

上記のコージェネレーションシステムでは、給湯利用個所における熱需要に応じて、第１バーナの火力が制御される。その熱需要は、給湯利用個所に供給する水の設定温度と水道水の温度との差に基づいて計算される。第１バーナが燃焼することで、熱媒は、第１熱交換器において第１バーナの燃焼ガスと熱交換することによって高温となる。高温となった熱媒は、第２熱交換器へ移動し、水道水と熱交換することによって低温となる。低温となった熱媒は再び第１熱交換器へ移動し、第１バーナの燃焼ガスと熱交換することによって再び高温となる。第２熱交換器で熱媒と熱交換した水道水は、所望の温度まで加熱されて給湯路へ流出し、給湯利用個所へ供給される。
また上記のコージェネレーションシステムでは、第１バーナの燃焼ガスを利用して、スターリングエンジンのヒータ部を加熱して発電する。スターリングエンジンで発電された電力は、家庭用電源等に供給される。

上記のように、第１バーナの燃焼によって生じる熱によって熱媒を加熱し、加熱されて高温となった熱媒を利用して水を加熱する場合、第１熱交換器で高温となった熱媒が第２熱交換器へ移動するまでに時間を要するため、給湯利用個所へ供給する水が所望の温度となるまでにある程度の時間を必要とする。一般的な給湯では、一回あたりの給湯時間が短く、給湯を開始してから所望の温度の水が供給されるまでに長時間を要すると、ユーザは大きな不満を覚える。
上記のコージェネレーションシステムでは、第１バーナの燃焼だけではなく、第２バーナの燃焼によっても給湯利用個所へ供給する水が加熱される。これによって、給湯開始直後で高温の熱媒が第２熱交換器まで到達していない状態であっても、第２バーナの燃焼によって、給湯利用個所へ供給する水は即座に加熱される。所望の温度の水を給湯利用個所へ即座に供給することができる。

上記のコージェネレーションシステムでは、第２バーナによって加熱される部位より下流の給湯路を流れる水の温度と給湯利用個所に供給する水の設定温度との差に基づいて第２バーナの火力を制御する。

上記のような構成とすることで、第２バーナの火力を増減させて、第１温度センサで検出される温度が給湯設定温度に近づくように制御することができる。給湯開始直後から給湯を終了するまでの間、給湯設定温度に維持された水を給湯利用個所へ供給することができる。

上記のコージェネレーションシステムでは、第２バーナによって加熱される部位より下流の給湯路を流れる水の温度を検出する第１温度センサに代えて、第２熱交換器よりも下流で第２バーナによって加熱される部位より上流の給湯路を流れる水の温度を検出する第２温度センサを用いてもよい。この場合は、給湯利用個所に供給する水の設定温度と第２温度センサで検出した温度との差に基づいて第２バーナの火力を制御する。

上記のような構成とすることで、第２バーナの火力を増減させて、給湯利用個所に供給する水の温度が給湯設定温度に近づくように制御することができる。給湯利用個所に供給する水の温度は、第２温度センサで検出される温度と、第２バーナによって加熱されたときの温度上昇幅の和をとることで、推定することができる。第２バーナによって加熱されたときの温度上昇幅は、第２バーナの火力から推定することができる。従って、給湯利用個所に供給される水の温度の推定値が、給湯設定温度に近づくように第２バーナの火力を制御することによって、給湯設定温度に調温された水を給湯利用個所に供給することができる。給湯開始直後から給湯を終了するまでの間、給湯設定温度に維持された水を給湯利用個所へ供給することができる。

本発明の技術によれば、熱主電従型のコージェネレーションシステムにおいて、給湯の開始直後から所望の温度の温水を供給することができる。

以下、本発明の好適な実施形態を説明する。
（形態１）スターリングエンジンはフリーピストン型のスターリングエンジンである。
（形態２）第２バーナの燃焼ガスと、第２熱交換器へ流入する水との間で熱交換する潜熱熱交換器を備えている。
（形態３）熱媒は水である。
（形態４）第１バーナの燃焼ガスと、第２熱交換器から第１熱交換器へ向かう熱媒との間で熱交換する潜熱熱交換器を備えている。
（形態５）給湯利用個所における熱需要は、給湯設定温度と水道水温度の差と、給湯流量で表現される。

（第１実施例）
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１０００の構成を示している。コージェネレーションシステム１０００は主に、発電装置１００２と、シスターン１０２０と、低温暖房機１０３２と、高温暖房機１０７４と、給湯器１１００と、風呂給湯器１１３０を備えている。

発電装置１００２は、発電機１００４と、燃焼装置１００６と、冷却装置１００８を備えている。発電機１００４は、ヘリウムを作動流体とするフリーピストン型のスターリングエンジンである。図５に発電機１００４の概略の構成を示す。発電機１００４の内部には、作動流体が充填された高温室５００２と低温室５００４が形成されている。高温室５００２と低温室５００４は流路５００６で接続されており、ディスプレーサ５００８が移動することによって、高温室５００２と低温室５００４の容積が変化する。高温室５００２の容積が減少し、低温室５００４の容積が増加すると、作動流体は流路５００６を経由して高温室５００２から低温室５００４へ移動する。それとは逆に、高温室５００２の容積が増加し、低温室５００４の容積が減少すると、作動流体は流路５００６を経由して低温室５００４から高温室５００２へ移動する。ディスプレーサ５００８はばね５０１０を介して発電機１００４本体に接続されており、ディスプレーサ５００８が振動することで高温室５００２と低温室５００４の容積がそれぞれ増減する。

流路５００６には、クーラ５０１２と、再生器５０１４と、ヒータ５０１６が設けられている。高温室５００２から低温室５００４へ移動する作動流体は、再生器５０１４とクーラ５０１２によって冷却されて、低温室５００４へ流入する。低温室５００４から高温室５００２へ移動する作動流体は、再生器５０１４とヒータ５０１６によって加熱されて、高温室５００２へ流入する。

高温室５００２の容積が増大し、低温室５００４の容積が減少すると、発電機１００４の内部で高温の作動流体が増加する。高温の作動流体が増加することによって、作動流体の圧力は増加する。それとは逆に、低温室５００４の容積が増大し、高温室５００２の容積が減少すると、発電機１００４の内部で低温の作動流体が増加する。低温の作動流体が増加することによって、作動流体の圧力は低減する。このような作動流体の圧力変動はディスプレーサ５００８の振動に伴って生起する。

ピストン５０１８はばね５０２０を介して発電機１００４本体に接続されており、作動流体の圧力変動を受けて振動する。ピストン５０１８が振動することによって、高温室５００２の容積はそのままで、低温室５００４の容積のみが増減する。低温室５００４の容積が増減することによって、低温室５００４の作動流体の圧力が変動し、ディスプレーサ５００８がさらに加振される。加振されたディスプレーサ５００８の振動によって、作動流体の圧力変動がさらに生起され、ピストン５０１８はさらに加振される。上記のようにして、ディスプレーサ５００８とピストン５０１８は発電機１００４の内部で共振する。
またピストン５０１８には永久磁石を備えるピストンロッド５０２４が結合されており、ピストン５０１８が振動することによって、ピストンロッド５０２４の周囲に設けられたコイル５０２２に誘導起電力が生じ、発電機１００４は発電する。

ディスプレーサ５００８を発電機１００４本体に接続するばね５０１０と、ピストン５０１８を発電機１００４本体に接続するばね５０２０は、ディスプレーサ５００８とピストン５０１８が、家庭用電源の周波数と同じ周波数で共振するように調整されている。上記のようにして、発電機１００４はヒータ５０１６による作動流体の加熱と、クーラ５０１２による作動流体の冷却によって、ピストン５０１８を振動させ、家庭用電源の周波数と同じ周波数の電力を発電する。発電機１００４が発電した電力は、図１のグリッドボックス１０１０へ送電される。

図１に示すように、燃焼装置１００６は、バーナ１０１２と、顕熱熱交換器１０１４と、潜熱熱交換器１０１６と、吸出しファン１０１８を備えている。バーナ１０１２は、発電機１００４のヒータ５０１６を通過する作動流体を加熱する。顕熱熱交換器１０１４は、燃焼装置１００６の内部を通る伝熱管であり、伝熱管の内部を通過する熱媒としての水と、伝熱管の外部を流れるバーナ１０１２の燃焼ガスとの間で熱交換を行う。潜熱熱交換器１０１６は燃焼装置１００６の内部を通る伝熱管であり、伝熱管の内部を通過する水と、伝熱管の外部を流れるバーナ１０１２の燃焼ガスとの間で熱交換を行う。潜熱熱交換器１０１６の内部を低温の水が通過するため、外部を流れる燃焼ガスに含まれる水蒸気が潜熱熱交換器１０１６の表面に結露する。このときの水蒸気の凝縮熱によって、潜熱熱交換器１０１６の内部を流れる水が加熱される。バーナ１０１２の燃焼ガスは、発電機１００４のヒータ５０１６を加熱した後、吸出しファン１０１８によって吸引されて、顕熱熱交換器１０１４と潜熱熱交換器１０１６を通過して、外部へ排出される。

冷却装置１００８は、水が流れる流路を備えており、流路を流れる水と、発電機１００４のクーラ５０１２を通過する作動流体との間で熱交換を行う。冷却装置１００８には低温の水が流れるため、発電機１００４のクーラ５０１２を通過する作動流体は冷却される。

シスターン１０２０は水（温水）を貯めるタンクである。シスターン１０２０内には水位電極１０２０ａ，１０２０ｂが装着されている。水位電極１０２０ａの下端は、シスターン１０２０のハイレベル水位に位置している。水位電極１０２０ｂの下端は、シスターン１０２０のローレベル水位に位置している。水位電極１０２０ａと水位電極１０２０ｂは、水に触れていると検出信号をコントローラ１２００に出力する。コントローラ１２００は、水位電極１０２０ａ，１０２０ｂからの検出信号によって、シスターン１０２０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１０２０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１２００は、水位電極１０２０ａ，１０２０ｂからの検出信号に基づいて補給水弁１０２２を開閉制御し、シスターン１０２０の水位を適正範囲に維持する。

シスターン１０２０の底部には、シスターン往路１０２４の一端が接続されている。シスターン往路１０２４にはポンプ１０２６が設けられている。ポンプ１０２６はコントローラ１２００によって制御される。シスターン往路１０２４の他端は、低温暖房往路１０２８と第１温水路１０３０に分岐している。

シスターン往路１０２４から分岐した低温暖房往路１０２８は、低温暖房機１０３２の入口に接続されている。本実施例の低温暖房機１０３２は床暖房機である。低温暖房往路１０２８には熱動弁１０３４が挿入されている。熱動弁１０３４はコントローラ１２００によって制御される。低温暖房機１０３２が使用されるときに熱動弁１０３４が開かれる。低温暖房機１０３２が使用されない間は熱動弁１０３４が閉じられている。低温暖房機１０３２の出口には、低温暖房復路１０３６の一端が接続されている。低温暖房復路１０３６の他端は、第１冷水路１０３８に接続されている。

第１冷水路１０３８は、冷却装置１００８の入口に接続している。冷却装置１００８の出口には、第２冷水路１０４０の一端が接続されている。第２冷水路１０４０の他端は、燃焼装置１００６の潜熱熱交換器１０１６の入口へ接続している。潜熱熱交換器１０１６の出口には、第３冷水路１０４２の一端が接続している。第３冷水路１０４２の他端は、燃焼装置１０４４の潜熱熱交換器１０４６の入口へ接続している。

燃焼装置１０４４は、バーナ１０４８と、顕熱熱交換器１０５０と、潜熱熱交換器１０４６と、吹出しファン１０５２を備えている。バーナ１０４８の燃焼ガスは、吹出しファン１０５２によって吹出されて、顕熱熱交換器１０５０の内部を流れる水と、潜熱熱交換器１０４６の内部を流れる水を加熱した後に、外部に排出される。顕熱熱交換器１０５０は燃焼装置１０４４の内部を通る伝熱管であり、伝熱管の内部を通過する水と、伝熱管の外部を流れるバーナ１０４８の燃焼ガスとの間で熱交換を行う。潜熱熱交換器１０４６は燃焼装置１０４４の内部を通る伝熱管であり、伝熱管の内部を通過する水と、伝熱管の外部を流れるバーナ１０４８の燃焼ガスとの間で熱交換を行う。潜熱熱交換器１０４６の内部は低温の水が通過するため、外部を流れる燃焼ガスに含まれる水蒸気が潜熱熱交換器１０４６の表面に結露する。このときの水蒸気の凝縮熱によって、潜熱熱交換器１０４６の内部を流れる水が加熱される。

潜熱熱交換器１０４６の出口は、シスターン復路１０５４の一端に接続している。シスターン復路１０５４の他端は、シスターン１０２０の底部に接続されている。

シスターン往路１０２４から分岐した第１温水路１０３０は、燃焼装置１００６の顕熱熱交換器１０１４の入口へ接続されている。顕熱熱交換器１０１４の出口には、第２温水路１０５６の一端が接続されている。第２温水路１０５６の他端は、燃焼装置１０４４の顕熱熱交換器１０５０の入口へ接続されている。顕熱熱交換器１０５０の出口には、第３温水路１０５８の一端が接続されている。第３温水路１０５８は、熱動弁経路１０６２、高温暖房往路１０６４、給湯加熱往路１０６６および風呂給湯加熱往路１０６８に分岐している。
第１温水路１０３０にはサーミスタ１０９２が設けられており、第１温水路を流れる水の温度、すなわちシスターン１０２０から汲み出される温水の温度を検出する。第３温水路１０５８にはサーミスタ１０６０が設けられており、第３温水路１０５８を流れる水の温度を検出する。サーミスタ１０６０、１０９２は、検出される水温をコントローラ１２００へ出力する。

第３温水路１０５８から分岐した熱動弁経路１０６２は、シスターン復路１０５４へ接続している。熱動弁経路１０６２には熱動弁１０７０が挿入されている。熱動弁１０７０はコントローラ１２００によって制御される。また熱動弁経路１０６２には、熱動弁１０７０を迂回するバイパス経路１０７２が設けられている。

第３温水路１０５８から分岐した高温暖房往路１０６４は、高温暖房機１０７４の入口に接続されている。本実施例の高温暖房機１０７４は浴室暖房機である。高温暖房機１０７４は熱動弁１０７４ａを備えている。熱動弁１０７４ａはコントローラ１２００によって制御される。高温暖房機１０７４が使用されるときに熱動弁１０７４ａが開かれる。高温暖房機１０７４が使用されない間は熱動弁１０７４ａが閉じられている。高温暖房機１０７４の出口には高温暖房復路１０７６の一端が接続されている。高温暖房復路１０７６の他端は戻り経路１０７８に接続している。戻り経路１０７８は、第１冷水路１０３８に接続している。

第３温水路１０５８から分岐した給湯加熱往路１０６６は、熱交換器１０８０の第１流路１０８０ａの入口に接続している。熱交換器１０８０はその内部に第１流路１０８０ａと第２流路１０８０ｂを備えており、第１流路１０８０ａを通過する流体と、第２流路１０８０ｂを通過する流体の間で熱交換を行う。給湯加熱往路１０６６には熱動弁１０８２が挿入されている。熱交換器１０８０の第１流路１０８０ａの出口には、給湯加熱復路１０８４の一端が接続している。給湯加熱復路１０８４の他端は、戻り経路１０７８へ接続している。

第３温水路１０５８から分岐した風呂給湯加熱往路１０６８は、熱交換器１０８６の第１流路１０８６ａの入口に接続している。熱交換器１０８６はその内部に第１流路１０８６ａと第２流路１０８６ｂを備えており、第１流路１０８６ａを通過する流体と第２流路１０８６ｂを通過する流体の間で熱交換を行う。風呂給湯加熱往路１０６８には熱動弁１０８８が設けられている。熱交換器１０８６の第１流路１０８６ａの出口には、風呂給湯加熱復路１０９０の一端が接続している。風呂給湯加熱復路１０９０の他端は、戻り経路１０７８へ接続している。

給湯器１１００は、燃焼装置１１０２と、熱交換器１０８０を備えている。一端が水道に接続された水道水経路１１０４は、燃焼装置１１０２の潜熱熱交換器１１０６の入口へ接続している。
燃焼装置１１０２は、バーナ１１０８と、顕熱熱交換器１１１０と、潜熱熱交換器１１０６と、吹出しファン１１１２を備えている。バーナ１１０８の燃焼ガスは、吹出しファン１１１２によって吹出されて、顕熱熱交換器１１１０の内部を流れる水と、潜熱熱交換器１１０６の内部を流れる水を加熱した後に、外部に排出される。顕熱熱交換器１１１０は燃焼装置１１０２の内部を通る伝熱管であり、伝熱管の内部を通過する水と、伝熱管の外部を流れるバーナ１１０８の燃焼ガスとの間で熱交換を行う。潜熱熱交換器１１０６は燃焼装置１１０２の内部を通る伝熱管であり、伝熱管の内部を通過する水と、伝熱管の外部を流れるバーナ１１０８の燃焼ガスとの間で熱交換を行う。潜熱熱交換器１１０６の内部は低温の水が通過するため、外部を流れる燃焼ガスに含まれる水蒸気が潜熱熱交換器１１０６の表面に結露する。このときの水蒸気の凝縮熱によって、潜熱熱交換器１１０６の内部を流れる水が加熱される。

潜熱熱交換器１１０６の出口には第１給湯路１１１４の一端が接続している。第１給湯路１１１４の他端は、熱交換器１０８０の第２流路１０８０ｂの入口に接続している。熱交換器１０８０の第２流路１０８０ｂの出口には、第２給湯路１１１６の一端が接続している。第２給湯路１１１６の他端は、燃焼装置１１０２の顕熱熱交換器１１１０の入口に接続している。顕熱熱交換器１１１０の出口には、第３給湯路１１１８の一端が接続している。第３給湯路１１１８の他端は、給湯栓１１２０に接続している。給湯栓１１２０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１１２０で表現している。

水道水経路１１０４にはサーミスタ１１２２と流量センサ１１２８が設けられている。第２給湯路１１１６にはサーミスタ１１２４が設けられている。第３給湯路１１１８には、サーミスタ１１２６が設けられている。サーミスタ１１２２、１１２４、１１２６は、水温を検出するセンサであって、検出される水温をコントローラ１２００へ出力する。流量センサ１１２８は、水量を検出するセンサであって、検出される水量をコントローラ１２００へ出力する。

風呂給湯器１１３０は、熱交換器１０８６を備えている。風呂の浴槽１１３２の吸出口１１３２ａに、浴槽往路１１３４の一端が接続されている。浴槽往路１１３４には、ポンプ１１３６が設けられている。ポンプ１１３６はコントローラ１２００によって制御される。浴槽往路１１３４の他端は、熱交換器１０８６の第２流路１０８６ｂの入口に接続している。熱交換器１０８６の第２流路１０８６ｂの出口には、浴槽復路１１３８の一端が接続している。浴槽復路１１３８の他端は、浴槽１１３２の供給口１１３２ｂに接続している。浴槽往路１１３４には、水流スイッチ１１４０とサーミスタ１１４２が設けられている。浴槽復路１１３８には、水位センサ１１４４が設けられている。水流スイッチ１１４０、サーミスタ１１４２、水位センサ１１４４は、コントローラ１２００に検出信号を出力する。水位センサ１１４４は水圧を検出する。コントローラ１２００は、水位センサ１１４４が検出した水圧から浴槽１１３２に張られている湯の水位を推定する。水流スイッチ１１４０は浴槽往路１１３４を水が流れるとオンになる。サーミスタ１１４２は、浴槽１１３２から吸出された温水の温度を検出する。

給湯器１１００の第３給湯路１１１８と風呂給湯器１１３０の浴槽復路１１３８は、注湯路１１４６を介して接続されている。注湯路１１４６にはソレノイド駆動タイプの注湯弁１１４８が設けられている。注湯弁１１４８は、コントローラ１２００によって制御される。浴槽１１３２に湯を張るときには、注湯弁１１４８が開かれる。注湯弁１１４８が開かれると、第３給湯路１１１８から注湯路１１４６へ温水が流入し、注湯路１１４６へ流入した温水は浴槽復路１１３８へ流入する。浴槽復路１１３８へ流入した温水は、吸出口１１３２ａと供給口１１３２ｂから浴槽１１３２に供給される。これにより、浴槽１１３２へ湯張りされる。
注湯路１１４６には流量センサ１１５０が設けられている。流量センサ１１５０は検出信号をコントローラ１２００へ出力する。コントローラ１２００は、流量センサ１１５０が検出した流量から、浴槽１１３２への湯張り量を推定する。

給湯器１１００の第３給湯路１１１８から、補給水路１１５２が分岐している。補給水路１１５２は、第３給湯路１１１８からシスターン１０２０の上部へ水を供給する。補給水路１１５２には補給水弁１０２２が挿入されている。

発電機１００４で発電した電力は、グリッドボックス１０１０へ供給される。グリッドボックス１０１０は、発電機１００４から供給される電力を、家庭用電源に供給する。グリッドボックス１０１０はコントローラと通信可能である。グリッドボックス１０１０は、発電機１００４から供給される電力の周波数を計測し、コントローラ１２００へ出力する。コントローラ１２００は、計測される電力の周波数が、家庭用電源の周波数から大きく外れている場合は、グリッドボックス１０１０へ指示して、その電力を家庭用電源へ供給せずに、ヒータ１１５４へ供給させる。ヒータ１１５４は、第２温水路１０５６を通過する温水を加熱する。コントローラ１２００は、計測される電力の周波数が、家庭用電源の周波数とほぼ同じである場合は、グリッドボックス１０１０へ指示して、その電力を家庭用電源へ供給させる。

リモコン１２０２は、浴室内に配置されている。リモコン１２０２はコントローラ１２００と通信可能である。ユーザは、リモコン１２０２を操作することによって、所望の給湯温度や、風呂の湯温および湯張り量を設定することができる。リモコン１２０２に入力された情報はコントローラ１２００に出力される。

続いて、図２を参照して、コントローラ１２００の構成について説明する。コントローラ１２００は、ＣＰＵ１２００ａとＲＯＭ１２００ｂとＲＡＭ１２００ｃと入力ポート１２００ｄと出力ポート１２００ｅを有している。これらの各要素はバス線１２００ｆによって通信可能に接続されている。

ＣＰＵ１２００ａは、ＲＯＭ１２００ｂに格納されている制御プログラムを処理する。ＲＯＭ１２００ｂに格納されているプログラムの中には、コージェネレーションシステム１０００を制御するプログラムが含まれる。ＲＡＭ１２００ｃは、コントローラ１２００に入力される各種信号や、ＣＰＵ１２００ａ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１２００ｄには、水位電極１０２０ａをはじめとする各種センサ群と、リモコン１２０２と、グリッドボックス１０１０が接続されている。各種センサ群やリモコン１２０２やグリッドボックス１０１０から出力された情報は入力ポート１２００ｄに入力される。ＣＰＵ１２００ａは、入力ポート１２００ｄに入力された情報を取り込む。ＣＰＵ１２００ａは、入力された情報に基づいて各種制御を実行する。

出力ポート１２００ｅには、バーナ１０１２をはじめとするバーナ群、吸出しファン１０１８をはじめとする各種ファン、補給水弁１０２２をはじめとする各種弁、ポンプ１０２６をはじめとする各種ポンプ、およびグリッドボックス１０１０が接続されている。ＣＰＵ１２００ａが生成して出力した各種信号は、出力ポート１２００ｅを介してこれらの各構成要素に入力される。

続いて、上記したコントローラ１２００によって実行される各種の処理について説明する。

（１）低温暖房機（床暖房機）運転
低温暖房機１０３２の運転を開始すると、コントローラ１２００はポンプ１０２６を駆動し、熱動弁１０３４を開く。コントローラ１２００は低温暖房機１０３２で必要とされる熱量に応じて、燃焼装置１００６のバーナ１０１２の火力を設定する。バーナ１０１２を最大の火力としても、低温暖房機１０３２で必要とされる熱量を賄えない場合には、コントローラ１２００は燃焼装置１０４４の運転も必要と判断し、不足する熱量に応じてバーナ１０４８の火力を設定する。コントローラ１２００は、設定された火力でバーナ１０１２の燃焼を開始し、吸出しファン１０１８を駆動する。コントローラ１２００は、必要であれば、燃焼装置１０４４のバーナ１０４８の燃焼を開始し、吹出しファン１０５２を駆動する。また、低温暖房機運転のみが実行される場合は、熱動弁１０７０を開き、熱動弁１０７４ａと熱動弁１０８８と熱動弁１０８２を閉じる。

ポンプ１０２６の駆動によって、シスターン１０２０の下部から温水が汲み出される。汲み出された温水は、シスターン往路１０２４、低温暖房往路１０２８、低温暖房機１０３２、低温暖房復路１０３６、第１冷水路１０３８、冷却装置１００８、第２冷水路１０４０、潜熱熱交換器１０１６、第３冷水路１０４２、潜熱熱交換器１０４６、シスターン復路１０５４を経由してシスターン１０２０へ戻る。

シスターン１０２０から汲み出された温水が、シスターン往路１０２４、第１温水路１０３０、顕熱熱交換器１０１４、第２温水路１０５６、顕熱熱交換器１０５０、第３温水路１０５８、熱動弁経路１０６２、シスターン復路１０５４を経由してシスターン１０２０へ戻る流路も存在する。なお、低温暖房機運転のみが実行される場合は、熱動弁１０７４ａ、熱動弁１０８８、熱動弁１０８２が閉じられている。このために、高温暖房機１０７４や熱交換器１０８０、熱交換器１０８６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１０１２の燃焼ガスによって、顕熱熱交換器１０１４を通過する温水と、潜熱熱交換器１０１６を通過する水がそれぞれ加熱される。またバーナ１０４８が燃焼している場合には、バーナ１０４８の燃焼ガスによって、顕熱熱交換器１０５０を通過する温水と、潜熱熱交換器１０４６を通過する水がそれぞれ加熱される。また、発電機１００４による発電が行われているため、冷却装置１００８を通過する水が加熱される。シスターン１０２０内の温水が上記した２つの流路内を循環するために、シスターン１０２０内から流出する水は温められて、低温暖房機１０３２における暖房に利用される。

燃焼装置１００６のバーナ１０１２が燃焼し、ポンプ１０２６が駆動して冷却装置１００８を水が通過している間、発電機１００４は発電する。バーナ１０１２の火力は、低温暖房機１０３２で必要とされる熱量に応じて設定されており、バーナ１０１２の火力に応じて発電機１００４で発電される電力は変化する。すなわち、本実施例のコージェネレーションシステム１０００は、熱需要に応じて発電機１００４による発電を行う、熱主電従型のシステムということができる。発電された電力は、グリッドボックス１０１０へ送電され、グリッドボックス１０１０から家庭用電源へ供給される。

なお、コントローラ１２００は、サーミスタ１０９２によって検出される温度に基づいて、バーナ１０１２やバーナ１０４８の火力を調整する。サーミスタ１０９２によって検出される温度が低温暖房機１０３２を充分に加熱できる温度である場合には、バーナ１０１２やバーナ１０４８の火力を弱める（もしくはバーナ１０４８の燃焼を停止する）。逆に、サーミスタ１０９２によって検出される温度が低温暖房機１０３２を充分に加熱できない温度である場合には、バーナ１０１２やバーナ１０４８の火力を強める。上記のようにバーナ１０１２やバーナ１０４８の火力を調整することによって、低温暖房機１０３２の暖房能力を安定させることができる。

（２）高温暖房機（浴室乾燥機）運転
高温暖房機１０７４の運転を開始すると、コントローラ１２００はポンプ１０２６を駆動し、熱動弁１０７４ａを開き、熱動弁１０７０を閉じる。コントローラ１２００は高温暖房機１０７４で必要とされる熱量に応じて、燃焼装置１００６のバーナ１０１２の火力を設定する。バーナ１０１２を最大の火力としても、高温暖房機１０７４で必要とされる熱量を賄えない場合には、コントローラ１２００は燃焼装置１０４４の運転も必要と判断し、不足する熱量に応じてバーナ１０４８の火力を設定する。コントローラ１２００は、設定された火力でバーナ１０１２の燃焼を開始し、吸出しファン１０１８を駆動する。コントローラ１２００は、必要であれば、燃焼装置１０４４のバーナ１０４８の燃焼を開始し、吹出しファン１０５２を駆動する。また、高温暖房機運転のみが実行される場合は、熱動弁１０３４と熱動弁１０８８と熱動弁１０８２を閉じる。

ポンプ１０２６の駆動によって、シスターン１０２０の下部から温水が汲み出される。汲み出された温水は、シスターン往路１０２４、第１温水路１０３０、顕熱熱交換器１０１４、第２温水路１０５６、顕熱熱交換器１０５０、第３温水路１０５８、高温暖房往路１０６４、高温暖房機１０７４、高温暖房復路１０７６、戻り経路１０７８、第１冷水路１０３８、冷却装置１００８、第２冷水路１０４０、潜熱熱交換器１０１６、第３冷水路１０４２、潜熱熱交換器１０４６、シスターン復路１０５４を経由してシスターン１０２０へ戻る。

バーナ１０１２の燃焼ガスによって、顕熱熱交換器１０１４を通過する温水と、潜熱熱交換器１０１６を通過する水がそれぞれ加熱される。またバーナ１０４８が燃焼している場合には、バーナ１０４８の燃焼ガスによって、顕熱熱交換器１０５０を通過する温水と、潜熱熱交換器１０４６を通過する水がそれぞれ加熱される。また、発電機１００４による発電が行われているため、冷却装置１００８を通過する水が加熱される。シスターン１０２０内の温水が上記した流路内を循環するために、シスターン１０２０内から流出する水は温められて、高温暖房機１０７４における暖房に利用される。

高温暖房運転を実行する場合、第３温水路１０５８から熱動弁経路１０６２、バイパス経路１０７２、シスターン復路１０５４を経由してシスターン１０２０へ戻る流路も存在する。バイパス経路１０７２の口径が小さいために、この流路を循環する水量は少ない。この流路を多くの温水が循環し、熱動弁経路１０６２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１０６２を完全に閉じずにバイパス経路１０７２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、高温暖房機１０７４の運転開始を命令してからしばらくの間は熱動弁１０７４ａが閉じられたままである。バイパス経路１０７２が仮に存在していなくて熱動弁１０７０、１０７４ａ、１０８８、１０８２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１０７２が存在しないと、高温暖房機１０７４の運転要求からしばらくの間はバーナ１０１２、１０４８によって加熱された水が循環しないことになり、顕熱熱交換器１０１４、１０５０内の水が沸騰してしまう。また、水が循環しないのにポンプ１０２６を駆動すると、ポンプ１０２６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１０７２が設けられている。高温暖房機１０７４の運転要求から熱動弁１０７４ａが開かれるまでの間もバイパス経路１０７２を介して温水を循環させることができる。

燃焼装置１００６のバーナ１０１２が燃焼し、ポンプ１０２６が駆動して冷却装置１００８を水が通過している間、発電機１００４は発電する。バーナ１０１２の火力は、高温暖房機１０７４で必要とされる熱量に応じて設定されており、バーナ１０１２の火力に応じて発電機１００４で発電される電力は変化する。すなわち、本実施例のコージェネレーションシステム１０００では、熱需要に応じて発電機１００４が発電を行う。発電された電力は、グリッドボックス１０１０へ送電され、グリッドボックス１０１０から家庭用電源へ供給される。

なお、コントローラ１２００は、サーミスタ１０６０によって検出される温度に基づいて、バーナ１０１２やバーナ１０４８の能力を調整する。サーミスタ１０６０によって検出される温度が高温暖房機１０７４を充分に加熱できる温度である場合には、バーナ１０１２やバーナ１０４８の火力を弱める（もしくはバーナ１０４８の燃焼を停止する）。逆に、サーミスタ１０６０によって検出される温度が高温暖房機１０７４を充分に加熱できない温度である場合には、バーナ１０１２やバーナ１０４８の火力を強める。上記のようにバーナ１０１２やバーナ１０４８の火力を調整することによって、高温暖房機１０７４の暖房能力を安定させることができる。

（３）給湯栓１１２０への給湯処理
給湯栓１１２０への給湯は、ユーザが給湯栓１１２０を開くことによって行われる。給湯栓１１２０が開かれると、水道水が水道水経路１１０４、潜熱熱交換器１１０６、第１給湯路１１１４、熱交換器１０８０の第２流路１０８０ｂ、第２給湯路１１１６、顕熱熱交換器１１１０、第３給湯路１１１８を経由し、給湯栓１１２０に供給される。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。水道水の圧力によって温水が運ばれる。
コントローラ１２００は、給湯が開始されたか否かを常時監視している。コントローラ１２００は、流量センサ１１２８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。

給湯が開始されると、コントローラ１２００は図４に示す給湯処理を開始する。
ステップＳ４００で給湯が開始されると、ステップＳ４０２で給湯に係る熱需要を決定する。給湯に係る熱需要は、給湯設定温度と水道水温度の温度差ΔＴと、給湯流量で表現される。給湯設定温度はユーザが望む給湯温度であって、リモコン１２０２に入力されている。水道水温度はサーミスタ１１２２から検出される。給湯設定温度と水道水温度の差を算出することで、温度差ΔＴを得ることができる。給湯流量は、流量センサ１１２８から検出される。温度差ΔＴと給湯流量が決定されると、処理はステップＳ４０４へ進み、決定された熱需要に応じて、燃焼装置１００６のバーナ１０１２の火力を設定する。バーナ１０１２を最大の火力としても、給湯に係る熱需要を賄えない場合には、コントローラ１２００は燃焼装置１０４４の運転も必要と判断し、不足分に応じてバーナ１０４８の火力を設定する。バーナ１０１２、バーナ１０４８の火力が設定されると、処理はステップＳ４０６へ進み、バーナ１０１２の燃焼を開始し、吸出しファン１０１８を駆動して、燃焼装置１００６の運転を開始する。また、必要であれば、バーナ１０４８の燃焼を開始し、吹出しファン１０５２を駆動して、燃焼装置１０４４の運転を開始する。燃焼装置１００６、燃焼装置１０４４の運転が開始されると、処理はステップＳ４０８へ進み、バーナ１１０８の燃焼を開始し、吹出しファン１１１２を駆動して、燃焼装置１１０２の運転を開始する。燃焼装置１１０２の運転が開始されると、処理はステップＳ４１０へ進み、熱動弁１０８２を開き、ポンプ１０２６を駆動する。

水道水経路１１０４を介して供給される水道水は、潜熱熱交換器１１０６へ流入し、バーナ１１０８の燃焼ガスに含まれている水蒸気の凝縮熱によって加熱される。潜熱熱交換器１１０６で加熱された水は、第１給湯路１１１４を経由して熱交換器１０８０の第２流路１０８０ｂへ供給され、熱交換器１０８０の第１流路１０８０ａを流れる温水との熱交換によって加熱される。熱交換器１０８０で加熱された水は、第２給湯路１１１６を経由して顕熱熱交換器１１１０へ供給され、バーナ１１０８の燃焼ガスとの熱交換によって加熱される。顕熱熱交換器１１１０で加熱された水は、第３給湯路１１１８を経由して給湯栓１１２０から給湯される。

ポンプ１０２６の駆動によって、シスターン１０２０の下部から温水が汲み出される。汲み出された温水は、シスターン往路１０２４、第１温水路１０３０、顕熱熱交換器１０１４、第２温水路１０５６、顕熱熱交換器１０５０、第３温水路１０５８、給湯加熱往路１０６６、熱交換器１０８０の第１流路１０８０ａ、給湯加熱復路１０８４、戻り経路１０７８、第１冷水路１０３８、冷却装置１００８、第２冷水路１０４０、潜熱熱交換器１０１６、第３冷水路１０４２、潜熱熱交換器１０４６、シスターン復路１０５４を経由してシスターン１０２０へ戻る。

バーナ１０１２の燃焼ガスによって、顕熱熱交換器１０１４を通過する温水と、潜熱熱交換器１０１６を通過する水がそれぞれ加熱される。またバーナ１０４８が燃焼している場合には、バーナ１０４８の燃焼ガスによって、顕熱熱交換器１０５０を通過する温水と、潜熱熱交換器１０４６を通過する水がそれぞれ加熱される。また、発電機１００４による発電が行われているため、冷却装置１００８を通過する水が加熱される。シスターン１０２０内の温水が上記した流路内を循環するために、シスターン１０２０内から流出する水は温められて、熱交換器１０８０における給湯加熱に利用される。

燃焼装置１００６のバーナ１０１２が燃焼し、ポンプ１０２６が駆動して冷却装置１００８を水が通過している間、発電機１００４は発電する。バーナ１０１２の火力は、給湯に必要とされる熱量に応じて設定されており、バーナ１０１２の火力に応じて発電機１００４で発電される電力は変化する。すなわち、本実施例のコージェネレーションシステム１０００では、熱需要に応じて発電機１００４が発電を行う。発電された電力は、グリッドボックス１０１０へ送電され、グリッドボックス１０１０から家庭用電源へ供給される。

給湯運転をしている間、コントローラ１２００はサーミスタ１１２６で検出される温度（給湯温度）に基づいて、バーナ１１０８の能力を調整する。図４のステップＳ４１２で、コントローラ１２００は給湯温度と給湯設定温度を比較する。給湯温度が給湯設定温度に満たない場合（ステップＳ４１２でＹＥＳの場合）、処理はステップＳ４１４へ進み、バーナ１１０８の火力を強める。給湯温度が給湯設定温度以上の場合（ステップＳ４１２でＮＯの場合）、処理はステップＳ４１６へ進み、バーナ１１０８の火力を弱める（もしくはバーナ１１０８の燃焼を停止する）。

ステップＳ４１８では、給湯が終了したか否かを判断する。コントローラ１２００は、流量センサ１１２８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。給湯が終了した場合（ステップＳ４１８でＹＥＳの場合）、処理はステップＳ４２０へ移行する。給湯が終了していない場合（ステップＳ４１８でＮＯの場合）、処理はステップＳ４１２へ移行し、ステップＳ４１２からステップＳ４１８の処理を繰り返し実施する。

ステップＳ４２０では、バーナ１０１２の燃焼を停止し、吸出しファン１０１８の運転を停止して、燃焼装置１００６の運転を停止する。また、燃焼装置１０４４が運転している場合には、バーナ１０４８の燃焼を停止し、吹出しファン１０５２の運転を停止して、燃焼装置１０４４の運転を停止する。ステップＳ４２２では、バーナ１１０８の燃焼を停止し、吹出しファン１１１２の運転を停止して、燃焼装置１１０２の運転を停止する。ステップＳ４２４では、熱動弁１０８２を閉じて、ポンプ１０２６の運転を停止する。ステップＳ４２６で、給湯運転を終了する。

上記の給湯運転において、給湯を開始した直後は、シスターン１０２０内の温水が上記した流路内を循環して温められるまでに時間がかかるため、熱交換器１０８０の第１流路１０８０ａを流れる温水の温度はゆるやかに上昇していく。このため、給湯を開始した直後では、燃焼装置１１０２を用いないことには、水道水を給湯設定温度まで加熱することはできない。熱交換器１０８０のみを用いることによって水道水を給湯設定温度まで加熱することはできない。

本実施例のコージェネレーションシステム１０００では、給湯の開始とともに、燃焼装置１００６と、燃焼装置１１０２の両方の運転を開始する。燃焼装置１１０２の運転を開始することによって、給湯を開始した直後であっても、水道水を潜熱熱交換器１１０６、顕熱熱交換器１１１０で加熱して、給湯設定温度まで加熱することができる。給湯を開始した直後でも、所望の温度で給湯を行うことができる。

給湯を開始してからある程度の時間が経過して、シスターン１０２０内の温水が充分に温められると、熱交換器１０８０の第１流路１０８０ａに高温の温水が流れ、第２流路１０８０ｂを流れる水は充分に加熱されるようになる。上記の給湯運転では、熱交換器１０８０の第２流路１０８０ｂを流れる水が充分に加熱されるようになると、ステップＳ４１２、Ｓ４１６でバーナ１１０８の火力が弱められていく。熱交換器１０８０の第１流路１０８０ａを流れる温水との熱交換のみによって給湯設定温度の温水を給湯できるようになると、燃焼装置１１０２の運転が停止する。それ以降は熱交換器１０８０のみを用いた水道水の加熱が行われる。

なお上記では、ステップＳ４１２〜Ｓ４１６で、給湯温度と給湯設定温度に基づいてバーナ１１０８の火力を調整する例を説明したが、バーナ１１０８の火力の調整は、他の手法によっても行うことができる。例えば、サーミスタ１１２６で検出される給湯温度の代わりに、サーミスタ１１２４で検出される温度と給湯設定温度に基づいてバーナ１１０８の火力を調整してもよい。このような場合には、サーミスタ１１２４で検出される温度Ｔ１に、顕熱熱交換器１１１０を通過することによる温度上昇幅ｄＴを加算した値Ｔ１＋ｄＴを、給湯設定温度と比較する。顕熱熱交換器１１１０を通過することによる温度上昇幅ｄＴは、そのときのバーナ１１０８の火力から算出することができる。加算値Ｔ１＋ｄＴが給湯設定温度に満たない場合にバーナ１１０８の火力を増加し、加算値Ｔ１＋ｄＴが給湯設定温度以上の場合にバーナ１１０８の火力を低減することによって、給湯設定温度の温水を給湯することができる。

（４）湯張り運転
風呂の浴槽１１３２への湯張り運転は、上記した（３）の給湯栓１１２０への給湯運転とほぼ同様の内容が実施される。ここでは、（３）の給湯栓１１２０への給湯運転と異なる点のみ説明する。
浴室にはリモコン１２０２が備えられている。ユーザはリモコン１２０２を用いて浴槽１１３２の湯温と湯張り量を設定することができる。また、リモコン１２０２には湯張り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１２００は注湯弁１１４８を開く。そうすると、水道水経路１１０４、潜熱熱交換器１１０６、第１給湯路１１１４、熱交換器１０８０、第２給湯路１１１６、顕熱熱交換器１１１０、第３給湯路１１１８、注湯路１１４６を経て、水道水が浴槽復路１１３８に流れる。浴槽復路１１３８に流れ込んだ水は、吸出口１１３２ａと供給口１１３２ｂの両方から浴槽１１３２に流入する。
浴槽１１３２への湯張りが開始されると、図４の給湯処理のフローチャートに従ってコントローラ１２００は各種制御を実行する。コントローラ１２００は、浴槽１２００への湯張り量が設定値（リモコン１２０２によってユーザが予め設定している）になると、注湯弁１１４８を閉じる。浴槽１１３２への湯張り量は、水位センサ１１４４の値を読取ることによって得ることができる。注湯弁１１４８が閉じられると、湯張り運転を終了する。

（５）追焚き運転
風呂の浴槽１１３２の追焚き運転は、リモコン１２０２に設けられた追焚きスイッチをユーザが操作することによって開始される。追焚き運転が開始されると、コントローラ１２００はポンプ１０２６を駆動し、熱動弁１０８８を開く。コントローラ１２００は追焚きに必要とされる熱量に応じて、燃焼装置１００６のバーナ１０１２の火力を設定する。バーナ１０１２を最大の火力としても、追焚きに必要とされる熱量を賄えない場合には、コントローラ１２００は燃焼装置１０４４の運転も必要と判断し、不足する熱要に応じてバーナ１０４８の火力を設定する。コントローラ１２００は、設定された火力でバーナ１０１２の燃焼を開始し、吸出しファン１０１８を駆動する。コントローラ１２００は、必要であれば、燃焼装置１０４４のバーナ１０４８の燃焼を開始し、吹出しファン１０５２を駆動する。またコントローラ１２００は、ポンプ１１３６を駆動する。追焚き運転のみが実行される場合は、熱動弁１０３４と熱動弁１０７４ａと熱動弁１０８２を閉じる。

ポンプ１０２６の駆動によってシスターン１０２０の下部から取出された水は、シスターン往路１０２４、第１温水路１０３０、顕熱熱交換器１０１４、第２温水路１０５６、顕熱熱交換器１０５０、第３温水路１０５８、風呂給湯加熱往路１０６８、熱交換器１０８６、風呂給湯加熱復路１０９０、戻り経路１０７８、第１冷水路１０３８、冷却装置１００８、第２冷水路１０４０、潜熱熱交換器１０１６、第２冷水路１０４２、潜熱熱交換器１０４６、シスターン復路１０５４を介してシスターン１０２０に戻る。

バーナ１０１２の燃焼ガスによって、顕熱熱交換器１０１４を通過する温水と、潜熱熱交換器１０１６を通過する水がそれぞれ加熱される。またバーナ１０４８が燃焼している場合には、バーナ１０４８の燃焼ガスによって、顕熱熱交換器１０５０を通過する温水と、潜熱熱交換器１０４６を通過する水がそれぞれ加熱される。また、発電機１００４による発電が行われているため、冷却装置１００８を通過する水が加熱される。シスターン１０２０内の温水が上記した流路内を循環するために、シスターン１０２０内から流出する水は温められて、風呂の追焚きに利用される。

シスターン１０２０から汲み出された温水は、顕熱熱交換器１０１４、顕熱熱交換器１０５０で加熱されて、熱交換器１０８６の第１流路１０８６ａへ流入する。一方、ポンプ１１３６の駆動によって、浴槽１１３２の吸出口１１３２ａから浴槽１１３２内の温水が吸出され、吸出された温水は浴槽往路１１３４を流れて熱交換器１０８６の第２流路１０８６ｂへ流入する。熱交換器１０８６における熱交換によって、浴槽１１３２から吸出された温水は加熱されて、浴槽復路１１３８を経て供給口１１３２ｂから浴槽１１３２内へ戻る。熱交換器１０８６における熱交換によって、風呂給湯加熱往路１０６８から流入する温水は冷却されて、風呂給湯加熱復路１０９０へ流入する。風呂給湯加熱復路１０９０へ流入した水は、戻り経路１０７８、第１冷水路１０３８を経て、冷却装置１００８へ流入する。冷却装置１００８へ流入した水は、発電機１００４のクーラ５０１２を通過する作動流体から熱を受取り、第２冷水路１０４０へ流入する。第２冷水路１０４０へ流入した水は、潜熱熱交換器１０１６、潜熱熱交換器１０４６でそれぞれ熱を受取り、シスターン復路１０５４を経てシスターン１０２０へ還流する。

燃焼装置１００６のバーナ１０１２が燃焼し、ポンプ１０２６が駆動して冷却装置１００８を水が通過している間、発電機１００４は発電する。バーナ１０１２の火力は、追焚きで必要とされる熱量に応じて設定されており、バーナ１０１２の火力に応じて発電機１００４で発電される電力は変化する。すなわち、本実施例のコージェネレーションシステム１０００では、熱需要に応じて発電機１００４が発電を行う。発電された電力は、グリッドボックス１０１０へ送電され、グリッドボックス１０１０から家庭用電源へ供給される。

コントローラ１２００はサーミスタ１１４２で検出される温度を監視している。サーミスタ１１４２で検出される温度が、設定温度まで到達すると、ポンプ１１３６の運転を停止し、追焚き運転を終了する。

本実施例のコージェネレーションシステム１０００について詳細に説明した。本実施例によると、暖房や給湯などの熱需要に応じて、発電機１００４を駆動して発電を行うことができる。発電された電力は、家庭用電力として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１０００では、低温暖房機１０３２や高温暖房機１０７４での暖房や、給湯加熱によって低温となった水を、加熱することなく発電装置１００２の冷却装置１００８へ供給している。これによって、発電機１００４のクーラ５０１２を通過する作動流体の温度を大きく低下させることが可能となり、発電機１００４で発生する電力を増大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１０００は、発電機１００４（スターリングエンジンに相当する）と、発電機１００４のヒータ５０１６（ヒータ部に相当する）を加熱するバーナ１０１２（第１バーナに相当する）と、バーナ１０１２の燃焼ガスと熱媒との間で熱交換する顕熱熱交換器１０１４（第１熱交換器に相当する）と、熱媒と水との間で熱交換する熱交換器１０８０（第２熱交換器に相当する）と、熱媒を熱交換器１０１４と熱交換器１０８０の間で循環させるシスターン１０２０、シスターン往路１０２４、ポンプ１０２６、第１温水路１０３０、第２温水路１０５６、顕熱熱交換器１０５０、第３温水路１０５８、給湯加熱往路１０６６、給湯加熱復路１０８４、戻り経路１０７８、第１冷水路１０３８、冷却装置１００８、第２冷水路１０４０、潜熱熱交換器１０１６、第３冷水路１０４２、潜熱熱交換器１０４６、シスターン復路１０５４（循環させる手段に相当する）と、熱交換器１０８０から流出する水を給湯栓１１２０（給湯利用個所に相当する）へ供給する第２給湯路１１１６、顕熱熱交換器１１１０、第３給湯路１１１８（給湯路に相当する）と、顕熱熱交換器１１１０を加熱するバーナ１１０８（第２バーナに相当する）と、給湯栓１１２０における熱需要に応じてバーナ１０１２の火力を制御するコントローラ１２００（コントローラに相当する）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１０００は、さらに給湯栓１１２０に供給する水の設定温度を取得するリモコン１２０２（取得する手段に相当する）と、バーナ１１０８によって加熱される顕熱熱交換器１１１０より下流で、第３給湯路１１１８を流れる水の温度を検出するサーミスタ１１２６（第１温度センサに相当する）を備え、コントローラ１２００はサーミスタ１１２６で検出される温度と設定温度に基づいてバーナ１１０８の火力を制御する。

あるいは、本実施例のコージェネレーションシステム１０００は、さらに給湯栓１１２０に供給する水の設定温度を取得するリモコン１２０２と、バーナ１１０８によって加熱される顕熱熱交換器１１１０より上流で、第２給湯路１１１６を流れる水の温度を検出するサーミスタ１１２４（第２温度センサに相当する）を備え、コントローラ１２００はサーミスタ１１２４で検出される温度と設定温度に基づいてバーナ１１０８の火力を制御する。

（第２実施例）
図３を参照しながら、本実施例のコージェネレーションシステム３０００について説明する。第１実施例のコージェネレーションシステム１０００と同様の構成要素については、同一符号を付して説明を省略する。

第２実施例の第１冷水路３０３８は、燃焼装置１０４４の潜熱熱交換器１０４６の入口に接続している。潜熱熱交換器１０４６の出口には、第２冷水路３０４０の一端が接続している。第２冷水路３０４０の他端は、燃焼装置１００６の潜熱熱交換器１０１６の入口に接続している。潜熱熱交換器１０１６の出口には、第３冷水路３０４２の一端が接続している。第３冷水路３０４２の他端は、冷却装置１００８の入口に接続している。冷却装置１００８の出口には、シスターン復路３０５４の一端が接続している。シスターン復路３０５４の他端は、シスターン１０２０の底部に接続している。

燃焼装置１００６と燃焼装置１０４４の両方が運転している状態では、低温暖房機１０３２や、高温暖房機１０７４や、熱交換器１０８０の第１流路１０８０ａや熱交換器１０８６の第１流路１０８６ａを通過して低温となった水は、第１冷水路３０３８を経由して燃焼装置１０４４の潜熱熱交換器１０４６へ流入し、燃焼ガスに含まれる水蒸気の凝縮熱によって加熱される。潜熱熱交換器１０４６で加熱された水は、第２冷水路３０４０を経由して燃焼装置１００６の潜熱熱交換器１０１６へ流入し、燃焼ガスに含まれる水蒸気の凝縮熱によって加熱される。潜熱熱交換器１０４６で加熱された水は、第３冷水路３０４２を経由して冷却装置１００８へ流入し、発電機１００４のクーラ５０１２を通過する作動流体との熱交換によって加熱される。冷却装置１００８で加熱された水は、シスターン復路３０５４を経由してシスターン１０２０に戻る。

本実施例のコージェネレーションシステム３０００は、第１実施例のコージェネレーションシステム１０００と同様にして、低温暖房機運転、高温暖房機運転、給湯栓１１２０への給湯運転、湯張り運転、追焚き運転を行うことができる。

本実施例のコージェネレーションシステム３０００では、低温暖房機１０３２や高温暖房機１０７４での暖房や、給湯加熱によって低温となった水を、加熱することなく潜熱熱交換器１０４６、潜熱熱交換器１０１６へ供給している。これによって、燃焼装置１０４４、燃焼装置１００６の燃焼ガスに含まれる水蒸気を確実に凝縮させて、燃焼ガスから確実に潜熱を回収することができる。システム全体での熱の利用効率が向上する。

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。

図１はコージェネレーションシステム１０００の構成を示す図である。（第１実施例）図２はコントローラ１２００の構成を示す図である。（第１実施例、第２実施例）図３はコージェネレーションシステム３０００の構成を示す図である。（第２実施例）図４は給湯運転のフローチャートである。（第１実施例、第２実施例）図５は発電機１００４の概略の構成を示す図である。（第１実施例、第２実施例）

符号の説明

１０００：コージェネレーションシステム
１００２：発電装置
１００４：発電機
１００６：燃焼装置
１００８：冷却装置
１０１０：グリッドボックス
１０１２：バーナ
１０１４：顕熱熱交換器
１０１６：潜熱熱交換器
１０１８：吸出しファン
１０２０：シスターン
１０２０ａ、１０２０ｂ：水位電極
１０２２：補給水弁
１０２４：シスターン往路
１０２６：ポンプ
１０２８：低温暖房往路
１０３０：第１温水路
１０３２：低温暖房機
１０３４：熱動弁
１０３６：低温暖房復路
１０３８：第１冷水路
１０４０：第２冷水路
１０４２：第３冷水路
１０４４：燃焼装置
１０４６：潜熱熱交換器
１０４８：バーナ
１０５０：顕熱熱交換器
１０５２：吹出しファン
１０５４：シスターン復路
１０５６：第２温水路
１０５８：第３温水路
１０６０：サーミスタ
１０６２：熱動弁経路
１０６４：高温暖房往路
１０６６：給湯加熱往路
１０６８：風呂給湯加熱往路
１０７０：熱動弁
１０７２：バイパス経路
１０７４：高温暖房機
１０７４ａ：熱動弁
１０７６：高温暖房復路
１０７８：戻り経路
１０８０：熱交換器
１０８２：熱動弁
１０８４：給湯加熱復路
１０８６：熱交換器
１０８８：熱動弁
１０９０：風呂給湯加熱復路
１１００：給湯器
１１０２：燃焼装置
１１０４：水道水経路
１１０６：潜熱熱交換器
１１０８：バーナ
１１１０：顕熱熱交換器
１１１２：吹出しファン
１１１４：第１給湯路
１１１６：第２給湯路
１１１８：第３給湯路
１１２０：給湯栓
１１２２：サーミスタ
１１２４：サーミスタ
１１２６：サーミスタ
１１２８：流量センサ
１１３０：風呂給湯器
１１３２：浴槽
１１３４：浴槽往路
１１３６：ポンプ
１１３８：浴槽復路
１１４０：水流スイッチ
１１４２：サーミスタ
１１４４：水位センサ
１１４６：注湯路
１１４８：注湯弁
１１５０：流量センサ
１１５２：補給水路
１１５４：ヒータ
１２００：コントローラ
１２００ａ：ＣＰＵ
１２００ｂ：ＲＯＭ
１２００ｃ：ＲＡＭ
１２００ｄ：入力ポート
１２００ｅ：出力ポート
１２００ｆ：バス線
１２０２：リモコン
５００２：高温室
５００４：低温室
５００６：流路
５００８：ディスプレーサ
５０１０：ばね
５０１２：クーラ
５０１４：再生器
５０１６：ヒータ
５０１８：ピストン
５０２０：ばね
５０２２：コイル
５０２４：ピストンロッド

Claims

スターリングエンジンと、
スターリングエンジンのヒータ部を加熱する第１バーナと、
第１バーナの燃焼ガスと熱媒との間で熱交換する第１熱交換器と、
水道水を導入して熱媒と水道水との間で熱交換する第２熱交換器と、
熱媒を第１熱交換器と第２熱交換器の間で循環させる手段と、
第２熱交換器から流出する水を給湯利用個所へ供給する給湯路と、
給湯路を加熱する第２バーナと、
給湯利用個所に供給する水の設定温度を取得する取得手段と、
第２熱交換器に導入する水道水の温度を検出する水道水温度センサと、
第２バーナによって加熱される部位より下流の給湯路を流れる水の温度を検出する第１温度センサと、
取得手段で取得した設定温度と水道水温度センサで検出した水道水温度の差に基づいて第１バーナの火力を制御するとともに、取得手段で取得した設定温度と第１温度センサで検出した温度の差に基づいて第２バーナの火力を制御するコントローラ、
を備えているコージェネレーションシステム。
スターリングエンジンと、
スターリングエンジンのヒータ部を加熱する第１バーナと、
第１バーナの燃焼ガスと熱媒との間で熱交換する第１熱交換器と、
水道水を導入して熱媒と水道水との間で熱交換する第２熱交換器と、
熱媒を第１熱交換器と第２熱交換器の間で循環させる手段と、
第２熱交換器から流出する水を給湯利用個所へ供給する給湯路と、
給湯路を加熱する第２バーナと、
給湯利用個所に供給する水の設定温度を取得する取得手段と、
第２熱交換器に導入する水道水の温度を検出する水道水温度センサと、
第２熱交換器よりも下流で第２バーナによって加熱される部位より上流の給湯路を流れる水の温度を検出する第２温度センサと、
取得手段で取得した設定温度と水道水温度センサで検出した水道水温度の差に基づいて第１バーナの火力を制御するとともに、取得手段で取得した設定温度と第２温度センサで検出した温度の差に基づいて第２バーナの火力を制御するコントローラ、
を備えているコージェネレーションシステム。