JP5061153B2 - 貯湯式給湯システムとコージェネレーションシステム - Google Patents

Description

本発明は、温水を貯湯しておく貯湯タンクを備えている貯湯式給湯システムに関する。

貯湯タンクと、熱源機と、貯湯タンクと熱源機の間で温水を循環させる循環経路と、貯湯タンク内の温水を給湯する給湯経路を備えている貯湯式給湯システムが存在する。この種の貯湯式給湯システムは、貯湯タンクに貯湯している温水の温度が低下した時に、循環経路に温水を循環させ、熱源機で加熱する。この結果、熱源機で加熱された温水が貯湯タンクに戻り、貯湯タンクに貯湯している温水の温度が上昇する。給湯運転時には、貯湯タンクからの温水と水道水等の冷水を混合ユニットによって混合し、予め設定されている温度に調温された温水を給湯する。給湯運転したために貯湯タンクに貯湯している温水の温度が低下した時には、循環経路に温水を循環させて熱源機で加熱する。

上記形式の貯湯式給湯システムでは、循環経路の戻り側と給湯経路の送り出し側は共に貯湯タンクの天井部に接続されている。上記構成により、熱源機で加熱されて貯湯タンク上部に戻された温水は、温度を大幅に下げることなく給湯経路に送り出される。熱源機での加熱効率も良い。

この型式の貯湯式給湯システムは、熱源機以外の熱源で加熱した温水を貯湯タンクに貯湯しておくシステムと併用するときに特に有用である。例えば発電時に発生する熱で加熱した温水を貯湯タンクに貯湯しておく場合、あるいは太陽熱で加熱した温水を貯湯タンクに貯湯しておく場合等に特に有用である。

上記形式の貯湯式給湯システムにおいて、循環経路中を循環する温水の流量を検知するセンサが故障し、実際は循環経路に十分な量の温水が循環されていないにもかかわらず、十分な量の温水が循環されていると誤検知してしまう場合があった。この場合、循環経路に十分な量の温水が循環されていないにもかかわらず熱源機が通常通り運転されてしまう。このような状態を空焚きという。空焚きが起こると、熱源機では少量の温水が過加熱される。過加熱された温水は異常高温となったり、沸騰して蒸気を発生させたりして不都合な事態を発生させる可能性がある。

空焚きに伴う不都合の発生を防止する技術が特許文献１に開示されている。特許文献１には、熱源機で加熱された温水が異常高温となると作動するバイメタルスイッチを備え、バイメタルスイッチが作動すると熱源機の運転を停止させるとともに、混合ユニットによる冷水の混合率を増大させる技術が開示されている。

特開２００７−２９２３５４号公報

特許文献１の技術では、熱源機で過加熱されるようになってからバイメタルスイッチが作動するまでの間に時間差があり、温水の異常高温を検知して熱源機の運転を停止させた場合であっても、貯湯タンク上部に異常高温の温水や蒸気が貯留した状態となる。その状態で給湯運転を行うと、貯湯タンク上部に貯留された異常高温の温水や蒸気がそのまま給湯経路に送り出される。そのときに混合ユニットが故障していると冷水の混合率を増大させることができず、異常高温の温水や蒸気がそのまま給湯栓等から送り出される事態が起こるおそれがある。

本発明は、前記事情に鑑みてなされたものであり、貯湯タンクから給湯経路に異常高温の温水や蒸気が送り出されることを防止できる貯湯式給湯システムを提供することを目的とする。

本発明の貯湯式給湯システムは、貯湯タンクと、貯湯タンクに給水する給水経路と、貯湯タンクから給湯する給湯経路と、熱源機と、貯湯タンクと熱源機の間で温水を循環させる循環経路を備えている。その循環経路は、貯湯タンク内の温水を熱源機へ送り出す循環往路と、熱源機を通過した温水を貯湯タンク上部へ戻す第１循環復路と、熱源機を通過した温水を貯湯タンク中間部へ戻す第２循環復路を備えている。本システムは、さらに貯湯タンクと熱源機の間で温水を循環させる循環ポンプと、第１循環復路を開閉する第１開閉弁と、第２循環復路を開閉する第２開閉弁と、熱源機を通過した温水の温度を検知する検知手段と、制御手段を備えている。
制御手段は、検知手段の検知温度が所定温度を上回る場合に、第１開閉弁を閉じて第２開閉弁を開く処理手順を実行することを特徴とする。
ここにいう所定温度とは、熱源機を通過した温水が異常高温になっているか否かの基準となる温度をいう。

上記システムによれば、検知温度が所定温度を上回る場合、即ち、熱源機を通過した温水が異常高温になっている場合に、第１開閉弁を閉じて第２開閉弁を開き、熱源機で加熱された温水を第２循環復路から貯湯タンクの中間部に戻すようにする。従って、熱源機による過加熱（空焚き）によって異常高温になった温水や沸騰して発生した蒸気は、貯湯タンク上部ではなく中間部に戻されることとなる。
貯湯タンク内に貯湯している温水は、最上部が一番高温、最下部が一番低温となる温度成層を形成している。貯湯タンク中間部に貯湯されている温水の温度は、貯湯タンク上部に貯湯されている温水の温度に比べて低いため、第２循環復路から貯湯タンクの中間部に戻された異常高温の温水や蒸気は、貯湯タンク中間部に貯湯されているやや低温の温水と混合されて、異常高温ではなくなる。蒸気も温水に復帰する。
従って、上記システムによれば、給湯経路の送り出し側が接続されているタンク上部に異常高温の温水や蒸気が貯留されることがなくなる。その結果、空焚きが起こった場合であっても、異常高温の温水や蒸気が貯湯タンクから送り出される事態が起こることもなくなる。給水栓等から異常高温の温水や蒸気が送り出される事態の発生が確実に防止される。

上記貯湯式給湯システムの制御手段が、検知手段の検知温度が前記所定温度を上回る場合に、熱源機の運転を停止するとともに、循環ポンプを駆動する処理手順をさらに実行することが好ましい。

上記システムによれば、熱源機で加熱された温水が異常高温になった場合や、沸騰して蒸気を発生させている場合に、熱源機の運転を停止させるとともに循環ポンプを駆動させて貯湯タンクと熱源機の間で温水を循環させることができる。
熱源機の運転を停止させてそれ以上の過加熱を防ぐことができる。また、循環ポンプの駆動により、過加熱された循環経路内を低温の温水によって冷却することができる。そのため、過加熱された循環経路の余熱によって温水が過加熱され続けて異常高温の温水や蒸気が発生することを防止することができる。また、過加熱された循環経路を保護することもできる。

上記貯湯式給湯システムの制御手段が、前記検知手段の検知温度が前記所定温度を上回る場合に、第１開閉弁を閉じて第２開閉弁を開いた状態を所定時間保持する処理手順をさらに実行することが好ましい。
ここで、第１開閉弁を閉じて第２開閉弁を開いた状態が保持される所定時間としては、少なくとも過加熱された循環経路が冷えるまでに必要な時間をいう。例えば、数分間とすることができる。

上記システムによれば、異常高温が検出されて、熱源機で加熱された温水を第２循環復路から貯湯タンクの中間部に戻すようにした場合、その状態が所定時間保持される。
従って、例えば異常高温が検出されて熱源機の運転を一旦停止させ、その後すぐに再運転させる場合などであっても、熱源機で加熱された温水が第２循環復路から貯湯タンクの中間部に戻される状態が保持される。貯湯タンク上部に異常高温の温水や蒸気が貯留されないようにして、異常高温の温水や蒸気が貯湯タンクから送り出される事態を確実に防止することができる。

蒸気貯湯式給湯システムでは、少なくとも第２循環復路に圧力逃がし弁を備えることが好ましい。

熱源機で温水が過加熱されて温水が沸騰すると、多量の蒸気が発生する。蒸気の発生によって、循環経路内の圧力が上昇する。上記システムによれば、過加熱された温水が貯湯タンク中間部に戻される経路である第２循環復路内に圧力逃がし弁を備えるので、熱源機で温水が過加熱されて沸騰し蒸気を発生させたとしても、圧力逃がし弁から高温高圧の蒸気を排出することができ、高温高圧の蒸気が貯湯タンク内に流入することを防ぐことができるようになる。

この貯湯式給湯システムは、発電と給湯の両要求に応えるコージェネレーションシステムに組みこむことが好ましい。この場合のコージェネレーションシステムは、発電装置と、発電装置が発生する熱を入力する熱回収用熱交換器と、貯湯タンクと熱回収用熱交換器との間で温水を循環させる第２循環経路を備えている。

このコージェネレーションシステムでは、発電装置が発生する熱を利用して、貯湯タンク内の温水を加熱する。それにより、エネルギー効率の高い熱電併給システムを構築することができる。

実施例のコージェネレーションシステムの系統図。 異常時運転中の処理手順を示すフローチャート。

以下に説明する実施例の技術的特徴を列挙する。
（特徴１）検知手段としてはサーミスタが用いられる。サーミスタの検知温度が９２℃以上となった場合に、制御手段は、熱源機の運転を停止し、第１開閉弁を閉じて第２開閉弁を開く処理手順を実行する。
（特徴２）検知手段としてはさらにバイメタルスイッチを用いる。バイメタルスイッチは、検知温度が９５℃以上となると作動する。バイメタルスイッチが作動すると、制御手段は、熱源機の運転を停止し、第１開閉弁を閉じて第２開閉弁を開く処理手順を実行する。このバイメタルスイッチは、サーミスタが機能しない場合に機能する。
（特徴３）制御手段は、サーミスタの検知温度が９２℃より低い時点においては、第１開閉弁を開き、第２開閉弁を閉じる処理手順を実行している。
（特徴４）第１開閉弁を閉じて第２開閉弁を開く処理手順が行われた場合、第１開閉弁を閉じて第２開閉弁を開いた状態を少なくとも５分間維持する。
（特徴５）第１開閉弁を閉じて第２開閉弁を開いた状態を維持している間も循環ポンプを作動させる。
（特徴６）第１循環復路と第２循環復路のうち少なくとも一方に圧力逃がし弁を備える。

（第１実施例）
本発明を具現化した貯湯式給湯システムを組み込んだコージェネレーションシステムの第１実施例について説明する。
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構成を示す図である。図１に示すように、コージェネレーションシステムは、給湯ユニット１０と、発電ユニット１５０と、熱負荷１０８を備えている。発電ユニット１５０は、いわゆる燃料電池である。

給湯ユニット１０は、温水を貯湯しておく貯湯タンク１４と、貯湯タンク１４に水道水を給水する給水経路２４と、熱源機であるバーナ部６８と、貯湯タンク１４とバーナ部６８との間で温水を循環させるバーナ循環経路７６と、貯湯タンク１４から温水を給湯する給湯経路４６と、給湯ユニット１０の動作を制御するコントローラ１４６と、コントローラ１４６に接続されているリモコン１４８を備えている。

コントローラ１４６は、制御プログラムを記憶している。コントローラ１４６には、リモコン１４８の操作信号と、以下で説明する各流量センサの検出信号と、各サーミスタの検出信号等が入力される。コントローラ１４６は、入力された信号と、記憶している制御プログラムに基づいて、以下に説明する各種ポンプ、各種弁、バーナ等の動作を制御する。リモコン１４８には、運転スイッチ、給湯温度設定スイッチ、風呂湯張りスイッチ、風呂追い焚きスイッチ等の各種スイッチが設けられている。

貯湯タンク１４には、タンク上サーミスタ１５と、第１タンクサーミスタ１６と、第２タンクサーミスタ１８と、第３タンクサーミスタ２０と、第４タンクサーミスタ２２が設けられている。各サーミスタ１５、１６、１８、２０、２２は、縦方向にほぼ均等に配置されている。サーミスタ１５、１６、１８、２０、２２は、貯湯タンク１４内の温水温度を、それぞれの深さにおいて検出する。各サーミスタ１５、１６、１８、２０、２２の検出信号は、コントローラ１４６に出力される。

給水経路２４は、貯湯タンク１４の下部（詳しくは底部）に接続されている。給水経路２４には、その上流側から順に、減圧弁２６と、給水サーミスタ２８と、給湯水量センサ３０と、給湯水量サーボ３２と、混合サーボ３４とが設けられている。

減圧弁２６は、給水圧力を調整するものである。減圧弁２６は、下流側圧力が所定値を下回ると開弁する。後述する給湯栓４４が開かれると、減圧弁２６が開弁して貯湯タンク１４や混合経路３６に水道水が給水される。減圧弁２６により、本来高圧である水道水の給水圧力が減圧され、貯湯タンク１４が損傷しない程度の給水圧力に調整される。

給水サーミスタ２８は、給水される水道水の温度を検出する。給湯水量センサ３０は、給水される水道水の流量を検出する。給水サーミスタ２８と給湯水量センサ３０の検出信号は、コントローラ１４６に出力される。

給湯水量サーボ３２は、ステッピングモータを内蔵する電動型の流量調整弁である。給湯水量サーボ３２の開度は、コントローラ１４６によって制御される。コントローラ１４６は、給湯水量サーボ３２の開度を制御することによって、外部から給湯ユニット１０に給水される水道水の流量を調整する。

混合サーボ３４は、ステッピングモータを内蔵する電動型の混合弁である。コントローラ１４６は、混合サーボ３４の開度を制御することによって、外部から給湯ユニット１０に給水された水道水のうち、貯湯タンク１４側へ流れる流量と、混合経路３６側へ流れる流量の割合を調整する。貯湯タンク１４側に流れた水道水は貯湯タンク１４に流入し、同じ量だけ貯湯タンク１４から給湯経路４６に温水が流出する。混合経路３６側へ流れた水道水は、給湯経路４６を流れる温水に混合される。混合サーボ３４は、給湯経路４６を流れる温水に水道水を混合するとともに、給湯経路４６を流れる温水に対して混合する水道水の比を調整する。

給水経路２４には、混合サーボ３４の下流側に、排水経路３８が接続されている。排水経路３８に、圧力開放経路４２が接続されている。圧力開放経路４２は、コージェネレーションシステムの外部に開放されている。排水経路３８には、排水弁４０が設けられている。排水弁４０の開閉は手動で行う。排水弁４０が開かれると、貯湯タンク１４内の温水が排水経路３８を経て排水される。

バーナ部６８は、バーナ７０と、潜熱熱交換器７２と、顕熱熱交換器７４を備えている。バーナ部６８では、バーナ循環経路７６が、潜熱熱交換器７２と顕熱熱交換器７４を順に通過するように配設されている。

バーナ７０は、ガスを燃料として燃焼する。バーナ７０には、図示しないガス供給路が接続されている。

潜熱熱交換器７２は、バーナ７０で発生する燃焼排ガスの熱によって、バーナ循環経路７６内の温水を予備加熱する。顕熱熱交換器７４は、バーナ７０の燃焼熱によって、バーナ循環経路７６内の温水を再加熱する。潜熱熱交換器７２には、ドレンを排出又は回収するためのドレン経路９２が接続されている。ドレン経路９２には、中和器９４が設けられている。中和器９４内には、炭酸カルシウムが充填されている。潜熱熱交換器７２で発生した酸性のドレンは、中和器９４を通過することによって、ｐＨ６から７に中和される。ドレン経路９２の他端は、圧力開放経路４２に接続されている。中和されたドレンは、ドレン経路９２から圧力開放経路４２を通じて、外部に排出される。

バーナ循環経路７６は、貯湯タンク１４内の温水を、貯湯タンク１４とバーナ部６８との間で循環させる。バーナ循環経路７６は、貯湯タンク１４からバーナ部６８に向かうバーナ循環往路７６ａと、バーナ部６８から貯湯タンク１４の天井部へ向かう第１バーナ循環復路７６ｂと、バーナ部６８から貯湯タンク１４の中間部へ向かう第２バーナ循環復路７６ｃを備えている。第１バーナ循環復路７６ｂと第２バーナ循環復路７６ｃとは、分岐点７７において分岐されており、分岐されるまでは共通経路７８を通るようにしてある。

バーナ循環往路７６ａは、貯湯タンク１４の中間部（第１タンクサーミスタ１６と第２タンクサーミスタ１８との中間）と、潜熱熱交換器７２の上流端とを接続している。バーナ循環往路７６ａには、バーナ入口サーミスタ８１と、バーナ循環ポンプ８０と、バーナ循環流量センサ８２と、バーナ循環流量サーボ８４が設けられている。

バーナ入口サーミスタ８１は、バーナ循環往路７６ａを流れる温水の温度を検出する。バーナ入口サーミスタ８１は、貯湯タンク１４の近傍に配置されている。バーナ入口サーミスタ８１が検出する温度は、貯湯タンク１４からバーナ循環往路７６ａに流出する温水の温度に実質的に等しい。バーナ入口サーミスタ８１の検出信号は、コントローラ１４６に出力される。

バーナ循環ポンプ８０は、バーナ循環経路７６内の温水を循環させる。バーナ循環ポンプ８０の動作は、コントローラ１４６によって制御される。バーナ循環流量センサ８２は、バーナ循環経路７６を流れている温水の流量を検出する。バーナ循環流量センサ８２の検出信号は、コントローラ１４６に出力される。バーナ循環流量サーボ８４はステッピングモータを内蔵しており、ステッピングモータを駆動することによってその開度を調整することができる流量調整弁である。バーナ循環流量サーボ８４の開度はコントローラ１４６によって制御される。コントローラ１４６は、バーナ循環流量サーボ８４の開度を調整することによって、バーナ循環経路７６を流れる温水の流量を調整する。なお、バーナ循環経路７６を流れる温水の流量を調整するにあたっては、バーナ循環流量サーボ８４の開度を調整することに代えて、バーナ循環ポンプ８０の回転数を調整する構成としてもよい。

第１バーナ循環復路７６ｂは、顕熱熱交換器７４の下流端と貯湯タンク１４の天井部を接続している。第１バーナ循環復路７６ｂのうち分岐点７７の上流側（共通経路７８）には、バーナ出口サーミスタ８８と、バイメタルスイッチ８９が設けられている。

バーナ出口サーミスタ８８は、バーナ部６８を通過した後の温水の温度を検出する。バーナ出口サーミスタ８８が検出する温度は、第１バーナ循環復路７６ｂ又は第２バーナ循環復路７６ｃを通って貯湯タンク１４に流入する温水の温度に実質的に等しい。バーナ出口サーミスタ８８の検出信号はコントローラ１４６に出力される。本実施例では、バーナ出口サーミスタ８８の検出温度が９２℃以上となった場合には、温水温度が異常高温であると判断して、コントローラ１４６によってバーナ７０が消火されるように制御されている。

バイメタルスイッチ８９は、バーナ部６８を通過した後の温水温度が所定温度を超えている場合に作動し、バーナ７０への図示しないガス供給路に設けたガス電磁開閉弁の回路に直列に接続したスイッチである。本実施例では、バイメタルスイッチ８９は、前記バーナ出口サーミスタ８８あるいはコントローラ１４６が故障した場合でも作動するように、温水温度が９５℃以上になった場合に作動するように設定してある。バイメタルスイッチ８９が作動すると、前記ガス供給路のガス電磁開閉弁が閉弁して、バーナ７０を消火するように構成されている。

第１バーナ循環復路７６ｂのうち、分岐点７７の下流側には、第１開閉弁１６０が設けられている。第１開閉弁は、コントローラ１４６によって開閉制御される弁である。

第２バーナ循環復路７６ｃは、顕熱熱交換器７４の下流端と貯湯タンク１４の中間部（第２タンクサーミスタ１８と第３タンクサーミスタ２０の中間）を接続している。第２バーナ循環復路７６ｃの分岐点７７の下流側には、第２開閉弁１６２と、圧力逃がし弁４８が設けられている。第２開閉弁は、コントローラ１４６によって開閉制御される弁である。

圧力逃がし弁４８は、バーナ循環復路７６ｃ内の圧力が所定値以上になったときに開弁し、バーナ循環経路７６内や貯湯タンク１４内の圧力が過剰に上昇することを防止する。圧力逃がし弁４８の出口側は、圧力開放経路４２に接続されている。本実施例の圧力逃がし弁４８は、バーナ部６８で空焚きによって過加熱された温水が沸騰して蒸気を発生させ、バーナ循環経路７６内の圧力を上昇させたときに開弁し、発生した蒸気を排出させることができる。また、圧力逃がし弁４８は、上記の場合に開弁するほか、手動で開弁させることもできる。

本実施例では、加熱運転中に、バーナ７０で加熱された温水が異常高温と判断されない限り、コントローラ１４６は、第１開閉弁１６０を開き、第２開閉弁１６２を閉じるように制御している。この場合、バーナ７０で加熱された温水は、第１バーナ循環復路７６ｂを通って貯湯タンク１４の上部に戻される。

一方、加熱運転中に、バーナ７０で加熱された温水が異常高温と判断されると、コントローラ１４６は、第１開閉弁１６０を閉じて第２開閉弁１６２を開くように制御している。この場合、バーナ７０で加熱されて異常高温となった温水は、第２バーナ循環復路７６ｃを通って貯湯タンク１４の中間部に戻される。

貯湯タンク１４の上部（詳しくは天井部）には、貯湯タンク１４内の温水を給湯栓４４や図示しない浴槽に給湯する給湯経路４６が接続されている。給湯栓４４は、熱負荷１０８の一つであって、浴室、洗面所、台所等にそれぞれ配設されている。給湯経路４６には、貯湯タンク１４側から順に、温水電磁弁５０と、高温サーミスタ５２と、負圧作動弁５３と、出湯サーミスタ５４が設けられている。また、給湯経路４６には、先述の混合経路３６が接続されている。混合経路３６は、高温サーミスタ５２と負圧作動弁５３の間に接続されている。

温水電磁弁５０は、コントローラ１４６によって開閉される。コントローラ１４６は、給湯水量センサ３０の検出流量に基づいて給湯の開始／終了を判断する。給湯動作開始のために給湯栓４４が開かれると、給水経路２４内に流入した水が混合経路３６を通り、給湯経路４６を通って給湯栓４４から出る。このときの給湯水量センサ３０の検出流量が所定値以上となると、コントローラ１４６は給湯が開始されたと判断し、温水電磁弁５０を開弁する。温水電磁弁５０が開弁されると、給水経路２４内に流入した水は貯湯タンク１４にも供給されるようになる。給湯栓４４が閉じられて、給湯水量センサ３０の検出流量が所定値以下になると、コントローラ１４６は給湯が終了したと判断して温水電磁弁５０を閉弁する。

高温サーミスタ５２は、混合経路３６の接続位置よりも上流側の位置において、給湯経路４６を流れる温水の温度を検出する。高温サーミスタ５２が検出する温度は、貯湯タンク１４から給湯経路４６に流出した温水の温度に実質的に等しい。

負圧作動弁５３は、断水時に階下給湯が行われた場合のように、給湯経路４６内及び貯湯タンク１４内が負圧になる場合に作動し、給湯経路４６内に空気を入れて貯湯タンク１４の負圧による破壊を防止する。

出湯サーミスタ５４は、混合経路３６の接続位置よりも下流側の位置において、給湯経路４６を流れる温水の温度を検出する。出湯サーミスタ５４は、貯湯タンク１４からの温水と混合経路３６からの水道水との混合水の温度を検出する。高温サーミスタ５２と出湯サーミスタ５４の検出信号は、コントローラ１４６に出力される。

貯湯タンク１４には、貯湯タンク１４と熱回収用熱交換器１５４との間で温水を循環させる熱回収循環経路５６が設けられている。発電ユニット１５０には、発電ユニット１５０と熱回収用熱交換器１５４との間で熱媒体を循環させる熱媒循環経路１５２が設けられている。熱回収循環経路５６と、熱媒循環経路１５２はともに熱回収用熱交換器１５４を通過するように配設されている。熱回収用熱交換器１５４は、熱媒循環経路１５２を流れる熱媒と、熱回収循環経路５６を流れる温水との間で、熱交換（熱伝達）を行う。

熱回収循環経路５６は、貯湯タンク１４から熱回収用熱交換器１５４へ向かう熱回収循環往路５６ａと、熱回収用熱交換器１５４から貯湯タンク１４へ向かう熱回収循環復路５６ｂを備えている。

熱回収循環往路５６ａは、貯湯タンク１４の下部（詳しくは底部）と、熱回収用熱交換器１５４の上流端とを接続している。熱回収循環往路５６ａには、熱回収循環ポンプ５８と、熱回収流量センサ５９と、循環往路サーミスタ６０が設けられている。

熱回収循環ポンプ５８は、熱回収循環経路５６内の温水を循環させる。熱回収循環ポンプ５８の動作は、コントローラ１４６によって制御される。熱回収流量センサ５９は、熱回収循環経路５６を流れている温水の流量を検出する。循環往路サーミスタ６０は、熱回収循環往路５６ａを流れる温水の温度を検出する。熱回収流量センサ５９の検出信号、及び、循環往路サーミスタ６０の検出信号は、コントローラ１４６に出力される。

熱回収循環復路５６ｂは、熱回収用熱交換器１５４の下流端と、貯湯タンク１４の上部（詳しくは天井部）とを接続している。熱回収循環復路５６ｂには、循環復路サーミスタ６２が設けられている。循環復路サーミスタ６２は、熱回収用熱交換器１５４を通過した後の温水の温度を検出する。循環復路サーミスタ６２の検出信号はコントローラ１４６に出力される。

また、本実施例のコージェネレーションシステムは、熱負荷１０８として図示しない暖房装置、風呂装置を備えている。前記暖房装置では、前記バーナ部６８で加熱された温水の熱を、液々熱交換器を介して暖房端末機内に供給して暖房端末機から温風を吹き出させる暖房運転を行うことができる。また、前記風呂装置では、前記給湯経路４６から分岐した温水を浴槽に供給する湯張り運転や、バーナ部６８で加熱された温水の熱を液々熱交換器を介して風呂用熱交換器に供給して浴槽内の温水の追い焚きを行う追い焚き運転を行うことができる。

次に、本実施例の給湯ユニット１０で行われる各運転についてそれぞれ説明する。

（蓄熱運転）
発電ユニット１５０の発電熱によって貯湯タンク１４内の温水を加熱する蓄熱運転について説明する。
発電ユニット１５０の発電運転に伴って発生した発電熱によって、熱媒循環経路１５２内を循環する熱媒が加熱される。一方、給湯ユニット１０では、熱回収循環ポンプ５８が駆動され、貯湯タンク１４内の底部から引き出された低温の温水が熱回収循環経路５６を通って循環する。貯湯タンク１４から熱回収循環往路５６ａに流出した温水は、熱回収用熱交換器１５４を通過する間に、熱媒循環経路１５２内を循環する熱媒の熱によって加熱される。加熱された温水は熱回収循環復路５６ｂを経て貯湯タンク１４の天井部へ戻される。貯湯タンク１４内の温水は上部から昇温していく。このように、コージェネレーションシステムでは、発電ユニット１５０が発電に伴って発生した発電熱を、貯湯タンク１４内に蓄熱していく。貯湯タンク１４内に蓄熱された熱は、後述する給湯運転、暖房運転、風呂湯張り運転、風呂追焚き運転によって消費される。
一方において、発電ユニット１５０の発電熱を蓄熱するだけでは、貯湯タンク１４の温水を十分に加熱できない場合がある。この場合、次に説明する加熱運転が実施される。

（加熱運転）
バーナ７０を用いて温水を加熱する加熱運転について説明する。
貯湯タンク１４に設けられたタンク上サーミスタ１５の検出温度が、リモコン１４８によって設定されている給湯設定温度に５℃を加算した温度を下回った場合、バーナ循環ポンプ８０を駆動させるとともにバーナ７０を点火する。このとき、コントローラ１４６は第１開閉弁１６０を開いて第２開閉弁１６２を閉じる。貯湯タンク１４の中間部からバーナ循環経路７６ａに送り出された温水は、バーナ７０の熱で加熱され、第１バーナ循環復路７６ｂを通過して貯湯タンク１４の上部に戻される。貯湯タンク１４内の温水は上部から昇温していく。タンク上サーミスタ１５の検出温度が給湯設定温度に１０℃を加算した温度まで上昇すると、バーナ循環ポンプ８０を停止させるとともにバーナ７０を消火して加熱運転を終了させる。上記加熱運転の開始・終了条件となるタンク上サーミスタ１５の検出温度は、前記各温度には限られず、給湯設定温度以上の温度であれば任意温度とすることができる。この加熱運転によって、貯湯タンク１４の少なくとも上部には、給湯設定温度以上に加熱された温水が確保される。
なお、この加熱運転中に、バーナ７０で加熱された温水が異常高温となる場合がある。その場合、次に説明する異常時運転が実施される。

（異常時運転）
図２を参照して異常時運転について説明する。図２は、異常時運転のフローチャートである。図２に示すフローに沿って、加熱運転における処理の流れを説明する。
ステップＳ２では、コントローラ１４６は、加熱運転中であるか否か判別する。加熱運転中である場合はＹＥＳと判別される。この場合、上記したように、コントローラ１４６は第１開閉弁１６０を開いて第２開閉弁１６２を閉じている。貯湯タンク１４の中間部からバーナ循環経路７６ａに送り出された温水は、バーナ７０で加熱され、第１バーナ循環復路７６ｂを通過して貯湯タンク１４の上部に戻されている。ステップＳ２でＹＥＳの場合、ステップＳ４に進む。一方、ステップＳ２でＮＯと判別された場合には加熱運転が行われていないため、異常時運転を行うことなく処理を終了する。

ステップＳ４では、コントローラ１４６は、バイメタルスイッチ８９が作動したか否かを判別する。バイメタルスイッチ８９は、バーナ出口サーミスタ８８が機能せずに、且つ、バーナ７０で加熱した後の温水温度が９５℃以上となった場合に作動する。ステップＳ４でＹＥＳと判別された場合、バーナ７０で加熱した後の温水温度は９５℃以上になっている。その場合、コントローラ１４６は、バーナ７０で加熱された後の温水温度が異常高温であると判断して、ステップＳ８に進む。
このような異常高温（空焚き）の原因としては、例えば、バーナ循環水量センサ８２が故障して、実際にはバーナ循環経路７６内を十分な量の温水が循環していないにもかかわらず、十分な量の温水が循環していると誤検知し、バーナ７０を通常通り燃焼させ続けたことが挙げられる。
一方、ステップＳ４でＮＯと判別された場合、ステップＳ６に進む。

ステップＳ６では、コントローラ１４６は、バーナ出口サーミスタ８８の検出温度が９２℃以上となったか否か判別する。バーナ７０で加熱した後の温水温度が９２℃以上になっている場合、ＹＥＳと判別される。その場合、コントローラ１４６は、バーナ７０で加熱された後の温水温度が異常高温であると判断して、ステップＳ８に進む。一方、ステップＳ６でＮＯと判別された場合、コントローラ１４６は、バーナ７０で加熱された後の温水温度は現時点では異常高温ではないと判断する。この場合、ステップＳ４に戻り、加熱運転が終了するまで継続してステップＳ４、Ｓ６の判別を行う。

ステップＳ８では、コントローラ１４６は、バーナ７０を消火する。これにより、これ以上温水が過加熱されることが防止される。この場合、加熱運転は強制的に終了される。
更に、コントローラ１４６は、第１開閉弁１６０を閉弁して第２開閉弁を開弁する。第１バーナ循環復路７６ｂが閉鎖されて、第２バーナ循環復路７６ｃが開通する。これによって、空焚きによってバーナ循環経路７６内に発生した異常高温の温水や蒸気は第２バーナ循環経路７６ｃを通って貯湯タンク１４の中間部に戻され、貯湯タンク１４の中間部に貯湯されているやや低温の温水と混合されて、異常高温ではなくなる。蒸気も温水に復帰する。なお、第２バーナ循環経路７６ｃを通る蒸気の一部は、上記圧力逃がし弁４８から外部に排出される。
更に、コントローラ１４６は、バーナ循環ポンプ８０を、加熱運転時に駆動していたか否かを問わず強制的に駆動させる。従って、貯湯タンク１４の中間部からバーナ循環往路７６ａに送り出された温水は、バーナ７０によって過加熱されていたバーナ循環経路７６を冷却しながら通過し、第１バーナ循環復路７６ｃを通過して貯湯タンク１４の中間部に戻される。
ステップＳ８の処理が行われると、ステップＳ１０に進む。

ステップＳ１０では、コントローラ１４６は、ステップＳ８の処理を開始して５分が経過したか否かを判別する。ステップＳ１０でＮＯと判別された場合は、５分経過するまで、ステップＳ８の処理を継続させる。ステップＳ１０でＹＥＳと判別された場合、ステップＳ１２に進む。

ステップＳ１２では、コントローラ１４６は、第１開閉弁を開弁し、第２開閉弁を閉弁し、第２バーナ循環復路７６ｂを閉鎖して、第１バーナ循環復路７６ｂを再び開通させる。また、強制的に駆動させていたバーナ循環ポンプ８０の運転を停止させ、バーナ循環経路７６への温水の循環を停止させる。ステップＳ１２の処理が行われることで、異常時運転は終了する。

（給湯運転）
給湯運転について説明する。給湯栓４４が開かれて給水量センサ３０の検出水量が所定のオン水量以上となると、コントローラ１４６は給湯要求がなされたものと判断して給湯運転を開始する。コントローラ１４６は温水電磁弁５０を開弁し、貯湯タンク１４の上部に貯められていた温水を給湯経路４６に送り出す。出湯サーミスタ５４の検出温度がリモコン１４８で設定されている給湯設定温度となるように、混合サーボ３４の開度を調整して、給湯設定温度の温水が給湯栓４４から給湯される。給湯運転の実施中に、タンク上サーミスタ１５の検出温度が低下すると、上記加熱運転を行う。この場合は給湯運転と加熱運転が同時に実行される。

（暖房運転、風呂追い焚き運転、風呂湯張り運転）
上記のような蓄熱運転、加熱運転、異常時運転、給湯運転に加えて、本実施例のコージェネレーションシステムは、前記図示しない暖房装置及び風呂装置を用いた暖房運転、風呂追い焚き運転、風呂湯張り運転を行うことができる。

（その他の実施例）
上記第１実施例における異常時運転においては、図２に示すように、ステップＳ８においてバーナ７０を消火し、第１開閉弁１６０を閉弁して第２開閉弁を開弁し、バーナ循環ポンプ８０を駆動させる処理を行った場合、５分間経過するまでその状態を継続することとしたが（Ｓ８、Ｓ１０）、これには限られず、一旦上記処理を行った場合、バーナ出口サーミスタ８８の検出温度が所定温度未満（例えば、８０℃未満）になるまで、上記処理を継続させるようにすることもできる。

上記第１実施例では、バイメタルスイッチ８９の作動温度を９５℃以上としたが、バイメタルスイッチ９５の作動温度は上記数値には限られず、任意とすることができる。同様に、上記各実施例ではバーナ出口サーミスタ８８の検出温度が９２℃以上となった場合に温水が異常高温であると判別するようにしていたが、温水が異常高温であると判別されるバーナ出口サーミスタ８８の検出温度も上記数値には限られず、任意とすることができる。

上記各実施例では、バーナ７０通過後の温水の温度を検出する手段として、バーナ出口サーミスタ８８とバイメタルスイッチ８９を用いる場合について説明した。しかし、バーナ７０通過後の温水の温度を検出する手段として、さらに、所定温度以上の温度を検出すると作動する温度ヒューズを備えることもできる。

上記各実施例では、圧力逃がし弁４８を、第２バーナ循環復路７６ｃの分岐点７７の下流側にのみ設けていたが、圧力逃がし弁４８は、バーナ７０で温水が過加熱されて沸騰して蒸気を発生させた場合に、その高温高圧の蒸気を外部に排出可能であれば、任意の場所に任意の数だけ設けることができる。従って、例えば、第１バーナ循環復路７６ｂの分岐点７７の下流側と第２バーナ循環復路７６ｃの分岐点７７の下流側の夫々に備えることや、第１バーナ循環復路７６ｂと第２バーナ循環復路７６ｃの共通経路７８に一つ設けることもできる。

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合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時の請求項記載の組合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：給湯ユニット
１４：貯湯タンク
１５：タンク上サーミスタ
１６：第１タンクサーミスタ
１８：第２タンクサーミスタ
２０：第３タンクサーミスタ
２２：第４タンクサーミスタ
２４：給水経路
２６：減圧弁
２８：給水サーミスタ
３０：給湯水量センサ
３２：給湯水量サーボ
３４：混合サーボ
３６：混合経路
３８：排水経路
４０：排水弁
４２：圧力開放経路
４４：給湯栓
４６：給湯経路
４８：圧力逃し弁
５０：温水電磁弁
５２：高温サーミスタ
５３：負圧作動弁
５４：出湯サーミスタ
５６：熱回収循環経路
５６ａ：循環往路
５６ｂ：循環復路
５８：熱回収循環ポンプ
５９：熱回収流量センサ
６０：循環往路サーミスタ
６２：循環復路サーミスタ
６８：バーナ部
７０：バーナ
７２：潜熱熱交換器
７４：顕熱熱交換器
７６：バーナ循環経路
７６ａ：バーナ循環往路
７６ｂ：第１バーナ循環復路
７６ｃ：第２バーナ循環復路
８０：バーナ循環ポンプ
８１：バーナ入口サーミスタ
８２：バーナ循環流量センサ
８４：バーナ循環流量サーボ
８８：バーナ出口サーミスタ
８９：バイメタルスイッチ
９２：ドレン経路
９４：中和器
１０８：熱負荷
１４６：コントローラ
１４８：リモコン
１５０：発電ユニット
１５２：熱媒循環経路
１５４：熱回収用熱交換器
１６０：第１開閉弁
１６２：第２開閉弁

Claims (5)

1. 貯湯タンクと、
   貯湯タンクに給水する給水経路と、
   貯湯タンクから給湯する給湯経路と、
   熱源機と、
   貯湯タンク内の温水を熱源機へ送り出す循環往路と、
   熱源機を通過した温水を貯湯タンク上部へ戻す第１循環復路と、
   熱源機を通過した温水を貯湯タンク中間部へ戻す第２循環復路と、
   貯湯タンクと熱源機の間で温水を循環させる循環ポンプと、
   第１循環復路を開閉する第１開閉弁と、
   第２循環復路を開閉する第２開閉弁と、
   熱源機を通過した温水の温度を検知する検知手段と、
   制御手段を備え、
   前記制御手段は、前記検知手段の検知温度が所定温度を上回る場合に、前記第１開閉弁を閉じて前記第２開閉弁を開く処理手順を実行することを特徴とする貯湯式給湯システム。
2. 前記制御手段は、前記検知手段の検知温度が前記所定温度を上回る場合に、前記熱源機の運転を停止するとともに、前記循環ポンプを駆動する処理手順をさらに実行することを特徴とする請求項１の貯湯式給湯システム。
3. 前記制御手段は、前記検知手段の検知温度が前記所定温度を上回る場合に、第１開閉弁を閉じて第２開閉弁を開いた状態を所定時間保持する処理手順をさらに実行することを特徴とする請求項１又は２の貯湯式給湯システム。
4. 少なくとも前記第２循環復路に圧力逃がし弁を備えることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項の貯湯式給湯システム。
5. 請求項１から４のいずれか１項に記載の貯湯式給湯システムと、
   発電装置と、
   発電装置が発生する熱を入力する熱回収用熱交換器と、
   貯湯タンクと熱回収用熱交換器との間で温水を循環させる第２循環経路と、
   を備えているコージェネレーションシステム。
   

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