JP5140634B2 - 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
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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、貯湯タンクから温水を送り出し、冷水と混合し、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。
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。発電熱や太陽熱で加熱した温水を貯湯タンクに貯湯しておいて給湯することと、貯湯タンクに貯湯しておいた温水がなくなった後も給湯を続けることを両立させることができる。
給湯運転時には、貯湯タンクから温水を送り出し、冷水と混合し、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。
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。発電熱や太陽熱で加熱した温水を貯湯タンクに貯湯しておいて給湯することと、貯湯タンクに貯湯しておいた温水がなくなった後も給湯を続けることを両立させることができる。
上記型式の貯湯式給湯システムでは、循環経路に温水を循環させる循環ポンプの能力によって循環経路を流れる温水量（循環流量）が制約される。また熱源機通過後の水温が高すぎると不都合な事態が発生する可能性があることから、熱源機通過後の水温に許容温度が設定されており、その許容温度を越えないように熱源機による加熱量が制約される。
熱源機による単位時間当たりの加熱量は下記の式で制約される：
許容加熱量＝（許容温度−循環経路の入口温度）×循環流量
水温の高い時期には、貯湯タンクから循環経路に入る温水温度（循環経路の入口温度）が、許容温度には達していないものの、許容温度に近いといったことが起こり得る。この場合には、前記式のカッコ内の温度差が小さくなり、熱源機による加熱量が小さな許容値に制約されてしまう。加熱量が小さな許容値に制約される結果、貯湯タンクから流出する熱量が貯湯タンクに流入する熱量よりも大きくなってしまうことがある。ここで、貯湯タンクから流出する熱量は（出湯温度−給水温度）×出湯流量であり、貯湯タンクに流入する熱量は（循環経路の出口温度−循環経路の入口温度）×循環流量であり、後者は前記した許容加熱量で制約されている。水温の高い時期には、熱源機通過後の水温を許容温度以上には加熱できないことから、熱源機による加熱量が小さな許容値に制約され、その結果、熱源機の加熱能力には余裕があるのにもかかわらず、貯湯タンクから流出する熱量が貯湯タンクに流入する熱量よりも大きくなってしまうことがある。貯湯タンクから流出する熱量が貯湯タンクに流入する熱量よりも大きくなってしまうと、温水が不足して給湯不能となってしまうことがある。
熱源機による単位時間当たりの加熱量は下記の式で制約される：
許容加熱量＝（許容温度−循環経路の入口温度）×循環流量
水温の高い時期には、貯湯タンクから循環経路に入る温水温度（循環経路の入口温度）が、許容温度には達していないものの、許容温度に近いといったことが起こり得る。この場合には、前記式のカッコ内の温度差が小さくなり、熱源機による加熱量が小さな許容値に制約されてしまう。加熱量が小さな許容値に制約される結果、貯湯タンクから流出する熱量が貯湯タンクに流入する熱量よりも大きくなってしまうことがある。ここで、貯湯タンクから流出する熱量は（出湯温度−給水温度）×出湯流量であり、貯湯タンクに流入する熱量は（循環経路の出口温度−循環経路の入口温度）×循環流量であり、後者は前記した許容加熱量で制約されている。水温の高い時期には、熱源機通過後の水温を許容温度以上には加熱できないことから、熱源機による加熱量が小さな許容値に制約され、その結果、熱源機の加熱能力には余裕があるのにもかかわらず、貯湯タンクから流出する熱量が貯湯タンクに流入する熱量よりも大きくなってしまうことがある。貯湯タンクから流出する熱量が貯湯タンクに流入する熱量よりも大きくなってしまうと、温水が不足して給湯不能となってしまうことがある。
温水が不足して給湯不能となることを湯切れという。湯切れの問題に対するべく、本件発明者らが以前に開発した技術が特許文献１に開示されている。特許文献１には、循環経路から貯湯タンクに流入している温水の温度と流量、即ち、循環経路から貯湯タンクに流入している単位時間当たりの熱量に応じて、貯湯タンクから給湯する温水の流量を制限する。これによって、湯切れの発生を防止している。
特許文献１の技術によって、湯切れの発生は防止できる。しかしながら、その技術は要求湯量よりも少ない湯量しか提供しないことで湯切れの発生を防止しており、利用者の要求に十分に応えていない。利用者が要求する湯量を供給しながらも湯切れの発生を防止できる技術が必要とされている。
本発明は、前記事情に鑑みてなされたものであり、利用者が要求する湯量を供給しながらも湯切れの発生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、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、熱源機による加熱量を調整する調整手段を備えており、その調整手段が、（１）熱源機通過後の水温が許容温度を越えないという制約を満たすように加熱量を制約する処理手順と、
（２）前記（１）の処理手順で加熱量を制約すると貯湯タンクから流出する熱量が貯湯タンクに流入する熱量よりも大きくなるときに、
（２ａ）前記許容温度を増大させる処理手順と、
（２ｂ）前記循環経路を循環させる温水量を増大させる処理手順と、
のうち、少なくとも（２ａ）を実施する処理手順を実行することを特徴とする。
本発明の貯湯式給湯システムの一つの形態は、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、熱源機による加熱量を調整する調整手段を備えている。
その調整手段は、
（１）熱源機通過後の水温が許容温度を越えないという制約を満たすように加熱量を制約する処理手順と、
（２）前記（１）の処理手順で加熱量を制約すると貯湯タンクから流出する熱量が貯湯タンクに流入する熱量よりも大きくなるときに、
（２ａ）前記許容温度を増大させる処理手順と、
（２ｂ）前記循環経路を循環させる温水量を増大させる処理手順、
の少なくとも一方を実施する処理手順を実行することを特徴とする。
（２）前記（１）の処理手順で加熱量を制約すると貯湯タンクから流出する熱量が貯湯タンクに流入する熱量よりも大きくなるときに、
（２ａ）前記許容温度を増大させる処理手順と、
（２ｂ）前記循環経路を循環させる温水量を増大させる処理手順と、
のうち、少なくとも（２ａ）を実施する処理手順を実行することを特徴とする。
本発明の貯湯式給湯システムの一つの形態は、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、熱源機による加熱量を調整する調整手段を備えている。
その調整手段は、
（１）熱源機通過後の水温が許容温度を越えないという制約を満たすように加熱量を制約する処理手順と、
（２）前記（１）の処理手順で加熱量を制約すると貯湯タンクから流出する熱量が貯湯タンクに流入する熱量よりも大きくなるときに、
（２ａ）前記許容温度を増大させる処理手順と、
（２ｂ）前記循環経路を循環させる温水量を増大させる処理手順、
の少なくとも一方を実施する処理手順を実行することを特徴とする。
前記したように、循環経路を循環する温水量は循環ポンプの能力によって制約されることから、循環ポンプに無理のかからない標準循環流量で運転する。また熱源機通過後の水温が高すぎると不都合な事態が発生する可能性があることから、熱源機通過後の水温に許容温度が設定されており、その許容温度を越えないように熱源機の加熱量が制約される。
本発明者らの研究によって、短時間であれば循環ポンプによる循環流量を標準循環流量よりも増大させられることが判明した。短時間であれば循環流量を標準値より増大させても循環ポンプや循環経路に過負荷が作用して寿命等を損ねることがないことを確認した。同様に短時間であれば許容温度を標準的許容温度よりも増大させられることが判明した。短時間であれば許容温度を標準値よりも増大させても循環経路が損傷して寿命を短くすることがないことを確認した。
同時に、熱源機通過後の水温が許容温度を越えないという制約を満たすように加熱量を制約すると貯湯タンクから流出する熱量が貯湯タンクに流入する熱量よりも大きくなるという関係は、短時間しか続かないことも確認した。
本発明は、両知見を組み合わせて完成した。
本発明者らの研究によって、短時間であれば循環ポンプによる循環流量を標準循環流量よりも増大させられることが判明した。短時間であれば循環流量を標準値より増大させても循環ポンプや循環経路に過負荷が作用して寿命等を損ねることがないことを確認した。同様に短時間であれば許容温度を標準的許容温度よりも増大させられることが判明した。短時間であれば許容温度を標準値よりも増大させても循環経路が損傷して寿命を短くすることがないことを確認した。
同時に、熱源機通過後の水温が許容温度を越えないという制約を満たすように加熱量を制約すると貯湯タンクから流出する熱量が貯湯タンクに流入する熱量よりも大きくなるという関係は、短時間しか続かないことも確認した。
本発明は、両知見を組み合わせて完成した。
本発明の貯湯式給湯システムによると、熱源機通過後の水温が許容温度を越えないという制約を満たすように加熱量を制約すると貯湯タンクから流出する熱量が貯湯タンクに流入する熱量よりも大きくなるという関係が成立している場合には、許容温度を増大させるかあるいは循環流量を増大させるかの少なくとも一方の対策を講じる。前記したように、短時間であることから、上記の対策を講じることができる。
許容温度を増大させれば、循環経路の入口温度が高い場合でも、許容温度と入口温度の差を十分に確保することができ、熱源機に許容される加熱量を増大させることができる。循環流量を増大させれば、循環経路の入口温度が高い場合でも、熱源機に許容される加熱量を増大させることができる。
本発明では少なくとも一方の対策を講じるために、貯湯タンクから流出する熱量が貯湯タンクに流入する熱量よりも大きいという関係を、貯湯タンクに流入する熱量が貯湯タンクから流出する熱量よりも大きいという関係に逆転することができる。利用者が要求する温度の湯を利用者が要求する量だけ給湯しても湯切れしないように熱源機を運転することができる。
本発明では少なくとも一方の対策を講じるために、貯湯タンクから流出する熱量が貯湯タンクに流入する熱量よりも大きいという関係を、貯湯タンクに流入する熱量が貯湯タンクから流出する熱量よりも大きいという関係に逆転することができる。利用者が要求する温度の湯を利用者が要求する量だけ給湯しても湯切れしないように熱源機を運転することができる。
上記の貯湯式給湯システムでは、調整手段が、熱源機通過後の水温に関する許容温度を増大させる処理手順と、循環経路を循環させる温水量を増大させる処理手順の両者を同時に実行してもよい。
上記システムによると、給湯を継続するのに必要な加熱量を一層に確保しやすくなる。
上記システムによると、給湯を継続するのに必要な加熱量を一層に確保しやすくなる。
あるいは、調整手段が、先に熱源機通過後の水温に関する許容温度を増大させる処理手順を実行し、それでも依然として貯湯タンクから流出する熱量が貯湯タンクに流入する熱量よりも大きいときに循環経路を循環させる温水量を増大させる処理手順を実行してもよい。
許容温度を上昇させると不都合が生じやすくなるが（前記したように、短時間であれば実際的な問題は生じない）、循環流量を増大させるのと比較すると、循環経路を構成する配管類や循環ポンプ等の構成部品に与える負担が小さい。
上記の貯湯式給湯システムでは、負荷の小さい許容温度の増大処理を優先して実行し、それでも加熱量が不足するときに限って循環流量を増大させる。循環経路に対する負荷を抑制しながら、必要な加熱量を確保することができる。
許容温度を上昇させると不都合が生じやすくなるが（前記したように、短時間であれば実際的な問題は生じない）、循環流量を増大させるのと比較すると、循環経路を構成する配管類や循環ポンプ等の構成部品に与える負担が小さい。
上記の貯湯式給湯システムでは、負荷の小さい許容温度の増大処理を優先して実行し、それでも加熱量が不足するときに限って循環流量を増大させる。循環経路に対する負荷を抑制しながら、必要な加熱量を確保することができる。
一つの具体的形態に係わる貯湯式給湯システムは、循環経路を流れている温水量を検出する循環流量検出手段と、循環経路から貯湯タンクに流入する温水の温度を検出する循環出口温度検出手段と、貯湯タンクから循環経路に流出する温水の温度を検出する循環入口温度検出手段と、給湯経路を流れている温水量を検出する出湯流量検出手段と、給湯経路の水温を検出する出湯温度検出手段と、給水経路の水温を検出する給水温度検出手段を備えている。
そして、調整手段が、
（３）循環流量検出手段で検出された流量と、循環入口温度検出手段で検出された温度と、循環出口温度検出手段で検出された温度から、単位時間当たりに貯湯タンクに流入する熱量を計算する処理手順と、
（４）出湯流量検出手段で検出された流量と、給水温度検出手段で検出された温度と、出湯温度検出手段で検出された温度から、単位時間当たりに貯湯タンクから流出する熱量を計算する処理手順を備えている。
そして、調整手段が、
（３）循環流量検出手段で検出された流量と、循環入口温度検出手段で検出された温度と、循環出口温度検出手段で検出された温度から、単位時間当たりに貯湯タンクに流入する熱量を計算する処理手順と、
（４）出湯流量検出手段で検出された流量と、給水温度検出手段で検出された温度と、出湯温度検出手段で検出された温度から、単位時間当たりに貯湯タンクから流出する熱量を計算する処理手順を備えている。
上記のシステムでは、実際に検出した流量と実際に検出した温度に基づいて、単位時間当たりに貯湯タンクに流入する熱量と流出する熱量を計算する。そのために、貯湯タンクに流入する熱量と流出する熱量の各々を正確に計算することができる。
許容温度を増大させる必要がある場合、あるいは循環水量を増大させる必要がある場合を正確に判別することができる。
許容温度を増大させる必要がある場合、あるいは循環水量を増大させる必要がある場合を正確に判別することができる。
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。
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。
以下に説明する実施例の技術的特徴を列挙する。
（特徴１）燃焼熱で加熱する熱源機を用いる場合、正常燃焼を維持するための最小火力が存在する。そこで加熱量を最小値に制約しても、循環経路の出口温度が循環経路の入口温度よりも最小温度上昇幅だけは上昇してしまい、それ以下の温度上昇幅に調整できないという制約が存在する。従って、水温の高い時期には、（許容温度−循環経路の入口温度）＜最小温度上昇幅の関係となってしまうことがある。この場合は、貯湯タンクに貯湯されている温水の温度が給湯運転のためには低すぎるために熱源機を運転する必要があるのに、熱源機で加熱すると、熱源機の加熱量を最小火力に調整しても、熱源機通過後の水温が許容温度を超えてしまうために、熱源機を運転できないといった問題が生じる。
本実施例では、上記の場合、許容温度を上昇させるか、あるいは循環流量を増大させる。循環流量を増大させれば最小温度上昇幅が減少する。それによって、処理前には（許容温度−循環経路の入口温度）＜最小温度上昇幅の関係となってしまうために燃焼運転できない場合にも、（許容温度−循環経路の入口温度）＞最小温度上昇幅の関係を実現し、燃焼運転を可能とする。
（特徴２）調整手段は、出湯熱量以上の加熱量が確保された時点で、許容温度の増大処理と循環量の増大処理の少なくとも一方を停止する。
（特徴３）貯湯タンクから給湯経路に送り出す温水の流量を制限することによって、単位時間当たりの出湯熱量を減少させる処理を併せて実行する。
（特徴４）コージェネレーションシステムの第２循環経路を流れている温水の流量を検出する第２循環流量検出手段と、第２循環経路から貯湯タンクに流入する温水の温度を検出する第２循環出口温度検出手段と、貯湯タンクから第２循環経路に流出する温水の温度を検出する第２循環入口温度検出手段とをさらに備えている。加熱量の調整手段は、給湯に伴って単位時間当たりに貯湯タンクから流出している熱量と、単位時間当たりに熱源機から貯湯タンクに供給されている加熱量の計算に加えて、第２循環流量検出手段によって検出された流量と、第２循環出口温度検出手段によって検出された温度と、第２循環入口温度検出手段によって検出された温度から計算される、単位時間当たりに発電装置から貯湯タンクに供給されている第２加熱量を計算し、前記加熱量と第２加熱量を合計した合計加熱量が出湯熱量以上になるように、許容温度あるいは循環水量を増大させて、熱源機の加熱量を増大させる。
（特徴１）燃焼熱で加熱する熱源機を用いる場合、正常燃焼を維持するための最小火力が存在する。そこで加熱量を最小値に制約しても、循環経路の出口温度が循環経路の入口温度よりも最小温度上昇幅だけは上昇してしまい、それ以下の温度上昇幅に調整できないという制約が存在する。従って、水温の高い時期には、（許容温度−循環経路の入口温度）＜最小温度上昇幅の関係となってしまうことがある。この場合は、貯湯タンクに貯湯されている温水の温度が給湯運転のためには低すぎるために熱源機を運転する必要があるのに、熱源機で加熱すると、熱源機の加熱量を最小火力に調整しても、熱源機通過後の水温が許容温度を超えてしまうために、熱源機を運転できないといった問題が生じる。
本実施例では、上記の場合、許容温度を上昇させるか、あるいは循環流量を増大させる。循環流量を増大させれば最小温度上昇幅が減少する。それによって、処理前には（許容温度−循環経路の入口温度）＜最小温度上昇幅の関係となってしまうために燃焼運転できない場合にも、（許容温度−循環経路の入口温度）＞最小温度上昇幅の関係を実現し、燃焼運転を可能とする。
（特徴２）調整手段は、出湯熱量以上の加熱量が確保された時点で、許容温度の増大処理と循環量の増大処理の少なくとも一方を停止する。
（特徴３）貯湯タンクから給湯経路に送り出す温水の流量を制限することによって、単位時間当たりの出湯熱量を減少させる処理を併せて実行する。
（特徴４）コージェネレーションシステムの第２循環経路を流れている温水の流量を検出する第２循環流量検出手段と、第２循環経路から貯湯タンクに流入する温水の温度を検出する第２循環出口温度検出手段と、貯湯タンクから第２循環経路に流出する温水の温度を検出する第２循環入口温度検出手段とをさらに備えている。加熱量の調整手段は、給湯に伴って単位時間当たりに貯湯タンクから流出している熱量と、単位時間当たりに熱源機から貯湯タンクに供給されている加熱量の計算に加えて、第２循環流量検出手段によって検出された流量と、第２循環出口温度検出手段によって検出された温度と、第２循環入口温度検出手段によって検出された温度から計算される、単位時間当たりに発電装置から貯湯タンクに供給されている第２加熱量を計算し、前記加熱量と第２加熱量を合計した合計加熱量が出湯熱量以上になるように、許容温度あるいは循環水量を増大させて、熱源機の加熱量を増大させる。
（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。
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、風呂追い焚きスイッチ、風呂湯張りスイッチ等が設けられている。
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、風呂追い焚きスイッチ、風呂湯張りスイッチ等が設けられている。
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り、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。
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の他端は、圧力開放経路４２に接続されている。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と圧力開放経路４２を経て排水される。
減圧弁２６は、給水圧力を調整するものであり、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。
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の他端は、圧力開放経路４２に接続されている。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と圧力開放経路４２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、可燃性ガスを燃焼させる。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。
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へ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へ向かうバーナ循環復路７６ｂを備えている。
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が検出する流量は、貯湯タンク１４からバーナ循環往路７６ａに流出している温水の流量およびバーナ循環復路７６ｂから貯湯タンク１４に流入している温水の流量に実質的に等しい。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。
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が検出する流量は、貯湯タンク１４からバーナ循環往路７６ａに流出している温水の流量およびバーナ循環復路７６ｂから貯湯タンク１４に流入している温水の流量に実質的に等しい。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。
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の天井部とを接続している。バーナ循環復路７６ｂには、バーナ出口サーミスタ８８と、電磁弁８９と、圧力逃がし弁４８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、バーナ循環復路７６ｂ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の検出信号と、熱交換器出口サーミスタ９０の検出信号は、コントローラ１４６に出力される。
電磁弁８９は、バーナ循環復路７６ｂを開閉可能な弁であって、バーナ循環経路７６内に温水を循環させて貯湯タンク１４内の温水を加温する場合に開かれる。
圧力逃がし弁４８は、バーナ循環経路７６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。
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、バーナ循環復路７６ｂ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の検出信号と、熱交換器出口サーミスタ９０の検出信号は、コントローラ１４６に出力される。
電磁弁８９は、バーナ循環復路７６ｂを開閉可能な弁であって、バーナ循環経路７６内に温水を循環させて貯湯タンク１４内の温水を加温する場合に開かれる。
圧力逃がし弁４８は、バーナ循環経路７６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。
上記バーナ循環経路７６における、バーナ部６８を通過した後の温水の温度の上限温度（許容温度）、即ち、バーナ出口サーミスタ８８の検出温度の上限値は、コントローラ１４６によって所定の温度に定められている。前記上限温度のことを、以下本明細書中では「許容温度」と呼ぶ。このバーナ出口サーミスタ８８の検出温度の上限値は、バーナ循環経路７６を循環する温水の許容温度を表す。従って、バーナ７０の加熱量（火力）は、加熱された温水の温度が前記許容温度以上に上がらないようにコントローラ１４６によって制御されている。また、バーナ循環経路７６を循環する温水の流量（循環流量）も、バーナ循環ポンプ８０及びバーナ循環流量サーボ８４の能力に応じた一定量になるようにコントローラ１４６によって制御されている。
前記バーナ循環経路７６を循環する温水の許容温度及び流量は、後述のような調整を要する場合を除いて、固定値になるようにコントローラ１４６によって制御されている。
前記バーナ循環経路７６を循環する温水の許容温度及び流量は、後述のような調整を要する場合を除いて、固定値になるようにコントローラ１４６によって制御されている。
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／終了を判断し、給湯が開始されたと判断したときに温水電磁弁５０を開弁し、給湯が終了した判断したときに温水電磁弁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。
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／終了を判断し、給湯が開始されたと判断したときに温水電磁弁５０を開弁し、給湯が終了した判断したときに温水電磁弁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。
給湯ユニット１０は、発電ユニット１５０に設けられている熱回収用熱交換器１５４と、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を備えている。この熱回収循環経路５６は、本明細書では第２循環経路と呼ぶ場合もある。発電ユニット１５０には、熱媒循環経路１５２と、熱回収用熱交換器１５４が設けられている。熱媒循環経路１５２は、発電ユニット１５０の各部と熱回収用熱交換器１５４との間で熱媒を循環させる。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）を行なう。発電ユニット１５０では、発電ユニット１５０の各部で発生した熱が、熱回収用熱交換器１５４に入力されるようになっている。
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は、発電ユニット１５０の発電運転中や、熱回収循環経路５６の凍結防止運転中に駆動される。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。熱回収流量センサ５９が検出する流量は、貯湯タンク１４から熱回収循環往路５６ａに流出している温水の流量および熱回収循環復路５６ｂから貯湯タンク１４に流入している温水の流量に実質的に等しい。熱回収流量センサ５９の検出信号は、コントローラ１４６に出力される。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。循環往路サーミスタ６０は、貯湯タンク１４の近傍に配置されている。循環往路サーミスタ６０が検出する温度は、貯湯タンク１４から熱回収循環往路５６ａに流入する温水の温度に略等しい。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と三方弁６４が設けられている。循環復路サーミスタ６２は、三方弁６４の上流側に配置されている。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が検出する温度は、熱回収循環復路５６ｂから貯湯タンク１４に流入する温水の温度に略等しい。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。三方弁６４は、１つの入口６４ａと２つの出口６４ｂ，６４ｃを有している。三方弁６４の入口６４ａには、熱回収循環復路５６ｂの上流側部分が接続されている。三方弁６４の一方の出口６４ｃには、熱回収循環復路５６ｂの下流側部分が接続されている。三方弁６４の他方の出口６４ｂには、バイパス経路６６の一端が接続されている。バイパス経路６６の他端は、熱回収循環往路５６ａの途中に接続されている。三方弁６４の入口６４ａと出口６４ｃが連通すると、発電ユニット１５０と貯湯タンク１４を経由する循環経路が形成され、三方弁６４の入口６４ａと出口６４ｂが連通すると、発電ユニット１５０を経由して貯湯タンク１４をバイパスする（通過しない）循環経路が形成される。三方弁６４の切換えはコントローラ１４６によって制御される。
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は、発電ユニット１５０の発電運転中や、熱回収循環経路５６の凍結防止運転中に駆動される。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。熱回収流量センサ５９が検出する流量は、貯湯タンク１４から熱回収循環往路５６ａに流出している温水の流量および熱回収循環復路５６ｂから貯湯タンク１４に流入している温水の流量に実質的に等しい。熱回収流量センサ５９の検出信号は、コントローラ１４６に出力される。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。循環往路サーミスタ６０は、貯湯タンク１４の近傍に配置されている。循環往路サーミスタ６０が検出する温度は、貯湯タンク１４から熱回収循環往路５６ａに流入する温水の温度に略等しい。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と三方弁６４が設けられている。循環復路サーミスタ６２は、三方弁６４の上流側に配置されている。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が検出する温度は、熱回収循環復路５６ｂから貯湯タンク１４に流入する温水の温度に略等しい。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。三方弁６４は、１つの入口６４ａと２つの出口６４ｂ，６４ｃを有している。三方弁６４の入口６４ａには、熱回収循環復路５６ｂの上流側部分が接続されている。三方弁６４の一方の出口６４ｃには、熱回収循環復路５６ｂの下流側部分が接続されている。三方弁６４の他方の出口６４ｂには、バイパス経路６６の一端が接続されている。バイパス経路６６の他端は、熱回収循環往路５６ａの途中に接続されている。三方弁６４の入口６４ａと出口６４ｃが連通すると、発電ユニット１５０と貯湯タンク１４を経由する循環経路が形成され、三方弁６４の入口６４ａと出口６４ｂが連通すると、発電ユニット１５０を経由して貯湯タンク１４をバイパスする（通過しない）循環経路が形成される。三方弁６４の切換えはコントローラ１４６によって制御される。
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で加熱された温水を暖房端末機内の暖房用熱交換器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、前記バーナ部６８で加熱された温水を浴槽に供給する湯張り運転や、バーナ部６８で加熱された温水を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）
図２を参照して蓄熱運転について説明する。図２は、蓄熱運転におけるコージェネレーションシステムの動作の概要を示す。蓄熱運転では、図２中に太線で示す経路内を温水や熱媒が流通する。
発電ユニット１５０では、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には、貯湯タンク１４の底部から比較的に温度の低い温水が流出する。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。
図２を参照して蓄熱運転について説明する。図２は、蓄熱運転におけるコージェネレーションシステムの動作の概要を示す。蓄熱運転では、図２中に太線で示す経路内を温水や熱媒が流通する。
発電ユニット１５０では、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には、貯湯タンク１４の底部から比較的に温度の低い温水が流出する。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）
図３を参照して加熱運転について説明する。図３は、加熱運転によるコージェネレーションシステムの動作の概要を示す。加熱運転では、図３中に太線で示す経路内を温水が流通する。
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３℃を加算した温度を下回った場合、コントローラ１４６は、加熱運転が必要であると判断する。コントローラ１４６が加熱運転が必要であると判断すると、コントローラ１４６によってバーナ循環ポンプ８０が駆動される。加熱運転の開始条件となるタンク上サーミスタ１５の検出温度は、前記温度には限られず、任意の温度とすることができ、該温度を下回った場合に加熱運転を開始するようにすることもできる。従って、例えば、リモコン１４８によって設定されている給湯設定温度を下回った場合に加熱運転を開始させるようにすること等もできる。
図３を参照して加熱運転について説明する。図３は、加熱運転によるコージェネレーションシステムの動作の概要を示す。加熱運転では、図３中に太線で示す経路内を温水が流通する。
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３℃を加算した温度を下回った場合、コントローラ１４６は、加熱運転が必要であると判断する。コントローラ１４６が加熱運転が必要であると判断すると、コントローラ１４６によってバーナ循環ポンプ８０が駆動される。加熱運転の開始条件となるタンク上サーミスタ１５の検出温度は、前記温度には限られず、任意の温度とすることができ、該温度を下回った場合に加熱運転を開始するようにすることもできる。従って、例えば、リモコン１４８によって設定されている給湯設定温度を下回った場合に加熱運転を開始させるようにすること等もできる。
バーナ循環ポンプ８０が駆動されると、貯湯タンク１４内の温水が、バーナ循環経路７６内へと送り出され、貯湯タンク１４とバーナ部６８との間を循環する。詳しくは、貯湯タンク１４の中間部の温水が、バーナ循環往路７６ａを通ってバーナ部６８へ送り出され、バーナ部６８からバーナ循環復路７６ｂを通じて貯湯タンク１４の天井部に戻される。
このとき、コントローラ１４６は、バーナ循環ポンプ８０の回転量とバーナ循環流量サーボ８４の開度の少なくとも一方を調整することによって、バーナ循環経路７６内を循環する温水の流量が所定量になるように調整している。
このとき、コントローラ１４６は、バーナ循環ポンプ８０の回転量とバーナ循環流量サーボ８４の開度の少なくとも一方を調整することによって、バーナ循環経路７６内を循環する温水の流量が所定量になるように調整している。
バーナ循環経路７６内の温水の循環が開始されると、コントローラ１４６によってバーナ７０が点火される。それにより、貯湯タンク１４からバーナ循環往路７６ａに流入した温水が、バーナ部６８で加熱された後に、貯湯タンク１４の天井部に戻される。貯湯タンク１４内の温水は上部から昇温していく。このとき、コントローラ１４６は、バーナ出口サーミスタ８８で検出される温水の温度が所定の上限温度を超えないようにバーナ７０の加熱量を調整している。
バーナ入口サーミスタ８１の検出温度が、給湯設定温度に５℃を加算した温度以上に達したと判断された場合、コントローラ１４６は、加熱運転を終了させてよいと判断する。加熱運転を終了させてよいと判断すると、コントローラ１４６によってバーナ７０が消火される。次いで、バーナ循環ポンプ８０が停止され、加熱運転が終了する。
加熱運転の終了条件となるタンク上サーミスタ１５の検出温度は、前記温度には限られず、任意の温度とすることができ、該温度を上回った場合に加熱運転を終了するようにすることができる。従って、例えば、リモコン１４８によって設定されている給湯設定温度を１℃でも上回った場合に加熱運転を終了させるようにすること等もできる。
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。
加熱運転の終了条件となるタンク上サーミスタ１５の検出温度は、前記温度には限られず、任意の温度とすることができ、該温度を上回った場合に加熱運転を終了するようにすることができる。従って、例えば、リモコン１４８によって設定されている給湯設定温度を１℃でも上回った場合に加熱運転を終了させるようにすること等もできる。
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。
（給湯運転）
図４、図５を参照して給湯運転について説明する。図４は、給湯運転におけるコージェネレーションシステムの動作の概要を示している。給湯運転では、図４中に太線で示す経路内を温水が流通する。図５は、給湯運転のフローチャートである。図５に示すフローに沿って、給湯運転における処理の流れを説明する。本実施例では、蓄熱運転によって発電ユニット１５０から貯湯タンク１４に継続供給されている熱量を計算に加えない場合の給湯運転について説明する。
ステップＳ２では、コントローラ１４６によって、給湯水量センサ３０の検出水量が、所定のオン水量以上か否かが判別される。コントローラ１４６は、給湯水量センサ３０の検出流量がオン水量以上となると（Ｓ２：ＹＥＳ）、給湯栓４４が開かれて給湯要求があったものと判断し、ステップＳ４へ進む。一方、給湯水量センサ３０の検出流量がオン水量以上とならなければ（Ｓ２：ＮＯ）、コントローラ１４６は給湯栓４４が開かれて給湯要求があったものとは判断しない。前記オン水量は、例えば２．７リットル/minとすることができる。
図４、図５を参照して給湯運転について説明する。図４は、給湯運転におけるコージェネレーションシステムの動作の概要を示している。給湯運転では、図４中に太線で示す経路内を温水が流通する。図５は、給湯運転のフローチャートである。図５に示すフローに沿って、給湯運転における処理の流れを説明する。本実施例では、蓄熱運転によって発電ユニット１５０から貯湯タンク１４に継続供給されている熱量を計算に加えない場合の給湯運転について説明する。
ステップＳ２では、コントローラ１４６によって、給湯水量センサ３０の検出水量が、所定のオン水量以上か否かが判別される。コントローラ１４６は、給湯水量センサ３０の検出流量がオン水量以上となると（Ｓ２：ＹＥＳ）、給湯栓４４が開かれて給湯要求があったものと判断し、ステップＳ４へ進む。一方、給湯水量センサ３０の検出流量がオン水量以上とならなければ（Ｓ２：ＮＯ）、コントローラ１４６は給湯栓４４が開かれて給湯要求があったものとは判断しない。前記オン水量は、例えば２．７リットル/minとすることができる。
ステップＳ４では、コントローラ１４６が温水電磁弁５０を開弁する。それにより、貯湯タンク１４の上部に貯められていた温水が給湯経路４６に送り出される。コントローラ１４６は、必要に応じて出湯サーミスタ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の開度を調整する。
次に、ステップＳ６では、コントローラ１４６によって、加熱運転中であるのか否かが判別される。ここにいう加熱運転とは、先に説明したバーナ部６８による加熱運転をいう。コントローラ１４６によって、加熱運転中と判断された場合（Ｓ６：ＹＥＳ）、ステップＳ８に進む。コントローラ１４６によって加熱運転中でないと判断された場合（Ｓ６：ＮＯ）、貯湯タンク１４の上部には、給湯設定温度を賄い得る温度の温水が貯湯されていることとなるため、ステップＳ２８に進み、給湯栓４４が閉められるまで給湯を行う。なお、この場合も、タンク上サーミスタが給湯設定温度に３℃を加えた温度を下回った場合は、随時加熱運転が開始される。
次に、ステップＳ６では、コントローラ１４６によって、加熱運転中であるのか否かが判別される。ここにいう加熱運転とは、先に説明したバーナ部６８による加熱運転をいう。コントローラ１４６によって、加熱運転中と判断された場合（Ｓ６：ＹＥＳ）、ステップＳ８に進む。コントローラ１４６によって加熱運転中でないと判断された場合（Ｓ６：ＮＯ）、貯湯タンク１４の上部には、給湯設定温度を賄い得る温度の温水が貯湯されていることとなるため、ステップＳ２８に進み、給湯栓４４が閉められるまで給湯を行う。なお、この場合も、タンク上サーミスタが給湯設定温度に３℃を加えた温度を下回った場合は、随時加熱運転が開始される。
ステップＳ８では、コントローラ１４６によって、給水サーミスタ３２の検出温度（給水温度）が所定の許容値以上になっているか否か判別する。給水温度の許容値は、バーナ部６８を通過した後の温水の許容温度と、バーナ７０の単位時間当たりの定格最大加熱量と、バーナ循環経路７６の単位時間当たりの定格循環水量によって求められ、具体的には次の式で求められる：
給水温度の許容値＝許容温度−定格最大加熱量／定格循環水量
ここで、例えば、許容温度を７０℃、バーナ７０の定格最大加熱量を６００kcal/min、バーナ循環経路７６の定格循環水量を１２リットル/minとすると、給水温度の許容値は、２０℃となる。
給水温度の許容値＝許容温度−定格最大加熱量／定格循環水量
ここで、例えば、許容温度を７０℃、バーナ７０の定格最大加熱量を６００kcal/min、バーナ循環経路７６の定格循環水量を１２リットル/minとすると、給水温度の許容値は、２０℃となる。
コントローラ１４６によって、給水温度が許容値以上と判断された場合（Ｓ８：ＹＥＳ）、ステップＳ１０に進む。この場合は、給水温度がある程度高温であるために、ステップＳ１０以降の各処理を行わずにバーナ７０を定格最大加熱量で燃焼させると、バーナ７０で加熱した後の温水温度が許容温度を超えてしまう。
コントローラ１４６によって、給水温度が許容値より小さいと判断された場合（Ｓ１０：ＮＯ）、給水温度は十分に低く、バーナ７０を定格最大加熱量で燃焼させても許容温度以上に達しない。その場合、ステップＳ２８に進み、そのままバーナ７０を定格最大加熱量で燃焼させて加熱運転を行いながら、給湯栓４４が閉められるまで給湯を行う。
コントローラ１４６によって、給水温度が許容値より小さいと判断された場合（Ｓ１０：ＮＯ）、給水温度は十分に低く、バーナ７０を定格最大加熱量で燃焼させても許容温度以上に達しない。その場合、ステップＳ２８に進み、そのままバーナ７０を定格最大加熱量で燃焼させて加熱運転を行いながら、給湯栓４４が閉められるまで給湯を行う。
ステップＳ１０では、コントローラ１４６は、図４に示すように、バーナ循環センサ８２の検出流量Ｑ１〔リットル〕と、バーナ入口サーミスタの検出温度Ｔ１〔℃〕と、バーナ出口サーミスタ８８の検出温度Ｔ２〔℃〕とから、単位時間当たりにバーナ部６８から貯湯タンク１４に流入されている加熱量Ａ〔kcal/min〕を計算する。この加熱量Ａは、Ａ＝Ｑ１（Ｔ２−Ｔ１）で求められる。さらに、コントローラ１４６は、給湯水量センサ３０の検出流量Ｑ２〔リットル〕と、給水サーミスタ２８の検出温度Ｔ３〔℃〕と、出湯サーミスタ５４の検出温度Ｔ４〔℃〕とから、出湯に伴って単位時間当たりに貯湯タンク１４から流出している出湯熱量Ｂ〔kcal/min〕を計算する。この出湯熱量Ｂは、Ｂ＝Ｑ２（Ｔ４−Ｔ３）によって求められる。その上で、コントローラ１４６は加熱量Ａが出湯熱量Ｂ以上となるか否かを判別する。即ち、コントローラ１４６は、以下の式１が成立するか否かを判別する。
Ｑ１（Ｔ２−Ｔ１）≧Ｑ２（Ｔ４−Ｔ３）・・・・〔式１〕
Ｑ１（Ｔ２−Ｔ１）≧Ｑ２（Ｔ４−Ｔ３）・・・・〔式１〕
ステップＳ１０において上記式１が成立しない場合（Ｓ１０：ＮＯ）、ステップＳ１２に進む。ステップＳ１２では、コントローラ１４６は、バーナ出口サーミスタ８８の検出温度の許容温度を標準時の設定より高温に設定する。この高温に設定し直した許容温度を、本明細書では修正許容温度と呼ぶ。例えば、標準時の許容温度が７０℃であるところを、修正許容温度である８５℃に引き上げる。許容温度の修正許容温度への引き上げに伴って、コントローラ１４６は、バーナ循環経路７６内の温水の温度を前記修正許容温度まで上昇させられるようにバーナ７０の加熱量（火力）を調整させる。この調整により、バーナ７０の加熱量も引き上げられる。即ち、バーナ出口サーミスタ８８の検出温度Ｔ２の最大値が引き上げられることとなるため、貯湯タンク１４に流入する加熱量は増加する。即ち、式１の左辺の値が大きくなる。ステップＳ１２の調整を行うと、ステップＳ１４に進む。
ステップＳ１０において上記式１が成立する場合（Ｓ１０：ＹＥＳ）、ステップＳ２８に進み、そのまま、標準の加熱運転を継続しながら給湯栓４４が閉められるまで給湯を行う（Ｓ２８：ＮＯ）。
ステップＳ１４では、コントローラ１４６は、前記のようにバーナ循環経路７６を循環する温水の許容温度を引き上げた状態において上記式１が成立するか否か判別する。
ステップＳ１４において上記式１が成立しない場合（Ｓ１４：ＮＯ）、ステップＳ１６に進む。ステップＳ１６では、コントローラ１４６は、バーナ循環ポンプ８０の回転数とバーナ循環流量サーボ８４の開度のうち少なくとも一方を調整して、バーナ循環経路７６内を循環する温水の流量を、標準時の流量より多くなるように調整する。従って、例えば標準時の流量が１０リットル/minであるところを、１２リットル/minに引き上げることができる。この調整により、バーナ循環センサ８２の検出流量Ｑ１が引き上げられ、バーナ７０の火力もそれに合わせて調整されるため、貯湯タンク１４に供給される加熱量は増加する。即ち、式１の左辺の値がより大きくなる。ステップＳ１６の調整を行うと、ステップＳ２０に進む。
ステップＳ１４において上記式１が成立する場合（Ｓ１４：ＹＥＳ）、ステップＳ１８に進む。ステップＳ１８では、コントローラ１４６は、前記ステップＳ１２で引き上げた修正許容温度を標準の許容温度に戻し、それに伴ってバーナ７０の火力も標準の加熱運転時と同じ火力に戻すように調整する。このステップＳ１８の調整を行うと、ステップＳ１０に戻る。
ステップＳ２０では、コントローラ１４６は、前記のようにバーナ循環経路７６を循環する温水の許容温度を引き上げて（ステップＳ１２）、かつ、循環量を増加させた（ステップＳ１６）状態において、上記式１が成立するか否か判別する。
ステップＳ２０において上記式１が成立しない場合（Ｓ２０：ＮＯ）、ステップＳ２２に進む。ステップＳ２２では、コントローラ１４６は、給湯水量サーボ３２の開度を調整し、貯湯タンク１４から給湯経路４６に流出する温水の流量を減少させるように調整する。従って、例えば使用者が当初要求していた給湯流量が１５リットル/minであったところを、１０リットル/minに引き下げる。この調整により、給湯水量センサ３０の検出流量Ｑ２が引き下げられるため、出湯に伴って貯湯タンク１４から流出している単位時間当たりの出湯熱量が減少する。即ち、式１の右辺の値が小さくなる。ステップＳ２２の調整を行うと、ステップＳ２６に進む。
ステップＳ２０において上記式１が成立する場合（Ｓ２０：ＹＥＳ）、ステップＳ２４に進む。ステップＳ２４では、コントローラ１４６は、前記ステップＳ１６で引き上げたバーナ循環経路７６内の温水の循環流量を標準時の流量に戻すように調整する。また、バーナ７０の火力もそれに合わせて標準時の火力に戻すよう調整する。このステップＳ２４の調整を行うと、ステップＳ１４に戻る。
ステップＳ２６では、コントローラ１４６は、バーナ循環経路７６を循環する温水の上限温度を引き上げて（ステップＳ１２）、かつ、循環流量を増加させ（ステップＳ１６）、かつ、給湯流量を制限した（ステップＳ２２）状態において、上記式１が成立するか否か判別する。
ステップＳ２６において上記式１が成立しない場合（Ｓ２６：ＮＯ）、ステップＳ２８に進む。ステップＳ２８では、給湯水量センサ３０の検出流量が所定のオフ水量以下か否かが判別される。コントローラ１４６は、給湯水量センサ３０の検出流量がオフ水量以下となると（Ｓ２８：ＹＥＳ）、給湯栓４４が閉じられたものと判断し、ステップＳ３０に進む。一方、給湯水量センサ３０の検出流量がオフ水量以下とならなければ（Ｓ２８：ＮＯ）、コントローラ１４６は給湯栓４４が閉じられたものとは判断しない。前記オフ水量は、例えば２．０リットル/minとすることができる。
ステップＳ２６において上記式１が成立する場合（Ｓ２６：ＹＥＳ）、ステップＳ３２に進む。ステップＳ３２では、コントローラ１４６は、前記ステップＳ２２で減少させた給湯流量を使用者が当初要求していた給湯流量に戻すように調整する。このステップＳ３２の調整を行うと、ステップＳ２０に戻る。
ステップＳ３０において、コントローラ１４６は温水電磁弁５０を閉弁し、給湯運転は終了する。
以上のように、給湯ユニット１０では、バーナ部６８からバーナ循環経路７６を通って貯湯タンク１４に流入されている単位時間当たりの加熱量が、出湯に伴って貯湯タンク１４から流出している単位時間当たりの出湯熱量以上となるように、バーナ循環経路７６を循環する温水の許容温度の引き上げ（ステップＳ１２）、循環量の増加（ステップＳ１６）、給湯量の制限（ステップＳ２２）の各処理が行われる。
この結果、バーナ入口サーミスタ８１の検出温度にかかわらず、十分な加熱量を確保することができ、短期間で貯湯タンク１４内の温水温度を給湯設定温度の温水を給湯できる程度まで上げることも可能となる。給湯に必要な加熱量の確保も容易となり、湯切れの問題も起こりにくくなる。使用者が希望する温水温度と給湯流量を確保し易くなる。
この結果、バーナ入口サーミスタ８１の検出温度にかかわらず、十分な加熱量を確保することができ、短期間で貯湯タンク１４内の温水温度を給湯設定温度の温水を給湯できる程度まで上げることも可能となる。給湯に必要な加熱量の確保も容易となり、湯切れの問題も起こりにくくなる。使用者が希望する温水温度と給湯流量を確保し易くなる。
（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、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。
上記のような蓄熱運転、加熱運転、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。
（第２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２実施例について図６を参照して説明する。
本実施例のコージェネレーションシステムも、その基本的な構成及び動作は前記第１実施例のコージェネレーションシステムと共通する。前記第１実施例では、蓄熱運転によって発電ユニット１５０から貯湯タンク１４に継続して流入している加熱量を計算に加えない場合について説明したが、本実施例では、本実施例では、蓄熱運転によって発電ユニット１５０から貯湯タンク１４に継続して流入する加熱量を計算に加える場合の給湯運転について説明する。
この場合、貯湯タンク１４には、バーナ循環経路７６から流入している加熱量に加えて、熱回収循環経路５６から流入している第２の加熱量が供給される。この二つの加熱量の合計が、前記出湯に伴って貯湯タンク１４から消費されている出湯熱量以上となるように、バーナ循環経路７６内を循環する温水の許容温度の引き上げ、バーナ循環経路７６内の循環量の増加、給湯流量の制限の各処理が行われる。
以下、図６のフローに沿って、本実施例の給湯運転について説明する。
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２実施例について図６を参照して説明する。
本実施例のコージェネレーションシステムも、その基本的な構成及び動作は前記第１実施例のコージェネレーションシステムと共通する。前記第１実施例では、蓄熱運転によって発電ユニット１５０から貯湯タンク１４に継続して流入している加熱量を計算に加えない場合について説明したが、本実施例では、本実施例では、蓄熱運転によって発電ユニット１５０から貯湯タンク１４に継続して流入する加熱量を計算に加える場合の給湯運転について説明する。
この場合、貯湯タンク１４には、バーナ循環経路７６から流入している加熱量に加えて、熱回収循環経路５６から流入している第２の加熱量が供給される。この二つの加熱量の合計が、前記出湯に伴って貯湯タンク１４から消費されている出湯熱量以上となるように、バーナ循環経路７６内を循環する温水の許容温度の引き上げ、バーナ循環経路７６内の循環量の増加、給湯流量の制限の各処理が行われる。
以下、図６のフローに沿って、本実施例の給湯運転について説明する。
図６中のステップＳ１０２〜Ｓ１０８に示すように、給湯栓４４の開栓後、コントローラ１４６が加熱運転中か否かの判別、及び、給水温度が所定の許容値以上か否かの判別を行うまでの流れは、前記第１実施例と共通する。
本実施例では、ステップＳ１０８で給水温度が許容値以上と判断されると（Ｓ１０８：ＹＥＳ）、コントローラ１４６は、図４中の各所の温度（Ｔ１〜Ｔ４）及び流量（Ｑ１、Ｑ２）から、バーナ部６８から単位時間当たりに貯湯タンク１４に流入している加熱量Ａと、出湯に伴って単位時間当たりに貯湯タンク１４から流出している出湯熱量Ｂを計算するとともに、図４に示すように、熱回収流量センサ５９の検出流量Ｑ３〔リットル〕と、循環往路サーミスタ６０の検出温度Ｔ５〔℃〕と、循環復路サーミスタ６２の検出温度Ｔ６〔℃〕とから、熱回収用熱交換器１５４から単位時間当たりに貯湯タンク１４に流入している第２の加熱量Ｃ〔kcal/min〕を計算する。この第２の加熱量Ｃは、Ｃ＝Ｑ３（Ｔ６−Ｔ５）によって求められる。その上で、コントローラ１４６は加熱量Ａと第２の加熱量Ｃの合計加熱量が出湯熱量Ｂ以上となるか否かを判別する。即ち、本実施例では、式１に代えて、以下の式２が成立するか否かを判別する（ステップＳ１１０）。
Ｑ１（Ｔ２−Ｔ１）＋Ｑ３（Ｔ６−Ｔ５）≧Ｑ２（Ｔ４−Ｔ３）・・・・〔式２〕
本実施例では、ステップＳ１０８で給水温度が許容値以上と判断されると（Ｓ１０８：ＹＥＳ）、コントローラ１４６は、図４中の各所の温度（Ｔ１〜Ｔ４）及び流量（Ｑ１、Ｑ２）から、バーナ部６８から単位時間当たりに貯湯タンク１４に流入している加熱量Ａと、出湯に伴って単位時間当たりに貯湯タンク１４から流出している出湯熱量Ｂを計算するとともに、図４に示すように、熱回収流量センサ５９の検出流量Ｑ３〔リットル〕と、循環往路サーミスタ６０の検出温度Ｔ５〔℃〕と、循環復路サーミスタ６２の検出温度Ｔ６〔℃〕とから、熱回収用熱交換器１５４から単位時間当たりに貯湯タンク１４に流入している第２の加熱量Ｃ〔kcal/min〕を計算する。この第２の加熱量Ｃは、Ｃ＝Ｑ３（Ｔ６−Ｔ５）によって求められる。その上で、コントローラ１４６は加熱量Ａと第２の加熱量Ｃの合計加熱量が出湯熱量Ｂ以上となるか否かを判別する。即ち、本実施例では、式１に代えて、以下の式２が成立するか否かを判別する（ステップＳ１１０）。
Ｑ１（Ｔ２−Ｔ１）＋Ｑ３（Ｔ６−Ｔ５）≧Ｑ２（Ｔ４−Ｔ３）・・・・〔式２〕
図６に示すように、本実施例の給湯運転は、式１に代えて式２が成立するか否かを判別する点以外は、ステップＳ１１０以降の流れにおいても前記第１実施例と共通する。
ステップＳ１１０において上記式２が成立しない場合（Ｓ１１０：ＮＯ）、コントローラ１４６は、バーナ出口サーミスタ８８の検出温度の許容温度を標準時の設定より高温の修正許容温度に設定し、バーナ７０の火力を引き上げて、加熱量Ａを増加させる（ステップＳ１１２）。
ステップＳ１１４では、コントローラ１４６は、前記のようにバーナ循環経路７６を循環する温水の上限温度を引き上げた状態において上記式２が成立するか否か判別する。
ステップＳ１１４において上記式２が成立しない場合（Ｓ１１４：ＮＯ）、前記第１実施例と同様に、コントローラ１４６は、バーナ循環ポンプ８０の回転数とバーナ循環流量サーボ８４の開度のうち少なくとも一方を調整して、バーナ循環経路７６内を循環する温水の流量を、通常時の流量より多くなるように調整し、バーナ循環センサ８２の検出流量Ｑ１を引き上げて加熱量Ａを増加させる（ステップＳ１１６）。また、それに合わせてバーナ７０の火力を調整する。ステップＳ１１６の調整を行うと、ステップＳ１２０に進む。
ステップＳ１１４において上記式２が成立する場合（Ｓ１１４：ＹＥＳ）、コントローラ１４６は、前記ステップＳ１２で引き上げた修正許容温度を標準の許容温度に戻し、それに伴ってバーナ７０の火力も標準加熱運転時と同じ火力に戻すように調整する（ステップＳ１１８）。ステップＳ１１８の調整が行われると、ステップＳ１１０に戻る。
ステップＳ１２０では、コントローラ１４６は、前記のようにバーナ循環経路７６を循環する温水の許容温度を引き上げ（ステップＳ１１２）、かつ、循環流量を増加させた（ステップＳ１１６）状態において、上記式２が成立するか否か判別する。
ステップＳ１２０において上記式２が成立しない場合（Ｓ１２０：ＮＯ）、コントローラ１４６は、給湯水量サーボ３２の開度を調整し、貯湯タンク１４から給湯経路４６に流出する温水の流量を減少させるように調整し、給湯水量センサ３０の検出流量Ｑ２を引き下げて、出湯熱量Ｂを減少させる（ステップＳ１２２）。ステップＳ１２２の調整を行うと、ステップＳ１２６に進む。
ステップＳ１２０において上記式２が成立する場合（Ｓ１２０：ＹＥＳ）、コントローラ１４６は、前記ステップＳ１６で引き上げたバーナ循環経路７６内の温水の循環流量を標準時の流量に戻すように調整する（ステップＳ１２４）。また、それに合わせてバーナ７０の火力を調整する。ステップＳ１２４の調整を行うと、ステップＳ１１４に戻る。
ステップＳ１２６では、コントローラ１４６は、バーナ循環経路７６を循環する温水の上限温度を引き上げ（ステップＳ１１２）、かつ、循環流量を増加させ（ステップＳ１１６）、かつ、給湯流量を制限した（ステップＳ１２２）状態において、上記式２が成立するか否か判別する。
ステップＳ１２６において上記式２が成立しない場合（Ｓ１２６：ＮＯ）、コントローラ１４６は、給湯水量センサ３０の検出流量が所定のオフ水量以下か否か判別する（ステップＳ１２８）。コントローラ１４６は、給湯水量センサ３０の検出流量がオフ水量以下となると（Ｓ１２８：ＹＥＳ）、給湯栓４４が閉じられたものと判断し、ステップＳ１３０に進む。一方、給湯水量センサ３０の検出流量がオフ水量以下とならなければ（Ｓ１２８：ＮＯ）、コントローラ１４６は給湯栓４４が閉じられたものとは判断しない。
ステップＳ１２６において上記式２が成立する場合（Ｓ１２６：ＹＥＳ）、ステップＳ１３２に進む。ステップＳ１３２では、コントローラ１４６は、前記ステップＳ１２２で減少させた給湯流量を使用者が当初要求していた給湯流量に戻すように調整する。このステップＳ１３２の調整を行うと、ステップＳ１２０に戻る。
ステップＳ１３０において、コントローラ１４６は温水電磁弁５０を閉弁し、給湯運転は終了する。
以上のように、本実施例の給湯ユニット１０では、バーナ循環経路７６から貯湯タンク１４に流入する加熱量と、熱回収循環経路５６から貯湯タンク１４に流入する第２の加熱量の合計加熱量が、出湯に伴って貯湯タンク１４から流出する出湯熱量以上となるように、バーナ循環経路７６を循環する温水の許容温度の引き上げ、バーナ循環経路７６内の循環流量の増加、給湯流量の制限の各処理が行われる。
この結果、バーナ循環経路７６から供給される加熱量に加えて、熱回収循環経路５６から供給される第２の加熱量を用いることができるので、出湯に必要な出湯熱量を賄い得る十分な熱量をより確保し易くなる。従って、湯切れの問題もより起こりにくくなる。使用者が希望する温水温度と給湯流量を確保し易くなる。
この結果、バーナ循環経路７６から供給される加熱量に加えて、熱回収循環経路５６から供給される第２の加熱量を用いることができるので、出湯に必要な出湯熱量を賄い得る十分な熱量をより確保し易くなる。従って、湯切れの問題もより起こりにくくなる。使用者が希望する温水温度と給湯流量を確保し易くなる。
（第３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３実施例について説明する。
本実施例のコージェネレーションシステムも、その基本的な構成及び動作は前記各実施例のコージェネレーションシステムと共通する。
前記各実施例では、標準時の許容温度及び標準時の循環流量の制約の範囲内でバーナ７０を燃焼させて加熱運転を行っていると、バーナ部６８から貯湯タンク１４に流入する加熱量が出湯に伴って貯湯タンク１４から流出する出湯熱量より小さくなってしまう場合に、許容温度を引き上げる処理及び循環流量を増加させる処理を行う例について説明したが、本実施例では、異なる状況下において同様の処理を行う例について説明する。
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３実施例について説明する。
本実施例のコージェネレーションシステムも、その基本的な構成及び動作は前記各実施例のコージェネレーションシステムと共通する。
前記各実施例では、標準時の許容温度及び標準時の循環流量の制約の範囲内でバーナ７０を燃焼させて加熱運転を行っていると、バーナ部６８から貯湯タンク１４に流入する加熱量が出湯に伴って貯湯タンク１４から流出する出湯熱量より小さくなってしまう場合に、許容温度を引き上げる処理及び循環流量を増加させる処理を行う例について説明したが、本実施例では、異なる状況下において同様の処理を行う例について説明する。
本実施例でも、前記各実施例と同様のバーナ７０を用いてバーナ循環経路７６内の温水を加熱する。このバーナ７０のように、燃焼熱で加熱する熱源機を用いる場合、正常燃焼を維持するための最小火力が存在する。そこで加熱量を最小値に制約しても、循環経路の出口温度が循環経路の入口温度よりも最小温度上昇幅だけは上昇してしまい、それ以下の温度上昇幅に調整できないという制約が存在する。
従って、水温の高い時期などには、（許容温度−循環経路の入口温度）＜最小温度上昇幅の関係となってしまうことがある。この場合は、貯湯タンク１４に貯湯されている温水の温度が給湯運転のためには低すぎるためにバーナ７０を運転する必要があるのに、バーナ７０で加熱すると、熱源機の加熱量を最小火力に調整しても、熱源機通過後の水温が許容温度を超えてしまうために、熱源機を運転できない状況となる。
従って、水温の高い時期などには、（許容温度−循環経路の入口温度）＜最小温度上昇幅の関係となってしまうことがある。この場合は、貯湯タンク１４に貯湯されている温水の温度が給湯運転のためには低すぎるためにバーナ７０を運転する必要があるのに、バーナ７０で加熱すると、熱源機の加熱量を最小火力に調整しても、熱源機通過後の水温が許容温度を超えてしまうために、熱源機を運転できない状況となる。
本実施例では、上記の場合において、許容温度を上昇させるか、あるいは循環流量を増大させる処理を行う。許容温度を引き上げるか、又は循環流量を増大させれば最小温度上昇幅が減少する。それによって、処理前には（許容温度−循環経路の入口温度）＜最小温度上昇幅の関係となってしまうために燃焼運転できない場合にも、（許容温度−循環経路の入口温度）＞最小温度上昇幅の関係を実現でき、バーナ７０を運転させて加熱運転を行うことができる。
（その他の実施例）
上記各実施例では、給湯運転において、貯湯タンク１４に流入する加熱量の合計が給湯によって貯湯タンク１４から流出する出湯熱量以上になるように、バーナ循環経路７６を循環する温水の許容温度の引き上げ（ステップＳ１２、Ｓ１１２）、バーナ循環経路７６内の循環流量の増加（ステップＳ１６、Ｓ１１６）、給湯流量の制限（ステップＳ２２、Ｓ１２２）の各処理を行っていたが、前記３つの処理のうち１つ又は２つを省略して行うこともできる。
従って、例えば、給湯流量の制限を行わず、許容温度の引き上げと循環流量の増加のみによって給湯に必要な熱量を確保するようにすることもできる。また、バーナ循環経路７６内の循環流量の増加を省略して、許容温度の引き上げと給湯流量の制限によって必要な熱量を確保するようにすること等もできる。
上記各実施例では、給湯運転において、貯湯タンク１４に流入する加熱量の合計が給湯によって貯湯タンク１４から流出する出湯熱量以上になるように、バーナ循環経路７６を循環する温水の許容温度の引き上げ（ステップＳ１２、Ｓ１１２）、バーナ循環経路７６内の循環流量の増加（ステップＳ１６、Ｓ１１６）、給湯流量の制限（ステップＳ２２、Ｓ１２２）の各処理を行っていたが、前記３つの処理のうち１つ又は２つを省略して行うこともできる。
従って、例えば、給湯流量の制限を行わず、許容温度の引き上げと循環流量の増加のみによって給湯に必要な熱量を確保するようにすることもできる。また、バーナ循環経路７６内の循環流量の増加を省略して、許容温度の引き上げと給湯流量の制限によって必要な熱量を確保するようにすること等もできる。
上記各実施例では、バーナ循環経路７６内の各構成部品にかかる負担と使用者の利便性の面から、バーナ循環経路７６を循環する温水の許容温度の引き上げ、バーナ循環経路７６内の循環流量の増加、給湯流量の制限をこの順序で行うようにしていたが、これら３つの処理を行う順序は、これには限られず任意とすることができる。
従って、例えば、貯湯タンク１４に流入する加熱量の合計が、出湯によって貯湯タンク１４から流出する出湯熱量以上になるように、まずバーナ循環経路７６内の循環流量の増加を行い、次いで、許容温度の引き上げを行い、その後に給湯流量の制限を行うようにすること等も可能である。
従って、例えば、貯湯タンク１４に流入する加熱量の合計が、出湯によって貯湯タンク１４から流出する出湯熱量以上になるように、まずバーナ循環経路７６内の循環流量の増加を行い、次いで、許容温度の引き上げを行い、その後に給湯流量の制限を行うようにすること等も可能である。
上記したバーナ循環経路７６を循環する温水の許容温度の引き上げとバーナ循環経路７６内の循環流量の増加の各処理は、同時に行うこともできる。
許容温度の引き上げと循環流量の増加を同時に行うことにより、バーナ７０の火力を一時的に大幅に上げることができ、必要な熱量をより早く確保できるようになる。
許容温度の引き上げと循環流量の増加を同時に行うことにより、バーナ７０の火力を一時的に大幅に上げることができ、必要な熱量をより早く確保できるようになる。
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。
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：給水量センサ
３２：給水量サーボ
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
６４：三方弁、６４ａ：入口、６４ｂ：出口、６４ｃ：出口
６６：バイパス経路
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：循環往路、７６ｂ：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
８６：バーナバイパスサーボ
８８：バーナ出口サーミスタ
８９：電磁弁
９０：熱交換器出口サーミスタ
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
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：給水量センサ
３２：給水量サーボ
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
６４：三方弁、６４ａ：入口、６４ｂ：出口、６４ｃ：出口
６６：バイパス経路
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：循環往路、７６ｂ：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
８６：バーナバイパスサーボ
８８：バーナ出口サーミスタ
８９：電磁弁
９０：熱交換器出口サーミスタ
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
Claims (5)
- 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、
熱源機による加熱量を調整する調整手段を備えており、
その調整手段が、
（１）熱源機通過後の水温が許容温度を越えないという制約を満たすように加熱量を制約する処理手順と、
（２）前記（１）の処理手順で加熱量を制約すると貯湯タンクから流出する熱量が貯湯タンクに流入する熱量よりも大きくなるときに、
（２ａ）前記許容温度を増大させる処理手順と、
（２ｂ）前記循環経路を循環させる温水量を増大させる処理手順と、
のうち、少なくとも（２ａ）を実施する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。 - 前記調整手段が、前記（２ａ）の処理手順と前記（２ｂ）の処理手順の両者を同時に実行することを特徴とする請求項１に記載の貯湯式給湯システム。
- 前記調整手段が、前記（２ａ）の処理手順を実行し、依然として貯湯タンクから流出する熱量が貯湯タンクに流入する熱量よりも大きいときに前記（２ｂ）の処理手順を実行することを特徴とする請求項１に記載の貯湯式給湯システム。
- 循環経路を流れている温水量を検出する循環流量検出手段と、
循環経路から貯湯タンクに流入する温水の温度を検出する循環出口温度検出手段と、
貯湯タンクから循環経路に流出する温水の温度を検出する循環入口温度検出手段と、
給湯経路を流れている温水量を検出する出湯流量検出手段と、
給湯経路の水温を検出する出湯温度検出手段と、
給水経路の水温を検出する給水温度検出手段をさらに備えており、
前記調整手段が、
（３）前記循環流量検出手段で検出された流量と、前記循環入口温度検出手段で検出された温度と、前記循環出口温度検出手段で検出された温度から、単位時間当たりに貯湯タンクに流入する熱量を計算する処理手順と、
（４）前記出湯流量検出手段で検出された流量と、前記給水温度検出手段で検出された温度と、前記出湯温度検出手段で検出された温度から、単位時間当たりに貯湯タンクから流出する熱量を計算する処理手順、
を備えていることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の貯湯式給湯システム。 - 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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Applications Claiming Priority (1)
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| JP2009136588A JP5140634B2 (ja) | 2009-06-05 | 2009-06-05 | 貯湯式給湯システムとコージェネレーションシステム |
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-
2009
- 2009-06-05 JP JP2009136588A patent/JP5140634B2/ja not_active Expired - Fee Related
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