JP6252762B2

JP6252762B2 - 貯湯給湯システム

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Publication number: JP6252762B2
Application number: JP2014033663A
Authority: JP
Inventors: 藤川　泰; 泰藤川; 福井　秀和; 秀和福井; 森本　量; 量森本; 金城　貴信; 貴信金城; 向生渡邉; 昌吾吉川
Original assignee: Noritz Corp
Current assignee: Noritz Corp
Priority date: 2014-02-25
Filing date: 2014-02-25
Publication date: 2017-12-27
Anticipated expiration: 2034-02-25
Also published as: JP2015158322A

Description

本発明は貯湯給湯システムに関し、特に燃料電池やガスエンジン等の外部熱源機から副次的に発生する排熱の回収を行うものに関する。

従来から、内部熱源機や外部熱源機等の排熱を回収して再利用することで総合エネルギー効率を高めたコージェネレーションシステムが実用に供されている。このコージェネレーションシステムは、燃料電池やガスエンジン等の排熱を回収する種々のタイプのものが実用化されている。

例えば、燃料電池コージェネレーションシステムは、空気と改質燃料ガス（水素含有ガス）との酸化還元反応によって化学エネルギーを電気エネルギーに変換することで電力を発生させる燃料電池発電システム、この燃料電池発電システムによる発電の際に副次的に発生する排気ガスの排熱を湯水として回収して貯湯する貯湯給湯システム、燃料電池発電システムと貯湯給湯システムとを接続する排熱回収循環回路等から構成されている。

上記の燃料電池発電システムにおいて、排熱回収熱交換器により排気ガスを冷却することによって生成された凝縮水を再使用する、所謂水自立運転が行われている。通常は、排熱回収循環回路に貯湯給湯システムの湯水を循環し、排熱回収熱交換器にて湯水と排気ガスとの間で熱交換を行い、排気ガスに含まれる水蒸気を冷却して凝縮水を回収し、この凝縮水を浄化した後に一時的に貯留してから発電に再使用している。

また、排熱を回収して蓄熱する貯湯給湯システムは、湯水を貯留する貯湯タンク、貯湯タンク内に貯留された湯水を再加熱する補助熱源機、各種の弁部材や各種の配管類等を備え、貯湯、給湯、床暖房パネル等の温水暖房端末への温水の供給、風呂への給湯及び追い焚き等の機能を有している。補助熱源機は、給湯運転の際に貯湯タンク内の湯水が給湯設定温度以下の場合等に湯水を加熱する為に使用される。補助熱源機が組み込まれたコージェネレーションシステムは、種々の文献で開示されている。

例えば、特許文献１の熱利用装置（コージェネレーションシステム）は、熱源機と、この熱源機で発生した熱を湯水として蓄える貯湯漕と、熱利用装置全体を制御する制御部とを備えた貯湯槽ユニット、ガス給湯機からなる補助熱源機等から構成されている。この特許文献１の熱利用装置においては、制御部が、湯張り運転や足し湯運転等の設定情報を取得した場合、補助熱源機による湯水の加熱を禁止して給湯を行う。

特許第５１２２８５０号公報

ところで、貯湯タンクの上部に給湯設定温度より低温の中温水（例えば３０〜４０℃程度）が貯留されている場合、この中温水を補助熱源機で再加熱すると、補助熱源機の最低燃焼量でも高温になり過ぎて温度調整が難しくなるという問題がある。従来では、貯湯タンクから補助熱源機に流入する前の中温水に低温の上水を混合して湯水温度を低下させてから、補助熱源機で再加熱を行うことで温度調整している。

しかし、このような従来の制御方法では、中温水に低温の上水を混ぜる為に、中温水が効率良く消費されず、貯湯タンクに中温水が多量に残留する虞がある。この中温水を排熱回収に利用すると、排熱回収の効率の悪化、凝縮水の発生量が低下する等の問題が生じてしまう。また、特許文献１の熱利用装置においては、補助熱源機の稼動を禁止して貯湯タンクの高温の湯水を低温の上水と混合調整して給湯を行うので、従来と同様に貯湯タンクに多量の中温水が残留してしまう虞がある。

本発明の目的は、貯湯給湯システムにおいて、湯張り運転時に貯湯タンクの中温水を積極的に消費可能なもの、熱源機の排熱回収の効率の向上を図ったもの、等を提供することである。

請求項１の貯湯給湯システムは、熱源機と、貯湯タンクと、この貯湯タンクの湯水を利用して前記熱源機の排熱を回収する排熱回収循環回路と、前記貯湯タンクの湯水を再加熱する補助熱源機と、前記貯湯タンクの湯水を浴槽へ供給する注湯通路と、前記浴槽の浴槽水を追焚きする風呂追焚回路とを備えた貯湯給湯システムであって、給湯を行う際に、前記貯湯タンクの湯水が第１設定温度を超えている場合には、前記貯湯タンクの湯水を低温水と混合して前記第１設定温度に調整して給湯を行い、前記貯湯タンクの湯水が前記第１設定温度以下であり且つ第２設定温度以上である場合には、前記貯湯タンクの湯水を低温水と混合して前記第２設定温度以下に調整してから前記補助熱源機で再加熱して前記第１設定温度に調整して給湯を行い、前記貯湯タンクの湯水が前記第２設定温度を下回った場合には、前記貯湯タンクの湯水を前記補助熱源機で再加熱して前記第１設定温度に調整して給湯を行う貯湯給湯システムにおいて、前記貯湯タンクから前記浴槽への湯張りを行う際に、前記貯湯タンクの湯水が第１設定温度を超えている場合には、前記貯湯タンクの湯水を低温水と混合して前記第１設定温度に調整して湯張りを行い、前記貯湯タンクの湯水が前記第１設定温度以下であり且つ第２設定温度以上である場合には、前記補助熱源機の稼動を禁止して湯張りを行い、前記貯湯タンクの湯水が前記第２設定温度を下回った場合には、前記貯湯タンクの湯水を前記補助熱源機で加熱して湯張りを行う制御手段を備えたことを特徴としている。

請求項１の発明によれば、貯湯給湯システムは、貯湯タンクから浴槽への湯張りを行う際に、貯湯タンクの湯水が第１設定温度を超えている場合には、貯湯タンクの湯水を低温水と混合して第１設定温度に調整して湯張りを行い、貯湯タンクの湯水が第１設定温度以下であり且つ第２設定温度以上である場合には、補助熱源機の稼動を禁止して湯張りを行い、貯湯タンクの湯水が第２設定温度を下回った場合には、貯湯タンクの湯水を補助熱源機で加熱して湯張りを行う制御手段を備えたので、貯湯タンクの第１設定温度以下であり且つ第２設定温度以上である湯水を温度調整せずに直接湯張りに使用する。

従って、湯張り時において、貯湯タンクに貯留された第１設定温度以下であり且つ第２設定温度以上である湯水を積極的に消費することができるので、貯湯タンクの湯水温度が効率良く低下して、熱源機の排熱回収の効率が向上する。熱源機が燃料電池の場合は、凝縮水の発生量が増加して、燃料電池コージェネレーションシステムの運転効率が向上する。

また、貯湯タンクの第１設定温度以下であり且つ第２設定温度以上である湯水を積極的に消費した後に、貯湯タンクの湯水を補助熱源機で加熱して湯張りを行うので、通常の湯張り運転と略同様な湯張りが可能となる。

本発明の実施例に係る補助熱源機の稼動を禁止した湯張り運転時における貯湯給湯システムの概略構成図である。補助熱源機の加熱による湯張り運転時における貯湯給湯システムの概略構成図である。追焚き運転時における貯湯給湯システムの概略構成図である。湯張り運転制御の前半部分のフローチャートである。湯張り運転制御の後半部分のフローチャートである。

以下、本発明を実施するための形態について実施例に基づいて説明する。

先ずは、本発明の貯湯給湯システム１の全体構成について説明する。
図１〜図３に示すように、貯湯給湯システム１は、貯湯、給湯、風呂への給湯及び追い焚き、床暖房パネル等の温水暖房端末への温水の供給等の機能を有するものであり、外部熱源機２、タンクユニット３、このタンクユニット３と外部熱源機２とを接続する排熱回収循環回路１５、制御ユニット４５等を備えている。

外部熱源機２（熱源機に相当する）としては、例えば、発電を行なう燃料電池発電ユニットの排熱回収熱交換器が活用可能である。貯湯給湯システム１は、燃料電池発電ユニットと組み合わせることで燃料電池コージェネレーションシステムを構成するが、タンクユニット３以外の構成の詳細な説明は省略する。

タンクユニット３は、貯湯タンク４、補助熱源機５、風呂熱利用熱交換器６、暖房熱利用熱交換器７、給水系通路８、給湯系通路９、風呂へ給湯する注湯通路１１、浴槽１０の浴槽水を追い焚きする風呂追焚回路１２、床暖房パネルや浴室乾燥機等の温水暖房端末に供給される暖房水を循環させる温水暖房回路１３、風呂追焚回路１２の浴槽水や温水暖房回路１３の暖房水を加熱する熱利用循環回路１４、排熱回収循環回路１５等を備え、これら大部分は外装ケース１６内に一体的に収納されている。

次に、貯湯タンク４について説明する。
貯湯タンク４は、外部熱源機２で加熱された高温の湯水（例えば、６５〜９０℃）を貯留可能な密閉タンクで構成され、貯留された湯水の放熱を防ぐ為にタンク周囲は断熱材で覆われている。貯湯タンク４の外周部には、下側から上側に向かって等間隔に複数の湯水温度検出センサ４ａ〜４ｄが順に設けられ、これら複数の湯水温度検出センサ４ａ〜４ｄにより貯湯タンク４内の複数の貯留層の湯水温度が検出される。

次に、補助熱源機５について説明する。
補助熱源機５は、バーナーや熱交換器等を内蔵した公知のガス給湯器で構成されている。補助熱源機５は、貯湯タンク４内の湯水温度が低下した場合等の特別な場合に限り、制御ユニット４５から指令が送信されて燃焼作動され、湯水を加熱するものである。

次に、風呂熱利用熱交換器６と暖房熱利用熱交換器７について説明する。
風呂熱利用熱交換器６は、風呂追焚回路１２を流れる浴槽水を加熱するものであり、熱利用循環回路１４の一部となる１次側熱交換通路部６ａ、風呂追焚回路１２の一部となる２次側熱交換通路部６ｂを有している。風呂熱利用熱交換器６において、熱利用循環回路１４を流れる高温の湯水と風呂追焚回路１２を流れる浴槽水との間で熱交換され、浴槽水は加熱される。

暖房熱利用熱交換器７は、温水暖房回路１３を流れる暖房水を加熱するものであり、熱利用循環回路１４の一部となる１次側熱交換通路部７ａ、温水暖房回路１３の一部となる２次側熱交換通路部７ｂを有している。暖房熱利用熱交換器７において、熱利用循環回路１４を流れる高温の湯水と温水暖房回路１３を流れる暖房水との間で熱交換され、暖房水は加熱される。

次に、給水系通路８について説明する。
給水系通路８は、上水源から低温の上水を貯湯タンク４等に供給するものであり、上流給水通路部８ａ、中間給水通路部８ｂ、下流給水通路部８ｃを有し、上流端が上水源に接続され、下流端が貯湯タンク４の下部に接続されている。上流給水通路部８ａには、減圧弁８ｄが設置され、中間給水通路部８ｂには、逆止弁８ｅが設置されている。

上流給水通路部８ａと中間給水通路部８ｂとの間から給湯系通路９に接続するバイパス通路部１７が分岐されている。バイパス通路部１７には、逆止弁１７ａが設置されている。中間給水通路部８ｂと下流給水通路部８ｃとの間から熱利用循環回路１４に接続するバイパス通路部１８が分岐されている。このバイパス通路部１８により、低温の上水を熱利用循環回路１４に供給することができ、また逆に、熱利用循環回路１４から湯水を貯湯タンク４に戻すことができる。

次に、給湯系通路９について説明する。
給湯系通路９は、貯湯タンク４に貯湯された湯水を風呂等の所望の給湯先に供給するものであり、給湯栓に接続される給湯通路２１、貯湯タンク４の上部から給湯通路２１に接続されるタンク出湯通路２２、このタンク出湯通路２２から分岐され燃焼式の補助熱源機５に接続される補助加熱通路２３、補助熱源機５から給湯通路２１に接続される補助熱源機出湯通路２４等を有している。

給湯通路２１は、高温の湯水が流れる上流給湯通路部２１ａ、混合湯水が流れる中間給湯通路部２１ｂ及び下流給湯通路部２１ｃを有し、上流端がタンク出湯通路２２に接続され、下流端が給湯栓に接続されている。

上流給湯通路部２１ａと中間給湯通路部２１ｂとの間に混合弁２５が設置されている。この混合弁２５に給水系通路８から分岐したバイパス通路部１７が接続されている。混合弁２５は、出湯温度が指令温度になるように低温の上水と高温の湯水の混合比を制御するものである。中間給湯通路部２１ｂには、流量センサ２１ｄと出湯水比例弁２６が設置されている。バイパス通路部１７から分岐した分岐通路部２７が中間給湯通路部２１ｂに接続され、分岐通路部２７には、高温出湯回避電磁弁２８が設置されている。

タンク出湯通路２２は、上流出湯通路部２２ａ、下流出湯通路部２２ｂを有し、上流端が貯湯タンク４の上部に接続され、下流端が給湯通路２１に接続されている。上流出湯通路部２２ａと下流出湯通路部２２ｂとの間から補助加熱通路２３が分岐されている。

補助加熱通路２３は、上流加熱通路部２３ａ、下流加熱通路部２３ｂを有し、上流端がタンク出湯通路２２に接続され、下流端が補助熱源機５の導入口に接続されている。上流加熱通路部２３ａには、逆止弁２３ｃが設置され、下流加熱通路部２３ｂには、圧送ポンプ２９と流量センサ２３ｄが設置されている。

上流加熱通路部２３ａと下流加熱通路部２３ｂとの間にタンク出湯通路２２と補助加熱通路２３とを切換え可能な三方弁３１が設置されている。三方弁３１には、熱利用循環回路１４の湯水戻り側通路部１４ｄも接続されている。この三方弁３１は、上流加熱通路部２３ａと下流加熱通路部２３ｂとの間の接続・遮断及び下流加熱通路部２３ｂと湯水戻り側通路部１４ｄとの間の接続・遮断を切換え可能なものであり、上流加熱通路部２３ａと下流加熱通路部２３ｂと湯水戻り側通路部１４ｄの全ての通路部を接続可能である。

補助熱源機出湯通路２４は、上流補助出湯通路部２４ａ、下流補助出湯通路部２４ｂを有し、上流端が補助熱源機５の導出口に接続され、下流端が給湯通路２１の上流端に接続されている。上流補助出湯通路部２４ａと下流補助出湯通路部２４ｂとの間から熱利用循環回路１４の湯水往き側通路部１４ａが分岐されている。下流補助出湯通路部２４ｂには、タンク水比例弁３２が設置されている。

次に、注湯通路１１について説明する。
注湯通路１１は、給湯通路２１を流れる湯水を浴槽１０へ供給するものであり、出湯水比例弁２６の下流側であって中間給湯通路部２１ｂと下流給湯通路部２１ｃとの間から分岐されて風呂追焚回路１２の途中部に接続されている。注湯通路１１には、流量センサ１１ａ、注湯電磁弁３３等が設置されている。

次に、風呂追焚回路１２について説明する。
風呂追焚回路１２は、浴槽１０の浴槽水を追い焚きする為に浴槽水を循環させる回路であり、風呂戻り側通路部１２ａ、風呂往き側通路部１２ｂを有している。風呂戻り側通路部１２ａと風呂往き側通路部１２ｂとの間に風呂循環ポンプ３６が設置されている。風呂往き側通路部１２ｂには、水流スイッチ１２ｃと風呂熱利用熱交換器６の２次側熱交換通路部６ｂと湯水温度検出センサ１２ｄとが設置されている。風呂戻り側通路部１２ａには、風呂水位センサ１２ｅが設置され、この風呂水位センサ１２ｅは、浴槽１０の浴槽水位が設定レベル（例えば１５０〜２００Ｌ）に達した際に検出信号を制御ユニット４５に送信する。

次に、温水暖房回路１３について説明する。
温水暖房回路１３は、床暖房パネルや浴室乾燥機等の温水暖房端末に供給される暖房水を循環させる回路であり、暖房戻り通路部１３ａ、暖房高温往き通路部１３ｂ、暖房低温往き通路部１３ｃ、バイパス通路部１３ｄを有している。暖房戻り通路部１３ａには、加熱による暖房水の膨張を吸収する為の膨張タンク３７と、暖房水を循環させる為の暖房循環ポンプ３８とが設置されている。暖房高温往き通路部１３ｂには、暖房熱利用熱交換器７の２次側熱交換通路部７ｂが設置されている。バイパス通路部１３ｄには、バイパス熱動弁３９が設置されている。

次に、熱利用循環回路１４について説明する。
熱利用循環回路１４は、湯水を循環させて風呂追焚回路１２と温水暖房回路１３との間で熱交換を行う閉回路であり、湯水往き側通路部１４ａ、暖房熱利用通路部１４ｂ、風呂熱利用通路部１４ｃ、湯水戻り側通路部１４ｄ、補助加熱通路２３の下流加熱通路部２３ｂ、補助熱源機出湯通路２４の上流補助出湯通路部２４ａを有している。風呂熱利用通路部１４ｃに、風呂熱利用熱交換器６の１次側熱交換通路部６ａと風呂熱利用開閉弁４１が設置され、暖房熱利用通路部１４ｂに、暖房熱利用熱交換器７の１次側熱交換通路部７ａと暖房熱利用開閉弁４２が設置されている。

熱利用循環回路１４に湯水を循環させて浴槽水や暖房水と熱交換を行う場合、圧送ポンプ２９を介して湯水が、下流加熱通路部２３ｂから補助熱源機５に流入し、補助熱源機５によって加熱された後の高温の湯水が、上流補助出湯通路部２４ａと湯水往き側通路部１４ａとを流れて風呂熱利用通路部１４ｃや暖房熱利用通路部１４ｂに送られ、１次側熱交換通路部６ａ，７ａで浴槽水や暖房水との間で熱交換された湯水は、湯水戻り側通路部１４ｄを通って下流加熱通路部２３ｂに戻される。

次に、排熱回収循環回路１５について説明する。
排熱回収循環回路１５は、貯湯タンク４と外部熱源機２との間に湯水を循環させて外部熱源機２の排熱を回収する閉回路であり、低温側循環通路部１５ａ、高温側循環通路部１５ｂ等を有し、上流端が貯湯タンク４の下部に接続され、下流端が貯湯タンク４の上部に接続されている。

高温側循環通路部１５ｂから低温側循環通路部１５ａに接続する分岐通路部１５ｃが分岐され、この分岐部には、貯湯タンク４を含めた循環回路と貯湯タンク４をバイパスする循環回路とを択一的に選択可能な三方弁４３が設置されている。外部熱源機２の内部において、低温側循環通路部１５ａには、循環ポンプ４４が設置され、低温側循環通路部１５ａと高温側循環通路部１５ｂとの間には、外部熱源機２の熱交換部（図示略）が設置されている。

次に、制御ユニット４５について説明する。
図１〜図３に示すように、貯湯給湯システム１は、制御ユニット４５（制御手段に相当する）によって制御される。各種のセンサの検出信号が制御ユニット４５に送信され、この制御ユニット４５により、貯湯給湯システム１の動作、各種のポンプの作動・停止、各種の弁の開閉状態の切り換え及び開度調整等を制御し、各種運転（給湯運転、湯張り運転、追焚き運転、高温差し湯運転、暖房運転、凍結予防運転、排熱回収運転等）を実行する。

制御ユニット４５は、ユーザーが操作可能な操作リモコンとの間でデータ通信可能であり、操作リモコンのスイッチ操作により各種の運転が設定されると、その指令信号が操作リモコンから制御ユニット４５に送信される。例えば、操作リモコンのスイッチ操作により目標給湯設定温度が設定されると、その目標給湯設定温度データが操作リモコンから制御ユニット４５に送信される。

制御ユニット４５は、給湯を行う際に、貯湯タンク４の湯水が第１設定温度（例えば４０℃）を超えている場合には、貯湯タンク４の湯水を低温水と混合して第１設定温度に調整して給湯を行い、貯湯タンク４の湯水が第１設定温度以下であり且つ第２設定温度（例えば３０℃）以上である場合には、貯湯タンク４の湯水を低温水と混合して第２設定温度以下に調整してから補助熱源機５で再加熱して第１設定温度に調整して給湯を行い、貯湯タンク４の湯水が第２設定温度を下回った場合には、貯湯タンク４の湯水を補助熱源機５で再加熱して第１設定温度に調整して給湯を行う。

次に、本発明に関連する湯張り運転について説明する。
制御ユニット４５は、貯湯タンク４から浴槽１０への湯張りを行う際に、貯湯タンク４の湯水が第１設定温度を超えている場合には、貯湯タンク４の湯水を低温水と混合して第１設定温度に調整して湯張りを行い、貯湯タンク４の湯水が第１設定温度以下であり且つ第２設定温度以上である場合には、補助熱源機５の稼動を禁止して湯張りを行い、貯湯タンク４の湯水が第２設定温度を下回った場合には、貯湯タンク４の湯水を補助熱源機５で加熱して湯張りを行い、湯張り後に浴槽水温度が不足する場合には、追焚きを行うことで浴槽水を第１設定温度に調整する。

即ち、制御ユニット４５は、貯湯タンク４の湯水を補助熱源機５、混合弁２５や注湯電磁弁３３等を介して第１設定温度に調整した後に浴槽１０に供給する通常の湯張り運転に加えて、貯湯タンク４の湯水が、例えば第１設定温度より低温の３０〜４０℃程度の中温水である場合、補助熱源機５の稼動を禁止して且つ低温の上水を混合させずに中温水を使い切る湯張り運転（図１の湯水の流れを示す矢印参照）を実行可能である。

次に、湯張り運転に設定された際に制御ユニット４５により自動的に実行される、貯湯タンク４の湯水温度が第１設定温度以下の場合には補助熱源機５の稼動を禁止する湯張り運転制御について、図４，図５のフローチャートに基づいて説明する。尚、図中の符号Ｓｉ（ｉ=１，２，・・）は各ステップを示す。この湯張り運転制御の制御プログラムは、制御ユニット４５に予め格納されている。

図４，図５のフローチャートにおいて、この制御が開始されると、最初にＳ１において、湯張り運転開始か否かを判定する。湯張り運転を開始する為の条件（操作リモコンからの指令やタイマー設定等）が成立している場合、つまり、Ｓ１の判定がＹｅｓの場合、Ｓ２に移行し、Ｓ１の判定がＮｏのうちはＳ１を繰り返す。

次に、Ｓ２において、貯湯タンク４に設置された複数の湯水温度検出センサ４ａ〜４ｄのうちの最上部の湯水温度検出センサ４ｄの検出信号を読み込み、この検出信号に基づいて、貯湯タンク４内の上部（湯水温度検出センサ４ｄが設置された近傍）の貯留層の上部湯水温度Ｔａを算出して、Ｓ３に移行する。

次に、Ｓ３において、貯湯タンク４内の上部湯水温度Ｔａが、給湯設定温度である第１設定温度Ｔ１（例えば４０℃）以下か否かを判定し、貯湯タンク４内の上部湯水温度Ｔａが第１設定温度Ｔ１より低い場合（貯湯タンク４に中温水が貯留されている場合）、つまり、Ｓ３の判定がＹｅｓの場合、Ｓ４に移行し、貯湯タンク４内の上部湯水温度Ｔａが第１設定温度Ｔ１より高い場合（貯湯タンク４に高温の湯水が貯留されている場合）、つまり、Ｓ３の判定がＮｏの場合、Ｓ５に移行し、貯湯タンク４の湯水を混合弁２５を介して低温の上水と混合調整し、第１設定温度Ｔ１に調整された湯水を浴槽１０に給湯する通常の湯張り運転を行う。

次に、Ｓ４において、貯湯タンク４内の上部湯水温度Ｔａが、第２設定温度Ｔ２（例えば３０℃）以上か否かを判定し、貯湯タンク４内の上部湯水温度Ｔａが第２設定温度Ｔ２以上の場合、つまり、Ｓ４の判定がＹｅｓの場合、Ｓ６に移行し、貯湯タンク４内の上部湯水温度Ｔａが第２設定温度Ｔ２より低い場合（補助熱源機５の最低燃焼量でも加熱し過ぎにならない程度の湯水温度の場合）、つまり、Ｓ４の判定がＮｏの場合、Ｓ７に移行し、貯湯タンク４の湯水を補助熱源機５で加熱し、第１設定温度Ｔ１に調整された湯水を浴槽１０に給湯する通常の湯張り運転を行う。

次に、Ｓ６において、貯湯給湯システム１は、補助熱源機５の稼動を禁止して湯張り運転（図１の湯水の流れを示す矢印参照）を開始する。即ち、制御ユニット４５は、貯湯給湯システム１の各種機器（混合弁２５、注湯電磁弁３３等）を制御することで、貯湯タンク４の上部から湯水（中温水）を温度調整せずに浴槽１０に供給する湯張り運転状態に切換え、Ｓ８に移行する。

次に、Ｓ８において、湯張り運転中に、風呂水位センサ１２ｅの検出信号を読み込み、Ｓ９において、浴槽１０の浴槽水位が設定レベルに達しているか否かを判定し、浴槽水位が設定レベルに達している場合、つまり、Ｓ９の判定がＹｅｓの場合、Ｓ１０に移行して、湯張り運転を終了し、Ｓ２０に移行する。浴槽水位が設定レベルに達していない場合、つまり、Ｓ９の判定がＮｏの場合、Ｓ１１に移行する。

次に、Ｓ１１において、複数の湯水温度検出センサ４ａ〜４ｄのうちの最上部の湯水温度検出センサ４ｄの検出信号を読み込み、この検出信号に基づいて、貯湯タンク４内の上部（湯水温度検出センサ４ｄが設置された近傍）の貯留層の上部湯水温度Ｔａを算出して、Ｓ１２に移行する。

次に、Ｓ１２において、貯湯タンク４内の上部湯水温度Ｔａが、第２設定温度Ｔ２（例えば３０℃）を下回ったか否かを判定し、貯湯タンク４の中温水（例えば３０℃〜４０℃）を使い切り貯湯タンク４内の上部湯水温度Ｔａが第２設定温度Ｔ２より低くなった場合、つまり、Ｓ１２の判定がＹｅｓの場合、Ｓ１３に移行して、湯張り運転を終了し、Ｓ１４に移行する。貯湯タンク４内の上部湯水温度Ｔａが第２設定温度Ｔ２より高く、貯湯タンク４に中温水が残留している場合、つまり、Ｓ１２の判定がＮｏの場合、Ｓ８に戻り、Ｓ８〜Ｓ１２を繰り返し実行する。

次に、Ｓ１４において、貯湯給湯システム１は、補助熱源機５の稼動禁止を解除して、補助熱源機５の加熱による湯張り運転（図２の湯水の流れを示す矢印参照）を開始する。即ち、貯湯タンク４内の上部湯水温度Ｔａが第２設定温度Ｔ２を下回った場合に湯張り運転を終了すると、中温水を使い切って、浴槽水位が低く且つ浴槽水温度が低い状態になるので、制御ユニット４５は、貯湯給湯システム１の各種機器（補助熱源機５、混合弁２５、注湯電磁弁３３等）を制御することで、貯湯給湯システム１を補助熱源機５の加熱による湯張り運転状態に切換え、Ｓ１５に移行する。尚、補助熱源機５の加熱による湯張り時に浴槽１０に注湯する湯水温度は、第１設定温度Ｔ１に調整しても良いし、Ｓ６〜Ｓ１３の湯張り運転時に注湯した浴槽水位と浴槽水温度とを演算することで、補助熱源機５の加熱による湯張り運転時に注湯する湯量と湯水温度を決定しても良い。

次に、Ｓ１５において、湯張り運転中に風呂水位センサ１２ｅの検出信号を読み込み、Ｓ１６において、浴槽１０の浴槽水位が設定レベルに達しているか否かを判定し、浴槽水位が設定レベルに達している場合、つまり、Ｓ１６の判定がＹｅｓの場合、Ｓ１７に移行して、補助熱源機５の加熱による湯張り運転を終了し、Ｓ１８に移行する。浴槽水位が設定レベルに達していない場合、つまり、Ｓ１６の判定がＮｏの場合、Ｓ１５に戻り、Ｓ１５，Ｓ１６を繰り返し実行する。尚、Ｓ１７で、補助熱源機５の加熱による湯張り運転を終了した段階で一連の制御を終了しても良い。

次に、Ｓ１８において、風呂追焚回路１２の風呂往き側通路部１２ｂに設置された湯水温度検出センサ１２ｄの検出信号を読み込み、この検出信号に基づいて、浴槽１０に貯留された浴槽水温度Ｔｂを算出して、Ｓ１９に移行する。尚、湯水温度検出センサ１２ｄで検出信号を読み込む際に、風呂循環ポンプ３６を駆動して風呂追焚回路１２に浴槽水を循環させた状態で検出信号を読み込むようにしても良い。

次に、Ｓ１９において、浴槽１０の浴槽水温度Ｔｂが、第１設定温度Ｔ１を下回っているか否かを判定し、浴槽１０の浴槽水温度Ｔｂが第１設定温度Ｔ１より低い場合（高温差し湯運転後でも浴槽水温度が第１設定温度に達していない場合）は、つまり、Ｓ１９の判定がＹｅｓの場合、Ｓ２０に移行し、追焚き運転（図３の湯水の流れを示す矢印参照）を開始し、Ｓ２１に移行する。浴槽１０の浴槽水温度Ｔｂが第１設定温度Ｔ１以上の場合、つまり、Ｓ１９の判定がＮｏの場合、浴槽水位が設定レベルに達し且つ浴槽水温度が第１設定温度Ｔ１に達しているので、この一連の制御を終了する。

次に、Ｓ２１において、追焚き運転中に湯水温度検出センサ１２ｄの検出信号を読み込み、この検出信号に基づいて、風呂往き側通路部１２ｂを循環する浴槽水から浴槽１０の浴槽水温度Ｔｂを算出して、Ｓ２２に移行する。

次に、Ｓ２２において、浴槽１０の浴槽水温度Ｔｂが、第１設定温度Ｔ１以上か否かを判定し、浴槽１０の浴槽水温度Ｔｂが第１設定温度Ｔ１以上の場合、つまり、Ｓ２２の判定がＹｅｓの場合、Ｓ２３に移行し、追焚き運転を終了し、浴槽水位が設定レベルに達し且つ浴槽水温度が第１設定温度Ｔ１に達しているので、この一連の制御を終了する。Ｓ２２の判定がＮｏの場合、Ｓ２１に戻り、Ｓ２１，Ｓ２２を繰り返し実行する。

次に、本発明の貯湯給湯システム１の作用及び効果について説明する。
貯湯給湯システム１が備えた制御ユニット４５は、貯湯タンク４の湯水を浴槽１０へ供給する湯張りを行う際に、貯湯タンク４の湯水が第１設定温度以下であり且つ第２設定温度以上である場合には、即ち、貯湯タンク４の上部に中温水が貯留されている場合には、補助熱源機５の稼動を禁止して湯張りを行うので、貯湯タンク４の第１設定温度以下であり且つ第２設定温度以上である湯水を温度調整せずに直接湯張りに使用する。

従って、湯張り時において、貯湯タンク４に貯留された第１設定温度以下であり且つ第２設定温度以上である湯水を積極的に消費することができるので、貯湯タンク４の湯水温度が効率良く低下して、外部熱源機２の排熱回収の効率が向上する。外部熱源機２が燃料電池の場合は、凝縮水の発生量が増加して、燃料電池コージェネレーションシステムの運転効率が向上する。

また、貯湯タンク４の第１設定温度以下であり且つ第２設定温度以上である湯水を積極的に消費した後に、貯湯タンク４の湯水を補助熱源機５で加熱して湯張りを行うので、通常の湯張り運転と略同様な湯張りが可能となる。

次に、前記実施例を部分的に変更した形態について説明する。
［１］前記実施例において、湯張り運転制御のフローチャートのＳ１１〜Ｓ１９を省略しても良い。即ち、貯湯タンク４の湯水が第２設定温度以下になったか否かの判定のステップを省略することで、貯湯タンク４の第１設定温度以下の湯水を、浴槽１０に浴槽水位が設定レベルに達するまで供給することで、貯湯タンク４の第１設定温度以下の湯水を積極的に消費することができる。浴槽水位が設定レベルに達した後に追焚きを行い、実施例と同様に浴槽水を設定温度に調整することで、通常の湯張り運転と略同様な湯張りが可能となる。

［２］前記実施例において、第１，第２設定温度はほんの一例を示したに過ぎず、これらの温度は適宜変更可能であり、例えば、第２設定温度として、第１設定温度−設定値α（例えば１０℃）の温度を適用しても良い。

［３］その他、当業者であれば、本発明の趣旨を逸脱することなく、前記実施例に種々の変更を付加した形態で実施可能であり、本発明はそのような変更形態を包含するものである。

１貯湯給湯システム
２外部熱源機
４貯湯タンク
５補助熱源機
１０浴槽
１１注湯通路
１２風呂追焚回路
１５排熱回収循環回路
４５制御ユニット

Claims

熱源機と、貯湯タンクと、この貯湯タンクの湯水を利用して前記熱源機の排熱を回収する排熱回収循環回路と、前記貯湯タンクの湯水を再加熱する補助熱源機と、前記貯湯タンクの湯水を浴槽へ供給する注湯通路と、前記浴槽の浴槽水を追焚きする風呂追焚回路とを備えた貯湯給湯システムであって、給湯を行う際に、前記貯湯タンクの湯水が第１設定温度を超えている場合には、前記貯湯タンクの湯水を低温水と混合して前記第１設定温度に調整して給湯を行い、前記貯湯タンクの湯水が前記第１設定温度以下であり且つ第２設定温度以上である場合には、前記貯湯タンクの湯水を低温水と混合して前記第２設定温度以下に調整してから前記補助熱源機で再加熱して前記第１設定温度に調整して給湯を行い、前記貯湯タンクの湯水が前記第２設定温度を下回った場合には、前記貯湯タンクの湯水を前記補助熱源機で再加熱して前記第１設定温度に調整して給湯を行う貯湯給湯システムにおいて、
前記貯湯タンクから前記浴槽への湯張りを行う際に、前記貯湯タンクの湯水が前記第１設定温度を超えている場合には、前記貯湯タンクの湯水を低温水と混合して前記第１設定温度に調整して湯張りを行い、前記貯湯タンクの湯水が前記第１設定温度以下であり且つ第２設定温度以上である場合には、前記補助熱源機の稼動を禁止して湯張りを行い、前記貯湯タンクの湯水が前記第２設定温度を下回った場合には、前記貯湯タンクの湯水を前記補助熱源機で加熱して湯張りを行う制御手段を備えたことを特徴とする貯湯給湯システム。