(57)【要約】【課題】燃料電池などの排熱と熱交換して加熱される熱媒の蓄熱量の利用率を高めるとともに、給湯の安定化を図る。【解決手段】排熱と第１の熱媒（ＨＭ１）を熱交換して第１の熱媒を加熱する第１の熱交換器（１２−４）と、第１の熱媒を溜めるタンク（熱媒タンク６）から取り出した第１の熱媒を第１の熱交換器に流してタンクに戻す熱媒循環路（８−１）と、タンクの上層温度を検出する温度センサー（１０−１）と、第２の熱交換器（１２−１）により第１の熱媒と熱交換する第１の給湯ユニット（４−１）と、第１の給湯ユニットから給水を受け、熱源（バーナー１９）により加熱する第２の熱媒（ＨＭ２）と給水を第３の熱交換器（１２−２）により熱交換する第２の給湯ユニット（４−２）と、温度センサーの検出温度が設定温度Ｔより所定温度βだけ高い温度（Ｔ＋β）を下回った場合、第３の熱交換器の熱交換に先行して熱源を動作させる制御部（３２）を備える。【選択図】        図８
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
排熱源の排熱と第１の熱媒を熱交換して該第１の熱媒を加熱する第１の熱交換器と、
前記第１の熱媒を蓄積するタンクと、
前記タンクの下層から取り出した前記第１の熱媒を前記第１の熱交換器に流して前記タンクの上層側に戻す熱媒循環路と、
前記タンクの前記第１の熱媒の上層温度を検出する温度センサーと、
第２の熱交換器により前記第１の熱媒と熱交換して給水を加熱する第１の給湯ユニットと、
前記第１の給湯ユニットから給水を受け、熱源により加熱する第２の熱媒と前記給水を第３の熱交換器により熱交換して給湯する第２の給湯ユニットと、
前記温度センサーの検出温度が設定温度Ｔより所定温度βだけ高い温度（Ｔ＋β）を下回った場合、前記第３の熱交換器の熱交換に先行して前記熱源を動作させる制御部と、
を備える給湯システム。
【請求項２】
前記第２の給湯ユニットは、前記熱源が燃料ガスを燃焼させる燃焼熱源であり、この燃焼熱源で生じた熱を前記第２の熱媒に熱交換する第４の熱交換器を備える請求項１に記載の給湯システム。
【請求項３】
前記温度センサーの検出温度が設定温度Ｔより所定温度βだけ高い温度（Ｔ＋β）を超える場合、前記熱源の動作を停止させる請求項１に記載の給湯システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガスエンジンや燃料電池に生じる熱エネルギーを給湯加熱に利用する熱利用技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
ガスなどを燃料とするエンジン発電機や燃料電池で生じた熱エネルギー、太陽熱など、熱エネルギーを給湯加熱に利用する給湯システムが知られている。
このような給湯システムにおいて、給湯などに必要な熱量に蓄熱量が不足する場合には、補助加熱を行っている。補助熱源にガスの燃焼熱を使用する場合、必要な給水により燃焼熱による下限能力を保証することが行われている。
このような給湯システムに関し、給湯開始時、貯湯タンクの温水温度が設定温度未満の場合、給湯開始時から給湯停止に至るまで補助熱源の下限能力を超えない低レベルの温度に調整して補助熱源による追加加熱を行うことが知られている（特許文献１）。補助熱源の効率的な利用について、給湯時に補助熱源を作動させ、貯湯タンクに温水の満蓄状態の保持に比較して大気への放熱や、燃料消費の低減を図ることが知られている（たとえば、特許文献２）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−１４８８０４号公報
【特許文献２】特開２００７−３１１０３６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、補助熱源の利用形態について、未利用状態から利用状態に移行する際、下限能力を保証するには、温水に対する給水のミキシング量が増える。つまり、給水量を増加させることは、蓄熱タンクからの熱利用がその分だけ少なくなることを意味する。このような状態は、蓄熱量の利用が不十分となり、また、給湯温度を変動させる原因になるおそれがある。
そこで、本発明の目的はこのような課題を解決するため、燃料電池などの排熱と熱交換して加熱される熱媒の蓄熱量の利用率を高めるとともに、給湯の安定化を図ることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を達成するため、本発明の給湯システムの一側面によれば、排熱源の排熱と第１の熱媒を熱交換して該第１の熱媒を加熱する第１の熱交換器と、前記第１の熱媒を蓄積するタンクと、前記タンクの下層から取り出した前記第１の熱媒を前記第１の熱交換器に流して前記タンクの上層側に戻す熱媒循環路と、前記タンクの前記第１の熱媒の上層温度を検出する温度センサーと、第２の熱交換器により前記第１の熱媒と熱交換して給水を加熱する第１の給湯ユニットと、前記第１の給湯ユニットから給水を受け、熱源により加熱する第２の熱媒と前記給水を第３の熱交換器により熱交換して給湯する第２の給湯ユニットと、前記温度センサーの検出温度が設定温度Ｔより所定温度βだけ高い温度（Ｔ＋β）を下回った場合、前記第３の熱交換器の熱交換に先行して前記熱源を動作させる制御部とを備える。
【０００６】
この給湯システムにおいて、前記第２の給湯ユニットは、前記熱源が燃料ガスを燃焼させる燃焼熱源であり、この燃焼熱源で生じた熱を前記第２の熱媒に熱交換する第４の熱交換器を備えてよい。
この給湯システムにおいて、前記温度センサーの検出温度が設定温度Ｔより所定温度βだけ高い温度（Ｔ＋β）を超える場合、前記熱源の動作を停止させてよい。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、次のいずれかの効果が得られる。
(1) 燃料電池からの排熱を蓄熱し、この熱を給湯加熱に有効に利用でき、排熱の効率的利用を図ることができる。
(2) 給湯温度の変動を抑制でき、給湯を安定化させることができる。
(3) 排熱を熱源に用いて給湯能力を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】一実施の形態に係る給湯システムを示す図である。
【図２】給湯ユニット４−１の給湯制御を示すフローチャートである。
【図３】給湯ユニット４−２の給湯制御を示すフローチャートである。
【図４】Ｔ２≧Ｔの場合の動作パターンを示す図である。
【図５】Ｔ２＜Ｔの場合の動作パターンを示す図である。
【図６】Ｔ２＜Ｔの場合の動作パターンを示す図である。
【図７】動作タイミングを示す図である。
【図８】実施例１に係るコージェネレーションシステムを示す図である。
【図９】熱媒タンクの温度センサーの位置を示す図である。
【図１０】制御部を示す図である。
【図１１】連携制御を示すフローチャートである。
【図１２】燃料電池ユニットの制御を示すフローチャートである。
【図１３】給湯ユニット４−１の給湯制御を示すフローチャートである。
【図１４】給湯ユニット４−１の給湯制御を示すフローチャートである。
【図１５】給湯ユニット４−２の給湯制御を示すフローチャートである。
【図１６】給湯ユニット４−２の給湯制御を示すフローチャートである。
【図１７】通信制御のシーケンスを示すフローチャートである。
【図１８】実施例２に係る制御を説明するための図である。
【図１９】実施例３に係る燃料電池および給湯ユニットを示す図である。
【図２０】実施例４に係る給湯装置を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
図１は、一実施の形態に係る給湯システムを示している。図１に示す構成は一例であり、本発明が係る構成に限定されるものではない。
この給湯システム２には、第１の給湯ユニット４−１および第２の給湯ユニット４−２が備えられる。給湯ユニット４−１は蓄熱機能と給湯機能を有する。この給湯ユニット４−１には第１の熱媒ＨＭ１が貯められる熱媒タンク６が備えられ、この熱媒タンク６の下層部側から熱媒ＨＭ１が熱媒循環路８−１に流れ、たとえば、排熱源に循環させて加熱した高温の熱媒ＨＭ１が熱媒タンク６の上層部に戻される。これにより階層状態の蓄熱が行われる。熱媒タンク６はたとえば、開放式の蓄熱タンクが用いられる。熱媒ＨＭ１は排熱源側の冷却用熱媒であり、排熱源から熱を回収し、熱媒タンク６に蓄熱させる。熱媒タンク６には上層、中層および下層の熱媒温度を検出する複数の温度センサーが備えられ、温度センサー１０−１の検出温度Ｔ１は上層の熱媒温度を表す。この蓄熱機能により、給湯機能では熱媒ＨＭ１の熱を給水Ｗに熱交換し、温水ＨＷを給湯する。
【００１０】
給湯時、給水路８−２に供給される給水Ｗは熱交換器１２−１に流入する。このとき、循環ポンプ１４−１を駆動することにより、熱媒ＨＭ１が熱媒タンク６の上層側から熱媒循環路８−３を通じて熱交換器１２−１に流れる。熱交換器１２−１は第２の熱交換部の一例である。この熱交換器１２−１では、熱媒ＨＭ１の熱が給水Ｗに熱交換され、熱媒ＨＭ１の熱により、給水Ｗから温水ＨＷが生成される。この温水ＨＷが第１の給湯路８−４から給湯される。
【００１１】
この給湯ユニット４−１では温水ＨＷの設定温度をＴとすると、給水Ｗと熱媒ＨＭ１の熱交換を、この設定温度Ｔよりα（たとえば、α＝５〔℃〕）度だけ高い温度（Ｔ＋α）になるように熱交換が行われる。給水温度Ｔ２は給水路８−２の入口側に設置された温度センサー１０−２により検出される。温水ＨＷの出湯路側の温度Ｔ３は、温度センサー１０−３により検出される。給湯路８−４の温水ＨＷは給湯路８−４にある混合手段の一例である混合弁１６−１に流れる。この混合弁１６−１には、給水路８−２側のバイパス路８−５が通じており、混合弁１６−１の給湯路８−４側とバイパス路８−５側の開度比率に応じた混合比で温水ＨＷに給水Ｗを混合することが可能である。したがって、熱媒タンク６の熱媒ＨＭ１の熱量が設定温度Ｔの温水ＨＷを得るに必要な熱量以上であれば、温水ＨＷのみ、または温水ＨＷと給水Ｗの混合水により設定温度Ｔの温水ＨＷを出湯させることができるが、熱量が不足していれば、温水ＨＷの出湯温度は設定温度Ｔ未満となる。
【００１２】
給湯ユニット４−１の給湯路８−４には給湯ユニット４−２の給湯路８−６が接続されており、給湯路８−６は給湯路８−４と連続した通水路を構成する。これにより、給湯ユニット４−１から出湯した温水ＨＷは給湯ユニット４−２の給湯路８−６に供給される。この給湯路８−６に流れる温水ＨＷの温度が設定温度Ｔであれば、給湯ユニット４−２の加熱処理は不要であり、そのまま給湯ユニット４−２から出湯させればよい。つまり、給湯路８−６を分岐したバイパス路８−７から第２の混合弁１６−２を通して出湯させることができる。混合弁１６−２には温水切替手段の一例である。
【００１３】
熱媒タンク６の上層温度を検出する温度センサー１０−１の検出温度Ｔ１が設定温度Ｔよりβ（β＞α）度だけ高い温度（Ｔ＋β）を下回った場合｛Ｔ１＜（Ｔ＋β）｝には、熱量不足を予測し、補助熱源１８を動作させる。補助熱源１８はたとえば、燃料ガスを燃焼させるバーナー１９を熱源とするものであり、この場合、補助熱量は燃焼熱であるが、電熱や太陽熱であってもよい。補助熱源１８を動作させたとき、循環ポンプ１４−２を動作させて熱媒循環路８−８に第２の熱媒ＨＭ２を循環させ、バーナー１９の燃焼熱は第４の熱交換部の一例である熱交換器１２−３により熱媒ＨＭ２に熱交換する。この時、バーナー１９の燃焼熱量は熱交換後の熱媒ＨＭ２が所定温度（たとえば、８０〔℃〕）になるように調整される。これにより、熱媒ＨＭ１の熱量不足をバーナー１９による熱媒ＨＭ２の加熱により補填する。
【００１４】
温度センサー１０−４の検出温度Ｔ４が設定温度Ｔを下回った場合（Ｔ４＜Ｔ）には、給湯路８−６から第３の熱交換部の一例である熱交換器１２−２に温水ＨＷを流入させ、熱媒ＨＭ２と温水ＨＷの熱交換を行う。これにより、温水ＨＷが加熱される。熱交換器１２−２の出側の温水ＨＷの温度Ｔ５は温度センサー１０−５により検出される。熱交換器１２−２の熱交換後の温水ＨＷは混合弁１６−２に流れる。この混合弁１６−２には給湯路８−６側のバイパス路８−７が通じており、混合弁１６−２の給湯路８−６側とバイパス路８−７側の開度比率に応じた混合比で熱交換後の温水ＨＷに熱交換前の温水ＨＷを混合することが可能である。熱交換後の温水ＨＷの検出温度Ｔ５が設定温度Ｔより高ければ、バイパス路８−７から熱交換前の温水ＨＷと熱交換後の温水ｈＨＷとを開度比率に応じた混合比で混合し、設定温度Ｔの混合水ｍＨＷ（＝ＨＷ＋ｈＨＷ）を出湯する。この混合水ｍＨＷの温度は給湯路８−６にある温度センサー１０−６で検出され、この検出温度Ｔ６が混合水ｍＨＷを設定温度Ｔに調整する混合弁１６−２の開度調整に用いられる。
【００１５】
＜給湯ユニット４−１、４−２の制御＞
給湯時の制御は以下の通りである。
(1) 熱媒ＨＭ１の熱を給水Ｗに熱交換し、設定温度Ｔよりα度だけ高い温水ＨＷを生成し、その温水ＨＷの出湯温度を混合弁１６−１により設定温度Ｔに制御する。
(2) Ｔ１＜（Ｔ＋β）の場合、給湯ユニット４−２の補助熱源１８の動作を開始させる。
(3) 給湯ユニット４−１から給湯ユニット４−２に提供される温水ＨＷの温度が設定温度Ｔであれば、その温水ＨＷをバイパス路８−７から混合弁１６−２を通して出湯する。
(4) Ｔ４＜Ｔの場合、熱媒ＨＭ２の熱を温水ＨＷに熱交換することにより、混合弁１６−２の開度比率を調整して設定温度Ｔの混合水ｍＨＷを出湯する。
【００１６】
＜給湯ユニット４−１の給湯制御＞
図２は、給湯ユニット４−１の給湯制御の処理手順を示している。給湯ユニット４−１では動作開始により給湯使用であるか否かを判断する（Ｓ１１）。給湯使用でなければ（Ｓ１１のＮＯ）、循環ポンプ１４−１を停止し（Ｓ１２）、この給湯処理を終了する。給湯使用であれば（Ｓ１１のＹＥＳ）、熱媒タンク６の上層の検出温度Ｔ１が給水Ｗの検出温度Ｔ２を超えているか（Ｔ１＞Ｔ２）を判定する（Ｓ１３）。Ｔ１＞Ｔ２であれば（Ｓ１３のＹＥＳ）、熱交換器１２−１の出口側の温水ＨＷの検出温度Ｔ３が温度（Ｔ＋α）になるように循環ポンプ１４−１の回転数を制御し（Ｓ１４）、また、Ｔ１＞Ｔ２でなければ、つまりＴ２≧Ｔ１であれば（Ｓ１３のＮＯ）、循環ポンプ１４−１を停止する（Ｓ１５）。
【００１７】
Ｓ１４またはＳ１５を経て、検出温度Ｔ１がＴ１＜（Ｔ＋β）であるかを判定する（Ｓ１６）。Ｔ１＜（Ｔ＋β）であれば（Ｓ１６のＹＥＳ）、熱媒タンク６の蓄熱なしと判断し（Ｓ１７）、また、Ｔ１＜（Ｔ＋β）でなければ（Ｓ１６のＮＯ）、つまり、Ｔ１≧（Ｔ＋β）であれば、熱媒タンク６の蓄熱ありと判断する（Ｓ１８）。
そして、混合弁１６−１の開度比率により温水ＨＷと給水Ｗの混合比を調整し、出湯する温水ＨＷを設定温度Ｔに制御する（Ｓ１９）。
【００１８】
＜給湯ユニット４−２の給湯制御＞
図３は、給湯ユニット４−２の給湯制御の処理手順を示している。給湯ユニット４−２においても給湯使用であるか否かを判断する（Ｓ２１）。給湯使用でなければ（Ｓ２１のＮＯ）、循環ポンプ１４−２の停止により、熱媒ＨＭ２の循環を停止し（Ｓ２２）、この給湯処理を終了する。給湯使用であれば（Ｓ２１のＹＥＳ）、給湯ユニット４−１の熱媒タンク６の蓄熱なしかを判断する（Ｓ２３）。
【００１９】
蓄熱なしであれば（Ｓ２３のＹＥＳ）、熱媒ＨＭ２の循環を開始して補助熱源１８を動作させる（Ｓ２４）。蓄熱なしでなければ（Ｓ２３のＮＯ）、給湯ユニット４−１から給湯ユニット４−２に流入する温水ＨＷの検出温度Ｔ４が設定温度Ｔ未満（Ｔ４＜Ｔ）であるかを判断する（Ｓ２５）。Ｔ４＜Ｔであれば（Ｓ２５のＹＥＳ）、熱媒ＨＭ２の循環を開始し（Ｓ２４）、Ｔ４＜Ｔでなければ、つまりＴ４≧Ｔであれば（Ｓ２５のＮＯ）、熱媒ＨＭ２の循環を停止し補助熱源１８を停止させる（Ｓ２６）。
【００２０】
熱媒ＨＭ２の循環開始（Ｓ２４）の後、温水ＨＷの検出温度Ｔ４が設定温度Ｔ未満（Ｔ４＜Ｔ）であるかを判断する（Ｓ２７）。Ｔ４＜Ｔであれば（Ｓ２７のＹＥＳ）、混合弁１６−２の開度比率の変更により、給湯ユニット４−１から給湯ユニット４−２に流入する温水ＨＷを熱交換器１２−２で熱交換後の温水ｈＨＷを用いることにより、出湯する温水ＨＷの温度を設定温度Ｔに制御する（Ｓ２８）。この場合、熱交換後の温水ｈＨＷと熱交換前の温水ＨＷの混合水ｍＨＷ（＝ＨＷ＋ｈＨＷ）を出湯させる。
Ｔ４＜Ｔでなければ、つまり、検出温度Ｔ４が設定温度Ｔであれば（Ｓ２７のＮＯ）、混合弁１６−２の開度をバイパス路８−７側に切り替え、給湯ユニット４−１から給湯ユニット４−２に流入する温水ＨＷ、つまり、バイパス路６−７側に流れる熱交換前の温水ＨＷを出湯させる（Ｓ２９）。
【００２１】
＜動作パターン＞
Ｔ４≧Ｔの場合には熱媒タンク６の蓄熱量が設定温度Ｔの出湯に十分であるから、図４に示すように、温水ＨＷに給水Ｗを混合弁１６−１で混合して設定温度Ｔに制御した温水ＨＷをバイパス路８−７から混合弁１６−２を通して出湯する。
このようにＴ４≧Ｔで出湯を開始し、その出湯中にＴ１＜（Ｔ＋β）に移行した場合には、図５に示すように、補助熱源１８の動作を開始し、熱媒ＨＭ２を熱媒循環路８−８に循環させる。
【００２２】
Ｔ４＜Ｔの場合には、設定温度Ｔの出湯には熱媒タンク６の蓄熱量が不足しているから、補助熱源１８で加熱された熱媒ＨＭ２の熱を温水ＨＷに熱交換し、温水ＨＷの補助加熱を行う。図６に示すように、温水ＨＷの出湯中（図４）にＴ４＜Ｔに移行した場合、混合弁１６−１のバイパス路８−５を閉状態とし、給湯路８−４側を開状態とする。これにより、温水ＨＷのみが混合弁１６−１を通過する。このとき、温度センサー１０−４は温水ＨＷの温度を検出する。
【００２３】
温水ＨＷには熱媒ＨＭ２の熱が熱交換され、熱交換器１２−２から温水ｈＨＷが得られる。混合弁１６−２ではバイパス路８−７から熱交換前の温水ＨＷと、熱交換器１２−２の熱交換後の温水ｈＨＷとを混合し、混合水ｍＨＷが得られる。この混合水ｍＨＷの出湯温度が温度センサー１０−６で検出され、混合弁１６−２のバイパス路８−７側の開度と温水ｈＨＷ側の開度の開度比率が制御され、設定温度Ｔに制御された混合水ｍＨＷの出湯が得られる。
【００２４】
図７のＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、ＥおよびＦは給湯制御の動作タイミングを示している。
図７のＡは熱媒タンク６の熱媒ＨＭ１の温度低下を示している。Ｔは温水ＨＷの設定温度、Ｔ１は温度センサー１０−１の検出温度の推移、Ｔ４は温度センサー１０−４の検出温度の推移、Ｔｘは混合弁１６−１に入る温水ＨＷの温度の推移を示している。このように、熱媒ＨＭ１の温度（Ｔ１）が変化しても、温水ＨＷの温度（Ｔ４）が設定温度Ｔに制御される。温度Ｔｘが検出温度Ｔ１より高くなっているのは、熱媒タンク６の上層側から高温の熱媒ＨＭ１で熱交換された温水ＨＷが混合弁１６−１に流れることによる。この温度は温度センサー１０−３で検出される。
Ｔ１≧Ｔ＋βからＴ１＜Ｔ＋βに遷移した時点ｔ１で、補助熱源１８の動作を開始する。補助熱源１８がバーナーであれば、この時点ｔ１で燃焼を開始する。つまり、温度センサー１０−４の検出温度Ｔ４が低下する前に、先行的に補助熱源１８を動作させる。これにより、図７のＢに示すように、熱媒温度Ｔｍが補助熱源１８の動作開始時点ｔ１からバーナー１９の加熱により上昇し、一定温度に維持される。
【００２５】
検出温度Ｔ４が設定温度Ｔより低下した時点ｔ２で図７のＣに示すように、混合弁１６−１の制御域Ｃ１から混合弁１６−２の制御域Ｃ２に切り換える。時点ｔ１から時点ｔ２の間には時間Δｔが存在する。つまり、これは補助熱源１８の動作が時点ｔ２より時間Δｔだけ先行することを意味する。これにより、混合弁１６−２の制御域Ｃ２に切り換える前に補助熱源１８の動作を開始し、熱媒温度Ｔｍが一定温度に維持される。
【００２６】
図７のＤは、混合水ｍＨＷでの出湯中に、熱媒タンク６の蓄熱温度が上昇する場合を示している。Ｔは出湯の設定温度、Ｔ１は温度センサー１０−１の検出温度（＝熱媒温度）、Ｔ４は温度センサー１０−４の検出温度（＝出湯温度）、Ｔｘは混合弁１６−１に入る温水ＨＷの温度の推移の一例を示している。時点ｔ３は設定温度Ｔより検出温度Ｔ４が上昇する時点であり、時点ｔ４は検出温度Ｔ１が設定温度Ｔ＋βを超える時点であり、補助熱源１８の動作停止時点である。
【００２７】
図７のＥに示すように、熱媒温度Ｔｍは補助熱源１８にあるバーナー１９の加熱によって一定温度を維持し、時点ｔ４で補助熱源１８の動作停止により緩やかな下降状態となる。
そして、図７のＦに示すように、Ｔ４＜ＴからＴ４≧Ｔに移行した時点ｔ３で混合弁１６−２の制御域Ｃ２から混合弁１６−１の制御域Ｃ１に切り換えられる。これにより温水ＨＷおよび給水Ｗの混合または温水ＨＷのみでの設定温度Ｔの出湯となる。
【００２８】
＜一実施の形態の効果＞
この実施の形態によれば、次のような効果が得られる。
(1) Ｔ４≧Ｔの場合には給湯ユニット４−１側で得られる温水ＨＷおよび給水Ｗを用いて設定温度Ｔでの出湯を行う。補助熱源１８を動作させることなく、設定温度Ｔでの給湯を実現するので、経済的である。
(2) Ｔ４＜Ｔの場合には給湯ユニット４−１側の温水ＨＷとともに、補助熱源１８で加熱した熱媒ＨＭ２の熱を温水ＨＷに熱交換し、この場合にも給湯ユニット４−１側の温水ＨＷを全面的に使用するので、熱媒タンク６の熱媒ＨＭ１の蓄熱量の利用率が高く、効率的な給湯が行える。
(3) 給湯中、Ｔ１≧Ｔ＋βからＴ１＜Ｔ＋βに遷移した場合、その時点で、先行的に補助熱源１８を動作させ、迅速に熱媒ＨＭ２の熱を温水ＨＷに熱交換できる。したがって、熱媒タンク６の蓄熱量不足によるアンダーシュートを抑制でき、安定した設定温度Ｔの給湯が行える。
(4) 熱媒タンク６の上層の検出温度Ｔ１が所定の設定温度Ｔ＋β以上である場合には設定温度Ｔの湯を供給し、下回った場合にはそのままの温度の温水ＨＷで給湯し、補助熱源１８は設定温度Ｔと温水ＨＷの温度差がどのような状態であっても設定温度Ｔに制御することができる。
【実施例１】
【００２９】
図８は、実施例１に係るコージェネレーションシステムを示している。図８に示す構成は本発明の一側面を示したものであり、斯かる構成に本発明が限定されるものではない。図８において、図１と同一部分には同一符合を付してある。
このコージェネレーションシステム２０は既述の給湯システム２の適用例であり、このコージェネレーションシステム２０には給湯ユニット４−１、４−２に加え、排熱源として燃料電池ユニット２２が備えられる。つまり、このコージェネレーションシステム２０は燃料電池ユニット２２を含む給湯システムの一例でもある。
この燃料電池ユニット２２には熱源ユニットの一例として、燃料電池２４が備えられ、燃料電池２４の排気ＨＭ３が排気路８−９を通じて第１の熱交換部の一例である、熱交換器１２−４に流れる。この排気ＨＭ３の熱が熱交換器１２−４に循環する熱媒ＨＭ１に熱交換され、熱媒ＨＭ１が燃料電池２４の排熱により熱媒ＨＭ１を加熱する。熱媒ＨＭ１は循環ポンプ１４−３の駆動により熱媒循環路８−１に循環する。熱媒ＨＭ１を循環させる熱交換器１２−４の入側温度は温度センサー１０−７により検出され、その出側温度が温度センサー１０−８により検出される。
【００３０】
給湯ユニット４−１の熱媒タンク６の熱媒ＨＭ１は、給湯ユニット４−１の下層側から熱媒循環路８−１に循環し、熱交換器１２−４で排熱との熱交換後、熱媒タンク６の上層側に戻される。これにより、熱媒ＨＭ１の階層蓄熱が行われる。熱媒タンク６では熱媒ＨＭ１の上層温度が温度センサー１０−１で検出され、その中層温度が温度センサー１０−９、１０−１０で検出され、その下層温度が温度センサー１０−１１で検出される。
給湯ユニット４−１の熱媒ＨＭ１と給水Ｗの熱交換時、給水路８−２に流れる給水Ｗの流量は、流量センサー２６−１により検出される。給湯ユニット４−１から出湯する温水ＨＷの出湯温度は温度センサー１０−１２で検出される。
【００３１】
給湯時、給湯ユニット４−１から給湯路８−６に流れる温水ＨＷの流量は流量センサー２６−２で検出される。熱媒循環路８−８にはアキュームレータ２８が備えられ、熱媒ＨＭ２の圧力は制御されている。熱媒ＨＭ２が循環する熱交換器１２−３の出口側温度は温度センサー１０−１３で検出され、熱媒ＨＭ２を循環させる循環ポンプ１４−２の入側温度は温度センサー１０−１４で検出される。熱媒ＨＭ２を熱交換器１２−３により加熱する補助熱源１８にはガス燃料の燃焼により燃焼熱を生じるバーナー１９が備えられる。
【００３２】
＜熱媒タンク６の温度センサー１０−１＞
図９は、図８のＩＸ部を拡大して示している。この図９に示すように、熱媒タンク６の温度センサー１０−１は熱媒タンク６の上層に設置されている。この温度センサー１０−１の位置は、バーナー１９の補助熱源１８の加熱能力や加熱速度より決めればよい。温度センサー１０−１の位置は少なくとも、熱媒ＨＭ１の熱量が給湯に使用される前にバーナー１９の立ち上げを完了する時間を確保可能な容積レベルの位置で熱媒ＨＭ１の温度を検出する位置であればよい。たとえば、規制流量２４〔リットル／ｍｉｎ〕を１０〔秒〕で加熱可能である場合は、熱媒量が４〔リットル〕以上に相当する容積レベルの位置に設定し、その位置の熱媒温度を検出する。図中、破線３４は上層側の熱媒ＨＭ１と、下層側の低温の熱媒ＬＨＭ１の分水嶺の仮想線を示している。
【００３３】
＜コージェネレーションシステム２０の制御部＞
図１０は、コージェネレーションシステム２０の制御部の一例を示している。この制御部３２には通信機能を備えるコンピュータで構成される給湯ユニット制御部３６−１、３６−２、燃料電池ユニット制御部３６−３およびリモコン制御部３６−４が含まれる。
給湯ユニット制御部３６−１は、給湯ユニット４−１の制御手段であり、プロセッサ３８−１、メモリ部４０−１、システム通信部４２−１、入出力部（Ｉ／Ｏ）４４−１を備え、給湯ユニット４−１の給湯制御を行う。プロセッサ３８−１は、メモリ部４０−１にあるＯＳ（Operating System）や給湯制御プログラムを実行し、システム通信部４２−１を介して給湯ユニット制御部３６−２、燃料電池ユニット制御部３６−３およびリモコン制御部３６−４と連携し、給湯制御に必要な情報処理を実行する。メモリ部４０−１にはＲＯＭ（Read-Only Memory）やＲＡＭ（Random-Access Memory）が含まれる。このメモリ部４０−１にはデータを格納するハードディスク装置や不揮発性メモリなどの記憶素子が用いられる。ＲＡＭは情報処理のワークエリアを構成する。システム通信部４２−１は、給湯ユニット制御部３６−２、燃料電池ユニット制御部３６−３、リモコン制御部３６−４側のシステム通信部と有線または無線で通信を行い、制御に必要な情報の送受を行う。Ｉ／Ｏ４４−１には給湯ユニット４−１にある温度センサー１０−１などの各種温度センサー、流量センサー２６−１から検出信号を受け、混合弁１６−１や循環ポンプ１４−１の制御信号を出力する。
【００３４】
給湯ユニット制御部３６−２は、給湯ユニット４−２の制御手段であり、プロセッサ３８−２、メモリ部４０−２、システム通信部４２−２、Ｉ／Ｏ４４−２を備え、給湯ユニット４−２の給湯制御を行う。プロセッサ３８−２は、メモリ部４０−２にあるＯＳや給湯制御プログラムを実行し、システム通信部４２−２を介して給湯ユニット制御部３６−１、燃料電池ユニット制御部３６−３およびリモコン制御部３６−４と連携し、給湯制御に必要な情報処理を実行する。メモリ部４０−２にはＲＯＭやＲＡＭが含まれる。このメモリ部４０−２にはデータを格納するハードディスク装置や不揮発性メモリなどの記憶素子が用いられる。ＲＡＭは情報処理のワークエリアを構成する。システム通信部４２−２は、給湯ユニット制御部３６−１、燃料電池ユニット制御部３６−３、リモコン制御部３６−４側のシステム通信部と有線または無線で通信を行い、制御に必要な情報の送受を行う。Ｉ／Ｏ４４−２には給湯ユニット４−２にある温度センサー１０−４などの各種温度センサー、流量センサー２６−２から検出信号を受け、混合弁１６−２、循環ポンプ１４−２、バーナー１９の燃焼制御部４６の制御信号を出力する。
【００３５】
燃料電池ユニット制御部３６−３は、燃料電池ユニット２２の制御手段であり、プロセッサ３８−３、メモリ部４０−３、システム通信部４２−３、Ｉ／Ｏ４４−３を備え、燃料電池ユニット２２の駆動制御を行う。プロセッサ３８−３は、メモリ部４０−３にあるＯＳや給湯制御プログラムを実行し、システム通信部４２−３を介して給湯ユニット制御部３６−１、３６−２およびリモコン制御部３６−４と連携し、給湯制御に必要な情報処理を実行する。メモリ部４０−３にはＲＯＭやＲＡＭが含まれる。このメモリ部４０−３にはデータを格納するハードディスク装置や不揮発性メモリなどの記憶素子が用いられる。ＲＡＭは情報処理のワークエリアを構成する。システム通信部４２−３は、給湯ユニット制御部３６−１、３６−２、リモコン制御部３６−４側のシステム通信部と有線または無線で通信を行い、制御に必要な情報の送受を行う。Ｉ／Ｏ４４−３は燃料電池ユニット２２にある温度センサー１０−７、１０−８から検出信号を受け、循環ポンプ１４−３、燃料電池制御部４８の制御信号を出力する。
【００３６】
リモコン制御部３６−４は給湯ユニット４−１、４−２、燃料電池ユニット２２と独立したリモコン装置５０に備えられ、給湯ユニット制御部３６−１、３６−２、燃料電池ユニット制御部３６−３とコンピュータ通信により連携する。
【００３７】
＜連携制御の処理手順＞
図１１は、制御部３２の給湯制御を含む連携制御のメインフローを示している。この処理手順では、リモコン装置５０では起動時、イニシャライズを実行し（Ｓ４１）、入力受付処理（Ｓ４２）、表示出力処理（Ｓ４３）を実行する。入力受付処理ではユーザーにより初期設定が行われる。この初期設定には、給湯ユニット４−１、４−２に給湯の設定温度Ｔの入力、燃料電池ユニット２２に対する運転のＯＮ／ＯＦＦの切替えが含まれる。表示出力処理ではリモコン装置５０の表示部に入力情報や出力情報が提示される。
【００３８】
燃料電池ユニット２２では、イニシャライズを実行し（Ｓ５１）、熱回収処理（Ｓ５２）、その他の管理処理（Ｓ５３）を実行する。熱回収処理は、リモコン装置５０からの運転ＯＮ／ＯＦＦの切替えにより、その処理の開始または終了が指示される。管理処理にはメンテナンスなどの処理が含まれる。
【００３９】
給湯ユニット４−１では、イニシャライズを実行し（Ｓ６１）、給湯処理（Ｓ６２）、その他の管理処理（Ｓ６３）を実行する。給湯処理は、リモコン装置５０からの給湯の設定温度Ｔを受け、温水ＨＷの温度を設定温度Ｔに制御する。そして、この給湯処理には、給湯ユニット４−２に対して熱媒タンク６の蓄熱状態として、「蓄熱あり」または「蓄熱なし」を通報する。その他の管理にはメンテナンスなどの処理が含まれる。
【００４０】
給湯ユニット４−２では、イニシャライズを実行し（Ｓ７１）、給湯処理（Ｓ７２）、その他の管理処理（Ｓ７３）を実行する。この給湯処理では、リモコン装置５０からの給湯の設定温度Ｔを受け、温水ＨＷの温度を設定温度Ｔに制御するとともに、給湯ユニット４−１からの「蓄熱あり」または「蓄熱なし」の通報を受け、バーナー１９の燃焼制御による温水ＨＷの加熱制御を含む温度調整を行う。その他の管理には給湯ユニット４−１と同様にメンテナンスなどの処理が低まれる。
【００４１】
＜熱回収処理＞
図１２は、燃料電池ユニット２２の熱回収処理の処理手順を示している。
燃料電池ユニット２２の制御では運転がＯＮであるかを判定し（Ｓ８１）、運転ＯＮであれば（Ｓ８１のＹＥＳ）、燃料電池２４を駆動する（Ｓ８２）。燃料電池２４の駆動では温度センサー１０−８の検出温度Ｔ８が一定温度たとえば、７５〔℃〕になるように循環ポンプ１４−３の回転を制御する（Ｓ８３）。
運転ＯＮでなければ（Ｓ８１のＮＯ）、燃料電池２４の駆動を停止する（Ｓ８４）。燃料電池２４の駆動停止では循環ポンプ１４−３の回転を停止させる（Ｓ８５）。
【００４２】
＜給湯処理〔１−１〕＞
図１３は、給湯ユニット４−１の給湯処理〔１−１〕の処理手順を示している。
給湯の使用かを判断し（Ｓ９１）、給湯でなければ（Ｓ９１のＮＯ）、循環ポンプ１４−１を停止し（Ｓ９２）、この給湯処理を終了する。
給湯使用であれば（Ｓ９１のＹＥＳ）、Ｔ１＞Ｔ２であるかを判断し（Ｓ９３）、Ｔ１＞Ｔ２であれば（Ｓ９３のＹＥＳ）、検出温度Ｔ３が設定温度Ｔよりα〔℃〕高い温度（Ｔ＋α）になるように（もしくは近づくように）循環ポンプ１４−１の回転数を制御する（Ｓ９４）。Ｔ１＞Ｔ２でなければ（Ｓ９３のＮＯ）、循環ポンプ１４−１を停止させる（Ｓ９５）。
Ｓ９４またはＳ９５の後、Ｔ１＜Ｔ＋βであるかを判断し（Ｓ９６）、Ｔ１＜Ｔ＋βであれば（Ｓ９６のＹＥＳ）、給湯ユニット制御部３６−１から給湯ユニット制御部３６−２に「蓄熱なし」を送信し（Ｓ９７）、Ｔ１＜Ｔ＋βでなければ（Ｓ９６のＮＯ）、「蓄熱あり」を送信する（Ｓ９８）。これらの送信の後、給湯ユニット４−１では、出湯する温水ＨＷの温度を設定温度Ｔに（もしくはＴに近づくように）制御し、出湯する（Ｓ９９）。
【００４３】
＜給湯処理〔１−２〕＞
図１４は、給湯ユニット４−１の給湯処理〔１−２〕の処理手順を示している。
給湯の使用かを判断し（Ｓ１０１）、給湯でなければ（Ｓ１０１のＮＯ）、循環ポンプ１４−１を停止し（Ｓ１０２）、この給湯処理を終了する。
給湯使用であれば（Ｓ１０１のＹＥＳ）、Ｔ１＞Ｔ２であるかを判断し（Ｓ１０３）、Ｔ１＞Ｔ２であれば（Ｓ１０３のＹＥＳ）、検出温度Ｔ３が設定温度Ｔよりα〔℃〕高い温度（Ｔ＋α）になるように（もしくは近づくように）循環ポンプ１４−１の回転数を制御する（Ｓ１０４）。Ｔ１＞Ｔ２でなければ（Ｓ１０３のＮＯ）、循環ポンプ１４−１を停止する（Ｓ１０５）。
Ｓ１０４またはＳ１０５の後、Ｔ１＜Ｔ＋βであるかを判断し（Ｓ１０６）、Ｔ１＜Ｔ＋βであれば（Ｓ１０６のＹＥＳ）、給湯ユニット制御部３６−１から給湯ユニット制御部３６−２に「蓄熱なし」を送信し（Ｓ１０７）、Ｔ１＜Ｔ＋βでなければ（Ｓ１０６のＮＯ）、「蓄熱あり」を送信する（Ｓ１０８）。
【００４４】
そして、この制御では、Ｔ３＜Ｔかを判断し（Ｓ１０９）、Ｔ３＜Ｔであれば（Ｓ１０９のＹＥＳ）、混合弁１６−１は給湯路８−４側を全開状態に制御し（Ｓ１１０）、Ｔ３＜Ｔでなければ（Ｓ１０９のＮＯ）、検出温度Ｔ１２に基づき、温水ＨＷが設定温度Ｔになるように混合弁１６−１の開度比率を制御する（Ｓ１１１）。
【００４５】
＜給湯処理〔２−１〕＞
図１５は、給湯ユニット４−２の給湯処理〔２−１〕の処理手順を示している。
給湯の使用かを判断し（Ｓ１２１）、給湯でなければ（Ｓ１２１のＮＯ）、熱媒ＨＭ２の循環を停止し、この給湯処理を終了する。
給湯使用であれば（Ｓ１２１のＹＥＳ）、「蓄熱なし」を受信したかを判断する（Ｓ１２３）。「蓄熱なし」を受信していれば（Ｓ１２３のＹＥＳ）、熱媒ＨＭ２の循環を行う（Ｓ１２４）。「蓄熱なし」を受信していなければ（Ｓ１２３のＮＯ）、Ｔ４＜Ｔであるかを判断する（Ｓ１２５）。Ｔ４＜Ｔであれば（Ｓ１２５のＹＥＳ）、Ｓ１２４に移行させる。Ｔ４＜Ｔでなければ（Ｓ１２５のＮＯ）、熱媒ＨＭ２の循環を停止する（Ｓ１２６）。
Ｓ１２４で熱媒ＨＭ２の循環駆動に移行すると、Ｔ４＜Ｔであるかを判断し（Ｓ１２７）、Ｔ４＜Ｔであれば（Ｓ１２７のＹＥＳ）、混合弁１６−２により混合水ｍＨＷの温度を設定温度Ｔに制御する（Ｓ１２８）。Ｔ４＜Ｔでなければ（Ｓ１２７のＮＯ）、混合弁１６−２をバイパス回路８−７側に全開状態とし、給湯ユニット４−１からの温水ＨＷのみを出湯させる（Ｓ１２９）。
【００４６】
＜給湯処理〔２−２〕＞
図１６は、給湯ユニット４−２の給湯処理〔２−２〕の処理手順を示している。
給湯の使用かを判断し（Ｓ１３１）、給湯使用であれば（Ｓ１３１のＹＥＳ）、「蓄熱なし」を受信したかを判断する（Ｓ１３２）。「蓄熱なし」を受信していれば（Ｓ１３２のＹＥＳ）、循環ポンプ１４−２を駆動し（Ｓ１３３）、熱媒ＨＭ２の循環を行う。温度センサー１０−１３の検出温度Ｔ１３に基づき熱媒ＨＭ２の温度が一定温度になるようにバーナー１９の燃焼量を制御する。この制御は、バーナー１９の燃焼制御部４６によって実行する。「蓄熱なし」を受信していなければ（Ｓ１３２のＮＯ）、循環ポンプ１４−２を停止し（Ｓ１３６）、バーナー１９の燃焼を停止する（Ｓ１３７）。
Ｓ１３４、Ｓ１３７の後、Ｔ４＜Ｔかを判断し（Ｓ１３８）、Ｔ４＜Ｔであれば（Ｓ１３８のＹＥＳ）、温度センサー１０−４の検出温度Ｔ４に基づき、混合水ｍＨＷが設定温度Ｔになるように混合弁１６−２の開度比率を制御する（Ｓ１３９）。Ｔ４＜Ｔでなければ（Ｓ１３８のＮＯ）、給湯路８−６には給湯ユニット４−１から設定温度Ｔに制御された温水ＨＷが供給されているので、バイパス路８−７側を全開状態に混合弁１６−２を制御し、設定温度Ｔの温水ＨＷの出湯を行う（Ｓ１４０）。
Ｓ１３１で、給湯使用でなければ（Ｓ１３１のＮＯ）、循環ポンプ１４−２の停止により、熱媒ＨＭ２の循環を停止し（Ｓ１４１）、バーナー１９の燃焼を停止し（Ｓ１４２）、混合弁１６−２はバイパス路８−７を全閉状態に制御し（Ｓ１４３）、この制御を終了する。なお、「蓄熱あり」では、バイパス路８−７を全開状態に制御してもよい。
【００４７】
＜連携通信処理＞
図１７は、給湯ユニット４−１、４−２、燃料電池ユニット２２およびリモコン装置５０の連携通信処理のシーケンスを示している。
発電関係の処理Ｆ１について、リモコン装置５０には燃料電池ＯＮ指示（Ｓ２０１）、燃料電池２４の運転表示（Ｓ２０２）、燃料電池２４のＯＦＦ指示（Ｓ２０３）、燃料電池２４のＯＦＦ表示（Ｓ２０４）などの処理が含まれる。
【００４８】
発電関係の処理Ｆ１について、燃料電池ユニット２２では、燃料電池ＯＮ指示（Ｓ２０１）による循環ポンプ１４−３の駆動（Ｓ２１１）、燃料電池２４の運転表示（Ｓ２０２）に対する燃料電池２４の起動の通知（Ｓ２１２）、目標出湯温度：７５〔℃〕のための循環ポンプ１４−３の制御（Ｓ２１３）、燃料電池２４のＯＦＦ指示（Ｓ２０３）による燃料電池２４の停止動作（Ｓ２１４）、熱量低下まで循環ポンプ１４−３による排熱回収（Ｓ２１５）、燃料電池２４の駆動停止（Ｓ２１６）などの処理が含まれる。
【００４９】
発電関係の処理Ｆ１として、給湯ユニット４−１では、排熱回収（制御も通信もなし）（Ｓ２２１）が含まれ、給湯関係で「蓄熱あり」の場合の処理Ｆ２として、給湯流量のＯＮ（Ｓ２２２）、「蓄熱あり」送信（Ｓ２２３）、蓄熱給湯開始（Ｓ２２４）、蓄熱減少（暖機指示）（Ｓ２２５）、給湯流量のＯＦＦ（Ｓ２２６）、蓄熱給湯停止（Ｓ２２７）が含まれる。また、給湯関係で「蓄熱なし」の処理Ｆ３として、「蓄熱なし」送信（Ｓ２２８）、給湯流量のＯＮ（Ｓ２２９）、熱量がある場合、与熱給湯開始（Ｓ２３０）、給湯流量のＯＦＦ（Ｓ２３１）、与熱給湯停止（Ｓ２３２）などの処理が含まれる。
【００５０】
給湯関係で「蓄熱あり」の処理Ｆ２として、給湯ユニット４−２では、給湯流量のＯＮ（Ｓ２４１）、給湯モード判断（蓄熱給湯）（Ｓ２４２）、暖機運転（Ｓ２４３）、出湯温度によるミキシング制御（Ｓ２４４）、給湯流量ＯＦＦ（Ｓ２４５）が含まれる。また、給湯関係で「蓄熱なし」の場合の処理Ｆ３として、給湯ユニット４−１からの「蓄熱なし」の送信を受けて給湯モード判断（給水与熱ガス給湯ｏｒガス給湯）（Ｓ２４６）、給湯流量ＯＮ（Ｓ２４７）、給湯使用の送信（Ｓ２４８）、ガス燃焼の給湯（Ｓ２４９）、給湯流量ＯＦＦ（Ｓ２５０）、給湯ユニット４−１の与熱給湯停止（Ｓ２３２）に対する給湯停止送信（Ｓ２５１）などの処理が含まれる。
【００５１】
＜実施例１の効果＞
この実施例１によれば、次のような効果が得られる。
(1) 熱媒タンク６に貯湯された温水ＨＷの有効利用を図ることができ、給湯能力を向上させることができる。
(2) ガスエンジンや燃料電池から得られた排熱を熱媒タンク６の熱媒ＨＭ１に熱交換し、熱媒ＨＭ１の熱を温水ＨＷに熱交換して貯湯し、その温水ＨＷを給湯に利用できる。
(3) 給湯ユニット４−１では給水Ｗを設定温度Ｔよりたとえば、α＝５〔℃〕だけ高い温度（Ｔ＋α）になるように熱交換を行い、給湯路８−４から出湯する温水ＨＷは混合弁１６−１により熱交換後の温水ＨＷ（温度＝Ｔ＋α）と熱交換前の給水Ｗを混ぜて設定温度Ｔに調整して給湯することができる。
(4) 熱媒タンク６にある温度センサー１０−１の検出温度Ｔ１が温度（Ｔ＋β）未満になると、熱交換後の温水ＨＷの温度が既述の温度（Ｔ＋α）を下回ることが予想されるので、検出温度Ｔ１が温度（Ｔ＋β）未満に移行した時点で補助熱源１８のバーナー１９の燃焼を開始し、温水ＨＷの出湯温度の低下を未然に防止できる。
(5) 熱媒タンク６内の熱媒ＨＭ１の温度が低くなっても、給水Ｗの検出温度Ｔ２より高ければ、熱媒ＨＭ１の熱を給水Ｗに熱交換して利用するので、熱媒タンク６の蓄熱量を有効的に利用できる。
(6) 熱媒タンク６の熱媒ＨＭ１の熱交換に利用して直接給湯をしないので、熱媒タンク６の熱媒ＨＭ１の水質確保（レジオネラ菌対策）が不要となり、熱媒タンク６の加熱殺菌などの処理が不要であり、経済的である。
(7) 熱媒タンク６は大気開放型でよく、熱媒タンク６の耐圧機能を考慮する必要がなく、給水Ｗ側の減圧弁が不要になるなど、給水路８−２や熱媒循環路８−３の構成を簡略化できる。
(8) 補助熱源１８のバーナー１９の燃焼熱を利用し、この燃焼熱を熱媒ＨＭ２に熱交換し、この熱媒ＨＭ２の熱を温水ｈＨＷの加熱に用いており、温水ＨＷは間接加熱によって昇温される。
(9) 給湯ユニット４−１の混合弁１６−１を利用し、熱交換器１２−1 からの温水ＨＷの温度が設定温度Ｔ以上であれば、その温水ＨＷと給水Ｗとを混合し、温水ＨＷの温度を設定温度Ｔに調整する。この場合、給湯ユニット４−１が設定温度Ｔでの出湯可能な場合には給湯ユニット４−２の混合弁１６−２はバイパス路８−７側を全開状態とし、バーナー１９による熱媒ＨＭ２の加熱は行わない。
(10)  熱媒タンク６の上層側の熱媒温度が設定温度Ｔ＋β未満になれば、バーナー１９の駆動を開始する。バーナー１９では、熱媒循環路８−８および熱交換器１２−２が備えられ、熱媒ＨＭ２の熱を温水ＨＷに熱交換する。つまり、温水ＨＷがバーナー１９により間接加熱され、温水ｈＨＷが得られる。
(11)  給湯中、熱媒タンク６の上層の温度が設定温度Ｔ＋β未満に降下した場合には、バーナー１９を先行的に駆動して熱媒ＨＭ２を加熱し、給湯ユニット４−１の熱媒ＨＭ１の熱量不足による湯切れに備える。
(12)  給湯ユニット４−１の湯切れにより検出温度Ｔ４が設定温度Ｔ未満となると、バーナー１９の燃焼熱を熱媒ＨＭ２に熱交換し、熱媒ＨＭ２の熱を温水ＨＷに熱交換し、高温化した温水ＨＷと、熱交換前の温水ＨＷとを用いて混合弁１６−２により、出湯する混合水ｍＨＷを設定温度Ｔに調整する。
(13)  給湯ユニット４−１の混合弁１６−１から得られる温水ＨＷの温度が急激に降下しても、バーナー１９側の熱媒ＨＭ２が先行加熱されているので、混合弁１６−２による温水ＨＷと加熱温水ＨＷとの混合比率により混合水ｍＨＷを設定温度Ｔに制御でき、出湯温を安定化できる。
(14)  熱媒タンク６の熱量不足の際、混合弁１６−１は温水ＨＷ側を全開とし、温水ＨＷを出湯する際、熱媒タンク６の熱媒ＨＭ１の熱量を全面的に利用できる。
(15)  給湯ユニット４−１、４−２は一体、または別体のいずれでもよい。このような給湯ユニット４−１、４−２を分離可能とすれば、設置の自由度やメンテナンスの容易化を図ることができる。
(16)  出湯しない場合には、温度センサー１０−５の検出温度Ｔ５が設定温度Ｔ未満（Ｔ５＜Ｔ）の条件下、混合弁１６−２を熱交換器１２−２側に全開とし、つまり、バイパス路８−７側を全閉にするので、出湯開始時、バイパス路８−７側を全開にする場合でも切替えには相応の時間を必要としており、混合弁１６−２には熱交換器１２−２側の加熱温水ＨＷが流れ出るので、温水ＨＷの滞留を防止できる。
(17)  給水流量としてたとえば、最大流量２４〔リットル／ｍｉｎ〕を通水させた場合、温度センサー１０−１の熱媒ＨＭ１と熱交換した温水ＨＷが流れ出るまで１０〔秒〕程度の猶予時間があり、温度センサー１０−１の検出温度Ｔ１が設定温度Ｔ＋β未満（Ｔ１＜Ｔ＋β）になっても、このような猶予時間の間に熱交換器１２−２内の熱媒ＨＭ２を十分に加熱できるので、熱媒ＨＭ１の循環遅れが生じても出湯する温水温度を安定化させることができる。
【実施例２】
【００５２】
図１８は、実施例２に係る給湯ユニット４−２側の給水温度と熱媒ＨＭ２の関係を示している。
この実施例２は給湯ユニット４−２の単独での給湯能力の一例を示しており、給水温度を横軸に取り、縦軸に熱媒ＨＭ２の温度の推移を示している。この結果から明らかなように、給湯ユニット４−２では、給水温度および温水ＨＷの各設定温度Ｔａ、Ｔｂ、Ｔｃ（たとえば、Ｔａ＝３５〔℃〕、Ｔｂ＝４０〔℃〕、Ｔｃ＝４５〔℃〕）に応じて熱媒ＨＭ２の温度制御が行われる。
【実施例３】
【００５３】
図１９は、実施例３に係る給湯システム５２を示している。図１９において、図１に示す給湯システム２または図８に示すコージェネレーションシステム２０と同一部分には同一符合を付してある。
この給湯システム５２は、既述の給湯ユニット４−１および燃料電池ユニット２２を備え、給湯ユニット４−２から独立して構成されている。つまり、給湯システム５２は、給湯ユニット４−２だけでなく、他の給湯システムや給湯装置に対して温水を提供する温水源として構成することができる。各部については、既述の通りであるので、同一符合を付し、その説明を割愛する。
【実施例４】
【００５４】
図２０は、実施例４に係る給湯システムを示している。図２０において、図１または図８と同一部分には同一符号を付してある。
この給湯システム５２は、給湯ユニット４−１から分離した給湯ユニット４−２の一例を示し、給湯ユニット４−１と管路により連結し、給湯ユニット４−１との連携制御によって設定温度Ｔに制御される温水ＨＷを出湯させることができる。
この給湯システム５２は給湯機能、暖房機能および浴槽水追焚き機能を備えている。給湯路８−６に給湯ユニット４−１側から温水ＨＷが供給され、温水ＨＷまたは混合水ｍＨＷを出湯する。この実施の形態では、バーナー１９の燃焼熱を熱交換する熱交換器１２−３１、１２−３２、１２−３３が備えられる。熱交換器１２−３１は、燃焼熱の主として顕熱を熱媒ＨＭ２に熱交換し、熱交換器１２−３２は燃焼熱の主として潜熱を熱媒ＨＭ２に熱交換し、熱交換器１２−３３は燃焼熱の主として潜熱を給湯路８−６の温水ＨＷに熱交換する。したがって、この実施の形態では、温水ＨＷには、熱交換器１２−２により熱媒ＨＭ２の熱が熱交換されるとともに、熱交換器１２−３３により燃焼熱の主として潜熱が熱交換される。
【００５５】
バーナー１９は燃焼制御部４６によりガスの燃焼量が制御され、この燃焼制御部４６の制御にはファンによる給気制御、燃料ガスＧの給湯要求に対する比例弁制御、バーナー１９の燃焼切替制御が含まれる。
制御部３２には通信線５６を介してリモコン装置５０が接続され、このリモコン装置５０には既述のリモコン制御部３６−４が備えられている。通信線５６は給湯システム５２に接続し、温度センサー１０−１の検出温度Ｔ１情報の取得や、給湯設定温度Ｔの通知などを行えばよい。
熱媒ＨＭ２は、暖房時、熱媒循環路８−８から分岐した暖房回路８−１０により、暖房パネル５８−１やコンベクタ５８−２などの放熱機器に循環させている。
熱媒循環路８−８には浴槽水ＢＷに熱媒ＨＭ２の熱を熱交換する熱交換器１２−５が設置されている。この熱交換器１２−５には追焚循環路８−１１を介して浴槽６０が接続されている。したがって、浴槽水ＢＷの追焚時、循環ポンプ１４−４の駆動により、浴槽水ＢＷが追焚循環路８−１１により熱交換器１２−５に循環し、浴槽水ＢＷに熱媒ＨＭ２の熱が熱交換される。
【００５６】
この給湯システム５２には既述の制御部３２（図１０）を用いればよい。この実施例４は、制御部３２での残湯無し判断に基づき、混合弁１６−２の制御やバーナー１９の燃焼制御が行われる。残湯無し判断は、温度センサー１０−１の検出温度Ｔ１と設定温度Ｔとの対比で行えばよく、たとえば、Ｔ１＜Ｔに移行した時点で、温水ＨＷのみつまり、補助加熱を用いないで設定温度Ｔでの給湯不能の際に残湯無しとすればよい。
このような給湯システム５２によれば、給湯ユニット４−２と同様の温水調整機能により熱媒ＨＭ２による温水ＨＷの加熱およびその制御を行うことができる。
【００５７】
＜実施例１〜４の効果＞
この実施例１〜４によれば、次のような効果が得られる。
(1) 斯かる構成によれば、給湯システム５２の給湯機能を給湯ユニット４−２の温度調整機能に活用することができる。したがって、給湯ユニット４−２を設置する際に既存の給湯装置を利用できる。
(2) このようなシステムを用いれば、既述したように、熱媒タンク６の熱媒ＨＭ１を先行的に使用するので、熱媒タンク６の熱媒ＨＭ１の利用効率を高めることができ、しかも、温水ＨＷの設定温度Ｔでの安定出湯が行える。
(3) 熱媒ＨＭ２は上記実施例では事前に燃焼動作を行ない、７５〔℃〕以上に加熱されるので、熱交換器１２−２を通過した温水ＨＷは７５〔℃〕以上に加熱され、加熱された温水ＨＷが得られ、極めて衛生的である。
【００５８】
〔他の実施の形態〕
ａ）上記実施例では、給湯システム５２に貯湯タンクを備えていないが、貯湯タンクを備える構成としてもよい。
ｂ) 実施例１では、熱媒循環路８−８にアキュームレータ２８を備えているが、アキュームレータ２８を省略した構成としてもよい。
【００５９】
以上説明したように、本発明の最も好ましい実施の形態等について説明した。本発明は、上記記載に限定されるものではない。特許請求の範囲に記載され、または発明を実施するための形態に開示された発明の要旨に基づき、当業者において様々な変形や変更が可能である。斯かる変形や変更が、本発明の範囲に含まれることは言うまでもない。
【産業上の利用可能性】
【００６０】
本発明の給湯システムでは、熱媒タンクの熱媒により蓄熱しているが、この熱媒の熱を温水加熱に効率的に使用できるとともに、給湯時の出湯温度の安定化を図ることができる。
【符号の説明】
【００６１】
２  給湯システム
４−１  第１の給湯ユニット
４−２  第２の給湯ユニット
６  熱媒タンク
８−１  熱媒循環路
８−２  給水路
８−３  熱媒循環路
８−４  給湯路
８−５  バイパス路
８−６  給湯路
８−７  バイパス路
８−８  熱媒循環路
８−９  熱媒路
１０−１、１０−２、１０−３、１０−４、１０−５、１０−６、１０−７、１０−８、１０−９、１０−１０、１０−１１、１０−１２、１０−１３、１０−１４  温度センサー
１２−１、１２−２、１２−３、１２−４、１２−３１、１２−３２、１２−３３  熱交換器
１４−１  循環ポンプ
１４−２  循環ポンプ
１４−３  循環ポンプ
１６−１、１６−２  混合弁
１８  補助熱源
１９  バーナー
２０  コージェネレーションシステム
２２  燃料電池ユニット
２４  燃料電池
２６−１、２６−２  流量センサー
２８  アキュームレータ
３２  制御部
３４  破線
３６−１、３６−２  給湯ユニット制御部
３６−３  燃料電池ユニット制御部
３６−４  リモコン制御部
３８−１、３８−２、３８−３  プロセッサ
４０−１、４０−２、４０−３  メモリ部
４２−１、４２−２、４２−３  システム通信部
４４−１、４４−２、４４−３  入出力部（Ｉ／Ｏ）
４６  燃焼制御部
４８  燃料電池制御部
５０  リモコン装置
５２  給湯システム
５６  通信線
５８−１  暖房パネル
５８−２  コンベクタ
６０  浴槽
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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