(57)【要約】【課題】貯湯タンクの満蓄を解消する際に排水する湯を即湯機能に利用可能な貯湯システムを提供する。【解決手段】貯湯タンク１１と、燃料電池４の排熱を回収して貯湯タンク１１内の水を昇温する排熱回収部１２と、貯湯タンク１１から供給される湯水を設定された温度に温度調整して出湯する風呂給湯器１４と、風呂給湯器１４から給湯栓８まで延設される給湯配管５の途中で分岐して浴槽２または所定の排水口へ通じる排水管２２と、排水管２２を開閉する電磁弁２６とを有し、排熱回収部１２で排熱を回収する際に貯湯タンク１１が満蓄の場合は、電磁弁２６を開いて給湯配管５内の湯水を排水管２２から浴槽２等へ排水することで、貯湯タンク１１内の湯を給湯配管５内へ流出させて満蓄を解消すると共に給湯配管５内が新たな湯に入れ替わって即湯機能が提供される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
補給される給水を溜める貯湯タンクと、
所定の装置の排熱を回収して前記貯湯タンク内の水を昇温する排熱回収部と、
前記貯湯タンクから供給される湯水を設定された温度に温度調整して出湯する温度調整部と、
前記温度調整部から給湯栓まで延設される給湯配管の途中で分岐して所定の排水先へ通じる排水管と、
前記給湯配管内の湯水を、前記排水管を通じて排水するか否かを切り替える開閉弁と、
前記開閉弁の開閉を制御する制御部と、
を有し、
前記制御部は、前記排熱回収部で前記排熱を回収する際に前記貯湯タンクの蓄熱が満状態の場合は、前記開閉弁を開いて前記給湯配管内の湯水を前記排水管から排水することで、前記貯湯タンク内の湯を前記給湯配管内へ流出させる強制排出処理を行う
ことを特徴とする貯湯システム。
【請求項２】
前記排水管は、前記給湯栓の近傍で前記給湯配管から分岐する
ことを特徴とする請求項１に記載の貯湯システム。
【請求項３】
前記温度調整部から前記給湯配管へ送り出す水量を検出する第１流量センサと、
前記排水管の流量を制限する流量制限部と、
を有し、
前記制御部は、前記強制排出処理による排水中に、前記第１流量センサの検出する流量が一定以上増加した場合は、前記開閉弁を閉じて前記強制排出処理を中止する
ことを特徴とする請求項１または２に記載の貯湯システム。
【請求項４】
前記温度調整部から前記給湯配管へ送り出す水量を検出する第１流量センサと、
前記排水管の流量を制限する流量制限部と、
前記排水管内の湯水の流量を検出する第２流量センサと
を有し、
前記制御部は、前記強制排出処理による排水中に、前記第１流量センサの検出する流量が前記第２流量センサの検出する流量より一定以上に増加した場合に、前記開閉弁を閉じて前記強制排出処理を中止する
ことを特徴とする請求項１または２に記載の貯湯システム。
【請求項５】
前記制御部は、前記給湯配管を通じた給湯が行われてから所定時間が経過するまでの期間は、前記強制排出処理の実行を禁止する
ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１つに記載の貯湯システム。
【請求項６】
前記排水管内の湯水の温度を検出する温度センサを有し、
前記制御部は、
前記強制排出処理中に前記温度センサの検出した温度と、前記強制排出処理の直前の給湯動作において前記温度調整部が前記給湯配管に送り出した湯水の温度と、前記直前の給湯動作の終了から前記強制排出処理が実行されるまでの時間と、外気温度とに基づいて、前記給湯配管の放熱特性を学習し、
前記学習した前記給湯配管の放熱特性と現在の外気温度とに基づいて、前記所定時間を決定する
ことを特徴とする請求項５に記載の貯湯システム。
【請求項７】
前記排水管内の湯水の温度を検出する温度センサを有し、
前記制御部は、前記強制排出処理において前記温度調整部から前記給湯配管に湯を送り出し始めてから、該湯の到達を前記温度センサが検出するまでの間に前記温度調整部から前記給湯配管に送り出した湯量を計測して前記温度調整部から前記温度センサまでの配管容量を学習し、該学習した配管容量に基づいて前記強制排出処理での排水量を決定する
ことを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１つに記載の貯湯システム。
【請求項８】
前記所定の排水先が浴槽である
ことを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１つに記載の貯湯システム。
【請求項９】
前記所定の排水先を、前記浴槽と、他の排水先とに切り替える排水先切り換え部を有し、
前記制御部は、前記強制排出処理を行う場合に、前記浴槽が空ならば前記所定の排水先を前記他の排水先に設定する
ことを特徴とする請求項８に記載の貯湯システム。
【請求項１０】
前記制御部は、前記浴槽を排水先とする前記強制排出処理を行う場合は、前記温度調整部が前記給湯配管に送り出す湯の温度を風呂の設定温度にし、前記他の排水先を排水先とする前記強制排出処理を行う場合は、前記温度調整部が前記給湯配管に送り出す湯の温度を給湯の設定温度にする
ことを特徴とする請求項８または９に記載の貯湯システム。
【請求項１１】
前記制御部は、人が入浴中に前記浴槽を排水先とする前記強制排出処理を行う場合は、前記温度調整部が前記給湯配管に送り出す湯の温度を所定温度より低い温度に制限する
ことを特徴とする請求項８または９に記載の貯湯システム。
【請求項１２】
前記排水管は、前記浴槽へ排水するために風呂の追い焚き用の配管に合流され、
少なくとも、前記排水管の一部と、その途中に設けられた逆止弁と前記開閉部を、一のユニットに収め、
前記浴槽に取り付けた循環金具に、前記ユニットを、前記浴槽の外側で取り付ける
ことを特徴とする請求項８乃至１１のいずれか１つに記載の貯湯システム。
【請求項１３】
前記給湯配管は、途中で、第１給湯配管と第２給湯配管に分岐し、
前記第１給湯配管から前記排水管は分岐し、
前記第２給湯配管に取り付けられた給湯栓のある部屋に、前記強制排出処理の実行要求をユーザから受けるための操作釦を設け、
前記制御部は、前記操作釦の操作に基づいて前記強制排出処理を行う
ことを特徴とする請求項１乃至１２のいずれか１つに記載の貯湯システム。
【請求項１４】
前記制御部は、前記操作釦の操作に基づいて前記強制排出処理を行う場合は、該強制排出処理での排水量を、前記温度調整部から前記排水管までの配管容量より少ない所定の水量に制限する
ことを特徴とする請求項１３に記載の貯湯システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、貯湯タンクに貯めた湯を給湯に利用する貯湯システムに係り、特に、他の装置の排熱を回収して貯湯タンク内の水を昇温する貯湯システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
燃料電池で発電する際に生じる熱を回収し、その回収した熱で貯湯タンク内の水を昇温して給湯に利用する貯湯システムがある。
【０００３】
このような貯湯システムにおいて、湯の利用が少ない時間帯に発電を継続すると、やがて貯湯タンク内の水全体が所定の最高温度に達して蓄熱が満状態（以後、この状態を満蓄と呼ぶ）となり、燃料電池の発する熱を回収できなくなる。燃料電池は高温に弱いので、貯湯タンクが満蓄になって熱の回収を継続できなければ、発電を停止させなければならない。しかし、燃料電池は、一旦、発電を停止させると、再起動に時間がかかるので、停止、再起動を繰り返すことは望ましくない。
【０００４】
そこで、貯湯タンク内の湯を利用した浴槽への湯張り動作を予約された湯張り開始時刻の前に強制的に開始させることで、貯湯タンクの満蓄状態を解消するようにしたコージェネレーションシステムがある（特許文献１参照）。
【０００５】
また、停電時に、貯湯タンクが満蓄で燃料電池による発電ができなくなる事態を回避するために、貯湯タンク内の湯を捨てて発電可能にするコージェネレーションシステムがある（特許文献２参照）。
【０００６】
ところで、通常、給湯器で加熱された湯は給湯配管を通って給湯栓から流出する。そのため、給湯器と給湯栓が離れていると、給湯栓を開いたときに、湯が出る前に、給湯配管内に残っていた水がしばらく出てしまう。浴室のシャワーなどでは、開栓してから冷たい水が長く出ると快適性を著しく損なわれるので、給湯栓を開いたら直ぐに湯の出る即湯機能が望まれる。
【０００７】
そこで、風呂給湯器からシャワー等の給湯栓に延設された給湯配管を該給湯栓の少し手前で分岐させ、その分岐配管を風呂給湯器まで一旦戻し、風呂給湯器の内部で開閉弁を介して風呂の追い焚き回路に合流させるように構成した給湯装置がある（特許文献３参照）。この給湯装置では、給湯配管内の冷水を新たな湯に入れ替える際に、開閉弁を開くことで、給湯配管内の冷水を分岐配管および風呂の追い焚き回路を通じて浴槽内へ排出する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特許第４２９５６９９号
【特許文献２】特開２００６−８３７２０号公報
【特許文献３】特開２０００−２１３８０５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
特許文献２に開示のコージェネレーションシステムのように、発電可能にするために貯湯タンク内の湯を単に捨てるのは、もったいない。
【００１０】
特許文献１に開示のコージェネレーションシステムでは、貯湯タンクの満蓄を解消するために、貯湯タンクの湯を風呂の追い焚き回路を通じて浴槽へ排出している。このコージェネレーションシステムは、貯湯タンクから排出する湯を浴槽の湯張りに二次利用しているが、即湯機能には利用していない。
【００１１】
一方、特許文献３に開示の給湯装置は、即湯機能は実現できても、貯湯タンクの満蓄解消は考慮されていない。また、シャワー等の給湯栓の少し手前で給湯配管から分岐させた分岐配管を風呂給湯器まで一旦戻すので、経路が往復となって長くなり、たとえば、風呂給湯器の温度センサがお湯を検知するまで給湯配管にお湯を送り出す構成にすると、捨て水が多くなってしまう。また、既存の家に貯湯システムをリフォーム等で導入する際には、浴室から風呂給湯器の設置箇所まで分岐配管を新たに設置しなければならず、工事が大掛かりになってしまう。
【００１２】
本発明は、上記の問題を解決しようとするものであり、貯湯タンクの満蓄を解消する際の湯を即湯機能に利用することのできる貯湯システムを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
かかる目的を達成するための本発明の要旨とするところは、次の各項の発明に存する。
【００１４】
［１］補給される給水を溜める貯湯タンクと、
所定の装置の排熱を回収して前記貯湯タンク内の水を昇温する排熱回収部と、
前記貯湯タンクから供給される湯水を設定された温度に温度調整して出湯する温度調整部と、
前記温度調整部から給湯栓まで延設される給湯配管の途中で分岐して所定の排水先へ通じる排水管と、
前記給湯配管内の湯水を、前記排水管を通じて排水するか否かを切り替える開閉弁と、
前記開閉弁の開閉を制御する制御部と、
を有し、
前記制御部は、前記排熱回収部で前記排熱を回収する際に前記貯湯タンクの蓄熱が満状態の場合は、前記開閉弁を開いて前記給湯配管内の湯水を前記排水管から排水することで、前記貯湯タンク内の湯を前記給湯配管内へ流出させる強制排出処理を行う
ことを特徴とする貯湯システム。
【００１５】
上記発明では、排熱回収部で排熱を回収したいが、貯湯タンクの蓄熱が満状態（満蓄とする）で排熱回収ができない場合に、開閉弁を開いて給湯配管内の湯水を排水管から排水し、貯湯タンク内の湯を給湯配管内へ流出させる強制排出処理を行って、満蓄を解消する。これにより排熱回収が可能になると共に、給湯配管内が新たな湯に入れ替わるので、その後に給湯栓を開いたら直ぐに湯が出るようになる。すなわち、強制排出処理を行うことで、貯湯タンクの満蓄を解消しつつ即湯機能に寄与することができる。
【００１６】
［２］前記排水管は、前記給湯栓の近傍で前記給湯配管から分岐する
ことを特徴とする［１］に記載の貯湯システム。
【００１７】
上記発明では、給湯栓のすぐ近くまで給湯配管内が新たな湯に入れ替わるので、給湯栓を開いた際に、湯が出る前に冷たい水の出る量をより少なくすることができる。
【００１８】
［３］前記温度調整部から前記給湯配管へ送り出す水量を検出する第１流量センサと、
前記排水管の流量を制限する流量制限部と、
を有し、
前記制御部は、前記強制排出処理による排水中に、前記第１流量センサの検出する流量が一定以上増加した場合は、前記開閉弁を閉じて前記強制排出処理を中止する
ことを特徴とする［１］または［２］に記載の貯湯システム。
【００１９】
上記発明では、強制排出処理中に給湯栓が開いた場合に、これを検出して強制排出処理を中止することができる。
【００２０】
［４］前記温度調整部から前記給湯配管へ送り出す水量を検出する第１流量センサと、
前記排水管の流量を制限する流量制限部と、
前記排水管内の湯水の流量を検出する第２流量センサと
を有し、
前記制御部は、前記強制排出処理による排水中に、前記第１流量センサの検出する流量が前記第２流量センサの検出する流量より一定以上に増加した場合に、前記開閉弁を閉じて前記強制排出処理を中止する
ことを特徴とする［１］または［２］に記載の貯湯システム。
【００２１】
上記発明では、強制排出処理中に給湯栓が開いた場合に、これを精度良く検出して強制排出処理を中止することができる。
【００２２】
上記発明では
［５］前記制御部は、前記給湯配管を通じた給湯が行われてから所定時間が経過するまでの期間は、前記強制排出処理の実行を禁止する
ことを特徴とする［１］乃至［４］のいずれか１つに記載の貯湯システム。
【００２３】
上記発明では、給湯後は、給湯配管内に暖かい湯があるので、この湯の温度が低下するまでの間、強制排出処理を行わなくても即湯が可能になる。そこで、給湯終了後の所定期間は強制排出処理の実行を禁止する。
【００２４】
［６］前記排水管内の湯水の温度を検出する温度センサを有し、
前記制御部は、
前記強制排出処理中に前記温度センサの検出した温度と、前記強制排出処理の直前の給湯動作において前記温度調整部が前記給湯配管に送り出した湯水の温度と、前記直前の給湯動作の終了から前記強制排出処理が実行されるまでの時間と、外気温度とに基づいて、前記給湯配管の放熱特性を学習し、
前記学習した前記給湯配管の放熱特性と現在の外気温度とに基づいて、前記所定時間を決定する
ことを特徴とする［５］に記載の貯湯システム。
【００２５】
上記発明では、実際の給湯配管の放熱特性を学習し、該放熱特性と外気温度に応じて、給湯終了後における強制排出処理の禁止期間を決定する。これにより、設置状況と季節に応じた適切な禁止期間が設定される。
【００２６】
［７］前記排水管内の湯水の温度を検出する温度センサを有し、
前記制御部は、前記強制排出処理において前記温度調整部から前記給湯配管に湯を送り出し始めてから、該湯の到達を前記温度センサが検出するまでの間に前記温度調整部から前記給湯配管に送り出した湯量を計測して前記温度調整部から前記温度センサまでの配管容量を学習し、該学習した配管容量に基づいて前記強制排出処理での排水量を決定する
ことを特徴とする［１］乃至［６］のいずれか１つに記載の貯湯システム。
【００２７】
上記発明では、温度調整部から排水管（排水管の温度センサ）までの配管容量を計測し、この配管容量に基づいて強制排出処理での排水量を決定する。この排水量は即湯のために必要な最小排水量である。
【００２８】
［８］前記所定の排水先が浴槽である
ことを特徴とする［１］乃至［７］のいずれか１つに記載の貯湯システム。
【００２９】
上記発明では、満蓄解消のための排水が浴槽の注湯に利用される。
【００３０】
［９］前記所定の排水先を、前記浴槽と、他の排水先とに切り替える排水先切り換え部を有し、
前記制御部は、前記強制排出処理を行う場合に、前記浴槽が空ならば前記所定の排水先を前記他の排水先に設定する
ことを特徴とする［８］に記載の貯湯システム。
【００３１】
上記発明では、浴槽が空の場合は、強制排水処理の排水は、浴槽以外に排水される。
【００３２】
［１０］前記制御部は、前記浴槽を排水先とする前記強制排出処理を行う場合は、前記温度調整部が前記給湯配管に送り出す湯の温度を風呂の設定温度にし、前記他の排水先を排水先とする前記強制排出処理を行う場合は、前記温度調整部が前記給湯配管に送り出す湯の温度を給湯の設定温度にする
ことを特徴とする［８］または［９］に記載の貯湯システム。
【００３３】
上記発明では、強制排出処理で浴槽に排水される湯が風呂の設定温度を越える熱い湯になることが防止される。
【００３４】
［１１］  前記制御部は、人が入浴中に前記浴槽を排水先とする前記強制排出処理を行う場合は、前記温度調整部が前記給湯配管に送り出す湯の温度を所定温度より低い温度に制限する
ことを特徴とする［８］または［９］に記載の貯湯システム。
【００３５】
上記発明では、人が入浴中の強制排出処理で浴槽に排水される湯が高温になることが防止される。
【００３６】
［１２］前記排水管は、前記浴槽へ排水するために風呂の追い焚き用の配管に合流され、
少なくとも、前記排水管の一部と、その途中に設けられた逆止弁と前記開閉部を、一のユニットに収め、
前記浴槽に取り付けた循環金具に、前記ユニットを、前記浴槽の外側で取り付ける
ことを特徴とする［８］乃至［１１］のいずれか１つに記載の貯湯システム。
【００３７】
上記発明では、ユニットの取り付け場所に困ることがない。
【００３８】
［１３］前記給湯配管は、途中で、第１給湯配管と第２給湯配管に分岐し、
前記第１給湯配管から前記排水管は分岐し、
前記第２給湯配管に取り付けられた給湯栓のある部屋に、前記強制排出処理の実行要求をユーザから受けるための操作釦を設け、
前記制御部は、前記操作釦の操作に基づいて前記強制排出処理を行う
ことを特徴とする［１］乃至［１２］のいずれか１つに記載の貯湯システム。
【００３９】
上記発明では、利用者は、第２給湯配管に取り付けられた給湯栓からの出湯における即湯機能を、該給湯栓のある部屋に設置された操作釦を操作して要求することができる。
【００４０】
［１４］前記制御部は、前記操作釦の操作に基づいて前記強制排出処理を行う場合は、該強制排出処理での排水量を、前記温度調整部から前記排水管までの配管容量より少ない所定の水量に制限する
ことを特徴とする［１３］に記載の貯湯システム。
【００４１】
上記発明では、第２給湯配管側の給湯栓に即湯機能を提供する場合には、第１給湯配管と第２給湯配管の分岐箇所までの給湯配管内が新たな湯に入れ替われば良いので、強制排出処理での排水量を通常よりも少なくする。
【発明の効果】
【００４２】
本発明に係る貯湯システムによれば、貯湯タンクの満蓄を解消する際に排水する湯を利用して即湯機能を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明の実施の形態に係る貯湯システムの概略構成を示す図である。
【図２】即湯ユニットの構成を示す図である。
【図３】貯湯システムが行う強制排出処理の基本的な動作の流れを示す流れ図である。
【図４】外気温度と禁止インターバルとの関係を、給湯配管の放熱特性別に示す図である。
【図５】循環金具と即湯ユニットを一体に構成して浴槽に取り付けた例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００４４】
以下、図面に基づき本発明の実施の形態を説明する。
【００４５】
図１は、本発明の実施の形態に係る貯湯システム１０の概略構成を示している。貯湯システム１０は、給水源から補給される給水を溜める貯湯タンク１１と、燃料電池４などの熱源からの排熱を回収して貯湯タンク１１内の水を昇温する排熱回収部１２と、貯湯タンク１１から供給される湯と給水とを混合する混合器１３と、混合器１３を経た湯を設定温度へ昇温するバックアップ熱源機としての風呂給湯器１４と、浴室内などに設けられる即湯ユニット２０を備えて構成される。
【００４６】
混合器１３とバックアップ熱源機としての風呂給湯器１４は、貯湯タンク１１から供給される湯水を設定温度に温度調整して出湯する温度調整部としての機能を果たす。
【００４７】
風呂給湯器１４は、混合器１３から到来する湯水を設定温度に加熱して給湯配管５へ送り出す給湯機能、浴槽２内が設定水位・設定温度となるように浴槽２へ湯を注湯（湯張り）する機能、浴槽２内の湯水を追い焚きする機能などを備えている。風呂給湯器１４は、加熱対象の湯水を熱交換器に通し、該熱交換器をバーナで加熱して湯水を加熱する方式を採用している。なお、加熱の方式はこれに限定されるものではない。
【００４８】
風呂給湯器１４から延設された給湯配管５の途中にはヘッダ１６が設けてある。給湯配管５は、風呂給湯器１４からヘッダ１６までは１本にされており、ヘッダ１６で複数に分岐されて、台所、洗面所、浴室などにある各給湯栓へ延設されている。ヘッダ１６は、保守性などを考慮して、たとえば、洗面台の下などに設置される。
【００４９】
また、湯張りや追い焚きを行うために、風呂給湯器１４と浴槽２との間は、風呂給湯器１４から浴槽２に向けて湯を送るための風呂往き管６および浴槽２内の湯を風呂給湯器１４に戻すための風呂戻り管７で接続されている。
【００５０】
風呂給湯器１４は出湯する湯の流量を検出する流量センサ、該湯の温度を検出する温度センサ、外気温度を検出する外気温センサなどを備えている。
【００５１】
貯湯タンク１１は中空略円柱状の容器であり、たとえば、容量１５０リットル程度を有する。貯湯タンク１１は底部から給水が補給され、上部から湯を流出する。流出する湯は配管を通じて混合器１３に送られる。また、貯湯タンク１１は、最高水位（満状態）から水位が２０リットル、５０リットル、８０リットル、１１０リットル、１３０リットルだけ下がった各箇所に、その箇所の水温を検出する温度センサ１１ａを備えている。
【００５２】
排熱回収部１２は、燃料電池４の排熱を回収する熱交換器１２ａやポンプ１２ｂを備えている。排熱回収部１２は、該ポンプ１２ｂを稼動させることで貯湯タンク１１の下部から吸い出した水を、熱交換器１２ａを経由させて貯湯タンク１１の上部に戻すように循環させることにより、貯湯タンク１１内の水を昇温する。
【００５３】
即湯ユニット２０は、浴室に設けられたシャワー用の給湯栓８へ向かう給湯配管５ａの途中に設けられる。即湯ユニット２０は、給湯配管５ａから分岐された排水管２２を備え、該排水管２２を閉じるか、風呂往き管６に連通させるか、浴室内の排水口へ開放するかを切り替える等の機能を果たす。
【００５４】
このほか貯湯システム１０は、全体の動作を制御する制御基板１７、台所や浴室に設置されたリモコン１８などを備えている。制御基板１７は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）などを主要部として構成される。ＣＰＵは、ＲＯＭに格納されているプログラムを実行することで各種の制御を行う。リモコン１８は通信線で制御基板１７と接続されている。リモコン１８は、給湯の温度、風呂の温度や水位などの設定や運転のオンオフに関する操作を利用者から受け付ける。
【００５５】
図２は、即湯ユニット２０の構成を示す図である。即湯ユニット２０は、シャワー用の給湯栓８に向かう給湯配管５ａの途中（シャワー用の給湯栓の近傍）から分岐継手３１ａを介して分岐された排水管２２を備えている。排水管２２には、排水管２２を流れる湯水の流量を制限する流量制限部としてのオリフィス２３と、排水管２２内を流れる湯水の流量を検出する流量センサ２４と、排水管２２内の湯水の温度を検出する水温センサ２５と、排水管２２を開閉する開閉弁としての電磁弁２６と、クロスコネクションを解決するための逆止弁機能を備えた三方弁２７と、水位センサ２８が、下流に向けてこの順に設けられている。
【００５６】
三方弁２７の入り側には、電磁弁２６側からの排水管２２が接続されている。三方弁２７の一方の出側に接続された排水管２２ａは、水位センサ２８を経て風呂往き管６に分岐継手３１ｂを介して合流している。三方弁２７の他方の出側に接続された排水管２２ｂは浴室内の排水口に開放されている。
【００５７】
即湯ユニット２０は、電磁弁２６の開閉や三方弁２７の切り替えを制御する制御基板２９（制御部）を備えている。制御基板２９は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭなどを主要部として構成される。ＣＰＵは、ＲＯＭに格納されているプログラムを実行することで即湯ユニット２０としての各種の機能を実現する。制御基板２９には流量センサ２４や水温センサ２５，水位センサ２８が接続されており、それらの検出値はＣＰＵに取り込まれる。
【００５８】
また、制御基板２９は、貯湯システム１０側の制御基板１７と通信線を通じて通信可能に接続されており、貯湯システム１０側の制御基板１７と各種の情報をやり取りして即湯ユニット２０の動作を制御する。
【００５９】
次に、貯湯システム１０の各種動作について説明する。
【００６０】
＜排熱回収動作＞
燃料電池４が発電する際に生じた排熱を回収して貯湯タンク１１内の湯水を加熱する排熱回収動作では、制御基板１７の指示により、排熱回収部１２のポンプ１２ｂが稼動される。これにより、貯湯タンク１１内の湯水は底部から吸い出され、熱交換器１２ａを経て加熱された後、貯湯タンク１１の上部に戻される。
【００６１】
給水は貯湯タンク１１の底部に供給され、排熱回収動作で加熱された湯は貯湯タンク１１の上部に戻されるので、貯湯タンク１１内には下部が低温で上部が高温となるような温度勾配が形成される。そして排熱回収動作を続けることで上部に溜まる高温の湯量が次第に増加する。貯湯タンク１１内の全体に所定温度（たとえば、８０℃）以上の湯が満たされた場合に、貯湯タンク１１は満蓄となる。
【００６２】
＜給湯動作＞
給湯の設定温度以上の温度の湯が貯湯タンク１１に十分ある場合は、貯湯タンク１１からの湯と給水とを混合器１３で混合して給湯設定温度＋α℃（α℃は風呂給湯器１４から出る前の温度低下分を考慮した温度で、たとえば、２℃）の湯を作り、燃焼オフ（加熱なし）の風呂給湯器１４を経由させて給湯配管５へ湯を送り出す。
【００６３】
上記のような動作で給湯できない場合、すなわち、貯湯タンク１１に給湯の設定温度以上の温度の湯が十分ない場合は、貯湯タンク１１からの湯を風呂給湯器１４で設定温度まで昇温して給湯配管５へ送り出す。
【００６４】
＜風呂の湯張り動作＞
給湯動作と同じ様にして得た風呂の設定温度の湯を、風呂往き管６と風呂戻り管７を通じて浴槽２へ供給する。
【００６５】
＜風呂の追い焚き動作＞
風呂給湯器１４は追い焚き用の熱交換器を加熱するバーナを燃焼させ、追い焚き循環用のポンプを稼動させる。これにより、浴槽２内の湯水を、風呂戻り管７を通じて風呂給湯器１４内の引き込み、風呂給湯器１４内の追い焚き用の熱交換器を経由させて昇温した後、風呂往き管６を通じて浴槽２に戻して、浴槽２内の湯水を昇温する。
【００６６】
＜強制排出処理＞
燃料電池４で発電を行うために、貯湯タンク１１の満蓄状態を強制的に解消させたい場合、および、利用者から即湯機能の実行要求を受けた場合に行われる動作である。
【００６７】
制御基板２９は、排熱回収部１２で燃料電池４の排熱を回収する際に貯湯タンク１１が満蓄であれば、電磁弁２６を開いて給湯配管５内の湯水を、排水管２２を通じて、浴槽２内または浴室内の排水口へ排水する。これにより、貯湯タンク１１内の湯が混合器１３および風呂給湯器１４を通じて給湯配管５へ流出し、貯湯タンク１１に新たに冷たい給水が補給されて、貯湯タンク１１の満蓄が解消される。
【００６８】
ここでは、風呂給湯器１４から給湯設定温度または風呂設定温度の湯を給湯配管５へ送り出す。また、この湯が即湯ユニット２０まで到達したことを確認できたとき、もしくは貯湯タンク１１の満蓄が解消されたとき、電磁弁２６を閉じて強制排出処理を終了させる。
【００６９】
図３は、貯湯システム１０が行う強制排出処理の基本的な動作の流れを示している。この処理は、貯湯システム１０の運転中、常時行われる。
【００７０】
まず、貯湯システム１０は、貯湯タンク１１が満蓄状態か否かを判定する。ここでは、貯湯タンク１１に設けたすべての温度センサ１１ａ、あるいは最も底部側の温度センサ１１ａの検出する温度が所定の最高温度（たとえば、８０℃）に達している場合は、貯湯タンク１１が満蓄であると判定する。
【００７１】
貯湯タンク１１が満蓄ならば（ステップＳ１０１；Ｙｅｓ）、強制排出処理を実行するために、ステップＳ１０３へ移行する。貯湯タンク１１が満蓄でなければ（ステップＳ１０１；Ｎｏ）、台所や浴室などに設置したリモコン１８の即湯スイッチがＯＮにされているか否かを判定する（ステップＳ１０２）。即湯スイッチは利用者から即湯機能の実行要求を受けるための操作釦である。即湯スイッチがＯＦＦならば（ステップＳ１０２；Ｎｏ）、ステップＳ１０１に戻る。即湯スイッチがＯＮならば（ステップＳ１０２；Ｙｅｓ）、利用者から即湯機能の実行要求に応じて強制排出処理を実行するためにステップＳ１０３へ移行する。
【００７２】
ステップＳ１０３では、即湯ユニット２０の水位センサ２８の検出する水位から、浴槽２内が空か否かを判定する。水位センサ２８が所定の水位を検出している場合、すなわち、浴槽２が空でない場合は（ステップＳ１０３；Ｙｅｓ）、風呂給湯器１４から給湯配管５に送り出す湯の温度（出湯温度）を、現在の風呂設定温度に設定する（ステップＳ１０４）。その後、即湯ユニット２０の三方弁２７を、湯水が浴槽２に排出される側に切り替え、電磁弁２６を開いて（ステップＳ１０５）、ステップＳ１０８へ移行する。これにより、給湯配管５内に溜まっていた湯水が浴槽２へ排水されると共に、貯湯タンク１１から湯が流出し、この湯が風呂設定温度に温度調整されて給湯配管５へ送り出される。
【００７３】
水位センサ２８が所定の水位を検出していない場合、すなわち、浴槽２が空の場合は（ステップＳ１０３；Ｎｏ）、風呂給湯器１４から給湯配管５に送り出す湯の温度（出湯温度）を、現在の給湯設定温度に設定する（ステップＳ１０６）。その後、即湯ユニット２０の三方弁２７を、湯水が浴室内の排水口に排出される側に切り替えて、電磁弁２６を開いて（ステップＳ１０７）、ステップＳ１０８へ移行する。これにより、給湯配管５内に溜まっていた湯水が排水口へ排水されると共に、貯湯タンク１１から湯が流出し、この湯が給湯設定温度に温度調整されて給湯配管５へ送り出される。
【００７４】
ステップＳ１０８では、風呂給湯器１４から給湯配管５へ送り出した湯が即湯ユニット２０まで到達したか否かを判定する。ここでは、即湯ユニット２０内の水温センサ２５の検出温度が、風呂給湯器１４から給湯配管５へ送り出した湯の温度の近傍まで上昇した場合に、風呂給湯器１４から給湯配管５へ送り出した湯が即湯ユニット２０まで到達したと判定する。
【００７５】
なお、風呂給湯器１４から即湯ユニット２０までの配管容量を予め計測しておき、該配管容量に相当する量の湯が排水管２２から排出された時点で、風呂給湯器１４から給湯配管５へ送り出した湯が即湯ユニット２０まで到達したと判断してもよい。
【００７６】
風呂給湯器１４から給湯配管５へ送り出した湯が即湯ユニット２０に到達していない間は（ステップＳ１０８；Ｎｏ）、ステップＳ１０３に戻って動作を継続する。
【００７７】
風呂給湯器１４から給湯配管５へ送り出した湯が即湯ユニット２０に到達した場合は（ステップＳ１０８；Ｙｅｓ）、今回の強制排出処理が即湯スイッチのＯＮに基づいて起動したか否かを調べる（ステップＳ１０９）。即湯スイッチのＯＮにより起動していた場合は（ステップＳ１０９；Ｙｅｓ）、即湯ユニット２０の電磁弁２６を閉じて（ステップＳ１１１）、ステップＳ１０１に戻る。
【００７８】
今回の強制排出処理が即湯スイッチのＯＮに基づいて起動していない場合は（ステップＳ１０９；Ｎｏ）、貯湯タンク１１の満蓄が解消されたか否かを判定する（ステップＳ１１０）。ステップＳ１０１と同様に貯湯タンク１１の温度センサ１１ａの検出温度に基づいて、満蓄の解消を確認する。たとえば、貯湯タンク１１の底部から２番目の温度センサ１１ａの検出温度が十分に低下している（たとえば、給水温度＋５℃まで低下した）場合に、満蓄が解消されたと判定する。満蓄解消の判定基準は任意に設定すればよい。
【００７９】
貯湯タンク１１の満蓄が解消されていなければ（ステップＳ１１０；Ｎｏ）、ステップＳ１０３に戻って動作を継続する。貯湯タンク１１の満蓄が解消された場合は（ステップＳ１１０；Ｙｅｓ）、即湯ユニット２０の電磁弁２６を閉じて（ステップＳ１１１）、ステップＳ１０１に戻る。
【００８０】
上記のように、強制排出処理を行うことで、貯湯タンク１１の満蓄を解消できると共に、満蓄解消のために貯湯タンク１１から排出された湯水で給湯配管５内を新たな湯に入れ替えることができるので、該強制排出処理の実行後にユーザが給湯栓８を開栓すれば、暖かい湯が直ぐに給湯栓８から出湯されて即湯機能が実現される。
【００８１】
また、浴槽２が空でない場合には、湯水を浴槽２に排出するので、強制排出処理を行っても湯水が無駄に捨てられることがなく、有効利用される。また、浴槽２に排出する場合は、風呂給湯器１４から給湯配管５へ送り出す湯の温度を風呂設定温度にするので、風呂設定温度以上の熱い湯が浴槽２に出ることはなく、人が入浴中であっても、安全に排水（注湯）することができる。
【００８２】
一方、浴槽２が空の場合には、強制排出処理による湯水を排水口へ排出し、浴槽２に排水しないので、予期せぬ浴槽２への排水でユーザを驚かせたり迷惑をかけたり、あるいは該排水をユーザが故障と誤解したりする、といった事態が回避される。
【００８３】
なお、強制排出処理による湯水の排水先を、浴槽２とするか、排水口とするかをユーザがリモコン等で選択して設定できるように構成されてもよい。
【００８４】
次に、強制排出処理をより適切に行うための付加処理等について説明する。
【００８５】
（１）他の給湯栓の開栓に対応する処理
強制排出処理の実行中に、他の給湯栓（たとえば、台所の給湯栓）が開かれた場合、該他の給湯栓への給湯を優先して強制排出処理を中止することが望ましい。しかしながら、強制排出処理において即湯ユニット２０の排水管２２から流出する湯の流量が風呂給湯器１４の最大能力での出湯量に達している場合、強制排出処理の途中で他の給湯栓が開いても、元々最大能力で出湯していた風呂給湯器１４はその変化を検知できない。
【００８６】
そこで、強制排出処理において即湯ユニット２０の排水管２２から排出する湯水の流量を例えばオリフィス等で予め制限しておき、他の給湯栓が開かれた場合に風呂給湯器１４から給湯配管５に送り出される湯の流量が増加するようにし、該増加を検知した場合に、強制排出処理を中止（一時中止を含む）するように制御する。
【００８７】
具体的には、以下の（ａ）、（ｂ）を行う。
（ａ）即湯ユニット２０にオリフィス２３を設けて、排水管２２から排出される流量を制限する。
（ｂ）即湯ユニット２０に流量センサ２４を設け、風呂給湯器１４の流量センサが検出する流量（元流量とする）と、即湯ユニット２０の流量センサ２４が検出する流量（排出流量とする）とを比較し、元流量が排出流量より一定以上多い場合に、他の給湯栓が開かれたと判定する。
【００８８】
なお、上記の（ａ）を行った上で、風呂給湯器１４の流量センサが検出する元流量が強制排出処理の途中で一定以上増加した場合に他の給湯栓が開かれたと判定してもよい。この場合、即湯ユニット２０に流量センサ２４を設けなくて済む。ただし、強制排出処理の開始と同時に他の給湯栓が開かれた場合は、他の給湯栓が開いたことを検知できなくなるので、以下のような制御を行うとよい。
【００８９】
強制排出処理の開始後、すぐに強制排出処理による排出を一時停止させる。そして一時停止したときに流量が検出されれば、他の給湯栓が開いていると判定する。一時停止したときに流量が検出されなければ、強制排出処理による排出を再開する。そして、最初に強制排出処理を開始したときの元流量Ａと、一時停止から排出を再開した後の元流量Ｂが、元流量Ａ＜元流量Ｂ、の関係にあれば、一時停止から排出を再開した時に他の給湯栓が同時に開いたと判定して強制排出処理を中止する。元流量Ａ≧元流量Ｂならば、一時停止から排出を再開した時も他の給湯栓は開いていないと判定して強制排出処理を継続する。なお、強制排出処理による排出を断続的に行い。一時停止中の元流量が０でない場合、および、一時停止前の元流量＜一時停止後の元流量、の場合に他の給湯栓が開いていると判定してもよい。
【００９０】
（２）強制排出処理の禁止タイマ処理
給湯後、給湯配管５内は設定温度の湯で満たされた状態になるので、しばらくは、即湯機能を果たすことができる。そこで、給湯の終了後、所定時間（禁止インターバルとする）が経過するまでは強制排出処理の実行を禁止する。特に、リモコンの即湯スイッチのＯＮに基づく強制排出処理は禁止する。なお、満蓄が要因の強制排出処理については上記の禁止を行わなくてもよい。ただし、給湯には貯湯タンク１１内の湯が使用されるので、満蓄が要因の強制排出処理が給湯直後に生じることはほとんどないので、即湯スイッチのＯＮによる強制排出処理か満蓄が要因の強制排出処理かを区別せずに、一律に、給湯の終了後は、禁止インターバルが経過するまで強制排出処理を禁止するように構成してもかまわない。
【００９１】
禁止インターバルの長さは、給湯配管５の放熱特性や外気温度に基づいて設定することが望ましい。たとえば、即湯スイッチがＯＮされている間は、給湯配管５内の水温が設定温度より３℃低下したら、強制排出処理を再度行うように制御するものとする。この場合、３℃低下するまでの時間（禁止インターバル）は、給湯配管５の放熱特性と外気温度に依存する。そして、給湯配管５の放熱特性は設置状況（使用する配管の種類や設置環境など）に応じて様々である。
【００９２】
そこで、給湯配管５の実際の放熱特性を学習し、その放熱特性と外気温度に基づいて禁止インターバルを設定変更する。
【００９３】
放熱特性は次のような実測を通して学習する。強制排出処理中に即湯ユニット２０の流量センサ２４が検出した温度と、該強制排出処理の直前に行われた給湯動作での設定温度（風呂給湯器１４が給湯配管５に送り出した湯の温度）と、この給湯動作の終了から強制排出処理が開始されるまでの時間と、外気温度とに基づいて、該外気温度における給湯配管５の放熱特性を実測し、該実測を重ねることで給湯配管５の放熱特性を学習する。
【００９４】
図４は、外気温度と禁止インターバルとの関係を、給湯配管５の放熱特性別に示すグラフの一例である。貯湯システム１０は、前述の学習により、給湯配管５の放熱特性（断熱性能）を特定し、図４の示す各グラフの中で、その特定した放熱特性に対応するグラフを選択し、該選択したグラフを現在の外気温度で参照することで禁止インターバルの長さを求め、該長さに禁止インターバル（禁止タイマ）を設定する。
【００９５】
（３）入浴中に浴槽に排出する湯の温度を制限する処理
人が入浴中に浴槽２を排水先とする強制排出処理を行う場合は、風呂給湯器１４が給湯配管５に送り出す湯の温度を、所定温度より低い温度に制限する。たとえば、給湯や風呂の設定温度が所定温度（たとえば、４８℃）より高ければ、強制排出処理で風呂給湯器１４が給湯配管５に送り出す湯の温度を、所定温度より低い温度に変更する。
【００９６】
人が浴槽２に入ると浴槽２の水位が急激に変化するので、貯湯システム１０は、該水位の急激な変化（上昇）に基づいて人が入浴中か否かを判定する。そして、人が入浴中は強制排出処理によって高温の湯が浴槽２へ注湯されないように、温度を制限する。なお、図３の流れ図で示したように、浴槽２へ排水する場合は、風呂給湯器１４の出湯温度を風呂設定温度にするので、通常は問題ない。しかし、風呂設定温度が高温に設定されている場合も想定されるので、（３）の制御を行うことで、安全がより確実に担保される。
【００９７】
（４）浴室以外での即湯に対応した効率化
強制排出処理により風呂給湯器１４から即湯ユニット２０までの間の給湯配管５内を新たな湯に入れ替えると、ヘッダ１６までの給湯配管５はすべての給湯栓に共通なので、洗面台や台所においても即湯の効果がある。
【００９８】
一方、ヘッダ１６が洗面台などに設けてある場合、ヘッダ１６から洗面台の給湯栓までの配管長に比べて、ヘッダ１６から浴室内のシャワー用の給湯栓８までの配管長、すなわち、ヘッダ１６から即湯ユニット２０までの配管長は、かなり長くなる。
【００９９】
強制排出処理によって風呂給湯器１４から即湯ユニット２０までの給湯配管５内を新たな湯に入れ替えたとしても、洗面台の給湯栓から出湯する場合には、風呂給湯器１４からヘッダ１６までの間の湯のみが洗面台での即湯に寄与し、ヘッダ１６から即湯ユニット２０までの間の湯は関係しない。
【０１００】
そこで、貯湯システム１０は、浴室以外に設置したリモコン（たとえば、台所リモコン）での即湯スイッチのＯＮにより強制排出処理の実行要求を受けた場合は、強制排出処理で排水管２２から排出する湯水の量を通常（浴槽のリモコンで強制排出処理の実行要求を受けた場合など）より少なくする。すなわち、強制排出処理で排出する水量を、風呂給湯器１４から即湯ユニット２０までの給湯配管５の配管容量より少なくする。好ましくは、風呂給湯器１４からヘッダ１６までの間の給湯配管５の容量に制限する。
【０１０１】
ここでは、風呂給湯器１４から即湯ユニット２０までの給湯配管５の容量を計測し、該容量のＮ％（Ｎは１００未満で、たとえば、８０％）などに水量を制限する。
【０１０２】
風呂給湯器１４から即湯ユニット２０までの給湯配管５の容量は、たとえば、次のようにして計測する。強制排出処理において風呂給湯器１４から給湯配管５に湯を送り出し始めてから、この湯の到達を即湯ユニット２０の水温センサ２５で検出するまでの間に風呂給湯器１４から給湯配管５に送り出した湯の量を、風呂給湯器１４側の流量センサもしくは即湯ユニット２０の流量センサ２４にて計測する。なお、この計測は、給湯栓が開いていない状態で行う。
【０１０３】
次に、即湯ユニット２０の取り付けについて説明する。
【０１０４】
即湯ユニット２０の設置場所は、強制排出処理で浴槽２に排水すること、および即湯機能は浴室のシャワーでの要請が高いことを考慮すれば、浴室内であることが望ましい。そこで、浴槽２に取り付けた循環金具に、即湯ユニット２０を、浴槽２の外側で取り付ける。たとえば、図５に示すように、浴槽２に循環金具４１を取りつけ、該循環金具４１が有する風呂往き管６または風呂戻り管７の接続部４２に、剛性のある分岐継手３１ｂを介して即湯ユニット２０を取り付ける。浴槽２と浴室の壁との間に即湯ユニット２０を収めて取り付けることができる。
【０１０５】
循環金具４１は所定の方向に回して浴槽２に締め付けて取り付ける。そこで、即湯ユニット２０は循環金具４１に対して一方側に片寄せて取り付ける。片寄せる方向は、即湯ユニット２０の重さで循環金具４１が回転した場合に、水漏れが起こらないように、循環金具４１が締まる方向（たとえば、時計回り）になっている。また、万が一循環金具４１が回転して曲がっていることが気になったユーザがそれを修正する際には、浴槽２の内側から循環金具を、該循環金具が締まる方向（やはり、時計回り）に回すので、水漏れが起こらない方向への修正になり、水漏れが生じることはない。
【０１０６】
以上、本発明の実施の形態を図面によって説明してきたが、具体的な構成は実施の形態に示したものに限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲における変更や追加があっても本発明に含まれる。
【０１０７】
実施の形態では、貯湯タンク１１内の湯水を昇温する熱源が燃料電池４の場合を例示したが、熱源はこれに限定されるものではない。
【０１０８】
実施の形態では、強制排水処理の排水先を浴槽２と排水口に切り替え可能に構成したが、これに限定されず、たとえば、浴槽２のみ、あるいは排出口のみに固定されてもかまわない。
【０１０９】
実施の形態では、給湯後は禁止インターバルが経過するまで強制排出処理を禁止したが、給湯量が僅かの給湯後には禁止インターバルを設定しないようにしてもよい。たとえば、給湯時の出湯量を計測し、該出湯量が強制排出処理で必要な排水量以上（あるいは、必要排水量のＮ割（たとえば、８割）以上）の場合にだけ、給湯終了後、禁止インターバルが経過するまで強制排水処理を禁止するようにしてもよい。さらには、断続的な給湯が繰り返し行われる場合を考慮し、給湯が終了したとき、該給湯の出湯量が強制排出処理で必要な排水量未満であれば、該給湯の出湯量と該給湯の前（禁止インターバル以下の所定の時間内）に行われた過去の給湯による出湯量との総和を求め、該総和が強制排出処理で必要な排水量以上であれば、給湯終了から禁止インターバルが経過するまでの間、強制排水処理を禁止するようにしてもよい。
【０１１０】
実施の形態では、シャワー用の給湯栓８の近くで給湯配管５から排水管２２が分岐するように構成したが、他の給湯栓で優先的に即湯機能を提供したい場合には、該他の給湯栓の近傍で排水管２２を分岐させてもよい。
【０１１１】
実施の形態では、ヘッダ１６から各給湯栓に分岐する構成の給湯配管を例示したが、各給湯栓への配管方法はこれに限定されるものではない。
【符号の説明】
【０１１２】
２…浴槽
４…燃料電池
５…給湯配管
５ａ…即湯ユニット２０に通じる給湯配管
６…風呂往き管
７…風呂戻り管
８…給湯栓
１０…貯湯システム
１１…貯湯タンク
１１ａ…温度センサ
１２…排熱回収部
１２ａ…熱交換器
１２ｂ…ポンプ
１３…混合器
１４…風呂給湯器
１６…ヘッダ
１７…制御基板
１８…リモコン
２０…即湯ユニット
２２…排水管
２２ａ…浴槽へ向かう排水管
２２ｂ…排水口へ向かう排水管
２３…オリフィス
２４…流量センサ
２５…水温センサ
２６…電磁弁
２７…三方弁
２８…水位センサ
２９…制御基板
３１ａ、３１ｂ…分岐継手
４１…循環金具
４２…接続部
【図１】
2015140944.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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