(57)【要約】【課題】  貯湯槽の水を予熱しておくことによって給湯設定温度に調温された水が出始めるまでの時間を短縮化することができるのと同時に、予熱した水を貯湯槽に保温しておくために放熱ロスが高くなるという問題を避けることができる技術を提供する。【解決手段】  本発明の貯湯式給湯システム１は、予熱温度を、給湯温度設定手段１１４で設定されている給湯設定温度より低く、給湯温度設定手段１１４で設定可能な最低温度から補助熱源機６０を通過する間に得られる水温の昇温幅を減じた温度よりも高いという条件に基づいて計算して記憶している。電源スイッチ１１２がオンされたときに、第１タンクサーミスタ１０１が検知した温度が予熱温度より低いと、予熱モードを実行する。【選択図】図４
2008051435.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
貯湯タンクと、
貯湯タンクの下部の水を貯湯タンクの上部に戻す加熱用循環経路と、
加熱用循環経路を流れる水を加熱する手段と、
貯湯タンクの下部へ給水する給水経路と、
貯湯タンクの上部の水を温水利用箇所へ導く給湯経路と、
貯湯タンクの水を貯湯タンクの上部に戻す補助加熱用循環経路と、
補助加熱用循環経路を流れる水を加熱する補助熱源機と、
貯湯タンク内の上部の温度を検知する検知手段と、
温水利用箇所に導く温水の温度を設定しておく給湯温度設定手段と、
検知手段で検知された温度が予熱温度に維持されるように補助熱源機を運転する予熱モードを有する制御装置を備えており、
前記予熱温度は、給湯温度設定手段で設定されている給湯温度より低く、給湯温度設定手段で設定可能な最低温度から補助熱源機を通過する間に得られる水温の昇温幅を減じた温度よりも高いことを特徴とする貯湯式給湯システム。
【請求項２】
前記予熱温度は、給湯温度設定手段で設定されている給湯温度から補助熱源機を通過する間に得られる水温の昇温幅を減じた温度よりも高いことを特徴とする請求項１の貯湯式給湯システム。
【請求項３】
前記昇温幅は、補助熱源機を運転する最低水量における昇温幅であることを特徴とする請求項１又は２の貯湯式給湯システム。
【請求項４】
給湯設定温度が所定の温度より高いときには、予熱モードを実行しないことを特徴とする請求項１〜３のいずれかの貯湯式給湯システム。
【請求項５】
予熱モードを実行するかしないかを切換える操作スイッチ類を有することを特徴とする請求項１〜３のいずれかの貯湯式給湯システム。
【請求項６】
貯湯タンクと、
貯湯タンクの下部の水を貯湯タンクの上部に戻す加熱用循環経路と、
加熱用循環経路を流れる水を加熱する手段と、
貯湯タンクの下部へ給水する給水経路と、
貯湯タンクの上部の水を温水利用箇所へ導く給湯経路と、
貯湯タンクの水を貯湯タンクの上部に戻す補助加熱用循環経路と、
補助加熱用循環経路を流れる水を加熱するとともに加熱量が可変な補助熱源機と、
温水利用箇所に導く温水の温度を設定しておく給湯温度設定手段と、
貯湯タンクから給湯経路に送り出される水の温度を検知する第１検知手段と、
貯湯タンクから補助熱源機に送り出される水の温度を検知する第２検知手段と、
補助熱源機の加熱量を、給湯温度設定手段で設定されている給湯温度と第２検知手段で検知される温度の差に基づいて決定する加熱量決定手段と、
第１検知手段で検知される温度が給湯温度設定手段で設定されている給湯温度よりも低い間は、補助熱源機の加熱量を加熱量決定手段で決定された加熱量から増大する加熱量増大手段と、
備えている貯湯式給湯システム。
【請求項７】
第１検知手段で検知される温度が給湯温度設定手段で設定されている給湯温度よりも低い間は、補助熱源機の加熱量を最大加熱量とすることを特徴とする請求項６の貯湯式給湯システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発電熱や太陽熱等で加熱した水を貯湯タンクに貯湯しておき、貯湯タンクに貯湯しておいた水を利用して給湯する貯湯式給湯システムに関する。本明細書では、温水と冷水を区別しないで水という。水といっても冷水であるとは限らず、温水であることもある。
【背景技術】
【０００２】
発電熱や太陽熱等で加熱した水を貯湯しておいて給湯する貯湯式給湯システムが知られている。温水利用箇所で必要とする温度（給湯設定温度）よりも高温の水が貯湯タンクに貯湯されていれば、貯湯タンクから送り出される水と水道水を混合することによって給湯設定温度に調温することができる。給湯設定温度よりも低温の水が貯湯タンクに貯湯されていれば、バーナ等の補助熱源機で加熱して給湯する必要があるが、この場合は、発電熱や太陽熱等で予熱されている水を補助熱源機で加熱することから、水道水を加熱する場合に比べると、給湯設定温度に加熱するまでのエネルギーが少なくてすむ。貯湯式給湯システムは、総合的な熱利用効率が高い。
【０００３】
給湯システムでは、温水利用箇所で給湯設定温度に調温された水が利用可能となるまでの時間が短いことが好ましい。例えば、台所や風呂等に設置されている給湯栓を開いたために冷水が出始めてから給湯設定温度に上昇するまでの間、使用者は給湯栓を開いたまま待っている。この時間が長いと無駄に消費される水の量が増えるだけでなく、使用者に多大な不快感を与えてしまう。給湯設定温度に調温された水が出始めるまでの時間を短縮化することが必要である。
【０００４】
特許文献１に、上記の待ち時間を短くするために、貯湯タンクの水を給湯設定温度よりも高温に予熱しておく技術が開示されている。
特許文献１の技術では、貯湯槽に設置されている流量センサとサーミスタによって日々の給湯利用量と給湯設定温度を監視し、それに基づいて貯湯槽に貯えておくことが必要な蓄熱量を予測し、予測した蓄熱量が得られるまで予熱しておく。予熱動作は、翌日に必要な蓄熱量を予測して前日の夜間に行われる。この結果、貯湯タンクの水は給湯設定温度よりも高温に予熱される。
特許文献１の技術では、貯湯槽に保温されている水と水道水を混合して給湯設定温度に調温した水を給湯利用箇所へ供給する。給湯設定温度に調温された水が出始めるまでの時間を短縮化することができる。
【０００５】
【特許文献１】特開２００２−１８１３８５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１の技術では、給湯設定温度より高温に予熱した水を貯湯槽に保温しておく。貯湯槽を周囲から断熱したとしても、経済的に現実的な断熱構造である限り、放熱することが避けられない。保温しておく水温が高いほど、放熱ロスは高い。特許文献１の技術では、給湯設定温度よりも高温に予熱した水を保温しておく方式であるために、放熱ロスが高い。
【０００７】
本発明は、上記の実情を鑑みて創作されたものであり、貯湯槽の水を予熱しておくことによって給湯設定温度に調温された水が出始めるまでの時間を短縮化することができるのと同時に、予熱した水を貯湯槽に保温しておくために放熱ロスが高くなるという問題を避けることができる技術を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の貯湯式給湯システムは、貯湯タンクと、貯湯タンクの下部の水を貯湯タンクの上部に戻す加熱用循環経路と、加熱用循環経路を流れる水を加熱する手段と、貯湯タンクの下部へ給水する給水経路と、貯湯タンクの上部の水を温水利用箇所へ導く給湯経路と、貯湯タンクの水を貯湯タンクの上部に戻す補助加熱用循環経路と、補助加熱用循環経路を流れる水を加熱する補助熱源機と、貯湯タンク内の上部の温度を検知する検知手段と、温水利用箇所に導く温水の温度を設定しておく給湯温度設定手段と、検知手段で検知された温度が予熱温度に維持されるように補助熱源機を運転する予熱モードを有する制御装置を備えている。ここで、前記予熱温度は、給湯温度設定手段で設定されている給湯温度より低く、給湯温度設定手段で設定可能な最低温度から補助熱源機を通過する間に得られる水温の昇温幅を減じた温度よりも高いことを特徴とする。
【０００９】
貯湯タンクの下部の水は加熱用循環経路に送り出され、燃料電池の発電熱や太陽熱等によって加熱され、貯湯タンクの上部へ戻される。貯湯タンクの上部に戻された水は、貯湯タンクの下部に貯湯されている低温の水と混合されないで、貯湯タンクの上部に高温の状態で貯えられる。貯湯タンクの内部には温度成層が形成される。
給湯経路へは、貯湯タンクの上部に貯えられた高温の温水が送り出される。このために貯湯タンクの蓄熱量が小さくなるまで、高温の水を給湯経路へ送り出すことができる。
貯湯タンクの上部に貯えられている水の温度が低下した状態で給湯運転が必要とされる場合には、貯湯タンクの水を貯湯タンクの上部に戻す補助加熱用循環経路を使って水を循環させ、補助加熱用循環経路を流れる水を補助熱源機で加熱する。補助熱源機で加熱された高温の水は貯湯タンクの上部に戻され、給湯経路へ送り出される。貯湯タンクの上部に貯えられている水の温度は、循環することによって均質化され、給湯経路へ送り出される水の温度は安定する。貯湯タンクの上部がバッファタンクとして機能し、給湯経路へ送り出される水の温度変動を抑制する。貯湯タンクの蓄熱量が少ない場合であっても、少ない蓄熱量を有効に活用して給湯に利用することができる。
【００１０】
この貯湯式給湯システムでは、貯湯タンクの蓄熱量が低下したときに、貯湯タンクの上部の水が予熱温度に維持されるように予熱モードを実行する。図１（ａ）に、本発明の予熱温度を表わす。給湯温度設定手段では、最低温度Ｔαｍｉｎから最高温度Ｔαｍａｘまでの温度範囲の中から、使用者が給湯設定温度Ｔαを設定することができる。図１（ａ）において、ΔＴｒは、補助熱源機を通過する間に得られる水温の昇温幅である。本発明の予熱温度Ｔｐは、Ｔαｍｉｎ−ΔＴｒよりも高く、給湯設定温度Ｔαよりも低い。
予熱温度Ｔｐは、計算によって算出してもよいし、上記の温度領域内で予め設定されている温度であってもよい。例えば、給湯設定温度は４２℃前後に設定されている場合が多く、設定可能な最低温度Ｔαｍｉｎは３８℃前後であることが多く、ΔＴｒは１５℃前後であることが多い。予熱温度を３５℃前後に設定しておけば、予熱温度が、Ｔαｍｉｎ−ΔＴｒよりも高く、給湯設定温度Ｔαよりも低い条件を満たしていることが多い。
本システムによると、従来技術に比べて貯湯タンクの予熱温度を低く抑えることができる。従って、予熱している貯湯タンクからの放熱ロスを大幅に低減することができる。
【００１１】
図２に、本発明の貯湯タンクの上部の温度変化を表わす図を示す。図２の（１）は、貯湯タンクの水を予熱せずに給湯する場合の温度変化を表わしており、図２の（２）は、貯湯タンクの水を予熱しておいて給湯する場合の温度変化を表わしている。（１）の場合、出湯要求１があった時点において、貯湯タンクの上部の水の温度は給水温度Ｔｓである。この状態から給湯設定温度Ｔαまで加熱して出湯するためには、ΔＴ１の時間を要する。これに対して、（２）に示すように貯湯タンクの上部の水を予め予熱温度Ｔｐにまで予熱しておけば、ΔＴ２の時間で給湯設定温度Ｔαの水を温水利用箇所に供給することができる。
給湯温度設定手段で設定可能な最低温度Ｔαｍｉｎから補助熱源機を通過する間に得られる水温の昇温幅−ΔＴｒを減じた温度Ｔαｍｉｎ−ΔＴｒよりも高い温度に予熱しておけば、前記のΔＴ２の時間が長くなりすぎることはない。貯湯タンクの水を給湯設定温度Ｔα以上に予熱しておいても、貯湯タンクと給湯利用箇所の間を結ぶ配管に存在している水を排出しないことには、給湯利用箇所で給湯設定温度Ｔαに調温された水は出始めない。補助熱源機を通過する間に得られる水温の昇温幅ΔＴｒだけ低い温度に加熱しておけば、給湯の開始とともに補助熱源機による加熱を開始することによって、貯湯タンクから送り出される水の温度を速やかに上昇させることができる。貯湯タンクの水を給湯設定温度Ｔα以上に予熱しておいた場合と大差ない遅れ時間で、給湯利用箇所で給湯設定温度Ｔαに調温された水が出始める。
予熱しておくことによって給湯設定温度に調温された水が出始めるまでの時間を短縮化することができるのと同時に、予熱した水を貯湯槽に保温しておくために放熱ロスが高くなるという問題を避けることができる。
【００１２】
予熱しておく水は、貯湯タンクの上部に貯えられている水だけでもよいし、貯湯タンクの中間高さ以上に存在する水のみを予熱してもおいてもよい。例えば、台所や洗面台等の給湯利用箇所で平均的に使用される１回分の水量を加熱しておけば、給湯利用時に素早く応答できる。使用者の待ち時間を短縮することができる。
燃料電池等が発電運転を開始すれば、貯湯タンクの水が加熱用循環経路に送りだされて貯湯タンクの水の全量が加熱されるので、貯湯タンク内のすべての水を予熱しておく必要はない。これもまた放熱ロスを低減するのに効果的である。
【００１３】
本発明の貯湯式給湯システムの予熱温度は、給湯設定温度から補助熱源機を通過する間に得られる水温の昇温幅を減じた温度よりも高く、給湯設定温度よりも低いことが好ましい。
【００１４】
図１（ｂ）に、本発明の予熱温度を図示する。予熱温度Ｔｐが、給湯設定温度Ｔαから補助熱源機を通過する間に得られる水温の昇温幅ΔＴｒを減じた温度Ｔα−ΔＴｒよりも高く、給湯設定温度Ｔαよりも低ければ、短時間で出湯することができる。上記の構成によると、予熱温度Ｔｐの下限値は給湯設定温度Ｔαに準じて変化するが、それでも従来の保温温度よりも低温であり、放熱ロスは少ない。
【００１５】
本発明の貯湯式給湯システムの補助熱源機を通過する間に得られる水温の昇温幅ΔＴｒは、補助熱源機を運転する最低水量における昇温幅を用いることが好ましい。
【００１６】
補助熱源機を通過する間に得られる水温の昇温幅ΔＴｒは、補助熱源機の加熱能力によって変化するだけでなく、補助熱源機を通過する水の量によっても変化する。補助熱源機を通過する水量が少なければ、昇温幅ΔＴｒは大きい。
給湯の開始時には、所望の水量に満たなくても給湯設定温度に調温されている水の供給開始タイミングが早いことが重視される。水量を抑えることが許容される。
給湯開始時には水量を抑えるようにすれば、補助熱源機を通過する間に得られる水温の昇温幅ΔＴｒは大きくなり、それにより予熱温度Ｔｐを下げることができる。給湯開始タイミングが遅れることを防止しながら、放熱ロスを抑えることができる。
【００１７】
本発明の貯湯式給湯システムでは、給湯設定温度が所定の温度より高いときには予熱モードを実行しないことが好ましい。
【００１８】
給湯利用箇所で設定される給湯温度は、その用途により多様である。例えば、給湯温度が４０℃程度に設定されているときは、食器洗いやシャワーなどのように、給湯設定温度に調温された水が出始めるまでの時間が短いことが要求されていることが多い。それに対して、給湯設定温度が５０℃以上の高温に設定されているときは、例えば飲み物を作成するためにお湯を必要とする場合等であって、給湯設定温度に調温された水が出始めるまでが時間が少々長くても許容されることが多い。すなわち、放熱ロスを避けるために、予熱しておかないことが許容されることが多い。
給湯設定温度が所定の温度より高いときには予熱モードを実行しないようにすると、給湯設定温度に調温された水が出始めるまでが時間が短いことが要求されている場合には予熱しておいて給湯開始時までの時間を短縮化でき、給湯設定温度に調温された水が出始めるまでが時間が長くても許容される場合には放熱ロスを避けることができる。
【００１９】
本発明の貯湯式給湯システムは、予熱モードを実行するかしないかを切換える操作スイッチ類を有することが好ましい。
【００２０】
給湯設定温度に調温された水が出始めるまでの時間の短縮と、放熱ロスの減少はトレードオフの関係にある。操作スイッチ類が用意されていれば、貯湯式給湯システムで予熱動作を行うか否かを、使用者が選択することができる。
予熱モードを実行するかしないかを切換えるスイッチは、単独で操作可能であってもよい。あるいは、貯湯式給湯システムの電源スイッチと連動する構成であってもよい。
【００２１】
本発明の第２の態様による貯湯式給湯システムは、貯湯タンクと、貯湯タンクの下部の水を貯湯タンクの上部に戻す加熱用循環経路と、加熱用循環経路を流れる水を加熱する手段と、貯湯タンクの下部へ給水する給水経路と、貯湯タンクの上部の水を温水利用箇所へ導く給湯経路と、貯湯タンクの水を貯湯タンクの上部に戻す補助加熱用循環経路と、補助加熱用循環経路を流れる水を加熱するとともに加熱量が可変な補助熱源機と、温水利用箇所に導く温水の温度を設定しておく給湯温度設定手段と、貯湯タンクから給湯経路に送り出される水の温度を検知する第１検知手段と、貯湯タンクから補助熱源機に送り出される水の温度を検知する第２検知手段と、補助熱源機の加熱量を、給湯温度設定手段で設定されている給湯温度と第２検知手段で検知される温度の差に基づいて決定する加熱量決定手段と、第１検知手段で検知される温度が給湯温度設定手段で設定されている給湯温度よりも低い間は、補助熱源機の加熱量を加熱量決定手段で決定された加熱量から増大する加熱量増大手段とを備えている。
【００２２】
加熱量決定手段は、給湯設定温度と第２検知手段で検知される温度との差に基づいて、補助熱源機の加熱量を決定する。補助熱源機は、加熱量が可変な構成を有しており、その加熱量が、加熱量決定手段で決定された加熱量に一致するように制御される。補助熱源機の加熱量が、加熱量決定手段で決定された加熱量に調整されれば、補助熱源機を通過した水は給湯設定温度に調整される。実際には、加熱量決定手段で決定する加熱量は、補助熱源機を通過した水が給湯設定温度よりも若干（１〜２℃）高い温度となるように計算されていることが多い。これは、ここでいう加熱量増大手段とは別ものであり、加熱量増大手段は、加熱量を顕著に増大させる。
【００２３】
本発明の貯湯式給湯システムは、補助熱源機を通過した水がそのまま給湯経路に送り出されず、一旦は貯湯タンクの上部に戻され、その後に貯湯タンクの上部から給湯経路に送り出される。貯湯タンクの上部に戻されてから給湯経路に送り出されるまでの間に、貯湯タンクの上部に存在していた水と混合し、混合した水が給湯経路に送り出される。
図３に、給湯経路に送り出される水の温度変化を示す。
グラフ（２）は、補助熱源機の加熱量が、給湯設定温度と第２検知手段で検知される温度との差に基づいて決定された加熱量に一致する場合を示す。補助熱源機を通過して貯湯タンクの上部に戻される水の温度が給湯設定温度であるために、給湯経路に送り出される水の温度が給湯設定温度Ｔαにまで上昇するのに時間Δｔ２を要する。
グラフ(１)は、加熱量増大手段によって、補助熱源機の加熱量が増大された場合を示す。補助熱源機を通過して貯湯タンクの上部に戻される水の温度が給湯設定温度以上に加熱されているために、給湯経路に送り出される水の温度が給湯設定温度Ｔαにまで上昇するのに時間Δｔ１は短くてすむ。
給湯経路に送り出される水の温度が給湯設定手段に等しくなれば、補助熱源機の加熱量が、給湯設定温度と第２検知手段で検知される温度との差に基づいて決定された加熱量に調整され、補助熱源機を通過して貯湯タンクの上部に戻される水の温度が給湯設定温度に下げられる。給湯経路に給湯設定温度の水を送り出す運転を継続することができる。
前記したように、本発明の貯湯タンクはバッファタンクとして機能する。このため、補助熱源機の加熱量を変化させても、その温度変化は貯湯タンクで緩衝され、給湯温度に影響しにくい。給湯温度への影響を考慮することなく補助熱源機の加熱量を可変させることができる。
【００２４】
加熱量決定手段および加熱量増大手段は、補助熱源機に接続可能なハードウェア構成を有していてもよいし、補助熱源機を制御するプログラムにより構成されていてもよい。
【００２５】
本発明の貯湯式給湯システムでは、第１検知手段で検知される温度が給湯設定温度よりも低い間は、補助熱源機の加熱量を最大加熱量としてもよい。
【００２６】
これによると、給湯温度で出湯し始めるまでの時間をさらに短くすることができる。
【００２７】
なお本明細書でいう「貯湯タンクの上部」は、貯湯式給湯システムを実際に使用する際の種々の要請に応じて変更され得る。例えば給湯経路へ送り出される水の温度変動を可能な限り抑制したい場合には、貯湯タンクの上部の範囲を広いものとする。具体的には、補助加熱用循環経路の上端が貯湯タンクに接続する位置を下方に変更する。これによって、バッファとなる貯湯タンクの上部に貯められている水の容量が増加し、給湯経路へ送り出される水の温度変動を効果的に抑制することができる。また給湯設定温度の水を出湯し始めるまでの時間を可能な限り短くするためには、貯湯タンクの上部の範囲を狭いものとする。具体的には、補助加熱用循環経路の上端が貯湯タンクに接続する位置を上方に変更し、補助加熱用循環経路の下端が貯湯タンクに接続する位置も上方に変更する。これによって、給湯設定温度の水を出湯し始めるまでの時間をさらに短くすることができる。
【発明の効果】
【００２８】
上記の構成により、給湯開始時に給湯経路に送り出される水の温度の立ち上がりタイミングが速くなり、出湯要求があってから給湯設定温度の水を出湯し始めるまでの時間を短くすることができる。使用者の待ち時間が短縮され、出湯開始を待つ使用者の不快感を少なくすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
以下に、本発明の好適な実施形態を説明する。
（形態１）  予熱温度を計算して記憶しておく手段を備えている。
（形態２）  予熱温度は、予め設定されている。
（形態３）  補助熱源機を通過した水を貯湯タンクの上部に戻す経路に開閉弁が介装されている。
（形態４）  補助熱源機を通過した水を貯湯タンクの中間高さに戻す分岐経路が設けられている。
（形態５）  補助熱源機を通過した水を貯湯タンクの中間高さに戻す分岐経路に開閉弁が介装されている。
（形態６）  補助熱源機を通過した水を貯湯タンクをバイパスして補助熱源機に戻すバイパス経路を備えている。
（形態７）  補助熱源機を通過した水を補助熱源機に戻すバイパス経路に開閉弁が介装されている。
（形態８）  補助加熱用循環経路は、補助熱源機を通過した水が、貯湯タンクの上部に戻される状態と、貯湯タンクの中間高さに戻される状態と、貯湯タンクをバイパスして補助熱源機に戻される状態との間で切換えることができる。
（形態９）  改質器を加熱する排気ガスで加熱用循環経路を流れる水を加熱することができる。
（形態１０）  発電機を冷却することで自らは加熱された冷却水で加熱用循環経路を流れる水を加熱し、冷却水を冷却する。
【実施例】
【００３０】
本発明の実施例について図面を参照しながら説明する。それぞれの実施例の共通部位に関しては、重複説明は省略する。
（第１実施例）
図４に、本実施例の貯湯式給湯システム１の概略構成を表わす図を示す。貯湯タンク１０には、加熱用循環経路２０が接続されている。加熱用循環経路２０には循環ポンプ２２が配置されており、循環ポンプ２２を運転すると、貯湯タンク１０の下部に貯えられている水が加熱用循環経路２０を通過して貯湯タンク１０の上部に戻される。
加熱用循環経路２０は、改質器７４を加熱した排気ガスが通過する熱交換器２４と、発電熱で加熱された水が通過する熱交換器２６を通過しており、発電ユニット７０の発電運転中は、貯湯タンク１０の下部に貯えられている水が排気ガスと発電熱で加熱されて貯湯タンク１０の上部に戻される。貯湯タンク１０には、発電に伴って発生する熱で加熱された水が、温度成層をなした状態で貯湯される。
加熱用循環経路２０には、貯湯タンク１０の下部から送り出された水の温度を検出するサーミスタ２０２と、発電に伴って発生した熱で加熱された水の温度を検出するサーミスタ２０４と、三方弁２８が配置されている。三方弁２８には発電ユニットバイパス経路２９の一端が接続されており、この発電ユニットバイパス経路２９の他端は、熱交換器２４の上流側の加熱用循環経路２０に接続されている。三方弁２８を切換えることによって、貯湯タンク１０の下部から送り出された水は、熱交換器２４と熱交換器２６を通過してから貯湯タンク１０の上部に戻る状態と、熱交換器２４と熱交換器２６をバイパスして貯湯タンク１０の上部に戻る状態の間で切換えられる。
【００３１】
図４の発電ユニット７０は、改質器７４と、改質器７４を加熱するバーナ７２と、燃料電池７６を備えている。
改質器７４は、メタノール等の燃料ガスを改質して水素ガスを製造する。製造した水素ガスは水素ガス供給経路７０４を経て燃料電池７６へと供給される。改質器７４で、燃料ガスを改質して水素ガスを製造するためには、改質器７４を高温に維持する必要がある。バーナ７２の燃焼熱によって改質器７４が高温に維持される。バーナ７２の排気ガスは改質器７４を加熱したあとも高温であり、熱交換器２４を通過する際に加熱用循環経路２０を流れる水を加熱する。排気ガスの熱は回収され、貯湯タンク１０に蓄熱される。
燃料電池７６は、改質器７４から供給される水素ガスと空気中の酸素とを反応させて発電する。燃料電池７６が発電する際に、発電熱が発生する。燃料電池７６を冷却するために、冷却水通路７０６が燃料電池７６を通過している。冷却水通路７０６を流れる水が燃料電池７６を冷却し、燃料電池７６を発電に適した温度に維持する。燃料電池７６を冷却することによって加熱された水は、熱交換器２６を通過して加熱用循環経路２０を流れる水を加熱する。加熱用循環経路２０を流れる水を加熱することによって冷却された水は再び燃料電池７６を通過する。発電熱は回収され、貯湯タンク１０に蓄熱される。
後記するコントローラ８０は、発電運転中は、バーナ７２を燃焼させ、改質器７４に燃料ガスを供給し、循環ポンプ２２を運転する。
【００３２】
図４の貯湯タンク１０の底部には、貯湯タンク１０に水道水を給水する給水経路３０が接続されている。給水経路３０には、水道水の圧力を減圧する減圧弁３２、給水温度を測定する給水サーミスタ３０２、給水量を測定する流量センサ３４、給水量サーボ３６、混合サーボ３８が介装されている。混合サーボ３８は、給水経路３０と混合経路４６の分岐点に配置されている。
貯湯タンク１０内の水圧が減少すると、減圧弁３２によって減圧された水道水が給水経路３０から貯湯タンク１０へ給水される。給水サーミスタ３０２で検出される給水温度と、流量センサ３４で検出される給水量は、コントローラ８０に入力される。
給水経路３０の混合サーボ３８の下流側に排水経路９０が接続されている。排水経路９０には排水弁９２が介装されている。排水弁９２の開閉は手動で行う。排水弁９２が開かれると、貯湯タンク１０内の水が排水経路９０を経て外部へ排水される。
【００３３】
図４の貯湯タンク１０の天井部（上部）には、貯湯タンク１０内の上部に貯えられている水を給湯栓４８に給湯する給湯経路４０が接続されている。給湯栓４８は、浴室、洗面所、台所等の温水利用箇所の各々に配設されている。給湯経路４０には、温水電磁弁４２、高温サーミスタ４０２、給湯サーミスタ４０４、給湯量センサ４４が介装されている。また給湯経路４０には、先述の混合経路４６が接続されている。混合経路４６は、温水電磁弁４２の下流側であり、かつ高温サーミスタ４０２と給湯サーミスタ４０４の間に接続されている。
高温サーミスタ４０２は、貯湯タンク１０から送り出された水であって、給水経路３０からの水道水と混合される前の水の温度を検出する。給湯サーミスタ４０４は、混合した後の水の温度を検出する。給湯経路４０からの温水量と混合経路４６からの冷水量との混合比は、混合サーボ３８の開度によって調整される。混合サーボ３８の開度を調整することによって、予め設定されている給湯設定温度に調温することができる。
高温サーミスタ４０２で検出された温度と、給湯サーミスタ４０４で検出された温度とは、コントローラ８０に入力される。給湯量センサ４４で測定された給湯量は、コントローラ８０に入力される。コントローラ８０は、給水サーミスタ３０２の検出温度と、高温サーミスタ４０２の検出温度と、予め設定されている給湯設定温度に基づいて、混合サーボ３８の開度を調整する。この構成により、貯湯タンク１０の上部に貯えられている水の温度が給湯設定温度よりも高温であっても、給湯設定温度に調温された水を給湯することができる。
貯湯タンク１０の上部には第１タンクサーミスタ１０１が設置されており、貯湯タンク１０の中間高さには第２タンクサーミスタ１０２が設置されており、貯湯タンク１０の下部には第３タンクサーミスタ１０３が設置されている。これらのサーミスタ１０１、１０２、１０３で測定された温度は、コントローラ８０に入力される。
【００３４】
図４の貯湯タンク１０の中間高さ（ほぼ第２タンクサーミスタ１０２と等しい高さ）と、貯湯タンク１０の上部の間に、補助加熱用循環経路５０が設けられている。補助加熱用循環経路５０には、循環ポンプ５２が配置されており、貯湯タンク１０の中間高さから送り出された水を貯湯タンク１０の上部に戻す。貯湯タンク１０の上流側には、開閉弁５５が介装されている。
補助加熱用循環経路５０には、補助熱源入口サーミスタ５０２と、循環ポンプ５２と、補助加熱用循環量センサ５０４と、補助加熱用循環量サーボ５４が介装されている。補助熱源入口サーミスタ５０２は、貯湯タンク１０の中間高さから送り出された水の温度を検出する。循環ポンプ５２は、補助加熱用循環経路５０内の水を循環させる。補助加熱用循環量センサ５０４は、補助加熱用循環経路５０を流れる水の流量を検出する。補助熱源入口サーミスタ５０２で検出された温度と、補助加熱用循環量センサ５０４で検出された流量は、コントローラ８０に入力される。コントローラ８０は、入力した温度と流量等に基づいて、補助加熱用循環量サーボ５４の開度を制御し、補助加熱用循環経路５０を流れる水の流量を調整する。開閉弁５５の開閉は、コントローラ８０によって制御される。
【００３５】
図４の補助加熱用循環経路５０は、補助熱源機６０を通過している。補助熱源機６０の内部には、潜熱熱交換器６２と、顕熱熱交換器６４と、バーナ６８と、補助熱源出口サーミスタ６６が配置されている。
バーナ６８は、顕熱熱交換器６４で補助加熱用循環経路５０を流れる水を加熱する。顕熱熱交換器６４を通過した排気ガスはなおも高温の水蒸気を含んでおり、顕熱熱交換器６４で加熱する前の水が流れる潜熱熱交換器６２を通過する際に結露して潜熱を放出し、潜熱熱交換器６２を通過する水を加熱する。補助熱源機６０は、潜熱熱交換器６２と顕熱熱交換器６４によって、補助加熱用循環経路５０を流れる水を効率的に加熱する。潜熱熱交換器６２には結露したドレンを回収して排出するためのドレン６２が配置されており、図示省略のドレン経路には図示省略の中和器が介装されている。補助熱源出口サーミスタ６６は、補助熱源機６０で加熱された後の水の温度を検出する。検出された温度は、コントローラ８０に入力される。
【００３６】
補助加熱用循環経路５０からは、補助加熱用循環分岐５６が分岐している。補助加熱用循環分岐５６は、補助熱源機６０の下流側で補助加熱用循環経路５０から分岐し、貯湯タンク１０の中間高さに接続されている。補助加熱用循環分岐５６には、開閉弁５８が介装されている。開閉弁５８の開閉は、コントローラ８０によって制御される。
【００３７】
循環ポンプ５２が駆動し、補助加熱用循環経路５０を水が循環し始めると、補助熱源出口サーミスタ６６と、貯湯タンク１０内の各タンクサーミスタ１０１，１０２，１０３で検出される温度により、開閉弁５５、５８のうち、コントローラ８０によっていずれかの弁が選択されて開かれる。
【００３８】
開閉弁５５が開かれると、補助加熱用循環経路５０を循環する水を貯湯タンク１０の上部に戻す循環経路が形成され、高温の水を貯湯タンク１０に戻して貯湯するために利用することができる。貯湯タンク１０の上部に高温の水が戻されるために、その水を給湯経路４０に送り出すことができる。
開閉弁５８が開かれると、補助加熱用循環経路５０を循環する水を貯湯タンク１０の中間高さに戻す循環経路が形成される。例えば、補助熱源機６０を通過した水の温度が低い場合、貯湯タンク１０の上部に戻すと貯湯タンク１０の上部に存在する温度成層状態が乱され、給湯経路４０に高温の水を送り出すことができなくなる。開閉弁５８が開かれると、温度の低い水を貯湯タンク１０の中間高さに戻すことができ、貯湯タンク１０の上部に貯えられた水を給湯に利用することができる。
【００３９】
図４のコントローラ８０は、ＣＰＵ８２と、記憶手段８４と、予熱モード実行手段８６を備えている。また、コントローラ８０は、図示しない各種制御プログラムを記憶している。記憶手段８４には、予熱モード実行手段８６とＣＰＵ８２によって計算された予熱温度が記憶されている。予熱モード実行手段８６は、補助熱源機６０に予熱動作を実行させる制御プログラムとＣＰＵ８２によって具現化されている。
コントローラ８０は、入力手段１１０からの操作信号を入力し、前記した各種のセンサからの信号を入力し、記憶している制御プログラムに従って、前記した各種のポンプ、弁、バーナ等を制御する。
入力手段１１０は、システムのオン信号とオフ信号を出力する電源スイッチ１１２と、操作者が設定した給湯設定温度を出力する給湯温度設定手段１１４を備えている。入力手段１１０は使用者によって操作される。入力手段１１０の出力する信号は、コントローラ８０に入力される。貯湯式給湯システム１は、電源スイッチ１１２が操作されてオン信号が出力されると、予熱モードの実行の有無を判断する。
【００４０】
以下では、貯湯式給湯システム１の各種の運転を説明する。
（発電ユニットによる蓄熱運転）
図４の発電ユニット７０が発電運転を実行している間は、加熱用循環経路２０の循環ポンプ２２が駆動され、発電熱で加熱された冷却水が冷却水通路７０６を経由して熱交換器２６を通過し、改質器７４を加熱した排気ガスが排出経路７０２を経由して熱交換器２４を通過する。
貯湯タンク１０の下部から送り出された水は、熱交換器２４と熱交換器２６を通過することによって加熱され、加熱された水が貯湯タンク１０の上部に戻される。これによって、改質器７４の加熱に伴って発生する排気ガス熱と、燃料電池７６の発電に伴って発生する発電熱が貯湯タンク１０に蓄熱される。貯湯タンク１０内の水は、上部から昇温していく。
【００４１】
（補助加熱用循環経路の切換え動作）
図５に、補助加熱用循環経路５０の切換え動作のフローチャートを示す。ステップＳ２では、補助加熱用循環経路５０に介装されている循環ポンプ５２が駆動されたか否かが判断される。本実施例では、予熱動作が実行されるときと、燃焼給湯運転が実行されるときに、循環ポンプ５２が駆動される。循環ポンプ５２が駆動している場合（判断がＹＥＳの場合）は、ステップＳ４へ進む。循環ポンプ５２が駆動していない場合（判断がＮＯの場合）は、循環ポンプ５２の駆動が開始されるまで待機する。図示はしていないが、循環ポンプ５２が駆動されると補助熱源機６０が稼動し、補助加熱用循環経路５０を流れる水を加熱する。
ステップＳ４では、補助熱源出口サーミスタ６６が、補助熱源機６０を通過した水の温度Ｔβを検出する。検出された温度Ｔβは、コントローラ８０に入力される。
ステップＳ６では、第１タンクサーミスタ１０１が、貯湯タンク１０の上部の水の温度Ｔ１を検出する。検出された温度Ｔ１は、コントローラ８０に入力される。
ステップＳ８では、補助熱源出口サーミスタ６６が検出した温度Ｔβが、第１タンクサーミスタ１０１が検出した温度Ｔ１以上であるか否かが判断される。ＴβがＴ１以上である場合（判断がＹＥＳの場合）は、貯湯タンク１０の上部に貯えられている水よりも補助熱源機６０で加熱された水の方が高温であり、ステップＳ１０へ進む。ＴβがＴ１より低い場合（判断がＮＯの場合）は、貯湯タンク１０の上部に貯えられている水の方が補助熱源機６０で加熱された水よりも高温であり、ステップＳ１２へ進む。
ステップＳ１０では、ステップＳ８の判断で貯湯タンク１０の上部に貯えられている水よりも補助熱源機６０で加熱された水の方が高温であるので、開閉弁５５を開く（図示はしないが開閉弁５８は閉じる）。開閉弁５５が開かれると、補助加熱用循環経路５０を循環する水を貯湯タンク１０の上部に戻す循環経路が形成される。貯湯タンク１０の温度成層状態を乱すことなく貯湯タンク１０の蓄熱量を増やすことができる。
ステップＳ１２では、ステップＳ８の判断で貯湯タンク１０の上部に貯えられている水の方が補助熱源機６０で加熱された水よりも高温であるので、開閉弁５８を開く（図示はしないが開閉弁５５は閉じる）。開閉弁５８が開かれると、補助加熱用循環経路５０を循環する水を貯湯タンク１０の中間高さに戻す循環経路が形成される。貯湯タンク１０の温度成層状態を乱すことなく貯湯タンク１０の蓄熱量を増やすことができる。
ステップＳ１４では、循環ポンプ５２が停止されたかが判断される。予熱動作が完了したときと、燃焼給湯運転が終了したときに、循環ポンプ５２の駆動が停止される。循環ポンプ５２が停止されると補助熱源機６０も停止される。循環ポンプ５２が停止された場合（判断がＹＥＳの場合）は、ステップＳ１６へ進む。循環ポンプ５２が停止されない場合（判断がＮＯの場合）は、ステップＳ４からステップＳ１４の処理を繰返す。
ステップＳ１６では、ステップＳ８の判断処理によって開かれていた開閉弁を閉じて、補助加熱用循環経路５０の切換え動作を終了する。
ステップＳ２からステップＳ１６までの処理は、ＣＰＵ８２と、ＣＰＵ８２にステップＳ２からステップＳ１６までの処理を実行させる制御プログラムにより実行される。
【００４２】
（補助熱源機による予熱運転）
図６に、補助熱源機による予熱運転のフローチャートを示す。ステップＳ２０では、入力手段１１０に備えられている電源スイッチ１１２から、コントローラ８０にオン信号が入力されたか否かが判断される。オン信号が入力された場合（判断がＹＥＳの場合）は、ステップＳ２２へ進む。オン信号が入力されていない場合（判断がＮＯの場合）は、オン信号が入力されるまで待機する。
ステップＳ２２では、入力手段１１０で設定されている給湯設定温度Ｔαをコントローラ８０に入力する。給湯設定温度Ｔαは、使用者が入力手段１１０に備えられている給湯温度設定手段１１４を操作することで設定される。
ステップＳ２４では、給湯設定温度Ｔαが４５℃より低温であるかが判断される。給湯設定温度Ｔαが４５℃より低温である場合（判断がＹＥＳの場合）は、予熱動作を実行するためにステップＳ２６へ進む。給湯設定温度Ｔαが４５℃以上である場合（判断がＮＯの場合）は、予熱動作を実行しないため、予熱運転の動作処理をスキップする。
ステップＳ２６では、予熱温度Ｔｐを算出する。予熱温度Ｔｐは、給湯設定温度Ｔαより低く、給湯温度設定手段１１４で設定可能な最低温度Ｔαｍｉｎから補助熱源機６０を通過する間に得られる水温の昇温幅ΔＴｒを減じた温度Ｔαｍｉｎ―ΔＴｒよりも高い温度領域から算出される。本実施例では、給湯温度設定手段１１４で設定可能な最低温度Ｔαｍｉｎが３０℃であり、給湯設定温度Ｔαが４０℃であり、昇温幅ΔＴｒが１０℃の場合、予熱温度Ｔｐは２０℃より高く、４０℃より低い温度領域で設定される。予熱温度Ｔｐは、下記の式によって計算できる。
【００４３】
【数１】
2008051435.tif 000003
【００４４】
例えば、上記の式からは予熱温度Ｔｐ＝２５℃が求められる。
ステップＳ２８では、ステップＳ２６で算出した予熱温度Ｔｐを記憶手段８４に記憶する。このステップで記憶される予熱温度Ｔｐは、予熱モードの動作処理が実行される毎に書き換えられる。
ステップＳ３０では、第１タンクサーミスタ１０１が、貯湯タンク１０の上部の水の温度Ｔ１を検出する。検出された温度Ｔ１は、コントローラ８０に入力される。
ステップＳ３２では、予熱温度Ｔｐが、第１タンクサーミスタ１０１が検出した温度Ｔ１より高温であるか否かが判断される。ＴｐがＴ１より高温である場合（判断がＹＥＳの場合）は、貯湯タンク１０の蓄熱量が不足しているとみなされて、予熱動作を実行するためにステップＳ３４へ進む。ＴｐがＴ１以下である場合（判断がＮＯの場合）は、貯湯タンク１０に十分な蓄熱量があるとみなされて予熱動作を実行しないために、予熱運転の動作処理をスキップする。
【００４５】
図６のステップＳ３４では、循環ポンプ５２を駆動する。循環ポンプ５２が駆動されると、図６の補助加熱用一次循環経路の選択処理により、開閉弁５５あるいは５８のいずれかが開かれる。補助加熱用循環経路５０に貯湯タンク１０の水が送り出され、補助熱源機６０を通過した水は図６に示した循環経路の選択動作が実行されて形成された循環経路から貯湯タンク１０へ戻される。
ステップＳ３６では、補助熱源機６０を稼動する。補助熱源機６０が稼動されると、バーナ６８が点火され、補助熱源機６０を通過する水を加熱する。補助熱源出口サーミスタ６６の検出する温度はコントローラ８０に入力され、この温度に基づいてコントローラ８０がバーナ６８の燃焼量を制御する。
ステップＳ３８では、第２タンクサーミスタ１０２が貯湯タンク１０の中間高さの水の温度Ｔ２を検出する。検出された温度Ｔ２は、コントローラ８０に入力される。
ステップＳ４０では、第２タンクサーミスタ１０２が検出した温度Ｔ２が、予熱温度Ｔｐ以上であるか否かが判断される。Ｔ２がＴｐ以上に高温である場合（判断がＹＥＳの場合）は、貯湯タンク１０の上部から中間高さにある水が少なくともＴｐ℃の蓄熱量を得たとみなされて、ステップＳ４２へ進む。Ｔ２がＴｐより低温である場合（判断がＮＯの場合）は、貯湯タンク１０の上部から中間高さにある水に十分な蓄熱量がまだないとみなされて、ステップＳ３８の処理を繰返す。
ステップＳ４２では、循環ポンプ５２を停止する。循環ポンプ５２が停止されると、図３の補助加熱用一次循環経路の選択処理により開かれていた開閉弁５５あるいは５８のいずれかの弁が閉じられる。
ステップＳ４４では、補助熱源機６０を停止する。補助熱源機６０が停止されると、バーナ６８も消火され、予熱動作を終了する。
ステップＳ２０からステップＳ４４までの処理は、予熱モード実行手段８６により実行される。
【００４６】
ステップＳ２６で算出される予熱温度Ｔｐは、給湯設定温度Ｔαより低く、給湯温度設定手段１１４で設定可能な最低温度Ｔαｍｉｎから補助熱源機６０を通過する間に得られる水温の昇温幅を減じた温度よりも高いという条件を満たす温度領域の範囲内で、予め設定されている温度でもよい。
【００４７】
（給湯運転）
図７に、給湯運転のフローチャートを示す。ステップＳ５０では、給湯量センサ４４の検出流量が２．７リットル／ｍｉｎ以上であるか否かが判別される。給湯量センサ４４の検出流量が２．７リットル／ｍｉｎ以上の場合（判断がＹＥＳの場合）は、給湯栓４８が開かれて給湯要求があったとみなされ、ステップＳ５２に進む。給湯量センサ４４の検出流量が２．７リットル／ｍｉｎより少ない場合（判断がＮＯの場合）は、給湯要求がないとみなされ、出湯要求があるまで待機する。
ステップＳ５２では、給湯電磁弁４２が開かれる。給湯電磁弁４２が開かれると、貯湯タンク１０の上部に溜められていた水が給湯経路４０に送り出される。
ステップＳ５４では、入力手段１１０で設定されている給湯設定温度Ｔαをコントローラ８０に入力する。給湯設定温度Ｔαは、使用者が入力手段１１０に備えられている給湯温度設定手段１１４を操作することで設定される。
ステップＳ５６では、第１タンクサーミスタ１０１が貯湯タンク１０の上部の水の温度Ｔ１を検出する。検出された温度Ｔ１は、コントローラ８０に入力される。
ステップＳ５８では、第１タンクサーミスタ１０１の検出温度Ｔ１が給湯設定温度Ｔα以上であるか否かが判別される。Ｔ１がＴα以上である場合（判断がＹＥＳの場合）は、貯湯タンク１０の上部の水を加熱しないでも給湯に利用することが可能とみなされ、ステップＳ６０に進む。Ｔ１がＴαより低温である場合（判断がＮＯの場合）は、貯湯タンク１０の水を加熱しなければ給湯設定温度Ｔαでの給湯ができないとみなされ、ステップＳ６２に進む。
ステップＳ６０では、非燃焼給湯運転が行われる。非燃焼給湯運転では、補助熱源機６０を稼動させず、循環ポンプ５２も駆動させない。給湯サーミスタ４０４の検出する温度が給湯設定温度Ｔαになるように、コントローラ８０によって混合サーボ３８の開度が調整されて給湯される。
【００４８】
図７のステップＳ６２では、燃焼給湯運転が行われる。燃焼給湯運転では、補助熱源機６０が稼動され、循環ポンプ５２が駆動される。貯湯タンク１０の中間高さにある水が補助加熱用循環経路５０に送り出され、補助熱源機６０を通過して加熱される。燃焼給湯運転時は、図３の補助加熱用一次循環経路の選択処理により、開閉弁５５と５８のいずれかの弁が開かれ、補助熱源機６０で加熱された水は、貯湯タンク１０に戻される。貯湯タンク１０へ戻された水は、給湯経路４０に送り出される。
ステップＳ６４では、補助熱源出口サーミスタ６６の検出温度がＴα＋５℃になるようにバーナ６８の燃焼量が制御される。バーナ６８の燃焼量は、コントローラ８０によって制御される。補助熱源機６０を通過した温水はＴα＋５℃に加熱され、補助加熱用循環経路５０を経て貯湯タンク１０に戻される。貯湯タンク１０の上部からＴα℃よりも若干高温の水が給湯経路４０に送り出され、混合サーボ３８によって給湯設定温度Ｔαに調温されて給湯される。給水サーミスタ３０２の検出温度と給湯サーミスタ４０４の検出温度から、給湯サーミスタ４０４の検出温度が給湯設定温度Ｔαとなるように混合サーボ３８の開度が調整される。
ステップＳ６６では、給湯量センサ４４の検出流量が２．０リットル／ｍｉｎ以下であるか否かが判別される。給湯量センサ４４の検出流量が２．０リットル／ｍｉｎ以下の場合（判断がＹＥＳの場合）は、給湯利用が終了したとみなされてステップＳ６８へ進む。給湯量センサ４４の検出流量が２．０リットル／ｍｉｎを超えている場合（判断がＮＯの場合）は、まだ給湯栓４８は開かれており、給湯中であるとみなされ、処理はステップＳ５４へ戻る。ステップＳ５４以降では、貯湯タンク１０の上部の水温がＴα℃以上であれば非燃焼給湯運転を行い、貯湯タンク１０の上部の水温がＴα℃未満であれば燃焼給湯運転を行うよう判断が行われ、給湯運転が持続される。
ステップＳ６８では、給湯栓４８が閉じられたとみなされ、温水電磁弁４２が閉じられて給湯運転が終了される。
ステップＳ５０からステップＳ６８までの処理は、ＣＰＵ８２と、ＣＰＵ８２にステップＳ５０からステップＳ６８までの処理を実行させる制御プログラムにより実行される。
【００４９】
上記の処理において、ステップＳ５６では第１タンクサーミスタ１０１が温度Ｔ１を検出し、ステップＳ５８で温度Ｔ１と給湯設定温度Ｔαの比較による判断処理を実行しているが、第１タンクサーミスタ１０１の検出する温度の代わりに、給湯経路４０に介装されている高温サーミスタ４０２の検出する温度と給湯設定温度Ｔαの比較による判断処理を実行してもよい。
また、ステップＳ６４では補助熱源出口サーミスタ６６の検出温度がＴα＋５℃となるように加熱能力を調整するとしたが、補助熱源出口サーミスタ６６の検出する温度はＴα＋５℃に限定されない。例えば、補助熱源出口サーミスタ６６の検出温度をＴα＋１℃等の、給湯設定温度により近い温度に設定して燃焼給湯運転を行うことができる。あるいは、補助熱源出口サーミスタ６６の検出温度を、例えば高温サーミスタ４０２へ到達するまでに生じる水の温度低下の度合いを考慮した温度に設定することもできる。このような設定をすることで、燃焼給湯運転時に貯湯タンク１０内からの水と給水経路３０からの水とを混合しなくてもすむ。貯湯タンク１０からの水を余分に加熱して冷水と混合する場合に比して、熱効率が高い。
【００５０】
（第２実施例）
図８に、第２実施例の貯湯式給湯システムの概略構成を表わす図を示す。以下の説明では、第１実施例の貯湯式給湯システム１と同様の構成要素については、詳細な説明を省略する。
【００５１】
図８の貯湯式給湯システム２の入力手段１１１は、システムのオン信号とオフ信号を出力する電源スイッチ１１２と、設定された給湯設定温度を出力する給湯温度設定手段１１４と、予熱モード実行選択スイッチ１１５を備えている。貯湯式給湯システム２は、予熱モード実行選択スイッチ１１５が操作されてオン信号が出力されている間は、電源スイッチ１１２の操作によりオン信号が出力される度に予熱モードの実行の有無を判断する。
【００５２】
（補助熱源機による予熱運転）
図９に、貯湯式給湯システム２の予熱運転のフローチャートを示す。ステップＳ７０では、予熱モード実行選択スイッチ１１５がオンされているか否かが判断される。オンされている場合（判断がＹＥＳの場合）は予熱モードの実行判断を行うために、ステップＳ７２に進む。オンされていない場合（判断がＮＯの場合）は、予熱モード実行選択スイッチ１１５が操作され、オン信号が出力されるまで予熱モードの実行判断処理は行わない。
ステップＳ７２からステップＳ７６は、図６に示したステップＳ２０からステップＳ２４と同様の処理である。
【００５３】
ステップＳ７８では、予熱温度Ｔｐを算出する。予熱温度Ｔｐは、給湯設定温度Ｔαより低く、給湯設定温度Ｔαから補助熱源機６０を通過する間に得られる水温の昇温幅を減じた温度よりも高い温度領域から算出される。例えば、給湯設定温度Ｔαが３５℃であり、昇温幅ΔＴｒが１０℃の場合、予熱温度Ｔｐは２５℃より高く、３５℃より低い温度領域で設定される。予熱温度Ｔｐは、例えば、下記の式によって計算できる。
【００５４】
【数２】
2008051435.tif 000004
【００５５】
上記の場合には、上記の式から、予熱温度Ｔｐ＝２０℃が求められるが、２５℃＜Ｔｐ＜３５℃という条件を満たすために、予熱温度Ｔｐは２５℃よりも高い温度に設定される。
本明細書で以上という場合、数学的に厳密なものでなく、等号を含む以上であってもよいし、等号を含まなくてもよい。同様に、以下という場合、数学的に厳密なものでなく、等号を含む以下であってもよいし、等号を含まない未満であってもよい。
ステップＳ８０では、ステップＳ７８で算出した予熱温度Ｔｐを記憶手段８４に記憶する。このステップで記憶される予熱温度Ｔｐは、予熱モードの動作処理が実行される毎に書き換えられる。
【００５６】
図９のステップＳ８２からステップＳ８８は、図６に示したステップＳ３０からステップＳ３６と同様の処理である。
ステップＳ９０では、補助熱源入口サーミスタ５０２が貯湯タンク１０の中間高さから送り出された水の温度Ｔｉを検出する。検出された温度Ｔｉは、コントローラ８０に入力される。貯湯式給湯システム２では、このステップにおいて第２タンクサーミスタ１０２の検出する温度の代わりに、補助熱源入口サーミスタ５０２の検出する温度と予熱基準温度Ｔｐの比較による判断処理を実行している。例えば、第２タンクサーミスタ１０２の介装されている位置が、補助加熱用循環経路５０の貯湯タンク１０の中間高さにおける接続位置よりも顕著に低い場合は、補助熱源入口サーミスタ５０２の検出する温度で判断した方が予熱モードを短時間で完了することができる。
ステップＳ９２では、補助熱源入口サーミスタ５０２が検出した温度Ｔｉが、予熱温度Ｔｐ以上であるか否かが判断される。ＴｉがＴｐ以上に高温である場合（判断がＹＥＳの場合）は、貯湯タンク１０の上部から中間高さにある水が少なくともＴｐ℃の蓄熱量を得たとみなされて、ステップＳ９４へ進む。ＴｉがＴｐより低温である場合（判断がＮＯの場合）は、貯湯タンク１０の上部から中間高さにある水に十分な蓄熱量がまだないとみなされて、ステップＳ９０の処理を繰返す。
図９のステップＳ９４からステップＳ９６は、図６に示したステップＳ４２からステップＳ４４と同様の処理である。
ステップＳ７０からステップＳ９６までの処理は、予熱モード実行手段８６により実行される。
【００５７】
上記の予熱モードの動作処理において、ステップＳ７６の判断基準となる温度（本実施例では４５℃としている）を、予熱モード実行の有無の選択と共に使用者が選択可能にしてもよい。
さらに、ステップＳ７８で算出される予熱温度Ｔｐは、給湯設定温度Ｔαより低く、給湯設定温度Ｔαから補助熱源機６０を通過する間に得られる水温の昇温幅を減じた温度よりも高いという条件を満たす温度領域の範囲内で、予め設定されている温度でもよい。
【００５８】
（第３実施例）
図１０に、第３実施例の貯湯式給湯システム３の概略構成を表わす図を示す。以下の説明では、貯湯式給湯システム１および貯湯式給湯システム２と同様の構成要素については、詳細な説明を省略する。
【００５９】
図１０のコントローラ８１は、ＣＰＵ８２と、記憶手段８４と、加熱量決定手段８８と、加熱量増大手段８９を備えている。また、コントローラ８１は図示しない各種制御プログラムを記憶している。加熱量決定手段８８は、補助熱源機６０の加熱量を制御する制御プログラムとＣＰＵ８２によって具現化されている。加熱量増大手段８９は、条件に応じて加熱量決定手段８８によって決定された補助熱源機６０の加熱量を増大させる制御を実行する制御プログラムとＣＰＵ８２によって具現化されている。
コントローラ８１は、入力手段１１０からの操作信号を入力し、前記した各種のセンサからの信号を入力し、記憶している制御プログラムに従って、前記した各種のポンプ、弁、バーナ等を制御する。
入力手段１１０は、システムのオン信号とオフ信号を出力する電源スイッチ１１２と、設定された給湯設定温度を出力する給湯温度設定手段１１４を備えている。入力手段１１０は使用者によって操作される。入力手段１１０の出力する操作信号は、コントローラ８１に入力される。
【００６０】
（給湯運転）
図１１に、給湯運転のフローチャートを示す。ステップＳ１００からステップＳ１１２は、図７に示したステップＳ５０からステップＳ６２と同様の処理である。
ステップＳ１１４では、給湯設定温度Ｔαとは無関係に、補助熱源出口サーミスタ６６の検出する温度が８０℃になるように、バーナ６８の燃焼量を調整する。バーナ６８の燃焼量は、コントローラ８１によって制御される。補助熱源機６０を通過した温水は８０℃に加熱され、補助加熱用循環経路５０を経て貯湯タンク１０の上部に戻される。補助加熱用循環経路５０から戻された高温の水は、貯湯タンク１０の上部でＴα℃より低温の水と混合して給湯経路４０に送り出される。給湯経路４０に送り出された水は、混合サーボ３８によって給湯設定温度Ｔαに調温されて給湯される。給水サーミスタ３０２の検出温度と給湯サーミスタ４０４の検出する温度から、給湯サーミスタ４０４の検出温度が給湯設定温度Ｔαとなるように混合サーボ３８の開度が調整される。このステップでは、加熱量増大手段８９が補助熱源機６０の加熱量を給湯設定温度Ｔαに応じた加熱量（加熱量決定手段８８が決定した加熱量）よりも大きい加熱量（本実施例では８０℃に応じた加熱量であり、８０℃＞給湯設定温度Ｔα）に増大して燃焼給湯運転を行っているので、給湯経路４０に送り出される水の温度を短時間のうちに給湯設定温度Ｔα以上とすることができる。給湯栓４８から給湯設定温度Ｔαに調温された水が給湯されだすまでの時間を短縮することができる。
ステップＳ１１６では、高温サーミスタ４０２が貯湯タンク１０から給湯経路４０へ送り出される水の温度Ｔｈを検出する。検出された温度Ｔｈは、コントローラ８１に入力される。
ステップＳ１１８では、高温サーミスタ４０２の検出温度Ｔｈが給湯設定温度Ｔα以上であるか否かが判別される。ＴｈがＴα以上である場合（判断がＹＥＳの場合）は、補助熱源機６０の加熱量を給湯設定温度Ｔαに応じた加熱量よりも増大して運転する必要がないとみなされ、給湯設定温度Ｔαに応じた加熱量での燃焼給湯運転を行うためにステップＳ１２０に進む。ＴｈがＴαより低温である場合（判断がＮＯの場合）は、補助熱源機６０の加熱量を給湯設定温度Ｔαに応じた加熱量よりも増大して運転する必要があるとみなされ、ステップＳ１１４からステップＳ１１６までの処理を繰返す。
ステップＳ１２０では、補助熱源出口サーミスタ６６の検出温度がＴα＋５℃になるようにバーナ６８の燃焼量が制御される。バーナ６８の燃焼量は、コントローラ８１によって制御される。補助熱源機６０を通過した温水はＴα＋５℃に加熱され、補助加熱用循環経路５０を経て貯湯タンク１０に戻される。貯湯タンク１０の上部からＴαよりも若干高温の水が給湯経路４０に送り出され、混合サーボ３８によって給湯設定温度Ｔαに調温されて給湯される。給水サーミスタ３０２の検出温度と給湯サーミスタ４０４の検出温度から、給湯サーミスタ４０４の検出温度が給湯設定温度Ｔαとなるように混合サーボ３８の開度が調整される。
【００６１】
図１１のステップＳ１２２からステップＳ１２４は、図７に示したステップＳ６６からステップＳ６８と同様の処理である。
ステップＳ１００からステップＳ１２４までの処理は、加熱量決定手段８８と、加熱量増大手段８９と、ＣＰＵ８２と、ＣＰＵ８２にステップＳ１００からステップＳ１２４までの処理を実行させる制御プログラムにより実行される。
【００６２】
上記の処理において、ステップＳ１１４で増大する補助熱源機６０の加熱量は、加熱量決定手段８８によって決定される加熱量（給湯設定温度Ｔαに応じた加熱量）よりも大きい加熱量に増大する。例えば、給湯設定温度が４２℃の場合、通常であれば補助熱源機を通過して戻される水の温度は４５℃前後に設定されるが、ステップＳ１１４では加熱量増大手段８９により、給湯利用に必要な熱量よりも高温に加熱された水（本実施例では８０℃に加熱された水）が貯湯タンクに戻され、４２℃よりも低温の水と混合されて給湯経路に送り出される。本実施例では補助熱源出口サーミスタ６６の検出する温度が８０℃になるようにバーナ６８の燃焼量を調整して加熱量を増大させているが、これは本発明を適用する装置構成によって可変であり、８０℃に限定されるものではない。例えば、補助熱源機６０を通過した水が貯湯タンク１０の上部の水と混合したときに給湯設定温度が得られるよう、補助熱源機６０の加熱量を増大させることができる。
【００６３】
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。
例えば、予熱温度Ｔｐは温度領域であってもよい。補助熱源機の性能等により、補助熱源機の加熱能力をシビアに制御することが困難な場合等は、この構成が有用である。
また、予熱温度は、実施例に例示した要因に加えて、外気温度、水道からの給水温度、貯湯タンクの大きさ、放熱損失率などによって決定される。このため、予熱温度を算出する計算式は、本実施例の例示に限定されない。
予熱モードの実行の有無を判断する処理は、貯湯タンクの上部の温度を所定の時間が経過する毎に検知して判断してもよい。例えば、早朝に予熱動作の実行の有無を判断し、給湯利用が開始される前に必要に応じて予熱動作を完了させれば、システムの利便性をさらに向上させることができる。
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み合わせによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時の請求項に記載の組み合わ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。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【図１】予熱温度の定義を概念的に表わす図である。
【図２】貯湯タンクの上部の温度変化を表わす図である。
【図３】補助熱源機の加熱量の変化を表わす図である。
【図４】第１実施例の貯湯式給湯システム１の概略構成を表わした図である。
【図５】補助加熱用循環経路を切換える動作概要のフローチャートである。
【図６】予熱動作の動作概要のフローチャートである。
【図７】給湯時の動作概要のフローチャートである。
【図８】第２実施例の貯湯式給湯システム２の概略構成を表わした図である。
【図９】予熱動作の動作概要のフローチャートである。
【図１０】第３実施例の貯湯式給湯システム３の概略構成を表わした図である。
【図１１】給湯時の動作概要のフローチャートである。
【符号の説明】
【００６５】
１，２，３：貯湯式給湯システム
１０：貯湯タンク
１０１：第１タンクサーミスタ
１０２：第２タンクサーミスタ
１０３：第３タンクサーミスタ
２０：加熱用循環経路
２２：循環ポンプ
２４：熱交換器
２６：熱交換器
２８：三方弁
２９：発電ユニットバイパス経路
２０２：サーミスタ
２０４：サーミスタ
３０：給水経路
３２：減圧弁
３４：給水量センサ
３６：給水サーボ
３８：混合サーボ
３０２：給水サーミスタ
４０：給湯経路
４２：温水電磁弁
４４：給湯量センサ
４６：混合経路
４８：給湯栓
４０２：高温サーミスタ
４０４：給湯サーミスタ
５０：補助加熱用循環経路
５２：循環ポンプ
５４：補助加熱用循環流量サーボ
５５：開閉弁
５６：補助加熱用循環分岐経路
５８：開閉弁
５０２：補助熱源入口サーミスタ
５０４：補助加熱用循環流量センサ
６０：補助熱源機
６２：潜熱熱交換器
６４：顕熱熱交換器
６６：補助熱源出口サーミスタ
６８：バーナ
７０：発電ユニット
７２：バーナ
７４：改質器
７６：燃料電池
７０２：排気ガス熱供給経路
７０４：水素ガス供給経路
７０６：冷却水通路
８０，８１：コントローラ
８２：ＣＰＵ
８４：記憶手段
８６：予熱モード実行手段
８８：加熱量決定手段
８９：加熱量増大手段
９２：排水弁
９０：排水経路
１１０：入力手段
１１２：電源スイッチ
１１４：給湯温度設定手段
１１５：予熱モード実行選択スイッチ
【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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