(57)【要約】【課題】コージェネレーションシステムが本来的に備えている部材を利用して、設置スペースや全体重量を増大させることなく、且つコストアップを招くことなく発電熱の蓄熱量を増大させる技術を提供する。【解決手段】発電運転中に、第２三方弁１４の出力口を出力口１４ｂから出力口１４ｃに切替え、暖房用ポンプ３を起動させ、高温用熱動弁８５と低温用熱動弁８７をともに開くことによって、第１水循環路４から第２水循環路１２に切替えられ、発電熱によって加熱された湯水が第２水循環路１２に誘導される。この湯水の熱が熱交換器１８に入力され、この熱によって暖房用循環経路８４，８６内を循環する湯水が加熱されて蓄熱される。発電に伴う発電熱を貯湯槽４４だけではなく、暖房用循環経路８４，８６等の温水利用循環経路内に蓄熱することができるため、システムの大型化や重量化を招くことなく蓄熱量を増大させることができる。【選択図】　図１
2004092464.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
発電に伴って発生する発電熱を利用するシステムであり、電力と発電熱を発生する発電機と、貯湯槽と、貯湯槽内の水を発電機に送って発電熱で加熱して貯湯槽に戻す第１水循環路と、第１水循環路の発電機から貯湯槽への戻り経路から分岐して第１水循環路の貯湯槽から発電機への送り経路に合流する第２水循環路と、第１水循環路と第２水循環路とを切替える切替え手段と、貯湯槽内の水を設定温度に加熱して温水利用箇所に供給する調温用燃焼装置と、湯水を調温用燃焼装置から温水利用箇所に送って調温用燃焼装置に戻す温水利用循環経路と、温水利用循環経路内の湯水を循環させる温水利用循環ポンプと、温水利用循環ポンプの運転を制御するポンプ制御装置と、第２水循環路と温水利用循環経路の間に配設される熱交換器とを有するコージェネレーションシステム。
【請求項２】
発電機が運転中であり、貯湯槽の蓄熱量が最大となったときに、切替え手段が第２水循環路に切替え、ポンプ制御装置が循環ポンプを駆動することを特徴とする請求項１のコージェネレーションシステム。
【請求項３】
調温用燃焼装置の運転を制御する調温用燃焼装置制御手段を備えており、発電機が運転中であり、調温用燃焼装置が運転停止中であり、所定時間内に暖房運転の開始が予測されるときに、切替え手段が第２水循環路に切替え、ポンプ制御装置が循環ポンプを駆動することを特徴とする請求項１又は２のコージェネレーションシステム。
【請求項４】
発電機が運転中であり、調温用燃焼装置が運転中であり、第１水循環路の戻り経路内の湯水の温度が調温用燃焼装置内の湯水の温度より所定温度以上高いときに、切替え手段が第２水循環路に切替え、ポンプ制御装置が循環ポンプを駆動することを特徴とする請求項１から３のいずれかのコージェネレーションシステム。
【請求項５】
発電機が運転停止中であり、調温用燃焼装置が運転停止中であり、温水利用循環経路内の湯水の温度が第１水循環路内の湯水の温度より所定温度以上高いときに、切替え手段が第２水循環路に切替え、ポンプ制御装置が循環ポンプを駆動することを特徴とする請求項１から４のいずれかのコージェネレーションシステム。
【請求項６】
温水利用循環経路は暖房用循環経路であり、低温用負荷を通過する低温用循環経路と高温用負荷を通過する高温用循環経路とを有し、低温用循環経路を開閉する低温用弁と高温用循環経路を開閉する高温用弁とを備えており、発電機が運転中であり、気温が所定温度以上のときに、弁制御装置が低温用弁を閉じることを特徴とする請求項１から５のいずれかのコージェネレーションシステム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、コージェネレーションシステム（電気と熱の併給システム）に関する。特に、発電に伴って発生する熱を利用して温水を得、その温水を利用して生活を快適にするシステムにおいて、蓄熱量を増大させる技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】コージェネレーションシステムは、電力と発電熱を発生する発電機と、貯湯槽と、貯湯槽内の水を発電機に送って発電熱で加熱して貯湯槽に戻す水循環路を備えており、発電に伴って発生する発電熱を利用して水を加熱し、加熱された温水を貯湯槽に貯湯する。貯湯槽内の温水を適温に調温して温水利用箇所（例えば、床暖房システムや風呂やシャワーや温水栓）に給湯する。温水利用箇所で必要とされる湯温よりも高温の温水が貯湯槽に貯湯されていれば、貯湯槽内の温水を水道水と混合させることで必要湯温に調整できる。温水利用箇所で必要とされる湯温よりも低温の温水が貯湯槽に貯湯されていれば、調温用に配設された燃焼装置でさらに加熱する必要があるが、発電熱で加熱された温水を加熱すればよいことから、加熱に要する熱量を少なくすることができる。コージェネレーションシステムは、総合的なエネルギー効率が高い。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】コージェネレーションシステムでは発電に伴って発生する発電熱をいかに効率よく回収して多く蓄熱できるかが１つの課題となっている。発電熱を温水として貯湯槽に蓄熱するコージェネレーションシステムでは、貯湯槽の容積を増大させることによって蓄熱量を増大させることができる。しかしこの場合にはコージェネレーションシステムの全体重量が増大し、大きな設置スペースが必要となってしまう。また、潜熱を利用した貯湯槽を配設することによっても蓄熱量を増大させることができる。しかしこの場合には熱効率がよい高コストの熱交換器が必要となり、貯湯槽のコストが増大してしまう。
【０００４】
本発明は、コージェネレーションシステムが本来的に備えている部材を利用することによって、設置スペースや全体重量を増大させることなく、且つ大幅なコストアップを招くことなく、発電熱の蓄熱量を増大させる技術を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段と作用と効果】本発明のコージェネレーションシステムは、発電に伴って発生する発電熱を利用するシステムであり、電力と発電熱を発生する発電機と、貯湯槽と、貯湯槽内の水を発電機に送って発電熱で加熱して貯湯槽に戻す第１水循環路を備えている。それに加えて、第１水循環路の発電機から貯湯槽への戻り経路から分岐して第１水循環路の貯湯槽から発電機への送り経路に合流する第２水循環路と、第１水循環路と第２水循環路とを切替える切替え手段が設けられている。さらに、貯湯槽内の水を設定温度に加熱して温水利用箇所に供給する調温用燃焼装置と、湯水を調温用燃焼装置から温水利用箇所に送って調温用燃焼装置に戻す温水利用循環経路と、温水利用循環経路内の湯水を循環させる循環ポンプと、循環ポンプの運転を制御するポンプ制御装置を備えている。そして、第２水循環路と温水利用循環経路の間に配設される熱交換器を有している。
【０００６】
本発明のコージェネレーションシステムによれば、発電機で加熱された湯水の戻り経路が二手に分岐しており、一方の経路（第１水循環路）が選択された場合には貯湯槽へ戻されるが、他方の経路（第２水循環路）が選択された場合には貯湯槽をバイパスして再度発電機に送られる。
コージェネレーションシステムには、湯水を調温用燃焼装置（給湯暖房機等）から温水利用箇所に送って調温用燃焼装置に戻す暖房用循環経路等の温水を利用するための循環経路が配設されている。
この温水利用循環経路と第２水循環路との間には熱交換器が配設されているために、第１水循環路から第２水循環路に切替えることによって、発電機で加熱された湯水の熱が貯湯槽に蓄熱されることなく直接熱交換器に入力されて温水利用循環経路内の湯水を加熱することができる。これによって、より高い熱を温水利用箇所に供給することができるだけでなく、この温水利用循環経路自体を蓄熱に利用することができるため、貯湯槽の容積やシステムの全体重量を増大させることなく蓄熱量を増大させることが可能となる。あるいは、システムの小型化が可能となる。
なお、温水利用循環経路に蓄熱する場合、温水利用循環経路内の湯水の温度によっては温水利用箇所の室温が上昇してしまうことがあるので、温水利用循環経路内の湯水の温度に上限を設けることが好ましい。
【０００７】
このコージェネレーションシステムでは、発電機が運転中であり、貯湯槽の蓄熱量が最大となったときに、切替え手段が第２水循環路に切替え、ポンプ制御装置が循環ポンプを駆動することが好ましい。
従来であれば、貯湯槽の蓄熱量が最大になれば、それ以上には発電熱を蓄熱することはできなかった。このコージェネレーションシステムでは、発電熱を回収する第１水循環路と、この第１水循環路から分岐して貯湯槽をバイパスする第２水循環路を有している。このため、貯湯槽の蓄熱量が最大となったときには第２水循環路に切替えて、発電熱を温水利用循環経路内に蓄熱することができ、貯湯槽の最大蓄熱量を超えて蓄熱することが可能となる。
【０００８】
このコージェネレーションシステムは、調温用燃焼装置の運転を制御する調温用燃焼装置制御手段を備え、発電機が運転中であり、調温用燃焼装置が運転停止中であり、所定時間内に暖房運転の開始が予測されるときに、切替え手段が第２水循環路に切替え、ポンプ制御装置が循環ポンプを駆動することが好ましい。
例えば暖房運転の場合、調温用燃焼装置で加熱された湯水が暖房用の温水利用循環経路を循環することによって湯水の熱が暖房機内の熱交換器に入力される。暖房運転が開始されたときに暖房用循環経路内の湯水の温度が低下していると、必要温度に加熱するまでには時間を要する。即ち、暖房に必要な熱量が暖房器内の熱交換器に入力されて暖房運転が開始されるまでの立ち上げ時間が長くなってしまう。
このコージェネレーションシステムでは、発電熱を回収する水循環路と温水利用循環経路の間に熱交換器が設けられている。このため、調温用燃焼装置が運転停止中であっても今後に暖房運転が予測されるときには、発電熱を貯湯槽に蓄熱せずに温水利用循環経路内に蓄熱する。例えば、暖房装置がタイマー機能を有している場合、タイマーによって暖房運転開始時刻を設定すると、所定時間経過後に運転開始予定であることがわかる。あるいは、過去の暖房運転時間の記録から今後の暖房運転の開始時刻を予測することができる。過去の１週間について、毎夕５時から８時の間に暖房運転が開始された実績があれば、当日にも５時から８時の間に暖房運転が開始されると予測することができ、例えば、４時の時点で、１時間後に暖房運転が開始される可能性が高いことを予測することができる。この場合、４時に温水利用循環経路内に蓄熱する運転を開始すると、発電熱が暖房装置の余熱に利用され、暖房運転開始時の立ち上げ時間が短縮化される。
所定時間内に調温用燃焼装置の運転開始が予測されるときに、発電熱の回収用水循環路と温水利用循環経路の間で熱交換すると、蓄熱量を増大できるだけではなく、たとえば暖房運転の場合、運転開始時には暖房用の温水利用循環経路内の湯水の温度が上昇しているため、暖房運転に必要な湯温に加熱するための立ち上げ時間を大幅に短縮することができ、さらにエネルギー効率を向上させることができる。
【０００９】
このコージェネレーションシステムでは、発電機が運転中であり、調温用燃焼装置が運転中であり、第１水循環路の戻り経路内の湯水の温度が調温用燃焼装置内の湯水の温度より所定温度以上高いときに、切替え手段が第２水循環路に切替え、ポンプ制御装置が循環ポンプを駆動することが好ましい。
発電運転中であり、調温用燃焼装置が運転中であるときには第２水循環路に切替えて、発電熱を積極的に温水利用循環経路内に入力することによって熱効率が向上する。しかし、このとき第１水循環路内の湯水の温度が温水利用循環経路内の湯水の温度より低ければ、熱交換器を介して温水利用循環経路内の湯水の熱が奪われてしまい、余計に熱が必要となって逆効果である。このコージェネレーションシステムでは、発電運転中であり、且つ調温用燃焼装置が運転中であるときに、第１水循環路内の湯水の温度が調温用燃焼装置内の湯水の温度より所定温度以上高いときにのみ発電熱を温水利用循環経路に入力する。即ち、第１水循環路内の湯水が、温水利用箇所で必要とする温度が得られない温度の場合には従来と同様に貯湯槽に蓄熱され、温水利用箇所で必要とする温度が得られる温度である場合には貯湯槽に蓄熱されることなく温水利用循環経路内の湯水を加熱する。これによって無駄にエネルギーを浪費してしまうのを防止することができる。
【００１０】
このコージェネレーションシステムでは、発電機が運転停止中であり、調温用燃焼装置が運転停止中であり、温水利用循環経路内の湯水の温度が第１水循環路内の湯水の温度より所定温度以上高いときに、切替え手段が第２水循環路に切替え、ポンプ制御装置が循環ポンプを駆動するようにしてもよい。
調温用燃焼装置が運転を停止した直後の温水利用循環経路内の湯水は高温であるが、時間の経過とともにその温度は低下する。このコージェネレーションシステムでは、調温用燃焼装置の運転停止後で温水利用循環経路内の湯水の温度が第１水循環路内の湯水の温度より所定温度以上高いときには第２水循環路に切替える。これによって温水利用循環経路内の湯水の不要となった熱量が熱交換器を介して第２水循環路内の湯水に入力され、熱の再回収を行なうことができる。
【００１１】
温水利用循環経路は暖房用循環経路であり、低温用負荷を通過する低温用循環経路と高温用負荷を通過する高温用循環経路とを有し、低温用循環経路を開閉する低温用弁と高温用循環経路を開閉する高温用弁とを備えている場合、発電機が運転中であり、気温が所定温度以上のときに、弁制御装置が低温用弁を閉じることが好ましい。
ここでいう「気温」は、外気温自体や、発電機を収納するハウジング内の温度や、調温用燃焼装置等を収納するハウジング内の温度、あるいは温水利用箇所の温度をいい、外気温に直接ないし間接に関連する温度をいう。
高温用負荷は浴室乾燥機である場合が多く、低温用負荷は床暖房機である場合が多い。外気温等が高いとき、浴室乾燥機を使用することはあっても、床暖房機を使用する可能性は極めて低い。このようなときに低温用循環経路に蓄熱してもこの熱が利用されることはほぼないため、結果として無駄に熱を失ってしまうこととなる。従って、床暖房機を使用することがないような温度である場合には、低温用循環経路に湯水が循環しないように低温用弁を閉じるようにすればエネルギーの浪費を防止することができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】以下、本発明の好適な実施形態を説明する。
（形態１）　発電熱を発電機から貯湯槽へ戻す第１水循環路の戻り経路は二手に分岐している。分岐した経路は貯湯槽へは戻らず、貯湯槽から発電機へ向かう第１水循環路の送り経路に接続され、発電機を出て発電機へ戻る第２水循環路を形成している。第１水循環路と第２水循環路は三方弁によって切替えられる。湯水を給湯暖房機から暖房機へ送り給湯暖房機へ戻す暖房用循環経路と第２水循環路との間には熱交換器が配設されている。これによって、発電熱を貯湯槽に入力するか、直接暖房用循環経路に入力するかを切替えることができる。
【００１３】
【実施例】本発明を具現化した第１実施例を図１〜６を用いて説明する。図１は本実施例のコージェネレーションシステムの概略構成図であり、図２は制御ユニットとその周辺のブロック図であり、図３〜６は制御ユニットで実施される処理のフローチャートである。
コージェネレーションシステムの構成について説明する。図１に示すように、コージェネレーションシステム１０は、電力と発電熱を発生する発電ユニット２０と、発電ユニット２０の発電熱を蓄熱し、この発電熱によって加熱される温水を利用する蓄熱ユニット１５等から構成される。発電ユニット２０は、燃料電池２２と、改質器３０等から構成され、これらは発電ユニットハウジング２１に収納されている。改質器３０は、炭化水素系の原燃料ガスから水素ガスを生成する。水素を効率よく生成するためには高温度が必要とされることから、改質器３０にはバーナ３２が内蔵されている。また、改質器３０には燃焼ガス管３４が接続されており、この燃焼ガス管３４は熱交換器７０を通過するように配置されている。この構成により、バーナ３２の燃焼ガスは燃焼ガス管３４を介して熱交換器７０に入力されて熱を回収された後、発電ユニットハウジング２１外に放出される（図中矢印）。
【００１４】
燃料電池２２は複数のセルから構成される。燃料電池２２には改質器３０と連通する図示しない配管が接続されている。その配管を介して改質器３０で生成された水素ガスが燃料電池２２に供給される。燃料電池２２は、空気中の酸素を取込み、取込まれた酸素と改質器３０から供給される水素ガスを反応させて発電を行なう。燃料電池２２は発電の際に発熱する。燃料電池２２には熱媒循環経路２４が接続されており、その熱媒循環経路２４の熱媒が発電の際に生じる発電熱を回収するようになっている。熱媒循環経路２４には熱媒循環ポンプ８が配設されている。本実施例では熱媒として純水を用いる。純水は図示しない純水装置に水道水を通過させることによって得る。
【００１５】
熱媒循環経路２４は、熱交換器７４を通過するように配置されている。この構成により、熱媒によって回収された燃料電池２２の発電熱が熱交換器７４に入力されることになる。
また、熱媒循環経路２４には三方弁３６が配設されている。三方弁３６は、１つの入力口と２つの出力口を備える。三方弁３６によって熱媒循環経路２４が二手に分岐している。三方弁３６の一方の出力口と接続されている熱媒循環経路２４は放熱機２８を介するように配置されており、他方の出力口と接続されている熱媒循環経路２４は放熱機２８を介さないように配置されている。この三方弁３６は、制御ユニット６０によってどちらの出力口を開口するかが制御される。この制御により熱媒が放熱機２８を経由して循環するか、放熱機２８を経由せずに循環するかが切替えられる。具体的には、図示しない温度センサで測定される熱媒温度が異常に高いときには、熱媒が放熱機２８を経由して循環するように三方弁３６の出力口が切替えられる。放熱機２８は、例えば送風を行なうことで熱媒を冷却する。なお、図示２５はシスターンである。
【００１６】
蓄熱ユニット１５は、貯湯槽４４と給湯暖房機５０と制御ユニット６０等から構成され、これらは蓄熱ユニットハウジング１６に収納されている。この蓄熱ユニット１５には外気温センサＴＸが配設されている。発電ユニット２０と貯湯槽４４の間には、第１水循環路４が配設されている。第１水循環路４は、貯湯槽４４の下部から温水を引出し、発電ユニット２０内の２つの熱交換器７４，７０を通過し、貯湯槽４４の上部に温水を戻すように配設されている。第１水循環路４には水循環ポンプ６が配設されている。この水循環ポンプ６が駆動することで第１水循環路４内の湯水が循環する（図中矢印方向に循環する）。第１水循環路４を循環する温水は熱交換器７０，７４で加熱されて昇温し、貯湯槽４４で貯湯される。なお、水循環ポンプ６は制御ユニット６０によって駆動制御される。通常、水循環ポンプ６は燃料電池２２の発電運転中に駆動するように制御されるが、発電運転の停止時に駆動するように制御されることもある（後述する）。
【００１７】
第１水循環路４の発電ユニット２０から貯湯槽４４への戻り経路には第２三方弁１４が配設されている。第２三方弁１４は１つの入力口１４ａと２つの出力口１４ｂ，１４ｃを持ち、この第２三方弁１４によって第１水循環路４の戻り経路は二手に分岐している。出力口１４ｂと接続された経路は貯湯槽４４の上部に接続されて第１水循環路４を形成している。出力口１４ｃと接続された経路１２は後述する熱交換器１８を通過して貯湯槽４４から発電機２０に向かう送り経路に合流する。貯湯槽４４への戻り経路から分岐し、熱交換器１８を通過し、発電機２０に向かう送り経路に合流する経路１２によって第２水循環路１２が形成されている。第２三方弁１４は、制御ユニット６０によって何れの出力口を開口するかが制御される。出力口１４ｂが選択されると、貯湯槽４４内の水を発電機２０に送って発電熱で加熱して貯湯槽４４に戻す第１水循環路４が開けられる。出力口１４ｃが選択されると、熱交換器１８を経由して貯湯槽４４をバイパスする第２水循環路１２が開けられる。
水循環ポンプ６は、第１水循環路４と第２水循環路１２の共有区間に設けられており、第１水循環路４が開けられれば第１水循環路４の湯水を循環させ、第２水循環路１２が開けられれば第２水循環路１２の湯水を循環させる。なお、第１水循環路４の戻り経路であって、第２水循環路１２に分岐するよりも上流位置に温度センサＴ１が配設されている。温度センサＴ１は、第１水循環路４と第２水循環路１２の共有区間に設けられている。
【００１８】
蓄熱ユニット１５には水道水を給水するための給水管６４が配されている。給水管６４は二手に分岐している。第１給水管６４ａは貯湯槽４４の下部に接続しており、貯湯槽４４に水道水を供給する。給水管６４の途中には減圧弁４２が備えられており、貯湯槽４４内の水圧を貯湯槽４４の耐圧以下に維持する。第２給水管６４ｂは後述するミキシングユニット７２の一方の入力口と接続している。第２給水管６４ｂには温度センサＴ５が配設されている。
【００１９】
貯湯槽４４の上部には２つの配管が接続されている。一方は第１出湯管５２であり、他方は圧力逃し弁５８を介した排水管５４である。第１出湯管５２の他端はミキシングユニット７２（後述する）の一方の入力口に接続されている。貯湯槽４４の温水は第１出湯管５２を介してミキシングユニット７２へ送られる。第１出湯管５２には温度センサＴ６が配設されている。
貯湯槽４４が耐圧以上になった場合には圧力逃し弁５８が作用し、貯湯槽４４の温水が圧力逃し弁５８を介して排水管５４へと誘導されて排水される。
【００２０】
ミキシングユニット７２は、２つの入力口７２ａ，７２ｂと１つの出力口７２ｃを有している。このミキシングユニット７２の一方の入力口７２ａには第１出湯管５２を介して貯湯槽４４の温水が入力され、他方の入力口７２ｂには第２給水管６４ｂを介して水道水が入力される。ミキシングユニット７２の２つの入力口７２ａ，７２ｂは、それぞれの開口度が可変である。即ち、温水と水道水の入力比率が可変である。２つの入力口７２ａ，７２ｂの開口度は制御ユニット６０によって制御される。開口度が制御されることで、例えば水道水を遮断して（入力口７２ｂを閉じて）第１出湯管５２からの温水のみをミキシングユニット７２に入力する（入力口７２ａを開く）ことが可能であり、逆に温水を遮断して（入力口７２ａを閉じて）第２給水管６４からの水道水のみを入力する（入力口７２ｂを開く）ことも可能である。また、入力比率を例えば温水７０％、水道水３０％とすることも可能である。ミキシングユニット７２では、入力された温水と水道水が混合される。ミキシングユニット７２の出力口７２ｃには、第２出湯管７６が接続されている。第２出湯管７６は給湯暖房機５０に接続されている。ミキシングユニット７２で混合された温水は第２出湯管７６を経て給湯暖房機５０へ供給される。
【００２１】
なお、第１出湯管５２や第２出湯管７６にはポンプが配設されていないが、貯湯槽４４の温水は次のようにして給湯暖房機５０に誘導される。貯湯槽４４は常に温水によって満たされている状態にある。水道水の供給圧力は減圧弁４２によって減圧されてはいるものの、貯湯槽４４の温水には減圧された水道水の供給圧力が常に加えられている。この直圧作用により、給湯暖房機５０に備えられる弁９５や給湯経路９４の末端に配されている蛇口（図示省略）を開放すると、貯湯槽４４の温水が第１出湯管５２、ミキシングユニット７２、第２出湯管７６を介して給湯暖房機５０へと誘導される。
【００２２】
給湯暖房機５０にはシスターン５１と２つのバーナ３８，５６が備えられている。給湯暖房機５０には湯水を案内する複数の経路が配されている。
第２出湯管７６は給湯経路９４に接続されており、この給湯経路９４の末端は、例えば洗面所や台所の蛇口と接続されている。洗面所や台所での給湯温度は、図示しないリモコン（１７：図２参照）が予め操作されて設定されている。この給湯経路９４には図示しない温度センサが配設されている。給湯経路９４は、給湯経路９４内の湯水がバーナ３８によって加熱されるように配設されている。バーナ３８は制御ユニット６０によって駆動制御される。具体的には、給湯経路９４内の湯水の温度が給湯箇所での給湯設定温度より低い場合にバーナ３８が駆動される。
給湯経路９４は二手に分岐している。一方は上述の給湯箇所に続いており、他方はシスターン５１に接続されている。シスターン５１と接続されている給湯経路には弁９５が配設されている。弁９５が開かれると、給湯経路９４内の湯水がシスターン５１に導入される。弁９５は制御ユニット６０によって開閉制御される。
【００２３】
シスターン５１には高温用循環経路８４と低温用循環経路８６が接続されている。詳しくは、シスターン５１には１つの共通経路２が接続されており、この共通経路２には暖房用ポンプ３と温度センサＴ２が配設されている。この共通経路２が二手に分岐し、高温用循環経路８４と低温用循環経路８６を形成している。
高温水用循環路８４は高温用負荷９２を通過するように配設されている。高温用循環経路８４は、シスターン５１内の湯水を高温用負荷９２に送り、利用された後の湯水をシスターン５１に戻す（図中矢印方向）。本実施例では、高温用負荷９２は浴室乾燥機である。高温用循環経路８４の湯水は、先述の暖房用ポンプ３が駆動することによって循環する。この暖房用ポンプ３は制御ユニット６０によって駆動制御される。この制御については後述する。なお、浴室乾燥機９２が配設されている浴室内には温度センサＴ３が配設されている。
バーナ５６は高温用循環経路８４内の湯水を加熱するために配設されている。バーナ５６は制御ユニット６０によって駆動制御される。高温用循環経路８４内の湯水は通常約８０℃になるように制御されている。高温用循環経路８４には熱動弁８５が配設されている。熱動弁８５は浴室乾燥機９２の運転スイッチがオンされると開き、オフされると閉じるように制御される。
【００２４】
高温用循環経路８４には風呂追い焚き用循環経路８８が接続されている。この風呂追い焚き用循環経路８８に配設された熱動弁８９が開くと、高温用循環経路８４から高温の湯水が誘導される。風呂追い焚き用循環経路８８には熱交換器９１が配設されている。風呂追い焚き用循環経路８８内の湯水が持つ熱がこの熱交換器９１に入力される。熱動弁８９は制御ユニット６０によって開閉制御される。
浴槽９０内の湯水は浴槽水循環経路９８内を循環する。この浴槽水循環経路９８は先述の熱交換器９１を通過するように配設されている。浴槽水循環経路９８には浴槽水循環ポンプ９９が配設され、この浴槽水循環ポンプ９９が駆動することによって浴槽水循環経路９８内の湯水（つまり浴槽水）が循環する。このとき浴槽９０内の湯水は熱交換器９１で加熱され、風呂の追い焚きが行なわれることとなる。浴槽水循環ポンプ９９は制御ユニット６０によって駆動制御される。具体的には浴槽水循環ポンプ９９は風呂の追い焚きが行われるときに駆動する。
【００２５】
低温用循環路８６は低温用負荷９６を通過するように配設されている。低温用循環経路８６は先述の熱交換器１８を通過するように配設されている。この熱交換器１８では第２水循環路１２内の湯水の持つ熱と低温用循環経路８６内の湯水の持つ熱の交換が行なわれる。また、低温用循環経路８６は二手に分岐している。一方の経路８６ａはシスターン５１内の湯水を低温用負荷９６に送り、熱交換器１８を通過させてシスターン５１に戻す（図中矢印方向）。他方の経路８６ｂは低温用負荷９６をバイパスした経路であり、シスターン５１内の湯水を熱交換器１８を通過させてシスターン５１に戻す。低温用循環経路８６の経路８６ａには熱動弁８７が配設されている。この熱動弁８７が開くことによってシスターン５１内の湯水が低温用負荷９６に送られる。熱動弁８７は制御ユニット６０によって開閉制御される。本実施例では、低温用負荷９６は床暖房機である。低温用循環経路８６の湯水は、先述の暖房用ポンプ３が駆動することによって循環する。なお、床暖房機９６が配設されている部屋の室内には温度センサＴ４が配設されている。
【００２６】
次に、図２を用いて制御ユニット６０とそれに接続される各種装置の構成を説明する。図２は制御ユニット６０に各種装置が接続される様子を示したブロック図である。なお、図２には本発明を特徴付けるセンサと装置のみを示している。制御ユニット６０は、発電ユニット２０と蓄熱ユニット１５の双方を構成する機器を統括的に制御する。
図２に示すように、制御ユニット６０は、ＣＰＵ１０２とＲＯＭ１０３とＲＡＭ１０５と出力ポート１０８と入力ポート１０７から構成される。これらＣＰＵ１０２、ＲＯＭ１０３およびＲＡＭ１０５はバス１０９によって出力ポート１０８および入力ポート１０７と相互に接続されている。
ＣＰＵ１０２は、ＲＯＭ１０３に格納された制御プログラムに従ってコージェネレーションシステム１０を構成する各種装置を統括的に制御する。ＲＯＭ１０３に格納されている制御プログラムには、各温度センサが検出する温度に基づいて三方弁３６，１４の切替えや熱動弁８７，８９の開閉、所定のポンプ８，６，３，９９の駆動を行なう処理等を実現するためのプログラムが含まれている。ＲＡＭ１０５は、ワークメモリとして使用されるメイン記憶素子であって、温度等の各種データや出入力信号等が各種プログラムの実行に応じて格納される。
【００２７】
入力ポート１０７には、外気温センサＴＸや温度センサＴ１，Ｔ２，Ｔ３，Ｔ４，Ｔ５，Ｔ６が接続されている。また、入力ポート１０７は、給湯暖房機５０を介してリモコン１７から信号を受信することができる。
外気温センサＴＸは外気温を示し、温度センサＴ１は第１水循環路４と第２水循環路１２内の戻り経路の湯水の温度を示し、温度センサＴ２は高温用循環経路８４と低温用循環経路８６の共通経路２内の湯水の温度を示し、温度センサＴ３は浴室内の室温を示し、温度センサＴ４は床暖房機９６が配設されている部屋の室温を示し、温度センサＴ５は水道水をミキシングユニット７２へ給水する給水管６４ｂ内の水温を示し、温度センサＴ６は貯湯槽４４内の湯水をミキシングユニット７２へ給水する第１出湯管５２内の水温を示し、入力ポート１０７は温度のデータをそれぞれ所定のデータ信号に変換して出力する。これらの各温度センサは温度を常時測定し、その測定結果を常時出力している。
給湯暖房機５０は、リモコン１７を用いて使用者が設定した給湯設定温度を所定のデータ信号に変換にして出力する。給水管や出湯管等に配設された各温度センサや給湯暖房機５０から出力された信号は入力ポート１０７で受信され、入力ポート１０７で受信された信号はバス１０９を介してＣＰＵ１０２、ＲＯＭ１０３，ＲＡＭ１０５に取込まれる。ＲＡＭ１０５では、各温度センサで測定された温度データが常時更新される（書換えられる）。
【００２８】
出力ポート１０８には、第１三方弁３６、第２三方弁１４、低温用熱動弁８７、風呂用熱動弁８９、熱媒循環ポンプ８、水循環ポンプ６、暖房用ポンプ３、浴槽水循環ポンプ９９、燃料電池２２、改質器３０、ミキシングユニット７２、給湯暖房機５０が接続されている。
三方弁３６，１４は制御ユニット６０からの信号に基づいて出力口を切替える。各熱動弁８７，８９は制御ユニット６０からの信号に基づいて開閉する。各ポンプ８，６，９３，９９は制御ユニット６０からの信号に基づいて駆動する。燃料電池２２は、制御ユニット６０からの信号に基づいて発電運転を行なう。改質器３０は、制御ユニット６０からの信号に基づいてその起動と停止を行なう。改質器３０が駆動しているときにはバーナ３２で加熱が行われる。ミキシングユニット７２は、制御ユニット６０からの信号に基づいて２つの入力口７２ａ，７２ｂの開口比率を変更する。給湯暖房機５０は、制御ユニット６０からの信号に基づいてバーナ３８，５６を燃焼させる。
【００２９】
次に、図３〜図６を用いて制御ユニット６０が行なう処理について説明する。なお、以下で説明する処理は、本発明を特徴付ける処理についてのみ説明する。従って、ミキシングユニット７２での入力口７２ａ，７２ｂの開口比率の決定処理、決定された開口比率に従ってミキシングユニット７２を駆動する処理、給湯処理等については公知の処理が実施されればよく、本明細書での説明は省略するものとする。
図３に示す処理では、まず発電ユニット２０が発電運転中であるかが判別される（ステップＳ１０）。発電運転が停止中であれば（ステップＳ１０でＮＯであれば）後述するＣ以下の処理（図６参照）に進み、発電運転中であれば（ステップＳ１０でＹＥＳであれば）ステップＳ１２に進む。ステップＳ１２では外気温が２０℃以下であるかが判別される。外気温センサＴＸから受信している外気温のデータが２０℃を上回っていれば（ステップＳ１２でＮＯであれば）後述するＢ以下の処理（図５参照）に進み、外気温のデータが２０℃以下であれば（ステップＳ１２でＹＥＳであれば）ステップＳ１４に進む。ステップＳ１４では暖房運転中であるかが判別される。暖房運転中であれば（ステップＳ１４でＹＥＳであれば）後述するＡ以下の処理（図４参照）に進み、暖房運転が停止中であれば（ステップＳ１４でＮＯであれば）ステップＳ１６に進む。
【００３０】
過去の暖房運転の実績を参照することで２４時間以内に暖房運転を開始する可能性が高いか否かを判別することができる。例えば毎日暖房運転をしていれば、２４時間以内に暖房運転を開始する可能性が高いと判別することができ、過去１週間以内に暖房運転が実施されていなければ、２４時間以内に暖房運転を開始する可能性が低いと判別することができる。
ステップＳ１６では２４時間以内に暖房運転を開始する可能性が高いか否かを判別し、高ければ（ＹＥＳであれば）、後述するステップＳ４８で設定するタイマー１がタイムアップしたか、あるいは後述するステップＳ２２２（図５）で設定するタイマー２がタイムアップしたか否かを判別する。なお初回は、ステップＳ４８でタイマー１を設定しておらず、ステップＳ２２２でタイマー２を設定していないために、ステップＳ１８はＹＥＳと判定されてステップＳ２０に進む。ステップＳ１８では、前回設定されたタイマー（タイマー１又はタイマー２）がタイムアップしたときにステップＳ２０以降の処理を行なう。
【００３１】
ステップＳ２０以降では、暖房用の循環経路（高温用循環経路８４と低温用循環経路８６）に発電熱を蓄熱するよう作動させる。最初に、第２三方弁１４の出力口を出力口１４ｂから出力口１４ｃに切替え（ステップＳ２０）、暖房用ポンプ３を起動させ（ステップＳ２２）、高温用熱動弁８５と低温用熱動弁８７を共に開く（ステップＳ２４）。このステップＳ２０からステップＳ２４の処理によって、第１水循環路４から第２水循環路１２に切替えられ、発電熱によって加熱された湯水が第２水循環路１２に誘導される。この湯水の熱が熱交換器１８に入力され、この熱によって低温用循環経路８６内を循環する湯水が加熱され、ひいては高温用循環経路８６内を循環する湯水が加熱される。両者はシスターン５１で混合される。
【００３２】
ステップＳ２６では、浴室乾燥機９２が配設されている浴室内の温度ｔ１と、床暖房機９６が配設されている部屋の室温ｔ２をそれぞれ測定する。ステップＳ３２では、高温用循環経路８４内の温度と、浴室内温度ｔ１との差が１０℃以下か否かを判定し、以下であれば（ＹＥＳであれば）ステップＳ３６に進む。高温用循環経路８４内の温度と、浴室内温度ｔ１との差が１０℃を上回ってしまうと（ＮＯ）、浴室乾燥機９２内の熱交換器（図示省略）からの放熱が進んで浴室内の温度が過度に上昇してしまうため、高温用熱動弁８５を閉じて（ステップＳ３４）熱交換器からの放熱を止め、ステップＳ３６に進む。この処理が実行されるのは、ステップＳ１４でＮＯのとき、すなわち暖房運転中でなく、暖房用循環路に蓄熱する場合である。浴室乾燥機９２にはファンコイルユニット（図示省略）が配設されており、熱交換器が露出しているために放熱が進みやすい。浴室暖房機９２が運転停止中の場合、高温用循環経路８４内の湯水を循環させて蓄熱運転を行なうのは、高温用循環経路８４内の湯温と浴室室温の差が１０℃以下の場合に限られる。
【００３３】
ステップＳ３６では、低温用循環経路８６内の温度と、室内温度ｔ２との差が３０℃以下か否かを判別し、３０℃以下であれば（ＹＥＳであれば）、ステップＳ４０に進む。低温用循環経路８６内の温度と室内温度ｔ２との差が３０℃を上回ってしまうと（ＮＯ）、床暖房機９６からの放熱が進んで室内の温度が過度に上昇してしまうため、低温用熱動弁８７を閉じて（ステップＳ３８）放熱を止め、ステップＳ４０に進む。なお、床暖房機９６は熱容量が大きいために浴室乾燥機９２に比べて放熱は進みにくい。床暖房機９６を通過する方の低温用循環経路８６ａの湯水を循環させて蓄熱運転を行なうのは、低温用循環経路８６内の湯温と室温の差が３０℃以下の場合に限られる。その他の場合には、床暖房機９６を通過しない低温用循環経路８６ｂを活用して蓄熱する。暖房用ポンプ３が駆動すると、低温用熱動弁８７の開閉に関係なく、床暖房機９６をバイパスする方の低温用循環経路８６ｂ内の湯水は循環する。即ち、低温用循環経路８６内の湯温と室温の差が約３０℃を上回って低温用熱動弁８７が閉じられたときであっても、暖房用ポンプ３の運転中は床暖房機９６をバイパスする低温用循環経路８６ｂ内の湯水は循環している。
【００３４】
ステップＳ４０では暖房用循環経路８４，８６内の湯水の温度が４０℃以下であるか否かを判別する。温度センサＴ２が測定している共通経路２内の温度データが４０℃以上になった場合（ＹＥＳの場合）、放熱によって浴室や床暖房が設置された室内の温度が過度に上昇するのを防止するため、暖房用循環経路８４，８６への蓄熱を終了させて貯湯槽４４への蓄熱に切替える。即ち、第２三方弁１４の出力口を出力口１４ｃから出力口１４ｂに切替え（ステップＳ４２）、暖房用ポンプ３を停止させ（ステップＳ４４）、高温用熱動弁８５と低温用熱動弁８７をともに閉じる（ステップＳ４６）。このステップＳ４２からステップＳ４６の処理によって、第２水循環路１２から第１水循環路４に切替えられ、発電熱によって加熱された湯水は熱交換器１８を通らずに貯湯槽４４に送られ、暖房用循環経路８４，８６内の湯水の循環が停止し、暖房用循環経路８４，８６内の湯水の加熱が停止する。
【００３５】
ステップＳ４８ではタイマー１が設定される。このタイマー１は暖房用循環経路８４，８６への再蓄熱を開始するまでの時間を設定するためのものである。外気温が高いほど暖房用循環経路８４，８６内の湯温が保持されることから、外気温が高いほどタイマー１は長時間に設定され、具体的には以下のように設定される。タイマー１は、外気温が３０℃以上のときには２４０分に設定され、外気温が２０℃以上で３０℃を下回るときには１８０分に設定され、外気温が１０℃以上で２０℃を下回るときには１２０分に設定され、外気温が１０℃を下回るときには６０分に設定される。例えば、外気温が２０℃であるときには、１８０分後にステップＳ２０からステップＳ４８の処理が行なわれる。ステップＳ４８の処理後はステップＳ１０に戻る。
【００３６】
ステップＳ１６で２４時間以内に暖房運転を開始することが予測されない場合（ＮＯであれば）、暖房運転に備えて暖房用循環経路８４，８６内の湯水を加熱しておく必要がないため、貯湯槽４４への蓄熱を優先的に行なう。即ち、ステップＳ２８に進み、第２三方弁１４の出力口を出力口１４ｂとし、発電熱を貯湯槽４４に送る。貯湯槽４４の蓄熱量が最大となったとき（ステップＳ３０でＹＥＳとなったとき）、貯湯槽４４の最大蓄熱量を超えてさらに蓄熱するため、ステップＳ２０に進んで暖房用循環経路８４，８６に発電熱を蓄熱するよう作動させる。なお、ステップＳ２０以降は先述の通りである。
【００３７】
以上のことから、本実施例のコージェネレーションシステム１０では、発電運転中であり、暖房運転が停止中であるとき、発電熱を暖房用循環経路（高温用循環経路８４，低温用循環経路８６）内に蓄熱することができる。２４時間以内に暖房運転の開始が予測される場合には、暖房用循環経路８４，８６内に優先的に蓄熱する。これにより、暖房運転を開始するときにこの熱を効率よく利用することができ、暖房運転の立ち上がり時間を短縮することができる。暖房用循環経路８４，８６が最大蓄熱量に達したときには貯湯槽４４への蓄熱に切替える。暖房用循環経路８４，８６内の湯温が低下したときには（実際には外気温によって設定したタイマーがタイムアップしたときには）暖房用循環経路８４，８６内に再蓄熱する。また、２４時間以内に暖房運転を起動する信号を受信していなければ、暖房運転に備えて暖房用循環経路８４，８６内の湯水を加熱しておく必要はないため、貯湯槽４４内に優先的に蓄熱する。貯湯槽４４の蓄熱量が最大になったときに暖房用循環経路８４，８６内に蓄熱し、蓄熱量を増大させることができる。
【００３８】
図３のステップＳ１４で暖房運転中であれば（ＹＥＳであれば）、図４に示す処理を行なう。まず、発電ユニット２０で発生した発電熱を回収する第１水循環路４の戻り経路内の湯温と、暖房用の共通経路２内の湯温との差が１０℃以上であるか否かを判別する（ステップＳ１００）。暖房運転中は暖房用循環経路８４，８６内の湯水はバーナ５６によって加熱される（低温用循環経路内で約６０℃まで加熱され、高温用循環経路内で約８０℃まで加熱される）。このとき暖房用の共通経路２内の湯温よりも第１水循環路４内の湯温の方がさらに高温であれば、発電熱によって暖房用循環経路８４，８６内の湯水をさらに加熱することができる。そこで温度センサＴ１から受信している温度データと、温度センサＴ２から受信している温度データとの差が１０℃以上であるとき（ステップＳ１００でＹＥＳであるとき）には第１水循環路４内の湯水の持つ熱によって暖房用循環経路８４，８６内の湯水を充分に加熱することができるとみなし、発電熱を優先的に暖房用循環経路８４，８６内に取込む。即ち、ステップＳ１０２に進み、第２三方弁１４の出力口を出力口１４ｃとして第１水循環路４から第２水循環路１２に切替えて発電熱を熱交換器１８に入力する。暖房運転中は暖房用ポンプ３が運転しており、高温用熱動弁８５と低温用熱動弁８７が開いているため、暖房用循環経路８４，８６内の湯水は循環しており、この湯水が熱交換器１８に入力された発電熱によって加熱される。
【００３９】
ステップＳ１０４では、暖房用の共通経路２内の湯温が６０℃以上になったか否かを判別する。なお、暖房用の共通経路２内の湯温が６０℃以上になるまでステップＳ１００からステップＳ１０４の処理が繰返される。温度センサＴ２から受信している温度データが６０℃以上になった場合（ステップＳ１０４でＹＥＳになった場合）、発電熱によるこれ以上の加熱は不要であるため、貯湯槽４４への蓄熱に切替える。即ち、ステップＳ１０６に進み、第２三方弁１４の出力口を出力口１４ｃから出力口１４ｂに切替える。これによって、第２水循環路１２から第１水循環路４に切替えられ、発電熱によって加熱された湯水は熱交換器１８を通らずに貯湯槽４４に送られるため、暖房用循環経路８４，８６内の湯水の加熱が停止する。
なお、温度センサＴ１から受信している温度データと、温度センサＴ２から受信している温度データとの差が１０℃を下回るとき（ステップＳ１００でＮＯであるとき）には、第１水循環路４内の湯水の持つ熱では暖房用循環経路８４，８６内の湯水を充分に加熱することができないとみなされてステップＳ１０６に進む。これによって発電熱は貯湯槽４４内に蓄熱され、暖房用循環経路８４，８６内の湯水を加熱することはない。
暖房用の共通経路２内の湯温が５０℃以下まで低下したときには（ステップＳ１０８でＹＥＳとなったときには）ステップＳ１０（図３参照）に戻り、以上の処理が繰返される。
なお、本実施例では、温度センサＴ１から受信している温度データと、温度センサＴ２から受信している温度データとの差温を１０℃として第２三方弁１４の出力口を切替えたが、この差温は熱交換器１８の効率によって任意に変更することができる。
【００４０】
以上のことから、本実施例のコージェネレーションシステム１０では、発電運転中であり、暖房運転中であるときには、第１水循環路４内の湯温が暖房用循環経路（高温用循環経路８４，低温用循環経路８６）内の湯温よりも充分に高い時に限り、暖房用循環経路８４，８６内に蓄熱することができる。もし、第１水循環路４内の湯温が暖房用循環経路８４，８６内の湯温よりも低いときに第１水循環路４から第２水循環路１２に切替えてしまうと、暖房用循環経路８４，８６内の湯水の持つ熱が第２水循環路１２内の湯水を加熱する逆の現象が起こってしまい、暖房運転に必要な熱量が増大してしまう。第１水循環路４内の湯温と暖房用循環経路８４，８６内の湯温との差温を監視することによって発電熱をより効率的に利用することができる。
【００４１】
図３のステップＳ１２で外気温が２０℃を上回ったとき（ＮＯのとき）、図５に示す処理を行なう。まず、暖房運転中であるか否かが判別される（ステップＳ２００）。暖房運転中であれば（ステップＳ２００でＹＥＳであれば）先述のＡ以下の処理（図４参照）に進み、暖房運転が停止中であれば（ステップＳ２００でＮＯであれば）ステップＳ２０２に進む。ステップＳ２０２以下の処理は図３に示した先述の処理とほぼ同様である。図５に示す処理は外気温が２０℃以上のときに行なう処理である。通常、外気温が２０℃以上のときには、高温用負荷である浴室乾燥機９２が使用されることはあっても、低温用負荷である床暖房機９６が使用されることはほとんどない。このため、床暖房機９６を経由する低温用循環経路８６ａ内への蓄熱を行なってもこの熱が利用されることはまずない。従って、図５に示す処理では、以下に説明するように低温用循環経路８６ａ内への蓄熱を行なわず、床暖房機９６をバイパスする低温用循環経路８６ｂと高温用循環経路８４内への蓄熱を行なう。
【００４２】
ステップＳ２０２で２４時間以内に浴室乾燥機９２の使用が予測される場合には（ＹＥＳであれば）、後述するステップＳ２２２で設定するタイマー２がタイムアップしたか、あるいは前述のステップＳ４８で設定するタイマー１がタイムアップしたか否かを判別する。なお、初回はステップＳ２２２でタイマー２が設定しておらず、ステップＳ４８でタイマー１を設定していないため、ステップＳ２０４はＹＥＳと判定されてステップＳ２０６に進む。ステップＳ２０４では、前回設定されたタイマー（タイマー１又はタイマー２）がタイムアップしたときにステップＳ２０６以降の処理を行なう。
【００４３】
ステップＳ２０６以降では、暖房用循環経路８４，８６ｂに発電熱を蓄熱するよう作動させる。最初に、第２三方弁１４の出力口を出力口１４ｂから出力口１４ｃに切替え（ステップＳ２０６）、暖房用ポンプ３を起動させ（ステップＳ２０８）、高温用熱動弁８５を開く（ステップＳ２１０）。このステップＳ２０６からステップＳ２１０の処理によって、第１水循環路４から第２水循環路１２に切替えられ、発電熱によって加熱された湯水が第２水循環路１２に誘導される。この湯水の熱が熱交換器１８に入力され、この熱によって床暖房機９６をバイパスする低温用循環経路８６ｂ内を循環する湯水が加熱され、ひいては高温用循環経路８６内を循環する湯水が加熱される。両者はシスターン５１で混合される。暖房用ポンプ３が駆動すると、低温用熱動弁８７の開閉に関係なく、床暖房機９６をバイパスする方の低温用循環経路８６ｂ内の湯水は循環する。即ち、外気温が２０℃以上であって低温用熱動弁８７が閉じられたままであっても、暖房用ポンプ３の運転中は床暖房機９６をバイパスする低温用循環経路８６ｂ内の湯水は循環している。
【００４４】
ステップＳ２１２では、浴室乾燥機９２が配設されている浴室内の温度ｔ１を測定する。ステップＳ２１４では、暖房用の共通経路２内の温度と、浴室内の温度ｔ１を比較し、温度差が１０℃を上回るまでは（ＮＯとなるまでは）ステップＳ２０６からステップＳ２１４の処理が繰返されて高温用循環経路８４内への蓄熱が行なわれる。浴室乾燥機９２は先述のように熱交換器が露出しているために放熱が進みやすい。浴室暖房機９２が運転停止中の場合、高温用循環経路８４内の湯水を循環させて蓄熱運転を行なうのは、高温用循環経路８４内の湯温と浴室温度の差が約１０℃以下の場合に限られる。
【００４５】
ステップＳ２１６に進み、暖房用循環経路８４，８６ｂへの蓄熱を終了させて貯湯槽４４への蓄熱に切替える。即ち、第２三方弁１４の出力口を出力口１４ｃから出力口１４ｂに切替え（ステップＳ２１６）、暖房用ポンプ３を停止させ（ステップＳ２１８）、高温用熱動弁８５を閉じる（ステップＳ２２０）。このステップＳ２１６からステップＳ２２０の処理によって、第２水循環路１２から第１水循環路４に切替えられ、発電熱によって加熱された湯水は熱交換器１８を通らずに貯湯槽４４に送られ、暖房用循環経路８４，８６内の湯水の循環が停止するため、暖房用循環経路８４，８６ｂ内の湯水の加熱が停止する。
【００４６】
ステップＳ２２２ではタイマー２が設定される。このタイマー２は暖房用循環経路８４，８６ｂへの再蓄熱を開始するまでの時間を設定するためのものである。図３に示した処理で設定したタイマー１と同様に、外気温が高いほどタイマー２は長時間に設定され、具体的にはタイマー１と同様に以下のように設定される。タイマー２は、外気温が３０℃以上のときには２４０分に設定され、外気温が２０℃以上で３０℃を下回るときには１８０分に設定される。例えば、外気温が２５℃であるときには、１８０分後にステップＳ２０６からステップＳ２２２の処理が行なわれる。ステップＳ２２２の処理後はステップＳ１０に戻る。
【００４７】
ステップＳ２０２で２４時間以内に暖房運転を開始することが予測されない場合（ＮＯであれば）、暖房運転に備えて暖房用循環経路８４，８６ｂ内の湯水を加熱しておく必要がないため、貯湯槽４４への蓄熱を優先的に行なう。即ち、ステップＳ２２４に進み、第２三方弁１４の出力口を出力口１４ｂとし、発電熱を貯湯槽４４に送る。貯湯槽４４の蓄熱量が最大となったとき（ステップＳ２２６でＹＥＳとなったとき）、貯湯槽４４の最大蓄熱量を超えてさらに蓄熱するため、ステップＳ２０６に進んで暖房用循環経路８４，８６ｂに発電熱を蓄熱するよう作動させる。なお、ステップＳ２０６以降は先述の通りである。
また、ステップＳ２１４で、暖房用の共通経路２内の温度と、浴室内の温度ｔ１の差が１０℃以下であれば（ＹＥＳであれば）、ステップＳ２０６に進み、以降の処理が行なわれる。
【００４８】
本実施例のコージェネレーションシステム１０では、発電運転中であり、外気温が２０℃を上回るときには、発電熱を暖房用循環経路のうち床暖房機９６を経由する方の低温用循環経路８６ａには蓄熱しない。外気温が２０℃を上回るとき、浴室乾燥機９２を使用することはあっても、床暖房機９６を使用することはほぼないと推察される。従って、外気温が高いときには床暖房の起動に備えて低温用循環経路８６内の水温を上げておく必要はない。また、外気温の高い時に低温用循環経路８６に蓄熱したとしても、この熱を床暖房用に利用する可能性は低く、熱の浪費につながりかねない。これらのことから、外気温が２０℃を上回るときには、２４時間以内に浴室乾燥機９２の運転が予測されるときにのみ、高温用循環経路８４に優先的に蓄熱する（このとき床暖房機９６をバイパスする方の低温用循環経路８６ｂにも蓄熱される）。これにより、浴室乾燥機９２の運転を開始するときにこの熱を効率よく利用することができ、立ち上がり時間を短縮することができる。暖房用循環経路８４，８６ｂの温度が上昇して浴室室内温度よりも１０℃以上高くなると、貯湯槽４４への蓄熱に切替える。暖房用循環経路８４，８６ｂ内の湯温が低下したときには（実際には外気温によって設定したタイマーがタイムアップしたときには）暖房用循環経路８４，８６ｂ内に再蓄熱する。また、２４時間以内に浴室乾燥機９２の運転が予測されなければ、暖房運転に備えて高温用循環経路８４内の湯水を加熱しておく必要はないため、貯湯槽４４内に優先的に蓄熱する。貯湯槽４４の蓄熱量が最大になったときに暖房用循環経路８４，８６ｂ内に蓄熱し、蓄熱量を増大させることができる。
【００４９】
図３のステップＳ１０で発電運転が停止中であるとき（ＮＯのとき）、図６に示す処理を行なう。暖房運転の停止直後は、暖房用循環経路８４，８６内の湯水の温度が高温である可能性がある。発電運転が停止中であるときは発電熱が発生しないため、このコージェネレーションシステム１０は、暖房用循環経路８４，８６内の余熱が高温である場合に回収して貯湯槽４４へ蓄熱する。
まず、ステップＳ３００で暖房運転の停止直後であるか否かが判別される。暖房運転停止直後であれば（ステップＳ３００でＹＥＳであれば）ステップＳ３０２に進み、水循環ポンプ６を起動させる。暖房用循環経路８４，８６内の水温が水循環路４内の水温より低温であるときには暖房用循環経路８４，８６内の余熱を回収することができない。このため、ステップＳ３０４に進み、暖房運転の停止直前の暖房用循環経路８４，８６内の水温と水循環路４内の水温を比較する。なお、暖房運転の停止中は暖房用ポンプ３が作動しておらず、暖房用循環経路８４，８６内（共通経路２内）の水温データが得られないため、暖房運転の停止直前の水温データを利用する。暖房用循環経路８４，８６内の水温が水循環路４内の水温より高温であれば（ステップＳ３０４でＹＥＳであれば）暖房用循環経路８４，８６内の余熱を回収するように作動させる。即ち、第２三方弁１４の出力口を出力口１４ｂから出力口１４ｃに切替え（ステップＳ３０６）、暖房用ポンプ３を起動させ（ステップＳ３０８）、高温用熱動弁８５と低温用熱動弁８７を開く（ステップＳ３１０）。このステップＳ３０６からステップＳ３１０の処理によって、第１水循環路４が第２水循環路１２に切替えられて熱交換機１８を通過するように誘導され、暖房用循環経路８４，８６内の湯水の熱が熱交換器１８に入力され、この熱によって第２水循環路１２内を循環する湯水が加熱される。
【００５０】
暖房用循環経路８４，８６内の湯水の熱が第２水循環路１２内に回収されると、暖房用循環経路８４，８６内の水温は低下し、水循環路４内の水温は上昇する。暖房用循環経路８４，８６内の水温と水循環路４内の水温の差が１０℃以下となったとき（ステップＳ３１２でＹＥＳとなったとき）、熱の回収を停止する。即ち、第２三方弁１４の出力口を出力口１４ｃから出力口１４ｂに切替え（ステップＳ３１４）、暖房用ポンプ３を停止させ（ステップＳ３１６）、高温用熱動弁８５と低温用熱動弁８７を閉じる（ステップＳ３１８）。このステップＳ３１４からステップＳ３１８の処理によって、暖房用循環経路８４，８６内の湯水の循環が停止し、暖房用循環経路８４，８６内の湯水の余熱が熱交換器１８に入力されなくなり、第２水循環路１２から第１水循環路４に切替えられるため、第２水循環路１２内の湯水の加熱が停止する。熱回収の終了後はステップＳ３２０進んで水循環ポンプ６を停止させる。なお、ステップＳ３１４からステップＳ３１８の処理後、所定時間経過後にステップＳ３２０に進むようにしてもよい。熱回収後に水循環ポンプ６を所定時間運転させることによって、回収した熱を第１水循環路４から貯湯槽４４内に送って蓄熱することができる。ステップＳ３２０の処理後はステップＳ１０に戻る。
【００５１】
以上のことから、本実施例のコージェネレーションシステム１０では、発電運転が停止中であるとき、暖房運転の停止直後であり、暖房用循環経路８４，８６内の水温（本実施例では暖房運転の停止直前の水温）が第１水循環路４内の水温より高温であれば、暖房用循環経路８４，８６内の湯水の持つ熱を回収することができる。これにより、発電運転が停止しており、発電熱が発生しないときであっても、暖房運転の停止直後の暖房用循環経路８４，８６内の余熱を回収して蓄熱することができる。熱効率がさらに向上する。
【００５２】
本発明のコージェネレーションシステムは、発電に伴う発電熱を貯湯槽だけではなく、暖房用循環経路等の温水利用循環経路内に蓄熱することができる。これによって、本来的にコージェネレーションシステムが備えている部材を利用することによって、システムの大型化や重量化、あるいはコストアップを招くことなく蓄熱量を増大させることができる。また、発電熱の蓄熱先を貯湯槽と温水利用循環経路から選択することができる。例えば、浴室乾燥機等による暖房運転を行なう予定があるとき、予め暖房用循環経路内に蓄熱しておくことができる。これによって、運転開始時の立ち上げ時間を短縮させることができるため、快適な使用感を得ることができ、熱効率をさらに向上させることができる。
【００５３】
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、出願時請求項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】
【図１】本実施例のコージェネレーションシステムの概略構成図。
【図２】制御ユニットとその周辺のブロック図。
【図３】制御ユニットで実施される処理のフローチャート。
【図４】制御ユニットで実施される処理のフローチャート。
【図５】制御ユニットで実施される処理のフローチャート。
【図６】制御ユニットで実施される処理のフローチャート。
【符号の説明】
２：共通経路
３：暖房用ポンプ
４：第１水循環路
６：水循環ポンプ
８：熱媒循環ポンプ
１０：コージェネレーションシステム
１２：第２水循環路
１４：第２三方弁、１４ａ：入力口、１４ｂ：出力口、１４ｃ：出力口
１５：蓄熱ユニット
１６：蓄熱ユニットハウジング
１７：リモコン
１８：熱交換器
２０：発電ユニット
２１：発電ユニットハウジング
２２：燃料電池
２４：熱媒循環経路
２５：シスターン
２８：放熱機
３０：改質器
３２：バーナ
３４：ガス管
３６：第１三方弁
３８：バーナ
４２：減圧弁
４４：貯湯槽
５０：給湯暖房機
５１：シスターン
５２：第１出湯管
５４：排水管
５６：バーナ
５８：圧力逃し弁
６０：制御ユニット
６４：給水管、６４ａ：第１給水管、６４ｂ：第２給水管
７０：熱交換器
７２：ミキシングユニット、７２ａ：入力口、７２ｂ：入力口、７２ｃ：出力口
７４：熱交換器
７６：第２出湯管
８４：高温用循環経路
８５：熱動弁
８６ａ，８６ｂ：低温用循環経路
８７：熱動弁
８８：風呂追焚き用循環経路
８９：熱動弁
９０：浴槽
９１：熱交換器
９２：浴室乾燥機
９４：給湯経路
９５：弁
９６：床暖房機
９８：浴槽水循環経路
９９：浴槽水循環ポンプ
ＴＸ：外気温センサ
Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３，Ｔ４，Ｔ５，Ｔ６：温度センサ
【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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