(57)【要約】【課題】熱吸収の異なる熱負荷に対して安定した熱供給を行う加熱装置を提供する。また、この加熱装置を用いたコージェネレーションシステムを提供する。【解決手段】熱源部６で加熱された湯水を循環させる熱源循環回路３２に、給湯回路２９と暖房回路３５を直接または熱交換器４２を介して接続し、給湯または暖房またはこれら双方を同時に行う加熱装置であって、暖房単独運転時には、燃焼機を暖房端末の要する熱エネルギーに応じた燃焼パターンで燃焼させ、暖房単独運転を除く他の運転時には、燃焼機を給湯端末の要する熱エネルギーに応じた燃焼パターンで燃焼させる。【選択図】  図１
2004263914.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃焼機を含む１または２以上の熱源部で加熱された湯水を循環させる熱源循環回路に、外部に設けられた給湯端末に接続される給湯回路と外部に設けられた暖房端末に接続される暖房回路を直接または熱交換器を介して接続し、給湯端末への給湯または暖房端末への熱エネルギーの供給またはこれらの双方を同時に行う加熱装置であって、前記暖房回路に対して単独に熱エネルギーを供給する暖房単独運転時には、前記燃焼機を暖房回路の暖房端末の要する熱エネルギーに応じた燃焼パターンで燃焼させ、当該暖房単独運転を除く他の運転時には、前記燃焼機を給湯回路の給湯端末の要する熱エネルギーに応じた燃焼パターンで燃焼させることを特徴とする加熱装置。
【請求項２】
前記暖房単独運転を除く他の運転時から暖房単独運転に移行したときは、暖房単独運転において前記燃焼機が燃焼を停止している期間に燃焼機の燃焼パターンを前記給湯端末に応じた燃焼パターンから暖房端末に応じた燃焼パターンに切り換えることを特徴とする請求項１に記載の加熱装置。
【請求項３】
ふろ端末に接続される追い焚き回路を、前記給湯回路および暖房回路に並列に熱交換器を介して前記熱源循環回路に接続したことを特徴とする請求項１または２に記載の加熱装置。
【請求項４】
前記給湯回路は、外部に設けられた給湯端末またはふろ端末へ給湯を行う給湯流路と外部に設けられた給水端末から給水を受ける給水流路を組み合わせて形成され、当該給湯流路と給水流路との間に前記熱源循環回路で加熱された湯水を貯留する貯留部を備えたことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の加熱装置。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれか１項に記載の加熱装置に電気機器へ電力を供給する発電装置を併設したコージェネレーションシステムであって、前記発電装置は、発電に伴って生じる排熱を熱媒体へ熱交換して循環させる排熱循環回路を有し、当該排熱循環回路と前記熱源循環回路との間に排熱熱交換部を介在させ、前記熱源部の一つが排熱熱交換部で形成されることを特徴とするコージェネレーションシステム。
【請求項６】
請求項５に記載のコージェネレーションシステムにおいて、前記加熱装置および発電装置の制御を統括するシステム制御部を備えると共に前記加熱装置は燃焼機の燃焼制御を行う燃焼制御部を備え、コージェネレーションシステムが暖房単独運転を行うときは、前記システム制御部から燃焼制御部へ暖房単独指令信号を送出することを特徴とする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、加熱装置に係り、更に詳しくは、熱負荷に応じて最適な熱供給を行うものに関する。同時に提案される本発明は、この加熱装置を用いたコージェネレーションシステムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
給湯や風呂の落とし込み、追い焚き、暖房などの多くの運転機能を備えた加熱装置が開発されている。このような加熱装置は、系統の異なる給湯回路や追い焚き回路、暖房回路などを燃焼機に接続し、各回路を循環する熱媒体を燃焼機で直接加熱して熱エネルギーを供給する構成が採られている。
【０００３】
また、近時、加熱装置に発電装置を併設し、発電に伴う排熱を回収利用する所謂コージェネレーションシステムが開発されている。このようなシステムは、発電装置の排熱を再利用することから、燃焼機に系統の異なる複数の熱供給回路を集中させて熱媒体を加熱するのではなく、一つの循環回路に燃焼機を含む複数の熱源部と複数の熱負荷を配し、熱源部で加熱された熱媒体を介して各熱負荷へ熱エネルギーを供給する構成が採用される。
【０００４】
ところで、給湯運転を行う場合には、運転開始直後から給湯する湯水を短時間に目的とする設定温度まで昇温させることが要求される。一方、温水床暖房などの暖房運転を行う場合には、運転開始直後は燃焼機の燃焼量を抑えて設定温度まで緩やかに立ち上げ、その後は暖房端末の熱吸収状態に応じて燃焼機の燃焼量をきめ細かく制御する必要がある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、従来の加熱装置やコージェネレーションシステムでは、給湯運転や暖房運転に応じて、燃焼機で加熱される熱媒体の温度上昇パターンを切り換えるような制御が採られていなかった。
則ち、従来の加熱装置やコージェネレーションシステムでは、給湯性能を向上させるために、燃焼機で加熱される熱媒体の温度が短時間に設定温度まで上昇するような制御しか行われておらず、暖房運転に際しても、設定温度の変更は行うものの熱媒体の温度上昇パターンは同一であった。このため、暖房運転時には熱供給が過剰となって熱供給を遮断するハイカット状態が頻発し易く、安定した熱供給を行うことができなかった。
【０００６】
本発明は、前記事情に鑑みて提案されるもので、熱吸収の異なる熱負荷に対して安定した熱供給を行うことのできる加熱装置を提供することを目的する。また、同時に提案される発明は、この加熱装置を用いて構成されるコージェネレーションシステムを提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために提案される請求項１に記載の発明は、燃焼機を含む１または２以上の熱源部で加熱された湯水を循環させる熱源循環回路に、外部に設けられた給湯端末に接続される給湯回路と外部に設けられた暖房端末に接続される暖房回路を直接または熱交換器を介して接続し、給湯端末への給湯または暖房端末への熱エネルギーの供給またはこれらの双方を同時に行う加熱装置であって、暖房回路に対して単独に熱エネルギーを供給する暖房単独運転時には、燃焼機を暖房回路の暖房端末の要する熱エネルギーに応じた燃焼パターンで燃焼させ、当該暖房単独運転を除く他の運転時には、燃焼機を給湯回路の給湯端末の要する熱エネルギーに応じた燃焼パターンで燃焼させる構成とされている。
【０００８】
ここに、本発明で言う燃焼パターンとは、熱源循環回路を流動する湯水を燃焼機によって加熱する際に、燃焼機から流出する湯水の温度が時間経過に伴って上昇するカーブを指すものである。例えば、燃焼機から流出する湯水の温度を、燃焼開始時点から極めて短時間に目的とする設定温度まで上昇させる燃焼パターンや、燃焼開始時点から所定時間後に設定温度まで上昇させる燃焼パターンなどを採ることができる。
【０００９】
本発明によれば、出湯性能を要求される給湯運転を行う場合は、給湯運転の開始直後から燃焼量の高い状態で燃焼させることにより、流出する湯水の温度を短時間に設定温度まで上昇させることができる。また、熱供給量を急増させると熱供給が過剰となり易い暖房運転を行う場合は、給湯を行う場合に比べて低い燃焼量で燃焼させることにより、熱供給の過剰な状態が発生することを防止できる。
更に、給湯・暖房同時運転では、給湯運転を行う場合の燃焼量で燃焼を行うことにより、出湯性能を確保しつつ同時運転を行うことが可能である。
【００１０】
本発明において、燃焼機の燃焼パターンを変化させるには、種々の制御方法を採ることが可能である。例えば、燃焼機で加熱されて流出する湯水の温度を監視しつつ当該温度が目的とする設定温度となるように燃焼量を制御するフィードバック制御（Ｆｅｅｄｂａｃｋ  Ｃｏｎｔｒｏｌ：以下ＦＢ制御と記載）を採用することができる。
また、燃焼機から流出する湯水の温度に加えて流入する湯水の温度や流量を監視しつつ、短時間に流出温度が設定温度となるように燃焼量を制御するフィードフォワード制御（Ｆｅｅｄｆｏｒｗａｒｄ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  ：以下ＦＦ制御と記載）を採ることができる。また、ＦＢ制御とＦＦ制御を組み合わせた制御を行うことも可能である。
更に、ＦＢ制御を行う場合に、目的とする設定温度と燃焼機で加熱されて流出する湯水の温度との差分に基づく制御や、差分を所定時間積算した値に基づく制御を行うことが可能である。
【００１１】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の加熱装置において、暖房単独運転を除く他の運転時から暖房単独運転に移行したときは、暖房単独運転において前記燃焼機が燃焼を停止している期間に燃焼機の燃焼パターンを前記給湯端末に応じた燃焼パターンから暖房端末に応じた燃焼パターンに切り換える構成とされている。
【００１２】
ここで、請求項１に記載の発明によれば、暖房単独運転中に給湯運転が開始されると、燃焼機の燃焼パターンが給湯端末に応じた燃焼パターンに切り換えられる。則ち、燃焼機から流出する湯水は設定温度に向けて急峻に変動制御される。このため、暖房端末において熱供給が過剰となり易く、暖房端末側への熱供給を遮断するハイカット状態が生じ易い。
本発明によれば、同時運転中に給湯運転が終了して暖房単独運転に移行しても、燃焼機が燃焼中の間は燃焼パターンを給湯運転の燃焼パターンのまま維持する。これにより、給湯運転が頻繁に繰り返された場合でも燃焼パターンが変化せず、安定した熱供給を継続することが可能となる。
【００１３】
請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の加熱装置において、ふろ端末に接続される追い焚き回路を、前記給湯回路および暖房回路に並列に熱交換器を介して前記熱源循環回路に接続した構成とされている。
【００１４】
本発明によれば、熱源循環回路で加熱された湯水の熱を、熱交換器を介して追い焚き回路を流動する湯水に伝達することができ、追い焚き機能を備えた加熱装置を構成することができる。
【００１５】
請求項４に記載の発明は、請求項１乃至３のいずれか１項に記載の加熱装置において、給湯回路は、外部に設けられた給湯端末またはふろ端末へ給湯を行う給湯流路と外部に設けられた給水端末から給水を受ける給水流路を組み合わせて形成され、給湯流路と給水流路との間に熱源循環回路で加熱された湯水を貯留する貯留部を備えた構成とされている。
【００１６】
本発明によれば熱源循環回路の熱源部で加熱された湯水を給湯流路を介して貯留部へ貯留しつつ、貯留部内の低温水を給水流路を介して熱源循環回路へ環流させて加熱することにより、加熱された湯水を貯留部へ貯留することができる。
また、熱源循環回路を通さずに、貯留部に貯留された高温の湯水を給湯流路を介して給湯端末へ排出しつつ、給水流路を介して熱源循環回路へ給水を行う給湯運転を行うことができる。
【００１７】
また、熱源循環回路の熱源部で加熱された湯水の一部を給湯流路を介して給湯端末へ排出しつつ、加熱された湯水の残部を貯留部へ貯留する給湯・貯留運転を行うことも可能である。更に、熱源循環回路の熱源部で加熱された湯水と貯留部に貯留された高温水とを同時に給湯流路を介して給湯端末へ排出する給湯運転を行うことも可能である。
【００１８】
請求項５に記載の発明は、請求項１乃至４のいずれか１項に記載の加熱装置に電気機器へ電力を供給する発電装置を併設したコージェネレーションシステムであって、発電装置は、発電に伴って生じる排熱を熱媒体へ熱交換して循環させる排熱循環回路を有し、当該排熱循環回路と前記熱源循環回路との間に排熱熱交換部を介在させ、前記熱源部の一つが排熱熱交換部である構成とされている。
【００１９】
本発明によれば、発電装置の排熱循環回路を循環する熱媒体の熱が、排熱熱交換部を介して加熱装置の熱源循環回路を循環する熱媒体へ伝達されるので、熱源循環回路上に一つの熱源部が形成される。これにより、従来廃棄されていた排熱を回収して熱源循環回路を循環する熱媒体の昇温に再利用することが可能となり、トータルエネルギー効率を向上させたコージェネレーションシステムを構築できる。
【００２０】
請求項６に記載の発明は、請求項５に記載のコージェネレーションシステムにおいて、加熱装置および発電装置の制御を統括するシステム制御部を備えると共に加熱装置は燃焼機の燃焼制御を行う燃焼制御部を備え、コージェネレーションシステムが暖房単独運転を行うときは、システム制御部から燃焼制御部へ暖房単独指令信号を送出する構成とされている。
【００２１】
本発明によれば、燃焼制御部は、システム制御部から暖房単独指令信号が伝送されたときは燃焼機の燃焼パターンを暖房端末に応じた燃焼パターンに切り換えて燃焼制御を行い、暖房単独指令信号が伝送されないときは、燃焼機の燃焼パターンを給湯端末に応じた燃焼パターンに切り換えて燃焼制御を行う。これにより、システム制御部が把握する運転情報に基づいて燃焼制御部側で燃焼パターンを切り換え設定することができ、システム構築を容易に行うことができる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下に、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。
図１は、本実施形態の加熱装置３の流路系統図である。図２は、加熱装置３の制御を示すフローチャートである。図３は、図２における給湯単独運転の制御を示すフローチャートである。図４は、図２における暖房単独運転の制御を示すフローチャートである。図５は、図２における給湯・暖房同時運転時の給湯制御を示すフローチャートである。図６は、図２における給湯・暖房同時運転時の暖房制御を示すフローチャートである。図７，図８は、図４および図６の暖房制御の一部のステップを詳細に示すフローチャートである。
【００２３】
本実施形態の加熱装置３は給湯機能と暖房機能を有したものであり、図１の様に、外部に設けられた給湯栓７への給湯運転と、温水床暖房装置やファンコンベクタなどの暖房端末８による暖房機能を備えている。
【００２４】
加熱装置３は、各部の制御を統括する燃焼制御部１０３と複数の湯水の回路を備えている。則ち、図１の様に、都市ガス（天然ガス）の供給を受けて燃焼する燃焼機６（熱源部）で加熱された湯水（熱媒体）を循環させる熱源循環回路３２と、加熱装置３の外部に設けられた暖房端末８と接続されて湯水を循環させる暖房回路（暖房循環回路）３５と、給湯栓７および給水栓（不図示）に接続されて湯水の給湯を行う給湯回路２９を備えている。
そして、各回路を流動する湯水の温度や流量をセンサで検知して燃焼制御部１０３へ伝送し、制御回路部で生成した制御信号を各部に設けた流量制御弁や電磁弁に送出して、各回路の湯水の温度および流量を制御することにより、給湯あるいは熱負荷への熱エネルギーの供給を行う。
【００２５】
熱源循環回路３２は、燃焼機６の流出口３７から延びる熱源往路３８と流入口４０から延びる熱源復路４１との間に、熱負荷となる熱交換部４５と給湯回路２９を接続して形成される循環回路である。熱交換部４５には暖房熱交換器４２と暖房熱交電磁弁５２が配されている。
【００２６】
また、給湯回路２９は、熱源往路３８の途中の分岐部Ｅで分岐されて混合弁８０に至る分岐給湯流路８３、および、混合弁８０から給湯栓７に至る給湯流路３３と、給水栓（不図示）から混合弁８０に至る給水流路８５、および、給水流路８５の途中から分岐して熱源復路４１に至る給水流路９１とを組み合わせて形成される。
【００２７】
燃焼機６の流出口３７に近接した熱源往路３８には、燃焼機６で加熱され流出する湯水の温度を検知する温度センサ３９が設けられ、熱源復路４１には、上流側から順に熱源循環ポンプ４７、温度センサ４８、熱源流量センサ５０および循環水比例弁５１が配されている。
温度センサ３９，４８および熱源流量センサ５０の検知信号は燃焼制御部１０３へ送出され、燃焼制御部１０３は、熱源循環回路３２を循環する湯水の温度および流量を調節するべく燃焼機６の設定温度および循環水比例弁５１の開度の制御を行う。
【００２８】
暖房熱交電磁弁５２はソレノイドで駆動される開閉制御弁であり、熱源循環回路３２を循環する湯水の暖房熱交換器４２への流動を開閉制御して熱負荷としての接続および遮断を行う。循環水比例弁５１は、ステップモータで駆動される比例制御弁であり、熱源循環回路３２を循環する湯水の流量を連続的に可変制御する。熱源循環ポンプ４７は、熱源循環回路３２内の湯水を強制循環させるポンプである。また、熱源流量センサ５０は、熱源循環回路３２の湯水の流量を検知するセンサである。
【００２９】
給湯流路３３の途中には、流量センサ８１、比例弁８２および給湯温度センサ９５が設けられている。また、給水流路８５は、途中に減圧弁８８と、混合弁８０側に湯水を導く逆止弁９０と、外部から導入される湯水の温度を検知する給水温度センサ９３が設けられた流路であり、混合弁８０に接続されている。
【００３０】
暖房循環回路３５は、熱源循環回路３２を循環する湯水から熱エネルギーの供給を受ける暖房熱交換器４２を熱源とし、暖房端末８を熱負荷として構成される循環回路である。暖房循環回路３５は、暖房熱交換器４２の二次側から延出する暖房往路５５と暖房復路５６との端部に暖房端末８を接続して形成される循環回路である。
【００３１】
暖房往路５５および暖房復路５６は、加熱装置３の外部に延出している。暖房往路５５は暖房熱交換器４２の二次側の一端から直接加熱装置３の外部に延出する。また、暖房復路５６は暖房熱交換器４２の二次側の他端から暖房循環ポンプ６０および熱動弁（断続制御弁）５９を介して加熱装置３の外部に延出する。
【００３２】
暖房往路５５と暖房復路５６との間には、加熱装置３の内部において両路をバイパスするバイパス流路６３が設けられている。則ち、熱動弁５９と暖房循環ポンプ６０の間の暖房復路５６と暖房往路５５との間にバイパス流路６３が設けられており、暖房端末８を経由する長い暖房循環回路３５とは別に、加熱装置３の内部でバイパス流路６３を経由する短い循環回路が形成されている。
バイパス流路６３は、暖房往路５５および暖房復路５６よりも流路断面積の小さい配管であり、熱動弁５９が閉成された状態で暖房循環ポンプ６０が駆動された場合に、当該バイパス流路６３を介して湯水を循環させてポンプ６０の焼き付きを防止する機能を有する。
【００３３】
暖房端末８は、温水暖房装置やファンコンベクタなどの複数の暖房端末を含むものである。図１には示していないが、各端末毎に暖房往路５５と熱動弁５９を介した暖房復路５６が接続され、運転しようとする暖房端末の熱動弁５９を開成して暖房循環回路３５を形成することにより、複数の暖房端末へ選択的に湯水を循環させて暖房を行う。
【００３４】
暖房往路５５には、バイパス流路６３よりも暖房熱交換器４２側に位置する部位に、循環する湯水の温度を検知する温度センサ６４が設けられている。温度センサ６４の検知信号は燃焼制御部１０３へ送出され、暖房循環回路３５を循環する湯水の温度を所定値に制御するべく、燃焼機６の設定温度および循環水比例弁５１の開度制御が行われる。
【００３５】
加熱装置３は上記構成を有しており、燃焼機６の設定温度と循環水比例弁５１の開度を制御しつつ熱源循環ポンプ４７によって湯水を強制循環させることにより、熱源循環回路３２を循環する湯水の温度および流量を調節制御可能である。
則ち、熱源循環回路３２は、循環する湯水の温度および流量を調節しつつ給湯回路２９へ湯水の供給を行うと共に、熱交換部４５へ熱供給を行う熱源としての機能を有する。
【００３６】
次に、図１に示した加熱装置３において実施される給湯運転および暖房運転の制御を、図１の流路系統図および図２〜図８のフローチャートを参照して説明する。説明に際しては、加熱装置３における概略の制御の流れを図２のフローチャートを参照して先に説明し、各制御の詳細を図３〜図８のフローチャートを参照して述べる。また、以下の説明では、図２のフローチャートで示す制御をメインルーチンとして、図３〜図８の制御と区分しているが、この区分は説明の便宜上設けたものであり、制御プログラムの作成に制約を与えるものではない。
【００３７】
本実施形態の加熱装置３では、給湯栓７が開栓されて給湯運転が開始すると、燃焼機６は給湯用に制御された量のガス供給を受けつつ燃焼して給湯単独運転を行う（図２ステップ２００，２０１，２０７参照）。また、リモートコントローラ（不図示）によって暖房運転操作が行われると、燃焼機６は暖房用に制御された量のガス供給を受けつつ燃焼して暖房単独運転を行う（図２ステップ２００，２０３，２０４，２０８参照）。
【００３８】
給湯運転中に暖房運転操作が行われたり、暖房運転中に給湯栓７が開栓されると、燃焼機６は給湯用に制御された量のガス供給を受けつつ燃焼して給湯・暖房同時運転を行う（図２ステップ２００〜２０２参照）。
【００３９】
また、給湯・暖房同時運転中に給湯栓７が閉じられると、給湯運転を終了して暖房単独運転に移行する。暖房単独運転に移行した時点で、燃焼機６が暖房制御によって燃焼中のときは、燃焼機６へ供給するガス量を給湯用に制御したまま燃焼制御を継続する（図２ステップ２０３〜２０６参照）。
【００４０】
一方、暖房単独運転への移行後、暖房端末８側の熱要求量の低下や、暖房循環回路３５への熱供給を遮断するハイカット（後述する）の発生により、燃焼機６の燃焼が停止すると、燃焼機６へ供給するガス量を暖房用に切り換える。そして、以降は、燃焼機６は暖房用に制御された量のガス供給を受けつつ燃焼して暖房単独運転を継続する（図２ステップ２０３〜２０５，２０８参照）。
【００４１】
次に、図２における給湯単独運転、暖房単独運転、同時運転時における給湯運転、および、同時運転時における暖房運転の各制御について、図１および図３〜図８を参照して詳細に説明する。
【００４２】
（給湯単独運転時の制御）
給湯単独運転時の制御は、図３に示すフローチャートに従って行われる。
給湯流路３３の給湯流量センサ８１が最小作動水量（Ｍｉｎｉｍｕｍ  Ｏｐｅｒａｔｉｏｎ  Ｑｕａｎｔｉｔｙ：以下ＭＯＱと称す）を検知すると、燃焼制御部１０３は、給湯栓７が開栓されたものと判断して給湯運転を開始する（図３ステップ２１０参照）。
給湯運転を開始すると、燃焼制御部１０３は、燃焼機６の設定温度を７０℃に設定し、燃焼機６を燃焼駆動すると共に、熱源循環ポンプ４７の駆動を開始する（以上、図３ステップ２１１，２１２参照）。
【００４３】
続いて、燃焼制御部１０３は、給湯流路３３の湯水の流量が２０号相当流量となるように給湯水比例弁８２を制御する（図３ステップ２１３参照）。尚、本実施形態で採用する燃焼機６の最大燃焼量は２０号である。
ここで、１号とは１リットル／ｍｉｎの水を２５℃昇温させるのに要する熱量を示す基本単位であり、１号相当流量とは、水の流量と昇温値の積が１号となるときの流量を示す値である。従って、２０号相当流量は、式１で示される。
【００４４】
【数１】
2004263914.tif 000003
【００４５】
従って、燃焼制御部１０３は、ステップ２１３において、リモートコントローラで設定された給湯設定温度と給水温度センサ９３の検知温度とを参照して、式１に基づいて２０号相当流量Ｑを演算し、給湯流路３３の湯水の流動量が演算結果の２０号相当流量Ｑとなるように給湯水比例弁８２を制御する。
【００４６】
続いて、燃焼制御部１０３は、給湯必要流量Ｑｓを算出する（図３ステップ２１４参照）。ここに、給湯必要流量Ｑｓとは、前記式１で示される２０号相当流量の湯水を給湯栓７から給湯するために、燃焼機６から分岐給湯流路８３を介して供給を要する湯水の流量であり、式２で与えられる。
【００４７】
【数２】
2004263914.tif 000004
【００４８】
式２は、次のようにして導出される。図１に示すように、分岐給湯流路８３を介して燃焼機６から混合弁８０へ供給を要する湯水の流量は給湯必要流量Ｑｓであり、その温度をＴｓとする。また、給水流路８５を介した混合弁８０への給水流量および給水温度を各々Ｑｗ，Ｔｗとする。また、混合弁８０から給湯流路３３を介して給湯栓７へ給湯される湯水の流量は前記した２０号相当流量Ｑであり、その温度（給湯設定温度）をＴとする。
【００４９】
ここで、分岐給湯流路８３、給水流路８５および給湯流路３３は混合弁８０に接続されているので、前記した各流量および温度の間には次に示す式３、式４が成立する。
2004263914.tif 000005
これら式３および式４より、式２に示した給湯必要流量Ｑｓが導出される。
【００５０】
燃焼制御部１０３は、ステップ２１４において前記式２に基づき給湯必要流量Ｑｓを算出し、熱源循環回路３２の湯水の循環量がＱｓとなるように循環水比例弁５１を制御する（図３ステップ２１５参照）。
【００５１】
続いて、燃焼制御部１０３は、燃焼機６に供給するガス量を給湯用のガス量演算式に基づいて算出し、算出した量のガスを燃焼機６へ供給して燃焼制御を行う（以上、図３ステップ２１６，２１７参照）。本実施形態に採用する給湯用のガス量演算式は式５で示される。尚、式５において、Ｋ１，Ｋ２は定数である。また、式５において、燃焼機流量は給湯必要流量Ｑｓである。
2004263914.tif 000006
【００５２】
式５において、右辺第１項目は、燃焼機６を流動する湯水の流量と、燃焼機６の設定温度および燃焼機６の入口温度の差との積に基づいてＦＦ制御を行う項である。右辺第２項目は、燃焼機６の設定温度と燃焼機６の出口温度との差に基づいてＦＢ制御を行う項である。また、右辺第３項目は、燃焼機６の設定温度と燃焼機６の出口温度との差分を所定時間積算した値に基づいてＦＢ制御を行う項である。
【００５３】
則ち、右辺第１項目は、燃焼機６で加熱される前の流入口４０に流入する湯水の温度に応じて、流出口３７の温度をいち早く設定温度に昇温させるためにガス量を見越して供給する演算項である。また、右辺第２項目は、一般に行われるＦＢ制御の演算項である。更に、右辺第３項目は、燃焼機６の出口温度の変動を所定時間について平均化した値で補正する演算項である。
式５で演算されたガス量Ｇのガスを燃焼機６に供給して燃焼制御することにより、燃焼機６の流出口３７の温度を短時間に設定温度に到達させつつ、しかも、流出する湯水の温度がハンチングすることを抑制した制御を可能にしている。
【００５４】
続いて、燃焼制御部１０３は、分岐給湯流路８３、給水流路８５および給湯流路３３に設けた各温度センサ９２，９３，９５の検知温度を参照しつつ、給湯温度センサ９５の検知温度がリモートコントローラで設定された給湯設定温度となるように、混合弁８０の湯水の混合比率を調整する（図３ステップ２１８参照）。
【００５５】
以上のステップを繰り返すことにより給湯運転が行われる。そして、給湯流路３３の給湯流量センサ８１によるＭＯＱの検知が停止すると、燃焼制御部１０３は、給湯栓７が閉栓されたものと判断し、燃焼機６の燃焼駆動および熱源循環ポンプ４７の駆動を各々停止して給湯運転を終了する（以上、図３ステップ２１０，２１９参照）。
【００５６】
（暖房単独運転の制御）
暖房単独運転時の制御は、図４に示すフローチャートに従って行われる。
リモートコントローラの暖房スイッチがオン操作されると、燃焼制御部１０３は、燃焼機６の設定温度を所定値（本実施形態では、暖房端末要求温度＋２℃）に設定すると共に、暖房循環ポンプ６０を駆動し暖房熱交電磁弁５２を開成する。更に、燃焼機６を燃焼駆動すると共に熱源循環ポンプ４７を駆動する（以上、図４ステップ２３０〜２３６参照）。これにより、熱源循環回路３２および暖房循環回路３５の湯水の循環が始まり、熱源循環回路３２から暖房循環回路３５へ熱エネルギーの供給が開始される。尚、暖房運転の開始時にはハイカットフラグはオフしている。
【００５７】
燃焼制御部１０３は、熱源流量センサ５０の検知流量を監視しつつ、熱源循環回路３２の湯水の流動量が９［リットル／ｍｉｎ］となるように循環水比例弁５１を制御する。これにより、熱源循環回路３２には、燃焼機６の流出口３７から流出する湯水の温度が設定温度（暖房端末要求温度＋２℃）となるように制御されつつ９［リットル／ｍｉｎ］の湯水が循環され、この熱エネルギーが暖房熱交換器４２を介して暖房循環回路３５へ供給されて暖房運転が開始される（図４ステップ２３７参照）。
【００５８】
続いて、燃焼制御部１０３は、燃焼機６に供給するガス量を暖房用のガス量演算式に基づいて算出し、算出した量のガスを燃焼機６へ供給しつつ燃焼制御を行う（以上、図４ステップ２３８，２３９参照）。
本実施形態に採用する暖房用のガス量演算式は式６で示される。尚、式６において、Ｋ３，Ｋ４は定数である。
2004263914.tif 000007
【００５９】
式６において、右辺第１項目は、燃焼機６の設定温度と燃焼機６の出口温度との差に基づいてＦＢ制御を行う項である。また、右辺第２項目は、燃焼機６の設定温度と燃焼機６の出口温度との差分を所定時間積算した値に基づいてＦＢ制御を行う項である。
【００６０】
則ち、右辺第２項目は、一般に行われるＦＢ制御の演算項である。また、右辺第２項目は、燃焼機６の出口温度の変動を所定時間について平均化した値で補正する演算項である。式６で演算されたガス量Ｇを燃焼機６に供給して燃焼制御することにより、燃焼機６の流出口３７の温度を暖房端末８の要求する熱量に応じて制御することができ、暖房循環回路３５のハイカットの発生が抑制される。
【００６１】
続いて、燃焼制御部１０３は、燃焼機６から流出する湯水の温度の安定判別処理を行う。この処理は、図７の様に、燃焼機６の流出口３７から流出する湯水の温度、則ち、温度センサ３９の検知温度が、ステップ２３３で設定された設定温度に対して（設定温度−２℃）以上の状態が１分間継続したときに安定と判別する処理である。この安定判別処理は、燃焼機６の燃焼制御を開始して３分経過した時点から開始され、８分経過するまで継続する。そして、８分が経過するまでに安定と判別されたときは、直ちに次のステップに進む。また、安定が判別されないまま８分が経過した場合でも、安定したものと見なして次のステップに進む（以上、図４ステップ２４０、図７ステップ２６０〜２６２参照）。
【００６２】
次いで、燃焼制御部１０３は、３０秒間そのまま暖房運転を継続した後に、暖房往路５５を循環する湯水の温度、則ち、温度センサ６４の検知温度を参照する。そして、温度センサ６４の検知温度が（暖房往路設定温度＋５℃）以下のときは、暖房端末への熱供給の過剰状態に至っていないと判別して燃焼機６の設定温度の調節処理に進む（以上、図４ステップ２４１〜２４３参照）。
【００６３】
燃焼機６の設定温度の調節処理は、図８の様に、暖房往路５５を循環する湯水の温度と暖房往路設定温度との温度差に応じて燃焼機６の設定温度を調節する処理である。則ち、暖房往路５５を循環する湯水の温度が（暖房往路設定温度＋４℃）を超えるときは燃焼機６の設定温度を２℃低下させ、（暖房往路設定温度＋１．５℃）を超えるときは燃焼機６の設定温度を１℃だけ低下させる。また、暖房往路５５を循環する湯水の温度が（暖房往路設定温度−４℃）よりも低いときは燃焼機６の設定温度を２℃増加させ、（暖房往路設定温度−１．５℃）よりも低いときは燃焼機６の設定温度を１℃だけ増加させる。また、暖房往路５５を循環する湯水の温度が（暖房往路設定温度−１．５℃）以上、（暖房往路設定温度＋１．５℃）以下のときは、燃焼機６の設定温度をそのまま維持する（以上、図４ステップ２４３、図８ステップ２７０〜２７７参照）。これにより、暖房端末８への熱供給量に応じて燃焼機６の燃焼量がきめ細かく変更設定される。
【００６４】
燃焼制御部１０３は、燃焼機６の設定温度の変更処理を行った結果、調節した設定温度が燃焼機６の設定可能な範囲内であれば、そのままステップ２３０に戻る。また、調節した設定温度が燃焼機６で設定可能な上限または下限から外れるときは、設定温度を上限値または下限値に設定してステップ２３０に戻る（以上、図４ステップ２４４，２４５参照）。そして、ステップ２３８〜２４５の処理を繰り返すことにより、燃焼機６の設定温度を暖房端末の熱要求に応じて調節しつつ暖房制御を継続する。尚、この状態では、ハイカットフラグはオンにされておらず、ステップ２３１からそのままステップ２３８に進む。また、暖房運転中に暖房運転の解除操作が行われると、ステップ２３０からステップ２５０の暖房運転の停止処理に進む。
【００６５】
一方、ステップ２４２において、暖房往路５５を循環する湯水の温度が（暖房往路設定温度＋５℃）を超えるときは、燃焼制御部１０３は、暖房端末８への熱供給が過剰であると判別して暖房循環ポンプ６０を駆動したまま暖房熱交電磁弁５２を閉成し、燃焼機６の燃焼および熱源循環ポンプの駆動を停止する。この際、燃焼制御部１０３は、ハイカットフラグをオンにする。これにより、熱源循環回路３２から暖房循環回路３５への熱エネルギーの供給が遮断されてハイカット状態となる（以上、図４ステップ２４２〜２４８参照）。
【００６６】
ハイカット状態に入ると、暖房循環回路３５の湯水を循環させつつ温度が低下するのを待機する。そして、暖房往路５５の温度センサ６４の検知温度が（暖房往路設定温度−１０℃）よりも低下すると、暖房端末８への熱供給の再開が可能と判別して暖房制御のステップ２３０に戻って同一の処理を繰り返す（図４ステップ２４９参照）。
【００６７】
暖房運転中にリモートコントローラにより暖房運転の解除操作が行われると、暖房熱交電磁弁５２を閉成しすると共に暖房循環ポンプ６０の駆動を停止し、燃焼機６の燃焼および熱源循環ポンプ４７の駆動を停止して一連の暖房運転を終了する（以上、図４ステップ２３０、２５０〜２５２参照）。
【００６８】
（給湯・暖房同時運転時の給湯制御）
同時運転時の給湯制御は、図５に示すフローチャートに従って行われる。
給湯流路３３の給湯流量センサ８１がＭＯＱを検知すると、燃焼制御部１０３は、給湯運転を開始する。給湯運転を開始すると、燃焼制御部１０３は、燃焼機６の設定温度を暖房側制御による設定温度のまま維持する。但し、暖房側の設定温度が６４℃よりも低い場合は６４℃に設定する。そして、燃焼機６を燃焼駆動すると共に、熱源循環ポンプ４７の駆動を開始する（以上、図５ステップ２８０〜２８２参照）。
【００６９】
続いて、燃焼制御部１０３は、給湯流路３３の湯水の流量が１５号相当流量となるように給湯水比例弁８２を制御する（図５ステップ２８３参照）。ここで、１５号相当流量は、前記した給湯単独運転において２０号相当流量を求めた場合と同様にして、式７で算出される。
【００７０】
【数３】
2004263914.tif 000008
【００７１】
従って、燃焼制御部１０３は、リモートコントローラで設定された給湯設定温度と給水温度センサ９３の検知温度とを参照して、式７に基づいて１５号相当流量Ｑを演算し、給湯流路３３の湯水の流動量が演算結果の１５号相当流量Ｑとなるように給湯水比例弁８２を制御する。
【００７２】
続いて、燃焼制御部１０３は、給湯必要流量Ｑｓを算出する（図５ステップ２８４参照）。ここに、給湯必要流量Ｑｓは、前記した給湯単独運転において算出した場合と同様にして、式８で算出される。
【００７３】
【数４】
2004263914.tif 000009
【００７４】
続いて、燃焼制御部１０３は、同時運転における暖房側の制御を参照し、暖房必要流量Ｑ１ｓの算出の有無を確認する。暖房必要流量Ｑ１ｓが既に算出されているときは、熱源循環回路３２の湯水の循環量が（Ｑｓ＋Ｑ１ｓ）となるように循環水比例弁５１を制御する（以上、図５ステップ２８５，２９２参照）。
一方、暖房必要流量Ｑ１ｓが算出されていないときは、暖房許容流量Ｑ１を算出し、熱源循環回路３２の湯水の循環量が（Ｑｓ＋Ｑ１）となるように循環水比例弁５１を制御する。ここに、暖房許容流量Ｑ１は、燃焼機６の許容流量Ｑｍａｘ  から給湯必要流量Ｑｓを差し引いた値である。従って、熱源循環回路３２の湯水の循環量が許容流量Ｑｍａｘ  ＝（Ｑｓ＋Ｑ１）（本実施形態では１０［リットル／ｍｉｎ］）となるように循環水比例弁５１を制御する（以上、図５ステップ２８５〜２８７参照）。
【００７５】
次に、燃焼制御部１０３は、熱源往路３８から分岐給湯流路８３と熱交分岐流路９４とへ流動する湯水が、各々、給湯必要流量Ｑｓと暖房必要流量Ｑ１ｓに分配されるように、比例弁８４の開度制御を行う（図５ステップ２８８参照）。
ここで、本実施形態の加熱装置３では、分岐給湯流路８３および熱交分岐流路９４のいずれにも流量センサを設けていない。このため、各流路８３，９４の流動量の検知を次の様に温度によって検知する制御を採用している。
則ち、図１の様に、分岐給湯流路８３と熱交分岐流路９４へ、各々、給湯必要流量Ｑｓと暖房必要流量Ｑ１ｓの湯水が流動する状態では、給水流路９１を介して集合部Ｆに流量Ｑｓの水が流入する。この集合部Ｆへ流入する流量Ｑｓの水と、熱交分岐流路９４から集合部Ｆへ流入する流量Ｑ１ｓの湯水とが合流して、流量Ｑｔの湯水となって熱源復路４１を燃焼機６へ向けて流動する。
【００７６】
ここで、給水流路９１を流動する水の温度、則ち、温度センサ７６の検知温度をＴｓ（＝Ｔｗ）とし、熱交分岐流路９４から集合部Ｆに流入する湯水の温度、則ち、温度センサ７７の検知温度をＴ１ｓとし、更に、熱源復路４１を流動する湯水の温度、則ち、温度センサ４８の検知温度をＴｔとする。
すると、集合部Ｆにおいて式９、式１０で示す関係が成立する。
給湯必要流量Ｑｓ＋暖房必要流量Ｑ１ｓ  ＝Ｑｔ  ・・・・・・・（式９）
給湯必要流量Ｑｓ・Ｔｓ＋暖房必要流量Ｑ１ｓ・Ｔ１ｓ＝Ｑｔ・Ｔｔ  ・・・（式１０）
これら式９、式１０より式１１が導出される。
【００７７】
【数５】
2004263914.tif 000010
【００７８】
従って、燃焼制御部１０３は、温度センサ７７の検知温度をＴ１ｓ、温度センサ４８の検知温度をＴｔ、および、温度センサ７６の検知温度をＴｓを参照しつつ、式１１の右辺の値が、左辺の給湯必要流量Ｑｓと暖房必要流量Ｑ１ｓの比率と一致するように比例弁８４を制御する。これにより、ステップ２８８において分岐部Ｅにおける給湯必要流量Ｑｓと暖房必要流量Ｑ１ｓの分配制御を可能にしている。
【００７９】
続いて、燃焼制御部１０３は、給湯単独運転の制御と同様に、燃焼機６に供給するガス量を給湯用のガス量演算式（前記式５）に基づいて算出し、算出した量のガスを燃焼機６へ供給して燃焼制御を行う（以上、図５ステップ２８９，２９０参照）。但し、前記式５において、燃焼機流量は給湯必要流量Ｑｓと暖房必要流量Ｑ１ｓの和である。
【００８０】
そして、燃焼制御部１０３は、分岐給湯流路８３、給水流路８５および給湯流路３３に設けた各温度センサ９２，９３，９５の検知温度を参照しつつ、給湯温度センサ９５の検知温度がリモートコントローラで設定された給湯設定温度となるように、混合弁８０の湯水の混合比率を調整する（図５ステップ２９１参照）。
【００８１】
以上のステップを繰り返すことにより給湯運転が行われる。そして、給湯流路３３の給湯流量センサ８１によるＭＯＱの検知が停止すると、燃焼制御部１０３は、給湯栓７が閉栓されたものと判断して、同時運転時における給湯制御を終了して暖房単独運転に移行する（以上、図５ステップ２８０参照）。
【００８２】
（給湯・暖房同時運転時の暖房制御）
同時運転時の暖房制御は、図６に示すフローチャートに従って行われる。
リモートコントローラの暖房スイッチがオン操作されると、燃焼制御部１０３は、図６の様に、燃焼機６の設定温度を所定値（本実施形態では、暖房端末要求温度＋２℃）に設定し、暖房循環ポンプ６０を駆動すると共に暖房熱交電磁弁５２を開成する。更に、燃焼機６を燃焼駆動すると共に熱源循環ポンプ４７を駆動する。（以上、図６ステップ３００〜３０５参照）。これにより、暖房循環回路３５の湯水が循環を開始し、熱源循環回路３２から暖房循環回路３５へ熱エネルギーの供給が開始される。尚、暖房運転の開始時にはハイカットフラグはオフしている。
【００８３】
燃焼制御部１０３は、熱源流量センサ５０の検知流量を監視しつつ、熱源循環回路３２の湯水の流動量が（Ｑｓ＋Ｑ１）となるように循環水比例弁５１を制御する（図６ステップ３０６参照）。ここで、Ｑｓは給湯側で算出される給湯必要流量であり、Ｑ１は暖房許容流量である。従って、結果的に、循環水比例弁５１は、熱源循環回路３２の湯水の流動量が燃焼機６の許容流量Ｑｍａｘ  である１０［リットル／ｍｉｎ］となるように循環水比例弁５１を制御する。
【００８４】
更に、燃焼制御部１０３は、前記式１１に基づいて、分岐部Ｅにおける分岐給湯流路８３と熱交分岐流路９４とへ流動する湯水の分配比が、給湯必要流量Ｑｓと暖房許容流量Ｑ１の比率となるように、比例弁８４の制御を行う（図６ステップ３０９参照）。これにより、熱交分岐流路９４に暖房許容流量Ｑ１の湯水が流動する。
【００８５】
続いて、燃焼制御部１０３は、燃焼機６に供給するガス量を給湯用のガス量演算式に基づいて算出し、算出した量のガスを燃焼機６へ供給して燃焼制御を行う（図６ステップ３１０，３１１参照）。給湯用のガス量演算式は前記式５と同一である。但し、前記式５において、燃焼機流量は給湯必要流量Ｑｓと暖房許容流量Ｑ１の和、則ち、１０［リットル／ｍｉｎ］である。
【００８６】
続いて、燃焼制御部１０３は、燃焼機６から流出する湯水の温度の安定判別処理を行う（図５ステップ３１２参照）。この処理は、前記図５に示した処理と同一である。更に、燃焼制御部１０３は、３０秒間そのまま暖房運転を継続した後に、暖房往路５５を循環する湯水の温度、則ち、温度センサ６４の検知温度を参照する。そして、温度センサ６４の検知温度が（暖房往路設定温度＋５℃）以下のときは、ステップ３１５へ進む（図６ステップ３１３，３１４参照）。
【００８７】
ステップ３１５では、燃焼制御部１０３は、現在の暖房側の流量、則ち、熱交分岐流路９４の湯水の流量が最大値である暖房許容流量Ｑ１か否かを判別する。
熱交分岐流路９４の湯水の流量が最大値の暖房許容流量Ｑ１のときは、そのまま、ステップ３１９の暖房必要流量Ｑ１ｓの算出に進む（以上、図６ステップ３１５，３１９参照）。一方、熱交分岐流路９４の湯水の流量が暖房許容流量Ｑ１よりも低いときは、燃焼機６の設定温度の調節処理に進む（以上、図６ステップ３１５，３１６参照）。
【００８８】
燃焼機６の設定温度の調節処理は、前記図８に示した処理と同一である。
そして、燃焼制御部１０３は、燃焼機６の設定温度の変更処理を行った結果、調節した設定温度が燃焼機６の設定可能な範囲内であれば、そのままステップ３１９へ進む。また、調節した設定温度が燃焼機６で設定可能な上限または下限から外れるときは、設定温度を上限値または下限値に設定してステップ３１９へ進む（以上、図６ステップ３１６〜３１９参照）。
【００８９】
ステップ３１９では、暖房必要流量Ｑ１ｓの算出を行う。暖房必要流量Ｑ１ｓは、式１２で与えられる。
【００９０】
【数６】
2004263914.tif 000011
【００９１】
式１２は次のようにして導出される。本実施形態の加熱装置３では、燃焼機６の燃焼量の最大値が２０号であり、前記したように、給湯側において１５号分の熱量を消費する。従って、暖房側で消費可能な許容号数は５号である。ここで、暖房側で必要な熱量は式１３で示される。
暖房必要熱量＝暖房必要流量Ｑ１ｓ×温度差Ｔ  ・・・（式１３）
但し、式１３において、温度差Ｔは、熱交換器４２の上流側と下流側の温度差、則ち、燃焼機６の流出口３７と流入口４０の間の湯水の温度差である。
従って、温度差Ｔは燃焼機設定温度から給水温度を差し引いた値である。
【００９２】
この暖房必要熱量が５号相当の熱量で賄われることから、式１４が成立する。
暖房必要熱量＝暖房必要流量Ｑ１ｓ×温度差Ｔ＝２５［℃］×５［号］・・（式１４）
この式１４より前記式１２が導出される。
【００９３】
燃焼制御部１０３は、ステップ３１９で暖房必要流量Ｑ１ｓを算出してステップ３００に戻る。以降は、暖房必要流量Ｑ１ｓが既に算出されているので、循環水比例弁５１を給湯必要流量Ｑｓ＋暖房必要流量Ｑ１ｓに制御しつつ暖房運転が継続される。また、前記した暖房制御の開始時や、後述するハイカット時には、循環水比例弁５１を給湯必要流量Ｑｓ＋暖房許容流量Ｑ１に制御しつつ同時運転における暖房制御が継続される。
【００９４】
一方、ステップ３１４において、暖房往路５５を循環する湯水の温度が（暖房往路設定温度＋５℃）を超えるときは、燃焼制御部１０３は、暖房循環ポンプ６０を駆動したまま暖房熱交電磁弁５２を閉成すると共に、循環水比例弁５１の開度および燃焼機６の設定温度を給湯単独運転の制御値に変更する。この際、燃焼制御部１０３は、ハイカットフラグをオンにする（以上、図６ステップ３１４，３２０〜３２２参照）。これにより、熱源循環回路３２から暖房循環回路３５への熱エネルギーの供給が遮断されてハイカット状態となる。
【００９５】
ハイカット状態に入ると、暖房循環回路３５の湯水を循環させつつ温度が低下するのを待機する。そして、暖房往路５５の温度センサ６４の検知温度が（暖房往路設定温度−１０℃）よりも低下すると、暖房端末８への熱供給の再開が可能と判別して暖房制御のステップ３００に戻って同一の処理を繰り返す（図６ステップ３２３参照）。
【００９６】
暖房運転中にリモートコントローラにより暖房運転の解除操作が行われると、暖房熱交電磁弁５２を閉成すると共に暖房循環ポンプ６０の駆動を停止して同時運転における暖房制御を終了して給湯単独運転に戻る（以上、図６ステップ３００，３２４，３２５参照）。
【００９７】
以上説明したように、本実施形態の加熱装置３によれば、給湯および暖房の各々の熱負荷に応じて燃焼機に最適なガス供給を行いつつ燃焼制御して熱供給を行うことが可能である。これにより、給湯時の給湯性能や暖房運転時における頻繁なハイカットの発生などを効果的に防止して安定した運転を行うことが可能となる。また、同時運転から暖房単独運転に移行した際に、燃焼機が燃焼中であれば、給湯端末に応じた燃焼制御を継続させるので、給湯栓の頻繁な開閉に伴う暖房回路への弊害を抑制することができる。これにより、加熱装置３における給湯性能や暖房性能の向上が図られ、使い勝手を向上させることが可能となる。
【００９８】
【実施例】
次に、本発明に係る実施例を図９〜図１６を参照して説明する。
本実施例は、前記実施形態で示した加熱装置３を用いて形成したコージェネレーションシステム１である。本実施例のコージェネレーションシステム１に採用する加熱装置３は、前記実施形態に示した加熱装置３の有する追い焚き機能および暖房機能に加えて、給湯機能およびふろの落とし込み機能を備えると共に、湯水を貯留する貯留タンクを備えた構成である。
【００９９】
図９は、本実施例のコージェネレーションシステム１の流路系統図である。図１０は、図９に示すシステム１が排熱貯湯運転を行う場合の作動原理図である。図１１は、図９に示すシステム１が貯留タンク内の湯水を用いて給湯運転を行う場合の作動原理図である。図１２は、図９に示すシステム１が燃焼機を作動させて給湯を行う場合の作動原理図である。図１３は、図９に示すシステム１が落とし込み運転を行う場合の作動原理図である。図１４は、図９に示すシステム１が追い焚き運転を行う場合の作動原理図である。図１５および図１６は、図９に示すシステム１が暖房運転を行う場合の作動原理図である。
【０１００】
本実施例のコージェネレーションシステム１は、図９の様に、大別して加熱装置３と発電装置２で構成される。発電装置２は、ガスエンジン５（熱源部）を備えたものであり、コージェネレーションシステム１の外部の電気機器へ電力を供給すると共に、発電に伴い発生した排熱により湯水を加熱する。また、加熱装置３は、燃焼機６（熱源部）を備えたものであり、主として給湯栓７へ供給する湯水を加熱したり、温水床暖房、ファンコンベクタ等の暖房端末８などに熱エネルギーを供給する湯水を加熱するものである。
【０１０１】
発電装置２は、大別してガスエンジン５と、ガスエンジン５によって駆動する発電機１０と、ヒータ１１とを備えている。発電装置２において発生した電力は、システム１の外部に設けられた電気機器等の外部負荷や、ヒータ１１（内部負荷）に供給される。発電装置２は、ガスエンジン５を冷却することによって排熱を回収する排熱循環回路１２を備えている。
【０１０２】
排熱循環回路１２は、発電装置２の外部、則ち、加熱装置３側にある排熱熱交換器３０および暖房熱交換器５７を経由して湯水を循環させるものである。排熱循環回路１２は、ガスエンジン５からバイパス分岐点Ａを経て排熱熱交換器３０に向けて湯水を流す排熱往路１３と、その分岐水路であり暖房熱交換器５７に向けて湯水を流す排熱分岐往路６１、並びに、排熱熱交換器３０からガスエンジン５側へと湯水を戻す排熱復路１５と、暖房熱交換器５７から戻る湯水が前記排熱復路１５に合流する排熱分岐復路６２とから構成されている。則ち、ガスエンジン５には排熱熱交換器３０と暖房熱交換器５７とが前記各流路によって並列に接続されている。排熱循環回路１２内を流れる湯水は、排熱復路１５の途中に設けられた排熱循環ポンプ１６によって圧送され、排熱復路１５側から排熱往路１３側へと流動する。排熱復路１５内を流れる湯水は、ガスエンジン５の駆動に伴い発生する熱で加熱されて排熱往路１３へと流出する。
【０１０３】
ガスエンジン５と排熱熱交換器３０とを接続する排熱往路１３の途中には、ヒータ１１が設けられている。ヒータ１１は、発電機１０と外部の電気機器等とを接続する配線１７から分岐された分岐配線１８に接続されている。ヒータ１１には、分岐配線１８を介して外部の電気機器等で消費しきれない余剰電力が供給されており、これにより発電機１０から外部電源（図示せず）への電力の逆潮流が防止されている。則ち、ヒータ１１は、後述する余剰電力制御部１０１によって制御可能なスイッチ２１が設けられており、このスイッチ２１を調整することによりヒータ１１への通電が調整される。
【０１０４】
ガスエンジン５の排熱により加熱され、排熱往路１３内を流れる湯水は、ヒータ１１を通過する際に更に加熱されて排熱熱交換器３０へと流入する。排熱熱交換器３０において熱交換を行い低温となった湯水は、排熱復路１５を介してガスエンジン５へと戻る。
【０１０５】
排熱復路１５の途中には、上記した排熱循環ポンプ１６の他に補水タンク２２とサーモスタット式の三方弁２５とが設けられている。また、三方弁２５は、後述する排熱分岐復路６２に設けられている三方弁２３と連通する連通流路２４に接続されている。さらに、排熱復路１５と排熱往路１３との間には、両者をバイパスするバイパス流路２６が設けられている。補水タンク２２には、外部から水を供給するための給水管２７が設けられており、その途中に設けられている補水弁２８によって補水タンク２２への給水量が調整される。また、三方弁２５は、ガスエンジン５側から排出される湯水の温度に応じて排熱熱交換器３０および暖房熱交換器５７側への湯水の往来を調整するものである。
【０１０６】
さらに具体的には、ガスエンジン５の起動直後等のように、ガスエンジン５側から排出される湯水が所定温度以下である場合には、三方弁２５が作用し、排熱熱交換器３０および暖房熱交換器５７への入水が阻止される。則ち、ガスエンジン５側から排出される湯水が低温である場合、三方弁２５の作用によって排熱熱交換器３０および暖房熱交換器５７から排熱復路１５への通水が阻止されると共に、バイパス流路２６を介して排熱往路１３と排熱復路１５とが連通した閉回路が形成される。そのため、排熱往路１３内を流れる湯水は、バイパス流路２６を介して直接ガスエンジン５側へと流れ込む。
【０１０７】
一方、ガスエンジン５側から排出される湯水が所定温度より高温である場合、三方弁２５の作用によって排熱往路１３内を流れる湯水が、排熱熱交換器３０および暖房熱交換器５７へと流入する。排熱熱交換器３０および暖房熱交換器５７に流入した高温の湯水は、各熱交換器において熱交換を行った後、三方弁２３を介して排熱復路１５へと流入してガスエンジン５側へと戻る。
【０１０８】
加熱装置３は、燃料ガスを燃焼し湯水を加熱する燃焼機６と、排熱循環回路１２内を流れるガスエンジン５の排熱により加熱された湯水と熱交換を行う排熱熱交換器３０と、貯留タンク３１（貯留部）とを備えている。加熱装置３は、熱源循環回路３２と、ガスエンジン５および燃焼機６において発生した熱によって加熱された湯水を給湯栓７を介して外部に供給する給湯回路２９とを備え、これに加えて暖房端末８（熱負荷）等の熱負荷に接続される暖房循環回路３５と、湯水を浴槽に供給して循環させる追い焚き循環回路３６とを有する。
【０１０９】
また、本実施例のコージェネレーションシステム１には、熱源往路３８および熱源復路４１からなる熱源循環回路３２と、貯留タンク３１とから構成される流水回路（閉回路Ｈ）が形成されている。また、コージェネレーションシステム１には、熱源往路３８および熱源復路４１からなる熱源循環回路３２と、貯留タンク３１と、熱源往路３８から分岐された熱交分岐流路９４から構成される流水回路が形成されている。則ち、コージェネレーションシステム１は、閉回路Ｈ、あるいは、閉回路Ｈに熱交分岐流路９４を加えた流路からなる流水回路を備えている。
【０１１０】
熱源循環回路３２は、燃焼機６の流出口３７に接続された熱源往路３８と、燃焼機６の流入口４０に接続された熱源復路４１とを有する。熱源循環回路３２では、熱源往路３８が分岐給湯流路８３とタンク上部配管８７とに分岐される分岐部Ｄの上流側に、比例弁８４が設けられている。また、熱源往路３８は、比例弁８４より上流側の分岐部Ｅにおいてさらに分岐され、分岐部Ｅとエアセパレータ４６とを繋ぐ熱交分岐流路９４が形成されている。
【０１１１】
熱源往路３８は、分岐部Ｄにおいて混合弁８０に繋がる分岐給湯流路８３と、貯留タンク３１に繋がるタンク上部配管８７とに分岐されている。貯留タンク３１には、内部に貯留されている湯水の高さ方向の温度分布を検知するために、最上部温度センサ３４ａ、上部温度センサ３４ｂ、中部温度センサ３４ｃおよび下部温度センサ３４ｄが設けられている。また、熱源復路４１には、上流側から順に、エアセパレータ４６、湯水を循環させる熱源循環ポンプ４７、排熱熱交換器３０、熱源復路４１を流れる湯水の温度を検知する温度センサ４８、流量を検知する熱源流量センサ５０、および、燃焼機６に流入する水量を調整する循環水比例弁５１が接続されている。熱源復路４１の途中にあるエアセパレータ４６は、熱源循環回路３２中に含まれている空気を外部に排出するものであり、貯留タンク３１の下部に設けられたタンク下部配管８９が接続されている。また、排熱熱交換器３０は、上記した発電装置２においてガスエンジン５の駆動に伴い発生した排熱により加熱された湯水と熱交換を行うことにより熱源復路４１を流れる湯水を加熱するものである。そのため、通常ガスエンジン５の駆動中は、排熱熱交換器３０において加熱された湯水が熱源復路４１を介して燃焼機６に流入する。
【０１１２】
熱交換部４５は、熱交分岐流路９４の途中に設けられており、暖房熱交換器４２と暖房熱交電磁弁５２とを有する流路４５ａと、追い焚き熱交換器４３と追い焚き熱交電磁弁５３とを有する流路４５ｂとが並列に接続したものである。そのため、暖房熱交換器４２および追い焚き熱交換器４３への湯水の流動および遮断は、暖房熱交電磁弁５２および追い焚き熱交電磁弁５３の断続によって制御される。
【０１１３】
暖房熱交換器４２に接続されている暖房循環回路３５は、暖房端末８に湯水を供給する暖房往路５５と、暖房端末８側から湯水を戻す暖房復路５６とを有する。暖房往路の途中には、暖房熱交換器４２から流出する湯水の温度を検知する温度センサ６４が設けられている。暖房復路５６の途中には、暖房端末８への湯水の循環を断続する熱動弁５９と、暖房熱交換器５７と、暖房復路５６に湯水を補給する補水タンク５８と、暖房復路５６から補水タンク５８に流入する湯水の温度を検知する温度センサ５４と、暖房復路５６内に湯水を循環させるための暖房循環ポンプ６０が設けられている。また、暖房循環回路３５には、熱動弁５９が閉成状態である場合に暖房循環ポンプ６０等に過負荷が作用するのを防止するべく、暖房往路５５と暖房復路５６とをバイパスするバイパス流路６３が設けられている。
【０１１４】
暖房熱交換器５７には、上記した発電装置２の排熱往路１３から分岐された排熱分岐往路６１と、排熱復路１５から分岐された排熱分岐復路６２とが接続されており、ガスエンジン５の排熱により加熱された高温の湯水が循環する。そのため、暖房端末８において放熱して低温となった湯水は、暖房熱交換器５７において排熱分岐往路６１により供給された高温の湯水と熱交換して加熱される。暖房熱交換器５７において加熱された湯水は、補水タンク５８を経て暖房熱交換器４２に流入し、暖房熱交換器４２での熱交換によりさらに加熱されたのち再び暖房端末８側へと送り込まれる。
【０１１５】
追い焚き熱交換器４３に接続されている追い焚き循環回路３６は、浴槽側に湯水を送り込む追い焚き往路６５と、浴槽側から湯水を戻す追い焚き復路６６とを備えている。追い焚き復路６６の途中には、浴槽内の水位を検知する水位センサ６７と、流動する湯水の温度を検知する温度センサ６９と、追い焚き循環ポンプ６８と、水流スイッチ７０とが設けられている。また、追い焚き復路６６の途中、則ち、追い焚き循環ポンプ６８と水流スイッチ７０との間には、後述する給湯流路３３から分岐された注湯分岐流路７１が接続されている。注湯分岐流路７１には、給湯流路３３側から追い焚き復路６６側への通水のみを許す逆止弁７２と、追い焚き復路６６側に流入する水量を調整する注湯弁７３と、注湯分岐流路７１内を流れる湯水の流量を検知する流量センサ７５とが設けられている。
【０１１６】
上記したように、追い焚き復路６６には、給湯流路３３側からの湯水の流入を許容する注湯分岐流路７１が接続されているため、追い焚き往路６５に加えて追い焚き復路６６からも湯水を浴槽側に落とし込むことができる。
【０１１７】
給湯回路２９は、熱源往路３８の途中で分岐されて混合弁８０に至る分岐給湯流路８３、および、混合弁８０から給湯栓７に至る給湯流路３３と、給水栓（不図示）から混合弁８０に至る給水流路８５、および、給水流路８５の途中から分岐して貯留タンク３１の底部側に至る給水流路９１とを組み合わせて形成される。
【０１１８】
給湯流路３３の途中には、流量センサ８１、比例弁８２および給湯温度センサ９５が設けられている。また、給水流路８５は、途中に減圧弁８８と、混合弁８０側に湯水を導く逆止弁９０と、外部から導入される湯水の温度を検知する給水温度センサ９３が設けられた流路であり、混合弁８０に接続されている。
【０１１９】
給水流路８５の途中には、外部から導入された湯水を貯留タンク３１側に向けて供給する給水流路９１が接続されている。給水流路９１は、貯留タンク３１の底部側に接続されており、途中に給水流路８５側から貯留タンク３１側へ湯水を導く逆止弁８６が設けられている。また、貯留タンク３１の底部には、貯留タンク３１から湯水を排出するタンク下部配管８９が接続されている。タンク下部配管８９は、前記した通り燃焼機６の流入口４０に繋がる熱源復路４１にエアセパレータ４６を介して接続されている。さらに、貯留タンク３１の上部には、分岐給湯流路８３から分岐され、貯留タンク３１への湯水の流出入を行うためのタンク上部配管８７が接続されている。貯留タンク３１には、タンク上部配管８７を通って貯留タンク３１の外部に流出する湯水と略同量の湯水が給水流路９１を介して給水されるため、貯留タンク３１は常に満水状態に維持される。
【０１２０】
本実施例のコージェネレーションシステム１には、発電装置２および加熱装置３の駆動を統括する制御部１００と、余剰電力制御部１０１とを備えたシステム制御部１０２が設けられている。制御部１００は、発電装置２や加熱装置３の燃焼制御部１０３との間で制御に必要な信号を送受信することにより、各センサの検知信号に基づいて弁の開閉を行ったり、ポンプやガスエンジン５、燃焼機６等の駆動を行う。
【０１２１】
ここで、本実施例のシステム１では、運転状態をシステム制御部１０２の制御部１００で統括する。則ち、システム１が給湯や暖房、追い焚き、落とし込みのいずれかの単独運転中である場合や、あるいは、複数の運転が同時に行われている状態を制御部１００で管理している。そして、運転モードに応じて制御部１００から燃焼制御部１０３へ制御信号を送出して必要な燃焼制御を行う。
また、本実施例のシステム１では、暖房単独運転時には、制御部１００から燃焼制御部１０３に対して暖房単独指令信号を送出する。燃焼制御部１０３は、暖房単独指令信号を受信した場合に限って、前記実施形態で述べたように燃焼機６の燃焼パターンを暖房用に切り換え設定し、暖房単独指令信号が伝送されないときは、燃焼パターンを給湯用に切り換え設定する構成とされている。
【０１２２】
また、余剰電力制御部１０１は、コージェネレーションシステム１における電力調整を行うものである。則ち、余剰電力制御部１０１は、外部から供給される電力量や、発電装置２において発生する電力量や、発電装置２に接続された電気機器等における電力消費量を検知し、その余剰電力をヒータ１１において消費させることにより外部電源（図示せず）への電力の逆潮流を防止するものである。則ち、余剰電力制御部１０１は、外部電源への電力の逆潮流を検知し、この検知信号に基づきヒータ１１のスイッチ２１をＯＮ・ＯＦＦさせることによって発電装置２において発生したものの発電装置２に接続されている電気機器等では消費しきれない電力を消費させるものである。
【０１２３】
システム制御部１０２は、上記した各運転に則ってガスエンジン５および燃焼機６を稼働させ、これにより発生する熱によって湯水を加熱するものである。則ち、システム制御部１０２は、湯水の使用状況や、湯水の使用予定、余剰電力制御部１０１において検知された電力状況、則ち発電装置２における発電量やコージェネレーションシステム１およびコージェネレーションシステム１に接続された電気機器等における電力使用状況に応じて制御部１００によりガスエンジン５および燃焼機６の駆動を制御し、湯水の加熱や発電を行う。
【０１２４】
続いて、本実施例のコージェネレーションシステム１における湯水の流れについて説明する。
コージェネレーションシステム１は、システム制御部１０２によって複数の運転状態に制御されるものであり、各運転毎に湯水の流れが異なる。則ち、システム制御部１０２は、貯留タンク３１に湯水を貯留する排熱貯留運転と、給湯栓７から湯水を排出する給湯運転と、浴槽内に湯水を落とし込む落とし込み運転と、浴槽内の湯水を追い焚きする追い焚き運転と、暖房端末８の運転を行う暖房運転のいずれか１つあるいは複数の運転を選択的に行う。
【０１２５】
先ず、排熱貯留運転を行う場合の湯水の流れについて、図１０を参照しながら説明する。排熱貯留運転を行う場合、発電装置２においてガスエンジン５が駆動を開始し、それに伴い排熱循環ポンプ１６が作動して排熱循環回路１２内を湯水が循環し始める。排熱循環回路１２内を流れる湯水は、ガスエンジン５の駆動に伴い発生する排熱により加熱される。また、ガスエンジン５の駆動に伴い、発電機１０において発生した電力のうち、発電機１０に接続されたシステム１の外部にある電気機器等において消費しきれない余剰の電力によりヒータ１１が作動し、排熱往路１３内を流れる湯水がさらに加熱される。
【０１２６】
ガスエンジン５の起動直後等のように、排熱循環回路１２内の湯水が低温である場合、三方弁２５は、連通流路２４を閉成し、排熱復路１５とバイパス流路２６とを連通するように作動する。そのため、排熱往路１３内を流れる湯水は、バイパス流路２６を介して排熱復路１５側へと流れて循環し、排熱熱交換器３０や暖房熱交換器５７側には流れ込まない。そして、ガスエンジン５の駆動に伴って排熱循環回路１２内の湯水が所定の温度以上となると、三方弁２３および三方弁２５が切り替わり、湯水が排熱熱交換器３０内を循環し始める。
【０１２７】
一方、加熱装置３では、熱源循環ポンプ４７が駆動を開始し、貯留タンク３１の底部に設けられたタンク下部配管８９から貯留タンク３１内の湯水が熱源復路４１側に流入する。熱源復路４１内を流れる湯水は、排熱熱交換器３０においてガスエンジン５の排熱やヒータ１１によって加熱された湯水と熱交換を行って加熱された後、燃焼機６の流入口４０から燃焼機６へ流入する。
【０１２８】
排熱貯留運転では燃焼機６は燃焼停止状態であるため、流入口４０から流入した湯水は、燃焼機６内を素通りし、流出口３７に接続された熱源往路３８へと流出する。ここで、熱源往路３８に流入する湯水の温度、則ち温度センサ３９の検知温度が所定温度に達していない場合は、分岐給湯流路８３の比例弁８４が閉成され、暖房熱交電磁弁５２あるいは追い焚き熱交電磁弁５３のうち少なくともいずれか一方（本実施例では暖房熱交電磁弁５３）が閉成される。これにより、貯留タンク３１には、所定温度に達していない湯水が流入せず、燃焼機６を出た湯水は熱交換部４５側の流路を流れて熱源循環回路３２内を循環する。則ち、熱源往路３８内を流れる湯水が低温である間は、熱源往路３８の途中にある比例弁８４の上流側と、貯留タンク３１の下流側とをバイパスする熱交分岐流路９４および熱交換部４５に湯水を循環させ、湯水の温度上昇を待機する。
【０１２９】
一方、熱源往路３８内を流れる湯水が所定温度以上となると、比例弁８４が開成されると共に、熱交換部４５の暖房熱交電磁弁５２および追い焚き熱交電磁弁５３の双方が閉成される。また、ここで混合弁８０は、分岐給湯流路８３に対して閉成されている。そのため、排熱熱交換器３０において加熱され、所定温度に達している湯水は、貯留タンク３１の上部に接続されたタンク上部配管８７から流入し、貯留タンク３１内に貯留される。則ち、貯留タンク３１の底部に接続されたタンク下部配管８９から排出された湯水が、排熱熱交換器３０において加熱された後、貯留タンク３１の頂部に接続されたタンク上部配管８７から流入する。そのため、貯留タンク３１内に貯留されている湯水は、下方から上方に向けて次第に高温となっている。則ち、貯留タンク３１内に貯留されている湯水は、上下方向に層状の温度分布を形成している。貯留タンク３１内に貯留されている湯水の略全体が所定温度以上となると、排熱貯湯運転による湯水の貯留が完了する。従って、貯留タンク３１の下部温度センサ３４ｄが所定の温度に達すると、システム制御部１０２は下部温度センサ３４ｄよりも上方に貯留されている湯水が所定温度に達しているものと判断し、排熱貯湯運転を完了させる。
【０１３０】
続いて、コージェネレーションシステム１が給湯運転を行う場合の湯水の流れを図１１を参照しながら説明する。貯留タンク３１内に湯水が充分貯留されている場合、給湯栓７が開栓されると、給水流路８５を介して外部から供給される低温の水の一部は、混合弁８０に向けて供給される。一方、外部から供給される低温の水の一部は、給水流路８５から分岐された給水流路９１を介して貯留タンク３１の底部に流入する。ここで、熱源復路４１の途中に設けられた熱源循環ポンプ４７は停止あるいは低回転で作動しており、比例弁８４は閉成あるいは大幅に開度が絞られている。従って、貯留タンク３１の底部から湯水が流入しても、湯水は殆ど熱源復路４１をはじめとする閉回路Ｈ側には流出しない。そのため、貯留タンク３１の底部から湯水が流入すると、この湯水によって貯留タンク３１内に貯留されている湯水が上方に押し上げられる。その結果、貯留タンク３１の上部側の高温の湯水がタンク上部配管８７から排出される。タンク上部配管８７から排出された湯水は分岐給湯流路８３内を流れ、混合弁８０側へと流れる。
【０１３１】
混合弁８０は、分岐給湯流路８３に対して開成されているため、タンク上部配管８７から排出された湯水は混合弁８０に流入する。混合弁８０に流入した高温の湯水は、給水流路８５を介して供給された低温の水と混合されて適温となり、給湯流路３３を介して給湯栓７から排出される。則ち、貯留タンク３１から流出し、分岐給湯流路８３内を流れる湯水の温度を検知する温度センサ９２と、外部から供給される水の温度を検知する給水温度センサ９３と、混合弁８０において混合され排出される湯水の温度を検知する給湯温度センサ９５との検知温度に応じて、給湯栓７から排出される湯水の温度が適温となるように混合弁８０における湯水の混合比率が調整される。混合弁８０において混合された湯水は、給湯流路３３および給湯栓７を介して外部に供給される。
【０１３２】
一方、貯留タンク３１内の湯水が低温である場合は、図１２に示すように燃焼機６により湯水が加熱され、この湯水が給湯栓７から排出される。則ち、貯留タンク３１内の湯水が低温である状態で給湯栓７が開栓されると、熱源循環ポンプ４７が起動し、比例弁８４が開成される。また、熱交換部４５にある暖房熱交電磁弁５２および追い焚き熱交電磁弁５３が閉成され、熱源往路３８から熱交分岐流路９４への湯水の流入が阻止される。更に、混合弁８０は、熱源往路３８を流れる湯水が流入する分岐給湯流路８３および外部から導入される湯水が流れる給水流路８５に対して開成される。そのため、外部から供給される低温の水の一部は、給水流路８５を介して混合弁８０に至り、混合弁８０に接続された給湯流路３３へと流れ込む。また、外部から供給された湯水の残部は、給水流路８５から分岐された給水流路９１を通じて貯留タンク３１の下部から供給される。流量センサ８１によって給湯流路３３における水流が検知されると、燃焼機６が燃焼作動を開始する。
【０１３３】
給水流路９１を介して外部から貯留タンク３１の下部に流入した湯水は、タンク下部配管８９から熱源復路４１を介して燃焼機６に流入する。燃焼機６に流入した湯水は、燃焼作動に伴い発生した熱によって加熱された後、熱源往路３８および分岐給湯流路８３を通じて混合弁８０に流入する。混合弁８０に流入した高温の湯水は、外部から給水流路８５を介して供給された湯水と混合されて適温に調整され、給湯流路３３および給湯栓７を介して外部に供給される。
【０１３４】
上記したように、給湯栓７が開栓されると、システム制御部１０２は、コージェネレーションシステム１を給湯運転で作動させ、貯留タンク３１内の湯水または燃焼機６によって加熱された湯水を用いて給湯を行う。給湯栓７が閉栓され、流量センサ８１が水流を検知しなくなると、システム制御部１０２は燃焼機６の燃焼作動等を停止させ一連の動作を完了する。
【０１３５】
続いて、コージェネレーションシステム１が落とし込み運転を行う場合の湯水の流れを図１３を参照しながら説明する。本実施例のコージェネレーションシステム１では、落とし込み運転を行う際に、追い焚き往路６５に加えて追い焚き復路６６からも湯水を浴槽に落とし込む構成を採っている。
【０１３６】
本実施例のコージェネレーションシステム１では、注湯弁７３が開成され、流量センサ７５が水流を検知すると、落とし込み運転を開始する。貯留タンク３１内に湯水が充分貯留されている場合、落とし込み運転が開始されると、上記した給湯運転と同様にして浴槽へ落とし込まれる湯水の温度が調整される。則ち、給水流路８５を介して外部から供給される低温の水の一部が、混合弁８０に向けて供給される。その一方で、外部から供給される湯水の残部は、給水流路９１を介して貯留タンク３１の底部から流入する。これに伴い、貯留タンク３１の上部側に貯留されている高温の湯水がタンク上部配管８７から排出され、混合弁８０に流れ込む。
【０１３７】
混合弁８０に流入した高温の湯水は、給水流路８５を介して供給された低温の水と混合されて適温に調整され、給湯流路３３へと流出する。給湯流路３３へ流入した湯水は、給湯流路３３から分岐された注湯分岐流路７１を流れ、追い焚き復路６６に流入する。ここで、落とし込み運転の場合は追い焚き循環ポンプ６８が停止しているため、追い焚き復路６６に流入した湯水の一部は、追い焚き復路６６を介して浴槽内に流入する。また、注湯分岐流路７１から追い焚き復路６６へと流入した湯水の残部は、追い焚き熱交換器４３を迂回して追い焚き往路６５から浴槽へと流入する。水位センサ６７によって浴槽内の水位が所定の水位になったことが検知されると、注湯弁７３が閉成され、一連の落とし込み運転が完了する。
【０１３８】
続いて、浴槽内の湯水の追い焚きを行う追い焚き運転における湯水の流れについて図１４に示す作動原理図を参照しながら説明する。
追い焚き運転における各部の詳細な制御は、前記実施形態に示した加熱装置３における制御と同一である。追い焚き運転では、燃焼機６における燃焼作動により加熱された湯水と、浴槽内の湯水が循環する追い焚き循環回路３６との熱交換により浴槽内の湯水を追い焚きする。
【０１３９】
さらに詳細に説明すると、コージェネレーションシステム１が追い焚き運転を開始すると、追い焚き循環ポンプ６８が駆動する。これに伴い、水流スイッチ７０が追い焚き復路６６における湯水の流量が所定量であることを検知すると、熱源復路４１に設けられた熱源循環ポンプ４７が起動し、燃焼機６が起動する。またこの時、暖房熱交電磁弁５２は閉成され、追い焚き熱交電磁弁５３が開成される。これにより、追い焚き運転においては、燃焼機６から排出される湯水は、図１４に示すように熱源往路３８から熱交換部４５の流路４５ｂを経由し、熱源復路４１を通過して燃焼機６に戻る経路で循環する。則ち、追い焚き運転においては、燃焼機６において加熱された高温の湯水が流路４５ｂに設けられた追い焚き熱交換器４３を通過して循環する。追い焚き循環ポンプ６８の駆動に伴い追い焚き循環回路３６内を循環する湯水は、追い焚き熱交換器４３において燃焼機６において加熱された高温の湯水と熱交換を行い加熱される。
そして、リモートコントローラにより追い焚き運転のオフ操作が行われたり、追い焚き復路６６の温度センサ６９がリモートコントローラによる設定温度に達すると、一連の追い焚き運転を終了する。
【０１４０】
続いて、暖房端末８等の熱負荷を駆動させる暖房運転における湯水の流れについて図１５および図１６を参照しながら説明する。
暖房運転における各部の詳細な制御は、前記実施形態に示した加熱装置３における制御と同一である。コージェネレーションシステム１が暖房運転を開始すると、暖房循環ポンプ６０が起動し、暖房循環回路３５内を湯水が循環をはじめる。ここで、温度センサ５４の検知温度、則ち暖房端末８側から戻る湯水の温度が所定温度以下である場合には、暖房循環回路３５内を循環する湯水を加熱すべくガスエンジン５が起動する。また、暖房端末８側から戻る湯水の温度が極めて低い場合や、暖房端末８における設定温度が高い場合等は、ガスエンジン５に加えて燃焼機６が起動する。則ち、暖房運転では、暖房熱交換器５７における熱交換によって暖房循環回路３５内を循環する湯水を加熱し、更に場合によっては、暖房熱交換器４２における熱交換を行うことによって暖房循環回路３５内を循環する湯水を加熱する。
【０１４１】
さらに具体的には、図１５の様に、発電装置２のガスエンジン５が起動すると、排熱循環ポンプ１６が作動して排熱循環回路１２内を湯水が循環する。排熱循環回路１２内を流れる湯水は、ガスエンジン５の駆動に伴い発生する排熱により加熱され、高温となる。また、ガスエンジン５の駆動に伴い発電機１０において発生した電力によりヒータ１１が駆動し、排熱往路１３内を流れる湯水がさらに加熱される。
【０１４２】
排熱循環回路１２内の湯水が低温である間は、三方弁２３およびサーモスタット式の三方弁２５の作用により排熱往路１３とバイパス流路２６と排熱復路１５とで構成される閉回路内を湯水が循環する。排熱循環回路１２内を流れる湯水が所定温度以上に加熱されると、三方弁２３およびサーモスタット式の三方弁２５の作用により、湯水が排熱分岐往路６１および排熱分岐復路６２内を流れ、高温の湯水が暖房熱交換器５７に供給される。暖房端末８側から暖房復路５６を介して戻る湯水は、暖房熱交換器５７において発電装置２側から供給される高温の湯水と熱交換を行い加熱される。ここで、暖房熱交換器５７の下流側にある温度センサ５４の検知温度が暖房端末８の設定温度である場合には、暖房熱交換器５７において加熱された湯水を暖房熱交換器４２側に送り込み、暖房熱交換器４２に接続された暖房往路５５を介して暖房端末８に供給する。
【０１４３】
一方、暖房端末８側から戻る湯水の温度が低い場合や、暖房端末８における設定温度が高い場合、則ち、暖房熱交換器５７において熱交換を行うだけでは暖房端末８の設定温度に到達しない場合には、図１６の様に、燃焼機６の駆動が開始されると共に熱源循環ポンプ４７が駆動を開始する。熱源流量センサ５０が熱源循環回路３２における流水を検知すると、燃焼機６における燃焼作動が開始される。燃焼機６における燃焼作動によって加熱され、高温となった湯水は、熱交換部４５の流路４５ａにある暖房熱交換器４２を通過して燃焼機６側へと戻り、暖房循環回路３５を介して暖房端末８へ熱供給を行う。
そして、リモートコントローラにより暖房運転のオフ操作が行われると、一連の追い焚き運転を終了する。
【０１４４】
尚、上記実施例では、コージェネレーションシステム１において各運転を単独で行う場合を例示したが、本発明はこのような単独運転に限定されるものではなく、前記実施形態に示した追い焚き・暖房同時運転や、給湯・暖房同時運転など、各運転を同時に行うことが可能である。
【０１４５】
上記実施例では、湯水を加熱する熱源部としてガスエンジン５と燃焼機６とを備えたコージェネレーションシステム１を例示したが、更に多くの熱源部を設けることも可能である。則ち、主として貯留タンク３１内の湯水を加熱する熱源部、並びに、主として給湯や暖房、追い焚きに用いられる湯水を加熱する熱源部を各々複数ずつ設けた構成を採ることも可能である。
【０１４６】
また、上記実施例では、前記図１０に示したように、発電装置２による排熱を利用した貯留運転を行う例を示したが、本発明はこのような構成に限られるものではなく、例えば、燃焼機６を駆動して追い焚き運転を行いつつ貯留タンク３１へ湯水の貯留を行ったり、あるいは、燃焼機６を駆動して暖房運転を行いつつ貯留タンク３１へ湯水の貯留を行うことも可能である。
更に、例えば、発電装置２に故障が発生したような場合に、排熱利用に代えて、燃焼機６を駆動して貯留運転を行うことも可能である。同様に、発電装置２の故障時に、前記図１５に示した排熱利用による暖房に代えて燃焼機６を駆動して暖房を行うことも可能である。
【０１４７】
【発明の効果】
請求項１〜４に記載の発明によれば、給湯および暖房の各熱負荷に応じて燃焼機を最適な燃焼量で燃焼させつつ熱供給を行うことができ、運転性能を向上させつつ安定した燃焼制御を行う加熱装置を提供できる。
請求項５，６に記載の発明によれば、請求項１〜４に記載の加熱装置を用いてトータルエネルギー効率を向上させ、システム構築を容易にしたコージェネレーションシステムを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係る加熱装置の流路系統図である。
【図２】図１に示す加熱装置の給湯運転および暖房運転に係る制御を示すフローチャートである。
【図３】図１に示す加熱装置の給湯単独運転の制御を示すフローチャートである。
【図４】図１に示す加熱装置の暖房単独運転の制御を示すフローチャートである。
【図５】図１に示す加熱装置の給湯・暖房同時運転時における給湯制御を示すフローチャートである。
【図６】図１に示す加熱装置の給湯・暖房同時運転時における暖房制御を示すフローチャートである。
【図７】図４，図６のフローチャートにおける燃焼機給湯温度の安定判別処理を示すフローチャートである。
【図８】図４，図６のフローチャートにおける燃焼機設定温度の調節処理を示すフローチャートである。
【図９】本発明の実施例に係るコージェネレーションシステムの流路系統図である。
【図１０】図９のコージェネレーションシステムにおいて、排熱貯湯運転を行う場合の作動原理図である。
【図１１】図９のコージェネレーションシステムにおいて、貯留タンクに貯留された湯水による給湯運転を行う場合の作動原理図である。
【図１２】図９のコージェネレーションシステムにおいて、燃焼機を駆動して給湯運転を行う場合の作動原理図である。
【図１３】図９のコージェネレーションシステムにおいて、ふろの落とし込み運転を行う場合の作動原理図である。
【図１４】図９のコージェネレーションシステムにおいて、ふろの追い焚き運転を行う場合の作動原理図である。
【図１５】図９のコージェネレーションシステムにおいて、発電装置の排熱を利用して暖房運転を行う場合の作動原理図である。
【図１６】図９のコージェネレーションシステムにおいて、発電装置の排熱と燃焼機の加熱による暖房運転を行う場合の作動原理図である。
【符号の説明】
１    コージェネレーションシステム
２    発電装置
３    加熱装置
６    燃焼機（熱源部）
７    給湯端末（給湯栓）
８    暖房端末
１２  排熱循環回路
２９  給湯回路
３０  排熱熱交換部（排熱熱交換器）
３１  貯留部（貯留タンク）
３２  熱源循環回路
３３，８３  給湯流路（分岐給湯流路）
３５  暖房回路（暖房循環回路）
３６  追い焚き回路（追い焚き循環回路）
４２  熱交換器（暖房熱交換器）
４３  熱交換器（追い焚き熱交換器）
８５，９１  給水流路
１０２  システム制御部
１０３  燃焼制御部
【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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