(57)【要約】【課題】熱吸収の異なる熱負荷の同時運転時にも、各熱負荷へ安定した熱供給を行う加熱装置、ならびに、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】燃焼機６で加熱された湯水を循環させる熱源循環回路３２に、追い焚き循環回路３６と暖房循環回路３５を各々熱交換器４２，４３を介して接続し、各熱交換器４２，４３を選択的に機能させて熱負荷に熱エネルギーを供給する加熱装置であって、双方の熱交換器４２，４３を共に機能させる同時運転中に、暖房回路を流動する熱媒体の温度が所定温度を超えたときは、追い焚き単独運転と暖房単独運転とを交互に行う時分割運転に移行する。【選択図】  図１
2004263898.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
１または２以上の熱源部で加熱された熱媒体を循環させる熱源循環回路に、外部に設けられた２以上の熱負荷に接続される２以上の熱供給回路を各々熱交換器を介して接続し、各熱交換器を選択的に機能させて熱負荷に熱エネルギーを供給する加熱装置であって、２以上の熱交換器を共に機能させる同時運転中に、特定の熱供給回路を流動する熱媒体の温度が所定温度を超えたときは、当該特定の熱供給回路を除く他の熱交換器だけを機能させる運転と、前記特定の熱供給回路の熱交換器だけを機能させる単独運転とを交互に行う時分割運転に移行することを特徴とする加熱装置。
【請求項２】
１または２以上の熱源部で加熱された熱媒体を循環させる熱源循環回路に、外部に設けられたふろ端末に接続される追い焚き回路と、外部に設けられた暖房端末に接続される暖房回路とを各々熱交換器を介して接続し、各熱交換器を選択的に機能させてふろ端末または暖房端末に熱エネルギーを供給する加熱装置であって、前記追い焚き回路および暖房回路の双方の熱交換器を共に機能させる同時運転中に、暖房回路を流動する熱媒体の温度が所定温度を超えたときは、追い焚き回路の熱交換器だけを機能させる追い焚き単独運転と、暖房回路の熱交換器だけを機能させる暖房単独運転とを交互に行う時分割運転に移行することを特徴とする加熱装置。
【請求項３】
前記同時運転中に、前記特定の熱供給回路または暖房回路を流動する熱媒体が所定温度を超える状態が、予め定められた時間内に所定回数生じたときに、前記時分割運転に移行する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】
前記熱交換器は、各々並列に前記熱源循環回路に接続される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】
前記熱交換器は、一次側における熱媒体の流動、または、二次側における熱媒体の流動を断続することにより、熱交換器の機能および機能停止を切り換えることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の加熱装置。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれか１項に記載の加熱装置において、前記熱源循環回路を循環する熱媒体は湯水であり、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とを組み合わせて形成される給湯回路を、前記熱交換器と並列に熱源循環回路に接続したことを特徴とする加熱装置。
【請求項７】
前記給湯回路の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６のいずれか１項に記載の加熱装置。
【請求項８】
前記熱源部の一つが、熱源循環回路の流路上に設けられた燃焼機であることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の加熱装置。
【請求項９】
請求項１乃至８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加熱装置の熱源循環回路との間に排熱熱交換器を介在させ、前記熱源循環回路の熱源部の一つが排熱熱交換器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。
【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、各熱負荷の同時運転時においても、安定した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】
ところで、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では、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直接加熱するのではなく、一つの循環回路に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】
図１８は、従来のコージェネレーションシステムの一例を示したもので、加熱装置４０１と発電装置４０２を備えて構成される。
加熱装置４０１は、流路４０３，４０４と熱交換部４０８で形成される循環回路４０５を備え、当該循環回路４０５には、燃焼機４０６と発電装置４０２側に接続された排熱熱交換器４０７を配している。また、熱交換部４０８は、熱交換器４１１および電磁弁４１２を配した流路４０９と、熱交換器４１３および電磁弁４１４を配した流路４１０を並列に接続して形成され、熱交換器４１１，４１３は、各々、暖房端末４１５，ふろ端末４１６との間で循環回路を形成している。
【０００５】
このような構成のシステム４００では、循環回路４０５を循環する湯水を燃焼機４０６または発電装置４０２から排熱熱交換器４０７へ伝達される熱の少なくともいずれか一方で加熱し、加熱された湯水を電磁弁４１２，４１４を制御して流路４０９または流路４１０のいずれか一方または双方へ流動させる。
これにより、循環回路４０５を循環する湯水の熱が熱交換器４１１または４１３を介して暖房端末４１５またはふろ端末４１６へ供給される構成である。
【０００６】
従って、熱負荷として暖房回路や追い焚き回路を循環回路に接続することにより、燃焼機４０６や発電装置４０２の排熱を効率良く熱負荷へ供給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システムである。
【０００７】
ところで、前記したシステムにおいて、例えば、暖房端末４１５で暖房を行う場合とふろ端末４１３で追い焚きを行う場合とでは熱負荷の熱吸収のパターンが大きく異なる。例えば、温水床暖房装置に熱供給を行う場合、暖房端末４１５側において熱交換が行われるため、熱交換器４０６を流動する湯水の温度を上昇させても、暖房端末４１５へ熱供給が行われずに循環するだけとなり、熱エネルギーの供給が過剰となって供給を遮断するハイカットが発生する。このため、暖房端末４１５への熱エネルギーの供給をきめ細かく制御して設定温度を維持する制御が行われる。
【０００８】
一方、ふろの追い焚き運転では、熱交換器４１３で熱伝達を受けた湯水は、浴槽内に流入し、浴槽内の低温の湯水が熱交換器４１３に戻る循環が行われるため、運転開始時から大量の熱エネルギーを供給しても熱供給が過剰になることがなく、大量の熱エネルギーを供給することによって短時間に追い焚き運転を完了することが可能である。従って、暖房運転や追い焚き運転を単独に行う場合は、燃焼機の設定温度および熱源循環回路の熱媒体の循環量を、各熱負荷の熱吸収に合わせて最適となるように制御を行いつつ運転が行われる。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、暖房運転やふろの追い焚き運転を同時に行う場合は、熱源循環回路から各熱負荷へ供給する熱エネルギー量を最適に制御することが困難であった。
則ち、図１８に示したシステム４００では、暖房回路および追い焚き回路の熱交換器４１１，４１３が並列に接続されているため、同時運転に際して、各熱交換器を流動する熱媒体の流量は、並列接続された熱交換器の流路抵抗で一義的に定まり、流量を調節することができなかった。
【００１０】
このため、熱吸収の大きい追い焚きに合わせて燃焼機４０６の設定温度および循環回路４０５の熱媒体の循環量を制御すると、暖房端末４１５への熱供給が過剰となり、暖房側の熱媒体の循環を遮断するハイカット状態が頻繁に発生する。
逆に、熱吸収の小さい暖房端末４１５に合わせて燃焼機４０６の設定温度および循環回路４０５の熱媒体の循環量を制御すると、追い焚き側への熱供給が低下し過ぎる。
【００１１】
そこで、暖房回路側でハイカットが所定回数発生したときには、暖房側への熱エネルギーの供給を遮断したまま追い焚き運転を行い、追い焚きが終了した後に暖房側への熱エネルギーの供給を再開するような制御を行うシステムもある。
ところが、この制御では、追い焚き運転が終了するまで暖房側への熱供給が行われず、待機時間が不定なうえに待機時間が長引くと暖房端末側で冷風検知エラーなどが生じる不具合があった。
このように、追い焚き・暖房同時運転時に両熱負荷への熱供給を両立させることは極めて困難であり、改善が望まれていた。
【００１２】
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の同時運転時にも、各熱負荷へ安定した熱供給を行う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。
【００１３】
【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、１または２以上の熱源部で加熱された熱媒体を循環させる熱源循環回路に、外部に設けられた２以上の熱負荷に接続される２以上の熱供給回路を各々熱交換器を介して接続し、各熱交換器を選択的に機能させて熱負荷に熱エネルギーを供給する加熱装置であって、２以上の熱交換器を共に機能させる同時運転中に、特定の熱供給回路を流動する熱媒体の温度が所定温度を超えたときは、当該特定の熱供給回路を除く他の熱交換器だけを機能させる運転と、前記特定の熱供給回路の熱交換器だけを機能させる単独運転とを交互に行う時分割運転に移行する。
【００１４】
加熱装置において、一つの熱供給回路の熱交換器だけを機能させると、当該熱供給回路にだけ熱源循環回路から熱が供給されて熱負荷が加熱される。また、２以上の熱供給回路の熱交換器を同時に機能させると、熱交換器を機能させている各熱供給回路へ熱源循環回路から熱が供給されて熱負荷が加熱される。
ここで、熱源循環回路から熱交換器を介して各熱供給回路へ供給される熱エネルギー量は、各熱交換器を流動する熱媒体の流量と温度に左右される。このため、同時運転中は、各熱交換器を流動する熱媒体の流量および温度を個別に制御しない限り、各熱供給回路へ最適な熱供給を行うことが困難である。
【００１５】
特に、各熱供給回路に接続される熱負荷の熱吸収パターンが大きく異なる場合は、熱源循環回路から各熱供給回路へ供給される熱エネルギー量を個別に調整することができないために、特定の熱供給回路への熱供給が過剰になり易い。特定の熱負荷への熱供給が過剰になると、当該熱負荷への熱供給を遮断すべく熱交換器の機能を停止させる制御が行われる。このため、熱交換器の機能停止状態と機能状態とを頻繁に繰り返すハンチングが生じ易く、他の熱供給回路への熱供給が変動する要因となり、各熱供給回路へ安定した熱供給が困難となる。
【００１６】
本発明によれば、２以上の熱交換器を共に機能させる同時運転中に、各熱供給回路を流動する熱媒体の温度が所定温度を超えなければ、そのまま同時運転を継続する。
一方、同時運転中に特定の熱供給回路を流動する熱媒体の温度が所定温度を超えると自動的に時分割運転に移行する。これにより、時分割運転に移行した後は、熱源部の発生熱量および熱源循環回路の熱媒体の循環量を熱負荷に応じて最適に調節して安定した熱供給を行うことが可能となり、特定の熱負荷に対して熱供給が過剰となることが防止される。
【００１７】
これにより、各熱供給回路毎に独立した熱源部を設けることなく、一つの熱源循環回路から複数の熱供給回路へ熱負荷に応じた熱供給を行うことができ、構成を簡略化しつつ安定した加熱を行うことが可能となる。
【００１８】
請求項２に記載の発明は、１または２以上の熱源部で加熱された熱媒体を循環させる熱源循環回路に、外部に設けられたふろ端末に接続される追い焚き回路と、外部に設けられた暖房端末に接続される暖房回路とを各々熱交換器を介して接続し、各熱交換器を選択的に機能させてふろ端末または暖房端末に熱エネルギーを供給する加熱装置であって、前記追い焚き回路および暖房回路の双方の熱交換器を共に機能させる同時運転中に、暖房回路を流動する熱媒体の温度が所定温度を超えたときは、追い焚き回路の熱交換器だけを機能させる追い焚き単独運転と、暖房回路の熱交換器だけを機能させる暖房単独運転とを交互に行う時分割運転に移行する。
【００１９】
本発明は、請求項１に記載の加熱装置において、熱供給回路を追い焚き回路と暖房回路として構成したものである。
ここで、ふろの追い焚きを行う場合は、熱交換器で加熱された湯水が浴槽内に流入し、浴槽内の温度の低い湯水が熱交換器側に戻る。従って、熱交換器から大量の熱供給を行っても熱供給が過剰になることがなく、大量の熱供給を行うことによって短時間に追い焚きを終了させることが可能である。
【００２０】
一方、温水床暖房などを接続した暖房回路では、ふろの追い焚きを行う場合に比べて熱吸収の状態が大きく異なる。
則ち、暖房運転を行う場合は、暖房回路を循環する熱媒体の熱を暖房装置側で再度熱交換して熱伝達を行うため、追い焚きに比べて熱負荷への熱伝達量が低く、循環する熱媒体の温度を上昇させ過ぎると、暖房装置側で熱交換が行われないまま循環するだけで、熱供給の過剰状態に陥り易い。
本発明によれば、請求項１の加熱装置と同様に、追い焚きおよび暖房の熱交換器を共に機能させる同時運転中に、暖房回路を流動する熱媒体の温度が所定温度を超えなければ、そのまま同時運転を継続する。
【００２１】
一方、同時運転中に暖房回路を流動する熱媒体の温度が所定温度を超えると時分割運転に移行する。これにより、時分割運転に移行した後の暖房単独運転中は、熱源部の発生熱量および熱源循環回路の熱媒体の循環量を調節して暖房回路に応じた熱供給を行うことが可能となり、熱供給が過剰となることが防止される。また、時分割運転に移行した後の追い焚き単独運転中においても、熱源部の発生熱量および熱源循環回路の熱媒体の循環量を調節して追い焚き回路に応じた熱供給を行うことが可能となる。
【００２２】
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、同時運転中に、特定の熱供給回路または暖房回路を流動する熱媒体が所定温度を超える状態が、予め定められた時間内に所定回数生じたときに、時分割運転に移行する。
【００２３】
本発明によれば、過渡的な熱供給の過剰状態を除去し、暖房回路（特定の熱供給回路）への熱供給の過剰状態が継続的に生じる場合にだけ時分割運転に移行させることが可能となる。
【００２４】
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、熱交換器は、各々並列に熱源循環回路に接続される構成とされている。
【００２５】
暖房回路や追い焚き回路の各熱交換器（一次側）は、直列または並列に熱源循環回路に接続する構成を採ることができる。
各熱交換器の一次側を直列に熱源循環回路に接続する構成では、同時運転に際して、各熱交換器の一次側の熱媒体の流動量は一定であるが、上流側の熱交換器の熱吸収に伴って下流側の熱交換器を流動する熱媒体の温度が変動する。このため、各回路への供給熱量を安定させることが困難である。
【００２６】
一方、本発明のように、暖房回路や追い焚き回路の各熱交換器（一次側）を並列に熱源循環回路に接続する構成では、同時運転に際しても、各熱交換器の一次側を流動する熱媒体の温度は一定となるが、各熱交換器の一次側の熱媒体の流動量が流路抵抗に応じて一義的に定まる。
【００２７】
則ち、本発明のように、各熱交換器を並列に熱源循環回路に接続する構成では、同時運転に際して、暖房回路や追い焚き回路への供給熱量が回路構成に応じて略一定となり、特定の熱供給回路への供給熱量が過剰となることがある。
しかし、請求項１，２に記載したように、いずれかの熱供給回路への供給熱量が過剰になったときは自動的に時分割運転に移行するので、各熱供給回路へ安定した熱供給を行うことが可能となる。
【００２８】
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おいて、熱交換器は、一次側における熱媒体の流動、または、二次側における熱媒体の流動を断続することにより、熱交換器の機能および機能停止を切り換える構成とされている。
【００２９】
各熱交換器の一次側を直列に熱源循環回路に接続する構成では、熱交換器の二次側における熱媒体の流動を断続することにより、他の熱交換器への熱媒体の流動を遮断することなく当該熱交換器の機能および機能停止を切り換えることができる。
また、各熱交換器の一次側を並列に熱源循環回路に接続する構成では、熱交換器の一次側における熱媒体の流動を断続することにより、当該熱交換器の機能および機能停止を切り換えることができる。
【００３０】
請求項６に記載の発明は、請求項１乃至５のいずれか１項に記載の加熱装置において、熱源循環回路を循環する熱媒体は湯水であり、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とを組み合わせて形成される給湯回路を、前記熱交換器と並列に熱源循環回路に接続した構成とされている。
【００３１】
本発明によれば、給水流路を介して供給される水を熱源循環回路の熱源部で加熱し、加熱された湯水を給湯流路を介して給湯端末やふろ端末へ供給することができ、給湯機能を備えた加熱装置を構成することができる。
【００３２】
請求項７に記載の発明は、請求項１乃至６のいずれか１項に記載の加熱装置において、給湯回路の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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
請求項８に記載の発明は、請求項１乃至７のいずれか１項に記載の加熱装置において、熱源部の一つが、熱源循環回路の流路上に設けられた燃焼機である構成とされている。
【００３６】
本発明によれば、燃焼機によって熱源循環回路を循環する熱媒体を短時間に効率良く加熱することができ、供給熱量を急激に増大させる必要のある給湯運転などに対しても安定した熱供給を行うことができる。
また、燃焼機に加えて、更に別の熱源部を熱源循環回路の流路上に配することにより、燃焼機に要求される熱供給量（最大燃焼量）を低減することができ、燃焼機の小型化を図ることができる。
【００３７】
請求項９に記載の発明は、請求項１乃至８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加熱装置の熱源循環回路との間に排熱熱交換器を介在させ、熱源循環回路の熱源部の一つが排熱熱交換器で形成されるコージェネレーションシステムである。
【００３８】
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、コージェネレーションシステムのトータルエネルギー効率が向上する。
【００３９】
【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の加熱装置３における追い焚き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の加熱装置３における追い焚き・暖房同時運転時の追い焚き制御を示すフローチャートである。図５は、図２の加熱装置３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６は、図２の加熱装置３における追い焚き・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９は、図５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。
【００４０】
本実施形態の加熱装置３は追い焚き機能と暖房機能を有したものであり、図１の様に、外部に設けられたふろ端末（不図示）の追い焚き運転と、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。
【００４１】
加熱装置３は、各部の制御を統括する制御部１００と複数の循環回路を備えている。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、加熱装置３の外部に設けられた風呂端末に接続されて湯水を循環させる追い焚き回路（追い焚き循環回路）３６の３つの循環回路を備えている。
そして、各循環回路を流動する湯水の温度や流量をセンサで検知して制御部１００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、各循環回路の湯水の温度および流量を制御することにより熱負荷への熱エネルギーの供給制御を行う。
【００４２】
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を接続して形成される循環回路である。熱交換部４５は、流路４５ａと流路４５ｂを並列接続して構成され、流路４５ａには暖房熱交換器４２と暖房熱交電磁弁５２が配され、流路４５ｂには追い焚き熱交換器４３と追い焚き熱交電磁弁５３が配されている。
【００４３】
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。
【００４４】
暖房熱交電磁弁５２および追い焚き熱交電磁弁５３は、いずれも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および追い焚き熱交換器４３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。
【００４５】
温度センサ３９，４８および熱源流量センサ５０の検知信号は制御部１００へ送出され、制御部１００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。
【００４６】
熱源循環回路３２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熱交換部４５へ熱供給を行う熱源としての機能を有する。
これにより、暖房熱交電磁弁５２および追い焚き熱交電磁弁５３を制御して、暖房熱交換器４２または追い焚き熱交換器４３の一方または双方へ湯水を循環させて熱供給を行うことが可能である。
【００４７】
暖房循環回路３５は、図１の様に、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。
【００４８】
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。
【００４９】
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。
【００５０】
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。
【００５１】
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の検知信号は制御部１００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。
【００５２】
追い焚き循環回路３６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追い焚き熱交換器４３を熱源とし、ふろ端末を熱負荷として構成される循環回路である。追い焚き循環回路３６は、追い焚き熱交換器４３の二次側から延出する追い焚き往路６５と追い焚き復路６６の端部にふろ端末（浴槽）を接続して形成される循環回路である。
【００５３】
追い焚き往路６５および追い焚き復路６６は、加熱装置３の外部に延出している。追い焚き往路６５は追い焚き熱交換器４３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、追い焚き復路６６は、追い焚き熱交換器４３の二次側の他端から水流スイッチ７０および追い焚き循環ポンプ６８を介して加熱装置３の外部に延出している。水流スイッチ７０は、湯水の流動を検知するセンサであり、浴槽の空だきを防止する機能を有する。
【００５４】
本実施形態の加熱装置３は、前記した構成を有しており、暖房熱交電磁弁５２または追い焚き熱交電磁弁５３のいずれか一方または双方を開成し、燃焼機６の設定温度と循環水比例弁５１の開度を制御して熱源循環回路３２を循環する湯水の温度および流量を制御することにより、暖房熱交換器４２あるいは追い焚き熱交換器４３の一次側に所定温度で所定流量の湯水を流動させる。これにより、暖房熱交換器４２を介して暖房循環回路３５を循環する湯水に熱エネルギーを供給したり、あるいは、追い焚き熱交換器４３を介して追い焚き循環回路３６を循環する湯水に熱エネルギーを供給する。
【００５５】
ここで、本実施形態の加熱装置３では、暖房熱交電磁弁５２および追い焚き熱交電磁弁５３が開閉制御弁である。このため、流路４５ａ，４５ｂの湯水の流動を断続して各熱交換器４２，４３の機能および機能停止を行うことは可能であるが、各熱交換器４２，４３の湯水の流動量を連続的に制御できない。
従って、暖房熱交電磁弁５２および追い焚き熱交電磁弁５３の双方を開成する暖房・追い焚き同時運転中は、熱源循環回路３２を循環する湯水は、各流路４５ａ，４５ｂの流路抵抗で定まる配分で流路４５ａおよび流路４５ｂへ分流しつつ循環が行われる。このため、同時運転時には、各熱交換器４２，４３への熱エネルギーの供給割合を制御することが困難である。しかし、本実施形態によれば、後述するように、特定の条件のもとで時分割運転に移行することにより、各熱負荷毎に個別の熱源部を有する加熱装置と比べて遜色のない同時運転を可能にしている。
【００５６】
次に、図１に示した加熱装置３において実施される追い焚き運転および暖房運転の制御を、図１および図２〜図９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における全体的な制御の流れを図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９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９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。
【００５７】
加熱装置３に設けられたリモートコントローラ（不図示）により、追い焚き運転または暖房運転のいずれか一方の開始操作が行われると、制御部１００は、操作の行われた追い焚き単独運転または暖房単独運転を開始する（以上、図２ステップ２００，２０１，２１７〜２２０参照）。
追い焚きまたは暖房のいずれか一方の単独運転中に、リモートコントローラによって他方の運転操作が行われると、制御部１００は、追い焚き・暖房同時運転を開始する（以上、図２ステップ２００〜２０４参照）。
【００５８】
追い焚き・暖房同時運転中に、暖房運転において暖房機能を強制的に停止するハイカットが発生しない場合や、所定時間内のハイカットの発生回数ｎが所定値Ｎ未満のときは、同時運転をそのまま継続する（以上、図２ステップ２００〜２０５参照）。則ち、この状態は、暖房端末への熱エネルギーの供給が過剰でない状態と判別して、制御部１００は、そのまま同時運転を継続する。
【００５９】
同時運転中に追い焚き運転の停止操作が行われるとき、または、追い焚きが完了したときは、制御部１００は追い焚き制御を終了して同時運転から暖房単独運転に戻る（以上、図２ステップ２００〜２０５，２１７，２１８，２２０参照）。また、同時運転中にリモートコントローラによって暖房操作が解除されると、制御部１００は、暖房運転を終了して同時運転から追い焚き単独運転に戻る（以上、図２ステップ２００〜２０５，２１９，２２０参照）。
【００６０】
一方、追い焚き・暖房同時運転中に、暖房運転において所定時間内のハイカットの発生回数ｎが所定値Ｎに達すると（図２ステップ２０５）、制御部１００は、暖房運転を一時的に保留して追い焚き単独運転に移行する。この際、制御部１００は、追い焚きフラグをオンにすると共に追い焚きタイマを起動する（以上、図２ステップ２００〜２０９参照）。
この状態は、暖房端末への熱エネルギーの供給が過剰な状態である。このため、ハイカットの頻発に伴う熱エネルギーの供給の断続によって、追い焚き循環回路３６側への熱エネルギーの供給が不安定になる弊害を防止するべく、制御部１００は、追い焚き単独制御を行う時分割運転に移行する。
制御部１００は、追い焚きタイマがタイムアップするまで、ステップ２００〜２０３，２０９，２１０の処理によって追い焚き単独運転を継続する。本実施形態では、追い焚きタイマのタイムアップ時間を５分に設定しているが、熱負荷の容量および燃焼機６の燃焼量に応じて適宜の時間に設定可能である。
【００６１】
時分割運転移行後の追い焚き単独運転中に追い焚きタイマがタイムアップすると、制御部１００は、追い焚き運転を一時的に保留して暖房単独運転に移行する。この際、制御部１００は、追い焚きフラグをオフ、暖房フラグをオンにすると共に暖房タイマを起動する（以上、図２ステップ２１０〜２１４参照）。
制御部１００は、暖房タイマがタイムアップするまで、ステップ２００〜２０２，２１４，２１５の処理によって暖房単独運転を継続する。本実施形態では、暖房タイマのタイムアップ時間を３分としているが、前記追い焚きタイマと同様に適宜の時間に設定可能である。
【００６２】
則ち、本実施形態の加熱装置３は、ステップ２０５において、所定時間内における暖房循環回路３５のハイカット発生回数がＮ回に達すると、以降は、追い焚き単独運転と暖房単独運転を交互に行う時分割運転に移行する。そして、時分割運転の継続中に追い焚き運転の停止操作が行われたり追い焚きが完了したときは、制御部１００は、追い焚き制御を終了し、時分割運転から暖房単独運転に戻る（以上、図２ステップ２００〜２１８，２２０参照）。
また、時分割運転の継続中にリモートコントローラによって暖房の終了操作が行われると、制御部１００は暖房運転を終了し、時分割運転から追い焚き単独運転に戻る（以上、図２ステップ２００〜２１６，２１９，２２０参照）。
【００６３】
次に、図２における追い焚き・暖房同時運転（ステップ２０４）の説明に先立って、追い焚き単独運転（ステップ２１９，２０９）および暖房単独運転（ステップ２１８，２１４）の制御を、各々図３および図５を参照しつつ説明する。
【００６４】
（追い焚き単独運転の制御）
リモートコントローラ（不図示）により追い焚きスイッチがオン操作されると、制御部１００は、燃焼機６の設定温度を７５℃に設定すると共に、追い焚き循環ポンプ６８を駆動し、追い焚き熱交電磁弁５３を開成する。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を駆動する（以上、図３ステップ２３０〜２３４参照）。これにより、熱源循環回路３２および追い焚き循環回路３６の湯水の循環が始まり、熱源循環回路３２から追い焚き循環回路３６へ熱エネルギーの供給が開始される。
【００６５】
制御部１００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７［リットル／ｍｉｎ］となるように循環水比例弁５１を制御する（図３ステップ２３５参照）。これにより、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（７５℃）を維持しつつ７［リットル／ｍｉｎ］の流量の湯水が熱源循環回路３２に循環し、循環する湯水の熱が追い焚き熱交換器４３を介して追い焚き循環回路３６へ供給されて追い焚き運転が行われる。
尚、追い焚き循環回路３６の水流スイッチ７０が湯水の流動を検知しないときは、浴槽に水が張られていない状態であり、制御部１００は、追い焚き運転を中止する。
【００６６】
追い焚き運転中に、追い焚きスイッチがオフ操作されたり、あるいは、浴槽の温度が上昇し、追い焚き復路６６の温度センサ６９の検知温度がリモートコントローラで設定された追い焚き設定温度に達すると、制御部１００は、追い焚き熱交電磁弁５３を閉成し、追い焚き循環ポンプ６８の駆動を停止すると共に、燃焼機６の燃焼および熱源循環ポンプ４７の駆動を停止して追い焚き運転を終了する（以上、図３ステップ２３０，２３６〜２３９参照）。
このように、追い焚き単独運転に際しては、燃焼機６の設定温度および熱源循環回路３２の湯水の流量を固定制御して運転が行われる。
【００６７】
（暖房単独運転の制御）
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、制御部１００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５ステップ２５０〜２５６参照）。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。
【００６８】
制御部１００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、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℃）を維持しつつ９［リットル／ｍｉｎ］の湯水が熱源循環回路３２を循環し、この湯水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行われる（以上、図５ステップ２５７参照）。
【００６９】
続いて、制御部１００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２５３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５ステップ２５８、図７ステップ２８０〜２８２参照）。
【００７０】
次いで、制御部１００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、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が過剰な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５ステップ２５９〜２６１参照）。
【００７１】
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予め定められた暖房往路設定温度との温度差に応じて燃焼機６の設定温度を微調整する処理である。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℃）以上であり（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５ステップ２６１、図８ステップ２９０〜２９７参照）。
これにより、暖房往路５５を循環する湯水の温度に応じて燃焼機６の設定温度の変更が行われる。
【００７２】
制御部１００は、燃焼機６の設定温度の変更を行った結果、新たな設定温度が燃焼機６の設定可能な範囲内であれば、そのままステップ２５０に戻る。また、新たな設定温度が燃焼機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２５０に戻る（以上、図５ステップ２６２，２６３参照）。
このようにして、図５のステップ２５８〜２６３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８への熱供給に応じて調節しつつ同時運転を継続する。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２５１からそのままステップ２５８に進む。また、暖房運転中に暖房スイッチがオフ操作されると、ステップ２５０からステップ２６８以降の暖房運転の停止処理に進む。
【００７３】
一方、ステップ２６０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、制御部１００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を閉成すると共に、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、制御部１００は、ハイカットフラグをオンにする（以上、図５ステップ２６０，２６４〜２６６参照）。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。
【００７４】
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（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２５０に戻って同一の処理を繰り返す（図５ステップ２６７参照）。
暖房運転中にリモートコントローラにより暖房スイッチのオフ操作が行われると、暖房熱交電磁弁５２を閉成し、暖房循環ポンプ６０の駆動を停止すると共に、燃焼機６の燃焼および熱源循環ポンプ４７の駆動を停止して暖房運転を終了する（以上、図５ステップ２５０、２６８〜２７０参照）。
【００７５】
（同時運転時の追い焚き制御）
追い焚き・暖房同時運転時の追い焚き制御は、図４のフローチャートに従って行われる。この制御は、前記図３に示した追い焚き単独運転の制御と基本的に同一である。従って、同一処理については同一のステップ番号を付して重複した説明を省略する。
前記した追い焚き単独運転の制御（図３）に対して同時運転時の追い焚き制御（図４）が異なるのは次の点である。則ち、図３のステップ２３１が図４のステップ２３１’に変わり、図３のステップ２３５が図４のステップ２３５’に変わる。また、図３のステップ２３９は図４では削除される。
【００７６】
則ち、追い焚き単独運転の制御では、燃焼機６の設定温度を７５℃に設定したが、同時運転時には燃焼機６の設定温度を暖房側の設定温度に維持される。
また、追い焚き単独運転の制御では、熱源循環回路３２の湯水の流動量を７［リットル／ｍｉｎ］に制御したが、同時運転時には燃焼機６の流動上限値である１０［リットル／ｍｉｎ］まで増加させるべく循環水比例弁５１を制御する（以上、図４ステップ２３１’，２３５’参照）。
これにより、熱源循環回路３２の湯水の温度を暖房側に適した温度に制御しつつその流動量を同時運転に適した値まで増大させている。
また、同時運転であるので、追い焚き運転の終了の際の、燃焼機６の燃焼および熱源循環ポンプ４７の駆動の停止は行われない。
【００７７】
（同時運転時の暖房制御）
追い焚き・暖房同時運転時の暖房制御は、図６のフローチャートに従って行われる。この制御は、前記図５に示した暖房単独運転の制御と基本的に同一である。従って、同一処理については同一のステップ番号を付して重複した説明を省略する。前記した暖房単独運転の制御（図５）に対して同時運転時の暖房制御（図６）が異なるのは次の点である。則ち、図５のステップ２５７が図６のステップ２５７’に変わり、図５のステップ２６５，２６６が図６のステップ２７１〜２７５に置き換わる。また、図５のステップ２７０は図６では削除される。
【００７８】
暖房単独運転の制御では、熱源循環回路３２の湯水の流動量を９［リットル／ｍｉｎ］に制御したが、同時運転時には流動量が最大値の１０［リットル／ｍｉｎ］となるように循環水比例弁５１を制御する（図６ステップ２５７’参照）。これにより、熱源循環回路３２の湯水の温度および流動量を同時運転に適した値まで増大させている。
【００７９】
また、同時運転中における暖房のハイカットの発生回数に応じて本発明の時分割運転に移行するため、ハイカットの発生回数ｎの計数および比較処理などが追加されている。追加されたステップの処理は次の通りである。
ステップ２６１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、ステップ２６４で暖房熱交電磁弁５２が閉成されてハイカット状態に入ると、制御部１００は、ハイカット回数ｎを１だけ増加して所定値Ｎと比較する。比較の結果、ハイカット回数ｎがＮ未満のときは、ハイカットフラグをオンにし、ハイカット回数の積算期間を設定するタイマ処理を行う（以上、図６ステップ２７１〜２７４参照）。
【００８０】
このタイマ処理は、図９の様に、初回のハイカットが発生したときにタイマを起動し、タイマがタイムアップしたときに、ハイカット回数ｎをリセットすると共にタイマを再起動する処理を行う（以上、図６ステップ２７４、図９ステップ３００〜３０４参照）。これにより、ハイカット回数ｎの積算期間をタイマーがタイムアップする時間に規制している。
【００８１】
ハイカット状態に入ると、制御部１００は、燃焼機６の設定温度および循環水比例弁５１の開度を追い焚き運転が単独で行われている状態に制御して追い焚き運転を継続しつつ、暖房循環回路３５を循環する湯水の温度低下を待機するステップ２６７に進む（図６ステップ２７５参照）。
【００８２】
一方、前記ステップ２７２においてハイカット回数ｎが所定値Ｎに達すると、制御部１００は、暖房端末８への熱供給が過剰な状態であり、ハイカットが頻発すると判別して、前記図２のステップ２０５に戻って時分割運転に移行する。
また、同時運転であるので、ハイカット発生時および暖房運転の終了の際の、燃焼機６の燃焼および熱源循環ポンプ４７の駆動の停止は行われない。
【００８３】
以上説明したように、本実施形態の加熱装置３によれば、一つの熱源循環回路３２に暖房循環回路３５と追い焚き循環回路３６とを並列に接続した構成のため、同時運転時には各熱負荷への熱供給量を最適に制御することができないにも拘わらず、追い焚き・暖房同時運転を行いつつ、暖房回路のハイカットの発生状況に応じて単独運転を交互に行う時分割運転に自動的に移行させることが可能となる。これにより、同時運転時における暖房回路のハイカットの頻発に伴う弊害を効果的に防止することが可能となる。
【００８４】
また、給湯などのように熱供給量の変動が直ちに給湯温度の変動となって現れる熱負荷と異なり、追い焚きおよび暖房は熱負荷としての熱容量が大きく、熱供給量の変動が熱負荷の温度変動となって現れるのに時間を要する。これにより、本実施形態の加熱装置３のように時分割運転を行った場合でも、使用者に違和感を与えることがなく、動作の安定性に加えて使い勝手を著しく向上させることが可能である。
【００８５】
【実施例】
次に、本発明に係る実施例を図１０〜図１７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。
【００８６】
図１０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１１は、図１０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１２は、図１０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１３は、図１０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１４は、図１０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１５は、図１０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１６および図１７は、図１０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。
【００８７】
本実施例のコージェネレーションシステム１は、図１０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。
【００８８】
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。
【００８９】
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。
【００９０】
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。
【００９１】
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。
【００９２】
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。
【００９３】
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。
【００９４】
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。
【００９５】
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。
【００９６】
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。
【００９７】
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が分岐給湯往路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。
【００９８】
熱源往路３８は、分岐部Ｄにおいて混合弁８０に繋がる分岐給湯往路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。
【００９９】
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。
【０１００】
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。
【０１０１】
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。
【０１０２】
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。
【０１０３】
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。
【０１０４】
給湯回路２９は、熱源往路３８の途中で分岐されて混合弁８０に至る分岐給湯往路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。
【０１０５】
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。
【０１０６】
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、分岐給湯往路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。
【０１０７】
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とを備えた駆動制御装置１０２が設けられている。制御部１００は、発電装置２および加熱装置３に設けられた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。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。
【０１０８】
駆動制御装置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、駆動制御装置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。
【０１０９】
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、駆動制御装置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、駆動制御装置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。
【０１１０】
先ず、排熱貯留運転を行う場合の湯水の流れについて、図１１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。
【０１１１】
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。
【０１１２】
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。
【０１１３】
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、分岐給湯往路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。
【０１１４】
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、分岐給湯往路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、駆動制御装置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。
【０１１５】
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１２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往路８３内を流れ、混合弁８０側へと流れる。
【０１１６】
混合弁８０は、分岐給湯往路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、分岐給湯往路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。
【０１１７】
一方、貯留タンク３１内の湯水が低温である場合は、図１３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。
【０１１８】
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および分岐給湯往路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。
【０１１９】
上記したように、給湯栓７が開栓されると、駆動制御装置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、駆動制御装置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。
【０１２０】
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１４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。
【０１２１】
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。
【０１２２】
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。
【０１２３】
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１５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。
【０１２４】
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１５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。
【０１２５】
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１６および図１７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。
【０１２６】
さらに具体的には、図１６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。
【０１２７】
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。
【０１２８】
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１７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。
【０１２９】
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。
【０１３０】
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。
【０１３１】
また、上記実施例では、前記図１１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１６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。
【０１３２】
【発明の効果】
請求項１から５に記載の発明によれば、熱供給量が異なる追い焚き運転や暖房運転などを同時に行う場合でも、暖房側への熱供給量が過剰になりハイカットが頻発する状態が生じると、自動的に時分割運転に移行して双方の運転を安定して継続させることができ、装置の安定性、信頼性が向上すると共に、使用者に違和感を与えることなく使い勝手を向上させた加熱装置を提供できる。
請求項６，７に記載の発明によれば、追い焚きや暖房に加えて更に給湯機能を備えた加熱装置を提供できる。
請求項８に記載の発明によれば、燃焼機を用いることにより、熱負荷への熱供給を安定して行うことのできる加熱装置を提供できる。
請求項９に記載の発明によれば、発電装置の排熱を加熱装置で再利用することができ、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に示す加熱装置の追い焚き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に示す加熱装置の追い焚き単独運転の制御を示すフローチャートである。
【図４】図１に示す加熱装置の追い焚き・暖房同時運転時における追い焚き制御を示すフローチャートである。
【図５】図１に示す加熱装置の暖房単独運転の制御を示すフローチャートである。
【図６】図１に示す加熱装置の追い焚き・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５，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５，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】図６のハイカット回数の計時タイマ処理を示すフローチャートである。
【図１０】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１１】図１０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１２】図１０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１３】図１０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１４】図１０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１５】図１０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１６】図１０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１７】図１０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。
【図１８】従来の加熱装置の流路系統図である。
【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    熱源部（燃焼機）
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  熱源部（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
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
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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