(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
バーナーで発生した熱で暖房用熱媒体を加熱する顕熱熱交換器、及び、前記顕熱熱交換器を通過して温度が低下した熱で暖房用熱媒体を加熱する潜熱熱交換器を備える暖房用熱交換器と、
前記暖房用熱媒体を圧送する熱媒体循環ポンプと、
前記暖房用熱媒体を貯留可能なシスターンタンクと、
前記熱媒体循環ポンプから圧送された暖房用熱媒体を、前記顕熱熱交換器，前記シスターンタンクの順に流して再び前記熱媒体循環ポンプに流す暖房用熱媒体循環管路と、
前記顕熱熱交換器と前記シスターンタンクとの間の暖房用熱媒体循環管路の途中に設けられ、前記暖房用熱媒体の流量を制御する作動弁と、
前記作動弁をバイパスする作動弁バイパス管路と、
前記熱媒体循環ポンプと前記顕熱熱交換器との間の暖房用熱媒体循環管路から分岐して、前記作動弁と前記シスターンタンクとの間の暖房用熱媒体循環管路に合流する熱交換管路と、
発熱体と、
前記発熱体に液水を供給する液水ポンプと、
前記発熱体を通過して加熱された液水を貯留する貯湯タンクと、
前記発熱体で加熱された液水を、前記貯湯タンクに流すことなくバイパスさせるタンクバイパス管路と、
前記発熱体で加熱された液水の全部又は一部の流れる方向を、前記貯湯タンク又は前記タンクバイパス管路に切り替える三方弁と、
前記タンクバイパス管路を流れる液水と前記熱交換管路を流れる暖房用熱媒体とを熱交換させる液液熱交換器と、
を有する熱源システム。
【請求項２】
請求項１に記載の熱源システムにおいて、
前記熱媒体循環ポンプと前記顕熱熱交換器との間の暖房用熱媒体循環管路から分岐する低温暖房端末管路と、
前記低温暖房端末管路に設けられる低温暖房端末と、
前記低温暖房端末へ前記暖房用熱媒体を流す場合に開弁する低温端末弁と、
を有する熱源システム。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載の熱源システムにおいて、
前記顕熱熱交換器と前記作動弁との間の暖房用熱媒体循環管路から分岐する高温暖房端末管路と、
前記高温暖房端末管路に設けられる高温暖房端末と、
前記高温暖房端末へ前記暖房用熱媒体を流す場合に開弁する高温端末弁と、
を有する熱源システム。
【請求項４】
請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載の熱源システムにおいて、
前記顕熱熱交換器と前記作動弁との間の暖房用熱媒体循環管路から分岐する追い焚き熱交換管路と、
浴槽湯水が循環する追い焚き循環管路と、
前記追い焚き熱交換管路を流れる暖房用熱媒体と前記追い焚き循環管路を流れる浴槽湯水とを熱交換させる追い焚き熱交換器と、
前記追い焚き熱交換器へ前記暖房用熱媒体を流す場合に開弁する流量制御弁と、
を有する熱源システム。
【請求項５】
請求項１から請求項４までのいずれか１項に記載の熱源システムにおいて、
前記低温暖房端末の使用開始時刻が予約されている場合であってプレヒート時期なったときには、前記低温暖房端末の使用を開始するのに先行して、前記暖房用熱交換器を点火することなく、前記作動弁及び前記高温端末弁及び前記低温端末弁が閉弁した状態で、前記三方弁をタンクバイパス管路側にして、前記熱媒体循環ポンプを作動させるプレヒート制御部を有する、
熱源システム。
【請求項６】
請求項１から請求項５までのいずれか１項に記載の熱源システムにおいて、
少なくとも前記低温暖房端末又は前記高温暖房端末を使用する場合には、前記バーナーを燃焼させて前記熱媒体循環ポンプを作動させるとともに、使用する暖房端末に応じて前記低温端末弁及び前記高温端末弁及び前記作動弁の開閉を制御し、前記低温暖房端末管路と前記高温暖房端末管路との合流箇所よりも下流を流れる暖房用熱媒体の温度が基準温度よりも低ければ前記三方弁を前記タンクバイパス管路側にし、高ければ前記三方弁を貯湯タンク側とする暖房用熱交換器作動制御部を有する、
熱源システム。
【請求項７】
請求項６に記載の熱源システムにおいて、
前記暖房用熱交換器作動制御部は、
前記低温暖房端末を使用する場合は、前記低温端末弁を開弁状態にするとともに前記作動弁を開弁状態にし、
前記低温暖房端末を使用しない場合は、前記低温端末弁を閉弁状態にする、
熱源システム。
【請求項８】
請求項６又は請求項７に記載の熱源システムにおいて、
前記暖房用熱交換器作動制御部は、
前記高温暖房端末を使用する場合は、前記高温端末弁を開弁状態にするとともに前記作動弁を閉弁状態にし、
前記高温暖房端末を使用しない場合は、前記高温端末弁を閉弁状態にする、
熱源システム。
【請求項９】
請求項６から請求項８までのいずれか１項に記載の熱源システムにおいて、
前記暖房用熱交換器作動制御部は、
追い焚きする場合は、前記流量制御弁を開弁状態にするとともに前記作動弁を閉弁状態にし、
追い焚きしない場合は、前記流量制御弁を閉弁状態にする、
熱源システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、床暖房や浴室乾燥機などに供給する暖房用熱媒体（温水等）や浴槽・蛇口等に供給する温水を加熱する熱源装置と、燃料電池等を備えるコジェネレーション装置とを組み合わせた熱源システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近時、燃料電池等を備えるコジェネレーションシステムが普及しつつある。燃料電池は、発電時に発熱するので、冷却する必要がある。そこで、燃料電池に液水（冷却水）を流して燃料電池を冷却するとともに、燃料電池を冷却することで温度が上昇した液水（湯）を貯湯タンクに貯留し、適宜、その液水（湯）を給湯に使用するコジェネレーションシステムが知られている（特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−１０１７７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１のコジェネレーションシステムでは、貯湯タンクの下部に冷水（市水等）を貯留するとともに、その貯留している液水を適宜取り出して燃料電池に流すことで燃料電池を冷却する。そして、燃料電池を冷却することで温度が上昇した液水（湯）を貯湯タンクの上部に貯留する。貯湯タンクの内部に貯留されている湯を給湯に使用する場合には、貯湯タンクの下部に冷水（市水等）を流入させる。すると、貯湯タンクの上部から湯が押し出されて流出することとなる。このようにするので、貯湯タンクの内部は、常に液水（冷水及び湯）で充満している。
【０００５】
冷蔵庫などは、電気を２４時間消費しているので、燃料電池に対する発電要求が常にある。そこで、燃料電池は、通常、停止することなく常に運転を継続している。湯を使用しない深夜帯でも、発電とともに発熱し続ける。この熱を冷却するために、貯湯タンクの下部から取り出した液水で燃料電池を冷却し、燃料電池を冷却することで温度が上昇した液水（湯）を貯湯タンクの上部に貯留するので、貯湯タンクの内部では、徐々に湯の割合が増加し、ついには、貯湯タンクの内部が湯で充満する可能性がある。このような状態で、貯湯タンクの下部から液水（湯）を取り出してその液水（湯）を燃料電池に流しても、燃料電池を冷却できない。
【０００６】
そこで、貯湯タンクの下部から取り出した液水の温度が高い場合には、ラジエーターファンを稼働させて液水の温度を下げている。
【０００７】
しかしながら、このような手法では、湯の熱を無用に棄てることとなるので、熱効率を悪化させる要因になる。
【０００８】
本発明は、このような従来の問題点に着目してなされた。本発明の目的は、燃料電池などの発熱体を冷却することで温度が上昇した液水（湯）の熱を無駄にすることなく有効活用することで、優れた熱効率を呈する熱源システムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は以下のような解決手段によって前記課題を解決する。なお、理解を容易にするために本発明の実施形態に対応する符号を付するが、これに限定されるものではない。また符号を付して説明した構成は適宜代替しても改良してもよい。
【００１０】
第１の発明は、バーナー（１３）で発生した熱で暖房用熱媒体を加熱する顕熱熱交換器（１２）、及び、前記顕熱熱交換器（１２）を通過して温度が低下した熱で暖房用熱媒体を加熱する潜熱熱交換器（１１）を備える暖房用熱交換器（１０）と、前記暖房用熱媒体を圧送する熱媒体循環ポンプ（５１）と、前記暖房用熱媒体を貯留可能なシスターンタンク（５３）と、前記熱媒体循環ポンプ（５１）から圧送された暖房用熱媒体を、前記顕熱熱交換器（１２），前記シスターンタンク（５３）の順に流して再び前記熱媒体循環ポンプ（５１）に流す暖房用熱媒体循環管路（５１１，５１２，５１３，５１４）と、前記顕熱熱交換器（１２）と前記シスターンタンク（５３）との間の暖房用熱媒体循環管路（５１２，５１３）の途中に設けられ、前記暖房用熱媒体の流量を制御する作動弁（５２）と、前記作動弁（５２）をバイパスする作動弁バイパス管路（５１５）と、前記熱媒体循環ポンプ（５１）と前記顕熱熱交換器（１２）との間の暖房用熱媒体循環管路（５１１）から分岐して、前記作動弁（５２）と前記シスターンタンク（５３）との間の暖房用熱媒体循環管路（５１３）に合流する熱交換管路（５１６，５１７）と、発熱体（２１０）と、前記発熱体（２１０）に液水を供給する液水ポンプ（２４０）と、前記発熱体（２１０）を通過して加熱された液水を貯留する貯湯タンク（２２０）と、前記発熱体（２１０）で加熱された液水を、前記貯湯タンク（２２０）に流すことなくバイパスさせるタンクバイパス管路（２０７，２０８）と、前記発熱体（２１０）で加熱された液水の全部又は一部の流れる方向を、前記貯湯タンク（２２０）又は前記タンクバイパス管路（２０７，２０８）に切り替える三方弁（２５０）と、前記タンクバイパス管路（２０７，２０８）を流れる液水と前記熱交換管路（５１６，５１７）を流れる暖房用熱媒体とを熱交換させる液液熱交換器（５４）とを有する熱源システムである。
【００１１】
第２の発明は、第１の発明において、前記熱媒体循環ポンプ（５１）と前記顕熱熱交換器（１２）との間の暖房用熱媒体循環管路（５１１）から分岐する低温暖房端末管路（５２６，６２１，６２２）と、前記低温暖房端末管路（５２６，６２１，６２２）に設けられる低温暖房端末（６２）と、前記低温暖房端末（６２）へ前記暖房用熱媒体を流す場合に開弁する低温端末弁（５６１）とを有する熱源システムである。
【００１２】
第３の発明は、第１又は第２の発明において、前記顕熱熱交換器（１２）と前記作動弁（５２）との間の暖房用熱媒体循環管路（５１２）から分岐する高温暖房端末管路（５２０，５２３，６１２，６１３）と、前記高温暖房端末管路（５２０，５２３，６１２，６１３）に設けられる高温暖房端末（６１）と、前記高温暖房端末（６１）へ前記暖房用熱媒体を流す場合に開弁する高温端末弁（６１１）とを有する熱源システムである。
【００１３】
第４の発明は、第１から第３までのいずれかの発明において、前記顕熱熱交換器（１２）と前記作動弁（５２）との間の暖房用熱媒体循環管路（５１２）から分岐する追い焚き熱交換管路（５２０，５２１，５２２）と、浴槽湯水が循環する追い焚き循環管路（７８，７９１，７９２）と、前記追い焚き熱交換管路（５２０，５２１，５２２）を流れる暖房用熱媒体と前記追い焚き循環管路（７８，７９１，７９２）を流れる浴槽湯水とを熱交換させる追い焚き熱交換器（５５）と、前記追い焚き熱交換器（５５）へ前記暖房用熱媒体を流す場合に開弁する流量制御弁（５５１）とを有する熱源システムである。
【００１４】
第５の発明は、第１から第４までのいずれかの発明において、前記低温暖房端末（６２）の使用開始時刻が予約されている場合であってプレヒート時期なったときには、前記低温暖房端末（６２）の使用を開始するのに先行して、前記暖房用熱交換器（１０）を点火することなく、前記作動弁（５２）及び前記高温端末弁（６１１）及び前記低温端末弁（５６１）が閉弁した状態で、前記三方弁（２５０）をタンクバイパス管路側にして、前記熱媒体循環ポンプ（５１）を作動させるプレヒート制御部（Ｓ１００）を有する熱源システムである。
【００１５】
第６の発明は、第１から第５までのいずれかの発明において、少なくとも前記低温暖房端末（６２）又は前記高温暖房端末（６１）を使用する場合には、前記バーナー（１３）を燃焼させて前記熱媒体循環ポンプ（５１）を作動させるとともに、使用する暖房端末に応じて前記低温端末弁（５６１）及び前記高温端末弁（６１１）及び前記作動弁（５２）の開閉を制御し、前記低温暖房端末管路（５２６，６２１，６２２）と前記高温暖房端末管路（５２０，５２３，６１２，６１３）との合流箇所よりも下流を流れる暖房用熱媒体の温度が基準温度よりも低ければ前記三方弁（２５０）を前記タンクバイパス管路側にし、高ければ前記三方弁（２５０）を貯湯タンク（２２０）側とする暖房用熱交換器作動制御部（Ｓ２００）を有する熱源システムである。
【００１６】
第７の発明は、第６の発明において、前記暖房用熱交換器作動制御部（Ｓ２００）は、前記低温暖房端末（６２）を使用する場合は、前記低温端末弁（５６１）を開弁状態にするとともに前記作動弁（５２）を開弁状態にし、前記低温暖房端末（６２）を使用しない場合は、前記低温端末弁（５６１）を閉弁状態にする熱源システムである。
【００１７】
第８の発明は、第６又は第７の発明において、前記暖房用熱交換器作動制御部（Ｓ２００）は、前記高温暖房端末（６１）を使用する場合は、前記高温端末弁（６１１）を開弁状態にするとともに前記作動弁（５２）を閉弁状態にし、前記高温暖房端末（６１）を使用しない場合は、前記高温端末弁（６１１）を閉弁状態にする熱源システムである。
【００１８】
第９の発明は、第６から第８までのいずれかの発明において、前記暖房用熱交換器作動制御部（Ｓ２００）は、追い焚きする場合は、前記流量制御弁（５５１）を開弁状態にするとともに前記作動弁（５２）を閉弁状態にし、追い焚きしない場合は、前記流量制御弁（５５１）を閉弁状態にする熱源システムである。
【発明の効果】
【００１９】
この態様によれば、液液熱交換器によって、発熱体を流れる液水（冷却水）と暖房用熱媒体との熱交換を行うので、液水（冷却水）を冷却しつつ、この冷却水によって暖房用熱媒体が加熱される。そのため、熱を有効的に利用でき、熱効率が向上する。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】図１は、本発明による熱源システムの一実施形態を示すシステム全体図である。
【図２】図２は、水（水蒸気）に含まれる熱量と温度との相関を示す図である。
【図３】図３は、風呂の追い焚き機能及び暖房機能を実現するための基本的な制御について説明する図である。
【図４】図４は、浴槽の水位（Ｐ）と水量（Ｑ）との関係データ（Ｐ−Ｑデータ）の一例を示す図である。
【図５】図５は、コントローラーが実行するプレヒート制御のフローチャートである。
【図６】図６は、図５のプレヒート制御を実行してプレヒート開始時期になったときの冷却水及び暖房用熱媒体の流れを説明する図である。
【図７】図７は、コントローラーが実行する暖房用熱交換器作動制御のフローチャートである。
【図８】図８は、コントローラーが実行する弁の開閉処理のフローチャートである。
【図９】図９は、低温暖房端末のみを使用する場合であってサーミスター５２４１の検出温度が４０℃を超えていないときの暖房用熱媒体の流れについて説明する図である。
【図１０】図１０は、低温暖房端末のみを使用する場合であってサーミスター５２４１の検出温度が４０℃を超えているときの暖房用熱媒体の流れについて説明する図である。
【図１１】図１１は、高温暖房端末のみを使用する場合であってサーミスター５２４１の検出温度が４０℃を超えていないときの暖房用熱媒体の流れについて説明する図である。
【図１２】図１２は、低温暖房端末を使用しながら追い焚きするが高温暖房端末は使用しない場合であってサーミスター５２４１の検出温度が４０℃を超えていないときの暖房用熱媒体の流れについて説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、添付図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。
【００２２】
図１は、本発明による熱源システムの一実施形態を示すシステム全体図である。
【００２３】
熱源システム１は、床暖房や浴室乾燥機などに供給する暖房用熱媒体（温水等）や浴槽・蛇口等に供給する温水を加熱する熱源装置と、燃料電池等を備えるコジェネレーション装置とを組み合わせたシステムである。
【００２４】
燃料電池は、発電時に発熱するので、冷却する必要がある。熱源システム１は、燃料電池を冷却する液水と暖房用熱媒体との熱交換を行うことで、燃料電池を冷却しつつ暖房用熱媒体を加熱して、システム全体の熱効率を向上させている。
【００２５】
実施形態の理解を容易にするために、はじめに熱源装置について説明する。
【００２６】
熱源装置は、給湯機能と風呂の追い焚き機能と暖房機能とを備える。給湯機能は、主として給湯用熱交換器２０で実現され、風呂の追い焚き機能及び暖房機能は、主として暖房用熱交換器１０で実現される。
【００２７】
給湯用熱交換器２０は、潜熱熱交換器２１と、顕熱熱交換器２２とを備える。給水導入管路７１を介して外部から供給された水は、まず給湯用熱交換器２０の潜熱熱交換器２１で加熱され、続いて顕熱熱交換器２２で加熱されて、給湯管路７２を介して適宜の給湯先に導かれる。なお潜熱熱交換器２１及び顕熱熱交換器２２で利用する熱は、バーナー２３で発生する。
【００２８】
給湯用熱交換器２０に関連する構成についてさらに説明を加える。給水導入管路７１は、接続管路７４と補給水電磁弁７４１とを介して、シスターンタンク５３に接続される。シスターンタンク５３のタンク容量は、たとえば約１〜１．８リットルである。シスターンタンク５３は、大気導入管路５３１を介して大気開放と成している。給水導入管路７１の入口側には、流量センサー７１１と入水温度センサー７１２とが設けられる。流量センサー７１１は、給水導入管路７１を流れる湯水の量を検出する流量検出手段である。入水温度センサー７１２は、給水導入管路７１を流れる湯水の入水温度を検出する温度検出手段である。また給水導入管路７１から分岐管路７３が分岐する。分岐管路７３の分岐箇所には、湯水経路切替弁７３１が設けられている。分岐管路７３は、顕熱熱交換器２２の出口側に接続される給湯管路７２に合流する。給湯管路７２の先端は、適宜の給湯先に導かれる。
【００２９】
また給湯管路７２には、分岐管路７３の合流箇所よりも上流側に出湯湯温検出センサー７２１が設けられるとともに、下流側に出湯湯温検出センサー７２２が設けられる。さらに分岐管路７３の合流箇所及び出湯湯温検出センサー７２２の配設箇所よりも下流側の給湯管路７２は、管路７５を介して注湯水ユニット７５０に接続される。注湯水ユニット７５０には、風呂用注湯導入管路７６の一端が接続され、風呂用注湯導入管路７６の他端は、浴槽湯水循環ポンプ７７に接続される。注湯水ユニット７５０には、湯張り電磁弁７５１、湯張り水量センサー７５２、逆止弁７５３，７５４が設けられる。また浴槽湯水循環ポンプ７７の吐出口には、管路７８が接続され、この管路７８が追い焚き熱交換器５５の入口に接続される。追い焚き熱交換器５５の出口には、管路７９１が接続され、この管路７９１が浴槽７９の循環金具７９０に接続される。また浴槽７９の循環金具７９０には、管路７９２が接続され、この管路７９２が浴槽湯水循環ポンプ７７の吸入口に接続される。
【００３０】
なお管路７８には、風呂温度センサー７８１と、水位センサー７８２と、風呂水流スイッチ７８３とが設けられている。風呂温度センサー７８１は、浴槽湯水の温度を検出する浴槽湯水温検出手段である。水位センサー７８２は、浴槽湯水の水位を検出する水位検出手段である。風呂水流スイッチ７８３は、上述のように循環する浴槽湯水の水流を検知する水流検知手段である。
【００３１】
このように構成されることで、給湯用熱交換器２０から給湯管路７２に流れた湯は、給湯管路７２→管路７５→注湯水ユニット７５０→風呂用注湯導入管路７６→浴槽湯水循環ポンプ７７を順に通った後、浴槽湯水循環ポンプ７７→管路７８→追い焚き熱交換器５５→管路７９１という経路と、浴槽湯水循環ポンプ７７→管路７９２という経路とで浴槽７９に至る。このような経路によって、湯張りや注水を行うための湯張り注水管路が構成される。このように管路７９１と管路７９２の両方を用いて注湯するのがダブル搬送と呼ばれるタイプである。このタイプによれば、注湯時の抵抗が小さいというメリットがあり、注湯流量の多い給湯器（たとえば２４号給湯器）を用いる場合に、早く注湯することができる。なお、管路７９１のみを用いるシングル搬送と呼ばれるタイプもある。このタイプでは、管路７９２と風呂用注湯導入管路７６接続部との間に２方弁が必要でコストを要するものの、管路７９２の水位センサーを使用することで、注湯中に水位を測定することが可能である。図１では、ダブル搬送タイプを例示したが、シングル搬送タイプにも、発明を適用することができる。
【００３２】
また、浴槽７９の浴槽湯水は、浴槽湯水循環ポンプ７７によって吸引されて、循環金具７９０（浴槽７９）→管路７９２→浴槽湯水循環ポンプ７７→管路７８→追い焚き熱交換器５５→管路７９１→循環金具７９０（浴槽７９）、と循環する。以上の管路によって、追い焚き循環管路が構成される。
【００３３】
また図中、符号４１は、後述のように発生する凝縮水（ドレン）を受けるための受け皿を示す。符号４２，４４は、ドレン排出管路を示す。符号４３は、ドレンを中和する中和手段を示す。
【００３４】
バーナー２３は、燃料（ガス）を燃焼することで、高温の燃焼ガスを生成する。バーナー２３の下方には、燃焼ファン２４が設けられる。この燃焼ファン２４によって、バーナー２３の燃焼の給排気が行なわれる。燃料（ガス）は、ガス管３０から分岐形成された一方のガス管３２を流れて、バーナー２３に供給される。ガス管３０には、ガス開閉弁３０１が介設される。また、ガス管３２には、ガス比例弁３２１とガス開閉弁３２２とが介設される。ガス比例弁３２１は、バーナー２３への供給燃料量を弁開度で制御する。ガス開閉弁３２２は、バーナー２３への燃料供給・停止を制御する。
【００３５】
バーナー１３についても、バーナー２３と同様である。すなわち、バーナー１３の下方には、バーナー１３の燃焼の給排気を行なう燃焼ファン１４が設けられる。燃料（ガス）は、ガス管３０から分岐形成された他方のガス管３１を流れて、バーナー１３に供給される。ガス管３１には、ガス比例弁３１１とガス開閉弁３１２とが介設される。ガス比例弁３１１は、バーナー１３への供給燃料量を弁開度で制御する。ガス開閉弁３１２は、バーナー１３への燃料供給・停止を制御する。
【００３６】
なお上述のガス開閉弁３０１，３１２，３２２及びガス比例弁３１１，３２１は、いずれも電磁弁によって形成される。バーナー１３，２３の燃焼制御は、図３に示されるコントローラー９によって適宜の制御方法により制御される。
【００３７】
バーナー１３，２３によって生成された燃焼ガスは、温度が千数百度である。顕熱熱交換器２２は、この燃焼ガスを利用して液水（温水）を加熱する。また潜熱熱交換器２１は、顕熱熱交換器２２を通過する際に熱交換することで温度が低下した燃焼ガスを利用して、液水（温水）を加熱する。給湯用熱交換器２０は、このようにして顕熱熱交換器２２及び潜熱熱交換器２１で液水を加熱するので、熱効率が良い。
【００３８】
図２は、水（水蒸気）に含まれる熱量と温度との相関を示す図である。
【００３９】
これについて、図２を参照してさらに詳しく説明する。燃料ガスに含まれる成分（たとえばメタンＣＨ４）がバーナー２３で燃焼（酸化）すると、二酸化炭素ＣＯ２及び水蒸気Ｈ２Ｏを含んだ燃焼ガスが生成される。この燃焼ガスは、温度が千数百度である。この燃焼ガスが顕熱熱交換器２２を通過する際に、顕熱熱交換器２２を流れる水と熱交換する。これによって、顕熱熱交換器２２を流れる水が加熱されるとともに、燃焼ガスは、温度が２００℃程度まで低下する。温度が２００℃程度まで低下したといっても、この燃焼ガスには、まだまだ多くの熱量が残っている。
【００４０】
水（水蒸気）に含まれる熱量は、温度との間に、図２に示される周知の相関があり、１００℃を前後して、熱量が大きく変化する。潜熱熱交換器２１は、この気体から液体に状態変化するときの潜熱（凝縮熱）を回収して利用するので、非常に良好な熱効率が得られるのである。潜熱熱交換器２１を通過すると、燃焼ガスは、２００℃程度から５０℃程度に温度低下し、水蒸気が液水に凝縮する。そこで、潜熱熱交換器２１の下方には、凝縮水（ドレン）を受けるための受け皿４１が設けられている。
【００４１】
暖房用熱交換器１０も、給湯用熱交換器２０と同様に、潜熱熱交換器１１と、顕熱熱交換器１２とを含み、これらによって液水を加熱する。したがって、暖房用熱交換器１０も、給湯用熱交換器２０と同様に、熱効率が良好である。
【００４２】
再び図１に戻って、暖房用熱交換器１０を中心とした暖房用熱媒体の流れについて説明する。暖房用熱交換器１０には、熱媒体循環ポンプ５１から送られた暖房用熱媒体が循環する。この循環流路について説明する。
【００４３】
熱媒体循環ポンプ５１の吐出口には、管路５１１が接続され、この管路５１１が顕熱熱交換器１２の入口に接続される。顕熱熱交換器１２の出口には、管路５１２が接続され、この管路５１２が低温作動弁５２の入口に接続される。低温作動弁５２の出口には、管路５１３が接続され、この管路５１３がシスターンタンク５３の入口に接続される。シスターンタンク５３の出口には、管路５１４が接続され、この管路５１４が熱媒体循環ポンプ５１の吸入口に接続される。さらに低温作動弁５２をバイパスする作動弁バイパス管路５１５が設けられる。
【００４４】
また管路５１１から管路５１６が分岐する。この管路５１６は液液熱交換器５４の入口に接続される。液液熱交換器５４の出口には、管路５１７が接続され、この管路５１７が管路５１３に合流する。
【００４５】
このような構成であるので、熱媒体循環ポンプ５１とシスターンタンク５３との間で、顕熱熱交換器１２及び液液熱交換器５４が並列接続されているといえる。
【００４６】
熱媒体循環ポンプ５１が駆動すると、暖房用熱媒体は、熱媒体循環ポンプ５１→管路５１１と流れて、途中で一部が管路５１６に分流する。
【００４７】
管路５１１を流れ続ける暖房用熱媒体は、管路５１１→顕熱熱交換器１２→管路５１２→低温作動弁５２（作動弁バイパス管路５１５）→管路５１３→シスターンタンク５３→管路５１４→熱媒体循環ポンプ５１、と流れる。以上の管路によって、暖房用熱媒体循環管路が構成される。
【００４８】
一方、管路５１１から分流して管路５１６を流れる暖房用熱媒体は、管路５１６→液液熱交換器５４→管路５１７、と流れて、管路５１３に合流する。以上の管路によって、熱交換管路が構成される。
【００４９】
そして、暖房用熱媒体循環管路及び熱交換管路を流れる流れが基本循環通流である。
【００５０】
次に、暖房用熱交換器１０の機能のひとつである暖房機能を実現するための構成について説明する。
【００５１】
はじめに高温暖房端末を使用する暖房機能に関して説明する。
【００５２】
暖房用熱媒体が流れる管路５１２から管路５２０が分岐し、さらにこの管路５２０が管路５２１及び管路５２３に分岐する。
【００５３】
管路５２０が分岐する一方の管路５２３は、管路６１２を介して高温暖房端末６１の入口に接続される。ここで高温暖房端末とは、たとえば浴室暖房機・浴室乾燥機などである。高温暖房端末６１の入口付近には、高温端末弁６１１が設けられている。この高温端末弁６１１は、高温暖房端末６１へ暖房用熱媒体を流す場合に開弁する。高温端末弁６１１は、たとえば熱動弁である。高温暖房運転スイッチがオンされると、熱動弁への通電が行われてＰＴＣサーミスターを発熱させてサーモアクチュエーターを動作させる。このような処理によって、所定時間（たとえば１分）経過後に熱動弁が開く。高温暖房運転スイッチがオフされると、熱動弁への通電が停止して所定時間（たとえば２０秒）経過後に熱動弁が閉じる。高温端末弁６１１が開弁することで、高温暖房端末６１には、予め定められる高温暖房設定温度（たとえば８０℃）の暖房用熱媒体が供給されて、浴室暖房機・浴室乾燥機などのような暖房機能が実現される。高温暖房端末６１の出口には、管路６１３が接続され、この管路６１３が熱媒体合流器６３及び管路６３１を介して管路５２４に接続される。管路５２４は、潜熱熱交換器１１の入口に接続される。潜熱熱交換器１１の出口には、管路５２５が接続され、この管路５２５が管路５１３に合流する。
【００５４】
なお管路５１２には、暖房高温サーミスター５１２２が設けられている。この暖房高温サーミスター５１２２が、顕熱熱交換器１２から出る暖房用熱媒体の温度を検出する。この検出信号に基づいてバーナー１３の燃焼制御が行われることで、高温暖房端末６１に供給される暖房用熱媒体の温度が調整される。
【００５５】
このような構成であるので、高温端末弁６１１が開弁していれば、上述した基本循環通流に加えて、管路５１２→管路５２０→管路５２３→管路６１２→高温暖房端末６１→管路６１３→熱媒体合流器６３→管路６３１→管路５２４→潜熱熱交換器１１→管路５２５→管路５１３、という暖房用熱媒体の分岐通流が生じる。これによって、高温暖房端末６１が加熱されて暖房機能が実現される。
【００５６】
次に低温暖房端末を使用する暖房機能に関して説明する。
【００５７】
管路５１１から管路５２６が分岐する。この管路５２６は、熱媒体分岐器５６に接続される。熱媒体分岐器５６の内部では、管路が複数に分岐されており、各管路の出口には低温端末弁５６１が内蔵されている。これらの出口には管路６２１が接続され、この管路６２１が低温暖房端末６２の入口に接続される。ここで低温暖房端末とは、たとえば床暖房に用いられる温水マットである。低温端末弁５６１は、低温暖房端末６２へ暖房用熱媒体を流す場合に開弁する。低温端末弁５６１は、たとえば熱動弁である。低温暖房運転スイッチがオンされると、熱動弁への通電が行われてＰＴＣサーミスターを発熱させてサーモアクチュエーターを動作させる。このような処理によって、所定時間（たとえば１分）経過後に熱動弁が開く。低温暖房運転スイッチがオフされると、熱動弁への通電が停止して所定時間（たとえば２０秒）経過後に熱動弁が閉じる。低温暖房端末６２の出口には、管路６２２が接続され、この管路６２２が熱媒体合流器６３に合流する。低温端末弁５６１が開弁することで、低温暖房端末６２には、予め定められる低温暖房設定温度（たとえば６０℃）の暖房用熱媒体が供給されて、暖房機能（床暖房）が実現される。なお管路５１１には、暖房低温サーミスター５１２１が設けられている。この暖房低温サーミスター５１２１は、熱媒体循環ポンプ５１から吐出された暖房用熱媒体の温度を検出する。この検出信号に基づいてバーナー１３の燃焼制御が行われることで、低温暖房端末６２に供給される暖房用熱媒体の温度が調整される。
【００５８】
このような構成であるので、低温端末弁５６１が開弁していれば、上述した基本循環通流に加えて、管路５１１→管路５２６→熱媒体分岐器５６→低温端末弁５６１→管路６２１→低温暖房端末６２→管路６２２→熱媒体合流器６３→管路６３１→管路５２４→潜熱熱交換器１１→管路５２５→管路５１３、という暖房用熱媒体の分岐通流が生じる。これによって、低温暖房端末６２が加熱され暖房機能が実現される。
【００５９】
また暖房用熱交換器１０の機能のひとつに風呂の追い焚き機能がある。この追い焚き機能は、追い焚き熱交換器５５において、暖房用熱交換器１０で加熱された暖房用熱媒体と、浴槽湯水との間で熱交換を行うことで実現される。この追い焚き機能を実現するための構成について説明する。
【００６０】
まず、追い焚き熱交換器５５に巡回する暖房用熱媒体に関して説明する。
【００６１】
上述のように、暖房用熱媒体が流れる管路５１２から管路５２０が分岐し、さらにこの管路５２０が管路５２１及び管路５２３に分岐しているが、分岐する他方の管路５２１は、追い焚き熱交換器５５の入口に接続される。追い焚き熱交換器５５には、顕熱熱交換器１２で加熱されて、予め定められる設定温度（たとえば８０℃）の暖房用熱媒体が流入する。追い焚き熱交換器５５の出口には、管路５２２が接続され、この管路５２２が管路５２４に合流する。
【００６２】
追い焚き熱交換器５５の入口には、流量制御弁５５１が設けられている。この流量制御弁５５１の開度によって追い焚き熱交換器５５に流入する暖房用熱媒体の流量を調整できる。
【００６３】
このような構成であるので、流量制御弁５５１が開弁していれば、上述した基本循環通流に加えて、管路５１２→管路５２０→管路５２１→追い焚き熱交換器５５→管路５２２→管路５２４→潜熱熱交換器１１→管路５２５→管路５１３、という暖房用熱媒体の分岐通流が生じる。
【００６４】
一方、浴槽湯水は、追い焚き時に、上述のように、循環金具７９０（浴槽７９）→管路７９２→浴槽湯水循環ポンプ７７→管路７８→追い焚き熱交換器５５→管路７９１→循環金具７９０（浴槽７９）、と循環する。浴槽湯水は、このように循環し、追い焚き熱交換器５５を通過するときに暖房用熱媒体によって加熱されて追い焚きされる。このようにして、浴槽湯水が加熱され追い焚き機能が実現される。
【００６５】
この追い焚き動作中には、高温暖房サーミスター５１２２の温度が設定温度（たとえば８０℃）となるようにバーナー１３を燃焼させながら、風呂温度センサー７８１の検出温度が風呂設定温度となるまで、暖房用熱媒体及び浴槽湯水を循環させる。なお、風呂温度センサー７８１の検出温度が風呂設定温度となったら、バーナー１３の燃焼を停止する。熱媒体循環ポンプ５１及び浴槽湯水循環ポンプ７７は、予め定められたポストポンプ時間経過後に停止する。
【００６６】
さらに、浴槽７９への湯張り（自動湯張り動作）を行うときには、バーナー２３の燃焼によって給湯用熱交換器２０を通る水を加熱し、湯張り注水管路を通して湯を浴槽７９に注ぐ。そして、この自動湯張り後、たとえば４時間といった保温動作時間中には、風呂温度センサー７８１の検出温度を取り込み、その検出温度が予め設定される風呂設定温度よりも予め定められている許容範囲を超えて低下したときには、追い焚き動作をたとえば３分間行い、風呂温度センサー７８１の検出温度が風呂設定温度となるようにする保温モードの機能の動作が行われる。
【００６７】
続いて、風呂の追い焚き機能及び暖房機能を実現するための基本的な制御について、図３を参照して説明する。
【００６８】
風呂リモコン装置８１は、風呂の給湯，追い焚きなどを指令するための操作部である。風呂リモコン装置８１には、風呂設定温度入力操作部８１１と追い焚きスイッチ８１２と風呂自動スイッチ８１３とが設けられている。
【００６９】
風呂設定温度入力操作部８１１は、浴槽湯水の温度を設定する操作部である。浴槽湯水温度は、たとえば４０℃前後の適宜の値に設定される。設定された温度の情報は、コントローラー９と利用可熱量算出部９１に加えられる。
【００７０】
追い焚きスイッチ８１２は、浴槽湯水の追い焚き単独動作のオンスイッチである。追い焚きスイッチ８１２のオン信号は、コントローラー９に加えられる。なお、コントローラー９により追い焚き動作が終了すると、追い焚きスイッチ８１２は自動的にオフとなる。
【００７１】
風呂自動スイッチ８１３は、浴槽７９への自動湯張り，保温，保水動作のオンオフスイッチである。風呂自動スイッチ８１３のオン信号は、コントローラー９に加えられ、自動湯張り後、４時間程度保温及び保水を行った後、自動的にオフとなる。
【００７２】
風呂自動スイッチ８１３のオン信号が加えられると、コントローラー９は、バーナー２３の燃焼によって熱交換器２９を通る水を加熱し、湯張り注水管路を通じて湯を浴槽７９に注ぐ。この際、たとえば図４に示されるような、予めメモリ部９４に与えられている浴槽の水位（Ｐ）と水量（Ｑ）との関係データ（Ｐ−Ｑデータ）と、水位センサー７８２により検出される検出水位とに基づき、浴槽の設定水位まで注湯する。また、浴槽湯水循環ポンプ７７を駆動して得られる風呂温度センサー７８１により検出される浴槽湯水温が風呂設定温度よりも低いときには、風呂設定温度となるように、流量制御弁５５１を開，浴槽湯水循環ポンプ７７をオンして、浴槽湯水の追い焚き動作を行う。なお、コントローラー９は、追い焚きスイッチ８１２のオン信号が加えられたときも、風呂温度センサー７８１により検出される浴槽湯水温が風呂設定温度となるように、浴槽湯水の追い焚き動作を行う。
【００７３】
高温暖房リモコン装置８２は、高温暖房端末６１の作動を指令するための操作部である。高温暖房リモコン装置８２には、高温暖房スイッチ８２１が設けられている。高温暖房スイッチ８２１は、高温暖房端末６１の運転のオンオフ動作指令を行うスイッチである。高温暖房スイッチ８２１のオン・オフの信号は、コントローラー９に加えられる。高温暖房スイッチ８２１がオンされると、高温端末弁（熱動弁）１２への通電が行われてＰＴＣサーミスターを発熱させてサーモアクチュエーターを動作させる。このような処理によって、所定時間（たとえば１分）経過後に熱動弁６１１が開く。高温高温暖房スイッチ８２１がオフされると、熱動弁６１１への通電が停止して所定時間（たとえば２０秒）経過後に熱動弁６１１が閉じる。
【００７４】
低温暖房リモコン装置８３は、低温暖房端末６２の作動を指令するための操作部である。低温暖房リモコン装置８３には、低温暖房スイッチ８３１が設けられている。低温暖房スイッチ８３１は、低温暖房端末６２の運転のオンオフ動作指令を行うスイッチである。低温暖房スイッチ８３１のオン・オフの信号は、コントローラー９に加えられる。低温暖房スイッチ８３１がオンされると、低温端末弁（熱動弁）５６１への通電が行われてＰＴＣサーミスターを発熱させてサーモアクチュエーターを動作させる。このような処理によって、所定時間（たとえば１分）経過後に熱動弁５６１が開く。低温低温暖房スイッチ８３１がオフされると、熱動弁５６１への通電が停止して所定時間（たとえば２０秒）経過後に熱動弁５６１が閉じる。
【００７５】
コントローラー９は、上述の各リモコン装置の指令信号を受けて、バーナー１３の燃焼制御（燃焼量制御を含む）及び燃焼ファン１４の回転制御を行うとともに、熱媒体循環ポンプ５１を駆動させる。コントローラー９は、高温暖房端末６１の運転を行うときには８０℃の液体を供給できるように、暖房高温サーミスター５１２２の検出温度をフィードバックして、バーナー１３の燃焼制御及び燃焼ファン１４の回転制御等を行って、潜熱熱交換器１１及び顕熱熱交換器１２を加熱し、暖房用熱媒体を加熱することで、暖房高温サーミスター５１２２の検出温度が８０℃となるようにする。
【００７６】
加熱された暖房用熱媒体は、顕熱熱交換器１２から約８０℃で導出されて、管路５１２を流れる。そして高温端末弁６１１が開かれていれば、管路５１２→管路５２０→管路５２３→管路６１２→高温端末弁６１１→高温暖房端末６１と流れる。高温暖房端末６１に供給された暖房用熱媒体は、高温暖房端末６１を通過するときに放熱する。これよって暖房用熱媒体の温度がたとえば６０℃程度に下がった状態で、管路６１３→熱媒体合流器６３→管路６３１→管路５２４→潜熱熱交換器１１と流れて、潜熱熱交換器１１によって加温される。この加温された暖房用熱媒体は、管路５２５→シスターンタンク５３→管路５１４→熱媒体循環ポンプ５１、と流れる。その後、暖房用熱媒体は、管路５１１を流れて顕熱熱交換器１２で加熱される。
【００７７】
また、高温暖房端末６１の運転時に低温暖房端末６２の運転も行うときには、コントローラー９は、最初の３０分程度は８０℃とするホットダッシュを行い、その後は、６０℃の暖房用熱媒体を供給できるようにする。なお、このときも、バーナー１３の燃焼制御及び燃焼ファン１４の回転制御等は、高温暖房端末６１の運転時と同様であり、顕熱熱交換器１２からは、暖房高温サーミスター５１２２を用いて適宜の温度（たとえば約８０℃）の液体が導出される。
【００７８】
熱動弁５６１が開状態では、暖房用熱媒体が、熱媒体循環ポンプ５１→管路５１１→管路５２６→熱媒体分岐器５６→低温端末弁５６１→管路６２１→低温暖房端末６２、と流れる。高温暖房端末６１の動作時には熱媒体循環ポンプ５１から吐出された暖房用熱媒体は、たとえば６０℃程度であり、低温暖房端末６２を通って放熱し、たとえば４０℃よりも低温となる。そしてその暖房用熱媒体は、管路６２２→熱媒体合流器６３→管路６３１→管路５２４→潜熱熱交換器１１、と流れる。
【００７９】
なお、高温暖房端末６１が作動していない場合は、低温暖房端末６２に導入される暖房用熱媒体の温度調節は、暖房低温サーミスター５１２１の検出温度に基づいて、コントローラー９が制御する。つまり、低温暖房端末６２の通常運転時には、暖房低温サーミスター５１２１の検出温度がたとえば６０℃になるように、低温能力切替熱動弁４７を開弁してバーナー１３の燃焼量を調節して、暖房用熱媒体を管路６２１に送る。
【００８０】
また、低温暖房端末６２の運転開始直後は、低温暖房端末６２の内部管路や管路６２２内の暖房用熱媒体が冷えている状態である。このような状態の暖房用熱媒体を加熱する場合のホットダッシュ運転（コールドスタート）では、例えば３０分といった予め定められたホットダッシュ設定時間だけ、暖房高温サーミスター５１２２の検出温度がたとえば８０℃になるように低温能力切替熱動弁４７を開弁してバーナー１３の燃焼量を調節して、暖房用熱媒体を管路６２１に送る。
【００８１】
なお、流量制御弁５５１が開いている追い焚き時には、暖房用熱媒体は、管路５１２→管路５２０→管路５２１→追い焚き熱交換器５５→管路５２２、と流れてから管路５２４に流れ、以下は管路５２４→潜熱熱交換器１１と流れて、潜熱熱交換器１１によって加温される。
【００８２】
以上が、給湯機能と風呂の追い焚き機能と暖房機能とを実現する熱源装置の基本的な作動である。さらに、本実施形態の熱源システム１は、熱源装置と、燃料電池を備えるコジェネレーション装置とが組み合わされている。燃料電池は、発電時に発熱するので、冷却する必要がある。熱源システム１は、この熱で暖房用熱媒体を加熱することで、システム全体の熱効率を向上させている。そこで以下では、これの具体的な内容について説明する。
【００８３】
再び図１に戻って、燃料電池を備えるコジェネレーション装置の具体的な構成について説明する。
【００８４】
コジェネレーション装置２００は、燃料電池２１０と、貯湯タンク２２０と、ラジエーター２３０と、循環ポンプ２４０とを含む。
【００８５】
燃料電池２１０は、複数のセルから構成される。燃料電池２１０は、不図示の改質器で生成された水素ガス及び空気中の酸素を反応させて発電する。燃料電池２１０は、発電時に発熱する。そこで液水と熱交換させることで、液水を加熱しつつ、この液水によって燃料電池２１０を冷却する。このため、燃料電池２１０には液水管路が接続されている。燃料電池２１０の冷却水出口に管路２０５が接続される。この管路２０５が三方弁２５０の入口に接続される。三方弁２５０の一方の出口には管路２０６が接続され、他方の出口には管路２０７が接続される。
【００８６】
管路２０６は、貯湯タンク２２０の温水入口に接続される。貯湯タンク２２０の温水出口には管路２０９が接続される。この管路２０９が三方弁２６０の温水入口に接続される。また給水管路２０１が貯湯タンク２２０の冷水入口に接続されるとともに、給水管路２０１から分岐した管路２０１１が三方弁２６０の冷水入口に接続される。また貯湯タンク２２０の冷水出口には管路２０２が接続される。この管路２０２がラジエーター２３０の入口に接続される。なおラジエーター２３０は、図示されているようにラジエーターファンを備える。ラジエーター２３０の出口には管路２０３が接続される。この管路２０３が循環ポンプ２４０の吸入口に接続される。循環ポンプ２４０の吐出口には管路２０４が接続される。この管路２０４が燃料電池２１０の冷却水入口に接続される。
【００８７】
管路２０７は、液液熱交換器５４の入口に接続される。液液熱交換器５４の出口には管路２０８が接続される。この管路２０８が管路２０３に合流するように接続される。上述したように、液液熱交換器５４には、管路５１６及び管路５１７が接続されており、暖房用熱媒体が流れる。液液熱交換器５４は、この暖房用熱媒体と燃料電池２１０の冷却水とが流れることで、冷却水を冷却しつつ、この冷却水によって暖房用熱媒体を加熱する。
【００８８】
このような構成であるので、三方弁２５０が管路２０６側に開いている場合は、循環ポンプ２４０から吐出された冷却水は、管路２０５→三方弁２５０→管路２０６→貯湯タンク２２０→管路２０２→ラジエーター２３０→管路２０３→循環ポンプ２４０、と循環する。また三方弁２５０が管路２０７側に開いている場合は、循環ポンプ２４０から吐出された冷却水は、管路２０５→三方弁２５０→管路２０７→液液熱交換器５４→管路２０８→管路２０３→循環ポンプ２４０、と循環する。
【００８９】
貯湯タンク２２０の表面にはサーミスター（温度センサー）が取り付けられている。図１では、５つのサーミスター２７０が取り付けられている。貯湯タンク２２０の内部は、下部に貯留する冷水と上部に貯留する温水（湯）とで充満している。この冷水と湯との境界の位置がサーミスター２７０によって検出される。
【００９０】
燃料電池２１０の運転中、循環ポンプ２４０から吐出された冷却水は、通常、燃料電池２１０で温度が上昇して、管路２０５→三方弁２５０→管路２０６、と流れて、貯湯タンク２２０に貯留される。貯湯タンク２２０の下部からは、冷水が流れ出して循環ポンプ２４０に吸入される。このような作動によって、貯湯タンク２２０の内部の冷水と湯との境界が下降する。
【００９１】
給湯する場合は、管路２０１から貯湯タンク２２０に給水される。貯湯タンク２２０の上部からは、温水（湯）が流れ出して、管路２０９→三方弁２６０、と流れて、矢印Ｙから給水導入管路７１を経由して給湯用熱交換器２０に流れ、貯湯タンク２２０から流出した温水（湯）の温度が低ければ、給湯用熱交換器２０で加熱される。このような作動によって、貯湯タンク２２０の内部の冷水と湯との境界が上昇する。
【００９２】
なお給湯用熱交換器２０を運転するためにバーナー２３を作動させるには、所定の時間（一例を挙げれば１０秒程度）を要する。そこで、サーミスター２７０で検出した冷水と湯との境界が上方にあれば（すなわち、貯湯タンク内の湯量が少なければ）、バーナー２３に着火するようにしておくとよい。このようにすれば、貯湯タンク２２０から流出するのが湯から水に切り替わっても、その水を給湯用熱交換器２０で十分加熱することができる。もしこのようにしなければ、給湯先に、貯湯タンク２２０から流出した湯を供給しているときに、貯湯タンク２２０から水が流出した場合に、その水の加熱が間に合わず、給湯先に水を供給してしまう事態が生じうる。しかしながら、予めバーナー２３に着火しておくことで、そのような事態を防止できる。
【００９３】
燃料電池２１０は、運転を停止したのち再び運転を開始するには、複雑な処理が必要になる。また冷蔵庫などは、電気を２４時間消費しているので、燃料電池２１０に対する発電要求が常にある。そこで、燃料電池２１０は、通常、停止することなく常に運転を継続している。そのため、湯を使用しない深夜帯でも、発電とともに発熱し続けている。本実施形態の液液熱交換器５４が無い従来のタイプでは、その発熱で水を加熱して湯にして貯湯タンクに貯留するのみであった。この場合、貯湯タンクに湯が充満したら、ラジエーター２３０のファンを回して廃熱しなければならず、熱効率を悪化させる原因のひとつとなっていた。
【００９４】
そこで本実施形態では、ラジエーター２３０のファンを回して廃熱するのではなく、液液熱交換器５４によって暖房用熱媒体と熱交換させるようにしたのである。このようにすることで、熱を有効的に利用でき、熱効率が向上する。
【００９５】
液液熱交換器５４によって暖房用熱媒体と熱交換させるシーンとしては、ひとつに低温暖房端末（たとえば床暖房）の使用に先立ってプレヒートするシーンが考えられる。そこで、このようなシーンにおける具体的な制御内容について説明する。
【００９６】
図５は、コントローラーが実行するプレヒート制御のフローチャートである。この制御は、所定時間サイクルで繰り返し実行される。
【００９７】
次に図５を参照して、コントローラーの動作を中心としてプレヒート制御について説明する。
【００９８】
ステップＳ１１０において、コントローラーは、低温暖房端末（たとえば床暖房）の使用開始時刻が予約されているか否かを判定する。コントローラーは、判定結果が否であれば処理を抜け、判定結果が肯であればステップＳ１２０へ処理を移行する。
【００９９】
ステップＳ１２０において、コントローラーは、低温暖房端末の使用を開始する前のプレヒート開始時期になったか否かを判定する。このプレヒート開始時期は、たとえば使用開始時刻が朝６時であった場合に、その３０分前というように一定時間前のタイミングを設定してもよいし、気温に応じて変化させ、たとえば気温が低いほど早いタイミングとなるように設定してもよい。コントローラーは、判定結果が否であれば処理を抜け、判定結果が肯になったらステップＳ１３０へ処理を移行する。
【０１００】
ステップＳ１３０において、コントローラーは、熱媒体循環ポンプ５１を作動させるとともに、三方弁２５０を管路２０７側とする。また低温作動弁５２を閉、低温端末弁５６１を閉、高温端末弁６１１を閉、とする。なおバーナー１３については、不作動状態を継続する。
【０１０１】
なお以上の処理は、上述のように所定時間サイクルで繰り返し実行されているので、プレヒート開始時期になるまでは、Ｓ１００→Ｓ１１０→Ｓ１２０→ＲＥＴＵＲＮ、が繰り返し実行され、プレヒート開始時期になったら、Ｓ１００→Ｓ１１０→Ｓ１２０→Ｓ１３０→ＲＥＴＵＲＮ、が実行される。
【０１０２】
図６は、図５のプレヒート制御を実行してプレヒート開始時期になったときの冷却水及び暖房用熱媒体の流れを説明する図である。なお冷却水・暖房用熱媒体が流れている管路が網掛けされており、冷却水・暖房用熱媒体の流れ方向が矢印で示されている。
【０１０３】
プレヒート開始時期になったら、コントローラーは、上述のように、Ｓ１００→Ｓ１１０→Ｓ１２０→Ｓ１３０→ＲＥＴＵＲＮ、を実行する。すると、循環ポンプ２４０から吐出された冷却水は、図６に網掛け及び矢印で示されるように、管路２０５→三方弁２５０→管路２０７→液液熱交換器５４→管路２０８→管路２０３→循環ポンプ２４０、と循環する。また熱媒体循環ポンプ５１から吐出された暖房用熱媒体は、管路５１１に流れて、途中で一部が管路５１６に分流する。管路５１１を流れ続ける暖房用熱媒体は、管路５１１→顕熱熱交換器１２→管路５１２→低温作動弁５２（作動弁バイパス管路５１５）→管路５１３→シスターンタンク５３→管路５１４→熱媒体循環ポンプ５１、と流れる。一方、管路５１１から分流して管路５１６を流れる暖房用熱媒体は、管路５１６→液液熱交換器５４→管路５１７、と流れて、管路５１３に合流する。暖房用熱媒体が液液熱交換器５４を流れるときに、冷却水と熱交換するので、冷却水が冷却されつつ、この冷却水によって暖房用熱媒体が加熱される。そのため、熱を有効的に利用でき、熱効率が向上する。
【０１０４】
なお本実施形態の構成によれば、暖房用熱媒体は、潜熱熱交換器１１に流れることなく、顕熱熱交換器１２に流れる。潜熱熱交換器１１は、上述した受け皿４１の上方にある。この場合、外部の風が暖房用熱交換器１０の排気口１００から逆流して、この風によって潜熱熱交換器１１の暖房用熱媒体が冷やされてしまう可能性がある。これに対して、本実施形態の構成によれば、暖房用熱媒体が、潜熱熱交換器１１に流れることなく、顕熱熱交換器１２に流れる。顕熱熱交換器１２は、受け皿４１の下方にあるので、この受け皿４１が風除けとなって風が顕熱熱交換器１２に当たりにくくなり、顕熱熱交換器１２が冷やされにくい。したがって無用に廃熱することがなく、優れて熱効率を呈するのである。
【０１０５】
図７は、コントローラーが実行する暖房用熱交換器作動制御のフローチャートである。
【０１０６】
低温暖房端末の使用開始時刻になったり、または高温暖房スイッチ８２１・低温暖房スイッチ８３１・追い焚きスイッチ８１２が操作されて、暖房用熱交換器が作動するときには、コントローラーは以下のように処理する。
【０１０７】
ステップＳ２１０において、コントローラーは、暖房用熱交換器を作動させるか否かを判定する。コントローラーは、判定結果が否であれば処理に入らず、判定結果が肯であればステップＳ２２０へ処理を移行する。
【０１０８】
ステップＳ２２０において、コントローラーは、熱媒体循環ポンプ５１を作動させるとともに、バーナー１３を作動させる。
【０１０９】
ステップＳ２３０において、コントローラーは、使用する端末に応じた弁の開閉処理を実行する。処理の具体的な内容については後述する。
【０１１０】
ステップＳ２４０において、コントローラーは、サーミスター５２４１の検出温度が４０℃を超えるか否かを判定する。コントローラーは、判定結果が否であれば、すなわち４０℃を超えないうちは、ステップＳ２５０へ処理を移行し、判定結果が肯になったら、すなわち４０℃を超えたら、ステップＳ２６０へ処理を移行する。
【０１１１】
ステップＳ２５０において、コントローラーは、三方弁２５０を管路２０７側とする。
【０１１２】
ステップＳ２６０において、コントローラーは、三方弁２５０を管路２０６側とする。
【０１１３】
図８は、コントローラーが実行する弁の開閉処理のフローチャートである。
【０１１４】
ステップＳ２３１において、コントローラーは、低温暖房端末を使用するか否かを判定する。コントローラーは、判定結果が否であればステップＳ２３２へ処理を移行し、判定結果が肯であればステップＳ２３３へ処理を移行する。
【０１１５】
ステップＳ２３２において、コントローラーは、低温端末弁５６１を閉弁する。
【０１１６】
ステップＳ２３３において、コントローラーは、低温作動弁５２を開弁するとともに、低温端末弁５６１を開弁する。
【０１１７】
ステップＳ２３４において、コントローラーは、高温暖房端末を使用するか否かを判定する。コントローラーは、判定結果が否であればステップＳ２３５へ処理を移行し、判定結果が肯であればステップＳ２３６へ処理を移行する。
【０１１８】
ステップＳ２３５において、コントローラーは、高温端末弁６１１を閉弁する。
【０１１９】
ステップＳ２３６において、コントローラーは、低温作動弁５２を閉弁するとともに、高温端末弁６１１を開弁する。
【０１２０】
ステップＳ２３７において、コントローラーは、追い焚きするか否かを判定する。コントローラーは、判定結果が否であればステップＳ２３８へ処理を移行し、判定結果が肯であればステップＳ２３９へ処理を移行する。
【０１２１】
ステップＳ２３８において、コントローラーは、流量制御弁５５１を閉弁する。
【０１２２】
ステップＳ２３６において、コントローラーは、低温作動弁５２を閉弁するとともに、流量制御弁５５１を開弁する。
【０１２３】
続いて以上の処理を実行した場合の暖房用熱媒体の流れについて説明する。
【０１２４】
図９は、低温暖房端末のみを使用する場合であってサーミスター５２４１の検出温度が４０℃を超えていないときの暖房用熱媒体の流れについて説明する図である。
【０１２５】
最初に図９を参照して、低温暖房端末のみを使用する場合（高温暖房端末を使用せず追い焚きも行わない）について説明する。これはたとえば、予約されていた時刻になって低温暖房端末の使用を開始する場合や、低温暖房スイッチ８３１のみが操作された場合などである。
【０１２６】
この場合、サーミスター５２４１の検出温度が４０℃を超えないうちは、コントローラーは、Ｓ２００→Ｓ２１０→Ｓ２２０→Ｓ２３０→Ｓ２３１→Ｓ２３３→Ｓ２３４→Ｓ２３５→Ｓ２３７→Ｓ２３８→Ｓ２４０→Ｓ２５０→ＲＥＴＵＲＮ、を実行する。すると、循環ポンプ２４０から吐出された冷却水は、図９に示されるように、管路２０５→三方弁２５０→管路２０７→液液熱交換器５４→管路２０８→管路２０３→循環ポンプ２４０、と循環する。これは、プレヒート制御時と同様である。
【０１２７】
また熱媒体循環ポンプ５１から吐出された暖房用熱媒体は、管路５１１に流れて、途中で一部が管路５２６に分流する。管路５１１を流れ続ける暖房用熱媒体は、さらに途中で一部が管路５１６に分流する。管路５１１を流れ続ける暖房用熱媒体、及び、管路５１１から分流して管路５１６を流れる暖房用熱媒体は、プレヒート制御時と同様に流れる。
【０１２８】
管路５１１から管路５２６に分流した暖房用熱媒体は、管路５２６→熱媒体分岐器５６（低温端末弁５６１）→管路６２１→低温暖房端末６２→管路６２２→熱媒体合流器６３→管路６３１→管路５２４→潜熱熱交換器１１→管路５２５、と流れて、管路５１３に合流する。
【０１２９】
低温暖房端末６２を流れて温度が低下した暖房用熱媒体が、潜熱熱交換器１１を流れることで、バーナー１３の燃焼ガスに含まれる水蒸気の潜熱（凝縮熱）によって加熱されることとなり、良好な熱効率が得られる。
【０１３０】
また暖房用熱交換器１０だけでなく、液液熱交換器５４も用いることで燃料電池２１０の廃熱をも利用して、暖房用熱媒体を加熱できるので、熱効率が非常に良好である。
【０１３１】
図１０は、低温暖房端末のみを使用する場合であってサーミスター５２４１の検出温度が４０℃を超えているときの暖房用熱媒体の流れについて説明する図である。
【０１３２】
そして、サーミスター５２４１の検出温度が４０℃を超えたら、コントローラーは、Ｓ２００→Ｓ２１０→Ｓ２２０→Ｓ２３０→Ｓ２３１→Ｓ２３３→Ｓ２３４→Ｓ２３５→Ｓ２３７→Ｓ２３８→Ｓ２４０→Ｓ２６０→ＲＥＴＵＲＮ、を実行して、三方弁２５０を切り替える。この結果、循環ポンプ２４０から吐出された冷却水は、図１０に示されるように、管路２０５→三方弁２５０→管路２０６→貯湯タンク２２０と流れて、貯湯タンク２２０に貯留されるとともに、貯湯タンク２２０の下部の冷却水が、貯湯タンク２２０→管路２０２→ラジエーター２３０→管路２０３、と流れて、循環ポンプ２４０に吸入される。
【０１３３】
潜熱熱交換器１１では、燃焼ガスの温度が１００℃よりも高い温度から、１００℃よりも低い温度まで低下することで、燃焼ガスに含まれる水蒸気（水）が状態変化するときの潜熱（凝縮熱）を十分に利用することができる。しかしながら、潜熱熱交換器１１に導入される暖房用熱媒体の温度が高い場合は、熱交換量が少なくなり、潜熱（凝縮熱）を十分には利用できない可能性がある。
【０１３４】
これに対して、本実施形態では、サーミスター５２４１の検出温度が４０℃を超えたら、三方弁２５０が切り替えることで、燃料電池の冷却水による暖房用熱媒体の加熱を中止する。このようにすることで、潜熱熱交換器１１に導入される暖房用熱媒体の温度が高くなってしまって、潜熱（凝縮熱）を十分に利用できないことを回避でき、良好な熱効率が得られるのである。
【０１３５】
図１１は、高温暖房端末のみを使用する場合であってサーミスター５２４１の検出温度が４０℃を超えていないときの暖房用熱媒体の流れについて説明する図である。
【０１３６】
続いて高温暖房端末のみを使用する場合（低温暖房端末を使用せず追い焚きも行わない）について説明する。これはたとえば、高温暖房スイッチ８２１のみが操作された場合などである。
【０１３７】
この場合、サーミスター５２４１の検出温度が４０℃を超えないうちは、コントローラーは、Ｓ２００→Ｓ２１０→Ｓ２２０→Ｓ２３０→Ｓ２３１→Ｓ２３２→Ｓ２３４→Ｓ２３６→Ｓ２３７→Ｓ２３８→Ｓ２４０→Ｓ２５０→ＲＥＴＵＲＮ、を実行する。すると、循環ポンプ２４０から吐出された冷却水は、図１１に示されるように、管路２０５→三方弁２５０→管路２０７→液液熱交換器５４→管路２０８→管路２０３→循環ポンプ２４０、と循環する。
【０１３８】
また熱媒体循環ポンプ５１から吐出された暖房用熱媒体は、管路５１１に流れて、途中で一部が管路５１６に分流する。また管路５１１を流れ続ける暖房用熱媒体は、管路５１１→顕熱熱交換器１２→管路５１２、と流れて、途中で一部が管路５２０に分流する。これらの流れ（管路５１２の流れ、及び、管路５１１から分流して管路５１６を流れる流れ）は、プレヒート制御時と同様であるので、説明を省略する。
【０１３９】
管路５１２から管路５２０に分流した暖房用熱媒体は、管路５２０→管路５２３→管路６１２→高温暖房端末６１（高温端末弁６１１）→管路６１３→熱媒体合流器６３→管路６３１→管路５２４→潜熱熱交換器１１→管路５２５、と流れて、管路５１３に合流する。
【０１４０】
高温暖房端末６１を流れて温度が低下した暖房用熱媒体が、潜熱熱交換器１１を流れることで、バーナー１３の燃焼ガスに含まれる水蒸気の潜熱（凝縮熱）によって加熱されることとなり、良好な熱効率が得られる。
【０１４１】
また暖房用熱交換器１０だけでなく、液液熱交換器５４も用いることで燃料電池２１０の廃熱をも利用して、暖房用熱媒体を加熱できるので、熱効率が非常に良好である。
【０１４２】
そして、サーミスター５２４１の検出温度が４０℃を超えたら、コントローラーは、Ｓ２００→Ｓ２１０→Ｓ２２０→Ｓ２３０→Ｓ２３１→Ｓ２３２→Ｓ２３４→Ｓ２３６→Ｓ２３７→Ｓ２３８→Ｓ２４０→Ｓ２６０→ＲＥＴＵＲＮ、を実行して、三方弁２５０を切り替える。この結果、循環ポンプ２４０から吐出された冷却水は、管路２０５→三方弁２５０→管路２０６→貯湯タンク２２０と流れて、貯湯タンク２２０に貯留されるとともに、貯湯タンク２２０の下部の冷却水が、貯湯タンク２２０→管路２０２→ラジエーター２３０→管路２０３、と流れて、循環ポンプ２４０に吸入される。
【０１４３】
このようにすることで、燃料電池の冷却水による暖房用熱媒体の加熱が中止され、潜熱熱交換器１１に導入される暖房用熱媒体の温度が高くなってしまって、潜熱（凝縮熱）を十分に利用できないことを回避でき、良好な熱効率が得られる。
【０１４４】
図１２は、低温暖房端末を使用しながら追い焚きするが高温暖房端末は使用しない場合であってサーミスター５２４１の検出温度が４０℃を超えていないときの暖房用熱媒体の流れについて説明する図である。
【０１４５】
次に低温暖房端末を使用しながら追い焚きするが高温暖房端末は使用しない場合について説明する。これはたとえば、低温暖房スイッチ８３１が操作されて低温暖房端末を使用中に、さらに追い焚きスイッチ８１２や風呂自動スイッチ８１３が操作されて追い焚きする場合などである。
【０１４６】
この場合、サーミスター５２４１の検出温度が４０℃を超えないうちは、コントローラーは、Ｓ２００→Ｓ２１０→Ｓ２２０→Ｓ２３０→Ｓ２３１→Ｓ２３３→Ｓ２３４→Ｓ２３５→Ｓ２３７→Ｓ２３９→Ｓ２４０→Ｓ２５０→ＲＥＴＵＲＮ、を実行する。
【０１４７】
この場合は、基本的には、循環ポンプ２４０から吐出された冷却水、及び、熱媒体循環ポンプ５１から吐出された暖房用熱媒体は、低温暖房端末のみを使用する場合と同様に流れる。これに加えて、管路５１２を流れる暖房用熱媒体の一部が、途中で管路５２０に分流する。管路５２０に分流した暖房用熱媒体は、管路５２０→管路５２１→追い焚き熱交換器５５→管路５２２、と流れて、管路５２４に合流する。
【０１４８】
低温暖房端末６２／追い焚き熱交換器５５を流れて温度が低下した暖房用熱媒体が、潜熱熱交換器１１を流れることで、バーナー１３の燃焼ガスに含まれる水蒸気の潜熱（凝縮熱）によって加熱されることとなり、良好な熱効率が得られる。
【０１４９】
また暖房用熱交換器１０だけでなく、液液熱交換器５４も用いることで燃料電池２１０の廃熱をも利用して、暖房用熱媒体を加熱できるので、熱効率が非常に良好である。
【０１５０】
そして、サーミスター５２４１の検出温度が４０℃を超えたら、三方弁２５０が切り替えられる。この結果、循環ポンプ２４０から吐出された冷却水は、管路２０５→三方弁２５０→管路２０６→貯湯タンク２２０と流れて、貯湯タンク２２０に貯留されるとともに、貯湯タンク２２０の下部の冷却水が、貯湯タンク２２０→管路２０２→ラジエーター２３０→管路２０３、と流れて、循環ポンプ２４０に吸入される。
【０１５１】
このようにすることで、燃料電池の冷却水による暖房用熱媒体の加熱が中止され、潜熱熱交換器１１に導入される暖房用熱媒体の温度が高くなってしまって、潜熱（凝縮熱）を十分に利用できないことを回避でき、良好な熱効率が得られる。
【０１５２】
以上、本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態は本発明の適用例の一部を示したに過ぎず、本発明の技術的範囲を上記実施形態の具体的構成に限定する趣旨ではない。
【０１５３】
たとえば、熱媒体分岐器５６，熱媒体合流器６３には、図１に示されている暖房装置に限られず、必要に応じ、適宜他の暖房装置を接続してもよい。
【０１５４】
また、上記説明においては、発熱体の一例として、燃料電池を挙げたが、ガスエンジン等を利用した発電装置などであってもよい。
【０１５５】
上記実施形態は、適宜組み合わせ可能である。
【符号の説明】
【０１５６】
１０  暖房用熱交換器
１１  潜熱熱交換器
１２  顕熱熱交換器
１３  バーナー
５１  熱媒体循環ポンプ
５２  作動弁
５３  シスターンタンク
５４  液液熱交換器
５５  追い焚き熱交換器
６１  高温暖房端末
６２  低温暖房端末
５５１  流量制御弁
５６１  低温端末弁
６１１  高温端末弁
５１１，５１２，５１３，５１４  暖房用熱媒体循環管路
５１５  作動弁バイパス管路
５１６，５１７  熱交換管路
５２０，５２１，５２２  追い焚き熱交換管路
５２０，５２３，６１２，６１３  高温暖房端末管路
５２６，６２１，６２２  低温暖房端末管路
７８，７９１，７９２  追い焚き循環管路
２１０  発熱体（燃料電池）
２２０  貯湯タンク
２４０  液水ポンプ
２５０  三方弁
２０７，２０８  タンクバイパス管路
Ｓ１００  プレヒート制御部
Ｓ２００  暖房用熱交換器作動制御部
【図１】
0006396833.tif 000002
【図２】
0006396833.tif 000003
【図３】
0006396833.tif 000004
【図４】
0006396833.tif 000005
【図５】
0006396833.tif 000006
【図６】
0006396833.tif 000007
【図７】
0006396833.tif 000008
【図８】
0006396833.tif 000009
【図９】
0006396833.tif 000010
【図１０】
0006396833.tif 000011
【図１１】
0006396833.tif 000012
【図１２】
0006396833.tif 000013