(57)【要約】【課題】  本発明では給湯温度が安定している給湯システムを提供する。【解決手段】  本発明の給湯システムは、貯湯槽と、貯湯槽からの水と水道水を混合するとともに混合水の温度を指令された温度に調整可能な混合器と、混合器を通過した水を必要に応じて加熱して温水利用箇所に給湯する給湯器と、給湯器の加熱運転開始後の湯温上昇幅の時間に対する変化速度を記憶している手段と、混合器で水道水を混合している期間内のタイミングで、混合器に指令する混合水の温度を前記変化速度で低下させ始める混合水温度指令手段とを備えている。【選択図】  図１
2005274055.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
貯湯槽と、
貯湯槽からの水と水道水を混合するとともに混合水の温度を指令された温度に調整可能な混合器と、
混合器を通過した水を必要に応じて加熱して温水利用箇所に給湯する給湯器と、
給湯器の加熱運転開始後の湯温上昇幅の時間に対する変化速度を記憶している手段と、
混合器で水道水を混合している期間内の第１タイミングで、混合器に指令する混合水の温度を前記変化速度で低下させ始める混合水温度指令手段と、
を備えていることを特徴とする給湯システム。
【請求項２】
指令に応じて温度を低下させ始めた混合水が、給湯器の加熱部の出口近傍に達する第２タイミングで給湯器の加熱運転を開始する手段が付加されていることを特徴とする請求項１の給湯システム。
【請求項３】
前記第１タイミングは、前記変化速度で温度を低下させた混合水温度が、給湯設定温度から給湯器による定常温度上昇幅を減じた温度に低下するまでの間、混合水温度以上の温水が混合器に入水するだけの湯量が残存する関係に設定されていることを特徴とする請求項２の給湯システム。
【請求項４】
貯湯槽の上部に設置されている温水温度計測手段が所定温度を計測することによって、前記第１タイミングを検出することを特徴とする請求項３の給湯システム。
【請求項５】
前記第２タイミングは、前記第１タイミング以降に給湯器の加熱部に供給された積算流量が、混合器から給湯器の加熱部の出口近傍までの配管容量から、給湯器に運転開始指令を指令してから実際に加熱運転を開始するまでに流れる流量を減じた値に一致したタイミングであることを特徴とする請求項４の給湯システム。
【請求項６】
前記第２タイミングは、前記第１タイミングから、混合器から給湯器の加熱部の出口近傍までの配管容量を時間当たりの流量で除した時間から給湯器に運転開始指令を指令してから実際に加熱運転を開始するまでに要する時間を減じた時間だけ経過した時であることを特徴とする請求項４の給湯システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、給湯システムに関する。詳しくは、コージェネレーションシステム（熱電併給システム）やソーラーシステムで利用される給湯システムであり、貯湯槽に貯湯しておいた温水を利用して給湯するシステムに関する。特に、貯湯槽に貯湯しておいた温水を使い切り、その後は給湯器で加熱して給湯を続ける際に、給湯温度の変化を抑制する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
発電熱や太陽熱で加熱した温水を貯湯槽に貯湯しておき、貯湯槽に貯湯しておいた温水を必要な時に温水利用箇所に供給する給湯システムが開発されている。この給湯システムでは、貯湯槽に貯湯しておいた温水を使い切ってしまった後も給湯できるように、貯湯槽の下流に給湯器を配置している。また温水利用箇所が必要とする温度（給湯設定温度）の温水に調温するために、貯湯槽からの温水と水道水を混合して給湯設定温度に調温する混合器が利用される。通常は、上流から下流に向けて、貯湯槽、混合器、給湯器の順で配置される。
【０００３】
貯湯槽内に、給湯設定温度以上の温水が貯湯されている状態では、混合器で混合温水の温度を給湯設定温度に調温する。この状態では、給湯器の加熱部で加熱運転が行われず、給湯設定温度に調温された温水が給湯器を素通りして給湯利用箇所に給湯される。貯湯槽に貯湯しておいた温水を使い切り、貯湯槽内に貯湯されている水の温度が給湯設定温度以下に低下すると、給湯器の加熱部の加熱運転を開始させ、給湯設定温度に加熱された温水を給湯利用箇所に給湯する。貯湯槽からは温水が送出されることもあれば、冷水が送出されることもある。そこで本明細書では、両者を総称して貯湯槽から水が送出されるという。水が送りだされるという表現は、冷水が送出される場合に限られず、温水が送出される場合も包含するものとする。
【０００４】
混合器で給湯設定温度に調温して給湯する状態から、給湯器で給湯設定温度に加熱して給湯する状態へ切換える際に、給湯温度を給湯設定温度に維持し続けることは難しい。
通常の給湯器は貯湯槽と組合わせて用いることがなく、水道水を給湯設定温度に加熱して給湯する。加熱運転の開始直後には、使用者の方でも冷水が供給されることを承知しており、給湯設定温度に設定された温水が給湯利用箇所に供給され始めるのを待って温水を利用し始める。給湯器の加熱開始時から湯温を給湯設定温度に安定させることはもともと無理であり、そのことが利用者に承知されている。
混合器で給湯設定温度に調温して給湯する状態から、給湯器で給湯設定温度に加熱して給湯する状態へ切換える際には、利用者が温水を連続して利用しており、給湯温度の変動を抑制する技術が必要とされる。
【０００５】
上記切換え時の給湯温度の変動を抑制する技術が特許文献１に記載されている。特許文献１の給湯システムでは、混合器の出口で混合水の温度をモニタする。混合水温度が給湯設定温度に維持できなきなくなったタイミングで、給湯器に供給される混合水の流量を積算し始める。その積算流量が、混合器の出口から給湯器の加熱部の入口までの配管容量に達したときに、給湯器の加熱部を加熱させ始める。
特許文献１の技術では、給湯設定温度に維持できなきなくなった水が給湯器の加熱部の入口に到達する時に加熱を開始することから、混合器で給湯設定温度に調温して給湯する状態から、給湯器で給湯設定温度に加熱して給湯する状態へ切換える際の給湯温度変化が抑制されるはずであるとしている。
【特許文献１】特開２００３−４２５４２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
給湯器は加熱部を備えており、水が加熱部を通過する間に昇温させる。加熱部は長さを持っており、加熱開始時に水がどこにあったかによって、加熱部から送出される温水の温度が変動する。
例えば、加熱開始時に加熱部内の下流位置にあった水が送出される場合（加熱開始直後に相当する）には、ほとんど加熱されないままに加熱部を通過するために湯温上昇幅が小さい。加熱開始時に加熱部内の中流位置にあった水が送出される場合（加熱開始時から加熱部の長さの半分だけ流動した時間に相当する）には、加熱部の半長を通過する間に加熱されるために、湯温上昇幅が増大する。加熱開始時に加熱部内の上流位置にあった水が送出される場合（加熱開始時から加熱部の長さ分だけ流動した時間に相当する）には、加熱部の全長を通過する間に加熱されるために、湯温上昇幅がさらに増大する。加熱開始時に加熱部よりも上流位置にあった水が送出されるようになると、加熱部の全長を通過する間に加熱された温水が送出されるようになり、以後はその湯温上昇幅が維持される。
この明細書では、加熱部で加熱されたことによって上昇する温度のことを温度上昇幅という。加熱開始時に加熱部内の下流位置にあった水が送出されるタイミングでは温度上昇幅が小さく、その後に経過時間とともに増大し、加熱開始時に加熱部よりも上流位置にあった水が送出されるようになると、温度上昇幅が最大となり、以後はその温度上昇幅に維持される。給湯器から送出される水の温度上昇幅は、加熱開始直後には小さく、その後時間とともに増大する。ここでは、加熱開始後の経過時間と温度上昇幅の関係を変化速度という。加熱開始直後の温度上昇幅はゼロであるために、例えば加熱開始後に３０秒経過して時点の温度上昇幅が３０℃であれば、変化速度は１℃／１分ということになる。また、加熱開始時に加熱部よりも上流位置にあった水が送出されるようになったときの温度上昇幅を定常温度上昇幅という。加熱開始後に３０秒経過して温度上昇幅が３０℃となり、以後は３０℃の温度上昇幅が維持されれば、定常温度上昇幅は３０℃ということになる。例えば、１５℃の温度の水が給湯器に送込まれ、加熱開始直後の出湯温度が１５℃であり、３０秒後に４５℃の温水が出湯するようになり、以後は４５℃の温水を出湯し続ける場合には、変化速度は１℃／１分であり、定常温度上昇幅は３０℃ということになる。
【０００７】
貯湯槽内に貯湯されていた温水が使い切られた場合、貯湯槽から送出される水の温度は急激に低下する。貯湯槽内では温度成層状態で貯湯されており、冷水層の上に温水層が層をなすように貯湯されており、両者が混合しないように貯湯されている。層をなす温水が使い切られると、その下層にある冷水が送出されるようになり、そのときの温度変化は急激である。
給湯器の温度上昇幅の変化速度に比して、貯湯槽に貯湯されていた温水が使いきられたときに貯湯槽から送出される水の温度が変化する変化速度の方が大きいことが多い。前者よりも後者が大きいと、貯湯槽から送出される水の温度が急激に低下することを給湯器で加熱しても補償することができず、最適のタイミングで給湯器の加熱運転を開始しても、給湯温度を維持することができない。
特許文献１の給湯システムでは、給湯設定温度に維持できなきなくなった混合水が給湯器の加熱部の入口に到達する時に加熱を開始することから、実際には過剰に加熱されてしまう。
それを避けるためには、給湯設定温度に維持できなきなくなった混合水が給湯器の加熱部の出口に到達する時に加熱を開始することが考えられる。このようにすると、加熱開始直後に過剰に加熱されてしまうことを防止することはできよう。しかしながら、給湯器の温度上昇幅の変化速度よりも給湯器に送込まれる水の温度の方が急速に低下するために、給湯器で加熱しても水温の急激な低下を補償することができず、給湯温度が一時的に低下することが避けられない。
【０００８】
上記のように、貯湯槽に貯湯されていた温水が使い切られた後には給湯器で加熱して給湯を続ける技術では、給湯器の加熱開始タイミングを制御するだけでは切換時に給湯温度が一時的に変動することが避けられない。
本発明では、貯湯槽に貯湯されていた温水を利用して給湯する状態から給湯器で加熱して給湯する状態に切り換える際の給湯温度の変化を抑制する技術を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明では、給湯器の温度上昇幅の変化速度と、貯湯槽に貯湯されていた温水が使いきられたときに貯湯槽から送出される水の温度が変化する変化速度が相違することによって給湯温度の一時的変化がもたらされることに着目し、それを解決する。本発明では、貯湯槽に貯湯されていた温水が使いきられてしまう前から、混合水の温度を低下させ始める。貯湯槽にまだ温水が貯湯されている間に混合水の温度を低下させ始めるために、混合水温度の変化速度を給湯器の温度上昇幅の変化速度に合わせることができる。貯湯槽の温水を使いきってしまうのではなく、まだ温水が利用可能なうちから混合水温を低下させ始め、緩やかに低下させることによって給湯器の温度上昇幅の変化速度に合わせる。すると、給湯器に送込まれる水温が低下することを給湯器の加熱量で補償することが可能となる。
【００１０】
本発明の給湯システムは、貯湯槽と、貯湯槽からの水と水道水を混合するとともに混合水の温度を指令された温度に調整可能な混合器と、混合器を通過した水を必要に応じて加熱して温水利用箇所に給湯する給湯器を備えている。
その他に、給湯器の加熱運転開始後の湯温上昇幅の時間に対する変化速度を記憶している手段と、混合器で水道水を混合している期間内のタイミングで、混合器に指令する混合水の温度を前記変化速度で低下させ始める混合水温度指令手段とを備えている。
このシステムでは、貯湯槽から送出される温水の温度が給湯設定温度以下に低下したのをきっかけに給湯器の加熱運転に切換えるのではなく、貯湯槽から送出される温水の温度が給湯設定温度以上であって混合器で水道水と混合して冷却している状態で、給湯器の加熱運転に切換える準備を始める。この際に、給湯器の加熱運転開始後の湯温上昇幅の時間に対する変化速度を予め記憶しておき、その変化速度に合わせて混合水温度が低下するように混合比を調整する。貯湯槽から給湯設定温度以上の温水が送出される段階で混合水温度を低下させるために、給湯器の温度上昇幅の変化速度に対応するように緩やかに混合水の温度を低下させることができる。貯湯槽に貯湯されていた温水を使いきった時に生じる水温の急激な変化を避けることができる。
このシステムでは、給湯器に入水する混合水温度が時間的に経過する変化速度と、加熱運転開始後の給湯器による温度上昇幅の変化速度が一致しているために、給湯器に入水する混合水温度が時間的に変化することを給湯器による加熱で補償することができ、給湯器から送出される給湯温度が変化することを抑制することができる。
【００１１】
指令に応じて温度を低下させ始めた混合水が、給湯器の加熱部の出口近傍に達するタイミングで給湯器の加熱運転を開始することが好ましい。
例えば給湯設定温度が４５℃であるとすれば、給湯器による温度上昇幅の変化速度に合わせて混合水温度は、４４℃、４３℃と低下していく。このときに、給湯設定温度に維持されなくなった混合水が給湯器の加熱部の出口近傍に達した時に加熱を始めると、給湯器に入水する混合水温度が低下する分を、加熱運転を始めた給湯器による温度上昇幅で相殺することができ、給湯器から送出される給湯温度を給湯設定温度に維持することができる。
【００１２】
給湯器の温度上昇幅の変化速度に合わせて混合水温度を低下させていく間は、温水に余裕がある状態、即ち、混合器で水道水を混合することによって冷却している状態が維持されることが好ましい。混合器では水道水を混合せず、貯湯槽から送出される温水をそのまま通過させる状態となってしまうと、混合器で混合水温度の低下速度を調整することができなくなってしまう。
例えば、給湯設定温度が４５℃であり、給湯器の定常温度上昇幅が３０℃であるとすると、混合水温度を給湯器の温度上昇幅の変化速度に合わせて４５℃から１５℃まで低下させている間は、混合器で水道水を混合することによって冷却している状態が維持されることが好ましい。
即ち、給湯器の温度上昇幅の変化速度で温度を低下させている混合水温度が、給湯設定温度から給湯器の定常温度上昇幅を減じた温度に低下するまでの間、混合水温度以上の温水が混合器に入水するだけの湯量が残存するタイミングで、混合水温度を給湯設定温度以下に低下させ始めることが好ましい。
【００１３】
上記のタイミングは、貯湯槽の上部に貯湯されている温水の温度が所定温度に低下したタイミングから知ることができる。即ち、貯湯槽の上部に設置されている温水温度計測手段が所定温度を計測したタイミングから、混合水温度を低下させ始めるタイミングを決定することが好ましい。
貯湯槽の上部に貯湯されている温水温度が低下しても、貯湯槽と混合器の間の配管には高温の温水が残存しており、その後も混合器には温水が入水し続ける。貯湯槽の上部に貯湯されている温水温度が低下したことをきっかけにして混合水温度を低下させ始めても、その後も入水し続ける温水を利用して混合水温度の低下速度を調整することができる。一方、貯湯槽内の温水をほぼ使い切ってしまった時に給湯器を活用し始めることから、貯湯槽に蓄えられていた熱を有効に利用することができる。
なお、所定温度を計測したタイミングと混合水温度を低下させ始めるタイミングは一致する必要がなく、前者から後者を決定するものであればよい。前者から遅れたタイミングで混合水温度を低下させ始めても、給湯設定温度から給湯器の定常温度上昇幅を減じた温度にまで低下するまでの間、混合水温度以上の温水が混合器に入水するだけの湯量が残存していれば、前者から遅れたタイミングを混合水温度を低下させ始めるタイミングとすることができる。
【００１４】
混合器で温度を低下させ始めたタイミング以降に給湯器の加熱部に供給された積算流量が、混合器から給湯器の加熱部の出口近傍までの配管容量から、給湯器に運転開始指令を指令してから実際に加熱運転を開始するまでに流れる流量を減じた値に一致したタイミングに、給湯器に加熱運転を指令することが好ましい。
混合器で温度を低下させ始めた時から、混合器から給湯器の加熱部の出口近傍までの配管容量の等しい流量が流れた時に、温度を低下させ始めた混合水が給湯器の加熱部の出口近傍に到達する。このタイミングで加熱を開始することが好ましい。
給湯器は、加熱運転の開始指令を入力しても、直ちには加熱運転を開始することができない。所定の準備期間を必要とする。
混合器から給湯器の加熱部の出口近傍までの配管容量から前記準備期間のうちに流れる流量を減じた流量が流れたタイミングで、給湯器に加熱運転を指令すると、温度を低下させ始めた混合水が給湯器の加熱部の出口近傍に到達するタイミングで実際に加熱しはじめることができる。
【００１５】
あるいは、混合器で温度を低下させ始めたタイミングから、混合器から給湯器の加熱部の出口近傍までの配管容量を時間当たりの流量で除した時間から給湯器に運転開始指令を指令してから実際に加熱運転を開始するまでに要する時間を減じた時間だけ経過した時に給湯器に運転開始指令を指令するようにしてもよい。
混合器で温度を低下させ始めた混合水は、所定時間後に給湯器の加熱部の出口近傍に到達する。その経過時間は、混合器から給湯器の加熱部の出口近傍までの配管容量を時間当たりの流量で除した時間に等しい。実際の加熱がそのタイミングが開始されるようにするためには、前記した準備期間だけ先立って運転開始を指令する必要がある。
混合器から給湯器の加熱部の出口近傍までの配管容量を時間当たりの流量で除した時間から、運転開始指令から実際に加熱運転を開始するまでの時間を減じただけの時間が経過した時に給湯器に運転開始指令を指令することで、混合器で温度を低下させ始めた混合水が加熱部の出口近傍に到達した時点で実際の加熱を開始させることができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の給湯システムを用いることによって、貯湯されている温水を利用して給湯する状態から給湯器で加熱して給湯する状態へ切換えるときの給湯温度が安定し、使用者は快適に温水を使用し続けることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明の好適な実施形態を説明する。
（形態１）
ミキシングユニットと給湯器の熱交換器の出口近傍の間の配管の容量は、貯湯されている温水を利用して給湯を開始した直後であって給湯温度検出手段が検出する温度が上昇中である間に算出される。
（形態２）
貯湯槽の上部に設置されている上部サーミスタが所定温度を計測した時点から、ミキシングユニットの出口温度を低下させ始める。
（形態３）
貯湯槽の上部に設置されている上部サーミスタが所定温度を計測した時点から、給湯器の給湯用熱交換機に供給される水の流量を積算し始める。積算流量が切換準備水量に達した時に給湯器に運転開始指令を指令する。
【実施例】
【００１８】
本発明の給湯システムを具現化した一実施例を、この給湯システムがコージェネレーションシステムに組込まれた形態で、図面を参照しながら説明する。図１は本実施例に係る給湯システムが組込まれたコージェネレーションシステムの系統図である。
本実施例のコージェネレーションシステムは、図１に示すように、発電ユニット１１０と給湯システム１０等を備えている。
発電ユニット１１０は、改質器１１２、燃料電池１１４、熱交換器１１６、１１８、熱媒放熱器１２０、熱媒三方弁１２２、それらを接続する経路等を備えている。
改質器１１２には、バーナ１３１が設けられている。バーナ１３１が作動して熱を発生すると、改質器１１２は炭化水素系のガスから水素ガスを生成する。熱交換器１１６を燃焼ガス経路１２６が通過している。燃焼ガス経路１２６の一端は改質器１１２に接続され、他端は外部に開放されている。燃焼ガス経路１２６は、熱交換器１１６にバーナ１３１が発生する燃焼ガスを導き、熱交換によって温度が低下した燃焼ガスを外部に排出する。熱交換器１１６には、循環経路１２８も通過している。循環経路１２８は、循環復路１２８ａと、循環往路１２８ｂから構成されており、給湯システム１０と接続される。循環経路１２８が給湯システム１０にどのように接続されているのかについては、後述にて詳細に説明する。循環経路１２８は、温水を流通させる。循環経路１２８を流れる温水は、熱交換器１１６を通過することによって燃焼ガス経路１２６を流れる燃焼ガスによって加熱され、温度が上昇する。
【００１９】
燃料電池１１４は、複数のセルを有している。燃料電池１１４と改質器１１２は、水素ガス供給経路１２１によって接続されている。改質器１１４で生成された水素ガスは、水素ガス供給経路１２１を流れて燃料電池１１４に供給される。燃料電池１１４は、改質器１１２から供給された水素ガスと、空気中の酸素とを反応させて発電を行う。燃料電池１１４は、発電すると発電熱を発生する。
熱媒循環経路１２４は、燃料電池１１４、熱交換器１１８、リザーブタンク１２５、熱媒ポンプ１２７、熱媒三方弁１２２を通って燃料電池１１４に戻る循環経路を形成している。熱媒循環経路１２４の燃料電池１１４の下流側には、熱媒温度センサ１１７が装着されている。熱媒温度センサ１１７は、熱媒循環経路１２４を流れる熱媒の温度を検出する。熱媒温度センサ１１７の検出信号は、給湯システム１０に装着されているコントローラ２１に出力される。
熱媒三方弁１２２は、１つの入口１２２ａと、２つの出口１２２ｂ、１２２ｃを備えている。熱媒三方弁１２２は、入口１２２ａと出口１２２ｂを連通させるか、入口１２２ａと出口１２２ｃを連通させるかを切換える。
熱媒三方弁１２２の出口１２２ｂと、熱媒循環経路１２４の熱媒三方弁１２２の出口１２２ｃの下流側とを接続する冷却経路１２９が設けられている。熱媒循環経路１２４と冷却経路１２９は、熱媒としての純水を流通させる。冷却経路１２９の途中には、熱媒放熱器１２０が装着されている。熱媒放熱器１２０に隣接して、熱媒冷却ファン１１９が設けられている。熱媒冷却ファン１１９を運転すると、空気が熱媒放熱器１２０に吹付けられ、冷却経路１２９を流れる熱媒が冷却される。
改質器１１２、燃料電池１１４、バーナ１３１、熱媒三方弁１２２、熱媒ポンプ１２７、熱媒冷却ファン１１９は、コントローラ２１によって制御される。
【００２０】
燃料電池１１４が作動すると、熱媒三方弁１２２の入口１２２ａと出口１２２ｃが連通されるとともに、熱媒ポンプ１２７が運転される。熱媒ポンプ１２７が運転されると、熱媒循環経路１２４を熱媒が循環する。熱媒循環経路１２４を熱媒が循環することにより、燃料電池１１４から発電熱が回収される。熱媒によって回収された発電熱は、熱媒とともに熱交換器１１８まで運ばれ、循環経路１２８を流れる温水を加熱する。循環経路１２８については後述する。
熱媒温度センサ１１７が検出した熱媒温度が高くなりすぎると、熱媒三方弁１２２の入口１２２ａと出口１２２ｂが連通される。また、同時に熱媒冷却ファン１１９が運転される。熱媒三方弁１２２の入口１２２ａと出口１２２ｂが連通されると、熱媒は冷却経路１２９に流入し、熱媒放熱器１２０を通過する。熱媒は、熱媒放熱器１２０を通過することによって冷却される。熱媒放熱器１２０は、熱媒冷却ファン１１９から空気が吹付けられることにより、高い効率で熱を放熱する。熱媒の温度が低下すると、熱媒三方弁１２２の入口１２２ａと出口１２２ｃが再び連通される。このような熱媒三方弁１２２の切換えが繰返されることにより、熱媒の温度は、所定範囲内に維持される。
【００２１】
給湯システム１０は、貯湯槽２０、給湯器２２、ミキシングユニット（混合器）２４、これらを連通する複数の経路、コントローラ２１等を備えている。
貯湯槽２０の底部には、貯湯槽２０に水道水を給水する給水経路２６が接続されている。給水経路２６の入口２６ａの近傍には、減圧弁２８が装着されている。給水経路２６の減圧弁２８の下流側とミキシングユニット２４の給水入口２４ａは、ミキシングユニット給水経路３０によって接続されている。減圧弁２８は、貯湯槽２０とミキシングユニット２４への給水圧力を調整する。貯湯槽２０内の温水が減少したり、ミキシングユニット２４の給水入口２４ａが開いたりすると、減圧弁２８の下流側圧力が低下する。減圧弁２８は、下流側圧力が低下すると開き、その圧力を所定の調圧値に維持しようとする。このため、貯湯槽２０内の温水が減少したり、ミキシングユニット２４の給水入口２４ａが開いたりすると、それらに水道水が給水される。
貯湯槽２０の上部には出口部２０ａが設けられており、さらにその上にリリーフ弁３１が装着されている。リリーフ弁３１の開弁圧力は、減圧弁２８の調圧値よりも僅かに大きく設定されている。減圧弁２８の調圧が不能になった場合には、リリーフ弁３１が開き、貯湯槽２０内の圧力が耐圧々力を超えるのを防止する。リリーフ弁３１には、圧力開放経路３２の一端３２ａが接続されている。圧力開放経路３２の他端３２ｂは、貯湯槽２０の外部に開放されている。
貯湯槽２０の底部と、圧力開放経路３２の他端３２ｂ近傍を接続する排水経路３３が設けられている。排水経路３３の途中には、排水弁３４が装着されている。排水弁３４は手動で開閉することができる。排水弁３４を開くと、貯湯槽２０内の水が排水経路３３と開放経路３２を通って外部に排水される。
【００２２】
貯湯槽２０は、発電ユニット１１０の循環経路１２８（循環復路１２８ａ、循環往路１２８ｂ）と接続されている。詳しくは、循環復路１２８ａが貯湯槽２０の上部に接続され、循環往路１２８ｂが貯湯槽２０の下部に接続されている。これによって、貯湯槽２０と発電ユニット１１０との間の循環経路が形成されている。循環往路１２８ｂの途中には、循環ポンプ４０が装着されている。循環復路１２８ａに復路サーミスタ４５が取付けられ、循環往路１２８ｂに往路サーミスタ４４が取付けられている。復路サーミスタ４５は循環復路１２８ａ内の温水の温度を検出し、往路サーミスタ４４は循環往路１２８ｂ内の温水の温度を検出する。復路サーミスタ４５と往路サーミスタ４４の検出信号は、コントローラ２１に出力される。
循環ポンプ４０が作動すると、貯湯槽２０の底部から温水が吸出される。貯湯槽２０から吸出された温水は、循環往路１２８ｂを流れてから発電ユニット１１０の熱交換器１１８、１１６を通過することによって加熱されて温度が上昇する。温度が上昇した温水は、循環復路１２８を流れて貯湯槽２０の上部に戻される。このように、貯湯槽２０の底部から吸出された温水が、発電ユニット１１０の熱交換器１１８、１１６によって加熱されてさらに高温になり、貯湯槽２０の上部に戻される循環が行われることにより、貯湯槽２０に高温の温水が貯えられる。貯湯槽２０内の温度が低い状態から、貯湯槽２０に発電ユニット１１０からの高温の温水が戻されると、貯湯槽２０の上部に高温の温水が戻されることから、冷水層の上部に高温層が積層した状態（以下、「温度成層」と言う）が形成される。高温層よりも深い部分の水の温度は急激に低下する。貯湯槽２０に高温の温水が戻され続けると、高温層の厚さ（深さ）は次第に大きくなり、貯湯槽２０にフルに蓄熱された状態では、貯湯槽２０の全体に高温の温水が貯まった状態になる。温度成層が形成されることにより、貯湯槽２０にフルに蓄熱が行われていなくても、貯湯槽２０の最上部に設けられている出口部２０ａからは、高温の温水が送り出される。
【００２３】
コントローラ２１は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等を備えており、ＣＰＵがＲＯＭに格納されている制御プログラムを処理することにより、給湯システム１０を制御する。ＲＡＭには、コントローラ２１に入力される各種信号や、ＣＰＵが処理を実行する過程で生成される種々のデータが一時的に記憶される。コントローラ２１には、リモコン２３が接続されている。リモコン２３には、給湯システム１０を操作するためのスイッチやボタン、給湯システム１０の動作状態を表示する液晶表示器等が設けられている。
【００２４】
貯湯槽２０の上部から３０リットルの箇所に上部サーミスタ３５が取付けられ、下部に下部サーミスタ３６が取付けられている。上部サーミスタ３５と下部サーミスタ３６は、貯湯槽２０内の温度を検出する。上部サーミスタ３５と下部サーミスタ３６の検出信号は、コントローラ２１に出力される。
ミキシングユニット２４は、温水入口２４ｃ、混合水出口２４ｂ、第１水量センサ６７、温水サーミスタ５０、給水サーミスタ４８、混合水サーミスタ５４、ハイカットサーミスタ５５、および既に説明した給水入口２４ａを有している。貯湯槽２０の出口部２０ａとミキシングユニット２４の温水入口２４ｃは、温水経路４２によって接続されている。第１水量センサ６７は、混合水出口２４ｂから流出する混合水の流量を検出する。温水サーミスタ５０は、温水入口２４ｃに流入する温水の温度を検出する。給水サーミスタ４８は、給水入口２４ａに流入する水道水の温度を検出する。混合水サーミスタ５４とハイカットサーミスタ５５は、混合水出口２４ｂから流出する混合水の温度を検出する。第１水量センサ６７、温水サーミスタ５０、給水サーミスタ４８、混合水サーミスタ５４、ハイカットサーミスタ５５の検出信号は、コントローラ２１に出力される。
【００２５】
コントローラ２１は、混合水サーミスタ５４の検出信号を用いて、温水入口２４ｃ側の開度と、給水入口２４ａ側の開度を変化させる。温水入口２４ｃ側の開度と、給水入口２４ａ側の開度を変化させると、貯湯槽２０からの温水と、水道水（冷水）とのミキシング割合が調整される。貯湯槽２０からの温水と水道水とのミキシング割合が調整されると、混合水出口２４ｂから流出する温水の温度が所定値に維持される。
コントローラ２１と、ミキシングユニット２４を組み合わせて用いることによって、混合水サーミスタ５４で計測される混合水の温度は、コントローラ２１が指令する温度に調整される。
コントローラ２１は、ハイカットサーミスタ５５によって温水が前記所定値を大きくオーバーしたことが検出された場合（すなわち、混合水サーミスタ５４、あるいはミキシングユニット２４が故障した可能性が高い場合）に、混合水出口２４ｂを閉じる。混合水出口２４ｂが閉じると、前記所定値を大きくオーバーした温度の温水が、給湯器２２に供給されてしまうのが防止される。
ミキシングユニット２４の混合水出口２４ｂと給湯器２２のバーナ熱交換器５２（後述する）は、温水経路５１によって接続されている。温水経路５１には、第２水量センサ４７が装着されている。第２水量センサ４７の検出信号は、コントローラ２１に出力される。
【００２６】
給湯器２２は、バーナ熱交換器５２、６０、バーナ５６、５７、追焚き熱交換器５８、補給水弁５９、シスターン６１等を備えている。バーナ熱交換器５２には、温水経路５１を経由してミキシングユニット２４から温水が流入する。ガス燃焼式のバーナ５６は、バーナ熱交換器５２を加熱する。バーナ５６はコントローラ２１から点火の指示を受けると、プリパージ動作を行った後に、燃焼を開始する。プリパージに要する時間は燃焼用ファンのサイズや回転数、バーナ５６、５７の燃焼ガスがバーナ熱交換器５２、６０を通過して装置外へ排気される部分の容量等から設定され、予めコントローラ２１に記憶されている。プリパージには通常数秒を要するが、本実施例のバーナ熱交換器５６では、プリパージに係る時間は１．５秒である。
バーナ熱交換器５２の下流側と、給湯栓６４は、給湯栓経路６３によって接続されている。給湯栓６４は、浴室、洗面所、台所等に配置されている（図１では、これら複数の給湯栓６４を１つで代表している）。給湯栓経路６３には、給湯サーミスタ６５が装着されている。給湯サーミスタ６５は、バーナ熱交換器５２から流出する温水の温度を検出する。給湯サーミスタ６５の検出信号は、コントローラ２１に出力される。
【００２７】
給湯器２２内の温水経路５１の途中から、シスターン入水経路６２が分岐している。シスターン入水経路６２の開放端は、シスターン６１の上部に差し込まれている。シスターン入水経路６２の途中には、補給水弁５９が設けられている。補給水弁５９は、コントローラ２１によって制御され、内蔵しているソレノイドが駆動されることによって開閉する。補給水弁５９が開かれると、ミキシングユニット２４からの温水がシスターン６１に供給される。
シスターン６１内には、水位電極６６が装着されている。水位電極６６は、棒状のハイレベルスイッチ６６ａとローレベルスイッチ６６ｂを有している。ハイレベルスイッチ６６ａの下端は、シスターン６１のハイレベル水位に位置している。ローレベルスイッチ６６ｂの下端は、シスターン６１のローレベル水位に位置している。ハイレベルスイッチ６６ａとローレベルスイッチ６６ｂは、水に触れていると検出信号をコントローラ２１に出力する。コントローラ２１は、水位電極６６からの検出信号によって、シスターン６１の水位がハイレベル水位を超えているか、ハイレベル水位とローレベル水位の間にあるか、ローレベル水位よりも低いかを判別する。シスターン６１として適正なのは、水位がハイレベルとローレベルの間に位置している状態である。コントローラ２１は、水位電極６６からの水位検出信号に基づいて補給水弁５９を開閉制御し、シスターン６１の水位を適正範囲に維持する。
【００２８】
シスターン６１の底部には、シスターン出水経路６８の一端が接続されている。シスターン出水経路６８の途中には、暖房ポンプ６９が装着されている。暖房ポンプ６９は、コントローラ２１によって制御される。シスターン出水経路６８の他端は、バーナ上流経路７１と低温水経路７０とに分岐している。バーナ上流経路７１は、シスターン出水経路６８とバーナ熱交換器６０の上流側とを接続している。バーナ上流経路７１には、内部を流れる温水の温度を検出する暖房低温サーミスタ７２が装着されている。暖房低温サーミスタ７２の検出信号は、コントローラ２１に出力される。
ガス燃焼式のバーナ５７は、バーナ熱交換器６０を加熱する。バーナ熱交換器６０の下流とシスターン６１は、高温水経路７３によって接続されている。高温水経路７３には、上流側から順に、暖房高温サーミスタ７４、暖房端末熱動弁７５、暖房端末機７６が装着されている。
暖房高温サーミスタ７４は、高温水経路７３を流れる温水の温度を検出する。暖房高温サーミスタ７４の検出信号は、コントローラ２１に出力される。
【００２９】
暖房端末機７６は、熱交換器７６ｂと、操作スイッチ７６ａと、電動ファン（図示省略）を備えている。熱交換器７６ｂは、高温水経路７３を流れる温水と空気との間で熱交換を行う。操作スイッチ７６ａは、暖房端末熱動弁７５とコントローラ２１に接続されている。
暖房端末熱動弁７５は、膨張エレメントと、膨張エレメントと機械的に連結された開閉弁を内蔵している。暖房端末機７６の操作スイッチ７６ａがオンにされると、暖房端末熱動弁７５の膨張エレメントに通電が行われる。通電された膨張エレメントは高温になって膨張する。膨張した膨張エレメントは開閉弁を駆動し、これによって暖房端末熱動弁７５が開かれる。また、操作スイッチ７６ａがオンにされると、コントローラ２１は、暖房ポンプ６９を作動させる。このように、操作スイッチ７６ａがオンにされたことによって、暖房端末熱動弁７５が開かれるとともに、暖房ポンプ６９が作動すると、シスターン６１から温水が吸出される。コントローラ２１は、暖房低温サーミスタ７２と暖房高温サーミスタ７４が検出した温水温度に基づいて、バーナ５７を制御し、バーナ熱交換器６０から流出する温水の温度を所定範囲に維持する。暖房端末機７６の電動ファンは、操作スイッチ７６ａがオンにされると回転し、熱交換器７６ｂに空気を吹付ける。熱交換器７６ｂに吹付けられた空気は、熱交換器７６ｂを介して温水と熱交換を行って暖められる。暖められた空気は暖房端末機７６から吹出し、部屋を暖房する。熱交換器７６ｂで空気と熱交換を行うことによって、温水の温度は低下する。温度が低下した温水は、高温水経路７３を流れてシスターン６１に戻る。
【００３０】
高温水経路７３の暖房高温サーミスタ７４の下流側と、高温水経路７３のシスターン６１への入口部の上流側とは、追焚き経路７７によって接続されている。追焚き経路７７は、追焚き熱交換器５８を通過している。追焚き経路７７の追焚き熱交換器５８の下流側には、追焚き熱動弁７８が装着されている。追焚き熱動弁７８は、コントローラ２１によって制御される。
浴槽７９には、吸出口７９ａと供給口７９ｂが設けられている。吸出口７９ａと供給口７９ｂは、風呂循環経路８０によって接続されている。風呂循環経路８０は、追焚き熱交換器５８を通過している。上述したように、追焚き経路７７も追焚き熱交換器５８を通過している。このため、追焚き熱交換器５８では、風呂循環経路８０と追焚き経路７７との間で熱交換が行われる。風呂循環経路８０の追焚き熱交換器５８の上流側には、風呂水位センサ８１、風呂循環ポンプ８２、風呂水流スイッチ８４が装着されている。風呂循環ポンプ８２は、コントローラ２１によって制御される。風呂水位センサ８１、湯張り量センサ８３、風呂水流スイッチ８４は、コントローラ２１に検出信号を出力する。風呂水位センサ８１は、水圧を検出する。コントローラ２１は、風呂水位センサ８１が検出した水圧から、浴槽７９に張られている湯の水位を推定する。風呂水流スイッチ８４は、風呂循環経路８０を水が流れるとオンになる。
風呂循環経路８０の風呂水位センサ８１の上流側には、浴槽７９から吸出された温水の温度を検出する風呂サーミスタ８５が装着されている。風呂サーミスタ８５の検出信号は、コントローラ２１に出力される。
【００３１】
バーナ５７と暖房ポンプ６９が作動している状態で追焚き熱動弁７８が開くと、温水が追焚き経路７７に流入して追焚き熱交換器５８を通過する。風呂循環ポンプ８２が作動すると、温水が浴槽７９の吸出口７９ａから吸出され、風呂循環経路８０を流れて再び供給口７９ｂから浴槽７９に戻る循環が行われる。風呂循環経路８０を流れる温水は、追焚き熱交換器５８で追焚き経路７７を流れる温水によって加熱され、浴槽７９の湯が追焚きされる。
【００３２】
給湯栓経路６３の途中と、風呂循環経路８０の風呂循環ポンプ８２の下流側とを接続する湯張り経路２５が設けられている。湯張り経路２５には、ソレノイド駆動タイプの注湯弁２７と、湯張り量センサ８３が装着されている。注湯弁２７は、コントローラ２１によって制御され、湯張り経路２５を開閉する。湯張り量センサ８３は、湯張り経路２５を流れる水量を検出することにより、浴槽７９への湯張りの際に、それがどの程度行われたかを推定する。湯張り量センサ８３はコントローラ２１に検出信号を出力する。
浴槽７９に湯を張るときには、注湯弁２７が開かれ、補給水弁５９が閉じられる。注湯弁２７が開かれ、補給水弁５９が閉じられると、温水が給湯栓経路６３から湯張り経路２５を経て風呂循環経路８０に流入する。風呂循環経路８０に流入した温水は、吸出口７９ａと供給口７９ｂから浴槽７９に供給され、浴槽７９を湯張りする。このときには、風呂循環ポンプ８２は駆動されず、湯張り経路２５に加わっている水圧によって浴槽７９への湯張りが行われる。
【００３３】
三方弁８６は、Ａポート８６ａ、Ｂポート８６ｂ、Ｃポート８６ｃを備えている。三方弁８６は、コントローラ２１に制御されて、Ａポート８６ａとＣポート８６ｃを連通させるか、Ｂポート８６ｂとＣポート８６ｃを連通させるかを切換える。
シスターン出水経路６８と三方弁８６のＣポート８６ｃは、低温水経路７０によって接続されている。低温水経路７０の途中には、低温サーミスタ９４、床暖房熱動弁９０、床暖房機９１が設けられている。低温サーミスタ９４は、低温水経路７０を流れる温水の温度を検出する。低温サーミスタ９４の検出信号は、コントローラ２１に出力される。床暖房熱動弁９０は、コントローラ２１によって制御される。床暖房機９１は、低温水経路７０を流れる温水によって床を暖める。
高温水経路７３の暖房端末熱動弁７５の上流側と、低温水経路７０の床暖房機９１の下流側とは、バイパス経路９２によって接続されている。バイパス経路９２の途中には、バイパス熱動弁９３が装着されている。バイパス熱動弁９３は、コントローラ２１によって開閉制御される。
床暖房を行う場合には、床暖房熱動弁９０が開かれ、温水が床暖房機９１に導かれる。導かれた温水は、床暖房機９１を暖める。床暖房を行わない場合には、床暖房熱動弁９０が閉じられる。
低温水戻り経路８７が設けられており、三方弁８６のＢポート８６ｂと、高温水経路７３の暖房端末機７６の下流側とを接続している。低温水戻り経路８７には、低温戻りサーミスタ８９が装着されている。低温戻りサーミスタ８９は、低温水戻り経路８７を流れる温水の温度を検出する。低温戻りサーミスタ８９の検出信号は、コントローラ２１に出力される。
三方弁８６のＡポート８６ａと、低温水戻り経路８７の途中とを接続する貯湯槽経路８８が設けられている。貯湯槽経路８８には、貯湯槽２０の上部を通過する熱交換部８８ａが形成されている。
【００３４】
コントローラ２１は、低温サーミスタ９４と上部サーミスタ３５が検出した温度を比較し、その結果によって三方弁８６を切換える。具体的には、低温サーミスタ９４が検出した温度よりも上部サーミスタ３５が検出した温度の方が低い場合には、三方弁８６のＢポート８６ｂとＣポート８６ｃが連通するように切換える。Ｂポート８６ｂとＣポート８６ｃを連通すると、低温水経路７０からの温水は、貯湯槽経路８８をバイパスし、低温水戻り経路８７と高温水経路７３を流れてシスターン６１に戻る。シスターン６１に戻った温水は、再びシスターン出水経路６８に吸込まれる。低温サーミスタ９４が検出した温度よりも上部サーミスタ３５が検出した温度の方が高い場合には、三方弁８６のＡポート８６ａとＣポート８６ｃが連通される。Ａポート８６ａとＣポート８６ｃが連通すると、低温水経路７０からの温水は、貯湯槽経路８８を流れる。貯湯槽経路８８を流れる温水は、熱交換部８８ａで貯湯槽２０の上部に貯められている温水によって加熱され、温度が上昇する。温度が上昇した温水は、低温水戻り経路８７と高温水経路７３を流れてシスターン６１に戻される。すなわち、貯湯槽２０の上部に貯められている温水が貯湯槽経路８８の熱交換部８８ａを加熱することができる場合にのみ、貯湯槽経路８８に温水が導かれる。
【００３５】
給湯システム１０における温水の調温制御処理について、図２と図３に示すフローチャートを用いて説明する。なお、以下で用いる符号は図１で用いた符合に準ずる。
【００３６】
図２に示すように、最初のステップＳ１０で給湯器２２内の第２水量センサ４７が検出する流量ｘ（リットル／ｍｉｎ）が２．７（リットル／ｍｉｎ）以上となると、給湯栓６４が開かれたとみなされ、ステップＳ１２に進む。
【００３７】
ステップＳ１２では、切換温度ａ（℃）を算出する。切換温度ａ（℃）は、リモコン２３の操作によって設定された給湯設定温度ｃ（℃）に、切換補正量ｄ（℃）を加えた温度である。切換補正量ｄ（℃）は給湯設定温度ｃ（℃）および流量ｘ（リットル／ｍｉｎ）に応じて設定する。切換補正量ｄ（℃）は給湯設定温度ｃ（℃）や流量ｘ（リットル／ｍｉｎ）に依存せず、一定としてもよい。本実施例では、切換補正量ｄ（℃）＝５．０（℃）として、ａ（℃）＝ｃ（℃）＋５．０（℃）として計算する。
【００３８】
ステップＳ１４では、上部サーミスタ３５が検出する貯湯槽上部温度ｂ（℃）が、算出した切換温度ａ（℃）を下回るか否かを判別する。温度ｂ（℃）が切換温度ａ（℃）以上であれば（ステップＳ１４でＮＯであれば）、蓄熱利用状態の継続が可能であるとみなされ、処理Ａ（図３を用いて後述する）に進む。温度ｂ（℃）が切換温度ａ（℃）未満であれば（ステップＳ１４でＹＥＳであれば）、蓄熱利用状態の継続が困難であるとみなされ、ステップＳ１６に進む。
ステップＳ１６では、第２水量センサ４７で検出される流量ｘ（リットル／ｍｉｎ）の積算を開始する。積算した流量は、積算流量ｙ（リットル）として記憶される。
ステップＳ１８では、バーナ５６が燃焼したときの、バーナ熱交換器５２を通過する温水の昇温ｅ（℃）を推定する。昇温ｅ（℃）は、〔ｅ（℃）＝最小給湯能力（ｋＪ／ｈ）／（ｘ（リットル／ｍｉｎ）×温水の比熱（ｋＪ／リットル・℃））〕の式で求めることができる。本実施例の給湯器２２の最小給湯能力は約１８８５５（ｋＪ／ｈ）であり、温水の比熱は４．１９（ｋｊ／リットル・℃）である。例えば流量が１０（リットル／ｍｉｎ）であれば、〔１０（リットル／ｍｉｎ）＝６００（リットル／ｈ）〕であるから、昇温ｅ（℃）は、〔１８８５５／（６００×４．１９）＝７．５（℃）〕となる。この場合、給湯器２２のバーナ５６を燃焼したとき、温水は加熱されて７．５（℃）以上温度上昇すると推定される。昇温ｅ（℃）を算出した後、ステップＳ２０に進む。
ステップＳ２０では、切換準備水量Ｖ（リットル）を算出する。切換準備水量Ｖ（リットル）は、ミキシングユニット２４の混合水サーミスタ５４取付位置から給湯器２２の給湯サーミスタ６５取付位置までの配管容量ｓ（リットル）から、プリパージ相当容量（リットル）を減じることで算出される。配管容量ｓ（リットル）については、図３を用いて後述する。プリパージ相当容量（リットル）は、バーナ５６のプリパージ動作中にバーナ熱交換器５２を通過する温水の量であり、バーナ熱交換器５２を通過する温水の流量にプリパージ時間を乗じることで算出する。例えば流量が１０（リットル／ｍｉｎ）であり、プリパージ時間が１．５（ｓｅｃ）であれば、プリパージ相当容量は、〔１０×１．５／６０＝０．２５（リットル）〕である。
ステップＳ２２では、混合水サーミスタ５４で検出される温度が、図４（Ｂ）に示す目標温度となるように、温水を調温する。前記目標温度は、給湯設定温度ｃ（℃）からバーナ５６の燃焼直後における温水の温度上昇幅を減じた温度であり、積算流量ｙ（リットル）が熱交換器容量Ｗ（リットル）未満のときは〔給湯設定温度ｃ（℃）−昇温ｅ（℃）×積算流量ｙ（リットル）／熱交換器容量Ｗ（リットル）〕で算出され（ステップ２２ａ）、積算流量ｙ（リットル）が熱交換器容量Ｗ（リットル）以上のときは、〔給湯設定温度ｃ（℃）−昇温ｅ（℃）〕で算出される（ステップ２２ｂ）。熱交換器容量Ｗ（リットル）はバーナ熱交換器５２の配管長さおよび配管断面積に依存する量であり、運転を開始する以前に予めコントローラ２１にプログラミングされている。前記目標温度は、給湯設定温度ｃ（℃）から徐々に低下していき、積算流量ｙ（リットル）が熱交換器容量Ｗ（リットル）に達した時点で〔給湯設定温度ｃ（℃）−昇温ｅ（℃）〕まで低下し、それ以降は積算流量ｙ（リットル）の増加によらず〔給湯設定温度ｃ（℃）−昇温ｅ（℃）〕の値をとる。
ステップＳ２４では、積算流量ｙ（リットル）が、切換準備水量Ｖ（リットル）を上回るか否かを判別する。積算流量ｙ（リットル）が切換準備水量Ｖ（リットル）以下であれば（ステップＳ２４でＮＯであれば）、給湯器利用運転への切換のための準備動作が終了していないと判断し、ステップＳ２２からステップＳ２４を繰り返す。積算流量ｙ（リットル）が切換準備水量Ｖ（リットル）を超えていれば（ステップＳ２４でＹＥＳであれば）、給湯器利用運転への切換のための準備動作が終了したと判断し、ステップＳ２６へ進む。
ステップＳ２６では、バーナ５６を着火する。バーナ５６はプリパージ動作をした後、燃焼を開始する。
ステップＳ２８にまで進むと、それ以後は、給湯サーミスタ６５の検出温度ｆ（℃）が給湯設定温度ｃ（℃）に補正値ｇ（℃）を加えた温度となるように調温する。なお、補正値ｇ（℃）については、図３を用いて後述する。
ステップＳ３０で水量ｘ（リットル／ｍｉｎ）が２．７（リットル／ｍｉｎ）以下となったら（ＹＥＳとなったら）、給湯栓６４が閉じられたとみなされ、ステップＳ３２に進んで給湯器２２の燃焼を停止させ、処理を終了する。
【００３９】
ステップＳ１２からステップＳ２６の処理によれば、以下の作用効果が得られる。蓄熱利用状態から給湯器利用状態に切換えるとき、給湯器２２を点火させると、給湯器２２内を通過する温水は加熱され、温度上昇する。給湯器２２が点火したときに、バーナ熱交換器５２内に存在していた温水は、十分な加熱がされないまま給湯されるため、その温水の温度上昇はステップＳ１８で算出される昇温ｅ（℃）よりも小さい。例えば給湯器２２が点火したときにバーナ熱交換器５２内の下流側に存在している温水は、ほとんど加熱されることなく送出される。また給湯器２２が点火したときにバーナ熱交換器５２内の上流側に存在している温水は、ある程度加熱されてから送出される。一方、給湯器２２が点火した後に、バーナ熱交換器５２へ供給された温水は、十分に加熱されてから給湯されるため、ステップＳ１８で算出される昇温ｅ（℃）だけ温度上昇する。上記の昇温の履歴は、図４（Ａ）に示すように積算流量に対して一定の傾きで昇温が増加する部分と、積算流量によらず昇温が一定である部分とで表現される。
従って、給湯器２２を点火させる前に、給湯器２２の上流側のミキシングユニット２４で、図４（Ｂ）に示す温度履歴で調温しておく（ステップＳ２２）。切換準備水量Ｖの温水が流れ、プリパージ時間が経過したとき、即ちミキシングバルブ２４の出口から給湯器２２の出口までの配管容量に相当する温水が流れた時、ミキシングバルブ２４が温度を下げ始めたときに送出された温水はバーナ熱交換器５２の出口まで到達し、ミキシングバルブ２４が温度を下げ終わったときに送出された温水はバーナ熱交換器５２の入口まで到達している。このときバーナ５６は燃焼を開始し、給湯器２２内を通過する温水を加熱する。加熱された温水はバーナ５６の加熱によって図４（Ａ）に示す履歴で昇温する。温水はミキシングユニット２４で、設定温度からこの昇温履歴を差し引いた温度（図４（Ｂ）に示す）に調温されており、またこのように調温された温水が給湯器２２に丁度到達するタイミングで給湯器２２が点火される関係に設定されていることにより、蓄熱利用状態から給湯器利用状態に切換わる時も、図４（Ｃ）に示すように給湯温度は不安定になることなく、設定温度で給湯される。設定温度より高温の温水が給湯されたり、設定温度より低温の温水が給湯されたりすることを抑制し、給湯温度を安定化させることができる。
【００４０】
図２に示す処理のステップＳ１４で、上部サーミスタ３５が検出する温度ｂ（℃）が、切換温度ａ（℃）以上であれば（ＮＯであれば）、蓄熱利用状態の継続が可能であるとみなされ、処理Ａに進む。処理Ａ以降の処理について、さらに図３を用いて説明する。
図３に示すように、ステップＳ４０で蓄熱利用運転を行っている最中に、ステップＳ４２で給湯サーミスタ６５が検出する温度ｆ（℃）が給湯設定温度のｃ（℃）近傍で安定しているか否かを判別する。給湯サーミスタ６５の検出温度ｆ（℃）が低温であるか、温度上昇中であって不安定であるとき（ステップＳ４２でＮＯであるとき）、ステップＳ４４に進み、混合水サーミスタ５４の検出温度ｈ（℃）が給湯設定温度ｃ（℃）の近似値である温度ｉ（℃）に達したか否かを判別する。〔ｈ＝ｉ（≒ｃ）〕となったら（ステップＳ４４でＹＥＳとなったら）、ステップＳ４６に進み、給湯運転を開始してから、混合水サーミスタ５４の検出温度ｈ（℃）が給湯設定温度ｃ（℃）の近似値に近づくのに要した時間ｒ（ｍｉｎ）を計時する。次に、ステップＳ４８では、給湯サーミスタ６５の検出温度ｆ（℃）が給湯設定温度ｃ（℃）の近似値である温度ｉ（℃）に達したか否かを判別する。〔ｆ＝ｉ（≒ｃ）〕となったら（ステップＳ４８でＹＥＳとなったら）、ステップＳ５０に進み、混合水サーミスタ５４の検出温度ｈ（℃）が給湯設定温度ｃ（℃）の近似値に達してから、給湯サーミスタ６５の検出温度ｆ（℃）が給湯設定温度ｃ（℃）の近似値に達するのに要した時間ｑ（ｍｉｎ）を計時する。
計時された時間ｒ（ｍｉｎ）は、貯湯槽２２から送り出された温水がミキシングユニット２４を通過するのに要した時間であり、計時された時間ｑ（ｍｉｎ）は、ミキシングユニット２４を通過した温水が給湯器２２を通過するのに要した時間である。
給湯開始時の温水経路４２の流量は、第２水量センサ４７で測定される温水経路５１の流量に等しい。そこで、ステップＳ５２では、貯湯槽２２とミキシングユニット２４間の配管容量ｔ（リットル）と、ミキシングユニット２４と給湯器２２間の配管容量ｓ（リットル）をそれぞれ算出する。貯湯槽２２とミキシングユニット２４間の配管容量ｔ（リットル）は、〔ｔ（リットル）＝ｘ（リットル／ｍｉｎ）×ｒ（ｍｉｎ）〕の式で求めることができる。また、ミキシングユニット２４と給湯器２２間の配管容量ｓ（リットル）は、〔ｓ（リットル）＝ｘ（リットル／ｍｉｎ）×ｑ（ｍｉｎ）〕の式で求めることができる。例えば水量が１０（リットル／ｍｉｎ）、計時された時間が０．５（ｍｉｎ）であれば、配管容量ｓ（リットル）は、〔１０×０．５＝５（リットル）〕となる。配管容量ｓ（リットル）の算出後は、処理Ｂから図２のステップＳ１２に戻る。
【００４１】
混合水サーミスタ５４と給湯サーミスタ６５は同一経路上にあり、給湯器２２が運転しておらず、経路内の温水が温度上昇中であるとき、経路の上流側の混合水サーミスタ５４の検出温度が設定温度に近い温度まで上昇してから、下流側の給湯サーミスタ６５の検出温度が設定温度に近い温度まで上昇するまでに、タイムラグが生じる。このタイムラグは、ミキシングユニット２４と給湯器２２との間の配管の容量によって生じるものである。従って、このタイムラグとこのときの水量から、ミキシングユニット２４と給湯器２２の間の配管容量を算出することができる。
従来であれば、この配管容量は施工状態によって異なってくるため、制御に利用することができなかった。しかし、本実施例では給湯システム１０に既存のサーミスタやセンサを利用して、給湯システム１０の運転中に配管容量を算出することができる。これによって、図２の処理の説明で述べたように、ミキシングユニット２４で、給湯器２２に加熱されて温度上昇する分を差し引いた温度に調温しておいた温水が給湯器２２に到達するタイミングを捕えることができる。
もしこのタイミングより早く給湯器２２を点火させてしまうと、設定温度以上の温度の温水が給湯器２２で加熱されてしまい、設定温度よりさらに加熱された高温の温水が給湯されてしまう恐れがある。あるいは、もしこのタイミングより給湯器２２を点火させるのが遅れてしまうと、設定温度より低温に調温された温水が給湯器２２で加熱されることなく給湯されてしまい、給湯温度が大きく低下して快適な使用感を損なう。
このことから、ミキシングユニット２４と給湯器２２の間の配管容量を調温制御に利用することによって、給湯温度をさらに安定化させることができる。
【００４２】
図３のステップＳ４２で給湯サーミスタ６５が検出する温度ｆ（℃）が安定しているとき（ＹＥＳであるとき）、ステップＳ５４に進む。ステップＳ５４では、給湯サーミスタ６５の検出温度ｆ（℃）と、混合水サーミスタ５４の検出温度ｈ（℃）との誤差ｇ（℃）を算出する。誤差ｇ（℃）は、〔誤差ｇ（℃）＝ｆ（℃）−ｈ（℃）〕の式で求めることができる。この誤差ｇ（℃）は補正値ｇ（℃）として図２のステップＳ２８で利用される。詳しくは以下に説明する。
本実施例の給湯システム１０では、蓄熱利用状態のときは、ミキシングユニット２４の下流側にある混合水サーミスタ５４の検出温度ｈ（℃）が給湯設定温度ｃ（℃）となるように調温制御される。また、給湯器利用状態のときは、給湯器２２の下流側にある給湯サーミスタ６５の検出温度ｆ（℃）が給湯設定温度ｃ（℃）となるように調温制御される。即ち、蓄熱利用状態のときと給湯器利用状態のときとでは、制御に利用されるサーミスタが異なっている。
混合水サーミスタ５４と給湯サーミスタ６５は同一経路上にあるため、本来であれば同一値を検出するはずであるが、混合水サーミスタ５４の検出温度ｈ（℃）と給湯サーミスタ６５の検出温度ｆ（℃）とに誤差が生じてしまうことがある。誤差が生じると、蓄熱利用状態のときと給湯器利用状態のときとで、調温される湯温に差が生じてしまう。
【００４３】
本実施例の給湯システム１０では、蓄熱利用状態であって温水の温度が安定しているときに、混合水サーミスタ５４の検出温度ｈ（℃）と給湯サーミスタ６５の検出温度ｆ（℃）との誤差ｇ（℃）を算出することができる。そしてこの誤差ｇ（℃）によって給湯設定温度ｃ（℃）を補正する。
例えば、設定温度が４０．０（℃）であり、ミキシングユニット２４で調温される温水の温度が安定しており、混合水サーミスタ５４の検出温度ｈ（℃）が４０．０（℃）であり、給湯サーミスタ６５の検出温度ｆ（℃）が４０．８（℃）であるとする。このときの誤差ｈ（℃）は〔４０．８（℃）−４０．０（℃）＝０．８（℃）〕である。蓄熱利用状態のときには混合水サーミスタ５４が調温に利用されるため、温水の温度は混合水サーミスタ５４による４０．０（℃）に調温される。ところが、給湯器利用状態に切換わると給湯サーミスタ６５が調温に利用されるため、混合水サーミスタ５４であれば４０．０（℃）と検出する温度であっても給湯サーミスタ６５によって４０．８（℃）と検出されてしまう。このため、このままでは、設定温度である４０（℃）に調温しようとして、０．８（℃）温度を低下させてしまう。混合水サーミスタ５４が検出する温度であれば〔４０．０（℃）−０．８（℃）＝３９．２（℃）〕に相当する。
しかし、本実施例の給湯システム１０では、給湯器利用状態のときは、給湯設定温度ｃ（℃）に補正値ｇ（℃）を加味し、給湯設定温度ｃ（℃）を補正する。即ち、蓄熱利用状態から給湯器利用状態に切換わると、設定温度４０．０（℃）に補正値０．８（℃）を加え、給湯設定温度ｃ（℃）を４０．０（℃）から４０．８（℃）に補正する。給湯サーミスタ６５の検出温度ｆ（℃）が、補正後の設定温度４０．８（℃）となるように調温するため、給湯器利用状態の温水の温度は、混合水サーミスタ５４が検出する温度の４０．０（℃）に相当する温度に調温されることとなる。これによって、蓄熱利用状態から給湯器利用状態に切換わっても、調温される温水の温度は変化することなく、安定化する。
【００４４】
本実施例では流量ｘ（リットル／ｍｉｎ）を積算して積算流量ｙ（リットル）を算出し、その積算流量ｙ（リットル）が切換準備水量Ｖ（リットル）に達したときに、バーナ５６を着火する。しかし、積算流量ｙ（リットル）の代わりに時間Ｔ（ｍｉｎ）を用いても同様の効果が得られる。
この場合、ステップＳ１６で流量の積算を開始する代わりに、時間Ｔ（ｍｉｎ）の計時を開始する。また、このときの瞬時流量ｘ０（リットル／ｍｉｎ）を記憶しておく。
ステップＳ２０で切換準備水量Ｖ（リットル）を算出する代わりに、切換準備時間Ｔ２（ｍｉｎ）を算出する。切換準備時間Ｔ２（ｍｉｎ）は、温水がミキシングユニット２４の混合水サーミスタ５４取付位置から給湯器２２の給湯サーミスタ６５取付位置まで移動するために要する推定時間（ｍｉｎ）から、プリパージ時間（ｍｉｎ）を減じることで算出される。前記推定時間は、ミキシングユニット２４の混合水サーミスタ５４取付位置から給湯器２２の給湯サーミスタ６５取付位置までの配管容量ｓ（リットル）を、記憶された瞬時流量ｘ０（リットル／ｍｉｎ）で除することで算出される。
ステップＳ２２では、混合水サーミスタ５４で検出される温度が、目標温度となるように、温水を調温する。前記目標温度は、バーナ５６の燃焼直後における温水の温度上昇履歴を加味した温度であり、時間Ｔ（ｍｉｎ）が熱交換器通過時間Ｔ３（ｍｉｎ）未満のときは〔給湯設定温度ｃ（℃）−昇温ｅ（℃）×時間Ｔ（ｍｉｎ）／熱交換器通過時間Ｔ３（ｍｉｎ）〕で算出され、時間Ｔ（ｍｉｎ）が熱交換器通過時間Ｔ３（ｍｉｎ）以上のときは、〔給湯設定温度ｃ（℃）−昇温ｅ（℃）〕で算出される。熱交換器通過時間Ｔ３（ｍｉｎ）は、温水がバーナ熱交換器５２を通過するために要する時間であり、熱交換器容量Ｗ（リットル）を、記憶された瞬時流量ｘ０（リットル／ｍｉｎ）で除することで算出される。前記目標温度は、給湯設定温度ｃ（℃）から徐々に低下していき、時間Ｔ（ｍｉｎ）が熱交換器通過時間Ｔ３（ｍｉｎ）に達した時点で〔給湯設定温度ｃ（℃）−昇温ｅ（℃）〕まで低下し、それ以降は時間Ｔ（ｍｉｎ）の増加によらず〔給湯設定温度ｃ（℃）−昇温ｅ（℃）〕の値をとる。
ステップＳ２４では、時間Ｔ（ｍｉｎ）が、切換準備時間Ｔ２（ｍｉｎ）を上回るか否かを判別する。時間Ｔ（ｍｉｎ）が切換準備時間Ｔ２（ｍｉｎ）以下であれば、給湯器利用運転への切換のための準備動作が終了していないと判断し、ステップＳ２２からステップＳ２４を繰り返す。時間Ｔ（ｍｉｎ）が切換準備時間Ｔ２（ｍｉｎ）を超えていれば、給湯器利用運転への切換のための準備動作が終了したと判断し、ステップＳ２６へ進む。
以上のような動作をすることで、蓄熱利用状態から給湯器利用状態に切換わっても、調温される温水の温度は変化することなく、安定化する。
【００４５】
以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示にすぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。
また、本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組み合わせによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組み合わせに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成するものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本実施例に係る給湯システムを組み込んだコージェネレーションシステムの系統図。
【図２】本実施例に係る調温制御処理のフローチャート（１）。
【図３】本実施例に係る調温制御処理のフローチャート（２）。
【図４】本実施例に係る給湯システム内の温水の温度履歴。
【符号の説明】
【００４７】
１０：給湯システム
２０：貯湯槽、２０ａ：出口部
２１：コントローラ
２２：給湯器
２３：リモコン
２４：ミキシングユニット、２４ａ：給水入口、２４ｂ：混合水出口２４ｃ：温水入口
２５：湯張り経路
２６：給水経路、２６ａ：入口
２７：注湯弁
２８：減圧弁
３０：ミキシングユニット給水経路
３１：リリーフ弁
３２：圧力開放経路、３２ａ：一端、３２ｂ：他端
３３：排水経路
３４：排水弁
３５：上部サーミスタ
３６：下部サーミスタ
４０：循環ポンプ
４２：温水経路
４４：往路サーミスタ
４５：復路サーミスタ
４７：第２水量センサ
４８：給水サーミスタ
５０：温水サーミスタ
５１：温水経路
５２：バーナ熱交換器
５４：混合水サーミスタ
５５：ハイカットサーミスタ
５６、５７：バーナ
５８：追焚き熱交換器
５９：補給水弁
６０：バーナ熱交換器
６１：シスターン
６２：シスターン入水経路
６３：給湯栓経路
６４：給湯栓
６５：給湯サーミスタ
６６：水位電極、６６ａ：ハイレベルスイッチ、６６ｂ：ローレベルスイッチ
６７：第１水量センサ
６８：シスターン出水経路
６９：暖房ポンプ
７０：低温水経路
７１：バーナ上流経路
７２：暖房低温サーミスタ
７３：高温水経路
７４：暖房高温サーミスタ
７５：暖房端末熱動弁
７６：暖房端末機、７６ａ：操作スイッチ、７６ｂ：熱交換器
７７：追焚き経路
７８：追焚き熱動弁
７９：浴槽、７９ａ：吸出口、７９ｂ：供給口
８０：風呂循環経路
８１：風呂水位センサ
８２：風呂循環ポンプ
８３：湯張り量センサ
８４：風呂水流スイッチ
８５：風呂サーミスタ
８６：三方弁、８６ａ：Ａポート、８６ｂ：Ｂポート、８６ｃ：Ｃポート
８７：低温水戻り経路
８８：貯湯槽経路、８８ａ：熱交換部
８９：低温戻りサーミスタ
９０：床暖房熱動弁
９１：床暖房機
９２：バイパス経路
９３：バイパス熱動弁
９４：低温サーミスタ
１１０：発電ユニット
１１２：改質器
１１４：燃料電池
１１６：熱交換器
１１７：熱媒温度センサ
１１８：熱交換器
１１９：熱媒冷却ファン
１２０：熱媒放熱器
１２１：水素ガス供給経路
１２２：熱媒三方弁、１２２ａ：入口、１２２ｂ：出口、１２２ｃ：出口
１２４：熱媒循環経路
１２５：リザーブタンク
１２６：燃焼ガス経路
１２７：熱媒ポンプ
１２８：循環経路、１２８ａ：循環復路、１２８ｂ：循環往路
１２９：冷却経路
１３１：バーナ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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