(57)【要約】【課題】貯湯槽が湯切れとなり、貯湯槽から供給される水の温度が急速に下がった場合でも、給湯温度を一定に保つことのできる給湯装置を提供する。【課題を解決するための手段】給湯装置２は、温水と水道水を混合して温水の温度を下げるミキシングユニット６と、温水の温度を上げる加熱装置８を備える。貯湯槽４からの温水に給水の分岐配管４０から一定比率で水道水を混合してミキシングユニット６に供給する。貯湯槽６が湯切れとなったときにミキシングユニット６に入る温水の温度変化が緩やかとなるので、ミキシングユニット６と加熱装置８による温水の温度調整が温度変化によく対応して、給湯温度が一定に保たれる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
貯湯槽と、貯湯槽からの温水と水道水を混合するミキシングユニットと、ミキシングユニット通過後の水を加熱する加熱装置と、加熱装置を通過した温水を温水利用箇所に給湯する給湯配管とを有する給湯装置であり、
貯湯槽とミキシングユニットを接続する出湯配管に、水道水を供給する配管が接続されていることを特徴とする給湯装置。
【請求項２】
貯湯槽と、貯湯槽からの温水と水道水を混合するミキシングユニットと、ミキシングユニット通過後の水を加熱する加熱装置と、加熱装置を通過した温水を温水利用箇所に給湯する給湯配管とを有する給湯装置であり、
貯湯槽とミキシングユニットを接続する出湯配管が、高さを異にする２箇所以上で貯湯槽に連通していることを特徴とする給湯装置。
【請求項３】
貯湯槽と、貯湯槽からの温水と水道水を混合するミキシングユニットと、ミキシングユニット通過後の水を加熱する加熱装置と、加熱装置を通過した温水を温水利用箇所に給湯する給湯配管とを有する給湯装置であり、
貯湯槽とミキシングユニットを接続する出湯配管が、貯湯槽の上部に貯湯されている温水と熱交換する熱交換器を介してその下方位置で貯湯槽に連通していることを特徴とする給湯装置。
【請求項４】
貯湯槽と、貯湯槽からの温水と水道水を混合するミキシングユニットと、ミキシングユニット通過後の水を加熱する加熱装置と、加熱装置を通過した温水を温水利用箇所に給湯する給湯配管と、貯湯槽下部に貯蔵されている冷水を発電熱で加熱して貯湯槽上部に戻す発電熱回収配管とを備えたコージェネレーションシステムであり、
貯湯槽とミキシングユニットを接続する出湯配管が貯湯槽上部に連通しており、その出湯配管の連通高さよりも所定距離下方の高さで発電熱回収配管が貯湯槽に連通してい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、貯湯槽と加熱装置を併用する給湯装置に関する。特に、貯湯槽に貯蔵しておいた温水の全部が使用されて湯切れ状態となり、貯湯槽から加熱装置に供給する温水温度が急速に下がる場合に、温水利用箇所に給湯する温水温度が大きく変化することを抑制できる給湯装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】太陽熱や発電熱で加熱した温水を貯湯槽に貯蔵しておき、温水利用箇所に給湯する装置が開発されている。貯湯槽に貯蔵しておいた温水が使いきられて湯切れ状態となった場合に備えて、貯湯槽に貯蔵しておいた温水を加熱装置を通過させてから温水利用箇所に給湯する装置が開発されている。この給湯装置によると、貯湯槽に貯蔵しておいた温水が使いきられた後は加熱装置で加熱することによって給湯を続けることができる。
発電に伴って発生する発電熱を利用して加熱した温水を貯湯槽に貯えておき、加熱装置を通過させてから温水利用箇所に給湯する装置の一例を図１１に示す。この給湯装置は、特許文献１に開示されている。図１１の装置は、発電して給湯するコージェネレーションシステム（電気と熱の併給システム）を構成する。
【０００３】
【特許文献１】
特開平１３−０６５９７５号公報
【０００４】
コージェネレーションシステムは、電力と発電熱を発生する発電装置１３０と給湯装置１００を備えている。給湯装置１００は、発電装置１３０が発電時に発生する発電熱によって加熱された温水を貯蔵しておく貯湯槽１０４と、貯湯槽１０４からの温水に水道水を混合して混合温水の温度を適温に下げるミキシングユニット１０６と、ミキシングユニット１０６を通過した後の水を加熱する加熱装置１０８と、加熱装置１０８を通過した温水を温水利用箇所１２０に給湯する給湯配管１１８を備えている。
【０００５】
貯湯槽１０４の下部には、貯湯槽１０４の下部に水道水を供給する給水配管１１０が接続されている。貯湯槽１０４の下部から冷水を取出し、発電装置１３０との間で熱交換して冷水を加熱し、加熱された温水を貯湯槽１０４の上部に戻す発電熱回収配管１１２が設けられている。貯湯槽１０４の上部に貯湯されている温水をミキシングユニット１０６に出湯する出湯配管１１４が接続されている。出湯配管１１４は、貯湯槽１０４の上部とミキシングユニット１０６を連通させる。ミキシングユニット１０６には、給水配管１１０が接続されており、貯湯槽１０４から出湯された温水と給水配管１１０から給水される水道水を任意の比率で混合して適温に下げる。ミキシングユニット１０６で調温された温水は、バーナを内蔵する加熱装置１０８を通過し、給湯配管１１８に供給される。
ミキシングユニット１０６で混合する前の出湯温度を測定する出湯サーミスタ１２４と、ミキシングユニット１０６で混合する前の水道水温度を測定する冷水サーミスタ１２６が設けられている。
【０００６】
発電装置１３０が発電運転を実行するときには、循環用ポンプ１２２が運転される。貯湯槽１０４の下部から冷水が取出され、発電装置１３０との間で熱交換して冷水が加熱され、加熱された温水が貯湯槽１０４の上部に戻される。
貯湯槽１０４の上部に戻った温水は、貯湯槽１０４の下部に貯蔵されている冷水よりも比重が小さいために、貯湯槽１０４の上部に溜まる。貯湯槽１０４内の加熱前の冷水は、温水よりも比重が大きいために貯湯槽１０４の下部に留まる。貯湯槽上部の温水と下部の冷水との間で対流がほとんど起きない状態が保たれることで、貯湯槽１０４の内部では、上部に温水が貯湯されて下部に冷水が貯められ、両者がほとんど混じりあわない温度成層が形成される。
【０００７】
温水利用箇所１２０で温水が使用され、貯湯槽１０４から温水が出湯されると、出湯した温水量に相当する量の水道水が給水配管１１０から貯湯槽１０４の下部に給水される。貯湯槽１０４内の温水は、温度成層を保った状態で、給水配管１１０から給水された水道水で押し上げられる。貯湯槽１０４の最上部に連通する出湯配管１１４から出湯するために、貯湯槽１０４内の温水の全てを使いきることができる。
【０００８】
給湯装置１００は、給湯配管１１８に給湯する温水温度を温水利用者が指定する温度に調整する。以下では温水利用者が指定した温度を設定温度Ｔ３という。
ミキシングユニット１０６で混合する前の出湯温度Ｔ１が設定温度Ｔ３よりも高い場合には、ミキシングユニット１０６で水道水と混合して設定温度Ｔ３に調温する。ミキシングユニット１０６で設定温度Ｔ３に調温された温水が加熱装置１０８を通過して給湯配管１１８に供給される。この場合、加熱装置１０８は加熱運転を実行せず、設定温度Ｔ３に調温された温水が加熱装置１０８を通過していく。貯湯槽１０４では温度成層が保たれるために、貯湯槽１０４に貯湯されていた温水を使いきるまで、ミキシングユニット１０６には高温の温水が出湯される。加熱装置１０８を利用しないで設定温度Ｔ３に調温できることが多い。このために、加熱装置１０８で使用する燃料量を減らすことができ、省エネルギーとすることができる。ミキシングユニット１０６で設定温度Ｔ３に調温するために、ミキシングユニット１０６で混合する前の出湯温度Ｔ１と水道水温度Ｔ２が測定され、その測定結果から温水と水道水の混合比率が求められる。
【０００９】
出湯温度Ｔ１が設定温度Ｔ３よりも低い場合には、貯湯槽１０４から出湯される温水は、ミキシングユニット１０６で、加熱装置１０８の加熱量を考慮して水道水と混合され、ミキシングユニット１０６を通過し、設定温度Ｔ３に加熱された温水が温水利用箇所１２０に供給される。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】貯湯槽１０４に温水が残っている間は、温度成層が保たれた状態で温水が押し上げられるために、比較的安定した温度の温水がミキシングユニット１０６に出湯される。換言すると、温水を使いきる最後の瞬間まで貯湯槽１０４から高温の温水が出湯されるために、温水を使いきったときにはミキシングユニット１０６に出湯される水の温度が急激に低下する。
ミキシングユニット１０６は、出湯温度Ｔ１の低下に追従して水道水の混合比率を下げ、混合後の水温を設定温度Ｔ３に維持しようとする。また、混合後の水温を設定温度Ｔ３に維持できない場合には、加熱装置１０８に燃焼開始命令を出力する。
温度変化に対するミキシングユニット１０６の混合比追従性が高く、加熱装置１０８の加熱量調整速度が速ければ、貯湯槽１０４の温水を使いきっても、給湯配管１１８に給湯される温水の温度は変化しないはずである。しかしながら、実際にはそうはならず、給湯配管１１８に給湯される温水の温度は、湯きれ時に一旦下がってしまう。
【００１１】
図１２に、経過時間（横軸）に対して、ミキシングユニット１０６の入口の温水温度Ｔ１と、温水利用箇所１２０へ給湯する給湯温度Ｔ４と、加熱装置１０８の加熱量（単位時間あたりのガス供給量で示す）が変化する様子を示す。
給湯装置１００は、出湯サーミスタ１２４によって、ミキシングユニット１０６に入る温水温度Ｔ１を監視している。期間１は、貯湯槽１０４に充分な量の温水が貯湯されており、出湯温度Ｔ１が給湯設定温度Ｔ３よりも高い温度で安定している期間を示している。期間１では、加熱装置１０８は燃焼せず、貯湯槽１０４から出湯された温水は、ミキシングユニット１０６で水道水と混合して設定温度Ｔ３に調温されたのち、配管１１６と加熱装置１０８と給湯配管１１８を通過して温水利用箇所１２０に給湯される。
貯湯槽１０４の温水が残り少なくなると、ミキシングユニット１０６に入る出湯温度Ｔ１は急速に下がり始める。給湯装置１００は、出湯温度Ｔ１が予め設定されている制御開始温度（ミキシングレート変更温度）よりも下がったとき、期間２の制御を開始する。給湯装置１００は、ミキシングユニット１０６の水道水用バルブを絞ることで、水道水の混合比率を経時的に減らす。通常、ミキシングユニット１０６に入る出湯温度Ｔ１は急速に下がるために、ミキシングユニット１０６で水道水の混合比率を減少させても混合後の温水温度を給湯設定温度Ｔ３に維持するができない。給湯装置１００は、混合する水道水の比率がゼロとなるまで水道水用バルブを絞る。給湯装置１００がミキシングユニット１０６の水道水用バルブの絞り操作を開始してから、バルブが応答して水道水の混合比率が実際に減るまでには時間がかかる。この結果、貯湯槽１０４の温水が使いきられたときの出湯温度Ｔ１の急速な低下に対して水道水の混合比率を減らす操作が追従できず、給湯温度Ｔ４は徐々に下がる。
【００１２】
給湯装置１００は、出湯温度Ｔ１が点火判定温度を下回った場合には、ミキシングユニット１０６の混合比の調整だけでは設定温度Ｔ３を維持できないと判断し、期間３の制御を開始する。期間３では加熱装置１０８に点火指令が出され、加熱装置１０８によって水の加熱が開始される。
加熱装置１０８に点火指令を出しても、加熱装置１０８の加熱量は急には増大しない。加熱装置１０８が実際に点火処理を開始するまでには一定の時間が必要とされ、また、点火直後は不安定な燃焼状態であることが多いため、急激にガス供給量を増大させることができない。加熱量が増大するまでには遅れが生じることから、期間３になっても給湯温度Ｔ４はしばらく下がりつづける。加熱装置１０８の燃焼量が増加してやっと給湯温度Ｔ４を設定温度Ｔ３にまで戻すことができる。
【００１３】
加熱装置１０８が十分な加熱量に調整できるようになると、給湯装置１００は期間４の制御を開始する。期間４では、加熱装置１０８に供給するガス供給量を制御し、温水利用箇所１２０に供給する温水を設定温度Ｔ３に加熱する。貯湯槽１０４内の温水が全てなくなった時に貯湯槽１０４から出湯される水の温度Ｔ１は水道水の温度Ｔ２まで下がる。この場合でも加熱装置１０８によって、水道水を設定温度Ｔ３まで加熱して給湯することができる。
【００１４】
従来の給湯装置１００では、貯湯槽１０４に貯められていた温水を使いきって貯湯槽１０４からの出湯温度が急速に下がる場合に、温水利用箇所１２０に給湯する温水の温度Ｔ４が一時的に下がり、しばらくの時間が経過したのちにやっと設定温度Ｔ３に戻る。温水利用箇所１２０の給湯温度が一時的に変動すると、温水利用者に不快感を与えることになり、改善が求められている。
【００１５】
本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、貯湯槽に貯蔵されていた温水の全てが使用されて湯切れ状態となり、貯湯槽から出湯される温水の温度が急速に下がる場合に、温水利用箇所に給湯する温水の温度が大きく変化することを抑制できる給湯装置を提供する。また、給湯温度の変化を抑制することのできるコージェネレーションシステムを提供する。
【００１６】
【課題を解決するための手段と作用】本発明は、貯湯槽と、貯湯槽からの温水と水道水を混合するミキシングユニットと、ミキシングユニット通過後の水を加熱する加熱装置と、加熱装置を通過した温水を温水利用箇所に給湯する給湯配管とを有する給湯装置に関する。加熱装置は必要に応じて通過する水を加熱する。なおこの明細書で水という場合、冷水に限られず、湯または温水を水ということがある。
【００１７】
本発明の一つの具体例では、貯湯槽とミキシングユニットを接続する出湯配管に水道水を供給する給水配管を接続する。
貯湯槽とミキシングユニットを接続する出湯配管に水道水が供給されると、貯湯槽から出湯される温水に水道水が混じり合って温水温度が低下してからミキシングユニットに入る。この場合、ミキシングユニットに入力される温水温度の変化速度が遅くなる。
ミキシングユニットに入る温水は、それ以前に水道水と混合して温度が低められている。ミキシングユニット内では少量の水道水と混合すれば設定温度に調整することができるので、ミキシングユニット内の水道水用バルブは絞られて少量の水を混合する状態となっている。
貯湯槽が湯切れとなってミキシングユニットに供給される温水の温度が緩やかに低下するとき（混合しないでミキシングユニットに送り込まれる場合に比して混合してからミキシングユニットに送り込まれる場合には、温度変化が遅い）、ミキシングユニットでは既に絞られている水道水用バルブを更に段階的に絞る操作を行う。ミキシングユニットに供給される温水の温度が急速に変化すると、ミキシングユニットでは、温度変化に追従して水道水の混合比率を変化させることが困難であった。しかしながらすでに絞られている水道水用バルブを更に絞る操作は、バルブの開閉量が少ないために応答性が早い。しかも、ミキシングユニットに入る温水温度の低下が緩やかであるために、水道水用バルブを通常の操作速度で絞った場合でも、温水温度の低下に追従して水道水の混合比率を下げることができる。湯切れ時に貯湯槽から出湯される温水の温度が急速に下がっても、ミキシングユニットから送出される温水の温度変化を抑制することができる。
【００１８】
貯湯槽から出湯される温水の温度が更に下がった場合には、加熱装置が加熱を開始する。貯湯槽から出湯される温水を加熱装置で加熱し始めるまでには、準備時間が必要となるが、温水温度の低下が緩やかなために、加熱装置で給湯設定温度にまで加熱し始めるまでの間の給湯温度の低下を抑制することができる。
【００１９】
貯湯槽とミキシングユニットを接続する出湯配管に水道水を供給する給水配管を接続すると、ミキシングユニットに入る温水の温度変化を緩やかにすることができ、その緩やかな温度変化に追従して温水と水道水の混合比率を変化させることができ、さらに加熱装置の加熱量を変化させることができる。以上によって温水利用箇所に供給する温水の温度変化を抑制することができる。
【００２０】
本発明の他の具体例では、貯湯槽とミキシングユニットを接続する出湯配管を高さを異にする２箇所以上で貯湯槽に連通させる。
出湯配管が高さを異にする２箇所以上で貯湯槽に連通していると、貯湯槽内の高さの異なる位置から温水が取出されてミキシングユニットに供給される。
貯湯槽に貯えられている水には温度成層が形成されており、貯湯槽内の温水が使用されるのに連れて貯湯槽内に残った温水は上部に押し上げられる。出湯配管と貯湯槽の間の複数の連通箇所のうちの最低連通位置よりも上方に温水が押し上げられたとき、その連通箇所から出湯される水の温度が急速に下がる。低い連通箇所から出湯される冷水は、上部で連通している出湯配管から出湯される温水と混合してミキシングユニットに入る。混合後の温水の温度は、最も低い連通箇所から出湯される水の温度変化を反映して早い段階からゆっくり下がり始める。
【００２１】
高さを異にする２箇所以上で貯湯槽に出湯配管を連通させると、１箇所で連通する場合よりも早い時期に、ミキシングユニットに供給される温水の温度が低下し始める。これにより、貯湯槽の湯切れを早く知ることができる。
また、急速に温度の下がる水と高温で安定している温水が混合されるために、混合後の温水が供給されるミキシングユニットの入口での温度変化は緩やかである。
ミキシングユニットは、入力する温水の温度が下がり始めると、水道水用バルブを段階的に絞る操作を行う。温水の温度変化を早いタイミングで知ることができ、且つ温水の温度低下が緩やかであるために、水道水用バルブを通常の操作速度で絞った場合でも、温水の温度低下に追従して水道水の混合比率を下げることができる。ミキシングユニットから送出される温水の温度変化を抑制することができる。
加熱装置は、貯湯槽から出湯される温水の温度がさらに下がったとき、温水の加熱を開始する。温水の温度低下が緩やかなために、加熱装置で給湯設定温度にまで加熱し始めるまでの間に給湯温度が低下することを抑制することができる。
【００２２】
本発明のさらに他の一つの具体例では、貯湯槽とミキシングユニットを接続する出湯配管が、貯湯槽の上部に貯湯されている温水と熱交換する熱交換器を介してその下方位置で貯湯槽に連通していることを特徴とする。
貯湯槽とミキシングユニットを接続する出湯配管が、貯湯槽の上部に貯湯されている温水と熱交換する熱交換器を介してその下方位置で貯湯槽に連通していると、貯湯槽内の温水が押し上げられて出湯配管に冷水が入り始めると、その冷水は貯湯槽上部の温水によって加熱されてから出湯される。冷水が加熱されてからミキシングユニットに供給されるようにすると、ミキシングユニットに入る温水温度が低下し始めるタイミングが従来よりも早く、温度変化も緩やかであるために、ミキシングユニットの水道水供給バルブを通常の操作速度で絞った場合でも、温水温度の低下に追従して水道水の混合比率を下げることができる。これによりミキシングユニットから送出される温水温度の変化が抑制される。
加熱装置は、出湯温度がさらに下がったときに温水の加熱を開始する。ミキシングユニットから送出される温水の温度低下が緩やかなために、加熱装置で給湯設定温度にまで加熱し始めるまでの間に給湯温度が低下することを抑制することができる。
貯湯槽の連通箇所よりも上方に残った温水は、ミキシングユニットに供給されることはないが、熱交換器の中を通過する冷水に熱を供給して冷やされる。このことによって、貯湯槽に蓄えられた熱を使いきることができる。貯湯した熱量を無駄にすることがない。
【００２３】
コージェネレーションシステムの場合、給湯するときには発電していることが多い。この場合、貯湯槽とミキシングユニットを接続する出湯配管を貯湯槽上部に連通させる一方、その連通高さよりも所定距離下方の高さで発電熱回収配管を貯湯槽に連通させることが好ましい。
【００２４】
発電熱回収配管が出湯配管よりも所定距離下方の高さで連通していることによって、発電熱を回収した温水は、出湯位置よりも下方位置で貯湯槽に戻される。発電熱回収配管の連通箇所よりも上部に貯められている水の温度が発電熱回収配管から貯湯槽に入水する温水の温度よりも低い場合、対流がおこって低温の水と高温の水が混ざり合う。発電熱回収配管の連通箇所よりも上部の温水の温度分布は均一となる。
発電中に発電熱回収配管から供給される量以上の温水が使用されて貯湯槽の温水残量が減ったときには、発電熱回収配管の連通箇所の周囲に、冷水が上昇してくる。このときにも、高い温度の水と低い温度の水が対流によって混ざり合い、発電熱回収配管の連通箇所よりも上部の温水は均一な温度に保たれる。
発電中に発電熱回収配管から供給される量以上の温水が使用される場合でも、対流によって発電熱回収配管の連通箇所よりも上部の温水が均一な温度に保たれるために、貯湯槽から出湯される温水温度は緩やかに低下する。貯湯槽から出湯される温水の緩やかな温度変化に追従して、ミキシングユニットでの温水と水道水の混合比率と、加熱量を制御することで、給湯温度の変動を効果的に抑制することができる。
【００２５】
【発明の実施の形態】以下に説明する実施例の主要な特徴を次に列記する。
（形態１）給湯装置は、ミキシングユニットに水道水を供給するバルブの開閉量と、バーナの燃焼量を制御する制御手段を有する。
（形態２）貯湯槽内部の温水は、温度成層を形成している。
（形態３）出湯配管に接続された給水配管から、出湯配管を流れる温水に対して一定の比率で水道水が供給される。貯湯槽から出湯される温水と給水配管から供給される水道水が混合して、ミキシングユニットに入る。
（形態４）貯湯槽の高さの異なる２以上の箇所に取水口が設けられている。出湯配管は、貯湯槽側で分岐して各取水口に接続する。
（形態５）出湯配管が、貯湯槽の上部に貯湯されている温水と熱交換する熱交換器を経由して、貯湯槽の内部で下方に延びている。配管の先端が取水口となっており、貯湯槽内の温水が取出される。
（形態６）出湯配管が、貯湯槽上部から貯湯槽内に入り、貯湯槽の内部を下方に延びている。下方に伸びる配管の高さの異なる複数の位置に取水口が設けられている。
（形態７）貯湯槽の上部に熱交換器が設けられており、貯湯槽下部に貯蔵されている水を発電熱で加熱して貯湯槽上部に戻す発電熱回収配管が、熱交換器よりも下方で貯湯槽に連通している。
【００２６】
【実施例】以下に、本発明の給湯装置をコージェネレーションシステムに適用した実施例を、添付図面を参照しながら詳細に説明する。
（第１実施例）  図１は、本発明の第一実施例に係わるコージェネレーションシステムの構成を示している。本実施例のコージェネレーションシステムは、電力と発電熱を発生する発電装置３２と、給湯装置２を備えている。給湯装置２は、発電装置３２が発電時に発生する発電熱によって加熱された温水を貯蔵しておく貯湯槽４と、貯湯槽４からの温水に水道水を混合して混合温水の温度を適温に下げるミキシングユニット６と、ミキシングユニット６を通過した後の水を加熱する加熱装置８と、加熱装置８を通過した温水を温水利用箇所２０に給湯する給湯配管１８を備えている。
【００２７】
貯湯槽４の下部には、貯湯槽４の下部に水道水を供給する給水配管１０が接続されている。貯湯槽４の下部から冷水を取出し、発電装置３２との間で熱交換して冷水を加熱し、加熱された温水を貯湯槽４の上部に戻す発電熱回収配管１２が設けられている。貯湯槽４の上部に貯湯されている温水をミキシングユニット６に出湯する出湯配管１４が接続されている。出湯配管１４は、貯湯槽４の上部とミキシングユニット６を連通させる。ミキシングユニット６には、給水配管１０が接続されており、貯湯槽４から出湯された温水と給水配管１０から給水される水道水を任意の比率で混合して適温に下げる。ミキシングユニット６は、出湯配管１４からの温水供給量を制御することのできるバルブと、給水配管１０からの水道水供給量を制御することのできるバルブを有しており、温水と水道水を任意の比率で混合することができる。温水と水道水の混合比率は、制御手段３０によって制御される。ミキシングユニット６で調温された温水は、バーナを内蔵する加熱装置８を通過し、給湯配管１８に供給される。加熱装置８は、通過する水を燃焼熱で加熱することができる。加熱装置８には燃焼可能量の上限値と下限値が決まっており、その間で燃焼量を調整することができる。加熱装置８の燃焼量は制御手段３０によって制御される。
ミキシングユニット６で混合する前の出湯温度を測定する出湯サーミスタ２４と、ミキシングユニット６で混合する前の水道水温度を測定する冷水サーミスタ２６が設けられている。
さらに、給水配管１０から給水配管４０が分岐し、出湯配管１４に接続されている。分岐給水配管４０からは、貯湯槽４から出湯される温水に対して常に一定の比率で水道水が供給される。水道水の混合比率は、貯湯槽４に通常貯められている温水の温度と、水道水の温度と、通常設定される給湯設定温度に基づいて予め一定値に調整されている。即ち、水道水と混合されてミキシングユニット６に入る温水の温度が、通常の給湯設定温度よりも高くなるように、水道水の混合比率が定められている。貯湯槽４から出湯される温水と分岐配管４０から供給される水道水は混合してミキシングユニット６に入る。
【００２８】
発電機３２は、改質器３４と固体高分子型の燃料電池セル３６を備えている。改質器３４は、原料ガスと水を反応させて燃料電池セルが使用する水素ガスを生成する。水素ガスの生成は高温で行われるので、改質器３４から高温の排ガスが放出される。燃料電池セル３６は、改質器３４から供給される水素ガスと酸素を原料にして発電する。発電時に燃料電池セル３６は熱を発生する。発電中の燃料電池セル３６が過熱しないように、燃料電池セル３６の中を冷却水が循環して冷却する。発電熱回収配管１２を流れる冷水は、燃料電池セル３６の発電熱で加熱され、さらに改質器３４の高温の排ガスで加熱される。
【００２９】
制御装置３０は、温水利用箇所２０に供給する温水の温度が、予め設定された温度となるように、ミキシングユニット６における温水と水道水の混合比率と、加熱装置８の点火のタイミングと燃焼量を制御する。そのために、制御手段３０は、出湯サーミスタ２４で測定された温度Ｔ１と冷水サーミスタ２６で測定された温度Ｔ２を読み込み、必要な演算を行う。そして温度Ｔ１とＴ２の変化に合わせて、ミキシングユニット６と加熱装置８を制御する。
【００３０】
発電装置３２が発電運転を実行する間、循環用ポンプ２２が運転される。貯湯槽４の下部から冷水が取出され、発電装置３２との間で熱交換して冷水が加熱され、加熱された温水が貯湯槽４の上部に戻される。
貯湯槽４の上部に戻った温水は、貯湯槽４の下部に貯蔵されている冷水よりも比重が小さいために、貯湯槽４の上部に溜まる。貯湯槽４内の加熱前の冷水は、温水よりも比重が大きいために貯湯槽４の下部に留まる。貯湯槽上部の温水と下部の冷水との間で対流がほとんど起きない状態が保たれることで、貯湯槽４の内部では、上部に温水が貯湯されて下部に冷水が貯められ、両者がほとんど混じりあわない温度成層が形成される。
【００３１】
給湯利用箇所２０で温水が使用され、貯湯槽４から温水が出湯されると、出湯した温水量に相当する量の水道水が給水配管１０から貯湯槽４の下部に給水される。貯湯槽４内の温水は、温度成層を保った状態で、給水配管１０から給水された水道水で押し上げられる。貯湯槽４の最上部に連通する出湯配管１４から出湯するために、貯湯槽４の温水を全て使いきることができる。
【００３２】
給湯装置２は、給湯配管１８に給湯する温水温度を温水利用者が指定する温度に調整する。温水利用者が指定した温度を設定温度Ｔ３という。
ミキシングユニット６で混合する前の出湯温度Ｔ１が設定温度Ｔ３よりも高い場合には、ミキシングユニット６で水道水と混合して設定温度Ｔ３に調温する。ミキシングユニット６で設定温度Ｔ３に調温された温水が加熱装置８を通過して給湯配管１８に供給される。この場合、加熱装置８は加熱運転を実行せず、設定温度Ｔ３に調温された温水が加熱装置８を通過していく。貯湯槽４では温度成層が保たれるために、貯湯槽４に貯湯されていた温水を使いきるまで、ミキシングユニット６には高温の温水が出湯される。加熱装置８を利用しないで設定温度Ｔ３に調温できることが多い。このために、加熱装置８で使用する燃料量を減らすことができ、省エネルギーとすることができる。ミキシングユニット６で設定温度Ｔ３に調温するために、ミキシングユニット６で混合する前の出湯温度Ｔ１と水道水温度Ｔ２が測定され、その測定結果から温水と水道水の混合比率が求められる。
【００３３】
出湯温度Ｔ１が設定温度Ｔ３よりも低い場合には、出湯配管１４からミキシングユニット６に送り込まれる温水は、ミキシングユニット６で、加熱装置８の加熱量を考慮して水道水と混合されてミキシングユニット６を通過し、加熱装置８で設定温度Ｔ３にまで加熱され、設定温度Ｔ３に加熱された温水が温水利用箇所２０に供給される。
【００３４】
給湯装置２は、制御手段３０によって、ミキシングユニット６と加熱装置８を制御し、設定温度Ｔ３に調整された温水を温水利用箇所２０に供給する。以下、図２を参照して、経過時間（横軸）に対して、ミキシングユニット６の入口の温水温度Ｔ１と、温水利用箇所２０へ給湯する給湯温度Ｔ４と、加熱装置８の加熱量（単位時間あたりのガス供給量で示す）が変化する様子を示す。
ここでは、給湯の行われる期間を、期間１から期間４までの４つの期間に分けて説明する。
【００３５】
貯湯槽４に貯えられた温水で給湯する図２の期間１では、ミキシングユニット６の入口における温水温度Ｔ１は、給湯設定温度Ｔ３よりも高い。分岐配管４０からの水道水が混合されているために、ミキシングユニット６の入口における温水温度Ｔ１は、貯湯槽４の出口温度（点線で示されている）よりも低い温度となっているが、それでも給湯設定温度Ｔ３よりは高い。
制御手段３０は、温水温度Ｔ１と水道水温度Ｔ２の測定結果から、混合後の温水を設定温度Ｔ３に調整できる水道水の混合比率を演算し、演算結果に基づいてミキシングユニット６の水道水用バルブの開放量を決定する。このときのバルブの開放量は、分岐配管４０から水道水が供給されない場合に比較すると、少なくなる。
出湯配管１４からの温度Ｔ１の温水は、ミキシングユニット６によって、温度Ｔ２の水道水と混合して設定温度Ｔ３となり、給湯配管１８を通って温水利用箇所２０に供給される。
【００３６】
貯湯槽４から出湯配管１４に出湯されると、出湯された温水量に相当する量の水道水が、給水配管１０から貯湯槽４の下部に給水され、残っている温水を貯湯槽４の上部に押上げる。更に温水が利用されて湯切れが発生すると、給水配管１０から入った水道水が貯湯槽４を通過してそのまま出湯配管１４に供給されるために、貯湯槽４の出湯温度は急速に下がる。しかしながら、この実施例では、給水配管４０からの水道水で温度が下げられた温水がミキシングユニット６に送り込まれるので、ミキシングユニット６に送り込まれる温水の温度は、貯湯槽４の出湯温度よりも緩やかに低下する。図２の破線で示す貯湯槽４の出湯温度の低下速度に比して、ミキシングユニット６に送り込まれる温水の温度Ｔ１は緩やかに低下する。
【００３７】
制御手段３０は、ミキシングユニット６に送り込まれる温水温度Ｔ１の低下を知ると、期間２の制御を開始する。期間２の制御では、温度Ｔ１と温度Ｔ２を元に、ミキシングユニット６における温水と水道水の混合比率を再計算し、再計算結果に基づいてミキシングユニット６の水道水用バルブの開放量を変更する。湯切れ状態となってミキシングユニット６に送り込まれる温水温度Ｔ１が低下するとき、制御手段３０は、温度Ｔ１の低下に追従して、水道水用バルブを更に段階的に絞る操作を行う。期間１において、ミキシングユニット６の水道水用バルブは、すでに絞られている。ミキシングユニット６に送り込まれる温水温度Ｔ１の低下が緩やかであり、水道水用バルブを絞る量が少ないために、水道水用バルブを通常の操作速度で絞った場合でも、水道水用バルブの絞り操作を温度Ｔ１の低下に追従して行うことができる。ミキシングユニット６に送り込まれる温水温度の低下に追従して水道水の混合比率を下げられるので、ミキシングユニット６から送出される温水の温度は、給湯温度Ｔ３近傍に保つことができる。
【００３８】
制御手段３０は、温度Ｔ１が点火判定温度を下回った場合には、ミキシングユニット６の混合比率の変更だけでは設定温度Ｔ３に維持できないと判断して、期間３の制御を開始する。期間３では、制御手段３０から加熱装置８に点火指令が出され、加熱装置８による加熱が開始される。
制御手段３０は、点火判定温度による点火判断を、温度Ｔ１が下がり続けてミキシングユニット６の水道水用バルブの絞り操作を繰り返しているときにのみ行う。点火判定温度は、給湯設定温度Ｔ３よりも高く設定されており、加熱装置８に点火指令が行われた時点では、ミキシングユニット６によって水道水が混合されている。さらに温度Ｔ１が下がり、給湯設定温度Ｔ３よりも低くなった場合には、制御手段３０はミキシングユニット６の水道水用バルブを絞る。貯湯槽４からの温水は、加熱装置８の加熱量を考慮してミキシングユニット６で水道水を混合し、配管１６を通って加熱装置８に供給される。
【００３９】
加熱装置８は、点火指令を受けると、少量の燃料ガスに点火する。点火を確認してから徐々にガス供給量を増して燃焼量を増加させて行く。
加熱装置８は、温度Ｔ１の低下が緩やかなために、給湯温度が給湯設定温度を大きく下回る前に、加熱を開始することができる。加熱開始の前後に熱エネルギが不足して給湯温度が若干低くなる場合があるものの、燃焼量が増加すると加熱装置８を通過する温水の温度は速やかに上がる。給湯温度の低下は極く小さく抑制され、給湯温度をほぼ設定温度に維持することができる。
【００４０】
加熱装置８が点火モードを終了して燃焼量を調整できるようになると、制御手段３０は、期間４の制御を開始する。期間４では、加熱装置８に供給される水を設定温度に加熱するために必要な熱エネルギを計算し、加熱装置８のガス供給量を求める。演算結果を元に、加熱装置８を最適な空燃比で燃焼させて、温水利用箇所２０に給湯する水を加熱する。貯湯槽４の温水が全てなくなって貯湯槽４から供給される水の温度Ｔ１が水道水の温度Ｔ２まで下がった場合でも、加熱装置８の加熱によって、水道水を設定温度Ｔ３まで加熱することができる。
【００４１】
本実施例の給湯装置２は、貯湯槽４とミキシングユニット６を接続する出湯配管１４に給水配管４０を接続し、貯湯槽４から出湯される温水に一定量の水道水を供給し、給湯設定温度に近い温度に下げてミキシングユニット６に供給する。このために、貯湯槽４が湯切れ状態となって出湯温度が急速に下がる場合でも、ミキシングユニット６に送り込まれる温水の温度変化は緩やかになる。温度変化が緩やかであるために、ミキシングユニット６がその温度変化に追従することができ、ミキシングユニット６から送出される温水温度の変化が抑制される。したがって、加熱装置８に送り込まれる温水の温度変化が緩やかとなり、加熱装置８がその温度変化に追従することができ、加熱装置８から送出される温水温度の変化が抑制される。温水利用箇所２０に給湯される温水温度の変化が抑制される。
【００４２】
（第２実施例）  この実施例のコージェネレーションシステムに組み込まれた給湯装置４２は、図３に示すように、貯湯槽４とミキシングユニット６を接続する出湯配管が、高さの異なる２箇所で貯湯槽４に連通している。即ち、貯湯槽４の最上部から延びる出湯配管１４と、貯湯槽４の側面に接続する出湯配管４４が合流して、ミキシングユニット６に接続している。貯湯槽４からは、出湯配管４４と出湯配管１４の各々に、ほぼ等量の水が供給される。出湯配管１４と出湯配管４４との接続箇所の下流に出湯サーミスタ２４が設けられていて、ミキシングユニット６の入口温度Ｔ１を測定する。
【００４３】
給湯装置４２の給湯運転の内容を、図４を参照して説明する。図４で破線で示される温度ＴＨは出湯配管１４に出湯される温水の温度であり、温度ＴＬは貯湯槽４から出湯配管４４に出湯される温水の温度である。
貯湯槽４とミキシングユニット６が、出湯配管１４と出湯配管４４で連通していることによって、高さの異なる位置からほぼ等量ずつの温水が取出されて、ミキシングユニット６に供給される。貯湯槽４に貯えられた水には温度成層が形成されており、貯湯槽４の温水が使用されるに連れて、給水配管１０から水道水が供給され、残った温水は上部に押し上げられる。
貯湯槽４の温水が、出湯配管４４が接続する箇所よりも上に押し上げられたとき、出湯配管４４から出湯される水の温度ＴＬは急速に下がる。出湯配管１４には残った温水が供給されており、温度ＴＨは高温で安定している。貯湯槽４の高さの異なる位置から取出された温水は、出湯配管１４と配管４４の合流箇所で混合して、ミキシングユニット６に入る。ミキシングユニット６の入口温度Ｔ１は、温度ＴＬと温度ＴＨの平均値にほぼ等しくなっており、ＴＬの温度変化を反映して早めに下がり始める。
【００４４】
ミキシングユニット６に供給される水の温度Ｔ１は、貯湯槽４とミキシングユニット６を接続する出湯配管１４が貯湯槽４の最上部でのみ連通している従来の給湯装置よりも、より早いタイミングで発生する。また、ミキシングユニット６に供給される水の温度Ｔ１は、温度ＴＨが高温で安定しているために、緩やかに下がる。
制御手段３０は、温度Ｔ１が下がり始めると、ミキシングユニット６の水道水用バルブを段階的に絞る操作を行う。温度Ｔ１の変化を早いタイミングで知ることができ、且つ温度Ｔ１の低下が緩やかであるために、水道水用バルブを通常の操作速度で絞った場合でも、温度Ｔ１の低下に追従して水道水の混合比率を下げることができる。
貯湯槽４が湯切れとなって温度ＴＨが下がり始めると、温度Ｔ１の温度変化が大きくなる。しかし、温度ＴＨが安定していた間にミキシングユニット６の水道水用バルブは段階的に絞られており、引き続きバルブを絞る操作が行われるときには、長い応答時間を必要としない。温度Ｔ１の急速な温度変化に対するバルブの絞り操作の応答遅れは大きくならず、ミキシングユニット６から供給される温水温度を、給湯設定温度近傍に保つことができる。
【００４５】
温度Ｔ１が点火判定温度を下回ったとき、制御手段３０は、期間３の制御を開始して、加熱装置８に点火指令を出す。制御手段３０は、点火判定温度を用いた点火の判断は、温度Ｔ１が下がり続けてミキシングユニット６の水道水用バルブの絞り操作を繰り返しているときのみ行う。点火判定温度の設定温度を調節することによって、給湯温度が給湯設定温度を大きく下回る前に、加熱装置８の加熱の準備を終えて温水を加熱を開始することができる。
【００４６】
本実施例の給湯装置４２は、貯湯槽４とミキシングユニット６を接続する出湯配管が、高さの異なる２箇所で貯湯槽４に連通している。低い箇所で連通する出湯配管４４から供給される温水の温度変化から、制御手段３０はより早いタイミングで貯湯槽４の湯切れを知り、早いタイミングでミキシングユニット６の制御を行うことができる。また、高さの異なる位置から供給される温水を混合することで、湯切れとなった初期の温水の温度変化が緩やかに起こることから、制御手段３０によるミキシングユニット６の水道水用バルブの絞り制御と加熱装置８の燃焼量の制御が、温水の温度変化に良く追従する。給湯装置４２は、貯湯槽４が湯切れとなったときに給湯温度をほぼ一定に保つことができる。
【００４７】
（第３実施例）  この実施例の給湯装置５２は、図５に示すように、貯湯槽４とミキシングユニット６を連通させる出湯配管１４が、貯湯槽４の最上部から貯湯槽４内に入り、貯湯槽４内の上部に貯湯されている温水と熱交換する熱交換器５４を介して、その下方位置で貯湯槽４に連通している。連通している箇所は、貯湯槽４の温水の取水口５６となっている。
【００４８】
給湯装置５２から給湯が行われるときの様子を図６を参照して説明する。温度Ｔ１の変化に対して、制御手段３０は、第２実施例と同一内容で、ミキシングユニット６と加熱装置８を制御する。
出湯配管１４は、貯湯槽４内の熱交換器５４よりも下部にある取水口５６から貯湯槽４の水を出湯する。取水口５６から取り込まれた水は、熱交換器５４を通過する間に貯湯槽４上部の温水と熱交換し、貯湯槽４から出るときには、貯湯槽４の上部に貯湯されている水とほぼ同じ温度となる。貯湯槽４を出た水は、ミキシングユニット６に供給される。
【００４９】
貯湯槽４の温水が使用されて、取水口５６よりも上に温水が押し上げられたとき、取水口５６に取り込まれる水の温度は急速に下がり始める。しかし、取水口５６よりも上部には温水が残り、熱交換器５４を通過する水と熱交換を行って熱を供給する。熱交換器５４の出口における水の温度は、貯湯槽４に残った温水の温度とほぼ等しくなる。
貯湯槽４に残った温水は、熱交換器５４内の水に熱を供給して温度が下がるので、熱交換器５４を通過してミキシングユニット６に入る温水の温度も下がりはじめる。ミキシングユニット６に入る温水温度Ｔ１が下がり始めるタイミングは貯湯槽４とミキシングユニット６を接続する出湯配管１４が貯湯槽４の最上部で連通している従来の給湯装置よりも、より早くなっている。また、貯湯槽４に残った温水が、取水口５６から取り込まれた水を加熱することから温度Ｔ１は緩やかに変化する。
制御手段３０はより早いタイミングで知ることのできた貯湯槽４の湯切れに対応するために、早めにミキシングユニット６の制御を開始することができる。又、温度Ｔ１の変化が緩やかに進むために、ミキシングユニット６の水道水用バルブの絞り制御と加熱装置８の燃焼量の制御を通常の速度で行えば、温水の温度変化に良く追従することができる。これにより、給湯装置５２は、貯湯槽４が湯切れとなったときにも、温水利用箇所２０に供給する温水の温度をほぼ一定に保つことができる。
【００５０】
（第４実施例）  本実施例の給湯装置６２を図７に示す。貯湯槽４とミキシングユニット６を接続する出湯配管１４が、貯湯槽４内の高さの異なる２箇所以上で貯湯槽４に連通している。即ち、貯湯槽４とミキシングユニット６を接続する出湯配管１４が貯湯槽４の内部に延長して連通しており、出湯配管１４に高さの異なる位置において取水口６４ａ，６４ｂ，６４ｃ，６４ｄが設けられている。取水口６４ａ，６４ｂ，６４ｃ，６４ｄからは、ほぼ等量の水が出湯配管１４に入る。
【００５１】
給湯装置６２の給湯運転の内容を、図８を参照しつつ説明する。図８のなかの点線は、最も高位の取水口６４ａから供給される温水の温度の変化と、最も低位の取水口６４ｄから供給される温水の温度の変化を示している。貯湯槽４の温水が利用されるにつれて、残った温水は上部に押し上げられるために、低位の取水口６４ｄから供給される貯湯槽４の水の温度が最も早く低下し始める。このとき、より高位の取水口６４ａ、６４ｂ、６４ｃから供給される温水は高温で安定している。貯湯槽４の高さの異なる位置から取出された温水は、出湯配管１４内で混合して、ミキシングユニット６に入る。ミキシングユニット６の温水温度Ｔ１は、取水口６４ａ、６４ｂ、６４ｃ、６４ｄから取込まれる温水量を考慮した加重平均値とほぼ等しくなり、取水口６４ｄから温度の下がった水が混合されてミキシングユニット６に到着し始めると、ミキシングユニット６に入る温度が下がる。以後、温水がさらに利用されて、残った温水は最上部まで押し上げられる課程では、取水口６４ｃ、６４ｂ、６４ａから出湯配管１４に入る水も順に急速に温度が下がる。しかし、温度の異なる全ての取水口からの水が混合されてミキシングユニット６に供給されるために、温度Ｔ１の温度は、水道水の温度に達するまで緩やかに下がる。
【００５２】
制御手段３０は、温度Ｔ１が下がり始めると、ミキシングユニット６の水道水用バルブを段階的に絞る操作を行い、さらに温度が下がると、加熱装置８を点火する。温水の湯切れによる兆候を、温度Ｔ１の変化によって早いタイミングで知ることができ、且つ温水の温度の低下が緩やかであるために、ミキシングユニット６の水道水用バルブの絞り操作と、加熱装置８の点火処理を通常の操作速度で行った場合でも、貯湯槽４からの温水の温度の低下によく対応することができる。給湯装置６２の給湯温度は、貯湯槽４で湯切れが発生したときでも、概ね給湯設定温度内に保つことができる。
【００５３】
（第５実施例）  本実施例のコージェネレーションシステムを図９に示す。本実施例のコージェネレーションシステムでは、出湯配管１４の貯湯槽４との連通高さと、発電熱回収配管１２の貯湯槽４との連通高さに差が設けられている。出湯配管１４の連通高さよりも所定距離下方の高さで発電熱回収配管１２は貯湯槽４に連通している。
【００５４】
発電が開始されると、発電熱回収配管１２に設けられた循環用ポンプ２２が稼働し、発電熱回収配管１２の中を貯湯槽４の下部取水口７４から取出された冷水が通過する。発電熱回収配管１２の中の冷水は、燃料電池セル３６と改質器３４と熱交換して温水となる。発電熱回収配管１２の温水は、貯湯槽４の最上部よりも所定距離下方の高さにある温水戻り口７６から、貯湯槽４に戻る。
発電の開始直後には、貯湯槽４は冷水で充填されている。温水戻り口７６から貯湯槽４に入った温水は、温水戻り口７６よりも上部で対流を起こし、貯められている冷水と混じり合う。温水戻り口７６よりも上部の貯湯槽４の水の温度は均一になる。温水戻り口７６よりも下の貯湯槽４の水は、対流が発生しないために、温度が変化せず冷水の状態を保つ。
発電が続けられて発電熱回収配管１２から温水が供給し続けられると、貯湯槽４の温水戻り口７６よりも上部の水の温度は、対流によって均一化しながら徐々に上昇し、発電熱回収配管から供給される温水の温度とほぼ同じ温度となる。さらに発電が続けられた場合には、高温の水の層が温水戻り口７６よりも下に降りてきて、冷水層が貯湯槽４の底部に溜まる。
【００５５】
発電中に給湯が行われると、貯湯槽４の最上部に連通する出湯配管１４から温水が取り込まれる。発電熱回収配管１２から供給される量以上の温水が使用されて貯湯槽４の温水の量が減るときには、底部の給水配管１０から水が供給されて、温水が貯湯槽４の上部に押し上げられる。温水の層が温水戻り口７６よりも上部に押し上げられて温水戻り口７６の周囲に冷水の層が到達したときには、発電熱回収配管１２から供給される温水と周囲の冷水とで対流が起きて、温水戻り口７６よりも上部の温水は、均一な温度分布となる。供給される量以上の温水の利用が続くと、温水戻り口７６よりも上部では対流が起きて均一な温度分布を保ったまま、徐々に温度が下がる。このとき、温度Ｔ１は、貯湯槽４の上部の温度とほぼ同じ温度となる。
【００５６】
温水戻り口７６の貯湯槽４の最上部から距離を、ミキシングユニット６の水道水用バルブの応答時間と、加熱装置８が点火指令を受けてから設定温度の温水を供給できるまでの所要時間に基づいて設定することで、貯湯槽４に残った温水が温水戻り口７６よりも上部に押し上げられたときの、温度Ｔ１の変化量を調節することができる。
例えば、ミキシングユニット６の水道水用バルブの応答時間が全開から全閉までに１分間の応答時間が必要であり、加熱装置８が点火指令を受けてから設定温度の温水を供給できるまでに１分間必要であり、加熱装置８の最大給湯能力が２４号相当の場合は、貯湯槽４の温水戻り口７６よりも上部に貯えることのできる温水の量が２４リットル以上で、より好ましくは３０リットル以上とすることが望ましい。貯湯槽４の温水戻り口７６から上に貯えることのできる温水の量が多いほど、温水が温水戻り口７６よりも上方に押し上げられて、温度Ｔ１が下がり始めたとき貯湯槽４の上部には多量の温水が残っている。温水利用箇所２０に対して最大限に給湯しているときに湯切れが発生して温度Ｔ１が下がり始めると、制御手段３０はミキシングユニット６のバルブを段階的に閉じると共に、加熱装置８に点火を命じる。加熱装置８が点火準備をして設定温度の温水を供給し始めるまでの１分間の間に、貯湯槽の上部に残った温水の量にほぼ相当する２４リットルの温水が出湯配管１４から取出されて給湯される。このとき貯湯槽４の上部では残った温水と冷水の対流が起こって温度が均一化しつつ徐々に下がり、それに連れて温度Ｔ１が緩やかに下がる。ミキシングユニット６の水道水用バルブを段階的に絞る操作によって、給湯温度が下がりすぎないように調整される。１分後に加熱装置８が点火して設定温度になるように温水を加熱することで、温水利用箇所２０に、設定温度の温水が供給される。
【００５７】
このようにして、本実施例の給湯器７２は、発電中に発電熱回収配管１２から供給される量以上の温水が使用される場合でも、貯湯槽４から供給される温水の温度は緩やかに低下する。制御手段３０は、貯湯槽４から供給される温水の温度変化に対応して、ミキシングユニット６の水道水の混合比と、加熱装置８の燃焼量を制御することで、温水利用箇所２０の給湯温度を常に設定温度近傍に維持することができる。
【００５８】
（第６実施例）  本実施例のコージェネレーションシステムを図１０に示す。本実施例の給湯装置８２の貯湯槽４には、上部に熱交換器８４が設けられている。温水戻り口７６が熱交換器８４よりも下方に設けられており、発電熱回収配管１２が、貯湯槽４の底部の取水口７４と、温水戻り口７６を連通している。
【００５９】
コージェネレーションシステムには、シスターン９０から取水し、貯湯槽４の熱交換器８４を通過し、床暖房等の低温負荷９２との間で熱交換を行い、シスターン９０に戻る低温負荷用経路８６が設けられている。低温負荷９２が運転されるときには、ポンプ９４が稼働してシスターン９０の水が低温負荷用経路８６を循環する。シスターン９０の水は、貯湯槽４内の熱交換器８４を通過するときに温められて温水となり、低温負荷９２と熱交換を行って熱を供給して自身は冷却されてシスターン９０に戻る。
貯湯槽４が湯切れとなって熱交換器８４を通過しても水の温度が充分に上がらないときは、補助加熱装置８８が点火して、低温負荷用経路８６を循環する水を温める。
【００６０】
低温負荷９２が運転されるときには、低温負荷用経路８６の水に熱交換器８４で充分な熱が供給され、補助加熱装置８８はできる限り使用されないことが望ましい。発電が行われているとき、貯湯槽４の温水戻り口７６よりも上部の温水は、発電熱回収配管１２から供給される温水とほぼ同じ温度で且つ均一な温度状態となっており、熱交換器８４を通過する水に充分な熱を供給することができる。さらに貯湯槽４の上部の温水は、熱交換によって熱を供給している間も、対流によって貯湯槽４の上部の温度は発電熱回収配管１２から供給される温水とほぼ同じ均一な温度に維持されるために、継続して熱交換器８４を通過する水に充分な熱を供給することができる。
【００６１】
貯湯槽４の温水は、低温負荷９２に熱を供給すると共に、第５実施例と同様の給湯を行うことができる。貯湯槽４が湯切れとなったとき、貯湯槽４から供給される温水の温度は緩やかに低下するので、制御手段３０は、貯湯槽４から供給される温水の温度変化に対応して、ミキシングユニット６の水道水の混合比と、加熱装置８の燃焼量を制御して、温水利用箇所２０の給湯温度を常に設定温度近傍に維持することができる。
【００６２】
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。例えば、ミキシングユニットの温水と水道水の混合比率は、ミキシングユニットに入る温水と水道水の温度の測定結果を元に定められるが、ミキシングユニットの出口温度に基づいてミキシングユニットの温水と水道水の混合比率を定めてもよい。貯湯槽とミキシングユニットを接続する配管が、貯湯槽の高さの異なる位置で貯湯槽に連通する場合、連通箇所は２箇所以上であれば特に制限はない。発電熱回収配管を貯湯槽最上部から所定距離下方に連通させる手段は、発電熱回収配管を貯湯槽の内部の所定距離下方に延ばしてもよい。その他、実施例の図中に示した供給路の配管や構成は、装置の構成によって自由に変更が可能である。
【００６３】
【発明の効果】本願発明の給湯装置では、貯湯槽に温水を貯え、ミキシングユニットと加熱装置を利用し、設定温度に調整された温水を温水利用箇所に供給する。
一つの具体例では、貯湯槽から出湯される温水に一定比率で水道水を混合してミキシングユニットに供給することにより、貯湯槽が湯切れ状態となったときにミキシングユニットに入る温水の温度変化を緩やかにすることができ、ミキシングユニットと加熱装置による温度調整を温水の温度変化によく追従させて、給湯温度を設定温度近傍に保つことができる。
他の一つの具体例では、高さの異なる２箇所以上から出湯することによって、貯湯槽の湯切れ前にミキシングユニットに入る温水温度を変化させる。湯切れをより早いタイミングで知ることができる。更にこのような給湯装置では、湯切れが始まったときに貯湯槽から出湯される温水の温度変化が緩やかであり、ミキシングユニットと加熱装置を出湯温度の変化によく追従させて調整することができ、給湯温度を設定温度近傍に保つことができる。
出湯配管が貯湯槽上方の温水と熱交換する熱交換器を介して貯湯槽の下方位置で貯湯槽と連通するようにしても、同様の効果を得ることができる。
さらに、発電熱回収配管と貯湯槽の連通高さを、出湯配管と貯湯槽の連通高さよりも所定距離だけ下方にすることによって、貯湯槽上部で対流を発生させることができ、発電中の温度分布を均一にすることができる。このコージェネレーションシステムによっても、貯湯槽の湯切れが発生したときに貯湯槽から供給される温水の温度変化が緩やかとなり、ミキシングユニットと加熱装置による温度調整によって、給湯温度を設定温度近傍に保つことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例１のコージェネレーションシステムの構成を模式的に示す図。
【図２】実施例１のコージェネレーションシステムの温水温度と、燃料ガスの供給量の変化を模式的に示す図。
【図３】実施例２のコージェネレーションシステムの構成を模式的に示す図。
【図４】実施例２のコージェネレーションシステムの温水温度と、燃料ガスの供給量の変化を模式的に示す図。
【図５】実施例３のコージェネレーションシステムの構成を模式的に示す図。
【図６】実施例３のコージェネレーションシステムの温水温度と、燃料ガスの供給量の変化を示す図。
【図７】実施例４のコージェネレーションシステムの構成を模式的に示す図。
【図８】実施例４のコージェネレーションシステムの温水温度と、燃料ガスの供給量の変化を示す図。
【図９】実施例５のコージェネレーションシステムの構成を模式的に示す図。
【図１０】実施例６のコージェネレーションシステムの構成を模式的に示す図。
【図１１】従来のコージェネレーションシステムの構成を模式的に示す図。
【図１２】従来のコージェネレーションシステムの温水温度と、燃料ガスの供給量の変化を模式的に示す図。
【符号の説明】
２，４２，５２，６２，７２，８２，１００：給湯装置
４，１０４：貯湯槽
６，１０６：ミキシングユニット
８，１０８：バーナ
１０，１１０：給水経路
１２，１１２：発電熱回収経路
１４，１６，１８，４０，４４，１１４，１１６，１１８：配管
２０，１２０：温水利用箇所
２２，９４，１２２：循環ポンプ
２４，２６，１２４，１２６：温度センサ
３２，１０２：発電機
３４，１３０：改質器
３６，１３２：燃料電池セル
５４：熱交換器
５６，６４ａ，６４ｂ，６４ｃ，６４ｄ，７４：吸水口
７６：温水戻し口
８６：低温負荷経路
９０：シスターン
９２：低温負荷
【図１】
2005042965.tif 000003
【図２】
2005042965.tif 000004
【図３】
2005042965.tif 000005
【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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