(57)【要約】【課題】  蓄熱容量が大きいにもかかわらず、十分な蓄熱がなされていないときであっても、設定温度での給湯を速やかに開始させることができるコージェネレーションシステムを提供する。【解決手段】  貯湯槽２０の蓄熱量が十分でないとき、熱交換器４６において暖房経路を構成する循環経路内の温水と給湯経路の温水の間で熱交換を行って加熱し、給湯する。発電熱を、まず第１シスターン９７ａを有する第１循環経路に蓄熱する。第１循環経路は熱容量が小さい経路であるため、温水温度が速やかに設定温度以上に昇温する。給湯要求時に速やかに設定温度での給湯が開始できる状態にすることができる。第１循環経路の蓄熱が終了した後、貯湯槽２０への蓄熱を行い、これが終了した後、さらに第２シスターン９７ｂを有する第２循環経路への蓄熱を行う。第２循環経路の熱容量は第１循環経路の熱容量に比して大きいため、大きな蓄熱量を確保することができる。【選択図】  図１
2007057107.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電力需要に応じて発電し、発電に伴って発生する発電熱で水を加熱し、温水を貯湯しておいて必要時に給湯するコージェネレーションシステムであり、
発電を行う発電ユニットと、
温水を貯えておく貯湯槽と、
水が発電ユニットと貯湯槽を通過して循環する熱回収循環経路と、
熱回収循環経路の水を発電ユニットが発生した発電熱で加熱する手段と、
熱回収循環経路の水を循環させる温水循環手段と、
貯湯槽の温水を温水利用箇所に送る給湯経路と、
熱媒が循環する熱媒循環経路であって、中間部に複数の分岐経路を備えており、共通の熱媒循環経路から複数の分岐経路に分岐し、分岐後にシスターンを経由してから共通の熱媒循環経路に合流するとともに、分岐経路によってシスターン容量が相違している熱媒循環経路と、
いずれかの分岐経路を有効とする切換え手段と、
熱媒循環経路の熱媒を加熱する加熱器と、
熱回収循環経路の水と熱媒循環経路の熱媒との間で熱交換する第１熱交換器と、
給湯経路の水と熱媒循環経路の熱媒との間で熱交換する第２熱交換器と、
熱媒循環経路の熱媒を循環させる熱媒循環手段と、
貯湯槽の温水の温度を検知する貯湯槽温度センサと、
各シスターンの熱媒の温度を検知する複数の熱媒温度センサと、
コントローラを備えており、
前記コントローラは、発電運転中に、貯湯槽温度センサが検知した温度と各熱媒温度センサが検知した温度に基づいて、前記熱媒循環手段と前記切換え手段を制御することを特徴とするコージェネレーションシステム。
【請求項２】
前記熱回収循環経路の一部と前記給湯経路の一部が共用経路で構成されており、その共用経路に前記第１熱交換器が設けられており、前記第１熱交換器が前記第２熱交換器を兼ねていることを特徴とする請求項１のコージェネレーションシステム。
【請求項３】
前記コントローラは、発電運転中は前記熱回収循環経路を水が循環するように前記温水循環手段を制御し、さらに、
（１）熱容量が最小であるシスターンの熱媒の温度を検知する熱媒温度センサが検知した温度が給湯設定温度より低いときに、熱媒循環経路を熱媒が循環するように熱媒循環手段を制御し、熱容量が最小であるシスターンを熱媒が通過するように切換え手段を制御し、
（２）熱容量が最小であるシスターンの熱媒の温度を検知する熱媒温度センサが検知した温度が給湯設定温度以上であり、貯湯槽温度センサが検知した温度が許容貯湯量に相当する温度より低いときに、熱媒循環経路を熱媒が循環しないように熱媒循環手段を制御し、
（３）熱容量が最小であるシスターンの熱媒の温度を検知する熱媒温度センサが検知した温度が給湯設定温度以上であり、貯湯槽温度センサが検知した温度が許容貯湯量に相当する温度以上であり、熱容量が最小であるシスターン以外のシスターンの熱媒の温度を検知する熱媒温度センサが検知した温度が許容蓄熱量に相当する温度より低いときに、熱媒循環経路を熱媒が循環するように熱媒循環手段を制御し、前記の熱媒の温度が低いシスターンを熱媒が通過するように切換え手段を制御する
ことを特徴とする請求項１又は２のコージェネレーションシステム。
【請求項４】
前記熱回収循環経路は貯湯槽をバイパスする経路を有しており、貯湯槽を通過する経路と貯湯槽をバイパスする経路を切換える手段を有していることを特徴とする請求項１から３のいずれかのコージェネレーションシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電力需要に応じて発電し、発電に伴って発生する発電熱で水を加熱し、加熱した温水を貯湯しておいて必要時に給湯するコージェネレーションシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
コージェネレーションシステムが普及し始めている。多くのコージェネレーションシステムは、発電を行なう発電ユニットと、温水を貯えておく貯湯槽と、貯湯槽内の水を発電ユニットに送るとともに発電ユニットを通過する間に加熱された温水を貯湯槽に戻す熱回収循環経路と、貯湯槽内の温水を温水利用箇所に送る給湯経路と、給湯経路を流れる冷水（または温水）を必要に応じて加熱する加熱器を備えている。
コージェネレーションシステムが発電運転をすると、貯湯槽から冷水が取り出されて発電ユニットに送られる。発電ユニットに送られた冷水は、発電ユニットが発生した発電熱によって加熱され、加熱された温水が貯湯槽に戻される。
貯湯槽に貯湯しておいた温水は、必要時に必要温度に調温して温水利用箇所（給湯栓、浴槽、シャワー等）に給湯される。温水利用箇所で必要とされる温水温度より高温の温水が貯湯槽に貯湯されていれば、貯湯槽から送り出される温水を水道水（冷水）と混合することによって必要温度に冷却して給湯する。温水利用箇所で必要とされる温水温度より低温の温水が貯湯槽に貯湯されていれば、加熱器で加熱して給湯する。加熱器で加熱する場合でも、水道水を加熱する場合に比して、必要な熱量は少なくて済む。
コージェネレーションシステムは、総合的なエネルギー効率が高く、給湯のためのランニングコストを低減することができる。
【０００３】
特許文献１は、暖房経路と給湯経路と風呂の追焚き経路を備えている熱源装置を開示している。暖房経路は、加熱器と大容量の熱媒タンクを有しており、加熱器によって加熱された熱媒が暖房経路を循環することによって暖房する。給湯経路内の水や風呂の追焚き経路内の水は、暖房経路内の熱媒と熱交換することによって加熱される。特許文献１の熱源装置では、加熱器によって暖房経路を循環する熱媒を加熱すればよく、給湯経路内の水や風呂の追焚き経路内の水を加熱器によって直接的に加熱する必要はない。簡単な構造の小型の加熱器で足りる。
特許文献１の熱源装置では、暖房経路内の熱媒を予め加熱し、高温に保温しておくことによって、給湯要求時に給湯要求温度で給湯することができる。特許文献１の熱源装置によれば、１つの加熱器と１つの熱媒循環経路によって、暖房運転と給湯運転と風呂の追焚きを行うことができ、熱効率が良い。
この構成をコージェネレーションシステムに応用すれば、大容量の熱媒タンクを有する暖房用循環経路に発電熱を蓄熱しておくことが可能となり、発電熱を暖房運転に利用するだけでなく、発電熱を給湯経路内の水や風呂の追焚き経路内の水を加熱するためにも利用することができる。多くの発電熱を回収して蓄熱しておき、蓄熱しておいた熱エネルギーを有効に利用することができ、熱効率の高いシステムとなると期待される。
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−１３０４４８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１の技術をコージェネレーションシステムに適用する場合、循環経路を循環する熱媒を発電熱で加熱しておくとともに、発電熱だけでは熱媒の温度を適温に加熱できない場合に備えて、熱媒を加熱して適温に保温しておくための加熱器を別に用意しておく必要がある。
しかしながら、循環経路を循環する熱媒を適温に保温しておくためには、しばしば加熱器を運転する必要がある。給湯要求の有無にかかわらず、循環経路を循環する熱媒を適温に保温しておく方式を採用すると、加熱器をしばしば無駄に運転することになる。
そこで給湯要求を待って、循環経路を循環する熱媒を適温に加熱する運転方式が想定される。しかしながらこの運転方式によると、給湯要求があってから給湯要求温度の温水を給湯開始するまでに時間がかかるという問題がある。熱媒が循環する循環経路と熱媒タンクの容量が大きいために、熱媒を適温まで加熱するのに時間を要する。熱媒が適温に加熱されるまでは給湯要求温度の温水を給湯できないために、給湯要求温度の温水を給湯開始するまでに時間がかかるという問題が生じる。
本発明では、システムとしては循環経路を循環する熱媒に十分な量の発電熱を蓄熱できる一方、熱媒に蓄熱がなされていないときであっても、給湯要求温度の温水を給湯開始するまでの時間が短くてすむ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。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、電力需要に応じて発電し、発電に伴って発生する発電熱で水を加熱し、温水を貯湯しておいて必要時に給湯するコージェネレーションシステムに関する。
本発明のコージェネレーションシステムは、発電を行う発電ユニットと、温水を貯えておく貯湯槽と、水が発電ユニットと貯湯槽を通過して循環する熱回収循環経路と、熱回収循環経路の水を発電ユニットが発生した発電熱で加熱する手段と、熱回収循環経路の水を循環させる温水循環手段と、貯湯槽の温水を温水利用箇所に送る給湯経路を備えている。
本発明のコージェネレーションシステムは、さらに熱媒が循環する熱媒循環経路を備えている。熱媒循環経路は、中間部に複数の分岐経路を備えている。すなわち、共通の熱媒循環経路から複数の分岐経路に分岐し、分岐後にシスターンを経由してから共通の熱媒循環経路に合流するとともに、分岐経路によってシスターン容量が相違している分岐経路群を備えている。
本発明のコージェネレーションシステムは、さらに、いずれかの分岐経路を有効とする切換え手段と、熱媒循環経路の熱媒を加熱する加熱器と、熱回収循環経路の水と熱媒循環経路の熱媒との間で熱交換する第１熱交換器と、給湯経路の水と熱媒循環経路の熱媒との間で熱交換する第２熱交換器と、熱媒循環経路の熱媒を循環させる熱媒循環手段と、貯湯槽の温水の温度を検知する貯湯槽温度センサと、各シスターンの熱媒の温度を検知する複数の熱媒温度センサと、コントローラを備えている。
そのコントローラは、発電運転中に、貯湯槽温度センサが検知した温度と各熱媒温度センサが検知した温度に基づいて、熱媒循環手段と切換え手段を制御する。
ここでいう「水」は冷水に限られず温水であることもある。「湯」に対立する「水」ではなく、冷水と温水を区別することなく「水」という。
【０００７】
本発明のコージェネレーションシステムでは、発電ユニットが発生した発電熱を貯湯槽の温水に貯めておくことができる。また、発電ユニットが発生した発電熱を、熱媒循環経路を循環する熱媒に貯めておくこともできる。
給湯時に給湯する温水の温度は一定でなく、ユーザが指定することができる。ここではユーザが指定した給湯要求温度を、給湯設定温度あるいは単に設定温度という。
給湯要求があったとき、設定温度以上の温水が貯湯槽に貯湯されていれば、その温水を加熱することなく温水利用箇所に送り出すことができる。一方、設定温度以上の温水が貯湯槽に貯湯されていなければ、貯湯槽の温水を加熱して設定温度にまで昇温する必要がある。
このコージェネレーションシステムでは、給湯経路の温水と熱媒循環経路の熱媒との間で熱交換を行うことができる。従って、貯湯槽の温水温度より熱媒循環経路の熱媒温度の方が高温であれば、その熱媒によって貯湯槽からの温水を加熱することができる。貯湯槽の温水温度が設定温度以下であっても、熱媒循環経路の熱媒温度が設定温度以上であれば、貯湯槽からの温水を加熱して設定温度まで昇温することができる。
このコージェネレーションシステムでは、熱媒循環経路に複数のシスターンが用意されており、それぞれのシスターンを通過する分岐経路が設けられている。それぞれの分岐経路の熱媒に発電熱を貯めておくことができる。従って、システム全体では熱媒に蓄熱しておくことができる熱量は大きい。その一方において、熱容量が最小であるシスターンの熱容量を十分に小さくすることができ、この分岐経路の熱媒の温度を速やかに上昇させることができる。このようにすれば、発電運転の開始直後等であって、貯湯槽の温水温度と熱媒循環経路を循環する熱媒の温度がいずれも設定温度に満たないときに給湯要求があっても、分岐経路の熱媒の温度を設定温度にまで速やかに上昇させる（立ち上げる）ことができる。このため、速やかに設定温度での給湯を開始させることができる。
熱媒循環経路を循環する熱媒は発電熱で加熱できる。急速に加熱する場合には、さらに加熱器を利用する。加熱器を利用して熱容量が最小であるシスターンを通過する分岐経路の熱媒を加熱すると、極めて短時間で熱媒を設定温度にまで加熱する（立ち上げる）ことができる。加熱器は熱媒を加熱することができればよく、給湯する水を加熱する必要はない。簡単な構造の小型の加熱器で足りる。
【０００８】
発電運転の開始直後等であって、貯湯槽の温水温度と熱媒循環経路の熱媒温度がいずれも設定温度に満たないときに、貯湯槽からの温水を加熱することなく給湯できる状態となるまで貯湯槽に蓄熱するとすれば、かなりの量の発電熱量を要し、時間もかなり掛かる。これに対し、熱容量が小さな分岐経路の熱媒のみを設定温度になるまで加熱するのであれば、短時間で加熱することができる。設定温度での給湯を速やかに開始させることができる。
仮に、熱媒循環経路を循環する熱媒を立ち上げる（設定温度にまで加熱する）ことができる分の発電熱が貯湯槽に蓄熱されたとする。この蓄熱状態のときに給湯要求があっても、貯湯槽からの温水温度は設定温度に満たないか、若しくは設定温度に達していたとしても、設定温度以上の温水量は僅かであり、直ちに湯切れしてしまうこととなる。湯切れすれば、熱媒循環経路の熱媒を利用して給湯経路の温水を加熱して給湯することとなる。このとき以降は、加熱器を利用して熱媒を加熱することになる。。
このように、給湯要求に対応するためには、貯湯槽の蓄熱量が十分でない限り、遅かれ早かれ熱媒循環経路の熱媒を設定温度まで昇温させる必要がある。従って、発電運転の開始直後等でシステム内の蓄熱量が十分でないとき、給湯要求に備えて、貯湯槽に蓄熱する前に、熱媒循環経路に蓄熱する方が合理的である。熱容量の小さい熱媒循環経路の熱媒温度が低ければ、熱媒をこの熱媒循環経路を循環させて蓄熱を行うことが好ましい。これによれば、発電開始直後等で貯湯槽の蓄熱量が十分でない間に給湯要求があったときでも、この熱媒循環経路の熱媒温度が設定温度以上であれば、設定温度での給湯を速やかに開始することができる。また、給湯要求があったときに、熱容量の小さい熱媒循環経路の熱媒温度が設定温度未満であっても、熱媒は発電熱によって加熱されている最中にあり、速やかに設定温度にまで上昇する。加熱器を併用すれば、さらに短時間で設定温度にまで上昇する。熱容量の小さい熱媒循環経路に蓄熱が終了した後に、貯湯槽や他の熱媒循環経路に蓄熱するようにすれば、大きな蓄熱容量を確保しながらも、設定温度での給湯を速やかに開始することができ、熱効率の向上を図ることができる。
【０００９】
本発明のコージェネレーションシステムでは、熱回収循環経路の一部と給湯経路の一部が共用経路で構成されており、その共用経路に第１熱交換器が設けられており、第１熱交換器が第２熱交換器を兼ねていることが好ましい。
熱回収循環経路の一部と給湯経路の一部が共用経路で構成されていると、システム全体を小型化することができる。また、熱回収循環経路の温水と熱媒循環経路の熱媒との間で行なう熱交換と、給湯経路の温水と熱媒循環経路の熱媒との間で行なう熱交換を、１つの熱交換器で行うことが可能となる。さらに一層にシステムを小型化することができる。
【００１０】
本発明のコージェネレーションシステムが発電運転中であるときは、コントローラが、熱回収循環経路を水が循環するように温水循環手段を制御する。さらに、以下のように制御することが好ましい。
（１）熱容量が最小であるシスターンの熱媒の温度を検知する熱媒温度センサが検知した温度が給湯設定温度より低いときには、熱媒循環経路を熱媒が循環するように熱媒循環手段を制御し、熱容量が最小であるシスターンを熱媒が通過するように切換え手段を制御する。
（２）熱容量が最小であるシスターンの熱媒の温度を検知する熱媒温度センサが検知した温度が給湯設定温度以上であり、貯湯槽温度センサが検知した温度が許容貯湯量に相当する温度より低いときには、熱媒循環経路を熱媒が循環しないように熱媒循環手段を制御する。
（３）熱容量が最小であるシスターンの熱媒の温度を検知する熱媒温度センサが検知した温度が給湯設定温度以上であり、貯湯槽温度センサが検知した温度が許容貯湯量に相当する温度以上であり、熱容量が最小であるシスターン以外のシスターンの熱媒の温度を検知する熱媒温度センサが検知した温度が許容蓄熱量に相当する温度より低いときに、熱媒循環経路を熱媒が循環するように熱媒循環手段を制御し、前記の熱媒の温度が低いシスターンを熱媒が通過するように切換え手段を制御する。
【００１１】
本発明のコージェネレーションシステムのように、貯湯槽からの温水をバーナ等の加熱器で直接加熱しない構成の給湯システムを備えたコージェネレーションシステムでは、貯湯槽の蓄熱量が十分でないとき、熱媒循環経路を利用して給湯経路の温水を加熱する。従って、貯湯槽の蓄熱量が十分でないときの給湯要求に速やかに対応するためには、熱媒循環経路の熱媒温度を速やかに設定温度まで上昇させるか、若しくは、熱媒循環経路の熱媒温度を前もって設定温度にまで上昇させておく必要がある。
本発明のコージェネレーションシステムでは、発電運転中には、熱回収循環経路を温水が循環する。これによって、発電熱が熱回収循環経路に回収される。
このコージェネレーションシステムでは、複数の熱媒循環経路を備えており、回収した発電熱を貯湯槽に蓄熱する他、熱媒循環経路に蓄熱することが可能である。その時の蓄熱状態によって、蓄熱する場所を以下のように切換えられることが好ましい。
（１）熱容量が最小であるシスターンの熱媒の温度を検知する熱媒温度センサが検知した温度が給湯設定温度より低いときには、熱媒循環経路を熱媒が循環するように熱媒循環手段を制御し、熱容量が最小であるシスターンを熱媒が通過するように切換え手段を制御する。
これによって、熱回収循環経路の温水と熱媒循環経路の熱媒との間で熱交換がなされ、発電熱によって熱媒循環経路の熱媒が加熱される。発電運転の開始直後等でシステム内の蓄熱量が十分でないときには、発電熱が、熱容量が最小である熱媒循環経路を循環する熱媒に蓄熱される。
（２）熱容量が最小であるシスターンの熱媒の温度を検知する熱媒温度センサが検知した温度が給湯設定温度以上であり、貯湯槽温度センサが検知した温度が許容貯湯量に相当する温度より低いときには、熱媒循環経路を熱媒が循環しないように熱媒循環手段を制御する。
熱容量が最小であるシスターンの熱媒の温度が設定温度以上であれば、給湯要求時に設定温度での給湯を速やかに行うことが可能な状態である。よって、熱容量が最小の熱媒循環経路への蓄熱を終了した場合には、次に蓄熱する箇所として、貯湯槽への蓄熱を検討する。
貯湯槽の貯湯量には、貯湯槽の耐熱性に起因して許容最大量が存在する。貯湯槽の貯湯量が許容貯湯量に達しているか否かは、貯湯槽の温水温度を検知することによって判別することができる。熱容量が最小の熱媒循環経路への蓄熱が終了しており、かつ、貯湯槽の貯湯量が許容貯湯量に満たなければ、熱媒循環経路の循環を停止させる。これによって、これ以上発電熱が熱媒循環経路に蓄熱されないようにするとともに、以降に発生する発電熱を貯湯槽に蓄熱する。
（３）熱容量が最小であるシスターンの熱媒の温度を検知する熱媒温度センサが検知した温度が給湯設定温度以上であり、貯湯槽温度センサが検知した温度が許容貯湯量に相当する温度以上であり、熱容量が最小であるシスターン以外のシスターンの熱媒の温度を検知する熱媒温度センサが検知した温度が許容蓄熱量に相当する温度より低いときに、熱媒循環経路を熱媒が循環するように熱媒循環手段を制御し、前記の熱媒の温度が低いシスターンを熱媒が通過するように切換え手段を制御する。
貯湯槽の貯湯量が許容貯湯量以上になれば、貯湯槽への蓄熱を終了する。次に蓄熱する箇所として、熱容量が最小であるシスターン以外のシスターンを通過する熱媒循環経路への蓄熱を検討する。
熱容量が最小のシスターン以外のシスターンを通過する熱媒循環経路の蓄熱量が許容蓄熱量であるか否かは、そのシスターンの熱媒温度を検知することによって判別することができる。
熱容量が最小のシスターンを通過する熱媒循環経路への蓄熱と、貯湯槽への蓄熱がいずれも終了しており、熱容量が最小のシスターン以外のシスターンを通過する熱媒循環経路の蓄熱量が許容蓄熱量に満たなければ、熱媒循環経路を循環させる。これによって、それ以上の発電熱が貯湯槽に蓄熱されないようにするとともに、以降に発生する発電熱が熱容量が最小のシスターン以外のシスターンを通過する熱媒循環経路に蓄熱される。
【００１２】
コントローラによって上記のように制御されると、発電熱は下記の順序で蓄熱される。
（１）最初は熱容量が最小の熱媒循環経路を循環する熱媒に蓄熱する。熱容量が最小であるために、速やかに設定温度にまで昇温する。短時間のうちに設定温度で給湯開始できる状態に立ち上げる。
（２）その後は、貯湯槽に蓄熱する。
（３）その後は、別の熱媒循環経路へ蓄熱する。システム全体としては、大きな蓄熱量を確保することができる。別の熱媒循環経路のシスターンを大きくしておくほど、熱容量を大きくすることができ、熱効率を向上させることができる（発電熱を無駄に捨てることを防止できる）。
【００１３】
本発明のコージェネレーションシステムでは、熱回収循環経路が貯湯槽をバイパスする経路を有しており、貯湯槽を通過する経路と貯湯槽をバイパスする経路とを切換える手段を有していることが好ましい。
熱媒循環経路へ蓄熱する場合、第１熱交換器によって、熱回収循環経路の温水と熱媒循環経路の熱媒との間で熱交換が行われる。熱回収循環経路の温水温度は、第１熱交換器を通過した後、低下する。この場合、熱回収循環経路が貯湯槽を通過する経路であると、第１熱交換器において温度低下した温水が貯湯槽に流入することとなる。貯湯槽内の温度成層状態を乱してしまう可能性がある。
本発明のコージェネレーションシステムでは、コントローラが、貯湯槽へ蓄熱する場合には貯湯槽を通過する経路に切換え、熱媒循環経路へ蓄熱する場合には貯湯槽をバイパスする経路に切換える。熱媒循環経路へ蓄熱する場合には、貯湯槽をバイパスする経路に切換えるために、第１熱交換器において温度低下した温水が貯湯槽に流入することがない。貯湯槽内の温度成層状態を乱してしまうことを防止できる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明のコージェネレーションシステムでは、貯湯槽への蓄熱量が十分でない時の給湯要求に応えるために、熱容量の小さいシスターンを通過する熱媒循環経路を備えている。また、熱容量の大きいシスターンを通過する熱媒循環経路をも備えている。このことによって、設定温度での給湯を速やかに開始することと、大きな熱容量を確保することに成功している。熱効率が高いと同時に使いやすいシステムを構築することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明の好適な実施形態を説明する。
（形態１）熱媒循環経路を循環する熱媒は水である。
（形態２）熱媒循環経路を循環する熱媒は暖房機を加熱するために利用される。
（形態３）貯湯槽の温水温度が給湯設定温度より高い場合のために、貯湯槽からの温水と水道水を混合して調温するミキシングユニットが設けられる。ミキシングユニットは給湯経路の途中に設けられる。給湯経路は、貯湯槽の温水をミキシングユニットまで送る第１給湯経路と、ミキシングユニットで混合された混合水（混合されなかった場合は温水）を温水利用箇所まで送る第２給湯経路を備える。
（形態４）給湯経路の流量を調整可能な給湯流量調整手段と、熱媒循環経路の流量を調整可能な熱媒流量調整手段の両方を備える。
（形態５）熱媒循環経路は、熱容量の異なる２つのシスターンを備えている。２つのシスターンは、１つの容器を内壁で２室に隔てている形状であり、第１シスターンの熱容量は小さく、第２シスターンの熱容量は大きい。常に第２シスターンは満水状態である。第１シスターンには熱媒循環経路からの入口と熱媒循環経路への出口が形成されており、第２シスターンには熱媒循環経路からの入口のみが形成されている。熱媒循環経路の温水が、第１シスターンと第２シスターンのいずれかに流入するように切換える熱動弁を有している。熱動弁が第１シスターンへ流入するように切換えられると、第１シスターンの温水が熱媒循環経路を循環する。熱動弁が第２シスターンへ流入するように切換えられると、第１シスターンの温水が流出し、熱媒循環経路を流通した後、第２シスターンへ流入し、第２シスターンへ流入した温水がシスターンの内壁の上端を越えて第１シスターンへ流入する。
【実施例】
【００１６】
図面を参照しながら、本発明のコージェネレーションシステムを具現化した実施例を説明する。図１は、本実施例のコージェネレーションシステム５００のシステム図である。コージェネレーションシステム５００は、発電ユニット１００と給湯システム１０等を備えている。
発電ユニット１００は、改質器１１２と燃料電池１１４と熱交換器１１６，１１８と熱媒放熱器１２０と熱媒三方弁１２２とそれらを接続する経路等を備えている。
改質器１１２はバーナ１３１を有する。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。バーナ１３１で燃焼した高温の燃焼ガスは燃焼ガス経路１２６に導かれる。燃焼ガス経路１２６は、熱交換器１１６を通過している。燃焼ガス経路１２６の一端は外部に開放されている。
改質器１１２には、生成された水素ガスを送る水素ガス経路１２１の一端が接続されている。水素ガス経路１２１の他端は燃料電池１１４に接続されている。改質器１１２で生成された水素ガスは、水素ガス経路１２１によって燃料電池１１４まで運ばれる。
【００１７】
熱交換器１１６の内部を、燃焼ガス経路１２６と熱回収経路１２８が通過している。熱交換器１１６は、燃焼ガス経路１２６内の高温の燃焼ガスと熱回収経路１２８を流れる水との間で熱交換させる。熱回収経路１２８は、熱回収往路１２８ａと、熱回収復路１２８ｂから構成されており、給湯システム１０と接続されている。熱回収経路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、後で説明する。熱回収経路１２８は水を流通させる。熱回収経路１２８を流れる水は、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。
【００１８】
燃料電池１１４は複数のセルを有している。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なう。燃料電池１１４は発電すると発電熱を発生する。
発電ユニット１００内には、燃料電池１１４と熱交換器１１８とリザーブタンク１２５と熱媒ポンプ１２７と熱媒三方弁１２２を通って燃料電池１１４に戻る熱媒循環経路１２４が設けられている。熱媒循環経路１２４は熱媒である純水を循環させる。熱媒循環経路１２４の燃料電池１１４より下流側には、熱媒温度センサ１１７が接続されている。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１２２ｃには、経路１３０の一端が接続されている。経路１３０の他端は燃料電池１１４に接続されている。熱媒三方弁１２２の出口１２２ｂには、経路１２９の一端が接続されている。経路１２９の他端は経路１３０に接続されている。熱媒三方弁１２２の入口１２２ａを通った熱媒（純水）は、出口１２２ｂから出て経路１２９と経路１３０を介して燃料電池１１４に導かれるか、あるいは、出口１２２ｃから出て経路１３０を介して燃料電池１１４に導かれる。
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、経路１２９を流れる熱媒が冷却される。
熱交換器１１８の内部を、熱媒循環経路１２４と熱回収経路１２８が通過している。熱交換器１１８は、熱媒循環経路１２４内の熱媒と熱回収経路１２８内の水との間で熱交換させる。熱回収経路１２８を流れる温水は、熱交換器１１８を通過することによって熱媒循環経路１２４内の熱媒によって加熱され、温度が上昇する。
【００１９】
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、熱回収経路１２８を流れる温水を加熱する。
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、発電熱の回収が不十分となってしまうため、発電熱の放熱を行なう。熱媒三方弁１２２の入口１２２ａと出口１２２ｂが連通され、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、熱媒は経路１２９に流入する。これにより、熱媒は熱媒放熱器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。
なお、上記した改質器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、後述するコントローラ２１によって制御される。
【００２０】
給湯システム１０は、貯湯槽２０とミキシングユニット（混合器）２４とバーナ（熱源器）７４とシスターン９７と熱交換器４６，８２とコントローラ２１等を備えている。
貯湯槽２０の底部に、貯湯槽２０に水道水を給水する共用経路２６が接続されている。共用経路２６の水道水の入口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より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は給水圧力を調整する。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。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。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、減圧弁２８が開いてそれらに水道水が給水される。減圧弁２８と貯湯槽２０の間の共用経路２６に、熱回収往路１２８ａが接続されている。
【００２１】
貯湯槽２０には、調圧値に調圧された水が貯められる。貯湯槽２０は、調圧値に耐えられる耐圧容器で形成されている。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内の圧力が貯湯槽２０の耐圧圧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の一端が接続されている。圧力開放経路３２の他端は貯湯槽２０の外部に開放されている。
圧力開放経路３２と貯湯槽２０の底部と連通する共用経路２６との間には、排水経路３４が配置されている。排水経路３４には排水弁３３が挿入されている。排水弁３３は、コントローラ２１によって制御される。排水弁３３が開かれると、貯湯槽２０内の水が、共用経路２６と排水経路３４と圧力開放経路３２を介して外部に排水される。
【００２２】
貯湯槽２０の上部の出口部２０ａには、第１温水経路４２の一端が接続されている。第１温水経路４２の他端は、三方弁４８の第１出入口４８ａと接続されている。
三方弁４８の第２出入口４８ｂには、第２温水経路４３の一端が接続されている。第２温水経路４３の他端は、ミキシングユニット２４の温水入口２４ｃと接続されている。第２温水経路４３は、熱交換器４６を通過するように配置されている。熱交換器４６とミキシングユニット２４の間の第２温水経路４３には熱回収復路１２８ｂが接続されている。
三方弁４８の第３出入口４８ｃには、第３温水経路４４の一端が接続されている。第３温水経路４４の他端は共用経路２６に接続されている。
三方弁４８は、コントローラ２１によって制御される。三方弁４８は、（１）第１出入口４８ａと第２出入口４８ｂを開けて第３出入口４８ｃを閉める状態、又は（２）第２出入口４８ｂと第３出入口４８ｃを開けて第１出入口４８ａを閉める状態に制御される。それぞれの状態のときにどのように水が流れるのかは後で説明する。
【００２３】
熱回収往路１２８ａにはポンプ４０が接続されている。このポンプ４０はコントローラ２１によって制御される。三方弁４８が第１出入口４８ａと第２出入口４８ｂを開けて第３出入口４８ｃを閉める状態に制御され、ポンプ４０が駆動されると次のように水が流れる。
貯湯槽２０の下部から冷水が取出される。取出された冷水は、共用経路２６、熱回収往路１２８ａ、熱回収復路１２８ｂ、第２温水経路４３、及び第１温水経路４２を介して、貯湯槽２０の上部から貯湯槽２０内に戻る。即ち、このシステム５００では、貯湯槽２０から取出された冷水が発電ユニット１００を通過する間に加熱され、加熱された温水が貯湯槽２０に戻る循環経路が構成されている。
熱回収経路１２８（１２８ａと１２８ｂ）は、熱交換器１１８と熱交換器１１６を通過している。従って、改質器１１２と燃料電池１１４が作動していると、熱回収経路１２８内の水は熱交換器１１６，１１８によって加熱される。貯湯槽２０の下部から取出された冷水は、発電ユニット１００の発電熱で加熱されて昇温する。そして、昇温した温水が貯湯槽２０の上部に戻される。
【００２４】
貯湯槽２０内の温水が上記のように発電ユニット１００を通過して循環することによって、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高温の温水が貯湯槽２０の上部に戻されると、冷水層の上部に高温層が積層した状態（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。発電中に、貯湯槽２０の底部から低温の水が吸出され、上部に高温の温水が戻され続けると、高温層は低温層と交じり合うことなく、低温層の厚さ（深さ）は次第に小さくなり、高温層の厚さ（深さ）は次第に大きくなる。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。貯湯槽２０の温水が利用される場合、貯湯槽２０の上部の高温の温水が吸出され、底部から水道水が入水する。この場合、高温層の厚さ（深さ）は次第に小さくなり、低温層の厚さ（深さ）は次第に大きくなる。貯湯槽２０内の温水を使い切ると、貯湯槽２０内は水道水で満たされた状態になる。
【００２５】
貯湯槽２０の上部から５リットルの箇所にサーミスタ３５ａが取り付けられている。このサーミスタ３５ａは、かなり上位置に取り付けられているために、高温層が極めて小さくない限り、高温層の温度を検出することになる（以下では、サーミスタ３５ａを上位サーミスタ３５ａと記載することもある）。サーミスタ３５ａからさらに４０リットルの箇所にサーミスタ３５ｂが取り付けられている。サーミスタ３５ｂからさらに４０リットルの箇所にサーミスタ３５ｃが取り付けられている。サーミスタ３５ｃからさらに４０リットルの箇所にサーミスタ３５ｄが取り付けられている（以下では、サーミスタ３５ｄを下位サーミスタ３５ｄと記載することもある）。これらのサーミスタ３５ａ，３５ｂ，３５ｃ，３５ｄの検出信号はコントローラ２１に出力される。サーミスタ３５ａ，３５ｂ，３５ｃ，３５ｄの検出温度は湯温制御に利用される。また蓄熱量の算出に利用される。算出される蓄熱量は、コントローラ２１に用意されている記憶部に経時的に記憶される。
【００２６】
ミキシングユニット２４は、給水入口２４ａと温水入口２４ｃと混合水出口２４ｂと給水サーミスタ５０と温水サーミスタ５１と混合水サーミスタ５２とハイカットサーミスタ５３と流量センサ５４と流量サーボ５５を有している。
給水入口２４ａには、ミキシングユニット給水経路３０からの水道水が流入する。給水入口２４ａは、その開度を変えることによって給水流量を調整できる流量調整弁（以下では給水流量調整弁２４ａと記載することもある）である。温水入口２４ｃには、第２温水経路４３からの温水が流入する。温水入口２４ｃは、その開度を変えることによって温水流量を調整できる流量調整弁（以下では温水流量調整弁２４ｃと記載することもある）である。給水流量調整弁２４ａと温水流量調整弁２４ｃの開度はコントローラ２１によって制御される。給水入口２４ａから流入した水道水と温水入口２４ｃから流入した温水は混合され、その混合水は混合水出口２４ｂから流出する。
給水サーミスタ５０は、給水入口２４ａに流入する水道水の温度を検出する。温水サーミスタ５１は、温水入口２４ｃに流入する温水の温度を検出する。混合水サーミスタ５２とハイカットサーミスタ５３は、混合水出口２４ｂから流出する混合水の温度を検出する。流量センサ５４は、混合水出口２４ｂから流出する混合水の流量を検出する。流量サーボ５５は、その開度を変えることによって混合水の流量を調整できる流量調整弁である。給水サーミスタ５０、温水サーミスタ５１、混合水サーミスタ５２、ハイカットサーミスタ５３、及び流量センサ５４の検出信号は、コントローラ２１に出力される。また、流量サーボ５５の開度は、コントローラ２１によって制御される。
【００２７】
コントローラ２１は、各サーミスタ３５ａ，３５ｂ，３５ｃ，３５ｄ，５０，５１，５２，７５ｂ（サーミスタ７５ｂについては後で説明する）の検出信号を用いて、温水入口２４ｃの開度と給水入口２４ａの開度を変化させる。温水入口２４ｃの開度と給水入口２４ａ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）の混合比が調整される。貯湯槽２０からの温水と水道水の混合比が調整されると、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は、ハイカットサーミスタ５３によって温水が上記の所定値を大きくオーバーしたことが検出された場合（即ち、サーミスタ５２等やミキシングユニット２４が故障した可能性が高い場合）に、温水入口２４ｃを閉じる。温水入口２４ｃが閉じると、上記の所定値を大きくオーバーした温度の温水が給湯されてしまうのが防止される。
【００２８】
ミキシングユニット２４の混合水出口２４ｂには、第１混合水経路６０の一端が接続されている。第１混合水経路６０の他端には、第２混合水経路６１の一端と第３混合水経路６２の一端が接続されている。
第２混合水経路６１の他端近傍には補給水弁６１ａが設けられている。補給水弁６１aは、コントローラ２１によって制御される。補給水弁６１aは、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６１a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９７に供給される。
シスターン９７は水（温水）を貯めるタンクである。シスターン９７は内壁９７ｃによって容量の異なる２室に分割されており、小容量のシスターンを第１シスターン９７ａとし、大容量のシスターンを第２シスターン９７ｂとする。第１シスターン９７ａ内には水位電極６３ａ，６３ｂが装着されている。水位電極６３ａの下端は、第１シスターン９７ａのハイレベル水位に位置している。水位電極６３ｂの下端は、第１シスターン９７ａのローレベル水位に位置している。水位電極６３ａと水位電極６３ｂ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６３ａ，６３ｂからの検出信号によって、第１シスターン９７ａ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。第２シスターン９７ｂは常時満水位となっており、内壁９７ｃの上端高さに等しい水位に維持されている。補給水弁６１aが開かれると、ミキシングユニット２４からの温水は第１シスターン９７ａに供給される。第１シスターン９７ａの適正水位は、ハイレベルとローレベルの間の水位である。コントローラ２１は、水位電極６３ａ，６３ｂからの検出信号に基づいて補給水弁６１ａを開閉制御し、第１シスターン９７ａの水位を適正範囲に維持する。
第１シスターン９７ａの下部にサーミスタ９８ａが取り付けられており、第２シスターン９７ｂの下部にサーミスタ９８ｂが取り付けられている。これらのサーミスタ９８ａ，９８ｂの検出信号はコントローラ２１に出力される。シスターン９７を含んだ循環経路については後述する。
【００２９】
第２混合水経路６１には、第４混合水経路６４の一端が接続されている。第４混合水経路６４の他端は、風呂循環経路９０に接続されている。風呂循環経路９０については後で説明する。第４混合水経路６４には、ソレノイド駆動タイプの注湯弁６５と、湯張り量センサ６６が装着されている。注湯弁６５は、コントローラ２１によって制御される。浴槽９１に湯を張るときには、注湯弁６５が開かれる。注湯弁６５が開かれると、温水が第４混合水経路６４を経て風呂循環経路９０に流入する。風呂循環経路９０に流入した温水は、吸出口９１ａと供給口９１ｂから浴槽９１に供給される。これにより、浴槽９１に湯張りされる。湯張り量センサ６６は、第４混合水経路６４を流れる水量を検出することにより、浴槽９１への給湯（湯張り運転）の際に、それがどの程度行われたのかを推定する。湯張り量センサ６６はコントローラ２１に検出信号を出力する。
【００３０】
第３混合水経路６２の他端には給湯栓６７が接続されている。給湯栓６７は、浴室、洗面所、台所等に配置されている。図１では、これらの複数の給湯栓を１つの給湯栓６７で表現している。給湯栓６７の近傍には、ユーザが操作できるリモコン２３が設けられている。なお、図１では、リモコン２３が給湯栓６７の近くに配置されていない（リモコン２３はコントローラ２１の右側に示されている）。リモコン２３は、コントローラ２１に接続されている。ユーザは、リモコン２３を操作することによって、所望の温水温度を設定することができる。リモコン２３に入力された情報はコントローラ２１に送られる。コントローラ２１は、ユーザが設定した温度の温水が給湯されるように、ミキシングユニット２４や後述するポンプ７１やバーナ７４等を制御する。
【００３１】
第１シスターン９７ａの底部には、シスターン往路７０の一端が接続されている。シスターン往路７０にはポンプ７１が接続されている。ポンプ７１はコントローラ２１によって制御される。シスターン往路７０の他端は、バーナ経路７２と低温暖房経路７３に分岐している。
バーナ経路７２は、ガス燃焼式のバーナ７４によって加熱可能である。バーナ７４が作動すると、バーナ経路７２内の水が昇温する。バーナ経路７２のバーナ７４より上流側には、低温暖房サーミスタ７５ａが接続されている。バーナ経路７２のバーナ７４より下流側には、高温暖房サーミスタ７５ｂが接続されている。これらのサーミスタ７５ａ，７５ｂは、バーナ経路７２内の水温を検出する。サーミスタ７５ａ，７５ｂは、コントローラ２１と接続されている。サーミスタ７５ａ，７５ｂによって検出された水温はコントローラ２１に取り込まれる。
バーナ経路７２の途中には、熱動弁経路７６の一端が接続されている。熱動弁経路７６の他端は、シスターン復路７７の一端と接続されている。シスターン復路７７の他端は第１シスターン復路７７ａと第２シスターン復路７７ｂに分岐している。第１シスターン復路７７ａの端部は、第１シスターン９７ａの底部に接続されており、第２シスターン復路７７ｂの端部は、第２シスターン９７ｂの底部に接続されている。第２シスターン復路７７ｂには、シスターン復路熱動弁９６が挿入されている。シスターン復路熱動弁９６は、コントローラ２１によって制御される。シスターン復路熱動弁９６は、運転開始時には閉じている。
熱動弁経路７６には熱動弁７８が挿入されている。熱動弁７８は、コントローラ２１によって制御される。熱動弁経路７６は、熱動弁７８をバイパスするバイパス経路７６ａを有している。バイパス経路７６ａの口径は、熱動弁経路７６の本経路の口径より小さい。従って、熱動弁７８が閉じられると、熱動弁経路７６を流れる水量が少なくなる。
バーナ経路７２には、追焚き経路７９の一端が接続されている。追焚き経路７９の他端は戻り経路８０と接続されている。追焚き経路７９には、熱動弁８１が挿入されている。熱動弁８１は、コントローラ２１によって制御される。追焚き経路７９は、風呂熱交換器８２を通過している。
【００３２】
バーナ経路７２の他端には、２つの経路８３，８４が接続されている。以下では。経路８３のことを高温暖房経路と呼ぶ。また、経路８４のことを熱交換経路と呼ぶ。
高温暖房経路８３は高温暖房機８５の入口に接続されている。本実施例の高温暖房機８５は浴室暖房機である。高温暖房機８５は熱動弁８５ａを有している。熱動弁８５ａはコントローラ２１によって制御される。高温暖房機８５が使用されるときに熱動弁８５ａが開かれる。高温暖房機８５が使用されない間は熱動弁８５ａが閉じられている。
高温暖房機８５の出口には戻り経路８０が接続されている。高温暖房機８５内を通過した温水は、戻り経路８０によってシスターン９７の方に案内される。
熱交換経路８４は、熱交換器４６を通過している。第２温水経路４３内の水と熱交換経路８４内の水の間で熱交換が行われる。熱交換経路８４の終端は戻り経路８０に接続されている。熱交換経路８４には流量制御弁８４ａが挿入されている。流量制御弁８４ａは、その開度を変えることによって流量を調整することができる。流量制御弁８４ａは、コントローラ２１によって制御される。
【００３３】
低温暖房経路７３の他端は、低温暖房機８６の入口に接続されている。本実施例の低温暖房機８６は床暖房機である。低温暖房経路７３には熱動弁８７が挿入されている。熱動弁８７はコントローラ２１によって制御される。低温暖房機８６が使用されるときに熱動弁８７が開かれる。低温暖房機８６が使用されない間は熱動弁８７が閉じられている。低温暖房機８６の出口には、経路８８の一端が接続されている。経路８８の他端は戻り経路８０に接続されている。
戻り経路８０は潜熱熱交換器８９を通過している。潜熱熱交換器８９は、バーナ７４に近接して配置されており、バーナ７４がバーナ経路７２を加熱した後の燃焼ガス中に含まれる水蒸気から潜熱を回収する。潜熱熱交換器８９内の水蒸気が戻り経路８０に接触して結露することによって、戻り経路８０内の水が暖められる。本実施例では、潜熱熱交換器８９を設けることによって、効率的に加熱するようにしている。戻り経路８０の終端は、シスターン復路７７に接続されている。
【００３４】
風呂循環経路９０の一端は、浴槽９１の吸出口９１ａと接続されている。風呂循環経路９０の他端は、浴槽９１の供給口９１ｂと接続されている。
風呂循環経路９０は熱交換器８２を通過している。上述したように、追焚き経路７９も熱交換器８２を通過している。熱交換器８２では、風呂循環経路９０と追焚き経路７９の間で熱交換が行われる。風呂循環経路９０には、風呂水位センサ９２、風呂水流スイッチ９３、風呂サーミスタ９４、及び風呂循環ポンプ９５が装着されている。風呂水位センサ９２と風呂水流スイッチ９３と風呂サーミスタ９４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９２は水圧を検出する。コントローラ２１は、風呂水位センサ９２が検出した水圧から浴槽９１に張られている湯の水位を推定する。風呂水流スイッチ９２は風呂循環経路９０を水が流れるとオンになる。風呂サーミスタ９４は、浴槽９１から吸出された温水の温度を検出する。風呂循環ポンプ９５はコントローラ２１によって制御される。
【００３５】
続いて、図２を参照して、コントローラ２１の構成について説明する。コントローラ２１は、ＣＰＵ２１ａとＲＯＭ２１ｂとＲＡＭ２１ｃと入力ポート２１ｄと出力ポート２１ｅを有している。これらの各要素はバス線２１ｆによって通信可能に接続されている。
ＣＰＵ２１ａは、ＲＯＭ２１ｂに格納されている制御プログラムを処理する。ＲＯＭ２１ｂに格納されているプログラムの中には、発電ユニット１００を制御するプログラムと給湯システム１０を制御するプログラムが含まれる。ＲＡＭ２１ｃは、コントローラ２１に入力される各種信号や、ＣＰＵ２１ａが処理を実行する過程で生成される各種データを一時的に記憶する。
入力ポート２１ｄには、各種センサ３５等やリモコン２３が接続されている。センサ５０等やリモコン２３から出力された情報は入力ポート２１ｄに入力される。ＣＰＵ２１ａは、入力ポート２１ｄに入力された情報を取り込む。ＣＰＵ２１ａは、入力された情報に基づいて各種制御を実行する。なお、図２では、入力ポート２１ｄに接続されている全ての要素を図示していない。例えば、センサ６６，９２，９３，９４等が図示されていない。
出力ポート２１ｅには、各種弁７８等、各種ポンプ４０等、バーナ７４等が接続されている。ＣＰＵ２１ａが生成して出力した各種信号は、出力ポート２１ｅを介して、各種弁７８等、各種ポンプ４０等、バーナ７４等に入力される。各種弁７８等は、入力された信号に従って開閉する。また、各種ポンプ４０等やバーナ７４は、入力された信号に従って駆動を開始したり駆動を停止したりする。図２では、出力ポート２１ｅに接続されている全ての要素を図示していない。例えば、発電ユニット１００の各要素は図示していない。また、弁６１ａ等を図示していない。
【００３６】
続いて、上記したコントローラ２１によって実行される各種の処理について説明する。ここでは、本発明にあまり関連しない処理については説明を省略する。例えば、貯湯槽２０内の水を排水する処理については詳しく説明しない。
（１）給湯栓６７への給湯処理
給湯栓６７への給湯は、ユーザが給湯栓６７を開くことによって行われる。直前にシスターン９７への蓄熱処理が行われていない限り、三方弁４８の第１出入口４８ａと第２出入口４８ｂが開かれており、第３出入口４８ｃが閉じられている。給湯栓６７が開かれると、貯湯槽２０の上部の温水が、第１温水経路４２、第２温水経路４３、ミキシングユニット２４、混合水経路６０、及び第３混合水経路６２を介して給湯栓６７から給湯される。この給湯の場合、ポンプによって温水が運ばれるのではない。貯湯槽２０内の圧力によって温水が運ばれる。
【００３７】
コントローラ２１は、給湯が開始されたか否かを常時監視している。コントローラ２１は、流量センサ５４の検出値が２．７（Ｌ／ｍ；リットル／分）を超えると、給湯が開始されたと判断する。
給湯が開始されると、貯湯槽２０内の水温と、ユーザによって設定された給湯温度（簡単に設定温度と言う）を比較する。貯湯槽２０内の水温は、上位サーミスタ３５ａの検出値を取り込むことによって得られる。また、設定温度は、ユーザがリモコン２３を用いて給湯温度を設定したときにコントローラ２１に入力される。コントローラ２１は以前に入力された給湯温度を読み込むことによって設定温度を得る。コントローラ２１は、貯湯槽２０内の水温が設定温度に１℃加算した値よりも大きいか否かを判断する。設定温度に１℃を加算する理由は、貯湯槽２０から給湯栓６７まで温水が運ばれる間に水温が低下することを考慮したものである。
【００３８】
貯湯槽２０内の水温が設定温度に１℃加算した値以上である場合、ミキシングユニット２４を制御する。具体的には、設定温度の温水が得られるように給水流量調整弁２４ａの開度と温水流量調整弁２４ｃの開度を制御する。コントローラ２１は、設定温度と給水サーミスタ５０の値と温水サーミスタ５１の値とからそれぞれの弁２４ａ，２４ｃの開度をフィードフォワード制御する。さらに、コントローラ２１は、混合水サーミスタ５２の値に基づいて弁２４ａ，２４ｃの開度をフィードバック制御する。
貯湯槽２０内の水温が設定温度に１℃加算した値よりも小さい値である場合、貯湯槽２０内に蓄熱が十分になされていないため、次のように貯湯槽２０からの温水を加熱する。
シスターン復路熱動弁９６を閉じ、ポンプ７１を駆動し、バーナ７４を点火し、流量制御弁８４ａを開く。これにより、第１シスターン９７ａから取出された水が、シスターン往路７０、バーナ経路７２、熱交換経路８４、戻り経路８０、シスターン復路７７、及び第１シスターン復路７７ａを介して第１シスターン９７ａに戻る（以下ではこの経路を第１循環経路と呼ぶ）。熱交換器４６において、熱交換経路８４内の水と第２温水経路４３内の水との間で熱交換が行われる。バーナ経路７２内の水は、バーナ７４で加熱されるとともに戻り経路８０内の水が潜熱熱交換器８９で加熱されて昇温する。第１循環経路内の温水によって、第２温水経路４３内の水が加熱されて昇温する。昇温した第２温水経路４３内の温水は、コントローラ２１によって、ミキシングユニット２４において先述のように湯温制御される。
コントローラ２１は、給湯が終了したか否かを常時監視している。コントローラ２１は、流量センサ５４の検出値が２．０（Ｌ／ｍ）以下になると、給湯が終了したと判断する。コントローラ２１は、給湯が終了するまで、上記の処理を繰返す。
【００３９】
（２）浴槽９１への給湯処理
浴槽９１への給湯処理は、上記した（１）の給湯栓６７への給湯処理とほぼ同様の内容が実施される。ここでは、（１）の給湯栓６７への給湯処理と異なる点のみ説明する。
浴室にはリモコン２３が備えられている。ユーザはリモコン２３を用いて湯温を設定することができる。また、リモコン２３には給湯を開始するスイッチが設けられている。このスイッチが操作されると、コントローラ２１は注湯弁６５を開く。すると、貯湯槽２０の温水が、第１温水経路４２、第２温水経路４３、第１混合水経路６０、第２混合水経路６１、第４混合水経路６４、及び風呂循環経路９０に流れる。風呂循環経路９０に流れ込んだ温水は、吸出口９１ａと供給口９２ｂの両方から浴槽９１に流入する。
貯湯槽２０の温水が浴槽９１の方に流れると、コントローラ２１は（１）で説明した各種制御を実行する。コントローラ２１は、浴槽９１への給湯量が所定値（リモコン２３によってユーザが予め設定している）になると、注湯弁６５を閉じる。浴槽９１への給湯量は、風呂水位センサ９２の値を読取ることによって得ることができる。注湯弁６５が閉じられて、浴槽９１への給湯処理が終了する。
【００４０】
（３）低温暖房機（床暖房機）運転処理
コントローラ２１はシスターン復路熱動弁９６を閉じる。ポンプ７１を駆動する。熱動弁８７を開く。バーナ７４を駆動する。また、低温暖房機運転処理のみが実行される場合は、熱動弁７８を開き、熱動弁８１と熱動弁８５ａと流量制御弁８４ａを閉じる。
第１シスターン９７ａの下部から水が取出される。取出された水は、シスターン往路７０、低温暖房経路７３、低温暖房機８６、経路８８、戻り経路８０、シスターン復路７７、及び第１シスターン復路７７ａを介して第１シスターン９７ａに戻る。
本処理を実行する場合、第１シスターン９７ａから取出された水が、シスターン往路７０、バーナ経路７２、熱動弁経路７６、シスターン復路７７、及び第１シスターン復路７７ａを介して第１シスターン９７ａに戻る循環経路も存在する。なお、低温暖房機運転処理のみが実行される場合は、熱動弁８５ａと流量制御弁８４ａが閉じられている。このために、高温熱源機８５や熱交換器４６に温水が流入しないために、無駄に熱が使われるのを防止することができる。
バーナ７４が駆動されているために、潜熱熱交換器８９によって戻り経路８０内の水が加熱される。また、バーナ経路７２内の水が加熱される。戻り経路８０やバーナ経路７２が加熱されることによって、第１シスターン９７ａ内の水が暖められることになる。温水が循環することによって、低温暖房機８６が加熱される。
なお、コントローラ２１は、低温暖房サーミスタ７５ａによって検出された温度に基づいて、バーナ７４の能力を調整する。低温暖房サーミスタ７５ａによって検出された温度が低温暖房機８６を充分に加熱できる温度である場合には、バーナ７４の能力を最小に設定する（もしくはバーナ７４を駆動しない）。逆に、低温暖房サーミスタ７５ａによって検出された温度が低温暖房機８６を充分に加熱できない温度である場合には、バーナ７４の能力を最大に設定する。
【００４１】
（４）高温暖房機（浴室乾燥機）運転処理
コントローラ２１はシスターン復路熱動弁９６を閉じる。ポンプ７１を駆動する。熱動弁８５ａを開く。熱動弁７８を閉じる。また、高温暖房機運転処理のみが実行される場合は、熱動弁８１と熱動弁８７と流量制御弁８４ａを閉じる。
第１シスターン９７ａの下部から水が取出される。取出された水は、シスターン往路７０、バーナ経路７２、高温暖房経路８３、高温暖房機８５、戻り経路８０、シスターン復路７７、及び第１シスターン復路７７ａを介して第１シスターン９７ａに戻る。
バーナ７４が駆動されているために、潜熱熱交換器８９によって戻り経路８０内の水が加熱される。また、バーナ経路７２内の水が加熱される。戻り経路８０やバーナ経路７２が加熱されることによって、第１シスターン９７ａ内の水が暖められることになる。温水が循環することによって、高温暖房機８５が加熱される。
本処理を実行する場合、第１シスターン９７ａから取出された水が、シスターン往路７０、バーナ経路７２、熱動弁経路７６のバイパス経路７６ａ、シスターン復路７７、及び第１シスターン復路７７ａを介して第１シスターン９７ａに戻る循環経路も存在する。バイパス経路７６ａの口径が小さいために、この循環経路を循環する水量は少ない。この循環経路を多くの水が循環し、熱動弁経路７６から多くの熱が放熱されることを防止することができる。なお、熱動弁経路７６を完全に閉じずにバイパス経路７６ａを使用するのには次の理由がある。即ち、熱動弁は開くまでにある程度の時間を要する。従って、低温暖房機８６の運転開始を命令してからしばらくの間は熱動弁７８，８７が閉じられたままである。バイパス経路７６ａが仮に存在していなくて熱動弁７８，８７が閉じられた状態では、水が全く循環しない。従って、もしバイパス経路７６ａが存在しないと、低温暖房機８６の運転要求からしばらくの間はバーナ７４によって加熱された水が循環しないことになり、その間の熱量が無駄になる。また、水が循環しないのにポンプ７１が作動すると、ポンプ７１に負荷がかかってしまう。これらの問題を避けるために、バイパス経路７６ａが設けられている。低温暖房機８６の運転要求から熱動弁７８，８７が開かれるまでの間もバイパス経路７６ａを介して温水が循環することができる。
なお、コントローラ２１は、高温暖房サーミスタ７５ｂによって検出された温度に基づいて、バーナ７４の能力を調整する。高温暖房サーミスタ７５ｂによって検出された温度が高温暖房機８５を充分に加熱できる温度である場合には、バーナ７４の能力を最小に設定する（もしくはバーナ７４を駆動しない）。逆に、高温暖房サーミスタ７５ｂによって検出された温度が高温暖房機８５を充分に加熱できない温度である場合には、バーナ７４の能力を最大に設定する。
【００４２】
（５）追焚き処理
コントローラ２１はシスターン復路熱動弁９６を閉じる。ポンプ７１を駆動する。バーナ７４を駆動する。熱動弁８１を開く。ポンプ９５を駆動する。追焚き処理のみが実行される場合は、熱動弁８５ａと熱動弁８７と流量制御弁８４ａを閉じる。
第１シスターン９７ａの下部から取出された水は、シスターン往路７０、バーナ経路７２、追焚き経路７９、戻り経路８０、シスターン復路７７、及び第１シスターン復路７７ａを介して第１シスターン９７ａに戻る。戻り経路８０やバーナ経路７２が加熱されることによって、第１シスターン９７ａ内の水が暖められることになる。温水が追焚き経路７９に流入して熱交換器８２を通過する。風呂循環ポンプ９５が作動すると、浴槽９１の吸出口９１ａから温水が吸出され、吸出された温水は風呂循環経路９０を流れて供給口９１ｂから浴槽９１に戻る。風呂循環経路９０を流れる温水は、熱交換器８２で追焚き経路７９を流れる温水によって加熱され、浴槽９１の湯が追焚きされる。
【００４３】
（６）蓄熱処理
図３のフローチャートを用いて、この処理について詳しく説明する。
給湯要求があった時、発電運転が開始された直後等で、貯湯槽２０内に十分な蓄熱がなされていない場合（コールドスタート時）に、上記（１）で記載したように、第１循環経路を利用して、貯湯槽２０からの水（温水）を設定温度まで加熱して給湯する必要がある。
本実施例のコージェネレーションシステム５００では、貯湯槽２０内に蓄熱される他、第1シスターン９７ａを含んだ循環経路と、第２シスターン９７ｂを含んだ循環経路にも蓄熱される。
図３に示すように、ステップＳ１０では、コントローラ２１が、発電運転が開始されたか否かを常時監視している。発電運転が開始されると（ステップＳ１０でＹＥＳの場合）、ステップＳ１２に進み、第１シスターン９７ａ内の水温と設定温度を比較する。第１シスターン９７ａ内の水温は、サーミスタ９８ａの検出値を取り込むことによって得られる。ステップＳ１２で、第１シスターン９７ａ内の水温が設定温度より低い場合（ＹＥＳの場合）、システム内に十分な蓄熱量がないときであっても、給湯要求に早期に対応できるように（コールドスタート時に備えて）、まず、熱容量の最も少ない第１循環経路への蓄熱を行うべく、ステップＳ１４に進む。
ステップＳ１４では、三方弁４８の第２出入口４８ｂと第３出入口４８ｃを連通させ、熱回収経路１２８のポンプ４０を駆動する。このようにすると、第３温水経路４４、共用経路２６、熱回収往路１２８ａ、熱回収復路１２８ｂ、及び第２温水経路４３を温水が循環する。発電ユニット１０で発生する熱量は非常に大きいために、非常に高温の温水が循環することになる。従って、熱交換器４６を高温の温水が通過する。
ステップＳ１６に進み、熱交換経路８４の流量制御弁８４ａを開くとともに、シスターン往路７０のポンプ７１を駆動する。このとき、第２シスターン復路７７ｂに挿入されているシスターン復路熱動弁９６は閉じている。第１シスターン９７ａ内の水は、シスターン往路７０、バーナ経路７２、熱交換経路８４、戻り経路８０、シスターン復路７７、及び第１シスターン復路７７ａを介して第１シスターン９７ａに戻る第１循環経路が形成される。熱交換経路８４内の水と第２温水経路４３内の高温の温水との間で熱交換が行われる。これにより、ステップＳ１６の処理によって形成された第１循環経路内の水が昇温し、蓄熱される。
【００４４】
ステップＳ１８では、コントローラ２１が、第１循環経路内の水温が５０℃以上に昇温するまで（ＹＥＳとなるまで）監視している。コントローラ２１は、サーミスタ９８ａの検出値が５０℃以上になると（ステップＳ１８でＹＥＳとなると）、第１循環経路への蓄熱が終了したと判断し、ステップＳ２０に進む。ステップＳ２０では、ポンプ７１を停止させるとともに、流量制御弁８４ａを閉じる。これによって、ステップＳ１４からステップＳ２０に亘って行われた、第１循環経路内への蓄熱処理が終了する。
ステップＳ２２では、コントローラ２１が、発電運転が停止したか否かを監視し、発電運転が停止したと判断されなければ（ＮＯであれば）、ステップＳ１０に戻る。
【００４５】
ステップＳ１２で、第１シスターン９７ａ内の水温が、設定温度以上の温度である場合（ＮＯの場合）、第１循環経路内には、コールドスタート時に十分対応できるだけの蓄熱がなされているとみなすことができる。従って、ステップＳ２４に進み、貯湯槽２０内への蓄熱が可能か否かを判別するために、貯湯槽２０内の水温が４５℃より低いか否かを判別する。貯湯槽２０内の水温は、貯湯槽２０の下位サーミスタ３５ｄの検出値を取り込むことによって得られる。ステップＳ２４で、貯湯槽２０の下位の水温が４５℃より低い場合（ＹＥＳの場合）、貯湯槽２０内への蓄熱が可能である。従って、貯湯槽２０内への蓄熱を行うべく、ステップＳ２６に進む。
ステップＳ２６では、熱交換経路８４の流量制御弁８４ａが開いていれば閉じるとともに、シスターン往路７０のポンプ７１が駆動していれば停止させる。これにより、第１循環経路内の温水の循環が停止する。
ステップＳ２８に進み、三方弁４８の第２出入口４８ｂと第１出入口４８ａを連通させ、熱回収経路１２８のポンプ４０を駆動する。これにより、貯湯槽２０の下部から水が取出される。そして、取出された水は、共用経路２６、熱回収往路１２８ａ、熱回収復路１２８ｂ、第２温水経路４３、及び第１温水経路４２を通過し、貯湯槽２０の上部から貯湯槽２０内に戻る（以下ではこの経路を貯湯槽循環経路と呼ぶ）。発電運転中に、貯湯槽循環経路内の温水が循環することによって、発電ユニット１００で発生した熱が貯湯槽２０内に蓄熱される。
このとき、第１循環経路内の温水は循環していないため、第２温水経路４３の熱交換器４６において、第２温水経路４３内の高温の温水が、熱交換経路８４内の水を過熱してしまうことはない。
【００４６】
ステップＳ３０では、コントローラ２１が、貯湯槽２０の下位の温水温度が４５℃以上に昇温するまで（ＹＥＳとなるまで）監視している。コントローラ２１は、下位サーミスタ３５ｄの検出値が４５℃以上になると（ステップＳ３０でＹＥＳとなると）、貯湯槽２０内への蓄熱が終了したと判断し、ステップＳ３２に進む。ステップＳ３２では、ポンプ４０を停止させる。これによって、ステップＳ２６からステップＳ３２に亘って行われた、貯湯槽２０内への蓄熱処理が終了する。
ステップＳ２２に進み、コントローラ２１が、発電運転が停止したか否かを監視し、発電運転が停止したと判断されなければ（ＮＯであれば）、ステップＳ１０に戻る。
【００４７】
ステップＳ２４で、貯湯槽２０の下位の温水温度が４５℃以上の温度である場合（ＮＯの場合）、貯湯槽２０内にこれ以上の蓄熱はできないとみなすことができる。すでに、ステップＳ１２において、第１循環経路内の温水温度が設定温度以上であると判別されており、第１循環経路内への蓄熱は不要である。従って、ステップＳ３４に進み、第２シスターン９７ｂ内への蓄熱が可能か否かを判別するために、第２シスターン９７ｂ内の水温が５０℃より低いか否かを判別する。第２シスターン９７ｂ内の水温は、第２シスターン９７ｂ内のサーミスタ９８ｂの検出値を取り込むことによって得られる。ステップＳ３４で、第２シスターン９７ｂ内の水温が５０℃より低い場合（ＹＥＳの場合）、第２シスターン９７ｂ内への蓄熱が可能である。従って、第２シスターン９７ｂ内への蓄熱を行うべく、ステップＳ３６に進む。
ステップＳ３６では、三方弁４８の第２出入口４８ｂと第３出入口４８ｃを連通させ、熱回収経路１２８のポンプ４０を駆動する。このようにすると、第３温水経路４４、共用経路２６、熱回収往路１２８ａ、熱回収復路１２８ｂ、及び第２温水経路４３を高温の温水が循環する。従って、熱交換器４６を高温の温水が通過する。
ステップＳ３８に進み、熱交換経路８４の流量制御弁８４ａを開くとともに、シスターン往路７０のポンプ７１を駆動する。さらに、第２シスターン復路７７ｂに挿入されているシスターン復路熱動弁９６を開く。第１シスターン９７ａ内の水は、シスターン往路７０、バーナ経路７２、熱交換経路８４、戻り経路８０、シスターン復路７７、及び第２シスターン復路７７ｂを介して第２シスターン９７ｂに戻る循環経路（以下ではこの経路を第２循環経路と呼ぶ）が形成される。第２シスターン９７ｂ内は満水状態であり、第２シスターン複路７７ｂから温水が流入すると、その分の温水が、第１シスターン９７ａと第２シスターン９７ｂとの間を隔てている壁９７ｃを越えて第１シスターン９７ａ内に流入する。第２循環経路は、第１シスターン９７ａと第２シスターン９７ｂを両方含む循環経路である。熱交換経路８４内の水と第２温水経路４３内の高温の温水との間で熱交換が行われる。これにより、ステップＳ３８の処理によって形成された第２循環経路内の水が昇温し、蓄熱される。
本実施例では、シスターン復路熱動弁９６が開かれたとき、経路内の温水が、第２シスターン複路７７ｂに積極的に流入し、第１シスターン復路７７ａに流入しにくいように、圧力損失が工夫されている。
【００４８】
ステップＳ４０では、コントローラ２１が、第２循環経路内の水温が５０℃以上に昇温するまで（ＹＥＳとなるまで）監視している。コントローラ２１は、サーミスタ９８ｂの検出値が５０℃以上になると（ステップＳ４０でＹＥＳとなると）、第２循環経路への蓄熱が終了したと判断し、ステップＳ４２に進む。ステップＳ２では、ポンプ７１を停止させるとともに、流量制御弁８４ａを閉じる。これによって、ステップＳ３６からステップＳ４２に亘って行われた、第２循環経路内への蓄熱処理が終了する。
ステップＳ２２に進み、コントローラ２１が、発電運転が停止したか否かを監視し、発電運転が停止したと判断されなければ（ＮＯであれば）、ステップＳ１０に戻る。
【００４９】
ステップＳ３４で、第２シスターン９７ｂ内の水温が、設定温度以上の温度である場合（ＮＯの場合）、第２循環経路内にこれ以上の蓄熱はできないとみなすことができる。従って、ステップＳ４４に進み、発電ユニット１００内において、発電熱を放熱する。具体的には、発電ユニット１００内の熱媒冷却ファン１１９を駆動させる。すると、熱媒放熱器１２０に空気が吹付けられ、経路１２９内の熱媒が冷却される。これによって、発電運転を継続することができる。
ステップＳ２２に進み、コントローラ２１が、発電運転が停止したか否かを監視し、発電運転が停止したと判断されなければ（ＮＯであれば）、ステップＳ１０に戻る。
【００５０】
第１循環経路と第２循環経路への蓄熱時には、発電熱によって加熱された第２温水経路４３内の温水は、熱交換器４６において熱交換経路８４内の温水と熱交換した後、温度低下する。本実施例のコージェネレーションシステム５００では、第１循環経路と第２循環経路への蓄熱時には、三方弁４８の第２出入口４８ｂと第３出入口４８ｃを連通させる。このことによって、温度低下した後の第２温水経路４３内の温水が、貯湯槽２０をバイパスして発電ユニット１００に送り出されるため、貯湯槽２０内の温度成層状態を乱すことがない。
【００５１】
本実施例のコージェネレーションシステム５００は、貯湯槽２０からの温水をバーナ７４等の加熱器で直接加熱しない構成の給湯システムを備えたコージェネレーションシステムである。貯湯槽２０の蓄熱量が十分でないとき、暖房経路を構成する循環経路を利用して給湯経路の温水を加熱し、給湯する。従って、貯湯槽２０の蓄熱量が十分でないときの給湯要求に速やかに対応させるためには、この循環経路の温水温度を速やかに設定温度まで上昇させるか、若しくは、前もって設定温度まで上昇させておく必要がある。
本実施例のコージェネレーションシステム５００では、発電運転中であるとき、回収した発電熱を貯湯槽２０に蓄熱する他、２つの循環経路（第１循環経路と第２循環経路）に蓄熱することが可能である。その時の蓄熱状態によって、蓄熱する場所を以下のように切換える。
（１）小さい熱容量の第１シスターン９７ａの温水温度が設定温度より低温であれば、第１循環経路を循環させる。これによって、発電熱によって第１循環経路の温水が加熱される。発電運転の開始直後等でシステム内の蓄熱量が十分でないときに、発電熱が、まず熱容量の小さい第１循環経路に蓄熱されるようにする。
（２）小さい熱容量の第１シスターン９７ａの熱媒温度が設定温度以上であれば、給湯要求時に設定温度での給湯を速やかに行うことが可能な状態である。よって、第１循環経路への蓄熱を終了し、次に蓄熱する箇所として、貯湯槽２０の蓄熱量が許容量であるか否かを判別する。第１循環経路への蓄熱が終了しており、かつ、貯湯槽２０の蓄熱量が許容量に満たなければ、第１循環経路の循環を停止させる。これ以上の発電熱が第１循環経路に蓄熱されないようにするとともに、以降に発生する発電熱が貯湯槽２０に蓄熱されるようにする。
（３）貯湯槽２０の蓄熱量が許容量であれば、貯湯槽２０への蓄熱を終了する。次に蓄熱する箇所として、大きい熱容量の第２シスターン９７ｂを有する第２循環経路の蓄熱量が許容量であるか否かを判別する。第１循環経路への蓄熱と、貯湯槽２０への蓄熱がいずれも終了しており、第２循環経路の蓄熱量が許容量に満たなければ、第２循環経路を循環させる。これ以上の発電熱が貯湯槽２０に蓄熱されないようにするとともに、以降に発生する発電熱が第２循環経路に蓄熱されるようにする。
【００５２】
以上のように、発電運転中であれば、発電熱を、まず第１循環経路に蓄熱する。この第１循環経路は熱容量が小さい経路であるため、温水温度が速やかに設定温度以上に昇温する。この第１循環経路の温水温度が設定温度以上となるまで蓄熱することによって、システムを、給湯要求時に速やかに設定温度での給湯が開始できる状態にすることができる。また、この第１循環経路への蓄熱が終了する前に給湯要求があっても、温水温度がすでに昇温中であるため、比較的速やかに設定温度以上に昇温し、比較的速やかに設定温度での給湯を開始させることができる。
また、第１循環経路の蓄熱が終了した後、貯湯槽２０への蓄熱を行い、これが終了した後、さらに第２循環経路への蓄熱を行う。第２循環経路の熱容量は第１循環経路の熱容量に比して大きいため、大きな蓄熱量を確保することができる。
本実施例のコージェネレーションシステム５００では、貯湯槽２０の蓄熱量が十分量でない時の給湯要求に対応するための熱容量の小さい第１シスターン９７ａを有する第１循環経路と、蓄熱量を確保するための熱容量の大きい第２シスターン９７ｂを有する第２循環経路を備えている。このことによって、貯湯槽２０の蓄熱量が十分でない時であっても、設定温度での給湯を速やかに開始させることができるにもかかわらず、大きな熱容量を確保することができ、熱効率の高いシステムを構築することができる。
【００５３】
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。以下に変形例を列記する。
（１）本実施例では、貯湯槽２０内への蓄熱の時、貯湯槽２０の下位サーミスタ３５ｄの検出値が４５℃に達すると、貯湯槽２０内への蓄熱を終了させる。これは、本実施例では、動作温度が比較的低い（８０℃以下）固体高分子型燃料電池を利用するコージェネレーションシステムを想定しているからである。固体高分子型燃料電池のセルは高温を嫌う。このため、固体高分子型燃料電池を利用するコージェネレーションシステムでは、回収した発電熱によって加熱された高温水が再度発電ユニットに送られて、発電ユニット内の雰囲気温度を過熱することがないよう、貯湯槽から送り出される温水の温度が比較的低温（例えば４５℃程度である）である間に発電を停止させる必要がある。固体高分子型燃料電池に替えて、動作温度が１０００℃以下である固体酸化物型燃料電池を利用するコージェネレーションシステムであれば、さらに蓄熱量を増やすことができる。
（２）第２循環経路の蓄熱を暖房運転や給湯運転に利用することができる。暖房運転に利用する場合では、低温暖房機運転が開始されたとき、第１シスターン９７ａ内の水温と、第２シスターン９７ｂ内の水温を比較し、第１シスターン９７ａ内の水温の方が高ければ、シスターン復路熱動弁９６を閉じ、第１循環経路内の温水を利用する。あるいは、第２シスターン９７ｂ内の水温の方が高ければ、シスターン復路熱動弁９６を開き、第２循環経路内の温水を利用する。２つの循環経路に蓄熱された熱エネルギーを有効に利用することができる。
また、本明細書又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、本明細書又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】
【００５４】
【図１】実施例に係るコージェネレーションシステムの系統図。
【図２】コントローラの構成を簡単に示した図である。
【図３】蓄熱処理のフローチャートである。
【符号の説明】
【００５５】
１０：給湯システム
２０：貯湯槽
２４：ミキシングユニット
２６：共用経路
３５：サーミスタ（貯湯槽）、３５ａ：上位サーミスタ、３５ｄ：下位サーミスタ
４０：ポンプ（熱回収経路）
４２：第１温水経路
４３：第２温水経路
４４：第３温水経路
４６：熱交換器
４８：三方弁、４８ａ：第１出入口、４８ｂ：第２出入口、４８ｃ：第３出入口
６０：第１混合水経路
６１：第２混合水経路
６２：第３混合水経路
６７：給湯栓
７０：シスターン往路
７１：ポンプ（シスターン復路）
７２：バーナ経路
７７：シスターン復路、７７ａ：第１シスターン復路、７７ｂ：第２シスターン復路
８０：戻り経路
８４：熱交換経路、８４ａ：流量制御弁
９６：シスターン復路熱動弁
９７：シスターン、９７ａ：第１シスターン、９７ｂ：第２シスターン、９７ｃ：壁
９８ａ，９８ｂ：サーミスタ（シスターン）
１００：発電ユニット
１２８：熱回収経路、１２８ａ：熱回収往路、１２８ｂ：熱回収復路
５００：コージェネレーションシステム
【図１】
2007057107.tif 000003
【図２】
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【図３】
2007057107.tif 000005