(57)【要約】【課題】貯湯タンクやバックアップ熱源機の経由による圧損の増加をより少なく抑えることのできる貯湯システムを提供する。【解決手段】給水が供給される貯湯タンク１３と、熱源機４から回収した熱で貯湯タンク１３内の水を加熱する排熱回収装置５０と、給水を加熱する風呂給湯器７０からの湯と貯湯タンク１３からの湯水と給水とを設定された混合比で混合して給湯する混合器２３と、設定温度の湯が混合器２３から給湯されるように風呂給湯器７０での加熱および混合器２３の混合比を制御する制御部２０とを有する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
給水が供給される貯湯タンクと、
所定の熱源から回収した熱で前記貯湯タンク内の水を加熱する加熱装置と、
給水を加熱するバックアップ熱源機からの湯と貯湯タンクからの湯水と給水とを設定された混合比で混合して給湯する混合器と、
設定温度の湯が前記混合器から給湯されるように、前記バックアップ熱源機での加熱および前記混合器の混合比を制御する制御部と
を有する
ことを特徴とする貯湯システム。
【請求項２】
前記制御部は、給湯の制御モードとして、
貯湯タンクからの湯と給水とを混合して設定温度の湯を給湯する第１モードと、
給水を前記バックアップ熱源機で設定温度より高い温度に加熱した湯と給水とを混合して設定温度の湯を給湯する第２モードとを少なくとも有し、
設定温度の給湯が可能ならば前記第１モードを優先選択する
ことを特徴とする請求項１に記載の貯湯システム。
【請求項３】
前記制御部は、給湯の制御モードとしてさらに、給水を前記バックアップ熱源機で加熱した湯と前記貯湯タンクからの湯と給水とを混合して設定温度の湯を給湯する第３モードを有し、
前記制御部は、前記第１モードを優先選択し、前記第１モードで設定温度の湯を給湯できない場合であって設定温度より所定温度以上低くない湯を前記貯湯タンクから供給可能な場合は前記第３モードを選択し、前記第３モードを選択できない場合に前記第２モードを選択する
ことを特徴とする請求項２に記載の貯湯システム。
【請求項４】
少なくとも前記第２モードでは、前記バックアップ熱源機からの湯と給水とを混合して設定温度を得られる範囲で前記バックアップ熱源機からの湯を設定温度より十分高い温度にする
ことを特徴とする請求項２または３に記載の貯湯システム。
【請求項５】
前記バックアップ熱源機は浴槽へ注湯する機能を有する風呂給湯器であり、
前記バックアップ熱源機の給水口に給水を供給するか前記混合器の出側の湯を供給するかを切り替える切替弁を備え、
前記制御部は、浴槽への注湯動作において、前記切替弁を前記混合器の出側の湯が前記バックアップ熱源機の給水口へ供給されるように設定すると共に、前記混合器の出側から前記貯湯タンクからの湯もしくは前記貯湯タンクからの湯と給水とを混合した湯が出ると共に前記混合器の出側から出た湯に前記バックアップ熱源機による加熱を足してもしくは前記バックアップ熱源機による追加の加熱無しに前記バックアップ熱源機から設定温度の注湯が行われるように制御する
ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の貯湯システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料電池などの熱源から回収した熱で貯湯タンク内の湯を加熱して給湯する貯湯システムに係り、特に、貯湯タンクの蓄熱が不足する場合にその不足分をガス給湯器などのバックアップ熱源機で補って給湯する貯湯システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の貯湯システムは、貯湯タンク内の湯温が十分高い場合には混合弁で貯湯タンクからの湯に給水を混合して設定温度の湯を出湯し、設定温度に足りない場合は、貯湯タンクの湯を後段のバックアップ熱源機で設定温度に昇温して出湯する方式（給水予熱方式とする）であった。
【０００３】
図８は、燃料電池の排熱を回収する給水予熱方式の貯湯システム１００の構成例を示している。本システムは、貯湯タンクユニット１０１と、燃料電池などの熱源１３０の排熱を回収する熱回収装置１１０と、バックアップ熱源機としてのガス給湯器１２０とを備えて構成されている。熱回収装置１１０は、熱源の熱を回収する排熱回収熱交換器１１１と排熱回収ポンプ１１２とから構成される。排熱回収ポンプ１１２を作動させると、貯湯タンク１０２内の湯水が、貯湯タンク下部から熱回収配管（低温）１１４、排熱回収熱交換器１１１、熱回収配管（高温）１１５を経由して貯湯タンク１０２の上部に戻る経路を循環し、排熱回収熱交換器１１１を通る際に加熱される。
【０００４】
貯湯タンク１０２の下部の給水口１０３には給水管１０４が接続され、上部の出湯口１０５には出湯管１０６が接続されている。出湯管１０６の途中には、貯湯タンク１０２からの湯と給水管１０４からの水とを設定された混合比で混合する混合器１０７が設けてあり、該混合器１０７の出側は、接続配管１２１を通じて、バックアップ熱源機１２０の給水接続口１２２に配管されている。
【０００５】
上記システムでは、貯湯タンク１０２に十分蓄熱された状態で給湯する場合は、貯湯タンク１０２の湯と給水とを混合器１０７で混合して設定温度の湯を作ってバックアップ熱源機１２０へ送り、バックアップ熱源機１２０は追加の加熱を行わずにそのまま給湯する。また、貯湯タンク１０２に蓄熱がない場合は、貯湯タンク１０２内にある設定温度より低い温度の湯または水をバックアップ熱源機１２０に送り、バックアップ熱源機１２０で設定温度に加熱して給湯する。貯湯タンク１０２内の湯が設定温度よりわずかに低く、そのままバックアップ熱源機１２０に送るとバックアップ熱源機１２０を最小能力で作動させても給湯温度が設定温度を超えてしまう場合は、貯湯タンク１０２の湯に給水を混合して温度を意図的に下げた湯水をバックアップ熱源機１２０に送り、バックアップ熱源機１２０で設定温度に加熱して給湯する、といったことが行われる。
【０００６】
また、下記特許文献１には、貯湯タンク内の湯をできるだけ使用することを目的とし、貯湯タンク内の湯が設定温度との対比で高温域にあるときは貯湯タンクの湯と給水とを混合して出湯し、貯湯タンク内の湯が設定温度との対比で中温域にあるときは貯湯タンクの湯をバックアップ熱源機に送って加熱した湯と給水とを混合して出湯し、貯湯タンク内の湯が設定温度との対比で低温域にあるときは、貯湯タンクの出湯口を二手に分け、一方をバックアップ熱源機に送って加熱した湯と他方の湯とを混合して給湯する貯湯式給湯システムが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１０−２３６７１３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
貯湯システムは、ガス給湯器などから直接給湯する場合に比べて、貯湯タンク内の圧損や接続配管の圧損が加わるので、システム全体の圧損が大きくなる。また、施工条件によっては貯湯タンクユニットとバックアップ熱源機とを離して設置しなければならず、貯湯タンクユニットからバックアップ熱源機までの接続配管が長くなってその分さらに圧損が増えてしまう。
【０００９】
前述した給水予熱方式の貯湯システムの場合、給湯する全量の湯が必ず接続配管およびバックアップ熱源機を経由するので、圧損の影響を強く受けてしまい、特に低水圧地域において、お湯の出が少なくなってしまう。
【００１０】
特許文献１の貯湯式給湯システムでは、高温域では貯湯タンクの湯と給水とを混合して出湯し、中温域や低温域では、貯湯タンクからの湯をバックアップ熱源機で加熱した湯と給水または貯湯タンクからの湯とを混合して給湯するので、少なくとも給湯量の一部はバックアップ熱源機を通らない湯となり、給湯全量がバックアップ熱源機を通る場合に比べて圧損が抑えることができる。
【００１１】
しかし、特許文献１では貯湯タンクからの湯をバックアップ熱源機に供給して加熱するので、貯湯タンク内部の圧損とバックアップ熱源機を経由する圧損とが直列的に加算されてしまう。また、低温域では、貯湯タンクからの湯をバックアップ熱源機で加熱した湯（Ａ）と貯湯タンクからの湯（Ｂ）とを混合して給湯するので、湯（Ａ）は貯湯タンク内部の圧損とバックアップ熱源機を経由する圧損の双方を受け、湯（Ｂ）は貯湯タンク内部の圧損を受けるので、少なくとも給湯全量が貯湯タンク内部の圧損を受けてしまう。
【００１２】
また、特許文献１のシステムは、できるだけ貯湯タンクの湯を使用することを目的としているので、貯湯タンクからの湯をバックアップ熱源機で加熱した湯と給水とを混合する中温域では給水の量がなるべく少なくなるように混合比が制御され、給湯全量のうちの大部分が、貯湯タンクからの湯をバックアップ熱源機で加熱した湯になって圧損が大きくなってしまう。
【００１３】
本発明は、上記の問題を解決しようとするものであり、貯湯タンクやバックアップ熱源機の経由による圧損の増加を少なく抑えることのできる貯湯システムを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
かかる目的を達成するための本発明の要旨とするところは、次の各項の発明に存する。
【００１５】
［１］給水が供給される貯湯タンクと、
所定の熱源から回収した熱で前記貯湯タンク内の水を加熱する加熱装置と、
給水を加熱するバックアップ熱源機からの湯と貯湯タンクからの湯水と給水とを設定された混合比で混合して給湯する混合器と、
設定温度の湯が前記混合器から給湯されるように、前記バックアップ熱源機での加熱および前記混合器の混合比を制御する制御部と
を有する
ことを特徴とする貯湯システム。
【００１６】
上記発明では、給水を加熱するバックアップ熱源機からの湯と貯湯タンクからの湯水と給水とを設定された混合比で混合して給湯する。この構成では、給湯全量のうち、貯湯タンクからの湯と給水とはバックアップ熱源機を経由していないので、給湯全量がバックアップ熱源機を経由する給湯予熱方式に比べて、圧損を低減することができる。また、バックアップ熱源機に給水を供給するので貯湯タンクから供給する場合に比べてさらに圧損が低減される。
【００１７】
［２］前記制御部は、給湯の制御モードとして、
貯湯タンクからの湯と給水とを混合して設定温度の湯を給湯する第１モードと、
給水を前記バックアップ熱源機で設定温度より高い温度に加熱した湯と給水とを混合して設定温度の湯を給湯する第２モードとを少なくとも有し、
設定温度の給湯が可能ならば前記第１モードを優先選択する
ことを特徴とする［１］に記載の貯湯システム。
【００１８】
上記発明では、貯湯タンクからの湯と給水とを混合して設定温度の湯を給湯する第１モードを優先的に使用することで、排熱で加熱された貯湯タンク内の湯が有効利用される。
【００１９】
［３］前記制御部は、給湯の制御モードとしてさらに、給水を前記バックアップ熱源機で加熱した湯と前記貯湯タンクからの湯と給水とを混合して設定温度の湯を給湯する第３モードを有し、
前記制御部は、前記第１モードを優先選択し、前記第１モードで設定温度の湯を給湯できない場合であって設定温度より所定温度以上低くない湯を前記貯湯タンクから供給可能な場合は前記第３モードを選択し、前記第３モードを選択できない場合に前記第２モードを選択する
ことを特徴とする［２］に記載の貯湯システム。
【００２０】
上記発明では、貯湯タンク内の湯温が設定温度より低く第１モードでは給湯できないが、貯湯タンク内に設定温度より所定温度以上低くない温度の湯がある場合は、その湯を利用する第３モードで給湯する。これにより、設定温度に足りない場合でも貯湯タンクの湯を利用した給湯が可能になり、貯湯タンクの湯の利用率を高めることができる。
【００２１】
［４］少なくとも前記第２モードでは、前記バックアップ熱源機からの湯と給水とを混合して設定温度を得られる範囲で前記バックアップ熱源機からの湯を設定温度より十分高い温度にする
ことを特徴とする［２］または［３］に記載の貯湯システム。
【００２２】
上記発明では、バックアップ熱源機から得る湯の温度を、この湯を給水と混合して設定温度まで下げることのできる範囲内で十分高温にする。バックアップ熱源機から得る湯の温度を上記範囲内の最高温度としてもよいが、最高温度より低めにすれば、混合器で給水を混合して微妙な温度調節が可能になり、温度制御が容易になる。
【００２３】
［５］前記バックアップ熱源機は浴槽へ注湯する機能を有する風呂給湯器であり、
前記バックアップ熱源機の給水口に給水を供給するか前記混合器の出側の湯を供給するかを切り替える切替弁を備え、
前記制御部は、浴槽への注湯動作において、前記切替弁を前記混合器の出側の湯が前記バックアップ熱源機の給水口へ供給されるように設定すると共に、前記混合器の出側から前記貯湯タンクからの湯もしくは前記貯湯タンクからの湯と給水とを混合した湯が出ると共に前記混合器の出側から出た湯に前記バックアップ熱源機による加熱を足してもしくは前記バックアップ熱源機による追加の加熱無しに前記バックアップ熱源機から設定温度の注湯が行われるように制御する
ことを特徴とする［１］乃至［４］のいずれか１項に記載の貯湯システム。
【００２４】
上記発明では、浴槽へ注湯する場合は、貯湯タンクからの湯もしくは貯湯タンクからの湯と給水とを混合した湯をバックアップ熱源機に送り、バックアップ熱源機の注湯回路を利用して浴槽へ注湯する。バックアップ熱源機に送った湯の温度が注湯設定湯温より低い場合は、バックアップ熱源機で追加の加熱が行われる。
【発明の効果】
【００２５】
本発明に係る貯湯システムによれば、貯湯タンクやバックアップ熱源機を経由することによる圧損の増加を少なく抑えて給湯することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の貯湯システムを適用した風呂給湯システムの概略構成を示す図である。
【図２】風呂給湯器の構成例を示す図である。
【図３】排熱回収動作における湯水の流れを示す説明図である。
【図４】第１モードの給湯動作における湯水の流れを示す説明図である。
【図５】第２モードの給湯動作における湯水の流れを示す説明図である。
【図６】第３モードの給湯動作における湯水の流れを示す説明図である。
【図７】注湯動作における湯水の流れを示す説明図である。
【図８】従来の給湯予熱方式の給湯システムの概略構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下、図面に基づき本発明の実施の形態を説明する。
【００２８】
図１は、本発明の貯湯システムを適用した風呂給湯システム１０の構成を示している。風呂給湯システム１０は、貯湯タンクユニット１１と、熱源機４と、排熱回収装置５０と、バックアップ熱源機としての風呂給湯器７０とを備えて構成される。本例では、熱源機４は燃料電池である。なお、図中、装置間の配管や外部配管は２重の矢印で示してある。
【００２９】
貯湯タンクユニット１１は、給水管１２から供給される給水を蓄える貯湯タンク１３を備えている。貯湯タンク１３は中空略円柱状のタンクであり、下部には給水口１４が設けてあり、上部には出湯口１５が設けてある。さらに貯湯タンク１３の下部には取水口１６が、上部には戻り口１７が設けてある。
【００３０】
貯湯タンク１３は、たとえば、容量１００リットル程度を有し、底から２０リットルの水位の箇所に、その箇所の水温を検出する第１温度センサ１８ａが、底から４０リットルの水位の箇所に、その箇所の水温を検出する第２温度センサ１８ｂが、底から６０リットルの水位の箇所に、その箇所の水温を検出する第３温度センサ１８ｃが、底から８０リットルの水位の箇所に、その箇所の水温を検出する湯切れ温度センサ１８ｄが、さらに貯湯タンク１３内のほぼ最上部に、その箇所の水温を検出するタンク上部温度センサ１８ｅがそれぞれ設けてある。
【００３１】
排熱回収装置５０は、熱源機４の内部などに設けられて熱源機４の排熱を回収する。排熱回収装置５０は排熱回収熱交換器５１と、排熱回収ポンプ５２とを有する。貯湯タンク１３と排熱回収装置５０の排熱回収熱交換器５１は、これらの間に貯湯タンク１３の水を循環させる排熱回収循環経路が構成されるように熱回収配管５３（５３ａ、５３ｂ）で接続されている。詳細には、貯湯タンク１３の取水口１６には熱回収配管（低温）５３ａの一端が接続され、排熱回収熱交換器５１の入り側に熱回収配管（低温）５３ａの他端が接続されている。排熱回収ポンプ５２は、排熱回収熱交換器５１の入り側近傍の熱回収配管（低温）５３ａに介挿されており、排熱回収ポンプ５２は熱回収配管（低温）５３ａ内の水を貯湯タンク１３の取水口１６側から排熱回収熱交換器５１の入り側に向けて送水する。
【００３２】
排熱回収熱交換器５１の出側には熱回収配管（高温）５３ｂが接続され、熱回収配管（高温）５３ｂの他端は、貯湯タンクユニット１１内の第１三方弁２１の第１接続口２１ａに接続されている。
【００３３】
第１三方弁２１は、前述の第１接続口２１ａと、第２接続口２１ｂと第３接続口２１ｃとを備え、第１接続口２１ａと第２接続口２１ｂとを接続し第３接続口２１ｃを閉鎖するＡ方向と、第１接続口２１ａと第３接続口２１ｃとを接続し第２接続口２１ｂを閉鎖するＢ方向とに接続状態を切り替え可能に構成されている。なお、第１三方弁２１は第１接続口２１ａから流入する水の温度が所定温度以上ならばＡ方向となり、所定温度未満ならばＢ方向に切り替わるように制御部２０により制御される。
【００３４】
第１三方弁２１の第２接続口２１ｂは貯湯タンク１３の戻り口１７に配管されている。第１三方弁２１の第３接続口２１ｃにはバイパス管５４の一端が接続され、バイパス管５４の他端は貯湯タンクユニット１１内で熱回収配管（低温）５３ａに合流している。
【００３５】
第１三方弁２１の第１接続口２１ａ近傍の熱回収配管（高温）５３ｂには熱回収配管高温側温度センサ２２ａが設けてあり、貯湯タンク１３の取水口１６からバイパス管５４との合流箇所までの間の熱回収配管（低温）５３ａに熱回収配管低温側温度センサ２２ｂが設けてある。
【００３６】
貯湯タンクユニット１１は、貯湯タンク１３の出湯口１５からの湯と、風呂給湯器７０からの湯と、給水とを混合する混合器２３を備えている。この混合器２３は、実際には、貯湯タンク１３の出湯口１５からの湯の混合量を調整する第１混合器２３ａと、風呂給湯器７０からの湯の混合量を調整する第２混合器２３ｂと、給水管１２からの給水の混合量を調整する第３混合器２３ｃとを有して構成される。
【００３７】
第１混合器２３ａの入り側は貯湯タンク１３の出湯口１５に配管で接続されており、この配管の途中には、過圧逃がし弁２４、吸気弁２５、タンク出口温度センサ２６が設けてある。第２混合器２３ｂの入り側は風呂給湯器７０の給湯接続口に接続配管（高温）６１で接続されている。接続配管（高温）６１のうち貯湯タンクユニット１１内の所定箇所には接続配管（高温）６１内の水温を検出する接続配管高温側温度センサ２８が設けてある。第３混合器２３ｃの入り側には給水管１２が接続されている。
【００３８】
第１混合器２３ａの出側と第２混合器２３ｂの出側は合流し、給湯高温温度センサ２９の設けられた配管を経た後、第３混合器２３ｃの出側からの配管と合流して混合器２３の出口に通じている。混合器２３の出口には給湯配管３１が接続されている。混合器２３の出口近傍の給湯配管３１には出湯温度センサ３２およびハイカット温度センサ３３が設けてある。
【００３９】
貯湯タンクユニット１１内部の給水管１２には流量センサ３４、給水温度センサ３５、減圧弁３６が設けられている。給水管１２は、これらの下流で３つに分岐し、その１つは逆止弁３７ａを介して第３混合器２３ｃの入り側に接続され、他の１つは逆止弁３７ｂを介して貯湯タンク１３の給水口１４に接続され、他の１つは逆止弁３７ｃを介して第２三方弁３８の第２接続口３８ｂに接続されている。
【００４０】
第２三方弁３８は、第１接続口３８ａと第２接続口３８ｂと第３接続口３８ｃとを備え、第１接続口３８ａと第２接続口３８ｂとを接続し第３接続口３８ｃを閉鎖したＣ方向と、第１接続口３８ａと第３接続口３８ｃとを接続し第２接続口３８ｂを閉鎖したＤ方向とに接続状態を切り替え可能になっている。第３接続口３８ｃには、ハイカット温度センサ３３の下流側で給湯配管３１から分岐した配管３１ｂが接続されている。この配管３１ｂの途中には逆止弁３９が設けてある。第２三方弁３８の第１接続口３８ａは風呂給湯器７０の給水接続口に接続配管（低温）６２を通じて接続されている。
【００４１】
さらに貯湯タンクユニット１１の取水口１６には所定の排水箇所に通じる排水管４１が接続されており、排水管４１の途中にはこの管路を開閉する排水栓４２が設けてある。
【００４２】
貯湯タンクユニット１１は、当該貯湯タンクユニット１１の動作を統括制御する制御部２０を備えている。制御部２０はＣＰＵ（Central Processing Unit）と、該ＣＰＵが実行するプログラムや固定データなどが記憶されたフラッシュＲＯＭ（Read Only Memory）と、ＣＰＵがプログラムを実行する際に各種情報を一時記憶するＲＡＭ（Random Access Memory）、各種の信号を入出力するＩ／Ｆ（Interface）部などを主要部とする回路で構成されている。制御部２０には、貯湯タンクユニット１１の各種センサからの検出信号が入力されている。また制御部２０からは各弁やその他の制御対象に対して制御信号が出力される。制御部２０はさらに熱源機４や風呂給湯器７０と各種の情報や指令を授受するようになっている。
【００４３】
次に、バックアップ熱源機としての風呂給湯器７０の構成例を説明する。風呂給湯器７０は接続配管（低温）６２が接続された給水接続口から流入する水を加熱して出湯する機能、風呂（浴槽）２へ注湯（湯張り）する機能、浴槽内の湯水を追い焚きする機能、暖房用放熱器３に加熱した熱媒体流体を流して暖房する機能などを備えたガス燃焼式の風呂給湯器である。なお、図２では暖房機能に係る部分は省略してある。
【００４４】
風呂給湯器７０は、第１熱交換水管７２ａと第２熱交換水管７２ｂとが通る一缶二水路型の熱交換器７２と、この熱交換器７２を加熱するバーナ７３を備える。バーナ７３にはガス供給管７３ａが接続され、このガス供給管７３ａの途中には、ガスの供給／遮断を切り替えるガス弁や供給ガス量を調整する比例弁などが設けてある。
【００４５】
第１熱交換水管７２ａの入り側は入水管７４により給水接続口に接続され、第１熱交換水管７２ａの出側は出湯管７５により給湯接続口に接続されている。また、第２熱交換水管７２ｂの入り側には風呂（浴槽）２へ通じる風呂戻り管７６が、第２熱交換水管７２ｂの出側には同じく風呂（浴槽）２へ通じる風呂往き管７７がそれぞれ接続されている。
【００４６】
出湯管７５と風呂戻り管７６とは、連結管７８によって接続されており、該連結管７８の途中には、連結管７８の閉鎖／開通を切り替える注湯電磁弁７９が設けてある。また、連結管７８の接続箇所より上流側の出湯管７５の途中には、略閉鎖状態から全開状態まで開度を調整可能な水量サーボ８１が出湯水量を調整するために設けてある。水量サーボ８１の下流側には、出湯温度を検出する出湯温度センサ８２が設けてある。
【００４７】
さらに、入水管７４から分岐し、水量サーボ８１より第１熱交換水管７２ａ側の所定箇所で出湯管７５に合流・接続されたバイパス管８３を備え、このバイパス管８３の途中に、略閉鎖から全開まで開度を調整可能なバイパス調整弁８４を備えている。第１熱交換水管７２ａからの湯とバイパス管８３を経由した水とを混合して設定温度の湯になるようにバイパス調整弁８４が調整される。バイパス管８３の分岐箇所より上流側の入水管７４には、入水管７４内の流量を検出する流量センサ８５および入水温度を検知する入水温度センサ８６が設けてある。
【００４８】
風呂戻り管７６の途中には、風呂（浴槽）２内の水を、追い焚き循環経路（風呂戻り管７６、第２熱交換水管７２ｂ、風呂往き管７７）を通じて循環させるための風呂循環ポンプ８７が設けてある。風呂戻り管７６に設けた流水スイッチ８８は、風呂循環ポンプ８７を作動させたとき、追い焚き循環経路に実際に水が循環しているか否かを検出する。
【００４９】
このほか、風呂戻り管７６および風呂往き管７７には、それぞれ管内の温度を検出する風呂往き温度センサ８９ａ、風呂戻り温度センサ８９ｂが設けてある。
【００５０】
制御部９１は、ＣＰＵと、該ＣＰＵが実行するプログラムや固定データなどが記憶されたフラッシュＲＯＭと、ＣＰＵがプログラムを実行する際に各種情報を一時記憶するＲＡＭなどを主要部とする回路で構成されている。制御部９１には、風呂給湯器７０が有する各種センサ、弁、風呂循環ポンプ８７などが接続されている。
【００５１】
通常は、制御部９１に配線を介してリモコン９２が直接接続されるが、ここでは、風呂給湯器７０を貯湯タンクユニット１１側の制御部２０の制御下で動作させるために、制御部９１を配線を介して制御部２０に接続し、制御部２０に配線を介してリモコン(貯湯タンクユニット１１側と風呂給湯器７０の共通のリモコン)９２が接続されている。リモコン９２は、給湯設定温度や風呂設定温度の指定、湯張り動作や追い焚き動作の開始・終了指示、電源のオン／オフなど各種の操作をユーザから受けるスイッチ類、および動作状態や設定温度などを表示する表示部などで構成される。
【００５２】
風呂給湯器７０の制御部９１は、給湯接続口から接続配管（高温）６１へ出湯する給湯動作では、貯湯タンクユニット１１側の制御部２０から指示された温度の湯が接続配管（高温）６１へ出湯されるようにバーナ７３の燃焼量やバイパス調整弁８４の開度などを制御する。
【００５３】
風呂（浴槽）２へ注湯（湯張り）する動作では、注湯電磁弁７９を開けてバーナ７３を燃焼させた状態で水量サーボ８１の開度を調整することにより、給水接続口から流入する湯水が熱交換器７２の第１熱交換水管７２ａを通って加熱され、さらに出湯管７５から連結管７８、風呂戻り管７６および風呂往き管７７の双方（もしくは一方）を通じて風呂（浴槽）２へ流れ込む（この経路を注湯回路とする）。この際、リモコン９２でユーザが設定した風呂設定温度の湯が注湯されるようにバーナ７３の燃焼量やバイパス調整弁８４の開度などを制御する。なお、貯湯タンクユニット１１側から接続配管（低温）６２を通じて供給された湯が既に風呂設定温度に達しており風呂給湯器７０で追加の加熱が不要な場合は、バーナ７３を燃焼させずに注湯動作を行う。風呂給湯器７０は風呂（浴槽）２内の水位をチェックし、設定水位に達すると注湯動作は終了する。
【００５４】
追い焚き動作では、注湯電磁弁７９を閉鎖し、風呂循環ポンプ８７を作動させた状態でバーナ７３を燃焼させる。これにより風呂（浴槽）２内の湯水が風呂戻り管７６を通じて風呂給湯器７０に取り込まれ熱交換器７２の第２熱交換水管７２ｂを通る間に加熱され、加熱後の湯水が風呂往き管７７を通じて風呂（浴槽）２へ戻される。
【００５５】
次に、風呂給湯システム１０の各種動作について説明する。
【００５６】
＜排熱回収動作＞
図３は、排熱回収動作における湯水の流れを表しており、排熱回収動作における湯水の流れる経路を太線で示してある。熱源機４の排熱を回収して貯湯タンク１３内の湯水を加熱する排熱回収動作では、制御部２０は熱源機４に指示して排熱回収ポンプ５２を作動させる。これにより、貯湯タンク１３内の湯水は、取水口１６から出て、熱回収配管（低温）５３ａ、排熱回収熱交換器５１、熱回収配管（高温）５３ｂ、Ａ方向の第１三方弁２１を経由して戻り口１７から貯湯タンク１３の上部に戻る循環経路で循環する。なお、第１三方弁２１の第１接続口２１ａには、排熱回収熱交換器５１で加熱されて高温になった湯が到達するので制御部２０は第１三方弁２１をＡ方向にする。
【００５７】
給水は貯湯タンク１３の下部の給水口１４から供給され、排熱回収動作で加熱された湯は貯湯タンク１３の上部に戻されるので、貯湯タンク１３内には下部が低温で上部が高温となるような温度勾配が形成される。そして排熱回収動作を続けることで上部に溜まる高温の湯量が次第に増加する。
【００５８】
＜給湯動作＞
貯湯タンクユニット１１は風呂給湯器７０の近くに設置される場合もあれば、遠く離れて設置される場合もある。たとえば、２階に風呂があるような家屋では、風呂給湯器７０は２階の外壁に設置され貯湯タンクユニット１１および熱源機４は１階に設置されるといったケースがあり、このような場合には装置間を結ぶ接続配管（高温）６１および接続配管（低温）６２の配管長が長くなって圧損の大きい設置状況になる。本発明の風呂給湯システム１０では、低水圧地域において、配管が長くて圧損が大きい設置状況になっても、出湯量を十分確保できるように、圧損の増加を抑えた給湯を行うようになっている。
【００５９】
給湯は以下の３つの制御モードのいずれかで行われる。
【００６０】
（１）第１モード（タンク出湯）
第１モードは、貯湯タンク１３に十分蓄熱されている場合の給湯動作である。図４は、第１モードの給湯動作における湯水の流れを表している。図中、湯水の流れる経路を太線で示してある。第１モードでは、混合器２３で貯湯タンク１３からの湯と給水とを混合して給湯設定温度の湯を作り、給湯する。風呂給湯器７０には給水は送らず、風呂給湯器７０での加熱はなく燃焼運転しない。
【００６１】
詳細には、混合器２３の第２混合器２３ｂは閉じ、第１混合器２３ａと第３混合器２３ｃの開度を調整して、出湯温度センサ３２によって検出される混合器２３の出側の湯の温度が給湯設定温度になるように制御する。ここでは、たとえば、貯湯タンク１３に設けた湯切れ温度センサ１８ｄの検出温度が、給湯設定温度（実際には、給湯配管などでの温度低下を考慮してたとえば給湯設定温度＋１℃とする）以上の場合は第１モードでの給湯を行う。
【００６２】
（２）第２モード（給湯器出湯モード）
第２モードは、貯湯タンク１３に利用可能な湯がない場合の給湯動作である。図５は、第２モードの給湯動作における湯水の流れを表している。図中、湯水の流れる経路を太線で示してある。第２モードでは、給水を風呂給湯器７０で給湯設定温度より高い温度に加熱した湯と給水とを混合器２３で混合して給湯設定温度の湯を給湯する。
【００６３】
詳細には、第２三方弁３８をＣ方向に設定し、風呂給湯器７０に給水を供給する。また、混合器２３の第１混合器２３ａは閉じ、第２混合器２３ｂと第３混合器２３ｃの開度を調整して、出湯温度センサ３２によって検出される混合器２３の出側の湯の温度が給湯設定温度になるように制御する。
【００６４】
なお、制御部２０は、風呂給湯器７０の出湯温度が給湯設定温度より十分高くなるように風呂給湯器７０に対して出湯温度を指示する。これにより、給水と混ぜて給湯設定温度を得るために必要な風呂給湯器７０からの湯の量が少なくなり、接続配管（低温）６２、風呂給湯器７０および接続配管（高温）６１を経由することにより生じる圧損を小さく抑えることができる。たとえば、給湯設定温度が４０℃ならば風呂給湯器７０から５５℃の湯をもらう。また給湯設定温度が６０℃ならば風呂給湯器７０から７５℃の湯をもらう、というようにする。
【００６５】
［効果の算定］
給水温度１５℃、給湯設定温度４０℃、給湯流量８L/minのとき、風呂給湯器７０から４０℃の湯をもらう場合は、給湯流量の全量を風呂給湯器７０からもらうので、接続配管（高温）６１および接続配管（低温）６２を湯水が８L/minで流れることになる。これに対し風呂給湯器７０から５５℃の湯をもらう場合は、接続配管（高温）６１、接続配管（低温）６２を流れる流量は５L/minでよく、貯湯タンクユニット１１内で給水３L/minと混合して４０℃の湯８L/minが作られる。流速（配管径が同じ場合は流量に比例）が大きいほど圧損は大きくなるので、流量を下げられることは圧損低減に大きく寄与する。
【００６６】
従来の給水予熱方式の場合は、貯湯タンクに蓄熱がある場合でも、貯湯タンクユニットで４０℃、８L/minの湯を作って、全量をバックアップ熱源機としての給湯器の給水口への配管および給湯器に流すことになる。貯湯タンクに蓄熱がない場合も、貯湯ユニットから８L/minの給水を給湯器に送って４０℃まで加熱する。いずれにしても、給湯器への配管および給湯器に８L/min流さなければならない。
【００６７】
内径１６mmの架橋ポリエチレン配管を使った実験結果では、配管長が２５mの時（配管往復で２５mとすると、風呂給湯器７０と貯湯タンクユニット１１とを１２．５m離して設置するケースに相当する）、風呂給湯器７０への接続配管の流量が８L/minで配管圧損は１１kPa、５L/minで５kPaという結果であり、５５%の圧損低減を実現している。
【００６８】
（３）第３モード（後混合出湯モード）
第３モードは、貯湯タンク１３内に蓄熱はあるが、温度が低く、貯湯タンク１３内の湯だけでは不十分な場合の給湯動作である。図６は、第３モードの給湯動作における湯水の流れを表している。図中、湯水の流れる経路を太線で示してある。第３モードは、たとえば、貯湯タンク１３の湯切れ温度センサ１８ｄの検出温度が給湯設定温度より低いが給湯設定温度より１０℃以上は低くないような場合に選択される。
【００６９】
第３モードでは、給水を風呂給湯器７０で加熱した湯と貯湯タンク１３からの湯と給水とを混合して給湯設定温度の湯を作る。詳細には、第２三方弁３８をＣ方向とし、給水を風呂給湯器７０で加熱して作った湯と、給水と、貯湯タンク１３からの湯とを混合器２３で混合して給湯設定温度の湯を作り、給湯する。貯湯タンク１３内の湯の温度が低くても、風呂給湯器７０からもらった高温の湯と混ぜて使うことにより、貯湯タンク１３に貯めた蓄熱をより使い切ることができるため、第１、第２モードのみで制御する場合よりも省エネ性が増す。
【００７０】
なお、制御部２０は第１モードを優先選択し、第１モードで設定温度の湯を給湯できない場合であって給湯設定温度より所定温度（たとえば、１０℃）以上低くない湯を貯湯タンク１３から供給可能な場合は第３モードを選択し、第３モードを選択できない場合に第２モードを選択する。
【００７１】
＜注湯動作＞
図７は、注湯動作における湯水の流れを表している。図中、湯水の流れる経路を太線で示してある。注湯動作では、混合器２３の出側の湯を風呂給湯器７０の給水接続口へ供給すると共に、貯湯タンク１３からの湯もしくは貯湯タンク１３からの湯と給水とを混合した湯を混合器２３でつくり、混合器２３の出側から出た湯に風呂給湯器７０による加熱を足してもしくは追加の加熱無しに風呂給湯器７０から風呂（浴槽）２へ風呂設定温度の注湯が行われるように制御する。
【００７２】
具体的には、貯湯タンク１３に蓄熱がある状態で注湯（湯張り）する場合には、第２三方弁３８をＤ方向とし、混合器２３で貯湯タンク１３からの湯と給水とを混合してつくった風呂設定温度の湯を風呂給湯器７０に送り、風呂給湯器７０の注湯回路により湯張りする。貯湯タンクユニット１１の制御部２０は風呂給湯器７０に対してバーナ７３の燃焼オフのまま注湯電磁弁７９を開くように指示する。貯湯タンクユニット１１が有する混合器２３の出側からの湯は、接続配管（低温）６２から風呂給湯器７０の注湯回路、すなわち、風呂給湯器７０内の入水管７４、第１熱交換水管７２ａ、注湯電磁弁７９、連結管７８を経由した後、風呂往き管７７と風呂戻り管７６の双方もしくは一方、を通って風呂（浴槽）２へ流出し注湯される。
【００７３】
貯湯タンク１３に蓄熱がない場合の注湯は、第２三方弁３８をＤ方向とし、貯湯タンク１３内の風呂設定温度よりも低い温度の湯、または給水、またはそれらを混合した風呂設定温度よりも低い温度の湯を風呂給湯器７０に送り、風呂給湯器７０において風呂設定温度まで加熱し、風呂給湯器７０内の注湯回路を通じて注湯する。
【００７４】
なお、水位の検知や追い焚きなど全自動風呂に用いる機能は、全て風呂給湯器７０の有する機能をそのまま使用する。
【００７５】
このように、第２三方弁３８をＤ方向に切り替えて混合器２３の出側からの湯を風呂給湯器７０に供給するので、貯湯タンク内の湯を活用して注湯することができる。
【００７６】
以上、本発明の実施の形態を図面によって説明してきたが、具体的な構成は実施の形態に示したものに限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲における変更や追加があっても本発明に含まれる。
【００７７】
本発明の貯湯システムは、風呂給湯システムのうちの貯湯タンクユニット１１を備えれば、排熱回収装置５０や風呂給湯器７０、熱源機４は含まれても含まれなくてもよく、たとえば、排熱回収装置５０は熱源機４に含まれる構成でもよいし、風呂給湯器７０は既存のものを使用してもよい。
【００７８】
実施の形態では、バックアップ熱源機を、バーナ７３を燃焼させるタイプの風呂給湯器７０としたが、これに限定されるものではない。
【００７９】
実施の形態では、給湯の制御モードを第１モード、第２モード、第３モードとした好適例を示したが、少なくとも第１、第２モードがあれば、第３モードのない構成でもかまわない。
【００８０】
第２モードにおいて、給湯設定温度よりどの程度高温の湯を風呂給湯器７０でつくるかは、適宜に定めればよいが、接続配管６１（高温）、接続配管６２（低温）、風呂給湯器７０を流れる水量を減らして圧損を低減するためには、給水と混合して給湯設定温度の湯が得られる範囲内で十分高い温度にすることが望ましい。なお、バックアップ熱源機がガス燃焼式の風呂給湯器７０のように、加熱動作を行うために所定の最低作動流量以上の通水を要する器具である場合には、第２モードにおいてバックアップ熱源機から得る湯の温度を上げ過ぎると、その湯量がバックアップ熱源機の最低作動流量を下回ってしまう場合がある。そのため、第２モードでは、バックアップ熱源機から供給する湯の量がバックアップ熱源機の最低作動流量を下回らない範囲で、バックアップ熱源機でつくる湯の温度を制御することが望ましい。
【００８１】
なお、実施の形態の風呂給湯器７０では、入水温度を検出する入水温度センサ８６を備える構成を示したが、入水温度センサ８６を設けずに入水温度を演算で推定するようにしてもよい。すなわち、前回出湯温度安定時に測定された出湯温度Ｔｏ、流量Ｗ、ガス量(加熱量)Ｑと、このときの効率ηとから、入水温度Ｔｉの推定値を、Ｔｉ＝Ｔｏ−（ηＱ／Ｗ）、などの演算で逆算して求めるようにしてもよい。なお、効率ηは、出湯温度と流量とを様々に変化させてそれぞれの条件での値（効率η）を予め測定して記憶しておく。そして、演算時は、この記憶を参照して、その演算に代入する出湯温度および流量に対応する効率ηを取得し、使用すればよい。
【００８２】
実施の形態では、燃料電池の排熱を回収して貯湯タンク１３内の水を加熱したが、熱源は燃料電池に限定されない。
【００８３】
なお、実施の形態では、風呂給湯器７０を一缶二水路型としたが風呂の追い焚きと給湯とを別々の熱交換器で行うタイプの給湯器であってもかまわない。
【符号の説明】
【００８４】
２…風呂（浴槽）
３…暖房用放熱器
４…熱源機（燃料電池）
１０…風呂給湯システム
１１…貯湯タンクユニット
１２…給水管
１３…貯湯タンク
１４…給水口
１５…出湯口
１６…取水口
１７…戻り口
１８ａ…第１温度センサ
１８ｂ…第２温度センサ
１８ｃ…第３温度センサ
１８ｄ…湯切れ温度センサ
１８ｅ…タンク上部温度センサ
２０…制御部
２１…第１三方弁
２１ａ…第１接続口
２１ｂ…第２接続口
２１ｃ…第３接続口
２２ａ…熱回収配管高温側温度センサ
２２ｂ…熱回収配管低温側温度センサ
２３…混合器
２３ａ…第１混合器
２３ｂ…第２混合器
２３ｃ…第３混合器
２４…過圧逃がし弁
２５…吸気弁
２６…タンク出口温度センサ
２８…接続配管高温側温度センサ
２９…給湯高温温度センサ
３１…給湯配管
３１ｂ…配管
３２…出湯温度センサ
３３…ハイカット温度センサ
３４…流量センサ
３５…給水温度センサ
３６…減圧弁
３７ａ…逆止弁
３７ｂ…逆止弁
３７ｃ…逆止弁
３８…第２三方弁
３８ａ…第１接続口
３８ｂ…第２接続口
３８ｃ…第３接続口
３９…逆止弁
４１…排水管
４２…排水栓
５０…排熱回収装置
５１…排熱回収熱交換器
５２…排熱回収ポンプ
５３…熱回収配管
５３ａ…熱回収配管（低温）
５３ｂ…熱回収配管（高温）
５４…バイパス管
６１…接続配管（高温）
６２…接続配管（低温）
７０…風呂給湯器
７２…熱交換器
７２ａ…第１熱交換水管
７２ｂ…第２熱交換水管
７３…バーナ
７３ａ…ガス供給管
７４…入水管
７５…出湯管
７６…風呂戻り管
７７…風呂往き管
７８…連結管
７９…注湯電磁弁
８１…水量サーボ
８２…出湯温度センサ
８３…バイパス管
８４…バイパス調整弁
８５…流量センサ
８６…入水温度センサ
８７…風呂循環ポンプ
８８…流水スイッチ
８９ａ…風呂往き温度センサ
８９ｂ…風呂戻り温度センサ
９１…制御部
９２…リモコン（共通リモコン）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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