(57)【要約】【課題】ランニングコストの上昇及びメンテナンス性の低下を抑制しながら、貯湯用循環路を通流する湯水に混入した異物に起因する湯水循環ポンプのトラブルを防止し得る貯湯式の給湯熱源装置を提供する。【解決手段】貯湯用循環路２３におけるポンプ上流流路部分２３ｕに、異物検出手段２７、及び、ポンプ上流流路部分２３ｕの一部を迂回する異物除去用流路２８が、異物検出手段２７が上流側に位置する状態で設けられ、異物除去用流路２８に、湯水中の異物を除去する異物除去部Ｒが設けられ、湯水を異物除去用流路２８を通さずに通流させる通常通流状態と、湯水の全量を異物除去用流路２８を通して通流させる異物除去用通流状態とに切り換え自在な通流状態切換手段２９が設けられ、制御手段４が、異物検出手段２７により異物が検出されると、通流状態切換手段２９を異物除去用通流状態に切り換える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
給水路を通して給水され且つ給湯路を通して湯水が送出される貯湯槽と、
当該貯湯槽の湯水を貯湯用循環路を通して循環させる湯水循環ポンプと、
前記貯湯用循環路を通流する湯水を加熱する加熱手段と、
運転を制御する制御手段とが設けられた貯湯式の給湯熱源装置であって、
前記貯湯用循環路における前記貯湯槽から前記湯水循環ポンプに至るポンプ上流流路部分に、通流する湯水中の異物を検出する異物検出手段、及び、当該ポンプ上流流路部分の一部を迂回する異物除去用流路が、前記異物検出手段が上流側に位置する状態で設けられ、
前記異物除去用流路に、通流する湯水中の異物を除去する異物除去部が設けられ、
湯水を前記異物除去用流路を通さずに通流させる通常通流状態と、湯水の全量を前記異物除去用流路を通して通流させる異物除去用通流状態とに切り換え自在な通流状態切換手段が設けられ、
前記制御手段が、前記異物検出手段により異物が検出されると、前記通流状態切換手段を前記異物除去用通流状態に切り換えるように構成されている貯湯式の給湯熱源装置。
【請求項２】
前記異物除去用流路における前記異物除去部よりも下流側の流路部分に、通流する湯水中の異物を検出する第２異物検出手段が設けられ、
前記制御手段が、前記ポンプ上流流路部分に設けられた前記異物検出手段である第１異物検出手段により異物が検出された場合に、その異物検出時点から所定の異物除去判定時間範囲の間に、前記第２異物検出手段により異物が検出されなければ、前記通流状態切換手段を前記通常通流状態に切り換えるように構成され、
前記異物除去判定時間範囲が、異物が前記異物除去部にて除去されずに流動すると仮定したときに、異物が前記ポンプ上流流路部分における前記第１異物検出手段の設置個所から前記異物除去用流路における前記第２異物検出手段の設置個所にまで流動するのに要する時間を含む時間範囲に設定されている請求項１に記載の貯湯式の給湯熱源装置。
【請求項３】
前記第１異物検出手段による異物の検出時期を含む異物検出情報、及び、前記第２異物検出手段による異物の検出時期を含む異物検出情報のうち、少なくとも前記第２異物検出手段による異物検出情報を記憶する記憶手段が設けられ、
前記制御手段が、指令に基づいて、前記記憶手段に記憶されている異物検出情報を出力手段に出力するように構成されている請求項２に記載の貯湯式の給湯熱源装置。
【請求項４】
前記制御手段が、前記第２異物検出手段により異物が検出された場合は、異常出力手段に異常情報を出力するように構成されている請求項２又は３に記載の貯湯式の給湯熱源装置。
【請求項５】
前記異物除去部として、湯水を流入させる流入口及び流入した湯水を流出させる流出口を介して前記異物除去用流路に介装されて、内部空間で湯水を旋回させて遠心力により異物を分離するサイクロンセパレータが設けられている請求項１〜４のいずれか１項に記載の貯湯式の給湯熱源装置。
【請求項６】
前記加熱手段が、熱電併給装置から発生する熱を熱源として加熱作用するように構成されている請求項１〜５のいずれか１項に記載の貯湯式の給湯熱源装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、給水路を通して給水され且つ給湯路を通して湯水が送出される貯湯槽と、当該貯湯槽の湯水を貯湯用循環路を通して循環させる湯水循環ポンプと、貯湯用循環路を通流する湯水を加熱する加熱手段と、運転を制御する制御手段とが設けられた貯湯式の給湯熱源装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
かかる貯湯式の給湯熱源装置は、湯水循環ポンプにより貯湯槽の湯水を貯湯用循環路を通して循環させると共に、その貯湯用循環路を通流する湯水を加熱手段により加熱することにより、貯湯槽に湯を貯留するものである。貯湯槽の湯水は、台所や風呂等の給湯箇所で消費されたり、床暖房装置等の暖房端末に循環させる熱媒を加熱するために用いられる。ちなみに、加熱手段は、例えば、燃料電池等の熱電併給装置から発生する熱を熱源として加熱作用するように構成される。
【０００３】
ところで、貯湯用循環路を通流する湯水中に異物が混入すると、湯水循環ポンプの軸や軸受部の摩耗が促進されるので、軸と軸受部とのがたつきによる異音の発生、湯水の循環量の低下による貯湯槽の貯湯能力の低下、湯水循環ポンプの異常停止等のトラブルが発生する虞がある。ちなみに、貯湯用循環路を通流する湯水に混入する異物の例としては、給水源として水道を用いる場合において水道配管で生じる鉄錆や、貯湯用循環路を形成する銅配管等で生成される腐食生成物等が挙げられる。
【０００４】
そこで、このような貯湯式の給湯熱源装置において、従来は、給水路に、異物を除去するストレーナが設けられていた（例えば、特許文献１参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１４−６６５００号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、従来の貯湯式の給湯熱源装置では、給水路に設けられたストレーナによって、給水路を通して給水される水に混入する異物は除去することができるが、貯湯用循環路を通流する湯水に混入する異物は除去することができない。
そこで、貯湯用循環路を通流する湯水に混入する異物を除去するために、貯湯用循環路における湯水循環ポンプよりも上流側の箇所に、ストレーナを設けることが想定される。
【０００７】
ところで、除去対象の異物の粒径を小さくしようとするほど、貯湯用循環路に設けるストレーナの網目を細かくする（即ち、メッシュ数を大きくする）必要がある。
一方、ストレーナの網目を細かくするほど、湯水循環ポンプの圧力損失が大きくなり、又、ストレーナが目詰まりを起こし易くなる。そして、湯水循環ポンプの圧力損失が大きくなり過ぎると、湯水の循環量が低下するので、所望の循環量を確保するためには、湯水循環ポンプの出力を大きくする必要があるが、湯水循環ポンプの出力を大きくすると、湯水循環ポンプの消費エネルギーが大きくなるので、ランニングコストが高くなる。又、ストレーナの目詰まりを起こし易くなると、メンテナンスが要求される回数が増加するので、メンテナンス性が低下する。従って、貯湯用循環路に設けるストレーナの網目を小さくするにも限度があった。
【０００８】
そこで、圧力損失が大きくなることや、ストレーナの目詰まりを起こし易いといった不都合を考慮して、網目の大きいストレーナが設けられていた。例えば、除去可能な異物の最小粒径が１００μｍ程度の網目のストレーナが設けられていた。
しかしながら、そのような不都合を考慮した網目の大きさのストレーナを設けた場合、そのストレーナを通過してしまう異物（例えば、数十μｍの粒径の異物）も、湯水循環ポンプの軸や軸受部の摩耗を促進させることが分り、対策を講じることが望まれていた。
【０００９】
本発明は、かかる実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、ランニングコストの上昇及びメンテナンス性の低下を抑制しながら、貯湯用循環路を通流する湯水に混入した異物に起因する湯水循環ポンプのトラブルを防止し得る貯湯式の給湯熱源装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するための本発明に係る貯湯式の給湯熱源装置は、給水路を通して給水され且つ給湯路を通して湯水が送出される貯湯槽と、
当該貯湯槽の湯水を貯湯用循環路を通して循環させる湯水循環ポンプと、
前記貯湯用循環路を通流する湯水を加熱する加熱手段と、
運転を制御する制御手段とが設けられた貯湯式の給湯熱源装置であって、その特徴構成は、
前記貯湯用循環路における前記貯湯槽から前記湯水循環ポンプに至るポンプ上流流路部分に、通流する湯水中の異物を検出する異物検出手段、及び、当該ポンプ上流流路部分の一部を迂回する異物除去用流路が、前記異物検出手段が上流側に位置する状態で設けられ、
前記異物除去用流路に、通流する湯水中の異物を除去する異物除去部が設けられ、
湯水を前記異物除去用流路を通さずに通流させる通常通流状態と、湯水の全量を前記異物除去用流路を通して通流させる異物除去用通流状態とに切り換え自在な通流状態切換手段が設けられ、
前記制御手段が、前記異物検出手段により異物が検出されると、前記通流状態切換手段を前記異物除去用通流状態に切り換えるように構成されている点にある。
【００１１】
上記特徴構成によれば、異物検出手段により、貯湯用循環路のポンプ上流流路部分を通流する湯水中の異物の有無が検出され、異物が検出されると、通流状態切換手段が異物除去用通流状態に切り換えられて、湯水が異物除去用流路を通って通流するようになるので、湯水に混入している異物が異物除去部で除去される。尚、異物検出手段により異物が検出されると、その異物が湯水と共にポンプ上流流路部分を流動して通流状態切換手段に達するよりも前に、通流状態切換手段が異物除去用通流状態に切り換え可能に構成されていることは勿論である。
そして、このように通流状態切換手段を異物除去用通流状態に切り換える時間は、例えば、異物がポンプ上流流路部分における異物検出手段の設置個所から異物除去部にまで流動するのに要する時間程度で十分であり、短時間で良い。
【００１２】
つまり、湯水中の異物の除去のために、湯水を異物除去部を通過させて通流させる時間は短くて済むので、粒径が十分に小さい異物を除去すべく、異物除去部として、湯水循環ポンプの圧力損失を大きくしたり、目詰まりを起こし易いようなもの、例えば、網目の細かいストレーナを設けたとしても、湯水循環ポンプの圧力損失が大きくなることや目詰まりを起こし易いといった不都合による悪影響を十分に抑制することができる。
従って、ランニングコストの上昇及びメンテナンス性の低下を抑制しながら、貯湯用循環路を通流する湯水に混入した異物に起因する湯水循環ポンプのトラブルを防止し得る貯湯式の給湯熱源装置を提供することができる。
【００１３】
本発明に係る貯湯式の給湯熱源装置の更なる特徴構成は、前記異物除去用流路における前記異物除去部よりも下流側の流路部分に、通流する湯水中の異物を検出する第２異物検出手段が設けられ、
前記制御手段が、前記ポンプ上流流路部分に設けられた前記異物検出手段である第１異物検出手段により異物が検出された場合に、その異物検出時点から所定の異物除去判定時間範囲の間に、前記第２異物検出手段により異物が検出されなければ、前記通流状態切換手段を前記通常通流状態に切り換えるように構成され、
前記異物除去判定時間範囲が、異物が前記異物除去部にて除去されずに流動すると仮定したときに、異物が前記ポンプ上流流路部分における前記第１異物検出手段の設置個所から前記異物除去用流路における前記第２異物検出手段の設置個所にまで流動するのに要する時間を含む時間範囲に設定されている点にある。
【００１４】
上記特徴構成によれば、第１異物検出手段によりポンプ上流流路部分を通流する湯水中の異物が検出されて、通流状態切換手段が異物除去用通流状態に切り換えられても、異物除去部で異物が除去されることで、第２異物検出手段により異物が検出されなければ、通流状態切換手段が通常通流状態に戻される。
つまり、湯水に異物が混入していて、通流状態切換手段が異物除去用通流状態に切り換えられたとしても、異物除去部で異物が除去されれば、通流状態切換手段が速やかに通常通流状態に戻されるのである。
従って、ランニングコストの上昇及びメンテナンス性の低下を一層抑制することができる。
【００１５】
本発明に係る貯湯式の給湯熱源装置の更なる特徴構成は、前記第１異物検出手段による異物の検出時期を含む異物検出情報、及び、前記第２異物検出手段による異物の検出時期を含む異物検出情報のうち、少なくとも前記第２異物検出手段による異物検出情報を記憶する記憶手段が設けられ、
前記制御手段が、指令に基づいて、前記記憶手段に記憶されている異物検出情報を出力手段に出力するように構成されている点にある。
【００１６】
上記特徴構成によれば、第１異物検出手段による異物検出情報、及び、第２異物検出手段による異物検出情報のうち、少なくとも第２異物検出手段による異物検出情報が記憶手段に記憶される。そして、指令により、その記憶手段の記憶情報を出力手段に出力させることができる。
第２異物検出手段による異物検出情報が出力手段に出力されると、湯水に混入した異物が異物除去部で除去されなかったことが分る。つまり、何らかの故障が生じて、使用者からメンテナンスの要求があったときに、派遣されたメンテナンス要員は、出力手段に第２異物検出手段による異物検出情報が出力されると、故障の原因が湯水に混入した異物であると予想できる。
そして、故障の原因が湯水に混入した異物であると予想すると、異物の混入に影響を受ける部材、例えば、湯水循環ポンプを点検したり交換したりする等により、短時間で、しかも、少ない交換部品で故障に対応することが可能となる。
【００１７】
又、第１異物検出手段による異物検出情報も記憶手段に記憶される場合は、出力手段に第１異物検出手段による異物検出情報が出力されると、貯湯用循環路を循環する湯水における異物混入の程度（例えば、混入頻度）が分る。そして、第１異物検出手段による異物検出情報が出力手段に出力されたときに、その出力された異物検出情報が、異物混入の程度が比較的大きいことを示す情報である場合は、多くの異物が異物除去部に残留している可能性があるので、異物除去部に残留している異物を除去して、異物除去部のメンテナンスを行うことができる。
要するに、貯湯式の給湯熱源装置が故障した場合に、その故障の原因が湯水に混入した異物にある場合は、その原因を容易に特定して、低メンテナンス費用で故障に対応することができる。
【００１８】
本発明に係る貯湯式の給湯熱源装置の更なる特徴構成は、前記制御手段が、前記第２異物検出手段により異物が検出された場合は、異常出力手段に異常情報を出力するように構成されている点にある。
【００１９】
上記特徴構成によれば、湯水に混入した異物が異物除去部で除去されなかったために、第２異物検出手段により異物が検出されると、異常出力手段に異常情報が出力されるので、使用者等は、異常が発生したことが迅速に分かるので、メンテナンスの依頼を迅速に行うことができる。
派遣されたメンテナンス要員は、異物が除去されなかった異常が発生したと分るので、貯湯式の給湯熱源装置が故障している場合は、迅速且つ少ない交換部品で修理することができ、貯湯式の給湯熱源装置が故障していない場合は、湯水循環ポンプを点検する等して、湯水に混入した異物による故障を起こり難くすることができる。
従って、湯水に混入した異物に起因するトラブルに関するメンテナンス費用を、極力抑えることができる。
【００２０】
本発明に係る貯湯式の給湯熱源装置の更なる特徴構成は、前記異物除去部として、湯水を流入させる流入口及び流入した湯水を流出させる流出口を介して前記異物除去用流路に介装されて、内部空間で湯水を旋回させて遠心力により異物を分離するサイクロンセパレータが設けられている点にある。
【００２１】
上記特徴構成によれば、流入口から湯水が流入することにより、内部空間に旋回流が形成され、湯水に異物が混入していると、異物は湯水よりも大きな遠心力を受けるので、遠心力の差により、遠心力の小さい湯水は湯水循環ポンプによる吸引力により流出口から流出し、遠心力の大きい異物は円筒状部材の内周面に沿って流動することにより、湯水から異物が除去される。
そして、サイクロンセパレータは、ストレーナ等のように、細かい網目等の部材を通して湯水を通過させることがないので、圧力損失が大きくなる及び目詰まりを起こし易くなるといった不都合を十分に抑制することができる。
従って、ランニングコストの上昇及びメンテナンス性の低下を一層抑制することができる。
【００２２】
本発明に係る貯湯式の給湯熱源装置の更なる特徴構成は、前記加熱手段が、熱電併給装置から発生する熱を熱源として加熱作用するように構成されている点にある。
【００２３】
上記特徴構成によれば、貯湯用循環路を通流する湯水が、加熱手段により、熱電併給装置から発生する熱を熱源として加熱される。
つまり、コージェネレーションシステムにおいて、ランニングコストの上昇及びメンテナンス性の低下を抑制しながら、貯湯用循環路を通流する湯水に混入した異物に起因する湯水循環ポンプのトラブルを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】コージェネレーションシステムの全体構成を示すブロック図
【図２】サイクロンセパレータの異物除去作用を説明する図
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、図面に基づいて、本発明に係る貯湯式の給湯熱源装置をコージェネレーションシステムに適用した場合の実施形態を説明する。
図１に示すように、コージェネレーションシステムは、電力と熱とを発生する熱電併給装置としての燃料電池１、その燃料電池１が発生する熱により貯湯槽２に貯湯したり、床暖房パネル等の熱消費端末３へ循環供給する熱媒を加熱する給湯熱源ユニットＵ、このコージェネレーションシステムの運転を制御する制御部４（制御手段の一例）、各種情報を表示する表示部６、及び、制御部４に各種制御情報を送信する操作部５等を備えて構成されている。
【００２６】
燃料電池１は、周知であるので、詳細な説明及び図示を省略して簡単に説明すると、水素を含有する燃料ガス及び酸素含有ガスが供給されて発電するセルスタック、そのセルスタックに供給する燃料ガスを生成する燃料ガス生成部、そのセルスタックに酸素含有ガスとして空気を供給するブロア等を備えて構成されている。
燃料ガス生成部は、供給される炭化水素系の原燃料ガス（例えば、１３Ａ等の天然ガスベースの都市ガス）を脱硫処理する脱硫器、その脱硫器から供給される脱硫原燃料ガスと別途供給される水蒸気とを改質反応させて水素を主成分とする改質ガスを生成する改質器、その改質器から供給される改質ガス中の一酸化炭素を水蒸気にて二酸化炭素に変成処理する変成器、及び、その変成器から供給される改質ガス中の一酸化炭素を別途供給される選択酸化用空気にて選択酸化する一酸化炭素除去器等から構成され、一酸化炭素濃度を低減した改質ガスを燃料ガスとして生成するように構成されている。
【００２７】
そして、燃料ガス生成部への原燃料ガスの供給量を調節することにより、燃料電池１の出力電力を調節するように構成されている。
図１に示すように、燃料電池１の電力の出力側には、系統連系用のインバータ７が設けられ、そのインバータ７は、燃料電池１の出力電力を商用電源８から受電する受電電力と同じ電圧及び同じ周波数に変換するように構成されている。
商用電源８は受電電力供給ライン９を介して、テレビ、冷蔵庫、洗濯機などの電力負荷１０に電気的に接続されている。
又、インバータ７は、発電電力供給ライン１１を介して受電電力供給ライン９に電気的に接続され、燃料電池１の発電電力がインバータ７及び発電電力供給ライン１１を介して電力負荷１０に供給されるように構成されている。
【００２８】
インバータ７により、逆潮流が生じないように、燃料電池１から受電電力供給ライン９に供給される電力が制御され、出力電力の余剰電力は、その余剰電力を熱に代えて回収する電気ヒータ１２に供給されるように構成されている。
【００２９】
図示を省略するが、電気ヒータ１２は、複数の電気ヒータから構成されて、冷却水循環ポンプ１５の作動により冷却水循環路１４を通流する燃料電池１の冷却水を加熱するように設けられ、インバータ７の出力側に接続された作動スイッチ１３により各別にＯＮ／ＯＦＦが切り換えられている。
作動スイッチ１３は、余剰電力の大きさが大きくなるほど、電気ヒータ１２の消費電力が大きくなるように、余剰電力の大きさに応じて電気ヒータ１２の消費電力を調整するように構成されている。
尚、電気ヒータ１２の消費電力を調整する構成については、上記のように複数の電気ヒータ１２のＯＮ／ＯＦＦを切り換える構成以外に、その電気ヒータ１２の出力を例えば位相制御等により調整する構成を採用しても構わない。
【００３０】
給湯熱源ユニットＵは、給水路２１を通して給水され且つ給湯路２２を通して湯水が送出される前述の貯湯槽２と、当該貯湯槽２の湯水を貯湯用循環路２３を通して循環させる湯水循環ポンプ２４と、貯湯用循環路２３を通流する湯水を加熱する加熱手段Ｈ等を備えて構成されている。
貯湯用循環路２３に、冷却水循環路１４を通流する燃料電池１の冷却水との熱交換により貯湯用循環路２３を通流する湯水を加熱する排熱回収用熱交換器２５が設けられ、この排熱回収用熱交換器２５により加熱手段Ｈが構成されている。つまり、加熱手段Ｈが、燃料電池１から発生する熱を熱源として加熱作用するように構成されていることになる。
更に、貯湯用循環路２３における排熱回収用熱交換器２５よりも下流側の流路部分には、貯湯槽２に貯湯するに当たって、排熱回収用熱交換器２５による加熱だけでは不足する際に、貯湯用循環路２３を循環する湯水を補助的に加熱する補助加熱器２６が設けられている。この補助加熱器２６も、加熱手段Ｈとして機能する。
【００３１】
この実施形態では、貯湯用循環路２３における貯湯槽２から湯水循環ポンプ２４に至るポンプ上流流路部分２３ｕに、通流する湯水中の異物を検出する第１異物センサ２７（異物検出手段、第１異物検出手段の一例）、及び、当該ポンプ上流流路部分２３ｕの一部を迂回する異物除去用流路２８が、第１異物センサ２７が上流側に位置する状態で設けられている。
そして、異物除去用流路２８に、通流する湯水中の異物を除去する異物除去部Ｒが設けられ、湯水を異物除去用流路２８を通さずに通流させる通常通流状態と、湯水の全量を異物除去用流路２８を通して通流させる異物除去用通流状態とに切り換え自在な流路切換用四方弁２９（通流状態切換手段の一例）が設けられている。
更に、異物除去用流路２８における異物除去部Ｒよりも下流側の流路部分に、通流する湯水中の異物を検出する第２異物センサ３０（第２異物検出手段の一例）が設けられている。
【００３２】
次に、図１に基づいて、給湯熱源ユニットＵの各部について、説明を加える。
水道等の給水源に接続される給水路２１は、貯湯槽２の槽下部に接続され、給湯路２２は貯湯槽２の槽上部に接続され、その給湯路２２により、貯湯槽２の槽上部から台所や浴槽等の湯水消費部（図示省略）に湯水が送出される。
更に、給湯熱源ユニットＵには、環状の湯水循環路３１が設けられ、その湯水循環路３１と貯湯槽２の槽下部とが湯水取出路３２にて接続され、その湯水循環路３１と貯湯槽２の槽上部とが湯水注入路３３にて接続され、その湯水注入路３３には、流路を開閉して湯水の通流を断続する貯湯切換弁３４が設けられている。
【００３３】
湯水循環路３１における湯水取出路３２の接続箇所及び湯水注入路３３の接続箇所により分かれる一方の流路部分が貯湯用循環路形成部分３１ａとされ、他方の流路部分が暖房用循環路形成部分３１ｂとされる。
そして、貯湯用循環路２３が、湯水取出路３２、湯水循環路３１の貯湯用循環路形成部分３１ａ及び湯水注入路３３により構成される。
貯湯用循環路２３を構成する湯水循環路３１の貯湯用循環路形成部分３１ａには、湯水循環ポンプ２４が貯湯槽２の槽下部に対して吸い込み作用するように設けられ、更に、その湯水循環ポンプ２４よりも下流側に、排熱回収用熱交換器２５と補助加熱器２６が上流側から順に設けられている。
【００３４】
熱消費端末３に熱媒を循環供給する熱媒循環路３６が設けられ、その熱媒循環路３６に熱媒循環ポンプ３５が設けられている。
湯水循環路３１の暖房用循環路形成部分３１ｂには、熱媒循環路３６を通流する熱媒を加熱する熱媒加熱用熱交換器３７、及び、流路を開閉自在な熱媒加熱切換弁３８が設けられている。
【００３５】
又、給水路２１には、貯湯槽２に供給される水に混入している異物を除去する給水用ストレーナ３９が設けられ、貯湯用循環路２３における補助加熱器２６と貯湯切換弁３４との間の流路部分には、通流する湯水に混入する異物を除去する循環用ストレーナ４０が設けられている。
尚、これら給水用ストレーナ３９及び循環用ストレーナ４０としては、圧力損失を極力小さくすると共に、目詰まりを極力起こし難くすべく、比較的網目の大きなものが用いられる。例えば、粒径が１００μｍ以上の異物の除去が可能な網目のストレーナが用いられる。
【００３６】
そして、貯湯切換弁３４を開き、熱媒加熱切換弁３８を閉じると共に、湯水循環ポンプ２４を作動させると、貯湯槽２に貯湯する貯湯運転が実行される。この貯湯運転では、貯湯槽２の槽下部から取り出されて貯湯用循環路２３を通流する湯水が、排熱回収用熱交換器２５において冷却水循環路１４を通流する燃料電池１の冷却水との熱交換により加熱されて、貯湯槽２の槽上部に戻されることになり、貯湯槽２には、温度成層が形成される状態で湯水が貯留される。
【００３７】
又、貯湯切換弁３４を閉じ、熱媒加熱切換弁３８を開くと共に、湯水循環ポンプ２４を作動させると、熱消費端末３に循環供給される熱媒を加熱する熱媒加熱運転が実行される。この熱媒加熱運転では、湯水が、排熱回収用熱交換器２５において冷却水循環路１４を通流する燃料電池１の冷却水との熱交換により加熱されながら、湯水循環路３１を通して循環されることになり、熱媒加熱用熱交換器３７において、熱媒循環路３６を通流する熱媒が湯水循環路３１を通流する湯水との熱交換により加熱される。
【００３８】
貯湯運転及び熱媒加熱運転において、湯水を所望の温度に加熱するに当たって、排熱回収用熱交換器２５における燃料電池１の冷却水との熱交換による加熱だけでは不足する場合は、その不足分が補助加熱器２６により補われる。
補助加熱器２６は、図示を省略するが、加熱対象の湯水を通流させる熱交換器、その熱交換器を加熱するバーナ、そのバーナに燃焼用空気を供給するファン等を備えた燃焼式に構成され、この補助加熱器２６の運転は前述の制御部４により制御される。尚、この補助加熱器２６の制御構成は、公知の制御構成が用いられるので、説明を省略する。
【００３９】
流路切換用四方弁２９は、第１〜第４の４個のポートＰ１〜Ｐ４を有し、第１ポートＰ１に貯湯用循環路２３のポンプ上流流路部分２３ｕの上流側が接続され、第２ポートＰ２に異物除去用流路２８の上流端が接続され、第３ポートＰ３に異物除去用流路２８の下流端が接続され、第４ポートＰ４に貯湯用循環路２３のポンプ上流流路部分２３ｕの下流側が接続される。
そして、流路切換用四方弁２９は、図１において破線で示すように、第１ポートＰ１と第４ポートＰ４とが連通し且つ第２ポートＰ２と第３ポートＰ３とが連通する状態、即ち、通常通流状態と、図１において実線で示すように、第１ポートＰ１と第２ポートＰ２とが連通し且つ第３ポートＰ３と第４ポートＰ４とが連通する状態、即ち、異物除去用通流状態とに切り換え自在である。
【００４０】
第１異物センサ２７、第２異物センサ３０としては、夫々、投光部（図示省略）と受光部（図示省略）とを備えた透過型光センサが用いられる。つまり、第１異物センサ２７や第２異物センサ３０は、湯水に異物が混入されていると、異物により投光部からの光が遮光されて、受光部の受光量が変化することに基づいて、異物を検出するように構成されている。
第１異物センサ２７や第２異物センサ３０として用いる透過型光センサとしては、検出可能な異物の最小粒径が例えば１０μｍ程度の性能を有するセンサが用いられる。
【００４１】
図示を省略するが、貯湯用循環路２３のポンプ上流流路部分２３ｕや異物除去用流路２８において、第１異物センサ２７や第２異物センサ３０により異物を検出する流路部分は、透明アクリル樹脂等による透明配管が用いられる。そして、透過型光センサで構成される第１異物センサ２７や第２異物センサ３０は、貯湯用循環路２３のポンプ上流側流路部分２３ｕや異物除去用流路２８の透明配管部分に、流路横断面の略全域を検出可能範囲とするように設けられる。
【００４２】
つまり、貯湯用循環路２３のポンプ上流流路部分２３ｕを通流する湯水に異物が混入していても、粒径が１０μｍ程度以上であれば、第１異物センサ２７により検出可能であり、異物除去用流路２８を通流する湯水に異物が混入していても、粒径が１０μｍ程度以上であれば、第２異物センサ３０により検出可能である。
【００４３】
ところで、第１異物センサ２７により異物が検出されると、その検出時点から、検出された異物が湯水と共に貯湯用循環路２３のポンプ上流流路部分２３ｕを流動して流路切換用四方弁２９の設置個所に到達するよりも前に、流路切換用四方弁２９が通常通流状態から異物除去用通流状態に切り換えられるようにする必要がある。
そこで、そのように流路切換用四方弁２９が通常通流状態から異物除去用通流状態に切り換えられるようにするために、流路切換用四方弁２９が通常通流状態から異物除去用通流状態に切り換えられるのに要する時間を考慮して、第１異物センサ２７から流路切換用四方弁２９までの流路の長さが設定されている。
【００４４】
図２にも示すように、この実施形態では、異物除去部Ｒとして、湯水を流入させる流入口４１ｉ及び流入した湯水を流出させる流出口４１ｅを介して異物除去用流路２８に介装されて、内部空間で湯水を旋回させて遠心力により異物を分離するサイクロンセパレータ４１が設けられている。
【００４５】
図１及び図２に基づいて、サイクロンセパレータ４１について説明を加えると、サイクロンセパレータ４１は、一端側が閉塞板４１ｓにて閉じられ、他端側に軸心方向端部側ほど縮径する漏斗状筒部４１ｒを有する円筒状部材４１ｐを備えて構成され、この円筒状部材４１ｐが軸心方向を鉛直方向に沿わせた姿勢で設けられる。
流入口４１ｉは、円筒状部材４１ｐの周壁における閉塞板４１ｓの側の端部に、湯水の流入方向が接線方向を向くように設けられ、この流入口４１ｉに、異物除去用流路２８の上流側部分が接続される。又、流出口４１ｅは、閉塞板４１ｓの中心に、湯水の流出方向が軸心方向に沿うように設けられ、この流出口４１ｅに、異物除去用流路２８の下流側部分が接続される。
尚、サイクロンセパレータ４１としては、例えば、給水源が水道である場合、一般的な水道圧（例えば、０．２ＭＰａ）の元で、２５μｍの粒径の異物を９９％以上除去可能な性能のものが用いられる。
【００４６】
更に、円筒状部材４１ｐの漏斗状筒部４１ｒの端部には、湯水から除去された異物を流下させる異物流下路４２が接続され、その異物流下路４２には、流路を開閉自在な手動式の開閉弁４３が設けられ、異物流下路４２の下端には、異物流下路４２を流下した異物を溜める異物溜め部４４が接続されている。
【００４７】
図２に基づいて、サイクロンセパレータ４の異物除去作用について説明する。
流入口４１ｉから接線方向に向けて湯水Ｗが流入することにより、円筒状部材４１ｐ内に旋回流Ｓが形成される。そして、湯水Ｗに異物Ｃが混入していると、異物Ｃは湯水Ｗよりも大きな遠心力を受けるので、遠心力の差により、遠心力の小さい湯水Ｗは湯水循環ポンプ２４による吸引力により流出口４１ｅから流出し、遠心力の大きい異物Ｃは円筒状部材４１ｐの内周面に沿って落下し、異物流下路４２を流下して異物溜め部４４に溜まる。
【００４８】
次に、制御部４の制御動作について説明する。
尚、以下では、制御部４の制御動作については、主として、湯水中の異物を除去するための制御動作について説明し、それ以外の制御動作、例えば、燃料電池１や補助加熱器２６の運転に係る制御動作、貯湯運転や熱媒加熱運転に係る制御動作等は、公知の制御動作が用いられるので、説明を省略する。
【００４９】
図１に示すように、操作部５に備えられた表示部６には、各種情報を文字情報等で表示するディスプレイ６ｄ（出力手段の一例であり、ＬＣＤ等で構成される）、点灯により異常情報を出力する異常ランプ６ｒ（異常出力手段の一例）等が備えられている。
又、操作部５には、コージェネレーションシステムの運転の開始及び停止を指令する運転スイッチ（図示省略）等の操作スイッチ類（図示書略）の他に、制御部４の記憶部４ｍ（記憶手段の一例）に記憶されているメンテナンス情報等を表示部６のディスプレイ６ｄに表示させるのを指令するメンテナンス情報表示スイッチ５ｓが備えられている。ちなみに、メンテナンス情報表示スイッチ５ｓは、メンテナンス要員が操作するものであるので、一般の使用者には操作できない状態で、操作部５に備えられている。
【００５０】
制御部４は、第１異物センサ２７により異物が検出されない間は、流路切換用四方弁２９を通常通流状態（図１において破線で図示）に維持し、第１異物センサ２７により異物が検出されると、流路切換用四方弁２９を異物除去用通流状態（図１において実線で図示）に切り換えるように構成されている。
更に、制御部４が、第１異物センサ２７により異物が検出された場合に、その異物検出時点から所定の異物除去判定時間範囲の間に、第２異物センサ３０により異物が検出されなければ、流路切換用四方弁２９を通常通流状態に切り換えるように構成されている。
【００５１】
異物除去判定時間範囲は、異物がサイクロンセパレータ４１にて除去されずに流動すると仮定したときに、異物がポンプ上流流路部分２３ｕにおける第１異物センサ２７の設置個所から、流路切換用四方弁２９及びサイクロンセパレータ４１を通過して、異物除去用流路２８における第２異物センサ３０の設置個所にまで流動するのに要する時間を含む時間範囲に設定されている。
【００５２】
異物除去判定時間範囲は、例えば２〜１０秒程度の時間範囲のように、極めて短い時間の範囲に設定される。
つまり、異物除去部Ｒ（本実施形態ではサイクロンセパレータ４１）には、圧力損失を大きくするものや、目詰まりを起こし易いようなものもあるが、そのような異物除去部Ｒを通過させて湯水を通流させる時間は、十分に短くて済む。従って、圧力損失が大きくなることや目詰まりが起こり易いことに起因するランニングコストの上昇やメンテナンス性の低下を抑制しながら、貯湯用循環路２３を通流する湯水に混入した異物に起因する湯水循環ポンプ２４のトラブルを十分に防止することができる。
しかも、本実施形態では、異物除去部Ｒとして、圧力損失が大きくなることや、目詰まりを起こし易くなるのを十分に抑制し得るサイクロンセパレータ４１を用いるので、ランニングコストの上昇及びメンテナンス性の低下を更に抑制することができる。
【００５３】
又、制御部４は、第２異物センサ３０により異物が検出されると、その検出時期を含む異物検出情報を記憶部４ｍに記憶させるように構成されている。
又、制御部４は、第２異物センサ３０により異物が検出された場合は、異常ランプ６ｒを点灯させることにより、異常情報を出力するように構成されている
更に、制御部４は、メンテナンス情報表示スイッチ５ｓが操作されて、メンテナンス情報の表示が指令されると、記憶部４ｍに記憶している異物検出情報をディスプレイ６ｄに表示するように構成されている。
【００５４】
使用者は、異常ランプ６ｒが点灯すると、コージェネレーションシステムのメーカーや販売店等に、メンテナンスを依頼することになる。
派遣されたメンテナンス要員は、メンテナンス情報表示スイッチ５ｓを操作することになる。そして、ディスプレイ６ｄに異物検出情報が表示されると、湯水に混入した異物がサイクロンセパレータ４１で除去されなかったことが分り、異常の原因が湯水に混入した異物であると推定することができる。そこで、メンテナンス要員は、湯水循環ポンプ２４等、湯水に混入した異物が影響を与えると考えられる部材の点検、修理を行うことができる。
又、その際、開閉弁４３を閉じて、異物溜め部４４の蓋（図示省略）を開けて、異物溜め部４４に溜まっている異物を廃棄することができる。
【００５５】
〔別実施形態〕
（Ａ）第１異物センサ２７の異物検出情報も制御部４の記憶部４ｍに記憶させるように構成し、メンテナンス情報表示スイッチ５ｓが操作されると、記憶部４ｍに記憶されている第１異物センサ２７の異物検出情報もディスプレイ６ｄに表示するように構成しても良い。
【００５６】
（Ｂ）異物除去部Ｒの具体例としては、上記の実施形態で例示したサイクロンセパレータ４１に限定されるものではない。例えば、給水用ストレーナ３９や循環用ストレーナ４０よりも網目の細かいストレーナでも良い。ちなみに、異物除去部Ｒとして設けるストレーナは、除去可能な異物の最小粒径が、例えば２５μｍ程度のものを用いる。
【００５７】
（Ｃ）上記の実施形態では、本発明に係る貯湯式の給湯熱源装置をコージェネレーションシステムに適用して、加熱手段Ｈとして、燃料電池１から発生する熱を熱源として加熱作用する排熱回収用熱交換器２５を適用したが、本発明に係る貯湯式の給湯熱源装置は、発電機能を有さないものにも適用することができる。その場合、加熱手段Ｈとしては、上記の実施形態の補助加熱器２６と同様の構成の燃焼式の湯沸かし器や、モータにて駆動される電気式のヒートポンプを適用することができる。
【００５８】
（Ｄ）本発明に係る貯湯式の給湯熱源装置をコージェネレーションシステムに適用する場合、熱電併給装置の具体例としては、上記の実施形態で例示した燃料電池１に限定されるものではなく、例えば、エンジンで駆動される発電機を備えたものでも良い。
【００５９】
尚、上記の実施形態（別実施形態を含む、以下同じ）で開示される構成は、矛盾が生じない限り、他の実施形態で開示される構成と組み合わせて適用することが可能であり、又、本明細書において開示された実施形態は例示であって、本発明の実施形態はこれに限定されず、本発明の目的を逸脱しない範囲内で適宜改変することが可能である。
【産業上の利用可能性】
【００６０】
以上説明したように、ランニングコストの上昇及びメンテナンス性の低下を抑制しながら、貯湯用循環路を通流する湯水に混入した異物に起因する湯水循環ポンプのトラブルを防止し得る貯湯式の給湯熱源装置を提供することができる。
【符号の説明】
【００６１】
１      燃料電池（熱電併給装置）
２      貯湯槽
４      制御部（制御手段）
４ｍ    記憶部（記憶手段）
６ｄ    ディスプレイ（出力手段）
６ｒ    異常ランプ（異常出力手段）
２１    給水路
２２    給湯路
２３    貯湯用循環路
２３ｕ  ポンプ上流流路部分
２４    湯水循環ポンプ
２７    第１異物センサ（異物検出手段、第１異物検出手段）
２８    異物除去流路
２９    流路切換用四方弁（通流状態切換手段）
３０    第２異物センサ（第２異物検出手段）
４１    サイクロンセパレータ
４１ｅ  流出口
４１ｉ  流入口
Ｈ      加熱手段
Ｒ      異物除去部
【図１】
2016183845.tif 000003
【図２】
2016183845.tif 000004