(57)【要約】【課題】本発明は、貯留手段内に蓄熱される熱量が限界又は限界に近い状況の際でも、発電装置を常時駆動させることができ、排出される蓄熱された湯水が浴室外に侵入することがない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した。【解決手段】浴槽に湯水を落とし込む風呂落とし込み回路６０と、落とし込む湯水の流量規制をする流量規制手段３３とが備えられたコージェネレーションシステム１において、貯留手段１１に蓄熱された高温の湯水を熱廃棄動作により強制的に排出し、その排出する湯水を流量規制手段３３により制限し、風呂落とし込み回路６０を通じて外部の浴槽に落とし込み可能な構成とする。【選択図】図１
2009204239.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気及び熱を発生させる発電装置と、湯水又は熱媒体を貯留することによって熱を蓄積する貯留手段を有し、前記発電装置が発生する熱によって加熱された湯水又は熱媒体を前記貯留手段に貯留するコージェネレーションシステムにおいて、
浴槽に湯水を落とし込む風呂落とし込み回路と、前記浴槽に落とし込まれる湯水の流量を規制する流量規制手段とを有し、
前記貯留手段に蓄積し得る熱量が、限界又は限界に近い状況であり、前記発電装置の運転が継続状態の際に、前記風呂落とし込み回路を通じて前記貯留手段内に蓄熱された湯水を外部に排出する熱廃棄動作が実行され、前記熱廃棄動作においては、前記流量規制手段によって前記風呂落とし込み回路に流れる湯水の水量が規制され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】
前記貯留手段は、常時満水状態で湯水が貯留される貯湯タンクであり、水位上方側から高温の湯水が導入され、前記貯湯タンク内の湯水は、水位上方側から下方側に向かって温度成層を形成するものであって、
前記貯湯タンク内の湯水の大部分が高温層となった場合に、前記熱廃棄動作により前記高温層の湯水が外部に排水されることを特徴とする請求項１に記載のコージェネレーションシステム。
【請求項３】
前記風呂落とし込み回路は、前記熱廃棄動作により前記貯留手段から排水される高温の湯水と、外部から供給される低温の水とが適温に混合された混合水が流れ込むものであって、前記流量規制手段は、前記浴槽に落とし込まれる混合水の水量を、浴室の洗い場排水能力に基づいた所定値の水量に規制するものであることを特徴とする請求項１又は２に記載のコージェネレーションシステム。
【請求項４】
前記貯留手段から排水される高温の湯水及び外部から供給される低温の水が混合される混合弁を有し、前記流量規制手段は、前記混合弁より下流側で、前記浴槽に至るまでの間の流路に設けられることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載のコージェネレーションシステム。
【請求項５】
少なくとも２つの水量センサが設けられ、前記水量センサの少なくとも１つは前記混合弁と前記流量規制手段との間に設けられ、前記水量センサの少なくとも１つは前記流量規制手段から浴槽に至るまでに設けられることを特徴とする請求項４に記載のコージェネレーションシステム。
【請求項６】
浴室のシャワーや台所のカラン等の他の熱需要に使用される一般給湯回路を有し、前記熱廃棄動作の作動中に、前記一般給湯回路に一定量以上湯水が流れた際には、前記熱廃棄動作を停止させることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載のコージェネレーションシステム。
【請求項７】
電気及び熱を発生させる発電装置と、湯水又は熱媒体を貯留することによって熱を蓄積する貯留手段を有し、前記発電装置が発生する熱によって加熱された湯水又は熱媒体を前記貯留手段に貯留するコージェネレーションシステムにおいて、
商用電源の停電を検知する停電検知手段と、浴槽に湯水を落とし込む風呂落とし込み回路と、浴槽に落とし込まれる湯水の流量を規制する流量規制手段と、浴室のシャワーや台所のカラン等の他の熱需要に使用される一般給湯回路と、高温の湯水及び外部から供給される低温の水が混合される混合弁と、少なくとも２つの水量センサとを有し、
前記流量規制手段は、前記混合弁より下流側で、前記浴槽に至るまでの間の流路に設けられ、前記水量センサの少なくとも１つは前記混合弁と前記流量規制手段との間に設けられ、前記水量センサの少なくとも１つは前記流量規制手段から浴槽に至るまでに設けられ、
前記停電検知手段が商用電源の停電を検知あるいは発電装置を常時駆動する場合において、前記貯留手段に蓄積し得る熱量が、限界又は限界に近い状況であり、前記発電装置の運転が継続状態の際に、前記風呂落とし込み回路を通じて前記貯留手段内に蓄熱された湯水を外部に排出する熱廃棄動作が実行され、前記熱廃棄動作においては、前記流量規制手段によって前記風呂落とし込み回路に流れる湯水と外部から供給される低温の給水との混合水の水量が、浴室の洗い場排水能力に基づいた所定値の水量に規制され、前記熱廃棄動作の作動中に、前記一般給湯回路に一定量以上流れた際には、前記熱廃棄動作を停止させ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】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発電装置と貯留手段とを有し、発電装置により発生させた電力を外部へ供給し、発電に伴って発生する熱を貯留手段内に蓄熱し、利用することができるコージェネレーションシステムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
コージェネレーションシステムの１つの形態として、ガスエンジン等の発電装置が発生させる電力と、同時に発生する熱を利用するものがある。またこの種のコージェネレーションシステムは、熱エネルギーの貯留手段として貯湯タンクを有するものが多く、貯湯タンクの湯水を利用して浴槽への湯水の落とし込みや、浴室で利用するシャワー、台所等で利用する給湯、また暖房等複数の目的に用いることができるものが知られている。
【０００３】
ところで、このようなコージェネレーションシステムは、商用電源系統からの電力供給により、発電装置が起動するものが一般的である。そのため商用電源系統からの電力の供給が絶たれた等の場合には、システム全体が停止し、発電装置を起動できないという不具合が生じる。すなわち、停電時には発電装置が起動できないという不合理が生じることとなる。そこで停電時でも発電装置を起動できるように、起動用蓄電池を備えたコージェネレーションシステムが開発されている。
【０００４】
また貯湯タンクを備えたコージェネレーションシステムでは、発電装置が駆動している状況では、発電装置により発生する電力により外部に電力供給が行われ、さらに発生する熱がコージェネレーションシステムの貯湯タンクに蓄熱され、給湯や暖房等に熱供給される。
ところが、この状況下において、熱需要が少ない場合や熱需要が全く無い場合には、貯湯タンク内に熱が蓄積される一方となる。従って時間の経過と共に貯湯タンク内の蓄熱量が限界又は限界に近い状況となり、たとえ商用電源が停電であっても、それ以後の発電熱の回収を継続できなくなる場合がある。
【０００５】
従来、このような状況に至った場合、貯湯タンクに低温の湯水がほとんど無い又は全く無い状況となり、発電装置がオーバーヒートして駆動しなくなるか、システムに備えられた制御装置により、たとえ商用電源が停電であっても、強制的に発電装置を停止するかあるいは貯湯タンク内の蓄熱された高温の湯水を強制的に排水することになる。
【０００６】
一例をあげれば、特許文献１のコージェネレーションシステムでは、強制的に熱需要を発生させる制御を備えている。特許文献１には、貯留手段内の水温が、ある所定の温度になると強制的に蓄熱された湯水が外部に排水される内容の発明が開示されている。
【特許文献１】特開２００６−８３７２０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところが、このようなコージェネレーションシステムでは、排水される場所の条件が検討されておらず、例えば浴槽への強制排水を考えた場合、浴室の排水能力の不足による室内への湯水の流入という弊害が考えられる。すなわち浴槽へ強制排水した場合、排水栓がされているか否かを考える必要がある。つまり、浴槽の排水栓が嵌め込まれている場合は、一般的に浴槽内に残り湯が存在する状態であると想定されるため、浴槽内へ新たに排水できる容量は小さく、浴槽の外、つまり浴室の洗い場に湯水が溢れてくることが考えられる。
【０００８】
浴槽から湯水が溢れてきた場合、湯水は洗い場の排水溝から外部に排水されるが、洗い場の排水溝は浴槽の排水口と違い、髪の毛などの混入により流路が詰まっていることが多い。そのような理由により、浴槽の排水能力に比べて、洗い場の排水能力の方が劣っていることが多いと言える。つまり発電装置を常時駆動するために、貯湯タンク内の湯水を強制排水すると、排水が浴室から溢れて、浴室外に侵入するという懸念がある。
【０００９】
そこで本発明は、コージェネレーションシステムにおける発電装置が、電力と発電熱を発生させ続けても、発電装置を停止させることなく、貯留手段に蓄熱された湯水を円滑に排水し、さらに浴室外に湯水が侵入してくることを防止す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ことを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するため、請求項１の発明は、電気及び熱を発生させる発電装置と、湯水又は熱媒体を貯留することによって熱を蓄積する貯留手段を有し、前記発電装置が発生する熱によって加熱された湯水又は熱媒体を前記貯留手段に貯留するコージェネレーションシステムにおいて、浴槽に湯水を落とし込む風呂落とし込み回路と、前記浴槽に落とし込まれる湯水の流量を規制する流量規制手段とを有し、前記貯留手段に蓄積し得る熱量が、限界又は限界に近い状況であり、前記発電装置の運転が継続状態の際に、前記風呂落とし込み回路を通じて前記貯留手段内に蓄熱された湯水を外部に排出する熱廃棄動作が実行され、前記熱廃棄動作においては、前記流量規制手段によって前記風呂落とし込み回路に流れる湯水の水量が規制されることを特徴とした。
【００１１】
請求項１のコージェネレーションシステムは、貯留手段を備えることで発電装置により発生した熱を蓄積することができる。また貯留手段に蓄積し得る熱量が、限界又は限界に近い状況であり、発電装置の運転が継続されている際に、熱廃棄動作が実行されるため、発電装置を停止させることなくシステム全体を駆動させることが可能である。さらに本発明では、流量規制手段により排水される湯水が規制される。そのため、たとえ湯水が浴槽から溢れ、さらに浴室の洗い場における排水能力の小さい場合であっても、湯水が浴室から溢れることがなく、室内に湯水が入り込む心配はない。
【００１２】
請求項２の発明は、請求項１の発明において、前記貯留手段は、常時満水状態で湯水が貯留される貯湯タンクであり、水位上方側から高温の湯水が導入され、前記貯湯タンク内の湯水は、水位上方側から下方側に向かって温度成層を形成するものであって、前記貯湯タンク内の湯水の大部分が高温層となった場合に、前記熱廃棄動作により前記高温層の湯水が外部に排水されることを特徴とした。
【００１３】
請求項２のコージェネレーションシステムは、貯湯タンク内部の湯水が温度成層を形成するものである。本発明では、貯湯タンクに蓄積可能な熱量が、略上限値まで蓄熱された状況の際に、熱廃棄動作を実行させ、高温の湯水を排水させることができる。逆に言えば、本発明では、わずかに低温の湯水が貯湯タンク内に残った状態で熱廃棄動作を開始するので、低温の湯水を発電装置側に送ることが可能となり、発電装置を停止させることなくシステムを常時駆動させることができる。例えば、貯湯タンク内の低温の湯水が、貯湯タンク全体の３０％乃至２０％程度残っている時点で熱廃棄動作を実行させると、より全体のエネルギー効率がよい。
【００１４】
請求項３の発明は、請求項１又は２の発明において、前記風呂落とし込み回路は、前記熱廃棄動作により前記貯留手段から排水される高温の湯水と、外部から供給される低温の水とが適温に混合された混合水が流れ込むものであって、前記流量規制手段は、前記浴槽に落とし込まれる混合水の水量を、浴室の洗い場排水能力に基づいた所定値の水量に規制するものであることを特徴とした。
【００１５】
請求項３のコージェネレーションシステムは、熱廃棄動作の際に蓄熱された湯水と外部から給水される低温の水とを混合し、その混合水を風呂落とし込み回路を通じて浴槽に落とし込むことで、使用者が熱湯にさらされる危険を防止することができる。さらに混合水とすることで、浴槽に貯留した湯水を、入浴に使用することも可能となり、資源の効率化を図ることも可能である。
また本発明では、浴室の洗い場における排水溝の排水能力に基づいた水量に規制することで、使用者が浴槽における排水栓の開閉を認知していない場合でも、強制的に熱廃棄動作が実行可能とすることができる。つまり使用者の予期せぬタイミングにおいて熱廃棄動作が実行可能である。すなわち本発明は、浴槽の排水栓が閉じた状態での、浴槽から湯水が溢れることを想定している。その場合、浴室の洗い場における排水溝のゴミなどのつまり具合によって、排水能力が低くなり、排水された湯水が浴室から溢れ、室内に侵入してくる可能性が生じる。つまり風呂落とし込み回路から排水される湯水を、浴室の洗い場における排水溝の排水能力に基づいた水量に規制可能とすることで、排水された湯水が室内に侵入してくる可能性が無くなる。
【００１６】
請求項４の発明は、請求項１乃至３のいずれかの発明において、前記貯留手段から排水される高温の湯水及び外部から供給される低温の水が混合される混合弁を有し、前記流量規制手段は、前記混合弁より下流側で、前記浴槽に至るまでの間の流路に設けられることを特徴とした。
【００１７】
請求項４のコージェネレーションシステムは、風呂に落とし込む排水量を規制できる流量規制手段を、混合弁より下流側に設けることで、実際に落とし込まれる排水の総量を規制することができるため、極小の誤差で流量を調整することができる。
【００１８】
請求項５の発明は、請求項４の発明において、少なくとも２つの水量センサが設けられ、前記水量センサの少なくとも１つは前記混合弁と前記流量規制手段との間に設けられ、前記水量センサの少なくとも１つは前記流量規制手段から浴槽に至るまでに設けられることを特徴とした。
【００１９】
請求項５のコージェネレーションシステムは、水量センサを設けることにより、制御装置による流量規制が可能となる。また水量センサの少なくとも１つを混合弁と流量規制手段との間に設けることにより、混合水の総量が検知でき、残りの流量センサを流量規制手段の下流側で、風呂落とし込み回路の浴槽側端部との間の流路に設けることで、風呂に落とし込まれる混合水の水量が検知できる。つまり両者の差を検知することで正確な落とし込み水量と一般給湯への使用水量が求められるため、排水能力を考慮した誤差が少ない落とし込みが可能となる。また公知技術においても、落とし込み回路を設けた場合、水量センサは略同位置に配置されるため、コストアップに繋がらず、経済的である。
【００２０】
請求項６の発明は、請求項１乃至５のいずれかの発明において、浴室のシャワーや台所のカラン等の他の熱需要に使用される一般給湯回路を有し、前記熱廃棄動作の作動中に、前記一般給湯回路に一定量以上湯水が流れた際には、前記熱廃棄動作を停止させることを特徴とした。
【００２１】
請求項６のコージェネレーションシステムは、熱廃棄動作中に他の熱需要である浴室のシャワー等から一定量の湯水が流れると、熱廃棄動作を停止させる。そのため無駄な熱廃棄を阻止することができる。また熱廃棄動作中に複数の熱需要が重なった際であっても湯水の使用感を損ねることなく利用可能となる。
【００２２】
請求項７の発明は、電気及び熱を発生させる発電装置と、湯水又は熱媒体を貯留することによって熱を蓄積する貯留手段を有し、前記発電装置が発生する熱によって加熱された湯水又は熱媒体を前記貯留手段に貯留するコージェネレーションシステムにおいて、商用電源の停電を検知する停電検知手段と、浴槽に湯水を落とし込む風呂落とし込み回路と、浴槽に落とし込まれる湯水の流量を規制する流量規制手段と、浴室のシャワーや台所のカラン等の他の熱需要に使用される一般給湯回路と、高温の湯水及び外部から供給される低温の水が混合される混合弁と、少なくとも２つの水量センサとを有し、前記流量規制手段は、前記混合弁より下流側で、前記浴槽に至るまでの間の流路に設けられ、前記水量センサの少なくとも１つは前記混合弁と前記流量規制手段との間に設けられ、前記水量センサの少なくとも１つは前記流量規制手段から浴槽に至るまでに設けられ、前記停電検知手段が商用電源の停電を検知あるいは発電装置を常時駆動する場合において、前記貯留手段に蓄積し得る熱量が、限界又は限界に近い状況であり、前記発電装置の運転が継続状態の際に、前記風呂落とし込み回路を通じて前記貯留手段内に蓄熱された湯水を外部に排出する熱廃棄動作が実行され、前記熱廃棄動作においては、前記流量規制手段によって前記風呂落とし込み回路に流れる湯水と外部から供給される低温の給水との混合水の水量が、浴室の洗い場排水能力に基づいた所定値の水量に規制され、前記熱廃棄動作の作動中に、前記一般給湯回路に一定量以上流れた際には、前記熱廃棄動作を停止させることを特徴とした。
【００２３】
請求項７のコージェネレーションシステムは、商用電源の停電を検知する停電検知手段を有するため、万一の停電時であっても、自動的に発電装置が駆動し、不自由な状況を感じることなく電気を利用することができる。また停電時間が長く続いた場合、発電装置が常時駆動状態となり、熱需要が少なかったり、無い場合は貯留手段内が蓄熱された湯水で満たされた状態となる。しかしその場合、制御装置により発電装置が運転状態であることが確認されると、熱廃棄動作が実行されるため貯留手段内は一定量以上に高温の湯水が増えることはなく、発電装置を駆動することが可能となる。つまり発電装置は、オーバーヒートを起こすことなく常時駆動可能となる。また風呂落とし込み回路を通じて排水される混合水は、水量センサ及び流量規制手段により浴室の洗い場の排水能力に基づいて排水可能なため、浴槽から混合水が溢れた場合であっても、混合水が室内に侵入してくる可能性はなく、使用者に安心感を与えることになる。また熱廃棄動作の作動中に、一般給湯回路を通じて熱需要が発生した場合、一定量の湯水が流れると、熱廃棄動作が停止するため、複数の熱需要が重なった場合であっても湯水の使用感を損ねることなく利用可能である。
【発明の効果】
【００２４】
本発明のコージェネレーションシステムは、貯留手段内に蓄熱される熱量が限界又は限界に近い状況の際に、蓄熱された湯水が外部に排水されるため、発電装置を停止させることなく常時駆動させることができ、さらに流量規制手段により湯水が排水されるため、室内に排水による湯水が侵入することがない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
次に本発明の一実施形態であるコージェネレーションシステム（給湯システム）について図面を参照しながら詳細に説明する。図１は、本発明の一実施形態であるコージェネレーションシステムの作動原理図である。コージェネレーションシステム１は、給湯部２と発電部３とを組み合わせて構成されている。
【００２６】
発電部３は、発電装置１２を備えている。発電装置１２は、外部から供給されるガスにより作動するガスエンジン１５を備えている。ガスエンジン１５は、起動用のセルモータ８７を備えている。セルモータ８７は通常は、商用電源を利用することによって作動されるが、本実施例ではセルモータ８７を回転するための蓄電池８８が搭載されており、停電時には蓄電池８８により駆動する制御がなされる。
ガスエンジン１５は、発電機を回すことにより発電を行い、外部に設けられた電気機器に対して電力を供給する。また発電部３には、ガスエンジン１５を冷却し、ガスエンジン１５において発生した排熱を回収すべく、湯水が流れる冷却回路２３が設けられている。
【００２７】
給湯部２は、湯水を貯留するための貯湯タンク１１（貯留手段）を中心に構成されており、燃料ガスを燃焼し湯水を加熱する補助熱源機１４と、発電部３の冷却回路２３を流れるガスエンジン１５の排熱により加熱された湯水と熱交換を行う排熱熱交換器２１とを具備している。
また給湯部２は、ガスエンジン１５並びに補助熱源機１４において加熱された湯水が貯湯タンク１１を通って循環するタンク循環回路２４と、前記タンクを迂回するタンク迂回流路７２と、ガスエンジン１５および補助熱源機１４において発生した熱によって加熱された湯水を、給湯栓１６を介して浴室のシャワーや台所のカラン等により外部に供給する給湯回路（一般給湯回路）６４と、湯水を浴槽に供給して循環させる浴槽循環回路６３とを有する。また前記した給湯回路６４と、浴槽循環回路６３とを結合し、浴槽に湯水を供給する風呂落とし込み回路６０も備えている。
【００２８】
貯湯タンク１１は内部に貯留されている湯水の水位方向に温度成層を形成させるものであり、その内部の温度分布を検知するために、温度センサ５１ａ〜５１ｅが設けられている。貯湯タンク１１の水位方向上部には、頂部接続管７０が接続されており、水位方向下部には底部接続管７１が接続されている。
頂部接続管７０は、蓄熱された湯水が往きあるいは戻る流路である。
底部接続管７１は、貯留タンク１１内の低温の湯水が排出されるか、あるいは外部から供給される低温の水が、貯湯タンク１１内に流れ込む流路である。
また貯湯タンク１１は、常に満水状態に維持される。
【００２９】
タンク循環回路２４は、排熱熱交換器２１から図面における時計回りに、圧力スイッチ８５と、補助熱源機１４と、温度センサ５６と、比例弁３６と有し、さらに貯湯タンク１１を経て、温度センサ５２と、循環ポンプ２６と、さらに温度センサ５４が設けられた回路である。上記した経路を順次湯水が循環する。上記した頂部接続管７０及び底部接続管７１を除いて時計回りに流れる。  補助熱源機１４には、湯水が流入する入湯口４２と、湯水が排出される出湯口４３とが備えられている。
【００３０】
排熱熱交換器２１は、上記した発電部３において、ガスエンジン１５の駆動に伴い発生した排熱により加熱された湯水と熱交換を行うものである。すなわち、タンク循環回路２４を流れる湯水が排熱熱交換器２１に流れ込んだ際に、冷却回路２３側の湯水と熱交換が行われ、加熱される。そのため、通常ガスエンジン１５の駆動中は、排熱熱交換器２１において加熱された湯水が、タンク循環回路２４を介して貯湯タンク１１に流入する。
【００３１】
上記したタンク循環回路２４の中途には、分岐流路であるタンク迂回流路７２及び分岐給湯流路６６が接合されている。タンク迂回流路７２は、補助熱源機１４側の分岐点から貯湯タンク１１を迂回し、タンク循環回路２４と底部接続管７１の接合点を結ぶ流路である。タンク迂回流路７２は、補助熱源機１４側から順番に、風呂熱交換器２２と、風呂熱交出口電磁弁３５と、温度センサ５８が設けられている。タンク迂回流路７２へ流れる湯水は、補助熱源機１４側から流れる。またタンク迂回流路７２へ流れる湯水は、風呂熱交出口電磁弁３５によって制御される。
【００３２】
分岐給湯流路６６は、補助熱源機１４の出湯口４３側を始点とし、混合弁３１に至る流路である。分岐給湯流路６６には、上流側から比例弁３６と、温度センサ５７が設けられている。そして分岐給湯流路６６には、貯湯タンク１１の頂部接続管７０が接続されている。そして、貯湯タンク１１あるいはタンク循環回路２４の少なくとも一方から流れ込む高温の湯水と外部から供給される低温の水とが混合弁３１で混合される。
【００３３】
すなわち上記した混合弁３１には、外部から低温の水を供給する給水管６５が接合されている。給水管６５には、上流側から減圧弁４１と、温度センサ５５と、一方向に水が流れるように規制される逆止弁３９が設けられている。また給水管６５の中途には、貯留給水管６９が接合されている。貯留給水管６９は、給水管６５に設けられた温度センサ５５と逆止弁３９との間に接合されている。貯留給水管６９には、前記接合部から下流側に逆止弁４０が設けられている。また前記接合部と反対側の端部は、貯湯タンク１１に接続されている底部接続管７１と接合されている。
【００３４】
また上記した混合弁３１には、給湯回路６４が接合されている。給湯回路６４は、上流側から、湯水が通過する量を検知する給湯水量センサ８１と、温度センサ５３と、出湯水比例弁（流出規制手段）３３が設けられて、装置の外部に開放されている。そして図示しない配管によって給湯栓１６に接続されている。給湯水量センサ８１では、混合弁３１で適温にされた湯水の総量が検知される。また給湯回路６４の中途では、浴槽側に流れ込む風呂落とし込み回路６０が分岐されている。出湯水比例弁３３は、分岐した風呂落とし込み回路６０へ流れ込む湯水の水量を規制する。
【００３５】
上記した風呂落とし込み回路６０は、上流側から順番に、浴槽へ落とし込む湯水の水量を検知する出湯水量センサ８２と、浴槽側に湯水が流れ込むことを阻止する出湯電磁弁３４と、後述する浴槽循環回路６３側に湯水を導く逆止弁３８が設けられている。出湯水比例弁３３は、浴槽へ落とし込む水量を規制可能なものであり、さらにその水量は、制御装置１３によって設定可能である。また出湯水比例弁３３における流量設定に関しては、施工時の洗い場の排水能力や、その排水能力の経年劣化を考慮して、コージェネレーションシステムのリモコンの操作部を用いて、予め施工者などが強制落とし込み運転モードの流量を設定あるいは変更することが可能である。
【００３６】
上記した浴槽循環回路６３は、風呂落とし込み回路６０の下流側端部と接合されている。浴槽循環回路６３は、浴槽戻り側流路６１と浴槽往き側流路６２によって構成されている。前記接合部から浴槽戻り側流路６１の浴槽側には、水位センサ８４が設けられている。また浴槽戻り側流路６１の風呂熱交換器２２側には、前記接合部から順番に循環ポンプ２５と、水流スイッチ８３と、温度センサ５９が設けられている。浴槽戻り側流路６１は、風呂熱交換器２２から浴槽往き側流路６２に繋がっている。つまり湯水は、風呂熱交換器２２を介して浴槽戻り側流路６１と浴槽往き側流路６２とを循環する。
【００３７】
続いて、本実施形態のコージェネレーションシステム１の動作について、図面を参照しながら詳細に説明する。
コージェネレーションシステム１は、制御装置１３によって複数の運転モードで駆動制御されるものであり、各モード毎に湯水の流れが異なる。すなわち、貯湯タンク１１に湯水を貯留する貯留運転モードと、給湯栓１６から湯水を排出する給湯運転モードと、浴槽内に湯水を落とし込む通常落とし込み運転モードと、貯湯タンク１１に蓄積された熱量が限界あるいは限界に近い状況の場合に実行される強制落とし込み運転モードのいずれか１つあるいは複数のモードを選択して、その運転モードに則ってコージェネレーションシステム１を駆動させる。
【００３８】
まず貯留運転モードの場合における、湯水の流れについて、図２を参照しながら説明する。貯留運転モードの場合、発電部３においてガスエンジン１５が駆動を開始し、それに伴い循環ポンプ２７が作動して冷却回路２３内を湯水が循環し始める。冷却回路２３内を流れる湯水は、ガスエンジン１５の駆動に伴い発生する排熱により加熱され、さらに電力の需要が少ない場合には、ガスエンジン１５の駆動に伴って発生する電力によりヒーター８６が駆動を開始し、加熱される。
【００３９】
一方、給湯部２では、循環ポンプ２６が駆動を開始し、貯湯タンク１１の底部に設けられた底部接続管７１から貯湯タンク１１内の湯水がタンク循環回路２４側に流入する。タンク循環回路２４内を流れる湯水は、排熱熱交換器２１においてガスエンジン１５の排熱やヒータ８６によって加熱された湯水と熱交換を行い加熱された後、入湯口４２から補助熱源機１４に流入する。
【００４０】
貯湯運転モードでは、補助熱源機１４は燃焼停止状態であるため、入湯口４２から流入した湯水は、補助熱源機１４内を通過して出湯口４３に接続されたタンク循環回路２４へと流出する。ここで、タンク循環回路２４に流入した湯水の温度、すなわち温度センサ５６の検知温度が、所定温度に達していない場合は、比例弁３６は閉成される。そのため、貯湯タンク１１には、所定温度に達していない湯水が流入せず、補助熱源機１４を出た湯水は、貯湯タンク１１には流れ込まず、タンク迂回流路７２側を流れる。すなわち所定温度に達するまでは貯湯タンク１１には流れ込まない。
【００４１】
一方、タンク循環回路２４内を流れる湯水が所定温度以上となると、比例弁３６が開成されると共に、混合弁３１が分岐給湯流路６６に対して閉止状態とされる。そのため、排熱熱交換器２１において加熱され、所定温度に達している湯水が、貯湯タンク１１の上部に接続された頂部接続管７０から流入し、貯湯タンク１１内に貯留される。そのため、貯湯タンク１１内に貯留されている湯水は、水位方向下方から上方に向けて次第に高温となっている。貯留タンク１１内に貯留されている湯水の略全体が所定温度以上となると、後に詳述する強制落とし込み運動モードに切り替わる。
【００４２】
続いて、コージェネレーションシステム１が給湯運転モードである場合における湯水の流れを、図３を参照しながら説明する。貯湯タンク１１内に湯水が十分貯留されている場合、給湯栓１６が開栓されると、給水管６５を介して外部から供給される低温の水の一部は、混合弁３１に向けて供給される。一方、外部から供給される低温の水の残りは、給水管６５から分岐された貯留給水管６９を介して貯湯タンク１１の底部に流れ込み、貯湯タンク１１の上部側に貯留されている高温の湯水が頂部接続管７０から排出される。頂部接続管７０から排出された湯水は、分岐給湯流路６６内を流れ、混合弁３１へと流れ込む。
【００４３】
混合弁３１に流入した高温の湯水は、給水管６５を介して供給された低温の水と混合されて適温となり、給湯回路６４を介して給湯栓１６から排出される。さらに詳細には、貯留タンク１１から流出し、分岐給湯流路６６内を流れる湯水の温度を検知する温度センサ５７と、混合弁３１において混合され、排出される湯水の温度を検知する温度センサ５３との検知温度に応じて、給湯栓１６から排出される湯水の温度が適温になるように混合弁３１における湯水の混合比率が調整される。混合弁３１において混合された湯水は、給湯回路６４及び給湯栓１６を介して外部に供給される。
【００４４】
一方、貯湯タンク１１内の湯水が低温である場合は、循環ポンプ２６が作動し、図４に示すように、給水管６５から供給される低温の水が補助熱源機１４により加熱され、この加熱された湯水が給水管６５を介して供給される低温の水と混合し、給湯栓１６から排出される。
【００４５】
次にコージェネレーションシステム１が浴槽への落とし込み運転モードである場合において、図７に示す制御フローに則り、制御装置１３が通常落とし込み運転モードで動作させるべきか、強制落とし込み運転モードで動作させるべきか判断し、コージェネレーションシステム１の動作を制御する。
本実施形態のコージェネレーションシステム１では、浴槽往き側流路６２に加えて、浴槽内の湯水の追焚き等の場合に、浴槽の湯水をコージェネレーションシステム１側に戻す浴槽戻り側流路６１からも湯水を浴槽に落とし込まれる。
【００４６】
まず図５を参照しながら、通常落とし込み運転モードにおける湯水の流れを説明する。
この場合におけるコージェネレーションシステム１では、浴槽側から湯水の落とし込み要求が発生すると、上記した給湯運転モードと同様に、給水管６５を介して外部から供給される低温の水の一部が混合弁３１に向けて供給され、低温の水の残部は給水管６５から分岐された貯留給水管６９を介して貯湯タンク１１の底部に流れ込む。これに伴い、貯湯タンク１１における高温の湯水が押し上げられ、頂部接続管７０から排出される。頂部接続管７０から排出された湯水は、分岐給湯流路６６内を流れ、混合弁３１へと流れ込む。
【００４７】
混合弁３１に流入した高温の湯水は、給水管６５を介して供給された低温の水と混合されて適温となり、給湯回路６４を流れる。給湯回路６４に流れ込んだ湯水は、給湯水量センサ８１と出湯水量センサ８２により水量が検知され、出湯水比例弁３３により流量制限がなされる。なお通常落とし込み運転モードの場合には、出湯水比例弁３３は、実質的に全開状態である。
【００４８】
流量制限された湯水は、風呂落とし込み回路６０を介し、浴槽戻り側流路６１に流入する。ここで落とし込み運転モードの場合は、循環ポンプ２５が停止しているため、浴槽戻り側流路６１に流入した湯水の一部は、浴槽戻り側流路６１を介して浴槽内に流入する。また、風呂落とし込み回路６０から浴槽戻り側流路６１へと流入した湯水の残部は、風呂熱交換器２２を迂回して浴槽往き側流路６２から浴槽へと流入する。風呂落とし込み回路６０に供給された湯水の総量が、所定の量に達した場合又は、水位センサ８４によって浴槽内の水位が所定の水位になったことが検知された場合は、出湯電磁弁３４が閉成され、一連の落とし込み運転モードが完了する。
【００４９】
次に図７の制御フローチャートを参照しつつ、通常落とし込み運転モードにおける動作と本発明の特徴たる強制落とし込み運転モードの動作について説明する。図７の制御フローチャートによると、ステップａで落とし込み要求を待つ。落とし込み要求は、いわゆる自動湯張りが行われる際等に出される信号である。落とし込み要求があればステップ１へ進む。ステップ１では、制御装置１３のメモリーから読み込まれた通常落とし込み流量値が確認される。そしてステップ２へと進み、強制ルートではないことが確認されると、ステップ５’へと進む。ステップ５’では、ステップ１で確認された流量値が確定する。そしてステップ６へと進み、出湯水比例弁３３により確定した水量が流れるように制限され、ステップ７へと進み、落とし込みが開始される。落とし込みが開始されると予め設定された水位まで湯水が浴槽へ貯められ、水位が所定値になるとステップ８に進み、通常落とし込み運転は終了する。そしてステップａに戻り、待機状態となる。
【００５０】
次に強制落とし込み運転モードにおける湯水の流れについて説明する。
まず強制落とし込み運転モードが行われる条件は、次の３条件である。すなわち第１の条件は、発電部３における発電装置１２が外部へ電力供給をするため常時駆動していること、第２の条件は、浴槽への落とし込み以外に他への熱需要がないこと、第３の条件は、貯湯タンク１１内が蓄熱できる容量の限界あるいは限界に近い状態であることである。つまり、第１条件は、商用電力供給が停止した状況等の下で発電部２が自立して発電運転を行っている状況である。このとき発電装置１２を常時駆動させるため、ガスエンジン１５を冷却する必要がある。つまり冷却回路２３を流れる湯水を排熱熱交換器２１に流し込み、熱交換しなければならない。
【００５１】
また第２条件は、正当に熱を消費する手段がないことである。つまり貯湯タンク１１の高温の湯水を浴槽へ強制的に排出する手段に頼らざるを得ない状況の場合である。すなわち他の熱需要がないため、貯湯タンク１１は蓄熱される一方となり、発電装置１２を常時駆動させるためには熱廃棄動作が必要となる。
【００５２】
第３条件は、第１条件及び第２条件が長時間に渡って維持されることで必然的になり得る。つまり発電装置１２を常時駆動し、それによって発生する熱が他の熱需要に使用されることがないため、貯湯タンク１１内部に熱量が限界まで蓄積される。
【００５３】
すなわち、ガスエンジン１５を駆動させるためには、給湯部２におけるタンク循環回路２４に低温の湯水を流し、排熱熱交換器２１で熱交換させる必要がある。タンク循環回路２４に流れ込む湯水は、貯湯タンク１１における低温の湯水で、循環ポンプ２６が作動することにより底部接続管７１から流出する。排熱熱交換器２１によって高温にされた湯水は、頂部接続管７０を介して再び貯湯タンク１１に戻される。すなわち発電装置１２が駆動している間は、貯湯タンク１１内の低温の湯水が排熱熱交換器２１を通り、高温に加熱されて再び貯湯タンク１１内に戻される制御がなされる。この蓄熱動作が持続されることで、高温の湯水が貯湯タンク１１内に蓄積される。つまりこの制御の間に、貯湯タンク１１の水位方向上方から最下方に設けられた温度センサ５１ａ〜５１ｅの略全てが高温を検知されることになる。貯湯タンク１１に蓄積し得る熱量が限界又は限界に近い状況であり、発電装置１２の運転が継続状態の際に、制御装置１３により、貯湯タンク１１に蓄熱された湯水を外部に排出する熱廃棄動作が実行される。この制御が強制落とし込み運転モードである。
【００５４】
なお、本実施形態では、貯湯タンク１１に蓄積し得る熱量が限界に近い状況の際に、強制落とし込み運転モードが実行される。具体的には、本実施形態では、貯湯タンク１１への蓄熱量が７０％以上となった場合、より望ましくは７５％以上となった場合に強制落とし込み運転モードが実行される。逆に言えば、貯湯タンク１１の蓄熱量に３０％程度の余裕がある状態で強制落とし込み運転モードが実行される。
【００５５】
次に強制落とし込み運転モードにおける湯水の流れを、図６を参照して説明する。まず制御装置１３により強制落とし込み運転モードを選択されると、タンク循環回路２４内の循環ポンプ２６が作動される。給水管６５から供給された水は、給水管６５の中途で分岐された貯留給水管６９を介し、貯湯タンク１１の底部とタンク循環回路２４とに流れ込む。そして貯湯タンク１１内に流れ込んだ低温の水により、貯湯タンク１１内の高温の湯水が、頂部接続管７０から押し出され、混合弁３１側に流出する（熱廃棄動作）。一方、タンク循環回路２４に流れ込んだ低温の水は、排熱熱交換器２１に流れ込む。また強制落とし込み運転モードでは、補助熱源機１４は停止しており、排熱熱交換器２１で高温になった湯水は加熱されることなく分岐給湯流路６６を介し、混合弁３１に流れ込む。
【００５６】
混合弁３１に流れ込んだ湯水は、給水管６５を介して供給される低温の水と混合され、通常落とし込み運転モードと同様に、風呂落とし込み回路６０を介して浴槽循環回路６３である浴槽戻り側流路６１及び浴槽往き側流路６２から浴槽に流出する。また風呂落とし込み回路６０を流れる際に、給湯水量センサ８１及び出湯水量センサ８２により水量（単位時間あたり）が検知され、出湯水比例弁３３により、浴槽への落とし込み流量が調整される。
【００５７】
ここで浴槽へ落とし込まれる水量は、前述した通常落とし込み運転モードの場合に比べて少ない。強制落とし込み運転モードにおける単位時間あたりの落とし込み量は、浴室の洗い場排水能力を鑑みて決定される。具体的には、通常落とし込み運転モードにおける流量の４０％〜８０％程度である。より望ましくは、５０％〜７０％程度である。ここで強制落とし込み運転モードにおける流量が、通常落とし込み運転モードにおける流量の４０％未満である場合には、貯湯タンク１１から熱を排出するのに時間が掛かり過ぎ、この間の出湯水比例弁３３や出湯電磁弁３４その他の消費電力が多大となる。つまり本発明の強制落とし込み運転モードにおける落とし込み流量は、極端に小さくならない。それゆえ、湯水の落とし込みに時間が掛かり過ぎることはなく、それに伴い落とし込み流量の制御のための各弁等の消費電力が多大となることもない。
【００５８】
逆に、強制落とし込み運転モードの流量が、通常落とし込み運転モードの流量の８０％を超える場合は、あえて強制落とし込み運転モードの場合に落とし込み流量を制限する意義が低い。強制落とし込み運転モードの場合も、風呂落とし込み回路における循環ポンプ２５が停止しているため、制御された湯水は、浴槽戻り側流路６１及び浴槽往き側流路６２を介して浴槽へ落とし込まれる。
【００５９】
次に本実施形態のコージェネレーションシステム１における詳細な動作を図７の制御フローチャートに則って説明する。制御装置１３においては、まずステップａで、風呂側からの落とし込み要求が確認される。上記したようにここで、要求があれば通常ルートに進み、ステップ５’での落とし込み流量が浴槽へ落とし込まれる。
【００６０】
ステップａで、落とし込み要求が無いと確認されれば、ステップｂ、ｃ、ｄの強制落とし込み条件が確認される。すなわち、次にステップｂへ進み、商用電力の供給があるか、いわゆる停電かどうかが確認される。停電の確認は、商用電源から供給される電圧を常時検知することで確認できる（停電検知手段）。つまり商用電源系統からの電圧供給が検知されなければ停電ということになる。
【００６１】
そして停電の場合は、次のステップのステップｃへ進み、風呂落とし込み以外の熱需要があるかが確認される。他の熱需要があるか否かは、上述した給湯回路６４に設けられた給湯水量センサ８１を流れる水量と、風呂落とし込み回路６０に設けられた出湯水量センサ８２を流れる水量との流量の差により確認される。つまり給湯水量センサ８１と出湯水量センサ８２との検知水量に差がある場合は、他の熱需要が確認されるということになる。よって給湯回路６４から排出されるシャワーなどの熱需要が無いことが確認されると、次のステップｄへ進む。
【００６２】
ステップｄでは、貯湯タンク１１内が、蓄熱できうる限界値あるいは限界値に近い状況かが確認される。貯湯タンク１１内の熱量が略限界値の場合、強制ルート（ステップａ、ｂ、ｃ、ｄを経由するルート）を通過し、ステップ１ヘ進む。この強制ルートの条件が全て揃うことが、強制落とし込みとしての制御がなされる条件である。
【００６３】
次にステップ１では、上記した通常落とし込みの流量値が制御装置１３のメモリーから読み込まれる。そしてステップ２へ進み、強制ルートによる落とし込みかどうかが判断される。上記したように通常落とし込み運転であれば、ステップ５’に進みステップ１で読み込まれた流量値が確定する。そして、ステップ６において出湯水比例弁３３が制御され読み込まれた水量に調整される。ここでは強制ルートが認識されているので、ステップ３に進み洗い場排水能力により求めた落とし込み流量値がメモリーより読み込まれる。そしてステップ４に進み、ステップ１とステップ３での流量値が比較され、どちらか一方の少数値が選択されステップ６に進む。ステップ６では、確定した流量値に出湯水比例弁３３が調整される。そしてステップ７に進み浴槽への落とし込みが開始される。さらに強制ルートであれば、強制落とし込み運転として作動している間は、常時ステップ８’が確認され、条件が１つでも欠けると強制落とし込みが停止し、ステップａへと戻り待機状態となる。
【００６４】
上記したように、本実施形態のコージェネレーションシステム１は、強制落とし込み運転モードの制御を可能とすることで、発電装置１２の常時運転が可能となる。つまり商用電源から切り離された停電などの場合には、発電部３における冷却回路２３の湯水を熱交換により冷却することが可能となり、ガスエンジン１５のオーバーヒートを防ぐことができる。
【００６５】
また強制落とし込み運転モードの制御では、浴槽に落とし込む湯水の流量値を、通常落とし込み流量値と、浴室の洗い場における排水能力より求めた落とし込み流量値とを比較し、少ない値を選択し、排出するため、排水された湯水が、浴槽から溢れ、浴室の外部である室内へ侵入することを防ぐことができる。
【００６６】
上記実施形態では、暖房運転モード等が考慮されていないが、公知技術と同様に暖房用（床下暖房含む）の回路を設けたコージェネレーションシステムであってもよい。
【００６７】
上記実施形態では、強制落とし込み運転モードにおいて、浴槽循環回路６３である浴槽往き側流路６２及び浴槽戻り側流路６１の両方から湯水が排出される作動原理を示したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、浴槽往き側流路６２あるいは浴槽戻り側流路６１のどちらか一方から排出されるものであってもよい。
【００６８】
上記実施形態では、発電装置１２にガスエンジン１５を備えたコージェネレーションシステム１を示したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、発電装置１２には、燃料電池を備えたコージェネレーションシステムであってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００６９】
【図１】コージェネレーションシステムの作動原理図である。
【図２】図１に示すコージェネレーションシステムが貯湯運転モードで動作する際の動作状態を示す作動原理図である。
【図３】図１に示すコージェネレーションシステムが給湯運転モードで動作する際の動作状態を示す作動原理図である。
【図４】図１に示すコージェネレーションシステムが貯留運転モードで動作する際の動作状態を示す作動原理図である。
【図５】図１に示すコージェネレーションシステムが通常落とし込み運転モードで動作する際の動作状態を示す作動原理図である。
【図６】図１に示すコージェネレーションシステムが強制落とし込み運転モードで動作する際の動作状態を示す作動原理図である。
【図７】図１に示すコージェネレーションシステムの通常及び強制落とし込み運転モードの動作を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００７０】
１    コージェネレーションシステム
２    給湯部
３    発電部
１１    貯湯タンク（貯留手段）
１２    発電装置
１３    制御装置
３１    混合弁
３３    出湯水比例弁（流量規制手段）
６０    風呂落とし込み回路
６３    浴槽循環回路
６４    給湯回路（一般給湯）
６５    給水管
【図１】
2009204239.tif 000003
【図２】
2009204239.tif 000004
【図３】
2009204239.tif 000005
【図４】
2009204239.tif 000006
【図５】
2009204239.tif 000007
【図６】
2009204239.tif 000008
【図７】
2009204239.tif 000009