JP6286312B2 - 貯湯システム - Google Patents

Description

本発明は、貯湯タンクに蓄えた水を燃料電池の排熱で昇温して給湯する貯湯システムに関する。

家庭用の燃料電池は、都市ガスやプロパンガスを燃料として発電するので、ガスの供給が停止すると燃料電池は発電できなくなる。そのため、貯湯タンクに蓄えた水を燃料電池の排熱で昇温して給湯する貯湯システムでは、ガスの供給が停止すると、貯湯タンク内の水を燃料電池の排熱で昇温できなくなってしまう。

貯湯システムは、貯湯タンク内の湯の温度が設定温度より低い場合に、出湯時に貯湯タンクから供給される湯をバックアップ熱源機で追い加熱する。このバックアップ熱源機に、ガス燃焼式の給湯器を利用した場合、ガスの供給が停止すると、バックアップ熱源機による加熱もできなくなる。

したがって、燃料電池の排熱で貯湯タンク内の水を昇温し、かつ、バックアップ熱源機としてガス燃焼式の給湯器を利用する貯湯システムでは、ガスの供給が停止すると、湯を作ることができなくなる。しかし、この状況下でも、ユーザが蛇口を開けば、貯湯タンク内の湯を利用することができる。

ところで、貯湯システムは、貯湯タンク内の湯の温度が設定温度より高い場合に、貯湯タンクからの湯と給水を混合器で混合してから後段のバックアップ熱源機に湯を送っている。混合器は、通常、電気駆動式なので、停電すると、混合比を調整できなくなる。

そのため、ガス、電気が共に停まった状況下で、ユーザが蛇口を開くと、貯湯タンク内の湯に、停電時の混合比で給水を混合したものが蛇口から出てくる。したがって、停電時の混合比における給水の比率が高ければ、貯湯タンク内に熱い湯があっても、ぬるま湯あるいは、給水温度に近い水しか利用することができない。

このような、停電中に混合器の混合比を変更できなくなる不都合を解消するべく、特許文献１には、停電中は補助電源からの給電により混合器等を動かして設定温度の湯を作るようにした混合装置が開示されている。

特開昭６２−２４２７３４号公報

特許文献１に開示の装置では、出湯している間、常に、バッテリーで混合器の制御を続けるので、バッテリーの消耗が激しい。

本発明は、上記の問題を解決しようとするものであり、ガス、電気が停まっている状況下で、バッテリーの消耗を抑えて、貯湯タンク内の湯を適温で出湯す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。

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。

［１］燃料電池の排熱を回収して昇温した湯水を蓄える貯湯タンクを備え、出湯に供される湯を前記貯湯タンクから得た湯と給水を混合器で混合して作る貯湯システムであって、
前記混合器の混合比を制御する制御部と、
ガスの供給停止および停電を検出する検出部と、
バッテリーと、
を有し、
前記制御部は、ガスの供給が停止しかつ停電のとき、前記バッテリーで前記混合器を駆動して、該混合器の混合比における前記貯湯タンクからの湯の割合が所定値以上になるように設定する
ことを特徴とする貯湯システム。

上記発明では、ガスと電気の供給が停止したとき、バッテリーで混合器を駆動して、混合比を、貯湯タンクからの湯の割合が所定値以上になるように設定する。家庭には、湯と給水を混合可能な混合水栓が普及している。したがって、貯湯システムから、できるだけ熱い湯を出すようにしておけば、末端の混合水栓で給水を混ぜて所望の温度の湯を出すことができる。また、停電後に一度だけ混合器を駆動すればよいので、バッテリーの消耗は少ない。

［２］前記所定値は１００％である
ことを特徴とする［１］に記載の貯湯システム。

上記発明では、給水を混ぜることなく、貯湯タンクの湯がそのまま混合器から出るようになる。

本発明に係る貯湯システムによれば、ガス、電気が停まっている状況下で、バッテリーの消耗を抑えて、貯湯タンク内の湯を適温で出湯することが可能になる。

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。 風呂給湯器の構成例を示す図である。 排熱回収動作における湯水の流れを示す説明図である。 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。 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。 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。 注湯動作における湯水の流れを示す説明図である。 ガスと電気が共に停止した場合の対応動作を示す流れ図である。 ガスと電気が共に停止した状況下で出湯する際の湯水の流れを示す説明図である。 混合器を駆動する回路の一例を示す図である。

以下、図面に基づき本発明の実施の形態を説明する。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。第１混合器２３ａ、第２混合器２３ｂ、第３混合器２３ｃはそれぞれ電動のギアモータで弁を開閉する構造を有する。

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。

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。貯湯タンクユニット１１の外部で給湯配管３１の先には、貯湯タンクユニット１１からの湯と給水とを任意の混合比で混合して出すことのできる混合水栓８などが取り付けられる。混合水栓８は、一般家庭において、風呂、台所、洗面台などに取り付ける水栓として広く普及している。

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。

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。

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。

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。

制御部２０は、ガスの供給停止、および停電を検出する機能を備える。ガスの供給停止を検出する方法、停電を検出する方法は任意でよい。ガスの供給停止は、貯湯タンクユニット１１で検出するほか、燃料電池４や風呂給湯器７０からガスの供給停止に関する情報を取得してもよい。

また、貯湯タンクユニット１１は停電に備えて、図示省略のバッテリーを備えている。バッテリーは、商用電源、燃料電池４のいずれも電力の供給が停止したときに使用される。ここでは、商用電源、燃料電池４のいずれからも電力の供給が停止した状態を停電としている。貯湯タンクユニット１１は、商用電源からの電力供給が停電しても燃料電池４が発電しているときは、バッテリーを使用せず、燃料電池４から電力の供給を受ける。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

次に、風呂給湯システム１０の各種動作について説明する。

＜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。

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。

＜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。

給湯は以下の３つの制御モードのいずれかで行われる。

（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。

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。

（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。

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。

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。

（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。

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。

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。

＜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。

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。

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。

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。

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。

＜ガス、電気の供給が停止した場合の動作＞
図８は、ガスと電気の供給が停止した場合に、適温の湯を出湯可能にするために行う動作を示している。

制御部２０は、ガスの供給が停止しかつ停電の状態であるか否かを監視する（ステップＳ１０１）。ガスの供給が停止かつ停電の状態になったら、バッテリーから供給される電力で混合器２３を駆動して、混合比が貯湯タンク１３からの湯が１００％になるように混合器２３を設定する（ステップＳ１０２）。なお、その後は、少なくともガスの供給と停電が続いている間、混合器２３の混合比は変更しない。

図９は、ガス、電気の供給停止中に給湯する動作での湯水の流れを示している。該動作では、混合器２３は、貯湯タンク１３からの湯のみを給湯配管３１へ送り出す。

詳細には、混合器２３の第２混合器２３ｂ、第３混合器２３ｃは全閉し、第１混合器２３ａは全開にする。利用者が、給湯配管３１の先に設けられた混合水栓８を開くと、貯湯タンク１３の給水口１４へ給水管１２から給水が補給される圧力で貯湯タンク１３の出湯口１５から湯が出る。貯湯タンク１３の上部には熱い湯が溜まるので、この熱い湯が貯湯タンク１３から流出する。

貯湯タンク１３の出湯口１５から出た湯は、混合器２３で給水が混合されることなく、混合器２３を通過し、給湯配管３１を経由して、該給湯配管３１の先に設けられた混合水栓８から流出する。利用者は、混合水栓８で貯湯タンクユニット１１からの湯に適宜給水を混合させて、希望の温度（給湯配管３１から供給される湯の温度以下の温度）の湯を作ることができる。

このように、ガスと電気の供給が停まったときに、混合器２３の混合比を貯湯タンク１３からの湯が１００％になるように設定すれば、貯湯タンクユニット１１は貯湯タンク１３に溜まっている湯の温度を下げずに湯を末端の混合水栓８に向けて送りだすことができる。末端の混合水栓８で湯温を下げることができるので、貯湯タンクユニット１１からできるだけ高い温度の湯を送り出すことで、その温度以下の任意の温度の湯を作って混合水栓８から出すことが可能になる。

また、混合器２３の混合比は、ガスと電気の供給が停まったときに最初に一度だけ変更すれば、その後は混合器２３の混合比を変更しなくてよいので、混合比の変更に係る電力消費を少なく抑えることができる。

なお、混合器２３を駆動する回路は、たとえば、図１０に示すような回路で構成されてもよい。図１０に示す混合器２３は、所定の機械部品をステッピングモータ１０１で変位させることで混合比（開度）が変化する。

図１０に示す回路は、ＡＣ１００Ｖが供給されている通常状態において混合器２３のステッピングモータ１０１の駆動を制御する制御部２０と、ＡＣ１００Ｖの供給が停止したことを検出する検出回路１０３と、この検出回路１０３がＡＣ１００Ｖの供給停止を検出したときに、バッテリ１０４から供給される電力でステッピングモータ１０１を駆動する緊急駆動回路１０５を備えている。検出回路１０３には、たとえば。通電がオフのときに接点がクローズする、ノーマルクローズタイプのリレーを使用する。

ステッピングモータ１０１には、駆動用の４本(又は４本以上)の電力線と３本の信号線(全開、全閉、com)が接続される。詳細には、制御部２０のＣＰＵから全ての電力線と３本の信号線が接続されている。一方、緊急駆動回路１０５からは全ての電力線と、全開の信号線が接続されている。

混合器２３のステッピングモータ１０１は、駆動用の４本の電力線に対応するコイル（アースは信号線のcom使用)のうち、現在位置に対応するコイルに対して開方向にあるコイルに１パルス通電されると開方向に動き、現在位置に対応するコイルに対して閉方向にあるコイルに１パルス通電されると閉方向に動く。現在位置に対応するコイルを１番コイルとし、これに対して開方向にあるコイルを２番コイル、以下３番コイル、４番コイルとすると、ステッピングモータ１０１は、現在位置（１番コイル位置）から、２番コイルパルス通電→３番コイルパルス通電→４番コイルパルス通電→１番コイルパルス通電→２番コイルパルス通電のごとく、隣位置に対応する４本の電力線に駆動用の電力（パルス）が送られるたびに隣の位置にまで動き、これに対応して所定量ずつ混合器２３の混合比を全開方向へ変化させることができる。全開位置に達すると全開信号を発し、脱調防止のため通電の停止が行われる。逆に、現在位置（１番コイル位置）から、４番コイルパルス通電→３番コイルパルス通電→２番コイルパルス通電→１番コイルパルス通電→４番コイルパルス通電のごとく、隣位置に対応する４本の電力線にパルスが送られるたびに隣の位置にまで動き、これに対応して所定量ずつ混合器２３の混合比を全閉方向へ変化させることができる。全閉位置に達すると全閉信号を発し、脱調防止のため通電の停止が行われる。

ＡＣ１００Ｖが供給されている通常状態では、制御部２０のＣＰＵは、全閉信号あるいは全開信号がオンになってからどの程度、駆動用の電力（パルス数）を電力線経由で送ったかを計算で求めて、現在の混合器２３の開度を認識する。たとえば、全閉位置から全開方向で与えたパルス数から全閉方向で与えたパルス数を減算して得たパルス数から、現在の混合比（開度）を算出する。

混合器２３を、目標とする途中の開度に変化させるためには、現在の開度と目標開度とから全開方向あるいは全閉方向に何パルスを発生させるかを演算し、その演算結果が示す数のパルスをステッピングモータ１０１に与える必要がある。ＡＣ１００Ｖの供給が停止すると、ＣＰＵで計算されている現在の開度を示す情報が失われるので、上記の演算ができなくなり、目標とする途中の開度に混合器２３を制御できなくなる。

しかし、図８に示すように、ガス供給が遮断しかつ停電になった場合は混合器２３を全開の状態にすればよい。そこで、緊急駆動回路１０５は、ＡＣ１００Ｖの供給が停止した場合に、たとえ混合器２３の現在の開度が全閉であっても必ず全開にすることのできる所定数のパルスを、現在の開度に係らず一律にステッピングモータ１０１に与える。具体的には、全閉から全開にするために必要なパルス数以上の所定数のパルスを、全開方向でステッピングモータ１０１に出力する。

これにより、ＣＰＵのような演算機能や現在の開度を記憶する機能を備えることなく、かつ、ステッピングモータ１０１からもたらされる信号線を接続することなく、停電に伴って混合器２３の開度を、全開の状態に、すなわち、貯湯タンク１３からの湯が１００％になるように設定できる。

なお、たとえば、現在の開度が途中の開度であったり、略全開であったりする場合には、停電に伴い緊急駆動回路１０５から過剰なパルス数がステッピングモータ１０１に与えられる。この余分なパルスによりステッピングモータ１０１は脱調状態になるものの、ＡＣ１００Ｖの通電再開時に、脱調状態から正常状態にもどすシーケンスをＣＰＵが実行するようにしてあるので、問題は生じない。脱調状態から正常状態にもどすシーケンスとしては、たとえば、一度全閉方向にステッピングモータ１０１を駆動し続け、全閉位置に達したことを示す全閉信号を受けた時に現在位置をイニシャライズすることで現在開度の把握を行うといった制御がある。このシーケンスを行うことでステッピングモータ１０１を脱調状態から正常状態にもどす。

また、検出回路１０３は、停電から所定時間経過後に緊急駆動回路１０５に停電を通知する（緊急駆動回路１０５を駆動する）ようになっている。たとえば、通電が切れてから所定時間(数秒)の経過後に接点がメークするリレーを、検出回路１０３として使用する。これにより、瞬間的な停電等の現象で緊急駆動回路１０５が動作しないようにしている。

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。

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、燃料電池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は燃料電池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。

貯湯タンクユニット１１の構成は実施の形態に例示したものに限定されない。たとえば、実施の形態では、風呂給湯器７０からの湯を混合器２３に戻して混合可能な構成であったが、混合器２３では、貯湯タンク１３からの湯と給水とを混合して風呂給湯器７０に供給し、風呂給湯器７０からの湯はそのまま給湯栓へ供給するような構成であってもかまわない。

ガスと電気の供給が停まったときに、混合器２３の混合比を貯湯タンク１３からの湯が１００％になるように設定したが、混合比はこれに限定されない。たとえば、貯湯タンク１３内の湯温が、たとえば、８０℃の場合、貯湯タンクユニット１１からの出湯温度が６０℃程度に低下するような混合比に設定してもよい。

実施の形態では、商用電源、燃料電池４のいずれからも電力の供給が停止した状態を停電としたが、貯湯タンクユニット１１が燃料電池４から電力の供給を受けない場合は、商用電源からの電力供給停止をもって停電とすればよい。

また、ガスの供給停止かつ停電となった場合にユーザに操作してもらうボタンをリモコン９２等に設け、該ボタンが押下された場合にガスと電気の供給が停止したことを貯湯タンクユニット１１が認識するようにしてもよい。

２…風呂（浴槽）
３…暖房用放熱器
８…混合水栓
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１三方弁の第１接続口
２１ｂ…第１三方弁の第２接続口
２１ｃ…第１三方弁の第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２三方弁の第１接続口
３８ｂ…第２三方弁の第２接続口
３８ｃ…第２三方弁の第３接続口
３９…逆止弁
４１…排水管
４２…排水栓
４３…第３三方弁
４３ａ…第３三方弁の第１接続口
４３ｂ…第３三方弁の第２接続口
４３ｃ…第３三方弁の第３接続口
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）
１０１…ステッピングモータ
１０３…検出回路
１０４…バッテリ
１０５…緊急駆動回路

Claims (2)

1. 燃料電池の排熱を回収して昇温した湯水を蓄える貯湯タンクを備え、出湯に供される湯を前記貯湯タンクから得た湯と給水を混合器で混合して作る貯湯システムであって、
   前記混合器の混合比を制御する制御部と、
   ガスの供給停止および停電を検出する検出部と、
   バッテリーと、
   を有し、
   前記制御部は、ガスの供給が停止しかつ停電のとき、前記バッテリーで前記混合器を駆動して、該混合器の混合比における前記貯湯タンクからの湯の割合が所定値以上になるように設定する
   ことを特徴とする貯湯システム。
2. 前記所定値は１００％である
   ことを特徴とする請求項１に記載の貯湯システム。

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