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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】6570908
(24)【登録日】2019年8月16日
(45)【発行日】2019年9月4日
(54)【発明の名称】給湯システム
(51)【国際特許分類】
F24D 3/08 20060101AFI20190826BHJP
F24D 3/00 20060101ALI20190826BHJP
F24H 1/00 20060101ALI20190826BHJP
【ＦＩ】
F24D3/08 J
F24D3/00 J
F24H1/00 631A
【請求項の数】5
【全頁数】21
(21)【出願番号】特願2015-145825(P2015-145825)
(22)【出願日】2015年7月23日
(65)【公開番号】特開2017-26232(P2017-26232A)
(43)【公開日】2017年2月2日
【審査請求日】2018年2月19日
(73)【特許権者】
【識別番号】000129231
【氏名又は名称】株式会社ガスター
(74)【代理人】
【識別番号】100093894
【弁理士】
【氏名又は名称】五十嵐 清
(72)【発明者】
【氏名】斉藤 寿久
(72)【発明者】
【氏名】澤中 裕介
(72)【発明者】
【氏名】寺嶋 正和
(72)【発明者】
【氏名】今井 文人
(72)【発明者】
【氏名】玉井 由
(72)【発明者】
【氏名】西出 陽平
【審査官】
岩▲崎▼ 則昌
(56)【参考文献】
【文献】
特開２００８−２７５１８２（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）
Ｆ２４Ｄ ３／０８
Ｆ２４Ｄ ３／００
Ｆ２４Ｈ １／００
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
湯を貯留する貯湯槽と、熱媒体を貯留するサブタンクと、前記貯湯槽に熱的に接続される給湯回路を備えた補助熱源装置とを有し、前記貯湯槽には該貯湯槽の上部側から湯を導出する湯の通路が接続されて、該湯の通路が前記補助熱源装置の前記給湯回路と接続されており、前記補助熱源装置には、暖房用熱交換器と循環ポンプとを備えて暖房装置に接続される暖房回路が設けられ、該暖房回路には熱媒体流通管路を介して前記サブタンクが接続され、前記暖房回路を循環させる熱媒体の循環経路を前記熱媒体流通管路と前記サブタンクとを介して循環させるサブタンク側経由経路と前記サブタンク側には通さずに循環させるメイン循環経路との何れかに切り替える経路切り替え制御手段が設けられており、該経路切り替え制御手段は予め定められるタンク貯留熱媒体導入条件が満たされたときに前記暖房回路を循環する前記熱媒体の循環経路を前記サブタンク側経由経路とする構成と成し、暖房運転時に暖房回路を循環させる熱媒体の温度を可変可能な暖房用熱媒体循環温度可変制御手段を有し、前記経路切り替え制御手段は、サブタンク内の熱媒体の温度が予め定められる暖房適温基準温度以上であって、かつ、前記暖房用熱媒体循環温度可変制御手段による制御によって前記暖房回路を循環させる前記熱媒体の温度が予め定められる熱媒体導入用設定温度以下とされたときに、タンク貯留熱媒体導入条件が満たされたと判断することを特徴とする給湯システム。
【請求項2】
湯を貯留する貯湯槽と、熱媒体を貯留するサブタンクと、前記貯湯槽に熱的に接続される給湯回路を備えた補助熱源装置とを有し、前記貯湯槽には該貯湯槽の上部側から湯を導出する湯の通路が接続されて、該湯の通路が前記補助熱源装置の前記給湯回路と接続されており、前記補助熱源装置には、暖房用熱交換器と循環ポンプとを備えて暖房装置に接続される暖房回路が設けられ、該暖房回路には熱媒体流通管路を介して前記サブタンクが接続され、前記暖房回路を循環させる熱媒体の循環経路を前記熱媒体流通管路と前記サブタンクとを介して循環させるサブタンク側経由経路と前記サブタンク側には通さずに循環させるメイン循環経路との何れかに切り替える経路切り替え制御手段が設けられており、該経路切り替え制御手段は予め定められるタンク貯留熱媒体導入条件が満たされたときに前記暖房回路を循環する前記熱媒体の循環経路を前記サブタンク側経由経路とする構成と成し、暖房運転時に暖房回路を循環させる熱媒体の温度を可変可能な暖房用熱媒体循環温度可変制御手段を有し、前記経路切り替え制御手段は、サブタンク内の熱媒体の温度が予め定められる暖房適温基準温度以上であって、かつ、前記暖房用熱媒体循環温度可変制御手段による制御によって前記暖房回路を循環させる前記熱媒体の温度が予め定められる熱媒体導入用設定温度以下とされたときの条件と、前記暖房回路から前記暖房装置側に供給する暖房供給温度が予め定められる低温暖房用設定温度以下であって前記暖房装置の運転個数が予め定められる設定個数以下のときの条件と、のうちの少なくとも一つの条件が満たされたときに前記タンク貯留熱媒体導入条件が満たされたと判断することを特徴とする給湯システム。
【請求項3】
湯を貯留する貯湯槽と、熱媒体を貯留するサブタンクと、前記貯湯槽に熱的に接続される給湯回路を備えた補助熱源装置とを有し、前記貯湯槽には該貯湯槽の上部側から湯を導出する湯の通路が接続されて、該湯の通路が前記補助熱源装置の前記給湯回路と接続されており、前記補助熱源装置には、暖房用熱交換器と循環ポンプとを備えて暖房装置に接続される暖房回路が設けられ、該暖房回路には熱媒体流通管路を介して前記サブタンクが接続され、前記暖房回路を循環させる熱媒体の循環経路を前記熱媒体流通管路と前記サブタンクとを介して循環させるサブタンク側経由経路と前記サブタンク側には通さずに循環させるメイン循環経路との何れかに切り替える経路切り替え制御手段が設けられており、該経路切り替え制御手段は予め定められるタンク貯留熱媒体導入条件が満たされたときに前記暖房回路を循環する前記熱媒体の循環経路を前記サブタンク側経由経路とする構成と成し、暖房運転時に暖房回路を循環させる熱媒体の温度を可変可能な暖房用熱媒体循環温度可変制御手段を有し、前記経路切り替え制御手段は、サブタンク内の熱媒体の温度が予め定められる暖房適温基準温度以上であって、かつ、前記暖房用熱媒体循環温度可変制御手段による制御によって前記暖房回路を循環させる前記熱媒体の温度が予め定められる熱媒体導入用設定温度以下とされたときの条件と、前記暖房回路から前記暖房装置側に供給する暖房供給温度が予め定められる低温暖房用設定温度以下であって前記暖房装置の運転個数が予め定められる設定個数以下のときの条件と、前記暖房回路を循環する熱媒体の暖房用熱交換器側への戻り温度を検出する暖房戻り温度検出手段を有していて、前記暖房回路から暖房装置側に供給する暖房供給温度から前記暖房戻り温度検出手段により検出される暖房戻り温度を差し引いた値が予め定められる設定温度範囲内のときの条件と、のうちの少なくとも一つの条件が満たされたときに前記タンク貯留熱媒体導入条件が満たされたと判断することを特徴とする給湯システム。
【請求項4】
サブタンクには該サブタンク内の熱媒体加熱用のサブタンク加熱用熱交換器が設けられ、該サブタンク加熱用熱交換器と貯湯槽内の湯または水を加熱する加熱手段が、該貯湯槽と前記サブタンク加熱用熱交換器の外部に設けられていることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか一つに記載の給湯システム。
【請求項5】
加熱手段は発電装置により形成され、該発電装置が熱供給用通路を介して貯湯槽とサブタンク加熱用熱交換器に熱的に接続されていることを特徴とする請求項４記載の給湯システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、貯湯槽（貯湯タンク）と、サブタンクと、これらのタンク内の熱媒体加熱用の加熱手段と、補助熱源装置とを備えた給湯システムに関するものである。
【背景技術】
【0002】
タンク内に湯（湯水、水、湯または水と称することもある）を収容する貯湯槽（貯湯タンク）を備えた貯湯ユニットが様々に提案されており、図４には、貯湯ユニットを備えた給湯システムの一例が示されている。この給湯システムにおいて、貯湯ユニット３は、貯湯タンク１２０と、発熱体２とを有しており、発熱体２は貯湯タンク１２０内に貯留されている湯水を加熱する加熱手段として機能する。発熱体２は例えば発電装置等により形成される。
【0003】
発電装置は、例えば固体高分子形燃料電池（ＰＥＦＣ）や固体酸化物形燃料電池（ＳＯＦＣ）等の燃料電池（ＦＣ）や、ガスエンジン等により形成されるものであり、燃料電池は、水の電気分解の逆反応で、都市ガス等の燃料から取り出された水素と空気中の酸素とを反応させて発電する発電装置である。このような発電装置の他に、発熱体２としては、例えば太陽熱を集熱する集熱器を備えた太陽熱温水ユニットやヒートポンプユニット等が適用される。
【0004】
また、貯湯ユニット３は、給水供給源からの水を貯湯タンク１２０の下部側から貯湯タンク１２０に供給する給水通路６１と、貯湯タンク１２０の下部側から発熱体２に水を供給するための水供給通路１２１と、発熱体２により加熱された湯を貯湯タンク１２０側に送って該貯湯タンク１２０の上部側から該貯湯タンク１２０に導入する熱回収用通路１２２と、貯湯タンク１２０の上部側から給湯先に湯を供給するための湯の通路６３とを有している。
【0005】
湯の通路６３は、接続ユニット６４を介し、前記給水供給源から分岐した分岐通路６２と接続されており、接続ユニット６４には電磁弁６５等が設けられている。また、接続ユニット６４には通路６６が接続されており、この通路６６を通して給湯先への給湯が行われる。
【0006】
貯湯タンク１２０には上下方向に温度の層が形成されるものであり、貯湯タンク１２０の上部側の層（高温層）に、発熱体２である発電装置の発電時に生じる排熱によって加熱された高温Ｔａ（例えば８０℃）の湯が貯湯され、貯湯タンク１２０の下部側の層（低温層）には貯湯タンク１２０内に給水される給水温度と同じ温度Ｔｃ（例えば１５℃）の水が貯水され、その間に、温度Ｔａから温度Ｔｃまでの急な温度勾配を持つ層（温度中間層）が形成される。図４の破線Ｂは、高温層と温度中間層との境界を示しており、破線Ｂの上側の水（湯）が実質的に給湯に利用される温度層である。
【0007】
なお、図４の図中、符号１２３は循環ポンプを示し、符号１２４は、貯湯タンク１２０内の圧力が許容圧力を超えたときに該圧力を外部に逃がすための過圧逃がし弁を備えた過圧逃がし用通路を示し、符号１２８は排水弁を備えた排水通路をそれぞれ示している。
【0008】
この種の貯湯ユニット３を備えた給湯システムにおいては、例えば、発熱体２を発電装置により形成した場合は、貯湯タンク１２０から水供給通路１２１を通して冷却用の例えば５０℃以下（好ましくは４５℃以下）の水を発熱体２（発電装置）に供給し、発電装置の排熱により水を加熱して熱回収用通路１２２から貯湯タンク１２０に導入して貯湯タンク１２０に貯湯する。そして、その湯を、湯の通路６３を通して導出し、この湯と給水供給源から分岐通路６２を通して導出される水とを必要に応じて接続ユニット６４により混合し、前記の如く通路６６を通して給湯先に供給することにより給湯設定温度の湯を供給することができる。このような給湯システムは、発電装置の排熱を利用して給湯を行うことができるので省エネ性を有する。
【0009】
また、貯湯タンク１２０内の湯水の温度が給湯設定温度よりも低いときに、その湯水を加熱して給湯設定温度の湯を供給できるようにするために、接続ユニット６４に接続された通路６６には、バーナ等を備えた給湯器等の補助熱源装置（図示せず）が接続されているものが多い。つまり、補助熱源装置を接続することにより、通路６６を通った湯を必要に応じて補助熱源装置によって加熱（追い加熱）して給湯先に給湯し、加熱が不要なときには非加熱で給湯することができる。
【0010】
なお、補助熱源装置として適用される給湯装置（給湯器）は、給湯機能を備えた給湯回路を有していることはもちろんであるが、さらに、暖房用の熱媒体を暖房装置に供給可能な暖房回路を有する給湯装置等、様々な給湯装置がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0011】
【特許文献1】平９−１７０８１４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0012】
ところで、前記のように、発熱体２を発電装置により形成した場合、貯湯タンク１２０内の湯水は発電装置の排熱を利用して加熱されるものであるが、例えば貯湯タンク１２０内の湯がほぼ全て高温層の湯で満たされ、発熱体２側に冷却水としての水が供給できなくなると発電装置による発電が行われなってしまう。そこで、給湯用の貯湯タンク１２０の他に、例えば暖房用といった他の熱利用を可能とするサブタンクを設け、貯湯タンク１２０内を高温層の湯で満たさずに、発電装置の排熱により加熱した湯をサブタンク側に導入し（熱をサブタンク側にも蓄熱し）、サブタンクに貯留した湯を利用することで、省エネ性を向上できる給湯システムの開発が検討されている。
【0013】
なお、サブタンクの熱を例えば床暖房等の暖房用に利用することを考えた場合、床暖房は冬季しか利用されず、冬季であっても利用者が床暖房以外の暖房器具を利用することも多いため、サブタンクの容量は給湯用の貯湯タンク１２０のようには大きくできない。つまり、大容量のサブタンクを給湯システムに設けると、そのサブタンクを設けたユニットのサイズが大型化し、コストも高くなり、利用者にとっては不利益となるため、前記のように利用が限定的となりがちな暖房用に用いる熱利用のためのサブタンクを大型化することは好ましくないのである。
【0014】
しかしながら、前記のように、サブタンクを設ける目的は給湯システムの省エネ性を向上させるためであるのだから、サブタンクの容量が小さめであっても、できる限り有効に利用し、省エネ性を向上させることはできないか、と本発明者は考えた。
【0015】
本発明は、上記本発明者の考えに基づいてなされたものであり、その目的は、貯湯槽とサブタンクと補助熱源装置とを備えた給湯システムにおいて、サブタンクの容量が大きくなくても省エネ性を向上させることができる給湯システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0016】
本発明は上記目的を達成するために、次の構成をもって課題を解決する手段としている。すなわち、第１の発明は、湯を貯留する貯湯槽と、熱媒体を貯留するサブタンクと、前記貯湯槽に熱的に接続される給湯回路を備えた補助熱源装置とを有し、前記貯湯槽には該貯湯槽の上部側から湯を導出する湯の通路が接続されて、該湯の通路が前記補助熱源装置の前記給湯回路と接続されており、前記補助熱源装置には、暖房用熱交換器と循環ポンプとを備えて暖房装置に接続される暖房回路が設けられ、該暖房回路には熱媒体流通管路を介して前記サブタンクが接続され、前記暖房回路を循環させる熱媒体の循環経路を前記熱媒体流通管路と前記サブタンクとを介して循環させるサブタンク側経由経路と前記サブタンク側には通さずに循環させるメイン循環経路との何れかに切り替える経路切り替え制御手段が設けられており、該経路切り替え制御手段は予め定められるタンク貯留熱媒体導入条件が満たされたときに前記暖房回路を循環する前記熱媒体の循環経路を前記サブタンク側経由経路とする構成と成し、暖房運転時に暖房回路を循環させる熱媒体の温度を可変可能な暖房用熱媒体循環温度可変制御手段を有し、前記経路切り替え制御手段は、サブタンク内の熱媒体の温度が予め定められる暖房適温基準温度以上であって、かつ、前記暖房用熱媒体循環温度可変制御手段による制御によって前記暖房回路を循環させる前記熱媒体の温度が予め定められる熱媒体導入用設定温度以下とされたときに、タンク貯留熱媒体導入条件が満たされたと判断する構成をもって課題を解決するための手段としている。
【0018】
さらに、第２の発明は、湯を貯留する貯湯槽と、熱媒体を貯留するサブタンクと、前記貯湯槽に熱的に接続される給湯回路を備えた補助熱源装置とを有し、前記貯湯槽には該貯湯槽の上部側から湯を導出する湯の通路が接続されて、該湯の通路が前記補助熱源装置の前記給湯回路と接続されており、前記補助熱源装置には、暖房用熱交換器と循環ポンプとを備えて暖房装置に接続される暖房回路が設けられ、該暖房回路には熱媒体流通管路を介して前記サブタンクが接続され、前記暖房回路を循環させる熱媒体の循環経路を前記熱媒体流通管路と前記サブタンクとを介して循環させるサブタンク側経由経路と前記サブタンク側には通さずに循環させるメイン循環経路との何れかに切り替える経路切り替え制御手段が設けられており、該経路切り替え制御手段は予め定められるタンク貯留熱媒体導入条件が満たされたときに前記暖房回路を循環する前記熱媒体の循環経路を前記サブタンク側経由経路とする構成と成し、暖房運転時に暖房回路を循環させる熱媒体の温度を可変可能な暖房用熱媒体循環温度可変制御手段を有し、前記経路切り替え制御手段は、サブタンク内の熱媒体の温度が予め定められる暖房適温基準温度以上であって、かつ、前記暖房用熱媒体循環温度可変制御手段による制御によって前記暖房回路を循環させる前記熱媒体の温度が予め定められる熱媒体導入用設定温度以下とされたときの条件と、前記暖房回路から前記暖房装置側に供給する暖房供給温度が予め定められる低温暖房用設定温度以下であって前記暖房装置の運転個数が予め定められる設定個数以下のときの条件と、のうちの少なくとも一つの条件が満たされたときに前記タンク貯留熱媒体導入条件が満たされたと判断することを特徴とする。
【0019】
さらに、第３の発明は、湯を貯留する貯湯槽と、熱媒体を貯留するサブタンクと、前記貯湯槽に熱的に接続される給湯回路を備えた補助熱源装置とを有し、前記貯湯槽には該貯湯槽の上部側から湯を導出する湯の通路が接続されて、該湯の通路が前記補助熱源装置の前記給湯回路と接続されており、前記補助熱源装置には、暖房用熱交換器と循環ポンプとを備えて暖房装置に接続される暖房回路が設けられ、該暖房回路には熱媒体流通管路を介して前記サブタンクが接続され、前記暖房回路を循環させる熱媒体の循環経路を前記熱媒体流通管路と前記サブタンクとを介して循環させるサブタンク側経由経路と前記サブタンク側には通さずに循環させるメイン循環経路との何れかに切り替える経路切り替え制御手段が設けられており、該経路切り替え制御手段は予め定められるタンク貯留熱媒体導入条件が満たされたときに前記暖房回路を循環する前記熱媒体の循環経路を前記サブタンク側経由経路とする構成と成し、暖房運転時に暖房回路を循環させる熱媒体の温度を可変可能な暖房用熱媒体循環温度可変制御手段を有し、前記経路切り替え制御手段は、サブタンク内の熱媒体の温度が予め定められる暖房適温基準温度以上であって、かつ、前記暖房用熱媒体循環温度可変制御手段による制御によって前記暖房回路を循環させる前記熱媒体の温度が予め定められる熱媒体導入用設定温度以下とされたときの条件と、前記暖房回路から前記暖房装置側に供給する暖房供給温度が予め定められる低温暖房用設定温度以下であって前記暖房装置の運転個数が予め定められる設定個数以下のときの条件と、前記暖房回路を循環する熱媒体の暖房用熱交換器側への戻り温度を検出する暖房戻り温度検出手段を有していて、前記暖房回路から暖房装置側に供給する暖房供給温度から前記暖房戻り温度検出手段により検出される暖房戻り温度を差し引いた値が予め定められる設定温度範囲内のときの条件と、のうちの少なくとも一つの条件が満たされたときに前記タンク貯留熱媒体導入条件が満たされたと判断することを特徴とする。
【0020】
さらに、第４の発明は、前記第１乃至第３のいずれか一つの発明の構成に加え、前記サブタンクには該サブタンク内の熱媒体加熱用のサブタンク加熱用熱交換器が設けられ、該サブタンク加熱用熱交換器と貯湯槽内の湯または水を加熱する加熱手段が、該貯湯槽と前記サブタンク加熱用熱交換器の外部に設けられていることを特徴とする。
【0021】
さらに、第５の発明は、前記第４の発明の構成に加え、前記加熱手段は発電装置により形成され、該発電装置が熱供給用通路を介して貯湯槽とサブタンク加熱用熱交換器に熱的に接続されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【0022】
本発明によれば、湯を貯留する貯湯槽と、熱媒体を貯留するサブタンクと、前記貯湯槽に熱的に接続される給湯回路を備えた補助熱源装置とを有しており、貯湯槽に接続されている湯の通路から貯湯槽内の湯を導出して給湯に利用できることに加え、以下に述べるように、サブタンクに貯留された熱媒体を利用して、補助熱源装置に設けられている暖房回路を用いた暖房を有効に行うことができるものである。
【0023】
つまり、前記補助熱源装置に設けられている暖房回路は、暖房用熱交換器と循環ポンプとを備えて暖房装置に接続される回路であり、該暖房回路には熱媒体流通管路を介して前記サブタンクが接続されており、例えば暖房回路を循環する熱媒体によって行われる暖房運転の出力が低く、補助熱源装置によって加熱を行うと熱効率が低い状態であるときに、熱媒体をサブタンク側経由経路で暖房回路に循環させることによって、サブタンク内に貯留された熱媒体を暖房回路に導入して有効利用できる。貯湯槽内の湯水やサブタンク内の熱媒体は、例えば発電装置の排熱によって加熱されるものであるから、その排熱利用によって加熱されたサブタンク内の熱媒体を前記のように暖房運転に有効利用することにより、省エネ性の高い給湯システムを構築できる。
【0024】
以下、この効果について詳述する。補助熱源装置に設けられる暖房回路の構成は様々であるが、暖房回路に設けられている暖房用熱交換器を加熱する加熱手段としては、ガス等の燃料を燃焼させて熱を発生させるバーナ装置等が適用されることが多い。また、暖房回路は、一般に、高温の熱媒体供給を必要とする大出力のものが多い高温暖房装置と、低温の熱媒体供給を必要とする小出力のものが多い低温暖房装置の両方が暖房回路に接続されて、それらの暖房装置を同時運転されたときにも熱媒体の供給が対応可能に設計されている。
【0025】
例えば、現在、一般的な家庭用として適用されている熱源装置における暖房回路の出力値は、最大出力が例えば１４ｋｗ程度に設計されていることが多く、前記同時運転時には高温の熱媒体を暖房回路に循環させて最大出力が出せるようにすることが行われる。例えば暖房マット（温水マット等）のような低温暖房装置では、運転初期に大出力が要求されるときには、熱媒体の温度を例えば８０℃のように上げて定格出力の１．５倍の出力を出したり、定格出力の０．５倍とするために例えば６０℃のような低温の熱媒体を間欠的に送ったり、例えば４０℃のような、さらに低温の熱媒体を暖房回路に循環させたり、といったような制御が適宜行われるものであり、例えば暖房マットのサイズが小さくて運転枚数が１枚の場合等には、例えば０．３ｋｗ程度の出力しか必要ないことになる。
【0026】
このように出力が低い場合は、暖房回路の暖房用熱交換器を加熱するための加熱手段としてバーナ装置を適用する場合に、例えばバーナ装置の複数（例えば２つ）の燃焼面のうち１つの面のみとする部分燃焼（燃焼面が２つの場合は半開燃焼）とし、しかも、その燃焼を断続的に行う間欠燃焼運転を行うことなる。バーナ装置の部分燃焼を行うと、燃焼していない面があることになるが、バーナ装置の給排気用に設けられる燃焼ファンからの風は全ての燃焼面側に向けて送られるので、その分（燃焼面が２つの場合は片面）の通気が加熱された熱媒体の通っている暖房用熱交換器を冷気で冷却することになって熱効率が悪くなる。また、バーナ装置の間欠運転を行うと、バーナ装置を運転していない状態での燃焼ファンの運転（プリパージやポストファン）での通気が暖房用熱交換器に吹き付けられて熱媒体から熱を奪うので、非常に熱効率が悪くなる。
【0027】
そこで、本発明において、例えば暖房運転時に暖房回路を循環させる熱媒体の温度を可変可能な暖房用熱媒体循環温度可変制御手段を設け、経路切り替え制御手段は、例えば、サブタンク内の熱媒体の温度が予め定められる暖房適温基準温度以上であって、前記暖房用熱媒体循環温度可変制御手段による制御によって前記暖房回路を循環させる前記熱媒体の温度が予め定められる熱媒体導入用設定温度以下とされたときにタンク貯留熱媒体導入条件が満たされたと判断する。
【0028】
そうすると、熱媒体導入用設定温度を例えば暖房マット等の低温の熱媒体を必要とする暖房装置のみの運転時で（前記の如く低出力で）、熱効率が悪いときに暖房回路を循環する熱媒体の循環経路をサブタンク側経由経路とすることになる。なお、例えば６０℃の熱媒体を間欠運転状態で供給していてタンク貯留熱媒体導入条件が満たされていないときに（例えば熱媒体導入用設定温度が４０℃に設定されているとすると）、例えば４０℃の熱媒体を連続供給するように変更してタンク貯留熱媒体導入条件を満たすようにしてもよい。
【0029】
上記のように暖房マット等の低温の熱媒体を必要とする暖房装置のみの運転時で例えば暖房用のバーナ装置の燃焼等により熱媒体の加熱を行うと熱効率が悪いときにサブタンク側経由経路で熱媒体を供給するようにすると、例えば暖房用のバーナ装置の燃焼を全く行わずに（前記のように熱効率が悪い状態の燃焼を行わず）、サブタンク側から暖房回路に導入される熱媒体を循環させて暖房装置側に供給して暖房を行うことができるようになり、サブタンク内に貯留された熱媒体の熱を非常に有効に利用することができ、省エネ性を向上させることができる。
【0030】
また、経路切り替え制御手段は、サブタンク内の熱媒体の温度が予め定められる暖房適温基準温度以上であって、暖房回路から暖房装置側に供給する暖房供給温度が予め定められる低温暖房用設定温度以下で前記暖房装置の運転個数が予め定められる設定個数以下のときに、タンク貯留熱媒体導入条件が満たされたと判断すれば、暖房用のバーナ装置の燃焼等により熱媒体の加熱を行うと非常に熱効率が悪いときに暖房回路を循環する熱媒体をサブタンク側経由経路で循環させ、サブタンク内に貯留された熱媒体を暖房回路に導入して有効利用できるので、省エネ性を向上させることができる。
【0031】
また、熱交換器はもともと熱交換器に導入される熱媒体の温度が低いほど熱効率が高くなるものであるから、暖房回路において、暖房装置への熱の供給後に暖房用熱交換器側に戻ってくる熱媒体の温度（戻り温度）が高いと、当然ながら熱効率が悪くなる。特に、暖房用熱交換器を潜熱回収用熱交換器を有する構成とした場合には、その潜熱回収用熱交換器は、潜熱回収用熱交換器に導入される熱媒体の温度が例えば４５℃以上となると燃焼ガスの露点温度に近づいて急激に熱効率が悪くなるため、前記戻り温度が高いと（例えば４５℃以上であると）非常に熱効率が悪くなる。
【0032】
そこで、暖房回路を循環する熱媒体の暖房用熱交換器側への戻り温度を検出する暖房戻り温度検出手段を設け、経路切り替え制御手段は、サブタンク内の熱媒体の温度が予め定められる暖房適温基準温度以上であって、前記暖房回路から暖房装置側に供給する暖房供給温度から前記暖房戻り温度検出手段により検出される暖房戻り温度を差し引いた値が予め定められる設定温度範囲内のときにタンク貯留熱媒体導入条件が満たされたと判断するようにすると、熱効率が悪いときに、暖房回路を循環する熱媒体をサブタンク側経由経路で循環させ、サブタンク内に貯留された熱媒体を暖房回路に導入して有効利用でき、省エネ性を向上させることができる。
【0033】
例えば前記設定範囲を１５℃程度とすると、暖房供給温度（熱媒体の供給温度）を６０℃としたとき、４５℃以上の熱媒体が暖房用熱交換器側に戻ってくるようなとき（熱媒体の戻り温度が４５℃以上）にはタンク貯留熱媒体導入条件が満たされたと判断されることになる。このように熱媒体の戻り温度が高いときには、バーナ装置等によって熱媒体を加熱する場合の熱効率が悪いので、そのようなバーナ燃焼等による加熱を行わずに、熱媒体をサブタンク側経由経路で循環させてサブタンク内に貯留された熱媒体を暖房回路に導入することで、サブタンク内に貯留された熱媒体の熱を有効利用でき、省エネ性を向上させることができる。なお、前記暖房供給温度から前記暖房戻り温度を差し引いた値が小さいということは、暖房装置を通って戻ってくる熱媒体を加熱する必要が殆ど無いということであり、サブタンクから供給される熱媒体の熱により暖房装置の加熱が支障なく行えることになる。
【0034】
さらに、サブタンクに、該サブタンク内の熱媒体加熱用のサブタンク加熱用熱交換器を設け、該サブタンク加熱用熱交換器と貯湯槽内の湯または水を加熱する加熱手段を、該貯湯槽と前記サブタンク加熱用熱交換器の外部に設けることによって、加熱手段によりサブタンク加熱用熱交換器と貯湯槽とを共に加熱して、効率良く熱利用ができる給湯システムを実現できる。
【0035】
さらに、加熱手段を発電装置により形成し、該発電装置を熱供給用通路を介して貯湯槽とサブタンク加熱用熱交換器に熱的に接続することによって、発電装置の排熱を利用して貯湯槽内の湯水を加熱することに加えてサブタンク加熱用熱交換器とを加熱してサブタンク内の熱媒体を加熱できるので、省エネ性の高い給湯システムを実現できる。
【図面の簡単な説明】
【0036】
【図1】本発明に係る給湯システムの一実施例の模式的なシステム構成図である。
【図2】実施例の給湯システムに設けられている要部制御構成を示すブロック図である。
【図3】貯湯槽とサブタンクとの配設形態例を模式的に示す横断面説明図である。
【図4】貯湯槽を備えた給湯システムのシステム構成例を模式的に示す説明図である。
【図5】床暖房装置の運転時の室内温度の違いによる温水の戻り温度の違いを説明するための模式図である。
【図6】水を潜熱回収用熱交換器に通してから顕熱回収用熱交換器に通して各熱交換器で加熱する場合の、暖房用の潜熱回収用熱交換器の入水温度（戻り温度）と熱交換器全体での熱効率（暖房効率）との関係を示すグラフである。
【図7】顕熱回収用熱交換器（一次熱交換器）と潜熱回収用熱交換器（二次熱交換器）を通る水の流れと、各熱交換器周辺を流れる燃焼ガスの流れに伴う各熱交換器の熱回収動作を説明するための模式的な説明図である。
【発明を実施するための形態】
【0037】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づき説明する。なお、本実施例の説明において、これまでの説明の例と同一構成要素には同一符号を付し、その重複説明は省略または簡略化する。
【実施例】
【0038】
図１には、本発明に係る給湯システムの一実施例のシステム構成が模式的に示されている。同図に示されている給湯システム１は、貯湯ユニット３と熱源器１３０（補助熱源装置）を有しており、熱源器１３０は、給湯バーナ２３と、給湯バーナ２３により加熱される給湯熱交換器２１，２２を備えた給湯回路とを有している。また、熱源器１３０は、暖房用バーナ１３と、液体循環通路５を備えた暖房回路とを有しており、この暖房回路は暖房装置に接続される。液体循環通路５には、暖房用バーナ１３により加熱される暖房用熱交換器１１，１２と、該暖房用熱交換器１１，１２を通して液体の熱媒体（例えば温水）を循環させる液体循環ポンプ５１とが設けられている。
【0039】
熱源器１３０は器具ケース４２を有しており、器具ケース４２内に設けられた燃焼室１０に暖房用バーナ１３と暖房用熱交換器１１，１２とが設けられ、燃焼室２０に給湯バーナ２３と給湯熱交換器２１，２２が設けられている。暖房用バーナ１３の下部側には暖房用バーナ１３の燃焼の給排気を行なう燃焼ファン１４が設けられ、給湯バーナ２３の下部側には給湯バーナ２３の燃焼の給排気を行なう燃焼ファン２４が設けられている。
【0040】
暖房用熱交換器１２と給湯熱交換器２２は、これらの熱交換器１２，２２を通る熱媒体（例えば水）によって排気ガス中の顕熱を回収するメインの熱交換器（一次熱交換器）であり、暖房用熱交換器１１と給湯熱交換器２１は、これらの熱交換器１１，２１を通る熱媒体（例えば水）によって燃焼ガス中の潜熱を回収する潜熱回収用熱交換器（二次熱交換器）である。暖房用熱交換器１１を通った熱媒体（例えば湯水）が暖房用熱交換器１２に導入され、給湯熱交換器２１を通った湯水が給湯熱交換器２２に導入される。
【0041】
なお、例えば図７には、これらの一次熱交換器と二次熱交換器の接続状態を簡略化した模式図が示されており、これらの熱交換器を通る熱媒体（ここでは水および湯）の流れの方向が矢印Ｗで示され、バーナ装置からの燃焼ガスの流れが破線矢印により示されている。バーナ装置からは例えば平均１０００〜１５００℃の燃焼ガス（燃焼排ガス）が発生し（図のＡ、Ｂ部、参照）、この熱い燃焼ガスによって一次熱交換器が加熱される。なお、同図に示されるように、これらの熱交換器の管路周辺を流れる燃焼ガスの流れ方向と熱交換器内を通る水が流れる方向とは逆方向になる。
【0042】
熱交換器が結露するかどうかは、例えば給湯システムが配置されている環境にも左右され、例えば雨の日等の湿度が高いときには結露が生じやすいが、そのような結露が生じやすい環境下でも顕熱回収用の熱交換器（一次熱交換器・メインの熱交換器）には結露が生じないように、顕熱回収用の熱交換器の熱効率が設定される。
【0043】
つまり、顕熱回収用の熱交換器は通常、銅製であるため、結露すると腐食してしまうので潜熱を回収しないように設計されており、一次熱交換器の管路周辺を流れる燃焼ガスの温度が低くても例えば平均２１０℃以上となるように（例えば一次熱交換器の出側に至るまで、つまり、図のＣの部分でも１７０℃〜２５０℃程度になるように）、熱源装置の構成が設計される。なお、一次熱交換器の管路周辺を流れる燃焼ガスには温度分布があり、周知の如く、一次熱交換器の管路の周りには、一般に、管路と略直交する方向に互いに間隔を介してフィンが設けられるが、そのフィンの近傍を通る燃焼ガスの温度は低めとなる。
【0044】
それに対し、二次熱交換器は例えばステンレス製であって結露による腐食が生じないので、燃焼ガスの顕熱を回収すると共に、例えば平均２１０℃以上の燃焼ガスの温度を平均５０℃程度に下げ（図のＤの部分の燃焼ガス温度が平均５０℃程度）、二次熱交換器の管路近傍においては、その温度よりも低い例えば４５℃以下に燃焼ガスの温度を下げて燃焼ガスの潜熱も回収する。つまり、二次熱交換器は燃焼ガスの潜熱を回収する熱交換器であるが、当然、燃焼ガスの顕熱も回収する。
【0045】
また、燃焼ガスの温度と熱交換器に導入される水の温度との温度差が大きいほど熱交換器の熱効率が高くなる傾向があり、例えば図６には、暖房設定温度を６０℃としたときの暖房側の入水温度の違いによる熱効率（暖房効率）の推定データ（実験に基づく推定データ）が示されているが、図６の特性線ａに示されるように、顕熱回収の熱効率は、入水温度が高くなるにつれて低くなり、入水温度が低くなるにつれて高くなると推定される。
【0046】
また、前記の如く、潜熱回収用熱交換器は燃焼ガスの顕熱（顕熱回収用の熱交換器によって回収できなかった顕熱）と潜熱の両方を回収し、潜熱回収用熱交換器による顕熱回収は、例えば潜熱回収用熱交換器に導入される水の温度が高めでも（例えば４０℃を超えても）支障なく行われる。そのため、潜熱回収用熱交換器を設けると、たとえ給湯システムの配置環境によって顕熱熱交換器の顕熱回収率が低いときでも顕熱熱交換器によって回収しきれなかった顕熱を潜熱回収用熱交換器により回収できる。そのため、潜熱回収用熱交換器を設けると、潜熱回収用熱交換器を設けない場合に比べて熱交換器全体としての熱効率を向上でき、給湯システムの熱効率を向上できる。
【0047】
さらに、潜熱回収用熱交換器による燃焼ガス中の潜熱の回収は、導入される水の温度が４０℃以下の場合には暖房効率良く行われるので、潜熱回収用熱交換器に導入される水の温度が４０℃以下の低い温度となるようにすると、さらに給湯システムの熱効率を向上できる。なお、潜熱回収用熱交換器によって燃焼ガス（例えば温度が１０００℃を超えるガス）中の潜熱回収を行うことによりもたらされる熱効率の向上作用も、燃焼ガスの温度と熱交換器に導入される水の温度との温度差が大きいほど熱効率が高くなる傾向があると考えられ、潜熱回収も含めた熱効率の推定値は図６の特性線ｂに示されるようになる。
【0048】
なお、潜熱回収用熱交換器においてはドレンが発生するので、図１に示されるように、暖房用熱交換器１１と給湯熱交換器２１の下側にドレン回収手段（ドレン受け部）１７１が設けられ、このドレン回収手段１７１によって回収されるドレンは、ドレン排出通路７２を通してドレン中和器７３に導入され、ドレン中和器７３で中和された後に、ドレン排出通路７４を通って給湯システム１の外部（ドレン排出通路７４の先端部が接続されている排水口等）に導かれる。
【0049】
暖房用バーナ１３にはガス管３０から分岐したガス管３１が接続されており、給湯バーナ２３にはガス管３０から分岐したガス管３２が接続されている。ガス管３０には元電磁弁３０１が設けられ、ガス管３１には比例弁３１１と電磁弁３１２が、ガス管３２には比例弁３２１と電磁弁３２２がそれぞれ設けられている。給湯バーナ２３および暖房用バーナ１３は、それぞれ複数段の燃焼面を持ち、暖房用バーナ１３と給湯バーナ２３の各燃焼面に供給される燃料の量が、対応する比例弁３１１，３２１の開弁量と電磁弁３１２，３２２の開閉制御（燃料の供給や停止）により調節される。
【0050】
前記液体循環通路５には、シスターンタンク５３が設けられており、シスターンタンク５３の一部は大気開放と成している。また、シスターンタンク５３には、例えば液体の体積膨張等によってシスターンタンク５３から溢れた液体のオーバーフロー通路１５３が接続されて、オーバーフロー通路１５３の先端部は給湯システム１の外部（排水口等）に導かれている。
【0051】
液体循環通路５は、器具ケース４２内に設けられた管路５１１，５１２、５１３，５１４，５１５，５１８，５２０，５２１，５２２，５２３，５２５，５２６，５２７，５２８と、器具ケース４２の外部に設けられた外部通路の管路６１２，６１３，６２１，６２２とを有し、管路５１２には低温能力切り替え熱動弁５２が設けられている。管路５２０は暖房用熱交換器１２の出側に設けられており、管路５２０には暖房用熱交換器１２を通って導出される液体の温度を検出する暖房高温サーミスタ５１２２が設けられている。
【0052】
また、管路５２６には暖房戻り温検出サーミスタ１４５が設けられており、暖房戻り温検出サーミスタ１４５は、暖房回路を循環する熱媒体の暖房用熱交換器側への戻り温度を検出する。暖房用熱交換器１２の入側の管路５１１には、暖房用熱交換器１２に導入される液体の温度を検出する暖房低温サーミスタ５１２１が設けられている。
【0053】
前記給湯熱交換器２１の入口側には給水通路７１が設けられており、給水通路７１には、給水通路７１を流れる湯水の量を検出することにより給湯の水量を検出する流量検出センサ７１１と入水温度を検出する入水温度センサ７１２と、給湯流量を可変するため水量サーボ７１３が設けられている。また、給水通路７１には、接続通路７４と補給水電磁弁７４１を介し、シスターン５３が設けられた前記液体循環通路５が接続されている。給湯熱交換器２２の出口側には給湯通路７２が設けられており、給湯通路７２の先端側は、適宜の給湯先に導かれている。
【0054】
また、給湯通路７２と給水通路７１とを、給湯交換器２１，２２を介さずに接続するバイパス通路７３が設けられ、バイパス通路７３の給水通路７１との接続部には、バイパス流量弁としてのバイパスサーボ７３１が設けられている。給湯通路７２には、バイパス通路７３の形成部よりも下流側に出湯湯温検出センサ７２２が設けられ、給湯熱交換器２２側に出湯湯温検出センサ７２１が設けられている。
【0055】
また、この給湯システム１には、往管７９１と戻り管７９２を有する追い焚き循環路７９３を介して浴槽７９が接続されており、この追い焚き循環路７９３は、熱交換器５５を介して前記液体循環通路５と熱的に接続されている。熱交換器５５は追い焚き循環路７９３と液体循環通路５の管路５２７との液―液熱交換器により形成された浴槽湯水追い焚き用の熱交換器であり、管路５２７の熱交換器５５への入口側には流量制御弁５５１が設けられている。追い焚き循環路７９３には、浴槽湯水を循環させる浴槽湯水循環ポンプ７７が設けられ、熱交換器５５は、浴槽湯水循環ポンプ７７の駆動によって追い焚き循環路７９３を循環する湯水を、液体循環通路５を通る（循環する）液体との熱交換によって加熱する構成と成している。
【0056】
追い焚き循環路７９３には、浴槽湯水の温度を検出する風呂温度センサ７８１と、浴槽湯水の水位を検出する水位センサ７８２と、追い焚き循環路７９３の水流を検知する風呂水流スイッチ７８３とが設けられている。浴槽湯水循環ポンプ７７の吸入口側に、戻り管７９２の一端側が接続され、戻り管７９２の他端側が循環金具７９０を介して浴槽７９に連通接続されている。浴槽湯水循環ポンプ７７の吐出口側には、往管７９１の一端側が接続され、往管７９１の他端側は循環金具７９０を介して浴槽７９に連通接続されている。
【0057】
前記給湯通路７２には、バイパス通路７３の形成部および出湯湯温検出センサ７２２の配設部よりも下流側に、管路７５を介して注湯水ユニット７５０が接続されており、注湯水ユニット７５０には風呂用注湯導入通路７６の一端側が接続され、風呂用注湯導入通路７６の他端側は、前記浴槽湯水循環ポンプ７７に接続されている。注湯水ユニット７５０には、湯張り電磁弁７５１、湯張り水量センサ７５２、逆止弁７５３、７５４が設けられている。なお、給湯熱交換器２１，２２から給湯通路７２と管路７５、注湯水ユニット７５０、風呂用注湯導入通路７６、浴槽湯水循環ポンプ７７、熱交換器５５、往管７９１を順に通って浴槽７９に至るまでの通路によって、湯張りや注水を行うための湯張り注水通路が構成されている。
【0058】
前記貯湯ユニット３は、図４に示した構成と同様の構成と後述する構成とを有しており、図１に示されるように、給水通路６１が給水供給源に接続されている。また、図１には示されていないが、貯湯タンク１２０には、貯湯タンク１２０内の湯水温を検出する貯湯槽内湯水温検出手段が、貯湯タンク１２０内または貯湯タンク１２０の側壁に、互いに上下方向に間隔を介して複数設けられている。
【0059】
また、貯湯ユニット３の接続ユニット６４が熱源器１３０の給水通路７１に図の矢印Ｙの位置で接続されており、貯湯タンク１２０から湯の通路６３と通路６６とを通して熱源器１３０の前記給湯回路に湯が導入される構成を有している。なお、図１においては、図の簡略化のために、図４に示した接続ユニット６４を三方弁の記号により示しているが、接続ユニット６４は図４に示したような構成としてもよいし、三方弁により形成してもよい。熱源器１３０は、導入される湯を給湯熱交換器２１，２２により加熱して又は該給湯熱交換器２１，２２による加熱を行わずに給湯先に給湯する機能を有している。
【0060】
また、本実施例において、貯湯ユニット３には、熱媒体としての水を貯留するサブタンク４が設けられており、サブタンク４は、熱媒体流通管路６，７と経路切り替え弁１５とを介して熱源器１３０の暖房回路の通路５２６に接続されている。また、サブタンク４にはサブタンク４内の熱媒体加熱用のサブタンク加熱用熱交換器８が設けられ、この例では、サブタンク４の側壁にサブタンク加熱用熱交換器８が設けられてサブタンク４と熱的に接続されている。サブタンク加熱用熱交換器８と貯湯タンク１２０とは共に、加熱手段としての発熱体２により加熱される構成と成している。サブタンク４には、サブタンク４内の熱媒体の温度を検出するサブタンク内熱媒体温度検出手段（図示せず）が設けられている。
【0061】
なお、図１はシステム図であるので、サブタンク４と貯湯タンク１２０とは離れた位置に示されているが、例えば図３に示されるように、サブタンク４と貯湯タンク１２０とが隣り合わせに配設され、貯湯タンク１２０とサブタンク４との間にサブタンク加熱用熱交換器８が配設されると、配設スペースの省スペース化が可能となり、好ましい。周知の如く、貯湯タンク１２０には耐圧性が求められるために、断面円形状等、貯湯タンク１２０内に貯留されている湯水の圧力がタンクの壁面に局部的に加わらない態様に形成しなければならないが、サブタンク４の形状は特に限定されないため、図３に示されるような配設態様が有効となる。
【0062】
発熱体２は貯湯タンク１２０とサブタンク加熱用熱交換器の外部に設けられた発電装置により形成されており、この例では、発熱体２内に循環ポンプ１２３が設けられている。水供給通路１２１と熱回収用通路１２２は、それぞれ分岐されて、貯湯タンク１２０と、サブタンク４の側壁に設けられたサブタンク加熱用熱交換器８とに接続されており、水供給通路１２１の分岐部には三方弁９が設けられている。
【0063】
熱源器１３０に導入される湯（水）の加熱および非加熱の選択や加熱時における給湯バーナ２３の燃焼制御等の制御による給湯運転制御は、熱源器１３０に設けられている制御装置（図１には図示せず）により行われるものである。制御装置には、台所や浴室、居間等の適宜の場所に設けられたリモコン装置（図示せず）が信号接続されており、そのリモコン装置の操作によって定められる給湯設定温度の湯が給湯可能なように適宜の制御が行われる。
【0064】
また、本実施例において、貯湯タンク１２０の側壁には、貯湯タンク１２０と熱的に接続される貯湯槽加熱用熱交換器１２５が設けられており、貯湯槽加熱用熱交換器１２５は，通路５１６，５１７と三方弁１４１とを介して熱源器１３０内の通路５２６に接続されて、前記暖房回路に接続されている。なお、暖房回路を形成する前記液体循環通路５内の液体の熱媒体（例えば温水）は、必要に応じ、液体循環ポンプ５１の駆動によって循環され、液体循環通路５に接続されている暖房装置の一つまたは複数に供給されるものであり、図１では、液体循環通路５には、例えば浴室暖房機等の高温暖房装置６１と２つの温水マット６２が接続されている例が示されている。
【0065】
暖房装置への熱媒体の供給等の暖房運転制御も、熱源器１３０に設けられている前記制御装置によって行われるものである。高温暖房装置６１には、図１の矢印Ａに示されるように、暖房用熱交換器１１，１２で加熱された熱媒体（例えば８０℃の湯）が、管路５２０，５２３，６１２を順に通して供給され、供給された熱媒体は、高温暖房装置６１の内部通路を通り、管路６１３を通って熱媒体合流手段６３に導入される。なお、高温暖房装置６１には、熱動弁６１１が設けられており、この熱動弁６１１が、例えば高温暖房装置６１に信号接続されているリモコン装置の運転オンの操作に応じて開かれると、前記のように、熱媒体が高温暖房装置６１に通される。
【0066】
また、この状態で、浴槽湯水の追い焚き運転も行うときには、管路５２０を通った液体（熱媒体）を、前記の如く管路５２３に通すと共に、流量制御弁５５１を開くことにより、管路５２７側にも通し、管路５２７側（熱交換器５５側）に流れた液体を管路５２２を介して管路５２６に戻るようにしながら、浴槽湯水循環ポンプ７７を駆動させて、浴槽湯水を追い焚き循環通路７９３内で循環させる。そして、熱交換器５５（液−液熱交換器）を介しての、液体循環通路５を通る液体と追い焚き循環路７９３を通る浴槽湯水との熱交換によって、浴槽７９内の湯水の温度（風呂温度センサ７８１の検出温度）が風呂設定温度となるまで、浴槽湯水の追い焚き運転を行う。
【0067】
一方、高温暖房装置６１の暖房運転を行わずに浴槽湯水の追い焚き運転のみを行うときには、高温暖房装置６１の熱動弁６１１が閉じられているので、暖房用熱交換器１１，１２で加熱した高温設定温度の液体（例えば８０℃の液体）を、矢印Ａに示すように管路５２０に通した後、管路５２３には通さずに管路５２７側に通す。そして、前記と同様に、この液体と浴槽湯水とを液―液熱交換器５５を介して熱交換することにより浴槽７９内の湯水の追い焚き運転を行う。
【0068】
温水マット６２には、暖房用熱交換器１１で加熱された熱媒体を、管路５２５に通した後に、図１の矢印Ｄに示されるように通路５１４を通してシスターンタンク５３に通し、管路５１８に通して液体循環ポンプ５１から吐出し、管路５２８，６２１に順に通して供給される。なお、管路５１４には、暖房用熱交換器１１，１２側から導出された熱媒体が管路５２０側から管路５１２，５１５を介して導入され、合流した熱媒体がシスターン５３内に導入される。また、必要に応じて低温能力切替熱動弁５２を開くことによって、管路５１２，５１３を介しての管路５２０側から管路５１４側への熱媒体の導入も行われ、シスターン５３内に導入される。
【0069】
その結果、シスターン５３内の温度が例えば６０℃程度となるようにされるものであり、低温能力切替熱動弁５２は温水マット６２等の低温暖房装置の稼働時に必要に応じて開かれるので、低温能力切替熱動弁５２が閉じているときは管路５１３を介しての管路５２０側から管路５１４側への熱媒体の導入は行われないが、管路５１５を介しての管路５２０側から管路５１４側への熱媒体の導入は行われ、この熱媒体の流量が検出されれば暖房用バーナ１３の燃焼開始を行うことができる。
【0070】
温水マット６２への熱媒体の供給は、器具ケース４２内の液体分岐手段５６１に設けられている熱動弁５６のうち、稼働する（運転する）温水マット６２に対応する熱動弁５６が、例えば温水マット６２に信号接続されているリモコン装置の運転オンの操作に応じて開かれることにより行われる。高温暖房装置６１の加熱や浴槽湯水の追い焚きを行わずに温水マット６２を加熱するときには、例えば管路内が温められるまでの間に行われるホットダッシュ運転時には例えば８０℃、それ以外は例えば６０℃とされる。
【0071】
なお、液体循環ポンプ５１の吐出側の通路は、以上のように温水マット６２側に熱媒体を供給する管路５２８に加え、暖房用熱交換器１２側に通じる管路５１１に分岐接続されており、管路５１１を通った熱媒体は暖房用熱交換器１２側に導入される。
【0072】
温水マット６２に供給された熱媒体は、温水マット６２の内部通路を通り、管路６２２を通って熱媒体合流手段６３に導入される。熱媒体合流手段６３は、管路６３１を介して器具ケース４２内の管路５２６に接続されており、熱媒体合流手段６３に導入された熱媒体は、管路５２６を通って暖房用熱交換器１１側に戻る。
【0073】
ところで、本実施例の給湯システム１において、前記の如く、給湯運転制御や暖房運転制御は、熱源器１３０に設けられた制御装置によって行われるものであり、制御装置は、図２に示される構成を有している。つまり、制御装置１０１は、給湯・湯張り運転制御手段３３と、燃焼制御手段３４、暖房・追い焚き運転制御手段３５、経路切り替え制御手段３７を有しており、暖房・追い焚き運転制御手段３５は暖房用熱媒体循環温度可変制御手段３６を有している。
【0074】
給湯・湯張り運転制御手段３３による給湯運転制御方法については周知であるので、その詳細説明は省略するが、リモコン装置４０に設定されている給湯設定温度の湯の給湯が行われるように、接続ユニット６４の制御を行ったり、燃焼制御手段３４に指令を加えて給湯バーナ２３の燃焼を行わせたりする。燃焼制御手段３４は元電磁弁３０１、比例弁３２１，電磁弁３２２、燃焼ファン１４，１５の制御を適宜行う。また、湯張り時には、給湯時と同様の制御によって湯張り設定温度の湯を形成し、注湯水ユニット７５０を制御し、前記注湯通路を通して浴槽７９への湯張りを行う。
【0075】
暖房・追い焚き運転制御手３５による暖房運転制御や風呂の追い焚き運転制御は、前記のようにして暖房回路内に熱媒体（湯水）を循環させて行われるものであり、暖房用熱媒体循環温度可変制御手段３６が、リモコン装置４０の指令等に基づいて暖房回路に循環させる熱媒体（温水）の温度を決定し、温水の温度がその決定した温度になるように燃焼制御手段３４に指令を加える（暖房用熱媒体循環温度可変制御手段３６は、暖房回路を循環させる熱媒体の温度を可変可能な制御手段である）。
【0076】
例えば、暖房用熱媒体循環温度可変制御手段３６は、高温暖房装置６１が稼働する際には熱媒体である温水の供給温度を例えば８０℃とする。また、温水マット６２が稼働する際に、温水マット６２が配設されている部屋が冷えた状態での運転時には、温水の温度を例えば８０℃として供給し（前記ホットダッシュ時、参照）、部屋が暖まってからは温水の温度を例えば６０℃となるように、燃焼制御手段３４に指令を加える。
【0077】
燃焼制御手段３４は、この指令に基づいて暖房回路内を循環させる温水の温度が前記のような温度になるように制御することを行う。この熱媒体温度制御の詳細な方法については周知であるのでその詳細は省略するが、元電磁弁３０１、比例弁３１１，電磁弁３１２、液体循環ポンプ５１、燃焼ファン１４，１５の制御を適宜行う。
【0078】
なお、図２においては、図を簡略化して分かりやすくするために、比例弁３１１，３２１、電磁弁３１２，３２２、燃焼ファン１４，１５をまとめて示しているが、燃焼制御手段３４による制御は、給湯・湯張り運転制御手段３３からの指令や暖房・追い焚き運転制御手段３５からの指令に基づき、対応する比例弁３１１，３２１、電磁弁３１２，３２２、燃焼ファン１４，１５の制御が適宜行われるものである。
【0079】
また、本実施例では、制御装置１０１に、特徴的な制御を行う経路切り替え制御手段３７が設けられており、この経路切り替え制御手段３７は、循環ポンプ５１の駆動によって暖房回路を循環する熱媒体（ここでは温水）の循環経路を、サブタンク４と熱媒体流通管路６，７とを介して循環させるサブタンク側経由経路にするか、サブタンク４側には通さずに循環させるメイン循環経路にするかの切り替えを行う。
【0080】
つまり、経路切り替え制御手段３７は、経路切り替え弁１５を制御し、予め定められるタンク貯留熱媒体導入条件が満たされたときに前記暖房回路を循環する熱媒体（温水）をサブタンク側経由経路で循環させ、それ以外の時には、熱媒体（温水）をサブタンク４側には通さずに、メイン循環経路で循環させる。
【0081】
例えば、経路切り替え制御手段３７は、サブタンク４内の熱媒体の温度が予め定められる暖房適温基準温度（例えば５８℃）以上であって（例えば前記サブタンク内熱媒体温度検出手段による検出温度が暖房適温基準温度以上であって）、かつ、暖房用熱媒体循環温度可変制御手段３６による制御によって暖房回路を循環させる温水の温度が予め定められる熱媒体導入用設定温度（例えば６０℃）以下とされたときに、タンク貯留熱媒体導入条件が満たされたと判断する。そして、経路切り替え弁１５を制御し、例えば温水マット６２を通って熱源器１３０に戻ってきた温水を、通路５２６から熱媒体流通管路６、サブタンク４、熱媒体流通管路７に順に通してから通路５２６に戻して（サブタンク側経由経路で）循環させる。
【0082】
なお、熱媒体導入用設定温度が６０℃に設定された場合、実際に暖房回路に循環させる熱媒体の温度としては、例えば６０±７℃にできるといったように、熱媒体導入用設定温度に対して、ある程度高い温度までと低い温度までの許容範囲が与えられる（許容範囲は例えば±７℃とされるが、±７℃とは限らず、適宜設定される）。それゆえ、サブタンク４内の熱媒体の温度が５８℃であれば、許容範囲が例えば±７℃のときには５８℃＞（６０−７）℃となる（５８℃＝（６０−７）＋α℃（α＝４）となる）ので、サブタンク経由経路で熱媒体を循環させて、５８℃以上の熱媒体を循環させても支障がない。
【0083】
前記のように暖房回路内を循環する熱媒体供給経路を切り替えることで、温水マット６２のみの運転時で、暖房用のバーナ装置１３の燃焼により熱媒体の加熱を行うと熱効率が悪いときに、その熱効率が悪いバーナ装置１３の燃焼を全く行わずに、サブタンク４側から暖房回路に導入される熱媒体を循環させて温水マット６２側に供給して暖房を行うことができるようになり、サブタンク４内に貯留された熱媒体の熱を非常に有効に利用することができ、省エネ性を向上させることができる。なお、サブタンク側経由経路で熱媒体（温水）を循環させる際、サブタンク４側から導入される熱媒体を必要に応じて少しだけ加熱するように、暖房用バーナ１３を一時的に効率のよい全面燃焼させてもよい。
【0084】
また、経路切り替え制御手段３７は、サブタンク４内の熱媒体の温度が予め定められる暖房適温基準温度以上のときに、暖房回路から暖房装置（高温暖房装置６１や温水マット６２）側に供給する暖房供給温度が前記低温暖房用設定温度以下であって、かつ、暖房装置の運転個数が予め定められる設定個数以下（例えば１個）のときにタンク貯留熱媒体導入条件が満たされたと判断するようにしてもよく、この場合も同様の効果を奏することができる。
【0085】
さらに、経路切り替え制御手段３７は、サブタンク４内の熱媒体の温度が予め定められる暖房適温基準温度以上のときで、かつ、前記暖房回路から暖房装置側に供給する暖房供給温度から暖房戻り温検出サーミスタ１４５により検出される暖房戻り温度を差し引いた値が予め定められる設定温度範囲内のときにタンク貯留熱媒体導入条件が満たされたと判断するようにしてもよい。また、経路切り替え制御手段３７は、サブタンク４内の熱媒体の温度が予め定められる暖房適温基準温度以上のときで、かつ、暖房戻り温検出サーミスタ１４５により検出される暖房戻り温度が予め定められる設定基準温度以上の時にタンク貯留熱媒体導入条件が満たされたと判断するようにしてもよい。
【0086】
例えば図５に示されるように、温水マット６２によって、その配置空間（部屋）を暖める場合に、図の左側に示す部屋Ａが冷えている状態のときに温水マット６２に熱媒体を供給すると、冷えていた空間が温水マット６２を通る熱媒体からの放熱（１時間当たり６３００ｋｃａｌ）により暖められる分、暖房用熱交換器１１，１２に戻ってくる熱媒体の温度は急激に低下する（戻り温度は３０℃）。
【0087】
一方、図５の右側の部屋Ｂを温める場合には、部屋Ｂ内の空間がある程度暖められている状態であることから、温水マット６２を通る熱媒体からの放熱量は小さくなり（１時間当たり２１００ｋｃａｌ）、暖房用熱交換器１１，１２に戻ってくる熱媒体の温度低下は小さい（戻ってくる戻り温度は５０℃）。このようなときには、前記の如くバーナ装置２３の熱効率が悪いので、その熱効率が悪い暖房用のバーナ装置１３の燃焼を全く行わずに（あるいは、サブタンク４側から導入される熱媒体を少しだけ加熱するために一時的に効率のよい全面燃焼を行うだけで）、サブタンク５側から暖房回路に導入される熱媒体を循環させて温水マット６２側に供給して暖房を行うことができるようになり、サブタンク４内に貯留された熱媒体の熱を非常に有効に利用することができ、省エネ性を向上させることができる。
【0088】
なお、経路切り替え制御手段３７は、タンク貯留熱媒体導入条件が満たされたと判断する基準として、サブタンク４内の熱媒体の温度が暖房適温基準温度以上であることを必須条件とすることに加え、サブタンク４内の熱媒体の温度が予め定められる暖房適温基準上限温度以下であることも必須条件としてもよい。つまり、サブタンク４内の熱媒体の温度が例えば前記許容範囲の上限値を超えて高い場合でも、その熱媒体に、暖房回路内の加熱されていない熱媒体を適宜加えることにより温度が低下した熱媒体を適宜混合させて許容範囲内とすることもできるが、サブタンク４内の熱媒体の温度が暖房適温基準上限温度よりも高い時には、その熱を一時的に高温暖房装置の暖房に利用するといったような別の制御を行うようにすることもできる。
【0089】
また、本実施例では、暖房回路内を循環する熱媒体の熱を利用して貯湯タンク１２０内の湯水を加温して給湯運転を効率的に行える機能も有している。前記の如く、本実施例において発熱体２は発電装置により形成されており、発電装置のメンテナンス中には、発電装置によってサブタンク４内の熱媒体の加熱や貯湯タンク１２０内の湯水の加熱を行うことができない。そのため、前記のようにサブタンク４内の熱媒体を暖房回路側に導入するサブタンク側経由経路での熱媒体循環による暖房装置の加熱を適切に行うことができないし、貯湯槽１２０内の湯水の温度を高めることもできない。
【0090】
そこで、経路切り替え制御手段３７は、発電装置のメンテナンス情報を取り込み、発電装置がメンテナンス中であると判断されたときには、温水を暖房回路に循環させるときの、温水マット６２等の暖房装置からの戻り温度（暖房戻り温検出サーミスタ１４５による検出温度）が前記貯湯槽内湯水温検出手段により検出される温度よりも予め定められる例えば１０℃といった設定余剰温度以上高い場合）には、原則として、三方弁１４１を貯湯タンク１２０側に切り替える。そして、暖房回路の熱媒体を、通路５２６から通路５１６を介して貯湯槽加熱用熱交換器１２５に通し、通路５１７を通して通路５２６に戻してから暖房用熱交換器１１，１２側に戻す（貯湯槽側経由経路で循環させる）。
【0091】
例えば、図５の右側の部屋Ｂを温める場合等には、前記の如く放熱量が小さく、温水マット６２を通って通路５２６側に戻ってくる温水の温度は高いので、前記のように貯湯タンク１２０側を経由させて熱媒体の熱を放熱してから潜熱回収用の暖房用熱交換器１１に送り込むことによって、暖房用熱交換器１１に戻る熱媒体の温度を、例えば４０℃以下の温度に低くすることができるため、暖房用熱交換器１１の潜熱回収効率を高くすることができる。
【0092】
なお、経路切り替え制御手段３７は、床暖房等の戻り温度が低い場合（暖房戻り温検出サーミスタ１４５で検出される温度が貯湯槽内湯水温検出手段６７により検出される温度よりも低い場合、または同じ場合、あるいは高くても予め定められる設定余剰温度未満の場合）には、三方弁１４１の貯湯タンク１２０側への切り替えは行わず、熱媒体を貯湯タンク１２０側に循環させずに、暖房用熱交換器１１に戻すようにする。
【0093】
また、経路切り替え制御手段３７は、温水マット６２等の暖房装置が運転（稼働）されていない場合にも、必要に応じて、以下のようにして、暖房回路を通る熱媒体によって貯湯槽加熱用熱交換器１２５を介しての貯湯タンク１２０の湯水加温ができるようにする。
【0094】
つまり、温水マット６２等の暖房装置の運転が行われていないことにより、通路６１２を通しての高温暖房装置６１への熱媒体供給や通路６２１を通しての温水マット６２への熱媒体供給が行われなくても、流量制御弁５５１を開いて熱媒体を通路５２２に通すことにより（液体循環ポンプ５１が駆動していなかった場合には駆動させ）、熱媒体を暖房回路に循環させることができるので、その熱媒体を前記貯湯槽側経由経路で循環させるようにしてもよい。なお、流量制御弁５５１を開いて熱媒体を通路５２２に通す際に、浴槽湯水の追い焚きが不要であれば、浴槽湯水循環ポンプ７７を駆動せずに熱媒体を暖房回路に循環させる。
【0095】
本実施例では、以上のように、例えば発電装置のメンテナンス中に貯湯槽加熱用熱交換器１２５を経由させて暖房回路の熱媒体を循環させることによって、発電装置のメンテナンス中でも給湯能力が極端に低下（要求に対して不足）することなく、熱源器１３０の号数が小さくても（給湯能力が小さくても）十分な量の給湯を行うことができるので、給湯能力（号数）が小さい熱源器１３０を適用して給湯システムを形成でき、システムのコストダウンや小型化を図ることができる。
【0096】
なお、貯湯タンク１２０に貯留する水が高めのときには、貯湯槽加熱用熱交換器１２５による加熱を行わなくとも給湯設定温度の湯を十分に給湯できるため、貯湯槽加熱用熱交換器１２５による加熱を行わなくてもよく、また、貯湯タンク１２０内の湯水温が高めの状態で長く貯留された場合には衛生上の懸念も生じる。さらに、本実施例では発熱体２が発電装置により形成されて、貯湯タンク１２０からの冷却水を加熱するタイプであるので、貯湯タンク１２０側から発電体２側に送る水は冷却水となるため、その水温が低い方が好ましい。
【0097】
以上のようなことを考慮し、本実施例では、例えば貯湯タンク１２０の下部側の水の温度が予め定められる加熱不適貯湯槽水温度より高いとき、あるいは高くなりそうなときには、暖房回路の熱媒体を貯湯槽側経由経路で循環させずにメイン循環経路で循環させるようにしている。また、外気温が高いときには、大流量でシャワーを浴びる人は殆どいないし、気温が高めのときには給水温度（貯湯槽への入水温度）も高めであるため、暖房回路の熱媒体を貯湯槽側経由経路で循環させずにメイン循環経路で循環させるようにしている。
【0098】
なお、本発明は、前記実施例に限定されるものでなく、本発明の技術的範囲を逸脱しない範囲において様々な態様を採り得る。例えば、サブタンク貯留熱媒体導入条件は前記実施例において定めた条件に限定されるものではなく、適宜設定されるものである。
【0099】
また、前記実施例では、貯湯ユニット３において、貯湯タンク１２０に貯湯槽加熱用熱交換器１２５を設け、暖房回路内を循環する熱媒体の熱を利用して貯湯タンク１２０内の湯水を加温して給湯運転を効率的に行える機能を有する構成としたが、このような構成は省略することもできる。
【0100】
さらに、発熱体２は必ずしも発電装置とするとは限らず、従来例で述べたように、例えば太陽熱を集熱する集熱器を備えた太陽熱温水ユニットやヒートポンプユニット等を発熱体２として適用することもできる。ただし、発熱体２を発電装置により形成すると、発電装置により発電した電力を利用者の電力負荷装置に供給することにより、電力利用もできるため、より一層利便性と省エネ性とを備えた給湯システムを実現することができる。
【0101】
さらに、前記実施例では、熱源器１３０の暖房用熱交換器１１，１２と給湯熱交換器２１，２２は共に、潜熱回収用熱交換器とメインの熱交換器とを有する構成としたが、少なくとも一方の潜熱回収用熱交換器を省略することもできる。ただし、潜熱回収用熱交換器を設ける方が熱交換器の熱効率を向上させることができるので好ましい。
【0102】
さらに、前記実施例では、熱源器１３０において、暖房用熱交換器１１，１２と給湯熱交換器２９とが個別に形成されて配置され、暖房用バーナ１３と給湯バーナ２３もそれぞれ個別に形成されていたが、暖房用バーナ１３と給湯バーナ２３とを共通のバーナとし（この共通のバーナが暖房用としても給湯用としても給湯と暖房の同時燃焼用としても用いられるようにし）、暖房用熱交換器１１，１２と給湯熱交換器２１，２２は、それぞれの熱交換器を形成する管路は別だが一体化配置されている構成（通称、一缶二水式）を有する熱源器１３０としてもよい。
【0103】
さらに、前記実施例では、熱源器１３０の暖房回路に２つの温水マット６２と１つの高温暖房装置６１を接続したが、暖房回路には適宜の暖房装置が接続されて本発明の給湯システムが用いられるものである。
【産業上の利用可能性】
【0104】
本発明の給湯システムは、貯湯槽とサブタンクとを備え、そのサブタンクの容量が大きくなくても最大限省エネ性を向上させることができるので、使い勝手が良好であり、例えば家庭用の給湯システムとして利用できる。
【符号の説明】
【0105】
１ 給湯システム２ 発熱体
３ 貯湯ユニット
４ サブタンク
５ 液体循環通路
８ サブタンク加熱用熱交換器
１１，１２ 暖房用熱交換器
１３ 暖房用バーナ
１５ 経路切り替え弁
２１，２２ 給湯熱交換器
２３ 給湯バーナ
３６ 暖房用熱媒体循環温度可変制御手段
３７ 経路切り替え制御手段
１０１ 制御装置
１３０ 熱源器
１４１ 三方弁