JP2004239581A - コージェネレーションシステム - Google Patents
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Abstract
【解決手段】コージェネレーションシステム10の自動試運転は、貯湯槽44への水張り、蓄熱ユニット15の試運転、暖房ユニット14の試運転、ミキシングユニット72と給湯ユニット13の試運転の順で行なわれる。このとき、貯湯槽44の水張り確認の際に貯湯槽44に貯められた水を利用して蓄熱ユニット15の発電熱回収媒体循環路4の配管確認が行なわれる。この配管確認の際に加熱された貯湯槽44内の湯水を利用して暖房用循環路の配管確認が行なわれる。また、暖房ユニット14の試運転によっても貯湯槽44内の湯水が加熱され、この湯水を利用して給湯経路94aの配管確認が行なわれる。この配管確認は風呂への湯張り運転によって行なわれ、このときミキシングユニット72の配管確認が行なわれる。
【選択図】 図1
Description
【発明の属する技術分野】本発明は、コージェネレーションシステム(熱電併給システム)に関する。特に、システムの設置時等に行なう試運転において、誤配管を検出することができる技術に関する。
【0002】
【従来の技術】コージェネレーションシステム(例えば、特許文献1参照)は、電力と発電熱を発生する発電機と、貯湯槽と、貯湯槽内の水を発電機に送って発電熱で加熱して貯湯槽に戻す発電熱回収媒体循環路を備えており、発電に伴って発生する発電熱を利用して水を加熱し、加熱された湯水を貯湯槽に貯湯する。貯湯槽内の湯水を適温に調温して温水利用箇所(例えば、床暖房システムや風呂やシャワーや温水栓等)に給湯する。温水利用箇所で必要とされる湯温よりも高温の湯水が貯湯槽に貯湯されていれば、貯湯槽内の湯水を水道水と混合することで必要湯温に調整できる。温水利用箇所で必要とされる湯温よりも低温の湯水が貯湯槽に貯湯されていれば、調温用に配設された熱源機でさらに加熱する必要があるが、発電熱で加熱された湯水を加熱すればよいことから、水道水を加熱する場合に比して必要な熱量を少なくすることができる。そのため、コージェネレーションシステムは、総合的なエネルギー効率が高い。
【0003】
【特許文献1】
特開2001−248905号公報
【0004】
【発明が解決しようとする課題】コージェネレーションシステムを設置した後、配管が正しく配設されたか否かの確認は施工者が行なう。コージェネレーションシステムは配管が長く複雑であるため、あってはならないことであるが、配管を誤ってしまう場合もある。通常、コージェネレーションシステムの設置時にはシステムの試運転が行なわれる。しかし、例えば、熱交換器の出入口を逆に配設してしまう誤配管があった場合、この状態で試運転を行なうと、熱回収量が設計値に達しないため、エネルギー効率は低下する。しかし、この場合、エネルギー効率が低下していても、発電熱の利用ができているため、一見正常に運転しているかのようであり、この誤配管を発見できない可能性がある。現状においては、誤配管か否かを客観的に判別する手段がないため、試運転によって誤配管を発見することは困難である。
本発明では、試運転時に、配管の正誤確認を容易に、且つ確実に行なうことができるコージェネレーションシステムを実現することを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段と作用と効果】本発明のコージェネレーションシステムは、発電に伴って発生する発電熱を利用するシステムである。このコージェネレーションシステムは、電力と発電熱を発生する発電ユニットと、発電熱によって貯湯槽内の湯水を加熱する蓄熱ユニットと、貯湯槽内の湯水と水道水を混合するミキシングユニットと、ミキシングユニットを経由した湯水を加熱して温水利用箇所に供給する給湯ユニットとを備えている。さらに、このコージェネレーションシステムは、前記ユニット毎に自動試運転を行なう手段と、前記自動試運転中に、前記ユニットに接続された配管の異常を検出する手段とを備えている。
【0006】
従来のコージェネレーションシステムの試運転では、システム全体を運転させて行なっていた。システムの配管は複雑であり、誤配管のままでも運転可能な場合では、システム全体の試運転では誤配管を発見することは困難であり、見落とされやすかった。
本発明のコージェネレーションシステムは、システム全体を機能単位(ユニット)で分け、このユニット毎に運転させることができる。システム全体を同時に運転させるのではなく、局部的に運転させることによって、システム全体から誤配管を発見するのに比べて格段に発見しやすくなり、誤配管の箇所の特定も容易となる。
また、このコージェネレーションシステムのユニット毎の試運転は、自動運転によって行なわれ、この自動試運転中に、客観的な手段によって配管の正誤確認を行なうことができる。そのため、作業効率が向上し、しかも確実に誤配管を検出することができる。
【0007】
このコージェネレーションシステムのユニット毎の自動試運転は、所定の順で連続して行なわれることが好ましい。
これによれば、自動試運転の開始操作後は、各ユニットの自動試運転が連続して行なわれてゆく。即ち、施工者が運転状況を監視して個々に開始操作を行なわなくとも、一度の開始操作でシステム全体の自動試運転を行なうことができる。作業効率がさらに向上し、作業時間の短縮が実現する。
また、各ユニットの試運転には所定量の水や熱が必要となる。これらの各ユニットの試運転を効果的な順で連続して行なうことによって、1つのユニットの試運転で使用した水や熱を、他のユニットの試運転でも利用することができる。水や熱の使用量を減少させることができ、試運転に要する時間を短縮することができる。
【0008】
【発明の実施の形態】以下、本発明の好適な実施形態を説明する。
(形態1) 本発明のコージェネレーションシステムは、暖房用媒体を循環させて暖房する暖房ユニットをも備えていることが好ましい。
(形態2) 本発明のコージェネレーションシステムの試運転は、貯湯槽への水張り、蓄熱ユニットの試運転、暖房ユニットの試運転、ミキシングユニットと給湯ユニットの試運転の順で自動運転によって行なわれる。なお、ミキシングユニットの試運転は、給湯ユニットの試運転中に行なわれる。貯湯槽の水張り確認の際に貯湯槽に貯められた水を、蓄熱ユニットの試運転に利用する。蓄熱ユニットの試運転によって貯湯槽内の湯水を加熱して、暖房ユニットの試運転に利用する。また、暖房ユニットの試運転によっても貯湯槽内の湯水を加熱し、貯湯槽内の湯水の水温を短時間で上昇させて、ミキシングユニットと給湯ユニットの試運転に利用する。給湯ユニットの試運転は風呂への湯張り運転によって行ない、このとき浴槽に貯められた湯水を風呂の試運転に利用する。
【0009】
【実施例】本発明を具現化した一実施例を図1から図9を用いて説明する。図1は本実施例のコージェネレーションシステムの概略構成図である。
まず、コージェネレーションシステムの構成について説明する。図1に示すように、コージェネレーションシステム10は、電力と発電熱を発生する発電ユニット20と、発電熱を回収して発電熱によって貯湯槽44内の湯水を加熱する蓄熱ユニット15と、蓄熱ユニット15を経由した湯水と水道水を混合するミキシングユニット72と、ミキシングユニット72を経由した湯水を加熱調温して温水利用箇所に供給する給湯ユニット13と、暖房用媒体を循環させて暖房する暖房ユニット14等から構成される。各ユニットは機能単位に分かれており、固有の制御部を備え、ユニット毎に単独運転が可能である。各ユニットの制御部は相互に通信を行なう。なお、給湯ユニット13の熱源機と暖房ユニット14の熱源機は同一の給湯暖房熱源機(以下、熱源機と記す)50である。
【0010】
まず、発電ユニット20について説明する。発電ユニット20は、燃料電池22と、改質器30と、図示しない発電ユニット制御部等から構成され、これらは発電ユニットハウジング21に収納されている。改質器30は炭化水素系の原燃料ガスから水素ガスを生成する。この水素ガスを効率よく生成するためには高温度が必要とされることから、改質器30にはバーナ32が内蔵されている。また、改質器30には燃料ガス排気管34が接続されており、この燃料ガス排気管34は熱交換器70を通過して熱を回収された後、発電ユニットハウジング21外に放出される(図中矢印)。
燃料電池22は複数のセルから構成されている。燃料電池22には改質器30と連通する図示しない配管が接続されている。その配管を介して改質器30で生成された水素ガスが燃料電池22に供給される。燃料電池22は、空気中の酸素を取り込み、取り込まれた酸素と改質器30から供給される水素ガスを反応させて発電を行なう。
【0011】
燃料電池22は発電の際に発熱する。燃料電池22には熱媒循環経路24が接続されており、その熱媒循環経路24内を流れる熱媒が発電の際に生じる発電熱を回収する。熱媒循環経路24には熱媒循環ポンプ8が配設されている。本実施例では熱媒として純水を用いている。なお、この純水は図示しない純水装置に水道水を通過させることによって得る。
熱媒循環経路24は、熱交換器74を通過するように配設されている。これにより、熱媒によって回収された燃料電池22の発電熱が熱交換器74に伝熱される。
【0012】
熱媒循環経路24には三方弁36が配設されている。三方弁36は1つの入口と2つの出口を備える。この三方弁36によって熱媒循環経路24が二手に分岐している。分岐した熱媒循環経路24のうち、三方弁36の一方の出口と接続されている経路は放熱機28を介するように配設されており、他方の出口と接続されている経路は放熱機28を介さないように配設されている。この三方弁36は発電ユニット制御部によってどちらの出口を開口するかが制御される。これによって熱媒が放熱機28を経由して循環するか、放熱機28を経由せずに循環するかが切換えられる。具体的には、図示しないサーミスタで測定される熱媒の温度が異常に高いときに、熱媒が放熱機28を経由して循環するように三方弁36の出口が切換えられる。放熱機28は、例えば送風を行なうことで熱媒を冷却する。なお、図示25はシスターンである。
【0013】
次に、蓄熱ユニット15について説明する。蓄熱ユニット15は、貯湯槽44と、図示しない蓄熱ユニット制御部等から構成され、これらは蓄熱ユニットハウジング16に収納されている。発電ユニット20と蓄熱ユニット15との間には発電熱回収媒体循環路4が配設されており、発電ユニット20と蓄熱ユニット15とを接続している。この発電熱回収媒体循環路4も蓄熱ユニット15の構成要素の1つとする。発電熱回収媒体循環路4の往き経路4aは貯湯槽44の底部に接続されており、戻り経路4bは貯湯槽44の上部に接続されている。即ち、貯湯槽44の底部の湯水は発電熱回収媒体循環路4の往き経路4aを経て発電ユニット20内へ送られる。この湯水は発電ユニット20内の2つの熱交換器70,74で加熱され、発電熱回収媒体循環路4の戻り経路4bを経て貯湯槽44の上部から注入される。蓄熱ユニットハウジング16内の発電熱回収媒体循環路4の往き経路4aには発電熱回収往きサーミスタT1が配設され、発電熱回収媒体循環路4の戻り経路4bには発電熱回収戻りサーミスタT2が配設されている。発電ユニット20内の発電熱回収媒体循環路4の往き経路4aには発電熱回収往きサーミスタT3が配設され、発電熱回収媒体循環路4の戻り経路4bには発電熱回収戻りサーミスタT4が配設されている。貯湯槽44の上部には貯湯槽上部サーミスタT5が配設され、下部には貯湯槽下部サーミスタT6が配設されている。
なお、発電熱回収媒体循環路4には発電熱回収媒体循環ポンプ6が配設されている。この発電熱回収媒体循環ポンプ6が駆動することで発電熱回収媒体循環路4内の湯水が循環する(図中矢印方向に循環する)。この発電熱回収媒体循環ポンプ6は図示しない蓄熱ユニット制御部によって駆動制御される。
【0014】
このコージェネレーションシステム10には水道水を給水するための給水管64が配設されている。この給水管64は第1給水管64aと第2給水管64bの二手に分岐している。第1給水管64aは貯湯槽44の下部と接続している。第2給水管64bはミキシングユニット72の入口72bと接続されている。貯湯槽44の上部には第1出湯管52が接続されており、この第1出湯管52はミキシングユニット72の入口72aと接続されている。なお、ミキシングユニット72については後述する。第1給水管64aには水量センサF1が配設されており、蓄熱ユニット15内の第1出湯管52にはサーミスタT7が配設されている。
【0015】
給水管64の、第1給水管64aと第2給水管64bへの分岐部より上流側には減圧弁42が配設されている。この減圧弁42は、貯湯槽44とミキシングユニット72への給水圧力を調整する。貯湯槽44内の湯水が減少したり、ミキシングユニット72の入口72bが開いたりして減圧弁42の下流側圧力がその調圧値以下になると、減圧弁42が開いて貯湯槽44やミキシングユニット72に給水が行なわれる。貯湯槽44内は、水道水圧力が減圧弁42によって減圧された、水道水圧力よりも低い圧力に維持される。
貯湯槽44の上部には、貯湯槽44内の圧力を開放するリリーフ弁46が配設されている。貯湯槽44内の圧力は、このリリーフ弁46と減圧弁42によって、貯湯槽44の耐圧圧力である0.17MPa以下に維持される。リリーフ弁46には、開放された圧力を外部に導く圧力開放経路55が配設されている。貯湯槽44の下部には、排水経路54の一端が接続されている。排水経路54の他端は圧力開放経路55の途中に接続されている。この排水経路54は、貯湯槽44からの排水を行なう。排水経路54には手動操作の排水弁53が装着されている。排水弁53を開くと、貯湯槽44に貯められている湯水が排水経路54を通って外部に排水される。
【0016】
次に、ミキシングユニット72について説明する。ミキシングユニット72は、2つの入口72a,72bと1つの出口72cを有している。このミキシングユニット72の一方の入口72aには第1出湯管52を介して貯湯槽44内の湯水が流入し、他方の入口72bには第2給水管64bを介して水道水が流入する。2つの入口72a,72bの開口度は可変である。即ち、湯水と水道水の流入比率が可変である。これらの開口度は図示しないミキシングユニット制御部によって制御される。開口度が制御されることで、例えば、水道水を遮断して(入口72bを閉じて)第1出湯管52からの湯水のみをミキシングユニット72に流入させる(入口72aを開く)ことが可能であり、逆に、第1出湯管52からの湯水を遮断して(入口72aを閉じて)水道水のみをミキシングユニット72に流入させる(入口72bを開く)ことも可能である。また、ミキシングユニット72への流入比率を、例えば第1出湯管52からの湯水70%、水道水30%とし、第1出湯管52からの湯水と第2給水管64bからの水道水の混合比率を調整することも可能である。
【0017】
ミキシングユニット72内で混合された湯水は出口72cから出湯される。出口72cには第2出湯管76が接続されている。第2出湯管76は後述する給湯ユニット13の給湯経路94に接続されており、ミキシングユニット72と給湯ユニット13とを接続している。ミキシングユニット72の2つの入口72a,72bには、減圧弁42によって減圧された圧力が加わっている。従って、ミキシングユニット72の入口72aから流入した湯水と、入口72bから流入した水道水が混合され、この混合された湯水は、減圧弁42で調圧された圧力によって第2出湯管76を経て熱源機50へ供給される。ミキシングユニット72内の第1出湯管52には第1出湯サーミスタT8が配設されており、第2給水管64bには給水サーミスタT9が配設されており、第2出湯管76には第2出湯サーミスタT10とハイカットサーミスタT11と出湯量センサF2が配設されている。
【0018】
次に、給湯ユニット13と暖房ユニット14について説明する。給湯ユニット13と暖房ユニット14は、主に共通の熱源機50からなる。この熱源機50には2つのバーナ38,56と、暖房用シスターン51と、湯水を案内する複数の経路等が配設されており、熱源機ハウジング49に収納されている。また、コージェネレーションシステム10の各ユニットで発生した異常等は、熱源機50の電装基板(図示省略)上で7セグメント式表示器によって表示される。
まず、給湯ユニット13について説明する。第2出湯管76と接続している給湯経路94は、熱源機ハウジング49内で給湯経路94aと給湯経路94bの二手に分岐している。給湯経路94aの末端は台所の蛇口や風呂の給湯栓等の給湯箇所に接続されており、給湯経路94bの末端は暖房用シスターン51の上部に入れられている。
給湯箇所での給湯温度は図示しないリモコンが操作されることによって予め設定されている。給湯経路94aは、給湯経路94a内の湯水がバーナ38によって加熱されるように配設されている。バーナ38は図示しない熱源機制御部によって駆動制御されている。なお、給湯経路94aには給湯サーミスタT12と給湯量センサF3が配設されている。
【0019】
給湯経路94aのバーナ38より下流に温水供給路80が設けられている。この温水供給路80は後述する浴槽水循環路98に接続されている。温水供給路80には温水供給弁82が配設されており、この温水供給弁82が開かれると、温水供給路80を介して湯水が浴槽水循環路98に誘導され、浴槽90内に湯張りされる。温水供給弁82は熱源機制御部によって開閉制御されている。なお、浴槽水循環路98には浴槽水サーミスタT13と湯張り量センサF4が配設されている。
【0020】
次に、暖房ユニット14について説明する。給湯経路94から分岐した給湯経路94bには暖房用補水弁95が配設されている。この暖房用補水弁95が開かれると給湯経路94bを介して湯水が暖房用シスターン51に誘導される。暖房用補水弁95は熱源機制御部によって開閉制御されている。
暖房用シスターン51内には、熱源機制御部と接続している水位電極58が配設されている。水位電極58は棒状のハイレベルスイッチ58aとローレベルスイッチ58bとを備えている。ハイレベルスイッチ58aの下端は暖房用シスターン51の水位の上限に位置しており、ローレベルスイッチ58bの下端は暖房用シスターン51の水位の下限に位置している。これらのハイレベルスイッチ58aとローレベルスイッチ58bは、その下端が水に触れているとオン信号を出力する。
熱源機制御部は、ローレベルスイッチ58bがオン信号を出力していない間は暖房用補水弁95を開くように制御し、ハイレベルスイッチ58aがオン信号を出力したときには暖房用補水弁95を閉じるように制御する。即ち、暖房用シスターン51内の水位は、熱源機制御部によって上限水位と下限水位の間に維持される。
【0021】
暖房用シスターン51には暖房用循環路が接続されている。詳しくは、暖房用シスターン51には1つの共通経路2が接続されており、この共通経路2には暖房用ポンプ3が配設されている。この共通経路2が二手に分岐し、高温用循環路84と低温用循環路86を形成している。
高温用循環路84は高温用負荷92(例えば暖房機や浴室乾燥機等)を通過する経路84aと、高温用負荷92をバイパスする経路84bを有している。経路84aは、暖房用シスターン51内の湯水を高温用負荷92に送り、利用された後の湯水を暖房用シスターン51に戻す(図中矢印方向)。なお、経路84aの戻り経路は後述する低温用循環路86の戻り経路に合流している。経路84aには熱動弁85が配設されている。この熱動弁85は高温用負荷92の運転スイッチが操作されてオンとなると開き、オフとなると閉じる。
一方、経路84bは熱動弁85より上流から分岐した経路であり、後述する低温用循環路86の戻り経路に合流している。高温用負荷92をバイパスする経路84bには暖房用経路バイパス弁83が配設されている。この暖房用経路バイパス弁83は熱源機制御部によって開閉制御されている。
【0022】
高温用循環路84内の湯水を加熱するため、高温用循環路84にはバーナ56が配設されている。このバーナ56は熱源機制御部によって駆動制御されている。高温用循環路84内の湯水の温度は通常約80℃になるように制御されている。高温用循環路84のバーナ54より上流には暖房低温サーミスタT14が配設されており、バーナ54より下流には暖房高温サーミスタT15が配設されている。なお、この高温用循環路84内の湯水は、暖房用ポンプ3が駆動することによって循環する(図中矢印方向に循環する)。この暖房用ポンプ3は熱源機制御部によって駆動制御されている。
【0023】
高温用循環路84には追焚き用循環路88が接続されている。この追焚き用循環路88には熱交換器91が配設されている。追焚き用循環路88には熱動弁89が配設されており、この熱動弁89が開くと、高温用循環路84から湯水が誘導され、湯水の熱が熱交換器91に伝熱される。熱動弁89は熱源機制御部によって開閉制御されている。
浴槽水を追焚きするとき、浴槽90内の湯水は浴槽水循環路98内を循環する。この浴槽水循環路98は上述の熱交換器91を通過するように配設されている。浴槽水循環路98内の湯水が循環し、熱交換器91で加熱されることによって浴槽水が追焚きされる。なお、この浴槽水循環路98には浴槽水用ポンプ99が配設されている。この浴槽水用ポンプ99が駆動することによって浴槽水循環路98内の湯水が循環する。この浴槽水循環ポンプ99は熱源機制御部によって駆動制御される。
【0024】
低温用循環路86は低温用負荷(床暖房機等)96を通過するように配設されている。低温用循環路86は、暖房用シスターン51内の湯水を低温用負荷96に送り、利用された後の湯水を後述する2つの経路で暖房用シスターン51に戻す。
低温用循環路86の送り経路には熱動弁87が配設されている。この熱動弁87は熱源機制御部によって開閉制御される。低温用循環路86内の湯水は通常約60℃になるように制御されている。
【0025】
低温用循環路86の戻り経路は、直接暖房用シスターン51へ戻る経路86aと、貯湯槽44内を通過してから暖房用シスターン51へ戻る経路86bとを有している。これらの経路86a,86bは三方弁12によって切換えられる。三方弁12は1つの入口12aと2つの出口12b,12cとを有している。低温用循環路86の戻り経路は三方弁12の入口12aに接続されている。三方弁12の出口12bには経路86aが接続されている。この経路86aの他端は暖房用シスターン51に接続されている。一方、三方弁12の出口12cには経路86bが接続されている。この経路86bは、貯湯槽44内の湯水と混合されることなく貯湯槽44内を通過する経路である。この経路86bは、貯湯槽44内を通過後に、経路86aの三方弁12の出口12b近傍に合流する。三方弁12の切換えは熱源機制御部によって制御されている。なお、この低温用循環路86内の湯水も、暖房用ポンプ3が駆動することによって循環する(図中矢印方向に循環する)。低温用循環路86の戻り経路の三方弁12の上流側には暖房戻りサーミスタT16が配設されており、経路86aの、経路86bの合流部の下流側には暖房戻りサーミスタT17が配設されている。
【0026】
上述の経路86bによって、貯湯槽44に蓄熱されている熱を暖房運転に利用することができる。例えば、貯湯槽44内の熱を床暖房運転に利用したい場合、暖房用経路バイパス弁83を開いて高温用負荷92(この場合浴室乾燥機)をバイパスする経路84bを開通させ、さらに三方弁12の出口を出口12cに切換える。これによって高温用循環路84内の湯水が低温用循環路86の戻り経路を経て経路86bへ誘導される。この経路86b内の湯水は貯湯槽44内を通過するときに貯湯槽44内の湯水によって加熱され、この湯水がシスターン51へ戻る。この循環によって低温用循環路86内の湯水が加熱され、この湯水の熱が低温用負荷96である床暖房機に伝熱される。このようにすれば、貯湯槽44内の熱を床暖房運転等の暖房運転に利用することができる。
また、上述の経路86bによって、暖房運転終了後、貯湯槽44内の蓄熱量が少ないときには暖房用循環路内の余熱を貯湯槽44に蓄熱させることができる。例えば、貯湯槽44の上部の温度が低温用循環路86内の湯水の温度よりも低いときには、三方弁12の出口を出口12cに切換える。これによって低温用循環路86内の湯水が経路86bへ誘導される。この経路86b内の湯水は貯湯槽44内を通過するときに貯湯槽44内の湯水を加熱する。このようにすれば、低温用循環路86等の暖房用循環路内の余熱を貯湯槽44内に蓄熱することができる。
【0027】
次に、図2〜図9を用いて本実施例のコージェネレーションシステムの試運転と試運転時に行なわれる配管異常の検出について説明する。図2は本実施例に係る全体の処理を説明したフローチャートであり、図3〜9はユニット毎の処理を示すフローチャートである。
コージェネレーションシステム10の各ユニットの試運転は個々に行なうこともできるし、所定の順で連続して行なうこともできる。図2は各ユニットの試運転を所定の順で連続して行なう場合の処理について示している。この処理は、熱源機50に配設されている自動試運転スイッチをオンすることによって開始される。なお、各ユニットの処理の詳細はそれぞれ図を用いて後述する。
【0028】
まず、ステップS10では、蓄熱ユニット15の貯湯槽44の水張りが正常であるか否かが判別される(図3を用いて後述する)。貯湯槽44の水張りが異常であるときはステップS12に進み、異常判定を行なってその異常を熱源機50の表示器にエラー表示する。貯湯槽44に水張りを行なえないと、次に行なう発電熱回収媒体循環路4の配管確認や、他のユニットの試運転を行なうことができないため、ステップS14以降の処理は行なわずに処理を終了する。ステップS10で貯湯槽44の水張りが正常であり、貯湯槽44内の水張りが終了すると、ステップS14に進む。
ステップS14では、貯湯槽44に貯められた水を利用して、発電熱回収媒体循環路4の配管が正常であるか否かが判別される(図4を用いて後述する)。発電熱回収媒体循環路4の配管が異常であるときはステップS16に進み、異常判定とエラー表示を行なう。この発電熱回収媒体循環路4の配管に誤りがあっても、他のユニットの試運転を行なうことが可能であるため、ステップS18に進む。ステップS14で発電熱回収媒体循環路4の配管が正常であれば、直接ステップS18に進む。
【0029】
ステップS18では、貯湯槽44に貯められた水を利用して、暖房ユニット14の暖房用循環路の水張りが正常であるか否かが判別される(図5を用いて後述する)。暖房用循環路の水張りが異常であるときはステップS20に進み、異常判定とエラー表示を行なう。暖房用循環路に正常に水張りが行なえないと、暖房ユニット14の試運転を行なうことはできないが、残りのユニット(ミキシングユニット72、給湯ユニット13)の試運転を行なうことはできるため、ステップS30に進む。ステップS18で暖房用循環路の水張りが正常であれば、ステップS22に進む。
ステップS22では、蓄熱ユニット15の試運転によって蓄えられた熱を利用して、暖房ユニット14の暖房用循環路の配管が正常であるか否かが判別される(図6を用いて後述する)。暖房用循環路の配管が異常であるときはステップS24に進み、異常判定とエラー表示を行なう。暖房用循環路の配管に誤りがあると、暖房端末の試運転を行なうことはできないが、残りのユニット(ミキシングユニット72、給湯ユニット13)の試運転を行なうことはできるため、ステップS30に進む。ステップS22で暖房用循環路の配管が正常であれば、ステップS26に進む。
ステップS26では、暖房用循環路の配管確認のために加熱された暖房用循環路内の湯水を利用して、暖房ユニット14の暖房端末の運転が正常であるか否かが判別される(図7,8を用いて後述する)。暖房端末の運転が異常であるときはステップS28に進み、異常判定とエラー表示を行なう。暖房端末の運転に異常があっても、残りのユニット(ミキシングユニット72、給湯ユニット13)の試運転を行なうことはできるため、ステップS30に進む。ステップS26で暖房端末の運転が正常であれば、ステップS30に進む。
【0030】
ステップS30からステップS36の処理は、同時に行なわれる。詳細は後述するが、給湯ユニット13の配管の確認を行なう間にミキシングユニット72の運転や配管の確認を行なう。
ステップS30では、蓄熱ユニット15と暖房ユニット14の試運転によって加熱された貯湯槽44内の湯水を利用して、ミキシングユニット72の運転や配管が正常であるか否かが判別される(図9を用いて後述する)。ミキシングユニット72の運転や配管が異常であるときはステップS32に進み、異常判定とエラー表示を行なう。ミキシングユニット72の運転や配管が異常であると、ミキシングユニット72の試運転を行なうことはできず、給湯ユニット13の試運転を行なうこともできないため、処理を終了する。ステップS30でミキシングユニット72の運転や配管が正常であれば、ステップS34に進む。
ステップS34では、蓄熱ユニット15と暖房ユニット14の試運転によって加熱された貯湯槽44内の湯水を利用して、給湯ユニット13の配管が正常であるか否かが判別される。本実施例では、風呂の湯張りを行なうことによって、給湯ユニット13の配管が正常であるか否かが判別される(図9を用いて後述する)。給湯ユニット13の配管が正常であれば全ての処理を終了する。給湯ユニット13の配管が異常であるときはステップS36に進み、異常判定とエラー表示を行なって処理を終了する。
【0031】
次に、各試運転について説明する。まず、コージェネレーションシステム10の試運転を行なうためには、貯湯槽44に水を張る必要がある。図3は、蓄熱ユニット15の貯湯槽44の水張り運転の処理を示している。最初の処理であるステップS50では、自動試運転スイッチがオンされたか否かの判別を行なう。ステップS50で自動試運転スイッチがオンされていない(オフである)と判別した場合(NOの場合)には、そのまま待機する。ステップS50で自動試運転スイッチがオンされたと判別した場合(YESの場合)には、ステップS52に進む。
【0032】
ステップS52では、ミキシングユニット72の貯湯槽44側の入口72aを全開し、第2給水管64b側の入口72bを全閉する。入口72aが開かれると、第1出湯管52と第2出湯管76が連通される。さらに、ステップS54に進み、暖房用補水弁95を開き、温水供給弁82を閉じる。ステップS52からステップS54の処理が行なわれると、第1給水管64aから貯湯槽44、第1出湯管52、ミキシングユニット72、第2出湯管76、給湯経路94b、暖房用補水弁95を経由して、暖房用シスターン51に至る経路が開放される。第1給水管64aに水道水が供給されているので、減圧弁42で所定の圧力に減圧された水は貯湯槽44に流入する。第1出湯管52は貯湯槽44の上部に接続されているため、貯湯槽44内の水は、貯湯槽44が満水になって、さらに溢れ出るときに初めて第1出湯管52に流れ込む。第1出湯管52に流れ込んだ水は、ミキシングユニット72、第2出湯管76、給湯経路94b、暖房用補水弁95を流れて暖房用シスターン51に流れ込む。
このとき、ミキシングユニット72の給水管側の入口72bは閉じているため、第2給水管64bからは給水されない。即ち、貯湯槽44内の水だけがミキシングユニット72を介して給湯ユニット13へ送られる。また、温水供給弁82は閉じられており、もう一方の給湯経路94aの末端は開放していないため、貯湯槽44からの水は全て給湯経路94bを介して暖房用シスターン51へ流れ込む。
【0033】
ステップS54に続いて行なわれるステップS56では、水位電極58のローレベルスイッチ58bがオンされたか否かが判別される。貯湯槽44の容積は約150リットルであり、貯湯槽44に水が満たされるのには暫く時間がかかる。従って、第1給水管64aに水道水が供給されても、暖房用シスターン51に水が流れ込み始めるのには遅れがある。また、暖房用シスターン51に水が流れ込んでも、ローレベルスイッチ58bが検知する位置(ローレベル水位)まで水位が達するのにも時間がかかる。ローレベルスイッチ58bがオンされないと、ステップS56の判別がNOとされる。ステップS56でNOと判別された場合には、ステップS62に進む。
【0034】
ステップS62では、自動試運転スイッチがオンされてから30分経過したか否かが判別される。この30分という時間は、減圧弁42の減圧圧力や、貯湯槽44、経路64a,52,76,94b等の容積に基づいて、これらに水漏れ等の異常がない場合の水張りに要する時間を算出し、これにマージンを加えて設定されたものである。ステップS62で自動試運転スイッチがオンされてから30分が経過したと判別された場合(YESの場合)には、ステップS64に進む。ステップS64では、暖房用補水弁95を閉じ、それ以上暖房用シスターン51へ水が流入しないようにし、ステップS66に進む。ステップS66で、水張りの異常が発生していると判定し、表示器にエラー表示を行なって処理を終了する。
即ち、ステップS56でローレベルスイッチ58bが暖房用シスターン51のローレベル水位を検知せず、その状態で、ステップS62において自動試運転スイッチがオンされてから30分が経過した場合には、水張りの異常が発生していると判別される。ステップS62で自動試運転スイッチがオンとなってから30分経過していないと判別された場合(NOの場合)には、ステップS56からの処理が再び行なわれる。
【0035】
一方、ステップS56において水位電極58のローレベルスイッチ58bがオンされたと判別された場合(YESの場合)には、水張りは正常に行なわれたと判断することができる。そこでステップS58に進み、暖房用補水弁95を閉じて水張りを終了し、ステップS60に進む。ステップS60で、水張りが正常に行なわれたと判定し、水張りが正常に終了したことを表示器に表示して処理を終了する。暖房用補水弁95が閉じられると、第1給水管64aからの給水は停止され、水道水はそれ以上消費されない。
【0036】
この蓄熱ユニット15の貯湯槽44の水張り処理は、コージェネレーションシステム10の試運転には不可欠である。ステップS56の処理は、図2に示した試運転の処理の最初に行なわれるステップS10に相当する。この水張り処理が正常に終了し、続いて発電熱回収媒体循環路4の配管確認を行なうときは、図4に示す処理に進む。一方、貯湯槽44の水張りが正常に行なえなかったとき(ステップS62でYESとなったとき)は、コージェネレーションシステム10の各ユニット(蓄熱ユニット15、暖房ユニット14、ミキシングユニット72、給湯ユニット13)の試運転を行なうことはできない。従って、図2に示したステップS14からステップS36の処理を行なわず、処理を終了する。
【0037】
上記の水張り運転中に、暖房用シスターン51内に既存の水位電極58によって、暖房用シスターン51に水が注水されるか否かを監視することができる。これによって貯湯槽44への水張りが正常か異常かを判定し、結果を表示することができる。自動試運転によって異常とその発生箇所を容易に発見することができるため、設置時の作業性が向上する。また、この貯湯槽44への水張りは、自動試運転スイッチを操作すれば処理が開始し、処理が終了すれば自動で終了する。このことから、施工者が監視しなくとも、貯湯槽44への水張りを実施することができ、試運転時の水の使用量を必要最低限に抑えることができる。
【0038】
次に、蓄熱ユニット15の発電熱回収媒体循環路4の配管確認について説明する。図4は、発電熱回収媒体循環路4の配管確認の処理を示している。最初のステップS70では、自動試運転スイッチがオンされたか否かの判別を行なう。ステップS70で自動試運転スイッチがオンされていない(オフである)と判別された場合(NOの場合)には、そのまま待機する。ステップS70で自動試運転スイッチがオンされたと判別された場合(YESの場合)には、ステップS72に進む。なお、先述の貯湯槽44への水張り確認に連続して蓄熱ユニット15の試運転を行なう場合には、このステップS70を省略して、図3のステップS60から図4のステップS72に進む。
【0039】
ステップS72では発電熱回収媒体循環ポンプ6を起動する。これによって、貯湯槽44内の水が発電熱回収媒体循環路4内に誘導され、発電熱回収媒体循環路4内に水張りが行なわれる。ステップS72に続いてステップS74に進み、発電ユニット20の燃料電池22を運転させる。ステップS70からステップS74の処理によって、発電運転によって発生する発電熱を回収して貯湯槽44に蓄熱する蓄熱運転が開始される。
【0040】
ステップS74に続いてステップS76に進む。ステップS76では、発電熱回収戻りサーミスタT2が検出する温度が40℃以上であるか否かが判別される。発電熱回収戻りサーミスタT2は、蓄熱ユニット15内に配設され、発電熱回収媒体循環路4の発電ユニット20から蓄熱ユニット15への戻り経路4b内の水温を検出するサーミスタである。発電熱回収媒体循環路4の戻り経路4b内の水温が40℃より低いと判別されたとき(ステップS76でNOのとき)はステップS72に戻り、蓄熱運転を行なって水温を昇温させる。発電熱回収媒体循環路4の戻り経路4b内の水温が40℃以上であると判別されたとき(ステップS76でYESのとき)は、ステップS78に進む。
【0041】
ステップS78では、発電熱回収戻りサーミスタT4が検出する温度が、発電熱回収往きサーミスタT1が検出する温度より高いか否かが判別される。発電熱回収戻りサーミスタT4は、発電ユニット20内に配設され、発電熱回収媒体循環路4の戻り経路4b内の水温を検出するサーミスタであり、発電熱回収往きサーミスタT1は、蓄熱ユニット15内に配設され、発電熱回収媒体循環路4の蓄熱ユニット15から発電ユニット20への往き経路4a内の水温を検出するサーミスタである。
なお、先述のステップS76で発電熱回収戻りサーミスタT2が検出する温度が40℃以上のときにだけステップS78に進むのは、40℃以上にすることによって、ステップS78で発電熱回収戻りサーミスタT4が検出する温度と発電熱回収往きサーミスタT1が検出する温度との差温を判別しやすくするための配慮である。従って、ステップS78で差温を確実に判別できる温度であれば、必ずしも40℃である必要はない。
【0042】
燃料電池22が運転中であり、発電熱回収媒体循環ポンプ6が運転中であれば、貯湯槽44内の湯水は、発電熱回収媒体循環路4の往き経路4aを経て発電ユニット20に送られる。この湯水は発電熱によって加熱され、戻り経路4bを経て貯湯槽44へ戻る。従って、戻り経路4b内の湯水の温度は、往き経路4a内の湯水の温度より高いはずである。発電熱回収戻りサーミスタT4が検出する温度が、発電熱回収往きサーミスタT1が検出する温度より高いとき(ステップS78でYESのとき)は、ステップS80に進み、発電熱回収媒体循環路4の配管が正常に行なわれていると判定し、正常であることを表示器に表示して処理を終了する。
発電熱回収戻りサーミスタT4が検出する温度が、発電熱回収往きサーミスタT1が検出する温度以下であるとき(ステップS78でNOのとき)は、誤配管が発生していることが考えられる。即ち、蓄熱ユニット15側の往き経路4aと発電ユニット20側の戻り経路4bが接続され、蓄熱ユニット15側の戻り経路4bと発電ユニット20側の往き経路4aが接続されていることが考えられる。従って、ステップS82に進んで、配管が異常であると判定し、表示器にエラー表示を行なって処理を終了する。
【0043】
この蓄熱ユニット15の試運転のステップS78の発電熱回収媒体循環路4の配管確認処理は、図2のステップS14に相当する。この配管が正常であり、続いて暖房ユニット14の試運転を行なうときは、図5に示す、暖房用循環路の水張り処理(図2のステップS18)に進む。一方、発電熱回収媒体循環路4の配管が異常であったとき(ステップS78でNOとなったとき)であっても、他のユニット(暖房ユニット14、ミキシングユニット72、給湯ユニット13)の試運転を行なうことは可能である。従って、発電熱回収媒体循環路4の配管が正常であるときと同様に、続いて暖房ユニット14の試運転を行なうことが可能である。
上記の発電熱回収媒体循環路4の配管確認処理も、自動試運転によって異常とその発生箇所を容易に発見することができるため、設置時の作業性が向上する。また、自動試運転スイッチを操作すれば処理が開始し、処理が終了すれば自動で終了する。このことから、施工者が監視しなくとも、発電熱回収媒体循環路4の配管確認を確実に実施することができる。
【0044】
なお、この発電熱回収媒体循環路4の往き経路4aは貯湯槽44の底部に接続されており、配管確認に必要な各サーミスタT2,T3,T4は発電熱回収媒体循環路4に配設されている。このため、貯湯槽44内に半分程度注水されていれば、発電熱回収媒体循環路4内に水を満たして循環させ、経路4a,4b内の水温を検出することは可能である。このことから、図2に示すようにシステムの試運転を連続して行なう場合、貯湯槽44内が満水になるのを待つことなく、蓄熱ユニット15の試運転を行なうことができる。即ち、貯湯槽44内の湯水が半分程注水されたとき、蓄熱ユニット15の試運転の処理を開始させる。そして、発電熱回収媒体循環路4の配管の状態は暖房ユニット14の試運転に影響を及ぼさないことから、貯湯槽44内の水張りが完了したとき、蓄熱ユニット15の試運転の処理が終了していても終了していなくても、暖房ユニット14の試運転を開始させることができる。このようにすれば、作業時間を短縮することができる。
【0045】
本実施例では、発電熱回収戻りサーミスタT4が検出する温度と、発電熱回収往きサーミスタT1が検出する温度を比較することによって誤配管を検出しているが、発電熱回収媒体循環路4に配設されたサーミスタT1,T2,T3,T4を用いて以下のように誤配管を検出してもよい。
発電熱回収戻りサーミスタT2が検出する温度が、発電熱回収往きサーミスタT3が検出する温度より高いか否かを判別する。先述の理由と同様に、発電熱回収戻りサーミスタT2が検出する温度が、発電熱回収往きサーミスタT3が検出する温度より高ければ、配管は正常である。発電熱回収戻りサーミスタT2が検出する温度が、発電熱回収往きサーミスタT3が検出する温度以下であれば異常であり、誤配管を検出することができる。
発電熱回収往きサーミスタT1が検出する温度と、発電熱回収往きサーミスタT3が検出する温度がほぼ等しいか否かを判別する。あるいは、発電熱回収戻りサーミスタT2が検出する温度と、発電熱回収戻りサーミスタT4が検出する温度がほぼ等しいか否かを判別する。同一経路内の湯水の温度はほぼ等しいはずである。これらの温度に差(3℃程度)があれば、蓄熱ユニット15側の往き経路と発電ユニット20側の戻り経路が接続され、蓄熱ユニット15側の戻り経路と発電ユニット20側の往き経路が接続されていると判別し、誤配管を検出することができる。
【0046】
次に、暖房ユニット14の試運転について図5〜8を用いて説明する。図5は、暖房用循環路の水張り運転の処理を示している。最初のステップS100では、自動試運転スイッチがオンされたか否かが判別される。ステップS100で自動試運転スイッチがオンされていない(オフである)と判別された場合(NOの場合)には、そのまま待機する。ステップS100で自動試運転スイッチがオンされたと判別された場合(YESの場合)には、ステップS102に進む。なお、先述の蓄熱ユニット15の試運転に連続して暖房用循環路の水張り運転を行なう場合には、このステップS100を省略して、図4のステップS80又はステップS82から図5のステップS102に進む。
【0047】
ステップS102では暖房用循環路の戻り経路に配設された三方弁12の出口を出口12cとする。これによって、暖房用経路の戻り経路が、貯湯槽44内を通過する経路86bとなる。ステップS102に続いてステップS104に進み、高温用熱動弁85と低温用熱動弁87を開き、暖房用ポンプ3を起動する。さらにステップS106に進んで暖房用循環路内に水張りを行なう自動補給水運転が実施される。これによって、暖房用循環路内に水張りが行なわれ、その水が循環する。なお、ステップS106の自動補給水運転は、従来より実施されている処理によって行なわれ、本実施例中ではその説明を省略する。ステップS106の処理が終了したらステップS108に進み、高温用熱動弁85と低温用熱動弁87を閉じ、暖房用ポンプ3を停止する。ステップS108の処理によって暖房用循環路内の水張りが終了した後、ステップS110に進む。
【0048】
ステップS110では、暖房用循環路内の水張りが正常に行なわれたか否かが判別される。暖房用循環路内の水張りが正常に行なわれたと判別されたとき(ステップS110でYESのとき)には、ステップS112へ進む。ステップS112では、暖房用循環路内の水張りが正常におこなわれたと判定し、正常に終了したことを表示器に表示して、図6に示す暖房用循環路の配管確認の処理へ進む。一方、暖房用循環路内の水張りが異常であったと判別されたとき(ステップS110でNOのとき)には、ステップS114へ進む。ステップS114では、暖房用循環路内の水張りが異常であったと判定し、表示器にエラー表示を行なって図7のステップS178に進む。この図7の処理については後述するが、ステップS178では暖房運転を停止させる処理が行なわれて、暖房ユニット14の試運転の処理が終了する。
【0049】
この図5に示した暖房用循環路の水張り運転のステップS110の水張り確認の処理は、図2のステップS18に相当する。水張りが正常に終了し、続いて暖房用循環路の配管確認を行なうときは、図6に示す、暖房用循環路の配管確認の処理に進む。一方、暖房用循環路の水張りが正常に行なえなかったとき(ステップS110でNOとなったとき)は、暖房用循環路の配管確認と暖房端末の試運転を行なうことはできないが、他のユニット(ミキシングユニット72、給湯ユニット13)の試運転を行なうことは可能である。従って、続いて他のユニットの試運転を行なう場合には、図7のステップS178に進んで暖房運転を停止させ、図2に示したステップS22からステップS28の暖房ユニット14の処理を行なわず、ステップS30のミキシングユニット72の処理に進む。
【0050】
上記の暖房用循環路の水張り確認処理も、自動試運転によって異常とその発生箇所を容易に発見することができるため、設置時の作業性が向上する。また、自動試運転スイッチを操作すれば処理が開始し、処理が終了すれば自動で終了し、次の暖房用循環路の配管確認の処理に移行する。このことから、施工者が監視しなくとも、暖房用循環路の水張り確認を確実に実施することができる。
【0051】
図6は、暖房用循環路の配管確認の処理を示している。図5のステップS112に続くステップS130では、暖房用循環路の戻り経路に配設されている三方弁12の出口を出口12bに切換える。続いてステップS132では暖房用経路バイパス弁83を開いて暖房用ポンプ3を起動する。ステップS130からステップS132の処理によって、暖房用シスターン51から高温用循環路84の高温用負荷92をバイパスする経路84bを経て低温用循環路86の戻り経路に入り、三方弁12の出口を12bとして貯湯槽44をバイパスさせ、経路86aを経て暖房用シスターン51へ戻る循環路が形成される。
【0052】
ステップS132に続いてステップS134に進む。ステップS134では、貯湯槽上部サーミスタT5が検出する温度と、暖房戻りサーミスタT16が検出する温度との差の絶対値が10℃以上であるか否かが判別される。貯湯槽上部サーミスタT5は、貯湯槽44内の上部の水温を検出するサーミスタであり、暖房戻りサーミスタT16は、暖房用循環路の戻り経路の三方弁12の上流側に配設され、戻り経路内の水温を検出するサーミスタである。貯湯槽44内の上部の水温と暖房用循環路の戻り経路内の水温の差の絶対値が10℃を下回るときには(ステップS134でNOのときには)、ステップS144に進む。
【0053】
ステップS144では暖房運転が行なわれるように処理される。この暖房運転では、熱源機50のバーナ56が起動し、暖房用循環路内の湯水が加熱される。なお、この処理は通常の技術で行なわれればよいため、ここでは詳細な説明を省略する。このときの暖房用循環路は、高温用熱動弁85と低温用熱動弁86は閉じており、暖房用経路バイパス弁83は開いているため、暖房用負荷92,96をバイパスする経路である。また、戻り経路は、三方弁12の出口を12bとして貯湯槽44をバイパスして経路86aに入る経路である。ステップS144の暖房運転の処理が行なわれることによって、暖房用循環路内の湯水は循環しながらバーナ56で加熱される。暖房用負荷92,96をバイパスする経路であるため、湯水の熱は消費されることなく、効率よく昇温し続ける。このステップS144の処理によって、暖房戻りサーミスタT16が検出する温度は上昇する。
【0054】
ステップS144に続いてステップS146に進み、貯湯槽上部サーミスタT5が検出する温度と、暖房戻りサーミスタT16が検出する温度との差の絶対値が10℃以上であるか否かが判別される。暖房戻りサーミスタT16が検出する温度と、貯湯槽上部サーミスタT5が検出する温度との差の絶対値が10℃以上となるまで(ステップS146でYESとなるまで)、ステップS144からステップS146の処理を繰返して、暖房用循環路内の湯水を加熱し続ける。暖房用循環路内の湯水の温度が上昇し、貯湯槽44内上部の湯水の温度よりも10℃以上高くなったら(ステップS146でYESとなったら)、ステップS148に進んで暖房運転を停止し、ステップS136に進む。なお、この暖房運転を停止するための処理も、通常の技術で行なわれればよいため、ここではその説明を省略する。
【0055】
一方、ステップS134で、貯湯槽44内の上部の水温と暖房用循環路の戻り経路内の水温の差の絶対値が10℃以上であるときには(ステップS134でYESのときには)、直接ステップS136に進む。ステップS136では、暖房戻りサーミスタT17が検出する温度をt1℃として記憶する。暖房戻りサーミスタT17は、経路86aに配設され、経路86bの合流部の下流側の温度を検出するサーミスタである。また、ステップS136では、三方弁12の出口を12cとし、暖房用循環路の戻り経路を、貯湯槽44内を通過する経路86bとする。この状態で暖房用循環路内の湯水が循環すると、暖房用循環路内の湯水と貯湯槽44内上部の湯水との間で熱交換がなされる。
【0056】
ステップS136に続いてステップS138に進み、暖房戻りサーミスタT17が検出する温度とt1との差の絶対値が5℃以上であるか否かが判別される。暖房用循環路の配管が正常であれば、湯水の循環によって、暖房戻りサーミスタT17が検出する温度が、先に記憶されたt1から変化する。例えば、貯湯槽44内上部の湯水の温度が、暖房用循環路内の湯水の温度よりも高いときには、ステップS138で、暖房戻りサーミスタT17が検出する温度はt1よりも上昇していく。逆に、貯湯槽44内上部の湯水の温度が、暖房用循環路内の湯水の温度よりも低いときには、ステップS138で、暖房戻りサーミスタT17が検出する温度はt1よりも下降していく。但し、この温度変化には多少の時間を要する。5℃以上温度変化が生じないと、ステップS138の判別がNOとされる。ステップS138でNOと判別された場合にはステップS150に進む。
【0057】
ステップS150では、t1が記憶されてから10分経過したか否かが判別される。t1が記憶されてから10分経過したと判別されない間(ステップS150でNOである間)は、ステップS138の処理が繰返される。t1が記憶されてから10分経過する前に(ステップS150でNO)、暖房戻りサーミスタT17の検出する温度が5℃以上変化したら(ステップS138でYESとなったら)ステップS140に進む。ステップS140では、暖房用経路バイパス弁83が閉じられ、暖房用ポンプ3が停止される。この処理によって暖房用循環路内の湯水の循環が停止される。ステップS140に続いてステップS142に進み、暖房用循環路の配管が正常に行なわれていると判定し、正常であることを表示器に表示して、図7に示す暖房端末の試運転の処理へ進む。
【0058】
ステップS150で、暖房戻りサーミスタT17の検出する温度が5℃以上変化しないまま、t1が記憶されてから10分経過したと判別されたとき(ステップS150でYESとなったとき)は、暖房用循環路の配管が異常であるものと判別され、ステップS152へ進む。ステップS152では、暖房用経路バイパス弁83が閉じられ、暖房用ポンプ3が停止される。この処理によって暖房用循環路内の湯水の循環が停止される。ステップS152に続いてステップS154に進み、暖房用循環路の配管が異常であると判定し、表示器にエラー表示を行なって、先述の図7のステップS178に進んで暖房運転を停止させ、図2のステップS30のミキシングユニット72の処理に進む。
【0059】
この図6に示した暖房用循環路の配管確認のステップS138の処理は、図2のステップS22に相当する。暖房用循環路の配管が正常であり、続いて暖房端末の運転確認を行なうときは、図7に示す、暖房端末の試運転の処理に進む。一方、暖房用循環路の配管が異常であったときは、暖房端末の試運転を行なうことはできないが、他のユニット(ミキシングユニット72、給湯ユニット13)の試運転を行なうことは可能である。従って、続いて他のユニットの試運転を行なう場合には、図7のステップS178に進んで暖房運転を停止させ、図2に示したステップS26からステップS28の暖房ユニット14の処理を行なわず、ステップS30のミキシングユニット72の処理に進む。
【0060】
上記の暖房用循環路の配管確認の処理も、自動試運転によって異常とその発生箇所を容易に発見することができるため、設置時の作業性が向上する。また、暖房用循環路の水張りに続いて自動的に処理が開始し、処理が終了すれば自動で終了し、次の暖房端末の試運転に移行する。このことから、施工者が監視しなくとも、暖房用循環路の配管確認を確実に実施することができる。
【0061】
図7は、暖房端末の試運転の処理を示している。図6のステップS142に続くステップS170では、貯湯槽上部サーミスタT5が検出する温度が50℃以上であるか否かが判別される。貯湯槽44内上部の湯水の温度が50℃以上のときに(ステップS170でYESのときに)、ステップS171に進み、三方弁12の入口12aと出口12bを連通させ、経路86bをバイパスさせる(貯湯槽44をバイパスさせる)。その後、ステップS172に進んで暖房端末の試運転を行なうように処理される。従って、本実施例では、貯湯槽44内上部の温度が50℃以上であるとき(ステップS170でYESのとき)にのみ暖房端末の試運転を行ない、50℃を下回るとき(ステップS170でNOのとき)には次に示す図8の処理に移行し、貯湯槽44内上部の温度を50℃以上に加熱する。
【0062】
図8は、貯湯槽44内上部の湯水を暖房用循環路内の湯水を循環させることによって加熱するための処理を示している。まず、ステップS200では、三方弁12の出口を出口12cとする。ステップS200に続いてステップS202に進み、暖房用経路バイパス弁83を開き、暖房用ポンプ3を起動する。このステップS200からステップS202の処理によって、暖房用循環路内の湯水は、貯湯槽44内を通過し、暖房用負荷92,96をバイパスする経路で循環する。この状態でステップS204に進んで暖房運転が行なわれるように処理される。この処理によって、暖房用循環路内の湯水は循環しながらバーナ56で加熱される。加熱された湯水は、貯湯槽44内上部の湯水と熱交換を行なって貯湯槽44内上部の湯水を加熱する。暖房用負荷92,96をバイパスする短い経路であるため、暖房用循環路内の湯水は、貯湯槽44内上部の湯水を短時間で効率よく加熱する。
【0063】
ステップS206に進み、貯湯槽上部サーミスタT5が検出する温度が50℃以上であるか否かが判別される。貯湯槽上部サーミスタT5が検出する温度が50℃以上となるまで(ステップS206でYESとなるまで)ステップS200からステップS206の処理が繰返される。貯湯槽上部サーミスタT5が検出する温度が50℃以上となったら(ステップS206でYESとなったら)ステップS208に進む。ステップS208では、暖房用経路バイパス弁83が閉じられ、暖房用ポンプ3が停止される。この処理によって暖房用循環路内の湯水の循環は停止する。このため、暖房用循環路内の湯水と貯湯槽44内上部の湯水との熱交換が停止して、貯湯槽44内上部の湯水の加熱が終了する。ステップS208に続いてステップS210に進み、暖房運転が停止するように処理されて、図7に示す暖房端末の試運転の処理のステップS170へ戻る。
【0064】
ステップS170で、貯湯槽上部サーミスタT5が検出する温度が50℃以上であるとき(YESのとき)は、ステップS171に進み、三方弁12の入口12aと出口12bを連通させた後、ステップS172に進む。ステップS172では、暖房端末の試運転が行なわれる。なお、この試運転は、通常の技術で行なわれればよいため、ここではその説明を省略する。ステップS174に進み、ステップS172で行なわれた暖房端末の試運転が正常に行なわれたか否かが判別される。試運転が正常に行なわれたと判別されたとき(ステップS174でYESのとき)には、ステップS176に進む。ステップS176では、暖房端末の試運転が正常に行なわれたと判定し、試運転が正常に終了したことを表示器に表示して、ステップS178に進む。ステップS178で、暖房運転の停止処理を行なって処理を終了する。
また、ステップS174で、ステップS172で行なわれた暖房端末の試運転が異常であったと判別されたとき(ステップS174でNOのとき)には、ステップS180に進む。ステップS180では、暖房端末の試運転が異常であったと判定し、表示器にエラー表示を行なう。試運転が異常であっても、ステップS178に進み、暖房運転の停止処理を行なって処理を終了する。
【0065】
この図7に示した暖房端末の試運転のステップS174の運転確認の処理は、図2のステップS26に相当する。暖房端末の試運転が正常であっても、異常であっても、他のユニット(ミキシングユニット72、給湯ユニット13)の試運転を行なうことは可能である。従って、続いてミキシングユニット72の試運転を行なうときは、図9に示す処理に進む。
【0066】
上記の暖房端末の試運転の処理も、自動試運転によって異常とその発生箇所を容易に発見することができるため、設置時の作業性が向上する。また、暖房用循環路の配管確認の処理に続いて自動的に処理が開始し、処理が終了すれば自動で終了する。このことから、施工者が監視しなくとも、暖房端末の運転確認を確実に実施することができる。
また、本実施例では、貯湯槽44内上部の湯水の温度を上げるために、発電熱に加えて暖房用のバーナ56をも用いることによって、作業時間を短縮することができる。なお、貯湯槽44内に、暖房端末の試運転に必要なだけの熱量がある場合(本実施例では、貯湯槽上部サーミスタT5が検出する温度が50℃以上の場合としている)には、エネルギーを無駄に消費して発電運転を継続することがないように、発電ユニット20での発電運転を停止するように制御してもよい。
【0067】
次に、ミキシングユニット72と給湯ユニット13の試運転について説明する。ミキシングユニット72の試運転の処理は、給湯ユニット13の試運転の処理の間に行なわれるため、これらの処理を図9に併合して示す。
最初のステップS230では、自動試運転スイッチがオンされたか否かの判別を行なう。ステップS230で自動試運転スイッチがオンされていない(オフである)と判別された場合(NOの場合)には、そのまま待機する。ステップS230で自動試運転スイッチがオンされたと判別された場合(YESの場合)には、ステップS232に進む。
なお、この図9に示すミキシングユニット72と給湯ユニット13の試運転の処理を、先述の暖房ユニット14の試運転に連続して行なう場合には、このステップS230を省略して、ステップS232の処理から行なう。このとき、この図9の処理を、先述の暖房端末の試運転(図7参照)に連続して行なうこともできるし、暖房端末の試運転と並行して行なうこともできる。暖房端末の試運転に連続して行なう場合には、図7のステップS178に続いて、図9のステップS232の処理を行なう。また、暖房端末の試運転と並行して行なう場合には、貯湯槽44上部の温度が50℃以上であるときに(図7のステップS170でYESであるときに)、ステップS172に進んで以降の処理を行なうとともに、ステップS232にも進んで以降の処理を並行して行なう。このように処理すれば、試運転に掛る時間を短縮することができる。
【0068】
ステップS232では、貯湯槽上部サーミスタT5が検出する温度が50℃以上であるか否かが判別される。貯湯槽44内上部の湯水の温度が50℃以上のときには(ステップS232でYESのときには)、貯湯槽44内の蓄熱量が十分であるものとされて、ステップS234に進む。貯湯槽44内上部の湯水の温度が50℃より低いときには(ステップS232でNOのときには)、先述の図8の処理を行なって貯湯槽44内の湯水を加熱する。貯湯槽44内上部の湯水の温度が50℃以上となるまで(ステップS232でYESとなるまで)、図8の処理を繰返した後、ステップS234に進む。ステップS234では燃料電池22の運転を停止し、発電運転を停止するように処理される。
【0069】
ステップS234に続いてステップS236に進む。ステップS236では、浴槽90へ50リットルの水を給水する水張り運転を開始する。このステップS236の処理は、ステップS248の風呂の試運転の処理の行程の1つである。ステップS236の処理によって、温水供給弁82が開かれ、50リットルの湯水が貯湯槽44からミキシングユニット72を経て給湯経路94aに入り、温水供給路80から浴槽水循環路98を経て浴槽90内へ給水される。このとき、ミキシングユニット72は、湯張りの設定温度で給水されるように制御する。通常の湯張りの設定温度は40℃前後であるため、貯湯槽44上部の湯水の温度が50℃以上であれば、水道水と混合することによって設定温度を得ることができる。この多量の水を給水する水張り運転の過程で、ステップS238以降のミキシングユニット72の運転確認処理と配管確認処理を行なう。
【0070】
ステップS236で浴槽90に水張りが開始されると、ステップS238に進む。ステップS238では、貯湯槽上部サーミスタT5が検出する温度と、第1出湯サーミスタT8が検出する温度との差の絶対値が5℃以下であるか否かが判別される。貯湯槽上部サーミスタT5と第1出湯サーミスタT8は同一経路上に配設されているため、貯湯槽44とミキシングユニット72を接続する配管が正常であれば、貯湯槽上部サーミスタT5が検出する温度と、第1出湯サーミスタT8が検出する温度はほぼ等しいはずである。なお、貯湯槽上部サーミスタT5の替わりに、第1出湯サーミスタT7が検出する、貯湯槽44から出湯した直後の温度を用いてもよい。温度差の絶対値が5℃を上回っているときには(ステップS238でNOのときには)ステップS252に進み、貯湯槽44とミキシングユニット72を接続する配管が異常であるとされてステップS250に進む。一方、温度差の絶対値が5℃以下であるときには(ステップS238でYESのときには)、配管は正常であると判定されてステップS240に進む。
【0071】
ステップS240では、給湯量センサF3が検出する水量と、出湯量センサF2が検出する水量との差の絶対値が毎分1リットル以下であるか否かが判別される。給湯量センサF3は給湯経路94aを通過する水量を検出する水量センサであり、出湯量センサF2はミキシングユニット72の出口72cから出湯される水量を検出する水量センサである。このとき、浴槽90への水張り運転のみが行なわれている。即ち、暖房用補水弁95が閉じられて給湯経路94bは閉塞しており、給湯経路94aのみが開放されている。ミキシングユニット72と熱源機50とを接続する配管が正常であれば、給湯量センサF3が検出する水量と、出湯量センサF2が検出する水量はほぼ等しいはずである。水量差の絶対値が毎分1リットルを上回っているときには(ステップS240でNOのときには)ステップS254に進む。ステップS254では、ミキシングユニット72と熱源機50を接続する配管が異常であるとされてステップS250に進む。一方、水量差の絶対値が毎分1リットル以下であるときには(ステップS240でYESのときには)、測定誤差の範囲内であり、配管は正常であると判定されてステップS242に進む。
【0072】
ステップS242では、浴槽水サーミスタT13が検出する温度と、風呂設定温度との差が10℃を下回っているか否かが判別される。浴槽水サーミスタT13は浴槽水循環路98内の湯水の温度を検出するサーミスタであり、風呂設定温度は予めリモコンで設定されている湯張りの温度である。ミキシングユニット72内の配管やミキシング運転が正常であれば、浴槽水サーミスタT13が検出する温度と、風呂設定温度との差は10℃を下回るはずである。温度差が10℃以上であるときには(ステップS242でNOのときには)ステップS256に進む。ステップS256では、ミキシングユニット72内の配管又はミキシング運転が異常であるとされてステップS250に進む。一方、温度差が10℃を下回るときには(ステップS242でYESのときには)、ミキシングユニット72内の配管とミキシング運転は共に正常であると判定されてステップS244に進む。
【0073】
ステップS244では、第1出湯サーミスタT8が検出する温度が、給湯サーミスタT12が検出する温度以上であるか否かが判別される。第1出湯サーミスタT8はミキシングユニット72の入口72aに接続された第1出湯管52内の湯水の温度を検出するサーミスタであり、給湯サーミスタT12は給湯経路94a内の湯水の温度を検出するサーミスタである。浴槽90への水張りには貯湯槽44内の湯水と水道水を混合して使用しているため、ミキシングユニット72内の配管が正常であれば、第1出湯サーミスタT8が検出する温度が、給湯サーミスタT12が検出する温度以上であるはずである。第1出湯サーミスタT8が検出する温度が、給湯サーミスタT12が検出する温度を下回るときには(ステップS244でNOのときには)ステップS258に進む。ステップS258では、ミキシングユニット72内の配管が異常であるとされてステップS250に進む。一方、第1出湯サーミスタT8が検出する温度が、給湯サーミスタT12が検出する温度以上であるときには(ステップS244でYESのときには)、ミキシングユニット72内の配管は正常であると判定されてステップS246に進む。
【0074】
ステップS246では、ステップS236の処理で開始された水張り運転が正常であるか否かが判別される。具体的には、浴槽水循環路98に配設されている湯張り量センサF4が検出する水量によって50リットル水張りされたか否かを判別する。水張り運転が異常であれば(ステップS246でNOであれば)、給湯経路94aに異常があるとされてステップS250に進む。ステップS250では、異常であった箇所について異常であると判定し、表示器にエラー表示を行なって処理を終了する。一方、水張り運転が正常であれば(ステップS246でYESであれば)、給湯経路94aの配管は正常であるとされてステップS248に進む。ステップS248では、50リットルの水張り運転に続く風呂の試運転を行なうように処理される。なお、この風呂の試運転の処理については、通常の技術で行なわれればよく、詳細な説明を省略する。
ステップS248の風呂の試運転に続いてステップS250に進む。ステップS250では、ステップS238からステップS246の各配管の異常を検出する処理において、正常であった箇所については正常であると判定し、正常に終了したことを表示器に表示して、処理を終了する。一方、異常であった箇所については異常であると判定し、表示器にエラー表示を行なって処理を終了する。
【0075】
この図9に示したミキシングユニット72のステップS238からステップS244の処理は、図2のステップS30の処理に相当し、給湯ユニット13のステップS246の処理は、図2のステップS34の処理に相当する。これらの処理によって、給湯経路94aの配管確認の際に行なう50リットル水張り運転のときにミキシングユニット72の運転と配管の確認を行なう。給湯ユニット13はミキシングユニット72の下流側に配設されるため、ミキシングユニット72に接続された各配管と、ミキシングユニット72内の配管と、ミキシング運転の何れかに異常が検出された場合、給湯ユニット13の試運転や風呂の試運転を行なうことはできない。また、ミキシングユニット72の配管や運転は正常であっても、50リットル水張り運転が正常に行なわれず、給湯経路94aの配管に異常が検出された場合は、風呂の試運転を行なうことはできない。従って、ミキシングユニット72または給湯ユニット13で何らかの異常が検出されたときには、以降の処理は行なわず、ステップS250に進んで異常判定とエラー表示を行なって処理を終了する。
【0076】
上記のミキシングユニット72の配管確認処理や運転確認処理と給湯ユニット13の配管確認処理も、自動試運転によって異常とその発生箇所を容易に発見することができるため、設置時の作業性が向上する。また、自動試運転スイッチを操作すれば処理が開始し、処理が終了すれば自動で終了する。このことから、施工者が監視しなくとも、これらの確認を確実に実施することができる。
【0077】
本発明のコージェネレーションシステムの各ユニットは機能単位に分かれているため、各ユニット毎に試運転を行なうことができる。システム全体を同時に運転させるのではなく、局部的に運転させることによって、システム全体から誤配管を発見するのに比べて格段に発見しやすくなり、誤配管の箇所の特定も容易となる。
また、本発明のコージェネレーションシステムの各ユニットの試運転は、自動運転によって行なわれる。そして、この自動試運転中に、各ユニットに接続されている配管の正誤確認が行なわれる。従って、施工者が試運転開始操作後、運転状況を監視して誤配管等をチェックしたり、給水栓から出水することを確認して給水栓を閉じたりする必要はない。施工者のチェックによらなくとも、客観的な手段によって確実に配管の正誤確認を行なうことができる。作業効率が向上し、作業時間の短縮が実現する。
【0078】
本発明のコージェネレーションシステムの各ユニットの試運転は、個々に行なうこともできるし、連続して行なうこともできる。各ユニットの試運転を個々で行なえることによって、メンテナンスを行なったユニットや、交換して設置したユニット等の試運転を単独で行なうことができる。また、各ユニットの試運転を連続で行なえることによって、施工者が運転状況を監視して個々に開始操作を行なわなくとも、一度の開始操作でシステム全体の自動試運転を行なうことができ、さらなる作業効率の向上や作業時間の短縮につながる。
【0079】
本発明では、試運転を連続して行なう場合、1つの試運転に使用した水や熱を、次に行なう試運転にも利用できるような順で行なう。本実施例で各ユニットの試運転を連続して行なう場合、貯湯槽44の水張り確認の際に貯湯槽44に貯められた水は、次の蓄熱ユニット15の試運転に利用される。この蓄熱ユニット15の試運転では、発電熱によって貯湯槽44内の湯水が加熱されるため、こうして加熱された湯水は次の暖房ユニット14の試運転に利用される。また、この暖房ユニット14の試運転によっても貯湯槽44内の湯水が加熱されて貯湯槽44内の湯水の水温が短時間で上昇する。こうして加熱された湯水は、次のミキシングユニット72と給湯ユニット13の試運転に利用される。給湯ユニット13の試運転では、ただ給水栓から給水して確認したのでは無駄に湯水を捨ててしまうこととなるため、風呂の湯張り運転によって給湯経路94aが確認される。この給湯経路94aの確認のときに浴槽90に貯められた湯水は次の風呂の試運転に利用される。このような順で連続して行なうことによって、1つのユニットの試運転で使用した水や熱を、他のユニットの試運転でも利用することができる。試運転に使用する水や熱の量を必要最小限に抑えることができ、試運転に要する時間を短縮することができる。作業効率がさらに向上し、作業時間のさらなる短縮が実現する。
【0080】
以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示にすぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。
1つのハウジング内に1つのユニットが収容されていてもよいし、複数のユニットが収容されていてもよい。例えば、1つのハウジング内に蓄熱ユニットとミキシングユニットと給湯ユニットと暖房ユニットが収容されていても、本発明の適用が可能である。
また、実施例中の熱源機は給湯暖房熱源機であり、暖房ユニットを備えていたが、暖房ユニットを備えていない熱源機であっても、暖房ユニットについての記載部分を省略した形態において、本発明の適用が可能である。
また、本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組み合わせによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組み合わせに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成するものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】本実施例のコージェネレーションシステムの概略構成図。
【図2】本実施例に係る全体の処理を示したフローチャート。
【図3】ユニット毎の処理を示したフローチャート。
【図4】ユニット毎の処理を示したフローチャート。
【図5】ユニット毎の処理を示したフローチャート。
【図6】ユニット毎の処理を示したフローチャート。
【図7】ユニット毎の処理を示したフローチャート。
【図8】ユニット毎の処理を示したフローチャート。
【図9】ユニット毎の処理を示したフローチャート。
【符号の説明】
2:共通経路
3:暖房用ポンプ
4:発電熱回収媒体循環路、4a:往き経路、4b:戻り経路
6:発電熱回収媒体循環ポンプ
8:熱媒循環ポンプ
10:コージェネレーションシステム
12:三方弁、12a:入口、12b:出口、12c:出口
13:給湯ユニット
14:暖房ユニット
15:蓄熱ユニット
16:蓄熱ユニットハウジング
20:発電ユニット
21:発電ユニットハウジング
22:燃料電池
24:熱媒循環経路
25:シスターン
28:放熱機
30:改質器
32:バーナ
34:燃料ガス排気管
36:三方弁
38:バーナ
42:減圧弁
44:貯湯槽
46:リリーフ弁
49:熱源機ハウジング
50:給湯暖房熱源機
51:暖房用シスターン
52:第1出湯管
53:排水弁
54:排水経路
55:圧力開放経路
56:バーナ
58:水位電極、58a:ハイレベルスイッチ、58b:ローレベルスイッチ
64:給水管、64a:第1給水管、64b:第2給水管
70:熱交換器
72:ミキシングユニット、72a:入口、72b:入口、72c:出口
74:熱交換器
76:第2出湯管
80:温水供給路
82:温水供給弁
83:暖房用経路バイパス弁
84:高温用循環路
85:熱動弁
86:低温用循環路
87:熱動弁
88:追焚き用循環路
89:熱動弁
90:浴槽
91:熱交換器
92:高温用負荷
94a,94b:給湯経路
95:暖房用補水弁
96:低温用負荷
98:浴槽水循環路
99:浴槽水用ポンプ
T1:発電熱回収往きサーミスタ
T2:発電熱回収戻りサーミスタ
T3:発電熱回収往きサーミスタ
T4:発電熱回収戻りサーミスタ
T5:貯湯槽上部サーミスタ
T6:貯湯槽下部サーミスタ
T7:第1出湯サーミスタ
T8:第1出湯サーミスタ
T9:給水サーミスタ
T10:第2出湯サーミスタ
T11:ハイカットサーミスタ
T12:給湯サーミスタ
T13:浴槽水サーミスタ
T14:暖房低温サーミスタ
T15:暖房高温サーミスタ
T16:暖房戻りサーミスタ
T17:暖房戻りサーミスタ
F1:給水量センサ
F2:出湯量センサ
F3:給湯量センサ
F4:湯張り量センサ
Claims (2)
- 発電に伴って発生する発電熱を利用するシステムであり、
電力と発電熱を発生する発電ユニットと、
発電熱によって貯湯槽内の湯水を加熱する蓄熱ユニットと、
貯湯槽内の湯水と水道水を混合するミキシングユニットと、
ミキシングユニットを経由した湯水を加熱して温水利用箇所に供給する給湯ユニットと、
前記ユニット毎に自動試運転を行なう手段と、
前記自動試運転中に、前記ユニットに接続された配管の異常を検出する手段とを備えたことを特徴とするコージェネレーションシステム。 - 前記ユニット毎の自動試運転は、所定の順で連続して行なわ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。
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