JP2004340439A - 排熱利用熱源装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】発電手段冷却用の冷却用流体を用いて貯湯と加熱対象の加熱を共に行うに当たって、冷却用流体を適切に冷却しながら貯湯温度を高くする。
【解決手段】貯湯タンク1の湯水を貯湯用熱交換器Eにわたって循環させる貯湯用湯水循環路3と、熱媒を加熱用熱交換器45と放熱部Hとにわたって循環させる加熱用熱媒循環路37とが設けられ、発電手段Bを冷却する冷却用流体を循環させる冷却用流体循環路12が、冷却用流体を貯湯用熱交換器E及び加熱用熱交換器45に通流させるように設けられ、貯湯用熱交換器Eとして、低温側貯湯用熱交換器6と高温側貯湯用熱交換5とが、貯湯用湯水循環3にその湯水通流方向の上流側から順に直列状に設けられ、冷却用流体循環路12が、発電手段Bからの冷却用流体を高温側貯湯用熱交換器5、加熱用熱交換器45、低温側貯湯用熱交換器6の順に通流させるように設けられている。
【選択図】 図1
【解決手段】貯湯タンク1の湯水を貯湯用熱交換器Eにわたって循環させる貯湯用湯水循環路3と、熱媒を加熱用熱交換器45と放熱部Hとにわたって循環させる加熱用熱媒循環路37とが設けられ、発電手段Bを冷却する冷却用流体を循環させる冷却用流体循環路12が、冷却用流体を貯湯用熱交換器E及び加熱用熱交換器45に通流させるように設けられ、貯湯用熱交換器Eとして、低温側貯湯用熱交換器6と高温側貯湯用熱交換5とが、貯湯用湯水循環3にその湯水通流方向の上流側から順に直列状に設けられ、冷却用流体循環路12が、発電手段Bからの冷却用流体を高温側貯湯用熱交換器5、加熱用熱交換器45、低温側貯湯用熱交換器6の順に通流させるように設けられている。
【選択図】 図1
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、貯湯タンクの湯水をその湯水を加熱する貯湯用熱交換器にわたって循環させる貯湯用湯水循環路と、
熱媒をその熱媒を加熱する加熱用熱交換器とその熱媒を熱源として加熱対象を加熱する放熱部とにわたって循環させる加熱用熱媒循環路とが設けられ、
発電手段を冷却する冷却用流体を循環させる冷却用流体循環路が、冷却用流体を前記貯湯用熱交換器及び前記加熱用熱交換器に通流させるように設けられた排熱利用熱源装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
かかる排熱利用熱源装置は、貯湯タンクの湯水を貯湯用湯水循環路を通じて貯湯用熱交換器にわたって循環させ、熱媒を加熱用熱媒循環路を通じて加熱用熱交換器と放熱部とにわたって循環させ、並びに、発電手段を冷却する冷却用流体を発電手段、前記貯湯用熱交換器及び加熱用熱交換器にわたって循環させて、貯湯用熱交換器において、発電手段の排熱を保有して発電手段から流出してきた冷却用流体にて貯湯用湯水循環路を通流する湯水を加熱して、貯湯タンクに貯湯し、加熱用熱交換器において発電手段からの冷却用流体にて加熱用熱媒循環路を通流する熱媒を加熱して、その熱媒の保有熱を放熱部にて放熱させるものである。
ちなみに、前記放熱部としては、暖房対象域を加熱対象として、その暖房対象域を暖房する暖房部や、浴槽の湯水を加熱対象として、その浴槽の湯水を加熱する追焚部等がある。
【0003】
このような排熱利用熱源機において、従来は、冷却用流体循環路を設けるに、発電手段からの冷却用流体を貯湯用熱交換器と加熱用熱交換器とに分配して通流させる、つまり分流させるように設けたり、発電手段からの冷却用流体を加熱用熱交換器、貯湯用熱交換器の順に通流させるように設けたりしていた(例えば、特許文献1参照。)。
【0004】
【特許文献1】
特開2002−248905号公報(第4〜5頁、第7〜8図)
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の排熱利用熱源装置において、発電手段からの冷却用流体を貯湯用熱交換器と加熱用熱交換器とに分流させるものでは、加熱用熱交換器にて冷却用流体を十分に冷却することができないので、冷却用流体を適切に冷却することができないという問題があった。加熱用熱交換器にて冷却用流体を十分に冷却することができない点について説明を加えると、加熱用熱媒循環路を通じて熱媒が加熱用熱交換器と放熱部とにわたって循環することから、暖房部の暖房負荷が小さかったり、追焚する浴槽の湯水の温度が高いときのように、放熱部での放熱量が少ないとき等では、加熱用熱交換器に戻ってくる熱媒の温度が高くなって、熱媒の温度と冷却用流体との温度差が小さくなり易く、冷却用流体を冷却し難くかった。
又、上記従来の排熱利用熱源装置において、発電手段からの冷却用流体を加熱用熱交換器、貯湯用熱交換器の順に通流させるものでは、貯湯用熱交換器において、加熱用熱交換器にて加熱用熱媒循環路を通流する熱媒と熱交換して温度が低下した冷却用流体と、貯湯タンクからの加熱対象の湯水とを熱交換させることになるので、その熱交換により、冷却用流体を適切に冷却することは可能であるものの、冷却用流体の温度が低下していることから加熱対象の湯水を高温に加熱し難く、もって、貯湯タンクの貯湯温度を高くし難いという問題があった。
【0006】
本発明は、かかる実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、発電手段冷却用の冷却用流体を用いて貯湯タンクへの貯湯と加熱対象の加熱を共に行うに当たって、冷却用流体を適切に冷却することができながら、貯湯温度を高くすることができるようにすることにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】
〔請求項1記載の発明〕
請求項1に記載の排熱利用熱源装置は、貯湯タンクの湯水をその湯水を加熱する貯湯用熱交換器にわたって循環させる貯湯用湯水循環路と、
熱媒をその熱媒を加熱する加熱用熱交換器とその熱媒を熱源として加熱対象を加熱する放熱部とにわたって循環させる加熱用熱媒循環路とが設けられ、
発電手段を冷却する冷却用流体を循環させる冷却用流体循環路が、冷却用流体を前記貯湯用熱交換器及び前記加熱用熱交換器に通流させるように設けられたものであって、
前記貯湯用熱交換器として、低温側貯湯用熱交換器と高温側貯湯用熱交換器とが、前記貯湯用湯水循環路にその湯水通流方向の上流側から順に直列状に設けられ、
前記冷却用流体循環路が、前記発電手段からの冷却用流体を前記高温側貯湯用熱交換器、前記加熱用熱交換器、前記低温側貯湯用熱交換器の順に通流させるように設けられている点を特徴構成とする。
即ち、発電手段からの冷却用流体は、高温側貯湯用熱交換器、加熱用熱交換器、低温側貯湯用熱交換器の順に通流し、貯湯タンクからの加熱対象の湯水は、貯湯用湯水循環路を通じて、低温側貯湯用熱交換器、高温側貯湯用熱交換器の順に通流して貯湯タンクに流入し、熱媒は、加熱用熱媒循環路を通じて加熱用熱交換器と放熱部とにわたって循環することから、貯湯タンクからの加熱対象の湯水は、低温側貯湯用熱交換器にて、高温側貯湯用熱交換器、加熱用熱交換器を順に通流してきた発電手段からの冷却用流体により加熱され、更に、高温側貯湯用熱交換器にて、発電手段からの冷却用流体により加熱され、一方、加熱用熱媒循環路を循環する熱媒は、加熱用熱交換器にて、高温側貯湯用熱交換器を通流してきた発電手段からの冷却用流体により加熱される。
つまり、発電手段からの冷却用流体は、高温側貯湯用熱交換器において、低温側貯湯用熱交換器を通過してきた貯湯タンクからの加熱対象の湯水との熱交換により冷却し、続いて、加熱用熱交換器において、加熱用熱媒循環路を通流する熱媒との熱交換により冷却し、更に、低温側貯湯用熱交換器において、貯湯タンクからの加熱対象の湯水との熱交換により冷却するので、冷却用流体を適切に冷却した後、発電手段に戻すことが可能となる。
一方、貯湯タンクからの加熱対象の湯水は、低温側貯湯用熱交換器において、高温側貯湯用熱交換器、加熱用熱交換器を順に通流してきた発電手段からの冷却用流体との熱交換により加熱し、更に、高温側貯湯用熱交換器にて、発電手段からの冷却用流体との熱交換により加熱するので、貯湯タンクに戻す湯水の温度を高くして貯湯温度を高くすることが可能となる。
しかも、高温側貯湯用熱交換器においては、発電手段からの冷却用流体を、低温側貯湯用熱交換器を通過して昇温した貯湯タンクからの湯水と熱交換するものであり、熱交換対象の湯水との温度差が小さくなることから、高温側貯湯用熱交換器にて冷却用流体の保有熱量を貯湯タンクからの加熱対象の湯水に与え過ぎるのに起因して、加熱用熱交換器にて冷却用流体から熱媒に与える熱量が少なくなるのを抑制することが可能となるので、放熱部での放熱量が少なくなって加熱対象の加熱能力が低下するのを抑制することが可能となる。
従って、発電手段冷却用の冷却用流体を用いて貯湯タンクへの貯湯と加熱対象の加熱を共に行うに当たって、冷却用流体を適切に冷却することができながら、貯湯温度を高くすることができるようになった。
【0008】
〔請求項2記載の発明〕
請求項2に記載の排熱利用熱源装置は、請求項1において、冷却用流体を前記高温側貯湯用熱交換器と前記加熱用熱交換器とに分流する分流状態に切り換え自在で、且つ、その分流比を調節自在な分流手段が設けられている点を特徴構成とする。
即ち、分流手段により、冷却用流体を高温側貯湯用熱交換器と加熱用熱交換器とに分流する分流状態に切り換えると共に、高温側貯湯用熱交換器と加熱用熱交換器とに分流する分流比を調節することができる。
つまり、発電手段の排熱を貯湯タンクへの貯湯用と加熱対象の加熱用とに所望に配分するように、分流手段により、冷却用流体を高温側貯湯用熱交換器と加熱用熱交換器とに分流することが可能となる。
例えば、貯湯タンクへ戻す湯水の温度が所定の目標温度になるように、分流手段にて分流比を調節するようにすると、貯湯タンクでの貯湯温度を安定化することが可能となり、延いては、給湯温度を安定化することが可能となる。
発電手段の排熱を貯湯タンクへの貯湯用と加熱対象の加熱用とに所望通りに配分するように運転することが可能になり、使い勝手性を向上することができるようになった。
【0009】
〔請求項3記載の発明〕
請求項3に記載の排熱利用熱源装置は、請求項1において、前記冷却用流体を前記高温側貯湯用熱交換器を迂回させて通流させる迂回状態に切り換え自在な高温側迂回手段が設けられている点を特徴構成とする。
即ち、高温側迂回手段により、冷却用流体を高温側貯湯用熱交換器を迂回させる迂回状態に切り換えることにより、発電手段からの冷却用流体を、高温側貯湯用熱交換器を迂回させる状態で、加熱用熱交換器、低温側貯湯用熱交換器の順に通流させるように運転することができる。
そして、高温側迂回手段により迂回状態に切り換え、発電手段からの冷却用流体を高温側貯湯用熱交換器を迂回させて最初に加熱用熱交換器に通流させるように運転することにより、加熱用熱交換器において冷却用流体から熱媒に回収する排熱量を多くして、放熱部での放熱量を多くすることが可能となるので、放熱部にて加熱対象を加熱する加熱能力を大きくすることができる。
例えば、暖房部による暖房の開始時や、追焚部にて追焚するときに浴槽の湯水の温度が低いとき等、放熱部による加熱能力を大きくすることが必要ときに、高温側迂回手段により迂回状態に切り換えて運転すると、放熱部による加熱能力を大きくすることが可能となるので、好適である。
従って、必要に応じて、加熱対象の加熱能力を大きくするように運転することが可能になるので、使い勝手性を向上することができるようになった。
【0010】
〔請求項4記載の発明〕
請求項4に記載の排熱利用熱源装置は、請求項1において、加熱作動を制御自在な補助加熱手段が、前記加熱用熱媒循環路を通流する熱媒を加熱するように設けられ、
冷却用流体を前記高温側貯湯用熱交換器を迂回させて通流させる迂回状態に切り換え自在な高温側迂回手段と、
冷却用流体を前記低温側貯湯用熱交換器を迂回させて通流させる迂回状態に切り換え自在な低温側迂回手段とが設けられている点を特徴構成とする。
即ち、高温側迂回手段及び低温側迂回手段夫々を迂回状態に切り換えて、発電手段からの冷却用流体を高温側及び低温側の両貯湯用熱交換器を迂回させて、加熱用熱交換器のみを通流させ、熱媒を補助加熱手段にて加熱しながら加熱用熱媒循環路を循環させて、加熱用熱交換器において、補助加熱手段にて加熱された熱媒により冷却用流体を加熱する状態にて、運転することが可能となる。
例えば、発電手段の起動時に、高温側迂回手段及び低温側迂回手段夫々を迂回状態に切り換えると共に、補助加熱手段を加熱作動させるように運転すると、加熱用熱交換器において、熱媒にて冷却用流体を加熱することが可能となるので、発電手段の起動時間を短縮することが可能となる。
従って、発電手段の起動時等、必要に応じて発電手段からの冷却用流体を加熱するように運転することが可能になるので、使い勝手性を向上することができるようになった。
【0011】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づいて、本発明にかかる排熱利用熱源装置をコージェネレーションシステムに適用した場合の第1実施形態を説明する。
図1に示すように、コージェネレーションシステムは、燃料電池発電装置Bと、その燃料電池発電装置Bからの排熱を用いて、貯湯タンク1内に温度成層を形成しながら貯湯したり、貯湯タンク1内に貯湯された湯水を給湯したり、床暖房パネル2にて暖房対象域を暖房したり、浴槽Yの湯水を追焚したりする貯湯暖房装置Aとを備えて構成してある。
【0012】
前記貯湯暖房装置Aは、この貯湯暖房装置Aの運転を制御する貯湯暖房制御部C、貯湯タンク1、その貯湯タンク1内の湯水をその湯水を加熱する貯湯用熱交換器Eにわたって貯湯用ポンプ4にて循環させる貯湯用湯水循環路3、熱媒をその熱媒を加熱する加熱用熱交換器45とその熱媒を熱源として加熱対象を加熱する放熱部Hとにわたって加熱用ポンプ38にて循環させる加熱用熱媒循環路37、及び、貯湯タンク1内の湯水を風呂場や台所等の給湯箇所に給湯する給湯路7等を備えて構成し、燃料電池発電装置Bを冷却する冷却水(冷却用流体に相当する)を循環させる冷却水循環路(冷却用流体循環路に相当する)12を、冷却水を前記貯湯用熱交換器E及び前記加熱用熱交換器45に通流させるように設けてある。
【0013】
前記放熱部Hとして、加熱用熱媒循環路37に設けた暖房放熱用熱交換器39、床暖房パネル2、暖房放熱用熱交換器39と床暖房パネル2とにわたる暖房用熱媒循環路8、及び、その暖房用熱媒循環路8を通じて熱媒を循環させる暖房用ポンプ9等から構成した暖房部Wを設けてある。そして、暖房放熱用熱交換器39において、加熱用熱媒循環路37を循環する熱媒にて暖房用熱媒循環路8を循環する熱媒を加熱して、その加熱された熱媒の保有熱を床暖房パネル2にて放熱させて、加熱対象としての暖房対象域を暖房するようにしてある。
又、放熱部Hとして、加熱用熱媒循環路37に風呂放熱用熱交換器41を設け、その風呂放熱用熱交換器41に、風呂用循環路10を通じて風呂用ポンプ11にて浴槽Yの湯水を加熱対象として循環させるようにしてある。そして、風呂放熱用熱交換器41において、加熱用熱媒循環路37を循環する熱媒にて風呂用循環路10を循環する浴槽Yの湯水を加熱して、浴槽Yを追焚するようにしてある。
【0014】
前記燃料電池発電装置Bは、周知であるので詳述はしないが、例えば、固体高分子膜を電解質層とするセルの複数を積層状態に設けた固体高分子型に構成し、各セルの燃料極に燃料ガスとして水素含有ガスを供給し、各セルの酸素極に空気を供給して、水素と酸素との電気化学的な反応により発電を行うように構成してあり、セルの積層体(セルスタック)等を冷却した冷却水が排熱として、冷却水循環路12を通じて前記貯湯暖房装置Aに循環供給されるようになっている。
【0015】
前記貯湯タンク1の上部には、上部接続路13を接続し、その上部接続路13を介して、前記給湯路7を貯湯タンク1の上部に接続し、水道圧により給水する給水路14を貯湯タンク1の底部に給水するように設けて、給湯路7を通じて給湯箇所に給湯されるのに伴って、その給湯量と同量の水が水道圧により貯湯タンク1に給水されるように構成してある。前記給水路14には、逆止弁15を設けてある。
又、貯湯タンク1内のエアーを抜くエアー放出路16を、上部接続路13を介して貯湯タンク1の上部に接続し、そのエアー放出路16には、エアー放出弁17を設けてある。
【0016】
前記給湯路7には、給水路14から分岐した混合用給水路18を接続し、その接続箇所に給湯路7からの湯水と混合用給水路18からの水との混合比を調整自在なミキシングバルブ19を設けてある。混合用給水路18にも、逆止弁20を設けてある。
【0017】
又、給湯路7におけるミキシングバルブ19よりも上流側には、逆止弁21と、バーナ22bの燃焼により湯水を加熱する補助加熱手段としての補助加熱器22とを上流側から順に設け、更に、補助加熱器22に流入する湯水の温度を検出する補助加熱器流入サーミスタT7と、補助加熱器22から流出する湯水の温度を検出する出湯サーミスタT1とを設けてあり、給湯路7におけるミキシングバルブ19よりも下流側には、ミキシングバルブ19にて混合された湯水の温度を検出するミキシングサーミスタT2、給湯路7の湯水の流量を調整する給湯用水比例バルブ23、給湯路7を通流する湯水の流量、即ち、前記給湯箇所に供給される全湯水の流量を検出する全給湯流量センサ24を上流側から順に設けてある。前記補助加熱器22は、加熱対象の湯水を通流させる熱交換器22aと、その熱交換器22aを加熱する前記バーナ22bと、そのバーナ22bに燃焼用空気を供給する燃焼用ファン22cと、バーナ22bへのガス燃料の供給を断続する燃料用電磁弁22dと、バーナ22bへのガス燃料の供給量を調節する燃料用比例弁22e等を備えて構成してある。
そして、図示しない点火プラグを作動させて、燃料用電磁弁22dを開弁することによりバーナ22bを燃焼させ、燃料用比例弁22eにより、バーナ22bへのガス燃料の供給量を調節することにより、バーナ22bの燃焼量を調節することになる。
【0018】
又、給湯路7における前記補助加熱器22と前記ミキシングバルブ19との間の箇所に、連通路29を接続し、その連通路29を前記上部接続路13を介して貯湯タンク1の上部に接続し、その連通路29には、連通路電磁弁30を設けてある。
又、給湯路7における前記給湯用水比例バルブ23と前記全給湯流量センサ24との間の箇所と、前記混合用給水路18における前記ミキシングバルブ19と前記逆止弁20との間の箇所とを連通路31にて接続し、その連通路31に、手動バルブ32を設けてある。
【0019】
前記給湯路7は、前記全給湯流量センサ24よりも下流側を、前記給湯箇所のうちの台所や洗面所などの図外の給湯栓に給湯する一般給湯路7aと、前記給湯箇所のうちの浴槽に湯水を供給するための湯張り路7bとに分岐してあり、その湯張り路7bは、前記風呂用循環路10のうちの風呂戻り路10rに接続して、その風呂戻り路10r及び風呂往き路10fの両路を通して浴槽に湯水を供給するように構成してある。
前記湯張り路7bには、その湯張り路7bを通流する湯水の流量、即ち、前記給湯箇所のうちの浴槽に供給される湯水の流量を検出する湯張り流量センサ25、湯張り電磁弁26、バキュームブレーカ27、2個の湯張り路逆止弁28を上流側から順に設けてある。
前記風呂用ポンプ11は、風呂用循環路10の風呂戻り路10rに設け、その風呂戻り路10rにおける風呂用ポンプ11よりも下流側には、風呂水流スイッチ47を設け、上流側には浴槽から戻る湯水の温度を検出する戻り温度センサT5を設けてある。
【0020】
そして、給湯栓に給湯したり浴槽に湯張りするときには、貯湯暖房制御部Cにより、出湯サーミスタT1及びミキシングサーミスタT2の検出情報に基づいて、ミキシングバルブ19の開度を調整することにより、所望の温度の湯水を供給するようにしてある。
【0021】
前記加熱用熱媒循環路37について説明を加えると、加熱用循環路形成流路37aを、その一端を前記給湯路7における前記補助加熱器22と前記ミキシングバルブ19との間の箇所に接続し、他端を前記給湯路7における前記逆止弁21と補助加熱器流入サーミスタT7との間の箇所に接続して設けて、加熱用循環路形成流路37aと前記給湯路7の一部とから加熱用熱媒循環路37を構成し、前記加熱用循環路形成流路37aに、加熱用ポンプ38を前記補助加熱器22の出口側に吸い込み作用するように設けてある。
【0022】
更に、加熱用循環路形成流路37aにおける加熱用ポンプ38よりも上流側部分に、暖房用循環路部分37bと風呂用循環路部分37cとに分岐させた後、再び合流させる分岐部分と、加熱用循環路形成流路37aを通流する湯水から空気を分離するエアーセパレータ43とを上流側から順に設け、前記暖房用循環路部分37bには前記暖房放熱用熱交換器39と暖房用電磁弁40とを設け、前記風呂用循環路部分37cには前記風呂放熱用熱交換器41と風呂用電磁弁42とを設け、加熱用循環路形成流路37aにおける加熱用ポンプ38よりも下流側部分に、加熱用循環路形成流路37aを通流する湯水の流量を検出する加熱用湯水流量センサ44と、前記加熱用熱交換器45とを上流側から順に設けてある。
【0023】
前記エアーセパレータ43の気相部分に接続したエアー抜き路46を、貯湯タンク1の底部に接続して、加熱用熱媒循環路37内のエアーをエアーセパレータ43にて分離して、エアー抜き路46を通じて貯湯タンク1内に導き、貯湯タンク1、上部接続路13及びエアー放出路16を通じて外部に放出するように構成してある。
【0024】
前記暖房用熱媒循環路8について説明を加えると、暖房用熱媒循環路8は、前記暖房放熱用熱交換器39の出口と床暖房パネル2とに接続した暖房往き路8f、床暖房パネル2と暖房放熱用熱交換器39の入口とに接続した暖房戻り路8r、及び、暖房戻り路8rと暖房往き路8fとを接続する暖房バイパス路8bから構成してある。
前記暖房往き路8fには、床暖房パネル2に供給される熱媒の温度を検出する暖房往き温度サーミスタT6、床暖房パネル2への熱媒の媒給を断続する熱動弁57を設けてあり、前記暖房戻り路8rには、熱媒の通流方向の上流側から順に、補給水タンク58、前記暖房用ポンプ9を設けてある。前記補給水タンク58には、水位の上限を検出する上限センサ59と下限を検出する下限センサ60とを設けると共に、給水路14から分岐した補給水路61を接続し、その補給水路61には、補給水電磁弁62を設けてある。
【0025】
前記貯湯用湯水循環路3について説明を加えると、貯湯用循環路形成流路3aを、前記貯湯タンク1の底部と前記給湯路7における前記逆止弁21よりも上流側箇所とに接続して、貯湯用湯水循環路3を、貯湯用循環路形成流路3a、前記給湯路7の一部及び前記上部接続路13とにより構成し、前記貯湯用循環路形成流路3aに前記貯湯用ポンプ4を前記貯湯タンク1の底部に対して吸い込み作用するように設けてある。
【0026】
前記貯湯用循環路形成流路3aには、前記貯湯用熱交換器Eとして、低温側貯湯用熱交換器6と高温側貯湯用熱交換器5とを、湯水通流方向の上流側から順に直列状に設け、更に、高温側貯湯用熱交換器5よりも下流側に、その高温側貯湯用熱交換器5から流出して貯湯タンク1に供給される湯水の温度を検出する貯湯温度サーミスタT4を設けてある。
【0027】
前記貯湯用循環路形成流路3aにおける貯湯用ポンプ設置箇所よりも貯湯タンク1の底部側に、その貯湯用循環路形成流路3aの一部を迂回するように放熱路33を設けると共に、その貯湯用循環路形成流路3aと放熱路33との接続部に、湯水を放熱路33に通流させる放熱状態と通流させない貯湯状態とに切り換え自在に放熱用三方弁34を設け、更に、放熱路33にラジエータ35を設けると共に、そのラジエータ35に通風するラジエータファン36を設けてある。
【0028】
貯湯タンク1内の底部付近の湯水の温度を検出するように、貯湯量上限検出サーミスタT3を設け、その貯湯量上限検出サーミスタT3が設定温度以上の温度を検出することに基づいて、貯湯タンク1内の貯湯量が上限に達した貯湯量上限状態を検出するように構成してある。
ちなみに、前記給水路14は、前記放熱路33におけるラジエータ設置箇所よりも貯湯タンク1の底部側に接続して、前記放熱路33の一部及び前記貯湯用循環路形成流路3aの一部を通じて、貯湯タンク1の底部に給水するように設けてある。
【0029】
前記冷却水循環路12は、前記燃料電池発電装置Bから排出される冷却水を前記高温側貯湯用熱交換器5、前記加熱用熱交換器45、前記低温側貯湯用熱交換器6の順に通流させて前記燃料電池発電装置Bに戻すように配管してある。
【0030】
そして、貯湯用ポンプ4を作動させて、貯湯タンク1の湯水を、貯湯タンク1の底部から取り出し、低温側貯湯用熱交換器6や高温側貯湯用熱交換器5にて燃料電池発電装置Bからの冷却水にて加熱した後、貯湯タンク1の上部に戻す形態で貯湯用湯水循環路3を通じて循環させて、貯湯タンク1内に温度成層を形成しながら貯湯するように構成してある。
【0031】
又、暖房用電磁弁40を開弁した状態で、加熱用ポンプ38を作動させると、加熱用熱交換器45にて燃料電池発電装置Bからの冷却水にて加熱されたり、補助加熱器22にて加熱された湯水が暖房放熱用熱交換器39を通流して、その暖房放熱用熱交換器39にて、加熱用熱媒循環路37を通流する湯水により暖房用熱媒循環路8を通流する熱媒が加熱される。
又、風呂用電磁弁42を開弁した状態で、加熱用ポンプ38を作動させると、加熱用熱交換器45にて燃料電池発電装置Bからの冷却水にて加熱されたり、補助加熱器22にて加熱された湯水が風呂放熱用熱交換器41を通流して、その風呂放熱用熱交換器41にて、加熱用熱媒循環路37を通流する湯水により風呂用循環路10を通流する浴槽の湯水が加熱される。
【0032】
冷却水循環路12には、冷却水を前記高温側貯湯用熱交換器5を迂回させて通流させる高温側迂回路48、冷却水を前記加熱用熱交換器45を迂回させて通流させる加熱用熱交換器迂回路50、及び、冷却水を前記低温側貯湯用熱交換器6を迂回させて通流させる低温側迂回路52を設けてある。
又、冷却水循環路12と高温側迂回路48との接続部には、冷却水の全量を高温側貯湯用熱交換器5に通流させる高温側非迂回状態と、冷却水の全量を高温側迂回路48に通流させる高温側迂回状態と、冷却水を高温側貯湯用熱交換器5及び高温側迂回路48に分流させる分流状態とに切り換え自在で、且つ、その分流状態において分流比を調節自在な分流用三方弁49を設けてある。つまり、分流用三方弁49が、分流手段及び高温側迂回手段として機能する。
又、冷却水循環路12と加熱用熱交換器迂回路50との接続部には、冷却水の全量を加熱用熱交換器45に通流させる加熱用熱交換器非迂回状態と、加熱用熱交換器迂回路50に通流させる加熱用熱交換器迂回状態とに換え自在な加熱用熱交換器迂回用三方弁51を設けてある。
又、冷却水循環路12と低温側迂回路52との接続部には、冷却水の全量を低温側貯湯用熱交換器6に通流させる低温側非迂回状態と低温側迂回路52に通流させる低温側迂回状態とに切り換え自在な低温側迂回用三方弁53を設けてある。つまり、低温側迂回用三方弁53が低温側迂回手段として機能する。
【0033】
そして、以下に説明するように、分流用三方弁49、加熱用熱交換器迂回用三方弁51及び低温側迂回用三方弁53夫々を操作することにより、冷却水の通流状態を、通常通流状態、分流通流状態、高温側迂回通流状態、加熱用熱交換器迂回通流状態及び両貯湯用熱交換器迂回通流状態に切り換え自在に構成してある。
【0034】
図1に示すように、前記通常通流状態では、分流用三方弁49を前記高温側非迂回状態に切り換え、且つ、加熱用熱交換器迂回用三方弁51を前記加熱用熱交換器非迂回状態に切り換え、且つ、低温側迂回用三方弁53を前記低温側非迂回状態に切り換えて、冷却水の全量を高温側貯湯用熱交換器5、加熱用熱交換器45、低温側貯湯用熱交換器6に順次通流させる。
図2に示すように、前記分流通流状態では、加熱用熱交換器迂回用三方弁51を加熱用熱交換器非迂回状態に切り換え且つ低温側迂回用三方弁53を前記低温側非迂回状態に切り換えた状態で、分流用三方弁49を前記分流状態に切り換えると共にその分流比を調節して、冷却水を高温側貯湯用熱交換器5と高温側迂回路48とに分流させたのち合流させて、加熱用熱交換器45、低温側貯湯用熱交換器6に順次通流させる。
図3に示すように、前記高温側迂回通流状態では、分流用三方弁49を前記高温側迂回状態に切り換え、且つ、加熱用熱交換器迂回用三方弁51を前記加熱用熱交換器非迂回状態に切り換え、且つ、低温側迂回用三方弁53を前記低温側非迂回状態に切り換えて、冷却水を高温側貯湯用熱交換器5を迂回させる状態で、加熱用熱交換器45、低温側貯湯用熱交換器6に順次通流させる。
図4に示すように、加熱用熱交換器迂回通流状態では、分流用三方弁49を前記高温側非迂回状態に切り換え、且つ、加熱用熱交換器迂回用三方弁51を前記加熱用熱交換器迂回状態に切り換え、且つ、低温側迂回用三方弁53を前記低温側非迂回状態に切り換えて、冷却水を加熱用熱交換器45を迂回させる状態で、高温側貯湯用熱交換器5、低温側貯湯用熱交換器6に順次通流させる。
図5に示すように、前記両貯湯用熱交換器迂回通流状態では、分流用三方弁49を前記高温側迂回状態に切り換え、且つ、加熱用熱交換器迂回用三方弁51を前記加熱用熱交換器非迂回状態に切り換え、且つ、低温側迂回用三方弁53を前記低温側迂回状態に切り換えて、冷却水を高温側貯湯用熱交換器5及び低温側貯湯用熱交換器6の両方を迂回させる状態で、加熱用熱交換器45のみに通流させる。
【0035】
図1に示すように、貯湯暖房装置Aに各種制御指令を指令するメインリモコン63を設け、そのメインリモコン63には、貯湯暖房装置Aの運転開始、停止を指令するメイン運転スイッチ(図示省略)、給湯温度を設定する給湯温度設定部(図示省略)、浴槽Yへの湯張りを指令する湯張りスイッチ(図示省略)、目標湯張り温度を設定する湯張り温度設定部(図示省略)、及び、浴槽Yの追焚を指令する追焚スイッチ63aを設けてある。
又、床暖房パネル2にて暖房する暖房対象域には、床暖房リモコン64、及び、暖房対象域の温度を検出する暖房域サーミスタT7を設け、各床暖房リモコン64には、床暖房運転の開始及び停止を指令する床暖房運転スイッチ64a、暖房目標温度を設定する暖房目標温度設定部64b等を設けてある。
【0036】
以下、貯湯暖房制御部Cについて説明する。
貯湯暖房制御部Cは、燃料電池発電装置Bの運転を制御する燃料電池制御部65との間で各種制御信号を通信可能に構成すると共に、その燃料電池制御部65からの制御信号、並びに、メインリモコン63及び床暖房リモコン64からの制御指令に基づいて、後述する起動昇温運転、暖房優先並行運転、能力調整並行運転、貯湯優先並行運転、貯湯単独運転等の各運転を実行するように構成してある。
【0037】
説明を加えると、燃料電池制御部65は、燃料電池発電装置Bの運転開始指令が指令されると、貯湯暖房制御部Cに起動昇温開始指令信号を送信し、燃料電池発電装置Cに供給される冷却水の温度が所定の温度に昇温すると、貯湯暖房制御部Cに燃料電池発電装置Bが通常運転を開始したことを示す通常運転開始信号を送信し、燃料電池発電装置Bの運転停止指令が指令されると、貯湯暖房制御部Cに燃料電池発電装置Bの運転が停止されたことを示す運転停止信号を送信する。
そして、前記起動昇温運転は、燃料電池制御部65から前記起動昇温開始指令信号が送信されると開始し、燃料電池制御部65から前記通常運転開始信号が送信されると停止し、前記暖房優先並行運転、能力調整並行運転、貯湯優先並行運転及び貯湯単独運転は、燃料電池制御部65から前記通常運転開始信号が送信されてから前記運転停止信号が送信されるまでの間、各運転を開始する運転開始条件が満たされることも基づいて、いずれか一つを選択的に実行する。
【0038】
つまり、前記暖房優先並行運転を開始するための暖房優先並行運転開始条件は、追焚スイッチ63aからの浴槽の追焚指令の有無に係わらず、床暖房運転スイッチ64aから床暖房運転開始指令が指令され、且つ、暖房目標温度設定部64bにて設定された暖房目標温度と暖房域サーミスタT7の検出温度との偏差、即ち暖房負荷が設定暖房負荷よりも大であることである。前記暖房優先並行運転を停止するための暖房優先並行運転停止条件は、床暖房運転スイッチ64aから床暖房運転開始指令が指令されている状態で、前記暖房負荷が前記設定暖房負荷以下であることである。
前記能力調整並行運転を開始するための能力調整並行運転開始条件は、追焚スイッチ63aからの浴槽の追焚指令の有無に係わらず、前記暖房優先並行運転停止条件が満たされることである。前記能力調整並行運転を停止するための能力調整並行運転停止条件は、床暖房運転スイッチ64aから床暖房運転停止指令が指令されることである。
前記貯湯優先並行運転を開始するための貯湯優先並行運転開始条件は、床暖房運転スイッチ64aから床暖房運転停止指令が指令され、且つ、追焚スイッチ63aにて浴槽の追焚が指令されることである。前記貯湯優先並行運転を停止するための貯湯優先並行運転停止条件は、戻り温度センサT5の検出温度がメインリモコン63の湯張り温度設定部にて設定された目標湯張り温度になるか、又は、追焚スイッチ63aにて追焚の停止が指令されることである。
前記貯湯単独運転を開始するための貯湯単独運転開始条件は、前記能力調整並行運転停止条件及び前記貯湯優先並行運転停止条件の両方が満たされることである。
【0039】
予め、前記暖房負荷に応じて、熱動弁57の開弁時間及び閉弁時間を、前記暖房負荷が大になるほど開弁時間のデューティが大きくなるように設定し、それら開弁時間/閉弁時間を、前記暖房負荷に対応させて貯湯暖房制御部Cに記憶させてある。
【0040】
以下、上記の各運転について説明する。
先ず、前記暖房優先並行運転について説明する。
暖房優先並行運転では、分流用三方弁49、加熱用熱交換器迂回用三方弁51及び低温側迂回用三方弁53を冷却水の通流状態が前記高温側迂回通流状態になるように切り換え、暖房用電磁弁40を開弁し、貯湯用ポンプ4、暖房用ポンプ9及び加熱用ポンプ38を作動させ、更に、熱動弁57を連続して開弁する。
又、追焚スイッチ63aからの浴槽の追焚が指令されると、風呂用電磁弁42を開弁すると共に、風呂用ポンプ11を作動させて追焚を開始する。
【0041】
図3において太線にて示すように、暖房優先並行運転では、燃料電池発電装置Bからの冷却水は、冷却水循環路12を高温側貯湯用熱交換器5を迂回する状態で、加熱用熱交換器45、低温側貯湯用熱交換器6の順に通流して、加熱用熱交換器45にて、加熱用熱媒循環路37を通流する湯水との熱交換により冷却され、更に、低温側貯湯用熱交換器6にて、貯湯用湯水循環路3を通流する貯湯タンク1の湯水との熱交換により冷却されることにより、適正に冷却される。又、貯湯タンク1の底部から取り出された湯水は、貯湯用湯水循環路3を低温側貯湯用熱交換器6、高温側貯湯用熱交換器5の順に通流し、低温側貯湯用熱交換器6にて、燃料電池発電装置Bからの冷却水との熱交換により加熱された後、貯湯タンク1の上部に戻されることから、貯湯タンク1には温度成層を形成する状態で貯湯される。又、加熱用熱媒循環路37を湯水が加熱用熱交換器45においては燃料電池発電装置Bからの冷却水との熱交換により加熱され、暖房放熱用熱交換器39においては暖房用熱媒循環路8を通流する熱媒との熱交換により冷却される状態で循環し、暖房用熱媒循環路8を熱媒が暖房放熱用熱交換器39においては加熱用熱媒循環路37を通流する湯水との熱交換により加熱され、床暖房パネル2において保有熱を放熱する状態で循環して、床暖房パネル2での放熱により暖房対象域が暖房される。
【0042】
そして、暖房優先並行運転では、燃料電池発電装置Bからの冷却水は、高温側貯湯用熱交換器5を迂回する状態で、加熱用熱交換器45、低温側貯湯用熱交換器6の順に通流するので、加熱用熱交換器45での排熱の回収量を多くすることが可能となって、暖房能力を向上することができる。ちなみに、暖房優先並行運転では、加熱用熱交換器45及び低温側貯湯用熱交換器6夫々において、50%程度ずつ排熱を回収するようにすることができる。
貯湯タンク1の底部から取り出された湯水の温度が15°C程度であるとすると、75°C程度で燃料電池発電装置Bから排出された冷却水は、加熱用熱交換器45にて55°C程度に冷却され、低温側貯湯用熱交換器6にて25°C程度にまで冷却されることになる。
又、貯湯タンク1の底部から15°C程度で取り出された貯湯タンク1の湯水は、低温側貯湯用熱交換器6にて55°C程度に加熱された後、貯湯タンク1に戻される。
【0043】
前記能力調整並行運転では、分流用三方弁49、加熱用熱交換器迂回用三方弁51及び低温側迂回用三方弁53を冷却水の通流状態が前記分流通流状態になるように切り換えると共に、分流用三方弁49を貯湯温度サーミスタT4の検出温度が所定の設定貯湯温度になるように制御し、暖房用電磁弁40を開弁し、貯湯用ポンプ4、暖房用ポンプ9及び加熱用ポンプ38を作動させ、更に、熱動弁57を前記暖房負荷に応じた開弁時間/閉弁時間にて間欠的に開弁する。
【0044】
図2において太線にて示すように、能力調整並行運転では、燃料電池発電装置Bからの冷却水は、冷却水循環路12を高温側貯湯用熱交換器5と高温側迂回路48とに分流したのち合流して加熱用熱交換器45、低温側貯湯用熱交換器6の順に通流して、高温側貯湯用熱交換器5にて、貯湯用湯水循環路3を通流する貯湯タンク1の湯水との熱交換により冷却され、続いて、加熱用熱交換器45にて、加熱用熱媒循環路37を通流する湯水との熱交換により冷却され、更に、低温側貯湯用熱交換器6にて、貯湯用湯水循環路3を通流する貯湯タンク1の湯水との熱交換により冷却されることにより、適正に冷却される。又、貯湯タンク1の底部から取り出された湯水は、貯湯用湯水循環路3を低温側貯湯用熱交換器6、高温側貯湯用熱交換器5の順に通流し、低温側貯湯用熱交換器6及び高温側貯湯用熱交換器5夫々にて、燃料電池発電装置Bからの冷却水との熱交換により加熱された後、貯湯タンク1の上部に戻されることから、貯湯タンク1には温度成層を形成する状態で貯湯される。又、加熱用熱媒循環路37を湯水が加熱用熱交換器45においては燃料電池発電装置Bからの冷却水との熱交換により加熱され、暖房放熱用熱交換器39においては暖房用熱媒循環路8を通流する熱媒との熱交換により冷却される状態で循環し、暖房用熱媒循環路8を熱媒が暖房放熱用熱交換器39においては加熱用熱媒循環路37を通流する湯水との熱交換により加熱され、床暖房パネル2においては保有熱を放熱する状態で循環して、床暖房パネル2での放熱により暖房対象域が暖房される。
【0045】
そして、能力調整並行運転では、貯湯タンク1に戻される湯水の温度が前記設定貯湯温度になるよう燃料電池発電装置Bからの冷却水が高温側貯湯用熱交換器5と加熱用熱交換器45とに分流されることになる。ちなみに、能力調整並行運転転では、高温側貯湯用熱交換器5、加熱用熱交換器45、低温側貯湯用熱交換器6の排熱回収割合を夫々、例えば、10%、40%、50%程度に設定することができる。
貯湯タンク1の底部から取り出された湯水の温度が15°C程度であるとすると、75°C程度で燃料電池発電装置Bから排出された冷却水は、高温側貯湯用熱交換器5にて65°C程度に冷却され、加熱用熱交換器45にて55°C程度に冷却され、低温側貯湯用熱交換器6にて25°C程度にまで冷却されることになる。
又、貯湯タンク1の底部から15°C程度で取り出された貯湯タンク1の湯水は、低温側貯湯用熱交換器6にて55°C程度に加熱され、高温側貯湯用熱交換器5にて65°Cに加熱され後、貯湯タンク1に戻される。
又、加熱用熱媒循環路37を通流する湯水は、加熱用熱交換器45にて65°C程度に加熱され、暖房放熱用熱交換器39にて55°C程度に冷却されて、加熱用熱交換器45に戻り、暖房用熱媒循環路8を通流する熱媒は、暖房放熱用熱交換器39にて60°C程度に加熱され、床暖房パネルでの放熱により50°C程度に冷却されて暖房放熱用熱交換器39に戻される。
【0046】
上記のように暖房優先並行運転又は能力調整並行運転を実行しているときに、追焚スイッチ63aにて浴槽の追焚が指令されると、風呂用電磁弁42を開弁すると共に、風呂用ポンプ11を作動させて追焚を開始し、戻り温度センサT5の検出温度がメインリモコン63の湯張り温度設定部にて設定された目標湯張り温度になるか、又は、前記追焚スイッチ63aにて追焚の停止が指令されると、風呂用電磁弁42を閉弁すると共に、風呂用ポンプ11を停止させて追焚を停止する。
【0047】
前記貯湯優先並行運転では、分流用三方弁49、加熱用熱交換器迂回用三方弁51及び低温側迂回用三方弁53を冷却水の通流状態が前記通常通流状態になるように切り換え、風呂用電磁弁42を開弁し、貯湯用ポンプ4、風呂用ポンプ11及び加熱用ポンプ38を作動させる。
【0048】
図1において太線にて示すように、貯湯優先並行運転では、燃料電池発電装置Bからの冷却水は、冷却水循環路12を高温側貯湯用熱交換器5、加熱用熱交換器45、低温側貯湯用熱交換器6の順に通流して、高温側貯湯用熱交換器5にて、湯用湯水循環路12を通流する貯湯タンク1の湯水との熱交換により冷却され、続いて、加熱用熱交換器45にて、加熱用熱媒循環路37を通流する湯水との熱交換により冷却され、更に、低温側貯湯用熱交換器6にて、貯湯用湯水循環路3を通流する貯湯タンク1の湯水との熱交換により冷却されることにより、適正に冷却される。又、貯湯タンク1の底部から取り出された湯水は、貯湯用湯水循環路3を低温側貯湯用熱交換器6、高温側貯湯用熱交換器5の順に通流し、低温側貯湯用熱交換器6及び高温側貯湯用熱交換器5夫々にて、燃料電池発電装置Bからの冷却水との熱交換により加熱された後、貯湯タンク1の上部に戻されることから、貯湯タンク1には温度成層を形成する状態で貯湯される。又、加熱用熱媒循環路37を湯水が加熱用熱交換器45においては燃料電池発電装置Bからの冷却水との熱交換により加熱され、風呂放熱用熱交換器41においては風呂用循環路10を通流する浴槽の湯水との熱交換により冷却される状態で循環し、風呂用循環10を浴槽の湯水が風呂放熱用熱交換器41にて加熱用熱媒循環路37を通流する湯水との熱交換により加熱されて、浴槽が追焚される。
【0049】
前記貯湯単独運転では、分流用三方弁49、加熱用熱交換器迂回用三方弁51及び低温側迂回用三方弁53を冷却水の通流状態が前記加熱用熱交換器迂回通流状態になるように切り換え、且つ、貯湯用ポンプ4を作動させ、且つ、加熱用ポンプ38を停止させる。
図4に示すように、貯湯単独運転では、燃料電池発電装置Bからの冷却水は、冷却水循環路12を、加熱用熱交換器45を迂回する状態で、高温側貯湯用熱交換器5、貯湯用熱交換器6の順に通流して、高温側貯湯用熱交換器5にて、貯湯用湯水循環路3を通流する貯湯タンク1の湯水との熱交換により冷却され、続いて、低温側貯湯用熱交換器6にて、貯湯用湯水循環路3を通流する貯湯タンク1の湯水との熱交換により冷却されることにより、適正に冷却される。又、貯湯タンク1の底部から取り出された湯水は、貯湯用湯水循環路3を低温側貯湯用熱交換器6、高温側貯湯用熱交換器5の順に通流し、低温側貯湯用熱交換器6及び高温側貯湯用熱交換器5夫々にて、燃料電池発電装置Bからの冷却水との熱交換により加熱された後、貯湯タンク1の上部に戻されることから、貯湯タンク1には温度成層を形成する状態で貯湯される。
【0050】
暖房優先並行運転及び能力調整並行運転のいずれかを実行中は、暖房往き温度サーミスタT6の検出温度が設定燃焼開始温度以下になると、出湯サーミスタT1の検出温度が所定の設定出湯温度になるように燃焼量を調節する設定燃焼条件にて補助加熱器22のバーナ22bを燃焼させ、暖房往き温度サーミスタT6の検出温度が前記指令要求暖房能力に対応する設定燃焼停止温度以上になるとバーナ22bを消火する形態で、補助加熱器22のバーナ22bを間欠的に燃焼させる。又、貯湯優先並行運転の実行中は、補助加熱器流入サーミスタT7の検出温度が前記設定出湯温度よりも低くなると前記設定燃焼条件にて補助加熱器22のバーナ22bを燃焼させる。
【0051】
又、暖房優先並行運転、能力調整並行運転、貯湯優先並行運転及び貯湯単独運転のいずれかを実行中は、貯湯暖房制御部Cは、貯湯量上限検出サーミスタT3の検出情報に基づいて、前記貯湯量上限状態でないときは前記放熱用三方弁34を前記貯湯状態に切り換え、貯湯量上限状態のときは前記放熱用三方弁34を前記放熱状態に切り換えると共に、前記ラジエータファン36を作動させる。
従って、貯湯タンク1内の貯湯量が上限に達すると、貯湯タンク1の底部から取り出した湯水をラジエータ35にて冷却した後、低温側貯湯用熱交換器6及び高温側貯湯用熱交換器5に通流させるようにして、それら低温側貯湯用熱交換器6及び高温側貯湯用熱交換器5にて燃料電池発電装置Bからの冷却水を所定通りに冷却するように構成してある。
【0052】
前記起動昇温運転では、分流用三方弁49、加熱用熱交換器迂回用三方弁51及び低温側迂回用三方弁53を冷却水の通流状態が前記両貯湯用熱交換器迂回通流状態になるように切り換え、風呂用電磁弁42を開弁し、暖房用電磁弁40を閉弁し、加熱用ポンプ38を作動させ、貯湯用ポンプ4、暖房用ポンプ9及び風呂用ポンプ11を停止させた状態で、出湯サーミスタT1の検出温度が所定の起動昇温用の設定温度になるように、バーナ22bの燃焼量を調節する。
図5に示すように、この起動昇温運転では、補助加熱器22にて加熱された湯水が加熱用熱媒循環路37を循環し、燃料電池発電装置Bからの冷却水は高温側貯湯用熱交換器5及び低温側貯湯用熱交換器6の両方を迂回する状態で加熱用熱交換器45を通流し、加熱用熱交換器45にて、加熱用熱媒循環路37を通流する湯水にて冷却水循環路12を通流する冷却水が加熱されるので、燃料電池発電装置Bの起動時間を短縮することが可能となる。
【0053】
〔別実施形態〕
次に別実施形態を説明する。
(イ) 発電手段の具体例としては、上記の実施形態において例示した燃料電池発電装置Bに限定されるものではなく、例えば、エンジンにて駆動される発電装置でも良い。この場合、エンジンを冷却する冷却水が冷却水循環路12を通じて循環することになる。
【0054】
(ロ) 上記の実施形態においては、加熱用熱交換器45にて燃料電池発電装置Bからの冷却水との熱交換により加熱された熱媒を暖房放熱用熱交換器39に循環させて、その暖房放熱用熱交換器39において、暖房端末器に循環される熱媒を加熱するように構成したが、加熱用熱交換器45にて燃料電池発電装置Bからの冷却水との熱交換により加熱された熱媒を、直接暖房端末器に循環させるように構成しても良い。
【0055】
(ハ) 上記の各実施形態では、床暖房リモコン64の床暖房運転スイッチ64aから床暖房運転開始指令が指令されたときは、冷却水の通流状態を前記分流通流状態にした状態で、暖房用電磁弁40、貯湯用ポンプ4、暖房用ポンプ9、加熱用ポンプ38及び熱動弁57を上述のように制御して暖房運転を実行する場合について例示したが、暖房運転を実行するときの冷却水の通流状態は、前記分流通流状態に限定されるものではない。例えば、冷却水の通流状態を前記通常通流状態に切り換えた状態で、暖房運転を実行するように構成しても良い。
【0056】
(ニ) 前記能力調整並行運転において、分流用三方弁49を補助加熱器流入サーミスタT7の検出温度が所定の設定温度になるように制御して、排熱を暖房用に優先して回収するようにしても良い。
【0057】
(ホ) 暖房部Wを構成する暖房端末器の具体例としては、として、上記の実施形態において例示した床暖房パネル2に限定されるものではなく、例えば、ファンコイルユニットでも良い。
又、前記暖房端末器として、複数の暖房端末器を設けてもよいし、複数の暖房端末器を設ける場合に、床暖房パネル2及びファンコイルユニット等、異種のものを混在させて設けても良い。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施形態にかかるコージェネレーションシステムの全体構成、及び、貯湯優先並行運転における流動状態を示すブロック図
【図2】能力調整並行運転における流動状態を示すブロック図
【図3】暖房優先並行運転におけるる流動状態を示すブロック図
【図4】貯湯単独運転における流動状態を示すブロック図
【図5】起動昇温運転におけるる流動状態を示すブロック図
【符号の説明】
1 貯湯タンク
3 貯湯用湯水循環路
5 高温側貯湯用熱交換器
6 低温側貯湯用熱交換器
12 冷却用流体循環路
22 補助加熱手段
37 加熱用熱媒循環路
45 加熱用熱交換器
49 分流手段、高温側迂回手段
53 低温側迂回手段
B 発電手段
E 貯湯用熱交換器
H 放熱部
【発明の属する技術分野】
本発明は、貯湯タンクの湯水をその湯水を加熱する貯湯用熱交換器にわたって循環させる貯湯用湯水循環路と、
熱媒をその熱媒を加熱する加熱用熱交換器とその熱媒を熱源として加熱対象を加熱する放熱部とにわたって循環させる加熱用熱媒循環路とが設けられ、
発電手段を冷却する冷却用流体を循環させる冷却用流体循環路が、冷却用流体を前記貯湯用熱交換器及び前記加熱用熱交換器に通流させるように設けられた排熱利用熱源装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
かかる排熱利用熱源装置は、貯湯タンクの湯水を貯湯用湯水循環路を通じて貯湯用熱交換器にわたって循環させ、熱媒を加熱用熱媒循環路を通じて加熱用熱交換器と放熱部とにわたって循環させ、並びに、発電手段を冷却する冷却用流体を発電手段、前記貯湯用熱交換器及び加熱用熱交換器にわたって循環させて、貯湯用熱交換器において、発電手段の排熱を保有して発電手段から流出してきた冷却用流体にて貯湯用湯水循環路を通流する湯水を加熱して、貯湯タンクに貯湯し、加熱用熱交換器において発電手段からの冷却用流体にて加熱用熱媒循環路を通流する熱媒を加熱して、その熱媒の保有熱を放熱部にて放熱させるものである。
ちなみに、前記放熱部としては、暖房対象域を加熱対象として、その暖房対象域を暖房する暖房部や、浴槽の湯水を加熱対象として、その浴槽の湯水を加熱する追焚部等がある。
【0003】
このような排熱利用熱源機において、従来は、冷却用流体循環路を設けるに、発電手段からの冷却用流体を貯湯用熱交換器と加熱用熱交換器とに分配して通流させる、つまり分流させるように設けたり、発電手段からの冷却用流体を加熱用熱交換器、貯湯用熱交換器の順に通流させるように設けたりしていた(例えば、特許文献1参照。)。
【0004】
【特許文献1】
特開2002−248905号公報(第4〜5頁、第7〜8図)
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の排熱利用熱源装置において、発電手段からの冷却用流体を貯湯用熱交換器と加熱用熱交換器とに分流させるものでは、加熱用熱交換器にて冷却用流体を十分に冷却することができないので、冷却用流体を適切に冷却することができないという問題があった。加熱用熱交換器にて冷却用流体を十分に冷却することができない点について説明を加えると、加熱用熱媒循環路を通じて熱媒が加熱用熱交換器と放熱部とにわたって循環することから、暖房部の暖房負荷が小さかったり、追焚する浴槽の湯水の温度が高いときのように、放熱部での放熱量が少ないとき等では、加熱用熱交換器に戻ってくる熱媒の温度が高くなって、熱媒の温度と冷却用流体との温度差が小さくなり易く、冷却用流体を冷却し難くかった。
又、上記従来の排熱利用熱源装置において、発電手段からの冷却用流体を加熱用熱交換器、貯湯用熱交換器の順に通流させるものでは、貯湯用熱交換器において、加熱用熱交換器にて加熱用熱媒循環路を通流する熱媒と熱交換して温度が低下した冷却用流体と、貯湯タンクからの加熱対象の湯水とを熱交換させることになるので、その熱交換により、冷却用流体を適切に冷却することは可能であるものの、冷却用流体の温度が低下していることから加熱対象の湯水を高温に加熱し難く、もって、貯湯タンクの貯湯温度を高くし難いという問題があった。
【0006】
本発明は、かかる実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、発電手段冷却用の冷却用流体を用いて貯湯タンクへの貯湯と加熱対象の加熱を共に行うに当たって、冷却用流体を適切に冷却することができながら、貯湯温度を高くすることができるようにすることにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】
〔請求項1記載の発明〕
請求項1に記載の排熱利用熱源装置は、貯湯タンクの湯水をその湯水を加熱する貯湯用熱交換器にわたって循環させる貯湯用湯水循環路と、
熱媒をその熱媒を加熱する加熱用熱交換器とその熱媒を熱源として加熱対象を加熱する放熱部とにわたって循環させる加熱用熱媒循環路とが設けられ、
発電手段を冷却する冷却用流体を循環させる冷却用流体循環路が、冷却用流体を前記貯湯用熱交換器及び前記加熱用熱交換器に通流させるように設けられたものであって、
前記貯湯用熱交換器として、低温側貯湯用熱交換器と高温側貯湯用熱交換器とが、前記貯湯用湯水循環路にその湯水通流方向の上流側から順に直列状に設けられ、
前記冷却用流体循環路が、前記発電手段からの冷却用流体を前記高温側貯湯用熱交換器、前記加熱用熱交換器、前記低温側貯湯用熱交換器の順に通流させるように設けられている点を特徴構成とする。
即ち、発電手段からの冷却用流体は、高温側貯湯用熱交換器、加熱用熱交換器、低温側貯湯用熱交換器の順に通流し、貯湯タンクからの加熱対象の湯水は、貯湯用湯水循環路を通じて、低温側貯湯用熱交換器、高温側貯湯用熱交換器の順に通流して貯湯タンクに流入し、熱媒は、加熱用熱媒循環路を通じて加熱用熱交換器と放熱部とにわたって循環することから、貯湯タンクからの加熱対象の湯水は、低温側貯湯用熱交換器にて、高温側貯湯用熱交換器、加熱用熱交換器を順に通流してきた発電手段からの冷却用流体により加熱され、更に、高温側貯湯用熱交換器にて、発電手段からの冷却用流体により加熱され、一方、加熱用熱媒循環路を循環する熱媒は、加熱用熱交換器にて、高温側貯湯用熱交換器を通流してきた発電手段からの冷却用流体により加熱される。
つまり、発電手段からの冷却用流体は、高温側貯湯用熱交換器において、低温側貯湯用熱交換器を通過してきた貯湯タンクからの加熱対象の湯水との熱交換により冷却し、続いて、加熱用熱交換器において、加熱用熱媒循環路を通流する熱媒との熱交換により冷却し、更に、低温側貯湯用熱交換器において、貯湯タンクからの加熱対象の湯水との熱交換により冷却するので、冷却用流体を適切に冷却した後、発電手段に戻すことが可能となる。
一方、貯湯タンクからの加熱対象の湯水は、低温側貯湯用熱交換器において、高温側貯湯用熱交換器、加熱用熱交換器を順に通流してきた発電手段からの冷却用流体との熱交換により加熱し、更に、高温側貯湯用熱交換器にて、発電手段からの冷却用流体との熱交換により加熱するので、貯湯タンクに戻す湯水の温度を高くして貯湯温度を高くすることが可能となる。
しかも、高温側貯湯用熱交換器においては、発電手段からの冷却用流体を、低温側貯湯用熱交換器を通過して昇温した貯湯タンクからの湯水と熱交換するものであり、熱交換対象の湯水との温度差が小さくなることから、高温側貯湯用熱交換器にて冷却用流体の保有熱量を貯湯タンクからの加熱対象の湯水に与え過ぎるのに起因して、加熱用熱交換器にて冷却用流体から熱媒に与える熱量が少なくなるのを抑制することが可能となるので、放熱部での放熱量が少なくなって加熱対象の加熱能力が低下するのを抑制することが可能となる。
従って、発電手段冷却用の冷却用流体を用いて貯湯タンクへの貯湯と加熱対象の加熱を共に行うに当たって、冷却用流体を適切に冷却することができながら、貯湯温度を高くすることができるようになった。
【0008】
〔請求項2記載の発明〕
請求項2に記載の排熱利用熱源装置は、請求項1において、冷却用流体を前記高温側貯湯用熱交換器と前記加熱用熱交換器とに分流する分流状態に切り換え自在で、且つ、その分流比を調節自在な分流手段が設けられている点を特徴構成とする。
即ち、分流手段により、冷却用流体を高温側貯湯用熱交換器と加熱用熱交換器とに分流する分流状態に切り換えると共に、高温側貯湯用熱交換器と加熱用熱交換器とに分流する分流比を調節することができる。
つまり、発電手段の排熱を貯湯タンクへの貯湯用と加熱対象の加熱用とに所望に配分するように、分流手段により、冷却用流体を高温側貯湯用熱交換器と加熱用熱交換器とに分流することが可能となる。
例えば、貯湯タンクへ戻す湯水の温度が所定の目標温度になるように、分流手段にて分流比を調節するようにすると、貯湯タンクでの貯湯温度を安定化することが可能となり、延いては、給湯温度を安定化することが可能となる。
発電手段の排熱を貯湯タンクへの貯湯用と加熱対象の加熱用とに所望通りに配分するように運転することが可能になり、使い勝手性を向上することができるようになった。
【0009】
〔請求項3記載の発明〕
請求項3に記載の排熱利用熱源装置は、請求項1において、前記冷却用流体を前記高温側貯湯用熱交換器を迂回させて通流させる迂回状態に切り換え自在な高温側迂回手段が設けられている点を特徴構成とする。
即ち、高温側迂回手段により、冷却用流体を高温側貯湯用熱交換器を迂回させる迂回状態に切り換えることにより、発電手段からの冷却用流体を、高温側貯湯用熱交換器を迂回させる状態で、加熱用熱交換器、低温側貯湯用熱交換器の順に通流させるように運転することができる。
そして、高温側迂回手段により迂回状態に切り換え、発電手段からの冷却用流体を高温側貯湯用熱交換器を迂回させて最初に加熱用熱交換器に通流させるように運転することにより、加熱用熱交換器において冷却用流体から熱媒に回収する排熱量を多くして、放熱部での放熱量を多くすることが可能となるので、放熱部にて加熱対象を加熱する加熱能力を大きくすることができる。
例えば、暖房部による暖房の開始時や、追焚部にて追焚するときに浴槽の湯水の温度が低いとき等、放熱部による加熱能力を大きくすることが必要ときに、高温側迂回手段により迂回状態に切り換えて運転すると、放熱部による加熱能力を大きくすることが可能となるので、好適である。
従って、必要に応じて、加熱対象の加熱能力を大きくするように運転することが可能になるので、使い勝手性を向上することができるようになった。
【0010】
〔請求項4記載の発明〕
請求項4に記載の排熱利用熱源装置は、請求項1において、加熱作動を制御自在な補助加熱手段が、前記加熱用熱媒循環路を通流する熱媒を加熱するように設けられ、
冷却用流体を前記高温側貯湯用熱交換器を迂回させて通流させる迂回状態に切り換え自在な高温側迂回手段と、
冷却用流体を前記低温側貯湯用熱交換器を迂回させて通流させる迂回状態に切り換え自在な低温側迂回手段とが設けられている点を特徴構成とする。
即ち、高温側迂回手段及び低温側迂回手段夫々を迂回状態に切り換えて、発電手段からの冷却用流体を高温側及び低温側の両貯湯用熱交換器を迂回させて、加熱用熱交換器のみを通流させ、熱媒を補助加熱手段にて加熱しながら加熱用熱媒循環路を循環させて、加熱用熱交換器において、補助加熱手段にて加熱された熱媒により冷却用流体を加熱する状態にて、運転することが可能となる。
例えば、発電手段の起動時に、高温側迂回手段及び低温側迂回手段夫々を迂回状態に切り換えると共に、補助加熱手段を加熱作動させるように運転すると、加熱用熱交換器において、熱媒にて冷却用流体を加熱することが可能となるので、発電手段の起動時間を短縮することが可能となる。
従って、発電手段の起動時等、必要に応じて発電手段からの冷却用流体を加熱するように運転することが可能になるので、使い勝手性を向上することができるようになった。
【0011】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づいて、本発明にかかる排熱利用熱源装置をコージェネレーションシステムに適用した場合の第1実施形態を説明する。
図1に示すように、コージェネレーションシステムは、燃料電池発電装置Bと、その燃料電池発電装置Bからの排熱を用いて、貯湯タンク1内に温度成層を形成しながら貯湯したり、貯湯タンク1内に貯湯された湯水を給湯したり、床暖房パネル2にて暖房対象域を暖房したり、浴槽Yの湯水を追焚したりする貯湯暖房装置Aとを備えて構成してある。
【0012】
前記貯湯暖房装置Aは、この貯湯暖房装置Aの運転を制御する貯湯暖房制御部C、貯湯タンク1、その貯湯タンク1内の湯水をその湯水を加熱する貯湯用熱交換器Eにわたって貯湯用ポンプ4にて循環させる貯湯用湯水循環路3、熱媒をその熱媒を加熱する加熱用熱交換器45とその熱媒を熱源として加熱対象を加熱する放熱部Hとにわたって加熱用ポンプ38にて循環させる加熱用熱媒循環路37、及び、貯湯タンク1内の湯水を風呂場や台所等の給湯箇所に給湯する給湯路7等を備えて構成し、燃料電池発電装置Bを冷却する冷却水(冷却用流体に相当する)を循環させる冷却水循環路(冷却用流体循環路に相当する)12を、冷却水を前記貯湯用熱交換器E及び前記加熱用熱交換器45に通流させるように設けてある。
【0013】
前記放熱部Hとして、加熱用熱媒循環路37に設けた暖房放熱用熱交換器39、床暖房パネル2、暖房放熱用熱交換器39と床暖房パネル2とにわたる暖房用熱媒循環路8、及び、その暖房用熱媒循環路8を通じて熱媒を循環させる暖房用ポンプ9等から構成した暖房部Wを設けてある。そして、暖房放熱用熱交換器39において、加熱用熱媒循環路37を循環する熱媒にて暖房用熱媒循環路8を循環する熱媒を加熱して、その加熱された熱媒の保有熱を床暖房パネル2にて放熱させて、加熱対象としての暖房対象域を暖房するようにしてある。
又、放熱部Hとして、加熱用熱媒循環路37に風呂放熱用熱交換器41を設け、その風呂放熱用熱交換器41に、風呂用循環路10を通じて風呂用ポンプ11にて浴槽Yの湯水を加熱対象として循環させるようにしてある。そして、風呂放熱用熱交換器41において、加熱用熱媒循環路37を循環する熱媒にて風呂用循環路10を循環する浴槽Yの湯水を加熱して、浴槽Yを追焚するようにしてある。
【0014】
前記燃料電池発電装置Bは、周知であるので詳述はしないが、例えば、固体高分子膜を電解質層とするセルの複数を積層状態に設けた固体高分子型に構成し、各セルの燃料極に燃料ガスとして水素含有ガスを供給し、各セルの酸素極に空気を供給して、水素と酸素との電気化学的な反応により発電を行うように構成してあり、セルの積層体(セルスタック)等を冷却した冷却水が排熱として、冷却水循環路12を通じて前記貯湯暖房装置Aに循環供給されるようになっている。
【0015】
前記貯湯タンク1の上部には、上部接続路13を接続し、その上部接続路13を介して、前記給湯路7を貯湯タンク1の上部に接続し、水道圧により給水する給水路14を貯湯タンク1の底部に給水するように設けて、給湯路7を通じて給湯箇所に給湯されるのに伴って、その給湯量と同量の水が水道圧により貯湯タンク1に給水されるように構成してある。前記給水路14には、逆止弁15を設けてある。
又、貯湯タンク1内のエアーを抜くエアー放出路16を、上部接続路13を介して貯湯タンク1の上部に接続し、そのエアー放出路16には、エアー放出弁17を設けてある。
【0016】
前記給湯路7には、給水路14から分岐した混合用給水路18を接続し、その接続箇所に給湯路7からの湯水と混合用給水路18からの水との混合比を調整自在なミキシングバルブ19を設けてある。混合用給水路18にも、逆止弁20を設けてある。
【0017】
又、給湯路7におけるミキシングバルブ19よりも上流側には、逆止弁21と、バーナ22bの燃焼により湯水を加熱する補助加熱手段としての補助加熱器22とを上流側から順に設け、更に、補助加熱器22に流入する湯水の温度を検出する補助加熱器流入サーミスタT7と、補助加熱器22から流出する湯水の温度を検出する出湯サーミスタT1とを設けてあり、給湯路7におけるミキシングバルブ19よりも下流側には、ミキシングバルブ19にて混合された湯水の温度を検出するミキシングサーミスタT2、給湯路7の湯水の流量を調整する給湯用水比例バルブ23、給湯路7を通流する湯水の流量、即ち、前記給湯箇所に供給される全湯水の流量を検出する全給湯流量センサ24を上流側から順に設けてある。前記補助加熱器22は、加熱対象の湯水を通流させる熱交換器22aと、その熱交換器22aを加熱する前記バーナ22bと、そのバーナ22bに燃焼用空気を供給する燃焼用ファン22cと、バーナ22bへのガス燃料の供給を断続する燃料用電磁弁22dと、バーナ22bへのガス燃料の供給量を調節する燃料用比例弁22e等を備えて構成してある。
そして、図示しない点火プラグを作動させて、燃料用電磁弁22dを開弁することによりバーナ22bを燃焼させ、燃料用比例弁22eにより、バーナ22bへのガス燃料の供給量を調節することにより、バーナ22bの燃焼量を調節することになる。
【0018】
又、給湯路7における前記補助加熱器22と前記ミキシングバルブ19との間の箇所に、連通路29を接続し、その連通路29を前記上部接続路13を介して貯湯タンク1の上部に接続し、その連通路29には、連通路電磁弁30を設けてある。
又、給湯路7における前記給湯用水比例バルブ23と前記全給湯流量センサ24との間の箇所と、前記混合用給水路18における前記ミキシングバルブ19と前記逆止弁20との間の箇所とを連通路31にて接続し、その連通路31に、手動バルブ32を設けてある。
【0019】
前記給湯路7は、前記全給湯流量センサ24よりも下流側を、前記給湯箇所のうちの台所や洗面所などの図外の給湯栓に給湯する一般給湯路7aと、前記給湯箇所のうちの浴槽に湯水を供給するための湯張り路7bとに分岐してあり、その湯張り路7bは、前記風呂用循環路10のうちの風呂戻り路10rに接続して、その風呂戻り路10r及び風呂往き路10fの両路を通して浴槽に湯水を供給するように構成してある。
前記湯張り路7bには、その湯張り路7bを通流する湯水の流量、即ち、前記給湯箇所のうちの浴槽に供給される湯水の流量を検出する湯張り流量センサ25、湯張り電磁弁26、バキュームブレーカ27、2個の湯張り路逆止弁28を上流側から順に設けてある。
前記風呂用ポンプ11は、風呂用循環路10の風呂戻り路10rに設け、その風呂戻り路10rにおける風呂用ポンプ11よりも下流側には、風呂水流スイッチ47を設け、上流側には浴槽から戻る湯水の温度を検出する戻り温度センサT5を設けてある。
【0020】
そして、給湯栓に給湯したり浴槽に湯張りするときには、貯湯暖房制御部Cにより、出湯サーミスタT1及びミキシングサーミスタT2の検出情報に基づいて、ミキシングバルブ19の開度を調整することにより、所望の温度の湯水を供給するようにしてある。
【0021】
前記加熱用熱媒循環路37について説明を加えると、加熱用循環路形成流路37aを、その一端を前記給湯路7における前記補助加熱器22と前記ミキシングバルブ19との間の箇所に接続し、他端を前記給湯路7における前記逆止弁21と補助加熱器流入サーミスタT7との間の箇所に接続して設けて、加熱用循環路形成流路37aと前記給湯路7の一部とから加熱用熱媒循環路37を構成し、前記加熱用循環路形成流路37aに、加熱用ポンプ38を前記補助加熱器22の出口側に吸い込み作用するように設けてある。
【0022】
更に、加熱用循環路形成流路37aにおける加熱用ポンプ38よりも上流側部分に、暖房用循環路部分37bと風呂用循環路部分37cとに分岐させた後、再び合流させる分岐部分と、加熱用循環路形成流路37aを通流する湯水から空気を分離するエアーセパレータ43とを上流側から順に設け、前記暖房用循環路部分37bには前記暖房放熱用熱交換器39と暖房用電磁弁40とを設け、前記風呂用循環路部分37cには前記風呂放熱用熱交換器41と風呂用電磁弁42とを設け、加熱用循環路形成流路37aにおける加熱用ポンプ38よりも下流側部分に、加熱用循環路形成流路37aを通流する湯水の流量を検出する加熱用湯水流量センサ44と、前記加熱用熱交換器45とを上流側から順に設けてある。
【0023】
前記エアーセパレータ43の気相部分に接続したエアー抜き路46を、貯湯タンク1の底部に接続して、加熱用熱媒循環路37内のエアーをエアーセパレータ43にて分離して、エアー抜き路46を通じて貯湯タンク1内に導き、貯湯タンク1、上部接続路13及びエアー放出路16を通じて外部に放出するように構成してある。
【0024】
前記暖房用熱媒循環路8について説明を加えると、暖房用熱媒循環路8は、前記暖房放熱用熱交換器39の出口と床暖房パネル2とに接続した暖房往き路8f、床暖房パネル2と暖房放熱用熱交換器39の入口とに接続した暖房戻り路8r、及び、暖房戻り路8rと暖房往き路8fとを接続する暖房バイパス路8bから構成してある。
前記暖房往き路8fには、床暖房パネル2に供給される熱媒の温度を検出する暖房往き温度サーミスタT6、床暖房パネル2への熱媒の媒給を断続する熱動弁57を設けてあり、前記暖房戻り路8rには、熱媒の通流方向の上流側から順に、補給水タンク58、前記暖房用ポンプ9を設けてある。前記補給水タンク58には、水位の上限を検出する上限センサ59と下限を検出する下限センサ60とを設けると共に、給水路14から分岐した補給水路61を接続し、その補給水路61には、補給水電磁弁62を設けてある。
【0025】
前記貯湯用湯水循環路3について説明を加えると、貯湯用循環路形成流路3aを、前記貯湯タンク1の底部と前記給湯路7における前記逆止弁21よりも上流側箇所とに接続して、貯湯用湯水循環路3を、貯湯用循環路形成流路3a、前記給湯路7の一部及び前記上部接続路13とにより構成し、前記貯湯用循環路形成流路3aに前記貯湯用ポンプ4を前記貯湯タンク1の底部に対して吸い込み作用するように設けてある。
【0026】
前記貯湯用循環路形成流路3aには、前記貯湯用熱交換器Eとして、低温側貯湯用熱交換器6と高温側貯湯用熱交換器5とを、湯水通流方向の上流側から順に直列状に設け、更に、高温側貯湯用熱交換器5よりも下流側に、その高温側貯湯用熱交換器5から流出して貯湯タンク1に供給される湯水の温度を検出する貯湯温度サーミスタT4を設けてある。
【0027】
前記貯湯用循環路形成流路3aにおける貯湯用ポンプ設置箇所よりも貯湯タンク1の底部側に、その貯湯用循環路形成流路3aの一部を迂回するように放熱路33を設けると共に、その貯湯用循環路形成流路3aと放熱路33との接続部に、湯水を放熱路33に通流させる放熱状態と通流させない貯湯状態とに切り換え自在に放熱用三方弁34を設け、更に、放熱路33にラジエータ35を設けると共に、そのラジエータ35に通風するラジエータファン36を設けてある。
【0028】
貯湯タンク1内の底部付近の湯水の温度を検出するように、貯湯量上限検出サーミスタT3を設け、その貯湯量上限検出サーミスタT3が設定温度以上の温度を検出することに基づいて、貯湯タンク1内の貯湯量が上限に達した貯湯量上限状態を検出するように構成してある。
ちなみに、前記給水路14は、前記放熱路33におけるラジエータ設置箇所よりも貯湯タンク1の底部側に接続して、前記放熱路33の一部及び前記貯湯用循環路形成流路3aの一部を通じて、貯湯タンク1の底部に給水するように設けてある。
【0029】
前記冷却水循環路12は、前記燃料電池発電装置Bから排出される冷却水を前記高温側貯湯用熱交換器5、前記加熱用熱交換器45、前記低温側貯湯用熱交換器6の順に通流させて前記燃料電池発電装置Bに戻すように配管してある。
【0030】
そして、貯湯用ポンプ4を作動させて、貯湯タンク1の湯水を、貯湯タンク1の底部から取り出し、低温側貯湯用熱交換器6や高温側貯湯用熱交換器5にて燃料電池発電装置Bからの冷却水にて加熱した後、貯湯タンク1の上部に戻す形態で貯湯用湯水循環路3を通じて循環させて、貯湯タンク1内に温度成層を形成しながら貯湯するように構成してある。
【0031】
又、暖房用電磁弁40を開弁した状態で、加熱用ポンプ38を作動させると、加熱用熱交換器45にて燃料電池発電装置Bからの冷却水にて加熱されたり、補助加熱器22にて加熱された湯水が暖房放熱用熱交換器39を通流して、その暖房放熱用熱交換器39にて、加熱用熱媒循環路37を通流する湯水により暖房用熱媒循環路8を通流する熱媒が加熱される。
又、風呂用電磁弁42を開弁した状態で、加熱用ポンプ38を作動させると、加熱用熱交換器45にて燃料電池発電装置Bからの冷却水にて加熱されたり、補助加熱器22にて加熱された湯水が風呂放熱用熱交換器41を通流して、その風呂放熱用熱交換器41にて、加熱用熱媒循環路37を通流する湯水により風呂用循環路10を通流する浴槽の湯水が加熱される。
【0032】
冷却水循環路12には、冷却水を前記高温側貯湯用熱交換器5を迂回させて通流させる高温側迂回路48、冷却水を前記加熱用熱交換器45を迂回させて通流させる加熱用熱交換器迂回路50、及び、冷却水を前記低温側貯湯用熱交換器6を迂回させて通流させる低温側迂回路52を設けてある。
又、冷却水循環路12と高温側迂回路48との接続部には、冷却水の全量を高温側貯湯用熱交換器5に通流させる高温側非迂回状態と、冷却水の全量を高温側迂回路48に通流させる高温側迂回状態と、冷却水を高温側貯湯用熱交換器5及び高温側迂回路48に分流させる分流状態とに切り換え自在で、且つ、その分流状態において分流比を調節自在な分流用三方弁49を設けてある。つまり、分流用三方弁49が、分流手段及び高温側迂回手段として機能する。
又、冷却水循環路12と加熱用熱交換器迂回路50との接続部には、冷却水の全量を加熱用熱交換器45に通流させる加熱用熱交換器非迂回状態と、加熱用熱交換器迂回路50に通流させる加熱用熱交換器迂回状態とに換え自在な加熱用熱交換器迂回用三方弁51を設けてある。
又、冷却水循環路12と低温側迂回路52との接続部には、冷却水の全量を低温側貯湯用熱交換器6に通流させる低温側非迂回状態と低温側迂回路52に通流させる低温側迂回状態とに切り換え自在な低温側迂回用三方弁53を設けてある。つまり、低温側迂回用三方弁53が低温側迂回手段として機能する。
【0033】
そして、以下に説明するように、分流用三方弁49、加熱用熱交換器迂回用三方弁51及び低温側迂回用三方弁53夫々を操作することにより、冷却水の通流状態を、通常通流状態、分流通流状態、高温側迂回通流状態、加熱用熱交換器迂回通流状態及び両貯湯用熱交換器迂回通流状態に切り換え自在に構成してある。
【0034】
図1に示すように、前記通常通流状態では、分流用三方弁49を前記高温側非迂回状態に切り換え、且つ、加熱用熱交換器迂回用三方弁51を前記加熱用熱交換器非迂回状態に切り換え、且つ、低温側迂回用三方弁53を前記低温側非迂回状態に切り換えて、冷却水の全量を高温側貯湯用熱交換器5、加熱用熱交換器45、低温側貯湯用熱交換器6に順次通流させる。
図2に示すように、前記分流通流状態では、加熱用熱交換器迂回用三方弁51を加熱用熱交換器非迂回状態に切り換え且つ低温側迂回用三方弁53を前記低温側非迂回状態に切り換えた状態で、分流用三方弁49を前記分流状態に切り換えると共にその分流比を調節して、冷却水を高温側貯湯用熱交換器5と高温側迂回路48とに分流させたのち合流させて、加熱用熱交換器45、低温側貯湯用熱交換器6に順次通流させる。
図3に示すように、前記高温側迂回通流状態では、分流用三方弁49を前記高温側迂回状態に切り換え、且つ、加熱用熱交換器迂回用三方弁51を前記加熱用熱交換器非迂回状態に切り換え、且つ、低温側迂回用三方弁53を前記低温側非迂回状態に切り換えて、冷却水を高温側貯湯用熱交換器5を迂回させる状態で、加熱用熱交換器45、低温側貯湯用熱交換器6に順次通流させる。
図4に示すように、加熱用熱交換器迂回通流状態では、分流用三方弁49を前記高温側非迂回状態に切り換え、且つ、加熱用熱交換器迂回用三方弁51を前記加熱用熱交換器迂回状態に切り換え、且つ、低温側迂回用三方弁53を前記低温側非迂回状態に切り換えて、冷却水を加熱用熱交換器45を迂回させる状態で、高温側貯湯用熱交換器5、低温側貯湯用熱交換器6に順次通流させる。
図5に示すように、前記両貯湯用熱交換器迂回通流状態では、分流用三方弁49を前記高温側迂回状態に切り換え、且つ、加熱用熱交換器迂回用三方弁51を前記加熱用熱交換器非迂回状態に切り換え、且つ、低温側迂回用三方弁53を前記低温側迂回状態に切り換えて、冷却水を高温側貯湯用熱交換器5及び低温側貯湯用熱交換器6の両方を迂回させる状態で、加熱用熱交換器45のみに通流させる。
【0035】
図1に示すように、貯湯暖房装置Aに各種制御指令を指令するメインリモコン63を設け、そのメインリモコン63には、貯湯暖房装置Aの運転開始、停止を指令するメイン運転スイッチ(図示省略)、給湯温度を設定する給湯温度設定部(図示省略)、浴槽Yへの湯張りを指令する湯張りスイッチ(図示省略)、目標湯張り温度を設定する湯張り温度設定部(図示省略)、及び、浴槽Yの追焚を指令する追焚スイッチ63aを設けてある。
又、床暖房パネル2にて暖房する暖房対象域には、床暖房リモコン64、及び、暖房対象域の温度を検出する暖房域サーミスタT7を設け、各床暖房リモコン64には、床暖房運転の開始及び停止を指令する床暖房運転スイッチ64a、暖房目標温度を設定する暖房目標温度設定部64b等を設けてある。
【0036】
以下、貯湯暖房制御部Cについて説明する。
貯湯暖房制御部Cは、燃料電池発電装置Bの運転を制御する燃料電池制御部65との間で各種制御信号を通信可能に構成すると共に、その燃料電池制御部65からの制御信号、並びに、メインリモコン63及び床暖房リモコン64からの制御指令に基づいて、後述する起動昇温運転、暖房優先並行運転、能力調整並行運転、貯湯優先並行運転、貯湯単独運転等の各運転を実行するように構成してある。
【0037】
説明を加えると、燃料電池制御部65は、燃料電池発電装置Bの運転開始指令が指令されると、貯湯暖房制御部Cに起動昇温開始指令信号を送信し、燃料電池発電装置Cに供給される冷却水の温度が所定の温度に昇温すると、貯湯暖房制御部Cに燃料電池発電装置Bが通常運転を開始したことを示す通常運転開始信号を送信し、燃料電池発電装置Bの運転停止指令が指令されると、貯湯暖房制御部Cに燃料電池発電装置Bの運転が停止されたことを示す運転停止信号を送信する。
そして、前記起動昇温運転は、燃料電池制御部65から前記起動昇温開始指令信号が送信されると開始し、燃料電池制御部65から前記通常運転開始信号が送信されると停止し、前記暖房優先並行運転、能力調整並行運転、貯湯優先並行運転及び貯湯単独運転は、燃料電池制御部65から前記通常運転開始信号が送信されてから前記運転停止信号が送信されるまでの間、各運転を開始する運転開始条件が満たされることも基づいて、いずれか一つを選択的に実行する。
【0038】
つまり、前記暖房優先並行運転を開始するための暖房優先並行運転開始条件は、追焚スイッチ63aからの浴槽の追焚指令の有無に係わらず、床暖房運転スイッチ64aから床暖房運転開始指令が指令され、且つ、暖房目標温度設定部64bにて設定された暖房目標温度と暖房域サーミスタT7の検出温度との偏差、即ち暖房負荷が設定暖房負荷よりも大であることである。前記暖房優先並行運転を停止するための暖房優先並行運転停止条件は、床暖房運転スイッチ64aから床暖房運転開始指令が指令されている状態で、前記暖房負荷が前記設定暖房負荷以下であることである。
前記能力調整並行運転を開始するための能力調整並行運転開始条件は、追焚スイッチ63aからの浴槽の追焚指令の有無に係わらず、前記暖房優先並行運転停止条件が満たされることである。前記能力調整並行運転を停止するための能力調整並行運転停止条件は、床暖房運転スイッチ64aから床暖房運転停止指令が指令されることである。
前記貯湯優先並行運転を開始するための貯湯優先並行運転開始条件は、床暖房運転スイッチ64aから床暖房運転停止指令が指令され、且つ、追焚スイッチ63aにて浴槽の追焚が指令されることである。前記貯湯優先並行運転を停止するための貯湯優先並行運転停止条件は、戻り温度センサT5の検出温度がメインリモコン63の湯張り温度設定部にて設定された目標湯張り温度になるか、又は、追焚スイッチ63aにて追焚の停止が指令されることである。
前記貯湯単独運転を開始するための貯湯単独運転開始条件は、前記能力調整並行運転停止条件及び前記貯湯優先並行運転停止条件の両方が満たされることである。
【0039】
予め、前記暖房負荷に応じて、熱動弁57の開弁時間及び閉弁時間を、前記暖房負荷が大になるほど開弁時間のデューティが大きくなるように設定し、それら開弁時間/閉弁時間を、前記暖房負荷に対応させて貯湯暖房制御部Cに記憶させてある。
【0040】
以下、上記の各運転について説明する。
先ず、前記暖房優先並行運転について説明する。
暖房優先並行運転では、分流用三方弁49、加熱用熱交換器迂回用三方弁51及び低温側迂回用三方弁53を冷却水の通流状態が前記高温側迂回通流状態になるように切り換え、暖房用電磁弁40を開弁し、貯湯用ポンプ4、暖房用ポンプ9及び加熱用ポンプ38を作動させ、更に、熱動弁57を連続して開弁する。
又、追焚スイッチ63aからの浴槽の追焚が指令されると、風呂用電磁弁42を開弁すると共に、風呂用ポンプ11を作動させて追焚を開始する。
【0041】
図3において太線にて示すように、暖房優先並行運転では、燃料電池発電装置Bからの冷却水は、冷却水循環路12を高温側貯湯用熱交換器5を迂回する状態で、加熱用熱交換器45、低温側貯湯用熱交換器6の順に通流して、加熱用熱交換器45にて、加熱用熱媒循環路37を通流する湯水との熱交換により冷却され、更に、低温側貯湯用熱交換器6にて、貯湯用湯水循環路3を通流する貯湯タンク1の湯水との熱交換により冷却されることにより、適正に冷却される。又、貯湯タンク1の底部から取り出された湯水は、貯湯用湯水循環路3を低温側貯湯用熱交換器6、高温側貯湯用熱交換器5の順に通流し、低温側貯湯用熱交換器6にて、燃料電池発電装置Bからの冷却水との熱交換により加熱された後、貯湯タンク1の上部に戻されることから、貯湯タンク1には温度成層を形成する状態で貯湯される。又、加熱用熱媒循環路37を湯水が加熱用熱交換器45においては燃料電池発電装置Bからの冷却水との熱交換により加熱され、暖房放熱用熱交換器39においては暖房用熱媒循環路8を通流する熱媒との熱交換により冷却される状態で循環し、暖房用熱媒循環路8を熱媒が暖房放熱用熱交換器39においては加熱用熱媒循環路37を通流する湯水との熱交換により加熱され、床暖房パネル2において保有熱を放熱する状態で循環して、床暖房パネル2での放熱により暖房対象域が暖房される。
【0042】
そして、暖房優先並行運転では、燃料電池発電装置Bからの冷却水は、高温側貯湯用熱交換器5を迂回する状態で、加熱用熱交換器45、低温側貯湯用熱交換器6の順に通流するので、加熱用熱交換器45での排熱の回収量を多くすることが可能となって、暖房能力を向上することができる。ちなみに、暖房優先並行運転では、加熱用熱交換器45及び低温側貯湯用熱交換器6夫々において、50%程度ずつ排熱を回収するようにすることができる。
貯湯タンク1の底部から取り出された湯水の温度が15°C程度であるとすると、75°C程度で燃料電池発電装置Bから排出された冷却水は、加熱用熱交換器45にて55°C程度に冷却され、低温側貯湯用熱交換器6にて25°C程度にまで冷却されることになる。
又、貯湯タンク1の底部から15°C程度で取り出された貯湯タンク1の湯水は、低温側貯湯用熱交換器6にて55°C程度に加熱された後、貯湯タンク1に戻される。
【0043】
前記能力調整並行運転では、分流用三方弁49、加熱用熱交換器迂回用三方弁51及び低温側迂回用三方弁53を冷却水の通流状態が前記分流通流状態になるように切り換えると共に、分流用三方弁49を貯湯温度サーミスタT4の検出温度が所定の設定貯湯温度になるように制御し、暖房用電磁弁40を開弁し、貯湯用ポンプ4、暖房用ポンプ9及び加熱用ポンプ38を作動させ、更に、熱動弁57を前記暖房負荷に応じた開弁時間/閉弁時間にて間欠的に開弁する。
【0044】
図2において太線にて示すように、能力調整並行運転では、燃料電池発電装置Bからの冷却水は、冷却水循環路12を高温側貯湯用熱交換器5と高温側迂回路48とに分流したのち合流して加熱用熱交換器45、低温側貯湯用熱交換器6の順に通流して、高温側貯湯用熱交換器5にて、貯湯用湯水循環路3を通流する貯湯タンク1の湯水との熱交換により冷却され、続いて、加熱用熱交換器45にて、加熱用熱媒循環路37を通流する湯水との熱交換により冷却され、更に、低温側貯湯用熱交換器6にて、貯湯用湯水循環路3を通流する貯湯タンク1の湯水との熱交換により冷却されることにより、適正に冷却される。又、貯湯タンク1の底部から取り出された湯水は、貯湯用湯水循環路3を低温側貯湯用熱交換器6、高温側貯湯用熱交換器5の順に通流し、低温側貯湯用熱交換器6及び高温側貯湯用熱交換器5夫々にて、燃料電池発電装置Bからの冷却水との熱交換により加熱された後、貯湯タンク1の上部に戻されることから、貯湯タンク1には温度成層を形成する状態で貯湯される。又、加熱用熱媒循環路37を湯水が加熱用熱交換器45においては燃料電池発電装置Bからの冷却水との熱交換により加熱され、暖房放熱用熱交換器39においては暖房用熱媒循環路8を通流する熱媒との熱交換により冷却される状態で循環し、暖房用熱媒循環路8を熱媒が暖房放熱用熱交換器39においては加熱用熱媒循環路37を通流する湯水との熱交換により加熱され、床暖房パネル2においては保有熱を放熱する状態で循環して、床暖房パネル2での放熱により暖房対象域が暖房される。
【0045】
そして、能力調整並行運転では、貯湯タンク1に戻される湯水の温度が前記設定貯湯温度になるよう燃料電池発電装置Bからの冷却水が高温側貯湯用熱交換器5と加熱用熱交換器45とに分流されることになる。ちなみに、能力調整並行運転転では、高温側貯湯用熱交換器5、加熱用熱交換器45、低温側貯湯用熱交換器6の排熱回収割合を夫々、例えば、10%、40%、50%程度に設定することができる。
貯湯タンク1の底部から取り出された湯水の温度が15°C程度であるとすると、75°C程度で燃料電池発電装置Bから排出された冷却水は、高温側貯湯用熱交換器5にて65°C程度に冷却され、加熱用熱交換器45にて55°C程度に冷却され、低温側貯湯用熱交換器6にて25°C程度にまで冷却されることになる。
又、貯湯タンク1の底部から15°C程度で取り出された貯湯タンク1の湯水は、低温側貯湯用熱交換器6にて55°C程度に加熱され、高温側貯湯用熱交換器5にて65°Cに加熱され後、貯湯タンク1に戻される。
又、加熱用熱媒循環路37を通流する湯水は、加熱用熱交換器45にて65°C程度に加熱され、暖房放熱用熱交換器39にて55°C程度に冷却されて、加熱用熱交換器45に戻り、暖房用熱媒循環路8を通流する熱媒は、暖房放熱用熱交換器39にて60°C程度に加熱され、床暖房パネルでの放熱により50°C程度に冷却されて暖房放熱用熱交換器39に戻される。
【0046】
上記のように暖房優先並行運転又は能力調整並行運転を実行しているときに、追焚スイッチ63aにて浴槽の追焚が指令されると、風呂用電磁弁42を開弁すると共に、風呂用ポンプ11を作動させて追焚を開始し、戻り温度センサT5の検出温度がメインリモコン63の湯張り温度設定部にて設定された目標湯張り温度になるか、又は、前記追焚スイッチ63aにて追焚の停止が指令されると、風呂用電磁弁42を閉弁すると共に、風呂用ポンプ11を停止させて追焚を停止する。
【0047】
前記貯湯優先並行運転では、分流用三方弁49、加熱用熱交換器迂回用三方弁51及び低温側迂回用三方弁53を冷却水の通流状態が前記通常通流状態になるように切り換え、風呂用電磁弁42を開弁し、貯湯用ポンプ4、風呂用ポンプ11及び加熱用ポンプ38を作動させる。
【0048】
図1において太線にて示すように、貯湯優先並行運転では、燃料電池発電装置Bからの冷却水は、冷却水循環路12を高温側貯湯用熱交換器5、加熱用熱交換器45、低温側貯湯用熱交換器6の順に通流して、高温側貯湯用熱交換器5にて、湯用湯水循環路12を通流する貯湯タンク1の湯水との熱交換により冷却され、続いて、加熱用熱交換器45にて、加熱用熱媒循環路37を通流する湯水との熱交換により冷却され、更に、低温側貯湯用熱交換器6にて、貯湯用湯水循環路3を通流する貯湯タンク1の湯水との熱交換により冷却されることにより、適正に冷却される。又、貯湯タンク1の底部から取り出された湯水は、貯湯用湯水循環路3を低温側貯湯用熱交換器6、高温側貯湯用熱交換器5の順に通流し、低温側貯湯用熱交換器6及び高温側貯湯用熱交換器5夫々にて、燃料電池発電装置Bからの冷却水との熱交換により加熱された後、貯湯タンク1の上部に戻されることから、貯湯タンク1には温度成層を形成する状態で貯湯される。又、加熱用熱媒循環路37を湯水が加熱用熱交換器45においては燃料電池発電装置Bからの冷却水との熱交換により加熱され、風呂放熱用熱交換器41においては風呂用循環路10を通流する浴槽の湯水との熱交換により冷却される状態で循環し、風呂用循環10を浴槽の湯水が風呂放熱用熱交換器41にて加熱用熱媒循環路37を通流する湯水との熱交換により加熱されて、浴槽が追焚される。
【0049】
前記貯湯単独運転では、分流用三方弁49、加熱用熱交換器迂回用三方弁51及び低温側迂回用三方弁53を冷却水の通流状態が前記加熱用熱交換器迂回通流状態になるように切り換え、且つ、貯湯用ポンプ4を作動させ、且つ、加熱用ポンプ38を停止させる。
図4に示すように、貯湯単独運転では、燃料電池発電装置Bからの冷却水は、冷却水循環路12を、加熱用熱交換器45を迂回する状態で、高温側貯湯用熱交換器5、貯湯用熱交換器6の順に通流して、高温側貯湯用熱交換器5にて、貯湯用湯水循環路3を通流する貯湯タンク1の湯水との熱交換により冷却され、続いて、低温側貯湯用熱交換器6にて、貯湯用湯水循環路3を通流する貯湯タンク1の湯水との熱交換により冷却されることにより、適正に冷却される。又、貯湯タンク1の底部から取り出された湯水は、貯湯用湯水循環路3を低温側貯湯用熱交換器6、高温側貯湯用熱交換器5の順に通流し、低温側貯湯用熱交換器6及び高温側貯湯用熱交換器5夫々にて、燃料電池発電装置Bからの冷却水との熱交換により加熱された後、貯湯タンク1の上部に戻されることから、貯湯タンク1には温度成層を形成する状態で貯湯される。
【0050】
暖房優先並行運転及び能力調整並行運転のいずれかを実行中は、暖房往き温度サーミスタT6の検出温度が設定燃焼開始温度以下になると、出湯サーミスタT1の検出温度が所定の設定出湯温度になるように燃焼量を調節する設定燃焼条件にて補助加熱器22のバーナ22bを燃焼させ、暖房往き温度サーミスタT6の検出温度が前記指令要求暖房能力に対応する設定燃焼停止温度以上になるとバーナ22bを消火する形態で、補助加熱器22のバーナ22bを間欠的に燃焼させる。又、貯湯優先並行運転の実行中は、補助加熱器流入サーミスタT7の検出温度が前記設定出湯温度よりも低くなると前記設定燃焼条件にて補助加熱器22のバーナ22bを燃焼させる。
【0051】
又、暖房優先並行運転、能力調整並行運転、貯湯優先並行運転及び貯湯単独運転のいずれかを実行中は、貯湯暖房制御部Cは、貯湯量上限検出サーミスタT3の検出情報に基づいて、前記貯湯量上限状態でないときは前記放熱用三方弁34を前記貯湯状態に切り換え、貯湯量上限状態のときは前記放熱用三方弁34を前記放熱状態に切り換えると共に、前記ラジエータファン36を作動させる。
従って、貯湯タンク1内の貯湯量が上限に達すると、貯湯タンク1の底部から取り出した湯水をラジエータ35にて冷却した後、低温側貯湯用熱交換器6及び高温側貯湯用熱交換器5に通流させるようにして、それら低温側貯湯用熱交換器6及び高温側貯湯用熱交換器5にて燃料電池発電装置Bからの冷却水を所定通りに冷却するように構成してある。
【0052】
前記起動昇温運転では、分流用三方弁49、加熱用熱交換器迂回用三方弁51及び低温側迂回用三方弁53を冷却水の通流状態が前記両貯湯用熱交換器迂回通流状態になるように切り換え、風呂用電磁弁42を開弁し、暖房用電磁弁40を閉弁し、加熱用ポンプ38を作動させ、貯湯用ポンプ4、暖房用ポンプ9及び風呂用ポンプ11を停止させた状態で、出湯サーミスタT1の検出温度が所定の起動昇温用の設定温度になるように、バーナ22bの燃焼量を調節する。
図5に示すように、この起動昇温運転では、補助加熱器22にて加熱された湯水が加熱用熱媒循環路37を循環し、燃料電池発電装置Bからの冷却水は高温側貯湯用熱交換器5及び低温側貯湯用熱交換器6の両方を迂回する状態で加熱用熱交換器45を通流し、加熱用熱交換器45にて、加熱用熱媒循環路37を通流する湯水にて冷却水循環路12を通流する冷却水が加熱されるので、燃料電池発電装置Bの起動時間を短縮することが可能となる。
【0053】
〔別実施形態〕
次に別実施形態を説明する。
(イ) 発電手段の具体例としては、上記の実施形態において例示した燃料電池発電装置Bに限定されるものではなく、例えば、エンジンにて駆動される発電装置でも良い。この場合、エンジンを冷却する冷却水が冷却水循環路12を通じて循環することになる。
【0054】
(ロ) 上記の実施形態においては、加熱用熱交換器45にて燃料電池発電装置Bからの冷却水との熱交換により加熱された熱媒を暖房放熱用熱交換器39に循環させて、その暖房放熱用熱交換器39において、暖房端末器に循環される熱媒を加熱するように構成したが、加熱用熱交換器45にて燃料電池発電装置Bからの冷却水との熱交換により加熱された熱媒を、直接暖房端末器に循環させるように構成しても良い。
【0055】
(ハ) 上記の各実施形態では、床暖房リモコン64の床暖房運転スイッチ64aから床暖房運転開始指令が指令されたときは、冷却水の通流状態を前記分流通流状態にした状態で、暖房用電磁弁40、貯湯用ポンプ4、暖房用ポンプ9、加熱用ポンプ38及び熱動弁57を上述のように制御して暖房運転を実行する場合について例示したが、暖房運転を実行するときの冷却水の通流状態は、前記分流通流状態に限定されるものではない。例えば、冷却水の通流状態を前記通常通流状態に切り換えた状態で、暖房運転を実行するように構成しても良い。
【0056】
(ニ) 前記能力調整並行運転において、分流用三方弁49を補助加熱器流入サーミスタT7の検出温度が所定の設定温度になるように制御して、排熱を暖房用に優先して回収するようにしても良い。
【0057】
(ホ) 暖房部Wを構成する暖房端末器の具体例としては、として、上記の実施形態において例示した床暖房パネル2に限定されるものではなく、例えば、ファンコイルユニットでも良い。
又、前記暖房端末器として、複数の暖房端末器を設けてもよいし、複数の暖房端末器を設ける場合に、床暖房パネル2及びファンコイルユニット等、異種のものを混在させて設けても良い。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施形態にかかるコージェネレーションシステムの全体構成、及び、貯湯優先並行運転における流動状態を示すブロック図
【図2】能力調整並行運転における流動状態を示すブロック図
【図3】暖房優先並行運転におけるる流動状態を示すブロック図
【図4】貯湯単独運転における流動状態を示すブロック図
【図5】起動昇温運転におけるる流動状態を示すブロック図
【符号の説明】
1 貯湯タンク
3 貯湯用湯水循環路
5 高温側貯湯用熱交換器
6 低温側貯湯用熱交換器
12 冷却用流体循環路
22 補助加熱手段
37 加熱用熱媒循環路
45 加熱用熱交換器
49 分流手段、高温側迂回手段
53 低温側迂回手段
B 発電手段
E 貯湯用熱交換器
H 放熱部
Claims (4)
- 貯湯タンクの湯水をその湯水を加熱する貯湯用熱交換器にわたって循環させる貯湯用湯水循環路と、
熱媒をその熱媒を加熱する加熱用熱交換器とその熱媒を熱源として加熱対象を加熱する放熱部とにわたって循環させる加熱用熱媒循環路とが設けられ、
発電手段を冷却する冷却用流体を循環させる冷却用流体循環路が、冷却用流体を前記貯湯用熱交換器及び前記加熱用熱交換器に通流させるように設けられた排熱利用熱源装置であって、
前記貯湯用熱交換器として、低温側貯湯用熱交換器と高温側貯湯用熱交換器とが、前記貯湯用湯水循環路にその湯水通流方向の上流側から順に直列状に設けられ、
前記冷却用流体循環路が、前記発電手段からの冷却用流体を前記高温側貯湯用熱交換器、前記加熱用熱交換器、前記低温側貯湯用熱交換器の順に通流させるように設けられている排熱利用熱源装置。 - 冷却用流体を前記高温側貯湯用熱交換器と前記加熱用熱交換器とに分流する分流状態に切り換え自在で、且つ、その分流比を調節自在な分流手段が設けられている請求項1記載の排熱利用熱源装置。
- 前記冷却用流体を前記高温側貯湯用熱交換器を迂回させて通流させる迂回状態に切り換え自在な高温側迂回手段が設けられている請求項1記載の排熱利用熱源装置。
- 加熱作動を制御自在な補助加熱手段が、前記加熱用熱媒循環路を通流する熱媒を加熱するように設けられ、
冷却用流体を前記高温側貯湯用熱交換器を迂回させて通流させる迂回状態に切り換え自在な高温側迂回手段と、
冷却用流体を前記低温側貯湯用熱交換器を迂回させて通流させる迂回状態に切り換え自在な低温側迂回手段とが設けられている請求項1記載の排熱利用熱源装置。
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JP2007248008A (ja) * | 2006-03-17 | 2007-09-27 | Nippon Oil Corp | コージェネレーションシステム及びその運転方法 |
JP2007322071A (ja) * | 2006-06-01 | 2007-12-13 | Rinnai Corp | コージェネレーションシステム |
-
2003
- 2003-05-14 JP JP2003135832A patent/JP2004340439A/ja active Pending
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