JP2005147638A - Cogeneration system, and its control method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、燃料電池やガスエンジン等を利用したコージェネレーションシステムに関する。 The present invention relates to a cogeneration system using a fuel cell, a gas engine, or the like.
図5に従来型のコージェネレーションシステムの構成の1例が示されている。
図5において、燃料電池1を有するコージェネレーションシステムAJは、温水を貯蔵する貯湯タンク2と、家庭Bへ温水を供給する熱源機3と、貯湯タンク2及び熱源機3へ信号回路Leを介して制御信号を送るコントロールユニット4Jとを有している。
係るコージェネレーションシステムAJでは、システムを効率良く稼動するために、燃料電池1によって発電すると同時に発生する温水(お湯)を温水供給システムによって利用している。例えば、一般家庭用の燃料電池コージェネレーションシステムであれば、発電時に発生した温水を貯湯タンク2に蓄熱して、家庭用の各種給湯需要に対応させている。
図5において、符号10Jがその温水供給システムを示す。
FIG. 5 shows an example of the configuration of a conventional cogeneration system.
In FIG. 5, a cogeneration system AJ having a
In such a cogeneration system AJ, in order to operate the system efficiently, hot water (hot water) generated simultaneously with power generation by the
In FIG. 5, the code | symbol 10J shows the warm water supply system.
ここで、貯湯タンク2に蓄熱可能な上限のレベルまで熱量が貯められると(上限のレベルの熱量は、次の式で求められる:{(燃料電池の排熱温度)―(その時の水温)}×タンク容量)、それ以上はラジエーターで放熱しない限り発電が不可能となる。そのため、貯湯タンク2への温水貯蔵開始時間、すなわち燃料電池1の起動時刻を如何に決定するかが、燃料電池コージェネレーションシステムAJの稼動効率を向上させる上で重要となる。
Here, when the amount of heat is stored up to the upper limit level where heat can be stored in the hot water storage tank 2 (the upper limit level of heat amount is obtained by the following formula: {(exhaust heat temperature of the fuel cell)-(water temperature at that time)} × Tank capacity), and beyond that, power generation is impossible unless heat is dissipated by the radiator. Therefore, how to determine the hot water storage start time in the hot
そのため、例えば、給湯予測その他の熱に関する需要(温水需要等を含む)予測を行い、係る予測に従って燃料電池装置起動時刻の決定等の制御を行う技術が既に提案されている(例えば、特許文献1参照)。 For this reason, for example, a technology for predicting hot water supply and other demand related to heat (including hot water demand) and controlling the determination of the fuel cell device activation time according to such prediction has already been proposed (for example, Patent Document 1). reference).
係る需要予測において、給湯需要の様な熱に関する需要を、「風呂張り」と「その他」に分類して、「風呂張り」を如何に精度良く予測するか、が重要となる。
熱に関する需要における「風呂張り」についての需要の割合が大きく、「風呂張り」の時刻等を精度良く推測すれば、その精度が給湯需要全体の予測精度に波及し、エネルギー消費量の少ない最適な燃料電池起動時刻を精度良く予測できることとなり、燃料電池コージェネレーションシステムの稼動効率が向上する。
In such demand prediction, it is important to classify the demands related to heat, such as hot water supply demand, into “bathroom” and “others” and accurately predict “bathroom”.
If the ratio of demand for “bathroom” in the demand for heat is large and the time of “bathroom” is accurately estimated, the accuracy will affect the prediction accuracy of the overall demand for hot water supply, and the optimal amount of energy consumption will be small. The fuel cell start time can be accurately predicted, and the operating efficiency of the fuel cell cogeneration system is improved.
ここで、風呂張り:自動湯張り、足し湯、ぬる湯、追い焚き、その他、色々な制御が、例えばコントロールパネルもしくは風呂リモコンにより実行される。
係る複数の制御を適正に分類或いは区分けして、「風呂張り」についての需要予測の精度を高めることがコージェネレーションシステムの稼動効率向上に直結する。
Here, bathing: automatic hot water filling, additional hot water, lukewarm water, chasing, and other various controls are executed by, for example, a control panel or a bath remote controller.
By appropriately classifying or classifying a plurality of such controls and increasing the accuracy of demand prediction for “bathrooming”, the operation efficiency of the cogeneration system is directly improved.
しかし、従来、係る「風呂張り」についての熱に関する需要(温水需要等)を、複数のケースに分類して、需要予測を行う技術は存在しない。
例えば、「自動湯張り」の最中に炊事その他でお湯を使用した場合(「自動湯張り」以外の給湯需要が存在する場合)において、両者を分類して、それぞれの需要量を計測する技術が、従来は存在せず、両者を分類して計測することが不可能であった。
さらに、「自動湯張り」をした後に、「足し湯」をする場合、「追い焚き」をする場合、浴槽内の湯温が一定となる制御(保温:「自動」ボタンを押すと、保温制御が為される)を行う場合、水位が減少するとそれを検知して元の水位に戻す制御(自動的に「足し湯」を行う制御)を行う場合等、種々の制御が存在する。
そのなかで、「自動湯張り」制御のみを分類することは、制御技術上、困難であった。
ここで、「自動湯張り」とは、データベースにおける分類上、浴槽が空の状態及び空に近い水位を持った状態から設定水位までお湯を溜める制御態様を意味している。
For example, when hot water is used for cooking or other purposes during “automatic hot water filling” (when there is a hot water supply demand other than “automatic hot water filling”), both are classified and the amount of demand is measured. However, it did not exist in the past, and it was impossible to classify and measure both.
In addition, when "Additional hot water" is used after "Automatic hot water filling", or when "Reheating" is performed, the hot water temperature in the bathtub is kept constant. When the water level decreases, there are various types of control, such as a control for detecting the water level and returning it to the original water level (a control for automatically performing “addition hot water”).
Among them, it is difficult to classify only “automatic filling” control in terms of control technology.
Here, “automatic hot water filling” means a control mode in which hot water is accumulated from a state in which the bathtub is empty and a state having a water level close to the sky to a set water level for classification in the database.
本発明は上述した従来技術の問題点に鑑みて提案されたものであり、いわゆる「風呂張り」における複数の制御態様を適正に分類或いは区分けして、熱に関する需要(給湯需要を含む)についての予測精度を高め、以って稼動効率を向上することが出来る様なコージェネレーションシステム及びその制御方法の提供を目的としている。 The present invention has been proposed in view of the above-described problems of the prior art, and appropriately classifies or divides a plurality of control modes in so-called “bathrooming” and relates to heat demand (including hot water supply demand). The purpose of the present invention is to provide a cogeneration system and its control method capable of improving the prediction accuracy and thereby improving the operation efficiency.
係る目的を達成するため、本発明のコージェネレーションシステムは、温水発生手段(燃料電池1、ガスエンジン等)と、入浴に関する運転モード(「自動湯張り」、「足し湯」、「自動足し湯」、「ぬる湯」、「保温」等の各種モード:自動湯張りの浴槽に残水が存在する場合にも自動的に設定水位まで湯張りをするモードも含める)を決定する操作手段(コントロールパネル40もしくは風呂リモコン)と、温水供給系統の状態(湯張り流量瞬時値、湯張り流量積算値、浴槽底部の栓がされているか否か、風呂温度、水温等)を検出するための検出手段(風呂水位センサSw、流量計F1、F2、温度センサT1〜T3、T10、その他)と、制御手段(4)とを含み、該制御手段(4)は、熱に関する需要(温水需要等を包含)のデータを記憶するデータベース(4d)を有し、入浴時における熱に関する需要のデータを給湯状態毎に分類してデータベース(4d)に記憶する(例えば、「風呂湯張り需要量」と「風呂湯張り以外の需要量」とに分類し、「風呂湯張り以外の需要量」を更に「一般給湯需要量」と「足し湯量」とに分類して、データベースDg、Dbに記憶する)様に構成されていることを特徴としている(請求項1)。
In order to achieve such an object, the cogeneration system of the present invention includes a hot water generating means (
また、本発明のコージェネレーションシステムの制御方法は、操作手段(40)からの信号を検出して入浴に関する運転モード(「自動湯張り」、「足し湯」、「自動足し湯」、「ぬる湯」、「保温」等の各種モード)を決定する運転モード決定工程(S5、S6、S8、S9、S13、S15)と、温水発生手段(燃料電池1、ガスエンジン等)から供給される温水の状態(湯張り流量瞬時値、湯張り流量積算値、浴槽5底部の栓がされているか否か、風呂温度、水温等)を検出手段(風呂水位センサSw、流量計F1、F2、温度センサT1〜T3、T10、その他)により検出する検出工程(S1〜S3)と、前記運転モード及び温水の状態から入浴時における熱に関する需要のデータを給湯状態毎に分類してデータベースに記憶する(例えば、「風呂湯張り需要量」と「風呂湯張り以外の需要量」とに分類し、「風呂湯張り以外の需要量」を更に「一般給湯需要量」と「足し湯量」とに分類して、データベースに記憶する)工程(S18〜S21)、とを有することを特徴としている(請求項2)。
The control method of the cogeneration system according to the present invention detects the signal from the operating means (40) and operates in relation to bathing ("automatic hot water filling", "addition hot water", "automatic hot water", "lubricating hot water"). ”, Various modes such as“ warming ”) and the operation mode determination step (S5, S6, S8, S9, S13, S15) and hot water supplied from the hot water generating means (
係る構成を具備する本発明によれば、
(1) 給湯需要の様な熱に関する需要を、「風呂張り」と「その他」に分類して、熱に関する需要予測に活用できる。
(2) 熱に関する需要で大きな割合を占める「風呂張り」に関する予測用のデータが充足するので、「風呂張り」需要に関する予測精度が向上する。
(3) 熱に関する需要における割合が大きい「風呂張り」についての需要予測の精度が向上すれば、その精度向上の効果は熱に関する需要予測全体の精度向上に波及する。
(4) 熱に関する需要予測の精度が向上すれば、最適な燃料電池起動時刻を精度良く予測できることとなり、燃料電池コージェネレーションシステムの稼動効率が向上する。
According to the present invention having such a configuration,
(1) Heat demand such as hot water demand can be classified into “bathroom” and “others” and used for heat demand prediction.
(2) Since the prediction data related to “bathroom”, which accounts for a large proportion of heat demand, is satisfied, the prediction accuracy related to “bathroom” demand is improved.
(3) If the accuracy of demand prediction for “bathrooms”, which has a large proportion of demand for heat, is improved, the effect of improving the accuracy will affect the accuracy of the overall demand prediction for heat.
(4) If the accuracy of demand prediction related to heat is improved, the optimal fuel cell start time can be predicted with high accuracy, and the operating efficiency of the fuel cell cogeneration system is improved.
以下、添付図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.
図1において、コージェネレーションシステムAは、貯湯タンク2と熱源機3とを有する温水供給システム10と、燃料電池1と、家庭B内には操作手段であるコントロールパネル40を有している。
In FIG. 1, the cogeneration system A includes a hot
そのコントロールパネル40は、制御手段でありデータベース4dを内蔵したコントロールユニット4を有している。さらに、コントロールユニット4には、在宅人数を計測するための、例えば室内に設置された複数の赤外線センサ等の在宅人数計測手段HCが接続されている。
また、明確には図示されていないが、燃料電池の起動時刻等の運転計画を立案し、或いは、運転指令判断のために、電力需要計測用の配線が住宅内の分電盤からコントロールユニット4に接続されている。また、図示はされていないが、コントロールユニット4と燃料電池1とは運転制御指令信号用ケーブルにより電子的に接続されている。
The
In addition, although not clearly shown, an operation plan such as the start time of the fuel cell is drawn up, or the power demand measurement wiring is connected from the distribution board in the house to the control unit 4 in order to determine the operation command. It is connected to the. Although not shown, the control unit 4 and the
燃料電池1は、燃料電池1が稼動中に発生する排熱によって貯湯タンク2内に貯留された水が循環ラインLwを介して燃料電池1またはガスエンジンを循環して、温められて給湯用の温水が作られる。
In the
前記熱源機3は、給湯ラインLhに介装され給湯される湯温が低い場合に給湯を予・加熱する給湯用バックアップバーナ32と、床暖房7の温冷媒を予・加熱する暖房用バックアップバーナ34と、図示はしないが風呂の追い焚き用の熱交換器とを有している。
また、熱源機3は回路基板(インターフェース)31を有しており、その回路基板31は前記コントロールユニット4と後述する計測手段(流量計、温度センサ等)、及び前記バックアップバーナ32,34とを接続しており、入力信号の受信の中継やバックアップバーナ32、34の作動・不作動の制御の中継を行う。
The
The
前記給湯ラインLhには、その給湯ラインLhの分岐点Pb1、合流点Pg1で給湯用バックアップバーナ32を短絡するバイパスラインLbが設けられており、図示には明確には示されていないがバイパスラインLbの分岐点Pb1に介装された切換え弁を切換えることにより、給湯を予加熱させないで、すなわちバイパスさせたり、バイパスさせないでバックアップバーナ32で予加熱させたりすることが制御出来るように構成されている。
The hot-water supply line Lh is provided with a bypass line Lb for short-circuiting the hot-water
風呂の追い焚き用ラインLaの排出側の浴槽5近傍には、浴槽5内のお湯の温度を計測する温度センサT10が介装されている。
A temperature sensor T <b> 10 that measures the temperature of hot water in the
前記給湯ラインLhの端末は、分岐点Pb3を介して、風呂用給湯口5W、及び台所用給湯器6とに接続されている。
給湯ラインLhの前記合流点Pg1とPb3の間の領域には分岐点Pb2が形成され、該分岐点Pb2と前記追い焚きラインLaの戻り側に形成された合流点Pg2とはラインLcで連通されている。
The terminal of the hot water supply line Lh is connected to the hot
A branch point Pb2 is formed in a region between the junction points Pg1 and Pb3 of the hot water supply line Lh, and the junction point Pb2 and the junction point Pg2 formed on the return side of the reheating line La are communicated by a line Lc. ing.
給湯ラインLhの貯湯タンク2と前記分岐点Pb1の間の領域には給湯温度を計測する第1の温度センサT1が、前記合流点Pg1と前記分岐点Pb2の間の領域には流過順に第2の温度センサT2と第1の流量計F1が介装されている。
前記追い焚きラインLaの前記合流点Pg2の上流側には流過順に第3の温度センサT3と第2の流量計F2が介装されている。
給湯ラインLhと追い焚きラインLaとを接続する前記ラインLcには第3の流量計F3が介装されている。
また、追い焚きラインLaの合流点Pg2と浴槽5との間の領域には、浴槽5内の湯の量(水位)を計測するための水位計Swが介装されている。
A first temperature sensor T1 for measuring a hot water supply temperature is provided in a region between the hot
A third temperature sensor T3 and a second flow meter F2 are interposed in the flow-through line La on the upstream side of the junction Pg2 in order of flow.
A third flow meter F3 is interposed in the line Lc connecting the hot water supply line Lh and the reheating line La.
Further, a water level meter Sw for measuring the amount of hot water (water level) in the
前記貯湯タンク2には上水が上水供給ラインLmによって供給される。また、前記給湯ラインLhの貯湯タンク2と前記第1の温度センサT1との間の領域に給湯が熱すぎる場合に給湯の温度を下げる(温度調整をする)ために冷水が上水供給ラインLnによって加えられるように配管されている。
The hot
前記上水供給ラインLmには給水の温度を計測する第4の温度センサT4が、また貯湯タンク2内には上方から順に5層に亙って第5〜第9の温度センサT5〜T9が設置され、それらの温度センサT4〜T9はコネクタCに一旦接続され、そのコネクタは家庭B内の前記コントロールユニット4に信号ラインLtによって接続されている。
The water supply line Lm has a fourth temperature sensor T4 for measuring the temperature of the feed water, and the hot
また、前記温度センサT1〜T3、および流量計F1〜F3は前記回路基板31に接続され、更にその回路基板(インターフェース)31はその回路基板31に設けられたコネクタ31cを介して家庭B内の前記コントロールユニット4に信号ラインLtfによって接続されている。一方、前記コントロールユニット4に内装されたデータベース4dでは、回路基板31を経由して熱源機3側の前述の各センサ及び、コントロールユニット側に接続された各センサからの情報を記憶している。
The temperature sensors T1 to T3 and the flow meters F1 to F3 are connected to the circuit board 31, and the circuit board (interface) 31 is connected to the home B via a
ここで、上述した温度センサや流量計、水位センサなどの各センサ類は、図示の実施形態を最近の給湯暖房熱源機に対して適用する場合には、新規に設ける必要がない。給湯暖房熱源機の通信手段として給湯設定温度の変更や暖房運転の指令などにリモコンが用意されているが、最近の給湯暖房熱源機では、この通信手段以外に生産ラインの効率化や販売後の機器メンテナンスのために、さらにはネットワークと接続して遠隔操作が可能な様に、給湯暖房熱源機の機器内部情報の取得(回路基板のコネクタ31cに接続して通信線、例えばRS232C規格のシリアル通信などの電文フォーマットにより取得する)や特定動作の指示が可能な仕組みを保有している。
換言すれば、既に給湯暖房熱源機内に内蔵されている流量センサや温度センサ等の検出信号を、コネクタ31c経由で容易に取得することができる。従って、図示の実施形態を最近の給湯暖房熱源機に適用すれば、配管等にセンサ等を新規に付加する必要が無く、コスト面や配線数等の面で優れている。
ここで、コージェネレーションシステムAのメンテナンス時には、ハンドヘルドコンピュータHのピンを回路基板のコネクタ31cの各々項目別に設けられた図示しない接続孔に接続して、種々の項目に関して故障診断又は、チェックすることでメンテナンス作業が行われる。
Here, the sensors such as the temperature sensor, the flow meter, and the water level sensor described above do not need to be newly provided when the illustrated embodiment is applied to a recent hot water supply / heating heat source machine. Remote control is available for changing the hot water supply set temperature and heating operation commands as communication means for hot water heating / heating heat source machines, but in recent hot water heating / heating heat source machines, in addition to this communication means, the efficiency of the production line and after sales For equipment maintenance, acquisition of equipment internal information of hot water supply / heating heat source equipment (connection to
In other words, detection signals such as a flow rate sensor and a temperature sensor already built in the hot water supply / heating heat source machine can be easily obtained via the
Here, at the time of maintenance of the cogeneration system A, the pins of the handheld computer H are connected to connection holes (not shown) provided for the respective items of the
給湯需要を予測するためには、毎時刻の給湯需要をデータベースに蓄積しておく必要がある。
図2を参照して、本実施形態において、賄うことの出来る給湯需要の種類(区分)とその区分によって区別される記憶(登録)先(データベース)に関して以下に説明する。
In order to predict the hot water supply demand, it is necessary to accumulate the hot water supply demand every hour in the database.
With reference to FIG. 2, in the present embodiment, the type (classification) of hot water supply demand that can be covered and the storage (registration) destination (database) distinguished by the classification will be described below.
先ず、給湯需要(ここでは熱量として扱う)は「風呂需要以外の需要(台所、洗面などの需要)」Dm1と「風呂需要(浴槽に直接供給される需要を言い、その意味で「シャワー」は風呂需要には該当しない)」Dm2とに大別される。
「風呂需要」Dm2は、足し湯運転時と自動運転時が有り、自動運転時には、浴槽内のお湯が使用されて水位が低下することにより設定水位まで自動的に足し湯をされてしまう場合の「足し湯」Qtaによる給湯需要と、「自動湯張り」Qyuによる給湯需要がある。
First, hot water supply demand (here treated as calorific value) is “demand other than bath demand (demand for kitchens, toilets, etc.)” Dm1 and “bath demand (demand directly supplied to the bathtub,” meaning “shower” It does not correspond to the demand for baths. ”
“Bath demand” Dm2 is available when there is an additional hot water operation and an automatic operation. During automatic operation, hot water in the bathtub is used and the water level drops, so the hot water is automatically added to the set water level. There is a hot water supply demand by "Addition hot water" Qta and a hot water supply demand by "Automatic hot water filling" Qyu.
一方、記憶(登録)先のデータベースとしては、「自動湯張り」Qyuの際の熱需要を記憶する「風呂湯張りデータベース」Dbと、「自動湯張り以外(シャワーの様に同じ給湯配管系を経由して供給される給湯需要を包含)」の一般給湯の熱需要Qgを記憶する「一般給湯データベース」Dgとがある。
これは、「自動湯張り」Qyuが家庭における1日の最大の給湯需要であり、これを確実に予測することが重要であるのでそのようにデータベースを「風呂湯張りデータベース」Dbと、「一般給湯データベース」Dgとに2分している。
尚、自動運転時における「足し湯」Qta等は、量が多くないので、その他の需要Qgに分類する。
On the other hand, as a database of storage (registration), “bath hot water filling database” Db for storing heat demand at the time of “automatic hot water filling” Qyu and “other than automatic hot water filling (the same hot water supply piping system as a shower) And “general hot water supply database” Dg for storing the heat demand Qg of general hot water.
This is because “automatic hot water filling” Qyu is the largest daily hot water supply demand in the home, and it is important to reliably predict this, so the database is called “bath hot water filling database” Db and “general Divided into “hot water database” Dg.
Note that “additional hot water” Qta and the like during automatic operation are not large in quantity, and are classified as other demands Qg.
ここで、ぬる湯、追い焚きは、「一般給湯データベース」Dgにも「風呂湯張りデータベース」Dbにも該当しない。すなわち、ぬる湯は水を足すのみであり、追い焚きは浴槽内のぬるくなった湯を加熱して昇温するだけであり、いずれも貯湯タンク2内の湯を使用しないので、燃料電池等の運転計画に直接関係せず、データベースとして記憶する必要が無い。
ただし、追い焚き時、タンク内に配管を通し、そこでの熱交換により間接的にタンクの熱(温水)を利用するシステムも有り、その様なシステムを採用している場合には、追い焚きのデータは「一般給湯データベース」Dgに分類される。
Here, lukewarm water and reheating do not correspond to the “general hot water supply database” Dg or the “bath hot water database” Db. In other words, lukewarm water only adds water, and reheating only heats the warm water in the bathtub and raises the temperature. None of the hot water in the hot
However, there is a system that uses pipe heat through the tank and indirectly uses the heat (hot water) of the tank by exchanging heat there. When such a system is used, The data is classified into a “general hot water database” Dg.
次に図3を参照して本実施形態の制御方法を説明する。
先ずステップS1において、前記温度センサT1〜T4、T10及び、流量計F1〜F3等によって給湯器データを取得する。
Next, the control method of this embodiment will be described with reference to FIG.
First, in step S1, water heater data is acquired by the temperature sensors T1 to T4, T10, the flow meters F1 to F3, and the like.
次のステップS2では、コントロールユニット4は、前時刻の運転状態(例えば風呂リモコンの追い焚きボタンが押されたか等、運転状態に対応したコード信号で確認)、湯張りの積算流量、及び浴槽5の栓抜け状態を取得する。
ここで、前時刻とは前回制御フローを回した時の意味(決められた周期毎に、例えば1分毎に、制御フローを回している)である。
また、湯張りの積算流量を求めるに際しては、例えば、自動ボタンを押す等何らかの操作をするとリセットされ、浴槽5の出湯口からお湯が出ると共にそこからカウントが始まる。設定水位までお湯が貯まると自動湯張りは終了して保温になり、それまでは自動湯張りの積算流量の数値が増えていく。
足し湯であれば、湯張り積算流量が例えば20リットルになると足し湯は終了する。そのようにそのフローが回っている際におけるお湯の積算流量が求められる。
ここで、自動湯張りが終了し、保温になった後に、浴槽5の図示しない栓が外されて浴槽の水位が無い場合は「栓抜け状態」は「0(ゼロ)」であり、浴槽に湯が溜まっていれば「栓抜け状態」は「1」である。すなわち、即ち、「栓抜け状態」は、浴槽にお湯が溜まっているか否かを0と1で示している。
In the next step S2, the control unit 4 checks the operation state at the previous time (for example, confirming by a code signal corresponding to the operation state, such as whether the reheating button of the bath remote controller has been pressed), the accumulated flow rate of hot water filling, and the
Here, the previous time means the time when the previous control flow is turned (the control flow is turned every predetermined period, for example, every minute).
In addition, when the accumulated flow rate of hot water filling is obtained, for example, when an operation such as pressing an automatic button is performed, the operation is reset, hot water comes out from the hot water outlet of the
In the case of the addition hot water, the addition hot water is terminated when the total filling flow rate reaches 20 liters, for example. Thus, the accumulated flow rate of hot water when the flow is rotating is obtained.
Here, after the automatic hot water filling is finished and the temperature is kept warm, when the stopper (not shown) of the
次のステップS3では、湯張り流量の瞬時値を求め、更にステップS4では流量(供給熱量)をリセットする。
ここで、湯張り流量の瞬時値とは、そのフローにおいて通信により計測された瞬間、浴槽に供給される給湯流量を意味している。
In the next step S3, an instantaneous value of the hot water flow rate is obtained, and in step S4, the flow rate (supplied heat amount) is reset.
Here, the instantaneous value of the hot water flow rate means the hot water supply flow rate supplied to the bathtub at the moment measured by communication in the flow.
次のステップS5においてコントロールユニット4は、自動運転フラグが0となっているか否かを判断する。
ここで、自動運転時はフラグ=1とし、自動運転でなければフラグ=0とする。
自動運転フラッグ=0で有れば(ステップS5のYES)、ステップS6に進み、フラッグ=1であれば(ステップS5のNO)、ステップS8に進む。
In the next step S5, the control unit 4 determines whether or not the automatic operation flag is 0.
Here, flag = 1 is set for automatic operation, and flag = 0 is set for automatic operation.
If the automatic operation flag = 0 (YES in step S5), the process proceeds to step S6. If flag = 1 (NO in step S5), the process proceeds to step S8.
ステップS6ではコントロールユニット4は、運転状態≠追い焚きで、かつ、運転状態≠ぬる湯、即ち、「自動ではなく足し湯運転」か否かを判断する。
「自動ではなく足し湯運転」であれば(ステップS6のYES)、足し湯の給湯需要(給湯熱量)Qtaを以下の算定式によって求める(ステップS7)。
Qta=(風呂サーミスタ温度−水温t4)×湯張り流量瞬時値
ここで風呂サーミスタ温度は例えば図1のPg2における測定温度(回路基板31に計測温度は入力)であり、水温t4は温度センサT4の測定温度である。なお、風呂サーミスタ温度の代わりに風呂リモコンもしくはコントロールパネル40で設定された「風呂設定温度」を用いても良い。Qtaを求めた後、ステップS17に進む。
一方、「自動ではなく足し湯運転」でなければ(ステップS6のNO)、そのままステップS17に進む。
In step S6, the control unit 4 determines whether or not the driving state ≠ replenishment and the driving state ≠ lukewarm water, that is, “not automatic but adding hot water operation”.
If it is “not an automatic but an additional hot water operation” (YES in step S6), the hot water supply demand (hot water supply heat amount) Qta of the additional hot water is obtained by the following calculation formula (step S7).
Qta = (bath thermistor temperature−water temperature t4) × instant water flow rate instantaneous value Here, the bath thermistor temperature is, for example, the measured temperature at Pg2 in FIG. 1 (the measured temperature is input to the circuit board 31), and the water temperature t4 is measured by the temperature sensor T4. Measurement temperature. Instead of the bath thermistor temperature, a “bath set temperature” set by the bath remote controller or the
On the other hand, if it is not “automatic but not automatic operation” (NO in step S6), the process directly proceeds to step S17.
ステップS8ではコントロールユニット4は、運転状態=保温(風呂が焚き上がった状態)で、かつ、前時刻運転状態=自動湯張りであるか、すなわち、「自動湯張りが終了した直後」であるか否かを判断する。
自動湯張りが終了していれば(風呂が焚き上がったばかりであれば;ステップS8のYES)、ステップS9に進み、一方、自動湯張りが終了していなければ(ステップS8のNO)、ステップS13に進む。
In step S8, the control unit 4 is in the operation state = warming (a state where the bath is heated up), and whether the previous time operation state = automatic hot water filling, that is, “immediately after the automatic hot water filling is finished”. Judge whether or not.
If automatic hot water filling has been completed (if the bath has just been fired; YES in step S8), the process proceeds to step S9. On the other hand, if automatic hot water filling has not been completed (NO in step S8), step S13 is performed. Proceed to
ステップS9ではコントロールユニット4は、前時刻(前回フロー)の栓抜けフラグ=0で、かつ、現在の栓抜けフラグ=1である、すなわち行おうとする制御が「既に浴槽にお湯か水がある程度(循環金具設置位置の高さ以上)貯まっている状態のものからお湯が供給された(足し湯を行った)?」のか? 或いは、「浴槽が空であるか或いは空に近い(循環金具設置位置の高さ以下)状態からお湯が供給された(自動湯張りを行った)」のか? を判断する。
ここで、栓抜けフラグは、運転状態が自動湯張り中から保温モードにならない限りはかなりな量浴槽5に湯が貯まっていても「0」となる。運転状態が保温モードになって初めて、栓抜けフラグは「1」となる。
「浴槽が空であるか空に近い状態から自動湯張りをおこなった」であれば(ステップS9のYES)、ステップS10に進み、一方、前時刻(前回フロー)の栓抜けフラグ=0で、かつ、現在の栓抜けフラグ=1でない、すなわち、前時刻の栓抜け=1であれば元々ある程度お湯が張られていた状態から自動ボタンを押して自動湯張りにより風呂張りをしている。その場合は、浴槽が空か空に近い状態からの自動湯張りよりも熱量が少ないので、ステップS10で示す「Qyu」でなく、「足し湯」として(ステップS9のNO)、ステップS12に進む。
この場合の「足し湯」とは、データを一般給湯データベースDgに送るためのループである。
なお、ステップS9において、ステップS14において自動湯張り開始時に栓抜けフラグの状態を調べて浴槽にお湯か水が循環金具設置位置の高さ以上ある、つまり元々ある程度お湯が張られていた状態ならば(栓抜けフラグ=1)フラグを1にして、そのフラグの状態を保存しておき、その後の時刻でステップS9でその保存フラグが1の時はYESでステップS10に行き、フラグが1でない時(ステップS14で自動湯張り開始時に浴槽が空あるいは空に近い状態(栓抜けフラグ=0)の時)はNOでステップS12に進むということにして、判定を行っても良い。
In
Here, the plug removal flag is “0” even if a considerable amount of hot water is stored in the
If "the bath is empty or close to empty" (YES in step S9), the process proceeds to step S10, while the unplugging flag at the previous time (previous flow) = 0. In addition, if the current plug open flag is not 1, that is, the previous time plug open = 1, the hot water is filled from a state where the hot water is originally filled to some extent, and the bath is filled by automatic hot water filling. In that case, since the amount of heat is less than the automatic hot water filling when the bathtub is empty or nearly empty, it is not “Qyu” shown in step S10 but “addition hot water” (NO in step S9), and the process proceeds to step S12. .
“Additional hot water” in this case is a loop for sending data to the general hot water supply database Dg.
In step S9, the state of the plug removal flag is checked at the start of automatic hot water filling in step S14, and if hot water or water is higher than the level of the circulating metal fitting in the bathtub, that is, if hot water is originally filled to some extent. (Unplugging flag = 1) The flag is set to 1 and the state of the flag is stored. If the storage flag is 1 at the subsequent time in step S9, the process goes to YES in step S10, and the flag is not 1. The determination may be made by determining that the process proceeds to step S12 with NO when the bath is empty or close to empty at the start of the automatic hot water filling in step S14 (plug opening flag = 0).
ステップS10ではコントロールユニット4は、「自動湯張り」での給湯需要(給湯熱量)Qyuを以下の算定式によって求める。
Qyu=(風呂サーミスタ温度−水温t4)×湯張り積算流量
ここで、「風呂サーミスタ温度」の代わりに、風呂リモコンもしくはコントロールパネル40で設定された「風呂設定温度」を用いても良い。
ここでは、浴槽5に貯まる瞬間(保温に切り替わり、自動湯張りが終了する時)まで流量のデータがデータベース4dに行かない。従って流量積算値を用いて、全体の給湯量をデータベース4dに送っている。その点で、ステップS7の様に瞬時値毎にデータベースを送る場合と相違している。
In step S10, the control unit 4 obtains hot water supply demand (hot water supply heat amount) Qyu in “automatic hot water filling” by the following calculation formula.
Qyu = (bath thermistor temperature−water temperature t4) × integrated flow rate of hot water Here, “bath set temperature” set by the bath remote controller or the
Here, the flow rate data does not go to the
ステップS10の次には、前記求めたQyuの値と自動湯張り開始時刻(ステップS14において記憶)を風呂湯張りデータベースDbへ登録(ステップS11)した後、ステップS17に進む。風呂湯張りデータベースのデータ記録法としては、例えば曜日毎に自動湯張り開始時刻(自動湯張り終了時刻でも良い)とQyuを記録し、曜日ごと更新すれば良い。予測時に当該曜日の値をデータベースから使用すれば風呂湯張り時刻とQyuが予測できる。 After step S10, the obtained Qyu value and the automatic hot water filling start time (stored in step S14) are registered in the bath hot water filling database Db (step S11), and then the process proceeds to step S17. As a data recording method for the bath water filling database, for example, automatic hot water filling start time (or automatic hot water filling end time may be used) and Qyu are recorded for each day of the week, and updated every day of the week. If the value of the day of the week is used from the database at the time of prediction, the bath filling time and Qyu can be predicted.
ステップS12(「足し湯」のループ)ではコントロールユニット4は、足し湯の場合の給湯需要(給湯熱量)Qtaを以下の算定式によって求める。
Qta=(風呂サーミスタ温度−水温t4)×湯張り積算流量
ここで、「風呂サーミスタ温度」の代わりに風呂リモコンもしくはコントロールパネル40で設定された「風呂設定温度」を用いても良い。
ここでは、浴槽5に設定水位まで流量のデータがデータベース4dに行かない。従って流量積算値を用いて、全体の給湯量をデータベース4dに送っている。
ステップS12を終了後はそのままステップS17に進む。
In step S12 (the loop of “addition hot water”), the control unit 4 obtains the hot water supply demand (hot water supply heat amount) Qta in the case of the addition hot water using the following calculation formula.
Qta = (bath thermistor temperature−water temperature t4) × integrated flow rate of hot water Here, “bath set temperature” set by the bath remote controller or
Here, the flow rate data does not go to the
After step S12 is completed, the process proceeds to step S17 as it is.
ステップS13ではコントロールユニット4は、運転状態が「自動湯張り」で、且つ、前時刻の運転状態が「自動湯張り」ではない状態であるか否かを判断する。即ち、「自動湯張りを開始する」か否かを判定する。
「自動湯張りを開始するのであれば(例えば、リモコンの「自動」ボタンを押した瞬間:ステップS13のYES)、ステップS14に進み、自動湯張り開始時刻をデータベース4dに保存した後、ステップS17に進む。
一方、自動湯張りを開始しないのであれば(自動湯張りの最中や「ステップS9のNO」の最中の様に、「自動」ボタンが押されたが所定の水位まで達していない状態;ステップS13のNO)、ステップS15に進む。
In step S <b> 13, the control unit 4 determines whether or not the operation state is “automatic filling” and the previous driving state is not “automatic filling”. That is, it is determined whether or not “automatic hot water filling is started”.
“If automatic hot water filling is to be started (for example, the moment when the“ auto ”button on the remote control is pressed: YES in step S13), the process proceeds to step S14, the automatic hot water filling start time is stored in the
On the other hand, if automatic hot water filling is not started (in the case of automatic hot water filling or “NO in step S9”, the state where the “automatic” button is pressed but the predetermined water level has not been reached; (NO in step S13), the process proceeds to step S15.
ステップS15ではコントロールユニット4は、運転状態≠自動湯張りで、かつ、入水流量>0(もしくは湯張り流量瞬時値>0)、であるか否かを判定する。即ち、「保温で足し湯」か否かを判定する。
「保温で足し湯」の場合(ステップS15のYES)、足し湯の給湯需要(給湯熱量)Qtaを以下の算定式によって求めた(ステップS16)後、ステップS17に進む。
Qta=(風呂サーミスタ温度−水温t4)×(現在の湯張り積算流量−前時刻の湯張り積算流量)
ここで、「風呂サーミスタ温度」の代わりに風呂リモコンもしくはコントロールパネル40で設定された「風呂設定温度」を用いても良い。
Qtaを求めるに当って、この処理では、湯張り積算流量がカウントされており、そのルーチンで供給された流量のみを求めるため、前時刻(前回のルーチン)の湯張り積算流量が減算されている。
一方、「保温で自動足し湯」ではなく、自動湯張りの最中か、追い焚き(入水流量=0:もしくは湯張り流量瞬時値=0)の場合(ステップS15のNO)はそのままステップS17に進む。
In step S15, the control unit 4 determines whether or not the operation state ≠ automatic hot water filling and the incoming water flow rate> 0 (or the hot water filling flow rate instantaneous value> 0). That is, it is determined whether or not it is “warm and hot water”.
In the case of “Additional hot water with heat retention” (YES in step S15), the hot water supply demand (hot water supply heat amount) Qta of the additional hot water is obtained by the following calculation formula (step S16), and the process proceeds to step S17.
Qta = (bath thermistor temperature−water temperature t4) × (current hot water filling integrated flow rate—the hot water filling integrated flow rate at the previous time)
Here, instead of the “bath thermistor temperature”, a “bath set temperature” set by the bath remote controller or the
In calculating Qta, in this process, the accumulated filling flow rate is counted, and the accumulated filling flow rate at the previous time (previous routine) is subtracted to obtain only the flow rate supplied in that routine. .
On the other hand, if the hot water filling is not in the process of “automatically adding hot water with warming”, or if the hot water is replenished (the incoming water flow rate = 0: or the hot water filling flow rate instantaneous value = 0) (NO in step S15), the process proceeds to step S17. move on.
ステップS17ではコントロールユニット4は、台所や炊事等の給湯需要Qkyuを以下の算定式によって求める。
Qkyu=(出湯温度t2−水温t4)×(入水流量−湯張り流量瞬時値)
ここで「出湯温度t2」は、図1における温度センサT2の測定温度である。
In step S <b> 17, the control unit 4 obtains the hot water supply demand Qkyu for the kitchen, cooking, etc. by the following calculation formula.
Qkyu = (hot water temperature t2−water temperature t4) × (incoming water flow rate−hot water flow rate instantaneous value)
Here, the “hot water temperature t2” is a measured temperature of the temperature sensor T2 in FIG.
次のステップS18では、先に求めた台所や炊事等の給湯需要Qkyuと足し湯の給湯需要(給湯熱量)Qtaとの和(Qkyu+Qta)を一般給湯データベースDgへ登録する。そしてステップS19に進む。
尚、ステップS18では、ステップS6において「YES」の場合、QtaをQkyuに加えた需要量を一般給湯データベースDgへ登録し、ステップS6において「NO」の場合、Qtaは無いのでQkyuのみを一般給湯データベースDgへ登録する。
In the next step S18, the sum (Qkyu + Qta) of the hot water supply demand Qkyu for the kitchen and cooking and the hot water supply demand (hot water supply heat amount) Qta for the added hot water previously obtained (Qkyu + Qta) is registered in the general hot water supply database Dg. Then, the process proceeds to step S19.
In step S18, if “YES” in step S6, the demand amount obtained by adding Qta to Qkyu is registered in the general hot water supply database Dg. If “NO” in step S6, only Qkyu is supplied because there is no Qta. Register in database Dg.
ステップS19では、現時刻の運転状態を保存し、現時刻の湯張り積算流量を保存する(ステップS20)。最後のステップS21では、現時刻の栓抜け状態を保存して、この回のルーチン制御を終える。
運転状態の判定は、コネクタ31cからの通信信号(リモコンのどのボタンをおされたかにより通信信号内容が変化する)によって行われる。
In step S19, the operating state at the current time is saved, and the hot water filling integrated flow rate at the current time is saved (step S20). In the last step S21, the plug-out state at the current time is saved, and this routine control is finished.
The operation state is determined by a communication signal from the
図4は、上述した構成及び制御を有する本発明の実施形態によって得られた効果を示した実測グラフである。
図4によれば、本発明に基づいて予測された時刻(風呂予測時刻)と、実際の時刻(風呂需要発生時刻)の差が30分程度と極めて精度が高いものであった。タンク内の蓄熱のピークと実際の風呂張りとの際も極めて小さく、追い焚きが殆ど不要となっており、効率的な運転をしている。
この実測結果から、給湯予測が極めて効果があったことが理解出来る。
すなわち、
(1) 給湯需要の様な熱に関する需要を、「風呂張り」と「その他」に分類して、熱に関する需要予測に活用できる。
(2) 熱に関する需要で大きな割合を占める「風呂張り」に関する予測用のデータが充足し、「風呂張り」需要に関する予測精度が向上する。
(3) 熱に関する需要における割合が大きい「風呂張り」についての需要予測の精度が向上すれば、その精度向上の効果は熱に関する需要予測全体の精度向上に波及する。
(4) 熱に関する需要予測の精度が向上すれば、最適な燃料電池起動時刻を精度良く予測できることとなり、燃料電池コージェネレーションシステムの稼動効率が向上する。
FIG. 4 is an actual measurement graph showing the effect obtained by the embodiment of the present invention having the configuration and control described above.
According to FIG. 4, the difference between the time predicted based on the present invention (the predicted bath time) and the actual time (the bath demand occurrence time) is about 30 minutes, which is extremely accurate. The peak of the heat storage in the tank and the actual bathing are very small, so there is almost no need for reheating, and the operation is efficient.
From this measurement result, it can be understood that the hot water supply prediction was extremely effective.
That is,
(1) Heat demand such as hot water demand can be classified into “bathroom” and “others” and used for heat demand prediction.
(2) Prediction data related to “bathroom”, which accounts for a large proportion of demand related to heat, will be satisfied, and the prediction accuracy related to “bathroom” demand will be improved.
(3) If the accuracy of demand prediction for “bathroom”, which has a large proportion of demand for heat, is improved, the effect of improving the accuracy will affect the accuracy of the overall demand prediction for heat.
(4) If the accuracy of demand prediction related to heat is improved, the optimal fuel cell start time can be predicted with high accuracy, and the operating efficiency of the fuel cell cogeneration system is improved.
図示の実施形態はあくまでも例示であり、本発明の技術的範囲を限定する趣旨の記述ではない旨を付記する。 It should be noted that the illustrated embodiment is merely an example, and is not a description to limit the technical scope of the present invention.
A・・・コージェネレーションシステム
B・・・家庭(住宅)
H・・・ハンドヘルドコンピュータ
HC・・・在宅人数検出手段
Lh・・・給湯ライン
Lw・・・循環ライン
La・・・追い焚き用ライン
Lm、Ln・・・上水供給ライン
Lt、Ltf・・・信号ライン
Sw・・・風呂水位センサ
F1、F2、F3・・・流量計
T1〜T10・・・温度センサ
1・・・燃料電池
2・・・貯湯タンク
3・・・熱源機
4・・・コントロールユニット
4d・・・データベース
5・・・浴槽
5w・・・風呂用給湯口
6・・・給湯器
7・・・暖房システム
10・・・温水供給システム
31・・・回路基板/インターフェース
32・・・給湯用バックアップバーナ
34・・・暖房用バックアップバーナ
40・・・コントロールパネル
A ... Cogeneration system B ... Home (housing)
H ... Handheld computer HC ... Number of people detection means Lh ... Hot water supply line Lw ... Circulation line La ... Reheating line Lm, Ln ... Water supply line Lt, Ltf ... Signal line Sw ... Bath water level sensors F1, F2, F3 ... Flow meters T1-T10 ...
Claims (2)
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JP2007212063A (en) * | 2006-02-10 | 2007-08-23 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Hot water storage type water heater |
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-
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- 2003-11-20 JP JP2003390289A patent/JP3973618B2/en not_active Expired - Lifetime
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