JP2008218354A - Fuel cell power generation system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、需要者に温水を供給する貯湯槽を備えた燃料電池発電システムに係り、貯湯槽内のレジオネラ菌の繁殖を防止可能な燃料電池発電システムに関する。 The present invention relates to a fuel cell power generation system including a hot water storage tank that supplies hot water to consumers, and relates to a fuel cell power generation system capable of preventing the growth of Legionella in the hot water storage tank.
近年、発電効率の高いエネルギー変換装置として燃料電池が注目を集めている。燃料電池発電システムとは、燃料処理装置により生成された水素と酸素の結合エネルギーを、燃料電池本体において直接電気エネルギーに変換するものであり、汚染物質の排出および騒音が少ない環境性に優れた発電装置である。 In recent years, fuel cells have attracted attention as energy conversion devices with high power generation efficiency. The fuel cell power generation system converts the combined energy of hydrogen and oxygen generated by the fuel processor into electrical energy directly in the fuel cell body, and generates electricity with excellent pollutant emissions and low noise. Device.
ここで、家庭用の燃料電池発電システムは、通常、燃料電池本体と燃料電池において生成された温水を貯留する貯湯槽などとを組み合わせて構成されている。この貯湯槽は、燃料電池本体での化学反応による排熱を吸収することで温水を生成し、必要に応じて需要者に供給するものであるが、当該貯湯槽内に長時間に亘り温水が貯留されていると、貯湯槽内にレジオネラ菌が繁殖してしまう可能性がある。これにより、レジオネラ菌が繁殖した状態における温水を需要者に供給してしまい、この温水を利用した需要者の健康を害するといった問題があった。 Here, a home fuel cell power generation system is usually configured by combining a fuel cell main body and a hot water storage tank for storing hot water generated in the fuel cell. This hot water tank generates hot water by absorbing waste heat due to a chemical reaction in the fuel cell body, and supplies it to consumers as needed, but the hot water remains in the hot water tank for a long time. If stored, Legionella bacteria may propagate in the hot water tank. As a result, there is a problem that hot water in a state in which Legionella is propagated is supplied to the consumer, and the health of the consumer using the hot water is impaired.
ここで、レジオネラ菌とは、自然環境中の土壌・水系に生息するありふれた細菌の一種であり、人間の生活環境の中にもこの菌は存在し、水冷クーラーや加湿器などからも検出される。なお、このレジオネラ菌は、感染力は強くないが繁殖した当該菌を多量に摂取したり、免疫力が落ちている人間に感染した場合は、レジオネラ症を発症することがある。レジオネラ症で問題となるのは、レジオネラ肺炎であり、だるさ、頭痛、発熱や痰が絡むなどが主症状で、症状進行が早く致死率も高いため、レジオネラ菌が繁殖した貯湯槽内の温水によって需要者に危険を及ぼす可能性が高いのは明らかである。 Here, Legionella bacteria are a kind of common bacteria that inhabit the soil and water systems in the natural environment. These bacteria also exist in the human living environment and are detected from water-cooled coolers and humidifiers. The In addition, this Legionella bacterium may develop legionellosis if it ingests a large amount of the bacterium that has propagated but is not infectious and infects humans with weak immunity. The problem with Legionella disease is Legionella pneumonia, with the main symptoms being dullness, headache, fever and hemorrhoids, etc. It is clear that there is a high risk of danger to consumers.
そのため、従来では、レジオネラ菌の繁殖対策として、特許文献1に示すように燃料電池で生成された温水を貯湯槽まで供給する供給ラインに電気ヒータを設置し、この電気ヒータに電力を供給することで温水を80℃程度に加熱し、貯湯槽に貯留する温水温度を高温に保つ方法が提案されていた(図9)。
ところで、上述の通り、家庭用の燃料電池発電システムでは、燃料電池発電本体と貯湯槽を併設し、燃料電池本体の反応を利用して生成した温水を貯湯槽に貯留し、需要者が利用する際に、供給する形式が一般的である。つまり、貯湯槽に供給された温水は需要者に供給されるまでの間、内部に滞留することになり、冬季などの需要者の湯利用量が比較的多い場合には燃料電池で生成された温水を短時間滞留するが、夏季など湯利用量が少ない場合には、長時間貯湯槽内に滞留することとなる。 By the way, as described above, in a fuel cell power generation system for home use, a fuel cell power generation main body and a hot water storage tank are provided side by side, and hot water generated by using the reaction of the fuel cell main body is stored in a hot water storage tank for use by consumers. In this case, the supply format is common. In other words, the hot water supplied to the hot water tank stays inside until it is supplied to the consumer, and is generated by the fuel cell when the amount of hot water used by the consumer is relatively large, such as in winter. Although hot water stays for a short time, it stays in a hot water storage tank for a long time when the amount of hot water used is small, such as in summer.
ここで、一般的に70時間程度以上の間、40℃程度の温度で貯湯槽に温水が滞留している場合には、レジオネラ菌が繁殖する可能性が高く、夏季などの需要者の利用量が少ない時期には、レジオネラ菌が繁殖した温水を供給してしまい、需要者の健康に影響を与える。 Here, in general, when hot water stays in a hot water tank at a temperature of about 40 ° C. for about 70 hours or longer, there is a high possibility that Legionella bacteria will propagate, and the usage amount of consumers such as in the summer When the amount of water is low, the hot water that Legionella is propagated will be supplied, affecting the health of consumers.
また、従来技術として提案された上記のような、燃料電池から貯湯槽に供給する供給ライン上に電気ヒータを設置する方法では、レジオネラ菌が繁殖する可能性のある状態となると、電気ヒータに系統あるいは燃料電池から電力を供給し、温水を加熱することで貯湯槽内の温水温度を80度とすることによりレジオネラ菌の繁殖を抑制していた。 Further, in the method of installing the electric heater on the supply line that supplies the hot water tank from the fuel cell as described above as the prior art, when the Legionella bacteria are likely to propagate, the electric heater is connected to the electric heater. Or the electric power was supplied from the fuel cell, and the warm water temperature was set to 80 degrees by heating the warm water, thereby suppressing the growth of Legionella bacteria.
しかしながら、上記に示した構成では、電気ヒータを用いて貯湯槽内の全湯量を80℃の高温まで加熱するため、大きな電力が必要となり、高い発電効率を有する燃料電池発電システムのメリットが大きく損なわれる可能性があった。 However, in the configuration shown above, since the total amount of hot water in the hot water tank is heated to a high temperature of 80 ° C. using an electric heater, a large amount of electric power is required, and the merit of the fuel cell power generation system having high power generation efficiency is greatly impaired. There was a possibility.
本発明は、上記のような課題を解決するために提案されたものであり、電気ヒータへの電力供給を行うことなく、レジオネラ菌の繁殖の可能性のある湯のみを系外に排出することにより、エネルギー的及び経済的なロスを大幅に削減し、レジオネラ菌の繁殖を防止可能な燃料電池発電システムを提供することを目的とする。 The present invention has been proposed to solve the above-described problems, and by discharging only hot water with the possibility of breeding Legionella out of the system without supplying power to the electric heater. An object of the present invention is to provide a fuel cell power generation system capable of significantly reducing energy and economic loss and preventing the growth of Legionella bacteria.
上述した目的を達成するために、本発明は、水源から供給される水と、当該水を燃料電池に供給することで生成した温水とを貯留する貯湯槽を備えた燃料電池発電システムにおいて、前記貯湯槽からユーザへの温水の供給量を計測する流量計と、前記流量計により計測された温水の所定時間における累積供給量を演算し、当該累積供給量が貯湯槽の体積量相当の水量を上回るか否かを判断する制御装置と、を備え、前記制御装置は、前記累積供給量が前記貯湯槽の体積量相当の水量より少ないと判断した場合に、前記所定時間内にユーザに供給されずに貯湯槽に残留した水を系外へ排出させることを特徴とする。 In order to achieve the above-described object, the present invention provides a fuel cell power generation system including a hot water tank that stores water supplied from a water source and hot water generated by supplying the water to the fuel cell. A flow meter for measuring the amount of hot water supplied from the hot water tank to the user, and a cumulative amount of hot water measured by the flow meter for a predetermined time are calculated, and the cumulative supply amount is calculated as a volume corresponding to the volume of the hot water tank. A control device that determines whether or not it exceeds, the control device being supplied to the user within the predetermined time when it is determined that the cumulative supply amount is less than the amount of water corresponding to the volume of the hot water tank. The water remaining in the hot water storage tank is discharged outside the system.
また、下記の点も本発明の一態様である。前記貯湯槽は、貯湯槽内の水温を計測する温度計を備え、前記制御装置は、前記累積供給量が前記貯湯槽の体積量相当の水量より少ないと判断した場合に、前記所定時間内にユーザに供給されずに貯湯槽に残留し、かつ前記温度計により計測された水温が所定の温度以上の水を系外へ排出させることを特徴とする。 The following points are also embodiments of the present invention. The hot water storage tank includes a thermometer for measuring the water temperature in the hot water storage tank, and the control device determines that the cumulative supply amount is less than the amount of water corresponding to the volume of the hot water storage tank within the predetermined time. Water which remains in the hot water tank without being supplied to the user and whose water temperature measured by the thermometer is equal to or higher than a predetermined temperature is discharged out of the system.
なお、前記温度計は、前記貯湯槽に対し鉛直方向に複数設置され、前記制御装置は、複数設置された前記温度計から水と燃料電池にて生成された温水との温度境界層を算出し、前記累積供給量が前記貯湯槽の体積量相当の水量より少ないと判断した場合に、前記所定時間内にユーザに供給されずに貯湯槽に残留した前記温度境界層付近の水を系外へ排出させることを特徴とする。 A plurality of the thermometers are installed in the vertical direction with respect to the hot water storage tank, and the control device calculates a temperature boundary layer between water and hot water generated by the fuel cell from the plurality of thermometers installed. When the cumulative supply amount is determined to be less than the amount of water corresponding to the volume of the hot water tank, the water in the vicinity of the temperature boundary layer remaining in the hot water tank without being supplied to the user within the predetermined time is removed from the system. It is characterized by discharging.
また、前記水源から前記貯湯槽に供給される水の流量を計測する水流量計を備え、前記制御装置は、前記水流量計により計測された水の所定時間における累積流量を演算し、前記累積流量が前記貯湯槽の体積量相当の水量より少ないと判断した場合に、前記所定時間内にユーザに供給されずに貯湯槽に残留した水を系外へ排出させることを特徴とする点も本発明は包含する。 A water flow meter for measuring a flow rate of water supplied from the water source to the hot water storage tank; the control device calculates a cumulative flow rate of water measured by the water flow meter for a predetermined time; When it is determined that the flow rate is less than the amount of water corresponding to the volume of the hot water tank, water remaining in the hot water tank without being supplied to the user within the predetermined time is discharged outside the system. The invention encompasses.
以上のような本発明によれば、電気ヒータを用いずにレジオネラ菌が繁殖する可能性のある時間以上、貯湯槽内に滞留した湯を系外に排出することが可能となるので、電力の消費を削減でき、燃料電池本来の効果である高い発電効率を維持したまま、レジオネラ菌の繁殖を防止可能な燃料電池発電システムを提供することができる。 According to the present invention as described above, the hot water staying in the hot water storage tank can be discharged out of the system for a time longer than the time when Legionella bacteria can propagate without using an electric heater. It is possible to provide a fuel cell power generation system that can reduce consumption and prevent the growth of Legionella bacteria while maintaining the high power generation efficiency that is the original effect of the fuel cell.
[第1の実施形態]
[構成]
図1は、本発明を適用した第1の実施形態に係る燃料電池発電システムを示すものである。本実施形態の構成を以下に詳述するが、本発明では貯湯槽及びその周辺に特徴を有するため、一般的な燃料電池本体や改質器などの詳細な構成は省略する。
[First embodiment]
[Constitution]
FIG. 1 shows a fuel cell power generation system according to a first embodiment to which the present invention is applied. Although the configuration of the present embodiment will be described in detail below, the present invention has features in the hot water storage tank and its surroundings, and thus detailed configurations such as a general fuel cell main body and a reformer are omitted.
本発明は、図1のように燃料電池発電装置1と、当該燃料電池発電装置1に水を供給し、温水となった湯を貯留する貯湯槽2と、貯湯槽内の温度を計測する温度計3と、貯湯槽2から需要者に供給する温水の供給量を計測する流量計4とから構成されている。さらに、温度計3により計測された水温や流量計4で計測された温水の利用量に基づいて貯湯槽2内の水を系外に排出するか否かを調整する制御装置5と、当該制御装置5により貯湯槽2内の水を排出すると判断された場合に、排出ラインの開閉を行う排出弁6も備えている。
As shown in FIG. 1, the present invention includes a fuel cell
また、貯湯槽2に水道水を供給するための水道水供給ライン10が貯湯槽2下部に接続され、また貯湯槽2に供給された水道水を貯湯槽2に流入させ温水を生成させるための水供給ライン11が貯湯槽2の下部から燃料電池発電装置1に接続されている。さらに、燃料電池発電装置1にて生成された温水が貯湯槽2に供給されるよう温水供給ライン12が燃料電池発電装置1から貯湯槽2上部に装着されている。なお、貯湯槽2から需要者に温水を供給する需要者供給ライン13と、後述するが制御装置5により所定時間以上滞留した温水を排出する排出ライン14も貯湯槽2には設置されている。
In addition, a tap
ここで、燃料電池発電装置1は、燃料電池本体や熱交換器などからなり、貯湯槽2から供給された水を燃料電池本体における化学反応からの排熱を利用して温水を生成し、再度貯湯槽2に供給している。具体的には、水供給ライン11を介して貯湯槽2からの水が燃料電池発電装置1に供給され、当該燃料電池発電装置1は、燃料電池本体からの排熱を吸収させることにより温水を生成する。そして、温水供給ライン12を通じて当該温水を貯湯槽2上部に供給する。これにより、貯湯槽2には、必要に応じて需要者に供給するための温水が貯留されることとなる。
Here, the fuel cell
また、貯湯槽2は、水道水が供給され、当該水道水を燃料電池発電装置1に供給することで生成された温水を貯留するものであるが、温水を貯留できる体積量が決まっている。そして、貯湯槽2に取り付けられた温度計3は、貯湯槽2に滞留した水の温度を計測するものであり、レジオネラ菌が繁殖しやすい温度か否かを判断する上で、重要な役割を担っている。
The hot
流量計4は、上述した通り、貯湯槽2から需要者に供給する温水の水量を計測するものであり、貯湯槽2に貯留された温水の滞留時間をもとにレジオネラ菌が繁殖するまでの所定の時間内(例えば、40℃の温水で70時間程度)の供給流量を計測する上でも重要である。なお、この流量計4は、貯湯槽2から需要者へ温水を供給する需要者供給ライン13に装着されている。
As described above, the
制御装置5は、貯湯槽2に滞留した温水の需要者に供給される流量を流量計4を介して検知し、レジオネラ菌が繁殖するまでの所定時間における累積供給量を演算することで当該供給量が貯湯槽2内に予め貯留されていた水の体積量(貯湯槽2内の水が満タンであると仮定すれば、貯湯槽2の体積量。以下、貯湯槽2の体積量とする。)よりも多いか否かを判断するものである。また、当該制御装置5は、所定時間における需要者への累積供給量が貯湯槽2の体積量よりも少ないと判断する場合には、所定時間を経過しても供給されない温水の残留によりレジオネラ菌の繁殖の可能性があるため、所定時間以上残留した貯湯槽2内の水を排出弁6を通じて排出するよう制御する。
The
すなわち、この制御装置5が、所定時間内の温水の累積供給流量を算出し、当該供給流量が所定時間前から貯留された水量、ここでは貯湯槽2の体積相当の水量よりも多いか否かを判断し、体積相当の水量よりも少ない場合にレジオネラ菌の繁殖可能性のある水が残留しているため、それらの水を排出するよう制御するものである。具体的には、所定時間内の累積供給量が貯湯槽2の体積量よりも少ないと判断すると、制御装置5が排出弁6に対し開栓するよう指令を出し、排出ライン14を通じて所定時間を経過した水を排出する。
That is, this
また、当該制御装置5は、排出に際し、必要以上の水を排出することのないように、貯湯槽2上部に設置した温度計3により計測した温度が、水道水温度程度までの水を排出するよう制御する。すなわち、レジオネラ菌が繁殖する可能性のない温度を有する貯留水は排出に際し、除外するよう制御する。なお、制御装置5は、所定時間における累積供給量が貯湯槽2の体積量よりも多い場合や上述の所定時間以上残留した水を排出した場合には、排出弁6を閉栓するよう制御する。
Moreover, the said
また、排出弁6は、排出ライン14に設置され、上述の通り、制御装置5の判断に基づいて開閉するものである。具体的には、制御装置5が所定時間における累積供給量が貯湯槽2の体積量よりも少ないと判断する場合に排出弁6が開栓され、体積量よりも多いと判断する場合に排出弁6は閉栓されたままの状態を維持している。
The
[作用]
以上の様な構成を有する本実施形態の作用は以下の通りである。
まず、需要者が給湯利用を行うと、水道水が水道水供給ライン10を通じて貯湯槽2に流入し、貯湯槽2の最下部から当該水道水が貯留される。そして、貯湯槽2内に溜まった最下部の水の一部が、燃料電池発電装置1に水供給ライン11を通じて流入する。この燃料電池発電装置1に流入した水は、燃料電池からの排熱を吸収することで温水となり、温水供給ライン12を通じて貯湯槽2の最上部へ供給される。
[Action]
The operation of the present embodiment having the above-described configuration is as follows.
First, when a consumer uses hot water, tap water flows into the
ここで、流量計4により需要者に供給する温水の流量を計測し、計測した流量から制御装置5が所定時間における累積供給量、すなわち給湯利用量を算出する。そして、制御装置5は、所定の時間内に供給した給湯利用量が貯湯槽2の体積量より少ないと判断する場合に、レジオネラ菌の繁殖の可能性があるとして所定時間内に需要者に供給されずに残留した貯湯槽2内の水を排出するため、排出弁6を開栓するよう制御する。これにより、排出弁6は開栓され、排出ライン14を介して、所定時間以上残留していた貯湯槽2内の水が排出される。
Here, the flow rate of the hot water supplied to the consumer is measured by the
また、排出に際して、必要以上の水を排出することのないように、制御装置5は、貯湯槽2上部に設置した温度計3により計測された温度が所定の温度(例えば、水道水の温度程度)以上の水を排出するよう制御し、当該温度までの水を排出ライン14を通じて排出する。すなわち、制御装置5は、所定時間内に需要者に供給されずに残留し、かつ温度計3により計測された温度が所定温度以上の水を系外へ排出させるよう制御する。そして、所定温度以上で、かつ上述の所定時間以上残留した水(この場合には、貯湯槽2内の体積量−積算給湯利用量)を排出すると、制御装置5は、排出ライン14を遮断するよう排出弁6を閉栓する。
In order to prevent excessive discharge of water when discharging, the
[効果]
以上の構成を有する本実施形態では、レジオネラ菌が繁殖する可能性のある時間以上、貯湯槽2内に滞留した湯を系外に排出することにより、電気ヒータやボイラーによって貯湯槽2内を加熱することなくレジオネラ菌の繁殖を抑制することが可能な燃料電池発電システムを提供することができる。そのため、電池ヒータやボイラーを用いることによる電力の消費を削減でき、燃料電池本来の効果である高い発電効率を維持したまま、レジオネラ菌の繁殖を防止することができる。
[effect]
In the present embodiment having the above-described configuration, the
[第2の実施形態]
[構成]
図2は、本発明を適用した第2の実施形態に係る燃料電池発電システムを示すものであり、上記第1の実施形態の貯湯槽2の周辺構成を一部変更したものである。なお、本実施形態の構成を以下に詳述するが、上記の第1の実施形態と同様の構成部位には、同じ符号を付すもとのし、説明は省略する。
[Second Embodiment]
[Constitution]
FIG. 2 shows a fuel cell power generation system according to a second embodiment to which the present invention is applied, in which the peripheral configuration of the
まず、本発明は、図2の通り、図1と同様の構成を有する燃料電池本体1、貯湯槽2と流量計4が備えられている。ここで、本実施形態が有する構成の特徴点は、貯湯槽2に複数の温度計3a〜3dと排出ライン14a〜14dが設置され、当該排出ライン14a〜14dのそれぞれに複数の排出弁6a〜6dが装着されていることである。また、制御装置5が、複数の温度計3a〜3dにより計測された水温と流量計4で計測された温水の供給量に基づいて、貯湯槽2内の水を系外に排出するか否かを複数の排出弁6a〜6dを通じて制御することも第1の実施形態と相違する点である。
First, as shown in FIG. 2, the present invention includes a fuel cell
具体的に、本実施形態の複数の温度計3a〜3dは、貯湯槽2の鉛直方向に複数(ここでは、4つ)設置されており、貯湯槽2内に蓄積された水の温度を厳密に計測可能となっている。また、図2のように、この複数の温度計3a〜3dに対応する位置、例えば温度計の近辺や平行線上に排出ライン14a〜14dがそれぞれ貯湯槽2に設置されており、各温度計で計測した温度付近の水を各排出ラインを通じて排出するよう構成されている。なお、各排出弁は、排出水の供給・遮断を制御するため、各排出ラインに設置されている。
Specifically, the plurality of
ここでは、温度計3aと平行な貯湯槽2の位置に排出ライン14aが設置され、当該排出ライン14aに排出弁6aが装着され、鉛直方向に設置された他の温度計3b〜3dに対しても同様に、排出ライン14b〜14dと排出弁6b〜6dが設置されている。
Here, the
なお、制御装置5は、所定時間における需要者への温水の累積供給量を流量計4を介して演算し、当該供給量が貯湯槽2の体積量よりも多いか否かを判断する点は、第1の実施形態と同じであるが、これに加え、複数の温度計3a〜3dにより計測した水温に基づいて、後述する温度境界層の位置を算出する。なお、この温度境界層とは、貯湯槽2に供給される水道水と燃料電池発電装置1により生成され、当該貯湯槽2に供給された温水との温度の境界面である。
In addition, the
すなわち、当該制御装置5は、この算出された温度境界層に基づいて、この温度境界層付近の水を近い位置に設置された排出弁及び排出ラインを通じて排出するよう制御する。具体的には、需要者への累積供給量、すなわち給湯利用量が貯湯槽2の体積量より少ないと判断した場合に、複数の温度計3a〜3dにより計測した水温に基づいて算出された温度境界層付近の水を排出するよう制御する。つまり、当該温度境界層付近に設置された排出弁を開栓し、排出ラインを通じて系外へ排出するよう制御する。
That is, based on the calculated temperature boundary layer, the
[作用]
以上のような構成を有する本実施形態の作用は以下の通りである。
まず、第1の実施形態と同様に、需要者が給湯利用を行うと、水道水が水道水供給ライン10を通じて貯湯槽2に流入し、貯湯槽2の最下部から水道水が貯留され、最下部の水の一部が燃料電池発電装置1に水供給ライン11を通じて流入する。この燃料電池発電装置1に流入した水は、燃料電池からの排熱を吸収することで温水となり、温水供給ライン12を通じて貯湯槽2の最上部へ供給される。
[Action]
The operation of the present embodiment having the above-described configuration is as follows.
First, as in the first embodiment, when a consumer uses hot water, tap water flows into the
ここで、貯湯槽2に流入した加熱された温水と貯湯槽2内に蓄積した水は混合せず、鉛直方向に加熱された温水と蓄積した水道水が分離して存在するが、この境界となるのが温度境界層7である。すなわち、温度境界層7付近の滞留した水が最初に貯湯槽2に流入した水道水であると判断することができる。
Here, the heated hot water flowing into the
そして、制御装置5は、流量計4を介して、所定時間における需要者への累積供給量、すなわち給湯利用量を演算し、所定時間以内の給湯利用量が貯湯槽2の体積量に満たない場合に、所定時間以上需要者に対して供給せずに残留した水(この場合には、貯湯槽2内の体積量−積算給湯利用量となる)を排出する。
And the
ここで、本発明では、制御装置5が複数の温度計3により計測された水温に基づいて上記で述べた温度境界層7の鉛直位置を算出し、温度境界層7近辺の排出弁から貯湯槽2内の水を当該排出弁が設置された排出ラインを通じて排出するよう制御する。これにより、温度境界層に近い排出弁が開栓し、それまで蓄積した貯湯槽2上部の温水を排出することなく、所定時間以上滞留した水のみを排出する。
Here, in the present invention, the
例えば、図3で言えば、温度境界層7が温度計3cの近辺に形成されているので、温度計3cと平行線上に設置された排出弁6cを制御装置5を介して開栓し、排出ライン14cを通じて所定時間以上需要者に対して供給されずに残留した水を排出する。
For example, in FIG. 3, since the temperature boundary layer 7 is formed in the vicinity of the
[効果]
以上の様な構成を有する本実施形態は、第1の実施形態と同様にレジオネラ菌が繁殖する可能性のある時間以上、貯湯槽2内に滞留した湯のみを系外に排出することにより、電気ヒータやボイラーによって貯湯槽2内を加熱することなくレジオネラ菌の繁殖を抑制することが可能な燃料電池発電システムを提供することができる。
[effect]
The present embodiment having the above-described configuration is similar to the first embodiment in that only hot water staying in the hot
また、温度計と排出弁及び排出ラインを貯湯槽2に鉛直方向に複数設けることにより、温度境界層7を求めることができるため、蓄積した熱を無駄にせず、貯湯槽2に古くから蓄積した水を排出することが可能となる。そのため、貯湯槽2においてレジオネラ菌が繁殖することはなく、より安全な温水を需要者に供給することができる。
Moreover, since the temperature boundary layer 7 can be obtained by providing a plurality of thermometers, discharge valves, and discharge lines in the
[第3の実施形態]
[構成]
図4及び図5は、本発明を適用した第3の実施形態に係る燃料電池発電システムを示すものであり、上記第1及び2の実施形態の貯湯槽2の周辺構成を一部変更したものである。なお、本実施形態の構成を以下に詳述するが、上記の第1の実施形態と同様の構成部位には、同じ符号を付すものとし、説明は省略する。
[Third embodiment]
[Constitution]
4 and 5 show a fuel cell power generation system according to a third embodiment to which the present invention is applied, in which the peripheral configuration of the
具体的には、本構成は、上記第1の実施形態において貯湯槽2上部の需要者供給ライン13に設置していた流量計4を、図4の通り、貯湯槽2の下部に接続された水道水供給ライン10に設置する点に特徴を有している。また、図5では、上記第2の実施形態において貯湯槽2上部の需要者供給ライン13に設置していた流量計4を、貯湯槽2下部に接続された水道水供給ライン10に設置している。
Specifically, in this configuration, the
すなわち、図4及び図5の通り、貯湯槽2に水道を供給する水道水供給ライン10に流量計4を装着することにより、供給される水道水の流量を計測する。つまり、需要者が給湯利用を行うと、その給湯利用として排出した分を水道水供給ライン10を通じて水道水を貯湯槽2に流入するため、ここで流量計4により計測された水道水の供給量は、需要者供給ライン13を通じて需要者に給湯する流量とみなすことが可能である。
That is, as shown in FIGS. 4 and 5, the flow rate of the supplied tap water is measured by attaching the
そのため、制御装置5は、水道水供給ライン10に設置された流量計4を通じて、所定時間内の水道水の累積流量を演算し、この累積流量が貯湯槽2の体積量よりも少ないか否かを判断する。そして、図4の例で言えば、当該制御装置5は、所定時間内の水道水の累積流量が貯湯槽2の体積量よりも少ない場合には、所定時間が経過しても供給されない水が滞留され、レジオネラ菌の繁殖の可能性があると判断し、所定時間以上需要者に対して供給されずに残留した貯湯槽2内の水を排出弁6を通じて排出するよう制御する。
Therefore, the
また、図5の例で言えば、当該制御装置5は、所定時間内の水道水の累積流量が貯湯槽2の体積量よりも少ない場合には、複数の温度計3a〜3dにより計測した水温に基づいて算出された温度境界層付近の水を排出するよう制御する。つまり、当該温度境界層付近に設置された排出弁を開栓し、排出ラインを通じて系外へ排出するよう制御する。
Further, in the example of FIG. 5, when the accumulated flow rate of tap water within a predetermined time is smaller than the volume of the
[作用]
以上の様な構成を有する本実施形態の作用は以下の通りである。
図4の例で言えば、まず、需要者が給湯利用を行うと、水道水が貯湯槽2に流入するため、水道水供給ライン10に設置した流量計4により流量が計測される。そして、貯湯槽2の最下部から水道水が貯留され、最下部の水の一部が燃料電池発電装置1に水供給ライン11を通じて流入する。これにより、燃料電池本体からの排熱を吸収することで流入された水は温水となり、温水供給ライン12を通じて貯湯槽2に供給される。
[Action]
The operation of the present embodiment having the above-described configuration is as follows.
In the example of FIG. 4, first, when a consumer uses hot water, tap water flows into the
ここで、流量計4により計測した水道水の流量から制御装置5が所定時間における累積流量を演算する。そして、制御装置5は、所定時間における水道水の累積流量が貯湯槽2の体積量より少ない場合には、レジオネラ菌の繁殖の可能性があると判断し、所定時間以上需要者に供給されずに残留した貯湯槽2内の水を排出するため、排出弁6を開栓するよう制御する。これにより、排出弁6は開栓され、排出ライン14を介して、所定時間以上残留していた貯湯槽2内の水が排出される。
Here, the
また、排出に際して、必要以上の水を排出することのないように、制御装置5は、貯湯槽2上部に設置した温度計3に基づいて所定の温度(例えば、水道水の温度程度)以上の水で、かつ上述の所定時間以上滞留した水を排出するよう制御する。
Moreover, the
図5の例で言えば、図4と同様に、需要者が給湯利用を行うと、水道水が貯湯槽2に流入するため、水道水供給ライン10に設置した流量計4により流量が計測される。そして、貯湯槽2の最下部から水道水が貯留され、最下部の水の一部が燃料電池発電装置1に水供給ライン11を通じて流入する。これにより、燃料電池本体からの排熱を吸収することで当該水道水は温水となり、温水供給ライン12を通じて貯湯槽2に供給される。
In the example of FIG. 5, as in FIG. 4, when a customer uses hot water, tap water flows into the hot
ここで、制御装置5は、流量計4で計測された水道水の流量をもとに所定時間における累積流量を演算し、累積流量が貯湯槽2の体積量に満たない場合に所定時間以上需要者に供給されずに残留した水を排出する。なお、この所定時間以上残留した水を排出する際に、制御装置5が複数の温度計3から温度境界層7の鉛直位置を算出し、温度境界層7近辺の排出弁から貯湯槽2内の水を当該排出弁が設置された排出ラインを通じて排出するよう制御する。これにより、温度境界層7に近い排出弁が開栓し、それまで蓄積した貯湯槽2上部の温水を排出することなく、所定時間以上滞留した水のみを排出する作用する。
Here, the
[効果]
以上の構成を有する本実施形態では、需要者への温水の供給量を実際に計測することなく、水道水供給ライン10に設置された流量計4により水道水の流量を計測し、その流量に基づいて、レジオネラ菌の繁殖可能性のある貯湯槽2に内に滞留した湯を排出することが可能である。そのため、第1及び2の実施形態同様、電気ヒータやボイラーによって貯湯槽2内を加熱しないので、電力の消費を削減でき、燃料電池本来の効果である高い発電効率を維持したまま、レジオネラ菌の繁殖を抑制可能な燃料電池発電システムを提供することができる。
[effect]
In the present embodiment having the above configuration, the flow rate of tap water is measured by the
[他の実施形態]
なお、本発明は以上のような実施形態に限定されるものではなく、上記の第1〜3の実施形態における制御装置5に、需要者に対し温水の給湯利用を促すための表示装置8が設置された構成を有する実施形態も包含する。すなわち、この表示装置8は、制御装置5によりレジオネラ菌の繁殖可能があると判断される場合に、需要者に対して温水の給湯利用を促す表示を行う機能を有している。なお、当該表示装置8は、需要者に視覚的認識されるための表示に限定せず、音声により給湯利用を促すものであってよい。
[Other Embodiments]
In addition, this invention is not limited to the above embodiments, The
具体的な作用を、第1の実施形態に表示装置8が設置された場合を例にとり、図6に基づいて説明する。まず、需要者が給湯利用を行うと、水道水が水道水供給ライン10を通じて貯湯槽2に流入し、貯湯槽2の最下部から当該水道水が貯留され、最下部の水の一部が燃料電池発電装置1に水供給ライン11を通じて流入する。この燃料電池発電装置1に流入した水は、燃料電池からの排熱を吸収することで温水となり、温水供給ライン12を通じて貯湯槽2の最上部へ供給される。
A specific operation will be described with reference to FIG. 6, taking as an example the case where the
ここで、流量計4により需要者に供給する温水の供給量を計測し、計測した供給量から制御装置5が所定時間における累積供給量、すなわち給湯利用量を算出する。そして、制御装置5は、所定の時間内に供給した給湯利用量が貯湯槽2の体積量より少ないと判断する場合に表示装置8を介して需要者に対し給湯利用を促す表示を行うよう制御する。
Here, the supply amount of the hot water supplied to the consumer is measured by the
そのため、レジオネラ菌が繁殖する可能性のある時間以内に、表示装置8に貯湯槽2内に滞留した湯を利用するよう表示することにより、給湯利用が少なく貯湯槽2内に湯が長時間たまる場合においても、レジオネラ菌の繁殖を防止することが可能となる。なお、第2及び3(第1の実施形態に基づいた第3の実施形態)の実施形態に表示装置8を設けた構成図を図7及び8に示しておく。
For this reason, the hot water accumulated in the
1…燃料電池発電装置
2…貯湯槽
3…温度計
3a〜3d…温度計
4…流量計
5…制御装置
6…排出弁
6a〜6d…排出弁
7…温度境界層
8…表示装置
10…水道水供給ライン
11…水供給ライン
12…温水供給ライン
13…需要者供給ライン
14…排出ライン
14a〜14d…排出ライン
DESCRIPTION OF
Claims (11)
前記貯湯槽からユーザへの温水の供給量を計測する流量計と、
前記流量計により計測された温水の所定時間における累積供給量を演算し、当該累積供給量が貯湯槽の体積量相当の水量を上回るか否かを判断する制御装置と、を備え、
前記制御装置は、前記累積供給量が前記貯湯槽の体積量相当の水量より少ないと判断した場合に、前記所定時間内にユーザに供給されずに貯湯槽に残留した水を系外へ排出させることを特徴とする燃料電池発電システム。 In a fuel cell power generation system including a hot water storage tank that stores water supplied from a water source and hot water generated by supplying the water to the fuel cell,
A flow meter for measuring the amount of hot water supplied from the hot water tank to the user;
A controller for calculating a cumulative supply amount of hot water measured by the flow meter at a predetermined time, and determining whether the cumulative supply amount exceeds a water amount corresponding to a volume amount of the hot water tank;
When it is determined that the cumulative supply amount is less than the volume of water corresponding to the volume of the hot water tank, the control device discharges water remaining in the hot water tank without being supplied to the user within the predetermined time. A fuel cell power generation system.
前記制御装置は、前記累積供給量が前記貯湯槽の体積量相当の水量より少ないと判断した場合に、前記所定時間内にユーザに供給されずに貯湯槽に残留し、かつ前記温度計により計測された水温が所定の温度以上の水を系外へ排出させることを特徴とする請求項1に記載の燃料電池発電システム。 The hot water tank is equipped with a thermometer for measuring the water temperature in the hot water tank,
When it is determined that the cumulative supply amount is less than the volume of water corresponding to the volume of the hot water tank, the control device remains in the hot water tank without being supplied to the user within the predetermined time and is measured by the thermometer. 2. The fuel cell power generation system according to claim 1, wherein water having a water temperature equal to or higher than a predetermined temperature is discharged out of the system.
前記制御装置は、複数設置された前記温度計から水と燃料電池にて生成された温水との温度境界層を算出し、前記累積供給量が前記貯湯槽の体積量相当の水量より少ないと判断した場合に、前記所定時間内にユーザに供給されずに貯湯槽に残留した前記温度境界層付近の水を系外へ排出させることを特徴とする請求項2に記載の燃料電池発電システム。 A plurality of the thermometers are installed in the vertical direction with respect to the hot water tank,
The control device calculates a temperature boundary layer between water and hot water generated by the fuel cell from a plurality of the thermometers installed, and determines that the cumulative supply amount is less than the water amount corresponding to the volume amount of the hot water tank. 3. The fuel cell power generation system according to claim 2, wherein, in the case where the temperature boundary layer is not supplied to the user within the predetermined time, the water in the vicinity of the temperature boundary layer is discharged out of the system.
前記制御装置は、前記温度境界層付近の前記排出ラインから前記所定時間内にユーザに供給されずに貯湯槽に残留した水を排出することを特徴とする請求項3に記載の燃料電池発電システム。 A discharge line for discharging water remaining in the hot water tank without being supplied to the user within the predetermined time in the vicinity of each of the plurality of thermometers installed,
4. The fuel cell power generation system according to claim 3, wherein the control device discharges water remaining in the hot water storage tank without being supplied to the user within the predetermined time from the discharge line near the temperature boundary layer. .
前記制御装置は、前記水流量計により計測された水の所定時間における累積流量を演算し、前記累積流量が前記貯湯槽の体積量相当の水量より少ないと判断した場合に、前記所定時間内にユーザに供給されずに貯湯槽に残留した水を系外へ排出させることを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載の燃料電池発電システム。 A water flow meter for measuring the flow rate of water supplied from the water source to the hot water tank,
The control device calculates a cumulative flow rate of water measured by the water flow meter for a predetermined time, and determines that the cumulative flow rate is less than a water amount corresponding to the volume of the hot water tank. The fuel cell power generation system according to any one of claims 1 to 4, wherein water remaining in the hot water tank without being supplied to the user is discharged out of the system.
前記制御装置は、前記流量計により計測された水の所定時間における累積供給量を演算し、あるいは、前記水流量計により計測された水の所定時間における累積流量を演算し、
演算された前記累積供給量と前記累積流量のどちらか一方が、前記貯湯槽の体積量相当の水量より少ないと判断した場合に、前記表示装置を介してユーザに対し、前記所定時間内に供給されずに貯湯槽に残留した水の利用を促進させる情報を発信することを特徴とする請求項1〜5のいずれか1項に記載の燃料電池発電システム。 A display device for displaying information;
The control device calculates a cumulative supply amount of water measured by the flow meter at a predetermined time, or calculates a cumulative flow rate of water measured by the water flow meter at a predetermined time,
When it is determined that one of the calculated cumulative supply amount and the cumulative flow rate is less than the amount of water corresponding to the volume of the hot water tank, supply to the user via the display device within the predetermined time The fuel cell power generation system according to any one of claims 1 to 5, wherein information that promotes utilization of water remaining in the hot water tank without being transmitted is transmitted.
前記貯湯槽からユーザへの温水の供給量を計測する流量計を備え、
前記流量計により計測された温水の所定時間における累積供給量を演算し、当該累積供給量が貯湯槽の体積量相当の水量を上回るか否かを判断する制御ステップを実行し、
前記制御ステップは、前記累積供給量が前記貯湯槽の体積量相当の水量より少ないと判断した場合に、前記所定時間内にユーザに供給されずに貯湯槽に残留した水を系外へ排出させることを特徴とする燃料電池発電システムの制御方法。 In a control method of a fuel cell power generation system including a hot water storage tank that stores water supplied from a water source and hot water generated by supplying the water to the fuel cell,
A flow meter for measuring the amount of hot water supplied to the user from the hot water tank,
Calculate a cumulative supply amount of hot water measured by the flow meter for a predetermined time, and execute a control step of determining whether the cumulative supply amount exceeds a water amount corresponding to the volume amount of the hot water tank,
In the control step, when it is determined that the accumulated supply amount is less than the volume of water corresponding to the volume of the hot water tank, the water remaining in the hot water tank without being supplied to the user within the predetermined time is discharged out of the system. A control method for a fuel cell power generation system.
前記制御ステップは、前記累積供給量が前記貯湯槽の体積量相当の水量より少ないと判断した場合に、前記所定時間内にユーザに供給されずに貯湯槽に残留し、かつ前記温度計により計測された水温が所定の温度以上の水を系外へ排出させることを特徴とする請求項8に記載の燃料電池発電システムの制御方法。 The hot water tank is equipped with a thermometer for measuring the water temperature in the hot water tank,
In the control step, when it is determined that the accumulated supply amount is less than the amount of water corresponding to the volume of the hot water tank, it remains in the hot water tank without being supplied to the user within the predetermined time and is measured by the thermometer. 9. The method of controlling a fuel cell power generation system according to claim 8, wherein water having a water temperature of a predetermined temperature or more is discharged outside the system.
前記制御ステップは、複数設置された前記温度計から水と燃料電池にて生成された温水との温度境界層を算出し、前記累積供給量が前記貯湯槽の体積量相当の水量より少ないと判断した場合に、前記所定時間内にユーザに供給されずに貯湯槽に残留した前記温度境界層付近の水を系外へ排出させることを特徴とする請求項9に記載の燃料電池発電システムの制御方法。 A plurality of the thermometers are installed in the vertical direction with respect to the hot water tank,
The control step calculates a temperature boundary layer between water and hot water generated by the fuel cell from a plurality of the thermometers installed, and determines that the cumulative supply amount is less than the water amount corresponding to the volume amount of the hot water tank. 10. The control of the fuel cell power generation system according to claim 9, wherein water in the vicinity of the temperature boundary layer that is not supplied to the user within the predetermined time and remains in the hot water storage tank is discharged out of the system. Method.
前記制御ステップは、前記水流量計により計測された水の所定時間における累積流量を演算し、前記累積流量が前記貯湯槽の体積量相当の水量より少ないと判断した場合に、前記所定時間内にユーザに供給されずに貯湯槽に残留した水を系外へ排出させることを特徴とする請求項8〜10のいずれか1項に記載の燃料電池発電システムの制御方法。 A water flow meter for measuring the flow rate of water supplied from the water source to the hot water tank,
The control step calculates a cumulative flow rate of the water measured by the water flow meter for a predetermined time, and determines that the cumulative flow rate is less than a water amount corresponding to the volume of the hot water tank. The method for controlling a fuel cell power generation system according to any one of claims 8 to 10, wherein water remaining in the hot water storage tank without being supplied to a user is discharged out of the system.
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