JP2012202559A - 貯湯システム及びその運転方法、並びに、貯湯システム用の制御装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】貯湯システムSが、熱を発生する熱源装置1と、湯水を貯湯し、当該湯水を熱消費装置に供給可能な貯湯装置2と、熱源装置1と貯湯装置2との間で湯水が循環通流可能な湯水循環路8と、湯水循環路8における湯水の通流状態を調節する通流状態調節装置Pと、熱消費装置4において供給が要求されている湯水の温度に関する情報を収集する情報収集装置5と、制御装置6とを備え、制御装置6は、情報収集装置5が収集した、熱消費装置4において供給が要求されている湯水の温度に応じて決定される目標貯湯温度で湯水が貯湯装置2に貯えられるように通流状態調節装置Pの動作を制御する。
【選択図】図1
Description
更に、湯水循環路において、高い温度の湯水を低い流速で流すことになるため、その間の放熱量が、低い温度の湯水を高い速度で流す場合と比較して大きくなるという問題も発生する。
熱を発生する熱源装置と、
湯水を貯湯し、当該湯水を熱消費装置に供給可能な貯湯装置と、
前記熱源装置と前記貯湯装置との間で湯水が循環通流可能な湯水循環路と、
前記湯水循環路における湯水の通流状態を調節する通流状態調節装置と、
前記熱消費装置において供給が要求されている湯水の温度に関する情報を収集する情報収集装置と、
前記各装置の動作を制御する制御装置とを備え、
前記制御装置は、前記情報収集装置が収集した、前記熱消費装置において供給が要求されている湯水の温度に応じて決定する目標貯湯温度で湯水が前記貯湯装置に貯えられるように前記通流状態調節装置の動作を制御する点にある。
更に、目標貯湯温度が適切に設定されているので、湯水循環路における湯水の流速も適切な値になる。その結果、湯水が湯水循環路を流れている間に発生し得る放熱損失を最小限に抑制できる。
従って、放熱損失を抑制しつつ、必要な温度の湯水の貯湯を行える貯湯システムを提供できる。
更に、熱消費装置において供給が要求されている湯水の温度が変わると、目標貯湯温度も、熱消費装置において供給が要求されている湯水の温度と目標貯湯温度との間の温度差が所定温度だけ維持されたまま、熱消費装置において供給が要求されている湯水の温度の変化に追従して変化する。つまり、熱消費装置において供給が要求されている湯水の温度と目標貯湯温度との間の温度差が所定温度よりも大きくならないので、熱消費装置が要求する湯水の温度と比較して必要以上に高い温度の湯水が貯湯装置に貯湯されることがないようにできる。
ところが本特徴構成によれば、必要とされる熱量(即ち、予測熱消費量)を目標貯湯温度の湯水を用いて予め蓄えることができる。その結果、熱消費装置で利用される湯水の量が不足するという事態及び熱消費装置で利用される湯水の温度が不足するという事態の両方を回避できる。
ところが本特徴構成によれば、目標貯湯温度が、熱消費装置において供給が要求されている湯水の温度に応じて決定されるので、熱消費装置において供給が要求されている湯水の温度と目標貯湯温度との間の乖離が大きくならないようにでき、湯水を必要以上に高い温度にまで加熱する必要がなくなる。その結果、燃料電池及び太陽熱集熱装置からの排熱量が比較的少なくても、目標貯湯温度の湯水の貯湯量をできるだけ多く確保することができる。
前記制御装置が、前記情報収集装置が収集した、前記熱消費装置において供給が要求されている湯水の温度に応じて目標貯湯温度を決定する工程と、
前記制御装置が、前記目標貯湯温度で湯水が前記貯湯装置に貯えられるように前記通流状態調節装置の動作を制御する工程とを有する点にある。
更に、制御装置が、目標貯湯温度を適切に設定するので、湯水循環路における湯水の流速も適切な値になる。その結果、湯水が湯水循環路を流れている間に発生し得る放熱損失を最小限に抑制できる。
従って、放熱損失を抑制しつつ、必要な温度の湯水の貯湯を行える貯湯システムの運転方法を提供できる。
更に、制御装置は、熱消費装置において供給が要求されている湯水の温度が変わると、目標貯湯温度も、熱消費装置において供給が要求されている湯水の温度と目標貯湯温度との間の温度差を所定温度だけ維持したまま、熱消費装置において供給が要求されている湯水の温度の変化に追従して変化させる。つまり、熱消費装置において供給が要求されている湯水の温度と目標貯湯温度との間の温度差が所定温度よりも大きくならないので、熱消費装置が要求する湯水の温度と比較して必要以上に高い温度の湯水が貯湯装置に貯湯されることがないようにできる。
前記制御装置が、前記熱消費装置での過去の熱消費量に関する情報を参照して、前記熱消費装置での予測熱消費量を導出する工程と、
前記制御装置が、前記予測熱消費量を前記目標貯湯温度の湯水で前記貯湯装置に予め蓄えるように前記熱源装置及び前記通流状態調節装置の動作を制御する工程とを有する点にある。
ところが本特徴構成によれば、制御装置が、熱消費装置での予測熱消費量を導出する工程を実施した上で、必要とされる熱量(即ち、導出した予測熱消費量)を目標貯湯温度の湯水を用いて予め蓄えるように熱源装置及び通流状態調節装置の動作を制御する。その結果、湯水の量が不足するという事態及び湯水の温度が不足するという事態の両方を回避できる。
前記情報収集装置が収集した、前記熱消費装置において供給が要求されている湯水の温度に応じて決定される目標貯湯温度で湯水が前記貯湯装置に貯えられるように前記通流状態調節装置の動作を制御する点にある。
更に、目標貯湯温度が適切に設定されているので、湯水循環路における湯水の流速も適切な値になる。その結果、湯水が湯水循環路を流れている間に発生し得る放熱損失を最小限に抑制できる。
従って、放熱損失を抑制しつつ、必要な温度の湯水の貯湯を行える貯湯システム用の制御装置を提供できる。
図1は、貯湯システムSの構成を示す図である。図示するように、貯湯システムSは、熱を発生する熱源装置としての燃料電池1と、貯湯装置2と、燃料電池1と貯湯装置2との間で湯水が循環通流可能な湯水循環路8と、湯水循環路8における湯水の通流状態を調節する通流状態調節装置としてのポンプPと、熱消費装置4において供給が要求されている湯水の温度に関する情報を収集する情報収集装置5と、上記各装置の動作を制御する制御装置6とを備える。この貯湯システムSに貯湯される湯水は、例えば、湯水の形態で熱を消費する熱消費装置4(給湯用途や暖房用途など)に供給される。
また、貯湯装置2から燃料電池1へと向かう湯水循環路8の往路8aは貯湯装置2の下部に接続されて、比較的低温の湯水が燃料電池1へと供給されて加熱される。これに対して、燃料電池1から貯湯装置2へと向かう加熱された後の高温の湯水は貯湯装置2の上部に流入して貯えられる。
更に、貯湯装置2の上部には湯水供給路9が接続される。その湯水供給路9を介して高温の湯水が貯湯装置2から熱消費装置4へ供給される。
本実施形態において、制御装置6は、情報収集装置5が収集した、熱消費装置4において供給が要求されている湯水の温度応じて決定する目標貯湯温度で湯水が貯湯装置2に貯えられるように通流状態調節装置としてのポンプPの動作を制御する。例えば、制御装置6は、目標貯湯温度を、情報収集装置5が収集した、熱消費装置4において供給が要求されている湯水の温度よりも所定温度だけ高い温度に決定する。一例を挙げると、制御装置6は、熱消費装置4で供給が要求されている湯水の温度が40℃の場合、その温度よりも例えば5℃という所定温度だけ高い45℃に目標貯湯温度を決定する工程を実施する。このように、制御装置6は、情報収集装置5が収集した、熱消費装置4において供給が要求されている湯水の温度が高くなるにつれて目標貯湯温度が高くなる関係で目標貯湯温度を決定し、その目標貯湯温度で湯水が貯湯装置2に貯えられるように通流状態調節装置としてのポンプPの動作を制御する。尚、貯湯装置2から湯水が供給される熱消費装置4が複数台存在している場合、供給が要求される湯水の温度(供給要求温度)は複数存在することになる。その場合、制御装置6は、目標貯湯温度を、最も高い供給要求温度よりも所定温度だけ高く設定すればよい。
尚、実施例及び比較例の何れの場合も、燃料電池1の発電出力を250Wで運転した場合の排熱は300Wである。
<1>
上記実施形態では、貯湯装置2に3個の温度センサT3〜T5を設けた例を説明したが、貯湯装置2に設ける温度センサの数は適宜変更可能である。
上記実施形態では、制御装置6が、熱消費装置4で供給が要求されている湯水の温度よりも例えば5℃という所定温度だけ高い温度に目標貯湯温度を決定する例を示したが、上記所定温度の値は適宜変更可能である。
上記実施形態では、熱消費装置4が複数台存在しているために、熱消費装置4によって供給が要求される湯水の温度(供給要求温度)も複数存在する場合、制御装置6が、最も高い供給要求温度を基準温度として、その基準温度よりも所定温度だけ高い温度を目標貯湯温度として決定することを説明したが、上記基準温度として別の温度を用いてもよい。例えば、制御装置6が、複数の供給要求温度のうち、2番目(或いは、3番目、4番目でも構わない)に高い供給要求温度を基準温度として、その基準温度よりも所定温度だけ高い温度を目標貯湯温度として決定してもよい。
上記実施形態では、熱源装置として燃料電池1を用いた例を説明したが、他の装置を熱源装置として用いてもよい。例えば、太陽熱を集熱する太陽熱集熱装置を熱源装置として用いてもよい。燃料電池及び太陽熱集熱装置は、例えば内燃機関等と比べて排熱量が少ないため、目標貯湯温度を高く設定すると少量の湯水しか貯えることができない場合も生じ得るが、本発明に係る貯湯システムSでは目標貯湯温度が適切に設定されるので、熱消費装置4において供給が要求されている湯水の温度と目標貯湯温度との間の乖離が大きくならないようにでき、湯水を必要以上に高い温度にまで加熱する必要がなくなる。その結果、燃料電池及び太陽熱集熱装置からの排熱量が比較的少なくても、目標貯湯温度の湯水の貯湯量をできるだけ多く確保することができる。
2 貯湯装置
4 熱消費装置
5 情報収集装置
6 制御装置
8 湯水循環路
P ポンプ(通流状態調節装置)
S 貯湯システム
Claims (8)
- 熱を発生する熱源装置と、
湯水を貯湯し、当該湯水を熱消費装置に供給可能な貯湯装置と、
前記熱源装置と前記貯湯装置との間で湯水が循環通流可能な湯水循環路と、
前記湯水循環路における湯水の通流状態を調節する通流状態調節装置と、
前記熱消費装置において供給が要求されている湯水の温度に関する情報を収集する情報収集装置と、
前記各装置の動作を制御する制御装置とを備え、
前記制御装置は、前記情報収集装置が収集した、前記熱消費装置において供給が要求されている湯水の温度に応じて決定する目標貯湯温度で湯水が前記貯湯装置に貯えられるように前記通流状態調節装置の動作を制御する貯湯システム。 - 前記制御装置は、前記目標貯湯温度を、前記情報収集装置が収集した、前記熱消費装置において供給が要求されている湯水の温度よりも所定温度だけ高い温度に決定する請求項1に記載の貯湯システム。
- 前記制御装置は、前記熱消費装置での消費が予測される予測熱消費量を、前記目標貯湯温度の湯水で前記貯湯装置に予め蓄えるように前記熱源装置及び前記通流状態調節装置の動作を制御する請求項1又は2に記載の貯湯システム。
- 前記熱源装置は燃料電池又は太陽熱を集熱する太陽熱集熱装置である請求項1〜3の何れか一項に記載の貯湯システム。
- 熱を発生する熱源装置と、湯水を貯湯し、当該湯水を熱消費装置に供給可能な貯湯装置と、前記熱源装置と前記貯湯装置との間で湯水が循環通流可能な湯水循環路と、前記湯水循環路における湯水の通流状態を調節する通流状態調節装置と、前記熱消費装置において供給が要求されている湯水の温度に関する情報を収集する情報収集装置と、前記各装置の動作を制御する制御装置とを備える貯湯システムの運転方法であって、
前記制御装置が、前記情報収集装置が収集した、前記熱消費装置において供給が要求されている湯水の温度に応じて目標貯湯温度を決定する工程と、
前記制御装置が、前記目標貯湯温度で湯水が前記貯湯装置に貯えられるように前記通流状態調節装置の動作を制御する工程とを有する貯湯システムの運転方法。 - 前記制御装置が、前記目標貯湯温度を、前記情報収集装置が収集した、前記熱消費装置において供給が要求されている湯水の温度よりも所定温度だけ高い温度に決定する請求項5に記載の貯湯システムの運転方法。
- 前記制御装置が、前記熱消費装置での過去の熱消費量に関する情報を参照して、前記熱消費装置での予測熱消費量を導出する工程と、
前記制御装置が、前記予測熱消費量を前記目標貯湯温度の湯水で前記貯湯装置に予め蓄えるように前記熱源装置及び前記通流状態調節装置の動作を制御する工程とを有する請求項5又は6に記載の貯湯システムの運転方法。 - 熱を発生する熱源装置と、湯水を貯湯し、当該湯水を熱消費装置に供給可能な貯湯装置と、前記熱源装置と前記貯湯装置との間で湯水が循環通流可能な湯水循環路と、前記湯水循環路における湯水の通流状態を調節する通流状態調節装置と、前記熱消費装置において供給が要求されている湯水の温度に関する情報を収集する情報収集装置とを備える貯湯システム用の制御装置であって、
前記情報収集装置が収集した、前記熱消費装置において供給が要求されている湯水の温度に応じて決定される目標貯湯温度で湯水が前記貯湯装置に貯えられるように前記通流状態調節装置の動作を制御する制御装置。
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- 2011-03-23 JP JP2011064755A patent/JP5727270B2/ja active Active
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