JP2018096682A - 燃料電池システム - Google Patents
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Abstract
【解決手段】燃料電池24と、燃料電池の排熱と熱媒HM1を熱交換して熱媒を加熱する熱媒熱交換器12−4と、熱媒熱交換器に供給する熱媒を蓄積するタンク(熱媒タンク6)と、タンクと熱媒熱交換器との間で熱媒を循環させる第1の熱媒循環路8−1と、第1の熱媒循環路に熱媒を循環させる第1の循環ポンプ14−3と、熱媒の熱と給水を熱交換して加熱する給水熱交換器12−1と、給水の流量を検出する流量センサー26−1と、タンクと給水熱交換器との間で熱媒を循環させる第2の熱媒循環路8−3と、第2の熱媒循環路に熱媒を循環させる第2の循環ポンプ14−1と、給水熱交換器で加熱された給水により給湯する給湯経路(給湯路8−4)と、流量センサーの検出流量により第2の循環ポンプを制御する制御部とを備える。
【選択図】図8
Description
このような給湯システムにおいて、給湯などに必要な熱量に蓄熱量が不足する場合には、補助加熱を行っている。補助熱源にガスの燃焼熱を使用する場合、必要な給水により燃焼熱による下限能力を保証することが行われている。
このような給湯システムに関し、給湯開始時、貯湯タンクの温水温度が設定温度未満の場合、給湯開始時から給湯停止に至るまで補助熱源の下限能力を超えない低レベルの温度に調整して補助熱源による追加加熱を行うことが知られている(特許文献1)。補助熱源の効率的な利用について、給湯時に補助熱源を作動させ、貯湯タンクに温水の満蓄状態の保持に比較して大気への放熱や、燃料消費の低減を図ることが知られている(たとえば、特許文献2)。
そこで、本発明の目的はこのような課題を解決するため、燃料電池の排熱と熱交換して加熱される熱媒による蓄熱量の利用率を高めるとともに、給湯の安定化を図ることにある。
この燃料電池システムにおいて、前記補助熱源は、給水を加熱して給湯する給湯器でよい。
(1) 燃料電池からの排熱を蓄熱し、この熱を給湯加熱に有効に利用でき、排熱の効率的利用を図ることができる。
(2) 給湯温度の変動を抑制でき、給湯を安定化させることができる。
(3) 排熱を熱源に用いて給湯能力を向上させることができる。
この給湯システム2には、第1の給湯ユニット4−1および第2の給湯ユニット4−2が備えられる。給湯ユニット4−1は蓄熱機能と給湯機能を有する。この給湯ユニット4−1には第1の熱媒HM1が貯められる熱媒タンク6が備えられ、この熱媒タンク6の下層部側から熱媒HM1が第1の熱媒循環路8−1に流れ、たとえば、排熱源に循環させて加熱した高温の熱媒HM1が熱媒タンク6の上層部に戻される。これにより階層状態の蓄熱が行われる。熱媒タンク6はたとえば、開放式の蓄熱タンクが用いられる。熱媒HM1は排熱源側の冷却用熱媒であり、排熱源から熱を回収し、熱媒タンク6に蓄熱させる。熱媒タンク6には上層、中層および下層の熱媒温度を検出する複数の温度センサーが備えられ、温度センサー10−1の検出温度T1は上層の熱媒温度を表す。この蓄熱機能により、給湯機能では熱媒HM1の熱を給水Wに熱交換し、温水HWを給湯する。
給湯時の制御は以下の通りである。
(1) 熱媒HM1の熱を給水Wに熱交換し、設定温度Tよりα度だけ高い温水HWを生成し、その温水HWの出湯温度を混合弁16−1により設定温度Tに制御する。
(2) T1<(T+β)の場合、給湯ユニット4−2の補助熱源18の動作を開始させる。
(3) 給湯ユニット4−1から給湯ユニット4−2に提供される温水HWの温度が設定温度Tであれば、その温水HWをバイパス路8−7から混合弁16−2を通して出湯する。
(4) T4<Tの場合、熱媒HM2の熱を温水HWに熱交換することにより、混合弁16−2の開度比率を調整して設定温度Tの混合水mHWを出湯する。
図2は、給湯ユニット4−1の給湯制御の処理手順を示している。給湯ユニット4−1では動作開始により給湯使用であるか否かを判断する(S11)。給湯使用でなければ(S11のNO)、循環ポンプ14−1を停止し(S12)、この給湯処理を終了する。給湯使用であれば(S11のYES)、熱媒タンク6の上層の検出温度T1が給水Wの検出温度T2を超えているか(T1>T2)を判定する(S13)。T1>T2であれば(S13のYES)、熱交換器12−1の出口側の温水HWの検出温度T3が温度(T+α)になるように循環ポンプ14−1の回転数を制御し(S14)、また、T1>T2でなければ、つまりT2≧T1であれば(S13のNO)、循環ポンプ14−1を停止する(S15)。
そして、混合弁16−1の開度比率により温水HWと給水Wの混合比を調整し、出湯する温水HWを設定温度Tに制御する(S19)。
図3は、給湯ユニット4−2の給湯制御の処理手順を示している。給湯ユニット4−2においても給湯使用であるか否かを判断する(S21)。給湯使用でなければ(S21のNO)、循環ポンプ14−2の停止により、熱媒HM2の循環を停止し(S22)、この給湯処理を終了する。給湯使用であれば(S21のYES)、給湯ユニット4−1の熱媒タンク6の蓄熱なしかを判断する(S23)。
T4<Tでなければ、つまり、検出温度T4が設定温度Tであれば(S27のNO)、混合弁16−2の開度をバイパス路8−7側に切り替え、給湯ユニット4−1から給湯ユニット4−2に流入する温水HW、つまり、バイパス路6−7側に流れる熱交換前の温水HWを出湯させる(S29)。
T4≧Tの場合には熱媒タンク6の蓄熱量が設定温度Tの出湯に十分であるから、図4に示すように、温水HWに給水Wを混合弁16−1で混合して設定温度Tに制御した温水HWをバイパス路8−7から混合弁16−2を通して出湯する。
このようにT4≧Tで出湯を開始し、その出湯中にT1<(T+β)に移行した場合には、図5に示すように、補助熱源18の動作を開始し、熱媒HM2を熱媒循環路8−8に循環させる。
図7のAは熱媒タンク6の熱媒HM1の温度低下を示している。Tは温水HWの設定温度、T1は温度センサー10−1の検出温度の推移、T4は温度センサー10−4の検出温度の推移、Txは混合弁16−1に入る温水HWの温度の推移を示している。このように、熱媒HM1の温度(T1)が変化しても、温水HWの温度(T4)が設定温度Tに制御される。温度Txが検出温度T1より高くなっているのは、熱媒タンク6の上層側から高温の熱媒HM1で熱交換された温水HWが混合弁16−1に流れることによる。この温度は温度センサー10−3で検出される。
T1≧T+βからT1<T+βに遷移した時点t1で、補助熱源18の動作を開始する。補助熱源18がバーナーであれば、この時点t1で燃焼を開始する。つまり、温度センサー10−4の検出温度T4が低下する前に、先行的に補助熱源18を動作させる。これにより、図7のBに示すように、熱媒温度Tmが補助熱源18の動作開始時点t1からバーナー19の加熱により上昇し、一定温度に維持される。
そして、図7のFに示すように、T4<TからT4≧Tに移行した時点t3で混合弁16−2の制御域C2から混合弁16−1の制御域C1に切り換えられる。これにより温水HWおよび給水Wの混合または温水HWのみでの設定温度Tの出湯となる。
この実施の形態によれば、次のような効果が得られる。
(1) T4≧Tの場合には給湯ユニット4−1側で得られる温水HWおよび給水Wを用いて設定温度Tでの出湯を行う。補助熱源18を動作させることなく、設定温度Tでの給湯を実現するので、経済的である。
(2) T4<Tの場合には給湯ユニット4−1側の温水HWとともに、補助熱源18で加熱した熱媒HM2の熱を温水HWに熱交換し、この場合にも給湯ユニット4−1側の温水HWを全面的に使用するので、熱媒タンク6の熱媒HM1の蓄熱量の利用率が高く、効率的な給湯が行える。
(3) 給湯中、T1≧T+βからT1<T+βに遷移した場合、その時点で、先行的に補助熱源18を動作させ、迅速に熱媒HM2の熱を温水HWに熱交換できる。したがって、熱媒タンク6の蓄熱量不足によるアンダーシュートを抑制でき、安定した設定温度Tの給湯が行える。
(4) 熱媒タンク6の上層の検出温度T1が所定の設定温度T+β以上である場合には設定温度Tの湯を供給し、下回った場合にはそのままの温度の温水HWで給湯し、補助熱源18は設定温度Tと温水HWの温度差がどのような状態であっても設定温度Tに制御することができる。
このコージェネレーションシステム20は既述の給湯システム2の適用例であり、このコージェネレーションシステム20には給湯ユニット4−1、4−2に加え、排熱源として燃料電池ユニット22が備えられる。つまり、このコージェネレーションシステム20は燃料電池ユニット22を含む給湯システムの一例でもある。
この燃料電池ユニット22には熱源ユニットの一例として、燃料電池24が備えられ、燃料電池24の排気HM3が排気路8−9を通じて第4の熱交換部の一例である、熱交換器12−4に流れる。この排気HM3の熱が熱交換器12−4に循環する熱媒HM1に熱交換され、熱媒HM1が燃料電池24の排熱により熱媒HM1を加熱する。熱媒HM1は第1の循環ポンプ14−3の駆動により熱媒循環路8−1に循環する。熱媒HM1を循環させる熱交換器12−4の入側温度は温度センサー10−7により検出され、その出側温度が温度センサー10−8により検出される。
給湯ユニット4−1の熱媒HM1と給水Wの熱交換時、給水路8−2に流れる給水Wの流量は、流量センサー26−1により検出される。給湯ユニット4−1から出湯する温水HWの出湯温度は温度センサー10−12で検出される。
図9は、図8のIX部を拡大して示している。この図9に示すように、熱媒タンク6の温度センサー10−1は熱媒タンク6の上層に設置されている。この温度センサー10−1の位置は、バーナー19の補助熱源18の加熱能力や加熱速度より決めればよい。温度センサー10−1の位置は少なくとも、熱媒HM1の熱量が給湯に使用される前にバーナー19の立ち上げを完了する時間を確保可能な容積レベルの位置で熱媒HM1の温度を検出する位置であればよい。たとえば、規制流量24〔リットル/min〕を10〔秒〕で加熱可能である場合は、熱媒量が4〔リットル〕以上に相当する容積レベルの位置に設定し、その位置の熱媒温度を検出する。図中、破線34は上層側の熱媒HM1と、下層側の低温の熱媒LHM1の分水嶺の仮想線を示している。
図10は、コージェネレーションシステム20の制御部の一例を示している。この制御部32には通信機能を備えるコンピュータで構成される給湯ユニット制御部36−1、36−2、燃料電池ユニット制御部36−3およびリモコン制御部36−4が含まれる。
給湯ユニット制御部36−1は、給湯ユニット4−1の制御手段であり、プロセッサ38−1、メモリ部40−1、システム通信部42−1、入出力部(I/O)44−1を備え、給湯ユニット4−1の給湯制御を行う。プロセッサ38−1は、メモリ部40−1にあるOS(Operating System)や給湯制御プログラムを実行し、システム通信部42−1を介して給湯ユニット制御部36−2、燃料電池ユニット制御部36−3およびリモコン制御部36−4と連携し、給湯制御に必要な情報処理を実行する。メモリ部40−1にはROM(Read-Only Memory)やRAM(Random-Access Memory)が含まれる。このメモリ部40−1にはデータを格納するハードディスク装置や不揮発性メモリなどの記憶素子が用いられる。RAMは情報処理のワークエリアを構成する。システム通信部42−1は、給湯ユニット制御部36−2、燃料電池ユニット制御部36−3、リモコン制御部36−4側のシステム通信部と有線または無線で通信を行い、制御に必要な情報の送受を行う。I/O44−1には給湯ユニット4−1にある温度センサー10−1などの各種温度センサー、流量センサー26−1から検出信号を受け、混合弁16−1や第2の循環ポンプ14−1の制御信号を出力する。
図11は、制御部32の給湯制御を含む連携制御のメインフローを示している。この処理手順では、リモコン装置50では起動時、イニシャライズを実行し(S41)、入力受付処理(S42)、表示出力処理(S43)を実行する。入力受付処理ではユーザーにより初期設定が行われる。この初期設定には、給湯ユニット4−1、4−2に給湯の設定温度Tの入力、燃料電池ユニット22に対する運転のON/OFFの切替えが含まれる。表示出力処理ではリモコン装置50の表示部に入力情報や出力情報が提示される。
図12は、燃料電池ユニット22の熱回収処理の処理手順を示している。
燃料電池ユニット22の制御では運転がONであるかを判定し(S81)、運転ONであれば(S81のYES)、燃料電池24を駆動する(S82)。燃料電池24の駆動では温度センサー10−8の検出温度T8が一定温度たとえば、75〔℃〕になるように循環ポンプ14−3の回転を制御する(S83)。
運転ONでなければ(S81のNO)、燃料電池24の駆動を停止する(S84)。燃料電池24の駆動停止では循環ポンプ14−3の回転を停止させる(S85)。
図13は、給湯ユニット4−1の給湯処理〔1−1〕の処理手順を示している。
給湯の使用かを判断し(S91)、給湯でなければ(S91のNO)、循環ポンプ14−1を停止し(S92)、この給湯処理を終了する。
給湯使用であれば(S91のYES)、T1>T2であるかを判断し(S93)、T1>T2であれば(S93のYES)、検出温度T3が設定温度Tよりα〔℃〕高い温度(T+α)になるように(もしくは近づくように)循環ポンプ14−1の回転数を制御する(S94)。T1>T2でなければ(S93のNO)、循環ポンプ14−1を停止させる(S95)。
S94またはS95の後、T1<T+βであるかを判断し(S96)、T1<T+βであれば(S96のYES)、給湯ユニット制御部36−1から給湯ユニット制御部36−2に「蓄熱なし」を送信し(S97)、T1<T+βでなければ(S96のNO)、「蓄熱あり」を送信する(S98)。これらの送信の後、給湯ユニット4−1では、出湯する温水HWの温度を設定温度Tに(もしくはTに近づくように)制御し、出湯する(S99)。
図14は、給湯ユニット4−1の給湯処理〔1−2〕の処理手順を示している。
給湯の使用かを判断し(S101)、給湯でなければ(S101のNO)、循環ポンプ14−1を停止し(S102)、この給湯処理を終了する。
給湯使用であれば(S101のYES)、T1>T2であるかを判断し(S103)、T1>T2であれば(S103のYES)、検出温度T3が設定温度Tよりα〔℃〕高い温度(T+α)になるように(もしくは近づくように)循環ポンプ14−1の回転数を制御する(S104)。T1>T2でなければ(S103のNO)、循環ポンプ14−1を停止する(S105)。
S104またはS105の後、T1<T+βであるかを判断し(S106)、T1<T+βであれば(S106のYES)、給湯ユニット制御部36−1から給湯ユニット制御部36−2に「蓄熱なし」を送信し(S107)、T1<T+βでなければ(S106のNO)、「蓄熱あり」を送信する(S108)。
図15は、給湯ユニット4−2の給湯処理〔2−1〕の処理手順を示している。
給湯の使用かを判断し(S121)、給湯でなければ(S121のNO)、熱媒HM2の循環を停止し、この給湯処理を終了する。
給湯使用であれば(S121のYES)、「蓄熱なし」を受信したかを判断する(S123)。「蓄熱なし」を受信していれば(S123のYES)、熱媒HM2の循環を行う(S124)。「蓄熱なし」を受信していなければ(S123のNO)、T4<Tであるかを判断する(S125)。T4<Tであれば(S125のYES)、S124に移行させる。T4<Tでなければ(S125のNO)、熱媒HM2の循環を停止する(S126)。
S124で熱媒HM2の循環駆動に移行すると、T4<Tであるかを判断し(S127)、T4<Tであれば(S127のYES)、混合弁16−2により混合水mHWの温度を設定温度Tに制御する(S128)。T4<Tでなければ(S127のNO)、混合弁16−2をバイパス回路8−7側に全開状態とし、給湯ユニット4−1からの温水HWのみを出湯させる(S129)。
図16は、給湯ユニット4−2の給湯処理〔2−2〕の処理手順を示している。
給湯の使用かを判断し(S131)、給湯使用であれば(S131のYES)、「蓄熱なし」を受信したかを判断する(S132)。「蓄熱なし」を受信していれば(S132のYES)、循環ポンプ14−2を駆動し(S133)、熱媒HM2の循環を行う。温度センサー10−13の検出温度T13に基づき熱媒HM2の温度が一定温度になるようにバーナー19の燃焼量を制御する。この制御は、バーナー19の燃焼制御部46によって実行する。「蓄熱なし」を受信していなければ(S132のNO)、循環ポンプ14−2を停止し(S136)、バーナー19の燃焼を停止する(S137)。
S134、S137の後、T4<Tかを判断し(S138)、T4<Tであれば(S138のYES)、温度センサー10−4の検出温度T4に基づき、混合水mHWが設定温度Tになるように混合弁16−2の開度比率を制御する(S139)。T4<Tでなければ(S138のNO)、給湯路8−6には給湯ユニット4−1から設定温度Tに制御された温水HWが供給されているので、バイパス路8−7側を全開状態に混合弁16−2を制御し、設定温度Tの温水HWの出湯を行う(S140)。
S131で、給湯使用でなければ(S131のNO)、循環ポンプ14−2の停止により、熱媒HM2の循環を停止し(S141)、バーナー19の燃焼を停止し(S142)、混合弁16−2はバイパス路8−7を全閉状態に制御し(S143)、この制御を終了する。なお、「蓄熱あり」では、バイパス路8−7を全開状態に制御してもよい。
図17は、給湯ユニット4−1、4−2、燃料電池ユニット22およびリモコン装置50の連携通信処理のシーケンスを示している。
発電関係の処理F1について、リモコン装置50には燃料電池ON指示(S201)、燃料電池24の運転表示(S202)、燃料電池24のOFF指示(S203)、燃料電池24のOFF表示(S204)などの処理が含まれる。
この実施例1によれば、次のような効果が得られる。
(1) 熱媒タンク6に貯湯された温水HWの有効利用を図ることができ、給湯能力を向上させることができる。
(2) ガスエンジンや燃料電池から得られた排熱を熱媒タンク6の熱媒HM1に熱交換し、熱媒HM1の熱を温水HWに熱交換して貯湯し、その温水HWを給湯に利用できる。
(3) 給湯ユニット4−1では給水Wを設定温度Tよりたとえば、α=5〔℃〕だけ高い温度(T+α)になるように熱交換を行い、給湯路8−4から出湯する温水HWは混合弁16−1により熱交換後の温水HW(温度=T+α)と熱交換前の給水Wを混ぜて設定温度Tに調整して給湯することができる。
(4) 熱媒タンク6にある温度センサー10−1の検出温度T1が温度(T+β)未満になると、熱交換後の温水HWの温度が既述の温度(T+α)を下回ることが予想されるので、検出温度T1が温度(T+β)未満に移行した時点で補助熱源18のバーナー19の燃焼を開始し、温水HWの出湯温度の低下を未然に防止できる。
(5) 熱媒タンク6内の熱媒HM1の温度が低くなっても、給水Wの検出温度T2より高ければ、熱媒HM1の熱を給水Wに熱交換して利用するので、熱媒タンク6の蓄熱量を有効的に利用できる。
(6) 熱媒タンク6の熱媒HM1の熱交換に利用して直接給湯をしないので、熱媒タンク6の熱媒HM1の水質確保(レジオネラ菌対策)が不要となり、熱媒タンク6の加熱殺菌などの処理が不要であり、経済的である。
(7) 熱媒タンク6は大気開放型でよく、熱媒タンク6の耐圧機能を考慮する必要がなく、給水W側の減圧弁が不要になるなど、給水路8−2や熱媒循環路8−3の構成を簡略化できる。
(8) 補助熱源18のバーナー19の燃焼熱を利用し、この燃焼熱を熱媒HM2に熱交換し、この熱媒HM2の熱を温水hHWの加熱に用いており、温水HWは間接加熱によって昇温される。
(9) 給湯ユニット4−1の混合弁16−1を利用し、熱交換器12−1 からの温水HWの温度が設定温度T以上であれば、その温水HWと給水Wとを混合し、温水HWの温度を設定温度Tに調整する。この場合、給湯ユニット4−1が設定温度Tでの出湯可能な場合には給湯ユニット4−2の混合弁16−2はバイパス路8−7側を全開状態とし、バーナー19による熱媒HM2の加熱は行わない。
(10) 熱媒タンク6の上層側の熱媒温度が設定温度T+β未満になれば、バーナー19の駆動を開始する。バーナー19では、熱媒循環路8−8および熱交換器12−2が備えられ、熱媒HM2の熱を温水HWに熱交換する。つまり、温水HWがバーナー19により間接加熱され、温水hHWが得られる。
(11) 給湯中、熱媒タンク6の上層の温度が設定温度T+β未満に降下した場合には、バーナー19を先行的に駆動して熱媒HM2を加熱し、給湯ユニット4−1の熱媒HM1の熱量不足による湯切れに備える。
(12) 給湯ユニット4−1の湯切れにより検出温度T4が設定温度T未満となると、バーナー19の燃焼熱を熱媒HM2に熱交換し、熱媒HM2の熱を温水HWに熱交換し、高温化した温水HWと、熱交換前の温水HWとを用いて混合弁16−2により、出湯する混合水mHWを設定温度Tに調整する。
(13) 給湯ユニット4−1の混合弁16−1から得られる温水HWの温度が急激に降下しても、バーナー19側の熱媒HM2が先行加熱されているので、混合弁16−2による温水HWと加熱温水HWとの混合比率により混合水mHWを設定温度Tに制御でき、出湯温を安定化できる。
(14) 熱媒タンク6の熱量不足の際、混合弁16−1は温水HW側を全開とし、温水HWを出湯する際、熱媒タンク6の熱媒HM1の熱量を全面的に利用できる。
(15) 給湯ユニット4−1、4−2は一体、または別体のいずれでもよい。このような給湯ユニット4−1、4−2を分離可能とすれば、設置の自由度やメンテナンスの容易化を図ることができる。
(16) 出湯しない場合には、温度センサー10−5の検出温度T5が設定温度T未満(T5<T)の条件下、混合弁16−2を熱交換器12−2側に全開とし、つまり、バイパス路8−7側を全閉にするので、出湯開始時、バイパス路8−7側を全開にする場合でも切替えには相応の時間を必要としており、混合弁16−2には熱交換器12−2側の加熱温水HWが流れ出るので、温水HWの滞留を防止できる。
(17) 給水流量としてたとえば、最大流量24〔リットル/min〕を通水させた場合、温度センサー10−1の熱媒HM1と熱交換した温水HWが流れ出るまで10〔秒〕程度の猶予時間があり、温度センサー10−1の検出温度T1が設定温度T+β未満(T1<T+β)になっても、このような猶予時間の間に熱交換器12−2内の熱媒HM2を十分に加熱できるので、熱媒HM1の循環遅れが生じても出湯する温水温度を安定化させることができる。
この実施例2は給湯ユニット4−2の単独での給湯能力の一例を示しており、給水温度を横軸に取り、縦軸に熱媒HM2の温度の推移を示している。この結果から明らかなように、給湯ユニット4−2では、給水温度および温水HWの各設定温度Ta、Tb、Tc(たとえば、Ta=35〔℃〕、Tb=40〔℃〕、Tc=45〔℃〕)に応じて熱媒HM2の温度制御が行われる。
この給湯システム52は、既述の給湯ユニット4−1および燃料電池ユニット22を備え、給湯ユニット4−2から独立して構成されている。つまり、給湯システム52は、給湯ユニット4−2だけでなく、他の給湯システムや給湯装置に対して温水を提供する温水源として構成することができる。各部については、既述の通りであるので、同一符合を付し、その説明を割愛する。
この給湯システム52は、給湯ユニット4−1から分離した給湯ユニット4−2の一例を示し、給湯ユニット4−1と管路により連結し、給湯ユニット4−1との連携制御によって設定温度Tに制御される温水HWを出湯させることができる。
この給湯システム52は給湯機能、暖房機能および浴槽水追焚き機能を備えている。給湯路8−6に給湯ユニット4−1側から温水HWが供給され、温水HWまたは混合水mHWを出湯する。この実施の形態では、バーナー19の燃焼熱を熱交換する熱交換器12−31、12−32、12−33が備えられる。熱交換器12−31は、燃焼熱の主として顕熱を熱媒HM2に熱交換し、熱交換器12−32は燃焼熱の主として潜熱を熱媒HM2に熱交換し、熱交換器12−33は燃焼熱の主として潜熱を給湯路8−6の温水HWに熱交換する。したがって、この実施の形態では、温水HWには、熱交換器12−2により熱媒HM2の熱が熱交換されるとともに、熱交換器12−33により燃焼熱の主として潜熱が熱交換される。
制御部32には通信線56を介してリモコン装置50が接続され、このリモコン装置50には既述のリモコン制御部36−4が備えられている。通信線56は給湯システム52に接続し、温度センサー10−1の検出温度T1情報の取得や、給湯設定温度Tの通知などを行えばよい。
熱媒HM2は、暖房時、熱媒循環路8−8から分岐した暖房回路8−10により、暖房パネル58−1やコンベクタ58−2などの放熱機器に循環させている。
熱媒循環路8−8には浴槽水BWに熱媒HM2の熱を熱交換する熱交換器12−5が設置されている。この熱交換器12−5には追焚循環路8−11を介して浴槽60が接続されている。したがって、浴槽水BWの追焚時、循環ポンプ14−4の駆動により、浴槽水BWが追焚循環路8−11により熱交換器12−5に循環し、浴槽水BWに熱媒HM2の熱が熱交換される。
このような給湯システム52によれば、給湯ユニット4−2と同様の温水調整機能により熱媒HM2による温水HWの加熱およびその制御を行うことができる。
この実施例1〜4によれば、次のような効果が得られる。
(1) 斯かる構成によれば、給湯システム52の給湯機能を給湯ユニット4−2の温度調整機能に活用することができる。したがって、給湯ユニット4−2を設置する際に既存の給湯装置を利用できる。
(2) このようなシステムを用いれば、既述したように、熱媒タンク6の熱媒HM1を先行的に使用するので、熱媒タンク6の熱媒HM1の利用効率を高めることができ、しかも、温水HWの設定温度Tでの安定出湯が行える。
(3) 熱媒HM2は上記実施例では事前に燃焼動作を行ない、75〔℃〕以上に加熱されるので、熱交換器12−2を通過した温水HWは75〔℃〕以上に加熱され、加熱された温水HWが得られ、極めて衛生的である。
a)上記実施例では、給湯システム52に貯湯タンクを備えていないが、貯湯タンクを備える構成としてもよい。
b) 実施例1では、熱媒循環路8−8にアキュームレータ28を備えているが、アキュームレータ28を省略した構成としてもよい。
4−1 第1の給湯ユニット
4−2 第2の給湯ユニット
6 熱媒タンク
8−1 第1の熱媒循環路
8−2 給水路
8−3 第2の熱媒循環路
8−4 給湯路
8−5 バイパス路
8−6 給湯路
8−7 バイパス路
8−8 熱媒循環路
8−9 熱媒路
10−1、10−2、10−3、10−4、10−5、10−6、10−7、10−8、10−9、10−10、10−11、10−12、10−13、10−14 温度センサー
12−1、12−2、12−3、12−4、12−31、12−32、12−33 熱交換器
14−1 第2の循環ポンプ
14−2 循環ポンプ
14−3 第1の循環ポンプ
16−1、16−2 混合弁
18 補助熱源
19 バーナー
20 コージェネレーションシステム
22 燃料電池ユニット
24 燃料電池
26−1、26−2 流量センサー
28 アキュームレータ
32 制御部
34 破線
36−1、36−2 給湯ユニット制御部
36−3 燃料電池ユニット制御部
36−4 リモコン制御部
38−1、38−2、38−3 プロセッサ
40−1、40−2、40−3 メモリ部
42−1、42−2、42−3 システム通信部
44−1、44−2、44−3 入出力部(I/O)
46 燃焼制御部
48 燃料電池制御部
50 リモコン装置
52 給湯システム
56 通信線
58−1 暖房パネル
58−2 コンベクタ
60 浴槽
Claims (4)
- 燃料電池と、
前記燃料電池の排熱と熱媒を熱交換して前記熱媒を加熱する熱媒熱交換器と、
前記熱媒熱交換器に供給する前記熱媒を蓄積するタンクと、
前記タンクと前記熱媒熱交換器との間で前記熱媒を循環させる第1の熱媒循環路と、
前記第1の熱媒循環路に前記熱媒を循環させる第1の循環ポンプと、
前記熱媒の熱と給水を熱交換して加熱する給水熱交換器と、
前記給水の流量を検出する流量センサーと、
前記タンクと前記給水熱交換器との間で前記熱媒を循環させる第2の熱媒循環路と、
前記第2の熱媒循環路に前記熱媒を循環させる第2の循環ポンプと、
前記給水熱交換器で加熱された前記給水により給湯する給湯経路と、
前記流量センサーの検出流量により前記第2の循環ポンプを制御する制御部と、
を備える燃料電池システム。 - 燃料電池と、
前記燃料電池の排熱と熱媒を熱交換して前記熱媒を加熱する熱媒熱交換器と、
前記熱媒熱交換器に供給する前記熱媒を蓄積するタンクと、
前記タンクと前記熱媒熱交換器との間で前記熱媒を循環させる第1の熱媒循環路と、
前記第1の熱媒循環路に前記熱媒を循環させる第1の循環ポンプと、
前記熱媒の熱と給水を熱交換して加熱する給水熱交換器と、
前記タンクと前記給水熱交換器との間で前記熱媒を循環させる第2の熱媒循環路と、
前記第2の熱媒循環路に前記熱媒を循環させる第2の循環ポンプと、
前記給水熱交換器で加熱された前記給水により給湯する給湯経路と、
前記給湯経路の給湯温度を検出する温度センサーと、
前記温度センサーの検出温度により前記第2の循環ポンプを制御する制御部と、
を備える燃料電池システム。 - さらに、前記給湯経路から流出する前記給水を加熱する補助熱源を備える請求項1または請求項2に記載の燃料電池システム。
- 前記補助熱源は、給水を加熱して給湯する給湯器である請求項3に記載の燃料電池システム。
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