JP4150974B2 - ハイブリッド蓄熱システム - Google Patents
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Description
本発明の実施例1を図1を参照して説明する。図1に示すハイブリッド蓄熱システムは、貯湯ユニット1と、貯湯ユニット1に熱媒循環配管である往き配管7a,戻り配管7bで接続された燃料電池3と、貯湯ユニット1に同じく熱媒循環配管である往き配管7c,戻り配管7dで接続された太陽熱集熱器4と、戻り配管7bに介装された循環ポンプ8aおよびシスターン6aと、戻り配管7dに介装された循環ポンプ8bおよびシスターン6bと、貯湯ユニット1にセンサ電線23a,23b,23cで接続されるとともに燃料電池3に制御ケーブル24で接続されて燃料電池3の運転を制御する運転制御手段を備えた制御盤21と、制御盤21に制御ケーブル26で接続された屋内リモコン27と、を含んで構成されている。
制御a.常にある量の給湯が可能であるようにする制御
制御b.給湯量、給湯時刻の予約がなされた後の制御
制御c.給湯量、給湯時刻の予約がなされるまでの制御
以下、制御a.制御b.制御c.につき、順に説明する。
太陽熱を集熱して蓄熱するシステムであっても給湯を目的とするシステムである以上、常にある程度の給湯が可能であることが望ましい。例えばキッチン等で湯を使用する場合を考慮し、演算手段は、常にある一定量(例えば0.05m3)の給湯が可能であるように、貯湯タンク2の水温を保持するよう制御する。すなわち演算手段は、定められた時間間隔で最上部の温度センサ22aの検出温度が定められた温度以上であるかどうかを確認し、温度センサ22aの検出温度が定められた温度に達していない場合、定められた温度以上に維持されるよう、運転制御手段を介して燃料電池3を運転して貯湯タンク2の水を昇温する。
図4を参照して説明する。ここでは、給湯開始予定時間と給湯予定量が屋内リモコン27から入力された場合について説明するが、屋内リモコン27からそれらの数値が入力されるまでは、後述する制御cの手順で制御される。
ある量の給湯をある時刻に行うという設定(予約)がなされるまでは、演算手段は、格納されている過去の給湯データ(例えば当該暦日の前後10日間の平均データ)に基づいて制御を行う。まず、過去の給湯データに基づいてその時点以降例えば5時間後までの累計給湯量を1時間毎に算出する。一方、前記手順b,cの演算を行って、その時点以降5時間後までの1時間毎の各時刻における給湯可能量を算出する。前記1時間毎の各時刻における累計給湯量と1時間毎の各時刻における給湯可能量を、各同一時刻で比較し、累計給湯量が給湯可能量を上回る時刻がないかどうかを判断する。
(実施例2)
図2に本発明の実施例2を示す。本実施例が実施例1と異なるのは、貯湯タンク2aに内装された加熱コイルが加熱コイル5cのひとつだけであることと、加熱コイル5c入り側に接続して往きヘッダー9aが、加熱コイル5c出側に接続して戻りヘッダー9bが、それぞれ設けられ、燃料電池3の反応熱を運ぶ熱媒が循環する熱媒循環配管(往き配管7eと戻り配管7f)及び太陽熱集熱器4で集熱された熱を運ぶ熱媒が循環する熱媒循環配管(往き配管7hと戻り配管7g)は、前記往きヘッダー9aと戻りヘッダー9bに接続されていることと、シスターン6c及び循環ポンプ8cが戻りヘッダー9bと加熱コイル5c出側を接続する配管に介装されていることと、往き配管7eと往き配管7hにそれぞれ制御盤21で開閉される電動弁10a,10bが介装されていることである。他の構成は前記実施例1と同じなので、説明を省略する。
(実施例3)
次に本発明の実施例3を図3を参照して説明する。本実施例が前記実施例2と異なるのは、戻りヘッダー9bと加熱コイル5c出側を結ぶ配管に介装されていた循環ポンプ8c、シスターン6cに代えて、往き配管7eに循環ポンプ8d及びシスターン6dが、往き配管7hに循環ポンプ8e及びシスターン6eが、それぞれ介装され、電動弁10a、10bに代えて逆止弁11a、11bが設けられ、制御盤21は、循環ポンプ8d、8eを個別に制御することである。他の構成は前記実施例2と同じであるので同一の符号を付して説明は省略する。
2,2a 貯湯タンク
3 燃料電池
4 太陽熱集熱器
5a,5b,5c 加熱コイル
6a,6b シスターン
7a,7c,7e,7h 往き配管
7b,7d,7f,7g 戻り配管
8a,8b,8c,8d,8e 循環ポンプ
9a 往きヘッダー
9b 戻りヘッダー
10a,10b 電動弁
11a,11b 逆止弁
21 制御盤
22a,22b,22c 温度センサ
23a,23b,23c センサ電線
24、26 制御ケーブル
27 屋内リモコン
31 給水管
32 給湯管
Claims (8)
- 給水管および給湯管を備えた貯湯タンクと、前記貯湯タンクに内装され熱媒が循環する加熱コイルと、前記加熱コイルに熱媒循環配管で接続された燃料電池及び太陽熱集熱器と、前記燃料電池から加熱コイルへの熱媒の循環を制御する制御手段と、を含んでなり、
前記制御手段は、給湯量の時系列変化のデータ及び給湯可能量の時系列変化のデータを記録する手段と、
前記記録された給湯量の時系列変化のデータに基づいて、その時点以降設定時間後までの累計給湯量を算出する累計給湯量推定手段と、
その時点の給湯可能量を検出するとともに、該検出されたその時点における給湯可能量が類似するデータを前記記録された給湯可能量の時系列変化のデータの中から選択し、該選択されたデータに基づいてその時点以降設定時間後までの給湯可能量を算出する給湯可能量推定手段と、
前記設定時間後までの累計給湯量と前記設定時間後までの給湯可能量とを比較する手段と、
前記累計給湯量が前記給湯可能量を上回る場合、その差に基づいて前記燃料電池の運転を指示する手段とを有してなるハイブリッド蓄熱システム。 - 前記給湯可能量推定手段は、前記選択されたデータの中から当日のその時点までの給湯可能量の時系列変化が最も似ているデータを選択し、該選択されたデータのその時点以降の給湯可能量の時系列変化のデータに基づいて、その時点以降設定時間後までの給湯可能量を算出する請求項1のハイブリッド蓄熱システム。
- 前記制御手段は、外気温の時系列変化のデータを記録する手段を有し、
前記給湯可能量推定手段は、前記選択されたデータの中から当日のその時点までの外気温の時系列変化が最も似ているデータを選択し、該選択されたデータのその時点以降の給湯可能量の時系列変化のデータに基づいて、その時点以降設定時間後までの給湯可能量を算出する請求項1のハイブリッド蓄熱システム。 - 前記制御手段は、前記貯油タンクの複数箇所の水温を検出する温度センサを有し、該温度センサの出力に基づいて前記給湯可能量の時系列変化のデータを記録する請求項1乃至3のいずれか1のハイブリッド蓄熱システム。
- 前記制御手段は、常にある一定量の給湯が可能であるように前記燃料電池の運転を制御する請求項1乃至4のいずれか1のハイブリッド蓄熱システム。
- 前記制御手段は、給湯量及び給湯時刻の予約がされた場合、給湯可能量を給湯予定量にするために前記燃料電池を何時間運転する必要があるかを求め、該求めた運転時間だけ給湯予約時刻から遡った時刻になったら、前記燃料電池に運転を指示する請求項1乃至5のいずれか1のハイブリッド蓄熱システム。
- 前記制御手段は、一定時間ごとに前記給湯可能量が前記給湯予定量を下回ることがないかを監視する請求項6のハイブリッド蓄熱システム。
- 前記累計給湯量推定手段は、前記記録された給湯量の時系列変化のデータの当該暦日の前後設定日間に該当するデータの平均データに基づいて、その時点以降設定時間後までの累計給湯量を算出する請求項1乃至7のいずれか1のハイブリッド蓄熱システム。
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