JP4198522B2 - Cogeneration system - Google Patents

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Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、コージェネレーションシステム（熱伝併給システム）に関する。詳しくは、蓄熱利用状態から補助熱源機利用状態へ切換える時に使用者へ与える不快感を低減させるための技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
コージェネレーションシステムは、電力と発電熱を発生する発電ユニットと、貯湯槽と、貯湯槽内の水を発電ユニットに送って発電熱で加熱して貯湯槽に戻す発電熱回収媒体循環路を備えており、発電に伴って発生する発電熱を利用して水を加熱し、加熱された湯水を貯湯槽に貯湯する。貯湯槽内の湯水を適温に調温して温水利用箇所（例えば、床暖房システムや浴槽やシャワーや温水栓）に給湯する。温水利用箇所で必要とされる湯温よりも高温の湯水が貯湯槽に貯湯されていれば、貯湯槽内の湯水を水道水と混合することで必要湯温に調温できる。温水利用箇所で必要とされる湯温よりも低温の湯水が貯湯されていれば、調温用に配設された補助熱源機でさらに加熱する必要があるが、発電熱で加熱された湯水を加熱すればよいことから、水道水を加熱する場合に比して必要な熱量を少なくすることができる。そのため、コージェネレーションシステムは、総合的な熱効率が高い。
【０００３】
貯湯槽に蓄熱されている湯水の量が少ない状態で、温水利用箇所に給湯し続けると、貯湯槽に蓄熱されていた湯水を使い切ることがある。通常のシステムでは、貯湯槽内の湯水の温度が給湯設定温度よりも低下すると補助熱源機を作動させ、蓄熱しておいた熱量を使い切った後には補助熱源機を利用して給湯を続ける。
【０００４】
補助熱源機の燃焼装置を作動させるときには、燃焼用ファンを所定時間（例えば２〜３秒程度）回転させてバーナ内の残留ガスを追出すプリパージという動作が必要とされる。燃焼運転の開始から実際に燃焼し始めるまでには所定の時間が必要とされる。このため、貯湯槽内の湯水の温度が低下したことが判明してから燃焼運転を開始させる技術では、タイムラグが発生する。燃焼運転を開始させてから実際に燃焼し始めるまでに補助熱源機を通過する湯水の温度はさらに低下していくにもかかわらずに加熱されないため、温度低下した湯水が給湯されて使用者に不快感を与えてしまうことがある。
【０００５】
上記の問題は、補助熱源機を最小の燃焼状態で常時運転させておくことで解消される。貯湯槽内に蓄熱されていた湯水を使い切ったときは、補助熱源機の燃焼状態を最大に切換えて運転させることによって、給湯される湯水の温度変動を抑制することができる。
また、特許文献１に示されている貯湯式給湯システムでは、必要給湯流量の一日の変化を記憶し、このデータに基づいて湯切れの発生を予測するか、あるいは使用者が多量の湯水の使用を予約することによって湯切れに備える。湯切れの発生が予測される時間帯より前の時点、あるいは予約した時間帯より前の時点で補助熱源機を作動させる。補助熱源機で加熱した湯水を貯湯槽内に導入して予め湯量を増量させておいたり、貯湯槽内の湯水を補助熱源機で高温に加熱し、給湯先でこの湯水と水道水とを混合して給湯したりするなどして、湯切れの発生を抑制し、給湯される湯水の温度変動を抑制する。
【０００６】
【特許文献１】
特開２００２−２２２８０号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
上記の常時補助熱源機を運転させる方法では、貯湯槽内に充分な蓄熱があるときであっても補助熱源機を運転させるため、無駄な燃料を消費することとなり、非経済的である。
また、特許文献１の過去のデータに基づいて湯切れを予測する方法では、データにそぐわない湯切れや予期せぬ湯切れには追随できない。例えば、データ上で湯切れが予測されて補助熱源機を運転させても、実際には湯水が使用されない場合もあり得る。この場合、無駄に燃料を消費することとなる。あるいは、データ上で湯切れの発生が予測されていないときに多量に給湯されることもあり得る。この場合、湯切れが発生して給湯される湯水の温度が不安定となってしまう。
本発明では、蓄熱利用状態から補助熱源機利用状態への切換え時の給湯温度が安定し、且つ、経済性が向上したコージェネレーションシステムを提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段と作用と効果】
本発明のコージェネレーションシステムは、発電ユニットと、貯湯槽と、貯湯槽から出湯された湯水を加熱する補助熱源機と、温水と水道水を混合する混合手段と、温水利用箇所での給湯温度を設定する給湯温度設定手段と、貯湯槽からの出湯温度を検出する出湯温度検出手段とを備えている。このコージェネレーションシステムは、給湯中に貯湯槽から出湯された温水温度が低下し、出湯温度検出手段によって検出された出湯温度と給湯温度設定手段によって設定された給湯設定温度との差が第１温度差に達したときに補助熱源機を作動させる。また、このコージェネレーションシステムでは、補助熱源機の作動後も、混合手段で湯水と水道水を混合する。
【０００９】
貯湯槽内の湯水を多量に出湯すると、貯湯槽内の湯水の温度は給湯設定温度より低下する。貯湯槽から出湯される湯水は、温度が低下すると補助熱源機によって加熱される。従来のコージェネレーションシステムでは、貯湯槽内から出湯される湯水の温度（出湯温度）が給湯設定温度より低下したことが検出されたときに補助熱源機の作動を開始させる。この方式では、補助熱源機の作動を開始させてから実際に燃焼し始めるまでに所定の時間（例えば２〜３秒程度）がかかる。この間も貯湯槽から出湯される出湯温度は低下し続ける。バーナが実際に点火するまでは、貯湯槽から出湯される湯水は加熱されることなく補助熱源機を通過するため、温水利用箇所には給湯設定温度より低温の湯水が給湯され、湯温変動が生じてしまう。即ち、出湯温度が給湯設定温度まで低下したときに補助熱源機を作動させる技術では、給湯温度の変動を抑制することができない。
【００１０】
本発明のコージェネレーションシステムでは、補助熱源機の作動を開始させてから実際に燃焼し始めるまでに要する時間内に変化する出湯温度の温度差を予め算出し、この温度差をもとに第１温度差を設定する（実施例中では第１温度差を５℃としている）。給湯中に出湯温度が徐々に低下し、出湯温度と給湯設定温度との差が第１温度差に達したとき、強制的に補助熱源機を作動させる。これにより、出湯温度が給湯設定温度以下にまで低下する前に、補助熱源機のバーナが点火して燃焼状態となることから、温度低下した湯水は補助熱源機内を通過するときに加熱される。従って、温水利用箇所において、給湯設定温度以下にまで温度低下することなく常時安定した温度で給湯することができる。
なお貯湯槽からの出湯温度を検出する出湯温度検出手段には、貯湯槽に接続される出湯管に配設されるサーミスタが利用できる他、出湯管が接続される貯湯槽上部に配設されるサーミスタを利用することもできる。
【００１１】
本発明のコージェネレーションシステムは、上記した構成に加え、水道水の給水温度を検出する給水温度検出手段を備えている。給湯中に、給湯設定温度と給水温度検出手段によって検出された給水温度との差が第２温度差以上であるときも、補助熱源機を作動させる。
給湯設定温度が高温であるときや、冬期で外気温が低温であるときには、給湯設定温度と給水温度との差は大きい。貯湯槽内の蓄熱量が充分あり、出湯温度と給湯設定温度との差が充分にあっても、給湯設定温度と給水温度との差が大きいと、貯湯槽内の湯水の湯切れが発生しやすい。湯切れによって給湯中に湯温が低下すると、使用者は大きな不快感を覚える。
このコージェネレーションシステムでは、給湯設定温度と給水温度との差であり、湯切れが発生する可能性が高い温度差を第２温度差として設定する（実施例中では３０℃としている）。給湯設定温度と給水温度との差が第２温度差以上となったとき、強制的に補助熱源機を作動させる。これにより、たとえ湯切れが発生しても、給湯設定温度より温度低下した湯水が補助熱源機内を通過するまでにバーナが燃焼状態となることから、温度低下した湯水は補助熱源機内を通過するときに加熱される。従って、温水利用箇所で、給湯設定温度以下まで温度低下することなく、常時安定した温度で給湯することができる。
【００１２】
本発明のコージェネレーションシステムは、湯水の給湯量を検出する給湯量検出手段を備え、給湯設定温度と給水温度との差が第２温度差を下回っても給湯量検出手段によって検出された給湯検出量が所定水量以上であるときには、補助熱源機を作動させることが好ましい。
給湯設定温度と給水温度との差が小さいときであっても、温水利用箇所において給湯量が多ければ湯切れが発生しやすい。このコージェネレーションシステムでは、湯切れが発生する可能性が高い給湯検出量として所定水量を設定する（実施例中では毎分１０〜２０リットルとしている）。給湯検出量が所定水量以上となったとき、強制的に補助熱源機を作動させる。これにより、たとえ多量に給湯されて湯切れが発生しても、給湯設定温度より温度低下した湯水が補助熱源機内を通過するまでにバーナが燃焼状態となることから、温度低下した湯水は補助熱源機内を通過するときに加熱される。従って、温水利用箇所で、給湯設定温度以下まで温度低下することなく、常時安定した温度で給湯することができる。
【００１３】
本発明の他のコージェネレーションシステムは、発電ユニットと、貯湯槽と、貯湯槽から出湯された湯水を加熱する補助熱源機と、湯水と水道水を混合する混合手段と、温水利用箇所での給湯温度を設定する給湯温度設定手段と、貯湯槽からの出湯温度を検出する出湯温度検出手段と、湯水の給湯量を検出する給湯量検出手段と、浴槽への湯張り量を検出する湯張り量検出手段とを備えている。このコージェネレーションシステムは、給湯中に貯湯槽から出湯された湯水温度が低下し、出湯温度検出手段によって検出された出湯温度と給湯温度設定手段によって設定された給湯設定温度との差が第１温度差に達したときに、給湯量検出手段によって検出された給湯量と湯張り量検出手段によって検出された湯張り量との差が所定水量差以下であるときには、出湯温度と給湯設定温度との差が第１温度差に達していても補助熱源機を作動させず、出湯温度が給湯設定温度以下となるまで補助熱源機の作動を待機させ、出湯温度が給湯設定温度以下になったときに補助熱源機を動作させる。
このコージェネレーションシステムでは、貯湯槽内の湯水が浴槽ヘの湯張りにのみに利用されている場合、他の温水利用箇所で給湯する場合と異なり、出湯温度が給湯設定温度以下になってから補助熱源機を作動させる。これによれば、補助熱源機が点火動作を開始してから点火されるまでの間に、補助熱源機内を通過する湯水の温度は一時的に給湯設定温度以下に温度低下してしまう。しかし、浴槽内への湯張り時には、出湯温度が給湯設定温度以下に低下し、バーナが点火するまでの間に温度低下した湯水が加熱されることなく湯張りされたとしても、湯切れによる温度変動を直接使用者が体感することはない。浴槽水の湯温は、湯張りが終了した時点で給湯設定温度になっていればよく、湯張り途中で一時的に低下しても何ら問題はない。従って、湯張りの場合には、湯切れに時に給湯温度が変動することを許容する。貯湯槽内の蓄熱をより有効に利用することができるため、熱効率が向上し、より経済的となる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な実施形態を説明する。
（形態１）補助熱源機を作動させ始める給湯検出量は、給湯設定温度と給水温度との温度差により設定されており、この温度差が大きいときは大水量に設定されており、この温度差が小さいときは小水量に設定されている。
給湯設定温度と給水温度との温度差が大きいほど湯切れが発生しやすく、温度低下が大きい。従って、給湯設定温度と給水温度との温度差が大きいときは、たとえ給湯量が少なくても湯切れが発生する可能性があるため、補助熱源機を作動させる必要がある。逆に、この温度差が小さいときは、大きいときに比して湯切れが発生しにくいため、給湯量が多いときにのみ補助熱源機を作動させればよい。湯水の温度や流量に合わせて、補助熱源機の動作を切換えることができるため、給湯される湯温を安定化することができ、さらに熱効率を向上させることができる。
【００１５】
【実施例】
本発明を具現化した実施例を図１と図２を用いて説明する。
まず、コージェネレーションシステムの構成について説明する。図１は本実施例のコージェネレーションシステムの概略構成図である。図１に示すように、コージェネレーションシステム１０は、電力と発電熱を発生する発電ユニット２０と、発電熱で加熱した温水を貯えることによって蓄熱し、その温水を利用する蓄熱ユニット１５等から構成される。蓄熱ユニット１５は、発電熱で加熱した温水を貯える貯湯槽４４と、貯湯槽４４から出湯される湯水と水道水を混合するミキシングユニット７２と、給湯暖房用補助熱源機（以下、補助熱源機と記す）５０等から構成される。補助熱源機５０は、ミキシングユニット７２を経由した湯水を加熱調温して温水利用箇所４０や浴槽９０に供給するともに、浴槽９０の温水を加温し、暖房用媒体を加温して暖房機９２，９６に循環させて暖房する。
【００１６】
発電ユニット２０は、燃料電池２２と、改質器３０等から構成され、発電ユニットハウジング２１に収納されている。改質器３０は炭化水素系の原燃料ガスから水素ガスを生成する。水素ガスを効率よく生成するためには高温度が必要とされることから、改質器３０にはバーナ３２が内蔵されている。また、改質器３０には燃焼ガス排気管３４が接続されており、燃焼ガス排気管３４は熱交換器７０を通過して水を加熱した後に発電ユニットハウジング２１外に放出される（図中矢印）。
燃料電池２２は複数のセルから構成されている。燃料電池２２には改質器３０と連通する図示しない配管が接続されている。この配管を介して改質器３０で生成された水素ガスが燃料電池２２に供給される。燃料電池２２は、空気中の酸素を取り込み、取り込まれた酸素と改質器３０から供給される水素ガスを反応させて発電を行なう。
【００１７】
燃料電池２２は発電の際に発熱する。燃料電池２２には熱媒循環管２４が接続されており、熱媒循環管２４内を流れる熱媒が発電の際に生じる発電熱を回収する。熱媒循環管２４には熱媒循環ポンプ８が配設されている。本実施例では熱媒として純水を用いている。純水は図示しない純水生成装置に水道水を通過させることによって得る。
熱媒循環管２４は、熱交換器７４を通過するように配設されている。熱媒によって回収された燃料電池２２の発電熱が熱交換器７４に伝熱される。
熱媒循環管２４には三方弁３６が配設されている。三方弁３６は１つの入口と２つの出口を備える。三方弁３６によって熱媒循環管２４が二手に分岐している。分岐した熱媒循環管２４のうち、三方弁３６の一方の出口と接続されている管は放熱機２８を介するように配設されており、他方の出口と接続されている管は放熱機２８を介さないように配設されている。三方弁３６は、図示しない発電ユニット制御部によってどちらの出口を開口するかが制御される。これによって熱媒が放熱機２８を経由して循環するか、放熱機２８を経由せずに循環するかが切換えられる。具体的には、図示しないサーミスタで測定される熱媒の温度が異常に高いときに、熱媒が放熱機２８を経由して循環するように三方弁３６の出口が切換えられる。放熱機２８は、例えば送風を行なうことで熱媒を冷却する。なお、図示２５はシスターンである。
【００１８】
蓄熱ユニット１５は、貯湯槽４４と、ミキシングユニット７２と、補助熱源機５０等から構成され、蓄熱ユニットハウジング１６に収納されている。
コージェネレーションシステム１０には、水道水を給水するための給水管６４が配設されている。給水管６４には分岐部６４ｃが形成されており、分岐部６４ｃで第１給水管６４ａと第２給水管６４ｂの二手に分岐している。第１給水管６４ａは、貯湯槽４４の下部と接続している。第２給水管６４ｂは、ミキシングユニット７２の冷水入口７２ｂと接続されている。
貯湯槽４４の上部に第１出湯管５２が接続されており、第１出湯管５２はミキシングユニット７２の湯水入口７２ａに接続されている。貯湯槽４４との接続部近傍の第１出湯管５２には第１出湯サーミスタＴ１が配設されており、貯湯槽４４から出湯される湯水の温度を検出するのに利用される。
【００１９】
給水管６４の分岐部６４ｃより上流側には減圧弁４２が配設されている。減圧弁４２は、貯湯槽４４とミキシングユニット７２へ給水する水道水の圧力を調整する。貯湯槽４４内の湯水が減少したり、ミキシングユニット７２の冷水入口７２ｂが開いたりして減圧弁４２の下流側圧力が調圧値以下になると、減圧弁４２が開いて貯湯槽４４やミキシングユニット７２に給水する。貯湯槽４４内の圧力は、水道水圧力よりも低い圧力に維持される。給水管６４の減圧弁４２の下流側には給水サーミスタＴ２が配設されており、給水される水道水の温度を検出するのに利用される。
【００２０】
貯湯槽４４の上部には、貯湯槽４４内の圧力を開放するリリーフ弁４６が配設されている。貯湯槽４４内の圧力は、リリーフ弁４６と減圧弁４２によって、貯湯槽４４の耐圧圧力である０．１７ＭＰａ以下に維持される。リリーフ弁４６には、開放された水蒸気（または湯水）を排水する配管５５が配設されている。
貯湯槽４４の下部には、排水管５４の一端が接続されている。排水管５４の他端は排水配管５５の途中に接続されている。排水管５４は、貯湯槽４４からの排水を行なう。排水管５４には手動操作の排水弁５３が装着されている。排水弁５３を開くと、貯湯槽４４に貯められている湯水が排水管５４を通って外部に排水される。
貯湯槽４４内の湯水と冷水は、温度成層を成して混じり合わない。貯湯槽４４内の上部には貯湯槽上部サーミスタＴ３が配設されており、貯湯槽４４内の上部に貯湯されている湯水の温度を検出する。貯湯槽４４下部には貯湯槽下部サーミスタＴ４が配設されており、貯湯槽４４内の下部に貯められている冷水の温度を検出する。
【００２１】
ミキシングユニット７２は、湯水の入口７２ａと、冷水の入口７２ｂと、混合水の出口７２ｃを有している。湯水の入口７２ａには、第１出湯管５２を介して貯湯槽４４内の湯水が流入し、冷水の入口７２ｂには、第２給水管６４ｂを介して水道水が流入する。２つの入口７２ａ，７２ｂの開口度は可変である。即ち、湯水と水道水の流入比率が可変である。これらの開口度は、制御ユニット６０によって制御される。開口度が制御されることで、例えば、水道水を遮断して（冷水入口７２ｂを閉じて）湯水のみを出口７２ｃから送り出すことが可能であり、逆に、湯水を遮断して（湯水入口７２ａを閉じて）水道水のみを出口７２ｃから送り出すことも可能である。また、例えば、７０％の湯水と３０％の水道水を混合して出口７２ｃから送り出すことが可能であり、湯水と水道水の混合比率を調整し、必要な温度に調整された混合水を出口７２ｃから送り出すことができる。
【００２２】
ミキシングユニット７２内で混合されて調温された混合水は、出口７２ｃから出湯される。出口７２ｃには第２出湯管７６が接続されている。第２出湯管７６は、補助熱源機５０内の給湯管９４に接続されており、ミキシングユニット７２と補助熱源機５０を接続している。ミキシングユニット７２の２つの入口７２ａ，７２ｂには、減圧弁４２によって減圧された圧力が加わっている。従って、ミキシングユニット７２の出口７２ｃから出湯される混合水の圧力も、減圧弁４２で調圧された圧力に等しい。第２出湯管７６には第２出湯サーミスタＴ５が配設されており、ミキシングユニット７２から出湯される混合水の温度を検出する。
【００２３】
蓄熱ユニット１５と発電ユニット２０との間には、発電熱を回収するための配管４が配設されている。
発電熱回収用配管４の往き管４ａは貯湯槽４４の底部に接続されており、発電熱回収用配管４の戻り管４ｂは貯湯槽４４の上部に接続されている。発電ユニット２０内に配設された、発電熱との熱交換機７４と、改質器３０との熱交換器７０を通過して、発電熱回収用配管４の戻り管４ｂとなる。発電ユニット２０内の２つの熱交換器７０，７４で加熱された温水は、発電熱回収用配管４の戻り管４ｂを経て貯湯槽４４の上部から注入されて貯湯され、貯湯槽４４の底部の温水が発電熱回収用配管４の往き管４ａを経て発電ユニット２０へ送られる。
発電熱回収用配管４の往き管４ａには発電熱回収用ポンプ６が配設されている。発電熱回収用ポンプ６が駆動することで発電熱回収用配管４内の湯水が循環する（図中矢印方向に循環する）。発電熱回収用ポンプ６は制御ユニット６０によって駆動制御される。
【００２４】
次に、給湯運転と暖房運転を行なう補助熱源機５０について説明する。補助熱源機５０には２つのバーナ３８，５６と、暖房用シスターン５１と、湯水を案内する複数の配管等が配設されており、補助熱源機ハウジング４９に収納されている。
まず、給湯運転について説明する。第２出湯管７６と接続している給湯管９４は、分岐部９４ｃで管９４ａと管９４ｂの二手に分岐している。管９４ａの末端は台所の蛇口や風呂の給湯栓等の温水利用箇所に接続されており、管９４ｂの末端は暖房用シスターン５１の上部に入れられている。
温水利用箇所での給湯設定温度は図示しないリモコンが操作されることによって設定される。管９４ａは、管９４ａ内の湯水がバーナ３８によって加熱されるように配設されている。バーナ３８は制御ユニット６０によって駆動制御されている。管９４ａには給湯量センサＦ１と給湯サーミスタＴ６が配設されており、それぞれ管９４ａ内の湯水の流量と給湯される湯水の温度を検出するのに利用される。
【００２５】
管９４ａのバーナ３８より下流に分岐部９４ｄが形成されており、分岐部９４ｄから温水供給路８０が分岐している。温水供給路８０は後述する浴槽水循環路９８に接続されている。温水供給路８０には温水供給弁８２が配設されており、温水供給弁８２が開かれると、温水供給路８０を介して湯水が浴槽水循環路９８に誘導され、浴槽９０内に湯張りされる。温水供給弁８２は制御ユニット６０によって開閉制御されている。浴槽水循環路９８には湯張り量センサＦ２と浴槽水サーミスタＴ７が配設されており、それぞれ浴槽水循環路９８内の湯水の流量と温度を検出するのに利用される。
【００２６】
次に、暖房運転について説明する。給湯管９４から分岐した管９４ｂには暖房用補水弁９５が配設されている。暖房用補水弁９５が開かれると管９４ｂを介して湯水が暖房用シスターン５１に誘導される。暖房用補水弁９５は制御ユニット６０によって以下のように開閉制御されている。
暖房用シスターン５１内には、制御ユニット６０と接続している水位電極５８が配設されている。水位電極５８は棒状のハイレベルスイッチ５８ａとローレベルスイッチ５８ｂとを備えている。ハイレベルスイッチ５８ａの下端は暖房用シスターン５１の水位の上限に位置しており、ローレベルスイッチ５８ｂの下端は暖房用シスターン５１の水位の下限に位置している。これらのハイレベルスイッチ５８ａとローレベルスイッチ５８ｂは、その下端が水に触れているとオン信号を出力する。
制御ユニット６０は、ローレベルスイッチ５８ｂがオン信号を出力していない間は暖房用補水弁９５を開くように制御し、ハイレベルスイッチ５８ａがオン信号を出力したときには暖房用補水弁９５を閉じるように制御する。即ち、暖房用シスターン５１内の水位は、制御ユニット６０によって上限水位と下限水位の間に維持される。
【００２７】
暖房用シスターン５１には暖房用循環路が接続されている。詳しくは、暖房用シスターン５１には共通管２が接続されており、共通管２には暖房用ポンプ３が配設されている。共通管２が二手に分岐し、高温用循環路８４と低温用循環路８６を形成している。以下、共通管２と高温用循環路８４と低温用循環路８６の総称を暖房用循環路とする。
高温用循環路８４は高温用負荷９２（例えば暖房機や浴室乾燥機等）を通過する管８４ａと、高温用負荷９２をバイパスする管８４ｂを有している。管８４ａは、暖房用シスターン５１内の湯水を高温用負荷９２に送り、利用された後の湯水を暖房用シスターン５１に戻す（図中矢印方向）。管８４ａの戻り管は後述する低温用循環路８６の戻り管に形成された合流部８６ｄに合流している。管８４ａには熱動弁８５が配設されている。熱動弁８５は高温用負荷９２の運転スイッチが操作されてオンとなると開き、オフとなると閉じる。
一方、管８４ｂは熱動弁８５より上流に形成された分岐部８４ｃから分岐した管であり、後述する低温用循環路８６の戻り管に形成された合流部８６ｃに合流している。高温用負荷９２をバイパスする管８４ｂには暖房用バイパス弁８３が配設されている。暖房用バイパス弁８３は制御ユニット６０によって開閉制御されている。
【００２８】
高温用循環路８４内の湯水を加熱するため、高温用循環路８４にはバーナ５６が配設されている。バーナ５６は制御ユニット６０によって駆動制御されている。高温用循環路８４内の湯水の温度は通常約８０℃になるように制御されている。高温用循環路８４のバーナ５６より上流には暖房低温サーミスタＴ８が配設されており、低温用循環路８６内の湯水の温度を検出するのに利用される。また、バーナ５６より下流には暖房高温サーミスタＴ９が配設されており、高温水循環路８４内の湯水の温度を検出するのに利用される。高温用循環路８４内の湯水は、暖房用ポンプ３が駆動することによって循環する（図中矢印方向に循環する）。暖房用ポンプ３は制御ユニット６０によって駆動制御されている。
【００２９】
高温用循環路８４には追焚き用循環路８８が接続されている。追焚き用循環路８８には熱交換器９１が配設されており、後述する低温用循環路８６の戻り管に形成された合流部８６ｆに合流している。追焚き用循環路８８には熱動弁８９が配設されており、熱動弁８９が開くと、高温用循環路８４から湯水が誘導され、湯水の熱が熱交換器９１に伝熱される。熱動弁８９は制御ユニット６０によって開閉制御されている。
浴槽水を追焚きするとき、浴槽９０内の湯水は浴槽水循環路９８を循環する。浴槽水循環路９８は上述の熱交換器９１を通過するように配設されている。浴槽水循環路９８内の湯水が循環し、熱交換器９１で加熱されることによって浴槽水が追焚きされる。浴槽水循環路９８には浴槽水用ポンプ９９が配設されている。浴槽水用ポンプ９９が駆動することによって浴槽水循環路９８内の湯水が循環する。浴槽水循環ポンプ９９は制御ユニット６０によって駆動制御される。
【００３０】
低温用循環路８６は低温用負荷（床暖房機等）９６を通過するように配設されている。低温用循環路８６は、暖房用シスターン５１内の湯水を低温用負荷９６に送り、利用後の湯水を後述する２つの管で暖房用シスターン５１に戻す。
低温用循環路８６の往き管には熱動弁８７が配設されている。熱動弁８７は制御ユニット６０によって開閉制御される。低温用循環路８６内の湯水は通常約６０℃になるように制御されている。
【００３１】
低温用循環路８６の戻り管は、直接暖房用シスターン５１へ戻る管８６ａと、貯湯槽４４内を通過してから暖房用シスターン５１へ戻る管８６ｂとを有している。これらの管８６ａ，８６ｂは三方弁１２によって切換えられる。三方弁１２は１つの入口１２ａと２つの出口１２ｂ，１２ｃとを有している。低温用循環路８６の戻り管は三方弁１２の入口１２ａに接続されている。三方弁１２の出口１２ｂには管８６ａが接続されている。管８６ａの他端は暖房用シスターン５１に接続されている。一方、三方弁１２の出口１２ｃには管８６ｂが接続されている。管８６ｂは、貯湯槽４４内の湯水と混合されることなく貯湯槽４４内の上部を通過する管である。管８６ｂは、貯湯槽４４内を通過後に、管８６ａの合流部８６ｅに合流する。三方弁１２の切換えは制御ユニット６０によって制御されている。低温用循環路８６内の湯水も、暖房用ポンプ３が駆動することによって循環する（図中矢印方向に循環する）。低温用循環路８６の戻り管の合流部８６ｃと三方弁１２の間には暖房戻りサーミスタＴ１０が配設されており、低温用循環路８６の戻り管内の湯水の温度を検出するのに利用される。
【００３２】
上述の管８６ｂによって、貯湯槽４４に蓄熱されている熱を暖房運転に利用することができる。貯湯槽４４内の熱を床暖房運転に利用したい場合、三方弁１２の出口を出口１２ｃに切換える。管８６ｂ内の湯水は貯湯槽４４内の上部を通過するときに貯湯槽４４内上部の高温の湯水によって加熱され、加熱された湯水がシスターン５１へ戻る。この循環によって低温用循環路８６内の湯水が加熱され、湯水の熱が低温用負荷９６である床暖房機に伝熱される。このようにすれば、貯湯槽４４内の熱を床暖房運転等の暖房運転に利用することができる。
貯湯槽４４の蓄熱量が放出されてしまうと、暖房用バイパス弁８３を開いて高温用負荷９２（この場合浴室乾燥機）をバイパスする管８４ｂを開通させる。この場合には、バーナ５６で加熱された高温水がシスターン５１に導かれ、その高温の温水を利用して暖房運転することが可能となる。
【００３３】
暖房運転終了後、上述の管８６ｂによって、貯湯槽４４内の蓄熱量が少ないときには暖房用循環路内の余熱を貯湯槽４４に蓄熱させることができる。貯湯槽４４の上部の温度が低温用循環路８６内の湯水の温度よりも低いときには、三方弁１２の出口を出口１２ｃに切換える。これによって低温用循環路８６内の湯水が管８６ｂへ誘導される。管８６ｂ内の湯水は貯湯槽４４内を通過するときに貯湯槽４４内の湯水を加熱する。このようにすれば、低温用循環路８６等の暖房用循環路内の余熱を貯湯槽４４内に蓄熱することができる。
【００３４】
次に、本実施例のコージェネレーションシステム１０の補助熱源機５０のバーナ３８の点火動作について図２を用いて説明する。図２は補助熱源機５０のバーナ３８の制御を示すフローチャートである。なお、符号は図１参照のこととする。
図２に示すステップＳ１０で温水利用箇所４０において給湯要求があるか否かが判別され、給湯要求があったとき（ＹＥＳのとき）にステップＳ１２へ進む。ステップＳ１２では、給湯量センサＦ１が検出する全ての温水供給箇所への給湯量の合計（浴槽９０への湯張り量を含む）と、湯張り量センサＦ２が検出する浴槽９０への湯張り量との差の絶対値が毎分１リットル以上であるか否かが判別される。給湯量と湯張り量との差が毎分１リットル以上であれば（ＹＥＳであれば）貯湯槽４４内の湯水は湯張り以外にも利用されているとみなしてステップＳ１４へ進む。
【００３５】
ステップＳ１４では、第１出湯サーミスタＴ１が検出する出湯温度が、リモコンで予め設定される給湯設定温度より５℃以上高いか否かが判別される。出湯温度と給湯設定温度との差が５℃以上あれば（ステップＳ１４でＹＥＳであれば）貯湯槽４４内の蓄熱量は充足しているとみなしてステップＳ１６へ進む。出湯温度と給湯設定温度との差が５℃より小さければ（ステップＳ１４でＮＯであれば）貯湯槽４４内の蓄熱量は不足しているとみなしてステップＳ２４へ進み、補助熱源機５０のバーナ３８の点火動作を行なって処理を終了する。
【００３６】
バーナ３８の点火動作を開始すると、実際に点火されるまでに２〜３秒程度の時間を要し、この間も給湯が継続されていれば出湯温度はさらに低下する。本実施例では、出湯温度と給湯設定温度との差が５℃を下回ったときには、まもなく湯切れが発生することを想定して、バーナ３８の点火動作を開始する。このタイミングでバーナ３８の点火動作を開始すると、湯切れが発生して給湯設定温度より低い湯温の湯水が補助熱源機５５内を通過し始めるよりも前にバーナ３８が点火して加熱が開始される。温水利用箇所４０での給湯温度の変動を抑制し、常時安定した湯温で給湯することができる。
なお、バーナ３８を最小燃焼で燃焼させても、バーナ３８では湯温を１〜２℃上昇させるような微妙な加熱を行なうことができない。バーナ３８が点火した直後は、給湯設定温度と出湯温度との差が小さいため、湯水を給湯設定温度以上に過熱してしまう。このため、本実施例ではミキシングユニット７２の混合比率を調整して、最小燃焼で燃焼させたときに給湯設定温度が得られるような湯温に調整する。
【００３７】
ステップＳ１６では、給湯設定温度と、給水サーミスタＴ２が検出する給水温度との差が３０℃以上であるか否かが判別される。３０℃未満であれば（ステップＳ１６でＮＯであれば）ステップＳ１８へ進む。３０℃以上であれば（ステップＳ１６でＹＥＳであれば）湯切れが発生して給湯温度に大きな変動が生じることが予測されるため、ステップＳ２４へ進み、補助熱源機５０のバーナ３８の点火動作を行なって処理を終了する。
【００３８】
給湯設定温度が高温であるときや、冬期で外気温が著しく低温であるとき、給湯設定温度と給水温度との差は大きい。貯湯槽４４内の蓄熱が充分あり、出湯温度と給湯設定温度との差が充分にあっても、給湯設定温度と給水温度との差が大きいほど貯湯槽４４内の湯水の使用量が多くなり、貯湯槽４４内の湯温が低下する速度は増す。本実施例では、給湯設定温度と給水温度との差が３０℃を超えたときには湯切れが発生することを想定して、バーナ３８の点火動作を開始する。このタイミングでバーナ３８の点火動作を開始すると、湯切れが発生して給湯設定温度より低い湯温の湯水が補助熱源機５５内を通過し始めるよりも前にバーナ３８が点火して加熱が開始される。温水利用箇所４０での給湯温度の変動を抑制し、常時安定した湯温で給湯することができる。
【００３９】
ステップＳ１８では、給湯設定温度と給水温度との差が２５℃以上であるか否かが判別される。２５℃未満であれば（ステップＳ１８でＮＯであれば）ステップＳ２０へ進む。２５℃以上あれば（ステップＳ１８でＹＳＥであれば）ステップＳ２８へ進む。ステップＳ２８では給湯量センサＦ１が検出する給湯量が毎分１０リットル以上であるか否かが判別される。毎分１０リットルより少なければ（ステップＳ２８でＮＯであれば）湯切れが発生しないとみなしてステップＳ１０へ戻る。毎分１０リットル以上であれば（ステップＳ２８でＹＥＳであれば）湯切れが発生して給湯温度に変動が生じることが予測されるため、ステップＳ２４へ進み、補助熱源機５０のバーナ３８の点火動作を行なって処理を終了する。給湯設定温度と給水温度との差が２５℃以上３０℃未満であれば、毎分１０リットル以上給湯するときにバーナ３８を点火する。
【００４０】
給湯設定温度と給水温度との差が比較的大きいとき、毎分１０リットルといった少ない給水量であっても湯切れが発生しやすい。本実施例では、給湯設定温度と給水温度との差が２５〜３０℃であるとき、毎分１０リットル以上給湯する湯切れが発生すると想定して、バーナ３８の点火動作を開始する。このタイミングでバーナ３８の点火動作を開始すると、湯切れが発生して給湯設定温度より低い湯温の湯水が補助熱源機５５内を通過し始めるよりも前にバーナ３８が点火して加熱が開始される。温水利用箇所４０での給湯温度の変動を抑制し、常時安定した湯温で給湯することができる。
【００４１】
ステップＳ２０では、給湯設定温度と給水温度との差が２０℃以上であるか否かが判別される。２０℃未満であれば（ステップＳ２０でＮＯであれば）ステップＳ２２へ進む。２０℃以上であれば（ステップＳ２０でＹＥＳであれば）ステップＳ３０へ進む。ステップＳ３０では給湯量が毎分１５リットル以上であるか否かが判別される。毎分１５リットルより少なければ（ステップＳ３０でＮＯであれば）湯切れが発生しないとみなしてステップＳ１０へ戻る。毎分１５リットル以上であれば（ステップＳ３０でＹＥＳであれば）湯切れが発生して給湯温度に変動が生じることが予測されるため、ステップＳ２４へ進み、補助熱源機５０のバーナ３８の点火動作を行なって処理を終了する。
給湯設定温度と給水温度との差が２０℃以上２５℃未満であれば、毎分１５リットル以上給湯するときにバーナ３８を点火する。
【００４２】
本実施例では、給湯設定温度と給水温度との差が２０〜２５℃であるとき、給水量が１５リットル以上であれば、湯切れが発生すると想定して、バーナ３８の点火動作を開始する。このタイミングでバーナ３８の点火動作を開始すると、湯切れが発生して給湯設定温度より低い湯温の湯水が補助熱源機５５内を通過し始めるよりも前にバーナ３８が点火して加熱が開始される。温水利用箇所４０での給湯温度の変動を抑制し、常時安定した湯温で給湯することができる。
【００４３】
ステップＳ２２では給湯量が毎分２０リットル以上であるか否かが判別される。毎分２０リットルより少なければ（ステップＳ２２でＮＯであれば）湯切れが発生しないとみなしてステップＳ１０へ戻る。毎分２０リットル以上であれば（ステップＳ２２でＹＥＳであれば）湯切れが発生して給湯温度に変動が生じることが予測されるため、ステップＳ２４へ進み、補助熱源機５０のバーナ３８の点火動作を行なって処理を終了する。
【００４４】
給湯設定温度と給水温度との差が比較的小さいときであっても、毎分２０リットルといった多い給水量であれば湯切れが発生しやすい。本実施例では、給湯設定温度と給水温度との差が２０℃を下回るとき、多量に給湯されて湯切れが発生すると想定して、バーナ３８の点火動作を開始する。このタイミングでバーナ３８の点火動作を開始すると、湯切れが発生して給湯設定温度より低い湯温の湯水が補助熱源機５５内を通過し始めるよりも前にバーナ３８が点火して加熱が開始される。温水利用箇所４０での給湯温度の変動を抑制し、常時安定した湯温で給湯することができる。
【００４５】
ステップＳ１２で給湯量センサＦ１が検出する給湯量と湯張り量センサＦ２が検出する湯張り量との差が毎分１リットル以下の水量であれば（ステップＳ１２でＮＯであれば）、貯湯槽４４内の湯水は湯張りのみに利用されているとみなしてステップＳ２６へ進む。ステップＳ２６では給湯設定温度が出湯温度より高いか否かが判別される。給湯設定温度が出湯温度より低ければ（ステップＳ２６でＮＯであれば）、湯張りに対して貯湯槽４４内の蓄熱量が充足状態であり、湯切れが発生しないとみなしてステップＳ１０へ戻る。給湯設定温度が出湯温度以上であれば（ステップＳ２６でＹＥＳであれば）、湯張りに対して貯湯槽４４内の蓄熱量が不足しているとみなしてステップＳ２４へ進み、補助熱源機５０のバーナ３８の点火動作を行なって処理を終了する。
【００４６】
浴槽９０内への湯張りによって湯切れが発生し、バーナ３８が点火するまでの間、温度低下した湯水が加熱されることなく湯張りされたとしても、湯切れによる温度変動を直接使用者が体感することはない。本実施例では、貯湯槽４４内の湯水が湯張りのみに利用されている場合、出湯温度が給湯設定温度以下になったときに補助熱源機５０を作動させる。給湯量センサＦ１が検出する給湯量と湯張り量センサＦ２が検出する湯張り量との差が毎分１リットル以下の水量であれば、出湯温度と給湯設定温度との差が５℃以下であっても補助熱源機５０を作動させず、出湯温度が給湯設定温度以下となるまで補助熱源機５０の作動を待機させ、出湯温度が給湯設定温度以下になったときに始めて補助熱源機５０を作動させる。
このタイミングでバーナ３８の点火動作を開始すると、補助熱源機５０が点火動作を開始してから実際に点火されるまでの間、給湯設定温度以下に温度低下した湯水が加熱されることなく補助熱源機５０内を通過する。しかし、浴槽水の湯温は湯張りが終了した時点で給湯設定温度になっていればよく、湯張り途中で一時的に低下しても何ら問題はない。貯湯槽４４内の蓄熱をより有効に利用することができるため、熱効率が向上し、より経済的となる。
【００４７】
本発明のコージェネレーションシステムでは、蓄熱利用から補助熱源機利用への切換え時に、給湯設定温度以下となった貯湯槽内の湯水が補助熱源機を通過する前に、補助熱源機のバーナが点火されて燃焼状態となるようなタイミングで点火動作を開始するため、給湯温度が安定し、使用者に不快感を与えることがない。また、貯湯槽内の湯水を浴槽への湯張りのみに利用する場合、蓄熱利用から補助熱源機利用への切換え時の一時的な温度変動を許容し、蓄熱を最大限に利用するため、経済性が向上する。
【００４８】
以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示にすぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。
また、本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組み合わせによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組み合わせに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成するものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本実施例のコージェネレーションシステムの概略構成図。
【図２】 本実施例の補助熱源機の制御を示すフローチャート。
【符号の説明】
４：発電熱回収用配管、４ａ：往き管、４ｂ：戻り管
６：発電熱回収用ポンプ
１０：コージェネレーションシステム
１２：三方弁、１２ａ：入口、１２ｂ：出口、１２ｃ：出口
１５：蓄熱ユニット
２０：発電ユニット
２２：燃料電池
３０：改質器
４０：温水利用箇所
４４：貯湯槽
５０：給湯暖房用補助熱源機
５２：第１出湯管
５６：バーナ
６０：制御ユニット
６４：給水管、６４ａ：第１給水管、６４ｂ：第２給水管、６４ｃ：分岐部
７２：ミキシングユニット、７２ａ：湯水入口、７２ｂ：冷水入口、７２ｃ：出口
７６：第２出湯管
９０：浴槽
９４：給湯管、９４ａ：管、９４ｂ：管、９４ｃ：分岐部、９４ｄ：分岐部
９８：浴槽水循環路
９９：浴槽水用ポンプ
Ｔ１：第１出湯サーミスタ
Ｔ２：給水サーミスタ
Ｔ３：貯湯槽上部サーミスタ
Ｆ１：給湯量センサ
Ｆ２：湯張り量センサ[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a cogeneration system (heat transfer cogeneration system). Specifically, the present invention relates to a technique for reducing discomfort given to a user when switching from a heat storage use state to an auxiliary heat source machine use state.
[0002]
[Prior art]
The cogeneration system includes a power generation unit that generates electric power and generated heat, a hot water storage tank, and a power generation heat recovery medium circulation path that sends the water in the hot water storage tank to the power generation unit, heats it with the generated heat, and returns it to the hot water storage tank. Water is heated using the generated heat generated with power generation, and the heated hot water is stored in a hot water storage tank. Hot water in the hot water tank is adjusted to an appropriate temperature, and hot water is supplied to a hot water use location (for example, a floor heating system, a bathtub, a shower, or a hot water tap). If hot water hotter than the hot water temperature required at the hot water use location is stored in the hot water storage tank, the hot water in the hot water storage tank can be adjusted to the required hot water temperature by mixing it with tap water. If hot water is stored at a temperature lower than that required at the location where hot water is used, it is necessary to further heat it with an auxiliary heat source that is installed for temperature control. Since heating may be performed, a necessary amount of heat can be reduced as compared to heating tap water. Therefore, the cogeneration system has a high overall thermal efficiency.
[0003]
If the hot water stored in the hot water storage tank is small and the hot water is continuously supplied to the hot water use location, the hot water stored in the hot water storage tank may be used up. In a normal system, when the temperature of the hot water in the hot water storage tank falls below the hot water supply set temperature, the auxiliary heat source unit is operated, and after the stored heat amount is used up, hot water supply is continued using the auxiliary heat source unit.
[0004]
When operating the combustion device of the auxiliary heat source machine, an operation called pre-purge is required to rotate the combustion fan for a predetermined time (for example, about 2 to 3 seconds) to expel residual gas in the burner. A predetermined time is required from the start of the combustion operation to the actual start of combustion. For this reason, a time lag occurs in the technique of starting the combustion operation after it is found that the temperature of the hot water in the hot water tank has decreased. Since the temperature of the hot water passing through the auxiliary heat source device is further decreased from the time when the combustion operation is started until the actual combustion starts, the hot water is not heated even though the temperature decreases further. May give a pleasant feeling.
[0005]
The above problem can be solved by always operating the auxiliary heat source machine in the minimum combustion state. When the hot water stored in the hot water tank is used up, the temperature fluctuation of the hot water to be supplied can be suppressed by operating the auxiliary heat source machine with the combustion state switched to the maximum.
In addition, in the hot water storage type hot water supply system disclosed in Patent Document 1, a daily change in the required hot water supply flow rate is stored, and occurrence of hot water shortage is predicted based on this data, or the user uses a large amount of hot water. Prepare for running out of hot water by reserving use. The auxiliary heat source machine is operated at a time point before the time zone where the occurrence of hot water is predicted or a time point before the reserved time zone. The hot water heated by the auxiliary heat source machine is introduced into the hot water tank to increase the amount of hot water in advance, or the hot water in the hot water tank is heated to a high temperature by the auxiliary heat source machine, and this hot water and tap water are mixed at the hot water supply destination. The hot water supply is suppressed, and the occurrence of hot water is suppressed, and the temperature fluctuation of the hot water supplied is suppressed.
[0006]
[Patent Document 1]
JP 2002-22280 A
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
In the above-described method of operating the auxiliary heat source unit, the auxiliary heat source unit is operated even when there is sufficient heat storage in the hot water storage tank, and wasteful fuel is consumed, which is uneconomical.
In addition, the method of predicting a hot water out based on past data in Patent Document 1 cannot follow a hot water that does not match the data or an unexpected hot water out. For example, even if hot water is predicted on the data and the auxiliary heat source machine is operated, hot water may not actually be used. In this case, fuel is consumed wastefully. Alternatively, a large amount of hot water may be supplied when occurrence of hot water is not predicted on the data. In this case, the temperature of the hot water to be supplied becomes unstable due to hot water shortage.
An object of the present invention is to provide a cogeneration system in which the hot water supply temperature at the time of switching from the heat storage utilization state to the auxiliary heat source unit utilization state is stable and the economy is improved.
[0008]
[Means, actions and effects for solving problems]
The cogeneration system of the present invention includes a power generation unit, a hot water storage tank, an auxiliary heat source machine for heating hot water discharged from the hot water storage tank,Mixing means for mixing hot water and tap water;Hot water supply temperature setting means for setting the hot water supply temperature at the location where hot water is used and hot water temperature detection means for detecting the hot water temperature from the hot water storage tank are provided. This cogeneration system is used during hot water supply.The temperature of the hot water discharged from the hot water tank decreases,The difference between the hot water temperature detected by the hot water temperature detection means and the hot water supply set temperature set by the hot water supply temperature setting means is the first temperature difference.When you reachActivate the auxiliary heat source machine.In this cogeneration system, hot water and tap water are mixed by the mixing means even after the auxiliary heat source machine is operated.
[0009]
When a large amount of hot water in the hot water storage tank is discharged, the temperature of the hot water in the hot water storage tank falls below the set hot water supply temperature. The hot water discharged from the hot water storage tank is heated by the auxiliary heat source unit when the temperature decreases. In the conventional cogeneration system, the operation of the auxiliary heat source is started when it is detected that the temperature of the hot water discharged from the hot water tank (the temperature of the hot water) is lower than the preset hot water supply temperature. In this method, it takes a predetermined time (for example, about 2 to 3 seconds) from the start of the operation of the auxiliary heat source machine to the actual start of combustion. During this time, the temperature of the hot water discharged from the hot water tank continues to decrease. Until the burner actually ignites, the hot water discharged from the hot water tank passes through the auxiliary heat source machine without being heated, so hot water with a temperature lower than the set hot water temperature is supplied to the hot water use location, and the hot water temperature fluctuates. It will occur. That is, fluctuations in the hot water supply temperature cannot be suppressed with the technique of operating the auxiliary heat source machine when the hot water temperature is lowered to the hot water supply set temperature.
[0010]
In the cogeneration system of the present invention, the temperature difference of the tapping temperature that changes within the time required from the start of the operation of the auxiliary heat source machine to the actual start of combustion is calculated in advance, and the first difference is calculated based on this temperature difference. A temperature difference is set (the first temperature difference is set to 5 ° C. in the examples). When the hot water temperature gradually decreases during hot water supply and the difference between the hot water temperature and the hot water supply set temperature reaches the first temperature difference, the auxiliary heat source machine is forcibly operated. Thereby, before the hot water temperature falls below the preset hot water supply temperature, the burner of the auxiliary heat source unit is ignited and becomes in a combustion state, so that the hot water whose temperature has decreased is heated when passing through the auxiliary heat source unit. Therefore, it is possible to always supply hot water at a stable temperature without lowering the temperature to a hot water supply set temperature or lower in a hot water usage location.
As the hot water temperature detecting means for detecting the hot water temperature from the hot water tank, a thermistor disposed in the hot water pipe connected to the hot water tank can be used, and the hot water tank disposed in the upper part of the hot water tank to which the hot water pipe is connected. A thermistor can also be used.
[0011]
  Cogeneration system of the present inventionIs,In addition to the above configuration,Equipped with feed water temperature detection means to detect the feed water temperature of tap watering.When the difference between the hot water supply set temperature and the feed water temperature detected by the feed water temperature detecting means is greater than or equal to the second temperature difference during hot water supplyAlso, Activate the auxiliary heat source machineThe
  When the hot water supply set temperature is high or when the outside air temperature is low in winter, the difference between the hot water set temperature and the water supply temperature is large. Even if there is enough heat storage in the hot water tank and there is a sufficient difference between the hot water temperature and the hot water set temperature, if the difference between the hot water set temperature and the hot water temperature is large, the hot water in the hot water tank will run out. Cheap. When the hot water temperature falls during hot water supply due to running out of hot water, the user feels a great discomfort.
  In this cogeneration system, a temperature difference that is the difference between the hot water supply set temperature and the hot water temperature and is likely to cause hot water shortage is set as the second temperature difference (30 ° C. in the embodiment). When the difference between the hot water supply set temperature and the feed water temperature is equal to or greater than the second temperature difference, the auxiliary heat source machine is forcibly operated. As a result, even if hot water runs out, the hot water whose temperature has decreased below the hot water supply set temperature will burn until the hot water passes through the auxiliary heat source machine, so when the hot water whose temperature has decreased passes through the auxiliary heat source machine. To be heated. Therefore, it is possible to always supply hot water at a stable temperature without lowering the temperature to a hot water supply set temperature or less at a hot water use location.
[0012]
The cogeneration system of the present invention includes hot water supply amount detection means for detecting the amount of hot water supplied, and detection of hot water supply detected by the hot water supply amount detection means even if the difference between the hot water set temperature and the feed water temperature falls below the second temperature difference. When the amount is equal to or greater than the predetermined amount of water, it is preferable to operate the auxiliary heat source unit.
Even when the difference between the hot-water supply set temperature and the hot-water temperature is small, if the hot-water supply amount is large at the hot-water usage point, the hot water runs out easily. In this cogeneration system, a predetermined amount of water is set as a detected amount of hot water supply that is likely to cause a hot water shortage (in the embodiment, it is set to 10 to 20 liters per minute). When the detected amount of hot water supply exceeds a predetermined amount of water, the auxiliary heat source is forcibly activated. Thus, even if a large amount of hot water is supplied and hot water runs out, the hot water having a temperature lower than the hot water supply set temperature is burned before the hot water passes through the auxiliary heat source machine. Heated when passing through the machine. Therefore, it is possible to always supply hot water at a stable temperature without lowering the temperature to a hot water supply set temperature or less at a hot water use location.
[0013]
  Of the present inventionotherCogeneration systemIs,A power generation unit, a hot water storage tank, an auxiliary heat source device for heating hot water discharged from the hot water storage tank, a mixing means for mixing hot water and tap water, a hot water supply temperature setting means for setting a hot water supply temperature at a hot water use location, A hot water temperature detecting means for detecting a hot water temperature from the hot water storage tank;Hot water supply amount detection means for detecting the amount of hot water supply;,Hot water amount detection means for detecting the amount of hot water to the bathtubWhenWithing. In this cogeneration system, the temperature of the hot water discharged from the hot water storage tank during hot water supply decreases, and the difference between the hot water temperature detected by the hot water temperature detecting means and the hot water set temperature set by the hot water temperature setting means is the first temperature. When the difference is reached,When the difference between the amount of hot water detected by the hot water supply amount detecting means and the amount of hot water detected by the hot water amount detecting means is equal to or less than a predetermined water amount difference, the difference between the hot water temperature and the hot water supply set temperature becomes the first temperature difference. Even if the temperature has reached, the auxiliary heat source unit is not operated, and the auxiliary heat source unit is allowed to wait until the tapping temperature falls below the hot water supply set temperature.When the tapping temperature falls below the hot water supply set temperature, operate the auxiliary heat source unit.The
  In this cogeneration system, when the hot water in the hot water tank is used only for filling the bathtub, it is different from the case where hot water is supplied at other hot water use places. Turn on the heat source machine. According to this, the temperature of the hot water passing through the auxiliary heat source machine temporarily decreases below the hot water supply set temperature between the time when the auxiliary heat source machine starts the ignition operation and is ignited. However, when the hot water is filled in the bathtub, even if the hot water temperature falls below the hot water supply set temperature and the hot water that has fallen before the burner ignites is filled without being heated, The user does not experience the change directly. The hot water temperature of the bathtub water only needs to be the hot water supply set temperature when the hot water filling is finished, and there is no problem even if it temporarily decreases during the hot water filling. Therefore, in the case of hot water filling, the hot water supply temperature is allowed to fluctuate occasionally when the hot water runs out. Since the heat storage in the hot water tank can be used more effectively, the thermal efficiency is improved and it becomes more economical.
[0014]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described.
(Embodiment 1) The hot water supply detection amount at which the auxiliary heat source machine is started to operate is set by the temperature difference between the hot water supply set temperature and the feed water temperature. When this temperature difference is large, the hot water supply detection amount is set to a large amount of water. When is small, it is set to a small amount of water.
The larger the temperature difference between the hot water supply set temperature and the hot water temperature, the more likely the hot water runs out and the greater the temperature drop. Therefore, when the temperature difference between the hot water supply set temperature and the hot water temperature is large, even if the amount of hot water supply is small, there is a possibility that hot water may run out, so it is necessary to operate the auxiliary heat source machine. Conversely, when this temperature difference is small, hot water is less likely to occur than when it is large, so the auxiliary heat source unit need only be operated when the amount of hot water supply is large. Since the operation of the auxiliary heat source device can be switched according to the temperature and flow rate of the hot water, the temperature of the hot water supplied can be stabilized, and the thermal efficiency can be further improved.
[0015]
【Example】
An embodiment embodying the present invention will be described with reference to FIGS.
First, the configuration of the cogeneration system will be described. FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a cogeneration system according to the present embodiment. As shown in FIG. 1, the cogeneration system 10 includes a power generation unit 20 that generates electric power and generated heat, a heat storage unit 15 that stores heat by storing warm water heated by the generated heat, and uses the warm water. The The heat storage unit 15 includes a hot water storage tank 44 for storing hot water heated by the generated heat, a mixing unit 72 for mixing hot water discharged from the hot water storage tank 44 and tap water, an auxiliary heat source machine for hot water supply and heating (hereinafter referred to as an auxiliary heat source machine). It is composed of 50 etc. The auxiliary heat source unit 50 heats and regulates hot and cold water that has passed through the mixing unit 72 and supplies the hot water to the hot water use point 40 and the bathtub 90, warms the hot water in the bathtub 90, warms the heating medium, and heats the heater. Heat to 92,96.
[0016]
The power generation unit 20 includes a fuel cell 22, a reformer 30 and the like, and is housed in a power generation unit housing 21. The reformer 30 generates hydrogen gas from hydrocarbon-based raw fuel gas. Since a high temperature is required to efficiently generate hydrogen gas, the reformer 30 has a burner 32 incorporated therein. Further, a combustion gas exhaust pipe 34 is connected to the reformer 30, and the combustion gas exhaust pipe 34 passes through the heat exchanger 70 and heats the water, and then is discharged out of the power generation unit housing 21 (in the drawing). Arrow).
The fuel cell 22 is composed of a plurality of cells. A pipe (not shown) communicating with the reformer 30 is connected to the fuel cell 22. Hydrogen gas generated by the reformer 30 is supplied to the fuel cell 22 through this pipe. The fuel cell 22 takes in oxygen in the air, and reacts the taken-in oxygen with hydrogen gas supplied from the reformer 30 to generate power.
[0017]
The fuel cell 22 generates heat during power generation. A heat medium circulation pipe 24 is connected to the fuel cell 22, and the heat medium flowing in the heat medium circulation pipe 24 collects generated heat generated during power generation. A heat medium circulation pump 8 is disposed in the heat medium circulation pipe 24. In this embodiment, pure water is used as the heat medium. Pure water is obtained by passing tap water through a pure water generator (not shown).
The heat medium circulation pipe 24 is disposed so as to pass through the heat exchanger 74. The heat generated by the fuel cell 22 recovered by the heat medium is transferred to the heat exchanger 74.
A three-way valve 36 is disposed in the heat medium circulation pipe 24. The three-way valve 36 has one inlet and two outlets. The heat medium circulation pipe 24 is bifurcated by the three-way valve 36. Of the branched heat medium circulation pipe 24, a pipe connected to one outlet of the three-way valve 36 is disposed via the radiator 28, and a pipe connected to the other outlet is the radiator 28. It is arrange | positioned so that it may not be interposed. Which outlet of the three-way valve 36 is opened is controlled by a power generation unit controller (not shown). As a result, it is switched whether the heat medium circulates via the radiator 28 or circulates without passing through the radiator 28. Specifically, when the temperature of the heat medium measured by a thermistor (not shown) is abnormally high, the outlet of the three-way valve 36 is switched so that the heat medium circulates through the radiator 28. The radiator 28 cools the heat medium by blowing air, for example. In addition, illustration 25 is a cis turn.
[0018]
The heat storage unit 15 includes a hot water storage tank 44, a mixing unit 72, an auxiliary heat source device 50, and the like, and is stored in the heat storage unit housing 16.
The cogeneration system 10 is provided with a water supply pipe 64 for supplying tap water. A branch portion 64c is formed in the water supply pipe 64, and the branch portion 64c branches into two hands, a first water supply pipe 64a and a second water supply pipe 64b. The first water supply pipe 64 a is connected to the lower part of the hot water tank 44. The second water supply pipe 64 b is connected to the cold water inlet 72 b of the mixing unit 72.
A first hot water discharge pipe 52 is connected to the upper part of the hot water storage tank 44, and the first hot water discharge pipe 52 is connected to a hot water inlet 72 a of the mixing unit 72. A first hot water thermistor T <b> 1 is disposed in the first hot water discharge pipe 52 in the vicinity of the connection portion with the hot water storage tank 44, and is used to detect the temperature of the hot water discharged from the hot water storage tank 44.
[0019]
A pressure reducing valve 42 is disposed upstream of the branch portion 64 c of the water supply pipe 64. The pressure reducing valve 42 adjusts the pressure of tap water supplied to the hot water tank 44 and the mixing unit 72. When the hot water in the hot water storage tank 44 decreases or the cold water inlet 72b of the mixing unit 72 opens and the downstream pressure of the pressure reducing valve 42 becomes equal to or lower than the pressure regulation value, the pressure reducing valve 42 opens and the hot water storage tank 44 and the mixing unit are opened. 72 is supplied with water. The pressure in the hot water tank 44 is maintained at a pressure lower than the tap water pressure. A water supply thermistor T <b> 2 is disposed on the downstream side of the pressure reducing valve 42 of the water supply pipe 64 and is used to detect the temperature of the tap water supplied.
[0020]
A relief valve 46 for releasing the pressure in the hot water storage tank 44 is disposed above the hot water storage tank 44. The pressure in the hot water tank 44 is maintained at 0.17 MPa or less which is the pressure resistance of the hot water tank 44 by the relief valve 46 and the pressure reducing valve 42. The relief valve 46 is provided with a pipe 55 for draining open steam (or hot water).
One end of a drain pipe 54 is connected to the lower part of the hot water tank 44. The other end of the drain pipe 54 is connected to the middle of the drain pipe 55. The drain pipe 54 drains water from the hot water tank 44. A manually operated drain valve 53 is attached to the drain pipe 54. When the drain valve 53 is opened, the hot water stored in the hot water tank 44 is drained to the outside through the drain pipe 54.
Hot water and cold water in the hot water storage tank 44 form a temperature stratification and do not mix. A hot water tank upper thermistor T <b> 3 is disposed in the upper part of the hot water tank 44, and detects the temperature of the hot water stored in the upper part of the hot water tank 44. A hot water tank lower thermistor T <b> 4 is disposed below the hot water tank 44, and detects the temperature of the cold water stored in the lower part of the hot water tank 44.
[0021]
The mixing unit 72 has a hot water inlet 72a, a cold water inlet 72b, and a mixed water outlet 72c. Hot water in the hot water storage tank 44 flows into the hot water inlet 72a via the first hot water outlet pipe 52, and tap water flows into the cold water inlet 72b via the second water supply pipe 64b. The opening degree of the two inlets 72a and 72b is variable. That is, the inflow ratio of hot water and tap water is variable. These opening degrees are controlled by the control unit 60. By controlling the opening degree, for example, it is possible to shut off tap water (close the cold water inlet 72b) and send out only hot water from the outlet 72c, and conversely shut off hot water (hot water inlet 72a). It is also possible to send out only tap water from the outlet 72c. In addition, for example, 70% hot water and 30% tap water can be mixed and sent out from the outlet 72c, the mixing ratio adjusted to the required temperature can be adjusted by adjusting the mixing ratio of hot water and tap water. 72c can be sent out.
[0022]
The mixed water that has been mixed and adjusted in the mixing unit 72 is discharged from the outlet 72c. A second hot water discharge pipe 76 is connected to the outlet 72c. The second hot water outlet pipe 76 is connected to the hot water supply pipe 94 in the auxiliary heat source machine 50, and connects the mixing unit 72 and the auxiliary heat source machine 50. The pressure reduced by the pressure reducing valve 42 is applied to the two inlets 72 a and 72 b of the mixing unit 72. Therefore, the pressure of the mixed water discharged from the outlet 72 c of the mixing unit 72 is also equal to the pressure adjusted by the pressure reducing valve 42. A second hot water thermistor T <b> 5 is disposed in the second hot water discharge pipe 76 and detects the temperature of the mixed water discharged from the mixing unit 72.
[0023]
Between the heat storage unit 15 and the power generation unit 20, a pipe 4 for recovering the generated heat is disposed.
The forward pipe 4 a of the power generation heat recovery pipe 4 is connected to the bottom of the hot water tank 44, and the return pipe 4 b of the power generation heat recovery pipe 4 is connected to the top of the hot water tank 44. It passes through the heat exchanger 74 with the generated heat and the heat exchanger 70 with the reformer 30 disposed in the power generation unit 20, and becomes the return pipe 4 b of the power generation heat recovery pipe 4. The hot water heated by the two heat exchangers 70 and 74 in the power generation unit 20 is injected from the upper part of the hot water storage tank 44 through the return pipe 4b of the power generation heat recovery pipe 4 and stored, and is stored at the bottom of the hot water storage tank 44. Hot water is sent to the power generation unit 20 through the forward pipe 4 a of the power generation heat recovery pipe 4.
A power generation heat recovery pump 6 is disposed in the forward pipe 4 a of the power generation heat recovery pipe 4. When the power generation heat recovery pump 6 is driven, hot water in the power generation heat recovery pipe 4 circulates (circulates in the direction of the arrow in the figure). The power generation heat recovery pump 6 is driven and controlled by the control unit 60.
[0024]
Next, the auxiliary heat source unit 50 that performs the hot water supply operation and the heating operation will be described. The auxiliary heat source machine 50 is provided with two burners 38 and 56, a heating system 51, and a plurality of pipes for guiding hot water and the like, and is housed in an auxiliary heat source machine housing 49.
First, the hot water supply operation will be described. The hot water supply pipe 94 connected to the second hot water discharge pipe 76 is branched into two branches, a pipe 94a and a pipe 94b, at a branching portion 94c. The end of the pipe 94a is connected to a hot water use location such as a kitchen faucet or a hot water tap of a bath, and the end of the pipe 94b is placed in the upper part of the heating system 51.
The hot water supply set temperature at the hot water use location is set by operating a remote controller (not shown). The pipe 94a is arranged so that the hot water in the pipe 94a is heated by the burner 38. The burner 38 is driven and controlled by the control unit 60. The pipe 94a is provided with a hot water supply amount sensor F1 and a hot water supply thermistor T6, which are used to detect the flow rate of hot water in the pipe 94a and the temperature of hot water to be supplied.
[0025]
A branch portion 94d is formed downstream of the burner 38 of the pipe 94a, and the hot water supply path 80 is branched from the branch portion 94d. The hot water supply path 80 is connected to a bathtub water circulation path 98 described later. A hot water supply valve 82 is provided in the hot water supply path 80, and when the hot water supply valve 82 is opened, hot water is guided to the bathtub water circulation path 98 through the hot water supply path 80 and is filled in the bathtub 90. The The hot water supply valve 82 is controlled to be opened and closed by the control unit 60. The bathtub water circulation path 98 is provided with a hot water amount sensor F2 and a bathtub water thermistor T7, which are used to detect the flow rate and temperature of hot water in the bathtub water circulation path 98, respectively.
[0026]
Next, the heating operation will be described. A heating replenishing valve 95 is disposed on a pipe 94 b branched from the hot water supply pipe 94. When the heating replenishing valve 95 is opened, hot water is guided to the heating system 51 through the pipe 94b. The heating water refill valve 95 is controlled to be opened and closed by the control unit 60 as follows.
A water level electrode 58 connected to the control unit 60 is disposed in the heating system 51. The water level electrode 58 includes a rod-shaped high level switch 58a and a low level switch 58b. The lower end of the high level switch 58 a is located at the upper limit of the water level of the heating systern 51, and the lower end of the low level switch 58 b is located at the lower limit of the water level of the heating systern 51. These high level switch 58a and low level switch 58b output an ON signal when the lower ends thereof are in contact with water.
The control unit 60 controls to open the heating water supplement valve 95 while the low level switch 58b does not output the ON signal, and closes the heating water supplement valve 95 when the high level switch 58a outputs the ON signal. To control. That is, the water level in the heating system 51 is maintained by the control unit 60 between the upper limit level and the lower limit level.
[0027]
A heating circuit is connected to the heating system 51. Specifically, the common pipe 2 is connected to the heating systern 51, and the heating pump 3 is disposed in the common pipe 2. The common pipe 2 is bifurcated to form a high temperature circuit 84 and a low temperature circuit 86. Hereinafter, a general term for the common pipe 2, the high-temperature circuit 84, and the low-temperature circuit 86 is a heating circuit.
The high-temperature circuit 84 includes a pipe 84 a that passes through a high-temperature load 92 (for example, a heater or a bathroom dryer) and a pipe 84 b that bypasses the high-temperature load 92. The pipe 84a sends the hot water in the heating cistern 51 to the high temperature load 92, and returns the used hot water to the heating cistern 51 (in the direction of the arrow in the figure). The return pipe of the pipe 84a joins a joining portion 86d formed in the return pipe of the low-temperature circulation path 86 described later. A thermal valve 85 is disposed on the pipe 84a. The thermal valve 85 is opened when the operation switch of the high temperature load 92 is operated and closed when it is turned off.
On the other hand, the pipe 84b is a pipe branched from a branch part 84c formed upstream of the thermal valve 85, and joins a junction part 86c formed in a return pipe of a low-temperature circulation path 86 described later. A heating bypass valve 83 is disposed on the pipe 84 b that bypasses the high temperature load 92. The heating bypass valve 83 is controlled to be opened and closed by the control unit 60.
[0028]
In order to heat the hot water in the high-temperature circuit 84, a burner 56 is disposed in the high-temperature circuit 84. The burner 56 is driven and controlled by the control unit 60. The temperature of hot water in the high-temperature circuit 84 is normally controlled to be about 80 ° C. A heating low temperature thermistor T8 is disposed upstream of the burner 56 of the high temperature circulation path 84 and is used to detect the temperature of hot water in the low temperature circulation path 86. A heating high temperature thermistor T9 is disposed downstream of the burner 56, and is used to detect the temperature of hot water in the high temperature water circulation path 84. Hot water in the high-temperature circulation path 84 circulates when the heating pump 3 is driven (circulates in the direction of the arrow in the figure). The heating pump 3 is driven and controlled by the control unit 60.
[0029]
A recirculation circuit 88 is connected to the high temperature circuit 84. A heat exchanger 91 is disposed in the tracking circulation path 88 and merges with a junction 86f formed in a return pipe of a low-temperature circulation path 86 described later. A heat valve 89 is disposed in the recirculation circuit 88. When the heat valve 89 is opened, hot water is guided from the high temperature circuit 84, and the heat of the hot water is transferred to the heat exchanger 91. . The thermal valve 89 is controlled to open and close by the control unit 60.
When chasing the bathtub water, the hot water in the bathtub 90 circulates in the bathtub water circulation path 98. The bathtub water circulation path 98 is disposed so as to pass through the heat exchanger 91 described above. Hot water in the bathtub water circulation path 98 circulates and is heated by the heat exchanger 91, so that the bathtub water is chased. A bathtub water pump 99 is disposed in the bathtub water circulation path 98. The bathtub water pump 99 is driven to circulate hot water in the bathtub water circulation path 98. The bathtub water circulation pump 99 is driven and controlled by the control unit 60.
[0030]
The low-temperature circuit 86 is disposed so as to pass through a low-temperature load (floor heater or the like) 96. The low-temperature circuit 86 sends the hot water in the heating system 51 to the low-temperature load 96 and returns the hot water after use to the heating system 51 through two pipes to be described later.
A thermal valve 87 is provided in the forward pipe of the low-temperature circulation path 86. The thermal valve 87 is controlled to open and close by the control unit 60. Hot water in the low-temperature circuit 86 is normally controlled to be about 60 ° C.
[0031]
The return pipe of the low-temperature circulation path 86 includes a pipe 86 a that directly returns to the heating system 51 and a pipe 86 b that passes through the hot water storage tank 44 and returns to the heating system 51. These pipes 86 a and 86 b are switched by the three-way valve 12. The three-way valve 12 has one inlet 12a and two outlets 12b and 12c. The return pipe of the low-temperature circulation path 86 is connected to the inlet 12 a of the three-way valve 12. A pipe 86 a is connected to the outlet 12 b of the three-way valve 12. The other end of the pipe 86 a is connected to the heating systern 51. On the other hand, a pipe 86 b is connected to the outlet 12 c of the three-way valve 12. The pipe 86 b is a pipe that passes through the upper part of the hot water storage tank 44 without being mixed with the hot water in the hot water storage tank 44. After passing through the hot water tank 44, the pipe 86b joins the joining part 86e of the pipe 86a. Switching of the three-way valve 12 is controlled by the control unit 60. Hot water in the low-temperature circuit 86 is also circulated by driving the heating pump 3 (circulates in the direction of the arrow in the figure). A heating return thermistor T10 is disposed between the junction 86c of the return pipe of the low-temperature circuit 86 and the three-way valve 12, and is used to detect the temperature of hot water in the return pipe of the low-temperature circuit 86. The
[0032]
The heat stored in the hot water tank 44 can be used for the heating operation by the pipe 86b described above. When it is desired to use the heat in the hot water storage tank 44 for the floor heating operation, the outlet of the three-way valve 12 is switched to the outlet 12c. When the hot water in the pipe 86 b passes through the upper part of the hot water storage tank 44, it is heated by the hot hot water in the upper part of the hot water storage tank 44, and the heated hot water returns to the systern 51. The hot water in the low-temperature circuit 86 is heated by this circulation, and the heat of the hot water is transferred to the floor heater that is the low-temperature load 96. If it does in this way, the heat in hot water storage tank 44 can be used for heating operations, such as floor heating operation.
When the amount of heat stored in the hot water storage tank 44 has been released, the heating bypass valve 83 is opened to open the pipe 84b that bypasses the high temperature load 92 (in this case, the bathroom dryer). In this case, the high-temperature water heated by the burner 56 is guided to the cistern 51, and the heating operation can be performed using the high-temperature hot water.
[0033]
After the heating operation is finished, when the amount of heat stored in the hot water storage tank 44 is small, the residual heat in the heating circulation path can be stored in the hot water storage tank 44 by the pipe 86b. When the temperature of the upper part of the hot water tank 44 is lower than the temperature of the hot water in the low-temperature circuit 86, the outlet of the three-way valve 12 is switched to the outlet 12c. As a result, hot water in the low-temperature circuit 86 is guided to the pipe 86b. When the hot water in the pipe 86b passes through the hot water tank 44, the hot water in the hot water tank 44 is heated. In this way, the residual heat in the heating circuit such as the low-temperature circuit 86 can be stored in the hot water tank 44.
[0034]
Next, the ignition operation of the burner 38 of the auxiliary heat source unit 50 of the cogeneration system 10 of the present embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 2 is a flowchart showing the control of the burner 38 of the auxiliary heat source device 50. Reference numerals are as shown in FIG.
In step S10 shown in FIG. 2, it is determined whether or not there is a hot water supply request at the hot water usage point 40. When there is a hot water supply request (YES), the process proceeds to step S12. In step S12, the total amount of hot water supplied to all hot water supply locations detected by the hot water supply amount sensor F1 (including the amount of hot water supplied to the bathtub 90), and the amount of hot water applied to the bathtub 90 detected by the hot water amount sensor F2. It is determined whether or not the absolute value of the difference is 1 liter or more per minute. If the difference between the amount of hot water supply and the amount of hot water filling is 1 liter per minute or more (if YES), the hot water in the hot water storage tank 44 is regarded as being used for purposes other than hot water filling, and the process proceeds to step S14.
[0035]
In step S14, it is determined whether or not the hot water temperature detected by the first hot water thermistor T1 is higher by 5 ° C. than the preset hot water temperature set by the remote controller. If the difference between the hot water temperature and the hot water supply set temperature is 5 ° C. or more (if YES in step S14), it is considered that the amount of heat stored in hot water storage tank 44 is sufficient, and the process proceeds to step S16. If the difference between the hot water temperature and the hot water supply set temperature is smaller than 5 ° C. (if NO in step S14), it is considered that the amount of heat stored in the hot water storage tank 44 is insufficient, and the process proceeds to step S24 to burn the auxiliary heat source unit 50. The ignition operation of 38 is performed and the process is terminated.
[0036]
When the ignition operation of the burner 38 is started, it takes about 2 to 3 seconds to actually ignite, and the hot water temperature further decreases if hot water supply is continued during this time. In the present embodiment, when the difference between the hot water temperature and the hot water supply set temperature falls below 5 ° C., the burner 38 is started to ignite on the assumption that hot water will soon run out. When the ignition operation of the burner 38 is started at this timing, the burner 38 is ignited and heating is started before hot water runs out and hot water having a temperature lower than the hot water supply set temperature starts to pass through the auxiliary heat source unit 55. Is done. The fluctuation of the hot water supply temperature at the hot water use point 40 can be suppressed, and hot water can be always supplied at a stable hot water temperature.
Even if the burner 38 is burned with minimum combustion, the burner 38 cannot perform subtle heating that raises the hot water temperature by 1 to 2 ° C. Immediately after the burner 38 is ignited, the difference between the hot water supply set temperature and the hot water temperature is small, and the hot water is overheated to a temperature higher than the hot water supply set temperature. For this reason, in the present embodiment, the mixing ratio of the mixing unit 72 is adjusted so that the hot water temperature can be obtained when the hot water supply set temperature is obtained when the combustion is performed with the minimum combustion.
[0037]
In step S16, it is determined whether or not the difference between the hot water supply set temperature and the feed water temperature detected by the feed water thermistor T2 is 30 ° C. or higher. If it is less than 30 ° C. (NO in step S16), the process proceeds to step S18. If it is 30 ° C. or higher (YES in step S16), it is predicted that hot water will run out and a large fluctuation will occur in the hot water supply temperature. To finish the process.
[0038]
When the hot water supply set temperature is high or when the outside air temperature is extremely low in winter, the difference between the hot water set temperature and the water supply temperature is large. Even if there is sufficient heat storage in the hot water storage tank 44 and there is a sufficient difference between the hot water supply temperature and the hot water supply set temperature, the larger the difference between the hot water supply set temperature and the hot water supply temperature, the greater the amount of hot water used in the hot water storage tank 44. The rate at which the hot water temperature in the hot water tank 44 decreases increases. In the present embodiment, the ignition operation of the burner 38 is started assuming that a hot water shortage occurs when the difference between the hot water supply set temperature and the water supply temperature exceeds 30 ° C. When the ignition operation of the burner 38 is started at this timing, the burner 38 is ignited and heating is started before hot water runs out and hot water having a temperature lower than the hot water supply set temperature starts to pass through the auxiliary heat source unit 55. Is done. The fluctuation of the hot water supply temperature at the hot water use point 40 can be suppressed, and hot water can be always supplied at a stable hot water temperature.
[0039]
In step S18, it is determined whether or not the difference between the hot water supply set temperature and the feed water temperature is 25 ° C. or higher. If it is less than 25 ° C. (NO in step S18), the process proceeds to step S20. If it is 25 ° C. or higher (YSE in step S18), the process proceeds to step S28. In step S28, it is determined whether or not the hot water supply amount detected by the hot water supply sensor F1 is 10 liters per minute or more. If it is less than 10 liters per minute (if NO in step S28), it is determined that no hot water has occurred and the process returns to step S10. If it is 10 liters per minute or more (if YES in step S28), it is predicted that hot water will run out and the hot water supply temperature will fluctuate. Therefore, the process proceeds to step S24, and the burner 38 of the auxiliary heat source device 50 is ignited. The operation is performed and the process is terminated. If the difference between the hot water supply set temperature and the hot water temperature is 25 ° C. or higher and lower than 30 ° C., the burner 38 is ignited when hot water is supplied at 10 liters or more per minute.
[0040]
When the difference between the hot water supply temperature and the water supply temperature is relatively large, even if the water supply amount is as small as 10 liters per minute, hot water runs out easily. In the present embodiment, when the difference between the hot water supply set temperature and the water supply temperature is 25 to 30 ° C., the burner 38 starts the ignition operation on the assumption that a hot water supply of 10 liters per minute or more will occur. When the ignition operation of the burner 38 is started at this timing, the burner 38 is ignited and heating is started before hot water runs out and hot water having a temperature lower than the hot water supply set temperature starts to pass through the auxiliary heat source unit 55. Is done. The fluctuation of the hot water supply temperature at the hot water use point 40 can be suppressed, and hot water can be always supplied at a stable hot water temperature.
[0041]
In step S20, it is determined whether or not the difference between the hot water supply set temperature and the feed water temperature is 20 ° C. or higher. If it is less than 20 ° C. (NO in step S20), the process proceeds to step S22. If it is 20 ° C. or higher (YES in step S20), the process proceeds to step S30. In step S30, it is determined whether or not the hot water supply amount is 15 liters per minute or more. If it is less than 15 liters per minute (NO in step S30), it is determined that no hot water has occurred and the process returns to step S10. If it is 15 liters per minute or more (if YES in step S30), it is predicted that hot water will run out and the hot water supply temperature will fluctuate. The operation is performed and the process is terminated.
If the difference between the hot water supply set temperature and the hot water temperature is 20 ° C. or higher and lower than 25 ° C., the burner 38 is ignited when hot water is supplied at 15 liters or more per minute.
[0042]
In the present embodiment, when the difference between the hot water supply set temperature and the water supply temperature is 20 to 25 ° C., the burner 38 is started to ignite on the assumption that hot water will run out if the water supply amount is 15 liters or more. . When the ignition operation of the burner 38 is started at this timing, the burner 38 is ignited and heating is started before hot water runs out and hot water having a temperature lower than the hot water supply set temperature starts to pass through the auxiliary heat source unit 55. Is done. The fluctuation of the hot water supply temperature at the hot water use point 40 can be suppressed, and hot water can be always supplied at a stable hot water temperature.
[0043]
In step S22, it is determined whether or not the hot water supply amount is 20 liters per minute or more. If it is less than 20 liters per minute (NO in step S22), it is determined that no hot water has occurred and the process returns to step S10. If it is 20 liters per minute or more (if YES in step S22), it is predicted that hot water will run out and the hot water supply temperature will fluctuate. Therefore, the process proceeds to step S24, and the burner 38 of the auxiliary heat source device 50 is ignited. The operation is performed and the process is terminated.
[0044]
Even when the difference between the hot water supply set temperature and the water supply temperature is relatively small, hot water runs out easily if the water supply amount is as high as 20 liters per minute. In the present embodiment, when the difference between the hot water supply set temperature and the hot water temperature falls below 20 ° C., it is assumed that a large amount of hot water is supplied and a hot water shortage occurs, and the ignition operation of the burner 38 is started. When the ignition operation of the burner 38 is started at this timing, the burner 38 is ignited and heating is started before hot water runs out and hot water having a temperature lower than the hot water supply set temperature starts to pass through the auxiliary heat source unit 55. Is done. The fluctuation of the hot water supply temperature at the hot water use point 40 can be suppressed, and hot water can be always supplied at a stable hot water temperature.
[0045]
If the difference between the amount of hot water detected by the hot water supply amount sensor F1 in step S12 and the amount of hot water detected by the hot water amount sensor F2 is less than 1 liter per minute (if NO in step S12), the hot water storage tank The hot water in 44 is regarded as being used only for hot water filling, and the process proceeds to step S26. In step S26, it is determined whether the hot water supply set temperature is higher than the tapping temperature. If the hot water supply set temperature is lower than the tapping temperature (NO in step S26), it is determined that the amount of heat stored in the hot water storage tank 44 is sufficient with respect to the hot water filling, and the process returns to step S10. If the hot water supply set temperature is equal to or higher than the tapping temperature (YES in step S26), it is determined that the amount of heat stored in the hot water storage tank 44 is insufficient with respect to the hot water filling, and the process proceeds to step S24. The ignition operation of the burner 38 is performed and the process is terminated.
[0046]
Even if the hot water is melted into the bathtub 90 until the burner 38 is ignited, and the hot water is lowered without being heated, the temperature fluctuation due to the hot water is directly detected by the user. There is no experience. In the present embodiment, when the hot water in the hot water storage tank 44 is used only for hot water filling, the auxiliary heat source device 50 is operated when the hot water temperature becomes equal to or lower than the hot water supply set temperature. If the difference between the hot water amount detected by the hot water supply amount sensor F1 and the hot water amount detected by the hot water amount sensor F2 is less than 1 liter per minute, the difference between the tapping temperature and the set hot water temperature is 5 ° C. or less. Even if there is, the auxiliary heat source unit 50 is not operated, the operation of the auxiliary heat source unit 50 is put on standby until the tapping temperature becomes equal to or lower than the hot water supply set temperature. Operate.
When the ignition operation of the burner 38 is started at this timing, the hot water whose temperature has dropped below the hot water supply set temperature is not heated until the auxiliary heat source device 50 starts the ignition operation and is actually ignited. Passes through the machine 50. However, the hot water temperature of the bathtub water only needs to be the hot water supply set temperature when the hot water filling is finished, and there is no problem even if it temporarily decreases during the hot water filling. Since the heat storage in the hot water storage tank 44 can be used more effectively, the thermal efficiency is improved and it becomes more economical.
[0047]
In the cogeneration system of the present invention, when switching from using heat storage to using auxiliary heat source equipment, the burner of the auxiliary heat source equipment is ignited before hot water in the hot water storage tank that has become below the hot water supply set temperature passes through the auxiliary heat source equipment. Since the ignition operation is started at such a timing that the combustion state is reached, the hot water supply temperature is stabilized and the user is not uncomfortable. In addition, when the hot water in the hot water tank is used only for filling the bathtub, it is possible to allow temporary temperature fluctuations when switching from using heat storage to using auxiliary heat source equipment, and to make maximum use of heat storage. Improves.
[0048]
Specific examples of the present invention have been described in detail above, but these are merely examples and do not limit the scope of the claims. The technology described in the claims includes various modifications and changes of the specific examples illustrated above.
In addition, the technical elements described in the present specification or the drawings exhibit technical usefulness alone or in various combinations, and are not limited to the combinations described in the claims at the time of filing. In addition, the technology illustrated in the present specification or the drawings achieves a plurality of objects at the same time, and has technical utility by achieving one of the objects.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a cogeneration system according to an embodiment.
FIG. 2 is a flowchart showing control of the auxiliary heat source unit of the present embodiment.
[Explanation of symbols]
4: Power generation heat recovery pipe, 4a: Outward pipe, 4b: Return pipe
6: Pump for heat recovery
10: Cogeneration system
12: Three-way valve, 12a: Inlet, 12b: Outlet, 12c: Outlet
15: Thermal storage unit
20: Power generation unit
22: Fuel cell
30: Reformer
40: Use of hot water
44: Hot water storage tank
50: Auxiliary heat source machine for hot water heater
52: First hot water pipe
56: Burner
60: Control unit
64: water supply pipe, 64a: first water supply pipe, 64b: second water supply pipe, 64c: branching section
72: mixing unit, 72a: hot water inlet, 72b: cold water inlet, 72c: outlet
76: Second hot spring pipe
90: Bathtub
94: Hot water supply pipe, 94a: Pipe, 94b: Pipe, 94c: Branch part, 94d: Branch part
98: Bathtub water circuit
99: Pump for bathtub water
T1: First hot spring thermistor
T2: Water supply thermistor
T3: Hot water tank upper thermistor
F1: Hot water supply sensor
F2: Hot water filling amount sensor

Claims (3)

発電ユニットと、貯湯槽と、貯湯槽から出湯された湯水を加熱する補助熱源機と、湯水と水道水を混合する混合手段と、温水利用箇所での給湯温度を設定する給湯温度設定手段と、貯湯槽からの出湯温度を検出する出湯温度検出手段と、水道水の給水温度を検出する給水温度検出手段とを備えるコージェネレーションシステムであり、
給湯中に貯湯槽から出湯された湯水温度が低下し、出湯温度検出手段によって検出された出湯温度と給湯温度設定手段によって設定された給湯設定温度との差が第１温度差に達したとき、及び、給湯中に給湯設定温度と給水温度検出手段によって検出された給水温度との差が第２温度差以上であるときに補助熱源機を作動させ、
補助熱源機の作動後も、混合手段で湯水と水道水を混合することを特徴とするコージェネレーションシステム。A power generation unit, a hot water storage tank, an auxiliary heat source device for heating hot water discharged from the hot water storage tank, a mixing means for mixing hot water and tap water, a hot water supply temperature setting means for setting a hot water supply temperature at a hot water use location, A cogeneration system comprising a hot water temperature detection means for detecting a hot water temperature from a hot water storage tank, and a feed water temperature detection means for detecting a feed water temperature of tap water ,
When the temperature of hot water discharged from the hot water tank during hot water supply decreases and the difference between the hot water temperature detected by the hot water temperature detection means and the hot water supply set temperature set by the hot water temperature setting means reaches the first temperature difference , And, during the hot water supply, when the difference between the hot water supply set temperature and the feed water temperature detected by the feed water temperature detecting means is equal to or greater than the second temperature difference , the auxiliary heat source machine is operated,
A cogeneration system in which hot water and tap water are mixed by mixing means even after the auxiliary heat source unit is activated. 湯水の給湯量を検出する給湯量検出手段を備え、給湯設定温度と給水温度との差が第２温度差を下回っても給湯量検出手段によって検出された給湯量が所定水量以上であるときには、補助熱源機を作動させることを特徴とする請求項１に記載のコージェネレーションシステム。 A hot water supply amount detecting means for detecting the hot water supply amount, and when the hot water supply amount detected by the hot water supply amount detection means is equal to or greater than a predetermined water amount even if the difference between the hot water supply set temperature and the feed water temperature is less than the second temperature difference, The cogeneration system according to claim 1, wherein the auxiliary heat source unit is operated. 発電ユニットと、貯湯槽と、貯湯槽から出湯された湯水を加熱する補助熱源機と、湯水と水道水を混合する混合手段と、温水利用箇所での給湯温度を設定する給湯温度設定手段と、貯湯槽からの出湯温度を検出する出湯温度検出手段と、湯水の給湯量を検出する給湯量検出手段と、浴槽への湯張り量を検出する湯張り量検出手段とを備えるコージェネレーションシステムであり、
給湯中に貯湯槽から出湯された湯水温度が低下し、出湯温度検出手段によって検出された出湯温度と給湯温度設定手段によって設定された給湯設定温度との差が第１温度差に達したときに、
給湯量検出手段によって検出された給湯量と湯張り量検出手段によって検出された湯張り量との差が所定水量差以下であるときには、出湯温度と給湯設定温度との差が第１温度差に達していても補助熱源機を作動させず、出湯温度が給湯設定温度以下となるまで補助熱源機の作動を待機させ、
出湯温度が給湯設定温度以下になったときに補助熱源機を動作させ、
補助熱源機の作動後も、混合手段で湯水と水道水を混合することを特徴とするコージェネレーションシステム。 A power generation unit, a hot water storage tank, an auxiliary heat source device for heating hot water discharged from the hot water storage tank, a mixing means for mixing hot water and tap water, a hot water supply temperature setting means for setting a hot water supply temperature at a hot water use location, A cogeneration system comprising a hot water temperature detecting means for detecting a hot water temperature from a hot water storage tank, a hot water supply amount detecting means for detecting a hot water supply amount, and a hot water amount detecting means for detecting the amount of hot water filling a bathtub ,
When the temperature of hot water discharged from the hot water storage tank during hot water supply decreases and the difference between the hot water temperature detected by the hot water temperature detection means and the hot water supply set temperature set by the hot water temperature setting means reaches the first temperature difference ,
When the difference between the amount of hot water detected by the hot water supply amount detecting means and the amount of hot water detected by the hot water amount detecting means is equal to or less than a predetermined water amount difference, the difference between the hot water temperature and the hot water supply set temperature becomes the first temperature difference. Even if it has reached, do not operate the auxiliary heat source machine, wait for the operation of the auxiliary heat source machine until the tapping temperature falls below the hot water supply set temperature,
Operate the auxiliary heat source machine when the tapping temperature falls below the set hot water temperature ,
After actuation of the auxiliary heat source machine also features a to Turkey cogeneration system that you mixing hot water and tap water in mixing means.
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