JP5625683B2 - Control device for hot water system - Google Patents
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Description
本発明は、ガスエンジンもしくは燃料電池等の冷却水排熱、ヒートポンプの冷媒が有する熱や、自然エネルギーの太陽熱等の外部熱源からの排熱回収によって貯湯として蓄熱し、蓄熱された貯湯を給湯に利用したり外部熱負荷への熱源に利用したりするようにした温水システムの制御装置に関し、特に排熱回収により所定温度の貯湯として蓄熱するための制御装置に係る。 The present invention stores hot water as heat storage by recovering exhaust heat from cooling water from a gas engine or a fuel cell, heat from a heat pump refrigerant, or exhaust heat from an external heat source such as solar energy from natural energy. More particularly, the present invention relates to a control device for storing heat as hot water storage at a predetermined temperature by exhaust heat recovery.
従来、温水システムの制御装置として、エンジンヒートポンプ式冷暖房装置の冷媒を循環させてその冷媒からの熱回収により加熱した湯を貯湯槽に貯湯するものが知られている(例えば特許文献1参照)。特許文献1では、貯湯槽の頂部から湯を取り出して給湯する給湯路と、貯湯槽の底部の一端から取り出されて同じ底部の他端に戻される循環路とが配管され、この循環路の途中に前記冷媒からの熱回収部と補助熱源機とからなる加熱手段が介装され、さらに、加熱手段の下流側位置から分岐して前記給湯路に合流しこの給湯路を共用することで循環路内の湯を貯湯槽に戻したり、給湯路内の給湯用の湯に混合したりし得るようにしている。
又、本出願人は、前記の如き外部熱源からの排熱回収によって貯湯として蓄熱する温水システムとして、特願2009−109744にて温水システムの構造を提案している。
2. Description of the Related Art Conventionally, a control device for a hot water system is known that circulates a refrigerant of an engine heat pump air conditioner and stores hot water heated by heat recovery from the refrigerant in a hot water storage tank (see, for example, Patent Document 1). In
The present applicant has proposed a structure of a hot water system in Japanese Patent Application No. 2009-109744 as a hot water system for storing heat as hot water storage by recovering exhaust heat from the external heat source as described above.
ところで、ガスエンジンの冷却水等の外部熱源の排熱を回収して貯湯として蓄熱するにあたり、貯湯槽内から取り出した冷たい湯水と、前記のガスエンジンの冷却水等とを液−液熱交換させて、冷却水等からの排熱回収により熱交換加熱された湯を貯湯槽に戻して貯留するという循環作動により排熱貯湯運転を行う場合、排熱の高低如何に拘わらず、その排熱との熱交換加熱により貯湯槽内の湯水をできるだけ目標温度まで昇温させたいという要求がある。 By the way, when recovering exhaust heat from an external heat source such as gas engine cooling water and storing it as hot water storage, liquid-liquid heat exchange is performed between the cold hot water extracted from the hot water storage tank and the cooling water of the gas engine. When the exhaust heat hot water storage operation is performed by circulating operation in which the hot water heated by heat exchange from the cooling water or the like is returned to the hot water storage tank and stored, the exhaust heat is not affected regardless of the level of the exhaust heat. There is a demand to raise the temperature of the hot water in the hot water tank to the target temperature as much as possible by heat exchange heating.
しかしながら、前記の外部熱源の排熱はその外部熱源の運転状況によって変化して一定ではなく、このため、排熱貯湯運転において排熱回収により貯湯を目標温度まで加熱させるという制御は困難なものとなる。ここで、排熱回収が貯湯槽内の湯水を単に予熱する程度のものであれば、目標温度も比較的低温に設定すればよいため、その排熱貯湯運転も容易に実現し得るものとなるかもしれないが、本来の温水システムでは、貯湯槽の貯湯の利用形態として、貯湯をそのまま給湯に使用できれば、エネルギー消費を伴う補助加熱の必要がなくなることから、排熱回収による貯湯の目標温度としてはできるだけ高温(例えば75℃以上)に設定したいという事情がある。このため、外部熱源からの排熱回収により目標温度に貯湯するには困難を伴うことになる。 However, the exhaust heat of the external heat source changes depending on the operation status of the external heat source and is not constant. Therefore, it is difficult to control the hot water storage to the target temperature by exhaust heat recovery in the exhaust heat hot water storage operation. Become. Here, if the exhaust heat recovery is such that the hot water in the hot water tank is merely preheated, the target temperature may be set to a relatively low temperature, and therefore the exhaust heat hot water storage operation can be easily realized. However, in the original hot water system, if the hot water storage can be used as it is for the hot water supply as it is, it will not be necessary to use auxiliary heating with energy consumption. Has a circumstance that it is desired to set the temperature as high as possible (for example, 75 ° C. or higher). For this reason, it is difficult to store hot water at the target temperature by exhaust heat recovery from an external heat source.
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、外部熱源からの排熱回収による排熱貯湯運転において貯湯温度を容易に目標温度まで到達させ得る温水システムの制御装置を提供することにある。 The present invention has been made in view of such circumstances, and an object of the present invention is a hot water system capable of easily reaching a target hot water temperature in an exhaust heat hot water storage operation by exhaust heat recovery from an external heat source. It is to provide a control device.
前記目的を達成するために、本発明では、外部熱源からの排熱回収により貯湯として蓄熱するための貯湯槽と、前記貯湯槽の底部から取り出した湯水を前記貯湯槽の頂部に戻すように循環させる循環回路とを備え、前記循環回路には、前記湯水を循環作動させるための吐出流量可変型の循環ポンプと、前記外部熱源からの排熱回収により循環湯水を加熱する排熱回収部とが介装される一方、前記排熱回収部よりも下流側位置の循環回路から外部熱負荷回路及び取り出し経路が分岐接続され、前記外部熱負荷回路は前記貯湯槽をバイパスするようにその下流端が前記貯湯槽の底部からの循環回路に接続され、前記取り出し経路はその下流端が混合手段を介して前記循環ポンプの上流側位置の循環回路に接続されている温水システムの制御装置を対象にして次の特定事項を備えることとした。すなわち、前記循環ポンプを作動させて、前記貯湯槽内の湯水を前記循環回路に循環させ前記排熱回収部における排熱回収により貯湯目標温度まで昇温させて前記貯湯槽に貯湯させる排熱貯湯運転制御手段と、前記排熱回収部の出口側で排熱回収後の循環湯水の温度を検出する温度検出手段とを備えることとする。そして、排熱貯湯運転制御手段を、前記温度検出手段による循環湯水の検出温度に応じて対策制御を実行する制御部として、前記循環ポンプの吐出流量を絞る側に変更調整する循環ポンプ調整制御部と、前記混合手段における前記取り出し経路側の混合流量を増加変更する混合量調整制御部と、前記外部熱負荷回路に設けられた開閉弁を開放して前記循環回路から循環湯水を分流させる外部熱負荷回路開放制御部とを備える構成とする。 In order to achieve the above object, in the present invention, a hot water storage tank for storing heat as hot water storage by recovering exhaust heat from an external heat source, and hot water taken out from the bottom of the hot water storage tank are circulated back to the top of the hot water storage tank. A circulation circuit for causing the hot water to circulate, and a waste heat recovery section for heating the circulating hot water by recovering the exhaust heat from the external heat source. On the other hand, an external heat load circuit and a take-out path are branched from a circulation circuit located downstream of the exhaust heat recovery section, and the downstream end of the external heat load circuit is connected to bypass the hot water tank. Connected to a circulation circuit from the bottom of the hot water tank, the take-out path is connected to a circulation circuit at the upstream side of the circulation pump via a mixing means at the downstream end thereof. In the elephant was that comprises the following specific matters. That is, the waste heat storage hot water which operates the circulation pump, circulates the hot water in the hot water storage tank to the circulation circuit, raises the temperature to the target hot water storage temperature by exhaust heat recovery in the exhaust heat recovery section, and stores the hot water in the hot water storage tank. Operation control means and temperature detection means for detecting the temperature of the circulating hot water after exhaust heat recovery on the outlet side of the exhaust heat recovery unit are provided. And, the exhaust heat hot water storage operation control means, as a control part for executing countermeasure control according to the detected temperature of the circulating hot water by the temperature detection means, a circulation pump adjustment control part for changing and adjusting the discharge flow rate of the circulation pump And a mixing amount adjustment control unit for increasing and changing the mixing flow rate on the take-out path side in the mixing means, and external heat for opening the on-off valve provided in the external heat load circuit and diverting the circulating hot water from the circulation circuit It shall be the structure and a load circuit opening control unit.
この技術事項の場合、循環ポンプ調整制御部により循環ポンプの吐出流量を絞ることで貯湯槽の底部から取り出される低温の湯水の排熱回収部への循環流量が少なくなるため、排熱回収部における排熱の加熱能力が乏しくても循環湯水の昇温度合を高めることが可能となり、目標貯湯温度まで容易に昇温させ得るようになる。又、混合量調整制御部により混合手段における取り出し経路側の混合流量を増加変更することで、排熱回収部に循環供給される湯水に占める、貯湯槽の底部から取り出される低温湯水の割合を減らすことが可能となるため、排熱回収部における排熱の加熱能力が乏しくても循環湯水の昇温度合をより高めることが可能となり、目標貯湯温度までより容易に昇温させ得るようになる。さらに、外部熱負荷回路開放制御部により外部熱負荷回路に設けられた開閉弁を開放することで排熱回収部を出た循環湯水が循環回路から外部熱負荷回路に分流され、そして貯湯槽をバイパスして循環回路に戻されるため、その分だけ貯湯槽の底部から取り出される低温湯水の量を減らすことが可能となる。これにより、排熱回収部における排熱の加熱能力が乏しくても循環湯水の昇温度合をより一層高めることが可能となり、目標貯湯温度までより一層容易に昇温させ得るようになる。以上より、排熱貯湯運転において貯湯温度を容易に目標温度まで到達させ得るようになる。 In the case of this technical matter , the circulation flow rate to the waste heat recovery part of the low-temperature hot water taken out from the bottom of the hot water tank is reduced by restricting the discharge flow rate of the circulation pump by the circulation pump adjustment control part. Even if the heating capacity for exhaust heat is poor, it is possible to increase the temperature rise of the circulating hot water, and it is possible to easily raise the temperature to the target hot water storage temperature. Moreover, the ratio of the low-temperature hot water taken out from the bottom of the hot water tank in the hot water circulated to the exhaust heat recovery unit is reduced by increasing and changing the mixing flow rate on the take-out path side in the mixing means by the mixing amount adjustment control unit. Therefore, even if the exhaust heat heating capability in the exhaust heat recovery unit is insufficient, the temperature rise of the circulating hot water can be further increased, and the temperature can be more easily raised to the target hot water storage temperature. Furthermore, by opening the on-off valve provided in the external heat load circuit by the external heat load circuit opening control unit, the circulating hot water exiting the exhaust heat recovery unit is diverted from the circulation circuit to the external heat load circuit, and the hot water tank is Since it is bypassed and returned to the circulation circuit, the amount of low-temperature hot water taken out from the bottom of the hot water tank can be reduced accordingly. As a result, even if the exhaust heat heating capacity in the exhaust heat recovery section is poor, the temperature rise of the circulating hot water can be further increased, and the temperature can be raised more easily to the target hot water storage temperature. As described above, the hot water storage temperature can be easily reached to the target temperature in the exhaust heat hot water storage operation.
加えて、本発明では、前記混合量調整制御部として、前記循環ポンプ調整制御部により前記吐出流量を絞る側へ変更調整しても循環湯水が目標貯湯温度に達しないときに実行される構成とし、かつ、前記外部熱負荷回路開放制御部として、前記混合量調整制御部により前記取り出し経路側の混合流量を増加変更しても循環湯水が目標貯湯温度に達しないときに実行される構成とした(請求項1)。このようにすることにより、循環湯水を目標貯湯温度まで昇温させる対策制御を温度検出手段による検出温度に応じて段階的に実行させることが可能となり、このため、排熱の有する熱量を効率的に用いて循環湯水を貯湯目標温度まで容易かつ確実に昇温させることが可能となる。 In addition, in the present invention, the mixing amount adjustment control unit is configured to be executed when the circulating hot water does not reach the target hot water storage temperature even if the circulation pump adjustment control unit is changed and adjusted to reduce the discharge flow rate. In addition, the external heat load circuit opening control unit is configured to be executed when the circulating hot water does not reach the target hot water storage temperature even when the mixing amount adjustment control unit increases and changes the mixing flow rate on the extraction path side . (Claim 1 ). In this way, it is possible to execute the countermeasure control for raising the temperature of the circulating hot water to the target hot water temperature in a stepwise manner according to the temperature detected by the temperature detecting means. It is possible to easily and reliably raise the circulating hot water to the hot water storage target temperature.
以上、説明したように、本発明の温水システムの制御装置によれば、循環ポンプ調整制御部により循環ポンプの吐出流量を絞ることで貯湯槽の底部から取り出される低温の湯水の排熱回収部への循環流量を少なくすることができ、排熱回収部における排熱の加熱能力が乏しくても循環湯水の昇温度合を容易に高めることができ、目標貯湯温度まで容易に昇温させることができるようになる。その上に、吐出流量を絞るように変更しても、目標貯湯温度まで昇温しないときには、さらに、混合量調整制御部により混合手段における取り出し経路側の混合流量を増加変更することで、排熱回収部に循環供給される湯水に占める、貯湯槽の底部から取り出される低温湯水の割合を減らすことができ、これにより、さらに循環湯水の昇温度合を高めることができ、目標貯湯温度までより容易に昇温させることができるようになる。さらに、外部熱負荷回路開放制御部により外部熱負荷回路に設けられた開閉弁を開放することで排熱回収部を出た循環湯水を循環回路から外部熱負荷回路に分流させ、そして貯湯槽をバイパスして循環回路に戻させるようにすることができ、その分だけ貯湯槽の底部から取り出される低温湯水の量を減らすことができるようになる。これにより、排熱回収部における排熱の加熱能力が乏しくても循環湯水の昇温度合をより一層高めることができ、目標貯湯温度までより一層容易に昇温させることができるようになる。以上より、排熱貯湯運転において貯湯温度を容易に目標温度まで到達させることができるようになる。 As described above, according to the control device of the hot water system of the present invention, the exhaust heat recovery unit for low-temperature hot water taken out from the bottom of the hot water tank by restricting the discharge flow rate of the circulation pump by the circulation pump adjustment control unit. The circulation flow rate can be reduced, and even if the exhaust heat heating capacity in the exhaust heat recovery section is poor, the temperature rise of the circulating hot water can be easily increased, and the temperature can be easily raised to the target hot water storage temperature. It becomes like this. In addition, even if the discharge flow rate is changed so as to be reduced, if the temperature does not rise to the target hot water storage temperature, the mixing amount adjustment control unit further increases and changes the mixing flow rate on the take-out path side in the mixing means, thereby reducing waste heat. The ratio of the low-temperature hot water taken out from the bottom of the hot water tank in the hot water circulated to the recovery section can be reduced, which can further increase the temperature rise of the circulating hot water and make it easier to reach the target hot water temperature. It becomes possible to raise the temperature. Furthermore, the external hot load circuit opening control unit opens the on-off valve provided in the external heat load circuit, thereby diverting the circulating hot water exiting the exhaust heat recovery unit from the circulation circuit to the external thermal load circuit, and the hot water storage tank. It can be bypassed and returned to the circulation circuit, and the amount of low-temperature hot water taken out from the bottom of the hot water tank can be reduced accordingly. As a result, even if the exhaust heat heating capacity in the exhaust heat recovery section is poor, the temperature rise of the circulating hot water can be further increased, and the temperature can be raised more easily to the target hot water storage temperature. As described above, the hot water storage temperature can be easily reached to the target temperature in the exhaust heat hot water storage operation.
加えて、混合量調整制御部として、循環ポンプ調整制御部により吐出流量を絞る側へ変更調整しても循環湯水が目標貯湯温度に達しないときに実行される構成とし、かつ、外部熱負荷回路開放制御部として、混合量調整制御部により取り出し経路側の混合流量を増加変更しても循環湯水が目標貯湯温度に達しないときに実行される構成としているため、循環湯水を目標貯湯温度まで昇温させる対策制御を温度検出手段による検出温度に応じて段階的に実行させることができ、これにより、排熱の有する熱量を効率的に用いて循環湯水を貯湯目標温度まで容易かつ確実に昇温させることができるようになる。
In addition, as the mixing amount adjustment control unit, the circulation pump adjustment control unit is configured to be executed when the circulating hot water does not reach the target hot water storage temperature even when the circulating flow adjustment control unit is adjusted to reduce the discharge flow rate, and an external heat load circuit The open control unit is configured to be executed when the circulating hot water does not reach the target hot water temperature even when the mixing flow adjustment control unit increases the mixing flow rate on the take-out path side. Therefore, the circulating hot water is raised to the target hot water temperature. The countermeasure control for heating can be executed step by step according to the temperature detected by the temperature detection means, which makes it possible to easily and reliably raise the circulating hot water to the hot water storage target temperature by efficiently using the amount of heat of the exhaust heat. To be able to.
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
図1は、本発明の実施形態に係る制御装置が適用される温水システムの例を示す。同図中の符号1は外部熱源としてのガスエンジン、2は貯湯槽3内の湯水を底部から取り出して頂部に戻す間にガスエンジンのエンジン冷却水の排熱を熱回収し貯湯として蓄熱するための循環回路、4は外部から水道水等を給水する給水回路、5は貯湯槽3からの貯湯又は補助熱源機6からの補助加熱後の湯を用いて給湯栓50に給湯する給湯回路、7は循環回路2からの湯を暖房熱源とする外部熱負荷としての暖房回路、9は同様に循環回路2からの湯を追い焚き熱源とする他の外部熱負荷としての風呂追い焚き回路、10はこの温水システムの作動制御を行うコントローラである。
FIG. 1 shows an example of a hot water system to which a control device according to an embodiment of the present invention is applied. In the figure,
ガスエンジン1には、内部のエンジン冷却水を熱源熱媒として液−液熱交換器21との間で循環させる熱媒循環路11が接続され、この熱媒循環路11には循環ポンプ12と、膨張タンク13とが介装されている。
The
貯湯槽3は密閉式に構成され、適所(少なくとも頂部位置)に貯湯の温度を検出するための貯湯温度センサ31が設けられている。そして、循環回路2は、吐出流量可変型の循環ポンプ22の作動により貯湯槽3の底部32から内部の湯水を取り出して排熱回収部としての液−液熱交換器21に通し、さらに補助熱源機6又は補助熱源機バイパス路61を通過して貯湯槽3の頂部33に戻すように配設されている。補助熱源機6又は補助熱源機バイパス路61を出た後、閉止機能付きの流量調整弁23を介して貯湯槽3の頂部33に至るようになっている。又、補助熱源機6と流量調整弁23との間には後述の分岐点24、分岐点25が配設され、流量調整弁23の下流側位置には分岐点26が配設されている。以下、この分岐点26から貯湯槽3の頂部33に至るまでの循環回路2の一部を頂部側回路部27と呼ぶことにする。
The hot
さらに、循環ポンプ22の上流側位置の循環回路2には、貯湯槽3の頂部33から湯水を取り出す取り出し経路51の下流端が、混合手段としての第1混合弁52を介して接続されている。すなわち、循環回路2により貯湯槽3の底部から取り出した湯水と、取り出し経路51により合流点28を通して頂部側回路部27からそのまま循環される湯水とを第1混合弁52において所定の混合比(0〜100%:100〜0%)で混合した上で、下流側である液−液熱交換器21の側に流し得るようになっている。なお、図1の符号62は液−液熱交換器21の出口から出た直後の循環回路2内の湯水温度(出口温度)、つまり液−液熱交換器21で排熱により熱交換加熱されて昇温した出口温度を検出する温度検出手段としての温度センサである。同様の湯水温度の検出は、例えば補助熱源機バイパス路61の下流端側位置の循環回路2に設置した温度センサ64によっても行うことができ、前記の温度センサ62に代えてこの温度センサ64を設置するようにしてもよい。
Furthermore, the downstream end of the extraction path 51 for extracting hot water from the top 33 of the
給水回路4は、主給水路41の上流端が外部の水道管等に接続され、逆止弁42を介して下流端が貯湯槽3の底部32近傍位置の循環回路2に接続されて、貯湯槽3の底部32に対し給水したり、循環回路2の下流側に給水したりすることができるようになっている。又、主給水路41の上流側から逆止弁43を介して分岐した混水用給水路44が給湯回路5の後述の第2混合弁54に対し給水可能に接続されている。なお、図1の符号46は給水回路4により給水される水の温度を検出する給水温度センサである。
In the
給湯回路5は、循環回路2の前記の分岐点26に上流端が接続されて循環回路2から分岐するように接続されて下流端側が給湯栓50まで延びるように接続された給湯路53と、この給湯路53に介装された第2混合弁54と、第2混合弁54の下流側位置に配設された給湯温度センサ55とを備えている。前記の第2混合弁54は、給湯路53の上流側から供給される湯水と、前記の混水用給水路44から給水とを所定の混合比で混合(混水)させることにより所定の設定給湯温度に温調した上で、給湯栓50に給湯するものである。そして、前記の給湯温度センサ55は、温調後に最終的に給湯させる湯の温度を検出してコントローラ10に出力するようになっており、この給湯温度センサ55からの出力に基づいて第2混合弁54による温調制御がコントローラ10により行われるようになっている。
The hot
前記の給湯路53に対しては、貯湯単独給湯モードでは貯湯槽3の頂部33から湯水が頂部側回路部27及び分岐点26を通して給湯用の湯として供給され、補助加熱給湯モードでは貯湯槽3の頂部33から湯水が取り出し経路51及び第1混合弁52を通して液−液熱交換器21及び補助熱源機6に供給されて補助加熱後の湯が分岐点26を介して給湯用の湯として供給されるようになっている。なお、図1中の符号56は機器異常の発生等に起因する高温水の給湯を阻止して回避するための回避弁である。
In the hot
補助熱源機6は、例えば瞬間式湯沸器により構成され、循環回路2の途中に介装されたものである。コントローラ10からの指令により燃焼作動されると、循環回路2の一方から流入する湯水を燃焼熱により熱交換加熱して、加熱後の湯水を循環回路2の他方に出湯させることにより、循環回路2を流れる湯水を補助加熱するようになっている。補助熱源機6は、その出口側に設けられた温度センサ63からの出力に基づきコントローラ10により所定の燃焼作動制御が行われるようになっている。
The auxiliary heat source unit 6 is constituted by an instantaneous water heater, for example, and is interposed in the middle of the
暖房回路7は、循環用の暖房ポンプ70の作動により膨張タンク71から取り出された低温熱媒を分岐点72から一側に延びて熱交換器73で液−液熱交換により加熱して高温熱媒にし、これを高温暖房端末(例えば浴室乾燥機)74に循環供給する高温熱媒回路75と、前記分岐点72から他側にバイパス熱動弁76を介して低温暖房端末(例えば床暖房)77,77,…に対し低温熱媒を循環供給する低温熱媒回路78とを備えている。加えて、高温熱媒回路75の途中から分岐して逆止弁79を介してバイパス熱動弁76の下流側位置の低温熱媒回路78に合流させる高温バイパス回路80が設けられ、熱交換器73で加熱された高温熱媒を、バイパス熱動弁76を介して供給された低温熱媒に合流させて昇温させ得るようになっている。各低温暖房端末77や高温暖房端末74で放熱されて低温になった熱媒は前記膨張タンク71に戻されることになる。
The
そして、前記の熱交換器73での液−液熱交換の加熱源(暖房用熱源)として、循環回路2から所定の湯が熱交換器73の熱源側に循環供給されるようになっている。すなわち、開閉弁29aを開作動させることにより循環回路2の分岐点24から分岐した熱源供給路29を通して所定の湯が熱交換器73に対し暖房用熱源として供給され、液−液熱交換により温度低下した湯が開閉弁29aを経て循環回路2に対し導出され、この循環回路2を介して種々の経路を経て循環されることになる。暖房回路7の側が運転停止(循環ポンプ70が停止)していれば、前記の開閉弁29aを開にすると循環回路2の湯が分岐点24から分岐して熱源供給路29に流入し、熱交換器73を素通りして循環回路2に戻されることにより、貯湯槽3をバイパスする状態で循環されることになる。
And as a heating source (heat source for heating) of the liquid-liquid heat exchange in the
風呂追い焚き回路9は、追い焚きポンプ91を作動させることにより浴槽92内の湯水を追い焚き循環路93を通して熱交換器94との間で循環させ、この熱交換器94での液−液熱交換により追い焚き加熱するようになっている。熱交換器94の熱源側には、補助熱源機6の下流側の循環回路2の分岐点25から分岐した熱源供給路95を通して所定の湯が風呂追い焚き加熱用熱源として供給され、液−液熱交換により温度低下した湯が開閉弁95aを経て、暖房回路7と同様に、貯湯槽3の底部32と第1混合弁52との間の循環回路2に対し導出され、この循環回路2を介して循環されることになる。この場合も、追焚運転が行われていない状態で開閉弁95aを開にすると、循環回路2の湯が分岐点25から分岐して熱源供給路95に流入し、熱交換器94を素通りして循環回路2に戻されることにより、貯湯槽3をバイパスする状態で循環されることになる。
The
以上の各回路2,5,7,9の運転作動は、リモコン101からの入力設定信号や操作信号の出力や、種々の温度センサ31,46,55,62(又は64),63等からの検出信号の出力を受けて、コントローラ10により作動制御されるようになっている。コントローラ10は、そのような作動制御のために、排熱貯湯運転制御手段や、給湯制御手段に加え、外部熱負荷制御手段としての暖房制御部又は/及び追い焚き制御部等の種々の制御を備えている。
The operation of each of the
以下、主として本実施形態の特徴的な排熱貯湯運転制御について図2以降を参照しつつ説明する。図2は排熱貯湯運転制御手段102及びこの排熱貯湯運転制御を実行する各制御部を図示したものであり、排熱貯湯運転制御手段102は循環ポンプ調整制御部103と、混合量調整制御部としての混合弁調整制御部104と、外部熱負荷開放制御部としての暖房回路開放制御部105とを備えている。これらの各制御部103,104,105は、液−液熱交換器21出口側の温度センサ62による検出温度(検出出口温度)に応じて順次制御が進められるようになっている。すなわち、液−液熱交換器21での熱交換加熱を経ても前記の検出出口温度が貯湯の目標温度(貯湯目標温度;例えば75℃以上)に達しなければ、順に次の対策制御に進めて循環湯水の昇温度合を高めて目標温度に到達するようにしている。
Hereinafter, the characteristic exhaust heat hot water storage operation control of the present embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 2 shows the exhaust heat and hot water storage operation control means 102 and each control unit for executing the exhaust heat and hot water storage operation control. The exhaust heat and hot water operation control means 102 includes a circulation pump
排熱貯湯運転制御手段102による排熱貯湯運転制御の基本はガスエンジン1が駆動中でエンジン冷却水が所定温度以上になっていることを条件に開始され、図3(流れが生じる部分を太線で表示)に示すように、第1混合弁52の取り出し経路51側を0%、つまり閉止し、貯湯槽3の底部32からの循環回路2の側を100%の開度とする一方、熱媒循環路11の循環ポンプ12と、循環回路2の循環ポンプ22とを共に作動させる。すると、貯湯槽3内の湯水は、底部32から循環回路2により取り出され、第1混合弁52及び液−液熱交換器21を通過して、補助熱源機バイパス路61,分岐点26,頂部側回路部27を経て貯湯槽3の頂部33に戻されるという循環を繰り返すことになる。一方、前記の液−液熱交換器21には、熱媒循環路11を通してガスエンジン1からエンジン冷却水が供給されるため、液−液熱交換器21において循環回路2の循環湯水はエンジン冷却水との液−液熱交換によって熱交換加熱され、加熱された湯水が貯湯槽3の頂部33に順次戻されて貯湯槽3内の貯湯温度が上昇することになり、これが繰り返されて蓄熱されることになる。
The basics of the exhaust heat storage operation control by the exhaust heat storage operation control means 102 are started on the condition that the
以上が排熱貯湯運転制御の原則的な制御であるが、この制御の際に温度センサ62からの検出出口温度の如何を監視し、検出出口温度が予め設定されている貯湯目標温度に到達していなければ、対策制御として、まず、循環ポンプ調整制御部103を実行する。循環ポンプ調整制御部103では、循環ポンプ22の吐出流量を絞るように段階的又は連続的に変更調整し、液−液熱交換器21を通過する循環湯水の流量を順次低減していくことで、熱源側の排熱が乏しくても熱交換加熱による昇温度合を増大させて、循環湯水が貯湯目標温度まで昇温されるようにする。そして、ある吐出流量の変更調整段階で検出出口温度が貯湯目標温度まで到達するようになれば、そのまま継続して貯湯槽3に蓄熱する。
The above is the basic control of the exhaust heat hot water storage operation control. During this control, the temperature of the detection outlet from the
一方、前記の循環ポンプ調整制御部103により循環ポンプ22の吐出流量を低減側の限界まで変更調整していったとしても、前記検出出口温度が貯湯目標温度まで上がらなければ、次に、混合弁調整制御部104を実行する。混合弁調整制御部104では、第1混合弁52の取り出し経路51側を0%から開度を段階的又は連続的に増大させ、つまり取り出し経路51側からの湯水の流入を許容してその流入量を順次増加させ、その増大分だけ、貯湯槽3の底部32からの循環回路2の側を100%から開度を段階的又は連続的に低減させていく。この混合弁調整制御部104による変更調整によって、図4(流れが生じる部分を太線で表示)に示すように、液−液熱交換器21の入口側には、取り出し経路51及び第1混合弁52を通して頂部側回路部27からの戻り湯水の一部が流入しだして順次増大し、その代わりに貯湯槽3の底部32からの循環湯水の流入量が減らされていくことになる。同時に、頂部側回路部27からの戻り湯水の他部が貯湯槽3の頂部33から内部に流入されて貯湯され、この流入量が順次低減していくことになる。これにより、液−液熱交換器21の熱源側に供給される排熱の熱量が乏しくても、貯湯槽3の底部32から供給されるより低温の循環湯水の流量が相対的に減るため、循環ポンプ調整制御部103のときよりも液−液熱交換器21を通過する循環湯水の昇温度合が増大し、貯湯目標温度まで昇温し易くなる。
On the other hand, even if the discharge flow rate of the
そして、第1混合弁52の各開度のある変更調整段階で検出出口温度が貯湯目標温度まで到達するようになれば、そのまま継続して貯湯槽3に蓄熱する。その一方、検出出口温度が貯湯目標温度に到達しなければ、第1混合弁52の変更調整が継続され、ついには、貯湯槽3の底部32からの循環回路2の側が一定限度の小開度に至り、取り出し経路51側が一定限度の大開度に至っても検出出口温度が貯湯目標温度に到達しなければ、第3段階目の暖房回路開放制御部105を併せて実行する。
Then, if the detected outlet temperature reaches the hot water storage target temperature at a change adjustment stage in which each opening degree of the
暖房回路開放制御部105では、開閉弁29aを開切換して分岐点24から循環湯水を分流させ、熱源供給路29,熱交換器73及び開閉弁29aを通した後に貯湯槽3の底部32からの循環回路2に供給させる。これにより、図5(流れが生じる部分を太線で表示)に示すように、液−液熱交換器21を出た循環湯水が頂部側回路部27の側と熱源供給路29の側とに分流され、熱源供給路29の側に分流された循環湯水は貯湯槽3をバイパスして循環回路2を経て循環されることになる。このため、液−液熱交換器21の入口側に循環供給される循環湯水の内に貯湯槽3の底部32から流出される低温の湯水の占める割合を可及的に低減させることができる。これによって、液−液熱交換器21に循環供給される熱源である排熱の熱量が乏しくても、循環湯水をより十分に昇温させることができるようになる。
さらに、最終的に貯湯目標温度に到達し得ない場合には、混合弁調整制御部104に戻り、第1混合弁52変更調整量として、貯湯槽3の底部32からの循環回路2の側を0%、つまり閉止し、取り出し経路51側を100%の開度に変更し、図6(流れが生じる部分を太線で表示)に示すように、貯湯槽3に対する蓄熱を一時的に停止して循環湯水の全てを液−液熱交換器21、補助熱源機バイパス路61、分岐点26、頂部側回路部27、取り出し経路51及び第1混合弁52を通して循環させるようにする。この循環制御により、液−液熱交換器21に循環供給される熱源である排熱の熱量が極めて乏しくても、循環湯水の昇温を図ることができるようになる。そして、貯湯目標温度に到達するようになれば、第1混合弁52の取り出し経路51側を少し絞り、貯湯槽3の底部32からの循環回路2の側を少し開けるように変更して、貯湯槽3の頂部33に対し少しずつ流入させて貯湯させるようにすればよい。
In the heating circuit
Furthermore, when the hot water storage target temperature cannot be finally reached, the process returns to the mixing valve
以上の排熱貯湯運転制御によれば、液−液熱交換器21に加熱用熱源として供給される排熱の加熱能力が乏しいときであっても、循環湯水を貯湯目標温度まで加熱する制御を容易にしかも確実に行うことができるようになる。しかも、排熱の加熱能力の大小に応じて段階的又は連続的に制御を変更して対応することができ、これにより、排熱の有する熱量を効率的に用いて循環湯水を貯湯目標温度まで昇温させることができる。
According to the above exhaust heat storage operation control, even when the heating capability of the exhaust heat supplied to the liquid-
<他の実施形態>
なお、本発明は前記実施形態に限定されるものではなく、その他種々の実施形態を包含するものである。すなわち、前記実施形態では貯湯槽3に貯湯して蓄熱する排熱回収の対象である外部熱源をガスエンジン(エンジン冷却水排熱)にした場合を示したが、これに限らず、外部熱源として、燃料電池(冷却水排熱)、ヒートポンプ(冷媒の排熱)、あるいは、太陽熱(太陽熱集熱)を用いて、貯湯として蓄熱するようにしてもよく、このような場合においても本発明を適用することができる。
<Other embodiments>
In addition, this invention is not limited to the said embodiment, Other various embodiment is included. That is, in the said embodiment, the case where the external heat source which is the object of the exhaust heat recovery which stores hot water in the hot
前記実施形態では、補助熱源機バイパス路61を備え、排熱貯湯運転制御において循環湯水を補助熱源機バイパス路61に通しているが、これに限らず、補助熱源機バイパス路61を省略し、排熱貯湯運転制御においては循環湯水を非燃焼状態の補助熱源機6に素通りさせるようにしてもよい。
In the embodiment, the auxiliary heat source
前記実施形態では、外部熱負荷回路開放制御部として暖房回路開放制御部105を示したが、これに限らず、外部熱負荷回路開放制御部として、暖房回路開放制御部105の代わりに開閉弁95aを開放するという追い焚き回路開放制御部による制御を実行するようにしてもよいし、暖房回路開放制御部と前記追い焚き回路開放制御部とを共に実行するようにしてもよい
In the above embodiment, the heating circuit
1 ガスエンジン(外部熱源)
2 循環回路
3 貯湯槽
8 暖房回路(外部熱負荷回路)
9 風呂追い焚き回路(外部熱負荷回路)
21 液−液熱交換器(排熱回収部)
32 底部
33 頂部
51 取り出し経路
52 第1混合弁(混合手段)
62 温度センサ(温度検出手段)
102 排熱貯湯運転制御部(排熱貯湯運転制御手段)
103 循環ポンプ調整制御部
104 混合弁調整制御部(混合量調整制御部)
105 暖房回路開放制御部(外部熱負荷回路開放制御部)
1 Gas engine (external heat source)
2
9 Bath chasing circuit (external heat load circuit)
21 Liquid-liquid heat exchanger (exhaust heat recovery section)
32 bottom 33 top 51 take-out
62 Temperature sensor (temperature detection means)
102 Waste heat storage operation control unit (exhaust heat storage operation control means)
103 Circulation pump
105 Heating circuit open control unit (external heat load circuit open control unit)
Claims (1)
前記循環ポンプを作動させて、前記貯湯槽内の湯水を前記循環回路に循環させ前記排熱回収部における排熱回収により貯湯目標温度まで昇温させて前記貯湯槽に貯湯させる排熱貯湯運転制御手段と、前記排熱回収部の出口側で排熱回収後の循環湯水の温度を検出する温度検出手段とを備え、
排熱貯湯運転制御手段は、前記温度検出手段による循環湯水の検出温度に応じて対策制御を実行する制御部として、前記循環ポンプの吐出流量を絞る側に変更調整する循環ポンプ調整制御部と、前記混合手段における前記取り出し経路側の混合流量を増加変更する混合量調整制御部と、前記外部熱負荷回路に設けられた開閉弁を開放して前記循環回路から循環湯水を分流させる外部熱負荷回路開放制御部とを備え、
前記混合量調整制御部は、前記循環ポンプ調整制御部により前記吐出流量を絞る側へ変更調整しても循環湯水が目標貯湯温度に達しないときに実行されるように構成され、かつ、
前記外部熱負荷回路開放制御部は、前記混合量調整制御部により前記取り出し経路側の混合流量を増加変更しても循環湯水が目標貯湯温度に達しないときに実行されるように構成されている、
ことを特徴とする温水システムの制御装置。 A hot water storage tank for storing heat as hot water by recovering exhaust heat from an external heat source, and a circulation circuit for circulating hot water taken from the bottom of the hot water storage tank back to the top of the hot water storage tank; In addition, a variable discharge flow rate circulation pump for circulating the hot water and a waste heat recovery unit that heats the circulating hot water by recovering the exhaust heat from the external heat source are interposed, from the exhaust heat recovery unit Also, the external heat load circuit and the extraction path are branched from the circulation circuit at the downstream position, and the downstream end of the external heat load circuit is connected to the circulation circuit from the bottom of the hot water tank so as to bypass the hot water tank. The take-out path is a control device for a hot water system, the downstream end of which is connected to a circulation circuit at an upstream position of the circulation pump via a mixing means,
Waste heat storage operation control for operating the circulation pump to circulate hot water in the hot water storage tank to the circulation circuit, raising the temperature to a hot water storage target temperature by exhaust heat recovery in the exhaust heat recovery section, and storing hot water in the hot water storage tank Means, and temperature detecting means for detecting the temperature of the circulating hot water after exhaust heat recovery at the outlet side of the exhaust heat recovery unit,
The exhaust heat hot water storage operation control means, as a control part for executing countermeasure control according to the detected temperature of the circulating hot water by the temperature detection means, a circulation pump adjustment control part for changing and adjusting the discharge flow rate of the circulation pump, A mixing amount adjustment control unit for increasing and changing the mixing flow rate on the take-out path side in the mixing means, and an external heat load circuit for opening the on-off valve provided in the external heat load circuit and diverting the circulating hot water from the circulation circuit An opening control unit ,
The mixing amount adjustment control unit is configured to be executed when the circulating hot water does not reach a target hot water storage temperature even when the circulation pump adjustment control unit changes and adjusts the discharge flow rate.
The external heat load circuit opening control section that is configured to run when the mixing amount adjustment control unit the extraction path side mixed flow circulating hot water Changing increase in the does not reach the target hot-water temperature ,
Control device of warm water system, characterized in that.
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