JP5903657B2 - 発電システム及びその運転方法 - Google Patents

Description

本発明は、発電システム及びその運転方法に関する。

従来、寿命を迎えると、発電運転中であれば、運転を継続し、運転停止後は起動しない燃料電池システムが提案されている（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１０−２４４７４９号公報

燃料電池システムを含め、発電システムが寿命を迎え停止したときの給湯需要への対応について従来検討されていない。

本発明は、上記従来の課題を解決するもので、寿命停止時にも給湯需要に対応可能な発電システム及びその運転方法を提供することを目的とする。

本発明の発電システムの一態様は、発電ユニットと、貯湯タンク及び燃焼器を備える給
湯ユニットと、寿命停止時に前記発電ユニットの動作を禁止し、かつ前記貯湯タンクから
の出湯は禁止して、燃焼器を用いた給湯負荷への給湯を行う制御器と、使用者の在宅を検知する在宅検知器とを備え、前記制御器は、寿命停止前に前記貯湯タンクからの出湯を禁止した場合、前記在宅検知器により在宅が検知されると、前記貯湯タンクを加熱する動作を実行し、寿命停止時に前記貯湯タンクからの出湯を禁止した場合、前記在宅検知器により在宅が検知されても、前記貯湯タンクを加熱する動作を実行しない。

本発明の発電システムの運転方法の一態様は、寿命停止時に、発電ユニットの動作を禁止するステップと、貯湯タンクからの出湯を禁止し、燃焼器を用いた給湯負荷への給湯を行うステップと、寿命停止前において、前記貯湯タンクからの出湯を禁止するステップと、 前記貯湯タンクからの出湯を禁止後、使用者の在宅を検知するステップと、寿命停止時において、前記貯湯タンクからの出湯を禁止するステップと、前記貯湯タンクからの出湯を禁止後、使用者が在宅しても貯湯タンクの加熱を許可しないステップを備える。

本発明の発電システムの一態様によれば、寿命停止時にも給湯需要に対応可能になる。

実施の形態１の発電システムの概略構成の一例を示す図 実施の形態１の発電システムの動作の一例を示すフロー図 実施の形態２の発電システムの概略構成の一例を示す図 実施の形態２の発電システムの動作の一例を示すフロー図 実施の形態２の発電システムの動作の一例を示すフロー図

（実施の形態１）
実施の形態１の発電システムは、発電ユニットと、貯湯タンク及び燃焼器を備える給湯ユニットと、寿命停止時に前記発電ユニットの動作を禁止し、かつ貯湯タンクからの出湯は禁止して、燃焼器を用いた給湯負荷への給湯を行う制御器とを備える。

実施の形態１の発電システムの運転方法は、寿命停止時に、発電ユニットの動作を禁止するステップと、貯湯タンクからの出湯を禁止し、燃焼器を用いた給湯負荷への給湯を行うステップを備える。

かかる構成により、寿命停止時にも給湯需要に対応可能になる。

また、寿命停止時に貯湯タンクからの出湯と、燃焼器を用いた給湯負荷への給湯を共に実行する場合に比べ、腐敗した湯が給湯される可能性が低減される、もしくは腐敗を抑制するための殺菌処理等に消費されるエネルギーが低減される。

この点について詳細に説明すると、寿命停止時に貯湯タンクの湯の不使用状態が長期に継続すると、貯湯タンク内の湯が腐敗するので、その後、腐敗した湯が給湯される。本実施の形態の発電システムであれば、腐敗した湯が給湯される可能性が低減される。

また、貯湯タンク内の湯の腐敗を抑制するための加熱殺菌等の運転を実行する発電システムであっても、寿命停止時であるにも拘わらず、この運転にエネルギーが消費される。

本実施の形態の発電システムであれば、貯湯タンク内の湯の腐敗を抑制するための運転をする必要がないので、寿命停止時に消費されるエネルギーが低減される。
［構成］
図１は、実施の形態１における発電システム１００の概略構成の一例を示す図である。

図１に示すように、本実施の形態の発電システム１００は、発電ユニット１と、貯湯タンク２と、第１ポンプ３と、第１循環路５と、熱交換器６と、流体流路７と、給湯路８と、遮断器１０と、燃焼器１１と、制御器２０とを備える。

発電ユニット１は、原燃料を用いて発電する発電機を備えるユニットであり、具体的には、燃料電池ユニット、ガスエンジン発電ユニット等が例示される。

貯湯タンク２は、発電システム１００における排熱を蓄える。本例においては、発電ユニット１からの排熱を蓄える。貯湯タンク２に貯えられた湯は、風呂、シャワー等の給湯負荷に供給される。

第１ポンプ３は、第１循環路５に設けられている。

第１循環路５は、貯湯タンク２内から取り出された後、貯湯タンク２に戻る水が流れる。

熱交換器６は、流体流路７を流れる流体と第１循環路５を流れる水との間で熱交換する。

流体流路７は、発電ユニット１における排熱を有する流体が流れる流路である。ここで、上記流体としては、例えば、発電ユニット１の発電に利用されなかった排ガス、燃焼排ガス、発電ユニット１を冷却した冷媒等が挙げられる。発電ユニット１が、燃料電池ユニットであるとき、上記流体としては、燃料電池から排出される燃料ガス、酸化剤ガス、及び燃料ガスを燃焼処理して得られる燃焼排ガス等が例示される。発電ユニット１が、ガスエンジン発電ユニットであるとき、上記流体としては、ガスエンジンから排出される燃焼排ガスが例示される。

給湯路８は、貯湯タンク２から給湯負荷へ出力される湯が流れる流路である。

遮断器１０は、貯湯タンク２から給湯負荷への湯の出力を遮断する。遮断器１０は、市水との合流部よりも上流の給湯路８に設けられる。

燃焼器１１は、給湯路８を流れる水を加熱する。燃焼器１１は、市水との合流部よりも下流の給湯路８に設けられる。

制御器２０は、寿命停止時に発電ユニット１の動作を禁止し、かつ貯湯タンク２からの出湯は禁止して、燃焼器１１を用いた給湯負荷への給湯を行う。

制御器２０は、制御機能を有するものであればよく、演算処理部（図示せず）と、制御プログラムを記憶する記憶部（図示せず）とを備える。演算処理部としては、ＭＰＵ、ＣＰＵが例示される。記憶部としては、メモリーが例示される。制御器は、集中制御を行う単独の制御器で構成されていてもよく、互いに協働して分散制御を行う複数の制御器で構成されていてもよい。
［動作］
次に、本実施例の発電システム１００の動作について説明する。

図２は、本実施の形態の発電システム１００の動作を示すフロー図である。

図２に示すように、発電システム１００の寿命停止時は、発電ユニット１の動作が禁止されるとともに、貯湯タンク２から給湯負荷への出湯が禁止される（ステップＳ１０１）。

具体的には、遮断器１０により貯湯タンク２から給湯負荷への給湯が遮断される。

ここで、寿命停止時に発電ユニット１の動作が禁止されるとは、寿命停止前の発電停止時には実行される発電ユニット１の動作の少なくとも一部が、寿命停止時に禁止されることを意味する。寿命停止時に禁止される動作としては、発電ユニット１内の水経路の凍結予防運転、燃料電池ユニットの改質器の温度低下に伴う内圧低下またはガス収縮に対して原料を補給する動作等が例示される。

また、発電システム１００の寿命停止前での発電停止時には、貯湯タンク２から給湯負荷への出湯は禁止されず、給湯需要があれば、貯湯タンク２から給湯負荷に湯が供給される。

発電システム１００の寿命停止時に、給湯需要が発生すると（ステップＳ１０２）、燃焼器１１を用いて給湯負荷に湯を供給する（ステップＳ１０３）。具体的には、給湯路８を流れる市水を燃焼器１１で加熱し、給湯負荷に湯が供給される。
（実施の形態２）
実施の形態２の発電システムは、上記実施の形態１の発電システムにおいて、使用者の在宅を検知する在宅検知器を備え、制御器は、寿命停止前に貯湯タンクからの出湯を禁止した場合、在宅検知器により在宅が検知されると、貯湯タンクの加熱殺菌処理を実行し、寿命停止時に貯湯タンクからの出湯を禁止した場合、在宅検知器により在宅が検知されても、貯湯タンクの加熱殺菌処理を実行しない。

実施の形態２の発電システムの運転方法は、上記実施の形態１の発電システムの運転方法において、寿命停止前において、貯湯タンクからの出湯を禁止するステップと、貯湯タンクからの出湯を禁止後、使用者の在宅を検知するステップと、寿命停止時において、貯湯タンクからの出湯を禁止するステップと、貯湯タンクからの出湯を禁止後、使用者が在宅しても貯湯タンクの加熱殺菌処理を許可しないステップと、を備える。

かかる構成により、寿命停止時に消費されるエネルギーを低減しながら、腐敗した湯が給湯される可能性が低減される。
［構成］
図３は、本実施例の発電システム１００の概略構成の一例を示す図である。

本実施例の発電システム１００の具体的構成は、在宅検知器１２と、加熱器１３を備える。それ以外に図１と同符号の構成は、実施の形態１と同様であるので、その詳細な説明は省略する。

在宅検知器１２は、使用者の在宅を検知する検知器である。本例では、給湯路８に設けられた給湯流量センサが在宅検知器に用いられるが、在宅検知器は、使用者の在宅を検知できれば、その構成は任意である。例えば、携帯電話、室内に設けられた在宅センサ等の外部機器より使用者が在宅する情報を取得する情報取得器であっても構わない。

加熱器１３は、貯湯タンク２内の水を加熱する。加熱器１３は、貯湯タンク２内の水を加熱できれば、いずれの箇所に設けられていてもよい。本例では、第１循環路５に設けられているが、貯湯タンク２内に設けられていてもよく、第１循環路５上に設けられた熱交換器に加熱流体を供給する流体流路上に設けられていてもよい。

また、加熱器１３は、貯湯タンク２内の水を加熱可能であれば、その構成も任意である。加熱器１３は、電気ヒータ、燃焼器等が例示される。
［動作］
次に、本実施例の発電システム１００の動作の一例について説明する。

図４及び図５は、本実施の形態の発電システム１００の動作の一例を示すフロー図である。

図４に示すように、発電システム１００の寿命停止前に、貯湯タンク２内の湯の不使用が長期に継続すると、貯湯タンク２からの出湯が禁止される（ステップＳ２０１）。その後、使用者の在宅が検知されると（ステップＳ２０２）、貯湯タンク２内の水の加熱殺菌処理を実行する（ステップＳ２０３）。具体的には、加熱器１３及び第１ポンプ３を動作させる。

ここで、貯湯タンク２の湯の不使用とは、貯湯タンク２内の湯の使用量が少なく、実質的に不使用である場合も含む。また、長期とは、貯湯タンク２の水の加熱殺菌が必要となる期間であり、その期間は、貯湯タンク２の容量及び貯湯タンク２内の水の水質等により適宜設定される。

図５に示すように、発電システム１００の寿命停止時には、貯湯タンク２内の湯の不使用の期間の長さに依らず、貯湯タンク２からの出湯が禁止される（ステップＳ２０１）。
その後、使用者の在宅が検知されても（ステップＳ２０２）、貯湯タンク２内の水の加熱殺菌処理は実行されない（ステップＳ２０４）。

上記説明から、当業者にとっては、本発明の多くの改良や他の実施の形態が明らかである。従って、上記説明は、例示としてのみ解釈されるべきであり、本発明を実行する最良の態様を当業者に教示する目的で提供されたものである。本発明の精神を逸脱することなく、その構造及び／又は機能の詳細を実質的に変更できる。

本発明の一態様によれば、寿命停止時にも給湯需要に対応可能になり、ガスエンジン発電システム、燃料電池システム等の発電システムとして有用である。

１ 発電ユニット
２ 貯湯タンク
３ 第１ポンプ
５ 第１循環路
６ 熱交換器
７ 流体流路
８ 給湯路
１０ 遮断器
１１ 燃焼器
１２ 在宅検知器
１３ 加熱器
２０ 制御器
１００ 発電システム

Claims (2)

1. 発電ユニットと、貯湯タンク及び燃焼器を備える給湯ユニットと、寿命停止時に前記発電ユニットの動作を禁止し、かつ前記貯湯タンクからの出湯は禁止して、燃焼器を用いた 給湯負荷への給湯を行う制御器と、使用者の在宅を検知する在宅検知器とを備え、
   前記制御器は、寿命停止前に前記貯湯タンクからの出湯を禁止した場合、前記在宅検知器により在宅が検知されると、前記貯湯タンクを加熱する動作を実行し、
   寿命停止時に前記貯湯タンクからの出湯を禁止した場合、前記在宅検知器により在宅が検知されても、前記貯湯タンクを加熱する動作を実行しない、発電システム。
2. 寿命停止時に、発電ユニットの動作を禁止するステップと、
   貯湯タンクからの出湯を禁止し、燃焼器を用いた給湯負荷への給湯を行うステップと、
   寿命停止前において、
   前記貯湯タンクからの出湯を禁止するステップと、
   前記貯湯タンクからの出湯を禁止後、使用者の在宅を検知するステップと、
   寿命停止時において、
   前記貯湯タンクからの出湯を禁止するステップと、
   前記貯湯タンクからの出湯を禁止後、使用者が在宅しても貯湯タンクの加熱を許可しないステップとを備える、発電システムの運転方法。

Images