JP7340283B2 - Methods, systems, programs and devices of hot water supply - Google Patents
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Description
本発明は、蓄熱タンクの熱媒を給水に熱交換する熱交換器の制御技術に関する。
The present invention relates to a technology for controlling a heat exchanger that exchanges heat between a heat medium in a heat storage tank and water supply.
排熱を熱媒に熱交換し、この熱媒を蓄熱タンクに溜めて蓄熱することが行われている。この蓄熱タンクでは、下層側から低い温度の熱媒を加熱し、高温化して蓄熱タンクの上層側に戻す下層側から上層側に上昇勾配を持たせた所謂階層蓄熱方式が採用されている。このような蓄熱方式を利用した蓄熱タンクからの蓄熱利用は、上層側から熱媒を取出し、温水に熱交換することが行われている。
このような熱交換に関し、蓄熱タンクの熱媒を給水に熱交換した際、蓄熱タンクの蓄熱量によっては設定温度に給水を加熱する際、不足熱量が生じる。この不足熱量を補助加熱源によって補填し、設定温度に温水温度を上昇させることが知られている(特許文献1)。
Exhaust heat is exchanged with a heat medium, and this heat medium is stored in a heat storage tank for heat storage. This heat storage tank employs a so-called hierarchical heat storage method in which a low-temperature heat medium is heated from the lower layer, raised to a high temperature, and returned to the upper layer of the heat storage tank with an upward gradient from the lower layer to the upper layer. To utilize heat storage from a heat storage tank using such a heat storage method, a heat medium is taken out from the upper layer side and heat exchanged with hot water.
Regarding such heat exchange, when heat is exchanged from the heat medium in the heat storage tank to the feed water, depending on the amount of heat stored in the heat storage tank, an insufficient amount of heat may occur when heating the feed water to a set temperature. It is known to compensate for this insufficient amount of heat with an auxiliary heating source and raise the hot water temperature to a set temperature (Patent Document 1).
ところで、特許文献1記載の技術は、蓄熱タンクの蓄熱を給水加熱に効率的に利用でき、その実用性は高く評価されている。
しかしながら、蓄熱タンクの蓄熱が少ない場合でも、給水加熱に全面的に利用しようとすれば、熱交換器に流れる給水に対して熱媒の循環量を極限まで増加させることになる。このような制御では、熱交換器たとえば、プレート熱交換器では給水通路が細く、圧力損失を無視することができない。
そこで、この発明の目的は上記課題に鑑み、熱交換器における圧力損失の低減を図って効率的な給湯を実現することにある。
By the way, the technology described in
However, even if there is little heat stored in the heat storage tank, if it is to be fully utilized for heating the feed water, the amount of heat medium circulated with respect to the feed water flowing into the heat exchanger will be increased to the limit. In such control, pressure loss cannot be ignored in a heat exchanger such as a plate heat exchanger because the water supply passage is narrow.
SUMMARY OF THE INVENTION In view of the above-mentioned problems, an object of the present invention is to achieve efficient hot water supply by reducing pressure loss in a heat exchanger.
上記目的を達成するため、本発明の給湯方法の一側面によれば、発電で生じた熱を熱媒に熱交換し、該熱媒を蓄熱タンクに溜める工程と、前記蓄熱タンクから熱媒を熱交換器に循環させ、該熱媒の熱と給水とを熱交換する工程と、前記蓄熱タンクの熱媒が前記給水と熱交換可能な場合に、熱交換前の前記給水を前記熱交換器およびバイパス路に流し、該バイパス路に分配された前記給水と前記熱交換器で得られる温水とを混合させる工程と、第1の設定温度と、該第1の設定温度より所定温度だけ低い第2の設定温度とが設定され、前記第1の設定温度で出湯可能かを前記熱媒の温度により判断し、出湯可能であれば、前記バイパス路に分配された前記給水と前記熱交換器で得られる前記温水とを混合させて前記第1の設定温度で出湯させ、出湯不可であれば、前記第2の設定温度に切り替え、前記バイパス路に分配された前記給水と前記熱交換器で得られる前記温水とを混合させて前記第2の設定温度に加熱して補助加熱部に流し、前記補助加熱部で加熱して前記第1の設定温度で出湯させ、前記熱交換器に流す給水量を低減して前記熱交換器の圧力損失を低減させる工程とを含む。
この給湯方法において、さらに、前記第2の設定温度による出湯時、前記バイパス路に分配された給水量を前記熱交換器に流す給水量より増加させる工程とを含んでよい。
上記目的を達成するため、本発明の給湯システムの一側面によれば、発電で生じた熱が熱交換された熱媒を溜める蓄熱タンクと、前記蓄熱タンクから熱媒を循環させ、該熱媒の熱と給水とを熱交換する熱交換器と、前記蓄熱タンクの熱媒が前記給水と熱交換可能な場合に、熱交換前の前記給水を前記熱交換器およびバイパス路に流し、該バイパス路に分配された前記給水と前記熱交換器で得られる温水とを混合させる混合手段と、第1の設定温度と、該第1の設定温度より所定温度だけ低い第2の設定温度とが設定され、前記第1の設定温度で出湯可能かを前記熱媒の温度により判断し、出湯可能であれば、前記バイパス路に分配された前記給水と前記熱交換器で得られる前記温水とを混合させて前記第1の設定温度で出湯させ、出湯不可であれば、前記第2の設定温度に切り替え、前記バイパス路に分配された前記給水と前記熱交換器で得られる前記温水とを混合させて前記第2の設定温度に加熱して補助加熱部に流し、前記補助加熱部で加熱して前記第1の設定温度で出湯させ、前記熱交換器に流す前記給水の分配量を低減して前記熱交換器の圧力損失を低減させる制御部とを含む。
In order to achieve the above object, one aspect of the hot water supply method of the present invention includes a step of exchanging heat generated by power generation with a heat medium and storing the heat medium in a heat storage tank, and removing the heat medium from the heat storage tank. a step of circulating the heat medium through a heat exchanger and exchanging heat between the heat of the heat medium and the feed water; and when the heat medium of the heat storage tank can exchange heat with the feed water, the feed water before heat exchange is passed through the heat exchanger. and a step of mixing the supplied water distributed to the bypass path with hot water obtained by the heat exchanger, a first set temperature, and a first set temperature that is lower than the first set temperature by a predetermined temperature. The second set temperature is set, and it is determined based on the temperature of the heat medium whether hot water can be tapped at the first set temperature, and if hot water can be tapped, the water supply distributed to the bypass path and the heat exchanger are The obtained hot water is mixed with the hot water and discharged at the first set temperature, and if hot water cannot be discharged, the temperature is switched to the second set temperature, and the hot water is mixed with the hot water distributed to the bypass path and the hot water obtained by the heat exchanger. The amount of water supplied is mixed with the hot water, heated to the second set temperature, and flowed to the auxiliary heating section, heated in the auxiliary heating section, and discharged at the first set temperature, and flowed to the heat exchanger. and reducing the pressure loss of the heat exchanger.
This hot water supply method may further include the step of increasing the amount of water supplied distributed to the bypass path from the amount of water supplied to the heat exchanger when hot water is dispensed at the second set temperature.
In order to achieve the above object, one aspect of the hot water supply system of the present invention includes a heat storage tank that stores a heat medium with which heat generated during power generation has been exchanged, and a heat storage tank that circulates the heat medium from the heat storage tank. and a heat exchanger for exchanging heat between the heat of the heat storage tank and the feed water, and when the heat medium of the heat storage tank can exchange heat with the feed water, the feed water before heat exchange is caused to flow through the heat exchanger and the bypass path, and the bypass mixing means for mixing the water supply distributed to the heat exchanger with the hot water obtained by the heat exchanger; a first set temperature; and a second set temperature that is lower than the first set temperature by a predetermined temperature. and determining whether hot water can be tapped at the first set temperature based on the temperature of the heating medium, and if hot water can be tapped, mixing the supplied water distributed to the bypass path and the hot water obtained by the heat exchanger. If hot water cannot be dispensed, the temperature is switched to the second set temperature , and the supplied water distributed to the bypass path and the hot water obtained by the heat exchanger are mixed. heating the water to the second set temperature and flowing it to an auxiliary heating section, heating the water at the auxiliary heating section and discharging the water at the first set temperature, and reducing the amount of water to be distributed to the heat exchanger. and a control unit that reduces pressure loss of the heat exchanger.
上記目的を達成するため、本発明のプログラムの一側面によれば、コンピュータに実行させるためのプログラムであって、蓄熱タンクから熱交換器に循環させる熱媒の温度情報を取得する機能と、給水を熱交換器およびバイパス路に流す混合弁の熱交換器側の開度と前記バイパス路側の開度を制御する機能と、前記蓄熱タンクの熱媒が前記給水と熱交換可能な場合に、第1の設定温度と、該第1の設定温度より所定温度だけ低い第2の設定温度とが設定され、前記第1の設定温度で出湯可能かを前記熱媒の温度により判断し、出湯可能であれば、前記バイパス路に分配された前記給水と前記熱交換器で得られる温水とを混合させて前記第1の設定温度で出湯させ、出湯不可であれば、前記第2の設定温度に切り替え、前記バイパス路に分配された前記給水と前記熱交換器で得られる前記温水とを混合させて前記第2の設定温度に加熱して補助加熱部に流し、前記補助加熱部で加熱して前記第1の設定温度で出湯させ、前記熱交換器に流す前記給水の分配量を低減して前記熱交換器の圧力損失を低減させる機能とを前記コンピュータに実行させる。
In order to achieve the above object, one aspect of the program of the present invention is a program for a computer to execute, which has a function of acquiring temperature information of a heat medium to be circulated from a heat storage tank to a heat exchanger, and a function of acquiring temperature information of a heat medium to be circulated from a heat storage tank to a heat exchanger. A function of controlling the opening degree on the heat exchanger side and the opening degree on the bypass passage side of the mixing valve that allows the heat medium to flow into the heat exchanger and the bypass passage, and when the heat medium of the heat storage tank can exchange heat with the water supply, A first set temperature and a second set temperature lower than the first set temperature by a predetermined temperature are set, and whether hot water can be tapped at the first set temperature is determined based on the temperature of the heating medium, and whether hot water can be tapped or not is determined. If there is, the water supply distributed to the bypass path and the hot water obtained by the heat exchanger are mixed and hot water is discharged at the first set temperature, and if hot water cannot be discharged, the second set temperature is set. , the water supply distributed to the bypass path and the hot water obtained by the heat exchanger are mixed, heated to the second set temperature, flowed to the auxiliary heating section, and heated in the auxiliary heating section. and causing the computer to perform a function of dispensing hot water at the first set temperature and reducing a distribution amount of the feed water flowing to the heat exchanger to reduce pressure loss in the heat exchanger.
上記目的を達成するため、本発明の給湯装置の一側面によれば、発電で生じた熱が熱交換された熱媒を溜める蓄熱タンクから前記熱媒を循環させ、該熱と給水とを熱交換する熱交換器と、前記蓄熱タンクの熱媒が前記給水と熱交換可能な場合に、熱交換前の前記給水を前記熱交換器およびバイパス路に流し、該バイパス路に分配された前記給水と前記熱交換器で得られる温水とを混合させる混合手段と、第1の設定温度と、該第1の設定温度より所定温度だけ低い第2の設定温度とが設定され、前記第1の設定温度で出湯可能かを前記熱媒の温度により判断し、出湯可能であれば、前記バイパス路に分配された前記給水と前記熱交換器で得られる前記温水とを混合させて前記第1の設定温度で出湯させ、出湯不可であれば、前記第2の設定温度に切り替え、前記バイパス路に分配された前記給水と前記熱交換器で得られる前記温水とを混合させて前記第2の設定温度に加熱して補助加熱部に流し、前記補助加熱部で加熱して前記第1の設定温度で出湯させ、前記熱交換器に流す前記給水の分配量を低減して前記熱交換器の圧力損失を低減させる制御部とを含む。
In order to achieve the above object, according to one aspect of the water heater of the present invention, the heat medium is circulated from a heat storage tank that stores the heat medium with which the heat generated during power generation has been exchanged, and the heat and the supplied water are heated. When the heat exchanger to be exchanged and the heat medium of the heat storage tank can exchange heat with the feed water, the feed water before heat exchange is caused to flow through the heat exchanger and the bypass path, and the feed water is distributed to the bypass path. and hot water obtained in the heat exchanger; a first set temperature; and a second set temperature that is lower than the first set temperature by a predetermined temperature; It is determined whether hot water can be tapped based on the temperature of the heating medium , and if hot water can be tapped, the supplied water distributed to the bypass path and the hot water obtained by the heat exchanger are mixed to meet the first setting. If hot water cannot be dispensed, the temperature is switched to the second set temperature, and the water supply distributed to the bypass path and the hot water obtained by the heat exchanger are mixed to reach the second set temperature. The hot water is heated to a temperature of 100% and flows to an auxiliary heating section, is heated in the auxiliary heating section and discharged at the first set temperature , and the distribution amount of the feed water to be flowed to the heat exchanger is reduced to reduce the pressure loss of the heat exchanger. and a control unit that reduces.
本発明によれば、次のいずれかの効果が得られる。 According to the present invention, any of the following effects can be obtained.
(1) 蓄熱タンクの蓄熱が設定温度の出湯に必要な熱量に到達していない場合でも、蓄熱タンクの熱媒の利用をするので、熱媒熱量の有効利用を図ることができる。
(2) 蓄熱タンクの蓄熱が設定温度の出湯に必要な熱量に到達していない場合、熱交換器に流れる熱交換給水量を低減でき、熱交換器側での圧力損失を低減できる。
(1) Even when the heat storage in the heat storage tank does not reach the amount of heat required to produce hot water at the set temperature, the heat medium in the heat storage tank is used, so the amount of heat from the heat medium can be used effectively.
(2) If the heat stored in the heat storage tank does not reach the amount of heat required to produce hot water at the set temperature, the amount of water supplied for heat exchange flowing to the heat exchanger can be reduced, and the pressure loss on the heat exchanger side can be reduced.
(3) 熱交換器に熱媒を循環させる際に、一般的に循環ポンプが用いられるが、循環量を低減できるので、循環ポンプのポンプ回転数の過剰回転を抑制できるなど、循環ポンプによる消費電力を抑制できる。
(4) 蓄熱タンクに蓄積される熱媒の成層状態を乱すことがなく、熱媒熱量の効率的な利用を図ることができる。
(3) Circulation pumps are generally used to circulate heat medium through heat exchangers, but since the amount of circulation can be reduced, excessive rotation speed of the circulation pump can be suppressed, reducing consumption by the circulation pump. Electric power can be reduced.
(4) The stratified state of the heat medium stored in the heat storage tank is not disturbed, and the heat amount of the heat medium can be used efficiently.
〔一実施の形態〕
図1は、本発明の一実施の形態に係る給湯システムを示している。図1に示す構成は一例であり、斯かる構成に本発明が限定されるものではない。
この給湯システム2には給湯部4および補助加熱部6が備えられる。給湯部4は熱媒ME1の熱を給水Wに熱交換し、温水HWを補助加熱部6に導く。補助加熱部6では、給湯部4からの温水HWが設定温度であれば、その温水HWをそのまま出湯し、設定温度未満であれば、補助加熱により設定温度まで昇温させ、設定温度の温水HWを出湯する。
[One embodiment]
FIG. 1 shows a hot water supply system according to an embodiment of the present invention. The configuration shown in FIG. 1 is an example, and the present invention is not limited to such a configuration.
The hot
給湯部4には蓄熱タンク8、ポンプ9、熱交換器10および水量調整部12が備えられる。蓄熱タンク8は熱媒ME1により蓄熱される。蓄熱タンク8の下層側から取り出される熱媒ME1が図示しない熱源側に循環して加熱され、高温化した熱媒ME1が蓄熱タンク8の上層側に戻される。これにより、蓄熱タンク8には下層から上層に向かって上昇する成層状態で蓄熱が行われる。
ポンプ9は、熱媒ME1の熱を給水Wに熱交換する際に動作させ、熱交換器10に熱媒ME1を循環させる。
熱交換器10にはたとえば、プレート熱交換器が用いられる。熱交換時、蓄熱タンク8の上層側から循環路13に取り出された熱媒ME1はポンプ9を動作させることにより、循環路13を通して熱交換器10に循環し、熱交換後に蓄熱タンク8の下層側に戻される。
The hot
The
For example, a plate heat exchanger is used as the
水量調整部12は熱交換器10の水量調整手段の一例であり、給水Wを熱交換器10とバイパス路の一例であるバイパス管16に分配し、熱交換器10の通水量を調整する。給水管14からの給水Wは水量調整部12を通して熱交換器10の入側に流れ、またはバイパス管16より出湯管18に流れる。この水量調整部12では、制御部20に開度が制御されるミキシング弁M1が備えられ、熱交換器10とバイパス管16に流す給水Wの分配量が調整される。
蓄熱タンク8から熱交換器10に循環する熱媒ME1の温度は温度センサー22で検出される。出湯管18の温水HWにバイパス管16の給水Wを混合した温水HWの温度は、温度センサー24により検出される。
The water
The temperature of the heat medium ME1 circulating from the
この給湯部4から給水Wまたは温水HWは補助加熱部6に供給される。補助加熱部6は、給水Wまたは温水HWの温度が低い場合、この給水Wまたは温水HWの補助加熱を行う。この補助加熱部6には熱交換器26、熱交換器28が備えられる。熱交換器26は給水管30より供給される給湯部4からの給水Wまたは温水HWと熱媒ME2の熱交換を行う。熱交換器28は熱源34の熱を熱媒ME2に熱交換する。温度センサー32は、給水管30を通過する給水Wまたは温水HWの温度を検出する。給水管30にはバイパス管36が分岐され、このバイパス管36およびミキシング弁M2を含む水量調整部38が備えられ、ミキシング弁M2の開度に応じて給水管30から給水Wまたは温水HWが出湯管40の温水HWに混合されて出湯する。
Water supply W or hot water HW is supplied from this hot
制御部20は、第1の設定温度Ts1による出湯が可能かを熱媒ME1の検出温度により判断し、設定温度Ts1による出湯ができない場合、設定温度Ts1より低い第2の設定温度Ts2(<Ts1)に切り替え、水量調整部12により調整される熱交換器10に流れる給水Wの分配量を設定温度Ts1の出湯時より低減させる。設定温度Ts1はたとえば、リモコン装置からユーザにより任意に設定される温度であり、記憶手段に記憶される。これに対し、設定温度Ts2は、制御部20の判断により設定する温度であり、記憶手段に記憶され、必要に応じて読み出される。
The
斯かる給湯システム2によれば、熱媒ME1との熱交換により給水Wを加熱した温水HW、つまり、設定温度Ts1より所定温度α1(例えば6〔℃〕)だけ高い温度(Ts1+α1)の温水HWと、非加熱状態の給水Wを混合し、設定温度Ts1での給湯を行う。
この制御について、給湯部4を要約して示す図2を参照する。
a)熱交換器10通過後の温水HWの温度である検出温度To1(熱交換後温度)が温度(Ts1+α1)になるように、ポンプ9の回転数を制御する。To1>(Ts1+α1)であれば、ポンプ9の回転数を減少させ、To1<(Ts1+α1)であれば、ポンプ9の回転数を増加させる。
b)水量調整部12の流路について、ミキシング弁M1の熱交換器10側ポートをAルート、ミキシング弁M1のバイパス管16側ポートをBルートとすれば、検出温度Tm1が設定温度Ts1になるように、Aルート、Bルートの流量割合(ミキシング割合)を制御する。
検出温度To1と給水Wの検出温度Ti1の関係は通常、To1>Ti1であるから、流量割合の制御では、Tm1>Ts1であれば、Bルートの流量割合を増加させ、Tm1<Ts1であれば、Aルートの流量割合を増加させる制御が行われる。
According to such a hot
Regarding this control, reference is made to FIG. 2 which schematically shows the hot
a) The rotation speed of the
b) Regarding the flow path of the water
The relationship between the detected temperature To1 and the detected temperature Ti1 of the water supply W is usually To1>Ti1. Therefore, in controlling the flow rate, if Tm1>Ts1, the flow rate of route B is increased, and if Tm1<Ts1, the flow rate is increased. , control is performed to increase the flow rate ratio of route A.
ここで、熱媒ME1の検出温度T1が下がると、a)の制御により、循環ポンプ9の回転数が増加し、検出温度To1が温度(Ts1+α1)を維持できなくなる温度に検出温度T1が下がる状態に移行すると、循環ポンプ9の回転数は上限回転数に到達する状態となる。
b)の制御では、検出温度To1が温度(Ts1+α1)に維持されていれば、その制御が継続するが、検出温度To1が低下するにつれ、Aルートの流量割合が増加し、最終的にはAルートの流量割合が100〔%〕に到達することになる。
ポンプ9の回転数が増加することを改善するため、特許第5577135号では、検出温度T1が所定温度を下回ると、検出温度To1が、検出温度T1より所定温度α2(たとえば、5〔℃〕)だけ低い温度、つまり検出温度To1=(T1-α2)になるように制御する。これにより、ポンプ9の回転数の過剰増加を防止できる。しかし、検出温度Tm1が設定温度Ts1になるように、ミキシング制御を行った場合、検出温度To1の低下に伴い、Aルートの流量割合が増加することとなり、給水Wの圧力損失が増加する傾向となる。
Here, when the detected temperature T1 of the heat medium ME1 decreases, the rotation speed of the
In the control b), if the detected temperature To1 is maintained at the temperature (Ts1+α1), the control continues, but as the detected temperature To1 decreases, the flow rate ratio of the A route increases, and eventually the A The flow rate ratio of the route will reach 100%.
In order to improve the increase in the rotation speed of the
そこで、制御切替えタイミングにおいて、設定温度Ts1から低い設定温度Ts2に切り替え、この設定温度Ts2は実現可能な温度として検出温度To1と検出温度Ti1の間の温度に切替える。設定温度Ts2としてたとえば、
Ts2=(To1+Ti1)/2=(T1-α2+Ti1)/2
に切替えれば、AルートおよびBルートの流量割合は50〔%〕になる。
このように設定温度Ts1からTs2に切り替える制御では、検出温度Tm1が所定温度になるようにハンチング等を防止しつつ、ミキシング弁M1を制御する給湯制御を併用できる。
したがって、蓄熱タンク8の熱媒ME1の検出温度T1により設定温度Ts1、Ts2の切替えを行い、給湯部4による給湯、給湯部4および補助加熱部6による給湯、補助加熱部6のみによる給湯を行う。
(1) 熱媒ME1で給水Wを設定温度Ts1まで加熱可能な場合:補助加熱部6による補助加熱を用いることなく、給湯部4のみで設定温度Ts1の給湯が可能である。
(2) 熱媒ME1の検出温度T1は給水Wの温度より高いが、給水Wを設定温度Ts1まで加熱できない場合:補助加熱部6による補助加熱を併用して、設定温度Ts1の給湯が可能である。
Therefore, at the control switching timing, the set temperature Ts1 is switched to a lower set temperature Ts2, and this set temperature Ts2 is switched to a temperature between the detected temperature To1 and the detected temperature Ti1 as a realizable temperature. For example, as the set temperature Ts2,
Ts2=(To1+Ti1)/2=(T1-α2+Ti1)/2
, the flow rate ratio of route A and route B becomes 50%.
In the control for switching from the set temperature Ts1 to Ts2 in this way, hot water supply control that controls the mixing valve M1 can be used in combination while preventing hunting and the like so that the detected temperature Tm1 becomes a predetermined temperature.
Therefore, the set temperatures Ts1 and Ts2 are switched according to the detected temperature T1 of the heat medium ME1 in the
(1) When the water supply W can be heated to the set temperature Ts1 by the heating medium ME1: Hot water can be supplied to the set temperature Ts1 only by the hot
(2) When the detected temperature T1 of the heating medium ME1 is higher than the temperature of the water supply W, but the water supply W cannot be heated to the set temperature Ts1: By using auxiliary heating by the
(3) 熱媒ME1の検出温度T1は給水Wの温度と同等で、熱媒ME1から給水Wに熱交換しても、給水Wを加熱できない場合、つまり、熱媒ME1に蓄熱がない場合:給湯部4による加熱を用いることなく、補助加熱部6のみで設定温度Ts1の給湯が可能である。 この制御において、上記(1) と上記(2) の切替えはたとえば、図7に示す給水温度と最低熱媒温度の関係を用いればよい。上記(3) では、熱媒の検出温度≦(給水温度+α2)の関係を用いればよい。
斯かる制御では、通常、温水の出湯温度が設定温度Ts1になるようにミキシング弁M1が制御されるのに対し、一定の条件つまり熱媒ME1の蓄熱によっては設定温度Ts1での出湯ができない場合、この設定温度Ts1から低い設定温度Ts2に切り替え、この設定温度Ts2によりミキシング弁M1のミキシング割合を強制的に変更させている。
(3) When the detected temperature T1 of the heat medium ME1 is equal to the temperature of the feed water W and the feed water W cannot be heated even if heat is exchanged from the heat medium ME1 to the feed water W, that is, when there is no heat storage in the heat medium ME1: It is possible to supply hot water at the set temperature Ts1 using only the
In such control, the mixing valve M1 is normally controlled so that the hot water output temperature becomes the set temperature Ts1, but there is a case where hot water cannot be discharged at the set temperature Ts1 due to certain conditions, that is, heat storage in the heating medium ME1. , the set temperature Ts1 is switched to a lower set temperature Ts2, and the mixing ratio of the mixing valve M1 is forcibly changed by this set temperature Ts2.
<給湯制御>
図3はこの給湯システム2の給湯制御の処理手順を示している。
熱媒ME1の検出温度を取込み(S11)、この検出温度により、設定温度Ts1で出湯が可能かを判定する(S12)。
設定温度Ts1で出湯が可能であれば(S12のYES)、水量調整部12の制御により、設定温度Ts1の温水HWを生成する(S13)。この場合、給湯部4から設定温度Ts1の温水HWが供給されるので、補助加熱部6は補助加熱モードに移行することなく(S17のYES)、出湯管40(図1)から設定温度Ts1の温水HWが得られる(S18)。
<Hot water supply control>
FIG. 3 shows a processing procedure for hot water supply control of this hot
The detected temperature of the heat medium ME1 is taken in (S11), and based on this detected temperature, it is determined whether hot water can be tapped at the set temperature Ts1 (S12).
If hot water can be dispensed at the set temperature Ts1 (YES in S12), hot water HW at the set temperature Ts1 is generated under the control of the water amount adjustment section 12 (S13). In this case, since the hot water HW at the set temperature Ts1 is supplied from the hot
設定温度Ts1で出湯が得られなければ(S12のNO)、熱媒ME1の検出温度T1が給水Wとの熱交換が可能な温度かを判断する(S14)。熱媒ME1の検出温度T1が給水Wとの熱交換可能な温度であれば(S14のYES)、現在の設定温度Ts1を設定温度Ts2に切り替え、水量調整部12により調整される熱交換器10に流れる給水Wの分配量を設定温度Ts1の出湯時より低減させる(S15)。
熱媒ME1の検出温度T1が給水Wとの熱交換が不可の温度であれば(S14のNO)、熱交換器10に給水Wを通すことなく、給湯部4から補助加熱部6に流す(S16)。
補助加熱部6では、給水管30に流れる給水Wまたは温水HWが設定温度Ts1以上かを判断する(S17)。設定温度Ts1以上であれば(S17のYES)、補助加熱を行うことなく給湯する(S18)。設定温度Ts1未満であれば(S17のNO)、補助加熱モードに移行し、給水Wまたは温水HWを熱媒ME2の熱と熱交換して昇温させ、設定温度Ts1での給湯を行う(S19)。
If hot water cannot be obtained at the set temperature Ts1 (NO in S12), it is determined whether the detected temperature T1 of the heat medium ME1 is a temperature at which heat exchange with the water supply W is possible (S14). If the detected temperature T1 of the heat medium ME1 is a temperature at which heat exchange with the water supply W is possible (YES in S14), the current set temperature Ts1 is switched to the set temperature Ts2, and the
If the detected temperature T1 of the heat medium ME1 is a temperature at which heat exchange with the feed water W is not possible (NO in S14), the water is flowed from the hot
The
<一実施の形態の効果>
この一実施の形態によれば次の効果が得られる。
(1) 給湯部4で設定温度Ts1の温水HWが得られない場合、設定温度Ts1から低い設定温度Ts2に切り替え、給湯部4側の熱交換器10に流れる水量を抑制するので、熱交換器10による圧力損失を低減することができる。
(2) 給湯部4で設定温度Ts1の温水HWが得られない場合、補助加熱部6の補助加熱により設定温度Ts1に昇温させた温水HWの給湯が行える。
(3) 熱交換器10に流す給水量を蓄熱に応じて加減するので、蓄熱タンク8の熱媒ME1の利用効率を高め、蓄熱タンク8側の成層状態を乱すことがない。
<Effects of one embodiment>
According to this embodiment, the following effects can be obtained.
(1) When the hot water HW at the set temperature Ts1 cannot be obtained in the hot
(2) When hot water HW at the set temperature Ts1 cannot be obtained in the hot
(3) Since the amount of water supplied to the
図4は、実施例1に係る給湯システムを示している。図4において、図1と同一部分には同一符号を付している。
この実施例1の給湯システム2では燃料電池ユニット42、給湯ユニット44およびバックアップ給湯ユニット46が備えられる。
燃料電池ユニット42には燃料電池48、熱交換器50および循環ポンプ52が備えられる。燃料電池48は熱源の一例であり、発電時の発熱を熱源に利用する。熱交換器50は、燃料電池48の排気ME3の熱を蓄熱タンク8側の熱媒ME1に熱交換する。循環ポンプ52は熱媒ME1の循環路54に設置され、駆動時、蓄熱タンク8の下層側から熱媒ME1を熱交換器50に循環させるとともに、熱交換後の熱媒ME1を蓄熱タンク8の上層側に戻す。
燃料電池48の発電時、循環ポンプ52を駆動し、蓄熱タンク8の下層側から熱媒ME1を熱交換器50に循環させ、熱媒ME1に排気ME3の熱を熱交換し、加熱された熱媒ME1が蓄熱タンク8の上層側に戻される。これにより、蓄熱タンク8で成層蓄熱が行われる。熱交換器50の入側には温度センサー56が設置され、蓄熱タンク8の下層側の熱媒ME1の温度が検出される。熱交換器50の出側には温度センサー58が設置され、蓄熱タンク8の上層側に戻される熱媒ME1の温度が検出される。
FIG. 4 shows a hot water supply system according to the first embodiment. In FIG. 4, the same parts as in FIG. 1 are given the same reference numerals.
The hot
The
When the
給湯ユニット44には蓄熱タンク8とともに、プレート熱交換器60が備えられる。プレート熱交換器60に蓄熱タンク8の熱媒ME1を流す循環路62には与熱ポンプ64および温度センサー22が備えられる。与熱ポンプ64の駆動時、蓄熱タンク8の上層部から熱媒ME1がプレート熱交換器60に循環し、蓄熱タンク8の下層側に戻される。温度センサー22は蓄熱タンク8の上層側の熱媒温度を検出する。蓄熱タンク8に設置された温度センサー66はタンク内の熱媒ME1の温度を検出する。
給水管14には水道管などが接続され、給水Wが供給される。給水管14にはミキシング弁68、水量センサー70、温度センサー72が備えられるとともに、ミキシング弁68およびバイパス管16を介して出湯管18が接続されている。出湯管18には水制御弁74、温度センサー76、78が備えられる。バイパス管16は、ミキシング弁68により分流させた給水Wを出湯管18側に流し込む。水制御弁74は、出湯管18から出湯する温水HWまたは給水Wの水量を制御する。温度センサー76はプレート熱交換器60の出側の温水温度を検出する。温度センサー78は、温水HWと給水Wとをミキシングした温水HWの温度を検出する。
The hot
A water pipe or the like is connected to the
バックアップ給湯ユニット46には、プレート熱交換器80および熱交換器82が備えられる。プレート熱交換器80には入側に給水管30、その出側に出湯管40が備えられる。給水管30には給湯ユニット44から給水Wまたは温水HWを流し込み、温度センサー84、水量センサー85、水制御弁86が備えられるとともに、バイパス管36を分岐させるミキシング弁88が接続されている。温度センサー84は、給湯ユニット44から流入する温水HWまたは給水Wの温度を検出する。水量センサー85は、給湯ユニット44から流入する温水HWまたは給水Wの水量を検出し、水制御弁86は、その水量を制御する。
出湯管40には温度センサー90、92が備えられる。温度センサー90はプレート熱交換器80の出側の温水温度を検出する。温度センサー92はバイパス管36からの給水Wまたは温水HWと出湯管40側の温水HWとを混合した温水HWの温度を検出する。
プレート熱交換器80には循環路94が備えられ、熱媒ME2を循環させる。循環路94には熱交換器82、循環ポンプ96、開放タンク98、温度センサー100が備えられる。循環ポンプ96は、駆動時、熱媒ME2を循環路94に循環させる。プレート熱交換器80は、熱媒ME2の熱を給水Wまたは温水HWに熱交換する。熱交換器82は、バーナー102の燃焼熱を熱媒ME2に熱交換する。開放タンク98は、循環路94に循環する熱媒ME2の体積変動を吸収する。
The backup hot
The hot
The
<給湯システム2の制御部20>
図5は、給湯システム2の制御部20(図1)を示している。この制御部20には電池制御部104、給湯ユニット制御部106、バックアップ制御部108、リモコン制御部110が備えられる。電池制御部104は燃料電池ユニット42を制御する。給湯ユニット制御部106は給湯ユニット44を制御する。バックアップ制御部108はバックアップ給湯ユニット46を制御する。リモコン制御部110はリモコン装置に備えられ、電池制御部104、給湯ユニット制御部106およびバックアップ制御部108と有線または無線により連係する。
電池制御部104はコンピュータで構成され、プロセッサ112、メモリ部114、入出力部(I/O)116、システム通信部118が備えられる。プロセッサ112はメモリ部114にあるOS(Operating System)や電池制御プログラムを実行する。メモリ部114にはROM(Read-Only Memory)やRAM(Random-Access Memory)を備え、OSや電池制御プログラムを格納する。システム通信部118はリモコン制御部110、給湯ユニット制御部106のシステム通信部126、バックアップ制御部108のシステム通信部134と制御データの送受を行う。I/O116には温度センサー56、58の検出温度が制御情報として入力されるとともに、循環ポンプ52の制御出力が得られる。
<
FIG. 5 shows the control unit 20 (FIG. 1) of the hot
The
給湯ユニット制御部106はコンピュータで構成され、プロセッサ120、メモリ部122、入出力部(I/O)124、システム通信部126が備えられる。プロセッサ120はメモリ部122にあるOSや給湯制御プログラムを実行する。メモリ部122にはROM、EEPROM(Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory )やRAMを備え、OSや給湯制御プログラムを格納する。システム通信部126はリモコン制御部110、電池制御部104のシステム通信部118、バックアップ制御部108のシステム通信部134と制御データの送受を行う。I/O124には温度センサー22、66、72、76、78の検出温度、水量センサー70の検出水量が制御情報として入力されるとともに、与熱ポンプ64およびミキシング弁68の制御出力が得られる。
バックアップ制御部108はコンピュータで構成され、プロセッサ128、メモリ部130、入出力部(I/O)132、システム通信部134が備えられる。プロセッサ128はメモリ部130にあるOSやバックアップ制御プログラムを実行する。メモリ部130にはROM、EEPROMやRAMを備え、OSやバックアップ制御プログラムを格納する。システム通信部134はリモコン制御部110、電池制御部104のシステム通信部118、給湯ユニット制御部106のシステム通信部126と制御データの送受を行う。I/O132には温度センサー84、90、92、100の検出温度、水量センサー85の検出水量が制御情報として入力されるとともに、循環ポンプ96、水制御弁86およびミキシング弁88の制御出力が得られる。
The hot water supply
The
<熱媒ME1による給湯制御>
図6のAは、給湯設定温度(以下「設定温度Ts1」と称する)が35〔℃〕の場合の給水温度と最低熱媒温度の関係、図6のBは、設定温度Ts1が40〔℃〕の場合の給水温度と最低熱媒温度の関係、図6のCは、設定温度Ts1が45〔℃〕の場合の給水温度と最低熱媒温度の関係を示している。
これらの関係から、図7は、設定温度Ts1をパラメータとする給水温度と最低熱媒温度の関係グラフを示している。図7において、Aは設定温度Ts1=35〔℃〕、Bは設定温度Ts1=40〔℃〕、Cは設定温度Ts1=45〔℃〕の場合である。
この関係からたとえば、給水温度が15〔℃〕で設定温度Ts1が40〔℃〕であれば、最低熱媒温度は60.6〔℃〕であることが必要である。
<Hot water supply control using heat medium ME1>
6A shows the relationship between the water supply temperature and the minimum heating medium temperature when the hot water supply temperature setting (hereinafter referred to as "set temperature Ts1") is 35 [°C], and FIG. C in FIG. 6 shows the relationship between the feed water temperature and the minimum heat medium temperature when the set temperature Ts1 is 45 [° C.].
From these relationships, FIG. 7 shows a graph of the relationship between the supply water temperature and the lowest heat medium temperature using the set temperature Ts1 as a parameter. In FIG. 7, A is the case where the set temperature Ts1 = 35 [°C], B is the case where the set temperature Ts1 = 40 [°C], and C is the case where the set temperature Ts1 = 45 [°C].
From this relationship, for example, if the supply water temperature is 15 [°C] and the set temperature Ts1 is 40 [°C], the minimum heat medium temperature needs to be 60.6 [°C].
<熱媒ME1で設定温度Ts1の給湯が可能な場合>
図8のAは、給湯ユニット44が熱媒ME1で設定温度Ts1の給湯が可能な場合の動作を示している。図8のAにおいて、太線は給水W、温水HW、熱媒ME1の流動を示している。
熱媒ME1で設定温度Ts1の給湯が可能な場合、給湯ユニット44では、温度センサー76の検出温度To1(熱交換後温度)が設定温度Ts1よりたとえば、6〔℃〕だけ高い値(Ts1+6〔℃〕)(熱交換の第1の目標温度)になるように、与熱ポンプ64の回転数を制御する。温度センサー78の検出温度Tm1が設定温度Ts1になるように、ミキシング弁68のポートa、bの開度を制御する。
<When hot water can be supplied at the set temperature Ts1 using the heating medium ME1>
A in FIG. 8 shows the operation when the hot
When it is possible to supply hot water at the set temperature Ts1 with the heating medium ME1, in the hot
このとき、バックアップ給湯ユニット46では、温度センサー84の検出温度Ti2が設定温度Ts1以上となるので、ミキシング弁88はポートd側を100〔%〕の開度に制御する。バーナー102は燃焼させないので、ミキシング弁88はポートc側の通水がない。たとえば、設定温度Ts1=40〔℃〕、温度センサー72の検出温度Ti1=20〔℃〕の場合、ミキシング弁68のポートa側の流量およびポートb側の流量の比率は、a:b=77:23とすればよい。バックアップ給湯ユニット46のミキシング弁88ではポートd側が100〔%〕の水量となる。つまり、熱媒ME1で設定温度Ts1の給湯が可能な場合には、給湯システム2に流れる全水量の77〔%〕が熱交換器60に流れ、全水量の23〔%〕がバイパス管16に流れる。これにより、全水量の77〔%〕が熱交換器60の影響を受けることになる。
At this time, in the backup hot
<熱媒ME1で設定温度Ts1の給湯ができない場合>
図8のBは、給湯ユニット44が熱媒ME1で設定温度Ts1の給湯ができない場合の給湯動作を示している。図8のBにおいて、太線は給水W、温水HW、熱媒ME1、ME2の流動を示している。
この場合、検出温度To1=(T1-5〔℃〕)になるように、与熱ポンプ64の回転数制御を行う。検出温度Tm1の目標温度が通常の設定温度Ts1であると、検出温度To1の低下に伴いaルートの流量比率が高まり、最終的には全水量が熱交換器60の影響を受けてしまう。そこで、検出温度Tm1の目標温度をミキシング弁68のaルートとbルートのミキシングが行われる温度にする。つまり、検出温度Tm1に対し、設定温度Ts1から設定温度Ts2(<Ts1)に変更する。この設定温度Ts2は設定温度Ts1より低い温度であればよく、たとえば、To1=(T1-5〔℃〕)に制御されていると、第1に、設定温度Ts2=(Ti1+(T1-5))/2を目標温度とすれば、ミキシング弁68の開度が調整され、各ポートa、bのそれぞれに50〔%〕の流量となる。この結果、aルート側に給水Wが流れることによる圧力損失を低減することができる。
<When hot water cannot be supplied at the set temperature Ts1 using heating medium ME1>
B in FIG. 8 shows a hot water supply operation when the hot
In this case, the rotation speed of the
第2に、目標温度を設定温度Ts2=(Ti1+Ti1+(T1-5))/3のように検出温度Ti1の値寄りに設定すれば、ミキシング弁68のbルート側に流れる流量を増加させることになり、aルート側に流れる給水Wの圧力損失をさらに低減できる。
このように、設定温度Ts1を設定温度Ts2に変更するだけで、ミキシング弁68の制御形態を変更する必要がない。このため、ソフトウェアの再設計は不要である。
この場合、バックアップ給湯ユニット46側では、循環ポンプ96を駆動し、バーナー102を燃焼させ、検出温度Tj=80〔℃〕に制御する。検出温度Ti2は、設定温度Ts1より低いので、検出温度To2≒80〔℃〕とミキシングし、検出温度Tm2が設定温度Ts1になるように、ミキシング弁88の開度制御を行う。
このとき、検出温度Ti2は検出温度To2より設定温度Ts1に近いため、ミキシング弁88のポートc側流量、ポートd側流量は、ポートc側流量<ポートd側流量となる。
Second, if the target temperature is set closer to the detected temperature Ti1, such as set temperature Ts2=(Ti1+Ti1+(T1-5))/3, the flow rate flowing to route b of the mixing
In this way, there is no need to change the control form of the mixing
In this case, on the backup hot
At this time, since the detected temperature Ti2 is closer to the set temperature Ts1 than the detected temperature To2, the flow rate on the port c side and the flow rate on the port d side of the mixing
たとえば、設定温度Ts1=40〔℃〕、検出温度Ti1=20〔℃〕の場合、検出温度T1=40〔℃〕とすると、検出温度To1=35〔℃〕となる。
ここで、設定温度Ts2は、
(Ti1+T1-5)/2=(20+35)/2=27.5〔℃〕
となり、検出温度Tm1の目標温度を設定温度Ts1より設定温度Ts2に変更すれば、ミキシング弁68のa側流量、b側流量は、a側流量:b側流量=50:50となり、検出温度Tm1=27.5〔℃〕となる。
検出温度Ti2は27.5〔℃〕であるから、検出温度To2≒80〔℃〕の温水HWとミキシングし、検出温度Tm2を40〔℃〕に制御すると、ミキシング弁88のポートc側流量、ポートd側流量は、ポートc側流量:ポートd側流量≒24:76となる。したがって、全水量の50〔%〕が熱交換器60の影響を受け、全水量の24〔%〕程度が熱交換器80の影響を受けることになる。これにより、熱交換器60、80による圧力損失が低減される。
For example, if the set temperature Ts1 = 40 [°C] and the detected temperature Ti1 = 20 [°C], then if the detected temperature T1 = 40 [°C], the detected temperature To1 = 35 [°C].
Here, the set temperature Ts2 is
(Ti1+T1-5)/2=(20+35)/2=27.5 [℃]
Therefore, if the target temperature of the detected temperature Tm1 is changed from the set temperature Ts1 to the set temperature Ts2, the a side flow rate and the b side flow rate of the mixing
Since the detected temperature Ti2 is 27.5 [°C], if the detected temperature To2 is mixed with hot water HW of 80 [°C] and the detected temperature Tm2 is controlled to 40 [°C], the flow rate on the port c side of the mixing
<熱媒ME1による熱交換不可の場合>
図8のCは、熱媒ME1による熱交換不可の場合の動作を示している。図8のCにおいて、太線は給水W、熱媒ME2の流動を示している。
熱媒ME1による熱交換不可の場合、給湯ユニット44では蓄熱が低く、給湯のための熱交換に利用できないため、ミキシング弁68はポートb側に100〔%〕の給水Wを流すように制御し、与熱ポンプ64は停止状態とする。この場合、検出温度Tm1は検出温度Ti1になる。
<When heat exchange by heat medium ME1 is not possible>
C in FIG. 8 shows the operation when heat exchange by the heat medium ME1 is not possible. In C of FIG. 8, thick lines indicate the flow of the water supply W and the heat medium ME2.
When heat exchange by the heat medium ME1 is not possible, the hot
バックアップ給湯ユニット46では、循環ポンプ96を駆動し、バーナー102を燃焼させ、検出温度Tj=80〔℃〕に制御する。
検出温度Ti2は設定温度Ts1未満であるから、検出温度To2≒80〔℃〕の温水HWとミキシングし、検出温度Tm2が設定温度Ts1になるように、ミキシング弁88の開度の制御を行う。
検出温度Ti2は検出温度To2より設定温度Ts1に近いため、ミキシング弁88のポートc側流量、ポートd側流量の比率は、ポートc側流量<ポートd側流量となる。
In the backup hot
Since the detected temperature Ti2 is less than the set temperature Ts1, the opening degree of the mixing
Since the detected temperature Ti2 is closer to the set temperature Ts1 than the detected temperature To2, the ratio of the flow rate on the port c side and the flow rate on the port d side of the mixing
たとえば、設定温度Ts1=40〔℃〕、検出温度Ti1=20〔℃〕では、検出温度T1=20〔℃〕とすれば、与熱ポンプ64は停止状態となる。
このとき、ミキシング弁68のポートa側流量、ポートb側流量の比率は、ポートa側流量:ポートb側流量=0:1となる。このとき、ポートb側に全流量の100〔%〕が流れる。
検出温度Ti2=Tm1=Ti1=20〔℃〕なので、検出温度To2≒80〔℃〕とミキシングし、検出温度Tm2を設定温度Ts1=40〔℃〕に制御すると、ミキシング弁88のポートc側流量、ポートd側流量の比率は、ポートc側流量:ポートd側流量≒1:2となる。
したがって、全水量の1/3が熱交換器80の影響を受け、熱交換器60による圧力損失は発生しない。
For example, if the set temperature Ts1 = 40 [°C] and the detected temperature Ti1 = 20 [°C], then if the detected temperature T1 = 20 [°C], the
At this time, the ratio of the flow rate on the port a side and the flow rate on the port b side of the mixing
Since the detected temperature Ti2 = Tm1 = Ti1 = 20 [°C], when mixing with the detected temperature To2≒80 [°C] and controlling the detected temperature Tm2 to the set temperature Ts1 = 40 [°C], the flow rate on the port c side of the mixing
Therefore, 1/3 of the total amount of water is affected by the
<給湯システム2の制御>
図9は、給湯システム2の制御の処理手順を示している。この制御にはリモコン制御部110、電池制御部104、給湯ユニット制御部106およびバックアップ制御部108の各制御が含まれ、各制御が連係して実行される。
リモコン制御部110ではイニシャライズ(S101)の後、入力受付処理(S102)、表示出力処理(S103)が繰り返し実行される。表示出力処理では電池制御部104、給湯ユニット制御部106またはバックアップ制御部108で得られる状態情報をLCD(Liquid Crystal Display)に表示する。
<Control of hot
FIG. 9 shows a processing procedure for controlling the hot
After initialization (S101), the remote
電池制御部104ではイニシャライズ(S104)の後、入力受付処理(S102)により運転スイッチのON/OFFを受け、図10に示す熱回収処理(S105)に移行し、この熱回収処理で得られる状態情報をリモコン制御部110に提供する。
給湯ユニット制御部106ではイニシャライズ(S106)の後、入力受付処理(S102)により設定温度Ts1の指示を受け、図11に示す給湯処理(S107)に移行し、この給湯処理で得られる状態情報をリモコン制御部110に提供する。
バックアップ制御部108ではイニシャライズ(S108)の後、入力受付処理(S102)により設定温度Ts1の指示を受け、図12に示すバックアップ給湯処理(S109)に移行し、このバックアップ給湯処理で得られる状態情報をリモコン制御部110に提供する。
After initialization (S104), the
After initialization (S106), the hot water supply
After initialization (S108), the
<熱回収処理>
図10は、電池制御部104による熱回収処理の処理手順を示している。この処理手順ではリモコン制御部110の入力受付処理(S102)の運転スイッチの操作を監視し(S201)、運転スイッチ=ONであれば(S201のYES)、燃料電池48を駆動し(S202)、温度センサー58の出力温度がたとえば、75〔℃〕になるように循環ポンプ52の回転を制御する(S203)。
運転スイッチ=OFFであれば(S201のNO)、燃料電池48を停止し(S204)、循環ポンプ52を停止させる(S205)。
<Heat recovery treatment>
FIG. 10 shows a procedure for heat recovery processing by the
If the operation switch is OFF (NO in S201), the
<給湯処理>
図11は、給湯ユニット44の給湯処理の処理手順を示している。この処理手順では、給湯使用か否かを判断し(S301)、給湯使用でなければ(S301のNO)、与熱ポンプ64を停止し(S302)、この処理を終了する。
給湯使用であれば(S301のYES)、検出温度T1が設定温度Ts1の供給が可能な温度以上であるかを判断する(S303)。検出温度T1が設定温度Ts1の供給が可能な温度以上であれば(S303のYES)、図8のAに示す給湯処理を実行する(S304)。この処理では、検出温度To1が設定温度Ts1より一定温度ΔT1たとえば、6〔℃〕だけ高い温度(=設定温度Ts1+ΔT1)になるように与熱ポンプ64の回転を制御し(S305)、同時に検出温度Tm1が設定温度Ts1になるようにミキシング弁68の開度を制御する(S306)。
<Hot water supply process>
FIG. 11 shows a procedure for hot water supply processing by the hot
If hot water is being used (YES in S301), it is determined whether the detected temperature T1 is equal to or higher than the temperature at which the set temperature Ts1 can be supplied (S303). If the detected temperature T1 is equal to or higher than the temperature at which the set temperature Ts1 can be supplied (S303: YES), the hot water supply process shown in A of FIG. 8 is executed (S304). In this process, the rotation of the
検出温度T1が設定温度Ts1の供給が可能な温度以上でなければ(S303のNO)、検出温度T1が給水温度より一定温度ΔT2たとえば、5〔℃〕だけ高い温度(=給水温度+ΔT2)を超えているかを判断する(S307)。検出温度T1が温度(=給水温度+ΔT2)を超えていれば(S307のYES)、図8のBに示す給湯処理を実行する(S308)。
この処理では、検出温度To1が検出温度T1より一定温度ΔT2たとえば、5〔℃〕だけ低い温度(=T1温度-ΔT2)になるように与熱ポンプ64の回転を制御し(S309)、同時に検出温度Tm1の目標温度を算出する(S310)。
この処理では、検出温度To1(=T1-ΔT2)と給水Wの検出温度Ti1より目標温度を算出する。たとえば、第1の目標温度として(To1+Ti1)/2、または第2の目標温度として(To1+Ti1+Ti1)/3とすればよい。
そして、これらいずれかの目標温度が得られるように、ミキシング弁68の制御を行う(S311)。
If the detected temperature T1 is not higher than the temperature at which the set temperature Ts1 can be supplied (NO in S303), the detected temperature T1 exceeds the temperature (=supply water temperature + ΔT2) higher by a constant temperature ΔT2 than the supply water temperature, for example, by 5 [°C]. (S307). If the detected temperature T1 exceeds the temperature (=water supply temperature +ΔT2) (YES in S307), the hot water supply process shown in B in FIG. 8 is executed (S308).
In this process, the rotation of the
In this process, the target temperature is calculated from the detected temperature To1 (=T1-ΔT2) and the detected temperature Ti1 of the water supply W. For example, the first target temperature may be (To1+Ti1)/2, or the second target temperature may be (To1+Ti1+Ti1)/3.
Then, the mixing
S307において、検出温度T1が温度(=給水温度+ΔT)以下であれば(S307のNO)、図8のCに示す処理を実行する(S312)。この処理では、与熱ポンプ64を停止させ(S313)、ポートbに100〔%〕の流水が得られるようにミキシング弁68を制御する(S314)。
In S307, if the detected temperature T1 is lower than the temperature (=supply water temperature +ΔT) (NO in S307), the process shown in C in FIG. 8 is executed (S312). In this process, the
<バックアップ給湯処理>
図12は、バックアップ給湯処理の処理手順を示している。この処理手順では、給湯使用か否かを判断する(S801)。この判断は水量センサー85の検出水量により判断すればよい。
給湯使用でなければ(S801のNO)、給湯動作を停止し(S802)、このバックアップ給湯処理を終了する。
給湯使用であれば(S801のYES)、検出温度Ti2が設定温度Ts1より低いかを判断する(S803)。検出温度Ti2が設定温度Ts1より低ければ(S803のYES)、給水加熱に移行し、必要熱量に応じた回転数で循環ポンプ96を動作させる(S804)。このとき、検出温度Tjが所定温度たとえば、80〔℃〕になるようにバーナー102の燃焼を制御する(S805)。同時に検出温度Tm2が設定温度Ts1になるようにミキシング弁88の開度比率を制御する(S806)。
検出温度Ti2が設定温度Ts1以上であれば(S803のNO)、加熱動作を停止し、ポートd側に100〔%〕の水量となるように、ミキシング弁88の開度比率を制御する。
<Backup hot water processing>
FIG. 12 shows the processing procedure of the backup hot water supply process. In this processing procedure, it is determined whether or not hot water supply is used (S801). This determination may be made based on the amount of water detected by the
If hot water supply is not being used (NO in S801), the hot water supply operation is stopped (S802), and this backup hot water supply process is ended.
If hot water is being used (YES in S801), it is determined whether the detected temperature Ti2 is lower than the set temperature Ts1 (S803). If the detected temperature Ti2 is lower than the set temperature Ts1 (YES in S803), the process shifts to feed water heating, and the
If the detected temperature Ti2 is equal to or higher than the set temperature Ts1 (NO in S803), the heating operation is stopped and the opening ratio of the mixing
<熱交換器側流量比率と圧力損失の関係>
図13は、熱交換器60側の流量比率に対する圧力損失の関係を示している。この圧力損失の関係は、全流量として16〔リットル/min〕を流した場合である。この関係からすれば、流量が増加すれば、二次関数的に圧力損失も増加している。尚、0〔%〕の流量であっても、圧力損失があるのは、給湯ユニット44の給水口と給湯口間にて測定を行っているため、共通経路及びバイパス管16側の圧力損失のためである。
斯かる関係は熱交換器60の特性であるが、バックアップ給湯ユニット46側の熱交換器80においても、熱交換器60と同一仕様であれば、同様の傾向となる。
<Relationship between heat exchanger side flow rate ratio and pressure loss>
FIG. 13 shows the relationship between the pressure loss and the flow rate ratio on the
Although such a relationship is a characteristic of the
<実施例1の効果>
この実施例1によれば、次の効果が得られる。
(1) 蓄熱タンク8の蓄熱に応じてその熱量を給湯に利用することができる。
(2) 蓄熱が低く、給湯に利用できない場合には給湯ユニット44を通過させた給水Wをバックアップ給湯ユニット46で設定温度Ts1まで加熱し、設定温度Ts1での給湯が可能である。
(3) 設定温度Ts1まで給水Wを昇温させることができないが、ある程度の熱交換が可能な蓄熱では、熱交換器60に流す給水量を抑え、圧力損失の低減や与熱ポンプ64の回転数を抑制し、効率的な蓄熱利用を図ることができる。
<Effects of Example 1>
According to this first embodiment, the following effects can be obtained.
(1) Depending on the heat stored in the
(2) When heat storage is low and cannot be used for hot water supply, the water supply W passed through the hot
(3) In heat storage, where the temperature of the water supply W cannot be raised to the set temperature Ts1, but a certain amount of heat exchange is possible, the amount of water supplied to the
(4) 蓄熱が低い場合、強制的な熱媒循環を回避でき、蓄熱タンク8の成層状態を乱すことがない。
(5) ミキシング弁68の開度比率と流量比率は一般的に比例関係にない。これは、圧力損失が高いポート側が流れにくくなることによる。これは、開度制御では流量が少ない場合、熱交換器60側の流量比率が低下することが想定される。換言すれば、このような現象を想定すると、蓄熱タンク8の蓄熱の利用率が低下するが、斯かる制御では、熱交換器60側に流れる流量が補償され、蓄熱の有効利用が図られる。
(4) When the heat storage is low, forced circulation of the heat medium can be avoided and the stratification state of the
(5) The opening ratio and flow rate ratio of the mixing
図14は、実施例2に係る給湯システムを示している。実施例1では給湯ユニット44に蓄熱タンク8を設置したが、図14に示すように、給湯ユニット44から蓄熱タンク8を除き、蓄熱タンク8を備えたタンクユニット43、蓄熱タンク8が除かれた給湯ユニット45を以て構成しても同様の制御が可能である。
FIG. 14 shows a hot water supply system according to the second embodiment. In Example 1, the
図15は、実施例3に係る給湯システムを示している。実施例2では給湯ユニット45とバックアップ給湯ユニット46を別個に構成したが、図15に示すように、給湯ユニット45とバックアップ給湯ユニット46を一体化した給湯ユニット47を構成しても同様の制御が可能である。
FIG. 15 shows a hot water supply system according to the third embodiment. In the second embodiment, the hot
上記実施例では給湯ユニット44とバックアップ給湯ユニット46を独立した構成としたが、給湯ユニット44、バックアップ給湯ユニット46および各制御部を一体にした給湯装置として構成してもよい。
In the above embodiment, the hot
〔他の実施の形態〕
(1) 上記実施の形態では、水量調整部12にミキシング弁M1を備える構成、水量調整部38にミキシング弁M2を備える構成を例示しているが、バイパス管16に比例弁を備えて流量を調整してもよい。
(2) 熱媒ME1の熱源として燃料電池48を例示しているが、エンジンなどの排熱源であってもよい。
(3) 熱媒ME2の熱源にバーナー102を用いているが、電熱などの他の熱源を用いてもよい。
(4) メモリ部122、130には設定温度Ts1、Ts2を個別に格納する格納部を備えてよい。
(5) 上記実施例では、設定温度Ts1から設定温度Ts2に切り替えられた際、補助加熱部6から設定温度Ts1の温水HWを出湯しているがこれに限定されない。設定温度Ts1より高いまたは低い温度の温水HWを補助加熱部6から出湯させてもよい。
(6) 出湯温度の制御について、温度センサー24の検出温度を用いて設定温度Ts1に出湯温度を制御してもよいし、温度センサー92の検出温度を用いて設定温度Ts1に出湯温度を制御してもよい。後者の場合、給湯ユニット44、45からバックアップ給湯ユニット46に至る配管が長い場合など、バックアップ給湯ユニット46の補助加熱によって、給湯ユニット44、45からの温水HWの温度低下をバックアップすることができる。
[Other embodiments]
(1) In the above embodiment, the configuration in which the water
(2) Although the
(3) Although the
(4) The
(5) In the above embodiment, when the set temperature Ts1 is switched to the set temperature Ts2, hot water HW at the set temperature Ts1 is discharged from the
(6) Regarding the control of the hot water temperature, the hot water temperature may be controlled to the set temperature Ts1 using the temperature detected by the
以上説明したように、本発明の最も好ましい実施の形態等について説明した。本発明は、上記記載に限定されるものではない。特許請求の範囲に記載され、または発明を実施するための形態に開示された発明の要旨に基づき、当業者において様々な変形や変更が可能である。斯かる変形や変更が、本発明の範囲に含まれることは言うまでもない。
As described above, the most preferred embodiment of the present invention has been described. The present invention is not limited to the above description. Various modifications and changes can be made by those skilled in the art based on the gist of the invention described in the claims or disclosed in the detailed description. It goes without saying that such modifications and changes are included within the scope of the present invention.
本発明によれば、排熱などを熱媒により蓄熱し、その熱媒の蓄熱に応じて給湯制御を行い、この給湯制御では熱交換器に流れる水量を蓄熱に応じて制御するとともに、蓄熱が低い場合には熱交換器に流れる水量を低減することにより、圧力損失や循環のための電力損失などを低減でき、蓄熱タンクの成層蓄熱を乱すことがないなどの優れた効果が得られ、有益である。 According to the present invention, waste heat and the like are stored in a heat medium, and hot water supply control is performed according to the heat storage of the heat medium, and in this hot water supply control, the amount of water flowing to the heat exchanger is controlled according to the heat storage, and the heat storage is By reducing the amount of water flowing into the heat exchanger when the water is low, pressure loss and power loss due to circulation can be reduced, and excellent effects such as not disturbing the stratified heat storage in the heat storage tank can be obtained, which is beneficial. It is.
2 給湯システム
4 給湯部
6 補助加熱部
8 蓄熱タンク
9 ポンプ
10 熱交換器
12 水量調整部
13 循環路
14 給水管
16 バイパス管
18 出湯管
20 制御部
22 温度センサー
24 温度センサー
26、28 熱交換器
30 給水管
32 温度センサー
34 熱源
36 バイパス管
38 水量調整部
40 出湯管
42 燃料電池ユニット
43 タンクユニット
44、45、47 給湯ユニット
46 バックアップ給湯ユニット
48 燃料電池
50 熱交換器
52 循環ポンプ
54 循環路
56、58 温度センサー
60 プレート熱交換器
62 循環路
64 与熱ポンプ
66 温度センサー
68 ミキシング弁
70 水量センサー
72 温度センサー
74 水制御弁
76、78 温度センサー
80 プレート熱交換器
82 熱交換器
84 温度センサー
85 水量センサー
86 水制御弁
88 ミキシング弁
90、92 温度センサー
94 循環路
96 循環ポンプ
98 開放タンク
100 温度センサー
102 バーナー
104 電池制御部
106 給湯ユニット制御部
108 バックアップ制御部
110 リモコン制御部
112、120、128 プロセッサ
114、122、130 メモリ部
116、124、132 入出力部(I/O)
118、126、134 システム通信部
2 Hot
9 pump
10
13 circulation route
14
43 tank unit
44, 45, 47 Hot
118, 126, 134 System communication department
Claims (5)
前記蓄熱タンクから熱媒を熱交換器に循環させ、該熱媒の熱と給水とを熱交換する工程と、
前記蓄熱タンクの熱媒が前記給水と熱交換可能な場合に、熱交換前の前記給水を前記熱交換器およびバイパス路に流し、該バイパス路に分配された前記給水と前記熱交換器で得られる温水とを混合させる工程と、
第1の設定温度と、該第1の設定温度より所定温度だけ低い第2の設定温度とが設定され、前記第1の設定温度で出湯可能かを前記熱媒の温度により判断し、出湯可能であれば、前記バイパス路に分配された前記給水と前記熱交換器で得られる前記温水とを混合させて前記第1の設定温度で出湯させ、出湯不可であれば、前記第2の設定温度に切り替え、前記バイパス路に分配された前記給水と前記熱交換器で得られる前記温水とを混合させて前記第2の設定温度に加熱して補助加熱部に流し、前記補助加熱部で加熱して前記第1の設定温度で出湯させ、前記熱交換器に流す給水量を低減して前記熱交換器の圧力損失を低減させる工程と、
を含む、給湯方法。 a process of exchanging heat generated by power generation with a heat medium and storing the heat medium in a heat storage tank;
a step of circulating a heat medium from the heat storage tank to a heat exchanger and exchanging heat of the heat medium and water supply;
When the heat medium of the heat storage tank can exchange heat with the feed water, the feed water before heat exchange is passed through the heat exchanger and the bypass path, and the heat exchanger is exchanged with the feed water distributed to the bypass path. a step of mixing the heated water with
A first set temperature and a second set temperature that is lower than the first set temperature by a predetermined temperature are set, and whether hot water can be tapped at the first set temperature is determined based on the temperature of the heating medium, and hot water can be tapped. If so, the water supply distributed to the bypass path and the hot water obtained by the heat exchanger are mixed and hot water is discharged at the first set temperature, and if hot water cannot be discharged, the second set temperature is set. , the water supply distributed to the bypass path and the hot water obtained by the heat exchanger are mixed, heated to the second set temperature, flowed to the auxiliary heating section, and heated in the auxiliary heating section. a step of supplying hot water at the first set temperature and reducing the amount of water supplied to the heat exchanger to reduce pressure loss in the heat exchanger;
hot water supply methods, including
を含む、請求項1に記載の給湯方法。 Further, when hot water is tapped at the second set temperature, the amount of water supplied to the bypass path is increased from the amount of water supplied to the heat exchanger;
The hot water supply method according to claim 1, comprising:
前記蓄熱タンクから熱媒を循環させ、該熱媒の熱と給水とを熱交換する熱交換器と、
前記蓄熱タンクの熱媒が前記給水と熱交換可能な場合に、熱交換前の前記給水を前記熱交換器およびバイパス路に流し、該バイパス路に分配された前記給水と前記熱交換器で得られる温水とを混合させる混合手段と、
第1の設定温度と、該第1の設定温度より所定温度だけ低い第2の設定温度とが設定され、前記第1の設定温度で出湯可能かを前記熱媒の温度により判断し、出湯可能であれば、前記バイパス路に分配された前記給水と前記熱交換器で得られる前記温水とを混合させて前記第1の設定温度で出湯させ、出湯不可であれば、前記第2の設定温度に切り替え、前記バイパス路に分配された前記給水と前記熱交換器で得られる前記温水とを混合させて前記第2の設定温度に加熱して補助加熱部に流し、前記補助加熱部で加熱して前記第1の設定温度で出湯させ、前記熱交換器に流す前記給水の分配量を低減して前記熱交換器の圧力損失を低減させる制御部と、
を含む、給湯システム。 A heat storage tank that stores a heat medium with which heat generated during power generation is exchanged;
a heat exchanger that circulates a heat medium from the heat storage tank and exchanges heat between the heat of the heat medium and the water supply;
When the heat medium of the heat storage tank can exchange heat with the feed water, the feed water before heat exchange is passed through the heat exchanger and the bypass path, and the heat exchanger is exchanged with the feed water distributed to the bypass path. mixing means for mixing the hot water;
A first set temperature and a second set temperature that is lower than the first set temperature by a predetermined temperature are set, and whether hot water can be tapped at the first set temperature is determined based on the temperature of the heating medium, and hot water can be tapped. If so, the water supply distributed to the bypass path and the hot water obtained by the heat exchanger are mixed and hot water is discharged at the first set temperature, and if hot water cannot be discharged, the second set temperature is set. , the water supply distributed to the bypass path and the hot water obtained by the heat exchanger are mixed, heated to the second set temperature, flowed to the auxiliary heating section, and heated in the auxiliary heating section. a control unit that discharges hot water at the first set temperature and reduces the distribution amount of the feed water flowing to the heat exchanger to reduce pressure loss of the heat exchanger;
Including hot water system.
蓄熱タンクから熱交換器に循環させる熱媒の温度情報を取得する機能と、
給水を熱交換器およびバイパス路に流す混合弁の熱交換器側の開度と前記バイパス路側の開度を制御する機能と、
前記蓄熱タンクの熱媒が前記給水と熱交換可能な場合に、第1の設定温度と、該第1の設定温度より所定温度だけ低い第2の設定温度とが設定され、前記第1の設定温度で出湯可能かを前記熱媒の温度により判断し、出湯可能であれば、前記バイパス路に分配された前記給水と前記熱交換器で得られる温水とを混合させて前記第1の設定温度で出湯させ、出湯不可であれば、前記第2の設定温度に切り替え、前記バイパス路に分配された前記給水と前記熱交換器で得られる前記温水とを混合させて前記第2の設定温度に加熱して補助加熱部に流し、前記補助加熱部で加熱して前記第1の設定温度で出湯させ、前記熱交換器に流す前記給水の分配量を低減して前記熱交換器の圧力損失を低減させる機能と、
を前記コンピュータに実行させるためのプログラム。 A program to be executed by a computer,
A function to obtain temperature information of the heat medium circulated from the heat storage tank to the heat exchanger,
A function of controlling the opening degree on the heat exchanger side and the opening degree on the bypass path side of a mixing valve that causes the feed water to flow through the heat exchanger and the bypass path;
When the heat medium of the heat storage tank can exchange heat with the water supply, a first set temperature and a second set temperature lower than the first set temperature by a predetermined temperature are set, and the first set temperature is lower than the first set temperature. It is determined whether hot water can be tapped based on the temperature of the heating medium, and if hot water can be tapped, the supplied water distributed to the bypass path and the hot water obtained by the heat exchanger are mixed and the first The hot water is discharged at the set temperature, and if hot water cannot be discharged, the temperature is switched to the second set temperature, and the supplied water distributed to the bypass path and the hot water obtained by the heat exchanger are mixed to achieve the second setting. heating the water to a temperature and flowing it to an auxiliary heating section, heating it at the auxiliary heating section and discharging it at the first set temperature, reducing the distribution amount of the feed water flowing to the heat exchanger, and reducing the pressure of the heat exchanger. A function to reduce loss,
A program for causing the computer to execute.
前記蓄熱タンクの熱媒が前記給水と熱交換可能な場合に、熱交換前の前記給水を前記熱交換器およびバイパス路に流し、該バイパス路に分配された前記給水と前記熱交換器で得られる温水とを混合させる混合手段と、
第1の設定温度と、該第1の設定温度より所定温度だけ低い第2の設定温度とが設定され、前記第1の設定温度で出湯可能かを前記熱媒の温度により判断し、出湯可能であれば、前記バイパス路に分配された前記給水と前記熱交換器で得られる前記温水とを混合させて前記第1の設定温度で出湯させ、出湯不可であれば、前記第2の設定温度に切り替え、前記バイパス路に分配された前記給水と前記熱交換器で得られる前記温水とを混合させて前記第2の設定温度に加熱して補助加熱部に流し、前記補助加熱部で加熱して前記第1の設定温度で出湯させ、前記熱交換器に流す前記給水の分配量を低減して前記熱交換器の圧力損失を低減させる制御部と、
を含む、給湯装置。 a heat exchanger that circulates the heat medium from a heat storage tank that stores the heat medium with which the heat generated during power generation has been exchanged, and exchanges the heat with the water supply;
When the heat medium of the heat storage tank can exchange heat with the feed water, the feed water before heat exchange is passed through the heat exchanger and the bypass path, and the heat exchanger is exchanged with the feed water distributed to the bypass path. mixing means for mixing the hot water;
A first set temperature and a second set temperature that is lower than the first set temperature by a predetermined temperature are set, and whether hot water can be tapped at the first set temperature is determined based on the temperature of the heating medium, and hot water can be tapped. If so, the water supply distributed to the bypass path and the hot water obtained by the heat exchanger are mixed and hot water is discharged at the first set temperature, and if hot water cannot be discharged, the second set temperature is set. , the water supply distributed to the bypass path and the hot water obtained by the heat exchanger are mixed, heated to the second set temperature, flowed to the auxiliary heating section, and heated in the auxiliary heating section. a control unit that discharges hot water at the first set temperature and reduces the distribution amount of the feed water flowing to the heat exchanger to reduce pressure loss of the heat exchanger;
including water heaters.
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