JP7415754B2 - Hot water storage system, drainage method for hot water storage system, and fuel cell system - Google Patents
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Description
本発明は、貯湯システムおよび貯湯システムの排水方法並びに燃料電池システムに関する。 The present invention relates to a hot water storage system, a drainage method for the hot water storage system, and a fuel cell system.
従来、この種の貯湯システムとしては、貯湯タンクの最上部に貯湯タンク内と外方空間とを連通するよう接続された空気抜き用配管と、空気抜き用配管に設けられた自動空気抜き弁と、貯湯タンクの底面に接続された排水管と、排水管に設けられた排水弁と、を備えるものが提案されている(例えば、特許文献1参照)。このシステムでは、排水指令が入力されると、自動空気抜き弁と排水弁とを開弁することで、排水時に貯湯タンク内に負圧を発生させることなく、排水をスムーズに行なうことができるとしている。 Conventionally, this type of hot water storage system has an air venting pipe connected to the top of the hot water storage tank to communicate the inside of the hot water storage tank with the outside space, an automatic air venting valve installed in the air venting pipe, and a hot water storage tank. A device including a drain pipe connected to the bottom surface of the drain pipe and a drain valve provided on the drain pipe has been proposed (for example, see Patent Document 1). With this system, when a drainage command is input, the automatic air vent valve and drain valve open, allowing smooth drainage without creating negative pressure in the hot water storage tank. .
ところで、高温流体と湯水とを熱交換する熱交換器と、湯水と貯える貯湯タンクと、熱交換器と貯湯タンクとを接続する循環配管と、を備える貯湯システムにおいて、システムのレイアウトの都合上、循環配管に湯水がトラップされる(溜まる)トラップ部が形成される場合がある。この場合、貯湯タンク内の水に加えて、トラップ部内にトラップされている湯水についても、簡易な構成で効率良く排水することが望まれる。 By the way, in a hot water storage system that includes a heat exchanger that exchanges heat between high-temperature fluid and hot water, a hot water storage tank that stores the hot water, and circulation piping that connects the heat exchanger and the hot water storage tank, due to the layout of the system, A trap portion where hot water is trapped (accumulated) may be formed in the circulation piping. In this case, it is desirable to efficiently drain not only the water in the hot water storage tank but also the hot water trapped in the trap section with a simple configuration.
本発明は、熱交換器とタンクとを接続する循環配管の一部にトラップ部を有するものにおいて、簡易な構成によりタンクおよびトラップ部の排水を良好に行なうことを主目的とする。 The main object of the present invention is to effectively drain the tank and the trap part with a simple structure in a device having a trap part in a part of a circulation pipe connecting a heat exchanger and a tank.
本発明は、上述の主目的を達成するために以下の手段を採った。 The present invention employs the following means to achieve the above-mentioned main objective.
本発明の燃料電池システムは、
高温流体と湯水とを熱交換する熱交換器と、
湯水を貯留するタンクと、
湯水が循環するように前記熱交換器と前記タンクとを接続すると共に一部に湯水をトラップするトラップ部を有する循環配管と、
前記循環配管内の湯水を循環させるポンプと、
前記タンク内の湯水を排水する第1排水管と、
前記第1排水管の出口を開閉する第1開閉部材と、
前記トラップ部の最下箇所に接続された第2排水管と、
前記第1開閉部材よりも高い位置に設置され、前記第2排水管の出口を開閉する第2開閉部材と、
を備えることを要旨とする。
The fuel cell system of the present invention includes:
a heat exchanger that exchanges heat between high-temperature fluid and hot water;
A tank that stores hot water,
circulation piping that connects the heat exchanger and the tank so that hot water circulates, and has a trap part that traps hot water;
a pump that circulates hot water in the circulation pipe;
a first drain pipe that drains hot water in the tank;
a first opening/closing member that opens and closes the outlet of the first drain pipe;
a second drain pipe connected to the lowest point of the trap section;
a second opening/closing member that is installed at a higher position than the first opening/closing member and opens and closes the outlet of the second drain pipe;
The main point is to have the following.
この本発明の貯湯システムでは、湯水が循環するように熱交換器とタンクとを接続すると共に一部に湯水をトラップするトラップ部を有する循環配管と、タンク内の湯水を排水する第1排水管と、第1排水管の出口を開閉する第1開閉部材と、トラップ部の最下箇所に接続された第2排水管と、第2排水管の出口を開閉する第2開閉部材と、を備える。第2開閉部材は、第1開閉部材よりも高い位置に設置される。これにより、第1開閉部材が開放されることで、タンク内の湯水は、第1排水管の出口から排水され、第2開閉部材が開放されることで、トラップ部にトラップされている湯水は、主として、タンク内の湯水の排水に伴って生じる負圧で第2排水管から導入されるエアによって押し出されることで、第1排水管の出口から排水される。この結果、タンクおよびトラップ部の排水を良好に行なうことができる。また、主な排水を第1排水管で行なうことで、第2排水管や第2開閉部材をより簡易な構成とすることができ、低コスト化を図ることができる。 In the hot water storage system of the present invention, the heat exchanger and the tank are connected so that the hot water circulates, and a circulation pipe has a trap part that traps the hot water, and a first drain pipe that drains the hot water in the tank. a first opening/closing member that opens and closes the outlet of the first drain pipe; a second drain pipe connected to the lowest point of the trap section; and a second opening/closing member that opens and closes the outlet of the second drain pipe. . The second opening/closing member is installed at a higher position than the first opening/closing member. As a result, by opening the first opening/closing member, the hot water in the tank is drained from the outlet of the first drain pipe, and by opening the second opening/closing member, the hot water trapped in the trap section is discharged. Water is drained from the outlet of the first drain pipe mainly by being pushed out by air introduced from the second drain pipe due to the negative pressure generated as hot water in the tank is drained. As a result, the tank and trap portion can be drained well. Further, by performing main drainage through the first drain pipe, the second drain pipe and the second opening/closing member can be made simpler, and costs can be reduced.
こうした本発明の貯湯システムにおいて、前記第2排水管は、前記循環配管および前記第1排水管よりも配管径が小さいものとしてもよい。こうすれば、第2排水管からの排水をできる限り少なくすることができるため、第2排水管からの排水を所定の排水箇所へ導くための排水工事を不要とすることができる。 In such a hot water storage system of the present invention, the second drain pipe may have a smaller pipe diameter than the circulation pipe and the first drain pipe. In this way, the amount of water discharged from the second drain pipe can be reduced as much as possible, making it unnecessary to carry out drainage work to guide the waste water from the second water pipe to a predetermined drainage location.
また、本発明の貯湯システムにおいて、前記第1開閉部材および前記第2開閉部材は、手動による開閉操作が可能に構成されるものとしてもよい。こうすれば、システムの電源が停止しているときでも、タンクおよびトラップ部の排水を行なうことができる。 Further, in the hot water storage system of the present invention, the first opening/closing member and the second opening/closing member may be configured to be manually operable to open/close. This allows the tank and trap to be drained even when the system is powered down.
さらに、本発明の貯湯システムにおいて、前記第2開閉部材は、前記第2開閉部材を閉鎖した状態で前記第1開閉部材を開放して前記第1排水管の出口から湯水を排水させた際に排水に伴って前記タンク内に作用する負圧と前記タンクの水頭圧とが釣り合うときの前記タンクの水頭高さが、前記トラップ部の水頭高さよりも高くなるように設置されているものとしてもよい。こうすれば、タンク内に負圧が作用した状態で第2開閉部材を開放させることで、当該負圧により第2排水管からエアをより確実に導入して、トラップ部の湯水を第1排水管からスムーズに排水させることができる。この態様の本発明の貯湯システムにおいて、前記タンク内に設定圧を超える負圧が作用したときに開弁して前記タンク内の負圧を開放する負圧開放弁を備え、前記第2開閉部材を閉鎖した状態で前記第1開閉部材を開放して前記第1排水管の出口から湯水を排水させた際に排水に伴って前記タンク内に作用する負圧と前記タンクの水頭圧とが釣り合うときの前記負圧は、前記負圧開放弁の設定圧よりも絶対値として小さいものとしてもよい。こうすれば、第1排水管からの排水に伴ってタンク内に作用する負圧が負圧開放弁によって開放されないようにすることができる。 Furthermore, in the hot water storage system of the present invention, the second opening/closing member is configured to operate when the second opening/closing member is closed and the first opening/closing member is opened to drain hot water from the outlet of the first drain pipe. The tank may be installed so that the water head height of the tank is higher than the water head height of the trap section when the negative pressure acting in the tank due to drainage and the water head pressure of the tank are balanced. good. By doing this, by opening the second opening/closing member while negative pressure is acting in the tank, the negative pressure will more reliably introduce air from the second drain pipe, and the hot water in the trap will be drained into the first drain. Allows for smooth drainage from the pipe. The hot water storage system of the present invention in this aspect includes a negative pressure release valve that opens to release the negative pressure in the tank when a negative pressure exceeding a set pressure acts in the tank, and the second opening/closing member When hot water is drained from the outlet of the first drain pipe by opening the first opening/closing member in a state where the drain pipe is closed, the negative pressure acting in the tank due to draining is balanced with the water head pressure of the tank. The negative pressure at this time may be smaller in absolute value than the set pressure of the negative pressure release valve. In this way, it is possible to prevent the negative pressure that acts within the tank due to drainage from the first drain pipe from being released by the negative pressure release valve.
本発明の貯湯システムの排水方法は、
高温流体と湯水とを熱交換する熱交換器と、
湯水を貯留するタンクと、
湯水が循環するように前記熱交換器と前記タンクとを接続すると共に一部に湯水をトラップするトラップ部を有する循環配管と、
前記循環配管内の湯水を循環させるポンプと、
前記タンク内の湯水を排水する第1排水管と、
前記第1排水管の出口を開閉する第1開閉部材と、
前記トラップ部の最下箇所に接続された第2排水管と、
前記第1開閉部材よりも高い位置に設置され、前記第2排水管の出口を開閉する第2開閉部材と、を備える貯湯システムの排水方法であって、
前記貯湯タンク内および前記トラップ部内の湯水を排水する際、前記第1開閉部材を開放し、その後、前記第2開閉部材を開放する、
ことを要旨とする。
The drainage method of the hot water storage system of the present invention is as follows:
a heat exchanger that exchanges heat between high-temperature fluid and hot water;
A tank that stores hot water,
circulation piping that connects the heat exchanger and the tank so that hot water circulates, and has a trap part that traps hot water;
a pump that circulates hot water in the circulation pipe;
a first drain pipe for draining hot water in the tank;
a first opening/closing member that opens and closes the outlet of the first drain pipe;
a second drain pipe connected to the lowest point of the trap section;
A drainage method for a hot water storage system, comprising: a second opening/closing member installed at a higher position than the first opening/closing member and opening/closing an outlet of the second drain pipe,
When draining hot water in the hot water storage tank and the trap section, open the first opening/closing member, and then open the second opening/closing member;
The gist is that.
この本発明の貯湯システムの排水方法では、上述した本発明の貯湯システムにおいて、貯湯タンク内およびトラップ部内の湯水を排水する際、第1開閉部材を開放し、その後、第2開閉部材を開放する。これにより、第2開閉部材が閉鎖した状態で第1開閉部材を開放することで、タンク内の湯水は、第1排水管の出口から排水される。タンク内の湯水の排水が進むと、タンク内に負圧が作用し、やがてタンク内に作用する負圧とタンクの水頭圧とが釣り合って第1排水管の出口からの排水が止まる。そして、第2開閉部材が開放されることで、タンク内の負圧によって第2排水管の出口からエアが導入され、トラップ部にトラップされている湯水は、主として、エアによって押し出されて循環配管内を流れ、第1排水管の出口から排水される。この結果、タンクおよびトラップ部の排水を良好に行なうことができる。また、主な排水を第1排水管で行なうことで、第2排水管や第2開閉部材をより簡易な構成とすることができ、低コスト化を図ることができる。 In the hot water storage system of the present invention, in the above-described hot water storage system of the present invention, when draining the hot water in the hot water storage tank and the trap section, the first opening/closing member is opened, and then the second opening/closing member is opened. . Thereby, by opening the first opening/closing member while the second opening/closing member is closed, hot water in the tank is drained from the outlet of the first drain pipe. As the hot water in the tank continues to drain, a negative pressure acts on the tank, and eventually the negative pressure acting on the tank balances out with the water head pressure of the tank, stopping the draining from the outlet of the first drain pipe. When the second opening/closing member is opened, air is introduced from the outlet of the second drain pipe due to the negative pressure inside the tank, and the hot water trapped in the trap section is mainly pushed out by the air and circulated through the circulation pipe. and is drained from the outlet of the first drain pipe. As a result, the tank and trap portion can be drained well. Further, by performing main drainage through the first drain pipe, the second drain pipe and the second opening/closing member can be made simpler, and costs can be reduced.
本発明の燃料電池システムは、
燃料電池を含む燃料電池モジュールと、
前記燃料電池モジュールからの排気と湯水とを熱交換する熱交換器と、湯水を貯留するタンクと、湯水が循環するように前記熱交換器と前記タンクとを接続すると共に一部に湯水をトラップするトラップ部を有する循環配管と、前記循環配管内の湯水を循環させるポンプと、前記タンク内の湯水を排水する第1排水管と、前記第1排水管の出口を開閉する第1開閉部材と、前記トラップ部の最下箇所に接続された第2排水管と、前記第1開閉部材よりも高い位置に設置され、前記第2排水管の出口を開閉する第2開閉部材と、を有する貯湯システムと、
前記燃料電池モジュールと前記貯湯システムとを収容する筐体と、
を備えることを要旨とする。
The fuel cell system of the present invention includes:
a fuel cell module including a fuel cell;
a heat exchanger that exchanges heat between the exhaust gas from the fuel cell module and hot water; a tank that stores the hot water; and the heat exchanger and the tank are connected so that the hot water circulates, and the hot water is partially trapped. a pump for circulating hot water in the circulation pipe; a first drain pipe for draining hot water in the tank; and a first opening/closing member for opening and closing an outlet of the first drain pipe. , a hot water storage having a second drain pipe connected to the lowest point of the trap section, and a second opening/closing member installed at a higher position than the first opening/closing member and opening/closing the outlet of the second drain pipe. system and
a casing that accommodates the fuel cell module and the hot water storage system;
The main point is to have the following.
この本発明の燃料電池システムでは、燃料電池モジュールに加えて、上述した本発明の貯湯システムを備えるため、本発明の貯湯システムが奏する効果、すなわち、タンクおよびトラップ部の排水を良好に行なうことができる効果や、主な排水を第1排水管で行なうことで、第2排水管や第2開閉部材をより簡易な構成とすることができ、低コスト化を図ることができる効果などを奏することができる。 Since the fuel cell system of the present invention includes the above-described hot water storage system of the present invention in addition to the fuel cell module, the effect of the hot water storage system of the present invention, that is, the tank and trap portion can be drained well. By performing the main drainage through the first drain pipe, the second drain pipe and the second opening/closing member can be made simpler, resulting in lower costs. I can do it.
こうした本発明の燃料電池システムにおいて、前記循環配管の湯水の流れ方向における前記熱交換器の上流側かつ前記貯湯タンクの下流側に設置されるラジエータを備え、前記熱交換器は、前記燃料電池モジュールの底部に接続され、前記燃料電池モジュールからの排気を導入する排気入口と前記排気と熱交換した湯水を導出する湯水出口とを上部に有すると共に前記湯水を導入する湯水入口を下部に有し、前記ラジエータは、前記燃料電池モジュールの底部に近接して設置され、前記トラップ部は、前記ラジエータから前記熱交換器の内部における湯水の流路に至る経路上に形成されるものとしてもよい。こうすれば、燃料電池モジュール底部における空きスペースにラジエータを配置しつつ、これによって形成されるトラップ部の排水を良好に行なうことができるため、システムをよりコンパクトにすることができる。 The fuel cell system of the present invention includes a radiator installed upstream of the heat exchanger and downstream of the hot water storage tank in the flow direction of hot water in the circulation piping, and the heat exchanger is connected to the fuel cell module. connected to the bottom of the fuel cell module, having an exhaust inlet for introducing exhaust gas from the fuel cell module, a hot water outlet for leading out hot water that has undergone heat exchange with the exhaust gas at the top, and a hot water inlet for introducing the hot water at the bottom; The radiator may be installed close to the bottom of the fuel cell module, and the trap portion may be formed on a path from the radiator to a flow path of hot water inside the heat exchanger. In this way, the radiator can be disposed in the empty space at the bottom of the fuel cell module, and the trap formed thereby can be drained well, so that the system can be made more compact.
本発明を実施するための形態について図面を参照しながら説明する。 Embodiments for carrying out the present invention will be described with reference to the drawings.
図1は、本実施形態の燃料電池システムの外観図であり、図2は、本実施形態の燃料電池システムの構成の概略を示す構成図である。図示するように、燃料電池システム10は、燃料電池スタックを含む燃料電池モジュール20と、燃料電池モジュール20からの排熱により湯水を加熱して貯湯タンク32に貯湯することで排熱を回収する排熱回収装置30と、これらを収容する箱形の筐体11と、を備えるコージェネレーションシステムとして構成される。
FIG. 1 is an external view of the fuel cell system of this embodiment, and FIG. 2 is a configuration diagram showing an outline of the configuration of the fuel cell system of this embodiment. As shown in the figure, the
燃料電池モジュール20は、図示しないが、改質水を気化させて水蒸気を生成する気化器や、原燃料ガス(例えば、天然ガスやLPガス)を水蒸気改質して燃料ガスを生成する改質器、燃料ガスと空気との電気化学反応により発電する燃料電池スタック、燃料電池スタックから排出されるオフガスを燃焼させる燃焼部などを有する。これらは、断熱材により形成されるモジュールケース21に収容されており、図1に示すように、筐体11の上段部に設置されている。また、筐体11の下段部には、改質器へ原燃料ガスを供給するガスポンプや、改質水を貯留する水タンク22、水タンク22から改質水を汲み上げて気化器へ供給する水ポンプ、燃料電池スタックへ空気(エア)を供給するエアポンプなどの各種補機が設置されている。
Although not shown, the
また、モジュールケース21の底部には、燃焼部においてオフガスの燃焼により生成される燃焼排ガスを排出するための排ガス排出口が形成されており、当該排ガス排出口には、燃焼排ガスと湯水との熱交換を行なう排熱回収装置30の熱交換器31が接続されている。
In addition, an exhaust gas outlet is formed at the bottom of the
排熱回収装置30は、上述した各種補機と共に筐体11の下段部に設置されており、図2に示すように、上述した熱交換器31と、湯水を貯湯する貯湯タンク32と、貯湯タンク32の底部と熱交換器31の下部とを接続する循環配管33aおよび熱交換器31の上部と貯湯タンク32の頂部とを接続する循環配管33bと、循環配管33aに組み込まれたポンプ34,ヒータユニット35およびラジエータ36と、ラジエータ36に空気を送り込むラジエータファン(電動ファン)と、を有する。排熱回収装置30は、ポンプ34を作動させて湯水を循環配管33a,33b内で循環させることで、貯湯タンク32の底部から低温の湯水を取り出すと共に取り出した低温の湯水を熱交換器31にて高温の燃焼排ガスとの熱交換により加熱して貯湯タンク32の頂部へと返送する。熱交換器31において燃焼排ガス中に含まれる水分は、湯水との熱交換によって凝縮させられ、凝縮水として水タンク22に貯えられる。
The exhaust
熱交換器31は、本実施形態では、燃焼排ガスの流れ方向と湯水の流れ方向とが逆の向流型熱交換器として構成されており、熱交換器31の上部には、モジュールケース21の排ガス排出口に接続される排ガス入口と循環配管33b(貯湯タンク32の頂部側)に接続される湯水出口とが形成され、熱交換器31の下部には、水タンク22に接続される凝縮水出口と凝縮後の排ガスを大気中に放出するための排ガス出口と循環配管33a(ラジエータ36側)に接続される湯水入口とが形成されている。
In this embodiment, the
貯湯タンク32の底部には、循環配管33aの他に加圧水が供給される給水口が形成され、貯湯タンク32の頂部には、循環配管33bの他に湯水を出湯する出湯口が形成されており、給水口を介して加圧水を貯湯タンク32へ供給することで貯湯タンク32の頂部の出湯口から出湯配管51を介して給湯箇所へ出湯する。出湯配管51には、負圧開放弁52が取り付けられており、負圧開放弁52の設定圧を超える負圧が貯湯タンク32内に作用したときに負圧開放弁52が開弁することで、負圧を開放して貯湯タンク32の破損を防止する。
At the bottom of the hot
ヒータユニット35は、ユニットケースと、ユニットケースに内蔵するヒータ(例えば、セラミックヒータ)と、を備え、本実施形態では、燃料電池モジュール20の発電電力のうち余剰電力を消費して貯湯タンク32からユニットケース内に流入される低温の湯水を加熱する。また、ヒータユニット35は、本実施形態では、循環配管33a,33bの最下箇所に配置されており、ヒータユニット35のユニットケースには、貯湯タンク32内の湯水を排出するためのタンク排水管41が接続されている。タンク排水管41の出口は、図1に示すように、筐体11における側面下部に形成され、当該タンク排水管41の出口には、タンク排水弁43が取り付けられている。タンク排水弁43は、本実施形態では、手動式ボール弁であり、手動操作により開閉可能に構成されている。
The
ラジエータ36は、燃料電池モジュール20(モジュールケース21)の底部に近接して設置されている。これにより、ラジエータ36から熱交換器31の内部における湯水の流路に至る経路上には、湯水がトラップされるトラップ部33tが形成される。トラップ部33tの最下箇所には、トラップ排水管42が接続されている。本実施形態では、トラップ排水管42は、循環配管33a,33bおよびタンク排水管41よりも小さな配管径により構成されている。トラップ排水管42の出口は、図1に示すように、筐体11における側面下部に形成され、当該トラップ排水管42の出口には、トラップ排水弁44が取り付けられている。トラップ排水弁44は、本実施形態では、簡易的な止水弁(栓)であり、タンク排水弁43と同様に、手動操作により開閉可能に構成されている。
The
トラップ排水弁44(トラップ排水管42の出口)は、タンク排水弁43(タンク排水管41の出口)よりも高い位置に設置されている。すなわち、タンク排水弁43およびトラップ排水弁44は、図2に示すように、タンク排水弁43を基準とした循環配管33a,33bにおける最上箇所までの高さが、トラップ排水弁44を基準とした上記最上箇所までの高さよりも高くなるように設置されている。
The trap drain valve 44 (the outlet of the trap drain pipe 42) is installed at a higher position than the tank drain valve 43 (the outlet of the tank drain pipe 41). That is, as shown in FIG. 2, the height of the
燃料電池システム10では、長期間にわたって使用しない場合には、貯湯タンク32および循環配管33a,33bの水抜きが行なわれる。本実施形態の燃料電池システム10においては、水抜きを行なう場合、作業者は、まず、タンク排水弁43およびトラップ排水弁44のうちタンク排水弁43のみを開弁する。トラップ排水弁44が閉弁した状態でタンク排水弁43が開弁されると、貯湯タンク32内の湯水やトラップ部33tを除く循環配管33a,33b内の湯水は、循環配管33aあるいは循環配管33bを流れて、循環配管33a,33bの最下箇所(ヒータユニット35)に至り、当該最下箇所に接続されるタンク排水管41の出口から外部へ排水される。湯水の排水が進むと、貯湯タンク32内には負圧が作用し、やがて貯湯タンク32内に作用する負圧と貯湯タンク32の水頭圧とが釣り合ってタンク排水管41からの排水が止まる。
When the
次に、作業者は、タンク排水弁43を開弁したままトラップ排水弁44を開弁する。本実施形態では、トラップ排水弁44は、貯湯タンク32内に作用する負圧と釣り合うときの貯湯タンク32の水頭高さ(図2中、h1)が、トラップ部33tの水頭高さ(図2中、h2)よりも高くなるように設置されている。このため、トラップ排水弁44が開弁されると、貯湯タンク32内に作用する負圧によってトラップ排水管42の出口からエア(空気)が導入され、トラップ部33t内の湯水は、エアによって押し出されて貯湯タンク32側の循環配管33bあるいはラジエータ36側の循環配管33aを流れ、タンク排水管41の出口から排水される。これにより、貯湯タンク32およびトラップ部33tの排水を良好に行なうと共に、貯湯タンク32およびトラップ部33tの排水を主としてタンク排水管41を介して行なうことができる。
Next, the operator opens the
また、トラップ排水管42は循環配管33a,33bやタンク排水管41よりも小さな配管径により形成されているため、トラップ排水弁44を開弁した際にトラップ排水管42から排水される湯水は、当該トラップ排水管42の高い圧損によって最小限に抑えられる。これにより、トラップ排水管42から排水箇所へ湯水を導くための排水工事を不要とすることができる。
In addition, since the
ここで、本実施形態の貯湯システムでは、貯湯タンク32に接続される配管(出湯配管51)には、負圧開放弁52が設置されており、その設定圧を超える負圧が貯湯タンク32内に作用すると、負圧開放弁52が開弁され、貯湯タンク32内の負圧が開放される。このため、トラップ排水弁44を閉弁した状態でタンク排水弁43を開弁した際に貯湯タンク32内に作用する負圧と貯湯タンク32の水頭圧とが釣り合ったとき、当該負圧が負圧開放弁52の設定圧(開放圧)を超えていると、当該負圧が負圧開放弁52によって開放されてしまい、トラップ排水弁44を開弁しても、トラップ排水管42からエアを導入することができなくなる。このため、本実施形態の貯湯システムでは、トラップ排水弁44を閉弁した状態でタンク排水弁43を開弁した際に貯湯タンク32内に作用する負圧と貯湯タンク32の水頭圧とが釣り合うときの当該負圧が負圧開放弁52の設定圧よりも絶対値として小さくなるように設計される。これにより、タンク排水管41からの排水に伴って生じる貯湯タンク32内の負圧を利用してトラップ排水管42からエアを導入し、トラップ部33t内の湯水を導入したエアによってトラップ部33t内の湯水を押し出してタンク排水管41から排水させることができる。
Here, in the hot water storage system of this embodiment, a negative
以上説明した本実施形態の燃料電池システム10は、熱交換器31と貯湯タンク32とを接続すると共に一部に湯水をトラップするトラップ部33tを有する循環配管33a,33bと、貯湯タンク32内の湯水を排水するタンク排水管41と、タンク排水管41の出口を開閉するタンク排水弁43と、トラップ部33tの最下箇所に接続されたトラップ排水管42と、トラップ排水管42の出口を開閉するトラップ排水弁44と、を備える。そして、トラップ排水弁44(トラップ排水管42の出口)は、タンク排水弁43(タンク排水管41の出口)よりも高い位置に設置される。これにより、タンク排水弁43が開弁されることで、貯湯タンク32内の湯水は、タンク排水管41から排水され、トラップ排水弁44が開弁されることで、トラップ部33t内の湯水は、主として、貯湯タンク32内の湯水の排水により生じる負圧でトラップ排水管42から導入されるエアによって押し出されることで、タンク排水管41から排水される。この結果、貯湯タンク32およびトラップ部33tの排水を良好に行なうことができる。また、主な排水をタンク排水管41で行なうことで、トラップ排水管42やトラップ排水弁44をより簡易な構成とすることができ、低コスト化を図ることができる。
The
また、本実施形態の燃料電池システム10では、トラップ排水管42は、循環配管33a,33bおよびタンク排水管41よりも小さな配管径により形成される。これにより、トラップ排水管42の高い圧損によりトラップ排水管42からの排水を最小限にすることができる。この結果、トラップ排水管42からの排水を排水箇所に導くための排水工事を不要とすることができる。また、トラップ排水弁44として簡易な構成の排水弁を採用したり、トラップ排水管42の配管径を小さくすることによる耐久性の向上に伴いトラップ排水管42を樹脂により構成したりするなど、低コスト化が一層可能となる。
Furthermore, in the
さらに、本実施形態の燃料電池システム10では、タンク排水弁43およびトラップ排水弁44は、手動操作により開閉可能に構成されるため、システムの電源が停止しているときでも、貯湯タンク32内およびトラップ部33t内の湯水を排水することができる。
Furthermore, in the
本実施形態では、タンク排水弁43およびトラップ排水弁44は、手動操作により開閉可能に構成されるものとしたが、燃料電池システム10の制御装置からの制御信号による自動操作により開閉可能に構成されてもよいし、手動操作と自動操作の双方が可能に構成されてもよい。
In this embodiment, the
本実施形態では、タンク排水管41は、循環配管33a,33bの最下箇所に設置されたヒータユニット35に接続されるものとしたが、貯湯タンク32の底部に接続されてもよい。
In this embodiment, the
本実施形態では、本発明を燃料電池システム10に適用して説明したが、これに限定されるものではなく、貯湯システムの形態としてもよいし、貯湯システムの排水方法の形態としてもよい。
In this embodiment, the present invention has been described as applied to the
実施形態の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係について説明する。実施形態では、熱交換器31が「熱交換器」に相当し、貯湯タンク32が「タンク」に相当し、循環配管33a,33bが「循環配管」に相当し、トラップ部33tが「トラップ部」に相当し、ポンプ34が「ポンプ」に相当し、タンク排水管41が「第1排水管」に相当し、タンク排水弁43が「第1開閉部材」に相当し、トラップ排水管42が「第2排水管」に相当し、トラップ排水弁44が「第2開閉部材」に相当する。また、燃料電池モジュール20が「燃料電池モジュール」に相当し、筐体11が「筐体」に相当する。また、ラジエータ36が「ラジエータ」に相当する。
The correspondence between the main elements of the embodiment and the main elements of the invention described in the section of means for solving the problems will be explained. In the embodiment, the
なお、実施形態の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係は、実施形態が課題を解決するための手段の欄に記載した発明を実施するための形態を具体的に説明するための一例であることから、課題を解決するための手段の欄に記載した発明の要素を限定するものではない。即ち、課題を解決するための手段の欄に記載した発明についての解釈はその欄の記載に基づいて行なわれるべきものであり、実施形態は課題を解決するための手段の欄に記載した発明の具体的な一例に過ぎないものである。 The correspondence relationship between the main elements of the embodiment and the main elements of the invention described in the column of means for solving the problem is that the embodiment implements the invention described in the column of means for solving the problem. Since this is an example for specifically explaining a form for solving the problem, it is not intended to limit the elements of the invention described in the column of means for solving the problems. In other words, the interpretation of the invention described in the column of means for solving the problem should be made based on the description in that column, and the embodiments should be based on the description of the invention described in the column of means for solving the problem. This is just one specific example.
以上、本発明を実施するための形態について実施形態を用いて説明したが、本発明はこうした実施形態に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々なる形態で実施し得ることは勿論である。 Although the mode for implementing the present invention has been described above using the embodiments, the present invention is not limited to these embodiments in any way, and may be modified in various forms without departing from the gist of the present invention. Of course, it can be implemented.
本発明は、貯湯システムおよび燃料電池システムの製造産業などに利用可能である。 INDUSTRIAL APPLICATION This invention can be utilized for the manufacturing industry of a hot water storage system and a fuel cell system, etc.
10 燃料電池システム、11 筐体、20 燃料電池モジュール、21 モジュールケース、30 排熱回収装置、31 熱交換器、32 貯湯タンク、33a,33b 循環配管、33t トラップ部、34 ポンプ、35 ヒータユニット、36 ラジエータ、41 タンク排水管、42 トラップ排水管、43 タンク排水弁、44 トラップ排水弁。 10 fuel cell system, 11 housing, 20 fuel cell module, 21 module case, 30 exhaust heat recovery device, 31 heat exchanger, 32 hot water storage tank, 33a, 33b circulation piping, 33t trap section, 34 pump, 35 heater unit, 36 Radiator, 41 Tank drain pipe, 42 Trap drain pipe, 43 Tank drain valve, 44 Trap drain valve.
Claims (7)
湯水を貯留するタンクと、
湯水が循環するように前記熱交換器と前記タンクとを接続すると共に一部に湯水をトラップするトラップ部を有する循環配管と、
前記循環配管内の湯水を循環させるポンプと、
前記タンク内の湯水を排水する第1排水管と、
前記第1排水管の出口を開閉する第1開閉部材と、
前記トラップ部の最下箇所に接続された第2排水管と、
前記第1開閉部材よりも高い位置に設置され、前記第2排水管の出口を開閉する第2開閉部材と、
を備え、
前記第2開閉部材は、前記第2開閉部材を閉鎖した状態で前記第1開閉部材を開放して前記第1排水管の出口から湯水を排水させた際に排水に伴って前記タンク内に作用する負圧と前記タンクの水頭圧とが釣り合うときの前記タンクの水頭高さが、前記トラップ部の水頭高さよりも高くなるように設置されている、
貯湯システム。 a heat exchanger that exchanges heat between high-temperature fluid and hot water;
A tank that stores hot water,
circulation piping that connects the heat exchanger and the tank so that hot water circulates, and has a trap part that traps hot water;
a pump that circulates hot water in the circulation pipe;
a first drain pipe for draining hot water in the tank;
a first opening/closing member that opens and closes the outlet of the first drain pipe;
a second drain pipe connected to the lowest point of the trap section;
a second opening/closing member that is installed at a higher position than the first opening/closing member and opens and closes the outlet of the second drain pipe;
Equipped with
The second opening/closing member acts on the inside of the tank as the hot water is drained from the outlet of the first drain pipe by opening the first opening/closing member with the second opening/closing member closed. The tank is installed so that the water head height of the tank is higher than the water head height of the trap section when the negative pressure of the tank is balanced with the water head pressure of the tank.
Hot water storage system.
前記第2排水管は、前記循環配管および前記第1排水管よりも配管径が小さい、
貯湯システム。 The hot water storage system according to claim 1,
The second drain pipe has a smaller pipe diameter than the circulation pipe and the first drain pipe.
Hot water storage system.
前記第1開閉部材および前記第2開閉部材は、手動による開閉操作が可能に構成される、
貯湯システム。 The hot water storage system according to claim 1 or 2,
The first opening/closing member and the second opening/closing member are configured to allow manual opening/closing operation.
Hot water storage system.
前記タンク内に設定圧を超える負圧が作用したときに開弁して前記タンク内の負圧を開放する負圧開放弁を備え、
前記第2開閉部材を閉鎖した状態で前記第1開閉部材を開放して前記第1排水管の出口から湯水を排水させた際に排水に伴って前記タンク内に作用する負圧と前記タンクの水頭圧とが釣り合うときの前記負圧は、前記負圧開放弁の設定圧よりも絶対値として小さい、
貯湯システム。 The hot water storage system according to any one of claims 1 to 3 ,
comprising a negative pressure release valve that opens to release the negative pressure in the tank when negative pressure exceeding a set pressure acts in the tank;
When hot water is drained from the outlet of the first drain pipe by opening the first opening/closing member with the second opening/closing member closed, the negative pressure that acts within the tank due to drainage and the pressure of the tank The negative pressure when balanced with the water head pressure is smaller in absolute value than the set pressure of the negative pressure release valve.
Hot water storage system.
湯水を貯留するタンクと、
湯水が循環するように前記熱交換器と前記タンクとを接続すると共に一部に湯水をトラップするトラップ部を有する循環配管と、
前記循環配管内の湯水を循環させるポンプと、
前記タンク内の湯水を排水する第1排水管と、
前記第1排水管の出口を開閉する第1開閉部材と、
前記トラップ部の最下箇所に接続された第2排水管と、
前記第1開閉部材よりも高い位置に設置され、前記第2排水管の出口を開閉する第2開閉部材と、を備え、
前記第2開閉部材は、前記第2開閉部材を閉鎖した状態で前記第1開閉部材を開放して前記第1排水管の出口から湯水を排水させた際に排水に伴って前記タンク内に作用する負圧と前記タンクの水頭圧とが釣り合うときの前記タンクの水頭高さが、前記トラップ部の水頭高さよりも高くなるように設置されている貯湯システムの排水方法であって、
前記タンク内および前記トラップ部内の湯水を排水する際、前記第1開閉部材を開放し、その後、前記第2開閉部材を開放する、
貯湯システムの排水方法。 a heat exchanger that exchanges heat between high-temperature fluid and hot water;
A tank that stores hot water,
circulation piping that connects the heat exchanger and the tank so that hot water circulates, and has a trap part that traps hot water;
a pump that circulates hot water in the circulation pipe;
a first drain pipe that drains hot water in the tank;
a first opening/closing member that opens and closes the outlet of the first drain pipe;
a second drain pipe connected to the lowest point of the trap section;
a second opening/closing member that is installed at a higher position than the first opening/closing member and opens and closes the outlet of the second drain pipe;
The second opening/closing member acts on the inside of the tank as the hot water is drained from the outlet of the first drain pipe by opening the first opening/closing member with the second opening/closing member closed. A water drainage method for a hot water storage system, wherein the water head height of the tank is higher than the water head height of the trap section when the negative pressure of the tank is balanced with the water head pressure of the tank,
When draining the hot water in the tank and the trap section, open the first opening/closing member, and then open the second opening/closing member;
How to drain a hot water storage system.
前記燃料電池モジュールからの排気と湯水とを熱交換する熱交換器と、湯水を貯留するタンクと、湯水が循環するように前記熱交換器と前記タンクとを接続すると共に一部に湯水をトラップするトラップ部を有する循環配管と、前記循環配管内の湯水を循環させるポンプと、前記タンク内の湯水を排水する第1排水管と、前記第1排水管の出口を開閉する第1開閉部材と、前記トラップ部の最下箇所に接続された第2排水管と、前記第1開閉部材よりも高い位置に設置され、前記第2排水管の出口を開閉する第2開閉部材と、を有する貯湯システムと、
前記燃料電池モジュールと前記貯湯システムとを収容する筐体と、
を備える燃料電池システム。 a fuel cell module including a fuel cell;
a heat exchanger that exchanges heat between the exhaust gas from the fuel cell module and hot water; a tank that stores the hot water; and the heat exchanger and the tank are connected so that the hot water circulates, and the hot water is partially trapped. a pump for circulating hot water in the circulation pipe; a first drain pipe for draining hot water in the tank; and a first opening/closing member for opening and closing an outlet of the first drain pipe. , a hot water storage having a second drain pipe connected to the lowest point of the trap section, and a second opening/closing member installed at a higher position than the first opening/closing member and opening/closing the outlet of the second drain pipe. system and
a casing that accommodates the fuel cell module and the hot water storage system;
A fuel cell system equipped with
前記循環配管の湯水の流れ方向における前記熱交換器の上流側かつ前記タンクの下流側に設置されるラジエータを備え、
前記熱交換器は、前記燃料電池モジュールの底部に接続され、前記燃料電池モジュールからの排気を導入する排気入口と前記排気と熱交換した湯水を導出する湯水出口とを上部に有すると共に、前記湯水を導入する湯水入口を下部に有し、
前記ラジエータは、前記燃料電池モジュールの底部に近接して設置され、
前記トラップ部は、前記ラジエータから前記熱交換器の内部における湯水の流路に至る経路上に形成される、
燃料電池システム。
The fuel cell system according to claim 6 ,
comprising a radiator installed upstream of the heat exchanger and downstream of the tank in the flow direction of hot water in the circulation piping,
The heat exchanger is connected to the bottom of the fuel cell module, and has an exhaust inlet for introducing exhaust gas from the fuel cell module, and a hot water outlet for leading out hot water that has undergone heat exchange with the exhaust gas, at an upper part, and has an It has a hot water inlet at the bottom to introduce hot water.
The radiator is installed close to the bottom of the fuel cell module,
The trap section is formed on a path from the radiator to a flow path of hot water inside the heat exchanger.
fuel cell system.
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