JP7664812B2 - Fuel cell system and hot water storage unit for fuel cell system - Google Patents
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Description
この発明は、燃料電池の排熱を用いて湯水を加熱する燃料電池システム及び燃料電池システム用貯湯ユニットに関するものである。 This invention relates to a fuel cell system that uses waste heat from a fuel cell to heat hot water and a hot water storage unit for the fuel cell system.
従来よりこの種の燃料電池システムにおいては、特許文献1記載のように、燃料電池の排熱を回収し湯水を加熱する第1加熱回路と、別途設けた加熱手段からの加熱(ガスバーナの燃焼熱)により湯水を加熱する第2加熱回路とを設け、それら第1加熱回路及び第2加熱回路を貯湯タンクに対して並列に接続するものがあった。
Conventionally, this type of fuel cell system, as described in
上記従来のものでは、燃料電池から第1加熱回路が回収できる排熱が決して多くはないことに鑑み、湯水の利用側から必要とされる加熱能力(以下適宜、必要加熱能力)を補うための前記第2加熱回路が設けられている。このとき、前記のように第1加熱回路及び第2加熱回路が貯湯タンクに対して互いに並列に接続されることで、第1加熱回路で加熱された温水の貯湯タンクへの供給と、第2加熱回路で加熱された温水の貯湯タンクへの供給とを、同時並行して実行可能となっている。 In the above conventional system, the first heating circuit cannot recover much waste heat from the fuel cell, so the second heating circuit is provided to supplement the heating capacity required by the hot water user (hereinafter referred to as the required heating capacity, as appropriate). In this case, the first heating circuit and the second heating circuit are connected in parallel to the hot water storage tank as described above, so that the supply of hot water heated by the first heating circuit to the hot water storage tank and the supply of hot water heated by the second heating circuit to the hot water storage tank can be performed simultaneously in parallel.
ここで、例えばユーザの長期不在等により燃料電池による発電が長時間行われない場合に、第1加熱回路内における雑菌繁殖等を防止するために第1加熱回路に設けた循環ポンプを駆動し、第1加熱回路内の温水と貯湯タンク内の温水とを循環させる温水循環運転が行われる場合がある。この場合、前記のような燃料電池からの第1加熱回路の排熱回収による湯水の加熱がない状態で、当該第1加熱回路から温水が貯湯タンクへ供給されることとなる。 Here, when power generation by the fuel cell is not performed for a long period of time, for example due to a long absence of the user, a circulation pump provided in the first heating circuit may be driven to prevent the proliferation of bacteria in the first heating circuit, and hot water circulation operation may be performed to circulate the hot water in the first heating circuit and the hot water in the hot water storage tank. In this case, hot water is supplied from the first heating circuit to the hot water storage tank without heating the hot water by the exhaust heat recovery of the first heating circuit from the fuel cell as described above.
このように発電が行われず第1加熱回路における排熱回収が行われない場合に、ユーザからの温水供給のニーズがあった場合には、第2加熱回路により加熱された温水が貯湯タンクへと供給される。このような第2加熱回路からの温水の供給が、前記温水循環運転による第1加熱回路からの温水の供給と同時並行して行われる場合、第1加熱回路側の温水の流量によっては、第2加熱回路側の流量が極めて少なくなり、第2加熱回路の加熱能力(言い換えれば、第1加熱回路に合流したときに、第1加熱回路から排出される温水の温度を上げるために必要な第2加熱回路から排出される温水の流量)が制御不能となる等の悪影響が生じるおそれがあった。 In this way, when power generation is not performed and exhaust heat recovery is not performed in the first heating circuit, if there is a need for hot water supply from a user, hot water heated by the second heating circuit is supplied to the hot water storage tank. If such supply of hot water from the second heating circuit is performed simultaneously in parallel with the supply of hot water from the first heating circuit by the hot water circulation operation, depending on the flow rate of hot water on the first heating circuit side, the flow rate on the second heating circuit side may become extremely small, and adverse effects such as the heating capacity of the second heating circuit (in other words, the flow rate of hot water discharged from the second heating circuit required to raise the temperature of the hot water discharged from the first heating circuit when it merges with the first heating circuit) becoming uncontrollable may occur.
上記課題を解決するために、本発明の請求項1では、湯水を貯湯する貯湯タンクと、前記貯湯タンクの下部に接続され、当該貯湯タンク内の湯水を導出する共通往き管と、前記貯湯タンクの上部に接続され、加熱後の湯水を当該貯湯タンク内へ戻す共通戻り管と、湯水を加熱可能な補助加熱ヒータ、及び、湯水を循環させるヒータ側循環ポンプ、を有するヒータ側加熱回路と、燃料電池の排熱を回収した湯水を循環させる燃料電池側循環ポンプを備えた燃料電池側加熱回路と、所定の指示信号に応じて、少なくとも前記ヒータ側循環ポンプ及び前記燃料電池側循環ポンプを制御する制御手段と、を有する燃料電池システムにおいて、前記ヒータ側加熱回路及び前記燃料電池側加熱回路の湯水流入側は、前記共通往き管から分岐するように互いに並列に接続されており、前記ヒータ側加熱回路及び前記燃料電池側加熱回路の湯水流出側は、前記共通戻り管へと合流するように互いに並列に接続されており、前記制御手段は、前記補助加熱ヒータにより加熱された温水を前記ヒータ側加熱回路から前記貯湯タンクへ供給するヒータ加熱運転を指示するヒータ運転要求と、前記燃料電池から排熱を回収しない状態で前記燃料電池側加熱回路内の温水と前記貯湯タンク内の温水とを循環させる温水循環運転を指示する循環運転要求と、が競合した場合は、前記ヒータ運転要求を優先し、前記温水循環運転を行わず前記ヒータ加熱運転を行うように前記燃料電池側循環ポンプ及び前記ヒータ側循環ポンプを制御するものである。 In order to solve the above problem, claim 1 of the present invention provides a fuel cell system having a hot water storage tank for storing hot water, a common supply pipe connected to the lower part of the hot water storage tank and for discharging the hot water in the hot water storage tank, a common return pipe connected to the upper part of the hot water storage tank and for returning the hot water after heating to the hot water storage tank, a heater side heating circuit having an auxiliary heater capable of heating hot water and a heater side circulation pump for circulating the hot water, a fuel cell side heating circuit having a fuel cell side circulation pump for circulating hot water that has recovered exhaust heat from a fuel cell, and control means for controlling at least the heater side circulation pump and the fuel cell side circulation pump in response to a predetermined instruction signal, The heater side heating circuit and the fuel cell side heating circuit are connected in parallel to branch off from the common return pipe, and the hot water outlet sides of the heater side heating circuit and the fuel cell side heating circuit are connected in parallel to merge into the common return pipe. When a conflict occurs between a heater operation request that instructs a heater heating operation to supply hot water heated by the auxiliary heater from the heater side heating circuit to the hot water storage tank, and a circulation operation request that instructs a hot water circulation operation to circulate the hot water in the fuel cell side heating circuit and the hot water storage tank without recovering exhaust heat from the fuel cell, the control means controls the fuel cell side circulation pump and the heater side circulation pump to give priority to the heater operation request and to perform the heater heating operation without performing the hot water circulation operation.
また、請求項2では、前記制御手段は、前記ヒータ運転要求の入力に基づき前記ヒータ加熱運転を行っている状態において、前記温水循環運転が行われることを拒否する旨の運転拒否通知を出力するものである。
In addition, in
また、請求項3では、前記制御手段は、前記循環運転要求の入力に基づき前記温水循環運転を行っている状態で前記ヒータ運転要求が入力された場合には、前記温水循環運転を中断するとともに、当該ヒータ運転要求に基づく前記ヒータ加熱運転を行うように、前記ヒータ側循環ポンプを制御するものである。 In addition, in claim 3, when the heater operation request is input while the hot water circulation operation is being performed based on the input of the circulation operation request, the control means controls the heater side circulation pump to interrupt the hot water circulation operation and perform the heater heating operation based on the heater operation request.
また、請求項4では、前記燃料電池側循環ポンプは、前記温水循環運転の実行時において、予め定められた温水循環運転用の固定回転数にて駆動されるものである。 In addition, in claim 4, the fuel cell side circulation pump is driven at a predetermined fixed rotation speed for hot water circulation operation when the hot water circulation operation is performed.
また、請求項5では、前記燃料電池側循環ポンプは、前記燃料電池の排熱を回収して加熱された温水を前記燃料電池側加熱回路から前記貯湯タンクへ供給する排熱回収運転の実行時において、所定の排熱回収運転用の可変回転数範囲にて駆動され、前記固定回転数は、前記可変回転数範囲の最大値よりも大きな値である。 In addition, in claim 5, the fuel cell side circulation pump is driven within a predetermined variable rotation speed range for exhaust heat recovery operation during the execution of an exhaust heat recovery operation in which hot water heated by recovering exhaust heat from the fuel cell is supplied from the fuel cell side heating circuit to the hot water storage tank, and the fixed rotation speed is a value greater than the maximum value of the variable rotation speed range.
また、請求項6では、前記燃料電池側加熱回路の前記湯水流出側と前記湯水流入側とを接続する接続管路と、前記燃料電池側加熱回路の前記湯水流出側から前記接続管路が分岐する位置又は前記燃料電池側加熱回路の前記湯水流入側と前記接続管路が合流する位置に設けられ、前記燃料電池側加熱回路の前記湯水流出側から流出する湯水を前記接続管路を介し前記燃料電池側加熱回路の前記湯水流入側へと還流させる第1切替位置、及び、前記燃料電池側加熱回路の前記湯水流出側から流出する湯水を前記共通戻り管へと導く第2切替位置、の間で切替可能な切替弁と、をさらに有し、前記切替弁は、前記制御手段により、前記温水循環運転の開始時には前記第2切替位置に切り替えられ、かつ、前記温水循環運転の終了時には前記第1切替位置に切り替えられるものである。
In
また、上記課題を解決するために、本発明の請求項7では、湯水を貯湯する貯湯タンクと、前記貯湯タンクの下部に接続され、当該貯湯タンク内の湯水を導出する共通往き管と、前記貯湯タンクの上部に接続され、加熱後の湯水を当該貯湯タンク内へ戻す共通戻り管と、湯水を加熱可能な補助加熱ヒータ、及び、湯水を循環させるヒータ側循環ポンプ、を有するヒータ側加熱回路と、所定の指示信号に応じて、少なくとも前記ヒータ側循環ポンプを制御するヒータ側制御手段と、を有する燃料電池システム用貯湯ユニットにおいて、前記ヒータ側加熱回路の湯水流入側は、燃料電池の排熱を回収した湯水を循環させる燃料電池側循環ポンプを備えた燃料電池側加熱回路の湯水流入側とともに、前記共通往き管から分岐するように互いに並列に接続されており、前記ヒータ側加熱回路の湯水流出側は、前記燃料電池側加熱回路の湯水流出側とともに、前記共通戻り管へと合流するように互いに並列に接続されており、かつ、前記補助加熱ヒータにより加熱された温水を前記ヒータ側加熱回路から前記貯湯タンクへ供給するヒータ加熱運転を指示するヒータ運転要求と、前記燃料電池から排熱を回収しない状態で前記燃料電池側加熱回路内の温水と前記貯湯タンク内の温水とを循環させる温水循環運転を指示する循環運転要求と、が競合した場合に、前記ヒータ運転要求を優先し、前記温水循環運転を行わせずに前記ヒータ加熱運転を行うようにするものである。 In addition, in order to solve the above problem, claim 7 of the present invention provides a hot water storage unit for a fuel cell system, the hot water storage unit having a hot water storage tank for storing hot water, a common supply pipe connected to the lower part of the hot water storage tank and for discharging the hot water in the hot water storage tank, a common return pipe connected to the upper part of the hot water storage tank and for returning the hot water after heating into the hot water storage tank, a heater side heating circuit having an auxiliary heater capable of heating hot water and a heater side circulation pump for circulating the hot water, and a heater side control means for controlling at least the heater side circulation pump in response to a predetermined instruction signal, the hot water inflow side of the heater side heating circuit being connected to the hot water inflow side of a fuel cell side heating circuit having a fuel cell side circulation pump for circulating hot water that has recovered exhaust heat from a fuel cell The hot water outlet side of the heater side heating circuit is connected in parallel with the hot water outlet side of the fuel cell side heating circuit so as to branch off from the common forward pipe, and the hot water outlet side of the heater side heating circuit is connected in parallel with the hot water outlet side of the fuel cell side heating circuit so as to merge into the common return pipe. In the event of a conflict between a heater operation request that instructs a heater heating operation in which hot water heated by the auxiliary heater is supplied from the heater side heating circuit to the hot water storage tank, and a circulation operation request that instructs a hot water circulation operation in which hot water in the fuel cell side heating circuit and hot water in the hot water storage tank are circulated without recovering exhaust heat from the fuel cell, the heater operation request is given priority, and the heater heating operation is performed without performing the hot water circulation operation.
この発明の請求項1によれば、貯湯タンクの温水の加熱を、燃料電池の排熱により行えるように構成されている。すなわち、湯水を循環させる燃料電池側循環ポンプを備え、燃料電池の排熱を回収する燃料電池側加熱回路が設けられ、前記燃料電池側加熱回路の湯水流入側は貯湯タンクからの共通往き管に接続され、前記燃料電池側加熱回路の湯水流出側は貯湯タンクへの共通戻り管に接続されている。これにより、貯湯タンクの温水は共通往き管を介し燃料電池側加熱回路へ導入された後、燃料電池の排熱を利用して加熱され、加熱後の温水が共通戻り管を介して貯湯タンクへ戻される。
According to
また請求項1によれば、必要加熱能力を補うために、湯水を加熱可能な補助加熱ヒータとヒータ側循環ポンプとを備えたヒータ側加熱回路が設けられる。このヒータ側加熱回路の湯水流入側は、前記燃料電池側加熱回路の湯水流入側とともに、貯湯タンクからの共通往き管に対し分岐するように互いに並列に接続される。ヒータ側加熱回路の湯水流出側は、前記燃料電池側加熱回路の湯水流出側とともに、貯湯タンクへの共通戻り管に合流するように互いに並列に接続されている。言い換えれば、燃料電池側加熱回路及びヒータ側加熱回路は、貯湯タンクに対して互いに並列に接続されていることとなる。これにより、燃料電池側加熱回路で加熱された温水の貯湯タンクへの供給と、ヒータ側加熱回路で加熱された温水の貯湯タンクへの供給とを、同時並行して実行可能となる。
According to
また請求項1によれば、ユーザの長期不在等により燃料電池による発電が長時間行われない場合に、燃料電池側加熱回路内における雑菌繁殖等を防止するために循環ポンプを駆動し、燃料電池側加熱回路内の温水と貯湯タンク内の温水とを循環させる温水循環運転が行われる。この場合、前記のような燃料電池の排熱回収による湯水の加熱がない状態で、当該燃料電池側加熱回路から温水が貯湯タンクへ供給されることとなる。このとき、燃料電池側加熱回路の燃料電池側循環ポンプは、所定の指示信号に基づき、制御手段によって制御される。
According to
前記のように発電が行われず燃料電池側加熱回路による排熱回収が行われない場合に、温水供給のニーズがあった場合には、ヒータ側加熱回路により加熱された温水が貯湯タンクへと供給されるヒータ加熱運転が行われる。このとき、ヒータ側加熱回路のヒータ側循環ポンプは、所定の指示信号に基づき、制御手段によって制御される。 When power generation is not performed as described above and exhaust heat recovery is not performed by the fuel cell side heating circuit, if there is a need for hot water supply, heater heating operation is performed in which hot water heated by the heater side heating circuit is supplied to the hot water storage tank. At this time, the heater side circulation pump of the heater side heating circuit is controlled by the control means based on a specified command signal.
このヒータ側加熱回路からの温水の供給が、前記温水循環運転による燃料電池側加熱回路からの温水の供給と同時並行して行われる場合、燃料電池側加熱回路の流量(循環流量)によってはヒータ側加熱回路の流量が極めて少なくなり、ヒータ側加熱回路の加熱能力が制御不能となるおそれがある。 When the supply of hot water from this heater side heating circuit is performed simultaneously with the supply of hot water from the fuel cell side heating circuit by the hot water circulation operation, the flow rate of the heater side heating circuit may become extremely low depending on the flow rate (circulation flow rate) of the fuel cell side heating circuit, and the heating capacity of the heater side heating circuit may become uncontrollable.
そこで請求項1によれば、ヒータ側循環ポンプを制御する制御手段は、温水循環運転よりもヒータ加熱運転を優先する制御を実行する。具体的には、ヒータ加熱運転を指示するヒータ運転要求と温水循環運転を指示する循環運転要求とが競合した場合に、前記ヒータ運転要求を優先し、前記温水循環運転を行わず前記ヒータ加熱運転を行うように燃料電池側循環ポンプ及びヒータ側循環ポンプを制御する。
According to
これにより、ヒータ加熱運転が行われるときには、温水循環運転は不実行状態となるため、前記のように燃料電池側加熱回路の流量の影響を受けてヒータ側加熱回路の流量が極めて少なくなるのを防止できる。この結果、前記のようなヒータ側加熱回路の加熱能力の制御不能状態が生じるのを回避することができる。 As a result, when the heater heating operation is performed, the hot water circulation operation is not performed, so it is possible to prevent the flow rate of the heater side heating circuit from becoming extremely low due to the influence of the flow rate of the fuel cell side heating circuit as described above. As a result, it is possible to avoid the occurrence of an uncontrollable state of the heating capacity of the heater side heating circuit as described above.
また、請求項2によれば、ヒータ加熱運転を行っている場合は、制御手段が、温水循環運転が行われることを拒否する旨の運転拒否通知を出力する。これにより、ヒータ加熱運転が行われているときには温水循環運転は不実行として、両運転の競合による前記のヒータ側加熱回路の加熱能力の制御不能状態を確実に回避することができる。
According to
また、請求項3によれば、温水循環運転を行っている最中にヒータ運転要求でヒータ加熱運転が指示された場合は、制御手段が、温水循環運転を中断して、ヒータ加熱運転を開始する。これにより、ヒータ加熱運転を温水循環運転よりも優先して実行することを明確にし、両運転の競合による前記のヒータ側加熱回路の加熱能力の制御不能状態を確実に回避することができる。 According to claim 3, if a heater heating operation is instructed by a heater operation request while hot water circulation operation is being performed, the control means interrupts the hot water circulation operation and starts the heater heating operation. This makes it clear that the heater heating operation is executed with priority over the hot water circulation operation, and it is possible to reliably avoid an uncontrollable state of the heating capacity of the heater side heating circuit due to a conflict between the two operations.
また、請求項4によれば、前記のように、温水循環運転では、燃料電池側加熱回路内における雑菌繁殖等を防止するために、燃料電池側加熱回路内と貯湯タンク内とで温水を循環させ、燃料電池側加熱回路内の温水を入れ替える。仮に燃料電池側加熱回路内の温水で雑菌が生じたとしても、比較的高温になる貯湯タンク内に温水を供給することで雑菌の死滅を図れるからである。 According to claim 4, as described above, in the hot water circulation operation, in order to prevent the proliferation of bacteria in the fuel cell side heating circuit, hot water is circulated between the fuel cell side heating circuit and the hot water storage tank, and the hot water in the fuel cell side heating circuit is replaced. Even if bacteria are generated in the hot water in the fuel cell side heating circuit, the bacteria can be killed by supplying hot water to the hot water storage tank, which has a relatively high temperature.
請求項4によれば、上記に対応し、燃料電池側循環ポンプは、例えば比較的高流量を実現するために予め高めに定められた、温水循環運転用の固定回転数で駆動される。これにより、雑菌の死滅を図るための前記の温水の入れ替えを迅速にかつ確実に行うことができる。 According to claim 4, in response to the above, the fuel cell side circulation pump is driven at a fixed rotation speed for hot water circulation operation, which is set high in advance to achieve a relatively high flow rate, for example. This allows the hot water to be replaced quickly and reliably to kill germs.
また、請求項5によれば、燃料電池側循環ポンプが温水循環運転時に駆動されるときの前記固定回転数が、排熱回収運転時に可変に制御されるときの所定の回転数範囲の最大値よりも大きな値に設定される。これにより、前記の温水の入れ替えをさらに迅速かつ確実に行うことができる。 Furthermore, according to claim 5, the fixed rotation speed when the fuel cell side circulation pump is driven during hot water circulation operation is set to a value greater than the maximum value of the predetermined rotation speed range when variably controlled during exhaust heat recovery operation. This makes it possible to replace the hot water more quickly and reliably.
また、請求項6によれば、燃料電池側加熱回路の前記湯水流出側と前記湯水流入側とを接続する接続管路が設けられ、その湯水流出側から接続管路が分岐する位置又は前記燃料電池側加熱回路の前記湯水流入側と前記接続管路が合流する位置に切替弁が設けられる。この切替弁は、制御手段の制御によって第1切替位置と第2切替位置との間で切り替え可能であり、通常時は第1切替位置に切り替えられている。第1切替位置では、燃料電池側加熱回路の湯水流出側から流出する湯水を接続管路を介して燃料電池側加熱回路の湯水流入側へと還流させる。また第2切替位置では、前記燃料電池側加熱回路の前記湯水流出側から流出する湯水を前記共通戻り管へと導く。
According to
請求項6によれば、制御手段は、前記温水循環運転の開始時には切替弁を前記第1切替位置から第2切替位置へと切り替え、前記温水循環運転の終了時には切替弁をもとの前記第1切替位置に戻す。これにより、切替弁が第1切替位置に切り替えられた状態を基本としつつ、温水循環運転の際には前記燃料電池側加熱回路の前記湯水流出側と共通戻り管とを連通させて、燃料電池側加熱回路の湯水流出側から流出する湯水を前記共通戻り管を介して貯湯タンク内に確実に供給することができる。
According to
次に、本発明の一実施形態を図1~図11に基づいて説明する。 Next, one embodiment of the present invention will be described with reference to Figures 1 to 11.
<全体構成>
本実施形態の燃料電池システムの全体概略構成を図1に示す。図1において、この燃料電池システム1は、給湯ユニット100(燃料電池システム用貯湯ユニットに相当)と、排熱回収ユニット200と、を有する。
<Overall composition>
The overall configuration of a fuel cell system according to this embodiment is shown in schematic form in Fig. 1. In Fig. 1, this
<給湯ユニット>
給湯ユニット100は、湯水を貯湯する貯湯タンク2と、台所や洗面所等にそれぞれ設けられた給湯栓4と、を有する。
<Hot water supply unit>
The hot
<貯湯タンク及び出湯管路系>
前記貯湯タンク2は、例えば370リットル容量の大容量タンクであり、上端に出湯管8が接続され、下端に給水管9が接続されている。また、それら出湯管8及び給水管9とは別に、貯湯タンク2の下部に共通往き管10が接続され、上部に共通戻り管11が接続されている。前記共通往き管10を介し導出された貯湯タンク2内の湯水は、前記排熱回収ユニット200内の加熱回路400(後述)や、給湯ユニット100内の補助加熱回路300(後述)によって加温された後、前記共通戻り管11から貯湯タンク2内に戻され、すなわち各回路からの温水の供給により貯湯される。また、前記給水管9からの給水により貯湯タンク2内の湯水が押し上げられることで、貯湯タンク2内上部の高温水が前記出湯管8から押し出され、給湯される。このとき、前記給水管9には、給水の圧力を減圧する減圧弁46と、給水の温度を検出する給水温度センサ49とが設けられ、前記出湯管8には、貯湯タンク2の過圧を逃す過圧逃し弁45が設けられている。
<Hot water storage tank and hot water outlet pipeline system>
The hot
貯湯タンク2には、上下方向に沿って複数個の貯湯温度センサ39が配置されている。本実施形態では、上から下へ向かって5つの貯湯温度センサ39a,39b,39c,39d,39eが配置されており、これらの貯湯温度センサ39a~eが検出する温度情報によって、貯湯タンク2内にどれだけの熱量が残っているかが検知され、さらに貯湯タンク2内の上下方向の温度分布が検知される。
Multiple hot
一方、前記貯湯タンク2内には、前記浴槽6の湯水を加熱するための、例えばステンレス製の蛇管よりなる熱交換器19が設けられている。この熱交換器19にはふろ往き管20とふろ循環ポンプ21を備えたふろ戻り管22とが接続されており、浴槽6の湯水が循環可能となっている。すなわち、ふろ戻り管22を介して導かれた浴槽6内の湯水が熱交換器19内において貯湯タンク2内の高温水により加熱された後、ふろ往き管20を介し浴槽6に戻されることで保温あるいは追焚きが行われる。なお、ふろ戻り管22には、循環する浴槽6の湯水の温度を検出するふろ温度センサ23が設けられている。
Meanwhile, a
また、前記貯湯タンク2の中間位置(上下方向の略中央位置には限られない)には、中間出湯管24が接続されている。この中間出湯管24は、前記熱交換器19で浴槽6からの湯水と熱交換して温度低下した中温水や、湯と水の境界層付近で温度低下した(あるいは温度上昇した)中温水などの、貯湯タンク2の中間位置(上下方向の略中央位置には限られない)に貯められている湯水を貯湯タンク2から出湯する。
An intermediate hot
さらに、前記中間出湯管24と前記出湯管8との下流側合流位置には、貯湯タンク2の前記中間位置付近から中間出湯管24を介し導かれる中温水と貯湯タンク2の上端に接続された出湯管8を介し導かれる高温水とを混合する、電動ミキシング弁からなる中間混合弁25が設けられている。この中間混合弁25の下流側には中間給湯管27が接続されており、中間温度センサ26が設けられている。中間混合弁25における前記中温水と前記高温水との混合比率は、前記中間温度センサ26の検出湯温が、例えば給湯栓4の近傍に設けられた給湯リモコンや例えば浴室に設けられたふろリモコンでユーザが設定した給湯設定温度よりも所定温度高い混合目標温度となるように制御される。
Furthermore, at the downstream confluence position of the intermediate hot
さらに、前記中間給湯管27と前記給水管9から分岐された給水バイパス管29との下流側合流位置には、中間混合弁25から中間給湯管27を介し導かれる湯水と前記給水バイパス管29から導かれる低温水とを混合する、電動ミキシング弁からなる給湯混合弁28が設けられている。この給湯混合弁28の下流側には給湯管30が接続されており、給湯温度センサ31が設けられている。給湯混合弁28における前記湯水と前記低温水との混合比率は、前記給湯温度センサ31の検出湯温が前記給湯リモコンや前記ふろリモコンでユーザが設定した給湯設定温度となるように制御される。なお、給湯管30にはさらに、給湯する湯水の量を検出する給湯流量センサ47が設けられている。
Furthermore, at the downstream junction of the intermediate hot
また、前記中間給湯管27から分岐された分岐中間給湯管33と前記給水管9から分岐された分岐給水バイパス管34との下流側合流位置には、分岐中間給湯管33を介し導かれる湯水と分岐給水バイパス管34から導かれる低温水とを混合する、電動ミキシング弁からなるふろ混合弁32が設けられている。このふろ混合弁32の下流側には、ふろ戻り管22に連通する湯張り管35が接続されており、湯張り温度センサ36が設けられている。ふろ混合弁32における前記湯水と前記低温水との混合比率は、前記湯張り温度センサ36の検出湯温が前記給湯リモコンや前記ふろリモコンでユーザが設定したふろ設定温度となるように制御される。なお、前記湯張り管35には、浴槽6への湯張りの開始/停止を行う湯張り弁37と、浴槽6への湯張り量を検出するふろ流量センサ38と、浴槽6の湯水が逆流するのを防止する二重の逆止弁48とが設けられている。
At the downstream junction of the branch intermediate hot
<排熱回収ユニット>
排熱回収ユニット200は、燃料電池発電ユニット410と、燃料電池発電ユニット410の発電部(発熱部)からの熱(言い換えれば燃料電池の排熱)を受熱する温水循環回路411と、温水循環回路411に備えられた温水循環ポンプ412と、後述のように貯湯タンク2の湯水を加熱するための加熱回路400(燃料電池側加熱回路に相当)と、加熱回路400に備えられた循環ポンプ417(燃料電池側循環ポンプに相当)と、温水循環回路411側の温水と加熱回路400側の湯水との熱交換を行うことで前記燃料電池の排熱を回収し前記湯水を加熱する水-水熱交換器416と、加熱回路400に設けられ水-水熱交換器416から流出する温水の温度を検出する温度センサ415と、循環ポンプ417の駆動を制御する排熱回収制御部444(制御手段、ポンプ制御手段に相当)と、を備えている。
<Waste heat recovery unit>
The exhaust
加熱回路400の湯水流入側は、入水フィルタ151及び手動バルブ152を備えた排熱回収ユニット200外の接続管路153と、給湯ユニット100への接続口91を介し接続される給湯ユニット100内の配管92と、配管93と、配管94と、を介し、前記共通往き管10に接続されている。
加熱回路400の湯水流出側は、手動バルブ154を備えた排熱回収ユニット200外の接続管路155と、給湯ユニット100への接続口95を介し接続される給湯ユニット100内の配管96と、貯湯切替弁97(切替弁に相当)と、配管98と、を介し、前記共通戻り管11に接続されている。
The hot water inlet side of the
The hot water outflow side of the
貯湯切替弁97は、加熱回路400の湯水流出側から接続配管87(後述)が分岐する分岐位置(又は加熱回路400の湯水流入側と接続配管87が合流する合流位置)に設けられる。貯湯切替弁97は、加熱回路400の湯水流出側から流出する湯水を接続配管87を介し加熱回路400の湯水流入側へと還流させる第1切替位置、(後述の図3等参照)及び、加熱回路400の湯水流出側から流出する湯水を共通戻り管11へと導く第2切替位置(後述の図4等参照)の間で切替可能である。
The hot water
上記管路構成により、発電が行われることにより排熱回収需要が生じた際に、前記循環ポンプ417は、貯湯タンク2内の湯水を前記共通往き管10及び共通戻り管11を介して水-水熱交換器416内に循環させる。これによって温水循環回路411側の温水からの受熱により加熱回路400側の湯水の加熱を行う。
このとき、前記循環ポンプ417は、前記排熱回収制御部444によって制御される。具体的には、循環ポンプ417の回転数が、温度センサ415により検出される湯水の温度が、所定の目標温度となるように、排熱回収制御部444によって制御される。また、水-水熱交換器416の熱交換能力は、1.0~2.0[kW]程度とされる。
With the above-mentioned piping configuration, when a demand for exhaust heat recovery arises due to power generation, the
At this time, the
なお配管92,96にはそれぞれ湯水の温度を検出するセンサ89,88が設けられており、貯湯切替弁97は、これらセンサ89,88の検出結果に基づき給湯制御部44(ヒータ側制御手段、制御手段に相当)によって切替制御される。なお、給湯制御部44と前記の排熱回収制御部444とがポンプ制御手段に相当している。また、貯湯切替弁97には加熱回路400の湯水流出側の配管96と湯水流入側の配管92とを接続する接続配管87(接続管路に相当)が接続されている。例えばセンサ88により検出された、加熱回路400から導出される湯水の温度が所定値(例えば45℃)よりも低い場合は、貯湯切替弁97は、配管96,92を接続する接続配管87と配管96とを連通させるとともに配管96と配管98とを遮断するように切り替えられる(詳細は後述)。この結果、前記加熱回路400から導出された湯水は配管96から接続配管87を介し配管92へと導かれ、再び加熱回路400へと還流されて再加熱される。
In addition, the
<補助加熱回路>
本実施形態の特徴の1つとして、給湯ユニット100内に補助加熱回路300が備えられている。すなわち、排熱回収ユニット200において燃料電池から回収できる排熱の大きさは一般家庭における給湯負荷の大きさに比べて決して多くはないことから、排熱回収ユニット200での加熱能力だけでは不足する必要加熱能力を補うための補助加熱回路300が設けられる。
<Auxiliary heating circuit>
One of the features of this embodiment is that an
補助加熱回路300の湯水流入側は、前記加熱回路400の湯水流入側に連通する配管94と同様、前記共通往き管10に接続されている。すなわち言い換えれば、補助加熱回路300と加熱回路400とは、共通往き管10から分岐するように互いに並列に接続されていることになる。
補助加熱回路300の湯水流出側は、前記加熱回路400の湯水流出側に連通する配管98と同様、前記共通戻り管11に接続されている。すなわち言い換えれば、補助加熱回路300と加熱回路400とは、共通戻り管11へと合流するように互いに並列に接続されていることになる。
The hot and cold water inlet side of the
The hot water outlet side of the
そして補助加熱回路300には、湯水の流れに沿った上流側から下流側に向かって、補助加熱回路300内に湯水を循環させる循環ポンプ317(ヒータ側循環ポンプに相当)と、湯水の流量を検出する流量センサ325と、後述するヒータ装置301へ流入する湯水の入口温度を検出する入口温度センサ315と、湯水を加熱するヒータ装置301(補助加熱ヒータに相当)と、ヒータ装置301から流出する湯水の出口温度を検出する出口温度センサ320と、流量絞り機能を備えたオリフィス装置330と、逆止弁340と、補助加熱回路300から共通戻り管11へ合流する直前の湯水温度が過熱状態になったらヒータ装置301への通電がOFFされるサーモスタット345と、がこの順序で配置されている。なお、ヒータ装置301及びオリフィス装置330が循環ポンプ317よりも下流側に配置されていれば足り、オリフィス装置330がヒータ装置301よりも上流側に配置されてもよい。
The
このとき、前記循環ポンプ317は、前記給湯制御部44によって制御される。具体的には、循環ポンプ317の回転数が、出口温度センサ320により検出される湯水の出口温度が、所定の目標温度となるように、給湯制御部44によって制御される。
At this time, the
<ヒータ装置>
前記ヒータ装置301の詳細構造を図2に示す。図2において、ヒータ装置301は、ヒータユニット302と、ヒータユニット302が取り付けられるヒータ取付板303と、取付脚304と、を備えている。
<Heater Device>
2 shows a detailed structure of the
取付脚304には、ヒータユニット302とヒータ取付板303とを固定するための固定部材305が内包されている。固定部材305は、ボルト305a、ワッシャ305b、及び、スリーブ305cを有している。
The mounting
ヒータユニット302は、例えばステンレスパイプをU字状に折り曲げて形成され、内方を熱媒体である温水が流通する流通配管306と、同じくU字状に折り曲げられて構成され、例えばシーズヒータにより構成される電熱ヒータ307と、例えばアルミ製の金属カバー308と、を有している。詳細には、ヒータユニット302は、電熱ヒータ307の上記U字状の外周側に流通配管306が配置された状態で金属カバー308内にダイキャストで埋設されることにより構成されている。流通配管306の内径は、例えばこの例ではφ7.5[mm]となっている。電熱ヒータ307は、例えばこの例では作動電圧200[V]、出力3.0[kW]程度となっている。
The
取付脚304は、金属カバー308と同じ素材で構成されており、電熱ヒータ307からの熱が金属カバー308を介し取付脚304に伝えられる。なお、取付脚304は、金属カバー308と別体として構成してもよいし一体に構成してもよいが、熱を伝えやすい金属により構成することが好ましい。
The mounting
ヒータ取付板303には、過熱防止用のサーモスタット309がネジ等の固定具によって取付けられる。サーモスタット309は、電熱ヒータ307の発熱がヒータ取付板303を介して伝わることで、電熱ヒータ307が過熱状態になったかどうかを検知するためのものである。電熱ヒータ307が過熱状態になったとみなせる場合には、サーモスタット309により電熱ヒータ307への通電がOFFされる。
A
<各種作動>
次に、図3~図10を用いて、本実施形態の各種作動を説明する。なお、各管路の矢印は湯水の流れ方向を示す。
<Various operations>
Next, various operations of this embodiment will be described with reference to Figures 3 to 10. Note that the arrows in each pipe indicate the direction of hot and cold water flow.
<沸き上げ運転>
まず、沸き上げ運転について説明する。本実施形態の燃料電池システム1における沸き上げ運転には、排熱回収ユニット200の加熱回路400により単独で行われる沸き上げ運転(以下適宜、「排熱単独沸き上げ運転」という)と、排熱回収ユニット200の加熱回路400のみならず給湯ユニット100の補助加熱回路300の補助を受けて行われる沸き上げ運転(以下適宜、「ヒータ補助沸き上げ運転」)と、給湯ユニット100の補助加熱回路300により単独で行われる沸き上げ運転(以下適宜、「ヒータ単独沸き上げ運転」)と、の3種類がある。これら3種類のうちいずれが行わるかは、排熱回収ユニット200の燃料電池発電ユニット410により決定される。
<Boiling operation>
First, the boiling operation will be described. The boiling operation in the
<排熱単独沸き上げ運転>
図3及び図4を用いて、排熱単独沸き上げ運転について説明する。
前記したように、排熱単独沸き上げ運転においては、例えばセンサ88により検出された、加熱回路400から導出される湯水の温度が所定値(例えば45度)よりも低い場合は、湯水を加熱回路400(及び給湯ユニット100の一部)内で循環させ、所定値以上になるまで再加熱する。
具体的には、図3に示すように、排熱回収制御部444からの指示に基づく給湯制御部44の制御により、貯湯切替弁97は、配管96,92を接続する接続配管87と配管96とを連通させるとともに配管96と配管98とを遮断するように、前記第1切替位置に切り替えられる。また、排熱回収制御部444の制御により循環ポンプ417が駆動開始される。このとき循環ポンプ417の回転数は、前記したように温度センサ415により検出される湯水の温度が所定の目標温度となるように、排熱回収制御部444によって制御される。水-水熱交換器416において温水循環回路411側の温水から受熱して、加熱回路400から導出された湯水は、配管96から接続配管87を介し配管92へと導かれ、再び加熱回路400へと還流されて再加熱される。
<Exhaust heat only heating operation>
The exhaust heat only boiling operation will be described with reference to Figs.
As described above, in exhaust heat only heating operation, if the temperature of hot water drawn out from
Specifically, as shown in FIG. 3, the hot water
加熱回路400から導出される湯水の温度が所定値(例えば45度)以上である場合は、貯湯タンク2の湯水を共通往き管10及び共通戻り管11を介して水-水熱交換器416内に循環させる。具体的には、図4に示すように、排熱回収制御部444からの指示に基づく給湯制御部44の制御により、貯湯切替弁97は配管96と配管98とを連通させるとともに配管96と配管92とを遮断するように前記第2切替位置に切り替えられる。また、排熱回収制御部444の制御により循環ポンプ417が駆動される。このとき循環ポンプ417の回転数は、前記したように温度センサ415により検出される湯水の温度が所定の目標温度となるように、排熱回収制御部444によって制御される。これにより、貯湯タンク2下部に接続された共通往き管10から取り出された低温水が前述の経路で加熱回路400に導入され、水-水熱交換器416において温水循環回路411側の温水から受熱して加熱される。その後、加熱された温水は、加熱回路400から前述の経路を経て共通戻り管11から貯湯タンク2内に戻され、この結果、貯湯タンク2の上部から順次積層して高温水が貯湯されていく。排熱回収需要がなくなるか、必要な熱量が貯湯されると、排熱回収制御部444の制御により循環ポンプ417が停止してこの排熱単独沸き上げ運転を終了する。
When the temperature of the hot water drawn out from the
<ヒータ補助沸き上げ運転>
次に、図5を用いて、ヒータ補助沸き上げ運転について説明する。ヒータ補助沸き上げ運転が行われる場合、排熱回収制御部444の制御により前述のように循環ポンプ417が駆動開始されるとともに、排熱回収制御部444からの指示に基づく給湯制御部44の制御により、循環ポンプ317が駆動開始される。なお、このとき循環ポンプ317の回転数は、前記したように湯水の出口温度が所定の目標温度となるように給湯制御部44によって制御されるが、この所定の目標温度は、循環ポンプ417の回転数が排熱回収制御部444により制御されるときの目標温度と同一の温度である。あるいは、この所定の目標温度として、循環ポンプ417の回転数が排熱回収制御部444により制御されるときの目標温度よりも、所定温度(例えば5℃)だけ高い温度としてもよい。この場合、循環ポンプ417に係わる目標温度よりも循環ポンプ317に係わる目標温度を高くすることで、循環ポンプ317に係わる目標温度が低い時に比べて補助加熱回路300の流量が抑制され、より加熱回路400側の流れを阻害しにくくなる効果がある。
<Heater assisted boiling operation>
Next, the heater-assisted boiling operation will be described with reference to FIG. 5. When the heater-assisted boiling operation is performed, the
上記により、貯湯タンク2下部に接続された共通往き管10から取り出された低温水は、前述のように加熱回路400に導入されて水-水熱交換器416で加熱されるとともに、共通往き管10から分岐するように接続される補助加熱回路300にも導入される。補助加熱回路300へ流入した温水は、ヒータ装置301により加熱された後、オリフィス装置330において絞られることで流量を調整され、前述のようにして加熱回路400で加熱された温水の流れと合流して共通戻り管11から貯湯タンク2内に戻される。
As described above, the low-temperature water taken out from the
なお、このとき、前記したように、排熱回収制御部444及び給湯制御部44の協働による制御によって、循環ポンプ317の回転数を制御するときの目標温度と循環ポンプ417の回転数を制御するときの目標温度とが同一の値となるように設定されているか、あるいは、循環ポンプ317の回転数を制御するときの目標温度が循環ポンプ417の回転数を制御するときの目標温度よりも所定温度だけ高い温度に設定されている。これにより、補助加熱回路300側の流量が加熱回路400側の流量に比べて過剰に大きくならないように、図られる。その結果、例えば加熱回路400における湯水の流量は約0.2~0.6[リットル/分]に制御されるとともに、補助加熱回路300における湯水の流量はそれとほぼ同等の約0.5~0.8[リットル/分]に制御される。
At this time, as described above, the target temperature when controlling the rotation speed of the
上記の後、例えばある程度熱量が貯湯されると、排熱回収制御部444からの指示に基づく給湯制御部44の制御によって先に循環ポンプ317が停止して補助加熱回路300における加熱が終了する。その後、追って排熱回収制御部444の制御により循環ポンプ417の駆動が停止し、このヒータ補助沸き上げ運転を終了する。
After the above, for example, when a certain amount of heat has been stored, the
なお、貯湯切替弁97は、通常時は第1切替位置に切り替えられるとともに、加熱回路400による排熱回収が行われる沸き上げ運転又は温水循環運転(後述)の開始時には第2切替位置に切り替えられるようになっている。また、貯湯切替弁97は、加熱回路400による排熱回収が行われる沸き上げ運転又は温水循環運転の終了時には第1切替位置に切り替えられるようになっている。
The hot water
なお、ヒータ単独沸き上げ運転については図10を用いて後述する。 The heater-only boiling operation will be explained later using Figure 10.
<給湯運転>
次に、図6を用いて、給湯運転について説明する。例えばユーザが洗顔や台所仕事やシャワー等に湯水を用いるために前記給湯栓4を開くと、給水管9からの給水が貯湯タンク2内に流れ込む。そして貯湯タンク2の中間部に貯められた高温水が中間出湯管24を介して中間混合弁25側へ押し出されるとともに出湯管8を介しても中間混合弁25側へと押し出される。そして、中間混合弁25から流出した湯は中間給湯管27を介して給湯混合弁28へ流入し、給湯混合弁28において給水バイパス管29からの低温水と混合され、給湯栓4へと給湯される。そして、ユーザが給湯栓4を閉止することで、給湯が終了する。
<Hot water operation>
Next, the hot water supply operation will be described with reference to Fig. 6. For example, when a user opens the hot water tap 4 to use hot water for washing his/her face, doing kitchen work, taking a shower, etc., the water supply from the
<湯張り運転>
次に、図7を用いて、浴槽6への湯張り運転について説明する。例えばユーザが湯張りを意図して前記給湯リモコン(又はふろリモコン)を適宜に操作すると、給湯制御部44が湯張り弁37を開弁する。そして、給水管9からの給水が貯湯タンク2内に流れ込む。この結果、前述と同様、貯湯タンク2内の湯水が中間出湯管24を介して中間混合弁25側へ押し出されるとともに出湯管8を介しても中間混合弁25側へと押し出される。
<Bathing operation>
Next, the operation of filling the
そして、中間混合弁25から流出した湯は中間給湯管27から分岐する分岐中間給湯管33へと出湯される。そして分岐中間給湯管33からの高温水はふろ混合弁32へ流入して、分岐給水バイパス管34からの低温水と混合され、湯張り管35からふろ戻り管22を介して浴槽6へと湯張りされる。そして、湯張り管35途中に設けられたふろ流量センサ38が所定の湯張り量をカウントしたとき、給湯制御部44が湯張り弁37を閉弁し湯張り運転が終了する。
The hot water flowing out of the
<追焚き運転>
次に、図8を用いて、ふろの追焚き運転について説明する。例えばユーザが追焚きを意図して給湯リモコン(又はふろリモコン)を適宜に操作すると、給湯制御部44はふろ循環ポンプ21を駆動し、浴槽6内の浴槽水をふろ戻り管22を介して熱交換器19に流入させる。そして、熱交換器19において貯湯タンク2内の上部に貯められた高温水と熱交換して加熱された浴槽水は、ふろ往き管20を介して再び浴槽6へと流入する(追焚き運転)。このような運転中に、ふろ温度センサ23で検出する温度が前記ふろ設定温度に達すると、給湯制御部44はふろ循環ポンプ21を駆動停止し、これによって追焚き運転が終了する。
<Reheating operation>
Next, the bath reheating operation will be explained with reference to Figure 8. For example, when a user intends to reheat the bath and operates the hot water supply remote control (or bath remote control) appropriately, the hot water
<温水循環運転>
次に、図9を用いて、温水循環運転について説明する。
例えば、ユーザの長期不在等により燃料電池発電ユニット410による発電が長時間行われない場合(例えば、発電が行われない時間が連続して所定時間に達した場合)に、排熱回収制御部444の制御に基づき、加熱回路400内における雑菌繁殖等を防止するために循環ポンプ417を駆動し、加熱回路400内の温水と貯湯タンク2内の温水とを循環させる温水循環運転が所定の時間の間行われる。温水循環運転においては、燃料電池発電ユニット410の排熱を回収しない状態、すなわち湯水の加熱がない状態で加熱回路400から温水が貯湯タンク2へ供給されることとなる。
<Hot water circulation operation>
Next, the hot water circulation operation will be described with reference to FIG.
For example, when the fuel cell
具体的には、温水循環運転が行われる場合、排熱回収制御部444からの指示に基づく給湯制御部44の制御により、貯湯切替弁97は配管96と配管98とを連通させるとともに配管96と配管92とを遮断するように前記第2切替位置に切り替えられる。また、排熱回収制御部444の制御により循環ポンプ417が駆動開始される。このとき循環ポンプ417の回転数は、予め定められた温水循環運転用の固定回転数にて駆動される。固定回転数は、例えば排熱単独沸き上げ運転及びヒータ補助沸き上げ運転の実行時において循環ポンプ417が駆動される回転数の範囲(所定の排熱回収運転用の可変回転数範囲)の最大値(例えば3000[rpm])よりも大きな値(例えば循環ポンプ417の最大回転数であって、例えば3500[rpm])であることが好ましい。
Specifically, when hot water circulation operation is performed, the hot water
これにより、貯湯タンク2下部に接続された共通往き管10から取り出された低温水は、前述のように加熱回路400に導入されて、加熱されることなく加熱回路400から前述の経路を経て貯湯タンク2内に戻される。
As a result, the low-temperature water taken out from the
<ヒータ単独沸き上げ運転>
次に、図10を用いて、ヒータ単独沸き上げ運転(ヒータ加熱運転に相当)について説明する。
ヒータ単独沸き上げ運転は、前記のように燃料電池発電ユニット410による発電が行われず加熱回路400による排熱回収が行われない場合に、貯湯温度センサ39a~eが検出する温度情報に基づく温水供給のニーズがあった場合、補助加熱回路300により加熱された温水が貯湯タンク2へと供給される沸き上げ運転である。
ヒータ単独沸き上げ運転においては、所定の指示信号に基づき、給湯制御部44の制御により、補助加熱回路300の循環ポンプ317が駆動開始される。なお、このとき循環ポンプ317の回転数は、前記したように湯水の出口温度が所定の目標温度となるように給湯制御部44によって制御される。
<Heater only heating operation>
Next, the heater-only boiling operation (corresponding to the heater heating operation) will be described with reference to FIG.
Heater-only boiling operation is a boiling operation in which, when there is a need for hot water supply based on temperature information detected by the hot
In the heater-only heating operation, the
これにより、貯湯タンク2下部に接続された共通往き管10から取り出された低温水は、補助加熱回路300に導入される。補助加熱回路300へ流入した温水は、前記したようにヒータ装置301により加熱された後、オリフィス装置330において絞られることで流量を調整され、共通戻り管11から貯湯タンク2内に戻される。
As a result, the low-temperature water taken out from the
<実施形態の特徴>
上記構成及び動作である本実施形態の燃料電池システム1における最大の特徴は、燃料電池発電ユニット410による発電が行われない場合において、温水循環運転とヒータ単独沸き上げ運転とが競合した場合に、好適な制御を行うことにある。
<Features of the embodiment>
The greatest feature of the
<温水循環運転及びヒータ単独沸き上げ運転競合時の制御>
前記の温水循環運転及びヒータ単独沸き上げ運転が競合した際において前記給湯制御部44が実行する制御手順を、図11のシーケンスフローにより説明する。
<Control during conflict between hot water circulation operation and heater-only heating operation>
The control procedure executed by the hot water
まず、ST1で、フラグFが0に初期化される。なお、このフラグFは、温水循環運転を実行する指示が入力されたが、その実行が給湯制御部44により拒否されている場合にはF=1とされるものである(後述のST13参照)。
その後、ST2において、ヒータ装置301により加熱された温水を補助加熱回路300から貯湯タンク2へ供給する沸き上げ運転を指示するヒータ運転指示(ヒータ運転要求)が入力されたか否かが判定される。ヒータ運転指示は、例えば、給湯ユニット100の給湯リモコン(又はふろリモコン)へのユーザの操作により当該リモコンから直接入力されるか、若しくは、貯湯温度センサ39a~eが検出する温度情報に基づき、給湯制御部44自体から入力される。
ヒータ運転指示が入力された場合はST2がYes判定され、ST4においてヒータ装置301の電熱ヒータ307がONされ、ヒータ運転が開始される。なお、これとともに、循環ポンプ317の駆動も開始される。この結果、前記補助加熱回路300のヒータ装置301により加熱された温水の前記貯湯タンク2への供給が行われることとなる。
First, in ST1, a flag F is initialized to 0. Note that this flag F is set to F=1 when an instruction to execute hot water circulation operation is input but the execution is rejected by the hot water supply control unit 44 (see ST13 described later).
Then, in ST2, it is determined whether or not a heater operation command (heater operation request) has been input to instruct a boiling operation in which hot water heated by the
When a heater operation command is input, ST2 is determined as Yes, and in ST4, the
その後、前記のようなヒータ運転の開始に伴い、ST5において、ヒータ運転が開始された旨の通知であるヒータ運転開始通知が給湯制御部44から排熱回収制御部444へと送信される。
After that, when the heater operation starts as described above, in ST5, a heater operation start notification, which is a notification that the heater operation has started, is sent from the hot water
前記ST5におけるヒータ運転開始通知の送信後、ST6においてヒータ停止指示が入力されたか否かが判定される。ヒータ停止指示は、給湯ユニット100の給湯リモコン(又はふろリモコン)へのユーザの操作により当該リモコンから直接入力されるか、前記のヒータ運転指示から所定時間経過後に自動的に当該リモコンから出力されたものが入力されるか、あるいは、貯湯温度センサ39a~eが検出する温度情報に基づき給湯制御部44自体が入力する態様でもよい。
ヒータ停止指示が入力された場合はST6がYes判定され、ST7において前記電熱ヒータ307がOFFされ、ヒータ運転が停止される。なお、これとともに、循環ポンプ317の駆動も停止される。この結果、前記補助加熱回路300のヒータ装置301により加熱された温水の前記貯湯タンク2への供給が停止されることとなる。
After the heater operation start notification is sent in ST5, it is determined in ST6 whether a heater stop command has been input. The heater stop command may be input directly from a hot water supply remote control (or a bath remote control) of the hot
When a heater stop command is input, ST6 is judged as Yes, and in ST7, the
その後、前記のようなヒータ運転の終了に伴い、ST8において、ヒータ運転が停止された旨の通知であるヒータ運転停止通知が給湯制御部44から排熱回収制御部444へと送信される。その後、給湯制御部44では、ST9においてフラグF=1であるか否かが判定される。フラグF=1、すなわち温水循環運転の実行が拒否されている場合(後述のST12,ST13参照)はST9がYes判定され、ST10において、温水循環運転の再開(実行)を許可する旨の通知である循環運転再開許可通知が給湯制御部44から排熱回収制御部444へと送信される。その後、後述のST16に進み、以降の処理が行われる。一方、ST9において、フラグF=0、すなわち温水循環運転の実行が拒否されていない場合はST9がNo判定され、このフローを終了する。
After that, with the end of the heater operation as described above, in ST8, a heater operation stop notification, which is a notification that the heater operation has been stopped, is sent from the hot water
一方、前記ST6において、ヒータ停止指示が入力されていない場合は当該ST6がNo判定され、ST11において、温水循環運転を指示する循環運転指示(循環運転要求)が排熱回収制御部444から入力されたか否かが判定される。循環運転指示が入力された場合はST11がYes判定され、ST12において循環運転要求に基づく温水循環運転を行わない旨の運転拒否通知が給湯制御部44から排熱回収制御部444へと送信され、ST13においてフラグF=1とされる。排熱回収制御部444は、この運転拒否通知を受けて、温水循環運転を待機する。
ST13の後、及び、排熱回収制御部444から送信された循環運転指示が入力されておらずST11がNo判定された場合には、前記ST6に処理が戻り、前記同様の手順が繰り返される。
On the other hand, if a heater stop command has not been input in ST6, then ST6 is judged as No, and in ST11 it is judged whether or not a circulation operation command (circulation operation request) commanding hot water circulation operation has been input from the exhaust heat
After ST13, or if a circulation operation instruction has not been input from the exhaust heat
なお、前記ST5で送信するヒータ運転開始通知が温水循環運転を行わない旨の運転拒否通知を兼ねさせることも可能で、その場合、排熱回収制御部444は、ST5のヒータ運転開始通知を受信することで、温水循環運転の要求が発生しても、ST8のヒータ運転停止通知を受信するまでは、温水循環運転を待機して循環運転要求を発しない構成とすることもできる。
The heater operation start notification sent in ST5 can also serve as an operation refusal notification to not perform hot water circulation operation. In that case, even if a request for hot water circulation operation occurs upon receiving the heater operation start notification in ST5, the exhaust heat
一方、前記ST2で、前記ヒータ運転指示が入力されていない場合はNo判定され、ST14で排熱回収制御部444から前記循環運転指示(循環運転要求)が入力されたか否かが判定される。循環運転要求が入力されていない場合はST14がNo判定され、ST2に処理が戻り、前記同様の手順が繰り返される。
排熱回収制御部444から循環運転要求が入力された場合はST14がYes判定され、ST15において循環運転指示に基づく温水循環運転を許可する旨の通知である循環運転許可通知が給湯制御部44から排熱回収制御部444へ送信される。
On the other hand, if the heater operation command has not been input in ST2, a No determination is made, and it is determined in ST14 whether or not the circulation operation command (circulation operation request) has been input from the exhaust heat
If a circulation operation request is input from the exhaust heat
その後、ST16において、前記ST15で送信した循環運転許可通知を受信した排熱回収制御部444より、循環ポンプ417の駆動が開始されて温水循環運転を開始した旨の通知である循環運転開始連絡を受信したか否かが判定される。循環運転開始連絡を受信していない場合はST16がNo判定され、受信するまでループ待機する。循環運転開始連絡が受信された場合はST16がYes判定され、ST17において貯湯切替弁97が通常時の第1切替位置から前記第2切替位置に切り替えられる。
After that, in ST16, the exhaust heat
その後、ST18において、排熱回収制御部444より循環ポンプ417の駆動が停止されて温水循環運転を終了した旨の通知である循環運転終了連絡を受信したか否かが判定される。循環運転終了連絡が受信された場合はST18がYes判定される。ST19においては、貯湯切替弁97が第2切替位置から通常時の第1切替位置に切り替えられ、このフローを終了する。
Then, in ST18, it is determined whether or not a circulation operation end notification has been received from the exhaust heat
一方、ST18において、循環運転終了連絡を受信していない場合はNo判定され、ST20において、ヒータ運転指示が排熱回収制御部444から入力されたか否かが判定される。前記ST20で、ヒータ運転指示が入力されていない場合はNo判定され、ST18に処理が戻り、前記同様の手順が繰り返される。
排熱回収制御部444からヒータ運転指示が入力された場合はST20がYes判定され、ST21において温水循環運転の停止(終了ではなく中断)を要請する旨の循環運転停止要請が給湯制御部44から排熱回収制御部444へと送信される。
On the other hand, in ST18, if the circulation operation end notification has not been received, a No determination is made, and in ST20, it is determined whether or not a heater operation instruction has been input from the exhaust heat
If a heater operation instruction is input from the exhaust heat
その後、ST22において、排熱回収制御部444より温水循環運転を停止した旨の通知である循環運転停止連絡を受信したか否かが判定される。循環運転停止連絡を受信していない場合はST22がNo判定され、受信するまで処理はループ待機する。循環運転停止連絡が受信された場合はST22がYes判定され、ST23において貯湯切替弁97が第2切替位置から第1切替位置に切り替えられ、ST24においてヒータ装置301の電熱ヒータ307がONされ、ヒータ運転が開始される。なお、これとともに、循環ポンプ317の駆動も開始される。この結果、前記補助加熱回路300のヒータ装置301により加熱された温水の前記貯湯タンク2への供給が行われることとなる。
Then, in ST22, it is determined whether or not a circulation operation stop notification, which is a notification that hot water circulation operation has been stopped, has been received from the exhaust heat
その後、前記のようなヒータ運転の開始に伴い、ST25において、前記ST5同様ヒータ運転開始通知が給湯制御部44から排熱回収制御部444へと送信される。前記ST25によるヒータ運転開始通知の送信後、ST26において前記のヒータ停止指示が入力されたか否かが判定される。ヒータ停止指示が受信されていない場合は前記ST26がNo判定され、ST24に処理が戻り、前記同様の手順が繰り返される。
After that, in ST25, as the heater operation starts, a heater operation start notification is sent from the hot water
前記ヒータ停止指示が入力された場合はST26がYes判定され、ST27において前記電熱ヒータ307がOFFされ、ヒータ運転が停止される。なお、これとともに、循環ポンプ317の駆動も停止される。この結果、前記補助加熱回路300のヒータ装置301により加熱された温水の前記貯湯タンク2への供給が停止されることとなる。その後、ST28においてヒータ運転停止通知が給湯制御部44から排熱回収制御部444へと送信される。
その後、ST29において、温水循環運転再開許可通知が給湯制御部44から排熱回収制御部444へ送信される。その後、前記ST16に進み、以降の処理が行われる。
If the heater stop command is input, ST26 is determined as Yes, and in ST27, the
Thereafter, in ST29, a hot water circulation operation restart permission notice is transmitted from the hot water
<実施形態の効果>
以上のように構成した本実施形態の燃料電池システム1においては、貯湯タンク2の温水の加熱を、燃料電池発電ユニット410からの排熱により行えるように構成されている。すなわち、湯水を循環させる循環ポンプ417を備え、燃料電池発電ユニット410の排熱を回収する加熱回路400が設けられ、前記加熱回路400の湯水流入側は貯湯タンク2からの共通往き管10に接続され、前記加熱回路400の湯水流出側は貯湯タンク2への共通戻り管11に接続されている。これにより、貯湯タンク2の温水は共通往き管10を介し加熱回路400へ導入された後、燃料電池発電ユニット410の排熱を利用して加熱され、加熱後の温水が共通戻り管11を介して貯湯タンク2へ戻される。
Effects of the embodiment
In the
このとき、燃料電池から加熱回路400が回収できる排熱は決して多くはないことから、本実施形態においては、湯水の利用側から必要とされる必要加熱能力を補うために、湯水を加熱可能なヒータ装置301と循環ポンプ317とを備えた補助加熱回路300が設けられている。この補助加熱回路300の湯水流入側は、前記加熱回路400の湯水流入側とともに、貯湯タンク2からの共通往き管10に対し分岐するように互いに並列に接続される。
補助加熱回路300の湯水流出側は、前記加熱回路400の湯水流出側とともに、貯湯タンク2への共通戻り管11に合流するように互いに並列に接続されている。言い換えれば、加熱回路400及び補助加熱回路300は、貯湯タンク2に対して互いに並列に接続されていることとなる。これにより、加熱回路400で加熱された温水の貯湯タンク2への供給と、補助加熱回路300で加熱された温水の貯湯タンク2への供給とを、同時並行して実行可能となっている(図5参照)。
At this time, the amount of exhaust heat that the
The hot water outlet side of the
ここで、本実施形態においては、ユーザの長期不在等により排熱回収ユニット200の燃料電池発電ユニット410における発電が長時間行われない場合に、加熱回路400内における雑菌繁殖等を防止するために循環ポンプ417を駆動し、加熱回路400内の温水と貯湯タンク2内の温水とを循環させる温水循環運転が行われる。この場合、前記のような燃料電池発電ユニット410の排熱回収による湯水の加熱がない状態で、当該加熱回路400から温水が貯湯タンク2へ供給されることとなる。このとき、加熱回路400の循環ポンプ417は、所定の指示信号に基づき、排熱回収制御部444によって制御される。
In this embodiment, when power generation is not performed for a long period of time in the fuel cell
前記のように発電が行われず加熱回路400における排熱回収が行われない場合に、温水供給のニーズがあった場合には、補助加熱回路300により加熱された温水が貯湯タンク2へと供給されるヒータ単独沸き上げ運転が行われる。このとき、補助加熱回路300の循環ポンプ317は、所定の指示信号に基づき、給湯制御部44によって制御される。
When power generation is not performed and exhaust heat recovery is not performed in the
このような補助加熱回路300からの温水の供給が、前記温水循環運転による加熱回路400からの温水の供給と同時並行して行われる場合、加熱回路400の流量(循環流量)によっては補助加熱回路300の流量が極めて少なくなり、補助加熱回路300による加熱能力が制御不能となるおそれがある。
When such a supply of hot water from the
そこで本実施形態においては、循環ポンプ317を制御する給湯制御部44が、温水循環運転よりもヒータ単独沸き上げ運転を優先する制御を実行する。具体的には、ヒータ単独沸き上げ運転を指示するヒータ運転要求と温水循環運転を指示する循環運転要求とが競合した場合に、前記ヒータ運転要求を優先し、前記温水循環運転を行わず前記ヒータ単独沸き上げ運転を行うように循環ポンプ317を制御する(図11の前記ST11,ST12及び前記ST20,ST21参照)。
これにより、ヒータ単独沸き上げ運転が行われるときには、温水循環運転は不実行状態となるため、前記のように加熱回路400の流量の影響を受けて補助加熱回路300の流量が極めて少なくなるのを防止できる。この結果、前記のような補助加熱回路300の加熱能力の制御不能状態が生じるのを回避することができる。
In this embodiment, the hot water
As a result, when the heater-only heating operation is performed, the hot water circulation operation is not performed, so it is possible to prevent the flow rate of the
また、本実施形態では特に、ヒータ単独沸き上げ運転を行っている場合は、給湯制御部44が、温水循環運転を行われることを拒否する旨の運転拒否通知を出力する(図11の前記ST12参照)。これにより、ヒータ単独沸き上げ運転が行われているときには温水循環運転は不実行として、両運転の競合による前記の補助加熱回路300の加熱能力の制御不能状態を確実に回避することができる。
In particular, in this embodiment, when heater-only boiling operation is being performed, the hot water
また、本実施形態では特に、温水循環運転を行っている最中にヒータ運転要求でヒータ単独沸き上げ運転が指示された場合は、給湯制御部44が、温水循環運転を中断して、ヒータ単独沸き上げ運転を開始する(図11のST21~ST24参照)。これにより、ヒータ単独沸き上げ運転を温水循環運転よりも優先して実行することを明確にし、両運転の競合による前記の補助加熱回路300の加熱能力の制御不能状態を確実に回避することができる。
In particular, in this embodiment, if a heater-only boiling operation is instructed by a heater operation request while hot water circulation operation is in progress, the hot water
また、本実施形態では特に、温水循環運転では、加熱回路400内における雑菌繁殖等を防止するために、加熱回路400内と貯湯タンク2内とで温水を循環させ、加熱回路400内の温水を入れ替える。仮に加熱回路400内の温水で雑菌が生じたとしても、比較的高温になる貯湯タンク2内に温水を供給することで雑菌の死滅を図れるからである。特に本実施形態では上記に対応し、循環ポンプ417は、例えば比較的高流量を実現するために予め高めに定められた、温水循環運転用の固定回転数で駆動される。これにより、雑菌の死滅を図るための前記の温水の入れ替えを迅速にかつ確実に行うことができる。
In addition, particularly in this embodiment, in hot water circulation operation, hot water is circulated between the
また、本実施形態では特に、循環ポンプ417が温水循環運転時に駆動されるときの前記固定回転数が、加熱回路400により行われる沸き上げ運転時に可変に制御されるときの所定の回転数範囲の最大値よりも大きな値に設定される。これにより、前記の温水の入れ替えをさらに迅速かつ確実に行うことができる。
In particular, in this embodiment, the fixed rotation speed when the
また、本実施形態では特に、加熱回路400の前記湯水流出側と前記湯水流入側とを接続する接続配管87が設けられ、その湯水流出側から接続配管87が分岐する分岐位置(又は加熱回路400の湯水流入側と接続配管87が合流する合流位置)に貯湯切替弁97が設けられる。この貯湯切替弁97は、給湯制御部44の制御によって第1切替位置と第2切替位置との間で切り替え可能であり、通常は第1切替位置に切り替えられている。第1切替位置では、加熱回路400の湯水流出側から流出する湯水を接続配管87を介して加熱回路400の湯水流入側へと還流させる。また第2切替位置では、前記加熱回路400の前記湯水流出側から流出する湯水を前記共通戻り管11へと導く。
本実施形態によれば、給湯制御部44は、前記温水循環運転の開始時には貯湯切替弁97を前記第1切替位置から第2切替位置へと切り替え、前記温水循環運転の終了時には貯湯切替弁97をもとの前記第1切替位置に戻す。これにより、貯湯切替弁97が第1切替位置に切り替えられた状態を基本としつつ、温水循環運転の際には前記加熱回路400の前記湯水流出側と共通戻り管11とを連通させて、加熱回路400の湯水流出側から流出する湯水を前記共通戻り管11を介して貯湯タンク2内に確実に供給することができる。
In this embodiment, a
According to this embodiment, the hot water
なお、本発明は、前記実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜構成を変更することができる。例えば、前記実施形態に記載した構成を適宜に組み合わせ又は選択したり、前記実施形態の構成の一部について追加・削除・置換することができる。 The present invention is not limited to the above-described embodiment, and the configuration can be changed as appropriate without departing from the spirit of the invention. For example, the configurations described in the above-described embodiment can be combined or selected as appropriate, and part of the configuration of the above-described embodiment can be added, deleted, or replaced.
例えば上記実施形態では、給湯ユニット100の給湯制御部44及び排熱回収ユニット200の排熱回収制御部444の協働による制御によって前記の運転が実現される例を説明したが、燃料電池システム1を統括的に制御する1つの制御手段による制御によって実現されてもよい。
For example, in the above embodiment, an example was described in which the above operation is achieved by cooperative control of the hot water
1 燃料電池システム
2 貯湯タンク
10 共通往き管
11 共通戻り管
44 給湯制御部(制御手段、ポンプ制御手段、ヒータ側制御手段)
87 接続配管(接続管路)
97 貯湯切替弁(切替弁)
100 給湯ユニット(燃料電池システム用貯湯ユニット)
300 補助加熱回路(ヒータ側加熱回路)
301 ヒータ装置(補助加熱ヒータ)
317 循環ポンプ(ヒータ側循環ポンプ)
400 加熱回路(燃料電池側加熱回路)
410 燃料電池発電ユニット
417 循環ポンプ(燃料電池側循環ポンプ)
444 排熱回収制御部(制御手段、ポンプ制御手段)
REFERENCE SIGNS
87 Connection piping (connection pipe)
97 Hot water storage switching valve (switching valve)
100 Hot water supply unit (hot water storage unit for fuel cell system)
300 Auxiliary heating circuit (heater side heating circuit)
301 Heater device (auxiliary heater)
317 Circulation pump (heater side circulation pump)
400 Heating circuit (fuel cell side heating circuit)
410 Fuel cell
444 Exhaust heat recovery control unit (control means, pump control means)
Claims (7)
前記貯湯タンクの下部に接続され、当該貯湯タンク内の湯水を導出する共通往き管と、
前記貯湯タンクの上部に接続され、加熱後の湯水を当該貯湯タンク内へ戻す共通戻り管と、
湯水を加熱可能な補助加熱ヒータ、及び、湯水を循環させるヒータ側循環ポンプ、を有するヒータ側加熱回路と、
燃料電池の排熱を回収した湯水を循環させる燃料電池側循環ポンプを備えた燃料電池側加熱回路と、
所定の指示信号に応じて、少なくとも前記ヒータ側循環ポンプ及び前記燃料電池側循環ポンプを制御する制御手段と、
を有する燃料電池システムにおいて、
前記ヒータ側加熱回路及び前記燃料電池側加熱回路の湯水流入側は、前記共通往き管から分岐するように互いに並列に接続されており、
前記ヒータ側加熱回路及び前記燃料電池側加熱回路の湯水流出側は、前記共通戻り管へと合流するように互いに並列に接続されており、
前記制御手段は、
前記補助加熱ヒータにより加熱された温水を前記ヒータ側加熱回路から前記貯湯タンクへ供給するヒータ加熱運転を指示するヒータ運転要求と、前記燃料電池から排熱を回収しない状態で前記燃料電池側加熱回路内の温水と前記貯湯タンク内の温水とを循環させる温水循環運転を指示する循環運転要求と、が競合した場合は、前記ヒータ運転要求を優先し、前記温水循環運転を行わず前記ヒータ加熱運転を行うように前記燃料電池側循環ポンプ及び前記ヒータ側循環ポンプを制御する
ことを特徴とする燃料電池システム。 A hot water storage tank for storing hot water;
A common supply pipe connected to a lower portion of the hot water storage tank and for discharging hot water from the hot water storage tank;
A common return pipe connected to an upper portion of the hot water storage tank and returning the heated hot water into the hot water storage tank;
A heater-side heating circuit having an auxiliary heater capable of heating hot and cold water and a heater-side circulation pump for circulating the hot and cold water;
a fuel cell side heating circuit including a fuel cell side circulation pump for circulating hot water that has recovered exhaust heat from the fuel cell;
a control means for controlling at least the heater side circulation pump and the fuel cell side circulation pump in response to a predetermined instruction signal;
In a fuel cell system having
the hot and cold water inflow sides of the heater-side heating circuit and the fuel cell-side heating circuit are connected in parallel to each other so as to branch off from the common supply pipe;
the hot and cold water outlet sides of the heater-side heating circuit and the fuel cell-side heating circuit are connected in parallel to each other so as to merge into the common return pipe;
The control means
A fuel cell system characterized in that, when there is conflict between a heater operation request that instructs a heater heating operation in which hot water heated by the auxiliary heating heater is supplied from the heater side heating circuit to the hot water storage tank, and a circulation operation request that instructs a hot water circulation operation in which the hot water in the fuel cell side heating circuit and the hot water in the hot water storage tank are circulated without recovering exhaust heat from the fuel cell, the heater operation request is given priority, and the fuel cell side circulation pump and the heater side circulation pump are controlled to perform the heater heating operation without performing the hot water circulation operation.
前記ヒータ運転要求の入力に基づき前記ヒータ加熱運転を行っている状態において、前記温水循環運転が行われることを拒否する旨の運転拒否通知を出力する
ことを特徴とする請求項1記載の燃料電池システム。 The control means
2. The fuel cell system according to claim 1, wherein, when the heater heating operation is being performed based on the input of the heater operation request, an operation refusal notification is output to refuse the hot water circulation operation.
前記循環運転要求の入力に基づき前記温水循環運転を行っている状態で前記ヒータ運転要求が入力された場合には、前記温水循環運転を中断するとともに、当該ヒータ運転要求に基づく前記ヒータ加熱運転を行うように、前記ヒータ側循環ポンプを制御する
ことを特徴とする請求項1又は請求項2記載の燃料電池システム。 The control means
3. The fuel cell system according to claim 1, wherein when the heater operation request is input while the hot water circulation operation is being performed based on the input of the circulation operation request, the heater side circulation pump is controlled so as to interrupt the hot water circulation operation and perform the heater heating operation based on the heater operation request.
前記温水循環運転の実行時において、予め定められた温水循環運転用の固定回転数にて駆動される
ことを特徴とする請求項1乃至請求項3のいずれか1項に記載の燃料電池システム。 The fuel cell side circulation pump is
4. The fuel cell system according to claim 1, wherein the fuel cell system is driven at a predetermined fixed rotation speed for the hot water circulation operation when the hot water circulation operation is performed.
前記燃料電池の排熱を回収して加熱された温水を前記燃料電池側加熱回路から前記貯湯タンクへ供給する排熱回収運転の実行時において、所定の排熱回収運転用の可変回転数範囲にて駆動され、
前記固定回転数は、
前記可変回転数範囲の最大値よりも大きな値である
ことを特徴とする請求項4記載の燃料電池システム。 The fuel cell side circulation pump is
during an exhaust heat recovery operation in which hot water heated by recovering exhaust heat from the fuel cell is supplied from the fuel cell side heating circuit to the hot water storage tank, the exhaust heat recovery operation is driven within a predetermined variable rotation speed range for the exhaust heat recovery operation,
The fixed rotation speed is
5. The fuel cell system according to claim 4, wherein the value is greater than the maximum value of the variable rotation speed range.
前記燃料電池側加熱回路の前記湯水流出側から前記接続管路が分岐する位置又は前記燃料電池側加熱回路の前記湯水流入側と前記接続管路が合流する位置に設けられ、前記燃料電池側加熱回路の前記湯水流出側から流出する湯水を前記接続管路を介し前記燃料電池側加熱回路の前記湯水流入側へと還流させる第1切替位置、及び、前記燃料電池側加熱回路の前記湯水流出側から流出する湯水を前記共通戻り管へと導く第2切替位置、の間で切替可能な切替弁と、
をさらに有し、
前記切替弁は、前記制御手段により、
前記温水循環運転の開始時には前記第2切替位置に切り替えられ、かつ、前記温水循環運転の終了時には前記第1切替位置に切り替えられる
ことを特徴とする請求項1乃至請求項5のいずれか1項に記載の燃料電池システム。 a connecting pipe connecting the hot water outlet side and the hot water inlet side of the fuel cell side heating circuit;
a switching valve that is provided at a position where the connecting pipe branches off from the hot and cold water outlet side of the fuel cell side heating circuit or at a position where the hot and cold water inlet side of the fuel cell side heating circuit and the connecting pipe join, and is switchable between a first switching position that returns the hot and cold water flowing out from the hot and cold water outlet side of the fuel cell side heating circuit to the hot and cold water inlet side of the fuel cell side heating circuit via the connecting pipe, and a second switching position that guides the hot and cold water flowing out from the hot and cold water outlet side of the fuel cell side heating circuit to the common return pipe;
and
The switching valve is controlled by the control means.
6. The fuel cell system according to claim 1, wherein the switching position is switched to the second switching position at the start of the hot water circulation operation, and is switched to the first switching position at the end of the hot water circulation operation.
前記貯湯タンクの下部に接続され、当該貯湯タンク内の湯水を導出する共通往き管と、
前記貯湯タンクの上部に接続され、加熱後の湯水を当該貯湯タンク内へ戻す共通戻り管と、
湯水を加熱可能な補助加熱ヒータ、及び、湯水を循環させるヒータ側循環ポンプ、を有するヒータ側加熱回路と、
所定の指示信号に応じて、少なくとも前記ヒータ側循環ポンプを制御するヒータ側制御手段と、
を有する燃料電池システム用貯湯ユニットにおいて、
前記ヒータ側加熱回路の湯水流入側は、燃料電池の排熱を回収した湯水を循環させる燃料電池側循環ポンプを備えた燃料電池側加熱回路の湯水流入側とともに、前記共通往き管から分岐するように互いに並列に接続されており、
前記ヒータ側加熱回路の湯水流出側は、前記燃料電池側加熱回路の湯水流出側とともに、前記共通戻り管へと合流するように互いに並列に接続されており、
かつ、
前記補助加熱ヒータにより加熱された温水を前記ヒータ側加熱回路から前記貯湯タンクへ供給するヒータ加熱運転を指示するヒータ運転要求と、前記燃料電池から排熱を回収しない状態で前記燃料電池側加熱回路内の温水と前記貯湯タンク内の温水とを循環させる温水循環運転を指示する循環運転要求と、が競合した場合に、前記ヒータ運転要求を優先し、前記温水循環運転を行わせずに前記ヒータ加熱運転を行うようにする
ことを特徴とする燃料電池システム用貯湯ユニット。 A hot water storage tank for storing hot water;
A common supply pipe connected to a lower portion of the hot water storage tank and for discharging hot water from the hot water storage tank;
A common return pipe connected to an upper portion of the hot water storage tank and returning the heated hot water into the hot water storage tank;
A heater-side heating circuit having an auxiliary heater capable of heating hot and cold water and a heater-side circulation pump for circulating the hot and cold water;
a heater-side control means for controlling at least the heater-side circulation pump in response to a predetermined instruction signal;
A hot water storage unit for a fuel cell system, comprising:
the hot and cold water inlet side of the heater-side heating circuit is connected in parallel with the hot and cold water inlet side of a fuel cell-side heating circuit having a fuel cell-side circulation pump for circulating hot and cold water that has recovered exhaust heat from the fuel cell so as to branch off from the common supply pipe;
the hot and cold water outlet side of the heater side heating circuit is connected in parallel with the hot and cold water outlet side of the fuel cell side heating circuit so as to merge into the common return pipe;
and,
A hot water storage unit for a fuel cell system, characterized in that when there is conflict between a heater operation request that instructs a heater heating operation in which hot water heated by the auxiliary heating heater is supplied from the heater side heating circuit to the hot water storage tank, and a circulation operation request that instructs a hot water circulation operation in which the hot water in the fuel cell side heating circuit and the hot water in the hot water storage tank are circulated without recovering exhaust heat from the fuel cell, the heater operation request is given priority, and the heater heating operation is performed without performing the hot water circulation operation.
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