JP3856698B2

JP3856698B2 - Cogeneration system

Info

Publication number: JP3856698B2
Application number: JP2002000453A
Authority: JP
Inventors: 西水流芳寛; 伸二宮内; 彰成中村
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2002-01-07
Filing date: 2002-01-07
Publication date: 2006-12-13
Anticipated expiration: 2022-01-07
Also published as: JP2003202156A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、たとえば燃料電池発電におけるコージェネレーションシステムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
はじめに、従来のコージェネレーションシステムの構成図である図５を参照しながら、従来のコージェネレーションシステムの構成について説明する。
【０００３】
コージェネレーションシステムは、燃料の供給を受けて発電を行う発電装置本体１０１と、発電装置本体１０１が発電する際に発生する熱を冷却するための冷却媒体循環経路１０２と、冷却媒体を循環させるための冷却媒体循環ポンプ１０３と、冷却媒体循環経路１０２によって発電装置本体１０１から取り出された熱を回収するための熱交換器１０４と、熱交換器１０４によって回収された熱を温水として蓄える貯湯槽１０５と、貯湯水を熱交換器１０４に循環させるための貯湯水循環経路１０６および貯湯水循環ポンプ１０７とを備えている。
【０００４】
つぎに、従来のコージェネレーションシステムの動作について説明する。
【０００５】
発電装置本体１０１は燃料の供給を受け発電し、発電した電力は負荷へと供給される。
【０００６】
一般的に、発電装置本体１０１では、発電と同時に反応による熱が発生する。この熱を放置すると発電装置本体１０１の温度が上昇してしまい、安定した発電が出来なくなるため、発電装置本体１０１に冷却媒体循環経路１０２および冷却媒体循環ポンプ１０３を設け、発電装置本体１０１内部に冷却媒体を循環させることによって発電装置本体１０１の温度を一定に保つようにするのが一般的である。
【０００７】
この冷却媒体によって発電装置本体１０１から回収された排熱は、貯湯槽１０７内から貯湯水循環経路１０６内を貯湯水循環ポンプ１０７によって熱交換器１０４に送られた水と熱交換器１０４を介して熱交換し、ある一定の温度まで冷却された後再び発電装置本体１０１に戻される。
【０００８】
熱交換器１０４によって昇温された水は、貯湯水循環経路１０６によって再び貯湯槽１０５に戻され、温水として保存されると共に、排熱消費先である風呂や空調機器などに供給される。
【０００９】
ところで、このような従来のコージェネレーションシステムにおいては、貯湯槽１０５内部が温水で満たされた場合、発電装置本体１０１から発生する熱を上述のようにして回収することが出来なくなる。
【００１０】
そこで、発電装置本体１０１から発生する熱は、放熱器（図示省略）などを用いて大気中に放熱していた（なお、（ａ）貯湯槽１０５の容量を大きくすると、貯湯槽１０５本体が大型化して設置面積が広くなってしまうし、（ｂ）貯湯槽１０５内部の温水が満水となったときにコージェネレーションシステムの運転を停止するようにすると、たとえコージェネレーションシステムからの電力供給が必要な状況でも、貯湯槽１０５内部の温水が満水である場合にはコージェネレーションシステムを運転することができない）。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、放熱器などによる大気中への放熱は熱を捨ててしまうことを意味するため、コージェネレーションシステム全体における熱利用に無駄が生じてしまうという課題があった。
【００１２】
本発明は、上記従来のこのような課題を考慮し、コージェネレーションシステム全体における熱利用をより無駄なく行うことができるコージェネレーションシステムを提供することを目的とするものである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
第一の本発明（請求項１に対応）は、電力および熱を生成する電力熱生成手段と、
前記電力熱生成手段を冷却するための冷却媒体が循環する冷却媒体循環経路と、
温水が循環する貯湯水循環経路と、
循環する前記冷却媒体と循環する前記温水との間で熱交換を行って前記温水を昇温させるための熱交換手段と、
循環される前記温水を一時的に貯留するための温水貯留手段と、
貯留機能を有する所定の機器に前記温水の供給を行うための温水供給手段と、
前記熱交換が行われる前後での前記冷却媒体の温度差、または前記熱交換が行われる前後での前記温水の温度差を検出する検出手段と、
検出された前記冷却媒体の前記温度差、または検出された前記温水の前記温度差に応じて、前記温水供給手段の制御を行う制御手段と、を備えたコージェネレーションシステムである。
【００１４】
第二の本発明（請求項２に対応）は、前記温水貯留手段は、前記供給によって減少する前記温水を補うために冷たい水を補給する第一の本発明のコージェネレーションシステムである。
【００１５】
第三の本発明（請求項３に対応）は、前記温水供給手段は、前記貯湯水循環経路における、前記熱交換手段の出口から前記温水貯留手段の入口までの間を流れる前記温水の温かい部分を利用して前記供給を行う第一または第二の本発明のコージェネレーションシステムである。
【００１６】
第四の本発明（請求項４に対応）は、前記温水供給手段は、前記制御を受けて前記貯湯水循環経路の切替を行い、前記供給を強制的に行うための三方弁を有する第三の本発明のコージェネレーションシステムである。
【００１７】
第五の本発明（請求項５に対応）は、前記温水供給手段は、前記貯湯水循環経路における、前記温水貯留手段の中を流れる前記温水の温かい部分を利用して前記供給を行う第一または第二の本発明のコージェネレーションシステムである。
【００１８】
第六の本発明（請求項６に対応）は、前記温水貯留手段は、その上部に入口をもつ前記供給を行うための温水供給経路を有する第五の本発明のコージェネレーションシステムである。
【００１９】
第七の本発明（請求項７に対応）は、前記温水供給経路には、前記制御を受けて前記供給を強制的に行うための弁が設けられている第六の本発明のコージェネレーションシステムである。
【００２０】
第八の本発明（請求項８に対応）は、前記供給の履歴を検出するための履歴検出手段を備え、
前記制御手段は、検出された前記履歴を加味して前記制御を行う第一または第二の本発明のコージェネレーションシステムである。
【００２１】
第九の本発明（請求項９に対応）は、前記履歴検出手段は、前記供給の内、ユーザの手動操作に基づいて行われた部分の履歴を検出し、
前記制御手段は、その部分の履歴の検出の結果を加味して前記制御を行う第八の本発明のコージェネレーションシステムである。
【００２２】
第十の本発明（請求項１０に対応）は、前記履歴の検出は、（１）前記供給の時間帯、（２）前記供給の行われた機器の種類、および（３）前記供給の行われた前記温水の温度または量の内の全部または一部に関して行われる第八または第九の本発明のコージェネレーションシステムである。
【００２３】
第十一の本発明（請求項１１に対応）は、前記制御手段は、所定の温度で前記温水の前記供給を行うための前記制御を行う第一または第二の本発明のコージェネレーションシステムである。
【００２４】
第十二の本発明（請求項１２に対応）は、前記電力熱生成手段は、燃料電池を有する第一から第十一の何れかの本発明のコージェネレーションシステムである。
【００２８】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明にかかる実施の形態について、図面を参照しつつ説明を行う。
【００２９】
（実施の形態１）
はじめに、本発明の実施の形態１におけるコージェネレーションシステムの構成図である図１を参照しながら、本実施の形態のコージェネレーションシステムの構成について説明する。
【００３０】
本実施の形態のコージェネレーションシステムは、燃料の供給を受けて発電を行う発電装置本体１０１と、発電装置本体１０１が発電する際に発生する熱を冷却するための冷却媒体循環経路１０２と、冷却媒体を循環させるための冷却媒体循環ポンプ１０３と、冷却媒体循環経路１０２によって発電装置本体１０１から取り出された熱を回収するための熱交換器１０４と、熱交換器１０４によって回収された熱を温水として蓄える貯湯槽１０５と、貯湯水を熱交換器１０４に循環させるための貯湯水循環経路１０６と、貯湯水循環ポンプ１０７と、貯湯水循環経路１０６上に設けられた三方弁１と、温水利用機器としての浴槽２と、熱交換器１０４の前後での冷却媒体循環経路１０２を流れる冷却媒体の温度差（または、熱交換器１０４の前後での貯湯水循環経路１０６を流れる温水の温度差）を検出して得られる熱交換の効率に基づいて、循環の経路の切替を三方弁１に行わせ供給を強制的に行うための制御部５′とで構成されている。
【００３１】
なお、発電装置本体１０１は本発明の電力熱生成手段に対応し、熱交換器１０４は本発明の熱交換手段に対応し、貯湯槽１０５は本発明の温水貯留手段に対応し、三方弁１は本発明の温水供給手段に対応し、浴槽２は本発明の貯留機能を有する所定の機器に対応し、制御部５′は本発明の制御手段と検出手段とを含む手段に対応する。
【００３２】
また、上述の各手段の内、従来のコージェネレーションシステム（図５参照）と同じ機能を有する手段には同一の符号を付与しており、それらの機能は従来のコージェネレーションシステムの各手段の機能に準ずる。
【００３３】
本実施の形態のコージェネレーションシステムの特徴は、三方弁１を備えた点にある。
【００３４】
つぎに、本実施の形態のコージェネレーションシステムの動作について説明する。なお、本実施の形態のコージェネレーションシステムの動作について説明しながら、本発明に関連する発明のコージェネレーションシステム制御方法の一実施の形態についても説明する（以下の実施の形態についても同様である）。
【００３５】
発電装置本体１０１は燃料の供給を受け発電し、発電した電力は負荷へと供給される。
【００３６】
発電装置本体１０１には、発電と同時に反応による熱が発生する。この熱を放置すると発電装置本体１０１の温度が上昇してしまい、安定した発電が出来なくなるため、発電装置本体１０１に冷却媒体循環経路１０２および冷却媒体循環ポンプ１０３を設け、発電装置本体１０１内部に冷却媒体を循環させることによって発電装置本体１０１の温度を一定に保つようにする。
【００３７】
この冷却媒体によって発電装置本体１０１から回収された排熱は貯湯槽１０５内から貯湯水循環経路１０６内を貯湯水循環ポンプ１０７によって熱交換器１０４に送られた水と熱交換器１０４を介して熱交換し、ある一定の温度まで冷却された後再び発電装置本体１０１に戻される。
【００３８】
熱交換器１０４によって昇温された水は、貯湯水循環経路１０６によって再び貯湯槽１０５に戻され、温水として保存されると共に、その上部の温かい部分を排熱消費先である風呂や空調機器などに供給される。
【００３９】
前述したように、従来のコージェネレーションシステムでは、コージェネレーションシステムの運転を続けることによって貯湯槽内部の温水が貯湯槽内部を満たした場合、通常は冷却媒体循環系路上などに放熱器などを設け、冷却媒体を所定の温度まで冷却してから再び発電装置本体に戻す（もしくはコージェネレーションシステムの運転を停止する）ことが一般的であった。
【００４０】
本実施の形態のコージェネレーションシステムでは、制御部５′の制御で貯湯水循環経路１０６上に設けられた三方弁１を切り替えることにより、熱交換器１０４によって温水となった貯湯水の保存先を温水利用機器である浴槽２へと導き、供給によって減少する温水を補うために冷たい水（市水）を補給する。かくして、貯湯槽１０５が温水で満たされた場合でも、放熱器などを設けることなく発電装置本体１０１で発生した熱を浴槽内に保存することが出来る。このため、コージェネレーションシステムの運転を継続することができ、貯湯槽１０５が温水で満たされた場合でも電力の需要に対応することが可能となる。
【００４１】
つまり、貯湯槽が満水となった場合に、回収した温水の保存先を貯湯槽から温水利用機器に切り替えて自動的に供給することによって、放熱器を設けることなく発電装置本体の運転を継続できるようにしたものである。かくして、発電装置本体が発電に伴って発生する熱を無駄なく使用することができ、コージェネレーションシステムを従来より長時間運転することが可能となる。
【００４２】
（実施の形態２）
はじめに、本発明の実施の形態２におけるコージェネレーションシステムの構成図である図２を参照しながら、本実施の形態のコージェネレーションシステムの構成について説明する。
【００４３】
本実施の形態のコージェネレーションシステムは、燃料の供給を受けて発電を行う発電装置本体１０１と、発電装置本体１０１が発電する際に発生する熱を冷却するための冷却媒体循環経路１０２と、冷却媒体を循環させるための冷却媒体循環ポンプ１０３と、冷却媒体循環経路１０２によって発電装置本体１０１から取り出された熱を回収するための熱交換器１０４と、熱交換器１０４によって回収された熱を温水として蓄える貯湯槽１０５と、貯湯水を熱交換器１０４に循環させるための貯湯水循環経路１０６と、貯湯水循環ポンプ１０７と、貯湯槽１０５の上部に入口をもつ温水供給経路１０６′に設けられた弁１′と、温水利用機器である浴槽２と、熱交換器１０４の前後での冷却媒体循環経路１０２を流れる冷却媒体の温度差を検出して得られる熱交換の効率に基づいて、弁１′を開閉し供給を強制的に行うための制御部５″とで構成されている。
【００４４】
なお、弁１′は本発明の温水供給手段に対応し、制御部５″は本発明の制御手段と検出手段とを含む手段に対応し、温水供給経路１０６′は本発明の温水供給経路に対応する。
【００４５】
また、上述の各手段の内、前述した実施の形態１のコージェネレーションシステム（図１参照）と同じ機能を有する手段には同一の符号を付与しており、それらの機能は実施の形態１のコージェネレーションシステムの各手段の機能に準ずる。
【００４６】
本実施の形態のコージェネレーションシステムの特徴は、貯湯槽１０５内の温水を自動的に温水利用機器である浴槽２へ供給するため、弁１′を利用する点にある（切替制御がやや複雑になる三方弁１（図１参照）を必要としない）。
【００４７】
つぎに、本実施の形態のコージェネレーションシステムの動作について説明する。
【００４８】
前述したように、従来のコージェネレーションシステムでは、コージェネレーションシステムの運転を続けることによって貯湯槽内部の温水が貯湯槽内部を満たした場合、通常は冷却媒体循環系路上などに放熱器などを設け、冷却媒体を所定の温度まで冷却してから再び発電装置本体に戻す（もしくはコージェネレーションシステムの運転を停止する）ことが一般的であった。
【００４９】
本実施の形態のコージェネレーションシステムでは、制御部５″の制御で浴槽２への経路上に設けられた弁１′を開閉することにより、貯湯槽１０５が温水で満水となった場合、貯湯槽１０５内の温水を自動的に温水利用機器である浴槽２へ供給する。そして、貯湯槽１０５内の温水量を減らして、供給によって減少する温水を補うために冷たい水（市水）を補給し、熱交換を続行する。かくして、貯湯槽１０５が温水で満たされた場合でも放熱器や三方弁などを設けることなくコージェネレーションシステムの運転を継続することができ、貯湯槽１０５が温水で満たされた場合でも電力の需要に対応することが可能となる。
【００５０】
つまり、貯湯槽が温水で満水となった場合に貯湯槽内の温水を温水利用機器へ自動的に供給し貯湯槽内に再び温水を貯蔵できるようにすることによって、温水貯蔵経路上に切り替え弁などの新たな機器を設けることなくコージェネレーションシステムの運転を継続できるようにしたものである。かくして、複雑な制御を必要とする切替弁を設けることなく貯湯槽が満水となった場合でもコージェネレーションシステムの運転を継続することが可能となる。
【００５１】
（実施の形態３）
はじめに、本発明の実施の形態３におけるコージェネレーションシステムの構成図である図３を参照しながら、本実施の形態のコージェネレーションシステムの構成について説明する。
【００５２】
本実施の形態のコージェネレーションシステムは、燃料の供給を受けて発電を行う発電装置本体１０１と、発電装置本体１０１が発電する際に発生する熱を冷却するための冷却媒体循環経路１０２と、冷却媒体を循環させるための冷却媒体循環ポンプ１０３と、冷却媒体循環経路１０２によって発電装置本体１０１から取り出された熱を回収するための熱交換器１０４と、熱交換器１０４によって回収された熱を温水として蓄える貯湯槽１０５と、貯湯水を熱交換器１０４に循環させるための貯湯水循環経路１０６および貯湯水循環ポンプ１０７と、温水利用機器に供給される温水の流量を調節すると同時に市水からの冷水供給量を調節し供給することによって温水の温度を調節するための流量調節手段１０８と、温水利用機器である浴槽２と貯湯水を温水利用機器に供給する際にその供給量を検知するための温水供給量検知手段３と、温水利用機器に供給される温水の温度を測定するための温水温度検知手段４と、温水供給量検知手段３および温水温度検知手段４により検知した温水供給量、温水温度と共に温水を供給した時間帯を記録し供給量を調節するための温水供給制御装置５とで構成されている。
【００５３】
なお、流量調節手段１０８は本発明の温水供給手段に対応し、温水供給制御装置５は本発明の制御手段と検出手段とを含む手段に対応し、温水供給量検知手段３と温水温度検知手段４とを含む手段は本発明の履歴検出手段に対応する。
【００５４】
また、上述の各手段の内、前述した実施の形態１〜２のコージェネレーションシステム（図１〜２参照）と同じ機能を有する手段には同一の符号を付与しており、それらの機能は実施の形態１〜２のコージェネレーションシステムの各手段の機能に準ずる。
【００５５】
本実施の形態のコージェネレーションシステムの特徴は、温水供給量検知手段３と、温水温度検知手段４とを備えた点にある。
【００５６】
つぎに、本実施の形態のコージェネレーションシステムの動作について説明する。
【００５７】
温水供給量検知手段３は、消費者が貯湯槽１０５内の温水を利用する際の供給量を検知する。そして、温水温度検知手段４は、供給時の温水温度などを測定すると同時に、供給した時間帯を温水供給制御装置５に記録する。
【００５８】
本実施の形態では、温水供給量検知手段３や温水温度検知手段４の検知結果を熱交換器１０４における熱交換効率の検出結果に加味して温水供給制御装置５の制御を行い、流量調節手段１０８を調節する。
【００５９】
つまり、コージェネレーションシステムの運転を続けることによって貯湯槽１０５内部の温水が貯湯槽１０５内部を満たした場合、貯湯槽１０５内の温水を温水利用機器である浴槽２に自動的に温水を供給することにより、貯湯槽１０５内の温水量を減らす。そして、貯湯槽１０５内の温水量を減らして、供給によって減少する温水を補うために冷たい水（市水）を補給し、熱交換を続行する。
【００６０】
さらに、温水を温水利用機器である浴槽２に自動的に供給するにあたって、温水供給制御装置５に記録されたそれまでの消費者の温水の消費傾向から浴槽に必要な温水の供給量、供給する温水の温度、使用する時間帯を判断する。そして、、たとえ貯湯槽１０５が温水で満水の場合でなくても、その時間帯に消費者が希望する温度の温水を温水流量調節手段１０８を調節することによって、必要な量だけ浴槽２に供給する。
【００６１】
かくして、貯湯槽１０５内に蓄えられている温水量を減らし、見掛け上貯湯槽１０５の貯湯容量を大きくすることができるようになる。また、消費者が温水を必要としない時間帯に温水を供給することによる熱の浪費をなくすことによって排熱利用の効率化を図ることができる。また、利用者が必要とする温度の温水を自動的に供給することによって利用者の利便性を向上することができる。
【００６２】
つまり、温水供給制御手段を設けることによって、温水利用機器での温水の需要を判断し、温水が必要な時間帯に自動的に温水を温水利用機器へと供給することによって温水利用の効率化を図ったものである。かくして、消費者が温水を必要としない時間帯に温水を供給する事による排熱の浪費を無くし、排熱利用の効率化を図る事ができる。
【００６３】
また、温水利用機器に温水消費量検知手段を設けることによって、温水利用機器での温水の必要量を検知し、温水の需要がなくなった場合に温水の供給を自動的に停止することによって温水利用の効率化を図ったものである。かくして、温水利用機器で必要とされる温水の量を自動的に検知する事によって温水供給の際の供給過剰を回避する事ができ、排熱利用の効率化を図る事ができる。
【００６４】
また、温水利用機器に温水温度検知手段を設けることによって温水利用機器で消費される温水の温度を検知し、消費者が必要とする温水の温度に自動的に調節することができるようにしたものである。かくして、温水利用機器で必要とされる温水の温度を自動的に検知し、供給する温水の温度を自動的に調節する事によって貯湯槽内に蓄えられた熱の浪費を解消することで排熱利用の効率化を図る事ができると同時に消費者の利便性を向上する事ができる。
【００６５】
（実施の形態４）
はじめに、本発明の実施の形態４におけるコージェネレーションシステムの構成図である図４を参照しながら、本実施の形態のコージェネレーションシステムの構成について説明する。
【００６６】
本実施の形態のコージェネレーションシステムは、燃料の供給を受けて発電を行う燃料電池本体６と、燃料電池本体６が発電する際に発生する熱を冷却するための冷却媒体循環経路１０２と、冷却媒体を循環させるための冷却媒体循環ポンプ１０３と、冷却媒体循環経路１０２によって発電装置本体１０１から取り出された熱を回収するための熱交換器１０４と、熱交換器１０４によって回収された熱を温水として蓄える貯湯槽１０５と、貯湯水を熱交換器１０４に循環させるための貯湯水循環経路１０６および貯湯水循環ポンプ１０７と、温水利用機器に供給される温水の流量を調節すると同時に市水からの冷水供給量を調節し供給することによって温水の温度を調節するための流量調節手段１０８と、天然ガスや都市ガスなどを改質し、水素リッチなガスを生成して燃料電池本体６に供給する改質器１０９と、酸化剤を燃料電池本体６に供給する空気供給ブロワ１１０と、温水利用機器である浴槽２と貯湯水を温水利用機器に供給する際にその供給量を検知するための温水供給量検知手段３と、温水利用機器に供給される温水の温度を測定するための温水温度検知手段４と、温水供給量検知手段３および温水温度検知手段４により検知した温水供給量、温水温度と共に温水を供給した時間帯を記録し供給量を調節するための温水供給制御装置５とで構成されている。
【００６７】
なお、上述の各手段の内、前述した実施の形態１〜３のコージェネレーションシステム（図１〜３参照）と同じ機能を有する手段には同一の符号を付与しており、それらの機能は実施の形態１〜３のコージェネレーションシステムの各手段の機能に準ずる。
【００６８】
本実施の形態のコージェネレーションシステムの特徴は、発電装置本体として燃料電池本体６を備えた点にある。
【００６９】
つぎに、本実施の形態のコージェネレーションシステムの動作について説明する。
【００７０】
燃料電池本体６は改質器１０９より供給された水素リッチガスおよび空気供給装置１１０により供給された酸素含有ガスを内部で反応させることにより発電し負荷へと供給すると同時に反応による熱が発生する。
【００７１】
この熱を放置すると燃料電池本体６の温度が上昇してしまい、安定した発電が出来なくなるため、燃料電池本体６に冷却媒体循環経路１０２および冷却媒体循環ポンプ１０３を設け、燃料電池本体６内部に冷却媒体を循環させることによって燃料電池本体６の温度を一定に保つようにする。
【００７２】
この冷却媒体によって燃料電池から回収された排熱は貯湯槽１０５内から貯湯水循環経路１０６および貯湯水循環ポンプ１０７によって熱交換器１０４に送られた水と熱交換器１０４を介して熱交換し、ある一定の温度まで冷却された後再び燃料電池本体６に戻される。熱交換器１０４によって昇温された水は貯湯水循環経路１０６によって再び貯湯槽１０５に戻され、温水として保存されると共に、温水利用機器としての風呂や空調機器などに供給される。
【００７３】
従来のコージェネレーションシステムでは、燃料電池システムの運転を続けることによって貯湯槽内部の温水が貯湯槽内部を満たした場合、通常は冷却媒体循環系路上などに放熱器などを設け、冷却水を所定の温度まで冷却してから再び燃料電池本体に戻すか（もしくは燃料電池システムの運転を停止する）ことが一般的であった。
【００７４】
本実施の形態のコージェネレーションシステムでは、前述した実施の形態３の場合と同様の手法でコージェネレーションシステムの運転を継続することができ、排熱利用の効率化および利用者の利便性の向上を図ることができる。また、発電装置本体を燃料電池とすることによってコージェネレーションシステム全体の効率を向上することが可能となる。
【００７５】
より具体的に述べると、特にＰＥＭＦＣ（ＰｒｏｔｏｎＥｘｃｈａｎｇｅＭｅｍｂｒａｎｅＦｕｅｌＣｅｌｌ）においては、動作温度が他のコージェネに対して１００℃以下と低く、廃熱を回収する際に蒸気として回収することが難しく、温水としての回収しかできず、他のコージェネで行われているような蒸気を利用した発電などの他のエネルギー（電力など）への変換が難しい。このため、燃料電池を運転することによって生じる熱エネルギーは温水として保存するのが一般的である。
【００７６】
これに対して、燃料電池システムを運転する際には燃料電池本体を所定の温度範囲内に保つ必要があり、発電の際に発生する熱を何らかの方法で回収し、貯蔵、もしくは放熱する必要がある。放熱をする場合は燃料電池本体で発生するのと同じ量の熱量を放熱する放熱器などを設ければ良いが、総合効率向上の面から回収した熱をそのまま大気中に放出してしまう方法は極力避けたい。
【００７７】
しかしながら、温水として貯蔵する場合、温水を貯蔵する貯湯タンクの容量以上には温水を貯蔵することが出来ない。
【００７８】
このため、発電容量に見合った貯湯タンクを設ける必要があるが、極端なタンクの大型化は一般家庭で使用するには不向きである。そこで、タンクの容量を最低限必要な容量とし、電力需要の増加によって貯湯タンク内が温水で満たされた場合には一般家庭内で使用されている温水利用機器に自動的に温水を供給することで温水利用機器を見かけ上の第２の貯湯タンクとして利用することに、本発明者は思い至ったわけである。
【００７９】
つまり、発電装置本体に燃料電池を用いることによってコージェネレーションシステムの効率化を図ったものである。かくして、発電装置本体に燃料電池を用いる事によってコージェネレーションシステムにおける総合効率を向上する事ができる。
【００８０】
なお、本実施の形態では温水利用機器として浴槽を例に挙げたが浴槽に限らず洗濯機などの温水を消費する機器であればよく、その作用効果に差異を生じない。
【００８１】
つまり、本発明の貯留機能を有する所定の機器は、上述された実施の形態においては、浴槽または洗濯機であったが、これに限らず、たとえば、ポット、トイレの洗浄水タンク、食器洗い乾燥機、洗面台（シャンプードレッサーなど）、暖房機器（室内暖房機器、浴室暖房機、デシカント空調（乾燥空調）機など）などであってもよい。
【００８２】
より具体的に述べると、浴槽、洗濯機、ポットは、常に温水を貯蔵することが可能であり、トイレの洗浄水タンクも、洗浄効果アップの面から効果的な利用が可能である。
【００８３】
食器洗い乾燥機は、食器乾燥時の熱を温水から供給する方式を取れば温水利用先（温水貯蔵先）として常時利用可能だが、現在このような商品は余り一般的ではないため、食器洗浄時のみに限って使用してもよい。
【００８４】
洗面台は、温水を利用する機会がまれである上に、放熱先が変わるだけで燃料電池システム内に放熱器を設けるのとさほど違いがない場合が多いが、温水を貯蔵することは可能である。
【００８５】
暖房機器は、通常冬季のみの使用となることから、室内暖房などに限ると夏季にやや不便が生じる。もちろん、浴室暖房機は夏季でも浴室の乾燥、衣類乾燥等に熱を利用するため常時使用可能であり、デシカント空調も夏季には除湿に熱を利用するため常時使用可能である（ただし、暖房機器は、温水貯蔵先というよりもむしろ温水利用先である）。なお、大型の温水利用先である設備橋詰としては、温水チラー（温水冷却装置）などを利用してもよい。
【００８６】
以上においては、実施の形態１〜４について詳しく説明した。
【００８７】
なお、本発明の貯留機能を有する所定の機器は、上述された実施の形態においては、単数であったが、複数であってもよい。
【００８８】
また、本発明の履歴検出手段は、上述された実施の形態３においては、その供給がユーザの手動操作に応じて行われたか自動的に行われたかにかかわらず、一律に供給の履歴を検出した。しかし、これに限らず、本発明の履歴検出手段は、たとえば、ユーザの手動操作による供給専用の専用経路を設けておき、その専用経路からの供給量を自動的な供給と区別して検出することにより、供給の内、ユーザの手動操作に基づいて行われた部分の履歴を検出してもよい。このような場合には、制御手段は、そのユーザの手動操作に基づいて行われた部分の履歴の検出の結果を、熱交換の効率の検出結果に加味してより精密な制御を行ってもよい。
【００８９】
また、本発明の制御手段は、上述された実施の形態３においては、温水供給量検知手段３や温水温度検知手段４の検知結果を履歴として加味し、温水の供給を行うための制御を行った。しかし、これに限らず、本発明の制御手段は、たとえば、履歴に関わらずにあらかじめセットされた所定の温度で温水の供給を行うための制御を行ってもよい。
【００９０】
なお、本発明に関連する発明には、上述した本発明のコージェネレーションシステムの全部または一部の手段（または、装置、素子、回路、部など）の機能をコンピュータにより実行させるためのプログラムであって、コンピュータと協働して動作するプログラムが含まれる。もちろん、コンピュータは、ＣＰＵなどの純然たるハードウェアに限らず、ファームウェアやＯＳ、さらに周辺機器を含むものであっても良い。
【００９１】
また、本発明に関連する発明には、上述した本発明に関連する発明のコージェネレーションシステム制御方法の全部または一部のステップ（または、工程、動作、作用など）の動作をコンピュータにより実行させるためのプログラムであって、コンピュータと協働して動作するプログラムが含まれる。
【００９２】
なお、本発明の一部の手段（または、装置、素子、回路、部など）、本発明の一部のステップ（または、工程、動作、作用など）は、それらの複数の手段またはステップの内の幾つかの手段またはステップを意味する、あるいは一つの手段またはステップの内の一部の機能または一部の動作を意味するものである。
【００９３】
また、本発明の一部の装置（または、素子、回路、部など）は、それら複数の装置の内の幾つかの装置を意味する、あるいは一つの装置の内の一部の手段（または、素子、回路、部など）を意味する、あるいは一つの手段の内の一部の機能を意味するものである。
【００９４】
また、本発明に関連する発明のプログラムを記録した、コンピュータに読みとり可能な記録媒体も本発明に関連する発明に含まれる。また、本発明に関連する発明のプログラムの一利用形態は、コンピュータにより読み取り可能な記録媒体に記録され、コンピュータと協働して動作する態様であっても良い。また、本発明に関連する発明のプログラムの一利用形態は、伝送媒体中を伝送し、コンピュータにより読みとられ、コンピュータと協働して動作する態様であっても良い。また、記録媒体としては、ＲＯＭ等が含まれ、伝送媒体としては、インターネット等の伝送媒体、光・電波・音波等が含まれる。
【００９５】
なお、本発明の構成は、ソフトウェア的に実現しても良いし、ハードウェア的に実現しても良い。
【００９６】
また、本発明に関連する発明には、上述した本発明のコージェネレーションシステムの全部または一部の手段の全部または一部の機能をコンピュータにより実行させるためのプログラムを担持した媒体であり、コンピュータにより読み取り可能かつ読み取られた前記プログラムが前記コンピュータと協動して前記機能を実行する媒体が含まれる。
【００９７】
また、本発明に関連する発明には、上述した本発明に関連する発明のコージェネレーションシステム制御方法の全部または一部のステップの全部または一部の動作をコンピュータにより実行させるためのプログラムを担持した媒体であり、コンピュータにより読み取り可能かつ読み取られた前記プログラムが前記コンピュータと協動して前記動作を実行する媒体が含まれる。
【００９８】
【発明の効果】
以上述べたところから明らかなように、本発明は、コージェネレーションシステム全体における熱利用をより無駄なく行うことができるという長所を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１におけるコージェネレーションシステムの構成図
【図２】本発明の実施の形態２におけるコージェネレーションシステムの構成図
【図３】本発明の実施の形態３におけるコージェネレーションシステムの構成図
【図４】本発明の実施の形態４におけるコージェネレーションシステムの構成図
【図５】従来のコージェネレーションシステムの構成図
【符号の説明】
１三方弁
２浴槽
３温水供給量検知手段
４温水温度検知手段
５温水供給制御手段
５′ 制御部
１０１発電装置本体
１０２冷却媒体循環経路
１０３冷却媒体循環用ポンプ
１０４熱交換器
１０５貯湯槽
１０６貯湯水循環経路
１０７貯湯水循環ポンプ
１０８流量調節手段[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
  The present invention relates to a cogeneration system in fuel cell power generation, for example.InRelated.
[0002]
[Prior art]
First, a configuration of a conventional cogeneration system will be described with reference to FIG. 5 which is a configuration diagram of a conventional cogeneration system.
[0003]
The cogeneration system includes a power generation device main body 101 that generates power by receiving fuel supply, a cooling medium circulation path 102 for cooling heat generated when the power generation device main body 101 generates electric power, and a circulation of the cooling medium. Cooling medium circulation pump 103, heat exchanger 104 for recovering heat extracted from the power generation device main body 101 by the cooling medium circulation path 102, and hot water storage tank 105 for storing the heat recovered by the heat exchanger 104 as hot water And a hot water circulation path 106 and a hot water circulation pump 107 for circulating the hot water to the heat exchanger 104.
[0004]
Next, the operation of the conventional cogeneration system will be described.
[0005]
The power generation apparatus main body 101 generates power upon receiving fuel supply, and the generated power is supplied to a load.
[0006]
Generally, in the power generation apparatus main body 101, heat is generated by a reaction simultaneously with power generation. If this heat is left undisturbed, the temperature of the power generation apparatus main body 101 rises and stable power generation cannot be performed. Therefore, the cooling medium circulation path 102 and the cooling medium circulation pump 103 are provided in the power generation apparatus main body 101, and Generally, the temperature of the power generation apparatus main body 101 is kept constant by circulating a cooling medium.
[0007]
The exhaust heat recovered from the power generation device main body 101 by this cooling medium is heated through the heat exchanger 104 with the water sent from the hot water tank 107 to the heat exchanger 104 by the hot water circulation pump 107 through the hot water circulation path 106. After being replaced and cooled to a certain temperature, it is returned to the power generator main body 101 again.
[0008]
The water heated by the heat exchanger 104 is returned again to the hot water storage tank 105 by the hot water circulation path 106, stored as hot water, and supplied to a bath, an air conditioner, or the like as a waste heat consumption destination.
[0009]
By the way, in such a conventional cogeneration system, when the hot water tank 105 is filled with warm water, the heat generated from the power generation apparatus main body 101 cannot be recovered as described above.
[0010]
Therefore, the heat generated from the power generation device main body 101 was radiated to the atmosphere using a radiator (not shown) or the like (Note that (a) when the capacity of the hot water storage tank 105 is increased, the main body of the hot water storage tank 105 becomes large. (B) If the operation of the cogeneration system is stopped when the hot water in the hot water storage tank 105 becomes full, power supply from the cogeneration system is necessary. Even in the situation, when the hot water in the hot water tank 105 is full, the cogeneration system cannot be operated).
[0011]
[Problems to be solved by the invention]
However, since heat radiation to the atmosphere by a radiator or the like means that heat is thrown away, there is a problem that wasteful heat utilization occurs in the entire cogeneration system.
[0012]
  In consideration of the above-described conventional problems, the present invention provides a cogeneration system that can more efficiently use heat in the entire cogeneration system.TheIt is intended to provide.
[0013]
[Means for Solving the Problems]
  A first aspect of the present invention (corresponding to claim 1) is an electric power heat generating means for generating electric power and heat,
A cooling medium circulation path through which a cooling medium for cooling the electric power heat generating means circulates;
Hot water circulation path through which hot water circulates,
  Circulating cooling mediumCirculate withSaidHeat exchange means for performing heat exchange with warm water to raise the temperature of the warm water;
  CirculationCircledSaidHot water storage means for temporarily storing hot water;
  The hot water is added to a predetermined device having a storage function.ofSupplyI doHot water supply means for,
  SaidTemperature difference of the cooling medium before and after heat exchange or temperature difference of the hot water before and after the heat exchange is performedDetecting means for detecting
InspectionOutDepending on the temperature difference of the cooling medium that has been detected or the temperature difference of the detected hot water,Said hot water supply meansofcontrolI doControl means and,It is a cogeneration system equipped with.
[0014]
  According to a second aspect of the present invention (corresponding to claim 2), the hot water storage means is reduced by the supply.SaidIt is the first cogeneration system of the present invention for replenishing cold water to supplement hot water.
[0015]
  According to a third aspect of the present invention (corresponding to claim 3), the hot water supply means isHot water circulationA warm part of the hot water flowing between the outlet of the heat exchange means and the inlet of the hot water storage means in the path;Use aboveSupplyI doIt is a cogeneration system of the 1st or 2nd present invention.
[0016]
  In a fourth aspect of the present invention (corresponding to claim 4), the hot water supply means receives the control andHot water circulationIt is the cogeneration system of the 3rd this invention which has a three-way valve for switching a path | route and forcing the said supply.
[0017]
  In a fifth aspect of the present invention (corresponding to claim 5), the hot water supply means isHot water circulationThe warm part of the warm water flowing through the warm water storage means in the pathUse aboveSupplyI doIt is a cogeneration system of the 1st or 2nd present invention.
[0018]
A sixth aspect of the present invention (corresponding to claim 6) is the cogeneration system according to the fifth aspect of the present invention, wherein the hot water storage means has a hot water supply path for carrying out the supply having an inlet at an upper part thereof.
[0019]
A seventh aspect of the present invention (corresponding to claim 7) is the cogeneration system according to the sixth aspect of the present invention, wherein the hot water supply path is provided with a valve for forcibly performing the supply under the control. It is.
[0020]
  The eighth aspect of the present invention (corresponding to claim 8) comprises a history detection means for detecting the supply history,
  The control means includesInspectionIssuedSaidIt is the 1st or 2nd cogeneration system of this invention which performs the said control in consideration of a history.
[0021]
  According to a ninth aspect of the present invention (corresponding to claim 9), the history detection means includes:YuDetects the history of parts that were performed based on manual user operations,
The control means is the cogeneration system according to the eighth aspect of the present invention that performs the control in consideration of the result of detection of the history of the portion.
[0022]
  According to a tenth aspect of the present invention (corresponding to claim 10), the history is detected by (1) the time period of the supply, (2) the type of the device that has been supplied, and (3) the supplyMade ofThe cogeneration system according to the eighth or ninth aspect of the present invention is performed with respect to all or part of the temperature or amount of hot water.
[0023]
  In an eleventh aspect of the present invention (corresponding to claim 11), the control means is configured to control the hot water at a predetermined temperature.SaidFor doing the supplySaidIt is the cogeneration system of the 1st or 2nd this invention which performs control.
[0024]
A twelfth aspect of the present invention (corresponding to claim 12) is the cogeneration system according to any one of the first to eleventh aspects of the present invention, wherein the electric power heat generating means includes a fuel cell.
[0028]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments according to the present invention will be described below with reference to the drawings.
[0029]
(Embodiment 1)
First, the configuration of the cogeneration system according to the present embodiment will be described with reference to FIG. 1 which is a configuration diagram of the cogeneration system according to the first embodiment of the present invention.
[0030]
The cogeneration system according to the present embodiment includes a power generation device main body 101 that generates electric power by receiving fuel supply, a cooling medium circulation path 102 that cools heat generated when the power generation device main body 101 generates electric power, and cooling. A cooling medium circulation pump 103 for circulating the medium, a heat exchanger 104 for recovering heat extracted from the power generation apparatus main body 101 by the cooling medium circulation path 102, and heat recovered by the heat exchanger 104 with hot water As a hot water storage tank 105, a hot water circulation path 106 for circulating hot water to the heat exchanger 104, a hot water circulation pump 107, the three-way valve 1 provided on the hot water circulation path 106, and a hot water use device The temperature difference between the coolant flowing in the coolant circulation path 102 between the bathtub 2 and the heat exchanger 104 (or before the heat exchanger 104) On the basis of the heat exchange efficiency obtained by detecting the temperature difference of the hot water flowing through the hot water circulation path 106 in the control section 5, the control section 5 for forcibly supplying the three-way valve 1 by switching the circulation path. It consists of ′.
[0031]
The power generator main body 101 corresponds to the electric power heat generation means of the present invention, the heat exchanger 104 corresponds to the heat exchange means of the present invention, the hot water tank 105 corresponds to the hot water storage means of the present invention, and the three-way valve 1 Corresponds to the hot water supply means of the present invention, the bathtub 2 corresponds to a predetermined device having the storage function of the present invention, and the control unit 5 'corresponds to means including the control means and the detection means of the present invention.
[0032]
Among the above-mentioned means, the same reference numerals are given to means having the same functions as those of the conventional cogeneration system (see FIG. 5), and these functions are the functions of the respective means of the conventional cogeneration system. According to
[0033]
A feature of the cogeneration system of the present embodiment is that a three-way valve 1 is provided.
[0034]
  Next, the operation of the cogeneration system of the present embodiment will be described. While explaining the operation of the cogeneration system of the present embodiment, the present inventionInventions related toCogeneration systemControl methodOne embodiment will also be described (the same applies to the following embodiments).
[0035]
The power generation apparatus main body 101 generates power upon receiving fuel supply, and the generated power is supplied to a load.
[0036]
In the power generation apparatus main body 101, heat is generated by reaction simultaneously with power generation. If this heat is left undisturbed, the temperature of the power generation device main body 101 rises and stable power generation cannot be performed. Therefore, the cooling medium circulation path 102 and the cooling medium circulation pump 103 are provided in the power generation device main body 101, and The temperature of the power generation apparatus main body 101 is kept constant by circulating the cooling medium.
[0037]
Exhaust heat recovered from the power generation device main body 101 by this cooling medium exchanges heat with the water sent from the hot water storage tank 105 through the hot water circulation path 106 to the heat exchanger 104 by the hot water circulation pump 107 via the heat exchanger 104. Then, after being cooled to a certain temperature, it is returned to the power generator main body 101 again.
[0038]
The water heated by the heat exchanger 104 is returned to the hot water storage tank 105 again by the hot water circulation path 106 and stored as hot water, and the warm portion at the upper part thereof is used as a waste heat consumption destination such as a bath or an air conditioner. Supplied.
[0039]
As described above, in the conventional cogeneration system, when the hot water inside the hot water tank fills the hot water tank by continuing the operation of the cogeneration system, a radiator is usually provided on the cooling medium circulation system, etc. In general, the cooling medium is cooled to a predetermined temperature and then returned to the power generator main body (or the operation of the cogeneration system is stopped).
[0040]
In the cogeneration system according to the present embodiment, the storage destination of the hot water stored as hot water by the heat exchanger 104 is changed to hot water by switching the three-way valve 1 provided on the hot water circulation path 106 under the control of the control unit 5 ′. It leads to the bathtub 2 which is a utilization apparatus, and in order to make up for the hot water which decreases by supply, it supplies cold water (city water). Thus, even when the hot water storage tank 105 is filled with warm water, the heat generated in the power generator main body 101 can be stored in the bathtub without providing a radiator or the like. For this reason, the operation of the cogeneration system can be continued, and even when the hot water tank 105 is filled with hot water, it is possible to meet the demand for electric power.
[0041]
In other words, when the hot water storage tank is full, the operation of the power generator main body can be continued without providing a radiator by automatically switching the storage destination of the collected hot water from the hot water storage tank to the hot water using device. It is what I did. Thus, the heat generated by the power generation device main body can be used without waste, and the cogeneration system can be operated for a longer time than before.
[0042]
(Embodiment 2)
First, the configuration of the cogeneration system according to the present embodiment will be described with reference to FIG. 2 which is a configuration diagram of the cogeneration system according to the second embodiment of the present invention.
[0043]
The cogeneration system according to the present embodiment includes a power generation device main body 101 that generates power by receiving fuel, a cooling medium circulation path 102 that cools heat generated when the power generation device main body 101 generates electric power, and cooling. A cooling medium circulation pump 103 for circulating the medium, a heat exchanger 104 for recovering heat extracted from the power generation apparatus main body 101 by the cooling medium circulation path 102, and heat recovered by the heat exchanger 104 with hot water As a hot water storage tank 105 for storing the hot water, a hot water circulation path 106 for circulating the hot water to the heat exchanger 104, a hot water circulation pump 107, and a valve provided in a hot water supply path 106 ′ having an inlet at the top of the hot water tank 105. 1 ′, the temperature difference of the coolant flowing through the coolant circulation path 102 before and after the heat exchanger 104, and the bathtub 2 which is a hot water utilization device. Based on the efficiency of the heat exchanger obtained by, and is constituted out with the control unit 5 'for supplying to open and close the valve 1' forcibly.
[0044]
The valve 1 ′ corresponds to the hot water supply means of the present invention, the control unit 5 ″ corresponds to means including the control means and the detection means of the present invention, and the hot water supply path 106 ′ corresponds to the hot water supply path of the present invention. Correspond.
[0045]
Of the above-described means, the same reference numerals are given to the means having the same functions as those of the cogeneration system of the first embodiment (see FIG. 1), and these functions are the same as those of the first embodiment. According to the function of each means of the cogeneration system.
[0046]
The cogeneration system of the present embodiment is characterized in that the valve 1 'is used to automatically supply the hot water in the hot water storage tank 105 to the bathtub 2 that is a hot water utilization device (the switching control is somewhat complicated). The three-way valve 1 (see FIG. 1) is not required).
[0047]
Next, the operation of the cogeneration system of the present embodiment will be described.
[0048]
As described above, in the conventional cogeneration system, when the hot water inside the hot water tank fills the hot water tank by continuing the operation of the cogeneration system, a radiator is usually provided on the cooling medium circulation system, etc. In general, the cooling medium is cooled to a predetermined temperature and then returned to the power generator main body (or the operation of the cogeneration system is stopped).
[0049]
In the cogeneration system of the present embodiment, when the hot water storage tank 105 is filled with hot water by opening and closing the valve 1 'provided on the path to the bathtub 2 under the control of the control unit 5 ", the hot water storage tank The hot water in 105 is automatically supplied to the bathtub 2 which is a hot water utilization device, and the amount of hot water in the hot water tank 105 is reduced, and cold water (city water) is replenished to compensate for the hot water that is reduced by the supply. Thus, even if the hot water storage tank 105 is filled with hot water, the operation of the cogeneration system can be continued without providing a radiator or a three-way valve, and the hot water storage tank 105 is filled with hot water. It is possible to meet the demand for power even in the case of
[0050]
In other words, when the hot water tank is full of hot water, the hot water in the hot water tank is automatically supplied to the hot water utilization equipment so that the hot water can be stored again in the hot water tank, so that the switching valve on the hot water storage path It is possible to continue the operation of the cogeneration system without installing new equipment. Thus, it is possible to continue the operation of the cogeneration system even when the hot water tank is full without providing a switching valve that requires complicated control.
[0051]
(Embodiment 3)
First, the configuration of the cogeneration system according to the present embodiment will be described with reference to FIG. 3 which is a configuration diagram of the cogeneration system according to the third embodiment of the present invention.
[0052]
The cogeneration system according to the present embodiment includes a power generation device main body 101 that generates electric power by receiving fuel supply, a cooling medium circulation path 102 that cools heat generated when the power generation device main body 101 generates electric power, and cooling. A cooling medium circulation pump 103 for circulating the medium, a heat exchanger 104 for recovering heat extracted from the power generation apparatus main body 101 by the cooling medium circulation path 102, and heat recovered by the heat exchanger 104 with hot water As hot water storage tank 105, hot water circulating path 106 and hot water circulating pump 107 for circulating hot water to heat exchanger 104, and adjusting the flow rate of hot water supplied to hot water utilization equipment and simultaneously supplying cold water from city water The flow rate adjusting means 108 for adjusting the temperature of the hot water by adjusting and supplying the amount, and the bathtub 2 which is a hot water using device Hot water supply amount detection means 3 for detecting the supply amount of hot water when supplying hot water use equipment, hot water temperature detection means 4 for measuring the temperature of hot water supplied to the hot water use equipment, hot water It is composed of a hot water supply control device 5 for recording the hot water supply amount detected by the supply amount detection means 3 and the hot water temperature detection means 4, the time zone in which the hot water is supplied together with the hot water temperature, and adjusting the supply amount.
[0053]
The flow rate adjusting means 108 corresponds to the hot water supply means of the present invention, the hot water supply control device 5 corresponds to means including the control means and the detection means of the present invention, and the hot water supply amount detection means 3 and the hot water temperature detection means. 4 corresponds to the history detection means of the present invention.
[0054]
Of the above-described means, the same reference numerals are given to the means having the same functions as those of the cogeneration system of the first and second embodiments (see FIGS. 1 and 2), and these functions are implemented. According to the function of each means of the cogeneration system according to the first to second aspects.
[0055]
The cogeneration system of the present embodiment is characterized in that it includes a hot water supply amount detection means 3 and a hot water temperature detection means 4.
[0056]
Next, the operation of the cogeneration system of the present embodiment will be described.
[0057]
The hot water supply amount detection means 3 detects the supply amount when the consumer uses the hot water in the hot water storage tank 105. And the hot water temperature detection means 4 records the supplied time zone in the hot water supply control device 5 at the same time as measuring the hot water temperature at the time of supply.
[0058]
In the present embodiment, the hot water supply control device 5 is controlled by adding the detection results of the hot water supply amount detection means 3 and the hot water temperature detection means 4 to the detection result of the heat exchange efficiency in the heat exchanger 104, and the flow rate adjustment means 108 is adjusted.
[0059]
That is, when the hot water in the hot water tank 105 fills the hot water tank 105 by continuing the operation of the cogeneration system, the hot water in the hot water tank 105 is automatically supplied to the bathtub 2 which is a hot water utilization device. Thus, the amount of hot water in the hot water tank 105 is reduced. Then, the amount of hot water in the hot water tank 105 is reduced, and cold water (city water) is replenished to compensate for the hot water that is reduced by the supply, and heat exchange is continued.
[0060]
Further, when automatically supplying hot water to the bathtub 2 which is a hot water utilization device, the supply amount of hot water necessary for the bathtub is supplied from the consumer's trend of hot water consumption recorded in the hot water supply control device 5 until then. Determine the temperature of the hot water and the time of use. Even if the hot water storage tank 105 is not hot and full, hot water having a temperature desired by the consumer is supplied to the bathtub 2 by adjusting the hot water flow rate adjusting means 108 during that time period. To do.
[0061]
Thus, the amount of hot water stored in the hot water storage tank 105 can be reduced, and the hot water storage capacity of the apparent hot water storage tank 105 can be increased. Further, it is possible to improve the efficiency of exhaust heat utilization by eliminating the waste of heat caused by supplying hot water during a time period when the consumer does not need hot water. In addition, user convenience can be improved by automatically supplying hot water at a temperature required by the user.
[0062]
In other words, by providing hot water supply control means, the demand for hot water in hot water use equipment is judged, and hot water is made efficient by automatically supplying hot water to the hot water use equipment during the time when hot water is required. It is intended. Thus, waste heat is not wasted due to supplying hot water during a time period when the consumer does not need hot water, and the efficiency of waste heat utilization can be improved.
[0063]
In addition, by providing hot water consumption detection means in the hot water usage equipment, the required amount of hot water in the hot water usage equipment is detected, and the hot water supply is automatically stopped when there is no demand for hot water. This is to improve efficiency. Thus, by automatically detecting the amount of hot water required by the hot water use device, it is possible to avoid excessive supply during hot water supply, and to make efficient use of exhaust heat.
[0064]
In addition, by providing a hot water temperature detection means in the hot water use equipment, the temperature of the hot water consumed by the hot water use equipment can be detected and automatically adjusted to the temperature of the hot water required by the consumer It is. Thus, it automatically detects the temperature of the hot water required by the hot water equipment and automatically adjusts the temperature of the hot water to be supplied, thereby eliminating waste heat stored in the hot water tank. It is possible to improve the convenience of consumers while improving the efficiency of use.
[0065]
(Embodiment 4)
First, the configuration of the cogeneration system according to the present embodiment will be described with reference to FIG. 4 which is a configuration diagram of the cogeneration system according to the fourth embodiment of the present invention.
[0066]
The cogeneration system according to the present embodiment includes a fuel cell main body 6 that generates power upon receiving fuel supply, a cooling medium circulation path 102 for cooling heat generated when the fuel cell main body 6 generates electric power, A cooling medium circulation pump 103 for circulating the medium, a heat exchanger 104 for recovering heat extracted from the power generation apparatus main body 101 by the cooling medium circulation path 102, and heat recovered by the heat exchanger 104 with hot water As hot water storage tank 105, hot water circulating path 106 and hot water circulating pump 107 for circulating hot water to heat exchanger 104, and adjusting the flow rate of hot water supplied to hot water utilization equipment and simultaneously supplying cold water from city water The flow rate adjusting means 108 for adjusting the temperature of hot water by adjusting and supplying the amount, and reforming natural gas, city gas, etc., A reformer 109 that generates raw rich gas and supplies it to the fuel cell main body 6, an air supply blower 110 that supplies oxidant to the fuel cell main body 6, a hot water using device 2 and hot water using hot water Hot water supply amount detection means 3 for detecting the supply amount when supplying to the device, hot water temperature detection means 4 for measuring the temperature of the hot water supplied to the hot water utilization device, and hot water supply amount detection means 3 And a hot water supply control device 5 for adjusting the supply amount by recording the hot water supply amount detected by the hot water temperature detection means 4 and the time zone during which the hot water is supplied together with the hot water temperature.
[0067]
Of the above-mentioned means, the same reference numerals are given to means having the same functions as those of the cogeneration systems of the first to third embodiments (see FIGS. 1 to 3) described above, and these functions are implemented. According to the function of each means of the cogeneration system according to the first to third embodiments.
[0068]
The cogeneration system according to the present embodiment is characterized in that a fuel cell main body 6 is provided as a power generation device main body.
[0069]
Next, the operation of the cogeneration system of the present embodiment will be described.
[0070]
The fuel cell main body 6 generates electricity by reacting the hydrogen-rich gas supplied from the reformer 109 and the oxygen-containing gas supplied from the air supply device 110 inside, and simultaneously generates heat due to the reaction.
[0071]
If this heat is left undisturbed, the temperature of the fuel cell main body 6 rises and stable power generation cannot be performed. Therefore, the cooling medium circulation path 102 and the cooling medium circulation pump 103 are provided in the fuel cell main body 6, and the fuel cell main body 6 is provided inside. The temperature of the fuel cell body 6 is kept constant by circulating the cooling medium.
[0072]
Exhaust heat recovered from the fuel cell by this cooling medium is heat-exchanged with the water sent from the hot water tank 105 to the heat exchanger 104 by the hot water circulation path 106 and the hot water circulation pump 107 via the heat exchanger 104. After being cooled to a certain temperature, it is returned to the fuel cell body 6 again. The water heated by the heat exchanger 104 is returned again to the hot water storage tank 105 by the hot water circulation path 106, stored as hot water, and supplied to a bath, an air conditioner, etc. as hot water using equipment.
[0073]
In the conventional cogeneration system, when the hot water in the hot water tank fills the hot water tank by continuing the operation of the fuel cell system, a radiator is usually provided on the cooling medium circulation system, etc. In general, the fuel cell is cooled to a temperature and then returned to the fuel cell main body (or the operation of the fuel cell system is stopped).
[0074]
In the cogeneration system of the present embodiment, the operation of the cogeneration system can be continued by the same method as in the case of the above-described third embodiment, which improves the efficiency of use of exhaust heat and the convenience of the user. Can be planned. Moreover, it becomes possible to improve the efficiency of the whole cogeneration system by using the power generation device main body as a fuel cell.
[0075]
More specifically, in particular, in PEMFC (Proton Exchange Membrane Fuel Cell), the operating temperature is as low as 100 ° C. or less compared to other cogeneration, and it is difficult to recover as steam when recovering waste heat. However, it is difficult to convert to other energy (electric power, etc.) such as power generation using steam as is done in other cogeneration. For this reason, the thermal energy generated by operating the fuel cell is generally stored as warm water.
[0076]
On the other hand, when operating the fuel cell system, it is necessary to keep the fuel cell body within a predetermined temperature range, and it is necessary to recover, store, or dissipate the heat generated during power generation by some method. is there. When dissipating heat, it is only necessary to provide a radiator that dissipates the same amount of heat as that generated in the fuel cell body, but the method of releasing the recovered heat directly into the atmosphere from the aspect of improving overall efficiency is I want to avoid it as much as possible.
[0077]
However, when storing as warm water, warm water cannot be stored in excess of the capacity of the hot water storage tank for storing warm water.
[0078]
For this reason, it is necessary to provide a hot water storage tank corresponding to the power generation capacity, but extreme enlargement of the tank is not suitable for use in a general household. Therefore, the tank capacity is set to the minimum required capacity, and hot water is automatically supplied to hot water use equipment used in general households when the hot water storage tank is filled with hot water due to an increase in power demand. Thus, the present inventor has come up with the idea of using the hot water use device as an apparent second hot water storage tank.
[0079]
That is, the efficiency of the cogeneration system is achieved by using a fuel cell in the power generation device main body. Thus, the overall efficiency of the cogeneration system can be improved by using the fuel cell in the power generation device main body.
[0080]
In the present embodiment, the hot water use device is exemplified as a bathtub, but is not limited to the bathtub, and any device that consumes hot water such as a washing machine may be used.
[0081]
That is, the predetermined device having the storage function of the present invention is a bathtub or a washing machine in the above-described embodiment, but is not limited to this. For example, a pot, a toilet wash water tank, a dishwasher It may be a wash basin (such as a shampoo dresser), a heating device (such as an indoor heating device, a bathroom heater, or a desiccant air conditioner (dry air conditioner)).
[0082]
More specifically, the bathtub, the washing machine, and the pot can always store hot water, and the toilet wash water tank can also be effectively used from the standpoint of improving the washing effect.
[0083]
Dishwashers can always be used as a hot water use destination (hot water storage destination) if the heat at the time of dish drying is supplied from hot water, but such products are not so common at present, so only when washing dishes You may use only.
[0084]
The washstand rarely has the opportunity to use hot water, and in many cases it is not much different from installing a radiator in the fuel cell system just by changing the heat radiation destination, but it is possible to store hot water. is there.
[0085]
Since the heating device is normally used only in winter, it is somewhat inconvenient in summer if it is limited to indoor heating. Of course, the bathroom heater can be used at all times in summer because it uses heat to dry the bathroom and clothes, etc., and the desiccant air conditioner can also be used at all times in the summer because it uses heat for dehumidification (however, heating equipment) Is a hot water destination rather than a hot water storage destination). In addition, you may utilize a hot water chiller (hot water cooling device) etc. as equipment bridge filling which is a large-sized hot water use destination.
[0086]
The first to fourth embodiments have been described in detail above.
[0087]
In addition, although the predetermined | prescribed apparatus which has the storage function of this invention was single in embodiment mentioned above, multiple may be sufficient.
[0088]
In the third embodiment described above, the history detection unit of the present invention uniformly detects the supply history regardless of whether the supply is performed according to the manual operation of the user or automatically. did. However, the present invention is not limited to this, and the history detection means of the present invention detects, for example, a dedicated route dedicated to supply by a user's manual operation and distinguishes supply from the dedicated route from automatic supply. Thus, the history of the portion of the supply performed based on the user's manual operation may be detected. In such a case, the control means may perform more precise control by adding the detection result of the history of the portion performed based on the manual operation of the user to the detection result of the efficiency of heat exchange. Good.
[0089]
In the third embodiment described above, the control means of the present invention performs control for supplying hot water, taking the detection results of the hot water supply amount detection means 3 and the hot water temperature detection means 4 into account as a history. It was. However, the present invention is not limited to this, and the control means of the present invention may perform control for supplying hot water at a predetermined temperature set in advance regardless of the history, for example.
[0090]
  In addition,Related to the present inventionThe invention includes a program for causing a computer to execute the functions of all or a part of the cogeneration system of the present invention described above (or an apparatus, an element, a circuit, a unit, etc.), and cooperates with the computer. Is included. Of course, the computer is not limited to pure hardware such as a CPU, and may include firmware, an OS, and peripheral devices.
[0091]
  In addition, the present inventionInventions related toIn the present invention described aboveInventions related toA program for causing a computer to execute all or some of the steps (or processes, operations, actions, etc.) of the cogeneration system control method of the present invention and includes a program that operates in cooperation with the computer.
[0092]
Note that some means (or devices, elements, circuits, parts, etc.) of the present invention and some steps (or processes, operations, actions, etc.) of the present invention are included in the plurality of means or steps. Or means a part of the functions or operations of one means or step.
[0093]
In addition, some devices (or elements, circuits, parts, etc.) of the present invention mean some devices of the plurality of devices, or some means (or Element, circuit, part, etc.) or a function of a part of one means.
[0094]
  In addition, the present inventionInventions related toA computer-readable recording medium on which the program is recorded is also the present invention.Inventions related toinclude. In addition, the present inventionInventions related toOne usage form of the program may be recorded on a computer-readable recording medium and operate in cooperation with the computer. In addition, the present inventionInventions related toOne usage form of the program may be a mode in which the program is transmitted through a transmission medium, read by a computer, and operated in cooperation with the computer. The recording medium includes a ROM and the like, and the transmission medium includes a transmission medium such as the Internet, light, radio waves, sound waves, and the like.
[0095]
The configuration of the present invention may be realized by software or hardware.
[0096]
  Also,Related to the present inventionThe invention includes a medium carrying a program for causing a computer to execute all or part of the functions of all or part of the above-described cogeneration system of the present invention, and the computer-readable and read medium. A medium in which a program executes the functions in cooperation with the computer is included.
[0097]
  In addition, the present inventionInventions related toIn the present invention described aboveInventions related toA medium carrying a program for causing a computer to execute all or some of the steps of the cogeneration system control method of the present invention. The computer-readable and read program cooperates with the computer. A medium that moves to perform the operation is included.
[0098]
【The invention's effect】
As is apparent from the above description, the present invention has the advantage that heat can be used more efficiently in the entire cogeneration system.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a configuration diagram of a cogeneration system according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a configuration diagram of a cogeneration system according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a configuration diagram of a cogeneration system according to a third embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a configuration diagram of a cogeneration system according to a fourth embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a configuration diagram of a conventional cogeneration system.
[Explanation of symbols]
1 Three-way valve
2 Bathtub
3 Hot water supply detection means
4 Hot water temperature detection means
5 Hot water supply control means
5 'control unit
101 Power generator body
102 Cooling medium circulation path
103 Cooling medium circulation pump
104 heat exchanger
105 Hot water tank
106 Hot water circulation route
107 Hot water circulation pump
108 Flow rate adjusting means

Claims

電力および熱を生成する電力熱生成手段と、
前記電力熱生成手段を冷却するための冷却媒体が循環する冷却媒体循環経路と、
温水が循環する貯湯水循環経路と、
循環する前記冷却媒体と循環する前記温水との間で熱交換を行って前記温水を昇温させるための熱交換手段と、
循環される前記温水を一時的に貯留するための温水貯留手段と、
貯留機能を有する所定の機器に前記温水の供給を行うための温水供給手段と、
前記熱交換が行われる前後での前記冷却媒体の温度差、または前記熱交換が行われる前後での前記温水の温度差を検出する検出手段と、
検出された前記冷却媒体の前記温度差、または検出された前記温水の前記温度差に応じて、前記温水供給手段の制御を行う制御手段と、を備えたコージェネレーションシステム。Electric power heat generating means for generating electric power and heat;
A cooling medium circulation path through which a cooling medium for cooling the electric power heat generating means circulates;
Hot water circulation path through which hot water circulates,
Heat exchange means for raising the temperature of the hot water by heat exchange with the hot water which circulates the cooling medium circulating,
A hot water storage unit for temporarily storing the hot water that is circulating,
A hot water supply means for supplying the hot water to a predetermined device having a storage function,
Detecting means for detecting a temperature difference of the cooling medium before and after the heat exchange or a temperature difference of the hot water before and after the heat exchange ;
The temperature difference detection by said cooling medium, or according to the temperature difference between said detected hot water cogeneration system and a control means for controlling the hot water supply means.

前記温水貯留手段は、前記供給によって減少する前記温水を補うために冷たい水を補給する請求項１記載のコージェネレーションシステム。The hot water storage unit, cogeneration system of claim 1 wherein replenishing the cold water in order to compensate for the hot water is reduced by the supply.

前記温水供給手段は、前記貯湯水循環経路における、前記熱交換手段の出口から前記温水貯留手段の入口までの間を流れる前記温水の温かい部分を利用して前記供給を行う請求項１または２記載のコージェネレーションシステム。The hot water supply means in the hot water circulation path, from the outlet of the heat exchange means of the hot water flowing until the inlet of the warm portions of utilizing by performing the supply according to claim 1 or 2, wherein said hot water storage unit Cogeneration system.

前記温水供給手段は、前記制御を受けて前記貯湯水循環経路の切替を行い、前記供給を強制的に行うための三方弁を有する請求項３記載のコージェネレーションシステム。The cogeneration system according to claim 3, wherein the hot water supply means has a three-way valve for switching the hot water circulation path under the control and forcing the supply.

前記温水供給手段は、前記貯湯水循環経路における、前記温水貯留手段の中を流れる前記温水の温かい部分を利用して前記供給を行う請求項１または２記載のコージェネレーションシステム。The cogeneration system according to claim 1 or 2, wherein the hot water supply means performs the supply using a warm portion of the hot water flowing through the hot water storage means in the hot water circulation path.

前記温水貯留手段は、その上部に入口をもつ前記供給を行うための温水供給経路を有する請求項５記載のコージェネレーションシステム。 The cogeneration system according to claim 5, wherein the hot water storage means has a hot water supply path for performing the supply having an inlet at an upper portion thereof.

前記温水供給経路には、前記制御を受けて前記供給を強制的に行うための弁が設けられている請求項６記載のコージェネレーションシステム。 The cogeneration system according to claim 6, wherein the hot water supply path is provided with a valve for forcibly performing the supply under the control.

前記供給の履歴を検出するための履歴検出手段を備え、
前記制御手段は、検出された前記履歴を加味して前記制御を行う請求項１または２記載のコージェネレーションシステム。A history detecting means for detecting the supply history,
Said control means cogeneration system according to claim 1 or 2, wherein in consideration of the history of detected performing the control.

前記履歴検出手段は、前記供給の内、ユーザの手動操作に基づいて行われた部分の履歴を検出し、
前記制御手段は、その部分の履歴の検出の結果を加味して前記制御を行う請求項８記載のコージェネレーションシステム。The history detecting means of said supply, detects the history of the executed portion based on a manual operation Yu over THE,
The cogeneration system according to claim 8, wherein the control means performs the control in consideration of a result of history detection of the portion.

前記履歴の検出は、（１）前記供給の時間帯、（２）前記供給の行われた機器の種類、および（３）前記供給の行われた前記温水の温度または量の内の全部または一部に関して行われる請求項８または９記載のコージェネレーションシステム。The history is detected by (1) the time period of the supply, (2) the type of the device that has been supplied, and (3) the temperature or amount of the hot water that has been supplied. The cogeneration system according to claim 8 or 9, wherein the cogeneration system is performed with respect to a section.

前記制御手段は、所定の温度で前記温水の前記供給を行うための前記制御を行う請求項１または２記載のコージェネレーションシステム。It said control means cogeneration system according to claim 1 or 2, wherein performing the control for performing the supply of the hot water at a predetermined temperature.

前記電力熱生成手段は、燃料電池を有する請求項１から１１の何れかに記載のコージェネレーションシステム。 The cogeneration system according to any one of claims 1 to 11, wherein the electric power heat generating means includes a fuel cell.