JP5727270B2

JP5727270B2 - 貯湯システム及びその運転方法、並びに、貯湯システム用の制御装置

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Publication number: JP5727270B2
Application number: JP2011064755A
Authority: JP
Inventors: 田中　雅士; 雅士田中; 東口　誠作; 誠作東口; 義彦小山; 真吾渡邉
Original assignee: Osaka Gas Co Ltd
Current assignee: Osaka Gas Co Ltd
Priority date: 2011-03-23
Filing date: 2011-03-23
Publication date: 2015-06-03
Anticipated expiration: 2031-03-23
Also published as: JP2012202559A

Description

本発明は、熱源装置で発生された熱を貯湯装置において蓄え、その貯湯装置で蓄えた熱を熱消費装置に供給する貯湯システム及びその運転方法、並びに、その貯湯システム用の制御装置に関する。

特許文献１には、熱源装置で発生された熱を貯湯装置において蓄え、その貯湯装置で蓄えた熱を熱消費装置に供給する貯湯システムが記載されている。具体的には、特許文献１に記載の貯湯システムは、熱を発生する熱源装置と、湯水を貯湯し、その湯水を熱消費装置に供給可能な貯湯装置と、熱源装置と貯湯装置との間で湯水が循環通流可能な湯水循環路と、湯水循環路における湯水の通流状態を調節する通流状態調節装置とを備える。特に、特許文献１に記載の発明では、通流状態調節装置は、熱源装置から熱を回収した後の湯水の温度が一定の目標貯湯温度となるように、湯水循環路における湯水の通流状態を調節している。通常、目標貯湯温度は比較的高い温度に設定される。これは、どのような熱消費装置（即ち、どのような温度の湯水を必要とする熱消費装置）に対しても、ボイラなどの補助熱源装置を作動させずに貯湯装置から充分な熱を供給できる体制を整えておくためと考えられる。

特開２００８−２４１２０９号公報（段落００５４等）

熱源装置から排出される熱量が一定である場合、貯湯装置から見て受熱側（熱源装置側）では、湯水循環路における湯水の流量を少なくすると、湯水が熱源装置から熱を受け取ることができる時間（例えば、排熱回収用の熱交換器を通流する時間）が長くなるため、熱源装置から熱を回収した後の湯水の温度は相対的に高くなる。逆に、湯水循環路にける湯水の流量を多くすると、湯水が熱源装置から熱を受け取ることができる時間が短くなるため、熱源装置から熱を回収した後の湯水の温度は相対的に低くなる。つまり、目標貯湯温度を高くした場合には、湯水循環路における湯水の流量を少なくする必要があり、その結果、目標貯湯温度の湯水が貯湯装置に貯まる速度が遅くなる。言い換えると、高い温度の湯水を貯湯しようとすると貯湯量が相対的に減少し、逆に、低い温度の湯水を貯湯しようとすると貯湯量が相対的に増加するという関係が成立する。

ここで特許文献１に記載の発明に着目すると、目標貯湯温度は常に一定の温度に、具体的には６０℃という比較的高い温度に維持され続ける。そのため、貯湯装置から見て熱供給側にある熱消費装置が要求する湯水の温度が例えば給湯の４０℃である場合には、その要求温度（４０℃）と目標貯湯温度との間の乖離が大きくなり、必要以上に高い温度の湯水が貯湯装置に貯湯されることになる。加えて、目標貯湯温度の湯水が貯湯装置に貯まる速度が遅くなり、貯湯装置においてその目標貯湯温度の湯水の量が不足することにもなる。
更に、湯水循環路において、高い温度の湯水を低い流速で流すことになるため、その間の放熱量が、低い温度の湯水を高い速度で流す場合と比較して大きくなるという問題も発生する。

本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、放熱損失を抑制しつつ、必要な温度の湯水の貯湯を行える貯湯システム及びその運転方法、並びに、貯湯システム用の制御装置を提供する点にある。

上記目的を達成するための本発明に係る貯湯システムの特徴構成は、
熱を発生する熱源装置と、
湯水を貯湯し、当該湯水を熱消費装置に供給可能な貯湯装置と、
前記熱源装置と前記貯湯装置との間で湯水が循環通流可能な湯水循環路と、
前記湯水循環路における湯水の通流状態を調節する通流状態調節装置と、
前記熱消費装置において供給が要求されている湯水の温度に関する情報を収集する情報収集装置と、
前記各装置の動作を制御する制御装置とを備え、
前記制御装置は、前記湯水循環路から前記貯湯装置に流入することで前記貯湯装置に貯えられることになる、前記熱源装置の排熱を回収した後で前記熱源装置から前記貯湯装置へ向かう前記湯水循環路の途中の湯水の温度が、前記情報収集装置が収集した、前記熱消費装置において供給が要求されている湯水の温度に応じて決定する目標貯湯温度となるように前記通流状態調節装置の動作を制御する点にある。

上記特徴構成によれば、制御装置は、湯水循環路から貯湯装置に流入することで貯湯装置に貯えられることになる、熱源装置の排熱を回収した後で熱源装置から貯湯装置へ向かう湯水循環路の途中の湯水の温度が目標貯湯温度となるように通流状態調節装置の動作を制御する。そして、この目標貯湯温度が、従来のように熱消費装置において供給が要求されている湯水の温度とは無関係に常に一定の値に維持され続けるのではなく、情報収集装置が収集した、熱消費装置において供給が要求されている湯水の温度に応じて決定される。つまり、目標貯湯温度は可変であり、目標貯湯温度に対して、熱消費装置において供給が要求されている湯水の温度の高低を反映させることができる。例えば、熱消費装置が要求する湯水の温度が高ければその高い要求温度に応じた温度に目標貯湯温度を決定し、熱消費装置が要求する湯水の温度が低ければその低い要求温度に応じた温度に目標貯湯温度を決定できる。

このように、目標貯湯温度に対して、熱消費装置において供給が要求されている湯水の温度の高低を反映させることができるので、熱消費装置において供給が要求されている湯水の温度と目標貯湯温度との間の乖離が大きくならないようにできる。そして、熱消費装置において供給が要求されている湯水の温度と目標貯湯温度との間の乖離が大きくならないようにできることで、熱消費装置において供給が要求されている湯水の温度が低くても、必要以上に高い温度（目標貯湯温度）の湯水が貯湯装置に貯湯されるような事態を回避でき、その結果、適切な温度の湯水の貯湯量をできるだけ多く確保することができる。
更に、目標貯湯温度が適切に設定されているので、湯水循環路における湯水の流速も適切な値になる。その結果、湯水が湯水循環路を流れている間に発生し得る放熱損失を最小限に抑制できる。
従って、放熱損失を抑制しつつ、必要な温度の湯水の貯湯を行える貯湯システムを提供できる。

本発明に係る貯湯システムの別の特徴構成は、前記制御装置は、前記目標貯湯温度を、前記情報収集装置が収集した、前記熱消費装置において供給が要求されている湯水の温度よりも所定温度だけ高い温度に決定する点にある。

上記特徴構成によれば、貯湯装置には、熱消費装置において供給が要求されている湯水の温度よりも高い目標貯湯温度の湯水を貯湯しておくことで、ボイラなどの補助熱源装置を作動させなくても、熱消費装置での熱消費に十分な温度の湯水を貯湯装置から供給できるようになる。
更に、熱消費装置において供給が要求されている湯水の温度が変わると、目標貯湯温度も、熱消費装置において供給が要求されている湯水の温度と目標貯湯温度との間の温度差が所定温度だけ維持されたまま、熱消費装置において供給が要求されている湯水の温度の変化に追従して変化する。つまり、熱消費装置において供給が要求されている湯水の温度と目標貯湯温度との間の温度差が所定温度よりも大きくならないので、熱消費装置が要求する湯水の温度と比較して必要以上に高い温度の湯水が貯湯装置に貯湯されることがないようにできる。

本発明に係る貯湯システムの更に別の特徴構成は、前記制御装置は、前記熱消費装置での消費が予測される予測熱消費量を、前記目標貯湯温度の湯水で前記貯湯装置に予め蓄えるように前記熱源装置及び前記通流状態調節装置の動作を制御する点にある。

貯湯装置で蓄える熱量は同じであっても、高い温度の湯水を少量だけ貯える方法や、低い温度の湯水を多量に貯える方法がある。但し、前者の場合は湯水の量の不足を招き、後者の場合は湯水の温度が不足して、何れの場合も別途補助熱源装置を作動させなければならないという事態を招く。
ところが本特徴構成によれば、必要とされる熱量（即ち、予測熱消費量）を目標貯湯温度の湯水を用いて予め蓄えることができる。その結果、熱消費装置で利用される湯水の量が不足するという事態及び熱消費装置で利用される湯水の温度が不足するという事態の両方を回避できる。

本発明に係る貯湯システムの更に別の特徴構成は、前記熱源装置は燃料電池又は太陽熱を集熱する太陽熱集熱装置である点にある。

燃料電池及び太陽熱集熱装置は、例えば内燃機関等と比べて排熱量が少ないため、目標貯湯温度を高く設定すると少量の湯水しか貯えることができない場合も生じ得る。
ところが本特徴構成によれば、目標貯湯温度が、熱消費装置において供給が要求されている湯水の温度に応じて決定されるので、熱消費装置において供給が要求されている湯水の温度と目標貯湯温度との間の乖離が大きくならないようにでき、湯水を必要以上に高い温度にまで加熱する必要がなくなる。その結果、燃料電池及び太陽熱集熱装置からの排熱量が比較的少なくても、目標貯湯温度の湯水の貯湯量をできるだけ多く確保することができる。

上記目的を達成するための本発明に係る貯湯システムの運転方法の特徴構成は、熱を発生する熱源装置と、湯水を貯湯し、当該湯水を熱消費装置に供給可能な貯湯装置と、前記熱源装置と前記貯湯装置との間で湯水が循環通流可能な湯水循環路と、前記湯水循環路における湯水の通流状態を調節する通流状態調節装置と、前記熱消費装置において供給が要求されている湯水の温度に関する情報を収集する情報収集装置と、前記各装置の動作を制御する制御装置とを備える貯湯システムの運転方法であって、
前記制御装置が、前記情報収集装置が収集した、前記熱消費装置において供給が要求されている湯水の温度に応じて目標貯湯温度を決定する工程と、
前記制御装置が、前記湯水循環路から前記貯湯装置に流入することで前記貯湯装置に貯えられることになる、前記熱源装置の排熱を回収した後で前記熱源装置から前記貯湯装置へ向かう前記湯水循環路の途中の湯水の温度が前記目標貯湯温度となるように前記通流状態調節装置の動作を制御する工程とを有する点にある。

上記特徴構成によれば、制御装置が、湯水循環路から貯湯装置に流入することで貯湯装置に貯えられることになる、熱源装置の排熱を回収した後で熱源装置から貯湯装置へ向かう湯水循環路の途中の湯水の温度が目標貯湯温度となるように通流状態調節装置の動作を制御する。そして、制御装置が、この目標貯湯温度を、従来のように熱消費装置において供給が要求されている湯水の温度とは無関係に常に一定の値に決定するのではなく、情報収集装置が収集した、熱消費装置において供給が要求されている湯水の温度に応じて決定している。つまり、目標貯湯温度は可変であり、制御装置は、目標貯湯温度に対して、熱消費装置において供給が要求されている湯水の温度の高低を反映させることができる。例えば、制御装置は、熱消費装置が要求する湯水の温度が高ければその高い要求温度に応じた温度に目標貯湯温度を決定し、熱消費装置が要求する湯水の温度が低ければその低い要求温度に応じた温度に目標貯湯温度を決定できる。

このように、制御装置が、目標貯湯温度に対して、熱消費装置において供給が要求されている湯水の温度の高低を反映させることができるので、熱消費装置において供給が要求されている湯水の温度と目標貯湯温度との間の乖離が大きくならないようにできる。そして、熱消費装置において供給が要求されている湯水の温度と目標貯湯温度との間の乖離が大きくならないようにできることで、熱消費装置において供給が要求されている湯水の温度が低くても、必要以上に高い温度（目標貯湯温度）の湯水が貯湯装置に貯湯されるような事態を回避でき、その結果、適切な温度の湯水の貯湯量をできるだけ多く確保することができる。
更に、制御装置が、目標貯湯温度を適切に設定するので、湯水循環路における湯水の流速も適切な値になる。その結果、湯水が湯水循環路を流れている間に発生し得る放熱損失を最小限に抑制できる。
従って、放熱損失を抑制しつつ、必要な温度の湯水の貯湯を行える貯湯システムの運転方法を提供できる。

本発明に係る貯湯システムの運転方法の別の特徴構成は、前記制御装置が、前記目標貯湯温度を、前記情報収集装置が収集した、前記熱消費装置において供給が要求されている湯水の温度よりも所定温度だけ高い温度に決定する点にある。

上記特徴構成によれば、制御装置が、熱消費装置において供給が要求されている湯水の温度よりも高い目標貯湯温度の湯水が貯湯装置に貯湯されるようしておくことで、ボイラなどの補助熱源装置を作動させなくても、熱消費装置での熱消費に十分な温度の湯水を貯湯装置から供給できるようになる。
更に、制御装置は、熱消費装置において供給が要求されている湯水の温度が変わると、目標貯湯温度も、熱消費装置において供給が要求されている湯水の温度と目標貯湯温度との間の温度差を所定温度だけ維持したまま、熱消費装置において供給が要求されている湯水の温度の変化に追従して変化させる。つまり、熱消費装置において供給が要求されている湯水の温度と目標貯湯温度との間の温度差が所定温度よりも大きくならないので、熱消費装置が要求する湯水の温度と比較して必要以上に高い温度の湯水が貯湯装置に貯湯されることがないようにできる。

本発明に係る貯湯システムの運転方法の更に別の特徴構成は、
前記制御装置が、前記熱消費装置での過去の熱消費量に関する情報を参照して、前記熱消費装置での予測熱消費量を導出する工程と、
前記制御装置が、前記予測熱消費量を前記目標貯湯温度の湯水で前記貯湯装置に予め蓄えるように前記熱源装置及び前記通流状態調節装置の動作を制御する工程とを有する点にある。

貯湯装置で蓄える熱量は同じであっても、高い温度の湯水を少量だけ貯える方法や、低い温度の湯水を多量に貯える方法がある。但し、前者の場合は湯水の量の不足を招き、後者の場合は湯水の温度が不足して、何れの場合も別途補助熱源装置を作動させなければならないという事態を招く。
ところが本特徴構成によれば、制御装置が、熱消費装置での予測熱消費量を導出する工程を実施した上で、必要とされる熱量（即ち、導出した予測熱消費量）を目標貯湯温度の湯水を用いて予め蓄えるように熱源装置及び通流状態調節装置の動作を制御する。その結果、湯水の量が不足するという事態及び湯水の温度が不足するという事態の両方を回避できる。

上記目的を達成するための本発明に係る貯湯システム用の制御装置の特徴構成は、熱を発生する熱源装置と、湯水を貯湯し、当該湯水を熱消費装置に供給可能な貯湯装置と、前記熱源装置と前記貯湯装置との間で湯水が循環通流可能な湯水循環路と、前記湯水循環路における湯水の通流状態を調節する通流状態調節装置と、前記熱消費装置において供給が要求されている湯水の温度に関する情報を収集する情報収集装置とを備える貯湯システム用の制御装置であって、
前記湯水循環路から前記貯湯装置に流入することで前記貯湯装置に貯えられることになる、前記熱源装置の排熱を回収した後で前記熱源装置から前記貯湯装置へ向かう前記湯水循環路の途中の湯水の温度が、前記情報収集装置が収集した、前記熱消費装置において供給が要求されている湯水の温度に応じて決定される目標貯湯温度となるように前記通流状態調節装置の動作を制御する点にある。

上記特徴構成によれば、貯湯システム用の制御装置が、湯水循環路から貯湯装置に流入することで貯湯装置に貯えられることになる、熱源装置の排熱を回収した後で熱源装置から貯湯装置へ向かう湯水循環路の途中の湯水の温度が目標貯湯温度となるように通流状態調節装置の動作を制御する。そして、この目標貯湯温度が、従来のように熱消費装置において供給が要求されている湯水の温度とは無関係に常に一定の値に維持され続けるのではなく、情報収集装置が収集した、熱消費装置において供給が要求されている湯水の温度に応じて決定される。つまり、目標貯湯温度は可変であり、貯湯システム用の制御装置は、目標貯湯温度に対して、熱消費装置において供給が要求されている湯水の温度の高低を反映させることができる。例えば、貯湯システム用の制御装置は、熱消費装置が要求する湯水の温度が高ければその高い要求温度に応じた温度に目標貯湯温度を決定し、熱消費装置が要求する湯水の温度が低ければその低い要求温度に応じた温度に目標貯湯温度を決定する。

このように、貯湯システム用の制御装置は、目標貯湯温度に対して、熱消費装置において供給が要求されている湯水の温度の高低を反映させることができるので、熱消費装置において供給が要求されている湯水の温度と目標貯湯温度との間の乖離が大きくならないようにできる。そして、熱消費装置において供給が要求されている湯水の温度と目標貯湯温度との間の乖離が大きくならないようにできることで、熱消費装置において供給が要求されている湯水の温度が低くても、必要以上に高い温度（目標貯湯温度）の湯水が貯湯装置に貯湯されるような事態を回避でき、その結果、適切な温度の湯水の貯湯量をできるだけ多く確保することができる。
更に、目標貯湯温度が適切に設定されているので、湯水循環路における湯水の流速も適切な値になる。その結果、湯水が湯水循環路を流れている間に発生し得る放熱損失を最小限に抑制できる。
従って、放熱損失を抑制しつつ、必要な温度の湯水の貯湯を行える貯湯システム用の制御装置を提供できる。

貯湯システムの構成を示す図である。

以下に図面を参照して本発明に係る貯湯システムＳ及びその運転方法、並びに、貯湯システム用の制御装置６について説明する。
図１は、貯湯システムＳの構成を示す図である。図示するように、貯湯システムＳは、熱を発生する熱源装置としての燃料電池１と、貯湯装置２と、燃料電池１と貯湯装置２との間で湯水が循環通流可能な湯水循環路８と、湯水循環路８における湯水の通流状態を調節する通流状態調節装置としてのポンプＰと、熱消費装置４において供給が要求されている湯水の温度に関する情報を収集する情報収集装置５と、上記各装置の動作を制御する制御装置６とを備える。この貯湯システムＳに貯湯される湯水は、例えば、湯水の形態で熱を消費する熱消費装置４（給湯用途や暖房用途など）に供給される。

熱源装置としての燃料電池１は、アノードとカソードとで構成されるセルにおいて水素などの燃料ガスと酸素とを消費して発電を行い、その発電反応時に熱を発生する。例えば、燃料電池１の内部では、燃料電池冷却水がセルを冷却するように構成される。言い換えると、燃料電池冷却水を用いて燃料電池１の排熱が回収される。

貯湯装置２は湯水を貯湯する。その貯湯している湯水は湯水供給路９を介して熱消費装置４に供給可能である。燃料電池１と貯湯装置２との間には、貯湯装置２が貯えている湯水が通流可能な湯水循環路８が設けられている。そして、湯水は燃料電池１と貯湯装置２との間を循環する。

貯湯装置２から燃料電池１へ向かう湯水循環路８の往路８ａの途中には、湯水循環路８における湯水の通流を付勢するポンプＰが設けられている。ポンプＰの動作状態は制御装置６によって制御される。従って、ポンプＰは、湯水循環路８における湯水の通流状態を調節する通流状態調節装置として機能する。湯水循環路８を通流する湯水は、燃料電池１に設けられている熱交換器（図示せず）において加熱されることで燃料電池１の排熱を回収する。例えば、湯水は、上述した燃料電池冷却水との間で熱交換することで、燃料電池１の排熱を回収する。

燃料電池１から貯湯装置２へ向かう湯水循環路８の復路８ｂの途中には、湯水の温度を計測する温度センサＴ１が設けられている。温度センサＴ１の計測結果は、情報収集装置５によって収集され、制御装置６に伝達される。また、制御装置６は、温度センサＴ１の計測結果を情報記憶装置７に記憶させることもできる。

本実施形態において、貯湯装置２の内部では湯水が温度成層を形成するように貯湯される。つまり、貯湯装置２の下部には低温の湯水が貯留され、上部ほど高温の湯水が貯留される。従って、貯湯装置２の下部には給水路１０ａ（１０）が接続されて、例えば低温の水道水が貯湯装置２の下部に逐次補充されるように構成されている。
また、貯湯装置２から燃料電池１へと向かう湯水循環路８の往路８ａは貯湯装置２の下部に接続されて、比較的低温の湯水が燃料電池１へと供給されて加熱される。これに対して、燃料電池１から貯湯装置２へと向かう加熱された後の高温の湯水は貯湯装置２の上部に流入して貯えられる。
更に、貯湯装置２の上部には湯水供給路９が接続される。その湯水供給路９を介して高温の湯水が貯湯装置２から熱消費装置４へ供給される。

貯湯装置２には、貯留されている湯水の温度を測定するための温度センサが複数個設けられている。図１に示した例では、貯湯装置２の上部と中間部と下部とに合計３個の温度センサＴ３〜Ｔ５を設けている。その結果、上部の温度センサＴ５で貯湯装置２の上部に存在する湯水の温度を測定でき、中間部の温度センサＴ４で貯湯装置２の中間部に存在する湯水の温度を測定でき、下部の温度センサＴ３で貯湯装置２の下部に存在する湯水の温度を測定できる。各温度センサＴ３〜Ｔ５の計測結果は、情報収集装置５によって収集され、制御装置６に伝達される。また、制御装置６は、各温度センサＴ３〜Ｔ５の測定結果を情報記憶装置７に記憶させることもできる。

貯湯装置２から熱消費装置４へ湯水を供給するための湯水供給路９の途中には、バーナを備えたボイラなどの補助熱源装置３が設けられる。補助熱源装置３の動作は制御装置６が制御する。補助熱源装置３の下流側の湯水供給路９の途中には、湯水の温度を計測する温度センサＴ２が設けられる。本実施形態において、温度センサＴ２で温度計測される湯水は、熱消費装置４に供給される湯水の温度に対応する。温度センサＴ２の計測結果は、情報収集装置５によって収集され、制御装置６に伝達される。従って、制御装置６は、温度センサＴ２の計測結果に基づいて、補助熱源装置３の動作を制御可能である。具体的には、制御装置６は、温度センサＴ２で計測される湯水の温度が所望の温度となるように、補助熱源装置３を加熱作動させることができる。

加えて、補助熱源装置３の下流側且つ温度センサＴ２の上流側の湯水供給路９の途中には給水路１０ｂ（１０）が接続されている。この給水路１０ｂの途中には、通流する湯水の流量を調節可能な流量調節弁Ｖが設けられている。流量調節弁Ｖの動作は制御装置６が制御する。従って、制御装置６は、温度センサＴ２の計測結果に基づいて、流量調節弁Ｖの動作を制御可能である。具体的には、制御装置６は、温度センサＴ２で計測される湯水の温度が所望の温度となるように、湯水供給路９を通流する湯水に添加する給水量を流量調整弁を用いて調節できる。

更に、本実施形態では、湯水供給路９を介して熱消費装置４に供給される湯水の温度を計測する温度センサＴ２と流量を計測する流量センサＭとが設けられている。温度センサＴ２の計測結果及び流量センサＭの計測結果は、情報収集装置５によって収集され、制御装置６に伝達される。また、制御装置６は、温度センサＴ２の計測結果及び流量センサＭの計測結果を情報記憶装置７に記憶させておく。従って、制御装置６は、過去の温度センサＴ２及び流量センサＭの計測結果を参照して、熱消費装置４で消費された熱量を導出できる。

情報収集装置５は、上述した機能の他にも、熱消費装置４に設定されている温度（即ち、熱消費装置４において供給が要求されている湯水の温度）に関する情報を通信線（図示せず）などを介して収集できる。制御装置６は、その情報を情報記憶装置７に記憶させることができる。例えば、熱消費装置４が風呂湯張り装置である場合、風呂湯張りの設定温度（例えば、４０℃など）に関する情報が情報収集装置５によって収集される。

次に、貯湯システムＳの運転方法について説明する。
本実施形態において、制御装置６は、情報収集装置５が収集した、熱消費装置４において供給が要求されている湯水の温度応じて決定する目標貯湯温度で湯水が貯湯装置２に貯えられるように通流状態調節装置としてのポンプＰの動作を制御する。例えば、制御装置６は、目標貯湯温度を、情報収集装置５が収集した、熱消費装置４において供給が要求されている湯水の温度よりも所定温度だけ高い温度に決定する。一例を挙げると、制御装置６は、熱消費装置４で供給が要求されている湯水の温度が４０℃の場合、その温度よりも例えば５℃という所定温度だけ高い４５℃に目標貯湯温度を決定する工程を実施する。このように、制御装置６は、情報収集装置５が収集した、熱消費装置４において供給が要求されている湯水の温度が高くなるにつれて目標貯湯温度が高くなる関係で目標貯湯温度を決定し、その目標貯湯温度で湯水が貯湯装置２に貯えられるように通流状態調節装置としてのポンプＰの動作を制御する。尚、貯湯装置２から湯水が供給される熱消費装置４が複数台存在している場合、供給が要求される湯水の温度（供給要求温度）は複数存在することになる。その場合、制御装置６は、目標貯湯温度を、最も高い供給要求温度よりも所定温度だけ高く設定すればよい。

更に、制御装置６は、目標貯湯温度で湯水が貯湯装置２に貯えられるようにポンプＰの動作を制御する工程を実施する。本実施形態では、湯水循環路８から貯湯装置２に流入することで貯湯装置２に貯えられることになる湯水の温度は、湯水循環路８の復路８ｂに設けられる温度センサＴ１によって計測可能である。また、湯水循環路８における湯水の流量が多くなると、温度センサＴ１によって計測される湯水の温度は低くなり、逆に、湯水循環路８における湯水の流量が少なくなると、温度センサＴ１によって計測される湯水の温度は高くなる。従って、制御装置６は、温度センサＴ１によって計測される湯水の温度が上記目標貯湯温度となるように、ポンプＰの動作を調節して湯水循環路８における湯水の流量を調節する。

以下の表１に示すのは、燃料電池１の発電出力を２５０Ｗで運転した場合の排熱を、目標貯湯温度を異ならせて貯湯装置２に回収した場合の回収熱量の例である。実施例として示す３つの数値は、本発明のように、熱消費装置４において供給が要求されている湯水温度に応じて変更された目標貯湯温度（４０℃）、循環状態調節装置としてのポンプＰによって調節される湯水循環路８における湯水の循環流量、及び、貯湯装置２に回収された回収熱量の各数値である。これに対して、比較例として示す３つの数値は、従来のように、比較的高い温度に常に一定に設定されたときの目標貯湯温度（６０℃）、循環状態調節装置としてのポンプＰによって調節される湯水循環路８における湯水の循環流量、及び、貯湯装置２に回収された回収熱量の各数値である。
尚、実施例及び比較例の何れの場合も、燃料電池１の発電出力を２５０Ｗで運転した場合の排熱は３００Ｗである。

表１に示す「循環流量」は、湯水循環路８を通流する湯水の流量のことであるので、結果として、貯湯装置２に流入して貯湯される湯水の量に対応する。従って、本発明の実施例（目標貯湯温度が４０℃の場合）の方が、目標貯湯温度の湯水の貯湯量を多くすることができたと言える。更に、「回収熱量」についても本発明の実施例の方が多くなっており、湯水が湯水循環路８を流れている間に発生し得る放熱損失を抑制できたと言える。

以上のように、本実施形態では、貯湯システム用の制御装置６が、熱源装置から排熱を回収する湯水が貯湯装置２に貯えられるときの目標貯湯温度を、熱消費装置４において供給が要求されている湯水の温度に応じて決定し、その決定した目標貯湯温度で湯水が前記貯湯装置２に貯えられるように通流状態調節装置としてのポンプＰの動作を制御する。つまり、目標貯湯温度が、従来のように熱消費装置４において供給が要求されている湯水の温度とは無関係に常に一定の値に決定されるのではなく、制御装置６が、目標貯湯温度を、熱消費装置４において供給が要求されている湯水の温度に応じて変更可能である。つまり、本発明において目標貯湯温度は可変であり、目標貯湯温度に対して、熱消費装置４において供給が要求されている湯水の温度の高低を反映させることができる。

このように、制御装置６は、目標貯湯温度に対して、熱消費装置において供給が要求されている湯水の温度の高低を反映させることができるので、熱消費装置において供給が要求されている湯水の温度と目標貯湯温度との間の乖離が大きくならないようにできる。特に、熱消費装置４において供給が要求されている湯水の温度と目標貯湯温度との間の温度差を所定温度分だけに制限すれば、熱消費装置４が要求する湯水の温度と比較して必要以上に高い温度の湯水が貯湯装置２に貯湯されることがないようにできる。その結果、適切な温度の湯水の貯湯量をできるだけ多く確保することができる。更に、制御装置６が、目標貯湯温度を適切に設定するので、湯水循環路８における湯水の流速も適切な値になる。その結果、湯水が湯水循環路８を流れている間に発生し得る放熱損失を最小限に抑制できる。

更に、制御装置６は、貯湯装置２へ湯水を実際に貯めるに当たり、熱消費装置４での消費が予測される予測熱消費量を、上述した目標貯湯温度の湯水で貯湯装置２に予め蓄えるように燃料電池１及びポンプＰの動作を制御する。具体的には、制御装置６は、熱消費装置４での過去の熱消費量に関する情報を参照して、熱消費装置４での予測熱消費量を予め導出する工程を実施し、更に、その予測熱消費量を目標貯湯温度の湯水で貯湯装置２に予め蓄えるように燃料電池１の出力及び運転時間帯並びにポンプＰの動作を制御する工程を実施する。従って、制御装置６が、熱消費装置４での予測熱消費量を導出した上で、熱消費装置４での湯水の消費に先立って、必要とされる熱量（即ち、導出した予測熱消費量）を目標貯湯温度の湯水を用いて予め蓄えることができる。その結果、熱消費装置４で利用される湯水の量が不足するという事態及び熱消費装置４で利用される湯水の温度が不足するという事態の両方を回避できる。

＜別実施形態＞
＜１＞
上記実施形態では、貯湯装置２に３個の温度センサＴ３〜Ｔ５を設けた例を説明したが、貯湯装置２に設ける温度センサの数は適宜変更可能である。

＜２＞
上記実施形態では、制御装置６が、熱消費装置４で供給が要求されている湯水の温度よりも例えば５℃という所定温度だけ高い温度に目標貯湯温度を決定する例を示したが、上記所定温度の値は適宜変更可能である。

＜３＞
上記実施形態では、熱消費装置４が複数台存在しているために、熱消費装置４によって供給が要求される湯水の温度（供給要求温度）も複数存在する場合、制御装置６が、最も高い供給要求温度を基準温度として、その基準温度よりも所定温度だけ高い温度を目標貯湯温度として決定することを説明したが、上記基準温度として別の温度を用いてもよい。例えば、制御装置６が、複数の供給要求温度のうち、２番目（或いは、３番目、４番目でも構わない）に高い供給要求温度を基準温度として、その基準温度よりも所定温度だけ高い温度を目標貯湯温度として決定してもよい。

＜４＞
上記実施形態では、熱源装置として燃料電池１を用いた例を説明したが、他の装置を熱源装置として用いてもよい。例えば、太陽熱を集熱する太陽熱集熱装置を熱源装置として用いてもよい。燃料電池及び太陽熱集熱装置は、例えば内燃機関等と比べて排熱量が少ないため、目標貯湯温度を高く設定すると少量の湯水しか貯えることができない場合も生じ得るが、本発明に係る貯湯システムＳでは目標貯湯温度が適切に設定されるので、熱消費装置４において供給が要求されている湯水の温度と目標貯湯温度との間の乖離が大きくならないようにでき、湯水を必要以上に高い温度にまで加熱する必要がなくなる。その結果、燃料電池及び太陽熱集熱装置からの排熱量が比較的少なくても、目標貯湯温度の湯水の貯湯量をできるだけ多く確保することができる。

本発明は、放熱損失を抑制しつつ、必要な温度の湯水の貯湯を行える貯湯システム及びその運転方法、並びに、貯湯システム用の制御装置に利用できる。

１燃料電池（熱源装置）
２貯湯装置
４熱消費装置
５情報収集装置
６制御装置
８湯水循環路
Ｐポンプ（通流状態調節装置）
Ｓ貯湯システム

Claims

熱を発生する熱源装置と、
湯水を貯湯し、当該湯水を熱消費装置に供給可能な貯湯装置と、
前記熱源装置と前記貯湯装置との間で湯水が循環通流可能な湯水循環路と、
前記湯水循環路における湯水の通流状態を調節する通流状態調節装置と、
前記熱消費装置において供給が要求されている湯水の温度に関する情報を収集する情報収集装置と、
前記各装置の動作を制御する制御装置とを備え、
前記制御装置は、前記湯水循環路から前記貯湯装置に流入することで前記貯湯装置に貯えられることになる、前記熱源装置の排熱を回収した後で前記熱源装置から前記貯湯装置へ向かう前記湯水循環路の途中の湯水の温度が、前記情報収集装置が収集した、前記熱消費装置において供給が要求されている湯水の温度に応じて決定する目標貯湯温度となるように前記通流状態調節装置の動作を制御する貯湯システム。
前記制御装置は、前記目標貯湯温度を、前記情報収集装置が収集した、前記熱消費装置において供給が要求されている湯水の温度よりも所定温度だけ高い温度に決定する請求項１に記載の貯湯システム。
前記制御装置は、前記熱消費装置での消費が予測される予測熱消費量を、前記目標貯湯温度の湯水で前記貯湯装置に予め蓄えるように前記熱源装置及び前記通流状態調節装置の動作を制御する請求項１又は２に記載の貯湯システム。
前記熱源装置は燃料電池又は太陽熱を集熱する太陽熱集熱装置である請求項１〜３の何れか一項に記載の貯湯システム。
熱を発生する熱源装置と、湯水を貯湯し、当該湯水を熱消費装置に供給可能な貯湯装置と、前記熱源装置と前記貯湯装置との間で湯水が循環通流可能な湯水循環路と、前記湯水循環路における湯水の通流状態を調節する通流状態調節装置と、前記熱消費装置において供給が要求されている湯水の温度に関する情報を収集する情報収集装置と、前記各装置の動作を制御する制御装置とを備える貯湯システムの運転方法であって、
前記制御装置が、前記情報収集装置が収集した、前記熱消費装置において供給が要求されている湯水の温度に応じて目標貯湯温度を決定する工程と、
前記制御装置が、前記湯水循環路から前記貯湯装置に流入することで前記貯湯装置に貯えられることになる、前記熱源装置の排熱を回収した後で前記熱源装置から前記貯湯装置へ向かう前記湯水循環路の途中の湯水の温度が前記目標貯湯温度となるように前記通流状態調節装置の動作を制御する工程とを有する貯湯システムの運転方法。
前記制御装置が、前記目標貯湯温度を、前記情報収集装置が収集した、前記熱消費装置において供給が要求されている湯水の温度よりも所定温度だけ高い温度に決定する請求項５に記載の貯湯システムの運転方法。
前記制御装置が、前記熱消費装置での過去の熱消費量に関する情報を参照して、前記熱消費装置での予測熱消費量を導出する工程と、
前記制御装置が、前記予測熱消費量を前記目標貯湯温度の湯水で前記貯湯装置に予め蓄えるように前記熱源装置及び前記通流状態調節装置の動作を制御する工程とを有する請求項５又は６に記載の貯湯システムの運転方法。
熱を発生する熱源装置と、湯水を貯湯し、当該湯水を熱消費装置に供給可能な貯湯装置と、前記熱源装置と前記貯湯装置との間で湯水が循環通流可能な湯水循環路と、前記湯水循環路における湯水の通流状態を調節する通流状態調節装置と、前記熱消費装置において供給が要求されている湯水の温度に関する情報を収集する情報収集装置とを備える貯湯システム用の制御装置であって、
前記湯水循環路から前記貯湯装置に流入することで前記貯湯装置に貯えられることになる、前記熱源装置の排熱を回収した後で前記熱源装置から前記貯湯装置へ向かう前記湯水循環路の途中の湯水の温度が、前記情報収集装置が収集した、前記熱消費装置において供給が要求されている湯水の温度に応じて決定される目標貯湯温度となるように前記通流状態調節装置の動作を制御する制御装置。