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JP2013069598A - Cogeneration system - Google Patents

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JP2013069598A
JP2013069598A JP2011208461A JP2011208461A JP2013069598A JP 2013069598 A JP2013069598 A JP 2013069598A JP 2011208461 A JP2011208461 A JP 2011208461A JP 2011208461 A JP2011208461 A JP 2011208461A JP 2013069598 A JP2013069598 A JP 2013069598A
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Japan
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hot water
power generation
heat source
storage tank
auxiliary heat
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JP2011208461A
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Japanese (ja)
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Yoshihiko Tanaka
良彦 田中
Koji Kimura
孝次 木村
Yoshihide Nakajima
良秀 中嶋
Takanobu Kaneshiro
貴信 金城
Yoshiyuki Fujii
善行 藤井
Hirosuke Motoshita
裕亮 本下
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Noritz Corp
Original Assignee
Noritz Corp
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    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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    • Y02E60/50Fuel cells

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a cogeneration system which can be operated continuously without disabling the safety interruption function of a microcomputer meter, and can be operated with high energy efficiency while stabilizing the amount of power generation by a fuel cell.SOLUTION: In the cogeneration system having a power generation section incorporating a fuel cell and generating electrical energy and thermal energy simultaneously, and heating hot water by heat generated in the power generation section, a storage tank for storing hot water, an auxiliary heat source for heating hot water as required, a storage system for supplying the hot water heated in the auxiliary heat source to the storage tank, and a fuel supply system for supplying fuel gas to the power generation section and the auxiliary heat source are provided. On condition that power generation by the power generation section has sustained for a predetermined time or longer, fuel gas consumption operation is carried out forcibly. In the fuel gas consumption operation, hot water heated by combustion operation of the auxiliary heat source is stored in the storage tank.

Description

本発明は、燃料電池を使用したコージェネレーションシステムに関するものである。   The present invention relates to a cogeneration system using a fuel cell.

従来から、電力を発電すると共に、その際に発生する排熱を給湯や暖房等に利用できるコージェネレーションシステムが知られている。そして、この種のシステムに採用される発電手段としては、ガスエンジンによるものや、燃料電池によるものがある。燃料電池によるものとしては、固体高分子形の燃料電池(以下、PEFCとも称す)や、固体酸化物形の燃料電池(以下、SOFCとも称す)が知られている。   2. Description of the Related Art Conventionally, a cogeneration system that generates electric power and can use exhaust heat generated at that time for hot water supply or heating is known. And as a power generation means employ | adopted for this kind of system, there exist a thing by a gas engine and a thing by a fuel cell. As the fuel cell, a polymer electrolyte fuel cell (hereinafter also referred to as PEFC) and a solid oxide fuel cell (hereinafter also referred to as SOFC) are known.

コージェネレーションシステムでは、ガスエンジンによるものだけでなく、燃料電池によるものであっても、燃料ガスを導入して発電している。具体的には、燃料電池によるコージェネレーションシステムでは、都市ガス、LPG、消化ガス、メタノール、GTL(Gas to Liquid)等の原料となるガスから、改質器によって水素に富むガスを生成し、生成した水素に富むガスと酸素を含む酸化剤ガスとの電気化学的反応によって発電している。そして、このようなコージェネレーションシステムを一般家庭で使用する場合、入手容易性の観点から、都市ガスやLPG等の商用ガスが原料となるガスとして採用されている。   The cogeneration system generates power by introducing fuel gas, not only by a gas engine but also by a fuel cell. Specifically, in a fuel cell cogeneration system, a gas rich in hydrogen is generated by a reformer from gas such as city gas, LPG, digestion gas, methanol, GTL (Gas to Liquid), and generated. Power is generated by an electrochemical reaction between the hydrogen-rich gas and an oxygen-containing oxidant gas. And when using such a cogeneration system in a general household, commercial gas, such as city gas and LPG, is adopted as gas from a viewpoint of availability.

ところで、一般家庭で商用ガスの供給を受けるときは、安全性の観点から、ガスの流量が大きく変化することなく一定時間以上流れ続けると、ガスの流れを遮断する機能を持つメータを介してガスの供給を受ける場合がある。このような機能を持つメータは、一般にマイコンメータと呼ばれている。マイコンメータは、例えば、ゴム管が外れたときや、風呂をつけ放しにしてしまったときのように、ガスを供給し続けると危険な場合、安全のためにガスの流れを遮断する機能(安全遮断機能)を持つメータである。したがって、マイコンメータは、上記のような状況が予測されるとき、具体的には、ガスの大きな流量変化がない状態で一定時間以上流れ続けたとき、自動的にガスの供給を遮断する。   By the way, when receiving commercial gas supply in a general household, from the viewpoint of safety, if the gas flow rate does not change greatly, it continues to flow for a certain period of time, and the gas is passed through a meter that has a function of blocking the gas flow. May be supplied. A meter having such a function is generally called a microcomputer meter. The microcomputer meter is a function that shuts off the gas flow for safety when the gas supply is dangerous, such as when the rubber tube is removed or when the bath is left open. It is a meter with a cutoff function. Therefore, the microcomputer meter automatically shuts off the gas supply when the above-described situation is predicted, specifically, when it continues to flow for a certain period of time without a large change in the gas flow rate.

上記のことから、燃料電池によるコージェネレーションシステムを一般家庭で使用するとき、通常、マイコンメータを通過したガスの供給を受けている場合が多い。   From the above, when a cogeneration system using a fuel cell is used in a general household, the gas usually passes through a microcomputer meter in many cases.

ここで、燃料電池によるコージェネレーションシステム(特にSOFC)は、一般的に、一旦起動させた後、即座に停止させることなく長い時間使用する。詳説すると、燃料電池によるコージェネレーションシステム(特にSOFC)では、燃料電池が運転を停止すると、温度が一定値以下まで下がらなければ再起動できないため、短時間に起動、停止、再起動を実施できない。そのため、燃料電池によるコージェネレーションシステムでは、一度起動させると、長い時間停止させずに運転させている。   Here, the cogeneration system (especially SOFC) using a fuel cell is generally used for a long time without being stopped immediately after being once started. More specifically, in a fuel cell cogeneration system (especially SOFC), when the fuel cell stops operation, it cannot be restarted unless the temperature drops below a certain value, so that it cannot be started, stopped, or restarted in a short time. Therefore, a cogeneration system using a fuel cell is operated without being stopped for a long time once activated.

しかしながら、燃料電池によるコージェネレーションシステムを長い時間停止させずに使用すると、燃料電池に供給される商用ガスが一定時間以上流量が変わることなく流れる場合がある。すると、マイコンメータは、それが正常な運転であってもガス漏れがあったと誤認し、ガスの流れを遮断してしまうおそれがあった。即ち、マイコンメータによって燃料電池へのガスの供給が遮断され、コージェネレーションシステムが停止してしまうおそれがあった。   However, when a cogeneration system using a fuel cell is used without being stopped for a long time, the commercial gas supplied to the fuel cell may flow without changing its flow rate for a certain time or more. Then, even if it was a normal operation | movement, the microcomputer meter misidentified that there was gas leak, and there existed a possibility of interrupting | blocking the flow of gas. That is, there is a possibility that the gas supply to the fuel cell is cut off by the microcomputer meter and the cogeneration system is stopped.

このような、マイコンメータの誤認に起因する、コージェネレーションシステムの停止を回避するための技術として、例えば、特許文献1に開示されている技術がある。特許文献1の燃料電池システムでは、所定時間内のメータを通過する商用ガスの流量の変動が所定幅内である場合、燃料電池の出力を変化させてメータを通過する商用ガスの流量を所定幅以上変動させている。
即ち、燃料電池へのガスの供給量を強制的に変動させることにより、マイコンメータの誤動作を防止している。
As a technique for avoiding the stop of the cogeneration system due to such misidentification of the microcomputer meter, there is a technique disclosed in Patent Document 1, for example. In the fuel cell system of Patent Document 1, when the fluctuation of the flow rate of the commercial gas passing through the meter within a predetermined time is within a predetermined width, the flow rate of the commercial gas passing through the meter is changed by changing the output of the fuel cell. The above is fluctuating.
That is, the malfunction of the microcomputer meter is prevented by forcibly changing the amount of gas supplied to the fuel cell.

特許第4399553号公報Japanese Patent No. 4399553

しかしながら、燃料電池へのガスの供給量を強制的に変動させる方法では、コージェネレーションシステムの発電量を安定させるという観点から好ましくないという問題がある。即ち、ガスの供給量を変動させるために、必要でない量の発電を行ったり、必要な量の発電を行わなかったりすることは、コージェネレーションシステムを運用する上で望ましくないという問題である。   However, the method of forcibly changing the amount of gas supplied to the fuel cell is not preferable from the viewpoint of stabilizing the power generation amount of the cogeneration system. That is, in order to change the gas supply amount, it is a problem that it is not desirable in operating the cogeneration system to perform an unnecessary amount of power generation or not to generate a necessary amount of power generation.

そこで、マイコンメータの誤動作を防止するために供給するガスを、燃料電池へ供給せず、燃焼装置等の他の機器へと供給する構成が考えられる。例えば、マイコンメータの誤動作を防止するために供給するガスによって、燃焼装置で燃焼動作を実施し、暖房機器を加熱して放熱するという方法が考えられる。   Therefore, a configuration is conceivable in which the gas supplied to prevent the malfunction of the microcomputer meter is supplied to other equipment such as a combustion device without being supplied to the fuel cell. For example, a method is conceivable in which a combustion operation is performed by a combustion device using a gas supplied to prevent malfunction of a microcomputer meter, and heating equipment is heated to dissipate heat.

しかしながら、このような方法であっても、不必要に暖房機器を加熱するため、エネルギー効率の観点から望ましくないという問題がある。   However, even such a method has a problem that it is not desirable from the viewpoint of energy efficiency because the heating device is unnecessarily heated.

そこで本発明は、上記した問題に鑑み、マイコンメータの安全遮断機能を無効にすることなく連続して運転できると共に、燃料電池による発電量を安定させつつ、エネルギー効率のよい運用が可能なコージェネレーションシステムを提供することを課題とする。   Therefore, in view of the above-described problems, the present invention is capable of continuous operation without invalidating the safety shut-off function of the microcomputer meter, and is capable of operating with high energy efficiency while stabilizing the amount of power generated by the fuel cell. The problem is to provide a system.

上記課題を解決するための請求項1に記載の発明は、燃料電池を内蔵していて電気エネルギーと熱エネルギーとを同時に発生させる発電部を有し、前記発電部で発生させた熱によって湯水を加熱するコージェネレーションシステムにおいて、湯水を貯留する貯留タンクと、必要に応じて湯水を加熱する補助熱源部と、前記補助熱源部で加熱された湯水を貯留タンクへ供給する貯留系統と、前記発電部及び前記補助熱源部に燃料ガスを供給する燃料供給系統とを備え、発電部による発電が所定時間以上継続したことを条件として、燃料ガス消費運転を強制的に実施するものであり、当該燃料ガス消費運転は、補助熱源部の燃焼運転によって加熱した湯水を貯留タンクへ貯留するものであることを特徴とするコージェネレーションシステムである。   The invention according to claim 1 for solving the above-described problem has a power generation unit that has a built-in fuel cell and generates electric energy and thermal energy at the same time, and hot water is generated by the heat generated by the power generation unit. In a heating cogeneration system, a storage tank for storing hot water, an auxiliary heat source part for heating hot water as required, a storage system for supplying hot water heated by the auxiliary heat source part to the storage tank, and the power generation part And a fuel supply system for supplying fuel gas to the auxiliary heat source section, and forcibly performing the fuel gas consumption operation on condition that power generation by the power generation section has continued for a predetermined time or more. The consumption operation is a cogeneration system characterized in that hot water heated by the combustion operation of the auxiliary heat source unit is stored in a storage tank.

本発明のコージェネレーションシステムでは、発電部による発電が所定時間以上継続したことを条件として、補助熱源部による燃料ガス消費運転を強制的に実施する。即ち、コージェネレーションシステムの運転を継続し続け、燃料ガスが燃料電池に供給され続けたとき、所定時間以上の経過と共にガスの流量を強制的に変化させる。したがって、ガス漏れした場合とは異なり、ガスの流量が一定でなくなるため、コージェネレーションシステムの正常な運転中では、マイコンメータ等の機器による安全遮断機能(安全のために燃料ガスの供給を遮断する機能)が作動しない。このことにより、マイコンメータの安全遮断機能を無効にすることなく連続して運転できる。
また、本発明のコージェネレーションシステムでは、ガスの流量を強制的に変化させたとき、補助熱源部による燃料ガス消費運転を実施している。つまり、ガスの流量を強制的に変化させるためにガスの供給量を増加させたとき、増加させた分のガスを燃料電池でなく補助熱源部に供給している。即ち、燃料電池に供給されるガスの流量は、ガスの流量を強制的に変化させる以前と同じ流量となる。換言すると、本発明では、マイコンメータ等の機器による安全遮断機能の作動を回避するために、燃料電池の発電量を変化させることがない。このことにより、燃料電池の発電量を不必要に可変させなくてもよいので、燃料電池の動作を安定させることができる。
さらにまた、本発明のコージェネレーションシステムでは、ガスの流量を強制的に変化させる燃料ガス消費運転において、補助熱源部の燃焼運転によって加熱した湯水を貯留タンクへ貯留する。換言すると、ガスの流量を強制的に変化させるためにガスの供給量を増加させたとき、増加させたガスによって熱エネルギーを発生させ、発生させた熱エネルギーを蓄積させる構成となっている。そのため、マイコンメータ等の機器による安全遮断機能を回避させるために供給させるガスが無駄にならず、エネルギー効率がよい。
In the cogeneration system of the present invention, the fuel gas consumption operation by the auxiliary heat source unit is forcibly performed on condition that the power generation by the power generation unit has continued for a predetermined time or more. That is, when the operation of the cogeneration system is continued and the fuel gas is continuously supplied to the fuel cell, the flow rate of the gas is forcibly changed as the predetermined time or more elapses. Therefore, unlike the case of gas leakage, the gas flow rate is not constant, so during normal operation of the cogeneration system, a safety shut-off function by a device such as a microcomputer meter (the fuel gas supply is shut off for safety) Function) does not work. This allows continuous operation without invalidating the safety shut-off function of the microcomputer meter.
In the cogeneration system of the present invention, when the gas flow rate is forcibly changed, the fuel gas consumption operation is performed by the auxiliary heat source unit. That is, when the gas supply amount is increased in order to forcibly change the gas flow rate, the increased amount of gas is supplied to the auxiliary heat source unit instead of the fuel cell. That is, the flow rate of the gas supplied to the fuel cell is the same as that before the gas flow rate is forcibly changed. In other words, in the present invention, the power generation amount of the fuel cell is not changed in order to avoid the operation of the safety shut-off function by a device such as a microcomputer meter. As a result, the power generation amount of the fuel cell does not need to be changed unnecessarily, so that the operation of the fuel cell can be stabilized.
Furthermore, in the cogeneration system of the present invention, hot water heated by the combustion operation of the auxiliary heat source section is stored in the storage tank in the fuel gas consumption operation in which the gas flow rate is forcibly changed. In other words, when the gas supply amount is increased in order to forcibly change the gas flow rate, heat energy is generated by the increased gas, and the generated heat energy is accumulated. Therefore, the gas to be supplied in order to avoid the safety shut-off function by a device such as a microcomputer meter is not wasted and energy efficiency is good.

本発明のコージェネレーションシステムは、前記燃料供給系統には、燃料ガスの供給を遮断可能な供給遮断手段が設けられており、前記供給遮断手段は、一定のガス流量を連続して使用し続けると、燃料ガスの供給を遮断するものであることが好ましい(請求項2)。   In the cogeneration system of the present invention, the fuel supply system is provided with a supply shut-off means capable of shutting off the supply of fuel gas, and when the supply shut-off means continues to use a constant gas flow rate, The fuel gas supply is preferably cut off (claim 2).

本発明のコージェネレーションシステムは、家屋等に引き込まれるガス管、及びそれに設けられる安全のためにガスの供給を遮断させる機能を有する機器を含む構成であってもよい。このような構成であっても、安全遮断機能を無効にすることなく連続して運転できると共に、燃料電池による発電量を安定させつつ、エネルギー効率のよい運用が可能である。   The cogeneration system of the present invention may include a gas pipe drawn into a house or the like, and a device having a function of blocking gas supply for safety provided therein. Even with such a configuration, it is possible to operate continuously without invalidating the safety shut-off function, and it is possible to operate with high energy efficiency while stabilizing the amount of power generated by the fuel cell.

請求項3に記載の発明は、発電部による発電時間を積算し、積算した結果に基づいて、発電部による発電が所定時間継続したか否かを判定するものであり、前記燃料ガス消費運転の実施前に、補助熱源部が燃焼運転を実施された場合、燃焼運転によって一定量以上のガスが消費されたことが演算により予測、又は検知されたことを条件に、発電時間の積算値を初期化することを特徴とする請求項1又は2に記載のコージェネレーションシステムである。   According to a third aspect of the present invention, the power generation time by the power generation unit is integrated, and based on the integrated result, it is determined whether the power generation by the power generation unit has continued for a predetermined time. If the auxiliary heat source unit is in the combustion operation before the implementation, the initial value of the power generation time is initialized on the condition that a certain amount or more of the gas has been consumed or calculated by the operation. The cogeneration system according to claim 1 or 2, characterized in that:

本発明のコージェネレーションシステムでは、発電部による発電時間を積算し、積算した結果に基づいて、発電部による発電が所定時間継続したか否かを判定している。そして、燃料ガス消費運転の実施前に、補助熱源部の燃焼運転によって一定量以上のガスが消費されたことが確認された場合、発電時間の積算値を初期化する。このことにより、燃料ガス消費運転の実施回数を不必要に増加させることがない、効率のよいコージェネレーションシステムの運用が可能となる。このことにつき、以下で具体的に説明する。   In the cogeneration system of the present invention, the power generation time by the power generation unit is integrated, and based on the integrated result, it is determined whether or not the power generation by the power generation unit has continued for a predetermined time. If it is confirmed that a certain amount or more of gas has been consumed by the combustion operation of the auxiliary heat source unit before the fuel gas consumption operation is performed, the integrated value of the power generation time is initialized. This makes it possible to operate an efficient cogeneration system without unnecessarily increasing the number of fuel gas consuming operations. This will be specifically described below.

上記したように、マイコンメータ等の機器による安全遮断機能では、ガスの流量に大きな変化がない状態で所定時間継続した場合に、ガスの供給を遮断している。つまり、マイコンメータ等の機器は、流量に大きな変化がない状態でガスが流れ続ける時間(以下、ガス供給継続時間とも称す)を計測している。ここで、補助熱源部の燃焼運転によって一定量以上のガスが消費され、コージェネレーションシステムへのガスの供給量が変化すると、マイコンメータ等の機器はガスの流量が変化したことを検知する。そして、マイコンメータ等の機器は、ガスの流量が変化するまで積算していた以前のガス供給継続時間を破棄し、ガスの流量が変化した時点から新たなガス供給継続時間を積算していく。   As described above, in the safety shut-off function by a device such as a microcomputer meter, the gas supply is shut off when the gas flow rate does not change greatly and continues for a predetermined time. That is, a device such as a microcomputer meter measures the time during which the gas continues to flow in a state where there is no significant change in the flow rate (hereinafter also referred to as a gas supply duration). Here, when a certain amount or more of gas is consumed by the combustion operation of the auxiliary heat source unit and the supply amount of the gas to the cogeneration system changes, a device such as a microcomputer meter detects that the gas flow rate has changed. A device such as a microcomputer meter discards the previous gas supply continuation time accumulated until the gas flow rate changes, and accumulates a new gas supply continuation time from the time when the gas flow rate changes.

したがって、コージェネレーションシステムが燃料ガス消費運転を実施する前に、何らかの理由によって補助熱源機による燃焼動作が実施されてガスの流量が変化した場合、マイコンメータ等の機器が計測するガス供給継続時間は、補助熱源機が燃焼動作を実施した時刻から新たに計測されることとなる。   Therefore, before the cogeneration system performs the fuel gas consumption operation, if the combustion operation by the auxiliary heat source machine is performed for some reason and the gas flow rate changes, the gas supply duration time measured by devices such as a microcomputer meter is In addition, the auxiliary heat source device is newly measured from the time when the combustion operation is performed.

ここで、コージェネレーションシステムの燃料電池は、補助熱源機が燃焼動作を実施する前後で発電し続けている。したがって、コージェネレーションシステムで、単に発電が所定時間以上継続したことを条件として燃料ガス消費運転を実施すると、マイコンメータ等の機器によってガスの供給が遮断されるまで十分時間があるにもかかわらず、燃料ガス消費運転を実施してしまうおそれがある。具体的には、マイコンメータ等の機器が計測するガス供給継続時間は、補助熱源機が燃焼動作を実施した時点から計測されるのに対し、コージェネレーションシステムの発電時間の積算値は、補助熱源機が燃焼動作を実施する以前から計測される。このため、ガス供給継続時間が所定時間を超えるまで十分時間がある状況で、発電時間の積算値が所定時間以上となってしまう場合がある。このような場合、マイコンメータ等の機器によってガスの供給が遮断されるまで十分時間があるにもかかわらず、コージェネレーションシステムが燃料ガス消費運転を実施してしまう。   Here, the fuel cell of the cogeneration system continues to generate power before and after the auxiliary heat source unit performs the combustion operation. Therefore, in the cogeneration system, if the fuel gas consumption operation is simply performed on condition that power generation has continued for a predetermined time or more, even though there is sufficient time until the gas supply is cut off by a device such as a microcomputer meter, There is a risk that fuel gas consuming operation will be carried out. Specifically, the gas supply duration measured by a device such as a microcomputer meter is measured from the time when the auxiliary heat source unit performs the combustion operation, whereas the integrated value of the power generation time of the cogeneration system is the auxiliary heat source. It is measured before the machine performs the combustion operation. For this reason, in a situation where there is sufficient time until the gas supply duration exceeds the predetermined time, the integrated value of the power generation time may be equal to or longer than the predetermined time. In such a case, the cogeneration system performs the fuel gas consumption operation even though there is sufficient time until the gas supply is cut off by a device such as a microcomputer meter.

このように、ガス供給継続時間が所定時間を超えてガスの供給が遮断されるまで、十分に時間がある状況下で、ガスの供給の遮断を回避する燃料ガス消費運転を実施してしまうと、コージェネレーションシステムの運用時に燃料ガス消費運転の実施回数が不必要に増加してしまい、コージェネレーションシステムの運用効率が悪くなる。   As described above, when the fuel gas consuming operation for avoiding the shutoff of the gas supply is performed under the situation where there is a sufficient time until the gas supply is interrupted after the gas supply duration exceeds the predetermined time. When the cogeneration system is operated, the number of fuel gas consumption operations is unnecessarily increased, and the operation efficiency of the cogeneration system is deteriorated.

ここで本発明では、補助熱源部の燃焼運転によって一定量以上のガスが消費されたことが確認されたときに、発電時間の積算値を初期化する構成としている。このような構成によると、マイコンメータ等の機器による新たなガス供給継続時間の積算の開始と共に、燃料電池による発電の継続時間の積算を開始することができる。このことにより、ガスの供給が遮断されるまで十分時間があるにもかかわらず、燃料ガス消費運転を実施してしまうことがない。即ち、ガス供給継続時間の積算の開始から所定時間が経過するまでの時間において、適切な時間に燃料ガス消費運転を実施できる。このことにより、真に必要な状況でのみ燃料ガス消費運転を実施する、効率のよいコージェネレーションシステムの運用が可能となる。   Here, in the present invention, the integrated value of the power generation time is initialized when it is confirmed that a certain amount or more of gas has been consumed by the combustion operation of the auxiliary heat source unit. According to such a configuration, the integration of the duration of power generation by the fuel cell can be started together with the start of integration of a new gas supply duration by a device such as a microcomputer meter. As a result, the fuel gas consuming operation is not performed even though there is sufficient time until the gas supply is cut off. That is, the fuel gas consumption operation can be performed at an appropriate time in the time from the start of integration of the gas supply duration time until the predetermined time elapses. This makes it possible to operate an efficient cogeneration system that performs the fuel gas consumption operation only in a truly necessary situation.

請求項4に記載の発明は、目標とする貯湯設定温度の湯水を貯留タンクに貯留する運転を実施可能であり、前記燃料ガス消費運転の開始時において、貯留タンク内の所定の部分の湯水の温度が貯湯設定温度以上であり、且つ、貯湯タンク内が湯水で満たされている場合、貯湯設定温度を上方変更することを特徴とする請求項1乃至3のいずれかに記載のコージェネレーションシステムである。   The invention according to claim 4 is capable of performing an operation of storing hot water having a target hot water storage set temperature in a storage tank, and at the start of the fuel gas consumption operation, a predetermined portion of hot water in the storage tank. The cogeneration system according to any one of claims 1 to 3, wherein when the temperature is equal to or higher than a hot water storage set temperature and the hot water storage tank is filled with hot water, the hot water storage set temperature is changed upward. is there.

本発明のコージェネレーションシステムでは、貯留タンク内に貯湯設定温度以上の湯水が満たされている場合、貯湯設定温度を上方変更する。このため、貯留タンク内が既に貯湯設定温度の湯水で満たされている場合であっても、燃料ガス消費運転を実施できる。   In the cogeneration system of the present invention, the hot water set temperature is changed upward when hot water of the hot water set temperature or higher is filled in the storage tank. For this reason, even if it is a case where the inside of the storage tank is already filled with the hot water of hot water storage preset temperature, a fuel gas consumption driving | operation can be implemented.

具体的に説明すると、コージェネレーションシステムでは、発電部と貯留タンクとの間で湯水を循環させると共に、発電動作を実施し、発電によって発生する熱エネルギーによって加熱された湯水を貯留タンクに流入する熱回収動作を実施する。このような熱回収動作では、貯留タンク内の湯水が貯湯設定温度となるように、貯留タンク内の湯水を流出させ、加熱したあと、再び貯留タンクへ戻される。このような熱回収動作は、コージェネレーションシステムが運転される間、常時実施されることがある。   More specifically, in the cogeneration system, the hot water is circulated between the power generation unit and the storage tank, the power generation operation is performed, and the hot water heated by the thermal energy generated by the power generation flows into the storage tank. Perform a collection operation. In such a heat recovery operation, the hot water in the storage tank is caused to flow out and heated so that the hot water in the storage tank becomes the hot water set temperature, and then returned to the storage tank again. Such a heat recovery operation may be performed constantly while the cogeneration system is operated.

ところで、燃料ガス消費運転を実施すると、加熱された湯水を貯留タンクへ流入するので、貯留タンク内の湯水の温度が上昇してしまう。ここで、既に貯留タンク内に貯湯設定温度の湯水が貯留されている状況下では、燃料ガス消費運転を実施すると、燃料ガス消費運転によって、貯留タンク内の湯水が貯湯設定温度を超えてしまうことが考えられる。このように、燃料ガス消費運転によって貯留タンク内の湯水が貯湯設定温度を超えてしまうと、常時実施されている熱回収動作等が正しく実施できなくなるおそれがある。   By the way, when the fuel gas consumption operation is performed, the heated hot water flows into the storage tank, so that the temperature of the hot water in the storage tank rises. Here, in a situation where hot water of a hot water storage set temperature is already stored in the storage tank, if the fuel gas consumption operation is performed, the hot water in the storage tank may exceed the hot water storage set temperature due to the fuel gas consumption operation. Can be considered. As described above, if the hot water in the storage tank exceeds the preset hot water storage temperature due to the fuel gas consumption operation, the heat recovery operation that is always performed may not be performed correctly.

そこで、本発明では、貯留タンク内に貯湯設定温度以上の湯水が満たされている場合、貯湯設定温度を上方変更する構成としている。このことにより、仮に燃料ガス消費運転によって貯留タンク内の湯水の温度が上昇しても、貯留タンク内の湯水が貯湯設定温度を超えてしまうことがない。即ち、貯留タンク内が貯湯設定温度の湯水で満たされている状況下で燃料ガス消費運転を実施するとき、予め貯湯設定温度を上方変更するので、燃料ガス消費運転によって貯留タンク内の湯水の温度が上昇しても、上方変更された貯湯設定温度を上回ることがない。そのため、コージェネレーションシステムの熱回収動作等の動作を正確に実施できる。   Therefore, in the present invention, when the storage tank is filled with hot water of a hot water storage set temperature or higher, the hot water storage set temperature is changed upward. As a result, even if the temperature of the hot water in the storage tank rises due to the fuel gas consumption operation, the hot water in the storage tank does not exceed the hot water storage set temperature. That is, when the fuel gas consuming operation is performed in a situation where the storage tank is filled with hot water having a set temperature of hot water, the hot water set temperature is changed in advance, so that the temperature of the hot water in the storage tank by the fuel gas consuming operation Even if the temperature rises, it does not exceed the hot water storage set temperature changed upward. Therefore, operations such as heat recovery operation of the cogeneration system can be performed accurately.

請求項5に記載の発明は、前記燃料ガス消費運転では、補助熱源部の燃焼運転を所定燃焼量で実施することを特徴とする請求項1乃至4のいずれかに記載のコージェネレーションシステムである。   A fifth aspect of the present invention is the cogeneration system according to any one of the first to fourth aspects, wherein in the fuel gas consumption operation, the combustion operation of the auxiliary heat source unit is performed with a predetermined combustion amount. .

本発明のコージェネレーションシステムでは、燃料ガス消費運転における補助熱源部の燃焼運転を所定燃焼量で実施する。そのため、燃料ガス消費運転で使用する燃料ガス、即ち、マイコンメータ等の機器による安全遮断機能の作動を回避するために使用する燃料ガスの量を抑制できる。そのため、コージェネレーションシステムのエネルギー効率のよい運用が可能となる。
なお、所定燃焼量は、最小燃焼量であってよく、燃焼騒音が最小となる燃焼量であってよく、排気の耐風対策のために最小燃焼量よりも大きな燃焼量としてもよい。
In the cogeneration system of the present invention, the combustion operation of the auxiliary heat source unit in the fuel gas consumption operation is performed with a predetermined combustion amount. Therefore, the amount of fuel gas used in the fuel gas consumption operation, that is, the amount of fuel gas used to avoid the operation of the safety shut-off function by a device such as a microcomputer meter can be suppressed. Therefore, the energy efficient operation of the cogeneration system is possible.
The predetermined combustion amount may be the minimum combustion amount, the combustion amount that minimizes the combustion noise, or may be a combustion amount that is larger than the minimum combustion amount for measures against wind resistance of exhaust gas.

本発明によると、発電部による発電が所定時間以上継続したことを条件として、補助熱源部による燃料ガス消費運転を強制的に実施するので、マイコンメータ等の安全遮断機能を無効にすることなく連続して運転できる。また、燃料ガス消費運転時に、燃料電池に燃料ガスを供給しないので、燃料電池の発電量を不必要に可変させなくてもよく、燃料電池の動作を安定させることができる。加えて、燃料ガス消費運転のために供給するガスによって湯水を加熱し、加熱した湯水を貯湯するので、燃料ガス消費運転のために供給するガスが無駄にならずエネルギー効率のよい運用が可能となる。   According to the present invention, the fuel gas consumption operation by the auxiliary heat source unit is forcibly performed on condition that the power generation by the power generation unit has continued for a predetermined time or longer. And drive. Further, since the fuel gas is not supplied to the fuel cell during the fuel gas consumption operation, the power generation amount of the fuel cell does not need to be changed unnecessarily, and the operation of the fuel cell can be stabilized. In addition, hot water is heated by the gas supplied for the fuel gas consumption operation, and the heated hot water is stored, so that the gas supplied for the fuel gas consumption operation is not wasted and energy efficient operation is possible. Become.

本発明の実施形態に係るコージェネレーションシステムを示す作動原理図である。It is an operation principle figure showing a cogeneration system concerning an embodiment of the present invention. 図1のコージェネレーションシステムの作動原理図であり、熱回収用経路を黒塗りで示した図である。FIG. 2 is an operation principle diagram of the cogeneration system of FIG. 1, and shows a heat recovery path in black. 図1のコージェネレーションシステムの作動原理図であり、給湯経路を黒塗りで示した図である。FIG. 2 is an operation principle diagram of the cogeneration system of FIG. 1, and shows a hot water supply path in black. 図1のコージェネレーションシステムの作動原理図であり、熱供給経路を黒塗りで示した図である。FIG. 2 is an operation principle diagram of the cogeneration system of FIG. 1, and shows a heat supply path in black. 図1のコージェネレーションシステムの作動原理図であり、貯留経路を黒塗りで示した図である。FIG. 2 is an operation principle diagram of the cogeneration system of FIG. 1, and is a diagram showing a storage path in black. 図1のコージェネレーションシステムが実施する燃料ガス消費運転の動作手順を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the operation | movement procedure of the fuel gas consumption operation which the cogeneration system of FIG. 1 implements.

以下に、本発明の実施形態に係るコージェネレーションシステム1について説明する。   Below, the cogeneration system 1 which concerns on embodiment of this invention is demonstrated.

本実施形態のコージェネレーションシステム1は、図1で示されるように、発電ユニット2(発電部)と、熱回収装置3とを組み合わせたものであり、これらを往復配管5によって接続して形成されている。   As shown in FIG. 1, the cogeneration system 1 of the present embodiment is a combination of a power generation unit 2 (power generation unit) and a heat recovery device 3, and is formed by connecting them by a reciprocating pipe 5. ing.

また、コージェネレーションシステム1は、発電ユニット2と熱回収装置3内の機器を結ぶ主要な流路として、熱回収用経路12と、給湯経路21と、熱供給経路22と、貯留経路23(貯留系統)とを有しており、さらにこれらの流路を相互に連通する複数の短絡路が設けられている。   In addition, the cogeneration system 1 includes a heat recovery path 12, a hot water supply path 21, a heat supply path 22, and a storage path 23 (storage) as main flow paths connecting the power generation unit 2 and the devices in the heat recovery apparatus 3. In addition, a plurality of short-circuit paths are provided to communicate these flow paths with each other.

さらに、本実施形態のコージェネレーションシステム1では、図示しないガス供給源からガス供給経路13(燃料供給系統)を介して燃料ガス(例えば都市ガス、LPG等のガス)の供給を受けている。   Furthermore, in the cogeneration system 1 of the present embodiment, fuel gas (for example, gas such as city gas or LPG) is supplied from a gas supply source (not shown) via a gas supply path 13 (fuel supply system).

ここで、本実施形態のコージェネレーションシステム1では、発電ユニット2において長時間連続で発電が実施されたことを条件に、コージェネレーションシステム1への燃料ガスの供給量を所定量以上だけ増大させる運転、即ち、燃料ガス消費運転を実施している。換言すると、本実施形態のコージェネレーションシステム1は、ガス供給経路13を流れる燃料ガスの流量を強制的に変化させることができる。
したがって、コージェネレーションシステム1を長時間稼動した場合であっても、ガス漏れ等が発生したときのように、燃料ガスの流量が大きく変化することなく所定時間以上流れ続けることがない。このことにより、ガス漏れ等が発生したときに燃料ガスの供給を強制的に遮断する安全遮断機能が、不適当に作動してしまうことがない。
Here, in the cogeneration system 1 of the present embodiment, on the condition that power generation is continuously performed in the power generation unit 2 for a long time, an operation for increasing the amount of fuel gas supplied to the cogeneration system 1 by a predetermined amount or more is performed. That is, the fuel gas consumption operation is performed. In other words, the cogeneration system 1 of the present embodiment can forcibly change the flow rate of the fuel gas flowing through the gas supply path 13.
Therefore, even when the cogeneration system 1 is operated for a long time, the flow rate of the fuel gas does not continue to flow for a predetermined time or more without greatly changing unlike when a gas leak or the like occurs. As a result, the safety shut-off function that forcibly shuts off the fuel gas supply when a gas leak or the like occurs does not operate inappropriately.

本実施形態のコージェネレーションシステム1について、以下でさらに詳細に説明する。   The cogeneration system 1 of the present embodiment will be described in further detail below.

まず、本実施形態のコージェネレーションシステム1の主要な構成について説明する。   First, the main structure of the cogeneration system 1 of this embodiment is demonstrated.

発電ユニット2は、主たる構成要素である燃料電池6と、燃料電池6を冷却する冷却手段7とを備えている。   The power generation unit 2 includes a fuel cell 6 that is a main component and a cooling means 7 that cools the fuel cell 6.

燃料電池6は、高温で作動する燃料電池を使用しており、本実施形態では、固体酸化物形燃料電池(所謂SOFC)が採用されている。   The fuel cell 6 uses a fuel cell that operates at a high temperature. In this embodiment, a solid oxide fuel cell (so-called SOFC) is employed.

冷却手段7は、湯水が流れる発電側流路8と、その発電側流路8に配された発電側熱交換器10及び発電側循環ポンプ11を有する。   The cooling means 7 includes a power generation side flow path 8 through which hot water flows and a power generation side heat exchanger 10 and a power generation side circulation pump 11 disposed in the power generation side flow path 8.

発電側循環ポンプ11は、往復配管5を構成要素に持つ熱回収用経路12(図2)に湯水を循環させるための装置である。発電側循環ポンプ11は、渦巻きポンプであり、図示しないモータを備えている。そして、モータの回転数を可変させることにより、熱回収用経路12を流れる湯水の流量を増減できる。   The power generation side circulation pump 11 is a device for circulating hot water through a heat recovery path 12 (FIG. 2) having the reciprocating pipe 5 as a component. The power generation side circulation pump 11 is a spiral pump and includes a motor (not shown). And the flow volume of the hot water which flows through the path | route 12 for heat recovery can be increased / decreased by changing the rotation speed of a motor.

即ち、発電ユニット2は、外部に設けられた電力負荷に対して、電力を供給するための発電デバイスとしての機能と、その電力供給に伴って発生する熱によって、発電側熱交換器10を通過する湯水を加熱する熱エネルギー発生デバイスとしての機能も備えた構成である。   That is, the power generation unit 2 passes through the power generation side heat exchanger 10 by a function as a power generation device for supplying power to an external power load and heat generated by the power supply. It is the structure also provided with the function as a thermal energy generation device which heats the hot and cold water.

熱回収装置3は、主要な構成要素として、貯留タンク15と、補助熱源機16(補助熱源部)と、熱器具用熱交換器17と、風呂追い焚き用熱交換器18とを備えている。熱器具用熱交換器17と、風呂追い焚き用熱交換器18は、熱量を外部に供給可能な熱供給用熱交換器となっている。   The heat recovery apparatus 3 includes a storage tank 15, an auxiliary heat source machine 16 (auxiliary heat source unit), a heat exchanger heat exchanger 17, and a bath reheating heat exchanger 18 as main components. . The heat appliance heat exchanger 17 and the bath reheating heat exchanger 18 are heat supply heat exchangers capable of supplying heat to the outside.

貯留タンク15は、湯水を貯留するための密閉タンクであり、その内部において湯水の温度成層を形成することができる。そして、貯留タンク15は、頂部に設けられた頂部接続部25,26と、底部に設けられた底部接続部27,28に対して、熱回収用経路12、給湯経路21及び熱供給経路22を構成する配管を接続している。なお、頂部接続部25,26及び底部接続部27,28は、本実施形態の様にそれぞれ2口設けられていることが推奨されるが、それぞれ1口であってもよい。   The storage tank 15 is a sealed tank for storing hot water, and can form a temperature stratification of the hot water therein. The storage tank 15 has a heat recovery path 12, a hot water supply path 21, and a heat supply path 22 with respect to the top connection portions 25 and 26 provided at the top and the bottom connection portions 27 and 28 provided at the bottom. The pipes to be configured are connected. In addition, although it is recommended that the top connection portions 25 and 26 and the bottom connection portions 27 and 28 are provided in two openings as in the present embodiment, one connection may be provided for each.

さらに貯留タンク15は、内部に貯留される湯水の水位上昇方向(高さ方向)に複数(本実施形態では4つ)のタンク温度センサ30a〜30dを配した構成とされている。タンク温度センサ30a〜30dは、それぞれ貯留タンク15内の湯水の温度を検知するための温度検知手段として機能すると共に、貯留タンク15内に所定温度あるいは所定の温度範囲の湯水の残留量を検知するための残量検知手段としての役割も果たす。   Furthermore, the storage tank 15 has a configuration in which a plurality (four in this embodiment) of tank temperature sensors 30a to 30d are arranged in the direction of rising (height direction) of hot water stored therein. The tank temperature sensors 30a to 30d function as temperature detection means for detecting the temperature of hot water in the storage tank 15 and detect the remaining amount of hot water in the storage tank 15 at a predetermined temperature or a predetermined temperature range. It also serves as a remaining amount detection means.

ここで、一般的に貯留タンク内に湯水を貯留する場合、その湯水の温度差が所定の閾値(摂氏約10度程度)以上であると、湯水が温度ごとに層状に分かれる。そのため、熱回収用経路12を通過する湯水が、貯留タンク15内の湯水の温度に対して前記閾値温度以上の高温に加熱され、貯留タンク15内の湯水を掻き乱さない程度にゆっくりと戻されると、貯留タンク15内に貯留されている湯水が温度ごとに層状に分かれる(温度成層)。即ち、貯留タンク15内の上部に蓄積した高温層と下部に蓄積した低温層が形成される。
したがって、貯留タンク15に設置されたタンク温度センサ30a〜30dの検知温度を調べることにより、貯留タンク15内に所望の温度範囲に加熱された湯水がどれだけ貯留されているかを検知することができる。
Here, in general, when hot water is stored in a storage tank, the hot water is divided into layers for each temperature if the temperature difference between the hot water and the hot water is a predetermined threshold value (about 10 degrees Celsius). Therefore, the hot water passing through the heat recovery path 12 is heated to a temperature higher than the threshold temperature with respect to the temperature of the hot water in the storage tank 15, and is slowly returned to the extent that the hot water in the storage tank 15 is not disturbed. Then, the hot water stored in the storage tank 15 is divided into layers for each temperature (temperature stratification). That is, a high temperature layer accumulated in the upper part of the storage tank 15 and a low temperature layer accumulated in the lower part are formed.
Therefore, by checking the detection temperatures of the tank temperature sensors 30a to 30d installed in the storage tank 15, it is possible to detect how much hot water heated to a desired temperature range is stored in the storage tank 15. .

補助熱源機16は、従来公知の給湯器と同様である。補助熱源機16は、都市ガスやLPG等の燃料ガスを燃焼するためのバーナ31と補助熱源側熱交換器32とを内蔵しており、燃料の燃焼により発生した熱エネルギーを利用して湯水を加熱するものである。   The auxiliary heat source unit 16 is the same as a conventionally known water heater. The auxiliary heat source unit 16 includes a burner 31 for burning a fuel gas such as city gas or LPG and an auxiliary heat source side heat exchanger 32, and uses hot energy generated by the combustion of fuel to supply hot water. It is for heating.

次に、本実施形態のコージェネレーションシステム1における主要な経路(湯水の流路)について説明する。   Next, main paths (hot water flow paths) in the cogeneration system 1 of the present embodiment will be described.

本実施形態のコージェネレーションシステム1には、前記した様に、主に熱回収用経路12、給湯経路21、熱供給経路22、貯留経路23が備えられている。以下、各経路についてそれぞれ詳細に説明する。   As described above, the cogeneration system 1 of the present embodiment mainly includes the heat recovery path 12, the hot water supply path 21, the heat supply path 22, and the storage path 23. Hereinafter, each route will be described in detail.

まず、熱回収用経路12について説明する。   First, the heat recovery path 12 will be described.

熱回収用経路12は、図2の黒塗りに示すように、発電ユニット2内の発電側循環ポンプ11及び発電側熱交換器10と、熱回収装置3内の貯留タンク15を含んだ環状に結ばれた流路であり、発電側熱交換器10と貯留タンク15との間で湯水を循環可能な流路である。具体的には、熱回収用経路12は、貯留タンク15から発電側熱交換器10に向かって湯水が流れる熱回収往き流路37と、発電側熱交換器10から貯留タンク15に向かって湯水が流れる熱回収戻り流路38と、貯留タンク15を迂回する熱回収バイパス流路40を有する。
即ち、熱回収往き流路37の上流側が貯留タンク15の底部接続部27に接続され、熱回収戻り流路38の下流側が貯留タンク15の頂部接続部25に接続されている。さらに両者の中間部分を短絡するように熱回収バイパス流路40が接続されて熱回収用経路12が形成されている。
As shown in black in FIG. 2, the heat recovery path 12 has an annular shape including the power generation side circulation pump 11 and the power generation side heat exchanger 10 in the power generation unit 2 and the storage tank 15 in the heat recovery device 3. This is a connected flow path, and is a flow path capable of circulating hot water between the power generation side heat exchanger 10 and the storage tank 15. Specifically, the heat recovery path 12 includes a heat recovery flow path 37 through which hot water flows from the storage tank 15 toward the power generation side heat exchanger 10, and hot water from the power generation side heat exchanger 10 toward the storage tank 15. And a heat recovery bypass passage 40 that bypasses the storage tank 15.
That is, the upstream side of the heat recovery forward flow path 37 is connected to the bottom connection portion 27 of the storage tank 15, and the downstream side of the heat recovery return flow path 38 is connected to the top connection portion 25 of the storage tank 15. Furthermore, the heat recovery bypass passage 40 is connected so as to short-circuit the intermediate portion between them, thereby forming the heat recovery passage 12.

また、熱回収往き流路37には、中途に流路の切り替えを可能とした流路切り替え手段たる三方弁41と、湯水の温度を検知するラジエター用温度センサ47と、放熱手段たるラジエター42と、往き側温度センサ43と、凍結防止ヒータ44とが設けられている。   In addition, the heat recovery forward flow path 37 includes a three-way valve 41 that is a flow path switching means that enables the flow path to be switched midway, a radiator temperature sensor 47 that detects the temperature of hot water, and a radiator 42 that is a heat dissipation means. A forward temperature sensor 43 and an antifreezing heater 44 are provided.

三方弁41は、3つのポート41a〜41cを有し、2経路に流路を切り換えることができるものである。即ち、この三方弁41は、ポート41aとポート41cが連通すると他のポート41bが閉塞し、熱回収往き流路37を流通可能状態にすることができる。また、三方弁41は、ポート41bとポート41cが連通すると他のポート41aが閉塞し、熱回収バイパス流路40を流通可能状態にすることができる。   The three-way valve 41 has three ports 41a to 41c and can switch the flow path to two paths. That is, in the three-way valve 41, when the port 41a and the port 41c are communicated with each other, the other port 41b is closed, and the heat recovery forward flow path 37 can be made to flow. Further, in the three-way valve 41, when the port 41b and the port 41c communicate with each other, the other port 41a is closed, and the heat recovery bypass flow path 40 can be in a flowable state.

凍結防止ヒータ44は、ヒータとして平板状に成形したアルミナやセラミックスに発熱体を内蔵した所謂セラミックヒータである。この凍結防止ヒータ44は、通電による発熱によって熱回収往き流路37を形成する配管等を加熱することが可能となっている。より具体的には、熱回収往き流路37を形成する配管等を加熱することにより、熱回収往き流路37を流れる湯水を加熱することができる。   The antifreeze heater 44 is a so-called ceramic heater in which a heating element is built in alumina or ceramics formed into a flat plate shape as a heater. The anti-freezing heater 44 can heat piping and the like that form the heat recovery forward flow path 37 by heat generated by energization. More specifically, the hot water flowing through the heat recovery forward flow path 37 can be heated by heating the piping or the like forming the heat recovery forward flow path 37.

ラジエター42は、ファン45を備えており、空冷効果で通過する湯水の温度を降下させるものが採用されている。ラジエター42のファン45は、ラジエター用温度センサ47の検知温度に基づいて動力を制御することができる。   The radiator 42 includes a fan 45 and employs a radiator that lowers the temperature of hot water passing therethrough due to an air cooling effect. The fan 45 of the radiator 42 can control power based on the temperature detected by the radiator temperature sensor 47.

往き側温度センサ43は、熱回収往き流路37を流れる湯水の温度を検知するものである。   The outgoing side temperature sensor 43 detects the temperature of the hot water flowing through the heat recovery outgoing passage 37.

熱回収戻り流路38には、中途に戻り側温度センサ46が設けられている。これらはいずれも熱回収戻り流路38に接続された熱回収バイパス流路40の接続部よりも上流側(発電側熱交換器10側)に配されている。   A return-side temperature sensor 46 is provided midway in the heat recovery return flow path 38. These are all arranged on the upstream side (the power generation side heat exchanger 10 side) of the connection part of the heat recovery bypass flow path 40 connected to the heat recovery return flow path 38.

以上で、熱回収用経路12についての説明を終了する。   This is the end of the description of the heat recovery path 12.

続いて、給湯経路21について説明する。   Next, the hot water supply path 21 will be described.

給湯経路21は、外部に所望の温度の湯水を出湯するための流路である。即ち、給湯経路21は、図3の黒塗りに示すように、給水源を基準に、貯留タンク15よりも上流側に位置する給水流路50と、貯留タンク15よりも下流側に位置する出湯流路51で構成されている。   The hot water supply path 21 is a flow path for discharging hot water having a desired temperature to the outside. That is, the hot water supply path 21 has a water supply channel 50 located upstream from the storage tank 15 and a hot water supply located downstream from the storage tank 15 with reference to the water supply source, as shown in black in FIG. A flow path 51 is used.

給水流路50は、貯留タンク15の底部接続部28に接続されている。これにより、コージェネレーションシステム1は、外部から供給される低温の湯水を貯留タンク15の底部側から導入可能な構成とされている。   The water supply channel 50 is connected to the bottom connection portion 28 of the storage tank 15. Thereby, the cogeneration system 1 is configured such that low-temperature hot water supplied from the outside can be introduced from the bottom side of the storage tank 15.

給水流路50の中途には、給水源側から順に、外部から供給された湯水の温度を検知する給水温度センサ52と、逆止弁53と、流路切り替え手段たる三方弁55が設けられている。   A water supply temperature sensor 52 that detects the temperature of hot water supplied from the outside, a check valve 53, and a three-way valve 55 that serves as a flow path switching unit are provided in the middle of the water supply flow path 50. Yes.

三方弁55は、前記した熱回収用経路12(図2参照)における三方弁41の構造とほぼ同様であり、3つのポート55a〜55cを有する。即ち、この三方弁55は、ポート55aとポート55bが連通すると他のポート55cが閉塞し、給水流路50の上流側(給水源側)に位置する上流側給水流路50aと、給水流路50の下流側(貯留タンク15側)に位置する下流側給水流路50bとの流通を可能とする。また、ポート55aとポート55cが連通すると他のポート55bが閉塞し、上流側給水流路50aと給水出湯接続流路56の流通を可能とする。   The three-way valve 55 is substantially the same as the structure of the three-way valve 41 in the heat recovery path 12 (see FIG. 2), and has three ports 55a to 55c. That is, in the three-way valve 55, when the port 55a and the port 55b communicate with each other, the other port 55c is closed, and the upstream water supply channel 50a located on the upstream side (water supply source side) of the water supply channel 50 and the water supply channel It is possible to circulate with the downstream side water supply flow path 50b located on the downstream side of the 50 (the storage tank 15 side). Further, when the port 55a and the port 55c communicate with each other, the other port 55b is closed, and the upstream side water supply flow path 50a and the feed water / hot water connection flow path 56 are allowed to flow.

出湯流路51は、貯留タンク15の頂部接続部26に接続されて、給湯栓あるいは追い焚き循環流路35に導く流路である。即ち、出湯流路51の中途には、追い焚き循環流路35に連通した風呂側分岐路57が接続されている。   The hot water flow path 51 is a flow path that is connected to the top connection portion 26 of the storage tank 15 and leads to the hot water tap or the recirculation circulation path 35. That is, a bath-side branch 57 that communicates with the recirculation circulation channel 35 is connected in the middle of the hot water flow channel 51.

また、出湯流路51の中途には、上流側から順に、高温側温度センサ58と、3つのポートを備えた湯水混合弁60と、流量センサ61と、比例弁62と、出湯温度センサ63が設けられている。なお、湯水混合弁60には、給水流路50から分岐した給水分岐路65が接続されている。給水分岐路65は、出湯流路51を流れる湯水に外部から供給される湯水を合流させるための流路である。   Further, in the middle of the hot water flow passage 51, a high temperature side temperature sensor 58, a hot water mixing valve 60 having three ports, a flow rate sensor 61, a proportional valve 62, and a hot water temperature sensor 63 are sequentially arranged from the upstream side. Is provided. The hot water / water mixing valve 60 is connected to a water supply branch 65 that branches from the water supply passage 50. The water supply branch 65 is a flow path for joining the hot water supplied from the outside with the hot water flowing through the hot water flow path 51.

給水分岐路65の中流には、出湯流路51側から給水源側に向けて湯水が逆流するのを防止するための逆止弁66が設けられている。その下流で、湯水混合弁60に接続している。   A check valve 66 is provided in the midstream of the water supply branch 65 to prevent the hot water from flowing backward from the hot water flow channel 51 side toward the water supply source side. Downstream of this, it is connected to the hot and cold mixing valve 60.

即ち、出湯流路51を通過する湯水は、湯水混合弁60で高温の湯水と低温の湯水が混ざって所望の温度に調整され、比例弁62で所望の流量に制御される。   That is, the hot water passing through the hot water flow path 51 is adjusted to a desired temperature by mixing hot and cold hot water with the hot water mixing valve 60, and is controlled to a desired flow rate with the proportional valve 62.

以上で、給湯経路21についての説明を終了する。   Above, description about the hot water supply path | route 21 is complete | finished.

続いて、熱供給経路22について説明する。   Next, the heat supply path 22 will be described.

熱供給経路22は、図4の黒塗りに示すように、熱器具用熱交換器17を設けた熱器具用流路67と、風呂追い焚き用熱交換器18を設けた風呂追い焚き用流路68とを含むように形成された循環流路である。   As shown in black in FIG. 4, the heat supply path 22 includes a heat appliance flow path 67 provided with a heat exchanger heat exchanger 17 and a bath reheating flow provided with a bath reheating heat exchanger 18. The circulation channel is formed to include the channel 68.

具体的には、熱供給経路22は、前記した出湯流路51(図3参照)から分岐した出湯分岐流路70と、補助熱源機16を迂回する補助熱源迂回流路97と、補助熱源下流側流路98と、熱交往き流路71と、熱交往き流路71から分岐した熱器具用流路67及び風呂追い焚き用流路68と、熱交戻り流路72とによって形成された流路である。   Specifically, the heat supply path 22 includes a hot water branch flow path 70 branched from the hot water flow path 51 (see FIG. 3), an auxiliary heat source bypass flow path 97 that bypasses the auxiliary heat source unit 16, and an auxiliary heat source downstream. A side flow path 98, a heat exchange flow path 71, a heat appliance flow path 67 branched from the heat exchange flow path 71, a bath reheating flow path 68, and a heat exchange return flow path 72 are formed. It is a flow path.

出湯分岐流路70は、上流側出湯分岐流路70aと下流側出湯分岐流路70bから形成されており、これらの間には、流路切り替え手段たる三方弁73が設けられている。そして、三方弁73の下流側には、上流側(貯留タンク15側)から順番に、循環ポンプ76と、補助熱源入水温度センサ77と、補助熱源流量センサ78と、補助熱源用三方弁80とが設けられている。   The hot water branch channel 70 is formed by an upstream hot water branch channel 70a and a downstream hot water branch channel 70b, and a three-way valve 73 serving as a channel switching means is provided between them. Then, on the downstream side of the three-way valve 73, in order from the upstream side (the storage tank 15 side), the circulation pump 76, the auxiliary heat source incoming water temperature sensor 77, the auxiliary heat source flow rate sensor 78, and the auxiliary heat source three-way valve 80, Is provided.

補助熱源迂回流路97は、補助熱源用三方弁80の下流側に接続され、補助熱源機16をバイパスする流路である。そして、補助熱源迂回流路97は、補助熱源機16の内部を通過する補助熱源側流路90と合流部94で合流している。即ち、補助熱源迂回流路97は、補助熱源用三方弁80と合流部94とを繋ぐ流路となっている。   The auxiliary heat source bypass flow path 97 is a flow path that is connected to the downstream side of the auxiliary heat source three-way valve 80 and bypasses the auxiliary heat source device 16. The auxiliary heat source bypass flow path 97 merges with the auxiliary heat source side flow path 90 passing through the auxiliary heat source machine 16 at the junction 94. That is, the auxiliary heat source bypass flow path 97 is a flow path that connects the auxiliary heat source three-way valve 80 and the merging portion 94.

補助熱源側流路90は、補助熱源用三方弁80の下流側に接続され、補助熱源機16の内部を通過する流路であって、補助熱源側熱交換器32の内部を通過している。   The auxiliary heat source side flow path 90 is a flow path that is connected to the downstream side of the auxiliary heat source three-way valve 80 and passes through the auxiliary heat source unit 16 and passes through the auxiliary heat source side heat exchanger 32. .

補助熱源下流側流路98は、補助熱源側流路90及び補助熱源迂回流路97の下流に設けられる流路である。また、補助熱源下流側流路98には、補助熱源下流側温度センサ81が設けられている。   The auxiliary heat source downstream channel 98 is a channel provided downstream of the auxiliary heat source channel 90 and the auxiliary heat source bypass channel 97. In addition, an auxiliary heat source downstream temperature sensor 81 is provided in the auxiliary heat source downstream flow path 98.

循環ポンプ76は、熱供給経路22に湯水を循環させる際に起動されるポンプである。   The circulation pump 76 is a pump that is activated when hot water is circulated through the heat supply path 22.

補助熱源入水温度センサ77及び補助熱源流量センサ78は、補助熱源機16の上流側を流れる湯水の温度及び流量を検知するものである。補助熱源下流側温度センサ81は、補助熱源機16の下流側を流れる湯水の温度を検知するものである。
このことから、補助熱源入水温度センサ77及び補助熱源流量センサ78によって、補助熱源機16に入水する湯水の温度及び流量を検知可能であり、補助熱源下流側温度センサ81によって補助熱源機16から出湯した湯水の温度を検知可能となっている。即ち、これらのセンサによって検知された情報に基づいて、補助熱源機16の燃焼量が決定される。
The auxiliary heat source incoming water temperature sensor 77 and the auxiliary heat source flow rate sensor 78 detect the temperature and flow rate of hot water flowing upstream of the auxiliary heat source unit 16. The auxiliary heat source downstream temperature sensor 81 detects the temperature of hot water flowing on the downstream side of the auxiliary heat source unit 16.
Accordingly, the temperature and flow rate of hot water entering the auxiliary heat source unit 16 can be detected by the auxiliary heat source incoming temperature sensor 77 and the auxiliary heat source flow rate sensor 78, and the auxiliary heat source downstream temperature sensor 81 can output the hot water from the auxiliary heat source unit 16. The temperature of the hot and cold water can be detected. That is, the combustion amount of the auxiliary heat source unit 16 is determined based on information detected by these sensors.

三方弁73は、3つのポート73a〜73cを有し、貯留タンク15の湯水を出湯分岐流路70側に流す流路を開放したり、給水出湯接続流路56の湯水を出湯分岐流路70内に流す流路を開放したりすることができる。同様に、補助熱源用三方弁80も、3つのポート80a〜80cを有し、出湯分岐流路70内の湯水を補助熱源機16側に流す流路を開放したり、補助熱源機16を迂回する流路を開放したりすることができる。   The three-way valve 73 has three ports 73 a to 73 c, and opens a flow path for flowing hot water from the storage tank 15 to the hot water branch flow path 70 side, or supplies hot water from the feed water hot water connection flow path 56 to the hot water branch flow path 70. It is possible to open the flow path flowing in. Similarly, the auxiliary heat source three-way valve 80 also has three ports 80a to 80c, and opens a flow path for flowing hot water in the tapping branch flow path 70 to the auxiliary heat source apparatus 16 or bypasses the auxiliary heat source apparatus 16. The flow path to be opened can be opened.

熱交往き流路71は、補助熱源下流側流路98の下流側端部に接続された分岐部92から熱器具用流路67及び風呂追い焚き用流路68への分岐部82までの流路である。   The heat transfer flow path 71 is a flow from the branch section 92 connected to the downstream end of the auxiliary heat source downstream flow path 98 to the branch section 82 to the heat appliance flow path 67 and the bath reheating flow path 68. Road.

熱器具用流路67は、分岐部82から熱器具用熱交換器17を通って、熱交戻り流路72への合流部83までの流路である。熱器具用流路67は、熱器具用熱交換器17の下流側に電磁弁85が設けられている。   The heat appliance flow path 67 is a flow path from the branch portion 82 through the heat appliance heat exchanger 17 to the junction 83 to the heat exchange return flow path 72. The heat appliance flow path 67 is provided with an electromagnetic valve 85 on the downstream side of the heat appliance heat exchanger 17.

風呂追い焚き用流路68は、分岐部82から風呂追い焚き用熱交換器18を通って、熱交戻り流路72への合流部83までの流路である。風呂追い焚き用流路68は、風呂追い焚き用熱交換器18の下流側に電磁弁86が設けられている。   The bath reheating flow path 68 is a flow path from the branch portion 82 through the bath reheating heat exchanger 18 to the junction 83 to the heat exchange return flow path 72. The bath reheating flow path 68 is provided with an electromagnetic valve 86 on the downstream side of the bath reheating heat exchanger 18.

熱交戻り流路72は、合流部83から貯留タンク15までの流路である。   The heat exchange return channel 72 is a channel from the junction 83 to the storage tank 15.

熱交戻り流路72は、中途に温度センサ93と、流量センサ95と、前記した三方弁55が設けられている。   The heat exchange return channel 72 is provided with a temperature sensor 93, a flow rate sensor 95, and the above-described three-way valve 55 in the middle.

出湯分岐流路70の三方弁73,80、熱器具用流路67の電磁弁85、風呂追い焚き用流路68の電磁弁86、並びに熱交戻り流路72における三方弁55のそれぞれの開閉状態が制御されると共に、循環ポンプ76の動作が制御されることで、熱供給経路22内における水流が制御される。   Opening and closing of the three-way valves 73 and 80 of the outgoing hot water branching channel 70, the electromagnetic valve 85 of the heating device channel 67, the electromagnetic valve 86 of the bath reheating channel 68, and the three-way valve 55 in the heat exchange return channel 72, respectively. The state is controlled and the operation of the circulation pump 76 is controlled, whereby the water flow in the heat supply path 22 is controlled.

以上で、熱供給経路22についての説明を終了する。   This is the end of the description of the heat supply path 22.

続いて、貯留経路23について説明する。   Next, the storage path 23 will be described.

貯留経路23は、図5の黒塗りに示すように、貯留タンク15の底部接続部28から、頂部接続部26までの間を、補助熱源機16の内部を通過する補助熱源側流路90を含むように形成された循環流路である。   As shown in black in FIG. 5, the storage path 23 includes an auxiliary heat source side channel 90 that passes through the inside of the auxiliary heat source unit 16 from the bottom connection portion 28 of the storage tank 15 to the top connection portion 26. It is the circulation channel formed so that it may contain.

具体的には、貯留経路23は、上流側(貯留タンク15の底部)側から、下流側給水流路50bと、給水出湯接続流路56と、下流側出湯分岐流路70bと、補助熱源側流路90と、補助熱源下流側流路98と、分岐路87と、出湯流路51の一部とによって形成された流路である。
より分かり易く説明するため、貯留経路23を流れる湯水に注目すれば、貯留タンク15の底部接続部28から排出された湯水は、下流側給水流路50bへと流れ込み、三方弁55を通過して、給水出湯接続流路56へ導入される。そしてさらに、三方弁73、下流側出湯分岐流路70b、補助熱源用三方弁80、補助熱源側流路90、合流部94を順に通過して補助熱源下流側流路98へと至る。そして、補助熱源下流側流路98の下流側端部に位置する分岐部92から分岐路87へ流れ込み、分岐路87から出湯流路51へと流れ込む。そして、湯水は貯留タンク15側へ向かって流れ、貯留タンク15の頂部接続部26から貯留タンク15内へ流入する。即ち、出湯流路51の一部であって、貯留タンク15の頂部接続部26と接続された部分から、出湯流路51と分岐路87との接続部99までの間の流路を、湯水が貯留タンク15側へ向かって流れる。
Specifically, the storage path 23 includes, from the upstream side (the bottom of the storage tank 15) side, a downstream water supply channel 50b, a feed water and hot water connection channel 56, a downstream hot water branch flow channel 70b, and an auxiliary heat source side. This is a flow path formed by the flow path 90, the auxiliary heat source downstream flow path 98, the branch path 87, and a part of the hot water flow path 51.
For easier understanding, if attention is paid to the hot water flowing through the storage path 23, the hot water discharged from the bottom connection portion 28 of the storage tank 15 flows into the downstream water supply channel 50 b and passes through the three-way valve 55. Then, it is introduced into the feed water / hot water connection channel 56. Further, the three-way valve 73, the downstream hot water branching flow path 70 b, the auxiliary heat source three-way valve 80, the auxiliary heat source side flow path 90, and the junction 94 are sequentially passed to the auxiliary heat source downstream flow path 98. And it flows into the branch path 87 from the branch part 92 located in the downstream edge part of the auxiliary | assistant heat source downstream flow path 98, and flows into the hot water flow path 51 from the branch path 87. FIG. Then, the hot water flows toward the storage tank 15 and flows into the storage tank 15 from the top connection portion 26 of the storage tank 15. That is, a part of the hot water flow path 51 between the part connected to the top connection part 26 of the storage tank 15 and the connection part 99 between the hot water flow path 51 and the branch path 87 is a hot water. Flows toward the storage tank 15 side.

給水出湯接続流路56は、給水流路50から分岐した流路で、三方弁55のポート55cを通過した湯水が、出湯分岐流路70に設けられた三方弁73のポート73cに通じる流路である。したがって、図示しない給水源から供給された湯水を、給水出湯接続流路56へ流入させることで、湯水を貯留タンク15に導入することなく出湯分岐流路70に流入できる。また、貯留タンク15の底部から出湯した湯水を、給水出湯接続流路56へ流入させることで、出湯分岐流路70に流入することができる。
また、給水出湯接続流路56の中途には、温度センサ101が設けられている。
The hot water supply / hot water connection flow path 56 is a flow path branched from the water supply flow path 50, and the hot water passing through the port 55 c of the three-way valve 55 leads to the port 73 c of the three-way valve 73 provided in the hot water branch flow path 70. It is. Therefore, hot water supplied from a water supply source (not shown) can flow into the hot water branch flow path 70 without introducing the hot water into the storage tank 15 by flowing into the hot water supply hot water connection flow path 56. In addition, hot water discharged from the bottom of the storage tank 15 can flow into the hot water branch flow path 70 by flowing into the feed water / hot water connection flow path 56.
Further, a temperature sensor 101 is provided in the middle of the feed water / hot water connection channel 56.

分岐路87は、補助熱源下流側流路98の下流側端部の分岐部92に接続されている。つまり、分岐路87は、補助熱源下流側流路98の下流側端部で分岐する2つの流路(熱交往き流路71、分岐路87)のうちの一方の流路である。
また、分岐路87の中途には、分岐部92側から順に、温度センサ102と比例弁91が設けられている。
The branch path 87 is connected to the branch section 92 at the downstream end of the auxiliary heat source downstream flow path 98. That is, the branch path 87 is one of the two channels (the heat transfer channel 71 and the branch channel 87) that branches at the downstream end of the auxiliary heat source downstream channel 98.
Further, in the middle of the branch path 87, a temperature sensor 102 and a proportional valve 91 are provided in order from the branch section 92 side.

以上で、貯留経路23についての説明を終了する。   Above, the description about the storage path | route 23 is complete | finished.

次に、ガス供給経路13について説明する。   Next, the gas supply path 13 will be described.

ガス供給経路13は、家屋等に引き込まれるガス管、及びそれに設けられるマイコンメータ4によって構成されている。
本実施形態のガス供給経路13は、分岐部100で2経路に分岐している。具体的には、発電ユニット2に燃料ガスを供給する発電側ガス供給経路104と、補助熱源機16に燃料ガスを供給する補助熱源側ガス供給経路105とに分岐している。そして、発電ユニット2の改質器(図示せず)と、補助熱源機16のバーナ31とにそれぞれ燃料ガスを供給している。
The gas supply path 13 is constituted by a gas pipe drawn into a house or the like and a microcomputer meter 4 provided therein.
The gas supply path 13 of the present embodiment is branched into two paths at the branch section 100. Specifically, it branches into a power generation side gas supply path 104 that supplies fuel gas to the power generation unit 2 and an auxiliary heat source side gas supply path 105 that supplies fuel gas to the auxiliary heat source unit 16. The fuel gas is supplied to the reformer (not shown) of the power generation unit 2 and the burner 31 of the auxiliary heat source unit 16.

また、ガス供給経路13の分岐部100の上流側には、安全のためにガスの供給を遮断させる機能を有するマイコンメータ4(供給遮断手段)が設けられている。   Further, on the upstream side of the branch portion 100 of the gas supply path 13, a microcomputer meter 4 (supply cutoff means) having a function of cutting off the supply of gas for safety is provided.

マイコンメータ4は、燃料ガスの流量に大きな変化がない状態で、所定時間ta以上燃料ガスが流れたとき、自動的に燃料ガスの流れを遮断する安全遮断機能を有する。このとき、燃料ガスが流れ始めてから、自動的に燃料ガスの流れを遮断するまでの時間taは、燃料ガスの流量によって異なっている。即ち、燃料ガスの流量が比較的多い場合は、遮断するまでの時間taが比較的短くなり、燃料ガスの流量が比較的少ない場合は、遮断するまでの時間taが比較的長くなる。   The microcomputer meter 4 has a safety shut-off function that automatically shuts off the flow of the fuel gas when the fuel gas flows for a predetermined time ta or more in a state where there is no great change in the flow rate of the fuel gas. At this time, the time ta from when the fuel gas starts to flow until the fuel gas flow is automatically cut off varies depending on the flow rate of the fuel gas. That is, when the flow rate of the fuel gas is relatively high, the time ta until the cutoff is relatively short, and when the flow rate of the fuel gas is relatively low, the time ta until the cutoff is relatively long.

また、本実施形態のコージェネレーションシステム1は、図示しない制御装置によって動作が制御されている。この制御装置に具備された部品は、従来公知のコージェネレーションシステムが備えているものと同様であり、例えばCPUや所定の制御プログラムが内蔵されたメモリなどを備えた構成とすることができる。制御装置は、各部に設けられたセンサ類の検知信号や、メモリに記憶されているデータ等に基づいて、コージェネレーションシステム1の各部に設けられた弁や発電ユニット2、補助熱源機16等の動作を制御し、コージェネレーションシステム1の総合エネルギー効率の最適化を図る構成とされている。   Further, the operation of the cogeneration system 1 of the present embodiment is controlled by a control device (not shown). The components provided in the control device are the same as those provided in a conventionally known cogeneration system, and can be configured to include, for example, a CPU and a memory in which a predetermined control program is incorporated. Based on the detection signals of the sensors provided in each part, the data stored in the memory, etc., the control device includes a valve, a power generation unit 2, an auxiliary heat source unit 16 and the like provided in each part of the cogeneration system 1. The operation is controlled to optimize the total energy efficiency of the cogeneration system 1.

続いて、本実施形態のコージェネレーションシステム1の通常の運転モードにおける動作について説明する。なお、本実施形態のコージェネレーションシステム1の通常の運転動作は、公知技術とほぼ同様であるため、簡単に説明する。   Subsequently, the operation in the normal operation mode of the cogeneration system 1 of the present embodiment will be described. In addition, since the normal driving | operation operation | movement of the cogeneration system 1 of this embodiment is as substantially the same as a well-known technique, it demonstrates easily.

本実施形態のコージェネレーションシステム1は、蓄熱運転を単独で行う蓄熱運転モードと、給湯運転モード、追い焚き運転モード、暖房運転モードを含む運転モード群から選択される熱消費のための動作運転モードを選択して運転を行うことができる。
以下に各運転モードについて説明する。
The cogeneration system 1 of this embodiment is an operation operation mode for heat consumption selected from a heat storage operation mode in which a heat storage operation is performed independently, and an operation mode group including a hot water supply operation mode, a reheating operation mode, and a heating operation mode. It is possible to select and operate.
Each operation mode will be described below.

(蓄熱運転モード)
蓄熱運転モードは、発電側循環ポンプ11を作動させることにより、熱回収用経路12内に水流を発生させ、発電ユニット2の動作に伴って発生する排熱を回収して湯水を加熱し、この湯水を貯留タンク15に貯留する蓄熱運転を行う運転モードである。即ち、コージェネレーションシステム1が蓄熱運転モードで動作する場合、図示しない制御装置から発信される制御信号に基づいて、三方弁41が熱回収バイパス流路40に対して閉じ、熱回収往き流路37及び熱回収戻り流路38に対して開いた状態に制御される。そして貯留タンク15の底部を始点として、発電ユニット2を介して貯留タンク15の頂部に向かうように湯水の循環流が発生される。
(Heat storage operation mode)
In the heat storage operation mode, by operating the power generation side circulation pump 11, a water flow is generated in the heat recovery path 12, the exhaust heat generated along with the operation of the power generation unit 2 is recovered, and hot water is heated. This is an operation mode in which a heat storage operation for storing hot water in the storage tank 15 is performed. That is, when the cogeneration system 1 operates in the heat storage operation mode, the three-way valve 41 is closed with respect to the heat recovery bypass flow path 40 based on a control signal transmitted from a control device (not shown), and the heat recovery forward flow path 37. The heat recovery return flow path 38 is controlled to be open. Then, a circulating flow of hot water is generated from the bottom of the storage tank 15 toward the top of the storage tank 15 via the power generation unit 2.

ここで、蓄熱運転モードにおいて、熱回収戻り流路38を流れる湯水の温度が低い場合、熱回収戻り流路38で湯水を循環させる動作を行う。即ち、熱回収戻り流路38を流れる湯水の温度が低い場合、三方弁41の開放するポートを切り換えて、熱回収戻り流路38から熱回収バイパス流路40側に湯水が流れるように制御する。   Here, in the heat storage operation mode, when the temperature of the hot water flowing through the heat recovery return flow path 38 is low, an operation of circulating hot water in the heat recovery return flow path 38 is performed. That is, when the temperature of the hot water flowing through the heat recovery return flow path 38 is low, the open port of the three-way valve 41 is switched so that the hot water flows from the heat recovery return flow path 38 to the heat recovery bypass flow path 40 side. .

つまり、蓄熱運転モードでは、予め定められた貯湯設定温度に基づいて、所定温度の湯水が貯留タンク15へ流入するように、熱回収用経路12を流れる湯水の流量を制御している。そして、所定温度の湯水が貯留タンク15へ流入できない場合、熱回収用経路12の循環経路(熱回収往き流路37、熱回収戻り流路38、熱回収バイパス流路40で形成される循環経路)で湯水を循環させている。   That is, in the heat storage operation mode, the flow rate of hot water flowing through the heat recovery path 12 is controlled so that hot water of a predetermined temperature flows into the storage tank 15 based on a predetermined hot water storage set temperature. If hot water of a predetermined temperature cannot flow into the storage tank 15, a circulation path of the heat recovery path 12 (circulation path formed by the heat recovery forward flow path 37, the heat recovery return flow path 38, and the heat recovery bypass flow path 40. ) Is circulating hot water.

(給湯運転モード)
給湯運転モードは、上記した給湯経路21によって、貯留タンク15に貯留された高温の湯水と、給水分岐路65を通過した低温の湯水とが合流するように水流を形成し、所定の温度に調整されて給湯栓(浴槽への落とし込みも含む)から出湯する運転モードである。
より具体的には、給湯栓等が操作されると、外部の給水源から供給された低温の湯水の一部が貯留タンク15に底部接続部28から流入する。これにより、貯留タンク15の頂部に滞留する高温の湯水が出湯流路51へ排出される。また、このとき外部の給水源から供給された低温の湯水は、貯留タンク15だけでなく、給水分岐路65にも流れ込む。このことにより、出湯流路51へ排出された湯水と、給水分岐路65に流れ込んだ湯水とが湯水混合弁60を介して合流し、図示しない給湯栓や浴槽へと流れて給湯される。
なお、給湯運転モードを実施している間は、基本的に蓄熱運転が常時行われている。即ち、SOFCを用いたコージェネレーションシステム1が給湯運転モードで動作する場合、蓄熱運転と給湯運転の両方の運転が行われる。
(Hot water operation mode)
In the hot water supply operation mode, a water flow is formed by the above-described hot water supply path 21 so that the hot hot water stored in the storage tank 15 and the low temperature hot water passing through the water supply branch 65 are merged and adjusted to a predetermined temperature. In this mode, the hot water is discharged from the hot water tap (including dropping into the bathtub).
More specifically, when a hot water tap or the like is operated, a part of low-temperature hot water supplied from an external water supply source flows into the storage tank 15 from the bottom connection portion 28. Thereby, hot hot water staying at the top of the storage tank 15 is discharged to the hot water flow path 51. At this time, low-temperature hot water supplied from an external water supply source flows not only into the storage tank 15 but also into the water supply branch 65. As a result, the hot water discharged to the hot water flow channel 51 and the hot water flowing into the water supply branch 65 are merged through the hot water mixing valve 60 and flow into a hot water tap or a tub (not shown) to supply hot water.
In addition, during the hot water supply operation mode, the heat storage operation is basically performed at all times. That is, when the cogeneration system 1 using SOFC operates in the hot water supply operation mode, both the heat storage operation and the hot water supply operation are performed.

(追い焚き運転モード)
追い焚き運転モードは、上記した熱供給経路22によって、追い焚き用熱交換器18に高温の湯水を供給すると共に、浴槽内の湯水を追い焚き循環流路35で循環させる運転モードである。つまり、熱供給経路22(風呂追い焚き用流路68)を循環する高温の湯水と、追い焚き循環流路35を循環する浴槽内の湯水とが熱交換する。結果、浴槽内の湯水が所望の温度まで加熱される。
なお、追い焚き運転モードの実施中においても、基本的に蓄熱運転が常時行われている。即ち、SOFCを用いたコージェネレーションシステム1が追い焚き運転モードで動作する場合、蓄熱運転と、高温の湯水を追い焚き用熱交換器18に供給する追い焚き運転を共に実施する。
(Fast driving mode)
The reheating operation mode is an operation mode in which hot water is supplied to the reheating heat exchanger 18 through the heat supply path 22 and the hot water in the bathtub is circulated in the recirculation circulation channel 35. That is, the hot hot water circulating in the heat supply path 22 (the bath reheating flow path 68) and the hot water in the bathtub circulating in the reheating circulation flow path 35 exchange heat. As a result, the hot water in the bathtub is heated to a desired temperature.
It should be noted that the heat storage operation is basically always performed even during the reheating operation mode. That is, when the cogeneration system 1 using the SOFC operates in the reheating operation mode, the heat storage operation and the reheating operation for supplying high-temperature hot water to the reheating heat exchanger 18 are performed.

(暖房運転モード)
暖房運転モードは、上記した熱供給経路22によって、熱器具用熱交換器17に高温の湯水を供給すると共に、暖房循環流路36内に湯水(図示しない暖房機器に熱を供給するための熱媒体)の循環流を発生させる。このことにより、熱供給経路22(熱器具用流路67)を循環する高温の湯水と、暖房循環流路36を循環する熱媒体となる湯水とが熱交換する。結果、図示しない暖房機器に熱が供給される。
(Heating operation mode)
In the heating operation mode, high-temperature hot water is supplied to the heat exchanger 17 for heat appliances through the heat supply path 22 described above, and hot water (heat for supplying heat to a heating device (not shown) in the heating circulation channel 36 is also provided. A circulating flow of the medium). As a result, the hot water that circulates through the heat supply path 22 (heat appliance flow path 67) and the hot water that serves as a heat medium that circulates through the heating circulation path 36 exchange heat. As a result, heat is supplied to a heating device (not shown).

以上が通常の熱消費のための運転モードの動作の説明である。   The above is the description of the operation in the operation mode for normal heat consumption.

なお、上記した給湯モード、追い焚き運転モード、暖房運転モードの各運転モードを実施するときに、貯留タンク15内に貯留された湯水の温度が低い場合、貯留タンク15から出湯した湯水を、補助熱源機16によって加熱して実施する場合がある。   In addition, when the temperature of the hot water stored in the storage tank 15 is low when implementing each operation mode of the hot water supply mode, the reheating operation mode, and the heating operation mode, the hot water discharged from the storage tank 15 is supplemented. In some cases, the heat source device 16 may be heated.

ここで、上記したように、本実施形態のコージェネレーションシステム1では、発電ユニット2と、補助熱源機16へ燃料ガスを供給するガス供給経路13に、マイコンメータ4が設けられている。そして、マイコンメータ4は、ガス漏れ等の異常な事態が発生したとき、ガスの供給を自動的に遮断する安全遮断機能を備えている。即ち、マイコンメータ4は、燃料ガスの流量に大きな変化がない状態で、燃料ガスが一定時間以上流れ続けたとき、安全のためにガスの供給を自動的に遮断している。   Here, as described above, in the cogeneration system 1 of the present embodiment, the microcomputer meter 4 is provided in the power generation unit 2 and the gas supply path 13 for supplying the fuel gas to the auxiliary heat source unit 16. The microcomputer meter 4 has a safety shut-off function that automatically shuts off the gas supply when an abnormal situation such as gas leakage occurs. In other words, the microcomputer meter 4 automatically shuts off the gas supply for safety when the fuel gas continues to flow for a certain period of time without significant change in the flow rate of the fuel gas.

しかしながら、コージェネレーションシステム1を長時間稼動させ、且つ、稼動中に燃料ガスの供給量に大きな変化がない場合、ガス供給経路13では、結果的にガス漏れ等の異常な事態が発生した場合と類似した状況となってしまう。即ち、ガス供給経路13において、ガスの流量が大きく変化しない状態で、所定時間以上流れ続けるという状況が発生する。このような状況下では、マイコンメータ4は、それが通常の動作であるのか、ガス漏れ等の異常が発生したのかを判別できないため、それがコージェネレーションシステム1の通常の動作によるものであっても、安全のためにガスの供給を自動的に遮断してしまう。   However, when the cogeneration system 1 is operated for a long time and there is no significant change in the amount of fuel gas supplied during operation, an abnormal situation such as gas leakage occurs as a result in the gas supply path 13. The situation will be similar. That is, in the gas supply path 13, a situation occurs where the gas continues to flow for a predetermined time or longer without the gas flow rate changing greatly. Under such circumstances, the microcomputer meter 4 cannot determine whether it is a normal operation or whether an abnormality such as a gas leak has occurred, and this is due to the normal operation of the cogeneration system 1. However, the gas supply is automatically shut off for safety.

そこで、本実施形態のコージェネレーションシステム1では、通常の運転が実施されている状況下では、マイコンメータ4の安全遮断機能が作動しないよう、発電部による発電が所定時間以上継続したことを条件に、燃料ガス消費運転を強制的に実施する。このことにより、ガス供給経路13を流れるガスの流量が変化するため、マイコンメータ4は、通常の動作が行われていることを確実に判別できる。したがって、マイコンメータ4の安全遮断機能を無効にすることなく、コージェネレーションシステム1を長時間稼動させることができる。   Therefore, in the cogeneration system 1 of the present embodiment, under the condition that the normal operation is performed, the power generation by the power generation unit has been continued for a predetermined time or longer so that the safety shut-off function of the microcomputer meter 4 does not operate. The fuel gas consumption operation is forcibly implemented. Thereby, since the flow rate of the gas flowing through the gas supply path 13 changes, the microcomputer meter 4 can reliably determine that the normal operation is being performed. Therefore, the cogeneration system 1 can be operated for a long time without invalidating the safety shut-off function of the microcomputer meter 4.

本実施形態の特徴的な動作である燃料ガス消費運転について、図6を参照しつつ、以下で詳細に説明する。   The fuel gas consumption operation which is a characteristic operation of the present embodiment will be described in detail below with reference to FIG.

本実施形態の燃料ガス消費運転では、図示しない制御装置によって積算された燃料電池6の発電継続時間が、所定時間t1を上回った場合(ステップ1でYesの場合)、ステップ2へと進んで流路切替動作を実施する。   In the fuel gas consumption operation of the present embodiment, when the power generation continuation time of the fuel cell 6 integrated by a control device (not shown) exceeds a predetermined time t1 (Yes in Step 1), the flow proceeds to Step 2. Perform the path switching operation.

流路切替動作では、上記した貯留経路23(図5参照)に湯水が流れるように、各三方弁55,80,73のポートを連通、閉塞させる。このことにより、貯留経路23で湯水を循環させることができる状態となる。   In the flow path switching operation, the ports of the three-way valves 55, 80, 73 are communicated and closed so that hot water flows through the storage path 23 (see FIG. 5). As a result, hot water can be circulated in the storage path 23.

そして、貯留タンク15内の湯水の温度が、所定温度Ta以下であるか否かを判定する(ステップ3)。具体的には、貯留タンク15に配された4つのタンク温度センサ30a〜30d(図1等参照)のうち、最も底部側に位置するタンク温度センサ30dによって検知される、貯留タンク15の底部近傍の湯水の温度が、所定温度Ta(例えば摂氏40度)以下であるか否かを判定する。   And it is determined whether the temperature of the hot water in the storage tank 15 is below the predetermined temperature Ta (step 3). Specifically, among the four tank temperature sensors 30a to 30d (see FIG. 1 and the like) arranged in the storage tank 15, the vicinity of the bottom of the storage tank 15 detected by the tank temperature sensor 30d located on the most bottom side. It is determined whether the temperature of the hot water is equal to or lower than a predetermined temperature Ta (for example, 40 degrees Celsius).

そして、貯留タンク15内の湯水の温度が所定温度Ta以下であった場合、補助熱源機16の燃焼設定温度を所定温度T1(例えば摂氏70度)として燃焼運転を実施する(ステップ4)。
具体的に説明すると、循環ポンプ76を作動させることにより、貯留経路23に水流を発生させる。このことにより、貯留タンク15の底部接続部28から流出した湯水が、貯留経路23を流れ、貯留タンク15の頂部接続部26から再び貯留タンク15の内部へと流入する。このとき、補助熱源機16では、バーナ31の燃焼量を制御して最小燃焼量とする。そして、補助熱源下流側温度センサ81で検知される湯水の温度がT1となるように、貯留経路23を流れる湯水の流量を制限する。なお、本実施形態では、制御装置(図示せず)によって循環ポンプ76のモータの回転数が制御され、貯留経路23を流れる湯水の流量を制御される。
When the temperature of the hot water in the storage tank 15 is equal to or lower than the predetermined temperature Ta, the combustion operation is performed with the combustion set temperature of the auxiliary heat source unit 16 set to the predetermined temperature T1 (for example, 70 degrees Celsius) (step 4).
More specifically, a water flow is generated in the storage path 23 by operating the circulation pump 76. Accordingly, the hot water flowing out from the bottom connection portion 28 of the storage tank 15 flows through the storage path 23 and flows into the storage tank 15 again from the top connection portion 26 of the storage tank 15. At this time, in the auxiliary heat source unit 16, the combustion amount of the burner 31 is controlled to be the minimum combustion amount. And the flow volume of the hot water which flows through the storage path | route 23 is restrict | limited so that the temperature of the hot water detected with the auxiliary | assistant heat source downstream temperature sensor 81 may become T1. In this embodiment, the rotational speed of the motor of the circulation pump 76 is controlled by a control device (not shown), and the flow rate of hot water flowing through the storage path 23 is controlled.

対して、貯留タンク15内の湯水の温度が所定温度Taを上回った場合、補助熱源機16の燃焼設定温度を所定温度T2(例えば摂氏75度)として燃焼運転を実施する(ステップ5)。この場合も、循環ポンプ76を作動させることにより、貯留経路23に水流を発生させる。そして、補助熱源機16ではバーナ31の燃焼量が制御され、バーナ31の燃焼に必要な最小燃焼量となる。そして、補助熱源下流側温度センサ81で検知される湯水の温度がT2となるように、貯留経路23を流れる湯水の流量を制限する。   On the other hand, when the temperature of the hot water in the storage tank 15 exceeds the predetermined temperature Ta, the combustion operation is performed with the combustion set temperature of the auxiliary heat source unit 16 set to the predetermined temperature T2 (for example, 75 degrees Celsius) (step 5). Also in this case, a water flow is generated in the storage path 23 by operating the circulation pump 76. The auxiliary heat source unit 16 controls the combustion amount of the burner 31 and becomes the minimum combustion amount necessary for the combustion of the burner 31. And the flow volume of the hot water which flows through the storage path 23 is restrict | limited so that the temperature of the hot water detected with the auxiliary | assistant heat source downstream temperature sensor 81 may become T2.

ここで、湯水の温度が所定温度Taを上回った場合の燃焼設定温度T2は、湯水の温度が所定温度Ta以下であった場合の燃焼設定温度T1と比べて、高い温度となっている。
即ち、本実施形態の燃料ガス消費運転では、補助熱源機16は、貯留タンク15内の湯水の温度が比較的高い場合、貯留タンク15に流入される湯水の温度が比較的高くなるように燃焼運転を実施する。対して、貯留タンク15内の湯水の温度が比較的低い場合、貯留タンク15に流入される湯水の温度が比較的低くなるように燃焼運転を実施する。このように、貯留タンク15内に貯留された湯水の温度に合わせて、異なる温度の湯水を流入させる燃料ガス消費運転によると、燃料ガス消費運転によって貯留タンク15内の湯水の温度が大きく変化することがない。換言すると、貯留タンク15内に貯留された湯水によって形成される温度成層を、燃料ガス消費運転によってかき乱すことがない。
Here, the combustion set temperature T2 when the temperature of the hot water exceeds the predetermined temperature Ta is higher than the combustion set temperature T1 when the temperature of the hot water is equal to or lower than the predetermined temperature Ta.
That is, in the fuel gas consumption operation of the present embodiment, when the temperature of the hot water in the storage tank 15 is relatively high, the auxiliary heat source unit 16 burns so that the temperature of the hot water flowing into the storage tank 15 becomes relatively high. Carry out driving. On the other hand, when the temperature of the hot water in the storage tank 15 is relatively low, the combustion operation is performed so that the temperature of the hot water flowing into the storage tank 15 is relatively low. As described above, according to the fuel gas consumption operation in which hot water having different temperatures is allowed to flow in accordance with the temperature of the hot water stored in the storage tank 15, the temperature of the hot water in the storage tank 15 is greatly changed by the fuel gas consumption operation. There is nothing. In other words, the temperature stratification formed by the hot water stored in the storage tank 15 is not disturbed by the fuel gas consumption operation.

そして、補助熱源機16による燃焼動作が開始されてから所定時間t2が経過するまでの間(ステップ6でNoの間)、ステップ3以降の動作を実施する。また、補助熱源機16による燃焼動作が開始されてから所定時間t2が経過すると(ステップ6でYes)、燃焼ガス消費運転を終了する。   And after the combustion operation | movement by the auxiliary heat source machine 16 is started until predetermined time t2 passes (it is No at step 6), the operation | movement after step 3 is implemented. Further, when the predetermined time t2 has elapsed since the combustion operation by the auxiliary heat source device 16 is started (Yes in step 6), the combustion gas consumption operation is ended.

このような燃焼ガス消費運転を実施することにより、コージェネレーションシステム1に供給される燃料ガスの供給量(ガス供給経路13を流れる燃料ガスの流量)を変化させることができる。したがって、コージェネレーションシステム1を運転するとき、ガス漏れ等の異常な事態が発生した場合のように、ガスの流量が大きく変化しない状態で、所定時間以上流れ続けるということがない。このことにより、マイコンメータ4の安全遮断機能を無効にすることなく、コージェネレーションシステム1を長時間稼動させることができる。   By performing such a combustion gas consumption operation, the supply amount of the fuel gas supplied to the cogeneration system 1 (the flow rate of the fuel gas flowing through the gas supply path 13) can be changed. Therefore, when the cogeneration system 1 is operated, it does not continue to flow for a predetermined time or more in a state where the flow rate of the gas does not change greatly as in the case where an abnormal situation such as gas leakage occurs. Thus, the cogeneration system 1 can be operated for a long time without invalidating the safety shut-off function of the microcomputer meter 4.

ところで、上記したように、給湯モード、追い焚き運転モード、暖房運転モードの各運転モードを実施するときに、湯水を補助熱源機16によって加熱する場合がある。換言すると、本実施形態のコージェネレーションシステム1では、燃料ガス消費運転を実施するときだけでなく、他の運転を実施するときにも補助熱源機16の燃焼運転を実施することがある。   By the way, as described above, hot water may be heated by the auxiliary heat source device 16 when each operation mode of the hot water supply mode, the reheating operation mode, and the heating operation mode is performed. In other words, in the cogeneration system 1 of the present embodiment, the combustion operation of the auxiliary heat source unit 16 may be performed not only when the fuel gas consumption operation is performed but also when another operation is performed.

そこで、本発明のコージェネレーションシステム1では、補助熱源機16が所定燃焼量以上の燃焼運転を所定時間t3以上実施したことを条件に、制御装置によって積算された燃料電池6の発電継続時間を初期化している。即ち、燃料ガス消費運転、又は他の運転において、補助熱源機16が燃焼運転を実施したときから、発電継続時間を積算していく構成となっている。   Therefore, in the cogeneration system 1 of the present invention, the power generation continuation time of the fuel cell 6 accumulated by the control device is initially set on condition that the auxiliary heat source unit 16 has performed a combustion operation of a predetermined combustion amount or more for a predetermined time t3 or more. It has become. That is, in the fuel gas consumption operation or other operation, the power generation duration time is integrated from when the auxiliary heat source unit 16 performs the combustion operation.

具体的に説明すると、マイコンメータ4は、燃料ガスの流量に大きな変化がない状態で、ガス供給経路13に燃料ガスが所定時間ta以上流れたとき、自動的に燃料ガスの流れを遮断する。換言すると、マイコンメータ4は流量に所定量以上の変化がない状態で燃料ガスが流れる時間(ガス供給継続時間)を積算するものであり、ガス供給継続時間が所定時間taとなった場合に、安全のために燃料ガスを自動的に遮断している。   More specifically, the microcomputer meter 4 automatically shuts off the flow of the fuel gas when the fuel gas flows through the gas supply path 13 for a predetermined time ta or more in a state where there is no great change in the flow rate of the fuel gas. In other words, the microcomputer meter 4 integrates the time (gas supply duration) during which the fuel gas flows in a state where the flow rate does not change by a predetermined amount or more, and when the gas supply duration reaches the predetermined time ta, Fuel gas is automatically shut off for safety.

ここで、補助熱源機16が燃焼運転を実施すると、補助熱源機16が燃焼運転を実施していない場合と比べて、ガス供給経路13に流れる燃料ガスの流量が増加する。したがって、マイコンメータ4は、補助熱源機16が燃焼運転を開始すると、ガス供給経路13に流れる燃料ガスの流量が増加したことを検知して、以前に積算していたガス供給継続時間を破棄し、新たにガス供給継続時間の積算を開始する。   Here, when the auxiliary heat source unit 16 performs the combustion operation, the flow rate of the fuel gas flowing through the gas supply path 13 increases as compared to the case where the auxiliary heat source unit 16 does not perform the combustion operation. Therefore, when the auxiliary heat source unit 16 starts the combustion operation, the microcomputer meter 4 detects that the flow rate of the fuel gas flowing through the gas supply path 13 has increased, and discards the previously accumulated gas supply duration time. The accumulation of the gas supply duration time is newly started.

このとき、本実施形態のコージェネレーションシステム1の制御装置(図示せず)は、補助熱源機16が燃焼運転を実施したことを条件に、積算された燃料電池6の発電継続時間を初期化している。このため、制御装置による発電継続時間の積算の開始と、マイコンメータ4によるガス供給継続時間の積算の開始とが略同時刻となっている。このようにすると、制御装置が発電継続時間と比較する所定時間t1を、マイコンメータ4がガス供給継続時間と比較する所定時間taよりも適切な時間だけ短くすることで、安全遮断機能が動作する前に燃料ガス消費運転を確実に実施することができる。さらに、安全遮断機能が動作するまで十分に時間があるにも関わらず安全遮断機能が実施されてしまうことがないので、コージェネレーションシステム1の効率のよい運用が可能となる。   At this time, the control device (not shown) of the cogeneration system 1 of the present embodiment initializes the accumulated power generation continuation time of the fuel cell 6 on the condition that the auxiliary heat source unit 16 performs the combustion operation. Yes. For this reason, the start of integration of the power generation duration by the control device and the start of integration of the gas supply duration by the microcomputer meter 4 are substantially the same time. In this way, the safety shut-off function operates by shortening the predetermined time t1 that the control device compares with the power generation continuation time by an appropriate time than the predetermined time ta that the microcomputer meter 4 compares with the gas supply continuation time. The fuel gas consumption operation can be surely performed before. Further, since the safety shut-off function is not executed even though there is sufficient time until the safety shut-off function operates, the cogeneration system 1 can be efficiently operated.

上記した実施形態では、貯留タンク15内の湯水の温度を検知し、検知した温度に基づいて、燃料ガス消費運転における補助熱源機16の燃焼設定温度を可変させる例を説明したが、本発明のコージェネレーションシステムが実施する燃料ガス消費運転はこれに限るものではない。例えば、貯留タンク15内の湯水の温度を検知し、検知した温度に基づいて、貯湯設定温度を上方変更する構成であってもよい。上記したコージェネレーションシステム1に、このような構成を採用した場合について、以下で詳細に説明する。   In the above-described embodiment, the temperature of hot water in the storage tank 15 is detected, and the example in which the combustion set temperature of the auxiliary heat source unit 16 in the fuel gas consumption operation is varied based on the detected temperature has been described. The fuel gas consumption operation performed by the cogeneration system is not limited to this. For example, the temperature of hot water in the storage tank 15 may be detected, and the hot water set temperature may be changed upward based on the detected temperature. The case where such a configuration is adopted for the above-described cogeneration system 1 will be described in detail below.

コージェネレーションシステム1では、上記したように、蓄熱運転モードにおいて、予め定められた貯湯設定温度に基づいて、所定温度の湯水が貯留タンク15へ流入するように、熱回収用経路12を流れる湯水の流量を制御している。このとき、補助熱源機16によって加熱した湯水を貯留タンク15へ流入する場合においても、予め定められた貯湯設定温度に基づいて、所定温度の湯水が貯留タンク15へ流入するように制御されている。   In the cogeneration system 1, as described above, in the heat storage operation mode, the hot water flowing through the heat recovery path 12 so that hot water of a predetermined temperature flows into the storage tank 15 based on a predetermined hot water storage set temperature. The flow rate is controlled. At this time, even when hot water heated by the auxiliary heat source device 16 flows into the storage tank 15, the hot water at a predetermined temperature is controlled to flow into the storage tank 15 based on a predetermined hot water storage set temperature. .

ここで、貯留タンク15内が既に貯湯設定温度の湯水で満たされている場合、貯留タンク15内の湯水を流出させ、加熱したあと、貯留タンク15へ戻すと、貯留タンク15内の湯水が貯湯設定温度を超えてしまうおそれがある。
したがって、本実施形態では、燃料ガス消費運転を実施する前に、貯留タンク15内の湯水の温度を検知する。そして、貯留タンク15内が貯湯設定温度の湯水で満たされていれば、貯湯設定温度を上方変更し、燃料ガス消費運転を実施する。このことにより、燃料ガス消費運転によって貯留タンク15内に加熱された湯水が流入しても、貯留タンク15内の湯水が貯湯設定温度を上回ることがない。このことにより、貯留タンク15内が既に貯湯設定温度の湯水で満たされている場合であっても、燃料ガス消費運転を実行できる。
Here, when the storage tank 15 is already filled with hot water having a set temperature for storing hot water, the hot water in the storage tank 15 is discharged, heated, and then returned to the storage tank 15. The set temperature may be exceeded.
Therefore, in this embodiment, the temperature of the hot water in the storage tank 15 is detected before the fuel gas consumption operation is performed. And if the inside of the storage tank 15 is filled with the hot water of hot water storage preset temperature, the hot water storage preset temperature will be changed upwards and fuel gas consumption operation will be implemented. As a result, even if hot water heated into the storage tank 15 by the fuel gas consumption operation flows, the hot water in the storage tank 15 does not exceed the hot water set temperature. As a result, the fuel gas consuming operation can be executed even when the storage tank 15 is already filled with hot water having a preset hot water storage temperature.

そしてまた、上記したように、補助熱源機16は、貯留タンク15内の湯水が貯湯設定温度となるように、貯留タンク15へ湯水を流入するよう制御されている。そのため、貯湯設定温度を上方変更すると、補助熱源機16でのバーナ31の燃焼量や、補助熱源機16から出湯される湯水の温度(補助熱源下流側温度センサ81で検知される湯水の温度)が高くなるように変更される。即ち、上記の場合と同様に、貯留タンク15内の湯水の温度に応じて、補助熱源機16から出湯される湯水の温度が制御される。   Further, as described above, the auxiliary heat source unit 16 is controlled so that hot water flows into the storage tank 15 so that the hot water in the storage tank 15 becomes the hot water set temperature. Therefore, when the hot water storage set temperature is changed upward, the combustion amount of the burner 31 in the auxiliary heat source unit 16 and the temperature of hot water discharged from the auxiliary heat source unit 16 (temperature of hot water detected by the auxiliary heat source downstream temperature sensor 81) Is changed to be higher. That is, similarly to the above case, the temperature of the hot water discharged from the auxiliary heat source unit 16 is controlled according to the temperature of the hot water in the storage tank 15.

以上で、燃料ガス消費運転前に貯留タンク15内の湯水の温度を検知し、検知した温度に基づいて貯湯設定温度を上方変更する構成についての説明を終了する。   Above, the description about the structure which detects the temperature of the hot water in the storage tank 15 before a fuel gas consumption driving | operation, and changes upwards the hot water storage preset temperature based on the detected temperature is complete | finished.

上記した実施形態では、図示しない制御装置によって、発電ユニット2における発電継続時間を取得、積算する構成としたが、本発明のコージェネーションシステムは、これに限るものではない。例えば、発電ユニット2を制御する発電側制御装置と、熱回収装置3を制御する熱回収側制御装置を別途設けて、これらの間で信号を送受信する構成であってもかまわない。このとき、発電側制御装置で発電継続時間を積算し、発電継続時間が所定時間t1以上であるか否かを判定して、熱回収側制御装置に判定結果を送信してもよい。また、熱回収側制御装置で発電継続時間を積算し、発電継続時間が所定時間t1以上であるか否かを判定してもよい。本発明のコージェネレーションシステムの数、処理の割り当ては適宜変更してよい。   In the above-described embodiment, the power generation continuation time in the power generation unit 2 is acquired and integrated by a control device (not shown), but the coordination system of the present invention is not limited to this. For example, a power generation side control device that controls the power generation unit 2 and a heat recovery side control device that controls the heat recovery device 3 may be separately provided, and a signal may be transmitted and received between them. At this time, the power generation continuation time may be integrated by the power generation side control device, and it may be determined whether the power generation continuation time is equal to or longer than the predetermined time t1, and the determination result may be transmitted to the heat recovery side control device. Alternatively, the heat recovery side control device may integrate the power generation continuation time to determine whether the power generation continuation time is equal to or longer than the predetermined time t1. You may change suitably the number of the cogeneration systems of this invention, and allocation of a process.

上記した実施形態では、補助熱源機16が所定燃焼量以上の燃焼運転を所定時間t3以上実施したことを条件に、制御装置によって積算された燃料電池6の発電継続時間を初期化する構成としたが、本発明のコージェネレーションシステム1はこれに限るものではない。例えば、補助熱源機16が所定燃焼量以上の燃焼運転を所定時間t3以上実施したことに加え、燃料電池6の発電量が所定量以上変化した状態が、所定時間t4以上継続したことを条件として、制御装置によって積算された燃料電池6の発電継続時間を初期化する構成としてもよい。即ち、燃料電池6による発電量が変化し、燃料電池6の発電動作で消費する燃料ガスの量が変化したことが予測又は検知された場合、発電継続時間を初期化する構成であってもよい。   In the above-described embodiment, the power generation duration time of the fuel cell 6 accumulated by the control device is initialized on the condition that the auxiliary heat source unit 16 has performed the combustion operation of a predetermined combustion amount or more for a predetermined time t3 or more. However, the cogeneration system 1 of the present invention is not limited to this. For example, on condition that the auxiliary heat source unit 16 has performed the combustion operation of a predetermined combustion amount or more for a predetermined time t3 or more, and the state where the power generation amount of the fuel cell 6 has changed for a predetermined amount or more has continued for a predetermined time t4 or more The power generation duration time of the fuel cell 6 accumulated by the control device may be initialized. That is, when the amount of power generated by the fuel cell 6 changes and the amount of fuel gas consumed by the power generation operation of the fuel cell 6 is predicted or detected, the power generation duration time may be initialized. .

さらにまた、燃料電池6の発電動作で消費する燃料ガスの変化量と、補助熱源機16の燃焼動作で消費する燃料ガスの変化量との合計に基づいて、制御装置によって積算された燃料電池6の発電継続時間を初期化する構成としてもよい。詳説すると、この場合、制御装置は、燃料電池6の発電量が所定量以上変化した状態が、所定時間以上継続したこと等から、燃料電池6に供給される燃料ガスの供給量が所定量X1だけ変化したことを予測又は検知する。さらに、制御装置は、補助熱源機16が燃焼運転を所定時間以上実施したこと等から、補助熱源機16に供給される燃料ガスが所定量X2だけ変化したことを予測又は検知する。そして、コージェネレーションシステム1全体に供給される燃料ガスが所定量(X1+X2)だけ変化したことが、所定時間以上継続したことを条件として、制御装置によって積算された燃料電池6の発電継続時間を初期化する。このような構成によると、より確実に、制御装置による発電継続時間の積算の開始と、マイコンメータ4によるガス供給継続時間の積算の開始とが略同時刻とできるので、コージェネレーションシステム1の運用をさらに効率化できる。   Furthermore, the fuel cell 6 integrated by the control device based on the sum of the change amount of the fuel gas consumed by the power generation operation of the fuel cell 6 and the change amount of the fuel gas consumed by the combustion operation of the auxiliary heat source unit 16. The power generation duration time may be initialized. More specifically, in this case, since the state in which the power generation amount of the fuel cell 6 has changed by a predetermined amount or more has continued for a predetermined time or longer, the control device supplies the fuel gas supplied to the fuel cell 6 by a predetermined amount X1. Predict or detect that it has only changed. Further, the control device predicts or detects that the fuel gas supplied to the auxiliary heat source unit 16 has changed by a predetermined amount X2 because the auxiliary heat source unit 16 has performed the combustion operation for a predetermined time or more. Then, on the condition that the fuel gas supplied to the entire cogeneration system 1 has changed by a predetermined amount (X1 + X2) has continued for a predetermined time or longer, the power generation continuation time of the fuel cell 6 integrated by the control device is initialized. Turn into. According to such a configuration, the start of integration of the power generation duration by the control device and the start of integration of the gas supply duration by the microcomputer meter 4 can be more reliably performed at substantially the same time, so that the operation of the cogeneration system 1 is performed. Can be made more efficient.

上記した実施形態では、燃料ガス消費運転を実施するとき、バーナ31での燃焼量を最小燃焼量とし、貯留経路23に流れる湯水の流量を制御することで、補助熱源機16から出湯される湯水が所定温度T1(又はT2)となるようにした。しかしながら、本発明のコージェネレーションシステム1はこれに限るものではない。例えば、バーナ31での燃焼量を制御することで、補助熱源機16から出湯される湯水の温度を可変させる構成であってもかまわない。また、バーナ31での燃焼量は、最小燃焼量に代えて、燃焼騒音が最小となる燃焼量であってよく、排気の耐風対策のために最小燃焼量よりも大きな燃焼量としてもよい。しかしながら、バーナ31での燃焼量を最小燃焼量とすると、燃料ガス消費運転で使用する燃料ガスの量を少なくできるため、運用の効率化の観点から望ましい。   In the above-described embodiment, when performing the fuel gas consumption operation, the hot water discharged from the auxiliary heat source unit 16 is controlled by setting the combustion amount in the burner 31 as the minimum combustion amount and controlling the flow rate of the hot water flowing through the storage path 23. At a predetermined temperature T1 (or T2). However, the cogeneration system 1 of the present invention is not limited to this. For example, the temperature of hot water discharged from the auxiliary heat source unit 16 may be varied by controlling the amount of combustion in the burner 31. In addition, the combustion amount in the burner 31 may be a combustion amount that minimizes combustion noise instead of the minimum combustion amount, and may be a combustion amount that is larger than the minimum combustion amount for measures against wind resistance of exhaust gas. However, if the combustion amount in the burner 31 is the minimum combustion amount, the amount of fuel gas used in the fuel gas consumption operation can be reduced, which is desirable from the viewpoint of operational efficiency.

上記した実施形態では、熱回収用経路12とは別途の流路である貯留経路23に、補助熱源機16が設けられた例について説明したが、本発明のコージェネレーションシステムはこれに限るものではない。本発明のコージェネレーションシステムは、熱回収用経路に補助熱源機が設けられている構成であってもよい。このような構成であっても、本発明のコージェネレーションシステムは、燃料ガス消費運転を実施することにより、マイコンメータ4の安全機能を無効にすることなく、長時間連続して運転が可能となる。   In the above-described embodiment, the example in which the auxiliary heat source unit 16 is provided in the storage path 23 that is a flow path separate from the heat recovery path 12 has been described, but the cogeneration system of the present invention is not limited to this. Absent. The cogeneration system of the present invention may have a configuration in which an auxiliary heat source device is provided in the heat recovery path. Even with such a configuration, the cogeneration system of the present invention can be operated continuously for a long time without invalidating the safety function of the microcomputer meter 4 by performing the fuel gas consumption operation. .

1 コージェネレーションシステム
2 発電ユニット(発電部)
4 マイコンメータ(供給遮断手段)
6 燃料電池
13 ガス供給路(燃料供給系統)
15 貯留タンク
16 補助熱源機(補助熱源部)
23 貯留経路(貯留系統)
1 Cogeneration system 2 Power generation unit (power generation unit)
4 Microcomputer meter (supply cutoff means)
6 Fuel cell 13 Gas supply path (fuel supply system)
15 Storage tank 16 Auxiliary heat source machine (auxiliary heat source part)
23 Storage route (storage system)

Claims (5)

燃料電池を内蔵していて電気エネルギーと熱エネルギーとを同時に発生させる発電部を有し、前記発電部で発生させた熱によって湯水を加熱するコージェネレーションシステムにおいて、
湯水を貯留する貯留タンクと、必要に応じて湯水を加熱する補助熱源部と、前記補助熱源部で加熱された湯水を貯留タンクへ供給する貯留系統と、前記発電部及び前記補助熱源部に燃料ガスを供給する燃料供給系統とを備え、
発電部による発電が所定時間以上継続したことを条件として、燃料ガス消費運転を強制的に実施するものであり、当該燃料ガス消費運転は、補助熱源部の燃焼運転によって加熱した湯水を貯留タンクへ貯留するものであることを特徴とするコージェネレーションシステム。
In a cogeneration system that includes a fuel cell and has a power generation unit that simultaneously generates electric energy and thermal energy, and heats hot water with the heat generated by the power generation unit,
A storage tank for storing hot water, an auxiliary heat source part for heating hot water as required, a storage system for supplying hot water heated by the auxiliary heat source part to the storage tank, and a fuel for the power generation part and the auxiliary heat source part A fuel supply system for supplying gas,
The fuel gas consumption operation is forcibly performed on condition that power generation by the power generation unit has continued for a predetermined time or more, and the fuel gas consumption operation is performed by supplying hot water heated by the combustion operation of the auxiliary heat source unit to the storage tank. A cogeneration system characterized by storage.
前記燃料供給系統には、燃料ガスの供給を遮断可能な供給遮断手段が設けられており、
前記供給遮断手段は、一定のガス流量を連続して使用し続けると、燃料ガスの供給を遮断するものであることを特徴とする請求項1に記載のコージェネレーションシステム。
The fuel supply system is provided with a supply blocking means capable of blocking the supply of fuel gas,
2. The cogeneration system according to claim 1, wherein the supply blocking unit is configured to block the supply of fuel gas when a constant gas flow rate is continuously used. 3.
発電部による発電時間を積算し、積算した結果に基づいて、発電部による発電が所定時間継続したか否かを判定するものであり、
前記燃料ガス消費運転の実施前に、補助熱源部が燃焼運転を実施された場合、燃焼運転によって一定量以上のガスが消費されたことが演算により予測、又は検知されたことを条件に、発電時間の積算値を初期化することを特徴とする請求項1又は2に記載のコージェネレーションシステム。
The power generation time by the power generation unit is integrated, and based on the integrated result, it is determined whether the power generation by the power generation unit has continued for a predetermined time,
If the auxiliary heat source unit is subjected to the combustion operation before the fuel gas consumption operation, the power generation is performed on the condition that a certain amount or more of the gas has been consumed or calculated by the operation. The cogeneration system according to claim 1 or 2, wherein an integrated value of time is initialized.
目標とする貯湯設定温度の湯水を貯留タンクに貯留する運転を実施可能であり、
前記燃料ガス消費運転の開始時において、貯留タンク内の所定の部分の湯水の温度が貯湯設定温度以上であり、且つ、貯湯タンク内が湯水で満たされている場合、貯湯設定温度を上方変更することを特徴とする請求項1乃至3のいずれかに記載のコージェネレーションシステム。
Operation to store hot water at the target hot water storage set temperature in the storage tank is possible,
At the start of the fuel gas consumption operation, when the temperature of the hot water in a predetermined portion in the storage tank is equal to or higher than the hot water storage set temperature and the hot water storage tank is filled with hot water, the hot water storage set temperature is changed upward. The cogeneration system according to any one of claims 1 to 3, wherein
前記燃料ガス消費運転では、補助熱源部の燃焼運転を所定燃焼量で実施することを特徴とする請求項1乃至4のいず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 4, wherein in the fuel gas consumption operation, the combustion operation of the auxiliary heat source unit is performed with a predetermined combustion amount.
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