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JP2015190696A - Cogeneration system - Google Patents

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JP2015190696A JP2014068344A JP2014068344A JP2015190696A JP 2015190696 A JP2015190696 A JP 2015190696A JP 2014068344 A JP2014068344 A JP 2014068344A JP 2014068344 A JP2014068344 A JP 2014068344A JP 2015190696 A JP2015190696 A JP 2015190696A
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Takuya Fujimoto
卓也 藤本
北村 禎章
Sadaaki Kitamura
禎章 北村
真宏 原田
Masahiro Harada
真宏 原田
井上 博之
Hiroyuki Inoue
博之 井上
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a cogeneration system capable of improving energy efficiency.SOLUTION: A cogeneration system includes a heat collection panel 11 for receiving solar light and collecting solar heat, a solar heat hot water storage tank 12 for storing the heat collected by the heat collection panel 11, a power generation unit 41 for generating power with the usage of fuel, a waste heat hot water storage tank 42 for storing waste heat of the power generation unit 41, a waste heat transfer mechanism 80 for supplying the waste heat of the power generation unit 41 to the heat collection panel 11 and raising a temperature of the heat collection panel 11, and a control device 120 for supplying the waste heat of the power generation unit 41 to the heat collection panel 11 by the waste heat transfer mechanism 80 when it is estimated that the surplus waste heat of the power generation unit 41 which cannot be stored in the waste heat hot water storage tank 42 is generated.

Description

本発明は、太陽熱及び燃料電池からの排熱を蓄えて利用するコージェネレーションシステムの技術に関する。   The present invention relates to a technology of a cogeneration system that stores and uses solar heat and exhaust heat from a fuel cell.

従来、太陽熱及び燃料電池からの排熱を蓄えて利用するコージェネレーションシステムの技術は公知となっている。例えば、特許文献1に記載の如くである。   Conventionally, a technology of a cogeneration system that stores and uses solar heat and exhaust heat from a fuel cell is known. For example, as described in Patent Document 1.

特許文献1には、燃料電池システム(コージェネレーションシステム)が設けられた需要家(家)から、太陽熱温水システムが設けられた需要家(家)に対して、温水(熱)を融通可能とする技術が開示されている。   In Patent Document 1, hot water (heat) can be accommodated from a consumer (house) provided with a fuel cell system (cogeneration system) to a customer (house) provided with a solar hot water system. Technology is disclosed.

このような技術においては、燃料電池システムが設けられた需要家の余剰エネルギーを、他方の太陽熱温水システムが設けられた需要家へと融通することができ、全体として高効率な運転を実現することができる。   In such a technology, surplus energy of a consumer provided with a fuel cell system can be accommodated to a consumer provided with the other solar hot water system, and overall high-efficiency operation can be realized. Can do.

しかしながら、特許文献1に記載のような技術においては、エネルギー効率の向上の観点から改善の余地があった。   However, the technique as described in Patent Document 1 has room for improvement from the viewpoint of improving energy efficiency.

具体的には、特許文献1に記載の太陽熱温水システムは、太陽熱を集熱する集熱器(太陽熱温水器)と、集熱器からの熱を蓄える太陽熱蓄熱タンク(貯湯タンク)と、を具備する。このような太陽熱温水システムでは、太陽熱によって高温となった集熱器と、当該集熱器よりも低温の太陽熱蓄熱タンクとの間で熱媒体を循環させることにより、集熱器から太陽熱蓄熱タンクへと熱を供給することができる。   Specifically, the solar water heating system described in Patent Document 1 includes a heat collector (solar water heater) that collects solar heat, and a solar heat storage tank (hot water storage tank) that stores heat from the heat collector. To do. In such a solar water heating system, a heat medium is circulated between a heat collector that has become hot due to solar heat and a solar heat storage tank having a temperature lower than that of the heat collector. And can supply heat.

しかしながら、例えば日の出の直後など、集熱器の温度が太陽熱蓄熱タンクの温度よりも低い場合に熱媒体を循環させると、太陽熱蓄熱タンクの熱が集熱器へと奪われてしまう。従って、日の出の直後に集熱器が太陽光を受けていたとしても、当該集熱器の温度が太陽熱蓄熱タンクの温度よりも高くなるまでは、熱媒体を循環させることができない。   However, if the heat medium is circulated when the temperature of the heat collector is lower than the temperature of the solar heat storage tank, for example, immediately after sunrise, the heat of the solar heat storage tank is taken away by the heat collector. Therefore, even if the heat collector receives sunlight immediately after sunrise, the heat medium cannot be circulated until the temperature of the heat collector becomes higher than the temperature of the solar heat storage tank.

このように、集熱器の温度が太陽熱蓄熱タンクの温度よりも低い場合には、すぐに太陽熱を太陽熱蓄熱タンクに蓄えることができず、エネルギー効率の向上の観点から改善の余地があった。   Thus, when the temperature of the heat collector is lower than the temperature of the solar heat storage tank, solar heat cannot be immediately stored in the solar heat storage tank, and there is room for improvement from the viewpoint of improving energy efficiency.

特開2012−159243号公報JP 2012-159243 A

本発明は以上の如き状況に鑑みてなされたものであり、その解決しようとする課題は、エネルギー効率の向上を図ること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である。   The present invention has been made in view of the above situation, and a problem to be solved is to provide a cogeneration system capable of improving energy efficiency.

本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。   The problem to be solved by the present invention is as described above. Next, means for solving the problem will be described.

即ち、請求項1においては、太陽光を受けて太陽熱を集熱する集熱器と、前記集熱器で集熱された熱を蓄える太陽熱蓄熱タンクと、燃料を用いて発電する発電装置と、前記発電装置の排熱を蓄える排熱蓄熱タンクと、前記発電装置の排熱を前記集熱器へと供給し、当該集熱器の温度を上昇させる排熱伝達機構と、前記発電装置の排熱のうち、前記排熱蓄熱タンクに蓄えることができない余剰分が発生することが予測された場合には、前記排熱伝達機構によって前記発電装置の排熱を前記集熱器へと供給させる制御装置と、を具備するものである。   That is, in claim 1, a heat collector that receives sunlight to collect solar heat, a solar heat storage tank that stores heat collected by the heat collector, a power generation device that generates power using fuel, An exhaust heat storage tank that stores exhaust heat of the power generation device, an exhaust heat transfer mechanism that supplies the exhaust heat of the power generation device to the heat collector and raises the temperature of the heat collector, and an exhaust of the power generation device Control that causes the exhaust heat transfer mechanism to supply exhaust heat of the power generation device to the heat collector when it is predicted that surplus heat that cannot be stored in the exhaust heat storage tank will occur. A device.

請求項2においては、前記排熱伝達機構は、前記排熱蓄熱タンクとの間で熱交換可能な熱交換器と、前記集熱器と前記熱交換器との間で熱媒体を循環させる排熱伝達管路と、を具備するものである。   According to a second aspect of the present invention, the exhaust heat transfer mechanism includes a heat exchanger capable of exchanging heat with the exhaust heat storage tank, and an exhaust for circulating a heat medium between the heat collector and the heat exchanger. And a heat transfer conduit.

請求項3においては、前記排熱伝達機構は、前記排熱蓄熱タンク内の熱媒体を給湯需要へと供給する給湯管路との間で熱交換可能な熱交換器と、前記集熱器と前記熱交換器との間で熱媒体を循環させる排熱伝達管路と、を具備するものである。   According to a third aspect of the present invention, the exhaust heat transfer mechanism includes a heat exchanger capable of exchanging heat with a hot water supply pipe that supplies the heat medium in the exhaust heat storage tank to a hot water supply demand, and the heat collector. An exhaust heat transfer pipe for circulating a heat medium between the heat exchanger and the heat exchanger.

請求項4においては、前記排熱伝達管路は、前記集熱器と前記太陽熱蓄熱タンクとの間で熱媒体を循環させる太陽熱伝達管路に接続されることで、当該太陽熱伝達管路を介して前記集熱器に接続され、前記排熱伝達機構は、前記太陽熱伝達管路と前記排熱伝達管路との接続部に設けられ、前記集熱器と前記太陽熱蓄熱タンクとを連通すると共に前記集熱器と前記熱交換器との連通を遮断する第一状態と、前記集熱器と前記熱交換器とを連通すると共に前記集熱器と前記太陽熱蓄熱タンクとの連通を遮断する第二状態と、を切り替える切替機構をさらに具備するものである。   According to a fourth aspect of the present invention, the exhaust heat transfer pipe is connected to a solar heat transfer pipe that circulates a heat medium between the heat collector and the solar heat storage tank. And the exhaust heat transfer mechanism is provided at a connection portion between the solar heat transfer pipe and the exhaust heat transfer pipe, and communicates the heat collector with the solar heat storage tank. A first state in which communication between the heat collector and the heat exchanger is interrupted; a first state in which communication between the heat collector and the heat exchanger is established and communication between the heat collector and the solar heat storage tank is interrupted. A switching mechanism for switching between the two states is further provided.

請求項5においては、前記集熱器の温度を検出する集熱器温度検出手段と、前記太陽熱蓄熱タンク内の温度を検出するタンク温度検出手段と、をさらに具備し、前記制御装置は、前記集熱器の温度が前記太陽熱蓄熱タンク内の温度未満である場合にのみ、前記発電装置の排熱を前記集熱器へと供給するものである。   In Claim 5, The collector temperature detection means which detects the temperature of the said heat collector, The tank temperature detection means which detects the temperature in the said solar thermal storage tank is further comprised, The said control apparatus is the said Only when the temperature of the heat collector is lower than the temperature in the solar heat storage tank, the exhaust heat of the power generator is supplied to the heat collector.

請求項6においては、前記制御装置は、前記集熱器へと供給する排熱の供給熱量を算出し、前記供給熱量を前記集熱器へと供給するのに要する所要時間を算出し、現在時刻から、前記集熱器が太陽熱を集熱可能な状態になると予測される時刻までの時間が前記所要時間未満になった場合にのみ、前記発電装置の排熱を前記集熱器へと供給するものである。   In claim 6, the control device calculates a supply heat amount of exhaust heat supplied to the heat collector, calculates a time required to supply the supply heat amount to the heat collector, Only when the time from the time until the time when the collector is expected to be able to collect solar heat becomes less than the required time, the exhaust heat of the power generator is supplied to the collector. To do.

請求項7においては、前記制御装置は、前記発電装置の排熱のうち前記排熱蓄熱タンクに蓄えることができないと予測される余剰分の余剰熱量と、前記集熱器の温度を前記太陽熱蓄熱タンク内の温度まで上昇させるために必要な必要熱量と、を算出し、前記余剰熱量及び前記必要熱量のうち、小さい方の値を前記供給熱量とするものである。   In Claim 7, the said control apparatus makes the solar heat storage the surplus heat amount of the surplus estimated that it cannot be stored in the said waste heat storage tank among the waste heat of the said power generation apparatus, and the temperature of the said heat collector. The necessary heat amount required to raise the temperature in the tank is calculated, and the smaller one of the surplus heat amount and the necessary heat amount is set as the supplied heat amount.

請求項8においては、前記制御装置は、前記排熱蓄熱タンクに蓄えられると予測される排熱の最小値である最小熱量と、前記集熱器の温度を前記太陽熱蓄熱タンク内の温度まで上昇させるために必要な必要熱量と、を算出し、前記最小熱量及び前記必要熱量のうち、小さい方の値を前記供給熱量とするものである。   In Claim 8, the said control apparatus raises the minimum calorie | heat amount which is the minimum value of the waste heat estimated to be stored in the said waste heat storage tank, and the temperature of the said heat collector to the temperature in the said solar thermal storage tank The required amount of heat required for the calculation is calculated, and the smaller one of the minimum heat amount and the required heat amount is set as the supplied heat amount.

請求項9においては、前記制御装置は、前記発電装置の排熱のうち前記排熱蓄熱タンクに蓄えることができない余剰分の余剰熱量と、前記排熱蓄熱タンクに蓄えられると予測される排熱の最小値である最小熱量と、前記集熱器の温度を前記太陽熱蓄熱タンク内の温度まで上昇させるために必要な必要熱量と、を算出し、前記余剰熱量、前記最小熱量及び前記必要熱量のうち、最も小さい値を前記供給熱量とするものである。   In Claim 9, the said control apparatus is the waste heat which is predicted to be stored in the said waste heat heat storage tank and the surplus heat amount of the surplus heat which cannot be stored in the said waste heat heat storage tank among the waste heat of the said power generation device And calculating the minimum amount of heat that is the minimum value of the above and the amount of heat necessary to raise the temperature of the collector to the temperature in the solar heat storage tank, and the excess heat amount, the minimum amount of heat, and the necessary amount of heat Of these, the smallest value is set as the supply heat amount.

本発明の効果として、以下に示すような効果を奏する。   As effects of the present invention, the following effects can be obtained.

請求項1においては、発電装置の排熱のうち、排熱蓄熱タンクに蓄えることができない余剰分が発生することが予測された場合、当該余剰分を利用して集熱器の温度を上昇させることができる。これによって、集熱器の温度が太陽熱蓄熱タンク内の温度よりも低い場合に当該集熱器の温度を上昇させることで、速やかに太陽熱を蓄えることができる状態にすることができ、ひいてはエネルギー効率の向上を図ることができる。   In claim 1, when it is predicted that surplus heat that cannot be stored in the waste heat storage tank will be generated in the exhaust heat of the power generation device, the temperature of the heat collector is increased using the surplus. be able to. As a result, when the temperature of the heat collector is lower than the temperature in the solar heat storage tank, the temperature of the heat collector can be increased, so that the solar heat can be quickly stored, and thus energy efficiency. Can be improved.

請求項2においては、簡素な構成でエネルギー効率の向上を図ることができる。   In Claim 2, energy efficiency can be improved with a simple configuration.

請求項3においては、簡素な構成でエネルギー効率の向上を図ることができる。   In claim 3, energy efficiency can be improved with a simple configuration.

請求項4においては、予め設けられた太陽熱伝達管路を用いることで、簡素な構成でエネルギー効率の向上を図ることができる。   In claim 4, by using a solar heat transfer pipe provided in advance, it is possible to improve energy efficiency with a simple configuration.

請求項5においては、必要な場合(太陽熱を蓄えることが出来ない場合)にのみ集熱器の温度を上昇させることができる。   In claim 5, the temperature of the heat collector can be raised only when necessary (when solar heat cannot be stored).

請求項6においては、集熱器が太陽熱を集熱することが可能になるタイミングに合わせて、供給熱量を集熱器へと供給することができる。   According to the sixth aspect of the present invention, the amount of supplied heat can be supplied to the heat collector in accordance with the timing at which the heat collector can collect solar heat.

請求項7においては、必要熱量が余剰熱量より小さい場合には、余剰熱量から必要熱量を全て賄うことができるため、必要とする熱量(必要熱量)を集熱器へと供給することで、当該集熱器の温度を十分に上昇させることができる。一方、余剰熱量が必要熱量より小さい場合には、当該余剰熱量だけを集熱器へと供給することで、排熱蓄熱タンクに蓄えられた熱が余剰分を超えて集熱器へと供給されるのを防止することができる。   In claim 7, when the required heat quantity is smaller than the surplus heat quantity, it is possible to cover all the necessary heat quantity from the surplus heat quantity, so by supplying the necessary heat quantity (necessary heat quantity) to the heat collector, The temperature of the collector can be raised sufficiently. On the other hand, when the surplus heat amount is smaller than the required heat amount, only the surplus heat amount is supplied to the heat collector so that the heat stored in the exhaust heat storage tank exceeds the surplus and is supplied to the heat collector. Can be prevented.

請求項8においては、必要熱量が最小熱量より小さい場合には、排熱蓄熱タンクに蓄えられた熱が全て失われるおそれがないため、必要とする熱量(必要熱量)を集熱器へと供給することで、当該集熱器の温度を十分に上昇させることができる。一方、最小熱量が必要熱量より小さい場合には、当該最小熱量だけを集熱器へと供給することで、排熱蓄熱タンクに蓄えられた熱が全て失われた状態で、さらに集熱器への熱の供給が続けられるのを防止することができる。   In claim 8, when the required heat quantity is smaller than the minimum heat quantity, there is no possibility that all the heat stored in the exhaust heat storage tank is lost, so the required heat quantity (necessary heat quantity) is supplied to the collector. By doing, the temperature of the said heat collector can fully be raised. On the other hand, when the minimum heat amount is smaller than the required heat amount, only the minimum heat amount is supplied to the heat collector, so that all the heat stored in the exhaust heat storage tank is lost, and further to the heat collector. It is possible to prevent the heat supply from being continued.

請求項9においては、排熱蓄熱タンクに蓄えられた熱が余剰分を超えて集熱器へと供給されるのを防止することができる。また、排熱蓄熱タンクに蓄えられた熱が全て失われた状態で、さらに集熱器への熱の供給が続けられるのを防止することができる。   According to the ninth aspect of the present invention, it is possible to prevent the heat stored in the exhaust heat storage tank from being supplied to the heat collector beyond the surplus. Further, it is possible to prevent the supply of heat to the heat collector from being continued in a state in which all the heat stored in the exhaust heat storage tank has been lost.

本発明の一実施形態に係る給湯システムの全体的な構成を示した模式図。The schematic diagram which showed the whole structure of the hot water supply system which concerns on one Embodiment of this invention. 給湯システムの基本的な動作を示した模式図。The schematic diagram which showed the basic operation | movement of the hot water supply system. 集熱パネルに照射される太陽光の日射量と集熱パネルの温度の時間変化を示した図。The figure which showed the time change of the solar radiation amount irradiated to a heat collecting panel, and the temperature of a heat collecting panel. 排熱貯湯タンクの蓄熱割合の時間変化を示した図。The figure which showed the time change of the heat storage rate of an exhaust heat hot water storage tank. プレヒート制御(余剰熱量予測制御)の処理の流れを示した図。The figure which showed the flow of the process of preheat control (excess heat amount prediction control). プレヒート制御(開始時刻決定制御)の処理の流れを示した図。The figure which showed the flow of the process of preheat control (start time determination control). プレヒート制御(プレヒート実行制御)の処理の流れを示した図。The figure which showed the flow of the process of preheat control (preheat execution control). 発電ユニットの排熱を集熱パネルへと供給する様子を示した模式図。The schematic diagram which showed a mode that the waste heat of an electric power generation unit was supplied to a heat collecting panel. 変形例に係る給湯システムの全体的な構成を示した模式図。The schematic diagram which showed the whole structure of the hot water supply system which concerns on a modification.

まず、図1を用いて、本発明に係るコージェネレーションシステムの実施の一形態に係る給湯システム1について説明する。
なお、以下の説明では、比較的温度の低い水を「水」、比較的温度の高い水を「湯」と記載するが、水と湯は温度の違い以外に実質的な差異はない。
First, the hot water supply system 1 which concerns on one Embodiment of the cogeneration system which concerns on this invention is demonstrated using FIG.
In the following description, water having a relatively low temperature is described as “water”, and water having a relatively high temperature is described as “hot water”. However, there is no substantial difference between water and hot water other than the difference in temperature.

給湯システム1は、需要家の元に設けられ、排熱等を利用して湯を沸かすと共に、給湯需要に応じて湯を供給するためのものである。ここで「需要家」とは、例えば住宅や種々の施設等、給湯需要のある全てのものを意味する。また「給湯需要」とは、例えば浴室等の、湯が使用される種々の設備を意味する。給湯システム1は、主として太陽熱温水システム10、第一上水管路20、接続管路30、燃料電池システム40、給湯管路60、排出管路70、排熱伝達機構80、パネル温度センサ90、第一タンク温度センサ100、第二タンク温度センサ110及び制御装置120を具備する。   The hot water supply system 1 is provided at the customer's site to boil hot water using exhaust heat or the like and supply hot water according to hot water supply demand. Here, the “customer” means all things having a demand for hot water supply such as a house and various facilities. “Hot water supply demand” means various facilities where hot water is used, such as a bathroom. The hot water supply system 1 mainly includes a solar water heating system 10, a first water supply pipe 20, a connection pipe 30, a fuel cell system 40, a hot water supply pipe 60, a discharge pipe 70, a waste heat transfer mechanism 80, a panel temperature sensor 90, a first One tank temperature sensor 100, a second tank temperature sensor 110, and a control device 120 are provided.

太陽熱温水システム10は、太陽熱を集熱して蓄えると共に、必要に応じて当該熱を供給するものである。太陽熱温水システム10は、主として集熱パネル11、太陽熱貯湯タンク12、第一熱交換器13及び第一管路14を具備する。   The solar hot water system 10 collects and stores solar heat and supplies the heat as necessary. The solar hot water system 10 mainly includes a heat collection panel 11, a solar hot water storage tank 12, a first heat exchanger 13, and a first pipeline 14.

集熱パネル11は、本発明に係る集熱器の実施の一形態である。集熱パネル11は、太陽光を受けて太陽熱を集熱するものである。集熱パネル11は、広い面で太陽光を受けることができるように、平板状に形成される。集熱パネル11は、日当たりの良い場所(例えば、住宅の屋根の上等)に設置される。   The heat collection panel 11 is an embodiment of the heat collector according to the present invention. The heat collection panel 11 receives sunlight and collects solar heat. The heat collection panel 11 is formed in a flat plate shape so that it can receive sunlight on a wide surface. The heat collecting panel 11 is installed in a sunny place (for example, on the roof of a house).

太陽熱貯湯タンク12は、本発明に係る太陽熱蓄熱タンクの実施の一形態である。太陽熱貯湯タンク12は、集熱パネル11で集熱された熱を蓄えるものである。太陽熱貯湯タンク12は、内部に水(湯)を貯溜することが可能な空間を有する箱状に形成される。太陽熱貯湯タンク12は、集熱パネル11からの熱によって温められた熱媒体(本実施形態においては、水(湯))を蓄えることによって、太陽熱を蓄えることができる。   The solar heat storage tank 12 is an embodiment of the solar heat storage tank according to the present invention. The solar hot water storage tank 12 stores the heat collected by the heat collection panel 11. The solar hot water storage tank 12 is formed in a box shape having a space in which water (hot water) can be stored. The solar hot water storage tank 12 can store solar heat by storing a heat medium (in this embodiment, water (hot water)) warmed by heat from the heat collecting panel 11.

第一熱交換器13は、高温の流体(液体)から低温の流体(液体)へと熱を移動させるものである。第一熱交換器13は、太陽熱貯湯タンク12に設けられる。第一熱交換器13は、太陽熱貯湯タンク12内に貯溜された水と、当該第一熱交換器13を流通する不凍液と、の間で熱を移動(熱交換)させる。   The first heat exchanger 13 transfers heat from a high-temperature fluid (liquid) to a low-temperature fluid (liquid). The first heat exchanger 13 is provided in the solar hot water storage tank 12. The first heat exchanger 13 moves heat (heat exchange) between the water stored in the solar hot water storage tank 12 and the antifreeze liquid flowing through the first heat exchanger 13.

第一管路14は、本発明に係る太陽熱伝達管路の実施の一形態である。第一管路14は、集熱パネル11と第一熱交換器13との間で熱媒体(本実施形態においては、不凍液)を循環させるものである。第一管路14は、主として往管路14a及び復管路14bを具備する。   The first conduit 14 is an embodiment of the solar heat transfer conduit according to the present invention. The first conduit 14 circulates a heat medium (in the present embodiment, an antifreeze liquid) between the heat collection panel 11 and the first heat exchanger 13. The first conduit 14 mainly includes an outward conduit 14a and a return conduit 14b.

往管路14aは、集熱パネル11と第一熱交換器13とを連通するものである。往管路14aの一端は、集熱パネル11(より詳細には、集熱パネル11の全面に亘るように(集熱パネル11内を循環するように)配置された配管の一端)に接続される。往管路14aの他端は、第一熱交換器13の一端に接続される。   The outgoing line 14 a communicates the heat collection panel 11 and the first heat exchanger 13. One end of the outgoing line 14a is connected to the heat collecting panel 11 (more specifically, one end of a pipe arranged so as to cover the entire surface of the heat collecting panel 11 (circulate in the heat collecting panel 11)). The The other end of the outgoing line 14 a is connected to one end of the first heat exchanger 13.

復管路14bは、集熱パネル11と第一熱交換器13とを連通するものである。復管路14bの一端は、集熱パネル11(より詳細には、集熱パネル11の全面に亘るように配置された前記配管の他端)に接続される。復管路14bの他端は、第一熱交換器13の他端に接続される。   The return pipe 14 b communicates the heat collection panel 11 and the first heat exchanger 13. One end of the return pipe 14b is connected to the heat collection panel 11 (more specifically, the other end of the pipe arranged over the entire surface of the heat collection panel 11). The other end of the return pipe 14 b is connected to the other end of the first heat exchanger 13.

第一管路14、集熱パネル11及び第一熱交換器13の内部は不凍液で満たされている。また、第一管路14の中途部には図示しないポンプが設けられる。当該ポンプを駆動させることにより、不凍液を往管路14a、集熱パネル11、復管路14b及び第一熱交換器13の順に循環させることができる。   The insides of the first pipeline 14, the heat collecting panel 11, and the first heat exchanger 13 are filled with antifreeze. A pump (not shown) is provided in the middle of the first pipeline 14. By driving the pump, the antifreeze liquid can be circulated in the order of the forward line 14 a, the heat collection panel 11, the return line 14 b, and the first heat exchanger 13.

第一上水管路20は、太陽熱貯湯タンク12へと上水を供給するものである。第一上水管路20の一端は、太陽熱貯湯タンク12に接続される。太陽熱貯湯タンク12内の水(湯)が減少すると、当該減少した分だけ第一上水管路20から太陽熱貯湯タンク12内へと上水が供給される。   The first water supply pipe 20 supplies clean water to the solar hot water storage tank 12. One end of the first water pipe 20 is connected to the solar hot water storage tank 12. When the amount of water (hot water) in the solar hot water storage tank 12 decreases, clean water is supplied from the first water supply pipe 20 into the solar hot water storage tank 12 by the reduced amount.

接続管路30は、太陽熱貯湯タンク12内の湯を後述する燃料電池システム40の排熱貯湯タンク42へと供給するものである。接続管路30の一端は、太陽熱貯湯タンク12に接続される。接続管路30の他端は、排熱貯湯タンク42に接続される。   The connection line 30 supplies hot water in the solar hot water storage tank 12 to an exhaust heat hot water storage tank 42 of the fuel cell system 40 described later. One end of the connection line 30 is connected to the solar hot water storage tank 12. The other end of the connection line 30 is connected to the exhaust heat hot water storage tank 42.

燃料電池システム40は、燃料を用いて発電すると共に、当該発電の際に発生する熱(排熱)を蓄え、必要に応じて当該熱を供給するものである。燃料電池システム40は、主として発電ユニット41、排熱貯湯タンク42及びラジエータ43を具備する。   The fuel cell system 40 generates power using fuel, stores heat (exhaust heat) generated during the power generation, and supplies the heat as necessary. The fuel cell system 40 mainly includes a power generation unit 41, an exhaust heat hot water storage tank 42, and a radiator 43.

発電ユニット41は、本発明に係る発電装置の実施の一形態である。発電ユニット41は、水素等の燃料を用いて電力を取り出す(発電する)ものである。発電ユニット41の方式としては、例えばSOFC(固体酸化物形燃料電池)が用いられる。SOFC方式の発電ユニット41は、メンテナンスを行う場合を除き、通常は24時間連続して運転される。発電ユニット41によって発電された電力は、需要家の元に設けられた種々の電気負荷(電化製品等)に供給される。発電ユニット41が発電する際には、同時に排熱が発生する。   The power generation unit 41 is an embodiment of the power generation device according to the present invention. The power generation unit 41 extracts (generates power) electric power using a fuel such as hydrogen. As a system of the power generation unit 41, for example, SOFC (solid oxide fuel cell) is used. The SOFC power generation unit 41 is normally operated continuously for 24 hours except when maintenance is performed. The electric power generated by the power generation unit 41 is supplied to various electric loads (electric appliances and the like) provided at the consumer. When the power generation unit 41 generates power, exhaust heat is generated at the same time.

排熱貯湯タンク42は、本発明に係る排熱蓄熱タンクの実施の一形態である。排熱貯湯タンク42は、発電ユニット41の排熱を蓄えるものである。排熱貯湯タンク42は、内部に水(湯)を貯溜することが可能な空間を有する箱状に形成される。排熱貯湯タンク42は発電ユニット41に接続される。排熱貯湯タンク42は、発電ユニット41の排熱によって温められた熱媒体(本実施形態においては、水(湯))を蓄えることによって、当該排熱を蓄えることができる。また、排熱貯湯タンク42には図示しない補助熱源が設けられる。前記補助熱源は、燃料を用いて排熱貯湯タンク42内の水を沸かすことができる。   The exhaust heat storage tank 42 is an embodiment of the exhaust heat storage tank according to the present invention. The exhaust heat hot water storage tank 42 stores the exhaust heat of the power generation unit 41. The exhaust heat hot water storage tank 42 is formed in a box shape having a space in which water (hot water) can be stored. The exhaust heat hot water storage tank 42 is connected to the power generation unit 41. The exhaust heat hot water storage tank 42 can store the exhaust heat by storing a heat medium (water (hot water) in the present embodiment) heated by the exhaust heat of the power generation unit 41. The exhaust heat hot water storage tank 42 is provided with an auxiliary heat source (not shown). The auxiliary heat source can boil the water in the exhaust heat hot water storage tank 42 using fuel.

ラジエータ43は、発電ユニット41の排熱のうち、排熱貯湯タンク42に蓄えることができない余剰分を外部へと放熱するためのものである。ラジエータ43は、発電ユニット41に取り付けられる。ラジエータ43は、発電ユニット41の排熱を外気へと移動させることで、当該排熱を放熱することができる。   The radiator 43 is for radiating the excess heat that cannot be stored in the exhaust heat storage tank 42 out of the exhaust heat of the power generation unit 41 to the outside. The radiator 43 is attached to the power generation unit 41. The radiator 43 can dissipate the exhaust heat by moving the exhaust heat of the power generation unit 41 to the outside air.

排熱貯湯タンク42は、内部に貯溜された水を一旦発電ユニット41に供給する。発電ユニット41は、排熱貯湯タンク42から受け取った水を自らの排熱によって沸かし、再び排熱貯湯タンク42へと戻す。排熱貯湯タンク42は、発電ユニット41から受け取った湯(沸かされた水)を蓄えることによって、発電ユニット41の排熱を蓄えることができる。また、発電ユニット41の排熱だけでは十分な量の湯が得られない場合には、前記補助熱源を駆動させることで、燃料を用いて不足分の湯を沸かすことができる。   The waste heat hot water storage tank 42 temporarily supplies the water stored therein to the power generation unit 41. The power generation unit 41 boiles the water received from the exhaust heat hot water storage tank 42 by its own exhaust heat and returns it to the exhaust heat hot water storage tank 42 again. The exhaust heat hot water storage tank 42 can store the exhaust heat of the power generation unit 41 by storing the hot water (boiled water) received from the power generation unit 41. In addition, when a sufficient amount of hot water cannot be obtained only by the exhaust heat of the power generation unit 41, the auxiliary heat source can be driven to boil the deficient hot water using fuel.

また、排熱貯湯タンク42に蓄えることができる熱量には限界がある。そこで、当該排熱貯湯タンク42に蓄えられた熱量が上限値に達した場合、ラジエータ43が作動される。これによって、排熱貯湯タンク42に蓄えることができない余剰分の排熱を、当該ラジエータ43から外部へと放熱することができる。なお、排熱貯湯タンク42に蓄えられた熱量は、後述する第二タンク温度センサ110等を用いることで測定することができる。   Further, there is a limit to the amount of heat that can be stored in the exhaust heat hot water storage tank 42. Therefore, when the amount of heat stored in the exhaust heat hot water storage tank 42 reaches the upper limit value, the radiator 43 is activated. As a result, surplus heat that cannot be stored in the exhaust heat hot water storage tank 42 can be radiated from the radiator 43 to the outside. The amount of heat stored in the exhaust heat hot water storage tank 42 can be measured by using a second tank temperature sensor 110 described later.

給湯管路60は、排熱貯湯タンク42内の湯を給湯需要(例えば、浴室等)へと供給するものである。給湯管路60の一端は、排熱貯湯タンク42に接続される。給湯管路60の他端は、給湯需要に接続される。   The hot water supply pipe 60 supplies hot water in the exhaust heat hot water storage tank 42 to hot water supply demand (for example, a bathroom etc.). One end of the hot water supply pipe 60 is connected to the exhaust heat hot water storage tank 42. The other end of the hot water supply pipe 60 is connected to the hot water supply demand.

排熱伝達機構80は、発電ユニット41の排熱を集熱パネル11へと供給し、当該集熱パネル11の温度を上昇させるものである。排熱伝達機構80は、主として第二熱交換器81、第二管路82、第一三方弁83及び第二三方弁84を具備する。   The exhaust heat transfer mechanism 80 supplies the exhaust heat of the power generation unit 41 to the heat collection panel 11 and raises the temperature of the heat collection panel 11. The exhaust heat transfer mechanism 80 mainly includes a second heat exchanger 81, a second pipe 82, a first three-way valve 83, and a second three-way valve 84.

第二熱交換器81は、本発明に係る熱交換器の実施の一形態である。第二熱交換器81は、高温の流体(液体)から低温の流体(液体)へと熱を移動させるものである。第二熱交換器81は、排熱貯湯タンク42に設けられる。第二熱交換器81は、排熱貯湯タンク42内に貯溜された高温の湯と、当該第二熱交換器81を流通する不凍液と、の間で熱を移動(熱交換)させる。   The second heat exchanger 81 is an embodiment of the heat exchanger according to the present invention. The second heat exchanger 81 transfers heat from a high temperature fluid (liquid) to a low temperature fluid (liquid). The second heat exchanger 81 is provided in the exhaust heat hot water storage tank 42. The second heat exchanger 81 moves (heat exchanges) heat between the hot water stored in the exhaust heat hot water storage tank 42 and the antifreeze liquid flowing through the second heat exchanger 81.

第二管路82は、本発明に係る排熱伝達管路の実施の一形態である。第二管路82は、第二熱交換器81と第一管路14との間で熱媒体(本実施形態においては、不凍液)を循環させるものである。第二管路82は、主として往管路82a及び復管路82bを具備する。   The second pipeline 82 is an embodiment of the exhaust heat transfer pipeline according to the present invention. The second pipe line 82 circulates a heat medium (in the present embodiment, an antifreeze liquid) between the second heat exchanger 81 and the first pipe line 14. The second conduit 82 mainly includes an outward conduit 82a and a return conduit 82b.

往管路82aは、第二熱交換器81と第一管路14の往管路14aとを連通するものである。往管路82aの一端は、第二熱交換器81の一端に接続される。往管路82aの他端は、第一三方弁83を介して第一管路14の往管路14aの中途部に接続される。   The outgoing line 82 a communicates the second heat exchanger 81 and the outgoing line 14 a of the first line 14. One end of the outgoing line 82 a is connected to one end of the second heat exchanger 81. The other end of the outgoing line 82 a is connected to a midway portion of the outgoing line 14 a of the first line 14 via a first three-way valve 83.

復管路82bは、第二熱交換器81と第一管路14の復管路14bとを連通するものである。復管路82bの一端は、第二熱交換器81の他端に接続される。復管路82bの他端は、第二三方弁84を介して第一管路14の復管路14bの中途部に接続される。   The return pipe line 82 b communicates the second heat exchanger 81 and the return pipe line 14 b of the first pipe line 14. One end of the return pipe 82 b is connected to the other end of the second heat exchanger 81. The other end of the return pipe 82 b is connected to a midway portion of the return pipe 14 b of the first pipe 14 via the second three-way valve 84.

第一三方弁83は、本発明に係る切替機構の実施の一形態である。第一三方弁83は、第一管路14の往管路14aと第二管路82の往管路82aとを互いに接続するものである。第一三方弁83は、その状態を第一状態又は第二状態に切り替えることにより、往管路14a及び往管路82a内を流通する不凍液の流通経路を切り替えることができる。   The first three-way valve 83 is an embodiment of the switching mechanism according to the present invention. The first three-way valve 83 connects the outward conduit 14a of the first conduit 14 and the outward conduit 82a of the second conduit 82 to each other. The first three-way valve 83 can switch the flow path of the antifreeze liquid flowing in the forward conduit 14a and the forward conduit 82a by switching the state to the first state or the second state.

ここで第一三方弁83の「第一状態」とは、往管路14aの上流側(太陽熱貯湯タンク12側)と下流側(集熱パネル11側)とを連通すると共に、往管路14aと往管路82aとの連通を遮断する状態である。すなわち、当該第一状態では、集熱パネル11と太陽熱貯湯タンク12とが連通されると共に、集熱パネル11と第二熱交換器81との連通が遮断される。   Here, the “first state” of the first three-way valve 83 means that the upstream side (solar hot water storage tank 12 side) and the downstream side (heat collection panel 11 side) of the outgoing line 14a communicate with each other and the outgoing line 14a. This is a state where the communication between the pipe and the outgoing line 82a is blocked. That is, in the first state, the heat collection panel 11 and the solar hot water storage tank 12 are communicated, and the communication between the heat collection panel 11 and the second heat exchanger 81 is blocked.

また、第一三方弁83の「第二状態」とは、往管路14aの下流側と往管路82aとを連通すると共に、往管路14aの上流側と往管路14aの下流側及び往管路82aとの連通を遮断する状態である。すなわち、当該第二状態では、集熱パネル11と第二熱交換器81とが連通されると共に、集熱パネル11と太陽熱貯湯タンク12との連通が遮断される。   In addition, the “second state” of the first three-way valve 83 communicates the downstream side of the outgoing line 14a and the outgoing line 82a, and the upstream side of the outgoing line 14a and the downstream side of the outgoing line 14a. This is a state in which the communication with the outgoing line 82a is blocked. That is, in the second state, the heat collection panel 11 and the second heat exchanger 81 are communicated, and the communication between the heat collection panel 11 and the solar hot water storage tank 12 is blocked.

第二三方弁84は、本発明に係る切替機構の実施の一形態である。第二三方弁84は、第一管路14の復管路14bと第二管路82の復管路82bとを互いに接続するものである。第二三方弁84は、その状態を第一状態又は第二状態に切り替えることにより、復管路14b及び復管路82b内を流通する不凍液の流通経路を切り替えることができる。   The second three-way valve 84 is an embodiment of the switching mechanism according to the present invention. The second three-way valve 84 connects the return pipeline 14b of the first pipeline 14 and the return pipeline 82b of the second pipeline 82 to each other. The second three-way valve 84 can switch the flow path of the antifreeze liquid flowing through the return conduit 14b and the return conduit 82b by switching the state to the first state or the second state.

ここで第二三方弁84の「第一状態」とは、復管路14bの上流側(集熱パネル11側)と下流側(太陽熱貯湯タンク12側)とを連通すると共に、復管路14bと復管路82bとの連通を遮断する状態である。すなわち、当該第一状態では、集熱パネル11と太陽熱貯湯タンク12とが連通されると共に、集熱パネル11と第二熱交換器81との連通が遮断される。   Here, the “first state” of the second three-way valve 84 means that the upstream side (the heat collecting panel 11 side) and the downstream side (the solar heat storage tank 12 side) of the return pipe 14b communicate with each other and the return pipe 14b. This is a state in which the communication with the return pipe 82b is blocked. That is, in the first state, the heat collection panel 11 and the solar hot water storage tank 12 are communicated, and the communication between the heat collection panel 11 and the second heat exchanger 81 is blocked.

また、第二三方弁84の「第二状態」とは、復管路14bの上流側と復管路82bとを連通すると共に、復管路14bの下流側と復管路14bの上流側及び復管路82bとの連通を遮断する状態である。すなわち、当該第二状態では、集熱パネル11と第二熱交換器81とが連通されると共に、集熱パネル11と太陽熱貯湯タンク12との連通が遮断される。   The “second state” of the second three-way valve 84 communicates the upstream side of the return line 14b and the return line 82b, and the downstream side of the return line 14b and the upstream side of the return line 14b. In this state, communication with the return pipe 82b is blocked. That is, in the second state, the heat collection panel 11 and the second heat exchanger 81 are communicated, and the communication between the heat collection panel 11 and the solar hot water storage tank 12 is blocked.

第二熱交換器81及び第二管路82の内部は、第一管路14と同様に不凍液で満たされている。また、第二管路82の中途部には図示しないポンプが設けられる。第一三方弁83及び第二三方弁84がそれぞれ第二状態に切り替えられるた状態で、当該ポンプを駆動させることにより、不凍液を往管路82a、往管路14a、集熱パネル11、復管路14b、復管路82b及び第二熱交換器81の順に循環させることができる。   The interiors of the second heat exchanger 81 and the second pipeline 82 are filled with the antifreeze liquid as in the first pipeline 14. A pump (not shown) is provided in the middle of the second pipe line 82. By driving the pump in a state where the first three-way valve 83 and the second three-way valve 84 are respectively switched to the second state, the antifreeze liquid is sent to the outgoing line 82a, the outgoing line 14a, the heat collecting panel 11, and the return pipe. The passage 14b, the return pipe 82b, and the second heat exchanger 81 can be circulated in this order.

パネル温度センサ90は、本発明に係る集熱器温度検出手段の実施の一形態である。パネル温度センサ90は、集熱パネル11の温度を検出するものである。パネル温度センサ90は集熱パネル11に設けられ、当該集熱パネル11の表面(太陽光を受ける面)の温度を検出することができる。   The panel temperature sensor 90 is an embodiment of the collector temperature detecting means according to the present invention. The panel temperature sensor 90 detects the temperature of the heat collection panel 11. The panel temperature sensor 90 is provided in the heat collection panel 11, and can detect the temperature of the surface (surface which receives sunlight) of the heat collection panel 11.

第一タンク温度センサ100は、本発明に係るタンク温度検出手段の実施の一形態である。第一タンク温度センサ100は、太陽熱貯湯タンク12内の温度を検出するものである。第一タンク温度センサ100は太陽熱貯湯タンク12内に設けられ、当該太陽熱貯湯タンク12内に貯溜された水(湯)の温度を検出することができる。   The first tank temperature sensor 100 is an embodiment of the tank temperature detecting means according to the present invention. The first tank temperature sensor 100 detects the temperature in the solar hot water storage tank 12. The first tank temperature sensor 100 is provided in the solar hot water storage tank 12 and can detect the temperature of water (hot water) stored in the solar hot water storage tank 12.

第二タンク温度センサ110は、排熱貯湯タンク42内の温度を検出するものである。第二タンク温度センサ110は排熱貯湯タンク42内に設けられ、当該排熱貯湯タンク42内に貯溜された水(湯)の温度を検出することができる。   The second tank temperature sensor 110 detects the temperature in the exhaust heat hot water storage tank 42. The second tank temperature sensor 110 is provided in the exhaust heat hot water storage tank 42 and can detect the temperature of water (hot water) stored in the exhaust heat hot water storage tank 42.

制御装置120は、給湯システム1の動作を制御するものである。制御装置120は、主としてCPU等の演算処理装置、RAMやROM等の記憶装置、I/O等の入出力装置、並びにモニター等の表示装置等により構成される。制御装置120には、給湯システム1の動作を制御するための種々の情報やプログラム等が予め記憶される。   The control device 120 controls the operation of the hot water supply system 1. The control device 120 is mainly configured by an arithmetic processing device such as a CPU, a storage device such as a RAM and a ROM, an input / output device such as an I / O, and a display device such as a monitor. The control device 120 stores in advance various information, programs, and the like for controlling the operation of the hot water supply system 1.

制御装置120はパネル温度センサ90に接続され、集熱パネル11の温度に関する信号を受信することができる。
制御装置120は第一タンク温度センサ100に接続され、太陽熱貯湯タンク12内の温度に関する信号を受信することができる。
制御装置120は第二タンク温度センサ110に接続され、排熱貯湯タンク42内の温度に関する信号を受信することができる。
制御装置120は第一三方弁83に接続され、当該第一三方弁83の動作(第一状態と第二状態の切り替え)を制御することができる。
制御装置120は第二三方弁84に接続され、当該第二三方弁84の動作(第一状態と第二状態の切り替え)を制御することができる。
The control device 120 is connected to the panel temperature sensor 90 and can receive a signal related to the temperature of the heat collection panel 11.
The control device 120 is connected to the first tank temperature sensor 100 and can receive a signal related to the temperature in the solar hot water storage tank 12.
The control device 120 is connected to the second tank temperature sensor 110 and can receive a signal related to the temperature in the exhaust heat hot water storage tank 42.
The control device 120 is connected to the first three-way valve 83 and can control the operation of the first three-way valve 83 (switching between the first state and the second state).
The control device 120 is connected to the second three-way valve 84 and can control the operation of the second three-way valve 84 (switching between the first state and the second state).

以下では、図2を用いて、上述の如く構成された給湯システム1の基本的な動作について説明する。   Below, basic operation | movement of the hot water supply system 1 comprised as mentioned above is demonstrated using FIG.

太陽熱温水システム10において、集熱パネル11に太陽光が照射されると、当該集熱パネル11は太陽熱を集熱し、内部の不凍液の温度を上昇させる。当該不凍液は、復管路14bを介して第一熱交換器13へと供給される。第一熱交換器13は、集熱パネル11から供給された高温の不凍液の熱を、太陽熱貯湯タンク12内に貯溜された水へと移動させる。これによって、太陽熱貯湯タンク12内の水が沸かされる。第一熱交換器13において熱を奪われた不凍液は、往管路14aを介して再び集熱パネル11へと供給される。このように、集熱パネル11と第一熱交換器13との間で不凍液を循環させることで、集熱パネル11からの熱を、水(湯)を熱媒体として太陽熱貯湯タンク12に蓄えることができる。   In the solar hot water system 10, when sunlight is irradiated to the heat collection panel 11, the heat collection panel 11 collects solar heat and raises the temperature of the internal antifreeze. The antifreeze liquid is supplied to the first heat exchanger 13 through the return pipe 14b. The first heat exchanger 13 moves the heat of the high-temperature antifreeze supplied from the heat collection panel 11 to the water stored in the solar hot water storage tank 12. Thereby, the water in the solar hot water storage tank 12 is boiled. The antifreeze liquid deprived of heat in the first heat exchanger 13 is supplied again to the heat collection panel 11 via the forward line 14a. In this way, by circulating the antifreeze liquid between the heat collection panel 11 and the first heat exchanger 13, heat from the heat collection panel 11 is stored in the solar hot water storage tank 12 using water (hot water) as a heat medium. Can do.

燃料電池システム40において、発電ユニット41の運転(発電)と同時に発生する排熱によって排熱貯湯タンク42内の水が沸かされる。このように、水(湯)を熱媒体として、発電ユニット41からの排熱を排熱貯湯タンク42に蓄えることができる。浴室等の給湯需要で湯が使用される場合には、排熱貯湯タンク42内の湯が給湯管路60を介して給湯需要へと供給される。この際、給湯需要へと供給された湯と同量の水(又は湯)が接続管路30を介して太陽熱貯湯タンク12から排熱貯湯タンク42へと供給される。このようにして、排熱貯湯タンク42内は常に水(又は湯)で満たされることになる。また、太陽熱貯湯タンク12内の水(又は湯)を排熱貯湯タンク42へと供給することによって、当該排熱貯湯タンク42内の水(又は湯)の温度を出来る限り高い状態に維持することができる。   In the fuel cell system 40, the water in the exhaust heat hot water storage tank 42 is boiled by exhaust heat generated simultaneously with the operation (power generation) of the power generation unit 41. In this way, the exhaust heat from the power generation unit 41 can be stored in the exhaust heat hot water storage tank 42 using water (hot water) as a heat medium. When hot water is used for hot water supply such as in a bathroom, hot water in the exhaust heat hot water storage tank 42 is supplied to the hot water supply via the hot water supply pipe 60. At this time, the same amount of water (or hot water) as the hot water supplied to the hot water supply demand is supplied from the solar hot water storage tank 12 to the exhaust heat hot water storage tank 42 via the connection pipe 30. In this way, the exhaust heat hot water storage tank 42 is always filled with water (or hot water). Moreover, the temperature of the water (or hot water) in the exhaust heat hot water storage tank 42 is maintained as high as possible by supplying the water (or hot water) in the solar heat hot water storage tank 12 to the exhaust heat hot water storage tank 42. Can do.

また、接続管路30を介して太陽熱貯湯タンク12から排熱貯湯タンク42へと湯が供給されると、当該湯と同量の上水が第一上水管路20を介して太陽熱貯湯タンク12へと供給される。このようにして、太陽熱貯湯タンク12内は常に水(又は湯)で満たされることになる。   When hot water is supplied from the solar hot water storage tank 12 to the exhaust heat hot water storage tank 42 via the connection pipe 30, the same amount of hot water as that hot water is supplied via the first water supply pipe 20 to the solar hot water storage tank 12. Supplied to. In this way, the solar hot water storage tank 12 is always filled with water (or hot water).

以上の如く、給湯システム1では、集熱パネル11において集熱された太陽熱、及び発電ユニット41の排熱を利用して湯が沸かされ、当該湯を給湯需要へと供給することができる。   As described above, in the hot water supply system 1, hot water is boiled using the solar heat collected in the heat collection panel 11 and the exhaust heat of the power generation unit 41, and the hot water can be supplied to the hot water supply demand.

ここで、上述の如く集熱パネル11において集熱された太陽熱を利用して太陽熱貯湯タンク12内の水を沸かす場合、集熱パネル11の温度が太陽熱貯湯タンク12内の温度よりも高くなっている必要がある。以下、具体的に説明する。   Here, when the water in the solar hot water storage tank 12 is boiled using the solar heat collected in the heat collecting panel 11 as described above, the temperature of the heat collecting panel 11 becomes higher than the temperature in the solar hot water storage tank 12. Need to be. This will be specifically described below.

図3には、ある1日における集熱パネル11に照射される太陽光の日射量と、集熱パネル11の温度の時間変化を示している。また図3には、当該1日における日の出の時刻(集熱開始時刻)H1、及び集熱パネル11からの太陽熱の供給がない場合の太陽熱貯湯タンク12内の温度(太陽熱貯湯タンク温度)Ttを示している。なお、太陽熱貯湯タンク12内の温度Ttは時間変化するものであるが、図3においては説明の便宜上一定として示している。   In FIG. 3, the solar radiation amount irradiated to the heat collection panel 11 in one day and the time change of the temperature of the heat collection panel 11 are shown. FIG. 3 shows the sunrise time (heat collection start time) H1 in the day and the temperature (solar heat storage tank temperature) Tt in the solar hot water storage tank 12 when solar heat is not supplied from the heat collection panel 11. Show. The temperature Tt in the solar hot water storage tank 12 changes with time, but is shown as constant in FIG. 3 for convenience of explanation.

太陽光が集熱パネル11に照射されることがない(日射量が0である)時間帯(日の出の時刻H1以前や、18時以降)においては、当該集熱パネル11の温度は大幅に低下する。集熱パネル11の温度が太陽熱貯湯タンク12内の温度Ttよりも低い温度まで低下した状態で、集熱パネル11と第一熱交換器13との間で不凍液を循環させる(図2参照)と、太陽熱貯湯タンク12内の熱を奪い、当該熱を集熱パネル11へと供給することになる。すなわち、太陽熱貯湯タンク12内の水に熱を与えて沸かすことができず、逆に当該水から熱を奪ってしまうため好ましくない。   In the time zone (before the sunrise time H1 or after 18:00) when sunlight is not irradiated on the heat collection panel 11 (the amount of solar radiation is 0), the temperature of the heat collection panel 11 is greatly reduced. To do. When the temperature of the heat collecting panel 11 is lowered to a temperature lower than the temperature Tt in the solar hot water storage tank 12, the antifreeze is circulated between the heat collecting panel 11 and the first heat exchanger 13 (see FIG. 2). The heat in the solar hot water storage tank 12 is taken and the heat is supplied to the heat collecting panel 11. That is, the water in the solar hot water storage tank 12 cannot be heated and boiled, and on the contrary, heat is taken away from the water, which is not preferable.

従って通常は、日の出の時刻H1以後(集熱パネル11に太陽光が照射されている状態)であっても、集熱パネル11の温度が太陽熱貯湯タンク12内の温度Tt以上になるまで(時刻H2)は、集熱パネル11と第一熱交換器13との間で不凍液を循環させることはない。   Therefore, normally, even after sunrise time H1 (in a state where sunlight is applied to the heat collection panel 11), until the temperature of the heat collection panel 11 becomes equal to or higher than the temperature Tt in the solar hot water storage tank 12 (time H2) does not circulate the antifreeze liquid between the heat collecting panel 11 and the first heat exchanger 13.

このように、集熱パネル11に太陽光が照射されている状態であっても、当該集熱パネル11の温度が太陽熱貯湯タンク12内の温度Tt未満である場合には、太陽熱を太陽熱貯湯タンク12へと蓄えることができない。   Thus, even if the solar panel is irradiated with sunlight, if the temperature of the thermal collector panel 11 is lower than the temperature Tt in the solar hot water storage tank 12, the solar heat is supplied to the solar hot water storage tank. Can't save to 12.

一方、図4には、図3と同じ1日における、排熱貯湯タンク42に蓄えることができる熱量の上限値に対する、実際に排熱貯湯タンク42に蓄えられる熱量の割合(蓄熱割合)の時間変化を実線で示している。蓄熱割合が100(%)である場合、排熱貯湯タンク42には上限まで熱量が蓄えられていることを意味する。また、給湯需要で熱(湯)が使用された際には、蓄熱割合は低下する。   On the other hand, FIG. 4 shows the ratio of the amount of heat actually stored in the exhaust heat hot water storage tank 42 (heat storage ratio) to the upper limit of the amount of heat that can be stored in the exhaust heat hot water storage tank 42 in the same day as FIG. The change is shown by a solid line. When the heat storage ratio is 100 (%), it means that the heat quantity is stored in the exhaust heat hot water storage tank 42 up to the upper limit. Moreover, when heat (hot water) is used for hot water supply demand, the heat storage rate decreases.

上述の如く発電ユニット41は通常24時間連続して運転される。また、給湯需要(例えば、浴室)で熱(湯)が使用される時間帯(図4の例においては、7時前後及び19時前後)は概ね決まっている。このため、給湯需要で熱が使用される時間帯まで、発電ユニット41からの排熱によって蓄熱割合は時間の経過と共に増加する。   As described above, the power generation unit 41 is normally operated continuously for 24 hours. Moreover, the time zone (in the example of FIG. 4 around 7 o'clock and around 19 o'clock) in which heat (hot water) is used in hot water supply demand (for example, bathroom) is generally determined. For this reason, a heat storage rate increases with progress of time by the exhaust heat from the power generation unit 41 until the time zone when heat is used for hot water supply demand.

しかし、排熱貯湯タンク42内に蓄えることができる熱量には限界がある。このため、蓄熱割合が100(%)(満蓄)に達した場合、給湯需要によって熱量が使用されるまでの間(図4における時間帯Wt)、発電ユニット41の排熱のうち排熱貯湯タンク42に蓄えることができない余剰分はラジエータ43から外部へと放熱される。   However, there is a limit to the amount of heat that can be stored in the exhaust heat hot water storage tank 42. For this reason, when the heat storage ratio reaches 100 (%) (full storage), the exhaust heat storage hot water out of the exhaust heat of the power generation unit 41 until the amount of heat is used according to the hot water supply demand (time zone Wt in FIG. 4). The surplus that cannot be stored in the tank 42 is radiated from the radiator 43 to the outside.

このように、発電ユニット41で排熱が発生しても、排熱貯湯タンク42の容量を超える排熱は蓄えることができす、無駄に排出されることになる。   Thus, even if exhaust heat is generated in the power generation unit 41, exhaust heat exceeding the capacity of the exhaust heat hot water storage tank 42 can be stored and is exhausted wastefully.

以上のことから本実施形態に係る給湯システム1では、発電ユニット41の排熱のうち排熱貯湯タンク42に蓄えることができない余剰分が発生することが事前に予測された場合には、発電ユニット41の排熱を用いて、集熱パネル11の温度を太陽熱貯湯タンク12内の温度Tt以上まで速やかに上昇させる。これによって、集熱パネル11で集熱された太陽熱を無駄なく太陽熱貯湯タンク12へと蓄え、エネルギー効率の向上を図る。以下では、当該給湯システム1の制御(以下、この制御を「プレヒート制御」と記す)について説明する。   From the above, in the hot water supply system 1 according to the present embodiment, when it is predicted in advance that the surplus heat that cannot be stored in the exhaust heat hot water storage tank 42 out of the exhaust heat of the power generation unit 41 will be generated. Using the exhaust heat of 41, the temperature of the heat collection panel 11 is rapidly raised to the temperature Tt in the solar hot water storage tank 12 or higher. Thereby, the solar heat collected by the heat collecting panel 11 is stored in the solar hot water storage tank 12 without waste, and energy efficiency is improved. Hereinafter, control of the hot water supply system 1 (hereinafter, this control is referred to as “preheat control”) will be described.

なお、以下の説明において用いる各種の予測値(後述する発電時排熱量D、予測熱需要S、貯湯ロスL等)は、需要家の元に設けられるHEMS(Home Energy Management System)等に蓄積された過去のデータに基づいて定めることができる。 It should be noted that various predicted values used in the following description (power generation exhaust heat amount D t , predicted heat demand S t , hot water loss L t, etc., which will be described later) are HEMS (Home Energy Management System) provided to consumers. Can be determined based on past data stored in the database.

プレヒート制御は、発電ユニット41の排熱のうち余剰分を予測する余剰熱量予測制御、集熱パネル11への熱の供給を開始する時刻を決定する開始時刻決定制御、及び実際に集熱パネル11へと熱を供給するプレヒート実行制御に分けることができる。よって以下では、各制御について順に説明する。   The preheat control is a surplus heat amount prediction control that predicts surplus of the exhaust heat of the power generation unit 41, a start time determination control that determines a time to start supplying heat to the heat collection panel 11, and an actual heat collection panel 11. It can be divided into preheating execution control for supplying heat to the heat. Therefore, below, each control is demonstrated in order.

まず、図5を用いて、余剰熱量予測制御の処理について詳細に説明する。
なお、本実施形態において、制御装置120は、余剰熱量予測制御を1日に1回、予め決められた時刻に実行するものとする。
First, the surplus heat amount prediction control process will be described in detail with reference to FIG.
In the present embodiment, it is assumed that the control device 120 executes the surplus heat amount prediction control once a day at a predetermined time.

図5のステップS101において、制御装置120は、タイムステップ数tの値に、初期値を代入する。
ここで、タイムステップ数とは、時刻に対応して予め定められる数値である。本実施形態においては、0時に対応するタイムステップ数tを0、1時に対応するタイムステップ数tを1、2時に対応するタイムステップ数tを2・・・24時に対応するタイムステップ数tを24と定めるものとする。すなわち、タイムステップ数tは、0時を0として、1時間毎に1だけ増加する値とする。
In step S101 of FIG. 5, the control device 120 substitutes an initial value for the value of the time step number t.
Here, the number of time steps is a numerical value determined in advance corresponding to the time. In this embodiment, the time step number t corresponding to 0 o'clock is set to 0, the time step number t corresponding to 1 o'clock is set to 2, the time step number t corresponding to 1 o'clock is set to 2. It shall be defined as 24. That is, the number of time steps t is a value that increases by 1 every hour, with 0:00 being 0.

また、タイムステップ数tの初期値とは、現在時刻に対応する値である。例えば、ステップS101において、現在時刻が3時である場合には、制御装置120はタイムステップ数tの値に3を代入する。
なお、以下では便宜上、タイムステップ数tを用いて時刻を表すものとする。例えば、「時刻t」との記載は、「タイムステップ数tに対応する時刻」を意味する。
制御装置120は、当該ステップS101の処理を行った後、ステップS102に移行する。
The initial value of the time step number t is a value corresponding to the current time. For example, if the current time is 3:00 in step S101, the control device 120 substitutes 3 for the value of the number of time steps t.
In the following, for the sake of convenience, the time is represented using the time step number t. For example, the description “time t” means “time corresponding to the number of time steps t”.
After performing the process of step S101, the control device 120 proceeds to step S102.

ステップS102において、制御装置120は、時刻tにおいて排熱貯湯タンク42に蓄えられていると予測される排熱の熱量(予測熱量)Qを算出する。
予測熱量Qは、「予測熱量Q=予測熱量Qt−1+発電時排熱量D−予測熱需要S−貯湯ロスL」の数式を用いて算出することができる。
In step S <b> 102, the control device 120 calculates a heat quantity (predicted heat quantity) Q t of exhaust heat that is predicted to be stored in the exhaust heat hot water storage tank 42 at time t.
The predicted heat quantity Q t can be calculated using a mathematical formula: “predicted heat quantity Q t = predicted heat quantity Q t−1 + generated heat quantity D t −predicted heat demand S t −hot water storage loss L t ”.

ここで、予測熱量Qt−1は、時刻t−1(時刻tよりも1つ前のタイムステップ(本実施形態では、1時間前))において排熱貯湯タンク42に蓄えられていると予測された排熱の熱量である。
また、発電時排熱量Dは、時刻t−1から時刻tまでの間に発電ユニット41から発生すると予測される排熱の熱量(発電ユニット41から排熱貯湯タンク42に供給されると予測される排熱の熱量)である。
また、予測熱需要Sは、時刻t−1から時刻tまでの間に給湯需要において使用されると予測される熱量である。
また、貯湯ロスLは、時刻t−1から時刻tまでの間に意図せず排熱貯湯タンク42から失われる熱量(損失)である。なお、本実施形態においては、貯湯ロスLを減算するものとしたが、実際の算出においては、所定の割合(例えば、90(%))を乗算しても良い。
Here, it is predicted that the predicted heat quantity Q t-1 is stored in the exhaust heat hot water storage tank 42 at time t-1 (time step one time before time t (one hour before in this embodiment)). It is the amount of heat of exhausted heat.
Further, the waste heat amount D t during power generation is predicted to be supplied to the waste heat hot water storage tank 42 from the power generation unit 41 that is predicted to be generated from the power generation unit 41 between time t-1 and time t. The amount of exhaust heat generated).
The predicted heat demand St is the amount of heat that is predicted to be used in hot water supply demand between time t-1 and time t.
The hot water storage loss L t is the amount of heat (loss) that is unintentionally lost from the exhaust heat hot water storage tank 42 between time t-1 and time t. In the present embodiment, the hot water storage loss L t is subtracted. However, in actual calculation, a predetermined ratio (for example, 90 (%)) may be multiplied.

制御装置120は、当該ステップS102の処理を行った後、ステップS103に移行する。   After performing the process of step S102, the control device 120 proceeds to step S103.

ステップS103において、制御装置120は、予測熱量Qが0より大きいか否かを判定する。
制御装置120は、予測熱量Qが0より大きいと判定した場合、ステップS201に移行する。
制御装置120は、予測熱量Qが0以下であると判定した場合、ステップS104(図6参照)に移行する。
In step S103, the control device 120 determines whether or not the predicted heat quantity Qt is greater than zero.
When the controller 120 determines that the predicted heat quantity Qt is greater than 0, the controller 120 proceeds to step S201.
When the controller 120 determines that the predicted heat quantity Q t is 0 or less, the controller 120 proceeds to step S104 (see FIG. 6).

ステップS104において、制御装置120は、予測熱量Qが、排熱貯湯タンク42に蓄えることができる熱量の上限値Qmax以下であるか否か(すなわち、排熱貯湯タンク42の蓄熱割合が100(%)以下であるか否か)を判定する。
制御装置120は、予測熱量Qが上限値Qmaxより大きいと判定した場合、ステップS105に移行する。
制御装置120は、予測熱量Qが上限値Qmax以下であると判定した場合、ステップS107に移行する。
In step S104, the control unit 120, the predicted amount of heat Q t is whether it is not more than the upper limit Q max amount of heat can be stored in the heat storage tank 42 (i.e., thermal storage proportion of waste heat hot water storage tank 42 is 100 (%) Or less) is determined.
Controller 120, if the predicted quantity of heat Q t is determined to be larger than the upper limit value Q max, the process proceeds to step S105.
When determining that the predicted heat quantity Q t is equal to or lower than the upper limit value Q max , the control device 120 proceeds to step S107.

ステップS105において、制御装置120は、余剰熱量QSの値に、予測熱量Qと上限値Qmaxとの差(Q−Qmax)を加算する。
ここで、余剰熱量QSとは、各時刻における熱量の余剰分を合計した値が代入される変数である。すなわち、当該処理を各時刻について繰り返し行うことで、各時刻における熱量の余剰分の合算値を、余剰熱量QSとして得ることができる。
制御装置120は、当該ステップS105の処理を行った後、ステップS106に移行する。
In step S105, the controller 120, the value of the surplus heat QS, adds the difference between the predicted amount of heat Q t and the upper limit value Q max (Q t -Q max) .
Here, the surplus heat quantity QS is a variable into which a value obtained by summing the surplus heat quantity at each time is substituted. That is, by repeatedly performing the process for each time, a total value of the surplus heat at each time can be obtained as the surplus heat QS.
After performing the process of step S105, the control device 120 proceeds to step S106.

ステップS106において、制御装置120は、予測熱量Qの値に、上限値Qmaxの値を代入する。
これは、当該予測熱量Qの値を、ループ(ステップS110から再度ステップS102に移行)した後のステップS102の処理で予測熱量Qt−1として使用する際に、当該予測熱量Qt−1が排熱貯湯タンク42の上限値Qmaxを超えた値になるのを防止するためである。
制御装置120は、当該ステップS106の処理を行った後、ステップS109に移行する。
In step S106, the control unit 120, the value of the predicted heat Q t, substitutes the value of the upper limit value Q max.
This makes the value of the predicted heat Q t, when used as a predicted amount of heat Q t-1 in the process of step S102 after the loop (proceeds to step again from step S110 S102), the predicted amount of heat Q t-1 This is to prevent the value from exceeding the upper limit value Q max of the exhaust heat hot water storage tank 42.
After performing the process of step S106, the control device 120 proceeds to step S109.

ステップS107において、制御装置120は、予測熱量Qが最小熱量Qminよりも大きいか否かを判定する。
ここで、最小熱量Qminとは、各時刻における予測熱量Qのうち、最小の値が代入される変数(ステップS108参照)である。すなわち制御装置120は、時刻tにおける予測熱量Qが、それ以前の各時刻における予測熱量のうち最小値よりも大きいか否かを判定することになる。
制御装置120は、予測熱量Qが最小熱量Qmin以下であると判定した場合、ステップS108に移行する。
制御装置120は、予測熱量Qが最小熱量Qminよりも大きいと判定した場合、ステップS109に移行する。
In step S107, the control unit 120 determines whether the predicted heat Q t is larger than the minimum amount of heat Q min.
Here, the minimum heat quantity Q min is a variable (see step S108) into which the minimum value is substituted among the predicted heat quantities Q t at each time. That is, the control device 120 determines whether or not the predicted heat quantity Q t at time t is larger than the minimum value among the predicted heat quantities at each previous time.
Controller 120, when it is determined that the predicted amount of heat Q t is less than or equal to the minimum amount of heat Q min, the process proceeds to step S108.
When the control device 120 determines that the predicted heat amount Q t is larger than the minimum heat amount Q min , the control device 120 proceeds to step S109.

ステップS108において、制御装置120は、最小熱量Qminの値に、予測熱量Qの値を代入する。
制御装置120は、当該ステップS108の処理を行った後、ステップS109に移行する。
In step S108, the control unit 120, the value of the minimum amount of heat Q min, substitutes the value of the predicted heat Q t.
After performing the process of step S108, the control device 120 proceeds to step S109.

ステップS109において、制御装置120は、タイムステップ数tの値に1を加算する。
制御装置120は、ステップS109の処理を行った後、ステップS110に移行する。
In step S109, the control device 120 adds 1 to the value of the number of time steps t.
After performing the process of step S109, the control device 120 proceeds to step S110.

ステップS110において、制御装置120は、タイムステップ数tが所定値tfであるか否かを判定する。
ここで所定値tfとは、ステップS102からステップS110までの処理のループを終了するために設定される値である。本実施形態においては、ステップS102からステップS110までの処理のループを24時(時刻t=24)まで繰り返すものとし、当該所定値tfとして24が設定されているものとする。
制御装置120は、タイムステップ数tが所定値tfであると判定した場合、ステップS201(図6参照)に移行する。
制御装置120は、タイムステップ数tが所定値tfではないと判定した場合、再度ステップS102に移行(ループ)する。
In step S110, the control device 120 determines whether or not the time step number t is a predetermined value tf.
Here, the predetermined value tf is a value set to end the processing loop from step S102 to step S110. In the present embodiment, it is assumed that the processing loop from step S102 to step S110 is repeated until 24:00 (time t = 24), and 24 is set as the predetermined value tf.
When determining that the time step number t is the predetermined value tf, the control device 120 proceeds to step S201 (see FIG. 6).
When determining that the number of time steps t is not the predetermined value tf, the control device 120 proceeds to step S102 again (loops).

このように制御装置120は、24時までの各時刻tにおける予測熱量Qを算出し(ステップS102)、当該予測熱量Qが上限値Qmaxを超える時刻がある場合には(ステップS104)、当該上限値Qmaxを超えた分を合算して余剰熱量QSを算出する(ステップS105)。
また制御装置120は、各時刻tにおける予測熱量Qの中で最も小さい値を最小熱量Qminとする(ステップS107及びステップS108)。
また制御装置120は、予測熱量Qが0以下となった場合には、本余剰熱量予測制御を終了し、ステップS201に移行する(ステップS103)。
Thus, the control device 120 calculates the predicted heat quantity Q t at each time t until 24 o'clock (step S102), and when there is a time when the predicted heat quantity Q t exceeds the upper limit value Qmax (step S104). , and calculates the surplus heat QS by summing the amount exceeding the upper limit value Q max (step S105).
In addition, the control device 120 sets the smallest value among the predicted heat amounts Q t at each time t as the minimum heat amount Q min (steps S107 and S108).
In addition, when the predicted heat quantity Qt becomes 0 or less, the control device 120 ends the surplus heat quantity prediction control, and proceeds to step S201 (step S103).

なお、本実施形態においては、以上のような余剰熱量予測制御は1日に1回行われるものとしたが、本発明はこれに限るものではない。例えば、1日に複数回行う(例えば、各時刻(1時間毎)に行う)ことも可能である。   In the present embodiment, the surplus heat amount prediction control as described above is performed once a day, but the present invention is not limited to this. For example, it can be performed a plurality of times a day (for example, each time (every hour)).

また、本実施形態においては、所定値tfとして24が設定されている(ステップS102からステップS110までの処理のループを24時まで繰り返す)ものとしたが、本発明はこれに限るものではない。すなわち、所定値tfの値は任意に設定することが可能である。   In the present embodiment, 24 is set as the predetermined value tf (the processing loop from step S102 to step S110 is repeated until 24:00), but the present invention is not limited to this. That is, the value of the predetermined value tf can be set arbitrarily.

次に、図6を用いて、開始時刻決定制御の処理について詳細に説明する。   Next, the start time determination control process will be described in detail with reference to FIG.

図6のステップS201において、制御装置120は、集熱パネル11の温度を太陽熱貯湯タンク12内の温度以上まで上昇させるために、当該集熱パネル11へと供給する必要がある熱量(必要熱量)QNを算出する。
必要熱量QNは、「必要熱量QN=(太陽熱貯湯タンク温度Tt−集熱パネル温度Tp)×不凍液量V×比熱C」の数式を用いて算出することができる。
In step S201 in FIG. 6, the control device 120 needs to supply heat to the heat collection panel 11 (necessary heat) in order to raise the temperature of the heat collection panel 11 to the temperature in the solar hot water storage tank 12 or higher. QN is calculated.
The necessary heat quantity QN can be calculated using a mathematical formula of “necessary heat quantity QN = (solar heat storage tank temperature Tt−heat collecting panel temperature Tp) × antifreeze liquid amount V × specific heat C”.

ここで、太陽熱貯湯タンク温度Ttは、前述の如く太陽熱貯湯タンク12内の温度である。
また、集熱パネル温度Tpは、集熱パネル11の表面の温度である。
また、不凍液量Vは、集熱パネル11と第二熱交換器81との間を循環する不凍液の総量である。
また、比熱Cは、不凍液の比熱である。
不凍液量V及び比熱Cの値は給湯システム1の構成から予め分かっており、制御装置120に記憶されている。
Here, the solar hot water storage tank temperature Tt is the temperature in the solar hot water storage tank 12 as described above.
The heat collection panel temperature Tp is the temperature of the surface of the heat collection panel 11.
The antifreeze amount V is the total amount of antifreeze circulating between the heat collecting panel 11 and the second heat exchanger 81.
Specific heat C is the specific heat of the antifreeze liquid.
The values of the antifreeze amount V and the specific heat C are known in advance from the configuration of the hot water supply system 1 and are stored in the control device 120.

制御装置120は、当該ステップS201の処理を行った後、ステップS202に移行する。   After performing the process of step S201, the control device 120 proceeds to step S202.

ステップS202において、制御装置120は、余剰熱量QS(図5のステップS105参照)が必要熱量QNより大きいか否かを判定する。
制御装置120は、余剰熱量QSが必要熱量QNより大きいと判定した場合、ステップS203に移行する。
制御装置120は、余剰熱量QSが必要熱量QN以下であると判定した場合、ステップS204に移行する。
In step S202, the control device 120 determines whether or not the excess heat quantity QS (see step S105 in FIG. 5) is larger than the necessary heat quantity QN.
When it is determined that the surplus heat quantity QS is larger than the necessary heat quantity QN, the control device 120 proceeds to step S203.
When it is determined that the surplus heat quantity QS is equal to or less than the necessary heat quantity QN, the control device 120 proceeds to step S204.

ステップS203において、制御装置120は、供給熱量QPの値に必要熱量QNの値を代入する。
ここで、供給熱量QPとは、実際に集熱パネル11へと供給される熱量の値が代入される変数である。
制御装置120は、当該ステップS203の処理を行った後、ステップS205に移行する。
In step S203, the control device 120 substitutes the value of the necessary heat quantity QN into the value of the supplied heat quantity QP.
Here, the supplied heat quantity QP is a variable into which the value of the heat quantity actually supplied to the heat collecting panel 11 is substituted.
After performing the process of step S203, the control device 120 proceeds to step S205.

ステップS204において、制御装置120は、供給熱量QPの値に余剰熱量QSの値を代入する。
制御装置120は、当該ステップS204の処理を行った後、ステップS205に移行する。
In step S204, the control device 120 substitutes the value of the surplus heat quantity QS for the value of the supply heat quantity QP.
After performing the process of step S204, the control device 120 proceeds to step S205.

ステップS205において、制御装置120は、供給熱量QPが最小熱量Qminよりも大きいか否かを判定する。
制御装置120は、供給熱量QPが最小熱量Qmin以下であると判定した場合、ステップS206に移行する。
制御装置120は、供給熱量QPが最小熱量Qminよりも大きいと判定した場合、ステップS207に移行する。
In step S205, the control unit 120 determines whether the amount of supplied heat QP is greater than the minimum heat Q min.
When it is determined that the supplied heat quantity QP is equal to or less than the minimum heat quantity Q min , the control device 120 proceeds to step S206.
Controller 120, if the supplied heat quantity QP is determined to be greater than the minimum amount of heat Q min, the process proceeds to step S207.

ステップS206において、制御装置120は、供給熱量QPの値を元の値(ステップS203又はステップS204で決定された供給熱量QPの値)のまま維持する。
制御装置120は、当該ステップS206の処理を行った後、ステップS208に移行する。
In step S206, the control device 120 maintains the value of the supply heat quantity QP as the original value (the value of the supply heat quantity QP determined in step S203 or step S204).
After performing the process of step S206, the control device 120 proceeds to step S208.

ステップS207において、制御装置120は、供給熱量QPの値に最小熱量Qminの値を代入する。
制御装置120は、当該ステップS207の処理を行った後、ステップS208に移行する。
In step S207, the control unit 120 substitutes the value of the minimum amount of heat Q min of the value of the supplied heat quantity QP.
After performing the process of step S207, the control device 120 proceeds to step S208.

ステップS208において、制御装置120は、集熱パネル11への熱の供給を開始する時刻(供給開始時刻)HPを算出する。
供給開始時刻HPは、「供給開始時刻HP=集熱開始時刻H1−必要時間WN」の数式を用いて算出することができる。
In step S208, the control device 120 calculates a time (supply start time) HP at which heat supply to the heat collecting panel 11 is started.
The supply start time HP can be calculated using a formula of “supply start time HP = heat collection start time H1−necessary time WN”.

ここで、集熱開始時刻H1は、集熱パネル11が太陽熱を集熱可能な状態となると予測される時刻である。ここで、集熱パネル11が太陽熱を集熱可能な状態とは、当該集熱パネル11に太陽光が照射されている状態を意味する。集熱開始時刻H1は、本実施形態においては日の出の時刻(日照予定時刻)であり、集熱パネル11に太陽光が照射され始める時刻である。日照予定時刻(例えば、予め予測された日の出の時刻等)は、予め制御装置120に記憶されている。
また、必要時間WNは、本発明に係る所要時間の実施の一形態である。必要時間WNは、必要熱量QNを集熱パネル11へと供給するのに要する時間である。必要時間WNは、「必要時間WN=供給熱量QP/流量R/比熱C/(太陽熱貯湯タンク温度Tt−集熱パネル温度Tp)」の数式を用いて算出することができる。
Here, the heat collection start time H1 is a time at which the heat collection panel 11 is predicted to be in a state in which solar heat can be collected. Here, the state where the heat collection panel 11 can collect solar heat means a state where the heat collection panel 11 is irradiated with sunlight. The heat collection start time H <b> 1 is the sunrise time (scheduled sunshine time) in the present embodiment, and is the time when the heat collection panel 11 starts to be irradiated with sunlight. The estimated sunshine time (for example, a predicted sunrise time) is stored in the control device 120 in advance.
The required time WN is an embodiment of the required time according to the present invention. The required time WN is the time required to supply the required heat quantity QN to the heat collecting panel 11. The required time WN can be calculated by using a mathematical expression of “required time WN = supplied heat quantity QP / flow rate R / specific heat C / (solar heat storage tank temperature Tt−heat collecting panel temperature Tp)”.

ここで、流量Rは、集熱パネル11と第二熱交換器81との間を循環する不凍液の流量である。   Here, the flow rate R is a flow rate of the antifreeze liquid circulating between the heat collection panel 11 and the second heat exchanger 81.

制御装置120は、当該ステップS208の処理を行った後、ステップS301(図7参照)に移行する。   After performing the process of step S208, the control device 120 proceeds to step S301 (see FIG. 7).

このように制御装置120は、必要熱量QNを算出し(ステップS201)、余剰熱量QSと必要熱量QNのうち小さい方の値を供給熱量QPに代入する(ステップS202からステップS204)。これによって、余剰熱量QSを超える熱量が集熱パネル11へと供給されるのを防止することができる。
さらに制御装置120は、最小熱量Qminが供給熱量QP以下である場合には(ステップS205)、当該最小熱量Qminの値を供給熱量QPに代入する(ステップS207)。これによって、最小熱量Qminを超える熱量が集熱パネル11へと供給されるのを防止することができる。
このようにして、制御装置120は、余剰熱量QS、必要熱量QN及び最小熱量Qminのうち、最も小さい値を供給熱量QPに代入する(ステップS201からステップS207)。
In this way, the control device 120 calculates the necessary heat quantity QN (step S201), and substitutes the smaller value of the surplus heat quantity QS and the necessary heat quantity QN for the supplied heat quantity QP (step S202 to step S204). Thereby, it is possible to prevent the heat amount exceeding the surplus heat amount QS from being supplied to the heat collecting panel 11.
Further, the control unit 120, if the minimum amount of heat Q min is equal to or less than the supply heat quantity QP (step S205), and substitutes the value of the minimum amount of heat Q min to supply heat QP (step S207). Thereby, it is possible to prevent the amount of heat exceeding the minimum amount of heat Q min from being supplied to the heat collecting panel 11.
In this way, the control device 120 substitutes the smallest value among the surplus heat quantity QS, the necessary heat quantity QN, and the minimum heat quantity Q min for the supply heat quantity QP (from step S201 to step S207).

また制御装置120は、集熱開始時刻H1及び必要時間WNから、供給開始時刻HPを算出する。このように算出された供給開始時刻HPから集熱パネル11への熱の供給を開始することで、集熱開始時刻H1になった時点で、集熱パネル11の温度が最も高くなるようにすることができる。   Further, the control device 120 calculates the supply start time HP from the heat collection start time H1 and the necessary time WN. By starting the supply of heat to the heat collection panel 11 from the supply start time HP calculated in this way, the temperature of the heat collection panel 11 becomes the highest when the heat collection start time H1 is reached. be able to.

次に、図7を用いて、プレヒート実行制御の処理について詳細に説明する。   Next, the preheat execution control process will be described in detail with reference to FIG.

図7のステップS301において、制御装置120は、現在時刻が、集熱パネル11へと熱を供給すべき時間帯(供給時間帯)に含まれるか否かを判定する。
ここで、前記供給時間帯とは、具体的には供給開始時刻HPから集熱開始時刻H1までの時間帯である。すなわち制御装置120は、現在時刻から集熱開始時刻H1までの時間が必要時間WN(ステップS208参照)未満であるか否かを判定することになる。
制御装置120は、現在時刻が前記供給時間帯に含まれると判定した場合、ステップS302に移行する。
制御装置120は、現在時刻が前記供給時間帯に含まれないと判定した場合、ステップS304に移行する。
In step S301 in FIG. 7, the control device 120 determines whether or not the current time is included in a time zone (supply time zone) in which heat is to be supplied to the heat collection panel 11.
Here, the supply time zone is specifically a time zone from the supply start time HP to the heat collection start time H1. That is, the control device 120 determines whether or not the time from the current time to the heat collection start time H1 is less than the necessary time WN (see step S208).
When it is determined that the current time is included in the supply time zone, the control device 120 proceeds to step S302.
When it is determined that the current time is not included in the supply time zone, the control device 120 proceeds to step S304.

ステップS302において、制御装置120は、集熱パネル温度Tpが太陽熱貯湯タンク温度Ttより低いか否かを判定する。
制御装置120は、集熱パネル温度Tpが太陽熱貯湯タンク温度Ttより低いと判定した場合、ステップS303に移行する。
制御装置120は、集熱パネル温度Tpが太陽熱貯湯タンク温度Tt以上であると判定した場合、ステップS304に移行する。
In step S302, control device 120 determines whether or not heat collection panel temperature Tp is lower than solar hot water storage tank temperature Tt.
When determining that the heat collection panel temperature Tp is lower than the solar hot water storage tank temperature Tt, the control device 120 proceeds to step S303.
When it is determined that the heat collection panel temperature Tp is equal to or higher than the solar hot water storage tank temperature Tt, the control device 120 proceeds to step S304.

ステップS303において、制御装置120は、第一三方弁83及び第二三方弁84の動作を制御することにより、発電ユニット41の排熱を集熱パネル11へと供給する。以下、具体的に説明する。   In step S <b> 303, the control device 120 supplies the exhaust heat of the power generation unit 41 to the heat collection panel 11 by controlling the operations of the first three-way valve 83 and the second three-way valve 84. This will be specifically described below.

図8に示すように、制御装置120は、第一三方弁83及び第二三方弁84をそれぞれ第二状態に切り替える。   As shown in FIG. 8, the control device 120 switches the first three-way valve 83 and the second three-way valve 84 to the second state.

この状態では、第二熱交換器81は、排熱貯湯タンク42内の熱を、当該第二熱交換器81内の不凍液へと移動させる。これによって高温となった不凍液は、往管路82a及び往管路14aを介して集熱パネル11へと供給される。集熱パネル11は、供給されてきた高温の不凍液からの熱によって温度が上昇する。集熱パネル11において熱を奪われた不凍液は、復管路14b及び復管路82bを介して再び第二熱交換器81へと供給される。このように、集熱パネル11と第二熱交換器81との間で不凍液を循環させることで、排熱貯湯タンク42内に蓄えられている発電ユニット41の排熱を集熱パネル11へと供給することができる。   In this state, the second heat exchanger 81 moves the heat in the exhaust heat hot water storage tank 42 to the antifreeze liquid in the second heat exchanger 81. As a result, the antifreeze liquid having a high temperature is supplied to the heat collecting panel 11 via the forward line 82a and the forward line 14a. The temperature of the heat collecting panel 11 rises due to the heat from the supplied high temperature antifreeze. The antifreeze liquid deprived of heat in the heat collecting panel 11 is supplied again to the second heat exchanger 81 via the return pipe 14b and the return pipe 82b. In this way, by circulating the antifreeze liquid between the heat collection panel 11 and the second heat exchanger 81, the exhaust heat of the power generation unit 41 stored in the exhaust heat hot water storage tank 42 is transferred to the heat collection panel 11. Can be supplied.

制御装置120は、当該ステップS303の処理を行った後、ステップS305に移行する。   After performing the process of step S303, the control device 120 proceeds to step S305.

ステップS304において、制御装置120は、第一三方弁83及び第二三方弁84の動作を制御することにより、発電ユニット41の排熱の集熱パネル11への供給を停止する。すなわち制御装置120は、第一三方弁83及び第二三方弁84をそれぞれ第一状態に切り替える。なお、ステップS304に移行した時点ですでに第一三方弁83及び第二三方弁84がそれぞれ第一状態に切り替えられている(発電ユニット41の排熱の集熱パネル11への供給が停止されている)場合には、制御装置120はその状態を維持する。   In step S <b> 304, the control device 120 controls the operation of the first three-way valve 83 and the second three-way valve 84 to stop the supply of the exhaust heat of the power generation unit 41 to the heat collection panel 11. That is, the control device 120 switches the first three-way valve 83 and the second three-way valve 84 to the first state. Note that the first three-way valve 83 and the second three-way valve 84 have already been switched to the first state when the process proceeds to step S304 (the supply of exhaust heat from the power generation unit 41 to the heat collection panel 11 is stopped). The control device 120 maintains that state.

制御装置120は、当該ステップS304の処理を行った後、ステップS305に移行する。   After performing the process of step S304, the control device 120 proceeds to step S305.

ステップS305において、制御装置120は、現在時刻が最終時刻であるか否かを判定する。
ここで、前記最終時刻とは、前述の余剰熱量予測制御(図5参照)が終了した時点でのタイムステップ数tに対応する時刻である。
具体的には、前記余剰熱量予測制御がステップS110(図5参照)からステップS201(図6参照)へと移行した場合には、タイムステップ数tは24であり、前記最終時刻は24時となる。また、前記余剰熱量予測制御がステップS103(図5参照)からステップS201(図6参照)へと移行した場合には、その時点のタイムステップ数tに対応する時刻が前記最終時刻となる。
In step S305, the control device 120 determines whether or not the current time is the final time.
Here, the last time is a time corresponding to the number of time steps t at the time when the above-described surplus heat amount prediction control (see FIG. 5) is completed.
Specifically, when the surplus heat amount prediction control shifts from step S110 (see FIG. 5) to step S201 (see FIG. 6), the time step number t is 24, and the final time is 24:00. Become. Further, when the surplus heat amount prediction control shifts from step S103 (see FIG. 5) to step S201 (see FIG. 6), the time corresponding to the number of time steps t at that time becomes the final time.

制御装置120は、現在時刻が前記最終時刻であると判定した場合、本プレヒート実行制御を終了し、再び前記余剰熱量予測制御(図5参照)を開始する。
制御装置120は、現在時刻が前記最終時刻ではないと判定した場合、ステップS301に移行する。
When it is determined that the current time is the final time, the control device 120 ends the preheat execution control and starts the excess heat amount prediction control (see FIG. 5) again.
When determining that the current time is not the final time, the control device 120 proceeds to step S301.

このように制御装置120は、現在時刻が供給時間帯に含まれており(ステップS301)、集熱パネル温度Tpが太陽熱貯湯タンク温度Ttより低い場合には(ステップS302)、発電ユニット41の排熱を集熱パネル11へと供給する(ステップS303)。   As described above, when the current time is included in the supply time zone (step S301) and the heat collecting panel temperature Tp is lower than the solar hot water storage tank temperature Tt (step S302), the control device 120 discharges the power generation unit 41. Heat is supplied to the heat collecting panel 11 (step S303).

これによって、集熱パネル温度Tpを太陽熱貯湯タンク温度Tt以上まで速やかに上昇させ(ステップS302)、集熱パネル11からの熱を太陽熱貯湯タンク12に蓄えることができるようになり、エネルギー効率の向上を図ることができる。   As a result, the heat collecting panel temperature Tp can be quickly raised to the solar hot water storage tank temperature Tt or more (step S302), and the heat from the heat collecting panel 11 can be stored in the solar hot water storage tank 12, thereby improving energy efficiency. Can be achieved.

また、この際に集熱パネル11へと供給される熱は、予め発生することが予測された発電ユニット41の排熱の余剰分であるため、エネルギーを無駄にすることなく、エネルギー効率の向上を図ることができる。例えば、図4には、プレヒート制御を行った場合の排熱貯湯タンク42の蓄熱割合の時間変化を破線で示している。図4に示すように、蓄熱割合が100(%)になって排熱の余剰分が発生する(時間帯Wtにおける実線参照)ことが予め予測された場合には、排熱貯湯タンク42内の熱(排熱)を集熱パネル11へと供給することで、当該排熱貯湯タンク42の蓄熱割合は一旦減少する(6時前後における破線参照)。しかしこれによって、蓄熱割合が100(%)になって排熱の余剰分が発生する時間が減少し(図4の破線の例では0になる)、エネルギーの無駄がなくなる。   Moreover, since the heat supplied to the heat collecting panel 11 at this time is an excess of the exhaust heat of the power generation unit 41 that is predicted to be generated in advance, energy efficiency is improved without wasting energy. Can be achieved. For example, in FIG. 4, the time change of the heat storage rate of the exhaust heat hot water storage tank 42 when the preheat control is performed is indicated by a broken line. As shown in FIG. 4, when it is predicted in advance that the heat storage ratio becomes 100 (%) and surplus heat is generated (see the solid line in the time zone Wt), the heat in the exhaust heat hot water storage tank 42 is stored. By supplying heat (exhaust heat) to the heat collecting panel 11, the heat storage ratio of the exhaust heat hot water storage tank 42 is temporarily reduced (see the broken line around 6 o'clock). However, this reduces the time during which the heat storage ratio becomes 100 (%) and the excess heat is generated (0 in the example of the broken line in FIG. 4), and energy is not wasted.

一方、制御装置120は、現在時刻が前記供給時間帯に含まれていない場合には(ステップS301)、発電ユニット41の排熱を集熱パネル11へと供給することはない(ステップS304)。具体的には、現在時刻が供給開始時刻HPよりも前の時刻である場合には、集熱パネル11へと排熱が供給されることはない。これによって、集熱開始時刻H1に合わせて集熱パネル11の温度が最も高くなるように、当該集熱パネル11の温度を上昇させることができ、エネルギー効率の向上を図ることができる。   On the other hand, when the current time is not included in the supply time zone (step S301), the control device 120 does not supply the exhaust heat of the power generation unit 41 to the heat collection panel 11 (step S304). Specifically, when the current time is a time before the supply start time HP, exhaust heat is not supplied to the heat collection panel 11. As a result, the temperature of the heat collection panel 11 can be increased so that the temperature of the heat collection panel 11 becomes the highest in accordance with the heat collection start time H1, and the energy efficiency can be improved.

また、前記供給時間帯は、供給熱量QPに基づいて算出されている。
従って、供給熱量QPの値として余剰熱量QSの値が用いられている場合には(ステップS204)、余剰熱量QS以上の熱量が集熱パネル11へと供給されて排熱貯湯タンク42内の排熱が必要以上に消費されるのを防止することができる。
また、供給熱量QPの値として最小熱量Qminの値が用いられている場合には(ステップS207)、最小熱量Qmin以上の熱量が集熱パネル11へと供給されて排熱貯湯タンク42内の排熱が全て消費されるのを防止することができる。
The supply time zone is calculated based on the supply heat quantity QP.
Therefore, when the value of the surplus heat quantity QS is used as the value of the supply heat quantity QP (step S204), a heat quantity equal to or greater than the surplus heat quantity QS is supplied to the heat collecting panel 11 and is discharged from the exhaust heat hot water storage tank 42. It is possible to prevent the heat from being consumed more than necessary.
Further, when the value of the minimum heat quantity Q min is used as the value of the supplied heat quantity QP (step S207), a heat quantity equal to or greater than the minimum heat quantity Q min is supplied to the heat collecting panel 11 and in the exhaust heat hot water storage tank 42. It is possible to prevent all of the exhaust heat from being consumed.

また、現在時刻が前記供給時間帯に含まれている場合であっても(ステップS301)、集熱パネル温度Tpが太陽熱貯湯タンク温度Tt以上である場合には(ステップS302)、発電ユニット41の排熱を集熱パネル11へと供給することはない(ステップS304)。この場合には、すでに集熱パネル温度Tpは、集熱パネル11から太陽熱貯湯タンク12へと太陽熱を供給可能な程度に十分に上昇しているためである。   Even if the current time is included in the supply time zone (step S301), if the heat collection panel temperature Tp is equal to or higher than the solar hot water storage tank temperature Tt (step S302), the power generation unit 41 The exhaust heat is not supplied to the heat collection panel 11 (step S304). In this case, it is because the heat collection panel temperature Tp has already risen sufficiently to the extent that solar heat can be supplied from the heat collection panel 11 to the solar hot water storage tank 12.

なお、余剰熱量QSが0である(発電ユニット41の排熱の余剰分がない)と予測された場合には、供給熱量QPは0となり(ステップS202からステップS207)、発電ユニット41の排熱が集熱パネル11へと供給されることは無い。このように、集熱パネル11へと供給されるのは、発電ユニット41の排熱の余剰分に限られる。これによって、太陽熱貯湯タンク12に蓄えられた発電ユニット41の排熱が不足し、前記補助熱源が駆動されるのを抑制することができる。   When the surplus heat quantity QS is predicted to be 0 (there is no surplus heat exhaust from the power generation unit 41), the supply heat quantity QP is 0 (from step S202 to step S207), and the exhaust heat from the power generation unit 41 is exhausted. Is not supplied to the heat collecting panel 11. As described above, what is supplied to the heat collecting panel 11 is limited to the surplus heat of the power generation unit 41. As a result, it is possible to suppress the exhaust heat of the power generation unit 41 stored in the solar hot water storage tank 12 from being insufficient and driving the auxiliary heat source.

以上の如く、本実施形態に係る給湯システム1(コージェネレーションシステム)は、
太陽光を受けて太陽熱を集熱する集熱パネル11(集熱器)と、
集熱パネル11で集熱された熱を蓄える太陽熱貯湯タンク12(太陽熱蓄熱タンク)と、
燃料を用いて発電する発電ユニット41(発電装置)と、
発電ユニット41の排熱を蓄える排熱貯湯タンク42(排熱蓄熱タンク)と、
発電ユニット41の排熱を集熱パネル11へと供給し、当該集熱パネル11の温度を上昇させる排熱伝達機構80と、
発電ユニット41の排熱のうち、排熱貯湯タンク42に蓄えることができない余剰分が発生することが予測された場合には、排熱伝達機構80によって発電ユニット41の排熱を集熱パネル11へと供給させる制御装置120と、
を具備するものである。
このように構成することにより、発電ユニット41の排熱のうち、排熱貯湯タンク42に蓄えることができない余剰分が発生することが予測された場合、当該余剰分を利用して集熱パネル11の温度を上昇させることができる。これによって、集熱パネル11の温度が太陽熱貯湯タンク12内の温度よりも低い場合に当該集熱パネル11の温度を上昇させることで、速やかに太陽熱を蓄えることができる状態にすることができ、ひいてはエネルギー効率の向上を図ることができる。
また、集熱パネル11の温度を上昇させるための熱として、予測された発電ユニット41の排熱の余剰分を用いることにより、よりエネルギー効率の向上を図ることができる。
As described above, the hot water supply system 1 (cogeneration system) according to the present embodiment is
A heat collecting panel 11 (heat collector) that receives sunlight and collects solar heat;
A solar hot water storage tank 12 (solar heat storage tank) for storing heat collected by the heat collecting panel 11;
A power generation unit 41 (power generation device) that generates power using fuel;
An exhaust heat storage tank 42 (exhaust heat storage tank) for storing the exhaust heat of the power generation unit 41;
An exhaust heat transfer mechanism 80 that supplies the exhaust heat of the power generation unit 41 to the heat collection panel 11 and raises the temperature of the heat collection panel 11;
In the case where it is predicted that surplus heat that cannot be stored in the exhaust heat hot water storage tank 42 will be generated in the exhaust heat of the power generation unit 41, the exhaust heat of the power generation unit 41 is collected by the exhaust heat transfer mechanism 80. A control device 120 to be supplied to
It comprises.
With this configuration, when it is predicted that surplus heat that cannot be stored in the exhaust heat hot water storage tank 42 among the exhaust heat of the power generation unit 41 is generated, the heat collection panel 11 is used by using the surplus. The temperature can be increased. By this, when the temperature of the heat collection panel 11 is lower than the temperature in the solar hot water storage tank 12, the temperature of the heat collection panel 11 can be raised, so that the solar heat can be quickly stored. As a result, energy efficiency can be improved.
Further, by using the predicted surplus heat exhausted from the power generation unit 41 as the heat for increasing the temperature of the heat collecting panel 11, energy efficiency can be further improved.

また、排熱伝達機構80は、
排熱貯湯タンク42との間で熱交換可能な第二熱交換器81(熱交換器)と、
集熱パネル11と第二熱交換器81との間で熱媒体を循環させる第二管路82(排熱伝達管路)と、
を具備するものである。
このように構成することにより、簡素な構成でエネルギー効率の向上を図ることができる。
In addition, the exhaust heat transfer mechanism 80
A second heat exchanger 81 (heat exchanger) capable of exchanging heat with the exhaust heat hot water storage tank 42;
A second pipe 82 (exhaust heat transfer pipe) for circulating a heat medium between the heat collection panel 11 and the second heat exchanger 81;
It comprises.
With such a configuration, energy efficiency can be improved with a simple configuration.

また、第二管路82は、
集熱パネル11と太陽熱貯湯タンク12との間で熱媒体を循環させる第一管路14(太陽熱伝達管路)に接続されることで、当該第一管路14を介して集熱パネル11に接続され、
排熱伝達機構80は、
第一管路14と第二管路82との接続部に設けられ、集熱パネル11と太陽熱貯湯タンク12とを連通すると共に集熱パネル11と第二熱交換器81との連通を遮断する第一状態と、集熱パネル11と第二熱交換器81とを連通すると共に集熱パネル11と太陽熱貯湯タンク12との連通を遮断する第二状態と、を切り替える第一三方弁83及び第二三方弁84(切替機構)をさらに具備するものである。
このように構成することにより、予め設けられた第一管路14を用いることで、簡素な構成でエネルギー効率の向上を図ることができる。
また、第二管路82からの熱媒体を集熱パネル11内で循環させるための配管等を別途設ける必要もない(第一管路14からの熱媒体を集熱パネル11内で循環させるための配管等を兼用できる)ため、より簡素な構成でエネルギー効率の向上を図ることができる。
The second pipe line 82 is
By being connected to the first pipe line 14 (solar heat transfer pipe line) that circulates the heat medium between the heat collection panel 11 and the solar heat storage tank 12, the heat collection panel 11 is connected via the first pipe line 14. Connected,
The exhaust heat transfer mechanism 80
It is provided in the connection part of the 1st pipe line 14 and the 2nd pipe line 82, and while connecting the heat collection panel 11 and the solar-heated hot water storage tank 12, it interrupts | blocks communication with the heat collection panel 11 and the 2nd heat exchanger 81. A first three-way valve 83 and a second switch for switching between the first state and the second state in which the heat collection panel 11 and the second heat exchanger 81 are communicated with each other and the communication between the heat collection panel 11 and the solar hot water storage tank 12 is blocked. A two-way valve 84 (switching mechanism) is further provided.
By configuring in this way, the energy efficiency can be improved with a simple configuration by using the first pipeline 14 provided in advance.
Further, there is no need to separately provide piping or the like for circulating the heat medium from the second pipe 82 in the heat collection panel 11 (in order to circulate the heat medium from the first pipe 14 in the heat collection panel 11). Therefore, the energy efficiency can be improved with a simpler configuration.

また、給湯システム1は、
集熱パネル11の温度を検出するパネル温度センサ90(集熱器温度検出手段)と、
太陽熱貯湯タンク12内の温度を検出する第一タンク温度センサ100(タンク温度検出手段)と、
をさらに具備し、
制御装置120は、
集熱パネル11の温度が太陽熱貯湯タンク12内の温度未満である場合にのみ(ステップS302)、発電ユニット41の排熱を集熱パネル11へと供給するものである。
このように構成することにより、必要な場合、すなわち集熱パネル11の温度が太陽熱貯湯タンク12内の温度未満であり、太陽熱を蓄えることが出来ない場合にのみ集熱パネル11の温度を上昇させることができる。
The hot water supply system 1
A panel temperature sensor 90 (heat collector temperature detecting means) for detecting the temperature of the heat collecting panel 11;
A first tank temperature sensor 100 (tank temperature detecting means) for detecting the temperature in the solar hot water storage tank 12;
Further comprising
The control device 120
Only when the temperature of the heat collection panel 11 is lower than the temperature in the solar hot water storage tank 12 (step S302), the exhaust heat of the power generation unit 41 is supplied to the heat collection panel 11.
By configuring in this way, the temperature of the heat collection panel 11 is raised only when necessary, that is, when the temperature of the heat collection panel 11 is lower than the temperature in the solar hot water storage tank 12 and solar heat cannot be stored. be able to.

また、制御装置120は、
集熱パネル11へと供給する排熱の供給熱量QPを算出し(ステップS201からステップS207)、
供給熱量QPを集熱パネル11へと供給するのに要する必要時間WN(所要時間)を算出し(ステップS208)、
現在時刻から、集熱開始時刻H1(集熱パネル11が太陽熱を集熱可能な状態になると予測される時刻)までの時間が必要時間WN未満になった場合にのみ、発電ユニット41の排熱を集熱パネル11へと供給する(ステップS208及びステップS301)ものである。
このように構成することにより、集熱パネル11が太陽熱を集熱することが可能になるタイミングに合わせて、供給熱量QPを集熱パネル11へと供給することができる。
In addition, the control device 120
Calculate the supply heat quantity QP of the exhaust heat supplied to the heat collecting panel 11 (from step S201 to step S207),
A required time WN (required time) required to supply the supplied heat quantity QP to the heat collecting panel 11 is calculated (step S208),
Only when the time from the current time to the heat collection start time H1 (the time when the heat collection panel 11 is expected to be able to collect solar heat) is less than the required time WN, the exhaust heat of the power generation unit 41 is exhausted. Is supplied to the heat collecting panel 11 (step S208 and step S301).
By configuring in this way, the supply heat quantity QP can be supplied to the heat collection panel 11 in accordance with the timing at which the heat collection panel 11 can collect solar heat.

また、制御装置120は、
発電ユニット41の排熱のうち排熱貯湯タンク42に蓄えることができないと予測される余剰分の余剰熱量QSと(ステップS105)、
集熱パネル温度Tp(集熱パネル11の温度)を太陽熱貯湯タンク温度Tt(太陽熱貯湯タンク12内の温度)まで上昇させるために必要な必要熱量QNと(ステップS201)、
を算出し、
余剰熱量QS及び必要熱量QNのうち、小さい方の値を供給熱量QPとする(ステップS202からステップS204)ものである。
このように構成することにより、必要熱量QNが余剰熱量QSより小さい場合には、余剰熱量QSから必要熱量QNを全て賄うことができるため、必要とする熱量(必要熱量QN)を集熱パネル11へと供給することで、当該集熱パネル11の温度を十分に上昇させることができる。一方、余剰熱量QSが必要熱量QNより小さい場合には、当該余剰熱量QSだけを集熱パネル11へと供給することで、排熱貯湯タンク42に蓄えられた熱が余剰分を超えて集熱パネル11へと供給されるのを防止することができる。
In addition, the control device 120
Surplus heat quantity QS that is predicted to be unable to be stored in the exhaust heat hot water storage tank 42 among the exhaust heat of the power generation unit 41 (step S105),
The necessary heat quantity QN required to raise the heat collecting panel temperature Tp (temperature of the heat collecting panel 11) to the solar hot water storage tank temperature Tt (temperature in the solar hot water storage tank 12) (step S201),
To calculate
Of the surplus heat quantity QS and the necessary heat quantity QN, the smaller value is set as the supply heat quantity QP (from step S202 to step S204).
By configuring in this way, when the necessary heat quantity QN is smaller than the surplus heat quantity QS, the necessary heat quantity QN can be covered from the surplus heat quantity QS, so that the necessary heat quantity (necessary heat quantity QN) is supplied to the heat collecting panel 11. By supplying to, the temperature of the heat collecting panel 11 can be sufficiently increased. On the other hand, when the surplus heat quantity QS is smaller than the necessary heat quantity QN, only the surplus heat quantity QS is supplied to the heat collecting panel 11 so that the heat stored in the exhaust heat hot water storage tank 42 exceeds the surplus heat collection. Supplying to the panel 11 can be prevented.

また、制御装置120は、
排熱貯湯タンク42に蓄えられると予測される排熱の最小値である最小熱量Qminと(ステップS108)、
集熱パネル温度Tpを太陽熱貯湯タンク温度Ttまで上昇させるために必要な必要熱量QNと(ステップS201)、
を算出し、
最小熱量Qmin及び必要熱量QNのうち、小さい方の値を供給熱量QPとする(ステップS205からステップS207)ものである。
このように構成することにより、必要熱量QNが最小熱量Qminより小さい場合には、排熱貯湯タンク42に蓄えられた熱が全て失われるおそれがないため、必要とする熱量(必要熱量QN)を集熱パネル11へと供給することで、当該集熱パネル11の温度を十分に上昇させることができる。一方、最小熱量Qminが必要熱量QNより小さい場合には、当該最小熱量Qminだけを集熱パネル11へと供給することで、排熱貯湯タンク42に蓄えられた熱が全て失われた状態で、さらに集熱パネル11への熱の供給が続けられるのを防止することができる。
In addition, the control device 120
A minimum heat quantity Q min that is a minimum value of exhaust heat that is predicted to be stored in the exhaust heat hot water storage tank 42 (step S108);
The necessary heat quantity QN required to raise the heat collecting panel temperature Tp to the solar hot water storage tank temperature Tt (step S201),
To calculate
The smaller value of the minimum heat quantity Q min and the required heat quantity QN is set as the supply heat quantity QP (from step S205 to step S207).
With this configuration, when the required heat quantity QN is smaller than the minimum heat quantity Q min, there is no possibility that all the heat stored in the exhaust heat hot water storage tank 42 is lost, so the necessary heat quantity (necessary heat quantity QN). Is supplied to the heat collection panel 11, the temperature of the heat collection panel 11 can be sufficiently increased. State the other hand, if the minimum amount of heat Q min must heat QN smaller than, only the minimum amount of heat Q min by supplying to the heat collection panel 11, the heat stored in the heat storage tank 42 is lost all Thus, it is possible to further prevent the heat supply to the heat collecting panel 11 from being continued.

また、制御装置120は、
発電ユニット41の排熱のうち排熱貯湯タンク42に蓄えることができないと予測される余剰分の余剰熱量QSと(ステップS105)、
排熱貯湯タンク42に蓄えられると予測される排熱の最小値である最小熱量Qminと(ステップS108)、
集熱パネル温度Tpを太陽熱貯湯タンク温度Ttまで上昇させるために必要な必要熱量QNと(ステップS201)、
を算出し、
余剰熱量QS、最小熱量Qmin及び必要熱量QNのうち、最も小さい値を供給熱量QPとする(ステップS202からステップS207)ものである。
このように構成することにより、排熱貯湯タンク42に蓄えられた熱が余剰分を超えて集熱パネル11へと供給されるのを防止することができる。また、排熱貯湯タンク42に蓄えられた熱が全て失われた状態で、さらに集熱パネル11への熱の供給が続けられるのを防止することができる。
In addition, the control device 120
Surplus heat quantity QS that is predicted to be unable to be stored in the exhaust heat hot water storage tank 42 among the exhaust heat of the power generation unit 41 (step S105),
A minimum heat quantity Q min that is a minimum value of exhaust heat that is predicted to be stored in the exhaust heat hot water storage tank 42 (step S108);
The necessary heat quantity QN required to raise the heat collecting panel temperature Tp to the solar hot water storage tank temperature Tt (step S201),
To calculate
Among the surplus heat quantity QS, the minimum heat quantity Q min, and the necessary heat quantity QN, the smallest value is set as the supply heat quantity QP (from step S202 to step S207).
By configuring in this way, it is possible to prevent the heat stored in the exhaust heat hot water storage tank 42 from being supplied to the heat collecting panel 11 beyond the surplus. Further, it is possible to prevent the supply of heat to the heat collecting panel 11 from being continued in a state where all the heat stored in the exhaust heat hot water storage tank 42 is lost.

なお、本実施形態においては、熱媒体として水(湯)及び不凍液を用いる構成としたが、本発明に係る熱媒体はこれに限るものではなく、任意に選択して使用することが可能である。   In this embodiment, water (hot water) and antifreeze liquid are used as the heat medium. However, the heat medium according to the present invention is not limited to this, and can be arbitrarily selected and used. .

また、本実施形態においては、第二管路82は第一管路14の中途部に接続されるものとしたが、本発明はこれに限るものではない。例えば、第二管路82は、第一管路14ではなく集熱パネル11に直接接続され、第二熱交換器81と集熱パネル11とを直接連通するものであっても良い。この場合、第一管路14及び第二管路82にそれぞれ熱媒体の流通の可否(開閉)を切り替える制御弁を設け、一方の制御弁が開かれた場合には他方の制御弁が閉じられる構成とすることが望ましい。   Moreover, in this embodiment, although the 2nd pipe line 82 shall be connected to the middle part of the 1st pipe line 14, this invention is not limited to this. For example, the second pipe line 82 may be directly connected to the heat collection panel 11 instead of the first pipe line 14 to directly communicate the second heat exchanger 81 and the heat collection panel 11. In this case, a control valve for switching the flow of the heat medium (open / close) is provided in each of the first pipe line 14 and the second pipe line 82, and when one control valve is opened, the other control valve is closed. It is desirable to have a configuration.

また、本実施形態においては、太陽熱貯湯タンク12内に第一タンク温度センサ100を1つ設ける構成を例示したが、本発明はこれに限るものではない。例えば、太陽熱貯湯タンク12内に複数の第一タンク温度センサ100を設け、当該複数の第一タンク温度センサ100によって検出された温度の平均を、太陽熱貯湯タンク12内の温度とすることも可能である。また、第一タンク温度センサ100を太陽熱貯湯タンク12内の下部に設け、当該太陽熱貯湯タンク12内の下部(太陽熱貯湯タンク12の中でも特に温度の低い部分)の温度を用いてプレヒート制御することも可能である。
排熱貯湯タンク42内に設けられる第二タンク温度センサ110についても同様である。
Moreover, in this embodiment, although the structure which provides the 1st tank temperature sensor 100 in the solar hot water storage tank 12 was illustrated, this invention is not limited to this. For example, a plurality of first tank temperature sensors 100 may be provided in the solar hot water storage tank 12, and an average of the temperatures detected by the plurality of first tank temperature sensors 100 may be set as the temperature in the solar hot water storage tank 12. is there. Alternatively, the first tank temperature sensor 100 may be provided in the lower part of the solar hot water storage tank 12 and preheat control may be performed using the temperature in the lower part of the solar hot water storage tank 12 (part of the solar hot water storage tank 12 having a particularly low temperature). Is possible.
The same applies to the second tank temperature sensor 110 provided in the exhaust heat hot water storage tank 42.

また、本実施形態においては、集熱パネル11が太陽熱を集熱可能な状態(図6のステップS208参照)とは、当該集熱パネル11に太陽光が照射されている状態を意味するものとしたが、本発明はこれに限るものではない。例えば、集熱パネル11に太陽光が照射されていたとしても、日射量が少ない場合には十分な集熱ができない場合もあると考えられる。そこで、集熱パネル11に照射される太陽光の日射量が所定値以上となった状態を、集熱パネル11が太陽熱を集熱可能な状態と定めても良い。   In the present embodiment, the state where the heat collection panel 11 can collect solar heat (see step S208 in FIG. 6) means a state where the heat collection panel 11 is irradiated with sunlight. However, the present invention is not limited to this. For example, even if sunlight is irradiated on the heat collection panel 11, it is considered that sufficient heat collection may not be possible if the amount of solar radiation is small. Therefore, a state in which the amount of solar radiation applied to the heat collection panel 11 is equal to or greater than a predetermined value may be determined as a state in which the heat collection panel 11 can collect solar heat.

また、本実施形態においては、日照予定時刻(集熱開始時刻H1)の例として、予め予測された日の出の時刻を例示したが(ステップS102参照)、本発明はこれに限るものではない。例えば、天気が曇りや雨等から晴れに変わる時刻も、日照予定時刻に含まれるものとする。この場合の日照予定時刻は、天気予報等に基づいて定めることが可能である。   In the present embodiment, the sunrise time predicted in advance is illustrated as an example of the scheduled sunshine time (heat collection start time H1) (see step S102), but the present invention is not limited to this. For example, the time when the weather changes from being cloudy or raining to sunny is also included in the scheduled sunshine time. In this case, the estimated sunshine time can be determined based on a weather forecast or the like.

また、本実施形態においては、日照予定時刻は予め制御装置120に記憶されているものとしたが、本発明はこれに限るものではない。例えば制御装置120は、インターネット等を介して常に最新の日照予定時刻(予測される日の出の時刻や、天気予報等)を取得する構成とすることも可能である。   In the present embodiment, the estimated sunshine time is stored in the control device 120 in advance, but the present invention is not limited to this. For example, the control device 120 may be configured to always obtain the latest scheduled sunshine time (predicted sunrise time, weather forecast, etc.) via the Internet or the like.

また、本実施形態においては、ステップS302において、制御装置120は集熱パネル温度Tpが太陽熱貯湯タンク温度Tt未満であるか否かを判定するものとしたが、本発明はこれに限るものではない。当該ステップS302の処理を言い換えると、制御装置120は、集熱パネル温度Tpが太陽熱貯湯タンク温度Tt以上であるか否かを判定している。しかし実際には、集熱パネル温度Tpが太陽熱貯湯タンク温度Ttよりもある程度高い温度にならなければ、集熱パネル11の温度を十分に太陽熱貯湯タンク12に蓄えることはできない場合もあると考えられる。そこで、ステップS302においては、集熱パネル温度Tpが、太陽熱貯湯タンク温度Ttに所定値(例えば、5(℃)等)だけ加算した温度(目標温度)以上であるか否かを判定しても良い。これによって、集熱パネル温度Tpが、目標温度(太陽熱貯湯タンク温度Ttよりも所定値だけ高い温度)に上昇するまで、発電ユニット41の排熱を集熱パネル11に供給することができる。   In the present embodiment, in step S302, the control device 120 determines whether or not the heat collection panel temperature Tp is lower than the solar hot water storage tank temperature Tt. However, the present invention is not limited to this. . In other words, the control device 120 determines whether or not the heat collection panel temperature Tp is equal to or higher than the solar hot water storage tank temperature Tt. However, actually, it is considered that the temperature of the heat collecting panel 11 cannot be sufficiently stored in the solar hot water storage tank 12 unless the heat collecting panel temperature Tp becomes a temperature that is somewhat higher than the solar hot water storage tank temperature Tt. . Therefore, in step S302, it is determined whether or not the heat collection panel temperature Tp is equal to or higher than a temperature (target temperature) obtained by adding a predetermined value (for example, 5 (° C.)) to the solar hot water storage tank temperature Tt. good. Thereby, the exhaust heat of the power generation unit 41 can be supplied to the heat collection panel 11 until the heat collection panel temperature Tp rises to the target temperature (a temperature higher than the solar hot water storage tank temperature Tt by a predetermined value).

また、本実施形態においては、各種の予測値(後述する発電時排熱量D、予測熱需要S、貯湯ロスL等)は、需要家の元に設けられるHEMSに蓄積されたデータに基づいて定めるものとしたが、本発明はこれに限るものではなく、その他の方法(例えば、外部の制御装置により予測するなど)により各種の予測値を定め、制御装置120に当該予測値を記憶させる構成とすることも可能である。 Further, in the present embodiment, various predicted values (the amount of exhaust heat during power generation D t , the predicted heat demand S t , the hot water storage loss L t and the like which will be described later) are stored in data accumulated in the HEMS provided at the customer's site. However, the present invention is not limited to this, and various prediction values are determined by other methods (for example, prediction by an external control device), and the prediction values are stored in the control device 120. It is also possible to adopt a configuration in which

また、本発明に係る集熱器は、本実施形態に係る集熱パネル11に限るものではない。例えば、集熱器として、太陽熱を集熱すると同時に太陽光を受けて発電する太陽光発電装置を用いることも可能である。   Moreover, the heat collector which concerns on this invention is not restricted to the heat collecting panel 11 which concerns on this embodiment. For example, it is also possible to use a solar power generator that collects solar heat and generates power by receiving sunlight at the same time as the heat collector.

また、本実施形態のプレヒート制御(余剰熱量予測制御)において、タイムステップ数tは、0時を0として、1時間毎に1だけ増加する値としたが、本発明はこれに限るものではなく、任意に設定することができる。例えば、30分毎に1だけ増加する値に設定することで、より細かい制御が可能となる。   In the preheat control (surplus heat amount prediction control) of the present embodiment, the time step number t is set to a value that increases by 1 every hour, with 0 being 0, but the present invention is not limited to this. Can be set arbitrarily. For example, finer control is possible by setting the value to increase by 1 every 30 minutes.

また、本実施形態に係る第二熱交換器81(本発明に係る熱交換器の一実施形態)は、排熱貯湯タンク42に設けられて、当該排熱貯湯タンク42に蓄えられた発電ユニット41の排熱との間で熱交換するものとしたが、本発明はこれに限るものではない。例えば、図9に示すように、第二熱交換器81を給湯管路60の中途部に設ける構成とすることも可能である。これによって、排熱伝達機構80は、給湯管路60を流通する湯との間で熱交換し、当該熱を集熱パネル11へと供給することができる。   Moreover, the 2nd heat exchanger 81 (one Embodiment of the heat exchanger which concerns on this invention) which concerns on this embodiment is provided in the exhaust heat hot water storage tank 42, and the electric power generation unit stored in the said exhaust heat hot water storage tank 42 Although heat exchange is performed with the exhaust heat 41, the present invention is not limited to this. For example, as shown in FIG. 9, the second heat exchanger 81 can be provided in the middle of the hot water supply pipe 60. As a result, the exhaust heat transfer mechanism 80 can exchange heat with the hot water flowing through the hot water supply pipe 60 and supply the heat to the heat collecting panel 11.

このように、変形例(図9参照)に係る排熱伝達機構80は、
排熱貯湯タンク42内の熱媒体を給湯需要へと供給する給湯管路60との間で熱交換可能な第二熱交換器81(熱交換器)と、
集熱パネル11と第二熱交換器81との間で熱媒体を循環させる第二管路82(排熱伝達管路)と、
を具備するものである。
このように構成することにより、簡素な構成でエネルギー効率の向上を図ることができる。
Thus, the exhaust heat transfer mechanism 80 according to the modification (see FIG. 9)
A second heat exchanger 81 (heat exchanger) capable of exchanging heat with the hot water supply pipe 60 for supplying the heat medium in the exhaust heat hot water storage tank 42 to the hot water supply demand;
A second pipe 82 (exhaust heat transfer pipe) for circulating a heat medium between the heat collection panel 11 and the second heat exchanger 81;
It comprises.
With such a configuration, energy efficiency can be improved with a simple configuration.

なお、図9に一例を示したように、第二熱交換器81は、発電ユニット41の排熱を回収することができる位置であれば任意の位置に設けることが可能である。   As shown in FIG. 9, the second heat exchanger 81 can be provided at an arbitrary position as long as the exhaust heat of the power generation unit 41 can be recovered.

1 給湯システム(コージェネレーションシステム)
10 太陽熱温水システム
11 集熱パネル(集熱器)
12 太陽熱貯湯タンク(太陽熱蓄熱タンク)
14 第一管路(太陽熱伝達管路)
40 燃料電池システム
41 発電ユニット(発電装置)
42 排熱貯湯タンク(排熱蓄熱タンク)
60 給湯管路
80 排熱伝達機構
81 第二熱交換器(熱交換器)
82 第二管路(排熱伝達管路)
83 第一三方弁(切替機構)
84 第二三方弁(切替機構)
90 パネル温度センサ(集熱器温度検出手段)
100 第一タンク温度センサ(タンク温度検出手段)
120 制御装置
1 Hot water supply system (cogeneration system)
10 Solar water heating system 11 Heat collector panel (heat collector)
12 Solar thermal storage tank (solar thermal storage tank)
14 1st pipeline (solar heat transfer pipeline)
40 Fuel cell system 41 Power generation unit (power generation device)
42 Waste heat storage tank (Exhaust heat storage tank)
60 Hot water supply pipe 80 Waste heat transfer mechanism 81 Second heat exchanger (heat exchanger)
82 Second pipe (exhaust heat transfer pipe)
83 First three-way valve (switching mechanism)
84 Second three-way valve (switching mechanism)
90 Panel temperature sensor (collector temperature detection means)
100 First tank temperature sensor (tank temperature detection means)
120 controller

Claims (9)

太陽光を受けて太陽熱を集熱する集熱器と、
前記集熱器で集熱された熱を蓄える太陽熱蓄熱タンクと、
燃料を用いて発電する発電装置と、
前記発電装置の排熱を蓄える排熱蓄熱タンクと、
前記発電装置の排熱を前記集熱器へと供給し、当該集熱器の温度を上昇させる排熱伝達機構と、
前記発電装置の排熱のうち、前記排熱蓄熱タンクに蓄えることができない余剰分が発生することが予測された場合には、前記排熱伝達機構によって前記発電装置の排熱を前記集熱器へと供給させる制御装置と、
を具備するコージェネレーションシステム。
A collector that collects solar heat by receiving sunlight,
A solar heat storage tank for storing heat collected by the heat collector;
A power generation device that generates power using fuel;
An exhaust heat storage tank for storing the exhaust heat of the power generation device;
An exhaust heat transfer mechanism for supplying exhaust heat of the power generation device to the heat collector and increasing the temperature of the heat collector;
When it is predicted that surplus heat that cannot be stored in the exhaust heat storage tank will occur in the exhaust heat of the power generator, the exhaust heat of the power generator is transferred to the heat collector by the exhaust heat transfer mechanism. A control device for supplying to
Cogeneration system equipped with.
前記排熱伝達機構は、
前記排熱蓄熱タンクとの間で熱交換可能な熱交換器と、
前記集熱器と前記熱交換器との間で熱媒体を循環させる排熱伝達管路と、
を具備する、
請求項1に記載のコージェネレーションシステム。
The exhaust heat transfer mechanism is
A heat exchanger capable of exchanging heat with the exhaust heat storage tank;
An exhaust heat transfer line for circulating a heat medium between the heat collector and the heat exchanger;
Comprising
The cogeneration system according to claim 1.
前記排熱伝達機構は、
前記排熱蓄熱タンク内の熱媒体を給湯需要へと供給する給湯管路との間で熱交換可能な熱交換器と、
前記集熱器と前記熱交換器との間で熱媒体を循環させる排熱伝達管路と、
を具備する、
請求項1に記載のコージェネレーションシステム。
The exhaust heat transfer mechanism is
A heat exchanger capable of exchanging heat with a hot water supply pipe for supplying the heat medium in the exhaust heat storage tank to the hot water supply demand;
An exhaust heat transfer line for circulating a heat medium between the heat collector and the heat exchanger;
Comprising
The cogeneration system according to claim 1.
前記排熱伝達管路は、
前記集熱器と前記太陽熱蓄熱タンクとの間で熱媒体を循環させる太陽熱伝達管路に接続されることで、当該太陽熱伝達管路を介して前記集熱器に接続され、
前記排熱伝達機構は、
前記太陽熱伝達管路と前記排熱伝達管路との接続部に設けられ、前記集熱器と前記太陽熱蓄熱タンクとを連通すると共に前記集熱器と前記熱交換器との連通を遮断する第一状態と、前記集熱器と前記熱交換器とを連通すると共に前記集熱器と前記太陽熱蓄熱タンクとの連通を遮断する第二状態と、を切り替える切替機構をさらに具備する、
請求項2又は請求項3に記載のコージェネレーションシステム。
The exhaust heat transfer pipe is
By being connected to a solar heat transfer pipe that circulates a heat medium between the heat collector and the solar heat storage tank, it is connected to the heat collector via the solar heat transfer pipe,
The exhaust heat transfer mechanism is
Provided at a connecting portion between the solar heat transfer pipe and the exhaust heat transfer pipe, and communicates the heat collector and the solar heat storage tank and blocks communication between the heat collector and the heat exchanger. A switching mechanism that switches between one state and a second state that communicates the collector and the heat exchanger and blocks communication between the collector and the solar heat storage tank;
The cogeneration system according to claim 2 or claim 3.
前記集熱器の温度を検出する集熱器温度検出手段と、
前記太陽熱蓄熱タンク内の温度を検出するタンク温度検出手段と、
をさらに具備し、
前記制御装置は、
前記集熱器の温度が前記太陽熱蓄熱タンク内の温度未満である場合にのみ、前記発電装置の排熱を前記集熱器へと供給する、
請求項1から請求項4までのいずれか一項に記載のコージェネレーションシステム。
Collector temperature detection means for detecting the temperature of the collector;
Tank temperature detecting means for detecting the temperature in the solar heat storage tank;
Further comprising
The controller is
Only when the temperature of the heat collector is lower than the temperature in the solar heat storage tank, the exhaust heat of the power generator is supplied to the heat collector.
The cogeneration system according to any one of claims 1 to 4.
前記制御装置は、
前記集熱器へと供給する排熱の供給熱量を算出し、
前記供給熱量を前記集熱器へと供給するのに要する所要時間を算出し、
現在時刻から、前記集熱器が太陽熱を集熱可能な状態になると予測される時刻までの時間が前記所要時間未満になった場合にのみ、前記発電装置の排熱を前記集熱器へと供給する、
請求項1から請求項5までのいずれか一項に記載のコージェネレーションシステム。
The controller is
Calculate the supply heat amount of the exhaust heat supplied to the heat collector,
Calculate the time required to supply the supplied heat amount to the collector,
Only when the time from the current time to the time when the collector is predicted to be able to collect solar heat is less than the required time, the exhaust heat of the power generator is sent to the collector. Supply,
The cogeneration system according to any one of claims 1 to 5.
前記制御装置は、
前記発電装置の排熱のうち前記排熱蓄熱タンクに蓄えることができないと予測される余剰分の余剰熱量と、
前記集熱器の温度を前記太陽熱蓄熱タンク内の温度まで上昇させるために必要な必要熱量と、
を算出し、
前記余剰熱量及び前記必要熱量のうち、小さい方の値を前記供給熱量とする、
請求項6に記載のコージェネレーションシステム。
The controller is
Excess heat quantity that is predicted to be unable to be stored in the exhaust heat storage tank among the exhaust heat of the power generation device,
The amount of heat required to raise the temperature of the collector to the temperature in the solar heat storage tank; and
To calculate
Of the surplus heat amount and the required heat amount, the smaller value is the supply heat amount.
The cogeneration system according to claim 6.
前記制御装置は、
前記排熱蓄熱タンクに蓄えられると予測される排熱の最小値である最小熱量と、
前記集熱器の温度を前記太陽熱蓄熱タンク内の温度まで上昇させるために必要な必要熱量と、
を算出し、
前記最小熱量及び前記必要熱量のうち、小さい方の値を前記供給熱量とする、
請求項6に記載のコージェネレーションシステム。
The controller is
A minimum amount of heat that is a minimum value of exhaust heat that is predicted to be stored in the exhaust heat storage tank; and
The amount of heat required to raise the temperature of the collector to the temperature in the solar heat storage tank; and
To calculate
Of the minimum heat amount and the necessary heat amount, the smaller value is set as the supply heat amount.
The cogeneration system according to claim 6.
前記制御装置は、
前記発電装置の排熱のうち前記排熱蓄熱タンクに蓄えることができない余剰分の余剰熱量と、
前記排熱蓄熱タンクに蓄えられると予測される排熱の最小値である最小熱量と、
前記集熱器の温度を前記太陽熱蓄熱タンク内の温度まで上昇させるために必要な必要熱量と、
を算出し、
前記余剰熱量、前記最小熱量及び前記必要熱量のうち、最も小さい値を前記供給熱量とする、
請求項6に記載のコージェネレーションシステム。
The controller is
Excess heat amount that cannot be stored in the exhaust heat storage tank among the exhaust heat of the power generator,
A minimum amount of heat that is a minimum value of exhaust heat that is predicted to be stored in the exhaust heat storage tank; and
The amount of heat required to raise the temperature of the collector to the temperature in the solar heat storage tank; and
To calculate
Among the surplus heat amount, the minimum heat amount and the necessary heat amount, the smallest value is the supply heat amount.
The cogeneration system according to claim 6.
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