JP5828219B2 - Cogeneration system, waste heat utilization apparatus, cogeneration system control method, and heat pump hot water supply apparatus - Google Patents
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Description
本発明は、コージェネレーションシステムに関するものであり、特に家庭用のコージェネレーションシステムに好適なものである。
また本発明は、ヒートポンプ式給湯装置に関するものであり、特に家庭用のヒートポンプ式給湯装置に好適なものである。
The present invention relates to a cogeneration system, and is particularly suitable for a home cogeneration system.
The present invention also relates to a heat pump type hot water supply apparatus, and is particularly suitable for a household heat pump type hot water supply apparatus.
近年、一般家庭で使用する小型のコージェネレーションシステムが開発されている。このコージェネレーションシステムは、ガスエンジンを搭載した発電機や、燃料電池によって構成される発電部を備え、前記発電機や燃料電池によって電気エネルギーを発生させる。またこれらのガスエンジンや、燃料電池が発生する排熱を熱源として活用する。 In recent years, small cogeneration systems for use in ordinary households have been developed. This cogeneration system includes a generator equipped with a gas engine and a power generation unit constituted by a fuel cell, and generates electric energy by the generator and the fuel cell. The exhaust heat generated by these gas engines and fuel cells is used as a heat source.
ここで、一般家庭においては、電気を消費する時刻と、熱を消費する時刻は必ずしも一致しない。例えば夏期であれば電力需要が高いのは、クーラを使用する昼間であり、熱需要が高いのは風呂を使用する夕刻である。
そこで特許文献1に開示されたコージェネレーションシステムでは、貯留タンクを具備していて、当該貯留タンクに温水を溜めることによって熱エネルギーを貯留する構成を採用している。
即ち電力需要が高い時刻にガスエンジン等を駆動して発電を行う。そしてその際に発生する熱によって水を昇温し、この昇温した水(湯)を貯留タンクに溜置く。そして熱需要が高い時刻に、貯留タンクから湯をくみ出し、所望の用途に使用する。
Here, in a general household, the time when electricity is consumed and the time when heat is consumed are not necessarily the same. For example, in summer, the demand for power is high during the daytime when using a cooler, and the heat demand is high during the evening when using a bath.
Therefore, the cogeneration system disclosed in
That is, power generation is performed by driving a gas engine or the like at a time when power demand is high. And water is heated up with the heat | fever which generate | occur | produces in that case, and this heated water (hot water) is stored in a storage tank. And at the time when heat demand is high, hot water is drawn from the storage tank and used for a desired application.
特許文献1に開示されたコージェネレーションシステムでは、一次側が熱源たるガスエンジン側に接続された排熱・消費熱交換器を有している。そして当該排熱・消費熱交換器の二次側と貯留タンクを含む貯湯循環回路が形成されている。また貯留タンクを含む貯湯循環回路は、湯水で満たされている。
そして貯留タンクの底側から水を取り出して排熱・消費熱交換器の二次側に送水し、加熱後の湯水を貯留タンクの上部側から導入する。その結果、貯留タンク内の対流が少なくなり、貯留タンクの上部側に高温の湯が溜まり、貯留タンクの底側は低温の水が残る。即ち貯留タンクの内部に温度成層が形成されることとなる。
The cogeneration system disclosed in
Then, water is taken out from the bottom side of the storage tank and is sent to the secondary side of the exhaust heat / consumption heat exchanger, and hot water after heating is introduced from the upper side of the storage tank. As a result, convection in the storage tank is reduced, hot water is accumulated on the upper side of the storage tank, and low temperature water remains on the bottom side of the storage tank. That is, temperature stratification is formed inside the storage tank.
湯を消費する場合には、貯留タンクの底側から冷水を注入し、貯留タンクの上部に溜まった高温の湯を押し出す。 When consuming hot water, cold water is injected from the bottom side of the storage tank, and the hot water accumulated at the top of the storage tank is pushed out.
また特許文献2には、熱源側(ガスエンジン側)を流れる冷却水の水温に応じて、排熱・消費熱交換器の二次側を流れる水量を増減する技術が開示されている。
特許文献3には、家庭用のヒートポンプ式給湯装置が開示されている。 Patent Literature 3 discloses a household heat pump hot water supply apparatus.
ところで、貯留タンク内に温度成層を形成し、貯留タンクの上部に高温の湯を溜めるためには、貯留タンクに導入する湯水の温度が一定以上でなければならない。
そこで本発明者らは、図1に示す様な配管系統を持つコージェネレーションシステム200を試作した。
試作したコージェネレーションシステム200は、熱源ユニット101と貯湯ユニット102によって構成されている。
熱源ユニット101は、ガスエンジン105で駆動される発電機106を搭載している。また熱源ユニット101には、ガスエンジン105に冷却液を循環させて熱エネルギーを回収する排熱回収側循環回路107がある。
By the way, in order to form a temperature stratification in the storage tank and store hot water in the upper part of the storage tank, the temperature of the hot water introduced into the storage tank must be above a certain level.
Therefore, the inventors made a trial production of a
The
The
排熱回収側循環回路107には、膨張タンク110と循環ポンプ111がある。そして排熱回収側循環回路107は、循環ポンプ111、ガスエンジン105、後記する排熱・消費熱交換器112の一次側流路及び膨張タンク110を環状に繋ぐものである。
排熱回収側循環回路107内には冷却液があり、当該冷却液は、循環ポンプ111で加圧されてガスエンジン105に入り、さらに排熱・消費熱交換器112の一次側流路を通過して膨張タンク110に入り、循環ポンプ111に戻る。
また排熱回収側循環回路107の排熱・消費熱交換器112の吐出側とガスエンジン105の吸い込み側との間には冷却液用温度センサー108が設けられ、ガスエンジン105に導入される冷却液の温度が監視されている。冷却液用温度センサー108のより具体的な位置は、膨張タンク110と循環ポンプ111の間である。
The exhaust heat recovery
There is a coolant in the exhaust heat recovery
Further, a
一方、貯湯ユニット102には貯留タンク120と、循環ポンプ121と、排熱・消費熱交換器112が内蔵されている。そして貯留タンク120と、循環ポンプ121と、排熱・消費熱交換器112の二次側流路が環状に接続されて貯湯循環回路(熱消費側回路)122が形成されている。
貯留タンク120を含む貯湯循環回路122内には湯水が満たされている。そして循環ポンプ121が起動すると、貯留タンク120の底側から循環ポンプ121に冷水が導入され、排熱・消費熱交換器112の二次側流路を経由して加熱された湯水が貯留タンク120の上部から注入される。
さらに排熱・消費熱交換器112の二次側流路の吐出側と、貯留タンク120の上部との間には、加熱水用温度センサー113が設けられており、排熱・消費熱交換器112から吐出される湯水の温度を監視している。
On the other hand, the hot
The hot
Further, a
また特に試作したコージェネレーションシステム200では、貯留タンク120を迂回するバイパス流路125が形成されている。そしてバイパス流路125と循環ポンプ121の上流側との間には、混合弁126が介在されている。
即ち混合弁126は、3個のポートを持ち、その一つは貯留タンク120の底側に接続され、他の一つはバイパス流路125の末端に接続され、残る一つが循環ポンプ121の上流側(吸い込み側)に接続されている。
In particular, in the
That is, the
試作したコージェネレーションシステム200では、熱源ユニット101のガスエンジン105を起動し、循環ポンプ111を運転させることによって排熱回収側循環回路107に冷却液が循環する。そしてガスエンジン105に導入された冷却液はガスエンジン105の排熱で昇温され、排熱・消費熱交換器112の一次側流路を流れる。
In the
一方、貯湯ユニット102側では、循環ポンプ121が起動され、貯留タンク120の底側から循環ポンプ121に冷水が導入され、排熱・消費熱交換器112の二次側流路を流れる。ここで排熱・消費熱交換器112の一次側流路は、排熱回収側循環回路107の一部を構成しており、熱源ユニット101側から高温の冷却液が流れるから、排熱回収側循環回路107の熱エネルギーが貯湯ユニット102の貯湯循環回路122に移動する。
その結果、排熱・消費熱交換器112の二次側流路を流れる湯水が加熱昇温する。
そして昇温した湯水の一部が貯留タンク120の上部から注入される。また昇温した湯水の残部はバイパス流路125を流れて循環ポンプ121の吸い込み側に戻る。
On the other hand, on the hot
As a result, the hot water flowing through the secondary flow path of the exhaust heat / consumed
Then, a part of the heated hot water is injected from the upper part of the
試作したコージェネレーションシステム200では、前記した様に排熱・消費熱交換器112の二次側流路の吐出側と、貯留タンク120の上部との間に、加熱水用温度センサー113が設けられており、排熱・消費熱交換器112から吐出される湯水の温度を監視している。
そして試作したコージェネレーションシステム200では、排熱・消費熱交換器112から吐出される湯水の温度を監視し、これが貯湯目標温度(使用用途目標温度)と一致する様に混合弁126の混合比率を調整する制御方式を採用した。ここで貯湯目標温度は、貯留タンク120に注入するのに適する温度であり、温度成層を構成することができる程度に高い温度である。例えば貯湯目標温度は摂氏80度程度の温度である。
即ち試作したコージェネレーションシステム200では、排熱・消費熱交換器112の二次側流路の吐出側と、貯留タンク120の上部との間に、加熱水用温度センサー113が設けられており、排熱・消費熱交換器112から吐出される湯水の温度を監視している。
そしてこの加熱水用温度センサー113の検知温度が例えば摂氏80度といった所定の高温となる様に混合弁126の混合比率を調整する。より具体的には、加熱水用温度センサー113の検知温度が低い場合には、バイパス流路125から導入される湯水の量を増やし、貯留タンク120の下部から導入される湯水の量を減らす。そうすると循環ポンプ121に導入される湯水に高温の湯水が多く混じり、排熱・消費熱交換器112に導入される湯水の温度が上昇する。その結果、排熱・消費熱交換器112から吐出される湯水の温度が上昇し、排熱・消費熱交換器112から吐出される湯水の温度が貯湯目標温度(使用用途目標温度)に至る。
In the
In the
That is, in the
Then, the mixing ratio of the
逆に、加熱水用温度センサー113の検知温度が高い場合には、バイパス流路125から導入される湯水の量を減らし、貯留タンク120の下部から導入される湯水の量を増加させる。その結果、循環ポンプ121に導入される湯水の温度が低下し、排熱・消費熱交換器112に導入される湯水の温度が低下する。その結果、排熱・消費熱交換器112から吐出される湯水の温度が下がって、排熱・消費熱交換器112から吐出される湯水の温度が貯湯目標温度(使用用途目標温度)に降下する。
Conversely, when the temperature detected by the heating
しかしながら、試作したコージェネレーションシステム200は、排熱・消費熱交換器112から吐出される湯水の温度が安定せず、予定した温度制御が出来ないものであった。
即ち試作したコージェネレーションシステム200では、消費電力を極力小さくするために、貯湯ユニット102側の循環ポンプ121に容量の小さいものを選定した。そのため貯湯循環回路122(バイパス流路125を含む)を流れる湯水の流量が少なく、加熱水用温度センサー113の検知速度に若干の遅れが生じた。
これに対して混合弁126の反応は鋭敏であった。そのため加熱水用温度センサー113の検知速度と混合弁126の反応速度がマッチングせず、動作が不安定となった。即ち加熱水用温度センサー113の検知速度に対して混合弁126の反応速度が早すぎ、混合弁126がハンチングを起こしてしまった。
そこで混合弁126の反応速度を故意に遅らせる処置を施したが、外乱に対して追従が困難となってしまった。
即ち加熱水用温度センサー113の検知速度と混合弁126の反応速度がマッチングする領域は狭く、両者をマッチングさせることは実際上困難であった。
However, the
That is, in the
On the other hand, the reaction of the mixing
Therefore, a measure was taken to intentionally delay the reaction speed of the mixing
That is, the region where the detection speed of the heating
そこで次の方策として、ガスエンジン105に導入される冷却液の温度が一定となる様に混合弁126の混合比率を調整することとした。
即ちガスエンジン105を冷却する冷却液は、循環量を絞ることによる弊害が大きいために、比較的大容量の循環量が確保されている。
そのため熱源ユニット101側の冷却液用温度センサー108の反応速度は早い。
また冷却液の温度と、貯湯ユニット102の貯湯循環回路122を流れる湯水の温度の間には相関がある。
例えば貯湯循環回路122における排熱・消費熱交換器112の吐出側の温度と、排熱回収側循環回路107における排熱・消費熱交換器112の吐出側の温度は、一つの熱交換器の一次側出口温度と二次側出口温度の関係にあるから、強い正の相関がある。即ち排熱回収側循環回路107における排熱・消費熱交換器112の吐出側の温度が高い場合には貯湯循環回路122における排熱・消費熱交換器112の吐出側の温度も高い。逆に排熱回収側循環回路107における排熱・消費熱交換器112の吐出側の温度が低い場合には貯湯循環回路122における排熱・消費熱交換器112の吐出側の温度も低い。
Therefore, as a next measure, the mixing ratio of the mixing
That is, the coolant that cools the
Therefore, the reaction rate of the
Further, there is a correlation between the temperature of the coolant and the temperature of the hot water flowing through the hot
For example, the temperature on the discharge side of the exhaust heat /
上記した様に、ガスエンジン105に導入される冷却液の温度が一定となる様に混合弁126の混合比率を調整する制御を採用すると、冷却液用温度センサー108の検知速度と混合弁126の反応速度がマッチングし、貯湯循環回路122を流れる湯水の温度が安定した。
As described above, when the control of adjusting the mixing ratio of the mixing
しかしながら、この方策によると、貯留タンク120に導入される湯の温度を正確に検知することができず、貯留タンク120に導入される湯の温度が貯湯目標温度(使用用途目標温度)から離れてしまう場合があった。
そこで本発明は上記した問題点に注目し、熱消費側回路の温度が安定し、且つ消費側の液体の温度を所定の使用用途目標温度に近づけることができるコージェネレーションシステム等を提供することを目的とする。
またヒートポンプ式給湯装置についても類似の問題がある。
そこで本発明は、冷媒液の温度が安定し、且つ消費側の液体の温度を所定の使用用途目標温度に近づけることができるヒートポンプ式給湯装置を提供することを目的とする。
However, according to this measure, the temperature of the hot water introduced into the
Therefore, the present invention pays attention to the above-described problems, and provides a cogeneration system and the like that can stabilize the temperature of the heat consumption side circuit and can bring the temperature of the liquid on the consumption side closer to a predetermined target temperature for use. Objective.
There are similar problems with heat pump hot water supply devices.
Therefore, an object of the present invention is to provide a heat pump type hot water supply apparatus in which the temperature of the refrigerant liquid is stable and the temperature of the liquid on the consumption side can be brought close to a predetermined use application target temperature.
上記した課題を解決するための請求項1に記載の発明は、電気エネルギーと熱エネルギーとを同時に発生させる発電部と、前記発電部に冷却液を循環させて発電部の熱エネルギーを回収する排熱回収側循環回路と、液体を循環及び/又は通過させて熱エネルギーを貯留及び/又は消費する熱消費側回路と、排熱回収側循環回路及び熱消費側回路の一部を構成し排熱回収側循環回路から熱消費側回路に熱エネルギーを移動させる排熱・消費熱交換器とを備えたコージェネレーションシステムにおいて、排熱回収側循環回路を流れる冷却液の温度を検知する冷却液温度検知手段と、排熱・消費熱交換器の下流側であって熱消費側回路を流れる液体の温度を検知する消費側温度検知手段と、排熱・消費熱交換器の熱消費側回路側に流入する液体の温度及び/又は流量を増減することができる消費側液制御手段とを備え、前記冷却液温度検知手段の検知温度と消費側温度検知手段の検知温度の双方に基づいて消費側液制御手段を制御し、排熱回収側循環回路を流れる冷却液の目標温度を冷却液目標温度とし、熱消費側回路は、湯水を貯留する貯留タンクを有していて熱エネルギーを貯留する機能を備え、排熱・消費熱交換器と貯留タンクの双方を含む貯湯循環回路があり、排熱・消費熱交換器には貯留タンクの下部側から湯水が供給され、排熱・消費熱交換器から吐出される湯水は貯留タンクの上部から注入され、貯留タンクをバイパスするバイパス流路を有し、前記消費側液制御手段は、排熱回収側循環回路を流れる冷却液の温度が冷却液目標温度よりも高い場合には、バイパス流路から排熱・消費熱交換器に導入される湯水の量を減らし、貯留タンクの下部から排熱・消費熱交換器に導入される湯水の量を増加させる様に動作することを特徴とするコージェネレーションシステムである。
The invention described in
本発明のコージェネレーションシステムでは、冷却液温度検知手段の検知温度と消費側温度検知手段の検知温度の双方に基づいて消費側液制御手段を制御する。
一例として、試作したコージェネレーションシステム200に構成要素を当てはめると、本発明では、熱源ユニット(熱源部)101側の冷却液用温度センサー(冷却液温度検知手段)108の検知温度と貯湯ユニット(排熱利用装置)102側の加熱水用温度センサー(消費側温度検知手段)113の検知温度の双方に基づいて混合弁(消費側液制御手段)126を制御する。
本発明のコージェネレーションシステムでは、冷却液温度検知手段の検知温度を考慮して消費側液制御手段を制御するので、排熱回収側循環回路の排熱・消費熱交換器から吐出される液体の温度が安定する。
また本発明のコージェネレーションシステムでは、消費側温度検知手段の検知温度を考慮して消費側液制御手段を制御するので、熱消費側回路の排熱・消費熱交換器から吐出される液体の温度は所望の目標温度に近いものとなる。
In the cogeneration system of the present invention, the consumption side liquid control means is controlled based on both the detected temperature of the coolant temperature detection means and the detected temperature of the consumption side temperature detection means.
As an example, when components are applied to the
In the cogeneration system of the present invention, the consumption side liquid control means is controlled in consideration of the temperature detected by the coolant temperature detection means, so the liquid discharged from the exhaust heat / consumption heat exchanger of the exhaust heat recovery side circulation circuit is controlled. The temperature stabilizes.
In the cogeneration system of the present invention, since the consumption side liquid control means is controlled in consideration of the temperature detected by the consumption side temperature detection means, the temperature of the liquid discharged from the exhaust heat / consumption heat exchanger of the heat consumption side circuit Is close to the desired target temperature.
冷却液温度検知手段の検知温度と消費側温度検知手段の検知温度のいずれを主とし、いずれを従とするかは任意であるが、冷却液温度検知手段の検知温度を主とし、消費側温度検知手段の検知温度を従とすることが推奨される。即ち冷却液温度検知手段の検知温度を制御対象として消費側液制御手段を動作させ、補助的に消費側温度検知手段の検知温度を利用することが推奨される。 The temperature detected by the coolant temperature detection means or the temperature detected by the consumption side temperature detection means is the main and the subordinate is arbitrary, but the detection temperature of the coolant temperature detection means is the main and the consumption side temperature. It is recommended that the detection temperature of the detection means be subordinate. That is, it is recommended that the consumption side liquid control means is operated with the detection temperature of the coolant temperature detection means as a control target and the detection temperature of the consumption side temperature detection means is used as an auxiliary.
この思想を反映させた請求項2に記載の発明は、熱消費側回路であって排熱・消費熱交換器の下流側を流れる液体の目標温度を使用用途目標温度とし、消費側液制御手段は冷却液温度検知手段の検知温度が冷却液目標温度に一致する様に制御され、且つ消費側温度検知手段の検知温度と使用用途目標温度との偏差に応じて前記冷却液目標温度が補正されることを特徴とする請求項1に記載のコージェネレーションシステムである。
The invention according to
本発明のコージェネレーションシステムでは、消費側液制御手段は冷却液温度検知手段の検知温度が冷却液目標温度に一致する様に制御されるから、排熱回収側循環回路の排熱・消費熱交換器から吐出される液体の温度が安定する。
また消費側温度検知手段の検知温度と使用用途目標温度との偏差に応じて前記冷却液目標温度が補正されるので、実際の消費側温度も消費側液制御手段の動きに反映される。そのため消費側温度が目標温度に近づく。
In the cogeneration system of the present invention, the consumption side liquid control means is controlled so that the detected temperature of the coolant temperature detection means matches the target temperature of the coolant, so that the exhaust heat / consumed heat exchange of the exhaust heat recovery side circulation circuit The temperature of the liquid discharged from the container is stabilized.
Further, since the coolant target temperature is corrected in accordance with the deviation between the detected temperature of the consumption side temperature detection means and the intended use target temperature, the actual consumption side temperature is also reflected in the movement of the consumption side liquid control means. Therefore, the consumption side temperature approaches the target temperature.
消費側液制御手段は混合弁であり、熱消費側回路は、湯水を貯留する貯留タンクを有していて熱エネルギーを貯留する機能を備え、排熱・消費熱交換器と貯留タンクの双方を含む貯湯循環回路があり、排熱・消費熱交換器には貯留タンクの下部側から湯水が供給され、排熱・消費熱交換器から吐出される湯水は貯留タンクの上部から注入され、貯留タンクをバイパスするバイパス流路を有し、前記混合弁はバイパス流路を流れる湯水と貯留タンクの下部から供給される湯水を混合することが可能な位置に設けられていることが望ましい。 The consumption side liquid control means is a mixing valve, and the heat consumption side circuit has a storage tank for storing hot water and has a function of storing thermal energy, and has both a waste heat / consumption heat exchanger and a storage tank. There is a hot water storage circuit that contains hot water from the lower side of the storage tank to the exhaust heat / consumption heat exchanger, and hot water discharged from the exhaust heat / consumption heat exchanger is injected from the upper part of the storage tank. It is desirable that the mixing valve is provided at a position where hot water flowing through the bypass flow channel and hot water supplied from a lower portion of the storage tank can be mixed .
上記した態様のコージェネレーションシステムでは、貯留タンクをバイパスするバイパス流路を有する。ここでバイパス流路には、排熱・消費熱交換器から吐出された湯水が流れるので、昇温された湯水が流れることとなる。
そして本発明では、バイパス流路を流れる昇温された湯水と、貯留タンクの下部から供給される低温の湯水が混合弁で混合されて適度の温度となる。そしてこの混合後の湯水が、排熱・消費熱交換器に導入されて再度加熱されるので、排熱・消費熱交換器から吐出される湯水が所望の温度に近いものとなる。即ち本発明は、排熱・消費熱交換器によって加熱される前の湯水の温度を、予め適温に調節するものであり、排熱・消費熱交換器から排出された湯水は所望の温度となっている。
The cogeneration system according to the aspect described above has a bypass flow path that bypasses the storage tank. Here, since the hot water discharged from the exhaust heat / consumed heat exchanger flows through the bypass flow path, the hot water heated up flows.
In the present invention, the heated hot water flowing through the bypass channel and the low-temperature hot water supplied from the lower part of the storage tank are mixed by the mixing valve to obtain an appropriate temperature. Then, the mixed hot water is introduced into the exhaust heat / consumption heat exchanger and heated again, so that the hot water discharged from the exhaust heat / consumption heat exchanger becomes close to a desired temperature. That is, according to the present invention, the temperature of the hot water before being heated by the exhaust heat / consumption heat exchanger is adjusted to an appropriate temperature in advance, and the hot water discharged from the exhaust heat / consumption heat exchanger becomes a desired temperature. ing.
また一つの態様として、電気エネルギーと熱エネルギーとを同時に発生させる発電部と、前記発電部に冷却液を循環させて発電部の熱エネルギーを回収する排熱回収側循環回路と、液体を循環及び/又は通過させて熱エネルギーを貯留及び/又は消費する熱消費側回路と、排熱回収側循環回路及び熱消費側回路の一部を構成し排熱回収側循環回路から熱消費側回路に熱エネルギーを移動させる排熱・消費熱交換器とを備えたコージェネレーションシステムにおいて、排熱回収側循環回路を流れる冷却液の温度を検知する冷却液温度検知手段と、排熱・消費熱交換器の下流側にあって熱消費側回路を流れる液体の温度を検知する消費側温度検知手段とを備え、排熱回収側循環回路を流れる冷却液の目標温度を冷却液目標温度とし、熱消費側回路であって排熱・消費熱交換器の下流側を流れる液体の目標温度を使用用途目標温度とし、冷却液温度検知手段の検知温度が冷却液目標温度に一致する様に熱消費側回路が制御され、且つ消費側温度検知手段の検知温度と使用用途目標温度との偏差に応じて前記冷却液目標温度が補正されることを特徴とするコージェネレーションシステムが考えられる。 Also, as one aspect, a power generation unit that simultaneously generates electrical energy and thermal energy, a waste heat recovery side circulation circuit that circulates a coolant through the power generation unit and recovers thermal energy of the power generation unit, and circulates liquid and A heat consumption side circuit that stores and / or consumes heat energy by passing through, and forms a part of the exhaust heat recovery side circulation circuit and the heat consumption side circuit, and heat from the exhaust heat recovery side circulation circuit to the heat consumption side circuit In a cogeneration system equipped with an exhaust heat / consumption heat exchanger that moves energy, a coolant temperature detection means that detects the temperature of the coolant flowing through the exhaust heat recovery side circulation circuit, and an exhaust heat / consumption heat exchanger And a consumption side temperature detecting means for detecting the temperature of the liquid flowing in the downstream side and flowing through the heat consumption side circuit, the target temperature of the coolant flowing through the exhaust heat recovery side circulation circuit as the cooling liquid target temperature, and the heat consumption side circuit The target temperature of the liquid flowing downstream of the exhaust heat / consumption heat exchanger is used as the target temperature for use, and the heat consumption side circuit is controlled so that the detected temperature of the coolant temperature detection means matches the target coolant temperature. In addition, a cogeneration system is conceivable in which the coolant target temperature is corrected in accordance with the deviation between the detected temperature of the consumption side temperature detecting means and the intended use target temperature .
本態様のコージェネレーションシステムについても、冷却液温度検知手段の検知温度が冷却液目標温度に一致する様に制御されるから、排熱回収側循環回路の排熱・消費熱交換器から吐出される液体の温度が安定する。
また消費側温度検知手段の検知温度と使用用途目標温度との偏差に応じて前記冷却液目標温度が補正されるので、実際の消費側温度も消費側液制御手段の動きに反映される。そのため消費側温度が目標温度に近づく。
The cogeneration system of this aspect is also controlled so that the detected temperature of the coolant temperature detecting means matches the coolant target temperature, so that it is discharged from the exhaust heat / heat consumption heat exchanger of the exhaust heat recovery side circulation circuit. The liquid temperature stabilizes.
Further, since the coolant target temperature is corrected in accordance with the deviation between the detected temperature of the consumption side temperature detection means and the intended use target temperature, the actual consumption side temperature is also reflected in the movement of the consumption side liquid control means. Therefore, the consumption side temperature approaches the target temperature.
請求項3に記載の発明は、電気エネルギーと熱エネルギーとを同時に発生させる発電部と、前記発電部に冷却液を循環させて発電部の熱エネルギーを回収する排熱回収側循環回路と、排熱回収側循環回路を流れる冷却液の温度を検知する冷却液温度検知手段を備えた熱源部に接続され、発電部で発生した熱エネルギーを貯留及び/又は消費する排熱利用装置において、液体を循環及び/又は通過させて熱エネルギーを消費及び/又は貯留する熱消費側回路と、排熱回収側循環回路及び熱消費側回路の一部を構成し排熱回収側循環回路から熱消費側回路に熱エネルギーを移動させる排熱・消費熱交換器と、排熱・消費熱交換器の下流側にあって熱消費側回路を流れる液体の温度を検知する消費側温度検知手段と、排熱・消費熱交換器の熱消費側回路側に流入する液体の温度及び/又は流量を増減することができる消費側液制御手段とを備え、前記冷却液温度検知手段の検知温度と消費側温度検知手段の検知温度の双方に基づいて消費側液制御手段を制御し、排熱回収側循環回路を流れる冷却液の目標温度を冷却液目標温度とし、熱消費側回路は、湯水を貯留する貯留タンクを有していて熱エネルギーを貯留する機能を備え、排熱・消費熱交換器と貯留タンクの双方を含む貯湯循環回路があり、排熱・消費熱交換器には貯留タンクの下部側から湯水が供給され、排熱・消費熱交換器から吐出される湯水は貯留タンクの上部から注入され、貯留タンクをバイパスするバイパス流路を有し、前記消費側液制御手段は、排熱回収側循環回路を流れる冷却液の温度が冷却液目標温度よりも高い場合には、バイパス流路から排熱・消費熱交換器に導入される湯水の量を減らし、貯留タンクの下部から排熱・消費熱交換器に導入される湯水の量を増加させる様に動作することを特徴とする排熱利用装置である。 According to a third aspect of the present invention, there is provided a power generation unit that simultaneously generates electric energy and thermal energy, an exhaust heat recovery side circulation circuit that recovers thermal energy of the power generation unit by circulating a coolant through the power generation unit, In the exhaust heat utilization device that stores and / or consumes the thermal energy generated in the power generation unit, connected to a heat source unit that includes a coolant temperature detection means that detects the temperature of the coolant flowing through the heat recovery side circulation circuit. A heat consumption side circuit that consumes and / or stores heat energy by circulating and / or passing, and a part of the exhaust heat recovery side circulation circuit and the heat consumption side circuit, from the exhaust heat recovery side circulation circuit to the heat consumption side circuit A waste heat / consumption heat exchanger that transfers heat energy to the waste heat, a consumption side temperature detection means that detects the temperature of the liquid that is downstream of the waste heat / consumption heat exchanger and flows through the heat consumption side circuit, Heat consumption side of the heat exchanger Consumption-side liquid control means capable of increasing or decreasing the temperature and / or flow rate of the liquid flowing into the road side, and consumed based on both the detected temperature of the cooling liquid temperature detection means and the detected temperature of the consumption-side temperature detection means The side liquid control means is controlled to set the target temperature of the coolant flowing through the exhaust heat recovery side circulation circuit as the coolant target temperature, and the heat consumption side circuit has a storage tank for storing hot water and stores thermal energy. There is a hot water circulation circuit that has both functions and includes both a waste heat / consumption heat exchanger and a storage tank. Hot water is supplied to the waste heat / consumption heat exchanger from the lower side of the storage tank to exchange waste heat / consumption heat. Hot water discharged from the container is injected from the upper part of the storage tank, and has a bypass flow path that bypasses the storage tank. The consumption side liquid control means is configured such that the temperature of the coolant flowing through the exhaust heat recovery side circulation circuit is When the temperature is higher than the target temperature To reduce the hot water amount introduced into the exhaust heat-dissipation heat exchanger from the bypass flow path operated as to increase the hot water in the amount to be introduced into the exhaust heat-dissipation heat exchanger from the bottom of the storage tank This is a waste heat utilization device.
本発明の排熱利用装置でも、冷却液温度検知手段の検知温度を考慮して消費側液制御手段を制御するので、排熱回収側循環回路の排熱・消費熱交換器から吐出される液体の温度が安定する。
また本発明の排熱利用装置でも、消費側温度検知手段の検知温度を考慮して消費側液制御手段を制御するので、熱消費側回路の排熱・消費熱交換器から吐出される液体の温度は所望の目標温度に近いものとなる。
Also in the exhaust heat utilization apparatus of the present invention, since the consumption side liquid control means is controlled in consideration of the temperature detected by the coolant temperature detection means, the liquid discharged from the exhaust heat / consumption heat exchanger of the exhaust heat recovery side circulation circuit The temperature is stabilized.
In the exhaust heat utilization apparatus of the present invention, the consumption side liquid control means is controlled in consideration of the temperature detected by the consumption side temperature detection means, so that the liquid discharged from the exhaust heat / consumption heat exchanger of the heat consumption side circuit is controlled. The temperature is close to the desired target temperature.
請求項4に記載の発明は、電気エネルギーと熱エネルギーとを同時に発生させる発電部と、前記発電部に冷却液を循環させて発電部の熱エネルギーを回収する排熱回収側循環回路と、液体を循環及び/又は通過させて熱エネルギーを貯留及び/又は消費する熱消費側回路と、排熱回収側循環回路及び熱消費側回路の一部を構成し排熱回収側循環回路から熱消費側回路に熱エネルギーを移動させる排熱・消費熱交換器とを備え、熱消費側回路は、湯水を貯留する貯留タンクを有していて熱エネルギーを貯留する機能を備え、排熱・消費熱交換器と貯留タンクの双方を含む貯湯循環回路があり、排熱・消費熱交換器には貯留タンクの下部側から湯水が供給され、排熱・消費熱交換器から吐出される湯水は貯留タンクの上部から注入され、貯留タンクをバイパスするバイパス流路を有したコージェネレーションシステムを制御するコージェネレーションシステムの制御方法において、排熱回収側循環回路を流れる冷却液の温度と、排熱・消費熱交換器の下流側にあって熱消費側回路を流れる液体の温度の双方に基づいて排熱・消費熱交換器の熱消費側回路側に流入する液体の温度及び/又は流量を増減し、排熱回収側循環回路を流れる冷却液の目標温度を冷却液目標温度とし、排熱回収側循環回路を流れる冷却液の温度が冷却液目標温度よりも高い場合には、バイパス流路から排熱・消費熱交換器に導入される湯水の量を減らし、貯留タンクの下部から排熱・消費熱交換器に導入される湯水の量を増加させる様に動作させることを特徴とするコージェネレーションシステムの制御方法である。 According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a power generation unit that simultaneously generates electric energy and thermal energy, a waste heat recovery side circulation circuit that recovers thermal energy of the power generation unit by circulating a coolant through the power generation unit, and a liquid A heat consumption side circuit for storing and / or consuming heat energy by circulating and / or passing the heat, and a part of the exhaust heat recovery side circulation circuit and the heat consumption side circuit, from the exhaust heat recovery side circulation circuit to the heat consumption side It is equipped with a waste heat / consumption heat exchanger that moves thermal energy to the circuit, and the heat consumption side circuit has a storage tank that stores hot water and has a function of storing heat energy, and waste heat / consumption heat exchange There is a hot water circulation circuit that includes both a storage tank and a storage tank. Hot water is supplied to the exhaust heat / consumption heat exchanger from the lower side of the storage tank, and hot water discharged from the exhaust heat / consumption heat exchanger is stored in the storage tank. Infused from above, storage tank A method for controlling a cogeneration system for controlling a cogeneration system having a bypass passage which bypasses a a temperature of the cooling liquid flowing through the exhaust heat recovery side circulation circuit, on the downstream side of the exhaust heat-dissipation heat exchanger Based on both the temperature of the liquid flowing through the heat consumption side circuit, the temperature and / or flow rate of the liquid flowing into the heat consumption side circuit side of the exhaust heat / consumption heat exchanger is increased or decreased to flow through the exhaust heat recovery side circulation circuit. When the coolant target temperature is the coolant target temperature and the coolant temperature flowing through the exhaust heat recovery side circulation circuit is higher than the coolant target temperature, the coolant is introduced into the waste heat / heat consumption heat exchanger from the bypass channel. that reduces the hot water amount, the control method der cogeneration system characterized by operating so as to increase the hot water in the amount to be introduced into the exhaust heat-dissipation heat exchanger from the bottom of the storage tank .
本発明のコージェネレーションシステムの制御方法では、排熱回収側循環回路を流れる冷却液の温度と、排熱・消費熱交換器の下流側にあって熱消費側回路を流れる液体の温度の双方に基づいて排熱・消費熱交換器の熱消費側回路側に流入する液体の温度や流量を増減するので、排熱回収側循環回路及び熱消費側回路の双方における排熱・消費熱交換器から吐出される液体の温度が安定し、且つ所望の目標温度に近いものとなる。 In the control method of the cogeneration system of the present invention, both the temperature of the coolant flowing through the exhaust heat recovery side circulation circuit and the temperature of the liquid flowing downstream of the exhaust heat / consumption heat exchanger and flowing through the heat consumption side circuit are used. Since the temperature and flow rate of the liquid flowing into the heat consumption side circuit side of the exhaust heat / consumption heat exchanger are increased or decreased based on the exhaust heat / consumption heat exchanger in both the exhaust heat recovery side circulation circuit and the heat consumption side circuit The temperature of the discharged liquid is stable and close to the desired target temperature.
また同様の発想に基づいて完成された請求項5に記載の発明は、圧縮手段、凝縮手段、膨張手段及び蒸発手段が環状に接続され相変化する冷媒液を循環させて熱エネルギーを発生させるヒートポンプ回路と、液体を循環及び/又は通過させて熱エネルギーを貯留及び/又は消費する熱消費側回路と、前記ヒートポンプ回路の凝縮手段及び熱消費側回路の一部を構成しヒートポンプ回路から熱消費側回路に熱エネルギーを移動させる凝縮・消費熱交換器とを備えたヒートポンプ式給湯装置において、ヒートポンプ回路の凝縮・消費熱交換器を流れる冷媒液の温度を検知する冷媒液温度検知手段と、凝縮・消費熱交換器の下流側であって熱消費側回路を流れる液体の温度を検知する消費側温度検知手段と、凝縮・消費熱交換器の熱消費側回路側に流入する液体の温度及び/又は流量を増減することができる消費側液制御手段とを備え、冷媒液の目標温度を冷媒液目標温度とし、熱消費側回路であって凝縮・消費熱交換器の下流側を流れる液体の目標温度を使用用途目標温度とし、消費側液制御手段は冷媒液温度検知手段の検知温度が冷媒液目標温度に一致する様に制御され、熱消費側回路は、湯水を貯留する貯留タンクを有していて熱エネルギーを貯留する機能を備え、排熱・消費熱交換器と貯留タンクの双方を含む貯湯循環回路があり、排熱・消費熱交換器には貯留タンクの下部側から湯水が供給され、排熱・消費熱交換器から吐出される湯水は貯留タンクの上部から注入され、貯留タンクをバイパスするバイパス流路を有し、前記消費側液制御手段は、排熱回収側循環回路を流れる冷媒液の温度が冷媒液目標温度よりも高い場合には、バイパス流路から排熱・消費熱交換器に導入される湯水の量を減らし、貯留タンクの下部から凝縮・消費熱交換器に導入される湯水の量を増加させる様に動作することを特徴とするヒートポンプ式給湯装置である。 Further, the invention according to claim 5 completed based on the same idea is a heat pump for generating heat energy by circulating a refrigerant liquid whose phase changes by connecting a compression means, a condensation means, an expansion means and an evaporation means in an annular shape. A circuit, a heat consuming side circuit for circulating and / or passing liquid to store and / or consume heat energy, and a part of the heat pump circuit condensing means and the heat consuming side circuit, from the heat pump circuit to the heat consuming side In a heat pump type hot water supply apparatus provided with a condensation / consumption heat exchanger for transferring thermal energy to the circuit, refrigerant liquid temperature detection means for detecting the temperature of the refrigerant liquid flowing through the condensation / consumption heat exchanger of the heat pump circuit, On the downstream side of the consumption heat exchanger, on the consumption side temperature detection means for detecting the temperature of the liquid flowing in the heat consumption side circuit, on the heat consumption side circuit side of the condensation / consumption heat exchanger Consumption side liquid control means capable of increasing or decreasing the temperature and / or flow rate of the liquid to be entered, and the target temperature of the refrigerant liquid is set as the refrigerant liquid target temperature. The target temperature of the liquid flowing downstream is used as the target temperature for use, the consumption side liquid control means is controlled so that the detection temperature of the refrigerant liquid temperature detection means matches the refrigerant liquid target temperature, and the heat consumption side circuit It has a storage tank that stores heat energy, and has a hot water circulation circuit that includes both a waste heat / consumption heat exchanger and a storage tank. The waste heat / consumption heat exchanger has a storage tank Hot water is supplied from the lower side, and hot water discharged from the exhaust heat / consumption heat exchanger is injected from the upper part of the storage tank, and has a bypass flow path that bypasses the storage tank. Flow through heat recovery side circulation circuit When the temperature of the liquid medium is higher than the target coolant temperature, the amount of hot water introduced into the exhaust heat / consumption heat exchanger from the bypass channel is reduced and introduced into the condensation / consumption heat exchanger from the bottom of the storage tank. It is a heat pump type hot water supply device that operates so as to increase the amount of hot water .
本発明のヒートポンプ式給湯装置では、消費側液制御手段は冷媒液温度検知手段の検知温度が冷媒液目標温度に一致する様に制御されるから、ヒートポンプ回路の凝縮・消費熱交換器から吐出される液体の温度が安定する。
また消費側温度検知手段の検知温度と使用用途目標温度との偏差に応じて前記冷媒液目標温度が補正されるので、実際の消費側温度も消費側液制御手段の動きに反映される。そのため消費側温度が目標温度に近づく。
In the heat pump type hot water supply apparatus of the present invention, the consumption side liquid control means is controlled so that the detected temperature of the refrigerant liquid temperature detecting means coincides with the refrigerant liquid target temperature, so that it is discharged from the condensation / consumption heat exchanger of the heat pump circuit. The liquid temperature is stable.
In addition, since the refrigerant liquid target temperature is corrected according to the deviation between the detected temperature of the consumption side temperature detection means and the intended use target temperature, the actual consumption side temperature is also reflected in the movement of the consumption side liquid control means. Therefore, the consumption side temperature approaches the target temperature.
本発明のコージェネレーションシステム、排熱利用装置及びコージェネレーションシステムの制御方法によると、熱消費側回路の液体の温度が安定し、且つ消費側の液体の温度が所定の使用用途目標温度に近いものとなる。
また本発明のヒートポンプ式給湯装置では、冷媒液の温度が安定し、且つ消費側の液体の温度も所定の使用用途目標温度に近いものとなる。
According to the cogeneration system, the exhaust heat utilization apparatus, and the cogeneration system control method of the present invention, the temperature of the liquid in the heat consumption side circuit is stable, and the temperature of the liquid on the consumption side is close to a predetermined target temperature for use. It becomes.
In the heat pump type hot water supply apparatus of the present invention, the temperature of the refrigerant liquid is stable, and the temperature of the liquid on the consumption side is close to a predetermined target temperature for use.
以下さらに本発明の実施形態について説明する。
本実施形態のコージェネレーションシステム100の機械的構成は、先に試作したコージェネレーションシステム200と同一であり、作動原理図は共通である。
即ちコージェネレーションシステム100は、熱源ユニット101と貯湯ユニット102によって構成されている。
熱源ユニット101は、ガスエンジン105で駆動される発電機106を搭載している。また熱源ユニット101には、ガスエンジン105に冷却液を循環させて熱エネルギーを回収する排熱回収側循環回路107がある。
Embodiments of the present invention will be further described below.
The mechanical configuration of the
That is, the
The
排熱回収側循環回路107内には冷却液があり、当該冷却液は、循環ポンプ111からガスエンジン105に入り、さらに排熱・消費熱交換器112の一次側流路を通過して膨張タンク110に入り、循環ポンプ111に戻る。また排熱回収側循環回路107の排熱・消費熱交換器112の吐出側とガスエンジン105の導入側との間には冷却液用温度センサー108が設けられ、ガスエンジン105に導入される冷却液の温度が監視されている。同時に排熱・消費熱交換器112を通過して熱を奪われた後の冷却液の温度が監視されているとも言える。
There is a coolant in the exhaust heat recovery
一方、貯湯ユニット102には貯留タンク120と、循環ポンプ121と、排熱・消費熱交換器112が内蔵されている。貯留タンク120を含む貯湯循環回路122内には湯水が満たされている。そして循環ポンプ121が起動すると、貯留タンク120の底側から循環ポンプ121に冷水が導入され、排熱・消費熱交換器112の二次側流路を経由して加熱された湯水が貯留タンク120の上部から注入される。排熱・消費熱交換器112の二次側流路の吐出側と、貯留タンク120の上部との間には、加熱水用温度センサー113が設けられており、排熱・消費熱交換器112から吐出される湯水の温度を監視している。
On the other hand, the hot
またコージェネレーションシステム100では、貯留タンク120を迂回するバイパス流路125が形成されている。そしてバイパス流路125と循環ポンプ121の上流側との間には、混合弁(消費側液制御手段)126が介在されている。
In the
そして本実施形態のコージェネレーションシステム100では、排熱・消費熱交換器112の一次側から吐出された冷却水の温度と、排熱・消費熱交換器112の二次側から吐出された湯水の温度の双方に基づいて混合弁126が制御される。
より具体的には、排熱・消費熱交換器112の一次側の下流側に設けられた冷却液用温度センサー(冷却液温度検知手段)108の検知温度と、排熱・消費熱交換器112の二次側の下流側に設けられた加熱水用温度センサー(消費側温度検知手段)113の検知温度に基づいて混合弁126が制御される。
In the
More specifically, the temperature detected by the coolant temperature sensor (coolant temperature detection means) 108 provided downstream of the primary side of the exhaust heat /
ここで二つの温度センサー108,113の混合弁126の制御に対する寄与は、対等ではなく、冷却液の温度を検知する熱源ユニット101側の冷却液用温度センサー108が主体となって混合弁126が制御され、補助的に貯湯ユニット102側の加熱水用温度センサー(消費側温度検知手段)113の検知温度が使用される。
Here, the contribution of the two
より具体的には、冷却液用温度センサー108の検知温度が所定の冷却液目標温度に一致する様に、混合弁126の開度がフィードバック制御される。
即ち冷却液用温度センサー108の検知温度が冷却液目標温度よりも高い場合には、混合弁126のバイパス流路125側の開度が閉鎖方向に動作し、貯留タンク120の底側と繋がる側の開度が開く方向に動作する。
その結果、排熱・消費熱交換器112の二次側に供給される湯水の温度が低下し、一次側を流れる冷却液との温度差が増大して一次側の冷却液から、より多くの熱を奪う。その結果一次側を流れる冷却液の温度が低下し、冷却液目標温度に近づく。
More specifically, the opening degree of the mixing
That is, when the detected temperature of the
As a result, the temperature of the hot water supplied to the secondary side of the exhaust heat / consumed
逆に冷却液用温度センサー108の検知温度が冷却液目標温度よりも低い場合には、混合弁126のバイパス流路125側の開度が開く方向に動作し、貯留タンク120の底側と繋がる側の開度が閉鎖方向に動作する。
その結果、排熱・消費熱交換器112の二次側に供給される湯水の温度が上昇し、一次側を流れる冷却液との温度差が減少して一次側の冷却液から奪う熱量が減少する。その結果一次側を流れる冷却液の温度が上昇し、冷却液目標温度に近づく。
On the contrary, when the temperature detected by the
As a result, the temperature of hot water supplied to the secondary side of the exhaust heat / consumed
また前記した様に本実施形態では、補助的に貯湯ユニット102側の加熱水用温度センサー(消費側温度検知手段)113の検知温度が参酌される。
即ち貯湯ユニット102側の加熱水用温度センサー(消費側温度検知手段)113の検知温度が貯湯目標温度(使用用途目標温度)から外れた場合には、冷却液目標温度を変更することとした。
具体的に説明すると、加熱水用温度センサー(消費側温度検知手段)113の検知温度が貯湯目標温度(使用用途目標温度)よりも高い場合には、冷却液目標温度を下げる。
その結果、冷却液用温度センサー108の現在の検知温度が補正後の冷却液目標温度よりも高い状態となり、混合弁126のバイパス流路125側の開度が閉鎖方向に動作し、貯留タンク120の底側と繋がる側の開度が開く方向に動作する。
その結果、排熱・消費熱交換器112の二次側に供給される湯水の温度が低下し、一次側を流れる冷却液との温度差が増大して一次側の冷却液からより多くの熱を奪う。その結果一次側を流れる冷却液の温度が低下し、冷却液目標温度に近づく。
また排熱・消費熱交換器112の二次側に供給される湯水の温度が低下するので、排熱・消費熱交換器112の二次側から吐出される湯水の温度も低下し、その後の排熱・消費熱交換器112の二次側から吐出される湯水の温度が貯湯目標温度に近づく。
In addition, as described above, in the present embodiment, the temperature detected by the heating water temperature sensor (consumption side temperature detecting means) 113 on the hot
That is, when the temperature detected by the heating water temperature sensor (consumption side temperature detection means) 113 on the hot
More specifically, when the temperature detected by the heating water temperature sensor (consumption side temperature detection means) 113 is higher than the hot water storage target temperature (use target temperature), the coolant target temperature is lowered.
As a result, the current detected temperature of the
As a result, the temperature of the hot water supplied to the secondary side of the exhaust heat / consumed
Moreover, since the temperature of the hot water supplied to the secondary side of the exhaust heat / consumed
逆に加熱水用温度センサー113の検知温度が貯湯目標温度よりも低い場合には、冷却液目標温度を上げる。
その結果、冷却液用温度センサー108の現在の検知温度が補正後の冷却液目標温度よりも低い状態となり、混合弁126のバイパス流路125側の開度が開く方向に動作し、貯留タンク120の底側と繋がる側の開度が閉じる方向に動作する。
その結果、排熱・消費熱交換器112の二次側に供給される湯水の温度が上昇し、一次側を流れる冷却液との温度差が減少して一次側の冷却液から奪う熱量が減少する。その結果一次側を流れる冷却液の温度が上昇し、冷却液目標温度に近づく。
また排熱・消費熱交換器112の二次側に供給される湯水の温度が上昇するので、排熱・消費熱交換器112の二次側から吐出される湯水の温度も上昇し、その後の排熱・消費熱交換器112の二次側から吐出される湯水の温度が貯湯目標温度に近づく。
Conversely, when the temperature detected by the heating
As a result, the current detected temperature of the
As a result, the temperature of hot water supplied to the secondary side of the exhaust heat / consumed
Moreover, since the temperature of the hot water supplied to the secondary side of the exhaust heat /
ただし、ガスエンジン105に供給する冷却液の温度には許容範囲があり、加熱水用温度センサー113の検知温度が貯湯目標温度よりいくら離れていたとしても許容範囲を越えて冷却液目標温度を補正することは制限されている。
即ちガスエンジン105に供給する冷却液の温度が過度に高い場合にはガスエンジン105内で冷却液が沸騰する懸念がありガスエンジン105がオーバーヒートしてしまう。一方、ガスエンジン105に供給する冷却液の温度が低くても、致命的な問題は生じないが、過度に低いとガスエンジン105の回転が円滑性を欠き、燃焼効率が低下する。
However, the temperature of the coolant supplied to the
That is, when the temperature of the coolant supplied to the
一般的にガスエンジン105に供給する冷却液の温度の上限は摂氏80度程度である。ガスエンジン105に供給する冷却液の温度の下限は、厳密なものではないが、摂氏50度程度に設定することが推奨される。
即ち冷却液目標温度は次の式の範囲である。
Generally, the upper limit of the temperature of the coolant supplied to the
That is, the coolant target temperature is in the range of the following equation.
本実施形態では、予め冷却液目標温度の初期値が定められている。冷却液目標温度の初期値は、貯湯目標温度よりも低い温度である。
即ち排熱・消費熱交換器112の一次側には冷却液が流れ、二次側を流れる湯水と熱交換される。排熱・消費熱交換器112の一次側の入口では冷却液の温度が高く、出口側は低いものとなる。逆に排熱・消費熱交換器112の二次側の入口では湯水の温度が低く、湯水はしだいに昇温して吐出口では高いものとなる。
そのため排熱・消費熱交換器112の吐出側で比較すると、二次側の湯水の温度が一次側の冷却液の温度よりも高くなっている。
両者の差は、導入される湯水と冷却液との温度差、及び排熱・消費熱交換器112の変換効率に依存するが、概ね摂氏3度〜摂氏12度程度である。
従って冷却液目標温度の初期値は、貯湯目標温度から摂氏3度〜摂氏12度を引いた値であり、次式で表される。
In this embodiment, the initial value of the coolant target temperature is determined in advance. The initial value of the coolant target temperature is a temperature lower than the hot water storage target temperature.
That is, the coolant flows on the primary side of the exhaust heat / consumed
Therefore, when compared on the discharge side of the exhaust heat / consumed
The difference between the two depends on the temperature difference between the hot water and the coolant to be introduced and the conversion efficiency of the exhaust heat / consumed
Therefore, the initial value of the coolant target temperature is a value obtained by subtracting 3 degrees Celsius to 12 degrees Celsius from the hot water storage target temperature, and is expressed by the following equation.
また冷却液目標温度の補正量は、加熱水用温度センサー113の検知温度と貯湯目標温度との偏差に応じて増減される。
ただし、動作を安定化させる目的から、両者の偏差が一定量以下である場合には、補正を行わない。例えば両者の偏差が摂氏1度以下である場合には、偏差を反映させない。より推奨される範囲は、両者の偏差が摂氏0.8度以下である場合には、偏差を反映させない。
The correction amount of the coolant target temperature is increased or decreased according to the deviation between the temperature detected by the heating
However, for the purpose of stabilizing the operation, no correction is performed when the deviation between the two is below a certain amount. For example, if the deviation between the two is 1 degree Celsius or less, the deviation is not reflected. The more recommended range does not reflect the deviation if the deviation between them is 0.8 degrees Celsius or less.
補正は、例えば一定時間内の偏差の積算に応じて決定する。例えば次式によって補正値を決める。 The correction is determined according to, for example, integration of deviations within a certain time. For example, the correction value is determined by the following equation.
上記の式に代わって次式を使用してもよい。 The following equation may be used instead of the above equation.
以上、本発明の基本的構成について説明したが、実際に本発明を実施する際には他の構成部材が付加される。以下、周辺機器を含めた本発明の実施形態を説明する。 Although the basic configuration of the present invention has been described above, other components are added when actually implementing the present invention. Hereinafter, embodiments of the present invention including peripheral devices will be described.
図2に示すコージェネレーションシステム1は、具体的には給湯・追い焚き・暖房装置であり、大別して熱源部2と排熱利用装置3とにより構成されるコージェネレーション系Sを形成している。熱源部2と排熱利用装置3はいずれもユニット化されている。
熱源部2は、ガスエンジン5を備えたものであり、コージェネレーション系Sの外にある電気機器等の外部負荷に電力を供給すると共に、発電に伴い発生した排熱により冷却液を加熱することができる。また、排熱利用装置3は、温水装置6(補助熱源)を備えたものであり、主として給湯栓7や床暖房やファンコンベクタ等の暖房装置8等に供給される湯水を加熱するものである。
The
The
コージェネレーションシステム1は、熱源部2および排熱利用装置3の駆動を司る制御部を持つ駆動制御装置(いずれも図示せず)を具備している。制御部は、熱源部2および排熱利用装置3に設けられた各センサの検知信号に基づいて弁の開閉を行ったり、循環ポンプ16,47やガスエンジン5、温水装置6等の駆動を司るものである。
The
熱源部2は、ガスエンジン5と、ガスエンジン5によって駆動する発電機10を具備している。熱源部2において発生した電力は、コージェネレーション系Sの外部にある電気機器等の外部負荷に供給される。熱源部2は、ガスエンジン5を冷却するための排熱回収側循環回路12を具備している。
The
排熱回収側循環回路12は、排熱利用装置3側にある排熱・消費熱交換器30を経由して湯水を循環させるものである。排熱回収側循環回路12は、ガスエンジン5から排熱・消費熱交換器30に向けて湯水を流す往き側冷却水路13と、排熱・消費熱交換器30からガスエンジン5側へと湯水を戻す戻り側冷却水路15とから構成されている。排熱回収側循環回路12内を流れる冷却液は、戻り側冷却水路15の中途に設けられた循環ポンプ16によって圧送される。そして戻り側冷却水路15内を流れる湯水は、ガスエンジン5の駆動に伴い発生した排熱により加熱され往き側冷却水路13へと流出する。
The exhaust heat recovery
ガスエンジン5の排熱により加熱され、往き側冷却水路13内を流れる湯水は、排熱・消費熱交換器30へと流入する。そして排熱・消費熱交換器30において熱交換を行い低温となった湯水は、戻り側冷却水路15を介してガスエンジン5へと戻る。
The hot water heated by the exhaust heat of the gas engine 5 and flowing in the outward
戻り側冷却水路15の中途には、上記した循環ポンプ16の他に冷却液タンク(膨張タンク)22が設けられている。冷却液タンク22には、外部から湯水を供給するための給水管27が設けられており、その中途に設けられている補給水弁28によって冷却水タンク22への給水量が調整される。
また戻り側冷却水路15の中途であって、冷却液タンク22と循環ポンプ16との間には、冷却液用温度センサー25が設けられ、ガスエンジン5に導入される冷却液の温度が監視されている。冷却液用温度センサー25は排熱・消費熱交換器30で熱を奪われた冷却液の温度を計るものであるとも言える。
A coolant tank (expansion tank) 22 is provided in the middle of the return side
Further, a
排熱利用装置3は、燃料ガスを燃焼し湯水を加熱する温水装置6と、排熱回収側循環回路12内を流れるガスエンジン5の排熱により加熱された湯水と熱交換を行う排熱・消費熱交換器30と、貯留タンク31とを具備している。排熱利用装置3は、貯湯循環回路41(図4)と、ガスエンジン5および温水装置6において発生した熱によって加熱された湯水を給湯栓7を介して外部に供給する給湯回路33(図6)とを備え、これに加えて暖房装置8等の熱負荷に接続される負荷循環回路35と、湯水を浴槽に供給して循環させる浴槽循環回路36とを有する。またバイパス流路11(図5)を備えている。
また、本実施形態のコージェネレーションシステム1は、図3に示される加熱循環回路32が形成されている。
The exhaust heat utilization device 3 combusts heat with
In the
なお温水装置6は、内部に1系統の熱交換器6aを備えたものであり、バーナ6bの熱を受けて内部を通過する湯水を加熱するものである。
本実施形態では、熱源たる温水装置6の熱交換器6aと、排熱・消費熱交換器30が直列に接続されている。ただし温水装置6をバイパスする温水装置バイパス路23があり、三方弁50によって温水装置6側と温水装置バイパス路23側が切り換えられる。
The
In this embodiment, the
加熱循環回路32は、図3に示すように、排熱・消費熱交換器30と熱交換部45を含む循環回路である。
即ち加熱循環回路32は、排熱・消費熱交換器30の吐出側を起点とする高温湯往き側流路38を有し、三方弁50、温水装置バイパス路23、熱交換部45、混合弁(消費側液制御手段)46、循環ポンプ47を含んで排熱・消費熱交換器30に戻る一連の循環回路である。また高温湯往き側流路38の三方弁50の手前の位置に加熱水用温度センサー21が設けられている。
排熱・消費熱交換器30と温水装置6(実際には三方弁50)の間に設けられた加熱水用温度センサー21は、排熱・消費熱交換器30から吐出された直後の湯水の温度を測定するものである。
As shown in FIG. 3, the
That is, the
A heating
また高温湯往き側流路38は、往き側分岐点60で熱交換部45側と給湯回路33側に分岐され、図6に示す給湯回路33側と接続されている。給湯往路83は給湯混合弁80に繋がる。
またさらに給湯往路83からは、貯留タンク31に至る貯留部給湯管87が分岐されている。より具体的には、往き側分岐点60から枝分けされた給湯往路83は、分岐部D1において、給湯混合弁80側と、貯留タンク31に繋がる貯留部給湯管87とに分岐されている。貯留部給湯管87が分岐される分岐部D1 の上流側(温水装置6側)に、高温湯分配制御比例弁84が設けられている。即ち高温湯分配制御比例弁84は、給湯往路83であって往き側分岐点60と分岐部D1 の間に設けられている。
Further, the high temperature hot water supply
Further, a storage part hot
また貯留部給湯管87はさらに分岐されて貯留タンク31を迂回するバイパス流路11が形成されている(図5)。そしてバイパス流路11の末端は、混合弁46の一つのポートに接続されている。
即ち混合弁46は、3個のポートを持ち、その一つは熱交換部45及び貯留タンク31の底側に接続され、他の一つはバイパス流路11の末端に接続され、残る一つが循環ポンプ47の上流側に接続されている。
Further, the reservoir hot
That is, the mixing
貯留タンク31には、内部に貯留されている湯水の高さ方向の温度分布を検知するために、最上部温度センサ34a、上部温度センサ34b、中部温度センサ34cおよび下部温度センサ34dが設けられている。
The
熱交換部45は、加熱循環回路32の一部を構成するものであり、熱交換分岐流路94の先端に設けられており、負荷循環回路35の中途に設けられた負荷熱交換器42と、負荷熱交出口電磁弁52とを有する流路45aと、浴槽循環回路36の中途に設けられた追焚熱交換器43と追焚熱交出口電磁弁53とを有する流路45bとが並列に配されたものである。そのため、負荷熱交換器42および追焚熱交換器43への湯水の流入は、負荷熱交出口電磁弁52および追焚熱交出口電磁弁53によって調整される。
The
負荷熱交換器42に接続されている負荷循環回路35は、暖房装置8に湯水を供給する回路である。
The
追焚熱交換器43に接続されている浴槽循環回路36は、浴槽側に繋がる回路である。
The
給湯回路33は、具体的には、給湯混合弁80を介して高温湯往き側流路38の中途で分岐された給湯往路83と、外部から湯水を供給する給水管85とが接続されたものである。給水管85は、給湯混合弁80に接続されている。
More specifically, the hot
給水管85の中途には、外部から導入された湯水を貯留タンク31側に向けて供給する貯留部給水管91が接続されている。貯留部給水管91は、貯留タンク31の底部側に接続されている。
さらに、貯留タンク31の上部には、給湯往路83から分岐され、貯留タンク31への湯水の流出入を行うための貯留部給湯管87が接続されている。貯留タンク31には、貯留部給湯管87を通って貯留タンク31の外部に流出する湯水と略同量の湯水が貯留部給水管91を介して給水されるため、貯留タンク31は常に満水状態に維持される。
A reservoir
Furthermore, a reservoir hot
続いて、本実施形態のコージェネレーションシステム1における湯水の流れについて説明する。
コージェネレーションシステム1は、多数の運転モードで駆動制御されるものであり、各モード毎に湯水の流れが異なる。
本明細書では、代表的なものに限って説明することとする。
運転モードには、貯留タンク31に湯水を貯留する排熱貯留運転モードと、給湯栓7から湯水を排出する給湯運転モード、暖房モード及び追い焚きモードがある。
Then, the flow of the hot water in the
The
In this specification, only typical ones will be described.
The operation modes include an exhaust heat storage operation mode for storing hot water in the
先ず、排熱貯留運転モードにおける湯水の流れについて、図7を参照しながら説明する。排熱貯留運転モードである場合、熱源部2においてガスエンジン5が駆動を開始し、それに伴い循環ポンプ16が作動して排熱回収側循環回路12内を湯水が循環し始める。排熱回収側循環回路12内を流れる湯水は、ガスエンジン5の駆動に伴い発生する排熱により加熱される。
First, the flow of hot water in the exhaust heat storage operation mode will be described with reference to FIG. In the exhaust heat storage operation mode, the gas engine 5 starts to be driven in the
一方、排熱利用装置3では、循環ポンプ47が駆動を開始し、貯留タンク31の底部に設けられた貯留部排出管89から貯留タンク31内の湯水が循環ポンプ47に流入する。そして循環ポンプ47から吐出された湯水は、排熱・消費熱交換器30においてガスエンジン5の排熱によって加熱された湯水と熱交換を行って加熱された後、高温湯往き側流路38を流れ温水装置バイパス路23を経由して流れ、貯留部給湯管87に入る。
そして排熱・消費熱交換器30から排出された湯水の一部が貯留タンク31に入り、残部は、バイパス流路11を経由して流れ、混合弁46に入る。
On the other hand, in the exhaust heat utilization device 3, the
A part of the hot water discharged from the exhaust heat /
ここで本実施形態では、先の実施形態と同様に、熱源部2側の冷却液用温度センサー25の検知温度が所定の冷却液目標温度に一致する様に、混合弁46の開度がフィードバック制御される。
そのため排熱・消費熱交換器30に供給される湯水の温度が調整され、排熱・消費熱交換器30の一次側を流れる冷却液が冷却液目標温度に一致する。
In this embodiment, as in the previous embodiment, the opening of the mixing
Therefore, the temperature of the hot water supplied to the exhaust heat /
また排熱利用装置3側の加熱水用温度センサー(消費側温度検知手段)21の検知温度と貯湯目標温度(使用用途目標温度)との偏差に応じて冷却液目標温度が補正される。補正のための関数は、前記した実施形態と同一である。
その結果、排熱・消費熱交換器30の二次側から吐出される湯水の温度が調整され、貯湯目標温度に近づく。
そして貯湯目標温度に近い温度の湯水が貯留タンク31に供給され、貯留タンク31内に温度成層を構成する。
Further, the coolant target temperature is corrected in accordance with the deviation between the detected temperature of the heating water temperature sensor (consumption side temperature detecting means) 21 on the exhaust heat utilization device 3 side and the hot water storage target temperature (use target temperature). The function for correction is the same as in the above-described embodiment.
As a result, the temperature of the hot water discharged from the secondary side of the exhaust heat / consumed
Then, hot water having a temperature close to the hot water storage target temperature is supplied to the
貯留タンク31内に貯留されている湯水の略全体が所定温度以上となると、排熱貯湯モードによる湯水の貯留が完了する。
When substantially the entire hot water stored in the
コージェネレーションシステム1を使用して給湯を行う場合の湯水の流れは、図8の通りである。即ちガスエンジン5が停止した状態の時に、給湯栓7が開栓されると、給水管85を介して外部から供給される低温の水の一部は、給湯混合弁80に向けて供給される。一方、外部から供給される低温の水の一部は、給水管85から分岐された貯留部給水管91を介して貯留タンク31の底部に流入する。貯留タンク31の底部から湯水が流入すると、この湯水によって貯留タンク31内に貯留されている湯水が上方に押し上げられ、貯留タンク31の上部側に貯留されている高温の湯水が貯留部給湯管87から排出される。貯留部給湯管87から排出された湯水は給湯往路83内を流れ、給湯混合弁80側へと流れ、給水管85を介して供給された低温の水と混合されて適温となり、給湯回路33を介して給湯栓7から排出される。
The flow of hot water when hot water is supplied using the
一方、ガスエンジン5が駆動している状態のときに給湯栓7が開栓された場合の湯水の流れは、図9の通りであり、給湯栓7が開栓されると、給水管85を介して外部から供給される低温の水の一部が、直接排熱・消費熱交換器30に導入されて昇温される。
この場合についても、排熱貯留運転モードと同様に、熱源部2側の冷却液用温度センサー25の検知温度が所定の冷却液目標温度に一致する様に、混合弁46の開度がフィードバック制御される。
そのため排熱・消費熱交換器30に供給される湯水の温度が調整され、排熱・消費熱交換器30の一次側を流れる冷却液が冷却液目標温度に一致する。
On the other hand, the flow of hot water when the hot-water tap 7 is opened while the gas engine 5 is in operation is as shown in FIG. 9, and when the hot-water tap 7 is opened, the
Also in this case, as in the exhaust heat storage operation mode, the opening degree of the mixing
Therefore, the temperature of the hot water supplied to the exhaust heat /
またこの場合も、排熱利用装置3側の加熱水用温度センサー(消費側温度検知手段)21の検知温度を参酌して冷却液目標温度が補正される。しかしながら、給湯が実行されている際の加熱水側の目標温度は、必ずしも貯湯目標温度とは一致しない。即ち給湯が実行されている際には、加熱水用温度センサー21の検知温度と、給湯時目標温度との偏差に基づいて冷却液目標温度が補正される。
Also in this case, the coolant target temperature is corrected in consideration of the detected temperature of the heating water temperature sensor (consumption side temperature detecting means) 21 on the exhaust heat utilization device 3 side. However, the target temperature on the heated water side when hot water is being supplied does not necessarily match the target hot water storage temperature. That is, when hot water is being supplied, the coolant target temperature is corrected based on the deviation between the temperature detected by the heating
また本実施形態のコージェネレーションシステム1では、暖房運転や風呂追い焚き運転が可能である。
ガスエンジン5が駆動している状態のときに暖房運転が実行された場合の湯水の流れは、図10の通りであり、風呂追い焚き運転が実行された場合の湯水の流れは、図11の通りである。
Moreover, in the
The flow of hot water when the heating operation is executed while the gas engine 5 is driven is as shown in FIG. 10, and the flow of hot water when the bath reheating operation is executed is as shown in FIG. Street.
いずれの場合についても排熱利用装置3側の加熱水用温度センサー(消費側温度検知手段)21の検知温度を参酌して冷却液目標温度が補正される。しかしながら、追い焚き運転や暖房運転が実行されている際の加熱水側の目標温度は、必ずしも貯湯目標温度とは一致しない。即ち風呂追い焚き運転が実行されている際には、加熱水用温度センサー21の検知温度と、風呂追い焚き目標温度との偏差に基づいて冷却液目標温度が補正される。
また暖房運転が実行されている際の加熱水側の目標温度は、加熱水用温度センサー21の検知温度と、暖房運転目標温度との偏差に基づいて冷却液目標温度が補正される。
In any case, the coolant target temperature is corrected in consideration of the temperature detected by the heating water temperature sensor (consumption side temperature detection means) 21 on the exhaust heat utilization device 3 side. However, the target temperature on the heated water side when the reheating operation or the heating operation is being executed does not necessarily coincide with the hot water storage target temperature. That is, when the bath reheating operation is performed, the coolant target temperature is corrected based on the deviation between the temperature detected by the heating
The target temperature on the heating water side when the heating operation is being executed is corrected to the target coolant temperature based on the deviation between the temperature detected by the heating
以上説明した実施形態では、消費側液制御手段として混合弁を採用したが、本発明はこれに限定されるものではなく、2ポートの流量制御弁や流量可変型のポンプを採用することも可能である。 In the embodiment described above, the mixing valve is used as the consumption side liquid control means. However, the present invention is not limited to this, and a two-port flow control valve or a variable flow rate pump can also be used. It is.
また上記した実施形態では、冷却液温度検知手段として冷却液用温度センサー108,25を使用し、これらのセンサーは、いずれも膨張タンク110,22と循環ポンプ111,16の間に設けた。即ち上記した実施形態では、排熱回収側循環回路107,12によって熱を奪われた後、加熱も冷却もされない状態の冷却液の温度を検知する構成を採用した。
しかし冷却液温度検知手段の取付け位置は、この位置に限定されるものではなく、排熱回収側循環回路107,12のいずれかに設けられておればよい。例えばガスエンジン105,5の吐出側から排熱・消費熱交換器112,30に至る間に冷却液温度検知手段を設けてもよい。この場合、冷却液目標温度の初期値は、貯湯目標温度よりも高い温度となる。
In the above-described embodiment, the
However, the mounting position of the coolant temperature detecting means is not limited to this position, and it may be provided in any one of the exhaust heat recovery
ただし排熱・消費熱交換器112,30の上流側の温度は、熱消費側回路の排熱・消費熱交換器112,30の吐出側温度の温度変化に対して反応が鈍いので、排熱回収側循環回路107,12によって熱を奪われた後の冷却液の温度を検知する構成を採用することが望ましい。
そのため冷却液用温度センサー108,25の取付け位置は、排熱回収側循環回路の排熱・消費熱交換器112,30の吐出側の直後、膨張タンク110,22の前後、循環ポンプ111,16の前後及びガスエンジン105,5の直前のいずれかであることが望ましい。
However, since the temperature on the upstream side of the exhaust heat / consumed
For this reason, the mounting positions of the
本発明は、コージェネレーションシステムの改良を端緒として完成されたものであるが、本発明の技術思想は、ヒートポンプ式給湯装置150,170にも応用することができる。
即ちヒートポンプ式給湯装置150,170は、コージェネレーションシステム1,100と共通点が多く、技術的問題点も共通してる場合が多い。
具体的には、コージェネレーションシステム1,100の排熱回収側循環回路107,12と同様の機能を発揮するものとして、ヒートポンプ式給湯装置150,170では、ヒートポンプ回路160がある。またヒートポンプ式給湯装置150,170についても、貯湯循環回路(熱消費側回路)122,41を持つものが多い。さらにコージェネレーションシステム1,100の排熱・消費熱交換器112,30と同様の機能を発揮するものとして、ヒートポンプ式給湯装置では、凝縮・消費熱交換器157,171がある。
Although the present invention has been completed with the improvement of the cogeneration system, the technical idea of the present invention can also be applied to the heat pump hot
That is, the heat pump type hot
Specifically, in the heat pump hot
以下、図12を参照しつつ、本発明の技術思想を応用したヒートポンプ式給湯装置150を説明する。
本実施形態のヒートポンプ式給湯装置150の機械的構成は、先に試作したコージェネレーションシステム100と共通するものが多い。
即ちヒートポンプ式給湯装置150は、前記したコージェネレーションシステム100の熱源ユニット101に代わってヒートポンプユニット151を有している。またヒートポンプ式給湯装置150は、前記したコージェネレーションシステム100と同様に貯湯ユニット152を備えている。
ヒートポンプユニット151は、圧縮機153と、膨張弁155と、蒸発器156を備えている。そして、圧縮機153と、貯湯ユニット152側の凝縮・消費熱交換器157と膨張弁155及び蒸発器156が環状に繋がれ、相変化する冷媒液を循環させて熱エネルギーを発生させる。
Hereinafter, a heat pump type hot
The mechanical configuration of the heat pump hot
That is, the heat pump hot
The
即ち圧縮機153と、貯湯ユニット152側の凝縮・消費熱交換器157と膨張弁155及び蒸発器156が環状に繋がれてヒートポンプ回路160が構成され、当該ヒートポンプ回路160内には相変化する冷媒があり、当該冷媒は、圧縮機153から凝縮・消費熱交換器157に入り、凝縮・消費熱交換器157の一次側流路を通過して膨張弁155に入り、蒸発器156を経て圧縮機153に戻る。また内部の冷媒は、圧縮機153で圧縮される前の段階では気体であり、圧縮機153で断熱圧縮されて昇温する。そして凝縮・消費熱交換器157で熱を奪われて液化し、膨張弁155を経て蒸発器156に入り、再度気化して圧縮機153に戻る。
That is, the
本実施形態では、凝縮・消費熱交換器157の一次側に第1冷媒液用温度センサー161が設けられており、凝縮・消費熱交換器157の一次側を流れる冷媒液の温度を監視している。またヒートポンプ回路160の凝縮・消費熱交換器157の吐出側と膨張弁155の導入側との間には第2冷媒液用温度センサー162が設けられ、凝縮・消費熱交換器157の一次側から吐出される冷媒液の温度が監視されている。即ち凝縮・消費熱交換器157を通過して熱を奪われた後の冷媒液の温度が監視されている。
In the present embodiment, the first refrigerant
貯湯ユニット152の構成は、図1の実施形態と大差なく、貯留タンク120と、循環ポンプ121と、凝縮・消費熱交換器157が内蔵されている。貯湯ユニット152の構成は、図1の実施形態と大差無いので、詳細な説明を省略する。
The configuration of the hot
そして本実施形態のヒートポンプ式給湯装置150では、凝縮・消費熱交換器157の一次側から吐出された冷媒液の温度と、凝縮・消費熱交換器157の二次側から吐出された湯水の温度の双方に基づいて混合弁126が制御される。
より具体的には、凝縮・消費熱交換器157の一次側の下流側に設けられた第2冷媒液用温度センサー(冷媒液温度検知手段)162の検知温度と、凝縮・消費熱交換器157の二次側の下流側に設けられた加熱水用温度センサー(消費側温度検知手段)113の検知温度に基づいて混合弁126が制御される。
And in the heat pump type hot
More specifically, the detection temperature of the second refrigerant liquid temperature sensor (refrigerant liquid temperature detection means) 162 provided downstream of the primary side of the condensation /
ここで二つの温度センサー162,113の混合弁126の制御に対する寄与は、対等ではなく、冷媒液の温度を検知するヒートポンプユニット151側の第2冷媒液用温度センサー162が主体となって混合弁126が制御され、補助的に貯湯ユニット152側の加熱水用温度センサー113の検知温度が使用される。
Here, the contribution of the two
より具体的には、第2冷媒液用温度センサー162の検知温度が所定の冷媒液目標温度に一致する様に、混合弁126の開度がフィードバック制御される。
即ち第2冷媒液用温度センサー162の検知温度が冷媒液目標温度よりも高い場合には、混合弁126のバイパス流路125側の開度が閉鎖方向に動作し、貯留タンク120の底側と繋がる側の開度が開く方向に動作する。
その結果、凝縮・消費熱交換器157の二次側に供給される湯水の温度が低下し、一次側を流れる冷媒液(この段階では気体)との温度差が増大して一次側の冷媒液から、より多くの熱を奪う。その結果一次側を流れる冷媒液の温度が低下し、冷媒液目標温度に近づく。
More specifically, the opening degree of the mixing
That is, when the temperature detected by the second refrigerant
As a result, the temperature of the hot water supplied to the secondary side of the condensing / consuming
逆に第2冷媒液用温度センサー162の検知温度が冷媒液目標温度よりも低い場合には、混合弁126のバイパス流路125側の開度が開く方向に動作し、貯留タンク120の底側と繋がる側の開度が閉鎖方向に動作する。
その結果、凝縮・消費熱交換器157の二次側に供給される湯水の温度が上昇し、一次側を流れる冷媒液(この段階では気体)との温度差が減少して一次側の冷媒液から奪う熱量が減少する。その結果一次側を流れる冷媒液の温度が上昇し、冷媒液目標温度に近づく。
On the other hand, when the temperature detected by the second refrigerant
As a result, the temperature of the hot water supplied to the secondary side of the condensing / consuming
また前記した様に本実施形態では、補助的に貯湯ユニット152側の加熱水用温度センサー(消費側温度検知手段)113の検知温度が参酌される。
即ち貯湯ユニット152側の加熱水用温度センサー(消費側温度検知手段)113の検知温度が貯湯目標温度(使用用途目標温度)から外れた場合には、冷媒液目標温度を変更する。
具体的に説明すると、加熱水用温度センサー113の検知温度が貯湯目標温度(使用用途目標温度)よりも高い場合には、冷媒液目標温度を下げる。
その結果、第2冷媒液用温度センサー162の現在の検知温度が補正後の冷媒液目標温度よりも高い状態となり、混合弁126のバイパス流路125側の開度が閉鎖方向に動作し、貯留タンク120の底側と繋がる側の開度が開く方向に動作する。
その結果、凝縮・消費熱交換器157の二次側に供給される湯水の温度が低下し、一次側を流れる冷媒液との温度差が増大して一次側の冷媒液からより多くの熱を奪う。その結果一次側を流れる冷媒液の温度が低下し、冷媒液目標温度に近づく。
また凝縮・消費熱交換器157の二次側に供給される湯水の温度が低下するので、凝縮・消費熱交換器157の二次側から吐出される湯水の温度も低下し、その後の凝縮・消費熱交換器157の二次側から吐出される湯水の温度が貯湯目標温度に近づく。
Further, as described above, in the present embodiment, the detected temperature of the heating water temperature sensor (consumption side temperature detecting means) 113 on the hot
That is, when the temperature detected by the hot water temperature sensor (consumption side temperature detecting means) 113 on the hot
More specifically, when the detected temperature of the heating
As a result, the current detected temperature of the second refrigerant
As a result, the temperature of the hot water supplied to the secondary side of the condensation /
Moreover, since the temperature of the hot water supplied to the secondary side of the condensation /
逆に加熱水用温度センサー113の検知温度が貯湯目標温度よりも低い場合には、冷媒液目標温度を上げる。
その結果、第2冷媒液用温度センサー162の現在の検知温度が補正後の冷媒液目標温度よりも低い状態となり、混合弁126のバイパス流路125側の開度が開く方向に動作し、貯留タンク120の底側と繋がる側の開度が閉じる方向に動作する。
その結果、凝縮・消費熱交換器157の二次側に供給される湯水の温度が上昇し、一次側を流れる冷媒液との温度差が減少して一次側の冷媒液から奪う熱量が減少する。その結果一次側を流れる冷媒液の温度が上昇し、冷媒液目標温度に近づく。
また凝縮・消費熱交換器157の二次側に供給される湯水の温度が上昇するので、凝縮・消費熱交換器157の二次側から吐出される湯水の温度も上昇し、その後の凝縮・消費熱交換器157の二次側から吐出される湯水の温度が貯湯目標温度に近づく。
Conversely, when the temperature detected by the heated
As a result, the current detected temperature of the second refrigerant
As a result, the temperature of the hot water supplied to the secondary side of the condensation /
Moreover, since the temperature of the hot water supplied to the secondary side of the condensation /
以上説明した実施形態では、第2冷媒液用温度センサー162の検知温度が所定の冷媒液目標温度に一致する様に、混合弁126の開度をフィードバック制御したが、第1冷媒液用温度センサー161の検知温度が所定の冷媒液目標温度に一致する様に、混合弁126の開度をフィードバック制御してもよい。
In the embodiment described above, the opening degree of the mixing
また前記した図2の様な周辺機器を有する構成としてもよい。
図13に示すヒートポンプ式給湯装置170の各構成は、前記した図2と同一であるから、同一の部材に同一の番号を付して重複した説明を省略する。図13に示すヒートポンプ式給湯装置170では、符番171が付された部材が、凝縮・消費熱交換器である。
Moreover, it is good also as a structure which has a peripheral device like above-mentioned FIG.
Since each structure of the heat pump type hot
1 コージェネレーションシステム
2 熱源部
3 排熱利用装置
5 ガスエンジン
6 温水装置
8 暖房装置
10 発電機
11 バイパス流路
12 排熱回収側循環回路
16 循環ポンプ
21 加熱水用温度センサー
25 冷却液用温度センサー
30 排熱・消費熱交換器
31 貯留タンク
33 給湯回路
36 浴槽循環回路
41 貯湯循環回路(熱消費側回路)
45 熱交換部
46 混合弁(消費側液制御手段)
47 循環ポンプ
100 コージェネレーションシステム
101 熱源ユニット(熱源部)
102 貯湯ユニット(排熱利用装置)
105 ガスエンジン
107 排熱回収側循環回路
108 冷却液用温度センサー
111 循環ポンプ
112 排熱・消費熱交換器
113 加熱水用温度センサー
120 貯留タンク
122 貯湯循環回路(熱消費側回路)
125 バイパス流路
126 混合弁(消費側液制御手段)
150 ヒートポンプ式給湯装置
151 ヒートポンプユニット
152 貯湯ユニット
153 圧縮機
155 膨張弁
156 蒸発器
157 凝縮・消費熱交換器
160 ヒートポンプ回路
161 第1冷媒液用温度センサー
162 第2冷媒液用温度センサー
170 ヒートポンプ式給湯装置
171 凝縮・消費熱交換器
DESCRIPTION OF
45
47
102 Hot water storage unit (exhaust heat utilization device)
105
125
150 Heat pump type hot
Claims (5)
排熱回収側循環回路を流れる冷却液の目標温度を冷却液目標温度とし、
熱消費側回路は、湯水を貯留する貯留タンクを有していて熱エネルギーを貯留する機能を備え、排熱・消費熱交換器と貯留タンクの双方を含む貯湯循環回路があり、排熱・消費熱交換器には貯留タンクの下部側から湯水が供給され、排熱・消費熱交換器から吐出される湯水は貯留タンクの上部から注入され、貯留タンクをバイパスするバイパス流路を有し、
前記消費側液制御手段は、排熱回収側循環回路を流れる冷却液の温度が冷却液目標温度よりも高い場合には、バイパス流路から排熱・消費熱交換器に導入される湯水の量を減らし、貯留タンクの下部から排熱・消費熱交換器に導入される湯水の量を増加させる様に動作することを特徴とするコージェネレーションシステム。 A power generation unit that simultaneously generates electrical energy and thermal energy, a heat recovery side circulation circuit that circulates a coolant through the power generation unit to recover the heat energy of the power generation unit, and heats by circulating and / or passing the liquid Heat consumption side circuit that stores and / or consumes energy, waste heat recovery side circulation circuit, and heat consumption side circuit that constitute part of the heat consumption side circuit and exhaust heat that moves heat energy from the waste heat recovery side circulation circuit to the heat consumption side circuit -In a cogeneration system equipped with a heat exchanger, a coolant temperature detecting means for detecting the temperature of the coolant flowing through the exhaust heat recovery side circulation circuit and a heat source downstream of the exhaust heat / heat exchanger Consumption side temperature detecting means for detecting the temperature of the liquid flowing through the consumption side circuit, and consumption side liquid capable of increasing / decreasing the temperature and / or flow rate of the liquid flowing into the heat consumption side circuit side of the exhaust heat / consumption heat exchanger Control hand With the door, it controls the consumer fluid control means based on both the detected temperature of the detected temperature and the consuming temperature detecting means of the coolant temperature detecting means,
The target temperature of the coolant flowing through the exhaust heat recovery side circulation circuit is the coolant target temperature,
The heat consumption side circuit has a storage tank that stores hot water and has a function of storing thermal energy, and has a hot water storage circuit that includes both a waste heat / consumption heat exchanger and a storage tank. Hot water is supplied to the heat exchanger from the lower side of the storage tank, and hot water discharged from the exhaust heat / consumed heat exchanger is injected from the upper part of the storage tank, and has a bypass channel that bypasses the storage tank,
When the temperature of the coolant flowing through the exhaust heat recovery side circulation circuit is higher than the coolant target temperature, the consumption side liquid control means is the amount of hot water introduced into the exhaust heat / consumption heat exchanger from the bypass flow path. Cogeneration system that operates to increase the amount of hot water introduced into the exhaust heat / consumption heat exchanger from the bottom of the storage tank .
排熱回収側循環回路を流れる冷却液の目標温度を冷却液目標温度とし、
熱消費側回路は、湯水を貯留する貯留タンクを有していて熱エネルギーを貯留する機能を備え、排熱・消費熱交換器と貯留タンクの双方を含む貯湯循環回路があり、排熱・消費熱交換器には貯留タンクの下部側から湯水が供給され、排熱・消費熱交換器から吐出される湯水は貯留タンクの上部から注入され、貯留タンクをバイパスするバイパス流路を有し、
前記消費側液制御手段は、排熱回収側循環回路を流れる冷却液の温度が冷却液目標温度よりも高い場合には、バイパス流路から排熱・消費熱交換器に導入される湯水の量を減らし、貯留タンクの下部から排熱・消費熱交換器に導入される湯水の量を増加させる様に動作することを特徴とする排熱利用装置。 A power generation unit that generates electrical energy and thermal energy simultaneously, a waste heat recovery side circulation circuit that circulates a coolant through the power generation unit and recovers thermal energy of the power generation unit, and a coolant that flows through the exhaust heat recovery side circulation circuit In a waste heat utilization device that is connected to a heat source unit equipped with a coolant temperature detection means for detecting the temperature of the liquid and stores and / or consumes the heat energy generated in the power generation unit, the liquid is circulated and / or passed to cause heat energy. A heat consumption side circuit that consumes and / or stores heat, a waste heat recovery side circulation circuit, and a part of the heat consumption side circuit to transfer heat energy from the waste heat recovery side circulation circuit to the heat consumption side circuit Consumption heat exchanger, consumption side temperature detection means for detecting the temperature of the liquid flowing in the heat consumption side circuit downstream of the exhaust heat / consumption heat exchanger, and the heat consumption side circuit of the exhaust heat / consumption heat exchanger Temperature of the liquid flowing into the side And / or a consumer fluid control means may increase or decrease the flow rate to control the consumer fluid control means based on both the detected temperature of the detected temperature and the consuming temperature detecting means of the coolant temperature detecting means ,
The target temperature of the coolant flowing through the exhaust heat recovery side circulation circuit is the coolant target temperature,
The heat consumption side circuit has a storage tank that stores hot water and has a function of storing thermal energy, and has a hot water storage circuit that includes both a waste heat / consumption heat exchanger and a storage tank. Hot water is supplied to the heat exchanger from the lower side of the storage tank, and hot water discharged from the exhaust heat / consumed heat exchanger is injected from the upper part of the storage tank, and has a bypass channel that bypasses the storage tank,
When the temperature of the coolant flowing through the exhaust heat recovery side circulation circuit is higher than the coolant target temperature, the consumption side liquid control means is the amount of hot water introduced into the exhaust heat / consumption heat exchanger from the bypass flow path. The waste heat utilization device is characterized in that it operates to increase the amount of hot water introduced into the waste heat / consumption heat exchanger from the lower part of the storage tank .
熱消費側回路は、湯水を貯留する貯留タンクを有していて熱エネルギーを貯留する機能を備え、排熱・消費熱交換器と貯留タンクの双方を含む貯湯循環回路があり、排熱・消費熱交換器には貯留タンクの下部側から湯水が供給され、排熱・消費熱交換器から吐出される湯水は貯留タンクの上部から注入され、貯留タンクをバイパスするバイパス流路を有したコージェネレーションシステムを制御するコージェネレーションシステムの制御方法において、
排熱回収側循環回路を流れる冷却液の温度と、排熱・消費熱交換器の下流側にあって熱消費側回路を流れる液体の温度の双方に基づいて排熱・消費熱交換器の熱消費側回路側に流入する液体の温度及び/又は流量を増減し、
排熱回収側循環回路を流れる冷却液の目標温度を冷却液目標温度とし、
排熱回収側循環回路を流れる冷却液の温度が冷却液目標温度よりも高い場合には、バイパス流路から排熱・消費熱交換器に導入される湯水の量を減らし、貯留タンクの下部から排熱・消費熱交換器に導入される湯水の量を増加させる様に動作させることを特徴とするコージェネレーションシステムの制御方法。 A power generation unit that simultaneously generates electrical energy and thermal energy, a heat recovery side circulation circuit that circulates a coolant through the power generation unit to recover the heat energy of the power generation unit, and heats by circulating and / or passing the liquid Heat consumption side circuit that stores and / or consumes energy, waste heat recovery side circulation circuit, and heat consumption side circuit that constitute part of the heat consumption side circuit and exhaust heat that moves heat energy from the waste heat recovery side circulation circuit to the heat consumption side circuit・ Equipped with a heat exchanger
The heat consumption side circuit has a storage tank that stores hot water and has a function of storing thermal energy, and has a hot water storage circuit that includes both a waste heat / consumption heat exchanger and a storage tank. Hot water is supplied to the heat exchanger from the lower side of the storage tank, and hot water discharged from the exhaust heat / consumed heat exchanger is injected from the upper part of the storage tank and has a bypass passage that bypasses the storage tank. In the control method of the cogeneration system that controls the generation system,
The heat of the exhaust heat / consumption heat exchanger based on both the temperature of the coolant flowing through the exhaust heat recovery side circulation circuit and the temperature of the liquid downstream of the exhaust heat / consumption heat exchanger and flowing through the heat consumption side circuit Increase or decrease the temperature and / or flow rate of the liquid flowing into the consumption circuit side ,
The target temperature of the coolant flowing through the exhaust heat recovery side circulation circuit is the coolant target temperature,
When the temperature of the coolant flowing through the exhaust heat recovery side circulation circuit is higher than the coolant target temperature, the amount of hot water introduced into the exhaust heat / consumed heat exchanger from the bypass flow path is reduced and A control method for a cogeneration system, characterized in that it operates so as to increase the amount of hot water introduced into an exhaust heat / consumed heat exchanger .
熱消費側回路は、湯水を貯留する貯留タンクを有していて熱エネルギーを貯留する機能を備え、排熱・消費熱交換器と貯留タンクの双方を含む貯湯循環回路があり、排熱・消費熱交換器には貯留タンクの下部側から湯水が供給され、排熱・消費熱交換器から吐出される湯水は貯留タンクの上部から注入され、貯留タンクをバイパスするバイパス流路を有し、
前記消費側液制御手段は、排熱回収側循環回路を流れる冷媒液の温度が冷媒液目標温度よりも高い場合には、バイパス流路から排熱・消費熱交換器に導入される湯水の量を減らし、貯留タンクの下部から凝縮・消費熱交換器に導入される湯水の量を増加させる様に動作することを特徴とするヒートポンプ式給湯装置。 A compression means, a condensation means, an expansion means, and an evaporation means connected in an annular shape to circulate a phase change refrigerant liquid and generate heat energy; and to circulate and / or pass the liquid to store and / or store the heat energy A heat pump type comprising a heat consumption side circuit to be consumed, and a condenser / consumption heat exchanger that constitutes a part of the heat pump circuit condensing means and the heat consumption side circuit and transfers heat energy from the heat pump circuit to the heat consumption side circuit. In the water heater, a refrigerant liquid temperature detecting means for detecting the temperature of the refrigerant liquid flowing through the heat exchanger circuit condensation / consumption heat exchanger, and the temperature of the liquid flowing through the heat consumption side circuit downstream of the condensation / consumption heat exchanger Consumption that can increase or decrease the temperature and / or flow rate of the liquid flowing into the heat consumption side circuit side of the condenser / consumption heat exchanger Liquid control means, the refrigerant liquid target temperature is the refrigerant liquid target temperature, the heat consumption side circuit is the target temperature of the liquid flowing downstream of the condensation / consumption heat exchanger is the intended use target temperature, the consumption side The liquid control means is controlled so that the detection temperature of the refrigerant liquid temperature detection means matches the refrigerant liquid target temperature,
The heat consumption side circuit has a storage tank that stores hot water and has a function of storing thermal energy, and has a hot water storage circuit that includes both a waste heat / consumption heat exchanger and a storage tank. Hot water is supplied to the heat exchanger from the lower side of the storage tank, and hot water discharged from the exhaust heat / consumed heat exchanger is injected from the upper part of the storage tank, and has a bypass channel that bypasses the storage tank,
When the temperature of the refrigerant liquid flowing through the exhaust heat recovery side circulation circuit is higher than the target refrigerant liquid temperature, the consumption-side liquid control means is the amount of hot water introduced into the exhaust heat / consumed heat exchanger from the bypass flow path. The heat pump type hot water supply device that operates to increase the amount of hot water introduced into the condensation / consumption heat exchanger from the lower part of the storage tank .
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