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技術 熱交換制御装置

出願人 東京瓦斯株式会社
発明者 伊藤裕介伴野卓也渡邉崇之
出願日 2018年9月14日 (2年2ヶ月経過) 出願番号 2018-172914
公開日 2020年3月26日 (7ヶ月経過) 公開番号 2020-046090
状態 未査定
技術分野 蒸気又は温水中央暖房方式
主要キーワード 設定経過 リモコンパネル 熱交換処理 温度層 低下温度 給水時期 放熱配管 ガスマイコンメータ
関連する未来課題
重要な関連分野

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図面 (8)

課題

燃焼ガス使用制限中であっても、燃焼ガスと冷媒熱交換を行う機器利用可能とする。

解決手段

ガス消費制限により発電が停止しているものの、貯湯タンク32内の温水の温度がある程度確保されていることに着目し、その一部を床暖房装置70での熱交換の熱源として利用するようにした。熱交換器76では、主熱交換の停止中にポンプ76Aを駆動して、貯湯タンク配管84に、貯湯タンク32内の温水を循環させる。この貯湯タンク配管84から熱を受けて循環配管78内の水が加熱され、放熱配管74Aから放熱されることで床暖房が継続される。副熱交換による床暖房制御の継続は、主熱交換による床暖房制御には劣るものの、居室内の温度が急激に低下することを抑制できることになる。

概要

背景

コージェネレーション装置、例えば、家庭用燃料電池コージェネレーション装置は、貯湯ユニット燃料電池ユニットとが併設されたシステムである。

燃料電池ユニットでは、発電を目的としてガス消費し続けており、発電に伴う発熱で、貯湯ユニット内の水を加熱して温水を生成する。

一方、ガスマイコンメータには、ガス管漏洩(特に、ここでは、微量の漏洩)を検知する安全機能を搭載している。安全機能では、例えば、ガスの微量漏洩が30日間継続した場合に、警報を発令する。

このため、燃料電池ユニットでは、発電を目的としてガスを消費し続けることが、通常の仕様となっているものの、上記安全機能が働かないように、30日が経過する前に、一定の発電休止期間を設けるようにしている(特許文献1参照)。

ところで、この燃料電池ユニットでの発電休止期間中に、他のガス消費機器が使われると(ガスが消費されると)、ガスの漏洩が継続していると誤認識されて、警報が発令する場合がある。そこで、燃料電池ユニットの発電休止期間中は、他のガス消費機器が使われないための技術が提案されている(特許文献2参照)。

また、利用者に、燃焼ガスにより冷媒熱交換を行う機器(例えば、特許文献3に記載の温水式床暖房システム)を利用しないよう促す場合もある。

特許文献1には、ガスが微量漏洩していると判定する期間(30日)の3日前に相当する日(27日)において、発電を1日中停止させ、そして、1日が経過すると、起動禁止解除条件が満たされた状態として、発電が許可される構成が記載されている。

また、特許文献2には、漏洩判定回避用停止処理の実行中において、暖房燃焼運転処理を実行しても、燃料ガス消費状態を適切にもたらすように、燃料ガス非消費状態を生成するための設定経過時間が経過してから暖房燃焼運転処理を実行することが記載されている。

参考として、特許文献3には、温水式床暖房システムの一般的構造が示されている。すなわち、燃焼ガスを用いた熱源機床暖房パネルとの間で温水を循環する配管構築し、熱源機での熱交換によって、配管内を循環する温水を加熱すると共に、かつ、床暖房パネルからの放熱居室内暖房するシステムである。

概要

燃焼ガスの使用制限中であっても、燃焼ガスと冷媒の熱交換を行う機器を利用可能とする。ガス消費制限により発電が停止しているものの、貯湯タンク32内の温水の温度がある程度確保されていることに着目し、その一部を床暖房装置70での熱交換の熱源として利用するようにした。熱交換器76では、主熱交換の停止中にポンプ76Aを駆動して、貯湯タンク配管84に、貯湯タンク32内の温水を循環させる。この貯湯タンク配管84から熱を受けて循環配管78内の水が加熱され、放熱配管74Aから放熱されることで床暖房が継続される。副熱交換による床暖房制御の継続は、主熱交換による床暖房制御には劣るものの、居室内の温度が急激に低下することを抑制できることになる。

目的

なお、貯湯タンク32内の温度は、給湯を目的として、温水の温度が制御されているが、ガス消費制限期間が迫った時点で、通常(給湯を目的とした

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

燃焼ガス熱源とする燃焼加熱部と床暖房用冷媒との間で熱交換を行って床暖房を実行する第1の熱交換処理、及び前記燃焼ガス以外を熱源とする発熱体と床暖房用の冷媒との間で熱交換を行って床暖房を実行する第2の熱交換処理の何れかの熱交換処理に切り替え可能な配管部と、前記燃焼ガスの使用が可能な場合に前記第1の熱交換処理を選択し、前記燃焼ガスの使用が制限された場合に前記第2の熱交換処理を選択する選択部と、前記選択部で選択された熱交換処理に切り替える切替制御部と、を有する熱交換制御装置

請求項2

前記発熱体が、貯湯タンク内貯留された温水であることを特徴とする請求項1記載の熱交換制御装置。

請求項3

前記貯湯タンクが、発電部と併設されたコージェネレーション装置の一部であり、前記貯湯タンク内の温水は、前記発電部の発電時に発生する熱を利用して加熱されることを特徴とする請求項2記載の熱交換制御装置。

請求項4

前記燃焼ガスの使用が制限される時期を予測し、当該予測した期間の開始時期に、前記貯湯タンク内の温水の温度及び水量が許容範囲の最大となるように、前記貯湯タンク内の温水の消費を制限することを特徴とする請求項2又は請求項3記載の熱交換制御装置。

請求項5

前記発熱体が、前記床暖房の専用の配管に前記第2の熱交換処理の専用として設けられた電気ヒータ、又は、配管設備凍結防止用に予め設けられている電気ヒータであることを特徴とする請求項1記載の熱交換制御装置。

技術分野

0001

本発明は、ガス消費量を管理するマイコンメータにおける管理下に置かれた、ガス消費機器熱交換動作を制御する熱交換制御装置に関するものである。

背景技術

0002

コージェネレーション装置、例えば、家庭用燃料電池コージェネレーション装置は、貯湯ユニット燃料電池ユニットとが併設されたシステムである。

0003

燃料電池ユニットでは、発電を目的としてガスを消費し続けており、発電に伴う発熱で、貯湯ユニット内の水を加熱して温水を生成する。

0004

一方、ガスマイコンメータには、ガス管漏洩(特に、ここでは、微量の漏洩)を検知する安全機能を搭載している。安全機能では、例えば、ガスの微量漏洩が30日間継続した場合に、警報を発令する。

0005

このため、燃料電池ユニットでは、発電を目的としてガスを消費し続けることが、通常の仕様となっているものの、上記安全機能が働かないように、30日が経過する前に、一定の発電休止期間を設けるようにしている(特許文献1参照)。

0006

ところで、この燃料電池ユニットでの発電休止期間中に、他のガス消費機器が使われると(ガスが消費されると)、ガスの漏洩が継続していると誤認識されて、警報が発令する場合がある。そこで、燃料電池ユニットの発電休止期間中は、他のガス消費機器が使われないための技術が提案されている(特許文献2参照)。

0007

また、利用者に、燃焼ガスにより冷媒の熱交換を行う機器(例えば、特許文献3に記載の温水式床暖房システム)を利用しないよう促す場合もある。

0008

特許文献1には、ガスが微量漏洩していると判定する期間(30日)の3日前に相当する日(27日)において、発電を1日中停止させ、そして、1日が経過すると、起動禁止解除条件が満たされた状態として、発電が許可される構成が記載されている。

0009

また、特許文献2には、漏洩判定回避用停止処理の実行中において、暖房燃焼運転処理を実行しても、燃料ガス消費状態を適切にもたらすように、燃料ガス非消費状態を生成するための設定経過時間が経過してから暖房燃焼運転処理を実行することが記載されている。

0010

参考として、特許文献3には、温水式床暖房システムの一般的構造が示されている。すなわち、燃焼ガスを用いた熱源機床暖房パネルとの間で温水を循環する配管構築し、熱源機での熱交換によって、配管内を循環する温水を加熱すると共に、かつ、床暖房パネルからの放熱居室内暖房するシステムである。

先行技術

0011

特開2005−353292号公報
特開2018−73515号公報
特開2006−145119号公報

発明が解決しようとする課題

0012

しかしながら、従来は、発電休止期間中にガス消費機器を使うことができないことは、利用者に利用制限を強いることになり、コージェネレーション装置を含むガス関連設備への信頼度の低下につながる。特に、冬季において、温水式床暖房システムが利用できないのは、他のガス関連設備である給湯機器等に比べると、利用者への信頼度の低下は大きい。

0013

本発明は、燃焼ガスの使用制限中であっても、燃焼ガスによる冷媒との熱交換を行う機器を利用することができる熱交換制御装置を得ることにある。

課題を解決するための手段

0014

本発明に係る熱交換制御装置は、燃焼ガスを熱源とする燃焼加熱部と床暖房用の冷媒との間で熱交換を行って床暖房を実行する第1の熱交換処理、及び前記燃焼ガス以外を熱源とする発熱体と床暖房用の冷媒との間で熱交換を行って床暖房を実行する第2の熱交換処理の何れかの熱交換処理に切り替え可能な配管部と、前記燃焼ガスの使用が可能な場合に前記第1の熱交換処理を選択し、前記燃焼ガスの使用が制限された場合に前記第2の熱交換処理を選択する選択部と、前記選択部で選択された熱交換処理に切り替える切替制御部と、を有している。

0015

本発明によれば、配管部は、第1の熱交換処理と第2の熱交換処理を備え、何れかに切り替え可能となっている。選択部では、燃焼ガスの使用が可能な場合に第1の熱交換処理を選択し、燃焼ガスの使用が制限された場合に第2の熱交換処理を選択する。

0016

切替制御部では、燃焼ガスの使用が制限された場合に第2の熱交換処理を選択する選択部と、前記選択部で選択された熱交換処理に切り替える。

0017

これにより、燃焼ガスの使用可否に関わらず、熱交換処理を行うことができる。

0018

例えば、床暖房装置において、通常は燃焼ガスを熱源として第1の熱交換処理を実行し、循環冷媒(水)を加熱して、床暖房パネルから放熱するが、燃焼ガスを熱源として利用できない場合は、第2の熱交換処理を実行し循環冷媒を加熱する。この場合、第1の熱交換処理の熱交換効率(主熱交換効率)、第2の熱交換処理の熱交換効率(副熱交換効率)とに差を設けてもよい(主熱交換処理効率>副熱交換効率)。

0019

本発明において、前記発熱体が、貯湯タンク内貯留された温水であることを特徴としている。

0020

例えば、貯湯タンクには余剰の温水が貯留されている場合があり、この温水を発熱体として利用することができる。

0021

本発明において、前記貯湯タンクが、発電部と併設されたコージェネレーション装置の一部であり、前記貯湯タンク内の温水は、前記発電部の発電時に発生する熱を利用して加熱されることを特徴としている。

0022

発電部の発電時には発熱を伴い、この発熱を貯湯タンク内の温水の加熱に利用する。

0023

本発明において、前記燃焼ガスの使用が制限される時期を予測し、当該予測した期間の開始時期に、前記貯湯タンク内の温水の温度及び水量が許容範囲の最大となるように、前記貯湯タンク内の温水の消費を制限することを特徴としている。

0024

燃焼ガスの使用が制限される時期を予測可能既知を含む)な場合は、予測した期間の開始時期に、貯湯タンク内の温水の温度及び水量が許容範囲の最大となるように、貯湯タンク内の温水の消費を制限することで、例えば、床暖房装置の副熱交換の発熱体としての利用率を高めることができる。

0025

本発明において、前記発熱体が、前記床暖房の専用の配管に前記第2の熱交換処理の専用として設けられた電気ヒータ、又は、配管設備凍結防止用に予め設けられている電気ヒータであることを特徴としている。

0026

電気ヒータであれば、燃焼ガスの使用の制限に関わらず、発熱体として利用することができる。

0027

以上説明したように本発明は、例えば、貯湯タンクの蓄熱を利用して熱交換することができ、特に、貯湯タンクの蓄熱を利用する時期を予測して蓄熱(温水の温度及び水量)を最大としておくことで、第2の熱交換処理(床暖房の副熱交換処理等)への利用率を向上することができる。

発明の効果

0028

本発明によれば、燃焼ガスの使用制限中であっても、燃焼ガスによる冷媒との熱交換を行う機器を利用することができるという効果を奏する。

図面の簡単な説明

0029

本実施の形態に係るコージェネレーション装置の概略図である。
本実施の形態に係るコントローラの構成を示すブロック図である。
本実施の形態に係る床暖房装置の概略構成図である。
ガス消費制限期間中において、従来のように床暖房が停止した場合(従来例という)と、副熱交換による床暖房を行った場合(本実施例という)との制御温度の差を示す特性図である。
本実施の形態に係る熱交換元切替制御ルーチンを示すフローチャートである。
本実施の形態の変形例1に係る床暖房装置の概略構成図である。
本実施の形態の変形例2に係る床暖房装置の概略構成図である。

実施例

0030

図1には、本発明のコージェネレーション装置の一例としての、本実施の形態に係る家庭用燃料電池コージェネレーション装置、(以下、本実施の形態において、「エネファーム10」という)の概略図が示されている。

0031

エネファーム10は、貯湯ユニット12と燃料電池ユニット14とが併設されたシステムである。なお、併設とは、物理的に隣接していることに限定するものではなく、相互に連携しあうことを意味する。すなわち、貯湯ユニット12と燃料電池ユニット14とが離れた状態で設置され、配管や電気配線等で連結するようにしてもよい。

0032

エネファーム10は、コントローラ16によって制御される。

0033

(コントローラ16の構成)

0034

図2に示される如く、コントローラ16は、CPU34、RAM36、ROM38、I/O40、及びこれらを接続するデータバスコントロールバス等のバス42で構成されたマイクロコンピュータ44を備える。

0035

I/O40には、貯湯ユニット12の制御対象機器12Dと、燃料電池ユニット14の制御対象機器14Dとが接続され、コントローラ16の制御によるそれぞれの動作が制御される。

0036

また、I/O40には、リモコンパネル46、マイコンガスメータ50、及びとスマートメータ63が接続されている。

0037

後述する貯湯タンク32(図1参照)内の水温は、複数の温度層分類される。I/O40には、貯湯タンク32に貯留された温水の温度を検出する複数のサーミスタ51(図1では図示省略)が接続されている。

0038

水は、上層ほど温度が高くなる。このため、貯湯タンク32内の水温は、最上層の温度が高く(高温)、下層に行くに従い温度が低くなり、最下層の温度が低い(低温)。

0039

サーミスタ51は、貯湯タンク32内の各層(例えば、4層に分類した場合は、4層各々)の温度を検出する。コントローラ16では、サーミスタ51で検出した温度に基づいて、水道管33(図1参照)からの給水時期や給水量等を制御する。

0040

図1に示される如く、貯湯ユニット12は、貯湯タンク32を備えている。また、燃料電池ユニット14は、ガス供給管18からガス(例えば、都市ガス13A)を取り込んで水素を精製する燃料処理器20と、水素と酸素とによる改質を中心とした処理で発電しかつ蓄電するスタック22と、スタック22に蓄電された電力直流)を交流に変換し、家屋48内の家電家庭電化製品)や照明等の電力消費機器24に供給するインバータ28とを備えている。

0041

なお、電力消費機器24の代表例として、家電及び照明を挙げたが、本実施の形態において、電力消費機器24とは、家電及び照明を含め、家屋48で必要とされる電気部品は全て電力消費機器を示すものとする(例えば、エネファーム10に関わる制御対象機器12D、14D(図2参照)、リモコンパネル46の電力源等)。

0042

燃料電池ユニット14では、スタック22で発電する際に発熱するため、冷却する必要がある。

0043

一方、貯湯ユニット12では、貯湯タンク32内に水道水等を取り入れ(給水)、給湯設備49(シャワー風呂シンク等)への給湯用として利用するため、加熱(加温)する必要がある。

0044

このため、燃料電池ユニット14は、熱交換器30を備えており、熱交換器30では、スタック22での発電で発生した高熱と、水道管33を介して貯湯ユニット12に設けられた貯湯タンク32内に供給する水の低熱とが熱交換される。

0045

なお、水道管33には、図示しないヒータ(主として、電気ヒータ)が設けられ、ヒータで水道管33を加熱することで、当該水道管33及び周辺機器凍結防止を行う場合がある。

0046

燃料電池ユニット14の一部を構成するインバータ28は、商用電源60との切り替えを制御する切替部62に接続されている。切替部62は、コントローラ16の指示に基づき、電力供給源(燃料電池ユニット14で発電した電力又は商用電源60からの電力)を切り替える。

0047

切替部62の下流側には、電力の消費状態を監視するメータとして、スマートメータ63が取り付けられている。

0048

スマートメータ63には、切替部62による切り替えに依存して、燃料電池ユニット14で発電した電力、或いは、商用電源60からの電力が入力され、電力消費機器24へ供給されるようになっている。言い換えれば、利用者が電力消費機器24を利用する場合、何れかの電力が供給されるため、問題無く電力消費機器24が利用できる。

0049

なお、スマートメータ63は、コントローラ16に接続されており、コントローラ16で制御されるリモコンパネル46に、電力源が表示されるようになっている。

0050

一方、ガス供給管18には、マイコンガスメータ50が取り付けられている。マイコンガスメータ50の下流側には、分岐部18Aが設けられ、その一方の枝管18Bが前記燃料処理器20へガスを供給する管路となる。また、他方の枝管18Cには、さらに分岐部18Dが設けられ、その一方の枝管18Eが家屋48内のガス消費機器66(コンロガスファンヒータ等)へガスを供給する管路とされ、他方の枝管18Fが床暖房装置70の一部を構成する燃焼加熱部72へガスを供給する管路とされる。

0051

(床暖房装置70の構成)

0052

床暖房装置70は、床暖房パネル74を備えており、床暖房パネル74に埋設された放熱配管74Aに温水を供給し、回収することを繰り返す(循環構造)ことで、居室内の空気を温め、暖房する。

0053

放熱配管74A内の水を加熱する手段(加熱源)として、本実施の形態では、燃焼加熱部72(主熱交換)と、熱交換器76(副熱交換)とを備えている。主熱交換と副熱交換とは、予め定めた条件に基づいて何れかが選択され、熱交換制御が実行される。床暖房装置70の詳細構成、並びに、熱交換制御については、後述する。

0054

(マイコンガスメータ50による、微量漏洩監視機能

0055

図1に示される如く、マイコンガスメータ50は、供給するガスの流量を計測すると共に、ガスの供給における異常を監視する複数の機能を有している。主たる監視機能としては、異常流出監視機能、感震機能圧力監視機能、及び長時間使用監視機能等がある。

0056

また、マイコンガスメータ50では、上記の主たる監視機能に加え、ガスの供給を積極的に遮断するものではないが、安全機能として、「微量漏洩監視機能」を搭載している。

0057

微量漏洩監視機能では、微量漏洩が30日間継続した場合に、警報を発令(警報ランプの点滅等)する。

0058

「微量」とは、前述した異常流出監視機能、圧力監視機能、及び長時間使用監視機能での監視で異常と判定されないガス流量であり、予め定めた単位時間当たりの漏洩許容範囲から定める。

0059

また、「継続」の定義としては、1時間以上の間隔を開けずにガスが流れていることとする。言い換えれば、1時間未満(例えば、59分)の流動途絶は、「継続」と認識する。

0060

ここで、エネファーム10では、通常は、発電を目的としてガスを消費し続けているため、微量漏洩監視機能が働かないように、30日が経過する前に、一定の発電休止期間を設けるようにしている。一例として、27日の連続稼働毎に1回、一定時間(24時間)の発電休止期間を設け、安全機能の警報カウンタリセットするようにしている。

0061

一方、微量漏洩監視機能における継続を回避し流動途絶させるため、エネファーム10以外のガス消費機器66(及び床暖房装置70の燃焼加熱部72)を対象として、ガスを消費しないよう、リモコンパネル46の表示機能を用いて、利用者に報知するようにしている。

0062

利用者に対してガスの利用を制限する場合、季節時間帯によっては生活に支障をきたすことが最小限に抑えられる場合がある。しかしながら、一方で、冬季においては、床暖房装置70が利用できなくなるのは、快適な居住空間の確保が困難となり、利用者にとっては、他のガス消費機器66の利用制限よりも精神的及び肉体的の双方に対する負担が大きい。

0063

そこで、本実施の形態では、微量漏洩監視機能における継続を回避するために、ガス消費機器66と同様に、発電が停止しているエネファーム10において、発電停止までに加熱された貯湯タンク32内の温水を利用して、必要最小限の床暖房機能を確保するようにした。

0064

図3は、床暖房装置70の概略構成と、床暖房装置70の配管構造において、コントローラ16によって主熱交換又は副熱交換による熱交換制御の切替制御を行うための概略構成図である。

0065

床暖房装置70は、床暖房パネル74を備えており、床暖房パネル74に埋設された放熱配管74Aに温水を供給し、回収することを繰り返す、循環構造となっている。

0066

床暖房パネル74は、家屋48の特定の居室の床面に敷設され、放熱配管74Aに温水が流れることで、居室内の空気を温め、暖房する。

0067

放熱配管74Aは、床暖房パネル74の外側に設けられた循環配管78と接続され、ポンプ80の駆動で循環する。

0068

循環配管78は、燃焼加熱部72の燃焼室を通過するようになっている。燃焼加熱部72の燃焼室には、バーナ72Aが設けられ、バーナ72Aが燃焼(すなわち、ガス消費)することで、循環配管78内を流れる水が、燃焼室で加熱され、所定の温度を維持することができる(主熱交換)。なお、放熱配管74A内の温水の温度が十分である場合は、三方弁82を切り替えることで、燃焼加熱部72をパスして循環させることも可能となっている。

0069

ここで、本実施の形態に係る床暖房装置70は、燃焼加熱部72とは別に、熱交換器76を備えている。熱交換器76は、循環配管78の一部が通過されると共に、エネファーム10の貯湯ユニット12に搭載されている貯湯タンク32を循環する貯湯タンク配管84の一部が通過する構成となっている。

0070

この熱交換器76の中で、貯湯タンク配管84を流れる温水の熱が、床暖房装置70の循環配管78を流れる水へ移行する熱交換がなされる。

0071

この熱交換器76による熱交換は、前記燃焼加熱部72からの受熱が主熱交換であるのに対し、副熱交換という位置付けとなっている。

0072

コントローラ16では、マイコンガスメータ50による微量漏洩監視機能の継続を回避するためのガス消費制限時期を認識し、当該期間中、燃焼加熱部72でのバーナ72Aの燃焼を停止する。

0073

従来の床暖房装置70では、燃焼加熱部72での主熱交換が停止されると、放熱配管74A及び循環配管78を流れる水を加熱する手段がないため、床暖房機能が停止し、利用者は、停止中の床暖房の利用を断念する、或いは別の暖房設備を利用するといった不便を強いられていた。

0074

そこで、本実施の形態では、エネファーム10において、ガス消費制限により燃料電池ユニット14による発電が停止しているものの、貯湯ユニット12の貯湯タンク32内の温水の温度がある程度確保されていることに着目し、その一部を床暖房装置70での熱交換の熱源として利用するようにした。

0075

熱交換器76では、主熱交換の停止中にポンプ76Aを駆動して、貯湯タンク配管84に、貯湯タンク32内の温水を循環させる。この貯湯タンク配管84から熱を受けて循環配管78内の水が加熱され、放熱配管74Aから放熱されることで床暖房が継続される。

0076

図4は、ガス消費制限期間中において、従来のように床暖房が停止した場合(従来例という)と、副熱交換による床暖房を行った場合(本実施例という)との制御温度の差を示す特性図である。

0077

図4に示す鎖線Aは、制御温度であり、主熱交換による床暖房を実行している場合は、ほぼこの制御温度が維持される。

0078

従来例は、図4点線Bで示すように、ガス消費制限開始時に制御温度から温度h2だけ低下し、その後、傾きθ2で徐々に降下していく。

0079

一方、本実施例は、図4実線Cで示すように、ガス消費制限開始時に制御温度から温度h1だけ低下し、その後、傾きθ1で徐々に降下していくものの、従来例に比べて、低下温度が少なく、傾きも小さい。

0080

従って、副熱交換による床暖房制御の継続は、主熱交換による床暖房制御には劣るものの、居室内の温度が急激に低下することを抑制できることになる。

0081

なお、図4に示す特性は一例であり、ガス消費制限期間中に、一切熱交換をしないよりも床暖房能力を向上できればよく、主熱交換による床暖房能力と、副熱交換による床暖房能力との優劣を問うものではない。例えば、副熱交換による床暖房能力が、制御温度を維持することができる能力を持つことは、貯湯タンク32に貯留されている温水量と温水の温度が確保できれば可能である。

0082

以下に、本実施の形態の作用を、図5のフローチャートに従い説明する。

0083

図5は、本実施の形態に係る熱交換元切替制御ルーチンを示すフローチャートである。

0084

テップ100では、ガス消費制限中か否かが判断される。

0085

このステップ100で否定判定された場合は、ガス消費制限は行われていない、或いは、ガス消費制限が終了したと判断され、ステップ102へ移行して、副熱交換による床暖房制御中か否かが判断される。

0086

ステップ102で肯定判定されると、ステップ104へ移行して、副熱交換による床暖房制御を終了し、ステップ106へ移行する。また、ステップ102で否定判定された場合は、ステップ106へ移行する。

0087

ステップ106では、居室内の設定温度読み出し、次いで、ステップ108へ移行して温水による床暖房能力を演算する。床暖房能力とは、循環配管78を循環する温水の温度を調整することであり、本実施の形態では流量は一定とする。

0088

次のステップ110では、演算結果に基づき、燃焼加熱部72のガス燃焼量を調整し、熱交換を実行し(主熱交換)、ステップ120へ移行する。

0089

一方、ステップ100において肯定判定された場合は、ガス消費制限期間中、或いはガス消費制限期間が開始したと判断され、ステップ112へ移行して、居室内の設定温度を読み出し、次いで、ステップ114へ移行して、副熱交換が必要か否かを判断する。

0090

このステップ114で肯定判定された場合は、ステップ116へ移行して、貯湯タンク32の温水を循環して熱交換を実行し(副熱交換)、ステップ120へ移行する。

0091

また、ステップ114で否定判定された場合は、ステップ118へ移行して、副熱交換による床暖房制御を停止して、ステップ120へ移行する。

0092

すなわち、副熱交換による床暖房制御では、制御温度よりも高くなることはなく(あったとしても、図4に示される如く、徐々に低下することが見込まれる)、例えば、循環する温水の流量制御等は不要であり、循環するか否かのみの制御となる。なお、流量制御を否定するものではない。

0093

ステップ120では、床暖房運転停止指示があったか否かが判断され、否定判定された場合は、ステップ100へ戻り、上記工程を繰り返す。

0094

また、ステップ120で肯定判定された場合は、ステップ122へ移行して、運転停止処理を実行し、このルーチンは終了する。

0095

以上説明した如く、本実施の形態では、給湯として利用する貯湯タンク32内の温水を、ガス消費制限期間中に限り、床暖房装置70の熱交換の熱源として利用できるため、ガス消費制限期間中であっても、床暖房装置70による暖房を継続することができる。

0096

なお、貯湯タンク32内の温度は、給湯を目的として、温水の温度が制御されているが、ガス消費制限期間が迫った時点で、通常(給湯を目的とした温度制御)よりも高い温度に制御してもよい。これにより、床暖房装置70の熱源として貯湯タンク32内の温水を利用しても、温度低下が抑制することができる。

0097

なお、本実施の形態では、コージェネレーション装置としてエネファーム10(家庭用燃料電池コージェネレーションシステム)を適用したが、エコウェイル(家庭用ガスコージェネレーションシステム)を用いてもよい。

0098

また、発電機能はないが貯湯タンクを備えたシステム(潜熱回収型ガス給湯器(エコジューズ)等)であっても適用可能である。

0099

(変形例)

0100

なお、本実施の形態では、副熱交換による床暖房制御の熱源として、エネファーム10等のコージェネレーションシステムの貯湯ユニット12に設けられた貯湯タンク32内の温水を利用し、熱交換器76によって、床暖房装置70の循環配管78を流れる水と熱交換(副熱交換)を行うようにしたが、エネファーム10等のコージェネレーションシステムが設置されていない家屋(例えば、家庭用ヒートポンプ式給湯器(エコキュート)等)の場合では、副熱交換による床暖房制御の熱源として、以下の変形例(変形例1及び変形例2)が適用可能である。

0101

「変形例1」

0102

図6には、本実施の形態の変形例1に係る床暖房装置86が示されている。なお、本実施の形態と同一構成部分については、同一の符号を付して、その構成の説明を省略する。

0103

変形例1の床暖房装置86では、熱交換器87内を流れる熱交換元配管88の途中に、ポンプ89及び電気ヒータ(電熱器等)90が配置されている。電気ヒータ90は、商用電源60から電力が供給され、スイッチ91をオン状態とすることで発熱する。この電気ヒータ90の発熱によって熱交換元配管88内を流れる流体を加熱する構成である。

0104

熱交換器87では、熱交換元配管88と床暖房装置86の循環配管78との間で熱交換(副熱交換)が実行され、燃焼加熱部72が使用できない期間(ガス消費制限期間)中であっても、床暖房を継続することができる。

0105

「変形例2」

0106

図7には、本実施の形態の変形例2に係る床暖房装置92が示されている。なお、本実施の形態又は変形例1と同一構成部分については、同一の符号を付して、その構成の説明を省略する。

0107

変形例2の床暖房装置92では、電気ヒータ90を床暖房装置92の循環配管78に直接介在させる構成である。すなわち、電気ヒータ90自体が、本実施の形態に係る副熱交換のための熱交換として機能し、循環配管78を流れる水を加熱(副熱交換)が実行され、燃焼加熱部72が使用できない期間(ガス消費制限期間)中であっても、床暖房を継続することができる。

0108

10家庭用燃料電池コージェネレーション装置(エネファーム)
12貯湯ユニット
12D制御対象機器
14燃料電池ユニット
14D 制御対象機器
16コントローラ(選択部、切替制御部)
18ガス供給管
18A分岐部
18B枝管
18C 枝管
18D 分岐部
18E 枝管
18F 枝管
20燃料処理器
22スタック
24電力消費機器
28インバータ
30熱交換器
32貯湯タンク
33水道管
34 CPU
36 RAM
38 ROM
40 I/O
42バス
44マイクロコンピュータ
46リモコンパネル
48家屋
49給湯設備
50マイコンガスメータ
51サーミスタ
60商用電源
62切替部
63スマートメータ
66ガス消費機器
70床暖房装置
72燃焼加熱部(第1の熱交換処理)
72Aバーナ
74床暖房パネル
74A放熱配管
76 熱交換器(第2の熱交換処理)
78循環配管(配管部「第1の熱交換処理」)
80ポンプ
82三方弁
84 貯湯タンク配管(配管部「第2の熱交換処理」)

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