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公開番号2024125755
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-09-19
出願番号2023033801
出願日2023-03-06
発明の名称燃料電池排熱利用システム
出願人大阪瓦斯株式会社
代理人弁理士法人R&C
主分類F24D 18/00 20220101AFI20240911BHJP(加熱;レンジ;換気)
要約【課題】全体構成の簡素化及び省エネルギー化を図りながらも、使用者の快適性を損なうことなく、暖房対象空間を暖房できる燃料電池排熱利用システムを提供する。
【解決手段】燃料電池の排熱を回収して目標温度の湯水を貯留する貯湯槽と、暖房用熱交換器を経由する形態で熱媒を暖房端末に対して循環させる暖房回路と、貯湯槽の上部と底部とを接続しかつ暖房用熱交換器を経由する熱放出回路と、熱放出回路を通して湯水を循環させる熱放出用循環ポンプと、暖房回路における暖房用熱交換器にて加熱された熱媒の温度を検出する温度センサとを備え、運転制御部が、温度センサの検出温度が設定基準温度になるように熱放出回路を通した湯水循環量を調整する基準暖房運転と、温度センサの検出温度が設定基準温度よりも低い予備暖房温度になるように熱放出回路を通した湯水循環量を調整する予備暖房運転を実行する。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
燃料電池の排熱を回収して上部側を高温とする温度成層を形成する状態で目標温度の湯水を貯留する貯湯槽と、
暖房対象空間を暖房する暖房端末と、
暖房用熱交換器を経由する形態で熱媒を前記暖房端末に対して循環させる暖房回路と、
前記暖房回路を通して熱媒を循環させる暖房用循環ポンプと、
を備えた燃料電池排熱利用システムであって、
前記貯湯槽の上部と底部とを接続しかつ前記暖房用熱交換器を経由する熱放出回路と、
前記貯湯槽の上部から取り出した湯水を当該貯湯槽の底部に戻す形態で前記熱放出回路を通して湯水を循環させる熱放出用循環ポンプと、
前記暖房回路における前記暖房用熱交換器にて加熱された熱媒の温度を検出する温度センサと、
前記温度センサの検出温度が設定基準温度になるように前記熱放出用循環ポンプによる前記熱放出回路を通した湯水循環量を調整する基準暖房運転と、前記温度センサの検出温度が前記設定基準温度よりも低い予備暖房温度になるように前記熱放出用循環ポンプによる前記熱放出回路を通した湯水循環量を調整する予備暖房運転とを実行する運転制御部とを備える燃料電池排熱利用システム。
続きを表示（約 380 文字）【請求項２】
前記運転制御部が、過去の暖房利用実績データに基づいて予測利用時間帯を予測し、当該予測利用時間帯の開始時刻の設定時間前を予備暖房運転開始時刻として、前記予備暖房運転を開始する請求項１に記載の燃料電池排熱利用システム。
【請求項３】
前記運転制御部が、暖房運転指令が指令されると、前記予備暖房運転を停止して前記基準暖房運転を開始する請求項２に記載の燃料電池排熱利用システム。
【請求項４】
前記運転制御部が、前記暖房運転指令が指令されることなく前記予測利用時間帯が終了すると、前記予備暖房運転を停止する請求項３に記載の燃料電池排熱利用システム。
【請求項５】
前記燃料電池が、水素燃料が供給されて発電するように構成されている請求項１～４のいずれか１項に記載の燃料電池排熱利用システム。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料電池の排熱を回収して上部側を高温とする温度成層を形成する状態で目標温度の湯水を貯留する貯湯槽と、暖房対象空間を暖房する暖房端末と、暖房用熱交換器を経由する形態で前記暖房端末に対して熱媒を循環させる暖房回路と、前記暖房回路を通して熱媒を循環させる暖房用循環ポンプと、を備えた燃料電池排熱利用システムに関する。
続きを表示（約 1,900 文字）【背景技術】
【０００２】
かかる燃料電池排熱利用システムは、貯湯槽に、燃料電池の排熱を回収して上部側を高温とする温度成層を形成する状態で目標温度の湯水を貯留することにより、例えば、給湯を行えるようにしたものである。ちなみに、目標温度は、一般に、６０℃である。つまり、貯湯槽には、６０℃の湯水が温度成層を形成する状態で貯留されることになる。
【０００３】
このような燃料電池排熱利用システムの従来例として、暖房用熱交換器を経由して湯水を循環させる循環回路が設けられ、この循環回路を流動する湯水を、燃料電池の排熱を回収して熱を供給する排熱供給用の熱交換器及び補助熱源機にて加熱するように構成されたものがある（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
特許第３９７７９８１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来の燃料電池排熱利用システムは、都市ガス等のガス燃料を燃焼させる補助熱源機を備えるものであるから、暖房端末に対して循環させる熱媒を、貯湯槽に貯留される湯水の目標温度（例えば、６０℃）よりも高温の目標高温度（例えば、８０℃）に加熱する必要がある場合においても、循環回路を流動する湯水を目標高温度に適切に加熱することにより、結果的に、暖房端末に対して循環させる熱媒を目標高温度に適切に加熱することができる。
【０００６】
すなわち、暖房端末が、例えば、居室（暖房対象空間）に設置された床暖房装置である場合においては、暖房運転の開始時には、熱媒を目標高温度として、例えば、８０℃程度に加熱して、ホットダッシュ運転を適切に行うことができる。また、暖房端末が、例えば、浴室暖房乾燥機である場合には、熱媒を目標高温度として、例えば、８０℃程度に加熱して、暖房運転の開始時から高温の温風を浴室（暖房対象空間）に供給することができる。
【０００７】
しかしながら、補助熱源機を備える場合には、燃料電池排熱利用システムの全体構成が複雑になり、しかも、都市ガス等のガス燃料を燃焼させて補助熱源機を作動させることになるため、省エネルギー化を図り難い不都合があり、補助熱源機を省略することが望まれている。
【０００８】
本発明は、上記実状に鑑みて為されたものであって、その目的は、全体構成の簡素化及び省エネルギー化を図りながらも、使用者の快適性を損なうことなく、暖房対象空間を暖房できる燃料電池排熱利用システムを提供する点にある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の燃料電池排熱利用システムは、燃料電池の排熱を回収して上部側を高温とする温度成層を形成する状態で目標温度の湯水を貯留する貯湯槽と、
暖房対象空間を暖房する暖房端末と、
暖房用熱交換器を経由する形態で熱媒を前記暖房端末に対して循環させる暖房回路と、
前記暖房回路を通して熱媒を循環させる暖房用循環ポンプと、
を備えたものであって、その特徴構成は、
前記貯湯槽の上部と底部とを接続しかつ前記暖房用熱交換器を経由する熱放出回路と、
前記貯湯槽の上部から取り出した湯水を当該貯湯槽の底部に戻す形態で前記熱放出回路を通して湯水を循環させる熱放出用循環ポンプと、
前記暖房回路における前記暖房用熱交換器にて加熱された熱媒の温度を検出する温度センサと、
前記温度センサの検出温度が設定基準温度になるように前記熱放出用循環ポンプによる前記熱放出回路を通した湯水循環量を調整する基準暖房運転と、前記温度センサの検出温度が前記設定基準温度よりも低い予備暖房温度になるように前記熱放出用循環ポンプによる前記熱放出回路を通した湯水循環量を調整する予備暖房運転とを実行する運転制御部とを備える点を特徴とする。
【００１０】
すなわち、貯湯槽の上部と底部とを接続しかつ暖房用熱交換器を経由する熱放出回路を通して、貯湯槽に貯留された湯水を循環させることにより、暖房端末に対して循環させる熱媒を、貯湯槽に貯留された湯水を用いて加熱することができる。
つまり、補助熱源機を省略した形態で、暖房端末に対して循環させる熱媒を、貯湯槽に貯留された湯水を用いて加熱することができるから、全体構成の簡素化及び省エネルギー化を図ることができる。
（【００１１】以降は省略されています）

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