(57)【要約】【課題】２つの蓄熱タンクで各別に貯えられた蓄熱媒体を、熱利用装置に対して適切に供給できる熱供給システムを提供する。【解決手段】熱供給システムが、熱電併給装置１１と、第１蓄熱タンク１３と、熱電併給装置１１で発生した熱が供給される排熱回収用熱交換器１２と、第１蓄熱タンク１３の蓄熱媒体を排熱回収用熱交換器１２を経由して第１蓄熱タンク１３に戻す第１循環路１４と、ヒートポンプ装置Ｈと、蓄熱媒体を貯える第２蓄熱タンク２１と、第２蓄熱タンク２１の蓄熱媒体を、ヒートポンプ装置Ｈの凝縮器２２を経由して第２蓄熱タンク２１に戻す第２循環路２７と、第１蓄熱タンク１３の蓄熱媒体を第２蓄熱タンク２１に移送できる蓄熱媒体移送路１５とを備え、第２蓄熱タンク２１の容積は第１蓄熱タンク１３の容積よりも大きく、第２蓄熱タンク２１の蓄熱媒体が熱利用装置５に対して供給される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱電併給装置と、
蓄熱媒体を貯える第１蓄熱タンクと、
前記熱電併給装置で発生した熱が供給される排熱回収用熱交換器と、
前記第１蓄熱タンクから抜き出した蓄熱媒体を、前記排熱回収用熱交換器を経由して前記第１蓄熱タンクに戻すことができる第１循環路と、
冷媒を圧縮する圧縮機と、冷媒から放熱させる凝縮器と、冷媒を減圧させる減圧弁と、冷媒に吸熱させる蒸発器とを有するヒートポンプ装置と、
蓄熱媒体を貯える第２蓄熱タンクと、
前記第２蓄熱タンクから抜き出した蓄熱媒体を、前記凝縮器を経由して前記第２蓄熱タンクに戻すことができる第２循環路と、
前記第１蓄熱タンクに貯えている蓄熱媒体を前記第２蓄熱タンクに移送できる蓄熱媒体移送路と、を備え、
前記第２蓄熱タンクの容積は前記第１蓄熱タンクの容積よりも大きく、
前記第２蓄熱タンクから抜き出された蓄熱媒体が熱利用装置に対して供給される熱供給システム。
【請求項２】
前記第１蓄熱タンクから前記第２蓄熱タンクへの蓄熱媒体の移送処理を制御する制御装置を備え、
前記制御装置は、所定の熱移送条件が満たされると前記移送処理を実行し、当該移送処理を実行した後は次に前記熱移送条件が満たされるまでは前記移送処理を実行しない請求項１に記載の熱供給システム。
【請求項３】
前記制御装置は、前記第１蓄熱タンクでの蓄熱量が第１上限値以上になると前記熱移送条件が満たされたと判定する請求項２に記載の熱供給システム。
【請求項４】
前記制御装置は、前記移送処理において、前記第１蓄熱タンクから前記第２蓄熱タンクへ、前記第１蓄熱タンクの容積の５０％以上の所定移送量の蓄熱媒体を移送する請求項３に記載の熱供給システム。
【請求項５】
前記制御装置は、前記移送処理において、前記第２蓄熱タンクでの蓄熱量が少ないほど前記所定移送量を大きい値に設定する請求項４に記載の熱供給システム。
【請求項６】
前記制御装置は、前記第１蓄熱タンクでの蓄熱量が第１上限値未満の第１下限値以上であり且つ前記第２蓄熱タンクでの蓄熱量が第２下限値未満になると前記熱移送条件が満たされたと判定する請求項２に記載の熱供給システム。
【請求項７】
前記制御装置は、前記第２蓄熱タンクでの蓄熱量が満杯状態である場合、前記移送処理の実行を停止する請求項２〜６の何れか一項に記載の熱供給システム。
【請求項８】
前記制御装置は、
所定時間後に前記第１蓄熱タンク及び前記第２蓄熱タンクで蓄えておくべき目標蓄熱量から、前記第２蓄熱タンクでの現在の蓄熱量と、前記第１蓄熱タンクでの現在の蓄熱量と、前記所定時間後まで前記熱電併給装置を所定出力で連続運転することで前記第１蓄熱タンクに追加で蓄えることができる予測第１蓄熱量とを減算して不足蓄熱量を導出し、
前記所定時間後までに前記ヒートポンプ装置を運転することで前記第２蓄熱タンクに前記不足蓄熱量が追加で蓄えられるように前記ヒートポンプ装置の運転スケジュールを決定する請求項２〜７の何れか一項に記載の熱供給システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、蓄熱媒体を熱利用装置に対して供給する熱供給システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、ヒートポンプ装置を利用した熱供給システムが記載されている。具体的には、特許文献１に記載のシステムは、冷媒を圧縮する圧縮機と、冷媒から放熱させる凝縮器（室内熱交換器）と、冷媒を減圧させる減圧弁と、冷媒に吸熱させる蒸発器（室外熱交換器）とを有するヒートポンプ装置を備え、そのヒートポンプ装置の凝縮器において冷媒から回収した熱を、温水の状態で蓄熱タンクに蓄える構成になっている。そして、蓄熱タンクに貯えた高温の温水は、給湯などの用途に利用される。
【０００３】
特許文献１に記載のシステムが備えるヒートポンプ装置は、熱を発生させることはできるが、電気を発生させることはできない。そのため、例えば家庭内で使用する電気を発生させるためには、燃料電池などの装置を設置する必要がある。燃料電池は熱と電気とを併せて発生させる熱電併給装置である。そのため、燃料電池を備える熱電併給システムは、燃料電池で発生させた熱を回収した高温の蓄熱媒体を貯える蓄熱タンクを備えている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１１−２３１９５０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
熱のみを発生する特許文献１に記載のようなヒートポンプシステムと、発電も行える熱電併給システムとの両方を設置することを希望するユーザもいると考えられる。その場合、大幅な改造を行わずに双方のシステムを組み合わせようとすると、ヒートポンプシステムの蓄熱タンクと、熱電併給システムの蓄熱タンクとが併存することになる。
【０００６】
尚、ヒートポンプ装置及び熱電併給装置という２つの熱源で発生した熱を、各別に蓄熱タンクで蓄える構成のシステムになるとしても、２つの蓄熱タンクで各別に貯えられた蓄熱媒体を、熱利用装置に対してどのように供給すれば良いのかは不明である。
【０００７】
本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、２つの蓄熱タンクで各別に貯えられた蓄熱媒体を、熱利用装置に対して適切に供給できる熱供給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】
【０００８】
上記目的を達成するための本発明に係る熱供給システムの特徴構成は、熱電併給装置と、蓄熱媒体を貯える第１蓄熱タンクと、前記熱電併給装置で発生した熱が供給される排熱回収用熱交換器と、前記第１蓄熱タンクから抜き出した蓄熱媒体を、前記排熱回収用熱交換器を経由して前記第１蓄熱タンクに戻すことができる第１循環路と、冷媒を圧縮する圧縮機と、冷媒から放熱させる凝縮器と、冷媒を減圧させる減圧弁と、冷媒に吸熱させる蒸発器とを有するヒートポンプ装置と、蓄熱媒体を貯える第２蓄熱タンクと、前記第２蓄熱タンクから抜き出した蓄熱媒体を、前記凝縮器を経由して前記第２蓄熱タンクに戻すことができる第２循環路と、前記第１蓄熱タンクに貯えている蓄熱媒体を前記第２蓄熱タンクに移送できる蓄熱媒体移送路と、を備え、前記第２蓄熱タンクの容積は前記第１蓄熱タンクの容積よりも大きく、前記第２蓄熱タンクから抜き出された蓄熱媒体が熱利用装置に対して供給される点にある。
【０００９】
上記特徴構成によれば、熱電併給装置の運転により発生した熱を第１蓄熱タンクに蓄えると共に蓄熱媒体移送路を経由して第２蓄熱タンクに移送でき、ヒートポンプ装置の運転により発生した熱を第２蓄熱タンクに蓄えることができる。このように、より容積の大きい第２蓄熱タンクに熱を集め、その第２蓄熱タンクから抜き出された蓄熱媒体を熱利用装置に対して供給できる。その結果、熱利用装置で急な熱需要が生じても、第２蓄熱タンクから多量の蓄熱媒体を供給できる。
また、第１蓄熱タンクの容積が小さくても、第１蓄熱タンクが高温の蓄熱媒体で満杯になった時点又は満杯になる前などの適当なタイミングで、第１蓄熱タンクに貯えた蓄熱媒体を第２蓄熱タンクに対して適宜移送できる。その結果、第１蓄熱タンクに熱を供給する熱電併給装置を運転させ続けることができる。
更に、熱電併給装置及びそこで発生した熱を蓄える第１蓄熱タンクを備えるシステム並びにヒートポンプ装置及びそこで発生した熱を蓄える第２蓄熱タンクを備えるシステムに対して、例えば何れか一方の蓄熱タンクを取り除く等といった大幅な改造を施すことなく、両方のシステムを併存させることができる。
従って、２つの蓄熱タンクで各別に貯えられた蓄熱媒体を、熱利用装置に対して適切に供給できる熱供給システムを提供できる。
【００１０】
本発明に係る熱供給システムの別の特徴構成は、前記第１蓄熱タンクから前記第２蓄熱タンクへの蓄熱媒体の移送処理を制御する制御装置を備え、前記制御装置は、所定の熱移送条件が満たされると前記移送処理を実行し、当該移送処理を実行した後は次に前記熱移送条件が満たされるまでは前記移送処理を実行しない点にある。
【００１１】
熱電併給装置を連続運転する場合、第１蓄熱タンクには高温の蓄熱媒体が連続的に供給される。その高温の蓄熱媒体を第１蓄熱タンクから第２蓄熱タンクへと移送する移送処理を常時実行した場合、蓄熱媒体移送路を流れている蓄熱媒体からの放熱が継続的に発生し、蓄熱媒体を移送するための動力（例えばポンプの動力）が継続的に必要になる。その結果、熱供給システムの省エネルギー性が悪化する可能性がある。
ところが本特徴構成では、制御装置は、所定の熱移送条件が満たされると移送処理を実行し、その移送処理を実行した後は次に熱移送条件が満たされるまでは移送処理を実行しない。つまり、蓄熱媒体移送路を流れている蓄熱媒体からの放熱が発生し、蓄熱媒体を移送するための動力が必要になるのは、移送処理が実行されている間だけになる。従って、熱供給システムの省エネルギー性が良好になる。
【００１２】
本発明に係る熱供給システムの更に別の特徴構成は、前記制御装置は、前記第１蓄熱タンクでの蓄熱量が第１上限値以上になると前記熱移送条件が満たされたと判定する点にある。
【００１３】
上記特徴構成によれば、第１蓄熱タンクに蓄えられた熱量が多くなったときに、第１蓄熱タンクから第２蓄熱タンクへの蓄熱媒体の移送処理が行われる。つまり、頻繁な移送処理が行われなくなるため、熱供給システムの省エネルギー性が良好になる。
【００１４】
本発明に係る熱供給システムの更に別の特徴構成は、前記制御装置は、前記移送処理において、前記第１蓄熱タンクから前記第２蓄熱タンクへ、前記第１蓄熱タンクの容積の５０％以上の所定移送量の蓄熱媒体を移送する点にある。
【００１５】
上記特徴構成によれば、１回の移送処理で多量の蓄熱媒体が移送される。つまり、少量の蓄熱媒体の移送が数多く行われる場合に比べて、蓄熱媒体からの放熱量を少なくできる。
【００１６】
本発明に係る熱供給システムの更に別の特徴構成は、前記制御装置は、前記移送処理において、前記第２蓄熱タンクでの蓄熱量が少ないほど前記所定移送量を大きい値に設定する点にある。
【００１７】
上記特徴構成によれば、第２蓄熱タンクには、第１蓄熱タンクから移送されてきた蓄熱媒体も含めて多量の蓄熱媒体が貯えられている状態をつくることができる。従って、熱利用装置に対して、第２蓄熱タンクから多量の蓄熱媒体を供給できる。
【００１８】
本発明に係る熱供給システムの更に別の特徴構成は、前記制御装置は、前記第１蓄熱タンクでの蓄熱量が第１上限値未満の第１下限値以上であり且つ前記第２蓄熱タンクでの蓄熱量が第２下限値未満になると前記熱移送条件が満たされたと判定する点にある。
【００１９】
上記特徴構成によれば、第２蓄熱タンクでの蓄熱量が少なくなり、第１蓄熱タンクでの蓄熱量が第１下限値以上ある場合に、第１蓄熱タンクから第２蓄熱タンクへの蓄熱媒体の移送処理が行われる。従って、移送処理によって、第２蓄熱タンクに貯えている蓄熱媒体を増加させて、熱利用装置に対して第２蓄熱タンクから蓄熱媒体を供給できる体制を整えることができる。
【００２０】
本発明に係る熱供給システムの更に別の特徴構成は、前記制御装置は、前記第２蓄熱タンクでの蓄熱量が満杯状態である場合、前記移送処理の実行を停止する点にある。
【００２１】
第２蓄熱タンクでの蓄熱量が満杯状態になると、それ以上の熱量を第２蓄熱タンクに蓄えることができない。
そこで本特徴構成では、制御装置が、第２蓄熱タンクでの蓄熱量が満杯状態である場合には移送処理の実行を停止することで、移送処理によって第１蓄熱タンクから第２蓄熱タンクへと移送する予定であった熱量を第１蓄熱タンクで蓄え続けることができる。
【００２２】
本発明に係る熱供給システムの更に別の特徴構成は、前記制御装置は、所定時間後に前記第１蓄熱タンク及び前記第２蓄熱タンクで蓄えておくべき目標蓄熱量から、前記第２蓄熱タンクでの現在の蓄熱量と、前記第１蓄熱タンクでの現在の蓄熱量と、前記所定時間後まで前記熱電併給装置を所定出力で連続運転することで前記第１蓄熱タンクに追加で蓄えることができる予測第１蓄熱量とを減算して不足蓄熱量を導出し、前記所定時間後までに前記ヒートポンプ装置を運転することで前記第２蓄熱タンクに前記不足蓄熱量が追加で蓄えられるように前記ヒートポンプ装置の運転スケジュールを決定する点にある。
【００２３】
上記特徴構成によれば、熱電併給装置を所定出力で連続運転させて熱と電気とを発生させると共に、決定された運転スケジュールに従ってヒートポンプ装置を運転して熱を発生させることで、電気を継続的に供給でき、且つ、所定時間後には第１蓄熱タンク及び第２蓄熱タンクで蓄えた目標蓄熱量の熱を熱利用装置に供給できる状態にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】熱供給システムの構成を示す図である。
【図２】不足蓄熱量を導出する手法を模式的に描いた図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下に図面を参照して本発明の実施形態に係る熱供給システムについて説明する。
図１は熱供給システムの構成を示す図である。図示するように、熱供給システムは、熱電併給装置としての燃料電池１１と、蓄熱媒体を貯える第１蓄熱タンク１３と、燃料電池１１で発生した熱が供給される排熱回収用熱交換器１２と、第１蓄熱タンク１３から抜き出した蓄熱媒体を、排熱回収用熱交換器１２を経由して第１蓄熱タンク１３に戻すことができる第１循環路１４と、冷媒を圧縮する圧縮機２３と、冷媒から放熱させる凝縮器（室内熱交換器２２）と、冷媒を減圧させる減圧弁２５と、冷媒に吸熱させる蒸発器（室外熱交換器２４）とを有するヒートポンプ装置Ｈと、蓄熱媒体を貯える第２蓄熱タンク２１と、第２蓄熱タンク２１から抜き出した蓄熱媒体を、凝縮器（室内熱交換器２２）を経由して第２蓄熱タンク２１に戻すことができる第２循環路２７と、第１蓄熱タンク１３に貯えている蓄熱媒体を第２蓄熱タンク２１に移送できる蓄熱媒体移送路１５と、を備える。本実施形態では、水を蓄熱媒体として用いており、流入路（給水路）１から第２蓄熱タンク２１の内部に給水圧が加わった状態になっている。
【００２６】
図１には、熱電併給システム１０が、燃料電池１１及び第１蓄熱タンク１３及び排熱回収用熱交換器１２及び第１循環路１４及び蓄熱媒体移送路１５を有し、ヒートポンプシステム２０が、ヒートポンプ装置Ｈ及び第２蓄熱タンク２１及び第２循環路２７及び蓄熱媒体移送路１５を有する構成を例示している。
【００２７】
〔熱電併給システム１０〕
熱電併給システム１０は、熱と電気とを併せて発生させる熱電併給装置としての燃料電池１１で発生した熱を第１蓄熱タンク１３に蓄える構成になっている。尚、燃料電池１１で発生した電気は電気機器（図示せず）や電力系統などに供給されるが本実施形態では説明を省略する。
図１に示した熱電併給システム１０について具体的に説明すると、燃料電池１１は例えば固体酸化物形燃料電池や固体高分子形燃料電池などである。燃料電池１１の発電作動に伴って発生した熱は排熱回収用熱交換器１２に供給される。熱電併給システム１０は、排熱回収用熱交換器１２と第１蓄熱タンク１３との間で蓄熱媒体を循環させることのできる第１循環路１４を有する。第１循環路１４の途中にはポンプＰ１が設けられている。燃料電池１１及びポンプＰ１の動作は制御装置Ｃが制御する。
【００２８】
制御装置Ｃは、燃料電池１１を運転しているとき、ポンプＰ１を動作させる。ポンプＰ１が動作すると、第１蓄熱タンク１３の下部に貯えられている相対的に低温の蓄熱媒体が第１循環路１４へと取り出され、第１循環路１４を通って排熱回収用熱交換器１２に到達する。そして、排熱回収用熱交換器１２で燃料電池１１から排出された熱によって加熱された後の蓄熱媒体が第１循環路１４を通って第１蓄熱タンク１３の上部に帰還する。このようにして、第１蓄熱タンク１３では、高温の蓄熱媒体が上部に貯えられ、低温の蓄熱媒体が下部に貯えられている状態、即ち、蓄熱媒体が温度成層を形成する状態で貯えられる。排熱回収用熱交換器１２から第１蓄熱タンク１３に向かう間の第１循環路１４の途中には、蓄熱媒体の温度を測定する温度センサ１６が設けられている。制御装置Ｃは、この温度センサ１６によって測定される、排熱回収用熱交換器１２の下流側を流れる蓄熱媒体の温度が目標温度（例えば７０℃など）になるように、ポンプＰ１の動作を制御する。
【００２９】
第１蓄熱タンク１３には、貯えられている蓄熱媒体の温度を測定する温度センサＴ１１，Ｔ１２，Ｔ１３，Ｔ１４，Ｔ１５が設けられている。温度センサＴ１１が第１蓄熱タンク１３の最も上部に貯えられている蓄熱媒体の温度を測定し、温度センサＴ１５が第１蓄熱タンク１３の最も下部に貯えられている蓄熱媒体の温度を測定し、温度センサＴ１２，Ｔ１３，Ｔ１４はそれらの間に貯えられている蓄熱媒体の温度を測定するように構成されている。
【００３０】
本実施形態の例では、第１蓄熱タンク１３の容積は３０Ｌである。そして、温度センサＴ１１は、第１蓄熱タンク１３の頂部からの容積が１Ｌの位置に設けられる。温度センサＴ１２は、第１蓄熱タンク１３の頂部からの容積が５Ｌの位置に設けられる。温度センサＴ１３は、第１蓄熱タンク１３の頂部からの容積が１５Ｌの位置に設けられる。温度センサＴ１４は、第１蓄熱タンク１３の頂部からの容積が２５Ｌの位置に設けられる。温度センサＴ１５は、第１蓄熱タンク１３の頂部からの容積が２９Ｌの位置に設けられる。このような構成を採用することで、制御装置Ｃは、温度センサＴ１１，Ｔ１２，Ｔ１３，Ｔ１４，Ｔ１５の測定結果に基づいて、上述した目標温度（７０℃）の蓄熱媒体が第１蓄熱タンク１３の内部でどれだけ貯えられているのかを判定できる。つまり、制御装置Ｃは、第１蓄熱タンク１３での現在の蓄熱量を判定できる。加えて、制御装置Ｃは、温度センサＴ１１，Ｔ１２，Ｔ１３，Ｔ１４，Ｔ１５の全てで目標温度の蓄熱媒体の存在を検知したとき、第１蓄熱タンク１３に目標温度の蓄熱媒体が満杯の状態になっていると判定できる。
【００３１】
〔ヒートポンプシステム２０〕
ヒートポンプシステム２０は、ヒートポンプ装置Ｈで発生した熱を第２蓄熱タンク２１に蓄える構成になっている。
図１に示したヒートポンプシステム２０について具体的に説明すると、ヒートポンプ装置Ｈは例えば電動機によって圧縮機２３を駆動するＥＨＰなどである。ヒートポンプシステム２０は、ヒートポンプ装置Ｈと第２蓄熱タンク２１との間で蓄熱媒体を循環させることのできる第２循環路２７を有する。第２循環路２７の途中にはポンプＰ２が設けられている。ヒートポンプ装置Ｈ及びポンプＰ２の動作は制御装置Ｃが制御する。
【００３２】
制御装置Ｃは、ヒートポンプ装置Ｈを運転しているとき、ポンプＰ２を動作させる。ポンプＰ２が動作すると、第２蓄熱タンク２１の下部に貯えられている相対的に低温の蓄熱媒体が第２循環路２７へと取り出され、第２循環路２７を通ってヒートポンプ装置Ｈの凝縮器（室内熱交換器２２）に到達する。ヒートポンプ装置Ｈでは、圧縮機２３によって圧縮された冷媒が冷媒循環路２６を流れ、蒸発器（室外熱交換器２４）に供給される。そして、蒸発器（室外熱交換器２４）で外気の熱を吸熱した冷媒を減圧弁２５で減圧させた後、凝縮器（室内熱交換器２２）で第２循環路２７を流れる蓄熱媒体と冷媒との熱交換が行われることで、冷媒からの放熱、即ち、蓄熱媒体の加熱が行われる。そして、ヒートポンプ装置Ｈの凝縮器（室内熱交換器２２）で加熱された後の蓄熱媒体が第２循環路２７を通って第２蓄熱タンク２１の上部に帰還する。このようにして、第２蓄熱タンク２１では、高温の蓄熱媒体が上部に貯えられ、低温の蓄熱媒体が下部に貯えられている状態、即ち、蓄熱媒体が温度成層を形成する状態で貯えられる。ヒートポンプ装置Ｈの凝縮器（室内熱交換器２２）から第２蓄熱タンク２１に向かう間の第２循環路２７の途中には、蓄熱媒体の温度を測定する温度センサ２８が設けられている。制御装置Ｃは、この温度センサ２８によって測定される、ヒートポンプ装置Ｈの凝縮器（室内熱交換器２２）の下流側を流れる蓄熱媒体の温度が目標温度（例えば７０℃など）になるように、ポンプＰ２の動作を制御する。
【００３３】
第２蓄熱タンク２１には、貯えられている蓄熱媒体の温度を測定する温度センサＴ２１，Ｔ２２，Ｔ２３，Ｔ２４，Ｔ２５が設けられている。温度センサＴ２１が第２蓄熱タンク２１の最も上部に貯えられている蓄熱媒体の温度を測定し、温度センサＴ２５が第２蓄熱タンク２１の最も下部に貯えられている蓄熱媒体の温度を測定し、温度センサＴ２２，Ｔ２３，Ｔ２４はそれらの間に貯えられている蓄熱媒体の温度を測定するように構成されている。
【００３４】
本実施形態の例では、第２蓄熱タンク２１の容積は１００Ｌである。そして、温度センサＴ２１は、第２蓄熱タンク２１の頂部からの容積が１Ｌの位置に設けられる。温度センサＴ２２は、第２蓄熱タンク２１の頂部からの容積が１０Ｌの位置に設けられる。温度センサＴ２３は、第２蓄熱タンク２１の頂部からの容積が５０Ｌの位置に設けられる。温度センサＴ２４は、第２蓄熱タンク２１の頂部からの容積が７５Ｌの位置に設けられる。温度センサＴ２５は、第２蓄熱タンク２１の頂部からの容積が９９Ｌの位置に設けられる。このような構成を採用することで、制御装置Ｃは、温度センサＴ２１，Ｔ２２，Ｔ２３，Ｔ２４，Ｔ２５の測定結果に基づいて、上述した目標温度（７０℃）の蓄熱媒体が第２蓄熱タンク２１の内部でどれだけ貯えられているのかを判定できる。つまり、制御装置Ｃは、第２蓄熱タンク２１での現在の蓄熱量を判定できる。加えて、制御装置Ｃは、温度センサＴ２１，Ｔ２２，Ｔ２３，Ｔ２４，Ｔ２５の全てで目標温度の蓄熱媒体の存在を検知したとき、第２蓄熱タンク２１に目標温度の蓄熱媒体が満杯の状態になっている（即ち、蓄熱量が満杯状態になっている）と判定できる。
【００３５】
図１に示す熱供給システムでは、第２蓄熱タンク２１から抜き出された蓄熱媒体が熱利用装置５に対して供給される。具体的には、第２蓄熱タンク２１の上部には流出路２が接続されており、この流出路２を通って熱利用装置５に蓄熱媒体が供給される。例えば、第２蓄熱タンク２１に貯えられている蓄熱媒体には流入路１から給水圧が常時加わっており、熱利用装置５で蓄熱媒体が利用されると、その利用された分の蓄熱媒体が流入路１から第２蓄熱タンク２１に流入する。
【００３６】
流出路２の途中には、第２蓄熱タンク２１から抜き出された蓄熱媒体を加熱して熱利用装置５に供給できる補助熱源機３が設けられている。補助熱源機３の動作は制御装置Ｃが制御する。例えば、制御装置Ｃは、第２蓄熱タンク２１と補助熱源機３との間の流出路２に設けられた温度センサ７で測定された蓄熱媒体の温度が、熱利用装置５で要求されている蓄熱媒体の要求温度よりも低いとき、温度センサ８で測定される補助熱源機３で加熱された後の蓄熱媒体の温度が上記要求温度になるように補助熱源機３を動作させる。
【００３７】
流出路２の途中には、熱利用装置５に供給される蓄熱媒体の単位時間当たりの流量を測定する流量センサ４が設けられている。制御装置Ｃは、温度センサ８の測定結果及び流量センサ４の測定結果を参照して、熱利用装置５で利用された単位時間当たりの熱量を導出できる。制御装置Ｃは、導出した熱利用装置５で利用された単位時間当たりの熱量（過去データ）を記憶装置６に記憶させる。
【００３８】
図１に示した熱供給システムでは、第２蓄熱タンク２１の容積は第１蓄熱タンク１３の容積よりも大きい。そして、上述したように、熱利用装置５には第２蓄熱タンク２１からのみ蓄熱媒体を供給できる。そのため、第１蓄熱タンク１３に貯えられた蓄熱媒体を蓄熱媒体移送路１５を用いて第２蓄熱タンク２１へと移送する必要がある。本実施形態の蓄熱媒体移送路１５は、第１蓄熱タンク１３の上部と第２蓄熱タンク２１の上部とを接続しており、その途中にポンプＰ３が設けられている。ポンプＰ３が動作すると、第１蓄熱タンク１３の上部に貯えられた相対的に高温の蓄熱媒体が第２蓄熱タンク２１の上部に流入する。また、第１蓄熱タンク１３と第２蓄熱タンク２１との間には、第１蓄熱タンク１３の下部と第２蓄熱タンク２１の下部とを接続する蓄熱媒体補充路１７も設けられており、ポンプＰ３が動作して第１蓄熱タンク１３の上部から第２蓄熱タンク２１の上部に流入するのに伴って、第２蓄熱タンク２１の下部から第１蓄熱タンク１３の下部へと相対的に低温の蓄熱媒体が補充される。ポンプＰ３の動作は制御装置Ｃが制御する。
【００３９】
以上のように、燃料電池１１の運転により発生した熱を第１蓄熱タンク１３に蓄えると共に蓄熱媒体移送路１５を経由して第２蓄熱タンク２１に移送でき、ヒートポンプ装置Ｈの運転により発生した熱を第２蓄熱タンク２１に蓄えることができる。このように、より容積の大きい第２蓄熱タンク２１に熱を集め、その第２蓄熱タンク２１から抜き出された蓄熱媒体を熱利用装置５に対して供給できる。その結果、熱利用装置５で急な熱需要が生じても、第２蓄熱タンク２１から多量の蓄熱媒体を供給できる。
また、第１蓄熱タンク１３の容積が小さくても、第１蓄熱タンク１３が高温の蓄熱媒体で満杯になった時点又は満杯になる前などの適当なタイミングで、第１蓄熱タンク１３に貯えた蓄熱媒体を第２蓄熱タンク２１に対して適宜移送できる。その結果、第１蓄熱タンク１３に熱を供給する燃料電池１１を運転させ続けることができる。
更に、燃料電池１１及び第１蓄熱タンク１３を備える熱電併給システム１０並びにヒートポンプ装置Ｈ及び第２蓄熱タンク２１を備えるヒートポンプシステム２０に対して、例えば何れか一方の蓄熱タンクを取り除く等といった大幅な改造を施すことなく、両方のシステムを併存させることができる。
【００４０】
〔ヒートポンプ装置Ｈの運転〕
制御装置Ｃは、第１蓄熱タンク１３及び第２蓄熱タンク２１で蓄えておくべき目標蓄熱量などに応じてヒートポンプ装置Ｈの運転スケジュールを決定できる。具体的には、制御装置Ｃは、所定時間後に第１蓄熱タンク１３及び第２蓄熱タンク２１で蓄えておくべき目標蓄熱量から、第２蓄熱タンク２１での現在の蓄熱量と、第１蓄熱タンク１３での現在の蓄熱量と、所定時間後まで燃料電池１１を所定出力で連続運転することで第１蓄熱タンク１３に追加で蓄えることができる予測第１蓄熱量とを減算して不足蓄熱量を導出し、所定時間後までにヒートポンプ装置Ｈを運転することで第２蓄熱タンク２１に不足蓄熱量が追加で蓄えられるようにヒートポンプ装置Ｈの運転スケジュールを決定する
【００４１】
図２は、不足蓄熱量を導出する手法を模式的に描いた図である。制御装置Ｃは、記憶装置６に記憶されている、過去に熱利用装置５で利用された単位時間毎の熱量に関する情報（過去データ）を参照して、将来の所定時間後に熱利用装置５で利用されると予測できる熱量、即ち、将来の所定時間後に第１蓄熱タンク１３及び第２蓄熱タンク２１で蓄えておくべき目標蓄熱量を導出できる。例えば、熱利用装置５が風呂やシャワーなどである場合、過去データに基づいて、１９時台の１時間で設定量の熱量が消費されるといった予測を行うことができる。そのため、制御装置Ｃは、１９時までに（即ち、所定時間後に）第１蓄熱タンク１３及び第２蓄熱タンク２１で蓄えておくべき目標蓄熱量に応じてヒートポンプ装置Ｈの運転スケジュールを決定し、その運転スケジュールに従ってヒートポンプ装置Ｈの動作を制御する。
【００４２】
このとき、制御装置Ｃは、温度センサＴ１１，Ｔ１２，Ｔ１３，Ｔ１４，Ｔ１５の測定結果に基づいて、第１蓄熱タンク１３での現在の蓄熱量を導出できる。加えて、制御装置Ｃは、燃料電池１１を例えば定格出力などの所定出力で単位時間だけ運転したときに第１蓄熱タンク１３に追加で蓄えることができる蓄熱量に関する情報が記憶装置６に記憶されていれば、所定時間後まで燃料電池１１を所定出力で連続運転することで第１蓄熱タンク１３に追加で蓄えることができる予測第１蓄熱量を導出できる。つまり、第１蓄熱タンク１３での現在の蓄熱量と予測第１蓄熱量との合計が、所定時間後までに第１蓄熱タンク１３から第２蓄熱タンク２１へと移送可能な移送可能熱量になる。
【００４３】
以上の結果、制御装置Ｃは、目標蓄熱量から、第２蓄熱タンク２１での現在蓄熱量と移送可能量とを減算することで、不足蓄熱量を導出できる。加えて、制御装置Ｃは、ヒートポンプ装置Ｈの圧縮機２３を駆動する電動機を定格出力で単位時間だけ運転したときに第２蓄熱タンク２１に追加で蓄えることができる蓄熱量に関する情報が記憶装置６に記憶されていれば、ヒートポンプ装置Ｈの運転によりその不足蓄熱量に相当する熱量を発生するのに要する必要運転期間を導出できる。そして、制御装置Ｃは、将来の所定時間後に到達した時点でヒートポンプ装置Ｈの運転によりその不足蓄熱量に相当する熱量が第２蓄熱タンク２１に追加で貯えられているようにヒートポンプ装置Ｈの運転スケジュールを決定すればよい。
【００４４】
〔蓄熱媒体の移送処理〕
制御装置Ｃは、第１蓄熱タンク１３から第２蓄熱タンク２１への蓄熱媒体の移送処理を制御する。具体的には、制御装置Ｃは、所定の熱移送条件が満たされると移送処理を実行し、当該移送処理を実行した後は次に熱移送条件が満たされるまでは移送処理を実行しない。つまり、第１蓄熱タンク１３に貯えられた高温の蓄熱媒体が常に第２蓄熱タンク２１に移送され続けるのではなく、所定の熱移送条件が満たされたときにのみ第２蓄熱タンク２１に移送される。その結果、蓄熱媒体移送路１５を流れている蓄熱媒体からの放熱が発生し、蓄熱媒体を移送するための動力が必要になるのは、移送処理が実行されている間だけになる。
以下に、熱移送条件の例について説明する。
【００４５】
〔熱移送条件ａ〕
制御装置Ｃは、第１蓄熱タンク１３での蓄熱量が第１上限値以上になると熱移送条件ａが満たされたと判定する。本実施形態では、一定温度（目標温度）の蓄熱媒体が第１蓄熱タンク１３に貯えられる構成を採用しているので、その目標温度の蓄熱媒体が所定量以上貯えられた状態になると、第１蓄熱タンク１３での蓄熱量が第１上限値以上になったと見なすことができる。例えば、制御装置Ｃは、第１蓄熱タンク１３に目標温度の蓄熱媒体の量が第１上限量（例えば２５Ｌ）以上貯えられると、第１蓄熱タンク１３での蓄熱量が第１上限値以上になった、即ち、熱移送条件ａが満たされたと判定する。本実施形態では、温度センサＴ１４は、第１蓄熱タンク１３の頂部からの容積が２５Ｌの位置に設けられているので、制御装置Ｃは、温度センサＴ１１，Ｔ１２，Ｔ１３，Ｔ１４で測定される蓄熱媒体の温度が目標温度以上であると、第１蓄熱タンク１３での蓄熱量が第１上限値以上になったと判定する。
【００４６】
このとき、制御装置Ｃは、移送処理において、第１蓄熱タンク１３から第２蓄熱タンク２１へ、第１蓄熱タンク１３の容積の５０％以上の所定移送量の蓄熱媒体を移送する。例えば、本実施形態のように第１蓄熱タンク１３の容積が３０Ｌであり且つ目標温度の蓄熱媒体の量が第１上限量（２５Ｌ）以上貯えられている場合、上記所定移送量はその第１上限量（２５Ｌ）に設定できる。つまり、制御装置Ｃは、温度センサＴ１１，Ｔ１２，Ｔ１３，Ｔ１４の測定結果を参照して、目標温度の蓄熱媒体が２５Ｌ貯えられた判定したときに、ポンプＰ３を動作させてその２５Ｌの蓄熱媒体を全て第２蓄熱タンク２１へと移送する。
【００４７】
或いは、第２蓄熱タンク２１での蓄熱量に応じて、第１蓄熱タンク１３から第２蓄熱タンク２１への移送量を設定してもよい。例えば、制御装置Ｃは、移送処理において、第２蓄熱タンク２１での蓄熱量が少ないほど所定移送量を大きい値に設定する。つまり、第２蓄熱タンク２１での蓄熱量が少ないときには第１蓄熱タンク１３から第２蓄熱タンク２１へと相対的に多量の蓄熱媒体が移送され、第２蓄熱タンク２１での蓄熱量が多いときには第１蓄熱タンク１３から第２蓄熱タンク２１へと相対的に少量の蓄熱媒体が移送される。
【００４８】
〔熱移送条件ｂ〕
制御装置Ｃは、第１蓄熱タンク１３での蓄熱量が第１上限値未満の第１下限値以上であり且つ第２蓄熱タンク２１での蓄熱量が第２下限値未満になると熱移送条件ｂが満たされたと判定する。
本実施形態のように、一定温度（目標温度）の蓄熱媒体が第１蓄熱タンク１３に貯えられる構成を採用しているので、第１蓄熱タンク１３に貯えられている目標温度の蓄熱媒体が所定量以上になると、第１蓄熱タンク１３での蓄熱量が第１下限値以上になったと見なすこともできる。例えば、制御装置Ｃは、第１蓄熱タンク１３に貯えられている目標温度の蓄熱媒体の量が第１下限量（例えば５Ｌ）以上になると、第１蓄熱タンク１３での蓄熱量が第１下限値以上になったと判定する。本実施形態では、温度センサＴ１２は、第１蓄熱タンク１３の頂部からの容積が５Ｌの位置に設けられているので、制御装置Ｃは、温度センサＴ１１，Ｔ１２で測定される蓄熱媒体の温度が目標温度以上であると、第１蓄熱タンク１３での蓄熱量が第１下限値以上になったと判定する。
【００４９】
また、本実施形態のように、一定温度（目標温度）の蓄熱媒体が第２蓄熱タンク２１に貯えられる構成を採用しているので、第２蓄熱タンク２１に貯えられている目標温度の蓄熱媒体が所定量未満になると、第２蓄熱タンク２１での蓄熱量が第２下限値未満になったと見なすこともできる。例えば、制御装置Ｃは、第２蓄熱タンク２１に貯えられている目標温度の蓄熱媒体の量が第２下限量（例えば１０Ｌ）未満になると、第２蓄熱タンク２１での蓄熱量が第２下限値未満になったと判定する。本実施形態では、温度センサＴ２２は、第２蓄熱タンク２１の頂部からの容積が１０Ｌの位置に設けられているので、制御装置Ｃは、温度センサＴ２２で測定される蓄熱媒体の温度が目標温度未満であると、第２蓄熱タンク２１での蓄熱量が第２下限値未満になったと判定する。
【００５０】
以上のように、本実施形態において制御装置Ｃは、第１蓄熱タンク１３に貯えられている目標温度の蓄熱媒体の量が第１下限量（例えば５Ｌ）以上であり且つ第２蓄熱タンク２１に貯えられている目標温度の蓄熱媒体の量が第２下限量（例えば１０Ｌ）未満であると、熱移送条件ｂが満たされたと判定する。
【００５１】
このとき、制御装置Ｃは、移送処理において、第１蓄熱タンク１３から第２蓄熱タンク２１へ、第１蓄熱タンク１３の容積の５０％未満の所定移送量の蓄熱媒体を移送する。上述の例のように、第１蓄熱タンク１３の容積が３０Ｌであり且つ貯えられている目標温度の蓄熱媒体の量が第１下限量（５Ｌ）以上である場合、上記所定移送量はその第１下限量（５Ｌ）に設定できる。つまり、制御装置Ｃは、温度センサＴ１１，Ｔ１２の測定結果を参照して、第１蓄熱タンク１３に５Ｌ以上の目標温度の蓄熱媒体が貯えられ且つ第２蓄熱タンク２１に第２下限量（１０Ｌ）未満の目標温度の蓄熱媒体が貯えられていると判定したときに、ポンプＰ３を動作させてその５Ｌの蓄熱媒体を第２蓄熱タンク２１へと移送する。このように、第２蓄熱タンク２１の蓄熱量が少ない場合には、少量であっても第１蓄熱タンク１３から第２蓄熱タンク２１へと蓄熱媒体を移送できる。
【００５２】
尚、制御装置Ｃ、第２蓄熱タンク２１での蓄熱量が所定の条件を満たす場合、移送処理の実行を停止してもよい。例えば、制御装置Ｃは、第２蓄熱タンク２１での蓄熱量が満杯状態である場合、移送処理の実行を停止すればよい。上述した例の場合、制御装置Ｃは、温度センサＴ２１，Ｔ２２，Ｔ２３，Ｔ２４，Ｔ２５の全てで目標温度の蓄熱媒体の存在を検知したとき、第２蓄熱タンク２１での蓄熱量が満杯状態であると判定して、移送処理の実行を停止する。それにより、移送処理を実行している途中であってもその移送処理の実行を停止して、第１蓄熱タンク１３から第２蓄熱タンク２１へと移送する予定であった熱量を第１蓄熱タンク１３で蓄え続けることができる。
【００５３】
＜別実施形態＞
＜１＞
上記実施形態では、本発明の熱供給システムについて具体例を挙げて説明したが、その構成は適宜変更可能である。
例えば、第１蓄熱タンク１３及び第２蓄熱タンク２１に対する温度センサの設置個数や設置位置などは適宜変更可能である。
【００５４】
＜２＞
上記実施形態では、幾つかの数値を例示したが、それらは例示目的で記載したものであり適宜変更可能である。例えば、第１蓄熱タンク１３及び第２蓄熱タンク２１の容積、第１蓄熱タンク１３及び第２蓄熱タンク２１に貯える蓄熱媒体の温度（目標温度）、判定基準となる蓄熱媒体の量などの値を例示したが、それらは適宜変更可能である。
【００５５】
＜３＞
上記実施形態では、制御装置Ｃによるヒートポンプ装置Ｈの運転スケジュールの決定手法について例示したが、他の手法でヒートポンプ装置Ｈの運転スケジュールを決定してもよい。
例えば、制御装置Ｃは、第２蓄熱タンク２１での蓄熱量に応じてヒートポンプ装置Ｈの運転スケジュールを決定できる。例えば、制御装置Ｃは、第２蓄熱タンク２１での現在の蓄熱量が下限側設定値未満になればヒートポンプ装置Ｈを運転して第２蓄熱タンク２１への蓄熱を行い、第２蓄熱タンク２１での現在の蓄熱量が上限側設定値以上になれば（例えば蓄熱量が満杯状態になれば）ヒートポンプ装置Ｈの運転を停止して第２蓄熱タンク２１への蓄熱を停止することができる。
【００５６】
この場合、第２蓄熱タンク２１での現在の蓄熱量が上限側設定値以上になればヒートポンプ装置Ｈの運転が停止されるので、第２蓄熱タンク２１に蓄えられている蓄熱量を多くし過ぎない方が良い場合もある。
例えば、第１蓄熱タンク１３から第２蓄熱タンク２１への上記所定移送量を多量に設定すれば、第２蓄熱タンク２１での蓄熱余裕が無くなって、ヒートポンプ装置Ｈを運転停止しなければなくなる。それに対して、第１蓄熱タンク１３から第２蓄熱タンク２１への上記所定移送量を少量に設定すれば、第１蓄熱タンク１３での蓄熱余裕と第２蓄熱タンク２１での蓄熱余裕とを確保できる。つまり、燃料電池１１を運転することによる第１蓄熱タンク１３への蓄熱と、ヒートポンプ装置Ｈを運転することによる第２蓄熱タンク２１への蓄熱とを、共に継続させることができるので、第１蓄熱タンク１３及び第２蓄熱タンク２１での合計の蓄熱量を最大化させることができる。
このように、例えば設定期間内の近い将来に熱利用装置５で設定量以上の大きな熱需要が予測される場合、第１蓄熱タンク１３から第２蓄熱タンク２１への上記所定移送量を少量に設定すればよい。
【００５７】
＜４＞
上記実施形態では、第１蓄熱タンク１３に貯えられる蓄熱媒体の目標温度と、第２蓄熱タンク２１に貯えられる蓄熱媒体の目標温度が同じである例を説明したが、それらの目標温度は互いに異なっていてもよい。
【００５８】
＜５＞
上記実施形態（別実施形態を含む、以下同じ）で開示される構成は、矛盾が生じない限り、他の実施形態で開示される構成と組み合わせて適用でき、また、本明細書において開示された実施形態は例示であって、本発明の実施形態はこれに限定されず、本発明の目的を逸脱しない範囲内で適宜改変できる。
【産業上の利用可能性】
【００５９】
本発明は、２つの蓄熱タンクで各別に貯えられた蓄熱媒体を、熱利用装置に対して適切に供給できる熱供給システムに利用できる。
【符号の説明】
【００６０】
５  熱利用装置
１０  熱電併給システム
１１  燃料電池（熱電併給装置）
１２  排熱回収用熱交換器
１３  第１蓄熱タンク
１４  第１循環路
１５  蓄熱媒体移送路
２０  ヒートポンプシステム
２１  第２蓄熱タンク
２２  室内熱交換器（凝縮器）
２３  圧縮機
２４  室外熱交換器（蒸発器）
２５  減圧弁
２６  冷媒循環路
２７  第２循環路
Ｃ  制御装置
Ｈ  ヒートポンプ装置
【図１】
2019132450.tif 000003
【図２】
2019132450.tif 000004