熱電聯(lián)供系統(tǒng)的控制裝置和控制方法
【專利摘要】本發(fā)明的熱電聯(lián)供系統(tǒng)中，將利用發(fā)電機(jī)的廢熱加熱的熱水存儲(chǔ)于儲(chǔ)熱水箱，抑制從凍結(jié)抑制控制到通?？刂频幕謴?fù)期間的水循環(huán)通路的水的凍結(jié)，同時(shí)快速恢復(fù)到通?？刂?，抑制系統(tǒng)的效率下降。當(dāng)散熱部等處水循環(huán)通路的水有凍結(jié)可能的凍結(jié)條件成立時(shí)，執(zhí)行凍結(jié)抑制控制。凍結(jié)抑制控制的解除條件成立時(shí)，將發(fā)電機(jī)出口的熱回收溫度的目標(biāo)值(第一恢復(fù)目標(biāo)值)SVTf2設(shè)定為最小目標(biāo)溫度SVTf2_min，之后，直到實(shí)際的熱回收出口溫度(實(shí)際溫度)PVTf2達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)目標(biāo)值Tf2_std的期間，每當(dāng)實(shí)際溫度PVTf2達(dá)到從第一恢復(fù)目標(biāo)值SVTf2減去規(guī)定溫度x的值時(shí)，將第一恢復(fù)目標(biāo)值SVTf2更新為加上規(guī)定溫度y(>x)的值。
【專利說(shuō)明】熱電聯(lián)供系統(tǒng)的控制裝置和控制方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及回收來(lái)自燃料電池等的發(fā)電裝置的熱（排熱）并加熱水，在儲(chǔ)熱水箱 存儲(chǔ)熱水的熱電聯(lián)供系統(tǒng)，尤其涉及從凍結(jié)抑制控制恢復(fù)到通?？刂茣r(shí)的控制技術(shù)，所述 凍結(jié)抑制控制在回收熱的水有可能凍結(jié)的狀況下執(zhí)行。

【背景技術(shù)】
[0002] 在這種具有在發(fā)電裝置和儲(chǔ)熱水箱之間進(jìn)行水循環(huán)的水循環(huán)路的熱電聯(lián)供系統(tǒng) 中，寒冷時(shí)水循環(huán)路內(nèi)的水的凍結(jié)成為問題。尤其是，用于將儲(chǔ)熱水箱底部的水供給到發(fā)電 裝置的流路的冷卻用的散熱器部的本身不能由隔熱材料等覆蓋，因此暴露于低溫外部大氣 中變得過冷卻而容易發(fā)生水的凍結(jié)。
[0003] 因此，專利文獻(xiàn)1中公開了，寒冷時(shí)，用發(fā)電裝置（燃料電池）加熱的水以儲(chǔ)熱水 箱為旁路在散熱器中循環(huán)的凍結(jié)抑制。 又，專利文獻(xiàn)2中公開了，寒冷時(shí)，當(dāng)儲(chǔ)熱水箱的水溫較高時(shí)，以儲(chǔ)熱水箱為旁路在散 熱器中循環(huán)，當(dāng)儲(chǔ)熱水箱的水溫較低時(shí)，儲(chǔ)熱水箱內(nèi)的水在散熱器內(nèi)循環(huán)并以輔助熱源加 熱，謀求凍結(jié)抑制。 現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn) 專利文獻(xiàn)
[0004] 專利文獻(xiàn)1:特開2009 - 257656號(hào)公報(bào) 專利文獻(xiàn)1:特開2007 - 278579號(hào)公報(bào)


【發(fā)明內(nèi)容】
發(fā)明所要解決的問題
[0005] 但是，專利文獻(xiàn)1、2中，具有以下問題。 通過提高水溫的凍結(jié)抑制控制暫時(shí)解決了凍結(jié)的情況的話，雖然解除凍結(jié)抑制控制進(jìn) 入到通?？刂疲且坏┗謴?fù)為通?？刂疲峁┙o發(fā)電裝置的水的溫度（熱交換部入口溫 度）就會(huì)下降。
[0006] 通?？刂浦?，為將發(fā)電裝置出口側(cè)的水溫（熱交換部出口溫度）維持于一定的高 溫，在發(fā)電裝置出口側(cè)的溫度較低時(shí)，進(jìn)行控制使得水循環(huán)量減少，在發(fā)電裝置入口側(cè)的溫 度較高時(shí)，進(jìn)行控制使得水循環(huán)量增大。因此，由于從凍結(jié)抑制控制恢復(fù)到通常控制引起發(fā) 電裝置入口側(cè)的溫度的下降，隨之水循環(huán)量減少。
[0007] 這里，在剛解除凍結(jié)抑制之后，如上所述下降了的發(fā)電裝置入口側(cè)溫度和發(fā)電裝 置出口側(cè)溫度的目標(biāo)值之差較大。因此，需要使得水溫快速上升，循環(huán)路內(nèi)的水循環(huán)裝置的 水循環(huán)量大幅減少。
[0008] 但是，剛解除凍結(jié)抑制控制后的循環(huán)水仍在低溫狀態(tài)，循環(huán)量大幅減少的話，就會(huì) 轉(zhuǎn)換為容易再度凍結(jié)的狀態(tài)。尤其在風(fēng)吹的狀況下散熱器部中放熱繼續(xù)，水循環(huán)路內(nèi)的循 環(huán)水再凍結(jié)的可能性升高。
[0009] 又，為了避免上述的狀況，一旦提高凍結(jié)抑制控制的解除條件（將外部大氣溫度、 循環(huán)水溫的解除溫度設(shè)定為較高），那么凍結(jié)抑制控制延長(zhǎng)、系統(tǒng)的運(yùn)行效率下降。
[0010] 專利文獻(xiàn)1中，沒有給出解除凍結(jié)抑制控制切換到通?？刂茣r(shí)，避免上述發(fā)電裝 置入口側(cè)溫度的下降導(dǎo)致再凍結(jié)的手段。 專利文獻(xiàn)2中，不參照發(fā)電裝置入口側(cè)溫度而基于儲(chǔ)熱水箱內(nèi)的水溫確定水循環(huán)通 路，因此基于旁路循環(huán)的凍結(jié)抑制控制達(dá)到較長(zhǎng)時(shí)間，系統(tǒng)效率低下。又，固體氧化物型燃 料電池（S0FC)用作為發(fā)電裝置的系統(tǒng)中，可能由于冷卻水溫度的上升導(dǎo)致重整水不足。 [0011] 本發(fā)明的目的在于提供熱電聯(lián)供系統(tǒng)的控制裝置和控制方法，其著眼于解決以往 的課題，在凍結(jié)抑制控制被解除并轉(zhuǎn)換到通?？刂茣r(shí)，通過進(jìn)行適當(dāng)?shù)幕謴?fù)控制，抑制再凍 結(jié)并快速恢復(fù)通?？刂?，抑制系統(tǒng)的效率下降。 解決問題的手段
[0012] 因此，本發(fā)明提供一種熱電聯(lián)供系統(tǒng)的控制裝置，包括：隨著發(fā)熱而發(fā)電的發(fā)電裝 置；存儲(chǔ)水的儲(chǔ)熱水箱；將該儲(chǔ)熱水箱內(nèi)的水提供給所述發(fā)電裝置的熱交換部的第1流路； 將在所述發(fā)電裝置的熱交換部加熱的熱水提供給所述儲(chǔ)熱水箱內(nèi)的第2流路；使得水在包 括所述發(fā)電裝置、所述儲(chǔ)熱水箱、所述第1流路和所述第2流路的水循環(huán)路內(nèi)循環(huán)的水循環(huán) 裝置；計(jì)測(cè)所述第2流路的水溫的溫度計(jì)測(cè)部；執(zhí)行通?？刂?、凍結(jié)抑制控制和恢復(fù)控制的 控制部，其中所述通常控制使得所述水循環(huán)裝置動(dòng)作以使所述第2流路的規(guī)定地點(diǎn)的水溫 接近標(biāo)準(zhǔn)目標(biāo)值；所述凍結(jié)抑制控制在所述水循環(huán)路的凍結(jié)條件成立時(shí)，抑制所述水循環(huán) 路內(nèi)的水的凍結(jié)；所述恢復(fù)控制在從所述凍結(jié)抑制控制轉(zhuǎn)換到所述通常控制時(shí)，使得所述 第2流路的規(guī)定地點(diǎn)的水溫的第1恢復(fù)目標(biāo)值階段地上升到所述通?？刂朴玫臉?biāo)準(zhǔn)目標(biāo) 值。 本發(fā)明還提供一種熱電聯(lián)供系統(tǒng)的控制方法，所述熱電聯(lián)供系統(tǒng)包括：隨著發(fā)熱而發(fā) 電的發(fā)電裝置；存儲(chǔ)水的儲(chǔ)熱水箱；將該儲(chǔ)熱水箱內(nèi)的水提供給所述發(fā)電裝置的熱交換部 的第1流路；將在所述發(fā)電裝置的熱交換部被加熱的熱水提供到所述儲(chǔ)熱水箱內(nèi)的第2流 路；在由所述發(fā)電裝置、所述儲(chǔ)熱水箱、所述第1流路和所述第2流路構(gòu)成的水循環(huán)路內(nèi)使 水循環(huán)的水循環(huán)裝置，該控制方法進(jìn)行如下動(dòng)作：執(zhí)行通?？刂?，其將發(fā)電裝置出口的熱回 收溫度作為目標(biāo)值；在所述水循環(huán)路的凍結(jié)條件成立時(shí)執(zhí)行凍結(jié)抑制控制；當(dāng)所述凍結(jié)條 件被解除，從所述凍結(jié)抑制控制向所述通?？刂妻D(zhuǎn)換時(shí)，進(jìn)行控制，以使所述水溫的目標(biāo)值 逐漸上升到所述通?？刂茣r(shí)用的標(biāo)準(zhǔn)目標(biāo)值。 發(fā)明效果
[0013] 對(duì)于第2流路的規(guī)定地點(diǎn)的水溫，從凍結(jié)抑制控制轉(zhuǎn)換到通常控制時(shí)，進(jìn)行控制， 以使用于該轉(zhuǎn)換時(shí)設(shè)定的第1的恢復(fù)目標(biāo)值階段性上升達(dá)到通?？刂茣r(shí)的最終標(biāo)準(zhǔn)目標(biāo) 值。由此，隨著水溫階段性上升水循環(huán)量逐漸減少，所以可抑制水循環(huán)路的再凍結(jié)并轉(zhuǎn)換到 通?？刂?。
[0014] 又，由于不需要將水溫的目標(biāo)值設(shè)定為超過需要的高溫作為凍結(jié)抑制控制的解除 條件，因此不延長(zhǎng)凍結(jié)抑制控制，可抑制系統(tǒng)的效率下降。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0015] 圖1是顯示本發(fā)明的熱電聯(lián)供系統(tǒng)的概略框圖。 圖2是判斷同系統(tǒng)中凍結(jié)抑制控制的實(shí)施的有無(wú)的控制的第1實(shí)施方式的流程圖。 圖3是顯示恢復(fù)控制中在蓄電池中存儲(chǔ)剩余電力的實(shí)例的框圖。 圖4是判斷同系統(tǒng)中凍結(jié)抑制控制的實(shí)施的有無(wú)的控制的第2實(shí)施方式的流程圖。

【具體實(shí)施方式】
[0016] 下面，基于圖說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施方式。 圖1是示出本發(fā)明的實(shí)施方式的熱電聯(lián)供系統(tǒng)100的概略圖。
[0017] 本系統(tǒng)100包括：隨著發(fā)熱而發(fā)電的發(fā)電裝置1、存儲(chǔ)水的儲(chǔ)熱水箱2、將積存于儲(chǔ) 熱水箱2下部的較低溫的水通過散熱器3供給到發(fā)電裝置1的熱交換部的第1流路4、將在 發(fā)電裝置1的熱交換部加熱的熱水提供給儲(chǔ)熱水箱2的上部的第2流路5。然后，通過被夾 設(shè)于第2流路5的水循環(huán)裝置6使得水在發(fā)電裝置1和儲(chǔ)熱水箱2之間循環(huán)的水循環(huán)路被 構(gòu)成。
[0018] 作為發(fā)電裝置1，除了固體高分子型燃料電池（PEFC)或固體氧化物型燃料電池 (S0FC)等的燃料電池，也可包括以燃?xì)廨啓C(jī)為驅(qū)動(dòng)源的裝置。 儲(chǔ)熱水箱2的上部連接有取出熱水的出熱水管7,下部連接有補(bǔ)給上水（常溫水）的給 水管8。
[0019] 所述散熱器3包括風(fēng)扇3a和加熱器3b，與儲(chǔ)熱水箱2 -起被收納在箱殼體9內(nèi)的 上部中。箱殼體9的上部開有通氣孔9a。
[0020] 本實(shí)施方式中，水循環(huán)裝置6收納于發(fā)電裝置1的殼體la內(nèi)，但不限于本配置例。 又，為了水循環(huán)裝置6的控制等，配設(shè)有檢測(cè)散熱器入口溫度Trl的第1溫度傳感器 10、檢測(cè)散熱器出口溫度Tr2的第2溫度傳感器11、檢測(cè)發(fā)電裝置1出口溫度Tf2的第3溫 度傳感器12、檢測(cè)儲(chǔ)熱水箱2的入口溫度Tsl的第4溫度傳感器13、和檢測(cè)環(huán)境溫度（外 部大氣溫度）的第5溫度傳感器14。然后，這些傳感器的溫度計(jì)測(cè)值輸入到控制器21。
[0021] 具有所述構(gòu)成的熱電聯(lián)供系統(tǒng)100中，冬季等寒冷時(shí)，對(duì)水循環(huán)路尤其是暴露在 外部大氣容易發(fā)生過度冷卻的散熱器3部中水的凍結(jié)進(jìn)行抑制的控制（凍結(jié)抑制控制）通 過控制器21執(zhí)行。
[0022] 又，通過上述凍結(jié)抑制控制的執(zhí)行，如果沒有水循環(huán)路的水凍結(jié)的擔(dān)心，則解除該 凍結(jié)抑制控制，恢復(fù)為通?？刂?。 然后，包括從上述凍結(jié)抑制控制轉(zhuǎn)換到通?？刂频幕謴?fù)控制的系統(tǒng)1〇〇的控制以如下 方式被執(zhí)行。
[0023] 圖2顯示上述控制的流程。 步驟S1中，發(fā)生放置的話，判斷水循環(huán)路的水，尤其是散熱器部的水有凍結(jié)可能的凍 結(jié)條件是否成立。該凍結(jié)條件可以為環(huán)境溫度（外部大氣溫度）在規(guī)定值以下等公知的條 件，也可將風(fēng)量的增大或循環(huán)量的減少導(dǎo)致散熱器上下游的溫度差等的增大加到條件中。
[0024] 凍結(jié)條件成立時(shí)，進(jìn)入到步驟S2執(zhí)行凍結(jié)抑制控制。具體來(lái)說(shuō)，暫時(shí)增大水循環(huán) 裝置6的驅(qū)動(dòng)量進(jìn)行水循環(huán)量增大的控制。這樣增大水循環(huán)量的話，每單位水量的冷卻量 減少，可抑制水循環(huán)路的水的凍結(jié)。另外，在發(fā)電裝置加熱的熱水的至少一部分，也可不經(jīng) 過儲(chǔ)熱水箱2提供給第1流路4,或并用使加熱器3b動(dòng)作的控制。
[0025] 執(zhí)行凍結(jié)抑制控制后，步驟S3中判斷規(guī)定的凍結(jié)抑制控制解除條件是否成立。具 體來(lái)說(shuō)，判斷從凍結(jié)抑制控制的執(zhí)行開始是否經(jīng)過規(guī)定時(shí)間?；颍袛嗌崞?的散熱器入 口溫度Trl和散熱器出口溫度Tr2的溫度差ΛΤ( = Trl - Tr2)是否變?yōu)橐?guī)定值以下，散 熱器3的冷卻效果是否減少。又，可將上述凍結(jié)條件不成立作為凍結(jié)解除條件，也可例如， 將散熱器3的上下流的溫度差為規(guī)定值Λ T1以上時(shí)作為凍結(jié)條件的成立要件的組成部分 時(shí)，以使得控制穩(wěn)定（防止擺動(dòng)）。這樣，也可將凍結(jié)解除條件的成立要件設(shè)為，同溫度差為 規(guī)定值Λ Τ2 ( < Λ Τ1)以下等，以賦予延時(shí)（匕7U ;義）。
[0026] 步驟S3中判定凍結(jié)抑制控制解除條件成立時(shí)，進(jìn)到步驟S4。 步驟S4中，將位于第2流路5的規(guī)定地點(diǎn)的發(fā)電裝置1出口的發(fā)電裝置出口側(cè)溫度的 目標(biāo)值（以下，稱為目標(biāo)溫度）SVTf2 (第1恢復(fù)目標(biāo)值）設(shè)為最小目標(biāo)溫度SVTf2 _min。這 里，最小目標(biāo)溫度SVTf2 _min例如設(shè)定為55°C左右?；?，也可以將當(dāng)前的實(shí)際溫度PVTf2 加上規(guī)定溫度Λ Tf2 (例如8°C )的溫度設(shè)定為最小目標(biāo)溫度SVTf2 _min。
[0027] 步驟S5中，判斷第4溫度傳感器13檢測(cè)到的實(shí)際的發(fā)電裝置出口側(cè)溫度（以下 稱為實(shí)際溫度）PVTf2是否在從當(dāng)前的目標(biāo)溫度（第1的恢復(fù)目標(biāo)值）SVTf2減去規(guī)定溫度 X的值（第2的恢復(fù)目標(biāo)值）以上。規(guī)定溫度X設(shè)定為例如：TC左右。
[0028] 剛解除凍結(jié)抑制控制之后，根據(jù)水循環(huán)量的增大，相對(duì)于發(fā)電裝置1的發(fā)熱量的 水溫的上升量減少，因此，通常來(lái)說(shuō)，實(shí)際溫度PVTf2相比于最小目標(biāo)溫度SVTf _min，更加 低溫。
[0029] 因此，步驟S5的判定為否的話，就N0進(jìn)到步驟S6,再度判斷凍結(jié)條件是否成立，不 成立時(shí)，返回步驟S5。 然后，根據(jù)目標(biāo)溫度SVTf2的增大，水循環(huán)量減少實(shí)際溫度PVTf2上升，步驟S5中，當(dāng) 判斷實(shí)際溫度PVTf2為第2恢復(fù)目標(biāo)值（=SVTf2 - X)以上，進(jìn)到步驟S7。 步驟S7中，判定實(shí)際溫度PVTf2是否達(dá)到通常控制中發(fā)電裝置出口側(cè)的標(biāo)準(zhǔn)溫度（標(biāo) 準(zhǔn)目標(biāo)值）Tf2_std。標(biāo)準(zhǔn)目標(biāo)值Tf2_std為通?？刂浦凶罱K的（穩(wěn)定狀態(tài)中的）目標(biāo) 值，例如，設(shè)定為85°C左右。
[0030] 向通?？刂妻D(zhuǎn)換的恢復(fù)控制開始后不久，由于實(shí)際溫度PVTf2小于標(biāo)準(zhǔn)目標(biāo)值 Tf2 _ std，所以步驟S7的判定為N0,進(jìn)到步驟S8,再度判斷凍結(jié)條件是否成立，當(dāng)不成立 時(shí)進(jìn)到步驟S9。 步驟S9中，第1的恢復(fù)目標(biāo)值SVTf2更新為僅加上規(guī)定溫度y后的值。這里，規(guī)定溫 度y( > X > 0)設(shè)定為例如8°C左右。
[0031] 然后，再度返回步驟S5重復(fù)上述的判定。即，步驟S6、8中凍結(jié)條件不成立的通常 的情況下，首先向通常控制轉(zhuǎn)換的恢復(fù)控制開始后，實(shí)際溫度PVTf2達(dá)到比最小目標(biāo)溫度 SVTf2 _ min低規(guī)定值X (3°C )的溫度時(shí)，第1恢復(fù)目標(biāo)值SVTf2增大規(guī)定值y (8°C )地進(jìn) 行更新。然后，以后每次確認(rèn)實(shí)際溫度PVTf2達(dá)到比更新后的第1恢復(fù)目標(biāo)值SVTf2低X 度（3°C )的第2恢復(fù)目標(biāo)值時(shí)，將第1恢復(fù)目標(biāo)值SVTf2每次增大規(guī)定值y(8°C )地進(jìn)行 更新。重復(fù)上述動(dòng)作（即，確認(rèn)每y - X = 5°C的水溫上升），逐漸接近標(biāo)準(zhǔn)目標(biāo)值Tf2 _ std〇
[0032] 簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，步驟S5中，也可不特別設(shè)定規(guī)定值x (x = 0°C )而確認(rèn)規(guī)定值y (例如 5°C)的上升，并更新為規(guī)定值y上升后的值。另一方面，可通過設(shè)定規(guī)定值x(<y)，維持 接近剛更新后的升溫速度的速度，使得溫度迅速升溫。
[0033] 這樣，步驟S7中，判斷逐漸上升的實(shí)際溫度PVTf2達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)目標(biāo)值Tf2 _ std后， 繼續(xù)基本上將實(shí)際溫度PVTf2維持為標(biāo)準(zhǔn)目標(biāo)值Tf2 _ std的控制。
[0034] 如上，從凍結(jié)抑制控制轉(zhuǎn)換到通?？刂浦g的恢復(fù)控制中，并不將目標(biāo)溫度SVTf2 從一開始就一下子切換到通?？刂茣r(shí)的最終標(biāo)準(zhǔn)目標(biāo)值Tf2 _ std，而是將最小目標(biāo)溫度 SVTf2 _ min作為初始值逐漸使恢復(fù)目標(biāo)值上升，以收束于標(biāo)準(zhǔn)目標(biāo)值Tf2 _ std。因此， 伴隨著實(shí)際溫度PVTf2的水溫逐漸上升，水循環(huán)量也逐漸減少。這樣，可抑制水循環(huán)路的水 的再凍結(jié)，并快速轉(zhuǎn)換到通常控制。
[0035] 尤其是，本實(shí)施方式中構(gòu)成為，一邊確認(rèn)實(shí)際溫度PVTf2追隨標(biāo)準(zhǔn)目標(biāo)值SVTf2的 上升而上升，一邊更新標(biāo)準(zhǔn)目標(biāo)值SVTf2的上升，由此可獲得穩(wěn)定的凍結(jié)抑制功能。但是， 簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，也可每隔規(guī)定時(shí)間逐漸增加標(biāo)準(zhǔn)目標(biāo)值SVTf2。
[0036] 具體來(lái)說(shuō)，根據(jù)上述恢復(fù)控制，由于可確保水循環(huán)量為規(guī)定量以上，所以不需要將 凍結(jié)抑制控制的解除條件（外部大氣溫度或循環(huán)水溫）設(shè)定地過高。由此，由于可縮短凍 結(jié)抑制控制的持續(xù)時(shí)間，能夠良好地維持系統(tǒng)100的運(yùn)行效率。
[0037] 又，通過凍結(jié)抑制控制的持續(xù)時(shí)間的縮短，可至少抑制儲(chǔ)熱水箱2內(nèi)的熱水溫度 下降。 另一方面，由于可快速進(jìn)到通?？刂疲钥梢允箷簳r(shí)下降的儲(chǔ)熱水箱2內(nèi)的熱水溫 度迅速上升恢復(fù)。
[0038] 尤其是，在采用固體氧化物型燃料電池（S0FC)作為發(fā)電裝置的系統(tǒng)時(shí)，由于長(zhǎng)時(shí) 間連續(xù)運(yùn)行，可以以高水溫進(jìn)行熱回收，所以一些水溫下降的影響可減小。
[0039] 又，恢復(fù)控制中（或凍結(jié)抑制控制中），通過增大發(fā)電裝置1的發(fā)電量而增大發(fā)熱 量，從而促進(jìn)水的升溫，可更提前向通?？刂妻D(zhuǎn)換的恢復(fù)（或者說(shuō)，可縮短凍結(jié)抑制控制時(shí) 間）。此時(shí)，也可預(yù)先將發(fā)電裝置1的發(fā)電量增大設(shè)定，系統(tǒng)100內(nèi)具有蓄電池時(shí)，也可以將 剩余電力充電入該蓄電池。又，也可將發(fā)電裝置1與系統(tǒng)100外的蓄電池或搭載于停車中 的電動(dòng)車或者混合動(dòng)力車的蓄電池連接，使上述剩余電力充入該蓄電池。
[0040] 圖3示出上述恢復(fù)控制中在蓄電池存儲(chǔ)剩余電力的實(shí)例。 PCS(功率調(diào)節(jié)器）31取出發(fā)電裝置1中產(chǎn)生的直流電力，轉(zhuǎn)換為交流電力，提供給家 庭內(nèi)負(fù)荷32。又，發(fā)電裝置1的發(fā)電電力小于家庭內(nèi)負(fù)荷32的需要電力時(shí)，作為不足的部 分，將系統(tǒng)電源33的系統(tǒng)電力提供到家庭內(nèi)負(fù)荷32。
[0041] 電力計(jì)測(cè)器34設(shè)于本系統(tǒng)100 (PCS31)和系統(tǒng)電源33之間的電力線，對(duì)從PCS31 和系統(tǒng)電力33向家庭內(nèi)負(fù)荷32供給的電力進(jìn)行計(jì)測(cè)。
[0042] 從連接電力計(jì)測(cè)器34和家庭內(nèi)負(fù)荷32的電力線介由開關(guān)35配置有蓄電池36。 蓄電池36可采用圖示單點(diǎn)劃線所示配置于系統(tǒng)100外的蓄電池（家庭內(nèi)蓄電池、電動(dòng)車或 搭載于混合動(dòng)力車的蓄電池等）或，圖示雙點(diǎn)劃線所示的配置于系統(tǒng)101內(nèi)的蓄電池（系 統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)也使用的蓄電池等）中任何一個(gè)。
[0043] 進(jìn)行上述凍結(jié)抑制控制和恢復(fù)控制的控制器21，基于來(lái)自電力計(jì)測(cè)器34的計(jì)測(cè) 值，根據(jù)家庭內(nèi)負(fù)荷32的需要電力控制發(fā)電裝置1的發(fā)電電力，作為基本控制。又，基于發(fā) 電電力的目標(biāo)值通過PCS31，對(duì)從發(fā)電裝置1取出的電流進(jìn)行設(shè)定?控制。進(jìn)一步的，由于 家庭內(nèi)負(fù)荷32的需用電力急劇減少等，基于電力計(jì)測(cè)器34的計(jì)測(cè)值預(yù)測(cè)供給電力相對(duì)于 需要電力過剩這樣的逆潮流的發(fā)生。然后，當(dāng)預(yù)測(cè)出逆潮流的發(fā)生時(shí)，由于該逆潮流的抑 制，所以一邊對(duì)來(lái)自發(fā)電裝置1的發(fā)電電力進(jìn)行減少控制，一邊使開關(guān)35為0N，暫時(shí)將過剩 電力存儲(chǔ)于蓄電池36。
[0044] 具有蓄電池的上述構(gòu)成中，控制器21在解除上述凍結(jié)抑制控制并轉(zhuǎn)換到通常控 制的恢復(fù)控制中（或凍結(jié)抑制控制中）使發(fā)電裝置1的發(fā)電電力暫時(shí)增大。然后，通過 PCS31的控制來(lái)增大取出電流，使開關(guān)35為0N，將剩余電力存儲(chǔ)于蓄電池36。這樣，可一邊 抑制逆潮流，一邊充分增大發(fā)電量，盡可能縮短恢復(fù)到通?？刂频幕謴?fù)時(shí)間（或凍結(jié)抑制 控制時(shí)間）。
[0045] 本實(shí)施方式中，為了控制第2流路5中發(fā)電裝置出口側(cè)的水溫，將由第3溫度傳感 器12檢測(cè)出的發(fā)電裝置出口溫度控制為目標(biāo)溫度。另外，也可將第2流路5中上述以外的 位置的水溫控制為目標(biāo)溫度。例如，也可將由第4溫度傳感器13檢測(cè)出的儲(chǔ)熱水箱2的入 口溫度Tsl控制為目標(biāo)溫度。
[0046] 即使在具有上述的凍結(jié)抑制功能的恢復(fù)控制中和恢復(fù)后的通?？刂浦?，也考慮通 過強(qiáng)風(fēng)增加散熱器3的冷卻量等原因?qū)е聝鼋Y(jié)條件成立的情況。
[0047] 因此，本實(shí)施方式中，在恢復(fù)控制中和恢復(fù)后的通?？刂浦幸才袛鄡鼋Y(jié)條件是否 成立（步驟S1，步驟S6,步驟S8)。然后，凍結(jié)條件成立時(shí)，返回步驟S2,執(zhí)行凍結(jié)抑制控制。 [0048] 像這樣，時(shí)常對(duì)凍結(jié)條件進(jìn)行監(jiān)視，并在該條件的成立時(shí)執(zhí)行凍結(jié)抑制控制，由此 可更確實(shí)地抑制凍結(jié)。 另一方面，如作為發(fā)電裝置使用固體高分子型燃料電池（PEFC)的系統(tǒng)那樣地，在以間 歇地進(jìn)行每日規(guī)定時(shí)間的運(yùn)行和停止為基本的系統(tǒng)中，在系統(tǒng)處于停止時(shí)，水循環(huán)路的水 有凍結(jié)的情況。
[0049] 又，如使用固體氧化物型燃料電池（S0FC)作為發(fā)電裝置的系統(tǒng)那樣地，在以連續(xù) 運(yùn)行為基本的系統(tǒng)中，通過判定上述的水循環(huán)路的水有凍結(jié)可能的狀況并執(zhí)行凍結(jié)抑制控 制，通常能夠抑制凍結(jié)。但是，系統(tǒng)長(zhǎng)時(shí)間停止后的重新運(yùn)行時(shí)等，可能在停止中發(fā)生水循 環(huán)路的水凍結(jié)。
[0050] 圖4是示出包括如此凍結(jié)狀態(tài)的判定的第2實(shí)施方式的控制流程。 步驟S11中，判斷發(fā)電裝置1出口側(cè)的溫度（實(shí)際溫度）Tf2是否超過上限設(shè)定溫度 Tf2 _max。又，循環(huán)水的發(fā)電裝置出口溫度Tf2可例如兼用測(cè)定來(lái)自回收燃料電池系統(tǒng)的 廢氣的熱的熱交換部16中循環(huán)水的出口溫度的傳感器。
[0051] 當(dāng)判定超過上限設(shè)定溫度Tf2 _max時(shí)，步驟S12中判定水循環(huán)路的水凍結(jié)可能 性較大。 艮P，一旦水循環(huán)路的水凍結(jié)，水循環(huán)路（主要是散熱器3)閉塞，水不循環(huán)，或由于水循 環(huán)路的流路截面積減小，第2流路5內(nèi)的水，尤其是滯留在發(fā)電裝置1的出口附近的水持續(xù) 接受來(lái)自發(fā)電裝置1的熱而過度溫度上升。結(jié)果，由于實(shí)際溫度Tf2超過上限設(shè)定溫度Tf2 _ max，可判斷為凍結(jié)的可能性較大的狀況。
[0052] 然后，當(dāng)判斷水循環(huán)路的水凍結(jié)了的可能性較大時(shí)，為了抑制強(qiáng)行運(yùn)行導(dǎo)致的對(duì) 系統(tǒng)100的不良影響，進(jìn)而抑制故障的發(fā)生，在步驟S13中輸出系統(tǒng)100的運(yùn)行停止的指 /_J、i 〇
[0053] 另一方面，步驟S11中，當(dāng)判斷出實(shí)際溫度Tf2沒有超過上限設(shè)定溫度Tf2 _max 時(shí)，判斷為水循環(huán)路的水沒有凍結(jié)，并進(jìn)到步驟S1之后。然后，與第1實(shí)施方式相同的，判 斷凍結(jié)條件，當(dāng)水循環(huán)路的水有可能凍結(jié)時(shí)執(zhí)行凍結(jié)抑制控制。
[0054] 又，以上基于附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式進(jìn)行說(shuō)明，但圖示的實(shí)施方式指示對(duì)本發(fā) 明進(jìn)行例示，本發(fā)明，除了通過實(shí)施方式直接示出的，本領(lǐng)域技術(shù)人員可在專利請(qǐng)求范圍內(nèi) 進(jìn)行各種改良，變更。
[0055] 例如，本發(fā)明的實(shí)施方式中，示出了水循環(huán)裝置收納于發(fā)電裝置1的殼體la內(nèi)的 實(shí)例，但也可收納于箱殼體9內(nèi)。又，本發(fā)明的實(shí)施方式中，示出了加熱器3b設(shè)于散熱器3 的旁邊，加熱通過散熱器3的水的實(shí)例，但也可設(shè)置于水循環(huán)路的附近加熱水循環(huán)路內(nèi)的 水。 符號(hào)說(shuō)明
[0056] 1…發(fā)電裝置 2…儲(chǔ)熱水箱 3…散熱器 4…第1流路 5…第2流路 6…水循環(huán)裝置 7…出熱水管 8…給水管 9…箱殼體 9a…通氣孔 10…第1溫度傳感器 11…第2溫度傳感器 12…第3溫度傳感器 13…第4溫度傳感器 14…第5溫度傳感器 21…控制器 100、100'…熱電聯(lián)供系統(tǒng)。
【權(quán)利要求】
1. 一種熱電聯(lián)供系統(tǒng)的控制裝置，其特征在于，包括： 隨著發(fā)熱而發(fā)電的發(fā)電裝置； 存儲(chǔ)水的儲(chǔ)熱水箱； 將該儲(chǔ)熱水箱內(nèi)的水提供給所述發(fā)電裝置的熱交換部的第1流路； 將在所述發(fā)電裝置的熱交換部被加熱的熱水提供到所述儲(chǔ)熱水箱內(nèi)的第2流路； 在由所述發(fā)電裝置、所述儲(chǔ)熱水箱、所述第1流路和所述第2流路構(gòu)成的水循環(huán)路內(nèi)使 水循環(huán)的水循環(huán)裝置； 計(jì)測(cè)所述第2流路的水溫的溫度計(jì)測(cè)部；以及 執(zhí)行通常控制、凍結(jié)抑制控制和恢復(fù)控制的控制部，其中所述通常控制使得所述水循 環(huán)裝置動(dòng)作以使所述第2流路的規(guī)定地點(diǎn)的水溫接近標(biāo)準(zhǔn)目標(biāo)值；所述凍結(jié)抑制控制在所 述水循環(huán)路的凍結(jié)條件成立時(shí)，抑制所述水循環(huán)路內(nèi)的水的凍結(jié)；所述恢復(fù)控制在從所述 凍結(jié)抑制控制轉(zhuǎn)換到所述通常控制時(shí)，使得所述第2流路的規(guī)定地點(diǎn)的水溫的第1恢復(fù)目 標(biāo)值階段地上升到所述通?？刂朴玫臉?biāo)準(zhǔn)目標(biāo)值。
2. 如權(quán)利要求1所述的熱電聯(lián)供系統(tǒng)的控制裝置，其特征在于，所述控制部在所述恢 復(fù)控制中，每當(dāng)確定由所述溫度計(jì)測(cè)部取得的所述第2流路的水溫達(dá)到了設(shè)定為在所述第 1恢復(fù)目標(biāo)值附近的、比所述第1恢復(fù)目標(biāo)值小的第2恢復(fù)目標(biāo)值時(shí)，就將所述第1恢復(fù)目 標(biāo)值更新為每次增加了規(guī)定量的值。
3. 如權(quán)利要求1所述的熱電聯(lián)供系統(tǒng)的控制裝置，其特征在于，所述控制部在所述恢 復(fù)控制中，每當(dāng)確認(rèn)由所述溫度計(jì)測(cè)部取得的所述第2流路的水溫達(dá)到了所述第1恢復(fù)目 標(biāo)值時(shí)，就將所述第1恢復(fù)目標(biāo)值更新為每次增加了規(guī)定量的值。
4. 如權(quán)利要求1所述的熱電聯(lián)供系統(tǒng)的控制裝置，其特征在于，所述第1流路上夾設(shè)有 冷卻用的散熱器，作為所述凍結(jié)條件的解除條件包括：所述散熱器的入口溫度和出口溫度 的溫度差減小為規(guī)定值以下。
5. 如權(quán)利要求1所述的熱電聯(lián)供系統(tǒng)的控制裝置，其特征在于，所述控制部在所述通 ?？刂浦羞€包括以下控制：當(dāng)所述第2流路的規(guī)定地點(diǎn)的水溫的計(jì)測(cè)值比所述標(biāo)準(zhǔn)目標(biāo)值 高時(shí)，使所述水循環(huán)裝置動(dòng)作使得所述水循環(huán)路的水循環(huán)量增大，當(dāng)所述計(jì)測(cè)值比所述標(biāo) 準(zhǔn)目標(biāo)值低時(shí)，使水循環(huán)裝置動(dòng)作使得所述水循環(huán)路的水循環(huán)量減少。
6. 如權(quán)利要求1所述的熱電聯(lián)供系統(tǒng)的控制裝置，其特征在于，所述控制部在所述恢 復(fù)控制中，使得所述發(fā)電裝置的發(fā)電量增大，并將剩余電力存儲(chǔ)到本系統(tǒng)內(nèi)或系統(tǒng)外的蓄 電池中。
7. 如權(quán)利要求1所述的熱電聯(lián)供系統(tǒng)的控制裝置，其特征在于，當(dāng)所述第2流路的規(guī)定 地點(diǎn)的水溫為設(shè)定上限溫度以上時(shí)，所述控制部判定所述水循環(huán)路產(chǎn)生了凍結(jié)。
8. -種熱電聯(lián)供系統(tǒng)的控制方法，所述熱電聯(lián)供系統(tǒng)包括：隨著發(fā)熱而發(fā)電的發(fā)電裝 置；存儲(chǔ)水的儲(chǔ)熱水箱；將該儲(chǔ)熱水箱內(nèi)的水提供給所述發(fā)電裝置的熱交換部的第1流路； 將在所述發(fā)電裝置的熱交換部被加熱的熱水提供到所述儲(chǔ)熱水箱內(nèi)的第2流路；在由所述 發(fā)電裝置、所述儲(chǔ)熱水箱、所述第1流路和所述第2流路構(gòu)成的水循環(huán)路內(nèi)使水循環(huán)的水循 環(huán)裝置，所述熱電聯(lián)供系統(tǒng)的控制方法進(jìn)行如下動(dòng)作： 執(zhí)行使得所述第2流路的規(guī)定地點(diǎn)的水溫接近標(biāo)準(zhǔn)目標(biāo)值的通?？刂疲? 在所述水循環(huán)路的凍結(jié)條件成立時(shí)執(zhí)行凍結(jié)抑制控制； 當(dāng)所述凍結(jié)條件被解除，從所述凍結(jié)抑制控制向所述通常控制轉(zhuǎn)換時(shí)，執(zhí)行使所述水 溫的目標(biāo)值逐漸上升到所述通?？刂茣r(shí)用的標(biāo)準(zhǔn)目標(biāo)值的恢復(fù)控制。
【文檔編號(hào)】F24H1/00GK104114954SQ201380009301
【公開日】2014年10月22日 申請(qǐng)日期:2013年2月27日 優(yōu)先權(quán)日:2012年2月29日
【發(fā)明者】樋渡學(xué) 申請(qǐng)人:吉坤日礦日石能源株式會(huì)社