コジェネレーションシステム
【課題】貯湯槽内の温水を暖房に利用しても、貯湯槽内の成層状態を維持することが出来るコジェネレーションシステムの提案。
【解決手段】発電装置（１）と、貯湯槽（２）と、暖房負荷に連通する回路（Ｌａ）を循環する熱媒体と貯湯槽内の温水とが熱交換を行なう第一の熱交換器（５）と、貯湯槽（２）から第一の熱交換器（５）に向かう第一の温水ラインと、第一の熱交換器（５）を流過した温水が流れる第二の温水ラインを備え、該第二の温水ラインには、温水を一時的に貯蔵するタンク（４）と、該タンク（４）から出た温水を加圧する第一のポンプ（Ｐ１）とが介装されている。
【解決手段】発電装置（１）と、貯湯槽（２）と、暖房負荷に連通する回路（Ｌａ）を循環する熱媒体と貯湯槽内の温水とが熱交換を行なう第一の熱交換器（５）と、貯湯槽（２）から第一の熱交換器（５）に向かう第一の温水ラインと、第一の熱交換器（５）を流過した温水が流れる第二の温水ラインを備え、該第二の温水ラインには、温水を一時的に貯蔵するタンク（４）と、該タンク（４）から出た温水を加圧する第一のポンプ（Ｐ１）とが介装されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は電気及び熱を併給するコジェネレーションシステム（電熱併給システム）に関し、より詳細には、電熱併給が可能な発電装置（例えば燃料電池やガスエンジン発電機等）からの排熱を貯湯槽に蓄熱し、暖房負荷や給湯負荷に対して貯湯タンク内の温水を供給して対処するタイプのコジェネレーションシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
図６は、電熱併給が可能な発電装置である燃料電池ユニット１を備え、該燃料電池ユニット１からの排熱を利用した給湯暖房装置１００Ｊを示している。図６において、給湯暖房装置１００Ｊは、燃料電池ユニット１、貯湯槽２、暖房熱交換器５、補助熱源機３Ａ、３Ｂを備えている。
燃料電池ユニット１には、燃料電池の冷却を目的として熱交換器７が装備されている。
貯湯槽２の上部２ａと底部２ｂとは冷却水ラインＬｃによって連通しており、冷却水ラインＬｃには熱交換器７及び冷却水ポンプＰｃが介装されており、冷却水が循環している。
【０００３】
貯湯槽２の底部２ｂには上水ラインＬｊが連通しており、貯湯槽２内の温水量が減少した場合に上水が補填されるように構成されている。
貯湯槽２の上部２ａには、補助熱源機３Ｂを介装した給湯用ラインＬｂが設けられ、図示しない給湯栓に連通している。さらに、貯湯槽上部２ａの２箇所には、貯湯槽２の温水を循環させるための温水ラインＬｈの両端が接続されている。
温水ラインＬｈには、貯湯槽２の出口側に温水ポンプＰｈが介装され、貯湯槽２の入口側には暖房熱交換器５が介装されており、暖房熱交換器５では温水ラインＬｈを流れる温水と暖房負荷とが熱交換をしている。
【０００４】
温水ラインＬｈにおいて、温水ポンプＰｈと暖房熱交換器５との間の領域には分岐点Ｂと合流点Ｇとが形成されており、分岐点Ｂと合流点ＧとはバイパスラインＬｂによって接続されている。
バイパスラインＬｂには開閉弁Ｖｂが介装されている。そしてバイパスラインＬｂは、温水ラインＬｈに介装された開閉弁Ｖｈと補助熱源機３Ａとをバイパスしている。
暖房熱交換器５には暖房回路Ｌａが連通しており、暖房回路Ｌａは、図示しない暖房熱負荷と暖房熱交換器５とを接続しており、その内部を暖房熱媒が循環している。そして、暖房熱交換器５において、温水ラインＬｈを流過する温水から暖房回路Ｌａを循環する暖房熱媒に熱が投与されるように構成されている。
暖房回路Ｌａにおいて、暖房熱交換器５の出口側には暖房ポンプＰａが介装され、暖房ポンプＰａの吐出側には暖房熱同弁Ｖａが介装されている。
【０００５】
図６の給湯暖房装置１００Ｊでは、暖房運転や、風呂の追い焚き運転を行なうに際して、暖房熱交換器５で暖房熱媒と熱交換して降温した温水は、温水ラインＬｈを流れて貯湯槽２の上方領域へ直接戻される様に構成されている。
ここで、貯湯槽２の内部は、成層状態、すなわち、貯湯槽２内において、垂直方向上方の温水温度が高温で且つ垂直方向下方の温水が低温であり、貯湯槽２内の上下方向について直線的且つ均一な温水温度勾配が形成されている状態となっている。
【０００６】
しかし、降温した温水が貯湯槽２の上方領域へ直接戻されると、貯湯槽２における成層状態が崩れてしまう。
さらに、暖房熱交換器５で暖房熱媒と熱交換して降温した温水において、その降温の幅は、暖房負荷の大小に応じても変化する。
すなわち、図６の給湯暖房装置１００Ｊでは、不均一の温度で且つ低温の温水が貯湯槽２の上方領域へ直接戻されてしまうので、貯湯槽２内における温度成層状態が崩れてしまい、蓄熱効率が低下する。
貯湯槽２における蓄熱量Ｑは、貯湯槽２内の温度差に比例し、成層状態にある貯湯槽２内では温度差は大きい。しかし、成層状態が崩れると、貯湯槽２内で降温の温水も低温の温水も均一に混合されてしまい、温度差が減少する。その結果、成層状態が崩れると、蓄熱量Ｑも減少し、蓄熱効率が低下するのである。
【０００７】
一方、暖房熱交換器５で暖房熱媒と熱交換して降温した温水を貯湯槽２の底部に戻すと、当該温水は貯湯槽２下方領域の温水よりも高温であるため、やはり成層状態が崩れてしまう。それに加えて、貯湯槽２下方領域における温水温度が高くなると、貯湯槽２下方領域における温水は燃料電池ユニット１の冷却水として用いられるため、燃料電池ユニット１が過熱してしまう恐れがある。
【０００８】
その他の従来技術として、給湯温度を安定化するため、熱源機で加熱された温水を貯湯タンクの上部に戻すための配管系を備えた技術が提案されている（特許文献１参照）。
しかし、係る従来技術（特許文献１）では、貯湯タンク内の温水を暖房負荷に利用した場合に常に熱源機で加熱して貯湯タンクに戻すことになるので、暖房時において常時熱源機を作動することになり、熱源機で多大なエネルギーを消費するので、省エネルギーにならないという問題が存在する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００７−３０９５３１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は上述した従来技術の問題点に鑑みて提案されたものであり、貯湯槽内の温水を暖房に利用しても、貯湯槽内の成層状態を維持することが出来るコジェネレーションシステムの提案を目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明のコジェネレーションシステムは、
電熱併給が可能な発電装置（１：例えば燃料電池やガスエンジン発電機等）と、
該発電装置（１）で発生した熱（排熱）を蓄熱するための貯湯槽（２）と、
暖房負荷に連通する回路（暖房回路Ｌａ）を循環する熱媒体と前記貯湯槽内の温水とが熱交換を行なう第一の熱交換器（暖房熱交換器５）と、
前記貯湯槽（２）から前記第一の熱交換器（暖房熱交換器５）に向かう第一の温水ライン（温水ラインＬｈにおいて、ラインＬｈ１の貯湯槽２から暖房熱交換器５までの間の領域と、ラインＬｈ５とにより構成される）と、
前記第一の熱交換器（暖房熱交換器５）を流過した温水が流れる第二の温水ライン（温水ラインＬｈにおいて、ラインＬｈ１の暖房熱交換器５から暖房戻りタンク４までの間の領域と、ラインＬｈ２と、ラインＬｈ３と、ラインＬｈ４により構成される）を備え、
該第二の温水ラインには、温水を一時的に貯蔵するタンク（暖房戻りタンク４）と、該タンク（暖房戻りタンク４）から出た温水を加圧する第一のポンプ（暖房循環ポンプＰ１）とが介装され、
前記第二の温水ラインは、第一のポンプ（暖房循環ポンプＰ１）の吐出側（における分岐点Ｂ１）で、前記発電装置（１）を冷却する第二の熱交換器（６）を有する温水ライン（Ｌｈ２）と、前記貯湯槽内の温水を前記第一の熱交換器（暖房熱交換器５）側へ吐出する第二のポンプ（Ｐ２）の吐出側の前記第一の温水ラインに連通する分岐ライン（Ｌｈ３）とに分岐しており、
前記第二の熱交換器（６）を有する温水ライン（Ｌｈ２）には流量制御弁（Ｖ１）が介装され、該流量制御弁（Ｖ１）よりも温水の流れ方向下流で、前記貯湯槽（２）の下方から供給された冷却水を第三の熱交換器（７）に供給する冷却水ライン（Ｌｈｃ）と（合流点Ｇ１で）合流して（ラインＬｈ４として）前記貯湯槽（２）の上方に戻ることを特徴としている（請求項１）。
【００１２】
本発明において、
前記タンク（暖房戻りタンク４）内の温水温度（Ｔｔ）を計測する第一の温度センサ（Ｓｔ１）と、
前記発電装置（１）を冷却する前記第二の熱交換器（６）で加熱された後の冷却水（温水）温度（Ｔｂ）を計測する第二の温度センサ（Ｓｔ２）と、
制御装置（コントローラ１０）を備え、
該制御装置（コントローラ１０）は、前記発電装置（１）の発熱量（Ｑｅｘ：例えば、発電出力を計測して演算）と、前記第一の温度センサ（Ｓｔ１）で計測された前記タンク（暖房戻りタンク４）内の温水温度（Ｔｔ）と、前記第二の温度センサ（Ｓｔ２）で計測された前記第二の熱交換器（６）で加熱された後の冷却水（温水）温度（Ｔｂ）と、前記第一のポンプ（暖房循環ポンプＰ１）の吐出流量ｑｔに基づいて、前記第一の熱交換器（暖房熱交換器５）から戻った温水を、前記発電装置（１）を冷却する前記第二の熱交換器（６）に送られる量と、再び前記第一の熱交換器（暖房熱交換器５）に向かって送り出される量とに分配制御する機能を有しているのが好ましい（請求項２）。
【００１３】
係る本発明（請求項２の発明）において、
前記第一の温水ラインは、補助熱源機（３Ａ）を経由するライン（Ｌｈ１）と前記補助熱源機（３Ａ）を経由しないライン（Ｌｈ５）に（分岐点Ｂ２で）分岐しており、
該分岐点（Ｂ２）と前記貯湯槽（２）との間の領域における温水温度（Ｔ２）を計測する第三の温度センサ（Ｓｔ３）を有しており、
前記制御装置（１０）は、前記第三の温度センサ（Ｓｔ３）で計測された温水温度（Ｔ２）が設定温度（暖房設定温度）よりも低温であれば前記貯湯槽（２）の上方から前記第一の熱交換器（暖房熱交換器５）に向かう温水を前記補助熱源機（３Ａ）を経由する前記ライン（Ｌｈ１）に流過させて前記補助熱源機（３Ａ）を作動する機能と、
前記第三の温度センサ（Ｓｔ３）で計測された温水温度（Ｔ２）が設定温度（暖房設定温度）以上の高温であれば前記貯湯槽（２）の上方から前記第一の熱交換器（暖房熱交換器５）に向かう温水を前記補助熱源機（３Ａ）を経由しない前記ライン（Ｌｈ５）に流過させて前記補助熱源機（３Ａ）を作動させない機能を有しているのが好ましい（請求項３）。
ここで、前記設定温度（暖房設定温度）は、前記貯湯槽（２）から前記第一の熱交換器（暖房熱交換器５）に送られる温水の温度であって、暖房運転時に前記補助熱源機（３Ａ）により当該温水の加熱を行なうべきであると判断される温度の上限値を意味している。
【００１４】
また本発明（請求項２、請求項３の発明）において、
前記冷却水ライン（Ｌｈｃ）には第三のポンプ（排熱循環ポンプＰ３）が介装されており、
前記冷却水ライン（Ｌｈｃ）の前記貯湯槽（２）と前記第三のポンプ（排熱循環ポンプＰ３）との間の領域には温水冷却装置（８：例えば冷却塔やラジエータ）が介装され、
前記貯湯槽（２）内の温水温度（Ｔ１：例えば、貯湯槽最下方の温水温度）を計測する第四の温度センサ（Ｓｔ４）を有しており、
前記制御装置（コントローラ１０）は、前記発電装置（１）が作動している場合に前記発電装置（１）の発熱量に対応して（例えば発電出力を計測して）前記第三のポンプ（排熱循環ポンプＰ３）を作動し、前記第四の温度センサ（Ｓｔ４）で計測された前記貯湯槽（２）内の温水温度（Ｔ１）が設定値（貯湯設定温度Ｔｈ）以上の高温の場合には前記温水冷却装置（８：例えば冷却塔やラジエータ）を作動する機能を有しているのが好ましい（請求項４）。
ここで、設定値（貯湯設定温度Ｔｈ）は、前記貯湯槽（２）内の温水温度（Ｔ１：例えば、貯湯槽の最下方の温水温度）がその温度（Ｔｈ）以上である場合には、前記貯湯槽（２）内の温水を前記発電装置（図示の実施形態では燃料電池ユニット１）に冷却水として供給するのが妥当ではない（高温である）という温度である。
【００１５】
上述した本発明のコジェネレーションシステム（請求項２のコジェネレーションシステム）の制御方法は、前記発電装置（１）の発熱量（Ｑｅｘ：例えば、発電出力を計測して演算）と、前記第一の温度センサ（Ｓｔ１）で計測された前記タンク（暖房戻りタンク４）内の温水温度（Ｔｔ）と、前記第二の温度センサ（Ｓｔ２）で計測された前記第二の熱交換器（６）で加熱された後の冷却水（温水）温度（Ｔｂ）と、前記第一のポンプ（暖房循環ポンプＰ１）の吐出流量ｑｔに基づいて、前記第一の熱交換器（暖房熱交換器５）から戻った温水を、前記発電装置（１）を冷却する前記第二の熱交換器（６）に送られる量と、再び前記第一の熱交換器（暖房熱交換器５）に向かって送り出される量とに分配制御する工程を実行するのが好ましい。
【００１６】
また、本発明のコジェネレーションシステム（請求項３のコジェネレーションシステム）の制御方法は、上述した工程（分配制御する工程）に加えて、前記第三の温度センサ（Ｓｔ３）で計測された温水温度（Ｔ２）が設定温度（暖房設定温度）よりも低温であれば前記貯湯槽（２）の上方から前記第一の熱交換器（暖房熱交換器５）に向かう温水を前記補助熱源機（３Ａ）を経由する前記ライン（Ｌｈ１）に流過させて前記補助熱源機（３Ａ）を作動する工程（Ｓ５〜Ｓ８）と、前記第三の温度センサ（Ｓｔ３）で計測された温水温度（Ｔ２）が設定温度（暖房設定温度）以上の高温であれば前記貯湯槽（２）の上方から前記第一の熱交換器（暖房熱交換器５）に向かう温水を前記補助熱源機（３Ａ）を経由しない前記ライン（Ｌｈ５）に流過させて前記補助熱源機（３Ａ）を作動させない工程（Ｓ９〜Ｓ１２）を有しているのが好ましい。
【００１７】
さらに、本発明のコジェネレーションシステム（請求項４のコジェネレーションシステム）の制御方法は、前記発電装置（１）が作動している場合に前記発電装置（１）の発熱量に対応して（例えば発電出力を計測して）前記第三のポンプ（排熱循環ポンプＰ３）を作動する工程（Ｓ３４）と、前記第四の温度センサ（Ｓｔ４）で計測された前記貯湯槽（２）内の温水温度（Ｔ１）が設定値（貯湯設定温度Ｔｈ）以上の高温の場合には前記温水冷却装置（例えば冷却塔やラジエータ８）を作動する工程（Ｓ３７）とを有しているのが好ましい。
【発明の効果】
【００１８】
上述する構成を具備する本発明によれば、暖房運転時において、貯湯槽（２）から送り出された温水は、第一の熱交換器（暖房熱交換器５）に送られて、暖房負荷に連通する回路（暖房回路Ｌａ）を循環する熱媒体に保有する熱量を投入して降温するが、当該降温した温水は、従来技術のように貯湯槽（２）に直接戻されることはなく、タンク（暖房戻りタンク４）に一旦貯蔵される。
そのため、暖房熱交換器（５）から戻った温水が、その温度が低下した状態で直接貯湯槽（２）上方に戻されることは防止され、貯湯槽（２）内の成層状態（貯湯槽内の温水において、垂直方向上方の温水温度が高温で且つ垂直方向下方の温水が低温であり、直線的且つ均一な温水温度勾配が形成されている状態）が破壊されてしまうことはない。そのため、貯湯槽（２）における温度差が保持され、蓄熱効率が高い状態が維持され、暖房需要及び／又は給湯需要に応えることと、燃料電池ユニット（１）を冷却する機能を発揮することを同時に充足させることが出来る。
【００１９】
そして本発明によれば、タンク（暖房戻りタンク４）に貯蔵された温水は、該タンク（４）から出た後に二方向へ分岐され、一方は発電装置（１）と熱交換を行なう第二の熱交換器（６）に送られ、他方は、再び第一の熱交換器（暖房熱交換器５）に向かって送り出される。
発電装置（１）と熱交換を行なう第二の熱交換器（６）に供給された温水は、発電装置（１）で発生する熱（例えば、燃料電池の排熱）が投入されて昇温する。そして、当該温水（発電装置で発生する熱が投入された温水）は、温度が高い状態で貯湯槽（２）の上方に戻るので、貯湯槽内の成層状態は保持される。
また、タンク（暖房戻りタンク４）に貯蔵された温水であって、発電装置（１）と熱交換を行なう第二の熱交換器（６）には供給されなかった温水は、分岐ライン（Ｌｈ３）を流れ、貯湯槽（２）に戻らずに再び第一の熱交換器（暖房熱交換器）に向かって送り出されるので、降温した温水が貯湯槽内の成層状態を崩してしまうことが防止される。
【００２０】
ここで、発電装置（１）が停止している間に暖房需要があり、貯湯槽内の温水が第一の熱交換器（暖房熱交換器５）に供給された場合には、発電装置（１）が停止しているため第一の熱交換器（暖房熱交換器５）で降温した温水を発電装置側に供給しても昇温せず、発電装置側に供給された温水を、貯湯槽（２）の上方に戻しても、貯湯槽（２）の成層状態を崩してしまう。
これに対して本発明において流量制御弁（Ｖ１）を閉鎖すれば、低温の温水が貯湯槽（２）に流れ込むのを防止して、以って、貯湯槽（２）の成層状態を保つことが出来る。
【００２１】
本発明において、制御装置（コントローラ１０）を設け、発電装置（１）の発熱量（Ｑｅｘ）と、第一の温度センサ（Ｓｔ１）で計測されたタンク（暖房戻りタンク４）内の温水温度（Ｔｔ）と、第二の温度センサ（Ｓｔ２）で計測された第二の熱交換器（６）で加熱された後の冷却水（温水）温度（Ｔｂ）と、第一のポンプ（暖房循環ポンプＰ１）の吐出流量ｑｔに基づいて、第一の熱交換器（暖房熱交換器５）から戻った温水から、発電装置（１）を冷却する第二の熱交換器（６）に送られる量と、再び第一の熱交換器（暖房熱交換器５）に向かって送り出される量とを分配制御する様に構成すれば（請求項２）、コジェネレーションシステム（１００）の運転状態に対応して、適正な量の温水が第二の熱交換器（６）に送られ、或いは、再び暖房熱交換器（５）に向かって送り出され、適正な運転状態が保持される。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の実施形態のブロック図である。
【図２】本発明の実施形態における暖房運転の制御を示すフローチャートである。
【図３】図２における流量分配制御を示すフローチャートである。
【図４】本発明の実施形態における貯湯運転の制御を示すフローチャートである。
【図５】本発明の実施形態における給湯運転の制御を示すフローチャートである。
【図６】従来技術を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、添付図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。
図１において、全体を符号１００で示すコジェネレーションシステムは、電熱併給が可能な発電装置である燃料電池ユニット１と、貯湯槽２と、補助熱源機３Ａ、３Ｂと、暖房戻りタンク４と、制御装置であるコントローラ１０とを有している。また、コジェネレーションシステム１００は、温水ラインＬｈと、冷却水ラインＬｈｃと、暖房回路Ｌａと、給湯ラインＬｂとを備えている。
ここで、貯湯槽２の上部には、第一の合流点Ｇ１及び温水ラインＬｈ４を介して、燃料電池ユニット１で加熱された温水が流入している。そして、貯湯槽２の底部には上水ラインＬｊが連通しており、給湯で減少した貯湯槽２内の温水湯を上水によって補填出来るように構成されている。
【００２４】
符号Ｌｈによって包括的に示されている温水ラインは、ラインＬｈ１〜ラインＬｈ５から構成されている。
ラインＬｈ１は、貯湯槽２の上部と暖房戻りタンク４とを連通している。ラインＬｈ１には、貯湯槽２の出口側から、暖房熱源ポンプ（第二のポンプ）Ｐ２、第三の開閉弁Ｖ３、熱源機３Ａ、暖房熱交換器５が介装されており、暖房戻りタンク４に連通している。
ラインＬｈ１において、暖房熱源ポンプＰ２と第三の開閉弁Ｖ３との間の領域には、暖房熱源ポンプＰ２に近い側に第二の合流点Ｇ２が設けられ、開閉弁Ｖ３に近い側には第二の分岐点Ｂ２が設けられている。またラインＬｈ１において、熱源機３Ａと暖房熱交換器５との間の領域には、第三の合流点Ｇ３が設けられている。
ここで、温水ラインＬｈにおいて、ラインＬｈ１の貯湯槽２から暖房熱交換器５までの間の領域と、ラインＬｈ５とにより、上述した「第一の温水ライン」が構成される。また、温水ラインＬｈにおいて、ラインＬｈ１の暖房熱交換器５から暖房戻りタンク４までの間の領域と、ラインＬｈ２と、ラインＬｈ３と、ラインＬｈ４により、「第二の温水ライン」が構成される。
【００２５】
貯湯槽２から温水ラインＬｈ１に流出した温水は、必要に応じて補助熱源機３Ａによって加熱昇温され、温水ラインＬｈ１を流れる温水が保有する熱量は、暖房熱交換器５において暖房回路Ｌａを流れる暖房熱媒に投与される。
暖房回路Ｌａは図示しない暖房負荷に連通しており、その内部を循環する暖房熱媒により、図示しない暖房負荷に熱を供給している。
暖房回路Ｌａにおいて、暖房熱交換器５から図示しない暖房負荷に向かう領域（暖房回路Ｌａにおいて「暖房往」に向かうライン）には、第四のポンプ（暖房ポンプ）Ｐ４と、開閉弁（暖房熱動弁）Ｖａを介装している。
【００２６】
温水ラインＬｈ１を流れる温水は、暖房熱交換器５で熱量を投与して降温した後、暖房戻りタンク４に送られて貯留される。
暖房戻りタンク４の「出」側には温水ラインＬｈ２が連通している。
【００２７】
ラインＬｈ２は、燃料電池ユニット１を経由して、暖房戻りタンク４と第一の合流点Ｇ１とを連通している。
ラインＬｈ２において、燃料戻りタンク５と燃料電池ユニット１との間の領域（燃料戻りタンク５と燃料電池ユニット１内の第二の熱交換器６との間の領域）に暖房循環ポンプ（第一のポンプ）Ｐ１が介装され、暖房循環ポンプＰ１と燃料電池ユニット１との間の領域（暖房循環ポンプＰ１と燃料電池ユニット１内の第二の熱交換器６との間の領域）には第一の分岐点Ｂ１が設けられている。
第一の分岐点Ｂ１において、温水ラインＬｈ２から分岐ラインＬｈ３が分岐しており、分岐ラインＬｈ３は第二の合流点Ｇ２でラインＬｈ１に合流している。
図１では、分岐ラインＬｈ３には流量調整弁Ｖ２が介装されているが、流量調整弁Ｖ２は省略可能である。
【００２８】
ラインＬｈ２は、燃料電池ユニット１内における第二の熱交換器６を有しており、第二の熱交換器６と合流点Ｇ１との間の領域に流量制御弁Ｖ１を介装している。第二の熱交換器６では、ラインＬｈ２を流れる水（降温した温水）によって、燃料電池ユニット１を冷却している。
ここで、暖房循環ポンプＰ１の吐出量ｑｔは、分岐点Ｂ１で燃料電池ユニット１（の熱交換器６）側に流れる流量Ｑ３と、分岐ラインＬｈ３に流れる流量Ｑｖ２とに分配される。また、暖房循環ポンプＰ１の吸入量は、熱源ポンプＰ２の吐出量と分岐ラインＬｈ３の流量Ｑｖ２とを合計したものに等しい。
なお、流量に関しては後述する。
【００２９】
ラインＬｈ４は、第一の合流点Ｇ１と貯湯槽２の上部とを連通している。
冷却水ラインＬｈｃは、貯湯槽２の底部から、燃料電池ユニット１における第三の熱交換器７を経由して、合流点Ｇ１に連通している。冷却水ラインＬｈｃには、貯湯槽２側の領域に温水冷却装置であるラジエータ８が介装され、燃料電池ユニット１側には排熱循環ポンプ（第三のポンプ）Ｐ３が介装されている。
【００３０】
第三の熱交換器７では、冷却水ラインＬｈｃを流過する冷却水によって、燃料電池ユニットを冷却している。冷却水ラインＬｈｃのラジエータ８は、貯湯槽２下方領域における温水温度が所定値以上になった場合に、ラインＬｈｃを流過する冷却水を降温するように構成されている。
【００３１】
ラインＬｈ５は、ラインＬｈ１における第二の分岐点Ｂ２から分岐して、第三の合流点Ｇ３でラインＬｈ１と合流しており、補助熱源機３Ａを介装したラインＬｈ１をバイパスしている。
そしてラインＬｈ５には、第四の開閉弁Ｖ４が介装されている。
【００３２】
給湯ラインＬｂは、図示しない給湯設備の給湯栓と貯湯槽２の上部とを連通している。そして給湯ラインＬｂには、補助熱源機３Ｂが介装されている。
給湯ラインＬｂを流れる温水温度、或いは貯湯槽２上方領域における温水温度が給湯設定温度以下の場合には、補助熱源機３Ｂを作動して、給湯ラインＬｂを流れる温水温度を昇温する様に構成されている。
【００３３】
暖房戻りタンク４の底部には温度センサＳｔ１が設けられており、温度センサＳｔ１は、コントローラ１０と出力信号ラインＳｉによって接続されている。ここで、温度センサＳｔ１で計測した暖房戻りタンク４内の水温を「Ｔｔ」とする。
温水ラインＬｈ２における燃料電池ユニット１側には温度センサＳｔ２が介装されており、温度センサＳｔ２はコントローラ１０と出力信号ラインＳｉによって接続されている。温度センサＳｔ２で計測した温水ラインＬｈ２を流れる水の温度（燃料電池ユニット１出口側における水温）を「Ｔｂ」とする。
【００３４】
温水ラインＬｈ１における合流点Ｇ２と分岐点Ｂ２の間の領域には温度センサＳｔ３が介装されており、温度センサＳｔ３はコントローラ１０と出力信号ラインＳｉによって接続されている。温度センサＳｔ３で計測した温水温度（ポンプＰ２における吐出側水温）を「Ｔ２」とする。
貯湯槽２において、その深さ方向には、均等のピッチで複数の温度センサが配置されており、複数の温度センサはコントローラ１０と出力信号ラインＳｉによって接続されている。図１において、貯湯槽２の最下方の温水温度Ｔ１を計測する温度センサは符号Ｓｔ４で示されており、貯湯槽２の最上方の温水温度Ｔｎを計測する温度センサは符号Ｓｔ７で示されている。換言すれば、図１において、温度センサＳｔ４で計測された温水温度であって、貯湯槽２の下方領域における温水温度が、符合「Ｔ１」で示されている。そして、温度センサＳｔ７で計測される温水温度であって、貯湯槽２の上方領域における温水温度が、符号「Ｔｎ」で示されている。
【００３５】
暖房回路Ｌａにおいて、暖房熱交換器５の出口側には温度センサＳｔ５が介装されており、温度センサＳｔ５はコントローラ１０と出力信号ラインＳｉによって接続されている。温度センサＳｔ５で計測された暖房熱媒温度は、符号「Ｔｄ」で示されている。
冷却水ラインＬｈｃにおける燃料電池ユニット１の出口側には、温度センサＳｔ６が介装されており、温度センサＳｔ６はコントローラ１０と出力信号ラインＳｉによって接続されている。
【００３６】
図１において、暖房循環ポンプＰ１、暖房熱源ポンプＰ２、排熱循環ポンプＰ３、暖房ポンプＰ４、流量制御弁Ｖ１、Ｖ２、開閉弁Ｖ３、Ｖ４、暖房熱動弁Ｖａ及びラジエータ８は、制御ラインＳｏによって、コントローラ１０と接続されており、コントローラ１０からの制御信号を受信して作動する様に構成されている。
【００３７】
暖房熱源ポンプＰ２の吐出流量をＱ２、分岐ラインＬｈ３を流れる温水流量をＱｖ２、暖房循環ポンプＰ１の吐出流量をｑｔとすれば、暖房循環ポンプＰ１の吐出流量と吸込流量とは等しく、暖房循環ポンプＰ１の吸込側の流量はＱ２とＱｖ２との合計となるので、
ｑｔ＝Ｑ２＋Ｑｖ２
∴Ｑｖ２＝ｑｔ−Ｑ２
従って、流量調整弁Ｖ２は省略しても、暖房熱源ポンプＰ２の吐出流量Ｑ２と暖房循環ポンプＰ１の吐出流量ｑｔとにより、分岐ラインＬｈ３を流れる温水流量をＱｖ２は定まる。
【００３８】
図１で示すコジェネレーションシステム１００において、貯湯槽２内の温水が保有する熱量を、暖房熱交換器５を介して暖房回路Ｌａ側に投入して暖房運転を行なう場合の制御について、主として図２を参照して説明する。
【００３９】
図２のステップＳ１では、暖房運転を行なうに当たって、暖房熱動弁Ｖａを開放する。そして、ステップＳ２において、暖房ポンプＰ４を作動させる。
ステップＳ３では、温度センサＳｔ３によって計測された貯湯槽２の出口温水温度Ｔ２を確認する。そしてステップＳ４において、貯湯槽２の出口温水温度Ｔ２の値が、暖房設定温度より低いか否かを判断する。
貯湯槽２の出口温度Ｔ２が暖房設定温度より低ければ（ステップＳ４がＹＥＳ）ステップＳ５に進み、暖房設定温度以上であれば（ステップＳ４がＮＯ）ステップＳ９まで進む。
【００４０】
ここで、ステップＳ４における「暖房設定温度」とは、貯湯槽２から暖房熱交換器５側に送られる温水の温度であって、暖房運転時に補助熱源機３Ａにより当該温水の加熱を行なうべきであると判断される温度の上限値を意味している。
【００４１】
ステップＳ５（貯湯槽２の出口温度Ｔ２が暖房設定温度より低温：ステップＳ４がＹＥＳ）では、開閉弁Ｖ３を開放し、開閉弁Ｖ４を閉鎖する。これにより、貯湯槽２から温水ラインＬｈ１に流出した温水は、全量が補助熱源機３Ａ側を流れる。
ステップＳ６においては、流量制御弁Ｖ１を開放して（流量弁Ｖ２を設けた場合には、当該弁Ｖ２も開放して）、暖房循環ポンプＰ１を作動させる。
ステップＳ７では、暖房循環ポンプＰ１の吐出流量ｑｔを制御する。それと共に、流量制御弁Ｖ１における開度制御を行ない、暖房循環ポンプＰ１の吐出流量ｑｔを、ラインＬｈ２の流量とラインＬｈ３の流量Ｑｖ２を分配する流量分配制御が行なわれる。係る流量分配制御の詳細については、図３を参照して後述する。
ステップＳ８では、補助熱源機３Ａを作動させ、ステップＳ１３に進む。
【００４２】
一方、ステップＳ９（貯湯槽２の出口温度Ｔ２が暖房設定温度以上の高温：ステップＳ４がＮＯ）では、開閉弁Ｖ３を閉鎖し、開閉弁Ｖ４を開放する。これにより、貯湯槽２から温水ラインＬｈ１に流出した温水は、全量が補助熱源機３Ａ側をバイパスする。
ステップＳ１０において、流量制御弁Ｖ１を開放して（流量弁Ｖ２を設けた場合にはＶ２も開放して）、暖房循環ポンプＰ１を作動する。
ステップＳ１１では、暖房循環ポンプＰ１の吐出流量ｑｔを制御する。そして、流量制御弁Ｖ１における開度制御を行ない、暖房循環ポンプＰ１の吐出流量ｑｔを、ラインＬｈ２の流量とラインＬｈ３の流量Ｑｖ２を分配する流量分配制御が行なわれる。ステップＳ１１の流量分配制御の詳細についても、図３を参照して後述する。
ステップＳ１２では補助熱源機３Ａを停止しており、ステップＳ１３に進む。
【００４３】
ステップＳ１３では、暖房回路Ｌａを循環する熱媒体温度Ｔｄ（暖房往温度Ｔｄ）が所定温度（例えば、６０℃或いは８０℃）となる様に、必要な制御（図２のステップＳ１３では「暖房往温度Ｔｄ制御」）が行なわれる。
ステップＳ１３における「暖房往温度Ｔｄ制御」は、補助熱源機３Ａが「ＯＮ」となっている場合（貯湯槽２の出口温度Ｔ２が暖房設定温度より低温で、ステップＳ４がＹＥＳの場合）には、貯湯槽２から暖房熱交換器５側に送られる温水の温度（Ｔ２）と、当該温水の流量と、補助熱源機３Ａにおける加熱量とを適宜制御することにより行なわれる。
一方、補助熱源機３Ａが「ＯＦＦ」となっている場合（貯湯槽２の出口温度Ｔ２が暖房設定温度以上の高温で、ステップＳ４がＮＯの場合）には、ステップＳ１３における「暖房往温度Ｔｄ制御」は、貯湯槽２から暖房熱交換器５側に送られる温水の温度Ｔ２と、当該温水の流量とを適宜制御することにより行なわれる。
ここで、貯湯槽２から暖房熱交換器５側に送られる温水の流量Ｑ２は、暖房熱源ポンプＰ２の吐出量、開閉弁Ｖ３の開閉等により決定される。
【００４４】
ステップＳ１３では、暖房回路Ｌａを循環する熱媒体温度Ｔｄ（温度センサＳｔ５で計測される暖房往温度Ｔｄ）を所定温度（例えば、６０℃或いは８０℃）に制御する（ステップＳ１３における「暖房往温度Ｔｄ制御」）のに加えて、暖房循環ポンプＰ１の吐出流量を制御している（ステップＳ１３における「暖房循環ポンプ流量制御」）。係る「暖房循環ポンプ流量制御」は、暖房負荷の変動や、補助熱源機３ＡのＯＮ／ＯＦＦの影響等により、暖房循環ポンプＰ１の吐出流量ｑｔを変動するべき場合が存在することを考慮して実行される。
それと共に、燃料電池ユニット１と熱交換を行なう温水流量（温水ラインＬｈ２の分岐点Ｂ１から燃料電池ユニット１側に流れる流量）Ｑ３も変動させなければならない場合も存在し得るので、流量制御弁Ｖ１の開度を制御して、流量Ｑ３を制御する（ステップＳ１３における「流量分配制御」）。
ステップＳ１３における「流量分配制御」は、ステップＳ７における「流量分配制御」及びステップＳ１２における「流量分配制御」と同様であり、その詳細については、図３を参照して説明する。
【００４５】
図１３における各種制御を実行したならば、暖房運転を停止するか否かを判断し（ステップＳ１４）、暖房運転を継続するのであれば（ステップＳ１４がＮＯ）ステップＳ３に戻り、暖房運転を停止するのであれば（ステップＳ１４がＹＥＳ）所定のルーチンに従って暖房運転を終了する。
【００４６】
図３は、図２のステップＳ７、ステップＳ１２、ステップＳ１３における「流量分配制御」を示している。
図３のステップＳ２１において、図示しない手段、例えば電力計によって燃料電池ユニット１の発電出力を検知し、排熱量Ｑｅｘを算出する。
ステップＳ２２では、温度センサＳｔ１によって暖房戻りタンク４の水温Ｔｔを計測し、温度センサＳｔ２によって燃料電池ユニット１の出口温度Ｔｂを計測する。そして、ステップＳ２３において、暖房循環ポンプＰ１の流量ｑｔを確認する。
ステップＳ２４では、流量制御弁Ｖ１の開度αを求め、流量制御弁Ｖ１を係る開度αに変更する。
【００４７】
ステップＳ２４で流量制御弁Ｖ１の開度αを求めるに際して、当該開度αは、燃料電池ユニット１の発熱量Ｑｅｘ、暖房戻りタンク内の温水温度Ｔｔ、燃料電池ユニット１における第二の熱交換器６で加熱された後の冷却水（温水）温度Ｔｂ、暖房循環ポンプＰ１の吐出流量ｑｔを変数とする関数或いは関係式として定められている。
流量制御弁Ｖ１の開度αを、燃料電池ユニット１の発熱量Ｑｅｘ、暖房戻りタンク内の温水温度Ｔｔ、燃料電池ユニットとの熱交換器６で加熱された後の冷却水（温水）温度Ｔｂ、暖房循環ポンプＰ１の吐出流量ｑｔを変数とする関係式或いは関数は、運転条件、仕様、その他によりケース・バイ・ケースで定められる。
【００４８】
実際の制御に当たっては、予め実験等により、流量制御弁Ｖ１の開度αと、燃料電池ユニット１の発熱量Ｑｅｘ、暖房戻りタンク内の温水温度Ｔｔ、燃料電池ユニットとの熱交換器６で加熱された後の冷却水（温水）温度Ｔｂ、暖房循環ポンプＰ１の吐出流量ｑｔとの関係式或いは関数若しくは関係を、数式、特性図、マップ等によって求めておく。そしてステップＳ２４では、係る数式、特性図、マップ等により、燃料電池ユニット１の発熱量Ｑｅｘ、暖房戻りタンク内の温水温度Ｔｔ、燃料電池ユニットとの熱交換器６で加熱された後の冷却水（温水）温度Ｔｂ、暖房循環ポンプＰ１の吐出流量ｑｔから、流量制御弁Ｖ１の開度αを決定する。
【００４９】
次に、図４を参照して、図１のコジェネレーションシステム１００の貯湯運転について説明する。
図４において、貯湯モードの運転を行なうに当たっては、ステップＳ３１において、温度センサＳｔ４によって計測された貯湯槽２における温水温度Ｔ１を確認し、温水温度Ｔ１が貯湯設定温度Ｔｈより低いか否かを判断する（ステップＳ３２）。
ここで、貯湯設定温度Ｔｈは、貯湯槽内の温水温度Ｔ１（例えば、貯湯槽の最下方の温水温度）がその温度（貯湯設定温度Ｔｈ）以上である場合には、貯湯槽２内の温水は高温過ぎるので、燃料電池ユニット１に冷却水として供給するのが妥当ではないと判断される温度を意味している。換言すれば、貯湯槽内の温水温度Ｔ１（例えば、最下方の温水温度）が貯湯設定温度Ｔｈ以上の場合には、そのまま冷却水として供給したならば、燃料電池ユニット１が過熱する可能性がある、という温度が、貯湯設定温度Ｔｈである。
【００５０】
貯湯槽２内における温水温度Ｔ１が貯湯設定温度Ｔｈよりも低温である場合（ステップＳ３２がＹＥＳ）には、貯湯槽２内の温水を燃料電池ユニット１の冷却水として使用し、燃料電池ユニット１の排熱を投入することが出来ると判断して、ステップＳ３３に進む。
一方、温水温度Ｔ１が貯湯設定温度Ｔｈ以上の高温である場合（ステップＳ３２がＮＯ）には、貯湯槽２内の温水を燃料電池ユニット１の冷却水として使用することは出来ないと判断してステップＳ３１まで戻り、貯湯槽２内における温水温度Ｔ１が貯湯設定温度Ｔｈよりも低温になるまで、ステップＳ３２がＮＯのループを繰り返す。
【００５１】
ステップＳ３３（貯湯槽２内における温水温度Ｔ１が貯湯設定温度Ｔｈよりも低温：ステップＳ３２がＹＥＳ）では、コントローラ１０は、燃料電池ユニット１が作動しているか否か判断する。燃料電池ユニット１が作動していれば（ステップＳ３３がＹＥＳ）、排熱循環ポンプＰ３を駆動して、貯湯槽２内の温水を冷却水として燃料電池システム１における第三の熱交換器７へ供給する（ステップＳ３４）。
燃料電池ユニット１が作動していなければ（ステップＳ３３がＮＯ）、ステップＳ３１以降を繰り返す（ステップＳ３３がＮＯのループ）。
【００５２】
ここで、冷却水として燃料電池ユニット１側へ供給するべき流量は、燃料電池ユニット１の排熱に対応して決定される。そして、燃料電池ユニット１の排熱は燃料電池ユニット１の出力（発電量）に比例する。そのためステップＳ３５では、燃料電池ユニット１における発電出力を確認（計測）し、当該発電出力に対応した流量の冷却水を燃料電池システム１側へ供給するべく、排熱循環ポンプＰ３の吐出流量を制御する。
【００５３】
ステップＳ３６では、貯湯槽２内の温水温度Ｔ１が貯湯設定温度Ｔｈ以上になっているか否かを判断する。
貯湯槽２内における温水温度Ｔ１が貯湯設定温度Ｔｈ以上まで昇温した場合（ステップＳ３６がＹＥＳ）には、貯湯槽２内の温水温度をそのまま冷却水として燃料電池ユニット１側へ供給することは不都合である（燃料電池ユニット１が過熱する可能性がある）と判断して、冷却水温度を降温するべく、ラジエータ８を作動して（ステップＳ３７）、燃料電池ユニット１が過熱しない程度まで冷却水温度を降温させる。そして、ステップＳ３８に進む。
一方、貯湯槽２内における温水温度Ｔ１が貯湯設定温度Ｔｈよりも低温の場合（ステップＳ３６がＮＯ）には、ステップＳ４０まで進む。
【００５４】
ステップＳ３８では、貯湯槽の温度Ｔ１が貯湯設定温度Ｔｈ以上になっているか否かを、再度、判断する。貯湯槽２内の温水温度Ｔ１が貯湯設定温度Ｔｈ以上になっていれば（ステップＳ３８がＹＥＳ）ステップＳ４０に進む。一方、貯湯槽２内の温水温度Ｔ１が貯湯設定温度Ｔｈよりも低温であれば（ステップＳ３８がＮＯ）、ラジエータ８を停止して（ステップＳ３９）、ステップＳ４０に進む。
【００５５】
ステップＳ４０では、コントローラ１０は、貯湯運転を終了するか否かを判断する。貯湯運転を終了するのであれば（ステップＳ４０がＹＥＳ）、所定のルーチンを実行して貯湯運転を終了する。
貯湯運転を継続するのであれば（ステップＳ４０がＮＯ）、ステップＳ３４まで戻り、再びステップＳ３４以降を繰り返す。
【００５６】
次に、図５を参照して、図１のコジェネレーションシステム１００における給湯運転の制御を説明する。
図５で貯湯運転を行なうに当って、ステップＳ４１において、図示しない給湯栓を開放する。ステップＳ４２では、貯湯槽２内における温水温度Ｔｎが給湯設定温度よりも低いか否かを判断する。
ここで、給湯設定温度とは、貯湯槽２内の温水温度（図示の実施形態では、最上方の温水温度Ｔｎ）がその温度（給湯設定温度）よりも低温である場合には、貯湯槽２内の温水を給湯に用いるには低温過ぎるので、補助熱源機３Ｂで加熱する必要がある、という温度である。
【００５７】
貯湯槽２内の温水温度Ｔｎが給湯設定温度よりも低温であれば（ステップＳ４２がＹＥＳ）、そのまま給湯するには低温過ぎると判断して、補助熱源機３Ｂを作動する（ステップＳ４３）。そして、貯湯槽２内の温水を補助熱源機３Ｂで加熱し昇温して、給湯栓開度に相当する流量となる様に制御しつつ、温水を供給する（ステップＳ４４）。
【００５８】
一方、貯湯槽内の温水温度Ｔｎが給湯設定温度以上であれば（ステップＳ４２がＮＯ）、そのまま給湯可能であると判断して、補助熱源機３Ｂを作動することなく（補助熱源機３ＢはＯＦＦ状態として）、給湯栓開度に相当する流量となる様に制御しつつ、貯湯槽２内の温水を図示しない給湯栓側へ供給する（ステップＳ４５）。
ステップＳ４６では、給湯運転を終了するか否かを判断する。給湯運転を終了するのであれば（ステップＳ４６がＹＥＳ）、所定のルーチンに従って給湯運転を終了する。
給湯運転を続行するのであれば、ステップＳ４２まで戻り、ステップＳ４２以降を繰り返す。
【００５９】
図５では明示されていないが、貯湯槽２内の温水温度Ｔｎが給湯設定温度以上の場合（ステップＳ４２がＮＯの場合）には、ステップＳ４５において、補助熱源機３Ｂを非作動状態（ＯＦＦ状態）にせしめる。
【００６０】
上述したように、図１〜図５で示す本発明の実施形態によれば、暖房運転時において、貯湯槽２から送り出された温水は、当該温水温度Ｔ２が暖房に必要な温度である暖房設定温度よりも低温の場合には補助熱源機３Ａで加熱され、暖房設定温度以上の高温である場合には補助熱源機３Ａで加熱されることなく、暖房熱交換器５に送られる。
暖房熱交換器５において、暖房回路Ｌａ側に熱量を投入して降温した前記温水は、従来技術のように貯湯槽２に直接戻されることはなく、一旦、暖房戻りタンク４に貯蔵される。
そのため、暖房熱交換器５から戻った低温の温水が直接貯湯槽２上方に戻されることにより、貯湯槽２内の成層状態が破壊されてしまうことが防止される。そして、貯湯槽２内の成層状態が維持される結果、貯湯槽２内における温水の温度差と蓄熱効率とは高い状態に維持され、暖房需要及び／又は給湯需要に応えることが可能となり、且つ、燃料電池ユニット１を冷却する機能を発揮することが出来る。
【００６１】
ここで、図示の実施形態によれば、暖房戻りタンク４に貯蔵された温水は、暖房戻りタンク４から出た後に二方向へ分岐され、一方は燃料電池ユニット１と熱交換を行なう熱交換器６に送られ、他方は、分岐ラインＬｈ３を経由して再び暖房熱交換器５に向かって送り出される。
燃料電池ユニット１と熱交換を行なう熱交換器６に供給された温水は、燃料電池ユニット１の排熱が投入されて昇温する。そして、当該温水、すなわち、燃料電池ユニット１の排熱が投入された温水は、温度が高い状態で貯湯槽２の上方に戻るので、貯湯槽２内の成層状態は保持される。
また、暖房戻りタンク４に貯蔵された温水であって、燃料電池ユニット１側の熱交換器６には送られず、分岐ラインＬｈ３を経由して暖房熱交換器５に向かって送り出された温水は、貯湯タンク２には戻されず、必要に応じて補助熱源機３Ａで加熱される。
【００６２】
燃料電池ユニット１が停止している間に暖房需要があり、貯湯槽２内の温水が暖房熱交換器５側に供給された場合に、暖房熱交換器５から戻って降温した温水を燃料電池ユニット１側に供給しても加熱されず、温度が低いままなので、貯湯槽２の上方に戻すと貯湯槽２の成層状態を崩してしまう。
そのため図示の実施形態では、燃料電池ユニット１が停止している間に暖房需要が存在する場合には、貯湯槽２の成層状態を保つためには、流量制御弁Ｖ１を閉鎖して、暖房熱交換器５から戻って降温した温水を燃料電池ユニット１側に供給せずに、全て分岐ラインＬｈ３側に流している。
【００６３】
ここで、図示の実施形態で暖房戻りタンク４が介装されていなければ、暖房熱交換器５から戻った温水を全て分岐ラインＬｈ３側に流すと、貯湯槽２内の高温の温水を暖房熱交換器５に向かって送り出すことにより、貯湯槽２から暖房熱交換器５に向かうラインＬｈ１における流量が過多となってしまう。そのため、貯湯槽２内の高温の温水を、暖房熱交換器５に向かって新たに送り出すことが出来なくなる恐れが存在する。
【００６４】
これに対して、図示の実施形態では暖房戻りタンク４を介装しているので、暖房熱交換器５から戻った温水を貯蔵することが出来る。そのため、貯湯槽２から暖房熱交換器５に向かう配管の流量が過多となってしまうことなく、貯湯槽２内の高温の温水を、暖房熱交換器５に向かって常時送り出すことが可能である。
さらに、暖房戻りタンク４はバッファタンクとして作用して、燃料電池ユニット１における発電量及び排熱量が多く、水温が上昇した場合における膨張を吸収することが出来る。
【００６５】
図示の実施形態によれば、暖房循環ポンプＰ１の吐出流量ｑｔを、燃料電池ユニット１と熱交換を行なう熱交換器６に送られる量と、再び暖房熱交換器５に向かって送り出される量と分配するに際しては、燃料電池ユニット１の発熱量Ｑｅｘ、暖房戻りタンク内の温水温度Ｔｔ、燃料電池ユニット１との熱交換器６で加熱された後の冷却水（温水）温度Ｔｂ、暖房循環ポンプＰ１の吐出流量ｑｔに基づいて（分配）制御される。そのため、コジェネレーションシステム１００の運転状態に対応して、適正な量の温水が燃料電池ユニット１側の熱交換器６に送られ、或いは、再び暖房熱交換器５に向かって送り出され、適正な運転状態が保持される。
【００６６】
図示の実施形態はあくまでも例示であり、本発明の技術的範囲を限定する趣旨の記述ではない旨を付記する。
例えば、図示の実施形態では電熱併給が可能な発電装置として燃料電池ユニットが示されているが、ガスエンジン発電装置を用いても良い。
【符号の説明】
【００６７】
１・・・燃料電池ユニット
２・・・貯湯槽
３Ａ、３Ｂ・・・補助熱源機
４・・・暖房戻りタンク
５・・・第一の熱交換器／暖房熱交換器
６・・・第二の熱交換器
７・・・第三の熱交換器
８・・・温水冷却装置／ラジエータ
Ｂ１、Ｂ２・・・分岐点
Ｇ１、Ｇ２、Ｇ３・・・合流点
Ｌｈｃ・・・冷却水ライン
Ｌｈ、Ｌｈ１〜Ｌｈ５・・・温水ライン
Ｐ１・・・暖房循環ポンプ
Ｐ２・・・暖房熱源ポンプ
Ｐ３・・・排熱循環ポンプ
Ｓｔ１・・・温度センサ
Ｖ１、Ｖ２・・・流量制御弁
Ｖ３、Ｖ４・・・開閉弁
【技術分野】
【０００１】
本発明は電気及び熱を併給するコジェネレーションシステム（電熱併給システム）に関し、より詳細には、電熱併給が可能な発電装置（例えば燃料電池やガスエンジン発電機等）からの排熱を貯湯槽に蓄熱し、暖房負荷や給湯負荷に対して貯湯タンク内の温水を供給して対処するタイプのコジェネレーションシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
図６は、電熱併給が可能な発電装置である燃料電池ユニット１を備え、該燃料電池ユニット１からの排熱を利用した給湯暖房装置１００Ｊを示している。図６において、給湯暖房装置１００Ｊは、燃料電池ユニット１、貯湯槽２、暖房熱交換器５、補助熱源機３Ａ、３Ｂを備えている。
燃料電池ユニット１には、燃料電池の冷却を目的として熱交換器７が装備されている。
貯湯槽２の上部２ａと底部２ｂとは冷却水ラインＬｃによって連通しており、冷却水ラインＬｃには熱交換器７及び冷却水ポンプＰｃが介装されており、冷却水が循環している。
【０００３】
貯湯槽２の底部２ｂには上水ラインＬｊが連通しており、貯湯槽２内の温水量が減少した場合に上水が補填されるように構成されている。
貯湯槽２の上部２ａには、補助熱源機３Ｂを介装した給湯用ラインＬｂが設けられ、図示しない給湯栓に連通している。さらに、貯湯槽上部２ａの２箇所には、貯湯槽２の温水を循環させるための温水ラインＬｈの両端が接続されている。
温水ラインＬｈには、貯湯槽２の出口側に温水ポンプＰｈが介装され、貯湯槽２の入口側には暖房熱交換器５が介装されており、暖房熱交換器５では温水ラインＬｈを流れる温水と暖房負荷とが熱交換をしている。
【０００４】
温水ラインＬｈにおいて、温水ポンプＰｈと暖房熱交換器５との間の領域には分岐点Ｂと合流点Ｇとが形成されており、分岐点Ｂと合流点ＧとはバイパスラインＬｂによって接続されている。
バイパスラインＬｂには開閉弁Ｖｂが介装されている。そしてバイパスラインＬｂは、温水ラインＬｈに介装された開閉弁Ｖｈと補助熱源機３Ａとをバイパスしている。
暖房熱交換器５には暖房回路Ｌａが連通しており、暖房回路Ｌａは、図示しない暖房熱負荷と暖房熱交換器５とを接続しており、その内部を暖房熱媒が循環している。そして、暖房熱交換器５において、温水ラインＬｈを流過する温水から暖房回路Ｌａを循環する暖房熱媒に熱が投与されるように構成されている。
暖房回路Ｌａにおいて、暖房熱交換器５の出口側には暖房ポンプＰａが介装され、暖房ポンプＰａの吐出側には暖房熱同弁Ｖａが介装されている。
【０００５】
図６の給湯暖房装置１００Ｊでは、暖房運転や、風呂の追い焚き運転を行なうに際して、暖房熱交換器５で暖房熱媒と熱交換して降温した温水は、温水ラインＬｈを流れて貯湯槽２の上方領域へ直接戻される様に構成されている。
ここで、貯湯槽２の内部は、成層状態、すなわち、貯湯槽２内において、垂直方向上方の温水温度が高温で且つ垂直方向下方の温水が低温であり、貯湯槽２内の上下方向について直線的且つ均一な温水温度勾配が形成されている状態となっている。
【０００６】
しかし、降温した温水が貯湯槽２の上方領域へ直接戻されると、貯湯槽２における成層状態が崩れてしまう。
さらに、暖房熱交換器５で暖房熱媒と熱交換して降温した温水において、その降温の幅は、暖房負荷の大小に応じても変化する。
すなわち、図６の給湯暖房装置１００Ｊでは、不均一の温度で且つ低温の温水が貯湯槽２の上方領域へ直接戻されてしまうので、貯湯槽２内における温度成層状態が崩れてしまい、蓄熱効率が低下する。
貯湯槽２における蓄熱量Ｑは、貯湯槽２内の温度差に比例し、成層状態にある貯湯槽２内では温度差は大きい。しかし、成層状態が崩れると、貯湯槽２内で降温の温水も低温の温水も均一に混合されてしまい、温度差が減少する。その結果、成層状態が崩れると、蓄熱量Ｑも減少し、蓄熱効率が低下するのである。
【０００７】
一方、暖房熱交換器５で暖房熱媒と熱交換して降温した温水を貯湯槽２の底部に戻すと、当該温水は貯湯槽２下方領域の温水よりも高温であるため、やはり成層状態が崩れてしまう。それに加えて、貯湯槽２下方領域における温水温度が高くなると、貯湯槽２下方領域における温水は燃料電池ユニット１の冷却水として用いられるため、燃料電池ユニット１が過熱してしまう恐れがある。
【０００８】
その他の従来技術として、給湯温度を安定化するため、熱源機で加熱された温水を貯湯タンクの上部に戻すための配管系を備えた技術が提案されている（特許文献１参照）。
しかし、係る従来技術（特許文献１）では、貯湯タンク内の温水を暖房負荷に利用した場合に常に熱源機で加熱して貯湯タンクに戻すことになるので、暖房時において常時熱源機を作動することになり、熱源機で多大なエネルギーを消費するので、省エネルギーにならないという問題が存在する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００７−３０９５３１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は上述した従来技術の問題点に鑑みて提案されたものであり、貯湯槽内の温水を暖房に利用しても、貯湯槽内の成層状態を維持することが出来るコジェネレーションシステムの提案を目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明のコジェネレーションシステムは、
電熱併給が可能な発電装置（１：例えば燃料電池やガスエンジン発電機等）と、
該発電装置（１）で発生した熱（排熱）を蓄熱するための貯湯槽（２）と、
暖房負荷に連通する回路（暖房回路Ｌａ）を循環する熱媒体と前記貯湯槽内の温水とが熱交換を行なう第一の熱交換器（暖房熱交換器５）と、
前記貯湯槽（２）から前記第一の熱交換器（暖房熱交換器５）に向かう第一の温水ライン（温水ラインＬｈにおいて、ラインＬｈ１の貯湯槽２から暖房熱交換器５までの間の領域と、ラインＬｈ５とにより構成される）と、
前記第一の熱交換器（暖房熱交換器５）を流過した温水が流れる第二の温水ライン（温水ラインＬｈにおいて、ラインＬｈ１の暖房熱交換器５から暖房戻りタンク４までの間の領域と、ラインＬｈ２と、ラインＬｈ３と、ラインＬｈ４により構成される）を備え、
該第二の温水ラインには、温水を一時的に貯蔵するタンク（暖房戻りタンク４）と、該タンク（暖房戻りタンク４）から出た温水を加圧する第一のポンプ（暖房循環ポンプＰ１）とが介装され、
前記第二の温水ラインは、第一のポンプ（暖房循環ポンプＰ１）の吐出側（における分岐点Ｂ１）で、前記発電装置（１）を冷却する第二の熱交換器（６）を有する温水ライン（Ｌｈ２）と、前記貯湯槽内の温水を前記第一の熱交換器（暖房熱交換器５）側へ吐出する第二のポンプ（Ｐ２）の吐出側の前記第一の温水ラインに連通する分岐ライン（Ｌｈ３）とに分岐しており、
前記第二の熱交換器（６）を有する温水ライン（Ｌｈ２）には流量制御弁（Ｖ１）が介装され、該流量制御弁（Ｖ１）よりも温水の流れ方向下流で、前記貯湯槽（２）の下方から供給された冷却水を第三の熱交換器（７）に供給する冷却水ライン（Ｌｈｃ）と（合流点Ｇ１で）合流して（ラインＬｈ４として）前記貯湯槽（２）の上方に戻ることを特徴としている（請求項１）。
【００１２】
本発明において、
前記タンク（暖房戻りタンク４）内の温水温度（Ｔｔ）を計測する第一の温度センサ（Ｓｔ１）と、
前記発電装置（１）を冷却する前記第二の熱交換器（６）で加熱された後の冷却水（温水）温度（Ｔｂ）を計測する第二の温度センサ（Ｓｔ２）と、
制御装置（コントローラ１０）を備え、
該制御装置（コントローラ１０）は、前記発電装置（１）の発熱量（Ｑｅｘ：例えば、発電出力を計測して演算）と、前記第一の温度センサ（Ｓｔ１）で計測された前記タンク（暖房戻りタンク４）内の温水温度（Ｔｔ）と、前記第二の温度センサ（Ｓｔ２）で計測された前記第二の熱交換器（６）で加熱された後の冷却水（温水）温度（Ｔｂ）と、前記第一のポンプ（暖房循環ポンプＰ１）の吐出流量ｑｔに基づいて、前記第一の熱交換器（暖房熱交換器５）から戻った温水を、前記発電装置（１）を冷却する前記第二の熱交換器（６）に送られる量と、再び前記第一の熱交換器（暖房熱交換器５）に向かって送り出される量とに分配制御する機能を有しているのが好ましい（請求項２）。
【００１３】
係る本発明（請求項２の発明）において、
前記第一の温水ラインは、補助熱源機（３Ａ）を経由するライン（Ｌｈ１）と前記補助熱源機（３Ａ）を経由しないライン（Ｌｈ５）に（分岐点Ｂ２で）分岐しており、
該分岐点（Ｂ２）と前記貯湯槽（２）との間の領域における温水温度（Ｔ２）を計測する第三の温度センサ（Ｓｔ３）を有しており、
前記制御装置（１０）は、前記第三の温度センサ（Ｓｔ３）で計測された温水温度（Ｔ２）が設定温度（暖房設定温度）よりも低温であれば前記貯湯槽（２）の上方から前記第一の熱交換器（暖房熱交換器５）に向かう温水を前記補助熱源機（３Ａ）を経由する前記ライン（Ｌｈ１）に流過させて前記補助熱源機（３Ａ）を作動する機能と、
前記第三の温度センサ（Ｓｔ３）で計測された温水温度（Ｔ２）が設定温度（暖房設定温度）以上の高温であれば前記貯湯槽（２）の上方から前記第一の熱交換器（暖房熱交換器５）に向かう温水を前記補助熱源機（３Ａ）を経由しない前記ライン（Ｌｈ５）に流過させて前記補助熱源機（３Ａ）を作動させない機能を有しているのが好ましい（請求項３）。
ここで、前記設定温度（暖房設定温度）は、前記貯湯槽（２）から前記第一の熱交換器（暖房熱交換器５）に送られる温水の温度であって、暖房運転時に前記補助熱源機（３Ａ）により当該温水の加熱を行なうべきであると判断される温度の上限値を意味している。
【００１４】
また本発明（請求項２、請求項３の発明）において、
前記冷却水ライン（Ｌｈｃ）には第三のポンプ（排熱循環ポンプＰ３）が介装されており、
前記冷却水ライン（Ｌｈｃ）の前記貯湯槽（２）と前記第三のポンプ（排熱循環ポンプＰ３）との間の領域には温水冷却装置（８：例えば冷却塔やラジエータ）が介装され、
前記貯湯槽（２）内の温水温度（Ｔ１：例えば、貯湯槽最下方の温水温度）を計測する第四の温度センサ（Ｓｔ４）を有しており、
前記制御装置（コントローラ１０）は、前記発電装置（１）が作動している場合に前記発電装置（１）の発熱量に対応して（例えば発電出力を計測して）前記第三のポンプ（排熱循環ポンプＰ３）を作動し、前記第四の温度センサ（Ｓｔ４）で計測された前記貯湯槽（２）内の温水温度（Ｔ１）が設定値（貯湯設定温度Ｔｈ）以上の高温の場合には前記温水冷却装置（８：例えば冷却塔やラジエータ）を作動する機能を有しているのが好ましい（請求項４）。
ここで、設定値（貯湯設定温度Ｔｈ）は、前記貯湯槽（２）内の温水温度（Ｔ１：例えば、貯湯槽の最下方の温水温度）がその温度（Ｔｈ）以上である場合には、前記貯湯槽（２）内の温水を前記発電装置（図示の実施形態では燃料電池ユニット１）に冷却水として供給するのが妥当ではない（高温である）という温度である。
【００１５】
上述した本発明のコジェネレーションシステム（請求項２のコジェネレーションシステム）の制御方法は、前記発電装置（１）の発熱量（Ｑｅｘ：例えば、発電出力を計測して演算）と、前記第一の温度センサ（Ｓｔ１）で計測された前記タンク（暖房戻りタンク４）内の温水温度（Ｔｔ）と、前記第二の温度センサ（Ｓｔ２）で計測された前記第二の熱交換器（６）で加熱された後の冷却水（温水）温度（Ｔｂ）と、前記第一のポンプ（暖房循環ポンプＰ１）の吐出流量ｑｔに基づいて、前記第一の熱交換器（暖房熱交換器５）から戻った温水を、前記発電装置（１）を冷却する前記第二の熱交換器（６）に送られる量と、再び前記第一の熱交換器（暖房熱交換器５）に向かって送り出される量とに分配制御する工程を実行するのが好ましい。
【００１６】
また、本発明のコジェネレーションシステム（請求項３のコジェネレーションシステム）の制御方法は、上述した工程（分配制御する工程）に加えて、前記第三の温度センサ（Ｓｔ３）で計測された温水温度（Ｔ２）が設定温度（暖房設定温度）よりも低温であれば前記貯湯槽（２）の上方から前記第一の熱交換器（暖房熱交換器５）に向かう温水を前記補助熱源機（３Ａ）を経由する前記ライン（Ｌｈ１）に流過させて前記補助熱源機（３Ａ）を作動する工程（Ｓ５〜Ｓ８）と、前記第三の温度センサ（Ｓｔ３）で計測された温水温度（Ｔ２）が設定温度（暖房設定温度）以上の高温であれば前記貯湯槽（２）の上方から前記第一の熱交換器（暖房熱交換器５）に向かう温水を前記補助熱源機（３Ａ）を経由しない前記ライン（Ｌｈ５）に流過させて前記補助熱源機（３Ａ）を作動させない工程（Ｓ９〜Ｓ１２）を有しているのが好ましい。
【００１７】
さらに、本発明のコジェネレーションシステム（請求項４のコジェネレーションシステム）の制御方法は、前記発電装置（１）が作動している場合に前記発電装置（１）の発熱量に対応して（例えば発電出力を計測して）前記第三のポンプ（排熱循環ポンプＰ３）を作動する工程（Ｓ３４）と、前記第四の温度センサ（Ｓｔ４）で計測された前記貯湯槽（２）内の温水温度（Ｔ１）が設定値（貯湯設定温度Ｔｈ）以上の高温の場合には前記温水冷却装置（例えば冷却塔やラジエータ８）を作動する工程（Ｓ３７）とを有しているのが好ましい。
【発明の効果】
【００１８】
上述する構成を具備する本発明によれば、暖房運転時において、貯湯槽（２）から送り出された温水は、第一の熱交換器（暖房熱交換器５）に送られて、暖房負荷に連通する回路（暖房回路Ｌａ）を循環する熱媒体に保有する熱量を投入して降温するが、当該降温した温水は、従来技術のように貯湯槽（２）に直接戻されることはなく、タンク（暖房戻りタンク４）に一旦貯蔵される。
そのため、暖房熱交換器（５）から戻った温水が、その温度が低下した状態で直接貯湯槽（２）上方に戻されることは防止され、貯湯槽（２）内の成層状態（貯湯槽内の温水において、垂直方向上方の温水温度が高温で且つ垂直方向下方の温水が低温であり、直線的且つ均一な温水温度勾配が形成されている状態）が破壊されてしまうことはない。そのため、貯湯槽（２）における温度差が保持され、蓄熱効率が高い状態が維持され、暖房需要及び／又は給湯需要に応えることと、燃料電池ユニット（１）を冷却する機能を発揮することを同時に充足させることが出来る。
【００１９】
そして本発明によれば、タンク（暖房戻りタンク４）に貯蔵された温水は、該タンク（４）から出た後に二方向へ分岐され、一方は発電装置（１）と熱交換を行なう第二の熱交換器（６）に送られ、他方は、再び第一の熱交換器（暖房熱交換器５）に向かって送り出される。
発電装置（１）と熱交換を行なう第二の熱交換器（６）に供給された温水は、発電装置（１）で発生する熱（例えば、燃料電池の排熱）が投入されて昇温する。そして、当該温水（発電装置で発生する熱が投入された温水）は、温度が高い状態で貯湯槽（２）の上方に戻るので、貯湯槽内の成層状態は保持される。
また、タンク（暖房戻りタンク４）に貯蔵された温水であって、発電装置（１）と熱交換を行なう第二の熱交換器（６）には供給されなかった温水は、分岐ライン（Ｌｈ３）を流れ、貯湯槽（２）に戻らずに再び第一の熱交換器（暖房熱交換器）に向かって送り出されるので、降温した温水が貯湯槽内の成層状態を崩してしまうことが防止される。
【００２０】
ここで、発電装置（１）が停止している間に暖房需要があり、貯湯槽内の温水が第一の熱交換器（暖房熱交換器５）に供給された場合には、発電装置（１）が停止しているため第一の熱交換器（暖房熱交換器５）で降温した温水を発電装置側に供給しても昇温せず、発電装置側に供給された温水を、貯湯槽（２）の上方に戻しても、貯湯槽（２）の成層状態を崩してしまう。
これに対して本発明において流量制御弁（Ｖ１）を閉鎖すれば、低温の温水が貯湯槽（２）に流れ込むのを防止して、以って、貯湯槽（２）の成層状態を保つことが出来る。
【００２１】
本発明において、制御装置（コントローラ１０）を設け、発電装置（１）の発熱量（Ｑｅｘ）と、第一の温度センサ（Ｓｔ１）で計測されたタンク（暖房戻りタンク４）内の温水温度（Ｔｔ）と、第二の温度センサ（Ｓｔ２）で計測された第二の熱交換器（６）で加熱された後の冷却水（温水）温度（Ｔｂ）と、第一のポンプ（暖房循環ポンプＰ１）の吐出流量ｑｔに基づいて、第一の熱交換器（暖房熱交換器５）から戻った温水から、発電装置（１）を冷却する第二の熱交換器（６）に送られる量と、再び第一の熱交換器（暖房熱交換器５）に向かって送り出される量とを分配制御する様に構成すれば（請求項２）、コジェネレーションシステム（１００）の運転状態に対応して、適正な量の温水が第二の熱交換器（６）に送られ、或いは、再び暖房熱交換器（５）に向かって送り出され、適正な運転状態が保持される。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の実施形態のブロック図である。
【図２】本発明の実施形態における暖房運転の制御を示すフローチャートである。
【図３】図２における流量分配制御を示すフローチャートである。
【図４】本発明の実施形態における貯湯運転の制御を示すフローチャートである。
【図５】本発明の実施形態における給湯運転の制御を示すフローチャートである。
【図６】従来技術を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、添付図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。
図１において、全体を符号１００で示すコジェネレーションシステムは、電熱併給が可能な発電装置である燃料電池ユニット１と、貯湯槽２と、補助熱源機３Ａ、３Ｂと、暖房戻りタンク４と、制御装置であるコントローラ１０とを有している。また、コジェネレーションシステム１００は、温水ラインＬｈと、冷却水ラインＬｈｃと、暖房回路Ｌａと、給湯ラインＬｂとを備えている。
ここで、貯湯槽２の上部には、第一の合流点Ｇ１及び温水ラインＬｈ４を介して、燃料電池ユニット１で加熱された温水が流入している。そして、貯湯槽２の底部には上水ラインＬｊが連通しており、給湯で減少した貯湯槽２内の温水湯を上水によって補填出来るように構成されている。
【００２４】
符号Ｌｈによって包括的に示されている温水ラインは、ラインＬｈ１〜ラインＬｈ５から構成されている。
ラインＬｈ１は、貯湯槽２の上部と暖房戻りタンク４とを連通している。ラインＬｈ１には、貯湯槽２の出口側から、暖房熱源ポンプ（第二のポンプ）Ｐ２、第三の開閉弁Ｖ３、熱源機３Ａ、暖房熱交換器５が介装されており、暖房戻りタンク４に連通している。
ラインＬｈ１において、暖房熱源ポンプＰ２と第三の開閉弁Ｖ３との間の領域には、暖房熱源ポンプＰ２に近い側に第二の合流点Ｇ２が設けられ、開閉弁Ｖ３に近い側には第二の分岐点Ｂ２が設けられている。またラインＬｈ１において、熱源機３Ａと暖房熱交換器５との間の領域には、第三の合流点Ｇ３が設けられている。
ここで、温水ラインＬｈにおいて、ラインＬｈ１の貯湯槽２から暖房熱交換器５までの間の領域と、ラインＬｈ５とにより、上述した「第一の温水ライン」が構成される。また、温水ラインＬｈにおいて、ラインＬｈ１の暖房熱交換器５から暖房戻りタンク４までの間の領域と、ラインＬｈ２と、ラインＬｈ３と、ラインＬｈ４により、「第二の温水ライン」が構成される。
【００２５】
貯湯槽２から温水ラインＬｈ１に流出した温水は、必要に応じて補助熱源機３Ａによって加熱昇温され、温水ラインＬｈ１を流れる温水が保有する熱量は、暖房熱交換器５において暖房回路Ｌａを流れる暖房熱媒に投与される。
暖房回路Ｌａは図示しない暖房負荷に連通しており、その内部を循環する暖房熱媒により、図示しない暖房負荷に熱を供給している。
暖房回路Ｌａにおいて、暖房熱交換器５から図示しない暖房負荷に向かう領域（暖房回路Ｌａにおいて「暖房往」に向かうライン）には、第四のポンプ（暖房ポンプ）Ｐ４と、開閉弁（暖房熱動弁）Ｖａを介装している。
【００２６】
温水ラインＬｈ１を流れる温水は、暖房熱交換器５で熱量を投与して降温した後、暖房戻りタンク４に送られて貯留される。
暖房戻りタンク４の「出」側には温水ラインＬｈ２が連通している。
【００２７】
ラインＬｈ２は、燃料電池ユニット１を経由して、暖房戻りタンク４と第一の合流点Ｇ１とを連通している。
ラインＬｈ２において、燃料戻りタンク５と燃料電池ユニット１との間の領域（燃料戻りタンク５と燃料電池ユニット１内の第二の熱交換器６との間の領域）に暖房循環ポンプ（第一のポンプ）Ｐ１が介装され、暖房循環ポンプＰ１と燃料電池ユニット１との間の領域（暖房循環ポンプＰ１と燃料電池ユニット１内の第二の熱交換器６との間の領域）には第一の分岐点Ｂ１が設けられている。
第一の分岐点Ｂ１において、温水ラインＬｈ２から分岐ラインＬｈ３が分岐しており、分岐ラインＬｈ３は第二の合流点Ｇ２でラインＬｈ１に合流している。
図１では、分岐ラインＬｈ３には流量調整弁Ｖ２が介装されているが、流量調整弁Ｖ２は省略可能である。
【００２８】
ラインＬｈ２は、燃料電池ユニット１内における第二の熱交換器６を有しており、第二の熱交換器６と合流点Ｇ１との間の領域に流量制御弁Ｖ１を介装している。第二の熱交換器６では、ラインＬｈ２を流れる水（降温した温水）によって、燃料電池ユニット１を冷却している。
ここで、暖房循環ポンプＰ１の吐出量ｑｔは、分岐点Ｂ１で燃料電池ユニット１（の熱交換器６）側に流れる流量Ｑ３と、分岐ラインＬｈ３に流れる流量Ｑｖ２とに分配される。また、暖房循環ポンプＰ１の吸入量は、熱源ポンプＰ２の吐出量と分岐ラインＬｈ３の流量Ｑｖ２とを合計したものに等しい。
なお、流量に関しては後述する。
【００２９】
ラインＬｈ４は、第一の合流点Ｇ１と貯湯槽２の上部とを連通している。
冷却水ラインＬｈｃは、貯湯槽２の底部から、燃料電池ユニット１における第三の熱交換器７を経由して、合流点Ｇ１に連通している。冷却水ラインＬｈｃには、貯湯槽２側の領域に温水冷却装置であるラジエータ８が介装され、燃料電池ユニット１側には排熱循環ポンプ（第三のポンプ）Ｐ３が介装されている。
【００３０】
第三の熱交換器７では、冷却水ラインＬｈｃを流過する冷却水によって、燃料電池ユニットを冷却している。冷却水ラインＬｈｃのラジエータ８は、貯湯槽２下方領域における温水温度が所定値以上になった場合に、ラインＬｈｃを流過する冷却水を降温するように構成されている。
【００３１】
ラインＬｈ５は、ラインＬｈ１における第二の分岐点Ｂ２から分岐して、第三の合流点Ｇ３でラインＬｈ１と合流しており、補助熱源機３Ａを介装したラインＬｈ１をバイパスしている。
そしてラインＬｈ５には、第四の開閉弁Ｖ４が介装されている。
【００３２】
給湯ラインＬｂは、図示しない給湯設備の給湯栓と貯湯槽２の上部とを連通している。そして給湯ラインＬｂには、補助熱源機３Ｂが介装されている。
給湯ラインＬｂを流れる温水温度、或いは貯湯槽２上方領域における温水温度が給湯設定温度以下の場合には、補助熱源機３Ｂを作動して、給湯ラインＬｂを流れる温水温度を昇温する様に構成されている。
【００３３】
暖房戻りタンク４の底部には温度センサＳｔ１が設けられており、温度センサＳｔ１は、コントローラ１０と出力信号ラインＳｉによって接続されている。ここで、温度センサＳｔ１で計測した暖房戻りタンク４内の水温を「Ｔｔ」とする。
温水ラインＬｈ２における燃料電池ユニット１側には温度センサＳｔ２が介装されており、温度センサＳｔ２はコントローラ１０と出力信号ラインＳｉによって接続されている。温度センサＳｔ２で計測した温水ラインＬｈ２を流れる水の温度（燃料電池ユニット１出口側における水温）を「Ｔｂ」とする。
【００３４】
温水ラインＬｈ１における合流点Ｇ２と分岐点Ｂ２の間の領域には温度センサＳｔ３が介装されており、温度センサＳｔ３はコントローラ１０と出力信号ラインＳｉによって接続されている。温度センサＳｔ３で計測した温水温度（ポンプＰ２における吐出側水温）を「Ｔ２」とする。
貯湯槽２において、その深さ方向には、均等のピッチで複数の温度センサが配置されており、複数の温度センサはコントローラ１０と出力信号ラインＳｉによって接続されている。図１において、貯湯槽２の最下方の温水温度Ｔ１を計測する温度センサは符号Ｓｔ４で示されており、貯湯槽２の最上方の温水温度Ｔｎを計測する温度センサは符号Ｓｔ７で示されている。換言すれば、図１において、温度センサＳｔ４で計測された温水温度であって、貯湯槽２の下方領域における温水温度が、符合「Ｔ１」で示されている。そして、温度センサＳｔ７で計測される温水温度であって、貯湯槽２の上方領域における温水温度が、符号「Ｔｎ」で示されている。
【００３５】
暖房回路Ｌａにおいて、暖房熱交換器５の出口側には温度センサＳｔ５が介装されており、温度センサＳｔ５はコントローラ１０と出力信号ラインＳｉによって接続されている。温度センサＳｔ５で計測された暖房熱媒温度は、符号「Ｔｄ」で示されている。
冷却水ラインＬｈｃにおける燃料電池ユニット１の出口側には、温度センサＳｔ６が介装されており、温度センサＳｔ６はコントローラ１０と出力信号ラインＳｉによって接続されている。
【００３６】
図１において、暖房循環ポンプＰ１、暖房熱源ポンプＰ２、排熱循環ポンプＰ３、暖房ポンプＰ４、流量制御弁Ｖ１、Ｖ２、開閉弁Ｖ３、Ｖ４、暖房熱動弁Ｖａ及びラジエータ８は、制御ラインＳｏによって、コントローラ１０と接続されており、コントローラ１０からの制御信号を受信して作動する様に構成されている。
【００３７】
暖房熱源ポンプＰ２の吐出流量をＱ２、分岐ラインＬｈ３を流れる温水流量をＱｖ２、暖房循環ポンプＰ１の吐出流量をｑｔとすれば、暖房循環ポンプＰ１の吐出流量と吸込流量とは等しく、暖房循環ポンプＰ１の吸込側の流量はＱ２とＱｖ２との合計となるので、
ｑｔ＝Ｑ２＋Ｑｖ２
∴Ｑｖ２＝ｑｔ−Ｑ２
従って、流量調整弁Ｖ２は省略しても、暖房熱源ポンプＰ２の吐出流量Ｑ２と暖房循環ポンプＰ１の吐出流量ｑｔとにより、分岐ラインＬｈ３を流れる温水流量をＱｖ２は定まる。
【００３８】
図１で示すコジェネレーションシステム１００において、貯湯槽２内の温水が保有する熱量を、暖房熱交換器５を介して暖房回路Ｌａ側に投入して暖房運転を行なう場合の制御について、主として図２を参照して説明する。
【００３９】
図２のステップＳ１では、暖房運転を行なうに当たって、暖房熱動弁Ｖａを開放する。そして、ステップＳ２において、暖房ポンプＰ４を作動させる。
ステップＳ３では、温度センサＳｔ３によって計測された貯湯槽２の出口温水温度Ｔ２を確認する。そしてステップＳ４において、貯湯槽２の出口温水温度Ｔ２の値が、暖房設定温度より低いか否かを判断する。
貯湯槽２の出口温度Ｔ２が暖房設定温度より低ければ（ステップＳ４がＹＥＳ）ステップＳ５に進み、暖房設定温度以上であれば（ステップＳ４がＮＯ）ステップＳ９まで進む。
【００４０】
ここで、ステップＳ４における「暖房設定温度」とは、貯湯槽２から暖房熱交換器５側に送られる温水の温度であって、暖房運転時に補助熱源機３Ａにより当該温水の加熱を行なうべきであると判断される温度の上限値を意味している。
【００４１】
ステップＳ５（貯湯槽２の出口温度Ｔ２が暖房設定温度より低温：ステップＳ４がＹＥＳ）では、開閉弁Ｖ３を開放し、開閉弁Ｖ４を閉鎖する。これにより、貯湯槽２から温水ラインＬｈ１に流出した温水は、全量が補助熱源機３Ａ側を流れる。
ステップＳ６においては、流量制御弁Ｖ１を開放して（流量弁Ｖ２を設けた場合には、当該弁Ｖ２も開放して）、暖房循環ポンプＰ１を作動させる。
ステップＳ７では、暖房循環ポンプＰ１の吐出流量ｑｔを制御する。それと共に、流量制御弁Ｖ１における開度制御を行ない、暖房循環ポンプＰ１の吐出流量ｑｔを、ラインＬｈ２の流量とラインＬｈ３の流量Ｑｖ２を分配する流量分配制御が行なわれる。係る流量分配制御の詳細については、図３を参照して後述する。
ステップＳ８では、補助熱源機３Ａを作動させ、ステップＳ１３に進む。
【００４２】
一方、ステップＳ９（貯湯槽２の出口温度Ｔ２が暖房設定温度以上の高温：ステップＳ４がＮＯ）では、開閉弁Ｖ３を閉鎖し、開閉弁Ｖ４を開放する。これにより、貯湯槽２から温水ラインＬｈ１に流出した温水は、全量が補助熱源機３Ａ側をバイパスする。
ステップＳ１０において、流量制御弁Ｖ１を開放して（流量弁Ｖ２を設けた場合にはＶ２も開放して）、暖房循環ポンプＰ１を作動する。
ステップＳ１１では、暖房循環ポンプＰ１の吐出流量ｑｔを制御する。そして、流量制御弁Ｖ１における開度制御を行ない、暖房循環ポンプＰ１の吐出流量ｑｔを、ラインＬｈ２の流量とラインＬｈ３の流量Ｑｖ２を分配する流量分配制御が行なわれる。ステップＳ１１の流量分配制御の詳細についても、図３を参照して後述する。
ステップＳ１２では補助熱源機３Ａを停止しており、ステップＳ１３に進む。
【００４３】
ステップＳ１３では、暖房回路Ｌａを循環する熱媒体温度Ｔｄ（暖房往温度Ｔｄ）が所定温度（例えば、６０℃或いは８０℃）となる様に、必要な制御（図２のステップＳ１３では「暖房往温度Ｔｄ制御」）が行なわれる。
ステップＳ１３における「暖房往温度Ｔｄ制御」は、補助熱源機３Ａが「ＯＮ」となっている場合（貯湯槽２の出口温度Ｔ２が暖房設定温度より低温で、ステップＳ４がＹＥＳの場合）には、貯湯槽２から暖房熱交換器５側に送られる温水の温度（Ｔ２）と、当該温水の流量と、補助熱源機３Ａにおける加熱量とを適宜制御することにより行なわれる。
一方、補助熱源機３Ａが「ＯＦＦ」となっている場合（貯湯槽２の出口温度Ｔ２が暖房設定温度以上の高温で、ステップＳ４がＮＯの場合）には、ステップＳ１３における「暖房往温度Ｔｄ制御」は、貯湯槽２から暖房熱交換器５側に送られる温水の温度Ｔ２と、当該温水の流量とを適宜制御することにより行なわれる。
ここで、貯湯槽２から暖房熱交換器５側に送られる温水の流量Ｑ２は、暖房熱源ポンプＰ２の吐出量、開閉弁Ｖ３の開閉等により決定される。
【００４４】
ステップＳ１３では、暖房回路Ｌａを循環する熱媒体温度Ｔｄ（温度センサＳｔ５で計測される暖房往温度Ｔｄ）を所定温度（例えば、６０℃或いは８０℃）に制御する（ステップＳ１３における「暖房往温度Ｔｄ制御」）のに加えて、暖房循環ポンプＰ１の吐出流量を制御している（ステップＳ１３における「暖房循環ポンプ流量制御」）。係る「暖房循環ポンプ流量制御」は、暖房負荷の変動や、補助熱源機３ＡのＯＮ／ＯＦＦの影響等により、暖房循環ポンプＰ１の吐出流量ｑｔを変動するべき場合が存在することを考慮して実行される。
それと共に、燃料電池ユニット１と熱交換を行なう温水流量（温水ラインＬｈ２の分岐点Ｂ１から燃料電池ユニット１側に流れる流量）Ｑ３も変動させなければならない場合も存在し得るので、流量制御弁Ｖ１の開度を制御して、流量Ｑ３を制御する（ステップＳ１３における「流量分配制御」）。
ステップＳ１３における「流量分配制御」は、ステップＳ７における「流量分配制御」及びステップＳ１２における「流量分配制御」と同様であり、その詳細については、図３を参照して説明する。
【００４５】
図１３における各種制御を実行したならば、暖房運転を停止するか否かを判断し（ステップＳ１４）、暖房運転を継続するのであれば（ステップＳ１４がＮＯ）ステップＳ３に戻り、暖房運転を停止するのであれば（ステップＳ１４がＹＥＳ）所定のルーチンに従って暖房運転を終了する。
【００４６】
図３は、図２のステップＳ７、ステップＳ１２、ステップＳ１３における「流量分配制御」を示している。
図３のステップＳ２１において、図示しない手段、例えば電力計によって燃料電池ユニット１の発電出力を検知し、排熱量Ｑｅｘを算出する。
ステップＳ２２では、温度センサＳｔ１によって暖房戻りタンク４の水温Ｔｔを計測し、温度センサＳｔ２によって燃料電池ユニット１の出口温度Ｔｂを計測する。そして、ステップＳ２３において、暖房循環ポンプＰ１の流量ｑｔを確認する。
ステップＳ２４では、流量制御弁Ｖ１の開度αを求め、流量制御弁Ｖ１を係る開度αに変更する。
【００４７】
ステップＳ２４で流量制御弁Ｖ１の開度αを求めるに際して、当該開度αは、燃料電池ユニット１の発熱量Ｑｅｘ、暖房戻りタンク内の温水温度Ｔｔ、燃料電池ユニット１における第二の熱交換器６で加熱された後の冷却水（温水）温度Ｔｂ、暖房循環ポンプＰ１の吐出流量ｑｔを変数とする関数或いは関係式として定められている。
流量制御弁Ｖ１の開度αを、燃料電池ユニット１の発熱量Ｑｅｘ、暖房戻りタンク内の温水温度Ｔｔ、燃料電池ユニットとの熱交換器６で加熱された後の冷却水（温水）温度Ｔｂ、暖房循環ポンプＰ１の吐出流量ｑｔを変数とする関係式或いは関数は、運転条件、仕様、その他によりケース・バイ・ケースで定められる。
【００４８】
実際の制御に当たっては、予め実験等により、流量制御弁Ｖ１の開度αと、燃料電池ユニット１の発熱量Ｑｅｘ、暖房戻りタンク内の温水温度Ｔｔ、燃料電池ユニットとの熱交換器６で加熱された後の冷却水（温水）温度Ｔｂ、暖房循環ポンプＰ１の吐出流量ｑｔとの関係式或いは関数若しくは関係を、数式、特性図、マップ等によって求めておく。そしてステップＳ２４では、係る数式、特性図、マップ等により、燃料電池ユニット１の発熱量Ｑｅｘ、暖房戻りタンク内の温水温度Ｔｔ、燃料電池ユニットとの熱交換器６で加熱された後の冷却水（温水）温度Ｔｂ、暖房循環ポンプＰ１の吐出流量ｑｔから、流量制御弁Ｖ１の開度αを決定する。
【００４９】
次に、図４を参照して、図１のコジェネレーションシステム１００の貯湯運転について説明する。
図４において、貯湯モードの運転を行なうに当たっては、ステップＳ３１において、温度センサＳｔ４によって計測された貯湯槽２における温水温度Ｔ１を確認し、温水温度Ｔ１が貯湯設定温度Ｔｈより低いか否かを判断する（ステップＳ３２）。
ここで、貯湯設定温度Ｔｈは、貯湯槽内の温水温度Ｔ１（例えば、貯湯槽の最下方の温水温度）がその温度（貯湯設定温度Ｔｈ）以上である場合には、貯湯槽２内の温水は高温過ぎるので、燃料電池ユニット１に冷却水として供給するのが妥当ではないと判断される温度を意味している。換言すれば、貯湯槽内の温水温度Ｔ１（例えば、最下方の温水温度）が貯湯設定温度Ｔｈ以上の場合には、そのまま冷却水として供給したならば、燃料電池ユニット１が過熱する可能性がある、という温度が、貯湯設定温度Ｔｈである。
【００５０】
貯湯槽２内における温水温度Ｔ１が貯湯設定温度Ｔｈよりも低温である場合（ステップＳ３２がＹＥＳ）には、貯湯槽２内の温水を燃料電池ユニット１の冷却水として使用し、燃料電池ユニット１の排熱を投入することが出来ると判断して、ステップＳ３３に進む。
一方、温水温度Ｔ１が貯湯設定温度Ｔｈ以上の高温である場合（ステップＳ３２がＮＯ）には、貯湯槽２内の温水を燃料電池ユニット１の冷却水として使用することは出来ないと判断してステップＳ３１まで戻り、貯湯槽２内における温水温度Ｔ１が貯湯設定温度Ｔｈよりも低温になるまで、ステップＳ３２がＮＯのループを繰り返す。
【００５１】
ステップＳ３３（貯湯槽２内における温水温度Ｔ１が貯湯設定温度Ｔｈよりも低温：ステップＳ３２がＹＥＳ）では、コントローラ１０は、燃料電池ユニット１が作動しているか否か判断する。燃料電池ユニット１が作動していれば（ステップＳ３３がＹＥＳ）、排熱循環ポンプＰ３を駆動して、貯湯槽２内の温水を冷却水として燃料電池システム１における第三の熱交換器７へ供給する（ステップＳ３４）。
燃料電池ユニット１が作動していなければ（ステップＳ３３がＮＯ）、ステップＳ３１以降を繰り返す（ステップＳ３３がＮＯのループ）。
【００５２】
ここで、冷却水として燃料電池ユニット１側へ供給するべき流量は、燃料電池ユニット１の排熱に対応して決定される。そして、燃料電池ユニット１の排熱は燃料電池ユニット１の出力（発電量）に比例する。そのためステップＳ３５では、燃料電池ユニット１における発電出力を確認（計測）し、当該発電出力に対応した流量の冷却水を燃料電池システム１側へ供給するべく、排熱循環ポンプＰ３の吐出流量を制御する。
【００５３】
ステップＳ３６では、貯湯槽２内の温水温度Ｔ１が貯湯設定温度Ｔｈ以上になっているか否かを判断する。
貯湯槽２内における温水温度Ｔ１が貯湯設定温度Ｔｈ以上まで昇温した場合（ステップＳ３６がＹＥＳ）には、貯湯槽２内の温水温度をそのまま冷却水として燃料電池ユニット１側へ供給することは不都合である（燃料電池ユニット１が過熱する可能性がある）と判断して、冷却水温度を降温するべく、ラジエータ８を作動して（ステップＳ３７）、燃料電池ユニット１が過熱しない程度まで冷却水温度を降温させる。そして、ステップＳ３８に進む。
一方、貯湯槽２内における温水温度Ｔ１が貯湯設定温度Ｔｈよりも低温の場合（ステップＳ３６がＮＯ）には、ステップＳ４０まで進む。
【００５４】
ステップＳ３８では、貯湯槽の温度Ｔ１が貯湯設定温度Ｔｈ以上になっているか否かを、再度、判断する。貯湯槽２内の温水温度Ｔ１が貯湯設定温度Ｔｈ以上になっていれば（ステップＳ３８がＹＥＳ）ステップＳ４０に進む。一方、貯湯槽２内の温水温度Ｔ１が貯湯設定温度Ｔｈよりも低温であれば（ステップＳ３８がＮＯ）、ラジエータ８を停止して（ステップＳ３９）、ステップＳ４０に進む。
【００５５】
ステップＳ４０では、コントローラ１０は、貯湯運転を終了するか否かを判断する。貯湯運転を終了するのであれば（ステップＳ４０がＹＥＳ）、所定のルーチンを実行して貯湯運転を終了する。
貯湯運転を継続するのであれば（ステップＳ４０がＮＯ）、ステップＳ３４まで戻り、再びステップＳ３４以降を繰り返す。
【００５６】
次に、図５を参照して、図１のコジェネレーションシステム１００における給湯運転の制御を説明する。
図５で貯湯運転を行なうに当って、ステップＳ４１において、図示しない給湯栓を開放する。ステップＳ４２では、貯湯槽２内における温水温度Ｔｎが給湯設定温度よりも低いか否かを判断する。
ここで、給湯設定温度とは、貯湯槽２内の温水温度（図示の実施形態では、最上方の温水温度Ｔｎ）がその温度（給湯設定温度）よりも低温である場合には、貯湯槽２内の温水を給湯に用いるには低温過ぎるので、補助熱源機３Ｂで加熱する必要がある、という温度である。
【００５７】
貯湯槽２内の温水温度Ｔｎが給湯設定温度よりも低温であれば（ステップＳ４２がＹＥＳ）、そのまま給湯するには低温過ぎると判断して、補助熱源機３Ｂを作動する（ステップＳ４３）。そして、貯湯槽２内の温水を補助熱源機３Ｂで加熱し昇温して、給湯栓開度に相当する流量となる様に制御しつつ、温水を供給する（ステップＳ４４）。
【００５８】
一方、貯湯槽内の温水温度Ｔｎが給湯設定温度以上であれば（ステップＳ４２がＮＯ）、そのまま給湯可能であると判断して、補助熱源機３Ｂを作動することなく（補助熱源機３ＢはＯＦＦ状態として）、給湯栓開度に相当する流量となる様に制御しつつ、貯湯槽２内の温水を図示しない給湯栓側へ供給する（ステップＳ４５）。
ステップＳ４６では、給湯運転を終了するか否かを判断する。給湯運転を終了するのであれば（ステップＳ４６がＹＥＳ）、所定のルーチンに従って給湯運転を終了する。
給湯運転を続行するのであれば、ステップＳ４２まで戻り、ステップＳ４２以降を繰り返す。
【００５９】
図５では明示されていないが、貯湯槽２内の温水温度Ｔｎが給湯設定温度以上の場合（ステップＳ４２がＮＯの場合）には、ステップＳ４５において、補助熱源機３Ｂを非作動状態（ＯＦＦ状態）にせしめる。
【００６０】
上述したように、図１〜図５で示す本発明の実施形態によれば、暖房運転時において、貯湯槽２から送り出された温水は、当該温水温度Ｔ２が暖房に必要な温度である暖房設定温度よりも低温の場合には補助熱源機３Ａで加熱され、暖房設定温度以上の高温である場合には補助熱源機３Ａで加熱されることなく、暖房熱交換器５に送られる。
暖房熱交換器５において、暖房回路Ｌａ側に熱量を投入して降温した前記温水は、従来技術のように貯湯槽２に直接戻されることはなく、一旦、暖房戻りタンク４に貯蔵される。
そのため、暖房熱交換器５から戻った低温の温水が直接貯湯槽２上方に戻されることにより、貯湯槽２内の成層状態が破壊されてしまうことが防止される。そして、貯湯槽２内の成層状態が維持される結果、貯湯槽２内における温水の温度差と蓄熱効率とは高い状態に維持され、暖房需要及び／又は給湯需要に応えることが可能となり、且つ、燃料電池ユニット１を冷却する機能を発揮することが出来る。
【００６１】
ここで、図示の実施形態によれば、暖房戻りタンク４に貯蔵された温水は、暖房戻りタンク４から出た後に二方向へ分岐され、一方は燃料電池ユニット１と熱交換を行なう熱交換器６に送られ、他方は、分岐ラインＬｈ３を経由して再び暖房熱交換器５に向かって送り出される。
燃料電池ユニット１と熱交換を行なう熱交換器６に供給された温水は、燃料電池ユニット１の排熱が投入されて昇温する。そして、当該温水、すなわち、燃料電池ユニット１の排熱が投入された温水は、温度が高い状態で貯湯槽２の上方に戻るので、貯湯槽２内の成層状態は保持される。
また、暖房戻りタンク４に貯蔵された温水であって、燃料電池ユニット１側の熱交換器６には送られず、分岐ラインＬｈ３を経由して暖房熱交換器５に向かって送り出された温水は、貯湯タンク２には戻されず、必要に応じて補助熱源機３Ａで加熱される。
【００６２】
燃料電池ユニット１が停止している間に暖房需要があり、貯湯槽２内の温水が暖房熱交換器５側に供給された場合に、暖房熱交換器５から戻って降温した温水を燃料電池ユニット１側に供給しても加熱されず、温度が低いままなので、貯湯槽２の上方に戻すと貯湯槽２の成層状態を崩してしまう。
そのため図示の実施形態では、燃料電池ユニット１が停止している間に暖房需要が存在する場合には、貯湯槽２の成層状態を保つためには、流量制御弁Ｖ１を閉鎖して、暖房熱交換器５から戻って降温した温水を燃料電池ユニット１側に供給せずに、全て分岐ラインＬｈ３側に流している。
【００６３】
ここで、図示の実施形態で暖房戻りタンク４が介装されていなければ、暖房熱交換器５から戻った温水を全て分岐ラインＬｈ３側に流すと、貯湯槽２内の高温の温水を暖房熱交換器５に向かって送り出すことにより、貯湯槽２から暖房熱交換器５に向かうラインＬｈ１における流量が過多となってしまう。そのため、貯湯槽２内の高温の温水を、暖房熱交換器５に向かって新たに送り出すことが出来なくなる恐れが存在する。
【００６４】
これに対して、図示の実施形態では暖房戻りタンク４を介装しているので、暖房熱交換器５から戻った温水を貯蔵することが出来る。そのため、貯湯槽２から暖房熱交換器５に向かう配管の流量が過多となってしまうことなく、貯湯槽２内の高温の温水を、暖房熱交換器５に向かって常時送り出すことが可能である。
さらに、暖房戻りタンク４はバッファタンクとして作用して、燃料電池ユニット１における発電量及び排熱量が多く、水温が上昇した場合における膨張を吸収することが出来る。
【００６５】
図示の実施形態によれば、暖房循環ポンプＰ１の吐出流量ｑｔを、燃料電池ユニット１と熱交換を行なう熱交換器６に送られる量と、再び暖房熱交換器５に向かって送り出される量と分配するに際しては、燃料電池ユニット１の発熱量Ｑｅｘ、暖房戻りタンク内の温水温度Ｔｔ、燃料電池ユニット１との熱交換器６で加熱された後の冷却水（温水）温度Ｔｂ、暖房循環ポンプＰ１の吐出流量ｑｔに基づいて（分配）制御される。そのため、コジェネレーションシステム１００の運転状態に対応して、適正な量の温水が燃料電池ユニット１側の熱交換器６に送られ、或いは、再び暖房熱交換器５に向かって送り出され、適正な運転状態が保持される。
【００６６】
図示の実施形態はあくまでも例示であり、本発明の技術的範囲を限定する趣旨の記述ではない旨を付記する。
例えば、図示の実施形態では電熱併給が可能な発電装置として燃料電池ユニットが示されているが、ガスエンジン発電装置を用いても良い。
【符号の説明】
【００６７】
１・・・燃料電池ユニット
２・・・貯湯槽
３Ａ、３Ｂ・・・補助熱源機
４・・・暖房戻りタンク
５・・・第一の熱交換器／暖房熱交換器
６・・・第二の熱交換器
７・・・第三の熱交換器
８・・・温水冷却装置／ラジエータ
Ｂ１、Ｂ２・・・分岐点
Ｇ１、Ｇ２、Ｇ３・・・合流点
Ｌｈｃ・・・冷却水ライン
Ｌｈ、Ｌｈ１〜Ｌｈ５・・・温水ライン
Ｐ１・・・暖房循環ポンプ
Ｐ２・・・暖房熱源ポンプ
Ｐ３・・・排熱循環ポンプ
Ｓｔ１・・・温度センサ
Ｖ１、Ｖ２・・・流量制御弁
Ｖ３、Ｖ４・・・開閉弁
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電熱併給が可能な発電装置と、該発電装置で発生した熱を蓄熱するための貯湯槽と、
暖房負荷に連通する回路を循環する熱媒体と貯湯槽内の温水とが熱交換を行なう第一の熱交換器と、
前記貯湯槽から前記第一の熱交換器に向かう第一の温水ラインと、
前記第一の熱交換器を流過した温水が流れる第二の温水ラインを備え、
該第二の温水ラインには、温水を一時的に貯蔵するタンクと、該タンクから出た温水を加圧する第一のポンプとが介装され、
前記第二の温水ラインは、第一のポンプの吐出側で、前記発電装置を冷却する第二の熱交換器を有する温水ラインと、前記貯湯槽内の温水を前記第一の熱交換器側へ吐出する第二のポンプの吐出側の前記第一の温水ラインに連通する分岐ラインとに分岐しており、
前記第二の熱交換器を有する温水ラインには流量制御弁が介装され、該流量制御弁よりも温水の流れ方向下流側で前記貯湯槽の下方から供給された冷却水を第三の熱交換器に供給する冷却水ラインと合流して前記貯湯槽の上方に戻ることを特徴とするコジェネレーションシステム。
【請求項２】
前記タンク内の温水温度を計測する第一の温度センサと、
前記発電装置を冷却する第二の熱交換器で加熱された後の冷却水温度を計測する第二の温度センサと、
制御装置を備え、
該制御装置は、前記発電装置の発熱量と、前記第一の温度センサで計測された前記タンク内の温水温度と、前記第二の温度センサで計測された前記第二の熱交換器で加熱された後の冷却水温度と、前記第一のポンプの吐出流量に基づいて、前記第一の熱交換器から戻った温水を、発電装置を冷却する前記第二の熱交換器に送られる量と、再び前記第一の熱交換器に向かって送り出される量とに分配制御する機能を有している請求項１のコジェネレーションシステム。
【請求項３】
前記第一の温水ラインは、補助熱源機を経由するラインと前記補助熱源機を経由しないラインに分岐しており、
当該分岐点と前記貯湯槽との間の領域における温水温度を計測する第三の温度センサを有しており、
前記制御装置は、前記第三の温度センサで計測された温水温度が設定温度よりも低温であれば前記貯湯槽の上方から前記第一の熱交換器に向かう温水を前記補助熱源機を経由する前記ラインに流過させて前記補助熱源機を作動する機能と、
前記第三の温度センサで計測された温水温度が設定温度以上の高温であれば前記貯湯槽の上方から前記第一の熱交換器に向かう温水を前記補助熱源機を経由しない前記ラインに流過させて、前記補助熱源機を作動させない機能を有している請求項２のコジェネレーションシステム。
【請求項４】
前記冷却水ラインには第三のポンプが介装されており、
前記冷却水ラインの前記貯湯槽と前記第三のポンプとの間の領域には温水冷却装置が介装され、
前記貯湯槽内の温水温度を計測する第四の温度センサを有しており、
前記制御装置は、前記発電装置が作動している場合に前記発電装置の発熱量に対応して前記第三のポンプを作動し、前記第四の温度センサで計測された前記貯湯槽内の温水温度が設定値以上の高温の場合には前記温水冷却装置を作動する機能を有している請求項２または請求項３の何れかのコジェネレーションシステム。
【請求項１】
電熱併給が可能な発電装置と、該発電装置で発生した熱を蓄熱するための貯湯槽と、
暖房負荷に連通する回路を循環する熱媒体と貯湯槽内の温水とが熱交換を行なう第一の熱交換器と、
前記貯湯槽から前記第一の熱交換器に向かう第一の温水ラインと、
前記第一の熱交換器を流過した温水が流れる第二の温水ラインを備え、
該第二の温水ラインには、温水を一時的に貯蔵するタンクと、該タンクから出た温水を加圧する第一のポンプとが介装され、
前記第二の温水ラインは、第一のポンプの吐出側で、前記発電装置を冷却する第二の熱交換器を有する温水ラインと、前記貯湯槽内の温水を前記第一の熱交換器側へ吐出する第二のポンプの吐出側の前記第一の温水ラインに連通する分岐ラインとに分岐しており、
前記第二の熱交換器を有する温水ラインには流量制御弁が介装され、該流量制御弁よりも温水の流れ方向下流側で前記貯湯槽の下方から供給された冷却水を第三の熱交換器に供給する冷却水ラインと合流して前記貯湯槽の上方に戻ることを特徴とするコジェネレーションシステム。
【請求項２】
前記タンク内の温水温度を計測する第一の温度センサと、
前記発電装置を冷却する第二の熱交換器で加熱された後の冷却水温度を計測する第二の温度センサと、
制御装置を備え、
該制御装置は、前記発電装置の発熱量と、前記第一の温度センサで計測された前記タンク内の温水温度と、前記第二の温度センサで計測された前記第二の熱交換器で加熱された後の冷却水温度と、前記第一のポンプの吐出流量に基づいて、前記第一の熱交換器から戻った温水を、発電装置を冷却する前記第二の熱交換器に送られる量と、再び前記第一の熱交換器に向かって送り出される量とに分配制御する機能を有している請求項１のコジェネレーションシステム。
【請求項３】
前記第一の温水ラインは、補助熱源機を経由するラインと前記補助熱源機を経由しないラインに分岐しており、
当該分岐点と前記貯湯槽との間の領域における温水温度を計測する第三の温度センサを有しており、
前記制御装置は、前記第三の温度センサで計測された温水温度が設定温度よりも低温であれば前記貯湯槽の上方から前記第一の熱交換器に向かう温水を前記補助熱源機を経由する前記ラインに流過させて前記補助熱源機を作動する機能と、
前記第三の温度センサで計測された温水温度が設定温度以上の高温であれば前記貯湯槽の上方から前記第一の熱交換器に向かう温水を前記補助熱源機を経由しない前記ラインに流過させて、前記補助熱源機を作動させない機能を有している請求項２のコジェネレーションシステム。
【請求項４】
前記冷却水ラインには第三のポンプが介装されており、
前記冷却水ラインの前記貯湯槽と前記第三のポンプとの間の領域には温水冷却装置が介装され、
前記貯湯槽内の温水温度を計測する第四の温度センサを有しており、
前記制御装置は、前記発電装置が作動している場合に前記発電装置の発熱量に対応して前記第三のポンプを作動し、前記第四の温度センサで計測された前記貯湯槽内の温水温度が設定値以上の高温の場合には前記温水冷却装置を作動する機能を有している請求項２または請求項３の何れかのコジェネレーションシステム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１０−１８１０４９（Ｐ２０１０−１８１０４９Ａ）
【公開日】平成２２年８月１９日（２０１０．８．１９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２２６９１（Ｐ２００９−２２６９１）
【出願日】平成２１年２月３日（２００９．２．３）
【出願人】（０００２２０２６２）東京瓦斯株式会社 (1,166)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年８月１９日（２０１０．８．１９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年２月３日（２００９．２．３）
【出願人】（０００２２０２６２）東京瓦斯株式会社 (1,166)
【Ｆターム（参考）】
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