CN101617431A - 热电联产系统 - Google Patents

Abstract

本发明在于提供一种具有能够有效利用能量、对节能性的改善有所贡献的逆变器的冷却结构的热电联产系统(100)，包括：发电机(1)、电力转换器(3)、流通所述热介质以在其冷却器(4)回收来自所述电力转换器的废热并且流通所述热介质以回收来自所述发电机的废热的热介质路径(2)、以绕开所述冷却器的方式流通所述热介质的旁通路径(8)、切换器(7)、和控制器(12)，在所述热电联产系统的启动动作时、停止动作时、或者所述电力转换器的废热量不足预先设定的废热阈值时，所述控制器对所述切换器进行控制，使得将所述热介质的流入目标从所述热介质路径切换到所述旁通路径。

Description

热电联产系统

技术领域

本发明涉及进行发电和废热回收的热电联产系统，尤其涉及热电联产系统具有的电力转换器的冷却结构。

背景技术

近年来，包括燃料电池的热电联产系统，能够同时且环保地生成电能和热能，并且能够比较简易地构成对随着其发电而产生的热能进行回收的装置以及对其进行有效利用的热能供给装置，因此，能够适宜用作一般家庭使用的电力供给源以及热供给源。

在热电联产系统的发电运转时，对燃料电池供给燃料气体和氧化剂气体。这样，在该燃料电池的正极侧，使用规定的反应催化剂进行电化学反应，由此使燃料气体中的氢转变成电子和质子。在该正极侧产生的电子，经由连接在热电联产系统上的负载到达燃料电池的负极侧。另外，在正极侧产生的质子，通过燃料电池具有的电解质膜到达燃料电池的负极侧。另一方面，在该燃料电池的负极侧，使用规定的反应催化剂进行电化学反应，氧化剂气体中的氧和经由负载的电子以及通过电解质膜的质子转变成水。通过进行这样的一系列电化学反应，能从热电联产系统向负载供给交流电力，并且能将随着其电化学反应的进行产生的废热利用于供给热水等用途。

但是，在热电联产系统进行发电运转时，为了向负载供给电力，并且在将废热利用于供给热水等的用途，需要将燃料电池生成的直流电力转换成交流电力，并且需要配设回收来自燃料电池的废热的废热回收机构以及将其利用在供给热水等的用途中的贮水机构。因此，在以往的热电联产系统中，配设有用于将燃料电池生成的直流电力转换成交流电力的直交转换器(以下，称为“逆变器”)。另外，在该热电联产系统中，配设有利用来自燃料电池和逆变器的废热的热交换器、以及用于贮存通过该热交换器进行加热得到的热水的贮水箱。通过设有这些逆变器、热交换器以及贮水箱等，能够将热电联产系统作为一般家庭用的电力供给源和热供给源提供。

下面，对以往的一般热电联产系统的结构进行概略的说明。

图8是示意表示以往的一般热电联产系统的结构的框图。并且，在图8中，为了说明的方便，选取以往的一般热电联产系统的结构中的一部分进行表示。

如图8所示，以往的热电联产系统101的水系统102具有第一水系统，使来自连接于贮水箱103的底部的冷水管104的贮存水经过散热器105、冷却逆变器106a的冷却器107、冷凝器108、热交换器109、热水管110回到贮水箱103的顶部。另外，该水系统102还具有第二水系统，使来自冷水管104的水经过水箱111、蒸馏器112供给到改性器113。并且，如图8所示，在散热器105的上游侧和水箱111的下游侧设有泵114、115，并且，在水箱111的上游侧设有电磁阀116。

这里，冷却器107具有作为一般的冷却器的结构，即通过传热作用将逆变器106a的废热传递到从贮水箱103的底部经过冷水管104供给的贮存水来进行放热。另外，在散热器105安装有冷却风扇117，该冷却风扇117由根据散热器105的贮存水的温度是否在设定温度(例如35℃)以上来开启关闭的恒温器118进行驱动开始以及驱动停止。

另外，如图8所示，以往的热电联产系统101的电力转换电路106，以逆变器106a作为其中心结构要素。这里，该电力转换电路106，虽然在图8中未图示，但除了逆变器106a外，还具有升压电路等的电子电路以及电压传感器和电流传感器等的传感器组。该电力转换电路106，能将从燃料电池堆119输出的直流电力转换成交流电力并向连接于工频电源的负载供给。

在该以往的热电联产系统101中，与燃料电池堆119的动作温度无关，通过从贮水箱103的底部排出的贮存水随时对逆变器106a进行冷却。另外，向冷却器107供给的贮存水，在带冷却风扇117的散热器105中进行适当冷却，使得即使在贮水箱103的底部贮存的贮存水的温度为高温时，也能对逆变器106a进行充分的冷却(例如，参照专利文献1)。

专利文献1：日本特开2004-111209号公报(图1)

发明内容

但是，如上所述，以往的热电联产系统101中，从贮水箱103排出的贮存水，与根据逆变器106a的输出电流的大小变动的废热量的多少无关，随时对逆变器106a进行冷却。因此，在燃料电池堆119的发电量低的低负荷运转时，逆变器106a的电力转换损失低，在来自逆变器106a的废热量减少的时候，贮存水也对逆变器106a的废热进行回收。这时，冷却器107中的放热量比冷却器107中的废热的回收量大，冷却器107中的贮存水被冷却，因此，热电联产系统101中的能量利用效率低下。

本发明是为了解决上述以往的热电联产系统中存在的问题而做出的，其目的在于，提供一种具有能够有效利用能量、对节能性的改善有所贡献的逆变器的冷却结构的热电联产系统。

为了解决上述以往的问题，本发明的热电联产系统包括：发电机；转换上述发电机的输出电力的电力转换器；流通上述热介质以回收来自上述电力转换器的废热以及来自上述发电机的废热的热介质路径；从上述热介质路径分支以使上述热介质绕开上述电力转换器进行流动用的旁通路径；在上述旁通路径和上述热介质路径之间对上述热介质的流入目标进行切换的切换器；检测上述电力转换器的废热量的废热量检测器；和控制器，在启动动作时、停止动作时、或者上述废热量检测器检测的上述废热量不足预先设定的阈值时，上述控制器对上述切换器进行控制，使得将上述热介质的流入目标从上述热介质路径切换为上述旁通路径。

以这样的结构，在热电联产系统启动动作时、停止动作时或者根据电力转换器的动作状态对切换器进行控制使得将热介质的流入目标从热介质路径切换为旁通路径，因此，能够防止热介质被电力转换器具有的冷却器冷却。这样，能够改善热电联产系统的节能性。

这时，上述废热量检测器是对回收了来自上述电力转换器的废热的上述热介质的温度进行检测的第一温度检测器，在上述第一温度检测器检测的上述温度不足预先设定的第一温度阈值时，上述控制器对上述切换器进行控制，使得将上述热介质的流入目标从上述热介质路径切换为上述旁通路径。

以这样的结构，在第一温度检测器检测的温度不足预先设定的第一温度阈值时，对切换器进行控制，使得将热介质的流入目标从热介质路径切换为旁通路径，因此，能够以简单的结构防止热介质被电力转换器具有的冷却器冷却。

另外，上述情况下，上述废热量检测器是对来自上述电力转换器的输出电流值进行检测的电流检测器，在上述电流检测器检测的上述输出电流值不足预先设定的电流阈值时，上述控制器对上述切换器进行控制，使得将上述热介质的流入目标从上述热介质路径切换为上述旁通路径。

作为这样的结构，在电流检测器检测的输出电流值不足预先设定的电流阈值时，对切换器进行控制使得将热介质的流入目标从热介质路径切换为旁通路径，因此，能够以简单的结构防止热介质被电力转换器具有的冷却器冷却。

另外，上述情况下，上述废热量检测器是确定来自上述电力转换器的输出功率值的输出确定器，在上述输出确定器确定的上述输出功率值不足预先设定的功率阈值时，上述控制器对上述切换器进行控制，使得将上述热介质的流入目标从上述热介质路径切换为上述旁通路径。

作为这样的结构，在输出确定器确定的输出功率不足预先设定的功率阈值时，对切换器进行控制使得将热介质的流入目标从热介质路径切换为旁通路径，因此，能够以简单的结构防止热介质被电力转换器具有的冷却器冷却。

另外，上述情况下，上述废热量检测器是对上述电力转换器的温度进行检测的第二温度检测器，在上述第二温度检测器检测的上述温度不足预先设定的第二温度阈值时，上述控制器对上述切换器进行控制，使得将上述热介质的流入目标从上述热介质路径切换为上述旁通路径。

以这样的结构，在第二温度检测器检测的电力转换器的实际温度不足预先设定的第二温度阈值时，对切换器进行控制使得将热介质的流入目标从热介质路径切换为旁通路径，因此，能够以简单的结构可靠地防止热介质被电力转换器具有的冷却器冷却。

另外，上述情况下，在由于上述第二温度检测器的检测温度超过允许上限值的第一异常而实施的停止动作中，上述控制器对上述切换器进行控制，使得上述热介质的流入目标成为上述热介质路径。

以这样的结构，在热电联产系统中发生第一异常时，对切换器进行控制使得将热介质的流入目标从旁通路径切换为热介质路径，将热电联产系统的停止动作中处于高温状态的电力转换器通过热介质进行冷却，因此，能够将电力转换器的损伤抑制在最低限度。

另外，上述情况下，在由于第一异常而实施的停止动作中，上述控制器对上述切换器进行控制，使得上述热介质的流入目标成为上述热介质路径，在由于与上述第一异常不同的第二异常而实施的停止动作中，上述控制器对上述切换器进行控制，使得上述热介质的流入目标成为上述旁通路径。

以这样的结构，在热电联产系统中发生第一异常时，能够将电力转换器的损伤抑制在最低限度。另外，另一方面，在热电联产系统中发生第二异常时，例如，在发电机的异常发热导致其冷却水处于异常的高温状态时，对切换器进行控制，使得将热介质的流入目标从热介质路径切换为旁通路径，在热电联产系统的停止动作中处于高温状态的发电机被热介质优先冷却，因此，能够将发电机的损伤抑制在最低限度。

另外，上述情况下，上述热介质路径，是经由上述电力转换器具有的冷却器和上述发电机的路径。

以这样的结构，能够在用于对发电机进行冷却的冷却水循环路径内设置旁通路径，因此，能够将发电机和电力转换器以最短的路径进行连结。这样，能够使冷却水循环路径和旁通路径的紧凑化以及短电路化，因此，进一步提高热电联产系统的节能化。

另外，上述情况下，包括：经由上述发电机而冷却该发电机的第一热介质流通的第一热介质路径；和在该第一热介质路径上配设的热交换器，上述热介质路径，是经由上述电力转换器具有的冷却器和上述热交换器而在该电力转换器具有的冷却器和该热交换器中受热的第二热介质流通的第二热介质路径。

以这样的结构，流通对发电机进行冷却的第一热介质的第一热介质路径和流通在电力转换器具有的冷却器和热交换器中受热的第二热介质的第二热介质路径相分离，因此，能够防止第一热介质混入第二热介质，并且改善节能性。

进一步，上述情况下，上述发电机为燃料电池。

以这样的结构，在作为发电机具有燃料电池的面向一般家庭的热电联产系统等中，能够改善其节能性。

发明的效果

按照本发明的热电联产系统的特征性结构，能够提供一种具有能够有效利用能量、对节能性的改善有所贡献的逆变器的冷却结构的热电联产系统。

附图说明

图1是示意表示本发明的实施方式1的热电联产系统结构的框图。

图2是示意表示本发明的实施方式2的热电联产系统结构的框图。

图3是示意表示本发明的实施方式3的热电联产系统结构的框图。

图4是示意表示本发明的实施方式4的热电联产系统结构的框图。

图5是示意表示本发明的实施方式6的热电联产系统动作的流程图。

图6是示意表示本发明的实施方式7的热电联产系统动作的流程图。

图7是分类表示第一异常的具体事例的一个例子和第二异常的具体事例的一个例子的分类图。

图8是示意表示以往的一般热电联产系统结构的框图。

符号说明

1         发电机

2         热介质路径

2a        贮存水循环路径

2b        贮存水泵

3         电力转换装置

3a        逆变器

4         冷却器

5         热交换器

6         贮水箱

7         路径切换器

7a        第一连接口

7b        第二连接口

7c        第三连接口

8         旁通路径

9         冷却水循环路径

10        冷却水泵

11        配线

12        控制装置

12a       输出确定器

13        电流检测器

14a、14b  温度检测器

15        负载功率检测器

100～400  热电联产系统

101       热电联产系统

102       水系统

103       贮水箱

104       冷水管

105       散热器

106       电力转换电路

106a      逆变器

107       冷却器

108       冷凝器

109       热交换器

110       热水管

111       水箱

112       蒸馏器

113        改性器

114        泵

115        泵

116        电磁阀

117        冷却风扇

118        恒温器

119        燃料电池堆

具体实施方式

下面，参照附图对本发明的最佳实施方式进行详细说明。

(实施方式1)

首先，对本发明的实施方式1的热电联产系统的结构进行详细说明。

图1是示意表示本发明实施方式1的热电联产系统的结构的框图。在图1中，选取说明本发明所需的结构要素进行表示，图示中省略其它结构要素。另外，图1表示具有通过发电输出直流电力的发电机并作为电力转换器具有逆变器的热电联产系统的结构。

如图1所示，本发明的实施方式1中的热电联产系统100，具有一边排出废热一边通过发电输出直流电力的发电机1、用于回收该发电机1的废热的冷却水进行循环的环状的冷却水循环路径9、使冷却水在该冷却水循环路径9中进行循环的冷却水泵10、以及在通过该冷却水泵10在冷却水循环路径9中循环的冷却水和在后述的贮存水循环路径2a中循环的贮存水之间进行热交换的热交换器5。

这里，作为发电机1，具体的，可以列举通过使用氢生成装置(无图示)生成的燃料气体中的氢或者从氢泵供给的氢和空气等氧化剂气体中的氧进行发电而输出直流电力的燃料电池。作为这样的燃料电池，例如可以列举高分子电解质型燃料电池。并且，作为发电机1，不限定于燃料电池，只要是能输出和燃料电池输出的直流电力相同的直流电力的发电机，任何发电机都可以搭载于热电联产系统100中。并且，对该发电机1为燃料电池的方式，在实施方式5中进行说明。

另外，该热电联产系统100包括：作为主要结构要素具有用于将发电机1输出的直流电力转换成和工频电力相同的交流电力(例如，50Hz/60Hz)的逆变器3a的电力转换装置3、对作为该电力转换装置3具有的逆变器3a的废热量的温度进行检测的温度检测器14a、和回收该电力转换装置3的逆变器3a的废热将其冷却的冷却器4。

这里，电力转换装置3的逆变器3a，虽然在图1中没有表示，但包括电阻、晶体管、二极管、电容器、变压器、线圈等各种电气电子零件，还包括进行电力转换动作的功率半导体(例如，半导体整流器、IGBT、MOSFET等的半导体开关元件)。以上各种电气电子零件以及功率半导体例如安装于印刷配线板。在功率半导体的传热部安装有铝制的散热片，该散热片固定于冷却器4。

进一步进行具体的说明，第一冷却单元和第二冷却单元沿着逆变器3a的印刷配线板的两端相对置配设，该第一冷却单元和第二冷却单元的两端部通过一对连通管连结。通过这些第一冷却单元和第二冷却单元以及一对连通管构成冷却器4。因此，在第一冷却单元和第二冷却单元，固定有具有功率半导体的铝制散热片。换言之，具有功率半导体的铝制散热片对第一冷却单元和第二冷却单元以面接触的方式固定，以有效地进行对该功率半导体的散热。这样，本实施方式中，来自功率半导体的废热经由铝制的散热片传递到第一冷却单元和第二冷却单元。传递至第一冷却单元和第二冷却单元的来自功率半导体的废热，如后所述，由冷却器4中流通的贮存水进行回收。这样，能够对逆变器3a具有的功率半导体的温度进行适当的控制。

另外，温度检测器14a，具有将温度变化作为电压变化输出的热敏电阻等的温度传感器，能够检测逆变器3a的温度。例如，温度检测器14a配设于电力转换装置3中的逆变器3a附近的规定位置，以其温度传感器能够直接检测逆变器3a的方式配设。并且，作为温度检测器14a具有的温度传感器，可以使用NTC热敏电阻、PTC热敏电阻、CTR热敏电阻等任意热敏电阻。另外，作为温度传感器不限定于热敏电阻，只要是能检测逆变器3a的温度的温度传感器，可以使用任何温度传感器。另外，温度检测器14的温度传感器也可以配置于电力转换装置3内，间接检测逆变器3a的温度。

并且，该热电联产系统100中，发电机1输出的直流电力经由配线11向电力转换装置3供给。该被供给的直流电力通过电力转换装置3的逆变器3a转换为交流电力后，从电力转换装置3向负载供给。

这里，本实施方式中，示出了电力转换装置3包括逆变器3a的结构，但是，不限定于这样的结构。例如，根据发电机1的种类(直流电力发电机或者交流电力发电机)和负载所消耗的电力的种类(直流负载或者交流负载)的组合，电力转换装置3也可以包括变流器(AC-AC、DC-DC)、整流器(AC-DC)。这样，在本说明书中，将通过发电输出直流电力或者交流电力的结构要素记为“发电机”，并且，将逆变器3a、变流器、整流器记为“电力转换器”。

另外，该热电联产系统100包括：以从自来水管等的基础设施(infrastructure)供给的水作为贮存水进行贮存的贮水箱6、该贮水箱6贮存的贮存水进行循环以回收来自冷却器4的废热且在热交换器5中与在冷却水循环路径9中循环的冷却水进行热交换的环状贮存水循环路径2a、和用于使贮存水在该贮存水循环路径2a中进行循环的贮存水泵2b。在此，本实施方式中，由贮存水循环路径2a和贮存水泵2b构成作为废热回收单元的热介质路径2。

这样，本实施方式中的热电联产系统100中，用于对随着发电机1的发电产生的废热进行回收的冷却水循环路径9和使冷却水在冷却水循环路径9中进行循环的冷却水泵10构成的废热回收单元，与由贮存水循环路径2a和贮存水泵2b构成的热介质路径2，以能通过热交换器5传热的方式连接。在这样的结构中，贮水箱6中贮存的贮存水对来自逆变器3a的废热和来自发电机1的废热进行回收。并且，回收来自逆变器3a的废热和来自发电机1的废热后的贮存水，再被贮存到贮水箱6中。回收废热而温度上升后的贮存水从贮水箱6排出，作为供给热水等适当地进行利用。

另外，如图1所示，该热电联产系统100包括控制装置12。该控制装置12，包括CPU、存储器等主要结构要素和对这些主要结构要素进行驱动的各种电气电子零件。而且，该控制装置12，通过输出与热电联产系统100的动作相关的控制信号，对热电联产系统100的动作进行适当控制。这里，该与热电联产系统100的动作相关的程序(例如，用于实现本发明中特征性的动作的控制程序)，被预先存储在控制装置12的存储器中。并且，虽然在图1中没有图示，但控制装置12、电力转换装置3、温度检测器14a、贮存水泵2b、冷却水泵10以及后述的路径切换器7等通过配线电连接。这些电力转换装置3、贮存水泵2b、冷却水泵10、路径切换器7的动作，通过控制装置12进行适当控制。

如图1所示，本实施方式的热电联产系统100，特征在于具有路径切换器7和旁通路径8。

这里，路径切换器7，是能通过控制装置12进行远距离操作的三通阀，在其第一连接口7a上连接从贮存水泵2b延伸出的贮存水循环路径2a的一部分的一端，从其第二连接口7b延伸出的贮存水循环路径2a的另一部分的一端连接在冷却器4上。即、该热电联产系统100中，通过贮存水泵2b的动作从贮水箱6排出的贮存水顺次通过贮存水循环路径2a的一部分、路径切换器7以及贮存水循环路径2a的另一部分后，向冷却器4供给。并且，作为路径切换器7，也可以使用开关阀。

另外，如图1所示，旁通路径8的一端，连接在路径切换器7的第三连接口7c上。旁通路径8的另一端连接在连接冷却器4和热交换器5的贮存水循环路径2a中的规定位置上。即、在该热电联产系统100中，旁通路径8不使从贮水箱6导入贮存水循环路径2a的贮存水流向冷却器4，而是以不能回收来自逆变器3a(冷却器4)的废热的方式绕过，使从路径切换器7的第三连接口7c向旁通路径8供给的贮存水不回收来自逆变器3a(冷却器4)的废热而向热交换器5供给。这里，路径切换器7作为在旁通路径8和贮存水循环路径2a之间切换贮存水的流入目标的路径切换器起作用。

接着，对本发明的实施方式1的热电联产系统的动作进行详细的说明。

热电联产系统100以额定功率运转时，通过利用冷却水泵10而在冷却水循环路径9中循环的冷却水，将来自发电机1的废热逐次回收。通过该冷却水回收的发电机1的废热利用热交换器5具有的热交换作用被传递到热介质路径2。

另外，电力转换装置3，从发电机1经由配线11被供给直流电力，其所被供给的直流电力通过逆变器3a转换成交流电力。从直流电力向交流电力进行电力转换时，来自逆变器3a具有的功率半导体的废热通过其装有的散热片向冷却器4传递。这里，通过利用贮存水泵2b而在贮存水循环路径2a中循环的从贮水箱6排出的贮存水，将来自该冷却器4的废热在热介质路径2中逐次回收。回收来自冷却器4的废热而温度上升后的贮存水，在热交换器5中回收来自发电机1的废热而使温度进一步上升后，向贮水箱6供给。并且，贮存于贮水箱6的贮存水(热水)，能根据需要作为供给热水随时供给。另外，电力转换装置3将通过逆变器3a的电力转换生成的交流电力向负载供给。

另一方面，在热电联产系统100结束发电运转的热电联产系统100的停止动作中，由电力转换装置3进行的从直流电力到交流电力的电力转换通常也被停止，因此，逆变器3a具有的功率半导体等的发热也迅速停止。因此，从逆变器3a具有的功率半导体通过散热片向冷却器4进行的废热传递也迅速停止。

另外，热电联产系统100开始发电运转之前，也就是热电联产系统100的启动动作时，通常，不实行发电机1的发电运转，因此，通过电力转换装置3进行的从直流电力到交流电力的电力转换通常被停止。因此，逆变器3a具有的功率半导体不发热。因此，从逆变器3a具有的功率半导体通过散热片向冷却器进行的废热传递一概不进行。

即、发电机1的启动动作时或者停止动作时，装于功率半导体的散热片和冷却器4仅作为用于排出热量的放热器起作用。

这时，在通过贮存水泵2b从贮水箱6向低温状态的冷却器4供给贮存水这样的贮水箱6被蓄满的阶段，利用处于低温状态的冷却器4以及装于功率半导体的散热片的放热作用，降低向冷却器4供给的贮存水的温度。具体的，热电联产系统100的运转结束时，电力转换装置3的逆变器3a具有的功率半导体等的发热随着发电机1的发电停止而停止时，如果从贮水箱6向冷却器4供给温度上升后的贮存水，则通过处于低温状态的冷却器4使贮存水冷却。即、处于高温状态的贮存水具有的热能从热电联产系统100向空气中排出。这样的热能向空气中排出，成为降低热电联产系统100的能量利用效率的主要原因。

因此，本实施方式中的热电联产系统100，在热电联产系统100(发电机1)的启动动作或者停止动作时，控制装置12对路径切换器7进行控制，使得将从贮水箱6排出的贮存水的流入目标从冷却器4切换为旁通路径8(即、热交换器5)。这里，负载功率检测器15检测从热电联产系统100被供给交流电力的负载的消耗功率，当其检测的负载的消耗功率达到预先设定的规定的启动用功率阈值以上时，开始热电联产系统100的启动动作。另一方面，当其检测的负载的消耗功率不足预先设定的规定的停止用功率阈值时，开始热电联产系统100的停止动作。

例如，本实施方式中的热电联产系统100，在发动机1的停止动作中使贮存水泵2b动作进行贮存水的循环动作时，控制装置12对路径切换器7进行控制，使得将从贮水箱6排出的贮存水的流入目标从冷却器4切换为旁通路径8。由此，从贮水箱6排出的贮存水不向冷却器4供给，而是通过路径切换器7以及旁通路径8，向热交换器5供给。在此，发电机1停止动作时，发电机1的温度不是瞬间降低至常温，而是随时间缓慢降低。因此，向热交换器5供给的贮存水，在其热交换器5中回收来自发电机1的废热(余热)后，回到贮水箱6。在贮存水能回收来自发电机1的废热期间，控制装置12维持路径切换器7的控制状态，即将从贮水箱6排出的贮存水的流入目标设为旁通路径8。并且，当检测到发电机1的温度降低至常温导致贮存水不能回收来自发电机1的废热时，控制装置12停止贮存水泵2b的动作。

另外，本实施方式中的热电联产系统100，热电联产系统100在发电运转中，当向电力转换装置3的直流电力的供给量随着发电机1输出电力降低而减少时，从直流电力向交流电力的电力转换量减少，因此，逆变器3a具有的功率半导体等的发热量也减少。这时，逆变器3a具有的功率半导体通过散热片向冷却器4的废热的传递量也减少。即、在控制装置12控制热电联产系统100的动作使得发电机1的输出电力随着负载消耗功率的降低而降低的情况下，装于功率半导体的散热片和冷却器4有时仅作为排出废热的放热器起作用。

因此，本实施方式的热电联产系统100在发电机1的除启动动作时或者停止动作时以外的发电运转中，在作为废热量检测器的温度检测器14a检测的逆变器3a的温度(与废热量成比例的物理量)不足预先设定的规定温度阈值时，控制装置12控制路径切换器7，使得将从贮水箱6排出的贮存水的流入目标从冷却器4切换到旁通路径8。这样，从贮水箱6排出的贮存水不向冷却器4供给，而是通过路径切换器7以及旁通路径8，向热交换器5供给。因此，与在发电机1低负荷运转时使贮存水在冷却器4通过的情况相比，贮存水的热回收效率提高，作为热电联产系统的节能性提高。另外，上述温度阈值被规定成推定为在冷却器4中贮存水能进行热回收(不放热)的温度。

另外，此时，负载的消耗功率上升，温度检测器14a检测的逆变器3a的温度达到与预先设定的规定的温度阈值相同或者比该规定的温度阈值大的温度阈值以上时，控制装置12控制路径切换器7，将从贮水箱6排出的贮存水的流入目标从旁通路径8切换为冷却器4。这样，从贮水箱6排出的贮存水，通过路径切换器7以及热介质路径2的一部分向冷却器4供给后，向热交换器5供给。向热交换器5供给后的贮存水，在其热交换器5中回收来自发电机1的废热后，回到贮水箱6。因此，电力转换装置3的废热由于发电机1的高负荷运转而增加，在能够在冷却器4中回收废热的情况下，可通过贮存水回收废热，因此，贮存水的热回收效率提高，作为热电联产系统的节能性提高。

以上，按照本实施方式中的热电联产系统100的结构，对路径切换器7进行控制，使得根据逆变器3a的动作状态将贮存水的流入目标从冷却器4切换为旁通路径8，因此，可以防止冷却器4使贮存水冷却。从而能够改善热电联产系统100的节能性。因此，能够使热电联产系统100的便利性进一步提高。

另外，按照该热电联产系统100的特征性结构，为了降低发动机1的启动动作时或者停止动作时电力转换装置3的电力转换损失，对路径切换器7进行控制使贮存水的流入目标从冷却器4切换为旁通路径8，因此，能够更进一步改善热电联产系统100的节能性。

按照该热电联产系统100的特征性结构，用于对发动机1进行冷却的冷却水流通的冷却水循环路径9和在装于电力转换装置3的逆变器3a的冷却器4以及热交换器5中受热的贮存水流通的贮存水循环路径2a被分离，因此，能够防止冷却水混入贮存水，同时改善热电联产系统100的节能性。

并且，本实施方式中，说明了在检测逆变器3a的温度、其检测的温度不足预先设定的规定温度阈值时对路径切换器7进行控制的方式，但是，不限定于这样的方式。例如，在根据规定的控制程序适当动作的热电联产系统中，可以按照其规定的控制程序对路径切换器7进行适当控制。作为这样的方式，也能得到与本实施方式中的效果相同的效果。

另外，本实施方式中，说明了温度检测器14a对电力转换装置3的温度进行检测的方式，但是，不限定于这样的方式。例如，也可以将温度检测器14a在冷却器4的下游侧设置，检测通过冷却器4的贮存水的温度。作为这样的方式，也能得到与本实施方式中的效果相同的效果。

(实施方式2)

图2是示意表示本发明实施方式2的热电联产系统的结构的框图。

如图2所示，本发明的实施方式2的热电联产系统200，除了控制装置12包括输出确定器12a这点外，具有与图1所示的热电联产系统100的结构相同的结构。因此，以下的说明中，省略和热电联产系统100相同的结构的说明。

控制装置12具有的输出确定器12a，为了确定来自电力转换装置3的交流电力输出值，输出对电力转换装置3的动作以及发电机1的发电量进行控制的规定控制信号(输出指令信号)。该规定的控制信号和来自电力转换装置3的交流电力的输出值，在规定的相关关系下相互关联。当该规定的控制信号从输出确定器12a向电力转换装置3等输出时，对例如电力转换装置3进行控制，使其输出与该输出确定器12a所输出的规定的控制信号相对应的输出值的交流电力。具体的，当负载功率检测器15检测到负载消耗功率降低时，控制装置12的输出确定器12a通过输出与其消耗功率的降低相对应的控制信号，来降低电力转换装置3的交流电力的输出值。另外，当负载功率检测器15检测到负载消耗功率上升时，控制装置12的输出确定器12a通过输出与其消耗功率的上升相对应的控制信号，使来自电力转换装置3的交流电力输出值上升。

这里，在热电联产系统100的发电量降低的低负荷运转时，与其发电量的降低相对应，电力转换装置3中的电力转换损失降低，则逆变器3a具有的功率半导体的发热量也减少。因此，从逆变器3a具有的功率半导体通过散热片向冷却器4的废热传递量也减少。此时，和实施方式1相同，装于功率半导体的散热片和冷却器4仅作为放热器起作用。

因此，本实施方式的热电联产系统200，在作为废热量检测器的输出确定器12a确定的输出功率值不足预先设定的功率阈值时，控制装置12对路径切换器7进行控制，使得将贮存水的流入目标从冷却器4切换为旁通路径8。由此，从贮水箱6排出的贮存水，不向冷却器4供给，而是通过路径切换器7以及旁通路径8，向热交换器5供给。因此，与在发电机1低负荷运转时使贮存水在冷却器4通过的情况相比，贮存水的热回收效率提高，作为热电联产系统的节能性提高。另外，上述功率阈值，被规定成推定为在冷却器4中贮存水能进行热回收(不放热)的输出功率值。

另外，本实施方式的热电联产系统200，在输出确定器12a确定的输出功率值达到与预先设定的功率阈值相同或者比该功率阈值大的功率阈值以上时，控制装置12控制路径切换器7，使得将贮存水的流入目标从旁通路径8切换为冷却器4侧。这样，从贮水箱6排出的贮存水，通过路径切换器7以及热介质路径2的一部分向冷却器4供给后，向热交换器5供给。向热交换器5供给后的贮存水，在其热交换器5中回收来自发电机1的废热后，回到贮水箱6。因此，电力转换装置3的废热由于发电机1的高负荷运转而增加，在能够在冷却器4中回收废热的情况下，可通过贮存水回收废热，因此，贮存水的热回收效率提高，作为热电联产系统的节能性提高。

并且，本实施方式中，输出确定器12a作为废热量检测器的一个例子起作用，在输出确定器12a确定输出功率值时，如上所述利用负载功率检测器15检测的负载的消耗功率，负载的消耗功率和输出确定器12a确定的输出功率值通常成比例。因此，也可以采用如下方式，即，使用负载功率检测器15代替输出确定器12a作为废热量检测器，在负载功率检测器15检测的负载的消耗功率不足预先设定的消耗功率阈值时，对路径切换器7进行控制，将贮存水的流入目标从冷却器4切换为旁通路径8，在上述消耗功率达到与上述功率阈值相同或者比该功率阈值大的消耗功率阈值以上时，对路径切换器7进行控制，将贮存水的流入目标从旁通路径8切换为冷却器4侧。另外，上述消耗功率阈值，被规定成推定为在冷却器4中贮存水能进行热回收(不放热)的消耗功率值。

(实施方式3)

图3是示意表示本发明实施方式3的热电联产系统的结构的框图。

如图3所示，本发明的实施方式3的热电联产系统300，除了还包括电流检测器13这一点外，具有与图1所示的热电联产系统100的结构相同的结构。因此，以下的说明中，省略说明和热电联产系统100相同的结构。

电流检测器13，检测热电联产系统300发电运转时来自电力转换装置3的输出电流值。该电流检测器13，在电连接电力转换装置3和负载的配线的附近、或者以使该配线穿过的方式适当进行配设。这里，该电流检测器13，可以使用例如开环式传感器、磁平衡型传感器、磁线圈型传感器、无芯线圈型传感器等的电流传感器。该电流检测器13，在从电力转换装置3向负载供给交流电力时，将在电连接电力转换装置3和负载的配线中流动的交流电力转换成与之成比例的直流电压输出。并且，适当选择电流检测器13的电流传感器，使得能够根据电力转换装置3输出的交流电力的频率正确检测该交流电力的输出电流值。另外，作为该电流传感器也可以使用利用分流电阻的电流计。此时，电流计测定在电力转换装置3和负载之间串联连接的分流电阻间的电压差，并输出其测定的电压差。

本实施方式中，在热电联产系统300的发电量降低的低负荷运转时，与其发电量的降低相对应，电力转换装置3中的电力转换损失降低，则逆变器3a具有的功率半导体等的发热量也减少。因此，从逆变器3a具有的功率半导体等通过散热片向冷却器4的废热的传递量也减少。因此，装于功率半导体的散热片和冷却器4仅作为放热器起作用。

因此，本实施方式的热电联产系统300，在作为废热量检测器的电流检测器13检测的输出电流值不足预先设定的电流阈值时，控制装置12对路径切换器7进行控制，使得将贮存水的流入目标从冷却器4切换为旁通路径8。由此，与实施方式1和2同样地，从贮水箱6导入到贮存水循环路径2a的贮存水不向冷却器4供给，而是通过路径切换器7以及旁通路径8向热交换器5供给。因此，与在发电机1的低负荷运转时使贮存水在冷却器4通过的情况相比，贮存水的热回收效率提高，作为热电联产系统的节能性提高。另外，上述电流阈值，被规定成推定为在冷却器4中贮存水能进行热回收(不放热)的输出电流值。

另外，本实施方式中的热电联产系统300，在电流检测器13检测的输出电流值达到与预先设定的电流阈值相同或者比该电流阈值大的电流阈值以上时，控制装置12对路径切换器7进行控制，使得将贮存水的流入目标从旁通路径8切换为冷却器4。由此，从贮水箱6排出的贮存水，通过路径切换器7以及热介质路径2的一部分向冷却器4供给后，向热交换器5供给。向热交换器5供给后的贮存水，在其热交换器5中回收来自发电机1的废热后，回到贮水箱6。因此，电力转换装置3的废热由于发电机1的高负荷运转而增加，在能够在冷却器4中回收废热的情况下，可通过贮存水回收废热，因此，贮存水的热回收效率提高，作为热电联产系统的节能性提高。

并且，本实施方式中，对以电流检测器13检测电力转换装置3的输出电流值的方式进行说明，但是，不限定于这样的方式。例如，也可以将电流检测器13在连接发电机1和电力转换装置3的配线11上配设，电流检测器13检测发电机1的输出电流值(即、对电力转换装置3的输入电流值)。作为这样的方式，也能获得与本实施方式的效果相同的效果。

(实施方式4)

首先，对本发明的实施方式4的热电联产系统的结构进行详细说明。

图4是示意表示本发明的实施方式4的热电联产系统结构的框图。并且，在图4中，选取对本发明进行说明所需的结构要素进行表示，对其它的结构要素省略其图示。

如图4所示，本发明的实施方式4的热电联产系统400，包括输出直流电力的发电机1、用于对该发电机1的废热进行回收的冷却水循环的环状的冷却水循环路径9、使冷却水在该冷却水循环路径9中进行循环的冷却水泵10、和在通过该冷却水泵10在冷却水循环路径9中循环的冷却水和在贮存水循环路径2a中循环的贮存水之间进行热交换的热交换器5。如图4所示，该热电联产系统400中，冷却水循环路径9以经过冷却器4的方式构成。即、在该热电联产系统400中，取代实施方式1～3所示的通过贮存水回收来自冷却器4的废热的结构，构成为通过对发电机1进行冷却的冷却水回收来自冷却器4的废热。

如图4所示，本实施方式的热电联产系统400，除了路径切换器7以及旁通路径8，还包括温度检测器14b。

这里，路径切换器7是能通过控制装置12进行远距离操作的三通阀，在其第三连接口7c上连接有从热交换器5延伸出的冷却水循环路径9的一部分的一端，从其第一连接口7a延伸出的冷却水循环路径9的另一部分的一端连接在冷却器4上。即、本实施方式的热电联产系统400中，通过冷却水泵10从发电机1排出的冷却水，顺次经过冷却水路径9的一部分、热交换器5、路径切换器7、冷却水循环路径9的另一部分后，向冷却器4供给。并且，从冷却器4排出的冷却水，通过冷却水路径9的另外的一部分，向发电机1供给。

另外，如图4所示，旁通路径8的一端连接在路径切换器7的第二连接口7b上。另外，旁通路径8的另一端，连接在连接冷却器4和发电机1的冷却水循环路径9中的规定位置上。即、在该热电联产系统400中，旁通路径8，使在冷却水循环路径9中流动的冷却水以不能回收来自逆变器3a的废热的方式绕过，使从路径切换器7的第二连接口7b向旁通路径8供给的冷却水不回收来自逆变器3a的废热而是向发电机1供给。这里，路径切换器7作为在旁通路径8和冷却水循环路径9之间切换冷却水的流入目标的路径切换器起作用。

另外，温度检测器14b具有将温度变化作为电压变化输出的热敏电阻等的温度传感器，能检测从冷却器4排出的冷却水的温度。例如，温度检测器14b配设于连接冷却器4和发电机1的冷却水循环路径9的一部分中的冷却器4侧的规定位置，通过其温度传感器检测冷却水循环路径9的温度来间接检测冷却水的温度。并且，作为温度检测器14b具有的温度传感器，和实施方式1的情况相同，可以使用NTC热敏电阻、PTC热敏电阻、CTR热敏电阻等的任意热敏电阻。并且，作为温度传感器不限定于热敏电阻，只要是能检测从冷却器4排出的冷却水的温度的温度传感器都可以使用。另外，温度检测器14b的温度传感器，也可以配置于冷却水循环路径9内，直接检测从冷却器4排出的冷却水的温度。

另一方面，如图4所示，该热电联产系统400，包括以从自来水管等的基础设施供给的水作为贮存水进行贮存的贮水箱6、该贮水箱6贮存的贮存水进行循环以在热交换器5中与冷却水循环路径9中循环的冷却水进行热交换的环状的贮存水循环路径2a、和使贮存水在该贮存水循环路径2a中进行循环的贮存水泵2b。

并且，电力转换装置3、冷却器4、控制装置12等上述以外的结构，与实施方式1～3中相同。

本实施方式中的热电联产系统400中，由用于回收随着发电机1的发电产生的废热和来自逆变器3a的废热的冷却水循环路径9以及使冷却水在冷却水循环路径9中进行循环的冷却水泵10形成的热介质路径、与由贮存水循环路径2a和贮存水泵2b形成的废热回收单元，通过热交换器5以能够进行传热的状态连接。这样的结构下，通过贮存水泵2b的动作从贮水箱6向贮存水循环路径2a导入的贮存水，回收来自逆变器3a的废热和来自发电机1的废热。并且，回收来自逆变器3a的废热和来自发电机1的废热之后的贮存水，再贮存于贮水箱6中，作为供给热水等进行适当利用。

接着，对本发明的实施方式4的热电联产系统的动作进行详细说明。

热电联产系统400以额定功率进行发电运转时，电力转换装置3经由配线11从发电机1供给直流电力，其所供给的直流电力通过逆变器3a转换成交流电力。电力转换装置3，将通过逆变器3a的电力转换生成的交流电力向负载供给。这里，在从该直流电力向交流电力进行电力转换时，来自逆变器3a具有的功率半导体的废热，通过其装有的散热片向冷却器4传递。

另一方面，在热电联产系统400的额定发电运转时，通过利用冷却水泵10而在冷却水循环路径9中进行循环的冷却水，将来自发电机1的废热逐次回收。另外，如上所述，来自逆变器3a具有的功率半导体的废热，通过其装有的散热片向冷却器4传递。通过利用冷却水泵10而在冷却水循环路径9中进行循环的冷却水，将来自该冷却器4的废热逐次回收。由该冷却水回收的发电机1的废热和来自冷却器4的废热，利用热交换器5具有的热交换作用传递到在贮存水循环路径2a中循环的贮存水。

在热交换器5中回收来自发电机1和冷却器4的废热后的贮存水，向贮水箱6供给。并且，贮存于贮水箱6的贮存水可根据需要作为供给热水等随时进行供给。

本实施方式中，在热电联产系统400的发电量降低的低负荷运转时，与其发电量的降低相对应，电力转换装置3中的电力转换损失降低，则逆变器3a具有的功率半导体的发热量也减少。因此，从逆变器3a具有的功率半导体通过散热片向冷却器4的废热的传递量也减少。因此，装于功率半导体的散热片和冷却器4仅作为放热器起作用。此时，当向冷却器4流入冷却水时，通过设于冷却器4和逆变器3a的散热片进行散热，冷却水的温度通过散热而降低，对通过热交换器5的贮存水的热回收率降低。

因此，本实施方式中的热电联产系统400中，在发电运转中，在作为废热量检测器的温度检测器14b检测的从冷却器4排出的冷却水的温度不足预先设定的温度阈值时，控制装置12对路径切换器7进行控制，使得将贮存水的流入目标从冷却器4切换为旁通路径8。由此，从热交换器5排出的冷却水不向冷却器4供给，而是通过路径切换器7以及旁通路径8后向发电机1供给。因此，与在发电机1的低负荷运转时使冷却水通过冷却器4的情况相比，贮存水的热回收效率提高，作为热电联产系统的节能性提高。另外，上述温度阈值，被规定成推定为在冷却器4中贮存水能进行热回收(不放热)的温度。

另外，本实施方式中的热电联产系统400，在发电运转中，在温度检测器14b检测的从冷却器4排出的冷却水的温度达到与预先设定的温度阈值相同或者比该温度阈值大的温度阈值以上时，控制装置12对路径切换器7进行控制，使得将冷却水的流入目标从旁通路径8切换为冷却器4。由此，从热交换器5排出的冷却水，经过路径切换器7以及冷却水循环路径9的一部分向冷却器4供给，之后，向发电机1供给后，回到热交换器5。因此，在电力转换装置3的废热由于发电机1的高负荷运转而增加，在能够在冷却器4中回收废热的情况下，可通过冷却水回收废热，因此，贮存水的热回收效率提高，作为热电联产系统的节能性提高。

并且，本实施方式中，从发电机1的温度控制性的观点出发，优选冷却器4相对于冷却水的流通方向处于发电机1的下游侧、并且在热交换器5的上游侧配置。其理由为，通过采用这样的配置结构，能够容易的控制向发电机1流入的冷却水的温度。但是，当将冷却器4配置于发电机1的下游侧时，向冷却器4流入的冷却水的温度上升，不仅冷却器4中的废热回收效率降低，而且不能充分降低电力转换装置3的温度，存在热散逸的可能性。因此，如图4所示，冷却器4优选配置于相对于冷却水的流通方向为热交换器5的下游侧、并且在发电机1的上游侧。

另外，本实施方式中，例示了根据温度检测器14b测定的从冷却器4排出的冷却水的温度(绝对值)对路径切换器7进行控制的方式，但是，不限定于这样的方式。例如，也可以是以下方式：将温度检测器14b配置于冷却器4的前后(即、相对于冷却水的流通方向为冷却器的上游侧以及下游侧这两侧)，根据向冷却器4流入的冷却水的温度和从冷却器4排出的冷却水的温度之间的温度差，对路径切换器7进行控制。例如，在冷却器4下游侧的温度比上游侧的温度高时(冷却器4下游侧的温度-冷却器4上游侧的温度＞0时)控制路径切换器7向冷却器4侧切换，在冷却器4下游侧的温度在上游侧的温度以下时(冷却器4下游侧的温度-冷却器4上游侧的温度≤0时)，控制路径切换器7向旁通路径8侧切换，以这样的结构，也能够获得与本实施方式相同的效果。

(实施方式5)

本发明的实施方式5中的热电联产系统，除了作为发电机1具有通过使用燃料气体中的氢和氧化剂气体中的氧进行发电输出直流电力的燃料电池这点外，具有与图4所示的热电联产系统400相同结构。

即、本实施方式中，与实施方式4相同，在对作为发电机1的燃料电池进行冷却的冷却水循环路径9中设有热交换器5、路径切换器7和冷却器4，并且设有旁通路径8。另外，和实施方式4相同，在冷却水循环路径9中的冷却器4的冷却水的出口侧，配设有具有热敏电阻等的温度传感器的温度检测器14。通过利用冷却水泵10而在冷却水循环路径9中循环的冷却水逐次回收来自燃料电池的废热和来自逆变器3a的废热。另外，通过冷却水回收的燃料电池和逆变器3a的废热，经由热交换器5，通过利用贮存水泵2b在贮存水循环路径2a中循环的贮存水进行逐次回收。并且，在热交换器5中对燃料电池以及逆变器3a的废热进行回收后的贮存水，贮存于贮水箱6中，根据需要作为供给热水等进行供给。

这里，作为发电机1的燃料电池，生成直流电力，但是，这种生成后的直流电力无法向一般家庭用的电器等供给。即、由于燃料电池生成的直流电力无法在一般家庭用电器中使用，需要将燃料电池生成的直流电力转换成工频频率的交流电力。因此，本实施方式中的热电联产系统中，具有用于将燃料电池的直流电力转换为能向一般家庭用电器供给的交流电力(50Hz/60Hz)的内置有DC-DC变流电路、DC-AC逆变电路的电力转换装置3。

对本实施方式的热电联产系统的特征性动作进行详细说明。首先，在热电联产系统400的启动动作时，电力转换装置3的动作停止，因此，不产生来自电力转换装置3的废热。这样的燃料电池的启动动作时，如果向冷却器4供给冷却水，则由于冷却器4以及逆变器3a具有的散热片的散热作用，冷却水的温度降低。因此，在本实施方式中，控制装置12在启动动作时使冷却水泵10以及贮存水泵2b动作，通过热交换器5由贮存水向冷却水传热，在实施燃料电池的升温动作时，对路径切换器进行控制，使得通过冷却水泵10循环的冷却水不向冷却器4供给，而经由旁通路径8向燃料电池供给。

另外，在作为发电机1的燃料电池的发电运转结束等导致的电力转换装置3的动作停止时，来自电力转换装置3的电力转换损失导致的废热量急剧减少。即、电力转换装置3中，发电停止，并且作为逆变器3a的结构要素的功率半导体及其驱动电路动作等动作也停止，因此，装于功率半导体的散热片向冷却器4的废热移动停止。这时，当向冷却器4供给冷却水时，由于冷却器4以及逆变器3a具有的散热片的散热作用，冷却水的温度降低。本实施方式中，控制装置12在热电联产系统的停止动作时使冷却水泵10以及贮存水泵2b动作，在进行废热回收动作时，对路径切换器7进行控制，使得利用冷却水泵10进行循环的冷却水经由旁通路径8向燃料电池供给。此时，作为发电机1的燃料电池的温度，不会瞬间降低至常温。因此，获得作为发电机1的燃料电池的余热等的期间，能够回收这些余热，所以通过路径切换器7、旁通路径8中流通的冷却水，回收燃料电池的余热等，最终经由热交换器5通过贮存水进行热回收。

另外，本实施方式的热电联产系统400，在发电运转中，在作为废热量检测器的温度检测器14b检测的从冷却器4排出的冷却水的温度不足预先设定的温度阈值时，控制装置12对路径切换器7进行控制，使得将贮存水的流入目标从冷却器4切换为旁通路径8。由此，从热交换器5中排出的冷却水不向冷却器4供给，而是通过路径切换器7以及旁通路径8后向发电机1供给。因此，与在热电联产系统400低负荷运转时在冷却器4中通过冷却水的情况相比，贮存水的热回收效率提高，作为热电联产系统的节能性提高。另外，上述温度阈值被规定成推定为冷却器4中贮存水能进行热回收(不放热)的温度。

另外，本实施方式的热电联产系统400，在温度检测器14b检测的从冷却器4排出的冷却水的温度达到与预先设定的温度阈值相同或者比该温度阈值大的温度阈值以上时，控制装置12对路径切换器7进行控制，使得将冷却水的流入目标从旁通路径8切换为冷却器4。由此，从热交换器5排出的冷却水，经过路径切换器7以及冷却水循环路径9的一部分之后向冷却器4供给，然后向发电机1供给之后，回到热交换器5。因此，电力转换装置3的废热由于热电联产系统400的高负荷运转而增加，在能够在冷却器4中回收废热的情况下，可通过冷却水回收废热，因此，贮存水的热回收效率提高，作为热电联产系统的节能性提高。

这样，按照本实施方式中的热电联产系统的结构，能根据电力转换装置3的动作状态由路径切换器7对是否向旁通路径8供给冷却水进行适当切换，因此，能够在电力转换装置3的动作停止时防止冷却器4的放热。其结果，具有作为发电机1的燃料电池的面向一般家庭的热电联产系统等中，能够改善其节能性。

并且，在实施方式4、5中，例示了将温度检测器14设置在冷却水循环路径9中规定的位置的方式，但是不限定于这样的方式。例如，也可以是将温度检测器14配置于冷却器4、控制装置12根据冷却器4的温度对路径切换器7进行控制的结构。作为这样的结构，也能得到与实施方式4、5相同的效果。

(实施方式6)

在实施方式1～5中，以热电联产系统100～400及其结构要素正常动作为前提进行了说明。即、实施方式1～5中，对以下两种结构进行了说明：即，在热电联产系统100正常动作中的停止动作时，使冷却水泵10以及贮存水泵2b动作，在实施冷却水以及贮存水的循环动作时，对路径切换器7进行控制，使得将贮存水或者冷却水的流入目标从冷却器4切换为旁通路径8的结构，以及根据电力转换装置3正常动作时的逆变器3a的废热量对路径切换器7进行控制使得将贮存水或者冷却水的流入目标从冷却器4切换为旁通路径8的结构。但是，在这样的结构中，当在热电联产系统100中由于发生某些异常而进行的异常停止动作时实施上述循环动作时，如果与未发生异常时实施的通常的停止动作时相同地控制上述路径切换器7，则有时不能改善热电联产系统100的节能性。具体的，有时会发生逆变器3a的高温异常，在本实施方式中，对热电联产系统100中在逆变器3a发生高温异常后的异常停止动作时实施上述循环动作的实施方式进行说明。

下面，对热电联产系统100中逆变器3a发生异常时的特征性动作进行说明。另外，以下说明的动作，能够在上述实施方式1～5中任一实施方式中运用。

图5是示意表示本发明的实施方式6的热电联产系统动作的流程图。并且，在图5中，仅选取对本实施方式的热电联产系统的特征性动作进行说明所需的步骤进行表示。

如图5所示，由于逆变器3a的异常发热，例如温度检测器14a检测的逆变器3a的温度，超过判断为正常的上限温度值(以下，成为允许上限值)时，控制装置12检测热电联产系统100中逆变器3a发生了高温异常(步骤S1)。另外，上述允许上限值，被规定为比实施方式1中作为将路径切换器7切换至冷却器4侧时的判断基准的温度阈值高的温度。

接着，当检测到热电联产系统100中逆变器3a发生了高温异常时，控制装置12输出用于实施热电联产系统100的停止动作的停止指令信号(步骤S2)。

然后，当输出用于实施热电联产系统100的异常停止动作的停止指令信号后，控制装置12对路径切换器7进行控制，将从贮水箱6排出的贮存水的流入目标切换至冷却器4侧(热介质路径2侧)(步骤S3)。具体的，由于上述允许上限值是比实施方式1中作为将路径切换器7切换至冷却器4侧时的判断基准的温度阈值高的温度，所以，在向异常停止动作转移前的发电运转中，进行控制使得将已经切换到冷却器4侧的路径切换器7维持在冷却器4侧。

接着，控制装置12进行控制，通过使冷却水泵10以及贮存水泵2b动作，利用贮存水回收来自冷却器4的废热(步骤S4)。由此，逐渐降低成为异常的高温状态的逆变器3a的温度。

然后，当检测到如步骤S4所示的来自冷却器4的废热的回收动作时间达到规定的时间阈值T1以上时(步骤S5的YES)，控制装置12使冷却水泵10以及贮存水泵2b的动作停止，使来自冷却器4的废热的回收动作停止(步骤S6)。这里，规定的时间阈值T1设为电力转换装置3具有的逆变器3a的温度降低至不发生故障的安全温度的时间，在控制装置12中被预先设定。并且，当检测到来自冷却器4的废热的回收动作时间不足规定的时间阈值T1时(步骤S5的NO)，控制装置12继续冷却器4的废热回收动作直至其废热的回收动作时间到达规定的时间阈值T1。

另外，虽然构成为根据动作时间判断是否继续电力转换装置3的冷却动作，但是，也可以构成为如实施方式1、4、5那样根据电力转换装置3的温度或通过电力转换装置3的冷却器4的贮存水或者冷却水的温度判断是否继续电力转换装置3的冷却动作。

这样，按照本实施方式的热电联产系统的结构，能够根据电力转换装置3的动作状态等由路径切换器7对是否向旁通路径8供给贮存水进行适当切换，并且，在逆变器3a达到以上的高温状态时通过贮存水回收来自冷却器4的废热，因此，能够降低电力转换装置3在高温下发生故障的可能性。并且，由于能从冷却器4回收高的废热，能够有助于提高节能性。

(实施方式7)

在实施方式6中，对在逆变器3a的高温异常时即使在停止动作时也将路径切换器7控制成冷却器4侧来对冷却器4进行冷却的方式进行了说明，但是，在发生其它异常时如果也进行相同的控制，则冷却器4作为放热器起作用，在停止动作时，在实施使冷却水以及贮存水进行循环的循环运转的情况下，有时热电联产系统400的节能性会下降。因此，在本实施方式中，在热电联产系统100中发生异常后进行的异常停止动作中实施上述循环运转时，根据发生的异常内容对路径切换器7进行适当的控制。下面，对该实施方式进行详细说明。另外，以下说明的动作，也可以在上述实施方式1～5的任一实施方式中采用。

图7涉及在热电联产系统中有可能发生的异常，是分类表示第一异常的事例的一例以及第二异常的事例的一例的分类图。

如图7所示，实施方式1～5的热电联产系统100～400中，作为第一异常，可以列举电力转换装置3具有的逆变器3a的IGBT、MOSFET等的功率半导体性能恶化，其功率半导体异常发热使得逆变器3a达到异常的高温状态的逆变器的高温异常。此时，如果使处于异常的高温状态的逆变器3a仍然继续动作，则存在高热导致的功率半导体破损、逆变器3a发生故障的危险。

另外，如图7所示，实施方式1～5的热电联产系统100～400中，作为第二异常，例如可以列举：冷却水泵10性能恶化使冷却水流速下降导致冷却水的温度达到异常的高温状态的冷却高温异常、检测在冷却水循环路径9中流通的冷却水的温度的温度检测器14b的温度传感器发生断线的冷却水温度传感器的断线异常、来自电力转换装置3的输出电力不足正常的允许下限的低电压输出异常、来自电力转换装置3的输出电流不足正常的允许下限的低电流输出异常等的异常。

另外，上述列举的异常，可以通过与各种异常对应的异常检测器检测。该异常检测器，由检测冷却水温度、来自电力转换装置的输出电压、输出电流所示例的热电联产系统的状态值的检测器(冷却水温度传感器、电压检测器、电流检测器等)以及根据该检测器的检测值判断是否异常的异常判断程序构成，异常判断程序，存储于控制装置12中内置的存储器(无图示)、通过CPU等运算处理器从存储器中读出并执行。

以下，对热电联产系统100中发生了第一异常或者第二异常时的特征性动作进行说明。

图6是示意表示本发明的实施方式7的热电联产系统动作的流程图。并且，在图6中，仅选取对本实施方式的热电联产系统的特征性动作进行说明所需的步骤进行表示。

如图6所示，当由于某些原因导致异常发生时，异常检测器检测到该异常(步骤S1中的YES)。另外，当在步骤S1中没有检测到异常时(步骤S1中的NO)，控制装置12通过异常检测器继续监视热电联产系统100中是否发生异常。

接着，当在热电联产系统100中通过异常检测器检测到发生了异常时，控制装置12输出用于实施热电联产系统100的异常停止动作的停止指令信号(步骤S2)。

当控制装置12输出用于实施热电联产系统100的异常停止动作的停止指令信号时，判断热电联产系统100中发生的异常为第一异常还是第二异常(步骤S3)。此时，控制装置12，例如，在逆变器3a的高温异常时，判断为第一异常。另一方面，在冷却水的高温异常时，判断为第二异常。

接着，在由于第一异常而转移到异常停止动作时，控制装置12对路径切换器7进行控制，将从贮水箱6排出的贮存水的流入目标从旁通路径8切换为冷却器4(热介质路径2侧)(步骤S4a)。

接着，控制装置12进行控制，通过使冷却水泵10以及贮存水泵2b动作，利用贮存水回收来自冷却器4的废热(步骤S5a)。由此，达到异常的高温状态的逆变器3a的温度逐渐降低。

然后，当检测到如步骤S5a所示的来自冷却器4的废热的回收动作时间达到规定时间阈值T1以上时(步骤S6a中的YES)，控制装置12停止冷却水泵10以及贮存水泵2b的动作，停止来自冷却器4的废热的回收动作(步骤S7a)。这里，规定的时间阈值T1，和实施方式6的情况相同，设为电力转换装置3具有的逆变器3a降低到不发生故障的安全温度的时间，在控制装置12中被预先设定。并且，和实施方式6的情况相同，当检测到来自冷却器4的废热的回收动作时间不足规定的时间阈值T1时(步骤S6a中的NO)，控制装置12使来自冷却器4的废热的回收动作继续，直至其废热的回收动作时间达到规定的时间阈值T1。

另一方面，在由于与第一异常不同的第二异常而转移到热电联产系统100的停止动作时，控制装置12对路径切换器7进行控制，使得将从贮水箱6排出的贮存水的流入目标从冷却器4(热介质路径2侧)切换为旁通路径8(步骤S4b)。

接着，控制装置12进行控制，通过使冷却水泵10和贮存水泵2b动作，利用贮存水或冷却水回收来自发电机1的废热(步骤S5b)。

然后，当检测到如步骤S5b所示的来自发电机1的废热的回收动作时间达到规定时间阈值T2以上时(步骤S6b中的YES)，控制装置12使冷却水泵10以及贮存水泵2b的动作停止，使来自发电机1的废热的回收动作停止(步骤S7b)。这里，规定的时间阈值T2，设为发电机1降低到能通过贮存水进行废热回收的下限温度的时间，在控制装置12中被预先设定。另外，当检测到来自发电机1的废热的回收动作时间不足规定的时间阈值T2时(步骤S6b中的NO)，控制装置12使来自发电机1的废热回收动作继续，直至其废热的回收动作时间达到规定的时间阈值T2。

由此，通过本实施方式的热电联产系统的结构，在发生异常后实施的异常停止动作中实施上述循环运转时，能够根据发生的异常的内容对路径切换器7进行适当的控制，因此，能够预先防止电力转换装置3发生故障，并对热电联产系统的节能性的改善有所贡献。

产业上利用的可能性

本发明的热电联产系统，作为具有能够有效利用能量、对节能性的改善有所贡献的逆变器的冷却结构的热电联产系统，具有产业上利用的可能性。

Claims (10)

1.一种热电联产系统，其特征在于，包括：

发电机；

转换所述发电机的输出电力的电力转换器；

流通所述热介质以回收来自所述电力转换器的废热以及来自所述发电机的废热的热介质路径；

从所述热介质路径分支以使所述热介质绕开所述电力转换器进行流动用的旁通路径；

在所述旁通路径和所述热介质路径之间对所述热介质的流入目标进行切换的切换器；

检测所述电力转换器的废热量的废热量检测器；和

控制器，

在启动动作时、停止动作时、或者所述废热量检测器检测的所述废热量不足预先设定的阈值时，所述控制器对所述切换器进行控制，使得将所述热介质的流入目标从所述热介质路径切换为所述旁通路径。

2.如权利要求1所述的热电联产系统，其特征在于：

所述废热量检测器是对回收了来自所述电力转换器的废热的所述热介质的温度进行检测的第一温度检测器，

在所述第一温度检测器检测的所述温度不足预先设定的第一温度阈值时，所述控制器对所述切换器进行控制，使得将所述热介质的流入目标从所述热介质路径切换为所述旁通路径。

3.如权利要求1所述的热电联产系统，其特征在于：

所述废热量检测器是对来自所述电力转换器的输出电流值进行检测的电流检测器，

在所述电流检测器检测的所述输出电流值不足预先设定的电流阈值时，所述控制器对所述切换器进行控制，使得将所述热介质的流入目标从所述热介质路径切换为所述旁通路径。

4.如权利要求1所述的热电联产系统，其特征在于：

所述废热量检测器是确定来自所述电力转换器的输出功率值的输出确定器，

在所述输出确定器确定的所述输出功率值不足预先设定的功率阈值时，所述控制器对所述切换器进行控制，使得将所述热介质的流入目标从所述热介质路径切换为所述旁通路径。

5.如权利要求1所述的热电联产系统，其特征在于：

所述废热量检测器是对所述电力转换器的温度进行检测的第二温度检测器，

在所述第二温度检测器检测的所述温度不足预先设定的第二温度阈值时，所述控制器对所述切换器进行控制，使得将所述热介质的流入目标从所述热介质路径切换为所述旁通路径。

6.如权利要求1所述的热电联产系统，其特征在于：

在由于所述第二温度检测器的检测温度超过允许上限值的第一异常而实施的停止动作中，所述控制器对所述切换器进行控制，使得所述热介质的流入目标成为所述热介质路径。

7.如权利要求1所述的热电联产系统，其特征在于：

在由于第一异常而实施的停止动作中，所述控制器对所述切换器进行控制，使得所述热介质的流入目标成为所述热介质路径，

在由于与所述第一异常不同的第二异常而实施的停止动作中，所述控制器对所述切换器进行控制，使得所述热介质的流入目标成为所述旁通路径。

8.如权利要求1所述的热电联产系统，其特征在于：

所述热介质路径，是经由所述电力转换器具有的冷却器和所述发电机的路径。

9.如权利要求1所述的热电联产系统，其特征在于：

包括：经由所述发电机而冷却该发电机的第一热介质流通的第一热介质路径；和在该第一热介质路径上配设的热交换器，

所述热介质路径，是经由所述电力转换器具有的冷却器和所述热交换器而在该电力转换器具有的冷却器和该热交换器中受热的第二热介质流通的第二热介质路径。

10.如权利要求1～9中任一项所述的热电联产系统，其特征在于：

所述发电机是燃料电池。

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