JP2012202579A

JP2012202579A - コージェネレーションシステム

Info

Publication number: JP2012202579A
Application number: JP2011065927A
Authority: JP
Inventors: Kenichiro Yasuhara; 健一郎安原; Taneo Higuchi; 種男樋口
Original assignee: Kyocera Corp; Osaka Gas Co Ltd
Current assignee: Kyocera Corp; Osaka Gas Co Ltd
Priority date: 2011-03-24
Filing date: 2011-03-24
Publication date: 2012-10-22

Abstract

【課題】排熱を効率的に回収して排熱回収量が比較的小さいシステムに好都合に適用することができるコージェネレーションシステムを提供すること。
【解決手段】原燃料ガスを改質する改質器６と、改質器６にて改質された改質燃料ガスと酸化剤との酸化、還元によって発電を行う燃料電池スタック８及び酸化剤を燃料電池スタック８に送給するための送風装置１０を備えた固体酸化物形燃料電池２と、固体酸化物形燃料電池２の排熱を温水として回収するための貯湯装置４と、これらを制御するための制御手段と、を具備するコージェネレーションシステム。制御手段は、貯湯装置４の貯湯タンク５２の温水の貯湯量が少ないときには、低温熱回収モードでもって貯湯装置４を稼働し、また貯湯タンク５２の温水の貯湯量が多くなると、高温熱回収モードでもって貯湯装置４を稼働する。
【選択図】図１

Description

本発明は、原燃料ガスを用いて発電を行う固体酸化物形燃料電池と、この固体酸化物形燃料電池の排熱を温水として回収するための貯湯装置とを備えたコージェネレーションシステムに関する。

燃料電池として固体酸化物形燃料電池を用い、この固体酸化物形燃料電池からの排熱を温水として貯える貯湯装置とを組み合わせたコージェネレーションが提案されている（例えば、特許文献１参照）。このようなコージェネレーションシステムでは、貯湯装置は、排熱を温水として貯える貯湯タンクと、熱交換器が配設された循環流路と、貯湯タンクの水を循環流路を通して送給する送給ポンプとを備え、固体酸化物形燃料電池の排気ガスと循環流路を流れる水との間での熱交換が熱交換器にて行われ、この熱交換により排熱回収された温水が貯湯タンクに貯えられる。貯湯タンク内の水は貯湯タンクの底部から流出して循環流路に送給され、循環流路を通して流れた水（温水）は貯湯タンクの頂部に流入し、このように水（温水）が流れるので、貯湯タンクの下部側に水が存在し、その上部側に温水がたまるようになる。

特開２００７−２７３２５２号公報

このような固体酸化物形燃料電池を家庭用コージェネレーションシステムに用いる場合、次のような問題が生じる。第１に、発電効率が高い固体酸化物形燃料電池を家庭用コージェネレーションシステムに用いようとすると、例えばその発電出力が７００ｋＷ程度に設定され、このような発電出力では排熱回収量が５００〜６００Ｗ程度と比較的小さくなる。この排熱を温水として回収する場合、機器放熱、配管放熱などの影響を受けやすく、効率的な排熱回収が望まれる。

第２に、家庭用コージェネレーションシステムとして、一戸建て住宅、マンションなどに設置する場合、システム機器を小型化するのが望ましく、このような小型化のために貯湯タンクの容量を削減して小さくすると、温水として貯える蓄熱量も少なくなり、効率的な排熱回収が求められる。

第３に、このようなコージェネレーションシステムでは、貯湯タンクが満蓄状態になるとラジエタを作動させて循環流路を流れる温水の放熱を行うが、外気温度が高いときにはラジエタの放熱では温水が充分に冷却されず、所要温度よりも高い温度で温水が熱交換器を流れ、排熱の回収が充分に行われない。このようになると、その下流側にある熱交換器に流入する循環水の温度が上昇し、排気ガスの潜熱回収量が少なくなり、排熱回収効率が低下する。

本発明の目的は、排熱を効率的に回収することができるコージェネレーションシステムを提供することである。

本発明の他の目的は、貯湯タンクの容量が比較的小さくても充分な蓄熱量を確保することができるコージェネレーションシステムを提供することである。

本発明の更に他の目的は、外気温度が高いときにも排熱を効率的に回収することができるコージェネレーションシステムを提供することである。

本発明の請求項１に記載のコージェネレーションシステムは、固体酸化物形燃料電池と、前記固体酸化物形燃料電池の排熱を温水として回収するための貯湯装置と、前記固体酸化物形燃料電池及び前記貯湯装置を制御するための制御手段と、を具備し、前記貯湯装置は、温水を貯める貯湯タンクと、前記貯湯タンク内の水を循環流路を通して送給するための送給ポンプと、前記固体酸化物形燃料電池の排気ガスと前記循環流路を流れる水との間で熱交換して排熱を回収するための熱交換器と、を備えたコージェネレーションシステムであって、
前記制御手段は、前記貯湯タンクの温水の貯湯量が少ないときには、前記貯湯装置を低温熱回収モードでもって稼働し、排熱回収による温水が第１設定温度となるように水の流量を制御し、また前記貯湯タンクの温水の貯湯量が多くなると、前記貯湯装置を高温熱回収モードでもって稼働し、排熱回収による温水が前記第１設定温度よりも高い第２設定温度となるように水の流量を制御することを特徴とする。

また、本発明の請求項２に記載のコージェネレーションシステムでは、前記制御手段は、前記貯湯タンクの温水の貯湯量が満蓄状態であるときには、前記貯湯装置を最高温熱回収モードでもって稼働し、排熱回収による温水が前記第２設定温度よりも高い第３設定温度となるように水の流量を制御することを特徴とする。

また、本発明の請求項３に記載のコージェネレーションシステムでは、前記貯湯装置は、更に、温水の熱を放熱するためのラジエタを備え、前記ラジエタは前記循環流路における前記熱交換器の配設部位よりも上流側に設けられ、前記貯湯タンクの温水の貯湯量が満蓄状態であるときには、前記制御手段は、前記ラジエタを作動させて前記循環流路を流れる温水の熱を放熱することを特徴とする。

更に、本発明の請求項４に記載のコージェネレーションシステムでは、前記制御手段は、前記第１及び第２設定温度を補正するための温度補正手段を含み、前記温度補正手段は、外気温度に基づいて前記第１及び第２設定温度を補正し、前記外気温度が高くなるにつれて前記第１及び第２設定温度が高くなるように補正することを特徴とする。

本発明の請求項１に記載のコージェネレーションシステムによれば、このシステムの貯湯装置は、温水を貯める貯湯タンク、貯湯タンク内の水を送給する送給ポンプ及び循環流路に配設された熱交換器を備え、固体酸化物形燃料電池の排気ガスと循環流路を流れる水との間で熱交換して排熱が温水として回収される。この排熱回収において、貯湯タンクの温水の貯湯量が少ないときには、制御手段は貯湯装置を低温熱回収モードでもって稼働し、排熱回収による温水が第１設定温度（例えば、６５℃）となるように水の流量を制御する。従って、この低温熱回収モードの稼働では、排気ガスの温度に比して排熱回収による温水の温度が低く、排熱を効率よく回収することができるとともに、循環流路を流れる水（温水）の流量も多くなり、これにより、より速く貯湯することが可能となり、少ない貯湯量を比較的短時間で増大させることができる。また、貯湯タンクの温水の貯湯量が多くなると、制御手段は貯湯装置を高温熱回収モードでもって稼働し、排熱回収による温水の温度が第２設定温度（例えば、７５℃）となるように水の流量を制御する。従って、この高温熱回収モードの稼働では、低温熱回収モードのときよりも排熱回収による温水の温度が高く、貯湯タンクの容量がそのままでも蓄熱量が増大し、より多くの熱量を温水として貯湯タンクに蓄熱することができる。

また、本発明の請求項２に記載のコージェネレーションシステムによれば、貯湯タンクの温水の貯湯量が満蓄状態であるときには、制御手段は貯湯装置を最高温熱回収モードでもって稼働し、排熱回収による温水が第３設定温度（例えば、８０℃）となるように水の流量を制御する。従って、この最高温熱回収モードの稼働では、高温熱回収モードのときよりも排熱回収による温水の温度が更に高く、このような温度状態では、貯湯タンクの蓄熱量が更に増大する一方、排熱からの熱回収量が少なくなるとともに、機器や配管からの放熱も多くなり、満蓄状態における蓄熱を許容しながら、その蓄熱量を抑えることができる。

また、本発明の請求項３に記載のコージェネレーションシステムによれば、貯湯装置は更にラジエタを備えており、貯湯タンクの温水の貯湯量が満蓄状態であるときには、制御手段はラジエタを作動させて循環流路を流れる温水の熱を放熱させ、且つこのときには最高温熱回収モードにより循環水量が少なくなり、効率よく熱交換器に送給される温水の温度を下げることができる。また、これによって、熱交換器に流入する循環水の温度が低下し、排気ガスからの潜熱回収が上昇するために、排熱回収を高めることができる。

更に、本発明の請求項４に記載のコージェネレーションシステムによれば、制御手段は、第１及び第２設定温度を補正するための温度補正手段を含み、この温度補正手段は、外気温度が高くなるにつれて第１及び第２設定温度が高くなるように補正するので、外気温度が上昇するにつれて熱交換器の流入温度と流出温度との温度差が大きくなるように温度補正され、外気温度上昇に伴う排熱回収効率の低下を抑えることができる。

本発明に従うコージェネレーションシステムの一実施形態を簡略的に示すシステム図。図１のコージェネレーションシステムの制御系を示すブロック図。循環流量と熱回収量及び熱回収温度との関係を説明するための図。循環流量とラジエタの流入温度及び流出温度並びに外気温度との関係を説明するための図。熱回収温度と機器・配管からの放熱量との関係を説明するための図。図２の制御系による制御を示すフローチャート。外気温度が変化したときの各種温度の温度補正を説明するための図。

以下、添付図面を参照して、本発明に従うコージェネレーションシステムの一実施形態について説明する。図１において、図示のコージェネレーションシステムは、原燃料ガスにより発電を行う固体酸化物形燃料電池２と、固体酸化物形燃料電池２からの排熱を温水として回収して貯える貯湯装置４とから構成されている。固体酸化物形燃料電池２は、原燃料を改質するための改質器６、改質燃料ガスによる電気化学反応により発電を行う燃料電池スタック８及び酸化剤としての空気を送給するための送風装置１０を備えている。また、この固体酸化物形燃料電池２は、遮熱壁１２によって構成された燃料電池本体１４を備え、遮熱壁１２には、その内面に断熱材（図示せず）が配設され、この遮熱壁１２により規定された高温空間１６内に、改質器６及び燃料電池スタック８が収容されている。

燃料電池スタック８は、積層された複数の燃料電池セルから構成され、各燃料電池セルは、酸素イオンを伝導する固体電解質１８を備え、この固体電解質１８の片側（図１において右側）に燃料極（図示せず）が設けられ、この燃料極側２０において酸化作用が行われ、またその他側（図１において左側）に酸素極が設けられ、この酸素極側２２において還元作用が行われる。

燃料電池スタック８の燃料極側２０には、原燃料としての原燃料ガス（例えば、天然ガス）を改質した改質燃料ガスが供給される。この実施形態では、燃料電池スタック８の燃料極側２０の導入側が改質燃料ガス送給ライン２４を介して改質器６に接続され、この改質器６が原燃料ガス供給ライン２６を介して原燃料ガス供給源２８（例えば、埋設管、貯蔵タンク）に接続され、この原燃料ガス供給ライン２６に脱硫器３０、ガス供給ポンプ３１及び開閉弁３２が配設されている。また、この改質器６には、水蒸気改質に用いる水を供給するための水供給ライン３４が接続され、この水供給ライン３４に水供給ポンプ３６が配設され、後述するように排気ガス中の水蒸気が凝縮した凝縮水が改質水として水供給ライン３４を通して改質器６に送給される。尚、排気ガス中の水蒸気を凝縮させた凝縮水を改質用水として利用することに代えて、専用の水供給源（例えば、水道管、水タンクなど）からの水を改質用水として利用することもできる。

また、燃料電池スタック８の酸素極側２２の導入側は空気送給ライン３８を介して空気予熱器４０に接続され、この空気予熱器４０が空気供給ライン４２介して外気を供給する送風装置１０、例えば送風ファンに接続されている。

更に、燃料電池スタック８の燃料極側２０及び酸素極側２２の排出側には燃焼室４６が設けられ、燃料電池スタック８の燃料極側２０から排出された反応燃料ガス（残余燃料ガスを含んでいる）とその酸素極側２２から排出された空気（酸素を含んでいる）がこの燃焼室４６に送給されて燃焼される。この燃焼室４６は燃焼排気ガス送給ライン４８を介して空気予熱器４０に接続され、この空気予熱器４０は排気ガス排出ライン５０に接続されている。排気ガス排出ライン５０には、燃焼排気ガス中の排熱を温水として回収するための熱交換器５２（後述する）が配設され、この熱交換器５２を通して大気に開放されている。

次に、貯湯装置４について説明すると、図示の貯湯装置４は、上述した熱交換器５２に加えて、温水を貯めるための貯湯タンク５４と、貯湯タンク５４内の水（又は温水）を循環する循環流路５６とを備え、循環流路５６に送給ポンプ５８及びラジエタ６０が配設されている。循環流路５６の一端側が貯湯タンク５４の底部に接続され、その他端部は貯湯タンク５４の頂部に接続され、貯湯タンク５４の底部の水が循環流路５６に流れ、熱交換器５２にて、循環流路５６を流れる水（又は温水）と固体酸化物形燃料電池２の排気ガス排出ライン５０を流れる排気ガスとの間で熱交換が行われ、この熱交換により加温された温水が循環流路５６を通して貯湯タンク５４の頂部に流入し、この貯湯タンク５４においては、その底部側（図１において下側）に水が存在し、その頂部側（図１において上側）に温水が貯まり、貯湯タンク５４内では水と温水が層状に存在する。この形態では、循環流路５６における熱交換器５２の配設部位より上流側に送給ポンプ５８及びラジエタ６０が配設される。また、熱交換器５２には上述した水供給ライン３４が接続され、排気ガス中に含まれた水分が上述した熱交換により凝縮され、凝縮された水が改質用の水として利用され、かかる凝縮水が水供給ライン３４を通して改質器６に供給される。尚、この水供給ライン３４には、凝縮水中の不純物などを除去するための水処理装置５５が配設されている。

また、貯湯タンク５４の底部には水供給流路６２が接続され、この水供給流路６２に水の供給、供給停止を行うための開閉弁６４が配設されている。また、この貯湯タンク５４の頂部には出湯流路６６が接続され、この出湯流路６６には例えばカラン６８などが接続されている。

このコージェネレーションシステムでは、貯湯タンク５４に第１〜第３温度センサ７０，７２，７４が配設されている。第１〜第３温度センサ７０，７２，７４は、貯湯タンク５４の蓄熱量を計測するためのものであり、第１温度センサ７０は貯湯タンク５４内の例えば頂部付近に配設され、この第１温度センサ７０の検知温度が例えば１０℃前後であると、貯湯タンク５４内の温水が空状態であることを示す。第２温度センサ７２は貯湯タンク５４内の例えば上下方向中央部付近に配設され、この第２温度センサ７２の検知温度が後述するように例えば６５℃になると、貯湯タンク５４の頂部からこの第２温度センサ７２の配設部位まで温水で満たされていることを示す。また、第３温度センサ７４は貯湯タンク５４の底部に配設され、この第３温度センサ７４の検知温度が後述するように例えば５５℃になると、貯湯タンク５４の頂部からこの第３温度センサ７４の配設部位まで温水で満たされ、貯湯タンク５４が満蓄状態であることを示す。

また、循環流路５６には第４温度センサ７６が配設されている。この第４温度センサ７６は排熱回収の温度を計測するためのものであり、循環流路５６における熱交換器５２の配設部位の下流側に配設され、熱交換器５２から貯湯タンク５４の頂部に流れる温水を計測する。

このコージェネレーションシステムにおける固体酸化物形燃料電池２の稼働運転の概要は、次の通りである。原燃料ガス供給源２８からの原燃料ガス（例えば、天然ガス）は、原燃料ガス供給ライン６を通して供給され、脱硫器３０にて硫黄成分が除去された後に改質器６に供給される。また、熱交換器５２にて凝縮された水が、水供給ライン３４を通して改質器６に送給される。改質器６においては、改質反応によって原燃料ガスの水蒸気改質が行われ、改質された改質燃料ガスが改質燃料ガス送給ライン２４を通して燃料電池スタック８の燃料極側２０に送給される。

また、送風装置１０からの空気は、空気供給ライン４２を通して空気予熱器４０に供給され、この空気予熱器４０において燃焼排気ガスとの間で熱交換されて加温された後に、空気送給ライン３８を通して燃料電池スタック８の酸素極側２２に送給される。

燃料電池スタック８においては、改質燃料ガスと空気中の酸素によって電気化学反応が行われ、この電気化学反応により発電が行われる。

燃料電池スタック８の燃料極側２０からの反応燃料ガス及びその酸素極側２２からの空気は燃焼室４６に送給され、空気中の酸素を利用して反応燃焼ガスが燃焼される。燃焼室４６からの燃焼排気ガスは排気ガス送給ライン４８を通して空気予熱器４０に送給され、この空気予熱器４０において空気との熱交換に利用されて排気ガス排出ライン５０を通して熱交換器５２に送給される。熱交換器５２においては、貯湯タンク５４から循環流路５６を通して送給される水と排気ガス排出ライン５０を流れる排気ガスとの間で熱交換が行われ、熱交換後の排気ガスは排気ガス排出ライン５０を通して大気に排出され、この熱交換により加温された水（温水）は循環流路５６を通して貯湯タンク５４に貯湯される。また、熱交換により凝縮された凝縮水は、改質用の水として水供給ライン３４を通して改質器６に供給される。

このコージェネレーションシステムは、図２に示す制御系によって制御される。この燃料電池システムは、システム全体を制御するための制御手段８２を備え、この制御手段８２は例えばコントローラなどから構成される。制御手段８２は、固体酸化物形燃料電池（燃料電池スタック８、送風装置１０、ガス供給ポンプ３１、水供給ポンプ３６など）及び貯湯装置４（送給ポンプ５８、ラジエタ６０など）を作動制御するための作動制御手段８４、後述する如く貯湯装置４の稼働を切り換えるモード切換設定手段８６及びメモリ手段８８を含んでいる。この実施形態では、メモリ手段８８には、貯湯装置４の稼働モードとして低温熱回収モード、高温熱回収モード及び最高温熱回収モードの三つのモードが登録され、モード切換設定手段８６は貯湯タンク５４の温水の貯湯状態（換言すると、固体酸化物形燃料電池２からの排熱の蓄熱状態）に応じてこれら三つのモードから一つを選択して設定する。

この実施形態では、温水の貯湯状態が少ないとき（即ち、貯湯タンク５４の半分まで温水が貯湯されていないとき）には、温水を速く貯湯することができるように、低温熱回収モードが選択される。この低温熱回収モードでは、貯湯タンク５４に貯湯される温水の温度（即ち、第４温度センサ７６の検知温度）が第１設定温度、例えば６５℃となるように制御され、この形態では送給ポンプ５８の回転数を制御して循環流路５６を流れる水（温水）の流量が制御される。

一般に、循環流路５６を流れる水の循環流量と固体酸化物形燃料電池２からの排熱の熱回収量及び熱回収温度との関係は、排気ガスが有する熱量が一定である場合に図３に示す通りであり、熱回収温度が低くなるに従って循環流量が多くなり、このように循環流量が多くなると熱回収量も多くなる。従って、貯湯温水の温度が第１設定温度のときには、熱回収温度が低く、循環流路５７を流れる温水の量が多くなり、固体酸化物形燃料電池２からの排熱の回収量が多くなり、その結果、温水を貯湯タンク５４に速く貯湯することができる。

また、温水の貯湯状態が多くなる（即ち、貯湯タンク５４の半分以上まで温水が貯湯される）と、貯湯タンク５４の容量をそのままにして蓄熱量を多くすることができるように、高温熱回収モードが選択される。この高温熱回収モードでは、貯湯タンク５４に貯湯される温水の温度（即ち、第４温度センサ７６の検知温度）が、上記第１設定温度よりも高い第２設定温度、例えば７５℃となるように制御され、この形態では送給ポンプ５８の回転数を制御して循環流路５６を流れる水（温水）の流量が制御される。

貯湯温水の温度が第１設定温度（例えば、６５℃）から第２設定温度（例えば、７５℃）に上昇すると、温水の温度上昇分だけ蓄熱量が増大し、その結果、貯湯タンク５４の容量が一定であってもその蓄熱量が多くなり、貯湯タンク５４からの温水と水とを混ぜて所定温度（例えば、４０℃）の温水を供給する場合、より多くの温水を供給することが可能となる。

更に、温水が満水状態（換言すると、排熱が満蓄状態）になる（即ち、貯湯タンク５４全体に温水が貯湯される）と、貯湯タンク５４の容量をそのままにして更なる蓄熱量を許容する一方、回収した排熱の放熱を高めるために、最高温熱回収モードが選択される。この最高温熱回収モードでは、貯湯タンク５４に貯湯される温水の温度が、上記第２設定温度よりも高い第３設定温度、例えば８０℃となるように制御され、この形態では送給ポンプ５８の回転数を制御して循環流路５６を流れる水（温水）の流量が制御され、これによって、循環する水（温水）の流量が低下する。

一般に、循環流路５６を流れる水の循環流量とラジエタ６０の入口温度（貯湯タンク５４から流出する温水の温度）、その出口温度（熱交換器５２に流入する温水の温度）及び外気温度との関係は、図４に示す通りであり、外気温度が一定のときには、ラジエタ６０の入口温度が下がるに従って循環流量が多くなり、このように循環流量が多くなると、ラジエタ６０に流入する循環水の入熱量が増大してその出口温度が上昇する。また、熱回収温度（貯湯タンク５４に流入する温水の温度）と貯湯装置４における機器・配管からの放熱量との関係は、図５に示す通りとなり、熱回収温度が上昇するに従って放熱量も多くなる。従って、貯湯温水の温度が第３設定温度のときには、ラジエタ６０の入口温度が高く、循環流路５６を流れる温水の流量が少なくなる。このように循環流量が少なくなると、ラジエタ６０に流入する循環水の入熱量が減少してその出口温度が低くなり、また熱交換器５２における熱回収量も少なくなり、更に貯湯温水の温度が高いことに起因して貯湯装置４の機器・配管からの放熱量も多くなり、その結果、満温水状態（排熱の満蓄状態）における蓄熱が許容されるとともに、その蓄熱量を抑えながら固体酸化物形燃料電池２の排気ガスからの排熱を回収することが可能となる。

次に、図１、図２及び図６を参照して、上述したコージェネレーションシステムの稼働運転について説明する。コージェネレーションシステムの稼働によって発電が開始される（ステップＳ１）と、固体酸化物形燃料電池２は上述したように発電運転され、モード切換設定手段８６はメモリ手段８８から低温熱回収モードを読み出して設定し、貯湯装置４は低温熱回収モードでもって稼働される（ステップＳ２）。そして、貯湯タンク５４に温水が貯湯されていない（即ち、第２温度センサ７２の検知温度が６５℃より低い）ときには、この低温熱回収モードの稼働が維持される。この低温熱回収モードでは、作動制御手段８４は第４温度センサ７６の検知温度（熱交換器５２の出口温度）が第１設定温度（例えば、６５℃）となるように送給ポンプ５８を制御し、第１設定温度の温水が貯湯タンク５４に貯湯される。

そして、上述した運転によって貯湯タンク５４に温水が貯湯される（即ち、第２温度センサ７２の検知温度が６５℃に達する）と、ステップＳ３及びステップＳ４を経てステップＳ５に進み、モード切換設定手段８６はメモリ手段８８から高温熱回収モードを読み出して設定し、貯湯装置４は高温熱回収モードでもって稼働される。この高温熱回収モードでは、作動制御手段８４は第４温度センサ７６の検知温度（熱交換器５２の出口温度）が第２設定温度（例えば、７５℃）となるように送給ポンプ５８を制御し、第２設定温度の温水が貯湯タンク５４に貯湯される。

このようにして貯湯タンク５４に温水が満水状態（満蓄状態）になる（即ち、第３温度センサ７４の検知温度が例えば５５℃に達する）と、ステップＳ４からステップＳ６に進み、モード切換設定手段８６はメモリ手段８８から最高温熱回収モードを読み出して設定し、貯湯装置４は最高温熱回収モードでもって稼働される。この最高温熱回収モードでは、作動制御手段８４はラジエタ６０を作動して貯湯タンク５４からの温水の放熱を行うとともに、第４温度センサ７６の検知温度（熱交換器５２の出口温度）が第３設定温度（例えば、８０℃）となるように送給ポンプ５８を制御し、第３設定温度の温水が貯湯タンク５４に貯湯される。

尚、カラン６８などを開栓して温水の消費することにより、満温水状態（満蓄状態）が解消される（第３温度センサ７４の検知温度が例えば５５℃より下がる）と、ステップＳ４からステップ５に移り、貯湯装置４は高温熱回収モードで稼働され、また更なる温水の消費により、温水の貯湯量が少なくなる（即ち、第２温度センサ７２の検知温度７２が６５℃より下がる）と、再びステップＳ２に移り、貯湯装置４は低温熱回収モードで稼働される。

以上、本発明に従うコージェネレーションシステムの一実施形態について説明したが、本発明はかかる実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲を逸脱することなく種々の変形乃至修正が可能である。

例えば、上述した実施形態では、貯湯装置４における温水の貯湯状態に応じて低温熱回収モード、高温熱回収モード及び最高温熱回収モードに設定可能に構成しているが、例えば熱回収モードとして低温熱回収モード及び高温熱回収モードの二つに設定するようにし、満温水状態（満蓄状態）になると高温熱回収モードにおいてラジエタ６０を作動させて放熱するようにしてもよい。

また、例えば、上述した実施形態では、第４温度センサ７６の熱回収温度に関し、低温熱回収温度を例えば６５℃に、高温熱回収温度を例えば７５℃に、また最高温熱回収温度を例えば８０℃に設定しているが、この低温熱回収温度、高温熱回収温度及び最高温熱回収温度を外気温度に応じて図７に示すように補正するようにしてもよい。この場合、制御手段８２に温度補正手段（図示せず）を含めるとともに、外気温度を検知するための外気温度検知センサ（図示せず）を設け、外気温度検知センサの検知温度に基づいて温度補正手段により低温熱回収温度、高温熱回収温度及び最高温熱回収温度を補正するようにすることができる。尚、このように温度補正した場合、貯湯タンク５４において温水の温度を検知する第２温度センサ７２の基準温度（即ち、中間温度閾値）を低温熱回収温度と同じ温度に、また第３温度センサ７４の基準温度（即ち、下部温度閾値）を低温熱回収温度よりも所定温度（例えば、１０℃）低い温度に補正するのが望ましい。これらの温度補正は、図７から明らかなように、外気温度が高くなるに従って低温熱回収温度、高温熱回収温度及び最高温熱回収温度も上昇するように行われる。

また、例えば、上述した実施形態では、貯湯タンク５４に第１〜第３温度センサ７０，７２，７４を設け、中間の第２温度センサ７２の検知温度に基づいて温水の貯湯量が少ないか否かの判定を行っているが、貯湯タンク５４に４つ以上の温度センサを設け、それらの特定の温度センサでもって温水の貯湯量が少ないか否かの判定を行うようにしてもよい。

２固体酸化物形燃料電池
４貯湯装置
６改質器
８燃料電池スタック
５０排気ガス排出ライン
５２熱交換器
５４貯湯タンク
５６循環流路
６０ラジエタ
８２制御手段
８４モード切換設定手段

Claims

固体酸化物形燃料電池と、前記固体酸化物形燃料電池の排熱を温水として回収するための貯湯装置と、前記固体酸化物形燃料電池及び前記貯湯装置を制御するための制御手段と、を具備し、前記貯湯装置は、温水を貯める貯湯タンクと、前記貯湯タンク内の水を循環流路を通して送給するための送給ポンプと、前記固体酸化物形燃料電池の排気ガスと前記循環流路を流れる水との間で熱交換して排熱を回収するための熱交換器と、を備えたコージェネレーションシステムであって、
前記制御手段は、前記貯湯タンクの温水の貯湯量が少ないときには、前記貯湯装置を低温熱回収モードでもって稼働し、排熱回収による温水が第１設定温度となるように水の流量を制御し、また前記貯湯タンクの温水の貯湯量が多くなると、前記貯湯装置を高温熱回収モードでもって稼働し、排熱回収による温水が前記第１設定温度よりも高い第２設定温度となるように水の流量を制御することを特徴とするコージェネレーションシステム。
前記制御手段は、前記貯湯タンクの温水の貯湯量が満蓄状態であるときには、前記貯湯装置を最高温熱回収モードでもって稼働し、排熱回収による温水が前記第２設定温度よりも高い第３設定温度となるように水の流量を制御することを特徴とする請求項１に記載のコージェネレーションシステム。
前記貯湯装置は、更に、温水の熱を放熱するためのラジエタを備え、前記ラジエタは前記循環流路における前記熱交換器の配設部位よりも上流側に設けられ、前記貯湯タンクの温水の貯湯量が満蓄状態であるときには、前記制御手段は、前記ラジエタを作動させて前記循環流路を流れる温水の熱を放熱することを特徴とする請求項２に記載のコージェネレーションシステム。
前記制御手段は、前記第１及び第２設定温度を補正するための温度補正手段を含み、前記温度補正手段は、外気温度に基づいて前記第１及び第２設定温度を補正し、前記外気温度が高くなるにつれて前記第１及び第２設定温度が高くなるように補正することを特徴とする請求項１に記載のコージェネレーションシステム。