JP2014071997A - コージェネ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 マイコンメータによるガス漏れ検知との誤判定に起因して発電部が強制運転停止されてしまう事態を回避して発電部の発電運転を継続させ、かつ、回避のための放熱量を最小限にしつつ放熱された熱量を回収し得るコージェネ装置を提供する。
【解決手段】 発電部の発電が設定時間継続すれば（Ｓ１でＹＥＳ）、貯湯タンクの現在の蓄熱量と満蓄時の蓄熱量との対比により補助熱源機の追加燃焼が可能であれば（Ｓ２でＮＯ）、追加燃焼させて貯湯タンク底部からの湯水を加熱して貯湯タンク頂部に蓄熱する。追加燃焼が不可であれば（Ｓ２でＹＥＳ）、貯湯タンク頂部からの湯水を非燃焼にした補助熱源機に通し送風ファンを作動させて放熱した上で貯湯タンク底部に貯留する。その上で追加燃焼させて貯湯タンク底部の湯水を加熱して再び貯湯タンク頂部に蓄熱する。
【選択図】 図３

Description

本発明は、ガスを燃料とする発電部と、発電部で生じる排熱を回収して蓄熱する貯湯タンクと、ガス燃焼式の補助熱源機とを備えたコージェネ装置に関し、特に、ガス供給系に設けられているマイコンメータ（マイコン制御のガスメータ）によるガス漏れ予防のための自動ガス遮断処理に起因する発電部の運転停止を回避するための対応制御を備えたコージェネ装置に係る。

特許文献１には、マイコンメータにより検出される、燃料電池における消費ガス量の変動が一定時間以上所定範囲内で経過した場合、循環ポンプを作動させて風呂熱交換器と貯湯タンクとの間に湯水を循環させつつ補助熱源機を強制的に燃焼させて加熱することにより、消費ガス量に変動を強制的に生じさせることでマイコンメータによるガス漏れ検知を回避させることが記載されている。又、特許文献２には、マイコンメータによるガス漏れ検知とは関係ないものの、貯湯タンクが満蓄（蓄熱量が最大）になれば、循環ポンプを作動させて補助熱源機と貯湯タンクとの間に湯水を強制循環させつつ、補助熱源機を非燃焼として送風ファンのみ作動させて通過する湯水を冷却することで、燃料電池からの排熱回収運転を継続させ得るようにすることが記載されている。さらに、特許文献３にも、マイコンメータによるガス漏れ検知とは関係ないものの、貯湯タンクが満蓄になれば、貯湯タンクの湯水を浴槽に注湯して湯張りすることで、燃料電池からの排熱回収運転を継続させ得るようにすることが記載されている。

特開２００８−１５９３９７号公報 特開２００３−２１４７０５号公報 特許第４２９５６９９号公報

ところで、マイコンメータは、消費ガス量の変動が所定範囲内（例えば３％の変動範囲内）で一定の時間（安全継続時間；例えば１２時間）が経過すれば、ガス漏れ発生のおそれがあると判定（ガス漏れ検知判定）し、安全のためにガス供給を強制的に遮断処理するようになっている。一方、コージェネ装置において、発電部での発電が定常状態で継続し補助熱源機も非燃焼状態が継続して、ある一定範囲内の消費ガス量のまま時間が経過すると、マイコンメータはガス漏れ検知と誤判定して自動ガス遮断処理を実行してしまうことになり、この結果、発電部での発電運転が強制停止されてしまうことになる。発電部が燃料電池により構成されていると、発電運転はできるだけ長く（例えば１ヶ月程度）継続させることが望ましく、停止・発電を繰り返すことは耐久性の観点から望ましくはない。中でも固体酸化物型燃料電池（ＳＯＦＣ）の場合はそうであり、１２時間程度で停止・発電を繰り返すと耐久性を損ねる上に、停止から起動に時間がかかり非効率化を招くことにもなる。

かかる誤判定に起因する不都合発生を回避するために、特許文献１の如く補助熱源機を強制的に燃焼させて加熱した湯水を風呂熱交換器に循環させるという対策では、そもそも風呂熱交換器に熱交換される対象の浴槽湯水の存在が無ければ成立しないものである上に、たとえ浴槽湯水が存在していたとしても浴槽湯水が加熱される結果、ユーザが意図しないにも拘わらず浴槽湯水が昇温してしまうことになる。また、特許文献２や特許文献３の各提案技術では、燃料電池からの排熱回収運転は継続させ得たとしても、マイコンメータによる誤判定は回避し得ず、無駄にエネルギーや貯湯タンク内の湯水を廃棄してしまうことにもつながることになる。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、マイコンメータによるガス漏れ検知との誤判定に起因して発電部が強制運転停止されてしまう事態の発生を回避して発電部の発電運転を継続させ得るようにし、かつ、回避のための放熱量を最小限にしつつ放熱された熱量を回収し得るコージェネ装置を提供することにある。

前記目的を達成するために、本発明では、ガスを燃料として発電する発電部と、この発電部での発電運転に伴い発生する排熱を回収して湯として蓄熱する貯湯タンクと、ガス燃焼式の補助熱源機とを備えたコージェネ装置を対象にして次の特定事項を備えることとした。すなわち、前記貯湯タンク内の湯水を前記貯湯タンクの頂部から前記補助熱源機を通して前記貯湯タンクの底部に循環させるための頂部導出回路と、前記貯湯タンク内の湯水を前記貯湯タンクの底部から前記補助熱源機を通して前記貯湯タンクの頂部に循環させるための底部導出回路と、ガス供給系から前記発電部及び補助熱源機に供給されるガスの消費量が所定の一定範囲内で設定時間継続している場合に対応制御を実行することで、ガス消費量に強制的に変動を付与するための対応制御手段とを備えることとする。そして、前記対応制御手段として、前記貯湯タンクの現在の蓄熱量の状況が、前記底部導出回路に貯湯タンク内の湯水を循環させて前記補助熱源機を強制追加燃焼が可能か否かを判定し、強制追加燃焼が可能であれば、前記底部導出回路に湯水を循環させつつ前記補助熱源機を強制追加燃焼させる燃焼・加熱モードを実行する一方、前記強制追加燃焼が不可能であれば、前記頂部導出回路に貯湯タンク内の湯水を循環させて前記補助熱源機を非燃焼状態に維持しつつ送風ファンの作動により放熱させる非燃焼・放熱モードを実行した上で、前記燃焼・加熱モードを実行する構成とした（請求項１）。

本発明の場合、燃焼・加熱モードの実行によりガス供給系のガス消費量に強制的に変動を与え、これにより、ガス供給系に設けられているマイコンメータによるガス漏れ検知との判定を回避して、ガス漏れ検知の判定に基づくガス供給の強制遮断処理の実行を回避し得ることになる。この結果、発電部が発電運転停止に陥る事態を回避し得ることになる。しかも、この際、現在の貯湯タンクの蓄熱量が補助熱源機の追加燃焼を許容し得ないような状況（例えばほぼ満蓄状態）であっても、非燃焼・放熱モードの実行によって、その後の追加燃焼が可能となり、確実に前記ガス漏れ検知との判定を回避して、発電運転停止に陥る事態を回避し得ることになる。又、非燃焼・放熱モードの実行は、引き続き実行される燃焼・加熱モードを可能とする放熱分だけでよいため、貯湯タンクの蓄熱から最小限の放熱だけで済む。さらに、非燃焼・放熱モードの実行によって貯湯タンクの蓄熱が放熱されてしまっても、引き続き実行される燃焼・加熱モード（追加燃焼）により加熱された湯水が貯湯タンクの頂部に蓄熱されるため、放熱分を回収して再蓄熱させることが可能となる。

前記のコージェネ装置において、判定の結果、強制追加燃焼が不可能との判定の場合、貯湯タンクの現在の蓄熱量に基づいて、頂部導出回路への循環流量を変更設定する構成とすることができる（請求項２）。このようにすることで、貯湯タンクの現在の蓄熱量の如何に応じて、循環流量を変更設定することで、放熱度合いをより高めることが可能となり、より短時間でより大きな放熱を実現させることが可能となって、追加燃焼させる対象の低温水を貯湯タンクの底部に対しより早期に貯留させることが可能となる。例えば、循環流量をより小さくすることで、送風ファンによる放熱度合いは高くなる。

又、前記のコージェネ装置において、判定の結果、強制追加燃焼が不可能との判定の場合、貯湯タンクの現在の蓄熱量に基づいて、送風ファンの作動量を変更設定する構成とすることができる（請求項３）。このようにすることで、貯湯タンクの現在の蓄熱量の如何に応じて、送風ファンの作動量を変更設定することで、前記と同様に、放熱度合いをより高めることが可能となり、より短時間でより大きな放熱を実現させることが可能となって、追加燃焼させる対象の低温水を貯湯タンクの底部に対しより早期に貯留させることが可能となる。例えば、送風ファンの作動量（回転数）を増大させることで、送風ファンによる放熱度合いは高くなる。

又、前記のコージェネ装置において、発電部を固体酸化物型燃料電池により構成することができる（請求項４）。このようにすることで、発電・停止の回数が耐久性に大きく影響する固体酸化物型燃料電池を用いたコージェネ装置において、その耐久性をより高めて実用性を増大させることが可能になる。

以上、説明したように、本発明のコージェネ装置によれば、燃焼・加熱モードの実行によりガス供給系のガス消費量に強制的に変動を与えることができ、これにより、ガス供給系に設けられているマイコンメータによるガス漏れ検知との判定を回避して、ガス漏れ検知の判定に基づくガス供給の強制遮断処理の実行を回避することができるようになる。この結果、発電部が発電運転停止に陥る事態を回避することができる。しかも、この際、現在の貯湯タンクの蓄熱量が補助熱源機の追加燃焼を許容し得ないような状況であっても、非燃焼・放熱モードの実行によって、その後に追加燃焼させることができるようになり、確実に前記ガス漏れ検知との判定を回避して、発電運転停止に陥る事態を回避することができるようになる。又、非燃焼・放熱モードの実行は、引き続き実行される燃焼・加熱モードを可能とする放熱分だけでよいため、貯湯タンクの蓄熱から最小限の放熱だけで済ますことができる。さらに、非燃焼・放熱モードの実行によって貯湯タンクの蓄熱が放熱されてしまっても、引き続き実行される燃焼・加熱モードにより加熱された湯水を貯湯タンクの頂部に蓄熱することができ、放熱した熱量分を回収して再蓄熱させることができる。

特に請求項２のコージェネ装置によれば、貯湯タンクの現在の蓄熱量の如何に応じて、循環流量を変更設定することで、放熱度合いをより高めることができ、より短時間でより大きな放熱を実現させることができるようになって、追加燃焼させる対象の低温水を貯湯タンクの底部に対しより早期に貯留させることができる。

又、請求項３のコージェネ装置によれば、貯湯タンクの現在の蓄熱量の如何に応じて、送風ファンの作動量を変更設定することで、放熱度合いをより高めることができ、より短時間でより大きな放熱を実現させることができるようになって、追加燃焼させる対象の低温水を貯湯タンクの底部に対しより早期に貯留させることができる。

さらに、請求項４に係るコージェネ装置によれば、発電・停止の回数が耐久性に大きく影響する固体酸化物型燃料電池を用いたコージェネ装置において、その耐久性をより高めて実用性を増大させることができる。

本発明の実施形態に係るコージェネ装置の模式図である。 図１のコージェネ装置の作動制御に係るブロック説明図である。 マイコンメータ対応制御に係るフローチャートである。 貯湯タンク内の熱量演算の方式を説明するための貯湯タンクの模式図である。 非燃焼・放熱モードでの循環状況を太線で示す図１対応図である。 燃焼・加熱モードでの循環状況を太線で示す図１対応図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。

図１は本発明の実施形態に係るコージェネ装置を示す。同図中の符号２は発電部、３は貯湯タンク、４は外部から水道水等を貯湯タンク３等に給水するための給水回路、５は貯湯タンク３からの貯湯又は補助熱源機６で補助加熱後の湯を用いて給湯栓７等に給湯する給湯回路、８は補助熱源機６で補助加熱後の湯又は貯湯タンク３からの貯湯を熱源として外部熱負荷に対し循環供給する外部熱負荷回路、９は前記発電部２からの排熱を回収することで貯湯タンク３の湯水を加熱する排熱回収回路、１０は貯湯タンク３の底部から湯水を前記補助熱源機６に導くための底部導出路、１１は貯湯タンク３の頂部から湯水を前記補助熱源機６に導くための頂部導出路、１２はこのコージェネ装置の作動制御を行うコントローラである。

発電部２は、本実施形態では燃料電池（例えばＳＯＦＣ；固体酸化物型燃料電池）２１の発電作動により発生する排熱を熱源として貯湯タンク３内の湯水を熱交換加熱するためのものである。燃料電池２１はガス供給系１３から供給されるガスを燃料として発電するようになっている。そして、燃料電池２１から発生する排熱が排熱回収用熱交換器２２に熱源として供給される一方、排熱回収回路９により供給される貯湯タンク３の底部からの湯水が熱交換加熱対象として前記排熱回収用熱交換器２２に供給されるようになっている。

すなわち、排熱回収回路９は、上流端が貯湯タンク３の底部の取出口３１に接続されて下流端が排熱回収用熱交換器２２の被加熱側入口に接続された導出路９１と、上流端が前記熱交換器２２の被加熱側出口に接続されて下流端が貯湯タンク３の頂部に接続された導入路９２と、循環ポンプ９３とを備えたものである。そして、コントローラ１２の後述の排熱回収運転制御部１２４による排熱回収運転制御が開始されると、循環ポンプ９３が作動され、これにより、貯湯タンク３の底部から導出路９１を通して取り出された湯水が、排熱回収用熱交換器２２において燃料電池２１からの排熱により熱交換加熱され、熱交換加熱後の湯水が導入路９２を通して貯湯タンク３の頂部に戻されて、貯湯タンク３内で温度成層を形成しつつ所定温度（例えば６５℃以上）の湯に基づき蓄熱されることになる。

前記導出路９１の途中位置には三方切換弁９４が介装される一方、この三方切換弁９４に対し導入路９２の途中位置から貯湯タンク３をバイパスするように分岐したバイパス路９５が接続されている。三方切換弁９４は、排熱回収運転のときには貯湯タンク３の取出口３１と排熱回収用熱交換器２２とを連通させた排熱回収切換状態に維持される一方、水自立運転のときには貯湯タンク３側を遮断してバイパス路９５を連通させた水自立運転切換状態に維持されるように、相互に切換制御されるようになっている。この水自立運転用に、三方切換弁９４と排熱回収用熱交換器２２との間の導出路９１には、三方切換弁９４側から熱交換器２２へかけて放熱器入口温度センサ９６、放熱器９７、及び、熱交換器入口温度センサ９８がこの順で介装され、導入路９２には熱交換器２２の出側近傍位置に熱交換器出側温度センサ９９が介装されている。そして、水自立運転制御が開始されると、三方切換弁９４が水自立運転切換状態に切換られる一方、循環ポンプ９３及び放熱器９７が作動され、これにより、熱交換器２２で熱交換加熱された湯水がバイパス路９５及び三方切換弁９４を通して放熱器９７に通され、放熱器９７で所定温度まで強制的に温度低下された湯水が熱交換器２２に戻されるようになっている。つまり、例えば貯湯タンク３内が満蓄状態であって排熱回収用熱交換器２２に供給しても排熱を回収し得ない（吸熱し得ない）状態のときに、熱交換器２２に対し排熱の温度を低下させてドレン回収に基づく水生成のための吸熱源として放熱器９７で強制的に低温状態にした湯水を循環供給可能にしたものである。

貯湯タンク３は密閉式に構成され、貯湯タンク３の上下方向の所定の各位置には、上下方向各位置での内部の貯湯温度を検出するための貯湯温度センサ３２，３３，３４，３５が設置されている。

給水回路４は、主給水路４１の上流端が外部の水道管等に接続され、下流端が三方切換弁により構成された蓄熱利用切換弁４２を介して底部導出路１０に合流するように接続されている。蓄熱利用切換弁４２は、通常は、主給水路４１と貯湯タンク３の底部の取出口３２とが連通した給水連通切換状態に維持され、貯湯タンク３内の湯水が頂部から消費されれば、その消費された分だけ給水圧に基づいて貯湯タンク３に給水し得るようにされている。

給湯回路５は、その主給湯路５１の上流端５２に供給される２種類の湯のいずれかを給湯栓７に対し給湯するようになっている。すなわち、補助熱源機６の出湯路６１からタンク水比例弁６２を経て主給湯路５１の上流端５２に供給される湯と、頂部接続路５３を通して貯湯タンク３の頂部から取り出されて主給湯路５１の上流端５２に供給される湯との２種類のいずれかを給湯し得るようになっている。そして、主給湯路５１の下流側には混合弁５４が介装され、前記主給水路４１の上流端側において分岐した分岐給水路からの水と混合されて所定温度に温調可能となっている。さらに、主給湯路５１の下流端側から分岐した注湯路を通して、後述の風呂８５に対し湯張りのための湯が供給可能とされている。

一方、前記出湯路６１の途中からは外部熱負荷回路８の熱源供給路８１が分岐し、この熱源供給路８１を通して、外部熱負荷加熱用にそれぞれ液−液熱交換器により構成された暖房熱交換器８２や風呂熱交換器８３に対し湯水を熱源として供給し得るようになっている。外部熱負荷としては図例の如く高温端末８４ａや低温端末８４ｂ等の温水暖房装置のための暖房熱源用温水や、風呂８５の追い焚き用の浴槽水が挙げられ、これら温水や浴槽水を暖房熱交換器８２や風呂熱交換器８３で液−液熱交換加熱した後、熱交換加熱により低温になった湯水が戻り路８６を通して前記底部導出路１０に合流し、貯湯タンク３の底部に戻されて再加熱のために循環されるようになっている。暖房熱交換器８２に対し補助熱源機６からの湯水を供給させるには暖房熱交電磁弁８７が開に、あるいは、風呂熱交換器８３に対し補助熱源機６からの湯水を供給させるには風呂熱交電磁弁８８が開に、それぞれ常閉状態から切換制御されるようになっている。

底部導出路１０は、上流端が貯湯タンク３の底部の取出口３２に接続され、下流端が補助熱源機６の入水路６３の上流端に設けられた三方切換弁６４に接続されており、底部導出回路の一部を構成するものである。この三方切換弁６４には、頂部導出回路の一部を構成する頂部導出路１１の下流端も接続されており、補助熱源機６の入水路６３に入水させる湯水として底部導出路１０からの湯水か、頂部導出路１１からの湯水かを選択的に切換可能とされている。底部導出路１０の取出口３２近傍位置にはタンク出口温度センサ１０１が介装されている。又、前記入水路６３には、循環ポンプ６５や、流量センサ６６等が介装されている。補助熱源機６は、ガス供給系１３から供給されるガスを燃焼させる燃焼バーナ６７、燃焼バーナ６７の燃焼熱により加熱される熱交換器６８及び燃焼用空気を送風する送風ファン６９を備えたものである。従って、燃焼バーナ６７を燃焼状態にすれば熱交換器６８内を通過する湯水は加熱される一方、燃焼バーナ６７を非燃焼状態にして送風ファン６９だけを作動させれば、供給される空気によって熱交換器６８内を通過する湯水は冷却されることになる。

ガス供給系１３にはマイコンメータ１３１が介装されており、このマイコンメータ１３１はマイコンが内蔵されて各種の自動処理を実行するようになっている。すなわち、マイコンメータ１３１は、ガス供給系１３を通して発電部２や補助熱源機６等に供給されるガス量（ガス消費量）を計測する一方、そのガス量が所定の一定範囲（例えば３％の変動幅以内の一定範囲）で所定の安全継続時間（例えば１２時間）継続している場合には、ガス漏れ発生のおそれがあるとしてガス漏れ検知と判定し、強制的にガス供給を遮断させるという安全処理を自動で実行するようになっている。つまり、ガス消費量が所定の一定範囲で継続使用されていれば、その継続時間をタイマカウントし、それが安全継続時間に到達すれば、ガス漏れ検知と判定してガス供給を強制遮断するようになっている。従って、発電部２での発電運転の継続により、ガス漏れは生じていないにも拘わらず、ガス漏れ検知と誤判定されてしまう結果、ガス供給が強制遮断されてしまい、発電運転停止に陥る可能性がある。本実施形態では、これを後述のマイコンメータ対応制御によって回避しようとしているのである。

以上のコージェネ装置は、リモコン１２０からの入力設定信号や操作信号の出力や、種々の温度センサ等からの検出信号の出力を受けて、コントローラ（運転制御手段）１２により作動制御されるようになっている。コントローラ１２は、そのような作動制御のために、図２に示す如く、排熱回収運転制御部１２４、給湯運転制御部１２５、外部熱負荷運転制御部１２６等を含む通常運転制御部１２１と、マイコンメータ対応制御部１２２と、電子時計１２３とを備えている。

以下、主として本実施形態の特徴的な制御部分であるマイコンメータ対応制御部１２２によるマイコンメータ対応制御について、図３のフローチャートを参照しつつ説明する。まず、前提としてマイコンメータ対応制御が必要か否かの判定を行う（ステップＳ１）。すなわち、発電部２での発電継続時間が、安全継続時間よりも短い時間値を予め設定した要対応時間（例えば１０時間）だけ経過したか否かにより判定を行い、要対応時間に到達していなければ（ステップＳ１でＮＯ）、ステップＳ７に飛んで通常運転制御部１２１の通常運転制御を実行する。もしも、要対応時間に到達していれば（ステップＳ１でＹＥＳ）、ステップＳ２以降のマイコンメータ対応制御に移る。マイコンメータ１３１と切り離して発電継続時間で判定しているのは、発電が一定状態で継続していれば、ガス消費量もあまり変動なく一定消費されているため、マイコンメータ１３１の側でも安全継続時間のタイマカウントが進行している筈と考えられるからである。もちろん、マイコンメータ１３１との通信により安全継続時間のタイマカウント状況を把握した上で、それに基づきマイコンメータ対応制御に入るか否かの判定を行うようにしてもよい。

最初に現在の貯湯タンク３内の蓄熱状況について、補助熱源機６の強制追加燃焼が可能か否かの判定を行う（ステップＳ２）。強制追加燃焼が可能と判定されれば（ステップＳ２でＮＯ）、ステップＳ５の燃焼・加熱モードを実行し、強制追加燃焼が不可と判定されれば（ステップＳ２でＹＥＳ）、ステップＳ３の非燃焼・放熱モードを実行する。強制追加燃焼が可能か否かは、貯湯タンク３の満蓄状態での蓄熱量から現在の蓄熱量を差し引いた差分が、補助熱源機６をほぼｍｉｎ燃焼で所定の短時間だけ追加燃焼させて追加の蓄熱を行う余地があるか否かによって判定する。つまり、前記差分の蓄熱量が追加燃焼に基づく追加蓄熱量よりも大であれば強制追加燃焼は可能と判定され、小であれば強制追加燃焼は不可能と判定される。満蓄状態での蓄熱量は貯湯タンク３からの放熱等を考慮してｍｉｎ満蓄状態での蓄熱量（例えば全ての貯湯温度センサ３２〜３５が４５℃を指し示すものと仮定した蓄熱量）とする。すなわち、「ｍｉｎ満蓄状態での貯湯温度」に「貯湯タンク３のタンク容量」を乗じれば得ることができる。ｍｉｎ満蓄状態での蓄熱量を用いることで、より安全側の対応制御を行うことができる。一方、現在の蓄熱量は、貯湯タンク３の上下方向を複数段（例えば貯湯温度センサ３２〜３５の各設置位置に対応する複数段）に分割し、各段の検出貯湯温度に各段の容量を乗じたものを合計して得ることができる。具体的には、図４に例示するように、次式により得られる。
現在の蓄熱量＝（貯湯温度センサ３２の検出貯湯温度×第１段３０１の容量）
＋（貯湯温度センサ３３の検出貯湯温度×第２段３０２の容量）
＋（貯湯温度センサ３４の検出貯湯温度×第３段３０３の容量）
＋（貯湯温度センサ３５の検出貯湯温度×第４段３０４の容量）
又、補助熱源機６による追加燃焼（ほぼｍｉｎ燃焼で所定の短時間だけ追加燃焼）とは、循環ポンプ６５によるｍｉｎ循環流量（例えば２Ｌ／分）でｍｉｎ燃焼（例えば３．５号）を所定の短時間（例えば３分間）だけ追加燃焼させることをいう。

ステップＳ２で追加燃焼は不可と判定されれば（ステップＳ２でＹＥＳ）、追加燃焼（ステップＳ５の燃焼・加熱モード）し得る程度まで貯湯タンク３の底部に低温水を貯留・生成させるために非燃焼・放熱モードを実行する（ステップＳ３）。すなわち、太線で頂部導出回路を示した図５の如く、三方切換弁６４を頂部導出路１１と入水路６３とが連通した状態に切換し、風呂熱交電磁弁８８を閉に維持したまま暖房熱交電磁弁８７を開切換し、蓄熱利用切換弁４２を底部導出路１０が互いに連通するように切換し、補助熱源機６の燃焼バーナ６７を非燃焼状態に維持したまま送風ファン６９だけを作動させて、循環ポンプ６５を作動させる。すると、貯湯タンク３の頂部から湯水が頂部導出路１１，三方切換弁６４及び入水路６３を通して非燃焼状態の補助熱源機６の熱交換器６８に通され、熱交換器６８を通過する間に送風ファン６９からの送風により放熱されて冷却され、冷却後の湯水が出湯路６１，熱源供給路８１，暖房熱交換器８２，暖房熱交電磁弁８７，戻り路８６及び底部導出路１０を通して貯湯タンク３の底部に戻されることになる。これにより、貯湯タンク３の底部に低温水Ｃｗ、つまり補助熱源機６を追加燃焼させ得る低温水Ｃｗが貯留されることになる。送風ファン６９を例えば最大回転数で作動させれば、例えば７０℃の湯であっても数分間で室温の低温水にまで冷却させ得る。そして、この非燃焼・放熱モードをステップＳ４で所定熱量の冷却が完了したと判定されるまで続け（ステップＳ４でＮＯ，ステップＳ３）、所定熱量の冷却が完了したと判定、つまり前記の蓄熱量間の差分が前記の如く追加燃焼可能と判定されれば（ステップＳ４でＹＥＳ）、ステップＳ５の燃焼・加熱モードに移行する。

なお、暖房熱交換器８２を通過させても、通過する湯水は送風ファン６９により冷却された後のものであるため、不都合は生じない。従って、補助熱源機６の出湯路６１から貯湯タンク３の底部に対し搬送する他の回路が存在すれば、それを利用すればよく、暖房熱交換器８２を通過させる必要はない。又、強制追加燃焼が不可能と判定された場合の非燃焼・放熱モードにおいて、前記の差分の蓄熱量が強制追加燃焼に基づく追加蓄熱量よりも小さいほど、より放熱度合いが高くなるように、循環ポンプ６５による循環流量を小さくする、及び／又は、送風ファン６９の作動回転数を高くする、ようにしてもよい。これにより、より短時間でより大きな放熱を実現することができ、後の強制追加燃焼による燃焼・加熱モードを実行する対象の低温水をより早期に貯湯タンク３の底部に貯留させることができるようになる。逆に、前記の差分の蓄熱量が強制追加燃焼に基づく追加蓄熱量よりも小さいが、あまり大きな差はない場合には、例えば送風ファン６９の作動回転数をあまり高くしなくてもよく、これにより、電力使用量を削減しつつ同様の作用効果を得ることができることになる。

燃焼・加熱モードによる追加燃焼は、太線で底部導出回路を示した図６の如く、三方切換弁６４を底部導出路１０と入水路６３とが連通した状態に切換し、風呂熱交電磁弁８８及び暖房熱交電磁弁８７を共に閉状態にし、蓄熱利用切換弁４２を底部導出路１０が互いに連通するように切換し、循環ポンプ６５を作動させて、補助熱源機６の燃焼バーナ６７を燃焼作動（必然的に送風ファン６９も作動）させる。すると、貯湯タンク３の底部から低温水が底部導出路１０，三方切換弁６４及び入水路６３を通して補助熱源機６の熱交換器６８に通され、熱交換器６８を通過する間に燃焼バーナ６７の燃焼熱により加熱され、加熱後の湯水が出湯路６１，タンク水比例弁６２及び頂部接続路５３を通して貯湯タンク３の頂部に戻されることになる。これにより、貯湯タンク３の頂部に加熱後の湯水Ｈｗが貯留・蓄熱されることになる。このときの補助熱源機６による追加燃焼とは、循環ポンプ６５によるｍｉｎ循環流量（例えば２Ｌ／分）でｍｉｎ燃焼（例えば３．５号）を所定の設定時間（例えば３分間）が経過するまで（ステップＳ６でＮＯ）行うものである。

前記の燃焼・加熱モードを設定時間行うことで（ステップＳ６でＹＥＳ）、ガス供給系１３から補助熱源機６に供給されるガス量に、安全継続時間のタイマカウントを阻害する一定範囲以上の変動を生じさせることができ、これにより、安全継続時間のタイマカウントをリセットさせることができる。このため、ガス漏れ検知判定に基づくガス供給遮断を回避させて、発電部２の発電運転の強制停止という事態の発生を事前に回避することができ、発電部２での発電を継続させることができるようになる。しかも、かかる作用効果を貯湯タンク３内の蓄熱状況に応じて不都合の発生を最小限又は回避した状態で得ることができる。すなわち、貯湯タンク３内がたとえ補助熱源機６を追加燃焼させることができないほどの満蓄状態であっても、最小限の放熱量（送風ファン６９による冷却）だけで、発電部２の強制停止という事態の発生を回避させるためのガス消費量変動を生じさせることができる一方、たとえ放熱させたとしても、その後の補助熱源機６の追加燃焼により加熱された湯水を貯湯タンク３の頂部に戻すことで、放熱分を回収して再蓄熱させることができる。

＜他の実施形態＞
なお、本発明は前記実施形態に限定されるものではなく、その他種々の実施形態を包含するものである。すなわち、前記実施形態では外部熱源が排熱を熱源としてその排熱を回収する燃料電池２１である場合を示したが、これに限らず、ガスを燃料として発電するものとしてガスエンジンを発電部として用い、そのエンジン冷却水の排熱回収により貯湯タンク３に貯湯として蓄熱するコージェネ装置を構成し、本発明を適用することができる。

２ 発電部
３ 貯湯タンク
６ 補助熱源機
１０ 底部導出路（底部導出回路）
１１ 頂部導出路（頂部導出回路）
１２ コントローラ（対応制御手段）
２１ 燃料電池
６５ 循環ポンプ
６７ 燃焼バーナ
６９ 送風ファン
１２２ マイコンメータ対応制御部（対応制御手段）

Claims (4)

1. ガスを燃料として発電する発電部と、この発電部での発電運転に伴い発生する排熱を回収して湯として蓄熱する貯湯タンクと、ガス燃焼式の補助熱源機とを備えたコージェネ装置において、
   前記貯湯タンク内の湯水を前記貯湯タンクの頂部から前記補助熱源機を通して前記貯湯タンクの底部に循環させるための頂部導出回路と、前記貯湯タンク内の湯水を前記貯湯タンクの底部から前記補助熱源機を通して前記貯湯タンクの頂部に循環させるための底部導出回路と、ガス供給系から前記発電部及び補助熱源機に供給されるガスの消費量が所定の一定範囲内で設定時間継続している場合に対応制御を実行することで、ガス消費量に強制的に変動を付与するための対応制御手段とを備え、
   前記対応制御手段は、前記貯湯タンクの現在の蓄熱量の状況が、前記底部導出回路に貯湯タンク内の湯水を循環させて前記補助熱源機を強制追加燃焼が可能か否かを判定し、強制追加燃焼が可能であれば、前記底部導出回路に湯水を循環させつつ前記補助熱源機を強制追加燃焼させる燃焼・加熱モードを実行する一方、前記強制追加燃焼が不可能であれば、前記頂部導出回路に貯湯タンク内の湯水を循環させて前記補助熱源機を非燃焼状態に維持しつつ送風ファンの作動により放熱させる非燃焼・放熱モードを実行した上で、前記燃焼・加熱モードを実行するように構成されている、
   ことを特徴とするコージェネ装置。
2. 請求項１に記載のコージェネ装置であって、
   前記対応制御手段は、前記判定の結果、前記強制追加燃焼が不可能との判定の場合、前記貯湯タンクの現在の蓄熱量に基づいて、前記頂部導出回路への循環流量を変更設定するように構成されている、
   コージェネ装置。
3. 請求項１又は請求項２に記載のコージェネ装置であって、
   前記対応制御手段は、前記判定の結果、前記強制追加燃焼が不可能との判定の場合、前記貯湯タンクの現在の蓄熱量に基づいて、前記送風ファンの作動量を変更設定するように構成されている、コージェネ装置。
4. 請求項１〜３のいずれかに記載のコージェネ装置であって、
   前記発電部が固体酸化物型燃料電池により構成されている、コージェネ装置。

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