JP2018076998A - Cogeneration system - Google Patents

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JP2018076998A JP2016218559A JP2016218559A JP2018076998A JP 2018076998 A JP2018076998 A JP 2018076998A JP 2016218559 A JP2016218559 A JP 2016218559A JP 2016218559 A JP2016218559 A JP 2016218559A JP 2018076998 A JP2018076998 A JP 2018076998A
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元彦 薮谷
Motohiko Yabutani
元彦 薮谷
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Aisin Seiki Co Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a freeze of a flow passage connected to a hot water tank, in a cogeneration system.SOLUTION: A control device 15 of a cogeneration system comprises a first freeze prevention control part (step S106) which drives a valve body 52, locates a position of the valve body 52 in a mixture position, drives a circulation pump 22a, and performs first freeze prevention control for circulating hot water to a hot water circulation path 22 when at least one of a first detection temperature detected by a first temperature sensor 22c being a temperature of the hot water flowing in the hot water circulation path 22 for circulating the hot water in a hot water storage tank 21, a second detection temperature detected by a second temperature sensor 23 being a temperature of water supplied to the hot water storage tank 21 via a water feed path 23, and a third detection temperature detected by a third temperature sensor 24d1 being a temperature of mixed hot water derived from a mixing valve 50 for mixing the hot water from the hot water storage tank 21 and the water from the water feed path 23 reaches a first prescribed temperature or lower.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、コジェネレーションシステムに関する。   The present invention relates to a cogeneration system.

コジェネレーションシステムの一形式として、特許文献1に示されているものが知られている。特許文献1のコジェネレーションシステム(発電システム)は、発電ユニット1と、発電ユニット1からの排熱を蓄える貯湯タンク2を含む排熱回収ユニットと、給水源より貯湯タンク2に水を供給する給水路11と、給水路11に設けられ、給水源と貯湯タンク2との連絡を手動操作により遮断する遮断器8と、寿命停止時に排熱回収ユニットの水温が低下すると、排熱回収ユニットの凍結予防運転を実行する制御器20と、を備えている。また、排熱回収ユニットは、貯湯タンク2の湯が循環する第一循環路5および第一循環路5に設けられた第一ポンプ3を備えている。   As one type of cogeneration system, one disclosed in Patent Document 1 is known. The cogeneration system (power generation system) of Patent Document 1 includes a power generation unit 1, an exhaust heat recovery unit including a hot water storage tank 2 that stores exhaust heat from the power generation unit 1, and water supply that supplies water to the hot water storage tank 2 from a water supply source. The circuit breaker 8 provided in the channel 11 and the water supply channel 11 that manually shuts off the communication between the water supply source and the hot water storage tank 2, and when the water temperature of the exhaust heat recovery unit decreases when the service life is stopped, the freezing of the exhaust heat recovery unit And a controller 20 that executes the preventive operation. The exhaust heat recovery unit includes a first circulation path 5 through which hot water in the hot water storage tank 2 circulates and a first pump 3 provided in the first circulation path 5.

凍結予防運転は、第一ポンプ3の作動によって貯湯タンク2の湯を第一循環路5に循環させる運転である。これにより、排熱回収ユニットの温度が上昇することよって、排熱回収ユニットの凍結が抑制される。   The freeze prevention operation is an operation in which the hot water in the hot water storage tank 2 is circulated through the first circulation path 5 by the operation of the first pump 3. As a result, the temperature of the exhaust heat recovery unit rises, thereby suppressing freezing of the exhaust heat recovery unit.

特開2015−111013号公報JP 2015-1111013 A

しかしながら、排熱回収ユニット内の湯水の凍結は、コジェネレーションシステムの寿命停止時だけでなく、コジェネレーションシステムが発電をしていないとき(例えば、コジェネレーションシステムが待機状態であるとき)にも発生することが考えられる。また、水の凍結は、排熱回収ユニット内だけでなく、貯湯タンク(貯湯槽)に貯められた湯水を利用する給湯装置(例えばシャワー)と、貯湯槽との間の流路にも発生することが考えられる。   However, freezing of hot water in the exhaust heat recovery unit occurs not only when the life of the cogeneration system stops, but also when the cogeneration system is not generating power (for example, when the cogeneration system is in a standby state). It is possible to do. The freezing of water occurs not only in the exhaust heat recovery unit, but also in the flow path between the hot water storage device (for example, a shower) using hot water stored in the hot water storage tank (hot water storage tank) and the hot water storage tank. It is possible.

本発明は、上述した問題を解消するためになされたもので、コジェネレーションシステムにおいて、貯湯槽に接続された流路の凍結を抑制することを目的とする。   The present invention has been made to solve the above-described problem, and an object of the present invention is to suppress freezing of a flow path connected to a hot water tank in a cogeneration system.

上記の課題を解決するため、請求項1に係るコジェネレーションシステムは、発電装置と、湯水を貯湯する貯湯槽と、貯湯槽に貯湯された湯水が循環する湯水循環路と、湯水循環路に設けられ、湯水を循環させる循環ポンプと、湯水循環路に設けられ、発電装置からの排熱と貯湯槽に貯湯された湯水との熱交換を行う熱交換器と、水源からの水を貯湯槽に供給する給水路と、貯湯槽の湯水が導出される湯水導出路および給水路にそれぞれ接続され、弁体が駆動されることにより、弁体の位置を、湯水導出路からの湯水と給水路からの水とを混合させる混合位置にすることによって、湯水と水とを混合させた混合湯を生成するとともに、混合湯を導出する混合弁と、混合弁から導出された混合湯を給湯装置に導出する混合湯導出路と、湯水循環路に設けられ、湯水の温度を検出する第一温度センサと、給水路に設けられ、水の温度を検出する第二温度センサと、混合湯導出路に設けられ、混合湯の温度を検出する第三温度センサと、発電装置を少なくとも制御する制御装置と、を備えたコジェネレーションシステムであって、制御装置は、第一温度センサによって検出された温度である第一検出温度、第二温度センサによって検出された温度である第二検出温度および第三温度センサによって検出された温度である第三検出温度のうち少なくとも一つの温度が、第一所定温度以下となった場合、弁体を駆動して弁体の位置を混合位置に位置させ、かつ、循環ポンプを駆動して湯水を循環させる第一凍結防止制御を実行する第一凍結防止制御部を備えている。   In order to solve the above problems, a cogeneration system according to claim 1 is provided in a power generator, a hot water storage tank for storing hot water, a hot water circulation path for circulating hot water stored in the hot water storage tank, and a hot water circulation path. A circulating pump for circulating hot water, a heat exchanger provided in the hot water circulation path for exchanging heat from the power generator and hot water stored in the hot water storage tank, and water from the water source in the hot water storage tank It is connected to the water supply path to be supplied, the hot water supply path from which the hot water in the hot water tank is led out, and the water supply path, respectively, and the valve body is driven to change the position of the valve body from the hot water and the water supply path from the hot water supply path. The mixing position where water is mixed is generated to produce mixed hot water mixed with hot water and water, and the mixing valve for deriving the mixed hot water and the mixed hot water derived from the mixing valve are led to the hot water supply device Mixed hot water outlet and hot water circulation A first temperature sensor for detecting the temperature of the hot water, a second temperature sensor for detecting the temperature of the water provided in the water supply passage, and a first temperature sensor for detecting the temperature of the mixed hot water provided in the mixed hot water outlet passage. A cogeneration system comprising three temperature sensors and a control device that controls at least the power generation device, wherein the control device uses a first detected temperature and a second temperature sensor that are temperatures detected by the first temperature sensor. When at least one of the second detected temperature, which is the detected temperature, and the third detected temperature, which is the temperature detected by the third temperature sensor, falls below the first predetermined temperature, the valve body is driven. A first anti-freezing control unit is provided that executes the first anti-freezing control for positioning the valve body at the mixing position and driving the circulation pump to circulate hot and cold water.

これによれば、第一凍結防止制御によって、貯湯槽に貯湯された湯水が湯水循環路を循環するとともに、貯湯槽の湯水が湯水導出路に導出されて、混合弁および給水路を通って貯湯槽に戻るように循環する。よって、貯湯槽の湯水が循環する湯水循環路だけでなく、貯湯槽と給湯装置との間の湯水導出路、混合弁および混合湯導出路や、貯湯槽と水源との間の給水路における湯水の温度が上昇する。したがって、貯湯槽に接続された流路の凍結を抑制することができる。   According to this, the hot water stored in the hot water tank circulates in the hot water circulation path by the first freeze prevention control, and the hot water in the hot water tank is led to the hot water outlet path, and passes through the mixing valve and the water supply path. Circulate back to the tank. Therefore, not only the hot water circulation path through which hot water in the hot water tank circulates, but also hot water in the hot water outlet path, the mixing valve and mixed hot water outlet path between the hot water tank and the hot water supply device, and the hot water path between the hot water tank and the water source. Temperature rises. Therefore, freezing of the flow path connected to the hot water tank can be suppressed.

本発明によるコジェネレーションシステムの一実施形態の概要を示す概略図である。It is the schematic which shows the outline | summary of one Embodiment of the cogeneration system by this invention. 図1に示す混合弁の軸方向断面図である。弁体の位置が混合位置である状態が示されている。It is an axial sectional view of the mixing valve shown in FIG. The state where the position of the valve body is the mixing position is shown. 図1に示す制御装置によって実行されるフローチャートである。It is a flowchart performed by the control apparatus shown in FIG.

以下、本発明によるコ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。本実施形態のコジェネレーションシステムは、燃料電池システムである。燃料電池システム1は、図1に示すように、発電ユニット10および貯湯槽21を備えている。発電ユニット10は、筐体10a、燃料電池モジュール11(30)、熱交換器12、電力変換装置13、水タンク14および制御装置15を備えている。   Hereinafter, an embodiment of a cogeneration system according to the present invention will be described. The cogeneration system of this embodiment is a fuel cell system. The fuel cell system 1 includes a power generation unit 10 and a hot water tank 21 as shown in FIG. The power generation unit 10 includes a housing 10a, a fuel cell module 11 (30), a heat exchanger 12, a power conversion device 13, a water tank 14, and a control device 15.

燃料電池モジュール30(本発明の発電装置に相当)は、ケーシング31、蒸発部32、改質部33および燃料電池34を備えている。ケーシング31は、断熱性材料で箱状に形成されている。   The fuel cell module 30 (corresponding to the power generator of the present invention) includes a casing 31, an evaporation unit 32, a reforming unit 33, and a fuel cell 34. The casing 31 is formed in a box shape with a heat insulating material.

燃料電池モジュール30は、蒸発部32に、一端が供給源Gsに接続されて改質用原料が供給される改質用原料供給管11aの他端が接続されている。供給源Gsは、例えば都市ガスのガス供給管、LPガスのガスボンベである。改質用原料供給管11aは、原料ポンプ11a1が設けられている。原料ポンプ11a1は、改質用原料を送るポンプである。   In the fuel cell module 30, the other end of a reforming material supply pipe 11a to which one end is connected to a supply source Gs and a reforming material is supplied is connected to the evaporation section 32. The supply source Gs is, for example, a gas supply pipe for city gas or a gas cylinder for LP gas. The reforming material supply pipe 11a is provided with a material pump 11a1. The raw material pump 11a1 is a pump that sends the raw material for reforming.

また、蒸発部32には、一端(下端)が水タンク14に接続されて改質水が供給される改質水供給管11bの他端が接続されている。改質水供給管11bは、改質水を送る改質水ポンプ11b1が設けられている。   Further, one end (lower end) of the evaporating unit 32 is connected to the water tank 14 and the other end of the reforming water supply pipe 11b to which the reforming water is supplied. The reforming water supply pipe 11b is provided with a reforming water pump 11b1 for sending reforming water.

また、燃料電池モジュール30は、一端がカソードエアブロワ11c1に接続されてケーシング31内に酸化剤ガスであるカソードエア(空気)が供給されるカソードエア供給管11cの他端が接続されている。カソードエアブロワ11c1は、カソードエアを送るポンプである。   The fuel cell module 30 has one end connected to the cathode air blower 11c1 and the other end of the cathode air supply pipe 11c into which the cathode air (air) as the oxidant gas is supplied into the casing 31. The cathode air blower 11c1 is a pump that sends cathode air.

蒸発部32は、改質水から水蒸気を生成するものである。蒸発部32は、具体的には、後述する燃焼ガスにより加熱されて、水タンク14から供給された改質水を蒸発させて水蒸気を生成する。また、蒸発部32は、供給源Gsから供給された改質用原料を予熱する。蒸発部32は、このように生成された水蒸気と予熱された改質用原料とを混合して改質部33に供給する。改質用原料としては天然ガス、LPガスなどの改質用気体燃料、灯油、ガソリン、メタノールなどの改質用液体燃料があり、本実施形態においては天然ガスにて説明する。   The evaporation unit 32 generates water vapor from the reformed water. Specifically, the evaporating unit 32 is heated by a combustion gas described later, and evaporates the reformed water supplied from the water tank 14 to generate water vapor. Further, the evaporation unit 32 preheats the reforming material supplied from the supply source Gs. The evaporation unit 32 mixes the steam generated in this way with the preheated reforming raw material and supplies the mixture to the reforming unit 33. The reforming raw materials include gas fuels for reforming such as natural gas and LP gas, and liquid fuels for reforming such as kerosene, gasoline, and methanol. In this embodiment, natural gas will be described.

改質部33は、供給源Gsからの改質用原料と蒸発部32からの水蒸気とから改質ガスを生成して燃料電池34に供給するものである。改質部33は、具体的には、後述する燃焼ガスにより加熱されて水蒸気改質反応に必要な熱が供給されることで、蒸発部32から供給された混合ガス(改質用原料、水蒸気)から改質ガスを生成して導出する。   The reforming unit 33 generates reformed gas from the reforming raw material from the supply source Gs and the water vapor from the evaporation unit 32 and supplies the reformed gas to the fuel cell 34. Specifically, the reforming unit 33 is heated by a combustion gas, which will be described later, and supplied with heat necessary for the steam reforming reaction, so that the mixed gas (reforming raw material, water vapor) supplied from the evaporation unit 32 is supplied. ) To generate and derive the reformed gas.

改質部33内には、触媒(例えば、RuまたはNi系の触媒)が充填されており、混合ガスが触媒によって反応し改質されて水素ガスと一酸化炭素などを含んだ改質ガスが生成されている(いわゆる水蒸気改質反応)。改質ガスは、水素、一酸化炭素、二酸化炭素、水蒸気、未改質の天然ガス(メタンガス)、改質に使用されなかった改質水(水蒸気)を含んでいる。なお、水蒸気改質反応は吸熱反応である。   The reforming section 33 is filled with a catalyst (for example, Ru or Ni-based catalyst), and the reformed gas containing hydrogen gas and carbon monoxide is reformed by the reaction of the mixed gas by the catalyst. (So-called steam reforming reaction). The reformed gas contains hydrogen, carbon monoxide, carbon dioxide, steam, unreformed natural gas (methane gas), and reformed water (steam) that has not been used for reforming. The steam reforming reaction is an endothermic reaction.

燃料電池34は、燃料と酸化剤ガスにより発電するものである。燃料は、改質ガスである。燃料電池34は、燃料極、空気極(酸化剤極)、および両極の間に介装された電解質からなる複数のセル34aが積層されて構成されている。本実施形態の燃料電池34は、固体酸化物形燃料電池であり、電解質として固体酸化物の一種である酸化ジルコニウムを使用している。   The fuel cell 34 generates power using fuel and oxidant gas. The fuel is a reformed gas. The fuel cell 34 is configured by laminating a fuel electrode, an air electrode (oxidant electrode), and a plurality of cells 34a made of an electrolyte interposed between the two electrodes. The fuel cell 34 of the present embodiment is a solid oxide fuel cell, and uses zirconium oxide, which is a kind of solid oxide, as an electrolyte.

燃料電池34の燃料極には、燃料として改質ガス(水素、一酸化炭素、メタンガスなど)が供給される。セル34aの燃料極側には、燃料(改質ガス)が流通する燃料流路34bが形成されている。セル34aの空気極側には、酸化剤ガスである空気(カソードエア)が流通する空気流路34cが形成されている。燃料電池34は、比較的高温の動作温度(およそ750℃〜1000℃)にて発電が行われる。   A reformed gas (hydrogen, carbon monoxide, methane gas, etc.) is supplied to the fuel electrode of the fuel cell 34 as fuel. A fuel channel 34b through which fuel (reformed gas) flows is formed on the fuel electrode side of the cell 34a. An air flow path 34c through which air (cathode air) that is an oxidant gas flows is formed on the air electrode side of the cell 34a. The fuel cell 34 generates power at a relatively high operating temperature (approximately 750 ° C. to 1000 ° C.).

燃料電池34は、マニホールド35上に設けられている。マニホールド35には、改質部33からの改質ガスが改質ガス供給管38を介して供給される。燃料流路34bは、その下端(一端)がマニホールド35の燃料導出口(図示なし)に接続されており、その燃料導出口から導出される改質ガスが下端から導入され上端から導出されるようになっている。   The fuel cell 34 is provided on the manifold 35. The reformed gas from the reforming unit 33 is supplied to the manifold 35 via the reformed gas supply pipe 38. The lower end (one end) of the fuel flow path 34b is connected to a fuel outlet (not shown) of the manifold 35 so that the reformed gas led out from the fuel outlet is introduced from the lower end and led out from the upper end. It has become.

カソードエアブロワ11c1によって送出されたカソードエアはカソードエア供給管11cを介して供給され、空気流路34cの下端から導入され上端から導出されるようになっている。   The cathode air sent out by the cathode air blower 11c1 is supplied via the cathode air supply pipe 11c, introduced from the lower end of the air flow path 34c, and led out from the upper end.

また、燃料電池34と蒸発部32および改質部33との間には、燃焼部36が設けられている。燃焼部36は、燃料電池34からのアノードオフガス(燃料オフガス)と燃料電池34からのカソードオフガス(酸化剤オフガス)とが燃焼されて燃焼ガス(火炎37)が発生している。その燃焼ガスが蒸発部32および改質部33を加熱する。燃焼部36には、アノードオフガスを着火させるための一対の着火ヒータ36a1,36a2が設けられている。   A combustion unit 36 is provided between the fuel cell 34, the evaporation unit 32, and the reforming unit 33. In the combustion section 36, the anode off-gas (fuel off-gas) from the fuel cell 34 and the cathode off-gas (oxidant off-gas) from the fuel cell 34 are burned to generate combustion gas (flame 37). The combustion gas heats the evaporation unit 32 and the reforming unit 33. The combustion unit 36 is provided with a pair of ignition heaters 36a1 and 36a2 for igniting the anode off gas.

また、燃焼部36では、アノードオフガスが燃焼されて、比較的高温の燃焼排ガスが発生している。比較的高温の燃焼排ガスは、熱交換器12に導出される。すなわち、熱交換器12は、燃焼排ガスによって燃料電池モジュール30からの排熱が供給される。また、燃焼部36は、燃料電池モジュール30内の温度を燃料電池34の動作温度にする。   In the combustion section 36, the anode off-gas is combusted to generate a relatively high-temperature combustion exhaust gas. The relatively high-temperature combustion exhaust gas is led to the heat exchanger 12. That is, the heat exchanger 12 is supplied with exhaust heat from the fuel cell module 30 by combustion exhaust gas. Further, the combustion unit 36 sets the temperature in the fuel cell module 30 to the operating temperature of the fuel cell 34.

このように、燃料電池モジュール30は、燃料と酸化剤ガスとにより発電する燃料電池34と、改質水から水蒸気を生成する蒸発部32と、供給源Gsからの改質用原料と蒸発部32からの水蒸気とから燃料を生成して燃料電池34に供給する改質部33と、を備えている。   As described above, the fuel cell module 30 includes the fuel cell 34 that generates power using the fuel and the oxidant gas, the evaporation unit 32 that generates water vapor from the reformed water, and the reforming raw material and the evaporation unit 32 from the supply source Gs. And a reforming unit 33 that generates fuel from the water vapor and supplies the fuel cell 34 with the fuel.

貯湯槽21は、湯水を貯湯するものである。貯湯槽21には、貯湯槽21に貯湯された湯水が循環する(図にて矢印の方向に循環する)管である湯水循環路22が設けられている。湯水循環路22上には、貯湯槽21の下端から上端に向かって順番に、循環ポンプ22a、加熱装置22b、熱交換器12および第一温度センサ22cが配置されている。貯湯槽21、湯水循環路22、循環ポンプ22a、加熱装置22b、熱交換器12および第一温度センサ22cから、排熱回収システム20が構成されている。排熱回収システム20は、燃料電池モジュール30の排熱を湯水に回収して蓄える。   The hot water tank 21 stores hot water. The hot water storage tank 21 is provided with a hot water circulation path 22 which is a pipe through which hot water stored in the hot water storage tank 21 circulates (circulates in the direction of the arrow in the figure). On the hot water circulation path 22, the circulation pump 22a, the heating device 22b, the heat exchanger 12, and the first temperature sensor 22c are arranged in order from the lower end to the upper end of the hot water tank 21. An exhaust heat recovery system 20 is configured by the hot water storage tank 21, the hot water circulation path 22, the circulation pump 22a, the heating device 22b, the heat exchanger 12, and the first temperature sensor 22c. The exhaust heat recovery system 20 recovers and stores the exhaust heat of the fuel cell module 30 in hot water.

循環ポンプ22aは、湯水循環路22に設けられ、湯水を循環させるポンプである。循環ポンプ22aは、制御装置15から送信される制御指令値にしたがって湯水を送出する流量(単位時間当たりの流量)を調整する。循環ポンプ22aがPWM(Pulse Width Modulation)制御されているため、循環ポンプ22aに出力される制御指令値は、PWM制御のデューティ比にて算出される。   The circulation pump 22a is a pump that is provided in the hot water circulation path 22 and circulates hot water. Circulation pump 22a adjusts the flow rate (flow rate per unit time) of sending hot and cold water according to the control command value transmitted from control device 15. Since the circulation pump 22a is PWM (Pulse Width Modulation) control, the control command value output to the circulation pump 22a is calculated by the duty ratio of PWM control.

加熱装置22bは、湯水循環路22に設けられ、電力が供給されることにより湯水を加熱するものである。加熱装置22bは、電力が供給されることにより発熱するヒータである。加熱装置22bの電気抵抗値は、所定電気抵抗値(例えば120Ω)に設定されている。   The heating device 22b is provided in the hot water circulation path 22 and heats hot water when electric power is supplied. The heating device 22b is a heater that generates heat when electric power is supplied. The electric resistance value of the heating device 22b is set to a predetermined electric resistance value (for example, 120Ω).

熱交換器12は、湯水循環路22に設けられ、燃料電池モジュール30から排熱と、貯湯槽21に貯湯された湯水との熱交換を行うものである。熱交換器12は、燃料電池モジュール30からの排熱を含む燃焼排ガスを用いて、貯湯槽21からの湯水を加熱する。   The heat exchanger 12 is provided in the hot water circulation path 22 and performs heat exchange between the exhaust heat from the fuel cell module 30 and the hot water stored in the hot water storage tank 21. The heat exchanger 12 heats the hot water from the hot water storage tank 21 using the combustion exhaust gas including the exhaust heat from the fuel cell module 30.

熱交換器12は、燃料電池モジュール30からの排気管11dが接続(貫設)されている。熱交換器12には、凝縮水供給管12aの一端が接続されている。熱交換器12において、燃料電池モジュール30からの燃焼排ガスは、排気管11dを通って熱交換器12内に導入され、貯湯槽21から供給される湯水との間で熱交換が行われ冷却されるとともに燃焼排ガス中の水蒸気が凝縮される。冷却後の燃焼排ガスは排気管11dを通って外部に排出される。また、凝縮された凝縮水は、凝縮水供給管12aを通って水タンク14に供給される。なお、水タンク14は、凝縮水を、イオン交換樹脂によって純水化し、かつ、改質水として貯留する。   The heat exchanger 12 is connected (through) the exhaust pipe 11d from the fuel cell module 30. One end of a condensed water supply pipe 12 a is connected to the heat exchanger 12. In the heat exchanger 12, the combustion exhaust gas from the fuel cell module 30 is introduced into the heat exchanger 12 through the exhaust pipe 11 d, and heat is exchanged with the hot water supplied from the hot water tank 21 to be cooled. At the same time, water vapor in the combustion exhaust gas is condensed. The cooled combustion exhaust gas is discharged to the outside through the exhaust pipe 11d. Moreover, the condensed condensed water is supplied to the water tank 14 through the condensed water supply pipe 12a. The water tank 14 purifies the condensed water with an ion exchange resin and stores it as reformed water.

第一温度センサ22cは、湯水循環路22に設けられ、湯水の温度を検出するものである。第一温度センサ22cは、配置された位置の湯水の温度を検出する。第一温度センサ22cによって検出された温度である第一検出温度は、制御装置15に送信される。   The first temperature sensor 22c is provided in the hot water circulation path 22 and detects the temperature of the hot water. The 1st temperature sensor 22c detects the temperature of the hot water of the arrange | positioned position. The first detected temperature, which is the temperature detected by the first temperature sensor 22c, is transmitted to the control device 15.

また、貯湯槽21は、給水路23および湯水供給装置24が設けられている。給水路23は、水源Wからの水を貯湯槽21に供給する管である。給水路23は、一端が水源Wに接続され、他端が貯湯槽21に接続されている。水源Wは、例えば上水道である。給水路23には、第二温度センサ23aが配置されている。   The hot water storage tank 21 is provided with a water supply channel 23 and a hot water supply device 24. The water supply channel 23 is a pipe that supplies water from the water source W to the hot water storage tank 21. One end of the water supply channel 23 is connected to the water source W, and the other end is connected to the hot water storage tank 21. The water source W is a water supply, for example. A second temperature sensor 23 a is disposed in the water supply path 23.

第二温度センサ23aは、給水路23に設けられ、貯湯槽21に供給される水の温度を検出するものである。第二温度センサ23aは、配置された位置の水の温度を検出する。第二温度センサ23aによって検出された温度である第二検出温度は、制御装置15に送信される。   The second temperature sensor 23 a is provided in the water supply channel 23 and detects the temperature of the water supplied to the hot water tank 21. The 2nd temperature sensor 23a detects the temperature of the water of the arrange | positioned position. The second detected temperature that is the temperature detected by the second temperature sensor 23 a is transmitted to the control device 15.

湯水供給装置24は、貯湯槽21に貯湯された湯水を、給湯装置40への供給するものである。給湯装置40は、貯湯槽21の湯水を給湯として利用するものである。給湯装置40は、例えば、浴槽、シャワ、キッチン(キッチンの蛇口)である。給湯装置40の給湯が開始された場合、給湯が開始された旨の給湯開始信号が制御装置15に送信される。また、給湯装置40の給湯が停止した場合、給湯が停止した旨の給湯停止信号が制御装置15に送信される。湯水供給装置24は、湯水導出路24a、給水分岐路24b、混合弁24c(50)および混合湯導出路24dを備えている。   The hot water supply device 24 supplies hot water stored in the hot water storage tank 21 to the hot water supply device 40. The hot water supply device 40 uses hot water in the hot water storage tank 21 as hot water supply. The hot water supply device 40 is, for example, a bathtub, a shower, or a kitchen (kitchen faucet). When the hot water supply of the hot water supply device 40 is started, a hot water supply start signal indicating that the hot water supply is started is transmitted to the control device 15. In addition, when the hot water supply of the hot water supply device 40 is stopped, a hot water supply stop signal indicating that the hot water supply is stopped is transmitted to the control device 15. The hot water supply device 24 includes a hot water outlet path 24a, a feed water branch path 24b, a mixing valve 24c (50), and a mixed hot water outlet path 24d.

湯水導出路24aは、貯湯槽21の湯水が導出される管である。湯水導出路24aは、一端を貯湯槽21に接続され、他端を混合弁24cに接続されている。給水分岐路24bは、給水路23から分岐して設けられている。給水分岐路24bは、一端を給水路23に接続され、水源Wからの水を他端に接続された混合弁24cに供給する管である。   The hot water outlet path 24a is a pipe through which hot water from the hot water storage tank 21 is led out. One end of the hot water outlet passage 24a is connected to the hot water storage tank 21, and the other end is connected to the mixing valve 24c. The water supply branching path 24 b is branched from the water supply path 23. The water supply branch path 24b is a pipe that has one end connected to the water supply path 23 and supplies water from the water source W to the mixing valve 24c connected to the other end.

混合弁50は、貯湯槽21の湯水が導出される湯水導出路24aおよび給水路23にそれぞれ接続されている。混合弁50は、給水路23に給水分岐路24bを介して接続されている。混合弁50は、後述する弁体52が駆動されることにより、弁体52の位置を、湯水導出路24aからの湯水と給水路23からの水とを混合させる混合位置(後述する)にすることによって、湯水と水とを混合させた混合湯を生成するとともに、混合湯を導出するものである。混合弁50は、図2に示すように、ハウジング51、弁体52およびモータ53を備えている。   The mixing valve 50 is connected to a hot water outlet passage 24 a and hot water supply passage 23 through which hot water from the hot water storage tank 21 is led. The mixing valve 50 is connected to the water supply passage 23 via a water supply branch passage 24b. The mixing valve 50 is driven by a valve body 52 to be described later, so that the position of the valve body 52 is set to a mixing position (described later) for mixing hot water from the hot water outlet passage 24a and water from the water supply passage 23. In this way, mixed hot water in which hot water and water are mixed is generated and mixed hot water is derived. As shown in FIG. 2, the mixing valve 50 includes a housing 51, a valve body 52, and a motor 53.

ハウジング51は、円筒状に形成され、内部に弁体52を軸線周りに回動可能に収容するものである。ハウジング51は、湯水導出路24aに接続され、貯湯槽21からの湯水を内部に導入する第一ポート51a、給水分岐路24bに接続され、給水分岐路24bからの水を内部に導入する第二ポート51b、および、混合湯を導出する第三ポート51cが形成されている。   The housing 51 is formed in a cylindrical shape, and accommodates the valve body 52 so as to be rotatable around an axis. The housing 51 is connected to the hot water outlet passage 24a, is connected to the first port 51a for introducing hot water from the hot water storage tank 21 and the water supply branch passage 24b, and is second to introduce water from the water supply branch passage 24b. A port 51b and a third port 51c for leading the mixed hot water are formed.

弁体52は、円筒状に形成されている。弁体52は、第一開口部52a、第二開口部52bおよび第三開口部52cが形成されている。第一開口部52aは、弁体52の周側壁に形成され、第一ポート51aからの湯水を内側に導入する。第二開口部52bは、弁体52の周側壁に形成され、第二ポート51bからの水を内側に導入する。第三開口部52cは、弁体52の底壁に、第三ポート51cと常に接続するように形成されている。   The valve body 52 is formed in a cylindrical shape. The valve body 52 has a first opening 52a, a second opening 52b, and a third opening 52c. The 1st opening part 52a is formed in the surrounding side wall of the valve body 52, and introduces the hot water from the 1st port 51a inside. The 2nd opening part 52b is formed in the surrounding side wall of the valve body 52, and introduce | transduces the water from the 2nd port 51b inside. The third opening 52c is formed on the bottom wall of the valve body 52 so as to be always connected to the third port 51c.

また、弁体52は、湯水全閉位置と湯水全開位置との間を回動駆動する。湯水全閉位置は、湯水導出路24aから弁体52の内側に導入される湯水の量がゼロとなる位置である。湯水全開位置は、弁体52の内側において湯水と水との比率が所定の比率となる位置である。弁体52が湯水全閉位置から湯水全開位置に向けて回動するにしたがって、湯水の量の割合が徐々に大きくなる。   In addition, the valve body 52 is driven to rotate between a hot water fully closed position and a hot water fully open position. The hot water fully closed position is a position where the amount of hot water introduced into the valve body 52 from the hot water outlet path 24a becomes zero. The hot water fully open position is a position where the ratio of hot water and water becomes a predetermined ratio inside the valve body 52. As the valve body 52 rotates from the hot water fully closed position toward the hot water fully open position, the ratio of the amount of hot water gradually increases.

弁体52が回動可能な範囲のうち湯水全閉位置以外の位置は、湯水導出路24aからの湯水と給水路23からの水とを混合させる混合位置に相当する。なお、図2に示す弁体52の位置は、混合位置に位置している。弁体52の位置が混合位置である場合、第一開口部52aと第二開口部52bとが連通するため、第一ポート51a、第二ポート51bおよび第三ポート51cが互いに連通する。   A position other than the hot water fully closed position in the range in which the valve body 52 can rotate corresponds to a mixing position where hot water from the hot water outlet path 24 a and water from the water supply path 23 are mixed. In addition, the position of the valve body 52 shown in FIG. 2 is located in the mixing position. When the position of the valve body 52 is the mixing position, the first opening 52a and the second opening 52b communicate with each other, and thus the first port 51a, the second port 51b, and the third port 51c communicate with each other.

モータ53は、弁体52を回動駆動させるものである。モータ53は、例えば、ステッピングモータである。   The motor 53 drives the valve body 52 to rotate. The motor 53 is, for example, a stepping motor.

給湯装置40による給湯が行われていない場合、制御装置15からの制御指令によって、弁体52の位置が湯水全閉位置に位置する。給湯装置40による給湯が行われる場合、制御装置15からの制御指令によって、弁体52の位置が混合位置に位置する。これにより、第一開口部52aからの湯水と第二開口部52bからの水とが弁体52の内側にて混合されて混合湯が生成される。   When hot water supply by the hot water supply device 40 is not performed, the position of the valve body 52 is positioned at the hot water fully closed position by a control command from the control device 15. When hot water supply is performed by the hot water supply device 40, the position of the valve body 52 is positioned at the mixing position by a control command from the control device 15. Thereby, the hot water from the 1st opening part 52a and the water from the 2nd opening part 52b are mixed inside the valve body 52, and mixed hot water is produced | generated.

また、弁体52がハウジング51に対して軸線回りに回動駆動し、湯水の流路の開口面積および水の流路の開口面積がそれぞれ変化することによって、湯水と水との比率が調整される。生成された混合湯は、第三開口部52cから第三ポート51cに導出される。また、混合湯が導出されている場合、後述する第三温度センサ24d1によって検出される第三検出温度が給湯温度(例えば40℃)となるように、弁体52の位置が制御される。   Further, the valve body 52 is driven to rotate about the axis with respect to the housing 51, and the ratio of the hot water to the water is adjusted by changing the opening area of the hot water channel and the opening area of the water channel. The The produced mixed hot water is led out from the third opening 52c to the third port 51c. When the mixed hot water is derived, the position of the valve body 52 is controlled so that a third detected temperature detected by a third temperature sensor 24d1 described later becomes a hot water supply temperature (for example, 40 ° C.).

混合湯導出路24dは、図1に示すように、混合弁50から導出された混合湯を給湯装置40に導出(供給)する管である。混合湯導出路24dは、一端が混合弁50の第三ポート51cに接続され、他端が給湯装置40に接続されている。給湯装置40による給湯が行われる場合、混合湯導出路24dは、混合湯を給湯装置40に導出する。また、混合湯導出路24dには、第三温度センサ24d1が設けられている。   As shown in FIG. 1, the mixed hot water outlet passage 24 d is a pipe that guides (supplies) the mixed hot water led out from the mixing valve 50 to the hot water supply device 40. One end of the mixed hot water outlet passage 24 d is connected to the third port 51 c of the mixing valve 50, and the other end is connected to the hot water supply device 40. When hot water is supplied by the hot water supply device 40, the mixed hot water derivation path 24 d leads the mixed hot water to the hot water supply device 40. A third temperature sensor 24d1 is provided in the mixed hot water outlet passage 24d.

第三温度センサ24d1は、混合湯導出路24dに設けられ、混合湯の温度を検出するものである。第三温度センサ24d1は、具体的には、混合湯導出路24dにおける後述するバイパス路25との接続部より給湯装置40側に設けられている。第三温度センサ24d1は、配置された位置の混合湯の温度を検出する。第三温度センサ24d1によって検出された温度である第三検出温度は、制御装置15に送信される。   The third temperature sensor 24d1 is provided in the mixed hot water lead-out path 24d and detects the temperature of the mixed hot water. Specifically, the third temperature sensor 24d1 is provided on the hot water supply device 40 side from a connecting portion with a bypass passage 25 described later in the mixed hot water outlet passage 24d. The third temperature sensor 24d1 detects the temperature of the mixed hot water at the arranged position. The third detected temperature, which is the temperature detected by the third temperature sensor 24d1, is transmitted to the control device 15.

また、湯水供給装置24には、バイパス路25およびバイパス弁25aがさらに設けられている。バイパス路25は、給水路23と混合湯導出路24dとを接続することにより、混合弁50を迂回し、かつ、水源Wからの水を混合湯導出路24dに供給する管である。   The hot water supply device 24 is further provided with a bypass 25 and a bypass valve 25a. The bypass passage 25 is a pipe that bypasses the mixing valve 50 by connecting the water supply passage 23 and the mixed hot water outlet passage 24d and supplies water from the water source W to the mixed hot water outlet passage 24d.

バイパス弁25aは、バイパス路25に設けられ、バイパス路25の水の流れを許容する開状態およびバイパス路25の水の流れを規制する閉状態を有する電磁弁である。また、バイパス弁25aは、通電状態である場合に閉状態となり、かつ、非通電状態である場合に開状態となるノーマルオープン型の電磁弁である。   The bypass valve 25 a is an electromagnetic valve that is provided in the bypass passage 25 and has an open state that allows the water flow in the bypass passage 25 and a closed state that restricts the water flow in the bypass passage 25. The bypass valve 25a is a normally open solenoid valve that is closed when energized and opened when de-energized.

給湯装置40による給湯が行われている場合において、混合湯の温度が比較的高温になったことにより第三温度センサ24d1によって検出された第三検出温度が判定温度(例えば45℃)以上となった場合、制御装置15によってバイパス弁25aが非通電状態とされるため、バイパス弁25aが開状態となる。これにより、混合湯が流れる混合湯導出路24dにバイパス路25から水源Wからの水が供給されるため、混合湯の温度が低下する。一方、第三温度センサ24d1の第三検出温度が判定温度より低い場合、バイパス弁25aが閉状態となるように制御される。   When hot water is supplied by the hot water supply device 40, the third detected temperature detected by the third temperature sensor 24d1 is equal to or higher than the determination temperature (for example, 45 ° C.) because the temperature of the mixed hot water is relatively high. In this case, the bypass valve 25a is brought into a non-energized state by the control device 15, so that the bypass valve 25a is opened. Thereby, since the water from the water source W is supplied from the bypass path 25 to the mixed hot water outlet path 24d through which the mixed hot water flows, the temperature of the mixed hot water decreases. On the other hand, when the third detected temperature of the third temperature sensor 24d1 is lower than the determination temperature, the bypass valve 25a is controlled to be closed.

電力変換装置13は、燃料電池34から出力される直流電圧を、第一電源ライン13aを介して入力する。また、電力変換装置13は、燃料電池34からの直流電圧を、所定の交流電圧に変換して、交流の系統電源16aおよび外部電力負荷16b(例えば電化製品)に接続されている第二電源ライン13bに出力する。   The power converter 13 inputs the DC voltage output from the fuel cell 34 via the first power supply line 13a. The power converter 13 converts the DC voltage from the fuel cell 34 into a predetermined AC voltage, and is connected to an AC system power supply 16a and an external power load 16b (for example, an electrical appliance). To 13b.

電力変換装置13は、系統電源16aからの交流電圧を、第二電源ライン13bを介して入力し所定の直流電圧に変換して各補機および制御装置15に出力する。各補機は、バイパス弁25a、混合弁50、原料ポンプ11a1、改質水ポンプ11b1およびカソードエアブロワ11c1等である。   The power conversion device 13 receives the AC voltage from the system power supply 16a via the second power supply line 13b, converts it to a predetermined DC voltage, and outputs it to each auxiliary device and the control device 15. Each auxiliary machine includes a bypass valve 25a, a mixing valve 50, a raw material pump 11a1, a reforming water pump 11b1, a cathode air blower 11c1, and the like.

また、発電ユニット10は、外気温センサ60および電力切替装置70をさらに備えている。
外気温センサ60は、外気の温度(以下、外気温とする。)を検出するものである。外気温は、筐体10aの外部の温度である。外気温センサ60は、筐体10a内における、外気温と相対関係を有する位置に配置されている。すなわち、外気温センサ60は、外気温を間接的に検出する。外気温センサ60によって検出された外気温である外気検出温度は、制御装置15に送信される。
The power generation unit 10 further includes an outside air temperature sensor 60 and a power switching device 70.
The outside air temperature sensor 60 detects the temperature of outside air (hereinafter referred to as outside air temperature). The outside air temperature is a temperature outside the housing 10a. The outside air temperature sensor 60 is disposed at a position having a relative relationship with the outside air temperature in the housing 10a. That is, the outside air temperature sensor 60 indirectly detects the outside air temperature. The outside air detected temperature that is the outside air temperature detected by the outside air temperature sensor 60 is transmitted to the control device 15.

電力切替装置70は、燃料電池モジュール30、系統電源16aおよび加熱装置22bの各々に電気的に接続され、燃料電池モジュール30によって発電された電力と系統電源16aから供給された電力とを切り替えて加熱装置22bに供給するものである。   The power switching device 70 is electrically connected to each of the fuel cell module 30, the system power supply 16a, and the heating device 22b, and switches between the power generated by the fuel cell module 30 and the power supplied from the system power supply 16a for heating. It supplies to the apparatus 22b.

電力切替装置70は、第一電源ライン13aおよび第一電源ライン13aから分岐した第三電源ライン13a1を介して燃料電池モジュール30ひいては燃料電池34と電気的に接続されている。電力切替装置70は、第二電源ライン13bおよび第二電源ライン13bから分岐した第四電源ライン13b1を介して系統電源16aと電気的に接続されている。第二電源ライン13bおよび第四電源ライン13b1は、単相三線式にて構成されている。すなわち、第二電源ライン13bおよび第四電源ライン13b1は、第一の電圧線(図示なし)、第二の電圧線(図示なし)および中性線(図示なし)によって構成されている。電力切替装置70は、第五電源ライン70aを介して加熱装置22bに接続されている。   The power switching device 70 is electrically connected to the fuel cell module 30 and thus the fuel cell 34 via the first power supply line 13a and the third power supply line 13a1 branched from the first power supply line 13a. The power switching device 70 is electrically connected to the system power supply 16a via the second power supply line 13b and the fourth power supply line 13b1 branched from the second power supply line 13b. The second power supply line 13b and the fourth power supply line 13b1 are configured by a single-phase three-wire system. That is, the second power line 13b and the fourth power line 13b1 are configured by a first voltage line (not shown), a second voltage line (not shown), and a neutral line (not shown). The power switching device 70 is connected to the heating device 22b via the fifth power supply line 70a.

電力切替装置70は、系統電源16aからの電力を加熱装置22bに供給する場合、系統電源16aから供給された電力を、後述する自立発電運転において燃料電池34から出力される第一電圧値より小さい第二電圧値(例えば200V)および第二電圧値より小さい第三電圧値(例えば100V)の一方に切り替えて出力可能に設けられている。   When the power switching device 70 supplies the power from the system power supply 16a to the heating device 22b, the power supplied from the system power supply 16a is smaller than the first voltage value output from the fuel cell 34 in the autonomous power generation operation described later. It is provided so that it can be switched to one of a second voltage value (for example, 200V) and a third voltage value (for example, 100V) smaller than the second voltage value.

電力切替装置70は、系統電源16aから供給された電力を第二電圧値にて出力する場合、第四電源ライン13b1の第一の電圧線、第二の電圧線および中性線のうち、第一の電圧線および第二の電圧線と第五電源ライン70aとを接続する。一方、電力切替装置70は、系統電源16aから供給された電力を第三電圧値にて出力する場合、中性線および第一の電圧線と第五電源ライン70aとを接続する。   When the power switching device 70 outputs the power supplied from the system power supply 16a as the second voltage value, the first voltage line, the second voltage line, and the neutral line of the fourth power supply line 13b1 The first voltage line and the second voltage line are connected to the fifth power supply line 70a. On the other hand, the power switching device 70 connects the neutral line, the first voltage line, and the fifth power supply line 70a when outputting the power supplied from the system power supply 16a at the third voltage value.

電力切替装置70は、燃料電池34からの直流電圧を加熱装置22bに出力する直流オン状態、系統電源16aからの交流電圧を加熱装置22bに出力する交流オン状態、ならびに、燃料電池34からの直流電圧および系統電源16aからの交流電圧を加熱装置22bに出力しないオフ状態(交流オン状態および直流オン状態でない状態)の何れかに切り替えられる。電力切替装置70は、燃料電池システム1が後述する自立発電運転中である場合に直流オン状態に切り替えられる。また、電力切替装置70は、後述する第二凍結防止制御において交流オン状態に切り替えられる。   The power switching device 70 is in a DC-on state in which a DC voltage from the fuel cell 34 is output to the heating device 22b, an AC-on state in which an AC voltage from the system power supply 16a is output to the heating device 22b, and a direct current from the fuel cell 34. The voltage and the AC voltage from the system power supply 16a are switched to either the off state (the AC on state or the DC on state) that is not output to the heating device 22b. The power switching device 70 is switched to the direct current on state when the fuel cell system 1 is in a self-sustaining power generation operation described later. In addition, the power switching device 70 is switched to the AC on state in the second freeze prevention control described later.

制御装置15は、補機を駆動して燃料電池システム1の運転を制御するものである。制御装置15は、燃料電池モジュール30を少なくとも制御する。制御装置15は、演算処理を実行するCPU部(図示なし)およびROMなどの記憶部(図示なし)を備えている。また、制御装置15は、混合湯非導出時間測定部(図示なし)を備えている。混合湯非導出時間測定部は、給湯装置40からの給湯開始信号および給湯停止信号に基づいて、混合湯が導出されていない時間(以下、混合湯非導出時間とする。)を計測するものである。   The control device 15 controls the operation of the fuel cell system 1 by driving an auxiliary machine. The control device 15 controls at least the fuel cell module 30. The control device 15 includes a CPU unit (not shown) that executes arithmetic processing and a storage unit (not shown) such as a ROM. Further, the control device 15 includes a mixed hot water non-derivation time measuring unit (not shown). Based on the hot water supply start signal and the hot water supply stop signal from the hot water supply device 40, the mixed hot water non-derivation time measuring unit measures the time during which the mixed hot water is not derived (hereinafter referred to as mixed hot water non-derivation time). is there.

次に、上述した燃料電池システム1の系統電源16aから送電がある場合の基本的動作の一例について説明する。制御装置15は、スタートスイッチ(図示なし)が押されて運転が開始される場合、または計画運転にしたがって運転が開始される場合には、起動運転を開始する。   Next, an example of a basic operation when power is transmitted from the system power supply 16a of the fuel cell system 1 described above will be described. When the start switch (not shown) is pressed and the operation is started, or when the operation is started according to the planned operation, the control device 15 starts the startup operation.

起動運転が開始されるときは、制御装置15は、補機を作動させる。具体的には、制御装置15は、ポンプ11a1,11b1を作動させ、蒸発部32に改質用原料および改質水の供給を開始する。上述したように、蒸発部32では混合ガスが生成される。改質部33では、混合ガスから改質ガスが生成されて、改質ガスが燃料電池34に供給される。そして、着火ヒータ36a1,36a2によって燃料電池34から導出されたアノードオフガスが点火されて、燃焼部36が着火される。改質部33が動作温度(例えば400℃)以上となれば、起動運転が終了し、発電運転を開始する。   When the start-up operation is started, the control device 15 operates the auxiliary machine. Specifically, the control device 15 operates the pumps 11a1 and 11b1 and starts supplying the raw material for reforming and the reforming water to the evaporation unit 32. As described above, a mixed gas is generated in the evaporation unit 32. In the reforming unit 33, the reformed gas is generated from the mixed gas, and the reformed gas is supplied to the fuel cell 34. Then, the anode off gas led out from the fuel cell 34 is ignited by the ignition heaters 36a1 and 36a2, and the combustion section 36 is ignited. When the reforming unit 33 reaches an operating temperature (for example, 400 ° C.) or higher, the start-up operation is finished and the power generation operation is started.

発電運転中では、制御装置15は、燃料電池34の発電する電力を、外部電力負荷16bの消費電力とするように補機を制御する(負荷追従運転)。燃料電池34の発電する電力より外部電力負荷16bの消費電力が上回った場合、その不足電力が系統電源16aから受電して補われるようになっている。   During the power generation operation, the control device 15 controls the auxiliary machine so that the power generated by the fuel cell 34 is the power consumption of the external power load 16b (load following operation). When the power consumption of the external power load 16b exceeds the power generated by the fuel cell 34, the insufficient power is compensated by receiving power from the system power supply 16a.

発電運転中に、ストップスイッチ(図示なし)が押されて発電運転が停止される場合、または運転計画にしたがって発電運転が停止される場合には、制御装置15は、燃料電池システム1の停止運転(停止処理)を実施する。制御装置15は、改質用原料および改質水の蒸発部32への供給を停止し、改質ガスおよび空気の燃料電池34への供給を停止する。このとき、燃料電池34が残原料によって発電している場合には、燃料電池34によって発電された電力は各ヒータ36a1,36a2などへ供給されて消費される。残原料による燃料電池34の発電が終了すれば、停止運転は終了する。   When the power generation operation is stopped by pressing a stop switch (not shown) during the power generation operation, or when the power generation operation is stopped according to the operation plan, the control device 15 stops the fuel cell system 1. (Stop processing) is performed. The control device 15 stops the supply of the reforming raw material and the reformed water to the evaporation unit 32 and stops the supply of the reformed gas and air to the fuel cell 34. At this time, when the fuel cell 34 is generating electricity with the remaining raw material, the electric power generated by the fuel cell 34 is supplied to the heaters 36a1, 36a2, etc. and consumed. When the power generation of the fuel cell 34 with the remaining raw materials is completed, the stop operation is completed.

なお、燃料電池システム1が起動運転中、発電運転中および停止運転中の何れかである場合においては、電力切替装置70がオフ状態に切り替えられているため、加熱装置22bには、電力が供給されない。   In addition, when the fuel cell system 1 is in the start operation, the power generation operation, or the stop operation, the power switching device 70 is switched to the off state, so that power is supplied to the heating device 22b. Not.

このような停止運転が終了すると、燃料電池システム1は待機状態(待機時)となる。待機時は、燃料電池システム1の発電停止状態(すなわち、起動運転、発電運転、停止運転のいずれの運転中でない状態である。)のことであり、発電指示(スタートスイッチのオンなど)を待っている状態のことである。すなわち、燃料電池モジュール30が発電していない状態が維持される。   When such a stop operation ends, the fuel cell system 1 enters a standby state (standby state). During standby, the fuel cell system 1 is in a power generation stop state (that is, a start operation, a power generation operation, or a stop operation is not in progress) and waits for a power generation instruction (such as turning on a start switch). It is a state of being. That is, the state in which the fuel cell module 30 is not generating power is maintained.

燃料電池システム1が待機状態である場合、燃料電池モジュール30からの排熱がないため、熱交換器12における熱交換が行われない。よって、この場合、循環ポンプ22aが駆動されない。また、燃料電池システム1が待機状態である場合、後述する第二凍結防止制御が実行される場合を除き、電力切替装置70がオフ状態に切り替えられる。   When the fuel cell system 1 is in a standby state, there is no exhaust heat from the fuel cell module 30, so heat exchange in the heat exchanger 12 is not performed. Therefore, in this case, the circulation pump 22a is not driven. Further, when the fuel cell system 1 is in the standby state, the power switching device 70 is switched to the off state, except when the second freeze prevention control described later is executed.

次に、燃料電池システム1の自立発電運転について説明する。自立発電運転は、系統電源16aからの電力の供給が停止(以下、停電とする)された場合に燃料電池モジュール30によって発電された電力のみを外部電力負荷16bに供給する運転である。自立発電運転中において、制御装置15は、燃料電池34によって発電される電力を所定電力(例えば最大出力電力の半分)に維持するように補機を制御する。また、この場合、燃料電池34は、自立発電運転中において、発電した電力を第一電圧値(例えば300V)にて出力するように設定されている。   Next, the independent power generation operation of the fuel cell system 1 will be described. The independent power generation operation is an operation in which only the power generated by the fuel cell module 30 is supplied to the external power load 16b when the supply of power from the system power supply 16a is stopped (hereinafter referred to as a power failure). During the self-sustaining power generation operation, the control device 15 controls the auxiliary machine so as to maintain the power generated by the fuel cell 34 at a predetermined power (for example, half of the maximum output power). In this case, the fuel cell 34 is set to output the generated power at a first voltage value (for example, 300 V) during the self-sustaining power generation operation.

また、自立発電運転中において、電力切替装置70は、直流オン状態に切り替えられる。これにより、加熱装置22bは、自立発電運転中において、燃料電池モジュール30によって発電された電力のうち、外部電力負荷16bによって消費されない余剰電力を消費する。すなわち、加熱装置22bは、自立発電運転中において余剰電力を消費する余剰電力消費ヒータである。   Further, during the self-sustaining power generation operation, the power switching device 70 is switched to the direct current on state. Thereby, the heating device 22b consumes surplus power that is not consumed by the external power load 16b among the power generated by the fuel cell module 30 during the self-sustaining power generation operation. That is, the heating device 22b is a surplus power consuming heater that consumes surplus power during the self-sustaining power generation operation.

また、燃料電池システム1が起動運転中、発電運転中、停止運転中および自立発電運転中である場合、排熱回収システム20によって燃料電池モジュール30からの排熱が貯湯槽21の湯水に回収される。すなわち、上述したように、循環ポンプ22aの駆動によって湯水が湯水循環路22を循環し、熱交換器12にて燃料電池モジュール30からの排熱によって加熱される。   Further, when the fuel cell system 1 is in the start-up operation, the power generation operation, the stop operation, and the self-sustaining power generation operation, the exhaust heat recovery system 20 recovers the exhaust heat from the fuel cell module 30 into the hot water in the hot water storage tank 21. The That is, as described above, hot water circulates in the hot water circulation path 22 by driving the circulation pump 22a and is heated by the exhaust heat from the fuel cell module 30 in the heat exchanger 12.

また、この場合、第一温度センサ22cによって検出される第一検出温度が循環温度(例えば60℃)となるように、循環ポンプ22aによって送出される湯水の流量(単位時間当たりの流量)を調整するように、循環ポンプ22aの駆動量がフィードバック制御される。   In this case, the flow rate (flow rate per unit time) of hot water sent out by the circulation pump 22a is adjusted so that the first detected temperature detected by the first temperature sensor 22c becomes the circulation temperature (for example, 60 ° C.). Thus, the drive amount of the circulation pump 22a is feedback controlled.

次に、制御装置15が行う第一凍結防止制御および第二凍結防止制御について、図3に示すフローチャートを用いて説明する。第一凍結防止制御および第二凍結防止制御は、湯水循環路22、給水路23、湯水導出路24a、給水分岐路24b、混合湯導出路24dおよびバイパス路25(以下、各流路とする。)における湯水の凍結を抑制する制御である。   Next, the first freezing prevention control and the second freezing prevention control performed by the control device 15 will be described with reference to the flowchart shown in FIG. The first freezing prevention control and the second freezing prevention control are the hot water circulation path 22, the water supply path 23, the hot water outlet path 24a, the water supply branch path 24b, the mixed hot water outlet path 24d, and the bypass path 25 (hereinafter referred to as each flow path). ) Is a control that suppresses freezing of hot water.

はじめに、燃料電池システム1が発電運転中であって、外気温が比較的低くなっている場合について説明する。制御装置15は、ステップS102において、第一検出温度、第二検出温度および第三検出温度のうち少なくとも一つが第一所定温度以下であるか否かを判定する。第一所定温度は、各流路の湯水が凍結しない温度のうち比較的低い温度に設定されている。また、第一所定温度は、循環温度より低い温度に設定されている。第一所定温度は、例えば10℃である。   First, the case where the fuel cell system 1 is in a power generation operation and the outside air temperature is relatively low will be described. In step S102, the control device 15 determines whether at least one of the first detection temperature, the second detection temperature, and the third detection temperature is equal to or lower than the first predetermined temperature. The first predetermined temperature is set to a relatively low temperature among the temperatures at which the hot and cold water in each flow path does not freeze. The first predetermined temperature is set to a temperature lower than the circulation temperature. The first predetermined temperature is 10 ° C., for example.

燃料電池システム1が発電運転中においては、湯水循環路22を流れる湯水が循環温度となるように排熱回収システム20が作動している。よって、第一温度センサ22cによって検出される第一検出温度は、第一所定温度より高い。また、外気温が比較的低い場合において、給湯装置40による給湯が行われないとき、第二,第三温度センサ23a,24d1によって検出される第二,第三検出温度が徐々に低下する。これにより、第二,第三検出温度の一方が第一所定温度以下となった場合、制御装置15は、ステップS102にて「YES」と判定し、ステップS106にて第一凍結防止制御を実行する(第一凍結防止制御部)。   During the power generation operation of the fuel cell system 1, the exhaust heat recovery system 20 operates so that the hot water flowing through the hot water circulation path 22 reaches the circulation temperature. Therefore, the first detected temperature detected by the first temperature sensor 22c is higher than the first predetermined temperature. In addition, when the outside air temperature is relatively low and the hot water supply device 40 does not supply hot water, the second and third detected temperatures detected by the second and third temperature sensors 23a and 24d1 gradually decrease. Thereby, when one of the second and third detected temperatures becomes equal to or lower than the first predetermined temperature, the control device 15 determines “YES” in step S102, and executes the first freeze prevention control in step S106. (First freeze prevention control unit).

第一凍結防止制御は、混合弁50の弁体52を駆動して弁体52の位置を混合位置に位置させ、かつ、循環ポンプ22aを駆動して湯水を循環させる制御である。また、本実施形態においては、第一凍結防止制御は、バイパス弁25aを開状態とするように制御する。   The first antifreezing control is a control for driving the valve body 52 of the mixing valve 50 to position the valve body 52 at the mixing position and driving the circulation pump 22a to circulate hot water. In the present embodiment, the first freeze prevention control is performed so that the bypass valve 25a is opened.

第一凍結防止制御においては、循環ポンプ22aによって送出される流量が所定流量(例えば0.2L/分)にて一定となるように、循環ポンプ22aの駆動量が制御される。これにより、湯水が所定流量にて湯水循環路22を循環する。また、湯水循環路22と、給水路23および湯水導出路24aとが貯湯槽21を介して連通している。   In the first freeze prevention control, the driving amount of the circulation pump 22a is controlled so that the flow rate delivered by the circulation pump 22a is constant at a predetermined flow rate (for example, 0.2 L / min). Thereby, the hot water circulates in the hot water circulation path 22 at a predetermined flow rate. The hot water circulation path 22, the water supply path 23, and the hot water outlet path 24 a communicate with each other via the hot water storage tank 21.

さらに、混合弁50の弁体52の位置が混合位置に位置することにより各ポート51a〜51cがそれぞれ互いに連通するため、混合弁50を介して湯水導出路24a、給水分岐路24bおよび給水路23が連通する。これにより、循環ポンプ22aの駆動によって、貯湯槽21の湯水が湯水導出路24aに導出されて、混合弁50から給水分岐路24bおよび給水路23を通って貯湯槽21に戻るように循環する(図1の破線の矢印参照)。   Further, since the ports 51a to 51c communicate with each other when the position of the valve body 52 of the mixing valve 50 is located at the mixing position, the hot water outlet passage 24a, the water supply branch passage 24b, and the water supply passage 23 are connected via the mixing valve 50. Communicate. Accordingly, the hot water in the hot water storage tank 21 is led to the hot water outlet path 24a by driving the circulation pump 22a, and circulates back from the mixing valve 50 to the hot water tank 21 through the water supply branch path 24b and the water supply path 23 ( (See dashed arrows in FIG. 1).

また、このとき、バイパス弁25aが開状態であるため、混合弁50を介して湯水導出路24a、混合湯導出路24d、バイパス路25および給水路23が連通する。これにより、循環ポンプ22aの駆動によって、貯湯槽21の湯水が湯水導出路24aに導出されて、混合弁50から混合湯導出路24d、バイパス路25および給水路23を通って貯湯槽21に戻るように循環する(図1の破線の矢印参照)。なお、第一凍結防止制御が実行されている場合、上述した循環ポンプ22aのフィードバック制御が停止される。   At this time, since the bypass valve 25a is in an open state, the hot water outlet passage 24a, the mixed hot water outlet passage 24d, the bypass passage 25, and the water supply passage 23 communicate with each other through the mixing valve 50. Thereby, the hot water of the hot water storage tank 21 is led out to the hot water outlet path 24a by driving the circulation pump 22a, and returns from the mixing valve 50 to the hot water tank 21 through the mixed hot water outlet path 24d, the bypass path 25 and the water supply path 23. (Refer to the broken arrow in FIG. 1). Note that when the first freeze prevention control is being executed, the feedback control of the circulation pump 22a described above is stopped.

燃料電池システム1が発電運転中である場合、排熱回収システム20が作動しているため、湯水に排熱が回収される。これにより、各流路の湯水の温度が上昇する。なお、燃料電池システム1が発電運転中である場合、電力切替装置70がオフ状態であるため、加熱装置22bによる湯水の加熱は行われない。   When the fuel cell system 1 is in the power generation operation, the exhaust heat recovery system 20 is operating, and thus the exhaust heat is recovered in hot water. Thereby, the temperature of the hot water of each flow path rises. Note that, when the fuel cell system 1 is in the power generation operation, the power switching device 70 is in the off state, so that the hot water is not heated by the heating device 22b.

続けて、制御装置15は、ステップS108にて第一凍結防止制御が開始された時点から第二所定時間が経過したか否かを判定する。第二所定時間は、第一凍結防止制御が開始された時点から、貯湯槽21に貯留された湯水が各流路を一巡する時間より長い時間に設定されている。第二所定時間は、例えば3分である。   Subsequently, the control device 15 determines whether or not a second predetermined time has elapsed since the first freeze prevention control was started in step S108. The second predetermined time is set to a time longer than the time for the hot water stored in the hot water storage tank 21 to make a round of each flow path from the time when the first freeze prevention control is started. The second predetermined time is, for example, 3 minutes.

第二所定時間が経過していない場合、制御装置15は、ステップS108にて「NO」と判定し、ステップS108を繰り返し実行する。第二所定時間が経過した場合、制御装置15は、ステップS108にて「YES」と判定し、プログラムをステップS110に進める。   If the second predetermined time has not elapsed, the control device 15 determines “NO” in step S108, and repeatedly executes step S108. If the second predetermined time has elapsed, the control device 15 determines “YES” in step S108, and advances the program to step S110.

制御装置15は、ステップS110にて、第一温度センサ22cによって検出された第一検出温度が第三所定温度以下であるか否かを判定する。第三所定温度は、第一所定温度より高い温度かつ循環温度より低い温度に設定されている。   In step S110, the control device 15 determines whether or not the first detected temperature detected by the first temperature sensor 22c is equal to or lower than a third predetermined temperature. The third predetermined temperature is set to a temperature higher than the first predetermined temperature and lower than the circulation temperature.

燃料電池システム1が発電運転中である場合においては排熱回収システム20が作動しているため、排熱回収システム20が作動していない場合に比べて、貯湯水に貯留されている湯水の温度が高い。これにより、第一検出温度が第三所定温度より高いである場合、貯湯槽21に貯留されている湯水が第一凍結防止制御により各流路を循環することによって、各流路の湯水の凍結が抑制される。よって、この場合、制御装置15は、ステップS110にて「NO」と判定する。   Since the exhaust heat recovery system 20 is operating when the fuel cell system 1 is in the power generation operation, the temperature of the hot water stored in the hot water is higher than when the exhaust heat recovery system 20 is not operating. Is expensive. Accordingly, when the first detected temperature is higher than the third predetermined temperature, the hot water stored in the hot water storage tank 21 circulates through each flow path by the first freeze prevention control, thereby freezing the hot water in each flow path. Is suppressed. Therefore, in this case, the control device 15 determines “NO” in Step S110.

続けて、制御装置15は、ステップS112にて、ステップS102と同様に、第一検出温度、第二検出温度および第三検出温度のうち少なくとも一つが第一所定温度以下であるか否かを判定する。第一凍結防止制御によって各流路の湯水の温度が上昇することにより、第一検出温度、第二検出温度および第三検出温度が第一所定温度より高くなった場合、制御装置15は、ステップS112にて「NO」と判定してプログラムをステップS114に進める。   Subsequently, in step S112, the control device 15 determines whether at least one of the first detection temperature, the second detection temperature, and the third detection temperature is equal to or lower than the first predetermined temperature in the same manner as in step S102. To do. When the first detection temperature, the second detection temperature, and the third detection temperature are higher than the first predetermined temperature due to an increase in the temperature of the hot water in each flow path by the first freeze prevention control, the control device 15 In S112, the determination is “NO” and the program proceeds to step S114.

制御装置15は、ステップS114にて、第一凍結防止制御が開始された時点から第三所定時間が経過したか否を判定する。第三所定時間は、第二所定時間より長い時間に設定されている。第三所定時間は、例えば15分である。第三所定時間が経過していない場合、制御装置15は、ステップS112,S114を繰り返し実行する。   In step S114, the control device 15 determines whether or not a third predetermined time has elapsed since the start of the first freeze prevention control. The third predetermined time is set to be longer than the second predetermined time. The third predetermined time is, for example, 15 minutes. When the third predetermined time has not elapsed, the control device 15 repeatedly executes steps S112 and S114.

燃料電池システム1が発電運転中である場合、排熱回収システム20が作動しているため、湯水循環路22を流れる湯水の温度が循環温度となるように湯水が加熱されている。これにより、第一検出温度、第二検出温度および第三検出温度が第一所定温度以下にならない。よって、制御装置15は、第三所定時間が経過するまで、ステップS112,S114にて「NO」と繰り返し判定する。   When the fuel cell system 1 is in the power generation operation, since the exhaust heat recovery system 20 is operating, the hot water is heated so that the temperature of the hot water flowing through the hot water circulation path 22 becomes the circulation temperature. As a result, the first detection temperature, the second detection temperature, and the third detection temperature do not fall below the first predetermined temperature. Therefore, the control device 15 repeatedly determines “NO” in steps S112 and S114 until the third predetermined time has elapsed.

そして、第三所定時間が経過した場合、制御装置15は、ステップS114にて「YES」と判定する。そして、制御装置15は、ステップS116にて第一凍結防止制御を終了して、プログラムをステップS102に戻す。燃料電池システム1が発電運転中である場合において、第一凍結防止制御が終了したとき、上述した循環ポンプ22aのフィードバック制御が実行される。   And when 3rd predetermined time passes, the control apparatus 15 determines with "YES" in step S114. And the control apparatus 15 complete | finishes 1st freezing prevention control in step S116, and returns a program to step S102. When the fuel cell system 1 is in the power generation operation, when the first freeze prevention control is completed, the feedback control of the circulation pump 22a described above is executed.

なお、上述した燃料電池システム1が発電運転中であって、外気温が比較的低くなっている場合においても、第一検出温度、第二検出温度および第三検出温度が第一所定温度より高い場合、制御装置15は、ステップS102にて「NO」と判定する。   Even when the fuel cell system 1 described above is in a power generation operation and the outside air temperature is relatively low, the first detection temperature, the second detection temperature, and the third detection temperature are higher than the first predetermined temperature. In this case, the control device 15 determines “NO” in step S102.

そして、制御装置15は、ステップS104にて、外気温センサ60によって検出された外気検出温度が第二所定温度以下、かつ、混合湯非導出時間が第一所定時間以上であるか否かを判定する。第二所定温度は、水が凍結しない温度のうち比較的低い温度に設定されている。第二所定温度は、第一所定温度より低い温度に設定されている。第二所定温度は、例えば5℃である。第一所定時間は、外気温が比較的低い場合に各流路の湯水が凍結する時間のうち比較的短い時間に設定されている。第一所定時間は、例えば6時間である。   Then, in step S104, the control device 15 determines whether or not the outside air detected temperature detected by the outside air temperature sensor 60 is equal to or lower than the second predetermined temperature and the mixed hot water non-derivation time is equal to or longer than the first predetermined time. To do. The second predetermined temperature is set to a relatively low temperature among the temperatures at which water does not freeze. The second predetermined temperature is set to a temperature lower than the first predetermined temperature. The second predetermined temperature is, for example, 5 ° C. The first predetermined time is set to a relatively short time among the times when the hot water in each flow path is frozen when the outside air temperature is relatively low. The first predetermined time is, for example, 6 hours.

外気温が比較的高いことにより外気検出温度が第二所定温度より高い場合、または、給湯装置40の給湯が行われたことにより混合湯非導出時間が第一所定時間より短い場合、制御装置15は、ステップS104にて「NO」と判定し、プログラムをステップS102に戻す。   When the outside air temperature is higher than the second predetermined temperature due to the relatively high outside air temperature, or when the mixed water non-derivation time is shorter than the first predetermined time due to the hot water supply performed by the hot water supply device 40, the control device 15 Determines “NO” in step S104, and returns the program to step S102.

一方、外気温が比較的低いことにより外気検出温度が第二所定温度以下であり、かつ、給湯装置40の給湯が比較的長い時間行われないことにより混合湯非導出時間が第一所定時間以上である場合、制御装置15は、ステップS104にて「YES」と判定し、ステップS106にて第一凍結防止制御を開始する。   On the other hand, since the outside air temperature is relatively low, the outside air detection temperature is equal to or lower than the second predetermined temperature, and the hot water supply apparatus 40 does not perform hot water supply for a relatively long time, so that the mixed hot water non-derived time is equal to or longer than the first predetermined time If so, the control device 15 determines “YES” in step S104, and starts the first freeze prevention control in step S106.

このように、制御装置15は、第一検出温度、第二検出温度および第三検出温度のうち少なくとも一つの温度が、第一所定温度以下となった場合、または、外気温センサ60によって検出された温度(外気検出温度)が第二所定温度以下かつ混合弁50から混合湯が導出されていない時間(混合湯非導出時間)が第一所定時間以上である場合、第一凍結防止制御を実行する。燃料電池システム1が発電運転中である場合においては、制御装置15は、上述したようにステップS106〜S114を実行する。   Thus, the control device 15 is detected by the outside air temperature sensor 60 when at least one of the first detection temperature, the second detection temperature, and the third detection temperature is equal to or lower than the first predetermined temperature. The first antifreeze control is executed when the temperature (outside air detection temperature) is equal to or lower than the second predetermined temperature and the time during which mixed hot water is not led out from the mixing valve 50 (mixed hot water non-derived time) is equal to or longer than the first predetermined time. To do. When the fuel cell system 1 is in the power generation operation, the control device 15 executes Steps S106 to S114 as described above.

なお、燃料電池システム1が起動運転中および停止運転中である場合においても、上述した燃料電池システム1が発電運転中である場合と同様に、制御装置15は、ステップS102〜S114を実行する。このように、燃料電池システム1が発電運転中、起動運転中および停止運転中である場合、第一凍結防止制御のみによって、各流路の湯水の温度が上昇するため、各流路の凍結が抑制される。   Even when the fuel cell system 1 is in the start-up operation and the stop operation, the control device 15 executes Steps S102 to S114 as in the case where the fuel cell system 1 is in the power generation operation. As described above, when the fuel cell system 1 is in the power generation operation, the start-up operation, and the stop operation, the temperature of the hot water in each flow path rises only by the first freeze prevention control. It is suppressed.

次に、燃料電池システム1が待機状態であって、外気温が比較的低くなっている場合について説明する。燃料電池システム1が待機状態である場合、燃料電池モジュール30による発電が行われず、排熱回収システム20が作動していないため、各流路の湯水の温度が外気によって低下する。   Next, the case where the fuel cell system 1 is in a standby state and the outside air temperature is relatively low will be described. When the fuel cell system 1 is in a standby state, power generation by the fuel cell module 30 is not performed, and the exhaust heat recovery system 20 is not operating, so the temperature of hot water in each flow path is lowered by the outside air.

これにより、第一検出温度、第二検出温度および第三検出温度のうち少なくとも一つが第一所定温度以下となった場合、または、外気検出温度が第二所定温度以下かつ混合湯非導出時間が第一所定時間以上となった場合、制御装置15は、ステップS102またはステップS104にて「YES」と判定し、ステップS106にて第一凍結防止制御を開始する。さらに、制御装置15は、上述したようにステップS108を実行する。   Accordingly, when at least one of the first detection temperature, the second detection temperature, and the third detection temperature becomes equal to or lower than the first predetermined temperature, or the outside air detection temperature is equal to or lower than the second predetermined temperature and the mixed hot water non-derivation time is reached. When it becomes more than 1st predetermined time, the control apparatus 15 determines with "YES" in step S102 or step S104, and starts 1st freezing prevention control in step S106. Furthermore, the control apparatus 15 performs step S108 as mentioned above.

貯湯槽21に貯留されている湯水の温度が比較的高いことにより、第一検出温度が第三所定温度より高く、さらに、第一検出温度、第二検出温度および第三検出温度の全てが第一所定温度より高い場合、制御装置15は、ステップS110,S112にて「NO」と判定する。そして、この場合、制御装置15は、第三所定時間が経過するまで、ステップS112,S114を繰り返し実行する。   Since the temperature of the hot water stored in the hot water tank 21 is relatively high, the first detection temperature is higher than the third predetermined temperature, and all of the first detection temperature, the second detection temperature, and the third detection temperature are the first. When the temperature is higher than one predetermined temperature, the control device 15 determines “NO” in steps S110 and S112. In this case, the control device 15 repeatedly executes steps S112 and S114 until the third predetermined time has elapsed.

さらに、この場合において、第三所定時間が経過した場合、制御装置15は、ステップS102に戻す。したがって、貯湯槽21に貯留されている湯水の温度が比較的高いことにより、第一検出温度が第三所定温度より高く、さらに、第一検出温度、第二検出温度および第三検出温度の全てが第一所定温度より高い場合、制御装置15は、ステップS102〜S116を繰り返し実行する。   Further, in this case, when the third predetermined time has elapsed, the control device 15 returns to step S102. Therefore, since the temperature of the hot water stored in the hot water tank 21 is relatively high, the first detection temperature is higher than the third predetermined temperature, and further, all of the first detection temperature, the second detection temperature, and the third detection temperature. Is higher than the first predetermined temperature, the control device 15 repeatedly executes steps S102 to S116.

燃料電池システム1が待機状態であって、排熱回収システム20が作動していない場合、外気温によって貯湯槽21および各流路の湯水の温度が徐々に低下する。これにより、第一凍結防止制御が実行されている場合において、第一検出温度が第三所定温度以下となった場合、または、第一検出温度、第二検出温度および第三検出温度のうち少なくとも何れか一つが第一所定温度以下となった場合、制御装置15は、ステップS110またはステップS112にて「YES」と判定し、プログラムをステップS118に進める。   When the fuel cell system 1 is in the standby state and the exhaust heat recovery system 20 is not operating, the temperature of the hot water storage tank 21 and the hot water in each flow path gradually decreases depending on the outside air temperature. Thereby, in the case where the first freeze prevention control is executed, when the first detected temperature becomes equal to or lower than the third predetermined temperature, or at least one of the first detected temperature, the second detected temperature, and the third detected temperature. When any one becomes below 1st predetermined temperature, the control apparatus 15 determines with "YES" in step S110 or step S112, and advances a program to step S118.

制御装置15は、ステップS118にて、第二凍結防止制御を実行する(第二凍結防止制御部)。第二凍結防止制御は、加熱装置22bによって湯水を加熱する制御である。このように、制御装置15は、第一凍結防止制御が開始された時点から第二所定時間経過した時に、第一検出温度が第一所定温度より高い第三所定温度以下である場合、または、第一検出温度、第二検出温度および第三検出温度のうち少なくとも一つの温度が第一所定温度以下である場合、第二凍結防止制御を実行する。また、このとき、制御装置15は、第一凍結防止制御と第二凍結防止制御とを同時に実行する。   In step S118, the control device 15 executes the second freeze prevention control (second freeze prevention control unit). The second freeze prevention control is a control for heating the hot water with the heating device 22b. Thus, when the second predetermined time has elapsed from the time when the first antifreezing control is started, the control device 15 has a first detected temperature that is lower than the third predetermined temperature higher than the first predetermined temperature, or When at least one of the first detection temperature, the second detection temperature, and the third detection temperature is equal to or lower than the first predetermined temperature, the second freeze prevention control is executed. At this time, the control device 15 simultaneously executes the first freeze prevention control and the second freeze prevention control.

制御装置15は、第二凍結防止制御が開始された場合、電力切替装置70をオフ状態から交流オン状態に切り替える。制御装置15は、具体的には、第二凍結防止制御が開始された時点から第四所定時間(例えば5分)だけ、電力切替装置70によって第二電圧値にて交流電圧を加熱装置22bに出力する。第四所定時間は、加熱装置22bによって加熱された湯水が各流路を一巡する時間より長い時間に設定されている。制御装置15は、第四所定時間が経過した時点に、電力切替装置70によって第二電圧値から第三電圧値に切り替えて交流電圧を加熱装置22bに出力する。これにより、湯水循環路22を循環する湯水が加熱装置22bによって加熱されるため、各流路の湯水の温度が上昇する。   When the second freeze prevention control is started, the control device 15 switches the power switching device 70 from the off state to the alternating current on state. Specifically, the control device 15 supplies the AC voltage to the heating device 22b at the second voltage value by the power switching device 70 for a fourth predetermined time (for example, 5 minutes) from the time when the second antifreezing control is started. Output. The fourth predetermined time is set to a time longer than the time for hot water heated by the heating device 22b to go through each flow path. When the fourth predetermined time has elapsed, the control device 15 switches the second voltage value to the third voltage value by the power switching device 70 and outputs an AC voltage to the heating device 22b. Thereby, since the hot water circulating through the hot water circulation path 22 is heated by the heating device 22b, the temperature of the hot water in each flow path rises.

続けて、制御装置15は、ステップS120にて、第二凍結防止制御が開始されてから、第五所定時間が経過したか否かを判定する。第五所定時間は、第四所定時間より長い時間に設定されている。第五所定時間は、例えば15分である。第五所定時間が経過していない場合、制御装置15は、ステップS120にて「NO」と判定し、ステップS120を繰り返し実行する。   Subsequently, in step S120, the control device 15 determines whether or not a fifth predetermined time has elapsed since the start of the second freeze prevention control. The fifth predetermined time is set to be longer than the fourth predetermined time. The fifth predetermined time is, for example, 15 minutes. If the fifth predetermined time has not elapsed, the control device 15 determines “NO” in step S120, and repeatedly executes step S120.

一方、第五所定時間が経過した場合、制御装置15は、ステップS120にて「YES」と判定する。そして、制御装置15は、ステップS122にて第一凍結防止制御および第二凍結防止制御を終了して、プログラムをステップS102に戻す。そして、外気温によって各流路の湯水の温度が再度低下した場合、上述したように、ステップS102〜S122が再度実行される。   On the other hand, when the fifth predetermined time has elapsed, the control device 15 determines “YES” in step S120. And the control apparatus 15 complete | finishes 1st freezing prevention control and 2nd freezing prevention control in step S122, and returns a program to step S102. And when the temperature of the hot water of each flow path falls again with external temperature, as mentioned above, step S102-S122 are performed again.

次に、燃料電池システム1が自立発電運転中である場合について説明する。この場合、燃料電池システム1が発電運転中である場合と同様に、排熱回収システム20が作動しているため、湯水に排熱が回収される。よって、第一凍結防止制御が行われた場合、各流路の湯水の温度が上昇するため、各流路の湯水の凍結が抑制される。すなわち、この場合、第二凍結防止制御が実行されない。なお、燃料電池システム1が自立発電運転中である場合、電力切替装置70が直流オン状態であるため、加熱装置22bによる湯水の加熱が行われる。   Next, a case where the fuel cell system 1 is in a self-sustaining power generation operation will be described. In this case, as in the case where the fuel cell system 1 is in the power generation operation, the exhaust heat recovery system 20 is operating, so that the exhaust heat is recovered in the hot water. Therefore, when the first freeze prevention control is performed, the temperature of the hot water in each flow path rises, so that the freezing of the hot water in each flow path is suppressed. That is, in this case, the second freeze prevention control is not executed. In addition, when the fuel cell system 1 is in the self-sustained power generation operation, since the power switching device 70 is in the DC on state, the hot water is heated by the heating device 22b.

本実施形態によれば、燃料電池システム1(コジェネレーションシステム)は、燃料電池モジュール30と、湯水を貯湯する貯湯槽21と、貯湯槽21に貯湯された湯水が循環する湯水循環路22と、湯水循環路22に設けられ、湯水を循環させる循環ポンプ22aと、湯水循環路22に設けられ、燃料電池モジュール30からの排熱と貯湯槽21に貯湯された湯水との熱交換を行う熱交換器12と、水源Wからの水を貯湯槽21に供給する給水路23と、貯湯槽21の湯水が導出される湯水導出路24aおよび給水路23にそれぞれ接続され、弁体52が駆動されることにより、弁体52の位置を、湯水導出路24aからの湯水と給水路23からの水とを混合させる混合位置にすることによって、湯水と水とを混合させた混合湯を生成するとともに、混合湯を導出する混合弁50と、混合弁50から導出された混合湯を給湯装置40に導出する混合湯導出路24dと、湯水循環路22に設けられ、湯水の温度を検出する第一温度センサ22cと、給水路23に設けられ、水の温度を検出する第二温度センサ23aと、混合湯導出路24dに設けられ、混合湯の温度を検出する第三温度センサ24d1と、燃料電池モジュール30を少なくとも制御する制御装置15と、を備えている。制御装置15は、第一温度センサ22cによって検出された温度である第一検出温度、第二温度センサ23aによって検出された温度である第二検出温度および第三温度センサ24d1によって検出された温度である第三検出温度のうち少なくとも一つの温度が、第一所定温度以下となった場合、弁体52を駆動して弁体52の位置を混合位置に位置させ、かつ、循環ポンプ22aを駆動して湯水を循環させる第一凍結防止制御を実行する第一凍結防止制御部(ステップS106)を備えている。   According to the present embodiment, the fuel cell system 1 (cogeneration system) includes a fuel cell module 30, a hot water storage tank 21 for storing hot water, a hot water circulation path 22 through which hot water stored in the hot water storage tank 21 circulates, A heat pump provided in the hot water circulation path 22 for circulating hot water and a heat exchange provided in the hot water circulation path 22 for exchanging heat between the exhaust heat from the fuel cell module 30 and hot water stored in the hot water tank 21. The valve body 52 is driven by being connected to the water heater 12, the water supply passage 23 for supplying water from the water source W to the hot water storage tank 21, the hot water supply passage 24 a through which the hot water in the hot water storage tank 21 is led out, and the water supply path 23. Thus, by setting the position of the valve body 52 to a mixing position where the hot water from the hot water outlet passage 24a and the water from the water supply passage 23 are mixed, mixed hot water in which hot water and water are mixed is generated. Both are provided in a mixing valve 50 for deriving mixed hot water, a mixed hot water deriving path 24 d for deriving mixed hot water derived from the mixing valve 50 to the hot water supply device 40, and a hot water circulation path 22 for detecting the temperature of the hot water. One temperature sensor 22c, a second temperature sensor 23a provided in the water supply passage 23 for detecting the temperature of the water, a third temperature sensor 24d1 provided in the mixed hot water outlet passage 24d for detecting the temperature of the mixed hot water, and fuel And a control device 15 that controls at least the battery module 30. The control device 15 uses a first detected temperature that is a temperature detected by the first temperature sensor 22c, a second detected temperature that is a temperature detected by the second temperature sensor 23a, and a temperature detected by the third temperature sensor 24d1. When at least one of the third detected temperatures is equal to or lower than the first predetermined temperature, the valve body 52 is driven to position the valve body 52 at the mixing position, and the circulation pump 22a is driven. A first anti-freezing control unit (step S106) that executes first anti-freezing control for circulating hot and cold water.

これによれば、第一凍結防止制御によって、貯湯槽21に貯湯された湯水が湯水循環路22を循環するとともに、貯湯槽21の湯水が湯水導出路24aに導出されて、混合弁50および給水路23を通って貯湯槽21に戻るように循環する。よって、貯湯槽21の湯水が循環する湯水循環路22だけでなく、貯湯槽21と給湯装置40との間の湯水導出路24a、混合弁50および混合湯導出路24dや、貯湯槽21と水源Wとの間の給水路23における湯水の温度が上昇する。したがって、貯湯槽21に接続された流路の凍結を抑制することができる。   According to this, the hot water stored in the hot water storage tank 21 circulates in the hot water circulation path 22 and the hot water in the hot water storage tank 21 is led out to the hot water outlet path 24a by the first freeze prevention control, and the mixing valve 50 and the water supply It circulates through the path 23 so as to return to the hot water tank 21. Therefore, not only the hot water circulation path 22 through which hot water in the hot water tank 21 circulates, but also the hot water outlet path 24a, the mixing valve 50 and the mixed hot water outlet path 24d between the hot water tank 21 and the hot water supply device 40, the hot water tank 21 and the water source. The temperature of the hot water in the water supply channel 23 with W rises. Therefore, freezing of the flow path connected to the hot water tank 21 can be suppressed.

また、第一凍結防止制御によって、各流路の湯水の温度が上昇するため、各流路の湯水の凍結を抑制するための、各流路を加熱するヒータ等を不要とすることができる。よって、燃料電池システム1の部品点数の増加ひいては燃料電池システム1の高コスト化を抑制することができる。   Moreover, since the temperature of the hot water in each flow path rises by the first freeze prevention control, a heater or the like for heating each flow path for suppressing freezing of the hot water in each flow path can be eliminated. Therefore, an increase in the number of parts of the fuel cell system 1 and an increase in cost of the fuel cell system 1 can be suppressed.

また、燃料電池システム1は、外気の温度を検出する外気温センサ60をさらに備えている。制御装置15の第一凍結防止制御部(ステップS106)は、第一検出温度、第二検出温度および第三検出温度のうち少なくとも一つの温度が、第一所定温度以下となった場合、または、外気温センサ60によって検出された温度(外気検出温度)が第二所定温度以下かつ混合弁50から混合湯が導出されていない時間(混合湯非導出時間)が第一所定時間以上である場合、第一凍結防止制御を実行する。   The fuel cell system 1 further includes an outside air temperature sensor 60 that detects the temperature of the outside air. The first freezing prevention control unit (step S106) of the control device 15 is configured such that at least one of the first detection temperature, the second detection temperature, and the third detection temperature is equal to or lower than the first predetermined temperature, or When the temperature (outside air detection temperature) detected by the outside air temperature sensor 60 is equal to or lower than the second predetermined temperature and the time when the mixed hot water is not led out from the mixing valve 50 (the mixed hot water non-leading time) is equal to or longer than the first predetermined time, The first freeze prevention control is executed.

これによれば、第一凍結防止制御部(ステップS106)は、湯水循環路22、湯水導出路24a、給水路23に設けられた各温度センサ22c,23a,24d1によって検出された温度によらずに、第一凍結防止制御を実行する。よって、各温度センサ22c,23a,24d1の一つに異常が発生した場合においても、貯湯槽21に接続された流路の湯水の凍結を抑制することができる。   According to this, the first freezing prevention control unit (step S106) does not depend on the temperatures detected by the temperature sensors 22c, 23a, 24d1 provided in the hot water circulation path 22, the hot water outlet path 24a, and the water supply path 23. First, the first freeze prevention control is executed. Therefore, even when abnormality occurs in one of the temperature sensors 22c, 23a, and 24d1, freezing of hot water in the flow path connected to the hot water tank 21 can be suppressed.

また、燃料電池システム1は、湯水循環路22に設けられ、電力が供給されることにより湯水を加熱する加熱装置22bをさらに備えている。制御装置15は、第一凍結防止制御部(ステップS106)によって第一凍結防止制御が開始された時点から第二所定時間経過した時に、第一検出温度が第一所定温度より高い第三所定温度以下である場合、または、第一検出温度、第二検出温度および第三検出温度のうち少なくとも一つの温度が第一所定温度以下である場合、加熱装置22bによって湯水を加熱する第二凍結防止制御を行う第二凍結防止制御部(ステップS118)をさらに備えている。   The fuel cell system 1 further includes a heating device 22b that is provided in the hot water circulation path 22 and heats the hot water by being supplied with electric power. When the second predetermined time has elapsed from the time when the first freeze prevention control is started by the first freeze prevention control unit (step S106), the control device 15 has a third predetermined temperature at which the first detected temperature is higher than the first predetermined temperature. 2nd anti-freezing control which heats hot and cold water by heating device 22b when it is below, or when at least one temperature among the 1st detection temperature, the 2nd detection temperature, and the 3rd detection temperature is below the 1st predetermined temperature A second anti-freezing control unit (step S118).

これによれば、第一凍結防止制御が行われているときに貯湯槽21の湯水の温度が低下した場合においても、第二凍結防止制御によって、加熱装置22bが湯水を加熱することにより、湯水の温度が上昇する。よって、貯湯槽21に接続された流路の湯水の凍結を確実に抑制することができる。   According to this, even when the temperature of the hot water in the hot water storage tank 21 is lowered when the first freeze prevention control is performed, the heating device 22b heats the hot water by the second freeze prevention control, so Temperature rises. Therefore, freezing of the hot water in the flow path connected to the hot water tank 21 can be reliably suppressed.

また、加熱装置22bは、系統電源16aからの電力の供給が停止された場合に燃料電池モジュール30によって発電された電力のみを外部電力負荷16bに供給する自立発電運転中において、燃料電池モジュール30によって発電された電力のうち、外部電力負荷16bによって消費されない余剰電力を消費する余剰電力消費ヒータである。   Further, the heating device 22b is operated by the fuel cell module 30 during a self-sustaining power generation operation in which only the power generated by the fuel cell module 30 is supplied to the external power load 16b when the supply of power from the system power supply 16a is stopped. It is a surplus power consumption heater that consumes surplus power that is not consumed by the external power load 16b among the generated power.

これによれば、燃料電池システム1は、自立発電運転中に使用される余剰電力消費ヒータを加熱装置22bとして利用する。よって、燃料電池システム1の部品点数の増加ひいては燃料電池システム1の高コスト化を招くことなく、第二凍結防止制御を行うことができる。   According to this, the fuel cell system 1 uses the surplus power consumption heater used during the self-sustaining power generation operation as the heating device 22b. Therefore, the second freeze prevention control can be performed without increasing the number of parts of the fuel cell system 1 and increasing the cost of the fuel cell system 1.

また、燃料電池システム1は、燃料電池モジュール30、系統電源16aおよび加熱装置22bの各々に電気的に接続され、燃料電池モジュール30によって発電された電力と系統電源16aから供給された電力とを切り替えて加熱装置22bに供給する電力切替装置70、をさらに備えている。   The fuel cell system 1 is electrically connected to each of the fuel cell module 30, the system power supply 16a, and the heating device 22b, and switches between the power generated by the fuel cell module 30 and the power supplied from the system power supply 16a. And a power switching device 70 to be supplied to the heating device 22b.

これによれば、系統電源16aからの電力を加熱装置22bに供給することができる。よって、燃料電池モジュール30が発電していない場合においても、第二凍結防止制御を行うことができる。例えば、供給源Gsの異常によって供給源Gsから改質用原料が供給されないような場合においても、系統電源16aからの電力によって、第一凍結防止制御および第二凍結防止制御を行うことができる。   According to this, the electric power from the system | strain power supply 16a can be supplied to the heating apparatus 22b. Therefore, the second freeze prevention control can be performed even when the fuel cell module 30 is not generating power. For example, even when the reforming raw material is not supplied from the supply source Gs due to an abnormality in the supply source Gs, the first freezing prevention control and the second freezing prevention control can be performed by the electric power from the system power supply 16a.

また、燃料電池モジュール30は、自立発電運転中において、発電した電力を第一電圧値にて出力する。電力切替装置70は、系統電源16aからの電力を加熱装置22bに供給する場合、系統電源16aから供給された電力を、第一電圧値より小さい第二電圧値および第二電圧値より小さい第三電圧値の一方に切り替えて出力可能に設けられている。   Further, the fuel cell module 30 outputs the generated power at the first voltage value during the self-sustaining power generation operation. When the power switching device 70 supplies power from the system power supply 16a to the heating device 22b, the power switching device 70 supplies power supplied from the system power supply 16a to a second voltage value smaller than the first voltage value and a third voltage smaller than the second voltage value. It is provided so that it can be switched to one of the voltage values.

これによれば、系統電源16aからの電力が加熱装置22bに供給される場合、燃料電池モジュール30からの電力が加熱装置22bに供給される場合に比べて、電圧値が小さくなる。第二凍結防止制御の安全性を向上させることができる。   According to this, when the electric power from the system power supply 16a is supplied to the heating device 22b, the voltage value is smaller than when the electric power from the fuel cell module 30 is supplied to the heating device 22b. The safety of the second freeze prevention control can be improved.

また、本実施形態におけるコジェネレーションシステム(燃料電池システム1)の発電装置は、燃料と酸化剤ガスとにより発電する燃料電池34と、改質水から水蒸気を生成する蒸発部32と、供給源Gsからの改質用原料と蒸発部32からの水蒸気とから燃料を生成して燃料電池34に供給する改質部33と、を備えた燃料電池モジュール30である。   In addition, the power generation device of the cogeneration system (fuel cell system 1) in the present embodiment includes a fuel cell 34 that generates power using fuel and an oxidant gas, an evaporation unit 32 that generates water vapor from reformed water, and a supply source Gs. The fuel cell module 30 includes a reforming unit 33 that generates fuel from the reforming raw material and the water vapor from the evaporation unit 32 and supplies the fuel to the fuel cell 34.

なお、上述した実施形態において、コジェネレーションシステムの一例を示したが、本発明はこれに限定されず、他の構成を採用することもできる。例えば、上述したコジェネレーションシステムの発電ユニット10は、燃料電池モジュール30を用いているが、これに代えて、ガスエンジン等の内燃機関(図示なし)および発電機(図示なし)を用いて発電ユニット10を構成するようにしても良い。この場合、本発明の発電装置は、内燃機関および発電機を用いて構成される。   In the above-described embodiment, an example of a cogeneration system has been shown. However, the present invention is not limited to this, and other configurations can be adopted. For example, the power generation unit 10 of the above-described cogeneration system uses the fuel cell module 30, but instead of this, a power generation unit using an internal combustion engine (not shown) such as a gas engine and a generator (not shown). 10 may be configured. In this case, the power generator of the present invention is configured using an internal combustion engine and a generator.

また、上述した実施形態において、制御装置15は、第一凍結防止制御にて、バイパス弁25aを開状態にしているが、これに代えて、バイパス弁25aを閉状態のままとするようにしても良い。さらに、制御装置15は、ステップS104を省略するようにしても良い。また、制御装置15は、ステップS114,S116を省略するようにしても良い。   In the above-described embodiment, the control device 15 opens the bypass valve 25a in the first freeze prevention control. Instead, the control device 15 keeps the bypass valve 25a closed. Also good. Furthermore, the control device 15 may omit step S104. Further, the control device 15 may omit steps S114 and S116.

また、上述した実施形態において、制御装置15は、第一凍結防止制御にて、電力切替装置70をオフ状態または直流オン状態に切り替えているが、これに代えて、電力切替装置70を交流オン状態に切り替えるようにしても良い。   In the above-described embodiment, the control device 15 switches the power switching device 70 to the off state or the direct current on state in the first freeze prevention control. Instead, the control device 15 switches the power switching device 70 to the alternating current on state. You may make it switch to a state.

また、上述した実施形態において、制御装置15は、第二凍結防止制御にて、加熱装置22bに対して電力切替装置70からの電力を、第二電圧値にて出力して、第四所定時間経過した時に第三電圧値に切り替えて出力している。これに対して、制御装置15は、第二凍結防止制御にて、加熱装置22bに対して電力切替装置70からの電力を、第二電圧値一定にて、または第三電圧値一定にて出力するようにしても良い。また、制御装置15は、第二凍結防止制御にて、加熱装置22bに対して電力切替装置70からの電力を、第二電圧値にて出力した後、第一検出温度が第四所定温度(例えば20℃)となった時に第三電圧値に切り替えて出力するようにしても良い。   Moreover, in embodiment mentioned above, the control apparatus 15 outputs the electric power from the electric power switching apparatus 70 with respect to the heating apparatus 22b with 2nd voltage value by 2nd freezing prevention control, and is 4th predetermined time. When it has passed, the output is switched to the third voltage value. On the other hand, the control device 15 outputs the power from the power switching device 70 to the heating device 22b at the second voltage value constant or the third voltage value constant in the second freeze prevention control. You may make it do. In addition, the control device 15 outputs the power from the power switching device 70 to the heating device 22b as the second voltage value in the second freeze prevention control, and then the first detected temperature is set to the fourth predetermined temperature ( For example, when the temperature reaches 20 ° C., the output may be switched to the third voltage value.

また、上述した実施形態において、加熱装置22bは、余剰電力消費ヒータであるが、これに代えて、加熱装置22bを、余剰電力消費ヒータとは別に設けるようにしても良い。   In the above-described embodiment, the heating device 22b is a surplus power consumption heater. However, instead of this, the heating device 22b may be provided separately from the surplus power consumption heater.

また、上述した実施形態において、加熱装置22bは、所定電気抵抗値一定にて設定されているが、これに代えて、加熱装置22bを、電気抵抗値を可変可能に設けるようにしても良い。この場合、第二凍結防止制御において、第一検出温度が第五所定温度(例えば20℃)となるように、制御装置15が加熱装置22bの電気抵抗値を制御するようにしても良い。   In the above-described embodiment, the heating device 22b is set to have a constant predetermined electric resistance value. Instead, the heating device 22b may be provided so that the electric resistance value can be varied. In this case, in the second freeze prevention control, the control device 15 may control the electric resistance value of the heating device 22b so that the first detected temperature becomes the fifth predetermined temperature (for example, 20 ° C.).

また、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、各温度センサ22c,23a,24d1の個数や配置位置、各所定温度や各所定時間、第二凍結防止制御における第二電圧値と第三電圧値との切替タイミング、循環ポンプ22aの駆動方法を変更するようにしても良い。   In addition, within the range not departing from the gist of the present invention, the number and arrangement position of each temperature sensor 22c, 23a, 24d1, each predetermined temperature, each predetermined time, the second voltage value and the third voltage value in the second freeze prevention control, The switching timing and the driving method of the circulation pump 22a may be changed.

1…燃料電池システム(コジェネレーションシステム)、10…発電ユニット、11(30)…燃料電池モジュール、12…熱交換器、15…制御装置、16a…系統電源、16b…外部電力負荷、20…排熱回収システム、21…貯湯槽、22…湯水循環路、22a…循環ポンプ、22b…加熱装置、22c…第一温度センサ、23…給水路、23a…第二温度センサ、24a…湯水導出路、24b…給水分岐路、24c(50)…混合弁、24d…混合湯導出路、24d1…第三温度センサ、32…蒸発部、33…改質部、34…燃料電池、40…給湯装置、52…弁体、60…外気温センサ、70…電力切替装置、Gs…供給源、S106…第一凍結防止制御部、S118…第二凍結防止制御部、W…水源。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Fuel cell system (cogeneration system), 10 ... Power generation unit, 11 (30) ... Fuel cell module, 12 ... Heat exchanger, 15 ... Control device, 16a ... System power supply, 16b ... External power load, 20 ... Exhaust Heat recovery system, 21 ... hot water tank, 22 ... hot water circulation path, 22a ... circulation pump, 22b ... heating device, 22c ... first temperature sensor, 23 ... water supply path, 23a ... second temperature sensor, 24a ... hot water discharge path, 24b ... Water supply branch path, 24c (50) ... Mixing valve, 24d ... Mixed hot water outlet path, 24d1 ... Third temperature sensor, 32 ... Evaporation section, 33 ... Reforming section, 34 ... Fuel cell, 40 ... Hot water supply apparatus, 52 DESCRIPTION OF SYMBOLS ... Valve body, 60 ... Outside air temperature sensor, 70 ... Electric power switching device, Gs ... Supply source, S106 ... First freezing prevention control part, S118 ... Second freezing prevention control part, W ... Water source.

Claims (7)

発電装置と、
湯水を貯湯する貯湯槽と、
前記貯湯槽に貯湯された前記湯水が循環する湯水循環路と、
前記湯水循環路に設けられ、前記湯水を循環させる循環ポンプと、
前記湯水循環路に設けられ、前記発電装置からの排熱と前記貯湯槽に貯湯された前記湯水との熱交換を行う熱交換器と、
水源からの水を前記貯湯槽に供給する給水路と、
前記貯湯槽の前記湯水が導出される湯水導出路および前記給水路にそれぞれ接続され、弁体が駆動されることにより、前記弁体の位置を、前記湯水導出路からの前記湯水と前記給水路からの前記水とを混合させる混合位置にすることによって、前記湯水と前記水とを混合させた混合湯を生成するとともに、前記混合湯を導出する混合弁と、
前記混合弁から導出された前記混合湯を給湯装置に導出する混合湯導出路と、
前記湯水循環路に設けられ、前記湯水の温度を検出する第一温度センサと、
前記給水路に設けられ、前記水の温度を検出する第二温度センサと、
前記混合湯導出路に設けられ、前記混合湯の温度を検出する第三温度センサと、
前記発電装置を少なくとも制御する制御装置と、を備えたコジェネレーションシステムであって、
前記制御装置は、
前記第一温度センサによって検出された温度である第一検出温度、前記第二温度センサによって検出された温度である第二検出温度および前記第三温度センサによって検出された温度である第三検出温度のうち少なくとも一つの温度が、第一所定温度以下となった場合、
前記弁体を駆動して前記弁体の位置を前記混合位置に位置させ、かつ、前記循環ポンプを駆動して前記湯水を循環させる第一凍結防止制御を実行する第一凍結防止制御部を備えているコジェネレーションシステム。
A power generator,
A hot water storage tank for storing hot water,
A hot water circulation path through which the hot water stored in the hot water tank circulates;
A circulation pump provided in the hot water circulation path for circulating the hot water;
A heat exchanger provided in the hot water circulation path for exchanging heat between the exhaust heat from the power generation device and the hot water stored in the hot water storage tank;
A water supply channel for supplying water from a water source to the hot water storage tank;
The hot water supply path from which the hot water of the hot water storage tank is led out is connected to the hot water supply path and the water supply path, respectively, and the valve body is driven to change the position of the valve body from the hot water supply path to the hot water and the water supply path. A mixing valve for generating the mixed hot water in which the hot water and the water are mixed, and for deriving the mixed hot water, by setting the mixing position to mix the water from
A mixed hot water outlet passage for leading the mixed hot water led out from the mixing valve to a hot water supply device;
A first temperature sensor provided in the hot water circulation path for detecting the temperature of the hot water;
A second temperature sensor provided in the water supply channel for detecting the temperature of the water;
A third temperature sensor that is provided in the mixed hot water outlet and detects the temperature of the mixed hot water;
A cogeneration system comprising at least a control device for controlling the power generation device,
The controller is
A first detected temperature that is a temperature detected by the first temperature sensor, a second detected temperature that is a temperature detected by the second temperature sensor, and a third detected temperature that is a temperature detected by the third temperature sensor If at least one of the temperatures is equal to or lower than the first predetermined temperature,
A first anti-freezing control unit for driving the valve body to position the valve body at the mixing position, and driving the circulation pump to circulate the hot water. Cogeneration system.
外気の温度を検出する外気温センサをさらに備え、
前記第一凍結防止制御部は、
前記第一検出温度、前記第二検出温度および前記第三検出温度のうち少なくとも一つの温度が、前記第一所定温度以下となった場合、または、前記外気温センサによって検出された温度が第二所定温度以下かつ前記混合弁から前記混合湯が導出されていない時間が第一所定時間以上である場合、前記第一凍結防止制御を実行する請求項1に記載のコジェネレーションシステム。
It further includes an outside air temperature sensor that detects the temperature of the outside air,
The first freeze prevention control unit
When at least one of the first detection temperature, the second detection temperature, and the third detection temperature is equal to or lower than the first predetermined temperature, or the temperature detected by the outside air temperature sensor is a second temperature. 2. The cogeneration system according to claim 1, wherein the first antifreezing control is executed when the temperature is equal to or lower than a predetermined temperature and the time when the mixed hot water is not led out from the mixing valve is equal to or longer than a first predetermined time.
前記湯水循環路に設けられ、電力が供給されることにより前記湯水を加熱する加熱装置をさらに備え、
前記制御装置は、
前記第一凍結防止制御部によって前記第一凍結防止制御が開始された時点から第二所定時間経過した時に、前記第一検出温度が前記第一所定温度より高い第三所定温度以下である場合、または、前記第一検出温度、前記第二検出温度および前記第三検出温度のうち少なくとも一つの温度が前記第一所定温度以下である場合、
前記加熱装置によって前記湯水を加熱する第二凍結防止制御を行う第二凍結防止制御部をさらに備えている請求項1または請求項2に記載のコジェネレーションシステム。
A heating device that is provided in the hot water circulation path and that heats the hot water by being supplied with electric power;
The controller is
When the first predetermined temperature is equal to or lower than the third predetermined temperature higher than the first predetermined temperature when the second predetermined time has elapsed from the time when the first antifreezing control is started by the first antifreezing control unit, Alternatively, when at least one of the first detection temperature, the second detection temperature, and the third detection temperature is equal to or lower than the first predetermined temperature,
The cogeneration system according to claim 1 or 2, further comprising a second anti-freezing control unit that performs a second anti-freezing control for heating the hot water with the heating device.
前記加熱装置は、系統電源からの電力の供給が停止された場合に前記発電装置によって発電された電力のみを外部電力負荷に供給する自立発電運転中において、前記発電装置によって発電された電力のうち、前記外部電力負荷によって消費されない余剰電力を消費する余剰電力消費ヒータである請求項3に記載のコジェネレーションシステム。   The heating device is configured such that, during a self-sustaining power generation operation in which only power generated by the power generation device is supplied to an external power load when supply of power from a system power supply is stopped, of the power generated by the power generation device The cogeneration system according to claim 3, which is a surplus power consumption heater that consumes surplus power that is not consumed by the external power load. 前記発電装置、前記系統電源および前記加熱装置の各々に電気的に接続され、前記発電装置によって発電された電力と前記系統電源から供給された電力とを切り替えて前記加熱装置に供給する電力切替装置、をさらに備えている請求項4に記載のコジェネレーションシステム。   A power switching device that is electrically connected to each of the power generation device, the system power supply, and the heating device, and switches between the power generated by the power generation device and the power supplied from the system power supply and supplies the power to the heating device The cogeneration system according to claim 4, further comprising: 前記発電装置は、前記自立発電運転中において、発電した電力を第一電圧値にて出力し、
前記電力切替装置は、前記系統電源からの電力を前記加熱装置に供給する場合、前記系統電源から供給された電力を、前記第一電圧値より小さい第二電圧値および前記第二電圧値より小さい第三電圧値の一方に切り替えて出力可能に設けられている請求項5に記載のコジェネレーションシステム。
The power generator outputs the generated power at the first voltage value during the self-sustaining power generation operation,
When the power switching device supplies power from the system power source to the heating device, the power supplied from the system power source is smaller than the second voltage value and the second voltage value smaller than the first voltage value. The cogeneration system according to claim 5, wherein the cogeneration system is provided so as to be able to output by switching to one of the third voltage values.
前記発電装置は、燃料と酸化剤ガスとにより発電する燃料電池と、改質水から水蒸気を生成する蒸発部と、供給源からの改質用原料と前記蒸発部からの前記水蒸気とから前記燃料を生成して前記燃料電池に供給する改質部と、を備えた燃料電池モジュールである請求項1乃至請求項6の何れか一項に記載のコジェネレーションシステム。   The power generation device includes: a fuel cell that generates power using fuel and an oxidant gas; an evaporator that generates steam from reformed water; a reforming material from a supply source; and the steam from the evaporator. A cogeneration system according to any one of claims 1 to 6, which is a fuel cell module including a reforming unit that generates and supplies the fuel cell to the fuel cell.
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