JP4405717B2 - Cogeneration system - Google Patents

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    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12—Improving ICE efficiencies

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、コージェネレーションシステム（電気と熱の併給システム）に関する。即ち、発電に伴って発生する熱を利用して温水を得、その温水を利用して生活を快適にするシステムに関する。さらに詳しくは、コージェネレーションシステムで用いられる水の凍結を防止する技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
コージェネレーションシステムは、電力と発電熱を発生する発電機と、貯湯槽と、貯湯槽内の温水を発電機に送って発電熱で加熱して貯湯槽に戻す水循環路を備えており、発電に伴って発生する発電熱を利用して水を加熱し、加熱された温水を貯湯槽に貯湯し、貯湯槽内の温水を適温に調温して温水利用箇所（例えば、床暖房システムや風呂やシャワーや温水栓）に給湯する。温水利用箇所で必要とされる湯温よりも高温の温水が貯湯槽に貯湯されていれば、貯湯槽内の温水に水道水を混合させることで必要湯温に調整できる。温水利用箇所で必要とされる湯温よりも低温の温水が貯湯槽に貯湯されていれば、貯湯槽内の温水を加熱する調温用燃焼装置でさらに加熱する必要があるが、発電熱で加熱された温水を加熱すればよいことから、加熱に要する熱量を少なくすることができる。コージェネレーションシステムは、総合的なエネルギー効率が高い。
【０００３】
ところで、貯湯槽に貯められた温水は温水利用箇所に給湯されて減少するため、貯湯槽には水道水を補給する給水管が配管されている。また、先に述べたように貯湯槽内の温水を適温に調温するために用いられる水道水の給水管も配管されている。さらに、燃料電池の発電熱を回収する熱媒には純水が使用されるために、その純水を補給するための給水管も必要とされる。詳しくは、熱媒循環経路に水道水の給水路が接続されており、この給水路にイオン交換樹脂製のフィルタ（以下、イオン交換フィルタと記す）が取付けられている。
上述のように、コージェネレーションシステムには水道水の給水管が配管されている。水道水は外気温を反映しやすく、外気温が低下すると水道水の水温も低下し、給水管内で水道水が凍結してしまう場合がある。このため、多くの場合、凍結防止を目的としたヒータ等が給水管自体に付加されている。給湯器においては、例えば、セラミックヒータ等の電気ヒータを通水回路の複数箇所に配設して通電作動させ、通水回路を加熱する技術が公開されている（特許文献１参照）。また、給水管に併設された給湯管の熱を利用して給水管の凍結防止を行なう技術も公開されている（特許文献２参照）。この技術は、給水管と給湯管を連結する伝熱性の部材を所定の間隔で複数箇所に配設して給湯管側の熱を給水管側へ伝達させて給水管を加熱するものである。
【０００４】
【特許文献１】
特開平９−２２９４７７
【特許文献２】
特開平１１−３３６１４２
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、コージェネレーションシステムでは、システムの容積が大きく給水経路が長い。このため、特許文献１に示したようなヒータを付加する方法では、大きな容量のヒータが必要となり、ヒータの配設箇所も多くなるため、コストが増大化してしまう。凍結防止のために必要な電力量が大きいと、コージェネレーションシステムの利点が失われてしまう。コージェネレーションシステムで発電した電力の多くを凍結防止のために使用すると、熱電併給システムのメリットが生かされない。
また、水道水の純水化に用いるイオン交換フィルタはカートリッジ式であり、交換のために着脱しなければならない。このため、イオン交換フィルタにはヒータ等を付加することができず、ヒータ等を付加して凍結防止を行なうことができない。
コージェネレーションシステムでは、給水管が凍結する他、非発電時には、発電熱を回収する熱媒（燃料電池の場合には純水が利用される）や、発電機と貯湯槽間の水循環路が凍結する可能性があり、その凍結防止対策も必要とされる。特許文献２に示した方法では、凍結防止を行なうために配管経路の随所に伝熱性部材を配設しなければならない。多くの配管経路を備えているコージェネレーションシステムでは、多くの伝熱性部材を配設する必要があり、全体重量が増大するほか、配管が複雑化してしまう等の不具合が発生する。
【０００６】
本発明は燃料電池型発電機（以下、単に発電機と称する）の熱媒循環経路や水循環路を直接加熱するのではなく、熱電併給システムの熱を利用して配管内の水が凍結するのを防止する技術を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段と作用と効果】
本発明の一つのコージェネレーションシステムは、発電に伴って発生する発電熱を利用するとともに凍結防止対策が施されたシステムであり、電力と発電熱を発生する発電機と、発電機の発電熱を回収する熱媒を循環させる熱媒循環経路と、熱媒を熱媒循環経路内で循環させるための熱媒循環ポンプと、発電機に水素を供給する改質器と、改質器に内蔵されており改質器を加熱する改質器用燃焼装置と、発電機と熱媒循環経路と熱媒循環ポンプと改質器を収納する発電ユニットハウジングと、改質器用燃焼装置が発生する燃焼ガスであって改質器の内部で改質器を加熱した後の燃焼ガスを改質器から発電ユニットハウジング内に放出する燃焼ガス吹出口と、貯湯槽と、貯湯槽内の温水を発電ユニットハウジングに送って熱媒循環経路内の熱媒を介して発電熱で加熱するとともに改質器用燃焼装置で加熱して貯湯槽に戻す水循環路と、外気温と発電ユニットハウジング内の温度と発電ユニットハウジング内の配管の水温のいずれかの温度を検出する温度センサと、非発電中であり、温度センサが検出した温度が所定温度以下のときに前記改質器用燃焼装置を強制的に運転させる制御装置を有する。
【０００８】
発電機の運転中は、発電機や改質器用燃焼装置から発生する発電熱によって発電ユニットハウジング内が加熱されているため、外気温が低下しても発電ユニットハウジング内に配設された配管等が凍結することはない。しかし発電機の運転停止中は発電熱が得られないため、外気温が低下すると発電ユニットハウジング内の温度も低下して発電ユニットハウジング内の配管等が凍結する恐れがある。
本発明のコージェネレーションシステムでは、外気温、発電ユニットハウジング内の温度、あるいは配管内の水温が低下したときに改質器用燃焼装置を強制的に運転させる。このことによって、発電中と同様に発電ユニットハウジング内の温度を上昇させることができ、配管等の凍結を防止することができる。
この発明のシステムでは、燃焼装置の熱で凍結防止するために安価に凍結を防止することができ、熱を得るという意味では効率が悪い電力を用いない。また、燃焼装置で発生した熱は凍結防止に利用される他、貯湯槽の温水を加熱して蓄熱するためにも用いられ、総合的な熱効率を合格レベルに維持する。
雰囲気温度を上昇させて凍結防止するために、ヒータ等を取付け難いイオン交換フィルタのカートリッジの凍結防止にも有効である。発電機の運転停止時に、既存の燃焼装置を流用して強制的に駆動することによって、発電ユニットハウジング内の温度を上昇させて熱媒循環経路やイオン交換フィルタや給水管や水循環路内の水の凍結を防止することができる。
【０００９】
このコージェネレーションシステムでは、改質器用燃焼装置が強制運転されるときの燃焼ガスであって改質器の内部で改質器を加熱した後の燃焼ガスが発電ユニットハウジング内に放出される。
改質器用燃焼装置が燃焼することによって放出される燃焼ガスは高温であり、凍結の恐れのある配管等内の水の凍結を防止するのに十分な熱量を有している。この燃焼ガスを発電ユニットハウジング内に放出することによって発電ユニットハウジング内の温度を効率よく上昇させることができ、配管等の凍結を防止することができる。
【００１０】
本発明の別のコージェネレーションシステムは、電力と発電熱を発生する発電機と、貯湯槽と、貯湯槽内の温水を発電機に送って発電熱で加熱して貯湯槽に戻す水循環路と、バーナを内蔵しており貯湯槽内の温水を設定温度にまで加熱して温水利用箇所に供給する給湯装置と、給湯装置を通過した温水を貯湯槽に戻す温水循環経路と、この温水循環経路内の温水を循環させる温水循環ポンプと、貯湯槽に水を給水する給水管と、少なくとも給水管と給湯装置と温水循環ポンプを収納する蓄熱ユニットハウジングと、給湯装置のバーナが発生する燃焼ガスであって給湯装置の内部で温水を加熱した後の燃焼ガスを給湯装置から蓄熱ユニットハウジング内に放出する燃焼ガス吹出口と、温水を加熱した後の燃焼ガスの放出先を燃焼ガス吹出口と蓄熱ユニットハウジング外部のいずれかへ切り替えるダンパと、外気温と蓄熱ユニットハウジング内の温度と給水管内の水温のいずれかの温度を検出する温度センサと、非発電中であり、温度センサが検出した温度が所定温度以下のときに前記バーナを強制的に運転させて燃焼ガスを前記燃焼ガス吹出口から放出させるとともに、前記温水循環ポンプを強制的に運転させる制御装置を有する。
【００１１】
コージェネレーションシステムでは、貯湯槽内の温水を温水利用箇所に供給するとき、貯湯槽の温水の温度が低い場合に備え、通常、バーナを内蔵した給湯装置（給湯暖房機等）を備えている。本発明のコージェネレーションシステムでは、外気温、蓄熱ユニットハウジング内の温度、あるいは給水管内の水温が低下したときに給湯装置のバーナを強制的に運転させる。このことによって、蓄熱ユニットハウジング内の雰囲気温度を上昇させることができ、配管等の凍結を防止することができる。即ち、発電機の運転停止時であっても、既存の燃焼装置を流用して強制的に駆動することによって蓄熱ユニットハウジング内の温度を上昇させて給水管の凍結を防止することができる。
発電機内の熱媒循環経路に接続される給水管に配設されるイオン交換フィルタが、スペース上の制約から蓄熱ユニットハウジング内に配設される場合がある。このような場合であっても、給湯装置のバーナが燃焼することによってイオン交換フィルタの周辺の雰囲気温度が上昇するため、イオン交換フィルタの凍結防止も可能である。
【００１２】
このコージェネレーションシステムでは、給湯装置のバーナが強制運転されるときの燃焼ガス（給湯装置の内部で温水を加熱した後の燃焼ガス）が蓄熱ユニットハウジング内に放出される。
給湯装置のバーナが燃焼することによって発生する燃焼ガスは、凍結する可能性のある給水管（貯湯槽へ水道水を給水する給水管や、給湯する温水の温度を調温するために用いる水道水を給水するための給水管）の凍結を防止するのに十分な熱量を有している。この燃焼ガスを蓄熱ユニットハウジング内に放出することによって温度を上昇させることができ、給水管周辺の雰囲気温度を上昇させて凍結を防止することができる。
給湯装置のバーナの燃焼によって発生する燃焼ガスの持つ熱量をさらに効率的に利用するために、蓄熱用ユニットハウジングに断熱性を持たせることが望ましい。ただし、その場合には、不完全燃焼を防止するために給湯装置に吸気用ダクトを設けることが好ましい。また蓄熱ユニットハウジング内の温度が過度に上昇した場合には、給湯装置の排気経路のダンパで直接排気することが好ましい。
【００１３】
また、このコージェネレーションシステムでは、給湯装置を通過した温水を貯湯槽に戻す温水循環路と、この温水循環路内の温水を循環させる温水循環ポンプと、給湯装置のバーナを強制運転している間前記温水循環ポンプを強制的に運転させる制御装置を有していてもよい。
このようにすれば、給湯装置のバーナが燃焼しているときに温水循環路内の温水を循環させることによって、温水がさらに加熱される。加熱された温水は貯湯槽に戻り、貯湯槽内の温水温度をさらに上げる。即ち、給湯装置のバーナが燃焼しているときに温水循環ポンプを駆動させることによって、給水管等の凍結を防止するとともに、給湯装置のバーナから発生する熱を回収することができ、さらにエネルギー効率が向上する。
【００１７】
本発明の別のコージェネレーションシステムは、電力と発電熱を発生する発電機と、発電機の発電熱を回収する熱媒を循環させる熱媒循環経路と、発電機と熱媒循環経路を収納する発電ユニットハウジングと、貯湯槽と、貯湯槽内の温水を発電機に送って熱媒循環経路内の熱媒を介して発電熱で加熱して貯湯槽に戻す水循環路と、水循環路内の温水を循環させる水循環ポンプと、水循環路に配設されて水循環路内の熱を発電ユニットハウジング内に放熱する放熱手段と、外気温と発電ユニットハウジング内の温度と発電ユニットハウジング内の配管の水温のいずれかの温度を検出する温度センサと、非発電中であり、温度センサが検出した温度が所定温度以下のときに前記水循環ポンプを強制的に運転させる制御装置を有している。
【００１８】
このコージェネレーションシステムは、発電熱を貯湯槽に回収するための水循環路を備えている。この水循環路内には発電熱によって加熱された温水が循環している。一方、発電ユニットハウジング内の水循環路に放熱手段が配設されており、水循環路内の温水の持つ熱が放熱される。このことによって発電ユニットハウジング内の温度を上昇させることができ、発電機に接続されている熱媒循環経路や給水管やイオン交換フィルタ等の凍結を防止することができる。
通常、発電機の運転停止中はこの水循環路内の温水の循環も停止する。このコージェネレーションシステムでは、外気温、発電ユニットハウジング内の温度、あるいは配管内の温水の温度が低下したときに、水循環ポンプが強制的に駆動する。これによって、貯湯槽の温水が水循環路を循環して発電ユニットハウジング内に放熱される。即ち、熱媒循環経路や給水管やイオン交換フィルタ内の水が凍結する可能性のある温度に達したときには、貯湯槽に蓄熱された熱が放熱され、発電ユニットハウジング内の温度を上昇させ、凍結防止を行なうことができる。
【００１９】
このコージェネレーションシステムでは、水循環路内の温水を発電機から貯湯槽へ戻す経路が、放熱手段を経由する経路と放熱手段を経由しない経路に分岐しており、温度センサが検出した温度が所定温度以下のときに放熱手段を経由する経路が選択される。
このようにすると、発電ユニットハウジング内の熱媒循環経路や給水管等が凍結する可能性がないときには、水循環路内の温水は発電ユニットハウジング内の放熱手段を経由しないために無駄に放熱されることはなく、発電熱を効率よく回収して貯湯槽に蓄熱することができる。発電ユニットハウジング内の熱媒循環経路や給水管が凍結する可能性があるときにのみ発電ユニットハウジング内の放熱手段から放熱され、雰囲気温度を上昇させて凍結を防止する。
【００２０】
本発明のさらに別のコージェネレーションシステムは、電力と発電熱を発生する発電機と、貯湯槽と、貯湯槽に給水する給水管と、少なくとも給水管を収納する蓄熱ユニットハウジングと、貯湯槽内の温水を発電機に送って発電熱で加熱して貯湯槽に戻す水循環路と、水循環路内の温水を循環させる水循環ポンプと、水循環路に配設されて水循環路内の熱を蓄熱ユニットハウジング内に放熱する放熱手段と、外気温と蓄熱ユニットハウジング内の温度と給水管内の水温のいずれかの温度を検出する温度センサと、非発電中であり、温度センサが検出した温度が所定温度以下のときに前記水循環ポンプを強制的に運転させる制御装置を有している。
【００２１】
このコージェネレーションシステムは、発電熱を貯湯槽に回収するための水循環路を備えている。この水循環路内には発電熱によって加熱された温水が循環している。一方、蓄熱ユニットハウジング内の水循環路に放熱手段が配設されており、水循環路内の温水の持つ熱が放熱される。このことによって蓄熱ユニットハウジング内の温度を上昇させることができ、貯湯槽に接続されている給水管や出湯管等の凍結を防止することができる。
通常、発電機の運転停止中は水循環路内の温水の循環も停止する。このコージェネレーションシステムでは、外気温、蓄熱ユニットハウジング内の温度、あるいは配管内の温水の温度が低下したときに、水循環ポンプが強制的に駆動する。これによって、貯湯槽の温水が水循環路を循環して蓄熱ユニットハウジング内に放熱される。即ち、給水管等内の水が凍結する可能性のある温度に達したときには、貯湯槽に蓄熱された熱が放熱され、蓄熱ユニットハウジング内の温度を上昇させ、凍結防止を行なうことができる。
イオン交換フィルタが蓄熱ユニットハウジング内に配設されている場合、蓄熱ユニットハウジング内の放熱手段から放熱されて雰囲気温度が上昇するため、イオン交換フィルタの凍結防止も可能となる。
【００２２】
このコージェネレーションシステムでは、水循環路の温水を発電機から貯湯槽へ戻す経路が、放熱手段を経由する経路と放熱手段を経由しない経路に分岐しており、温度センサが検出した温度が所定温度以下のときに放熱手段を経由する経路が選択される。
このようにすると、蓄熱ユニットハウジング内の給水管が凍結する可能性がないとき、水循環路内の温水は蓄熱ユニットハウジング内の放熱手段を経由しないために無駄に放熱されることはなく、発電熱を効率よく回収することができる。蓄熱ユニットハウジング内の給水管が凍結する可能性があるときにのみ蓄熱ユニットハウジング内の放熱手段から放熱され、雰囲気温度を上昇させて凍結を防止する。
【００２３】
また、水循環路の発電機から貯湯槽への戻り経路は貯湯槽の上部と接続されており、水循環路の貯湯槽から発電機への送り経路は、貯湯槽の下部と接続されている経路と、貯湯槽の上部と接続されている経路とを有し、発電機の運転中又は水循環路内の温度が所定温度以上のときは貯湯槽の下部と接続されている経路が選択され、発電機の運転停止時又は水循環路内の温度が所定温度を下回るときは貯湯槽の上部と接続されている経路が選択されるようにしてもよい。
このようにすると、発電機の運転中は、発電熱によって加熱された温水が貯湯槽の上部から投入されるため、貯湯槽内の温水は貯湯槽の上部が高温となり、下方になるに従って低温となる温度勾配が形成される。なお、発電機の運転が継続されれば貯湯槽の下方の水温が徐々に上昇し、やがて貯湯槽内の温水の温度勾配は解消され、下方の温水の温度は上方の温水の温度と等しくなる。
発電機の運転中は、発電熱によって水循環路内の温水が加熱されるため、貯湯槽の下方の比較的低温な温水を利用しても凍結を防止するのに充分な温度を得ることができる。発電機の運転停止時であっても、貯湯槽の下方の温水が給水管等の凍結を防止するのに充分な温度であるときには、貯湯槽の下方の温水を凍結防止に利用することができる。
発電機の運転停止時は、水循環路内の温水は加熱されないため、貯湯槽内の温水の温度は徐々に低下していく。発電機の運転が停止して貯湯槽内の温水の温度が低下し、貯湯槽の下方の温水が給水管等の凍結を防止するのに不充分な温度になると、経路が切替えられて貯湯槽の上方の高温な温水を凍結防止に利用することができる。
【００２７】
なお、発電ユニットハウジングと蓄熱ユニットハウジングは別体であっても一体であってもよい。即ち、発電機と貯湯槽が同一のハウジング内に収納されていてもよいし、別のハウジングに収納されていてもよい。一体のハウジングに収納する場合、例えば改質器用燃焼装置の燃焼によって発生する燃焼ガスを、貯湯槽に水道水を給水する給水管近傍に放出して凍結を防止することができる。あるいは、給湯装置のバーナの燃焼によって発生する燃焼ガスを、熱媒循環経路近傍に放出して凍結を防止することもできる。あるいは、水循環路に配設された１つの放熱手段によって、熱媒循環経路近傍の雰囲気温度を上昇させて凍結を防止すると同時に貯湯槽に給水する給水管近傍の雰囲気温度をも上昇させて凍結を防止することもできる。
【００２８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な実施形態を説明する。
（形態１） 発電機を収納する発電ユニットハウジング内には改質器を加熱するバーナから発生する燃焼ガスを放出する燃焼ガス吹出口が配設されている。燃焼ガス吹出口は熱媒循環経路と熱媒を補給するための水道水の給水管の近傍に配設されている。熱媒循環経路内の水や給水管内の水が凍結する可能性のあるときに、燃焼ガス吹出口から燃焼ガスが放出されて雰囲気温度を上昇させて凍結を防止する。
（形態２） 給湯暖房機や貯湯槽を収納する蓄熱ユニットハウジング内には温水を加熱するバーナから発生する燃焼ガスを放出する燃焼ガス吹出口が配設されている。燃焼ガス吹出口は貯湯槽に水道水を給水する給水管と貯湯槽内の温水と混合して湯温を調温するための水道水の給水管の近傍に配設されている。給水管内の水が凍結する可能性のあるときに、燃焼ガス吹出口から燃焼ガスが放出されて雰囲気温度を上昇させて凍結を防止する。
（形態３） 給水管の凍結防止を目的としたファンヒータがハウジング内に配設されている。このファンヒータから燃焼ガスが放出されて雰囲気温度を上昇させて凍結を防止する。
（形態４） 発電ユニットハウジング内の水循環路には、水循環路内の温水の持つ熱を放熱する放熱機が配設されている。放熱機は熱媒循環経路と熱媒を補給するための水道水の給水管の近傍に配設されている。熱媒循環経路内の水や給水管内の水が凍結する可能性のあるときに、放熱機が放熱して雰囲気温度を上昇させて凍結を防止する。
（形態５） 蓄熱ユニットハウジング内の水循環路には、水循環路内の温水の持つ熱を放熱する放熱機が配設されている。放熱機は貯湯槽に水道水を給水する給水管と貯湯槽内の温水と混合して湯温を調温するための水道水の給水管の近傍に配設されている。給水管内の水が凍結する可能性のあるときに、放熱機が放熱して雰囲気温度を上昇させて凍結を防止する。
（形態６） 蓄熱ユニットハウジング内の風呂の追い焚き用の第２の水循環路には、第２水循環路内の温水の持つ熱を放熱する放熱機が配設されている。放熱機は貯湯槽に水道水を給水する給水管と貯湯槽内の温水と混合して湯温を調温するための水道水の給水管の近傍に配設されている。給水管内の水が凍結する可能性のあるときに、放熱機が放熱して雰囲気温度を上昇させて凍結を防止する。
（形態７） 凍結する可能性のある箇所の周辺を加熱して雰囲気温度を上昇させることによって凍結を防止する。
【００２９】
【実施例】
本発明を具現化した第１実施例を図１，２，３を用いて説明する。図１は本実施例のコージェネレーションシステムの概略構成図であり、図２は制御ユニットとその周辺のブロック図であり、図３は制御ユニットで実施される処理のフローチャートである。
コージェネレーションシステムの構成について説明する。図１に示すように、コージェネレーションシステム１０は、電力と発電熱を発生する発電ユニット２０と、発電ユニット２０の発電熱を蓄熱し、この発電熱によって加熱される温水を利用する蓄熱ユニット１５等から構成される。発電ユニット２０は、燃料電池２２と、改質器３０等から構成され、これらは発電ユニットハウジング２１に収納されている。改質器３０は、炭化水素系の原燃料ガスから水素ガスを生成する。水素を効率よく生成するためには高温度が必要とされることから、改質器３０にはバーナ３２が内蔵されている。また、改質器３０には燃焼ガス管３４が接続されており、この燃焼ガス管３４は熱交換器７０を通過するように配置されている。燃焼ガス管３４の端部には燃焼ガス吹出口３３が接続されている。この構成により、バーナ３２の燃焼ガスは燃焼ガス管３４を介して熱交換器７０に入力されて熱を回収された後、燃焼ガス吹出口３３から発電ユニットハウジング２１内に放出される（図中矢印）。発電ユニットハウジング２１内には温度センサＴ１が配設されている。なお、改質器３０は、制御ユニット６０によって駆動制御される。図示２５はシスターンである。
【００３０】
燃料電池２２は、複数のセルから構成される。燃料電池２２には改質器３０と連通する図示しない配管が接続されている。その配管を介して改質器３０で生成された水素ガスが燃料電池２２に供給される。燃料電池２２は、空気中の酸素を取込み、取込まれた酸素と改質器３０から供給される水素ガスを反応させて発電を行なう。燃料電池２２は、発電の際に発熱する。燃料電池２２には熱媒循環経路２４が接続されており、その熱媒循環経路２４の熱媒が発電の際に生じる発電熱を回収するようになっている。本実施例では熱媒として純水を用いている。純水は図示しない純水装置に水道水を通過させることによって得る。詳しくは、熱媒循環経路に水道水の給水管が接続されており、この給水管にイオン交換樹脂製のフィルタ（以下、イオン交換フィルタを記す）が取付けられている。イオン交換フィルタはカートリッジ式であり、機能が低下した際に交換する。熱媒循環経路２４には熱媒循環ポンプ８が配設されている。この熱媒循環ポンプ８は、制御ユニット６０によって駆動制御される。
【００３１】
熱媒循環経路２４は、熱交換器７４を通過するように配置されている。この構成により、熱媒によって回収された燃料電池２２の発電熱が熱交換器７４に入力されることになる。
また、熱媒循環経路２４には三方弁３６が配設されている。三方弁３６は、１つの入力口と２つの出力口を備える。三方弁３６によって熱媒循環経路２４が二手に分岐している。三方弁３６の一方の出力口と接続されている熱媒循環経路２４は放熱機２８を介するように配置されており、他方の出力口と接続されている熱媒循環経路２４は放熱機２８を介さないように配置されている。この三方弁３６は、制御ユニット６０によってどちらの出力口を開口するかが制御される。この制御により熱媒が放熱機２８を経由して循環するか、放熱機２８を経由せずに循環するかが切替えられる。具体的には、図示しない温度センサで測定される熱媒温度が異常に高いときには、熱媒が放熱機２８を経由して循環するように三方弁３６の出力口が切替えられる。放熱機２８は、例えば送風を行なうことで熱媒を冷却する。
【００３２】
蓄熱ユニット１５は、貯湯槽４４と給湯暖房機５０と制御ユニット６０等から構成され、これらは蓄熱ユニットハウジング１６に収納されている。この蓄熱ユニットハウジング１６は断熱材によって被覆されている。発電ユニット２０と貯湯槽４４の間には、水循環路４が配設されている。水循環路４は、貯湯槽４４の下部から温水を引出して、貯湯槽４４の上部に温水を戻す。水循環路４は、発電ユニット２０内の２つの熱交換器７０，７４を通過するように配設されている。水循環路４には水循環ポンプ６が配設されている。この水循環ポンプ６が駆動することで貯湯槽４４の温水が水循環路４内を循環する（図中矢印方向に循環する）。水循環路４を循環する温水は熱交換器７０，７４で加熱されて昇温し、再び貯湯槽４４で貯湯される。なお、水循環ポンプ６は、制御ユニット６０によって駆動制御される。具体的には、水循環ポンプ６は、燃料電池２２の発電運転中に駆動するように制御される。
【００３３】
蓄熱ユニット１５には水道水を給水するための給水管６４が配されている。給水管６４は第１分岐点６５で二手に分岐している。給水管６４の途中には減圧弁４２が備えられており、貯湯槽４４内の水圧を貯湯槽４４の耐圧以下に維持する。第１給水管６４ａは貯湯槽４４の下部に接続しており、貯湯槽４４に水道水を供給する。第２給水管６４ｂは後述するミキシングユニット７２の一方の入力口と接続している。第２給水管６４ｂには図示しない温度センサが配設されている。
【００３４】
貯湯槽４４の上部には２つの配管が接続されている。一方は第１出湯管５２であり、他方は圧力逃し弁５８を介した排水管５４である。第１出湯管５２の他端はミキシングユニット７２（後述する）の一方の入力口に接続されている。貯湯槽４４の温水は第１出湯管５２を介してミキシングユニット７２へ送られる。第１出湯管５２には図示しない温度センサが配設されている。
貯湯槽４４が耐圧以上になった場合には圧力逃し弁５８が作用し、貯湯槽４４の温水が圧力逃し弁５８を介して排水管５４へと誘導されて排水される。
【００３５】
ミキシングユニット７２は、２つの入力口７２ａ，７２ｂと１つの出力口７２ｃを有している。このミキシングユニット７２には、一方の入力口７２ａには第１出湯管５２を介して貯湯槽４４の温水が入力され、他方の入力口７２ｂには第２給水管６４ｂを介して水道水が入力される。ミキシングユニット７２の２つの入力口７２ａ，７２ｂは、それぞれの開口度が可変である。即ち、温水と水道水の入力比率が可変である。２つの入力口７２ａ，７２ｂの開口度は制御ユニット６０によって制御される。開口度が制御されることで、例えば水道水を遮断して（入力口７２ｂを閉じて）第１出湯管５２からの温水のみをミキシングユニット７２に入力する（入力口７２ａを開く）ことが可能であり、逆に温水を遮断して（入力口７２ａを閉じて）第２給水管６４からの水道水のみを入力する（入力口７２ｂを開く）ことも可能である。また、入力比率を例えば温水７０％、水道水３０％とすることも可能である。ミキシングユニット７２では、入力された温水と水道水が混合される。ミキシングユニット７２の出力口７２ｃには、第２出湯管７６が接続されている。第２出湯管７６は給湯暖房機５０に接続されている。ミキシングユニット７２で混合された温水は第２出湯管７６を経て給湯暖房機５０へ供給される。
【００３６】
なお、第１出湯管５２や第２出湯管７６にはポンプが配設されていないが、貯湯槽４４の温水は次のようにして給湯暖房機５０に誘導される。貯湯槽４４は常に温水によって満たされている状態にある。水道水の供給圧力は減圧弁４２によって減圧されてはいるものの、貯湯槽４４の温水には減圧された水道水の供給圧力が常に加えられている。この直圧作用により、給湯暖房機５０に備えられる弁（図示省略）、あるいは給湯管９４ａの端部に接続された蛇口（図示省略）を開放すると、貯湯槽４４の温水が第１出湯管５２、ミキシングユニット７２、第２出湯管７６を介して給湯暖房機５０へと誘導される。
【００３７】
給湯暖房機５０にはバーナ３８が備えられている。給湯暖房機５０のバーナ３８はガスを燃料として燃焼する。ガスは給湯暖房機５０に接続されているガス管４９から導入される。バーナ３８は加熱能力可変に燃焼することができる。給湯暖房機５０にはバーナ３８の燃焼のための吸気ダクト５１が設けられている。また、給湯暖房機５０にはバーナ３８の燃焼ガスを回収する燃焼ガス管４８が接続されている。燃焼ガスはこの燃焼ガス管４８を介して燃焼ガス吹出口４７から蓄熱ユニットハウジング１６内に放出される（図中矢印）。また、この燃焼ガス管４８にはアクチュエータを備えたダンパ４６が形成されており、蓄熱ユニットハウジング１６の内部の温度が過度に上昇したときには蓄熱ユニットハウジング１６の外部に燃焼ガスを排出する。蓄熱ユニットハウジング１６内には温度センサＴ２が配設されている。なお、バーナ３８は、制御ユニット６０によって駆動制御される。
給湯暖房機５０には給湯管９４が接続されており、この給湯管９４には図示しない温度センサが配設されている。給湯管９４は途中で二手に分岐しており、給湯管９４の一方９４ａは、例えば洗面所や台所の蛇口と接続されている。洗面所や台所での給湯温度は、図示しないリモコン（８５：図２参照）が予め操作されて設定されている。また、給湯管９４の他方９４ｂは水循環路４の戻り経路（発電ユニット２０から貯湯槽４４への経路）に接続されており、この給湯管９４ｂには温水循環ポンプ９３が配されている。この温水循環ポンプ９３が駆動することによって、貯湯槽４４の温水がミキシングユニット７２を経て給湯暖房機５０へ送られ、給湯管９４ｂを経て水循環路４の戻り経路に混合されて貯湯槽４４へ戻る循環路が形成される。なお、温水循環ポンプ９３は制御ユニット６０によって制御される。具体的には、温水循環ポンプ９３は給湯暖房機５０のバーナ３８の燃焼中に駆動するように制御されている。即ち、温水循環ポンプ９３は、バーナ３８の燃焼で加熱された温水の一部を水循環路４に誘導して貯湯槽４４へ戻し、熱を回収するように駆動する。
なお、給湯暖房機５０には、給湯管９４の他、図示はしないが高温水用循環路や低温水用循環路や風呂追焚き用循環路が接続されている。
【００３８】
次に、図２を用いて制御ユニット６０とそれに接続される各種装置の構成を説明する。図２は制御ユニット６０に各種装置が接続される様子を示したブロック図である。なお、図２には本発明を特徴付けるセンサと装置のみを示している。制御ユニット６０は、発電ユニット２０と蓄熱ユニット１５の双方を構成する機器を統括的に制御する。
図２に示すように、制御ユニット６０は、ＣＰＵ１０２とＲＯＭ１０３とＲＡＭ１０５と出力ポート１０８と入力ポート１０７から構成される。これらＣＰＵ１０２、ＲＯＭ１０３およびＲＡＭ１０５はバス１０９によって出力ポート１０８および入力ポート１０７と相互に接続されている。
ＣＰＵ１０２は、ＲＯＭ１０３に格納された制御プログラムに従ってコージェネレーションシステム１０を構成する各種装置を統括的に制御する。ＲＯＭ１０３に格納されている制御プログラムには、各温度センサが検出する温度に基づいて三方弁３６の切替えや所定のポンプの駆動を行なう処理等を実現するためのプログラムが含まれている。ＲＡＭ１０５は、ワークメモリとして使用されるメイン記憶素子であって、温度等の各種データや出入力信号等が各種プログラムの実行に応じて格納される。
【００３９】
入力ポート１０７には、温度センサＴ１，Ｔ２が接続されている。また、入力ポート１０７は、給湯暖房機５０を介してリモコン８５から信号を受信することができる。
温度センサＴ１，Ｔ２は、各ハウジング１６，２１内の温度を所定のデータ信号に変換して出力する。これらの各温度センサは温度を常時測定し、その測定結果を常時出力している。
給湯暖房機５０は、リモコン８５を用いて使用者が設定した給湯設定温度を所定のデータ信号に変換にして出力する。各温度センサＴ１，Ｔ２や給湯暖房機５０から出力された信号は入力ポート１０７で受信され、入力ポート１０７で受信された信号はバス１０９を介してＣＰＵ１０２、ＲＯＭ１０３，ＲＡＭ１０５に取込まれる。ＲＡＭ１０５では、各温度センサＴ１，Ｔ２で測定された温度データが常時更新される（書換えられる）。
【００４０】
出力ポート１０８には、三方弁３６、熱媒循環ポンプ８、水循環ポンプ６、温水循環ポンプ９３、燃料電池２２、改質器３０、ミキシングユニット７２、給湯暖房機５０が接続されている。
三方弁３６は制御ユニット６０からの信号に基づいて出力口を切替える。各ポンプ６，８，９３は制御ユニット６０からの信号に基づいて駆動する。
改質器３０は、制御ユニット６０からの信号に基づいてその起動と停止を行なう。改質器３０が駆動しているときにはバーナ３２で加熱が行われる。燃料電池２２は、制御ユニット６０からの信号に基づいて発電運転を行なう。
給湯暖房機５０は、制御ユニット６０からの信号に基づいて第２出湯管７６から温水を誘導するように弁を開放する。この場合、供給される温水が設定温度よりも低い場合にはバーナ３８を用いて加熱を行なう。
ミキシングユニット７２は、制御ユニット６０からの信号に基づいて２つの入力口７２ａ，７２ｂの開口比率を変更する。
【００４１】
次に、図３を用いて制御ユニット６０が行なう処理について説明する。なお、以下で説明する処理は、本発明を特徴付ける処理、即ち熱媒循環経路２４や給水管６４等の配管の凍結防止処理についてのみ説明する。従って、ミキシングユニット７２での入力口７２ａ，７２ｂの開口比率の決定処理、決定された開口比率に従ってミキシングユニット７２を駆動する処理、給湯処理等については公知の処理が実施されればよく、本明細書での説明は省略するものとする。
なお、制御ユニット６０は、発電ユニットハウジング２１内の凍結防止処理と、蓄熱ユニットハウジング１６内の凍結防止処理を双方とも行なう。図中で示した「補助熱源機」とは、発電ユニットハウジング２１内の改質器３０を加熱するバーナ３２、又は蓄熱ユニットハウジング１６内の給湯暖房機５０のバーナ３８を示す。「補助熱源機」が改質器３０のバーナ３２であるときは「ハウジング」は発電ユニットハウジング２１を示し、「補助熱源機」が給湯暖房機５０のバーナ３８であるときは「ハウジング」は蓄熱ユニットハウジング１６を示す。
【００４２】
図３に示す凍結防止処理では、まずハウジング２１，１６内の温度が３℃以下であるか否かを判別する（ステップＳ１０）。温度センサＴ１，Ｔ２から受信しているハウジング２１，１６内の温度データが３℃以下になった場合（ＹＥＳの場合）、ハウジング２１，１６内の配管等が凍結する可能性があるため、ステップＳ２０に進んで補助熱源機３２，３８が運転中あるか否かを判別する。補助熱源機３２，３８が運転中であれば（ステップＳ２０でＹＥＳ）、既に燃焼によって生じた高温の燃焼ガスが、燃焼ガス管３５，４８を経て燃焼ガス吹出口３３，４７からハウジング２１，１６内に放出されているはずである。補助熱源機３２，３８が停止中であれば（ステップＳ２０でＮＯ）ステップＳ３０に進み、強制的に補助熱源機３２，３８を起動して燃焼させる。これによって、高温の燃焼ガスが、燃焼ガス吹出口３３，４７からハウジング２１，１６内に放出され、配管等の周辺の雰囲気温度を上昇させる。補助熱源機３２，３８の運転中は、ステップＳ４０に進み、ハウジング２１，１６内の温度が２０℃以上になったか否かを監視する。温度センサＴ１，Ｔ２から受信している温度データが２０℃以上になった場合（ＹＥＳの場合）、配管等の凍結の可能性はなくなるため、ステップＳ５０に進んで補助熱源機３２，３８を停止させて凍結防止処理を終了する。
なお、図３では補助熱源機３２，３８を一緒に説明しているが、実際には独立で制御される。発電ユニットハウジング２１内の温度センサＴ１から受信している温度データが３℃以下になれば、蓄熱ユニットハウジング１６内の温度センサＴ２から受信している温度データとは無関係に改質器３０のバーナ３２が起動する。また、蓄熱ユニットハウジング１６内の温度センサＴ２から受信している温度データが３℃以下になれば、発電ユニットハウジング２１内の温度センサＴ１から受信している温度データとは無関係に給湯暖房機５０のバーナ３８が起動する。
【００４３】
本実施例のコージェネレーションシステム１０では、発電ユニットハウジング２１内の熱媒循環経路２４やこれに接続されている給水管（図示省略）や蓄熱ユニットハウジング１６内の給水管６４等の配管の凍結防止は、補助熱源機３２，３８の燃焼によって発生する燃焼ガスを利用して行なわれる。即ち、改質器３０のバーナ３２が燃焼中であれば、その燃焼ガスを燃焼ガス吹出口３３から発電ユニットハウジング２１内に放出する。給湯暖房機５０のバーナ３８が燃焼中であれば、その燃焼ガスを燃焼ガス吹出口４７から蓄熱ユニットハウジング１６内に放出する。高温の燃焼ガスを放出することよって発電ユニットハウジング２１内や蓄熱ユニットハウジング１６内を加熱する。また、ハウジング２１，１６内の温度が低下し、配管等の凍結防止が必要なときに改質器３０のバーナ３２や給湯暖房機５０のバーナ３８が停止していれば、これらを強制的に駆動して燃焼ガスを放出させる。補助熱源機３２，３８の燃焼で生じる高温の燃焼ガスによって凍結防止が必要な箇所の雰囲気温度を上昇させ、凍結を防止する。
【００４４】
なお、本実施例では、ハウジング内の温度によって補助熱源機を強制的に駆動したが、外気温や給水管等の配管内の水温によって補助熱源機を駆動するようにしてもよい。
ここで、本発明に関連する参考例を述べる。上記実施例では、発電機の改質器を加熱するバーナや給湯暖房機のバーナといった補助熱源機の燃焼で生じる燃焼ガスを利用している。参考例では、例えば、これらの補助熱源機ではなく、配管の凍結防止のためのファンヒータを利用する。燃料ガスによって燃焼する小型のファンヒータを発電ユニットハウジング内や蓄熱ユニットハウジング内に配設し、発生する燃焼ガスを凍結防止を必要とする箇所に放出させる。ハウジング内の温度が所定の温度以下（例えば３℃以下）となったときにこのファンヒータを駆動し、ハウジング内の温度が別の所定の温度以上（例えば２０℃以上）となったときには凍結防止の必要がないとみなしてファンヒータを停止する。このようにすると、凍結防止が必要な箇所の雰囲気温度を上昇させ、凍結を防止することができる。
【００４５】
次に、本発明を具現化した第２実施例を図４，５を用いて説明する。図４は本実施例のコージェネレーションシステムの概略構成図であり、図５は制御ユニットで実施される処理のフローチャートである。
コージェネレーションシステムの構成について説明する。図４に示すコージェネレーションシステム１１０は、第１実施例で述べたコージェネレーションシステム１０とは、配管等の凍結防止方法が異なっている。したがって、以下では第１実施例と同一の部分の説明を省略し、異なる部分についてのみ説明する。
【００４６】
図４に示すように、コージェネレーションシステム１１０は、第１実施例のコージェネレーションシステム１０と同様に、電力と発電熱を発生する発電ユニット１２０と、発電ユニット１２０の発電熱を蓄熱し、この発電熱によって加熱される温水を利用する蓄熱ユニット１１５等から構成される。発電ユニット１２０は、燃料電池１２２と、改質器１３０等から構成され、これらは発電ユニットハウジング１２１に収納されている。燃料電池１２２の構成と、発電熱の回収方法と、改質器１３０の構成等は第１実施例と同様である。本実施例が第１実施例と異なるのは、燃焼ガスの熱を熱交換器７０で回収した後、第１実施例では、この燃焼ガスを発電ユニットハウジング２１内に放出して発電ユニットハウジング２１内を加熱したが、本実施例では、燃焼ガスが発電ユニットハウジング１２１の外部に放出される点である。また、本実施例では発電ユニットハウジング１２１内を通る水循環路１０４に後述する放熱機１８０が配設されている点も第１実施例とは異なる。
【００４７】
蓄熱ユニット１１５は、第１実施例と同様に、貯湯槽１４４と給湯暖房機１５０と制御ユニット１６０等から構成され、これらは蓄熱ユニットハウジング１１６に収納されている。水道水を給水する経路や、貯湯槽１４４内の温水を加熱する調温用燃焼装置である給湯暖房機１５０へ貯湯槽１４４内の温水を供給する経路や、その際のミキシングユニット１７２での温水の温度調整方法等は第１実施例と同様である。本実施例では、給湯暖房機１５０のバーナ１３８の燃焼ガスは蓄熱ユニットハウジング１１６の外部に排出される点において第１実施例とは異なっている。また、蓄熱ユニットハウジング１１６内を通る水循環路１０４には後述する放熱機１８４が配設されており、この点についても第１実施例とは異なっている。なお、給湯暖房機１５０に接続された給湯管１９４は、第１実施例とは異なり、分岐することなく洗面所や台所の蛇口と接続されている。
【００４８】
蓄熱ユニット１１５内の貯湯槽１４４と発電ユニット１２０の間には水循環路１０４が配設されている。水循環路１０４には水循環ポンプ１０６が配設されている。水循環ポンプ１０６が駆動することで貯湯槽１４４の温水が水循環路１０４内を循環する（図中矢印方向）。水循環ポンプ１０６は制御ユニット１６０によって制御駆動される。この制御については後述する。
水循環路の発電ユニット１２０から貯湯槽１４４への戻り経路は、貯湯槽１４４の上部に接続されている。また、水道水の給水管１６４は配管上に減圧弁１４２を有し、貯湯槽１４４の下部に接続されている。即ち、発電ユニット１２０で加熱された温水は貯湯槽１４４の上部から給水され、水道水は貯湯槽１４４の下部から給水される。このことから、貯湯槽１４４内の温水は上部が高温となり、下方になるに従って低温となる傾向がある。
【００４９】
水循環路１０４の貯湯槽１４４から発電ユニット１２０への送り経路には、第２三方弁１１４が配されており、この第２三方弁１１４は２つの入力口１１４ａ，１１４ｂと１つの出力口１１４ｃを持つ。水循環路１０４の送り経路と貯湯槽１４４は２箇所で接続されている。一方の送り経路１０４ａは貯湯槽１４４の下部と第２三方弁１１４の入力口１１４ａを接続している。他方の送り経路１０４ｂは貯湯槽１４４の上部と第２三方弁１１４の入力口１１４ｂを接続している。第２三方弁１１４の入力口１１４ａ，１１４ｂの何れかの入力口から入力された温水は、出力口１１４ｃから出力される。第２三方弁１１４は、制御ユニット１６０によって何れの入力口を開口するかが制御される。入力口１１４ａ，１１４ｂが切替えられることで、貯湯槽１４４の下方に貯湯されている低温の温水が誘導されるか（入力口１１４ａから出力口１１４ｃ）、上方に貯湯されている高温の温水が誘導されるか（入力口１１４ｂから出力口１１４ｃ）が切替えられる。
【００５０】
水循環路１０４の発電ユニット１２０から貯湯槽１４４への戻り経路には２つの放熱機１８０，１８４が配設されている。放熱機１８０は発電ユニットハウジング１２１内に配設され、放熱機１８４は蓄熱ユニットハウジング１１６内に配設されている。放熱機１８０，１８４にはそれぞれ熱動弁１８２，１８６が配設されており、これらの熱動弁１８２，１８６が開いたときに水循環路１０４内の温水が放熱機１８０，１８４内に誘導され、温水の持つ熱が放熱される。放熱機１８０には温度センサＴ３が配設され、放熱機１８４には温度センサＴ４が配設されており、それぞれ放熱機１８０，１８４内の温水の温度を監視している。なお、発電ユニットハウジング１２１内には温度センサＴ１が配設され、蓄熱ユニットハウジング１１６内には温度センサＴ２が配設されており、それぞれハウジング１２１，１１６内の温度を監視している。
【００５１】
次に、制御ユニット１６０が行なう処理について説明する。なお、第１実施例のときと同様に、以下で説明する処理は、本発明を特徴付ける処理、即ち配管等の凍結防止処理についてのみ説明する。なお、制御ユニット１６０は、発電ユニットハウジング１２１内の凍結防止処理と、蓄熱ユニットハウジング１１６内の凍結防止処理を双方とも行なう。図中で示した「ハウジング」は発電ユニットハウジング１２１又は蓄熱ユニットハウジング１１６を示す。
制御ユニット１６０が行なう凍結防止処理を図５を用いて説明する。凍結防止処理では、まず発電ユニット１２０が運転中であるか否かを判別する（ステップＳ１１０）。発電ユニット１２０が運転中であれば（ＹＥＳであれば）、水循環路１０４内を循環する温水はバーナ１３２によって加熱されるため、この熱を回収するべく処理される。即ち、ステップＳ１２０に進み、水循環路１０４に配された第２三方弁１１４の入力口を入力口１１４ａとし、水循環ポンプ１０６を起動させる（ステップＳ１３０）。これによって、貯湯槽１４４の下方の比較的低温の温水が発電ユニット１２０へ送られ、この温水がバーナ１３２で加熱され、加熱された温水が貯湯槽１４４へ戻るという、発電熱を回収する水循環が起こる。続いてステップＳ１４０に進み、ハウジング１２１，１１６内の温度が３℃以下であるか否かを判別する。外気温が０℃に達すると配管等が凍結してしまう可能性があるので、温度センサＴ１，Ｔ２から受信している温度データが３℃以下になった場合（ＹＥＳの場合）、ステップＳ１５０に進み、放熱機１８０，１８４に配された熱動弁１８２，１８６を開く。これによって、水循環路１０４内の温水の持つ熱が、放熱機１８２，１８６からハウジング１２１，１１６内に放熱されてハウジング１２１，１１６内の温度を上昇させる。
【００５２】
水循環路１０４内の温水の温度が低いと、放熱機１８０，１８４から放熱を行なってもハウジング１２１，１１６内を加温することができず、凍結防止効果が得られない場合がある。また、継続的に放熱機１８０，１８４からの放熱を行なうことによって水温が低下し、凍結防止効果が得られなくなる場合がある。このため、本実施例では、凍結防止効果が得られる水温を４０℃以上とし、ステップＳ１６０で放熱機１８０，１８４内の水温が４０℃以下であるか否かを判別する。温度センサＴ３，Ｔ４から受信している温度データが４０℃以下である場合（ＹＥＳの場合）、第２三方弁１１４の入力口を入力口１１４ａから入力口１１４ｂに切替える（ステップＳ１７０）。これによって、より高温と思われる貯湯槽１４４の上方の温水が水循環路１０４に誘導される。なお、温度センサＴ３，Ｔ４から受信している温度データが４０℃を上回る場合（ステップＳ１６０でＮＯの場合）は第２三方弁１１４の入力口は切替えない。放熱機１８０，１８４からの放熱は、ハウジング１２１，１１６内の配管が凍結する可能性のない温度（本実施例では２０℃以上）に達するまで継続される。温度センサＴ１，Ｔ２から受信している温度データが２０℃以上になった場合（ステップＳ１８０でＹＥＳの場合）、ステップＳ１９０に進んで熱動弁１８２，１８６を閉じて放熱機１８０，１８４からの放熱を停止し、凍結防止処理を終了する。
【００５３】
ステップＳ１１０で、発電ユニット１２０が運転停止中であれば（ＮＯであれば）、ハウジング１２１，１１６内の温度が３℃以下であるか否かを判別する（ステップＳ２００）。温度センサＴ１，Ｔ２から受信している温度データが３℃以下になった場合（ＹＥＳの場合）、ステップＳ２１０に進み、水循環路１０４に配された第２三方弁１１４の入力口を入力口１１４ｂとする。この状態で水循環ポンプ１０６を起動させ（ステップＳ２２０）、熱動弁１８２，１８６を開くことによって（ステップＳ２３０）、水循環路１０４に貯湯槽１４４の上方の高温水が誘導されて循環し、放熱機１８０，１８４から放熱される。放熱機１８０，１８４からの放熱は、ハウジング１２１，１１６内の配管が凍結する可能性のない温度（本実施例では２０℃以上）に達するまで継続される。温度センサＴ１，Ｔ２から受信している温度データが２０℃以上になった場合（ステップＳ２４０でＹＥＳの場合）、ステップＳ２５０に進んで水循環ポンプ１０６を停止させる。ステップＳ１９０に進んで熱動弁１８２，１８６を閉じて放熱機１８０，１８４からの放熱を停止し、凍結防止処理を終了する。
なお、図５では熱動弁１８２，１８６を一緒に説明しているが、実際には独立で制御される。発電ユニットハウジング１２１内の温度センサＴ１から受信している温度データが３℃以下になれば、蓄熱ユニットハウジング１１６内の温度センサＴ２から受信している温度データとは無関係に熱動弁１８２を開く。また、蓄熱ユニットハウジング１１６内の温度センサＴ２から受信している温度データが３℃以下になれば、発電ユニットハウジング１２１内の温度センサＴ１から受信している温度データとは無関係に熱動弁１８６を開く。
【００５４】
本実施例のコージェネレーションシステム１１０では、発電ユニットハウジング１２１内の熱媒循環経路１２４やこれに接続されている給水管（図示省略）や蓄熱ユニットハウジング１１６内の給水管１６４等の配管の凍結防止は、水循環路１０４内（つまり貯湯槽１４４内）の温水を循環させて、この温水の持つ熱を放熱機１８０，１８４から放熱することによって行なう。貯湯槽１４４内の下方の湯温が、凍結防止効果を得られる温度である場合は下方の温水を利用する。貯湯槽１４４内の下方の湯温が、凍結防止効果を得られる温度より低温であれば、貯湯槽１４４の上方の温水を利用する。また、改質器１３０のバーナ１３２が燃焼中であるときには、貯湯槽１４４の下方の低温の温水を利用してもこの温水はバーナ１３２によって加熱されて高温水となる。加熱された温水がハウジング１２１，１１６内の温度を効率よく上昇させ、配管等の凍結を防止することができる。このように、本実施例のコージェネレーションシステム１１０は、補助熱源機（改質器１３０のバーナ１３２）が運転中であれば利用し、停止中であれば貯湯槽１４４に貯湯されている温水の保持する熱量を有効利用することで、配管等の凍結防止効果を効率よく得ることができる。
【００５５】
次に、本発明の参考例を図６に示す。参考例のコージェネレーションシステム２１０と第２実施例のコージェネレーションシステム１１０は、放熱機の配設箇所が異なっている。したがって、以下では第２実施例と同一の部分の説明を省略し、異なる部分についてのみ説明する。
参考例のコージェネレーションシステム２１０では、風呂の追い焚きを行なうための第２の水循環路２８８が配設されている。第２水循環路２８８には熱動弁２８７と第２水循環路２８８内の湯水を循環させる第２水循環ポンプ２９１が配設されている。熱動弁２８７が開いて第２水循環ポンプ２９１が駆動すると、第２の水循環路２８８内の湯水は、図６に示すように貯湯槽２４４から給湯暖房機２５０に送られ、必要に応じてバーナ２３８で加熱され、熱交換器２８９を通過して浴槽２９０内の湯水と熱交換した後、貯湯槽２４４に戻される。この第２水循環路２８８は、発電ユニット２２０から貯湯槽２４４へ湯水を戻す水循環路２０４の戻り経路に接続されており、この戻り経路との接続箇所と貯湯槽２４４との間に放熱機２８４が配設されている。この放熱機２８４は蓄熱ユニットハウジング２１６内に配設されている。放熱機２８４には熱動弁２８６が配設されており、この熱動弁２８６が開いたときに第２水循環路２８８内の湯水が放熱機２８４に誘導され、湯水の持つ熱が放熱される。放熱機２８４には温度センサＴ５が配設されており、放熱機２８４内の温水の温度を監視している。なお、蓄熱ユニットハウジング２１６内には温度センサＴ２が配設されており、ハウジング２１６内の温度を監視している。
【００５６】
熱動弁２８６，２８７の開閉や第２水循環ポンプ２９１の駆動等は制御ユニット２６０によって制御される。具体的には第２実施例で行なった処理（図５参照）とほぼ同様である。第２実施例では初めに発電ユニット１２０が運転中であるかを判別した（図５のステップＳ１１０）。本参考例では貯湯槽２４４内の湯水を追い焚き用に加熱するバーナ２３８が運転中であるかを判別する。運転中でなければ、熱動弁２８７は閉じているため、熱動弁２８７を開いて第２水循環路２８８内に湯水を誘導する。また、第２実施例では水循環ポンプ１０６を起動させることで水循環路１０４内の湯水を循環させて放熱機１８０，１８４から放熱させた（図５のステップＳ１３０とステップＳ２２０）。本参考例では第２水循環ポンプ２９１を起動させることで第２水循環路２８８内の湯水を循環させて放熱機２８４から放熱させる。ハウジング２１６内の温度が３℃以下になると第２水循環ポンプ２９１を起動して第２水循環路２８８内の湯水を循環させ、熱動弁２８６を開いて放熱機２８４に湯水を誘導し、ハウジング２１６内が２０℃以上に加熱されるまで放熱させるように制御される。
【００５７】
本参考例のコージェネレーションシステム２１０では、蓄熱ユニットハウジング２１６内の配管の凍結防止は、浴槽２９０内の湯水を追い焚きするための第２水循環路２８８内（つまり貯湯槽２４４内）の湯水を循環させて、この湯水の持つ熱を放熱機２８４から放熱することによって行なう。なお、追い焚き運転が行なわれていないときに凍結防止のみを目的として第２水循環路２８８内の湯水を循環させる場合には熱交換器２８９に熱を入力することなく循環させる。第２実施例と同様に、貯湯槽２４４内の下方の湯温が、凍結防止効果を得られる温度である場合は下方の温水を利用する。貯湯槽２４４内の下方の湯温が、凍結防止効果を得られる温度より低温であれば、貯湯槽２４４の上方の温水を利用する。また、追い焚き用バーナ２３８が燃焼中であるときには、この熱を利用できるために貯湯槽２４４の下方の低温の温水を利用する。第２水循環路２８８内の湯水の持つ熱を放熱することによってハウジング２１６内の温度を効率よく上昇させ、配管等の凍結を防止することができる。このように、参考例のコージェネレーションシステム２１０は、補助熱源機（追い焚き用バーナ２３８）が運転中であれば利用し、停止中であれば貯湯槽２４４に貯湯されている温水の保持する熱量を有効利用することで、ハウジング２１６内の温度を上昇させて配管等の凍結防止効果を効率よく得ることができる。
【００５８】
参考例のコージェネレーションシステム２１０では放熱機２８４が浴槽２９０内の湯水を追い焚きする経路（第２水循環路２８８）に配設されている。配管が凍結する時間帯は主に深夜であり、通常入浴する時間帯に配管が凍結する可能性は極めて低い。実際には、浴槽２９０内の湯水を追い焚きしているときに配管等の凍結防止のために第２水循環路２８８内に湯水を循環させることはまずない。
なお、貯湯槽内の湯水が循環する暖房経路が配設されている場合には放熱機をその暖房経路に配設することによっても同様の効果を得ることができる。
【００５９】
コージェネレーションシステムに配される給水管等は、外気温の低下に伴って凍結する恐れがある。配管自体にヒータを取付ける方法はエネルギーの消費が多く、コスト高をも招く。また、イオン交換フィルタのカートリッジのように交換する部品であるために直接ヒータを取付けられないものもある。本発明のコージェネレーションシステムでは、給水管等の周辺の雰囲気温度を上昇させることによって凍結を防止する。これによって、凍結防止が必要な部材を広範囲に亘って凍結防止することができ、交換する部品の凍結をも防止することが可能となる。
【００６０】
なお、本明細書中に示した実施例では、発電機を収納する発電ユニットハウジングと貯湯槽や給湯暖房機等を収納する蓄熱ユニットハウジングとが別であったが、これらを同一のハウジングに収納してもよい。このようにすれば、発電ユニットの熱媒循環経路や貯湯槽への給水管の周辺を１つの加熱手段（燃焼ガス吹出口や放熱機）で加熱することが可能であり、より効率的である。
【００６１】
以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示にすぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。
また、本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組み合わせによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組み合わせに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成するものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】 第１実施例のコージェネレーションシステムの概略構成図。
【図２】 制御ユニットとその周辺のブロック図。
【図３】 制御ユニットで実施される処理のフローチャート。
【図４】 第２実施例のコージェネレーションシステムの概略構成図。
【図５】 制御ユニットで実施される処理のフローチャート。
【図６】 参考例のコージェネレーションシステムの概略構成図。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a cogeneration system (a combined electric and heat supply system). That is, the present invention relates to a system that obtains warm water using heat generated by power generation and uses the warm water to make life comfortable. More specifically, the present invention relates to a technique for preventing freezing of water used in a cogeneration system.
[0002]
[Prior art]
The cogeneration system is equipped with a generator that generates electric power and generated heat, a hot water tank, and a water circulation path that sends hot water in the hot water tank to the generator, heats it with the generated heat, and returns it to the hot water tank. Heat is generated by using the generated heat, and the heated hot water is stored in a hot water tank. The hot water in the hot water tank is adjusted to an appropriate temperature to use the hot water (for example, a floor heating system, a bath, Hot water is supplied to the shower and hot water tap. If hot water having a temperature higher than the hot water temperature required at the hot water use location is stored in the hot water storage tank, the hot water in the hot water storage tank can be mixed with the tap water to adjust to the required hot water temperature. If hot water at a temperature lower than that required at the hot water use location is stored in the hot water storage tank, it is necessary to further heat it with a temperature control combustion device that heats the hot water in the hot water storage tank. Since the heated hot water has only to be heated, the amount of heat required for heating can be reduced. Cogeneration systems are highly energy efficient.
[0003]
By the way, since the hot water stored in the hot water tank is supplied to the hot water use place and decreases, a hot water supply pipe for supplying tap water is provided in the hot water tank. In addition, as described above, a tap water supply pipe used for adjusting the temperature of the hot water in the hot water tank to an appropriate temperature is also provided. Furthermore, since pure water is used as a heat medium for recovering the heat generated by the fuel cell, a water supply pipe for replenishing the pure water is also required. Specifically, a tap water supply path is connected to the heat medium circulation path, and a filter made of ion exchange resin (hereinafter referred to as an ion exchange filter) is attached to the water supply path.
As described above, a tap water supply pipe is provided in the cogeneration system. The tap water easily reflects the outside air temperature. When the outside air temperature decreases, the water temperature of the tap water also decreases, and the tap water may freeze in the water supply pipe. For this reason, in many cases, a heater or the like for the purpose of preventing freezing is added to the water supply pipe itself. In the water heater, for example, a technique is disclosed in which an electric heater such as a ceramic heater is disposed at a plurality of locations in the water circuit and is energized to heat the water circuit (see Patent Document 1). In addition, a technique for preventing freezing of a water supply pipe by utilizing the heat of a hot water pipe provided in the water supply pipe is also disclosed (see Patent Document 2). In this technique, heat transfer members that connect a water supply pipe and a hot water supply pipe are arranged at a plurality of locations at predetermined intervals, and heat on the hot water supply pipe side is transmitted to the water supply pipe side to heat the water supply pipe.
[0004]
[Patent Document 1]
JP-A-9-229477
[Patent Document 2]
JP-A-11-336142
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, the cogeneration system has a large system volume and a long water supply path. For this reason, in the method of adding a heater as shown in Patent Document 1, a heater with a large capacity is required, and the number of heaters disposed increases, which increases the cost. If the amount of power required to prevent freezing is large, the advantages of the cogeneration system are lost. If much of the power generated by the cogeneration system is used to prevent freezing, the benefits of the combined heat and power system cannot be utilized.
Moreover, the ion exchange filter used for the purification of tap water is a cartridge type and must be attached and detached for replacement. For this reason, a heater or the like cannot be added to the ion exchange filter, and it is impossible to prevent freezing by adding a heater or the like.
In the cogeneration system, the water supply pipe freezes, and when not generating electricity, the heat medium that collects the generated heat (pure water is used in the case of a fuel cell) and the water circulation path between the generator and the hot water tank are frozen. And anti-freezing measures are also required. In the method shown in Patent Document 2, it is necessary to dispose a heat conductive member everywhere in the piping path in order to prevent freezing. In a cogeneration system having many piping paths, it is necessary to dispose many heat conductive members, which increases the overall weight and causes problems such as complicated piping.
[0006]
  The present inventionFuel cell typeGenerator(Hereafter, simply called a generator)It aims at providing the technique which prevents that the water in piping is prevented from freezing using the heat of a combined heat and power system instead of directly heating the heating medium circulation path and water circulation path.
[0007]
[Means, actions and effects for solving problems]
  One cogeneration system of the present invention is a system in which heat generated by power generation is used and anti-freezing measures are taken, and a generator that generates power and generated heat, and heat generated by the generator A heat medium circulation path for circulating the heat medium to be recovered;A heat medium circulation pump for circulating the heat medium in the heat medium circulation path;A reformer that supplies hydrogen to the generator, a combustion device for the reformer that is built in the reformer and heats the reformer, and a generator and a heat medium circulation pathHeat medium circulation pump andCombustion gas generated by the power generation unit housing that houses the reformer and the reformer combustion deviceCombustion gas after heating the reformer inside the reformerCombustion gas outlet for discharging the gas from the reformer into the power generation unit housing, the hot water storage tank, and the hot water in the hot water storage tank are sent to the power generation unit housing and heated with the generated heat through the heat medium in the heat medium circulation path. And a water circulation path that is heated by the reformer combustion device and returned to the hot water storage tank, a temperature sensor that detects any one of the outside air temperature, the temperature in the power generation unit housing, and the water temperature in the piping in the power generation unit housing, and non-power generation A controller for forcibly operating the reformer combustion device when the temperature detected by the temperature sensor is equal to or lower than a predetermined temperature.
[0008]
During operation of the generator, the power generation unit housing is heated by the heat generated by the generator and the reformer combustion device. Will never freeze. However, since the generated heat cannot be obtained while the generator is stopped, the temperature in the power generation unit housing may decrease when the outside air temperature decreases, and the piping in the power generation unit housing may freeze.
In the cogeneration system of the present invention, the reformer combustion device is forcibly operated when the outside air temperature, the temperature in the power generation unit housing, or the water temperature in the piping is lowered. As a result, the temperature in the power generation unit housing can be increased in the same manner as during power generation, and freezing of the piping and the like can be prevented.
In the system of the present invention, freezing can be prevented at low cost in order to prevent freezing with the heat of the combustion apparatus, and power that is not efficient in terms of obtaining heat is not used. Moreover, the heat generated in the combustion device is used for preventing freezing and is also used for heating and storing hot water in a hot water tank to maintain the overall thermal efficiency at an acceptable level.
In order to prevent freezing by raising the ambient temperature, it is effective for preventing freezing of the cartridge of the ion exchange filter which is difficult to attach a heater or the like. When the generator is shut down, the existing combustion device is diverted and forcibly driven to increase the temperature inside the power generation unit housing, thereby increasing the temperature in the heat medium circulation path, ion exchange filter, water supply pipe, and water circulation path. Can be prevented from freezing.
[0009]
  In this cogeneration system, the combustion gas when the reformer combustion device is forced to operateCombustion gas after heating the reformer inside the reformerIs discharged into the power generation unit housing.
  The combustion gas released by the combustion of the reformer combustion apparatus has a high temperature, and has a sufficient amount of heat to prevent freezing of water in piping or the like that may freeze. By discharging the combustion gas into the power generation unit housing, the temperature in the power generation unit housing can be increased efficiently, and freezing of the piping and the like can be prevented.
[0010]
  Another cogeneration system of the present invention includes a generator that generates electric power and generated heat, a hot water tank, a water circulation path that sends hot water in the hot water tank to the generator, heats it with the generated heat, and returns it to the hot water tank, A hot water supply device that has a built-in burner and heats the hot water in the hot water tank to a set temperature and supplies it to the hot water use location;A hot water circulation path for returning the hot water that has passed through the hot water supply device to the hot water tank, a hot water circulation pump for circulating the hot water in the hot water circulation path,A water supply pipe for supplying water to the hot water tank, and at least a water supply pipe and a hot water supply deviceAnd hot water circulation pumpThe heat storage unit housing that houses the combustion gas and the combustion gas generated by the hot water supply burnerCombustion gas after heating hot water inside the water heaterA combustion gas outlet for discharging the hot water supply device into the heat storage unit housing;A damper that switches the discharge destination of the combustion gas after heating the hot water to either the combustion gas outlet or the outside of the heat storage unit housing;A temperature sensor that detects any one of the outside air temperature, the temperature in the heat storage unit housing, and the water temperature in the water supply pipe, and the burner is forcibly activated when the temperature detected by the temperature sensor is below a predetermined temperature. To driveThe combustion gas is discharged from the combustion gas outlet and the hot water circulation pump is forcibly operated.Control device.
[0011]
  In the cogeneration system, when the hot water in the hot water tank is supplied to the hot water use location, in case the temperature of the hot water in the hot water tank is low,Hot water supply with built-in burnerEquipment (hot water heater, etc.) is provided. In the cogeneration system of the present invention, when the outside air temperature, the temperature in the heat storage unit housing, or the water temperature in the water supply pipe decreases.Water heater burnerForce to drive. As a result, the ambient temperature in the heat storage unit housing can be raised, and freezing of piping and the like can be prevented. That is, even when the operation of the generator is stopped, the existing combustion device is diverted and forcibly driven to increase the temperature in the heat storage unit housing and prevent the water supply pipe from freezing.
  An ion exchange filter disposed in a water supply pipe connected to a heat medium circulation path in the generator may be disposed in the heat storage unit housing due to space limitations. Even in this case,Water heater burnerSince the ambient temperature around the ion exchange filter rises due to combustion, the ion exchange filter can be prevented from freezing.
[0012]
  In this cogeneration system, the combustion gas when the burner of the water heater is forcibly operated(Combustion gas after heating hot water inside hot water supply system)Is discharged into the heat storage unit housing.
  Combustion gas generated when the burner of a hot water supply device burns is a water supply pipe that can freeze (a water supply pipe that supplies tap water to a hot water tank or tap water used to regulate the temperature of hot water to be supplied It has a sufficient amount of heat to prevent freezing of the water supply pipe). By releasing this combustion gas into the heat storage unit housing, the temperature can be raised, and the ambient temperature around the water supply pipe can be raised to prevent freezing.
  In order to more efficiently use the heat quantity of the combustion gas generated by the combustion of the burner of the hot water supply device, it is desirable to provide the heat storage unit housing with heat insulation. However, in that case, in order to prevent incomplete combustion, it is preferable to provide an intake duct in the water heater. Also, if the temperature inside the heat storage unit housing rises excessivelyIsExhaust path of water heaterofdamperExhaust directly atIt is preferable.
[0013]
  In this cogeneration system,Hot water supplyA hot water circulation path that returns the hot water that has passed through the device to the hot water tank, and a hot water circulation pump that circulates the hot water in the hot water circulation path,Hot water supplyapparatusBurnerThere may be provided a control device for forcibly operating the hot water circulation pump during forced operation.
  In this way,Hot water supplyapparatusBurnerThe hot water is further heated by circulating the hot water in the hot water circulation path when is burning. The heated hot water returns to the hot water tank and further raises the hot water temperature in the hot water tank. That is,Hot water supplyapparatusBurnerBy driving the hot water circulation pump when is burning, it prevents freezing of water supply pipes, etc.Hot water supplyapparatusBurnerThe heat generated from the can be recovered, and the energy efficiency is further improved.
[0017]
  Another cogeneration system of the present invention houses a generator that generates electric power and generated heat, a heat medium circulation path that circulates a heat medium that collects the generated heat of the generator, and the generator and the heat medium circulation path. A power generation unit housing, a hot water storage tank, a water circulation path that sends hot water in the hot water storage tank to the generator, heats it with generated heat through the heat medium in the heat medium circulation path, and returns it to the hot water storage tank, and hot water in the water circulation path A water circulation pump that circulates water, and a heat dissipating means that is disposed in the water circulation path to dissipate heat in the water circulation path into the power generation unit housing,A temperature sensor that detects any one of an outside air temperature, a temperature in the power generation unit housing, and a water temperature of the piping in the power generation unit housing;Non-power generationYes, detected by temperature sensorA controller for forcibly operating the water circulation pump when the temperature is equal to or lower than a predetermined temperature;
[0018]
This cogeneration system includes a water circulation path for recovering generated heat in a hot water storage tank. Hot water heated by generated heat circulates in the water circulation path. On the other hand, a heat radiating means is disposed in the water circulation path in the power generation unit housing, and the heat of the hot water in the water circulation path is radiated. As a result, the temperature in the power generation unit housing can be increased, and freezing of the heat medium circulation path, the water supply pipe, the ion exchange filter, and the like connected to the generator can be prevented.
Normally, the hot water circulation in the water circuit is also stopped while the generator is shut down. In this cogeneration system, the water circulation pump is forcibly driven when the outside air temperature, the temperature in the power generation unit housing, or the temperature of the hot water in the pipe decreases. Thereby, the hot water in the hot water tank circulates through the water circulation path and is radiated into the power generation unit housing. That is, when the temperature in the heat medium circulation path, the water supply pipe and the ion exchange filter reaches a temperature that may freeze, the heat stored in the hot water storage tank is dissipated, and the temperature in the power generation unit housing is increased. Freezing prevention can be performed.
[0019]
  In this cogeneration system, the path for returning the hot water in the water circulation path from the generator to the hot water storage tank is branched into a path that passes through the heat dissipation means and a path that does not pass through the heat dissipation means,Detected by temperature sensorWhen the temperature is below the specified temperature, the route through the heat dissipation means is selectedThe
  In this way, when there is no possibility that the heat medium circulation path, the water supply pipe, etc. in the power generation unit housing will freeze, the hot water in the water circulation path does not pass through the heat radiation means in the power generation unit housing and is radiated wastefully. There is nothing, and the generated heat can be efficiently recovered and stored in the hot water storage tank. Only when there is a possibility that the heat medium circulation path or the water supply pipe in the power generation unit housing is frozen, the heat is radiated from the heat radiation means in the power generation unit housing, and the freezing is prevented by raising the ambient temperature.
[0020]
  Still another cogeneration system of the present invention includes a generator that generates electric power and generated heat, a hot water storage tank, a water supply pipe that supplies water to the hot water storage tank, a heat storage unit housing that houses at least the water supply pipe, A water circulation path that sends hot water to the generator and heats it with the generated heat to return it to the hot water storage tank, a water circulation pump that circulates the hot water in the water circulation path, and a water circulation path that heats the water circulation path inside the heat storage unit housing Radiating means for radiating heat,A temperature sensor for detecting any one of the outside air temperature, the temperature in the heat storage unit housing, and the water temperature in the water supply pipe;Non-power generationYes, detected by temperature sensorA controller for forcibly operating the water circulation pump when the temperature is equal to or lower than a predetermined temperature;
[0021]
This cogeneration system includes a water circulation path for recovering generated heat in a hot water storage tank. Hot water heated by generated heat circulates in the water circulation path. On the other hand, a heat radiating means is disposed in the water circulation path in the heat storage unit housing, and the heat of the hot water in the water circulation path is radiated. As a result, the temperature in the heat storage unit housing can be raised, and freezing of the water supply pipe and the hot water pipe connected to the hot water storage tank can be prevented.
Normally, the hot water circulation in the water circuit is also stopped while the generator is shut down. In this cogeneration system, the water circulation pump is forcibly driven when the outside air temperature, the temperature in the heat storage unit housing, or the temperature of the hot water in the pipe decreases. As a result, the hot water in the hot water tank circulates through the water circulation path and is radiated into the heat storage unit housing. That is, when the temperature in the water supply pipe or the like reaches a temperature at which there is a possibility of freezing, the heat stored in the hot water storage tank is dissipated to increase the temperature in the heat storage unit housing, thereby preventing freezing.
When the ion exchange filter is disposed in the heat storage unit housing, the ion exchange filter is prevented from freezing because the heat is released from the heat radiating means in the heat storage unit housing and the ambient temperature rises.
[0022]
  In this cogeneration system, the path for returning the hot water in the water circulation path from the generator to the hot water storage tank is branched into a path that passes through the heat dissipation means and a path that does not pass through the heat dissipation means,Detected by temperature sensorWhen the temperature is below the specified temperature, the route through the heat dissipation means is selectedThe
  In this way, when there is no possibility of the water supply pipe in the heat storage unit housing freezing, the hot water in the water circulation path does not pass through the heat radiating means in the heat storage unit housing and is not dissipated wastefully. Can be efficiently recovered. Only when there is a possibility that the water supply pipe in the heat storage unit housing is frozen, heat is radiated from the heat radiating means in the heat storage unit housing, and the ambient temperature is raised to prevent freezing.
[0023]
The return path from the generator to the hot water tank in the water circuit is connected to the upper part of the hot water tank, and the feed path from the hot water tank to the generator in the water circuit is connected to the lower part of the hot water tank. A path connected to the upper part of the hot water tank, and when the generator is in operation or the temperature in the water circulation path is equal to or higher than a predetermined temperature, the path connected to the lower part of the hot water tank is selected, and the generator When the operation is stopped or when the temperature in the water circulation path is lower than the predetermined temperature, a path connected to the upper part of the hot water tank may be selected.
In this way, during operation of the generator, hot water heated by the generated heat is introduced from the upper part of the hot water tank, so the hot water in the hot water tank becomes hot at the upper part of the hot water tank and becomes lower as it goes downward. A temperature gradient is formed. If the operation of the generator is continued, the water temperature below the hot water tank gradually rises, eventually the temperature gradient of the hot water in the hot water tank is eliminated, and the temperature of the hot water below becomes equal to the temperature of the hot water above. .
During operation of the generator, the hot water in the water circulation path is heated by the generated heat, so that a temperature sufficient to prevent freezing can be obtained even when using relatively low temperature hot water below the hot water tank. . Even when the generator is shut down, the hot water below the hot water tank can be used to prevent freezing if the hot water below the hot water tank is at a temperature sufficient to prevent freezing of the water supply pipe and the like. .
When the generator is stopped, the hot water in the water circulation path is not heated, so the temperature of the hot water in the hot water tank gradually decreases. When the generator operation stops and the temperature of the hot water in the hot water tank drops, and the hot water below the hot water tank becomes insufficient to prevent freezing of the water pipes, etc., the path is switched and the hot water tank High temperature hot water above can be used to prevent freezing.
[0027]
  The power generation unit housing and the heat storage unit housing may be separate or integrated. That is, the generator and the hot water storage tank may be stored in the same housing, or may be stored in different housings. When housed in an integral housing, for example, combustion gas generated by the combustion of the reformer combustion device can be released near the water supply pipe for supplying tap water to the hot water storage tank to prevent freezing. OrHot water supplyapparatusBurnerIt is also possible to prevent freezing by releasing the combustion gas generated by the combustion in the vicinity of the heat medium circulation path. Alternatively, with one heat dissipating means arranged in the water circulation path, the ambient temperature in the vicinity of the heating medium circulation path is raised to prevent freezing, and at the same time, the ambient temperature in the vicinity of the water supply pipe supplying water to the hot water tank is also raised to freeze. It can also be prevented.
[0028]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described.
(Embodiment 1) A combustion gas outlet for releasing combustion gas generated from a burner for heating the reformer is disposed in a power generation unit housing that houses the generator. The combustion gas outlet is disposed in the vicinity of a heat medium circulation path and a tap water supply pipe for replenishing the heat medium. When there is a possibility that water in the heat medium circulation path or water in the water supply pipe is frozen, combustion gas is released from the combustion gas outlet and the ambient temperature is raised to prevent freezing.
(Mode 2) A combustion gas outlet for discharging combustion gas generated from a burner that heats hot water is disposed in a heat storage unit housing that houses a hot water heater and a hot water storage tank. The combustion gas outlet is disposed in the vicinity of a water supply pipe for supplying tap water to the hot water storage tank and a hot water supply pipe for adjusting the hot water temperature by mixing with hot water in the hot water storage tank. When water in the water supply pipe is likely to freeze, the combustion gas is discharged from the combustion gas outlet and the ambient temperature is raised to prevent freezing.
(Mode 3) A fan heater for preventing freezing of the water supply pipe is disposed in the housing. Combustion gas is discharged from the fan heater to raise the ambient temperature and prevent freezing.
(Mode 4) A radiator that dissipates heat of the hot water in the water circulation path is disposed in the water circulation path in the power generation unit housing. The radiator is disposed in the vicinity of a heat medium circulation path and a tap water supply pipe for replenishing the heat medium. When water in the heat medium circulation path or water in the water supply pipe is likely to freeze, the radiator dissipates heat and raises the ambient temperature to prevent freezing.
(Form 5) The water circulation path in the heat storage unit housing is provided with a radiator that radiates heat of the hot water in the water circulation path. The radiator is disposed in the vicinity of a water supply pipe for supplying tap water to the hot water storage tank and a hot water supply pipe for adjusting the hot water temperature by mixing with hot water in the hot water storage tank. When water in the water supply pipe is likely to freeze, the radiator dissipates heat and raises the ambient temperature to prevent freezing.
(Mode 6) A radiator for dissipating the heat of the hot water in the second water circulation path is disposed in the second water circulation path for bathing in the heat storage unit housing. The radiator is disposed in the vicinity of a water supply pipe for supplying tap water to the hot water storage tank and a hot water supply pipe for adjusting the hot water temperature by mixing with hot water in the hot water storage tank. When water in the water supply pipe is likely to freeze, the radiator dissipates heat and raises the ambient temperature to prevent freezing.
(Embodiment 7) Freezing is prevented by heating the vicinity of a portion that is likely to freeze and raising the ambient temperature.
[0029]
【Example】
A first embodiment embodying the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a cogeneration system according to the present embodiment, FIG. 2 is a block diagram of a control unit and its periphery, and FIG. 3 is a flowchart of processing executed by the control unit.
The configuration of the cogeneration system will be described. As shown in FIG. 1, the cogeneration system 10 includes a power generation unit 20 that generates electric power and generated heat, a heat storage unit 15 that stores the generated heat of the power generation unit 20, and uses hot water heated by the generated heat. Consists of The power generation unit 20 includes a fuel cell 22, a reformer 30, and the like, which are housed in a power generation unit housing 21. The reformer 30 generates hydrogen gas from hydrocarbon-based raw fuel gas. Since a high temperature is required to efficiently generate hydrogen, the reformer 30 has a burner 32 built therein. In addition, a combustion gas pipe 34 is connected to the reformer 30, and the combustion gas pipe 34 is disposed so as to pass through the heat exchanger 70. A combustion gas outlet 33 is connected to the end of the combustion gas pipe 34. With this configuration, the combustion gas of the burner 32 is input to the heat exchanger 70 through the combustion gas pipe 34 and the heat is recovered, and then discharged from the combustion gas outlet 33 into the power generation unit housing 21 (in the drawing). Arrow). A temperature sensor T <b> 1 is disposed in the power generation unit housing 21. The reformer 30 is driven and controlled by the control unit 60. 25 shown in the figure is a cis turn.
[0030]
The fuel cell 22 is composed of a plurality of cells. A pipe (not shown) communicating with the reformer 30 is connected to the fuel cell 22. Hydrogen gas generated by the reformer 30 is supplied to the fuel cell 22 through the piping. The fuel cell 22 takes in oxygen in the air and generates electric power by reacting the taken-in oxygen with hydrogen gas supplied from the reformer 30. The fuel cell 22 generates heat during power generation. A heat medium circulation path 24 is connected to the fuel cell 22, and the heat medium in the heat medium circulation path 24 collects generated heat generated during power generation. In this embodiment, pure water is used as the heat medium. Pure water is obtained by passing tap water through a pure water device (not shown). Specifically, a tap water supply pipe is connected to the heat medium circulation path, and an ion exchange resin filter (hereinafter referred to as an ion exchange filter) is attached to the water supply pipe. The ion exchange filter is a cartridge type, and is replaced when the function is deteriorated. A heat medium circulation pump 8 is disposed in the heat medium circulation path 24. The heat medium circulation pump 8 is driven and controlled by the control unit 60.
[0031]
The heat medium circulation path 24 is disposed so as to pass through the heat exchanger 74. With this configuration, the heat generated by the fuel cell 22 recovered by the heat medium is input to the heat exchanger 74.
A three-way valve 36 is disposed in the heat medium circulation path 24. The three-way valve 36 includes one input port and two output ports. The heat medium circulation path 24 is bifurcated by the three-way valve 36. The heat medium circulation path 24 connected to one output port of the three-way valve 36 is disposed via the radiator 28, and the heat medium circulation path 24 connected to the other output port connects the heat radiator 28. It is arranged so as not to intervene. The output port of the three-way valve 36 is controlled by the control unit 60. This control switches whether the heat medium circulates through the radiator 28 or circulates without going through the radiator 28. Specifically, when the heat medium temperature measured by a temperature sensor (not shown) is abnormally high, the output port of the three-way valve 36 is switched so that the heat medium circulates through the radiator 28. The radiator 28 cools the heat medium by blowing air, for example.
[0032]
The heat storage unit 15 includes a hot water tank 44, a hot water heater 50, a control unit 60, and the like, which are housed in a heat storage unit housing 16. The heat storage unit housing 16 is covered with a heat insulating material. A water circulation path 4 is disposed between the power generation unit 20 and the hot water storage tank 44. The water circulation path 4 draws hot water from the lower part of the hot water tank 44 and returns the hot water to the upper part of the hot water tank 44. The water circulation path 4 is disposed so as to pass through the two heat exchangers 70 and 74 in the power generation unit 20. A water circulation pump 6 is disposed in the water circulation path 4. When the water circulation pump 6 is driven, the hot water in the hot water storage tank 44 circulates in the water circulation path 4 (circulates in the direction of the arrow in the figure). The hot water circulating in the water circulation path 4 is heated by the heat exchangers 70 and 74 to increase the temperature, and is stored again in the hot water storage tank 44. The water circulation pump 6 is driven and controlled by the control unit 60. Specifically, the water circulation pump 6 is controlled to be driven during the power generation operation of the fuel cell 22.
[0033]
The heat storage unit 15 is provided with a water supply pipe 64 for supplying tap water. The water supply pipe 64 is bifurcated at the first branch point 65. A pressure reducing valve 42 is provided in the middle of the water supply pipe 64 to maintain the water pressure in the hot water tank 44 below the pressure resistance of the hot water tank 44. The first water supply pipe 64 a is connected to the lower part of the hot water tank 44 and supplies tap water to the hot water tank 44. The second water supply pipe 64b is connected to one input port of a mixing unit 72 described later. A temperature sensor (not shown) is disposed in the second water supply pipe 64b.
[0034]
Two pipes are connected to the upper part of the hot water tank 44. One is a first hot water discharge pipe 52 and the other is a drain pipe 54 via a pressure relief valve 58. The other end of the first hot water discharge pipe 52 is connected to one input port of a mixing unit 72 (described later). Hot water in the hot water storage tank 44 is sent to the mixing unit 72 via the first hot water discharge pipe 52. The first tapping pipe 52 is provided with a temperature sensor (not shown).
When the hot water storage tank 44 exceeds the pressure resistance, the pressure relief valve 58 acts, and the hot water in the hot water storage tank 44 is guided to the drain pipe 54 via the pressure relief valve 58 and drained.
[0035]
The mixing unit 72 has two input ports 72a and 72b and one output port 72c. In this mixing unit 72, hot water from the hot water storage tank 44 is input to one input port 72a via the first hot water discharge pipe 52, and tap water is input to the other input port 72b via the second water supply pipe 64b. Is done. Each of the two input ports 72a and 72b of the mixing unit 72 has a variable opening degree. That is, the input ratio of hot water and tap water is variable. The opening degree of the two input ports 72a and 72b is controlled by the control unit 60. By controlling the opening degree, for example, it is possible to shut off the tap water (close the input port 72b) and input only the hot water from the first hot water discharge pipe 52 to the mixing unit 72 (open the input port 72a). Conversely, it is also possible to input only the tap water from the second water supply pipe 64 (open the input port 72b) by shutting off the hot water (closing the input port 72a). Also, the input ratio can be set to 70% hot water and 30% tap water, for example. In the mixing unit 72, the input hot water and tap water are mixed. A second hot water discharge pipe 76 is connected to the output port 72 c of the mixing unit 72. The second hot water outlet pipe 76 is connected to the hot water supply heater 50. The hot water mixed by the mixing unit 72 is supplied to the hot water heater 50 through the second hot water outlet pipe 76.
[0036]
In addition, although the pump is not arrange | positioned at the 1st hot water pipe 52 and the 2nd hot water pipe 76, the hot water of the hot water storage tank 44 is induced | guided | derived to the hot water heater 50 as follows. The hot water tank 44 is always filled with hot water. Although the supply pressure of the tap water is reduced by the pressure reducing valve 42, the supply pressure of the reduced tap water is always applied to the hot water in the hot water storage tank 44. When the valve (not shown) provided in the hot water heater 50 or a faucet (not shown) connected to the end of the hot water pipe 94a is opened by this direct pressure action, the hot water in the hot water storage tank 44 is heated by the first hot water pipe 52. Then, the hot water heater 50 is guided through the mixing unit 72 and the second hot water outlet pipe 76.
[0037]
The hot water heater 50 is provided with a burner 38. The burner 38 of the hot water heater 50 burns using gas as fuel. The gas is introduced from a gas pipe 49 connected to the hot water heater 50. The burner 38 can burn with variable heating capacity. The hot water heater 50 is provided with an intake duct 51 for burning the burner 38. The hot water heater 50 is connected to a combustion gas pipe 48 that recovers the combustion gas of the burner 38. The combustion gas is discharged from the combustion gas outlet 47 into the heat storage unit housing 16 through the combustion gas pipe 48 (arrow in the figure). The combustion gas pipe 48 is provided with a damper 46 having an actuator, and discharges combustion gas to the outside of the heat storage unit housing 16 when the temperature inside the heat storage unit housing 16 rises excessively. A temperature sensor T <b> 2 is disposed in the heat storage unit housing 16. The burner 38 is driven and controlled by the control unit 60.
A hot water supply pipe 94 is connected to the hot water supply heater 50, and a temperature sensor (not shown) is provided in the hot water supply pipe 94. The hot water supply pipe 94 is bifurcated in the middle, and one side 94a of the hot water supply pipe 94 is connected to, for example, a bathroom or a kitchen faucet. The hot water supply temperature in the bathroom or kitchen is set by operating a remote controller (not shown) (see FIG. 2) in advance. Further, the other 94b of the hot water supply pipe 94 is connected to a return path of the water circulation path 4 (path from the power generation unit 20 to the hot water storage tank 44), and a hot water circulation pump 93 is disposed in the hot water supply pipe 94b. When the hot water circulation pump 93 is driven, the hot water in the hot water tank 44 is sent to the hot water heater 50 through the mixing unit 72, mixed with the return path of the water circulation path 4 through the hot water pipe 94b, and returned to the hot water tank 44. A circulation path is formed. The hot water circulation pump 93 is controlled by the control unit 60. Specifically, the hot water circulation pump 93 is controlled so as to be driven during combustion of the burner 38 of the hot water heater 50. That is, the hot water circulation pump 93 drives a part of the hot water heated by the combustion of the burner 38 to the water circulation path 4 and returns it to the hot water storage tank 44 to recover heat.
In addition to the hot water supply pipe 94, the hot water supply heater 50 is connected to a high temperature water circulation path, a low temperature water circulation path, and a bath tracking circulation path (not shown).
[0038]
Next, the configuration of the control unit 60 and various devices connected thereto will be described with reference to FIG. FIG. 2 is a block diagram showing how various devices are connected to the control unit 60. FIG. 2 shows only sensors and devices that characterize the present invention. The control unit 60 comprehensively controls devices that constitute both the power generation unit 20 and the heat storage unit 15.
As shown in FIG. 2, the control unit 60 includes a CPU 102, a ROM 103, a RAM 105, an output port 108, and an input port 107. These CPU 102, ROM 103, and RAM 105 are mutually connected to an output port 108 and an input port 107 by a bus 109.
The CPU 102 comprehensively controls various devices constituting the cogeneration system 10 according to a control program stored in the ROM 103. The control program stored in the ROM 103 includes a program for realizing a process of switching the three-way valve 36 or driving a predetermined pump based on the temperature detected by each temperature sensor. The RAM 105 is a main storage element used as a work memory, and stores various data such as temperature and input / output signals according to the execution of various programs.
[0039]
Temperature sensors T1 and T2 are connected to the input port 107. The input port 107 can receive a signal from the remote controller 85 via the hot water heater 50.
The temperature sensors T1 and T2 convert the temperatures in the housings 16 and 21 into predetermined data signals and output them. Each of these temperature sensors constantly measures the temperature and constantly outputs the measurement result.
The hot water heater 50 converts the hot water set temperature set by the user using the remote controller 85 into a predetermined data signal and outputs it. Signals output from the temperature sensors T1 and T2 and the hot water heater 50 are received by the input port 107, and the signals received by the input port 107 are taken into the CPU 102, ROM 103, and RAM 105 via the bus 109. In the RAM 105, the temperature data measured by each temperature sensor T1, T2 is constantly updated (rewritten).
[0040]
The output port 108 is connected to the three-way valve 36, the heat medium circulation pump 8, the water circulation pump 6, the hot water circulation pump 93, the fuel cell 22, the reformer 30, the mixing unit 72, and the hot water heater 50.
The three-way valve 36 switches the output port based on a signal from the control unit 60. Each pump 6, 8, 93 is driven based on a signal from the control unit 60.
The reformer 30 starts and stops based on a signal from the control unit 60. When the reformer 30 is driven, heating is performed by the burner 32. The fuel cell 22 performs a power generation operation based on a signal from the control unit 60.
The hot water heater 50 opens the valve so as to guide the hot water from the second hot water discharge pipe 76 based on the signal from the control unit 60. In this case, when the supplied hot water is lower than the set temperature, the burner 38 is used for heating.
The mixing unit 72 changes the opening ratio of the two input ports 72a and 72b based on the signal from the control unit 60.
[0041]
Next, processing performed by the control unit 60 will be described with reference to FIG. In addition, the process demonstrated below demonstrates only the process which characterizes this invention, ie, the freeze prevention process of piping, such as the heat-medium circulation path 24 and the feed water pipe 64. FIG. Therefore, it is only necessary to perform known processes for the process of determining the opening ratio of the input ports 72a and 72b in the mixing unit 72, the process of driving the mixing unit 72 according to the determined opening ratio, the hot water supply process, and the like. The explanation in the book shall be omitted.
The control unit 60 performs both the freeze prevention process in the power generation unit housing 21 and the freeze prevention process in the heat storage unit housing 16. The “auxiliary heat source device” shown in the drawing indicates the burner 32 that heats the reformer 30 in the power generation unit housing 21 or the burner 38 of the hot water heater 50 in the heat storage unit housing 16. When the “auxiliary heat source” is the burner 32 of the reformer 30, the “housing” indicates the power generation unit housing 21, and when the “auxiliary heat source” is the burner 38 of the hot water heater 50, the “housing” stores heat. A unit housing 16 is shown.
[0042]
In the anti-freezing process shown in FIG. 3, it is first determined whether or not the temperature in the housings 21 and 16 is 3 ° C. or less (step S10). If the temperature data in the housings 21 and 16 received from the temperature sensors T1 and T2 is 3 ° C. or less (in the case of YES), the piping in the housings 21 and 16 may be frozen, so the step It progresses to S20 and it is discriminate | determined whether the auxiliary heat source machines 32 and 38 are driving | running. If the auxiliary heat source devices 32 and 38 are in operation (YES in step S20), the high-temperature combustion gas already generated by the combustion passes through the combustion gas pipes 35 and 48 and passes through the combustion gas outlets 33 and 47 to the housings 21 and 16. Should have been released inside. If the auxiliary heat source machines 32 and 38 are stopped (NO in step S20), the process proceeds to step S30, where the auxiliary heat source machines 32 and 38 are forcibly activated and burned. As a result, high-temperature combustion gas is discharged from the combustion gas outlets 33 and 47 into the housings 21 and 16, and the ambient temperature around the piping and the like is increased. During the operation of the auxiliary heat source units 32 and 38, the process proceeds to step S40, and it is monitored whether or not the temperature in the housings 21 and 16 has become 20 ° C. or higher. If the temperature data received from the temperature sensors T1 and T2 is 20 ° C. or higher (in the case of YES), there is no possibility of freezing of the piping etc., so the process proceeds to step S50 and the auxiliary heat source machines 32 and 38 are stopped. The freeze prevention process is terminated.
Although the auxiliary heat source devices 32 and 38 are described together in FIG. 3, they are actually controlled independently. If the temperature data received from the temperature sensor T1 in the power generation unit housing 21 is 3 ° C. or less, the burner of the reformer 30 is independent of the temperature data received from the temperature sensor T2 in the heat storage unit housing 16. 32 is activated. If the temperature data received from the temperature sensor T2 in the heat storage unit housing 16 is 3 ° C. or less, the hot water heater 50 is independent of the temperature data received from the temperature sensor T1 in the power generation unit housing 21. The burner 38 is activated.
[0043]
In the cogeneration system 10 of the present embodiment, the freezing prevention of the heat medium circulation path 24 in the power generation unit housing 21 and the water supply pipe (not shown) connected to the heat medium circulation path 24 and the water supply pipe 64 in the heat storage unit housing 16 is prevented. Is performed using the combustion gas generated by the combustion of the auxiliary heat source machines 32 and 38. That is, if the burner 32 of the reformer 30 is burning, the combustion gas is discharged from the combustion gas outlet 33 into the power generation unit housing 21. If the burner 38 of the hot water heater 50 is burning, the combustion gas is discharged from the combustion gas outlet 47 into the heat storage unit housing 16. The inside of the power generation unit housing 21 and the heat storage unit housing 16 are heated by releasing high-temperature combustion gas. Further, if the temperature in the housings 21 and 16 is lowered and the burner 32 of the reformer 30 and the burner 38 of the hot water heater 50 are stopped when it is necessary to prevent freezing of pipes or the like, these are forcibly forced. Drive to release combustion gas. The high temperature combustion gas generated by the combustion of the auxiliary heat source units 32 and 38 raises the ambient temperature of the place where antifreezing is necessary, thereby preventing freezing.
[0044]
  In the present embodiment, the auxiliary heat source device is forcibly driven by the temperature in the housing, but the auxiliary heat source device may be driven by the outside air temperature or the water temperature in the piping such as the water supply pipe.
  Here, a reference example related to the present invention will be described. the aboveIn the embodiment, combustion gas generated by combustion of an auxiliary heat source machine such as a burner for heating a reformer of a generator or a burner for a hot water heater is used.In the reference example, for exampleUse fan heaters to prevent freezing of piping instead of these auxiliary heat source machinesDo. A small fan heater that burns with the fuel gas is disposed in the power generation unit housing or the heat storage unit housing, and the generated combustion gas is discharged to a place where it is necessary to prevent freezing. The fan heater is driven when the temperature in the housing becomes lower than a predetermined temperature (for example, 3 ° C or lower), and freeze prevention is performed when the temperature in the housing becomes higher than another predetermined temperature (for example, 20 ° C or higher). It is assumed that there is no need for this, and the fan heater is stopped. Like thisWhenIn addition, it is possible to increase the ambient temperature in a place where anti-freezing is necessary and prevent freezing.
[0045]
Next, a second embodiment embodying the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 4 is a schematic configuration diagram of the cogeneration system of the present embodiment, and FIG. 5 is a flowchart of processing performed by the control unit.
The configuration of the cogeneration system will be described. The cogeneration system 110 shown in FIG. 4 differs from the cogeneration system 10 described in the first embodiment in a method for preventing freezing of piping and the like. Therefore, the description of the same part as that in the first embodiment is omitted below, and only a different part will be described.
[0046]
As shown in FIG. 4, the cogeneration system 110, like the cogeneration system 10 of the first embodiment, stores the power generation unit 120 that generates electric power and generated heat, the heat generated by the power generation unit 120, and stores the generated power. It comprises a heat storage unit 115 or the like that uses hot water heated by heat. The power generation unit 120 includes a fuel cell 122, a reformer 130, and the like, and these are housed in a power generation unit housing 121. The configuration of the fuel cell 122, the method for recovering the generated heat, the configuration of the reformer 130, and the like are the same as in the first embodiment. The present embodiment is different from the first embodiment in that after the heat of the combustion gas is recovered by the heat exchanger 70, in the first embodiment, the combustion gas is discharged into the power generation unit housing 21 to generate the power generation unit housing 21. Although the inside was heated, in this embodiment, the combustion gas is released to the outside of the power generation unit housing 121. In addition, the present embodiment is different from the first embodiment in that a radiator 180 described later is disposed in the water circulation path 104 passing through the power generation unit housing 121.
[0047]
As in the first embodiment, the heat storage unit 115 includes a hot water storage tank 144, a hot water heater / heater 150, a control unit 160, and the like, which are housed in a heat storage unit housing 116. A route for supplying tap water, a route for supplying hot water in the hot water tank 144 to the hot water heater 150, which is a temperature control combustion device for heating the hot water in the hot water tank 144, and hot water in the mixing unit 172 at that time The temperature adjusting method is the same as in the first embodiment. The present embodiment is different from the first embodiment in that the combustion gas of the burner 138 of the hot water heater 150 is discharged to the outside of the heat storage unit housing 116. Further, a radiator 184 described later is disposed in the water circulation path 104 passing through the heat storage unit housing 116, and this point is also different from the first embodiment. Unlike the first embodiment, the hot water supply pipe 194 connected to the hot water heater 150 is connected to a washroom or a kitchen faucet without branching.
[0048]
A water circulation path 104 is disposed between the hot water storage tank 144 in the heat storage unit 115 and the power generation unit 120. A water circulation pump 106 is disposed in the water circulation path 104. When the water circulation pump 106 is driven, the hot water in the hot water storage tank 144 circulates in the water circulation path 104 (in the direction of the arrow in the figure). The water circulation pump 106 is controlled and driven by the control unit 160. This control will be described later.
A return path from the power generation unit 120 to the hot water storage tank 144 in the water circulation path is connected to the upper part of the hot water storage tank 144. The tap water supply pipe 164 has a pressure reducing valve 142 on the pipe, and is connected to the lower part of the hot water tank 144. That is, hot water heated by the power generation unit 120 is supplied from the upper part of the hot water tank 144, and tap water is supplied from the lower part of the hot water tank 144. For this reason, the hot water in the hot water storage tank 144 has a high temperature at the top and tends to become low as it goes down.
[0049]
A second three-way valve 114 is arranged on the feed path from the hot water tank 144 of the water circulation path 104 to the power generation unit 120. The second three-way valve 114 has two input ports 114a and 114b and one output port 114c. Have. The feed path of the water circulation path 104 and the hot water storage tank 144 are connected at two places. One feed path 104 a connects the lower part of the hot water tank 144 and the input port 114 a of the second three-way valve 114. The other feed path 104 b connects the upper part of the hot water tank 144 and the input port 114 b of the second three-way valve 114. Hot water input from any one of the input ports 114a and 114b of the second three-way valve 114 is output from the output port 114c. The input port of the second three-way valve 114 is controlled by the control unit 160. By switching the input ports 114a and 114b, the low temperature hot water stored below the hot water tank 144 is induced (from the input port 114a to the output port 114c), or the high temperature hot water stored above is guided. (Input port 114b to output port 114c) are switched.
[0050]
Two radiators 180 and 184 are disposed on the return path from the power generation unit 120 to the hot water storage tank 144 in the water circulation path 104. The radiator 180 is disposed in the power generation unit housing 121, and the radiator 184 is disposed in the heat storage unit housing 116. Thermal radiators 182 and 186 are disposed in the radiators 180 and 184, respectively. When these thermal valves 182 and 186 are opened, hot water in the water circulation path 104 is guided into the radiators 180 and 184. The heat of hot water is dissipated. The radiator 180 is provided with a temperature sensor T3, and the radiator 184 is provided with a temperature sensor T4 to monitor the temperature of hot water in the radiators 180 and 184, respectively. A temperature sensor T1 is disposed in the power generation unit housing 121, and a temperature sensor T2 is disposed in the heat storage unit housing 116 to monitor the temperatures in the housings 121 and 116, respectively.
[0051]
Next, processing performed by the control unit 160 will be described. As in the case of the first embodiment, the process described below will be described only for a process characterizing the present invention, that is, a process for preventing freezing of piping and the like. The control unit 160 performs both the freeze prevention process in the power generation unit housing 121 and the freeze prevention process in the heat storage unit housing 116. “Housing” shown in the drawing indicates the power generation unit housing 121 or the heat storage unit housing 116.
Freezing prevention processing performed by the control unit 160 will be described with reference to FIG. In the freeze prevention process, it is first determined whether or not the power generation unit 120 is in operation (step S110). If the power generation unit 120 is in operation (if YES), the hot water circulating in the water circulation path 104 is heated by the burner 132 and is processed to recover this heat. That is, the process proceeds to step S120, where the input port of the second three-way valve 114 arranged in the water circulation path 104 is used as the input port 114a, and the water circulation pump 106 is activated (step S130). As a result, a relatively low temperature hot water below the hot water tank 144 is sent to the power generation unit 120, the hot water is heated by the burner 132, and the heated hot water returns to the hot water tank 144. Occur. Then, it progresses to step S140 and it is discriminate | determined whether the temperature in the housings 121 and 116 is 3 degrees C or less. If the outside air temperature reaches 0 ° C., the piping or the like may be frozen. Therefore, if the temperature data received from the temperature sensors T1, T2 becomes 3 ° C. or less (in the case of YES), the process goes to step S150. Then, the thermal valves 182 and 186 disposed in the radiators 180 and 184 are opened. As a result, the heat of the hot water in the water circulation path 104 is dissipated from the radiators 182 and 186 into the housings 121 and 116, and the temperature inside the housings 121 and 116 is increased.
[0052]
If the temperature of the hot water in the water circulation path 104 is low, the inside of the housings 121 and 116 cannot be heated even if heat is radiated from the radiators 180 and 184, and the freeze prevention effect may not be obtained. Moreover, the water temperature is lowered by continuously radiating heat from the radiators 180 and 184, and the freeze prevention effect may not be obtained. For this reason, in this embodiment, the water temperature at which the antifreezing effect is obtained is set to 40 ° C. or higher, and it is determined in step S160 whether the water temperature in the radiators 180 and 184 is 40 ° C. or lower. When the temperature data received from the temperature sensors T3 and T4 is 40 ° C. or lower (in the case of YES), the input port of the second three-way valve 114 is switched from the input port 114a to the input port 114b (step S170). As a result, hot water above the hot water storage tank 144 that is considered to be hotter is guided to the water circulation path 104. Note that when the temperature data received from the temperature sensors T3 and T4 exceeds 40 ° C. (NO in step S160), the input port of the second three-way valve 114 is not switched. The heat radiation from the radiators 180 and 184 is continued until the temperature in the pipes in the housings 121 and 116 reaches a temperature (20 ° C. or higher in this embodiment) at which there is no possibility of freezing. When the temperature data received from the temperature sensors T1 and T2 is 20 ° C. or higher (in the case of YES in step S180), the process proceeds to step S190 to close the thermal valves 182 and 186, and from the radiators 180 and 184. Stops heat dissipation and finishes the freeze prevention process.
[0053]
In step S110, if the power generation unit 120 is stopped (if NO), it is determined whether or not the temperature in the housing 121, 116 is 3 ° C. or less (step S200). When the temperature data received from the temperature sensors T1 and T2 is 3 ° C. or lower (in the case of YES), the process proceeds to step S210, and the input port of the second three-way valve 114 disposed in the water circulation path 104 is connected to the input port 114b. And In this state, the water circulation pump 106 is activated (step S220), and the thermal valves 182 and 186 are opened (step S230), whereby the high-temperature water above the hot water tank 144 is induced and circulated in the water circulation path 104, and the radiator Heat is dissipated from 180 and 184. The heat radiation from the radiators 180 and 184 is continued until the temperature in the pipes in the housings 121 and 116 reaches a temperature (20 ° C. or higher in this embodiment) at which there is no possibility of freezing. When the temperature data received from the temperature sensors T1 and T2 is 20 ° C. or more (YES in step S240), the process proceeds to step S250 and the water circulation pump 106 is stopped. Proceeding to step S190, the thermal valves 182 and 186 are closed to stop the heat radiation from the radiators 180 and 184, and the freeze prevention process is terminated.
In FIG. 5, the thermal valves 182 and 186 are described together, but in actuality, they are controlled independently. When the temperature data received from the temperature sensor T1 in the power generation unit housing 121 becomes 3 ° C. or less, the thermal valve 182 is opened regardless of the temperature data received from the temperature sensor T2 in the heat storage unit housing 116. . Further, when the temperature data received from the temperature sensor T2 in the heat storage unit housing 116 is 3 ° C. or less, the thermal valve 186 is independent of the temperature data received from the temperature sensor T1 in the power generation unit housing 121. open.
[0054]
In the cogeneration system 110 according to the present embodiment, the heat medium circulation path 124 in the power generation unit housing 121 and the water supply pipe (not shown) connected thereto and the piping such as the water supply pipe 164 in the heat storage unit housing 116 are prevented from freezing. Is performed by circulating hot water in the water circulation path 104 (that is, in the hot water storage tank 144) and radiating the heat of the hot water from the radiators 180 and 184. When the lower hot water temperature in the hot water storage tank 144 is a temperature at which a freezing prevention effect can be obtained, the lower hot water is used. If the hot water temperature below the hot water storage tank 144 is lower than the temperature at which the antifreezing effect can be obtained, the hot water above the hot water storage tank 144 is used. Further, when the burner 132 of the reformer 130 is in combustion, even if the low temperature hot water below the hot water tank 144 is used, the hot water is heated by the burner 132 to become high temperature water. The heated hot water can efficiently raise the temperature in the housings 121 and 116 and prevent the piping and the like from freezing. As described above, the cogeneration system 110 according to the present embodiment uses the auxiliary heat source device (the burner 132 of the reformer 130) when it is in operation, and uses hot water stored in the hot water storage tank 144 when it is stopped. By effectively using the amount of heat to be retained, the effect of preventing freezing of piping and the like can be obtained efficiently.
[0055]
  Next, the present inventionReference exampleIs shown in FIG.referenceThe cogeneration system 210 of the example and the cogeneration system 110 of the second embodiment are different in the location of the radiator. Therefore, the description of the same part as that of the second embodiment will be omitted below, and only a different part will be described.
  referenceIn the example cogeneration system 210, a second water circulation path 288 is provided for retreating the bath. The second water circulation path 288 is provided with a thermal valve 287 and a second water circulation pump 291 for circulating hot water in the second water circulation path 288. When the thermal valve 287 is opened and the second water circulation pump 291 is driven, the hot water in the second water circulation path 288 is sent from the hot water tank 244 to the hot water heater 250 as shown in FIG. After being heated at 238, passing through the heat exchanger 289 and exchanging heat with hot water in the bathtub 290, it is returned to the hot water tank 244. The second water circulation path 288 is connected to a return path of a water circulation path 204 that returns hot water from the power generation unit 220 to the hot water storage tank 244, and a radiator 284 is provided between the connection point of the return path and the hot water storage tank 244. It is arranged. The radiator 284 is disposed in the heat storage unit housing 216. The radiator 284 is provided with a thermal valve 286. When the thermal valve 286 is opened, hot water in the second water circulation path 288 is guided to the radiator 284, and the heat of the hot water is radiated. . The radiator 284 is provided with a temperature sensor T5 and monitors the temperature of hot water in the radiator 284. A temperature sensor T2 is disposed in the heat storage unit housing 216, and monitors the temperature in the housing 216.
[0056]
  The control unit 260 controls opening and closing of the thermal valves 286 and 287 and driving of the second water circulation pump 291. Specifically, it is almost the same as the processing (see FIG. 5) performed in the second embodiment. In the second embodiment, it is first determined whether or not the power generation unit 120 is in operation (step S110 in FIG. 5).. This referenceIn the example, it is determined whether or not the burner 238 that heats hot water in the hot water storage tank 244 for reheating is in operation. If not in operation, since the thermal valve 287 is closed, the thermal valve 287 is opened to guide hot water into the second water circulation path 288. In the second embodiment, the water circulation pump 106 is activated to circulate hot water in the water circulation path 104 and dissipate heat from the radiators 180 and 184 (steps S130 and S220 in FIG. 5).. This referenceIn the example, hot water in the second water circulation path 288 is circulated by activating the second water circulation pump 291 to dissipate heat from the radiator 284. When the temperature in the housing 216 becomes 3 ° C. or lower, the second water circulation pump 291 is activated to circulate hot water in the second water circulation path 288, and the thermal valve 286 is opened to induce hot water to the radiator 284. It is controlled to release heat until the inside is heated to 20 ° C. or higher.
[0057]
  BookreferenceIn the example cogeneration system 210, the freezing of the piping in the heat storage unit housing 216 is achieved by circulating hot water in the second water circulation path 288 (that is, in the hot water storage tank 244) for replenishing hot water in the bathtub 290. The heat of the hot water is radiated from the radiator 284. When hot water in the second water circulation path 288 is circulated only for the purpose of preventing freezing when the reheating operation is not performed, it is circulated without inputting heat to the heat exchanger 289. As in the second embodiment, when the hot water temperature in the hot water storage tank 244 is a temperature at which an antifreezing effect can be obtained, the lower hot water is used. If the hot water temperature below the hot water storage tank 244 is lower than the temperature at which the antifreezing effect can be obtained, the hot water above the hot water storage tank 244 is used. Further, when the reheating burner 238 is in combustion, since this heat can be used, the low temperature hot water below the hot water tank 244 is used. By dissipating the heat of the hot water in the second water circulation path 288, the temperature in the housing 216 can be increased efficiently, and freezing of the piping and the like can be prevented. in this way,referenceThe cogeneration system 210 of the example uses the auxiliary heat source machine (reheating burner 238) when it is in operation, and effectively uses the amount of heat retained in the hot water stored in the hot water tank 244 when it is stopped. Thus, the temperature in the housing 216 can be increased to effectively obtain the effect of preventing freezing of the piping and the like.
[0058]
  referenceIn the example cogeneration system 210, the radiator 284 is disposed in a path (second water circulation path 288) for replenishing hot water in the bathtub 290. The time zone in which the pipe freezes is mainly at midnight, and the possibility of the pipe freezing in the normal bathing time zone is extremely low. Actually, hot water is rarely circulated in the second water circulation path 288 to prevent freezing of piping and the like when the hot water in the bathtub 290 is being chased away.
  In addition, when the heating path | route through which the hot water in a hot water tank circulates is arrange | positioned, the same effect can be acquired also by arrange | positioning a radiator to the heating path | route.
[0059]
There is a risk that water pipes and the like arranged in the cogeneration system will freeze as the outside air temperature decreases. The method of attaching the heater to the pipe itself is energy intensive and causes high costs. In addition, there are some which cannot be directly attached with a heater because they are parts to be exchanged like a cartridge of an ion exchange filter. In the cogeneration system of the present invention, freezing is prevented by increasing the ambient temperature around the water supply pipe or the like. As a result, it is possible to prevent freezing of members that need to be prevented from freezing over a wide range, and it is possible to prevent freezing of parts to be replaced.
[0060]
In the embodiment shown in the present specification, the power generation unit housing for storing the generator and the heat storage unit housing for storing the hot water storage tank, the hot water heater and the like are separate, but these are stored in the same housing. May be. In this way, it is possible to heat the heat medium circulation path of the power generation unit and the periphery of the water supply pipe to the hot water tank with one heating means (combustion gas outlet and radiator), which is more efficient. .
[0061]
Specific examples of the present invention have been described in detail above, but these are merely examples and do not limit the scope of the claims. The technology described in the claims includes various modifications and changes of the specific examples illustrated above.
In addition, the technical elements described in the present specification or the drawings exhibit technical usefulness alone or in various combinations, and are not limited to the combinations described in the claims at the time of filing. In addition, the technology illustrated in the present specification or the drawings achieves a plurality of objects at the same time, and has technical utility by achieving one of the objects.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a cogeneration system according to a first embodiment.
FIG. 2 is a block diagram of a control unit and its surroundings.
FIG. 3 is a flowchart of processing performed in a control unit.
FIG. 4 is a schematic configuration diagram of a cogeneration system according to a second embodiment.
FIG. 5 is a flowchart of processing performed in a control unit.
[Fig. 6]referenceThe schematic block diagram of an example cogeneration system.

Claims (5)

発電に伴って発生する発電熱を利用するとともに凍結防止対策が施されたシステムであり、電力と発電熱を発生する燃料電池型発電機と、燃料電池型発電機の発電熱を回収する熱媒を循環させる熱媒循環経路と、熱媒を熱媒循環経路内で循環させるための熱媒循環ポンプと、燃料電池型発電機に水素を供給する改質器と、改質器に内蔵されており改質器を加熱する改質器用燃焼装置と、燃料電池型発電機と熱媒循環経路と熱媒循環ポンプと改質器を収納する発電ユニットハウジングと、改質器用燃焼装置が発生する燃焼ガスであって改質器の内部で改質器を加熱した後の燃焼ガスを改質器から発電ユニットハウジング内に放出する燃焼ガス吹出口と、貯湯槽と、貯湯槽内の温水を発電ユニットハウジングに送って熱媒循環経路内の熱媒を介して発電熱で加熱するとともに改質器用燃焼装置で加熱して貯湯槽に戻す水循環路と、外気温と発電ユニットハウジング内の温度と発電ユニットハウジング内の配管の水温のいずれかの温度を検出する温度センサと、非発電中であり、温度センサが検出した温度が所定温度以下のときに前記改質器用燃焼装置を強制的に運転させる制御装置を有するコージェネレーションシステム。A system for freezing prevention is applied with utilizing power generation heat generated along with the electric power generation, to recover the fuel cell type power generator for generating power and thermal power generation, the power generation heat of the fuel cell electricity generator heat transfer medium A heat medium circulation path for circulating the heat medium, a heat medium circulation pump for circulating the heat medium in the heat medium circulation path, a reformer that supplies hydrogen to the fuel cell generator, and a built-in reformer Combustion device for reformer that heats the cage reformer, fuel cell type generator, heat medium circulation path, heat medium circulation pump, power generation unit housing that houses the reformer, and combustion generated by the reformer combustion device Combustion gas outlet for releasing the combustion gas after heating the reformer inside the reformer into the power generation unit housing, the hot water storage tank, and the hot water in the hot water storage tank Sent to the housing through the heat medium in the heat medium circulation path. A temperature that detects either the water circulation path that is heated by the power generation heat and returned to the hot water tank by the reformer combustion device, the outside air temperature, the temperature in the power generation unit housing, or the water temperature in the piping in the power generation unit housing A cogeneration system having a sensor and a control device for forcibly operating the reformer combustion device when the temperature detected by the temperature sensor is not more than a predetermined temperature during non-power generation. 発電に伴って発生する発電熱を利用するとともに凍結防止対策が施されたシステムであり、電力と発電熱を発生する燃料電池型発電機と、貯湯槽と、貯湯槽内の温水を燃料電池型発電機に送って発電熱で加熱して貯湯槽に戻す水循環路と、バーナを内蔵しており貯湯槽内の温水を設定温度にまで加熱して温水利用箇所に供給する給湯装置と、給湯装置を通過した温水を貯湯槽に戻す温水循環経路と、この温水循環経路内の温水を循環させる温水循環ポンプと、貯湯槽に水を給水する給水管と、少なくとも給水管と給湯装置と温水循環ポンプを収納する蓄熱ユニットハウジングと、給湯装置のバーナが発生する燃焼ガスであって給湯装置の内部で温水を加熱した後の燃焼ガスを給湯装置から蓄熱ユニットハウジング内に放出する燃焼ガス吹出口と、温水を加熱した後の燃焼ガスの放出先を燃焼ガス吹出口と蓄熱ユニットハウジング外部のいずれかへ切り替えるダンパと、外気温と蓄熱ユニットハウジング内の温度と給水管内の水温のいずれかの温度を検出する温度センサと、非発電中であり、温度センサが検出した温度が所定温度以下のときに前記バーナを強制的に運転させて燃焼ガスを前記燃焼ガス吹出口から放出させるとともに、前記温水循環ポンプを強制的に運転させる制御装置と、を有するコージェネレーションシステム。A system for freezing preventive measures have been subjected with utilizing power generation heat generated along with the electric power generation, the fuel cell type power generator for generating electric power and generating heat, hot water storage tank and the fuel cell-type hot water in the hot water tank A water circulation path that is sent to the generator and heated by the generated heat and returned to the hot water tank, a hot water supply apparatus that has a built-in burner, heats the hot water in the hot water tank to a set temperature, and supplies it to the hot water use location, and a hot water supply apparatus A hot water circulation path for returning the hot water passing through the hot water tank, a hot water circulation pump for circulating the hot water in the hot water circulation path, a water supply pipe for supplying water to the hot water tank, at least a water supply pipe, a hot water supply device, and a hot water circulation pump a thermal storage unit housing for accommodating a combustion gas outlet of the burner is a combustion gas generated to release the combustion gas after heating the hot water inside the water heater from the water heater to the heat storage unit in the housing of the water heater , A damper for switching the discharge destination of the combustion gas after heating the hot water to either the heat storage unit outside the housing and the combustion gas outlet, one of the temperature of the water temperature of the temperature and the water supply pipe of the outside air temperature thermal storage unit housing A temperature sensor to detect, and during non-power generation, when the temperature detected by the temperature sensor is equal to or lower than a predetermined temperature, the burner is forcibly operated to release combustion gas from the combustion gas outlet, and the hot water circulation cogeneration system and a control device which Ru is operated forcing the pump. 発電に伴って発生する発電熱を利用するとともに凍結防止対策が施されたシステムであり、電力と発電熱を発生する燃料電池型発電機と、燃料電池型発電機の発電熱を回収する熱媒を循環させる熱媒循環経路と、燃料電池型発電機と熱媒循環経路を収納する発電ユニットハウジングと、貯湯槽と、貯湯槽内の温水を燃料電池型発電機に送って熱媒循環経路内の熱媒を介して発電熱で加熱して貯湯槽に戻す水循環路と、水循環路内の温水を循環させる水循環ポンプと、水循環路に配設されて水循環路内の熱を発電ユニットハウジング内に放熱する放熱手段と、外気温と発電ユニットハウジング内の温度と発電ユニットハウジング内の配管の水温のいずれかの温度を検出する温度センサと、非発電中であり、温度センサが検出した温度が所定温度以下のときに前記水循環ポンプを強制的に運転させる制御装置を有しており、
水循環路内の温水を燃料電池型発電機から貯湯槽へ戻す経路は、放熱手段を経由する経路と放熱手段を経由しない経路を有しており、温度センサが検出した温度が所定温度以下のときに放熱手段を経由する経路が選択されることを特徴とするコージェネレーションシステム。A system for freezing prevention is applied with utilizing power generation heat generated along with the electric power generation, to recover the fuel cell type power generator for generating electric power and generating heat, the thermal power generation of the fuel cell electricity generator heat transfer medium A heat medium circulation path for circulating the fuel, a power generation unit housing for housing the fuel cell generator and the heat medium circulation path, a hot water storage tank, and hot water in the hot water storage tank are sent to the fuel cell generator in the heat medium circulation path A water circulation path that is heated by the generated heat through the heat medium and returned to the hot water tank, a water circulation pump that circulates the hot water in the water circulation path, and the heat in the water circulation path disposed in the water circulation path in the power generation unit housing A heat dissipating means for dissipating heat, a temperature sensor for detecting any one of the outside air temperature, the temperature in the power generation unit housing, and the water temperature of the piping in the power generation unit housing, and the temperature detected by the temperature sensor during non-power generation is predetermined. temperature Has a control device for forcibly operating the water circulation pump when the bottom,
The path for returning the hot water in the water circulation path from the fuel cell generator to the hot water tank has a path that passes through the heat dissipation means and a path that does not pass through the heat dissipation means, and the temperature detected by the temperature sensor is below a predetermined temperature. The cogeneration system is characterized in that the route through the heat dissipation means is selected. 発電に伴って発生する発電熱を利用するとともに凍結防止対策が施されたシステムであり、電力と発電熱を発生する燃料電池型発電機と、貯湯槽と、貯湯槽に給水する給水管と、少なくとも給水管を収納する蓄熱ユニットハウジングと、貯湯槽内の温水を燃料電池型発電機に送って発電熱で加熱して貯湯槽に戻す水循環路と、水循環路内の温水を循環させる水循環ポンプと、水循環路に配設されて水循環路内の熱を蓄熱ユニットハウジング内に放熱する放熱手段と、外気温と蓄熱ユニットハウジング内の温度と給水管内の水温のいずれかの温度を検出する温度センサと、非発電中であり、温度センサが検出した温度が所定温度以下のときに前記水循環ポンプを強制的に運転させる制御装置を有しており、
水循環路の温水を燃料電池型発電機から貯湯槽へ戻す経路は、放熱手段を経由する経路と放熱手段を経由しない経路を有しており、温度センサが検出した温度が所定温度以下のときに放熱手段を経由する経路が選択されることを特徴とするコージェネレーションシステム。A system that uses heat generated by power generation and has anti-freezing measures, a fuel cell generator that generates power and heat, a hot water storage tank, a water supply pipe that supplies water to the hot water storage tank, A heat storage unit housing that houses at least a water supply pipe, a water circulation path that sends hot water in a hot water tank to a fuel cell generator, heats it with generated heat and returns it to the hot water tank, and a water circulation pump that circulates hot water in the water circulation path A heat radiating means disposed in the water circulation path to dissipate heat in the water circulation path into the heat storage unit housing, and a temperature sensor for detecting any one of the outside air temperature, the temperature in the heat storage unit housing, and the water temperature in the water supply pipe; And a control device that forcibly operates the water circulation pump when the temperature detected by the temperature sensor is equal to or lower than a predetermined temperature during non-power generation,
The path for returning the hot water in the water circulation path from the fuel cell generator to the hot water tank has a path that passes through the heat dissipation means and a path that does not pass through the heat dissipation means, and the temperature detected by the temperature sensor is below a predetermined temperature. A cogeneration system in which a route through a heat dissipation means is selected. 水循環路の燃料電池型発電機から貯湯槽への戻り経路は貯湯槽の上部と接続されており、水循環路の貯湯槽から燃料電池型発電機への送り経路は、貯湯槽の下部と接続されている経路と、貯湯槽の上部と接続されている経路とを有し、燃料電池型発電機の運転中又は水循環路内の温度が所定温度以上のときは貯湯槽の下部と接続されている経路が選択され、その他のときは貯湯槽の上部と接続されている経路が選択されることを特徴とする請求項３又は４のコージェネレーションシステム。The return path from the fuel cell generator to the hot water tank in the water circuit is connected to the upper part of the hot water tank, and the feed path from the hot water tank in the water circuit to the fuel cell generator is connected to the lower part of the hot water tank. And a path connected to the upper part of the hot water tank, and is connected to the lower part of the hot water tank when the fuel cell generator is operating or when the temperature in the water circulation path is equal to or higher than a predetermined temperature. 5. The cogeneration system according to claim 3, wherein a route is selected, and a route connected to the upper part of the hot water tank is selected at other times.
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