JP5410833B2 - Power generation system and auxiliary unit - Google Patents

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Description

本発明は、燃料電池を通じて電気エネルギーおよび熱エネルギーを発生させる発電システム、および補助ユニットに関する。   The present invention relates to a power generation system that generates electric energy and thermal energy through a fuel cell, and an auxiliary unit.

燃料電池は、水素と酸素との化学反応を通じて電気エネルギーおよび熱エネルギーを生成する発電装置である。通常、化学エネルギーから電気エネルギーを取り出すためには、その途中で熱エネルギー（水蒸気）および運動エネルギー（タービン）といったエネルギー変換を経由するため、エネルギー損失が大きくなる。これに対し、当該燃料電池では化学エネルギーを直接電気エネルギーに変換するため発電効率を高めることができる。また、二酸化炭素（ＣＯ２）や窒素酸化物（ＮＯx）、硫黄酸化物（ＳＯx）、粒子状物質（ＰＭ）等の大気汚染物質をほとんど排出しないので、温室効果ガスの削減効果が大きいクリーンな電気エネルギー生成装置として既存の発電機との置き換えが期待されている。 A fuel cell is a power generator that generates electrical energy and thermal energy through a chemical reaction between hydrogen and oxygen. Usually, in order to extract electric energy from chemical energy, energy loss increases because it passes through energy conversion such as thermal energy (water vapor) and kinetic energy (turbine). On the other hand, since the fuel cell directly converts chemical energy into electric energy, power generation efficiency can be increased. Also, it emits almost no air pollutants such as carbon dioxide (CO 2 ), nitrogen oxide (NOx), sulfur oxide (SOx), and particulate matter (PM). It is expected to replace the existing generator as an electrical energy generator.

また、燃料電池で発生した電気エネルギーを電気機器に供給すると共に、発電時に生じた熱エネルギーとの熱交換により温められた湯水を貯湯槽に蓄えておき、蓄えた湯水をシャワー給湯等に利用するコジェネレーションシステムが知られている（例えば、特許文献１）。   In addition to supplying the electrical energy generated by the fuel cell to the electrical equipment, hot water heated by heat exchange with the thermal energy generated during power generation is stored in a hot water storage tank, and the stored hot water is used for shower hot water etc. A cogeneration system is known (for example, Patent Document 1).

燃料電池を利用したコジェネレーションシステムでは、発電による環境負荷を低く抑えることができると共に、発電時に生じた熱エネルギーを給湯に活用するといった利用者への経済的な効果も重要視されている。このため、温めた湯水を貯める貯湯槽には保温性の高い容器が用いられ、また、湯水が高温になり熱回収を十分に行えない状況では発電動作を停止するように制御される。発生した熱エネルギーをそのまま放置しておくことは安全面でも問題が生じ得るため、上記の仕組みは、経済性と共に安全性にも配慮したものである。   In a cogeneration system using a fuel cell, the environmental impact caused by power generation can be kept low, and the economic effect on users, such as utilizing the thermal energy generated during power generation for hot water supply, is also regarded as important. For this reason, a highly heat-retaining container is used for the hot water storage tank for storing warm hot water, and the power generation operation is controlled to stop in a situation where the hot water becomes hot and sufficient heat recovery cannot be performed. Since leaving the generated thermal energy as it is may cause problems in terms of safety, the above mechanism considers safety as well as economy.

しかし、上述したコジェネレーションシステムでは、ユーザが断水時においても給湯を利用し続けると貯湯槽の水が枯渇するか、貯湯槽内の温度分布が全体的に高温に推移してしまい、発電の安定性や燃料電池の保守性を欠くおそれがある。そこで、断水検知手段を通じて水道の断水を検知し、断水時に発電を停止すると共に貯湯槽に残っている低温の水を利用して燃料電池を冷却する技術も開示されている（例えば、特許文献２）。   However, in the above-described cogeneration system, if the user continues to use hot water even when the water is shut off, the water in the hot water tank will be depleted or the temperature distribution in the hot water tank will shift to a high temperature as a whole. And there is a risk of lack of maintainability of the fuel cell. Therefore, a technique is also disclosed in which water breakage is detected through a water breakage detection means, power generation is stopped when the water breaks, and the fuel cell is cooled using low-temperature water remaining in the hot water tank (for example, Patent Document 2). ).

特開２００４−０５３１２０号公報JP 2004-053120 A 特開２００８−１５２９９９号公報JP 2008-152999 A

上述したように、従来のコジェネレーションシステムでは、貯湯槽の水温が所定の貯湯上限値まで上昇すると、発電を停止するように構成されている。従って、貯湯槽の水温が貯湯上限値に達した後は、貯湯槽の湯水が給湯に利用され、新たに低温の水道水が加えられたことで水温が低下した時にのみ一時的に発電が実行されていた。また、特許文献２の技術によると、酸化剤ガスによる燃料電池内部触媒の酸化を回避すべく、貯湯槽の水温が所定の貯湯上限値に達していない状態であっても、断水を検知すると燃料電池による発電が自動的に停止していた。   As described above, the conventional cogeneration system is configured to stop power generation when the water temperature in the hot water storage tank rises to a predetermined hot water storage upper limit value. Therefore, once the water temperature in the hot water tank reaches the upper limit of hot water storage, the hot water in the hot water tank is used for hot water supply, and power generation is only performed temporarily when the water temperature drops due to the addition of low-temperature tap water. It had been. Further, according to the technique of Patent Document 2, in order to avoid oxidation of the fuel cell internal catalyst by the oxidant gas, even if the water temperature of the hot water storage tank does not reach a predetermined hot water storage upper limit, Battery power generation was automatically stopped.

しかし、地震などの災害発生時には、長時間の「停電」が生じるおそれがある。また、災害時においては「断水」と「停電」が同時に起きることも十分に考えられる。従って、断水時に、さらに停電が発生した場合であっても最低限必要な電子機器に対しては燃料電池の発電により電源供給することが望まれる。しかし、上述した技術では、貯湯槽の水温が高くなってしまうと発電が停止されてしまうため、継続した電源供給を行うことができなかった。   However, when a disaster such as an earthquake occurs, a long-term “power outage” may occur. In addition, it is fully possible that a “water outage” and a “power outage” will occur at the same time during a disaster. Therefore, it is desirable to supply power to the minimum necessary electronic equipment by power generation of the fuel cell even when a power failure occurs at the time of water outage. However, in the above-described technique, power generation is stopped when the water temperature of the hot water storage tank becomes high, so that it is not possible to perform continuous power supply.

本発明は、このような課題に鑑み、停電かつ断水等の非常時に継続的に発電を遂行し、ユーザの利便性向上と安全の確保を図ることが可能な発電システム、および補助ユニットを提供することを目的としている。   In view of such problems, the present invention provides a power generation system and an auxiliary unit capable of continuously generating power in the event of an emergency such as a power failure and water outage, and improving user convenience and ensuring safety. The purpose is that.

上記課題を解決するために、発電ユニットと、発電ユニットに接続される補助ユニットと、を含む発電システムは、発電ユニットが、湯水を貯湯する貯湯槽と、化学反応を通じて電気エネルギーおよび熱エネルギーを生成する燃料電池と、貯湯槽の湯水との熱交換によって生成された熱エネルギーを回収する熱交換器と、貯湯槽の湯水が所定温度未満のとき燃料電池を駆動して発電し、貯湯槽の湯水が所定温度以上または所定圧未満になると燃料電池による発電を停止する発電制御部と、を備え、補助ユニットが、水道水を貯め得る貯水槽と、停電を検出する停電検出部と、断水を検出する断水検出部と、停電検出部が停電を検出し、かつ断水検出部が断水を検出しているとき、貯水槽に貯水された湯水を所定圧以上で貯湯槽に送水する送水ポンプと、を備えることを特徴とする。
In order to solve the above problems, a power generation system including a power generation unit and an auxiliary unit connected to the power generation unit, the power generation unit generates hot water and hot water storage tanks, and generates electrical energy and thermal energy through a chemical reaction. A heat exchanger that recovers heat energy generated by heat exchange between the fuel cell and the hot water in the hot water tank, and when the hot water in the hot water tank is below a predetermined temperature, the fuel cell is driven to generate electricity and the hot water in the hot water tank A power generation control unit that stops power generation by the fuel cell when the temperature reaches or exceeds a predetermined temperature or less than a predetermined pressure, the auxiliary unit detects a water outage, a water tank that can store tap water, a power failure detection unit that detects a power failure When the water outage detection unit and the power outage detection unit detect a power outage and the water outage detection unit detects water outage, water is supplied to the water storage tank at a predetermined pressure or higher. Characterized in that it comprises a pump, a.

また、上記課題を解決するために、湯水を貯湯する貯湯槽と、化学反応を通じて電気エネルギーおよび熱エネルギーを生成する燃料電池と、貯湯槽の湯水との熱交換によって生成された熱エネルギーを回収する熱交換器と、貯湯槽の湯水が所定温度未満のとき燃料電池を駆動して発電し、貯湯槽の湯水が所定温度以上または所定圧未満になると燃料電池による発電を停止する発電制御部と、を含む発電ユニットに接続される補助ユニットは、水道水を貯め得る貯水槽と、停電を検出する停電検出部と、断水を検出する断水検出部と、停電検出部が停電を検出し、かつ断水検出部が断水を検出しているとき、貯水槽に貯水された湯水を所定圧以上で貯湯槽に送水する送水ポンプと、を備えることを特徴とする。

Moreover, in order to solve the said subject, the thermal energy produced | generated by the heat exchange with the hot water storage tank which stores hot water, the fuel cell which produces | generates an electrical energy and thermal energy through a chemical reaction, and the hot water of a hot water tank is collect | recovered. A heat exchanger and a power generation control unit that drives the fuel cell when the hot water in the hot water tank is below a predetermined temperature and generates power, and stops the power generation by the fuel cell when the hot water in the hot water tank reaches a predetermined temperature or lower than a predetermined pressure; The auxiliary unit connected to the power generation unit includes a water tank that can store tap water, a power outage detection unit that detects a power outage, a water outage detection unit that detects water outage, and a power outage detection unit that detects a power outage. A water pump that feeds hot water stored in the water storage tank to a hot water tank at a predetermined pressure or higher when the detection unit detects water breakage.

発電ユニットでは、燃料電池が水素等の燃料と酸素等の酸化剤とを化学反応させ電気エネルギーおよび熱エネルギーを生成し、生成された熱エネルギーは湯水に置き換えられて貯湯槽で蓄積および保温される。かかる湯水が給湯されると新たに水道水が加えられ、燃料電池による発電が再開する。しかし、断水時等、貯湯槽への水道水の給水が停止した場合においてまで給湯可能とすると、貯湯槽における湯水の圧が減少し発電を継続できなくなる。そこで、発電ユニットは、水道の圧（以下、単に水道圧という。）が所定圧を下回り、断水異常状態となると、発電を停止させ断水が復旧するまで発電を再開しないよう構成されている。本発明では、予め水道水を貯水槽に貯水しておき、貯湯槽への補充水を確保すると共に、送水ポンプを通じて貯湯槽への水圧を維持することで停電かつ断水時においても継続的に発電することが可能となる。   In a power generation unit, a fuel cell chemically reacts a fuel such as hydrogen with an oxidant such as oxygen to generate electric energy and heat energy, and the generated heat energy is replaced with hot water and accumulated and kept in a hot water tank. . When such hot water is supplied, tap water is newly added, and power generation by the fuel cell is resumed. However, if hot water can be supplied even when the supply of tap water to the hot water tank is stopped, such as when there is a water outage, the pressure of the hot water in the hot water tank decreases and power generation cannot be continued. Therefore, the power generation unit is configured to stop power generation and not resume power generation until the water failure is recovered when the water pressure (hereinafter, simply referred to as a water pressure) falls below a predetermined pressure and a water failure condition occurs. In the present invention, tap water is stored in a storage tank in advance, replenishment water to the hot water tank is secured, and the water pressure to the hot water tank is maintained through a water pump to continuously generate power even during power outages and water outages. It becomes possible to do.

補助ユニットは、貯湯槽から通水された湯水を放熱する循環流路であって、その流路上に貯水槽を含んで構成されると共に水道水の流路が接続された循環流路をさらに備え、貯湯槽は保温機能を有し、送水ポンプは、循環流路に貯湯槽の湯水を循環させてもよい。   The auxiliary unit is a circulation channel that radiates hot water passed from the hot water storage tank, and further includes a circulation flow channel that includes the water storage tank on the flow channel and is connected to the tap water flow path. The hot water storage tank has a heat retaining function, and the water supply pump may circulate hot water in the hot water storage tank in the circulation channel.

発電ユニットでは、貯湯槽の水温が所定の貯湯上限値まで上昇すると発電が停止され、以後、湯水の取り出しや経時による水温低下時にのみ一時的に燃料電池による発電が実行される。本発明では、停電等の非常時に、貯湯槽の湯水を積極的に放熱、循環させ、貯湯槽の水温を貯湯上限値に到達させないことで継続的に発電させることを可能にする。また、貯湯槽には給湯器が給湯した分の湯水を補充するための水道水の受水口が設けられている。そこで、既存の受水口を有効利用することで、発電ユニットの改変を伴うことなく、通常時は送水ポンプを停止し水道圧のみで水道水をその受水口に送水し、停電時は送水ポンプを駆動しポンプ圧を利用して循環流路で放熱された湯水と水道水とをその受水口に送水することができる。   In the power generation unit, power generation is stopped when the water temperature of the hot water tank rises to a predetermined hot water storage upper limit value, and thereafter, power generation by the fuel cell is temporarily executed only when the hot water is taken out or when the water temperature decreases with time. In the present invention, hot water in the hot water tank is actively radiated and circulated in the event of an emergency such as a power failure, so that it is possible to continuously generate power by preventing the water temperature of the hot water tank from reaching the hot water storage upper limit value. The hot water storage tank is provided with a tap for receiving tap water for replenishing hot water supplied by the water heater. Therefore, by effectively using the existing water receiving port, the water pump is stopped during normal times without changing the power generation unit, and tap water is supplied to the water receiving port only with tap pressure. The hot water and tap water which are driven and radiated heat in the circulation flow path using the pump pressure can be sent to the water receiving port.

補助ユニットの断水検出部が断水を検出したとき、貯湯槽の湯水の給湯を制限してもよい。断水は検出しているが停電が検出されていないとき、送水ポンプによる湯水の循環が行われないので、湯水の給湯を可能とすると、貯湯槽における湯水の圧が減少し発電を継続できなくなる。本発明は、かかる湯水の給湯を制限することで湯水の圧の低下を防止し、発電が停止される事態を回避することが可能となる。   When the water failure detection unit of the auxiliary unit detects water failure, the hot water supply of the hot water storage tank may be restricted. When water interruption is detected but no power failure is detected, the hot water is not circulated by the water pump. Therefore, if hot water supply is possible, the hot water pressure in the hot water tank decreases and power generation cannot be continued. The present invention can prevent a decrease in the pressure of hot water by restricting the hot water supply and avoid a situation where power generation is stopped.

補助ユニットは、循環流路への貯湯槽の湯水の流入を阻止する循環弁と、送水ポンプを駆動して貯湯槽の湯水を循環させるときに循環弁を開口させる循環弁制御部と、をさらに備えてもよい。   The auxiliary unit further includes a circulation valve that prevents the hot water in the hot water tank from flowing into the circulation channel, and a circulation valve control unit that opens the circulation valve when the hot water is driven to circulate the hot water in the hot water tank. You may prepare.

上述したように、断水は検出しているが停電が検出されていないとき、送水ポンプによる湯水の循環が行われないので、貯湯槽の湯水が循環流路に流出すると、貯湯槽における湯水の圧が減少し発電を継続できなくなる。本発明は、かかる湯水の循環流路への流出を制限することで貯湯槽内の湯水の圧の低下を防止し、発電が停止される事態を回避することが可能となる。   As described above, when water outage is detected but no power failure is detected, hot water is not circulated by the water pump, so when hot water in the hot water tank flows into the circulation channel, the hot water pressure in the hot water tank is Decreases and power generation cannot be continued. According to the present invention, it is possible to prevent a decrease in the pressure of hot water in the hot water storage tank by restricting the outflow of the hot water to the circulation flow path, and to avoid a situation where power generation is stopped.

上述した補助ユニットにおける技術的思想に対応する構成要素やその説明は、発電システムにも適用可能である。   The component corresponding to the technical idea in the auxiliary unit described above and the description thereof can be applied to the power generation system.

以上説明したように本発明によれば、停電かつ断水等の非常時に継続的に発電を遂行し、ユーザの利便性向上と安全の確保を図ることが可能となる。   As described above, according to the present invention, it is possible to continuously generate power in the event of an emergency such as a power outage and water outage, thereby improving user convenience and ensuring safety.

第１の実施形態における発電システムの概略的な構成を示したブロック図である。1 is a block diagram illustrating a schematic configuration of a power generation system according to a first embodiment. 第２の実施形態における発電システムの概略的な構成を示したブロック図である。It is the block diagram which showed the schematic structure of the electric power generation system in 2nd Embodiment. 発電方法における状態遷移を示した状態遷移図である。It is a state transition diagram showing state transition in the power generation method. 通常状態における各弁およびポンプの動作を示した説明図である。It is explanatory drawing which showed operation | movement of each valve and pump in a normal state. 通常状態における湯水の流れを説明するための模式図である。It is a schematic diagram for demonstrating the flow of the hot water in a normal state. 停電状態における各弁およびポンプの動作を示した説明図である。It is explanatory drawing which showed operation | movement of each valve and pump in a power failure state. 停電状態における湯水の流れを説明するための模式図である。It is a schematic diagram for demonstrating the flow of the hot water in a power failure state. 断水状態における各弁およびポンプの動作を示した説明図である。It is explanatory drawing which showed operation | movement of each valve and pump in a water-stop state. 断水状態における湯水の流れを説明するための模式図である。It is a schematic diagram for demonstrating the flow of the hot water in a water cutoff state. 停電・断水状態における各弁およびポンプの動作を示した説明図である。It is explanatory drawing which showed the operation | movement of each valve and pump in a power failure and a water stop state. 停電・断水状態における湯水の流れを説明するための模式図である。It is a schematic diagram for demonstrating the flow of the hot water in a power failure and a water cutoff state. 停電時の各処理における各弁およびポンプの開閉の遷移を示した説明図である。It is explanatory drawing which showed transition of each valve and pump opening and closing in each process at the time of a power failure. 復電時の各処理における各弁およびポンプの開閉の遷移を示した説明図である。It is explanatory drawing which showed the transition of each valve and the opening and closing of a pump in each process at the time of power recovery. 断水時の各処理における各弁およびポンプの開閉の遷移を示した説明図である。It is explanatory drawing which showed the transition of each valve and the opening and closing of a pump in each process at the time of a water stop. 復水時の各処理における各弁およびポンプの開閉の遷移を示した説明図である。It is explanatory drawing which showed the transition of each valve and the opening and closing of a pump in each process at the time of condensate. 停電中の断水時の各処理における各弁およびポンプの開閉の遷移を示した説明図である。It is explanatory drawing which showed the transition of each valve and the opening and closing of a pump in each process at the time of the water stop during a power failure. 停電断水中の復水時の各処理における各弁およびポンプの開閉の遷移を示した説明図である。It is explanatory drawing which showed the transition of each valve and the opening and closing of each pump in each process at the time of condensing during a power failure. 断水中の停電時の各処理における各弁およびポンプの開閉の遷移を示した説明図である。It is explanatory drawing which showed the transition of the opening and closing of each valve and pump in each process at the time of the power failure during a water outage. 停電断水中の復電時の各処理における各弁およびポンプの開閉の遷移を示した説明図である。It is explanatory drawing which showed the transition of the opening and closing of each valve and pump in each process at the time of power recovery during a power failure.

以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。かかる実施形態に示す寸法、材料、その他具体的な数値などは、発明の理解を容易とするための例示にすぎず、特に断る場合を除き、本発明を限定するものではない。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能、構成を有する要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略し、また本発明に直接関係のない要素は図示を省略する。   Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. The dimensions, materials, and other specific numerical values shown in the embodiment are merely examples for facilitating understanding of the invention, and do not limit the present invention unless otherwise specified. In the present specification and drawings, elements having substantially the same function and configuration are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted, and elements not directly related to the present invention are not illustrated. To do.

（第１の実施形態：発電システム１００）
図１は、発電システム１００の概略的な構成を示したブロック図である。発電システム１００は、主として発電ユニット１１０と補助ユニット１２０とからなる。発電ユニット１１０では、燃料電池を通じて電気エネルギーと熱エネルギーとが生成され、少なくとも熱エネルギーは湯水として保持される。補助ユニット１２０は、発電ユニット１１０に対する特に送水の循環に関する補助的な処理を遂行する。 (First embodiment: power generation system 100)
FIG. 1 is a block diagram illustrating a schematic configuration of the power generation system 100. The power generation system 100 mainly includes a power generation unit 110 and an auxiliary unit 120. In the power generation unit 110, electric energy and thermal energy are generated through the fuel cell, and at least the thermal energy is retained as hot water. The auxiliary unit 120 performs auxiliary processing related to the circulation of water supply to the power generation unit 110 in particular.

（発電ユニット１１０）
図１に示したように、発電ユニット１１０は、貯湯槽１５０と、発電ラジエータ１５２と、燃料電池１５４と、熱交換器１５６と、給湯器１５８と、発電制御部１６０とを含んで構成され、自体で生成した熱エネルギーを湯水の顕熱として貯湯槽１５０に蓄積する。 (Power generation unit 110)
As shown in FIG. 1, the power generation unit 110 includes a hot water storage tank 150, a power generation radiator 152, a fuel cell 154, a heat exchanger 156, a water heater 158, and a power generation control unit 160. Thermal energy generated by itself is stored in hot water storage tank 150 as sensible heat of hot water.

貯湯槽１５０は、所定容量（例えば１００リットル）の湯水を貯め得る保温性能が高い容器で形成され、発電ユニット１１０動作時は満水状態にある。ただし、後述するように熱交換された高温の湯水は貯湯槽１５０の一端部（例えば鉛直上端側１７０）に還送されるため、貯湯槽１５０内で、上端に向かうほど水温が高くなり貯湯槽１５０の上下で温度差が生じる。   The hot water storage tank 150 is formed of a container having high heat insulation performance capable of storing a predetermined volume (for example, 100 liters) of hot water, and is full when the power generation unit 110 is in operation. However, since the hot hot water subjected to heat exchange is returned to one end of the hot water tank 150 (for example, the vertical upper end side 170) as described later, the water temperature increases toward the upper end in the hot water tank 150. A temperature difference occurs above and below 150.

発電ラジエータ１５２は、貯湯槽１５０の鉛直下端側１７２に滞留している湯水を冷却する。かかる湯水の冷却方式は、熱交換媒体として液体を利用する液冷式と空気を利用する空冷式とがある。   The power generator radiator 152 cools the hot water remaining in the vertical lower end side 172 of the hot water storage tank 150. Such hot water cooling methods include a liquid cooling method using liquid as a heat exchange medium and an air cooling method using air.

燃料電池１５４は、発電ラジエータ１５２で冷却された湯水を、例えば、水蒸気に変換し、得られた水蒸気と混合した、都市ガス、液化石油ガス（ＬＰＧ）、灯油といった燃料を水素に改質する。そして、改質した水素と、酸素等の酸化剤との化学反応を通じて電気エネルギーおよび熱エネルギーを生成する。かかる燃料電池１５４は、電解質や作動温度が異なる、固体高分子形燃料電池（ＰＥＦＣ：Polymer Electrolyte Fuel Cell）、りん酸形燃料電池（ＰＡＦＣ：Phosphoric Acid Fuel Cell）、溶融炭酸塩形燃料電池（ＭＣＦＣ：Molten Carbonate Fuel Cell）、固体酸化物形燃料電池（ＳＯＦＣ：Solid Oxide Fuel Cell）、アルカリ電解質形燃料電池（ＡＦＣ：Alkaline Fuel Cell）、直接形燃料電池（ＤＦＣ：Direct Fuel Cell）等に分類される。   The fuel cell 154 converts hot water cooled by the power generator radiator 152 into, for example, water vapor, and reforms the fuel such as city gas, liquefied petroleum gas (LPG), and kerosene mixed with the obtained water vapor into hydrogen. Then, electric energy and thermal energy are generated through a chemical reaction between the reformed hydrogen and an oxidizing agent such as oxygen. The fuel cell 154 includes a polymer electrolyte fuel cell (PEFC), a phosphoric acid fuel cell (PAFC), a molten carbonate fuel cell (MCFC), which have different electrolytes and operating temperatures. : Molten Carbonate Fuel Cell), Solid Oxide Fuel Cell (SOFC), Alkaline Fuel Cell (AFC), Direct Fuel Cell (DFC), etc. The

熱交換器１５６は、燃料電池１５４と、発電ラジエータ１５２によって冷却された貯湯槽１５０の鉛直下端側１７２の湯水との間で熱交換を行って、発電によって生じた熱エネルギーを回収する。また、熱回収により温められた湯水を貯湯槽１５０の鉛直上端側１７０に還送する。   The heat exchanger 156 performs heat exchange between the fuel cell 154 and hot water on the vertical lower end side 172 of the hot water storage tank 150 cooled by the power generator radiator 152 to recover thermal energy generated by power generation. Further, the hot water heated by heat recovery is returned to the vertical upper end side 170 of the hot water tank 150.

給湯器（バックアップ給湯器）１５８は、貯湯槽１５０の鉛直上端側１７０および貯湯槽１５０の水道水の受水口１７４に接続され、給湯操作器（図示せず）に設定されたユーザが所望する水温（例えば３２℃〜６０℃内で任意に設定）になるように、貯湯槽１５０の高温の湯水と水道水とを混合して給湯バルブ１７６から給湯する。また、給湯器１５８は、加熱処理部１７８を含み、貯湯槽１５０の鉛直上端側１７０の湯水が設定された水温に達していない場合に、所望の水温に達するまで貯湯槽１５０の湯水に対してさらに加熱処理を行う。   A hot water heater (backup hot water heater) 158 is connected to the vertical upper end 170 of the hot water tank 150 and the tap water receiving port 174 of the hot water tank 150, and a water temperature desired by the user set in the hot water operating device (not shown). Hot water in the hot water storage tank 150 and tap water are mixed and hot water is supplied from the hot water supply valve 176 so that the temperature becomes (for example, arbitrarily set within 32 ° C. to 60 ° C.). The hot water heater 158 includes a heat treatment unit 178. When the hot water on the vertical upper end side 170 of the hot water storage tank 150 has not reached the set water temperature, the hot water supply 158 corresponds to the hot water in the hot water storage tank 150 until the desired water temperature is reached. Further heat treatment is performed.

発電制御部１６０は、中央処理装置（ＣＰＵ）や信号処理装置（ＤＳＰ：Digital Signal Processor）を含む半導体集積回路で構成され、所定のプログラムを用いて発電ユニット１１０全体を管理および制御する。発電制御部１６０は、貯湯槽１５０の湯水の水温を測定する温度センサ１８０の測定値が所定温度未満のときに燃料電池１５４による発電を実行する。また、発電制御部１６０は、貯湯槽１５０の湯水の圧を測定する水圧センサ１８６の測定値が所定圧（例えば、０．５ｋｇｆ／ｃｍ２）未満になると、断水が発生したと認識し、安全のため断水異常状態に移行し発電を行えないように制限する。 The power generation control unit 160 is composed of a semiconductor integrated circuit including a central processing unit (CPU) and a signal processing unit (DSP: Digital Signal Processor), and manages and controls the entire power generation unit 110 using a predetermined program. The power generation control unit 160 executes power generation by the fuel cell 154 when the measured value of the temperature sensor 180 that measures the temperature of the hot water in the hot water storage tank 150 is lower than a predetermined temperature. Further, the power generation control unit 160 recognizes that the water break has occurred when the measured value of the water pressure sensor 186 that measures the pressure of the hot water in the hot water storage tank 150 is less than a predetermined pressure (for example, 0.5 kgf / cm 2 ), and is safe. For this reason, it is restricted so that it will not be able to generate electricity by shifting to an abnormal condition.

発電ユニット１１０は、ユーザが利用する湯水を、発電によって生じた熱エネルギーを活用して生成し、貯湯槽１５０にて保温しながら保持することを主たる目的としている。そのため、発電制御部１６０は、貯湯槽１５０の水温が所定の貯湯上限値（例えば６５℃）まで上昇すると、発電によって生じる熱エネルギーを十分に回収できなくなるため、燃料電池１５４による発電が停止するように構成されている。なお、貯湯槽１５０の水温は、貯湯槽１５０の鉛直下端側１７２の水温を直接計測して導出することもできるし、発電ラジエータ１５２の上流または下流において測定した温度を貯湯上限値に相当する温度に換算して間接的に導出することもできる。   The main purpose of the power generation unit 110 is to generate hot water used by a user by utilizing thermal energy generated by power generation, and to keep the hot water in the hot water storage tank 150 while keeping it warm. Therefore, when the water temperature of the hot water storage tank 150 rises to a predetermined hot water storage upper limit (for example, 65 ° C.), the power generation control unit 160 cannot sufficiently recover the thermal energy generated by the power generation, so that the power generation by the fuel cell 154 stops. It is configured. The water temperature of the hot water storage tank 150 can be derived by directly measuring the water temperature of the vertical lower end side 172 of the hot water storage tank 150, or the temperature measured upstream or downstream of the power generator radiator 152 is a temperature corresponding to the hot water storage upper limit value. It can also be derived indirectly by converting to.

そして、ユーザが給湯を実行し、給湯により放出した湯水の代わりに受水口１７４を介して水道水が受水され水温が全体的に低下した場合、または経時により水温が低下した場合にのみ、発電ユニット１１０は、貯湯槽１５０の水温を貯湯上限値に達するまで、一時的に燃料電池１５４による発電を再開する。   Then, when the user executes hot water supply and tap water is received through the water receiving port 174 instead of the hot water discharged by the hot water supply, and the water temperature decreases as a whole, or only when the water temperature decreases over time, power generation is performed. Unit 110 temporarily resumes power generation by fuel cell 154 until the temperature of hot water tank 150 reaches the hot water storage upper limit.

また、停電時に発電ユニット１１０や後述する補助ユニット１２０を起動または動作維持するための電力は、発電ユニット１１０または商用電源によって予め蓄電されているバックアップ電源により供給される。このバックアップ電源は、発電ユニット１１０あるいは補助ユニット１２０のいずれに設けてもよい。   In addition, power for starting or maintaining operation of the power generation unit 110 and an auxiliary unit 120 described later at the time of a power failure is supplied by a backup power source that is stored in advance by the power generation unit 110 or a commercial power source. This backup power source may be provided in either the power generation unit 110 or the auxiliary unit 120.

（補助ユニット１２０）
図１に示したように、補助ユニット１２０は、貯水槽２５６と、停電検出部２２４と、水圧センサ２７６と、断水検出部２７８と、送水ポンプ２２６と、循環流路２２２と、循環弁２２８と、補助制御部２３０とを含んで構成され、発電ユニット１１０における貯湯槽１５０の湯水を循環流路２２２を用いて循環させる。 (Auxiliary unit 120)
As shown in FIG. 1, the auxiliary unit 120 includes a water storage tank 256, a power failure detection unit 224, a water pressure sensor 276, a water cutoff detection unit 278, a water supply pump 226, a circulation channel 222, and a circulation valve 228. The auxiliary control unit 230 is configured to circulate hot water in the hot water storage tank 150 in the power generation unit 110 using the circulation channel 222.

貯水槽２５６は、所定容量（例えば１００リットル）の湯水を貯め得る容器で形成され、水道１８２からの水道水等を貯水する。また、貯水槽２５６は、後述する循環流路２２２の一部としても機能する。   The water storage tank 256 is formed of a container that can store a predetermined volume (for example, 100 liters) of hot water, and stores tap water from the water supply 182. In addition, the water storage tank 256 also functions as a part of a circulation channel 222 described later.

停電検出部２２４は、商用電源の電圧をモニタリングし、停電を検出する。   The power failure detection unit 224 monitors the voltage of the commercial power supply and detects a power failure.

水圧センサ２７６は、水道１８２と貯水槽２５６との間に設けられ、水道圧を測定する。   The water pressure sensor 276 is provided between the water supply 182 and the water storage tank 256 and measures the water pressure.

断水検出部２７８は、水圧センサ２７６の測定結果に基づいて、断水状態か否かを検出する。   Based on the measurement result of the water pressure sensor 276, the water break detection unit 278 detects whether or not the water break is present.

送水ポンプ２２６は、停電検出部２２４が停電を検出し、かつ断水検出部２７８が断水を検出しているとき、貯水槽２５６に貯水された湯水を所定圧（例えば、０．５ｋｇｆ／ｃｍ２）以上で貯湯槽１５０に送水する。 When the power failure detection unit 224 detects a power failure and the water failure detection unit 278 detects water failure, the water pump 226 supplies hot water stored in the water storage tank 256 to a predetermined pressure (for example, 0.5 kgf / cm 2 ). Thus, water is supplied to the hot water tank 150.

断水検出部２７８が断水を検出する断水時等、貯湯槽１５０への水道水の給水が停止した場合においてまで給湯等、湯水の利用を可能とすると、貯湯槽１５０における湯水の圧が減少し発電を継続できなくなる。そこで、上述したように、発電ユニット１１０は、水道圧が所定圧を下回ると発電を停止させ、断水が復旧するまで発電を再開しないよう構成されている。ここでは、予め水道水を貯水槽２５６に貯水しておき、貯湯槽１５０への補充水を確保すると共に、送水ポンプ２２６を通じて貯湯槽１５０への水圧（送水圧）を維持することで停電かつ断水時においても継続的に発電することが可能となる。   When hot water supply or the like can be used even when the supply of tap water to the hot water storage tank 150 is stopped, such as when the water supply detection unit 278 detects water supply interruption, the pressure of the hot water in the hot water storage tank 150 decreases and power generation occurs. Can not continue. Therefore, as described above, the power generation unit 110 is configured to stop power generation when the water supply pressure falls below a predetermined pressure and not resume power generation until the water outage is restored. Here, tap water is stored in the water storage tank 256 in advance, replenishment water to the hot water storage tank 150 is secured, and the water pressure (water supply pressure) to the hot water storage tank 150 is maintained through the water supply pump 226, thereby causing a power failure and water interruption. Even at times, it is possible to continuously generate power.

循環流路２２２は、例えば金属等放熱材料を用いた中空の管で構成され、その一部に貯水槽２５６を含み、貯湯槽１５０の湯水を通流、放熱する。上述したように、発電ユニット１１０では、貯湯槽１５０の水温が所定の貯湯上限値まで上昇すると発電が停止され、以後、給湯器１５８を通じた給湯時または水温低下時にのみ一時的に燃料電池１５４による発電が実行される。これは、発電より貯湯、特に湯水の保温を優先していることに起因している。   The circulation flow path 222 is formed of a hollow tube using a heat dissipation material such as metal, for example, and includes a water storage tank 256 in a part thereof, and passes hot water in the hot water storage tank 150 to radiate heat. As described above, in the power generation unit 110, power generation is stopped when the water temperature in the hot water storage tank 150 rises to a predetermined hot water storage upper limit value, and thereafter, the fuel cell 154 is temporarily used only when hot water is supplied through the water heater 158 or when the water temperature is lowered. Power generation is performed. This is due to the fact that hot water storage, particularly hot water insulation, is prioritized over power generation.

しかし、停電等の非常時においては、商用電力の代替手段が必要となるので、発電ユニット１１０による継続的な発電が望まれる。そこで、補助ユニット１２０では、停電等の非常時に、保温されている貯湯槽１５０の湯水を、循環流路２２２を通じて積極的に放熱、循環させ、貯湯槽１５０の水温を貯湯上限値に到達させないことで発電ユニット１１０に継続的に発電させることを可能とする。   However, in the event of an emergency such as a power outage, an alternative means for commercial power is required, so continuous power generation by the power generation unit 110 is desired. Therefore, in the auxiliary unit 120, in the event of an emergency such as a power failure, the hot water stored in the hot water storage tank 150 is actively radiated and circulated through the circulation passage 222 so that the water temperature in the hot water storage tank 150 does not reach the hot water storage upper limit value. This allows the power generation unit 110 to continuously generate power.

また、送水ポンプ２２６は、循環流路２２２を通じて放熱された湯水を、上述した０．５ｋｇｆ／ｃｍ２以上、かつ、所定の水圧（例えば２．０ｋｇｆ／ｃｍ２）で貯湯槽１５０の鉛直下端側１７２に送水する。つまり、送水ポンプ２２６は、貯湯槽１５０の鉛直上端側１７０で滞留している湯水を循環流路２２２に通流し放熱させた後、貯湯槽１５０の鉛直下端側１７２に循環させる機能を担う。ここで、送水ポンプ２２６は、発電制御部１６０が断水異常の検出に用いる閾値である所定圧以上で送水する。 In addition, the water pump 226 converts the hot water radiated through the circulation flow path 222 to the vertical lower end side of the hot water tank 150 at the above-described 0.5 kgf / cm 2 or more and a predetermined water pressure (for example, 2.0 kgf / cm 2 ). 172 to water. That is, the water pump 226 has a function of circulating the hot water staying on the vertical upper end side 170 of the hot water storage tank 150 to the vertical lower end side 172 of the hot water storage tank 150 after passing the heat through the circulation flow path 222 to dissipate heat. Here, the water supply pump 226 supplies water at a pressure equal to or higher than a predetermined pressure that is a threshold used by the power generation control unit 160 to detect a water failure abnormality.

送水ポンプ２２６は、後述する送水ポンプ制御部２３４の制御に基づいて、貯湯槽１５０の湯水の冷却循環が必要ない通常時（非停電時）は動作せず、保温していた湯水を冷却してでも発電を実行させたい非常時、例えば、停電検出部２２４が停電を検出している停電時に動作する。送水ポンプ２２６は、非動作時においては単なる管（流路）として機能する。非常時における送水ポンプ２２６の動作は、連続的に行ってもよく、必要に応じて間欠的に行ってもよい。停電検出部２２４が停電を検出すると、送水ポンプ２２６で貯湯槽１５０の湯水を積極的に放熱、循環させる構成により、貯湯槽１５０の水温を貯湯上限値に到達させないようにすることができ、電気を必要とする停電時に継続的に発電させることを可能にする。   Based on the control of the water pump control unit 234, which will be described later, the water pump 226 does not operate during normal times (no power outage) when the hot water cooling circulation of the hot water storage tank 150 is not necessary, and cools the hot water that has been kept warm. However, it operates during an emergency when it is desired to execute power generation, for example, when a power failure is detected by the power failure detection unit 224. The water pump 226 functions as a simple pipe (flow path) when not operating. The operation of the water supply pump 226 in an emergency may be performed continuously or intermittently as necessary. When the power failure detection unit 224 detects a power failure, the water pump 226 actively dissipates and circulates the hot water in the hot water storage tank 150 so that the water temperature in the hot water storage tank 150 does not reach the hot water storage upper limit value. It is possible to continuously generate power during power outages that require power.

また、循環流路２２２上には、水道１８２からの水道水を引き込むための流路が接続される。送水ポンプ２２６は、循環流路２２２で放熱され貯水槽２５６に貯水された湯水と、水道１８２からの水道水とを合わせて貯湯槽１５０に送水する。貯湯槽１５０には給湯器１５８が給湯した分の湯水を補充するための水道水の受水口１７４が設けられている。ここでは、循環流路２２２で放熱された湯水と、水道水とを合わせることで、発電ユニット１１０の改変を伴うことなく既存の受水口１７４を有効利用し、湯水と水道水とを受水口に送水することができる。   Further, a flow path for drawing tap water from the water supply 182 is connected to the circulation flow path 222. The water feed pump 226 feeds the hot water stored in the water storage tank 256 radiated by the circulation flow path 222 and the tap water from the water supply 182 to the hot water storage tank 150. The hot water storage tank 150 is provided with a tap water receiving port 174 for replenishing hot water supplied by the hot water heater 158. Here, the hot water radiated in the circulation flow path 222 and the tap water are combined to effectively use the existing water receiving port 174 without altering the power generation unit 110, and the hot water and the tap water are used as the water receiving port. Water can be sent.

循環弁２２８は、後述する循環弁制御部２３６による制御に応じて循環流路２２２を開閉する。循環弁２２８は、貯湯槽１５０の湯水が循環流路２２２に流入することを阻止する手段として機能する。   The circulation valve 228 opens and closes the circulation flow path 222 according to control by a circulation valve control unit 236 described later. Circulation valve 228 functions as a means for preventing hot water in hot water storage tank 150 from flowing into circulation flow path 222.

補助制御部２３０は、中央処理装置（ＣＰＵ）や信号処理装置（ＤＳＰ）を含む半導体集積回路で構成され、所定のプログラムを用いて補助ユニット１２０全体を管理し、主として補助ユニット１２０内各部の状況判断と、各弁およびポンプの制御とを行い、貯湯槽１５０と循環流路２２２との間の湯水の循環制御を実行する機能を担う。   The auxiliary control unit 230 is composed of a semiconductor integrated circuit including a central processing unit (CPU) and a signal processing unit (DSP), manages the entire auxiliary unit 120 using a predetermined program, and mainly the status of each part in the auxiliary unit 120. The determination and control of each valve and pump are performed, and the function of executing circulation control of hot water between the hot water tank 150 and the circulation flow path 222 is performed.

本実施形態において、補助制御部２３０は、弁制御部２３２、送水ポンプ制御部２３４を含む。   In the present embodiment, the auxiliary control unit 230 includes a valve control unit 232 and a water pump control unit 234.

弁制御部２３２は、補助ユニット１２０に含まれる各弁を制御する。本実施形態において、弁制御部２３２は、循環弁制御部２３６や後述する排水弁制御部２３８としても機能する。   The valve control unit 232 controls each valve included in the auxiliary unit 120. In the present embodiment, the valve control unit 232 also functions as a circulation valve control unit 236 and a drain valve control unit 238 described later.

循環弁制御部２３６は、循環弁２２８を開閉する。詳細に、循環弁制御部２３６は、停電検出部２２４が停電を検出していない場合（以下、単に通常時という。）に循環弁２２８を閉口し、停電検出部２２４が停電を検出した場合（以下、単に停電時という。）に循環弁２２８を開口し、湯水の循環を可能とする。   The circulation valve control unit 236 opens and closes the circulation valve 228. Specifically, the circulation valve control unit 236 closes the circulation valve 228 when the power failure detection unit 224 does not detect a power failure (hereinafter simply referred to as normal time), and the power failure detection unit 224 detects a power failure ( Hereinafter, the circulation valve 228 is opened at the time of a power failure) to enable circulation of hot water.

循環弁制御部２３６は、通常時に循環弁２２８を閉口することで、貯湯槽１５０に貯められた湯水が循環流路２２２へ流入するのを防止することができる。こうして、循環流路２２２中の放熱された湯水が貯湯槽１５０中の湯水と混合してしまうことにより貯湯槽１５０の保温機能を低下させる事態を回避することが可能となる。   The circulation valve control unit 236 can prevent the hot water stored in the hot water storage tank 150 from flowing into the circulation flow path 222 by closing the circulation valve 228 at the normal time. In this way, it is possible to avoid a situation in which the heat retaining function of the hot water storage tank 150 is lowered due to mixing of the radiated hot water in the circulation passage 222 with the hot water in the hot water storage tank 150.

送水ポンプ制御部２３４は、弁制御部２３２の特に循環弁制御部２３６と連携して送水ポンプ２２６の駆動または停止を制御する。送水ポンプ制御部２３４は、通常時は送水ポンプ２２６を駆動させず、停電時に駆動させて循環を実行する。   The water pump control unit 234 controls driving or stopping of the water pump 226 in cooperation with the circulation valve control unit 236 of the valve control unit 232. The water pump control unit 234 does not drive the water pump 226 at normal time, but drives it at the time of power failure to execute circulation.

ここで、補助制御部２３０は、貯湯槽１５０の湯水が高温であるか低温であるかを判定し、貯湯槽１５０の水温の高低に応じて循環弁２２８および送水ポンプ２２６を制御する構成とする。即ち、貯湯槽１５０の水温が十分に低い（所定温度未満の）ときに低温の湯水を無駄に循環させないようにし、水温が高い（所定温度以上の）ときのみ循環させるのが望ましいため、停電中であっても貯湯槽１５０の水温が低いときには循環弁２２８を閉口し、送水ポンプ２２６を駆動しない。これにより、放熱効率の低下を回避し、消費電力の低減を図ることが可能となる。また、貯湯槽１５０の水温の高低は、湯温センサ１８０の測定結果を利用してもよいし、別途、貯湯槽１５０の側壁の温度を計測するセンサや、後述するように給湯器１５８の加熱処理の動作状態を検出するセンサ（加熱検出器２４０）を用いることもできる。   Here, the auxiliary controller 230 determines whether the hot water in the hot water tank 150 is hot or cold, and controls the circulation valve 228 and the water pump 226 according to the water temperature of the hot water tank 150. . That is, it is desirable not to circulate low-temperature hot water when the water temperature in the hot water tank 150 is sufficiently low (below the predetermined temperature) and to circulate only when the water temperature is high (above the predetermined temperature). Even so, when the water temperature in the hot water storage tank 150 is low, the circulation valve 228 is closed and the water pump 226 is not driven. As a result, it is possible to avoid a reduction in heat dissipation efficiency and to reduce power consumption. Further, the level of the water temperature in the hot water tank 150 may be obtained by using the measurement result of the hot water temperature sensor 180, separately, a sensor for measuring the temperature of the side wall of the hot water tank 150, or heating of the water heater 158 as will be described later. A sensor (heating detector 240) that detects the operation state of the process can also be used.

以上説明した補助ユニット１２０を用いることで、通常時は経済性を意識して効率的に発電ユニット１１０を活用できると共に、災害時に停電が生じ、かつ断水が生じた場合であっても、発電継続による電源供給を経済性より重視して発電ユニット１１０を活用できるので、照明、携帯電話、テレビジョン、冷蔵庫といった必要な電気機器を引き続き利用可能となる。また、施設や自宅に、常時屋内を監視する機械警備を導入している場合においても、その機械警備に引き続き通電できるので、災害時を狙った窃盗や不法侵入といった二次的被害から身を守ることが可能となる。   By using the auxiliary unit 120 described above, the power generation unit 110 can be efficiently used in consideration of economic efficiency during normal times, and power generation can be continued even if a power outage occurs during a disaster and a water outage occurs. Since the power generation unit 110 can be utilized with an emphasis on power supply from the viewpoint of economy, necessary electrical devices such as lighting, mobile phones, televisions, and refrigerators can continue to be used. In addition, even if a mechanical security guard that constantly monitors the indoors is installed in the facility or home, it can continue to be energized, so that it can protect itself from secondary damage such as theft and illegal intrusion aimed at disasters. It becomes possible.

（第２の実施形態：発電システム２００）
第１の実施形態では、発電ユニット１１０および補助ユニット１２０を通じて本発明の概念的な実施形態を説明した。第２の実施形態では、第１の実施形態における補助ユニット１２０をさらに具体的に示した補助ユニット２２０を通じて、発電システム２００の詳細な構成と、その動作を説明する。 (Second embodiment: power generation system 200)
In the first embodiment, the conceptual embodiment of the present invention has been described through the power generation unit 110 and the auxiliary unit 120. In the second embodiment, a detailed configuration of the power generation system 200 and its operation will be described through the auxiliary unit 220 more specifically showing the auxiliary unit 120 in the first embodiment.

図２は、発電システム２００の概略的な構成を示したブロック図である。発電システム２００は、発電ユニット１１０と補助ユニット２２０とからなる。発電ユニット１１０は、図１に示したのと同様、貯湯槽１５０と、発電ラジエータ１５２と、燃料電池１５４と、熱交換器１５６と、給湯器１５８と、発電制御部１６０とを含んで構成される。   FIG. 2 is a block diagram illustrating a schematic configuration of the power generation system 200. The power generation system 200 includes a power generation unit 110 and an auxiliary unit 220. The power generation unit 110 includes a hot water storage tank 150, a power generation radiator 152, a fuel cell 154, a heat exchanger 156, a water heater 158, and a power generation control unit 160, as shown in FIG. The

また、補助ユニット２２０は、貯水槽２５６と、停電検出部２２４と、水圧センサ２７６と、断水検出部２７８と、送水ポンプ２２６と、循環流路２２２と、循環弁２２８と、補助制御部２３０と、加熱検出器２４０と、給湯弁２４２と、循環ラジエータ２４６と、循環吸気弁２４８と、水抜弁２５０と、水抜逆止弁２５２と、循環逆止弁２５４と、放水排水弁２５８と、放水バルブ２６０と、温度検出器２６２と、水抜排水弁２６４と、流量センサ２６６と、排水逆止弁２６８と、排貯水吸気弁２７０と、水道受水バルブ２７２と、水道受水減圧弁２７４と、水道水逆止弁２８４と、給水逆止弁２８６と、給水バルブ２８８とを含んで構成される。なお、循環流路２２２は、循環ラジエータ２４６、貯水槽２５６をその構成の一部に含んでなる。   The auxiliary unit 220 includes a water storage tank 256, a power failure detection unit 224, a water pressure sensor 276, a water cutoff detection unit 278, a water supply pump 226, a circulation channel 222, a circulation valve 228, and an auxiliary control unit 230. , Heating detector 240, hot water supply valve 242, circulation radiator 246, circulation intake valve 248, drain valve 250, drain check valve 252, circulation check valve 254, drainage drain valve 258, drain valve 260, temperature detector 262, drainage drain valve 264, flow rate sensor 266, drainage check valve 268, drainage storage intake valve 270, water receiving valve 272, water receiving pressure reducing valve 274, water supply A water check valve 284, a water supply check valve 286, and a water supply valve 288 are configured. The circulation flow path 222 includes a circulation radiator 246 and a water storage tank 256 as a part of its configuration.

ここで、第１の実施形態における構成要素として既に述べた貯水槽２５６と、停電検出部２２４と、水圧センサ２７６と、断水検出部２７８と、送水ポンプ２２６と、循環流路２２２と、循環弁２２８と、補助制御部２３０とは、実質的に機能が同一なので重複説明を省略し、ここでは、構成が相違する補助ユニット２２０の他の構成要素を主に説明する。また、第１の実施形態で説明したように、循環流路２２２は、貯湯槽１５０の鉛直上端側１７０に接続して高温になった湯水を直接循環させるのが望ましいが、本実施形態のように貯湯槽１５０に湯水を取り出すための口が設けられていない場合、給湯器１５８に接続して、給湯器１５８を介して貯湯槽１５０の湯水を循環することもできる。こうして、既存の発電ユニット１１０の改変を伴うことなく、ユーザの利便性向上と安全の確保を図ることが可能となる。   Here, the water storage tank 256, the power failure detection unit 224, the water pressure sensor 276, the water cutoff detection unit 278, the water supply pump 226, the circulation channel 222, and the circulation valve that have already been described as the constituent elements in the first embodiment. Since 228 and the auxiliary control unit 230 have substantially the same function, redundant description will be omitted, and here, other components of the auxiliary unit 220 having different configurations will be mainly described. In addition, as described in the first embodiment, it is desirable that the circulation flow path 222 is connected to the vertical upper end side 170 of the hot water storage tank 150 to directly circulate hot water that has become hot, as in this embodiment. When the hot water storage tank 150 is not provided with a port for taking out hot water, the hot water in the hot water storage tank 150 can be circulated through the hot water heater 158 by connecting to the hot water heater 158. In this way, it is possible to improve the convenience of the user and ensure safety without altering the existing power generation unit 110.

（補助ユニット２２０）
加熱検出器２４０は、サーモスタット等で構成され、発電ユニット１１０の給湯器１５８に設置されて、給湯器１５８の加熱処理部１７８で加熱処理が為されているか否かを判定する。なお、給湯器１５８と電気的に接続し、動作信号を入力することで加熱処理の動作状態を検出するよう構成してもよい。 (Auxiliary unit 220)
The heat detector 240 is composed of a thermostat or the like, is installed in the water heater 158 of the power generation unit 110, and determines whether or not the heat treatment is performed by the heat treatment unit 178 of the water heater 158. Note that the operation state of the heat treatment may be detected by being electrically connected to the water heater 158 and inputting an operation signal.

上述したように本実施形態では、循環流路２２２が給湯器１５８に接続され、循環流路２２２は給湯器１５８を介して貯湯槽１５０の湯水を受水している。従って、循環弁制御部２３６および送水ポンプ制御部２３４は、加熱検出器２４０の加熱処理の有無に応じて循環弁２２８および送水ポンプ２２６を制御する。即ち、加熱検出器２４０が加熱処理の有無によって貯湯槽１５０の水温の高低を判定し、循環弁制御部２３６および送水ポンプ制御部２３４は、加熱処理が為されていることを検出したことをもって貯湯槽１５０が低温であると判定する。   As described above, in this embodiment, the circulation flow path 222 is connected to the hot water heater 158, and the circulation flow path 222 receives the hot water in the hot water storage tank 150 through the hot water heater 158. Therefore, the circulation valve control unit 236 and the water supply pump control unit 234 control the circulation valve 228 and the water supply pump 226 according to the presence / absence of the heating process of the heating detector 240. That is, the heat detector 240 determines whether the water temperature in the hot water storage tank 150 is high or low based on the presence or absence of heat treatment, and the circulation valve control unit 236 and the water pump control unit 234 detect that the heat treatment is being performed. It determines with the tank 150 being low temperature.

第１の実施形態における補助ユニット１２０同様、第２の実施形態の補助ユニット２２０は、停電等の非常時に、貯湯槽１５０の湯水を積極的に放熱、循環させ、貯湯槽１５０の水温を貯湯上限値に到達させないことで発電ユニット１１０に継続的に発電させることが可能となる。しかし、貯湯槽１５０の水温が十分に高くなっていないとき、給湯器１５８において貯湯槽１５０の湯水が加熱処理される場合がある。   Similar to the auxiliary unit 120 in the first embodiment, the auxiliary unit 220 in the second embodiment actively dissipates and circulates hot water in the hot water tank 150 in an emergency such as a power failure, and the water temperature of the hot water tank 150 is set to the upper limit of hot water storage. By not reaching the value, the power generation unit 110 can continuously generate power. However, when the water temperature in the hot water tank 150 is not sufficiently high, the hot water in the hot water tank 150 may be heated in the hot water heater 158 in some cases.

当該補助ユニット２２０が、このような貯湯槽１５０の水温が低い場合においてまで徹底して放熱を遂行すると、加熱と放熱との相反する処理を並行して実行することとなり放熱効率が悪くなる。また、給湯器１５８の加熱処理による無駄な電力消費が生じてしまう。さらに、貯湯槽１５０の水温が低い場合、湯水の循環を行わなくとも発電ユニット１１０自体によって発電が継続される。ここでは、加熱処理の有無によって貯湯槽１５０の水温の高低を判定することとし、加熱処理が為されているときに低温の湯水を無駄に循環させないようにし高温時にのみ循環させることで、放熱効率の低下を回避し、消費電力の低減を図る。   If the auxiliary unit 220 thoroughly performs heat dissipation even when the water temperature of the hot water storage tank 150 is low, the opposite processes of heating and heat dissipation are executed in parallel, resulting in poor heat dissipation efficiency. Further, wasteful power consumption due to the heat treatment of the water heater 158 occurs. Further, when the temperature of the hot water storage tank 150 is low, power generation is continued by the power generation unit 110 itself without circulating hot water. Here, the level of the water temperature in the hot water tank 150 is determined based on the presence or absence of the heat treatment, and the heat dissipation efficiency is ensured by avoiding unnecessary circulation of the low-temperature hot water when the heat treatment is being performed and circulating only at high temperatures. To reduce power consumption.

このとき、湯水の循環を停止する循環弁２２８の位置を給湯弁２４２の上流とすると、循環を停止した途端、給湯ができなくなってしまう。また、循環弁２２８の位置を放熱された湯水と水道水とが混合された後の循環路とすると、循環を停止した途端水道水の供給も断たれてしまい、循環の停止と同時に発電ユニット１１０の停止を招いてしまう。従って、このような問題が生じないよう、循環弁２２８の位置を、給湯器１５８から給湯弁２４２と循環流路２２２とへの分岐点から、貯水槽２５６までの、貯湯槽１５０の湯水を単に通流するだけの循環流路２２２上とした。   At this time, if the position of the circulation valve 228 for stopping the circulation of hot water is set upstream of the hot water supply valve 242, hot water supply cannot be performed as soon as the circulation is stopped. Moreover, if the position of the circulation valve 228 is a circulation path after the heat-dissipated hot water and tap water are mixed, the supply of tap water is interrupted as soon as the circulation is stopped. 110 will be stopped. Accordingly, in order to prevent such a problem, the position of the circulation valve 228 is simply changed from the branch point from the water heater 158 to the hot water supply valve 242 and the circulation flow path 222 to the water storage tank 256. It was set on the circulation flow path 222 that only allows flow.

また、ユーザが、給湯の設定温度を貯湯槽１５０の貯湯上限値より高く設定した場合、給湯器１５８内では必ず加熱処理が為されることになる。そこで、停電時等の非常時には放熱効率の低下を回避し、無駄な電力の消費を抑えるため、温度設定を強制的に貯湯上限値以下に制限したり、貯湯上限値以下の温度への設定変更をユーザに促すこともできる。   Further, when the user sets the set temperature of hot water supply higher than the hot water storage upper limit value of the hot water storage tank 150, the heat treatment is always performed in the hot water heater 158. Therefore, in order to avoid a decrease in heat dissipation efficiency in an emergency such as a power outage and suppress unnecessary power consumption, the temperature setting is forcibly limited to the hot water storage upper limit value or changed to a temperature lower than the hot water storage upper limit value. Can also be prompted to the user.

さらに、加熱検出器２４０の判定に応じて循環弁２２８を閉口し送水ポンプ２２６を停止した後に、貯湯槽１５０の温度が十分に高くなると、循環弁制御部２３６および送水ポンプ制御部２３４は、循環を迅速に再開するよう判断すべきである。そこで、循環弁制御部２３６および送水ポンプ制御部２３４は、所定時間毎、例えば１〜１０分毎に循環弁２２８の開閉判定および送水ポンプ２２６の駆動判定を繰り返し実行する。   Further, after the circulation valve 228 is closed and the water pump 226 is stopped according to the determination of the heating detector 240, when the temperature of the hot water storage tank 150 becomes sufficiently high, the circulation valve control unit 236 and the water pump control unit 234 circulate. Should be determined to resume immediately. Therefore, the circulation valve control unit 236 and the water pump control unit 234 repeatedly execute the open / close determination of the circulation valve 228 and the drive determination of the water pump 226 every predetermined time, for example, every 1 to 10 minutes.

ただし、補助制御部２３０は、貯湯槽１５０の水温、または、加熱検出器２４０の判定の如何に拘わらず、停電検出部２２４が停電を検出してから所定時間、例えば２０分間循環弁２２８を開口し続け、送水ポンプ２２６を駆動して湯水の循環を遂行する。かかる所定時間は、実際の経過時間を計ってもよいし、例えば循環流路２２２に設けられた流量センサ（図示せず）によって２０リットルの湯水の流量が検出されたとき等、他のパラメータによって計ることもできる。   However, the auxiliary control unit 230 opens the circulation valve 228 for a predetermined time, for example, 20 minutes after the power failure detection unit 224 detects the power failure, regardless of the water temperature of the hot water tank 150 or the determination of the heating detector 240. Subsequently, the water pump 226 is driven to circulate hot water. The predetermined time may be measured by the actual elapsed time, or by other parameters such as when a flow rate of 20 liters of hot water is detected by a flow rate sensor (not shown) provided in the circulation flow path 222. It can also be measured.

上述したように、循環弁制御部２３６が循環弁２２８を閉口して湯水の循環を停止したとしても貯湯槽１５０内の湯水が貯湯上限値に達していなければ発電が継続される。しかし、長時間発電が行われていない等、所定の状況下においては、貯湯槽１５０内の温度が均一化し、貯湯槽１５０の鉛直上端側１７０の湯水の温度が、給湯器１５８において加熱処理が行われる程度に下がり、鉛直下端部１７２における湯水の温度が貯湯上限値に近づいている場合がある。この場合、本実施形態による循環を実行することなく発電を行うと、貯湯槽１５０の鉛直下端側１７２の水温が貯湯上限値に達し易くなり、発電が停止するおそれがある。そこで、補助制御部２３０は、停電検出部２２４が停電を検出すると、給湯器１５８の動作に因らず所定時間湯水を強制的に循環させることで、一旦貯湯槽１５０の水温を下げ、継続的に発電可能とする。   As described above, even if the circulation valve control unit 236 closes the circulation valve 228 and stops the circulation of hot water, power generation is continued if the hot water in the hot water storage tank 150 does not reach the hot water storage upper limit value. However, under a predetermined condition such as when power generation is not performed for a long time, the temperature in the hot water storage tank 150 becomes uniform, and the temperature of the hot water on the vertical upper end side 170 of the hot water storage tank 150 is heated in the hot water heater 158. The temperature of hot water at the vertical lower end 172 may approach the hot water storage upper limit value. In this case, if power generation is performed without executing the circulation according to the present embodiment, the water temperature on the vertical lower end side 172 of the hot water storage tank 150 easily reaches the hot water storage upper limit value, and power generation may stop. Therefore, when the power failure detection unit 224 detects a power failure, the auxiliary control unit 230 forcibly circulates the hot water for a predetermined time regardless of the operation of the water heater 158 to temporarily lower the water temperature of the hot water tank 150 and continuously. Power generation is possible.

給湯弁２４２は、給湯器１５８の出水側に設けられ、弁制御部２３２の指示に従って給湯バルブ１７６への流路を開閉する。   Hot water supply valve 242 is provided on the outlet side of hot water heater 158, and opens and closes the flow path to hot water supply valve 176 in accordance with an instruction from valve control unit 232.

循環ラジエータ２４６は、貯湯槽１５０から循環流路２２２に送水された湯水を冷却する。かかる湯水の冷却方式は、発電ラジエータ１５２同様、熱交換媒体として液体を利用する液冷式と空気を利用する空冷式とがある。また、当該循環ラジエータ２４６は、凍結防止のため、利用しないときには内部の循環流路２２２から水が抜かれている。   The circulation radiator 246 cools the hot water sent from the hot water storage tank 150 to the circulation flow path 222. Such hot water cooling methods, like the power generator radiator 152, include a liquid cooling method using a liquid as a heat exchange medium and an air cooling method using air. In addition, the circulation radiator 246 is drained from the internal circulation passage 222 when not in use to prevent freezing.

上述したように補助ユニット２２０では、貯湯槽１５０の湯水を放熱、循環させ、継続的に発電ユニット１１０を発電させている。しかし、発電による貯湯槽１５０の水温の上昇に対して放熱による水温の下降が間に合わなかった場合、発電ユニット１１０の発電が途切れるおそれがある。ここでは、循環ラジエータ２４６を用い貯湯槽１５０の放熱効果（冷却効果）を高めることによって、発電ユニット１１０による安定した発電が可能となる。   As described above, in the auxiliary unit 220, the hot water in the hot water storage tank 150 is radiated and circulated to continuously generate the power generation unit 110. However, if the water temperature decrease due to heat radiation is not in time for the water temperature increase in the hot water storage tank 150 due to power generation, the power generation of the power generation unit 110 may be interrupted. Here, by using the circulation radiator 246 to enhance the heat dissipation effect (cooling effect) of the hot water storage tank 150, stable power generation by the power generation unit 110 is possible.

循環吸気弁２４８ａ、２４８ｂは、それぞれ循環ラジエータ２４６の上流と下流に設けられ、循環ラジエータ２４６の排水時に吸気を行う。上述した循環ラジエータ２４６には、水抜き用の吸気口および水抜弁も並設されているので、かかる循環吸気弁２４８ａ、２４８ｂと連動して排水が可能となる。   The circulation intake valves 248a and 248b are provided upstream and downstream of the circulation radiator 246, respectively, and intake air when the circulation radiator 246 is drained. Since the above-described circulation radiator 246 is also provided with a water suction inlet and a water drain valve in parallel, drainage is possible in conjunction with the circulation suction valves 248a and 248b.

水抜弁２５０は、循環ラジエータ２４６の水抜きを実行する際、循環ラジエータ２４６からの水の流路を開閉する。   The drain valve 250 opens and closes the flow path of the water from the circulation radiator 246 when draining the circulation radiator 246.

水抜逆止弁２５２は、循環ラジエータ２４６から送出された湯水を通流すると共に、循環ラジエータ２４６への逆流を防ぐ。   The drainage check valve 252 allows hot water sent from the circulation radiator 246 to flow and prevents backflow to the circulation radiator 246.

循環逆止弁２５４は、停電等の非常時に循環流路２２２に湯水を循環する際、循環ラジエータ２４６から流出された湯水を通流すると共に、循環ラジエータ２４６への逆流を防ぐ。   The circulation check valve 254 allows hot water flowing out from the circulation radiator 246 to flow and prevents back flow to the circulation radiator 246 when hot water is circulated through the circulation passage 222 in an emergency such as a power failure.

放水排水弁２５８は、排水弁制御部２３８の制御に応じて、循環流路２２２、特に貯水槽２５６の湯水を排水するための流路を開閉する。   The water discharge / drain valve 258 opens and closes the circulation channel 222, in particular, the channel for draining hot water in the water storage tank 256 in accordance with the control of the drain valve control unit 238.

排水弁制御部２３８は、後述する温度検出器２６２が検出した温度が所定温度以上になると放水排水弁２５８を開口し貯水槽２５６の湯水を排水する。かかる所定温度は、その貯水槽２５６の湯水が貯湯槽１５０に送水されたとしても貯湯槽１５０の水温が発電を停止せしめる貯湯上限値に達してしまうと判断される温度である。   The drain valve control unit 238 opens the water discharge / drain valve 258 and drains hot water from the water storage tank 256 when a temperature detected by a temperature detector 262 described later reaches a predetermined temperature or higher. The predetermined temperature is a temperature at which the water temperature of the hot water storage tank 150 is determined to reach the hot water storage upper limit value that stops power generation even if the hot water of the water storage tank 256 is sent to the hot water storage tank 150.

補助ユニット２２０では、貯湯槽１５０の湯水を放熱、循環させ、継続的に発電ユニット１１０を発電可能としている。しかし、循環流路２２２内の水温が上昇すると貯湯槽１５０内の水温を十分に下げることができなくなり、発電ユニット１１０の発電が途切れるおそれがある。ここでは、所定温度以上となった循環流路２２２の湯水を排水し低温の水道水を受水することで、貯湯槽１５０の放熱効果（冷却効果）を高め、発電ユニット１１０による安定した発電が可能となる。   The auxiliary unit 220 radiates and circulates the hot water in the hot water storage tank 150 so that the power generation unit 110 can continuously generate power. However, if the water temperature in the circulation channel 222 rises, the water temperature in the hot water storage tank 150 cannot be lowered sufficiently, and the power generation of the power generation unit 110 may be interrupted. Here, the hot water in the circulation channel 222 that has become a predetermined temperature or higher is drained and the low-temperature tap water is received, so that the heat dissipation effect (cooling effect) of the hot water storage tank 150 is enhanced and stable power generation by the power generation unit 110 is achieved. It becomes possible.

放水バルブ２６０は、貯水槽２５６に蓄積された湯水または水道水を外部に放水するための流路を開閉する。上述した停電同様、災害時には断水も生じ得る。ここでは、補助ユニット２２０を循環する水を貯水槽２５６に貯水し、放熱媒体としてのみならず断水時の利用水として有効利用することで、給電と給水の両機能を実現することが可能となる。   The water discharge valve 260 opens and closes a flow path for discharging hot water or tap water accumulated in the water storage tank 256 to the outside. Similar to the power outage described above, a water outage can occur during a disaster. Here, the water circulating through the auxiliary unit 220 is stored in the water storage tank 256 and effectively used not only as a heat radiating medium but also as water used in the event of a water outage, thereby realizing both power supply and water supply functions. .

しかし、上述した循環ラジエータ２４６には、停電等の非常時以外の通常時において、凍結防止のため水が張られていない。そのため、非常事態が生じたときには、まず、循環ラジエータ２４６に水を充填しなければならない。そこで、放水バルブ２６０を通じた放水は、少なくとも循環ラジエータ２４６に充填すべき容量だけは残すようにして実行される。   However, the above-mentioned circulation radiator 246 is not filled with water in order to prevent freezing in a normal time other than an emergency such as a power failure. Therefore, when an emergency occurs, the circulation radiator 246 must first be filled with water. Therefore, the water discharge through the water discharge valve 260 is executed so as to leave at least the capacity to be charged in the circulation radiator 246.

温度検出器２６２は、サーモスタット等で構成され、循環流路２２２における例えば貯水槽２５６の鉛直下端部１８４付近に設けられ貯水槽２５６内の水温を検出する。   The temperature detector 262 is composed of a thermostat or the like, and is provided in the vicinity of the vertical lower end 184 of the water storage tank 256 in the circulation flow path 222, for example, and detects the water temperature in the water storage tank 256.

水抜排水弁２６４は、弁制御部２３２の制御に応じて、循環流路２２２、特に貯水槽２５６の湯水を排水するための流路を開閉する。   The drainage drain valve 264 opens and closes the circulation channel 222, in particular, the channel for draining hot water in the water storage tank 256 in accordance with the control of the valve control unit 232.

流量センサ２６６は、水抜排水弁２６４の下流かつ排水逆止弁２６８の上流に配置され、水抜排水弁２６４を通流する水の流量を測定する。   The flow sensor 266 is disposed downstream of the drainage drain valve 264 and upstream of the drainage check valve 268 and measures the flow rate of water flowing through the drainage drain valve 264.

排水逆止弁２６８は、排水弁制御部２３８が循環流路２２２の湯水を排水するとき、水抜排水弁２６４から送出された湯水を通流すると共に、水抜排水弁２６４への逆流を防ぐ。   When the drain valve control unit 238 drains the hot water in the circulation channel 222, the drain check valve 268 allows the hot water sent from the drain drain valve 264 to flow and prevents a reverse flow to the drain drain valve 264.

排貯水吸気弁２７０は、放水バルブ２６０を通じて放水するとき、放水バルブ２６０から放水された水量分の空気を吸気する。   When the drainage water intake valve 270 discharges water through the water discharge valve 260, the exhaust water intake valve 270 takes in air corresponding to the amount of water discharged from the water discharge valve 260.

水道受水バルブ２７２は、水道１８２から貯水槽２５６への流路を開閉する。   The water supply valve 272 opens and closes the flow path from the water supply 182 to the water storage tank 256.

水道受水減圧弁２７４は、水道受水バルブ２７２に連結され、水道圧を所定値、例えば３．７ｋｇｆ／ｃｍ２に減圧してその変動を均一化する。貯湯槽１５０には給湯器１５８が給湯した分の湯水を補充するための水道水の受水口１７４が設けられている。そこで、本実施形態では、既存の受水口１７４の構成を有効利用し、発電ユニット１１０の改変を伴うことなく、循環流路２２２で放熱された湯水と水道受水減圧弁２７４で減圧した水道水とを合わせてその受水口１７４に送水するのが望ましい。 The water receiving pressure reducing valve 274 is connected to the water receiving valve 272, and reduces the water pressure to a predetermined value, for example, 3.7 kgf / cm 2 to make the fluctuation uniform. The hot water storage tank 150 is provided with a tap water receiving port 174 for replenishing hot water supplied by the hot water heater 158. Therefore, in the present embodiment, the configuration of the existing water receiving port 174 is effectively used, and the tap water depressurized by the hot water radiated in the circulation flow path 222 and the water receiving pressure reducing valve 274 without altering the power generation unit 110. In addition, it is desirable to feed the water to the water receiving port 174.

水道水逆止弁２８４は、水道水を通流すると共に、貯水槽２５６から水道への逆流を防ぐ。   The tap water check valve 284 allows tap water to flow and prevents back flow from the water storage tank 256 to the tap water.

また、送水ポンプ制御部２３４は、断水検出部２７８が断水を検出したとき（以下、単に断水時という。）の水圧も維持するように、送水ポンプ２２６を制御する。発電ユニット１１０では、上述したように電気エネルギーおよび熱エネルギーを生成し、生成された熱エネルギーは湯水に置き換えられて貯湯槽１５０に蓄積される。しかし、断水によって、貯湯槽１５０への水道水の給水が停止してしまうと、発電時に生じる熱を回収するための湯水を確保できなくなることから、発電ユニット１１０の発電制御部１６０は、貯湯槽１５０の水圧センサ１８０の測定値が所定圧（例えば、０．５ｋｇｆ／ｃｍ２）未満になると燃料電池１５４による発電を停止させ、断水が復旧し、所定の復旧操作が行われるまで発電を再開しないよう構成されている。ここでは、水圧を所定圧以上に維持しつつ、送水ポンプ制御部２３４に制御された送水ポンプ２２６を通じて貯水槽２５６の湯水を貯湯槽１５０へ送水することで、停電と断水が併発した場合であっても継続的に発電することが可能となる。 In addition, the water pump control unit 234 controls the water pump 226 so as to maintain the water pressure when the water cutoff detection unit 278 detects water cutoff (hereinafter simply referred to as “water cutoff”). The power generation unit 110 generates electrical energy and thermal energy as described above, and the generated thermal energy is replaced with hot water and accumulated in the hot water storage tank 150. However, if the supply of tap water to the hot water storage tank 150 is stopped due to water outage, hot water for recovering the heat generated during power generation cannot be secured. Therefore, the power generation control unit 160 of the power generation unit 110 has a hot water storage tank. When the measured value of the 150 water pressure sensors 180 becomes less than a predetermined pressure (for example, 0.5 kgf / cm 2 ), the power generation by the fuel cell 154 is stopped, and the power generation is not resumed until the water cut-off is recovered and the predetermined recovery operation is performed. It is configured as follows. Here, the water pressure is maintained at a predetermined pressure or higher, and the hot water in the water storage tank 256 is supplied to the hot water storage tank 150 through the water supply pump 226 controlled by the water supply pump control unit 234. However, it is possible to generate power continuously.

給水逆止弁２８６は、送水ポンプ２２６から送出された水を通流すると共に、送水ポンプ２２６への逆流を防ぐ。   The water supply check valve 286 allows the water sent from the water pump 226 to flow and prevents the reverse flow to the water pump 226.

給水バルブ２８８は、給水逆止弁２８６から貯湯槽１５０および給湯器１５８への流路を開閉する。   Water supply valve 288 opens and closes the flow path from water supply check valve 286 to hot water storage tank 150 and water heater 158.

（発電方法）
続いて、上述した発電システム２００における発電方法の詳細な処理の流れを説明する。図３は、発電方法における状態遷移を示した状態遷移図である。当該発電方法は、図３に示したように、通常状態、停電状態、断水状態、および停電・断水状態の４つの状態を遷移する。ここでは、まず、４つの状態における発電システム２００の各弁やポンプの動作を説明する。 (Power generation method)
Next, a detailed processing flow of the power generation method in the power generation system 200 described above will be described. FIG. 3 is a state transition diagram showing state transition in the power generation method. As shown in FIG. 3, the power generation method transitions between four states: a normal state, a power outage state, a water outage state, and a power outage / water outage state. Here, first, the operation of each valve and pump of the power generation system 200 in four states will be described.

（通常状態）
図４は、通常状態における各弁およびポンプの動作を示した説明図であり、図５は、通常状態における湯水の流れを説明するための模式図である。発電システム２００における各弁は、非通電で開口している弁と、閉口している弁の２つの弁が準備されている。かかる通電／非通電の状態は図中括弧内のＯＮ／ＯＦＦで表される。 (Normal state)
FIG. 4 is an explanatory diagram showing the operation of each valve and pump in the normal state, and FIG. 5 is a schematic diagram for explaining the flow of hot water in the normal state. Each valve in the power generation system 200 is prepared with two valves, a valve that is open when not energized and a valve that is closed. Such energized / non-energized states are represented by ON / OFF in parentheses in the figure.

図４に示すように、通常状態では、水道１８２の圧は正常であり、すべての弁および送水ポンプ２２６を非通電にしたままで、図５に太線で示したような湯水の流れが形成される。従って、給湯器１５８で給湯が可能となるように給湯器１５８の給湯弁２４２も開口されている。また、水抜排水弁２６４、放水排水弁２５８、循環弁２２８、水抜弁２５０は、閉口されている（Ｓ１）。通常状態では、まだ湯水の循環は開始されないため、送水ポンプ２２６はＯＦＦしているが、その流路は開放されているので、送水ポンプ２２６を通流する水道圧のみで水道水が貯湯槽１５０に送水される。このとき給湯器１５８で湯水を利用すると、その利用された分の水が水道１８２から補充され、給湯を通じた湯水の送水と水の受水等により貯湯槽１５０内の水温が低下すると一時的に燃料電池１５４による発電が再開される。   As shown in FIG. 4, in the normal state, the pressure of the water supply 182 is normal, and the flow of hot water as shown by the thick line in FIG. The Accordingly, the hot water supply valve 242 of the hot water heater 158 is also opened so that the hot water heater 158 can supply hot water. Further, the drainage drain valve 264, the drainage drain valve 258, the circulation valve 228, and the drain valve 250 are closed (S1). In the normal state, since the circulation of hot water is not yet started, the water supply pump 226 is turned off, but the flow path is open, so that the tap water is supplied only by the water pressure flowing through the water supply pump 226. Water is sent to. At this time, if hot water is used in the water heater 158, the amount of water used is replenished from the water supply 182 and temporarily when the water temperature in the hot water tank 150 decreases due to water supply and water reception through the hot water supply. Power generation by the fuel cell 154 is resumed.

（停電状態）
図６は、停電状態における各弁およびポンプの動作を示した説明図であり、図７は、停電状態における湯水の流れを説明するための模式図である。停電時には、貯湯槽１５０の湯水を循環するため、基本的には循環弁２２８が開口され貯湯槽１５０と循環流路２２２との流路が確保されると共に、湯水を循環させるための送水ポンプ２２６が駆動する（Ｓ１）。 (Power failure state)
FIG. 6 is an explanatory diagram showing the operation of each valve and pump in the power failure state, and FIG. 7 is a schematic diagram for explaining the flow of hot water in the power failure state. In the event of a power failure, the hot water in the hot water storage tank 150 is circulated. Therefore, the circulation valve 228 is basically opened to secure a flow path between the hot water storage tank 150 and the circulation flow path 222, and a water supply pump 226 for circulating hot water. Is driven (S1).

ここで、給湯器１５８に設置された加熱検出器２４０が、加熱処理が為されていると判定すると、循環弁制御部２３６は、循環を一旦停止すべく、循環弁２２８を閉口すると共に送水ポンプ制御部２３４を通じて送水ポンプ２２６をＯＦＦする（Ｓ２）。そして所定の時間が経過すると再度、送水ポンプ２２６をＯＮし、循環弁２２８を開口して循環を再開させ加熱処理の有無を伺う。加熱検出器２４０の判定結果を参照し、加熱処理が為されていなかったら開口状態を維持して循環を継続する（Ｓ１）。ここでは、循環停止時に循環弁２２８を閉口する構成を述べているが、送水ポンプ２２６が停止すると湯水の流動はほとんどなくなるので、循環弁２２８を開口したままにすることもできる。なお、本実施形態では、貯湯槽１５０内の水温が低いときに循環を停止する構成としたが、これに加えて、連続して所定時間循環を行った場合には一旦循環を停止し、貯湯槽１５０内が高温になったとき、或いは一定時間経過後に循環を再開するよう構成してもよい。   Here, when the heat detector 240 installed in the water heater 158 determines that the heat treatment is being performed, the circulation valve control unit 236 closes the circulation valve 228 and temporarily stops the circulation to stop the circulation. The water pump 226 is turned off through the controller 234 (S2). Then, when a predetermined time has elapsed, the water pump 226 is turned on again, the circulation valve 228 is opened, the circulation is restarted, and the presence or absence of the heat treatment is asked. With reference to the determination result of the heating detector 240, if the heating process is not performed, the opening state is maintained and the circulation is continued (S1). Here, a configuration is described in which the circulation valve 228 is closed when the circulation is stopped. However, when the water supply pump 226 is stopped, the flow of hot water almost disappears, and the circulation valve 228 can be left open. In the present embodiment, the circulation is stopped when the water temperature in the hot water storage tank 150 is low. In addition, when the circulation is continuously performed for a predetermined time, the circulation is temporarily stopped and the hot water storage is performed. You may comprise so that a circulation may be restarted when the inside of the tank 150 becomes high temperature or after fixed time progress.

また、基本状態（Ｓ１）に戻っているとき、温度検出器２６２が、貯水槽２５６の鉛直下端部１８４の水温が所定温度以上であると判断すると、排水弁制御部２３８は、湯水の循環中か否かに拘わらず、断水検出部２７８が断水を検出していないことを確認して放水排水弁２５８を開口し、貯水槽２５６の湯水を排水する（Ｓ３）。排水した分の湯水は水道１８２から補充される。そして所定の時間が経過すると放水排水弁２５８を閉口して排水を停止する（Ｓ１）。ここでは、所定温度以上となった貯水槽２５６の湯水を排水し低温の水道水を受水することで、貯湯槽１５０の放熱効果（冷却効果）を高め、発電ユニット１１０による発電を継続可能としている。   When the temperature detector 262 determines that the water temperature of the vertical lower end 184 of the water storage tank 256 is equal to or higher than the predetermined temperature when returning to the basic state (S1), the drain valve control unit 238 Regardless of whether or not the water cutoff detector 278 has detected no water cutoff, the water discharge / drain valve 258 is opened and the hot water in the water storage tank 256 is drained (S3). The drained hot water is replenished from the water supply 182. When a predetermined time has elapsed, the water discharge / drain valve 258 is closed to stop the drainage (S1). Here, the hot water of the water storage tank 256 that has become a predetermined temperature or higher is drained and the low-temperature tap water is received, so that the heat dissipation effect (cooling effect) of the hot water storage tank 150 is enhanced and power generation by the power generation unit 110 can be continued. Yes.

（断水状態）
図８は、断水状態における各弁およびポンプの動作を示した説明図であり、図９は、断水状態における湯水の流れを説明するための模式図である。断水状態では、水道１８２の圧が低下し、停電検出部２２４が停電を検出していないので送水ポンプ２２６の圧もかからない。従って、給湯器１５８による湯水の給湯を可能とすると、貯湯槽１５０における湯水の圧が減少し発電ユニット１１０が断水異常となってしまい、後に停電が併発した際に発電を再開できなくなる。ここでは、循環弁２２８が閉口され、給水逆止弁２８６によって送水ポンプ２２６への逆流（循環流路２２２への逆流）も防止されており、図８に示すように給湯弁２４２を閉口して（Ｓ１）、図９に示すように湯水の給湯を制限することで湯水の圧の低下を防止し、発電が停止される事態を回避することが可能となる。 (Water outage)
FIG. 8 is an explanatory diagram showing the operation of each valve and pump in the water-stopped state, and FIG. 9 is a schematic diagram for explaining the flow of hot water in the water-stopped state. In the water cut-off state, the pressure of the water supply 182 decreases, and the power failure detection unit 224 does not detect a power failure, so the pressure of the water supply pump 226 is not applied. Therefore, if hot water supply by the water heater 158 is enabled, the pressure of the hot water in the hot water storage tank 150 decreases, the power generation unit 110 becomes abnormal in water shut-off, and power generation cannot be resumed when a power failure occurs later. Here, the circulation valve 228 is closed, and the backflow to the water supply pump 226 (backflow to the circulation flow path 222) is prevented by the water supply check valve 286, and the hot water supply valve 242 is closed as shown in FIG. (S1) As shown in FIG. 9, by limiting the hot water supply, it is possible to prevent a decrease in the hot water pressure and to avoid a situation where power generation is stopped.

（停電・断水状態）
図１０は、停電・断水状態における各弁およびポンプの動作を示した説明図であり、図１１は、停電・断水状態における湯水の流れを説明するための模式図である。停電かつ断水時においても、停電状態同様、貯水槽２５６の湯水を循環するため、循環弁２２８が開口され貯湯槽１５０と循環流路２２２との流路が確保されると共に、湯水を循環させるための送水ポンプ２２６が駆動する（Ｓ１）。 (Power failure / water outage)
FIG. 10 is an explanatory diagram showing the operation of each valve and pump in a power failure / water cutoff state, and FIG. 11 is a schematic diagram for explaining the flow of hot water in a power failure / water cutoff state. Even in the event of a power outage and water outage, the hot water in the water storage tank 256 is circulated in the same manner as the power outage. The water pump 226 is driven (S1).

ここで、給湯器１５８に設置された加熱検出器２４０が、加熱処理が為されていると判定すると、停電状態同様、循環弁制御部２３６は、循環を一旦停止すべく、循環弁２２８を閉口すると共に、送水ポンプ制御部２３４を通じて送水ポンプ２２６をＯＦＦする（Ｓ２）。そして所定の時間が経過すると再度、送水ポンプ２２６をＯＮし、循環弁２２８を開口して循環を再開させ加熱処理の有無を伺う。加熱検出器２４０の判定結果を参照し、加熱処理が為されていなかったら開口状態を維持して循環を継続する（Ｓ１）。ここでは、加熱処理が為されているときに貯湯槽１５０の湯水を無駄に循環させないようにし高温時にのみ循環させることで、放熱効率の低下を回避し、消費電力の低減を図ることができる。   Here, when the heat detector 240 installed in the water heater 158 determines that the heat treatment is being performed, the circulation valve control unit 236 closes the circulation valve 228 in order to temporarily stop the circulation as in the case of a power failure. At the same time, the water pump 226 is turned off through the water pump controller 234 (S2). Then, when a predetermined time has elapsed, the water pump 226 is turned on again, the circulation valve 228 is opened, the circulation is restarted, and the presence or absence of the heat treatment is asked. With reference to the determination result of the heating detector 240, if the heating process is not performed, the opening state is maintained and the circulation is continued (S1). Here, when the heat treatment is being performed, the hot water in the hot water storage tank 150 is not circulated unnecessarily and is circulated only at a high temperature, so that a reduction in heat dissipation efficiency can be avoided and power consumption can be reduced.

また、断水状態と異なり、送水ポンプ２２６が駆動し、水道圧の低下に拘わらず貯湯槽１５０への圧が保たれるので、貯水槽２５６で許容される水量だけ、給湯器１５８から給湯することも可能である。図１０においては給湯弁２４２が閉口されているが、給湯を実行する場合、貯水槽２５６の水量が所定の水量以下になるまで給湯弁２４２を一時的に開放させる。   Also, unlike the water shutoff state, the water pump 226 is driven, and the pressure to the hot water storage tank 150 is maintained regardless of the decrease in the water pressure. Is also possible. Although the hot water supply valve 242 is closed in FIG. 10, when hot water supply is performed, the hot water supply valve 242 is temporarily opened until the amount of water in the water storage tank 256 becomes equal to or less than a predetermined amount of water.

続いて、図３における状態遷移を、１．停電時、２．復電時、３．断水時、４．復水時、５．停電中の断水時、６．停電断水中の復水時、７．断水中の停電時、８．停電断水中の復電時の８の事象に分けて説明する。また、以下の説明で用いられる各所定時間は、それぞれの動作が完了するまでの猶予を踏まえて任意に設定される時間を言う。   Subsequently, the state transition in FIG. 1. During a power failure 2. When power is restored 3. When water is shut off 4. At the time of condensing 5. When there is a water outage during a power outage 6. When condensing during a power outage, 7. During a power outage during a water outage, The explanation will be divided into 8 events when power is restored during a power outage. In addition, each predetermined time used in the following description refers to a time arbitrarily set based on a delay until each operation is completed.

（１．停電時）
図１２は、停電時の各処理における各弁およびポンプの開閉の遷移を示した説明図である。通常状態では、弁やポンプはすべてＯＦＦになっているが（Ｓ１）、停電検出部２２４が停電を検出すると、送水ポンプ２２６が駆動すると共に、循環弁２２８を開口して、図６のように停電状態の運転を開始する（Ｓ２）。 (1. Power failure)
FIG. 12 is an explanatory diagram showing transition of opening and closing of each valve and pump in each process during a power failure. In the normal state, all the valves and pumps are OFF (S1), but when the power failure detection unit 224 detects a power failure, the water pump 226 is driven and the circulation valve 228 is opened, as shown in FIG. Operation in a power failure state is started (S2).

（２．復電時）
図１３は、復電時の各処理における各弁およびポンプの開閉の遷移を示した説明図である。停電状態では基本的に放水排水弁２５８が閉口、循環弁２２８が開口して、送水ポンプ２２６がＯＮしているが、図６を用いて説明したように、加熱処理部１７８や貯水槽２５６の鉛直下端部１８４の水温によっては、開閉やＯＮ／ＯＦＦが変化している場合もあり得る（Ｓ１）。このとき復電、即ち、停電検出部２２４が停電を検出しなくなると、放水排水弁２５８と循環弁２２８とを閉口する（Ｓ２）。そして、水抜弁２５０を開口して循環ラジエータ２４６に充填されている水を排水する（Ｓ３）。所定の時間経過後、水抜弁２５０を閉口して循環ラジエータ２４６の水抜きを終了し、続いて、送水ポンプ２２６を停止する（Ｓ４）。こうして図４に示したように、通常状態の運転が開始される。 (2. When power is restored)
FIG. 13 is an explanatory diagram showing transition of opening and closing of each valve and pump in each process during power recovery. In the power failure state, the water discharge / drain valve 258 is basically closed, the circulation valve 228 is opened, and the water pump 226 is turned on. However, as described with reference to FIG. 6, the heat treatment unit 178 and the water tank 256 Depending on the water temperature of the vertical lower end 184, opening / closing and ON / OFF may be changed (S1). At this time, when power is restored, that is, when the power failure detection unit 224 does not detect the power failure, the water discharge / drain valve 258 and the circulation valve 228 are closed (S2). Then, the water drain valve 250 is opened to drain the water filled in the circulation radiator 246 (S3). After a predetermined time has elapsed, the water drain valve 250 is closed to finish draining the circulation radiator 246, and then the water pump 226 is stopped (S4). Thus, as shown in FIG. 4, the normal operation is started.

（３．断水時）
図１４は、断水時の各処理における各弁およびポンプの開閉の遷移を示した説明図である。通常状態では、弁やポンプはすべてＯＦＦになっているが（Ｓ１）、断水検出部２７８が断水を検出すると給湯弁２４２を閉口する（Ｓ２）。 (3. When water is shut off)
FIG. 14 is an explanatory diagram showing transition of opening and closing of each valve and pump in each process at the time of water interruption. In the normal state, all the valves and pumps are OFF (S1), but when the water cutoff detector 278 detects water cutoff, the hot water supply valve 242 is closed (S2).

また、断水は検出されているが停電が検出されていない場合、発電を継続して行えるようにする必要はないため、循環弁２２８は閉口したまま、送水ポンプ２２６もＯＦＦのまま維持する。これにより、貯湯槽１５０へ加えられている水圧を通常状態に保持し、続いて停電が発生した場合にスムーズに発電を開始させることができる。   Further, when the water break is detected but the power failure is not detected, it is not necessary to continue the power generation. Therefore, the circulation valve 228 is closed and the water pump 226 is also kept off. Thereby, the water pressure applied to the hot water storage tank 150 can be maintained in a normal state, and power generation can be started smoothly when a power failure occurs.

このとき、ユーザは、必要に応じて放水バルブ２６０を手動で開口することで貯水槽２５６から水を受水することができる。ただし、上述したように、非循環時には循環ラジエータ２４６には水が張られていないので、停電時において循環ラジエータ２４６に充填すべき水分（例えば２０リットル）だけは貯水槽２５６に残るように、貯水槽２５６に対する放水バルブ２６０の取り出し位置が調整される。なお、放水バルブ２６０は、断水時にのみ手動で開口操作可能とし、非断水時は取水できないよう構成するのが好ましい。こうして、図８に示したように断水状態の運転が開始される。   At this time, the user can receive water from the water storage tank 256 by manually opening the water discharge valve 260 as necessary. However, as described above, since the water is not filled in the circulation radiator 246 at the time of non-circulation, water is stored so that only water (for example, 20 liters) to be filled in the circulation radiator 246 remains in the water tank 256 at the time of power failure. The extraction position of the water discharge valve 260 with respect to the tank 256 is adjusted. In addition, it is preferable that the water discharge valve 260 can be manually opened only when the water is shut off and cannot be taken when the water is not shut off. In this way, the operation in the water cut-off state is started as shown in FIG.

（４．復水時）
図１５は、復水時の各処理における各弁およびポンプの開閉の遷移を示した説明図である。断水状態では給湯弁２４２が閉口されている（Ｓ１）。ここで、断水検出部２７８が断水を検出しなくなって水道圧が戻ると、まず水抜排水弁２６４を開口し、水道１８２から水を受水すると共に貯水槽２５６内の空気を水抜排水弁２６４を通じて排出する（Ｓ２）。そして、流量センサ２６６によって所定の流量を検出すると、水抜排水弁２６４を閉口し、給湯弁２４２を開口する（Ｓ３）。こうして、図４に示したような通常状態に戻り、ユーザは給湯が可能となる。 (4. Condensate)
FIG. 15 is an explanatory view showing the opening / closing transition of each valve and pump in each process during condensate. In the water shut-off state, the hot water supply valve 242 is closed (S1). Here, when the water cutoff detection unit 278 no longer detects water cutoff and the water pressure returns, the drainage drain valve 264 is first opened to receive water from the tap 182 and the air in the storage tank 256 through the drainage drain valve 264. Discharge (S2). When a predetermined flow rate is detected by the flow rate sensor 266, the drainage drain valve 264 is closed and the hot water supply valve 242 is opened (S3). Thus, the normal state as shown in FIG. 4 is restored, and the user can supply hot water.

（５．停電中の断水時）
図１６は、停電中の断水時の各処理における各弁およびポンプの開閉の遷移を示した説明図である。停電状態では基本的に放水排水弁２５８が閉口、循環弁２２８が開口して、送水ポンプ２２６がＯＮしているが、加熱処理部１７８や貯水槽２５６の鉛直下端部１８４の水温によっては、開閉やＯＮ／ＯＦＦが変化している場合もあり得る（Ｓ１）。このとき断水検出部２７８が断水を検出すると、水の排水を回避すべく、排水弁制御部２３８を無効化して、放水排水弁２５８および給湯弁２４２を閉口する（Ｓ２）。このとき、排貯水吸気弁２７０が開口されているので、ユーザは、必要時に放水バルブ２６０を手動で開口して貯水槽２５６から湯水を受水することができる。こうして、図１０に示したように、停電断水状態の運転が開始される。 (5. When there is a water outage during a power failure)
FIG. 16 is an explanatory diagram showing transition of opening and closing of each valve and pump in each process during a water outage during a power failure. In the power failure state, the water discharge / drain valve 258 is basically closed, the circulation valve 228 is opened, and the water pump 226 is turned on. However, depending on the water temperature of the heat treatment unit 178 and the vertical lower end 184 of the water storage tank 256, Or ON / OFF may have changed (S1). At this time, when the water cutoff detection unit 278 detects water cutoff, the drain valve control unit 238 is invalidated to close the water discharge / drain valve 258 and the hot water supply valve 242 in order to avoid draining water (S2). At this time, since the waste water storage intake valve 270 is opened, the user can manually open the water discharge valve 260 and receive hot water from the water storage tank 256 when necessary. In this way, as shown in FIG.

ここでは、湯水の排出を防ぎつつ発電を継続しており、温度検出器２６２が所定温度の超過を検出した場合であっても、排水に頼らず、自然放熱（例えば発電の一時停止）によって循環を維持する。ここで、排水弁制御部２３８を無効化したが、停電断水時であっても発電を最優先する場合、水を排水してでも発電を継続することができる。   Here, power generation is continued while preventing hot water from being discharged, and even if the temperature detector 262 detects an excess of a predetermined temperature, it is circulated by natural heat dissipation (for example, temporary stop of power generation) without depending on drainage. To maintain. Here, the drain valve control unit 238 is invalidated. However, even when power is cut off, power generation can be continued even if water is drained when power generation is given the highest priority.

（６．停電断水中の復水時）
図１７は、停電断水中の復水時の各処理における各弁およびポンプの開閉の遷移を示した説明図である。放水排水弁２５８が閉口されている状態で（Ｓ１）で、断水検出部２７８が断水を検出しなくなると、水抜排水弁２６４を開口し、水道水を貯水槽２５６に受水させると共に水抜排水弁２６４から、貯水槽２５６内の空気を排気する（Ｓ２）。そして、流量センサ２６６によって所定の流量を検出すると、水抜排水弁２６４を閉口し、排水弁制御部２３８の無効化を解除すると共に、給湯弁２４２を開放して給湯を可能とする（Ｓ３）。こうして、図６に示した停電状態の運転が開始される。 (6. Condensation during a power outage)
FIG. 17 is an explanatory diagram showing the opening / closing transition of each valve and pump in each process during condensate during a power outage. When the water discharge detection valve 258 stops detecting water stoppage in the state where the water discharge / drain valve 258 is closed (S1), the water discharge / drain valve 264 is opened, and tap water is received by the water storage tank 256 and the water discharge / drain valve is opened. The air in the water storage tank 256 is exhausted from H.264 (S2). When a predetermined flow rate is detected by the flow sensor 266, the drainage drain valve 264 is closed, the invalidation of the drain valve control unit 238 is canceled, and the hot water supply valve 242 is opened to enable hot water supply (S3). Thus, the operation in the power failure state shown in FIG. 6 is started.

（７．断水中の停電時）
図１８は、断水中の停電時の各処理における各弁およびポンプの開閉の遷移を示した説明図である。断水状態では給湯弁２４２が閉口されている（Ｓ１）。断水中に停電検出部２２４が停電を検出すると、循環弁２２８を開口させ、送水ポンプ２２６を駆動させる。このとき、放水排水弁２５８は閉口を維持する（Ｓ２）。こうして、図１０に示したような停電・断水状態の運転が開始される。 (7. During power outages during water outages)
FIG. 18 is an explanatory diagram showing transition of opening and closing of each valve and pump in each process during a power failure during a water outage. In the water shut-off state, the hot water supply valve 242 is closed (S1). When the power failure detection unit 224 detects a power failure during the water interruption, the circulation valve 228 is opened and the water pump 226 is driven. At this time, the water discharge / drain valve 258 is kept closed (S2). In this way, the operation in the power failure / water cutoff state as shown in FIG. 10 is started.

（８．停電断水中の復電時）
図１９は、停電断水中の復電時の各処理における各弁およびポンプの開閉の遷移を示した説明図である。停電状態では基本的に循環弁２２８が開口して、送水ポンプ２２６がＯＮしているが、加熱処理部１７８によっては、開閉やＯＮ／ＯＦＦが変化している場合もあり得る（Ｓ１）。停電断水中に停電検出部２２４が停電を検出しなくなると、循環弁２２８を閉口して循環を停止させる（Ｓ２）。そして、水抜弁２５０を開口して循環ラジエータ２４６に充填されている水を排水する（Ｓ３）。所定時間経過後、水抜弁２５０を閉口して循環ラジエータ２４６の水抜きを終了し、給湯弁２４２を閉口すると共に送水ポンプ２２６を停止する（Ｓ４）。こうして図８に示すような断水状態の運転が開始される。 (8. When power is restored during a power outage)
FIG. 19 is an explanatory diagram showing the opening / closing transition of each valve and pump in each process during power recovery during a power outage. In the power failure state, the circulation valve 228 is basically open and the water pump 226 is turned on. However, depending on the heat treatment unit 178, opening / closing and ON / OFF may be changed (S1). If the power failure detection unit 224 stops detecting a power failure during a power failure, the circulation valve 228 is closed to stop the circulation (S2). Then, the water drain valve 250 is opened to drain the water filled in the circulation radiator 246 (S3). After a predetermined time has elapsed, the water drain valve 250 is closed to finish draining the circulation radiator 246, the hot water supply valve 242 is closed, and the water feed pump 226 is stopped (S4). In this way, the operation in a water shut-off state as shown in FIG. 8 is started.

かかる発電方法においても、停電かつ断水等の非常時に継続的に発電を遂行し、ユーザの利便性向上と安全の確保を図ることが可能となる。   In such a power generation method, it is possible to continuously perform power generation in an emergency such as a power failure and water outage, thereby improving user convenience and ensuring safety.

以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明はかかる実施形態に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。   As mentioned above, although preferred embodiment of this invention was described referring an accompanying drawing, it cannot be overemphasized that this invention is not limited to this embodiment. It will be apparent to those skilled in the art that various changes and modifications can be made within the scope of the claims, and these are naturally within the technical scope of the present invention. Understood.

なお、本明細書の発電方法をはじめとする上述した処理動作における各工程は、必ずしも説明図として記載された順序に沿って時系列に処理する必要はなく、並列的あるいはサブルーチンによる処理を含んでもよい。   It should be noted that each step in the above-described processing operation including the power generation method of the present specification does not necessarily have to be processed in time series according to the order described as an explanatory diagram, and may include processing in parallel or by a subroutine. Good.

本発明は、燃料電池を通じて電気エネルギーおよび熱エネルギーを発生させる発電システム、および補助ユニットに利用することができる。   The present invention can be used for a power generation system that generates electric energy and thermal energy through a fuel cell, and an auxiliary unit.

１００、２００ …発電システム
１１０ …発電ユニット
１２０、２２０ …補助ユニット
１５０ …貯湯槽
１５４ …燃料電池
１５６ …熱交換器
１５８ …給湯器
１６０ …発電制御部
１７８ …加熱処理部
２２２ …循環流路
２２４ …停電検出部
２２６ …送水ポンプ
２２８ …循環弁
２３６ …循環弁制御部
２３８ …排水弁制御部
２４０ …加熱検出器
２５６ …貯水槽
２６２ …温度検出器
２７８ …断水検出部
２８６ …給水逆止弁 DESCRIPTION OF SYMBOLS 100, 200 ... Power generation system 110 ... Power generation unit 120, 220 ... Auxiliary unit 150 ... Hot water storage tank 154 ... Fuel cell 156 ... Heat exchanger 158 ... Water heater 160 ... Power generation control part 178 ... Heat processing part 222 ... Circulation flow path 224 ... Power failure detection unit 226 ... Water supply pump 228 ... Circulation valve 236 ... Circulation valve control unit 238 ... Drain valve control unit 240 ... Heating detector 256 ... Water tank 262 ... Temperature detector 278 ... Water shutoff detection unit 286 ... Water supply check valve

Claims (5)

発電ユニットと、該発電ユニットに接続される補助ユニットと、を含む発電システムであって、
前記発電ユニットは、
湯水を貯湯する貯湯槽と、
化学反応を通じて電気エネルギーおよび熱エネルギーを生成する燃料電池と、
前記貯湯槽の湯水との熱交換によって前記生成された熱エネルギーを回収する熱交換器と、
前記貯湯槽の湯水が所定温度未満のとき前記燃料電池を駆動して発電し、前記貯湯槽の湯水が該所定温度以上または所定圧未満になると前記燃料電池による発電を停止する発電制御部と、
を備え、
前記補助ユニットは、
水道水を貯め得る貯水槽と、
停電を検出する停電検出部と、
断水を検出する断水検出部と、
前記停電検出部が停電を検出し、かつ前記断水検出部が断水を検出しているとき、前記貯水槽に貯水された湯水を前記所定圧以上で前記貯湯槽に送水する送水ポンプと、
を備えることを特徴とする発電システム。 A power generation system including a power generation unit and an auxiliary unit connected to the power generation unit,
The power generation unit is
A hot water storage tank for storing hot water,
A fuel cell that generates electrical and thermal energy through chemical reactions;
A heat exchanger that recovers the generated thermal energy by heat exchange with hot water in the hot water tank;
When the hot water in the hot water tank is less than a predetermined temperature, the fuel cell is driven to generate electric power, and when the hot water in the hot water tank is equal to or higher than the predetermined temperature or lower than a predetermined pressure, a power generation control unit that stops power generation by the fuel cell;
With
The auxiliary unit is
A water tank that can store tap water;
A power failure detection unit for detecting a power failure,
A water outage detection unit for detecting water outage;
When the power failure detection unit detects a power failure, and the water failure detection unit detects water failure, a water supply pump that supplies hot water stored in the water storage tank to the water storage tank at the predetermined pressure or more,
A power generation system comprising: 湯水を貯湯する貯湯槽と、化学反応を通じて電気エネルギーおよび熱エネルギーを生成する燃料電池と、該貯湯槽の湯水との熱交換によって該生成された熱エネルギーを回収する熱交換器と、該貯湯槽の湯水が所定温度未満のとき該燃料電池を駆動して発電し、該貯湯槽の湯水が該所定温度以上または所定圧未満になると該燃料電池による発電を停止する発電制御部と、を含む発電ユニットに接続される補助ユニットであって、
水道水を貯め得る貯水槽と、
停電を検出する停電検出部と、
断水を検出する断水検出部と、
前記停電検出部が停電を検出し、かつ前記断水検出部が断水を検出しているとき、前記貯水槽に貯水された湯水を前記所定圧以上で前記貯湯槽に送水する送水ポンプと、
を備えることを特徴とする補助ユニット。 A hot water storage tank for hot water storage hot water, and a fuel cell for generating electrical energy and thermal energy through a chemical reaction, a heat exchanger for recovering heat energy which is the product by heat exchange with the hot water該貯tundish, 該貯tundish A power generation control unit that drives the fuel cell to generate electric power when the hot water of the hot water is lower than a predetermined temperature, and stops the power generation by the fuel cell when the hot water in the hot water storage tank reaches the predetermined temperature or lower than the predetermined pressure. An auxiliary unit connected to the unit,
A water tank that can store tap water;
A power failure detection unit for detecting a power failure,
A water outage detection unit for detecting water outage;
When the power failure detection unit detects a power failure, and the water failure detection unit detects water failure, a water supply pump that supplies hot water stored in the water storage tank to the water storage tank at the predetermined pressure or more,
An auxiliary unit comprising: 前記貯湯槽から通水された湯水を放熱する循環流路であって、その流路上に前記貯水槽を含んで構成されると共に水道水の流路が接続された循環流路をさらに備え、
前記貯湯槽は保温機能を有し、
前記送水ポンプは、前記循環流路に前記貯湯槽の湯水を循環させることを特徴とする請求項２に記載の補助ユニット。 A circulation channel that radiates hot water passed from the hot water tank, further comprising a circulation channel configured to include the water storage tank and connected to the tap water channel on the flow path,
The hot water tank has a heat retaining function,
The auxiliary unit according to claim 2, wherein the water pump circulates hot water in the hot water tank through the circulation channel. 前記断水検出部が断水を検出したとき、前記貯湯槽の湯水の給湯を制限することを特徴とする請求項２または３に記載の補助ユニット。   4. The auxiliary unit according to claim 2, wherein when the water cutoff detecting unit detects water cutoff, the hot water supply of the hot water storage tank is limited. 5. 前記循環流路への前記貯湯槽の湯水の流入を阻止する循環弁と、
前記送水ポンプを駆動して前記貯湯槽の湯水を循環させるときに前記循環弁を開口させる循環弁制御部と、
をさらに備えることを特徴とする請求項３または４のいずれか１項に記載の補助ユニット。 A circulation valve for preventing the hot water in the hot water tank from flowing into the circulation channel;
A circulation valve controller that opens the circulation valve when the water pump is driven to circulate hot water in the hot water tank;
The auxiliary unit according to claim 3, further comprising:
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