JP6728759B2 - コジェネレーションシステム - Google Patents

Description

本発明は、コジェネレーションシステムに関する。

コジェネレーションシステムの一形式として、特許文献１および特許文献２に示されているものが知られている。特許文献１および特許文献２のコジェネレーションシステムは、燃料電池を含んで構成される燃料電池モジュール、湯水を溜める貯湯槽、貯湯槽に貯湯された湯水が循環する循環路、循環路に設けられ燃料電池モジュールからの排熱と貯湯槽からの湯水とが熱交換する熱交換器、貯湯槽から熱交換器に導入される湯水が流れるラジエータ、および、オンである場合、ラジエータを外気によって冷却する冷却ファンを備えている。

特開２０１４−２２９４０２号公報 特許第５６１１７１２号公報

上述した特許文献１および特許文献２のコジェネレーションシステムにおいては、例えば寒冷時に外気の温度が比較的低い場合、冷却ファンにより冷却されるラジエータを流れる湯水の凍結が考えられる。また、冷却ファンの耐久性の観点から冷却ファンのオンとオフとの切替回数を少なくしたいとの要請がある。
本発明は、上述した問題を解消するためになされたもので、コジェネレーションシステムにおいて、冷却ファンにより冷却されるラジエータの内部を流れる湯水の凍結を抑制するとともに、冷却ファンのオンとオフとの切替回数を比較的少なくすることを目的とする。

上記の課題を解決するため、請求項１に係るコジェネレーションシステムは、熱を発生する熱源部を備えた熱源装置と、湯水を貯湯する貯湯槽と、貯湯槽に貯湯された湯水が循環する湯水循環路と、湯水循環路に設けられ、湯水を循環させる循環ポンプと、湯水循環路に設けられ、内部に湯水が流れるラジエータと、ラジエータに設けられ、オンである場合、ラジエータの内部を流れる湯水を外気によって冷却する冷却ファンと、湯水循環路に設けられ、ラジエータからの湯水を熱源装置からの排熱を用いて加熱する加熱装置と、湯水循環路におけるラジエータと加熱装置との間に設けられ、湯水の温度を検出する第一温度センサと、第一温度センサによって検出される第一検出温度に基づいて冷却ファンのオンとオフとを切り替えるオンオフ制御を少なくとも実行する制御装置と、を備えたコジェネレーションシステムであって、オンである冷却ファンがオフに切り替えられる第一検出温度であるオフ切替温度は、湯水が凍結する温度より高い温度に設定され、オフである冷却ファンがオンに切り替えられる第一検出温度であるオン切替温度は、オフ切替温度より高い温度に設定され、熱源部は、燃料と酸化剤ガスとにより発電する燃料電池であり、熱源装置は、燃料電池と、改質水から水蒸気を生成する蒸発部と、供給源からの改質用原料と蒸発部からの水蒸気とから燃料を生成して燃料電池に供給する改質部と、を備えた燃料電池モジュールであり、加熱装置は、熱源装置からの排熱を含む排ガスが導入されるとともに、排熱を湯水に回収させることにより湯水を加熱し、かつ、排ガスを冷却し、コジェネレーションシステムは、加熱装置によって排ガスが冷却されるときに、排ガスに含まれる水蒸気が凝縮されることにより生成される凝縮水を改質水として利用し、コジェネレーションシステムは、加熱装置により加熱された湯水の温度である第二検出温度を検出する第二温度センサを備え、オン切替温度は、第一検出温度と第二検出温度との温度差に基づき、加熱装置によって生成される凝縮水の量が、改質水として利用される凝縮水の量より多くなる湯水の温度に設定されている。

これによれば、オンである冷却ファンがオフに切替えられる温度センサの検出温度であるオフ切替温度が、湯水が凍結する温度より高い温度に設定されているため、湯水の凍結を抑制することができる。また、オフである冷却ファンがオンに切替えられる温度センサの検出温度であるオン切替温度が、オフ切替温度より高い温度に設定されている。すなわち、ヒステリシスが設けられている。よって、オン切替温度とオフ切替温度とが同じ温度である場合に比べて、冷却ファンのオンとオフとの切替回数を少なくすることができる。

本発明によるコジェネレーションシステムの一実施形態の概要を示す概略図である。 図１に示すコジェネレーションシステムのブロック図である。 図１に示す冷却ファンの作動を示す図である。 図２に示す制御装置が実行するフローチャートである。

以下、本発明によるコジェネレーションシステムの一実施形態について説明する。本実施形態のコジェネレーションシステムは、燃料電池システムである。燃料電池システム１は、図１に示すように、発電ユニット１０および貯湯槽２１を備えている。発電ユニット１０は、筐体１０ａ、燃料電池モジュール１１（３０）、熱交換器１２、電力変換装置１３、水タンク１４、および制御装置１５を備えている。

燃料電池モジュール３０（本発明の熱源装置に相当）は、ケーシング３１、蒸発部３２、改質部３３および燃料電池３４を備えている。ケーシング３１は、断熱性材料で箱状に形成されている。
燃料電池モジュール３０は、蒸発部３２に、一端が供給源Ｇｓに接続されて改質用原料が供給される改質用原料供給管１１ａの他端が接続されている。供給源Ｇｓは、例えば都市ガスのガス供給管、ＬＰガスのガスボンベである。改質用原料供給管１１ａは、原料ポンプ１１ａ１が設けられている。原料ポンプ１１ａ１は、改質用原料を送るポンプである。また、蒸発部３２には、一端（下端）が水タンク１４に接続されて改質水が供給される水供給管１１ｂの他端が接続されている。水供給管１１ｂは、改質水を送る改質水ポンプ１１ｂ１が設けられている。

また、燃料電池モジュール３０は、一端がカソードエアブロワ１１ｃ１に接続されてケーシング３１内に酸化剤ガスであるカソードエアが供給されるカソードエア供給管１１ｃの他端が接続されている。カソードエアブロワ１１ｃ１は、カソードエアを送るポンプである。

蒸発部３２は、改質水から水蒸気を生成するものである。蒸発部３２は、具体的には、後述する燃焼ガスにより加熱されて、供給された改質水を蒸発させて水蒸気を生成する。また、蒸発部３２は、供給された改質用原料を予熱する。蒸発部３２は、このように生成された水蒸気と予熱された改質用原料とを混合して改質部３３に供給する。改質用原料としては天然ガス、ＬＰガスなどの改質用気体燃料、灯油、ガソリン、メタノールなどの改質用液体燃料があり、本実施形態においては天然ガスにて説明する。

改質部３３は、供給源Ｇｓからの改質用原料と蒸発部３２からの水蒸気とから改質ガスを生成して燃料電池３４に供給するものである。改質部３３は、具体的には、後述する燃焼ガスにより加熱されて水蒸気改質反応に必要な熱が供給されることで、蒸発部３２から供給された混合ガス（改質用原料、水蒸気）から改質ガスを生成して導出する。改質部３３内には、触媒（例えば、ＲｕまたはＮｉ系の触媒）が充填されており、混合ガスが触媒によって反応し改質されて水素ガスと一酸化炭素などを含んだ改質ガスが生成されている（いわゆる水蒸気改質反応）。改質ガスは、水素、一酸化炭素、二酸化炭素、水蒸気、未改質の天然ガス（メタンガス）、改質に使用されなかった改質水（水蒸気）を含んでいる。なお、水蒸気改質反応は吸熱反応である。

燃料電池３４は、燃料と酸化剤ガスにより発電するものである。燃料は、改質ガスである。燃料電池３４は、燃料極、空気極（酸化剤極）、および両極の間に介装された電解質からなる複数のセル３４ａが積層されて構成されている。本実施形態の燃料電池３４は、固体酸化物形燃料電池であり、電解質として固体酸化物の一種である酸化ジルコニウムを使用している。燃料電池３４の燃料極には、燃料として改質ガス（水素、一酸化炭素、メタンガスなど）が供給される。セル３４ａの燃料極側には、燃料（改質ガス）が流通する燃料流路３４ｂが形成されている。セル３４ａの空気極側には、酸化剤ガスである空気（カソードエア）が流通する空気流路３４ｃが形成されている。燃料電池３４は、比較的高温の動作温度（およそ７５０℃〜１０００℃）にて発電が行われる。

燃料電池３４は、マニホールド３５上に設けられている。マニホールド３５には、改質部３３からの改質ガスが改質ガス供給管３８を介して供給される。燃料流路３４ｂは、その下端（一端）がマニホールド３５の燃料導出口（図示なし）に接続されており、その燃料導出口から導出される改質ガスが下端から導入され上端から導出されるようになっている。カソードエアブロワ１１ｃ１によって送出されたカソードエアはカソードエア供給管１１ｃを介して供給され、空気流路３４ｃの下端から導入され上端から導出されるようになっている。

また、燃料電池３４と蒸発部３２および改質部３３との間には、燃焼部３６が設けられている。燃焼部３６は、燃料電池３４からのアノードオフガス（燃料オフガス）と燃料電池３４からのカソードオフガス（酸化剤オフガス）とが燃焼されて燃焼ガス（火炎３７）が発生している。その燃焼ガスが蒸発部３２および改質部３３を加熱する。燃焼部３６には、アノードオフガスを着火させるための一対の着火ヒータ３６ａ１，３６ａ２が設けられている。また、燃焼部３６では、アノードオフガスが燃焼されて、比較的高温の燃焼排ガス（本発明の排ガスに相当）が発生している。比較的高温の燃焼排ガスは、熱交換器１２に導出される。すなわち、熱交換器１２は、燃焼排ガスによって燃料電池モジュール３０からの排熱が供給される。また、燃焼部３６は、燃料電池モジュール３０内の温度を燃料電池３４の動作温度にする。このように、燃料電池３４および燃焼部３６は、熱を発生する。燃料電池３４および燃焼部３６は、本発明の熱源部に相当する。

貯湯槽２１は、湯水を貯湯するものである。貯湯槽２１に貯湯された湯水は、貯湯槽２１の上端部から給湯装置４０に供給される。給湯装置４０は、貯湯槽２１に貯湯された湯水を給湯として利用するものである。給湯装置４０は、例えば、浴槽、シャワ、キッチン（キッチンの蛇口）である。貯湯槽２１から給湯装置４０に湯水が導出された場合、貯湯槽２１には、下端部から水源Ｗからの水が補給される。水源Ｗは、例えば上水道である。

また、貯湯槽２１には、貯湯槽２１に貯湯された湯水が循環する（図にて矢印の方向に循環する）管である湯水循環路２２が設けられている。湯水循環路２２上には、貯湯槽２１の下端から上端に向かって順番に、循環ポンプ２２ａ、ラジエータ２２ｂ、第一温度センサ２２ｃ（本発明の温度センサに相当）、熱交換器１２（本発明の加熱装置に相当）、および、第二温度センサ２２ｄが配設されている。貯湯槽２１、湯水循環路２２、循環ポンプ２２ａ、ラジエータ２２ｂ、第一温度センサ２２ｃ、熱交換器１２、および、第二温度センサ２２ｄから、排熱回収システム２０が構成されている。排熱回収システム２０は、燃料電池モジュール３０の排熱を湯水に回収して蓄える。

循環ポンプ２２ａは、湯水循環路２２に設けられ、湯水を循環させるポンプである。
ラジエータ２２ｂは、湯水循環路２２に設けられ、内部に湯水が流れるものである。また、ラジエータ２２ｂは、内部を流れる湯水の熱を放出するものである。ラジエータ２２ｂは、例えば、湯水が流れる管を蛇行させることによって構成されている。また、ラジエータ２２ｂには、冷却ファン２２ｂ１が設けられている。

冷却ファン２２ｂ１は、ラジエータ２２ｂに設けられ、オンである場合、ラジエータ２２ｂの内部を流れる湯水を外気によって冷却するものである。冷却ファン２２ｂ１は、具体的には、外気を吸い込み、かつ、その吸い込んだ外気を吐出する送風機である。冷却ファン２２ｂ１は、筐体１０ａの外部と連通するダクト（図示なし）に接続され、ダクトを介して外気を吸い込む。冷却ファン２２ｂ１が吸い込む外気によってラジエータ２２ｂの内部を流れる湯水が冷却されるように、冷却ファン２２ｂ１がラジエータ２２ｂに配置されている。冷却ファン２２ｂ１は、羽根車（図示なし）、および、羽根車を回転させるモータ（図示なし）を備えている。モータは、ブラシレスモータである。

第一温度センサ２２ｃは、湯水循環路２２におけるラジエータ２２ｂと熱交換器１２との間に設けられ、湯水の温度を検出するものである。第一温度センサ２２ｃは、配置された位置の湯水の温度を検出する。
熱交換器１２は、湯水循環路２２に設けられ、ラジエータ２２ｂからの湯水を燃料電池モジュール３０からの排熱を用いて加熱するものである。熱交換器１２は、具体的には、燃料電池モジュール３０からの排熱を含む燃焼排ガスと貯湯槽２１からの湯水とが熱交換する熱交換器である。

熱交換器１２は、燃料電池モジュール３０からの排気管１１ｄが接続（貫設）されている。熱交換器１２には、凝縮水供給管１２ａの一端が接続されている。熱交換器１２は、排気管１１ｄを通って、燃料電池モジュール３０からの排熱を含む燃焼排ガスが導入されるとともに、貯湯槽２１から供給される湯水との間の熱交換によって、排熱を湯水に回収させることにより湯水を加熱し、かつ、燃焼排ガスを冷却する。この燃焼排ガスが冷却されるときに、燃焼排ガス中の水蒸気が凝縮されることにより、凝縮水が生成される。冷却後の燃焼排ガスは排気管１１ｄを通って外部に排出される。

一方、熱交換器１２にて生成された凝縮水は、凝縮水供給管１２ａを通って水タンク１４に供給される。なお、水タンク１４は、凝縮水を、イオン交換樹脂によって純水化し、かつ、改質水として貯留する。このように、燃料電池システム１は、熱交換器１２によって燃焼排ガスが冷却されるときに、燃焼排ガスに含まれる水蒸気が凝縮されることにより生成される凝縮水を改質水として利用する。
第二温度センサ２２ｄは、湯水循環路２２に設けられ、熱交換器１２によって加熱された湯水の温度を検出するものである。第二温度センサ２２ｄは、配置された位置の湯水の温度を検出する。

電力変換装置１３は、燃料電池３４から出力される直流電圧を入力し所定の交流電圧に変換して、交流の系統電源１６ａおよび負荷装置１６ｃ（例えば電化製品）に接続されている電源ライン１６ｂに出力する。また、電力変換装置１３は、系統電源１６ａからの交流電圧を電源ライン１６ｂを介して入力し、所定の直流電圧に変換して各補機（各ポンプやブロワなど）および制御装置１５（内部負荷）に出力する。

制御装置１５は、補機を駆動して燃料電池システム１の運転を制御するものである。制御装置１５は、図２に示すように、第一温度センサ２２ｃおよび冷却ファン２２ｂ１が接続されている。また、制御装置１５は、冷却ファン制御部１５ａを備えている。

冷却ファン制御部１５ａは、第一温度センサ２２ｃによって検出される温度である第一検出温度（本発明の検出温度に相当）に基づいて、冷却ファン２２ｂ１のオンとオフとを切り替えるオンオフ制御を実行するものである。冷却ファン制御部１５ａは、第一温度センサ２２ｃの第一検出温度を取得する。図３に示すように、冷却ファン２２ｂ１がオンである場合において、第一検出温度が低下してオフ切替温度Ｔｏｆｆとなったとき、冷却ファン制御部１５ａは、冷却ファン２２ｂ１をオフに切り替える（図３の太破線参照）。オフ切替温度Ｔｏｆｆは、湯水が凍結する温度より高い温度に設定されている。湯水が凍結する場合とは、水源Ｗからの水の温度および外気温がそれぞれ比較的低いために、貯湯槽２１の湯水の温度ひいてはラジエータ２２ｂを流れる湯水の温度が比較的低くなり、かつ、冷却ファン２２ｂ１によって吸い込まれる外気の温度が比較的低い場合である。オフ切替温度Ｔｏｆｆは、例えば、１０℃である。

一方、冷却ファン２２ｂ１がオフである場合、第一検出温度が上昇して第一検出温度がオン切替温度Ｔｏｎとなったとき、冷却ファン制御部１５ａは、冷却ファン２２ｂ１をオンに切り替える（図３の太実線参照）。オン切替温度Ｔｏｎは、オフ切替温度Ｔｏｆｆより高い温度に設定されている。すなわち、オフ切替温度Ｔｏｆｆとオン切替温度Ｔｏｎとの間に、ヒステリシスが設けられている。

また、オン切替温度Ｔｏｎは、熱交換器１２によって生成される凝縮水の量が、改質水として利用される凝縮水の量より多くなる湯水の温度に設定されている。オン切替温度Ｔｏｎは、例えば、３０℃である。この排熱回収システム２０においては、熱交換器１２によって加熱された湯水の温度である、第二温度センサ２２ｄによって検出される第二検出温度が所定温度となるように制御されている（後述する）。第一検出温度が比較的高いことにより、第一検出温度と第二検出温度との温度差が比較的小さい場合、すなわち、熱交換器１２に導入される湯水の温度と熱交換器１２によって加熱された湯水の温度との温度差が比較的小さい場合、熱交換器１２において、湯水の温度上昇が比較的小さくなるとともに、燃焼排ガスの温度降下が比較的小さくなる。この場合、燃焼排ガス中の水蒸気の温度降下が比較的小さくなるため、熱交換器１２にて生成される凝縮水の量が比較的少なくなる。この知見に基づいて、熱交換器１２にて生成される凝縮水の量を、蒸発部３２にて利用される改質水の量以上とするため、熱交換器１２に導入される湯水の温度を低下させるように、冷却ファン２２ｂ１をオンさせるオン切替温度Ｔｏｎが設定されている。

このように、オンである冷却ファン２２ｂ１がオフに切り替えられる第一検出温度であるオフ切替温度Ｔｏｆｆは、湯水が凍結する温度より高い温度に設定されている。また、オフである冷却ファン２２ｂ１がオンに切り替えられる第一検出温度であるオン切替温度Ｔｏｎは、オフ切替温度Ｔｏｆｆより高い温度に設定されている。

次に、上述した燃料電池システム１の基本的動作の一例について説明する。燃料電池システム１が電源オンされている場合、制御装置１５は、起動スイッチ（図示なし）が押されて運転が開始されるとき、または計画運転にしたがって運転が開始されるときに起動運転を開始する。

起動運転が開始されるときは、制御装置１５は、補機を作動させる。具体的には、制御装置１５は、ポンプ１１ａ１，１１ｂ１を作動させ、蒸発部３２に改質用原料および改質水（凝縮水）の供給を開始する。そして、燃焼部３６において、燃料電池３４から導出された改質用原料および改質ガスが着火ヒータ３６ａ１，３６ａ２によって着火される。燃料電池３４がおよそ動作温度となれば、起動運転が終了し、発電運転を開始する。

発電運転中では、制御装置１５は、燃料電池３４の発電電力を負荷装置１６ｃの消費電力となるように、補機を制御して改質ガスおよびカソードエアを燃料電池３４に供給する。また、発電運転中においては、制御装置１５は、第二温度センサ２２ｄの第二検出温度が所定温度（例えば６５℃）となるように、循環ポンプ２２ａの駆動量を制御する。第二温度センサ２２ｄは、上述したように、燃料電池モジュール３０からの排熱を熱交換器１２によって回収させることにより加熱された湯水の温度を検出する。よって、熱交換器１２を流れる湯水の流量が減少した場合、湯水が回収する熱量が増加するため、第二温度センサ２２ｄの第二検出温度が上昇する。一方、熱交換器１２を流れる湯水の流量が増加した場合、湯水が回収する熱量が減少するため、第二温度センサ２２ｄの第二検出温度が低下する。熱交換器１２を流れる湯水の流量は、循環ポンプ２２ａの駆動量によって制御可能である。よって、制御装置１５は、第二検出温度が所定温度となるように、第二検出温度と所定温度との差に基づいて、フィードバック量（循環ポンプ２２ａの駆動量）を循環ポンプ２２ａに対する制御指令値として導出して、循環ポンプ２２ａに出力する。

次に、上述した燃料電池システム１おける冷却ファン２２ｂ１のオンオフ制御について、冷却ファン２２ｂ１がオフである状態から、図４に示すフローチャートに沿って説明する。
制御装置１５は、ステップＳ１０２にて、第一検出温度がオン切替温度Ｔｏｎ以上であるか否かを判定する。貯湯槽２１に貯湯された湯水の温度が比較的低いことにより、ラジエータ２２ｂの内部を流れる湯水の温度が比較的低いため、第一検出温度がオン切替温度Ｔｏｎより低い場合、制御装置１５は、ステップＳ１０２にて「ＮＯ」と判定し、ステップＳ１０２を繰り返し実行する。一方、熱交換器１２によって湯水が加熱され、貯湯槽２１に貯湯された湯水の温度が上昇したことにより、ラジエータ２２ｂの内部を流れる湯水の温度が上昇した結果、第一検出温度がオン切替温度Ｔｏｎ以上となった場合、制御装置１５は、ステップＳ１０２にて「ＹＥＳ」と判定し、ステップＳ１０４にて冷却ファン２２ｂ１をオンする（冷却ファン制御部１５ａ）。これにより、ラジエータ２２ｂの内部を流れる湯水の温度が低下する。

続けて、制御装置１５は、ステップＳ１０６にて、第一検出温度がオフ切替温度Ｔｏｆｆ以下であるか否かを判定する。ラジエータ２２ｂの内部を流れる湯水の温度が比較的高いことにより、第一検出温度がオン切替温度Ｔｏｎより高い場合、制御装置１５は、ステップＳ１０６にて「ＮＯ」と判定し、ステップＳ１０６を繰り返し実行する。一方、冷却ファン２２ｂ１によってラジエータ２２ｂの内部を流れる湯水の温度が低下した結果、第一検出温度がオン切替温度Ｔｏｎ以下である場合、制御装置１５は、ステップＳ１０６にて「ＹＥＳ」と判定する。そして、制御装置１５は、ステップＳ１０８にて冷却ファン２２ｂ１をオフし（冷却ファン制御部１５ａ）、プログラムをステップＳ１０２に戻す。

本実施形態によれば、燃料電池システム１は、熱を発生する燃料電池３４および燃焼部３６を備えた燃料電池モジュール３０と、湯水を貯湯する貯湯槽２１と、貯湯槽２１に貯湯された湯水が循環する湯水循環路２２と、湯水循環路２２に設けられ、湯水を循環させる循環ポンプ２２ａと、湯水循環路２２に設けられ、内部に湯水が流れるラジエータ２２ｂと、ラジエータ２２ｂに設けられ、オンである場合、ラジエータ２２ｂの内部を流れる湯水を外気によって冷却する冷却ファン２２ｂ１と、湯水循環路２２に設けられ、ラジエータ２２ｂからの湯水を燃料電池モジュール３０からの排熱を用いて加熱する熱交換器１２と、湯水循環路２２におけるラジエータ２２ｂと熱交換器１２との間に設けられ、湯水の温度を検出する第一温度センサ２２ｃと、第一温度センサ２２ｃによって検出される第一検出温度に基づいて冷却ファン２２ｂ１のオンとオフとを切り替えるオンオフ制御を少なくとも実行する制御装置１５と、を備えている。オンである冷却ファン２２ｂ１がオフに切り替えられる第一検出温度であるオフ切替温度Ｔｏｆｆは、湯水が凍結する温度より高い温度に設定され、オフである冷却ファン２２ｂ１がオンに切り替えられる第一検出温度であるオン切替温度Ｔｏｎは、オフ切替温度Ｔｏｆｆより高い温度に設定されている。
これによれば、オンである冷却ファン２２ｂ１がオフに切替えられる第一温度センサ２２ｃの第一検出温度であるオフ切替温度Ｔｏｆｆが、湯水が凍結する温度より高い温度に設定されているため、湯水の凍結を抑制することができる。また、オフである冷却ファン２２ｂ１がオンに切替えられる第一温度センサ２２ｃの第一検出温度であるオン切替温度Ｔｏｎが、オフ切替温度Ｔｏｆｆより高い温度に設定されている。すなわち、ヒステリシスが設けられている。よって、オン切替温度Ｔｏｎとオフ切替温度Ｔｏｆｆとが同じ温度である場合に比べて、冷却ファン２２ｂ１のオンとオフとの切替回数を少なくすることができる。

また、本発明の熱源部は、燃料と酸化剤ガスとにより発電する燃料電池３４であり、本発明の熱源装置は、燃料電池３４と、改質水から水蒸気を生成する蒸発部３２と、供給源からの改質用原料と蒸発部３２からの水蒸気とから燃料を生成して燃料電池３４に供給する改質部３３と、を備えた燃料電池モジュール３０である。

また、熱交換器１２は、燃料電池モジュール３０からの排熱を含む排ガスが導入されるとともに、排熱を湯水に回収させることにより湯水を加熱し、かつ、排ガスを冷却する。燃料電池システム１は、熱交換器１２によって燃焼排ガスが冷却されるときに、燃焼排ガスに含まれる水蒸気が凝縮されることにより生成される凝縮水を改質水として利用する。オン切替温度Ｔｏｎは、熱交換器１２によって生成される凝縮水の量が、改質水として利用される凝縮水の量より多くなる湯水の温度に設定されている。
これによれば、熱交換器１２によって生成される凝縮水の量が、改質水として利用される凝縮水の量より多くなる。よって、燃料電池システム１は、外部からの給水を不要とする水自立運転を行うことができる。

なお、上述した実施形態において、コジェネレーションシステムの一例を示したが、本発明はこれに限定されず、他の構成を採用することもできる。例えば、上述したコジェネレーションシステムの発電ユニット１０は、燃料電池３４を用いているが、これに代えて、ガスエンジン等の内燃機関を用いるようにしても良い。この場合、ガスエンジン等の内燃機関が本発明の熱源装置に相当するとともに、ガスエンジン等の内燃機関の燃焼部（燃焼室）が本発明の熱源部に相当する。

また、上述した実施形態において、貯湯槽２１に貯湯された湯は、熱交換器１２によって加熱されているが、これに代えて、ヒータ等を用いた加熱器によって湯を加熱するようにしても良い。
また、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、所定温度、オン切替温度Ｔｏｎおよびオフ切替温度Ｔｏｆｆの温度を変更するようにしても良い。

１…燃料電池システム（コジェネレーションシステム）、１０…発電ユニット、１１（３０）…燃料電池モジュール（熱源装置）、１２…熱交換器（加熱装置）、１５…制御装置、１５ａ…冷却ファン制御部、２０…排熱回収システム、２１…貯湯槽、２２…湯水循環路、２２ａ…循環ポンプ、２２ｂ…ラジエータ、２２ｂ１…冷却ファン、２２ｃ…第一温度センサ（温度センサ）、２２ｄ…第二温度センサ、３２…蒸発部、３３…改質部、３４…燃料電池（熱源部）、３６…燃焼部（熱源部）、Ｇｓ…供給源、Ｔｏｆｆ…オフ切替温度、Ｔｏｎ…オン切替温度。

Claims (2)

1. 熱を発生する熱源部を備えた熱源装置と、
   湯水を貯湯する貯湯槽と、
   前記貯湯槽に貯湯された前記湯水が循環する湯水循環路と、
   前記湯水循環路に設けられ、前記湯水を循環させる循環ポンプと、
   前記湯水循環路に設けられ、内部に前記湯水が流れるラジエータと、
   前記ラジエータに設けられ、オンである場合、前記ラジエータの内部を流れる前記湯水を外気によって冷却する冷却ファンと、
   前記湯水循環路に設けられ、前記ラジエータからの前記湯水を前記熱源装置からの排熱を用いて加熱する加熱装置と、
   前記湯水循環路における前記ラジエータと前記加熱装置との間に設けられ、前記湯水の温度を検出する第一温度センサと、
   前記第一温度センサによって検出される第一検出温度に基づいて前記冷却ファンの前記オンとオフとを切り替えるオンオフ制御を少なくとも実行する制御装置と、を備えたコジェネレーションシステムであって、
   前記オンである前記冷却ファンが前記オフに切り替えられる前記第一検出温度であるオフ切替温度は、前記湯水が凍結する温度より高い温度に設定され、
   前記オフである前記冷却ファンが前記オンに切り替えられる前記第一検出温度であるオン切替温度は、前記オフ切替温度より高い温度に設定され、
   前記熱源部は、燃料と酸化剤ガスとにより発電する燃料電池であり、
   前記熱源装置は、前記燃料電池と、改質水から水蒸気を生成する蒸発部と、供給源からの改質用原料と前記蒸発部からの前記水蒸気とから前記燃料を生成して前記燃料電池に供給する改質部と、を備えた燃料電池モジュールであり、
   前記加熱装置は、前記熱源装置からの前記排熱を含む排ガスが導入されるとともに、前記排熱を前記湯水に回収させることにより前記湯水を加熱し、かつ、前記排ガスを冷却し、
   前記コジェネレーションシステムは、前記加熱装置によって前記排ガスが冷却されるときに、前記排ガスに含まれる水蒸気が凝縮されることにより生成される凝縮水を前記改質水として利用し、
   前記コジェネレーションシステムは、前記加熱装置により加熱された前記湯水の温度である第二検出温度を検出する第二温度センサを備え、
   前記オン切替温度は、前記第一検出温度と前記第二検出温度との温度差に基づき、前記加熱装置によって生成される前記凝縮水の量が、前記改質水として利用される前記凝縮水の量より多くなる前記湯水の温度に設定されているコジェネレーションシステム。
2. 前記オン切替温度は、前記第一検出温度と前記第二検出温度との温度差が所定値より小さい場合に、前記冷却ファンを前記オンさせるように設定される請求項１に記載のコジェネレーションシステム。

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