(57)【要約】【課題】  熱エネルギー発生装置の排熱量が少ない熱源でも、効率よく熱回収ができる熱回収装置、並びに、当該熱回収装置を備えたコージェネレーション装置、さらに当該コージェネレーション装置を備えたコージェネレーションシステムの提供を目的とする。【解決手段】  作動に伴って電気と熱とを発生する発電装置２（熱エネルギー発生装置）と組み合わされ、発電装置２において発生した熱エネルギーを回収する熱回収装置３であって、液体を貯留可能な貯留タンク１０を有し、発電装置２と貯留タンク１０との間で液体を循環させることにより、発電装置２で昇温された液体を貯留タンク１０に導入する熱回収装置３において、貯留タンク１０側から発電装置２側に送られる液体の温度が一定温度未満の場合は液体の循環量が増加されて貯留タンク１０に導入する液体の温度が低下される。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
作動に伴って電気と熱とを発生する熱エネルギー発生装置と組み合わされ、前記熱エネルギー発生装置において発生した熱エネルギーを回収する熱回収装置であって、
液体を貯留可能な貯留タンクを有し、
熱エネルギー発生装置と貯留タンクとの間で液体を循環させることにより、熱エネルギー発生装置で昇温された液体を貯留タンクに導入する熱回収装置において、
貯留タンク側から熱エネルギー発生装置側に送られる液体の温度が一定温度未満の場合は液体の循環量が増加されて貯留タンクに導入する液体の温度が低下されることを特徴とする熱回収装置。
【請求項２】
貯留タンクは、上部側から液体を導入し、下部側から排出させるものであって内部に温度成層を形成させることが可能なものであり、
液体の循環量を増減して熱エネルギー発生装置側から貯留タンクに導入される液体の温度を所定の回収設定温度に調節する回収温度調節機能を備え、
貯留タンク側から熱エネルギー発生装置側に送られる液体の温度が所定温度以上に上昇する場合は前記回収設定温度が高温の第一回収設定温度に設定され、
貯留タンク側から熱エネルギー発生装置側に送られる液体の温度が一定温度未満に低下する場合は前記回収設定温度が低温の第二回収設定温度に変更されることを特徴とする請求項１に記載の熱回収装置。
【請求項３】
熱エネルギー発生装置側に送られる液体の温度は、次の（１）〜（５）の少なくともいずれかの箇所に設けられた温度センサーによって検知されたものであることを特徴とする請求項１又は２に記載の熱回収装置。
（１）貯留タンク内
（２）貯留タンクの下部
（３）貯留タンクから液体を排出する液体排出部
（４）熱回収装置内における貯留タンクから熱エネルギー発生装置に至る流路
（５）熱エネルギー発生装置は、循環する液体を加熱する熱交換器を有し、熱エネルギー発生装置内における前記熱交換器の上流側
【請求項４】
作動に伴って電気と熱とを発生する熱エネルギー発生装置と組み合わされ、前記熱エネルギー発生装置において発生した熱エネルギーを回収する熱回収装置であって、
液体を貯留可能な貯留タンクを有し、
熱エネルギー発生装置と貯留タンクとの間で液体を循環させることにより、熱エネルギー発生装置で昇温された液体を貯留タンクに導入する熱回収装置において
熱エネルギー発生装置内を含む貯留タンクに液体を導入する流路には２箇所以上に温度センサーが設けられ、
前記温度センサーが検知する検知温度の差が一定以上である場合には、液体の循環量が増加されて貯留タンクに導入する液体の温度が低下されることを特徴とする熱回収装置。
【請求項５】
貯留タンクは、上部側から液体を導入し、下部側から排出させるものであって内部に温度成層を形成させることが可能なものであり、
液体の循環量を増減して熱エネルギー発生装置側から貯留タンクに導入される液体の温度を所定の回収設定温度に調節する回収温度調節機能を備え
前記温度センサーが検知する検知温度の差が所定未満になると、前記回収設定温度が高温の第一回収設定温度に設定され、前記温度センサーが検知する検知温度の差が一定以上になると、前記回収設定温度が低温の第二回収設定温度に変更されることを特徴とする請求項４に記載の熱回収装置。
【請求項６】
熱エネルギー発生装置内における貯留タンクに液体を導入する流路に第一温度センサーが設けられ、
熱回収装置内における貯留タンクに液体を導入する流路に第二温度センサーが設けられ、
前記第二温度センサーと第一温度センサーとの差が一定以上である場合に前記回収設定温度が低温の第二回収設定温度に変更され、
回収温度調節機能は、前記第一温度センサーの検知温度が回収設定温度と一致する様に液体の循環量を制御するものであることを特徴とする請求項４又は５に記載の熱回収装置。
【請求項７】
熱回収装置は給湯装置であり、液体は湯水であり、第二回収設定温度は貯留タンクに導入される湯水の温度が給湯の際に給湯装置から通常排出される温度領域内の温度であることを特徴とする請求項２，３，５，６のいずれかに記載の熱回収装置。
【請求項８】
循環量が増加された後、貯留タンクに所定温度の液体が一定量以上留められたことを条件の一つとして循環量が元の状態に復帰されることを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載の熱回収装置。
【請求項９】
熱エネルギー発生装置を固体酸化物燃料電池とすることを特徴とする請求項１乃至８のいずれかに記載の熱回収装置。
【請求項１０】
熱エネルギー発生装置と請求項１乃至９のいずれかに記載の熱回収装置とが一体化されて成るコージェネレーション装置。
【請求項１１】
熱エネルギー発生装置と請求項１乃至９のいずれかに記載の熱回収装置とが個別にユニット化され、両者が配管接続されてなるコージェネレーションシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料電池等が発生する熱を回収する熱回収装置に関するものである。また本発明は、前記熱回収装置を備えたコージェネレーション装置及びコージェネレーションシステムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
燃料電池等の発電装置において発生した排熱が持つ熱エネルギーを、湯水等の液体を介して回収し、貯留タンクに貯留可能な熱回収装置を備えたコージェネレーションシステムが知られている。
【０００３】
ところで燃料電池の形式には、固体高分子形燃料電池（以下、ＰＥＦＣと略す）や、固体酸化物形（固体電解質形）燃料電池（以下、ＳＯＦＣと略す）等がある。旧来、コージェネレーションシステムに採用されていた燃料電池は、ＰＥＦＣ形電池である。
ところがＰＥＦＣは排熱量が多く、コージェネレーションシステムへの採用に適するものの、発電効率が低いという欠点がある。
そのため発電効率の高いＳＯＦＣを使用するコージェネレーションシステムの開発が望まれており、最近では、発電効率がより高いＳＯＦＣをコージェネレーションシステムに採用することが注目されている。
【０００４】
燃料電池等の排熱を回収するコージェネレーションシステムでは、湯水等を貯留タンクに貯留する際に、貯留タンク内に温度成層を形成させる構造のものが多い。
即ち貯留タンクの上部から高温の湯水を注入し、低温の湯水を貯留タンクの下部から排出させる。そうすると、貯留タンク内の上部に高温の湯水が溜まり、下部側は低温の水が溜まる。湯水を使用する場合には、上部側から湯水を排出する。
この様に貯留タンク内に温度成層を形成させるためには、貯留タンクに導入する湯水の温度が高いことが肝要であり、低温の湯水を上部から供給すると温度成層が乱れてしまう。
即ち温度成層を構成させる貯留タンクを使用する場合には、タンクに注入する湯水の温度を高温に保つことが必要である。
【０００５】
ところが、前記したＳＯＦＣ形燃料電池は、発電効率が高い半面、発生する熱量が少ないという特徴がある。そのため燃料電池を循環する湯水の量が一定であるならば、雰囲気温度等の要因により、湯水の温度が一定温度とはならず、低温の湯水が貯留タンクに混じってしまい、温度成層を乱してしまう。この問題を解決するための技術として、特許文献１に開示された技術がある
【０００６】
特許文献１では、コージェネレーションシステムに使用する燃料電池としてＳＯＦＣが採用されている。また貯湯タンクは内部に温度成層を形成するものである。特許文献１においては、燃料電池による発電が少ない場合、熱回収用の循環ポンプをゆっくり回転させて一定時間あたりの湯水の循環量を少なくし、熱交換器での熱交換を充分行うことにより、貯湯タンク内に供給される水の温度を高くできるコージェネレーションシステムが開示されている。
【特許文献１】特開２００６−２４４３０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１に開示された発明によれば、前記したように、ＳＯＦＣの排熱量がＰＥＦＣと比べて極端に少ないため、湯水が燃料電池から貯湯タンクに至るまでに放熱によって温度低下してしまう場合があった。
即ち、特許文献１に記載のコージェネレーションシステムでは、ゆっくりと熱媒体を循環させることで熱回収するため、熱回収後の熱媒体は貯湯タンクに達するまでに多量の熱エネルギーを放熱する。特に、熱回収後の熱媒体が流れる貯湯タンクまでの配管の長さが長いほど、熱回収効率の低下は顕著に現れる。つまり、従来技術では、燃料電池にＳＯＦＣを用いると、貯湯タンクに効率よく熱回収することができなくなる問題があった。
【０００８】
そこで本発明は、このような問題点に鑑み、排熱量が少ない熱源であっても、熱媒体を介して貯留タンクに効率的に熱回収できる熱回収装置、並びに、当該熱回収装置を備えたコージェネレーション装置及びコージェネレーションシステムを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するための請求項１の発明は、作動に伴って電気と熱とを発生する熱エネルギー発生装置と組み合わされ、前記熱エネルギー発生装置において発生した熱エネルギーを回収する熱回収装置であって、液体を貯留可能な貯留タンクを有し、熱エネルギー発生装置と貯留タンクとの間で液体を循環させることにより、熱エネルギー発生装置で昇温された液体を貯留タンクに導入する熱回収装置において、貯留タンク側から熱エネルギー発生装置側に送られる液体の温度が一定温度未満の場合は液体の循環量が増加されて貯留タンクに導入する液体の温度が低下されることを特徴とする熱回収装置である。
【００１０】
液体の循環量は２又は３以上の循環量やポンプの回転数を予め記憶させておき、これを段階的に増加させてもよいし、無段階に増加させてもよい。
本発明の熱回収装置は、熱エネルギー発生装置と貯留タンクとの間で液体を循環させ、熱エネルギー発生装置で昇温された液体を貯留タンクに導入し熱回収するものである。本発明においては、貯留タンク側から熱エネルギー発生装置側に送られる液体の温度が一定温度未満の場合は、液体の循環量が増加されるため、液体の流速が上がり、循環途中で液体が失う熱エネルギーを低減できる。即ち、熱エネルギー発生装置で排熱を吸収して温度を上昇させた液体は、循環量が増加されると流速を増すため、熱エネルギー発生装置と貯留タンクの間を通過する時間が必然的に短くなる。そのため、たとえ熱エネルギー発生装置の排熱量が小さい場合であっても、液体は循環途中で熱エネルギーを放熱することが低減されるため、熱回収した液体の熱エネルギーをロスすることなく、効率的に貯留することができる。
【００１１】
請求項２の発明は、貯留タンクは、上部側から液体を導入し、下部側から排出させるものであって内部に温度成層を形成させることが可能なものであり、液体の循環量を増減して熱エネルギー発生装置側から貯留タンクに導入される液体の温度を所定の回収設定温度に調節する回収温度調節機能を備え、貯留タンク側から熱エネルギー発生装置側に送られる液体の温度が所定温度以上に上昇する場合は前記回収設定温度が高温の第一回収設定温度に設定され、貯留タンク側から熱エネルギー発生装置側に送られる液体の温度が一定温度未満に低下する場合は前記回収設定温度が低温の第二回収設定温度に変更されることを特徴とする請求項１に記載の熱回収装置である。
【００１２】
本発明では、貯留タンク側から熱エネルギー発生装置側に送られる液体の温度が「所定温度」以上の場合は前記回収設定温度が高温の第一回収設定温度に設定され、貯留タンク側から熱エネルギー発生装置側に送られる液体の温度が「一定温度」未満の場合は前記回収設定温度が低温の第二回収設定温度に変更される。
上記した「所定温度」と「一定温度」は同じであっても良いが別個であってもよい。即ち「所定温度」を例えば摂氏３０度とし、「一定温度」を摂氏２５度としてもよい。
回収設定温度は、３以上に変更してもよい。即ち第三回収設定温度や第四回収温度に変更してもよい。
本発明の熱回収装置は、温度成層を形成させる構造を有するものであるが、貯留タンクに導入される湯水の温度を、温度成層を形成させるのに適する温度に維持するために循環液の流速が過度に遅くなると予想される場合には、完全な温度成層の形成を断念して所定温度の湯水を貯留タンクに溜めるものである。
即ち本発明で採用する貯留タンクは、上部側から液体を導入し、下部側から排出させるものであって内部に温度成層を形成させることが可能なものである。
そして本発明の熱回収装置は、液体の循環量を増減して熱エネルギー発生装置側から貯留タンクに導入される液体の温度を所定の回収設定温度に調節する回収温度調節機能を備える。発明の熱回収装置では、貯留タンク側から熱エネルギー発生装置側に送られる液体の温度が所定温度以上の場合は、回収設定温度を高温の第一回収設定温度に設定し、高温の湯水を貯留タンクに導入して貯留タンクに温度成層を形成させる。
これに対して貯留タンク側から熱エネルギー発生装置側に送られる液体の温度が一定温度未満の場合は、前記した高温の第一回収設定温度に達するまで加熱するのに相当の時間を要し、熱エネルギー発生装置側から貯留タンクに流れる流量が極端に低下することが予想され、放熱による熱損失が大きなものとなる。
そこで本発明では、熱エネルギー発生装置側に送られる液体の温度が所定温度未満の場合は、回収設定温度を低温の第二回収設定温度に変更する。その結果、貯留タンク内における温度成層は乱れるが、貯留タンクに所定温度の液体を溜めることは可能である。
これにより、貯留タンク内での液体の熱エネルギーの移動が最小限に抑えられるため、熱エネルギー発生装置から回収した熱エネルギーを効率的に利用することができる。
【００１３】
請求項３の発明は、熱エネルギー発生装置側に送られる液体の温度は、次の（１）〜（５）の少なくともいずれかの箇所に設けられた温度センサーによって検知されたものであることを特徴とする請求項１又は２に記載の熱回収装置である。
（１）貯留タンク内
（２）貯留タンクの下部
（３）貯留タンクから液体を排出する液体排出部
（４）熱回収装置内における貯留タンクから熱エネルギー発生装置に至る流路
（５）熱エネルギー発生装置は、循環する液体を加熱する熱交換器を有し、熱エネルギー発生装置内における前記熱交換器の上流側
【００１４】
本発明は、温度センサーの取り付け位置として望ましい部位を示すものである。
これらの位置は、いずれも貯留タンクから熱エネルギー発生装置に流れる液体の温度をより確実に検知することができる。これにより、液体温度による効率的な熱回収がより確実なものとなる。
【００１５】
請求項４の発明は、作動に伴って電気と熱とを発生する熱エネルギー発生装置と組み合わされ、前記熱エネルギー発生装置において発生した熱エネルギーを回収する熱回収装置であって、液体を貯留可能な貯留タンクを有し、熱エネルギー発生装置と貯留タンクとの間で液体を循環させることにより、熱エネルギー発生装置で昇温された液体を貯留タンクに導入する熱回収装置において熱エネルギー発生装置内を含む貯留タンクに液体を導入する流路には２箇所以上に温度センサーが設けられ、前記温度センサーが検知する検知温度の差が一定以上である場合には、液体の循環量が増加されて貯留タンクに導入する液体の温度が低下されることを特徴とする熱回収装置である。
【００１６】
液体の循環量は２又は３以上の循環量やポンプの回転数を予め記憶させておき、これを段階的に増加させてもよいし、無段階に増加させてもよい。
本発明の熱回収装置は、熱エネルギー発生装置と貯留タンクとの間で液体を循環させ、熱エネルギー発生装置で昇温された液体を貯留タンクに導入し熱回収できるもので、熱エネルギー発生装置内を含む貯留タンクに液体を導入する流路には２箇所以上に温度センサーが設けられている。そして、その温度センサーが検知する検知温度の差が一定以上である場合には、液体の循環量が増加されて貯留タンクに導入するため、前記流路に循環する液体の流速は上がり、循環途中で液体が失う熱エネルギーを低減できる。即ち、熱エネルギー発生装置で排熱を吸収して温度を上昇させた液体は、循環量が増加されると流速を増すため、熱エネルギー発生装置と貯留タンクの間を通過する時間が必然的に短くなる。そのため、たとえ熱エネルギー発生装置の排熱量が小さい場合であっても、液体は前記流路の循環途中で熱エネルギーを放熱することが低減されるため、熱回収した液体の熱エネルギーをロスすることなく、効率的に貯留することができる。
【００１７】
請求項５の発明は、貯留タンクは、上部側から液体を導入し、下部側から排出させるものであって内部に温度成層を形成させることが可能なものであり、
液体の循環量を増減して熱エネルギー発生装置側から貯留タンクに導入される液体の温度を所定の回収設定温度に調節する回収温度調節機能を備え
前記温度センサーが検知する検知温度の差が所定未満になると、前記回収設定温度が高温の第一回収設定温度に設定され、前記温度センサーが検知する検知温度の差が一定以上になると、前記回収設定温度が低温の第二回収設定温度に変更されることを特徴とする請求項４に記載の熱回収装置である。
【００１８】
回収設定温度は、３以上に変更してもよい。即ち第三回収設定温度や第四回収温度に変更してもよい。
本発明についても温度成層を形成させる構造を有するものであるが、循環流路における放熱が過度に大きい場合には、完全な温度成層の形成を断念して所定温度の湯水を貯留タンクに溜めるものである。
即ち本発明で採用する貯留タンクは、上部側から液体を導入し、下部側から排出させるものであって内部に温度成層を形成させることが可能なものである。
本発明の熱回収装置では、前記温度センサーが検知する検知温度の差が所定未満である場合には、前記回収設定温度が高温の第一回収設定温度に設定される。即ち温度センサーが検知する検知温度の差が所定未満になると、循環流路中の放熱が少ないから、回収設定温度を高温の第一回収設定温度に設定し、高温の湯水を貯留タンクに導入して貯留タンクに完全な温度成層を形成させる。
これに対して温度センサーが検知する検知温度の差が一定以上の場合、循環流路中の放熱が多い場合である。そこで本発明では、温度センサーが検知する検知温度の差が一定以上になると、低温の第二回収設定温度に変更する。その結果、貯留タンク内における温度成層は乱れるが、貯留タンクに所定温度の液体を溜めることは可能である。
これにより、貯留タンク内での液体の熱エネルギーの移動が最小限に抑えられるため、熱エネルギー発生装置から回収した熱エネルギーを効率的に利用することができる。
なお、上記した検知温度の差が「所定」と「一定」は同じであっても良いが別個であってもよい。即ち検知温度の差が「所定」を例えば摂氏１０度とし、「一定」を摂氏１５度としてもよい。また、温度検知の箇所は、「所定」と「一定」の２箇所以上に変更してもよい。即ち温度検知の箇所を無段階に増やしてもよい。
【００１９】
請求項６の発明は、熱エネルギー発生装置内における貯留タンクに液体を導入する流路に第一温度センサーが設けられ、熱回収装置内における貯留タンクに液体を導入する流路に第二温度センサーが設けられ、前記第二温度センサーと第一温度センサーとの差が一定以上である場合に前記回収設定温度が低温の第二回収設定温度に変更され、回収温度調節機能は、前記第一温度センサーの検知温度が回収設定温度と一致する様に液体の循環量を制御するものであることを特徴とする請求項４又は５に記載の熱回収装置である。
【００２０】
本発明の熱回収装置では、熱エネルギー発生装置内に第一温度センサーが設けられている。そのため熱交換直後の液体の温度を測定することができ、循環流路における温度低下を正確に知ることができる。
【００２１】
請求項７の発明は、熱回収装置は給湯装置であり、液体は湯水であり、第二回収設定温度は貯留タンクに導入される湯水の温度が給湯の際に給湯装置から通常排出される温度領域内の温度であることを特徴とする請求項２，３，５，６のいずれかに記載の熱回収装置である。
【００２２】
本発明の熱回収装置は、給湯装置であり、第二回収設定温度が給湯の際に通常排出される温度領域内の温度である。ここで給湯の際に通常排出される温度領域とは、シャワーや洗面に使用される温度であり、摂氏３５度から５５度程度の温度である。
本発明の熱回収装置では、給湯の際に通常排出される温度領域の湯水が貯留タンクに溜められるので、これを排出することによって通常の給湯要求を満たすことができる。
【００２３】
請求項８の発明は、請求項１乃至７のいずれかの発明において、循環量が増加された後、貯留タンクに所定温度の液体が一定量以上溜められたことを条件の一つとして循環量が元の状態に復帰されることを特徴とする熱回収装置である。
【００２４】
本発明の熱回収装置では、所定温度の液体が貯留タンクに一定量以上溜められたことを条件として循環量が元の状態に復帰される。そのためその後に温度成層を形成させることができる。
【００２５】
請求項９の発明は、請求項１乃至８のいずれかの発明において、熱エネルギー発生装置を固体酸化物燃料電池とすることを特徴とする熱回収装置である。
【００２６】
本発明の熱回収装置では、固体酸化物燃料電池（ＳＯＦＣ；Ｓｏｌｉｄ  Ｏｘｉｄｅ
Ｆｕｅｌ  Ｃｅｌｌ）を熱エネルギー発生装置として採用することが推奨される。
【００２７】
請求項１０の発明は、熱エネルギー発生装置と請求項１乃至９のいずれかに記載の熱回収装置とが一体化されて成るコージェネレーション装置である。
【００２８】
本発明のコージェネレーション装置は、熱エネルギー発生装置と請求項１〜９に記載の熱回収装置が一体化されているため、循環する液体は回収した熱エネルギーを効率的に貯留タンクに蓄熱することができる。そのため、熱回収効率がよいコージェネレーション装置を提供することができる。
【００２９】
請求項１１の発明は、熱エネルギー発生装置と請求項１乃至９のいずれかに記載の熱回収装置とが個別にユニット化され、両者が配管接続されてなるコージェネレーションシステムである。
【００３０】
上記したように、請求項１〜９に記載の熱エネルギー発生装置及び熱回収装置とが個別にユニット化されるため、メンテナンス性、熱回収効率及び発電効率に優れたコージェネレーションシステムを提供することができる。
【発明の効果】
【００３１】
本発明によれば、熱エネルギー発生装置の排熱量が少ない熱源でも、効率よく熱回収ができる熱回収装置、並びに、当該熱回収装置を備えたコージェネレーション装置、さらに当該コージェネレーション装置を備えたコージェネレーションシステムを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３２】
次に本発明の具体的な実施形態について説明する。
図１は熱回収装置およびコージェネレーションシステムを示す作動原理図であり、図２は熱回収装置およびコージェネレーションシステムが貯留モードで動作する際の動作状態を示す作動原理図であり、図３は熱回収装置およびコージェネレーションシステムが給湯モードで動作する際の動作状態を示す作動原理図であり、図４は熱回収装置およびコージェネレーションシステムが暖房モードで動作する際の動作状態を示す作動原理図であり、図５は熱回収装置およびコージェネレーションシステムが迂回モードで動作する際の動作状態を示す作動原理図である。
また、図６は熱回収装置の貯留モードか迂回モードにするかの判断をする動作を示すフローチャートである。
【００３３】
図１に示すように、コージェネレーションシステム１は、大別して発電装置（熱エネルギー発生装置）２と熱回収装置３とを組み合わせて構成されている。発電装置（熱エネルギー発生装置）２と熱回収装置３とは、それぞれユニット化されていてもよく、両者が一体化されていてもよい。
【００３４】
発電装置２は、固体酸化物燃料電池（ＳＯＦＣ；Ｓｏｌｉｄ  Ｏｘｉｄｅ  Ｆｕｅｌ
Ｃｅｌｌ）によって構成されており、反応物質（水素燃料）と酸化剤（空気）との化学反応によって発電させるスタック５（発電部）と、発電に伴って発生した燃焼ガス（水蒸気）の排熱を回収するための熱交換器６を備えている。即ち、発電装置２は、外部に設けられた電力負荷Ｅに対して電力を供給するための発電デバイスとしての機能と、湯水（液体）を加熱するための熱エネルギー発生デバイスとしての機能とを兼ね備えている。
【００３５】
一方、熱回収装置３は、湯水を貯留するための貯留タンク１０を中心として構成されており、貯留タンク１０の頂部に設けられた頂部接続部１１、並びに、底部に設けられた底部接続部１２に対して熱エネルギー回収系統Ｃおよび給湯・給水系統Ｈを構成する配管を接続した構成とされている。
【００３６】
貯留タンク１０は、高さ方向、即ち内部に貯留される湯水の水位上昇方向に複数（本実施形態では４つ）の温度センサー１３ａ〜１３ｄと、頂部と底部に温度センサー１０１、１０２を取り付けた構成とされている。温度センサー１３ａ〜１３ｄは、それぞれ貯留タンク１０内の湯水の温度を検知するための温度検知手段として機能すると共に、貯留タンク１０内に所定温度あるいは温度範囲の湯水の残留量を検知するための残量検知手段としての役割も果たす。温度センサー１０１は貯留タンク１０の頂部から流入または排出する湯水の温度検知手段として、温度センサー１０２は貯留タンク１０の底部から排出または流入する湯水の温度検知手段として機能する。
【００３７】
さらに具体的には、本実施形態のコージェネレーションシステム１では、貯留タンク１０の底部から取り出された湯水が熱エネルギー回収系統Ｃに排出され、発電装置２の熱交換部６を通過することによって熱交換加熱され、貯留タンク１０の頂部側に戻される構成とされている。
【００３８】
ここで、一般的にタンク内に液体を貯留する場合、その液体の温度差が所定のしきい値（湯水では約摂氏１０度程度）以上であると、液体が温度毎に層状に分かれる。これを温度成層という。そのため、熱エネルギー回収系統Ｃを通過する湯水が、貯留タンク１０内の湯水の温度に対して前記しきい温度以上高温に加熱され、貯留タンク１０内の湯水を掻き乱さない程度にゆっくりと戻されると、貯留タンク１０内に貯留されている湯水が温度毎に層状に分かれる。従って、貯留タンク１０に設置された温度センサー１３ａ〜１３ｄの検知温度を調べることにより、貯留タンク１０内に所望の温度範囲に加熱された湯水がどれだけ貯留されているかを検知することができる。
【００３９】
熱エネルギー回収系統Ｃは、複数の配管を組み合わせて形成され、貯留側循環系２０ａ（図２）と、迂回循環系２０ｂ（図５）とを構成可能なものである。さらに詳細に説明すると、熱エネルギー回収系統Ｃは、貯留タンク１０の底部接続部１２とスタック５に近接する熱交換器６とを繋ぐ加熱往き側流路２１と、頂部接続部１１とスタック５に近接する熱交換器６とを繋ぐ加熱戻り側流路２２とを有する。また、熱エネルギー回収系統Ｃは、加熱往き側流路２１および加熱戻り側流路２２の中間部分において両流路をバイパスするバイパス流路２３を有する。バイパス流路２３と加熱往き側流路２１とは、加熱側三方弁２８を介して接続されている。
【００４０】
加熱往き側流路２１は、貯留タンク１０の底部側から排出される湯水をスタック５に近接する熱交換器６に供給する流路である。加熱往き側流路２１の中途には、上記した加熱側三方弁２８が設けられている。加熱側三方弁２８を構成する３つのポートのうちの２つは加熱往き側流路２１に接続されており、残りのポートにはバイパス流路２３が接続されている。即ち、加熱側三方弁２８は、加熱往き側流路２１のうち加熱側三方弁２８よりも貯留タンク１０側の流路（以下、必要に応じて加熱往き上流側流路２１ａと称す）と、加熱側三方弁２８よりも発電装置２側の流路（以下、必要に応じて加熱往き下流側流路２１ｂと称す）と、バイパス流路２３とに接続されている。
【００４１】
加熱往き側流路２１の中途であって、加熱側三方弁２８に対して湯水の流れ方向下流側、即ち発電装置２側の位置には、温度センサー１０３、圧力センサー２４、循環ポンプ２５、温度センサー１０４および放熱手段２９が設けられている。圧力センサー２４は、熱エネルギー回収系統Ｃを流れる湯水の給水圧を検知するために設けられており、循環ポンプ２５は、熱エネルギー回収系統Ｃ内に湯水を循環させるために設けられている。また、温度センサー１０４は、循環ポンプ２５から排出される湯水の温度を検知するために設けられている。放熱手段２９は、従来公知のラジエータ２９ａと、ファン２９ｂ等を備えた構成とされている。放熱手段２９は、ファン２９ｂを作動させることによりラジエータ２９ａを通過する湯水の冷却を促進することができる。
なお、温度センサー１０３は、放熱手段２９に流れ込む湯水の温度を検知するために設けられている。
【００４２】
加熱戻り側流路２２は、熱交換器６を通過した湯水を貯留タンク１０の頂部側に戻す流路である。加熱戻り側流路２２は、中途で２系統に分岐され、その下流側で再度合流する構成とされている。さらに具体的には、加熱戻り側流路２２は、中途で暖房分岐流路６０と迂回分岐流路６１とに分岐されており、湯水の流れ方向下流側において暖房側三方弁６２を介して再度合流する構成とされている。加熱戻り側流路２２の始まり部分には、熱交換器６を通過した直後の湯水の温度を検知するための温度センサー１０５が設けられている。また、加熱戻り側流路２２の中途であって、前記した暖房分岐流路６０と迂回分岐流路６１との合流部分（暖房側三方弁６２）よりも湯水の流れ方向下流側であって、バイパス流路２３の接続部分（分岐部６４）よりも上流側の位置には、貯留タンク１０側に向けて流れる湯水の温度を検知するための温度センサー６３が設けられている。
【００４３】
暖房分岐流路６０は、後述する暖房側循環回路７０によって構成される暖房系統Ｄと熱交換器７１を介して接続されている。また、迂回分岐流路６１は、スタック５側から湯水を熱交換器７１を通過させずに貯留タンク１０側に戻す流路である。暖房分岐流路６０および迂回分岐流路６１は、それぞれ湯水の流れ方向下流側で加熱戻り側流路２２に設けられた暖房側三方弁６２に接続され、合流している。そのため、暖房側三方弁６２を暖房分岐流路６０側に開いた状態にすることにより、発電装置２において加熱された湯水を熱交換器７１側に送り込むことができる。加熱戻り側流路２２の中途であって、前記した暖房側三方弁６２よりも湯水の流れ方向下流側の位置には、バイパス流路２３が接続されている。
【００４４】
熱エネルギー回収系統Ｃは、加熱往き側流路２１の中途に設けられた加熱側三方弁２８を調整することにより、貯留側循環系２０ａ（図２）や迂回循環系２０ｂ（図５）を構成することができる。さらに詳細に説明すると、加熱側三方弁２８を構成する３つのポートのうち加熱往き側流路２１に接続された２つのポートを開状態とすると、図２にハッチングで示すように貯留タンク１０と発電装置２との間で湯水が循環可能な貯留側循環系２０ａを構成することができる。また、加熱側三方弁２８を構成する３つのポートのうち加熱往き下流側流路２１ｂに接続されたポートと、バイパス流路２３に接続されたポートとを開くと、図５にハッチングで示すように貯留タンク１０を迂回して湯水が循環可能な迂回循環系２０ｂを形成できる。
【００４５】
暖房系統Ｄは、コージェネレーションシステム１の外部に設置された暖房端末６５との間で不凍液等の液体を循環させるための暖房側循環回路７０を有する。暖房系統Ｄの詳細説明は省略する。
【００４６】
給湯・給水系統Ｈは、貯留タンク１０の頂部接続部１１に接続された給湯流路３０と、外部から給湯流路３０側や熱エネルギー回収系統Ｃ側に湯水を供給するための給水流路５０を備えている。
【００４７】
給湯流路３０は、貯留タンク１０からバックアップ熱源機３１を経てカラン３４に至る一連の流路を形成するものであり、中途にバックアップ熱源機３１が設けられた構成とされている。給湯流路３０は、貯留タンク１０からバックアップ熱源機３１に至る流路の中途に貯留タンク１０側に向けて湯水が逆流するのを阻止すべく、逆止弁５２が設けられた構成とされている。また、逆止弁５２よりも湯水の流れ方向下流側（バックアップ熱源機３１側）には、入口側温度センサー３３が設けられている。給湯流路３０の中途には、後述する給湯用給水流路５０ｂの本流部５３および支流部５５が接続されている。
【００４８】
入口側温度センサー３３は、給湯流路３０と給湯用給水流路５０ｂとの接続部分よりも下流側であって、バックアップ熱源機３１よりも上流側の位置に設置されている。そのため、入口側温度センサー３３は、貯留タンク１０から排出された湯水と、給湯用給水流路５０ｂの本流部５３や支流部５５を介して供給される湯水とが混合された後の湯水の温度を検知できる。給湯流路３０のうち、バックアップ熱源機３１よりも下流側に接続された部分には、比例弁３７と、出口側温度センサー３８と流水検知センサー４０とが設けられている。
【００４９】
バックアップ熱源機３１は、従来公知の給湯器と同様にガスや灯油等の燃料を燃焼するためのバーナー４１と熱交換器４３とを内蔵しており、燃料の燃焼により発生した熱エネルギーを利用して湯水を加熱するものである。バックアップ熱源機３１は、スタック５よりも湯水の加熱能力が高い。バックアップ熱源機３１は、貯留タンク１０から排出される湯水の温度が低い等のような特別な場合に限って燃焼動作を行い、給湯流路３０内を流れる湯水を加熱するものであり、補助的な熱源として機能する。バックアップ熱源機３１は、流水検知センサー４０により通水が検知されることを作動条件の一つとしている。
【００５０】
給水流路５０は、外部の給水源から湯水を供給するための流路である。給水流路５０は、中途に減圧弁４９を有し、これよりも湯水の流れ方向下流側において貯留用給水流路５０ａと給湯用給水流路５０ｂとに分岐されている。
【００５１】
貯留用給水流路５０ａは、貯留タンク１０の底部側に設けられた底部接続部１２に接続されている。これにより、コージェネレーションシステム１は、外部から供給される低温の湯水を貯留タンク１０の底部側から導入可能な構成とされている。
【００５２】
給湯用給水流路５０ｂは、給湯流路３０を流れる湯水に外部から供給される湯水を合流させるための流路である。給湯用給水流路５０ｂの中途には、給湯流路３０に合流する湯水の温度を検知するための入水温度センサー５６と、給湯流路３０側から給水源側に向けて湯水が逆流するのを防止するための逆止弁５７とが設けられている。
【００５３】
給湯用給水流路５０ｂは、逆止弁５７よりも下流側の分岐部５４において本流部５３と支流部５５とに分岐された構成とされている。本流部５３は、分岐部５４よりも下流側の位置に流量調整弁３２を有し、流量調整弁３２の開度調整を行うことにより給湯流路３０に合流する湯水の量を調整することができる。
【００５４】
支流部５５は、分岐部よりも下流側の位置に電磁弁５８を有する。電磁弁５８は、非通電時に開いた状態となる弁であり、停電状態になって流量調整弁３２を開くことができなくなった際に貯留タンク１０内の湯水がそのまま排出され、いわゆる高温出湯が起こるのを防止するために設けられたものである。
【００５５】
給湯用給水流路５０ｂは、給湯側バイパス流路３５によって給湯流路３０の中途であって、バックアップ熱源機３１よりも下流の部位とバイパスされている。給湯側バイパス流路３５は、一端が給湯用給水流路５０ｂの中途であって、逆止弁５７よりも上流側の位置に接続されている。
【００５６】
給湯側バイパス流路３５の中途には、電磁弁３６ａと、逆止弁３６ｂとが設けられている。逆止弁３６ｂは、給湯流路３０側から給湯用給水流路５０ｂ側への湯水の流れを阻止するものである。
【００５７】
コージェネレーションシステム１は、制御手段８０によって動作が制御されている。制御手段８０は、従来公知のコージェネレーションシステムが備えているものと同様のものであり、例えばＣＰＵや所定の制御プログラムが内蔵されたメモリなどを備えた構成とすることができる。制御手段８０は、各部に設けられたセンサー類の検知信号や、メモリに記憶されているデータ等に基づいてコージェネレーションシステム１の各部に設けられた弁やスタック５、バックアップ熱源機３１等の動作を制御し、コージェネレーションシステム１の総合エネルギー効率の最適化を図る構成とされている。
【００５８】
続いて、本実施形態のコージェネレーションシステム１の動作について、図面を参照しながら詳細に説明する。コージェネレーションシステム１は、貯留モード、給湯モード、暖房モード（説明省略）、並びに、迂回モードを含む動作モード群から動作モードを選択して動作することができる。コージェネレーションシステム１は、貯留モードと給湯モードとを単独で実施することも、組み合わせて実施することも可能である。以下、コージェネレーションシステム１の動作について、各動作モード毎に説明する。
【００５９】
（貯留モード）
貯留モードは、循環ポンプ２５を作動させることにより、図２にハッチングや矢印で示すように熱エネルギー回収系統Ｃの貯留側循環系２０ａ内に水流を発生させ、発電装置２の動作に伴って発生する排熱（熱エネルギー）を回収して湯水を加熱し、この湯水を貯留タンク１０に貯留する動作モードである。貯留モードは、加熱戻り側流路２２を貯留タンク１０側に向けて流れる湯水の温度、即ち温度センサー６３によって検知される湯水の温度が所定温度（以下、必要に応じて温度αと称す）以上であることを条件として実施される動作モードである。
【００６０】
ただし本実施形態では、貯留モードとして高温の湯水を貯留タンク１０に戻して貯留し、貯留タンク１０内に温度成層を形成させる温度成層形成モードと、温度成層は多少乱れるものの摂氏５０度程度の湯を貯留タンクに満たす、低温貯留モードを備えている。
【００６１】
コージェネレーションシステム１が貯留モードで動作する場合、制御手段８０から発信される制御信号に基づき、加熱側三方弁２８がバイパス流路２３に対して閉じ、加熱往き上流側流路２１ａおよび加熱往き下流側流路２１ｂに対して開いた状態に調整する。また、貯留モードで動作する場合は、貯留側循環系２０ａを流れる湯水が暖房分岐流路６０側ではなく迂回分岐流路６１側に流れるように暖房側三方弁６２が開度調整される。これにより、熱エネルギー回収系統Ｃに図２にハッチングで示すように発電装置２と貯留タンク１０との間で湯水を循環可能な循環流路（貯留側循環系２０ａ）が形成される。
【００６２】
上記したようにして加熱側三方弁２８や暖房側三方弁６２の開度調整をした状態で循環ポンプ２５を作動させると図２に矢印で示すような湯水の循環流が発生する。さらに具体的には、コージェネレーションシステム１が貯留モードで動作する場合は、循環ポンプ２５の作動に伴って貯留タンク１０の底部側に貯留されている低温の湯水が、底部接続部１２から加熱往き側流路２１に吸い出され、発電装置２に供給される。これにより、貯留タンク１０から吸い出された湯水が発電装置２内の熱交換部６に供給され、発電装置２の作動に伴って発生した熱エネルギーが熱交換器６に供給された湯水に吸収される。熱交換器６において熱交換加熱された湯水は、加熱戻り側流路２２を介して頂部接続部１１から貯留タンク１０内に戻される。
【００６３】
本実施形態で採用される貯留モードにおいては、液体の循環量を増減して発電装置２から貯留タンク１０に導入される液体の温度を所定の回収設定温度に調節する回収温度調節機能が機能する。
即ち本実施形態のコージェネレーションシステム１では、温度センサー１０５の温度を監視し、熱エネルギー回収系統Ｃを流れる湯水の温度が所定の回収設定温度となる様に循環ポンプ２５の回転数を増減する。
本実施形態のコージェネレーションシステム１では、前記した様に貯留モードとして高温の湯水を貯留タンク１０に戻して貯留し、貯留タンク１０内に温度成層を形成させる温度成層形成モードと、摂氏５０度程度の湯を貯留タンクに満たす、低温貯留モードを備えている。
【００６４】
温度成層形成モードと、低温貯留モードの切替えは、貯留タンク１０の底部側に取り付けられた温度センサー１３ａによって検出される流出温度Ｔｏに基づく。
即ち温度センサー１３ａによって検出される流出温度Ｔｏが高い場合は、発電装置２による加熱によって完全な温度成層を形成するに足る温度の湯水を相当量生成することができるから、温度成層形成モードで運転を行う。
これに対して温度センサー１３ａによって検出される流出温度Ｔｏが低い場合は、完全な温度成層を形成するに足る温度にまで昇温するためには、熱エネルギー回収系統Ｃを流れる湯水の量を極端に制限せねばならず、熱エネルギー回収系統Ｃを流れる間の放熱が無視できないから、温度成層の形成を断念し、低温貯留モードによって貯湯を行う。
本実施形態では、摂氏３０度を境として温度成層形成モードと、低温貯留モードの切替えを行う。即ち貯留タンク１０の底部側に取り付けられた温度センサー１３ａの検知温度が摂氏３０度以上であるならば温度成層形成モードで運転を行う。
一方、この温度が摂氏３０度未満であるならば低温貯留モードで運転を行う。
【００６５】
詳細に説明すると、本実施形態では、前記した回収温度調節機能の目標温度たる回収設定温度を高低２種類持つ。より具体的には、第一回収設定温度は、摂氏８０度であり、第二回収設定温度は、これより低い摂氏５０度である。そして温度成層形成モードにおいては、回収設定温度が高温側の第一回収設定温度たる摂氏８０度となり、低温貯留モードにおいては、回収設定温度が低温側の第二回収設定温度たる摂氏５０度となる。
【００６６】
即ち温度センサー１３ａの検知温度が摂氏３０度以上であるならば第一回収設定温度を摂氏８０度として貯留運転を行う。
この場合、発電装置２に送られる湯水の温度が摂氏３０度以上と高いから、発電装置２による加熱によって完全な温度成層を形成するに足る温度（第一回収設定温度たる摂氏８０度）の湯水が相当量生成される。そして摂氏８０度の湯水は、貯留タンク１０の上から導入され、貯留タンク１０内に温度成層を形成する。
【００６７】
一方温度センサー１３ａの検知温度が摂氏３０度未満であるならば第二回収設定温度を摂氏５０度として貯留運転を行う。
この場合、発電装置２に送られる湯水の温度が摂氏３０度未満と低いから、発電装置２で加熱しても十分な量の高温水は得られないが、通常、シャワー等で使用する程度の温度の湯水であれば、相当量の生成が可能である。
そして摂氏５０度の湯水は、貯留タンク１０の上から導入され、貯留される。
【００６８】
図７は熱回収装置の貯留モードでの貯湯温度制御の動作を示すフローチャートである。  本実施形態では、貯留タンク１０の底部から排出される流出温度Ｔｏ（温度センサー１３ａの検知温度）が摂氏３０度未満の場合、熱エネルギー回収系統Ｃに循環する湯水の温度（循環温度Ｔｊ）が摂氏５０度となるように、制御手段８０により循環ポンプ２５から排出される湯水の流量を制御する。（低温貯留モード）
また、貯留タンク１０の底部から排出される流出温度Ｔｏが摂氏３０度以上の場合は、循環温度Ｔｊが摂氏８０度となるように、制御手段８０により循環ポンプ２５から排出される湯水の流量を制御する。（温度成層形成モード）
【００６９】
実際上、低温貯留モードでの運転を続けると、貯留タンク１０内の湯水の温度が次第に上昇し、貯留タンク１０の底部から排出される湯水の温度が摂氏３０度を越えて温度成層形成モードに切り替わる。
【００７０】
また本発明の変形例として、貯留タンク１０に供給される湯水の総量を検知し、低温貯留モードで供給される摂氏５０度程度の湯水の量が、一定以上になれば温度成層形成モードに切り換える構成も可能である。
また発電装置２側に供給される湯水の温度を例えば貯留タンク１０の外側の温度センサー１０２又は加熱往き下流側流路２１ｂに設けられた温度センサー１０４で検知することとし、貯留タンク１０の下部に設けられた温度センサー１３ａや、中間に設けられた温度センサー１３ｂの検知温度が例えば摂氏４０度から５０度程度となったことを条件として運転モードを低温貯留モードから温度成層形成モードに切り換える構成も推奨される。
【００７１】
（給湯モード）
給湯モードは、上記した貯留モードによって貯留タンク１０内に貯留された高温の湯水を利用して給湯を行う動作モードである。コージェネレーションシステム１が給湯モードで動作する場合、図３にハッチングや矢印で示すような湯水の流れが発生する。
【００７２】
さらに具体的に説明すると、コージェネレーションシステム１が給湯モードで動作する場合、制御手段８０は、加熱側三方弁２８を閉止した状態にすると共に、給湯用給水流路５１の本流部５３に設けられた流量調整弁３２を開度調整する。またこの時、制御手段８０は、電磁弁５８に通電し、電磁弁５８を閉じた状態にする。これにより、外部の給水源から供給される低温の湯水が給湯用給水流路５１の本流部５３を介して所定量だけ給湯流路３０に合流可能な状態に調整される。
【００７３】
この状態で給水系統を介して外部から低温の湯水を導入すると、図３にハッチングや矢印で示すように、外部の給水源から供給された低温の湯水の一部が貯留用給水流路５０ａを介して底部接続部１２から貯留タンク１０内に流入する。これにより、貯留タンク１０の頂部側に貯留されている高温の湯水が、頂部接続部１１を介して排出され、給湯流路３０に流れ込む。即ち、給水系統を介して貯留タンク１０の底部に湯水を導入すると、貯留タンク１０の頂部側に溜まっている高温の湯水が頂部側に押し上げられ、給湯配管３０に押し出される。
【００７４】
一方、外部の給水源から供給された低温の湯水の残部は、給湯用給水流路５０ｂに流れ込み、本流部５３を介して給湯流路３０に導入される。この湯水は、貯留タンク１０の頂部接続部１１から排出され、給湯流路３０を流れている湯水に合流し、混合される。
【００７５】
制御手段８０は、入口側温度センサー３３により給湯流路３０内を流れる湯水の温度を確認する。ここで、入口側温度センサー３３によって検知される湯水の温度が、カラン３４から排出すべき湯水の温度（給湯設定温度）と同等である場合、制御手段８０は、バックアップ熱源機３１を起動させない。これにより、湯水はバックアップ熱源機３１を素通りし、そのままカラン３４から排出される。
【００７６】
入口側温度センサー３３の検知温度が給湯設定温度よりも高い場合は、制御手段８０から電磁弁３６ａに開弁指令が出される。これにより、外部の給水源から供給される低温の水が給湯側バイパス流路３５から給湯流路３０に合流し、給湯流路３０を流れる湯水と混合される。これにより、カラン３４における出湯温度が給湯設定温度に調整される。一方、入口側温度センサー３３によって検知される湯水の温度がカラン３４から排出すべき温度よりも低い場合、バックアップ熱源機３１が起動し、湯水が加熱される。
【００７７】
本実施形態のコージェネレーションシステムでは、前記した様に貯留タンク内に完全な温度成層を形成させる温度成層形成モードと、摂氏５０度程度の湯を貯留タンクに満たし温度成層が不完全である低温貯留モードを備えている。
前者の温度成層形成モードによる貯留が行われている場合は、貯留タンク内に高温の湯水が溜められており、例えばシャワーを利用する場合においては、貯留タンク１０の頂部接続部１１から排出された高温の湯水と、給湯用給水流路５０ｂに導入された低温の水が混合され、シャワーに供給される。
一方、後者の低温貯留モードによる貯湯が行われた場合は、貯留タンク内の湯水の温度が、シャワーで使用する湯水の温度に近いから、貯留タンク１０の頂部接続部１１から排出された湯水が直接シャワーに供給される。また貯留タンク１０に貯留された湯水の温度よりもシャワー等に要求される温度の方が低い場合は、わずかに冷水が混合される。逆にまた貯留タンク１０に貯留された湯水の温度よりもシャワー等に要求される温度の方が高い場合は、バックアップ熱源機３１によって加熱されるが、その加熱量はわずかなもので足る。
【００７８】
（迂回モード）
迂回モードは、加熱側三方弁２８の開度調整を行うことにより熱エネルギー回収系統Ｃに貯留タンク１０を迂回する迂回循環系２０ｂ（図５）を構成した状態で循環ポンプ２５を作動させ、迂回循環系２０ｂに貯留タンク１０を迂回する湯水の循環流を発生させる動作モードである。迂回モードが選択されると、熱エネルギー回収系統Ｃにおいて、図５にハッチングや矢印で示すような湯水の循環流が形成される。
コージェネレーションシステム１が迂回モードで動作する場合は、循環ポンプ２５の作動に伴い、加熱戻り側流路２２を流れる湯水は、分岐部６４においてバイパス流路２３に流れ込み、そのまま加熱往き側流路２１を介して発電装置２側に戻される。
【００７９】
上記したように、迂回モードでは、発電装置２において熱交換加熱された湯水が加熱戻り側流路２２、バイパス流路２３、加熱往き側流路２１の順で流れて発電装置２に戻される。ここで、熱エネルギー回収系統Ｃを流れる湯水は、熱エネルギー回収用の熱媒体として機能する。しかし、加熱往き側流路２１を流れる湯水の温度が所定温度（以下、必要に応じて温度βと称す）よりも高い場合には、放熱手段２９を作動させ、加熱往き側流路２１を流れる湯水を冷却する。
【００８０】
ここで、コージェネレーションシステム１は、貯留タンク１０に湯水が満杯に溜まった状態で作動する。そのため、コージェネレーションシステム１が上記したようにして貯留モードで動作すると、発電装置２において加熱された湯水が貯留タンク１０の頂部側から流入し、その分だけ貯留タンク１０の底部側に存在する湯水が発電装置２側に排出されることとなる。即ち、貯留モードによる動作は、上記したように温度センサー６３によって検知される湯水の温度（以下、必要に応じて流入温度Ｔｉと称す）が温度α以上（Ｔｉはαよりも大きい）であることを条件として実施されるが、貯留モードで動作することによって貯留タンク１０から排出される湯水の温度（以下、必要に応じて流出温度Ｔｏと称す）が流入温度Ｔｉよりも高いと、その分だけ熱エネルギーの損失が発生し、コージェネレーションシステム１の総合エネルギー効率が低下することとなる。
【００８１】
そこで、本実施形態のコージェネレーションシステム１において、制御手段８０は、温度センサー６３によって流入温度Ｔｉを検知すると共に、貯留タンク１０の底部側に取り付けられた温度センサー１３ａによって流出温度Ｔｏを検知し、流入温度Ｔｉと流出温度Ｔｏとの大小関係に基づいて動作モードを選択する。
即ち本実施形態では、６に示す制御フローに則り、貯留モードで動作させるべきか、迂回モードで動作させるべきかを判断し、コージェネレーションシステム１の動作を制御する。
【００８２】
上記したように、本実施形態のコージェネレーションシステム１において採用されている熱回収装置３は、貯留モードで動作させることによって貯留タンク１０に流入すると想定される湯水の温度（入水温度Ｔｉ）と、貯留タンク１０から排出されると想定される湯水の温度（排出温度Ｔｏ）とを比較し、この結果に基づいて貯留モードで動作させるか、迂回モードで動作させるかを選択する構成とされている。そのため、コージェネレーションシステム１は、熱エネルギーの損失が発生しにくい。
【００８３】
上記実施形態では、貯留タンク１０の底部側に設置された温度センサー１３ａの検知温度を排出温度Ｔｏとみなし、これに基づいてコージェネレーションシステム１の貯湯運転における動作モードを選定する構成を例示したが、本発明はこれに限定されるものではない。さらに具体的には、貯留タンク１０に取り付けられている温度センサー１３ａ〜１３ｄ、温度センサー（貯留タンクから液体を排出する液体排出部）１０２、温度センサー（熱エネルギー発生装置内における熱交換器の上流側）１０６から選ばれる１又は複数によって検知される湯水の温度を平均し、これを排出温度Ｔｏとしてもよい。また、コージェネレーションシステム１は、温度センサー１３ａ〜１３ｄ、並びに温度センサー１０２の検知温度のうち、最も低いものを選択し、これを排出温度Ｔｏとみなして動作モードを選択する構成としてもよい。かかる構成によれば、温度センサー１３ａ〜１３ｄ並びに温度センサー１０２のいずれかが何らかの理由で検知不良等を起こした場合であっても動作モードを的確に判断することができる。
【００８４】
上記実施形態では、温度センサー１３ａの検知温度をそのまま動作モード判定用の基準温度（排出温度Ｔｏ）とする例を例示したが、本発明はこれに限定されるものではなく、温度センサー１３ａ〜１３ｄ、並びに温度センサー１０２、１０６の検知温度から選ばれる１又は複数の検知温度あるいは、温度センサー１３ａ〜１３ｄ、並びに温度センサー１０２、１０６の検知温度に所定の演算を加えて動作モード判定用の基準温度を設定する構成としてもよい。さらに具体的には、例えば、温度センサー１３ａの検知温度（排出温度Ｔｏ）よりも所定の温度γだけ低い温度（Ｔｏ−γ）を動作モード判定用の基準温度として設定し、温度（Ｔｏ−γ）と流入温度Ｔｉとの差に基づいて動作モードを判定する構成としてもよい。
【００８５】
以上説明した実施形態では、貯留タンク１０側から熱エネルギー発生装置（発電装置２）側に送られる液体の温度によって貯留運転の際の運転モードを変更したが、熱エネルギー発生装置側から貯留タンク１０に至る間の温度低下に基づいて運転モードを切り換えてもよい。
以下、熱エネルギー発生装置側から貯留タンク１０に至る間の温度低下に基づいて運転モードを切り換える構成を本発明の第二実施形態として説明する。
図８は、本発明の第二実施形態における熱回収装置における貯湯温度制御のフローチャートである。
【００８６】
次に、図８の熱回収装置における貯湯温度制御の動作について説明する。
本実施形態では、熱交換器６を通過した直後の湯水の温度である循環温度Ｔｊを基準として、貯留タンク１０側に向けて流れる湯水の温度である流入温度Ｔｉとの温度差が一定以上になると、低温貯留モードによる貯留を行い、温度差（温度低下量）が所定未満になると温度成層形成モードによる貯留を行う。
本実施形態では、検知する温度差を所定及び一定ともに摂氏１０度とし、温度差（温度低下量）が摂氏１０度以上になると、低温貯留モードによる貯留を行い、温度差（温度低下量）が摂氏１０度未満になると温度成層形成モードによる貯留を行う。
【００８７】
詳細に説明すると、熱交換器６を通過した直後の湯水の温度である循環温度Ｔｊを温度センサー１０５で検知し、貯留タンク１０側に向けて流れる湯水の温度である流入温度Ｔｉを温度センサー６３で検知し、この検知した温度を制御手段８０にフィードバックし、制御手段８０によって循環温度Ｔｊと流入温度Ｔｉとの温度差（循環温度Ｔｊ−流入温度Ｔｉ）を判断し、制御手段８０からの指令で循環ポンプ２５の回転数を調整することにより、循環ポンプ２５から排出される湯水の流量を制御する。
前記温度差が摂氏１０度以上の場合、冬季における温度降下が大きい環境が考えられる。この場合、循環する湯水の温度を摂氏５０度と、外気との温度勾配を小さくするとともに流量を増加させて配管を通過する時間を短縮し、循環途中での湯水の放熱量を抑えることにより、貯湯された湯水は、給湯モードでの一般的なシャワーや洗面の使用温度である摂氏３５度から５５度程度の出湯において、バックアップ熱源機３１をほとんど燃焼動作させることなく、シャワーや洗面に使用することができる。
【００８８】
前記温度差が摂氏１０度未満になると、排熱循環ポンプを減速して第一回収設定温度たる摂氏８０度で湯水を循環させ、高温の湯水を貯湯する。
上記実施形態では、発電装置２としてＳＯＦＣ形の燃料電池を採用した例を例示したが、本発明はこれに限定されるものではなく、今後開発される高効率の発電効果を持つ他の燃料電池を利用して発電するものを採用することができる。また本発明の構成要件たる熱エネルギー発生装置は、燃料電池に限定されるものではなく、例えばガスエンジンと発電機の組み合わせであってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００８９】
【図１】本発明の一実施形態であるコージェネレーションシステムおよび熱回収装置を示す作動原理図である。
【図２】図１に示すコージェネレーションシステムおよび熱回収装置が貯留モードで動作する際の動作状態を示す作動原理図である。
【図３】図１に示すコージェネレーションシステムおよび熱回収装置が給湯モードで動作する際の動作状態を示す作動原理図である。
【図４】図１に示すコージェネレーションシステムおよび熱回収装置が暖房モードで動作する際の動作状態を示す作動原理図である。
【図５】図１に示すコージェネレーションシステムおよび熱回収装置が迂回モードで動作する際の動作状態を示す作動原理図である。
【図６】図１に示す熱回収装置の動作を示すフローチャートである。
【図７】熱回収装置の貯留モードでの貯湯温度制御の動作を示すフローチャートである。
【図８】本発明の第二実施形態における熱回収装置における貯湯温度制御のフローチャートである。
【符号の説明】
【００９０】
１    コージェネレーションシステム（コージェネレーション装置）
２    発電装置（熱エネルギー発生装置）
３    熱回収装置
１０    貯留タンク
１３ａ  温度センサー
２０ａ  貯留側循環流路
２０ｂ  迂回循環流路
２５    循環ポンプ
Ｃ    熱エネルギー回収系統
Ｔｉ    流入温度
Ｔｊ    循環温度
Ｔｏ    排出温度
【図１】
2010127585.tif 000003
【図２】
2010127585.tif 000004
【図３】
2010127585.tif 000005
【図４】
2010127585.tif 000006
【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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