(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料電池が発生する熱を回収するコージェネレーションシステムであって、燃料電池側を流れる流路と連通して燃料電池と直接的或いは間接的に熱交換された液体が流れる排熱回収流路と、暖房機器に熱媒体を供給する暖房循環流路と、上部側接続部と下部側接続部とを有し内部に温度成層を形成した状態で液体を貯留する貯留タンクと、前記排熱回収流路と暖房循環流路との間で熱交換する他用途用熱交換器とを備え、前記排熱回収流路は、燃料電池側から貯留タンクの上部側接続部に入り下部側接続部から燃料電池側に戻るタンク経由循環流路と、貯留タンクをバイパスするバイパス流路とを備え、他用途用熱交換器の一次側流路は前記排熱回収流路の一部であってバイパス流路よりも燃料電池側のエリアにあり、暖房循環流路に予備熱源を備えたコージェネレーションシステムにおいて、
外気温度やコージェネレーションシステムの各部の温度が燃料電池の起動に適さない低温状態であるか否かを判断する機能を有すると共に、運転モードとして予熱供給運転モードと、暖房運転モードがあり、
前記予備熱源は、前記暖房運転モードでの運転時においては暖房機器に応じて高温の熱媒体と低温の熱媒体を供給可能であり、
燃料電池の起動要求があれば外気温度やコージェネレーションシステムの各部の温度が燃料電池の起動に適さない低温状態であるか否かを検知し、外気温度や当該コージェネレーションシステムの各部の温度が燃料電池の起動に適さない低温状態であることが検知されたときには前記予熱供給運転モードが実行されて燃料電池を起動することなく予備熱源を運転して暖房循環流路を流れる熱媒体を昇温し、他用途用熱交換器の一次側流路を経由して排熱回収流路を流れる液体を昇温し、昇温された液体をバイパス流路を経由して排熱回収流路に循環させて燃料電池側に供給し、
予熱供給運転モードによる運転中に暖房運転モードの運転要求があった場合、あるいは暖房運転モードで運転されている際に予熱供給運転モードによる運転を行う場合であって、予備熱源が高温の熱媒体を供給する場合には、排熱回収流路を流れる液体の一部をタンク経由循環流路に流通させ、バイパス流路を流れる液体に貯留タンクから取り出された低温の液体を混合し、燃料電池側に至る液体の温度を低下させることを特徴とするコージェネレーションシステム。
【請求項２】
バイパス流路の一部又はバイパス流路の分岐点に弁を有し、前記弁を制御して排熱回収流路を流れる熱媒体の一部をタンク経由循環流路に流通させることを特徴とする請求項１に記載のコージェネレーションシステム。
【請求項３】
排熱回収流路内の他用途用熱交換器の下流側であって燃料電池側に至る流路に温度検出手段が設けられ、温度検出手段の検知温度が所定の温度以上であることを条件の一つとして排熱回収流路を流れる液体の一部をタンク経由循環流路に流通させ、バイパス流路を流れる液体に貯留タンクから取り出された低温の液体を混合し、燃料電池側に至る液体の温度を低下させることを特徴とする請求項１又は２に記載のコージェネレーションシステム。
【請求項４】
燃料電池が発生する熱を回収すると共に暖房機器に熱媒体を供給する機能を備えたコージェネレーションシステムを構成する貯留タンク側ユニットであって、燃料電池側を流れる流路に接続されて燃料電池と直接的或いは間接的に熱交換された液体が流れる排熱回収流路と、暖房機器に熱媒体を供給する暖房循環流路と、
上部側接続部と下部側接続部とを有し内部に温度成層を形成した状態で液体を貯留する貯留タンクと、前記排熱回収流路と暖房循環流路との間で熱交換する他用途用熱交換器とを備え、前記排熱回収流路は、燃料電池側から貯留タンクの上部側接続部に入り下部側接続部から燃料電池側に戻るタンク経由循環流路と、貯留タンクをバイパスするバイパス流路とを備え、他用途用熱交換器の一次側流路は前記排熱回収流路の一部であってバイパス流路よりも燃料電池側のエリアにあり、燃料電池が発生する熱によって昇温された液体を貯留タンクに貯留可能であり、前記他用途用熱交換器の一次側流路に前記液体を通過させて熱交換し二次側流路に移動した熱を暖房に使用することが可能であるとともに、前記他用途用熱交換器の二次側流路を含む流路に熱を供給可能な予備熱源を備えた貯留タンク側ユニットにおいて、
外気温度やコージェネレーションシステムの各部の温度が燃料電池の起動に適さない低温状態であるか否かを判断する機能を有すると共に、運転モードとして暖房運転モードがあり、燃料電池を起動する際の運転モードとして予熱供給運転モードがあり、
前記予備熱源は、前記暖房運転モードでの運転時においては暖房機器に応じて高温の熱媒体と低温の熱媒体を供給可能であり、
燃料電池の起動要求があれば外気温度やコージェネレーションシステムの各部の温度が燃料電池の起動に適さない低温状態であるか否かを検知し、外気温度や当該コージェネレーションシステムの各部の温度が燃料電池の起動に適さない低温状態であることが検知されたときには前記予熱供給運転モードが実行されて燃料電池を起動することなく予備熱源を運転して暖房循環流路を流れる熱媒体を昇温し、他用途用熱交換器の一次側流路を経由して排熱回収流路を流れる液体を昇温し、昇温された液体をバイパス流路を経由して排熱回収流路に循環させて燃料電池側に供給し、
予熱供給運転モードによる運転中に暖房運転モードの運転要求があった場合、あるいは暖房運転モードで運転されている際に予熱供給運転モードによる運転を行う場合であって、予備熱源が高温の熱媒体を供給する場合には、排熱回収流路を流れる液体の一部をタンク経由循環流路に流通させ、バイパス流路を流れる液体に貯留タンクから取り出された低温の液体を混合し、燃料電池側に至る液体の温度を低下させることを特徴とする貯留タンク側ユニット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料電池と貯留タンクとを組み合わせた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】
燃料電池が発電時に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コージェネレーションシステムが知られている（特許文献１，２）。かかる構成のコージェネレーションシステムは、燃料電池を冷却する際の排熱を有効利用できるため、エネルギー効率が高い。
【特許文献１】特開２００１−３２５９８２号公報
【特許文献２】特開２００７−６４５２６号公報
【０００３】
特許文献１，２に開示されたコージェネレーションシステムは、燃料電池が発生する熱によって水を昇温し、この湯を貯留タンクに貯留するものである。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
燃料電池は前記した様に発電時に発熱するので、発電を維持するためには電池を冷却する必要がある。この様に燃料電池を使用したコージェネレーションシステムでは、通常運転時においては燃料電池から熱を奪う必要がある。ところが燃料電池は低温状態では起動しにくく、起動時には逆に燃料電池を温めてやらなければならない。
ここで起動時に電気ヒータで燃料電池を昇温する方策も考えられるが、電気ヒータを使用する方策は、コージェネレーションシステムを起動する際に商用電源を使用することとなり、コージェネレーションシステムを採用する趣旨に反することとなる。
そこで起動時に暖房用の予備熱源を利用して燃料電池を昇温する方策が考えられた。すなわち燃料電池を利用したコージェネレーションシステムを床暖房機器やファンコンベクタ等の暖房に利用する場合、床暖房機器等に必要な熱量を燃料電池の発熱だけで賄えない場合があり、バーナ等の熱源を予備的に備えたものがある。
この様な構成のコージェネレーションシステムでは、燃料電池の排熱によって昇温された湯水が循環する排熱回収流路に、別途暖房用熱交換器が取り付けられている。また暖房用熱交換器の二次側流路は、床暖房機器等を循環する暖房循環流路に接続されている。そして暖房循環流路に前記したバーナ等の予備熱源が設けられている。
【０００５】
上記した構成のコージェネレーションシステムでは、燃料電池で発電を行い、発電に際して発生した排熱で排熱回収流路を流れる湯を昇温し、さらに暖房用熱交換器を介して暖房循環流路を流れる熱媒体を昇温して床暖房機器等に供給する。通常は、予備熱源たるバーナに点火して暖房循環流路を流れる熱媒体を直接的に加熱し、暖房を行うが、比較的低温でも機能する床暖房などでは、燃料電池の排熱も暖房に寄与させる。
【０００６】
そしてこの様な予備熱源を備えたコージェネレーションシステムでは、燃料電池の起動時に予備熱源たるバーナに点火し、先とは逆の熱移動によって燃料電池を昇温させる。すなわち燃料電池の起動時に予備熱源たるバーナに点火し、暖房循環流路の熱媒体を昇温し、通常の使用状態とは逆に暖房循環流路から排熱回収流路側に熱を移動させれば、排熱回収流路側の水を昇温することができ、燃料電池を起動できる状態に昇温することができる。そこで前記した様に、本発明者らは起動時に暖房用の予備熱源を利用して燃料電池を昇温する構成を発明し、その装置を試作した。
【０００７】
ところがここで予期しなかった問題が生じた。すなわち暖房機器には、高温の熱媒体を必要とする機器と低温の熱媒体を必要とする機器がある。
例えば床暖房機器では４０°Ｃ〜６０°Ｃ程度の低温の熱媒体を必要とするのに対し、ファンコンベクタでは、８０°Ｃ程度の高温の熱媒体が要求される。そのため床暖房を使用する場合と、ファンコンベクタを使用する場合では要求される熱媒体の温度が異なる。
ここで前記した様に予備熱源たるバーナに点火し、燃料電池を起動すべく昇温する状況にあるとき、暖房運転が同時に行われて、且つ暖房運転の運転状況が高温の熱媒体を要求する状況となれば、バーナ等はその要求に応じて暖房循環流路を流れる熱媒体の目標温度を上げることとなる。その結果、燃料電池側に流れる湯水の温度も昇温してしまい、燃料電池の運転に適する温度範囲を越えてしまう。
【０００８】
燃料電池が高温状態で運転されると、耐久性が著しく低下し、またポンプその他の付属品も損傷する危険がある。
その対策として、バーナを断続的に運転したり、暖房循環流路側の弁を切り換えて暖房用熱交換器の二次側流路に流れる熱媒体の量を制限するといった方策も考えられるが、これらはいずれも適切ではない。
すなわち前者のバーナを断続運転する方策では、バーナの燃焼を停止する直前に高温の熱媒体が暖房用熱交換器に流れ込み、燃料電池に高温の湯水が流れてしまう。また後者の弁を切り換える対策でも同様の問題がある。すなわち熱媒体を循環させる流路では、弁の急開閉は幾多の弊害を招く。そこで暖房循環流路では熱動弁が使用され、その開閉動作はきわめて緩やかである。そのため暖房循環流路側の弁を切り換えても暖房用熱交換器の二次側流路に高温の熱媒体が流れることを阻止することはできない。
【０００９】
本発明は、従来技術の上記した問題点に注目し、燃料電池を円滑に起動することができ、かつ燃料電池側に高温の冷却水が流れ込むことを阻止して燃料電池の劣化を防止することができるコージェネレーションシステム及びこれに採用される貯留タンク側ユニットを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
そして上記した課題を解決するための発明（関連発明）は、燃料電池が発生する熱を回収するコージェネレーションシステムであって、燃料電池側を流れる流路と連通して燃料電池と直接的或いは間接的に熱交換された液体が流れる排熱回収流路を備え、当該排熱回収流路に貯留タンクと、他用途用熱交換器とを有し、燃料電池が発生する熱によって昇温された液体を貯留タンクに貯留可能であり、前記他用途用熱交換器の一次側流路に前記液体を通過させて熱交換し二次側流路に移動した熱を他の用途に使用することが可能であるとともに、前記他用途用熱交換器の二次側流路を含む流路に熱を供給可能な予備熱源を備えたコージェネレーションシステムにおいて、燃料電池を起動する際の運転モードとして予熱供給運転モードを備え、予熱供給運転モードは、燃料電池の起動時であって、外気温度や当該コージェネレーションシステムの各部の温度が燃料電池の起動に適さない低温であることが検知されれば実施されるモードであり、予備熱源を運転して他用途用熱交換器の二次側流路を流れる熱媒体を昇温し、他用途用熱交換器の一次側流路を経由して排熱回収流路を流れる液体を昇温し、昇温した液体を燃料電池側に至らせることが可能であり、燃料電池の起動時の一定条件下においては、前記排熱回収流路を流れる液体に貯留タンクから取り出した液体を混入して排熱回収流路を流れる液体の温度を降下させることが可能であることを特徴とするコージェネレーションシステムである。
【００１１】
ここで他用途用熱交換器は、例えば暖房や風呂の追い焚きに利用するものである。
本発明は、予備熱源によって燃料電池の予熱を行うコージェネレーションシステムを改良するものである。燃料電池を予熱する際の動作は前記した通りであり、予熱供給運転モードにおいてはバーナ等の予備熱源を運転し、他用途用熱交換器の二次側流路を流れる熱媒体を昇温し、他用途用熱交換器の一次側流路を経由して排熱回収流路を流れる液体を昇温し、昇温した液体を燃料電池側に至らせる。
しかし燃料電池側に至る液体の温度が高すぎる場合や、高くなるおそれがある様な場合には排熱回収流路を流れる液体に貯留タンクから取り出した液体を混入して排熱回収流路を流れる液体の温度を降下させる。その結果、燃料電池側に至る液体の温度が低下し、燃料電池を傷めない。
【００１２】
請求項１に記載の発明は、燃料電池が発生する熱を回収するコージェネレーションシステムであって、燃料電池側を流れる流路と連通して燃料電池と直接的或いは間接的に熱交換された液体が流れる排熱回収流路と、暖房機器に熱媒体を供給する暖房循環流路と、上部側接続部と下部側接続部とを有し内部に温度成層を形成した状態で液体を貯留する貯留タンクと、前記排熱回収流路と暖房循環流路との間で熱交換する他用途用熱交換器とを備え、前記排熱回収流路は、燃料電池側から貯留タンクの上部側接続部に入り下部側接続部から燃料電池側に戻るタンク経由循環流路と、貯留タンクをバイパスするバイパス流路とを備え、他用途用熱交換器の一次側流路は前記排熱回収流路の一部であってバイパス流路よりも燃料電池側のエリアにあり、暖房循環流路に予備熱源を備えたコージェネレーションシステムにおいて、外気温度やコージェネレーションシステムの各部の温度が燃料電池の起動に適さない低温状態であるか否かを判断する機能を有すると共に、運転モードとして予熱供給運転モードと、暖房運転モードがあり、前記予備熱源は、前記暖房運転モードでの運転時においては暖房機器に応じて高温の熱媒体と低温の熱媒体を供給可能であり、燃料電池の起動要求があれば外気温度やコージェネレーションシステムの各部の温度が燃料電池の起動に適さない低温状態であるか否かを検知し、外気温度や当該コージェネレーションシステムの各部の温度が燃料電池の起動に適さない低温状態であることが検知されたときには前記予熱供給運転モードが実行されて燃料電池を起動することなく予備熱源を運転して暖房循環流路を流れる熱媒体を昇温し、他用途用熱交換器の一次側流路を経由して排熱回収流路を流れる液体を昇温し、昇温された液体をバイパス流路を経由して排熱回収流路に循環させて燃料電池側に供給し、予熱供給運転モードによる運転中に暖房運転モードの運転要求があった場合、あるいは暖房運転モードで運転されている際に予熱供給運転モードによる運転を行う場合であって、予備熱源が高温の熱媒体を供給する場合には、排熱回収流路を流れる液体の一部をタンク経由循環流路に流通させ、バイパス流路を流れる液体に貯留タンクから取り出された低温の湯水を混合し、燃料電池側に至る湯水の温度を低下させることを特徴とするコージェネレーションシステムである。
【００１３】
本発明のコージェネレーションシステムについても予備熱源によって燃料電池の予熱を行うコージェネレーションシステムを改良するものである。
本発明で採用する貯留タンクは、温度成層を形成した状態で液体を貯留するものであり、上部側接続部と下部側接続部とを有する。このタンクは常時液体で満たされている。コージェネレーションシステムの運転開始前は、貯留タンク内の液体はその一部または全部が低温である。そしてコージェネレーションシステムを運転し、燃料電池によって加熱された湯等は、上部側接続部から貯留タンク内に導入される。その結果、低温の液体の上層に高温の湯が溜まる。また余剰の液体は、下部側接続部から押し出される。
本発明のコージェネレーションシステムにおける予熱供給運転モードでは、予備熱源を運転して暖房循環流路を流れる熱媒体を昇温し、他用途用熱交換器の一次側流路を経由して排熱回収流路を流れる液体を昇温し、昇温された液体をバイパス流路を経由して排熱回収流路に循環させて燃料電池側に供給する。
予熱供給運転モードにおける運転では、排熱回収流路を流れる液体はバイパス流路を流れるので、貯留タンクにはたまらず、予備熱源によって間接的に昇温された液体がそのまま燃料電池側に流れ込む。そのため燃料電池は起動可能な状態に昇温される。
一方、燃料電池側に至る液体の温度が高すぎる場合や、高くなるおそれがある様な場合には排熱回収流路を流れる液体の一部をタンク経由循環流路に流通させる。その結果、貯留タンクの下部側接続部から低温の液体が押し出され、排熱回収流路に混入される。低温の液体の混入によって排熱回収流路を流れる液体の温度が低下し、燃料電池を保護する。
【００１４】
前記した様に予熱供給運転モードで運転している時に暖房運転モードとなり、さらに高温の熱媒体を暖房機器に供給する場合、あるいは、高温の熱媒体を暖房機器に供給している最中に予熱供給運転モードとなった場合に、燃料電池側に流れる液体の温度が過大となる。そのため本発明では、暖房運転モードで運転中であり且つ高温の熱媒体を暖房機器に供給する場合を一定条件の一つとした。
【００１５】
排熱回収流路を流れる液体の一部をタンク経由循環流路に流通させるための方策として、バイパス流路の一部又はバイパス流路の分岐点に弁を設け、この弁を制御して排熱回収流路を流れる熱媒体の一部をタンク経由循環流路に流通させることが考えられる（請求項２）。
【００１６】
請求項３に記載の発明は、排熱回収流路内の他用途用熱交換器の下流側であって燃料電池側に至る流路に温度検出手段が設けられ、温度検出手段の検知温度が所定の温度以上であることを条件の一つとして排熱回収流路を流れる液体の一部をタンク経由循環流路に流通させ、バイパス流路を流れる液体に貯留タンクから取り出された低温の液体を混合し、燃料電池側に至る液体の温度を低下させることを特徴とする請求項１又は２に記載のコージェネレーションシステムである。
【００１７】
本発明では、排熱回収流路内の液体の実際の温度を測定し、これに応じて排熱回収流路を流れる液体の一部をタンク側に流す。また本発明では、温度検出手段の位置が排熱回収流路内の他用途用熱交換器の下流側であって燃料電池側に至る流路であるから、他用途用熱交換器によって昇温された後の液体の温度を検知することができる。
なお温度検出手段の位置は、バイパス流路よりも下流であることが望ましい。
【００１８】
請求項４に記載の発明は、燃料電池が発生する熱を回収すると共に暖房機器に熱媒体を供給する機能を備えたコージェネレーションシステムを構成する貯留タンク側ユニットであって、燃料電池側を流れる流路に接続されて燃料電池と直接的或いは間接的に熱交換された液体が流れる排熱回収流路と、暖房機器に熱媒体を供給する暖房循環流路と、上部側接続部と下部側接続部とを有し内部に温度成層を形成した状態で液体を貯留する貯留タンクと、前記排熱回収流路と暖房循環流路との間で熱交換する他用途用熱交換器とを備え、前記排熱回収流路は、燃料電池側から貯留タンクの上部側接続部に入り下部側接続部から燃料電池側に戻るタンク経由循環流路と、貯留タンクをバイパスするバイパス流路とを備え、他用途用熱交換器の一次側流路は前記排熱回収流路の一部であってバイパス流路よりも燃料電池側のエリアにあり、燃料電池が発生する熱によって昇温された液体を貯留タンクに貯留可能であり、前記他用途用熱交換器の一次側流路に前記液体を通過させて熱交換し二次側流路に移動した熱を暖房に使用することが可能であるとともに、前記他用途用熱交換器の二次側流路を含む流路に熱を供給可能な予備熱源を備えた貯留タンク側ユニットにおいて、外気温度やコージェネレーションシステムの各部の温度が燃料電池の起動に適さない低温状態であるか否かを判断する機能を有すると共に、運転モードとして暖房運転モードがあり、燃料電池を起動する際の運転モードとして予熱供給運転モードがあり、
前記予備熱源は、前記暖房運転モードでの運転時においては暖房機器に応じて高温の熱媒体と低温の熱媒体を供給可能であり、
燃料電池の起動要求があれば外気温度やコージェネレーションシステムの各部の温度が燃料電池の起動に適さない低温状態であるか否かを検知し、外気温度や当該コージェネレーションシステムの各部の温度が燃料電池の起動に適さない低温状態であることが検知されたときには前記予熱供給運転モードが実行されて燃料電池を起動することなく予備熱源を運転して暖房循環流路を流れる熱媒体を昇温し、他用途用熱交換器の一次側流路を経由して排熱回収流路を流れる液体を昇温し、昇温された液体をバイパス流路を経由して排熱回収流路に循環させて燃料電池側に供給し、
予熱供給運転モードによる運転中に暖房運転モードの運転要求があった場合、あるいは暖房運転モードで運転されている際に予熱供給運転モードによる運転を行う場合であって、予備熱源が高温の熱媒体を供給する場合には、排熱回収流路を流れる液体の一部をタンク経由循環流路に流通させ、バイパス流路を流れる液体に貯留タンクから取り出された低温の液体を混合し、燃料電池側に至る液体の温度を低下させることを特徴とする貯留タンク側ユニットである。
【００１９】
本発明は、コージェネレーションシステムの一部をユニット化したものである。
【発明の効果】
【００２０】
本発明のコージェネレーションシステムでは、燃料電池を起動する際の予熱が可能であり、且つ燃料電池を過度に昇温させることがない。そのため燃料電池の起動が円滑であり、且つ燃料電池を傷めることもない。また貯留タンク側ユニットについても同様の効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下さらに本発明の実施形態について説明する。
図１は、本実施形態のコージェネレーションシステムの配管系統図である。図２は、図１に示す配管系統図であって、タンク経由循環流路と貯留モードにおける補助的な湯水の流れを示したものである。図３は、図１に示す配管系統図であって、迂回循環流路と暖房運転モードにおける補助的な湯水の流れを示したものである。
図１において、１は本実施形態のコージェネレーションシステムである。コージェネレーションシステム１は、大別して発電装置２と貯留タンク側ユニット３とによって構成され、これらを組み合わせて成るものである。
【００２２】
発電装置２は、燃料電池５を主たる構成要素とするものであり、発電に伴って熱を発生する燃料電池５と、燃料電池５を冷却し、発電の際に発生した排熱を回収するための電池側熱交換器６及び循環ポンプ７を備えている。循環ポンプ７は、後記する排熱回収流路Ｃ内に湯水を循環させるために設けられている。
【００２３】
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。
【００２４】
一方、貯留タンク側ユニット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上部側接続部１１、並びに、底部に設けられた下部側接続部１２に対して排熱回収流路Ｃおよび給湯・給水流路Ｈを構成する配管を接続した構成とされている。
【００２５】
貯留タンク１０は、内部に温度成層を構成して湯水を貯めるものであり、高さ方向、すなわ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。
【００２６】
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排熱回収流路Ｃに排出され、発電装置２の電池側熱交換器６を通過することによって熱交換して加熱され、貯留タンク１０の頂部側にゆっくりと戻される構成となっている。
【００２７】
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閾値（湯水では約１０℃程度）以上であると、液体が温度毎に層状に分かれる。そのため、排熱回収流路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閾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（温度成層）。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。
【００２８】
排熱回収流路Ｃは、複数の配管を組み合わせて形成され、タンク経由循環流路１５と、迂回循環流路１６とを構成可能なものである。さらに詳細に説明すると、排熱回収流路Ｃは、貯留タンク１０の下部側接続部１２と発電装置２内の電池側熱交換器６とを繋ぐ加熱往き側流路２１と、電池側熱交換器６の出側と上部側接続部１１とを繋ぐ加熱戻り側流路２２とを有する。また、排熱回収流路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と加熱戻り側流路２２とは、加熱側三方弁２８を介して接続されている。バイパス流路２３の末端側と加熱往き側流路２１とは例えばティ２７によって接続されている。
【００２９】
ティ２７よりも貯留タンク１０側の流路を加熱往き上流側流路３１と称し、ティ２７よりも発電装置２側の流路を加熱往き下流側流路３２と称する。
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燃料電池５の電池側熱交換器６に供給する流路である。
【００３０】
加熱往き側流路２１の中途であって、ティ２７に対して湯水の流れ方向下流側、すなわち加熱往き下流側流路３２には、圧力センサー２４および温度センサー２６が設けられている。圧力センサー２４は、排熱回収流路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、温度センサー２６は、排熱回収流路Ｃ内を流れる湯水の温度を検知するために設けられている。温度センサー２６によって検知される湯水の温度は、発電装置２の燃料電池５側に導入される直前の湯水の温度である。
【００３１】
一方、加熱戻り側流路２２は、電池側熱交換器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つは加熱戻り側流路２２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。すなわち加熱側三方弁２８は、加熱戻り側流路２２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、必要に応じて加熱戻り下流側流路３５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、必要に応じて加熱戻り上流側流路３６と称す）と、バイパス流路２３とに接続されている。
【００３２】
加熱戻り側流路２２には主流路と後記する分岐路があり、加熱戻り側流路２２の主流路の加熱戻り上流側流路３６には暖房用熱交換器（他用途用熱交換器）３７が接続され、さらに暖房用熱交換器３７の下流側に温度センサー３８が接続されている。
【００３３】
加熱戻り側流路２２には、分岐路として、前記した暖房用熱交換器３７、温度センサー３８及び加熱側三方弁２８をバイパスする迂回分岐流路４０が設けられている。すなわち加熱戻り側流路２２の加熱戻り上流側流路３６であって暖房用熱交換器３７の上流側が分岐されて迂回分岐流路４０が設けられ、迂回分岐流路４０の末端は加熱戻り下流側流路３５にティ４１で接続されている。
迂回分岐流路４０は、燃料電池５側から湯水を暖房用熱交換器３７を通過させずに貯留タンク１０側に戻す流路である。迂回分岐流路４０には電磁弁４３が設けられている。
加熱戻り下流側流路３５であって迂回分岐流路４０の合流点（ティ４１）の下流側には貯留タンク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４５が設けられている。
また加熱戻り側流路２２の発電装置２から迂回分岐流路４０の分岐点までの間にも温度センサー３４が設けられている。温度センサー３４は、発電装置２から排出された直後の湯水の温度を測定するものである。
【００３４】
排熱回収流路Ｃは、加熱戻り側流路２２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、タンク経由循環流路１５や迂回循環流路１６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戻り側流路２２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タンク経由循環流路１５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戻り上流側流路３６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３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流路１６を形成できる。
【００３５】
暖房循環流路Ｄは、貯留タンクユニット３とコージェネレーションシステム１の外部に設置された二つの暖房端末５０，５１との間で不凍液等の熱媒体を循環させるための流路である。
二つの暖房端末５０，５１の内、一方の暖房端末５０は、ファンコンベクタであり、高温の熱媒体を要求するものである。他方の暖房端末５１は、床暖房機器であり、低温の熱媒体を要求するものである。
暖房循環流路Ｄには予備熱源５２が接続されている。予備熱源５２はバーナ５３と熱交換器５５を有する。
各暖房端末５０，５１に熱媒体を供給する流路、すなわち高温熱媒体供給流路５７と低温熱媒体供給流路５８は、いずれも予備熱源５２の下流側が分岐されたものである。しかしながら高温熱媒体供給流路５７と低温熱媒体供給流路５８はそれぞれの暖房端末５０，５１が要求する熱媒体を取り出すために分岐部分が相違している。すなわち低温熱媒体供給流路５８は、予備熱源５２の熱交換器５５の下流が分岐されたものであるが、熱交換器５５に戻る戻り側配管６０の分岐配管６１が低温熱媒体供給流路５８に接続されている。そのため低温熱媒体供給流路５８から供給される熱媒体には低温の熱媒体が混入し、比較的温度が低いものとなる。
【００３６】
これに対して高温熱媒体供給流路５７は、予備熱源５２を出た熱媒体が直接的に流れ込む位置から分岐されたものであり、予備熱源５２を出た高温の熱媒体が流れる。
高温熱媒体供給流路５７と低温熱媒体供給流路５８の一端は、暖房端末５０，５１に接続される。暖房端末５０，５１からの戻り側流路は、暖房戻り側流路６２に集約され、予備熱源５２の上流側に接続されている。
【００３７】
予備熱源５２の上流側には、暖房循環流路Ｄ内において熱媒体を循環させ、暖房端末５０，５１に熱媒体を送り込むための循環ポンプ６５が設けられている。暖房循環流路Ｄには、さらに上記した暖房用熱交換器３７の二次側流路が接続されている。暖房用熱交換器３７は、いわゆる液−液熱交換器と称されるものであり、暖房循環流路Ｄ内を循環する熱媒体を、加熱戻り側流路２２を流れる湯水との熱交換により加熱するために設けられたものである。
【００３８】
暖房用熱交換器３７の二次側は、その入り側と前記した予備熱源５２の下流側とが熱交上流側配管６６によって接続され、暖房用熱交換器３７の出側は、熱交下流側配管６７によって循環ポンプ６５の上流側に接続されている。
また熱交上流側配管６６と熱交下流側配管６７とは熱交バイパス配管６９によって短絡されている。
上記した熱交上流側配管６６には熱交上流側熱動弁６８が設けられ、熱交バイパス配管６９にはバイパス熱動弁７２が設けられている。
【００３９】
給湯・給水流路Ｈは、貯留タンク１０の上部側接続部１１に接続された給湯流路７３と、外部から給湯・給水流路Ｈ側や排熱回収流路Ｃ側に湯水を供給するための給水流路７４を備えている。
給湯・給水流路Ｈは、公知のものであるから、図示するに止め、詳細な説明を省略する。
【００４０】
コージェネレーションシステム１は、発電装置２側の制御手段（図示せず）と、貯留タンク側ユニット３の制御手段７５とを持ち、両者は相互に通信を行うことで連携してコージェネレーションシステム１の制御を行っている。貯留タンク側ユニット３は前記した様に制御手段７５によって動作が制御されている。制御手段７５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７５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燃料電池５、予備熱源５２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。
【００４１】
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、暖房運転モード、暖機・迂回運転モード及び予熱供給運転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。
以下、順次説明する。
【００４２】
（貯留モード）
貯留モードは、循環ポンプ７を作動させることにより、排熱回収流路Ｃのタンク経由循環流路１５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。
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７５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、加熱戻り上流側流路３６および加熱戻り下流側流路３５に対して開いた状態に調整する。
従って前記した図２にハッチンクで示した様なタンク経由循環流路１５が開く。
【００４３】
上記したようにして加熱側三方弁２８の開度調整をした状態で循環ポンプ７を作動させると図２のハッチングで示したタンク経由循環流路１５に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７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、下部側接続部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内の電池側熱交換器６に供給され、発電装置２の燃料電池５が冷却されると共に、発電装置２の作動に伴って発生した熱エネルギーが電池側熱交換器６に供給された湯水に吸収される。電池側熱交換器６において熱交換して加熱された湯水は、加熱戻り側流路２２を介して上部側接続部１１から貯留タンク１０内に戻される。これにより、貯留タンク１０内の湯水が徐々に加熱される。
【００４４】
なお本実施形態では、加熱戻り側流路２２には、迂回分岐流路４０が設けられている。迂回分岐流路４０には電磁弁４３が設けられているが、電磁弁４３は、常時開の電磁弁であり、貯留モードに際しては開いている。そのため本実施形態では、図２に矢印で示すように貯留モードに際しては迂回分岐流路４０にも湯水が流れ、貯留タンク１０に至る。
貯留モードに際しては主流路たる暖房用熱交換器３７を通過する湯水と、分岐路たる迂回分岐流路４０を通過する湯水の双方が貯留タンク１０に至る。すなわち貯留モードにおいては、発電装置２から排出された湯水の全てが貯留タンク１０に流れ込む。
【００４５】
（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が、公知の動作であるから詳細な説明を省略する。
【００４６】
（暖房運転モード）
暖房運転モードは、暖房循環流路Ｄ内の熱媒体を暖房用熱交換器３７において熱交換して加熱し、これを暖房端末５０，５１に供給する動作モードである。暖房運転モードが選択されると、図３にハッチングや矢印で示すように湯水や熱媒体の循環流が発生する。
即ち暖房運転モードにおいては、主として迂回循環流路１６に湯水を流し、湯水の一部だけを貯留タンク１０に供給する。
【００４７】
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が暖房運転モードで動作する場合、制御手段７５は、排熱回収流路Ｃの加熱戻り側流路２２の中途に設けられた加熱側三方弁２８を構成する３つのポートのうち加熱戻り上流側流路３６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き、加熱戻り下流側流路３５を閉じ、図３にハッチングで示す様なバイパス流路２３を経由し、貯留タンク１０を迂回して湯水が循環可能な迂回循環流路１６を開く。
【００４８】
このようにして加熱側三方弁２８の開度調整を行った状態で循環ポンプ７を起動させると、図３にハッチングで示す流路（迂回循環流路１６）に、湯水の循環流が発生する。すなわち暖房用熱交換器３７の一次側を通過し、バイパス流路２３を経由し、発電装置２に戻る迂回循環流路１６に湯水の循環流が発生する。
【００４９】
一方、本実施形態では、加熱戻り側流路２２に、迂回分岐流路４０が設けられており、迂回分岐流路４０には電磁弁４３が設けられているが、電磁弁４３は、常時開の電磁弁であり、暖房運転モードに際しても電磁弁４３は開いている。そのため本実施形態では、図３に矢印で示すように暖房運転モードに際しても迂回分岐流路４０に湯水が流れこむ。
迂回分岐流路４０は、前記したバイパス流路２３を迂回しているので、迂回分岐流路４０を流れた湯水は、加熱戻り下流側流路３５に入り、貯留タンク１０に至る。
ここで前記した貯留モードにおいては、発電装置２から排出された湯水の全てが貯留タンク１０に流れ込むのに対し、今回説明する暖房運転モードにおいては、主流路たる暖房用熱交換器３７を通過する流路を流れた湯水がバイパス流路２３を流れて貯留タンク１０を迂回し、補助的流路たる迂回分岐流路４０を流れた湯水だけが貯留タンク１０に流れ込む。
【００５０】
暖房循環流路Ｄについて見ると、制御手段７５は、暖房循環流路Ｄに設けられた循環ポンプ６５を起動し、暖房循環流路Ｄに熱媒体の循環流を発生させる。その結果、暖房用熱交換器３７の二次側に熱媒体が流れる。前記した様に暖房用熱交換器３７の一次側には発電装置２で昇温された湯水が流れているから、暖房用熱交換器３７において排熱回収流路Ｃを循環する湯水が持つ熱エネルギーが熱交換によって暖房循環流路Ｄ側に放出され、暖房循環流路Ｄを循環する熱媒体が加熱される。暖房用熱交換器３７において熱交換し、加熱された熱媒体は、暖房端末５０，５１に供給され、暖房用の熱源として使用される。
また暖房循環流路Ｄを流れる熱媒体の温度が低下した場合は、予備熱源５２のバーナ５３に点火し、暖房循環流路Ｄを流れる熱媒体を昇温する。
【００５１】
排熱回収流路Ｃ側の説明に戻ると、暖房運転モードにおいては暖房用熱交換器３７を通過した湯水はバイパス流路２３を流れ、貯留タンク１０を迂回する。この様な流路を選択する理由は、貯留タンク１０内の温度成層を乱したくないからである。すなわち暖房運転モードにおいては暖房用熱交換器３７を通過した湯水は暖房循環流路Ｄに熱を奪われ、暖房用熱交換器３７を出た湯水は温度が低下している。そのためこの湯水を貯留タンク１０に戻すと低温の湯水を貯留タンクの上部から注入することとなり、高温の湯が滞留する部位に低温の湯水が混ざることとなる。そのため本実施形態では、暖房運転モードにおいては主たる流路（暖房用熱交換器３７を通過する流路）を流れる湯水をバイパス流路２３に流して貯留タンク１０を迂回させ、発電装置２側に戻すこととした。
ただし本実施形態では、燃料電池５の損傷を防止するために、迂回分岐流路４０を設け、一部の湯水だけは貯留タンク１０に流している。
【００５２】
この様に一部の湯水を貯留タンク１０に流す構成を採用した理由は、次の通りである。  すなわちコージェネレーションシステム１側が暖房運転モードであっても、暖房端末５０，５１側の弁の開閉状況によっては、暖房用熱交換器３７で十分に熱交換が行われない場合がある。この様な場合には暖房用熱交換器３７の一次側から吐出された湯水の温度は、十分に低下していない。そのためこの湯水をそのまま発電装置２側に戻すと、燃料電池５を十分に冷却できない場合もある。
【００５３】
そこで本実施形態では、一部の湯水を貯留タンク１０に供給し、貯留タンク１０から低温の湯水を少量だけ取り出すこととした。すなわち迂回分岐流路４０を通過する湯水を貯留タンク１０に流す。その結果、貯留タンク１０の底部側に貯留されている低温の湯水が、下部側接続部１２から、小流量、加熱往き側流路２１に吸い出され、ティ２７の部位でバイパス流路２３を流れる湯水と混合される。そのためバイパス流路２３を流れる湯水に低温の湯水が混合され、全体の温度が低下する。
そのため発電装置２内の電池側熱交換器６に供給される湯水の温度が過度に高くなることがなく、燃料電池５を冷却することができ、燃料電池５を傷めない。
また迂回分岐流路４０を流れる湯水は、暖房用熱交換器３７を迂回しているから相当に高温であり、貯留タンク１０に導入しても温度成層を乱すことはない。
【００５４】
（暖機・迂回運転モード）
暖機・迂回運転モードは、発電装置２の燃料電池５を運転して発熱させつつ、貯留タンク１０を迂回した流路に湯水を循環させる運転モードである。暖機・迂回運転モードは、排熱回収流路Ｃを流れる湯水の温度が低い場合に選択される運転モードであり、コージェネレーションシステムの運転初期の段階における暖機運転や、何らかの理由で排熱回収流路Ｃを流れる湯水の温度が低下した場合に実行される運転モードである。
コージェネレーションシステム１が暖機・迂回運転モードで動作する場合は、迂回循環流路１６に全ての湯水を流す。
【００５５】
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が暖機・迂回運転モードで動作する場合、制御手段７５は、排熱回収流路Ｃの加熱戻り側流路２２の中途に設けられた加熱側三方弁２８を構成する３つのポートのうち加熱戻り上流側流路３６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き、加熱戻り下流側流路３５を閉じ、図３にハッチングで示す貯留タンク１０を迂回して湯水が循環可能な迂回循環流路１６を開く。
また暖機・迂回運転モードで動作させる場合には  加熱戻り側流路２２の迂回分岐流路４０を閉じる。すなわち常時開の電磁弁４３に通電し、電磁弁４３を閉じる。
【００５６】
上記したようにして加熱側三方弁２８や電磁弁４３を調整した状態で循環ポンプ７を作動させると、図３のハッチング部分だけに湯水の循環流が発生する。すなわち、コージェネレーションシステム１が暖機・迂回運転モードで動作する場合は、循環ポンプ７の作動に伴い、加熱戻り側流路２２を流れる湯水は、その全量がバイパス流路２３に流れ込み、そのまま全量が加熱往き側流路２１を介して発電装置２側に戻される。
すなわち電池側熱交換器６を出た湯水がそのまま電池側熱交換器６に戻り、循環する湯水が早期に昇温する。
【００５７】
（予熱供給運転モード）
図４は、図１に示す配管系統図であって、予熱供給運転モードにおける湯水及び熱媒体の流れを示したものである。図５は、予熱供給運転モードにおける加熱側三方弁の原則的な姿勢及び湯水の流れを示す配管系統図である。図６は、予熱供給運転モードにおける加熱側三方弁の変則的な姿勢及び湯水の流れを示す配管系統図である。
予熱供給運転モードは、コージェネレーションシステムの起動前の段階で実行される運転モードである。予熱供給運転モードは、燃料電池が冷えていて起動が容易でない場合に実行される。
【００５８】
予熱供給運転モードは、暖房循環流路Ｄ内の予備熱源５２を起動し、暖房循環流路Ｄ内の熱媒体を昇温し、この熱を排熱回収流路Ｃ側に取り込んで燃料電池５側に循環させるモードである。
予熱供給運転モードにおける排熱回収流路Ｃ側の流路は、原則的に前記した暖機・迂回運転モードと同一である。すなわちコージェネレーションシステムを予熱供給運転モードで運転する場合には貯留タンク１０を迂回した流路に原則的に湯水の全量を循環させる。
具体的には、コージェネレーションシステム１が予熱供給運転モードで動作する場合、制御手段７５は、排熱回収流路Ｃの加熱戻り側流路２２の中途に設けられた加熱側三方弁２８を構成する３つのポートのうち加熱戻り上流側流路３６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き、加熱戻り下流側流路３５を閉じ、図４にハッチングで示す貯留タンク１０を迂回して湯水が循環可能な迂回循環流路１６を開く。
また予熱供給運転モードで動作させる場合には  加熱戻り側流路２２の迂回分岐流路４０を閉じる。すなわち常時開の電磁弁４３に通電し、電磁弁４３を閉じる。
このようにして加熱側三方弁２８および電磁弁４３の開度調整を行った状態で循環ポンプ７を起動させると、図４にハッチングで示す流路（迂回循環流路１６）に、湯水の循環流が発生する。すなわち暖房用熱交換器３７の一次側を通過し、バイパス流路２３を経由し、発電装置２に戻る迂回循環流路１６だけに湯水の循環流が発生する。
【００５９】
一方、暖房循環流路Ｄでは、予備熱源５２のバーナ５３に点火して暖房循環流路Ｄを流れる熱媒体を昇温すると共に、暖房用熱交換器３７の二次側に熱媒体を通過させる。
具体的には、図の様に熱交上流側配管６６の熱交上流側熱動弁６８を開き、熱交バイパス配管６９のバイパス熱動弁７２を閉じる。
この状態で暖房循環流路Ｄの循環ポンプ６５を起動する。
その結果、暖房循環流路Ｄでは、循環ポンプ６５から吐出された熱媒体は、予備熱源５２の熱交換器５５を通過して昇温し、熱交上流側配管６６を経て暖房用熱交換器３７の二次側を流れる。そして暖房用熱交換器３７の一次側を出た熱媒体は、戻り側配管６０を経由して循環ポンプ６５に戻る。
【００６０】
予熱供給運転モードでは、暖房用熱交換器３７の二次側を高温の熱媒体が通過し、暖房用熱交換器３７の一次側を低温の湯水が通過するので、暖房循環流路Ｄ側の熱が排熱回収流路Ｃ側に移動し、排熱回収流路Ｃの湯水が昇温される。そして昇温された湯水がバイパス流路２３を経て発電装置２に流れ込む。この状態では発電装置２側に流れる湯水は、その全量が暖房用熱交換器３７を通過したものであり、貯留タンク１０の冷水は混入していない。
そのため発電装置２の燃料電池５は適度に予熱され、起動可能な状態となる。
【００６１】
次に予熱供給運転モードによる運転中に、暖房運転モードの運転要求があった場合について説明する。
予熱供給運転モードで運転中に暖房運転モードの運転要求があった場合は、暖房端末５０，５１の要求に応じてこれらに熱媒体を供給することとなる。そのため予備熱源５２は、暖房端末５０，５１が必要とする温度の熱媒体を供給する様にバーナ５３の燃焼量を比例制御する。
ここで暖房端末（低温側）５１だけが機能している場合には比較的低い燃焼量でバーナ５３が燃焼し、暖房端末（高温側）５０が機能している場合には比較的高い燃焼量でバーナ５３が燃焼する。そのため暖房循環流路Ｄ側の温度上昇に伴い、排熱回収流路Ｃの水温も上昇する。
【００６２】
そこで予熱供給運転モードによる運転中に、暖房運転モードの運転要求があった場合には、制御手段７５は排熱回収流路Ｃを流れる湯水の温度を監視する。具体的には、発電装置２の燃料電池５側に導入される直前の湯水の温度を温度センサー２６で監視する。
そして燃料電池５側に導入される直前の湯水の温度が、例えば８０°Ｃといった一定の限界温度を越えると、加熱側三方弁２８を動作して湯水の一部を貯留タンク１０側にリークする。
【００６３】
すなわち加熱側三方弁２８は、図５，６の様にハウジング６３内に弁体６４が内蔵され、当該弁体６４の位置によって３つのポートを開閉するものである。
予熱供給運転モードによる運転中は、原則的に、図５の様に３つのポートのうち加熱戻り上流側流路３６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き、加熱戻り下流側流路３５を閉じている。
しかしながら温度センサー２６によって燃料電池５側に導入される直前の湯水の温度を監視し、これが一定の温度を越えると、図６の様に弁体を移動させ、３つのポートが全て連通する状態にする。より望ましくは、バイパス流路２３を大開口とし、貯留タンク１０側が小開口となる位置に弁体を移動させる。
【００６４】
その結果、図の矢印の様に一部の湯水が貯留タンク１０に供給され、貯留タンク１０から低温の湯水が少量だけ取り出される。その結果、少量の冷水が貯留タンク１０の下部側接続部１２から加熱往き側流路２１に吸い出され、ティ２７の部位でバイパス流路２３を流れる湯水と混合される。そのためバイパス流路２３を流れる湯水に低温の湯水が混合され、全体の温度が低下する。
その結果、発電装置２内の電池側熱交換器６に供給される湯水の温度が低下し、燃料電池５を傷めない。
【００６５】
なお上記した説明は、予熱供給運転モードによる運転中に、暖房運転モードの運転要求があった場合を想定したが、暖房運転モードで運転されている際に予熱供給運転モードによる運転を行う場合も同様である。
【００６６】
図７は、コージェネレーションシステムを起動する際における望ましい動作を示すフローチャートである。
本実施形態のコージェネレーションシステム１を起動する際は、ステップ１で起動要求を待ち、起動要求があればステップ２で燃料電池５を起動できる状態である否かを判断する。すなわち外気温度やコージェネレーションシステム１の各部の温度を検知し、燃料電池５が起動可能な状態であるか否かを判断する。
燃料電池５が起動可能であるならばステップ８に移行して燃料電池５を直ちに起動し、暖機・迂回運転を行い、起動のステップを終了する。
【００６７】
各部の温度が低く、燃料電池５を起動できないならば、ステップ３に移行し予熱供給運転モードで運転を開始する。すなわち暖房循環流路Ｄ内の予備熱源５２を起動し、暖房循環流路Ｄ内の熱媒体を昇温し、この熱を排熱回収流路Ｃ側に取り込んで燃料電池５側に循環させる。
この時の加熱側三方弁２８の状況は、図５の通りであり、加熱戻り上流側流路３６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き、加熱戻り下流側流路３５を閉じている。
【００６８】
そしてステップ４に移行し、暖房運転モードであるか否かという点と、高温暖房の要求があるか否かを判断する。
暖房運転モードでないか、暖房運転モードであっても高温の要求が無い場合にはステップ２に戻り、起動できるか否かを再度判断する。そして起動できる温度となるまでこれらの一連の動作を繰り返す。
【００６９】
一方、暖房運転モードであり且つ高温暖房の要求がある場合は、ステップ５に移行し、温度センサー２６の検出値を確認し、この温度が例えば８０°Ｃといった一定の限界温度を越えているか否かを判断する。限界温度を越えている場合は、燃料電池５を運転するのに不適であるから、加熱側三方弁２８を動作させ、図６の様に貯留タンク１０側のポートを僅かに開いて湯水の一部を貯留タンク１０側にリークする。
その結果、バイパス流路２３を流れる湯水に貯留タンク１０から取り出された低温の湯水が混合し、発電装置２側に至る湯水の温度が低下する。
そのため、燃料電池５が過度に昇温されず、燃料電池５の耐久性が維持される。
【００７０】
以上説明した実施形態では、バイパス流路２３に設けた加熱側三方弁２８の弁体６４を中間的な位置に移動させて貯留タンク１０側に湯水を供給したが、他の方法によって貯留タンクから冷水を導くことも可能である。
例えば迂回分岐流路４０には電磁弁４３を開いて貯留タンク１０側に湯水を供給し、貯留タンク１０から冷水を導出させてもよい。
また三方弁に代わって複数の二方弁を組み合わせてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００７１】
【図１】本実施形態のコージェネレーションシステムの配管系統図である。
【図２】図１に示す配管系統図であって、タンク経由循環流路と貯留モードにおける補助的な湯水の流れを示したものである。
【図３】図１に示す配管系統図であって、迂回循環流路と暖房運転モードにおける補助的な湯水の流れを示したものである。
【図４】図１に示す配管系統図であって、予熱供給運転モードにおける湯水及び熱媒体の流れを示したものである。
【図５】予熱供給運転モードにおける加熱側三方弁の原則的な姿勢及び湯水の流れを示す配管系統図である。
【図６】予熱供給運転モードにおける加熱側三方弁の変則的な姿勢及び湯水の流れを示す配管系統図である。
【図７】コージェネレーションシステムを起動する際における望ましい動作を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００７２】
１  コージェネレーションシステム
２  発電装置
３  貯留タンク側ユニット
５  燃料電池
６  電池側熱交換器
１０  貯留タンク
１１  上部側接続部
１２  下部側接続部
１５  タンク経由循環流路
１６  迂回循環流路
２３  バイパス流路
２６  温度センサー
２８  加熱側三方弁
３７  暖房用熱交換器（他用途用熱交換器）
４０  迂回分岐流路
４３  電磁弁
５０，５１  暖房端末
５２  予備熱源
Ｃ  排熱回収流路
Ｄ  暖房循環流路
【図１】
0005445811.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
0005445811.tif 000008