(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
原燃料を触媒により水素主体の改質ガスに改質する改質装置と、前記改質ガスと酸化剤ガスとが供給されて発電する燃料電池と、前記改質装置による改質ガスの組成が安定するまでの間に当該改質ガスを燃焼するプロセスガスバーナとを備えた燃料電池システムに貯湯タンクが接続されたコージェネレーションシステムであって、
燃料電池及び改質装置の廃熱を利用して貯湯タンク内の水温を上昇させる熱交換系と、
前記燃料電池の燃料極で未反応に終わったオフガスを前記改質装置の触媒温度を所定温度に保つ改質器バーナへ導入する第１配管と、
前記燃料電池の燃料極で未反応に終わった前記オフガスをプロセスガスバーナへ導入する第２配管と、
前記第１配管に配置される定流量弁と、
前記第２配管に配置される電磁弁と、
原燃料を燃焼して前記貯湯タンク内の水に熱を与えるバックアップバーナと、
を備え、
前記定流量弁は、前記燃料電池システムの運転時に前記改質器バーナが前記改質装置の触媒温度を所定温度に保つために必要な前記オフガスを一定流量で前記改質器バーナへ導入し、
前記電磁弁は、前記燃料電池システムの運転時に家庭内負荷が所定値より小さい場合には前記プロセスガスバーナへ前記オフガスを導入するように開制御され、
前記バックアップバーナ及び前記プロセスガスバーナが、前記燃料電池システムの運転とは独立して動作可能なバックアップ給湯器として構成され、
前記バックアップバーナの火口の内側に前記プロセスガスバーナの火口が配置されて前記バックアップ給湯器の燃焼部が一体化されたこと、
を特徴とす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、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】
電気と熱とを併給するコージェネレーションシステムが従来知られている。例えば、燃料電池システムの燃料電池で発電した電力を供給するとともに、燃料電池システムで発生する排熱を利用して給湯できるようにしたものである。このようなコージェネレーションシステムの一例としては、都市ガス等の原燃料を水素主体の改質ガスに改質するための改質装置（改質器、ＣＯ変成器、ＣＯ除去器からなる）と、この改質装置のＣＯ除去器から供給される改質ガス及び空気ファンから供給される空気（酸化剤ガス）により直流電力を発電する燃料電池等により燃料電池システムを形成し、この燃料電池システムに貯湯タンクを接続した構成のものが開示されている（例えば、特許文献１）。
【０００３】
特許文献１記載のコージェネレーションシステムでは、燃料電池の燃料極と貯湯タンクの水を加熱するためのプロセスガスバーナ、及び、燃料電池の燃料極と改質装置の触媒温度を保つための改質器バーナとがそれぞれ配管で接続され、それぞれの配管に開閉弁が設けられている。燃料電池の運転開始後は、燃料電池の温度が安定するまで、燃料電池の燃料極で未反応に終わったオフガスをプロセスガスバーナへ導入し、燃料電池の温度が安定した後は、燃料電池の燃料極で未反応に終わったオフガスを改質器バーナへ導入する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００１−２９１５２５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１記載のコージェネレーションシステムにあっては、家庭内負荷が低い時に貯湯タンク内の水温の上昇が必要となった場合には、エネルギー効率の良い運転を行うことができないおそれがある。
【０００６】
例えば、燃料電池の運転開始後においては、改質器バーナは改質装置の触媒温度を保つように定格発電分の原燃料のみを消費する。このため、家庭内負荷が低い時には、燃料極で未反応に終わったオフガスの量が改質器バーナの定格運転分を超えて余る場合がある。従って、コージェネレーションシステムをエネルギー効率良く動作させるためには、改質器バーナの定格運転分を超えて余るオフガスをプロセスガスバーナへ導入するように動作させることが考えられる。しかしながら、燃料電池の燃料極とプロセスガスバーナとを接続する配管に設けられた開閉弁、及び、燃料電池の燃料極と改質器バーナとを接続する配管に設けられた開閉弁を同時に開けるように制御しても、燃料極で未反応に終わったオフガスを改質器バーナ及びプロセスガスバーナへ適切に配分することができないおそれがある。
【０００７】
そこで、本発明は、このような技術課題を解決するためになされたものであって、家庭内負荷が低い時にエネルギー効率の良い運転を簡易な構成で実現することができるコージェネレーションシステム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】
【０００８】
すなわち、本発明に係るコージェネレーションシステムは、原燃料を触媒により水素主体の改質ガスに改質する改質装置と、前記改質ガスと酸化剤ガスとが供給されて発電する燃料電池と、前記改質装置による改質ガスの組成が安定するまでの間に当該改質ガスを燃焼するプロセスガスバーナとを備えた燃料電池システムに貯湯タンクが接続されたコージェネレーションシステムであって、燃料電池及び改質装置の廃熱を利用して貯湯タンク内の水温を上昇させる熱交換系と、前記燃料電池の燃料極で未反応に終わったオフガスを前記改質装置の触媒温度を所定温度に保つ改質器バーナへ導入する第１配管と、前記燃料電池の燃料極で未反応に終わった前記オフガスをプロセスガスバーナへ導入する第２配管と、前記第１配管に配置される定流量弁と、前記第２配管に配置される電磁弁と、原燃料を燃焼して貯湯タンク内の水に熱を与えるバックアップバーナと、を備え、前記定流量弁は、前記燃料電池システムの運転時に前記改質器バーナが前記改質装置の触媒温度を所定温度に保つために必要な前記オフガスを一定流量で前記改質器バーナへ導入し、前記電磁弁は、前記燃料電池システムの運転時に家庭内負荷が所定値より小さい場合には前記プロセスガスバーナへ前記オフガスを導入するように開制御され、バックアップバーナ及びプロセスガスバーナが、燃料電池システムの運転とは独立して動作可能なバックアップ給湯器として構成され、バックアップバーナの火口の内側にプロセスガスバーナの火口が配置され、バックアップ給湯器の燃焼部が一体化されることを特徴として構成される。
【０００９】
本発明に係るコージェネレーションシステムでは、燃料電池及び改質装置の廃熱を利用して貯湯タンク内の水温を上昇させる熱交換系を備えるとともに、燃料電池の燃料極で未反応に終わったオフガスを改質器バーナへ導入する第１配管に定流量弁が配置され、燃料電池の燃料極で未反応に終わったオフガスをプロセスガスバーナへ導入する第２配管に電磁弁が配置される。これにより、燃料電池システムの運転時には、定流量弁によって改質装置の触媒温度を所定温度に保つために必要なオフガスが一定流量で改質器バーナへ導入される。そして、燃料電池システムの運転時に家庭内負荷が所定値より小さくなった場合には、熱交換系による水温の上昇が抑制されるが、燃料極で未反応に終わったオフガスが改質装置の触媒温度を所定温度に保つために必要なオフガス量を超えて余り、電磁弁が開とされることにより余剰分のオフガスがプロセスガスバーナへ導入される。このように、家庭内負荷が小さい場合には、熱交換系による水温の上昇が抑制されるが、定流量弁及び電磁弁を用いて燃料極で未反応に終わったオフガスを改質器バーナ及びプロセスガスバーナへ適切に配分することができる。このため、家庭内負荷が低い時にエネルギー効率の良い運転を簡易な構成で実現することが可能となる。また、バックアップバーナ及びプロセスガスバーナが、燃料電池システムの運転とは独立して動作可能なバックアップ給湯器として構成されているので、家庭内負荷が極めて低く燃料電池の運転が停止している時であっても、バックアップバーナが原燃料を用いて貯湯タンク内の水に熱を与えることができる。よって、不必要な燃料電池の起動を回避することが可能となるので、エネルギー効率の良い運転を行うことができる。さらに、バックアップバーナの火口の内側にプロセスガスバーナの火口が配置され、バックアップ給湯器の燃焼部が一体化されているので、バックアップバーナ及びプロセスガスバーナの何れかのみが動作した場合であっても、燃焼部の温度分布を均一化することができるので、貯湯タンク内の水に効率良く熱を与えることができる。よって、エネルギー効率の良い運転を行うことが可能となる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、家庭内負荷が低い時にエネルギー効率の良い運転を簡易な構成で実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施形態に係るコージェネレーションシステムの構成を示すブロック図である。
【図２】図１に示すバックアップ給湯器の斜視図である。
【図３】図１に示すバックアップ給湯器の燃焼部における概略断面図である。
【図４】本発明の実施形態に係るコージェネレーションシステムの動作を示すフローチャートである。
【図５】本発明の実施形態に係るコージェネレーションシステムの動作を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、添付図面を参照して本発明の実施形態について説明する。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。また、図中の寸法比率は必ずしも説明中のものとは一致していない。
【００１５】
図１は、本実施形態に係るコージェネレーションシステムの構成を示す概略ブロック図である。図１において、燃料電池システム１は、改質装置２と、燃料電池３（例えば、固体高分子形燃料電池）と、プロセスガスバーナ４を備えている。この燃料電池システム１には、貯湯タンク５が接続されてコージェネレーションシステム６が構成されている。
【００１６】
上記改質装置２は、改質器２ａと、ＣＯ変成器２ｂと、ＣＯ除去器２ｃ等から構成され、都市ガス等の原燃料を脱硫器２ｄで硫黄分を吸着した後に、改質器２ａで水蒸気改質することにより水素主体のガスに改質し、続いてＣＯ変成器２ｂで改質ガス中のＣＯをＣＯ２に変成し、更にＣＯ除去器２ｃで選択酸化することにより改質ガス中のＣＯを所定濃度以下に低減する。
【００１７】
燃料電池システム１の起動時には、改質装置２により改質された改質ガスは組成分が安定しておらず、このため切替バルブ７及び電磁弁１５を閉じるとともに切替バルブ８を開き、配管３５を介して改質ガスをプロセスガスバーナ４に導入して燃焼させる。また、改質器２ａではその触媒を昇温させるために、原燃料の一部を改質器バーナ９に供給して燃焼させる。
【００１８】
改質ガスの組成分が安定すると、上記切替バルブ８を閉じるとともに切替バルブ７を開いて改質ガスをＣＯ除去器２ｃから燃料電池３の燃料極３ａに供給し、空気ファン１０により外気から取り込んだ空気を燃料電池３の空気極３ｂに供給して燃料電池３の発電が開始される。
【００１９】
燃料電池３で発電された直流電力は、電源部１１に導入され、図示を省略したＤＣ／ＤＣコンバータ、ＤＣ／ＡＣインバータを経て交流電力に変換されて供給されるのが一般的である。
【００２０】
燃料電池３の燃料極３ａと改質器バーナ９との間は、配管（第１配管）１２で接続されている。燃料電池３の発電中、燃料極３ａで未反応に終わったオフガスが配管１２を経て改質器バーナ９へ導入される。改質器２ａの触媒は吸熱反応であり、その触媒の反応温度を保つためにオフガスを改質器バーナ９に導入して燃焼し続ける必要がある。原燃料の一部を改質器バーナ９に供給して燃焼させるのは、起動時における改質装置２の触媒を昇温させる間だけであり、燃料電池３の運転開始後は改質器バーナ９にオフガスを供給して燃焼させる。配管１２には、一定流量のオフガスを供給する定流量弁１４が設けられており、燃料電池３の負荷に応じて未反応に終わったオフガスの量が変動した場合であっても、触媒の反応温度を保つために必要な一定のオフガス量が改質器バーナ９へ供給される。この定流量弁１４によって、改質装置２には常に定格発電分の原燃料が供給されて定格運転が行われる。
【００２１】
また、燃料電池３の燃料極３ａとプロセスガスバーナ４との間は、配管（第２配管）１３，３５で接続されており、配管１３には、切替バルブ（電磁弁）１５が設けられている。家庭内負荷が低い場合には、燃料電池３の出力が小さくなり、燃料極３ａで未反応に終わったオフガスの量が増加する。改質器バーナ９へ供給されるオフガス量を超えて余ったオフガスについては、電磁弁１５を開とすることで、配管１３，３５を経てプロセスガスバーナ４へ供給され、貯湯タンク５内の水温上昇に用いられる。電磁弁１５は、例えば、家庭内負荷が小さくなるほど開くように制御される。これにより、燃料極３ａで未反応に終わったオフガスが改質器バーナ９及びプロセスガスバーナ４へ適切に分配される。
【００２２】
また、本実施形態では、プロセスガスバーナ４にバックアップバーナ１６を付加してバックアップ給湯器１７を構成する。バックアップバーナ１６は、原燃料が供給される配管２３に接続されており、配管２３に設けられた電磁弁３０が開とされると、原燃料が供給されて燃焼する。このため、バックアップ給湯器１７は、燃料電池システム１の運転とは独立して動作可能に構成されている。
【００２３】
バックアップ給湯器１７の構成例を図２，３により説明する。図２は、バックアップ給湯器１７の斜視図、図３は、図２のバックアップ給湯器１７の部分断面図である。図２に示すように、バックアップ給湯器１７は、燃焼部１７ａと熱交換部１７ｂとを備え、燃焼部１７ａには前記プロセスガスバーナ４とバックアップバーナ１６とが並設され、熱交換部１７ｂには複数の熱回収水配管１８が配設されている。この熱回収水配管１８は複数本の直管からなるが、熱交換部１７ｂ内で複数回屈曲する１本の曲管であってもよい。また、燃焼部１７ａには燃焼空気ファン１９が付設されている。このバックアップ給湯器１７は、図１のように前記貯湯タンク５と管路２０を介して接続され、管路２０の途中にはポンプ２１が設けられている。また、図３に示すように、バックアップバーナ１６及びプロセスガスバーナ４は先端側断面が円形の火口を有しており、バックアップバーナ１６の火口の径は、プロセスガスバーナ４の火口の径よりも大とされる。そして、バックアップバーナ１６の火口の内側にプロセスガスバーナの火口が配置され、バックアップ給湯器１７の燃焼部１７ａが一体化される。
【００２４】
また、コージェネレーションシステム６には、図１に示すように、貯湯タンク５の水を加熱する手段として、バックアップ給湯器１７の他に、燃料電池３の排熱を利用して熱交換する熱交換部３２、改質器バーナ９の排熱を利用して熱交換する熱交換部３３を備えている。熱交換部３２，３３及びバックアップ給湯器１７は管路２０に流れる水に対して熱交換を行う。
【００２５】
貯湯タンク５には、適時に市水が供給され、ポンプ２１により貯湯タンク５の底部から管路２０に水が流入する。管路２０に流入した水は、管路２０に接続された熱交換部３２，３３で順次加熱される。熱交換部３２，３３で順次加熱された水は、熱回収水配管１８内を通過し、バックアップ給湯器１７の熱交換部１７ｂで加温され、貯湯タンク５内の上部に戻される。貯湯タンク５内には通常一定量の温水が溜められ、上記の要領にて繰り返し水を循環させることで徐々に湯温を上昇させることができる。また、熱交換部３２，３３及びバックアップ給湯器１７の順に貯湯タンク５内の水を循環させるように構成されているので、バックアップ給湯器１７のみを独立に起動させて貯湯タンク５内の湯温を上昇させることが可能となる。
【００２６】
また、貯湯タンク５には温度センサ２２ａ，２２ｂが付設され、この温度センサ２２ａ，２２ｂにより貯湯タンク５内の湯温を検出可能に構成されている。温度センサ２２ａは、貯湯タンク５の上側に配置され貯湯タンク５内の重力方向上部の湯温を検出し、温度センサ２２ｂは、貯湯タンク５の下側に配置され貯湯タンク５内の重力方向下部の湯温を検出する。温度センサ２２ａ，２２ｂにより検出された重力方向上下部の湯温が所定温度（例えば、６０℃）になると、制御装置（図略）からの信号によりポンプ２１が停止し、水の循環を遮断して６０℃の温水を貯湯タンク５内に貯溜するように構成されている。また、貯湯タンク５の給湯側には、給湯量センサ３４が設けられている。
【００２７】
ここで、コージェネレーションシステム６の動作について、図４，５を用いて説明する。図４，５は、コージェネレーションシステム６の温度制御動作を示すフローチャートである。図４，５に示す制御処理は、例えば、コージェネレーションシステム６の電源がＯＮされたタイミングから所定の間隔で制御装置により繰り返し実行される。なお、説明理解の容易性を考慮して、貯湯タンク５内の水温を加熱する閾値となる温度を６０℃として説明する。また、図４では、燃料電池システム１の起動時の動作（切替バルブ７及び電磁弁１５を閉じるとともに切替バルブ８を開き、配管３５を介して改質ガスをプロセスガスバーナ４に導入して燃焼させる動作、ポンプ２１を起動させる動作）については省略している。また、燃料電池システム１の停止の際に、改質器２及び燃料極３ａへの空気流入を防止するために、切替バルブ７，８、電磁弁１５，３１、定流量弁１４を閉とする動作については省略している。すなわち、燃料電池システム１が発電中又は起動中であれば、ポンプ２１は起動されており、燃料電池システム１が停止中であれば、切替バルブ７，８、電磁弁１５，３１、定流量弁１４は閉とされている。
【００２８】
まず、温度センサ２２ａ，２２ｂの検出結果に基づいて、貯湯タンク５内の水温が６０℃以下であるか否かを判定する（Ｓ１０）。例えば、一般家庭において、キッチンや風呂場での温水使用時には、貯湯タンク５から供給される。そして、貯湯タンク５の温水減量（給湯量）に応答して貯湯タンク５の底部に市水が補給される。多量の温水使用時には、貯湯タンク５内に補給される市水も多量となり、このため貯湯タンク５内の湯温が６０℃以下に下がる事態が発生する。Ｓ１０の処理において水温が６０℃以下でないと判定した場合には、図４に示す制御処理を終了する。
【００２９】
一方、温度センサ２２ａ，２２ｂが６０℃以下の湯温を検出したと判定した場合には、家庭内負荷（発電負荷）が所定値以下であるか否かを判定する（Ｓ１４）。
【００３０】
Ｓ１４の負荷判定処理において、発電負荷が所定値以下であると判定した場合には、さらに、燃料電池システム１の運転が停止されているか否かを判定する（Ｓ１５）。Ｓ１５の停止判定処理において、燃料電池システム１の運転が停止されていると判定した場合には、電磁弁３０を開とする（Ｓ２６）。そして、バックアップバーナ１６が起動する（Ｓ２８）。そして、制御装置からの信号によりポンプ２１が起動する（Ｓ２９）。ポンプ２１により、熱交換部３２，３３，１７ｂを有する熱回収系へ貯湯タンク５内の水が供給され、熱回収系で水の循環が開始される。バックアップバーナ１６により、熱交換部１７ｂを介して熱交換系の循環水に熱が与えられる。その後、温度センサ２２ａ，２２ｂの検出結果に基づいて、貯湯タンク５内の水温が６０℃より大きいか否かを判定する（Ｓ３０）。Ｓ３０の温度判定処理において、貯湯タンク５内の水温が６０℃より大きくないと判定した場合には、Ｓ１４の判定処理へ再度移行する。このように、燃料電池システム１の運転が停止されている場合には、貯湯タンク５内の水温が６０℃より大きくなるまでバックアップバーナ１６が燃焼する。なお、Ｓ２９の処理は、既にポンプ２１が起動している場合にはスキップされる。
【００３１】
一方、Ｓ１５の停止判定処理において、燃料電池システム１の運転が停止されていないと判定した場合には、電磁弁１５を開とする（Ｓ１６）。燃料電池３の出力が小さくなり、燃料極３ａで未反応に終わったオフガスの量が増加しているため、電磁弁１５を開とすることで、改質器バーナ９へ供給されるオフガス量を超えて余ったオフガスをプロセスガスバーナ４へ供給する。そして、プロセスガスバーナ４が起動し燃焼する（Ｓ１８）。そして、給湯量センサ３４の出力結果に基づいて給湯量が所定値以下であるか否かを判定する（Ｓ２０）。Ｓ２０の給湯量判定処理において、給湯量が所定値以下であると判定した場合には、家庭内での給湯量が少ない状態であり、循環水の温度上昇を早急に行う必要が無い。このため、バックアップバーナ１６を起動するよりも、プロセスガスバーナ４の燃焼、燃料電池３の廃熱、改質器バーナ９の廃熱を利用して循環水を温めるように動作する方が効率的である。このため、バックアップバーナ１６を起動することなく、燃料電池３及び改質器バーナ９の廃熱を利用して循環水を温めて温度判定処理へ移行する（Ｓ３０）。Ｓ３０の処理において、貯湯タンク５内の水温が６０℃より大きくないと判定した場合には、Ｓ１４の負荷判定処理へ再度移行する。このように、発電負荷が所定値以下であり、燃料電池システム１の運転が停止されていない場合には、貯湯タンク５内の水温が６０℃より大きくなるまでプロセスガスバーナ４が燃焼する。
【００３２】
一方、Ｓ２０の給湯量判定処理において、給湯量が所定値以下でないと判定した場合、すなわち家庭内での給湯量が多いと判定した場合には、電磁弁３０を開とする（Ｓ２２）。そして、バックアップバーナ１６が起動する（Ｓ２４）。これにより、熱交換部３２，３３，１７ｂを有する熱回収系へ貯湯タンク５内の水が供給され、熱回収系で水の循環が開始される。その後、Ｓ３０の処理へ移行する。このように、循環水の温度上昇を早急に行う必要がある場合には、プロセスガスバーナ４だけでなくバックアップバーナ１６も燃焼するように動作する。
【００３３】
また、Ｓ１４の負荷判定処理において、発電負荷が所定値以下でないと判定した場合には、電磁弁１５を閉とする（Ｓ１９）。発電負荷が大きい場合には、改質器バーナ９へ供給されるオフガス量を超えて余ったオフガスがほとんど存在せず、また、燃料電池３の廃熱、改質器バーナ９の廃熱が十分大きい。このため、プロセスガスバーナ４を起動することなく、Ｓ２０の給湯量判定処理に移行する。Ｓ２０の処理において、家庭内での給湯量が多いと判定した場合には、循環水の温度上昇を早急に行う必要があるので、バックアップバーナ１６が起動し、燃焼する（Ｓ２４）。そして、燃料電池３及び改質器バーナ９の廃熱、及びバックアップバーナ１６を利用して循環水を温めて温度判定処理へ移行する（Ｓ３０）。一方、Ｓ２０の給湯量判定処理において、家庭内での給湯量が少ないと判定した場合には、循環水の温度上昇を早急に行う必要がないので、バックアップバーナ１６を起動することなく、燃料電池３及び改質器バーナ９の廃熱を利用して循環水を温めて温度判定処理へ移行する（Ｓ３０）。Ｓ３０の温度判定処理において、貯湯タンク５内の水温が６０℃より大きくないと判定した場合には、Ｓ１４の判定処理へ再度移行する。このように、発電負荷が所定値以下でないと判定した場合には、燃料電池３の廃熱、改質器バーナ９の廃熱の利用を極力優先させるとともに、給湯量に応じてバックアップバーナ１６も燃焼するように動作する。
【００３４】
一方、Ｓ３０の温度判定処理において、貯湯タンク５内の水温が６０℃より大きいと判定した場合には、停止処理へ移行する（Ｓ３２）。例えば、燃料電池システム１の停止時において、バックアップバーナ１６を起動させて循環水を温めている場合には、電磁弁３０を閉とし、ポンプ２１を停止する。
【００３５】
以上で図４の制御処理を終了する。図４に示す制御処理を実行することにより、簡易な構成で貯湯タンク５内の水温を効率良く維持することができる。
【００３６】
上述したように、本実施形態に係るコージェネレーションシステム６では、燃料電池３及び改質装置２の廃熱を利用して貯湯タンク５内の水温を上昇させる熱交換部３２，３３を備えるとともに、燃料電池３の燃料極３ａで未反応に終わったオフガスを改質器バーナ９へ導入する配管１２に定流量弁１４が配置され、燃料電池３の燃料極３ａで未反応に終わったオフガスをプロセスガスバーナ４へ導入する配管１３に電磁弁１５が配置される。これにより、燃料電池システム１の運転時には、定流量弁１４によって改質装置２の触媒温度を所定温度に保つために必要なオフガスが一定流量で改質器バーナ９へ導入される。そして、燃料電池システム１の運転時に家庭内負荷が所定値より小さくなった場合には、熱交換部３２，３３による水温の上昇が抑制されるが、燃料極３ａで未反応に終わったオフガスが改質装置２の触媒温度を所定温度に保つために必要なオフガス量を超えて余り、電磁弁１５が開とされることにより余剰分のオフガスがプロセスガスバーナ４へ導入される。このように、家庭内負荷が小さい場合には、熱交換部３２，３３による水温の上昇が抑制されるが、定流量弁１４及び電磁弁１５を用いて燃料極３ａで未反応に終わったオフガスを改質器バーナ９及びプロセスガスバーナ４へ適切に配分することができる。このため、家庭内負荷が低い時にエネルギー効率の良い運転を簡易な構成で実現することが可能となる。
【００３７】
また、本実施形態に係るコージェネレーションシステム６では、原燃料を燃焼して貯湯タンク５内の水に熱を与えるバックアップバーナ１６を備え、バックアップバーナ１６及びプロセスガスバーナ４が、燃料電池システム１の運転とは独立して動作可能なバックアップ給湯器１７として構成することで、家庭内負荷が極めて低く燃料電池３の運転が停止している時であっても、バックアップバーナ１６が原燃料を用いて貯湯タンク内の水に熱を与えることができる。よって、不必要な燃料電池３の起動を回避することが可能となるので、エネルギー効率の良い運転を行うことができる。また、プロセスガスバーナ４でのオフガス燃焼のみならず、バックアップバーナ１６での都市ガス又はプロパンガス燃焼をも付加したので、バックアップ給湯器１７はいわば追い焚き機能を発揮し、多量に温水が使用されて貯湯タンク５内の湯温が６０℃以下になった時に、バックアップ給湯器１７の熱交換部１７ｂを通過する循環水を効率良く加温して貯湯タンク５内の湯温を短時間にて６０℃に戻すことができる。
【００３８】
また、バックアップバーナ１６の環状の火口の内側にプロセスガスバーナ４の環状の火口が配置され、バックアップ給湯器１７の燃焼部１７ａが一体化することで、燃焼部１７ａの総熱量を高めて熱交換部１７ｂでの熱交換を効率良く行うことができる。そして、バックアップバーナ１６及びプロセスガスバーナ４の何れかのみが動作した場合であっても、燃焼部１７ａの温度分布を均一化することができるので、貯湯タンク５内の水に効率良く熱を与えることができる。よって、エネルギー効率の良い運転を行うことが可能となる。
【００３９】
更に、バックアップ給湯器１７を貯湯タンク５側ではなく、燃料電池システム１側に設けたので、貯湯タンク５側での燃焼排ガスがなく、貯湯タンク５の設置場所の自由度を高めることができる。
【００４０】
以上、本発明の実施形態について具体的に説明したが、上記実施形態は本発明に係るコージェネレーションシステムの一例を示すものであり、本発明に係るコージェネレーションシステムは、上記実施形態に係るコージェネレーションシステムに限られるものではない。
【００４１】
例えば、上記実施形態では、バックアップバーナ１６及びプロセスガスバーナ４の火口の形状を円形としたが、矩形としてもよい。
【００４２】
１…燃料電池システム、２…改質装置、３…燃料電池、４…プロセスガスバーナ、５…貯湯タンク、６…コージェネレーションシステム、１２…配管（第１配管）、１３…配管（第２配管）、１４…定流量弁、１５…電磁弁、１６…バックアップバーナ、１７…バックアップ給湯器、１７ａ…燃焼部、１７ｂ…熱交換部、３２、３３…熱交換部（熱交換系）。
【図１】
0005427013.tif 000002
【図２】
0005427013.tif 000003
【図３】
0005427013.tif 000004
【図４】
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【図５】
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