(57)【要約】【課題】  貯湯水循環ポンプの操作量が従来例に比べて大きくても伝熱器（熱交換器）における貯湯水の流量を小さくすることが可能なコージェネレーションシステムを提供する。【解決手段】  電気と熱とを併せて発生するコージェネレーション装置１と、貯湯水を貯留する貯湯タンク１８と、貯湯タンクのある部位から該貯湯タンクの他の部位に至るように形成された貯湯水循環流路１９と、貯湯水循環流路の途中に設けられ貯湯水循環流路を通って貯湯水を循環させる貯湯水循環ポンプ２０と、貯湯水循環流路の途中に設けられ、コージェネレーション装置で発生した熱を循環する貯湯水に伝達する伝熱器１７と、を備え、貯湯水循環流路に、伝熱器及び貯湯タンクをバイパスするようにバイパス流路２１が設けられている。【選択図】      図１
2006226639.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気と熱とを併せて発生するコージェネレーション装置と、貯湯水を貯留する貯湯タンクと、前記貯湯タンクのある部位から該貯湯タンクの他の部位に至るように形成された貯湯水循環流路と、前記貯湯水循環流路の途中に設けられ前記貯湯水循環流路を通って前記貯湯水を循環させる貯湯水循環ポンプと、前記貯湯水循環流路の途中に設けられ、前記コージェネレーション装置で発生した熱を前記循環する貯湯水に伝達する伝熱器と、を備え、
前記貯湯水循環流路に、前記伝熱器及び前記貯湯タンクをバイパスするようにバイパス流路が設けられている、コージェネレーションシステム。
【請求項２】
前記バイパス流路に開閉弁、流量調整弁、及び絞りの少なくともいずれかが配設されている、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】
前記コージェネレーション装置は、制御装置と、前記貯湯水循環流路の前記伝熱器の下流側近傍部の貯湯水の温度を検出する貯湯水温度検出器とを備え、
前記制御装置は、前記貯湯水温度検出器で検出される貯湯水の温度に基づいて前記貯湯水循環ポンプの流量を制御することにより、前記貯湯水の温度をフィードバック制御する、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】
前記バイパス流路に前記制御装置が開閉を制御する開閉弁が配設され、
前記制御装置は、前記開閉弁を開閉する際に、前記伝熱器を通流する前記貯湯水の流量が急変しないように、前記貯湯水循環ポンプの流量を制御する、請求項３に記載のコージェネレーションシステム。
【請求項５】
前記制御装置は、前記貯湯水循環ポンプの操作量の変化割合を前記開閉弁の開閉に応じて変える、請求項３又は４に記載のコージェネレーションシステム。
【請求項６】
前記貯湯水循環ポンプの操作量に下限値が設定されている、請求項３ないし５のいずれかに記載のコージェネレーションシステム。
【請求項７】
前記コージェネレーション装置が燃料電池であり、前記伝熱器が前記燃料電池を冷却する冷却媒体の循環流路中に設けられた、該冷却媒体と前記貯湯水との間で熱交換をするための熱交換器である、請求項１ないし６のいずれかに記載の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し、特に、コージェネレーション装置で発生した熱を回収して貯湯タンクに蓄えるための貯湯水循環システムを有するものに関する。
【背景技術】
【０００２】
コージェネレーションシステムとして、例えば、燃料電池システム、エンジンを用いて発電するとともにエンジン発生した熱を利用するシステム等がある。
【０００３】
これらのうち、燃料電池システムは、典型的なコージェネレーションシステムである。燃料電池システムは、発電の際に熱を発生する燃料電池と、燃料電池を通るように冷却媒体を循環させて燃料電池から熱を回収する冷却システムと、貯湯タンクと貯湯水を冷却システムの冷却媒体と熱交換する熱交換器とを備え、貯湯水を貯湯タンク及び熱交換器を通るように循環させて冷却システムで回収された熱を貯湯タンクに蓄える熱利用システムとを備えている（例えば特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００１−１４３７３７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、特許文献１に記載された燃料電池システム（以下、従来例という）では、貯湯水が貯湯水循環ポンプで循環されている。また、貯湯水は給湯等に利用されることから所定の温度に維持することが要求される。このため、この従来例では、熱交換器の出口における貯湯水の温度に基づいて貯湯水循環ポンプの流量を制御することにより、貯湯水の温度が所定の温度にフィードバック制御されている。
【０００５】
一方、熱交換器によって上昇させるべき貯湯水の温度（熱交換器の入口及び出口間における貯湯水の温度差：以下、要昇温量という）は、貯湯タンクの周囲の温度に応じて変化する。例えば、貯湯水の要昇温量は、気温が高い夏には小さくなり、気温が低い冬には、大きくなる。また、熱交換器においては、冷却媒体から貯湯水への伝熱量は、冷却媒体及び貯湯水の流量が大きくなるに連れて減少し、冷却媒体及び貯湯水の流量が小さくなるに連れて増大する。ここで、燃料電池の発熱量は負荷に応じて変動する一方、燃料電池の温度を一定に保つ必要があることから、冷却媒体の流量は燃料電池の温度が一定に維持されるように、貯湯水の要昇温量とは無関係に制御される。そこで、上述の貯湯水の温度のフィードバック制御においては、要昇温量に応じて貯湯水循環ポンプの流量が変化させられ、要昇温量が大きいときには、貯湯水循環ポンプの流量が小さくなるよう制御される。
【０００６】
ところが、一般にポンプは、低流量（流量が小さい）のときには、動作が不安定になり、ある下限でポンプが停止する。そこで、上記従来例では、貯湯水の温度のフィードバック制御において、貯湯水循環ポンプをこの下限以下の流量で使用しないように操作量に下限値を設けている。
【０００７】
しかしながら、上記従来の燃料電池システムは、貯湯タンクと、燃料電池システムの貯湯タンク以外の部分からなる本体ユニットとが別体として構成されており、燃料電池システムが設置される現場によって、本体ユニットに含まれる熱交換器と貯湯タンクとの距離異なることとなっていた。すなわち、燃料電池システムが設置される現場によって、貯湯水循環経路の流体抵抗が異なっていた。一方、ポンプの操作量はポンプの出力、すなわち、吐出圧であるので、貯湯水循環経路の流体抵抗に応じてその下限値を設定する必要がある。そのため、燃料電池システムが設置される現場毎に貯湯水循環ポンプの操作量の下限値が設定されていた。
【０００８】
つまり、上記従来例では、熱交換器における貯湯水の流量を小さくする際に貯湯水循環ポンプの操作量の小さくする必要があるため、燃料電池システムが設置される現場毎に貯湯水循環ポンプの操作量の下限値が設定されていた。
【０００９】
本発明はこのような課題を解決するためになされたもので、貯湯水循環ポンプの操作量が従来例に比べて大きくても伝熱器（熱交換器）における貯湯水の流量を小さくすることが可能な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している。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するために、本発明のコージェネレーションシステムは、電気と熱とを併せて発生するコージェネレーション装置と、貯湯水を貯留する貯湯タンクと、前記貯湯タンクのある部位から該貯湯タンクの他の部位に至るように形成された貯湯水循環流路と、前記貯湯水循環流路の途中に設けられ前記貯湯水循環流路を通って前記貯湯水を循環させる貯湯水循環ポンプと、前記貯湯水循環流路の途中に設けられ、前記コージェネレーション装置で発生した熱を前記循環する貯湯水に伝達する伝熱器と、を備え、前記貯湯水循環流路に、前記伝熱器及び前記貯湯タンクをバイパスするようにバイパス流路が設けられている。ここで、本発明においては、貯湯水循環ポンプとはポンプとして機能する部分をいう。従って、いわゆる装置としての貯湯水循環ポンプの内部において、このポンプとして機能する部分に両端が接続されるようにバイパス流路が形成されている場合にも、このバイパス流路は、本発明の貯湯水循環流路に設けられたバイパス流路に該当する。このような構成とすると、貯湯水循環ポンプから吐出される貯湯水がバイパス流路で分流されるので、貯湯水循環ポンプの操作量が従来例に比べて大きくても伝熱器における貯湯水の流量を小さくすることができる。その結果、燃料電池システムが設置される現場毎に貯湯水循環ポンプの操作量の下限値を設定する必要がなくなる。
【００１１】
前記バイパス流路に開閉弁、流量調整弁、及び絞りの少なくともいずれかが配設されていてもよい。
【００１２】
前記コージェネレーション装置は、制御装置と、前記貯湯水循環流路の前記伝熱器の下流側近傍部の貯湯水の温度を検出する貯湯水温度検出器とを備え、前記制御装置は、前記貯湯水温度検出器で検出される貯湯水の温度に基づいて前記貯湯水循環ポンプの流量を制御することにより、前記貯湯水の温度をフィードバック制御してもよい。
【００１３】
前記バイパス流路に前記制御装置が開閉を制御する開閉弁が配設され、前記制御装置は、前記開閉弁を開閉する際に、前記伝熱器を通流する前記貯湯水の流量が急変しないように、前記貯湯水循環ポンプの流量を制御してもよい。
【００１４】
前記制御装置は、前記貯湯水循環ポンプの操作量の変化割合を前記開閉弁の開閉に応じて変えてもよい。
【００１５】
前記貯湯水循環ポンプの操作量に下限値が設定されていてもよい。
【００１６】
前記コージェネレーション装置が燃料電池であり、前記伝熱器が前記燃料電池を冷却する冷却媒体の循環流路中に設けられた、該冷却媒体と前記貯湯水との間で熱交換をするための熱交換器であってもよい。
【発明の効果】
【００１７】
本発明は以上に説明したように構成され、コージェネレーションシステムにおいて、貯湯水循環ポンプの操作量が従来例に比べて大きくても伝熱器における貯湯水の流量を小さくすることができるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明の好ましい実施の形態を、図面を参照しながら説明する。
（実施の形態１）
図１は本発明の実施の形態１に係るコージェネレーションシステムとしての燃料電池システムの構成を模式的に示すブロック図である。
【００１９】
図１において、本実施の形態のコージェネレーションシステムは、燃料電池システム１で構成されている。
【００２０】
燃料電池システム１は、主な構成要素として、燃料電池２と、燃料供給装置３と、冷却システム２７と、熱利用システム２８と、制御装置２５とを備えている。
【００２１】
燃料電池２は、ここでは、高分子電解質型燃料電池で構成されている。もちろん、燃料電池２を他の型の燃料電池で構成してもよい。この燃料電池２のアノードに燃料供給装置３から燃料供給流路８を通じて燃料が供給される。そして、アノードで発電反応に消費され、消費されなかった余剰の燃料（以下、オフガスという）は燃料排出流路１１を通じて燃料供給装置３に供給される。また、燃料電池２のカソードに酸化剤供給装置１２から酸化剤供給流路１３を通じて酸化剤が供給される。そして、カソードで発電反応に消費され、消費されなかった酸化剤は酸化剤排出流路１４を通じて大気中に排出される。そして、燃料及び酸化剤の上記発電反応により、燃料電池２では電気及び熱発生する。
【００２２】
燃料供給装置３は、ここでは、改質装置で構成されている。燃料供給装置３は、水素ボンベ等の燃料供給装置で構成されていてもよい。改質装置からなる本実施の形態の燃料供給装置３は、改質器５とバーナ６と、バーナ６に空気を供給するブロア７を有している。改質器はインフラストラクチャから流量調整機能付きの元栓４を介して供給される原料を、水を用いて改質して燃料ガスを生成し、これを燃料ガス供給流路８に送出する。この原料の改質に必要な熱はバーナ６から供給される。バーナ６は燃料排出流路１１から排出されるオフガスをブロア７から供給される空気を用いて燃焼させ、それにより改質器５に熱を供給する。また、燃料ガス供給流路８の途中には三方弁９が設けられ、該三方弁９の１つのポートがバイパス流路１０の一端に接続され、バイパス流路１０の他端が燃料排出流路１１に接続されている。そして、燃料排出流路１１のこのバイパス流路１０との接続点より上流側の部分に開閉弁２９が配設されている。そして、燃料供給装置３の立ち上がり時には、開閉弁２９が閉められるとともに三方弁９が切り替えられて、燃料ガス供給流路８の途中から三方弁９及びバイパス流路１０を経て燃料排出流路１１に燃料ガスが供給され、それにより、燃料供給装置３の立ち上がり時における不十分な品質の燃料ガスがバーナ６で燃焼処理される。
【００２３】
酸化剤供給装置１２は、ここではブロアで構成され、酸化剤として空気が燃料電池２に供給される。
【００２４】
冷却システム２７は、燃料電池２を通るように形成された冷却媒体循環流路１５と、冷却媒体循環流路１５の途中に設けられた熱交換器１７と、冷却媒体循環流路１５の途中に設けられ冷却媒体循環流路１５通って冷却媒体を循環させる冷却媒体循環ポンプ１６とを備えている。
【００２５】
熱利用システム２８は、貯湯水を貯留する貯湯タンク１８と、貯湯タンク１８の下端部から貯湯タンク１８の上端部に至るように形成された貯湯水循環流路１９と、貯湯水循環流路１９の途中に設けられ貯湯水循環流路１９を通って貯湯水を循環させる貯湯水循環ポンプ２０と、貯湯水循環流路１９の途中に設けられた前記熱交換器１７とを有している。貯湯水循環流路１９の熱交換器１７の出口近傍部には貯湯水の温度を検出する貯湯水温度検出器２３が配設されている。貯湯タンク１８の上部には、例えば、図示されない給湯配管が接続され、これを通じて貯湯水をユーザが利用することが可能になっている。また、貯湯タンク１８の下端には、図示されない市水供給配管が接続され、これを通じて市水（例えば水道水）が供給されるようになっている。これにより、給湯配管を通じて取り出された貯湯水を補うように市水が貯湯タンク１８に供給される。貯湯水温度検出器２３は、サーミスタ、熱電対等の温度センサで構成されている。
【００２６】
そして、本発明の特徴的構成として、湯水循環流路１９に、熱交換器１７及び貯湯タンク１８をバイパスするようにバイパス流路２１が設けられている。換言すれば、貯湯水の駆動源としての貯湯水循環ポンプ２０に対し、熱交換器１７及び貯湯タンク１８を含む流路とバイパス流路２１とが並列に接続されている。
【００２７】
バイパス流路２１には、開閉弁２２が配設されている。開閉弁２２は、所定の流体抵抗（または圧力損失）を有するように、その開放時の口径が選択される。また、この所定の流体抵抗は、全貯湯水流量（貯湯水循環ポンプを通過する貯湯水の流量）に対し、開閉弁２の開放時におけるバイパス流路２１の貯湯水流量の割合（以下、バイパス率という）が所定の範囲の値になるように決定される。このバイパス率は、○以上□以下（ご記入下さい）であることが好ましい。
【００２８】
制御装置２５は、マイコン等の演算器で構成されている。制御装置２５は、燃料電池システム１全体の動作を制御する。例えば、制御装置２５には貯湯水温度検出器２３の検出出力が入力され、元栓４、三方弁９、開閉弁２９、開閉弁２２、ブロア７、酸化剤供給装置１２、冷却媒体循環ポンプ１６、及び貯湯水循環ポンプ２０の動作が制御装置２５によって制御されている。また、特定の制御として、制御装置２５は、後述する貯湯水の温度をフィードバック制御する。
【００２９】
ここで「制御装置」は、単独の制御装置のみならず、制御装置群をも意味する。従って、制御装置２５は、単独の制御装置で構成される必要はなく、複数の制御装置で構成されて、それらが共働して燃料電池システム１の動作を制御してもよい。
【００３０】
そして、燃料電池システム１の貯湯タンク１８以外の部分が本体ユニット１０１を構成し、所定の筐体に収納される。そして、燃料電池システム１の現場への設置の際には、通通常、貯湯タンク１８は、本体ユニット１０１と離して設置される。
【００３１】
次に、以上のように構成された燃料電池システム１の動作を説明する。
【００３２】
燃料電池システム１の一般的な動作は周知であるのでこれを簡略化し、ここでは、本発明の特徴である貯湯水のフィードバック制御に関連する動作を主に説明する。
【００３３】
制御装置２５は、負荷に応じて燃料電池２が発電するように、燃料供給装置３、元栓４、酸化剤供給装置（ブロア）１２等を制御する。すると、燃料電池２では、発電量に応じて熱が発生する。制御装置２５は、この発熱量に応じて燃料電池２を所定の温度に保つように冷却媒体の流量を、冷却媒体循環ポンプ１６を介して制御する。また、制御装置２５は、貯湯水温度検出器２３で検出された貯湯水の温度に基づいて貯湯水循環ポンプ２０の流量を制御し、それにより、貯湯水の温度が所定温度となるように、貯湯水の温度をフィードバック制御する。
【００３４】
次に、このフィードバック制御の内容を詳しく説明する。
【００３５】
図２は、本実施の形態における貯湯水温度のフィードバック制御の一例を示すグラフである。
【００３６】
図２において、横軸は図１の貯湯水循環ポンプ２０の操作量を表し、縦軸は図１の熱交換器１７を流れる貯湯水の流量（以下、熱交換器流量という）を表している。貯湯水循環ポンプ２０の操作量は、貯湯水温度のフィードバック制御における貯湯水循環ポンプ２０への指令出力値（指令吐出圧力値）である。曲線Ａは、図１の開閉弁２２が閉じているときの貯湯水循環ポンプ２０の操作量に対する熱交換器流量の変化を示す曲線である。曲線Ｂは、図１の開閉弁２２が開いているときの貯湯水循環ポンプ２０の操作量に対する熱交換器流量の変化を示す曲線である。
【００３７】
図１において、開閉弁２２が閉じていると、貯湯水循環ポンプ２０をから吐出される貯湯水は全て熱交換器１７及び貯湯タンク１８を通るように流れるのに対し、開閉弁２２が開いていると、貯湯水循環ポンプ２０をから吐出される貯湯水の一部はバイパス流路２１を通って流れる。そのため、図２に示すように、貯湯水循環ポンプ２０の操作量が同じである場合には、開閉弁２２が閉じている場合の熱交換器流量（曲線Ｂ）は、開閉弁２２が開いている場合の熱交換器流量（曲線Ａ）より減少する。
【００３８】
また、図２において、Ｑｍｉｎは貯湯水循環ポンプ２０の下限流量（ポンプが停止しない下限の流量）を示している。この貯湯水循環ポンプ２０の下限流量Ｑｍｉｎに対応する貯湯水循環ポンプ２０の操作量は図２においてＭｍｉｎで示されている。開閉弁２２が閉じている場合（すなわち従来例と同様の場合）には、熱交換器流量としてこの貯湯水循環ポンプ２０の下限流量Ｑｍｉｎに等しい流量が必要であれば、貯湯水循環ポンプ２０の操作量は、貯湯水循環ポンプ２０の下限流量Ｑｍｉｎに対応する操作量の下限値Ｍｍｉｎにする必要がある。しかし、図２から明らかなように、開閉弁２２が開いている場合には、貯湯水循環ポンプ２０から吐出される貯湯水の一部がバイパス流路２１を流れるため、熱交換器流量としてこの貯湯水循環ポンプ２０の下限流量Ｑｍｉｎに等しい流量が必要な場合であっても、貯湯水循環ポンプ２０は、操作量の下限値Ｍｍｉｎより大きい操作量Ｍ０に対応する流量Ｑ０の貯湯水を吐出すればよく、従って、貯湯水循環ポンプ２０の低流量時における停止の恐れを回避することができる。換言すれば、本実施の形態の燃料電池システム１では、貯湯水循環ポンプ２０の操作量が従来例に比べて大きくても、バイパス流路２１の開閉弁２２を開くことにより、熱交換器１７における貯湯水の流量を小さくすることができるので、貯湯水循環ポンプ２０の低流量時における停止の恐れを回避することができる。また、貯湯水循環ポンプ２０の下限流量Ｑｍｉｎに対応する操作量の下限値Ｍｍｉｎに対し十分大きい操作量Ｍ０で貯湯水の温度をフィードバック制御することができるので、燃料電池システムの設置現場毎に貯湯水循環ポンプ２０の操作量の下限値を設定する必要がなくなる。
【００３９】
次に、本実施の形態における貯湯水の温度のフィードバック制御の一例を説明する。
【００４０】
図２において、Ｃ１乃至Ｃ６は、貯湯水の温度のフィードバック制御における制御状態を示している。また、本実施の形態では、貯湯水循環ポンプ２０の操作量に対し、開閉弁２２を開くための閾値として、第１の操作量閾値Ｍｔ１が設定され、かつ開閉弁２２を閉じるための閾値として、第１の操作量閾値より大きい第２の操作量閾値Ｍｔ２が設定されている。
【００４１】
図1及び図２において、貯湯水の温度のフィードバック制御では、貯湯水温度検出器２３で検出される温度が所定の温度以下になると、制御装置２５は、貯湯水循環ポンプ２０の操作量を減少させる。すると、熱交換器流量が減少して、熱交換器１７を流れる貯湯水への冷却媒体からの熱伝達量が増大して、熱交換器１７の出口における貯湯水の温度が上昇する。逆に、貯湯水温度検出器２３で検出される温度が所定の温度以上になると、制御装置２５は、貯湯水循環ポンプ２０の操作量を増大させる。すると、熱交換器流量が増加して、熱交換器１７を流れる貯湯水への冷却媒体からの熱伝達量が減少して、熱交換器１７の出口における貯湯水の温度が低下する。このようにして、貯湯水の温度が貯湯水温度検出器２３で検出される温度に基づいて所定温度となるようにフィードバック制御される。
【００４２】
そして、この過程で、貯湯水循環ポンプ２０の操作量が第１の操作量閾値Ｍｔ１を下回ると、制御装置２５は、開閉弁２０を開き、その後、貯湯水循環ポンプ２０の操作量が第２の操作量閾値Ｍｔ２を上回ると、制御装置２５は、開閉弁２０を閉じる。
【００４３】
以下、具体的に説明する。まず、熱利用システム２８がＣ１の制御状態にあると仮定する。このとき、バイパス流路２１の開閉弁２２は閉じられており、貯湯水循環ポンプ２０の操作量は第１の操作量閾値Ｍｔ１より十分大きい。次に、熱交換器１７における貯湯水の要昇温量が増大して貯湯水の温度が低下し、それによって貯湯水循環ポンプ２０の操作量が第１の操作量閾値Ｍｔ１に減少したと仮定する（制御状態Ｃ２）。このときの熱交換器流量はＱｔ１である。すると、制御装置２５は、開閉弁２２を開き、かつそれとほぼ同時に、熱交換器流量の流量がＱｔ１に維持されるように、貯湯水循環ポンプ２０の操作量をＭＴ１’に増大させる（制御状態Ｃ３）。その後、熱交換器１７における貯湯水の要昇温量が減少して貯湯水の温度が上昇し、それによって貯湯水循環ポンプ２０の操作量が第２の操作量閾値Ｍｔ２に増大したと仮定する（制御状態Ｃ４）。このときの熱交換器流量はＱｔ２である。すると、制御装置２５は、開閉弁２２を閉じ、かつそれとほぼ同時に、熱交換器流量の流量がＱｔ２に維持されるように、貯湯水循環ポンプ２０の操作量をＭＴ２’に減少させる（制御状態Ｃ５）。その後、貯湯水の温度が所定の温度に達するまで貯湯水循環ポンプ２０の操作量が増大する（制御状態Ｃ６）。
【００４４】
ここで、制御装置２５は、開閉弁２２を開く前後（制御状態Ｃ２からＣ３への移行時）において、貯湯水循環ポンプ２０の操作量を速やかに増大させる。この操作量の増大は熱利用システムの応答を考慮してハンチング等が生じないように行われる。また、制御装置２５は、開閉弁２２を閉じる前後（制御状態Ｃ４からＣ５への移行時）において、貯湯水循環ポンプ２０の操作量を速やかに減少させる。この操作量の増大は熱利用システムの応答を考慮してハンチング等が生じないように行われる。これにより、熱交換器流量が急変するのが防止される。
【００４５】
また、制御装置２５は、貯湯水温度検出器２３で検出される貯湯水温度の所定温度に対する誤差に対する貯湯水循環ポンプ２０の操作量を、開閉弁２２が開いている場合には、開閉弁２２が閉じている場合より大きくする。この大きくする度合いは、バイパス率に反比例させられる。
【００４６】
例えば、ある貯湯水の誤差に対する貯湯水循環ポンプ２０の操作量を、開閉弁２２が閉じている場合には７．５％とし、開閉弁２２が開いている場合には１０％とされる。これにより、開閉弁２２の開閉を伴っても、貯湯水の温度のフィードバック制御が容易になる。
（実施の形態２）
図３は本発明の実施の形態２に係るコージェネレーションシステムとしての燃料電池システムの構成を模式的に示すブロック図である。
【００４７】
図３において図１と同一符号は同一又は相当する部分を示す。図３に示すように、本実施の形態では、バイパス流路２１に図１の開閉弁２２に代えて、流量調整弁３１が配設されている。その他の点は実施の形態１と同様である。
【００４８】
このような構成とすると、流量調整弁３１の流量を変えることにより、バイパス率を変化させることができる。ここで、バイパス率が小さいと貯湯水循環ポンプ２０の操作量のその下限値に対する余裕が小さくなり、逆にバイパス率が大きいと貯湯水循環ポンプ２０の効率が低下する。そこで、このようにバイパス率を変化させることができると、貯湯水循環ポンプ２０の操作量閾値をより適切に設定することができる。
（実施の形態３）
図４は本発明の実施の形態３に係るコージェネレーションシステムとしての燃料電池システムの構成を模式的に示すブロック図である。
【００４９】
図４において図１と同一符号は同一又は相当する部分を示す。図４に示すように、本実施の形態では、バイパス流路２１に図１の開閉弁２２に代えて、絞り４１が配設されている。その他の点は実施の形態１と同様である。絞り４１は、例えば、キャピラリチューブ等で構成されている。
【００５０】
このような構成とすると、実施の形態１ようにバイパス流路２１の開閉に伴う制御が不要となるので、燃料電池システム１の構成を簡略化することができる。
【００５１】
なお、上記実施の形態１乃至４では、コージェネレーションシステムが燃料電池システムである場合を例示したが、本発明は他のコージェネレーションシステムにもこれと同様に適用することができる。
【産業上の利用可能性】
【００５２】
本発明のコージェネレーションシステムは、貯湯水循環ポンプの操作量が従来例に比べて大きくても熱交換器における貯湯水の流量を小さくすることが可能なコージェネレーションシステム等として有用である。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】本発明の実施の形態１に係るコージェネレーションシステムとしての燃料電池システムの構成を模式的に示すブロック図である。
【図２】本発明の実施の形態１における貯湯水温度のフィードバック制御の一例を示すグラフである。
【図３】本発明の実施の形態２に係るコージェネレーションシステムとしての燃料電池システムの構成を模式的に示すブロック図である。
【図４】本発明の実施の形態３に係るコージェネレーションシステムとしての燃料電池システムの構成を模式的に示すブロック図である。
【符号の説明】
【００５４】
１  燃料電池システム（コージェネレーションシステム）
２  燃料電池
３  燃料供給装置
４  元栓
５  改質器
６  バーナ
７  ブロア
８  燃料供給流路
９  三方弁
１０  バイパス流路
１１  燃料排出流路
１２  酸化剤供給装置（ブロア）
１３  酸化剤供給流路
１４  酸化剤排出流路
１５  冷却媒体循環流路
１６  冷却媒体循環ポンプ
１７  熱交換器
１８  貯湯タンク
１９  貯湯水循環流路
２０  貯湯水循環ポンプ
２１  バイパス流路
２２  開閉弁
２３  貯湯水温度検出器
２５  制御装置
２７  冷却システム
２８  熱利用システム
２９  開閉弁
３１  流量調整弁
４１  絞り
１０１  本体ユニット
【図１】
2006226639.tif 000003
【図２】
2006226639.tif 000004
【図３】
2006226639.tif 000005
【図４】
2006226639.tif 000006
【手続補正書】
【提出日】平成17年2月21日(2005.2.21)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【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し、特に、コージェネレーション装置で発生した熱を回収して貯湯タンクに蓄えるための貯湯水循環システムを有するものに関する。
【背景技術】
【０００２】
コージェネレーションシステムとして、例えば、燃料電池システム、エンジンを用いて発電するとともにエンジン発生した熱を利用するシステム等がある。
【０００３】
これらのうち、燃料電池システムは、典型的なコージェネレーションシステムである。燃料電池システムは、発電の際に熱を発生する燃料電池と、燃料電池を通るように冷却媒体を循環させて燃料電池から熱を回収する冷却システムと、貯湯タンクと貯湯水を冷却システムの冷却媒体と熱交換する熱交換器とを備え、貯湯水を貯湯タンク及び熱交換器を通るように循環させて冷却システムで回収された熱を貯湯タンクに蓄える熱利用システムとを備えている（例えば特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００１−１４３７３７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、特許文献１に記載された燃料電池システム（以下、従来例という）では、貯湯水が貯湯水循環ポンプで循環されている。また、貯湯水は給湯等に利用されることから所定の温度に維持することが要求される。このため、この従来例では、熱交換器の出口における貯湯水の温度に基づいて貯湯水循環ポンプの流量を制御することにより、貯湯水の温度が所定の温度にフィードバック制御されている。
【０００５】
一方、熱交換器によって上昇させるべき貯湯水の温度（熱交換器の入口及び出口間における貯湯水の温度差：以下、要昇温量という）は、貯湯タンクの周囲の温度に応じて変化する。例えば、貯湯水の要昇温量は、気温が高い夏には小さくなり、気温が低い冬には、大きくなる。また、熱交換器においては、冷却媒体から貯湯水への伝熱量は、冷却媒体及び貯湯水の流量が大きくなるに連れて減少し、冷却媒体及び貯湯水の流量が小さくなるに連れて増大する。ここで、燃料電池の発熱量は負荷に応じて変動する一方、燃料電池の温度を一定に保つ必要があることから、冷却媒体の流量は燃料電池の温度が一定に維持されるように、貯湯水の要昇温量とは無関係に制御される。そこで、上述の貯湯水の温度のフィードバック制御においては、要昇温量に応じて貯湯水循環ポンプの流量が変化させられ、要昇温量が大きいときには、貯湯水循環ポンプの流量が小さくなるよう制御される。
【０００６】
ところが、一般にポンプは、低流量（流量が小さい）のときには、動作が不安定になり、ある下限でポンプが停止する。そこで、上記従来例では、貯湯水の温度のフィードバック制御において、貯湯水循環ポンプをこの下限以下の流量で使用しないように操作量に下限値を設けている。
【０００７】
しかしながら、上記従来の燃料電池システムは、貯湯タンクと、燃料電池システムの貯湯タンク以外の部分からなる本体ユニットとが別体として構成されており、燃料電池システムが設置される現場によって、本体ユニットに含まれる熱交換器と貯湯タンクとの距離異なることとなっていた。すなわち、燃料電池システムが設置される現場によって、貯湯水循環経路の流体抵抗が異なっていた。一方、ポンプの操作量はポンプの出力であるので、貯湯水循環経路の流体抵抗に応じてその下限値を設定する必要がある。そのため、燃料電池システムが設置される現場毎に貯湯水循環ポンプの操作量の下限値が設定されていた。
【０００８】
つまり、上記従来例では、熱交換器における貯湯水の流量を小さくする際に貯湯水循環ポンプの操作量の小さくする必要があるため、燃料電池システムが設置される現場毎に貯湯水循環ポンプの操作量の下限値が設定されていた。
【０００９】
本発明はこのような課題を解決するためになされたもので、貯湯水循環ポンプの操作量が従来例に比べて大きくても伝熱器（熱交換器）における貯湯水の流量を小さくすることが可能な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している。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するために、本発明のコージェネレーションシステムは、電気と熱とを併せて発生するコージェネレーション装置と、貯湯水を貯留する貯湯タンクと、前記貯湯タンクのある部位から該貯湯タンクの他の部位に至るように形成された貯湯水循環流路と、前記貯湯水循環流路の途中に設けられ前記貯湯水循環流路を通って前記貯湯水を循環させる貯湯水循環ポンプと、前記貯湯水循環流路の途中に設けられ、前記コージェネレーション装置で発生した熱を前記循環する貯湯水に伝達する伝熱器と、を備え、前記貯湯水循環流路に、前記伝熱器及び前記貯湯タンクをバイパスするようにバイパス流路が設けられている。ここで、本発明においては、貯湯水循環ポンプとはポンプとして機能する部分をいう。従って、いわゆる装置としての貯湯水循環ポンプの内部において、このポンプとして機能する部分に両端が接続されるようにバイパス流路が形成されている場合にも、このバイパス流路は、本発明の貯湯水循環流路に設けられたバイパス流路に該当する。このような構成とすると、貯湯水循環ポンプから吐出される貯湯水がバイパス流路で分流されるので、貯湯水循環ポンプの操作量が従来例に比べて大きくても伝熱器における貯湯水の流量を小さくすることができる。その結果、燃料電池システムが設置される現場毎に貯湯水循環ポンプの操作量の下限値を設定する必要がなくなる。
【００１１】
前記バイパス流路に開閉弁、流量調整弁、及び絞りの少なくともいずれかが配設されていてもよい。
【００１２】
前記コージェネレーション装置は、制御装置と、前記貯湯水循環流路の前記伝熱器の下流側近傍部の貯湯水の温度を検出する貯湯水温度検出器とを備え、前記制御装置は、前記貯湯水温度検出器で検出される貯湯水の温度に基づいて前記貯湯水循環ポンプの流量を制御することにより、前記貯湯水の温度をフィードバック制御してもよい。
【００１３】
前記バイパス流路に前記制御装置が開閉を制御する開閉弁が配設され、前記制御装置は、前記開閉弁を開閉する際に、前記伝熱器を通流する前記貯湯水の流量が急変しないように、前記貯湯水循環ポンプの流量を制御してもよい。
【００１４】
前記制御装置は、前記貯湯水循環ポンプの操作量の変化割合を前記開閉弁の開閉に応じて変えてもよい。
【００１５】
前記貯湯水循環ポンプの操作量に下限値が設定されていてもよい。
【００１６】
前記コージェネレーション装置が燃料電池であり、前記伝熱器が前記燃料電池を冷却する冷却媒体の循環流路中に設けられた、該冷却媒体と前記貯湯水との間で熱交換をするための熱交換器であってもよい。
【発明の効果】
【００１７】
本発明は以上に説明したように構成され、コージェネレーションシステムにおいて、貯湯水循環ポンプの操作量が従来例に比べて大きくても伝熱器における貯湯水の流量を小さくすることができるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明の好ましい実施の形態を、図面を参照しながら説明する。
（実施の形態１）
図１は本発明の実施の形態１に係るコージェネレーションシステムとしての燃料電池システムの構成を模式的に示すブロック図である。
【００１９】
図１において、本実施の形態のコージェネレーションシステムは、燃料電池システム１で構成されている。
【００２０】
燃料電池システム１は、主な構成要素として、燃料電池２と、燃料供給装置３と、冷却システム２７と、熱利用システム２８と、制御装置２５とを備えている。
【００２１】
燃料電池２は、ここでは、高分子電解質型燃料電池で構成されている。もちろん、燃料電池２を他の型の燃料電池で構成してもよい。この燃料電池２のアノードに燃料供給装置３から燃料供給流路８を通じて燃料が供給される。そして、アノードで発電反応に消費され、消費されなかった余剰の燃料（以下、オフガスという）は燃料排出流路１１を通じて燃料供給装置３に供給される。また、燃料電池２のカソードに酸化剤供給装置１２から酸化剤供給流路１３を通じて酸化剤が供給される。そして、カソードで発電反応に消費され、消費されなかった酸化剤は酸化剤排出流路１４を通じて大気中に排出される。そして、燃料及び酸化剤の上記発電反応により、燃料電池２では電気及び熱発生する。
【００２２】
燃料供給装置３は、ここでは、改質装置で構成されている。燃料供給装置３は、水素ボンベ等の燃料供給装置で構成されていてもよい。改質装置からなる本実施の形態の燃料供給装置３は、改質器５とバーナ６と、バーナ６に空気を供給するブロア７を有している。改質器はインフラストラクチャから流量調整機能付きの元栓４を介して供給される原料を、水を用いて改質して燃料ガスを生成し、これを燃料ガス供給流路８に送出する。この原料の改質に必要な熱はバーナ６から供給される。バーナ６は燃料排出流路１１から排出されるオフガスをブロア７から供給される空気を用いて燃焼させ、それにより改質器５に熱を供給する。また、燃料ガス供給流路８の途中には三方弁９が設けられ、該三方弁９の１つのポートがバイパス流路１０の一端に接続され、バイパス流路１０の他端が燃料排出流路１１に接続されている。そして、燃料排出流路１１のこのバイパス流路１０との接続点より上流側の部分に開閉弁２９が配設されている。そして、燃料供給装置３の立ち上がり時には、開閉弁２９が閉められるとともに三方弁９が切り替えられて、燃料ガス供給流路８の途中から三方弁９及びバイパス流路１０を経て燃料排出流路１１に燃料ガスが供給され、それにより、燃料供給装置３の立ち上がり時における不十分な品質の燃料ガスがバーナ６で燃焼処理される。
【００２３】
酸化剤供給装置１２は、ここではブロアで構成され、酸化剤として空気が燃料電池２に供給される。
【００２４】
冷却システム２７は、燃料電池２を通るように形成された冷却媒体循環流路１５と、冷却媒体循環流路１５の途中に設けられた熱交換器１７と、冷却媒体循環流路１５の途中に設けられ冷却媒体循環流路１５通って冷却媒体を循環させる冷却媒体循環ポンプ１６とを備えている。
【００２５】
熱利用システム２８は、貯湯水を貯留する貯湯タンク１８と、貯湯タンク１８の下端部から貯湯タンク１８の上端部に至るように形成された貯湯水循環流路１９と、貯湯水循環流路１９の途中に設けられ貯湯水循環流路１９を通って貯湯水を循環させる貯湯水循環ポンプ２０と、貯湯水循環流路１９の途中に設けられた前記熱交換器１７とを有している。貯湯水循環流路１９の熱交換器１７の出口近傍部には貯湯水の温度を検出する貯湯水温度検出器２３が配設されている。貯湯タンク１８の上部には、例えば、図示されない給湯配管が接続され、これを通じて貯湯水をユーザが利用することが可能になっている。また、貯湯タンク１８の下端には、図示されない市水供給配管が接続され、これを通じて市水（例えば水道水）が供給されるようになっている。これにより、給湯配管を通じて取り出された貯湯水を補うように市水が貯湯タンク１８に供給される。貯湯水温度検出器２３は、サーミスタ、熱電対等の温度センサで構成されている。
【００２６】
そして、本発明の特徴的構成として、湯水循環流路１９に、熱交換器１７及び貯湯タンク１８をバイパスするようにバイパス流路２１が設けられている。換言すれば、貯湯水の駆動源としての貯湯水循環ポンプ２０に対し、熱交換器１７及び貯湯タンク１８を含む流路とバイパス流路２１とが並列に接続されている。
【００２７】
バイパス流路２１には、開閉弁２２が配設されている。開閉弁２２は、所定の流体抵抗（または圧力損失）を有するように、その開放時の口径が選択される。また、この所定の流体抵抗は、全貯湯水流量（貯湯水循環ポンプを通過する貯湯水の流量）に対し、開閉弁２の開放時におけるバイパス流路２１の貯湯水流量の割合（以下、バイパス率という）が所定の範囲の値になるように決定される。
【００２８】
制御装置２５は、マイコン等の演算器で構成されている。制御装置２５は、燃料電池システム１全体の動作を制御する。例えば、制御装置２５には貯湯水温度検出器２３の検出出力が入力され、元栓４、三方弁９、開閉弁２９、開閉弁２２、ブロア７、酸化剤供給装置１２、冷却媒体循環ポンプ１６、及び貯湯水循環ポンプ２０の動作が制御装置２５によって制御されている。また、特定の制御として、制御装置２５は、後述する貯湯水の温度をフィードバック制御する。
【００２９】
ここで「制御装置」は、単独の制御装置のみならず、制御装置群をも意味する。従って、制御装置２５は、単独の制御装置で構成される必要はなく、複数の制御装置で構成されて、それらが共働して燃料電池システム１の動作を制御してもよい。
【００３０】
そして、燃料電池システム１の貯湯タンク１８以外の部分が本体ユニット１０１を構成し、所定の筐体に収納される。そして、燃料電池システム１の現場への設置の際には、通通常、貯湯タンク１８は、本体ユニット１０１と離して設置される。
【００３１】
次に、以上のように構成された燃料電池システム１の動作を説明する。
【００３２】
燃料電池システム１の一般的な動作は周知であるのでこれを簡略化し、ここでは、本発明の特徴である貯湯水のフィードバック制御に関連する動作を主に説明する。
【００３３】
制御装置２５は、負荷に応じて燃料電池２が発電するように、燃料供給装置３、元栓４、酸化剤供給装置（ブロア）１２等を制御する。すると、燃料電池２では、発電量に応じて熱が発生する。制御装置２５は、この発熱量に応じて燃料電池２を所定の温度に保つように冷却媒体の流量を、冷却媒体循環ポンプ１６を介して制御する。また、制御装置２５は、貯湯水温度検出器２３で検出された貯湯水の温度に基づいて貯湯水循環ポンプ２０の流量を制御し、それにより、貯湯水の温度が所定温度となるように、貯湯水の温度をフィードバック制御する。
【００３４】
次に、このフィードバック制御の内容を詳しく説明する。
【００３５】
図２は、本実施の形態における貯湯水温度のフィードバック制御の一例を示すグラフである。
【００３６】
図２において、横軸は図１の貯湯水循環ポンプ２０の操作量を表し、縦軸は図１の熱交換器１７を流れる貯湯水の流量（以下、熱交換器流量という）を表している。貯湯水循環ポンプ２０の操作量は、貯湯水温度のフィードバック制御における貯湯水循環ポンプ２０への指令出力値である。曲線Ａは、図１の開閉弁２２が閉じているときの貯湯水循環ポンプ２０の操作量に対する熱交換器流量の変化を示す曲線である。曲線Ｂは、図１の開閉弁２２が開いているときの貯湯水循環ポンプ２０の操作量に対する熱交換器流量の変化を示す曲線である。
【００３７】
図１において、開閉弁２２が閉じていると、貯湯水循環ポンプ２０をから吐出される貯湯水は全て熱交換器１７及び貯湯タンク１８を通るように流れるのに対し、開閉弁２２が開いていると、貯湯水循環ポンプ２０をから吐出される貯湯水の一部はバイパス流路２１を通って流れる。そのため、図２に示すように、貯湯水循環ポンプ２０の操作量が同じである場合には、開閉弁２２が開いている場合の熱交換器流量（曲線Ｂ）は、開閉弁２２が閉じている場合の熱交換器流量（曲線Ａ）より減少する。
【００３８】
また、図２において、Ｑｍｉｎは貯湯水循環ポンプ２０の下限流量（ポンプが停止しない下限の流量）を示している。この貯湯水循環ポンプ２０の下限流量Ｑｍｉｎに対応する貯湯水循環ポンプ２０の操作量は図２においてＭｍｉｎで示されている。開閉弁２２が閉じている場合（すなわち従来例と同様の場合）には、熱交換器流量としてこの貯湯水循環ポンプ２０の下限流量Ｑｍｉｎに等しい流量が必要であれば、貯湯水循環ポンプ２０の操作量は、貯湯水循環ポンプ２０の下限流量Ｑｍｉｎに対応する操作量の下限値Ｍｍｉｎにする必要がある。しかし、図２から明らかなように、開閉弁２２が開いている場合には、貯湯水循環ポンプ２０から吐出される貯湯水の一部がバイパス流路２１を流れるため、熱交換器流量としてこの貯湯水循環ポンプ２０の下限流量Ｑｍｉｎに等しい流量が必要な場合であっても、貯湯水循環ポンプ２０は、操作量の下限値Ｍｍｉｎより大きい操作量Ｍ０に対応する流量Ｑ０の貯湯水を吐出すればよく、従って、貯湯水循環ポンプ２０の低流量時における停止の恐れを回避することができる。換言すれば、本実施の形態の燃料電池システム１では、貯湯水循環ポンプ２０の操作量が従来例に比べて大きくても、バイパス流路２１の開閉弁２２を開くことにより、熱交換器１７における貯湯水の流量を小さくすることができるので、貯湯水循環ポンプ２０の低流量時における停止の恐れを回避することができる。また、貯湯水循環ポンプ２０の下限流量Ｑｍｉｎに対応する操作量の下限値Ｍｍｉｎに対し十分大きい操作量Ｍ０で貯湯水の温度をフィードバック制御することができるので、燃料電池システムの設置現場毎に貯湯水循環ポンプ２０の操作量の下限値を設定する必要がなくなる。
【００３９】
次に、本実施の形態における貯湯水の温度のフィードバック制御の一例を説明する。
【００４０】
図２において、Ｃ１乃至Ｃ６は、貯湯水の温度のフィードバック制御における制御状態を示している。また、本実施の形態では、貯湯水循環ポンプ２０の操作量に対し、開閉弁２２を開くための閾値として、第１の操作量閾値Ｍｔ１が設定され、かつ開閉弁２２を閉じるための閾値として、第１の操作量閾値より大きい第２の操作量閾値Ｍｔ２が設定されている。
【００４１】
図1及び図２において、貯湯水の温度のフィードバック制御では、貯湯水温度検出器２３で検出される温度が所定の温度以下になると、制御装置２５は、貯湯水循環ポンプ２０の操作量を減少させる。すると、熱交換器流量が減少して、熱交換器１７を流れる貯湯水の昇温量が増大して、熱交換器１７の出口における貯湯水の温度が上昇する。逆に、貯湯水温度検出器２３で検出される温度が所定の温度以上になると、制御装置２５は、貯湯水循環ポンプ２０の操作量を増大させる。すると、熱交換器流量が増加して、熱交換器１７を流れる貯湯水の昇温量が減少して、熱交換器１７の出口における貯湯水の温度が低下する。このようにして、貯湯水の温度が貯湯水温度検出器２３で検出される温度に基づいて所定温度となるようにフィードバック制御される。
【００４２】
そして、この過程で、貯湯水循環ポンプ２０の操作量が第１の操作量閾値Ｍｔ１を下回ると、制御装置２５は、開閉弁２０を開き、その後、貯湯水循環ポンプ２０の操作量が第２の操作量閾値Ｍｔ２を上回ると、制御装置２５は、開閉弁２０を閉じる。
【００４３】
以下、具体的に説明する。まず、熱利用システム２８がＣ１の制御状態にあると仮定する。このとき、バイパス流路２１の開閉弁２２は閉じられており、貯湯水循環ポンプ２０の操作量は第１の操作量閾値Ｍｔ１より十分大きい。次に、熱交換器１７における貯湯水の要昇温量が増大して貯湯水の温度が低下し、それによって貯湯水循環ポンプ２０の操作量が第１の操作量閾値Ｍｔ１に減少したと仮定する（制御状態Ｃ２）。このときの熱交換器流量はＱｔ１である。すると、制御装置２５は、開閉弁２２を開き、かつそれとほぼ同時に、熱交換器流量の流量がＱｔ１に維持されるように、貯湯水循環ポンプ２０の操作量をＭＴ１’に増大させる（制御状態Ｃ３）。その後、熱交換器１７における貯湯水の要昇温量が減少して貯湯水の温度が上昇し、それによって貯湯水循環ポンプ２０の操作量が第２の操作量閾値Ｍｔ２に増大したと仮定する（制御状態Ｃ４）。このときの熱交換器流量はＱｔ２である。すると、制御装置２５は、開閉弁２２を閉じ、かつそれとほぼ同時に、熱交換器流量の流量がＱｔ２に維持されるように、貯湯水循環ポンプ２０の操作量をＭＴ２’に減少させる（制御状態Ｃ５）。その後、貯湯水の温度が所定の温度に達するまで貯湯水循環ポンプ２０の操作量が増大する（制御状態Ｃ６）。
【００４４】
ここで、制御装置２５は、開閉弁２２を開く前後（制御状態Ｃ２からＣ３への移行時）において、貯湯水循環ポンプ２０の操作量を速やかに増大させる。この操作量の増大は熱利用システムの応答を考慮してハンチング等が生じないように行われる。また、制御装置２５は、開閉弁２２を閉じる前後（制御状態Ｃ４からＣ５への移行時）において、貯湯水循環ポンプ２０の操作量を速やかに減少させる。この操作量の増大は熱利用システムの応答を考慮してハンチング等が生じないように行われる。これにより、熱交換器流量が急変するのが防止される。
【００４５】
また、制御装置２５は、貯湯水温度検出器２３で検出される貯湯水温度の所定温度に対する誤差に対する貯湯水循環ポンプ２０の操作量を、開閉弁２２が開いている場合には、開閉弁２２が閉じている場合より大きくする。この大きくする度合いは、バイパス率に反比例させられる。
【００４６】
例えば、ある貯湯水の誤差に対する貯湯水循環ポンプ２０の操作量の変化割合を、開閉弁２２が閉じている場合には７．５％とし、開閉弁２２が開いている場合には１０％とされる。これにより、開閉弁２２の開閉を伴っても、貯湯水の温度のフィードバック制御が容易になる。
（実施の形態２）
図３は本発明の実施の形態２に係るコージェネレーションシステムとしての燃料電池システムの構成を模式的に示すブロック図である。
【００４７】
図３において図１と同一符号は同一又は相当する部分を示す。図３に示すように、本実施の形態では、バイパス流路２１に図１の開閉弁２２に代えて、流量調整弁３１が配設されている。その他の点は実施の形態１と同様である。
【００４８】
このような構成とすると、流量調整弁３１の流量を変えることにより、バイパス率を変化させることができる。ここで、バイパス率が小さいと貯湯水循環ポンプ２０の操作量のその下限値に対する余裕が小さくなり、逆にバイパス率が大きいと貯湯水循環ポンプ２０の効率が低下する。そこで、このようにバイパス率を変化させることができると、貯湯水循環ポンプ２０の操作量閾値をより適切に設定することができる。
（実施の形態３）
図４は本発明の実施の形態３に係るコージェネレーションシステムとしての燃料電池システムの構成を模式的に示すブロック図である。
【００４９】
図４において図１と同一符号は同一又は相当する部分を示す。図４に示すように、本実施の形態では、バイパス流路２１に図１の開閉弁２２に代えて、絞り４１が配設されている。その他の点は実施の形態１と同様である。絞り４１は、例えば、キャピラリチューブ等で構成されている。
【００５０】
このような構成とすると、実施の形態１ようにバイパス流路２１の開閉に伴う制御が不要となるので、燃料電池システム１の構成を簡略化することができる。
【００５１】
なお、上記実施の形態１乃至３では、コージェネレーションシステムが燃料電池システムである場合を例示したが、本発明は他のコージェネレーションシステムにもこれと同様に適用することができる。
【産業上の利用可能性】
【００５２】
本発明のコージェネレーションシステムは、貯湯水循環ポンプの操作量が従来例に比べて大きくても熱交換器における貯湯水の流量を小さくすることが可能なコージェネレーションシステム等として有用である。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】本発明の実施の形態１に係るコージェネレーションシステムとしての燃料電池システムの構成を模式的に示すブロック図である。
【図２】本発明の実施の形態１における貯湯水温度のフィードバック制御の一例を示すグラフである。
【図３】本発明の実施の形態２に係るコージェネレーションシステムとしての燃料電池システムの構成を模式的に示すブロック図である。
【図４】本発明の実施の形態３に係るコージェネレーションシステムとしての燃料電池システムの構成を模式的に示すブロック図である。
【符号の説明】
【００５４】
１  燃料電池システム（コージェネレーションシステム）
２  燃料電池
３  燃料供給装置
４  元栓
５  改質器
６  バーナ
７  ブロア
８  燃料供給流路
９  三方弁
１０  バイパス流路
１１  燃料排出流路
１２  酸化剤供給装置（ブロア）
１３  酸化剤供給流路
１４  酸化剤排出流路
１５  冷却媒体循環流路
１６  冷却媒体循環ポンプ
１７  熱交換器
１８  貯湯タンク
１９  貯湯水循環流路
２０  貯湯水循環ポンプ
２１  バイパス流路
２２  開閉弁
２３  貯湯水温度検出器
２５  制御装置
２７  冷却システム
２８  熱利用システム
２９  開閉弁
３１  流量調整弁
４１  絞り
１０１  本体ユニット