(57)【要約】【課題】燃料電池の排熱回収効果の低減を抑制して省エネ性の向上を図りながら、熱消費部への熱の供給を適切に行うことができる熱供給設備の提供。【解決手段】補助加熱器Ｈが、放熱用循環路における蓄熱タンクＴ及び熱媒加熱手段Ｋと熱消費部Ｆとの間に設けられ、放熱用循環路に、蓄熱タンクＴ及び熱媒加熱手段Ｋを迂回して熱消費部Ｆから熱媒を補助加熱器Ｈに導く蓄熱タンク迂回路Ｒｂが備えられ、予め定められた切換条件に基づいて、蓄熱タンクＴ又は熱媒加熱手段Ｋを通して熱媒を循環させる第１循環状態と蓄熱タンク迂回路Ｒｂを通して補助加熱器Ｈにて加熱する形態で熱媒を循環させる第２循環状態とに放熱用循環路を切り換える放熱状態切換手段が備えられている。【選択図】図１
2011012906.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料電池の排熱を蓄熱タンクに蓄熱する蓄熱手段を備え、前記燃料電池の排熱及び前記蓄熱タンクに蓄熱された熱の少なくとも一方、並びに、補助加熱器にて発生された熱を熱消費部に供給自在に構成されている熱供給設備であって、
前記蓄熱タンクから取り出した熱媒を前記熱消費部を経由して前記蓄熱タンクに戻す形態で又は前記燃料電池の排熱により熱媒を加熱する熱媒加熱手段と前記熱消費部との間で循環させる形態で熱媒を通流させる放熱用循環路を通して熱媒を循環させる放熱用熱媒循環手段が備えられ、前記補助加熱器が、前記放熱用循環路における前記蓄熱タンク及び前記熱媒加熱手段と前記熱消費部との間に設けられ、前記放熱用循環路に、前記蓄熱タンク及び前記熱媒加熱手段を迂回して前記熱消費部から熱媒を前記補助加熱器に導く蓄熱タンク迂回路が備えられ、予め定められた切換条件に基づいて、前記蓄熱タンク又は前記熱媒加熱手段を通して熱媒を循環させる第１循環状態と前記蓄熱タンク迂回路を通して前記補助加熱器にて加熱する形態で熱媒を循環させる第２循環状態とに前記放熱用循環路を切り換える放熱状態切換手段が備えられている熱供給設備。
【請求項２】
前記切換条件は、前記燃料電池にて発電された電力が供給自在な電力供給部における将来予測される電力負荷、及び、将来予測される前記熱消費部での熱負荷を賄うことを想定して、前記第１循環状態に切り換えたときの指標と前記第２循環状態に切り換えたときの指標のうち優位な指標の方に切り換えるための条件として定められている請求項１に記載の熱供給設備。
【請求項３】
前記切換条件は、前記蓄熱タンクの蓄熱量及び前記放熱用循環路にて前記熱消費部から前記蓄熱タンクに戻される熱媒の温度に基づいて定められている請求項１に記載の熱供給設備。
【請求項４】
前記切換条件は、前記蓄熱タンクの蓄熱量に基づいて定められている請求項１に記載の熱供給設備。
【請求項５】
前記放熱用循環路に、前記補助加熱器を迂回するバイパス路が備えられ、前記放熱状態切換手段が前記放熱用循環路を前記第１循環状態に切り換えているときには、前記補助加熱器を通して熱媒を通流させる加熱状態と前記バイパス路を通して熱媒を通流させるバイパス状態とに切換自在で、前記放熱状態切換手段が前記放熱用循環路を前記第２循環状態に切り換えているときには前記加熱状態に切り換える通流状態切換手段が備えられている請求項１〜４の何れか１項に記載の熱供給設備。
【請求項６】
前記放熱用循環路に、前記熱消費部から前記蓄熱タンクに戻す熱媒の一部を分岐させて前記燃料電池の排熱にて加熱して前記蓄熱タンクから取り出した熱媒に合流させる分岐合流路が備えられている請求項１〜５の何れか１項に記載の熱供給設備。
【請求項７】
前記蓄熱手段は、前記蓄熱タンクの底部から取り出した熱媒を前記燃料電池の排熱にて加熱する熱媒加熱手段を経由して前記蓄熱タンクの上部に戻す形態で熱媒を通流させる加熱用循環路を通して熱媒を循環する加熱用熱媒循環手段を備え、前記放熱用循環路は、前記蓄熱タンクの上部から取り出した熱媒を前記熱消費部に供給して前記蓄熱タンクの底部に戻す形態で熱媒を通流するように構成され、前記加熱用循環路における前記蓄熱タンクの底部から熱媒を取り出す流路部位と前記放熱用循環路における前記蓄熱タンクの底部に熱媒を戻す流路部位とが共通の流路にて構成され、前記加熱用循環路における前記蓄熱タンクの上部に熱媒を戻す流路部位と前記放熱用循環路における前記蓄熱タンクの上部から熱媒を取り出す流路部位とが共通の流路にて構成されている請求項１〜６の何れか１項に記載の熱供給設備。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料電池の排熱を蓄熱タンクに蓄熱する蓄熱手段を備え、前記燃料電池の排熱及び前記蓄熱タンクに蓄熱された熱の少なくとも一方、並びに、補助加熱器にて発生された熱を熱消費部に供給自在に構成されている熱供給設備に関する。
【背景技術】
【０００２】
上記のような熱供給設備は、暖房端末等の熱消費部に熱を供給するに当たり、補助加熱器にて発生された熱だけでなく、蓄熱手段にて蓄熱タンクに蓄熱した熱や燃料電池の排熱を熱消費部に供給することにより、省エネ性の向上を図っているものである。
【０００３】
従来の熱供給設備では、蓄熱手段として、蓄熱タンクの底部から熱媒を取り出して熱媒加熱用熱交換器を経由して蓄熱タンクの上部に戻す形態で熱媒を通流させる加熱用循環路
を通して熱媒を循環する加熱用熱媒循環手段が備えられ、熱媒加熱用熱交換器では、燃料電池の冷却水にて蓄熱タンクから取り出した熱媒を加熱するように構成されている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００４】
特許文献１に記載の設備では、加熱用循環路に、熱媒加熱用熱交換器を通過した熱媒を蓄熱タンクを迂回して熱媒加熱用熱交換器に戻すバイパス路が備えられ、そのバイパス路に放熱用熱交換器が設けられている。そして、放熱用熱交換器と熱消費部との間で放熱用熱媒を循環させる放熱用循環路を通して放熱用熱媒を循環する放熱用熱媒手段が備えられている。これにより、放熱用熱交換器においてバイパス路の熱媒にて放熱用熱媒を加熱し、その加熱された放熱用熱媒を熱消費部に供給自在としている。つまり、加熱用熱媒循環手段を作動させることで、熱媒加熱用熱交換器において燃料電池の排熱にて熱媒を加熱し、その加熱された熱媒をバイパス路にて放熱用熱交換器に供給している。そして、放熱用熱交換器において燃料電池の排熱を回収した熱媒にて放熱用熱媒を加熱することになり、その加熱された放熱用熱媒を熱消費部に供給することにより、燃料電池の排熱を熱消費部に供給できるようになっている。また、放熱用循環路には、放熱用熱交換器と熱消費部との間に補助加熱器が設けられており、この補助加熱器にて放熱用熱媒を加熱することで、補助加熱器にて発生された熱を熱消費部に供給できるようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００７−２６３３８８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記特許文献１に記載の設備では、補助加熱器の駆動をできるだけ低減させることで、燃料電池の排熱を有効に利用することができるので、省エネ性を向上することができる。しかしながら、熱消費部に熱を供給するに当たり、常に燃料電池の排熱を熱消費部に供給すると、燃料電池の排熱回収効果が低減する可能性がある。例えば、熱消費部が床暖房装置等の暖房端末であると、熱消費部から放熱用熱交換器に戻る放熱用熱媒の温度が比較的高温（例えば、３０〜６０℃）となることがあり、放熱用熱交換器を通過した熱媒の温度も比較的高温となる。一方、熱媒加熱用熱交換器に供給される熱媒の温度が高くなると燃料電池を冷却できなくなるので、放熱用熱交換器を通過した熱媒の温度が高温になると、ラジエータにて放熱してのち熱媒加熱用熱交換器に供給することになる。よって、熱媒が有する熱を一旦放熱しながら、燃料電池の排熱を回収することになり、燃料電池の排熱回収効果が低減することになる。
【０００７】
また、蓄熱タンクに蓄熱された熱を熱消費部に供給する場合には、蓄熱タンクに貯湯された熱媒を蓄熱タンクと熱消費部との間で循環させることにより、蓄熱タンクに蓄熱された熱を熱消費部に供給することになる。例えば、熱消費部が床暖房装置等の暖房端末であると、熱消費部から蓄熱タンクに戻る熱媒の温度が比較的高温となる。そのために、その後、燃料電池の排熱を蓄熱タンクに蓄熱するときに、蓄熱タンクから取り出す熱媒の温度が比較的高温となる。しかしながら、燃料電池を冷却するために、ラジエータ等の放熱手段にて蓄熱タンクから取り出した熱媒の熱を放熱する必要が生じるので、燃料電池の排熱を熱消費部に供給する場合と同様に、熱媒が有する熱を一旦放熱しながら、燃料電池の排熱を回収することになり、燃料電池の排熱回収効果が低減することになる。
【０００８】
本発明は、かかる点に着目してなされたものであり、その目的は、燃料電池の排熱回収効果の低減を抑制して省エネ性の向上を図りながら、熱消費部への熱の供給を適切に行うことができる熱供給設備を提供する点にある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
この目的を達成するために、本発明に係る熱供給設備の特徴構成は、燃料電池の排熱を蓄熱タンクに蓄熱する蓄熱手段を備え、前記燃料電池の排熱及び前記蓄熱タンクに蓄熱された熱の少なくとも一方、並びに、補助加熱器にて発生された熱を熱消費部に供給自在に構成されている熱供給設備において、
前記蓄熱タンクから取り出した熱媒を前記熱消費部を経由して前記蓄熱タンクに戻す形態で又は前記燃料電池の排熱により熱媒を加熱する熱媒加熱手段と前記熱消費部との間で循環させる形態で熱媒を通流させる放熱用循環路を通して熱媒を循環させる放熱用熱媒循環手段が備えられ、前記補助加熱器が、前記放熱用循環路における前記蓄熱タンク及び前記熱媒加熱手段と前記熱消費部との間に設けられ、前記放熱用循環路に、前記蓄熱タンク及び前記熱媒加熱手段を迂回して前記熱消費部から熱媒を前記補助加熱器に導く蓄熱タンク迂回路が備えられ、予め定められた切換条件に基づいて、前記蓄熱タンク又は前記熱媒加熱手段を通して熱媒を循環させる第１循環状態と前記蓄熱タンク迂回路を通して前記補助加熱器にて加熱する形態で熱媒を循環させる第２循環状態とに前記放熱用循環路を切り換える放熱状態切換手段が備えられている点にある。
【００１０】
本特徴構成によれば、放熱状態切換手段が放熱用循環路を第１循環状態に切り換えると、放熱用循環路を通して蓄熱タンクと熱消費部との間で又は熱媒加熱手段と熱消費部との間で熱媒を循環させることができるので、蓄熱タンクの熱媒又は熱媒加熱手段にて加熱された熱媒を熱消費部に循環供給することができる。これにより、蓄熱タンクに蓄熱された熱又は燃料電池の排熱を熱消費部に供給することができる。放熱状態切換手段が放熱用循環路を第２循環状態に切り換えると、放熱用循環路及び蓄熱タンク迂回路を通して補助加熱器と熱消費部との間で熱媒を循環させることができるので、蓄熱タンクを通さずに補助加熱器にて加熱された熱媒を熱消費部に循環供給することができる。これにより、補助加熱器にて発生された熱を熱消費部に供給することができる。よって、放熱状態切換手段が放熱用循環路を第１循環状態に切り換えても第２循環状態に切り換えても、熱消費部への熱供給を適切に行うことができる。
【００１１】
そして、切換条件については、例えば、上記の発明が解決しようとする課題にて述べた如く、熱消費部から蓄熱タンク又は熱媒加熱手段に戻される熱媒の温度等によって、燃料電池の排熱回収交換が低下することがあるので、燃料電池の排熱回収効果がより高くなるように、蓄熱タンク又は熱媒加熱手段に戻される熱媒の温度等から切換条件を予め定めておくことができる。また、例えば、蓄熱タンクの蓄熱量が多量であると、その後、燃料電池の排熱を蓄熱タンクに蓄熱する際に直ぐに蓄熱タンクの蓄熱量が満杯になってしまい、燃料電池の排熱を蓄熱タンクに蓄熱できなくなる。よって、蓄熱タンクの蓄熱量によっても、燃料電池の排熱回収効果が低下することがあるので、蓄熱タンク又は熱媒加熱手段に戻される熱媒の温度等に加えて、蓄熱タンクの蓄熱量から切換条件を定めておくことができる。そして、例えば、燃料電池は、将来予測される電気負荷や熱負荷を賄うように運転させるのであるが、燃料電池の出力や運転時間等の運転状況によって蓄熱タンクに蓄熱される蓄熱量が異なることになる。蓄熱タンクの蓄熱量については、例えば、将来予測される電気負荷や熱負荷等から推測することもできる。このように、蓄熱タンクに戻される熱媒の温度や蓄熱タンクの蓄熱量等の各種の条件から切換条件を適切に定めておくことができる。よって、このように定められた切換条件に基づいて、放熱状態切換手段が放熱用循環路を第１循環状態と第２循環状態とに切り換えるので、省エネ性に対して好適な切換を行うことができる。その結果、放熱状態切換手段が放熱用循環路を第１循環状態と第２循環状態とに好適に切り換えて熱消費部への熱の供給を行うことができるので、省エネ性の向上を図りながら、熱消費部への熱の供給を適切に行うことができる。
【００１２】
本発明に係る熱供給設備の更なる特徴構成は、前記切換条件は、前記燃料電池にて発電された電力が供給自在な電力供給部における将来予測される電力負荷、及び、将来予測される前記熱消費部での熱負荷を賄うことを想定して、前記第１循環状態に切り換えたときの指標と前記第２循環状態に切り換えたときの指標のうち優位な指標の方に切り換えるための条件として定められている点にある。
【００１３】
本特徴構成によれば、例えば、将来予測される電力負荷を賄うように燃料電池を運転させる所謂電主運転を行うことを想定して、将来予測される熱消費部での熱負荷を賄うに当たり、第１循環状態に切り換えて賄うこと想定したときの指標（例えば、ガス使用量や一次エネルギー使用量等）を求めるとともに、第２循環状態に切り換えて賄うことを想定したときの指標（例えば、ガス使用量や一次エネルギー使用量等）を求めることができる。そして、その求めた指標のうち優位な指標の方（例えば、ガス使用量であればガス使用量が小さい方）に切り換えることができる。これにより、例えば、ガス使用量や一次エネルギー使用量等の指標に基づいて、第１循環状態と第２循環状態との切換を適切に行うことができ、省エネ性の向上を的確に図ることができる。
【００１４】
本発明に係る熱供給設備の更なる特徴構成は、前記切換条件は、前記蓄熱タンクの蓄熱量及び前記放熱用循環路にて前記熱消費部から前記蓄熱タンクに戻される熱媒の温度に基づいて定められている点にある。
【００１５】
蓄熱タンクの蓄熱量によって、燃料電池の排熱を蓄熱タンクに蓄熱する際に蓄熱タンクの蓄熱量が直ぐに満杯になって燃料電池の排熱回収効果が低減するか否かを把握することができる。また、熱消費部から蓄熱タンクに戻される熱媒の温度によって、燃料電池の排熱を蓄熱タンクに蓄熱する際に蓄熱タンクから取り出して燃料電池に供給される熱媒の温度が高温となって燃料電池の排熱回収効果が低減するか否かを把握することができる。よって、蓄熱タンクの蓄熱量及び放熱用循環路にて熱消費部から蓄熱タンクに戻される熱媒の温度に基づいて切換条件を定めておくことで、放熱用循環路の第１循環状態と第２循環状態との切換について、燃料電池の排熱回収効果の低減を防止するための最適な切換を行うことができる。
【００１６】
本発明に係る熱供給設備の更なる特徴構成は、前記切換条件は、前記蓄熱タンクの蓄熱量に基づいて定められている点にある。
【００１７】
本特徴構成によれば、蓄熱タンクの蓄熱量だけを考慮して切換条件を定めることができ、切換条件の設定を実効的に且つ容易に行うことができながら、上述した如く、燃料電池の排熱回収効果の低減を防止できる条件とすることができる。
【００１８】
本発明に係る熱供給設備の更なる特徴構成は、前記放熱用循環路に、前記補助加熱器を迂回するバイパス路が備えられ、前記放熱状態切換手段が前記放熱用循環路を前記第１循環状態に切り換えているときには、前記補助加熱器を通して熱媒を通流させる加熱状態と前記バイパス路を通して熱媒を通流させるバイパス状態とに切換自在で、前記放熱状態切換手段が前記放熱用循環路を前記第２循環状態に切り換えているときには前記加熱状態に切り換える通流状態切換手段が備えられている点にある。
【００１９】
本特徴構成によれば、放熱状態切換手段が放熱用循環路を第１循環状態に切り換えているときには、通流状態切換手段がバイパス状態に切り換えることにより、熱媒が補助加熱器を通過することにより補助加熱器での放熱を防止しながら、蓄熱タンクの熱媒を熱消費部に供給することができる。また、蓄熱タンクから取り出した熱媒の温度が熱消費部にて要求されている温度よりも低いときには、通流状態切換手段が加熱状態に切り換えることにより、蓄熱タンクから取り出した熱媒を補助加熱器にて加熱して熱消費部に供給することができ、熱消費部にて要求されている温度の熱媒を的確に供給することができる。また、放熱状態切換手段が放熱用循環路を第２循環状態に切り換えているときには、通流状態切換手段が加熱状態に切り換えて、補助加熱器にて加熱された熱媒を熱消費部に循環供給することができる。よって、第１循環状態及び第２循環状態のいずれであっても、熱消費部への熱の供給を無駄な放熱を抑制しながら適切に行うことができる。
【００２０】
本発明に係る熱供給設備の更なる特徴構成は、前記放熱用循環路に、前記熱消費部から前記蓄熱タンクに戻す熱媒の一部を分岐させて前記燃料電池の排熱にて加熱して前記蓄熱タンクから取り出した熱媒に合流させる分岐合流路が備えられている点にある。
【００２１】
本特徴構成によれば、放熱状態切換手段が放熱用循環路を第１循環状態に切り換えているときに、分岐合流路によって、熱消費部から蓄熱タンクに戻す熱媒の一部が燃料電池の排熱にて加熱されたのち蓄熱タンクから取り出した熱媒に合流される。そして、合流後の熱媒が熱消費部に供給されるので、放熱用循環路を第１循環状態に切り換えているときに、蓄熱タンクに蓄熱されている熱だけでなく、燃料電池の排熱をも熱消費部に供給することができ、燃料電池の排熱回収効果を向上することができる。
【００２２】
本発明に係る熱供給設備の更なる特徴構成は、前記蓄熱手段は、前記蓄熱タンクの底部から取り出した熱媒を前記燃料電池の排熱にて加熱する熱媒加熱手段を経由して前記蓄熱タンクの上部に戻す形態で熱媒を通流させる加熱用循環路を通して熱媒を循環する加熱用熱媒循環手段を備え、前記放熱用循環路は、前記蓄熱タンクの上部から取り出した熱媒を前記熱消費部に供給して前記蓄熱タンクの底部に戻す形態で熱媒を通流するように構成され、前記加熱用循環路における前記蓄熱タンクの底部から熱媒を取り出す流路部位と前記放熱用循環路における前記蓄熱タンクの底部に熱媒を戻す流路部位とが共通の流路にて構成され、前記加熱用循環路における前記蓄熱タンクの上部に熱媒を戻す流路部位と前記放熱用循環路における前記蓄熱タンクの上部から熱媒を取り出す流路部位とが共通の流路にて構成されている点にある。
【００２３】
本特徴構成によれば、蓄熱手段により燃料電池の排熱を蓄熱タンクに蓄熱するときには、加熱用循環路によって、蓄熱タンクの底部から取り出した熱媒が熱媒加熱手段にて加熱され、その加熱された熱媒が蓄熱タンクの上部に戻される。これにより、蓄熱タンクには、高温の熱媒が上部に且つ低温の熱媒が下部に存在する温度成層を形成させる状態で燃料電池の排熱を蓄熱させていくことができる。このように蓄熱タンクには温度成層が形成されていることから、加熱用循環路によって、蓄熱タンクの上部から取り出した熱媒は高温の熱媒となっており、その高温の熱媒を熱消費部に供給することができるので、熱消費部への熱の供給を適切に行うことができる。
【００２４】
しかも、蓄熱タンクの底部と接続する加熱用循環路の流路部位及び放熱用循環路の流路部位を共通の流路にて兼用するとともに、蓄熱タンクの上部と接続する熱用循環路の流路部位及び放熱用循環路の流路部位を共通の流路にて兼用することができる。よって、構成の簡素化を図りながら、加熱用循環路及び放熱用循環路を構成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】蓄熱運転における熱媒の流れを示した熱供給設備の構成を示す図
【図２】給湯用放熱運転における熱媒の流れを示した熱供給設備の構成を示す図
【図３】追焚用放熱運転における熱媒の流れを示した熱供給設備の構成を示す図
【図４】高温暖房用放熱運転における熱媒の流れを示した熱供給設備の構成を示す図
【図５】低温暖房用放熱運転における熱媒の流れを示した熱供給設備の構成を示す図
【図６】蓄熱タンクの蓄熱量及び熱媒の温度に基づいて定められている切換条件を示す図
【発明を実施するための形態】
【００２６】
本発明に係る熱供給設備の実施形態を図面に基づいて説明する。
〔第１実施形態〕
この熱供給設備Ａは、図１〜図５に示すように、密閉型の蓄熱タンクＴ、大気開放型の膨張タンクＢ、熱媒が通流する熱交換部をガスバーナにて加熱するガス燃焼式の補助加熱器Ｈ、熱媒循環ポンプ１、及び、熱消費部Ｆを備え、さらに、燃料電池２を備えた燃料電池システムＤが組み付けられている。そして、燃料電池システムＤは、燃料電池２の排熱にて熱媒を加熱する熱媒加熱手段Ｋとして構成されている。ちなみに、図１〜図５は、いずれも熱供給設備Ａにおける同様の構成を示すものであるが、熱媒の流れについて異なる状態を示しており、熱媒の流れを実線太線、点線太線、実線矢印及び点線矢印にて示している。
【００２７】
熱供給設備Ａは、熱媒加熱手段Ｋによって燃料電池２の排熱にて蓄熱タンクＴに貯留される熱媒を加熱して、加熱された熱媒を蓄熱タンクＴに貯留する。そして、蓄熱タンクＴに貯留された熱媒を、熱消費部Ｆとしての、給湯用熱交換器Ｎ１、風呂用熱交換器Ｎ２、浴室暖房装置等の高温暖房端末Ｎ３、及び、床暖房装置等の低温暖房端末Ｎ４に循環供給自在に構成されている。
【００２８】
蓄熱タンクＴは、図示は省略するが、複数個のタンク構成体を組み合わせて構成されている。タンク構成体が、樹脂製で且つ縦長の直方体状に形成され、例えば、２個のタンク構成体を前後に並べることにより、全体として縦長の直方体状の蓄熱タンクＴが構成されている。ちなみに、使用者が必要とする熱媒量や燃料電池システムＤの排熱発生量等に応じて、蓄熱タンクＴを構成するタンク構成体の設置数は変更できるものである。
【００２９】
以下、熱媒の通流回路を説明しながら、蓄熱タンクＴに貯留されている熱媒を加熱する構成、及び、給湯用熱交換器Ｎ１、風呂用熱交換器Ｎ２、高温暖房端末Ｎ３、及び、低温暖房端末Ｎ４に対して、蓄熱タンクＴに貯留された熱媒を循環供給する構成について詳述する。
【００３０】
膨張タンクＢが、蓄熱タンクＴの上部とタンク接続用流路Ｒ０と接続されている。また、膨張タンクＢに、熱媒通流用の第１流路Ｒ１が接続されている。膨張タンクＢに接続された第１流路Ｒ１が、熱媒循環ポンプ１が配設された熱媒通流用の第２流路Ｒ２に接続されている。第２流路Ｒ２には、補助加熱器Ｈを備える熱媒通流用の第３流路Ｒ３、及び、補助加熱器Ｈを迂回するバイパス路としての熱媒通流用の第４流路Ｒ４が接続されている。
【００３１】
第３流路Ｒ３及び第４流路Ｒ４に接続される熱媒通流用の第５流路Ｒ５、及び、熱媒通流用の第６流路Ｒ６が設けられ、第６流路Ｒ６が、低温暖房端末Ｎ４に接続されている。第５流路Ｒ５には、熱媒通流用の第７流路Ｒ７及び熱媒通流用の第８流路Ｒ８が接続され、第８流路Ｒ８が、高温暖房端末Ｎ３に接続されている。第７流路Ｒ７には、給湯用熱交換器Ｎ１が配設される熱媒通流用の第９流路Ｒ９、及び、風呂用熱交換器Ｎ２が配設される熱媒通流用の第１０流路Ｒ１０が接続されている。
【００３２】
蓄熱タンクＴの底部には、底部流路Ｒｔが接続され、この底部流路Ｒｔに、熱媒戻し用の第１１流路Ｒ１１が接続されている。そして、第１１流路Ｒ１１には、第９流路Ｒ９、第１０流路Ｒ１０、高温暖房端末Ｎ３に接続された熱媒戻し用の第１２流路Ｒ１２、及び、低温暖房端末Ｎ４に接続された熱媒戻し用の第１３流路Ｒ１３が接続されている。
【００３３】
蓄熱タンクＴの底部流路Ｒｔには、熱媒取り出し用の第１４流路Ｒ１４が接続され、この第１４流路Ｒ１４に、熱媒往き流路３Ａ及び熱媒戻り流路３Ｂが接続されて熱媒加熱手段Ｋとしての燃料電池システムＤが組み付けられている。
【００３４】
そして、第１流路Ｒ１を開閉する第１制御弁Ｖ１、第２流路Ｒ２を第３流路Ｒ３に接続する状態と第４流路Ｒ４に接続する状態とに切換自在な第２制御弁Ｖ２、第９流路Ｒ９を開閉する第３制御弁Ｖ３、第１０流路Ｒ１０を開閉する第４制御弁Ｖ４、第１１流路Ｒ１１を開閉する第５制御弁Ｖ５、及び、第１４流路Ｒ１４を開閉する第６制御弁Ｖ６が設けられている。これらの制御弁Ｖ１〜Ｖ６を開閉制御することにより、熱媒の通流状態を変更できるように構成されている。
【００３５】
燃料電池システムＤは、燃料電池２、冷却のための熱媒を燃料電池２から取り出す熱媒往き流路３Ａ、冷却のための熱媒を燃料電池２に戻す熱媒戻り流路３Ｂ、熱媒を循環させる熱媒循環用ポンプ４、及び、ラジエータ５を備えて構成されている。そして、蓄熱タンクＴの底部から取り出した熱媒を第１４流路Ｒ１４から熱媒戻り流路３Ｂに流動させ、かつ、燃料電池２から排出される熱媒を熱媒往き流路３Ａから第１４流路Ｒ１４に流動させる形態で熱媒を流動させるように、熱媒往き流路３Ａ及び熱媒戻り流路３Ｂが、第１４流路Ｒ１４に接続されている。
【００３６】
また、第２流路Ｒ２における第１制御弁Ｖ１と熱媒循環ポンプ１との間に位置する流路部位と、第９流路Ｒ９における給湯用熱交換Ｎ１と第１１流路Ｒ１１との間に位置する流路部位とを接続する蓄熱タンク迂回路Ｒｂが設けられている。そして、その蓄熱タンク迂回路Ｒｂを開閉する第７制御弁Ｖ７が装備され、熱消費部Ｆに循環流動させる熱媒を、蓄熱タンクＴを迂回させて、補助加熱器Ｈにて加熱しながら流動させることができるように構成されている。
【００３７】
本発明に係る熱供給設備Ａでは、運転制御装置Ｓが第１〜第７制御弁Ｖ１〜Ｖ７の開閉制御を行うことにより、図１の実線太線及び実線矢印にて示すように、蓄熱タンクＴの底部から熱媒加熱手段Ｋを経由して蓄熱タンクＴの上部に戻す形態で熱媒を通流させる加熱用循環路Ｌが備えられている。そして、加熱用循環路Ｌが、底部流路Ｒｔ、第１４流路Ｒ１４、熱媒戻り流路３Ｂ、熱媒往き流路３Ａ、第１流路Ｒ１、膨張タンクＢ、及び、タンク接続用流路Ｒ０にて形成されている。また、燃料電池２の排熱を蓄熱タンクＴに蓄熱する蓄熱手段Ｐが、加熱用熱媒循環手段としての熱媒循環ポンプ４を備えている。
【００３８】
給湯用熱交換器Ｎ１には、給水路１５及び出湯路１６が接続されており、第９流路Ｒ９を通流する熱媒にて給水路１５を通して供給される湯水を加熱して、その加熱した湯水を出湯路１６に供給できるように構成されている。そして、出湯路１６には、給水路１５からの水を混合して、出湯路１６を通して供給される湯水の温度を目標温度に調整するための混合制御弁１７、出湯路１６を通して供給される湯水の量を調整するための流量制御弁１８が備えられている。
【００３９】
風呂用熱交換器Ｎ２には、浴槽２０の湯水を循環させる浴槽用循環路２１が接続されており、浴槽用循環ポンプ２２にて浴槽用循環路２１を通して浴槽２０の湯水を循環させることにより、第１０流路Ｒ１０を通流する熱媒にて浴槽用循環路２１を通流する湯水を加熱できるように構成されている。尚、２３は、出湯路１６の湯水を浴槽用循環路２１に供給する湯張り流路２４を開閉する湯張り弁である。また、２５は、給水路１５からの湯水を膨張タンクＢに補給する湯水補給用の電磁弁である。
【００４０】
本発明に係る熱供給設備Ａでは、図２〜図５に示すように、蓄熱タンクＴの上部から熱消費部Ｆを経由して蓄熱タンクＴの底部に戻す形態で熱媒を通流させる放熱用循環路Ｍを備えており、放熱用熱媒循環手段としての熱媒循環ポンプ１が、放熱用循環路Ｍを通して熱媒を循環させるように構成されている。そして、蓄熱タンクＴに貯留された熱媒は、給湯用熱交換器Ｎ１、風呂用熱交換器Ｎ２、高温暖房端末Ｎ３、及び、低温暖房端末Ｎ４の夫々に放熱用循環路Ｍを通して循環供給自在に構成されており、運転制御装置Ｓが、第１〜第７制御弁Ｖ１〜Ｖ７の開閉制御を行うことにより、各熱消費部Ｆへの放熱用循環路Ｍを形成している。
【００４１】
ここで、図示は省略するが、第６流路Ｒ６を開閉して、低温暖房端末Ｎ４に対する熱媒の供給を断続する熱動弁や、第８流路Ｒ８を開閉して、高温暖房端末Ｎ３に対する熱媒の供給を断続する熱動弁が備えられる。よって、放熱用循環路Ｍは、上述した第１〜第８制御弁Ｖ１〜Ｖ８の開閉制御に加えて、これら熱動弁の開閉によって形成されることになる。
【００４２】
放熱用循環路Ｍには、熱消費部Ｆから蓄熱タンクＴの底部に戻す熱媒の一部を分岐させて熱媒加熱手段Ｋにて加熱して蓄熱タンクＴの上部から取り出した熱媒に合流させる分岐合流路が備えられている。この分岐合流路は、第１４流路Ｒ１４、熱媒戻り流路３Ｂ、及び、熱媒往き流路３Ａにて構成されており、加熱用循環路Ｌの一部が分岐合流路を兼用している。
【００４３】
加熱用循環路Ｌにおける蓄熱タンクＴの底部から熱媒を取り出す流路部位（図１の太線参照）と放熱用循環路Ｍにおける蓄熱タンクＴの底部に熱媒を戻す流路部位（図２〜図５の太線参照）とが共通の底部流路Ｒｔにて構成されている。また、加熱用循環路Ｌにおける蓄熱タンクＴの上部に熱媒を戻す流路部位（図１の太線参照）と放熱用循環路Ｍにおける蓄熱タンクＴの上部から熱媒を取り出す流路部位（図２〜図５の太線参照）とが共通の第１流路Ｒ１、膨張タンクＢ及びタンク接続用流路Ｒ０にて構成されている。
【００４４】
本発明に係る熱供給設備Ａでは、蓄熱タンクＴを通して蓄熱タンクＴの熱媒を循環させる第１循環状態（図２〜図５の実線太線及び実線矢印参照）と蓄熱タンク迂回路Ｒｂを通して蓄熱タンクＴを迂回して補助加熱器Ｈにて加熱する形態で熱媒を循環させる第２循環状態（図２〜図５の点線太線及び点線矢印参照）とに放熱用循環路Ｍを切り換える放熱状態切換手段が備えられており、この放熱状態切換手段が、予め定められた切換条件に基づいて、第１循環状態と第２循環状態とに切り換える。放熱状態切換手段は、第１１流路Ｒ１１に設けた第５制御弁Ｖ５、蓄熱タンク迂回路Ｒｂに設けた第７制御弁Ｖ７、並びに、第５制御弁Ｖ５及び第７制御弁Ｖ７の開閉を制御する運転制御装置Ｓにて構成されている。これにより、本発明に係る熱供給設備Ａでは、熱消費部Ｆに熱媒を供給するに当たり、切換条件によって、蓄熱タンクＴを通して蓄熱タンクＴに蓄熱された熱を有する熱媒を循環供給する第１循環状態と、蓄熱タンクＴを通さずに補助加熱器Ｈにて加熱された熱媒を循環供給する第２循環状態とに切り換えられる。
【００４５】
放熱状態切換手段が第１循環状態と第２循環状態とに切り換えるための切換条件については、図６に示すように、蓄熱タンクＴの蓄熱量及び放熱用循環路Ｍにて熱消費部Ｆから蓄熱タンクＴの底部に戻される熱媒の温度Ｔｒに基づいて定められている。ここで、図示は省略するが、蓄熱タンクＴには、蓄熱タンクＴの貯湯量の検出用として、複数の温度センサを上下方向に間隔を隔てて設けられている。そして、運転制御装置Ｓは、これら複数の温度センサの検出温度に基づいて、蓄熱タンクＴの貯湯量を把握できるように構成されている。つまり、最下部に設置された温度センサの検出温度が設定上限温度以上であれば、蓄熱タンクＴの蓄熱量は１００％であるとし、最上部に設置された温度センサの検出温度が設定下限温度以下であれば、蓄熱タンクＴの蓄熱量は０％であるとしており、最上部と最下部との間に設置された複数の温度センサの検出温度により蓄熱タンクＴの蓄熱量を段階的に把握できるように構成されている。また、底部流路Ｒｔ又は第１１流路Ｒ１１には熱媒の温度を検出する温度センサが設けられており、運転制御装置Ｓは、温度センサの検出温度により蓄熱タンクＴの底部に戻される熱媒の温度Ｔｒを把握できるように構成されている。
【００４６】
例えば、燃料電池２の排熱を蓄熱タンクＴに蓄熱するに当たり、蓄熱タンクＴの蓄熱量が多ければ直ぐに蓄熱タンクＴの蓄熱量が満杯となって、燃料電池２の排熱回収効果が低減する。そこで、蓄熱タンクＴの蓄熱量が多ければ第１循環状態に切り換えて、蓄熱タンクＴの蓄熱量を少なくしておくことで、燃料電池２の排熱回収効果の低減を抑制して省エネ性の向上を図ることができる。また、熱消費部Ｆから蓄熱タンクＴの底部に戻される熱媒の温度Ｔｒが高温となると、燃料電池２の排熱を蓄熱タンクＴに蓄熱する際に、蓄熱タンクＴから取り出す熱媒の温度が高くなり、燃料電池２を冷却させるためには蓄熱タンクＴから取り出した熱媒が有する熱をラジエータ５にて放熱する必要が生じ、燃料電池２の排熱回収効果が低減する。そこで、熱媒の温度Ｔｒが高温（例えば６０℃以上）となると第２循環状態に切り換えて、燃料電池２の排熱を蓄熱タンクＴに蓄熱する際に、蓄熱タンクＴから取り出す熱媒の温度が高くなるのを防止しておくことで、燃料電池２の排熱回収効果の低減を抑制して省エネ性の向上を図ることができる。よって、図６に示す如く、切換条件を、蓄熱タンクＴの蓄熱量及び放熱用循環路Ｍにて熱消費部Ｆから蓄熱タンクＴの底部に戻される熱媒の温度Ｔｒに基づいて予め定めておくことで、省エネ性の向上を図ることができる。
【００４７】
また、後述するが、第１循環状態に切り換えた場合には、第６制御弁Ｖ６を部分的に開制御することにより、蓄熱タンクＴの熱媒に加えて、現在の燃料電池２の熱出力をも熱消費部Ｆに供給可能となる。そして、現在の燃料電池２の熱出力をも熱消費部Ｆに供給可能である場合には、蓄熱タンクＴの蓄熱量を現在の燃料電池２の熱出力に応じた設定量だけ増加させた上で、図６に示す切換条件に基づいて、第１循環状態と第２循環状態とを切り換えることもできる。
【００４８】
運転制御装置Ｓは、燃料電池２の排熱を蓄熱タンクＴに蓄熱する蓄熱運転と、蓄熱タンクＴに蓄熱された熱、燃料電池２の排熱や補助加熱器Ｈにて発生させた熱を熱消費部Ｆに供給する放熱運転とを実行可能に構成されている。そして、運転制御装置Ｓは、放熱運転として、給湯用熱交換器Ｎ１に熱を供給する給湯用放熱運転、風呂用熱交換器Ｎ２に熱を供給する追焚用放熱運転、高温暖房端末Ｎ３に熱を供給する高温暖房用放熱運転、低温暖房端末Ｎ４に熱を供給する低温暖房用放熱運転の夫々の放熱運転を実行可能に構成されている。
【００４９】
運転制御装置Ｓは、時系列的な電力負荷及び時系列的な熱負荷を管理している。例えば、運転制御装置Ｓが、１日の各時間帯（１時間ごと）の電力負荷及び熱負荷に区分けした状態で時系列的な電力負荷及び時系列的な熱負荷を管理している。そして、運転制御装置Ｓは、実際に使用された１日の各時間帯（１時間ごと）の電力負荷及び熱負荷に基づいて、既に記憶している１日の各時間帯（１時間ごと）の電力負荷及び熱負荷を更新して、１日の各時間帯（１時間ごと）の電力負荷及び熱負荷を学習するように構成されている。
【００５０】
ここで、電力負荷については、例えば、燃料電池２にて発電された電力を供給自在なテレビ、冷蔵庫、洗濯機等の電力供給部における電力負荷であり、図示は省略するが、この電力負荷を計測する電力負荷計測手段の検出情報に基づいて電力負荷を検出するようにしている。また、熱負荷は、給湯として用いられる給湯負荷と、浴槽水の追焚きに用いられる追焚負荷と、高温暖房端末Ｎ３及び低温暖房端末Ｎ４にて用いられる暖房負荷とを足し合わせたものである。給湯負荷については給湯温度及び給湯量に基づいて求めることができ、追焚負荷については浴槽用循環ポンプ２２の作動状態及び浴槽２０の湯水温度に基づいて求めることができ、暖房負荷については高温暖房端末Ｎ３及び低温暖房端末Ｎ４の作動状態に基づいて求めることができる。
【００５１】
運転制御装置Ｓは、例えば、現在要求されている電力負荷及び将来予測される電力負荷を賄うように燃料電池システムＤを運転させる所謂電主運転を行っており、この燃料電池システムＤの運転中に蓄熱運転を行うように構成されている。また、運転制御装置Ｓは、給湯要求、追焚要求、高温暖房要求、低温暖房要求等の各要求の発生により放熱運転を行うように構成されている。ちなみに、運転制御装置Ｓは、燃料電池システムＤの運転について、電主運転に限らず、現在要求されている熱負荷及び将来予測される熱負荷を賄うように燃料電池システムＤを運転させる所謂熱主運転を行うことも可能である。
【００５２】
以下、各運転について説明する。
（蓄熱運転）
運転制御装置Ｓは、第５制御弁Ｖ５及び第７制御弁Ｖ７等を閉じるとともに、第６制御弁Ｖ６及び第１制御弁Ｖ１を開き、熱媒循環用ポンプ４を作動させる。これにより、図１中実線太線及び実線矢印にて示すように、蓄熱タンクＴの底部から取り出した熱媒を熱媒加熱手段Ｋを経由して蓄熱タンクＴの上部に戻すように加熱用循環路Ｌにて熱媒を循環させて、熱媒加熱手段Ｋにて加熱された高温の熱媒を蓄熱タンクＴに貯湯することで、燃料電池２の排熱を蓄熱タンクＴに蓄熱する。
図示は省略するが、底部流路Ｒｔ又は第１４流路Ｒ１４には熱媒の温度を検出する温度センサが設けられており、運転制御装置Ｓは、この温度センサの検出温度により蓄熱タンクＴの底部から取り出して燃料電池システムＤに供給する熱媒の温度を把握している。そして、運転制御装置Ｓは、燃料電池システムＤに供給する熱媒の温度が許容上限温度よりも高いと、ラジエータ５を作動させている。これにより、燃料電池２の冷却を行いながら、燃料電池２の排熱を蓄熱することができる。
【００５３】
そして、運転制御装置Ｄは、蓄熱タンクＴの蓄熱量が満杯となっても、燃料電池システムＤが運転している場合は、熱媒循環用ポンプ４の作動を継続させる。このときには、ラジエータ５にて放熱することで燃料電池２を冷却させる。
【００５４】
（給湯用放熱運転）
運転制御装置Ｓは、図６に示す切換条件に基づいて放熱用循環路Ｍを第１循環状態に切り換えるか第２循環状態に切り換えるかを選択し、第１〜第７制御弁Ｖ１〜Ｖ７の開閉制御を行うことにより第１循環状態と第２循環状態のうち選択した側に切り換えて、熱媒循環ポンプ１を作動させる。また、運転制御装置Ｓは、給湯用放熱運転の実行中に、図６に示す切換条件に基づいて放熱用循環路Ｍを第１循環状態に切り換えるか第２循環状態に切り換えるかを選択する動作を繰り返し行っており、給湯用放熱運転の実行中にも、放熱用循環路Ｍを第１循環状態と第２循環状態とに切り換えることができるようにしている。そして、給湯用熱交換器Ｎ１に供給された熱媒にて給水路１５にて給水された水を加熱し、その加熱水に水を混合させて給湯している。そして、運転制御装置Ｓは、給湯が終了されると、給湯用放熱運転を終了する。
【００５５】
第１循環状態に切り換えたときには、図２の実線太線及び実線矢印にて示すように、放熱用循環路Ｍが、給湯用熱交換器Ｎ１から順に、蓄熱タンク迂回路Ｒｂ、第１１流路Ｒ１１、底部流路Ｒｔ、タンク接続用流路Ｒ０、膨張タンクＢ、第１流路Ｒ１、第２流路Ｒ２、第３流路Ｒ３又は第４流路Ｒ４、第５流路Ｒ５、第７流路Ｒ７、及び、第９流路Ｒ９にて形成される。
【００５６】
そして、運転制御装置Ｓは、第１循環状態に切り換えているときに、給湯用熱交換器Ｎ１に供給される熱媒の温度が要求されている温度よりも低温となれば、第２制御弁Ｖ２にて第３流路Ｒ３と第４流路Ｒ４とのうち第３流路Ｒ３を選択することで、蓄熱タンクＴの熱媒が補助加熱器Ｈを通して給湯用熱交換器Ｎ１に循環供給される。これにより、蓄熱タンクＴに蓄熱されている熱に加えて補助加熱器Ｈにて加熱された熱媒を給湯用熱交換器Ｎ１に供給することができる。このようにして、放熱用循環路Ｍを第１循環状態に切り換えているときには、補助加熱器Ｈを通して熱媒を通流させる加熱状態とバイパス路としての第４流路Ｒ４を通して熱媒を通流させるバイパス状態とに切換自在な通流状態切換手段が備えられている。そして、通流状態切換手段は、第２制御弁Ｖ２及び運転制御装置Ｓにて構成されている。
【００５７】
また、運転制御装置Ｓは、第１循環状態に切り換えているときに、燃料電池システムＤが運転中であれば、第６制御弁Ｖ６を部分的に開制御することで、給湯用熱交換器Ｎ１から蓄熱タンクＴの底部に戻す熱媒の一部を分岐させて熱媒加熱手段Ｋにて加熱して蓄熱タンクＴの上部から取り出した熱媒に合流させている。これにより、蓄熱タンクＴに蓄熱されている熱だけでなく、燃料電池２の排熱をも給湯用熱交換器Ｎ１に供給することができる。この場合、例えば、蓄熱タンクＴの底部に戻す熱媒の流量の方を熱媒加熱手段Ｋに供給する熱媒の流量よりも多くしており、給湯用熱交換器Ｎ１に対して、蓄熱タンクＴに蓄熱されている熱を主として供給しながら、燃料電池２の排熱も追加して供給できるようになっている。このように、燃料電池２の排熱を利用可能とすることで、蓄熱タンクＴに蓄熱された過去の燃料電池２の排熱を利用できるだけでなく、現在の燃料電池２の排熱をも利用可能となり、補助加熱器Ｈの稼働率を低下させることができ、省エネ性の向上に有利なものとなる。
【００５８】
第２循環状態に切り換えたときには、図２の点線太線及び点線矢印にて示すように、放熱用循環路Ｍが、給湯用熱交換器Ｎ１から順に、バイパスＲｂ、第２流路Ｒ２、第３流路Ｒ３、第５流路Ｒ５、第７流路Ｒ７、及び、第９流路Ｒ９にて形成される。よって、放熱用循環路Ｍを第２循環状態に切り換えているときには、通流状態切換手段としての運転制御装置Ｓ及び第２制御弁Ｖ２により、補助加熱器Ｈを通して熱媒を通流させる加熱状態に切り換えられている。
【００５９】
（追焚用放熱運転）
給湯用放熱運転と同様に、運転制御装置Ｓは、図６に示す切換条件に基づいて放熱用循環路Ｍを第１循環状態又は第２循環状態に切り換えて熱媒循環ポンプ１を作動させる。また、運転制御装置Ｓは、追焚用放熱運転の実行中においても、図６に示す切換条件に基づいて放熱用循環路Ｍを第１循環状態又は第２循環状態に切り換える。そして、運転制御装置Ｓは、浴槽用循環ポンプ２２を作動させて、風呂用熱交換器Ｎ２に供給された熱媒にて浴槽用循環路２１にて循環される浴槽２０の湯水を加熱して追焚を行っている。運転制御装置Ｓは、浴槽２０の湯水が所定温度になると、追焚用放熱運転を終了する。
【００６０】
第１循環状態に切り換えたときには、図３の実線太線及び実線矢印にて示すように、放熱用循環路Ｍが、風呂用熱交換器Ｎ２から順に、第１０流路Ｒ１０、第１１流路Ｒ１１、底部流路Ｒｔ、タンク接続用流路Ｒ０、膨張タンクＢ、第１流路Ｒ１、第２流路Ｒ２、第３流路Ｒ３又は第４流路Ｒ４、第５流路Ｒ５、第７流路Ｒ７、及び、第１０流路Ｒ１０にて形成される。
【００６１】
そして、給湯用放熱運転と同様に、第１循環状態に切り換えているときには、風呂用熱交換器Ｎ２に供給される熱媒の温度が要求されている温度よりも低温となれば、運転制御装置Ｓが第２制御弁Ｖ２にて第３流路Ｒ３と第４流路Ｒ４とのうち第３流路Ｒ３を選択して、蓄熱タンクＴの熱媒が補助加熱器Ｈにて加熱されて風呂用熱交換器Ｎ２に循環供給される。また、運転制御装置Ｓは、燃料電池システムＤが運転中であれば、第６制御弁Ｖ６を部分的に開制御することで、風呂用熱交換器Ｎ２から蓄熱タンクＴの底部に戻す熱媒の一部を分岐させて熱媒加熱手段Ｋにて加熱して蓄熱タンクＴの上部から取り出した熱媒に合流させている。このように、燃料電池２の排熱を利用可能とすることで、蓄熱タンクＴに蓄熱された過去の燃料電池２の排熱を利用できるだけでなく、現在の燃料電池２の排熱をも利用可能となり、補助加熱器Ｈの稼働率を低下させることができ、省エネ性の向上に有利なものとなる。
【００６２】
第２循環状態に切り換えられたときには、図３の点線太線及び点線矢印にて示すように、放熱用循環路Ｍが、風呂用熱交換器Ｎ２から順に、第１１流路Ｒ１１、蓄熱タンク迂回路Ｒｂ、第２流路Ｒ２、第３流路Ｒ３、第５流路Ｒ５、第７流路Ｒ７、及び、第１０流路Ｒ１０にて形成される。
【００６３】
（高温暖房用放熱運転）
給湯用放熱運転と同様に、運転制御装置Ｓは、図６に示す切換条件に基づいて放熱用循環路Ｍを第１循環状態又は第２循環状態に切り換えて熱媒循環ポンプ１を作動させる。また、運転制御装置Ｓは、高温暖房用放熱運転の実行中においても、図６に示す切換条件に基づいて放熱用循環路Ｍを第１循環状態又は第２循環状態に切り換える。そして、運転制御装置Ｓは、高温暖房端末Ｎ３に供給された熱媒が有する熱を用いて高温暖房端末Ｎ３を作動させる。運転制御装置Ｓは、高温暖房端末Ｎ３の運転スイッチがＯＦＦされる等により高温暖房要求が停止すると、高温暖房用放熱運転を終了する。
【００６４】
第１循環状態に切り換えられるときには、図４の実線太線及び実線矢印にて示すように、放熱用循環路Ｍが、高温暖房端末Ｎ３から順に、第１２流路Ｒ１２、第１１流路Ｒ１１、底部流路Ｒｔ、タンク接続用流路Ｒ０、膨張タンクＢ、第１流路Ｒ１、第２流路Ｒ２、第３流路Ｒ３又は第４流路Ｒ４、第５流路Ｒ５及び第８流路Ｒ８にて形成される。
【００６５】
そして、給湯用放熱運転と同様に、第１循環状態に切り換えているときには、高温暖房端末Ｎ３に供給される熱媒の温度が要求されている温度よりも低温となれば、運転制御装置Ｓが第２制御弁Ｖ２にて第３流路Ｒ３と第４流路Ｒ４とのうち第３流路Ｒ３を選択して、蓄熱タンクＴの熱媒が補助加熱器Ｈにて加熱されて高温暖房端末Ｎ３に循環供給される。また、運転制御装置Ｓは、燃料電池システムＤが運転中であれば、第６制御弁Ｖ６を部分的に開制御することで、高温暖房端末Ｎ３から蓄熱タンクＴの底部に戻す熱媒の一部を分岐させて熱媒加熱手段Ｋにて加熱して蓄熱タンクＴの上部から取り出した熱媒に合流させている。このように、燃料電池２の排熱を利用可能とすることで、蓄熱タンクＴに蓄熱された過去の燃料電池２の排熱を利用できるだけでなく、現在の燃料電池２の排熱をも利用可能となり、補助加熱器Ｈの稼働率を低下させることができ、省エネ性の向上に有利なものとなる。
【００６６】
第２循環状態に切り換えられたときには、図４の点線太線及び点線矢印にて示すように、放熱用循環路Ｍが、高温暖房端末Ｎ３から順に、第１２流路Ｒ１２、第１１流路Ｒ１１、蓄熱タンク迂回路Ｒｂ、第２流路Ｒ２、第３流路Ｒ３、第５流路Ｒ５及び第８流路Ｒ８にて形成される。
【００６７】
（低温暖房用放熱運転）
給湯用放熱運転と同様に、運転制御装置Ｓは、図６に示す切換条件に基づいて放熱用循環路Ｍを第１循環状態又は第２循環状態に切り換えて熱媒循環ポンプ１を作動させる。また、運転制御装置Ｓは、低温暖房用放熱運転の実行中においても、図６に示す切換条件に基づいて放熱用循環路Ｍを第１循環状態又は第２循環状態に切り換える。そして、運転制御装置Ｓは、低温暖房端末Ｎ４に供給された熱媒が有する熱を用いて低温暖房端末Ｎ４を作動させる。運転制御装置Ｓは、低温暖房端末Ｎ４の運転スイッチがＯＦＦされる等により低温暖房要求が停止すると、低温暖房用放熱運転を終了する。
【００６８】
第１循環状態に切り換えられるときには、図５の実線太線及び実線矢印にて示すように、放熱用循環路Ｍが、低温暖房端末Ｎ４から順に、第１３流路Ｒ１３、第１１流路Ｒ１１、底部流路Ｒｔ、タンク接続用流路Ｒ０、膨張タンクＢ、第１流路Ｒ１、第２流路Ｒ２、第３流路Ｒ３又は第４流路Ｒ４、及び、第６流路Ｒ６にて形成される。
【００６９】
そして、給湯用放熱運転と同様に、第１循環状態に切り換えているときには、低温暖房端末Ｎ４に供給される熱媒の温度が要求されている温度よりも低温となれば、運転制御装置Ｓが第２制御弁Ｖ２にて第３流路Ｒ３と第４流路Ｒ４とのうち第３流路Ｒ３を選択して、蓄熱タンクＴの熱媒が補助加熱器Ｈにて加熱されて低温暖房端末Ｎ４に循環供給される。また、運転制御装置Ｓは、燃料電池システムＤが運転中であれば、第６制御弁Ｖ６を部分的に開制御することで、低温暖房端末Ｎ４から蓄熱タンクＴの底部に戻す熱媒の一部を分岐させて熱媒加熱手段Ｋにて加熱して蓄熱タンクＴの上部から取り出した熱媒に合流させている。このように、燃料電池２の排熱を利用可能とすることで、蓄熱タンクＴに蓄熱された過去の燃料電池２の排熱を利用できるだけでなく、現在の燃料電池２の排熱をも利用可能となり、補助加熱器Ｈの稼働率を低下させることができ、省エネ性の向上に有利なものとなる。
【００７０】
第２循環状態に切り換えられるときには、図５の点線太線及び点線矢印にて示すように、放熱用循環路Ｍが、低温暖房端末Ｎ４から順に、第１３流路Ｒ１３、第１１流路Ｒ１１、蓄熱タンク迂回路Ｒｂ、第２流路Ｒ２、第３流路Ｒ３、及び、第６流路Ｒ６にて形成される。
【００７１】
〔第２実施形態〕
この第２実施形態は、上記第１実施形態において、放熱状態切換手段が第１循環状態と第２循環状態とに切り換えるための切換条件についての別実施形態である。以下、切換条件について説明し、その他の構成については上記第１実施形態と同様であるので、説明を省略する。
【００７２】
切換条件は、燃料電池２にて発電された電力が供給自在な電力供給部における将来予測される電力負荷、及び、将来予測される熱消費部Ｆでの熱負荷を賄うことを想定して、第１循環状態に切り換えたときの指標と第２循環状態に切り換えたときの指標のうち優位な指標の方に切り換えるための条件として定められている。
【００７３】
上記第１実施形態で述べた如く、運転制御装置Ｓは、時系列的な電力負荷及び時系列的な熱負荷を管理している。例えば、運転制御装置Ｓが、１日の各時間帯（１時間ごと）の電力負荷及び熱負荷に区分けした状態で時系列的な電力負荷及び時系列的な熱負荷を管理している。そこで、運転制御装置Ｓは、管理している時系列的な電力負荷から将来（例えば、現在時刻から予測想定時刻までの間）予測される電力負荷を推測することができるので、この推測した将来予測される電力負荷及び現在要求されている電力負荷を賄うように燃料電池システムＤを運転させる電主運転を行うことを想定する。そして、運転制御装置Ｓは、電主運転を行うことを想定した上で、将来予測される熱負荷（例えば、現在時刻Ｔから予測想定時刻Ｔｅまでの間で予測される熱負荷）を賄うに当たり、第１循環状態に切り換えて賄う場合と第２循環状態に切り換えて賄う場合（燃料電池２の熱出力と補助加熱器Ｈの熱出力とで賄う場合）の夫々の場合について指標（例えば、ガス使用量、ガス料金、一次エネルギー使用量等）を求める。つまり、第１循環状態に切り換えて賄う場合とは、燃料電池２の熱出力で賄う場合であり、第２循環状態に切り換えて賄う場合とは、燃料電池２の熱出力と補助加熱器Ｈの熱出力とで賄う場合であり、夫々の場合について指標を求めることで、省エネ性の面でどちらかが有利か比較できるようにしている。このようにして、運転制御装置Ｓは、第１循環状態に切り換えて賄う場合の指標と第２循環状態に切り換えて賄う場合の指標とのうち、優位な指標の方に切り換える。
【００７４】
例えば、指標としてガス使用量を求める場合について説明する。
現在時刻Ｔから予測想定時刻Ｔｅまでの間で予測される熱負荷を賄うに当たり、下記の〔数１〕を用いて、第１循環状態に切り換えて賄う場合のガス使用量Ｗを求めるとともに、第２循環状態に切り換えて賄う場合のガス使用量Ｗを求める。
【００７５】
【数１】
2011012906.tif 000003
ここで、ＧFCは燃料電池２でのガス消費量（ｍ3）であり、ＧBUは補助加熱器Ｈのガス消費量（ｍ3）であり、ＥFCは燃料電池２の発電量（ｋＷｈ）である。また、ｘは電力のガスの等価係数であり、発電量をガス使用量に変換するための係数である。
【００７６】
例えば、運転制御装置Ｓは、管理している時系列的な電力負荷から現在時刻Ｔから予測想定時刻Ｔｅまでの間で予測される電力負荷を求めることができ、この電力負荷を賄うように燃料電池システムＤを運転させる電主運転を行うことを想定する。この電主運転の想定により、現在時刻Ｔから予測想定時刻Ｔｅまでの間において燃料電池２の出力や運転時間等の運転状況を把握することができるので、その電主運転を行った場合に、燃料電池２でのガス消費量ＧFC及び燃料電池２の発電量ＥFCを求めることができるとともに、蓄熱タンクＴに蓄熱される蓄熱量を求めることができる。
【００７７】
上述の如く、ガス消費量ＧFC及び燃料電池２の発電量ＥFCについては、燃料電池システムＤの電主運転を想定することで求めることができる。補助加熱器Ｈのガス消費量ＧBUについては、第１循環状態に切り換えたときと第２循環状態に切り換えたときとで異なるので、その点について説明する。
【００７８】
まず、第１循環状態に切り換えたときについて説明する。運転制御装置Ｓは、例えば、１時間ごとに熱負荷を管理しているので、その管理している時系列的な熱負荷から現在時刻Ｔから予測想定時刻Ｔｅまでの間で予測される熱負荷を求めることができる。そこで、まず、現在時刻Ｔから予測想定時刻Ｔｅまでの間で予測される熱負荷を第１循環状態に切り換えて賄う場合を想定する。電主運転を行った場合の燃料電池２の熱出力から蓄熱タンクＴに蓄熱される蓄熱量が求めることができるので、その蓄熱量が現在時刻Ｔから予測想定時刻Ｔｅまでの間で予測される熱負荷よりも大きければ、補助加熱器Ｈにて加熱することなく、蓄熱タンクＴの蓄熱量だけで熱負荷を賄うことができる。よって、このときには、補助加熱器Ｈのガス消費量ＧBUを０（ゼロ）として求めることができる。逆に、求めた蓄熱量が予測される熱負荷よりも小さければ、その不足分を補助加熱器Ｈにて補うことになる。そこで、不足する熱負荷を補助加熱器Ｈにて賄うことを想定して、不足する熱負荷及び補助加熱器Ｈの効率等を用いて、補助加熱器Ｈのガス消費量ＧBUを求めることができる。このようにして、補助加熱器のガス消費量ＧBUを求めることで、第１循環状態に切り換えて現在時刻Ｔから予測想定時刻Ｔｅまでの間で予測される熱負荷を賄う場合のガス使用量Ｗを求めることができる。
【００７９】
次に、第２循環状態に切り換えたときについて説明する。現在時刻Ｔから予測想定時刻Ｔｅまでの間で予測される熱負荷を第２循環状態に切り換えて賄う場合を想定する。このときには、予測される熱負荷を補助加熱器Ｈにて賄うことになる。よって、予測される熱負荷及び補助加熱器の効率等を用いて、補助加熱器のガス消費量ＧBUを求めることができる。このようにして、補助加熱器のガス消費量ＧBUを求めることで、第２循環状態に切り換えて現在時刻Ｔから予測想定時刻Ｔｅまでの間で予測される熱負荷を賄う場合のガス使用量Ｗを求めることができる。
【００８０】
このようにして、現在時刻Ｔから予測想定時刻Ｔｅまでの間で予測される熱負荷を第１循環状態に切り換えて賄う場合（燃料電池２の熱出力で賄う場合）のガス使用量Ｗを求めるとともに、現在時刻Ｔから予測想定時刻Ｔｅまでの間で予測される熱負荷を第２循環状態に切り換えて賄う場合（燃料電池２の熱出力と補助加熱器Ｈの熱出力とで賄う場合）のガス使用量Ｗを求め、求めたガス使用量Ｗのうち小さい方が優位な指標であるとして、第１循環状態と第２循環状態とのうち求めたガス使用量Ｗが小さい方に切り換える。
【００８１】
上述の如く、ガス使用量Ｗを求めるに当たり、電主運転を行うことを想定しているが、電力負荷の大きさによって燃料電池システムＤの出力を変更することになり、燃料電池システムＤの部分負荷効率等を考慮する係数を用いて蓄熱タンクＴの蓄熱量を求めて、ガス使用量Ｗを求めることもできる。また、運転制御装置Ｓは、現在の蓄熱タンクＴの蓄熱量を把握しているので、電主運転にて蓄熱タンクＴに蓄熱される蓄熱量に現在の蓄熱タンクＴの蓄熱量を加えて、ガス使用量Ｗを求めることもできる。
【００８２】
上記第１実施形態にて説明した如く、放熱用循環路Ｍを第１循環状態に切り換えたときに、燃料電池システムＤが運転中であれば、第６制御弁Ｖ６を部分的に開制御することで、現在の燃料電池２の排熱をも熱消費部Ｆに供給可能となる。そこで、〔数１〕にて第１循環状態に切り換えて賄う場合のガス使用量Ｗを求めるに当たり、現在の燃料電池２の熱出力及びガス使用量等も用いながら、ガス使用量Ｗを求めることも可能である。
【００８３】
上記第１実施形態では、放熱用循環路Ｍを第１循環状態に切り換えると、蓄熱タンクＴと熱消費部Ｆとの間で熱媒を循環させるようにしているが、例えば、底部流路Ｒｔに開閉弁を設け、その開閉弁を閉弁するとともに、第６制御弁Ｖ６を開弁させることで、熱媒加熱手段Ｋと熱消費部Ｆとの間で熱媒を循環させることもできる。このように、熱媒加熱手段Ｋと熱消費部Ｆとの間で熱媒を循環させることで、燃料電池２の排熱を蓄熱タンクＴに蓄熱することなく、直接熱消費部Ｆに供給することができる。
そこで、この第２実施形態において、将来予測される熱負荷（例えば、現在時刻Ｔから予測想定時刻Ｔｅまでの間で予測される熱負荷）を賄うに当たり、第１循環状態に切り換えて賄う場合の指標を求める場合に、放熱用循環路Ｍを第１循環状態に切り換えて燃料電池システムＤの熱出力にて直接熱負荷を賄うとして、指標を求めることができる。
【００８４】
また、例えば、現在の熱負荷を賄うように燃料電池システムＤを運転させる所謂熱主運転を行うことで、熱消費部Ｆに対して熱を供給する場合には、燃料電池システムＤを運転させておくことができる。そこで、燃料電池システムＤについて熱主運転を行うことを想定して、放熱用循環路Ｍを第１循環状態に切り換えて燃料電池システムＤの熱出力にて将来予測される熱負荷を賄う場合の指標を求めるとともに、放熱用循環路Ｍを第２循環状態に切り換えて燃料電池システムＤの熱出力と補助加熱器Ｈの熱出力とで将来予測される熱負荷を賄う場合の指標を求めて、その求めた指標のうち優位な指標の方に切り換えることもできる。
【００８５】
〔別実施形態〕
（１）上記第１及び第２実施形態において、膨張タンクＢを備えることなく、密閉型の蓄熱タンクＴのみを備えることもできる。また、蓄熱タンクＴについては、密閉型のものに限らず、大気開放型のものを適応することもでき、各種の蓄熱タンクを適応することができる。
【００８６】
（２）上記第１及び第２実施形態では、熱消費部Ｆとして、給湯用熱交換器Ｎ１、風呂用熱交換器Ｎ２、高温暖房端末Ｎ３、及び、低温暖房端末Ｎ４を備える場合を例示したが、これらの少なくともひとつを熱消費部Ｆとして装備する形態で実施してもよく、また、熱消費部Ｆとしは、これら以外のものを適用できる。
【００８７】
（３）上記第１及び第２実施形態では、複数の熱消費部Ｆの全てについて、放熱用循環路Ｍを第１循環状態と第２循環状態とに切換自在としているが、例えば、高温暖房端末Ｎ３についての放熱用循環路Ｍのみを第１循環状態と第２循環状態とに切換自在とすることもでき、複数の熱消費部Ｆの一部についてだけ、放熱用循環路Ｍを第１循環状態と第２循環状態とに切換自在とすることもできる。
【００８８】
（４）上記第１実施形態では、切換条件を蓄熱タンクの蓄熱量及び放熱用循環路にて熱消費部から蓄熱タンクに戻される熱媒の温度に基づいて定められているが、切換条件を、放熱用循環路にて熱消費部から蓄熱タンクに戻される熱媒の温度にかかわらず、蓄熱タンクの蓄熱量のみに基づいて定めることもできる。
【産業上の利用可能性】
【００８９】
本発明は、燃料電池の排熱を蓄熱タンクに蓄熱する蓄熱手段を備え、前記燃料電池の排熱及び前記蓄熱タンクに蓄熱された熱の少なくとも一方、並びに、補助加熱器にて発生された熱を熱消費部に供給自在に構成され、燃料電池の排熱回収効果の低減を抑制して省エネ性の向上を図りながら、熱消費部への熱の供給を適切に行うことができる各種の熱供給設備に適応可能である。
【符号の説明】
【００９０】
１      放熱用熱媒循環手段
２      燃料電池
Ｆ      熱消費部
Ｈ      補助加熱器
Ｋ      熱媒加熱手段
Ｌ      加熱用循環路
Ｍ      放熱用循環路
Ｐ      蓄熱手段
Ｔ      蓄熱タンク
Ｒ４    バイパス路（第４流路）
Ｒ１４，３Ｂ，３Ａ    分岐合流路
Ｒｂ    蓄熱タンク迂回路
Ｖ５，Ｖ７，Ｓ    放熱状態切換手段
Ｖ２，Ｓ    通流状態切換手段
【図１】
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【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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