(57)【要約】【課題】燃料電池等の熱源装置を停止することなく連続運転することのできる貯湯ユニット及び熱源装置の排熱を利用して給湯するコジェネレーションシステムを提供する。【解決手段】  温度センサを用いて貯湯タンク２１から熱源装置に供給される水の温度を測定、又は推定し、その測定結果に応じて冷却装置２１ｃを用いてカバー２１ａ外から外気（空気）を吸引し、タンク本体２１ｂ（側面部）の外表面に沿って空間２１ｄ内を上向きに流し、開口２１ａ０を介してカバー２１ａ外に排出する。それにより、熱源装置に供給する水が効率良く冷却され、熱源装置を停止することなく連続稼働することが可能となる。また、熱源装置に供給される水を冷却するラジエータを必要としないため、また高温の湯水の排出及び冷水の供給の必要もなく、貯湯ユニットの小型化、省電力化、さらに低コスト化が可能となる。【選択図】図４
2015075244.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱を発する熱源装置内で昇温した湯水を貯える貯湯ユニットであって、
湯水を貯える貯湯タンクと、
前記貯湯タンクから前記熱源装置に水を供給するとともに、該熱源装置から水を前記貯湯タンクに回収する循環装置と、
前記熱源装置に供給される水の温度に応じて前記貯湯タンクを冷却する冷却装置と、
を備える貯湯ユニット。
【請求項２】
前記循環装置は、前記水を、前記貯湯タンクの下部から前記熱源装置に供給し、前記熱源装置から前記貯湯タンクの上部に回収することを特徴とする、請求項１に記載の貯湯ユニット。
【請求項３】
前記冷却装置は、前記貯湯タンクの表面に接して配設された第１流路内に空気を送ることで前記貯湯タンクを冷却することを特徴とする、請求項１又は２に記載の貯湯ユニット。
【請求項４】
前記第１流路は、上下方向に延設され、
前記冷却装置は、前記空気を、前記第１流路内を下方から上方に送ることを特徴とする、請求項３に記載の貯湯ユニット。
【請求項５】
前記冷却装置は、前記貯湯タンクの表面から離間し、前記貯湯タンクの上側で前記第１流路の上端と一端を接続し、前記貯湯タンクの下側で前記第１流路の下端に他端を近接して配設された第２流路の前記他端から前記空気を排気することを特徴とする、請求項４に記載の貯湯ユニット。
【請求項６】
前記冷却装置は、前記断熱材を前記貯湯タンクから離間することで前記貯湯タンクを冷却することを特徴とする、請求項１に記載の貯湯ユニット。
【請求項７】
前記冷却装置は、前記熱源装置に供給される水の温度を測定する水温センサを有することを特徴とする、請求項１〜６のいずれか一項に記載の貯湯ユニット。
【請求項８】
前記冷却装置は、前記貯湯タンクの下部の表面温度を測定する温度センサを有することを特徴とする、請求項１〜６のいずれか一項に記載の貯湯ユニット。
【請求項９】
前記熱源装置である燃料電池と、
請求項１〜８のいずれか一項に記載の貯湯ユニットと、
を備えるコ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、貯湯ユニット及びコジェネレーションシステムに係り、さらに詳しくは、熱を発する熱源装置内で昇温した湯水を貯える貯湯ユニット及び該貯湯ユニットを備えることで熱源装置の排熱を利用して給湯するコジェネレーションシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
熱源装置に水を供給して冷却するとともに熱源装置内で昇温した水を回収し、貯え、必要に応じてさらに昇温して利用するように、熱源装置の排熱を利用して効率的に給湯する給湯ユニット、及び給湯ユニットを熱源装置に組み合わせてエネルギーの利用効率を総合的に高めるコジェネレーションシステムが研究開発されている。熱源装置として、水素、天然ガス等の燃料と酸素の反応を利用して発電する燃料電池等が適用されている。
【０００３】
燃料電池には、例えば、電解質として、樹脂等のイオン伝導性を有する高分子膜（イオン交換膜）を用いる固体高分子型燃料電池（ＰＥＦＣ）、安定化ジルコニア等のイオン伝導性セラミックスを用いる固体酸化物型燃料電池（ＳＯＦＣ）等がある。ＰＥＦＣには、起動時間が比較的短く、高分子膜を用いるため部品成型が容易で低コストといった利点がある。ＰＥＦＣに対し、ＳＯＦＣには、発電効率が高いという利点がある。その一方で、運転温度が７５０度と高いため、長い起動時間を要し、頻繁な起動停止ができないという問題がある（非特許文献１参照）。そのため、未使用時にも停止することなく連続運転することが前提となり、貯湯タンクが高温の湯水で満たされた場合には冷却に適した温度の水を熱源装置に供給できなくなるという問題が生じる。
【０００４】
係る問題を解決するため、特許文献１に開示されるコジェネレーションシステムでは、貯湯タンクと燃料電池との間に配設された配管にラジエータを設け、これを用いて配管中を流れて熱源装置に供給される水を冷却することとしている。しかし、ラジエータは一般に高価であり、汎用型のコジェネレーションシステムにおいて利用するのは困難である。また、特にＳＯＦＣのように高効率の燃料電池では高い冷却力を有することが好ましく、大型のラジエータを導入する必要が生ずる。
【０００５】
また、特許文献２に開示されるコジェネレーションシステムでは、燃料電池から回収する水をその温度に応じて貯湯タンクに回収する、又はバイパスを介して熱源装置に戻すこととしている。しかし、貯湯タンクから供給される水を冷却するものではないため、貯湯タンクが高温の湯水で満たされた場合には冷却に適した温度の水を熱源装置に供給することができなくなる。
【０００６】
さらに、特許文献３には貯湯タンクに市水（水道水）を流入することが開示されており、上記の従来技術に替えて、燃料電池から回収した高温の水を貯湯タンク外に排水し、代わりに低温の新しい水を燃料電池に供給する方法も考えられる。しかし、高温の水を降温することなく排水することにも問題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００９−１０３４１９号公報
【特許文献２】特開２０１３−１０９８８８号公報
【特許文献３】特開２００３−２７２６４７号公報
【非特許文献】
【０００８】
【非特許文献１】総合エネルギー企業への挑戦 ＳＯＦＣ（固体酸化物形燃料電池）：  http://www.noe.jx-group.co.jp/recruit/contents/challenge/challenge5.html
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、燃料電池等の熱源装置を停止することなく連続運転することのできる貯湯ユニット及び熱源装置の排熱を利用して効率的に給湯するコ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】
【００１０】
本発明は、熱を発する熱源装置内で昇温した湯水を貯える貯湯ユニットであって、湯水を貯える貯湯タンクと、前記貯湯タンクから前記熱源装置に水を供給するとともに、該熱源装置から水を前記貯湯タンクに回収する循環装置と、前記熱源装置に供給される水の温度に応じて前記貯湯タンクを冷却する冷却装置と、を備える貯湯ユニットである。
【００１１】
これによれば、冷却装置により水の温度に応じて貯湯タンクが冷却されるため、貯湯タンク内の水が冷却され、その冷却された水が熱源装置に供給されることとなる。
【００１２】
本発明の貯湯ユニットは、前記循環装置は、前記水を、前記貯湯タンクの下部から前記熱源装置に供給し、前記熱源装置から前記貯湯タンクの上部に回収することを特徴とする。
【００１３】
これによれば、対流により降温した水が貯湯タンク内の下部に集まるため、温度の低い水が熱源装置に供給されることとなり、効率的に熱源装置を冷却することができる。
【００１４】
本発明の貯湯ユニットは、前記冷却装置は、前記貯湯タンクの表面に接して配設された第１流路内に空気を送ることで前記貯湯タンクを冷却することを特徴とする。
【００１５】
これによれば、貯湯タンクを効率的に冷却することができる。
【００１６】
本発明の貯湯ユニットは、前記第１流路は、上下方向に延設され、前記冷却装置は、前記空気を、前記第１流路内を下方から上方に送ることを特徴とする。
【００１７】
これによれば、貯湯タンクの特に下部を効率的に冷却することができる。
【００１８】
本発明の貯湯ユニットは、前記冷却装置は、前記貯湯タンクの表面から離間し、前記貯湯タンクの上側で前記第１流路の上端と一端を接続し、前記貯湯タンクの下側で前記第１流路の下端に他端を近接して配設された第２流路の前記他端から前記空気を排気することを特徴とする。
【００１９】
これによれば、空気が送り込まれる第１流路の下端と空気が排気される第２流路の下端とが隣接することで、それらの間に貯湯タンク外の風圧等による圧力差が生じる可能性（流路内に自然に外気が流れる可能性）が小さくなる。
【００２０】
本発明の貯湯ユニットは、前記貯湯タンクは、断熱材により覆われ、前記冷却装置は、前記断熱材を前記貯湯タンクから離間することで前記貯湯タンクを冷却することを特徴とする。
【００２１】
これによれば、貯湯タンクから断熱材を離間することで、貯湯タンクの表面が外気に触れ、貯湯タンクが冷却される。
【００２２】
本発明の貯湯ユニットは、前記冷却装置は、前記熱源装置に供給される水の温度を測定する水温センサを有することを特徴とする。
【００２３】
これによれば、水の温度を測定することができる。
【００２４】
本発明の貯湯ユニットは、前記冷却装置は、前記貯湯タンクの下部の表面温度を測定する温度センサを有することを特徴とする。
【００２５】
これによれば、水の温度を推測することができる。
【００２６】
本発明は、前記熱源装置である燃料電池と、本発明の貯湯ユニットのいずれかと、を備えるコジェネレーションシステムである。
【発明の効果】
【００２７】
本発明の給湯ユニットによれば、熱源装置に供給する水を効率良く冷却して、熱源装置を停止することなく連続稼働することが可能となる。
【００２８】
また、本発明のコジェネレーションシステムによれば、本発明の貯湯ユニットを備えることで熱源装置の排熱を利用して効率的に給湯することができるコジェネレーションシステムを実現することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】図１は、コジェネレーションシステムの概略構成を示す図である。（実施例１）
【図２】図２は、コジェネレーションシステムの詳細構成を示す図である。（実施例１、実施例２）
【図３】図３（Ａ）は給湯タンクの構成を示す断面図、図３（Ｂ）〜（Ｄ）はそれぞれ図３（Ａ）における基準線ＢＢ，ＣＣ，ＤＤについての断面図である。（実施例１）
【図４】図４（Ａ）は給湯タンクの構成を示す断面図、図４（Ｂ）〜（Ｄ）はそれぞれ図４（Ａ）における基準線ＢＢ，ＣＣ，ＤＤについての断面図である。（実施例２）
【図５】図５（Ａ）は給湯タンクの構成を示す断面図、図５（Ｂ）は図５（Ａ）における基準線ＣＣについての断面図である。（実施例３）
【図６】図６は、給湯タンクのカバーをタンク本体から離間する構成を示す図である。（実施例４）
【図７】図７は、コジェネレーションシステムの詳細構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
以下、本発明の実施例を説明する。
【実施例１】
【００３１】
本発明の第１の実施形態を、図１〜図３を用いて説明する。
【００３２】
図１に、本実施形態に係るコジェネレーションシステム１の概略構成を示す。コジェネレーションシステム１は、熱源装置１０、貯湯ユニット２０等から構成される。
【００３３】
熱源装置１０は、本実施形態では、一例として、燃料電池（ＳＯＦＣ）であるとする。ただし、これに限らず、発電用ガスタービンエンジン、発電用ガスエンジン、発電用ディーゼルエンジン、ＰＥＦＣ（ＰＥＦＣであっても、なるべくならば頻繁な起動停止をさけたほうが燃料電池としての寿命が延びる）等であるとしてもよい。熱源装置１０には配管３１，３２が接続されている。配管３１を介して熱源装置１０内に水が供給される。これにより、熱源装置１０が冷却される。熱源装置１０内でその排熱を吸収して昇温した水（湯水）は、配管３２を介して排出される。
【００３４】
貯湯ユニット２０は、貯湯タンク２１、循環ポンプ３８、弁３９、温度センサ４１〜４３、制御装置５０等から構成される。なお、貯湯タンク２１の下部と熱源装置１０との間に配管３１が、貯湯タンク２１の上部と熱源装置１０との間に配管３２，３３が、配管３２，３３の間に弁３９が設けられ、その弁３９と配管３１との間に配管３４が、貯湯タンク２１の下部と家屋外等に配備される給水設備（不図示）との間に配管３５が、貯湯タンク２１の上部と家屋内等に配備される給湯設備（不図示）との間に配管３６が、配設されている。弁３９は、配管３２，３３を接続しているものとする。
【００３５】
貯湯タンク２１は、例えば７０リットルの水（湯水）を貯えて、保温する保温タンクである。その外表面は、後述するように、断熱材により覆われている。貯湯タンク２１内の水が減った場合には、給水設備（不図示）から配管３５を介して貯湯タンク２１の下部に水が給水される。給湯設備（不図示）により湯水を利用する場合には、貯湯タンク２１の上部から高温の湯水が配管３６を介して、必要に応じてさらに昇温して、給湯設備（不図示）に向けて送られる。貯湯タンク２１の構成の詳細については後述する。
【００３６】
循環ポンプ３８は、貯湯タンク２１の下部と熱源装置１０との間に配管３１を介して配置されている。循環ポンプ３８は制御装置５０により作動制御され、それにより貯湯タンク２１と熱源装置１０との間で水が循環する。すなわち、貯湯タンク２１の下部からその中に貯えられた水が配管３１を介して熱源装置１０に供給されるとともに、熱源装置１０内で昇温した水（湯水）が配管３２，３３を介して貯湯タンク２１の上部に回収される。
【００３７】
貯湯タンク２１内では、対流により降温した水がタンク内の下部に集まる。そのため、貯湯タンク２１内の低温の水が熱源装置１０に供給されることとなり、熱源装置１０が効率良く冷却される。また、温度の高い湯水が貯湯タンク２１の上部に集まる。そのため、高温の湯水が給湯設備（不図示）に送られることとなり、少しの昇温により効率良く湯水を利用することができる。
【００３８】
弁３９は、配管３２〜３４を接続する三方弁であり、制御装置５０により制御されて配管３２を配管３３又は配管３４に切り換え接続する。
【００３９】
温度センサ４１，４２は、それぞれ配管３２，３１に設けられ、これらの配管内を流れる水（湯水）の温度を測定する。温度センサ４３は、給湯タンク２１の下部に設けられ、その表面温度を測定する。温度センサ４１〜４３として、例えばサーミスタが採用される。温度センサ４１〜４３の測定結果は、制御装置５０に送信される。
【００４０】
制御装置５０は、例えばマイクロコンピュータより構成され、温度センサ４１〜４３から受信するそれらの測定結果に従って循環ポンプ３８、弁３９、及び後述する冷却装置２１ｃを制御する。
【００４１】
循環ポンプ３８と弁３９の制御について説明する。
【００４２】
制御装置５０は、熱源装置１０が稼働すると、上述の通り、循環ポンプ３８を作動して貯湯タンク２１と熱源装置１０との間で水を循環させて熱源装置１０を冷却する。また、制御装置５０は、熱源装置１０が停止すると、循環ポンプ３８を停止する。
【００４３】
また、制御装置５０は、温度センサ４１の測定結果より熱源装置１０から排出される水の温度が予め定められた閾値より高いと判断すると、弁３９を制御して配管３２を配管３３に接続する。それにより、温度の高い湯水が給湯タンク２１に供給されることとなる。一方、制御装置５０は、熱源装置１０から排出される水の温度が閾値より低いと判断すると、弁３９を制御して配管３２を配管３４に接続する。それにより、温度の低い湯水は、給湯タンク２１に供給されることなく、配管３４，３１を介して熱源装置１０に循環することとなる。
【００４４】
なお、閾値は、例えば４５度と定める。それにより、４５度以下の湯水は供給されないため、貯湯タンク２１内の湯水は４５度以上の高温に保たれる。或いは、貯湯タンク２１（上部）の湯水の温度に定める。それにより、タンク内の湯水より温度の低い湯水は供給されないため、貯湯タンク２１内の湯水は高温に保たれる。
【００４５】
図２に、コジェネレーションシステム１の詳細構成を示す。図１に示した概略構成を具現化するための１形態である。貯湯タンク２１の構成の詳細は実施例２に示しているが、実施例１でも後述の別途通路を設ければ略同じ構造となる。
【００４６】
貯湯タンク２１の構成の詳細について説明する。
【００４７】
図３に、貯湯タンク２１の構成を示す。貯湯タンク２１は、カバー２１ａ、タンク本体２１ｂ、冷却装置（ファン）２１ｃ等から構成される。図中、配管３１，３３，３５，３６及び温度センサ４３を省略する（図１参照）。
【００４８】
カバー２１ａは、枠体と１２のリブとを有する。枠体は、略円筒形状を有し、タンク本体２１ｂ全体を覆う。なお、枠体上部には、図３（Ａ）に示すように、少なくとも１つの開口２１ａ０が設けられている。
【００４９】
１２のリブは、上下方向を長手とする板形状を有する。その長手の長さはタンク本体２１ｂの側面部の高さ（上下方向の長さ）にほぼ等しい又は若干短く、その短手の長さはカバー２１ａの内径とタンク本体２１ｂの外径の差の約２分の１（カバー２１ａの内面とタンク本体２１ｂの外面との間の距離）である。図３（Ｂ）〜（Ｄ）に示すように、１２のリブは、枠体の側面部の内周に沿ってほぼ均等に離間し、その短手方向の一端を枠体の中心に向けて、他端が側面部の内面に固定されている。
【００５０】
枠体と１２のリブは、例えば発泡スチロール（ＥＰＳ）等の断熱材から構成される。なお、枠体と１２のリブは一体的に構成することとしてもよい。また、枠体のみ断熱材から構成されることとしてもよい。
【００５１】
タンク本体２１ｂは、略円筒形状を有し、ほぼ同形状のカバー２１ａ（枠体）内に収容される。ここで、タンク本体２１ｂは、図３（Ｃ）に示すように、１２のリブによりその側面部が接触支持される。それにより、タンク本体２１ｂが枠体の中央に配置されて、カバー２１ａ（枠体）とタンク本体２１ｂとの間に空間が形成される。ここで、１２のリブの配置より、カバー２１ａ（枠体）の側面部とタンク本体２１ｂの側面部との間の空間は上下方向を長手とする１２の空間２１ｄに区切られる。なお、タンク本体２１ｂの下部には、カバー２１ａを貫通する足（非図示）を持つ。水の入ったタンクの重量をカバー２１ａを介さずに自立する。
【００５２】
冷却装置２１ｃは、図３（Ａ）に示すように、例えばカバー２１ａの側面部の下端の一側と他側に固定されている。タンク本体２１ｂは容量５０リットル程度の小型のものであっても楕円形のような繭型形状ならば表面積が大きく、空冷が有効であるため、冷却装置２１ｃとしてファン（送風機）を採用する。冷却装置２１ｃは、開口２１ｃ０を介して、カバー２１ａ外から図２に示されるように外気（空気）を吸引する。ここで、ファンの数は例えば２とし、それらの風圧は例えば３０ｍｍＡｑ（ミリアクア）以上とする。なお、１ｍｍＡｑ＝９．８Ｐａ（パスカル）である。風圧を貯湯タンク２１外の風によって生じる圧力差（２０ｍｍＡｑ）より高く定めることで、貯湯タンク２１外の状況によらずカバー２１ａ内に外気を送り込むことができる。なお、ファンの数及び１つあたりの総風量は、必要とする総風量を基準に定めることとする。
【００５３】
冷却装置２１ｃによりカバー２１ａ内に吸引された空気は、図３（Ｄ）に示すようにカバー２１ａ内の下部に広がり、図３（Ａ）に示すようにタンク本体２１ｂ（側面部）の外表面に触れながら１２の空間２１ｄ内を上向きに流れ、カバー２１ａの上部の開口２１ａ０を介してカバー２１ａ外に排出される。これにより、貯湯タンク２１（タンク本体２１ｂ）の特に熱源装置１０に供給される水が集まる下部が効率的に冷却される。カバー２１ａ外に排された熱気は、貯湯ユニット２０の内側に放出され、貯湯ユニット２０外壁表面から放熱される。又は、図２に示されるように冷却装置２１ｃにより吸引される貯湯ユニット２０外壁に設けられた空気取入口近傍まで別途廃熱用通路を設けて廃熱してもよい。
【００５４】
冷却装置２１ｃを制御するために、制御装置５０は、温度センサ４２の測定結果（後述のように温度センサ４３の測定結果を用いてもよい）より貯湯タンク２１から熱源装置１０に供給される水の温度を測定する。制御装置５０は、水の温度が予め定められた閾値（例えば４３度）より高いと判断すると、上述の通り、冷却装置２１ｃを作動して貯湯タンク２１（タンク本体２１ｂ）を冷却する。それにより、タンク本体２１ｂ内の水が冷却される。また、制御装置５０は、水の温度が予め定められた閾値より低いと判断すると、冷却装置２１ｃを停止する。それにより、タンク本体２１ｂ内の水は保温される。
【００５５】
以上詳細に説明したように、本実施形態の給湯ユニット２０によると、温度センサ４２を用いて貯湯タンク２１から熱源装置１０に供給される水の温度を測定し、その測定結果に応じて冷却装置２１ｃを用いてタンク本体２１ｂを冷却する。それにより、熱源装置１０に供給する水が効率良く冷却され、熱源装置１０を停止することなく連続稼働することが可能となる。また、熱源装置１０に供給される水を冷却するラジエータを必要としないため、また高温の湯水の排出及び冷水の供給の必要もなく、貯湯ユニット２０の小型化、省電力化、さらに低コスト化が可能となる。
【００５６】
また、本実施形態のコジェネレーションシステム１によれば、貯湯ユニット２０を備えることで熱源装置１０の排熱を利用して効率的に給湯することができるコジェネレーションシステムを実現することが可能となる。
【００５７】
なお、本実施形態の給湯ユニット２０では、冷却装置２１ｃをカバー２１ａの側面部の下端、すなわち空間２１ｄの下方に配置し、それを用いてカバー２１ａ外から外気（空気）を吸引することでカバー内に外気を送り込む構成を採用したが、これに代えて、冷却装置２１ｃを空間２１ｄ内に設けて空間２１ｄ内に空気を流す構成を採用してもよいし、冷却装置２１ｃをカバー２１ａの開口２１ａ０に設けてカバー２１ａ内の空気を排気することで、カバー内に外気を取り込む構成を採用してもよい。
【実施例２】
【００５８】
本発明の第２の実施形態を、図４を用いて説明する。
【００５９】
本実施形態に係るコジェネレーションシステム１及び貯湯ユニット２０では、貯湯タンク２１の構成が先述の第１の実施形態に係るそれと大きく異なる。以下、これについて説明する。なお、第１の実施形態と同一又は同等の部分については、同一の符号を用いるとともにその説明を省略する。
【００６０】
図４に、給湯タンク２１の構成を示す。貯湯タンク２１は、カバー２１ａ、タンク本体２１ｂ、冷却装置（ファン）２１ｃ等から構成される。図中、配管３１，３３，３５，３６及び温度センサ４３を省略する（図１参照）。
【００６１】
カバー２１ａは、枠体と８つのリブと２つの凹状リブとを有する。枠体は、略円筒形状を有し、タンク本体２１ｂ全体を覆う。なお、図３（Ａ）に示すように、枠体下部（側面部の下端）の一側と他側に開口２１ｅ０が設けられている。
【００６２】
２つの凹状リブは、上下方向を長手とし、その下端を除いて長手方向に溝部が延設されている。その長手の長さはタンク本体２１ｂの側面部の高さ（上下方向の長さ）にほぼ等しく、その厚さはカバー２１ａの内径とタンク本体２１ｂの外径の差の約２分の１であり、溝部の幅は枠体に設けられた開口２１ｅ０の幅に等しい。
【００６３】
図４（Ａ）に示すように、２つの凹状リブは、その下端をそれぞれ枠体の一側及び他側に設けられた開口２１ｅ０の下端にあわせて、その溝部を枠体の内表面に向けて、それぞれ枠体内の一側及び他側に固定されている。２つの凹状リブにより、図４（Ｂ）〜（Ｄ）に示すように、タンク本体２１ｂに接することなく枠体の２つの開口２１ｅ０のそれぞれと枠体上部の空間を繋ぐ上下方向に延びる２つの空間２１ｅが形成される。
【００６４】
８つのリブは、上下方向を長手とする板形状を有する。その長手の長さはタンク本体２１ｂの側面部の高さ（上下方向の長さ）にほぼ等しい又は若干短く、その短手の長さはカバー２１ａの内径とタンク本体２１ｂの外径の差の約２分の１である。図４（Ｂ）〜（Ｄ）に示すように、８つのリブのうち４つは枠体の一側（図中上側）に、残りの４つは他側（図中下側）に、側面部の内周に沿ってほぼ均等に離間し、その短手方向の一端を枠体の中心に向けて、他端が側面部の内面に固定されている。
【００６５】
タンク本体２１ｂは、カバー２１ａ（枠体）内に収容される。ここで、タンク本体２１ｂは、図４（Ｃ）に示すように、２つの凹状リブの底面と８つのリブの一端によりその側面部が接触支持される。それにより、タンク本体２１ｂが枠体の中央に配置されて、カバー２１ａ（枠体）とタンク本体２１ｂとの間に空間が形成される。ここで、８つのリブ及び２つの凹状リブの配置より、カバー２１ａ（枠体）の側面部とタンク本体２１ｂの側面部との間の空間は上下方向を長手とする１０の空間２１ｄに区切られる。
【００６６】
冷却装置２１ｃは、図４（Ａ）に示すように、カバー２１ａの側面部の下端の一側（図中手前）と他側（図中奥）に固定されている。冷却装置２１ｃは、開口２１ｃ０を介して、カバー２１ａ外から外気（空気）を吸引する。
【００６７】
冷却装置２１ｃによりカバー２１ａ内に吸引された空気は、図４（Ｄ）に示すようにカバー２１ａ内の下部に広がり、タンク本体２１ｂ（側面部）の外表面に触れながら１０の空間２１ｄ内を上向きに流れ、図４（Ｂ）に示すようにカバー２１ａの上部の空間を通り、図４（Ａ）に示すように枠体と２つの凹状リブにより形成された２つの空間２１ｅを下向きに流れて、２つの開口２１ｅ０を介してカバー２１ａ外に排出される。これにより、貯湯タンク２１（タンク本体２１ｂ）の特に熱源装置１０に供給される水が集まる下部が効率的に冷却される。また、空気が吸気される開口２１ｃ０と空気が排気される開口２１ｅ０とが隣接することで、それらの間に貯湯タンク２１外の風圧等による圧力差が生じることがなく、空間が上部で折り返すことにより、暖められた空気がタンク本体２１ｂの上部で滞留することで、冷却装置２１ｃが非作動であるにも係わらずドラフト力で貯湯タンク２１内（１０の空間２１ｄから２つの空間２１ｅにつながる流路内）に自然に外気が流れることがなくなる。すなわち、本実施形態においては、第１の実施形態で説明した廃熱用通路をカバー２１ａの凹状リブを用いて形成したものといえる。
【００６８】
冷却装置２１ｃを制御するために、制御装置５０は、温度センサ４２の測定結果（後述のように温度センサ４３の測定結果を用いてもよい）より貯湯タンク２１から熱源装置１０に供給される水の温度を測定する。制御装置５０は、水の温度が予め定められた閾値（例えば４３度）より高いと判断すると、上述の通り、冷却装置２１ｃを作動して貯湯タンク２１（タンク本体２１ｂ）を冷却する。それにより、タンク本体２１ｂ内の水が冷却される。また、制御装置５０は、水の温度が予め定められた閾値より低いと判断すると、冷却装置２１ｃを停止する。それにより、タンク本体２１ｂ内の水は保温される。
【００６９】
以上詳細に説明したように、本実施形態の給湯ユニット２０及びコジェネレーションシステム１によると、先述の第１の実施形態に係るそれらと同様の効果が得られる。
【００７０】
なお、本実施形態の給湯ユニット２０では、冷却装置２１ｃをカバー２１ａの側面部の下端、すなわち空間２１ｄの下方に配置し、それを用いてカバー２１ａ外から外気（空気）を吸引することでカバー内に外気を送り込む構成を採用したが、これに代えて、冷却装置２１ｃを空間２１ｄ又は空間２１ｅ内に設けてそれの空間内に一向きに空気を流す構成を採用してもよいし、冷却装置２１ｃをカバー２１ａの開口２１ｅ０に設けてカバー２１ａ内の空気を排気することで、カバー内に外気を取り込む構成を採用してもよい。
【００７１】
また、第１及び第２の実施形態の給湯ユニット２０では、貯湯タンク２１を構成するカバー２１ａはタンク本体２１ｂ全体を覆う構成を採用したが、これに代えて、タンク本体２１ｂの上部と側面部のみを覆う、すなわちタンク本体２１ｂの下部を覆わない構成を採用してもよい。これにより、貯湯タンク２１（タンク本体２１ｂ）の特に熱源装置１０に供給される水が集まるタンク本体２１ｂの下部が効率的に冷却されることとなる。
【実施例３】
【００７２】
本発明の第３の実施形態を、図５を用いて説明する。
【００７３】
本実施形態に係るコジェネレーションシステム１及び貯湯ユニット２０では、貯湯タンク２１の構成が先述の第１及び第２の実施形態に係るそれと大きく異なる。以下、これについて説明する。なお、第１及び第２の実施形態と同一又は同等の部分については、同一の符号を用いるとともにその説明を省略する。
【００７４】
図４に、貯湯タンク２１の構成を示す。貯湯タンク２１は、カバー２１ａ、タンク本体２１ｂ、冷却装置（ファン）２１ｃ等から構成される。図中、配管３１，３３，３５，３６及び温度センサ４３を省略する（図１参照）。
【００７５】
カバー２１ａは、第１及び第２の実施形態に示された凹状リブを有さない。枠体は、略円筒形状を有し、タンク本体２１ｂ全体を覆う。なお、図５（Ａ）に示すように、枠体下部（側面部の下端）の一側と他側に開口２１ｅ０が設けられている。
【００７６】
冷却装置２１ｃは、図５（Ａ）に示すように、カバー２１ａの側面部の中央部の一側と他側に固定されている。冷却装置２１ｃは、開口２１ｃ０を介して、カバー２１ａ内の空気をカバー２１ａ内の外に排出する。
【００７７】
冷却装置２１ｃがカバー２１ａ内の空気を排出することにより、カバー２１ａ内の気圧が降下し、開口２１ｅ０からカバー２１ａ内に外気が吸引される。吸引された外気は、図５（Ａ）に示すように空間２１ｄを上向きに流れる。これにより、貯湯タンク２１（タンク本体２１ｂ）の特に熱源装置１０に供給される水が集まる下部が効率的に冷却される。
【００７８】
以上詳細に説明したように、本実施形態の給湯ユニット２０及びコジェネレーションシステム１によると、先述の第１及び第２の実施形態に係るそれらと同様の効果が得られる。
【００７９】
なお、第１〜第３の実施形態の給湯ユニット２０では、温度センサ４２を用いて貯湯タンク２１から熱源装置１０に供給される水の温度を測定することとしたが、これに代えて、温度センサ４３を用いて給湯タンク２１（タンク本体２１ｂ）の下部の温度を測定し、その測定結果から貯湯タンク２１（タンク本体２１ｂ）の下部の水の温度を推測することとしてもよい。この際、貯湯タンク２１を冷やすための空気によって温度センサ４３が貯湯タンク２１に先立って低温化されることを防ぐため、温度センサ４３を空間２１ｄ以外の箇所に設けることが好ましい。
【実施例４】
【００８０】
本発明の第４の実施形態を、図６を用いて説明する。
【００８１】
本実施形態に係るコジェネレーションシステム１及び貯湯ユニット２０では、貯湯タンク２１の構成が先述の第１及び第２の実施形態に係るそれと大きく異なる。以下、これについて説明する。なお、第１の実施形態と同一又は同等の部分については、同一の符号を用いるとともにその説明を省略する。
【００８２】
図６に、給湯タンク２１の構成を示す。貯湯タンク２１は、カバー２１ａ、タンク本体２１ｂ、アクチュエータ２１ｆ等から構成される。図中、配管３１，３３，３５，３６及び温度センサ４３を省略する（図１参照）。
【００８３】
カバー２１ａは、断熱材を含んで構成されている。カバー２１ａは、図６（Ａ）に示すように、タンク本体２１ｂの側面部の一側（図中右側）及び他側（図中左側）をそれぞれ覆う２つの部分を含む。これらの下端が、アクチュエータ２１ｆを介して、タンク本体２１ｂの下部に固定されている。
【００８４】
アクチュエータ２１ｆは、一端がカバー２１ａの下端に、他端がタンク本体２１ｂの下部に固定された形状記憶合金（ＳＭＡ）から構成される板状の部材である。ＳＭＡとして、例えば、チタン−ニッケル合金を採用する。アクチュエータ２１ｆは、タンク本体２１ｂの下部から熱を吸収し、その温度が変態点を超えると、元の形状を回復する。ここで、湾曲した形状が記憶されているものとする。
【００８５】
ＳＭＡの変態点は、例えば、４３度に定められているものとする。タンク本体２１ｂの下部の温度（タンク内の下部に貯まっている水の温度）が４３度未満の場合、図６（Ａ）に示すように、アクチュエータ２１ｆは平らな形状を維持し、カバー２１ａはタンク本体２１ｂを覆う。タンク本体２１ｂの下部の温度が４３度を超えると、図６（Ｂ）に示すように、アクチュエータ２１ｆは予め記憶した湾曲した形状を回復し、カバー２１ａの上端が開いてタンク本体２１ｂから離間する。それにより、タンク本体２１ｂの上部が外気に触れ、冷却される。
【００８６】
以上詳細に説明したように、本実施形態の給湯ユニット２０によると、アクチュエータ２１ｆを用いてカバー２１ａをタンク本体２１ｂから離間することで貯湯タンク２１を冷却する。それにより、第１及び第２の実施形態に係る給湯ユニット２０と同様の効果が得られる。給湯ユニット２０のように湿度の高い環境下では、電動器具を含まないＳＭＡから構成されたアクチュエータ２１ｆは特に好適である。また、温度センサ４２，４３及び冷却装置２１ｃも要さず、給湯ユニット２０を簡素に構成することが可能となる。
【００８７】
なお、ＳＭＡから構成されるアクチュエータ２１ｆに代えて電動アクチュエータを採用してもよい。係る場合、第１及び第２の実施形態と同様に、温度センサ４２又は４３の測定結果に応じて電動アクチュエータを作動して、カバー２１ａをタンク本体２１ｂから離間する。
【００８８】
また、カバー２１ａにブラインドを設け、これをアクチュエータ２１ｆ又は電動アクチュエータを用いて開けることで、カバー２１ａ内に外気を通してタンク本体２１ｂを冷却する構成を採用してもよい。
【００８９】
また、第１〜第３の実施形態に係る給湯ユニット２０において、貯湯タンク２１の下部と熱源装置１０との間の配管３１にラジエータを配置し、これを併用して熱源装置１０に供給する水を冷却してもよい。
【００９０】
また、制御装置５０は温度センサー４２の測定結果に基づいて水温が閾値より高いか否かを判断しているが、燃料電池等熱源装置に送られる前に閾値に達しそうか否かを判断（数秒後の温度を推定）する方が好ましいので、温度センサー４３の測定結果に基づいて、かつ、冷却装置の運転状況から、温度センサー４３の測定結果を補正して（冷却装置が少し前に運転していた場合には温度センサー４３の信号とタンク本体２１ｂ内の水温にズレが生じている場合があるので、補正して水温を推定して）冷却装置２１ｃの動作を決めるようにしてもよい。特に、冷却装置が作動しているにも係わらず、補正後の温度が所定時間を経ても改善しない場合には、冷却装置２１ｃとしてファン総風量をファンにかける電圧等をコントロールして、例えば電圧の低い静音運転から、電圧の高い（回転数を高くして多少の騒音が出る）冷却優先運転等に切り替えることが好ましい。
【００９１】
また、タンク本体２１ｂの材質はステンレスであっても、銅であっても、熱伝達（送風による冷却）が許されるならばプラスチックであってもかまわない。特にタンク本体２１ｂをプラスチックとした場合には、リブなしの発泡スチロール製枠体として（リブがない分薄肉となり）コストダウンが計られ、かつ、リブ付きプラスチック製タンク本体２１ｂとすることでリブが送風通路とタンクの補強材の２つを兼用できるため、プラスチック製タンクも薄肉となりかつ、従来タンク表面に必要であったグラスウール補強も必要がなくなり、プラスチック製タンクが樹脂による射出成形のみで成形することができるので、コストダウンが図られる。このように、カバー２１ａによって形成されていた空間２１ｄ，２１ｅは、タンク本体２１ｂによって形成されていてもカバー２１ａによって形成されていても、その両方によって形成されていてもかまわない。
【００９２】
また、貯湯タンク本体２１ｂの表面をカバー２１ａで覆い、放熱と断熱をコントロールしたが、図７に示すように貯湯ユニット２０の内側をカバー２１ａで覆い、空間２１ｄ，２１ｅ内に、温度センサ４１〜４３、制御装置５０、配管３３、等が設けられているようにしてもよい、この場合には、リブに相当するものは存在しない。
【産業上の利用可能性】
【００９３】
本発明の貯湯ユニット２０は、燃料電池等の熱源装置１０を停止することなく連続運転するのに好適である。また、本発明のコジェネレーションシステム１は、熱源装置１０の排熱を利用して効率良く給湯するのに好適である。
【符号の説明】
【００９４】
１…コジェネレーションシステム
１０…熱源装置
２０…貯湯ユニット
２１…給湯タンク
２１ａ…カバー
２１ｂ…タンク本体
２１ｃ…冷却装置
２１ｆ…アクチュエータ
２１ｄ，２１ｅ…空間
３１〜３６…配管
３８…循環ポンプ
３９…弁
４１〜４３…温度センサ
５０…制御装置 
【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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【図７】
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