(57)【要約】【課題】本発明は、レジオネラ菌の繁殖の可能性のある湯のみを系外に排出することにより、レジオネラ菌の繁殖を防止可能な燃料電池発電システムを提供する。【解決手段】貯湯槽２に水道水が流入し、当該貯湯槽２に溜まった水の一部が、燃料電池発電装置１に水供給ライン１１を通じて供給される。燃料電池発電装置１は、燃料電池からの排熱により供給された水を温水とし、温水供給ライン１２を通じて貯湯槽２の最上部へ供給する。ここで、流量計４により需要者に供給する温水の流量を計測し、計測した流量から制御装置５が所定時間における累積供給量、すなわち給湯利用量を算出する。そして、制御装置５は、所定の時間内に供給した給湯利用量が貯湯槽２の体積量より少ないと判断する場合に、レジオネラ菌の繁殖の可能性があるとして所定時間内に需要者に供給されずに残留した貯湯槽２内の水を排出するため、排出弁６を開栓するよう制御する。【選択図】図１
2008218354.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
水源から供給される水と、当該水を燃料電池に供給することで生成した温水とを貯留する貯湯槽を備えた燃料電池発電システムにおいて、
前記貯湯槽からユーザへの温水の供給量を計測する流量計と、
前記流量計により計測された温水の所定時間における累積供給量を演算し、当該累積供給量が貯湯槽の体積量相当の水量を上回るか否かを判断する制御装置と、を備え、
前記制御装置は、前記累積供給量が前記貯湯槽の体積量相当の水量より少ないと判断した場合に、前記所定時間内にユーザに供給されずに貯湯槽に残留した水を系外へ排出させることを特徴とする燃料電池発電システム。
【請求項２】
前記貯湯槽は、貯湯槽内の水温を計測する温度計を備え、
前記制御装置は、前記累積供給量が前記貯湯槽の体積量相当の水量より少ないと判断した場合に、前記所定時間内にユーザに供給されずに貯湯槽に残留し、かつ前記温度計により計測された水温が所定の温度以上の水を系外へ排出させることを特徴とする請求項１に記載の燃料電池発電システム。
【請求項３】
前記温度計は、前記貯湯槽に対し鉛直方向に複数設置され、
前記制御装置は、複数設置された前記温度計から水と燃料電池にて生成された温水との温度境界層を算出し、前記累積供給量が前記貯湯槽の体積量相当の水量より少ないと判断した場合に、前記所定時間内にユーザに供給されずに貯湯槽に残留した前記温度境界層付近の水を系外へ排出させることを特徴とする請求項２に記載の燃料電池発電システム。
【請求項４】
複数設置された前記温度計の各々の近辺に前記所定時間内にユーザに供給されずに貯湯槽に残留した水を排出させる排出ラインを設け、
前記制御装置は、前記温度境界層付近の前記排出ラインから前記所定時間内にユーザに供給されずに貯湯槽に残留した水を排出することを特徴とする請求項３に記載の燃料電池発電システム。
【請求項５】
前記水源から前記貯湯槽に供給される水の流量を計測する水流量計を備え、
前記制御装置は、前記水流量計により計測された水の所定時間における累積流量を演算し、前記累積流量が前記貯湯槽の体積量相当の水量より少ないと判断した場合に、前記所定時間内にユーザに供給されずに貯湯槽に残留した水を系外へ排出させることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の燃料電池発電システム。
【請求項６】
情報を表示する表示装置を備え、
前記制御装置は、前記流量計により計測された水の所定時間における累積供給量を演算し、あるいは、前記水流量計により計測された水の所定時間における累積流量を演算し、
演算された前記累積供給量と前記累積流量のどちらか一方が、前記貯湯槽の体積量相当の水量より少ないと判断した場合に、前記表示装置を介してユーザに対し、前記所定時間内に供給されずに貯湯槽に残留した水の利用を促進させる情報を発信することを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の燃料電池発電システム。
【請求項７】
前記表示装置は、音声により情報を発信することを特徴とする請求項６に記載の燃料電池発電システム。
【請求項８】
水源から供給される水と、当該水を燃料電池に供給することで生成した温水とを貯留する貯湯槽を備えた燃料電池発電システムの制御方法において、
前記貯湯槽からユーザへの温水の供給量を計測する流量計を備え、
前記流量計により計測された温水の所定時間における累積供給量を演算し、当該累積供給量が貯湯槽の体積量相当の水量を上回るか否かを判断する制御ステップを実行し、
前記制御ステップは、前記累積供給量が前記貯湯槽の体積量相当の水量より少ないと判断した場合に、前記所定時間内にユーザに供給されずに貯湯槽に残留した水を系外へ排出させることを特徴とする燃料電池発電システムの制御方法。
【請求項９】
前記貯湯槽は、貯湯槽内の水温を計測する温度計を備え、
前記制御ステップは、前記累積供給量が前記貯湯槽の体積量相当の水量より少ないと判断した場合に、前記所定時間内にユーザに供給されずに貯湯槽に残留し、かつ前記温度計により計測された水温が所定の温度以上の水を系外へ排出させることを特徴とする請求項８に記載の燃料電池発電システムの制御方法。
【請求項１０】
前記温度計は、前記貯湯槽に対し鉛直方向に複数設置され、
前記制御ステップは、複数設置された前記温度計から水と燃料電池にて生成された温水との温度境界層を算出し、前記累積供給量が前記貯湯槽の体積量相当の水量より少ないと判断した場合に、前記所定時間内にユーザに供給されずに貯湯槽に残留した前記温度境界層付近の水を系外へ排出させることを特徴とする請求項９に記載の燃料電池発電システムの制御方法。
【請求項１１】
前記水源から前記貯湯槽に供給される水の流量を計測する水流量計を備え、
前記制御ステップは、前記水流量計により計測された水の所定時間における累積流量を演算し、前記累積流量が前記貯湯槽の体積量相当の水量より少ないと判断した場合に、前記所定時間内にユーザに供給されずに貯湯槽に残留した水を系外へ排出させることを特徴とする請求項８〜１０のいずれか１項に記載の燃料電池発電システムの制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、需要者に温水を供給する貯湯槽を備えた燃料電池発電システムに係り、貯湯槽内のレジオネラ菌の繁殖を防止可能な燃料電池発電システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、発電効率の高いエネルギー変換装置として燃料電池が注目を集めている。燃料電池発電システムとは、燃料処理装置により生成された水素と酸素の結合エネルギーを、燃料電池本体において直接電気エネルギーに変換するものであり、汚染物質の排出および騒音が少ない環境性に優れた発電装置である。
【０００３】
ここで、家庭用の燃料電池発電システムは、通常、燃料電池本体と燃料電池において生成された温水を貯留する貯湯槽などとを組み合わせて構成されている。この貯湯槽は、燃料電池本体での化学反応による排熱を吸収することで温水を生成し、必要に応じて需要者に供給するものであるが、当該貯湯槽内に長時間に亘り温水が貯留されていると、貯湯槽内にレジオネラ菌が繁殖してしまう可能性がある。これにより、レジオネラ菌が繁殖した状態における温水を需要者に供給してしまい、この温水を利用した需要者の健康を害するといった問題があった。
【０００４】
ここで、レジオネラ菌とは、自然環境中の土壌・水系に生息するありふれた細菌の一種であり、人間の生活環境の中にもこの菌は存在し、水冷クーラーや加湿器などからも検出される。なお、このレジオネラ菌は、感染力は強くないが繁殖した当該菌を多量に摂取したり、免疫力が落ちている人間に感染した場合は、レジオネラ症を発症することがある。レジオネラ症で問題となるのは、レジオネラ肺炎であり、だるさ、頭痛、発熱や痰が絡むなどが主症状で、症状進行が早く致死率も高いため、レジオネラ菌が繁殖した貯湯槽内の温水によって需要者に危険を及ぼす可能性が高いのは明らかである。
【０００５】
そのため、従来では、レジオネラ菌の繁殖対策として、特許文献１に示すように燃料電池で生成された温水を貯湯槽まで供給する供給ラインに電気ヒータを設置し、この電気ヒータに電力を供給することで温水を８０℃程度に加熱し、貯湯槽に貯留する温水温度を高温に保つ方法が提案されていた（図９）。
【特許文献１】特開２００３−５６９０９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、上述の通り、家庭用の燃料電池発電システムでは、燃料電池発電本体と貯湯槽を併設し、燃料電池本体の反応を利用して生成した温水を貯湯槽に貯留し、需要者が利用する際に、供給する形式が一般的である。つまり、貯湯槽に供給された温水は需要者に供給されるまでの間、内部に滞留することになり、冬季などの需要者の湯利用量が比較的多い場合には燃料電池で生成された温水を短時間滞留するが、夏季など湯利用量が少ない場合には、長時間貯湯槽内に滞留することとなる。
【０００７】
ここで、一般的に７０時間程度以上の間、４０℃程度の温度で貯湯槽に温水が滞留している場合には、レジオネラ菌が繁殖する可能性が高く、夏季などの需要者の利用量が少ない時期には、レジオネラ菌が繁殖した温水を供給してしまい、需要者の健康に影響を与える。
【０００８】
また、従来技術として提案された上記のような、燃料電池から貯湯槽に供給する供給ライン上に電気ヒータを設置する方法では、レジオネラ菌が繁殖する可能性のある状態となると、電気ヒータに系統あるいは燃料電池から電力を供給し、温水を加熱することで貯湯槽内の温水温度を８０度とすることによりレジオネラ菌の繁殖を抑制していた。
【０００９】
しかしながら、上記に示した構成では、電気ヒータを用いて貯湯槽内の全湯量を８０℃の高温まで加熱するため、大きな電力が必要となり、高い発電効率を有する燃料電池発電システムのメリットが大きく損なわれる可能性があった。
【００１０】
本発明は、上記のような課題を解決するために提案されたものであり、電気ヒータへの電力供給を行うことなく、レジオネラ菌の繁殖の可能性のある湯のみを系外に排出することにより、エネルギー的及び経済的なロスを大幅に削減し、レジオネラ菌の繁殖を防止可能な燃料電池発電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】
【００１１】
上述した目的を達成するために、本発明は、水源から供給される水と、当該水を燃料電池に供給することで生成した温水とを貯留する貯湯槽を備えた燃料電池発電システムにおいて、前記貯湯槽からユーザへの温水の供給量を計測する流量計と、前記流量計により計測された温水の所定時間における累積供給量を演算し、当該累積供給量が貯湯槽の体積量相当の水量を上回るか否かを判断する制御装置と、を備え、前記制御装置は、前記累積供給量が前記貯湯槽の体積量相当の水量より少ないと判断した場合に、前記所定時間内にユーザに供給されずに貯湯槽に残留した水を系外へ排出させることを特徴とする。
【００１２】
また、下記の点も本発明の一態様である。前記貯湯槽は、貯湯槽内の水温を計測する温度計を備え、前記制御装置は、前記累積供給量が前記貯湯槽の体積量相当の水量より少ないと判断した場合に、前記所定時間内にユーザに供給されずに貯湯槽に残留し、かつ前記温度計により計測された水温が所定の温度以上の水を系外へ排出させることを特徴とする。
【００１３】
なお、前記温度計は、前記貯湯槽に対し鉛直方向に複数設置され、前記制御装置は、複数設置された前記温度計から水と燃料電池にて生成された温水との温度境界層を算出し、前記累積供給量が前記貯湯槽の体積量相当の水量より少ないと判断した場合に、前記所定時間内にユーザに供給されずに貯湯槽に残留した前記温度境界層付近の水を系外へ排出させることを特徴とする。
【００１４】
また、前記水源から前記貯湯槽に供給される水の流量を計測する水流量計を備え、前記制御装置は、前記水流量計により計測された水の所定時間における累積流量を演算し、前記累積流量が前記貯湯槽の体積量相当の水量より少ないと判断した場合に、前記所定時間内にユーザに供給されずに貯湯槽に残留した水を系外へ排出させることを特徴とする点も本発明は包含する。
【発明の効果】
【００１５】
以上のような本発明によれば、電気ヒータを用いずにレジオネラ菌が繁殖する可能性のある時間以上、貯湯槽内に滞留した湯を系外に排出することが可能となるので、電力の消費を削減でき、燃料電池本来の効果である高い発電効率を維持したまま、レジオネラ菌の繁殖を防止可能な燃料電池発電システムを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
[第１の実施形態]
[構成]
図１は、本発明を適用した第１の実施形態に係る燃料電池発電システムを示すものである。本実施形態の構成を以下に詳述するが、本発明では貯湯槽及びその周辺に特徴を有するため、一般的な燃料電池本体や改質器などの詳細な構成は省略する。
【００１７】
本発明は、図１のように燃料電池発電装置１と、当該燃料電池発電装置１に水を供給し、温水となった湯を貯留する貯湯槽２と、貯湯槽内の温度を計測する温度計３と、貯湯槽２から需要者に供給する温水の供給量を計測する流量計４とから構成されている。さらに、温度計３により計測された水温や流量計４で計測された温水の利用量に基づいて貯湯槽２内の水を系外に排出するか否かを調整する制御装置５と、当該制御装置５により貯湯槽２内の水を排出すると判断された場合に、排出ラインの開閉を行う排出弁６も備えている。
【００１８】
また、貯湯槽２に水道水を供給するための水道水供給ライン１０が貯湯槽２下部に接続され、また貯湯槽２に供給された水道水を貯湯槽２に流入させ温水を生成させるための水供給ライン１１が貯湯槽２の下部から燃料電池発電装置１に接続されている。さらに、燃料電池発電装置１にて生成された温水が貯湯槽２に供給されるよう温水供給ライン１２が燃料電池発電装置１から貯湯槽２上部に装着されている。なお、貯湯槽２から需要者に温水を供給する需要者供給ライン１３と、後述するが制御装置５により所定時間以上滞留した温水を排出する排出ライン１４も貯湯槽２には設置されている。
【００１９】
ここで、燃料電池発電装置１は、燃料電池本体や熱交換器などからなり、貯湯槽２から供給された水を燃料電池本体における化学反応からの排熱を利用して温水を生成し、再度貯湯槽２に供給している。具体的には、水供給ライン１１を介して貯湯槽２からの水が燃料電池発電装置１に供給され、当該燃料電池発電装置１は、燃料電池本体からの排熱を吸収させることにより温水を生成する。そして、温水供給ライン１２を通じて当該温水を貯湯槽２上部に供給する。これにより、貯湯槽２には、必要に応じて需要者に供給するための温水が貯留されることとなる。
【００２０】
また、貯湯槽２は、水道水が供給され、当該水道水を燃料電池発電装置１に供給することで生成された温水を貯留するものであるが、温水を貯留できる体積量が決まっている。そして、貯湯槽２に取り付けられた温度計３は、貯湯槽２に滞留した水の温度を計測するものであり、レジオネラ菌が繁殖しやすい温度か否かを判断する上で、重要な役割を担っている。
【００２１】
流量計４は、上述した通り、貯湯槽２から需要者に供給する温水の水量を計測するものであり、貯湯槽２に貯留された温水の滞留時間をもとにレジオネラ菌が繁殖するまでの所定の時間内（例えば、４０℃の温水で７０時間程度）の供給流量を計測する上でも重要である。なお、この流量計４は、貯湯槽２から需要者へ温水を供給する需要者供給ライン１３に装着されている。
【００２２】
制御装置５は、貯湯槽２に滞留した温水の需要者に供給される流量を流量計４を介して検知し、レジオネラ菌が繁殖するまでの所定時間における累積供給量を演算することで当該供給量が貯湯槽２内に予め貯留されていた水の体積量（貯湯槽２内の水が満タンであると仮定すれば、貯湯槽２の体積量。以下、貯湯槽２の体積量とする。）よりも多いか否かを判断するものである。また、当該制御装置５は、所定時間における需要者への累積供給量が貯湯槽２の体積量よりも少ないと判断する場合には、所定時間を経過しても供給されない温水の残留によりレジオネラ菌の繁殖の可能性があるため、所定時間以上残留した貯湯槽２内の水を排出弁６を通じて排出するよう制御する。
【００２３】
すなわち、この制御装置５が、所定時間内の温水の累積供給流量を算出し、当該供給流量が所定時間前から貯留された水量、ここでは貯湯槽２の体積相当の水量よりも多いか否かを判断し、体積相当の水量よりも少ない場合にレジオネラ菌の繁殖可能性のある水が残留しているため、それらの水を排出するよう制御するものである。具体的には、所定時間内の累積供給量が貯湯槽２の体積量よりも少ないと判断すると、制御装置５が排出弁６に対し開栓するよう指令を出し、排出ライン１４を通じて所定時間を経過した水を排出する。
【００２４】
また、当該制御装置５は、排出に際し、必要以上の水を排出することのないように、貯湯槽２上部に設置した温度計３により計測した温度が、水道水温度程度までの水を排出するよう制御する。すなわち、レジオネラ菌が繁殖する可能性のない温度を有する貯留水は排出に際し、除外するよう制御する。なお、制御装置５は、所定時間における累積供給量が貯湯槽２の体積量よりも多い場合や上述の所定時間以上残留した水を排出した場合には、排出弁６を閉栓するよう制御する。
【００２５】
また、排出弁６は、排出ライン１４に設置され、上述の通り、制御装置５の判断に基づいて開閉するものである。具体的には、制御装置５が所定時間における累積供給量が貯湯槽２の体積量よりも少ないと判断する場合に排出弁６が開栓され、体積量よりも多いと判断する場合に排出弁６は閉栓されたままの状態を維持している。
【００２６】
［作用］
以上の様な構成を有する本実施形態の作用は以下の通りである。
まず、需要者が給湯利用を行うと、水道水が水道水供給ライン１０を通じて貯湯槽２に流入し、貯湯槽２の最下部から当該水道水が貯留される。そして、貯湯槽２内に溜まった最下部の水の一部が、燃料電池発電装置１に水供給ライン１１を通じて流入する。この燃料電池発電装置１に流入した水は、燃料電池からの排熱を吸収することで温水となり、温水供給ライン１２を通じて貯湯槽２の最上部へ供給される。
【００２７】
ここで、流量計４により需要者に供給する温水の流量を計測し、計測した流量から制御装置５が所定時間における累積供給量、すなわち給湯利用量を算出する。そして、制御装置５は、所定の時間内に供給した給湯利用量が貯湯槽２の体積量より少ないと判断する場合に、レジオネラ菌の繁殖の可能性があるとして所定時間内に需要者に供給されずに残留した貯湯槽２内の水を排出するため、排出弁６を開栓するよう制御する。これにより、排出弁６は開栓され、排出ライン１４を介して、所定時間以上残留していた貯湯槽２内の水が排出される。
【００２８】
また、排出に際して、必要以上の水を排出することのないように、制御装置５は、貯湯槽２上部に設置した温度計３により計測された温度が所定の温度（例えば、水道水の温度程度）以上の水を排出するよう制御し、当該温度までの水を排出ライン１４を通じて排出する。すなわち、制御装置５は、所定時間内に需要者に供給されずに残留し、かつ温度計３により計測された温度が所定温度以上の水を系外へ排出させるよう制御する。そして、所定温度以上で、かつ上述の所定時間以上残留した水（この場合には、貯湯槽２内の体積量−積算給湯利用量）を排出すると、制御装置５は、排出ライン１４を遮断するよう排出弁６を閉栓する。
【００２９】
[効果]
以上の構成を有する本実施形態では、レジオネラ菌が繁殖する可能性のある時間以上、貯湯槽２内に滞留した湯を系外に排出することにより、電気ヒータやボイラーによって貯湯槽２内を加熱することなくレジオネラ菌の繁殖を抑制することが可能な燃料電池発電システムを提供することができる。そのため、電池ヒータやボイラーを用いることによる電力の消費を削減でき、燃料電池本来の効果である高い発電効率を維持したまま、レジオネラ菌の繁殖を防止することができる。
【００３０】
[第２の実施形態]
[構成]
図２は、本発明を適用した第２の実施形態に係る燃料電池発電システムを示すものであり、上記第１の実施形態の貯湯槽２の周辺構成を一部変更したものである。なお、本実施形態の構成を以下に詳述するが、上記の第１の実施形態と同様の構成部位には、同じ符号を付すもとのし、説明は省略する。
【００３１】
まず、本発明は、図２の通り、図１と同様の構成を有する燃料電池本体１、貯湯槽２と流量計４が備えられている。ここで、本実施形態が有する構成の特徴点は、貯湯槽２に複数の温度計３ａ〜３ｄと排出ライン１４ａ〜１４ｄが設置され、当該排出ライン１４ａ〜１４ｄのそれぞれに複数の排出弁６ａ〜６ｄが装着されていることである。また、制御装置５が、複数の温度計３ａ〜３ｄにより計測された水温と流量計４で計測された温水の供給量に基づいて、貯湯槽２内の水を系外に排出するか否かを複数の排出弁６ａ〜６ｄを通じて制御することも第１の実施形態と相違する点である。
【００３２】
具体的に、本実施形態の複数の温度計３ａ〜３ｄは、貯湯槽２の鉛直方向に複数（ここでは、４つ）設置されており、貯湯槽２内に蓄積された水の温度を厳密に計測可能となっている。また、図２のように、この複数の温度計３ａ〜３ｄに対応する位置、例えば温度計の近辺や平行線上に排出ライン１４ａ〜１４ｄがそれぞれ貯湯槽２に設置されており、各温度計で計測した温度付近の水を各排出ラインを通じて排出するよう構成されている。なお、各排出弁は、排出水の供給・遮断を制御するため、各排出ラインに設置されている。
【００３３】
ここでは、温度計３ａと平行な貯湯槽２の位置に排出ライン１４ａが設置され、当該排出ライン１４ａに排出弁６ａが装着され、鉛直方向に設置された他の温度計３ｂ〜３ｄに対しても同様に、排出ライン１４ｂ〜１４ｄと排出弁６ｂ〜６ｄが設置されている。
【００３４】
なお、制御装置５は、所定時間における需要者への温水の累積供給量を流量計４を介して演算し、当該供給量が貯湯槽２の体積量よりも多いか否かを判断する点は、第１の実施形態と同じであるが、これに加え、複数の温度計３ａ〜３ｄにより計測した水温に基づいて、後述する温度境界層の位置を算出する。なお、この温度境界層とは、貯湯槽２に供給される水道水と燃料電池発電装置１により生成され、当該貯湯槽２に供給された温水との温度の境界面である。
【００３５】
すなわち、当該制御装置５は、この算出された温度境界層に基づいて、この温度境界層付近の水を近い位置に設置された排出弁及び排出ラインを通じて排出するよう制御する。具体的には、需要者への累積供給量、すなわち給湯利用量が貯湯槽２の体積量より少ないと判断した場合に、複数の温度計３ａ〜３ｄにより計測した水温に基づいて算出された温度境界層付近の水を排出するよう制御する。つまり、当該温度境界層付近に設置された排出弁を開栓し、排出ラインを通じて系外へ排出するよう制御する。
【００３６】
［作用］
以上のような構成を有する本実施形態の作用は以下の通りである。
まず、第１の実施形態と同様に、需要者が給湯利用を行うと、水道水が水道水供給ライン１０を通じて貯湯槽２に流入し、貯湯槽２の最下部から水道水が貯留され、最下部の水の一部が燃料電池発電装置１に水供給ライン１１を通じて流入する。この燃料電池発電装置１に流入した水は、燃料電池からの排熱を吸収することで温水となり、温水供給ライン１２を通じて貯湯槽２の最上部へ供給される。
【００３７】
ここで、貯湯槽２に流入した加熱された温水と貯湯槽２内に蓄積した水は混合せず、鉛直方向に加熱された温水と蓄積した水道水が分離して存在するが、この境界となるのが温度境界層７である。すなわち、温度境界層７付近の滞留した水が最初に貯湯槽２に流入した水道水であると判断することができる。
【００３８】
そして、制御装置５は、流量計４を介して、所定時間における需要者への累積供給量、すなわち給湯利用量を演算し、所定時間以内の給湯利用量が貯湯槽２の体積量に満たない場合に、所定時間以上需要者に対して供給せずに残留した水（この場合には、貯湯槽２内の体積量−積算給湯利用量となる）を排出する。
【００３９】
ここで、本発明では、制御装置５が複数の温度計３により計測された水温に基づいて上記で述べた温度境界層７の鉛直位置を算出し、温度境界層７近辺の排出弁から貯湯槽２内の水を当該排出弁が設置された排出ラインを通じて排出するよう制御する。これにより、温度境界層に近い排出弁が開栓し、それまで蓄積した貯湯槽２上部の温水を排出することなく、所定時間以上滞留した水のみを排出する。
【００４０】
例えば、図３で言えば、温度境界層７が温度計３ｃの近辺に形成されているので、温度計３ｃと平行線上に設置された排出弁６ｃを制御装置５を介して開栓し、排出ライン１４ｃを通じて所定時間以上需要者に対して供給されずに残留した水を排出する。
【００４１】
［効果］
以上の様な構成を有する本実施形態は、第１の実施形態と同様にレジオネラ菌が繁殖する可能性のある時間以上、貯湯槽２内に滞留した湯のみを系外に排出することにより、電気ヒータやボイラーによって貯湯槽２内を加熱することなくレジオネラ菌の繁殖を抑制することが可能な燃料電池発電システムを提供することができる。
【００４２】
また、温度計と排出弁及び排出ラインを貯湯槽２に鉛直方向に複数設けることにより、温度境界層７を求めることができるため、蓄積した熱を無駄にせず、貯湯槽２に古くから蓄積した水を排出することが可能となる。そのため、貯湯槽２においてレジオネラ菌が繁殖することはなく、より安全な温水を需要者に供給することができる。
【００４３】
[第３の実施形態]
[構成]
図４及び図５は、本発明を適用した第３の実施形態に係る燃料電池発電システムを示すものであり、上記第１及び２の実施形態の貯湯槽２の周辺構成を一部変更したものである。なお、本実施形態の構成を以下に詳述するが、上記の第１の実施形態と同様の構成部位には、同じ符号を付すものとし、説明は省略する。
【００４４】
具体的には、本構成は、上記第１の実施形態において貯湯槽２上部の需要者供給ライン１３に設置していた流量計４を、図４の通り、貯湯槽２の下部に接続された水道水供給ライン１０に設置する点に特徴を有している。また、図５では、上記第２の実施形態において貯湯槽２上部の需要者供給ライン１３に設置していた流量計４を、貯湯槽２下部に接続された水道水供給ライン１０に設置している。
【００４５】
すなわち、図４及び図５の通り、貯湯槽２に水道を供給する水道水供給ライン１０に流量計４を装着することにより、供給される水道水の流量を計測する。つまり、需要者が給湯利用を行うと、その給湯利用として排出した分を水道水供給ライン１０を通じて水道水を貯湯槽２に流入するため、ここで流量計４により計測された水道水の供給量は、需要者供給ライン１３を通じて需要者に給湯する流量とみなすことが可能である。
【００４６】
そのため、制御装置５は、水道水供給ライン１０に設置された流量計４を通じて、所定時間内の水道水の累積流量を演算し、この累積流量が貯湯槽２の体積量よりも少ないか否かを判断する。そして、図４の例で言えば、当該制御装置５は、所定時間内の水道水の累積流量が貯湯槽２の体積量よりも少ない場合には、所定時間が経過しても供給されない水が滞留され、レジオネラ菌の繁殖の可能性があると判断し、所定時間以上需要者に対して供給されずに残留した貯湯槽２内の水を排出弁６を通じて排出するよう制御する。
【００４７】
また、図５の例で言えば、当該制御装置５は、所定時間内の水道水の累積流量が貯湯槽２の体積量よりも少ない場合には、複数の温度計３ａ〜３ｄにより計測した水温に基づいて算出された温度境界層付近の水を排出するよう制御する。つまり、当該温度境界層付近に設置された排出弁を開栓し、排出ラインを通じて系外へ排出するよう制御する。
【００４８】
［作用］
以上の様な構成を有する本実施形態の作用は以下の通りである。
図４の例で言えば、まず、需要者が給湯利用を行うと、水道水が貯湯槽２に流入するため、水道水供給ライン１０に設置した流量計４により流量が計測される。そして、貯湯槽２の最下部から水道水が貯留され、最下部の水の一部が燃料電池発電装置１に水供給ライン１１を通じて流入する。これにより、燃料電池本体からの排熱を吸収することで流入された水は温水となり、温水供給ライン１２を通じて貯湯槽２に供給される。
【００４９】
ここで、流量計４により計測した水道水の流量から制御装置５が所定時間における累積流量を演算する。そして、制御装置５は、所定時間における水道水の累積流量が貯湯槽２の体積量より少ない場合には、レジオネラ菌の繁殖の可能性があると判断し、所定時間以上需要者に供給されずに残留した貯湯槽２内の水を排出するため、排出弁６を開栓するよう制御する。これにより、排出弁６は開栓され、排出ライン１４を介して、所定時間以上残留していた貯湯槽２内の水が排出される。
【００５０】
また、排出に際して、必要以上の水を排出することのないように、制御装置５は、貯湯槽２上部に設置した温度計３に基づいて所定の温度（例えば、水道水の温度程度）以上の水で、かつ上述の所定時間以上滞留した水を排出するよう制御する。
【００５１】
図５の例で言えば、図４と同様に、需要者が給湯利用を行うと、水道水が貯湯槽２に流入するため、水道水供給ライン１０に設置した流量計４により流量が計測される。そして、貯湯槽２の最下部から水道水が貯留され、最下部の水の一部が燃料電池発電装置１に水供給ライン１１を通じて流入する。これにより、燃料電池本体からの排熱を吸収することで当該水道水は温水となり、温水供給ライン１２を通じて貯湯槽２に供給される。
【００５２】
ここで、制御装置５は、流量計４で計測された水道水の流量をもとに所定時間における累積流量を演算し、累積流量が貯湯槽２の体積量に満たない場合に所定時間以上需要者に供給されずに残留した水を排出する。なお、この所定時間以上残留した水を排出する際に、制御装置５が複数の温度計３から温度境界層７の鉛直位置を算出し、温度境界層７近辺の排出弁から貯湯槽２内の水を当該排出弁が設置された排出ラインを通じて排出するよう制御する。これにより、温度境界層７に近い排出弁が開栓し、それまで蓄積した貯湯槽２上部の温水を排出することなく、所定時間以上滞留した水のみを排出する作用する。
【００５３】
［効果］
以上の構成を有する本実施形態では、需要者への温水の供給量を実際に計測することなく、水道水供給ライン１０に設置された流量計４により水道水の流量を計測し、その流量に基づいて、レジオネラ菌の繁殖可能性のある貯湯槽２に内に滞留した湯を排出することが可能である。そのため、第１及び２の実施形態同様、電気ヒータやボイラーによって貯湯槽２内を加熱しないので、電力の消費を削減でき、燃料電池本来の効果である高い発電効率を維持したまま、レジオネラ菌の繁殖を抑制可能な燃料電池発電システムを提供することができる。
【００５４】
［他の実施形態］
なお、本発明は以上のような実施形態に限定されるものではなく、上記の第１〜３の実施形態における制御装置５に、需要者に対し温水の給湯利用を促すための表示装置８が設置された構成を有する実施形態も包含する。すなわち、この表示装置８は、制御装置５によりレジオネラ菌の繁殖可能があると判断される場合に、需要者に対して温水の給湯利用を促す表示を行う機能を有している。なお、当該表示装置８は、需要者に視覚的認識されるための表示に限定せず、音声により給湯利用を促すものであってよい。
【００５５】
具体的な作用を、第１の実施形態に表示装置８が設置された場合を例にとり、図６に基づいて説明する。まず、需要者が給湯利用を行うと、水道水が水道水供給ライン１０を通じて貯湯槽２に流入し、貯湯槽２の最下部から当該水道水が貯留され、最下部の水の一部が燃料電池発電装置１に水供給ライン１１を通じて流入する。この燃料電池発電装置１に流入した水は、燃料電池からの排熱を吸収することで温水となり、温水供給ライン１２を通じて貯湯槽２の最上部へ供給される。
【００５６】
ここで、流量計４により需要者に供給する温水の供給量を計測し、計測した供給量から制御装置５が所定時間における累積供給量、すなわち給湯利用量を算出する。そして、制御装置５は、所定の時間内に供給した給湯利用量が貯湯槽２の体積量より少ないと判断する場合に表示装置８を介して需要者に対し給湯利用を促す表示を行うよう制御する。
【００５７】
そのため、レジオネラ菌が繁殖する可能性のある時間以内に、表示装置８に貯湯槽２内に滞留した湯を利用するよう表示することにより、給湯利用が少なく貯湯槽２内に湯が長時間たまる場合においても、レジオネラ菌の繁殖を防止することが可能となる。なお、第２及び３（第１の実施形態に基づいた第３の実施形態）の実施形態に表示装置８を設けた構成図を図７及び８に示しておく。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】本発明の第１の実施形態の構成図
【図２】本発明の第２の実施形態の構成図（１）
【図３】本発明の第２の実施形態の構成図（２）
【図４】本発明の第３の実施形態の構成図（１）
【図５】本発明の第３の実施形態の構成図（２）
【図６】本発明の他の実施形態を示す構成図（１）
【図７】本発明の他の実施形態を示す構成図（２）
【図８】本発明の他の実施形態を示す構成図（３）
【図９】本発明の従来技術を示す構成図
【符号の説明】
【００５９】
１…燃料電池発電装置
２…貯湯槽
３…温度計
３ａ〜３ｄ…温度計
４…流量計
５…制御装置
６…排出弁
６ａ〜６ｄ…排出弁
７…温度境界層
８…表示装置
１０…水道水供給ライン
１１…水供給ライン
１２…温水供給ライン
１３…需要者供給ライン
１４…排出ライン
１４ａ〜１４ｄ…排出ライン
【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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【図８】
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【図９】
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