(57)【要約】【課題】貯湯槽に貯湯されたお湯を積極的に有効利用することで、燃料電池の発電を停止継続することなく、燃料電池が効率的な発電を行えるための温水供給装置を提供する。【解決手段】燃料電池１と、燃料電池制御部３と、燃料電池排熱による湯を貯える貯湯槽４と、燃料電池１の排熱によるお湯の経路を熱交換器１１側に切替る燃料電池側３方弁１２と、ふろ給湯器８の追焚き配管回路の戻り配管１４側を熱交換器１１側に切替えるふろ給湯器側３方弁１５を備え、燃料電池制御部３は貯湯槽４の湯が任意温度以上かつ任意量以上ある場合、燃料電池側３方弁１２およびふろ給湯器側３方弁１５を熱交換器１１側に切替えることにより燃料電池排熱によるお湯をふろ給湯器８の追焚きに用いることで貯湯槽４のお湯を積極的に利用し、燃料電池１による発電の停止の継続を少なくする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料電池と、燃料電池リモコンと、前記燃料電池を制御する燃料電池制御部と、前記燃料電池排熱による湯を貯える貯湯槽と、前記燃料電池と前記貯湯槽とを接続する行き配管および戻り配管と、前記貯湯槽に設けた温度検出手段と、ふろ給湯器と、前記ふろ給湯器を制御するふろ給湯器制御部と、前記ふろ給湯器にふろ追焚き運転をさせ、その温度を設定するふろ給湯器リモコンと、熱交換器と、前記燃料電池の排熱によるお湯の経路を前記熱交換器側に切替る燃料電池側３方弁と、前記熱交換器の２次側に接続されたふろ給湯器追焚き配管回路と、前記ふろ給湯機追焚き配管回路のふろ給湯器戻り配管側を前記熱交換器側に切替えるふろ給湯器側３方弁を備え、前記温度検出手段により得た計測の結果、前記貯湯槽の湯が任意温度以上かつ任意量以上ある場合、前記燃料電池側３方弁および前記ふろ給湯器側３方弁を熱交換器側に切替えることにより燃料電池排熱によるお湯をふろ給湯器の追焚きに用いることを特徴とする温水供給装置。
【請求項２】
燃料電池制御部には貯湯槽の湯が任意温度以上かつ任意量以上ある場合のみ熱交換器側に切替えることとするか否かを選択できる連動／非連動選択手段を有することを特徴とする請求項１記載の温水供給装置。
【請求項３】
燃料電池制御部には温度検出手段により計測判定する湯の温度を任意に設定できる温度設定手段および湯の量を任意に設定できる湯量設定手段のどちらか一方もしくは両方を有することを特徴とする請求項１または請求項２記載の温水供給装置。
【請求項４】
連動／非連動選択手段もしくは温度設定手段もしくは湯量設定手段を燃料電池リモコンに有することを特徴とする請求項２または請求項３記載の温水供給装置。
【請求項５】
燃料電池制御部は貯湯槽の湯が任意温度以上かつ任意量以上ある場合かつふろ給湯器リモコンのふろ追焚き運転スイッチもしくは自動お湯はり運転スイッチが入っているときのみ熱交換器側に切替え、ふろ給湯器制御部に追焚き運転をさせることを特徴とする請求項１記載の温水供給装置。
【請求項６】
燃料電池制御部は貯湯槽の湯が任意温度以上かつ任意量以上ある場合かつふろ給湯器リモコンのふろ追焚き運転スイッチもしくは自動お湯はり運転スイッチが入っているときのみ熱交換器側に切替えるとともに、ふろ給湯器制御部にはふろ給湯器の追焚き燃焼動作をともなわずに追焚き運転をさせることを特徴とする請求項１記載の温水供給装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料電池排熱による湯を貯える貯湯槽と貯湯槽に貯えられた貯湯水をふろの追焚きに利用する装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の給湯としての温水供給装置は、特開２００２−７５３９２号公報の燃料電池発電システムの畜熱装置に示されるように、図７のような構成をしていた。すなわち、燃料電池１０１の排熱を蓄熱する温水タンク１０２内に熱交換器１０３が設けられ、燃料電１０１の排熱を回収する媒体を熱交換器へ供給する配管１０４は閉ループをなすように設置されている。温水タンク１０２の下部には給水管１０５が、上部には給湯管１０６が連結されている。温水タンク内１０２には複数の温度センサ１０７〜１１０が設けられ、給水管内には温度センサ１１１が装備されている。制御装置１１２は各温度センサの検出信号に基づいて温水タンク内１０２の蓄熱量を演算し、該蓄熱量が最大蓄熱量に達している場合、燃料電池１０１の発電を停止するように発電装置１１３を制御していた。
【特許文献１】特開２００２−７５３９２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら上記従来例においては、電気負荷が増え、電気使用量が増えたにもかかわらず、蓄熱量が最大蓄熱量に達している場合、燃料電池の発電を停止するように発電装置を制御していたため、燃料電池発電を有効に活用できないという課題があった。
【０００４】
そこで本発明は、上述したこのような従来の燃料電池システムが有する課題を考慮して、温水供給装置において、蓄熱量が最大蓄熱量に達している場合、お湯を捨てる事無く、積極的に蓄えられたお湯を使用し、増えた電気負荷に対し、それを出来る限り賄うように燃料電池による発電を行い、燃料電池使用効率を最大限向上させる温水供給装置を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
前記従来の課題を解決するために本発明は貯湯槽の湯が任意温度以上かつ任意量以上ある場合、燃料電池側３方弁にて燃料電池の排熱によるお湯の経路を貯湯槽側から熱交換器側に切替えるとともに、ふろ給湯器側３方弁にてふろ給湯器追焚き配管回路のふろ給湯器戻り配管経路を前記熱交換器側に切替えことにより、燃料電池排熱によるお湯を用いてふろ給湯器の追焚きを行うものである。このようにすることにより、貯湯槽に貯えられたお湯を捨てずに燃料電池の発電を継続でき、燃料電池使用効率を最大限向上させるものとなる。
【発明の効果】
【０００６】
本発明の温水供給装置は貯湯槽に貯えられたお湯を捨てずに燃料電池の発電を継続でき、燃料電池使用効率を最大限向上させるとともに、ふろ給湯器は省エネルギーでふろ追焚きできるものとなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
第１の発明は、燃料電池と、燃料電池リモコンと、前記燃料電池を制御する燃料電池制御部と、前記燃料電池排熱による湯を貯える貯湯槽と、前記燃料電池と前記貯湯槽とを接続する行き配管および戻り配管と、前記貯湯槽に設けた温度検出手段と、ふろ給湯器と、前記ふろ給湯器を制御するふろ給湯器制御部と、前記ふろ給湯器にふろ追焚き運転をさせ、その温度を設定するふろ給湯器リモコンと、熱交換器と、前記燃料電池の排熱によるお湯の経路を前記熱交換器側に切替る燃料電池側３方弁と、前記熱交換器の２次側に接続されたふろ給湯器追焚き配管回路と、前記ふろ給湯機追焚き配管回路のふろ給湯器戻り配管側を前記熱交換器側に切替えるふろ給湯器側３方弁を備え、前記温度検出手段により得た計測の結果、前記貯湯槽の湯が任意温度以上かつ任意量以上ある場合、前記燃料電池側３方弁および前記ふろ給湯器側３方弁を熱交換器側に切替えることにより燃料電池排熱によるお湯をふろ給湯器の追焚きに用いることとなり、燃料電池排熱によるお湯を捨てることなく、燃料電池発電を継続することができ燃料電池の効率利用が可能となる。
【０００８】
第２の発明は、燃料電池制御部には貯湯槽の湯が任意温度以上かつ任意量以上ある場合のみ熱交換器側に切替えることとするか否かを選択できる連動／非連動選択手段を有することにより、貯湯槽にお湯が貯まっている場合は積極的にお湯を利用し、貯まっていない場合は積極的にお湯を利用することの無いようにすることを使用者が選択でき、燃料電池の効率的利用を行うことが可能となる。
【０００９】
第３の発明は、燃料電池制御部には温度検出手段により計測判定する湯の温度を任意に設定できる温度設定手段および湯の量を任意に設定できる湯量設定手段のどちらか一方もしくは両方を有することにより貯湯槽のお湯を最大限に効率良く使用する条件を作り出すことができる。それにより燃料電池発電をも最大限に効率よく起動させる条件をつくりだせることとなる。
【００１０】
第４の発明は、連動／非連動選択手段もしくは温度設定手段もしくは湯量設定手段を燃料電池リモコンに有することにより、使用者がよりいっそう簡単に燃料電池効率利用条件を設定できることとなる。
【００１１】
第５の発明は、燃料電池制御部にて貯湯槽の湯が任意温度以上かつ任意量以上ある場合かつふろ給湯器リモコンのふろ追焚き運転スイッチもしくは自動お湯はり運転スイッチが入っているときのみ熱交換器側に切替え、ふろ給湯器制御部に追焚き運転をさせることとすることにより、貯湯槽に貯えられたお湯を捨てずに燃料電池の発電を継続でき、燃料電池使用効率を最大限向上させるものとなるとともに、ふろ給湯器の追焚き燃焼時間が少なくなり、省エネ性が向上する。
【００１２】
第６の発明は、燃料電池制御部にて貯湯槽の湯が任意温度以上かつ任意量以上ある場合かつふろ給湯器リモコンのふろ追焚き運転スイッチもしくは自動お湯はり運転スイッチが入っているときのみ熱交換器側に切替えるとともに、ふろ給湯器制御部には追焚き燃焼動作をともなわずに追焚き運転をさせることにより、貯湯槽に貯えられたお湯を捨てずに燃料電池の発電を継続でき、燃料電池使用効率を最大限向上させるものとなるとともに、ふろ給湯器の追焚き燃焼させないため、よりいっそうの省エネ性が向上する。
【００１３】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。
【００１４】
（実施の形態１）
図１は、本発明の第１の実施の形態における温水供給装置の構成図を示すものである。図１において、燃料電池１の運転オン／オフ等を行う燃料電池リモコン２および貯湯槽に設けた温度検出手段７と燃料電池１を制御する燃料電池制御部３とは信号線により電気的に接続されている。燃料電池排熱による湯を貯える貯湯槽４と燃料電池１とは両者を接続する行き配管５および戻り配管６とで接続されている。ふろ給湯器８を制御するふろ給湯器制御部９とふろ給湯器８にふろ追焚き運転をさせ、その温度を設定するふろ給湯器リモコン１０とは信号線により電気的に接続されている。熱交換器１１の一次側は燃料電池１の排熱によるお湯を貯める貯湯槽とを接続する戻り配管６の途中に接続された燃料電池側３方弁１２を経由して接続されている。熱交換器１１の２次側はふろ追焚き配管回路の戻り配管側の途中に接続されたふろ給湯器側３方弁１５を経由して接続されている。１６は浴槽である。
【００１５】
以上のように構成された温水供給装置について以下その動作、作用を説明する。
【００１６】
貯湯槽４は燃料電池排熱による湯を貯える。燃料電池排熱による湯を貯える貯湯槽４には上部から下部にかけ複数箇所、温度検出手段（サーミスタ等）７ａ〜ｃを設けてられている。その温度検出手段７ａ〜ｃにより貯湯槽のどの位置まで任意温度以上の分布になっているかを計測する。その計測結果と貯湯槽の容量により、任意温度以上かつ任意量以上のお湯がたまっているかを判定する。その結果、あらかじめ決めておいた温度以上かつ湯量である場合は燃料電池制御部は配管経路を燃料電池側３方弁１２およびふろ給湯器側３方弁１５を動作させることにより熱交換器１１側に切替える。
貯湯槽に蓄えていたお湯を熱交換器を介してふろの追焚きに使用して貯湯槽のお湯を少なくさせる。そのことにより燃料電池発電停止機会が少なくなる、もしくは停止状態の継続が少なくなるため、燃料電池の高効率利用が可能となる。
【００１７】
一般に燃料電池は水素生成器、燃料電池スタックの予熱を要するため起動時に多量のエネルギーを使用するので、起動回数を少なくすることは省エネに効果がある。また、水素生成器、燃料電池スタックは連続運転したほうが触媒の劣化が少なく燃料電池の寿命が長くできる効果がある。
【００１８】
（実施の形態２）
図２は、本発明の第２の実施の形態における温水供給装置の構成図を示すものである。燃料電池制御部３には貯湯槽４の湯が任意温度以上かつ任意量以上ある場合のみ熱交換器側に切替えることとするか否かを選択できる連動／非連動選択手段１７を有する。これによりお湯が貯まっている場合は積極的にお湯を利用し、貯まっていない場合は積極的にお湯を利用することの無いようにすることを使用者が選択でき、燃料電池の高効率的利用を行うことが可能となる。
【００１９】
（実施の形態３）
図３は、本発明の第３の実施の形態における温水供給装置の構成図を示すものである。燃料電池制御部３には温度検出手段７により計測判定する湯の温度を任意に設定できる温度設定手段１８および湯の量を任意に設定できる湯量設定手段１９のどちらか一方もしくは両方を有する。これにより貯湯槽のお湯を最大限に効率良く使用する条件を作り出すことができ、燃料電池発電をも最大限に効率よく起動させる条件をつくりだせることとなる。
【００２０】
（実施の形態４）
図４は、本発明の第４の実施の形態における温水供給装置の構成図を示すものである。連動／非連動選択手段１７もしくは温度設定手段１８もしくは湯量設定手段１９を燃料電池リモコン２に有する。このことにより、使用者がよりいっそう簡単に燃料電池効率利用条件を設定できることとなる。
【００２１】
（実施の形態５）
図５は、本発明の第５の実施の形態における温水供給装置の構成図を示すものである。燃料電池制御部はふろ給湯器リモコンとは信号線により電気的に接続されている。そのことにより燃料電池制御部はふろ追焚き運転スイッチもしくは浴槽へのお湯はりから沸上げまで自動で行う自動お湯はり運転スイッチが入っているか否かを判別でき、貯湯槽の湯が任意温度以上かつ任意量以上ある場合であり、かつふろ給湯器リモコンのふろ追焚き運転スイッチもしくは自動お湯はり運転スイッチが入っているときのみ燃料電池側およびふろ給湯器側の各配管経路を熱交換器側に切替え、貯湯槽の湯を利用するふろ追焚き運転とする。このことにより、貯湯槽に貯えられたお湯を捨てずに燃料電池の発電を継続でき、燃料電池使用効率を最大限向上させるものとなるとともに、ふろ給湯器の追焚き燃焼時間が少なくなり、省エネ性が向上する。
【００２２】
（実施の形態６）
図６は、本発明の第６の実施の形態における温水供給装置の構成図を示すものである。燃料電池制御部はふろ給湯器制御部とは信号線により電気的に接続されている。そのことにより燃料電池制御部はふろ追焚き運転スイッチもしくは自動お湯はり運転スイッチが入っているか否かを判別でき、貯湯槽の湯が任意温度以上かつ任意量以上ある場合であり、かつふろ給湯器リモコンのふろ追焚き運転スイッチもしくは自動お湯はり運転スイッチが入っているときのみ燃料電池側およびふろ給湯器側の各配管経路を熱交換器側に切替え、貯湯槽の湯を利用するふろ追焚き運転とするとともにふろ給湯器制御部には追焚き燃焼動作をともなわずに追焚き運転をさせるものである。このことにより貯湯槽に貯えられたお湯を捨てずに燃料電池の発電を継続でき、燃料電池使用効率を最大限向上させるものとなるとともにふろ給湯器の追焚き燃焼させないため、よりいっそうの省エネ性が向上する。
【産業上の利用可能性】
【００２３】
以上のように、本発明にかかる温水供給装置は貯湯槽に所定温度以上かつ所定量以上お湯が貯まった場合、燃料電池を停止せざるを得なかったのを貯湯槽のお湯をふろの追焚きに利用することで燃料電池発電の停止を極力少なくできることとなるので、エンジン発電コージェネの温水利用にも応用が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の実施の形態１における温水供給装置を示す構成図
【図２】本発明の実施の形態２における温水供給装置を示す構成図
【図３】本発明の実施の形態３における温水供給装置を示す構成図
【図４】本発明の実施の形態４における温水供給装置を示す構成図
【図５】本発明の実施の形態５における温水供給装置を示す構成図
【図６】本発明の実施の形態６における温水供給装置を示す構成図
【図７】従来の温水供給装置を示す構成図
【符号の説明】
【００２５】
１  燃料電池
２  燃料電池リモコン
３  燃料電池制御部
４  貯湯槽
５  行き配管
６  戻り配管
７ａ〜ｃ  温度検出手段
８  ふろ給湯器
９  ふろ給湯器制御部
１０  ふろ給湯器リモコン
１１  熱交換器
１２  燃料電池側３方弁
１３  ふろ給湯器行き配管（ふろ給湯器追焚き配管回路）
１４  ふろ給湯器戻り配管（ふろ給湯器追焚き配管回路）
１５  ふろ給湯器側３方弁
１７  連動／非連動選択手段
１８  温度設定手段
１９  湯量設定手段
【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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【図７】
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