(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
発電ユニットと、発電ユニットの排熱を利用する熱交換器と、温水を貯めるタンクと、前記タンクと前記熱交換器との間に設けられているとともに前記タンク内の温水を前記熱交換器に送って前記タンクに戻す循環経路と、循環経路に配設されている第１弁と、前記タンク内の温水をその温水が利用される箇所に送るとともにその温水利用箇所で利用された後の温水を前記タンクに戻す温水供給経路と、温水供給経路に配設されている第２弁を備え、
前記循環経路と前記温水供給経路は共通区間を有しており、その共通区間に、前記循環経路内の温水を循環させるとともに前記温水供給経路内の温水を循環させるポンプが配設されており、
前記循環経路は、前記共通区間以外の区間が前記熱交換器を通過し、
前記温水供給経路は、前記共通区間以外の区間が前記温水利用箇所を通過する
ことを特徴とするコージェネレーションシステム。
【請求項２】
前記温水供給経路は、前記タンク内の温水を前記温水利用箇所に送る往路と、前記温水利用箇所で利用された後の温水を前記タンクに戻す復路とを有し、前記循環経路と前記往路が共通区間を有していることを特徴とする請求項１に記載のコージェネレーションシステム。
【請求項３】
前記温水供給経路は、前記タンク内の温水を前記温水利用箇所に送る往路と、前記温水利用箇所で利用された後の温水を前記タンクに戻す復路とを有し、前記循環経路と前記復路が共通区間を有していることを特徴とする請求項１に記載のコージェネレーションシステム。
【請求項４】
前記循環経路が通過するとともに循環経路内の温水が持つ熱が入力される蓄熱槽と、その蓄熱槽を通過するとともに当該蓄熱槽で加熱された温水をその温水が利用される箇所に送る給湯経路とをさらに備え、
前記循環経路は、前記熱交換器で加熱された後の温水が、前記蓄熱槽を通過して前記タンクに戻る第１経路と、前記蓄熱槽をバイパスして前記タンクに戻る第２経路とを有することを特徴とする請求項１から３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５】
前記循環経路を前記第１経路と前記第２経路との間で切換える手段が付加されたことを特徴とする請求項４に記載のコージェネレーションシステム。
【請求項６】
前記第１弁と前記第２弁を開閉制御する制御ユニットをさらに備え、
前記制御ユニットは、前記発電ユニットが発電しない状態で前記温水利用箇所において温水が利用される場合には、前記第１弁を閉じるとともに前記第２弁を開くことによって、前記タンクから前記熱交換器に温水を送らないとともに前記温水利用箇所に温水を送り、
前記制御ユニットは、前記温水利用箇所において温水が利用されない状態で前記発電ユニットが発電する場合には、前記第１弁を開くとともに前記第２弁を閉じることによって、前記タンクから前記熱交換器に温水を送るとともに前記温水利用箇所に温水を送らない
ことを特徴とする請求項１から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】
発電ユニットと、発電ユニットの排熱を利用する熱交換器と、温水を貯めるタンクと、前記タンクと前記熱交換器との間に設けられているとともに前記タンク内の温水を前記熱交換器に送って前記タンクに戻す循環経路と、循環経路に配設されている第１弁と、前記タンク内の温水をその温水が利用される第１温水利用箇所に送るとともにその第１温水利用箇所で利用された後の温水を前記タンクに戻す第１温水供給経路と、第１温水供給経路に配設されている第２弁と、前記タンク内の温水をその温水が利用される第２温水利用箇所に送るとともにその第２温水利用箇所で利用された後の温水を前記タンクに戻す第２温水供給経路と、第２温水供給経路に配設されている第３弁とを備え、
前記循環経路と前記第１温水供給経路と前記第２温水供給経路は共通区間を有しており、その共通区間に、前記循環経路内の温水を循環させ、前記第１温水供給経路内の温水を循環させ、前記第２温水供給経路内の温水を循環させるポンプが配設されており、
前記循環経路は、前記共通区間以外の区間が前記熱交換器を通過し、
前記第１温水供給経路は、前記共通区間以外の区間が前記第１温水利用箇所を通過し、
前記第２温水供給経路は、前記共通区間以外の区間が前記第２温水利用箇所を通過する
ことを特徴とするコージェネレーションシステム。
【請求項８】
第１弁と第２弁と第３弁を開閉制御する制御ユニットをさらに備えることを特徴とする請求項７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】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、発電ユニットの排熱を利用して温水を得るコージェネレーションシステムに関する。特に、コージェネレーションシステムを構成する部品を減らす技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
発電ユニットと、発電ユニットの排熱を利用して温水に加熱する加熱手段と、加熱手段で加熱された温水を貯めるタンクとを備えるコージェネレーションシステムが実用化されている。この種のコージェネレーションシステムでは、加熱手段とタンクの間にタンク内の温水を加熱手段に送ってタンクに戻す温水循環経路が配設されている。タンク内の温水は、その温水が利用される箇所に供給される。コージェネレーションシステムは、発電の際に生じる排熱を利用して温水を得るために総合的なエネルギ効率が良い。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
コージェネレーションシステムは、コストが低減されると需要が伸び、より普及するものと考えられる。
本発明は、コージェネレーションシステムを構成する部品数を減らすことで、システムのコストを低減することを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段と作用と効果】
従来のコージェネレーションシステムでは、温水循環経路内の温水を循環させるポンプとタンク内の温水を温水利用箇所に送るポンプが必須の構成となっている。本発明者らは、一つのポンプによって温水循環経路内の温水を循環させ、しかもタンク内の温水を温水利用箇所に送ることができるコージェネレーションシステムを開発した。そのコージェネレーションシステムは、発電ユニットと、発電ユニットの排熱を利用する熱交換器と、温水を貯めるタンクと、タンクと熱交換器との間に設けられているとともにタンク内の温水を熱交換器に送ってタンクに戻す循環経路と、循環経路に配設されている第１弁と、タンク内の温水をその温水が利用される箇所に送るとともにその温水利用箇所で利用された後の温水をタンクに戻す温水供給経路と、温水供給経路に配設されている第２弁を備える。このコージェネレーションシステムでは、循環経路と温水供給経路が共通区間を有しており、その共通区間に、循環経路内の温水を循環させるとともに温水供給経路内の温水を循環させるポンプが配設されている。
このコージェネレーションシステムでは、循環経路内の温水を循環させることと、温水供給経路内の温水を温水利用箇所に送ることを一つのポンプで実現することができる。ポンプ数を一つ減らすことができ、システムのコストを低減させることができる。
また、ポンプが減ることによってシステムの小型化を図ることができる。コージェネレーションシステムを導入できなかったところでも導入できるようになる。システムが小型化することで需要が増大し、コージェネレーションシステムがより普及するものと考えられる。
なお、上記のシステムでは、循環経路と温水供給経路の双方に弁が配設される。循環経路は、共通区間以外の区間が熱交換器を通過する。温水供給経路は、共通区間以外の区間が温水利用箇所を通過する。このようにすると、熱効率を良くすることができる。また、例えば三方弁等を用いる構成にして一方の経路の温水のみを送るようにしても良い。
【０００５】
また、温水供給経路が、タンク内の温水を温水利用箇所に送る往路と、温水利用箇所で利用された後の温水をタンクに戻す復路とを有するコージェネレーションシステムがある。例えば温水利用箇所として床暖房機や温水式暖房機等が採用される場合には、このタイプのものが利用される。この場合、循環経路と往路との間に共通区間を設け、その共通区間にポンプが配設されるようにしても良い。また、循環経路と復路との間に共通区間を設け、その共通区間にポンプが配設されるようにしても良い。どちらの形態によっても、循環経路内の温水を循環させることと、温水供給経路の温水を温水利用箇所に送ることを一つのポンプによって実現できる。
【０００６】
また、上述のコージェネレーションシステムにおいて、循環経路が通過するとともに循環経路内の温水が持つ熱が入力される蓄熱槽と、その蓄熱槽を通過するとともに当該蓄熱槽で加熱された温水をその温水が利用される箇所に送る給湯経路とがさらに付加されたものがある。この場合、循環経路は、前記熱交換器で加熱された後の温水が、蓄熱槽を通過して前記タンクに戻る第１経路と、蓄熱槽をバイパスして前記タンクに戻る第２経路とを有するようにしても良い。さらに、前記循環経路を前記第１経路と前記第２経路との間で切換える手段が付加された構成にするとより好ましい。この場合、蓄熱槽での蓄熱量やタンクに貯められた温水温度等に基づいて循環経路をいずれの経路とするかを切換えることができる。このコージェネレーションシステムは熱効率が良い。
【０００７】
また、発電ユニットと、発電ユニットの排熱を利用する熱交換器と、温水を貯めるタンクと、タンクと熱交換器との間に設けられているとともにタンク内の温水を熱交換器に送ってタンクに戻す循環経路と、循環経路に配設されている第１弁と、タンク内の温水をその温水が利用される第１温水利用箇所に送るとともにその第１温水利用箇所で利用された後の温水をタンクに戻す第１温水供給経路と、第１温水供給経路に配設されている第２弁と、タンク内の温水をその温水が利用される第２温水利用箇所に送るとともにその第２温水利用箇所で利用された後の温水をタンクに戻す第２温水供給経路と、第２温水供給経路に配設されている第３弁を備えるコージェネレーションシステムを構成してもよい。このコージェネレーションシステムでは、循環経路内の温水を循環させるポンプと、タンク内の温水を第１温水利用箇所に送るポンプと、タンク内の温水を第２温水利用箇所に送るポンプが必須の構成であった。このタイプのコージェネレーションシステムは、次のような構成にすることが好ましい。即ち、循環経路と第１温水供給経路と第２温水供給経路が共通区間を共有しており、その共通区間に、前記循環経路内の温水を循環させ、前記第１温水供給経路内の温水を循環させ、前記第２温水供給経路内の温水を循環させるポンプが配設されるようにすることが好ましい。循環経路は、共通区間以外の区間が熱交換器を通過する。第１温水供給経路は、共通区間以外の区間が第１温水利用箇所を通過する。第２温水供給経路は、共通区間以外の区間が第２温水利用箇所を通過する。
このシステムによると、ポンプ数を２つ減らすことが-でき、システムのコストをより低減させることができる。また、熱効率を良くすることができる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
上記した各請求項に記載の発明は、以下に示す形態で好適に実施することができる。
（形態１）  請求項１から８に記載のコージェネレーションシステムにおいて、発電ユニットは燃料電池と改質器とを備える。この場合、改質器に内蔵されている加熱器から生じる排熱と、燃料電池の発電で生じる排熱の双方を利用して循環経路内の温水を加熱する。
この形態によると排熱を有効に利用することができる。この場合、改質器の加熱器の排熱を利用した熱交換器と、燃料電池の排熱を利用した熱交換器の２つの熱交換器から構成されても良い。また改質器の加熱器の排熱と燃料電池の排熱の双方を利用した一の熱交換器から構成されても良い。
（形態２）  請求項１から８に記載のコージェネレーションシステムにおいて、タンクは、給湯暖房機等に備えられるいわゆるシスターンである。また、タンクは、室外設置型の貯湯槽等でも良い。
（形態３）  請求項５に記載のコージェネレーションシステムにおいて、循環経路の切換えは三方弁を用いて行なう。
【０００９】
【実施例】
（第１実施例）以下、図面を参照して本発明に係るコージェネレーションシステムの第１実施例について説明する。まず、図１を参照して本発明に係るコージェネレーションシステムの構成について説明する。図１は、コージェネレーションシステム１０の概略システム図を示したものである。コージェネレーションシステム１０は、発電を行なう発電ユニット２０と、発電ユニット２０の排熱で加熱された温水を利用するユニット１５等から構成される。
発電ユニット２０は、燃料電池２２と、改質器３０と、放熱機２８等から構成される。改質器３０は、炭化水素系の原燃料から水素ガスを生成する。水素を効率よく生成するためには高温度が必要とされることから、改質器３０にはバーナ３２が内蔵されている。改質器３０には、バーナ３２の燃焼排ガスを回収するガス管３４が接続されており、そのガス管３４は熱交換器７０を通過するように配置されている。この構成により、バーナ３２の燃焼排ガスが熱交換器７０に入力されることになる。なお、改質器３０は、制御ユニット６０によって駆動制御される。
燃料電池２２は、複数のセルから構成される。燃料電池２２には改質器３０と連通する図示省略の配管が接続されている。その配管を介して改質器３０で生成された水素ガスが燃料電池２２に供給される。燃料電池２２は、空気中の酸素を取り込み、取り込まれた酸素と改質器３０から供給される水素ガスを反応させて発電を行なう。燃料電池２２は、発電の際に発熱する。燃料電池２２には熱媒循環経路２４が接続されており、その熱媒循環経路２４の熱媒（本実施例では蒸留水である）が発電の際の生じる排熱を回収するようになっている。熱媒循環経路２４には第１ポンプ８が配設されている。この第１ポンプ８が駆動することで熱媒が循環する。第１ポンプ８は、制御ユニット６０によって駆動制御される。具体的には、燃料電池２２の発電運転中に駆動するように制御される。
【００１０】
また、熱媒循環経路２４は、熱交換器７４を通過するように配置されている。この構成により、熱媒によって回収された燃料電池２２の排熱が熱交換器７４に入力されることになる。また、熱媒循環経路２４はリザーブタンク２６を備えている。リザーブタンク２６での熱媒の貯留量が少なくなると、リザーブタンク２６に熱媒が供給される。
また、熱媒循環経路２４には第１三方弁３６が配設されている。第１三方弁３６は、１つの入力口と２つの出力口を備える。第１三方弁３６によって熱媒循環経路２４が二手に分岐している。第１三方弁３６の一方の出力口と接続されている熱媒循環経路２４は放熱機２８を介するように配置されており、他方の出力口と接続されている熱媒循環経路２４は放熱機２８を介さないように配置されている。この第１三方弁３６は、制御ユニット６０によってどちらの出力口を開口するかが制御される。この制御により熱媒が放熱機２８を経由して循環するか、放熱機２８を経由せずに循環するかが切替えられる。具体的には、熱媒温度が異常に高いときには、熱媒が放熱機２８を経由して循環するように第１三方弁３６の出力口が切替えられる。放熱機２８は、例えば送風を行なうことで熱媒を冷却する。
【００１１】
ユニット１５は、給湯暖房機５０と蓄熱槽４４と制御ユニット６０等から構成される。給湯暖房機５０にはシスターン５１と２つのバーナ５５，５６等が配設されている。給湯暖房機５０には温水を案内する複数の経路が配されている。シスターン５１には温水が貯められる。
シスターン５１には、シスターン５１内の温水を熱交換器７０，７４に送り出す循環往路４ａと高温水用経路８６と低温水用経路８４が接続されている。但し、これらの経路４ａ，８４，８６は、それぞれが独立してシスターン５１と接続されているのではない。シスターン５１には一つの経路が接続されており、その経路が分岐することでそれぞれの経路４ａ，８４，８６が形成されている。即ち３つの経路４ａ，８４，８６は、それぞれの経路が兼用する共通区間２を有することになる。
循環往路４ａは、熱交換器７０と熱交換器７４を通過するように配置されている。循環往路４ａは、シスターン５１内の温水を熱交換器７０，７４に送る。熱交換器７０，７４で昇温された温水は、循環復路４ｂを経てシスターン５１に戻る。循環往路４ａと循環復路４ｂとでシスターン５１内の温水が循環する循環経路４が構成されている。共通区間２には循環ポンプ６が配設されている。循環ポンプ６は制御ユニット６０によって駆動制御される。循環ポンプ６が駆動することで循環経路４内の温水が循環する（矢印Ｄ１方向に循環する）。
循環復路４ｂには第２三方弁６２が配設されている。第２三方弁６２は、一つの入力口と２つの出力口を有する。一方の出力口と接続されている循環復路４ｂは、蓄熱槽４４を通過するように配置されている。他方の出力口と接続されている循環復路４ｂは、蓄熱槽４４をバイパスするように配置されている。以下の説明では、熱交換器７０，７４で加熱された温水が、蓄熱槽４４を通過するように配置された循環路を第１経路４ｃといい、蓄熱槽４４をバイパスするように配置された循環路を第２経路４ｄという。循環経路４が第１経路４ｃとなるように設定されると、熱交換器７０，７４で加熱された温水が持つ熱が蓄熱槽４４に入力されることになる。第２三方弁６２は、制御ユニット６０によっていずれの出力口を開口するかが制御される。
【００１２】
高温水用経路８６は、高温水利用箇所８０を通過するように配置されている。高温水用経路８６は、シスターン５１の温水を高温水利用箇所８０に送り、高温水利用箇所８０で利用された後の温水をシスターン５１に戻す（矢印Ｄ２）。本実施例における高温水利用箇所８０は温水式暖房機である。また上述したように循環ポンプ６は共通区間２に配設されている。このため、高温水用経路８６内の温水も循環ポンプ６によって流動される。
高温水用経路８６内の温水を加熱できるようにバーナ５６が配置されている。バーナ５６は制御ユニット６０によって駆動制御される。高温水用としては通常約８０度の温水が用いられる。高温水として供給される温水が８０度以下の場合にはバーナ５６が駆動される。またバーナ５６は低温水が供給される場合であって、低温水として供給される温水が６０度以下の場合にも駆動される。高温水用経路８６には熱動弁５８が配設されている。熱動弁５８は制御ユニット６０によって開閉制御される。熱動弁５８は、制御ユニット６０によって電流のＯＮ−ＯＦＦが切換えられる。電流が流れるとエレメントが加熱されて膨張することで弁が開く。
【００１３】
高温水用経路８６には追い炊き用経路８８が接続されている。追い炊き用経路８８は、熱交換器９２を通過するように配置されている。この構成により追い炊き用経路８８内の温水が持つ熱が熱交換器９２に入力されることになる。追い炊き用経路８８には熱動弁９０が配設されている。熱動弁９０は、制御ユニット６０によって開閉制御される。
熱交換器９２を通過するように風呂温水経路９４が配置されている。風呂温水経路９４は、風呂９６の浴槽に貯められている温水を、熱交換器９２に送って風呂９６に戻す。風呂温水経路９４には第２ポンプ９８が配設されている。第２ポンプ９８が駆動することで風呂温水経路９４内の温水が流動する。これにより風呂９６の温水が熱交換器９２で加熱され、風呂９６の温水の追い炊きが行なわれることになる。第２ポンプ９８は制御ユニット６０によって駆動制御される。具体的には、第２ポンプ９８は風呂９６の温水の追い炊きが行なわれるときに駆動される。
【００１４】
低温水用経路８４，８４，８４は、低温水利用箇所８２を通過するように配置されている。本実施例に係る低温水利用箇所８２は床暖房機である。低温水用経路８４は、シスターン５１の温水を低温水利用箇所８２に送り、低温水利用箇所８２で利用された後の温水をシスターン５１に戻す。循環ポンプ６が駆動することで低温水用経路８４内の温水が流動する。低温水用経路８４には、それぞれに熱動弁５２，５２，５２が配設されている。熱動弁５２は、制御ユニット６０によって開閉制御される。
【００１５】
蓄熱槽４４内は水が満たされている。蓄熱槽４４は熱交換器として機能する。蓄熱槽４４を通過するように給湯経路４０ａが配置されている。給湯経路４０ａは矢印Ｄ３方向に市水が供給される。給湯経路４０ａは二手に分岐している。給湯経路４０ａの一方は蓄熱槽４４を通過して後述するミキシングバルブ５４の入力口５４ａと接続されている。また給湯経路４０ａの他方は、蓄熱槽４４を介することなくミキシングバルブ５４の入力口５４ｂに接続されている。蓄熱槽４４を通過する給湯経路４０ａ内の市水は、蓄熱槽４４で温水に加熱される。これよりミキシングバルブ５４には入力口５４ａから温水が導入される。蓄熱槽４４を通過しない給湯経路４０ａ内の市水は加熱されることはない。ミキシングバルブ５４には入力口５４ｂから市水が導入される。
【００１６】
ミキシングバルブ５４の２つの入力口５４ａ，５４ｂはそれぞれの開口度が可変である。即ち、温水と市水の入力比率が可変である。２つの入力口５４ａ，５４ｂの開口度は、制御ユニット６０によって制御される。開口度が制御されることで、例えば市水を遮断して温水のみをミキシングバルブ５４に入力することが可能であり、逆に温水を遮断して市水のみを入力することも可能である。また、入力比率を例えば温水７０％、市水３０％とすることも可能である。ミキシングバルブ５４では入力された温水と市水が混合される。ミキシングバルブ５４の出力口には給湯経路４０ｂの一端が接続されている。給湯経路４０ｂの他端は給湯箇所４６に接続されている。給湯箇所４６は、例えば洗面所、浴槽、台所等の温水を使用する箇所である。給湯経路４０ｂは、経路内の温水がバーナ５５によって加熱されるように配置されている。バーナ５５は制御ユニット６０によって駆動制御される。具体的には、給湯経路４０ｂ内の温水温度が給湯箇所４６での給湯設定温度より低い場合にバーナ５５が駆動される。
給湯経路４０ｂは二手に分岐している。その一方は上述の給湯箇所４６に続いており、他方はシスターン５１に接続されている。シスターン５１と接続されている給湯経路４０ｂには弁４８が挿入されている。弁４８は制御ユニット６０によって開閉制御される。弁４８が開かれると、給湯経路４０ｂ内の温水がシスターン５１に導入される。
また、蓄熱槽４４の上部と下部には排水管６４が接続されている。蓄熱槽４４が耐圧以上になった場合等に排水が行なわれる。
【００１７】
次に、図２を参照して制御ユニット６０とそれに接続される各種装置の構成を説明する。図２は制御ユニット６０に各種装置が接続される様子を示したブロック図である。なお、図２には本発明を特徴付ける装置のみを示している。制御ユニット６０は、発電ユニット１０とユニット１５の双方のユニットを構成する機器を統括的に制御する。
図２に示されるように、制御ユニット６０は、ＣＰＵ１０２とＲＯＭ１０４とＲＡＭ１０６と出力ポート１０８と入力ポート１１０から構成される。これらＣＰＵ１０２、ＲＯＭ１０４及びＲＡＭ１０６はバス１０９によって出力ポート１０８及び入力ポート１１０と相互に接続されている。
ＣＰＵ１０２は、ＲＯＭ１０４に格納された制御プログラムに従ってコージェネレーションシステム１０を構成する各種装置を統括的に制御する。ＲＯＭ１０４に格納される制御プログラムには、燃料電池２２、低温水利用箇所８２、高温水利用箇所８０の運転に基づいて循環ポンプ６の駆動を行なう処理や第２三方弁６２の切替を行なう処理等を実現するためのプログラムが含まれている。ＲＡＭ１０６は、ワークメモリとして使用されるメイン記憶素子であって、温度等の各種データや出入力信号等が各種プログラムの実行に応じて格納される。
【００１８】
入力ポート１１０には、高温水利用箇所８０と、低温水利用箇所８２と、給湯暖房機５０と、温度センサＴが接続されている。
高温水利用箇所８０は、温水式暖房機の運転が開始されるときに運転開始信号を出力し、その運転が終了するときに運転終了信号を出力する。具体的には、温水式暖房機の使用者によって所定の運転開始スイッチ等が操作されると運転開始信号を出力する。また、使用者によって運転終了スイッチ等が操作されると運転終了信号を出力する。同様に、低温水利用箇所８２は、床暖房機の使用者のスイッチ操作により運転開始信号と運転終了信号を出力する。
給湯暖房機５０は、給湯箇所４６における給湯設定温度を所定のデータ信号に変換して出力する。給湯設定温度は、給湯箇所４６での温水の使用者がリモコンを用いて設定する。温度センサＴは、水温を所定のデータ形式に変換して出力する。
各利用箇所８０，８２、給湯暖房機５０、温度センサＴから出力された信号は入力ポート１１０で受信され、入力ポート１１０で受信された信号はバス１０９を介してＣＰＵ１０２、ＲＯＭ１０４、ＲＡＭ１０６に取り込まれる。ＲＡＭ１０６では、温度センサＴで測定された温度データが常時更新される（書換えられる）。
【００１９】
出力ポート１０８には、第１三方弁３６、第２三方弁６２、第１ポンプ８、第２ポンプ９８、循環ポンプ６、燃料電池２２、改質器３０、ミキシングバルブ５４、給湯暖房機５０、熱動弁５２，５８，３８，９０が接続されている。
第１三方弁３６と第２三方弁６２は、制御ユニット６０からの信号に基づいて出力口を切替える。各ポンプ８，９８，６は、制御ユニット６０からの信号に基づいて駆動と停止を行なう。燃料電池２２は、制御ユニット６０からの信号に基づいて発電運転を行なう。改質器３０は、制御ユニット６０からの信号に基づいてその起動と停止を行なう。改質器３０が駆動しているときには、バーナ３２で加熱が行なわれる。
ミキシングバルブ５４は、制御ユニット６０からの信号に基づいて２つの入力口５４ａ，５４ｂの開口比率を変更する。給湯暖房機５０は、制御ユニット６０からの信号に基づいてバーナ５５，５６を用いて加熱を行なう。各熱動弁５２，５８，３８，９０は、制御ユニット６０からの信号に基づいて電流のＯＮ−ＯＦＦを行なう。なお熱動弁５２，５８，３８は、通常時（燃料電池２２の発電運転停止中、かつ高温水利用箇所８０と低温水利用箇所８２の運転停止中等）は閉じられている。
【００２０】
次に、制御ユニット６０が行なう処理について説明する。なお、以下で説明する処理は、本発明を特徴づける処理についてのみ説明する。従って、ミキシングバルブ５４での入力口５４ａ，５４ｂの開口比率の決定処理、決定された開口比率に従ってミキシングバルブ５４を駆動する処理、給湯処理等については公知の処理が実施されれば良く、本明細書での説明は省略するものとする。
図３は、発電ユニット２０、高温水利用箇所８０、低温水利用箇所８２が運転するときに制御ユニット６０が駆動制御する装置の一覧を示したものである。
（１）発電ユニット２０の運転が行なわれる場合；高温水利用箇所８０と低温水利用箇所８２の運転が行なわれない場合
発電運転のみが行なわれる場合、制御ユニット６０は燃料電池２２、改質器３０、第１ポンプ８、循環ポンプ６を駆動する。具体的には、起動信号を出力することで各装置を駆動する。また、制御ユニット６０は熱動弁３８を開ける。具体的には電流ＯＮを指示する信号を熱動弁３８に対して出力する。またこの場合、循環経路４内の温水が蓄熱槽４４を通過するように第２三方弁６２の出力口を設定する。即ち循環経路４を第１経路４ｃに設定する。
上記のように各装置が駆動されたときの作用を説明する。改質器３０が駆動されることで改質器３０のバーナ３２の燃焼排ガスが熱交換器７０に入力される。また燃料電池２２と第１ポンプ８が駆動されることで燃料電池２２の排熱が熱交換器７４に入力される。
熱動弁３８が開かれ、循環ポンプ６が駆動されることで、シスターン５１の温水が循環経路４を循環し、循環する温水が熱交換器７０や熱交換器７４で加熱されて昇温する。このとき熱動弁５２，５８は閉じられており、循環経路４内の温水のみが循環する。他の高温水用経路８６や低温水用経路８４を温水が流動することがないので熱損失が少ない。
第２三方弁６２の出力口が設定されることで、熱交換器７０や熱交換器７４で加熱された温水が蓄熱槽４４を通過し、通過する温水の持つ熱が蓄熱槽４４に入力される。
【００２１】
なお制御ユニット６０は、燃料電池２２の発電運転条件が満たされた場合に上記のように各装置を駆動する。ここでいう発電運転条件は、例えば貯電量が所定値以下になったときや、１日の運転開始時が決まっている場合にはその運転開始時になったとき等、種々の条件に設定することができる。
制御ユニット６０は、燃料電池２２の発電運転の停止条件が満たされた場合に燃料電池２２、改質器３０、第１ポンプ８、循環ポンプ６のすべてを停止させる。具体的には駆動を停止するための信号をすべての装置に対して出力する。また熱動弁３８を閉じる。ここでの停止条件は例えば所定の貯電量に達したときや、予め設定された運転時間が終了したとき等である。
【００２２】
（２）高温水利用箇所８０の運転が行なわれる場合；発電ユニット２０、低温水利用箇所８２の運転が行なわれない場合
制御ユニット６０は循環ポンプ６を駆動すると共に熱動弁５８を開く。これによりシスターン５１の温水が高温水用経路８６を流動することになる。シスターン５１の温水が高温水利用箇所８０に送られて、高温水利用箇所８０で利用された後の温水がシスターン５１に戻る。この場合熱動弁３８，５２が閉じられているために、シスターン５１の温水は高温水用経路８６のみを流動する。
また制御ユニット６０は高温水用経路８６内の水温が所定温度（約８０度）より低いときにはバーナ５６を駆動する。これにより高温水用経路８６内を温水を昇温させることができ、高温水利用箇所８２に高温水が供給される。
なお制御ユニット６０は高温水利用箇所８０から出力された運転開始信号を受信すると循環ポンプ６を駆動し、熱動弁５８を開く。また制御ユニット６０は高温水利用箇所８０から出力された運転終了信号を受信すると循環ポンプ６を停止させる。バーナ５６が駆動されていた場合にはバーナ５６も停止する。また熱動弁５８を閉じる。
【００２３】
（３）低温水利用箇所８２の運転が行なわれる場合；発電ユニット２０、高温水利用箇所８０の運転が行なわれない場合
低温水が利用される場合、上述の高温水が利用される場合と同様の処理が行なわれる。但し熱動弁５８ではなく熱動弁５２を開く点が異なる。また低温水として供給される温水が６０度より低い場合にバーナ５６を駆動する点が異なる。バーナ５６が駆動される場合には熱動弁９０が開かれる。これによりシスターン５１の温水がバーナ５６で加熱され、加熱された温水は追い炊き用経路８８を介してシスターン５１に戻ることになる。シスターン５１内にある低温水として供給される温水が６０度まで昇温される。
【００２４】
（４）発電ユニット２０と高温水利用箇所８０の運転が同時に行なわれる場合
制御ユニット６０は燃料電池２２と高温水利用箇所８０の運転が同時に行なわれる場合に以下のことを行なう。
燃料電池２２、改質器３０、第１ポンプ８、循環ポンプ６を駆動する。また熱動弁３８と熱動弁５８を開く。また高温水用経路８６内の水温に基づいてバーナ５６を駆動する。またこの場合には循環経路４内の温水が蓄熱槽４４を通過しないように第２三方弁６２の出力口を設定する。即ち循環経路４を第２経路４ｄに設定する。
【００２５】
（５）発電ユニット２０と低温水利用箇所８２の運転が同時に行なわれる場合
この場合、上述の発電ユニット２０と高温水利用箇所８０の運転が同時に行なわれる場合と同様の処理が行なわれる。但し熱動弁５８ではなく熱動弁５２を開く点が異なる。また低温水として供給される温水が６０度以下の場合にバーナ５６が駆動され、熱動弁９０が開かれる点が異なる。
【００２６】
（６）高温水利用箇所８０と低温水利用箇所８２の運転が同時に行なわれる場合
この場合、制御ユニット６０は熱動弁５２，５８を開くとともに循環ポンプ６を駆動する。また必要に応じてバーナ５６を駆動する。なお高温水利用箇所８０と低温水利用箇所８２の運転が同時に行なわれる場合には熱動弁９０は閉じられる。
【００２７】
（７）発電ユニット２０と高温水利用箇所８０と低温水利用箇所８２の運転が同時に行なわれる場合
この場合には燃料電池２２と改質器３０と第１ポンプ８と循環ポンプ６を駆動し、さらに各熱動弁３８，５２，５８を開く。また必要に応じてバーナ５６を駆動する。また循環経路４内の温水が蓄熱槽４４を通過しないように第２三方弁６２の出力口を設定する。
【００２８】
上記したコージェネレーションシステム１０においては循環経路４と高温水用経路８６と低温水用経路８４は共通区間２を有している。そしてその共通区間２に循環ポンプ６が設けられている。このため一つのポンプによって、循環経路４内の温水の循環と、高温水用経路８６内の温水の循環と、低温水用経路８４内の温水の循環を行なうことができる。従来のコージェネレーションシステムよりもポンプ数を減らすことができ、生産コストを低減することができる。また循環経路４と高温水用経路８６と低温水用経路８４のそれぞれに熱動弁３８，５２，５８を配設している。運転される装置に応じて熱動弁３８，５２，５８の開閉が行なわれる。例えば燃料電池２２のみが運転される場合には熱動弁５２，５８が閉められて循環経路４内の温水のみを循環させる。このため熱損失が少なく熱効率の良いシステムが構築されている。
【００２９】
以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示にすぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。
上記実施例では循環復路４ｂと高温水用経路８０と低温水用経路８２との間にも共通区間が設けられている。この共通区間に循環ポンプ６を配設するようにしても良い。このようにしても３つの経路内の温水を循環させることを一つのポンプで実現することができる。
また上記した実施例では、高温水利用箇所８０又は低温水利用箇所８２の運転の有無に基づいて第２三方弁６２の出力口が設定されている。しかしながら次のように第２三方弁６２の出力口を設定しても良い。熱交換器７０，７４を通過後の循環経路４内の温水温度を測定する温度センサを配設する。この温度センサで測定される温度が所定温度より高い場合には、循環経路４内の温水が蓄熱槽４４を通過するように出力口を設定する（第１経路４ｃに設定する）。所定温度より低い場合には、循環経路４内の温水が蓄熱槽４４を通過しないように出力口を設定する（第２経路４ｄに設定する）。
また、本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組み合わせによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組み合わせに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成するものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の第１実施例に係るコージェネレーションシステムの概略構成図である。
【図２】  制御ユニットとその周辺のブロック図である。
【図３】  燃料電池や各温水利用箇所が運転されるときに駆動制御される装置の一覧を示す。
【符号の説明】
２・・共通区間
４・・循環経路
６・・循環ポンプ
８・・第１ポンプ
１０・・コージェネレーションシステム
２０・・発電ユニット
４４・・蓄熱槽
５０・・給湯暖房機
５１・・シスターン
６０・・制御ユニット
８０・・高温水利用箇所
８２・・低温水利用箇所
８４・・低温水用経路
８６・・高温水用経路
【図１】
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【図２】
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【図３】
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