特開 2019-168178 冷凍機複合型燃料電池システム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】特開2019-168178(P2019-168178A)

(43)【公開日】2019年10月3日

(54)【発明の名称】冷凍機複合型燃料電池システム

(51)【国際特許分類】

   F25B 27/02 20060101AFI20190906BHJP

   H01M 8/00 20160101ALI20190906BHJP

   H01M 8/04 20160101ALI20190906BHJP

   H01M 8/04014 20160101ALI20190906BHJP

   H01M 8/04029 20160101ALI20190906BHJP

   F25B 17/08 20060101ALI20190906BHJP

   H01M 8/12 20160101ALN20190906BHJP

【ＦＩ】

   F25B27/02 J

   H01M8/00 Z

   H01M8/04 J

   H01M8/04014

   H01M8/04029

   H01M8/04 Z

   F25B17/08 E

   F25B17/08 D

   H01M8/12 101

【審査請求】未請求

【請求項の数】8

【出願形態】ＯＬ

【全頁数】24

(21)【出願番号】特願2018-56947(P2018-56947)

(22)【出願日】2018年3月23日

(71)【出願人】

【識別番号】000175272

【氏名又は名称】三浦工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100126000

【弁理士】

【氏名又は名称】岩池 満

(74)【代理人】

【識別番号】100145713

【弁理士】

【氏名又は名称】加藤 竜太

(72)【発明者】

【氏名】大下 悟

(72)【発明者】

【氏名】大内 崇史

【テーマコード（参考）】

3L093

5H126

5H127

【Ｆターム（参考）】

3L093NN04

3L093PP03

3L093PP04

3L093PP15

3L093PP19

3L093QQ03

5H126BB06

5H127AA07

5H127AB03

5H127AB22

5H127AB23

5H127AC16

5H127AC20

5H127BA05

5H127BA12

5H127BA33

5H127BA37

5H127BB02

5H127BB27

5H127DB98

5H127DC92

5H127GG04

5H127GG09

5H127GG10

(57)【要約】

【課題】冷凍機の負荷が小さくても、冷温水機を停止させずに、オフガスからの熱回収を継続可能な冷凍機複合型燃料電池システムを提供する。
【解決手段】燃料電池と、回収器、再生器、第１凝縮器、第１蒸発器を有し、第１蒸発器で冷水製造する冷温水機と、第２凝縮器７２、過冷却器７３を含み、冷媒が循環して冷熱を取り出す冷凍機７と、燃料電池のオフガスを熱源とする温水製造手段と、冷却水を冷却する冷却塔６と、温水製造手段、再生器を循環する温水回路と、冷却塔６、回収器、第１凝縮器を循環する冷却水回路と、第１蒸発器、過冷却器７３を循環する冷水回路と、冷却水回路の流量調節手段６６と、過冷却器７３からの冷媒温度を検出する第１温度検出手段Ｓ１と、過冷却器７３への冷水温度を検出する第２温度検出手段Ｓ２と、制御手段１０とを備え、制御手段１０は、各検出手段Ｓ１、Ｓ２の各値の差分値が目標値となるように流量調節手段６６を制御する。
【選択図】図４

【特許請求の範囲】

【請求項1】

燃料ガス及び酸化剤ガスの電気化学反応により発電する燃料電池と、
回収器、再生器、第１凝縮器、及び第１蒸発器を有し、前記第１蒸発器で冷水を製造する冷温水機と、
圧縮機、第２凝縮器、過冷却器、膨張弁、および第２蒸発器が順次環状に接続されて冷媒が循環され、前記第２蒸発器で冷熱を取り出す蒸気圧縮式の冷凍機と、
前記燃料電池で発生するオフガスを熱源として温水を製造する温水製造手段と、
冷却水を冷却する冷却塔と、
前記温水製造手段及び前記再生器が環状に接続されて温水が循環される温水回路と、
前記冷却塔及び前記回収器が環状に接続されて冷却水が循環される冷却水回路と、
前記第１蒸発器及び前記過冷却器が環状に接続されて冷水が循環される冷水回路と、
前記冷却水回路を循環する冷却水の流量を調節する流量調節手段と、
前記過冷却器から流出する冷媒の温度を検出する第１温度検出手段と、
前記過冷却器に流入する冷水の温度を検出する第２温度検出手段と、
前記流量調節手段を制御する制御手段と、を備え、
前記制御手段は、前記第１温度検出手段の検出値と前記第２温度検出手段の検出値との差分値が予め設定された目標値となるように、前記流量調節手段を制御する、冷凍機複合型燃料電池システム。

【請求項2】

前記流量調節手段は、
前記冷却水回路に設けられ、入力された駆動周波数に応じた回転速度で駆動される冷却水ポンプと、
入力された周波数指定信号に対応する駆動周波数を前記冷却水ポンプに出力するインバータと、を備え、
前記制御手段は、前記差分値が前記目標値となるように、前記冷却水ポンプの駆動周波数を演算し、当該駆動周波数の演算値に対応する周波数指定信号を前記インバータに出力する、請求項１に記載の冷凍機複合型燃料電池システム。

【請求項3】

前記流量調節手段は、
前記冷却水回路に設けられ、入力された開度指定信号に対応する開度で作動される弁機構と、
前記冷却水回路に設けられ、予め設定された駆動周波数に応じた回転速度で駆動される冷却水ポンプと、を備え、
前記制御手段は、前記差分値が前記目標値となるように、前記弁機構の開度を演算し、当該開度の演算値に対応する開度指定信号を前記弁機構に出力する、請求項１に記載の冷凍機複合型燃料電池システム。

【請求項4】

前記流量調節手段は、
冷却水の一部又は全部を前記回収器及び前記第１凝縮器に対して迂回させるバイパス路と、
前記前記回収器及び前記第１凝縮器に向かう冷却水の分流と、前記バイパス路に向かう冷却水の分流との流量比を調整可能に設けられ、入力された開度指定信号に対応する開度で作動される弁機構と、
冷却水の分流前の前記冷却水回路に設けられ、予め設定された駆動周波数に応じた回転速度で駆動される冷却水ポンプと、を備え、
前記制御手段は、前記差分値が前記目標値となるように、前記弁機構の開度を演算し、当該開度の演算値に対応する開度指定信号を前記弁機構に出力する、請求項１に記載の冷凍機複合型燃料電池システム。

【請求項5】

前記制御手段は、前記第１温度検出手段の検出値が予め設定された下限温度以下である場合、冷却水の流量を変化させないように、前記流量調節手段を制御する、
請求項１〜４のいずれか１項に記載の冷凍機複合型燃料電池システム。

【請求項6】

前記冷温水機は、前記回収器及び前記再生器として、冷媒蒸気の吸着プロセスと脱着プロセスを実行可能な吸脱着器を備え、
前記温水回路は、前記第１熱交換器、及び脱着プロセスを実行する前記吸脱着器が環状に接続されて温水が循環され、
前記冷却水回路は、冷却塔、吸着プロセスを実行する前記吸脱着器、及び前記第１凝縮器が環状に接続されて冷却水が循環される、請求項１〜５のいずれか１項に記載の冷凍機複合型燃料電池システム。

【請求項7】

前記温水製造手段は、オフガスが供給される熱交換器を備え、
前記温水回路は、前記熱交換器及び前記再生器が環状に接続されて温水が循環される、請求項１〜６のいずれか１項に記載の冷凍機複合型燃料電池システム。

【請求項8】

前記温水製造手段は、
オフガスを冷却媒体と熱交換させて冷却する熱交換器と、
前記熱交換器で加熱された冷却媒体の温熱を蓄える貯湯タンクと、
前記熱交換器に供給する冷却媒体をオフガスの露点温度以下に冷却する放熱手段と、を備え、
前記温水回路は、前記貯湯タンク及び前記再生器が環状に接続されて温水が循環される、請求項１〜６のいずれか１項に記載の冷凍機複合型燃料電池システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、燃料電池と、冷温水器と、蒸気圧縮式の冷凍機と、を備えた冷凍機複合型燃料電池システムに関する。

【背景技術】

【0002】

コンビニエンスストアやスーパーマーケット等の店舗には、ショーケース用の冷凍システムが設置されている。例えば、特許文献１に記載の冷凍システムは、第１及び第２の冷凍サイクル回路（蒸気圧縮式冷凍機）を備え、第１の冷凍サイクル回路に設けた過冷却器を第２の冷凍サイクル回路の蒸発器として用いる構成としている。この冷凍システムは、第１の冷凍サイクル回路の冷媒を過冷却することにより、ショーケースに対する冷凍効果を高めている。

【0003】

また近年では、店舗用の発電設備として燃料電池システムの利用が検討されている。都市ガスを原燃料とする燃料電池システムでは、オフガスに含まれる水蒸気を凝縮させて回収し、原燃料の水蒸気改質に利用する水自立運転を行うよう構成されている。また、燃料電池システムの総合効率（発電効率と熱回収効率の合計）を最大限に高めるには、オフガスの熱回収は欠かせない。そこで、オフガスの熱回収及び冷却のため、冷温水機と複合させることが提案されている。特許文献２に記載の複合型燃料電池システムは、燃料電池と、吸収式冷温水機とを備え、燃料電池のオフガス廃熱を再生器の加熱源に利用している。また、特許文献３に記載の複合型燃料電池システムは、燃料電池と、吸着式冷温水機とを備え、燃料電池のオフガス廃熱を吸着材の再生（冷媒蒸気の脱着）に利用している。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０１３−１１４２３号公報

【特許文献2】特開２００６−７３４１６号公報

【特許文献3】特開２０１１−１５３７５８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

特許文献２，３の複合型燃料電池システムの冷温水機では、蒸発器で冷水を製造することができる。そこで、特許文献１に記載の冷凍システムにおいて、第２の冷凍サイクル回路を冷温水機に置き換えると、燃料電池システムの高温オフガスを冷温水機の駆動熱源として利用しつつ、冷温水機で製造した冷水を使って第１の冷凍サイクル回路（蒸気圧縮式冷凍機）の冷媒を過冷却することができる。その上で、冷温水機で熱利用後の低温オフガスを露点温度以下に冷却して凝縮水を生成させれば、燃料電池システムの水自立運転を行うことができる。

【0006】

しかしながら、ショーケース用の冷凍機は、冷凍負荷の季節変動が大きいことが多く、複合型燃料電池システムの運用に支障が出やすいという問題がある。特に、冷凍負荷が小さくなる冬季には、冷温水機の冷熱出力が過大になりやすい。冷凍機の冷凍負荷に対して冷温水機の冷熱出力が過大である場合、冷水の凍結を防止するために、冷温水機を断続的に停止させるバッチ運転を行うことになる。冷温水機の停止中は、高温オフガスから熱回収されない状態になってしまうため、オフガスを露点温度以下に冷却できなくなり、燃料電池システムの水自立運転が破綻するおそれがある。

【0007】

そこで、本発明は、冷凍機の冷凍負荷が小さい場合でも、冷温水機を停止させることなく、オフガスからの熱回収を継続することが可能な冷凍機複合型燃料電池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】

【0008】

（１） 本発明に係る冷凍機複合型燃料電池システムは、燃料ガス及び酸化剤ガスの電気化学反応により発電する燃料電池と、回収器、再生器、第１凝縮器、及び第１蒸発器を有し、前記第１蒸発器で冷水を製造する冷温水機と、圧縮機、第２凝縮器、過冷却器、膨張弁、および第２蒸発器が順次環状に接続されて冷媒が循環され、前記第２蒸発器で冷熱を取り出す蒸気圧縮式の冷凍機と、前記燃料電池で発生するオフガスを熱源として温水を製造する温水製造手段と、冷却水を冷却する冷却塔と、前記温水製造手段及び前記再生器が環状に接続されて温水が循環される温水回路と、前記冷却塔及び前記回収器が環状に接続されて冷却水が循環される冷却水回路と、前記第１蒸発器及び前記過冷却器が環状に接続されて冷水が循環される冷水回路と、前記冷却水回路を循環する冷却水の流量を調節する流量調節手段と、前記過冷却器から流出する冷媒の温度を検出する第１温度検出手段と、前記過冷却器に流入する冷水の温度を検出する第２温度検出手段と、前記流量調節手段を制御する制御手段と、を備え、前記制御手段は、前記第１温度検出手段の検出値と前記第２温度検出手段の検出値との差分値が予め設定された目標値となるように、前記流量調節手段を制御する。

【0009】

（２） （１）に記載の冷凍機複合型燃料電池システムにおいて、前記流量調節手段は、前記冷却水回路に設けられ、入力された駆動周波数に応じた回転速度で駆動される冷却水ポンプと、入力された周波数指定信号に対応する駆動周波数を前記冷却水ポンプに出力するインバータと、を備え、前記制御手段は、前記差分値が前記目標値となるように、前記冷却水ポンプの駆動周波数を演算し、当該駆動周波数の演算値に対応する周波数指定信号を前記インバータに出力することが好ましい。

【0010】

（３） （１）に記載の冷凍機複合型燃料電池システムにおいて、前記流量調節手段は、前記冷却水回路に設けられ、入力された開度指定信号に対応する開度で作動される弁機構と、前記冷却水回路に設けられ、予め設定された駆動周波数に応じた回転速度で駆動される冷却水ポンプと、を備え、前記制御手段は、前記差分値が前記目標値となるように、前記弁機構の開度を演算し、当該開度の演算値に対応する開度指定信号を前記弁機構に出力することが好ましい。

【0011】

（４） （１）に記載の冷凍機複合型燃料電池システムにおいて、前記流量調節手段は、冷却水の一部又は全部を前記回収器及び前記第１凝縮器に対して迂回させるバイパス路と、前記前記回収器及び前記第１凝縮器に向かう冷却水の分流と、前記バイパス路に向かう冷却水の分流との流量比を調整可能に設けられ、入力された開度指定信号に対応する開度で作動される弁機構と、冷却水の分流前の前記冷却水回路に設けられ、予め設定された駆動周波数に応じた回転速度で駆動される冷却水ポンプと、を備え、前記制御手段は、前記差分値が前記目標値となるように、前記弁機構の開度を演算し、当該開度の演算値に対応する開度指定信号を前記弁機構に出力することが好ましい。

【0012】

（５） （１）〜（４）のいずれかに記載の冷凍機複合型燃料電池システムにおいて、前記制御手段は、前記第１温度検出手段の検出値が予め設定された下限温度以下である場合、冷却水の流量を変化させないように、前記流量調節手段を制御することが好ましい。

【0013】

（６） （１）〜（５）のいずれかに記載の冷凍機複合型燃料電池システムにおいて、前記冷温水機は、前記回収器及び前記再生器として、冷媒蒸気の吸着プロセスと脱着プロセスを実行可能な吸脱着器を備え、前記温水回路は、前記第１熱交換器、及び脱着プロセスを実行する前記吸脱着器が環状に接続されて温水が循環され、前記冷却水回路は、冷却塔、吸着プロセスを実行する前記吸脱着器、及び前記第１凝縮器が環状に接続されて冷却水が循環されることが好ましい。

【0014】

（７） （１）〜（６）のいずれかに記載の冷凍機複合型燃料電池システムにおいて、前記温水製造手段は、オフガスが供給される熱交換器を備え、前記温水回路は、前記熱交換器及び前記再生器が環状に接続されて温水が循環されることが好ましい。

【0015】

（８） （１）〜（６）のいずれかに記載の冷凍機複合型燃料電池システムにおいて、前記温水製造手段は、オフガスを冷却媒体と熱交換させて冷却する熱交換器と、前記熱交換器で加熱された冷却媒体の温熱を蓄える貯湯タンクと、前記熱交換器に供給する冷却媒体をオフガスの露点温度以下に冷却する放熱手段と、を備え、前記温水回路は、前記貯湯タンク及び前記再生器が環状に接続されて温水が循環されることが好ましい。

【発明の効果】

【0016】

本発明によれば、冷凍機の冷凍負荷が小さい場合でも、冷温水機を停止させることなく、オフガスからの熱回収を継続することが可能な冷凍機複合型燃料電池システムを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0017】

【図1】本発明の第１実施形態に係る冷凍機複合型燃料電池システムの全体構成図である。

【図2】図１に示す冷凍機複合型燃料電池システムにおける冷温水機の吸脱着動作を説明する図である。

【図3】図１に示す冷凍機複合型燃料電池システムにおける冷温水機の吸脱着動作を説明する図である。

【図4】図１に示す冷凍機複合型燃料電池システムにおける冷却塔及び冷凍機の具体的構成を示す図である。

【図5】本発明の第１実施形態に係る流量調節手段の制御フロー図である。

【図6】本発明の第２実施形態に係る冷凍機複合型燃料電池システムにおける冷却塔及び冷凍機の具体的構成を示す図である。

【図7】本発明の第２実施形態に係る流量調節手段の制御フロー図である。

【図8】本発明の第３実施形態に係る冷凍機複合型燃料電池システムにおける冷却塔及び冷凍機の具体的構成を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0018】

以下、本発明の実施形態について、図面を参照して詳しく説明する。
［第１実施形態］
（冷凍機複合型燃料電池システムの全体構成）
図１は、本発明の第１実施形態に係る冷凍機複合型燃料電池システムの全体構成図である。また、図２及び図３は、それぞれ、図１に示す冷凍機複合型燃料電池システムにおける冷温水機の吸脱着動作を説明する図である。図１に示すように、本実施形態の冷凍機複合型燃料電池システム１は、主として、燃料電池２と、第１熱交換器３と、第２熱交換器４と、冷温水機５と、冷却塔６と、冷凍機７と、システム全体の制御を行う制御部１０と、を備える。冷凍機複合型燃料電池システム１は、コンビニエンスストアやスーパーマーケット等の店舗に設置され、燃料電池２で発電した電力を店舗内に供給すると共に、冷凍機７によってショーケース内を冷却する。

【0019】

以下の説明では、「冷凍機複合型燃料電池システム」を単に「熱電併給システム」と呼称する。また、本願では、便宜上、動作原理の異なる各種の冷凍機のうち、蒸気圧縮式のものを「冷凍機」と表記し、吸着式又は吸収式のものを「冷温水機」と表記して区別する。

【0020】

本実施形態の熱電併給システム１は、燃料電池２から排出されるオフガスから凝縮水を回収して、燃料電池２の水自立運転を行うと共に、燃料電池２の燃焼オフガスから廃熱を回収して、冷温水機５の駆動用熱源として利用するシステムである。なお、制御部１０とシステム内の各制御対象機器との間を電気的に接続する信号線の図示は省略した。この制御部１０は、本発明の制御手段に対応する。

【0021】

（燃料電池）
燃料電池２は、発電モジュール、パワーコンディショナ及び各種の補機（いずれも図示せず）を備える。発電モジュールは、発電に必要な機器を断熱容器に収容した構成であり、当該機器には、蒸発部、混合部および改質部を有する改質器；複数の発電セルよりなるセルスタック；アノードオフガスとカソードオフガスを燃焼させる燃焼器；燃焼オフガスとアノード空気を熱交換させる空気予熱器、等が含まれる。発電セルは、例えば、固体酸化物形の発電セルが使用される。

【0022】

燃料電池２の発電モジュールには、原燃料ガスＧ（都市ガス）、酸化剤ガスＡ（空気）及び改質水Ｗ１（オフガス凝縮水）が供給される。改質器は、原燃料ガスＧと改質水Ｗ１の水蒸気とを反応させて水素含有の燃料ガスを生成する。セルスタックは、この燃料ガスと酸化剤ガスＡとの電気化学反応により発電する。セルスタックから排気されるアノードオフガスとカソードオフガスは、燃焼器で燃焼処理され、オフガスＧ１として排出される。このオフガスＧ１は、セルスタックの前段に配置された空気予熱器に送られ、酸化剤ガスＡの予熱に利用される。なお、セルスタックに固体酸化物形の発電セルを使用した発電モジュールは、高温型セルで６５０〜８００℃、中温型セルで４５０〜６５０℃で発電動作する。

【0023】

セルスタックの電池出力は、パワーコンディショナで調整された後に、店舗内に給電される。パワーコンディショナは、セルスタックから出力された直流電圧を昇圧するＤＣ／ＤＣコンバータ（昇圧回路）；ＤＣ／ＤＣコンバータで昇圧された直流電圧を系統電源と同期の取れた交流電圧に変換する系統連系インバータ（電圧変換回路）；及び、セルスタックの出力電流を制御する出力電流制御部（出力制御回路）を有している。系統連系インバータは、店舗内に設置された商用電力系統の配電盤と接続される。系統連系インバータと配電盤とは、系統連系用のスイッチを介して並列・解列を切換可能である。配電盤には、系統電源および複数の分電盤が接続される。分電盤には、店舗内で使用する照明器具、動力装置、コンセント等の負荷機器が接続される。

【0024】

燃料電池２からは、燃料電池本体の空気予熱器を通過した燃焼オフガスＧ１（以下、単にオフガスＧ１という）がオフガスラインＬ１（Ｌ１１，Ｌ１２，Ｌ１３）を介して排出される。オフガスラインＬ１上には、オフガスＧ１の流通方向の上流から下流に向けて、第１熱交換器３と第２熱交換器４とが順次配設されている。燃料電池２と第１熱交換器３との間は、第１オフガスラインＬ１１により接続される。第１熱交換器３と第２熱交換器４との間は、第２オフガスラインＬ１２により接続される。第２熱交換器４には、第３オフガスラインＬ１３の上流側の端部が接続されている。

【0025】

第１熱交換器３は、温水ラインＬ４を流通（循環）する温水Ｗ２と、オフガスラインＬ１を流通するオフガスＧ１との間で熱交換を行う温水製造手段である。温水ラインＬ４を流通する温水Ｗ２は、後述する冷温水機５の吸着材Ｋに付与する温熱の熱源として利用される。燃料電池２から排出されるオフガスＧ１の温度は３００℃程度であり、第１熱交換器３で生成される温水Ｗ２の温度は、吸着材Ｋの再生温度帯に応じて、５０℃〜１００℃程度である。

【0026】

第２熱交換器４は、第１熱交換器３で熱交換された後のオフガスＧ１から更に熱回収するため、冷却媒体循環ラインＬ５を循環する冷却媒体Ｗ３との間で熱交換を行う。本実施形態の熱電併給システム１は、蓄熱用の貯湯タンク４２を備えており、貯湯タンク４２内の下部には熱交換コイル（図示せず）が配置されている。冷却媒体循環ラインＬ５は、第２熱交換器４の冷却媒体出口と熱交換コイルの冷却媒体入口とを接続すると共に、熱交換コイルの冷却媒体出口と第２熱交換器４の冷却媒体入口とを接続する。第２熱交換器４でオフガスＧ１と熱交換されることにより加熱された冷却媒体Ｗ３は、貯湯タンク４２に送られ、貯湯タンク４２内の貯留水と熱交換される。これにより、貯湯タンク４２に冷却媒体Ｗ３の温熱が蓄えられる。冷却媒体Ｗ３は、水、その他の液体（例えばエチレングリコール等を主成分とする不凍液）である。なお、間接加熱用の熱交換コイルを使用せず、貯湯タンク４２内の貯留水を冷却媒体Ｗ３として循環させ、貯留水を第２熱交換器４で直接加熱するように構成してもよい。

【0027】

貯湯タンク４２から第２熱交換器４に向かう冷却媒体循環ラインＬ５上には、貯湯タンク４２から第２熱交換器４に向けて、ラジエータ４３及び循環ポンプ４４が順次設けられている。

【0028】

ラジエータ４３は、貯湯タンク４２から第２熱交換器４に向かって冷却媒体循環ラインＬ５を流通する冷却媒体Ｗ３とファン４３１による通風との間で熱交換を行う。所望時にファン４３１を作動させることで、第２熱交換器４へ供給する冷却媒体Ｗ３を外気で冷却して放熱させる。例えば、給湯需要が少なく貯湯タンク４２でオフガス廃熱の熱回収が十分にできない場合に、ラジエータ４３の冷却作用によって第２熱交換器４に供給する冷却媒体Ｗ３をオフガスＧ１の露点温度以下（例えば４０℃以下）に冷却することで、第２熱交換器４においてオフガスＧ１中の水蒸気を凝縮させることができる。このラジエータ４３及びファン４３１は、本発明の放熱手段に対応する。なお、ラジエータ４３とファン４３１との組は、貯湯タンク４２から第２熱交換器４に向かう冷却媒体循環ラインＬ５に複数組設けられてもよい。ファン４３１の駆動台数の増減により、通風量を容易に調節することができる。

【0029】

循環ポンプ４４は、冷却媒体Ｗ３を循環流通させる。循環ポンプ４４は、冷却媒体Ｗ３の循環流量を調整可能に構成されていることが望ましい。冷却媒体Ｗ３の循環流量を調整することで、貯湯タンク４２に供給する冷却媒体Ｗ３の温度を一定にすることができる。本実施形態では、循環ポンプ４４の駆動モータをブラシレスＤＣモータとし、このＤＣモータをパルス幅変調（ＰＷＭ）により可変速制御するように構成している。循環ポンプ４４の作動中、ＤＣモータの駆動電圧パルスのデューティ比を変化させることで、冷却媒体Ｗ３の循環流量を調整することができる。また、循環ポンプ４４の駆動モータをＡＣモータとし、このＡＣモータをインバータ装置により可変電圧可変周波数制御（ＶＶＶＦ制御）するように構成してもよい。循環ポンプ４４の作動中、ＡＣモータの駆動周波数又は駆動電圧を変化させることで、冷却媒体Ｗ３の循環流量を調整することができる。なお、循環ポンプ４４は、第２熱交換器４から貯湯タンク４２に向かう冷却媒体循環ラインＬ５上に設けられてもよい。

【0030】

第２熱交換器４において、オフガスＧ１が冷却媒体Ｗ３との間で熱交換されることにより、第３オフガスラインＬ１３には、第２熱交換器４において熱交換された後のオフガスＧ２と、オフガスＧ１中の水蒸気が凝縮した凝縮水Ｗ１とが排出される。第３オフガスラインＬ１３の途中には、接続部Ｊ１が設けられている。接続部Ｊ１には、凝縮水送出ラインＬ２１の上流側の端部が接続されている。凝縮水送出ラインＬ２１の下流側の端部は、改質水タンク４１に接続されている。第２熱交換器４から排出されるオフガスＧ２及び凝縮水Ｗ１は、接続部Ｊ１で分離され、第３オフガスラインＬ１３には、オフガスＧ２が流通する一方で、凝縮水送出ラインＬ２１には、凝縮水Ｗ１が流通する。第３オフガスラインＬ１３の下流側の端部は、店舗の屋外で大気開放されている。

【0031】

凝縮水送出ラインＬ２を流通する凝縮水Ｗ１は、改質水タンク４１に送られる。改質水タンク４１は、凝縮水Ｗ１を改質水Ｗ１として貯留する。改質水タンク４１には、改質水供給ラインＬ３の上流側の端部が接続されている。改質水供給ラインＬ３の下流側の端部は、燃料電池２の改質器に接続されている。なお、改質水供給ラインＬ３には、改質水タンク４１内に貯留された改質水Ｗ１を送り出すため、図示しない送水ポンプが設けられている。

【0032】

（冷温水機）
本実施形態の冷温水機５は、詳細には図２及び図３に示すように、冷温水機本体５０と、第１吸脱着器５１ａと、第２吸脱着器５１ｂと、第１蒸発器５２と、第１凝縮器５３と、を備える吸着式の冷温水機である。第１吸脱着器５１ａ、第２吸脱着器５１ｂ、第１蒸発器５２及び第１凝縮器５３は、真空状態に減圧された冷温水機本体５０の内部に収容されている。なお、図１〜３に示された冷温水機本体５０内の機器配置は、単なる例示であって他のレイアウトを採用してもよい。

【0033】

第１吸脱着器５１ａ及び第２吸脱着器５１ｂは、後述するように、吸着プロセス及び脱着プロセスのいずれかの状態に切り替えられ、一方で吸着プロセスを実行させながら、他方で脱着プロセスを実行する。ただし、第１吸脱着器５１ａ及び第２吸脱着器５１ｂは、各プロセスを実行するときの機能は同じである。第１吸脱着器５１ａ及び第２吸脱着器５１ｂを区別する必要がない場合には、単に「吸脱着器５１」と記載する。

【0034】

第１吸脱着器５１ａと第１蒸発器５２とが連通する連通路には、連通路を開閉する蒸発器側開閉弁体５４ａが配置されている。第２吸脱着器５１ｂと第１蒸発器５２とが連通する連通路には、連通路を開閉する蒸発器側開閉弁体５４ｂが配置されている。蒸発器側開閉弁体５４ａ，５４ｂは、それぞれ、第１吸脱着器５１ａ及び第２吸脱着器５１ｂが吸着プロセスを実行する場合には、開状態となるように制御部１０により制御され、第１吸脱着器５１ａ及び第２吸脱着器５１ｂが脱着プロセスを実行する場合には、閉状態となるように制御部１０により制御される。

【0035】

第１吸脱着器５１ａと第１凝縮器５３とが連通する連通路には、連通路を開閉する凝縮器側開閉弁体５５ａが配置されている。第２吸脱着器５１ｂと第１凝縮器５３とが連通する連通路には、連通路を開閉する凝縮器側開閉弁体５５ｂが配置されている。凝縮器側開閉弁体５５ａ，５５ｂは、それぞれ、第１吸脱着器５１ａ及び第２吸脱着器５１ｂが吸着プロセスを実行する場合には、閉状態となるように制御部１０により制御され、第１吸脱着器５１ａ及び第２吸脱着器５１ｂが脱着プロセスを実行する場合には、開状態となるように制御部１０により制御される。

【0036】

吸脱着器５１は、それぞれ内部に吸着材Ｋを有する。吸着材Ｋとしては、例えば、骨格構造にアルミニウム、リン及び鉄を含むゼオライトからなる水蒸気吸着材を挙げることができる。この水蒸気吸着材は、狭い相対蒸気圧の範囲で水蒸気（冷媒蒸気）の吸着量が増大する吸着等温線を描く特性を有するもので、三菱樹脂株式会社より商品名「ＡＱＳＯＡ（アクソア）」として販売されているものを例示することができる。

【0037】

第１吸脱着器５１ａ及び第２吸脱着器５１ｂは、それぞれ、冷熱により吸着材Ｋに冷媒蒸気を吸着させる吸着プロセスと、温熱により吸着材Ｋから冷媒蒸気を脱着させる脱着プロセスと、を切替え可能である。吸着材Ｋは、吸着プロセスにおいて、後述する冷却塔６から供給される冷却水Ｗ４の冷熱により冷媒蒸気を吸着すると共に、脱着プロセスにおいて、温水Ｗ２の温熱により冷媒蒸気を脱着する。なお、吸着プロセスを行っている第１吸脱着器５１ａ又は第２吸脱着器５１ｂは、本発明の回収器に対応する。また、脱着プロセスを行っている第１吸脱着器５１ａ又は第２吸脱着器５１ｂは、本発明の再生器に対応する。

【0038】

第１吸脱着器５１ａ及び第２吸脱着器５１ｂの内部には、それぞれ、吸着材Ｋに冷熱又は温熱を付与するための冷温熱供給ラインＬ７の一部が配置されている。第１吸脱着器５１ａ及び第２吸脱着器５１ｂに接続される冷温熱供給ラインＬ７は、流路切替制御弁８による流路の切替えによって、温水Ｗ２が循環する温水ラインＬ４の一部（図２，図３参照）又は冷却水Ｗ４が循環する冷却水ラインＬ６の一部（図２，図３参照）を構成する。

【0039】

具体的には、流路切替制御弁８は、図２及び図３に示すように、導入側切替弁８１と、導出側切替弁８２と、を有する。導入側切替弁８１の入力側（図２，図３における上側）には、温水ラインＬ４において、第１熱交換器３から冷温水機５に向かう温水送出側ラインＬ４１の下流側の端部が接続されていると共に、冷却水ラインＬ６において、冷却塔６から冷温水機５に向かう冷却水送出側ラインＬ６１の下流側の端部が接続されている。温水送出側ラインＬ４１には、温水Ｗ２を冷温水機５に向けて送出する循環ポンプ５６が設けられている。また、導入側切替弁８１の送出側（図２，図３における下側）には、第２吸脱着器５１ｂ側の冷温熱供給ラインＬ７ｂにおいて、流路切替制御弁８から第２吸脱着器５１ｂに向かう供給側ラインＬ７１ｂの上流側の端部が接続されていると共に、第１吸脱着器５１ａ側の冷温熱供給ラインＬ７ａにおいて、流路切替制御弁８から第１吸脱着器５１ａに向かう供給側ラインＬ７１ａの上流側の端部が接続されている。

【0040】

一方、導出側切替弁８２の入力側（図２，図３における下側）には、第２吸脱着器５１ｂ側の冷温熱供給ラインＬ７ｂにおいて、第２吸脱着器５１ｂから流路切替制御弁８に向かう返送側ラインＬ７２ｂの下流側の端部が接続されていると共に、第１吸脱着器５１ａ側の冷温熱供給ラインＬ７ａにおいて、第１吸脱着器５１ａから流路切替制御弁８に向かう返送側ラインＬ７２ａの下流側の端部が接続されている。また、導出側切替弁８２の送出側（図２，図３における上側）には、温水ラインＬ４において、冷温水機５から第１熱交換器３に向かう温水返送側ラインＬ４２の上流側の端部が接続されていると共に、冷却水ラインＬ６において、冷温水機５から第１凝縮器５３を経由して冷却塔６に向かう冷却水返送側ラインＬ６２の上流側の端部が接続されている。

【0041】

流路切替制御弁８は、導入側切替弁８１及び導出側切替弁８２が制御部１０によって切り替え制御されることにより、吸脱着器５１に導入される流体を温水Ｗ２又は冷却水Ｗ４のいずれかに切り替える。これにより、吸着プロセスの実行時には、吸脱着器５１に冷却水Ｗ４が供給され、吸着材Ｋに冷熱が付与される。一方、脱着プロセスの実行時には、吸脱着器５１に温水Ｗ２が供給され、吸着材Ｋに温熱が付与される。

【0042】

ここで、図２及び図３は、脱着プロセスを実行している第１吸脱着器５１ａ又は第２吸脱着器５１ｂを斜線で示している。即ち、図２は、第１吸脱着器５１ａ側の冷温熱供給ラインＬ７ａに、冷却水ラインＬ６を循環する冷却水Ｗ４が供給され、第２吸脱着器５１ｂ側の冷温熱供給ラインＬ７ｂに、温水ラインＬ４を循環する温水Ｗ２が供給されるように、流路切替制御弁８が切替え操作された様子を示している。第１吸脱着器５１ａでは、吸着プロセスが実行され、第２吸脱着器５１ｂでは、脱着プロセスが実行される。このとき、冷却塔６、第１吸脱着器（回収器）５１ａ、及び第１凝縮器５３は、冷却水ラインＬ６及び冷温熱供給ラインＬ７ａによって環状に接続されて、冷却水Ｗ４が循環される本発明の冷却水回路を構成する。第１熱交換器３及び第２吸脱着器（再生器）５１ｂは、温水ラインＬ４及び冷温熱供給ラインＬ７ｂによって環状に接続されて、温水Ｗ２が循環される本発明の温水回路を構成する。

【0043】

一方、図３は、第１吸脱着器５１ａ側の冷温熱供給ラインＬ７ａに、温水ラインＬ４を循環流通する温水Ｗ２が供給され、第２吸脱着器５１ｂ側の冷温熱供給ラインＬ７ｂに、冷却水ラインＬ６を循環流通する冷却水Ｗ４が供給されるように、流路切替制御弁８が切替え操作された様子を示している。第１吸脱着器５１ａでは、脱着プロセスが実行され、第２吸脱着器５１ｂでは、吸着プロセスが実行される。このとき、第１熱交換器３及び第１吸脱着器（再生器）５１ａは、温水ラインＬ４及び冷温熱供給ラインＬ７ａによって環状に接続されて、温水Ｗ２が循環される本発明の温水回路を構成する。冷却塔６、第２吸脱着器（回収器）５１ｂ、及び第１凝縮器５３は、冷却水ラインＬ６及び冷温熱供給ラインＬ７ｂによって環状に接続されて、冷却水Ｗ４が循環される本発明の冷却水回路を構成する。

【0044】

なお、冷却水回路は、上述したように、冷却塔６から供給される冷却水Ｗ４を吸脱着器５１及び第１凝縮器５３の順で直列に流す構成でもよいが、第１凝縮器５３及び吸脱着器５１の順で直列に流す構成でもよい。また、冷却水回路は、第１凝縮器５３及び吸脱着器５１に対して並列に冷却水Ｗ４を流す構成を採用することもできる。

【0045】

第１蒸発器５２は、吸着材Ｋへの冷媒蒸気の吸着に伴って冷媒液を蒸気化させることにより冷水Ｗ６を製造する。第１蒸発器５２は、冷媒液Ｗ５１を散布する冷媒液散布管５２１を有する。冷媒液散布管５２１は、第１蒸発器５２の上方に配置され、冷水循環ラインＬ８に冷媒液Ｗ５１を散布する。冷水循環ラインＬ８は、第１蒸発器５２と後述する冷凍機７の過冷却器７３との間で環状に接続されて冷水Ｗ６が循環されるラインである。この冷水循環ラインＬ８は、本発明の冷水回路を構成する。冷水循環ラインＬ８に接触した冷媒液Ｗ５１は、冷水循環ラインＬ８を循環流通する水から潜熱を吸収して蒸気化する。これにより、冷水循環ラインＬ８を循環流通する水は冷水Ｗ６となり、蒸気化しなかった冷媒液Ｗ５１は、第１蒸発器５２の底部に再び貯留される。

【0046】

第１凝縮器５３は、吸着材Ｋからの冷媒蒸気の脱着に伴って冷媒蒸気を凝縮させる。第１凝縮器５３は、第１吸脱着器５１ａ又は第２吸脱着器５１ｂの吸着材Ｋから脱離した冷媒蒸気と、冷却水返送側ラインＬ６２を流通する冷却水Ｗ４とを熱交換させることによって、冷媒蒸気を凝縮させる。この凝縮冷媒は、冷媒液Ｗ５２として冷媒液回収トレイ５３１に回収される。回収された冷媒液Ｗ５２は、第２散布ラインＬ９を介して冷媒液散布管５２１に向けて流下し、第１蒸発器５２の底部に冷媒液Ｗ５１として貯留される。

【0047】

冷媒液散布管５２１の上流側の端部は、接続部Ｊ２において、第１散布ラインＬ１０を介して、第１蒸発器５２の底部に接続されていると共に、第２散布ラインＬ９を介して、第１凝縮器５３の冷媒液回収トレイ５３１の底部に接続されている。第１散布ラインＬ１０には、第１蒸発器５２の底部に溜まった冷媒液Ｗ５１を冷媒液散布管５２１に向けて送出する冷媒液ポンプ５７が設けられている。

【0048】

第１蒸発器５２の内部には、冷水循環ラインＬ８の一部が配置される。第１蒸発器５２は、第１蒸発器５２内で冷媒液が蒸気化する際の気化熱で冷水Ｗ６を製造する。冷水循環ラインＬ８には、冷水Ｗ６を冷凍機７から第１蒸発器５２に向けて送出する冷水ポンプ７８が設けられている。

【0049】

（冷却塔）
冷却塔６は、いわゆる開放式冷却塔であり、図４に示すように、塔本体６１と、散水管６２と、充填材６３と、貯留部６４と、ファン６５と、を備える。

【0050】

塔本体６１は、冷却塔６のケーシングを形成するものである。塔本体６１の上部は開口部６１１を有する。塔本体６１の内部は、開口部６１１を介して大気と連通している。ファン６５は、開口部６１１に配置される。

【0051】

散水管６２は、塔本体６１内の上部において、ファン６５よりも下方に配置されている。散水管６２は、複数のノズルを備え、各ノズルから塔本体６１の内部に冷却水を散布する。散水管６２には、冷却水ラインＬ６における冷却水返送側ラインＬ６２の下流側の端部が接続されている。

【0052】

充填材６３は、塔本体６１の内部において、散水管６２の下方に配置されている。散水管６２から散布された冷却水は、この充填材６３と接触しながら塔本体６１内を流下する。充填材６３は、散水管６２から散布された冷却水を液滴状及び／又は液膜状にして冷却水と外気との接触面積及び接触時間を長くし、冷却水を効率的に冷却する。

【0053】

貯留部６４は、塔本体６１の下部に設けられる。貯留部６４は、散水管６２から散布されて充填材６３と接触しながら流下した冷却水を貯留する。貯留部６４の底部には、冷却水送出側ラインＬ６１の上流側の端部が接続されている。

【0054】

ファン６５は、塔本体６１の開口部６１１に配置されている。ファン６５は、上方に配置されるファンモータ６５１により予め設定された速度で回転し、塔本体６１内の空気を開口部６１１から外部に排出させるように気流を発生させる。塔本体６１の下方側部には、図示しないルーバが形成されており、このルーバから塔本体６１内に外気を流入させるようになっている。ファン６５の回転によりルーバから塔本体６１内の下部に流入した空気は、塔本体６１内を上昇する過程で、充填材６３と接触しながら流下する冷却水から蒸発潜熱を奪って冷却する。冷却塔６は、ファンモータ６５１の駆動により稼働状態となり、ファンモータ６５１の停止により停止状態となる。ファンモータ６５１の駆動及び停止は、制御部１０により制御される。

【0055】

（流量調節手段）
本実施形態の熱電併給システム１は、冷却水回路（冷却水ラインＬ６）を循環する冷却水Ｗ１の流量を調節する流量調節手段６６を備える。流量調節手段６６は、冷却水ポンプ６６１と、インバータ６６２と、を備える。

【0056】

冷却水ポンプ６６１は、冷却水送出側ラインＬ６１に設けられる。冷却水ポンプ６６１は、後述するインバータ６６２から入力される駆動周波数に応じた回転速度で駆動される。冷却水ポンプ６６１の回転速度を増減させると、冷温水機５に供給される冷却水Ｗ４の流量が増減する。

【0057】

冷却水ポンプ６６１の吸入側の冷却水送出側ラインＬ６１は、吸入側ラインＬ６１１とされ、冷却塔６の貯留部６４と接続される。また、冷却水ポンプ６６１の吐出側の冷却水送出側ラインＬ６１は、吐出側ラインＬ６１２とされ、流路切替制御弁８と接続される。吐出側ラインＬ６１２には、逆止弁６６３が設けられる。

【0058】

インバータ６６２は、冷却水ポンプ６６１及び制御部１０と電気的に接続される。インバータ６６２は、制御部１０から入力される周波数指定信号に対応する駆動周波数を冷却水ポンプ６６１に出力し、冷却水ポンプ６６１を駆動周波数に応じた回転速度で駆動させる。

【0059】

なお、冷温水機５の位置が冷却塔６よりも高い場合、冷却水ポンプ６６１の停止時に冷却水返送側ラインＬ６２内の冷却水Ｗ４が冷却塔６内に抜け落ち、冷却塔６内からのオーバーフローで消費されるおそれがある。従って、このような場合には、冷却水返送側ラインＬ６２に、制御部１０により開閉制御される電磁弁（図示せず）を設けておき、冷却水ポンプ６６１の停止時に電磁弁を閉弁するように構成されることが望ましい。

【0060】

（冷凍機）
本実施形態の冷凍機７は、図４に示すように、圧縮機７１と、第２凝縮器７２と、過冷却器７３と、膨張弁７４と、第２蒸発器７５と、を備える蒸気圧縮式の冷凍機である。これら圧縮機７１、第２凝縮器７２、過冷却器７３、膨張弁７４及び第２蒸発器７５は、内部を冷媒が流通可能な冷媒循環ラインＬ１０１〜Ｌ１０５により環状に接続されている。なお、以下の冷媒温度に関する記述は相対的なものであって、高温＞準高温＞準低温＞低温の関係である。

【0061】

圧縮機７１は、低圧・低温の冷媒蒸気を加圧圧縮し、高圧・高温の冷媒蒸気を得る。圧縮機７１で生成した高圧・高温の冷媒蒸気は、冷媒循環ラインＬ１０１を介して第２凝縮器７２に送られる。

【0062】

第２凝縮器７２は、冷媒循環ラインＬ１０１を介して送られる高圧・高温の冷媒蒸気から放熱させ、高圧・準常温の冷媒液に相変化させる。第２凝縮器７２で生成した高圧・準高温の冷媒液は、冷媒循環ラインＬ１０２を介して、過冷却器７３に送られる。なお、第２凝縮器７２は、空冷式及び水冷式のいずれでもよいが、本実施形態の第２凝縮器７２は、冷媒液を空冷するためのファン７６が設けられた空冷式の凝縮器を例示している。ファン７６は、ファンモータ７６１により回転する。ファンモータ７６１の駆動は制御部１０により制御される。

【0063】

過冷却器７３は、冷媒循環ラインＬ１０２を介して第２凝縮器７２から送られる高圧・準常温の冷媒液を相変化させずに更に冷却し、高圧・準低温の冷媒液を得る。過冷却器７３の冷媒冷却には、冷水循環ラインＬ８を循環する冷水Ｗ６を用いる。過冷却器７３で生成した高圧・準で低温の冷媒液は、冷媒循環ラインＬ１０３を介して、膨張弁７４に送られる。

【0064】

膨張弁７４は、冷媒循環ラインＬ１０３を介して送られる高圧・準低温の冷媒液を減圧膨張させ、低圧・低温の冷媒液（及び冷媒蒸気）を得る。膨張弁７４で生成した低圧・低温の冷媒液は、冷媒循環ラインＬ１０４を介して、第２蒸発器７５に送られる。

【0065】

第２蒸発器７５は、冷媒循環ラインＬ１０４を介して送られる低圧・低温の冷媒液に吸熱させ、低圧・低温の冷媒蒸気に相変化させる。このとき、周囲の熱が奪われることにより冷熱が取り出される。第２蒸発器７５で生成した低圧・低温の冷媒蒸気は、冷媒循環ラインＬ１０５を介して、圧縮機７１に送られる。

【0066】

圧縮機７１の駆動により、冷凍機７の各機器において上記の動作が繰り返される。これにより、第２蒸発器７５において冷熱の取り出しが継続的に行われる。なお、第２蒸発器７５には、ショーケース内に冷熱を送風するためのファン７７が設けられている。ファン７７は、ファンモータ７７１により回転する。ファンモータ７７１の駆動は制御部１０により制御される。

【0067】

冷水循環ラインＬ８は、第１蒸発器５２と過冷却器７３が環状に接続されて冷水Ｗ６が循環される本発明の冷水回路を構成する。冷水循環ラインＬ８は、第１蒸発器５２の冷水出口と過冷却器７３の冷水入口とを接続する冷水送出側ラインＬ８１と、過冷却器７３の冷水出口と第１蒸発器５２の冷水入口とを接続する冷水返送側ラインＬ８２と、を備える。冷水返送側ラインＬ８２には、冷水Ｗ６を循環させるための冷水ポンプ７８が設けられている。この冷水ポンプ７８は、予め設定された駆動周波数に応じた一定の回転速度で駆動される。

【0068】

以上のように構成される熱電併給システム１では、インバータ６６２から入力された駆動周波数に応じた回転速度で冷却水ポンプ６６１が駆動されることにより、その回転速度に応じた流量の冷却水Ｗ４が、冷却塔６から流路切替制御弁８を経由して冷温水機５の吸脱着器５１に向けて供給される。これにより、冷温水機５の吸脱着器５１において吸着プロセスが実行される。吸脱着器５１を冷却した後の冷却水Ｗ４は、冷却水返送側ラインＬ６２を介して冷却塔６に返送される。

【0069】

（熱電併給システム１における冷却水の流量制御）
次に、熱電併給システム１における冷却水の流量制御について説明する。
コンビニエンスストアやスーパーマーケット等の店舗に設置されるショーケース用の冷凍機７は、冬季には冷凍負荷が小さくなるため、冷温水機５の冷熱出力が過大になりやすい。冷凍機７の冷凍負荷に対して冷温水機５の冷熱出力が過大である場合、冷水Ｗ６の凍結を防止するために、冷温水機５を断続的に停止させるバッチ運転が行われる。しかしながら、このバッチ運転を行うと、冷温水機５の停止時に燃料電池２のオフガスＧ１の廃熱回収及び冷却ができない状態になる。

【0070】

そこで、本実施形態の熱電併給システム１は、冷凍機７の冷凍負荷に対して冷温水機５の冷熱出力を追従させ、冷温水機５を停止させないようにする。具体的には、冷凍負荷に対して冷熱出力の過不足が生じないように、冷却水Ｗ４の流量をフィードバック制御によって調節する。

【0071】

冷凍機７の冷凍負荷に対する冷温水機５の冷熱出力の過不足の程度は、過冷却器７３の熱交換率によって監視することが可能である。過冷却器７３の熱交換率は、過冷却器７３の「冷媒出口温度−冷水入口温度」で測定することができる。冷媒出口温度と冷却水入口温度の差は、近寄り温度差（Approach Temperature Difference：ＡＴＤ）と呼ばれる。冷凍機７は、ＡＴＤの測定のため、図４に示すように、過冷却器７３から流出する冷媒液の温度を検出する第１温度センサＳ１と、過冷却器７３に流入する冷水Ｗ６１の温度を検出する第２温度センサＳ２と、を備える。

【0072】

第１温度センサＳ１は、冷媒循環ラインＬ１０３に設けられる。第１温度センサＳ１の検出値は、制御部１０に出力される。この第１温度センサＳ１は、本発明の第１温度検出手段に対応する。

【0073】

第２温度センサＳ２は、冷水送出側ラインＬ８１の冷凍機７内の配設部分に設けられる。第２温度センサＳ２の検出値は、制御部１０に出力される。この第２温度センサＳ２は、本発明の第２温度検出手段に対応する。

【0074】

制御部１０は、それぞれ入力された第１温度センサＳ１の検出値（第１温度値Ｔ１）と第２温度センサＳ２の検出値（第２温度値Ｔ２）との差分値（ＡＴＤ実測値ΔＴ）を求める。制御部１０のメモリ（図示せず）には、この差分値の目標値（ＡＴＤ目標値ΔＴ０）が予め設定されている。目標値は、冷凍機７の冷凍負荷に対して冷温水機５の冷熱出力が良好に追従しているときの差分値の理想値である。制御部１０は、差分値が目標値に収束するように、流量調節手段６６を制御して、冷温水機５に供給される冷却水Ｗ４の流量を調節する。

【0075】

図５は、本発明の第１実施形態に係る熱電併給システム１の制御フロー図である。図５を用いて具体的な冷却水の流量制御について説明する。以下の制御フローの処理は、制御部１０により所定の制御周期（例えば、１００ｍｓ）で実行される。冷却水の流量制御の実行時には、冷温水機５、冷却塔６及び冷凍機７は稼働された状態であり、冷却水ポンプ６６１及び冷水ポンプ７８が駆動された状態である。

【0076】

先ず、ステップＳＴ１において、制御部１０は、メモリに記憶された設定値であるＬＴＤ目標値ΔＴ０を読み出す。本実施形態では、このＬＴＤ目標値ΔＴ０は５℃に設定されているものとする。また、制御部１０は、第１温度センサＳ１の検出値である第１温度値Ｔ１と、第２温度センサＳ２の検出値である第２温度値Ｔ２と、を取得する。更に、制御部１０は、メモリに記憶された設定値である第１下限温度Ｔ１´と、第２下限温度Ｔ２´と、を読み出す。第１下限温度Ｔ１´は、ショーケースを冷やし過ぎから保護するための冷媒出口温度の制限値である。一方、第２下限温度Ｔ２´は、冷水Ｗ６の凍結を防止するための冷水入口温度の制限値である。

【0077】

制御部１０は、第１温度値Ｔ１と第２温度値Ｔ２とを取得した後、第１温度値Ｔ１と第２温度値Ｔ２の差分値（Ｔ１−Ｔ２）であるＡＴＤ実測値ΔＴを算出する。また、制御部１０は、ＡＴＤ目標値ΔＴ０とＡＴＤ実測値ΔＴとの差分値（ΔＴ０−ΔＴ）であるＡＴＤ偏差Ｅを算出する。このＡＴＤ偏差Ｅは、後述するステップＳＴ５の演算で使用される。

【0078】

ステップＳＴ２において、制御部１０は、第２温度値Ｔ２が第２下限温度Ｔ２´以下であるか否かを判断する。第２温度値Ｔ２が第２下限温度Ｔ２´以下である（即ち、冷水Ｗ６が凍結する可能性がある）と判断された場合（ステップＳＴ２：ＹＥＳ）には、処理はステップＳＴ３に移行する。一方、第２温度値Ｔ２が第２下限温度Ｔ２´以下でないと判断された場合（ステップＳＴ２：ＮＯ）には、処理はステップＳＴ４に移行する。

【0079】

ステップＳＴ３において、制御部１０は、冷水Ｗ６の凍結を防止するため、冷熱出力抑制制御を実行し、第１蒸発器５２の冷水出口温度を第２下限温度Ｔ２´を超える温度まで上昇させる。冷熱出力抑制制御としては、以下の〔ａ〕〜〔ｈ〕に列挙したいずれかの制御を単独で、又は組み合わせて採用すればよい。

【0080】

〔ａ〕冷却塔６のファンモータ６５１の回転速度を調整して風量を減少する。例えば、Ｔ２＝Ｔ２´＋１℃となるまで、ファンモータ６５１の回転速度を所定時間毎に段階的に下げる。
〔ｂ〕冷水回路の冷水ポンプ７８の回転速度を調整して、冷水Ｗ６の循環流量（第１蒸発器５２の通水流量）を増加する。例えば、Ｔ２＝Ｔ２´＋１℃となるまで、冷水ポンプ７８の回転速度を所定時間毎に段階的に上げる。
〔ｃ〕冷水回路の冷水送出側ラインＬ８１と冷水返送側ラインＬ８２とをバイパスラインで接続し、いずれか一方の接続点に三方弁を配置する。冷水ポンプ７８の回転速度は変えずに、三方弁の開度を調整して冷水Ｗ６のバイパス流量（第１蒸発器５２の通水流量）を増加する。例えば、Ｔ２＝Ｔ２´＋１℃となるまで、三方弁のバイパス側開度を所定時間毎に段階的に上げる。
〔ｄ〕温水回路の循環ポンプ５６の回転速度を調整して温水Ｗ２の循環流量を減少する。例えば、Ｔ２＝Ｔ２´＋１℃となるまで、循環ポンプ５６の回転速度を所定時間毎に段階的に下げる。
〔ｅ〕温水回路の温水送出側ラインＬ４１と温水返送側ラインＬ４２とをバイパスラインで接続し、いずれか一方の接続点に三方弁を配置する。循環ポンプ５６の回転速度は変えずに、三方弁の開度を調整して温水Ｗ２のバイパス流量を増加させる。例えば、Ｔ２＝Ｔ２´＋１℃となるまで、三方弁のバイパス側開度を所定時間毎に段階的に上げる。
〔ｆ〕温水回路の温水送出側ラインＬ４１にラジエータ及び通風用のファンを配置する。循環ポンプ５６の回転速度は変えずに、ファンモータの回転速度を調整して風量を増加する。例えば、Ｔ２＝Ｔ２´＋１℃となるまで、ファンモータの回転速度を所定時間毎に段階的に上げる。
〔ｇ〕第１オフガスラインＬ１１と第２オフガスラインＬ１２とをバイパスラインで接続し、いずれか一方の接続点に三方弁を配置する。循環ポンプ５６の回転速度は変えずに、三方弁の開度を調整してオフガスＧ１のバイパス流量を増加する。例えば、Ｔ２＝Ｔ２´＋１℃となるまで、三方弁のバイパス側開度を所定時間毎に段階的に上げる。
〔ｈ〕第１吸脱着器５１ａと第２吸脱着器５１ｂの切替時間を調整して温熱の入力量を減少する。例えば、Ｔ２＝Ｔ２´＋１℃となるまで、第１吸脱着器５１ａと第２吸脱着器５１ｂの切替時間をサイクル毎に段階的に長くする。

【0081】

ステップＳＴ４において、制御部１０は、第１温度値Ｔ１が第１下限温度Ｔ１´以下であるか否かを判断する。第１温度値Ｔ１が第１下限温度Ｔ１´以下である（即ち、液冷媒が冷え過ぎである）と判断された場合（ステップＳＴ４：ＹＥＳ）には、処理はステップＳＴ５〜ＳＴ７の流量調節制御をスキップして、ステップＳＴ１にリターンする。これにより、膨張弁７４に送られる液冷媒が冷え過ぎであるときには、冷却水Ｗ４の流量を増やさないようにする。一方、第１温度値Ｔ１が第１下限温度Ｔ１´以下でないと判断された場合（ステップＳＴ４：ＮＯ）には、処理はステップＳＴ５に移行する。

【0082】

ステップＳＴ５〜ＳＴ７において、制御部１０は流量調節制御を実行する。この流量調節制御には、フィードバック制御が採用されている。
ステップＳＴ５において、制御部１０は、ＡＴＤ実測値ΔＴをＡＴＤ目標値ΔＴ０に収束させるため、即ち、ＡＴＤ偏差Ｅ＝０にするため、速度形デジタルＰＩＤアルゴリズムを用いて、操作量ＭＶ_ｎ（冷却水ポンプ６６１の出力％）を演算する。速度形デジタルＰＩＤアルゴリズムでは、制御周期毎に、ステップＳＴ１で算出したＡＴＤ偏差Ｅの比例要素、積分要素及び微分要素の３つを組み合わせて、操作量の変化分ΔＭＶ_ｎを演算する。制御部１０は、演算された操作量の変化分ΔＭＶ_ｎを、前回の制御周期時点の操作量ＭＶ_ｎ−１に加算することで、今回の制御周期時点の操作量ＭＶ_ｎを決定する。

【0083】

ステップＳＴ６において、制御部１０は、ステップＳＴ５で演算された操作量ＭＶ_ｎ（０〜１００％出力）に対応する冷却水ポンプ６６１の駆動周波数を演算する。冷却水ポンプ６６１の駆動周波数は、例えばＡＴＤ偏差Ｅ＝０のときに５０％出力相当となり、且つＡＴＤ偏差Ｅに比例するように決定される。具体的に例示すると次の通りである。
Ｅ≧−５℃（ΔＴ≧１０℃）のとき、操作量ＭＶ_ｎは９５％出力（上限駆動周波数５７Ｈｚ）
Ｅ＝０℃（ΔＴ＝５℃）のとき、操作量ＭＶ_ｎは５０％出力（中央駆動周波数３０Ｈｚ）
Ｅ＝５℃（ΔＴ＝０℃）のとき、操作量ＭＶ_ｎは５％出力（下限駆動周波数３Ｈｚ）

【0084】

ステップＳＴ７において、制御部１０は、駆動周波数の演算値を周波数指定信号に変換し、インバータ６６２に出力する。これにより、冷却水ポンプ６６１は、周波数指定信号で指定された駆動周波数に応じた回転速度で駆動される。周波数指定信号が、例えば４〜２０ｍＡの電流値信号とされる場合、下限駆動周波数３Ｈｚのときに４ｍＡ出力、上限駆動周波数５７Ｈｚのときに２０ｍＡ出力となるように、指定する周波数と出力する電流値とは比例関係とされる。周波数指定信号が、例えば１〜５Ｖの電圧値信号とされる場合、下限駆動周波数３Ｈｚのときに１Ｖ出力、上限駆動周波数５７Ｈｚのときに５Ｖ出力となるように、指定する周波数と出力する電流値とは比例関係とされる。

【0085】

冷却水ポンプ６６１の駆動周波数を調整した後は、処理はリターンし、ステップＳＴ１からの処理が繰り返される。以上のステップＳＴ５〜ステップＳＴ７の処理では、ＡＴＤ実測値ΔＴがＡＴＤ目標値ΔＴ０に収束するように冷却水ポンプ６６１の駆動周波数が調整される。これにより、冷凍機７の冷凍負荷に追従して冷温水機５へ供給される冷却水Ｗ４の流量が調節される。

【0086】

即ち、例えば夏季のように、冷凍機７の冷凍負荷が大きく、ΔＴ＞ΔＴ０（Ｅ＞０）となる状態では、冷媒液の冷却不足であると検出される。このため、制御部１０は、冷却水ポンプ６６１の出力％を上げ、冷却水Ｗ４の循環流量を増加させる操作を行う。吸脱着器５１及び第１凝縮器５３の通水流量が増加することにより、第１蒸発器５２の冷水出口温度が下がる。これにより、過冷却器７３の冷水入口温度が下がり、冷媒液の過冷却度が増加する。一方、例えば冬季のように、冷凍機７の冷凍負荷が小さく、ΔＴ＜ΔＴ０（Ｅ＜０）となる状態では、冷媒液の冷却過剰であると検出される。このため、制御部１０は、冷却水ポンプ６６１の出力％を下げ、冷却水Ｗ４の循環流量を減少させる操作を行う。吸脱着器５１及び第１凝縮器５３の通水流量が減少することにより、第１蒸発器５２の冷水出口温度が上がる。これにより、過冷却器７３の冷水入口温度が上がり、冷媒液の過冷却度が減少する。従って、この熱電併給システム１によれば、冷凍機７の冷凍負荷に相応する冷熱出力を冷温水機５から過冷却器７３に対して行うことで、冷水Ｗ６の冷え過ぎを防止する。このため、冷凍機７の冷凍負荷が小さい場合でも、冷温水機５を停止させることなく、燃料電池２のオフガスＧ１からの熱回収を継続することが可能である。また、冷却水ポンプ６６１をインバータ６６２により制御して冷却水Ｗ４の流量を調節するため、ポンプ動力の省エネルギー化を図ることもできる。

【0087】

［第２実施形態］
（流量調節手段）
図６は、本発明の第２実施形態に係る熱電併給システム１Ａにおける冷却塔６及び冷凍機７の具体的構成を示す図である。図４と同一符号の部位は同一構成の部位であるため、それらの詳細な説明については第１実施形態における説明を援用し、ここでは省略する。
第２実施形態の熱電併給システム１Ａでは、流量調節手段６６Ａが比例制御弁６６４を備える点で、第１実施形態における熱電併給システム１と相違し、その他の構成は第１実施形態と同一である。

【0088】

比例制御弁６６４は、冷却水送出側ラインＬ６１上に設けられる。本実施形態の比例制御弁６６４は、吐出側ラインＬ６１２において、逆止弁６６３の下流側に設けられている。なお、比例制御弁６６４は、逆止弁６６３の上流側に設けられてもよく、また、吸入側ラインＬ６１１に設けられてもよい。この比例制御弁６６４は、制御部１０から入力される開度指定信号に対応する開度で作動される弁機構である。即ち、比例制御弁６６４は、開度を調整するアクチュエータ回路（図示せず）を備え、このアクチュエータ回路に０〜１００％の開度指定信号が入力されることにより、開度指定信号に対応して開度が調節される。これにより、比例制御弁６６４は、冷温水機５の吸脱着器５１に供給する冷却水Ｗ４の流量を調節する。

【0089】

本実施形態の冷却水ポンプ６６１は、インバータを使用しない商用電源駆動とされ、予め設定された駆動周波数（５０Ｈｚ又は６０Ｈｚの定格駆動周波数）に応じた一定の回転速度で駆動される。

【0090】

（熱電併給システム１Ａにおける冷却水の流量制御）
次に、熱電併給システム１Ａにおける冷却水の流量制御について説明する。
この熱電併給システム１Ａにおいても、熱電併給システム１と同様に、冷凍機７の冷凍負荷に対して冷温水機５の冷熱出力を追従させ、冷温水機５を停止させないようにする。即ち、冷凍負荷に対して冷熱出力の過不足が生じないように、冷却水Ｗ４の流量をフィードバック制御によって調節する。

【0091】

図７は、本発明の第２実施形態に係る熱電併給システム１Ａの制御フロー図である。図７に示す制御フローにおいて、図５に示す制御フローのステップＳＴ５〜ステップＳＴ７以外の処理は同じである。図７では、図５と相違する処理を、ステップＳＴ５′〜ステップＳＴ７′としている。以下、図７において、図５に示す制御フローと相違する処理について説明する。冷却水の流量制御の実行時には、冷温水機５、冷却塔６及び冷凍機７は稼働された状態であり、冷却水ポンプ６６１及び冷水ポンプ７８が駆動された状態である。流量制御の開始時において、制御部１０は、比例制御弁６６４の初期開度を５０％に設定して冷却水Ｗ４を流通状態にする。

【0092】

ステップＳＴ５′において、制御部１０は、ＡＴＤ実測値ΔＴをＡＴＤ目標値ΔＴ０に収束させるため、即ち、ＡＴＤ偏差Ｅ＝０にするため、速度形デジタルＰＩＤアルゴリズムを用いて、操作量ＭＶ_ｎ（比例制御弁６６４の出力％）を演算する。速度形デジタルＰＩＤアルゴリズムでは、制御周期毎に、ステップＳＴ１で算出したＡＴＤ偏差Ｅの比例要素、積分要素及び微分要素の３つを組み合わせて、操作量の変化分ΔＭＶ_ｎを演算する。制御部１０は、演算された操作量の変化分ΔＭＶ_ｎを、前回の制御周期時点の操作量ＭＶ_ｎ−１に加算することで、今回の制御周期時点の操作量ＭＶ_ｎを決定する。

【0093】

ステップＳＴ６′において、制御部１０は、ステップＳＴ５′で演算された操作量ＭＶ_ｎ（０〜１００％出力）に対応する比例制御弁６６４の開度を演算する。比例制御弁６６４の開度は、例えばＡＴＤ偏差Ｅ＝０のときに５０％出力相当となり、且つＡＴＤ偏差Ｅに比例するように決定される。具体的に例示すると次の通りである。
Ｅ≧−５℃（ΔＴ≧１０℃）のとき、操作量ＭＶ_ｎは９５％出力（上限開度９５％）
Ｅ＝０℃（ΔＴ＝５℃）のとき、操作量ＭＶ_ｎは５０％出力（中央開度５０％）
Ｅ＝５℃（ΔＴ＝０℃）のとき、操作量ＭＶ_ｎは５％出力（下限開度５％）

【0094】

ステップＳＴ７′において、制御部１０は、開度の演算値を開度指定信号に変換し、比例制御弁６６４のアクチュエータ回路に出力する。これにより、比例制御弁６６４は、開度指定信号で指定された開度に移行する。開度指定信号が、例えば４〜２０ｍＡの電流値信号とされる場合、下限開度５％のときに４ｍＡ出力、上限開度９５％のときに２０ｍＡ出力となるように、指定する開度と出力する電流値とは比例関係とされる。開度指定信号が、例えば１〜５Ｖの電圧値信号とされる場合、下限開度５％のときに１Ｖ出力、上限開度９５％のときに５Ｖ出力となるように、指定する開度と出力する電流値とは比例関係とされる。

【0095】

比例制御弁６６４の開度を調整した後は、処理はリターンし、ステップＳＴ１からの処理が繰り返される。以上のステップＳＴ５′〜ステップＳＴ７′の処理では、ＡＴＤ実測値（差分値）ΔＴがＡＴＤ目標値（設定値）ΔＴ０に収束するように比例制御弁６６４の開度が調整される。これにより、冷凍機７の冷凍負荷に追従して冷温水機５へ供給される冷却水Ｗ４の流量が調節される。

【0096】

即ち、例えば夏季のように、冷凍機７の冷凍負荷が大きく、ΔＴ＞ΔＴ０（Ｅ＞０）となる状態では、冷媒液の冷却不足であると検出される。このため、制御部１０は、比例制御弁６６４の開度％を上げ、冷却水Ｗ４の循環流量を増加させる操作を行う。吸脱着器５１及び第１凝縮器５３の通水流量が増加することにより、第１蒸発器５２の冷水出口温度が下がる。これにより、過冷却器７３の冷水入口温度が下がり、冷媒液の過冷却度が増加する。一方、例えば冬季のように、冷凍機７の冷凍負荷が小さく、ΔＴ＜ΔＴ０（Ｅ＜０）となる状態では、冷媒液の冷却過剰であると検出される。このため、制御部１０は、比例制御弁６６４の開度％を下げ、冷却水Ｗ４の循環流量を減少させる操作を行う。吸脱着器５１及び第１凝縮器５３の通水流量が減少することにより、第１蒸発器５２の冷水出口温度が上がる。これにより、過冷却器７３の冷水入口温度が上がり、冷媒液の過冷却度が減少する。従って、この熱電併給システム１Ａによれば、冷凍機７の冷凍負荷に相応する冷熱出力を冷温水機５から過冷却器７３に対して行うことで、冷水Ｗ６の冷え過ぎを防止する。このため、冷凍機７の冷凍負荷が小さい場合でも、冷温水機５を停止させることなく、燃料電池２のオフガスＧ１からの熱回収を継続することが可能である。

【0097】

［第３実施形態］
（流量調節手段）
図８は、本発明の第３実施形態に係る熱電併給システム１Ｂにおける冷却塔６及び冷凍機７の具体的構成を示す図である。図４と同一符号の部位は同一構成の部位であるため、それらの詳細な説明については第１実施形態における説明を援用し、ここでは省略する。
第３実施形態の熱電併給システム１Ｂでは、流量調節手段６６Ｂが、バイパスラインＬ６３と、三方弁６６５と、を備える点で、第１実施形態の熱電併給システム１と相違し、その他の構成は第１実施形態の流量調節手段６６と同一である。

【0098】

バイパスラインＬ６３は、吐出側ラインＬ６１２と冷却水返送側ラインＬ６２とを接続するバイパス路を構成する。即ち、バイパスラインＬ６３の一端側（冷却水Ｗ４の流入側）は、後述する三方弁６６５を介して、吐出側ラインＬ６１２の途中に接続される。また、バイパスラインＬ６３の他端側（冷却水Ｗ４の流出側）は、冷却水返送側ラインＬ６２に接続される。

【0099】

三方弁６６５は、吐出側ラインＬ６１２上において、逆止弁６６３の下流側に配置され、吐出側ラインＬ６１２とバイパスラインＬ６３との分岐部位に設けられる。これにより、吐出側ラインＬ６１２は、三方弁６６５を境にして上流側（冷却水ポンプ６６１側）の第１吐出側ラインＬ６１２ａと、下流側（冷温水機５側）の第２吐出側ラインＬ６１２ｂと、に分けられる。なお、三方弁６６５の３つのポートのうち、第１供給側ラインＬ８１ａの接続ポートを入口ポート、第２供給側ラインＬ８１ｂの接続ポートを第１出口ポート、バイパスラインＬ８３の接続ポートを第２出口ポートとする。

【0100】

三方弁６６５は、制御部１０から入力される開度指定信号に対応する開度で作動される弁機構（三方型比例制御弁）である。この三方弁６６５は、第１出口ポートを出て吸脱着器５１（回収器）及び第１凝縮器５３に向かう冷却水Ｗ４の分流と、第２出口ポートを出てバイパス路に向かう冷却水Ｗ４の分流との流量比を調整可能である。即ち、三方弁６６５は、開度を調整するアクチュエータ回路（図示せず）を備え、このアクチュエータ回路に０〜１００％の開度指定信号が入力されることにより、第１出口ポート側の開度と第２出口ポート側の開度とが調節される。但し、第１出口ポート側及び第２出口ポート側の流量比の合計は常に１００％である。これにより、冷却水ポンプ６６１から吐出される冷却水Ｗ４の一部又は全部を冷却塔６に返送可能となる。冷却塔６に返送される冷却水Ｗ４の流量を調節すると、吸脱着器５１に供給される冷却水Ｗ４の流量が調節される。

【0101】

本実施形態の冷却水ポンプ６６１も、インバータを使用しない商用電源駆動とされ、予め設定された駆動周波数（５０Ｈｚ又は６０Ｈｚの定格駆動周波数）に応じた一定の回転速度で駆動される。

【0102】

（熱電併給システム１Ｂにおける冷却水の流量制御）
次に、熱電併給システム１Ｂにおける冷却水の流量制御について説明する。
この熱電併給システム１Ｂにおいても、熱電併給システム１と同様に、冷凍機７の冷凍負荷に対して冷温水機５の冷熱出力を追従させ、冷温水機５を停止させないようにする。即ち、冷凍負荷に対して冷熱出力の過不足が生じないように、冷却水Ｗ４の流量をフィードバック制御によって調節する。

【0103】

また、熱電併給システム１Ｂにおける制御フローは、図７に示した熱電併給システム１Ａにおける制御フローと同一である。従って、図７を用いて、熱電併給システム１Ｂにおける流量制御について説明する。冷却水の流量制御の実行時には、冷温水機５、冷却塔６及び冷凍機７は稼働された状態であり、冷却水ポンプ６６１及び冷水ポンプ７８が駆動された状態である。流量制御の開始時において、制御部１０は、三方弁６６５の初期開度を５０％に設定して冷却水Ｗ４を流通状態にする。

【0104】

なお、三方弁６６５の開度は、第１出口ポート側の開度を基準とする。即ち、第１出口ポート側の開度が、０％→２５％→５０％→７５％→１００％となる場合、第２出口ポート側の開度は、１００％→７５％→５０％→２５％→０％となる。

【0105】

ステップＳＴ５′において、制御部１０は、ＡＴＤ実測値ΔＴをＡＴＤ目標値ΔＴ０に収束させるため、即ち、ＡＴＤ偏差Ｅ＝０にするため、速度形デジタルＰＩＤアルゴリズムを用いて、操作量ＭＶ_ｎ（三方弁６６５の出力％）を演算する。速度形デジタルＰＩＤアルゴリズムでは、制御周期毎に、ステップＳＴ１で算出したＡＴＤ偏差Ｅの比例要素、積分要素及び微分要素の３つを組み合わせて、操作量の変化分ΔＭＶ_ｎを演算する。制御部１０は、演算された操作量の変化分ΔＭＶ_ｎを、前回の制御周期時点の操作量ＭＶ_ｎ−１に加算することで、今回の制御周期時点の操作量ＭＶ_ｎを決定する。

【0106】

ステップＳＴ６′において、制御部１０は、ステップＳＴ５′で演算された操作量ＭＶ_ｎ（０〜１００％出力）に対応する三方弁６６５の開度を演算する。三方弁６６５の開度は、例えばＡＴＤ偏差Ｅ＝０のときに５０％出力相当となり、且つＡＴＤ偏差Ｅに比例するように決定される。具体的に例示すると次の通りである。
Ｅ≧−５℃（ΔＴ≧１０℃）のとき、操作量ＭＶ_ｎは９５％出力（第１出口ポート側は上限開度９５％）
Ｅ＝０℃（ΔＴ＝５℃）のとき、操作量ＭＶ_ｎは５０％出力（第１出口ポート側は中央開度５０％）
Ｅ＝５℃（ΔＴ＝０℃）のとき、操作量ＭＶ_ｎは５％出力（第１出口ポート側は下限開度５％）

【0107】

ステップＳＴ７′において、制御部１０は、開度の演算値を開度指定信号に変換し、三方弁６６５のアクチュエータ回路に出力する。これにより、三方弁６６５は、開度指定信号で指定された開度に移行する。開度指定信号が、例えば４〜２０ｍＡの電流値信号とされる場合、下限開度５％のときに４ｍＡ出力、上限開度９５％のときに２０ｍＡ出力となるように、指定する開度と出力する電流値とは比例関係とされる。開度指定信号が、例えば１〜５Ｖの電圧値信号とされる場合、下限開度５％のときに１Ｖ出力、上限開度９５％のときに５Ｖ出力となるように、指定する開度と出力する電流値とは比例関係とされる。

【0108】

三方弁６６５の開度を調整した後は、処理はリターンし、ステップＳＴ１からの処理が繰り返される。以上のステップＳＴ５′〜ステップＳＴ７′の処理では、ＡＴＤ実測値（差分値）ΔＴがＡＴＤ目標値（設定値）ΔＴ０に収束するように三方弁６６５の開度が調整される。これにより、冷凍機７の冷凍負荷に追従して冷温水機５へ供給される冷却水Ｗ４の流量が調節される。

【0109】

即ち、例えば夏季のように、冷凍機７の冷凍負荷が大きく、ΔＴ＞ΔＴ０（Ｅ＞０）となる状態では、冷媒液の冷却不足であると検出される。このため、制御部１０は、三方弁６６５の開度％を上げ、冷却水Ｗ４の循環流量を増加させる操作を行う。吸脱着器５１及び第１凝縮器５３の通水流量が増加することにより、第１蒸発器５２の冷水出口温度が下がる。これにより、過冷却器７３の冷水入口温度が下がり、冷媒液の過冷却度が増加する。一方、例えば冬季のように、冷凍機７の冷凍負荷が小さく、ΔＴ＜ΔＴ０（Ｅ＜０）となる状態では、冷媒液の冷却過剰であると検出される。このため、制御部１０は、三方弁６６５の開度％を下げ、冷却水Ｗ４の循環流量を減少させる操作を行う。吸脱着器５１及び第１凝縮器５３の通水流量が減少することにより、第１蒸発器５２の冷水出口温度が上がる。これにより、過冷却器７３の冷水入口温度が上がり、冷媒液の過冷却度が減少する。従って、この熱電併給システム１Ｂにおいても、冷凍機７の冷凍負荷に相応する冷熱出力を冷温水機５から過冷却器７３に対して行うことで、冷水Ｗ６の冷え過ぎを防止する。このため、冷凍機７の冷凍負荷が小さい場合でも、冷温水機５を停止させることなく、燃料電池２のオフガスＧ１からの熱回収を継続することが可能である。

【0110】

［その他の実施形態］
第１実施形態〜第３実施形態では、温水製造手段として第１熱交換器３を備え、第１熱交換器３及び吸脱着器５１（再生器）を温水ラインＬ４及び冷温熱供給ラインＬ７で環状に接続することにより温水回路を形成したが、これに制限されない。温水製造手段の他の態様としては、第１熱交換器３をなくして、第２熱交換器４、貯湯タンク４２、冷却媒体循環ラインＬ５、ラジエータ４３及びファン４３１、並びに循環ポンプ４４により温水製造手段を構成してもよい。この場合、貯湯タンク４２及び吸脱着器５１（再生器）を温水ラインＬ４及び冷温熱供給ラインＬ７で環状に接続することにより温水回路を形成する。貯湯タンク４２内の貯留水の加熱は、熱交換コイルを使用した間接加熱、或いは熱交換コイルを使用しない直接加熱を適宜選択すればよい。これにより、第１熱交換器３が不要になるので、設備コストを抑制することができる。

【0111】

冷温水機５は、第１吸脱着器５１ａと第２吸脱着器５１ｂの２つの吸脱着器を用い、吸着プロセス及び脱着プロセスを交互に切り替えるように構成したが、これに制限されない。図示しないが、空調用のデシカントロータのように、１つのディスク状の吸脱着器で構成し、回転するディスクの吸着ゾーンと脱着ゾーンで冷媒蒸気の回収・再生を並行して行うようにしてもよい。
また、冷温水機は吸着式に制限されず、吸収式を用いることもできる。吸収式の冷温水機では、回収器は吸収器とも呼ばれる。

【0112】

冷却塔は、開放式に制限されず、密閉式でもよい。密閉式の冷却塔とする場合、冷却水ポンプは、冷却水返送側ラインＬ６２に設けられてもよい。

【0113】

更に、以上の各実施形態では、ＰＩＤアルゴリズムを用いてフィードバック制御を行うように構成されているが、これに制限されず、ＰＩアルゴリズム又はＰアルゴリズムを用いるように構成されてもよい。

【符号の説明】

【0114】

１，１Ａ，１Ｂ 冷凍機複合型燃料電池システム（熱電併給システム）
２ 燃料電池
３ 第１熱交換器
４ 第２熱交換器
４２ 貯湯タンク
４３ ラジエータ（放熱手段）
４３１ ファン（放熱手段）
５ 冷温水機
５１ 吸脱着器（回収器、再生器）
５１ａ 第１の吸脱着器（回収器、再生器）
５１ｂ 第２の吸脱着器（回収器、再生器）
５２ 第１蒸発器
５３ 第１凝縮器
６ 冷却塔
６６，６６Ａ，６６Ｂ 流量調整手段
６６１ 冷却水ポンプ
６６２ インバータ
６６４ 比例制御弁（弁機構）
６６５ 三方弁（弁機構）
７ 冷凍機
７１ 圧縮機
７２ 第２凝縮器
７３ 過冷却器
７４ 膨張弁
７５ 第２蒸発器
１０ 制御部（制御手段）
Ｓ１ 第１温度センサ（第１温度検出手段）
Ｓ２ 第２温度センサ（第２温度検出手段）
Ｌ４ 温水ライン（温水回路）
Ｌ６ 冷却水ライン（冷却水回路）
Ｌ６３ バイパスライン（バイパス路）
Ｌ７ａ 冷温熱供給ライン（冷却水回路、温水回路）
Ｌ７ｂ 冷温熱供給ライン（温水回路、冷却水回路）
Ｌ８ 冷水循環ラインＬ８（冷水回路）

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】