特許 6208520 コジェネレーションシステム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6208520

(24)【登録日】2017年9月15日

(45)【発行日】2017年10月4日

(54)【発明の名称】コジェネレーションシステム

(51)【国際特許分類】

   F24H 1/00 20060101AFI20170925BHJP

   F24H 1/18 20060101ALI20170925BHJP

   F24D 17/00 20060101ALI20170925BHJP

   H01M 8/00 20160101ALI20170925BHJP

   H01M 8/04 20160101ALI20170925BHJP

   H01M 8/10 20160101ALN20170925BHJP

   H01M 8/12 20160101ALN20170925BHJP

【ＦＩ】

   F24H1/00 631A

   F24H1/18 Q

   F24H1/18 H

   F24D17/00 F

   H01M8/00 Z

   H01M8/04 J

   H01M8/04 N

   !H01M8/10

   !H01M8/12

【請求項の数】7

【全頁数】13

(21)【出願番号】特願2013-209936(P2013-209936)

(22)【出願日】2013年10月7日

(65)【公開番号】特開2015-75256(P2015-75256A)

(43)【公開日】2015年4月20日

【審査請求日】2016年9月1日

(73)【特許権者】

【識別番号】000109026

【氏名又は名称】ダイニチ工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100078330

【弁理士】

【氏名又は名称】笹島 富二雄

(74)【代理人】

【識別番号】100129425

【弁理士】

【氏名又は名称】小川 護晃

(74)【代理人】

【識別番号】100087505

【弁理士】

【氏名又は名称】西山 春之

(74)【代理人】

【識別番号】100167025

【弁理士】

【氏名又は名称】池本 理絵

(74)【代理人】

【識別番号】100168642

【弁理士】

【氏名又は名称】関谷 充司

(74)【代理人】

【識別番号】100136227

【弁理士】

【氏名又は名称】長谷 玲子

(74)【代理人】

【識別番号】100099623

【弁理士】

【氏名又は名称】奥山 尚一

(74)【代理人】

【識別番号】100096769

【弁理士】

【氏名又は名称】有原 幸一

(74)【代理人】

【識別番号】100107319

【弁理士】

【氏名又は名称】松島 鉄男

(74)【代理人】

【識別番号】100114591

【弁理士】

【氏名又は名称】河村 英文

(74)【代理人】

【識別番号】100125380

【弁理士】

【氏名又は名称】中村 綾子

(74)【代理人】

【識別番号】100142996

【弁理士】

【氏名又は名称】森本 聡二

(74)【代理人】

【識別番号】100154298

【弁理士】

【氏名又は名称】角田 恭子

(74)【代理人】

【識別番号】100166268

【弁理士】

【氏名又は名称】田中 祐

(74)【代理人】

【識別番号】100170379

【弁理士】

【氏名又は名称】徳本 浩一

(74)【代理人】

【識別番号】100161001

【弁理士】

【氏名又は名称】渡辺 篤司

(74)【代理人】

【識別番号】100179154

【弁理士】

【氏名又は名称】児玉 真衣

(72)【発明者】

【氏名】水野 康

(72)【発明者】

【氏名】横尾 直樹

(72)【発明者】

【氏名】柴崎 則久

(72)【発明者】

【氏名】吉村 勲

【審査官】 宮崎 賢司

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００８−１６４１９１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００７−１３２６１３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００７−０１０１７７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００８−０３２３２０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−０１２９０６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００２−１３０８２５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００３−０５６９１０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２００３／００４４６６３（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ２４Ｈ １／００

Ｆ２４Ｄ １７／００

Ｆ２４Ｈ １／１８

Ｈ０１Ｍ ８／００

Ｈ０１Ｍ ８／０４

Ｈ０１Ｍ ８／１０

Ｈ０１Ｍ ８／１２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

発電装置から排出される熱を利用して貯湯タンク内の湯水を加熱するコジェネレーションシステムであって、
回路上に循環ポンプ及び膨張タンクを有して熱媒を循環させる熱媒循環回路と、
前記熱媒循環回路の一位置で、前記発電装置からの排熱と熱媒との間で熱交換を行う排熱回収用熱交換器と、
前記熱媒循環回路の他位置で、前記貯湯タンク内の湯水と熱媒との間で熱交換を行う湯水加熱用熱交換器と、
前記熱媒循環回路における前記湯水加熱用熱交換器の出口側と前記排熱回収用熱交換器の入口側との間で、熱媒を放熱させることができる放熱器と、
前記熱媒循環回路にて前記湯水加熱用熱交換器をバイパスして熱媒を循環可能な循環回路バイパス装置と、
を含んで構成され、
前記循環回路バイパス装置は、前記熱媒循環回路における前記湯水加熱用熱交換器の入口側に設けた第１の分岐部と、前記熱媒循環回路における前記湯水加熱用熱交換器の出口側に設けた第２の分岐部と、これら第１及び第２の分岐部をつなぐバイパス配管とを含んで構成される、コジェネレーションシステム。

【請求項2】

前記バイパス配管は着脱自在に構成される、請求項１記載のコジェネレーションシステム。

【請求項3】

前記貯湯タンクに水道水を流入させる入水通路と、
前記貯湯タンクからの湯水と前記入水通路の途中からの水道水とを混合する混合部と、
内部に加熱源を有し前記混合部からの湯水を加熱して給湯可能な給湯装置と、
前記混合部をバイパスして前記入水通路の途中からの水道水を前記給湯装置へ供給可能な混合部バイパス装置と、
を更に含んで構成される、請求項１又は請求項２記載のコジェネレーションシステム。

【請求項4】

前記コジェネレーションシステムは、発電ユニットと貯湯ユニットと給湯ユニットとに分割構成され、
前記発電ユニットは、少なくとも、前記循環ポンプと前記膨張タンクと前記排熱回収用熱交換器と前記放熱器とを含み、
前記貯湯ユニットは、少なくとも、前記貯湯タンクと前記湯水加熱用熱交換器と前記混合部とを含み、
前記給湯ユニットは、少なくとも、前記給湯装置を含み、
前記発電ユニット、前記貯湯ユニット及び前記給湯ユニットは、互いを経由せずに電源に連結する、請求項３記載のコジェネレーションシステム。

【請求項5】

前記発電ユニットは、前記循環回路バイパス装置を更に含む、請求項４記載のコジェネレーションシステム。

【請求項6】

前記給湯ユニットは、前記混合部バイパス装置を更に含む、請求項４又は請求項５記載のコジェネレーションシステム。

【請求項7】

前記混合部バイパス装置は、前記入水通路の途中に設けた第１の分岐部と、前記混合部から前記給湯装置への湯水の通路に設けた第２の分岐部と、これら第１及び第２の分岐部をつなぐバイパス配管とを含んで構成され、
このバイパス配管は着脱自在に構成される、請求項３〜請求項６のいずれか１つに記載の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、発電装置から排出される熱を利用して貯湯タンク内の湯水を加熱するコジェネレーションシステムに関する。

【背景技術】

【0002】

コジェネレーションシステムは、一般に、発電装置を有する発電ユニットと、貯湯タンクを有する貯湯ユニットとに分割構成され、発電装置から排出される熱を利用して貯湯タンク内の湯水を加熱している。

【0003】

例えば、特許文献１に記載のシステムは、発電装置として燃料電池を用いた燃料電池コジェネレーションシステムであり、発電ユニットと貯湯ユニットとは、湯水の循環回路を介してつながれている。
すなわち、貯湯ユニット側の貯湯タンクの低温部から取り出した湯水をラジエータを介して発電ユニット側の熱交換器に送り、燃料電池から排出される熱を回収する。そして、排熱を回収した湯水は貯湯ユニット側の貯湯タンクに戻し、給湯可能とする。ラジエータは、貯湯タンク内の蓄熱量が満畜となった場合などに作動させ、余剰熱を大気に放熱して、発電運転を可能とする。

【0004】

また、特許文献２に記載のシステムでは、燃料電池から排出される熱を熱媒を介して貯湯タンク内の湯水に伝達すべく、発電ユニットと貯湯ユニットとは、熱媒の循環回路を介してつながれている。
すなわち、熱媒は、発電ユニット側で燃料電池からの排熱との熱交換により高温となった後、貯湯ユニット側へ送られる。熱媒は、貯湯ユニット側では貯湯タンク内の湯水との熱交換により低温となり、ラジエータを介して、再び発電ユニット側へ送られる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２０１０−２０５６３１号公報

【特許文献2】特開２０１２−２０９１７３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

しかしながら、特許文献１に記載のように、湯水を循環させて、排熱により湯水を直接的に加熱する直接加熱方式では、断水などで貯湯タンク内の水がなくなった場合には、燃料電池の排熱を放熱することができなくなるため、発電運転を停止しなければならない。また、停電などによる貯湯ユニット側の電源落ちで、湯水の循環が困難となった場合も、同様である。

【0007】

この点、特許文献２に記載のように、熱媒を循環させて、排熱により熱媒を介して湯水を間接的に加熱する間接加熱方式では、断水などで貯湯タンク内の水がなくなっても、熱媒を循環させて、ラジエータで放熱することができ、発電停止には至らない。

【0008】

しかし、貯湯ユニットの修理交換時などに、発電ユニットと貯湯ユニットとを切り離す必要を生じた場合には、発電ユニットだけで熱媒を循環させることができないため、発電運転を継続することができない。

【0009】

本発明は、このような実状に鑑み、貯湯タンク（貯湯ユニット）の修理交換時などにおいても、発電装置（発電ユニット）単独での運転が可能な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】

上記の課題を解決するために、本発明に係るコジェネレーションシステムは、
回路上に循環ポンプ及び膨張タンクを有して熱媒を循環させる熱媒循環回路と、
前記熱媒循環回路の一位置で、発電装置からの排熱と熱媒との間で熱交換を行う排熱回収用熱交換器と、
前記熱媒循環回路の他位置で、前記貯湯タンク内の湯水と熱媒との間で熱交換を行う湯水加熱用熱交換器と、
前記熱媒循環回路における前記湯水加熱用熱交換器の出口側と前記排熱回収用熱交換器の入口側との間で、熱媒を放熱させることができる放熱器と、
前記熱媒循環回路にて前記湯水加熱用熱交換器をバイパスして熱媒を循環可能な循環回路バイパス装置と、
を含んで構成される。
そして、前記循環回路バイパス装置は、前記熱媒循環回路における前記湯水加熱用熱交換器の入口側に設けた第１の分岐部と、前記熱媒循環回路における前記湯水加熱用熱交換器の出口側に設けた第２の分岐部と、これら第１及び第２の分岐部をつなぐバイパス配管とを含んで構成される。

【0011】

また、上記のコジェネレーションシステムは、
前記貯湯タンクに水道水を流入させる入水通路と、
前記貯湯タンクからの湯水と前記入水通路の途中からの水道水とを混合する混合部と、
内部に加熱源を有し前記混合部からの湯水を加熱して給湯可能な給湯装置と、
前記混合部をバイパスして前記入水通路の途中からの水道水を前記給湯装置へ供給可能な混合部バイパス装置と、
を更に含んで構成されるのが望ましい。

【0012】

また、上記のコジェネレーションシステムは、発電ユニットと貯湯ユニットと給湯ユニットとに分割構成され、前記発電ユニットは、少なくとも、前記循環ポンプと前記膨張タンクと前記排熱回収用熱交換器と前記放熱器とを含み、前記貯湯ユニットは、少なくとも、前記貯湯タンクと前記湯水加熱用熱交換器と前記混合部とを含み、前記給湯ユニットは、少なくとも、前記給湯装置を含むのが望ましい。そして、前記発電ユニット、前記貯湯ユニット及び前記給湯ユニットは、互いを経由せずに電源に連結するのが望ましい。

【発明の効果】

【0013】

本発明に係るコジェネレーションシステムでは、前記循環回路バイパス装置を用いて、熱媒の循環回路を、貯湯タンク側の湯水加熱用熱交換器をバイパスする構成とすることで、貯湯タンクの修理交換時においても、発電装置単独での運転が可能となる。従って、様々な状況において発電運転を継続できる。

【0014】

また、前記混合部バイパス装置を用いて、給湯可能な構成とすることで、貯湯タンクの修理交換時においても、ユーザーがお湯を使えるようになる。

【0015】

また、上記のようなユニット分けとし、発電ユニット、貯湯ユニット及び給湯ユニットは、互いを経由せずに電源に連結しているため、貯湯ユニットの修理交換時などに、発電ユニット及び給湯ユニットをそれぞれ作動させて、発電と給湯とを継続できる。

【図面の簡単な説明】

【0016】

【図1】本発明の一実施形態を示す燃料電池コジェネレーションシステムの概略図

【図2】ユニット分けした場合の燃料電池コジェネレーションシステムの概略図

【図3】ユニット分けした場合の電源構成を示す概略図

【発明を実施するための形態】

【0017】

以下、本発明の実施の形態について、詳細に説明する。
図１は、本発明の一実施形態を示す燃料電池コジェネレーションシステムの概略図である。

【0018】

燃料電池コジェネレーションシステムは、燃料電池により発電する一方、発電に伴って発生する熱を回収して給湯に利用する、熱電併給システムである。
燃料電池コジェネレーションシステムは、具体的には、燃料電池１、貯湯タンク２、給湯装置３などを含んで構成される。

【0019】

燃料電池１は、多数の燃料電池セルの集合体であり、水素含有ガスと酸化剤ガスとを反応させて発電する。また、燃料電池１には、使用燃料にもよるが、燃料改質器などが、燃料電池１と別体に併設、あるいは一体的にモジュール化されるが、図示は省略した。
燃料電池１からは、発電に伴って発生する熱を排出するための排熱通路４が導出される。従って、この排熱通路４から、後述する熱交換器８により、燃料電池１の排熱を回収する。

【0020】

図１の排熱通路４は、燃料電池１の冷却のための冷却水循環回路として示している。燃料電池１としては、例えば固体高分子形燃料電池を用いることができる。
この場合、燃料電池１にて発電に伴って発生する熱は、冷却水循環回路４を流れる冷却水により燃料電池１外へ排出される。従って、燃料電池１を冷却して高温となった冷却水から、後述する熱交換器８により、燃料電池１の排熱を回収する。熱回収後の冷却水は再び燃料電池１へ戻される。

【0021】

貯湯タンク２は、燃料電池１の排熱を利用して加熱される湯水を貯留し、上部側から給湯に供する。貯留タンク２には、適宜、底部側へ水道水が補充される。

【0022】

燃料電池１の排熱を貯湯タンク２内の湯水に伝達するため、これらに跨がって、熱媒循環回路５が設けられる。
熱媒循環回路５は、回路上に、電動式の循環ポンプ６と膨張タンク７とを有して、熱媒を循環させる。

【0023】

熱媒循環回路５の一位置（燃料電池１側の位置）には、排熱回収用熱交換器８が設けられる。排熱回収用熱交換器８は、燃料電池１からの排熱と熱媒との間で熱交換を行う。排熱回収用熱交換器８は、具体的には、熱媒循環回路５の一部を構成し、燃料電池１からの排熱通路４の一部と熱的に接する熱媒通路５ａを含んで構成される。

【0024】

熱媒循環回路５の他位置（貯湯タンク２側の位置）には、湯水加熱用熱交換器９が設けられる。湯水加熱用熱交換器９は、貯湯タンク２内の湯水と熱媒との間で熱交換を行う。湯水加熱用熱交換器９は、具体的には、熱媒循環回路５の一部を構成し、貯湯タンク２内を貫通して、貯湯タンク２内の湯水と熱的に接する熱媒通路５ｂを含んで構成される。

【0025】

熱媒循環通路５における湯水加熱用熱交換器９の出口側と排熱回収用熱交換器８の入口側との間には、電動式の冷却ファン１０ａを有する放熱器（ラジエータ）１０が設けられる。

【0026】

尚、循環ポンプ６及び膨張タンク７については、本実施形態では、湯水加熱用熱交換器９と放熱器１０との間に配置したが、これに限るものではなく、熱媒循環回路５上であれば、任意の位置に設けることができる。但し、循環ポンプ６については、耐熱性を考慮すると、図示のように湯水加熱用熱交換器９の出口側と排熱回収用熱交換器８の入口側との間に配置するのが望ましい。また、循環ポンプ６の耐熱性を重視する場合は、循環ポンプ６を放熱器１０の上流側ではなく、下流側に配置してもよい。

【0027】

熱媒循環回路５には、また、湯水加熱用熱交換器９をバイパスして熱媒を循環可能な循環回路バイパス装置１１が設けられる。
循環回路バイパス装置１１は、本実施形態では、熱媒循環回路５における湯水加熱用熱交換器９の入口側に第１の分岐部として設けた第１の三方切換弁１１ａと、熱媒循環回路５における湯水加熱用熱交換器９の出口側に第２の分岐部として設けた第２の三方切換弁１１ｂと、これら第１及び第２の三方切換弁１１ａ、１１ｂ間に接続されるバイパス配管１１ｃとを含んで構成される。バイパス配管１１ｃは、常設でもよいし、着脱可能として必要時のみ取付けるようにしてもよい。

【0028】

貯湯タンク２からは、その上部から湯水を取り出すため、湯水取出通路１２が導出される。
貯湯タンク２には、その底部側へ水道水を補給するため、水道水の入水口１３からの入水通路１４が接続される。入水通路１４の途中からは水分岐通路１５が分岐している。

【0029】

前記湯水取出通路１２と前記水分岐通路１５とは、混合部としての、混合弁１６に接続されている。
混合弁１６は、貯湯タンク２からの湯水と入水通路１４途中からの水道水とを混合し、給湯通路１７へ出力する。混合弁１６は電動式で、湯と水との混合割合を調整可能であり、設定湯温に応じて調整される。

【0030】

給湯通路１７は、給湯口１８へ通じており、その途中に給湯装置３が設けられる。
給湯装置３は、補助加熱のための加熱源を有し、湯温が設定湯温より低い場合に、湯水を加熱して給湯することができる。

【0031】

前記入水通路１４と前記給湯通路１７との間には、混合部としての混合弁１６をバイパスして、前記入水通路１４の途中からの水道水を給湯装置３へ供給可能な混合部バイパス装置１９が設けられる。

【0032】

混合部バイパス装置１９は、本実施形態では、入水通路１４の途中に第１の分岐部として設けた第１の三方切換弁１９ａと、混合弁１６から給湯装置３への給湯通路１７に第２の分岐部として設けた第２の三方切換弁１９ｂと、これら第１及び第２の三方切換弁１９ａ、１９ｂ間に接続されるバイパス配管１９ｃとを含んで構成される。バイパス配管１９ｃは、常設でもよいし、着脱可能として必要時のみ取付けるようにしてもよい。

【0033】

次に本実施形態の作用を説明する。
通常運転時は、燃料電池１の排熱が、排熱回収用熱交換器８にて回収される。熱媒循環回路５内の熱媒は、排熱回収用熱交換器８での熱交換により高温となった後、湯水加熱用熱交換器９にて貯湯タンク２内の湯水を加熱する。その後、熱媒は、膨張タンク７、循環ポンプ６、及び、放熱器１０を通って、再び、排熱回収用熱交換器８に戻る。
放熱器１０は、貯湯タンク２内の蓄熱量が満蓄となった場合などに、冷却ファン１０ａが作動することで、余剰熱を大気に放熱して燃料電池１の冷却を継続し、発電運転を可能とする。

【0034】

給湯時には、貯湯タンク２内の湯水が、湯水取出通路１２から混合弁１６へ供給される。そして、設定湯温に応じて、混合弁１６にて入水通路１４途中からの水道水と混合され、給湯通路１７から給湯装置３へ供給される。給湯装置３は、加熱源を有し、湯温が設定湯温より低い場合に、湯水を加熱して給湯する。

【0035】

次に貯湯タンク２の修理交換時について説明する。
このときは、熱媒循環回路５のバイパス装置１１を作動させる。具体的には、第１及び第２の三方切換弁１１ａ、１１ｂをバイパス位置に切換える。バイパス配管１１ｃが着脱式の場合は、バイパス配管１１ｃを装着した後、第１及び第２の三方切換弁１１ａ、１１ｂをバイパス位置に切換える。
これにより、熱媒循環回路５の熱媒は、排熱回収用熱交換器８、第１の三方切換弁１１ａ、バイパス配管１１ｃ、第２の三方切換弁１１ｂ、膨張タンク７、循環ポンプ６、及び、放熱器１０を循環し、貯湯タンク２側の湯水加熱用熱交換器９をバイパスする。
そして、放熱器１０の冷却ファン１０ａを作動させることで、燃料電池１から回収した排熱を大気に放熱して燃料電池１の冷却を継続することで、発電運転を継続できる。
このため、貯湯タンク２の修理交換に数日を要するとしても、その間の発電運転が可能である。

【0036】

その一方、混合部バイパス装置１９を作動させることで、給湯装置３による給湯が可能となる。具体的には、第１及び第２の三方切換弁１９ａ、１９ｂをバイパス位置に切換える。バイパス配管１９ｃが着脱式の場合は、バイパス配管１９ｃを装着した後、第１及び第２の三方切換弁１９ａ、１９ｂをバイパス位置に切換える。
これにより、入水口１３からの水道水は、入水通路１４の途中から、第１の三方切換弁１９ａ、バイパス配管１９ｃ、第２の三方切換弁１９ｂを通って、給湯装置３に供給され、混合弁１６をバイパスする。
給湯装置３は、加熱源を有しているので、水を加熱して、給湯することができる。

【0037】

従って、貯湯タンク２の修理交換時に、混合部バイパス装置１９を介して給湯装置３に給水することで、給湯装置３内で水を加熱して、給湯することができる。
このため、貯湯タンク２の修理交換に数日を要するとしても、その間の給湯が可能である。よって、ユーザーがお湯を使えないという不便を解消できる。

【0038】

以上述べたように、本実施形態の燃料電池コジェネレーションシステムでは、循環回路バイパス装置１１を用いて、熱媒循環回路５を、貯湯タンク２側の湯水加熱用熱交換器９をバイパスする構成とすることで、貯湯タンク２の修理交換時などにおいても、燃料電池１単独での運転が可能となる。従って、様々な状況において発電運転を継続できる。

【0039】

また、本実施形態によれば、貯湯タンク２に水道水を流入させる入水通路１４と、貯湯タンク２からの湯水と入水通路１４途中からの水道水とを混合する混合部としての混合弁１２と、内部に加熱源を有し混合弁１２からの湯水を加熱して給湯可能な給湯装置３と、混合弁１２をバイパスして入水通路１４途中からの水道水を給湯装置３へ供給可能な混合部バイパス装置１９と、を備えることにより、貯湯タンク２の修理交換時などに、ユーザーがお湯を使えるようになるという効果が得られる。

【0040】

また、本実施形態によれば、循環回路バイパス装置１１は、熱媒循環回路５における湯水加熱用熱交換器９の入口側に設けた第１の分岐部としての三方切換弁１１ａと、熱媒循環回路５における湯水加熱用熱交換器９の出口側に設けた第２の分岐部としての三方切換弁１１ｂと、これら第１及び第２の三方切換弁１１ａ、１１ｂをつなぐバイパス配管１１ｃとを含んで構成され、バイパス配管１１ｃが着脱自在に構成されることにより、サービスマンなどが、修理時など必要な時にのみ、バイパス配管１１ｃを取付けて、バイパス切換えを行うようにすることができる。

【0041】

また、本実施形態によれば、混合部バイパス装置１９は、入水通路１４の途中に設けた第１の分岐部としての第１の三方切換弁１９ａと、混合部としての混合弁１６から給湯装置３への湯水の通路（給湯通路）１７に設けた第２の分岐部としての第２の三方切換弁１９ｂと、これら第１及び第２の三方切換弁１９ａ、１９ｂをつなぐバイパス配管１９ｃとを含んで構成され、バイパス配管１９ｃが着脱自在に構成されることにより、サービスマンなどが、修理時など必要な時にのみ、バイパス配管１９ｃを取付けて、バイパス切換えを行うようにすることができる。

【0042】

図２は、本発明の他の実施形態、特にユニット分けした場合の実施形態を示す燃料電池コジェネレーションシステムの概略図である。燃料電池１としては、例えば固体酸化物形燃料電池を用いることができる。
ユニット分け以外の、図１との相違点は、排熱通路４’である。

【0043】

図２の排熱通路４’は、燃料電池１からの排ガス通路として示している。
燃料電池１にて発電に伴って発生する熱、及び／又は、燃料電池１の発電に寄与しなかったオフガスの燃焼排ガスは、燃料電池１の排ガスとして、燃料電池１外へ排出される。この排ガスから、熱交換器８により、燃料電池１の排熱を回収する。また、排ガスから熱回収を行う場合は、排ガス中の水分を凝縮させて、発電に必要な水素含有ガスを生成するための改質反応などに用いる純水を回収する。図２の実施形態においても、貯湯タンク２内の蓄熱量が満蓄となった場合、又は貯湯タンク２の修理交換時などに、余剰熱を大気に放熱して燃料電池１の排ガスの冷却を継続し、発電運転を継続することができる。

【0044】

次に、ユニット分けについて説明する。
本実施形態の燃料電池システムは、発電ユニット１００と、貯湯ユニット２００と、給湯ユニット３００とに分割構成される。発電ユニット１００には主に燃料電池１が収納され、貯湯ユニット２００には主に貯湯タンク２が収納される。また、給湯ユニット３００には給湯装置３が含まれる。

【0045】

熱媒循環回路５は、発電ユニット１００と貯湯ユニット２００とに跨がって、設けられる。
ここにおいて、熱媒循環回路５に配置される循環ポンプ６、膨張タンク７、排熱回収用熱交換器８及び放熱器１０は、発電ユニット１００内に収納される。
これに対し、湯水回収用熱交換器９は、貯湯タンク２内に設けられるので、当然ながら、貯湯ユニット２００内に収納される。
また、循環回路バイパス装置１１は、貯湯ユニット２００側ではなく、発電ユニット１００側に配置される。
従って、発電ユニット１００には、循環ポンプ６と膨張タンク７と排熱回収用熱交換器８と放熱器１０と循環回路バイパス装置１１とが含まれる。

【0046】

混合弁１６は、貯湯ユニット２００内に配置される。
従って、貯湯ユニット２００には、貯湯タンク２と湯水回収用熱交換器９と混合弁１６とが含まれる。
混合部バイパス装置１９は、貯湯ユニット２００側ではなく、給湯ユニット３００側に配置される。
従って、給湯ユニット３００には、給湯装置３と混合部バイパス装置１９とが含まれる。

【0047】

次に、上記のようにユニット分けした場合の電源構成について、図３により説明する。
発電ユニット１００、貯湯ユニット２００、及び、給湯ユニット３００は、互いを経由せずに、系統電源５００に連結する。負荷４００についても同様で、発電ユニット１００、貯湯ユニット２００、及び、給湯ユニット３００を経由せずに、系統電源５００に連結する。

【0048】

発電ユニット１００内には、燃料電池１の他、パワーコンディショナー（ＰＣＳ）１０１と各種の補機１０２とが収納される。パワーコンディショナー１０１は、燃料電池１からの直流電力を交流電力に変換して出力する機能等を有する。補機１０２としては、電動式の燃料供給用ポンプ及び酸化剤供給用ポンプなどを挙げることができる。
パワーコンディショナー１０１の出力ラインは、発電ユニット１００内で補機１０２に連結される一方、発電ユニット１００外で系統電源５００に連結されている。
従って、補機１０２はパワーコンディショナー１０１からの発電電力又は系統電源５００からの系統電力で駆動可能である。

【0049】

貯湯ユニット２００の電源ラインは、系統電源５００とパワーコンディショナー１０１との連結部に接続されている。
従って、貯湯ユニット２００には発電ユニット１００から電源が供給される一方、不足する時、又は発電ユニット１００の停止時は、系統電源５００から供給可能である。

【0050】

給湯ユニット３００の電源ラインは、系統電源５００とパワーコンディショナー１０１との連結部に接続されている。
従って、給湯ユニット３００には発電ユニット１００から電源が供給される一方、不足する時、又は発電ユニット１００の停止時は、系統電源５００から供給可能である。

【0051】

各種の負荷４００の電源ラインも、系統電源５００とパワーコンディショナー１０１との連結部に接続されている。
従って、負荷４００には発電ユニット１００から電源が供給される一方、不足する時、又は発電ユニット１００の停止時は、系統電源５００から供給可能である。

【0052】

本実施形態によれば、燃料電池コジェネレーションシステムは、発電ユニット１００と貯湯ユニット２００と給湯ユニット３００とに分割構成され、発電ユニット１００は、少なくとも、循環ポンプ６と膨張タンク７と排熱回収用熱交換器８と放熱器１０とを含み、貯湯ユニット２００は、少なくとも、貯湯タンク２と湯水加熱用熱交換器９と混合弁（混合部）１６とを含み、給湯ユニット３００は、少なくとも、給湯装置３を含み、発電ユニット１００、貯湯ユニット２００及び給湯ユニット３００は、互いを経由せずに電源に連結しているため、貯湯ユニット２００の修理交換時などに、発電ユニット１００及び給湯ユニット３００を作動させて、発電と給湯とを継続できる。

【0053】

また、本実施形態によれば、発電ユニット１００が循環回路バイパス装置１１を更に含む構成であるので、貯湯ユニット２００の修理交換時に、発電ユニット１００単独で熱媒循環回路を構成するのが容易となる。
但し、循環回路バイパス装置１１は、貯湯ユニット２００内に配置しなければよく、貯湯ユニット２００外、すなわち、発電ユニット１００と貯湯ユニット２００との間に配置してもよい。

【0054】

また、本実施形態によれば、給湯ユニット３００が混合部バイパス装置１９を更に含む構成であるので、貯湯ユニット２００の修理交換時に、給湯ユニット３００単独で給湯可能な構成とするのが容易となる。
但し、混合部バイパス装置１９は、貯湯ユニット２００内に配置しなければよく、貯湯ユニット２００外、すなわち、貯湯ユニット２００と給湯ユニット３００との間に配置してもよい。

【0055】

尚、以上では、発電装置として燃料電池を用いた燃料電池コジェネレーションシステムについて説明したが、本発明はこれに限るものではなく、コジェネレーションシステム一般に適用可能である。

【0056】

また、図示の実施形態はあくまで本発明を例示するものであり、本発明は、説明した実施形態により直接的に示されるものに加え、特許請求の範囲内で当業者によりなされる各種の改良・変更を包含するものであることは言うまでもない。

【符号の説明】

【0057】

１ 燃料電池
２ 貯湯タンク
３ 給湯装置
４ 冷却水循環回路（排熱通路）
４’ 排ガス通路（排熱通路）
５ 熱媒循環回路
５ａ、５ｂ 熱媒通路
６ 循環ポンプ
７ 膨張タンク
８ 排熱回収用熱交換器
９ 湯水加熱用熱交換器
１０ 放熱器
１０ａ 冷却ファン
１１ 循環回路バイパス装置
１１ａ、１１ｂ 三方切換弁
１１ｃ バイパス配管
１２ 湯水取出通路
１３ 入水口
１４ 入水通路
１５ 水分岐通路
１６ 混合弁（混合部）
１７ 給湯通路
１８ 給湯口
１９ 混合部バイパス装置
１９ａ、１９ｂ 三方切換弁
１９ｃ バイパス配管
１００ 発電ユニット
１０１ パワーコンディショナー
１０２ 補機
２００ 貯湯ユニット
３００ 給湯ユニット
４００ 負荷
５００ 系統電源

【図1】

【図2】

【図3】