JP2015158323A - コージェネレーションシステム - Google Patents

Abstract

【課題】コージェネレーションシステムにおいて、自立発電運転時に凍結防止用ヒータを利用しなくても配管の凍結を防止可能なものを提供することである。【解決手段】コージェネレーションシステム１は、燃料電池発電装置２と、貯湯給湯装置３と、排熱回収循環回路１５とを備え、貯湯給湯装置３は、貯湯タンク４と、給水系通路８と、給湯系通路９と、注湯通路１１と、浴槽の浴槽水を追焚きする風呂追焚回路１２と、外気温度を検出する外気温度検出センサ１６ａと、操作リモコン４６とを備え、燃料電池発電装置２が自立発電運転中に、外気温度検出センサ１６ａが検出した外気温度が設定温度以下となった場合で且つ操作リモコン４６を介して自立発電運転中における凍結防止運転を許可するように予め設定されている場合には、貯湯タンク４から浴槽への湯水の供給を自動的に行うことで凍結防止を実行する制御ユニット４５を備えている。【選択図】図３

Description

本発明はコージェネレーションシステムに関し、特に発電装置の自立発電運転中に貯湯給湯装置の配管凍結を防止可能な機能を備えたものに関する。

従来から、内部熱源機や外部熱源機等の排熱を回収して再利用することで総合エネルギー効率を高めたコージェネレーションシステムが実用に供されている。このコージェネレーションシステムは、熱源機として燃料電池やガスエンジン等を組み合わせた発電装置の排熱を回収する種々のタイプのものが実用化されている。

例えば、燃料電池を備えたコージェネレーションシステムは、空気と改質燃料ガス（水素含有ガス）との酸化還元反応によって化学エネルギーを電気エネルギーに変換することで電力を発生させる燃料電池発電装置、この燃料電池発電装置による発電の際に副次的に発生する排気ガスの排熱を湯水として回収して貯湯する貯湯給湯装置、燃料電池発電装置と貯湯給湯装置とを接続する排熱回収循環回路等から構成されている。

ところで、災害等を起因として停電が発生すると、電力系統からコージェネレーションシステムに電力が供給されなくなる。昨今では、燃料電池発電装置は、外部から電力の供給がなくなっても発電が継続可能な自立発電運転の機能を備えているので、停電時でも家庭内負荷等に電力を供給し続けることができる。しかし、この自立発電運転中では、発電出力の上限が、例えば、最大出力の半分程度に制限されるので、発電出力を有効に利用（コージェネレーションシステム外の家庭内負荷に優先的に供給）することが求められる。

そこで、上記の問題を解決する為に、例えば、特許文献１の熱電供給システム（コージェネレーションシステム）においては、貯湯給湯装置の電力が必要な各種負荷（凍結防止用ヒータ、送風ファン、熱媒循環ポンプ、暖房用循環ポンプ、風呂追焚用循環ポンプ等）に予め優先順位を付け、停電時には、発電装置からの各種負荷への電力供給の一部又は全部を発電装置の発電電力以下となるように制限する技術が開示されている。

一方、排熱を回収して蓄熱する貯湯給湯装置は、貯湯、給湯、床暖房パネル等の温水暖房端末への温水の供給、風呂への給湯及び追い焚き等の機能を有し、湯水を貯留する貯湯タンクこの貯湯タンクの下部に接続された給水系通路、貯湯タンクの上部に接続された給湯系通路と、貯湯タンクの湯水を浴槽へ供給する注湯通路、温水暖房端末へ温水を供給する温水暖房回路、浴槽の浴槽水を追焚きする風呂追焚回路等を備えている。

ところで、寒冷地や冬場等では、外気温度が低下すると、配管が凍結して破損してしまう虞がある。この問題を解決する為に、従来では、特許文献１の熱電供給システムのように凍結の可能性がある配管（給水系通路や給湯系通路等）に凍結防止用ヒータを取り付け、凍結防止をする際には、凍結防止用ヒータを加熱することで配管の凍結を防止している。

また、例えば、特許文献２の給湯装置においては、外気温度が設定温度以下になり且つ湯張り配管（注湯通路）の配管温度が設定温度以下になった場合に、貯湯タンクの湯水を湯張り配管を介して浴槽に供給する湯張り運転を実行することで配管を加熱して凍結を防止する技術が開示されている。

特開２０１３−７２６０３号公報 特開２０１３−１５５９８７号公報

しかし、特許文献１の熱電供給システムにおいて、凍結防止用ヒータは、一般的に送風ファンや各種のポンプ類等の消費電力と比較して大きい消費電力を必要とする。停電が発生している状態下で凍結防止が必要な場合、発電電力は家庭内負荷に優先的に供給したいため、消費電力の大きい凍結防止用ヒータには発電電力を極力供給せずに凍結防止を行うことが望ましい。

そこで、特許文献２の給湯装置のように、貯湯タンクの湯水を利用することで、凍結防止用ヒータを使用せずに凍結防止を実行可能ではあるが、外気温度が設定温度以下になった場合に、貯湯タンクの湯水を浴槽に供給する凍結防止運転を自動的に行うと、停電時において使用者の意志に反して浴槽に湯水が貯留されたり、浴槽から排水されることになって、使用者が給湯装置の故障と誤認する虞がある。

本発明の目的は、コージェネレーションシステムにおいて、自立発電運転時に凍結防止用ヒータを利用しなくても配管の凍結防止可能なもの、使用者が予め設定することで自立発電運転時に自動的に凍結防止運転が実行されるもの、自立発電運転時に使用者が凍結防止運転を指示実行可能なもの、等を提供することである。

請求項１のコージェネレーションシステムは、発電装置と、貯湯給湯装置と、この貯湯給湯装置の湯水を利用して前記発電装置の発電に伴う排熱を回収する排熱回収循環回路とを備えたコージェネレーションシステムであって、前記貯湯給湯装置は、貯湯タンクと、この貯湯タンクの下部に接続された給水系通路と、前記貯湯タンクの上部に接続された給湯系通路と、この給湯系通路の途中部から分岐され且つ前記貯湯タンクの湯水を浴槽へ供給する注湯通路と、前記浴槽の浴槽水を追焚きする風呂追焚回路と、外気温度を検出する外気温度検出手段と、前記貯湯給湯装置の各種設定を行う操作手段とを備えたコージェネレーションシステムにおいて、前記発電装置が自立発電運転中に、前記外気温度検出手段が検出した外気温度が設定温度以下となった場合で且つ前記操作手段を介して自立発電運転中における凍結防止運転を許可するように予め設定されている場合には、前記貯湯タンクから前記浴槽への湯水の供給を自動的に行うことで凍結防止を実行する凍結防止制御手段を備えたことを特徴としている。

請求項２のコージェネレーションシステムは、発電装置と、貯湯給湯装置と、この貯湯給湯装置の湯水を利用して前記発電装置の発電に伴う排熱を回収する排熱回収循環回路とを備えたコージェネレーションシステムであって、前記貯湯給湯装置は、貯湯タンクと、この貯湯タンクの下部に接続された給水系通路と、前記貯湯タンクの上部に接続された給湯系通路と、この給湯系通路の途中部から分岐され且つ前記貯湯タンクの湯水を浴槽へ供給する注湯通路と、前記浴槽の浴槽水を追焚きする風呂追焚回路と、外気温度を検出する外気温度検出手段と、前記貯湯給湯装置の各種設定を行う操作手段とを備えたコージェネレーションシステムにおいて、前記発電装置が自立発電運転中に、前記外気温度検出手段が検出した外気温度が設定温度以下となった場合には、前記操作手段を介して凍結懸念状態であること及び前記貯湯タンクから前記浴槽への湯水の供給を行うことを促すことを報知する凍結防止制御手段を備えたことを特徴としている。

請求項１の発明によれば、発電装置が自立発電運転中に、外気温度検出手段が検出した外気温度が設定温度以下となった場合で且つ操作手段を介して自立発電運転中における凍結防止運転を許可するように予め設定されている場合には、貯湯タンクから浴槽への湯水の供給を自動的に行うことで凍結防止を実行する凍結防止制御手段を備えたので、自立発電運転中に凍結防止運転が必要となった場合には、使用者の意志を介して、貯湯タンクの湯水を利用して配管を加熱して凍結を防止することができる。

従って、自立発電運転中に凍結防止用ヒータに電力を供給する必要がないので、凍結防止の為に余分な電力を消費せず、発電装置から家庭内負荷に優先的に電力を供給することができ、また、使用者が凍結防止運転を予め設定するので、使用者の意志に反して浴槽に湯水が供給されることがなくなり、貯湯給湯装置が故障したという誤認を防止することができる。

請求項２の発明によれば、発電装置が自立発電運転中に、外気温度検出手段が検出した外気温度が設定温度以下となった場合には、操作手段を介して凍結懸念状態であること及び貯湯タンクから浴槽への湯水の供給を行うことを促すことを報知する凍結防止制御手段を備えたので、自立発電運転中に凍結防止運転が必要となった場合には、使用者の意志を介して、貯湯タンクの湯水を利用して配管を加熱して凍結を防止することができる。

従って、自立発電運転中に凍結防止用ヒータに電力を供給する必要がないので、凍結防止の為に余分な電力を消費せず、発電装置から家庭内負荷に優先的に電力を供給することができ、また、自立発電運転中に使用者の操作によって凍結防止運転を実行するので、使用者の意志に反して浴槽に湯水が供給されることがなくなり、貯湯給湯装置が故障したという誤認を防止することができる。

本発明の実施例１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。 燃料電池発電装置の概略構成図である。 貯湯給湯装置の概略構成図である。 凍結防止運転制御のフローチャートである。 実施例２に係る凍結防止運転制御のフローチャートである。

以下、本発明を実施するための形態について実施例に基づいて説明する。

先ずは、本発明のコージェネレーションシステム１の全体構成について説明する。
図１に示すように、コージェネレーションシステム１は、発電を行なう燃料電池発電装置２（発電装置に相当する）と、湯水を貯湯する貯湯給湯装置３と、燃料電池発電装置２と貯湯給湯装置３との間に湯水を循環させて燃料電池発電装置２の排気ガスから排熱を回収する排熱回収循環回路１５等から構成されている。

次に、燃料電池発電装置２について説明する。
図２に示すように、燃料電池発電装置２は、貯湯給湯装置３の外部熱源機であり、燃料電池発電モジュール２ａ、この燃料電池発電モジュール２ａに空気、燃料ガス、純水等を供給する為の各種の供給装置２ｂ〜２ｅ、発電後の排気ガスを排出する為の排気通路２ｆ、排気ガスと湯水との間で熱交換を行う排熱回収熱交換器２ｇ、排熱回収熱交換器２ｇで生成された凝縮水を回収して純水に浄化する水処理装置２ｈ、燃料電池発電モジュール２ａの出力を調整する為のインバータ２ｉ等を備え、これらの各種機器がケース部材２ｊに一体的に収納されて構成されている。

燃料電池発電モジュール２ａにて発電された直流電力は、インバータ２ｉを介して交流電力に変換されて外部に出力される。排気通路２ｆの途中部には、排熱回収熱交換器２ｇが設置され、燃料電池発電モジュール２ａから排出される排気ガスは、排気通路２ｆを通り、排熱回収熱交換器２ｇにて排熱回収循環回路１５を循環する湯水との間で熱交換され温度が低下した後に外部に排出される。尚、燃料電池発電装置２は、停電時に電力系統から遮断して発電を継続する自立発電運転機能を備えている。

次に、貯湯給湯装置３について簡単に説明する。
図３に示すように、貯湯給湯装置３は、貯湯、給湯、浴槽への給湯及び浴槽の追焚き、床暖房パネル等の温水暖房端末への温水の供給等の機能を有するものであり、貯湯タンク４、補助熱源機５、風呂熱利用熱交換器６、暖房熱利用熱交換器７、給水系通路８、給湯系通路９、注湯通路１１、風呂追焚回路１２、温水暖房回路１３、熱利用循環回路１４、排熱回収循環回路１５、制御ユニット４５、貯湯給湯装置の各種設定を行う操作リモコン４６等を備え、これら大部分は外装ケース１６内に一体的に収納されている。外装ケース１６には、外気温度を検出可能な外気温度検出センサ１６ａが設置されている。

次に、貯湯タンク４について説明する。
貯湯タンク４は、燃料電池発電装置２で加熱された高温の湯水（例えば、６５〜９０℃）を貯留可能な密閉タンクで構成され、貯留された湯水の放熱を防ぐ為にタンク周囲は断熱材で覆われている。貯湯タンク４の外周部には、下側から上側に向かって等間隔に複数の湯水温度検出センサ４ａ〜４ｄが順に設けられ、これら複数の湯水温度検出センサ４ａ〜４ｄにより貯湯タンク４内の複数の貯留層の湯水温度が検出される。

次に、補助熱源機５について説明する。
補助熱源機５は、バーナーや熱交換器等を内蔵した公知のガス給湯器で構成されている。補助熱源機５は、貯湯タンク４内の湯水温度が低下した場合等の特別な場合に限り、制御ユニット４５から指令が送信されて燃焼作動され、湯水を加熱するものである。

次に、風呂熱利用熱交換器６と暖房熱利用熱交換器７について説明する。
風呂熱利用熱交換器６は、風呂追焚回路１２を流れる浴槽水を加熱するものであり、熱利用循環回路１４の一部となる１次側熱交換通路部６ａ、風呂追焚回路１２の一部となる２次側熱交換通路部６ｂを有している。風呂熱利用熱交換器６において、熱利用循環回路１４を流れる高温の湯水と風呂追焚回路１２を流れる浴槽水との間で熱交換され、浴槽水は加熱される。

暖房熱利用熱交換器７は、温水暖房回路１３を流れる暖房水を加熱するものであり、熱利用循環回路１４の一部となる１次側熱交換通路部７ａ、温水暖房回路１３の一部となる２次側熱交換通路部７ｂを有している。暖房熱利用熱交換器７において、熱利用循環回路１４を流れる高温の湯水と温水暖房回路１３を流れる暖房水との間で熱交換され、暖房水は加熱される。

次に、給水系通路８について説明する。
給水系通路８は、上水源から低温の上水を貯湯タンク４等に供給するものであり、上流給水通路部８ａ、中間給水通路部８ｂ、下流給水通路部８ｃを有し、上流端が上水源に接続され、下流端が貯湯タンク４の下部に接続されている。上流給水通路部８ａには、減圧弁８ｄが設置され、中間給水通路部８ｂには、逆止弁８ｅが設置されている。

上流給水通路部８ａと中間給水通路部８ｂとの間から給湯系通路９に接続するバイパス通路部１７が分岐されている。バイパス通路部１７には、逆止弁１７ａが設置されている。中間給水通路部８ｂと下流給水通路部８ｃとの間から熱利用循環回路１４に接続するバイパス通路部１８が分岐されている。この分岐部には、蓄熱切換弁１９が設置されている。このバイパス通路部１８により、低温の上水を熱利用循環回路１４に供給することができ、また逆に、熱利用循環回路１４から湯水を貯湯タンク４に戻すことができる。

次に、給湯系通路９について説明する。
給湯系通路９は、貯湯タンク４に貯湯された湯水を風呂等の所望の給湯先に供給するものであり、給湯栓に接続される給湯通路２１、貯湯タンク４の上部から給湯通路２１に接続されるタンク出湯通路２２、このタンク出湯通路２２から分岐され燃焼式の補助熱源機５に接続される補助加熱通路２３、補助熱源機５から給湯通路２１に接続される補助熱源機出湯通路２４等を有している。

給湯通路２１は、高温の湯水が流れる上流給湯通路部２１ａ、混合湯水が流れる中間給湯通路部２１ｂ及び下流給湯通路部２１ｃを有し、上流端がタンク出湯通路２２に接続され、下流端が給湯栓に接続されている。

上流給湯通路部２１ａと中間給湯通路部２１ｂとの間に混合弁２５が設置されている。この混合弁２５に給水系通路８から分岐したバイパス通路部１７が接続されている。混合弁２５は、出湯温度が指令温度になるように低温の上水と高温の湯水の混合比を制御するものである。中間給湯通路部２１ｂには、流量センサ２１ｄと出湯水比例弁２６が設置されている。バイパス通路部１７から分岐した分岐通路部２７が中間給湯通路部２１ｂに接続され、分岐通路部２７には、高温出湯回避電磁弁２８が設置されている。

タンク出湯通路２２は、上流出湯通路部２２ａ、下流出湯通路部２２ｂを有し、上流端が貯湯タンク４の上部に接続され、下流端が給湯通路２１に接続されている。上流出湯通路部２２ａと下流出湯通路部２２ｂとの間から補助加熱通路２３が分岐されている。

補助加熱通路２３は、上流加熱通路部２３ａ、下流加熱通路部２３ｂを有し、上流端がタンク出湯通路２２に接続され、下流端が補助熱源機５の導入口に接続されている。上流加熱通路部２３ａには、逆止弁２３ｃが設置され、下流加熱通路部２３ｂには、圧送ポンプ２９と流量センサ２３ｄが設置されている。

上流加熱通路部２３ａと下流加熱通路部２３ｂとの間にタンク出湯通路２２と補助加熱通路２３とを切換え可能な三方弁３１が設置されている。三方弁３１には、熱利用循環回路１４の湯水戻り側通路部１４ｄも接続されている。この三方弁３１は、上流加熱通路部２３ａと下流加熱通路部２３ｂとの間の接続・遮断及び下流加熱通路部２３ｂと湯水戻り側通路部１４ｄとの間の接続・遮断を切換え可能なものであり、上流加熱通路部２３ａと下流加熱通路部２３ｂと湯水戻り側通路部１４ｄの全ての通路部を接続可能である。

補助熱源機出湯通路２４は、上流補助出湯通路部２４ａ、下流補助出湯通路部２４ｂを有し、上流端が補助熱源機５の導出口に接続され、下流端が給湯通路２１の上流端に接続されている。上流補助出湯通路部２４ａと下流補助出湯通路部２４ｂとの間から熱利用循環回路１４の湯水往き側通路部１４ａが分岐されている。下流補助出湯通路部２４ｂには、タンク水比例弁３２が設置されている。

次に、注湯通路１１について説明する。
注湯通路１１は、給湯通路２１を流れる湯水を浴槽へ供給するものであり、出湯水比例弁２６の下流側であって中間給湯通路部２１ｂと下流給湯通路部２１ｃとの間から分岐されて風呂追焚回路１２の途中部に接続されている。注湯通路１１には、流量センサ１１ａ、注湯電磁弁３３等が設置されている。

次に、風呂追焚回路１２について説明する。
風呂追焚回路１２は、浴槽の浴槽水を追焚きする為に浴槽水を循環させる回路であり、風呂戻り側通路部１２ａ、風呂往き側通路部１２ｂを有している。風呂戻り側通路部１２ａと風呂往き側通路部１２ｂとの間に風呂循環ポンプ３６が設置されている。風呂往き側通路部１２ｂには、水流スイッチ１２ｃと風呂熱利用熱交換器６の２次側熱交換通路部６ｂとが設置されている。

次に、温水暖房回路１３について説明する。
温水暖房回路１３は、床暖房パネルや浴室乾燥機等の温水暖房端末に供給される暖房水を循環させる回路であり、暖房戻り通路部１３ａ、暖房高温往き通路部１３ｂ、暖房低温往き通路部１３ｃを有している。暖房戻り通路部１３ａには、加熱による暖房水の膨張を吸収する為の膨張タンク３７と、暖房水を循環させる為の暖房循環ポンプ３８とが設置されている。暖房高温往き通路部１３ｂには、暖房熱利用熱交換器７の２次側熱交換通路部７ｂが設置されている。暖房高温往き通路部１３ｂには、バイパス熱動弁３９が設置されている。

膨張タンク３７の上部には、暖房補給水電磁弁３７ａが設けられ、この暖房補給水電磁弁３７ａには、給水系通路８の上流給水通路部８ａから分岐された補給水通路部３７ｂが接続されている。暖房補給水電磁弁３７ａが開弁状態に切換った場合には、補給水通路部３７ｂを介して膨張タンク３７に補給水が補給される。膨張タンク３７の上部には、オーバーフロー通路部３７ｃが接続されている。

次に、熱利用循環回路１４について説明する。
熱利用循環回路１４は、湯水を循環させて風呂追焚回路１２と温水暖房回路１３との間で熱交換を行う閉回路であり、湯水往き側通路部１４ａ、風呂熱利用通路部１４ｂ、暖房熱利用通路部１４ｃ、湯水戻り側通路部１４ｄ、補助加熱通路２３の下流加熱通路部２３ｂ、補助熱源機出湯通路２４の上流補助出湯通路部２４ａを有している。風呂熱利用通路部１４ｂに、風呂熱利用熱交換器６の１次側熱交換通路部６ａと風呂熱利用開閉弁４１が設置され、暖房熱利用通路部１４ｃに、暖房熱利用熱交換器７の１次側熱交換通路部７ａと暖房熱利用開閉弁４２が設置されている。

熱利用循環回路１４に湯水を循環させて浴槽水や暖房水と熱交換を行う場合、圧送ポンプ２９を介して湯水が、下流加熱通路部２３ｂから補助熱源機５に流入し、補助熱源機５によって加熱された後の高温の湯水が、上流補助出湯通路部２４ａと湯水往き側通路部１４ａとを流れて風呂熱利用通路部１４ｂや暖房熱利用通路部１４ｃに送られ、１次側熱交換通路部６ａ，７ａで浴槽水や暖房水との間で熱交換された湯水は、湯水戻り側通路部１４ｄを通って下流加熱通路部２３ｂに戻される。

次に、排熱回収循環回路１５について説明する。
排熱回収循環回路１５は、貯湯タンク４と燃料電池発電装置２との間に湯水を循環させて燃料電池発電装置２の排熱を回収する閉回路であり、低温側循環通路部１５ａ、高温側循環通路部１５ｂ等を有し、上流端が貯湯タンク４の下部に接続され、下流端が貯湯タンク４の上部に接続されている。

低温側循環通路部１５ａから高温側循環通路部１５ｂに接続する分岐通路部１５ｃが分岐され、この分岐部には、貯湯タンク４を含めた循環回路と貯湯タンク４をバイパスする循環回路とを択一的に選択可能な三方弁４３が設置されている。燃料電池発電装置２の内部において、低温側循環通路部１５ａには、循環ポンプ４４が設置され、低温側循環通路部１５ａと高温側循環通路部１５ｂとの間には、燃料電池発電装置２の排熱回収熱交換器２ｇが設置されている。

次に、制御ユニット４５について説明する。
貯湯給湯装置３は、制御ユニット４５によって制御される。各種のセンサの検出信号が制御ユニット４５に送信され、この制御ユニット４５により、貯湯給湯装置３の動作、各種のポンプの作動・停止、各種の弁の開閉状態の切り換え及び開度調整等を制御し、各種運転（給湯運転、湯張り運転、追焚き運転、高温差し湯運転、暖房運転、通常発電運転時の凍結防止運転、自立発電運転時の凍結防止運転、排熱回収運転等）を実行する。

制御ユニット４５は、ユーザーが操作可能な操作リモコン４６との間でデータ通信可能であり、操作リモコン４６のスイッチ操作により各種の運転が設定されると、その指令信号が操作リモコン４６から制御ユニット４５に送信される。例えば、操作リモコン４６のスイッチ操作により目標給湯設定温度が設定されると、その目標給湯設定温度データが操作リモコン４６から制御ユニット４５に送信される。

次に、複数の凍結防止用ヒータ４８ａ〜４８ｊについて説明する。
図３に示すように、貯湯給湯装置３には、制御ユニット４５によって制御可能な発熱抵抗体からなる複数の凍結防止用ヒータ４８ａ〜４８ｊが設置されている。即ち、給水系通路８の上流給水通路部８ａと下流給水通路部８ｃに凍結防止用ヒータ４８ａ，４８ｂが設置され、バイパス通路部１７に凍結防止用ヒータ４８ｃが設置され、給湯系通路９の中間給湯通路部２１ｂ及び下流給湯通路部２１ｃに凍結防止用ヒータ４８ｄ，４８ｅが設置され、風呂往き側通路部１２ｂに凍結防止用ヒータ４８ｆが設置され、補給水通路部３７ｂに凍結防止用ヒータ４８ｇが設置され、排熱回収循環回路１５の低温側循環通路部１５ａ及び分岐通路部１５ｃに凍結防止用ヒータ４８ｈ〜４８ｊが設置されている。

外気温度検出センサ１６ａが外気温度の低下を検出した場合には、制御ユニット４５は、複数の凍結防止用ヒータ４８ａ〜４８ｊに燃料電池発電装置２から発電電力を供給し、複数の凍結防止用ヒータ４８ａ〜４８ｊが電力を消費することで発生する熱を介して配管を加熱して凍結防止を行う凍結防止運転を自動的に実行する。尚、複数の凍結防止用ヒータ４８ａ〜４８ｊのうちの凍結防止に必要なヒータにのみ選択的に電力を供給可能に構成しても良い。この場合、ヒータによる消費電力を低減することができる。

次に、本発明に関連する自立発電運転時の凍結防止運転について説明する。
制御ユニット４５は、燃料電池発電装置２が自立発電運転中に、外気温度検出センサ１６ａが検出した外気温度が設定温度以下となった場合で且つ操作リモコン４６を介して自立発電運転中における凍結防止運転を許可するように予め設定されている場合には、貯湯タンク４から浴槽への湯水の供給（湯張り）を自動的に行うことで凍結防止を行う凍結防止運転を実行可能である。尚、自立発電運転時に凍結防止運転を行う制御ユニット４５が、凍結防止制御手段に相当するものである。

即ち、制御ユニット４５によって自立発電運転時の凍結防止運転が実行されると、注湯電磁弁３３が開放され、貯湯タンク４にかかる給水圧によって、貯湯タンク４から給湯系通路９のタンク出湯通路２２と上流給湯通路部２１ａとに高温の湯水が流れ、混合弁２５でバイパス通路部１７からの低温の上水と混合調整され、この混合調整された湯水が、中間給湯通路部２１ｂと注湯通路１１と風呂追焚回路１２とを流れて浴槽に供給されることで、これら配管の凍結を防止する（図３の湯水の流れを示す矢印参照）。尚、下流給湯通路部２１ｃが短く構成されている場合、中間給湯通路部２１ｂと注湯通路１１とを流れる湯水からの伝熱によって凍結を防止可能である。

尚、上記の自立発電運転時の凍結防止運転では、貯湯タンク４から浴槽へ絶えず少量の湯水を供給するようにしても良いし、貯湯タンク４から浴槽へ所定の量（例えば１０Ｌ程度）の湯水を間欠的（例えば１時間に１回毎）に供給するようにしても良く、貯湯タンク４から浴槽へ供給する湯量は特に限定する必要はなく、凍結防止可能であれば適宜変更可能である。

自立発電運転時の凍結防止運転では、貯湯タンク４から浴槽へ湯水を供給することで、給水系通路８、給湯系通路９、注湯通路１１、風呂追焚回路１２、バイパス通路部１７に水や湯水の流れを生じさせて凍結防止しているが、これに加えて、暖房循環ポンプ３８を駆動して温水暖房回路１３に湯水を循環させること、暖房補給水電磁弁３７ａを開放して補給水通路部３７ｂに水を流すこと、圧送ポンプ２９を駆動して熱利用循環回路１４に湯水を循環させること、循環ポンプ４４の駆動を介して熱利用循環回路１４に湯水を循環させることで、各種の配管の凍結防止運転を実行しても良い。

次に、燃料電池発電装置２の自立発電運転中に制御ユニット４５により実行される、凍結防止運転制御について、図４のフローチャートに基づいて説明する。尚、図中の符号Ｓｉ（ｉ=１，２，・・）は各ステップを示す。この凍結防止運転制御の制御プログラムは、制御ユニット４５に予め格納されている。

図４のフローチャートにおいて、この制御が開始されると、最初にＳ１において、燃料電池発電装置２が自立発電運転中か否かを判定する。即ち、停電時等に燃料電池発電装置２が自立発電運転中の場合、つまり、制御ユニット４５が燃料電池発電装置２から自立発電運転に基づく信号を受信している場合は、Ｓ１の判定がＹｅｓとなり、Ｓ２に移行し、Ｓ１の判定がＮｏのうちはＳ１を繰り返す。

次に、Ｓ２において、外装ケース１６に設置された外気温度検出センサ１６ａの検出信号を読み込み、この検出信号に基づいて、外気温度Ｔａを算出して、Ｓ３に移行し、外気温度Ｔａが凍結懸念温度Ｔ_０（設定温度に相当し、例えば５℃）以下か否かを判定し、外気温度Ｔａが凍結懸念温度Ｔ_０より低い場合、つまり、寒冷地や冬場等において配管が凍結する虞があると判定した場合は、Ｓ３の判定がＹｅｓとなり、Ｓ４に移行し、Ｓ３の判定がＮｏの場合は、Ｓ１に戻る。

次に、Ｓ４において、凍結防止運転の許可設定済か否かを判定する。即ち、使用者が、操作リモコン４６を介して自立発電運転中における凍結防止運転を許可するように予め設定している場合は、Ｓ４の判定がＹｅｓとなり、Ｓ５に移行し、Ｓ４の判定がＮｏの場合は、凍結防止運転を行わずに、この一連の制御を終了する。

次に、Ｓ５において、制御ユニット４５は、凍結防止運転を開始し、Ｓ６に移行する。このＳ５では、注湯電磁弁３３の開放に伴い、貯湯タンク４にかかる給水圧によって貯湯タンク４の上部から高温の湯水がタンク出湯通路２２に押し出され、この高温の湯水は、タンク出湯通路２２を通って給湯通路２１に流入し、混合弁２５において低温の上水と混合されて温度調整され、この温度調整された湯水が注湯通路１１と風呂追焚回路１２とを流れて浴槽に供給されることで、配管が加熱されて凍結が防止される。

次に、Ｓ６において、燃料電池発電装置２が自立発電運転中か否かを判定する。即ち、停電状態が継続されていて燃料電池発電装置２が自立発電運転中の場合は、Ｓ６の判定がＹｅｓとなり、Ｓ７に移行し、Ｓ６の判定がＮｏの場合、燃料電池発電装置２の自立発電運転が終了しているので、Ｓ９に移行して、凍結防止運転を終了して一連の制御を終了する。尚、自立発電運転終了後に、外気温度が低い状態が継続する場合は、本発明の凍結防止運転を継続しても良いし、通常時の凍結防止運転に切り換えても良い。

次に、Ｓ７において、外気温度検出センサ１６ａの検出信号を読み込み、この検出信号に基づいて、外気温度Ｔａを算出して、Ｓ８に移行し、外気温度Ｔａが凍結懸念温度Ｔ_０以下か否かを判定し、外気温度Ｔａが凍結懸念温度Ｔ_０より低い場合は、Ｓ８の判定がＹｅｓとなり、Ｓ６に戻りＳ６〜Ｓ８を繰り返し、Ｓ８の判定がＮｏの場合は、凍結防止運転が必要ないので、Ｓ９に移行して、凍結防止運転を終了して一連の制御を終了する。

次に、本発明のコージェネレーションシステム１の作用及び効果について説明する。
貯湯給湯装置３が備えた制御手段（凍結防止制御手段）４５は、燃料電池発電装置２が自立発電運転中に、外気温度検出センサ１６ａが検出した外気温度が設定温度以下となった場合で且つ操作リモコン４６を介して自立発電運転中における凍結防止運転を許可するように予め設定されている場合には、貯湯タンク４から浴槽への湯水の供給を自動的に行うことで凍結防止を実行するので、自立発電運転中に凍結防止運転が必要となった場合には、使用者の意志を介して、貯湯タンク４の湯水を利用して配管を加熱して凍結を防止することができる。

従って、自立発電運転中に凍結防止用ヒータ４８ａ〜４８ｊに電力を供給する必要がないので、凍結防止の為に余分な電力を消費せず、燃料電池発電装置２から家庭内負荷に優先的に電力を供給することができ、また、使用者が凍結防止運転を予め設定するので、使用者の意志に反して浴槽に湯水が供給されることがなくなり、貯湯給湯装置３が故障したという誤認を防止することができる。

次に、実施例１の凍結防止運転制御を部分的に変更した実施例２について説明する。尚、実施例１では、操作リモコン４６を介して自立発電運転中における凍結防止運転を許可するように予め設定されている場合に凍結予防運転が実行されるが、実施例２では、操作リモコン４６を介して凍結懸念状態であること及び貯湯タンク４から浴槽への湯水の供給を行うことを促すことを報知する。

ここで、自立発電運転中に制御ユニット４５により自動的に実行される、凍結防止運転制御について、図５のフローチャートに基づいて説明する。この凍結防止運転制御の制御プログラムは、制御ユニット４５に予め格納されている。尚、Ｓ１〜Ｓ３，Ｓ５〜Ｓ９は、実施例１と同様であるので、説明は省略する。

先ずは、Ｓ１１において、凍結懸念状態であること及び貯湯タンク４から浴槽への湯水の供給（湯張り）を行うことを促すことを、操作リモコン４６を介して表示警告や音声警告等で使用者に報知して、Ｓ１２に移行し、Ｓ１２において、操作リモコン４６の操作が行われたか否かを判定する。即ち、使用者が報知に気づき、使用者が操作リモコン４６を介して凍結防止運転開始に基づく操作をし、操作リモコン４６から制御ユニット４５に凍結防止運転開始指令が送信された場合、Ｓ１２の判定がＹｅｓとなって、Ｓ５に移行して、凍結防止運転を実行する。Ｓ１２がＮｏの場合は、使用者によって操作リモコン４６が操作されるまでＳ１２を繰り返し実行する。

このように、貯湯給湯装置３が備えた制御ユニット４５は、燃料電池発電装置２が自立発電運転中に、外気温度検出センサ１６ａが検出した外気温度が設定温度以下となった場合には、操作リモコン４６を介して凍結懸念状態であること及び貯湯タンク４から浴槽への湯水の供給を行うことを促すことを報知するので、自立発電運転中に凍結防止運転が必要となった場合には、使用者の意志を介して、貯湯タンク４の湯水を利用して配管を加熱して凍結を防止することができる。

従って、自立発電運転中に凍結防止用ヒータ４８ａ〜４８ｊに電力を供給する必要がないので、凍結防止の為に余分な電力を消費せず、燃料電池発電装置２から家庭内負荷に優先的に電力を供給することができ、また、自立発電運転中に使用者の操作によって凍結防止運転を実行するので、使用者の意志に反して浴槽に湯水が供給されることがなくなり、貯湯給湯装置３が故障したという誤認を防止することができる。

次に、前記実施例１，２を部分的に変更した形態について説明する。
［１］前記実施例において、発電装置として燃料電池発電装置２について説明したが、これに限定する必要はなく、ガスエンジン等を採用しても良いし、これら以外にも種々の公知なものを採用可能である。

［２］その他、当業者であれば、本発明の趣旨を逸脱することなく、前記実施例に種々の変更を付加した形態で実施可能であり、本発明はそのような変更形態を包含するものである。

１ コージェネレーションシステム
２ 燃料電池発電装置
３ 貯湯給湯装置
４ 貯湯タンク
８ 給水系通路
９ 給湯系通路
１１ 注湯通路
１２ 風呂追焚回路
１５ 排熱回収循環回路
１６ａ 外気温度検出センサ（外気温度検出手段）
４５ 制御ユニット（凍結防止制御手段）
４６ 操作リモコン（操作手段）

Claims (2)

1. 発電装置と、貯湯給湯装置と、この貯湯給湯装置の湯水を利用して前記発電装置の発電に伴う排熱を回収する排熱回収循環回路とを備えたコージェネレーションシステムであって、前記貯湯給湯装置は、貯湯タンクと、この貯湯タンクの下部に接続された給水系通路と、前記貯湯タンクの上部に接続された給湯系通路と、この給湯系通路の途中部から分岐され且つ前記貯湯タンクの湯水を浴槽へ供給する注湯通路と、前記浴槽の浴槽水を追焚きする風呂追焚回路と、外気温度を検出する外気温度検出手段と、前記貯湯給湯装置の各種設定を行う操作手段とを備えたコージェネレーションシステムにおいて、
   前記発電装置が自立発電運転中に、前記外気温度検出手段が検出した外気温度が設定温度以下となった場合で且つ前記操作手段を介して自立発電運転中における凍結防止運転を許可するように予め設定されている場合には、前記貯湯タンクから前記浴槽への湯水の供給を自動的に行うことで凍結防止を実行する凍結防止制御手段を備えたことを特徴とするコージェネレーションシステム。
2. 発電装置と、貯湯給湯装置と、この貯湯給湯装置の湯水を利用して前記発電装置の発電に伴う排熱を回収する排熱回収循環回路とを備えたコージェネレーションシステムであって、前記貯湯給湯装置は、貯湯タンクと、この貯湯タンクの下部に接続された給水系通路と、前記貯湯タンクの上部に接続された給湯系通路と、この給湯系通路の途中部から分岐され且つ前記貯湯タンクの湯水を浴槽へ供給する注湯通路と、前記浴槽の浴槽水を追焚きする風呂追焚回路と、外気温度を検出する外気温度検出手段と、前記貯湯給湯装置の各種設定を行う操作手段とを備えたコージェネレーションシステムにおいて、
   前記発電装置が自立発電運転中に、前記外気温度検出手段が検出した外気温度が設定温度以下となった場合には、前記操作手段を介して凍結懸念状態であること及び前記貯湯タンクから前記浴槽への湯水の供給を行うことを促すことを報知する凍結防止制御手段を備えたことを特徴とするコージェネレーションシステム。