コージェネレーションシステム及びコージェネレーションシステムの運転方法

本発明は、コージェネレーションシステム及びコージェネレーションシステムの運転方法に関するものである。

コージェネレーションシステムとしては、従来からガスエンジン発電機又はガスエンジンコージェネレーションシステムが知られているが、特に近年注目を浴びているものに、燃料電池を用いて電力と熱を併給する燃料電池コージェネレーションシステムがある。これらのコージェネレーションシステムは、ガスエンジン又は燃料電池等の発電機と、発電とともに発生した熱を有効利用するために蓄熱装置として貯湯タンクと、を組み合わせることが多い。

発電機に燃料電池を用いたコージェネレーションシステムとして、熱媒体を流すラインの誤接続を察知する燃料電池コージェネレーションシステムが知られている(例えば、特許文献1参照)。図30は、特許文献1に開示されている燃料電池コージェネレーションシステムの概略構成を示す模式図である。

図30に示すように、特許文献1に開示されている燃料電池コージェネレーションシステム101は、燃料電池102と、冷却水ライン103と、冷却水ライン103に設けられている電気ヒータ105と、冷却水の熱を排熱回収水に伝達する熱交換器106と、排熱回収水ライン108と、貯湯槽110と、導出水温度検知器113aと、導入水温度検知器113bと、判断装置116と、を備えている。

排熱回収水ライン108は、排熱回収水を熱交換器106から貯湯槽110へ導くべき高温排熱回収ライン108aと、排熱回収水を貯湯槽110から熱交換器106へ導くべき低温排熱回収ライン108bと、を有している。

また、低温排熱回収ライン108bには、貯湯槽110から導出されるべき排熱回収水の温度を検出する導出水温度検知器113aが設けられていて、高温排熱回収ライン108aには、貯湯槽110から導入されるべき排熱回収水の温度を検出する導入水温度検知器113bが設けられている。

そして、判断装置116は、導出水温度検知器113aの検出温度に基づいて、高温排熱回収ライン108aと低温排熱回収ライン108bに誤接続があったと判断する。具体的には、判断装置116は、電気ヒータ105の動作時に、誤接続されている場合は加熱された水が熱交換器106を介して導出水温度検知器113a側に流れるため、導出水温度検知器113aが検知する温度が、導入水温度検知器113bが検知する温度と比べて高くなることにより、誤接続があったと判断している。

また、排熱回収路にバルブが設けられた燃料電池システムが知られている(例えば、特許文献2参照)。図31は、特許文献2に開示されている燃料電池システムの概略構成を示す模式図である。

図31に示すように、特許文献2に開示されている燃料電池システム201は、燃料電池202及び熱交換器203を内部に収納する第1のケース204を備えた燃料電池ユニット215と、貯湯タンク210を内部に収納している第2のケース205を備えた貯湯ユニット233と、熱交換器203と貯湯タンク210を接続する排熱回収経路208と、を備えている。また、排熱回収経路208における第1のケース204と第2のケース205との間には、高温メンテバルブ211aと低温メンテバルブ211bが配置されている。

特開2009−218052号公報

特開2012−4132号公報

ところで、図30に示す燃料電池コージェネレーションシステム101に図31に示す燃料電池システム201の高温メンテバルブ211a及び低温メンテバルブ211bの少なくとも一方のバルブを備える形態を採用すると、以下の課題が発生する。

例えば、これらのバルブが開閉弁で構成されていて、当該開閉弁が閉止されている場合、排熱回収水は、高温排熱回収ライン108a及び低温排熱回収ライン108bを通流することができない。このため、導出水温度検知器113aで検出する温度は、導入水温度検知器113bで検出する温度と比べて高くならないので、開閉弁の異常を検知することができないという第1の課題が発生する。

また、高温メンテバルブ211a又は低温メンテバルブ211bが逆止弁で構成されていて、高温排熱回収ライン108aと低温排熱回収ライン108bが誤接続されている場合、排熱回収水は、高温排熱回収ライン108a及び低温排熱回収ライン108bを通流することができない。このため、導出水温度検知器113aで検出する温度は、導入水温度検知器113bで検出する温度と比べて高くならないので、特許文献2の判断装置116は、高温排熱回収ライン108aと低温排熱回収ライン108bが誤接続されているにもかかわらず、誤接続されていないと判断するという第2の課題が発生する。

本発明は、前記第1の課題及び第2の課題の少なくとも一方の課題を解決するものであり、排熱回収路に設けられている開閉弁の異常、又は排熱回収経路を構成する配管の接続異常を検知することができるコージェネレーションシステム及びコージェネレーションシステムの運転方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明に係るコージェネレーションシステムは、電力及び熱の供給を行う発電器と、前記発電器から熱を回収するための第1熱媒体が循環する第1循環経路と、前記第1循環経路に設けられ、前記第1熱媒体の温度を検知する第1温度検知器と、前記第1循環経路に設けられ、前記第1熱媒体を加熱する第1加熱器と、前記第1循環経路に設けられ、前記第1熱媒体を搬送する第1熱媒体循環器と、前記第1循環経路に設けられ、前記第1熱媒体を貯める第1タンクと、前記第1循環経路に設けられた第1弁と、制御器と、を備え、前記制御器は、前記第1加熱器で前記第1熱媒体を加熱し、かつ、前記第1熱媒体循環器が動作するよう制御する第1加熱動作を行い、前記第1加熱動作後に前記第1温度検知器が検知する温度が、予め設定される第1所定温度未満である場合、又は、前記第1加熱動作の前後で前記第1温度検知器が検知する温度の温度差が予め設定される第1温度差未満の温度変化である場合に、コージェネレーションシステムが異常と判定する、前記コージェネレーションシステムの異常を報知する、又は、前記コージェネレーションシステムの運転を停止するよう制御する。

これにより、第1循環経路に設けられている第1弁の異常、又は第1循環経路を構成する配管の接続異常といったコージェネレーションシステムの異常を検知することができる。

また、上記課題を解決するために、本発明に係るコージェネレーションシステムの運転方法は、電力及び熱の供給を行う発電器と、前記発電器から熱を回収するための第1熱媒体が循環する第1循環経路と、前記第1循環経路に設けられ、前記第1熱媒体の温度を検知する第1温度検知器と、前記第1循環経路に設けられ、前記第1熱媒体を加熱する第1加熱器と、前記第1循環経路に設けられ、前記第1熱媒体を搬送する第1熱媒体循環器と、前記第1循環経路に設けられ、前記第1熱媒体を貯める第1タンクと、前記第1循環経路に設けられた第1弁と、を備える、コージェネレーションシステムの運転方法であって、前記第1加熱器が前記第1熱媒体を加熱し、かつ、前記第1熱媒体循環器が前記第1加熱器から前記第1温度検知器に向かって、前記第1熱媒体を通流させる(A)と、(A)の後、前記第1温度検知器が検知する温度が、予め設定される第1所定温度未満である場合、又は、前記(A)の前後で前記第1温度検知器が検知する温度の温度差が予め設定される第1温度差未満の温度変化である場合に、コージェネレーションシステムが異常と判定する、前記コージェネレーションシステムの異常を報知する、又は、前記コージェネレーションシステムの運転を停止する(B)と、を備える。

これにより、第1循環経路に設けられている第1弁の異常、又は第1循環経路を構成する配管の接続異常といったコージェネレーションシステムの異常を検知することができる。

本発明に係るコージェネレーションシステム及びコージェネレーションシステムの運転方法によれば、第1循環経路に設けられている第1弁の異常、又は第1循環経路を構成する配管の接続異常といったコージェネレーションシステムの異常を検知することが可能となる。

図1は、本実施の形態1に係るコージェネレーションシステム(燃料電池コージェネレーションシステム)の概略構成を示す模式図である。

図2は、本実施の形態1に係る燃料電池コージェネレーションシステムの異常判定動作の一例を示すフローチャートである。

図3は、本実施の形態1に係る燃料電池コージェネレーションシステムの異常判定動作の他の例を示すフローチャートである。

図4は、本実施の形態1における変形例1のコージェネレーションシステム(燃料電池コージェネレーションシステム)の概略構成を示す模式図である。

図5は、本実施の形態1における変形例1の燃料電池コージェネレーションシステムの異常判定動作の一例を示すフローチャートである。

図6は、本実施の形態1における変形例1の燃料電池コージェネレーションシステムの異常判定動作の他の例を示すフローチャートである。

図7は、本実施の形態1における変形例2の燃料電池コージェネレーションシステムの概略構成を示す模式図である。

図8は、本実施の形態2に係る燃料電池コージェネレーションシステムの概略構成を示す模式図である。

図9は、本実施の形態2に係る燃料電池コージェネレーションシステムの異常判定動作の一例を示すフローチャートである。

図10は、本実施の形態2における変形例1の燃料電池コージェネレーションシステムの異常判定動作の一例を示すフローチャートである。

図11は、本実施の形態2における変形例1の燃料電池コージェネレーションシステムの異常判定動作の他の例を示すフローチャートである。

図12は、本実施の形態2における変形例2の燃料電池コージェネレーションシステムの概略構成を示す模式図である。

図13は、本実施の形態2における変形例2の燃料電池コージェネレーションシステムの異常判定動作の一例を示すフローチャートである。

図14は、本実施の形態2における変形例2の燃料電池コージェネレーションシステムの異常判定動作の他の例を示すフローチャートである。

図15は、本実施の形態3に係る燃料電池コージェネレーションシステムの概略構成を示す模式図である。

図16は、本実施の形態3に係る燃料電池コージェネレーションシステムの異常判定動作の一例を示すフローチャートである。

図17は、本実施の形態3に係る燃料電池コージェネレーションシステムの異常判定動作の他の例を示すフローチャートである。

図18は、本実施の形態3における変形例1の燃料電池コージェネレーションシステムの概略構成を示す模式図である。

図19は、本実施の形態3における変形例1の燃料電池コージェネレーションシステムの異常判定動作の一例を示すフローチャートである。

図20は、本実施の形態3における変形例1の燃料電池コージェネレーションシステムの異常判定動作の他の例を示すフローチャートである。

図21は、本実施の形態4に係る燃料電池コージェネレーションシステムの概略構成を示す模式図である。

図22は、本実施の形態4に係る燃料電池コージェネレーションシステムの概略構成を示す模式図である。

図23は、本実施の形態4に係る燃料電池コージェネレーションシステムの異常判定動作の一例を示すフローチャートである。

図24は、本実施の形態1に係る燃料電池コージェネレーションシステムの異常判定動作の他の例を示すフローチャートである。

図25は、本実施の形態4における変形例1の燃料電池コージェネレーションシステムの概略構成を示す模式図である。

図26は、本実施の形態4における変形例1の燃料電池コージェネレーションシステムの概略構成を示す模式図である。

図27は、本実施の形態5に係る燃料電池コージェネレーションシステムの概略構成を示す模式図である。

図28は、本実施の形態5に係る燃料電池コージェネレーションシステムの概略構成を示す模式図である。

図29は、本実施の形態5に係る燃料電池コージェネレーションシステムの異常判定動作の一例を示すフローチャートである。

図30は、特許文献1に開示されている燃料電池コージェネレーションシステムの概略構成を示す模式図である。

図31は、特許文献2に開示されている燃料電池システムの概略構成を示す模式図である。

以下、本発明の好ましい実施の形態を、図面を参照しながら説明する。なお、全ての図面において、同一または相当部分には同一符号を付し、重複する説明は省略する。また、全ての図面において、本発明を説明するために必要となる構成要素のみを抜粋して図示しており、その他の構成要素については図示を省略している場合がある。さらに、本発明は以下の実施の形態に限定されない。

(実施の形態1) 本実施の形態1に係るコージェネレーションシステムは、電力及び熱の供給を行う発電器と、発電器から熱を回収するための第1熱媒体が循環する第1循環経路と、第1循環経路に設けられ、第1熱媒体の温度を検知する第1温度検知器と、第1循環経路に設けられ、第1熱媒体を加熱する第1加熱器と、第1循環経路に設けられ、第1熱媒体を搬送する第1熱媒体循環器と、第1循環経路に設けられ、第1熱媒体を貯める第1タンクと、第1循環経路に設けられた第1弁と、制御器と、を備え、制御器は、第1加熱器で第1熱媒体を加熱し、かつ、第1熱媒体循環器が動作するよう制御する第1加熱動作を行い、第1加熱動作後に第1温度検知器が検知する温度が、予め設定される第1所定温度未満である場合、又は、第1加熱動作の前後で第1温度検知器が検知する温度の温度差が予め設定される第1温度差未満の温度変化である場合に、コージェネレーションシステムが異常と判定する、コージェネレーションシステムの異常を報知する、又は、コージェネレーションシステムの運転を停止するよう制御する。

また、本実施の形態1に係るコージェネレーションシステムでは、第1弁が、開閉弁であり、制御器は、第1加熱動作を行い、第1加熱動作後に第1温度検知器が検知する温度が、予め設定される第1所定温度未満である場合、又は、第1加熱動作の前後で第1温度検知器が検知する温度の温度差が予め設定される第1温度差未満の温度変化である場合に、開閉弁が異常と判定する、開閉弁の異常を報知する、又は、コージェネレーションの運転を停止するよう制御してもよい。

以下、本実施の形態1に係るコージェネレーションシステムの一例を図1〜図3を参照しながら説明する。なお、以下の説明においては、コージェネレーションシステムの一例として、発電器が燃料電池で構成されている燃料電池コージェネレーションシステムを示すが、発電器は、ガスタービン、ガスエンジン、又は蒸気タービン等を用いてもよい。

[燃料電池コージェネレーションシステムの構成] 図1は、本実施の形態1に係るコージェネレーションシステム(燃料電池コージェネレーションシステム)の概略構成を示す模式図である。

図1に示すように、本実施の形態1に係る燃料電池コージェネレーションシステム1は、燃料電池(発電器)2、第1循環経路3、第1熱媒体循環器4、ヒータ(第1加熱器)5、第1温度検知器7、第1タンク10、第1開閉弁(第1弁)11A、第2開閉弁(第1弁)11B、及び制御器16を備えている。

なお、本実施の形態1に係る燃料電池コージェネレーションシステム1では、燃料電池2、第1循環経路3の一部の経路、第1熱媒体循環器4、ヒータ5、第1温度検知器7、及び制御器16が燃料電池システム15の筐体内部に配置されている。また、本実施の形態1においては、第1熱媒体として冷却水(市水)を例示する。

燃料電池2は、アノードとカソードを有していて(いずれも図示せず)、アノードに供給された燃料ガスと、カソードに供給された酸化剤ガスと、が、電気化学的に反応して、電気と熱が発生する。燃料電池2で発電した電力は、電力変換装置(図示せず)により、直流電力から交流電力に変換及び電圧調整が行われ、電灯や各種電気機器等の電力負荷に供給される。

なお、燃料電池2としては、例えば、固体高分子形燃料電池、リン酸形燃料電池、固体酸化物形燃料電池等の各種の燃料電池を用いることができる。また、燃料電池2の構成は、一般的な燃料電池と同様に構成されているため、その詳細な説明は省略する。

また、燃料電池2には、発生した熱を回収し、燃料電池2を冷却するための第1熱媒体(冷却水)が通流する第1熱媒体流路2Aが設けられている。第1熱媒体流路2Aの出口には、第1往路3Bの上流端が接続されていて、第1往路3Bの下流端は、第1タンク10の上部(ここでは、上端)に接続されている。また、第1熱媒体流路2Aの入口には、第1復路3Aの下流端が接続されている。第1復路3Aの上流端は、第1タンク10の下部に接続されている。なお、第1循環経路3は、第1復路3A及び第1往路3Bにより構成されているとみなしてもよく、第1熱媒体流路2A、第1復路3A、及び第1往路3Bから構成されているとみなしてもよい。

第1往路3Bには、第1循環経路3を通流する第1熱媒体を加熱するヒータ5が配置されている。ヒータ5としては、例えば、電気ヒータ等を用いることができる。また、第1復路3Aには、第1熱媒体循環器4が配置されている。第1熱媒体循環器4は、第1熱媒体がヒータ5から、第1タンク10を経て、第1温度検知器7に向かって通流させるように構成されている。第1熱媒体循環器4としては、プランジャーポンプ等の各種のポンプを使用することができる。

これにより、燃料電池2で発生した熱を回収した第1熱媒体は、第1往路3Bを通流して、第1タンク10に供給される。また、第1タンク10内の第1熱媒体は、第1復路3Aを通流して、第1熱媒体流路2Aに供給される。このような構成により、第1タンク10は、下部には市水温度に近い温度の低い第1熱媒体が貯えられ、高温化した第1熱媒体が上部より貯えられる、いわゆる積層沸き上げ型のタンクとなる。

また、第1熱媒体循環器4よりも上流側の第1復路3Aには、第1開閉弁11Aが配置されていて、ヒータ5よりも下流側の第1往路3Bには、第2開閉弁11Bが配置されている。第1開閉弁11A及び第2開閉弁11Bは、手動で開閉することができる開閉弁であってもよく、制御器16の制御により開閉する電磁弁等であってもよい。なお、本実施の形態1においては、第1開閉弁11A及び第2開閉弁11Bの両方の開閉弁が設けられている形態を採用したが、これに限定されない。第1開閉弁11A及び第2開閉弁11Bの少なくとも一方の開閉弁が配置されていればよい。

さらに、第1熱媒体循環器4よりも下流側の第1復路3Aには、第1温度検知器7が配置されていて、第1温度検知器7は、検知した第1熱媒体の温度を制御器16に出力するように構成されている。

制御器16は、燃料電池コージェネレーションシステム1を構成する各機器を制御する機器であれば、どのような形態であってもよい。制御器16は、マイクロプロセッサ、CPU等に例示される演算処理部と、各制御動作を実行するためのプログラムを格納した、メモリ等から構成される記憶部と、時計部と、を備えている。そして、制御器16は、演算処理部が、記憶部に格納された所定の制御プログラムを読み出し、これを実行することにより、燃料電池コージェネレーションシステム1に関する各種の制御を行う。

なお、制御器16は、単独の制御器で構成される形態だけでなく、複数の制御器が協働して燃料電池コージェネレーションシステム1の制御を実行する制御器群で構成される形態であっても構わない。また、制御器16は、マイクロコントロールで構成されていてもよく、MPU、PLC(Programmable Logic Controller)、論理回路等によって構成されていてもよい。

[燃料電池コージェネレーションシステムの動作] 次に、本実施の形態1に係る燃料電池コージェネレーションシステム1の異常判定動作について、図1〜図3を参照しながら説明する。なお、燃料電池コージェネレーションシステム1の一般的な動作(発電動作)については、公知の燃料電池コージェネレーションシステムの一般的動作と同様に実行されるため、その説明は省略する。また、燃料電池コージェネレーションシステムの異常判定動作は、燃料電池コージェネレーションシステムの施工後、又は燃料電池コージェネレーションシステムのメンテナンス後の試運転時に実行してもよい。

図2は、本実施の形態1に係る燃料電池コージェネレーションシステムの異常判定動作の一例を示すフローチャートである。

図2に示すように、制御器16は、第1開閉弁11A及び第2開閉弁11Bを開放し、ヒータ5及び第1熱媒体循環器4を作動させ(ステップS401)、第1加熱動作を実行する。これにより、第1熱媒体が加熱される。なお、第1開閉弁11A及び第2開閉弁11Bの開放は、使用者又はメンテナンス作業員等が手動で行ってもよい。

次に、制御器16は、所定時間t1(例えば、5分)経過後に、第1温度検知器7が検知した第1熱媒体の温度Tを取得し(ステップS402)、ステップS402で取得した温度Tが第1所定温度X1℃未満であるか否かを判断する(ステップS403)。

ここで、所定時間t1は、第1タンク10に貯められている第1熱媒体の熱量を検知し、その熱量に応じて、設定してもよい。なお、この熱量に対する所定時間t1の対応関係は、予め実験により得ることができ、制御器16の記憶部に格納しておくことができる。

具体的には、例えば、第1タンク10に貯められている第1熱媒体の熱量が多い場合には、所定時間t1を短くし、第1タンク10に貯められている第1熱媒体の熱量が少ない場合には、所定時間t1を長くするよう設定してもよい。

また、例えば、燃料電池コージェネレーションシステム1の試運転時など、第1タンク10内の第1熱媒体(例えば、水)の温度が外気温とほぼ同じ、又は水道水の温度とほぼ同じであることが想定される場合には、所定時間t1は第1タンク10の容量に応じて予め設定してもよい。より具体的には、第1タンク10の容量が大きい場合には、所定時間t1を長くし、第1タンク10の容量が小さい場合には、所定時間t1を短くするよう設定してもよい。この場合、第1復路3A及び第1往路3Bの内部を第1熱媒体が流れる向きはどちらの向きであってもかまわない。

また、第1所定温度X1℃は、誤検知防止の観点から、第1タンク10に貯められている第1熱媒体の熱量から設定してもよい。例えば、第1所定温度X1℃は、燃料電池コージェネレーションシステム1が設置された環境下で、気温により、第1熱媒体が最も高くなる温度(例えば、40〜45℃)よりも高い任意の温度(例えば、45〜50℃)に設定してもよい。

また、例えば、第1タンク10が、積層沸き上げ型のタンクである場合には、第1所定温度X1℃は、第1タンク10の下部から第1循環経路3に供給される第1熱媒体の最も高い温度よりも高い任意の温度に設定してもよい。

そして、第1開閉弁11A及び第2開閉弁11Bが正常であるならば、第1熱媒体は、第1循環経路3(第1熱媒体流路2Aを含む)を通流するので、ヒータ5により加熱された第1熱媒体により、第1温度検知器7が検知する温度は上昇する。一方、第1開閉弁11A及び第2開閉弁11Bのうち、少なくとも一方の開閉弁が異常である場合には、第1熱媒体は、第1循環経路3(第1熱媒体流路2Aを含む)を通流しないので、第1温度検知器7が検知する温度は上昇しない。

このため、制御器16は、温度Tが第1所定温度X1℃未満ではない場合(第1所定温度X1℃以上である場合)(ステップS403でNo)には、第1開閉弁11A及び第2開閉弁11B(燃料電池コージェネレーションシステム1)は異常なしと判定し(ステップS404)、ヒータ5及び第1熱媒体循環器4を停止させ(ステップS405)、本プログラムを終了する。

一方、制御器16は、温度Tが第1所定温度X1℃未満である場合(ステップS403でYes)には、第1開閉弁11A及び第2開閉弁11Bのうち、少なくとも一方の開閉弁;第1弁(燃料電池コージェネレーションシステム1)が異常であると判定する(ステップS406)。そして、制御器16は、第1開閉弁11A及び第2開閉弁11Bのうち、少なくとも一方の開閉弁(第1弁)が異常であることを報知する(ステップS407)。

なお、報知は、開閉弁(コージェネレーションシステム)が異常であることを外部に知らせることができれば、どのような態様であってもよい。外部に知らせる態様としては、例えば、燃料電池コージェネレーションシステム1のリモコンの表示部(画面)に、文字データ又は画像データ等を表示させる態様であってもよく、スピーカー等により音声で知らせる態様であってもよく、光又は色で知らせるような態様であってもよい。また、通信ネットワークを介してスマートフォン、携帯電話、又はタブレット型コンピュータ等にメール又はアプリで知らせる態様であってもよい。

次に、制御器16は、ヒータ5及び第1熱媒体循環器4を停止させ(ステップS408)、燃料電池コージェネレーションシステム1の運転を停止させ(ステップS409)、本プログラムを終了する。なお、制御器16は、ステップS407を実行しなくてもよい。

図3は、本実施の形態1に係る燃料電池コージェネレーションシステムの異常判定動作の他の例を示すフローチャートである。

図3に示すように、制御器16は、第1開閉弁11A及び第2開閉弁11Bを開放し(ステップS411)、第1温度検知器7が検知した第1熱媒体の温度T1を取得する(ステップS412)。ついで、制御器16は、ヒータ5及び第1熱媒体循環器4を作動させ(ステップS413)、第1加熱動作を実行する。これにより、第1熱媒体が加熱される。

次に、制御器16は、所定時間t1(例えば、5分)経過後に、第1温度検知器7が検知した第1熱媒体の温度T2を取得する(ステップS414)。そして、制御器16は、ステップS412で取得した温度T1とステップS414で取得した温度T2との温度差が、第1温度差Z1℃未満の温度変化であるか否かを判断する(ステップS415)。

ここで、第1温度差Z1℃は、第1熱媒体循環器4とヒータ5の操作量、及び第1タンク10に貯えられている第1熱媒体の熱量等により、又は実験により、予め任意に設定することができ、例えば、10℃であってもよい。

そして、上述したように、第1開閉弁11A及び第2開閉弁11Bが正常である場合には、第1温度検知器7が検知する温度は上昇するため、温度T1と温度T2との温度差は、第1温度差Z1℃以上に上昇する。一方、第1開閉弁11A及び第2開閉弁11Bのうち、少なくとも一方の開閉弁が異常である場合には、温度T1と温度T2との温度差は、第1温度差Z1℃未満の温度変化となる。

したがって、制御器16は、温度T1と温度T2との温度差が、第1温度差Z1℃未満の温度変化ではない場合(第1温度差Z1℃以上に上昇している場合)(ステップS415でNo)には、第1開閉弁11A及び第2開閉弁11B(第1弁)は異常なしと判定し(ステップS416)、ヒータ5及び第1熱媒体循環器4を停止させ(ステップS417)、本プログラムを終了する。

一方、制御器16は、温度T1と温度T2との温度差が、第1温度差Z1℃未満の温度変化である場合(ステップS415でYes)には、第1開閉弁11A及び第2開閉弁11Bのうち、少なくとも一方の開閉弁(第1弁)が異常であると判定する(ステップS418)。そして、制御器16は、第1開閉弁11A及び第2開閉弁11Bのうち、少なくとも一方の開閉弁が異常であることを報知する(ステップS419)。

次に、制御器16は、ヒータ5及び第1熱媒体循環器4を停止させ(ステップS420)、燃料電池コージェネレーションシステム1の運転を停止させ(ステップS421)、本プログラムを終了する。なお、制御器16は、ステップS419を実行しなくてもよい。

このように構成された、本実施の形態1に係る燃料電池コージェネレーションシステム1では、第1循環経路3に設けられている第1開閉弁11A及び第2開閉弁11Bの少なくとも一方の開閉弁(第1弁)の異常といった、燃料電池コージェネレーションシステム1の異常を検知することができる。

なお、本実施の形態1においては、第1温度検知器7を第1復路3Aに配置する形態を採用したがこれに限定されず、第1温度検知器7を第1往路3Bに配置する形態を採用してもよい。また、ヒータ5を第1往路3Bに配置する形態を採用したがこれに限定されず、ヒータ5を第1復路3Aに配置する形態を採用してもよい。

また、第1温度検知器7を第1往路3Bに配置する場合には、第1温度検知器7を第1往路3Bのヒータ5より下流側の経路に配置することが好ましい。ヒータ5を第1復路3Aに配置する場合には、第1温度検知器7を第1復路3Aのヒータ5より下流側の経路に配置することが好ましい。これらの場合、第1加熱動作を実行すると、ヒータ5で加熱された第1熱媒体が第1タンク10を経由する前に、第1温度検知器7で温度を検出するので、第1熱媒体の温度変化がより顕著となる。

したがって、ステップS402の第1温度検知器が検知した温度T1を取得するまでの所定時間t1を短くすることができる。これにより、燃料電池コージェネレーションシステム1の異常判定動作にかかる時間を短縮することができる。

また、ヒータ5で加熱された第1熱媒体が第1タンク10を経由する前に、第1温度検知器7で温度を検出するので、第1タンク10に貯められている湯水の熱量に関わらず、所定時間t1を設定することができる。

[変形例1] 次に、本実施の形態1に係る燃料電池コージェネレーションシステム1の変形例について説明する。

本実施の形態1における変形例1の燃料電池コージェネレーションシステムは、発電器から熱を回収した第1熱媒体が第1タンクに向かって通流する第1往路と、第1タンクから発電器に向かって第1熱媒体が通流する第1復路と、を接続するバイパス経路をさらに備え、第1弁が、第1往路内の第1熱媒体の通流先を第1タンクとバイパス経路との間で切り替えるように構成されている。

[燃料電池コージェネレーションシステムの構成] 図4は、本実施の形態1における変形例1の燃料電池コージェネレーションシステムの概略構成を示す模式図である。

図4に示すように、本実施の形態1における変形例1の燃料電池コージェネレーションシステム1は、第1復路3Aと第1往路3Bを接続するバイパス経路18と、第1往路3Bバイパス経路18が接続する部分に設けられている三方弁19と、を備えている点が異なる。

また、本変形例1においては、第1開閉弁11Aは、第1復路3Aのバイパス経路18が接続されている接続点17Aよりも下流側の経路に設けられていて、第2開閉弁11Bは、第1往路3Bのバイパス経路18が接続されている接続点(三方弁19が設けられている部分)よりも上流側の経路に設けられている。

そして、制御器16は、第1往路3Bの三方弁19よりも上流側経路内の第1熱媒体の通流先を第1タンク10側、又はバイパス経路18側に切り替えるように、三方弁19を制御する。なお、本変形例1においては、第1弁は、第1開閉弁11A、第2開閉弁11B、及び三方弁19により構成されている。

[燃料電池コージェネレーションシステムの動作] 図5は、本実施の形態1における変形例1の燃料電池コージェネレーションシステムの異常判定動作の一例を示すフローチャートである。

図5に示すように、本変形例1の燃料電池コージェネレーションシステム1の異常判定動作は、図2に示す実施の形態1に係る燃料電池コージェネレーションシステム1の異常判定動作と基本的動作は同じであるが、ステップS401に代えてステップS401Aが実行される点が異なる。具体的には、制御器16は、ステップS401Aにおいて、第1開閉弁11A及び第2開閉弁11Bを開放させ、三方弁19を制御して、第1往路3Bの三方弁19よりも上流側経路内の第1熱媒体の通流先をバイパス経路18側に切り替え、ヒータ5及び第1熱媒体循環器4を作動させ、第4加熱動作を実行する。

これにより、第1開閉弁11A、第2開閉弁11B、及び三方弁19が正常である場合には、第1熱媒体は、第1往路3Bから、バイパス経路18を経由して、第1復路3Aを通流し、第1タンク10を経由しないため、ヒータ5で加熱された第1熱媒体の温度変化が顕著となる。このため、所定時間t1を短く設定することができる。

また、ヒータ5で加熱された第1熱媒体が第1タンク10を経由しないため、第1タンク10に貯められている第1熱媒体の熱量に関わらず、所定時間t1を設定することができる。

図6は、本実施の形態1における変形例1の燃料電池コージェネレーションシステムの異常判定動作の他の例を示すフローチャートである。

図6に示すように、本変形例1の燃料電池コージェネレーションシステム1の異常判定動作は、図3に示す実施の形態1に係る燃料電池コージェネレーションシステム1の異常判定動作と基本的動作は同じであるが、ステップS411に代えてステップS411Aが実行される点が異なる。具体的には、制御器16は、ステップS411Aにおいて、第1開閉弁11A及び第2開閉弁11Bを開放させ、三方弁19を制御して、第1往路3Bの三方弁19よりも上流側経路内の第1熱媒体の通流先をバイパス経路18側に切り替える。

これにより、第1開閉弁11A、第2開閉弁11B、及び三方弁19(第1弁)が正常である場合には、ステップS413でヒータ5及び第1熱媒体循環器4を作動させると、第1熱媒体は、第1往路3Bから、バイパス経路18を経由して、第1復路3Aを通流し、第1タンク10を経由しないため、ヒータ5で加熱された第1熱媒体の温度変化が顕著となる。このため、所定時間t1を短く設定することができる。

また、ヒータ5で加熱された第1熱媒体が第1タンク10を経由しないため、第1タンク10に貯められている第1熱媒体の熱量に関わらず、所定時間t1を設定することができる。

このように構成された、本変形例1の燃料電池コージェネレーションシステム1であっても、実施の形態1に係る燃料電池コージェネレーションシステム1と同様の作用効果を奏する。また、本変形例1の燃料電池コージェネレーションシステム1では、実施の形態1に係る燃料電池コージェネレーションシステム1に比して、異常判定動作を実行する時間を短縮することができ、早期に第1弁の正常又は異常を判定することができる。

なお、本変形例1においては、ステップS401A又はステップS411Aで、第1開閉弁11A及び第2開閉弁11Bを閉止させ、三方弁19を制御して、第1往路3Bの三方弁19よりも上流側経路内の第1熱媒体の通流先をバイパス経路18側に切り替える形態を採用したが、これに限定されない。第1開閉弁11A及び第2開閉弁11Bを開放し、三方弁19を制御して、第1往路3Bの三方弁19よりも上流側経路内の第1熱媒体の通流先を第1タンク10側に切り替える形態を採用してもよい。この場合、所定時間t1は、実施の形態1と同様に設定される。

[変形例2] 本実施の形態1における変形例2の燃料電池コージェネレーションシステムは、発電器から排出される排出ガスが通流する排出ガス経路と、第1循環経路を通流する第1熱媒体と排出ガス経路を通流する排出ガスとを熱交換させる熱交換器と、をさらに備え、第1熱媒体循環器は、第1加熱器から熱交換器を経て第1温度検知器に向かって、第1熱媒体を通流させるように構成されている。

図7は、本実施の形態1における変形例2の燃料電池コージェネレーションシステムの概略構成を示す模式図である。

図7に示すように、本変形例2の燃料電池コージェネレーションシステム1は、実施の形態1に係る燃料電池コージェネレーションシステム1と基本的構成は同じであるが、排出ガス経路14、熱交換器6、をさらに備える点が異なる。

具体的には、排出ガス経路14は、燃料電池2から排出された高温の排出ガスが通流するように構成されている。なお、本変形例1においては、燃料電池2は、高温(例えば、数百℃)の排出ガスを排出する固体酸化物形燃料電池(SOFC)、又は溶融炭素塩形燃料電池(MCFC)等で構成されていてもよい。

また、排出ガス経路14の途中には、熱交換器6が設けられている(より正確には、熱交換器6の一次流路が介在している)。また、熱交換器6の二次流路には、第1循環経路3が接続されている。より詳細には、熱交換器6の二次流路の上流端には、第1復路3Aの下流端が接続されていて、二次流路の下流端には、第1往路3Bの上流端が接続されている。これにより、熱交換器6では、排出ガス経路14を通流する排出ガスと、第1循環経路3を通流する第1熱媒体(例えば、水)と、熱交換することができる。

さらに、本変形例1では、第1熱媒体循環器4は、第1加熱器5から第1タンク10及び熱交換器6を経て、第1温度検知器7に向かって、第1熱媒体を通流させるように構成されている。

このように構成された、本変形例2の燃料電池コージェネレーションシステム1であっても、実施の形態1に係る燃料電池コージェネレーションシステム1と同様の作用効果を奏する。

(実施の形態2) 本実施の形態2に係る燃料電池コージェネレーションシステムは、第2熱媒体が循環する第2循環経路と、第2循環経路に設けられ、第2熱媒体を搬送する第2熱媒体循環器と、第2循環経路に設けられた第2熱媒体を貯める第2タンクと、第1循環経路を通流する第1熱媒体と第2循環経路を通流する第2熱媒体とを熱交換させる熱交換器と、をさらに備え、第1弁は、第2循環経路に設けられた開閉弁であり、第1熱媒体循環器は、第1加熱器から熱交換器を介して第1温度検知器に向かって、第1熱媒体を通流させるように構成され、制御器は、第1加熱動作を行い、第1加熱動作後に第1温度検知器が検知する温度が、予め設定される第2所定温度以上になると、第2熱媒体循環器を作動させ、第2熱媒体循環器の作動前後で第1温度検知器が検知した温度の温度差が予め設定される第2温度差以上に上昇している場合に、開閉弁が異常と判定する、開閉弁の異常を報知する、又は、コージェネレーションの運転を停止するよう制御する。

[燃料電池コージェネレーションシステムの構成] 図8は、本実施の形態2に係る燃料電池コージェネレーションシステムの概略構成を示す模式図である。

図8に示すように、本実施の形態2に係る燃料電池コージェネレーションシステム1は、実施の形態1に係る燃料電池コージェネレーションシステム1と基本的構成は同じであるが、熱交換器6、第2循環経路(排熱回収経路)8、第2熱媒体循環器(排熱回収水ポンプ)9、及び第2タンク12を備えている点と、第1開閉弁11A及び第2開閉弁11Bが第2循環経路8に設けられている点と、が異なる。

具体的には、熱交換器6は、第1循環経路3の途中に、その一次流路が介在するように、設けられている。より詳細には、熱交換器6は、第1復路3Aの途中に設けられていて、第1熱媒体循環器4よりも上流側に配設されている。第1熱媒体循環器4は、ヒータ5から、第1タンク10及び熱交換器6を経て、第1温度検知器7に向かって、第1熱媒体を通流させるように構成されている。

なお、本実施の形態2においては、熱交換器6が第1復路3Aに配設されている形態(換言すると、第1タンク10が熱交換器6の上流側に配設されている形態)を採用したが、これに限定されない。熱交換器6が、第1往路3Bに配設されている形態を採用してもよい。この場合、熱交換器6は、ヒータ5と第1タンク10との間に配設されていてもよい。

熱交換器6の二次流路は、第2循環経路8に接続されている。より詳細には、熱交換器6の二次流路の上流端には、第2循環経路8の第2往路8Aの下流端が接続されていて、二次流路の下流端には、第2循環経路8の第2復路8Bの上流端が接続されている。そして、第2往路8Aの上流端は、第2タンク12の下部に接続されていて、第2復路8Bの下流端は、第2タンク12の上部に接続されている。

また、第2往路8Aの途中には、第2熱媒体循環器9が設けられている。第2熱媒体循環器9は、第2熱媒体(例えば、排熱回収水(市水)等)が、第2循環経路8内を通流させるように構成されている。第2熱媒体循環器9としては、プランジャーポンプ等の各種のポンプを使用することができる。

これにより、第1熱媒体循環器4、ヒータ5、及び第2熱媒体循環器9が作動することにより、ヒータ5で加熱された第1熱媒体は、熱交換器6に供給され、第2循環経路8を通流する第2熱媒体と熱交換することができる。

さらに、第2往路8Aの第2熱媒体循環器9よりも上流側の途中には、第1開閉弁11Aが設けられている。また、第2復路8Bの途中には、第2開閉弁11Bが設けられている。

なお、第1温度検知器7は、ヒータ5よりも上流側の第1往路3Bに設けられていてもよい。

[燃料電池コージェネレーションシステムの動作] 図9は、本実施の形態2に係る燃料電池コージェネレーションシステムの異常判定動作の一例を示すフローチャートである。

図9に示すように、制御器16は、第1開閉弁11A及び第2開閉弁11Bを開放し、ヒータ5及び第1熱媒体循環器4を作動させ(ステップS101)、第1加熱動作を実行する。これにより、第1熱媒体が加熱される。なお、第1開閉弁11A及び第2開閉弁11Bの開放は、使用者又はメンテナンス作業員等が手動で行ってもよい。

次に、制御器16は、所定時間t1(例えば、5分)経過後に、第1温度検知器7が検知した第1熱媒体の温度TAを取得し(ステップS102)、ステップS102で取得した温度TAが第2所定温度X2℃以上であるか否かを判断する(ステップS103)。

ここで、第2所定温度X2℃は、誤検知防止の観点から、第1タンク10に貯められている第1熱媒体の熱量から設定してもよい。例えば、第2所定温度X2℃は、燃料電池コージェネレーションシステム1が設置された環境下で、気温により、第1熱媒体が最も高くなる温度(例えば、40〜45℃)よりも高い任意の温度(例えば、45〜50℃)に設定してもよい。

次に、制御器16は、温度TAが第2所定温度X2℃未満である場合(ステップS103でNo)には、ヒータ5及び第1熱媒体循環器4のうち、少なくとも一方の機器が異常であると判定する(ステップS104)。そして、制御器16は、ヒータ5及び第1熱媒体循環器4を停止させ、本プログラムを終了する(ステップS105)。

一方、制御器16は、温度TAが第2所定温度X2℃以上である場合(ステップS103でYes)には、第2熱媒体循環器9を作動させる(ステップS106)。そして、制御器16は、第2熱媒体循環器9を作動後、所定時間t2(例えば、10分)経過後に、第1温度検知器7が検知した第1熱媒体の温度TBを取得する(ステップS107)。

ここで、所定時間t2は、第1タンク10に貯められている第1熱媒体の熱量及び第2タンク12に貯えられている第2熱媒体の熱量を検知し、その熱量に応じて、設定してもよい。なお、この熱量に対する所定時間t2の対応関係は、予め実験により得ることができ、制御器16の記憶部に格納しておくことができる。

具体的には、例えば、第1タンク10に貯められている第1熱媒体の熱量が多く、第2タンク12に貯えられている第2熱媒体の熱量が少ない場合には、所定時間t2を短くし、第1タンク10に貯められている第1熱媒体の熱量が少なく、第2タンク12に貯えられている第2熱媒体の熱量が多い場合には、所定時間t2を長くするよう設定してもよい。

また、例えば、燃料電池コージェネレーションシステム1の試運転時など、第1タンク10内の第1熱媒体(例えば、水)及び第2タンク12の第2熱媒体(例えば、水)の温度が外気温とほぼ同じ、又は水道水の温度とほぼ同じであることが想定される場合には、所定時間t2は第1タンク10の容量に応じて予め設定してもよい。より具体的には、第1タンク10の容量が大きい場合には、所定時間t2を長くし、第1タンク10の容量が小さい場合には、所定時間t2を短くするよう設定してもよい。この場合、第1復路3A及び第1往路3Bの内部を第1熱媒体が流れる向きはどちらの向きであってもかまわない。また、第2往路8A及び第2復路8Bの内部を第2熱媒体が流れる向きはどちらの向きであってもかまわない。

次に、制御器16は、ステップS102で取得した温度TAとステップS107で取得した温度TBとの温度差が、第2温度差Z2℃以上に上昇しているか否かを判断する(ステップS108)。

ここで、第2温度差Z2℃は、第1熱媒体循環器4とヒータ5の操作量、及び第1タンク10に貯えられている第1熱媒体の熱量等により、又は実験により、予め任意に設定することができ、例えば、10℃であってもよい。

そして、第1開閉弁11A及び第2開閉弁11Bが正常であるならば、第2熱媒体循環器9が作動することにより、第2熱媒体が、第2循環経路8を通流する。これにより、ヒータ5で加熱された第1熱媒体は、熱交換器6で第2循環経路8を通流する第2熱媒体と熱交換することで、冷却され、第1温度検知器7で検知する温度は低くなる。

一方、第1開閉弁11A及び第2開閉弁11Bのうち、少なくとも一方の開閉弁が異常である場合には、第2熱媒体は、第2循環経路8を通流しないので、熱交換器6で熱交換が行われず、第1温度検知器7が検知する温度は上昇する。

このため、制御器16は、温度TAと温度TBとの温度差が、第2温度差Z2℃以上に上昇していない場合(温度TAと温度TBとの温度差が、下降している場合)(ステップS108でNo)には、第1開閉弁11A及び第2開閉弁11B(第1弁)は異常なしと判定し(ステップS109)、ヒータ5、第1熱媒体循環器4、及び第2熱媒体循環器9を停止させ(ステップS110)、本プログラムを終了する。

一方、制御器16は、温度TAと温度TBとの温度差が、第2温度差Z2℃以上に上昇している場合(ステップS108でYes)には、第1開閉弁11A及び第2開閉弁11Bのうち、少なくとも一方の開閉弁(第1弁)が異常であると判定する(ステップS111)。そして、制御器16は、第1開閉弁11A及び第2開閉弁11Bのうち、少なくとも一方の開閉弁が異常であることを報知する(ステップS112)。

次に、制御器16は、ヒータ5、第1熱媒体循環器4、及び第2熱媒体循環器9を停止させ(ステップS113)、燃料電池コージェネレーションシステム1の運転を停止させ(ステップS114)、本プログラムを終了する。なお、制御器16は、ステップS112を実行しなくてもよい。

このように構成された、本実施の形態2に係る燃料電池コージェネレーションシステム1であっても、実施の形態1に係る燃料電池コージェネレーションシステム1と同様の作用効果を奏する。

[変形例1] 次に、本実施の形態2に係る燃料電池コージェネレーションシステム1の変形例について説明する。

本実施の形態2における変形例1の燃料電池コージェネレーションシステムは、第2熱媒体が循環する第2循環経路と、第2循環経路に設けられ、第2熱媒体を搬送する第2熱媒体循環器と、第2循環経路に設けられた第2熱媒体を貯める第2タンクと、第1循環経路を通流する第1熱媒体と第2循環経路を通流する第2熱媒体とを熱交換させる熱交換器と、をさらに備え、第1弁は、第2循環経路に設けられた開閉弁であり、第1熱媒体循環器は、第1加熱器から熱交換器を経て、第1温度検知器に向かって、第1熱媒体を通流させるように構成され、制御器は、第1加熱動作とともに、第2熱媒体循環器を作動させ、第2熱媒体循環器の作動後に第1温度検知器が検知する温度が、予め設定される第3所定温度以上である場合、又は、第2熱媒体循環器の作動前後で第1温度検知器が検知した温度の温度差が予め設定される第3温度差以上に上昇している場合に、開閉弁が異常と判定する、開閉弁の異常を報知する、又は、コージェネレーションの運転を停止するよう制御する。

なお、本実施の形態2における変形例1の燃料電池コージェネレーションシステム1は、実施の形態2に係る燃料電池コージェネレーションシステム1と同様に構成されているので、その構成の詳細な説明は省略する。

[燃料電池コージェネレーションシステムの動作] 図10は、本実施の形態2における変形例1の燃料電池コージェネレーションシステムの異常判定動作の一例を示すフローチャートである。

図10に示すように、制御器16は、第1開閉弁11A及び第2開閉弁11Bを開放する(ステップS120)。ついで、制御器16は、ヒータ5、第1熱媒体循環器4、及び第2熱媒体循環器9を作動させ(ステップS121)、第1加熱動作の実行とともに、第2熱媒体循環器9を作動させる。

次に、制御器16は、所定時間t3(例えば、10分)経過後に、第1温度検知器7が検知した第1熱媒体の温度T3を取得し(ステップS122)、ステップS122で取得した温度T3が第3所定温度X3℃以上であるか否かを判断する(ステップS123)。

ここで、所定時間t3は、第1タンク10に貯められている第1熱媒体の熱量及び第2タンク12に貯えられている第2熱媒体の熱量を検知し、その熱量に応じて、設定してもよい。なお、この熱量に対する所定時間t3の対応関係は、予め実験により得ることができ、制御器16の記憶部に格納しておくことができる。

具体的には、例えば、第1タンク10に貯められている第1熱媒体の熱量が多く、第2タンク12に貯えられている第2熱媒体の熱量が少ない場合には、所定時間t3を短くし、第1タンク10に貯められている第1熱媒体の熱量が少なく、第2タンク12に貯えられている第2熱媒体の熱量が多い場合には、所定時間t3を長くするよう設定してもよい。

また、例えば、燃料電池コージェネレーションシステム1の試運転時など、第1タンク10内の第1熱媒体(例えば、水)及び第2タンク12の第2熱媒体(例えば、水)の温度が外気温とほぼ同じ、又は水道水の温度とほぼ同じであることが想定される場合には、所定時間t3は第1タンク10の容量に応じて予め設定してもよい。より具体的には、第1タンク10の容量が大きい場合には、所定時間t3を長くし、第1タンク10の容量が小さい場合には、所定時間t3を短くするよう設定してもよい。この場合、第1復路3A及び第1往路3Bの内部を第1熱媒体が流れる向きはどちらの向きであってもかまわない。また、第2往路8A及び第2復路8Bの内部を第2熱媒体が流れる向きはどちらの向きであってもかまわない。

第3所定温度X3℃は、誤検知防止の観点から、第1タンク10に貯められている第1熱媒体の熱量から設定してもよい。例えば、第3所定温度X3℃は、燃料電池コージェネレーションシステム1が設置された環境下で、気温により、第1熱媒体が最も高くなる温度(例えば、40〜45℃)よりも高い任意の温度(例えば、45〜50℃)に設定してもよい。

そして、第1開閉弁11A及び第2開閉弁11Bが正常であるならば、第2熱媒体循環器9が作動することにより、第2熱媒体が、第2循環経路8を通流する。これにより、ヒータ5で加熱された第1熱媒体は、熱交換器6で第2循環経路8を通流する第2熱媒体と熱交換することで、冷却され、第1温度検知器7で検知する温度は低くなる。

一方、第1開閉弁11A及び第2開閉弁11Bのうち、少なくとも一方の開閉弁が異常である場合には、第2熱媒体は、第2循環経路8を通流しないので、熱交換器6で熱交換が行われず、第1温度検知器7が検知する温度は上昇する。

このため、制御器16は、温度T3が第3所定温度X3℃以上でない場合(第3所定温度X3℃未満である場合)(ステップS123でNo)には、第1開閉弁11A及び第2開閉弁11B;第1弁(燃料電池コージェネレーションシステム1)は異常なしと判定し(ステップS124)、ヒータ5、第1熱媒体循環器4、及び第2熱媒体循環器9を停止させ(ステップS125)、本プログラムを終了する。

一方、制御器16は、温度T3が第3所定温度X3℃以上である場合(ステップS123でYes)には、第1開閉弁11A及び第2開閉弁11Bのうち、少なくとも一方の開閉弁;第1弁(燃料電池コージェネレーションシステム1)が異常であると判定する(ステップS126)。そして、制御器16は、第1開閉弁11A及び第2開閉弁11Bのうち、少なくとも一方の開閉弁(第1弁)が異常であることを報知する(ステップS127)。

次に、制御器16は、ヒータ5、第1熱媒体循環器4、及び第2熱媒体循環器9を停止させ(ステップS128)、燃料電池コージェネレーションシステム1の運転を停止させ(ステップS129)、本プログラムを終了する。なお、制御器16は、ステップS127を実行しなくてもよい。

図11は、本実施の形態2における変形例1の燃料電池コージェネレーションシステムの異常判定動作の他の例を示すフローチャートである。

図11に示すように、制御器16は、第1開閉弁11A及び第2開閉弁11Bを開放し(ステップS131)、第1温度検知器7が検知した第1熱媒体の温度TCを取得する(ステップS132)。ついで、制御器16は、ヒータ5、第1熱媒体循環器4、及び第2熱媒体循環器9を作動させ(ステップS133)、第1加熱動作の実行とともに、第2熱媒体循環器9を作動させる。

次に、制御器16は、所定時間t3(例えば、10分)経過後に、第1温度検知器7が検知した第1熱媒体の温度TDを取得する(ステップS134)。そして、制御器16は、ステップS132で取得した温度TCとステップS134で取得した温度TDとの温度差が、第3温度差Z3℃以上に上昇しているか否かを判断する(ステップS135)。

ここで、第3温度差Z3℃は、第1熱媒体循環器4とヒータ5の操作量、及び第1タンク10に貯えられている第1熱媒体の熱量等により、又は実験により、予め任意に設定することができ、例えば、10℃であってもよい。

制御器16は、温度TCと温度TDとの温度差が、第3温度差Z3℃未満の温度変化である場合(ステップS135でNo)には、第1開閉弁11A及び第2開閉弁11B(第1弁)は異常なしと判定し(ステップS136)、ヒータ5、第1熱媒体循環器4、及び第2熱媒体循環器9を停止させ(ステップS137)、本プログラムを終了する。

一方、制御器16は、温度TCと温度TDとの温度差が、第3温度差Z3℃以上に上昇している場合(ステップS135でYes)には、第1開閉弁11A及び第2開閉弁11Bのうち、少なくとも一方の開閉弁(第1弁)が異常であると判定する(ステップS138)。そして、制御器16は、第1開閉弁11A及び第2開閉弁11Bのうち、少なくとも一方の開閉弁(第1弁)が異常であることを報知する(ステップS139)。

次に、制御器16は、ヒータ5、第1熱媒体循環器4、及び第2熱媒体循環器9を停止させ(ステップS140)、燃料電池コージェネレーションシステム1の運転を停止させ(ステップS141)、本プログラムを終了する。なお、制御器16は、ステップS139を実行しなくてもよい。

このように構成された、本変形例1の燃料電池コージェネレーションシステム1であっても、実施の形態2に係る燃料電池コージェネレーションシステム1と同様の作用効果を奏する。また、本変形例1の燃料電池コージェネレーションシステム1では、ヒータ5、第1熱媒体循環器4、及び第2熱媒体循環器9を同時作動させるため、実施の形態2に係る燃料電池コージェネレーションシステム1に比して、異常判定動作を実行する時間を短縮することができ、早期に開閉弁の正常又は異常を判定することができる。

[変形例2] 本実施の形態2における変形例2の燃料電池コージェネレーションシステムは、第2熱媒体が循環する第2循環経路と、第2循環経路に設けられ、第2熱媒体を搬送する第2熱媒体循環器と、第2循環経路に設けられた第2熱媒体を貯める第2タンクと、第1循環経路を通流する第1熱媒体と第2循環経路を通流する第2熱媒体とを熱交換させる熱交換器と、をさらに備え、第1弁は、第2循環経路に設けられた開閉弁であり、第1温度検知器は、第2循環経路に設けられていて、制御器は、第1加熱動作とともに、第2熱媒体循環器を作動させ、第2熱媒体循環器の作動後に第1温度検知器が検知する温度が、予め設定される第4所定温度未満である場合、又は、第2熱媒体循環器の作動前後で第1温度検知器が検知した温度の温度差が予め設定される第4温度差未満の温度変化である場合に、開閉弁が異常と判定する、開閉弁の異常を報知する、又は、コージェネレーションの運転を停止するよう制御する。

[燃料電池コージェネレーションシステムの構成] 図12は、本実施の形態2における変形例2の燃料電池コージェネレーションシステムの概略構成を示す模式図である。

図12に示すように、本変形例2の燃料電池コージェネレーションシステム1は、実施の形態2に係る燃料電池コージェネレーションシステム1と基本的構成は同じであるが、第1温度検知器7が第2循環経路8に設けられている点が異なる。具体的には、第1温度検知器7は、第2復路8Bの上流端近傍に設けられている。なお、第1温度検知器7は、第2循環経路8内であれば、いずれの箇所に設けられていてもよい。また、第1温度検知器7は、第1循環経路3と第2循環経路8の両方に設けられていてもよい。

また、本変形例2においては、第1熱媒体循環器4は、ヒータ5から、第1タンク10を経て熱交換器6に向かって、第1熱媒体を通流させるように構成されている。また、第2熱媒体循環器9は、熱交換器6から第1温度検知器7に向かって、第2熱媒体を通流させるように構成されている。

[燃料電池コージェネレーションシステムの動作] 図13は、本実施の形態2における変形例2の燃料電池コージェネレーションシステムの異常判定動作の一例を示すフローチャートである。

図13に示すように、制御器16は、第1開閉弁11A及び第2開閉弁11Bを開放する(ステップS150)。ついで、制御器16は、ヒータ5、第1熱媒体循環器4、及び第2熱媒体循環器9を作動させ(ステップS151)、第1加熱動作の実行とともに、第2熱媒体循環器9を作動させる。

次に、制御器16は、所定時間t3(例えば、10分)経過後に、第1温度検知器7が検知した第2熱媒体の温度T4を取得し(ステップS152)、ステップS152で取得した温度T4が第4所定温度X4℃未満であるか否かを判断する(ステップS153)。

ここで、第4所定温度X4℃は、誤検知防止の観点から、第2タンク12に貯められている第2熱媒体の熱量から設定してもよい。例えば、第4所定温度X4℃は、燃料電池コージェネレーションシステム1が設置された環境下で、気温により、第2熱媒体が最も高くなる温度(例えば、40〜45℃)よりも高い任意の温度(例えば、45〜50℃)に設定してもよい。

また、例えば、第2タンク12が、積層沸き上げ型のタンクである場合には、第4所定温度X4℃は、第2タンク12の下部から第2循環経路8に供給される第2熱媒体の最も高い温度よりも高い任意の温度に設定してもよい。

そして、第1開閉弁11A及び第2開閉弁11Bが正常であるならば、第2熱媒体循環器9が作動することにより、第2熱媒体が、第2循環経路8を通流する。これにより、第2循環経路8を通流する第2熱媒体は、熱交換器6で第1循環経路3を通流する第1熱媒体と熱交換することで、加熱され、第1温度検知器7で検知する温度は高くなる。

一方、第1開閉弁11A及び第2開閉弁11Bのうち、少なくとも一方の開閉弁が異常である場合には、第2熱媒体は、第2循環経路8を通流しないので、熱交換器6で熱交換が行われず、第1温度検知器7が検知する温度は上昇しない。

このため、制御器16は、温度T4が第4所定温度X4℃未満ではない場合(第4所定温度X4℃以上である場合)(ステップS153でNo)には、第1開閉弁11A及び第2開閉弁11B;第1弁(燃料電池コージェネレーションシステム1)は異常なしと判定し(ステップS154)、ヒータ5、第1熱媒体循環器4、及び第2熱媒体循環器9を停止させ(ステップS155)、本プログラムを終了する。

一方、制御器16は、温度T4が第4所定温度X4℃未満である場合(ステップS153でYes)には、第1開閉弁11A及び第2開閉弁11Bのうち、少なくとも一方の開閉弁;第1弁(燃料電池コージェネレーションシステム1)が異常であると判定する(ステップS156)。そして、制御器16は、第1開閉弁11A及び第2開閉弁11Bのうち、少なくとも一方の開閉弁(第1弁)が異常であることを報知する(ステップS157)。

次に、制御器16は、ヒータ5、第1熱媒体循環器4、及び第2熱媒体循環器9を停止させ(ステップS158)、燃料電池コージェネレーションシステム1の運転を停止させ(ステップS159)、本プログラムを終了する。なお、制御器16は、ステップS157を実行しなくてもよい。

図14は、本実施の形態2における変形例2の燃料電池コージェネレーションシステムの異常判定動作の他の例を示すフローチャートである。

図14に示すように、制御器16は、第1開閉弁11A及び第2開閉弁11Bを開放し(ステップS161)、第1温度検知器7が検知した第2熱媒体の温度TEを取得する(ステップS162)。ついで、制御器16は、ヒータ5、第1熱媒体循環器4、及び第2熱媒体循環器9を作動させ(ステップS163)、第1加熱動作の実行とともに、第2熱媒体循環器9を作動させる。

次に、制御器16は、所定時間t3(例えば、10分)経過後に、第1温度検知器7が検知した第2熱媒体の温度TFを取得する(ステップS164)。そして、制御器16は、ステップS162で取得した温度TEとステップS164で取得した温度TFとの温度差が、第4温度差Z4℃未満の温度変化であるか否かを判断する(ステップS165)。

ここで、第4温度差Z4℃は、第1熱媒体循環器4と第2熱媒体循環器9とヒータ5の操作量、及び第1タンク10に貯えられている第1熱媒体の熱量と第2タンク12に貯えられている第2熱媒体の熱量等により、又は実験により、予め任意に設定することができ、例えば、10℃であってもよい。

制御器16は、温度TEと温度TFとの温度差が、第4温度差Z4℃未満の温度変化でない場合(第4温度差Z4℃以上に温度上昇している場合)(ステップS165でNo)には、第1開閉弁11A及び第2開閉弁11B(第1弁)は異常なしと判定し(ステップS166)、ヒータ5、第1熱媒体循環器4、及び第2熱媒体循環器9を停止させ(ステップS167)、本プログラムを終了する。

一方、制御器16は、温度TEと温度TFとの温度差が、第4温度差Z4℃未満の温度変化である場合(ステップS165でYes)には、第1開閉弁11A及び第2開閉弁11Bのうち、少なくとも一方の開閉弁(第1弁)が異常であると判定する(ステップS168)。そして、制御器16は、第1開閉弁11A及び第2開閉弁11Bのうち、少なくとも一方の開閉弁(第1弁)が異常であることを報知する(ステップS169)。

次に、制御器16は、ヒータ、第1熱媒体循環器4、及び第2熱媒体循環器9を停止させ(ステップS170)、燃料電池コージェネレーションシステム1の運転を停止させ(ステップS171)、本プログラムを終了する。なお、制御器16は、ステップS169を実行しなくてもよい。

このように構成された、本変形例2の燃料電池コージェネレーションシステム1であっても、実施の形態2に係る燃料電池コージェネレーションシステム1と同様の作用効果を奏する。また、本変形例2の燃料電池コージェネレーションシステム1では、ヒータ5、第1熱媒体循環器4、及び第2熱媒体循環器9を同時作動させるため、実施の形態2に係る燃料電池コージェネレーションシステム1に比して、異常判定動作を実行する時間を短縮することができ、早期に開閉弁の正常又は異常を判定することができる。

(実施の形態3) 本実施の形態3に係る燃料電池コージェネレーションシステムは、第2熱媒体が循環する第2循環経路と、第2循環経路に設けられ、第2熱媒体を搬送する第2熱媒体循環器と、第2循環経路に設けられた第2熱媒体を貯める第2タンクと、第1循環経路を通流する第1熱媒体と第2循環経路を通流する第2熱媒体とを熱交換させる熱交換器と、をさらに備え、第1弁は、第2循環経路に設けられた開閉弁であり、第1加熱器は、第2熱媒体を加熱するよう第2タンク内に設けられていて、制御器は、第1熱媒体循環器及び第2熱媒体循環器を作動させ、かつ、第1加熱器で第2熱媒体を加熱するよう制御する第2加熱動作を行い、第2加熱動作後に第1温度検知器が検知する温度が、予め設定される第5所定温度未満である場合、又は、第2加熱動作前後で第1温度検知器が検知した温度の温度差が予め設定される第5温度差未満の温度変化である場合に、開閉弁が異常と判定する、開閉弁の異常を報知する、又は、コージェネレーションの運転を停止するよう制御する。

[燃料電池コージェネレーションシステムの構成] 図15は、本実施の形態3に係る燃料電池コージェネレーションシステムの概略構成を示す模式図である。

図15に示すように、本実施の形態3に係る燃料電池コージェネレーションシステム1は、実施の形態2に係る燃料電池コージェネレーションシステム1と基本的構成は同じであるが、ヒータ5が、第2タンク12内に追い炊き器として、設けられている点が異なる。なお、ヒータ5は、第1循環経路3と第2タンク12内の両方に設けられていてもよい。

また、本実施の形態3においては、第1熱媒体循環器4は、熱交換器6から第1温度検知器7に向かって、第1熱媒体を通流させるように構成されている。

なお、第1温度検知器7は、第1循環経路3内であれば、いずれの箇所に設けられていてもよく、例えば、第1循環経路3における熱交換器6の出口側近傍に設けられていてもよい。

[燃料電池コージェネレーションシステムの動作] 図16は、本実施の形態3に係る燃料電池コージェネレーションシステムの異常判定動作の一例を示すフローチャートである。

図16に示すように、制御器16は、第1開閉弁11A及び第2開閉弁11Bを開放する(ステップS200)。ついで、制御器16は、ヒータ5、第1熱媒体循環器4、及び第2熱媒体循環器9を作動させ(ステップS201)、第2加熱動作を実行する。

次に、制御器16は、所定時間t3(例えば、10分)経過後に、第1温度検知器7が検知した第2熱媒体の温度T5を取得し(ステップS202)、ステップS202で取得した温度T5が第5所定温度X5℃未満であるか否かを判断する(ステップS203)。

ここで、第5所定温度X5℃は、誤検知防止の観点から、第1タンク10に貯められている第1熱媒体の熱量から設定してもよい。例えば、第5所定温度X5℃は、燃料電池コージェネレーションシステム1が設置された環境下で、気温により、第1熱媒体が最も高くなる温度(例えば、40〜45℃)よりも高い任意の温度(例えば、45〜50℃)に設定してもよい。

そして、第1開閉弁11A及び第2開閉弁11Bが正常であるならば、第2熱媒体循環器9が作動することにより、ヒータ5で加熱された第2タンク12内の第2熱媒体が、第2循環経路8を通流する。これにより、第2循環経路8を通流する第2熱媒体は、熱交換器6で第1循環経路3を通流する第1熱媒体と熱交換することで、第1熱媒体が加熱される。このため、第1温度検知器7で検知する温度は高くなる。

一方、第1開閉弁11A及び第2開閉弁11Bのうち、少なくとも一方の開閉弁が異常である場合には、第2熱媒体は、第2循環経路8を通流しないので、熱交換器6で熱交換が行われず、第1温度検知器7が検知する温度は上昇しない。

したがって、制御器16は、温度T5が第5所定温度X5℃未満ではない場合(第5所定温度X5℃以上である場合)(ステップS203でNo)には、第1開閉弁11A及び第2開閉弁11B;第1弁(燃料電池コージェネレーションシステム1)は異常なしと判定し(ステップS204)、ヒータ5、第1熱媒体循環器4、及び第2熱媒体循環器9を停止させ(ステップS205)、本プログラムを終了する。

一方、制御器16は、温度T5が第5所定温度X5℃未満である場合(ステップS203でYes)には、第1開閉弁11A及び第2開閉弁11Bのうち、少なくとも一方の開閉弁;第1弁(燃料電池コージェネレーションシステム1)が異常であると判定する(ステップS206)。そして、制御器16は、第1開閉弁11A及び第2開閉弁11Bのうち、少なくとも一方の開閉弁(第1弁)が異常であることを報知する(ステップS207)。

次に、制御器16は、ヒータ5、第1熱媒体循環器4、及び第2熱媒体循環器9を停止させ(ステップS208)、燃料電池コージェネレーションシステム1の運転を停止させ(ステップS209)、本プログラムを終了する。なお、制御器16は、ステップS207を実行しなくてもよい。

図17は、本実施の形態3に係る燃料電池コージェネレーションシステムの異常判定動作の他の例を示すフローチャートである。

図17に示すように、制御器16は、第1開閉弁11A及び第2開閉弁11Bを開放し(ステップS211)、第1温度検知器7が検知した第2熱媒体の温度TGを取得する(ステップS212)。ついで、制御器16は、ヒータ5、第1熱媒体循環器4、及び第2熱媒体循環器9を作動させ(ステップS213)、第2加熱動作を実行する。

次に、制御器16は、所定時間t3(例えば、10分)経過後に、第1温度検知器7が検知した第2熱媒体の温度THを取得する(ステップS214)。そして、制御器16は、ステップS212で取得した温度TGとステップS214で取得した温度THとの温度差が、第5温度差Z5℃未満の温度変化であるか否かを判断する(ステップS215)。

ここで、第5温度差Z5℃は、第1熱媒体循環器4と第2熱媒体循環器9とヒータ5の操作量、及び第1タンク10に貯えられている第1熱媒体の熱量と第2タンク12に貯えられている第2熱媒体の熱量等により、又は実験により、予め任意に設定することができ、例えば、10℃であってもよい。

制御器16は、温度TGと温度THとの温度差が、第5温度差Z5℃未満の温度変化でない場合(第5温度差Z5℃以上に温度上昇している場合)(ステップS215でNo)には、第1開閉弁11A及び第2開閉弁11B(第1弁)は異常なしと判定し(ステップS216)、ヒータ5、第1熱媒体循環器4、及び第2熱媒体循環器9を停止させ(ステップS217)、本プログラムを終了する。

一方、制御器16は、温度TGと温度THとの温度差が、第5温度差Z5℃未満の温度変化である場合(ステップS215でYes)には、第1開閉弁11A及び第2開閉弁11Bのうち、少なくとも一方の開閉弁(第1弁)が異常であると判定する(ステップS218)。そして、制御器16は、第1開閉弁11A及び第2開閉弁11Bのうち、少なくとも一方の開閉弁(第1弁)が異常であることを報知する(ステップS219)。

次に、制御器16は、ヒータ5、第1熱媒体循環器4、及び第2熱媒体循環器9を停止させ(ステップS220)、燃料電池コージェネレーションシステム1の運転を停止させ(ステップS221)、本プログラムを終了する。なお、制御器16は、ステップS219を実行しなくてもよい。

このように構成された、本実施の形態3に係る燃料電池コージェネレーションシステム1であっても、実施の形態2に係る燃料電池コージェネレーションシステム1と同様の作用効果を奏する。また、本実施の形態3に係る燃料電池コージェネレーションシステム1では、ヒータ5、第1熱媒体循環器4、及び第2熱媒体循環器9を同時作動させるため、実施の形態2に係る燃料電池コージェネレーションシステム1に比して、異常判定動作を実行する時間を短縮することができ、早期に開閉弁の正常又は異常を判定することができる。

[変形例1] 次に、本実施の形態3に係る燃料電池コージェネレーションシステム1の変形例について説明する。

本実施の形態3における変形例1の燃料電池コージェネレーションシステムは、第2熱媒体が循環する第2循環経路と、第2循環経路に設けられ、第2熱媒体を搬送する第2熱媒体循環器と、第2循環経路に設けられた第2熱媒体を貯める第2タンクと、第1循環経路を通流する第1熱媒体と第2循環経路を通流する第2熱媒体とを熱交換させる熱交換器と、をさらに備え、第1弁は、第2循環経路に設けられた開閉弁であり、第1加熱器は、第2熱媒体を加熱するよう第2タンク内に設けられていて、第1温度検知器は、第2循環経路に設けられていて、制御器は、第2熱媒体循環器を作動させ、かつ、第1加熱器で第2熱媒体を加熱するよう制御する第3加熱動作を行い、第3加熱動作後に第1温度検知器が検知する温度が、予め設定される第6所定温度未満である場合、又は、第3加熱動作前後で第1温度検知器が検知した温度の温度差が予め設定される第6温度差未満の温度変化である場合に、開閉弁が異常と判定する、開閉弁の異常を報知する、又は、コージェネレーションの運転を停止するよう制御する。

[燃料電池コージェネレーションシステムの構成] 図18は、本実施の形態3における変形例1の燃料電池コージェネレーションシステムの概略構成を示す模式図である。

図18に示すように、本変形例1の燃料電池コージェネレーションシステム1は、実施の形態3に係る燃料電池コージェネレーションシステム1と基本的構成は同じであるが、第1温度検知器7が第2循環経路8に設けられている点が異なる。具体的には、第1温度検知器7は、第2復路8Bの上流端近傍に設けられている。なお、第1温度検知器7は、第2循環経路8内であれば、いずれの箇所に設けられていてもよい。また、第1温度検知器7は、第1循環経路3と第2循環経路8の両方に設けられていてもよい。

また、本変形例1においては、第2熱媒体循環器9は、熱交換器6から第1温度検知器7に向かって、第2熱媒体を通流させるように構成されている。

[燃料電池コージェネレーションシステムの動作] 図19は、本実施の形態3における変形例1の燃料電池コージェネレーションシステムの異常判定動作の一例を示すフローチャートである。

図19に示すように、制御器16は、第1開閉弁11A及び第2開閉弁11Bを開放する(ステップS230)。ついで、制御器16は、ヒータ5及び第2熱媒体循環器9を作動させ(ステップS231)、第3加熱動作を実行する。

次に、制御器16は、所定時間t3(例えば、10分)経過後に、第1温度検知器7が検知した第2熱媒体の温度T6を取得し(ステップS232)、ステップS232で取得した温度T6が第6所定温度X6℃未満であるか否かを判断する(ステップS233)。

ここで、第6所定温度X6℃は、誤検知防止の観点から、第2タンク12に貯められている第2熱媒体の熱量から設定してもよい。例えば、第6所定温度X6℃は、燃料電池コージェネレーションシステム1が設置された環境下で、気温により、第2熱媒体が最も高くなる温度(例えば、40〜45℃)よりも高い任意の温度(例えば、45〜50℃)に設定してもよい。

そして、第1開閉弁11A及び第2開閉弁11Bが正常であるならば、第2熱媒体循環器9が作動することにより、ヒータ5で加熱された第2タンク12内の第2熱媒体が、第2循環経路8を通流する。これにより、第1温度検知器7で検知する温度は高くなる。

一方、第1開閉弁11A及び第2開閉弁11Bのうち、少なくとも一方の開閉弁が異常である場合には、第2熱媒体は、第2循環経路8を通流しないので、第1温度検知器7が検知する温度は上昇しない。

したがって、制御器16は、温度T6が第6所定温度X6℃未満ではない場合(第6所定温度X6℃以上である場合)(ステップS233でNo)には、第1開閉弁11A及び第2開閉弁11B;第1弁(燃料電池コージェネレーションシステム1)は異常なしと判定し(ステップS234)、ヒータ5及び第2熱媒体循環器9を停止させ(ステップS235)、本プログラムを終了する。

一方、制御器16は、温度T6が第6所定温度X6℃未満である場合(ステップS233でYes)には、第1開閉弁11A及び第2開閉弁11Bのうち、少なくとも一方の開閉弁;第1弁(燃料電池コージェネレーションシステム1)が異常であると判定する(ステップS236)。そして、制御器16は、第1開閉弁11A及び第2開閉弁11Bのうち、少なくとも一方の開閉弁(第1弁)が異常であることを報知する(ステップS237)。

次に、制御器16は、ヒータ5及び第2熱媒体循環器9を停止させ(ステップS238)、燃料電池コージェネレーションシステム1の運転を停止させ(ステップS239)、本プログラムを終了する。なお、制御器16は、ステップS237を実行しなくてもよい。

図20は、本実施の形態3における変形例1の燃料電池コージェネレーションシステムの異常判定動作の他の例を示すフローチャートである。

図20に示すように、制御器16は、第1開閉弁11A及び第2開閉弁11Bを開放し(ステップS241)、第1温度検知器7が検知した第2熱媒体の温度TIを取得する(ステップS242)。ついで、制御器16は、ヒータ5及び第2熱媒体循環器9を作動させ(ステップS243)、第3加熱動作を実行する。

次に、制御器16は、所定時間t3(例えば、10分)経過後に、第1温度検知器7が検知した第2熱媒体の温度TJを取得する(ステップS244)。そして、制御器16は、ステップS242で取得した温度TIとステップS244で取得した温度TJとの温度差が、第6温度差Z6℃未満の温度変化であるか否かを判断する(ステップS245)。

ここで、第6温度差Z6℃は、第2熱媒体循環器9とヒータ5の操作量、及び第2タンク12に貯えられている第2熱媒体の熱量等により、又は実験により、予め任意に設定することができ、例えば、10℃であってもよい。

制御器16は、温度TIと温度TJとの温度差が、第6温度差Z6℃未満の温度変化でない場合(第6温度差Z6℃以上に温度上昇している場合)(ステップS245でNo)には、第1開閉弁11A及び第2開閉弁11B(第1弁)は異常なしと判定し(ステップS246)、ヒータ5及び第2熱媒体循環器9を停止させ(ステップS247)、本プログラムを終了する。

一方、制御器16は、温度TIと温度TJとの温度差が、第6温度差Z6℃未満の温度変化である場合(ステップS245でYes)には、第1開閉弁11A及び第2開閉弁11Bのうち、少なくとも一方の開閉弁(第1弁)が異常であると判定する(ステップS248)。そして、制御器16は、第1開閉弁11A及び第2開閉弁11Bのうち、少なくとも一方の開閉弁(第1弁)が異常であることを報知する(ステップS249)。

次に、制御器16は、ヒータ5及び第2熱媒体循環器9を停止させ(ステップS250)、燃料電池コージェネレーションシステム1の運転を停止させ(ステップS251)、本プログラムを終了する。なお、制御器16は、ステップS249を実行しなくてもよい。

このように構成された、本変形例1の燃料電池コージェネレーションシステム1であっても、実施の形態3に係る燃料電池コージェネレーションシステム1と同様の作用効果を奏する。また、本変形例1の燃料電池コージェネレーションシステム1では、ヒータ5及び第2熱媒体循環器9を作動させ、第1熱媒体循環器4は作動させなくてもよいので、実施の形態3に係る燃料電池コージェネレーションシステム1に比して、異常判定動作を行う際の電力消費量を抑制することができる。

(実施の形態4) 実施の形態4に係る燃料電池コージェネレーションシステムは、第1弁は逆止弁であり、第1循環経路は、一端が第1タンクに接続されている第1配管と、一端が発電器に接続されている第2配管と、一端が発電器に接続されている第3配管と、一端が第1タンクに接続されている第4配管と、第1配管の他端と第2配管の他端を接続するように構成されている第1接続管と、第3配管の他端と第4配管の他端を接続するように構成されている第2接続管と、を備え、制御器は、第1加熱動作を行い、第1加熱動作後に第1温度検知器が検知する温度が、予め設定される第1所定温度より低い場合、又は、第1加熱動作の前後で第1温度検知器が検知する温度の温度差が予め設定される第1温度差未満の温度変化である場合に、第1循環経路の各配管の接続が異常と判定する、第1循環経路の各配管の接続異常を報知する、又は、コージェネレーションの運転を停止するよう制御する。

[燃料電池コージェネレーションシステムの構成] 図21及び図22は、本実施の形態4に係る燃料電池コージェネレーションシステムの概略構成を示す模式図である。なお、図21は、第1循環経路3を構成する配管が正常に接続されている状態を示し、図22は、第1循環経路3を構成する配管が間違って接続されている状態を示している。

図21に示すように、本実施の形態4に係る燃料電池コージェネレーションシステム1は、実施の形態1に係る燃料電池コージェネレーションシステム1と基本的構成は同じであるが、第1弁が、逆止弁32で構成されている点が異なる。逆止弁32は、第1熱媒体が逆流することを防止するように構成されている。

また、本実施の形態4においては、第1タンク10及び逆止弁32を収納する筐体を備えるタンクユニット33を備えている。第1循環経路3は、第1配管30A、第2配管30B、第3配管30C、第4配管30D、第1接続管30E、及び第2接続管30Fを備えている。なお、タンクユニット33の筐体内には、第1配管30Aと第4配管30Dが収納されている。

第1配管30Aは、一端が第1タンク10に接続されていて、第2配管30Bは、一端が燃料電池2に接続されている。また、第1接続管30Eは、第1配管30Aの他端と第2配管30Bの他端を接続するように構成されている。

また、第3配管30Cは、一端が燃料電池2に接続されていて、第4配管30Dは、一端が第1タンク10に接続されている。また、第2接続管30Fは、第3配管30Cの他端と第4配管30Dの他端を接続するように構成されている。

そして、第1熱媒体循環器4は、ヒータ5から第1温度検知器7に向かって、第1熱媒体を通流させるように構成されている。このため、図22に示すように、第1接続管30Eが第1配管30Aの他端と第3配管30Cの他端を接続し、第2接続管30Fが第2配管30Bの他端と第4配管30Dの他端を接続すると、第1熱媒体循環器4が作動しても、逆止弁32によって、第1熱媒体は第1循環経路3内を通流することができなくなる。

このため、本実施の形態4に係る燃料電池コージェネレーションシステム1では、以下のフローチャートに従って、第1循環経路3の各配管の接続状態を判定している。

[燃料電池コージェネレーションシステムの動作] 図23は、本実施の形態4に係る燃料電池コージェネレーションシステムの異常判定動作の一例を示すフローチャートである。

図23に示すように、制御器16は、ヒータ5及び第1熱媒体循環器4を作動させ(ステップS301)、第1加熱動作を実行する。これにより、第1熱媒体が加熱される。

次に、制御器16は、所定時間t1(例えば、5分)経過後に、第1温度検知器7が検知した第1熱媒体の温度Tを取得し(ステップS302)、ステップS302で取得した温度Tが第1所定温度X1℃未満であるか否かを判断する(ステップS303)。

そして、第1循環経路3を構成する各配管の接続が正常であるならば、第1熱媒体は、第1循環経路3(第1熱媒体流路2Aを含む)を通流するので、ヒータ5により加熱された第1熱媒体により、第1温度検知器7が検知する温度は上昇する。一方、第1循環経路3を構成する各配管の接続が異常である場合には、第1熱媒体は、第1循環経路3(第1熱媒体流路2Aを含む)を通流しないので、第1温度検知器7が検知する温度は上昇しない。

このため、制御器16は、温度Tが第1所定温度X1℃未満ではない場合(第1所定温度X1℃以上である場合)(ステップS303でNo)には、第1循環経路3を構成する各配管の接続(燃料電池コージェネレーションシステム1)は異常なしと判定し(ステップS304)、ヒータ5及び第1熱媒体循環器4を停止させ(ステップS305)、本プログラムを終了する。

一方、制御器16は、温度Tが第1所定温度X1℃未満である場合(ステップS303でYes)には、第1循環経路3を構成する各配管の接続(燃料電池コージェネレーションシステム1)が異常であると判定する(ステップS306)。そして、制御器16は、第1循環経路3を構成する各配管の接続が異常であることを報知する(ステップS307)。

次に、制御器16は、ヒータ5及び第1熱媒体循環器4を停止させ(ステップS308)、燃料電池コージェネレーションシステム1の運転を停止させ(ステップS309)、本プログラムを終了する。なお、制御器16は、ステップS307を実行しなくてもよい。

図24は、本実施の形態1に係る燃料電池コージェネレーションシステムの異常判定動作の他の例を示すフローチャートである。

図24に示すように、制御器16は、第1温度検知器7が検知した第1熱媒体の温度T1を取得する(ステップS311)。ついで、制御器16は、ヒータ5及び第1熱媒体循環器4を作動させ(ステップS312)、第1加熱動作を実行する。これにより、第1熱媒体が加熱される。

次に、制御器16は、所定時間t1(例えば、5分)経過後に、第1温度検知器7が検知した第1熱媒体の温度T2を取得する(ステップS313)。そして、制御器16は、ステップS311で取得した温度T1とステップS313で取得した温度T2との温度差が、第1温度差Z1℃未満の温度変化であるか否かを判断する(ステップS314)。

そして、上述したように、第1循環経路3を構成する各配管の接続が正常である場合には、第1温度検知器7が検知する温度は上昇するため、温度T1と温度T2との温度差は、第1温度差Z1℃以上に上昇する。一方、第1循環経路3を構成する各配管の接続が異常である場合には、温度T1と温度T2との温度差は、第1温度差Z1℃未満の温度変化となる。

したがって、制御器16は、温度T1と温度T2との温度差が、第1温度差Z1℃未満の温度変化ではない場合(第1温度差Z1℃以上に上昇している場合)(ステップS314でNo)には、第1循環経路3を構成する各配管の接続は異常なしと判定し(ステップS315)、ヒータ5及び第1熱媒体循環器4を停止させ(ステップS316)、本プログラムを終了する。

一方、制御器16は、温度T1と温度T2との温度差が、第1温度差Z1℃未満の温度変化である場合(ステップS314でYes)には、第1循環経路3を構成する各配管の接続が異常であると判定する(ステップS317)。そして、制御器16は、第1循環経路3を構成する各配管の接続が異常であることを報知する(ステップS318)。

次に、制御器16は、ヒータ5及び第1熱媒体循環器4を停止させ(ステップS319)、燃料電池コージェネレーションシステム1の運転を停止させ(ステップS320)、本プログラムを終了する。なお、制御器16は、ステップS318を実行しなくてもよい。

このように構成された、本実施の形態4に係る燃料電池コージェネレーションシステム1では、第1循環経路3を構成する各配管の接続異常といった、燃料電池コージェネレーションシステム1の異常を検知することができる。

[変形例1] 次に、本実施の形態4に係る燃料電池コージェネレーションシステム1の変形例について説明する。

本実施の形態4における変形例1の燃料電池コージェネレーションシステムは、第1弁は逆止弁であり、第1循環経路は、第1熱媒体の通流方向から見て、一端が第1タンクに接続されている第1配管と、一端が発電器に接続されている第2配管と、一端が発電器に接続されている第3配管と、一端が第1タンクに接続されている第4配管と、第1配管の他端と第2配管の他端を接続するように構成されている第1接続管と、第3配管の他端と第4配管の他端を接続するように構成されている第2接続管と、を備え、制御器は、第1加熱動作を行い、第1加熱動作後に第1温度検知器が検知する温度が、予め設定される第1所定温度より低い場合、又は、第1加熱動作の前後で第1温度検知器が検知する温度の温度差が予め設定される第1温度差未満の温度変化である場合に、第1循環経路を構成する配管の接続が異常と判定する、第1循環経路の各配管の接続異常を報知する、又は、コージェネレーションの運転を停止するよう制御する。

図25及び図26は、本実施の形態4における変形例1の燃料電池コージェネレーションシステムの概略構成を示す模式図である。なお、図25は、第1循環経路3を構成する配管が正常に接続されている状態を示し、図26は、第1循環経路3を構成する配管が間違って接続されている状態を示している。

図25に示すように、本変形例1の燃料電池コージェネレーションシステム1は、実施の形態4に係る燃料電池コージェネレーションシステム1と基本的構成は同じであるが、排出ガス経路14、熱交換器6、をさらに備える点が異なる。

具体的には、排出ガス経路14は、燃料電池2から排出された高温の排出ガスが通流するように構成されている。なお、本変形例1においては、燃料電池2は、高温(例えば、数百℃)の排出ガスを排出する固体酸化物形燃料電池(SOFC)、又は溶融炭素塩形燃料電池(MCFC)等で構成されていてもよい。

また、排出ガス経路14の途中には、熱交換器6が設けられている(より正確には、熱交換器6の一次流路が介在している)。また、熱交換器6の二次流路には、第1循環経路3が接続されている。より詳細には、熱交換器6の二次流路の上流端には、第1復路3Aの下流端が接続されていて、二次流路の下流端には、第1往路3Bの上流端が接続されている。これにより、熱交換器6では、排出ガス経路14を通流する排出ガスと、第1循環経路3を通流する第1熱媒体(例えば、水)と、熱交換することができる。

さらに、本変形例1では、第1熱媒体循環器4は、ヒータ5から第1タンク10及び熱交換器6を経て、第1温度検知器7に向かって、第1熱媒体を通流させるように構成されている。

このように構成された、本変形例1の燃料電池コージェネレーションシステム1であっても、実施の形態4に係る燃料電池コージェネレーションシステム1と同様の作用効果を奏する。

(実施の形態5) 本実施の形態5に係る燃料電池コージェネレーションシステムは、第2循環経路は、一端が第2タンクに接続されている第5配管と、一端が熱交換器に接続されている第6配管と、一端が熱交換器に接続されている第7配管と、一端が第2タンクに接続されている第8配管と、第5配管の他端と第6配管の他端を接続するように構成されている第3接続管と、第7配管の他端と第8配管の他端を接続するように構成されている第4接続管と、を備え、第1弁は、第2循環経路に設けられた逆止弁であり、制御器は、第1加熱動作を行い、第1加熱動作後に第1温度検知器が検知する温度が、予め設定される第2所定温度以上になると、第2熱媒体循環器を作動させ、第2熱媒体循環器の作動前後で第1温度検知器が検知した温度の温度差が予め設定される第2温度差以上に上昇している場合に、第2循環経路を構成する配管の接続が異常と判定する、第2循環経路の各配管の接続異常を報知する、又は、コージェネレーションの運転を停止するよう制御する。

[燃料電池コージェネレーションシステムの構成] 図27及び図28は、本実施の形態5に係る燃料電池コージェネレーションシステムの概略構成を示す模式図である。なお、図27は、第2熱媒体循環器9を構成する配管が正常に接続されている状態を示し、図28は、第2熱媒体循環器9を構成する配管が間違って接続されている状態を示している。

図27に示すように、本実施の形態5に係る燃料電池コージェネレーションシステム1は、実施の形態2に係る燃料電池コージェネレーションシステム1と基本的構成は同じであるが、第1弁が、逆止弁32で構成されている点が異なる。逆止弁32は、第2熱媒体が逆流することを防止するように構成されている。

また、本実施の形態5においては、第2タンク12及び逆止弁32を収納する筐体を備えるタンクユニット33を備えている。第2循環経路8は、第5配管80A、第6配管80B、第7配管80C、第8配管80D、第3接続管80E、及び第4接続管80Fを備えている。なお、タンクユニット33の筐体内には、第5配管80Aと第8配管80Dが収納されている。

第5配管80Aは、一端が第2タンク12に接続されていて、第6配管80Bは、一端が熱交換器6(正確には、熱交換器6の二次流路の入り口)に接続されている。また、第3接続管80Eは、第5配管80Aの他端と第6配管80Bの他端を接続するように構成されている。

また、第7配管80Cは、一端が熱交換器6(正確には、熱交換器6の二次流路の出口)に接続されていて、第8配管80Dは、一端が第2タンク12に接続されている。また、第4接続管80Fは、第7配管80Cの他端と第8配管80Dの他端を接続するように構成されている。

そして、第2熱媒体循環器9は、熱交換器6で加熱された第2熱媒体が第2タンク12の上部に供給されるように構成されている。このため、図28に示すように、第3接続管80Eが第5配管80Aの他端と第7配管80Cの他端を接続し、第4接続管80Fが第6配管80Bの他端と第8配管80Dの他端を接続すると、第2熱媒体循環器9が作動しても、逆止弁32によって、第2熱媒体は第2循環経路8内を通流することができなくなる。

このため、本実施の形態5に係る燃料電池コージェネレーションシステム1では、以下のフローチャートに従って、第2循環経路8の各配管の接続状態を判定している。

[燃料電池コージェネレーションシステムの動作] 図29は、本実施の形態5に係る燃料電池コージェネレーションシステムの異常判定動作の一例を示すフローチャートである。

図29に示すように、制御器16は、ヒータ5及び第1熱媒体循環器4を作動させ(ステップS501)、第1加熱動作を実行する。これにより、第1熱媒体が加熱される。

次に、制御器16は、所定時間t1(例えば、5分)経過後に、第1温度検知器7が検知した第1熱媒体の温度TAを取得し(ステップS502)、ステップS502で取得した温度TAが第2所定温度X2℃以上であるか否かを判断する(ステップS503)。

次に、制御器16は、温度TAが第2所定温度X2℃未満である場合(ステップS503でNo)には、ヒータ5及び第1熱媒体循環器4のうち、少なくとも一方の機器が異常であると判定する(ステップS504)。そして、制御器16は、ヒータ5及び第1熱媒体循環器4を停止させ、本プログラムを終了する(ステップS505)。

一方、制御器16は、温度TAが第2所定温度X2℃以上である場合(ステップS503でYes)には、第2熱媒体循環器9を作動させる(ステップS506)。そして、制御器16は、第2熱媒体循環器9を作動後、所定時間t2(例えば、10分)経過後に、第1温度検知器7が検知した第1熱媒体の温度TBを取得する(ステップS507)。

次に、制御器16は、ステップS502で取得した温度TAとステップS507で取得した温度TBとの温度差が、第2温度差Z2℃以上に上昇しているか否かを判断する(ステップS508)。

そして、第2循環経路8を構成する各配管の接続が正常であるならば、第2熱媒体は、第2循環経路8(熱交換器6の二次流路を含む)を通流する。これにより、ヒータ5で加熱された第1熱媒体は、熱交換器6で第2循環経路8を通流する第2熱媒体と熱交換することで、冷却され、第1温度検知器7で検知する温度は低くなる。

一方、第2循環経路8を構成する各配管の接続が異常である場合には、第2熱媒体は、第2循環経路8(熱交換器6の二次流路を含む)を通流しないので、熱交換器6で熱交換が行われず、第1温度検知器7が検知する温度は上昇する。

このため、制御器16は、温度TAと温度TBとの温度差が、第2温度差Z2℃以上に上昇していない場合(温度TAと温度TBとの温度差が、下降している場合)(ステップS508でNo)には、第2循環経路8を構成する各配管の接続は異常なしと判定し(ステップS509)、ヒータ5、第1熱媒体循環器4、及び第2熱媒体循環器9を停止させ(ステップS510)、本プログラムを終了する。

一方、制御器16は、温度TAと温度TBとの温度差が、第2温度差Z2℃以上に上昇している場合(ステップS508でYes)には、第2循環経路8を構成する各配管の接続が異常であると判定する(ステップS511)。そして、制御器16は、第2循環経路8を構成する各配管の接続が異常であることを報知する(ステップS512)。

次に、制御器16は、ヒータ5、第1熱媒体循環器4、及び第2熱媒体循環器9を停止させ(ステップS513)、燃料電池コージェネレーションシステム1の運転を停止させ(ステップS514)、本プログラムを終了する。なお、制御器16は、ステップS512を実行しなくてもよい。

このように構成された、本実施の形態5に係る燃料電池コージェネレーションシステム1では、第2循環経路8を構成する各配管の接続異常といった、燃料電池コージェネレーションシステム1の異常を検知することができる。

なお、図29と図9を比較すれば明らかなように、第2循環経路8を構成する各配管の接続異常の判定動作は、実施の形態2に係る燃料電池コージェネレーションシステム1の開閉弁の異常判定動作と同様に実行されている。したがって、第2循環経路8を構成する各配管の接続異常の判定動作は、実施の形態2における変形例1と変形例2、実施の形態3、及び実施の形態3における変形例1の燃料電池コージェネレーションシステム1の開閉弁の異常判定動作と同様に実行することができる。

上記説明から、当業者にとっては、本発明の多くの改良や他の実施形態が明らかである。したがって、上記説明は、例示としてのみ解釈されるべきであり、本発明を実行する最良の態様を当業者に教示する目的で提供されたものである。本発明の要旨を逸脱することなく、その構造及び/又は機能の詳細を実質的に変更できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組合せにより種々の発明を形成できる。

本発明のコージェネレーションシステム及びコージェネレーションシステムの運転方法は、コージェネレーションシステムの異常を検知することができるので、有用である。

1 燃料電池コージェネレーションシステム 2 燃料電池 2A 第1熱媒体流路 3 第1循環経路 3A 第1復路 3B 第1往路 4 第1熱媒体循環器 5 ヒータ 6 熱交換器 7 第1温度検知器 8 第2循環経路 8A 第2往路 8B 第2復路 9 第2熱媒体循環器 10 第1タンク 11A 第1開閉弁 11B 第2開閉弁 11C 第3開閉弁 12 第2タンク 13 第2温度検知器 14 排出ガス経路 15 燃料電池システム 16 制御器 17A 接続点 18 バイパス経路 19 三方弁 30A 第1配管 30B 第2配管 30C 第3配管 30D 第4配管 30E 第1接続管 30F 第2接続管 32 逆止弁 33 タンクユニット 80A 第5配管 80B 第6配管 80C 第7配管 80D 第8配管 80E 第3接続管 80F 第4接続管 101 燃料電池コージェネレーションシステム 102 燃料電池 103 冷却水ライン 105 電気ヒータ 106 熱交換器 108 排熱回収水ライン 108a 高温排熱回収ライン 108b 低温排熱回収ライン 110 貯湯槽 113a 導出水温度検知器 113b 導入水温度検知器 116 判断装置 201 燃料電池システム 202 燃料電池 203 熱交換器 204 第1のケース 205 第2のケース 208 排熱回収経路 210 貯湯タンク 211a 高温メンテバルブ 211b 低温メンテバルブ 215 燃料電池ユニット 233 貯湯ユニット