JP2010113885A - Fuel cell power generation system and its operation method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、燃料電池発電システムおよびその運転方法に関する。 The present invention relates to a fuel cell power generation system and an operation method thereof.
燃料の有している化学エネルギーを直接電気に変換するシステムとして燃料電池が知られている。この燃料電池は、燃料である水素と酸化剤である酸素とを電気化学的に反応させて直接電気を取り出すものである。燃料電池は、高い効率で電気エネルギーを取り出すことができると同時に、静かで有害な排ガスを出さないという環境性に優れた特徴を有する。近年まで、比較的大型のＰＡＦＣ（りん酸形）が主に開発されてきたが、最近では小型のＰＥＦＣ（個体高分子形燃料電池）の開発が活発化し、家庭用燃料電池発電システムの普及も間近な状況となっている。 A fuel cell is known as a system for directly converting chemical energy of a fuel into electricity. This fuel cell takes out electricity directly by electrochemically reacting hydrogen as fuel and oxygen as oxidant. The fuel cell has an excellent environmental characteristic that it can take out electrical energy with high efficiency and at the same time does not emit quiet and harmful exhaust gas. Until recently, relatively large PAFCs (phosphoric acid type) have been mainly developed, but recently, the development of small PEFCs (solid polymer fuel cells) has become active, and the spread of household fuel cell power generation systems has also increased. The situation is imminent.
燃料電池スタックでは水素と酸素から電気と水を生み出しており、燃料電池発電システムにおいて、その水を処理して改質水として使い、補給水を不要とするいわゆる「水自立」させることが一般的である。この水処理には、フィルタやイオン交換樹脂などで清浄化する方法が知られている。 Fuel cell stacks produce electricity and water from hydrogen and oxygen. In fuel cell power generation systems, it is common to treat the water and use it as reformed water, so-called “water self-sustained” that does not require makeup water. It is. For this water treatment, a method of cleaning with a filter or an ion exchange resin is known.
このような燃料電池発電システムにおいて、燃料電池に供給されるガス中に含まれる水分を発電時に電池で生成した水分を凝縮した凝縮水は、処理前タンクに送られる。この凝縮水には、燃料の一部が溶け込んでいるため、そのままでは、改質水として用いることができない。そこで、処理前タンクに貯えられた水はポンプで送出され、水処理フィルタやイオン交換樹脂を経由して、処理後タンクに貯えられる。通常、イオン交換樹脂は低温で使う必要があることから、処理前タンクから送出される水は、イオン交換樹脂に送られる前に冷却用熱交換器によって冷却される。ポンプの送出量は、水処理量に応じて制御される。処理後タンクの水は、改質水ポンプにより燃料処理系に送られ改質蒸気生成用として用いられる。 In such a fuel cell power generation system, the condensed water obtained by condensing the water contained in the gas supplied to the fuel cell and the water generated by the battery during power generation is sent to the pre-treatment tank. Since part of the fuel is dissolved in this condensed water, it cannot be used as it is as reformed water. Therefore, the water stored in the pre-treatment tank is sent out by a pump and stored in the post-treatment tank via a water treatment filter and an ion exchange resin. Usually, since the ion exchange resin needs to be used at a low temperature, the water sent from the pre-treatment tank is cooled by a cooling heat exchanger before being sent to the ion exchange resin. The delivery amount of the pump is controlled according to the water treatment amount. The water in the treated tank is sent to the fuel processing system by the reforming water pump and used for generating reformed steam.
このような構成では、水処理としての基本機能は満たすことができるが、冷却用熱交換器下流の温度が４０℃程度となるため、細菌が繁殖することがある。細菌は、粘性の高いゲル状の***物を出す。したがって、細菌が大量繁殖すると、水処理循環系の圧損増加の原因となる。水処理循環系の圧損が増加すると、ポンプの流量が低下し、運転を継続できないおそれがある。一般に、細菌の大量繁殖条件は狭いため、運転温度を一定条件とすることで、通常はこのような問題は回避できることが多い。しかし、季節の変化に伴う温度変動や、機器のバラツキなどの条件が重なると、稀に細菌が大量発生する場合がある。 In such a configuration, the basic function as water treatment can be satisfied, but the temperature downstream of the cooling heat exchanger is about 40 ° C., so that bacteria may propagate. Bacteria produce viscous gel-like excreta. Therefore, if bacteria are propagated in large quantities, it causes an increase in pressure loss in the water treatment circulatory system. When the pressure loss of the water treatment circulation system increases, the flow rate of the pump decreases, and there is a possibility that the operation cannot be continued. In general, since the conditions for mass propagation of bacteria are narrow, such problems can often be avoided by setting the operating temperature to a constant condition. However, if conditions such as temperature fluctuations due to seasonal changes and device variations overlap, rarely a large number of bacteria may be generated.
一般に、細菌発生を防止するためには、次亜塩素酸ソーダなどの薬注を行うか、紫外線ランプを用いることが行われている。また、たとえば特許文献１には、流路閉塞しやすい機器を交換可能にする方法が開示されている。
燃料電池発電システムでは、純度が高い水が必要であり、また細菌発生防止のためのコストを抑制したいという要請がある。このため、細菌発生を防止するための次亜塩素酸ソーダなどの薬注や、紫外線ランプの使用などの一般的な対策は有効とはいえない。また、細菌の繁殖により流路閉塞しやすい機器を交換可能にする方法では、初期コストおよびランニングコストが大幅に増加するため、有効な対策とはいえない。 Fuel cell power generation systems require high-purity water, and there are demands for reducing costs for preventing the generation of bacteria. For this reason, general measures such as chemical injection of sodium hypochlorite and the use of ultraviolet lamps to prevent the generation of bacteria are not effective. In addition, the method of making it possible to replace a device that easily closes the flow path due to bacterial growth greatly increases the initial cost and running cost, and is not an effective measure.
そこで、本発明は、燃料電池発電システムにおいて、コストの増加を抑えつつ、細菌の大量発生の可能性を低減することを目的とする。 Therefore, an object of the present invention is to reduce the possibility of large-scale generation of bacteria while suppressing an increase in cost in a fuel cell power generation system.
上述の目的を達成するため、本発明は、燃料電池発電システムにおいて、燃料電池本体と、前記燃料電池本体の内部で生成された水蒸気を凝縮する凝縮器と、前記凝縮器で凝縮された水を貯める処理前タンクと、水を浄化処理する水処理樹脂と、前記処理前タンクに貯められた水を前記水処理樹脂に送出する水処理ポンプと、前記水処理樹脂に送られる水を冷却する冷却用熱交換器と、前記水処理樹脂によって浄化処理された水を貯める処理後タンクと、前記水処理樹脂の内部での細菌処理繁殖リスクを計算し、この細菌繁殖リスクが所定のしきい値を超えているとき一時的に前記水処理樹脂に導入される水温を上昇させる細菌抑制処理を行う制御器と、を有することを特徴とする。 To achieve the above object, the present invention provides a fuel cell power generation system comprising: a fuel cell main body; a condenser that condenses water vapor generated inside the fuel cell main body; and water condensed by the condenser. Pre-treatment tank to be stored, water treatment resin for purifying water, water treatment pump for sending water stored in the pre-treatment tank to the water treatment resin, and cooling for cooling water sent to the water treatment resin The heat treatment exchanger, the treated tank for storing the water purified by the water treatment resin, and the bacterial treatment reproduction risk inside the water treatment resin are calculated, and the bacterial propagation risk exceeds a predetermined threshold value. And a controller that performs a bacteria suppression process that temporarily raises the water temperature introduced into the water treatment resin when the temperature exceeds.
また、本発明は、燃料電池本体と、水を浄化処理する水処理樹脂と、前記燃料電池本体の内部で生成されて凝縮された水を前記水処理樹脂に送出する水処理ポンプと、前記水処理樹脂に送られる水を冷却する冷却用熱交換器と、を備えた燃料電池発電システムの運転方法において、前記水処理樹脂の内部での細菌処理繁殖リスクを計算し、この細菌繁殖リスクが所定のしきい値を超えているとき一時的に前記水処理樹脂に導入される水温を上昇させる細菌抑制処理工程、を有することを特徴とする。 The present invention also provides a fuel cell main body, a water treatment resin for purifying water, a water treatment pump for sending water generated and condensed inside the fuel cell main body to the water treatment resin, and the water In a method for operating a fuel cell power generation system comprising a cooling heat exchanger that cools water sent to a treated resin, a bacterial treatment reproduction risk inside the water treatment resin is calculated, and the bacterial propagation risk is predetermined. And a bacteria suppression treatment step for temporarily raising the water temperature introduced into the water treatment resin when the threshold value is exceeded.
本発明によれば、燃料電池発電システムにおいて、コストの増加を抑えつつ、細菌の大量発生の可能性を低減することができる。 According to the present invention, in the fuel cell power generation system, it is possible to reduce the possibility of large-scale generation of bacteria while suppressing an increase in cost.
本発明に係る燃料電池発電システムの実施の形態を、図面を参照して説明する。なお、同一または類似の構成には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。 An embodiment of a fuel cell power generation system according to the present invention will be described with reference to the drawings. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the same or similar structure, and the overlapping description is abbreviate | omitted.
［第１の実施の形態］
図１は、本発明に係る燃料電池発電システムの第１の実施の形態におけるブロック図である。
[First Embodiment]
FIG. 1 is a block diagram of a fuel cell power generation system according to a first embodiment of the present invention.
本実施の形態の燃料電池発電システムは、燃料電池発電システムは、燃料電池本体２０と、燃料処理装置８と、改質水ポンプ７と、水処理装置と、排熱回収装置と、制御器２１とを備えている。水処理装置は、凝縮器９と、処理前タンク１と、水処理ポンプ２と、冷却用熱交換器６と、温度計１０と、水処理フィルタ３と、水処理樹脂４と、処理後タンク５とを備えている。排熱回収装置は、貯湯槽１１と、温水ポンプ１３と、２台の熱交換器１２と、を備えている。制御器２１は、この燃料電池発電システムの各機器を制御する。
The fuel cell power generation system according to the present embodiment includes a fuel cell power generation system, a fuel cell
燃料処理装置８の出口には、燃料電池本体２０が接続されている。燃料電池本体２０の気体排出口には凝縮器９が接続されている。
A fuel cell
凝縮器９の液相部は、処理前タンク１に接続されている。処理前タンク１の液相部と冷却用熱交換器６の高温側の入口との間には配管が延びていて、この配管の途中に水処理ポンプ２が設けられている。水処理ポンプ２は、処理前タンク１に貯えられた水を冷却用熱交換器６の高温側の入口に送出するポンプである。
The liquid phase part of the condenser 9 is connected to the pre-treatment tank 1. A pipe extends between the liquid phase portion of the pre-treatment tank 1 and the high temperature side inlet of the
水処理樹脂４はたとえば円筒形の容器の中に収められていて、この容器の内部の水処理樹脂４よりも入口側に水処理フィルタ３が収められている。水処理樹脂４は、たとえばイオン交換樹脂である。冷却用熱交換器６の高温側の出口と、水処理フィルタ３が収められた容器の入口との間には配管が延びていて、この配管の途中には温度計が設置されている。水処理フィルタ３が収められた容器と処理後タンク５との間には配管が延びている。
The
処理後タンク５の液相部と燃料処理装置８との間には配管が延びていて、この配管の途中に改質水ポンプ７が設けられている。改質水ポンプ７は、処理後タンク５に貯えられた水を燃料処理装置８に送出するポンプである。
A piping extends between the liquid phase portion of the
貯湯槽１１の液相部分と冷却用熱交換器６の冷温側の入口との間には配管が延びていて、この配管の途中に温水ポンプ１３および熱交換器１２が設けられている。温水ポンプ１３は、貯湯槽１１に貯えられた水を送出するポンプである。冷却用熱交換器６の冷温側の出口と貯湯槽１１との間には配管が延びていて、この配管の途中にもう一台の熱交換器１２が設けられている。また、貯湯槽１１と温水ポンプ１３との間には、水道水配管１４が接続されている。水道水配管１４の途中には、水道水導入弁１５が設けられている。
A pipe extends between the liquid phase portion of the hot
燃料処理装置８は、処理後タンク５から改質蒸気生成用として改質水ポンプ７で送出された水を用いて水蒸気改質反応を生じさせて、水素を発生させる。燃料処理装置８で生成した水素は、燃料電池本体２０に送られて、燃料電池本体２０の内部で生じる電池反応に用いられる。この電池反応で生じた水蒸気は、凝縮器９に送られて凝縮され、処理前タンク１に貯えられる。
The
処理前タンク１に貯えられた水は、水処理ポンプ２によって処理後タンク５に向けて送出される。水処理ポンプ２によって送出された水は、冷却用熱交換器６で排熱回収装置側の水と熱交換することによって冷却された後に、水処理フィルタ３に到達する。水処理フィルタ３に到達した水は、そこで比較的大きな不純物などが取り除かれた後、水処理樹脂４と接触する。水処理樹脂４と接触した水は、水処理樹脂４によって浄化処理された後に処理後タンク５に貯えられる。
The water stored in the untreated tank 1 is sent out to the treated
貯湯槽１１に貯えられた水は、温水ポンプ１３で送出され、２台の熱交換器１２によって加熱され他後に再び貯湯槽１１に貯えられる。これらの熱交換器１２は、燃料電池発電システムの燃料電池本体２０や改質器などで熱を回収して、これらの温度を調節する機能を有している。排熱を回収して温度が上昇し、貯湯槽１１に貯えられた水あるいは湯は、たとえば家庭内の給湯などに利用される。排熱回収装置を循環する水は、必要に応じて水道水導入弁１５を開くことにより水道水配管１４から補充される。
The water stored in the hot
図２は、本実施の形態における燃料電池発電システムの制御フロー図である。 FIG. 2 is a control flow diagram of the fuel cell power generation system in the present embodiment.
燃料電池本体２０の発電中に水処理ポンプ２が送出する水の流量は、通常、一定、あるいは水処理の負荷に応じた量として運転される（Ｓ１）。水処理ポンプ２が送出する水の流量が変化しなければ、冷却用熱交換器６での熱交換量はほとんど変化しないため、水の温度もほとんど変化せず、水処理樹脂４の温度はほぼ一定となる。このような運転を通常樹脂温度運転と呼ぶこととする。水処理樹脂４の温度は、温度計１０で監視されている。一般に、水処理樹脂は温度が上昇すると寿命が短くなるため、温度が一定以上に上昇しないよう管理されている。
The flow rate of water sent out by the
しかし、たとえば４０℃以下の温度が長く継続すると、水処理装置内の水の流れが淀んでいる場所において、自然界に存在する低・中温菌が繁殖を始めるリスクがある。そこで、燃料電池本体２０の発電中には、制御器２１が細菌繁殖リスクを計算し（Ｓ２）、細菌繁殖リスクの値が所定のしきい値を超えるまでは、通常樹脂温度運転を継続する。細菌繁殖リスクが所定のしきい値を超えた場合、制御器２１は一時的に、樹脂温度を高める運転、高樹脂温度運転を行う（Ｓ３）。高樹脂温度運転とは、水処理樹脂４の温度を細菌の死滅温度以上に高める運転である。つまり、高樹脂温度運転を行うことは、細菌抑制処理を行うことと言うことができる。制御器２１は、細菌繁殖リスクが所定の値以下となったら高樹脂温度運転を終了し、通常発電状態に戻す（Ｓ４）。
However, for example, if the temperature of 40 ° C. or lower continues for a long time, there is a risk that low / mesophilic bacteria existing in the natural world will start to breed in places where the flow of water in the water treatment apparatus is stagnant. Therefore, during the power generation of the fuel cell
高樹脂温度運転は、たとえば水処理ポンプ２が送出する水の流量を増加させることにより行う。水処理ポンプ２が送出する水の流量が増加すると、冷却用熱交換器６での熱交換量が低下し、水の温度が上昇する。したがって、水処理ポンプ２および冷却用熱交換器６は、水処理樹脂に導入される水温を上昇させる水温上昇手段ということができる。
The high resin temperature operation is performed, for example, by increasing the flow rate of water sent from the
さらに、水処理ポンプ２の送出水量を増加させることによって、流速が大きくなり、水処理装置内の水の流れの淀みが少なくなる。このため、細菌繁殖リスクがさらに減少する。
Furthermore, by increasing the amount of water delivered from the
発電中の処理前タンク１に貯えられる水の温度は、たとえば５０℃程度であるから、水処理ポンプ２が送出する水の流量を増加させることにより、水処理樹脂４に送られる水および水処理樹脂４の温度は、５０℃に近づいていく。ただし、水処理樹脂４に接して流れる水の流速が高くなりすぎると、水処理樹脂４の流出などの悪影響が生じる可能性があるため、水処理ポンプ２の送出量は大きくなり過ぎないようにする。
Since the temperature of the water stored in the pre-treatment tank 1 during power generation is, for example, about 50 ° C., the water sent to the
細菌繁殖リスクとは、水処理樹脂４の内部で細菌の大量繁殖が生じる危険度を数値化したものであり、たとえば水処理樹脂４の内部の細菌の量を用いることができる。細菌は、繁殖に好適な温度範囲にあるときに時間とともに増加する。このため、細菌繁殖リスクは、水処理樹脂４の温度および前回細菌抑制処理を行った時からの経過時間の関数である。細菌繁殖リスクは、たとえば細菌の発生速度を温度の関数として、その関数を時間積分することにより求めることができる。
Bacterial reproduction risk is a numerical value of the risk of mass growth of bacteria inside the
あるいは、通常発電中の水処理樹脂４の温度変化が小さい場合などには、細菌の発生速度を一定、すなわち、細菌繁殖リスクが時間に比例するとしてもよい。細菌繁殖リスクが経過時間に比例するとした場合には、一定時間ごとに細菌抑制処理を行うこととなる。
Alternatively, when the temperature change of the
燃料電池本体２０の発電中には、温度計１０によって水処理樹脂４に導入される水温が測定される。制御器２１は、水処理樹脂４に導入される水温と経過時間とに基づいて細菌繁殖リスクを計算する。
During power generation of the fuel cell
このように、本実施の形態では、水処理装置を流れる水の流量を制御することによって水処理樹脂４の温度を変化させている。つまり、水処理樹脂４の温度を高めるために別途加熱器などを設ける必要がない。このため、燃料電池発電システムにおいて、コストの増加を抑えつつ、細菌の大量発生の可能性を低減することができる。また、水処理樹脂４に接して流れる水の流速を通常時には比較的小さくしておき、細菌抑止処理の際には増加させることにより、流速を常時大きくしておく場合に比べて、水処理樹脂４の劣化を抑制することもできる。
Thus, in this Embodiment, the temperature of the
本実施の形態では、水処理ポンプ２の送出水量を大きくして水処理樹脂４に送られる水温を高めているが、温水ポンプ１３の送出水量を小さくして水処理樹脂４に送られる水温を高めることもできる。つまり、温水ポンプ１３の送出水量を小さくすると、冷却熱交換器６での交換熱量が低下し、処理前タンク１から送られる水の温度低下が小さくなる。このように、温水ポンプ１３を水処理樹脂に導入される水温を上昇させる水温上昇手段の一部として用いることができる。さらに、水温上昇手段として、温水ポンプ１３を水処理ポンプと組み合わせて用いることもできる。
In the present embodiment, the amount of water sent to the
細菌抑制処理は、細菌繁殖リスクが所定のしきい値を超えたとき以外にも行ってもよい。たとえば細菌繁殖リスクがそれほど大きくない時であっても、発電や回収した熱の利用などに細菌抑制処理の影響が小さい時にも細菌抑制処理を行っておいてもよい。定期的に、一定時間、細菌抑制処理を行うようにしてもよい。 The bacteria suppression process may be performed other than when the bacteria propagation risk exceeds a predetermined threshold. For example, even when the risk of bacterial propagation is not so great, the bacterial suppression process may be performed even when the influence of the bacterial suppression process is small on power generation, use of recovered heat, and the like. You may make it perform a bacteria suppression process regularly for a fixed time.
また、本実施の形態では、発電中、水処理ポンプ２は一定流量または水処理の負荷に応じて運転している。水処理ポンプ２の送出水量は、このベース流量に、矩形波、サイン波などの周期的変動を与えてもよい。この振幅や周期は乱数的に変化させるとより効果的である。水処理ポンプ２の送出水量に変動を与えること、水処理装置内の水の流れの淀みが少なくなり、細菌繁殖リスクがさらに減少する。
In the present embodiment, during power generation, the
［第２の実施の形態］
図３は、本発明に係る燃料電池発電システムの第２の実施の形態における制御フロー図である。
[Second Embodiment]
FIG. 3 is a control flow diagram in the second embodiment of the fuel cell power generation system according to the present invention.
本実施の形態の燃料電池発電システムは、第１の実施の形態と同じブロック図（図１）で表されるシステムである。このシステムでは、たとえば制御器２１（図１参照）が、システムの構成機器の故障が検知されないか、あるいは、停止命令を受信していないかを、常時、あるいは、定期的に確認する（Ｓ１１）。故障が検知されず、かつ、停止命令を受けていない場合には、通常の発電運転を継続する。 The fuel cell power generation system of this embodiment is a system represented by the same block diagram (FIG. 1) as that of the first embodiment. In this system, for example, the controller 21 (see FIG. 1) constantly or periodically confirms whether a failure of the components constituting the system has not been detected or a stop command has not been received (S11). . If no failure is detected and no stop command is received, normal power generation operation is continued.
故障が検知された場合、あるいは、停止命令を受けた場合には、システム全体を降温させるなどのシステムの運転停止に必要な停止工程に進む（Ｓ１２）。停止工程が完了したか否かを確認しながら（Ｓ１３）、停止工程は完了するまで継続される。 When a failure is detected or when a stop command is received, the process proceeds to a stop process necessary for stopping the operation of the system, such as lowering the temperature of the entire system (S12). While confirming whether or not the stop process is completed (S13), the stop process is continued until it is completed.
停止工程が完了した後しばらく、水処理ポンプ２（図１参照）の運転を継続する（Ｓ１４）。水処理ポンプ２の運転は、細菌繁殖リスクの値を監視しながら（Ｓ１５）、が所定の値以下になるまで継続される。
For a while after the stop process is completed, the operation of the water treatment pump 2 (see FIG. 1) is continued (S14). The operation of the
これにより、停止過程完了後に、発電や停止過程で発生した不純物は、水処理フィルタ３（図１参照）や水処理樹脂４（図１参照）で除去されるため、特別な機器などを設けることなく、水処理装置内が清浄化し、細菌の繁殖のための餌を抑制させることができる。このため、燃料電池発電システムにおいて、コストの増加を抑えつつ、細菌の大量発生の可能性を低減することができる。また、水処理樹脂の寿命への悪影響も小さく、停止保管時においても、細菌の大量発生を抑制することができる。 Thereby, after completion of the shutdown process, impurities generated in the power generation and shutdown process are removed by the water treatment filter 3 (see FIG. 1) and the water treatment resin 4 (see FIG. 1), so that special equipment is provided. In addition, the inside of the water treatment device can be cleaned and bait for the propagation of bacteria can be suppressed. For this reason, in the fuel cell power generation system, it is possible to reduce the possibility of mass generation of bacteria while suppressing an increase in cost. Further, the adverse effect on the life of the water treatment resin is small, and the generation of a large amount of bacteria can be suppressed even during stopped storage.
停止過程完了後の細菌繁殖リスクは、運転中と同じ方法で計算してもよいし、たとえば単純化した方法などの別の方法で計算してもよい。また、水処理ポンプ２の運転を継続する細菌繁殖リスクのしきい値は、運転中と同じ値でもよいし、別の値を用いてもよい。
The bacterial propagation risk after completion of the stop process may be calculated in the same way as during driving, or may be calculated in another way, such as a simplified method. Further, the threshold value for the risk of bacterial propagation for continuing the operation of the
［第３の実施の形態］
図４は、本発明に係る燃料電池発電システムの第３の実施の形態における制御フロー図である。
[Third Embodiment]
FIG. 4 is a control flow diagram in the third embodiment of the fuel cell power generation system according to the present invention.
本実施の形態の燃料電池発電システムは、第１の実施の形態と同じブロック図（図１）で表されるシステムである。このシステムでは、たとえば制御器２１（図１参照）が、停止保管中に細菌繁殖リスクを計算して、所定のしきい値を超えるか否かを、常時、あるいは、定期的に確認する（Ｓ２１）。この細菌繁殖リスクが所定のしきい値を超えたら水処理ポンプ２（図１参照）を動作させる（Ｓ２２）。この水処理ポンプ２の動作は、細菌繁殖リスクが所定のしきい値以下になるか否かを確認しながら（Ｓ２３）、しきい値以下になるまで継続される。細菌繁殖リスクが経過時間に比例すると仮定すると、定期的に、一定時間水処理ポンプ２を動作させることとなる。
The fuel cell power generation system of this embodiment is a system represented by the same block diagram (FIG. 1) as that of the first embodiment. In this system, for example, the controller 21 (see FIG. 1) calculates the bacterial propagation risk during stop storage and confirms whether or not a predetermined threshold is exceeded at all times or regularly (S21). ). When this bacterial propagation risk exceeds a predetermined threshold value, the water treatment pump 2 (see FIG. 1) is operated (S22). The operation of the
このように本実施の形態の燃料電池発電システムが通常の停止保管に入った場合でも、内部の金属などの材料から少しずつ、不純物が水中に溶出してくる可能性がある。このため、停止保管中にも、水処理装置内温度などから細菌繁殖リスクを計算し、一定以上のリスクとなったら、細菌繁殖リスクが一定以下となるまで水処理ポンプ２を運転し続ける。
As described above, even when the fuel cell power generation system of the present embodiment enters the normal stop storage, impurities may be gradually eluted into the water from materials such as internal metal. For this reason, even during stopped storage, the bacterial propagation risk is calculated from the temperature in the water treatment apparatus and the like, and if the risk is higher than a certain level, the
これにより、停止保管中に、溶出した不純物は、水処理フィルタ３（図１参照）や水処理樹脂４（図１参照）で除去されるため、特別な機器などを設けることなく、水処理装置内が清浄化し、細菌の繁殖のための餌を抑制させることができる。このため、燃料電池発電システムにおいて、コストの増加を抑えつつ、細菌の大量発生の可能性を低減することができる。また、水処理樹脂の寿命への悪影響も小さく、停止保管時においても、細菌の大量発生を抑制することができる。 Thus, the impurities eluted during the storage stop are removed by the water treatment filter 3 (see FIG. 1) or the water treatment resin 4 (see FIG. 1), so that the water treatment apparatus can be used without providing any special equipment. The inside is cleaned, and the food for bacterial growth can be suppressed. For this reason, in the fuel cell power generation system, it is possible to reduce the possibility of mass generation of bacteria while suppressing an increase in cost. Further, the adverse effect on the life of the water treatment resin is small, and the generation of a large amount of bacteria can be suppressed even during stopped storage.
停止保管中の細菌繁殖リスクは、運転中と同じ方法で計算してもよいし、たとえば単純化した方法などの別の方法で計算してもよい。また、水処理ポンプ２の運転を行う細菌繁殖リスクのしきい値は、運転中と同じ値でもよいし、別の値を用いてもよい。
Bacterial growth risk during stationary storage may be calculated in the same way as during operation or may be calculated in another way, for example a simplified method. Moreover, the threshold value of the bacteria reproduction risk which operates the
［第４の実施の形態］
図５は、本発明に係る燃料電池発電システムの第４の実施の形態における制御フロー図である。
[Fourth Embodiment]
FIG. 5 is a control flow diagram in the fourth embodiment of the fuel cell power generation system according to the present invention.
本実施の形態の燃料電池発電システムは、第１の実施の形態と同じブロック図（図１）で表されるシステムである。このシステムでは、たとえば制御器２１（図１参照）が、停止保管中に細菌繁殖リスクを計算して、所定のしきい値を超えるか否かを、常時、あるいは、定期的に確認する（Ｓ３１）。この細菌繁殖リスクが所定のしきい値を超えたら、水道水導入弁１５（図１参照）を開いて水道水配管１４（図１参照）から水道水を導入して温水ポンプ１３（図１参照）で循環させ、また、水処理ポンプ２（図１参照）を動作させる（Ｓ３２）温水ポンプおよび水処理ポンプの運転は、細菌繁殖リスクが所定のしきい値以下になるか否かを確認しながら（Ｓ３３）、しきい値以下になるまで継続される。 The fuel cell power generation system of this embodiment is a system represented by the same block diagram (FIG. 1) as that of the first embodiment. In this system, for example, the controller 21 (see FIG. 1) calculates a bacterial propagation risk during stop storage, and confirms whether or not a predetermined threshold is exceeded at all times or regularly (S31). ). When this bacterial propagation risk exceeds a predetermined threshold, tap water introduction valve 15 (see FIG. 1) is opened to introduce tap water from tap water pipe 14 (see FIG. 1) and hot water pump 13 (see FIG. 1). ), And the water treatment pump 2 (see FIG. 1) is operated (S32). The operation of the hot water pump and the water treatment pump confirms whether or not the risk of bacterial propagation is below a predetermined threshold. However, it continues until it becomes below a threshold value (S33).
たとえば夏期には、燃料電池発電システムのパッケージ内温度が３０℃程度になる場合がある。この場合、内部で細菌が繁殖するリスクが高まることになる。停止保管中も水処理ポンプを動作することで、細菌の餌を一定以下とすることができるが、それでも温度が３０℃を超えると細菌繁殖リスクが増大する。 For example, in the summer, the temperature inside the package of the fuel cell power generation system may be about 30 ° C. In this case, there is an increased risk of bacteria growing inside. By operating the water treatment pump even during stopped storage, the bait of bacteria can be kept below a certain level. However, if the temperature exceeds 30 ° C, the risk of bacterial propagation increases.
そこで、本実施の形態では、このように細菌発生リスクが上昇した場合に、水処理ポンプ２と温水ポンプ１３を同時に動作させることで、水道水を用いて水処理装置内を冷却する。これにより、細菌繁殖リスクを一定以下に抑えることができる。一般に、夏期でも水道水温度は２０℃程度に保たれており、水処理系内温度を冷却することができる。また、水道水の代わりに、１０℃程度の井戸水を用いると、より有効である。
Therefore, in the present embodiment, when the risk of bacterial generation increases as described above, the
このように、本実施の形態では、燃料電池発電システムにおいて、夏季など外部温度が高い場合の停止保管中であっても、コストの増加を抑えつつ、細菌の大量発生の可能性を低減することができる。 As described above, in the present embodiment, in the fuel cell power generation system, the possibility of mass generation of bacteria is reduced while suppressing an increase in cost even during suspended storage when the external temperature is high such as in summer. Can do.
［他の実施の形態］
上述の各実施の形態は単なる例示であり、本発明はこれらに限定されない。また、各実施の形態の特徴を組み合わせて実施することもできる。
[Other embodiments]
The above-described embodiments are merely examples, and the present invention is not limited to these. Moreover, it can also implement combining the characteristic of each embodiment.
１…処理前タンク、２…水処理ポンプ、３…水処理フィルタ、４…水処理樹脂、５…処理後タンク、６…冷却用熱交換器、７…改質水ポンプ、８…燃料処理装置、９…凝縮器、１０…温度計、１１…貯湯槽、１２…熱交換器、１３…温水ポンプ、１４…水道水配管、１５…水道水導入弁、２０…燃料電池本体、２１…制御器 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Pre-treatment tank, 2 ... Water treatment pump, 3 ... Water treatment filter, 4 ... Water treatment resin, 5 ... After-treatment tank, 6 ... Heat exchanger for cooling, 7 ... Reformed water pump, 8 ... Fuel treatment device , 9 ... Condenser, 10 ... Thermometer, 11 ... Hot water tank, 12 ... Heat exchanger, 13 ... Hot water pump, 14 ... Tap water piping, 15 ... Tap water introduction valve, 20 ... Fuel cell body, 21 ... Controller
Claims (14)
前記燃料電池本体の内部で生成された水蒸気を凝縮する凝縮器と、
前記凝縮器で凝縮された水を貯める処理前タンクと、
水を浄化処理する水処理樹脂と、
前記処理前タンクに貯められた水を前記水処理樹脂に送出する水処理ポンプと、
前記水処理樹脂に送られる水を冷却する冷却用熱交換器と、
前記水処理樹脂によって浄化処理された水を貯める処理後タンクと、
前記水処理樹脂の内部での細菌処理繁殖リスクを計算し、この細菌繁殖リスクが所定のしきい値を超えているとき一時的に前記水処理樹脂に導入される水温を上昇させる細菌抑制処理を行う制御器と、
を有することを特徴とする燃料電池発電システム。 A fuel cell body;
A condenser for condensing water vapor generated inside the fuel cell body;
A pre-treatment tank for storing water condensed in the condenser;
A water treatment resin for purifying water;
A water treatment pump for delivering water stored in the pre-treatment tank to the water treatment resin;
A cooling heat exchanger for cooling water sent to the water treatment resin;
A treated tank for storing water purified by the water treatment resin;
Bacteria suppression treatment that calculates bacterial treatment reproduction risk inside the water treatment resin and temporarily increases the water temperature introduced into the water treatment resin when the bacterial propagation risk exceeds a predetermined threshold value A controller to perform,
A fuel cell power generation system comprising:
前記水処理樹脂の内部での細菌処理繁殖リスクを計算し、この細菌繁殖リスクが所定のしきい値を超えているとき一時的に前記水処理樹脂に導入される水温を上昇させる細菌抑制処理工程、
を有することを特徴とする燃料電池発電システムの運転方法。 A fuel cell main body, a water treatment resin for purifying water, a water treatment pump for sending water generated and condensed inside the fuel cell main body to the water treatment resin, and water sent to the water treatment resin In a method for operating a fuel cell power generation system comprising a cooling heat exchanger for cooling
Bacterial suppression treatment step of calculating the bacterial treatment reproduction risk inside the water treatment resin and temporarily raising the water temperature introduced into the water treatment resin when the bacterial propagation risk exceeds a predetermined threshold ,
A method for operating a fuel cell power generation system, comprising:
前記細菌抑制処理工程は、前記停止工程の後に行われることを特徴とする請求項５ないし請求項７のいずれか１項に記載の燃料電池発電システムの運転方法。 Further comprising a stop step of lowering the temperature of the fuel cell body after stopping the power generation of the fuel cell body,
The method for operating a fuel cell power generation system according to any one of claims 5 to 7, wherein the bacteria suppression treatment step is performed after the stop step.
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