JP2019145379A - 燃料電池システム - Google Patents
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Abstract
Description
燃料電池ユニットと、
前記燃料電池ユニットの排熱によって生成された温水を貯留する貯湯タンクと、
前記貯湯タンクから前記燃料電池ユニットに供給されるべき水が流れる第1部分と、前記燃料電池ユニットから前記貯湯タンクに戻されるべき前記温水が流れる第2部分と、を有する熱回収経路と、
前記第1部分の第1位置と前記第2部分の第2位置とを接続しているバイパス経路と、
前記第1位置よりも下流側かつ前記第2位置よりも上流側において前記熱回収経路に設けられた、又は、前記バイパス経路に設けられた冷却装置と、
前記温水が前記燃料電池ユニットから前記貯湯タンクに導かれる第1状態と前記温水が前記燃料電池ユニットから前記バイパス経路に導かれる第2状態との間で選択的に切り換えられる流路切換機構と、
を備えた、燃料電池システムを提供する。
燃料電池システムにおいては、ガスの加湿、水蒸気改質による燃料ガスの生成などの処理に水が使用されている。アノードオフガス、カソードオフガス、燃焼排ガスなどの排気ガスには多量の水蒸気が含まれているので、貯湯タンクに貯められた水で排気ガスを冷却すれば、凝縮水を回収できる。凝縮水を再利用すれば、外部から水を供給することなく、燃料電池システムの運転を継続することが可能である。凝縮水には金属イオンなどの不純物が含まれていないという利点もある。
本開示の第1態様に係る燃料電池システムは、
燃料電池ユニットと、
前記燃料電池ユニットの排熱によって生成された温水を貯留する貯湯タンクと、
前記貯湯タンクから前記燃料電池ユニットに供給されるべき水が流れる第1部分と、前記燃料電池ユニットから前記貯湯タンクに戻されるべき前記温水が流れる第2部分と、を有する熱回収経路と、
前記第1部分の第1位置と前記第2部分の第2位置とを接続しているバイパス経路と、
前記第1位置よりも下流側かつ前記第2位置よりも上流側において前記熱回収経路に設けられた、又は、前記バイパス経路に設けられた冷却装置と、
前記温水が前記燃料電池ユニットから前記貯湯タンクに導かれる第1状態と前記温水が前記燃料電池ユニットから前記バイパス経路に導かれる第2状態との間で選択的に切り換えられる流路切換機構と、
を備えたものである。
本実施形態の燃料電池システム100は、燃料電池ユニット10及び貯湯ユニット30を備えている。貯湯ユニット30は、貯湯タンク20を有する。燃料電池ユニット10及び貯湯タンク20は、熱回収経路21によって互いに接続されている。燃料電池ユニット10において生成された温水が貯湯タンク20に貯められる。
図4に示すように、燃料電池11が固体高分子型燃料電池であるとき、燃料電池ユニット10は、熱交換器15及び冷却水回路16をさらに備えていてもよい。熱交換器15は、燃料電池11の排熱によって貯湯タンク20の水を加熱する役割を担っている。熱交換器15は、燃料電池11の冷却水と貯湯タンク20の水との間で熱交換を生じさせる。熱交換器15は、例えば、二重管式熱交換器、プレート式熱交換器などの液−液熱交換器である。
11 燃料電池
12 改質器
13 熱交換器
14 ポンプ
20 貯湯タンク
21 熱回収経路
21a 第1部分
21b 第2部分
21c 第3部分
22 バイパス経路
23 三方弁
24 冷却装置
25a〜25e,26,27,28 温度センサ
30 貯湯ユニット
40 第1熱交換器
41 第2熱交換器
42 シスターンタンク
43 ポンプ
44 オーバーフロー管
45 冷媒循環経路
47 給水経路
51 流量センサ
52 温度センサ
53 圧力センサ
54 減圧弁
55 逆止弁
57 分岐経路
58 混合弁
60 給湯経路
62 排水経路
63 開閉弁
70 制御器
74 冷却装置
75 冷却経路
76 熱交換器
77 流路切換機構
78a,78b,78c 開閉弁
100 燃料電池システム
P1 第1位置
P2 第2位置
Claims (13)
- 燃料電池ユニットと、
前記燃料電池ユニットの排熱によって生成された温水を貯留する貯湯タンクと、
前記貯湯タンクから前記燃料電池ユニットに供給されるべき水が流れる第1部分と、前記燃料電池ユニットから前記貯湯タンクに戻されるべき前記温水が流れる第2部分と、を有する熱回収経路と、
前記第1部分の第1位置と前記第2部分の第2位置とを接続しているバイパス経路と、
前記第1位置よりも下流側かつ前記第2位置よりも上流側において前記熱回収経路に設けられた、又は、前記バイパス経路に設けられた冷却装置と、
前記温水が前記燃料電池ユニットから前記貯湯タンクに導かれる第1状態と前記温水が前記燃料電池ユニットから前記バイパス経路に導かれる第2状態との間で選択的に切り換えられる流路切換機構と、
を備えた、燃料電池システム。 - 前記流路切換機構は、前記第1位置又は前記第2位置に配置された三方弁を含む、請求項1に記載の燃料電池システム。
- 前記冷却装置は、前記熱回収経路の前記第1部分に配置された第1熱交換器を含む、請求項1又は2に記載の燃料電池システム。
- 前記冷却装置は、第2熱交換器と、前記1熱交換器と前記第2熱交換器との間で冷媒を循環させるための冷媒循環経路と、をさらに含む、請求項3に記載の燃料電池システム。
- 前記第2熱交換器は、空冷式熱交換器である、請求項4に記載の燃料電池システム。
- 断水時に前記温水が前記バイパス経路に導かれるように前記流路切換機構を制御する制御器をさらに備えた、請求項1〜5のいずれか1項に記載の燃料電池システム。
- 断水時において、前記制御器は、前記貯湯タンクが満蓄状態に達するまで前記温水が前記貯湯タンクに導かれるように前記流路切換機構を制御し、前記貯湯タンクが満蓄状態に達したら前記温水が前記バイパス経路に導かれるように前記流路切換機構を制御する、請求項6に記載の燃料電池システム。
- 前記熱回収経路又は前記バイパス経路に配置され、前記燃料電池ユニットに供給されるべき前記水の温度を検出する温度センサをさらに備えた、請求項1〜7のいずれか1項に記載の燃料電池システム。
- 前記温度センサは、前記第1位置よりも下流側において、前記熱回収経路の前記第1部分に配置されている、請求項8に記載の燃料電池システム。
- 前記制御器は、前記温水が前記バイパス経路に導かれるように前記流路切換機構を制御して前記冷却装置の検査を定期的に実行する、請求項6に記載の燃料電池システム。
- 前回の前記検査が終了した時点から一定期間が経過し、かつ、前記燃料電池ユニットが発電中である場合、前記制御部は、今回の前記検査を実行する、請求項10に記載の燃料電池システム。
- 前回の前記検査が終了した時点から一定期間が経過し、かつ、前記燃料電池ユニットが停止中である場合、前記制御部は、前記燃料電池ユニットを起動させて今回の前記検査を実行する、請求項10又は11に記載の燃料電池システム。
- 前記冷却装置の動作が正常でないとき、前記制御器は、前記燃料電池ユニットの発電を停止させること、及び、前記冷却装置に異常があることを外部に報知すること、からなる群より選ばれる少なくとも1つの処理を実行する、請求項10〜12のいずれか1項に記載の燃料電池システム。
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP7522702B2 (ja) | 2021-06-28 | 2024-07-25 | 東邦瓦斯株式会社 | コージェネレーション試運転遠隔監視システム、温度計測装置、アプリケーションプログラム、及び、コージェネレーション試運転遠隔監視方法 |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2008112741A (ja) * | 2008-01-21 | 2008-05-15 | Aisin Seiki Co Ltd | 燃料電池システム |
JP2008190822A (ja) * | 2007-02-07 | 2008-08-21 | Osaka Gas Co Ltd | 貯湯式の給湯装置 |
JP2012077961A (ja) * | 2010-09-30 | 2012-04-19 | Osaka Gas Co Ltd | 加熱モード切換装置 |
JP2015002093A (ja) * | 2013-06-17 | 2015-01-05 | パナソニック株式会社 | 燃料電池システム |
-
2018
- 2018-02-22 JP JP2018029541A patent/JP6952248B2/ja active Active
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