JP5369752B2 - 燃料電池発電装置 - Google Patents
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Description
前記燃料電池(2)に対して第1冷却水を循環させると共に、その途中に冷却用熱交換器(6)が設けられた燃料電池冷却水循環経路(1)と、
前記冷却用熱交換器(6)を介して前記第1冷却水を冷却する第2冷却水が循環し、前記第2冷却水の熱を取り出し外部の熱需要に供給する排熱回収用熱交換器と、第2冷却水水温検知手段(16)とを備えた第2冷却水循環経路(10)と、
前記燃料電池(2)から排出される排ガス中の水分を回収水として回収する回収水生成装置(21)に対して回収水を循環させると共に、その途中に回収水循環ポンプ(23)が設けられた回収水循環経路(20)と、
前記回収水循環経路(20)を流通する前記回収水を冷却する冷却装置(25)と、
前記回収水循環経路(20)の前記回収水循環ポンプ(23)の出口側に一方端が接続し、前記第2冷却水循環経路(10)の前記冷却用熱交換器(6)の入口側と前記排熱回収用熱交換器の出口側との間に他方端が接続した第1中継配管(31)と、
前記第1中継配管を通流する回収水の流量を調整する調整バルブ(32)と、
前記第2冷却水循環経路(10)の前記第1中継配管(31)の接続部と前記冷却用熱交換器(6)の出口側との間に一方端が接続し、前記回収水循環経路(20)の前記第1中継配管の接続部の下流側に他方端が接続する第2中継配管(33)と、を備え、
前記第2冷却水水温検知手段(16)の検出値が予め定められた設定範囲内の値になるように、前記調整バルブ(32)の開度、前記回収水循環ポンプ(23)の出力及び前記冷却装置(25)の出力から選ばれた少なくとも1つを制御することを特徴とする。
前記第2中継配管(33)は、第2中継配管冷却水水温検知手段(15)を備え、
前記第2中継配管冷却水水温検知手段(15)によって検出された前記第2冷却水の温度が、予め定められた設定範囲の値になるように、前記調整バルブ(32)の開度、前記回収水循環ポンプ(23)の出力及び前記冷却装置(25)の出力から選ばれた少なくとも1つを制御することにより、前記第2中継配管(33)を通る水量及び/又は水温を調整するように構成されていることが好ましい。
前記回収水循環経路(20)から調整バルブ(32)を介して分岐し、前記冷却用熱交換器(6)を通って前記回収水循環経路(20)に戻される回収水迂回経路(40)を備えることである。
前記回収水迂回経路(40)に迂回回収水水温検知手段(41)が設けられ、
前記迂回回収水水温検知手段(41)によって検出された回収水の温度が、予め定めた設定範囲内の値になるように、前記調整バルブ(32)の開度、前記回収水循環ポンプ(23)の出力及び前記冷却装置(25)の出力から選ばれた少なくとも1つを制御することにより、前記回収水迂回経路(40)を通る水量及び/又は水温を調整するように構成されていることが好ましい。
前記燃料電池冷却水循環経路(1)及び前記回収水迂回経路(40)に、排熱回収用熱交換器(52,53)がそれぞれ配置され、
前記排熱回収経路は、前記燃料電池冷却水循環経路(1)に設けられた前記排熱回収用熱交換器(52)を介して前記燃料電池冷却水循環経路(1)を通る第1冷却水と熱交換して外部に熱を取り出す経路と、前記回収水迂回経路(40)に設けられた前記排熱回収用熱交換器(53)を介して前記回収水迂回経路(40)を通る回収水と熱交換して外部に熱を取り出す経路とで構成されていることが好ましい。
前記燃料電池(2)に対して第1冷却水を循環させると共に、その途中に冷却用熱交換器(6)が設けられた燃料電池冷却水循環経路(1)と、
前記冷却用熱交換器(6)を介して前記第1冷却水を冷却する第2冷却水が循環し、前記第2冷却水の熱を取り出し外部の熱需要に供給する排熱回収用熱交換器と、前記排熱回収用熱交換器より下流側に第2冷却用熱交換器(17)と、第2冷却水水温検知手段(16)とを備えた第2冷却水循環経路(10)と、
前記燃料電池(2)から排出される排ガス中の水分を回収水として回収する回収水生成装置(21)に対して回収水を循環させると共に、その途中に回収水循環ポンプ(23)が設けられた回収水循環経路(20)と、
前記回収水循環経路(20)を流通する前記回収水を冷却する冷却装置(25)と、
前記回収水循環経路(20)の前記回収水循環ポンプ(23)の出口側に一方端が接続し、第2冷却用熱交換器(17)を経由して、他方端が前記一方端よりも前記回収水循環経路(20)の下流側に接続する回収水迂回経路(45)と、
回収水迂回経路(45)を通流する回収水の流量を調整する調整バルブ(32)と、を備え、
前記第2冷却水水温検知手段(16)の検出値が予め定められた設定範囲内の値になるように、前記調整バルブ(32)の開度、前記回収水循環ポンプ(23)の出力及び前記冷却装置(25)の出力から選ばれた少なくとも1つを制御することを特徴とする。
前記回収水第2迂回経路(45)に第2迂回回収水水温検知手段(46)が設けられ、
前記第2迂回回収水水温検知手段(46)によって検出された回収水の温度が予め定められた設定範囲内の値になるように、前記調整バルブ(32)の開度、前記回収水循環ポンプ(23)の出力及び前記冷却装置(25)の出力から選ばれた少なくとも1つを制御することにより、前記回収水第2迂回経路(45)を通る水量及び/又は水温を調整するように構成されていることが好ましい。
前記第2冷却水循環経路(10)及び前記回収水第2迂回経路(45)に、それぞれ排熱回収用熱交換器(54,55)が配置され、
前記排熱回収経路は、前記第2冷却水循環経路(10)に設けられた前記排熱回収用熱交換器(54)を介して前記第2冷却水循環経路(10)を通る第2冷却水と熱交換して外部に熱を取り出す経路と、前記回収水第2迂回経路(45)に設けられた前記排熱回収用熱交換器(55)を介して前記回収水第2迂回経路(45)を通る回収水と熱交換して外部に熱を取り出す経路とで構成されていることが好ましい。
前記回収水循環経路(20)は、前記冷却装置(25)と、前記冷却装置(25)を通流後の前記回収水の水温を検知する回収水水温検知手段(27)と、前記冷却装置(25)に通流させる回収水と前記冷却装置(25)をバイパスさせる回収水との流量比を調整する流量比調整バルブ(26)と、を備え、
前記回収水水温検知手段(27)が検知した前記回収水の水温が予め定められた設定範囲内の値になるように、前記回収水循環ポンプ(23)の出力、前記流量比調整バルブ(26)の開度及び前記冷却装置(25)の出力の少なくとも1つを制御するように構成されていることが好ましい。
前記回収水循環経路(20)は、回収水冷却用熱交換器(28)と、前記回収水冷却用熱交換器(28)を通流後の前記回収水の水温を検知する回収水水温検知手段(27)と、を備え、
前記回収水冷却用熱交換器(28)の冷媒の循環経路(60)に前記冷却装置(25)が配置され、
前記回収水水温検知手段(27)が検知した前記回収水の水温が予め定められた設定範囲内の値になるように、前記回収水循環ポンプ(23)の出力、前記回収水冷却用熱交換器(28)を通過する前記冷媒の流量及び前記冷却装置(25)の出力の少なくとも1つを制御するように構成されていることが好ましい。
図1は、本発明の燃料電池発電装置の第1の実施形態を表わす構成図である。図1に示すように、本実施形態の燃料電池発電装置は、燃料電池冷却水循環経路1、第2冷却水循環経路10、回収水循環経路20、第1中継配管31、第2中継配管33、及び制御部100aを備える。
本発明の燃料電池発電装置の第2の実施形態について、図2を用いて説明する。なお、上記第1の実施形態と同一箇所には、同一符号を付してその説明を省略する。
本発明の燃料電池発電装置の参考例について、図3を用いて説明する。なお、上記第1の実施形態と同一箇所には、同一符号を付してその説明を省略する。
本発明の燃料電池発電装置の第3の実施形態について、図4を用いて説明する。なお、上記第1の実施形態と同一箇所には、同一符号を付してその説明を省略する。
2:燃料電池
3:ヒータ
4:水蒸気分離器
5:電池冷却水循環ポンプ
6:冷却用熱交換器
7:燃料電池オフガス排気経路
8:電池冷却水水温センサ
9:電池冷却水調整バルブ
10:冷却水循環経路
11:冷却水循環ポンプ
15:中継配管冷却水水温センサ
16:冷却水水温センサ
17:第2冷却用熱交換器
19:逆流防止弁
20:回収水循環経路
21:回収水生成装置
22:散水装置
23:回収水循環ポンプ
25:エアフィンクーラ
26:第2調整バルブ
27:回収水水温センサ
28:回収水冷却用熱交換器
31:第1中継配管
32:第1調整バルブ
33:第2中継配管
40:回収水迂回経路
41:迂回回収水水温センサ
45:回収水第2迂回経路
46:第2迂回回収水水温センサ
51〜55:排熱回収用熱交換器
60:冷媒循環経路
61:冷媒循環ポンプ
100a〜100d:制御部
Claims (6)
- 燃料ガスと空気とを電気化学的に反応させて発電する燃料電池(2)を有する燃料電池発電装置において、
前記燃料電池(2)に対して第1冷却水を循環させると共に、その途中に冷却用熱交換器(6)が設けられた燃料電池冷却水循環経路(1)と、
前記冷却用熱交換器(6)を介して前記第1冷却水を冷却する第2冷却水が循環し、前記第2冷却水の熱を取り出し外部の熱需要に供給する排熱回収用熱交換器と、第2冷却水水温検知手段(16)とを備えた第2冷却水循環経路(10)と、
前記燃料電池(2)から排出される排ガス中の水分を回収水として回収する回収水生成装置(21)に対して回収水を循環させると共に、その途中に回収水循環ポンプ(23)が設けられた回収水循環経路(20)と、
前記回収水循環経路(20)を流通する前記回収水を冷却する冷却装置(25)と、
前記回収水循環経路(20)の前記回収水循環ポンプ(23)の出口側に一方端が接続し、前記第2冷却水循環経路(10)の前記冷却用熱交換器(6)の入口側と前記排熱回収用熱交換器の出口側との間に他方端が接続した第1中継配管(31)と、
前記第1中継配管を通流する回収水の流量を調整する調整バルブ(32)と、
前記第2冷却水循環経路(10)の前記第1中継配管(31)の接続部と前記冷却用熱交換器(6)の出口側との間に一方端が接続し、前記回収水循環経路(20)の前記第1中継配管の接続部の下流側に他方端が接続する第2中継配管(33)と、を備え、
前記第2冷却水水温検知手段(16)の検出値が予め定められた設定範囲内の値になるように、前記調整バルブ(32)の開度、前記回収水循環ポンプ(23)の出力及び前記冷却装置(25)の出力から選ばれた少なくとも1つを制御することを特徴とする燃料電池発電装置。 - 前記第2中継配管(33)の冷却水循環経路(10)側端が、前記第1中継配管(31)の接続部と前記排熱回収用熱交換器の出口側との間に接続されている請求項1に記載の燃料電池発電装置。
- 前記第2中継配管(33)は、第2中継配管冷却水水温検知手段(15)を備え、
前記第2中継配管冷却水水温検知手段(15)によって検出された前記第2冷却水の温度が、予め定められた設定範囲内の値になるように、前記調整バルブ(32)の開度、前記回収水循環ポンプ(23)の出力及び前記冷却装置(25)の出力から選ばれた少なくとも1つを制御することにより、前記第2中継配管(33)を通る水量及び/又は水温を調整するように構成されている請求項1又は2に記載の燃料電池発電装置。 - 燃料ガスと空気とを電気化学的に反応させて発電する燃料電池(2)を有する燃料電池発電装置において、
前記燃料電池(2)に対して第1冷却水を循環させると共に、その途中に冷却用熱交換器(6)が設けられた燃料電池冷却水循環経路(1)と、
前記冷却用熱交換器(6)を介して前記第1冷却水を冷却する第2冷却水が循環し、前記第2冷却水の熱を取り出し外部の熱需要に供給する排熱回収用熱交換器と、前記排熱回収用熱交換器より下流側に第2冷却用熱交換器(17)と、第2冷却水水温検知手段(16)とを備えた第2冷却水循環経路(10)と、
前記燃料電池(2)から排出される排ガス中の水分を回収水として回収する回収水生成装置(21)に対して回収水を循環させると共に、その途中に回収水循環ポンプ(23)が設けられた回収水循環経路(20)と、
前記回収水循環経路(20)を流通する前記回収水を冷却する冷却装置(25)と、
前記回収水循環経路(20)の前記回収水循環ポンプ(23)の出口側に一方端が接続し、第2冷却用熱交換器(17)を経由して、他方端が前記一方端よりも前記回収水循環経路(20)の下流側に接続する回収水迂回経路(45)と、
回収水迂回経路(45)を通流する回収水の流量を調整する調整バルブ(32)と、を備え、
前記第2冷却水水温検知手段(16)の検出値が予め定められた設定範囲内の値になるように、前記調整バルブ(32)の開度、前記回収水循環ポンプ(23)の出力及び前記冷却装置(25)の出力から選ばれた少なくとも1つを制御することを特徴とする燃料電池発電装置。 - 前記回収水第2迂回経路(45)に第2迂回回収水水温検知手段(46)が設けられ、
前記第2迂回回収水水温検知手段(46)によって検出された回収水の温度が予め定められた設定範囲内の値になるように、前記調整バルブ(32)の開度、前記回収水循環ポンプ(23)の出力及び前記冷却装置(25)の出力から選ばれた少なくとも1つを制御することにより、前記回収水第2迂回経路(45)を通る水量及び/又は水温を調整するように構成されている請求項4記載の燃料電池発電装置。 - 前記第2冷却水循環経路(10)及び前記回収水第2迂回経路(45)に、それぞれ排熱回収用熱交換器(54,55)が配置されている、請求項4又は5に記載の燃料電池発電装置。
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