JP2000018718A - Hot water equipment with generation function - Google Patents

Hot water equipment with generation function

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JP2000018718A
JP2000018718A JP17757198A JP17757198A JP2000018718A JP 2000018718 A JP2000018718 A JP 2000018718A JP 17757198 A JP17757198 A JP 17757198A JP 17757198 A JP17757198 A JP 17757198A JP 2000018718 A JP2000018718 A JP 2000018718A
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Japan
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hot water
fuel cell
power
heater
storage tank
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Japanese (ja)
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Naoshi Yokoie
尚士 横家
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Mitsubishi Electric Corp
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  • Domestic Hot-Water Supply Systems And Details Of Heating Systems (AREA)
  • Heat-Pump Type And Storage Water Heaters (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To stably supply hot water for home use by performing the heat exchange of the thermal energy of waste heat being unloaded from a fuel cell and manufacturing hot water and providing a hot water storage tank for storing the hot water and a heater for heating water in the hot water storage tank according to power outputted by the fuel cell. SOLUTION: By continuously supplying hydrogen and air to a fuel cell 10, current flows to a load circuit and at the same time reaction heat is generated. A heat exchanger 110a for exchanging heat with water being supplied to a hot water storage tank 100 due to the thermal energy of waste heat that is unloaded from the fuel cell 10 is provided in the hot water storage tank 100. Also, a heater 120 is provided to heat water being supplied into the hot water storage tank 100 due to power being outputted from the fuel cell 10, thus heating water in the hot water storage tank 100 by the heater 120 as well as the thermal energy of the waste heat being unloaded due to the operation of the fuel cell 10 and securing hot water at a temperature required by a home or the like.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】この発明は、例えば一般家庭
で使用され、燃料電池が排出した排熱の熱エネルギーを
熱交換して湯を製造する発電機能付き温水器に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a water heater having a power generation function, which is used, for example, in ordinary households and produces hot water by exchanging heat energy of exhaust heat discharged by a fuel cell.

【0002】[0002]

【従来の技術】燃料電池は小規模なものでも発電効率が
高いので、将来の分散型発電の主力と期待され、その特
徴を生かして一般家庭用電気機器への適用が検討されて
いる。
2. Description of the Related Art Fuel cells, which are small in scale, have high power generation efficiency, and are expected to be the mainstay of distributed power generation in the future, and their characteristics are being studied for application to general household electric appliances.

【0003】燃料電池は発電効率として30〜50%と
いう高いエネルギー効率を示すが、発電に用いられない
残りのエネルギーは熱として排出されるので、その排熱
を再利用してエネルギー効率を高める工夫が検討されて
いる。
[0003] Fuel cells exhibit a high energy efficiency of 30 to 50% as power generation efficiency, but the remaining energy not used for power generation is exhausted as heat, so that the exhaust heat is reused to improve the energy efficiency. Is being considered.

【0004】例えば、図16に示す特開昭58−345
75号公報には、電力供給と給湯を行うシステムにおい
て、電力需要の多い時間帯と給湯需要の多い時間帯に差
がある場合に、必要な電力供給と給湯を行う燃料電池発
電システムが提案されている。
For example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 58-345 shown in FIG.
No. 75 proposes a fuel cell power generation system that performs necessary power supply and hot water supply in a system that performs power supply and hot water supply when there is a difference between a time zone where power demand is high and a time zone where hot water demand is high. ing.

【0005】図16中、改質器30は、供給された燃料
34と改質用水蒸気36とを水素リッチのガス38にし
てシフトコンバータ40に供給する。シフトコンバータ
40は、改質器30で発生した一酸化炭素と水蒸気とを
反応させて水素と炭酸ガスを生成し、水素と炭酸ガスは
燃料電池10の陽極室15に供給される。
In FIG. 16, a reformer 30 converts a supplied fuel 34 and a reforming steam 36 into a hydrogen-rich gas 38 and supplies it to a shift converter 40. The shift converter 40 reacts the carbon monoxide generated in the reformer 30 with water vapor to generate hydrogen and carbon dioxide, and the hydrogen and carbon dioxide are supplied to the anode chamber 15 of the fuel cell 10.

【0006】一方、空気24は圧縮器21で所定の圧力
まで加圧され燃料電池10の陰極室11に供給され、燃
料電池10は電気化学反応により陰極12と陽極14と
の間に直流電圧を発生する。電力線71を介して取り出
された直流電力は、変換器70で三相交流電力に変換さ
れて電力線72に通電される。
On the other hand, the air 24 is pressurized to a predetermined pressure by a compressor 21 and supplied to the cathode chamber 11 of the fuel cell 10, and the fuel cell 10 applies a DC voltage between the cathode 12 and the anode 14 by an electrochemical reaction. appear. The DC power extracted via the power line 71 is converted into three-phase AC power by the converter 70 and supplied to the power line 72.

【0007】電力線72に負荷が接続されると、陽極室
15の水素が消費され、陰極室15に水が生成される。
通常、燃料電池10には消費電力以上に燃料と空気が供
給されてガスが生成され、陰極室15で生成された水は
燃料電池10から取り出される。排出ガス62、66は
凝縮器60、61に供給されて水分が凝縮される。
When a load is connected to the power line 72, hydrogen in the anode chamber 15 is consumed, and water is generated in the cathode chamber 15.
Normally, fuel and air are supplied to the fuel cell 10 in excess of power consumption to generate gas, and water generated in the cathode chamber 15 is taken out of the fuel cell 10. The exhaust gases 62 and 66 are supplied to condensers 60 and 61 to condense water.

【0008】バーナ31で発生した燃焼ガス26は、一
部27が空気圧縮器21を駆動するガスタービン20の
動力となり、さらに、熱交換器41を介して排出され
る。一方、燃焼ガス26のガスタービン20の動力とな
らない部分28は、蓄熱槽50の熱交換器に供給され、
その熱エネルギーが蓄熱槽50に貯えられる。
A part 27 of the combustion gas 26 generated by the burner 31 becomes power for the gas turbine 20 driving the air compressor 21, and is further discharged through a heat exchanger 41. On the other hand, the portion 28 of the combustion gas 26 that is not the power of the gas turbine 20 is supplied to the heat exchanger of the heat storage tank 50,
The heat energy is stored in the heat storage tank 50.

【0009】燃料電池10に負荷を接続して電流を流す
と、燃料電池10内ではジュール損失により熱が発生す
る。この発生熱はポンプ51で循環される熱媒体52に
より取り出されて、その熱エネルギーが蓄熱槽50に貯
えられる。
When a load is connected to the fuel cell 10 and a current flows, heat is generated in the fuel cell 10 due to Joule loss. The generated heat is extracted by the heat medium 52 circulated by the pump 51, and the heat energy is stored in the heat storage tank 50.

【0010】そして、蓄熱槽50に貯えられた熱エネル
ギーは、供給された水を温めて給湯124を生成する。
The thermal energy stored in the heat storage tank 50 heats the supplied water to generate hot water 124.

【0011】尚、蓄熱槽50の温度は、燃料電池10、
燃焼ガス26、給湯54の熱収支で定まり、燃焼ガス2
6の流量の増減により、蓄熱槽50の温度は制御され
る。
The temperature of the heat storage tank 50 depends on the fuel cell 10,
Determined by the heat balance of the combustion gas 26 and the hot water supply 54, the combustion gas 2
The temperature of the heat storage tank 50 is controlled by increasing or decreasing the flow rate in Step 6.

【0012】ここで、電力需要の多い時間帯と給湯需要
の多い時間帯は必ずしも一致せず、曜日、季節、地域等
により異なる。一般に、電力需要は昼間の午前と午後に
それぞれピークが現れる場合が多く、ピーク電力の一部
を燃料電池10で賄うことが考えられる。
Here, the time zone in which the power demand is high and the time zone in which the hot water demand is high do not always coincide with each other, and vary depending on the day of the week, season, region, and the like. In general, power demand often peaks in the morning and afternoon in the daytime, and it is conceivable that a part of the peak power is covered by the fuel cell 10.

【0013】例えば、電力需要量が予め定められたレベ
ルを越える場合に燃料電池10を運転するとすれば、こ
の場合に運転された燃料電池10の発生熱は蓄熱槽50
に貯えられる。一方、一般家庭での給湯需要は夕食後が
多く、これは明らかに先の時間帯とは異なり、燃料電池
10が排熱していない場合に給湯を必要とする。
For example, if the fuel cell 10 is operated when the power demand exceeds a predetermined level, the generated heat of the fuel cell 10 operated in this case is stored in the heat storage tank 50.
Stored in On the other hand, the demand for hot water in ordinary households is often after dinner, which is clearly different from the previous time zone, and requires hot water when the fuel cell 10 is not exhausting heat.

【0014】そこで、このシステムでは、燃料電池10
の運転で発生した排熱の熱エネルギーを蓄熱槽50に貯
えておき、後に給湯に使用することで、電力需要の多い
時間帯と給湯需要の多い時間帯に差がある場合でも、燃
料電池10の発生熱を有効利用して必要な電力供給と給
湯を行っている。
Therefore, in this system, the fuel cell 10
By storing the heat energy of the exhaust heat generated in the operation in the heat storage tank 50 and using it later for hot water supply, even when there is a difference between the time zone where the power demand is high and the time zone where the hot water demand is high, the fuel cell 10 can be used. The necessary power supply and hot water supply are performed by effectively utilizing the generated heat.

【0015】[0015]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
たシステムは、電力需要量と給湯需要量とに大差のある
集合住宅規模の建物を対象した大規模かつ複雑なシステ
ムであり、小規模かつ簡易な構成であることが要請され
る戸建住宅用のシステムには適さない。
However, the above-mentioned system is a large-scale and complicated system for a multi-unit building having a large difference between the power demand and the hot water demand, and is small and simple. It is not suitable for a system for a detached house required to have a configuration.

【0016】また、このシステムは、電力需要が多い昼
間時間帯に蓄熱層50に蓄熱し、その蓄熱で給湯需要が
多い夜間時間帯に湯を製造するという、燃料電池10の
排熱で湯を製造するだけの構成なので、例えば春、秋の
日中等、昼間の電力需要が少ない場合は燃料電池10の
運転が低負荷運転となって蓄熱層50は蓄熱量不足とな
り、給湯需要に応えられない場合がある。
This system also stores heat in the heat storage layer 50 during the daytime hours when power demand is high, and produces hot water during the nighttime hours when demand for hot water supply is high. Since the configuration is only for manufacturing, for example, when the power demand in the daytime is small, such as during the daytime in spring or autumn, the operation of the fuel cell 10 becomes a low-load operation, and the heat storage layer 50 lacks the heat storage amount, and cannot meet the hot water supply demand. There are cases.

【0017】また、このシステムは、夏期の様な昼夜を
問わず電力使用量が多い場合は、湯の製造量が湯の消費
量を大幅に上回り、燃料電池10の冷却が不十分になる
等の問題もある。
In addition, in this system, when the electric power consumption is large regardless of day and night, such as in summer, the amount of produced hot water greatly exceeds the amount of consumed hot water, and the cooling of the fuel cell 10 becomes insufficient. There is also a problem.

【0018】この発明はかかる問題点を解決するために
なされたもので、燃料電池から家庭用電力を得る際に、
その運転で発生したエネルギーを利用して家庭のベース
エネルギーである湯を安定して供給する家庭用に適した
発電機能付き温水器を得ることを目的とする。
The present invention has been made in order to solve such a problem, and is intended to obtain household electric power from a fuel cell.
It is an object of the present invention to obtain a water heater with a power generation function suitable for home use that stably supplies hot water, which is the base energy of the home, using the energy generated by the operation.

【0019】[0019]

【課題を解決するための手段】この発明にかかる発電機
能付き温水器は、燃料電池が排出した排熱の熱エネルギ
ーを熱交換して湯を製造する発電機能付き温水器におい
て、製造された湯を貯える貯湯タンクと、貯湯タンクに
供給された水を燃料電池が出力した電力により温める加
温ヒーターとを備えたものである。
SUMMARY OF THE INVENTION A water heater with a power generation function according to the present invention is a water heater with a power generation function for producing hot water by exchanging heat energy of exhaust heat discharged by a fuel cell. And a heating heater for heating water supplied to the hot water storage tank by electric power output from the fuel cell.

【0020】また、原燃料を改質して燃料電池の運転に
供される燃料を抽出する改質器と、貯湯タンクに供給さ
れた水との間で改質器が排出した排熱の熱エネルギーの
熱交換を行う熱交換器とをさらに備えたものである。
Further, the heat of the exhaust heat discharged by the reformer between the reformer for reforming the raw fuel to extract the fuel to be used for the operation of the fuel cell and the water supplied to the hot water storage tank. And a heat exchanger for heat exchange of energy.

【0021】また、原燃料は、メタンガス、天然ガス、
プロパンガス、メタノール、ジメチルエーテル、ナフ
サ、灯油の少なくとも1つであるものである。
The raw fuel is methane gas, natural gas,
It is at least one of propane gas, methanol, dimethyl ether, naphtha and kerosene.

【0022】また、燃料電池が出力した電力を交流電力
に変換する電力変換装置をさらに備えたものである。
Further, the power conversion apparatus further includes a power conversion device for converting the power output from the fuel cell into AC power.

【0023】また、所望の湯温及び貯湯量の温水の製造
に燃料電池の排熱の熱エネルギーの熱交換のみでは不足
する場合に、燃料電池が出力した電力を加温ヒーターに
供給するものである。
In the case where the heat exchange of the exhaust heat of the fuel cell alone is not enough to produce the desired hot water and the amount of hot water stored therein, the power output by the fuel cell is supplied to the heating heater. is there.

【0024】また、製造された湯の温度及び貯湯量と燃
料電池が出力した電力を消費する負荷回路の消費電力と
予め定められた所望の湯温及び貯湯量との比較に基づい
て燃料電池の運転負荷及び加温ヒーター出力の制御を行
う制御装置をさらに備えたものである。
[0024] The fuel cell is operated based on a comparison between the temperature of the produced hot water and the amount of stored hot water, the power consumption of the load circuit that consumes the power output by the fuel cell, and the predetermined desired hot water temperature and stored hot water. It further includes a control device for controlling the operation load and the output of the heating heater.

【0025】また、燃料電池又は改質器の少なくともい
ずれか一方が排出した排熱の熱エネルギーを放熱する放
熱器と、排熱の熱エネルギーの供給先を放熱器に切り換
える切換弁とをさらに備えたものである。
Further, the apparatus further includes a radiator for radiating heat energy of the exhaust heat discharged from at least one of the fuel cell and the reformer, and a switching valve for switching a supply destination of the heat energy of the exhaust heat to the radiator. It is a thing.

【0026】また、燃料電池が排出した排熱の熱エネル
ギーを熱交換して湯を製造する発電機能付き温水器にお
いて、製造された湯の湯温及び貯湯量を検出する検出手
段と、燃料電池が出力した電力を消費する負荷回路の消
費電力を計測する計測手段と、製造された湯を貯える貯
湯タンクと、貯湯タンクに供給された水を燃料電池が出
力した電力により温める加温ヒーターと、燃料電池から
加温ヒーターに供給される電力の入切を行う開閉手段
と、燃料電池の運転に供される燃料の流入量を制御する
燃料電池制御弁と、予め所望の湯温及び貯湯量を記憶
し、検出手段により検出された湯温及び貯湯量と計測手
段が検出した消費電力と予め記憶された所望の湯温及び
貯湯量との比較に基づいて開閉手段と燃料電池制御弁を
制御する制御装置とを備えたものである。
Further, in a water heater having a power generation function for producing hot water by exchanging heat energy of waste heat discharged by a fuel cell, a detecting means for detecting a temperature of hot water and an amount of stored hot water, and a fuel cell Measuring means for measuring the power consumption of the load circuit that consumes the output power, a hot water storage tank for storing the manufactured hot water, and a heating heater for heating the water supplied to the hot water storage tank with the power output by the fuel cell, Opening / closing means for turning on / off the electric power supplied from the fuel cell to the heating heater, a fuel cell control valve for controlling the amount of fuel supplied to the operation of the fuel cell, and a desired hot water temperature and hot water storage amount in advance. The opening / closing means and the fuel cell control valve are controlled based on a comparison between the stored hot water temperature and the amount of hot water detected by the detecting means, the power consumption detected by the measuring means, and the previously stored desired hot water temperature and the amount of hot water stored. Control device Those were example.

【0027】また、原燃料を改質して燃料電池の運転に
供される燃料を抽出する改質器と、製造された湯を貯え
る貯湯タンクと、貯湯タンクに供給された水との間で改
質器が排出した排熱の熱エネルギーの熱交換を行う熱交
換器と、燃料電池制御弁の代わりに改質器に供給される
原燃料の流入量を調節する改質器制御弁とをさらに設
け、制御装置は、燃料電池制御弁の代わりに改質器制御
弁を制御するものである。
Further, a reformer for reforming the raw fuel to extract fuel to be used for the operation of the fuel cell, a hot water storage tank for storing the produced hot water, and water supplied to the hot water storage tank are provided. A heat exchanger for exchanging heat energy of waste heat discharged from the reformer, and a reformer control valve for adjusting an inflow amount of raw fuel supplied to the reformer instead of the fuel cell control valve. Further, the control device controls the reformer control valve instead of the fuel cell control valve.

【0028】また、燃料電池が出力した電力を交流電力
に変換する電力変換装置と、電力変換装置から負荷回路
に供給される電力を調節する第1の調節器と、開閉手段
の代わりに電力変換装置から加温ヒーターに供給される
電力を調節する第2の調節器とを備え、制御装置は、開
閉手段の代わりに第1及び第2の調節器を制御するもの
である。
Also, a power converter for converting the power output from the fuel cell into AC power, a first regulator for adjusting the power supplied from the power converter to the load circuit, and a power converter instead of the switching means A second regulator for regulating the electric power supplied from the device to the heating heater, wherein the control device controls the first and second regulators instead of the opening / closing means.

【0029】また、制御装置は、予め記憶された所望の
湯温及び貯湯量の温水の製造に燃料電池が排出した排熱
の熱エネルギーの熱交換のみでは不足する場合に、燃料
電池が出力した電力を加温ヒーターに供給させる制御信
号を開閉手段又は第2の調節器のいずれか一方に送出す
るものである。
Further, the control device outputs the fuel cell output when only the heat exchange of the heat energy of the exhaust heat exhausted by the fuel cell is insufficient for producing the hot water having the desired hot water temperature and the stored hot water amount stored in advance. A control signal for supplying electric power to the heating heater is sent to either the opening / closing means or the second regulator.

【0030】また、燃料電池又は改質器の少なくともい
ずれか一方が排出した排熱の熱エネルギーを放熱する放
熱器と、排熱の熱エネルギーの供給先を放熱器に切り換
える切換弁とをさらに備え、制御装置は、予め記憶され
た所望の貯湯量の温水の温度が予め記憶された所望の湯
温を越える場合に、切換弁に排熱の熱エネルギーの供給
先を放熱器に切り換えるものである。
Further, the apparatus further comprises a radiator for radiating heat energy of exhaust heat discharged by at least one of the fuel cell and the reformer, and a switching valve for switching a supply destination of the heat energy of exhaust heat to the radiator. The control device switches the supply destination of the heat energy of the exhaust heat to the switching valve to the radiator when the temperature of the hot water having the desired hot water amount stored in advance exceeds the desired hot water temperature stored in advance. .

【0031】また、燃料電池は、固体高分子型燃料電池
であるものである。
The fuel cell is a polymer electrolyte fuel cell.

【0032】[0032]

【発明の実施の形態】この発明は、燃料電池が排出した
排熱の熱エネルギーを熱交換して湯を製造する発電機能
付き温水器において、燃料電池が出力した電力で水を温
めて湯を製造する加温ヒーターを備え、電力需要が少な
く湯の製造量が不足する場合は、燃料電池を全負荷運転
して、排熱の熱エネルギー及び加温ヒーターの双方で湯
を製造することが特徴である。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention relates to a water heater with a power generation function for producing hot water by exchanging heat energy of exhaust heat discharged by a fuel cell, wherein the hot water is heated by electric power output by the fuel cell. It is equipped with a heating heater to be manufactured, and when the power demand is small and the amount of hot water production is insufficient, the fuel cell is operated at full load to produce hot water with both the heat energy of exhaust heat and the heating heater. It is.

【0033】[0033]

【表1】 [Table 1]

【0034】上記表1に各種燃料電池の作動温度と出力
密度を示す。燃料電池が排出した排熱の熱エネルギーで
更に発電をする大規模システムでは、動作温度が高温な
高温型燃料電池(溶融炭酸塩型、固体電解質型)が適す
るが、本発明が目的とする家庭用の小規模システムで
は、設備等の点から低温型燃料電池(固体高分子型、リ
ン酸型)が適する。
Table 1 shows the operating temperatures and output densities of the various fuel cells. In a large-scale system that further generates power using the heat energy of the exhaust heat discharged from the fuel cell, a high-temperature fuel cell (molten carbonate type, solid electrolyte type) having a high operating temperature is suitable. Low-temperature fuel cells (polymer electrolyte type, phosphoric acid type) are suitable for small-scale systems for industrial use.

【0035】特に、固体高分子型の燃料電池は動作温度
が80℃前後と湯の製造に適すると共に、出力密度が高
く、動作温度が低いので、起動・停止特性が良く制御追
随性に優れている。
Particularly, the polymer electrolyte fuel cell has an operating temperature of about 80 ° C. and is suitable for producing hot water, and has a high output density and a low operating temperature, so that it has good start / stop characteristics and excellent control followability. I have.

【0036】従って、燃料電池としては、例えば、図1
に示すような固体高分子型の燃料電池を採用することが
できる。
Therefore, as a fuel cell, for example, FIG.
A solid polymer fuel cell as shown in FIG.

【0037】この型の燃料電池は、図1に示すように、
電解質として高分子膜13が用いられ、高分子膜13の
一方側に陰極としての燃料極12が、他方側に陽極とし
ての空気極14がそれぞれ配置され、燃料として水素ガ
ス17と空気18が用いられる。
This type of fuel cell is, as shown in FIG.
A polymer film 13 is used as an electrolyte, a fuel electrode 12 as a cathode is arranged on one side of the polymer film 13, and an air electrode 14 as an anode is arranged on the other side, and hydrogen gas 17 and air 18 are used as fuel. Can be

【0038】燃料電池1に供給された水素ガス17は、
燃料極12において水素イオン(H +)と電子(e-)に
電解され、水素イオン(H+)は高分子膜13を介して
燃料極12側から空気極14側に移動することで、電子
(e-)が負荷回路19に流れる。
The hydrogen gas 17 supplied to the fuel cell 1 is
At the fuel electrode 12, hydrogen ions (H +) And electrons (e-)
Electrolyzed and hydrogen ions (H+) Via the polymer film 13
By moving from the fuel electrode 12 side to the air electrode 14 side, the electron
(E-) Flows to the load circuit 19.

【0039】空気極14では、燃料電池10に供給され
た空気18中の酸素、燃料極12から来た水素イオン
(H+)、負荷回路19から来た電子(e-)が反応して
水が生成され、水素と空気を燃料電池10に継続的に供
給することで負荷回路19に電流が流れる。この場合、
電流が流れると共に反応熱が発生する。
At the air electrode 14, oxygen in the air 18 supplied to the fuel cell 10, hydrogen ions (H + ) coming from the fuel electrode 12, and electrons (e ) coming from the load circuit 19 react to produce water. Is generated, and a current flows through the load circuit 19 by continuously supplying hydrogen and air to the fuel cell 10. in this case,
Reaction current is generated as current flows.

【0040】このように、燃料電池として出力密度が高
く、80℃前後と湯の製造に適した比較的低い動作温度
のため起動・停止特性がよく制御追随性も高い固体高分
子型燃料電池を使用することにより、家庭用に適した小
型、高性能で制御性に優れたシステムを構成することが
できる。
As described above, a polymer electrolyte fuel cell having a high output density as a fuel cell and a relatively low operating temperature of about 80 ° C. and suitable for producing hot water has a good start / stop characteristic and a high control followability. By using this, a small-sized, high-performance, and highly controllable system suitable for home use can be configured.

【0041】実施の形態1.図2は実施の形態1に示す
発電機能付き温水器の構成図であって、図2中、前記従
来例に対する新たな構成として、貯湯タンク100内に
は、燃料電池10から排出された排熱の熱エネルギーに
より貯湯タンク100に供給された水との間で熱交換を
行う熱交換器110aと、燃料電池10から出力された
電力により貯湯タンク100内に供給された水を温める
加温ヒーター120とが設けられている。
Embodiment 1 FIG. 2 is a configuration diagram of the water heater with a power generation function shown in the first embodiment. As shown in FIG. A heat exchanger 110a for exchanging heat with the water supplied to the hot water storage tank 100 by the heat energy of the hot water, and a heating heater 120 for heating the water supplied into the hot water storage tank 100 by the electric power output from the fuel cell 10. Are provided.

【0042】ここで、燃料電池10が排出した排熱の熱
エネルギーは、熱媒体によって管190aを介して熱交
換器110aに供給されるようになっている。
Here, the heat energy of the exhaust heat discharged from the fuel cell 10 is supplied to the heat exchanger 110a by a heat medium via the tube 190a.

【0043】また、燃料電池10と加温ヒーター120
との間には、燃料電池10から加温ヒーター120に供
給される電力の入切制御を行うためのスイッチ(開閉手
段)160が設けられている。
The fuel cell 10 and the heating heater 120
A switch (opening / closing means) 160 for performing on / off control of the electric power supplied from the fuel cell 10 to the heating heater 120 is provided between the two.

【0044】また、燃料電池10の燃料である水素ガス
17の燃料電池10への流入量を調節するための燃料電
池制御弁150bが設けられている。
Further, a fuel cell control valve 150b for adjusting the amount of hydrogen gas 17 which is the fuel of the fuel cell 10 to flow into the fuel cell 10 is provided.

【0045】このように構成された実施の形態1に示す
発電機能付き温水器では、貯油タンク100から湯が供
出される前の状態では、スイッチ160はまだ開状態で
あって、ユーザは、必要な電力が得られるように燃料電
池制御弁150bで燃料電池10に供給される水素ガス
17の流入量を調節し、燃料電池10の運転状況を調節
している。
In the water heater with the power generation function according to Embodiment 1 configured as described above, before hot water is supplied from oil storage tank 100, switch 160 is still open, and the user needs to operate the water heater. The inflow of the hydrogen gas 17 supplied to the fuel cell 10 is adjusted by the fuel cell control valve 150b so as to obtain sufficient power, and the operating condition of the fuel cell 10 is adjusted.

【0046】即ち、ユーザが必要とする電力が高い場合
は、ユーザは、燃料電池10に供給される水素ガス17
の流入量を増やして、燃料電池10が出力する電力量を
増加させる。
That is, when the electric power required by the user is high, the user can use the hydrogen gas 17 supplied to the fuel cell 10.
To increase the amount of power output from the fuel cell 10.

【0047】逆に、ユーザが必要とする電力が低い場合
は、ユーザは、燃料電池10に供給される水素ガス17
の流入量を減らして、燃料電池10が出力する電力量を
減少させる。
On the other hand, when the power required by the user is low, the user
And the amount of power output by the fuel cell 10 is reduced.

【0048】ここで、燃料電池10の運転において、燃
料電池10内で水素ガス17の燃焼(酸化)に用いられ
る酸素は空気18中の酸素が用いられ、また、水素ガス
17の燃焼に用いられた後の残りの空気は、燃料電池1
0で発生した水蒸気と共に排出される。
In the operation of the fuel cell 10, the oxygen used in the combustion (oxidation) of the hydrogen gas 17 in the fuel cell 10 is the oxygen in the air 18 and the oxygen used in the combustion of the hydrogen gas 17. After the fuel cell 1
It is discharged together with the water vapor generated at zero.

【0049】その結果、燃料電池10の運転により、燃
料電池10から直流電力180が出力されると共に排熱
が排出され、この排熱の熱エネルギーは一部が燃料電池
10の内部の温度を運転(酸化反応)に適した温度に保
持することに用いられると共に、その残りの熱エネルギ
ーは熱媒体によって管190aを介して熱交換器110
aに供給される。
As a result, when the fuel cell 10 is operated, the DC power 180 is output from the fuel cell 10 and the exhaust heat is exhausted, and part of the heat energy of the exhaust heat operates the temperature inside the fuel cell 10. (Oxidation reaction), and the remaining heat energy is transferred to the heat exchanger 110 by the heat medium through the pipe 190a.
a.

【0050】そして、熱交換器110aでは、燃料電池
10から排出される排熱の熱エネルギーにより貯湯タン
ク100の中の水との間で熱交換が行われ、貯湯タンク
100の中の水が温められて湯が製造される。
Then, in the heat exchanger 110a, heat is exchanged between the water in the hot water storage tank 100 and the heat in the hot water storage tank 100 by the heat energy of the exhaust heat exhausted from the fuel cell 10. Hot water is produced.

【0051】ところで、湯を使用する必要が生じて貯湯
タンク100内の湯が供出された結果、貯湯タンク10
0内に水が供給されると、貯湯タンク100内の湯の温
度は低くなって必要とする湯温が確保できない。
By the way, when it becomes necessary to use hot water and hot water in hot water storage tank 100 is supplied, hot water storage tank 10
When the water is supplied in 0, the temperature of the hot water in the hot water storage tank 100 becomes low and the required hot water temperature cannot be secured.

【0052】ここで、燃料電池10の出力能力が負荷回
路19の消費電力に比してまだ余裕がある場合は、ユー
ザは、燃料電池制御弁150bを調節して電力出力を増
加させ、またスイッチ160を投入して加温ヒーター1
20に電力を供給すると共に、燃料電池10が出力する
電力が負荷回路19(図2には図示せず)の消費電力と
加温ヒーター120の消費電力になるようにする。
Here, if the output capacity of the fuel cell 10 still has a margin relative to the power consumption of the load circuit 19, the user adjusts the fuel cell control valve 150b to increase the power output, and 160 and heating heater 1
In addition to supplying power to the power supply 20, the power output from the fuel cell 10 is set to the power consumption of the load circuit 19 (not shown in FIG. 2) and the power consumption of the heating heater 120.

【0053】従って、燃料電池10の運転で排出された
排熱の熱エネルギーだけでなく、加温ヒーター120に
よっても貯湯タンク100内の水が加温されて、ユーザ
が必要とする湯温の湯を確保することができる。
Therefore, not only the heat energy of the exhaust heat discharged by the operation of the fuel cell 10 but also the water in the hot water storage tank 100 is heated by the heating heater 120, so that the hot water of the hot water required by the user can be obtained. Can be secured.

【0054】従って、上記実施の形態1によれば、例え
ば、負荷回路19の必要電力量が少なく、また製造する
湯の量が必要量より少ない場合は、スイッチ160を投
入して加温ヒーター120が通電され、燃料電池10の
運転が負荷回路19の必要電力量に加温ヒーター120
の電力量を加えた負荷に対応するレベルにまで引き上げ
られて燃料電池10が出力する電力及び燃料電池10が
排出する排熱の熱エネルギーで湯を製造することがで
き、負荷回路19の必要電力量に関係なく安定した給湯
が可能となる。
Therefore, according to the first embodiment, for example, when the required power amount of the load circuit 19 is small and the amount of hot water to be produced is smaller than the required amount, the switch 160 is turned on to turn on the heating heater 120. Is supplied with electricity, and the operation of the fuel cell 10 is reduced
Hot water can be produced with the power output from the fuel cell 10 and the heat energy of the exhaust heat discharged by the fuel cell 10 raised to a level corresponding to the load to which the electric power of the load circuit 19 has been added. Hot water can be supplied stably regardless of the amount.

【0055】また、上述した形態の変形態様としては図
3に示すものも考えられる。図3に示すように、熱交換
器110aを貯湯タンク100の外部に設け、貯湯タン
ク100内の水をポンプ126で熱交換器110bに供
給して熱交換器110bで加温して湯を製造し、貯湯タ
ンク100上部の給湯口ヘ湯を供給することにより、貯
湯タンク100内に湯の貯湯量が少ない不測の事態の場
合には熱交換器110bから直接出湯することができ
る。
FIG. 3 shows a modification of the above embodiment. As shown in FIG. 3, the heat exchanger 110a is provided outside the hot water storage tank 100, and the water in the hot water storage tank 100 is supplied to the heat exchanger 110b by the pump 126 and heated by the heat exchanger 110b to produce hot water. Then, by supplying the hot water to the hot water supply port above the hot water storage tank 100, the hot water can be directly discharged from the heat exchanger 110b in the event of an unexpected situation where the amount of hot water stored in the hot water storage tank 100 is small.

【0056】また、上述した形態の変形態様としては図
4に示すものも考えられる。図4に示すように、貯湯タ
ンク100の外部に設けた加温タンク125内に加温ヒ
ーター120を配設し、貯湯タンク100内の水をポン
プ126で加温タンク125内に供給して加温ヒーター
120で温めて湯を製造し、貯湯タンク100上部の給
湯口ヘ湯を供給することにより、貯湯タンク100内の
湯の貯湯量が少ない不測の事態の場合には加温タンク1
25から直接出湯することができる。
FIG. 4 shows a modification of the above embodiment. As shown in FIG. 4, a heating heater 120 is provided in a heating tank 125 provided outside the hot water storage tank 100, and the water in the hot water storage tank 100 is supplied to the heating tank 125 by a pump 126 to be heated. The hot water is heated by the heater 120 and hot water is supplied to the hot water supply port at the top of the hot water storage tank 100.
You can tap directly from 25.

【0057】また、上述した形態の変形態様としては図
5に示すものも考えられる。図5に示すように、熱交換
器110a及び加温ヒーター120を貯湯タンク100
の外部に設け(加温タンク125内に配設した加温ヒー
ター120、熱交換器110a)、貯湯タンク100内
の水をポンプ126で熱交換器110aに供給して加温
した後、加温タンク125内の加温ヒーター120によ
り更に加温して貯湯タンク100上部の給湯口ヘ湯を供
給することにより、貯湯タンク100内に湯の貯湯量が
ほとんど無い不測の事態の場合でも、熱交換器110a
と加温ヒーター120で水を温めて加温タンク125か
ら湯を直接出湯することができる。
FIG. 5 shows a modification of the above embodiment. As shown in FIG. 5, the heat exchanger 110a and the heating heater 120 are connected to the hot water storage tank 100.
(Heating heater 120 and heat exchanger 110a disposed in heating tank 125), and water in hot water storage tank 100 is supplied to heat exchanger 110a by pump 126 to be heated, and then heated. By further heating by the heating heater 120 in the tank 125 and supplying hot water to the hot water supply port at the top of the hot water storage tank 100, heat exchange can be performed even in an unexpected situation where the hot water storage tank 100 has almost no hot water storage amount. Vessel 110a
By heating the water with the heating heater 120, the hot water can be directly discharged from the heating tank 125.

【0058】実施の形態2.図6は実施の形態2に示す
発電機能付き温水器の構成図であって、図6中、実施の
形態2に示す発電機能付き温水器では、実施の形態1で
ユーザが行っていた判断を後述する制御装置が行うよう
になっている。
Embodiment 2 FIG. 6 is a configuration diagram of the water heater with a power generation function according to the second embodiment. In FIG. 6, in the water heater with a power generation function according to the second embodiment, the determination made by the user in the first embodiment is determined. The control is performed by a control device described later.

【0059】図6中、貯湯タンク100内には、燃料電
池10から排出された排熱の熱エネルギーにより貯湯タ
ンク100に供給された水との間で熱交換を行う熱交換
器110aと、燃料電池10から出力された電力により
貯湯タンク100内に供給された水を温める加温ヒータ
ー120と、貯湯タンク100内の湯の湯温及び貯湯量
を検出する湯量計(検出手段)130が設けられてい
る。
In FIG. 6, a heat exchanger 110a for exchanging heat with water supplied to the hot water storage tank 100 by the heat energy of exhaust heat discharged from the fuel cell 10 is provided in the hot water storage tank 100; A heating heater 120 for warming the water supplied into the hot water storage tank 100 by the electric power output from the battery 10 and a hot water meter (detection means) 130 for detecting the hot water temperature and the hot water storage amount in the hot water storage tank 100 are provided. ing.

【0060】湯量計130は、例えば複数個の温度セン
サを一定間隔をおいて棒に取付けたもので構成され、図
6に示すように貯湯タンク100内に配設されることに
より、貯湯タンク100内のその位置の湯の湯温及び貯
湯量が分かるようになっている。
The hot water meter 130 is composed of, for example, a plurality of temperature sensors mounted on a rod at regular intervals, and is disposed in the hot water storage tank 100 as shown in FIG. The hot water temperature and the hot water storage amount of the hot water at that position are known.

【0061】ここで、燃料電池10が排出した排熱の熱
エネルギーは、熱媒体によって管190aを介して熱交
換器110aに供給されるようになっている。
Here, the heat energy of the exhaust heat discharged from the fuel cell 10 is supplied to the heat exchanger 110a by a heat medium via the tube 190a.

【0062】また、燃料電池10と加温ヒーター120
との間には、燃料電池10から加温ヒーター120に供
給される電力の入切制御を行うためのスイッチ160が
設けられている。
The fuel cell 10 and the heating heater 120
A switch 160 for controlling the on / off of the electric power supplied from the fuel cell 10 to the heating heater 120 is provided between the two.

【0063】また、燃料電池10の燃料である水素ガス
17の燃料電池10への流入量を調節するための燃料電
池制御弁150bが設けられている。
Further, a fuel cell control valve 150b for adjusting the amount of hydrogen gas 17 as fuel of the fuel cell 10 flowing into the fuel cell 10 is provided.

【0064】さらに、燃料電池10が出力した電力を消
費する負荷回路19(図6には図示せず)の消費電力を
計測する電力計(計測手段)170も設けられている。
Further, a power meter (measuring means) 170 for measuring the power consumption of the load circuit 19 (not shown in FIG. 6) for consuming the power output from the fuel cell 10 is also provided.

【0065】ここで、計測手段としては、電力計170
の代わりに、例えば負荷回路19に流れる電流変化や負
荷回路19にかかる電圧変化を検出する電流計や電圧計
であってもよい。
Here, the power meter 170 is used as the measuring means.
Instead, for example, an ammeter or a voltmeter that detects a change in current flowing through the load circuit 19 or a change in voltage applied to the load circuit 19 may be used.

【0066】そして、貯湯タンク100内の所望の(適
正な)湯温及び貯湯量を内部メモリに予め記憶した制御
装置200は、湯量計130が検出した貯湯タンク10
0内湯温及び貯湯量と、電力計170が検出した負荷回
路19の消費電力と、内部メモリに予め記憶された所望
の湯温及び貯湯量との比較に基づいてスイッチ160、
燃料電池制御弁150bにそれぞれ開閉制御信号を送出
してそれぞれ開閉を制御して貯湯タンク100内の湯が
所望の湯温及び貯湯量になるようになっている。
The control device 200 in which the desired (appropriate) hot water temperature and the hot water storage amount in the hot water storage tank 100 is stored in the internal memory in advance, the hot water storage tank 10 detected by the hot water meter 130
0 based on a comparison between the internal hot water temperature and hot water storage amount, the power consumption of the load circuit 19 detected by the power meter 170, and the desired hot water temperature and hot water storage amount stored in the internal memory in advance.
Opening / closing control signals are sent to the fuel cell control valves 150b to control opening and closing, respectively, so that the hot water in the hot water storage tank 100 has a desired hot water temperature and hot water storage amount.

【0067】このように構成された実施の形態2に示す
発電機能付き温水器では、貯油タンク100から湯が供
出される前の状態では、スイッチ160はまだ開状態で
あって、制御装置200は、電力計170の出力に基づ
いて、負荷回路19に対し必要な電力が得られるよう、
燃料電池制御弁150bで燃料電池10に供給される水
素ガス17の流入量を調節し、燃料電池10の運転状況
を調節している。
In the water heater with the power generation function according to Embodiment 2 configured as described above, before hot water is supplied from oil storage tank 100, switch 160 is still open, and control device 200 is , Based on the output of the wattmeter 170, so that the required power for the load circuit 19 is obtained.
The operating state of the fuel cell 10 is adjusted by adjusting the flow rate of the hydrogen gas 17 supplied to the fuel cell 10 by the fuel cell control valve 150b.

【0068】即ち、負荷回路19に対し必要とする電力
が高い場合は、制御装置200は、電力計170の出力
に基づいて、燃料電池10に供給される水素ガス17の
流入量を増やして、燃料電池10が出力する電力量を増
加させる。
That is, when the power required for the load circuit 19 is high, the control device 200 increases the inflow amount of the hydrogen gas 17 supplied to the fuel cell 10 based on the output of the power meter 170, The amount of power output from the fuel cell 10 is increased.

【0069】逆に、負荷回路19に対し必要とする電力
が低い場合は、制御装置200は、電力計170の出力
に基づいて、燃料電池10に供給される水素ガス17の
流入量を減らして、燃料電池10が出力する電力量を減
少させる。
Conversely, when the electric power required for the load circuit 19 is low, the control device 200 reduces the inflow amount of the hydrogen gas 17 supplied to the fuel cell 10 based on the output of the power meter 170. In addition, the amount of power output from the fuel cell 10 is reduced.

【0070】ここで、燃料電池10の運転において、燃
料電池10内で水素ガス17の燃焼(酸化)に用いられ
る酸素は空気18中の酸素が用いられ、また、水素ガス
17の燃焼に用いられた後の残りの空気は、燃料電池1
0で発生した水蒸気と共に排出される。
In the operation of the fuel cell 10, the oxygen used in the combustion (oxidation) of the hydrogen gas 17 in the fuel cell 10 is the oxygen in the air 18 and the oxygen used in the combustion of the hydrogen gas 17. After the fuel cell 1
It is discharged together with the water vapor generated at zero.

【0071】その結果、燃料電池10の運転により、燃
料電池10から直流電力180が出力されると共に排熱
が排出され、この排熱の熱エネルギーは一部が燃料電池
10の内部の温度を運転(酸化反応)に適した温度に保
持することに用いられると共に、その残りの熱エネルギ
ーは熱媒体によって管190aを介して熱交換器110
aに供給される。
As a result, when the fuel cell 10 is operated, the DC power 180 is output from the fuel cell 10 and the exhaust heat is exhausted, and part of the heat energy of the exhaust heat operates the temperature inside the fuel cell 10. (Oxidation reaction), and the remaining heat energy is transferred to the heat exchanger 110 by the heat medium through the pipe 190a.
a.

【0072】そして、熱交換器110aでは、燃料電池
10から排出される排熱の熱エネルギーにより貯湯タン
ク100の中の水との間で熱交換が行われ、貯湯タンク
100の中の水が温められて湯が製造される。
In the heat exchanger 110a, heat exchange is performed between the water in the hot water storage tank 100 and the heat in the hot water storage tank 100 by the heat energy of the exhaust heat discharged from the fuel cell 10. Hot water is produced.

【0073】ところで、貯湯タンク100から湯が供出
されると温度の低い水が貯湯タンク100内に供給さ
れ、貯湯タンク100内の湯の温度は低くなって必要と
する湯温が確保できない。
When hot water is supplied from the hot water storage tank 100, low-temperature water is supplied into the hot water storage tank 100, and the temperature of the hot water in the hot water storage tank 100 becomes low, so that the required hot water temperature cannot be secured.

【0074】ここで、燃料電池10の出力能力が負荷回
路19の消費電力に比してまだ余裕がある場合は、制御
装置200は、電力計170の出力に基づいて、開閉制
御信号の送出により燃料電池制御弁150bを調節して
電力出力を増加させ、また開閉制御信号の送出によりス
イッチ160を投入して加温ヒーター120に電力を供
給すると共に、燃料電池10が出力する電力が負荷回路
19(図6には図示せず)の消費電力と加温ヒーター1
20の消費電力になるようにする。
If the output capacity of the fuel cell 10 still has a margin compared to the power consumption of the load circuit 19, the control device 200 sends a switching control signal based on the output of the The power output is increased by adjusting the fuel cell control valve 150b, the switch 160 is turned on by sending an open / close control signal to supply power to the heating heater 120, and the power output from the fuel cell 10 is (Not shown in FIG. 6) and power consumption of heater 1
20 power consumption.

【0075】従って、燃料電池10の運転で排出された
排熱の熱エネルギーだけでなく、加温ヒーター120に
よっても貯湯タンク100内において、内部メモリに予
め記憶された所望の湯温及び貯湯量の湯が製造される。
Therefore, not only the heat energy of the exhaust heat discharged by the operation of the fuel cell 10 but also the desired heater temperature and the desired amount of hot water stored in the internal memory in the hot water storage tank 100 by the heating heater 120. Hot water is produced.

【0076】従って、上記実施の形態2によれば、例え
ば、負荷回路19の必要電力量が少なく、また製造する
湯の量が必要量より少ない場合は、制御装置200の出
力に基づいてスイッチ160が投入されて加温ヒーター
120が通電され、燃料電池10の運転が負荷回路19
の必要電力量に加温ヒーター120の電力量を加えた負
荷に対応するレベルにまで引き上げられて燃料電池10
が出力する電力及び燃料電池10が排出する排熱の熱エ
ネルギーで湯を製造することができ、負荷回路19の必
要電力量に関係なく安定した給湯が可能となる。
Therefore, according to the second embodiment, for example, when the required power amount of the load circuit 19 is small and the amount of hot water to be produced is smaller than the required amount, the switch 160 is controlled based on the output of the control device 200. Is supplied, the heating heater 120 is energized, and the operation of the fuel cell 10 is changed to the load circuit 19.
To the level corresponding to the load obtained by adding the electric energy of the heating heater 120 to the required electric energy of the fuel cell 10.
Hot water can be produced using the power output by the fuel cell and the heat energy of the exhaust heat exhausted by the fuel cell 10, and stable hot water supply is possible regardless of the amount of power required by the load circuit 19.

【0077】また、上述した形態の変形態様としては図
7に示すものも考えられる。図7に示すように、熱交換
器110aを貯湯タンク100の外部に設け、貯湯タン
ク100内の水をポンプ126で熱交換器110bに供
給して熱交換器110bで加温して湯を製造し、貯湯タ
ンク100上部の給湯口ヘ湯を供給することにより、貯
湯タンク100内に湯の貯湯量が少ない不測の事態の場
合には熱交換器110bから直接出湯することができ
る。
FIG. 7 shows a modification of the above embodiment. As shown in FIG. 7, a heat exchanger 110a is provided outside the hot water storage tank 100, and water in the hot water storage tank 100 is supplied to the heat exchanger 110b by the pump 126 and heated by the heat exchanger 110b to produce hot water. Then, by supplying the hot water to the hot water supply port above the hot water storage tank 100, the hot water can be directly discharged from the heat exchanger 110b in the event of an unexpected situation where the amount of hot water stored in the hot water storage tank 100 is small.

【0078】また、上述した形態の変形態様としては図
8に示すものも考えられる。図8に示すように、貯湯タ
ンク100の外部に設けた加温タンク125内に加温ヒ
ーター120を配設し、貯湯タンク100内の水をポン
プ126で加温タンク125内に供給して加温ヒーター
120で温めて湯を製造し、貯湯タンク100上部の給
湯口ヘ湯を供給することにより、貯湯タンク100内の
湯の貯湯量が少ない不測の事態の場合には加温タンク1
25から直接出湯することができる。
FIG. 8 shows a modification of the above embodiment. As shown in FIG. 8, a heating heater 120 is provided in a heating tank 125 provided outside the hot water storage tank 100, and the water in the hot water storage tank 100 is supplied to the heating tank 125 by a pump 126 to be heated. The hot water is heated by the heater 120 and hot water is supplied to the hot water supply port at the top of the hot water storage tank 100.
You can tap directly from 25.

【0079】また、上述した形態の変形態様としては図
9に示すものも考えられる。図9に示すように、熱交換
器110a及び加温ヒーター120を貯湯タンク100
の外部に設け(加温タンク125内に配設した加温ヒー
ター120、熱交換器110a)、貯湯タンク100内
の水をポンプ126で熱交換器110aに供給して加温
した後、加温タンク125内の加温ヒーター120によ
り更に加温して貯湯タンク100上部の給湯口ヘ湯を供
給することにより、貯湯タンク100内に湯の貯湯量が
ほとんど無い不測の事態の場合でも、熱交換器110a
と加温ヒーター120で水を温めて加温タンク125か
ら湯を直接出湯することができる。
FIG. 9 shows a modification of the above embodiment. As shown in FIG. 9, the heat exchanger 110a and the heating heater 120 are connected to the hot water storage tank 100.
(Heating heater 120 and heat exchanger 110a disposed in heating tank 125), and water in hot water storage tank 100 is supplied to heat exchanger 110a by pump 126 to be heated, and then heated. By further heating by the heating heater 120 in the tank 125 and supplying hot water to the hot water supply port at the top of the hot water storage tank 100, heat exchange can be performed even in an unexpected situation where the hot water storage tank 100 has almost no hot water storage amount. Vessel 110a
By heating the water with the heating heater 120, the hot water can be directly discharged from the heating tank 125.

【0080】実施の形態3.燃料電池10の燃料は、水
素ガスを用いる場合が最も構成が簡単であり、実施の形
態1、2でも、燃料電池10の燃料は水素ガスであった
が、直接水素ガスを家庭に供給することは新たな社会的
設備投資が必要で現時点では困難な点も多い。
Embodiment 3 The structure of the fuel cell 10 is most simple when hydrogen gas is used. In the first and second embodiments, the fuel cell 10 is hydrogen gas. Requires new social capital investment, and there are many difficulties at this time.

【0081】そこで、他の原燃料を改質して粗製水素を
取り出すことが考えられるが、家庭用機器では負荷回路
19による負荷変動が大きいことから、改質器は立ち上
がりが早く制御性も良い低温で動作するものが好まし
く、原燃料は低温で改質可能なものがよい。
Therefore, it is conceivable to reform another raw fuel to extract crude hydrogen. However, since the load fluctuation in the load circuit 19 is large in household appliances, the reformer has a quick start-up and good controllability. It is preferable to operate at a low temperature, and the raw fuel is preferably one that can be reformed at a low temperature.

【0082】燃料の供給、保管の面からは、現在供給体
制が確立されているメタンガス、天然ガス(メタンが主
成分)、プロパンガス等のガス燃料の他、常温で液体で
保管の容易なメタノール、ジメチルエーテル、ナフサ、
ガソリン、灯油等が適しているので、実施の形態3では
これらを原燃料とし改質して使用する。
In terms of fuel supply and storage, in addition to gas fuels such as methane gas, natural gas (mainly composed of methane), and propane gas, which are currently established, methanol, which is liquid and easily stored at room temperature, is used. , Dimethyl ether, naphtha,
Since gasoline, kerosene, and the like are suitable, they are reformed and used as raw fuel in the third embodiment.

【0083】図10は実施の形態3に示す発電機能付き
温水器の構成図であって(説明の便宜上、実施の形態3
は実施の形態2の変形例として説明する)、温水器には
原燃料から水素成分を抽出して燃料電池10に供給する
ための改質器30がさらに設けられ、原燃料は改質器3
0において水素成分が抽出されると共に、その他の不要
成分は改質器30内で燃焼(酸化)され、この燃焼で排
出された排熱の熱エネルギーは、一部が改質器30の保
温に使われた上で、残りが熱媒体によって管190bを
介して貯湯タンク100内に設けられた熱交換器110
bに供給されるようになっている。
FIG. 10 is a configuration diagram of a water heater with a power generation function shown in Embodiment 3 (for convenience of explanation, Embodiment 3
Is described as a modification of the second embodiment.) The water heater is further provided with a reformer 30 for extracting a hydrogen component from the raw fuel and supplying the hydrogen component to the fuel cell 10.
In addition to the extraction of the hydrogen component at 0, other unnecessary components are burned (oxidized) in the reformer 30, and part of the heat energy of the exhaust heat discharged by this combustion is used to keep the reformer 30 warm. After the heat exchanger is used, the remainder is provided in the hot water storage tank 100 via the pipe 190b by the heat medium.
b.

【0084】尚、抽出された水素成分は燃料電池10に
供給され、燃料電池10は前述したような運転に供され
るようになっている。
The extracted hydrogen component is supplied to the fuel cell 10, and the fuel cell 10 is provided for the operation as described above.

【0085】貯湯タンク100内に設けられた熱交換器
110bは、改質器30から排出された排熱の熱エネル
ギーにより貯湯タンク100内の水との間で熱交換を行
うようになっている。
The heat exchanger 110 b provided in the hot water storage tank 100 exchanges heat with the water in the hot water storage tank 100 by using the heat energy of the exhaust heat discharged from the reformer 30. .

【0086】また、制御装置200は、実施の形態1、
2に示した燃料電池制御弁150bに代わって、改質器
30に供給される原燃料の流入量を調節するための改質
器制御弁150cに開閉制御信号を送出するようになっ
ている。
The control device 200 is the same as that of the first embodiment,
Instead of the fuel cell control valve 150b shown in FIG. 2, an opening / closing control signal is sent to a reformer control valve 150c for adjusting an inflow amount of raw fuel supplied to the reformer 30.

【0087】このように構成された実施の形態3に示す
発電機能付き温水器では、改質器30において原燃料か
ら抽出された水素成分は、燃料電池10に送出されて燃
料電池10の前述したような運転に供される。その一
方、制御装置200は実施の形態2と同様なスイッチ、
制御弁の開閉制御を行う。
In the water heater with a power generation function according to Embodiment 3 configured as described above, the hydrogen component extracted from the raw fuel in the reformer 30 is sent to the fuel cell 10 and the fuel cell 10 described above. Such operation is performed. On the other hand, the control device 200 has the same switches as in the second embodiment,
Controls opening and closing of control valves.

【0088】但し、実施の形態3では、燃料電池制御弁
150bの代わりに改質器制御弁150cが設けられて
おり、制御装置200は、燃料電池制御弁150bの代
わりに改質器制御弁150cに開閉制御信号を送出して
改質器30に供給される原燃料の流入量を調節する。
However, in the third embodiment, a reformer control valve 150c is provided instead of the fuel cell control valve 150b, and the control device 200 replaces the fuel cell control valve 150b with the reformer control valve 150c. To control the inflow of the raw fuel supplied to the reformer 30.

【0089】従って、上記実施の形態3によれば、更に
改質器30から排出される排熱の熱エネルギーを管19
0bを介して熱交換器110bに供給し、貯湯タンク1
00中の水を加温して湯を製造しており、水素以外の燃
料を使用した場合でも湯の製造を行うことができる。
Therefore, according to the third embodiment, the heat energy of the waste heat discharged from the reformer 30 is further transferred to the pipe 19.
0b via the hot water storage tank 1
Hot water is produced by heating water in 00, and hot water can be produced even when a fuel other than hydrogen is used.

【0090】また、燃料として供給のインフラの整備が
遅れている水素に代わりに、比較的低温で改質が可能で
供給のインフラが整備されている天然ガス(メタンガス
が主成分)、プロパンガス、ガソリン等と同様な取り扱
いが可能なメタノール、ジメチルエーテル、ナフサ、灯
油等を原燃料として改質器30で改質して燃料電池10
を運転することにより、家庭用に用いた場合でも燃料電
池10の燃料供給体制が確保される。
Instead of hydrogen whose supply infrastructure is delayed as a fuel, natural gas (mainly composed of methane gas), propane gas, which can be reformed at a relatively low temperature and whose supply infrastructure is maintained, is replaced with hydrogen. The fuel cell 10 is reformed in a reformer 30 using methanol, dimethyl ether, naphtha, kerosene, or the like, which can be handled in the same manner as gasoline, as a raw fuel.
The fuel supply system of the fuel cell 10 is secured even when the fuel cell 10 is used for home use.

【0091】また、上述した形態の変形態様としては図
11に示すものも考えられる。図11に示すように、熱
交換器110a、110bをそれぞれ貯湯タンク100
の外部に設け、貯湯タンク100内の水をポンプ126
で熱交換器110a、110bに順に供給してそれぞれ
の熱交換機で加温し、貯湯タンク100上部の給湯口ヘ
湯を供給することにより、貯湯タンク100内に湯の貯
湯量が少ない不測の事態の場合には熱交換器110bか
ら直接出湯することができる。
FIG. 11 shows a modification of the above embodiment. As shown in FIG. 11, the heat exchangers 110a and 110b
Of the hot water storage tank 100 and the pump 126
By supplying the hot water to the heat exchangers 110a and 110b in sequence and heating the respective heat exchangers, and supplying hot water to the hot water supply port at the top of the hot water storage tank 100, the hot water storage amount in the hot water storage tank 100 is small. In this case, hot water can be directly discharged from the heat exchanger 110b.

【0092】また、上述した形態の変形態様としては図
12に示すものも考えられる。図12に示すように、加
温ヒーター120を貯湯タンク100の外部に設けた加
温タンク125内に配設し、貯湯タンク100内の水を
ポンプ126で加温タンク125内に供給して加温ヒー
ター120で温めて湯を製造し、貯湯タンク100上部
の給湯口ヘ湯を供給することにより、貯湯タンク100
内に湯の貯湯量が少ない不測の事態の場合には加温タン
ク125から直接出湯することができる。
FIG. 12 shows a modification of the above embodiment. As shown in FIG. 12, a heating heater 120 is provided in a heating tank 125 provided outside the hot water storage tank 100, and water in the hot water storage tank 100 is supplied to the heating tank 125 by a pump 126 to be heated. The hot water is heated by the heater 120 to produce hot water, and the hot water is supplied to a hot water supply port above the hot water storage tank 100, so that the hot water storage tank 100
In the event of an unexpected situation where the amount of hot water stored is small, the hot water can be directly discharged from the heating tank 125.

【0093】また、上述した形態の変形態様としては図
13に示すものも考えられる。図13に示すように、熱
交換器110a、110b及び加温ヒーター120を貯
湯タンク100の外部に設け(加温タンク125内に配
設した加温ヒーター120、熱交換器110a、110
b)、貯湯タンク100内の水をポンプ126で熱交換
器110a、110bに順に供給して加温して湯を製造
した後、加温タンク125内の加温ヒーター120によ
り更に加温して貯湯タンク100上部の給湯口ヘ湯を供
給することにより、貯湯タンク100内に湯の貯湯量が
ほとんど無い不測の事態の場合でも、熱交換器110
a、110bと加温ヒーター120で水を温めて湯を直
接出湯することができる。
FIG. 13 shows a modification of the above embodiment. As shown in FIG. 13, heat exchangers 110 a and 110 b and a heating heater 120 are provided outside hot water storage tank 100 (heating heater 120 disposed in heating tank 125, heat exchangers 110 a and 110
b), the water in the hot water storage tank 100 is sequentially supplied to the heat exchangers 110a and 110b by the pump 126 and heated to produce hot water, and further heated by the heating heater 120 in the heating tank 125. By supplying hot water to the hot water supply port at the upper part of the hot water storage tank 100, even in the case of an unexpected situation where the hot water storage amount in the hot water storage tank 100 is almost zero, the heat exchanger 110
The water can be directly discharged by warming the water with the heaters a and 110b and the heating heater 120.

【0094】実施の形態4.図14は実施の形態4に示
す発電機能付き温水器の説明図であって、図14にはこ
れまで説明した貯油タンク100等の図示は省略し、後
述するコントローラの構成を主に図示している。
Embodiment 4 FIG. 14 is an explanatory view of the water heater with a power generation function shown in the fourth embodiment. In FIG. 14, the illustration of the oil storage tank 100 and the like described so far is omitted, and the configuration of a controller described later is mainly shown. I have.

【0095】図14中、燃料電池10と電力計170と
の間には、燃料電池10が出力した直流電力を交流商用
電源に変換し制御装置200の出力に基づいて負荷回路
19(図14には図示せず)及び加温ヒーター120に
それぞれ供給する電力を制御するコントローラ300が
設けられている。
In FIG. 14, between the fuel cell 10 and the wattmeter 170, the DC power output from the fuel cell 10 is converted into an AC commercial power supply, and the load circuit 19 (see FIG. Are not shown) and a controller 300 for controlling electric power supplied to the heating heater 120 is provided.

【0096】ここで、コントローラ300は、燃料電池
10が出力した直流電力を交流商用電源(100V又は
200V)に変換する電力変換装置310と、制御装置
200の出力に基づいて負荷回路19に供給される電力
を制御する負荷出力制御器(第1の調節器)320と、
制御装置200の出力に基づいて加温ヒーター120に
供給される電力を制御する(スイッチ160の代わりを
なす)加温ヒーター出力制御器(第2の調節器)330
とから構成されている。
The controller 300 is supplied to the power converter 310 for converting the DC power output from the fuel cell 10 into AC commercial power (100 V or 200 V), and to the load circuit 19 based on the output of the controller 200. Load output controller (first regulator) 320 for controlling the power
Heating heater output controller (second regulator) 330 that controls the power supplied to heating heater 120 based on the output of control device 200 (instead of switch 160).
It is composed of

【0097】そして、制御装置200は、負荷出力制御
器320が負荷回路19に供給する電力と加温ヒーター
出力制御器330が加温ヒーター120に供給する電力
の和が電力変換装置310で変換された商用交流電力と
なるように、加温ヒーター出力制御器320と負荷出力
制御器330にそれぞれ制御信号を送出するようになっ
ている。
The control device 200 converts the sum of the power supplied by the load output controller 320 to the load circuit 19 and the power supplied by the heating heater output controller 330 to the heating heater 120 by the power conversion device 310. Control signals are sent to the heating heater output controller 320 and the load output controller 330 so that the commercial AC power is obtained.

【0098】即ち、制御装置200は、電力計170の
出力から負荷回路19の消費電力を把握し、これに基づ
いて負荷回路19に供給する電力を制御し、かつ電力変
換装置310で変換された商用交流電力の負荷回路19
に供給されない残りの電力が加温ヒーター120に供給
させる電力となるように負荷出力制御器320及び加温
ヒーター出力制御器330にそれぞれ出力制御信号を送
出するようになっている。
That is, the control device 200 grasps the power consumption of the load circuit 19 from the output of the wattmeter 170, controls the power supplied to the load circuit 19 based on this, and converts the power to the power circuit 310. Commercial AC power load circuit 19
An output control signal is sent to each of the load output controller 320 and the heating heater output controller 330 so that the remaining power not supplied to the heating heater 120 becomes the power to be supplied to the heating heater 120.

【0099】このように構成された実施の形態4に示す
発電機能付き温水器では、燃料電池1からの直流出力1
8は電力変換装置310により交流商用電力(100V
又は200V)に変換され、負荷出力制御装置320及
び加温ヒーター出力制御器330に供給される。
In the water heater with the power generation function according to Embodiment 4 configured as described above, the DC output 1
8 is an AC commercial power (100 V
Or 200V) and supplied to the load output control device 320 and the heating heater output controller 330.

【0100】そして、制御装置200は、貯油タンク1
00内に貯湯された湯の温度が低い場合は、電力計17
0の出力に基づいて負荷出力制御装置200に出力制御
信号を送出して負荷回路19に電力変換装置310から
供給される商用交流電力の大きさを制御すると共に、そ
の制御された電力の大きさに応じて加温ヒーター出力制
御器330に出力制御信号を送出して電力変換装置31
0から加温ヒーター120に供給される電力を調節す
る。
Then, control device 200 controls oil storage tank 1
When the temperature of the hot water stored in 00 is low, power meter 17
The output control signal is sent to the load output control device 200 based on the output of 0 to control the magnitude of the commercial AC power supplied from the power converter 310 to the load circuit 19, and the magnitude of the controlled power Sends an output control signal to the heating heater output controller 330 according to the
From 0, the power supplied to the heating heater 120 is adjusted.

【0101】ここで、制御装置200は、負荷出力制御
器320が負荷回路19に供給する電力と加温ヒーター
出力制御器330が加温ヒーター120に供給する電力
の和が電力変換装置310で変換された商用交流電力と
なるように、負荷出力制御器320と加温ヒーター出力
制御器330にそれぞれ制御信号を送出する。
Here, the control device 200 converts the sum of the power supplied by the load output controller 320 to the load circuit 19 and the power supplied by the heating heater output controller 330 to the heating heater 120 by the power conversion device 310. Control signals are sent to the load output controller 320 and the heating heater output controller 330 so that the commercial AC power is obtained.

【0102】例えば、制御装置200は、湯量計130
の出力に基づいて、制御装置200の内部メモリに予め
記憶された所望の湯温の条件を貯湯タンク100内の湯
が満たさない場合は、燃料電池制御弁150bに制御信
号を送出して燃料電池10の運転を全負荷運転又は設定
負荷運転に制御すると共に、負荷回路19の消費電力に
比し電力変換装置310で変換された商用交流電力に余
裕がある場合は、電力計170の出力に基づいて、加温
ヒーター出力制御器330に出力制御信号を送出して加
温ヒーター出力制御器330から加温ヒーター120へ
の出力を大きくして必要な湯を製造する。
For example, the control device 200 controls the water meter 130
If the hot water in the hot water storage tank 100 does not satisfy the desired hot water temperature condition previously stored in the internal memory of the control device 200 based on the output of the control device 200, a control signal is sent to the fuel cell control valve 150b to send the fuel cell 10 is controlled to full load operation or set load operation, and if there is a margin in the commercial AC power converted by the power conversion device 310 compared to the power consumption of the load circuit 19, the output of the power meter 170 is used. Then, an output control signal is sent to the heating heater output controller 330 to increase the output from the heating heater output controller 330 to the heating heater 120 to produce necessary hot water.

【0103】従って、上記実施の形態4によれば、燃料
電池10からの直流出力18が交流商用電源に変換され
て負荷回路19に供給される出力と加温ヒーター120
に供給される出力に分配し、各々必要とする出力に合わ
せて燃料電池10の運転状態を制御して電力を分配する
と共に、貯湯タンク100内に貯湯された湯の状況を監
視し、湯の消費量が製造量を上回る場合は加温ヒーター
120への通電に切り換えて(いわゆる湯製造モードに
して)湯を製造するので、燃料電池10から家庭用電力
である負荷回路19に供給される出力を得る際に、その
運転で排出された排熱の熱エネルギーを利用して家庭の
ベースエネルギーである湯を安定して供給することがで
きる。
Therefore, according to the fourth embodiment, the DC output 18 from the fuel cell 10 is converted into AC commercial power and supplied to the load circuit 19 and the heating heater 120
Of the hot water stored in the hot water storage tank 100, while controlling the operating state of the fuel cell 10 according to the required output to distribute the power. When the consumption exceeds the production, the heating is switched to the heating heater 120 (so-called hot water production mode) to produce hot water. Therefore, the output supplied from the fuel cell 10 to the load circuit 19 which is household power is output. In the case of obtaining hot water, it is possible to stably supply hot water, which is the base energy of the home, by using the heat energy of the exhaust heat discharged in the operation.

【0104】実施の形態5.夏期等の電力需要が多く湯
の需要が比較的少ない場合は、貯湯タンク100内に貯
湯された湯の温度が予め定められた温度以上に上昇して
沸騰したり、燃料電池10の冷却が不十分になる場合が
考えられる。
Embodiment 5 FIG. If the demand for electric power is large and the demand for hot water is relatively small in summer or the like, the temperature of the hot water stored in the hot water storage tank 100 rises to a predetermined temperature or more and boils, or the cooling of the fuel cell 10 becomes impossible. It may be enough.

【0105】従って、この不具合を防止するため、実施
の形態5に示す発電機能付き温水器は、図15に示すよ
うに、管190aを流れる熱媒体を冷却するための放熱
器191と、制御装置200の出力に基づいて熱媒体の
流れを熱交換器110aではなく放熱器191に切り換
えるための切換弁150dを管190aに設けた構成と
したものである。尚、実施の形態5は実施の形態4の改
良例(但し、説明の便宜上、改質器30は省略)として
説明する。
Therefore, in order to prevent this problem, the water heater with the power generation function shown in the fifth embodiment has a radiator 191 for cooling the heat medium flowing through the pipe 190a, as shown in FIG. A switching valve 150d for switching the flow of the heat medium to the heat radiator 191 instead of the heat exchanger 110a based on the output of 200 is provided in the pipe 190a. The fifth embodiment will be described as an improved example of the fourth embodiment (however, the reformer 30 is omitted for convenience of explanation).

【0106】このように構成された実施の形態5に示す
発電機能付き温水器では、実施の形態4で前述したよう
な制御装置200の内部メモリに予め記憶された所望の
温度及び量の湯の製造が通常行われる。
In the water heater with a power generation function according to the fifth embodiment configured as described above, the desired temperature and amount of hot water stored in the internal memory of control device 200 as described above in the fourth embodiment are used. Manufacturing is usually performed.

【0107】ここで、例えば、制御装置200は、湯温
計130の出力に基づいて、貯湯タンク100内の湯の
温度が、制御装置200の内部メモリに予め記憶された
所望の湯温以上に上昇して沸騰するような場合は、切換
弁150dに切換制御信号を送出する。
Here, for example, control device 200 sets the temperature of hot water in hot water storage tank 100 based on the output of hot water temperature gauge 130 to a value higher than a desired hot water temperature stored in the internal memory of control device 200 in advance. In the case of rising and boiling, a switching control signal is sent to the switching valve 150d.

【0108】そして、切換弁150dは、この切換信号
に基づいて管190b内の熱媒体の流れを熱交換器11
0aではなく放熱器191に切り換える。
Then, the switching valve 150d changes the flow of the heat medium in the pipe 190b based on the switching signal to the heat exchanger 11
Switch to radiator 191 instead of 0a.

【0109】ここで、制御装置200は、貯湯タンク1
00内の(制御装置200の内部メモリに予め記憶され
た量の)湯の温度が、制御装置200の内部メモリに予
め記憶された湯温より低下した場合は、湯温計130の
出力に基づいて切換弁150dに切換制御信号を送出す
る。
Here, control device 200 operates hot water storage tank 1
If the temperature of the hot water (in the amount previously stored in the internal memory of the control device 200) in 00 is lower than the temperature of the hot water previously stored in the internal memory of the control device 200, the output of the hot water temperature gauge 130 is used. To send a switching control signal to the switching valve 150d.

【0110】そして、切換弁150dは、この切換制御
信号に基づいて管190b内の熱媒体の流れを放熱器1
91から再び熱交換器110aに切り換える。
The switching valve 150d controls the flow of the heat medium in the pipe 190b based on the switching control signal.
Switch from 91 to the heat exchanger 110a again.

【0111】従って、上記実施の形態5によれば、例え
ば、夏期等の電力需要が多く温水需要が比較的少ない場
合に、貯温タンク100内の湯温が所望の温度以上に上
昇して貯温タンク100内に貯湯された湯の温度が沸騰
したり、燃料電池10の冷却が不十分になるという問題
を防止するため放熱器191が設置され、湯の製造が過
剰となった場合に制御装置200の出力に基づいて切換
弁150dを切り換えて、燃料電池10の運転で排出さ
れた排熱の熱エネルギーを放熱器191で放熱して電力
需要期の燃料電池10の安定した動作を保つことがで
き、燃料電池10から家庭用電力である負荷回路19に
供給される出力を得る際に、その運転で排出された排熱
の熱エネルギーを利用して家庭のベースエネルギーであ
る給湯を安定して供給することができる。
Therefore, according to the fifth embodiment, for example, when the demand for electric power is large and the demand for hot water is relatively small in summer or the like, the temperature of the hot water in the hot water storage tank 100 rises to a desired temperature or higher, and the storage temperature increases. A radiator 191 is provided to prevent the temperature of the hot water stored in the hot tank 100 from boiling or the cooling of the fuel cell 10 to be insufficient, and control is performed when the hot water production becomes excessive. The switching valve 150d is switched based on the output of the device 200, and the heat energy of the exhaust heat discharged in the operation of the fuel cell 10 is radiated by the radiator 191 to maintain the stable operation of the fuel cell 10 during the power demand period. When obtaining the output supplied from the fuel cell 10 to the load circuit 19 which is household power, the heat energy of the exhaust heat discharged in the operation is used to stabilize the hot water supply which is the base energy of the home. Offer It can be.

【0112】[0112]

【発明の効果】この発明によれば、燃料電池から家庭用
電力を得る際に、その運転で発生したエネルギーを利用
して家庭のベースエネルギーである給湯を安定して供給
することができる。
According to the present invention, when household electric power is obtained from a fuel cell, it is possible to stably supply hot water, which is the base energy of the household, by utilizing the energy generated by the operation.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】 燃料電池の説明図である。FIG. 1 is an explanatory diagram of a fuel cell.

【図2】 実施の形態1に示す発電機能付き温水器の説
明図である。
FIG. 2 is an explanatory diagram of the water heater with a power generation function shown in Embodiment 1.

【図3】 実施の形態1に示す発電機能付き温水器の説
明図である。
FIG. 3 is an explanatory diagram of the water heater with a power generation function shown in the first embodiment.

【図4】 実施の形態1に示す発電機能付き温水器の説
明図である。
FIG. 4 is an explanatory diagram of the water heater with a power generation function shown in the first embodiment.

【図5】 実施の形態1に示す発電機能付き温水器の説
明図である。
FIG. 5 is an explanatory diagram of the water heater with a power generation function shown in the first embodiment.

【図6】 実施の形態2に示す発電機能付き温水器の説
明図である。
FIG. 6 is an explanatory diagram of the water heater with a power generation function shown in the second embodiment.

【図7】 実施の形態2に示す発電機能付き温水器の説
明図である。
FIG. 7 is an explanatory diagram of a water heater with a power generation function shown in Embodiment 2.

【図8】 実施の形態2に示す発電機能付き温水器の説
明図である。
FIG. 8 is an explanatory diagram of a water heater with a power generation function shown in Embodiment 2.

【図9】 実施の形態2に示す発電機能付き温水器の説
明図である。
FIG. 9 is an explanatory diagram of a water heater with a power generation function shown in Embodiment 2.

【図10】 実施の形態3に示す発電機能付き温水器の
説明図である。
FIG. 10 is an explanatory diagram of a water heater with a power generation function shown in Embodiment 3.

【図11】 実施の形態3に示す発電機能付き温水器の
説明図である。
11 is an explanatory diagram of a water heater with a power generation function shown in Embodiment 3. FIG.

【図12】 実施の形態3に示す発電機能付き温水器の
説明図である。
FIG. 12 is an explanatory diagram of a water heater with a power generation function shown in Embodiment 3.

【図13】 実施の形態3に示す発電機能付き温水器の
説明図である。
FIG. 13 is an explanatory diagram of a water heater with a power generation function shown in Embodiment 3.

【図14】 実施の形態4に示す発電機能付き温水器の
説明図である。
FIG. 14 is an explanatory diagram of a water heater with a power generation function shown in Embodiment 4.

【図15】 実施の形態5に示す発電機能付き温水器の
説明図である。
FIG. 15 is an explanatory diagram of a water heater with a power generation function shown in Embodiment 5.

【図16】 特開昭58−34575号公報に掲載され
た従来の燃料電池発電システムの説明図である。
FIG. 16 is an explanatory diagram of a conventional fuel cell power generation system disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 58-34575.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

19 負荷回路、100 貯湯タンク、110a、11
0b 熱交換器、120 加温ヒーター、125 加温
タンク、126 ポンプ、130 湯量計、150b
燃料電池制御弁、150c 改質器制御弁、150c
切換弁、160 スイッチ、170 電力計、190
a、190b 管、200 制御装置、300 コント
ローラ、310 電力変換装置、320 負荷出力制御
器、330 加温ヒーター出力制御器。
19 load circuit, 100 hot water storage tank, 110a, 11
0b heat exchanger, 120 heating heater, 125 heating tank, 126 pump, 130 water meter, 150b
Fuel cell control valve, 150c Reformer control valve, 150c
Switching valve, 160 switch, 170 wattmeter, 190
a, 190b tube, 200 controller, 300 controller, 310 power converter, 320 load output controller, 330 heating heater output controller.

Claims (14)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 燃料電池が排出した排熱の熱エネルギー
を熱交換して湯を製造する発電機能付き温水器におい
て、製造された湯を貯える貯湯タンクと、前記貯湯タン
クに供給された水を前記燃料電池が出力した電力により
温める加温ヒーターとを備えた発電機能付き温水器。
1. A water heater having a power generation function for producing hot water by exchanging heat energy of exhaust heat discharged by a fuel cell, wherein a hot water storage tank for storing the produced hot water and water supplied to the hot water storage tank are provided. A water heater with a power generation function, comprising: a heating heater that heats with the electric power output by the fuel cell.
【請求項2】 原燃料を改質して燃料電池の運転に供さ
れる燃料を抽出する改質器と、前記貯湯タンクに供給さ
れた水との間で前記改質器が排出した排熱の熱エネルギ
ーの熱交換を行う熱交換器とをさらに備えたことを特徴
とする請求項1に記載の発電機能付き温水器。
2. The waste heat discharged by the reformer between a reformer for reforming raw fuel and extracting fuel to be used for operation of a fuel cell, and water supplied to the hot water storage tank. The water heater with a power generation function according to claim 1, further comprising a heat exchanger that performs heat exchange of the heat energy.
【請求項3】 原燃料は、メタンガス、天然ガス、プロ
パンガス、メタノール、ジメチルエーテル、ナフサ、灯
油の少なくとも1つであることを特徴とする特徴とする
請求項2に記載の発電機能付き温水器。
3. The water heater according to claim 2, wherein the raw fuel is at least one of methane gas, natural gas, propane gas, methanol, dimethyl ether, naphtha, and kerosene.
【請求項4】 燃料電池が出力した電力を交流電力に変
換する電力変換装置をさらに備えたことを特徴とする請
求項1又は2に記載の発電機能付き温水器。
4. The water heater with a power generation function according to claim 1, further comprising a power conversion device that converts power output from the fuel cell into AC power.
【請求項5】 所望の湯温及び貯湯量の温水の製造に燃
料電池の排熱の熱エネルギーの熱交換のみでは不足する
場合に、前記燃料電池が出力した電力を加温ヒーターに
供給する請求項1乃至4のいずれかに記載の発電機能付
き温水器。
5. A method for supplying electric power output from a fuel cell to a heating heater when heat exchange of exhaust heat of a fuel cell alone is insufficient for producing hot water having a desired hot water temperature and hot water storage amount. Item 5. A water heater with a power generation function according to any one of Items 1 to 4.
【請求項6】 製造された湯の温度及び貯湯量と燃料電
池が出力した電力を消費する負荷回路の消費電力と予め
定められた所望の湯温及び貯湯量との比較に基づいて前
記燃料電池の運転負荷及び加温ヒーター出力の制御を行
う制御装置をさらに備えたことを特徴する請求項1乃至
5のいずれかに記載の発電機能付き温水器。
6. The fuel cell based on a comparison between the temperature of the manufactured hot water and the amount of hot water stored therein, the power consumption of a load circuit that consumes the power output by the fuel cell, and a predetermined desired hot water temperature and hot water storage amount. The water heater with a power generation function according to any one of claims 1 to 5, further comprising a control device for controlling the operation load and the output of the heating heater.
【請求項7】 燃料電池又は改質器の少なくともいずれ
か一方が排出した排熱の熱エネルギーを放熱する放熱器
と、前記排熱の熱エネルギーの供給先を前記放熱器に切
り換える切換弁とをさらに備えたことを特徴とする請求
項1乃至6のいずれかに記載の発電機能付き温水器。
7. A radiator for radiating heat energy of exhaust heat discharged by at least one of the fuel cell and the reformer, and a switching valve for switching a supply destination of the heat energy of exhaust heat to the radiator. The water heater with a power generation function according to claim 1, further comprising:
【請求項8】 燃料電池が排出した排熱の熱エネルギー
を熱交換して湯を製造する発電機能付き温水器におい
て、製造された湯の湯温及び貯湯量を検出する検出手段
と、前記燃料電池が出力した電力を消費する負荷回路の
消費電力を計測する計測手段と、製造された湯を貯える
貯湯タンクと、前記貯湯タンクに供給された水を前記燃
料電池が出力した電力により温める加温ヒーターと、前
記燃料電池から前記加温ヒーターに供給される電力の入
切を行う開閉手段と、前記燃料電池の運転に供される燃
料の流入量を制御する燃料電池制御弁と、予め所望の湯
温及び貯湯量を記憶し、前記検出手段により検出された
湯温及び貯湯量と前記計測手段が検出した消費電力と前
記予め記憶された所望の湯温及び貯湯量との比較に基づ
いて前記開閉手段、前記燃料電池制御弁を制御する制御
装置とを備えた発電機能付き温水器。
8. A water heater with a power generation function for producing hot water by exchanging heat energy of waste heat discharged by a fuel cell, detecting means for detecting a hot water temperature and an amount of stored hot water, and the fuel Measuring means for measuring the power consumption of a load circuit that consumes the power output by the battery; a hot water storage tank for storing the manufactured hot water; and heating for heating water supplied to the hot water storage tank with the power output by the fuel cell. A heater, opening / closing means for turning on / off electric power supplied from the fuel cell to the heating heater, a fuel cell control valve for controlling an inflow amount of fuel supplied to the operation of the fuel cell, Storing the hot water temperature and the hot water storage amount, and comparing the hot water temperature and the hot water storage amount detected by the detection means with the power consumption detected by the measurement means and the previously stored desired hot water temperature and the hot water storage amount; Opening / closing means, front A water heater with a power generation function, comprising: a control device for controlling the fuel cell control valve.
【請求項9】 原燃料を改質して燃料電池の運転に供さ
れる燃料を抽出する改質器と、製造された湯を貯える貯
湯タンクと、前記貯湯タンクに供給された水との間で前
記改質器が排出した排熱の熱エネルギーの熱交換を行う
熱交換器と、燃料電池制御弁の代わりに前記改質器に供
給される前記原燃料の流入量を調節する改質器制御弁と
をさらに設け、制御装置は、前記燃料電池制御弁の代わ
りに前記改質器制御弁を制御することを特徴とする請求
項8に記載の発電機能付き温水器。
9. A reformer for reforming raw fuel to extract fuel to be used for operation of a fuel cell, a hot water storage tank for storing manufactured hot water, and a water supplied to the hot water storage tank. A heat exchanger for exchanging heat energy of waste heat discharged by the reformer, and a reformer for adjusting an inflow amount of the raw fuel supplied to the reformer instead of a fuel cell control valve. The water heater with a power generation function according to claim 8, further comprising a control valve, wherein the control device controls the reformer control valve instead of the fuel cell control valve.
【請求項10】 原燃料は、メタンガス、天然ガス、プ
ロパンガス、メタノール、ジメチルエーテル、ナフサ、
灯油の少なくとも1つであることを特徴とする特徴とす
る請求項9に記載の発電機能付き温水器。
10. The raw fuel is methane gas, natural gas, propane gas, methanol, dimethyl ether, naphtha,
The water heater with a power generation function according to claim 9, wherein the water heater is at least one of kerosene.
【請求項11】 燃料電池が出力した電力を交流電力に
変換する電力変換装置と、前記電力変換装置から負荷回
路に供給される電力を調節する第1の調節器と、開閉手
段の代わりに前記電力変換装置から加温ヒーターに供給
される電力を調節する第2の調節器とを備え、制御装置
は、前記開閉手段の代わりに前記第1及び第2の調節器
を制御することを特徴とする請求項1乃至10のいずれ
かに記載の発電機能付き温水器。
11. A power converter for converting power output from a fuel cell into AC power, a first regulator for regulating power supplied from the power converter to a load circuit, A second regulator that regulates electric power supplied from the power converter to the heating heater, wherein the controller controls the first and second regulators instead of the opening / closing means. The water heater with a power generation function according to any one of claims 1 to 10.
【請求項12】 制御装置は、予め記憶された所望の湯
温及び貯湯量の温水の製造に燃料電池が排出した排熱の
熱エネルギーの熱交換のみでは不足する場合に、前記燃
料電池が出力した電力を加温ヒーターに供給させる制御
信号を開閉手段又は第2の調節器のいずれか一方に送出
することを特徴とする請求項8乃至11のいずれかに記
載の発電機能付き温水器。
12. The control device according to claim 1, wherein said fuel cell is configured to output when the heat exchange of heat energy of exhaust heat exhausted by the fuel cell is insufficient for producing hot water having a desired hot water temperature and storage amount stored in advance. The water heater with a power generation function according to any one of claims 8 to 11, wherein a control signal for supplying the generated power to the heating heater is transmitted to one of the opening / closing means and the second regulator.
【請求項13】 燃料電池又は改質器の少なくともいず
れか一方が排出した排熱の熱エネルギーを放熱する放熱
器と、前記排熱の熱エネルギーの供給先を前記放熱器に
切り換える切換弁とをさらに備え、制御装置は、予め記
憶された所望の貯湯量の温水の温度が予め記憶された所
望の湯温を越える場合に、前記切換弁に前記排熱の熱エ
ネルギーの供給先を前記放熱器に切り換える制御を行う
ことを特徴とする請求項8乃至12に記載の発電機能付
き温水器。
13. A radiator for radiating heat energy of exhaust heat discharged by at least one of the fuel cell and the reformer, and a switching valve for switching a supply destination of the heat energy of the exhaust heat to the radiator. The control device may further include: when the temperature of the hot water having a desired stored hot water amount stored in advance exceeds the desired hot water temperature stored in advance, the control valve sends the destination of the heat energy of the exhaust heat to the radiator. The water heater with a power generation function according to any one of claims 8 to 12, wherein control is performed to switch to (i).
【請求項14】 燃料電池は、固体高分子型燃料電池で
あることを特徴とする請求項1乃至13に記載の発電機
能付き発電機能付き温水器。
14. The water heater with a power generation function according to claim 1, wherein the fuel cell is a polymer electrolyte fuel cell.
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