JP2001068125A - Fuel cell power generating system - Google Patents

Fuel cell power generating system

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JP2001068125A
JP2001068125A JP23768099A JP23768099A JP2001068125A JP 2001068125 A JP2001068125 A JP 2001068125A JP 23768099 A JP23768099 A JP 23768099A JP 23768099 A JP23768099 A JP 23768099A JP 2001068125 A JP2001068125 A JP 2001068125A
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JP
Japan
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power
fuel cell
supplied
power generation
hot water
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Pending
Application number
JP23768099A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Yasunari Okamoto
康令 岡本
Nobuki Matsui
伸樹 松井
Shuji Ikegami
周司 池上
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Daikin Industries Ltd
Original Assignee
Daikin Industries Ltd
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Filing date
Publication date
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Publication of JP2001068125A publication Critical patent/JP2001068125A/en
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24DDOMESTIC- OR SPACE-HEATING SYSTEMS, e.g. CENTRAL HEATING SYSTEMS; DOMESTIC HOT-WATER SUPPLY SYSTEMS; ELEMENTS OR COMPONENTS THEREFOR
    • F24D18/00Small-scale combined heat and power [CHP] generation systems specially adapted for domestic heating, space heating or domestic hot-water supply
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24DDOMESTIC- OR SPACE-HEATING SYSTEMS, e.g. CENTRAL HEATING SYSTEMS; DOMESTIC HOT-WATER SUPPLY SYSTEMS; ELEMENTS OR COMPONENTS THEREFOR
    • F24D2101/00Electric generators of small-scale CHP systems
    • F24D2101/30Fuel cells
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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    • Y02E60/50Fuel cells

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To prevent reverse power follow to commercial power line when consumption power is smaller than the generated power and to suppress increase in facility cost by installing an electric heater to which the generated power is supplied in a hot water tank to which waste heat is supplied. SOLUTION: A fuel cell main body 15 generates power by bonding hydrogen supplied from a CO gas removing device 14 with oxygen in compressed air supplied from an air compressor 16, and converting ions produced into charges of an anode and a cathode. The generated power is converted into AC 100 V through a DC/DC converter 3 and an inverter 4, and supplied to a house through a line breaker 5 and consumed there. Water in a storage tank 2 is heated by waste heat of a fuel cell 1 with a heating part 18a during circulation within heating pipe 18. When the consumption power in the house exceeds the generated power, power shortage is supplemented with commercial power, and when it is opposite, reverse power flow is prevented with the line breaker 5, excess power is supplied to an electric heater 21 for the storage tank 2 to heat water or hot water.

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】本発明は、燃料電池発電シス
テムに関し、特に、運転制御技術に係るものである。
The present invention relates to a fuel cell power generation system, and more particularly to an operation control technique.

【0002】[0002]

【従来の技術】一般に、家庭のエネルギー需要は、電化
製品用の電力需要、給湯や厨房用の熱需要、そして暖房
機器用の熱需要からなっている。これらの需要のうちの
電力に関し、石油、天然ガス、石炭などの燃料を燃やし
たときに出る熱エネルギーを利用する火力発電所では、
発電時に、電力量とほぼ同程度の温熱を排出し、温熱の
有効利用は図られていない。
2. Description of the Related Art In general, household energy demand consists of electricity demand for electric appliances, heat demand for hot water supply and kitchens, and heat demand for heating equipment. Regarding the power of these demands, thermal power plants that use the thermal energy generated when burning fuels such as oil, natural gas, coal,
At the time of power generation, almost the same amount of heat as the amount of electricity is emitted, and no effective use of heat is attempted.

【0003】一方、病院、学校、ビルなどの施設では、
燃料電池による発電システムの利用が進められつつある
(例えば特開平10−311564号公報参照)。燃料
電池は、水素と酸素が化合して水ができるときのエネル
ギーを電気に変換するもので、燃料である水素を供給し
続ける限り発電させることができ、燃料から電気への変
換効率も高い利点がある。そして、今後は、この燃料電
池発電システムを家庭用として普及させ、個別の住宅で
発電しながら、排出される温熱を給湯などに有効利用す
ることが期待されている。
On the other hand, in facilities such as hospitals, schools, and buildings,
The use of a power generation system by a fuel cell is being promoted (for example, see Japanese Patent Application Laid-Open No. H10-311564). Fuel cells convert the energy of hydrogen and oxygen into water when converted into electricity.The fuel cell can generate electricity as long as it continues to supply hydrogen as a fuel, and has the advantage of high conversion efficiency from fuel to electricity. There is. In the future, it is expected that this fuel cell power generation system will be widely used for home use and that the generated heat will be used effectively for hot water supply while generating power in individual houses.

【0004】燃料電池発電システムは、燃料電池により
発電した電力を単独で、または商用電力とともに使用で
きるように構成される。このシステムを家庭用に用いる
ことを考えた場合、個々の一般的な住宅では、在宅中で
あるかどうかによって電力消費量が大きく変化し、ま
た、在宅中であっても、電化製品等の電源を入れている
かどうかによってその家庭全体での電力消費量が異なる
ことから、家庭内での消費電力が発電量よりも多くなっ
た場合には、燃料電池発電システムの発電量が商用電力
で補われる一方で、消費電力が発電量よりも少なくなっ
た場合には、家庭用システムで発電した電気が商用電力
の送電側に流れる(逆潮流する)。
[0004] The fuel cell power generation system is configured so that the power generated by the fuel cell can be used alone or together with commercial power. Considering the use of this system for home use, the power consumption of individual general homes will vary greatly depending on whether or not they are at home. If the power consumption in the home exceeds the power generation, the power generated by the fuel cell power generation system is supplemented with commercial power if the power consumption in the home exceeds the power generation. On the other hand, when the power consumption becomes smaller than the power generation amount, the power generated by the home system flows to the power transmission side of the commercial power (reverse power flow).

【0005】逆潮流は防止することが好ましい。その理
由は、例えば停電等で電力会社からの給電が停止したと
きには復旧作業が行われるが、そのときに個々の家庭の
燃料電池発電システムが運転されていて(この状態を単
独運転という)逆潮流が生じると、作業の妨げとなるか
らである。
It is preferable to prevent reverse power flow. The reason is that, for example, when the power supply from the power company is stopped due to a power outage or the like, the restoration work is performed. If this occurs, the work will be hindered.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】しかし、この種のシス
テムで逆潮流を防止しようとすると、以下の2つの理由
からコストが高くなるおそれがあった。
However, if an attempt is made to prevent reverse power flow in this type of system, the cost may increase for the following two reasons.

【0007】ひとつには、逆潮流を防止するために発電
量を消費電力に合わせるように構成する場合に、燃料電
池の構成や制御が複雑になるためである。
One of the reasons is that the configuration and control of the fuel cell become complicated when the power generation amount is adjusted to the power consumption in order to prevent reverse power flow.

【0008】この点についてより具体的に説明すると、
燃料電池は、都市ガス等を改質して生成した水素と、空
気中の酸素とを直接化学反応させて発電させる装置で、
一般に燃料電池本体を通り抜けた未反応の水素を都市ガ
ス等の改質プロセスの加熱源としている。電力負荷が急
激に変化したときには、燃料電池本体の電流値を制御す
ることにより出力を負荷に合わせることが可能である
が、そうすると、発電量に合わせて水素と酸素の反応率
が変化し、改質プロセスの加熱量が変動する。
[0008] This point will be described more specifically.
Fuel cells are devices that generate electricity by directly reacting hydrogen produced by reforming city gas and the like with oxygen in the air.
Generally, unreacted hydrogen that has passed through the fuel cell body is used as a heating source for a reforming process of city gas or the like. When the power load suddenly changes, the output can be adjusted to the load by controlling the current value of the fuel cell body.However, the reaction rate of hydrogen and oxygen changes according to the amount of power generation, and The amount of heating in the quality process varies.

【0009】例えば、急激に負荷が低下した場合には燃
料電池本体の発電量が負荷に合わせて低下し、水素の反
応率(燃料利用率)が低下する一方、改質プロセスの加
熱源である未反応の水素量が増加するので、改質器等の
温度が急激に上昇し、改質器の加熱面にホットスポット
等が生じる。また、逆に負荷が急激に増大した場合に
は、燃料電池本体の水素の反応率が増大して改質プロセ
スの加熱不足を招き、改質反応が不完全な状態となる。
For example, when the load suddenly decreases, the power generation amount of the fuel cell body decreases in accordance with the load, and the reaction rate (fuel utilization rate) of hydrogen decreases, while it is a heat source of the reforming process. Since the amount of unreacted hydrogen increases, the temperature of the reformer and the like rises sharply, and hot spots and the like occur on the heating surface of the reformer. On the other hand, when the load increases sharply, the reaction rate of hydrogen in the fuel cell body increases, resulting in insufficient heating of the reforming process and an incomplete reforming reaction.

【0010】これらの電力負荷の変動の際に燃料電池本
体及び改質プロセスを安定させるためには、電力負荷に
合わせて都市ガス等の改質ガス燃料や空気量、改質用の
水流量を制御する必要が生じることから、複数のバルブ
等が必要となる。さらに、電力の制御に比べて、改質プ
ロセスの圧力や流量の制御には時間遅れを生じやすいの
で、時間遅れを短くするには検出点(センサ類等)を増
やす必要がある。このように、発電量を消費電力に対応
させるには、種々のセンサやバルブ等を用いる必要があ
ることから、機器コストが上昇し、制御面でもコスト高
となる。
In order to stabilize the fuel cell body and the reforming process when the electric power load fluctuates, the amount of reformed gas fuel such as city gas, the amount of air, and the amount of water for reforming must be adjusted in accordance with the electric power load. Since control is required, a plurality of valves and the like are required. Further, control of the pressure and flow rate of the reforming process is more likely to cause a time lag than control of the electric power, so that it is necessary to increase the number of detection points (sensors and the like) to shorten the time lag. As described above, since it is necessary to use various sensors, valves, and the like to make the generated power correspond to the power consumption, the equipment cost increases, and the cost also increases in terms of control.

【0011】一方、消費電力の変動に関係なく発電量を
一定にした場合には、消費電力が少ないと余剰電力が生
じる。このため、単独運転時にはこの余剰電力による逆
潮流が生じているかどうかを検出し、逆潮流が生じてい
れば余剰電力分の電流を遮断しなければならない。そし
て、このような検出機構や遮断機能を設けることによ
り、コストが上昇することになる。
On the other hand, when the power generation amount is kept constant irrespective of the fluctuation of the power consumption, the surplus power is generated if the power consumption is small. For this reason, at the time of isolated operation, it is necessary to detect whether or not the reverse power flow due to the surplus power is generated, and if the reverse power flow is generated, it is necessary to cut off the current corresponding to the surplus power. The provision of such a detection mechanism and a cutoff function increases costs.

【0012】以上のことから、電力負荷変動の比較的大
きな家庭などで用いる燃料電池発電システムにおいて、
逆潮流を発生させず、しかもコストを抑えることが望ま
れている。本発明は、このような問題点に鑑みて創案さ
れたものであり、その目的とするところは、燃料電池発
電システムにおいて、発電量よりも消費電力が少なくな
った場合の商用電力への逆潮流を防止し、かつコストの
上昇を抑えるようにすることである。
[0012] From the above, in a fuel cell power generation system used in a home or the like where power load fluctuation is relatively large,
It is desired that the reverse power flow does not occur and that the cost be reduced. The present invention has been made in view of such a problem, and an object of the present invention is to provide a fuel cell power generation system with a reverse power flow to commercial power when power consumption is less than power generation. And to prevent the cost from rising.

【0013】[0013]

【課題を解決するための手段】本発明は、この種のシス
テムにおいて給湯などに一般に利用される貯湯タンク内
の水を、燃料電池で発電した電力を利用して加熱できる
ようにしたものである。
According to the present invention, water in a hot water storage tank generally used for hot water supply or the like in this type of system can be heated by using electric power generated by a fuel cell. .

【0014】具体的に、本発明が講じた解決手段は、燃
料電池(1) と、該燃料電池(1) の排熱が与えられる貯湯
タンク(2) とを備え、燃料電池(1) により発電した電力
を単独で、または商用電力とともに使用できるように構
成された燃料電池発電システムを前提としている。そし
て、貯湯タンク(2) に、燃料電池(1) により発電した電
力が供給される電気ヒータ(21)を設けた構成としてい
る。
Specifically, a solution taken by the present invention is to provide a fuel cell (1) and a hot water storage tank (2) to which the exhaust heat of the fuel cell (1) is given. It is assumed that the fuel cell power generation system is configured to be able to use the generated power alone or together with commercial power. The hot water storage tank (2) is provided with an electric heater (21) to which electric power generated by the fuel cell (1) is supplied.

【0015】上記構成においては、電気ヒータ(21)を、
燃料電池(1) の発電量よりも消費電力が少ないときに余
剰電力で駆動することが好ましい。
In the above configuration, the electric heater (21) is
When the power consumption is smaller than the power generation amount of the fuel cell (1), it is preferable to drive with surplus power.

【0016】また、上記構成においては、燃料電池(1)
を、発電量が一定容量となるように制御することが好ま
しい。
In the above configuration, the fuel cell (1)
Is preferably controlled such that the amount of power generation has a constant capacity.

【0017】また、上記構成においては、電気ヒータ(2
1)に、燃料電池(1) により発電された直流電流を供給す
るように構成することが好ましい。
In the above configuration, the electric heater (2
It is preferable that the direct current generated by the fuel cell (1) be supplied to (1).

【0018】さらに、上記構成においては、電気ヒータ
(21)を、貯湯タンク(2) に設けられる凍結防止ヒータに
より構成することが好ましい。
Further, in the above configuration, the electric heater
(21) is preferably constituted by a freezing prevention heater provided in the hot water storage tank (2).

【0019】−作用−上記解決手段では、燃料電池発電
システムを設けた家庭等で、燃料電池(1) の発電量より
も消費電力が多い場合は、商用電力を組み合わせて使用
することができる。一方、燃料電池(1) の発電量よりも
消費電力の方が少ない場合は、燃料電池(1) で発電した
電力だけを家庭等で使用しながら、その余剰電力を貯湯
タンク(2) 用の電気ヒータ(21)に供給し、該余剰電力を
燃料電池(1) の排熱とともに利用しながら貯湯タンク
(2) 内の水または湯の加熱や保温を行う。
In the above-mentioned solution, in a home or the like provided with a fuel cell power generation system, when the power consumption is larger than the power generation of the fuel cell (1), commercial power can be used in combination. On the other hand, if the power consumption is smaller than the power generated by the fuel cell (1), the surplus power is used for the hot water storage tank (2) while using only the power generated by the fuel cell (1) at home, etc. The electric power is supplied to the electric heater (21), and the surplus power is used together with the exhaust heat of the fuel cell (1) to store the hot water
(2) Heat or keep the water or hot water inside.

【0020】また、燃料電池(1) の発電量を一定容量に
すると、消費電力に応じて変動する余剰電力が電気ヒー
タ(21)に供給されて、貯湯タンク(2) 内の水が加熱され
る。
When the amount of power generated by the fuel cell (1) is made constant, surplus electric power that varies according to power consumption is supplied to the electric heater (21), and the water in the hot water storage tank (2) is heated. You.

【0021】また、電気ヒータ(21)に直流電流を供給す
るように構成すると、燃料電池(1)で発電した直流の電
力が、交流に変換される前に電気ヒータ(21)に供給され
る。
When a DC current is supplied to the electric heater (21), DC power generated by the fuel cell (1) is supplied to the electric heater (21) before being converted into AC. .

【0022】[0022]

【発明の効果】上記解決手段によれば、燃料電池(1) の
発電量よりも系内の消費電力の方が少ないときに、余剰
電力を貯湯タンク(2) 用の電気ヒータ(21)に供給できる
ので、商用電力への逆潮流は発生せず、余剰電力を有効
に利用できる。また、発電量を一定にしても逆潮流を防
止するための種々の制御用機器を設ける必要がなくなる
ので、システムのコストアップを防止できる。
According to the above means, when the power consumption in the system is smaller than the power generation amount of the fuel cell (1), the surplus power is supplied to the electric heater (21) for the hot water storage tank (2). Since the power can be supplied, the reverse power flow to the commercial power does not occur, and the surplus power can be used effectively. Further, since it is not necessary to provide various control devices for preventing reverse power flow even when the amount of generated power is constant, it is possible to prevent an increase in system cost.

【0023】また、燃料電池(1) の発電量を変化させな
くても逆潮流が生じないことから、燃料電池(1) の発電
量を一定容量にすることができ、そうすることで余剰電
力を無駄なく貯湯タンク(2) 内の水の加熱に利用できる
うえに、燃料電池(1) の制御も容易となる。
Also, since no reverse power flow occurs without changing the amount of power generated by the fuel cell (1), the amount of power generated by the fuel cell (1) can be kept at a constant capacity. Not only can be used for heating the water in the hot water storage tank (2), but also the control of the fuel cell (1) becomes easy.

【0024】また、電気ヒータ(21)に直流電流を供給す
ると、交流電流を供給する場合と違って電気ヒータ(21)
の前にインバータが不要となるので、インバータによる
効率の低下を防止できる。
When a direct current is supplied to the electric heater (21), the electric heater (21) differs from the case where an alternating current is supplied.
Since the inverter is not required before the operation, a decrease in efficiency due to the inverter can be prevented.

【0025】さらに、電気ヒータ(21)を、寒冷地などで
貯湯タンク(2) に設けられる凍結防止ヒータと兼用する
と、専用の電気ヒータ(21)が不要となることからコスト
を抑えることができる。
Further, when the electric heater (21) is also used as an anti-freezing heater provided in the hot water storage tank (2) in a cold region or the like, the cost can be reduced since the dedicated electric heater (21) becomes unnecessary. .

【0026】[0026]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面に
基づいて詳細に説明する。
Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings.

【0027】図1は、本実施形態に係る燃料電池発電シ
ステムの機器構成を示すブロック図である。この燃料電
池発電システムは都市ガスを用いた家庭用のシステムと
して、図示するように、燃料電池(1) 、給湯用の貯湯タ
ンク(2) 、DC/DCコンバータ(3) 、インバータ(4)
、及び系統遮断器(5) の各機器から構成され、商用電
源(6) からの電力の引き込み線(7) と接続されている。
FIG. 1 is a block diagram showing a device configuration of the fuel cell power generation system according to this embodiment. This fuel cell power generation system is a household system using city gas, as shown in the figure, a fuel cell (1), a hot water storage tank (2), a DC / DC converter (3), and an inverter (4).
, And a system breaker (5), and is connected to a service line (7) for power from a commercial power supply (6).

【0028】燃料電池(1) は、脱硫器(11)、改質器(1
2)、変成器(13)、COガス除去器(14)、電池本体(15)、
空気圧縮機(16)、及びバーナー(17)を備えている。そし
て、都市ガスの供給源(8) に、脱硫器(11)、改質器(1
2)、変成器(13)、COガス除去器(14)、及び電池本体(1
5)が順に接続されている。また、空気圧縮機(16)は、改
質器(12)にバーナー(17)側から接続されるとともに、電
池本体(15)にも接続され、改質器(12)と電池本体(15)に
圧縮空気を供給する。電池本体(15)は、改質器(12)のバ
ーナー(17)側に接続され、改質器(12)に排ガスを送り込
む。
The fuel cell (1) includes a desulfurizer (11) and a reformer (1).
2), transformer (13), CO gas remover (14), battery body (15),
An air compressor (16) and a burner (17) are provided. Then, a desulfurizer (11) and a reformer (1)
2), transformer (13), CO gas remover (14), and battery body (1
5) are connected in order. The air compressor (16) is connected to the reformer (12) from the burner (17) side, and is also connected to the battery body (15), and the reformer (12) and the battery body (15) Supply compressed air to The battery body (15) is connected to the burner (17) side of the reformer (12), and sends exhaust gas to the reformer (12).

【0029】脱硫器(11)は、都市ガスの供給源(8) から
供給される都市ガス中の硫黄成分を取り除くように構成
されている。
The desulfurizer (11) is configured to remove a sulfur component in the city gas supplied from the city gas supply source (8).

【0030】改質器(12)は、脱硫された都市ガスと、図
示しないタンクから供給される水とをバーナー(17)で加
熱しながら反応させて、主として二酸化炭素と水素とを
含む改質ガスを生成する。より詳細には、電池本体(15)
からの排ガス(水素ガスを含むアノード排ガスと、水蒸
気及び空気を含むカソード排ガス)と、空気圧縮機(16)
からの圧縮空気とをバーナー(17)で燃焼しながら、改質
器(12)内に設けた図示しない改質触媒の存在の下で都市
ガスと水とを加熱して改質ガスを生成する。
The reformer (12) reacts the desulfurized city gas with water supplied from a tank (not shown) while heating it with a burner (17) to form a reformer mainly containing carbon dioxide and hydrogen. Generate gas. More specifically, the battery body (15)
Exhaust gas (anode exhaust gas containing hydrogen gas and cathode exhaust gas containing water vapor and air) and air compressor (16)
While heating the compressed air from the burner (17) and heating the city gas and water in the presence of a not-shown reforming catalyst provided in the reformer (12), a reformed gas is generated. .

【0031】改質ガスには一酸化炭素も含まれており、
変成器(13)は、その一酸化炭素を二酸化炭素に変成す
る。また、COガス除去器(14)は、改質ガス中に一酸化
炭素が残っていると効率が低下することから、この一酸
化炭素をさらに酸化させて除去する。
The reformed gas also contains carbon monoxide,
The transformer (13) transforms the carbon monoxide into carbon dioxide. Further, the CO gas remover (14) further oxidizes and removes the carbon monoxide since the efficiency is reduced if carbon monoxide remains in the reformed gas.

【0032】電池本体(15)は、カソードとアノードとを
有し、COガス除去器から送られる二酸化炭素と水素の
混合ガスと、空気圧縮機(16)から送られる空気中の酸素
との結合により、アノードとカソード間で電子をやりと
りする電極反応を行う。そして、水素と酸素とが結合す
るときに生じるイオンをカソード、アノードの電荷に変
えることで電力が得られる。
The battery body (15) has a cathode and an anode, and combines a mixed gas of carbon dioxide and hydrogen sent from a CO gas remover with oxygen in air sent from an air compressor (16). Thus, an electrode reaction for exchanging electrons between the anode and the cathode is performed. Then, electric power is obtained by converting ions generated when hydrogen and oxygen are combined into electric charges of the cathode and the anode.

【0033】なお、図ではこの反応によって生じる水を
廃棄するように表しているが、この水を回収して改質器
(12)に供給してもよい。
Although the figure shows that water generated by this reaction is discarded, this water is collected and reformed.
It may be supplied to (12).

【0034】貯湯タンク(2) には、燃料電池(1) の廃熱
を利用して該タンク(2) 内の水を加熱するための加熱配
管(18)が設けられ、この加熱配管(18)が燃料電池(1) 内
に配置されている。加熱配管(18)は、燃料電池(1) の排
熱が与えられる加熱部(18a)を備え、かつ、タンク(2)
内の水または湯を循環させるポンプ(18b) を備えてい
る。そして、水が加熱配管(18)内を循環する際に加熱部
(18a) を通ることで、燃料電池(1) から水に熱が与えら
れる。
The hot water storage tank (2) is provided with a heating pipe (18) for heating water in the tank (2) using waste heat of the fuel cell (1). ) Are arranged in the fuel cell (1). The heating pipe (18) includes a heating section (18a) to which the exhaust heat of the fuel cell (1) is given, and a heating pipe (18).
A pump (18b) for circulating water or hot water therein is provided. When the water circulates through the heating pipe (18),
By passing through (18a), heat is given to water from the fuel cell (1).

【0035】電池本体(15)は、出力電圧(例えばDC1
5VからDC60V程度)を直流のまま例えば140V
程度に昇圧するDC/DCコンバータ(3) 、140Vの
直流を100Vの交流に変換するインバータ(4) 、そし
て逆潮流を検出する機能を備えた系統遮断器(5) を介し
て、商用電源(6) から家庭への電力の引き込み線(7)に
接続されている。系統遮断器(5) は、逆潮流を防止する
とともに、仮に逆潮流が生じた場合には逆潮流を検出し
て電流を遮断するように構成されている。
The battery body (15) is connected to an output voltage (for example, DC1).
For example, 140 V with direct current from 5 V to DC 60 V)
Through a DC / DC converter (3) that boosts the voltage to about a level, an inverter (4) that converts 140 V DC to 100 V AC, and a system breaker (5) that has a function to detect reverse power flow. 6) is connected to the service line (7) for power to the home. The system circuit breaker (5) is configured to prevent reverse power flow and, if reverse power flow occurs, to detect reverse power flow and cut off current.

【0036】DC/DCコンバータ(3) とインバータ
(4) との間には、直流の電気ヒータ(21)が接続されてい
る。この電気ヒータ(21)は、貯湯タンク(2) に設けら
れ、該タンク(2) 内の水または湯を加熱するように構成
されている。
DC / DC converter (3) and inverter
A direct-current electric heater (21) is connected between the heater and (4). The electric heater (21) is provided in the hot water storage tank (2), and is configured to heat water or hot water in the tank (2).

【0037】この燃料電池発電システムは、家庭内での
電力消費が変動しても、常に一定の電力(例えば1K
w)で発電するように構成されている。そして、家庭内
での消費電力が発電量を超えたときは、不足分が商用電
力から補われる一方、逆に消費電力が発電量よりも少な
いときには、その余剰電力で電気ヒータ(21)が駆動され
るように構成されている。
This fuel cell power generation system always has a constant power (for example, 1K
w). When the power consumption in the home exceeds the power generation, the shortage is supplemented by the commercial power, while when the power consumption is less than the power generation, the electric heater (21) is driven by the surplus power. It is configured to be.

【0038】−運転動作− 次に、この燃料電池発電システムの発電時の動作につい
て説明する。
-Operation- Next, the operation of the fuel cell power generation system during power generation will be described.

【0039】まず、脱硫器(11)において都市ガスの硫黄
成分が取り除かれ、該ガスが改質器(12)に送られる。改
質器では、電池本体(15)からのカソード排ガス及びアノ
ード排ガスと空気圧縮機(16)からの圧縮空気とが混合さ
れ、バーナー(17)で加熱されて燃焼する。そして、改質
器(12)内に設けられた図示しない触媒の存在下で都市ガ
スと水が加熱されて反応し、主として二酸化炭素と水素
とを含む改質ガスが生成される。
First, the sulfur component of the city gas is removed in the desulfurizer (11), and the gas is sent to the reformer (12). In the reformer, the cathode exhaust gas and the anode exhaust gas from the battery body (15) and the compressed air from the air compressor (16) are mixed, heated by the burner (17) and burned. Then, the city gas and water are heated and reacted in the presence of a catalyst (not shown) provided in the reformer (12), and a reformed gas mainly containing carbon dioxide and hydrogen is generated.

【0040】この改質ガスには上述したように一酸化炭
素も含まれているが、該一酸化炭素成分は変成器(13)に
おいて減少する。さらに、COガス除去器(14)において
一酸化炭素を酸化して除去した後、二酸化炭素と水素の
混合ガスが電池本体(15)に供給される。電池本体(15)で
は、COガス除去器(14)から送られてきた水素と、空気
圧縮機(17)から送られてきた圧縮空気中の酸素とが結合
して、そのときに生じるイオンがカソードとアノードの
電荷に変えられることで電力が得られる。
Although the reformed gas contains carbon monoxide as described above, the carbon monoxide component is reduced in the shift converter (13). Further, after oxidizing and removing carbon monoxide in the CO gas remover (14), a mixed gas of carbon dioxide and hydrogen is supplied to the battery body (15). In the battery body (15), hydrogen sent from the CO gas remover (14) and oxygen in the compressed air sent from the air compressor (17) are combined, and ions generated at that time are combined. Electric power is obtained by being converted into the electric charges of the cathode and the anode.

【0041】また、貯湯タンク(2) 内の水は、加熱配管
(18)内を循環するときに、加熱部(18a) において燃料電
池(1) の排熱によって加熱される。
The water in the hot water storage tank (2) is
When circulating in (18), it is heated by the exhaust heat of the fuel cell (1) in the heating section (18a).

【0042】一方、電池本体(15)で発電された電力は、
DC/DCコンバータ(3) においてDC140Vに昇圧
され、さらにインバータ(4) においてAC100Vに変
換されてから、系統遮断器(5) を介して家庭内に供給さ
れて消費される。
On the other hand, the electric power generated by the battery body (15)
The DC / DC converter (3) boosts the voltage to 140 V DC and the inverter (4) converts it to AC 100 V, and then supplies it to the home via a system breaker (5) for consumption.

【0043】そして、家庭内での消費電力が燃料電池
(1) の発電量を超えたときは、不足分が商用電力から補
われる。また、逆に消費電力が発電量よりも少ないとき
は、系統遮断器(5) で逆潮流が防止されているので余剰
電力が貯湯タンク(2) 用の電気ヒータ(21)に供給され
る。したがって、消費電力が発電量よりも少ないとき
は、燃料電池(1) の排熱とともに電気ヒータ(21)も利用
して、貯湯タンク(2) 内の水または湯が加熱される。
The power consumption in the home is
When the amount of power generation in (1) is exceeded, the shortfall is supplemented by commercial power. On the other hand, when the power consumption is smaller than the power generation amount, the surplus power is supplied to the electric heater (21) for the hot water storage tank (2) because the reverse power flow is prevented by the system breaker (5). Therefore, when the power consumption is smaller than the amount of power generation, the water or hot water in the hot water storage tank (2) is heated by using the electric heater (21) together with the exhaust heat of the fuel cell (1).

【0044】−実施形態の効果− 本実施形態の燃料電池発電システムを設けた家庭では、
燃料電池(1) による発電量よりも消費電力が多い場合
に、商用電力を組み合わせて使用することができる一
方、燃料電池(1) の発電量よりも消費電力の方が少ない
場合には、燃料電池(1) の排熱で貯湯タンク(2) 内の水
を加熱しながら、余剰電力も利用して貯湯タンク(2) 内
の水の加熱や保温を行うことができる。このため、余剰
電力を有効に利用でき、かつ商用電力の送電線への逆潮
流を防止できる。
-Effects of Embodiment- In a home provided with the fuel cell power generation system of this embodiment,
Commercial power can be used in combination if the power consumption is higher than the power generated by the fuel cell (1), while if the power consumption is lower than the power generated by the fuel cell (1), the fuel can be used. While the water in the hot water storage tank (2) is heated by the exhaust heat of the battery (1), the water in the hot water storage tank (2) can be heated and kept warm using the surplus power. For this reason, surplus power can be used effectively and reverse power flow to the transmission line of commercial power can be prevented.

【0045】また、燃料電池(1) の発電量を変化させな
くても逆潮流を防止することができることから、燃料電
池(1) の発電量を一定容量にしているので、制御が容易
である。さらに、ガスの量を絞ったり水の量を絞ったり
して発電量を変化させるために種々のバルブや温度セン
サなどの制御用機器を設けることも必要でなくなるの
で、システムのコストアップを防止できる。
Further, since the reverse power flow can be prevented without changing the power generation amount of the fuel cell (1), the control is easy because the power generation amount of the fuel cell (1) is fixed. . Further, it is not necessary to provide control devices such as various valves and temperature sensors in order to change the amount of power generation by reducing the amount of gas or the amount of water, thereby preventing an increase in system cost. .

【0046】また、貯湯タンク(2) に直流の電気ヒータ
(21)を用いて、燃料電池(1) で発電した直流の電力を交
流に変換する前に電気ヒータ(21)に供給しているので、
直流から交流への変換による効率の低下を防止できる。
A DC electric heater is provided in the hot water storage tank (2).
Using (21), DC power generated by the fuel cell (1) is supplied to the electric heater (21) before it is converted to AC.
It is possible to prevent a decrease in efficiency due to conversion from DC to AC.

【0047】[0047]

【発明のその他の実施の形態】本発明は、上記実施形態
について、以下のような構成としてもよい。
Other Embodiments of the Invention The present invention may be configured as follows with respect to the above embodiment.

【0048】例えば、電気ヒータ(21)を、寒冷地などで
貯湯タンク(2) に設けられる凍結防止ヒータと兼用する
ことができる。そうすることにより、貯湯タンク(2) の
加熱専用の電気ヒータ(21)が不要となり、コストを抑え
ることができる。
For example, the electric heater (21) can also be used as an anti-freezing heater provided in the hot water storage tank (2) in a cold region or the like. By doing so, an electric heater (21) dedicated to heating the hot water storage tank (2) becomes unnecessary, and the cost can be reduced.

【0049】また、上記実施形態では、逆潮流の検出機
能と逆潮流があったときに電流を遮断する機能とを備え
た系統遮断器(5) を用いているが、その代わりに、単に
逆潮流の防止のみを行う逆潮流防止装置を用いてもよ
い。つまり、常に逆潮流さえ防止するようにしておけば
余剰電力が電気ヒータで消費されることから、系統遮断
器よりも簡単な構造の逆潮流防止装置を使用することが
可能となる。なお、上記実施形態では、より確かな安全
装置として系統遮断器を用いたものである。
Further, in the above embodiment, the system breaker (5) having the function of detecting the reverse power flow and the function of interrupting the current when the reverse power flow occurs is used. A reverse power flow prevention device that only prevents power flow may be used. In other words, if even the reverse power flow is always prevented, the surplus power is consumed by the electric heater, so that a reverse power flow prevention device having a simpler structure than the system circuit breaker can be used. In the above embodiment, a system breaker is used as a more reliable safety device.

【0050】また、上実施形態では、本発明の発電シス
テムを家庭に適用した例を説明したが、事務所その他、
家庭以外の場所にも適用できることは勿論である。
In the above embodiment, an example in which the power generation system of the present invention is applied to a home has been described.
Of course, it can be applied to places other than the home.

【0051】また、燃料電池(1) は、例えばアルコー
ル、リン酸、一酸化炭素など、水素以外の燃料を用いる
ものとすることも可能であり、酸化剤としては空気でな
く酸素のみを供給するようにしてもよい。
The fuel cell (1) may use a fuel other than hydrogen, such as alcohol, phosphoric acid, carbon monoxide, etc., and supply only oxygen instead of air as an oxidant. You may do so.

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

【図1】本発明の実施形態に係る燃料電池発電システム
の機器構成を示すブロック図である。
FIG. 1 is a block diagram showing a device configuration of a fuel cell power generation system according to an embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

(1) 燃料電池 (2) 貯湯タンク (3) DC/DCコンバータ (4) インバータ (5) 系統遮断器 (6) 商用電源 (7) 電力引き込み線 (8) 都市ガス供給源 (11) 脱硫器 (12) 改質器 (13) 変成器 (14) COガス除去器 (15) 電池本体 (16) 空気圧縮機 (17) バーナー (18) 加熱配管 (18a) 加熱部 (18b) ポンプ (21) 電気ヒータ (1) Fuel cell (2) Hot water storage tank (3) DC / DC converter (4) Inverter (5) System breaker (6) Commercial power supply (7) Power service line (8) City gas supply source (11) Desulfurizer (12) Reformer (13) Transformer (14) CO gas remover (15) Battery (16) Air compressor (17) Burner (18) Heating pipe (18a) Heating section (18b) Pump (21) Electric heater

フロントページの続き (72)発明者 池上 周司 大阪府堺市金岡町1304番地 ダイキン工業 株式会社堺製作所金岡工場内 Fターム(参考) 5H027 AA02 BA01 BA16 BA19 DD06 KK52 MM21 MM26 Continued on the front page (72) Inventor Shuji Ikegami 1304 Kanaokacho, Sakai-shi, Osaka Daikin Industries, Ltd. Sakai Seisakusho Kanaoka Factory F-term (reference) 5H027 AA02 BA01 BA16 BA19 DD06 KK52 MM21 MM26

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 燃料電池(1) と、該燃料電池(1) の排熱
が与えられる貯湯タンク(2) とを備え、燃料電池(1) に
より発電した電力を単独で、または商用電力とともに使
用できるように構成された燃料電池発電システムであっ
て、 貯湯タンク(2) には、燃料電池(1) により発電した電力
が供給される電気ヒータ(21)が設けられている燃料電池
発電システム。
A fuel cell (1) and a hot water storage tank (2) to which exhaust heat of the fuel cell (1) is given, wherein electric power generated by the fuel cell (1) is used alone or together with commercial electric power. A fuel cell power generation system configured to be usable, wherein a hot water storage tank (2) is provided with an electric heater (21) supplied with electric power generated by the fuel cell (1). .
【請求項2】 電気ヒータ(21)は、燃料電池(1) の発電
量よりも消費電力が少ないときに余剰電力が供給されて
駆動される請求項1記載の燃料電池発電システム。
2. The fuel cell power generation system according to claim 1, wherein the electric heater is driven by supplying surplus power when the power consumption is smaller than the power generation of the fuel cell.
【請求項3】 燃料電池(1) は、発電量が一定容量とな
るように制御される請求項1または2記載の燃料電池発
電システム。
3. The fuel cell power generation system according to claim 1, wherein the fuel cell (1) is controlled so that the amount of power generation is constant.
【請求項4】 電気ヒータ(21)には、燃料電池(1) によ
り発電された直流電流が供給される請求項1ないし3の
何れか1記載の燃料電池発電システム。
4. The fuel cell power generation system according to claim 1, wherein a direct current generated by the fuel cell is supplied to the electric heater.
【請求項5】 電気ヒータ(21)は、貯湯タンク(2) に設
けられる凍結防止ヒータにより構成されている請求項1
ないし4の何れか1記載の燃料電池発電システム。
5. The electric heater (21) is constituted by an anti-freezing heater provided in the hot water storage tank (2).
5. The fuel cell power generation system according to any one of items 4 to 4.
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Cited By (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002329518A (en) * 2001-04-27 2002-11-15 Toshiba Corp Fuel cell power generating system
JP2006012656A (en) * 2004-06-28 2006-01-12 Aisin Seiki Co Ltd Fuel cell system
JP2006528416A (en) * 2003-04-15 2006-12-14 エイデスヴィク エーエス Buffer / converter / disposal system between fuel cell and process
JP2008079444A (en) * 2006-09-22 2008-04-03 Matsushita Electric Ind Co Ltd Power generating device and cogeneration system equipped with the same
JP2008135269A (en) * 2006-11-28 2008-06-12 Kyocera Corp Breaker device and fuel cell system
EP1933442A2 (en) 2006-12-14 2008-06-18 OMRON Corporation, a corporation of Japan Fuel cell system
JP2008228543A (en) * 2007-03-16 2008-09-25 Mitsubishi Heavy Ind Ltd Cogeneration apparatus
JP2010067616A (en) * 2009-11-18 2010-03-25 Eneos Celltech Co Ltd Fuel cell system
WO2011099280A1 (en) 2010-02-09 2011-08-18 パナソニック株式会社 Power conversion device and fuel cell system provided therewith
JP2012234708A (en) * 2011-04-29 2012-11-29 Noritz Corp Waste-heat recovery apparatus
US20130171533A1 (en) * 2010-08-25 2013-07-04 Convion Oy Method and arrangement to control operating conditions in fuel cell device
WO2013179661A1 (en) 2012-06-01 2013-12-05 パナソニック株式会社 Fuel-cell system, method for controlling same, and storage-cell system
EP4095443A1 (en) * 2021-05-25 2022-11-30 GreenAge AG Energy conversion device with a fuel cell unit

Cited By (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4509417B2 (en) * 2001-04-27 2010-07-21 株式会社東芝 Fuel cell power generation system
JP2002329518A (en) * 2001-04-27 2002-11-15 Toshiba Corp Fuel cell power generating system
JP2006528416A (en) * 2003-04-15 2006-12-14 エイデスヴィク エーエス Buffer / converter / disposal system between fuel cell and process
JP2006012656A (en) * 2004-06-28 2006-01-12 Aisin Seiki Co Ltd Fuel cell system
JP4516362B2 (en) * 2004-06-28 2010-08-04 アイシン精機株式会社 Fuel cell system
JP2008079444A (en) * 2006-09-22 2008-04-03 Matsushita Electric Ind Co Ltd Power generating device and cogeneration system equipped with the same
JP2008135269A (en) * 2006-11-28 2008-06-12 Kyocera Corp Breaker device and fuel cell system
EP1933442A2 (en) 2006-12-14 2008-06-18 OMRON Corporation, a corporation of Japan Fuel cell system
US7976996B2 (en) 2006-12-14 2011-07-12 Omron Corporation Fuel cell system
JP2008228543A (en) * 2007-03-16 2008-09-25 Mitsubishi Heavy Ind Ltd Cogeneration apparatus
JP2010067616A (en) * 2009-11-18 2010-03-25 Eneos Celltech Co Ltd Fuel cell system
WO2011099280A1 (en) 2010-02-09 2011-08-18 パナソニック株式会社 Power conversion device and fuel cell system provided therewith
US8625318B2 (en) 2010-02-09 2014-01-07 Panasonic Corporation Power converter and fuel cell system including the same
US20130171533A1 (en) * 2010-08-25 2013-07-04 Convion Oy Method and arrangement to control operating conditions in fuel cell device
US9478814B2 (en) * 2010-08-25 2016-10-25 Convion Oy Method and arrangement to control operating conditions in fuel cell device
JP2012234708A (en) * 2011-04-29 2012-11-29 Noritz Corp Waste-heat recovery apparatus
WO2013179661A1 (en) 2012-06-01 2013-12-05 パナソニック株式会社 Fuel-cell system, method for controlling same, and storage-cell system
US9711988B2 (en) 2012-06-01 2017-07-18 Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. Fuel cell system, method for controlling fuel cell system, and storage battery system
EP4095443A1 (en) * 2021-05-25 2022-11-30 GreenAge AG Energy conversion device with a fuel cell unit

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