JP2001325982A - 燃料電池装置と給湯装置のコンバインシステム - Google Patents
燃料電池装置と給湯装置のコンバインシステムInfo
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- H01M8/04156—Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration of gaseous reactants with simultaneous supply or evacuation of electrolyte; Humidifying or dehumidifying with product water removal
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 燃料電池のより適正な運転と給湯装置のより
適正な運転との両立を図ると共に熱効率や資源の利用効
率を高くする。 【解決手段】 燃料電池３４からの排ガスと貯湯槽４２
の水とを熱交換器５０により熱交換して、排ガスの冷却
に伴って生じる凝縮水を凝縮水タンク５１に回収すると
共に貯湯槽４２に湯を貯蔵する。循環流路５４には、凝
縮水タンク５１の水位が低いほど、貯湯槽４２の湯温Ｔ
が低いほど、給湯量Ｑが大きいほど大きな循環流量とな
るよう貯湯槽４２の水（湯）を循環させる。そして、熱
交換器５０での熱交換が十分に行なうことができない状
態のときには、循環流路５４にラジエータ５６を取り込
んで貯湯槽４２の水を冷却して用いる。この結果、燃料
電池や給湯装置をより適正に運転できると共に熱効率や
資源の利用効率を高くすることができる。
適正な運転との両立を図ると共に熱効率や資源の利用効
率を高くする。 【解決手段】 燃料電池３４からの排ガスと貯湯槽４２
の水とを熱交換器５０により熱交換して、排ガスの冷却
に伴って生じる凝縮水を凝縮水タンク５１に回収すると
共に貯湯槽４２に湯を貯蔵する。循環流路５４には、凝
縮水タンク５１の水位が低いほど、貯湯槽４２の湯温Ｔ
が低いほど、給湯量Ｑが大きいほど大きな循環流量とな
るよう貯湯槽４２の水（湯）を循環させる。そして、熱
交換器５０での熱交換が十分に行なうことができない状
態のときには、循環流路５４にラジエータ５６を取り込
んで貯湯槽４２の水を冷却して用いる。この結果、燃料
電池や給湯装置をより適正に運転できると共に熱効率や
資源の利用効率を高くすることができる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、燃料電池装置と給
湯装置のコンバインシステムに関し、詳しくは、燃料電
池を備える燃料電池装置と貯湯槽を備える給湯装置との
コンバインシステムに関する。
湯装置のコンバインシステムに関し、詳しくは、燃料電
池を備える燃料電池装置と貯湯槽を備える給湯装置との
コンバインシステムに関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、この種の燃料電池装置と給湯装置
のコンバインシステムとしては、燃料電池からの排ガス
と熱交換により加温された水を給湯として用いるものが
提案されている（例えば、特開平７−２２０７４５号公
報など）。システムでは、燃料電池からの排ガスと熱交
換により加温された水を燃焼ガスとの熱交換により更に
高温の水として給湯している。
のコンバインシステムとしては、燃料電池からの排ガス
と熱交換により加温された水を給湯として用いるものが
提案されている（例えば、特開平７−２２０７４５号公
報など）。システムでは、燃料電池からの排ガスと熱交
換により加温された水を燃焼ガスとの熱交換により更に
高温の水として給湯している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、こうし
た燃料電池装置と給湯装置のコンバインシステムでは、
熱効率や資源の利用効率が低い。このシステムでは、炭
化水素系の燃料を燃料電池に供給する水素リッチな燃料
ガスに改質する改質器に熱交換により得られた温水を蒸
気化して供給しているものの、その水は改質用水とし
て、別途外部から供給されており、発電に伴って燃料電
池で生成される水は、燃料電池からの排ガスと共に放出
されてしまう。こうした生成水の排出は、資源の利用効
率を低下させると共に熱効率も低下させてしまう。
た燃料電池装置と給湯装置のコンバインシステムでは、
熱効率や資源の利用効率が低い。このシステムでは、炭
化水素系の燃料を燃料電池に供給する水素リッチな燃料
ガスに改質する改質器に熱交換により得られた温水を蒸
気化して供給しているものの、その水は改質用水とし
て、別途外部から供給されており、発電に伴って燃料電
池で生成される水は、燃料電池からの排ガスと共に放出
されてしまう。こうした生成水の排出は、資源の利用効
率を低下させると共に熱効率も低下させてしまう。
【０００４】また、上述の燃料電池装置と給湯装置のコ
ンバインシステムでは、燃料電池装置や給湯装置が適正
に運転されない場合も生じる。燃料電池は、負荷状態や
その温度状態に基づいて運転制御が必要である一方、給
湯装置は、給湯量や求められる給湯温度に基づいて運転
制御が必要である。このため、燃料電池の運転を中心に
制御すれば給湯装置の運転制御が適正に行なえなくなる
場合を生じ、給湯装置の運転を中心に制御すれば燃料電
池の運転制御が適正に行なえなくなる場合を生じてしま
う。
ンバインシステムでは、燃料電池装置や給湯装置が適正
に運転されない場合も生じる。燃料電池は、負荷状態や
その温度状態に基づいて運転制御が必要である一方、給
湯装置は、給湯量や求められる給湯温度に基づいて運転
制御が必要である。このため、燃料電池の運転を中心に
制御すれば給湯装置の運転制御が適正に行なえなくなる
場合を生じ、給湯装置の運転を中心に制御すれば燃料電
池の運転制御が適正に行なえなくなる場合を生じてしま
う。
【０００５】本発明の燃料電池装置と給湯装置のコンバ
インシステムは、システムの熱効率を向上させることを
目的の一つとする。また、本発明の燃料電池装置と給湯
装置のコンバインシステムは、システムにおける資源の
利用効率を高くすることを目的の一つとする。さらに、
本発明の燃料電池装置と給湯装置のコンバインシステム
は、燃料電池のより適正な運転と給湯装置のより適正な
運転との両立を図ることを目的の一つとする。
インシステムは、システムの熱効率を向上させることを
目的の一つとする。また、本発明の燃料電池装置と給湯
装置のコンバインシステムは、システムにおける資源の
利用効率を高くすることを目的の一つとする。さらに、
本発明の燃料電池装置と給湯装置のコンバインシステム
は、燃料電池のより適正な運転と給湯装置のより適正な
運転との両立を図ることを目的の一つとする。
【０００６】
【課題を解決するための手段およびその作用・効果】本
発明の燃料電池装置と給湯装置のコンバインシステム
は、上述の目的の少なくとも一部を達成するために以下
の手段を採った。
発明の燃料電池装置と給湯装置のコンバインシステム
は、上述の目的の少なくとも一部を達成するために以下
の手段を採った。
【０００７】本発明の燃料電池装置と給湯装置のコンバ
インシステムは、燃料電池を備える燃料電池装置と貯湯
槽を備える給湯装置とのコンバインシステムであって、
前記燃料電池からの排ガスの流路をなす排ガス流と前記
貯湯槽からの水の流路をなす水流路とを熱交換可能に備
え、前記燃料電池からの排ガス中に含まれる水を凝縮可
能な熱交換手段と、該熱交換手段による凝縮により得ら
れた水を前記燃料電池装置の運転に必要な水として貯蔵
する凝縮水貯蔵手段とを備えることを要旨とする。
インシステムは、燃料電池を備える燃料電池装置と貯湯
槽を備える給湯装置とのコンバインシステムであって、
前記燃料電池からの排ガスの流路をなす排ガス流と前記
貯湯槽からの水の流路をなす水流路とを熱交換可能に備
え、前記燃料電池からの排ガス中に含まれる水を凝縮可
能な熱交換手段と、該熱交換手段による凝縮により得ら
れた水を前記燃料電池装置の運転に必要な水として貯蔵
する凝縮水貯蔵手段とを備えることを要旨とする。
【０００８】この本発明の燃料電池装置と給湯装置のコ
ンバインシステムでは、熱交換手段による凝縮により得
られた水を燃料電池装置の運転に必要な水として貯蔵す
るから、資源の利用効率を向上させることができる。も
とより、燃料電池からの排ガスの熱を用いて水を加温
し、その水を給湯装置からの給湯に使用することができ
る。
ンバインシステムでは、熱交換手段による凝縮により得
られた水を燃料電池装置の運転に必要な水として貯蔵す
るから、資源の利用効率を向上させることができる。も
とより、燃料電池からの排ガスの熱を用いて水を加温
し、その水を給湯装置からの給湯に使用することができ
る。
【０００９】こうした本発明の燃料電池装置と給湯装置
のコンバインシステムにおいて、前記凝縮水貯蔵手段に
おける水の貯蔵量を検出する貯蔵量検出手段と、該検出
された水の貯蔵量に基づいて前記熱交換手段の水流路へ
供給される水の流量を制御する第１水量制御手段とを備
えるものとすることもできる。こうすれば、熱交換手段
による排ガス中の水の凝縮、即ち燃料電池装置の運転に
必要な水の量を制御することができる。この態様の本発
明の燃料電池装置と給湯装置のコンバインシステムにお
いて、前記第１水量制御手段は、前記検出された水の貯
蔵量が多いほど前記熱交換手段の水流路へ供給される水
の流量が小さくなるよう制御する手段であるものとする
こともできる。
のコンバインシステムにおいて、前記凝縮水貯蔵手段に
おける水の貯蔵量を検出する貯蔵量検出手段と、該検出
された水の貯蔵量に基づいて前記熱交換手段の水流路へ
供給される水の流量を制御する第１水量制御手段とを備
えるものとすることもできる。こうすれば、熱交換手段
による排ガス中の水の凝縮、即ち燃料電池装置の運転に
必要な水の量を制御することができる。この態様の本発
明の燃料電池装置と給湯装置のコンバインシステムにお
いて、前記第１水量制御手段は、前記検出された水の貯
蔵量が多いほど前記熱交換手段の水流路へ供給される水
の流量が小さくなるよう制御する手段であるものとする
こともできる。
【００１０】また、本発明の燃料電池装置と給湯装置の
コンバインシステムにおいて、前記給湯装置における給
湯量を検出する給湯量検出手段と、該検出された給湯量
に基づいて前記熱交換手段の水流路へ供給される水の流
量を制御する第２水量制御手段とを備えるものとするこ
ともできる。こうすれば、熱交換手段における熱交換を
給湯装置からの給湯量に応じたものとすることができ
る。この態様の本発明の燃料電池装置と給湯装置のコン
バインシステムにおいて、前記第２水量制御手段は、前
記検出された給湯量が多いほど前記熱交換手段の水流路
へ供給される水の流量が大きくなるよう制御する手段で
あるものとすることもできる。
コンバインシステムにおいて、前記給湯装置における給
湯量を検出する給湯量検出手段と、該検出された給湯量
に基づいて前記熱交換手段の水流路へ供給される水の流
量を制御する第２水量制御手段とを備えるものとするこ
ともできる。こうすれば、熱交換手段における熱交換を
給湯装置からの給湯量に応じたものとすることができ
る。この態様の本発明の燃料電池装置と給湯装置のコン
バインシステムにおいて、前記第２水量制御手段は、前
記検出された給湯量が多いほど前記熱交換手段の水流路
へ供給される水の流量が大きくなるよう制御する手段で
あるものとすることもできる。
【００１１】さらに、本発明の燃料電池装置と給湯装置
のコンバインシステムにおいて、前記貯湯槽に貯湯され
ている水の温度を検出する水温検出手段と、該検出され
た水の温度に基づいて前記熱交換手段の水流路へ供給さ
れる水の流量を制御する第３水量制御手段とを備えるも
のとすることもできる。こうすれば、貯湯槽に貯湯され
ている水の温度を制御することができる。この態様の本
発明の燃料電池装置と給湯装置のコンバインシステムに
おいて、前記第３水量制御手段は、前記検出された水の
温度が高いほど前記熱交換手段の水流路へ供給される水
の流量が小さくなるよう制御する手段であるものとする
こともできる。
のコンバインシステムにおいて、前記貯湯槽に貯湯され
ている水の温度を検出する水温検出手段と、該検出され
た水の温度に基づいて前記熱交換手段の水流路へ供給さ
れる水の流量を制御する第３水量制御手段とを備えるも
のとすることもできる。こうすれば、貯湯槽に貯湯され
ている水の温度を制御することができる。この態様の本
発明の燃料電池装置と給湯装置のコンバインシステムに
おいて、前記第３水量制御手段は、前記検出された水の
温度が高いほど前記熱交換手段の水流路へ供給される水
の流量が小さくなるよう制御する手段であるものとする
こともできる。
【００１２】あるいは、本発明の燃料電池装置と給湯装
置のコンバインシステムにおいて、前記貯湯槽から前記
熱交換手段に供給される水を冷却可能な水冷却手段を備
えるものとすることもできる。こうすれば、熱交換手段
における熱交換を制御することができる。この態様の本
発明の燃料電池装置と給湯装置のコンバインシステムに
おいて、前記貯湯槽の水の温度が所定温度以上であるか
を検出する所定温度検出手段と、該所定温度検出手段に
より所定温度以上と検出されたとき、前記貯湯槽から前
記熱交換手段に供給される水が冷却されるよう水冷却手
段を制御する第１冷却制御手段とを備えるものとするこ
ともできる。こうすれば、熱交換手段により排ガスを十
分に冷却することができる。また、これらの態様の本発
明の燃料電池装置と給湯装置のコンバインシステムにお
いて、前記凝縮水貯蔵手段における水の貯蔵量が所定貯
蔵量以下であるかを検出する所定貯蔵量検出手段と、該
所定貯蔵量検出手段により所定貯蔵量以下と検出された
とき、前記貯湯槽から前記熱交換手段に供給される水が
冷却されるよう水冷却手段を制御する第２冷却制御手段
とを備えるものとすることもできる。こうすれば、熱交
換手段でより多くの水を凝縮させて凝縮水貯蔵手段に貯
蔵する水の貯蔵量を増やすことができる。
置のコンバインシステムにおいて、前記貯湯槽から前記
熱交換手段に供給される水を冷却可能な水冷却手段を備
えるものとすることもできる。こうすれば、熱交換手段
における熱交換を制御することができる。この態様の本
発明の燃料電池装置と給湯装置のコンバインシステムに
おいて、前記貯湯槽の水の温度が所定温度以上であるか
を検出する所定温度検出手段と、該所定温度検出手段に
より所定温度以上と検出されたとき、前記貯湯槽から前
記熱交換手段に供給される水が冷却されるよう水冷却手
段を制御する第１冷却制御手段とを備えるものとするこ
ともできる。こうすれば、熱交換手段により排ガスを十
分に冷却することができる。また、これらの態様の本発
明の燃料電池装置と給湯装置のコンバインシステムにお
いて、前記凝縮水貯蔵手段における水の貯蔵量が所定貯
蔵量以下であるかを検出する所定貯蔵量検出手段と、該
所定貯蔵量検出手段により所定貯蔵量以下と検出された
とき、前記貯湯槽から前記熱交換手段に供給される水が
冷却されるよう水冷却手段を制御する第２冷却制御手段
とを備えるものとすることもできる。こうすれば、熱交
換手段でより多くの水を凝縮させて凝縮水貯蔵手段に貯
蔵する水の貯蔵量を増やすことができる。
【００１３】また、本発明の燃料電池装置と給湯装置の
コンバインシステムにおいて、前記燃料電池装置は、前
記凝縮水貯蔵手段から水の供給を受け前記燃料電池に供
給するガスを加湿する加湿手段を備えるものとすること
もできるし、前記凝縮水貯蔵手段から水の供給を受け炭
化水素系の燃料を前記燃料電池に供給する水素リッチな
燃料ガスに改質する燃料改質手段を備えるものとするこ
ともできる。
コンバインシステムにおいて、前記燃料電池装置は、前
記凝縮水貯蔵手段から水の供給を受け前記燃料電池に供
給するガスを加湿する加湿手段を備えるものとすること
もできるし、前記凝縮水貯蔵手段から水の供給を受け炭
化水素系の燃料を前記燃料電池に供給する水素リッチな
燃料ガスに改質する燃料改質手段を備えるものとするこ
ともできる。
【００１４】
【発明の実施の形態】次に、本発明の実施の形態を実施
例を用いて説明する。図１は、本発明の一実施例である
燃料電池装置と給湯装置のコンバインシステム２０の構
成の概略を示す構成図である。燃料電池装置と給湯装置
のコンバインシステム２０は、図示するように、燃料電
池装置３０と、給湯装置４０と、燃料電池装置３０と給
湯装置４０との間で熱交換を行なう熱交換器５０と、装
置全体をコントロールする電子制御ユニット６０とを備
える。
例を用いて説明する。図１は、本発明の一実施例である
燃料電池装置と給湯装置のコンバインシステム２０の構
成の概略を示す構成図である。燃料電池装置と給湯装置
のコンバインシステム２０は、図示するように、燃料電
池装置３０と、給湯装置４０と、燃料電池装置３０と給
湯装置４０との間で熱交換を行なう熱交換器５０と、装
置全体をコントロールする電子制御ユニット６０とを備
える。
【００１５】燃料電池装置３０は、炭化水素系の燃料を
水蒸気改質反応により水素リッチな燃料ガスに改質する
改質器３２と、改質器３２からの燃料ガスと空気との供
給を受けて発電する燃料電池３４とを備える。なお、炭
化水素系の燃料としては、例えばメタンやエタンなどの
飽和炭化水素やエチレンやプロピレンなどの不飽和炭化
水素，メタノールやエタノールなどのアルコール類など
が含まれる。また、燃料電池３４としては、例えば固体
電解質型の燃料電池などが含まれる。
水蒸気改質反応により水素リッチな燃料ガスに改質する
改質器３２と、改質器３２からの燃料ガスと空気との供
給を受けて発電する燃料電池３４とを備える。なお、炭
化水素系の燃料としては、例えばメタンやエタンなどの
飽和炭化水素やエチレンやプロピレンなどの不飽和炭化
水素，メタノールやエタノールなどのアルコール類など
が含まれる。また、燃料電池３４としては、例えば固体
電解質型の燃料電池などが含まれる。
【００１６】給湯装置４０は、湯を貯蔵する貯湯槽４２
を備え、貯湯槽４２に取り付けられた水位計４３により
検出される水位が所定のローレベルになったときにハイ
レベルになるまで水道水が供給されるようになってい
る。
を備え、貯湯槽４２に取り付けられた水位計４３により
検出される水位が所定のローレベルになったときにハイ
レベルになるまで水道水が供給されるようになってい
る。
【００１７】熱交換器５０は、燃料電池３４からのアノ
ード側およびカソード側の排ガスと貯湯槽４２からの水
（湯）との熱交換により、排ガスを冷却すると共に水を
加温する。この熱交換器５０は、排ガスに対しては凝縮
器として機能し、排ガスの冷却の際に生じる凝縮水を凝
縮水タンク５１に回収する。こうして凝縮水タンク５１
に回収された凝縮水は、水ポンプ５３により改質器３２
に送られて炭化水素系の燃料を水蒸気改質する際の水と
して用いられたり、燃料電池３４に供給する燃料ガスや
空気を加湿する水として用いられる。
ード側およびカソード側の排ガスと貯湯槽４２からの水
（湯）との熱交換により、排ガスを冷却すると共に水を
加温する。この熱交換器５０は、排ガスに対しては凝縮
器として機能し、排ガスの冷却の際に生じる凝縮水を凝
縮水タンク５１に回収する。こうして凝縮水タンク５１
に回収された凝縮水は、水ポンプ５３により改質器３２
に送られて炭化水素系の燃料を水蒸気改質する際の水と
して用いられたり、燃料電池３４に供給する燃料ガスや
空気を加湿する水として用いられる。
【００１８】熱交換器５０には、循環流路５４により貯
湯槽４２の水が供給されるようになっており、循環流路
５４には、貯湯槽４２の水を「大」「中」「小」の三段
階の流量として圧送する循環ポンプ５５と、貯湯槽４２
からの水を外気により冷却するラジエータ５６が設けら
れている。なお、ラジエータ５６は、三方弁５８により
循環流路５４に取り入れられたり、循環流路５４から切
り離されたりできるようになっている。
湯槽４２の水が供給されるようになっており、循環流路
５４には、貯湯槽４２の水を「大」「中」「小」の三段
階の流量として圧送する循環ポンプ５５と、貯湯槽４２
からの水を外気により冷却するラジエータ５６が設けら
れている。なお、ラジエータ５６は、三方弁５８により
循環流路５４に取り入れられたり、循環流路５４から切
り離されたりできるようになっている。
【００１９】電子制御ユニット６０は、ＣＰＵ６２を中
心とするマイクロプロセッサとして構成されており、処
理プログラムを記憶したＲＯＭ６４と、一時的にデータ
を記憶するＲＡＭ６６と、入出力ポート（図示せず）と
を備える。この電子制御ユニット６０には、貯湯槽４２
に取り付けられた水位計４３からの水位や貯湯槽４２に
取り付けられた温度センサ４４からの湯温Ｔ，給湯配管
に取り付けられた流量計４５からの給湯量Ｑ，凝縮水タ
ンク５１に取り付けられた水位計５２からの水位Ｈｗな
どが入力ポートを介して入力されている。また、電子制
御ユニット６０からは、水ポンプ５３や循環ポンプ５５
への駆動信号や三方弁５８のアクチュエータ５９への駆
動信号などが出力ポートを介して出力されている。
心とするマイクロプロセッサとして構成されており、処
理プログラムを記憶したＲＯＭ６４と、一時的にデータ
を記憶するＲＡＭ６６と、入出力ポート（図示せず）と
を備える。この電子制御ユニット６０には、貯湯槽４２
に取り付けられた水位計４３からの水位や貯湯槽４２に
取り付けられた温度センサ４４からの湯温Ｔ，給湯配管
に取り付けられた流量計４５からの給湯量Ｑ，凝縮水タ
ンク５１に取り付けられた水位計５２からの水位Ｈｗな
どが入力ポートを介して入力されている。また、電子制
御ユニット６０からは、水ポンプ５３や循環ポンプ５５
への駆動信号や三方弁５８のアクチュエータ５９への駆
動信号などが出力ポートを介して出力されている。
【００２０】次に、こうして構成された実施例の燃料電
池装置と給湯装置のコンバインシステム２０の動作、特
に循環ポンプ５５による循環流量の制御とラジエータ５
６の循環流路５４への取り込みおよび切り離しの制御に
ついて説明する。図２は、実施例の燃料電池装置と給湯
装置のコンバインシステム２０の電子制御ユニット６０
により実行される循環流量制御ルーチンの一例を示すフ
ローチャートである。このルーチンは、所定時間毎（例
えば、１秒毎）に繰り返し実行されている。
池装置と給湯装置のコンバインシステム２０の動作、特
に循環ポンプ５５による循環流量の制御とラジエータ５
６の循環流路５４への取り込みおよび切り離しの制御に
ついて説明する。図２は、実施例の燃料電池装置と給湯
装置のコンバインシステム２０の電子制御ユニット６０
により実行される循環流量制御ルーチンの一例を示すフ
ローチャートである。このルーチンは、所定時間毎（例
えば、１秒毎）に繰り返し実行されている。
【００２１】この循環流量制御ルーチンが実行される
と、電子制御ユニット６０のＣＰＵ６２は、まず、凝縮
水タンク５１に取り付けられた水位計５２からの水位Ｈ
ｗと貯湯槽４２に取り付けられた温度センサ４４からの
湯温Ｔと給湯配管に取り付けられた流量計４５からの給
湯量Ｑを読み込む処理を実行する（ステップＳ１０
０）。そして、読み込んだ凝縮水の水位Ｈｗを閾値Ｈ１
と閾値Ｈ２とにより設定される所定範囲内にあるか否か
を判定する（ステップＳ１０２）。ここで、閾値Ｈ１と
閾値Ｈ２とにより設定される所定範囲は、凝縮水タンク
５１の水位として適正な範囲として判定するためのもの
であり、凝縮水タンク５１の容量などにより定められ
る。水位Ｈｗが閾値Ｈ１未満のときには、凝縮水を回収
するよう循環ポンプ５５による水の循環流量を「大」に
設定して（ステップＳ１１０）、本ルーチンを終了す
る。水位Ｈｗが閾値Ｈ２より大きいときには、凝縮水の
回収は不要と判断して、循環ポンプ５５による水の循環
流量を「小」に設定して（ステップＳ１１２）、本ルー
チンを終了する。
と、電子制御ユニット６０のＣＰＵ６２は、まず、凝縮
水タンク５１に取り付けられた水位計５２からの水位Ｈ
ｗと貯湯槽４２に取り付けられた温度センサ４４からの
湯温Ｔと給湯配管に取り付けられた流量計４５からの給
湯量Ｑを読み込む処理を実行する（ステップＳ１０
０）。そして、読み込んだ凝縮水の水位Ｈｗを閾値Ｈ１
と閾値Ｈ２とにより設定される所定範囲内にあるか否か
を判定する（ステップＳ１０２）。ここで、閾値Ｈ１と
閾値Ｈ２とにより設定される所定範囲は、凝縮水タンク
５１の水位として適正な範囲として判定するためのもの
であり、凝縮水タンク５１の容量などにより定められ
る。水位Ｈｗが閾値Ｈ１未満のときには、凝縮水を回収
するよう循環ポンプ５５による水の循環流量を「大」に
設定して（ステップＳ１１０）、本ルーチンを終了す
る。水位Ｈｗが閾値Ｈ２より大きいときには、凝縮水の
回収は不要と判断して、循環ポンプ５５による水の循環
流量を「小」に設定して（ステップＳ１１２）、本ルー
チンを終了する。
【００２２】凝縮水タンク５１の水位Ｈｗが閾値Ｈ１と
閾値Ｈ２とにより設定される所定範囲内のときには、湯
温Ｔが閾値Ｔ１と閾値Ｔ２とにより設定される所定範囲
内にあるか否かを判定する（ステップＳ１０４）。ここ
で、閾値Ｔ１と閾値Ｔ２とにより設定される所定範囲
は、貯湯槽４２に蓄えられている湯の温度として適正な
範囲として判定するためのものである。湯温Ｔが閾値Ｔ
１未満のときには、より多くの熱を燃料電池３４の排ガ
スから得るよう循環ポンプ５５による水の循環流量を
「大」に設定して（ステップＳ１１０）、本ルーチンを
終了する。湯温Ｔが閾値Ｔ２より大きいときには、熱は
不要と判断して、循環ポンプ５５による水の循環流量を
「小」に設定して（ステップＳ１１２）、本ルーチンを
終了する。
閾値Ｈ２とにより設定される所定範囲内のときには、湯
温Ｔが閾値Ｔ１と閾値Ｔ２とにより設定される所定範囲
内にあるか否かを判定する（ステップＳ１０４）。ここ
で、閾値Ｔ１と閾値Ｔ２とにより設定される所定範囲
は、貯湯槽４２に蓄えられている湯の温度として適正な
範囲として判定するためのものである。湯温Ｔが閾値Ｔ
１未満のときには、より多くの熱を燃料電池３４の排ガ
スから得るよう循環ポンプ５５による水の循環流量を
「大」に設定して（ステップＳ１１０）、本ルーチンを
終了する。湯温Ｔが閾値Ｔ２より大きいときには、熱は
不要と判断して、循環ポンプ５５による水の循環流量を
「小」に設定して（ステップＳ１１２）、本ルーチンを
終了する。
【００２３】凝縮水タンク５１の水位Ｈｗが閾値Ｈ１と
閾値Ｈ２とにより設定される所定範囲内であり、貯湯槽
４２の湯温Ｔが閾値Ｔ１と閾値Ｔ２とにより設定される
所定範囲内のときには、給湯量Ｑが閾値Ｑ１と閾値Ｑ２
とにより設定される所定範囲内にあるか否かを判定する
（ステップＳ１０６）。ここで、閾値Ｑ１と閾値Ｑ２と
により設定される所定範囲は、給湯量として適正な範囲
として判定するためのものである。給湯量Ｑが閾値Ｑ２
より大きいときには、より多くの給湯が行なえるよう循
環ポンプ５５による水の循環流量を「大」に設定して
（ステップＳ１１０）、本ルーチンを終了する。給湯量
Ｑが閾値Ｑ１未満のときには、給湯は不要と判断して、
循環ポンプ５５による水の循環流量を「小」に設定して
（ステップＳ１１２）、本ルーチンを終了する。
閾値Ｈ２とにより設定される所定範囲内であり、貯湯槽
４２の湯温Ｔが閾値Ｔ１と閾値Ｔ２とにより設定される
所定範囲内のときには、給湯量Ｑが閾値Ｑ１と閾値Ｑ２
とにより設定される所定範囲内にあるか否かを判定する
（ステップＳ１０６）。ここで、閾値Ｑ１と閾値Ｑ２と
により設定される所定範囲は、給湯量として適正な範囲
として判定するためのものである。給湯量Ｑが閾値Ｑ２
より大きいときには、より多くの給湯が行なえるよう循
環ポンプ５５による水の循環流量を「大」に設定して
（ステップＳ１１０）、本ルーチンを終了する。給湯量
Ｑが閾値Ｑ１未満のときには、給湯は不要と判断して、
循環ポンプ５５による水の循環流量を「小」に設定して
（ステップＳ１１２）、本ルーチンを終了する。
【００２４】凝縮水タンク５１の水位Ｈｗが閾値Ｈ１と
閾値Ｈ２とにより設定される所定範囲内にあり、貯湯槽
４２の湯温Ｔが閾値Ｔ１と閾値Ｔ２とにより設定される
所定範囲内にあり、さらに、給湯量Ｑが閾値Ｑ１と閾値
Ｑ２とにより設定される所定範囲内にあるときには、通
常の熱交換と判断し、循環ポンプ５５による水の循環流
量を「中」に設定して（ステップＳ１０８）、本ルーチ
ンを終了する。
閾値Ｈ２とにより設定される所定範囲内にあり、貯湯槽
４２の湯温Ｔが閾値Ｔ１と閾値Ｔ２とにより設定される
所定範囲内にあり、さらに、給湯量Ｑが閾値Ｑ１と閾値
Ｑ２とにより設定される所定範囲内にあるときには、通
常の熱交換と判断し、循環ポンプ５５による水の循環流
量を「中」に設定して（ステップＳ１０８）、本ルーチ
ンを終了する。
【００２５】このように循環流路５４における循環流量
は制御されるが、湯温Ｔが高いときには循環流量を
「大」としても凝縮水が多く得られない場合が生じる。
このため、実施例の燃料電池装置と給湯装置のコンバイ
ンシステム２０では、ラジエータ５６の循環流路５４へ
の取り込みと切り離しの制御を行なっている。図３は、
実施例の燃料電池装置と給湯装置のコンバインシステム
２０の電子制御ユニット６０により実行されるラジエー
タ制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。こ
のルーチンは、所定時間毎（例えば、１秒毎）に繰り返
し実行される。
は制御されるが、湯温Ｔが高いときには循環流量を
「大」としても凝縮水が多く得られない場合が生じる。
このため、実施例の燃料電池装置と給湯装置のコンバイ
ンシステム２０では、ラジエータ５６の循環流路５４へ
の取り込みと切り離しの制御を行なっている。図３は、
実施例の燃料電池装置と給湯装置のコンバインシステム
２０の電子制御ユニット６０により実行されるラジエー
タ制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。こ
のルーチンは、所定時間毎（例えば、１秒毎）に繰り返
し実行される。
【００２６】このラジエータ制御ルーチンが実行される
と、電子制御ユニット６０のＣＰＵ６２は、まず、凝縮
水タンク５１に取り付けられた水位計５２からの水位Ｈ
ｗと貯湯槽４２に取り付けられた温度センサ４４からの
湯温Ｔと給湯配管に取り付けられた流量計４５からの給
湯量Ｑを読み込む処理を実行する（ステップＳ２０
０）。そして、水位Ｈｗが閾値Ｔ１未満か否か、給湯量
Ｑが閾値Ｑ１以上か否か、湯温Ｔが閾値Ｔ２より大きい
か否かを判定する（ステップＳ２０２〜Ｓ２０６）。水
位Ｈｗが閾値Ｈ１未満で湯温Ｔが閾値Ｔ２より大きいと
きや水位Ｈｗが閾値Ｈ１以上であっても給湯量Ｑが閾値
Ｑ１未満で湯温Ｔが閾値Ｔ２より大きいときには、熱交
換器５０で十分な熱交換が行なわれないと判断してラジ
エータ５６を循環流路５４に取り込む処理を実行し（ス
テップＳ２０８）、それ以外のときには、熱交換器５０
で十分な熱交換が可能と判断してラジエータ５６を循環
流路５４から切り離す処理を実行して（ステップＳ２１
０）、本ルーチンを終了する。
と、電子制御ユニット６０のＣＰＵ６２は、まず、凝縮
水タンク５１に取り付けられた水位計５２からの水位Ｈ
ｗと貯湯槽４２に取り付けられた温度センサ４４からの
湯温Ｔと給湯配管に取り付けられた流量計４５からの給
湯量Ｑを読み込む処理を実行する（ステップＳ２０
０）。そして、水位Ｈｗが閾値Ｔ１未満か否か、給湯量
Ｑが閾値Ｑ１以上か否か、湯温Ｔが閾値Ｔ２より大きい
か否かを判定する（ステップＳ２０２〜Ｓ２０６）。水
位Ｈｗが閾値Ｈ１未満で湯温Ｔが閾値Ｔ２より大きいと
きや水位Ｈｗが閾値Ｈ１以上であっても給湯量Ｑが閾値
Ｑ１未満で湯温Ｔが閾値Ｔ２より大きいときには、熱交
換器５０で十分な熱交換が行なわれないと判断してラジ
エータ５６を循環流路５４に取り込む処理を実行し（ス
テップＳ２０８）、それ以外のときには、熱交換器５０
で十分な熱交換が可能と判断してラジエータ５６を循環
流路５４から切り離す処理を実行して（ステップＳ２１
０）、本ルーチンを終了する。
【００２７】以上説明した実施例の燃料電池装置と給湯
装置のコンバインシステム２０によれば、凝縮水タンク
５１の水位Ｈｗに基づいて循環流路５４の循環流量を変
更するから、凝縮水の回収量を制御することができる。
また、実施例の燃料電池装置と給湯装置のコンバインシ
ステム２０によれば、貯湯槽４２の湯温Ｔに基づいて循
環流路５４の循環流量を変更するから、貯湯槽４２の湯
温Ｔをより適正な温度に制御することができる。さら
に、実施例の燃料電池装置と給湯装置のコンバインシス
テム２０によれば、給湯量Ｑに基づいて循環流路５４の
循環流量を変更するから、より適温の給湯を行なうこと
ができる。
装置のコンバインシステム２０によれば、凝縮水タンク
５１の水位Ｈｗに基づいて循環流路５４の循環流量を変
更するから、凝縮水の回収量を制御することができる。
また、実施例の燃料電池装置と給湯装置のコンバインシ
ステム２０によれば、貯湯槽４２の湯温Ｔに基づいて循
環流路５４の循環流量を変更するから、貯湯槽４２の湯
温Ｔをより適正な温度に制御することができる。さら
に、実施例の燃料電池装置と給湯装置のコンバインシス
テム２０によれば、給湯量Ｑに基づいて循環流路５４の
循環流量を変更するから、より適温の給湯を行なうこと
ができる。
【００２８】また、実施例の燃料電池装置と給湯装置の
コンバインシステム２０によれば、熱交換器５０での熱
交換が十分に行なわれない状態のときには、ラジエータ
５６を循環流路５４に取り込んで貯湯槽４２からの水
（湯）を冷却して用いるから、十分な凝縮水を回収する
ことができると共に貯湯槽４２の湯温Ｔが高いときでも
排ガスを冷却することができる。
コンバインシステム２０によれば、熱交換器５０での熱
交換が十分に行なわれない状態のときには、ラジエータ
５６を循環流路５４に取り込んで貯湯槽４２からの水
（湯）を冷却して用いるから、十分な凝縮水を回収する
ことができると共に貯湯槽４２の湯温Ｔが高いときでも
排ガスを冷却することができる。
【００２９】実施例の燃料電池装置と給湯装置のコンバ
インシステム２０では、凝縮水タンク５１の水位Ｈｗや
貯湯槽４２の湯温Ｔ，給湯量Ｑに基づいて循環流路５４
の循環流量を「大」「中」「小」の三段階に切り換える
ものとしたが、循環流量は四段階以上の多段階としても
よく、また、水位Ｈｗや湯温Ｔ，給湯量Ｑに基づいて定
まる流量としてもよい。即ち凝縮水タンク５１の水位Ｈ
ｗが低いほど、貯湯槽４２の湯温Ｔが低いほど、給湯量
Ｑが大きいほど循環流量を大きくし、逆に凝縮水タンク
５１の水位Ｈｗが高いほど、貯湯槽４２の湯温Ｔが高い
ほど、給湯量Ｑが小さいほど循環流量を小さくするので
ある。
インシステム２０では、凝縮水タンク５１の水位Ｈｗや
貯湯槽４２の湯温Ｔ，給湯量Ｑに基づいて循環流路５４
の循環流量を「大」「中」「小」の三段階に切り換える
ものとしたが、循環流量は四段階以上の多段階としても
よく、また、水位Ｈｗや湯温Ｔ，給湯量Ｑに基づいて定
まる流量としてもよい。即ち凝縮水タンク５１の水位Ｈ
ｗが低いほど、貯湯槽４２の湯温Ｔが低いほど、給湯量
Ｑが大きいほど循環流量を大きくし、逆に凝縮水タンク
５１の水位Ｈｗが高いほど、貯湯槽４２の湯温Ｔが高い
ほど、給湯量Ｑが小さいほど循環流量を小さくするので
ある。
【００３０】実施例の燃料電池装置と給湯装置のコンバ
インシステム２０によれば、熱交換器５０で十分な熱交
換が行なえないときにはラジエータ５６を循環流路５４
に取り込んでラジエータ５６で貯湯槽４２の水を冷却す
るものとしたが、ラジエータ５６以外の冷却装置を用い
て貯湯槽４２の水を冷却するものとしてもよいし、ラジ
エータ５６を備えないものとしてもかまわない。
インシステム２０によれば、熱交換器５０で十分な熱交
換が行なえないときにはラジエータ５６を循環流路５４
に取り込んでラジエータ５６で貯湯槽４２の水を冷却す
るものとしたが、ラジエータ５６以外の冷却装置を用い
て貯湯槽４２の水を冷却するものとしてもよいし、ラジ
エータ５６を備えないものとしてもかまわない。
【００３１】実施例の燃料電池装置と給湯装置のコンバ
インシステム２０では、改質器３２と燃料電池３４とに
より燃料電池装置３０を構成するものとしたが、水素吸
蔵合金を内蔵する水素吸蔵合金タンクとこのタンクから
供給される水素により発電する燃料電池とにより燃料電
池装置を構成するものとしてもよい。この場合、凝縮水
タンク５１に貯蔵される凝縮水は、燃料電池に供給する
水素や空気の加湿に用いる他、水素吸蔵合金タンクの冷
却または加温の際の熱交換媒体としても用いることがで
きる。
インシステム２０では、改質器３２と燃料電池３４とに
より燃料電池装置３０を構成するものとしたが、水素吸
蔵合金を内蔵する水素吸蔵合金タンクとこのタンクから
供給される水素により発電する燃料電池とにより燃料電
池装置を構成するものとしてもよい。この場合、凝縮水
タンク５１に貯蔵される凝縮水は、燃料電池に供給する
水素や空気の加湿に用いる他、水素吸蔵合金タンクの冷
却または加温の際の熱交換媒体としても用いることがで
きる。
【００３２】以上、本発明の実施の形態について実施例
を用いて説明したが、本発明はこうした実施例に何等限
定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲
内において、種々なる形態で実施し得ることは勿論であ
る。
を用いて説明したが、本発明はこうした実施例に何等限
定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲
内において、種々なる形態で実施し得ることは勿論であ
る。
【図１】 本発明の一実施例である燃料電池装置と給湯
装置のコンバインシステム２０の構成の概略を示す構成
図である。
装置のコンバインシステム２０の構成の概略を示す構成
図である。
【図２】 実施例の燃料電池装置と給湯装置のコンバイ
ンシステム２０の電子制御ユニット６０により実行され
る循環流量制御ルーチンの一例を示すフローチャートで
ある。
ンシステム２０の電子制御ユニット６０により実行され
る循環流量制御ルーチンの一例を示すフローチャートで
ある。
【図３】 実施例の燃料電池装置と給湯装置のコンバイ
ンシステム２０の電子制御ユニット６０により実行され
るラジエータ制御ルーチンの一例を示すフローチャート
である。
ンシステム２０の電子制御ユニット６０により実行され
るラジエータ制御ルーチンの一例を示すフローチャート
である。
２０ 燃料電池装置と給湯装置のコンバインシステム、
３０ 燃料電池装置、３２ 改質器、３４ 燃料電池、
４０ 給湯装置、４２ 貯湯槽、４３ 水位計、４４
温度センサ、４５ 流量計、５０ 熱交換器、５１ 凝
縮水タンク、５２ 水位計、５３ 水ポンプ、５４ 循
環流路、５５ 循環ポンプ、５６ ラジエータ、５８
三方弁、５９ アクチュエータ、６０ 電子制御ユニッ
ト、６２ＣＰＵ、６４ ＲＯＭ、６６ ＲＡＭ。
３０ 燃料電池装置、３２ 改質器、３４ 燃料電池、
４０ 給湯装置、４２ 貯湯槽、４３ 水位計、４４
温度センサ、４５ 流量計、５０ 熱交換器、５１ 凝
縮水タンク、５２ 水位計、５３ 水ポンプ、５４ 循
環流路、５５ 循環ポンプ、５６ ラジエータ、５８
三方弁、５９ アクチュエータ、６０ 電子制御ユニッ
ト、６２ＣＰＵ、６４ ＲＯＭ、６６ ＲＡＭ。
Claims (12)
- 【請求項１】 燃料電池を備える燃料電池装置と貯湯槽
を備える給湯装置とのコンバインシステムであって、 前記燃料電池からの排ガスの流路をなす排ガス流と前記
貯湯槽からの水の流路をなす水流路とを熱交換可能に備
え、前記燃料電池からの排ガス中に含まれる水を凝縮可
能な熱交換手段と、 該熱交換手段による凝縮により得られた水を前記燃料電
池装置の運転に必要な水として貯蔵する凝縮水貯蔵手段
とを備える燃料電池装置と給湯装置のコンバインシステ
ム。 - 【請求項２】 請求項１記載の燃料電池装置と給湯装置
のコンバインシステムであって、 前記凝縮水貯蔵手段における水の貯蔵量を検出する貯蔵
量検出手段と、 該検出された水の貯蔵量に基づいて前記熱交換手段の水
流路へ供給される水の流量を制御する第１水量制御手段
とを備える燃料電池装置と給湯装置のコンバインシステ
ム。 - 【請求項３】 前記第１水量制御手段は、前記検出され
た水の貯蔵量が多いほど前記熱交換手段の水流路へ供給
される水の流量が小さくなるよう制御する手段である請
求項２記載の燃料電池装置と給湯装置のコンバインシス
テム。 - 【請求項４】 請求項１ないし３いずれか記載の燃料電
池装置と給湯装置のコンバインシステムであって、 前記給湯装置における給湯量を検出する給湯量検出手段
と、 該検出された給湯量に基づいて前記熱交換手段の水流路
へ供給される水の流量を制御する第２水量制御手段とを
備える燃料電池装置と給湯装置のコンバインシステム。 - 【請求項５】 前記第２水量制御手段は、前記検出され
た給湯量が多いほど前記熱交換手段の水流路へ供給され
る水の流量が大きくなるよう制御する手段である請求項
４記載の燃料電池装置と給湯装置のコンバインシステ
ム。 - 【請求項６】 請求項１ないし５いずれか記載の燃料電
池装置と給湯装置のコンバインシステムであって、 前記貯湯槽に貯湯されている水の温度を検出する水温検
出手段と、 該検出された水の温度に基づいて前記熱交換手段の水流
路へ供給される水の流量を制御する第３水量制御手段と
を備える燃料電池装置と給湯装置のコンバインシステ
ム。 - 【請求項７】 前記第３水量制御手段は、前記検出され
た水の温度が高いほど前記熱交換手段の水流路へ供給さ
れる水の流量が小さくなるよう制御する手段である請求
項６記載の燃料電池装置と給湯装置のコンバインシステ
ム。 - 【請求項８】 前記貯湯槽から前記熱交換手段に供給さ
れる水を冷却可能な水冷却手段を備える請求項１ないし
７いずれか記載の燃料電池装置と給湯装置のコンバイン
システム。 - 【請求項９】 請求項８記載の燃料電池装置と給湯装置
のコンバインシステムであって、 前記貯湯槽の水の温度が所定温度以上であるかを検出す
る所定温度検出手段と、 該所定温度検出手段により所定温度以上と検出されたと
き、前記貯湯槽から前記熱交換手段に供給される水が冷
却されるよう水冷却手段を制御する第１冷却制御手段と
を備える燃料電池装置と給湯装置のコンバインシステ
ム。 - 【請求項１０】 請求項８または９記載の燃料電池装置
と給湯装置のコンバインシステムであって、 前記凝縮水貯蔵手段における水の貯蔵量が所定貯蔵量以
下であるかを検出する所定貯蔵量検出手段と、 該所定貯蔵量検出手段により所定貯蔵量以下と検出され
たとき、前記貯湯槽から前記熱交換手段に供給される水
が冷却されるよう水冷却手段を制御する第２冷却制御手
段とを備える燃料電池装置と給湯装置のコンバインシス
テム。 - 【請求項１１】 前記燃料電池装置は、前記凝縮水貯蔵
手段から水の供給を受け、前記燃料電池に供給するガス
を加湿する加湿手段を備える請求項１ないし１０いずれ
か記載の燃料電池装置と給湯装置のコンバインシステ
ム。 - 【請求項１２】 前記燃料電池装置は、前記凝縮水貯蔵
手段から水の供給を受け、炭化水素系の燃料を前記燃料
電池に供給する水素リッチな燃料ガスに改質する燃料改
質手段を備える請求項１ないし１１いずれか記載の燃料
電池装置と給湯装置のコンバインシステム。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000141144A JP4513168B2 (ja) | 2000-05-15 | 2000-05-15 | 燃料電池装置と給湯装置のコンバインシステム |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000141144A JP4513168B2 (ja) | 2000-05-15 | 2000-05-15 | 燃料電池装置と給湯装置のコンバインシステム |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001325982A true JP2001325982A (ja) | 2001-11-22 |
| JP4513168B2 JP4513168B2 (ja) | 2010-07-28 |
Family
ID=18648304
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000141144A Expired - Fee Related JP4513168B2 (ja) | 2000-05-15 | 2000-05-15 | 燃料電池装置と給湯装置のコンバインシステム |
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| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP4513168B2 (ja) |
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- 2000-05-15 JP JP2000141144A patent/JP4513168B2/ja not_active Expired - Fee Related
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