JP2002134143A - Fuel cell cogeneration system - Google Patents

Fuel cell cogeneration system

Info

Publication number
JP2002134143A
JP2002134143A JP2000327228A JP2000327228A JP2002134143A JP 2002134143 A JP2002134143 A JP 2002134143A JP 2000327228 A JP2000327228 A JP 2000327228A JP 2000327228 A JP2000327228 A JP 2000327228A JP 2002134143 A JP2002134143 A JP 2002134143A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
hot water
fuel cell
hot
storage tank
temperature
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2000327228A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Akinari Nakamura
彰成 中村
Yoshiaki Yamamoto
義明 山本
Tetsuya Ueda
哲也 上田
Shinji Miyauchi
伸二 宮内
Masataka Ozeki
正高 尾関
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.)
Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Matsushita Electric Industrial Co Ltd filed Critical Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Priority to JP2000327228A priority Critical patent/JP2002134143A/en
Publication of JP2002134143A publication Critical patent/JP2002134143A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • 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
    • 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
    • F24D2103/00Thermal aspects of small-scale CHP systems
    • F24D2103/10Small-scale CHP systems characterised by their heat recovery units
    • F24D2103/13Small-scale CHP systems characterised by their heat recovery units characterised by their heat exchangers
    • 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
    • F24D2103/00Thermal aspects of small-scale CHP systems
    • F24D2103/10Small-scale CHP systems characterised by their heat recovery units
    • F24D2103/17Storage tanks
    • 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
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30Hydrogen technology
    • Y02E60/50Fuel 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
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P80/00Climate change mitigation technologies for sector-wide applications
    • Y02P80/10Efficient use of energy, e.g. using compressed air or pressurized fluid as energy carrier
    • Y02P80/15On-site combined power, heat or cool generation or distribution, e.g. combined heat and power [CHP] supply

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a fuel cell cogeneration system, capable of stably supplying hot water at a high temperature in a short time and readily coping with fluctuation in the thermal output of the fuel cell. SOLUTION: This fuel cell cogeneration system is equipped with a fuel gas generation part 1 for generating hydrogen rich fuel gas by steam reforming, a fuel cell 2 for generation electricity with the use of the fuel gas and oxidizer gas, a fuel gas humidifier 3 and an oxidizer gas humidifier 4 for humidifying the fuel gas and the oxidizer gas, an inverter 5 for inverting direct current electricity to alternating current electricity, a cooling water circulating pump 6, a cooling water circulating passage 7 and a passage interchanging valve 9 for circulating the cooling water, a heat exchanger 21 for cooling the cooling water by heat exchange with stored hot water, a stored hot water circulating passage 22 for circulating the stored hot water, a storage hot water tank 8 for storing the stored hot water, and a radiator 11 for cooling the cooling water by heat radiation. The stored hot water is returned to the storage hot water tank 8 through a stored hot water circulating passage exhaust port 23 provided in the middle part of the storage hot water tank 8.

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、電力および熱を発
生させる燃料電池コージェネレーションシステムに関す
るものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a fuel cell cogeneration system for generating electric power and heat.

【0002】[0002]

【従来の技術】燃料電池は、水素などの燃料ガスと酸素
などの酸化剤ガスを反応させて発電する。この反応にお
いて電力と同時に熱も発生する。燃料電池コージェネレ
ーションシステムは、この電力および熱を外部負荷に供
給する。
2. Description of the Related Art A fuel cell generates power by reacting a fuel gas such as hydrogen with an oxidizing gas such as oxygen. In this reaction, heat is generated at the same time as electric power. The fuel cell cogeneration system supplies this power and heat to an external load.

【0003】従来の燃料電池コージェネレーションシス
テムを図4に示す。
FIG. 4 shows a conventional fuel cell cogeneration system.

【0004】燃料ガス生成部1は、外部より供給された
天然ガス等の原料を水蒸気雰囲気下で加熱して水素リッ
チな燃料ガスを生成する。
[0004] The fuel gas generator 1 heats a raw material such as natural gas supplied from the outside in a steam atmosphere to generate a hydrogen-rich fuel gas.

【0005】燃料電池2には、それぞれ燃料ガス加湿器
3および酸化剤ガス加湿器4で加湿された燃料ガスおよ
び空気等の酸化剤ガスが供給される。
The fuel cell 2 is supplied with a fuel gas and an oxidizing gas such as air humidified by a fuel gas humidifier 3 and an oxidizing gas humidifier 4, respectively.

【0006】燃料電池2で発生した直流電流は、インバ
ータ5で交流電流に変換された後、商用電源と系統連系
して外部電力負荷に供給される。
[0006] The DC current generated in the fuel cell 2 is converted into an AC current by an inverter 5 and then supplied to an external power load in a system link with a commercial power supply.

【0007】他方、燃料電池2で発生した熱は、以下の
ようにして給湯や暖房などの外部熱負荷に供給される。
On the other hand, the heat generated in the fuel cell 2 is supplied to an external heat load such as hot water supply or heating as follows.

【0008】冷却水循環ポンプ6は、燃料電池2で発生
した熱を回収するために、冷却水循環路7を通して燃料
電池2に冷却水を循環させる。
[0008] The cooling water circulation pump 6 circulates cooling water to the fuel cell 2 through a cooling water circulation path 7 in order to recover heat generated in the fuel cell 2.

【0009】貯湯タンク8には市水が貯えられている。
流路切換弁9は、稼働時には通常、図に示すようにA−
B間が接続されていて、燃料電池2を通過した冷却水
は、貯湯タンク8の底部に配された熱交換器10におい
て放熱する。これにより、貯湯タンク8内部の水は加熱
される。このようにして得られた湯水は、給湯や暖房な
どの外部熱負荷に利用される。
City water is stored in the hot water storage tank 8.
During operation, the flow path switching valve 9 normally has an A-
The cooling water that has been connected between B and passed through the fuel cell 2 radiates heat in a heat exchanger 10 arranged at the bottom of the hot water storage tank 8. Thereby, the water inside the hot water storage tank 8 is heated. The water thus obtained is used for external heat loads such as hot water supply and heating.

【0010】外部暖房負荷に熱を供給することにより冷
却された湯水は、貯湯タンク8下部に帰還する。
Hot water cooled by supplying heat to the external heating load returns to the lower part of the hot water storage tank 8.

【0011】一方、熱交換器10により放熱して温度が
低下した冷却水は、冷却水循環ポンプ6により冷却水循
環路7を通して再び燃料電池2内に回帰する。
On the other hand, the cooling water whose temperature has been reduced by the heat radiation by the heat exchanger 10 returns to the fuel cell 2 again through the cooling water circulation path 7 by the cooling water circulation pump 6.

【0012】貯湯タンク8の湯水が十分に昇温すると、
流路切換弁9のA−C間が接続され、燃料電池2を経由
した冷却水の熱は、放熱器11においてシステム外に排
出される。
When the temperature of the hot water in the hot water storage tank 8 rises sufficiently,
The connection between A and C of the flow path switching valve 9 is connected, and the heat of the cooling water passing through the fuel cell 2 is discharged outside the system by the radiator 11.

【0013】[0013]

【発明が解決しようとする課題】上記のような従来例の
燃料電池コージェネレーションシステムにおいては、貯
湯タンク8の底面側の熱交換器10により底層の湯水を
全体的に加熱するため、給湯に必要な温度の湯水に対し
て低温の湯水が生成され、貯湯タンク8内部の湯水全体
に対流が形成される。これにより、貯湯タンク8内部の
湯水の温度格差が是正される反面、高温の湯水を供給す
るには稼働開始から長時間が必要である。
In the above-described conventional fuel cell cogeneration system, since the bottom layer of hot water is entirely heated by the heat exchanger 10 on the bottom side of the hot water storage tank 8, it is necessary to supply hot water. Low-temperature hot and cold water is generated for hot and cold water, and convection is formed in the entire hot and cold water inside the hot-water storage tank 8. As a result, the temperature difference between the hot and cold water in the hot water storage tank 8 is corrected, but it takes a long time from the start of operation to supply hot water and hot water.

【0014】すなわち、高温の水を外部負荷に供給する
には稼働開始から長時間が必要であるという課題(第1
の課題)がある。
That is, it takes a long time from the start of operation to supply high-temperature water to an external load.
Challenges).

【0015】また貯湯タンク8内部に定常的な対流が形
成されるため、燃料電池2の熱出力変動時には熱交換器
10によって昇温される貯湯水には温度むらができる。
従って、燃料電池2の熱出力変動に対応して湯水を安定
的に供給することが困難である。
Further, since a steady convection is formed inside the hot water storage tank 8, when the heat output of the fuel cell 2 fluctuates, the temperature of the hot water heated by the heat exchanger 10 becomes uneven.
Therefore, it is difficult to stably supply hot water in response to fluctuations in the heat output of the fuel cell 2.

【0016】さらに外部暖房負荷で冷却された貯湯水
は、暖房負荷の運転初期・定常運転等によって帰還水と
しての温度が異なる。そのため、タンク内に温度むらと
新たな対流ができ、湯水を安定的に生成・供給すること
が困難である。
Further, the temperature of the stored hot water cooled by the external heating load varies as the return water depending on the initial operation of the heating load and the steady operation. For this reason, temperature fluctuations and new convection are generated in the tank, and it is difficult to stably generate and supply hot and cold water.

【0017】すなわち、外部負荷に湯水を安定して供給
することが困難であるという課題(第2の課題)があ
る。
That is, there is a problem (second problem) that it is difficult to stably supply hot and cold water to an external load.

【0018】本発明は、上記第1の課題を考慮し、稼働
開始から短時間で高温の湯水を外部負荷に供給すること
が出来る燃料電池コージェネレーションシステムを提供
することを目的とするものである。
An object of the present invention is to provide a fuel cell cogeneration system capable of supplying high-temperature hot water to an external load in a short time from the start of operation in consideration of the first problem. .

【0019】また、本発明は、上記第2の課題を考慮
し、外部負荷に湯水を安定して供給することが出来る燃
料電池コージェネレーションシステムを提供することを
目的とするものである。
Another object of the present invention is to provide a fuel cell cogeneration system capable of stably supplying hot water to an external load in consideration of the second problem.

【0020】[0020]

【課題を解決するための手段】上述した課題を解決する
ために、第1の本発明(請求項1に対応)は、燃料ガス
と酸化剤ガスとを用いて電力と熱を発生させる燃料電池
と、前記燃料電池で発生する熱を湯水として貯える貯湯
槽とを備え、前記貯湯槽は、外部給湯負荷及び/または
外部暖房負荷に湯水を供給するための給湯口を上部に有
し、前記貯湯槽は、上方に位置する湯水の方が下方に位
置する湯水よりもより高温であるように前記湯水を貯え
ることを特徴とする燃料電池コージェネレーションシス
テムである。
According to a first aspect of the present invention, there is provided a fuel cell for generating electric power and heat using a fuel gas and an oxidizing gas. And a hot water storage tank for storing heat generated by the fuel cell as hot water, the hot water storage tank having a hot water supply port for supplying hot water to an external hot water supply load and / or an external heating load at an upper portion thereof, and The fuel cell cogeneration system is characterized in that the tank stores the hot water so that hot water located above is hotter than hot water located below.

【0021】また、第2の本発明(請求項2に対応)
は、発生した前記熱を回収するための熱輸送媒体を循環
させる熱輸送媒体循環路と、前記熱輸送媒体が回収した
熱を前記貯湯槽の湯水に移動させる熱交換器と、前記貯
湯槽の湯水を前記熱交換器に循環させる貯湯水循環路と
を備え、前記貯湯槽は、前記貯湯水循環路に前記貯湯槽
の湯水を供給するための貯湯水循環路第1供給口と、前
記貯湯水循環路から帰還してきた湯水を前記貯湯槽に供
給するための貯湯水循環路第2供給口とを有し、前記貯
湯水循環路第2供給口は、前記貯湯水循環路第1供給口
よりも上部に設けられており、かつ前記給湯口よりも下
部に設けられていることを特徴とする第1の本発明に記
載の燃料電池コージェネレーションシステムである。
The second invention (corresponding to claim 2)
A heat transport medium circulation path for circulating a heat transport medium for recovering the generated heat, a heat exchanger for transferring the heat recovered by the heat transport medium to the hot and cold water in the hot water tank, and A hot-water storage circuit that circulates hot water through the heat exchanger, wherein the hot-water storage tank is provided with a first storage-water circulation path for supplying hot water of the hot-water storage tank to the hot-water storage circuit, and A hot water circulation path second supply port for supplying the returned hot water to the hot water storage tank, and the hot water circulation path second supply port is provided above the hot water circulation path first supply port; And a fuel cell cogeneration system according to the first aspect of the present invention, which is provided below the hot water supply port.

【0022】また、第3の本発明(請求項3に対応)
は、前記貯湯槽は、前記貯湯槽に湯水を供給するための
湯水供給口を有し、前記湯水供給口は、前記貯湯水循環
路第2供給口よりも下部に設けられていることを特徴と
する第2の本発明に記載の燃料電池コージェネレーショ
ンシステムである。
Further, the third invention (corresponding to claim 3)
The hot water storage tank has a hot water supply port for supplying hot water to the hot water storage tank, and the hot water supply port is provided below the hot water circulation path second supply port. A fuel cell cogeneration system according to a second aspect of the present invention.

【0023】また、第4の本発明(請求項4に対応)
は、前記貯湯槽は、前記外部暖房負荷に湯水を供給する
ものであり、前記貯湯槽は、前記外部暖房負荷から排出
された湯水を前記貯湯槽に帰還させる帰還湯水供給口を
前記貯湯槽の所定の高さ位置に有し、前記所定の高さ位
置とは、前記貯湯槽に貯えられている湯水の前記所定の
高さ位置における温度が前記帰還湯水供給口から供給さ
れた湯水の温度と実質上同じであるような高さ位置であ
ることを特徴とする第1〜3の本発明のいずれかに記載
の燃料電池コージェネレーションシステムである。
Further, a fourth aspect of the present invention (corresponding to claim 4)
The hot water tank supplies hot water to the external heating load, and the hot water tank has a return hot water supply port for returning hot water discharged from the external heating load to the hot water tank. Having at a predetermined height position, the predetermined height position is the temperature of the hot water stored in the hot water tank at the predetermined height position and the temperature of the hot water supplied from the return hot water supply port. The fuel cell cogeneration system according to any one of the first to third inventions, wherein the height positions are substantially the same.

【0024】また、第5の本発明(請求項5に対応)
は、前記貯湯水循環路に水を循環するためのポンプと、
前記熱交換器より下流の前記貯湯水循環路に前記熱交換
器を通過した水の温度を検出する温度検出器と、前記ポ
ンプの能力を増減することにより前記検出した温度に基
づいて前記貯湯水循環路の水流量を調整するポンプ能力
制御手段を備えたことを特徴とする第項1〜4の本発明
のいずれかに記載の燃料電池コージェネレーションシス
テムである。
The fifth invention (corresponding to claim 5)
A pump for circulating water in the hot water circulation circuit,
A temperature detector for detecting a temperature of water passing through the heat exchanger in the hot water circulation path downstream of the heat exchanger; and a hot water circulation path based on the detected temperature by increasing or decreasing the capacity of the pump. The fuel cell cogeneration system according to any one of claims 1 to 4, further comprising a pump capacity control means for adjusting a water flow rate.

【0025】また、第6の本発明(請求項6に対応)
は、前記ポンプ能力制御手段は、前記検出した温度が一
定になるように前記水流量を調整することを特徴とする
第5の本発明に記載の燃料電池コージェネレーションシ
ステムである。
The sixth invention (corresponding to claim 6)
The fifth aspect of the present invention is the fuel cell cogeneration system according to the fifth aspect, wherein the pump capacity control means adjusts the water flow rate such that the detected temperature becomes constant.

【0026】[0026]

【発明の実施の形態】以下に、本発明の実施の形態を図
面を参照して説明する。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0027】(実施の形態1)まず、実施の形態1を図
1を用いて説明する。
(Embodiment 1) First, Embodiment 1 will be described with reference to FIG.

【0028】図1は、本発明の実施の形態1に係る燃料
電池コージェネレーションシステムを示す構成図であ
る。
FIG. 1 is a configuration diagram showing a fuel cell cogeneration system according to Embodiment 1 of the present invention.

【0029】本実施の形態における燃料電池コージェネ
レーションシステムでは、外部より供給された原料は、
燃料ガス生成部1において、水蒸気雰囲気で改質され水
素リッチな燃料ガスに生成される。
In the fuel cell cogeneration system according to the present embodiment, the raw material supplied from the outside
In the fuel gas generator 1, the fuel gas is reformed in a steam atmosphere to generate a hydrogen-rich fuel gas.

【0030】燃料ガスと酸化剤ガスを用いて発電を行な
う燃料電池2には、それぞれ燃料ガス加湿器3および酸
化剤ガス加湿器4で加湿された燃料ガスおよび空気等の
酸化剤ガスが供給される。
The fuel cell 2 which generates power using the fuel gas and the oxidizing gas is supplied with the fuel gas and the oxidizing gas such as air humidified by the fuel gas humidifier 3 and the oxidizing gas humidifier 4, respectively. You.

【0031】燃料電池2は、水素を含む燃料ガスと空気
等の酸化剤ガスを用いて電力および熱を発生する。
The fuel cell 2 generates electric power and heat using a fuel gas containing hydrogen and an oxidizing gas such as air.

【0032】燃料電池2によって得られた直流電流は、
インバータ5において交流電流に変換された後、商用電
源と系統連系して外部電力負荷に供給される。
The DC current obtained by the fuel cell 2 is
After being converted into an alternating current in the inverter 5, it is supplied to an external power load in system interconnection with a commercial power supply.

【0033】一方、電力とともに発生する熱は、以下の
ようにして、湯水として貯えられた後、給湯負荷に供給
される。
On the other hand, the heat generated together with the electric power is stored as hot water and then supplied to the hot water supply load as described below.

【0034】すなわち、稼働中の燃料電池2は、たとえ
ば燃料電池2が固体高分子型の場合、その内部に設けら
れた冷却水循環路7に冷却水を循環させることによって
約80℃に保持される。冷却水循環ポンプ6は、冷却水
循環路7に冷却水を循環させる。
That is, for example, when the fuel cell 2 is of a solid polymer type, the operating fuel cell 2 is maintained at about 80 ° C. by circulating cooling water through a cooling water circulation path 7 provided therein. . The cooling water circulation pump 6 circulates the cooling water through the cooling water circulation path 7.

【0035】燃料電池2を通過した冷却水は通常約70
℃以上に達している。給湯など熱供給時には、流路切換
弁9はA−B間が接続されていて、燃料電池2を通過し
た冷却水は、熱交換器21に供給される。熱交換器21
を経由して放熱した冷却水は、冷却水循環ポンプ6によ
って再度燃料電池2に供給される。
The cooling water that has passed through the fuel cell 2 is usually about 70
℃ or more. At the time of heat supply such as hot water supply, the flow path switching valve 9 is connected between A and B, and the cooling water that has passed through the fuel cell 2 is supplied to the heat exchanger 21. Heat exchanger 21
The cooling water radiated through the cooling water is supplied to the fuel cell 2 again by the cooling water circulation pump 6.

【0036】一方、熱交換器21の低温側は、市水が充
填された貯湯タンク8と接続されている。貯湯タンク8
底面近くの湯水が貯湯水循環路22の吸入口から貯湯水
循環路22を通じて熱交換器21に供給される。熱交換
器21を通過して高温となった貯湯水は、貯湯タンク8
の中位に設けられた貯湯水循環路排出口23より貯湯タ
ンク8に入る。
On the other hand, the low temperature side of the heat exchanger 21 is connected to the hot water storage tank 8 filled with city water. Hot water storage tank 8
Hot water near the bottom is supplied to the heat exchanger 21 through the hot water circulation circuit 22 from the suction port of the hot water circulation circuit 22. Hot water that has passed through the heat exchanger 21 and has become hot is stored in the hot water storage tank 8.
The hot water enters the hot water storage tank 8 from the hot water circulation path discharge port 23 provided in the middle.

【0037】貯湯タンク8に入った高温の貯湯水は、貯
湯タンク8内部に充填された低温の貯湯水との温度差に
より生じる密度差によって、低密度の高温貯湯水は貯湯
水循環路排出口23より上方に移動し、貯湯タンク8の
上方より貯湯される。
The high-temperature hot water stored in the hot-water storage tank 8 is separated from the low-temperature hot water stored in the hot-water storage tank 8 by a temperature difference between the low-temperature hot water and the low-temperature hot water. It moves upward and is stored from above the hot water storage tank 8.

【0038】貯湯タンク8には、その底面側に設けられ
た補給口より市水が供給され、上面側に設けられた給湯
口より給湯器や暖房等の外部給湯負荷に湯水が供給され
る。
City water is supplied to the hot water storage tank 8 from a supply port provided on the bottom side thereof, and hot water is supplied to an external hot water supply load such as a water heater or heating from a hot water supply port provided on the top side.

【0039】なお本実施の形態では、貯湯水循環路22
は自然対流によって貯湯水が流れる構成であるが、貯湯
水を熱交換器21に供給するためのポンプ(図示せず)
を貯湯水循環路22に設けることも有効である。
In the present embodiment, the hot water circulation path 22
Has a configuration in which hot water flows by natural convection, but a pump (not shown) for supplying hot water to the heat exchanger 21.
Is also effective in the hot water circulation path 22.

【0040】また、貯湯タンク8内部に高温の貯湯水が
十分に貯湯されると、流路切換弁9を操作して、燃料電
池2を通過した冷却水を放熱器11に循環させ、冷却水
の熱を系外に排出する。
When the high-temperature hot water is sufficiently stored in the hot-water storage tank 8, the cooling water passing through the fuel cell 2 is circulated to the radiator 11 by operating the flow path switching valve 9, and the cooling water is cooled. Of heat from the system.

【0041】本実施の形態によると、たとえば固体高分
子型燃料電池の動作温度は一般的に80℃程度であり、
冷却水は70℃以上になる。そのため、熱交換器21を
通過し、貯湯タンク8に回帰する水の温度は、60℃以
上の高温となる。また、市水が充填されている貯湯タン
ク8の貯湯水温度は20℃程度である。貯湯タンク8の
中位に設けられた貯湯水循環路排出口23より貯湯タン
ク8に流入した高温の貯湯水は、貯湯タンク8内部の貯
湯水との温度差により生じる密度差により貯湯タンク8
の上方に移動し、貯湯タンク8内部の温度分布に応じて
貯湯タンク8の上方から貯湯される。また、貯湯タンク
8に流入する貯湯水に温度変動がある場合においても、
流入した貯湯水は、、貯湯タンク8内部の貯湯水との温
度差により生じる密度差によって貯湯タンク8内部の温
度分布に応じて適当な貯湯水温度域のところに貯湯され
る。
According to the present embodiment, for example, the operating temperature of a polymer electrolyte fuel cell is generally about 80 ° C.,
The temperature of the cooling water is 70 ° C. or more. Therefore, the temperature of the water passing through the heat exchanger 21 and returning to the hot water storage tank 8 becomes a high temperature of 60 ° C. or more. The temperature of the hot water stored in the hot water storage tank 8 filled with city water is about 20 ° C. The high-temperature hot water flowing into the hot-water storage tank 8 from the hot-water storage-circulation passage discharge port 23 provided in the middle of the hot-water storage tank 8 has a density difference caused by a temperature difference between the hot-water storage water inside the hot-water storage tank 8 and the hot water storage tank
The hot water is stored from above the hot water storage tank 8 according to the temperature distribution inside the hot water storage tank 8. Further, even when the temperature of the hot water stored in the hot water storage tank 8 fluctuates,
The inflowing hot water is stored at an appropriate hot water temperature range according to the temperature distribution inside the hot water tank 8 due to a density difference caused by a temperature difference with the hot water inside the hot water storage tank 8.

【0042】これにより、本実施の形態の燃料電池コー
ジェネレーションシステムを部分負荷運転で運転する場
合など、発熱量が少ない時に起こり得る温度の低い貯湯
水が流入する場合においても、流入する低温の貯湯水は
貯湯タンク8内部の貯湯水との温度差によって生じる密
度差により、貯湯タンク8内部の同程度の温度域のとこ
ろに貯湯され、貯湯タンク8の上方にある高温の貯湯水
を攪拌することはない。それゆえ、貯湯タンク8の上方
に貯湯された高温の貯湯水は給湯に利用されない限り、
高温のまま攪拌されずに貯湯出来る。
Thus, even when the fuel cell cogeneration system according to the present embodiment is operated at a partial load operation, when the low-temperature hot water which may occur when the calorific value is small flows in, the low-temperature hot water storage Due to the density difference caused by the temperature difference between the hot water and the hot water inside the hot water storage tank 8, the hot water is stored in the same temperature range inside the hot water storage tank 8, and the high temperature hot water above the hot water storage tank 8 is stirred. There is no. Therefore, the high-temperature hot water stored above the hot water storage tank 8 is not used for hot water supply.
Hot water can be stored without stirring at high temperature.

【0043】これにより、例えば市水温度が20℃の場
合、貯湯タンク8の上部は60℃で下部は20℃とな
る。このような条件では、上部の高温の貯湯水の密度が
下部の低温の貯湯水の密度よりも小さいことから、貯湯
タンク8内部の水の温度勾配は維持される。
Thus, for example, when the city water temperature is 20 ° C., the upper part of the hot water storage tank 8 is at 60 ° C. and the lower part thereof is at 20 ° C. Under such conditions, the temperature gradient of the water inside the hot water storage tank 8 is maintained because the density of the high-temperature hot water in the upper portion is lower than the density of the low-temperature hot water in the lower portion.

【0044】したがって、燃料電池2が稼働中には、貯
湯タンク8内部の水は、熱交換器21を経由して加熱さ
れた高温の貯湯水と加熱前の低温の貯湯水の層構造が形
成されるため、無給湯時には、上方に位置する高温層が
次第に大きくなる。
Therefore, while the fuel cell 2 is operating, the water inside the hot water storage tank 8 forms a layer structure of the high-temperature hot water heated via the heat exchanger 21 and the low-temperature hot water before heating. Therefore, when no hot water is supplied, the high-temperature layer located above gradually increases.

【0045】したがって、貯湯タンク8の上方に高温の
貯湯水を短時間で貯湯できる。また給湯時は、上方の高
温層から水を給湯負荷に供給することから、絶えず高温
のお湯を供給することが可能になる。
Therefore, hot hot water can be stored above the hot water storage tank 8 in a short time. Further, at the time of hot water supply, water is supplied from the upper high temperature layer to the hot water supply load, so that high-temperature hot water can be constantly supplied.

【0046】(実施の形態2)図2は、本発明の実施の
形態2に係る燃料電池コージェネレーションシステムを
示す構成図である。
(Embodiment 2) FIG. 2 is a configuration diagram showing a fuel cell cogeneration system according to Embodiment 2 of the present invention.

【0047】本実施の形態における燃料電池コージェネ
レーションシステムでは、外部より供給された原料は、
燃料ガス生成部1において、水蒸気雰囲気で改質され水
素リッチな燃料ガスに生成される。
In the fuel cell cogeneration system according to the present embodiment, the raw material supplied from the outside
In the fuel gas generator 1, the fuel gas is reformed in a steam atmosphere to generate a hydrogen-rich fuel gas.

【0048】燃料ガスと酸化剤ガスを用いて発電を行な
う燃料電池2には、それぞれ燃料ガス加湿器3および酸
化剤ガス加湿器4で加湿された燃料ガスおよび空気等の
酸化剤ガスが供給される。
The fuel cell 2 which generates power using the fuel gas and the oxidizing gas is supplied with the fuel gas and the oxidizing gas such as air humidified by the fuel gas humidifier 3 and the oxidizing gas humidifier 4, respectively. You.

【0049】燃料電池2は、水素を含む燃料ガスと空気
等の酸化剤ガスを用いて電力および熱を発生する。燃料
電池2によって得られた直流電流は、インバータ5にお
いて交流電流に変換された後、商用電源と系統連系して
外部電力負荷に供給される。
The fuel cell 2 generates electric power and heat using a fuel gas containing hydrogen and an oxidizing gas such as air. The DC current obtained by the fuel cell 2 is converted into an AC current by the inverter 5 and then supplied to an external power load in system interconnection with a commercial power supply.

【0050】一方、電力とともに発生する熱は、以下の
ようにして、湯水として貯えられた後、給湯負荷に供給
される。
On the other hand, the heat generated together with the electric power is stored as hot water and then supplied to the hot water supply load as described below.

【0051】稼働中の燃料電池2は、たとえば燃料電池
2が固体高分子型の場合、その内部に設けられた冷却水
循環路7に冷却水を循環させることによって約80℃に
保持される。
For example, when the fuel cell 2 is of a solid polymer type, the operating fuel cell 2 is maintained at about 80 ° C. by circulating cooling water through a cooling water circulation path 7 provided therein.

【0052】冷却水循環ポンプ6は、冷却水循環路7に
冷却水を循環させる。燃料電池2を通過した冷却水は通
常約70℃以上に達している。給湯など熱供給時には、
流路切換弁9はA−B間が接続されていて、燃料電池2
を通過した冷却水は、熱交換器21に供給される。熱交
換器21を経由して放熱した冷却水は、冷却水循環ポン
プ6によって再度燃料電池2に供給される。
The cooling water circulation pump 6 circulates cooling water through the cooling water circulation path 7. The cooling water that has passed through the fuel cell 2 usually reaches about 70 ° C. or higher. When supplying heat such as hot water,
The flow path switching valve 9 is connected between AB and the fuel cell 2.
Is supplied to the heat exchanger 21. The cooling water radiated through the heat exchanger 21 is supplied to the fuel cell 2 again by the cooling water circulation pump 6.

【0053】一方、熱交換器21の低温側は、市水が充
填された貯湯タンク8と接続されている。貯湯タンク8
中の底面近くの水が貯湯水循環ポンプ24によって吸引
され、貯湯水循環路22の吸入口から貯湯水循環路22
を通じて熱交換器21に供給される。熱交換器21を通
過して高温となった貯湯水は、貯湯タンク8の中位に設
けられた貯湯水循環路排出口23より貯湯タンク8に入
る。
On the other hand, the low temperature side of the heat exchanger 21 is connected to the hot water storage tank 8 filled with city water. Hot water storage tank 8
The water near the inner bottom surface is sucked by the hot water circulation pump 24, and the hot water circulation
To the heat exchanger 21. The hot water stored in the hot water and having passed through the heat exchanger 21 enters the hot water storage tank 8 through a hot water circulation path discharge port 23 provided in the middle of the hot water storage tank 8.

【0054】貯湯タンク8に入った高温の貯湯水は、貯
湯タンク8内部に充填された低温の貯湯水との温度差に
より生じる密度差によって、低密度の高温貯湯水は貯湯
水循環路排出口23より上方に移動し、貯湯タンク8の
上方より貯湯される。
The high-temperature hot water stored in the hot-water storage tank 8 has a density difference caused by a temperature difference between the low-temperature hot water stored in the hot-water storage tank 8 and the low-temperature hot water. It moves upward and is stored from above the hot water storage tank 8.

【0055】貯湯タンク8には、その底面側に設けられ
た補給口より市水が供給され、上面側に設けられた給湯
口より給湯器や暖房等の外部給湯負荷に湯水が供給され
る。なお、熱交換器21の下流に配されたサーミスタ2
5は、熱交換器21を通過して加熱された水の温度を検
出する。制御部26は、サーミスタ25が検出する水温
が一定になるように貯湯水循環ポンプ24を制御する。
City water is supplied to the hot water storage tank 8 from a supply port provided on the bottom side thereof, and hot water is supplied to an external hot water supply load such as a water heater or heating from a hot water supply port provided on the top side. The thermistor 2 disposed downstream of the heat exchanger 21
5 detects the temperature of water heated by passing through the heat exchanger 21. The control unit 26 controls the hot water circulation pump 24 so that the water temperature detected by the thermistor 25 becomes constant.

【0056】また制御部26は、貯湯タンク8内部に高
温の貯湯水が十分に貯湯されると、流路切換弁9を操作
して、燃料電池2を通過した冷却水を放熱器11に循環
させ、冷却水の熱を系外に排出する。
When the hot water is sufficiently stored in the hot water storage tank 8, the controller 26 operates the flow path switching valve 9 to circulate the cooling water passing through the fuel cell 2 to the radiator 11. And the heat of the cooling water is discharged out of the system.

【0057】本実施の形態によると、たとえば固体高分
子型燃料電池の動作温度は一般的に80℃程度であり、
冷却水は70℃以上になる。また、市水が充填されてい
る貯湯タンク8の貯湯水温度は20℃程度である。その
ため、燃料電池からの発熱量は十分なとき、熱交換器2
1を通過し、貯湯タンク8に回帰する水の温度は、制御
により60℃以上の高温にすることができる。すなわ
ち、燃料電池2で発生する熱が変動する場合は制御によ
り貯湯水の流量を調整し、目標の所定温度(t1)の貯
湯水を回帰する。貯湯タンク8の中位に設けられた貯湯
水循環路排出口23より貯湯タンク8に流入した高温の
貯湯水は、貯湯タンク8内部の貯湯水との温度差により
生じる密度差により貯湯タンク8の上方に移動し、貯湯
タンク8の上方から貯湯される。
According to this embodiment, for example, the operating temperature of the polymer electrolyte fuel cell is generally about 80 ° C.
The temperature of the cooling water is 70 ° C. or more. The temperature of the hot water stored in the hot water storage tank 8 filled with city water is about 20 ° C. Therefore, when the calorific value from the fuel cell is sufficient, the heat exchanger 2
The temperature of water passing through 1 and returning to the hot water storage tank 8 can be increased to 60 ° C. or higher by control. That is, when the heat generated in the fuel cell 2 fluctuates, the flow rate of the stored hot water is adjusted by control, and the stored hot water at the target predetermined temperature (t1) is returned. The high-temperature hot water flowing into the hot water storage tank 8 from the hot water storage circuit discharge port 23 provided in the middle of the hot water storage tank 8 is located above the hot water storage tank 8 due to a density difference caused by a temperature difference with the hot water stored in the hot water storage tank 8. And the hot water is stored from above the hot water storage tank 8.

【0058】また、燃料電池コージェネレーションシス
テムの部分負荷運転等による燃料電池からの発熱量が少
ないときに過渡期の発熱量変動やポンプの下限界運転に
よる制御不能等が要因となり、貯湯タンク8に流入する
貯湯水が温度変動または所定温度より低温の湯水となる
場合においても、流入した貯湯水は、、貯湯タンク8内
部の貯湯水との温度差により生じる密度差によって貯湯
タンク8内部の温度分布に応じて適当な貯湯水温度域の
ところに貯湯される。すなわち、貯湯タンク8の上方に
ある高温の貯湯水を攪拌することはない。
Further, when the calorific value from the fuel cell due to the partial load operation of the fuel cell cogeneration system or the like is small, fluctuations in the calorific value during the transition period and uncontrollability due to the lower limit operation of the pump are factors. Even when the incoming hot water changes in temperature or becomes colder than a predetermined temperature, the incoming hot water is subjected to a temperature distribution inside the hot water tank 8 due to a density difference caused by a temperature difference between the hot water and the hot water inside the hot water tank 8. The hot water is stored at an appropriate temperature in the hot water temperature range. That is, the hot water stored above the hot water storage tank 8 is not stirred.

【0059】これにより、例えば市水温度が20℃の場
合、貯湯タンク8の上部は60℃で下部は20℃とな
る。このような条件では、上部の高温の貯湯水の密度が
下部の低温の貯湯水の密度よりも小さいことから、貯湯
タンク8内部の水の温度勾配は維持される。
Thus, for example, when the city water temperature is 20 ° C., the upper part of the hot water storage tank 8 is at 60 ° C. and the lower part is at 20 ° C. Under such conditions, the temperature gradient of the water inside the hot water storage tank 8 is maintained because the density of the high-temperature hot water in the upper portion is lower than the density of the low-temperature hot water in the lower portion.

【0060】したがって、燃料電池2が稼働中には、貯
湯タンク8内部の水は、熱交換器21を経由して加熱さ
れた高温の貯湯水と加熱前の低温の貯湯水の層構造が形
成される。したがって、無給湯時には、上方に位置する
高温層が次第に大きくなる。
Therefore, while the fuel cell 2 is in operation, the water in the hot water storage tank 8 forms a layered structure of high-temperature hot water heated via the heat exchanger 21 and low-temperature hot water before heating. Is done. Therefore, when there is no hot water supply, the high temperature layer located above gradually increases.

【0061】したがって、燃料電池1の熱出力が変動す
る場合においても、貯湯タンク8の上方に高温で一定温
度の貯湯水を短時間で貯湯できる。また給湯時は、上方
の高温層から水を給湯負荷に供給することから、絶えず
高温の湯水を供給することが可能になる。
Therefore, even when the heat output of the fuel cell 1 fluctuates, hot water of high temperature and constant temperature can be stored above the hot water storage tank 8 in a short time. Further, at the time of hot water supply, water is supplied to the hot water supply load from the high temperature layer above, so that hot water can be constantly supplied.

【0062】(実施の形態3)図3は、本発明の実施の
形態3に係る燃料電池コージェネレーションシステムを
示す構成図である。
(Embodiment 3) FIG. 3 is a configuration diagram showing a fuel cell cogeneration system according to Embodiment 3 of the present invention.

【0063】本実施の形態における燃料電池コージェネ
レーションシステムでは、外部より供給された原料は、
燃料ガス生成部1において、水蒸気雰囲気で改質され水
素リッチな燃料ガスに生成される。燃料ガスと酸化剤ガ
スを用いて発電を行なう燃料電池2には、それぞれ燃料
ガス加湿器3および酸化剤ガス加湿器4で加湿された燃
料ガスおよび空気等の酸化剤ガスが供給される。
In the fuel cell cogeneration system according to the present embodiment, the raw material supplied from the outside
In the fuel gas generator 1, the fuel gas is reformed in a steam atmosphere to generate a hydrogen-rich fuel gas. An oxidizing gas such as a fuel gas and air humidified by a fuel gas humidifier 3 and an oxidizing gas humidifier 4 are supplied to a fuel cell 2 that generates power using the fuel gas and the oxidizing gas.

【0064】燃料電池2は、水素を含む燃料ガスと空気
等の酸化剤ガスを用いて電力および熱を発生する。燃料
電池2によって得られた直流電流は、インバータ5にお
いて交流電流に変換された後、商用電源と系統連系して
外部電力負荷に供給される。
The fuel cell 2 generates electric power and heat using a fuel gas containing hydrogen and an oxidizing gas such as air. The DC current obtained by the fuel cell 2 is converted into an AC current by the inverter 5 and then supplied to an external power load in system interconnection with a commercial power supply.

【0065】一方、電力とともに発生する熱は、以下の
ようにして、湯水として貯えられた後、給湯や暖房等の
外部熱負荷に供給される。
On the other hand, the heat generated together with the electric power is stored as hot water as described below, and then supplied to an external heat load such as hot water supply or heating.

【0066】稼働中の燃料電池2は、たとえば燃料電池
2が固体高分子型の場合、その内部に設けられた冷却水
循環路7に冷却水を循環させることによって約80℃に
保持される。冷却水循環ポンプ6は、冷却水循環路7に
冷却水を循環させる。燃料電池2を通過した冷却水は通
常約70℃以上に達している。給湯など熱供給時には、
流路切換弁9はA−B間が接続されていて、燃料電池2
を通過した冷却水は、熱交換器21に供給される。熱交
換器21を経由して放熱した冷却水は、冷却水循環ポン
プ6によって再度燃料電池2に供給される。
For example, when the fuel cell 2 is of a solid polymer type, the operating fuel cell 2 is maintained at about 80 ° C. by circulating cooling water through a cooling water circulation path 7 provided therein. The cooling water circulation pump 6 circulates the cooling water through the cooling water circulation path 7. The cooling water that has passed through the fuel cell 2 usually reaches about 70 ° C. or higher. When supplying heat such as hot water,
The flow path switching valve 9 is connected between AB and the fuel cell 2.
Is supplied to the heat exchanger 21. The cooling water radiated through the heat exchanger 21 is supplied to the fuel cell 2 again by the cooling water circulation pump 6.

【0067】一方、熱交換器21の低温側は、市水が充
填された貯湯タンク8と接続されている。底面近くの水
が貯湯水循環路22の吸入口から貯湯水循環路22を通
じて熱交換器21に供給される。熱交換器21を通過し
て高温となった貯湯水は、貯湯水循環路排出口23より
貯湯タンク8に入る。貯湯タンク8は高温の湯水を上方
より貯える積層型タイプを採用するため、貯湯タンク8
に入った高温の貯湯水は、貯湯タンク8の上方により貯
湯される。貯湯タンク8の上面側に設けられた給湯口よ
り給湯器や暖房等の外部熱負荷に湯水が供給される。ま
た、外部の暖房負荷に熱を供給することにより低温にな
った貯湯水は、貯湯タンク8の中位の位置にある貯湯水
暖房負荷帰還口27より貯湯タンク8内部に戻る。給湯
により貯湯水が減少すると、貯湯タンク8の底面側に設
けられた補給口より市水が供給される。
On the other hand, the low temperature side of the heat exchanger 21 is connected to the hot water storage tank 8 filled with city water. Water near the bottom is supplied to the heat exchanger 21 through the hot water circulation circuit 22 from the inlet of the hot water circulation circuit 22. The hot water stored at a high temperature after passing through the heat exchanger 21 enters the hot water storage tank 8 through the hot water circulation path discharge port 23. The hot water storage tank 8 is of a stacked type that stores hot water from above.
The high-temperature hot water stored therein is stored above the hot water storage tank 8. Hot water is supplied from a hot water supply port provided on the upper surface side of the hot water storage tank 8 to an external heat load such as a water heater or heating. The hot water stored at a low temperature by supplying heat to the external heating load returns to the inside of the hot water storage tank 8 from the hot water storage heating load return port 27 located at the middle position of the hot water storage tank 8. When the hot water is reduced by hot water supply, city water is supplied from a supply port provided on the bottom side of the hot water storage tank 8.

【0068】なお本実施の形態では、貯湯水循環路22
は自然対流によって貯湯水が流れる構成であるが、貯湯
水を熱交換器21に供給するためのポンプ(図示せず)
を貯湯水循環路22に設けることも有効である。
In this embodiment, the hot water circulation path 22
Has a configuration in which hot water flows by natural convection, but a pump (not shown) for supplying hot water to the heat exchanger 21.
Is also effective in the hot water circulation path 22.

【0069】また、貯湯タンク8内部に高温の貯湯水が
十分に貯湯されると、流路切換弁9を操作して、燃料電
池2を通過した冷却水を放熱器11に循環させ、冷却水
の熱を系外に排出する。
When the hot water is sufficiently stored in the hot water storage tank 8, the cooling water passing through the fuel cell 2 is circulated to the radiator 11 by operating the flow path switching valve 9, and the cooling water is cooled. Of heat from the system.

【0070】本実施の形態によると、たとえば固体高分
子型燃料電池の動作温度は一般的に80℃程度であるた
め、貯湯タンク8に貯湯する湯水温度は60℃以上の高
温となる。また、市水が充填されている貯湯タンク8の
貯湯水温度は20℃程度である。貯湯タンク8は積層型
のため、内部にはその上方に高温の湯水域、下方に低温
の湯水域ができ、温度勾配は維持される。したがって、
燃料電池2が稼働中には、貯湯タンク8内部の水には、
高湯水と低湯水の層構造が形成され、無給湯時には上方
に位置する高温層が次第に大きくなる。
According to the present embodiment, for example, the operating temperature of a polymer electrolyte fuel cell is generally about 80 ° C., so that the temperature of hot water stored in hot water storage tank 8 is as high as 60 ° C. or higher. The temperature of the hot water stored in the hot water storage tank 8 filled with city water is about 20 ° C. Since the hot water storage tank 8 is of a stacked type, a high-temperature hot water area is formed inside the hot water storage tank 8 and a low-temperature hot water area is formed below the hot water tank 8, and the temperature gradient is maintained. Therefore,
While the fuel cell 2 is operating, the water inside the hot water storage tank 8 contains
A layered structure of high hot water and low hot water is formed, and when no hot water is supplied, the high temperature layer located above gradually increases.

【0071】外部の給湯負荷に湯水を供給する場合、貯
湯タンク8上方の給湯口より貯湯されていた湯水が外部
の給湯負荷に供給され、同時に底面側より市水が供給さ
れる。また、燃料電池2が稼働中は、高温の貯湯水が貯
湯タンク8上方より貯湯される。貯湯タンク8では複数
の場所から水が供給・排出されるが、温度勾配により形
成された高温の湯水と低温の湯水の層構造は維持される
ため、常に貯湯タンク8上方から高温の湯水を供給する
ことができる。
When supplying hot water to the external hot water supply load, the hot water stored from the hot water supply port above the hot water storage tank 8 is supplied to the external hot water supply load, and at the same time, city water is supplied from the bottom side. While the fuel cell 2 is operating, hot water is stored from above the hot water storage tank 8. Water is supplied and discharged from a plurality of locations in the hot water storage tank 8, but the hot water and the low temperature hot water formed by the temperature gradient are maintained in a layered structure, so the hot water is always supplied from above the hot water storage tank 8. can do.

【0072】外部の暖房負荷に湯水を供給する場合、一
般的に高温の貯湯水は暖房負荷との熱交換により放熱を
行なう。そのため、暖房負荷の起動時には多くの熱を必
要とし、それに応じて、貯湯水暖房負荷帰還口27に帰
還する貯湯水の温度は低くなる。また暖房負荷の定常運
転時は起動時に比べ少ない熱量を必要とするので、貯湯
水暖房負荷帰還口27に帰還する貯湯水の温度は起動時
より高くなる。しかも起動時・定常時とも帰還する貯湯
水は、市水より温度は高い。このような場合において
も、貯湯タンク8の中位に設けられた貯湯水暖房負荷帰
還口27より貯湯タンク8に帰還した貯湯水は、貯湯タ
ンク8内部の貯湯水との温度差により生じる密度差によ
って貯湯タンク8内部の温度分布に応じて適当な貯湯水
温度域のところに貯湯される。これにより、図4に示し
た従来例のような貯湯タンク8底面部からの大きな対流
を防止することができ、貯湯タンク8上方に貯湯された
高温の貯湯水を高温のまま攪拌されずに外部熱負荷に利
用できるとともに、貯湯できる。
When hot water is supplied to an external heating load, the hot water is generally radiated by heat exchange with the heating load. Therefore, a large amount of heat is required at the time of starting the heating load, and accordingly, the temperature of the hot water returned to the hot water heating load return port 27 decreases. Also, during the steady operation of the heating load, a smaller amount of heat is required than at the time of startup, so that the temperature of the hot water returned to the hot water storage load return port 27 becomes higher than at the time of startup. In addition, the temperature of the stored hot water that returns at both startup and steady times is higher than city water. Even in such a case, the hot water returned to the hot water storage tank 8 from the hot water storage heating load return port 27 provided in the middle of the hot water storage tank 8 has a density difference caused by a temperature difference with the hot water stored in the hot water storage tank 8. Accordingly, hot water is stored at an appropriate hot water temperature range according to the temperature distribution inside the hot water storage tank 8. Thereby, large convection from the bottom of the hot water storage tank 8 as in the conventional example shown in FIG. 4 can be prevented, and the high-temperature hot water stored above the hot water storage tank 8 can be externally stirred without being heated at a high temperature. Can be used for heat load and can store hot water.

【0073】このように本実施の形態によれば、短時間
で高温の湯水を安定的に供給することができ、燃料電池
の熱出力変動にも容易に対応できる燃料電池コージェネ
レーションシステムを提供することができる。
As described above, according to the present embodiment, there is provided a fuel cell cogeneration system capable of stably supplying hot water in a short time and easily coping with fluctuations in the heat output of the fuel cell. be able to.

【0074】なお、本実施の形態の貯湯水循環路排出口
は本発明の貯湯水循環路第2供給口の例であり、本実施
の形態の貯湯水循環路吸入口は本発明の貯湯水循環路第
1供給口の例であり、本実施の形態の補給口は本発明の
湯水供給口の例であり、本実施の形態の貯湯水暖房負荷
帰還口は本発明の帰還湯水供給口の例である。
The outlet of the hot water circulation circuit of the present embodiment is an example of the second supply port of the hot water circulation circuit of the present invention, and the suction port of the hot water circulation circuit of the present embodiment is the first supply port of the hot water circulation circuit of the present invention. This is an example of the supply port, the supply port of the present embodiment is an example of the hot water supply port of the present invention, and the hot water supply heating load return port of the present embodiment is an example of the return hot water supply port of the present invention.

【0075】[0075]

【発明の効果】以上説明したところから明らかなよう
に、本発明は、稼働開始から短時間で高温の湯水を外部
負荷に供給することが出来る燃料電池コージェネレーシ
ョンシステムを提供することが出来る。
As is apparent from the above description, the present invention can provide a fuel cell cogeneration system capable of supplying hot water to an external load in a short time from the start of operation.

【0076】また、本発明は、、外部負荷に湯水を安定
して供給することが出来る燃料電池コージェネレーショ
ンシステムを提供することが出来る。
Further, the present invention can provide a fuel cell cogeneration system capable of stably supplying hot water to an external load.

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

【図1】実施の形態1における燃料電池コージェネレー
ションシステムを示す構成図である。
FIG. 1 is a configuration diagram showing a fuel cell cogeneration system according to a first embodiment.

【図2】実施の形態2における燃料電池コージェネレー
ションシステムを示す構成図である。
FIG. 2 is a configuration diagram showing a fuel cell cogeneration system according to a second embodiment.

【図3】実施の形態2における燃料電池コージェネレー
ションシステムを示す構成図である。
FIG. 3 is a configuration diagram illustrating a fuel cell cogeneration system according to Embodiment 2.

【図4】従来の燃料電池コージェネレーションシステム
を示す構成図である。
FIG. 4 is a configuration diagram showing a conventional fuel cell cogeneration system.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 燃料ガス生成部 2 燃料電池 3 燃料ガス加湿器 4 酸化剤ガス加湿器 5 インバータ 6 冷却水循環ポンプ 7 冷却水循環路 8 貯湯タンク 9 流路切換弁 10 熱交換器 11 放熱器 21 熱交換器 22 貯湯水循環路 23 貯湯水循環路排出口 24 貯湯水循環ポンプ 25 サーミスタ 26 制御部 27 貯湯水暖房負荷帰還口 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Fuel gas generation part 2 Fuel cell 3 Fuel gas humidifier 4 Oxidant gas humidifier 5 Inverter 6 Cooling water circulation pump 7 Cooling water circulation path 8 Hot water storage tank 9 Flow path switching valve 10 Heat exchanger 11 Radiator 21 Heat exchanger 22 Hot water storage Water circulation channel 23 Hot water circulation channel outlet 24 Hot water circulation pump 25 Thermistor 26 Control unit 27 Hot water heating load return port

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 上田 哲也 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 宮内 伸二 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 尾関 正高 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 Fターム(参考) 3L025 AC05 AD00 5H026 AA06 5H027 AA06 BA01 CC06 DD06 KK28 KK48 MM16 MM27  ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Inventor Tetsuya Ueda 1006 Kadoma Kadoma, Osaka Prefecture Inside Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. 72) Inventor Masataka Ozeki 1006 Kazuma Kadoma, Kazuma, Osaka Prefecture F-term in Matsushita Electric Industrial Co., Ltd.

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 燃料ガスと酸化剤ガスとを用いて電力と
熱を発生させる燃料電池と、 前記燃料電池で発生する熱を湯水として貯える貯湯槽と
を備え、 前記貯湯槽は、外部給湯負荷及び/または外部暖房負荷
に湯水を供給するための給湯口を上部に有し、 前記貯湯槽は、上方に位置する湯水の方が下方に位置す
る湯水よりもより高温であるように前記湯水を貯えるこ
とを特徴とする燃料電池コージェネレーションシステ
ム。
1. A fuel cell comprising: a fuel cell for generating electric power and heat using a fuel gas and an oxidizing gas; and a hot water tank for storing heat generated by the fuel cell as hot water, wherein the hot water tank has an external hot water supply load. And / or a hot water supply port for supplying hot water to an external heating load is provided at an upper portion, and the hot water storage tank is configured to supply the hot water so that hot water located above is hotter than hot water located below. A fuel cell cogeneration system characterized by storing.
【請求項2】 発生した前記熱を回収するための熱輸送
媒体を循環させる熱輸送媒体循環路と、 前記熱輸送媒体が回収した熱を前記貯湯槽の湯水に移動
させる熱交換器と、 前記貯湯槽の湯水を前記熱交換器に循環させる貯湯水循
環路とを備え、 前記貯湯槽は、前記貯湯水循環路に前記貯湯槽の湯水を
供給するための貯湯水循環路第1供給口と、 前記貯湯水循環路から帰還してきた湯水を前記貯湯槽に
供給するための貯湯水循環路第2供給口とを有し、 前記貯湯水循環路第2供給口は、前記貯湯水循環路第1
供給口よりも上部に設けられており、かつ前記給湯口よ
りも下部に設けられていることを特徴とする請求項1記
載の燃料電池コージェネレーションシステム。
2. A heat transport medium circulation path for circulating a heat transport medium for recovering the generated heat, a heat exchanger for transferring the heat recovered by the heat transport medium to hot and cold water in the hot water storage tank, A hot-water storage circuit that circulates hot-water from the hot-water storage tank to the heat exchanger, wherein the hot-water storage tank has a first hot-water storage circuit supply port for supplying hot water to the hot-water storage tank to the hot-water storage circuit; A hot water circulation path second supply port for supplying the hot water returned from the water circulation path to the hot water storage tank; and the hot water circulation path second supply port is provided with the hot water circulation path first.
2. The fuel cell cogeneration system according to claim 1, wherein the fuel cell cogeneration system is provided above the supply port and below the hot water supply port.
【請求項3】 前記貯湯槽は、前記貯湯槽に湯水を供給
するための湯水供給口を有し、 前記湯水供給口は、前記貯湯水循環路第2供給口よりも
下部に設けられていることを特徴とする請求項2記載の
燃料電池コージェネレーションシステム。
3. The hot water tank has a hot water supply port for supplying hot water to the hot water tank, and the hot water supply port is provided below the second hot water circulation path supply port. The fuel cell cogeneration system according to claim 2, wherein:
【請求項4】 前記貯湯槽は、前記外部暖房負荷に湯水
を供給するものであり、 前記貯湯槽は、前記外部暖房負荷から排出された湯水を
前記貯湯槽に帰還させる帰還湯水供給口を前記貯湯槽の
所定の高さ位置に有し、 前記所定の高さ位置とは、前記貯湯槽に貯えられている
湯水の前記所定の高さ位置における温度が前記帰還湯水
供給口から供給された湯水の温度と実質上同じであるよ
うな高さ位置であることを特徴とする請求項1〜3のい
ずれかに記載の燃料電池コージェネレーションシステ
ム。
4. The hot water tank supplies hot water to the external heating load, and the hot water tank has a return hot water supply port for returning hot water discharged from the external heating load to the hot water tank. The hot water supplied at a predetermined height position of the hot water storage tank, wherein the predetermined height position is a temperature at which the temperature of the hot water stored in the hot water storage tank at the predetermined height position is supplied from the return hot water supply port. The fuel cell cogeneration system according to any one of claims 1 to 3, wherein the height position is substantially the same as the temperature of the fuel cell.
【請求項5】 前記貯湯水循環路に水を循環するための
ポンプと、 前記熱交換器より下流の前記貯湯水循環路に前記熱交換
器を通過した水の温度を検出する温度検出器と、 前記ポンプの能力を増減することにより前記検出した温
度に基づいて前記貯湯水循環路の水流量を調整するポン
プ能力制御手段を備えたことを特徴とする請求項1〜4
のいずれかに記載の燃料電池コージェネレーションシス
テム。
5. A pump for circulating water in the hot water circulation path, a temperature detector for detecting a temperature of water passing through the heat exchanger in the hot water circulation path downstream of the heat exchanger, 5. A pump capacity control means for adjusting a water flow rate of the hot water circulation circuit based on the detected temperature by increasing or decreasing a capacity of a pump.
The fuel cell cogeneration system according to any one of the above.
【請求項6】 前記ポンプ能力制御手段は、前記検出し
た温度が一定になるように前記水流量を調整することを
特徴とする請求項5記載の燃料電池コージェネレーショ
ンシステム。
6. The fuel cell cogeneration system according to claim 5, wherein the pump capacity control means adjusts the water flow rate so that the detected temperature becomes constant.
JP2000327228A 2000-10-26 2000-10-26 Fuel cell cogeneration system Pending JP2002134143A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2000327228A JP2002134143A (en) 2000-10-26 2000-10-26 Fuel cell cogeneration system

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2000327228A JP2002134143A (en) 2000-10-26 2000-10-26 Fuel cell cogeneration system

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2002134143A true JP2002134143A (en) 2002-05-10

Family

ID=18804285

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2000327228A Pending JP2002134143A (en) 2000-10-26 2000-10-26 Fuel cell cogeneration system

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2002134143A (en)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004111208A (en) * 2002-09-18 2004-04-08 Toyota Motor Corp Fuel cell power generation system
JP2004327144A (en) * 2003-04-23 2004-11-18 Aisin Seiki Co Ltd Fuel cell cogeneration system
JP2005285611A (en) * 2004-03-30 2005-10-13 Seinan Sogo Kaihatsu Kk Fuel cell power generation system provided with hydrogen storage device and its fuel cell power generation method
CN111446467A (en) * 2020-03-27 2020-07-24 上海电气集团股份有限公司 Fuel cell cogeneration system and control method thereof

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004111208A (en) * 2002-09-18 2004-04-08 Toyota Motor Corp Fuel cell power generation system
JP4649090B2 (en) * 2002-09-18 2011-03-09 トヨタ自動車株式会社 Fuel cell power generation system
JP2004327144A (en) * 2003-04-23 2004-11-18 Aisin Seiki Co Ltd Fuel cell cogeneration system
JP4584546B2 (en) * 2003-04-23 2010-11-24 アイシン精機株式会社 Fuel cell cogeneration system
JP2005285611A (en) * 2004-03-30 2005-10-13 Seinan Sogo Kaihatsu Kk Fuel cell power generation system provided with hydrogen storage device and its fuel cell power generation method
CN111446467A (en) * 2020-03-27 2020-07-24 上海电气集团股份有限公司 Fuel cell cogeneration system and control method thereof
CN111446467B (en) * 2020-03-27 2023-09-15 上海电气集团股份有限公司 Fuel cell cogeneration system and control method thereof

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP3403667B2 (en) Solid polymer fuel cell cogeneration system
CN100448083C (en) Fuel cell system
JP5150664B2 (en) FUEL CELL COGENERATION SYSTEM AND METHOD OF OPERATING FUEL CELL COGENERATION SYSTEM
EP2215679B1 (en) Fuel cell system
KR101843380B1 (en) Cooling and heating device
JP2015002093A (en) Fuel cell system
US7147951B1 (en) Cogeneration device
JP2005100873A (en) Fuel cell system
JP2017107852A (en) Fuel battery system
JP2013058339A (en) Fuel cell system
JP2889807B2 (en) Fuel cell system
JP4397183B2 (en) Cogeneration system
JP2004150646A (en) Cogeneration system
JP2002042840A (en) Fuel cell type cogeneration system
JP2004127841A (en) Fuel battery cogeneration system
JP2006029745A (en) Hot water storage type hot water supplying heat source device
JP2002134143A (en) Fuel cell cogeneration system
JP4106356B2 (en) Fuel cell system
JP2007052981A (en) Fuel cell power generation system and its operation method
JP2005116256A (en) Fuel cell cogeneration system
JP4837265B2 (en) Fuel cell cogeneration system
JP2003343916A (en) Cogeneration system
JP2004190870A (en) Cogeneration system
JP2007103034A (en) Fuel cell system and its starting method
JP5266782B2 (en) FUEL CELL SYSTEM AND CONTROL METHOD FOR FUEL CELL SYSTEM