JP2002270194A - 燃料電池コージェネシステム - Google Patents
燃料電池コージェネシステムInfo
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- F24D2103/00—Thermal aspects of small-scale CHP systems
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- F24D2103/13—Small-scale CHP systems characterised by their heat recovery units characterised by their heat exchangers
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- F24D2103/00—Thermal aspects of small-scale CHP systems
- F24D2103/10—Small-scale CHP systems characterised by their heat recovery units
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- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Domestic Hot-Water Supply Systems And Details Of Heating Systems (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 燃料電池コージェネシステムにおいて、殺菌
専用の加熱手段を設けることなく、水温を一時的に加熱
殺菌に必要な所定の温度（例えば７０℃）以上にするこ
とにより、外部から侵入したバクテリアなどの微生物や
藻が繁殖することを抑制し、これらによって水流路内の
閉塞を防ぐことを目的とする。 【解決手段】 燃料電池と、前記燃料電池を冷却する冷
却水循環流路と、原料から前記燃料電池に供給する燃料
を生成する改質器と、前記冷却水循環流路と前記改質器
の少なくとも一方に供給する水を貯える貯水タンクと、
前記貯水タンクから所定の温度以上になる部分を経由し
てもどる加熱流路とを具備したことを特徴とする燃料電
池コージェネシステム。
専用の加熱手段を設けることなく、水温を一時的に加熱
殺菌に必要な所定の温度（例えば７０℃）以上にするこ
とにより、外部から侵入したバクテリアなどの微生物や
藻が繁殖することを抑制し、これらによって水流路内の
閉塞を防ぐことを目的とする。 【解決手段】 燃料電池と、前記燃料電池を冷却する冷
却水循環流路と、原料から前記燃料電池に供給する燃料
を生成する改質器と、前記冷却水循環流路と前記改質器
の少なくとも一方に供給する水を貯える貯水タンクと、
前記貯水タンクから所定の温度以上になる部分を経由し
てもどる加熱流路とを具備したことを特徴とする燃料電
池コージェネシステム。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、燃料電池コージェ
ネシステムに関するものである。
ネシステムに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】燃料電池は水素と酸素の直接反応により
電気エネルギーに変換するもので、発電効率が高く、大
気汚染物質もほとんど排出しないことから環境にやさし
い発電装置である。発電の際には熱を発生するので、こ
れを回収することにより、コージェネシステムを構築す
ることができ、トータルエネルギー効率は７０〜８０％
となり、地球温暖化防止に貢献できる技術として期待さ
れている。
電気エネルギーに変換するもので、発電効率が高く、大
気汚染物質もほとんど排出しないことから環境にやさし
い発電装置である。発電の際には熱を発生するので、こ
れを回収することにより、コージェネシステムを構築す
ることができ、トータルエネルギー効率は７０〜８０％
となり、地球温暖化防止に貢献できる技術として期待さ
れている。
【０００３】燃料電池には燐酸型や固体高分子型などが
あるが、これまである程度規模の大きい燃料電池コージ
ェネシステムとしては主に燐酸型が検討されてきた。近
年家庭用のコージェネシステムとしての開発が進められ
るようになってきているが、この用途の燃料電池は、動
作温度が６０〜９０℃と低く、オン・オフを繰り返すこ
とが容易な固体高分子型が用いられている。
あるが、これまである程度規模の大きい燃料電池コージ
ェネシステムとしては主に燐酸型が検討されてきた。近
年家庭用のコージェネシステムとしての開発が進められ
るようになってきているが、この用途の燃料電池は、動
作温度が６０〜９０℃と低く、オン・オフを繰り返すこ
とが容易な固体高分子型が用いられている。
【０００４】家庭における熱の利用は、排熱により水を
加熱し貯湯槽に貯えるという方法が一般的であるが、貯
湯槽には、貯えられている湯の温度が低い場合や湯量が
不充分な場合に加熱するための加熱能力の高い追い炊き
バーナーを設けることにより、単に給湯するだけでな
く、暖房などより広範な用途に熱を利用することができ
る。
加熱し貯湯槽に貯えるという方法が一般的であるが、貯
湯槽には、貯えられている湯の温度が低い場合や湯量が
不充分な場合に加熱するための加熱能力の高い追い炊き
バーナーを設けることにより、単に給湯するだけでな
く、暖房などより広範な用途に熱を利用することができ
る。
【０００５】燃料電池の燃料となる水素リッチなガス
は、一般に都市ガスなどの原料を水と反応させることに
より得る。この水素を生成する水素生成部には、効率良
く水素を生成ために触媒が用いられるが、この触媒の被
毒による性能低下防止や、金属イオンなど不純物の水素
生成器内部への付着による性能低下などの不具合を防止
するため、水素生成器に供給される水は触媒被毒物質や
金属イオンなどの不純物が除去されていなければならな
い。
は、一般に都市ガスなどの原料を水と反応させることに
より得る。この水素を生成する水素生成部には、効率良
く水素を生成ために触媒が用いられるが、この触媒の被
毒による性能低下防止や、金属イオンなど不純物の水素
生成器内部への付着による性能低下などの不具合を防止
するため、水素生成器に供給される水は触媒被毒物質や
金属イオンなどの不純物が除去されていなければならな
い。
【０００６】また、効率よく発電するためには、燃料電
池本体を最適温度に保つことが必要であるため、起動時
には起動時間短縮のため加熱が必要であり、発電時には
冷却が必要となる。この熱媒体としては多くの場合、水
が用いられるが、この水は漏電を防ぐために導電率が低
くなければならない。
池本体を最適温度に保つことが必要であるため、起動時
には起動時間短縮のため加熱が必要であり、発電時には
冷却が必要となる。この熱媒体としては多くの場合、水
が用いられるが、この水は漏電を防ぐために導電率が低
くなければならない。
【０００７】このため、水は通常各種フィルター、逆浸
透膜装置、イオン交換樹脂、電気透析装置を通して不純
物を除去した後、供給することが必要である。
透膜装置、イオン交換樹脂、電気透析装置を通して不純
物を除去した後、供給することが必要である。
【０００８】水の補給源としては、燃料電池の発電によ
り水が生成されるので、発電後の排ガスを冷却すること
により水を凝縮、回収することができるが、回収量は運
転条件などに依存するため、不足する場合は水道水など
外部から導入する必要がある。必要に応じて随時供給し
たり、流量を正確に制御しながら供給するため、凝縮回
収した水や外部から導入した水は一旦貯水タンクに蓄え
ることが必要である。
り水が生成されるので、発電後の排ガスを冷却すること
により水を凝縮、回収することができるが、回収量は運
転条件などに依存するため、不足する場合は水道水など
外部から導入する必要がある。必要に応じて随時供給し
たり、流量を正確に制御しながら供給するため、凝縮回
収した水や外部から導入した水は一旦貯水タンクに蓄え
ることが必要である。
【０００９】しかし凝縮回収した水はほぼ純水であり、
菌の繁殖には好都合な状態になっており、外部からの水
の導入や、水を回収した後の空気を排気する排気口から
菌類が侵入することにより、貯水タンク内に菌類や藻が
繁殖する恐れがあり、これが配管の詰りなどの不具合の
原因になる可能性がある。
菌の繁殖には好都合な状態になっており、外部からの水
の導入や、水を回収した後の空気を排気する排気口から
菌類が侵入することにより、貯水タンク内に菌類や藻が
繁殖する恐れがあり、これが配管の詰りなどの不具合の
原因になる可能性がある。
【００１０】これに対応する方法として、抗菌作用のあ
る銅・亜鉛などの金属材料を水経路内に用いるもの（特
開平８−２２８３３）、紫外線による殺菌装置を用いる
もの（特開平９−６３６１２）、抗菌フィルターを水経
路内に設けるもの（特開平８−６３６１１）、水を強酸
性にするもの（特開平０８−２２８３３）、水の温度を
加熱殺菌に必要な所定の温度（例えば７０℃）以上にし
て殺菌するもの（特開平８−１３８７１４）などが提案
されている。
る銅・亜鉛などの金属材料を水経路内に用いるもの（特
開平８−２２８３３）、紫外線による殺菌装置を用いる
もの（特開平９−６３６１２）、抗菌フィルターを水経
路内に設けるもの（特開平８−６３６１１）、水を強酸
性にするもの（特開平０８−２２８３３）、水の温度を
加熱殺菌に必要な所定の温度（例えば７０℃）以上にし
て殺菌するもの（特開平８−１３８７１４）などが提案
されている。
【００１１】このうち加熱殺菌するものについては、外
部からの水道水導入の際に燃料電池からの排ガスから水
を冷却回収する水回収装置において、冷却水の流量を通
常運転時よりしぼることにより冷却効果を低下させて、
回収水タンク内の水の温度を一時的に加熱殺菌に必要な
所定の温度（例えば７０℃）以上にするというものであ
る。
部からの水道水導入の際に燃料電池からの排ガスから水
を冷却回収する水回収装置において、冷却水の流量を通
常運転時よりしぼることにより冷却効果を低下させて、
回収水タンク内の水の温度を一時的に加熱殺菌に必要な
所定の温度（例えば７０℃）以上にするというものであ
る。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】従来の燐酸型燃料電池
コージェネシステムでは動作温度が百数十℃以上である
ため、タンク内の回収水全体の温度を加熱殺菌に必要な
所定の温度（例えば７０℃）以上にすることは比較的容
易であるが、固体高分子型燃料電池コージェネシステム
では動作温度が数十℃であること、また、排ガスから熱
回収する場合や水を回収する場合さらに低い温度に冷や
す必要があるため、タンク内の回収水全体の温度を加熱
殺菌に必要な所定の温度（例えば７０℃）以上にするこ
とは困難であった。
コージェネシステムでは動作温度が百数十℃以上である
ため、タンク内の回収水全体の温度を加熱殺菌に必要な
所定の温度（例えば７０℃）以上にすることは比較的容
易であるが、固体高分子型燃料電池コージェネシステム
では動作温度が数十℃であること、また、排ガスから熱
回収する場合や水を回収する場合さらに低い温度に冷や
す必要があるため、タンク内の回収水全体の温度を加熱
殺菌に必要な所定の温度（例えば７０℃）以上にするこ
とは困難であった。
【００１３】本発明は、殺菌専用の加熱手段を設けるこ
となく、水温を一時的に加熱殺菌に必要な所定の温度
（例えば７０℃）以上にすることにより、外部から侵入
したバクテリアなどの微生物や藻が繁殖することを抑制
し、これらによって水流路内の閉塞を防ぐことを目的と
する。
となく、水温を一時的に加熱殺菌に必要な所定の温度
（例えば７０℃）以上にすることにより、外部から侵入
したバクテリアなどの微生物や藻が繁殖することを抑制
し、これらによって水流路内の閉塞を防ぐことを目的と
する。
【００１４】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明は燃料電池と、前記燃料電池を冷却する冷却
水循環流路と、原料から前記燃料電池に供給する燃料を
生成する改質器と、前記冷却水循環流路と前記改質器の
少なくとも一方に供給する水を貯える貯水タンクと、前
記貯水タンクから所定の温度以上になる部分を経由して
もどる加熱流路とを具備したことを特徴とする燃料電池
コージェネシステムである。
に、本発明は燃料電池と、前記燃料電池を冷却する冷却
水循環流路と、原料から前記燃料電池に供給する燃料を
生成する改質器と、前記冷却水循環流路と前記改質器の
少なくとも一方に供給する水を貯える貯水タンクと、前
記貯水タンクから所定の温度以上になる部分を経由して
もどる加熱流路とを具備したことを特徴とする燃料電池
コージェネシステムである。
【００１５】また、本発明は貯水タンクの水を冷却水循
環流路に送り込む冷却水供給流路および冷却水供給手段
と、冷却水循環流路から貯水タンクに水を戻す冷却水排
水流路により、加熱流路を構成したものである。
環流路に送り込む冷却水供給流路および冷却水供給手段
と、冷却水循環流路から貯水タンクに水を戻す冷却水排
水流路により、加熱流路を構成したものである。
【００１６】また、本発明は冷却水循環流路に設けられ
起動時に燃料電池が発電に適した温度まで冷却水を加熱
する冷却水加熱手段を具備したものである。
起動時に燃料電池が発電に適した温度まで冷却水を加熱
する冷却水加熱手段を具備したものである。
【００１７】また、本発明は加熱流路に改質器の排熱を
回収する熱交換器を設けしたものである。
回収する熱交換器を設けしたものである。
【００１８】また、本発明は燃料電池の発電時に発生す
る熱を回収し貯える貯湯槽を設け、加熱流路に貯湯槽に
貯えられた貯湯水により加熱流路を流れる水を加熱する
熱交換器を設けしたものである。
る熱を回収し貯える貯湯槽を設け、加熱流路に貯湯槽に
貯えられた貯湯水により加熱流路を流れる水を加熱する
熱交換器を設けしたものである。
【００１９】また、本発明は貯湯槽の貯湯温度を上げる
追炊き手段と、加熱流路に追炊き手段で加熱された水に
より加熱流路を流れる水を加熱する熱交換器を設けたも
のである。
追炊き手段と、加熱流路に追炊き手段で加熱された水に
より加熱流路を流れる水を加熱する熱交換器を設けたも
のである。
【００２０】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を用いて説明する。
て図面を用いて説明する。
【００２１】（実施の形態１）図１は、本発明の実施の
形態１における燃料電池コージェネシステムの構成図で
あり、１は燃料電池、２は改質器、３は改質器２を加熱
するための燃焼部、７は凝縮器、８は貯水タンク、９は
冷却水タンク、１３ａ、１３ｂはイオン交換樹脂、１５
は冷却水循環ポンプ、１６は冷却水補給ポンプ、１７は
改質水供給ポンプ、１８は冷却水排水弁、２０は冷却水
循環流路、２１は冷却水供給流路、２２は冷却水排水流
路、２７は放熱器、３１はレベルセンサ、３２は温度セ
ンサである。
形態１における燃料電池コージェネシステムの構成図で
あり、１は燃料電池、２は改質器、３は改質器２を加熱
するための燃焼部、７は凝縮器、８は貯水タンク、９は
冷却水タンク、１３ａ、１３ｂはイオン交換樹脂、１５
は冷却水循環ポンプ、１６は冷却水補給ポンプ、１７は
改質水供給ポンプ、１８は冷却水排水弁、２０は冷却水
循環流路、２１は冷却水供給流路、２２は冷却水排水流
路、２７は放熱器、３１はレベルセンサ、３２は温度セ
ンサである。
【００２２】この構成の燃料電池コージェネシステムで
は、貯水タンク８から冷却水供給流路２１、冷却水タン
ク９、冷却水循環流路２０、冷却水排水流路２２を経て
再び貯水タンク８に戻る加熱流路が形成されている。
は、貯水タンク８から冷却水供給流路２１、冷却水タン
ク９、冷却水循環流路２０、冷却水排水流路２２を経て
再び貯水タンク８に戻る加熱流路が形成されている。
【００２３】以上のように構成された燃料電池コージェ
ネシステムについて、以下、その動作を説明する。
ネシステムについて、以下、その動作を説明する。
【００２４】発電の動作は以下の通りである。
【００２５】改質器２で都市ガスと水を反応させて水素
を生成し、水素リッチなガスが燃料電池１に供給され
る。水素生成には触媒が用いられ、改質器２は触媒活性
が最適になるように燃焼部３で都市ガスを燃焼させるこ
とにより加熱される。燃料電池１内部で水素と空気中の
酸素が反応することにより発電し、それに伴って水が生
成される。
を生成し、水素リッチなガスが燃料電池１に供給され
る。水素生成には触媒が用いられ、改質器２は触媒活性
が最適になるように燃焼部３で都市ガスを燃焼させるこ
とにより加熱される。燃料電池１内部で水素と空気中の
酸素が反応することにより発電し、それに伴って水が生
成される。
【００２６】また、冷却水循環流路２０に設けられた冷
却水タンク９から、冷却水循環ポンプ１５によって水が
燃料電池内部を流れ、発電の際に生じた熱を回収する。
回収した熱は放熱器２７で放熱され、冷却水温度を下げ
る。この時、温度センサ３２で冷却水の温度をモニター
して燃料電池の温度を一定範囲内に保つ。冷却水タンク
９の中の水が減少するとレベルセンサ３１により水位の
低下を検知し、冷却水補給ポンプ１６によって、冷却水
が補給される。
却水タンク９から、冷却水循環ポンプ１５によって水が
燃料電池内部を流れ、発電の際に生じた熱を回収する。
回収した熱は放熱器２７で放熱され、冷却水温度を下げ
る。この時、温度センサ３２で冷却水の温度をモニター
して燃料電池の温度を一定範囲内に保つ。冷却水タンク
９の中の水が減少するとレベルセンサ３１により水位の
低下を検知し、冷却水補給ポンプ１６によって、冷却水
が補給される。
【００２７】燃料電池から排出された空気は凝縮器７を
通して水を凝縮させて、水は貯水タンク８に入り、空気
は装置の外に排出される。水素側の排気は改質器の燃焼
部３に入り、都市ガスとともに燃焼させる。
通して水を凝縮させて、水は貯水タンク８に入り、空気
は装置の外に排出される。水素側の排気は改質器の燃焼
部３に入り、都市ガスとともに燃焼させる。
【００２８】水の殺菌の動作は以下の通りである。
【００２９】冷却水循環ポンプ１５で燃料電池１に水を
循環させて発電し、冷却水補給ポンプ１６で貯水タンク
８の水を冷却水タンク９に送り、冷却水排水弁１８を開
いて冷却水排水流路２２から冷却水を貯水タンク８に戻
す。温度センサ３２で水温をモニターし冷却水の温度を
加熱殺菌に必要な所定の温度（例えば７０℃）以上に保
っておけば、殺菌された水を貯水タンク８に貯えた状態
にすることができる。
循環させて発電し、冷却水補給ポンプ１６で貯水タンク
８の水を冷却水タンク９に送り、冷却水排水弁１８を開
いて冷却水排水流路２２から冷却水を貯水タンク８に戻
す。温度センサ３２で水温をモニターし冷却水の温度を
加熱殺菌に必要な所定の温度（例えば７０℃）以上に保
っておけば、殺菌された水を貯水タンク８に貯えた状態
にすることができる。
【００３０】なお、本実施例では、発電時に冷却水補給
ポンプで水を供給しているが、発電終了後であっても、
余熱で加熱殺菌に必要な所定の温度（例えば７０℃）以
上に保てれば、同様の効果が得られる。
ポンプで水を供給しているが、発電終了後であっても、
余熱で加熱殺菌に必要な所定の温度（例えば７０℃）以
上に保てれば、同様の効果が得られる。
【００３１】また、本実施の形態では、冷却水の排水を
冷却水排水弁１８を通じて貯水タンク８へ排水している
が、冷却水タンク９からオーバーフローする水を貯水タ
ンク８に戻すことによっても同様の効果が得られる。
冷却水排水弁１８を通じて貯水タンク８へ排水している
が、冷却水タンク９からオーバーフローする水を貯水タ
ンク８に戻すことによっても同様の効果が得られる。
【００３２】以上のように本実施例においては、貯水タ
ンクの水を前記冷却水流路に供給し、燃料電池の発電に
ともなって発生する熱で加熱することにより冷却水流路
の水の温度を少なくとも一時的に加熱殺菌に必要な所定
の温度（例えば７０℃）以上にしながら、再び貯水タン
クにもどすことにより、バクテリアなどの微生物や藻が
繁殖することを抑制し、これらによって水流路内の閉塞
を防ぐことができるものである。
ンクの水を前記冷却水流路に供給し、燃料電池の発電に
ともなって発生する熱で加熱することにより冷却水流路
の水の温度を少なくとも一時的に加熱殺菌に必要な所定
の温度（例えば７０℃）以上にしながら、再び貯水タン
クにもどすことにより、バクテリアなどの微生物や藻が
繁殖することを抑制し、これらによって水流路内の閉塞
を防ぐことができるものである。
【００３３】（実施の形態２）図２は、本発明の実施の
形態２における燃料電池コージェネシステムの構成図で
あり、１は燃料電池、２は改質器、３は改質器２を加熱
するための燃焼部、７は凝縮器、８は貯水タンク、９は
冷却水タンク、１０は冷却水加熱手段となるヒータ、１
３ａ、１３ｂはイオン交換樹脂、１５は冷却水循環ポン
プ、１６は冷却水補給ポンプ、１７は改質水供給ポン
プ、１８は冷却水排水弁、２０は冷却水循環流路、２１
は冷却水供給流路、２２は冷却水排出流路、２７は放熱
器、３１はレベルセンサ、３２は温度センサである。
形態２における燃料電池コージェネシステムの構成図で
あり、１は燃料電池、２は改質器、３は改質器２を加熱
するための燃焼部、７は凝縮器、８は貯水タンク、９は
冷却水タンク、１０は冷却水加熱手段となるヒータ、１
３ａ、１３ｂはイオン交換樹脂、１５は冷却水循環ポン
プ、１６は冷却水補給ポンプ、１７は改質水供給ポン
プ、１８は冷却水排水弁、２０は冷却水循環流路、２１
は冷却水供給流路、２２は冷却水排出流路、２７は放熱
器、３１はレベルセンサ、３２は温度センサである。
【００３４】発電の動作は実施の形態１と同様であるた
め、ここでの説明は省略し、以下、水の殺菌の動作につ
いて説明する。
め、ここでの説明は省略し、以下、水の殺菌の動作につ
いて説明する。
【００３５】起動時に燃料電池１内を循環する冷却水を
加熱することにより燃料電池１を昇温するためのヒータ
１０に通電し、冷却水タンク９内の水温が加熱殺菌に必
要な所定の温度（例えば７０℃）以上に保てるように温
度センサ３２で冷却水の温度をモニターしながら、冷却
水保補給ポンプ１６で貯水タンク８の水を冷却水タンク
９へ送る。また、冷却水排水弁１８を開いて、殺菌され
た水を貯水タンク８へ戻す。
加熱することにより燃料電池１を昇温するためのヒータ
１０に通電し、冷却水タンク９内の水温が加熱殺菌に必
要な所定の温度（例えば７０℃）以上に保てるように温
度センサ３２で冷却水の温度をモニターしながら、冷却
水保補給ポンプ１６で貯水タンク８の水を冷却水タンク
９へ送る。また、冷却水排水弁１８を開いて、殺菌され
た水を貯水タンク８へ戻す。
【００３６】なお、本実施の形態では、冷却水の排水を
冷却水排水弁１８を通じて貯水タンク８へ排水している
が、冷却水タンク９からオーバーフローする水を貯水タ
ンク８に戻すことによっても同様の効果が得られる。
冷却水排水弁１８を通じて貯水タンク８へ排水している
が、冷却水タンク９からオーバーフローする水を貯水タ
ンク８に戻すことによっても同様の効果が得られる。
【００３７】また、実施の形態１で説明したような燃料
電池の発電時の熱を利用する方法を併用してもよい。
電池の発電時の熱を利用する方法を併用してもよい。
【００３８】以上のように本実施の形態においては、貯
水タンクの水を前記冷却水流路に供給し、起動時に冷却
水を加熱する加熱手段で加熱することにより、冷却水流
路の水の温度を少なくとも一時的に加熱殺菌に必要な所
定の温度（例えば７０℃）以上にしながら、再び貯水タ
ンクにもどすことにより、バクテリアなどの微生物や藻
が繁殖することを抑制し、これらによって水流路内の閉
塞を防ぐことができるものである。
水タンクの水を前記冷却水流路に供給し、起動時に冷却
水を加熱する加熱手段で加熱することにより、冷却水流
路の水の温度を少なくとも一時的に加熱殺菌に必要な所
定の温度（例えば７０℃）以上にしながら、再び貯水タ
ンクにもどすことにより、バクテリアなどの微生物や藻
が繁殖することを抑制し、これらによって水流路内の閉
塞を防ぐことができるものである。
【００３９】（実施の形態３）図３は、本発明の実施の
形態３における燃料電池コージェネシステムの構成図で
あり、１は燃料電池、２は改質器、３は改質器２を加熱
するための燃焼部、５は改質器２の廃熱を回収する熱交
換器、７は凝縮器、８は貯水タンク、９は冷却水タン
ク、１３ａ、１３ｂはイオン交換樹脂、１５は冷却水循
環ポンプ、１６は冷却水補給ポンプ、１７は改質水供給
ポンプ、１８は冷却水排水弁、２０は冷却水循環流路、
２１は冷却水供給流路、２２は冷却水排出流路、２３は
加熱流路、２４は加熱流路送液ポンプ、２６は熱交換
器、２７は放熱器、３２ａは温度センサである。
形態３における燃料電池コージェネシステムの構成図で
あり、１は燃料電池、２は改質器、３は改質器２を加熱
するための燃焼部、５は改質器２の廃熱を回収する熱交
換器、７は凝縮器、８は貯水タンク、９は冷却水タン
ク、１３ａ、１３ｂはイオン交換樹脂、１５は冷却水循
環ポンプ、１６は冷却水補給ポンプ、１７は改質水供給
ポンプ、１８は冷却水排水弁、２０は冷却水循環流路、
２１は冷却水供給流路、２２は冷却水排出流路、２３は
加熱流路、２４は加熱流路送液ポンプ、２６は熱交換
器、２７は放熱器、３２ａは温度センサである。
【００４０】発電の動作は実施の形態１と同様であるた
め、ここでの説明は省略し、以下、水の殺菌の動作につ
いて説明する。
め、ここでの説明は省略し、以下、水の殺菌の動作につ
いて説明する。
【００４１】改質器２を運転しているときに、貯水タン
ク８内の水を加熱流路送液ポンプ２４によって加熱流路
２３へ流し、改質器２の燃焼部３からの排ガスの熱を熱
交換器５で回収し加熱流路２３内の水を加熱する。温度
センサ３２で熱交換器５の出口温度をモニターし、加熱
殺菌に必要な所定の温度（例えば７０℃）以上になるよ
うに加熱流路送液ポンプ２４の流量を調節する。一旦加
熱殺菌に必要な所定の温度（例えば７０℃）以上にな
り、殺菌された水は加熱流路２３を通る間に冷えなが
ら、貯水タンク８に戻る。
ク８内の水を加熱流路送液ポンプ２４によって加熱流路
２３へ流し、改質器２の燃焼部３からの排ガスの熱を熱
交換器５で回収し加熱流路２３内の水を加熱する。温度
センサ３２で熱交換器５の出口温度をモニターし、加熱
殺菌に必要な所定の温度（例えば７０℃）以上になるよ
うに加熱流路送液ポンプ２４の流量を調節する。一旦加
熱殺菌に必要な所定の温度（例えば７０℃）以上にな
り、殺菌された水は加熱流路２３を通る間に冷えなが
ら、貯水タンク８に戻る。
【００４２】なお、本実施の形態に、実施の形態１、２
のいずれかひとつ、または両方の方法を併用してもよ
い。
のいずれかひとつ、または両方の方法を併用してもよ
い。
【００４３】以上のように本実施の形態においては、貯
水タンク８の水を改質器２の排ガスの熱によって加熱
し、水の温度を少なくとも一時的に加熱殺菌に必要な所
定の温度（例えば７０℃）以上にした後、再び貯水タン
ク８にもどすことにより、バクテリアなどの微生物や藻
が繁殖することを抑制し、これらによって水流路内の閉
塞を防ぐことができるものである。
水タンク８の水を改質器２の排ガスの熱によって加熱
し、水の温度を少なくとも一時的に加熱殺菌に必要な所
定の温度（例えば７０℃）以上にした後、再び貯水タン
ク８にもどすことにより、バクテリアなどの微生物や藻
が繁殖することを抑制し、これらによって水流路内の閉
塞を防ぐことができるものである。
【００４４】（実施の形態４）図４は、本発明の実施の
形態４における燃料電池コージェネシステムの構成図で
あり、１は燃料電池、２は改質器、３は改質器２を加熱
するための燃焼部、４は貯湯槽、５ａは第1の熱交換
器、５ｂは第２の熱交換器、７は凝縮器、８は貯水タン
ク、９は冷却水タンク、１２ａは第１の貯湯水循環流
路、１２ｂは第2の貯湯水循環流路、１３ａ、１３ｂは
イオン交換樹脂、１５は冷却水循環ポンプ、１６は冷却
水補給ポンプ、１７は改質水供給ポンプ、１８は冷却水
排水弁、１９ａは第1の貯湯水循環ポンプ、１９ｂは第2
の貯湯水循環ポンプ、２０は冷却水循環流路、２１は冷
却水供給流路、２２は冷却水排水流路、２３は加熱流
路、２４は加熱流路送液ポンプ、３２ａは温度センサで
ある。
形態４における燃料電池コージェネシステムの構成図で
あり、１は燃料電池、２は改質器、３は改質器２を加熱
するための燃焼部、４は貯湯槽、５ａは第1の熱交換
器、５ｂは第２の熱交換器、７は凝縮器、８は貯水タン
ク、９は冷却水タンク、１２ａは第１の貯湯水循環流
路、１２ｂは第2の貯湯水循環流路、１３ａ、１３ｂは
イオン交換樹脂、１５は冷却水循環ポンプ、１６は冷却
水補給ポンプ、１７は改質水供給ポンプ、１８は冷却水
排水弁、１９ａは第1の貯湯水循環ポンプ、１９ｂは第2
の貯湯水循環ポンプ、２０は冷却水循環流路、２１は冷
却水供給流路、２２は冷却水排水流路、２３は加熱流
路、２４は加熱流路送液ポンプ、３２ａは温度センサで
ある。
【００４５】発電の動作は実施の形態１と同様である
が、冷却水循環流路には第１の熱交換器５ａが設けら
れ、ここで冷却水の熱が、第１の貯湯水循環ポンプ１９
ａによって貯湯槽４から第１の貯湯水循環流路１２ａに
送り出された水に熱交換され、貯湯槽４に戻り、湯が貯
えられる。
が、冷却水循環流路には第１の熱交換器５ａが設けら
れ、ここで冷却水の熱が、第１の貯湯水循環ポンプ１９
ａによって貯湯槽４から第１の貯湯水循環流路１２ａに
送り出された水に熱交換され、貯湯槽４に戻り、湯が貯
えられる。
【００４６】固体高分子型燃料電池であっても熱効率が
十分高ければ、動作温度が８０℃程度で加熱殺菌に必要
な所定の温度（例えば７０℃）以上の湯を貯湯槽に貯え
ることは可能である。
十分高ければ、動作温度が８０℃程度で加熱殺菌に必要
な所定の温度（例えば７０℃）以上の湯を貯湯槽に貯え
ることは可能である。
【００４７】殺菌の動作は、以下の通りである。
【００４８】貯湯槽４に貯えられた湯を第２の貯湯水循
環ポンプ１９ｂによって第２の貯湯水循環流路１２ｂに
流す。一方加熱流路送液ポンプ２４によって貯水タンク
８の水が加熱流路２３に流され、第２の熱交換器５ｂで
第２の貯湯水循環流路１２ｂを流れる湯によって加熱さ
れる。流量を調節しておけば加熱流路２３の水は加熱殺
菌に必要な所定の温度（例えば７０℃）以上にすること
が可能である。
環ポンプ１９ｂによって第２の貯湯水循環流路１２ｂに
流す。一方加熱流路送液ポンプ２４によって貯水タンク
８の水が加熱流路２３に流され、第２の熱交換器５ｂで
第２の貯湯水循環流路１２ｂを流れる湯によって加熱さ
れる。流量を調節しておけば加熱流路２３の水は加熱殺
菌に必要な所定の温度（例えば７０℃）以上にすること
が可能である。
【００４９】加熱された後水は貯水タンク８に戻る。
【００５０】なお、本実施の形態では、２個の熱交換器
を用いているが図５のように流路切替弁２９ａ、２９ｂ
によって流路を切り替えることにより、１個の熱交換器
５に冷却水と貯水タンクの水のいずれかを流すシステム
でも同様の効果が得られる。
を用いているが図５のように流路切替弁２９ａ、２９ｂ
によって流路を切り替えることにより、１個の熱交換器
５に冷却水と貯水タンクの水のいずれかを流すシステム
でも同様の効果が得られる。
【００５１】また図６のように３つの流路を持つ１個の
熱交換器５を用いて構成したシステムでも、同様の効果
が得られる。
熱交換器５を用いて構成したシステムでも、同様の効果
が得られる。
【００５２】また、本実施の形態に、実施の形態１、
２、３のいずれかひとつ、または複数の方法を併用して
もよい。
２、３のいずれかひとつ、または複数の方法を併用して
もよい。
【００５３】以上のように本実施の形態においては、貯
水タンク８の水を貯湯槽４に貯えられた湯と熱交換する
ことにより、少なくと一時的に加熱殺菌に必要な所定の
温度（例えば７０℃）以上にした後、再び貯水タンク８
にもどすことにより、バクテリアなどの微生物や藻が繁
殖することを抑制し、これらによって水流路内の閉塞を
防ぐことができるものである。
水タンク８の水を貯湯槽４に貯えられた湯と熱交換する
ことにより、少なくと一時的に加熱殺菌に必要な所定の
温度（例えば７０℃）以上にした後、再び貯水タンク８
にもどすことにより、バクテリアなどの微生物や藻が繁
殖することを抑制し、これらによって水流路内の閉塞を
防ぐことができるものである。
【００５４】（実施の形態５）図７は、本発明の実施の
形態４におけるで燃料電池コージェネシステムの構成図
であり、１は燃料電池、２は改質器、３は改質器２を加
熱するための燃焼部、４は貯湯槽、５ａは第１の熱交換
器、５ｂは第２の熱交換器、７は凝縮器、８は貯水タン
ク、９は冷却水タンク、１２ａ、１２ｂは第１および第
２の貯湯水循環流路、１３ａ、１３ｂはイオン交換樹
脂、１５は冷却水循環ポンプ、１６は冷却水補給ポン
プ、１７は改質水供給ポンプ、１８は冷却水排水弁、１
９ａ、１９ｂは第１および第２の貯湯水循環ポンプ、２
０は冷却水循環流路、２１は冷却水供給流路、２２は冷
却水排水流路、２３は加熱流路、２４は加熱流路送液ポ
ンプ、２５は貯湯槽４の貯湯温度を上げる追炊き手段と
なる追炊きバーナー、２８は給湯切替弁である。
形態４におけるで燃料電池コージェネシステムの構成図
であり、１は燃料電池、２は改質器、３は改質器２を加
熱するための燃焼部、４は貯湯槽、５ａは第１の熱交換
器、５ｂは第２の熱交換器、７は凝縮器、８は貯水タン
ク、９は冷却水タンク、１２ａ、１２ｂは第１および第
２の貯湯水循環流路、１３ａ、１３ｂはイオン交換樹
脂、１５は冷却水循環ポンプ、１６は冷却水補給ポン
プ、１７は改質水供給ポンプ、１８は冷却水排水弁、１
９ａ、１９ｂは第１および第２の貯湯水循環ポンプ、２
０は冷却水循環流路、２１は冷却水供給流路、２２は冷
却水排水流路、２３は加熱流路、２４は加熱流路送液ポ
ンプ、２５は貯湯槽４の貯湯温度を上げる追炊き手段と
なる追炊きバーナー、２８は給湯切替弁である。
【００５５】発電の動作は実施の形態１と、貯湯の動作
は実施の形態４と同様である。
は実施の形態４と同様である。
【００５６】給湯は、貯湯槽４に貯えた湯が供給される
が、湯の温度が低い場合、供給される前に追炊きバーナ
ー２５で加熱される。
が、湯の温度が低い場合、供給される前に追炊きバーナ
ー２５で加熱される。
【００５７】殺菌の動作は、貯湯槽４に貯えられた湯を
給湯切替弁２８で流路を切り替え、第２の貯湯水循環ポ
ンプ１９ｂで第２の貯湯水循環流路１２ｂに流し、熱交
換器５ｂの出口の水温を温度センサ３２ａでモニターし
ながら加熱殺菌に必要な所定の温度（例えば７０℃）以
上になるように加熱流路送液ポンプ２４によって加熱流
路２３に流された貯水タンク８の水と第２の熱交換器５
ｂで熱交換することにより殺菌した後、貯水タンク８に
戻る。貯湯槽の湯の温度が低い場合は追炊きバーナー２
５で加熱した後熱交換器５ｂに湯が送られ、加熱流路２
３内の水を加熱殺菌に必要な所定の温度（例えば７０
℃）以上にする。殺菌された水は貯水タンク８に戻る。
給湯切替弁２８で流路を切り替え、第２の貯湯水循環ポ
ンプ１９ｂで第２の貯湯水循環流路１２ｂに流し、熱交
換器５ｂの出口の水温を温度センサ３２ａでモニターし
ながら加熱殺菌に必要な所定の温度（例えば７０℃）以
上になるように加熱流路送液ポンプ２４によって加熱流
路２３に流された貯水タンク８の水と第２の熱交換器５
ｂで熱交換することにより殺菌した後、貯水タンク８に
戻る。貯湯槽の湯の温度が低い場合は追炊きバーナー２
５で加熱した後熱交換器５ｂに湯が送られ、加熱流路２
３内の水を加熱殺菌に必要な所定の温度（例えば７０
℃）以上にする。殺菌された水は貯水タンク８に戻る。
【００５８】なお、本実施の形態に、実施の形態１、
２、３、４のいずれかひとつ、または複数の方法を併用
してもよい。
２、３、４のいずれかひとつ、または複数の方法を併用
してもよい。
【００５９】以上のように本実施の形態においては、貯
水タンク８の水を、追炊き手段によって加熱された貯湯
槽４に貯えられた湯と熱交換することにより、少なくと
一時的に加熱殺菌に必要な所定の温度（例えば７０℃）
以上にした後、再び貯水タンク８にもどすことにより、
バクテリアなどの微生物や藻が繁殖することを抑制し、
これらによって水流路内の閉塞を防ぐことができるもの
である。
水タンク８の水を、追炊き手段によって加熱された貯湯
槽４に貯えられた湯と熱交換することにより、少なくと
一時的に加熱殺菌に必要な所定の温度（例えば７０℃）
以上にした後、再び貯水タンク８にもどすことにより、
バクテリアなどの微生物や藻が繁殖することを抑制し、
これらによって水流路内の閉塞を防ぐことができるもの
である。
【００６０】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば、専用の加熱手段を設けることなく、少なくと
も一時的に貯水タンク内の水を加熱殺菌に必要な所定の
温度（例えば７０℃）以上に上昇させることにより、藻
や菌・カビの繁殖を抑制することができるものである。
によれば、専用の加熱手段を設けることなく、少なくと
も一時的に貯水タンク内の水を加熱殺菌に必要な所定の
温度（例えば７０℃）以上に上昇させることにより、藻
や菌・カビの繁殖を抑制することができるものである。
【００６１】さらに、高温の燃料生成部からの排熱を利
用することにより、却水流路内の水をより高温に加熱す
ることができ、確実な殺菌を行うことができるものであ
る。
用することにより、却水流路内の水をより高温に加熱す
ることができ、確実な殺菌を行うことができるものであ
る。
【００６２】また、貯湯槽に残った湯の熱を利用して効
率的に、藻や菌・カビの繁殖を抑制することができるも
のである。
率的に、藻や菌・カビの繁殖を抑制することができるも
のである。
【図１】本発明の実施の形態１における燃料電池コージ
ェネシステムの構成図
ェネシステムの構成図
【図２】本発明の実施の形態２における燃料電池コージ
ェネシステムの構成図
ェネシステムの構成図
【図３】本発明の実施の形態３における燃料電池コージ
ェネシステムの構成図
ェネシステムの構成図
【図４】本発明の実施の形態４における燃料電池コージ
ェネシステムの構成図
ェネシステムの構成図
【図５】本発明の実施の形態４における他の燃料電池コ
ージェネシステムの構成図
ージェネシステムの構成図
【図６】本発明の実施の形態４における他の燃料電池コ
ージェネシステムの構成図
ージェネシステムの構成図
【図７】本発明の実施の形態５における燃料電池コージ
ェネシステムの構成図
ェネシステムの構成図
１ 燃料電池 ２ 改質器 ３ 燃焼部 ４ 貯湯槽 ７ 凝縮器 ９ 冷却水タンク １３ａ，１３ｂ イオン交換樹脂 １５ 冷却水循環ポンプ １６ 冷却水補給ポンプ １７ 改質水供給ポンプ １８ 冷却水排水弁 ２０ 冷却水循環流路 ２１ 冷却水供給流路 ２２ 冷却水排出流路 ２７ 放熱器 ３１ レベルセンサ ３２ 温度センサ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (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 Ｆターム(参考） 3L073 AA08 AA14 AA15 AB09 5H027 BA01 DD00 MM01
Claims (6)
- 【請求項１】 燃料電池と、前記燃料電池を冷却する冷
却水循環流路と、原料から前記燃料電池に供給する燃料
を生成する改質器と、前記冷却水循環流路と前記改質器
の少なくとも一方に供給する水を貯える貯水タンクと、
前記貯水タンクから所定の温度以上になる部分を経由し
てもどる加熱流路とを具備したことを特徴とする燃料電
池コージェネシステム。 - 【請求項２】 前記貯水タンクの水を前記冷却水循環流
路に送り込む冷却水供給流路および冷却水供給手段と、
前記冷却水循環流路から前記貯水タンクに水を戻す冷却
水排水流路により、前記加熱流路を構成したことを特徴
とする請求項１記載の燃料電池コージェネシステム。 - 【請求項３】 前記冷却水循環流路に設けられ起動時に
燃料電池が発電に適した温度まで冷却水を加熱する冷却
水加熱手段を具備したことを特徴とする請求項１または
２記載の燃料電池コージェネシステム。 - 【請求項４】 前記加熱流路に前記改質器の排熱を回収
する熱交換器を設けしたことを特徴とする請求項１、２
または３記載の燃料電池コージェネシステム。 - 【請求項５】 前記燃料電池の発電時に発生する熱を回
収し貯える貯湯槽を設け、前記加熱流路に前記貯湯槽に
貯えられた貯湯水により前記加熱流路を流れる水を加熱
する熱交換器を設けしたことを特徴とする請求項１から
４いずれかに記載の燃料電池コージェネシステム。 - 【請求項６】 前記貯湯槽の貯湯温度を上げる追炊き手
段と、前記加熱流路に前記追炊き手段で加熱された水に
より前記加熱流路を流れる水を加熱する熱交換器を設け
たことを特徴とする請求項５記載の燃料電池コージェネ
システム。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001066334A JP5092186B2 (ja) | 2001-03-09 | 2001-03-09 | 燃料電池コージェネシステム |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001066334A JP5092186B2 (ja) | 2001-03-09 | 2001-03-09 | 燃料電池コージェネシステム |
Related Child Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2011101064A Division JP2011181514A (ja) | 2011-04-28 | 2011-04-28 | 燃料電池コージェネシステム |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002270194A true JP2002270194A (ja) | 2002-09-20 |
| JP5092186B2 JP5092186B2 (ja) | 2012-12-05 |
Family
ID=18924834
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001066334A Expired - Lifetime JP5092186B2 (ja) | 2001-03-09 | 2001-03-09 | 燃料電池コージェネシステム |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP5092186B2 (ja) |
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- 2001-03-09 JP JP2001066334A patent/JP5092186B2/ja not_active Expired - Lifetime
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