JP2003282108A - 燃料電池システム - Google Patents
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- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/30—Hydrogen technology
- Y02E60/50—Fuel cells
Abstract
(57)【要約】
【課題】 排熱回収配管の圧力損失による燃料電池の異
常な温度上昇がなく、高温の水を安定して供給できる燃
料電池システムを提供することを目的とする。 【解決手段】 燃料電池１で発生した熱を回収するため
の冷却水を循環させる冷却配管８、外部給湯負荷に供給
するための湯水を貯える貯湯タンク１３、前記冷却水が
回収した熱を貯湯タンク１３内の水に移動させる熱交換
器１０、貯湯タンク１３内の水を熱交換器１０に循環さ
せる排熱回収配管１２、排熱回収配管１２に設けられ、
貯湯タンク１３内の水を熱交換器１０に通して貯湯タン
ク１３に戻す循環ポンプ１１、燃料電池１の温度を検出
する電池温度検出器１４、および電池温度検出器１４が
検出した温度が所定温度以上になると循環ポンプ１１の
出力を強制的に所定値以上に制御する制御装置１５を有
する。
常な温度上昇がなく、高温の水を安定して供給できる燃
料電池システムを提供することを目的とする。 【解決手段】 燃料電池１で発生した熱を回収するため
の冷却水を循環させる冷却配管８、外部給湯負荷に供給
するための湯水を貯える貯湯タンク１３、前記冷却水が
回収した熱を貯湯タンク１３内の水に移動させる熱交換
器１０、貯湯タンク１３内の水を熱交換器１０に循環さ
せる排熱回収配管１２、排熱回収配管１２に設けられ、
貯湯タンク１３内の水を熱交換器１０に通して貯湯タン
ク１３に戻す循環ポンプ１１、燃料電池１の温度を検出
する電池温度検出器１４、および電池温度検出器１４が
検出した温度が所定温度以上になると循環ポンプ１１の
出力を強制的に所定値以上に制御する制御装置１５を有
する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、燃料電池を用いて
発電と排熱の回収を行う燃料電池システムに関する。
発電と排熱の回収を行う燃料電池システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】従来の燃料電池を用いた発電装置につい
て、図５を参照しながら説明する。この発電装置は、燃
料電池１、天然ガスなどの原料を水蒸気改質し、水素を
主成分とするガスを生成して燃料電池１に供給する燃料
処理装置２、および酸化剤の空気を燃料電池１に供給す
るための空気供給装置６を有する。燃料処理装置２は、
改質ガスを生成する改質器３と、改質ガスに含まれる一
酸化炭素を水と反応させ二酸化炭素と水素にするための
一酸化炭素変成器４からなる。燃料電池１と燃料処理装
置２の間には、燃料電池１に供給する燃料ガスを加湿す
る燃料加湿器５が備えられ、空気供給装置６と燃料電池
１との間には、供給する空気を加湿する酸化側加湿器７
が備えられている。燃料電池１には、発電により生じた
熱を回収する冷却水を循環させる冷却配管８が接続さ
れ、冷却配管８には、冷却配管８内の冷却水を熱交換器
１０に通すポンプ９が設けられている。熱交換器１０に
排熱回収配管１２が接続され、冷却水が回収した熱を貯
湯タンク１３内の水に移動させる。排熱回収配管１２
は、一端が貯湯タンク１３の上部に、他端が貯湯タンク
１３の底部に接続され、循環ポンプ１１により、貯湯タ
ンク内の底面近くの水を熱交換器１０を通して貯湯タン
ク１３の上部に戻す。
て、図５を参照しながら説明する。この発電装置は、燃
料電池１、天然ガスなどの原料を水蒸気改質し、水素を
主成分とするガスを生成して燃料電池１に供給する燃料
処理装置２、および酸化剤の空気を燃料電池１に供給す
るための空気供給装置６を有する。燃料処理装置２は、
改質ガスを生成する改質器３と、改質ガスに含まれる一
酸化炭素を水と反応させ二酸化炭素と水素にするための
一酸化炭素変成器４からなる。燃料電池１と燃料処理装
置２の間には、燃料電池１に供給する燃料ガスを加湿す
る燃料加湿器５が備えられ、空気供給装置６と燃料電池
１との間には、供給する空気を加湿する酸化側加湿器７
が備えられている。燃料電池１には、発電により生じた
熱を回収する冷却水を循環させる冷却配管８が接続さ
れ、冷却配管８には、冷却配管８内の冷却水を熱交換器
１０に通すポンプ９が設けられている。熱交換器１０に
排熱回収配管１２が接続され、冷却水が回収した熱を貯
湯タンク１３内の水に移動させる。排熱回収配管１２
は、一端が貯湯タンク１３の上部に、他端が貯湯タンク
１３の底部に接続され、循環ポンプ１１により、貯湯タ
ンク内の底面近くの水を熱交換器１０を通して貯湯タン
ク１３の上部に戻す。
【０００３】従来の燃料電池システムの動作について説
明する。燃料処理装置２は、天然ガスなどの原料を水蒸
気改質し、水素を主成分とするガスを生成する。そし
て、このガスは、燃料側加湿器５で加湿された後、燃料
電池１に供給される。一方、空気供給装置６により、酸
化剤ガスは酸化側加湿器７で加湿され、燃料電池１に供
給される。燃料電池１は、上記のようにして供給される
燃料と酸化剤とを反応させて発電する。燃料電池１は、
発電と同時に熱を発生する。この熱は、冷却配管８内の
冷却水に回収され、ポンプ９により熱交換器１０へ供給
される。そして、この熱は熱交換器１０より排熱回収配
管１２を経由し、貯湯タンク１３へ回収される。排熱回
収配管１２内の水の流量は、燃料電池１の発電量に応じ
て増減する。
明する。燃料処理装置２は、天然ガスなどの原料を水蒸
気改質し、水素を主成分とするガスを生成する。そし
て、このガスは、燃料側加湿器５で加湿された後、燃料
電池１に供給される。一方、空気供給装置６により、酸
化剤ガスは酸化側加湿器７で加湿され、燃料電池１に供
給される。燃料電池１は、上記のようにして供給される
燃料と酸化剤とを反応させて発電する。燃料電池１は、
発電と同時に熱を発生する。この熱は、冷却配管８内の
冷却水に回収され、ポンプ９により熱交換器１０へ供給
される。そして、この熱は熱交換器１０より排熱回収配
管１２を経由し、貯湯タンク１３へ回収される。排熱回
収配管１２内の水の流量は、燃料電池１の発電量に応じ
て増減する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】上記のような従来の構
成では、熱交換器１０において、熱交換時の水蒸気や気
泡の発生などにより排熱回収配管１２内の圧力損失に変
化が生じる。一方、発電量が低下する場合は、貯湯タン
ク１３の水を高温で維持するために、循環ポンプ１１の
出力を低下させて、排熱回収配管１２内の水の流量を低
下させることが必要となる。この場合にも、水蒸気、気
泡の発生および気泡の滞留などにより排熱回収配管１２
内の圧力損失が増加し、流量変動が起こりやすくなる。
成では、熱交換器１０において、熱交換時の水蒸気や気
泡の発生などにより排熱回収配管１２内の圧力損失に変
化が生じる。一方、発電量が低下する場合は、貯湯タン
ク１３の水を高温で維持するために、循環ポンプ１１の
出力を低下させて、排熱回収配管１２内の水の流量を低
下させることが必要となる。この場合にも、水蒸気、気
泡の発生および気泡の滞留などにより排熱回収配管１２
内の圧力損失が増加し、流量変動が起こりやすくなる。
【０００５】排熱回収配管１２は、市水が循環するた
め、配管中のごみや錆等の詰まり等により配管内の圧力
損失が増加する可能性がある。このような場合、循環ポ
ンプ１１の出力を増大させても、流量は増加せず、熱が
充分に回収されないため、冷却配管８内の冷却水の温度
が上昇し、燃料電池１の発電に支障をきたすという問題
点がある。また、循環ポンプ１１の故障や排熱回収配管
１２の詰まり、漏れ、排熱回収不良等による異常を常時
監視し、異常時には速やかに対処できることが望まれて
いる。
め、配管中のごみや錆等の詰まり等により配管内の圧力
損失が増加する可能性がある。このような場合、循環ポ
ンプ１１の出力を増大させても、流量は増加せず、熱が
充分に回収されないため、冷却配管８内の冷却水の温度
が上昇し、燃料電池１の発電に支障をきたすという問題
点がある。また、循環ポンプ１１の故障や排熱回収配管
１２の詰まり、漏れ、排熱回収不良等による異常を常時
監視し、異常時には速やかに対処できることが望まれて
いる。
【０００６】さらに、排熱回収配管１２内のごみや錆等
による詰まり等によって圧力損失が増加し、排熱回収配
管１２内の水の流量が低下するのを避けるため、循環ポ
ンプ１１の出力を一定値以上に保つように制御すること
が考えられる。しかし、このように制御すると、貯湯タ
ンク１３へ送られる水の温度が低下するため、貯湯タン
ク１３内上層部の水の温度が低下する。よって、貯湯タ
ンク１３内の水が全量沸き上がらなければ、給湯利用で
きないなど利便性が損なわれるという問題点がある。
による詰まり等によって圧力損失が増加し、排熱回収配
管１２内の水の流量が低下するのを避けるため、循環ポ
ンプ１１の出力を一定値以上に保つように制御すること
が考えられる。しかし、このように制御すると、貯湯タ
ンク１３へ送られる水の温度が低下するため、貯湯タン
ク１３内上層部の水の温度が低下する。よって、貯湯タ
ンク１３内の水が全量沸き上がらなければ、給湯利用で
きないなど利便性が損なわれるという問題点がある。
【０００７】本発明は、上記の従来の課題を解決するた
め、燃料電池で発生した熱を回収する冷却配管と熱交換
する排熱回収配管の圧力損失による燃料電池の異常な温
度上昇がなく、高温の水を安定して供給することができ
る燃料電池システムを提供することを目的とする。
め、燃料電池で発生した熱を回収する冷却配管と熱交換
する排熱回収配管の圧力損失による燃料電池の異常な温
度上昇がなく、高温の水を安定して供給することができ
る燃料電池システムを提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明の第一の燃料電池
システムは、燃料ガスおよび酸化剤ガスを用いて電力と
熱を発生させる燃料電池と、燃料電池で発生した熱を回
収するための冷却水を循環させる冷却配管と、外部給湯
負荷に供給するための湯水を貯える貯湯タンクと、前記
冷却水が回収した熱を前記貯湯タンク内の水に移動させ
る熱交換器と、一端が前記貯湯タンクの上部に、他端が
貯湯タンクの底部にそれぞれ連結され、前記貯湯タンク
内の水を前記熱交換器に循環させる排熱回収配管と、排
熱回収配管に設けられ、貯湯タンク内の水を熱交換器を
通して貯湯タンクに戻す循環ポンプと、前記燃料電池の
温度または前記冷却配管に設けた冷却水温度を検出する
電池温度検出器と、前記電池温度検出器が検出した温度
が所定温度以上になると前記循環ポンプの出力を強制的
に所定値以上に制御する制御装置とを有する。
システムは、燃料ガスおよび酸化剤ガスを用いて電力と
熱を発生させる燃料電池と、燃料電池で発生した熱を回
収するための冷却水を循環させる冷却配管と、外部給湯
負荷に供給するための湯水を貯える貯湯タンクと、前記
冷却水が回収した熱を前記貯湯タンク内の水に移動させ
る熱交換器と、一端が前記貯湯タンクの上部に、他端が
貯湯タンクの底部にそれぞれ連結され、前記貯湯タンク
内の水を前記熱交換器に循環させる排熱回収配管と、排
熱回収配管に設けられ、貯湯タンク内の水を熱交換器を
通して貯湯タンクに戻す循環ポンプと、前記燃料電池の
温度または前記冷却配管に設けた冷却水温度を検出する
電池温度検出器と、前記電池温度検出器が検出した温度
が所定温度以上になると前記循環ポンプの出力を強制的
に所定値以上に制御する制御装置とを有する。
【０００９】また、上記第一の燃料電池システムは、前
記排熱回収配管の熱交換器からの出口側に水の温度を検
出する排熱回収温度検出器を設け、前記制御装置は前記
排熱回収温度検出器が検出する水の温度が所定温度にな
るように循環ポンプの出力を制御することが好ましい。
記排熱回収配管の熱交換器からの出口側に水の温度を検
出する排熱回収温度検出器を設け、前記制御装置は前記
排熱回収温度検出器が検出する水の温度が所定温度にな
るように循環ポンプの出力を制御することが好ましい。
【００１０】本発明の第二の燃料電池システムは、燃料
ガスおよび酸化剤ガスを用いて電力と熱を発生させる燃
料電池と、燃料電池で発生した熱を回収するための冷却
水を循環させる冷却配管と、外部給湯負荷に供給するた
めの湯水を貯える貯湯タンクと、前記冷却水が回収した
熱を前記貯湯タンク内の水に移動させる熱交換器と、一
端が前記貯湯タンクの上部に、他端が貯湯タンクの底部
にそれぞれ連結され、前記貯湯タンク内の水を前記熱交
換器に循環させる排熱回収配管と、排熱回収配管に設け
られ、貯湯タンク内の水を熱交換器を通して貯湯タンク
に戻す循環ポンプと、前記燃料電池の温度または前記冷
却配管に設けた冷却水温度を検出する電池温度検出器
と、単位時間当たりの前記循環ポンプの出力変化に対す
る前記電池温度検出器が検出した温度変化が所定値以上
である状態が所定時間継続したとき、前記循環ポンプの
出力を強制的に所定値以上に制御する制御装置とを有す
る。
ガスおよび酸化剤ガスを用いて電力と熱を発生させる燃
料電池と、燃料電池で発生した熱を回収するための冷却
水を循環させる冷却配管と、外部給湯負荷に供給するた
めの湯水を貯える貯湯タンクと、前記冷却水が回収した
熱を前記貯湯タンク内の水に移動させる熱交換器と、一
端が前記貯湯タンクの上部に、他端が貯湯タンクの底部
にそれぞれ連結され、前記貯湯タンク内の水を前記熱交
換器に循環させる排熱回収配管と、排熱回収配管に設け
られ、貯湯タンク内の水を熱交換器を通して貯湯タンク
に戻す循環ポンプと、前記燃料電池の温度または前記冷
却配管に設けた冷却水温度を検出する電池温度検出器
と、単位時間当たりの前記循環ポンプの出力変化に対す
る前記電池温度検出器が検出した温度変化が所定値以上
である状態が所定時間継続したとき、前記循環ポンプの
出力を強制的に所定値以上に制御する制御装置とを有す
る。
【００１１】本発明の第三の燃料電池システムは、燃料
ガスおよび酸化剤ガスを用いて電力と熱を発生させる燃
料電池と、燃料電池で発生した熱を回収するための冷却
水を循環させる冷却配管と、外部給湯負荷に供給するた
めの湯水を貯える貯湯タンクと、前記冷却水が回収した
熱を前記貯湯タンク内の水に移動させる熱交換器と、一
端が前記貯湯タンクの上部に、他端が貯湯タンクの底部
にそれぞれ連結され、前記貯湯タンク内の水を前記熱交
換器に循環させる排熱回収配管と、排熱回収配管に設け
られ、貯湯タンク内の水を熱交換器を通して貯湯タンク
に戻す循環ポンプと、前記燃料電池の温度または前記冷
却配管に設けた冷却水温度を検出する電池温度検出器
と、単位時間当たりの前記循環ポンプの出力変化に対す
る前記電池温度検出器が検出した温度変化が所定値以下
である状態が所定時間継続したとき、前記循環ポンプの
出力を強制的に所定値以下に制御する制御装置とを有す
る。
ガスおよび酸化剤ガスを用いて電力と熱を発生させる燃
料電池と、燃料電池で発生した熱を回収するための冷却
水を循環させる冷却配管と、外部給湯負荷に供給するた
めの湯水を貯える貯湯タンクと、前記冷却水が回収した
熱を前記貯湯タンク内の水に移動させる熱交換器と、一
端が前記貯湯タンクの上部に、他端が貯湯タンクの底部
にそれぞれ連結され、前記貯湯タンク内の水を前記熱交
換器に循環させる排熱回収配管と、排熱回収配管に設け
られ、貯湯タンク内の水を熱交換器を通して貯湯タンク
に戻す循環ポンプと、前記燃料電池の温度または前記冷
却配管に設けた冷却水温度を検出する電池温度検出器
と、単位時間当たりの前記循環ポンプの出力変化に対す
る前記電池温度検出器が検出した温度変化が所定値以下
である状態が所定時間継続したとき、前記循環ポンプの
出力を強制的に所定値以下に制御する制御装置とを有す
る。
【００１２】また、上記第二または第三の燃料電池シス
テムは、前記排熱回収配管の熱交換器からの出口側に水
の温度を検出する排熱回収温度検出器を設け、前記制御
装置は前記排熱回収温度検出器が検出する水の温度が所
定温度になるように循環ポンプの出力を制御することが
好ましい。
テムは、前記排熱回収配管の熱交換器からの出口側に水
の温度を検出する排熱回収温度検出器を設け、前記制御
装置は前記排熱回収温度検出器が検出する水の温度が所
定温度になるように循環ポンプの出力を制御することが
好ましい。
【００１３】本発明の第四の燃料電池システムは、燃料
ガスおよび酸化剤ガスを用いて電力と熱を発生させる燃
料電池と、燃料電池で発生した熱を回収するための冷却
水を循環させる冷却配管と、外部給湯負荷に供給するた
めの湯水を貯える貯湯タンクと、前記冷却水が回収した
熱を前記貯湯タンク内の水に移動させる熱交換器と、一
端が前記貯湯タンクの上部に、他端が貯湯タンクの底部
にそれぞれ連結され、前記貯湯タンク内の水を前記熱交
換器に循環させる排熱回収配管と、排熱回収配管に設け
られ、貯湯タンク内の水を熱交換器を通して貯湯タンク
に戻す循環ポンプと、前記排熱回収配管の熱交換器から
の出口側の水の温度を検出する排熱回収温度検出器と、
前記循環ポンプの出口側から前記熱交換器の入口側への
前記排熱回収配管より分岐し、前記貯湯タンクに接続さ
れたバイパス配管と、前記バイパス配管に設けられた弁
と、循環ポンプの出力を制御する制御装置とを有し、前
記制御装置が前記燃料電池の発電量または排熱回収量が
所定量以下のとき前記弁を開放し、前記排熱回収温度検
出器が検出した水の温度が所定温度になるように循環ポ
ンプの出力を制御することを特徴とする。
ガスおよび酸化剤ガスを用いて電力と熱を発生させる燃
料電池と、燃料電池で発生した熱を回収するための冷却
水を循環させる冷却配管と、外部給湯負荷に供給するた
めの湯水を貯える貯湯タンクと、前記冷却水が回収した
熱を前記貯湯タンク内の水に移動させる熱交換器と、一
端が前記貯湯タンクの上部に、他端が貯湯タンクの底部
にそれぞれ連結され、前記貯湯タンク内の水を前記熱交
換器に循環させる排熱回収配管と、排熱回収配管に設け
られ、貯湯タンク内の水を熱交換器を通して貯湯タンク
に戻す循環ポンプと、前記排熱回収配管の熱交換器から
の出口側の水の温度を検出する排熱回収温度検出器と、
前記循環ポンプの出口側から前記熱交換器の入口側への
前記排熱回収配管より分岐し、前記貯湯タンクに接続さ
れたバイパス配管と、前記バイパス配管に設けられた弁
と、循環ポンプの出力を制御する制御装置とを有し、前
記制御装置が前記燃料電池の発電量または排熱回収量が
所定量以下のとき前記弁を開放し、前記排熱回収温度検
出器が検出した水の温度が所定温度になるように循環ポ
ンプの出力を制御することを特徴とする。
【００１４】また、上記第四の燃料電池システムは、前
記弁がバイパス配管の流量を調整可能であり、前記制御
装置は前記燃料電池の発電量または排熱回収量に応じて
前記バイパス配管の流量が所定流量になるように前記弁
を制御することが好ましい。
記弁がバイパス配管の流量を調整可能であり、前記制御
装置は前記燃料電池の発電量または排熱回収量に応じて
前記バイパス配管の流量が所定流量になるように前記弁
を制御することが好ましい。
【００１５】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を、図
面を参照しながら説明する。
面を参照しながら説明する。
【００１６】《実施例１》図１は本発明の実施例１にお
ける燃料電池システムの構成図である。図１において、
図５で示した従来の燃料電池システムと同じ機能を有す
るものについては、同一符号を付与しており、それらの
機能の詳細は、図５のものに準ずるものとして説明を省
略する。
ける燃料電池システムの構成図である。図１において、
図５で示した従来の燃料電池システムと同じ機能を有す
るものについては、同一符号を付与しており、それらの
機能の詳細は、図５のものに準ずるものとして説明を省
略する。
【００１７】１４は、燃料電池１より生じた熱を回収す
る冷却水の温度を検出するサーミスタ等の電池温度検出
器であり、冷却配管８の燃料電池１からの出口側に設置
されている。１５は、電池温度検出器１４が検出する冷
却水の温度が運転温度の上限値未満の時は、燃料電池１
の発電量に応じて排熱回収配管１２内の水の流量が所定
流量になるように循環ポンプ１１の出力を制御し、この
温度が運転温度の上限値以上になると燃料電池１の発電
量に関係なく循環ポンプ１１の出力を強制的に冷却水温
度が燃料電池１または冷却配管８に配したポンプ９や電
池温度検出器１４等の部材の劣化が激しくなる温度に到
達しない値に制御する制御装置である。
る冷却水の温度を検出するサーミスタ等の電池温度検出
器であり、冷却配管８の燃料電池１からの出口側に設置
されている。１５は、電池温度検出器１４が検出する冷
却水の温度が運転温度の上限値未満の時は、燃料電池１
の発電量に応じて排熱回収配管１２内の水の流量が所定
流量になるように循環ポンプ１１の出力を制御し、この
温度が運転温度の上限値以上になると燃料電池１の発電
量に関係なく循環ポンプ１１の出力を強制的に冷却水温
度が燃料電池１または冷却配管８に配したポンプ９や電
池温度検出器１４等の部材の劣化が激しくなる温度に到
達しない値に制御する制御装置である。
【００１８】次に動作および作用について説明する。燃
料電池システムの運転時には、燃料処理装置２は天然ガ
スなどの原料を水蒸気改質し、水素を主成分とするガス
を生成して燃料電池１に供給する。また、空気供給装置
６により、酸化剤ガスは酸化側加湿器７で加湿され、燃
料電池１に供給される。一方、燃料電池１の発電により
生じた熱は、冷却配管８内を流れる冷却水に回収され
る。冷却水はポンプ９により循環し、冷却水に回収され
た熱は、熱交換器１０を介して排熱回収配管１２内を循
環する水に移動する。
料電池システムの運転時には、燃料処理装置２は天然ガ
スなどの原料を水蒸気改質し、水素を主成分とするガス
を生成して燃料電池１に供給する。また、空気供給装置
６により、酸化剤ガスは酸化側加湿器７で加湿され、燃
料電池１に供給される。一方、燃料電池１の発電により
生じた熱は、冷却配管８内を流れる冷却水に回収され
る。冷却水はポンプ９により循環し、冷却水に回収され
た熱は、熱交換器１０を介して排熱回収配管１２内を循
環する水に移動する。
【００１９】制御装置１５は、電池温度検出器１４が検
出する冷却水の温度が運転温度の上限値未満であるとき
は、燃料電池１の発電量に応じて熱回収配管１２内の水
の流量が所定流量となるように循環ポンプ１１の出力を
制御する。また、制御装置１５は、冷却水の温度が運転
温度の上限値以上になると、循環ポンプの出力を強制的
に冷却水温度が燃料電池１または冷却配管８に配したポ
ンプ９や電池温度検出器１４等の部材の劣化が激しくな
る温度に到達しない値に制御する。
出する冷却水の温度が運転温度の上限値未満であるとき
は、燃料電池１の発電量に応じて熱回収配管１２内の水
の流量が所定流量となるように循環ポンプ１１の出力を
制御する。また、制御装置１５は、冷却水の温度が運転
温度の上限値以上になると、循環ポンプの出力を強制的
に冷却水温度が燃料電池１または冷却配管８に配したポ
ンプ９や電池温度検出器１４等の部材の劣化が激しくな
る温度に到達しない値に制御する。
【００２０】例えば、高分子電解質型燃料電池を用い
て、７０〜８５℃で通常運転している場合であれば、運
転温度が上限値の９０℃以上になった時、循環ポンプ１
１の出力を強制的に増加させ、冷却水温度が燃料電池１
または冷却配管８に配したポンプ９や電池温度検出器１
４等の部材の劣化が激しくなる１００℃付近にまで到達
しない値に制御し、かつ迅速に通常運転温度に復帰させ
る。
て、７０〜８５℃で通常運転している場合であれば、運
転温度が上限値の９０℃以上になった時、循環ポンプ１
１の出力を強制的に増加させ、冷却水温度が燃料電池１
または冷却配管８に配したポンプ９や電池温度検出器１
４等の部材の劣化が激しくなる１００℃付近にまで到達
しない値に制御し、かつ迅速に通常運転温度に復帰させ
る。
【００２１】このような構成にすることにより、排熱回
収配管１２での気泡の発生やごみの詰まり等による圧力
損失の増大を防ぐことができ、それにともなう燃料電池
１の温度上昇を阻止できる。また、燃料電池１の温度上
昇による緊急停止等の運転停止動作をしなくてすむた
め、長時間に渡り安定した発電を継続できる。
収配管１２での気泡の発生やごみの詰まり等による圧力
損失の増大を防ぐことができ、それにともなう燃料電池
１の温度上昇を阻止できる。また、燃料電池１の温度上
昇による緊急停止等の運転停止動作をしなくてすむた
め、長時間に渡り安定した発電を継続できる。
【００２２】なお、上記実施例では、電池温度検出器１
４は、燃料電池１より熱を回収した冷却水の温度を検出
する構成としているが、燃料電池１自身の内部または表
面温度等を検出する構成としてもよい。
４は、燃料電池１より熱を回収した冷却水の温度を検出
する構成としているが、燃料電池１自身の内部または表
面温度等を検出する構成としてもよい。
【００２３】《実施例２》本発明の実施例２は、図１に
おける制御装置１５の機能が実施例１と異なる。すなわ
ち、実施例２における制御装置１５は以下のような機能
を有する。循環ポンプ１１の出力の単位時間当たりの変
化をΔＷとし、電池温度検出器１４が検出する冷却水温
度の単位時間当たりの変化をΔＴとする。この循環ポン
プ１１の出力変化ΔＷと冷却水の温度変化ΔＴの比ΔＴ
／ΔＷは、燃料電池１の通常運転時には、一定範囲内に
収まる。しかし、排熱回収配管１２内の気泡の発生やゴ
ミの詰まり等により圧力損失が増大し、冷却水温度が上
昇すると、ΔＴ／ΔＷ値は通常運転時の上限値を超え
る。このようにΔＴ／ΔＷが、通常運転時の上限値以上
である状態がΔＴ／ΔＷが上限値を超えてから冷却水の
温度が運転温度の上限値に達する程度の所定時間継続す
ると、循環ポンプ１１の出力を強制的に冷却水温度が燃
料電池１または冷却配管８に配したポンプ９や電池温度
検出器１４等の部材の劣化が激しくなる温度に到達しな
い値に制御する。また、ΔＴ／ΔＷが通常運転時の下限
値以下である状態が、ΔＴ／ΔＷ値が下限値以下となっ
てから冷却水の温度が運転温度の下限値よりも若干高い
温度に達する程度の所定時間継続すると、循環ポンプ１
１の出力を強制的に運転温度の下限値を下回らない値に
制御する。
おける制御装置１５の機能が実施例１と異なる。すなわ
ち、実施例２における制御装置１５は以下のような機能
を有する。循環ポンプ１１の出力の単位時間当たりの変
化をΔＷとし、電池温度検出器１４が検出する冷却水温
度の単位時間当たりの変化をΔＴとする。この循環ポン
プ１１の出力変化ΔＷと冷却水の温度変化ΔＴの比ΔＴ
／ΔＷは、燃料電池１の通常運転時には、一定範囲内に
収まる。しかし、排熱回収配管１２内の気泡の発生やゴ
ミの詰まり等により圧力損失が増大し、冷却水温度が上
昇すると、ΔＴ／ΔＷ値は通常運転時の上限値を超え
る。このようにΔＴ／ΔＷが、通常運転時の上限値以上
である状態がΔＴ／ΔＷが上限値を超えてから冷却水の
温度が運転温度の上限値に達する程度の所定時間継続す
ると、循環ポンプ１１の出力を強制的に冷却水温度が燃
料電池１または冷却配管８に配したポンプ９や電池温度
検出器１４等の部材の劣化が激しくなる温度に到達しな
い値に制御する。また、ΔＴ／ΔＷが通常運転時の下限
値以下である状態が、ΔＴ／ΔＷ値が下限値以下となっ
てから冷却水の温度が運転温度の下限値よりも若干高い
温度に達する程度の所定時間継続すると、循環ポンプ１
１の出力を強制的に運転温度の下限値を下回らない値に
制御する。
【００２４】次に、動作および作用について説明する。
制御装置１５は、燃料電池１の発電量に応じて排熱回収
配管１２内の水の流量が所定流量となるように循環ポン
プ１１の出力を制御するとともに、電池温度検出器１４
が検出する冷却水の温度を監視する。循環ポンプ１１の
出力が発電量の増加に応じて連続的に増加するととも
に、電池温度検出器１４が検出する冷却水の温度が連続
的に上昇する場合がある。この時、上記ΔＴ／ΔＷが通
常運転時の上限値以上である状態が、ΔＴ／ΔＷ値が上
限値を超えてから冷却水の温度が運転温度の上限値に達
する程度の所定時間継続すると、制御装置１５は、循環
ポンプ１１の出力を強制的に冷却水温度が燃料電池１ま
たは冷却配管８に配したポンプ９や電池温度検出器１４
等の部材の劣化が激しくなる温度に到達しない値に制御
する。
制御装置１５は、燃料電池１の発電量に応じて排熱回収
配管１２内の水の流量が所定流量となるように循環ポン
プ１１の出力を制御するとともに、電池温度検出器１４
が検出する冷却水の温度を監視する。循環ポンプ１１の
出力が発電量の増加に応じて連続的に増加するととも
に、電池温度検出器１４が検出する冷却水の温度が連続
的に上昇する場合がある。この時、上記ΔＴ／ΔＷが通
常運転時の上限値以上である状態が、ΔＴ／ΔＷ値が上
限値を超えてから冷却水の温度が運転温度の上限値に達
する程度の所定時間継続すると、制御装置１５は、循環
ポンプ１１の出力を強制的に冷却水温度が燃料電池１ま
たは冷却配管８に配したポンプ９や電池温度検出器１４
等の部材の劣化が激しくなる温度に到達しない値に制御
する。
【００２５】また、循環ポンプ１１の出力が発電量の減
少に応じて連続的に減少するとともに、排熱回収配管１
２内の水の温度が連続的に低下する場合がある。このと
き、ΔＴ／ΔＷが通常運転時の下限値以下である状態
が、ΔＴ／ΔＷ値が下限値以下となってから冷却水の温
度が運転温度の下限値よりも若干高い温度に低下する程
度の所定時間継続すると、制御装置１５は、循環ポンプ
１１の出力を強制的に冷却水の温度が運転温度の下限値
を下回らない値に制御する。
少に応じて連続的に減少するとともに、排熱回収配管１
２内の水の温度が連続的に低下する場合がある。このと
き、ΔＴ／ΔＷが通常運転時の下限値以下である状態
が、ΔＴ／ΔＷ値が下限値以下となってから冷却水の温
度が運転温度の下限値よりも若干高い温度に低下する程
度の所定時間継続すると、制御装置１５は、循環ポンプ
１１の出力を強制的に冷却水の温度が運転温度の下限値
を下回らない値に制御する。
【００２６】このような構成にすることにより、実施例
１と同様の効果が得られるだけでなく、燃料電池１の温
度が連続的に低下した時に、循環ポンプ１１の出力を強
制的に冷却水の温度が運転温度の下限値を下回らない値
に制御しても燃料電池１の温度に変化がなければ、循環
ポンプ１１や電池温度検出器１４の故障等のような発電
装置における排熱回収系の故障として検出でき、異常発
生時には迅速に対処できる。
１と同様の効果が得られるだけでなく、燃料電池１の温
度が連続的に低下した時に、循環ポンプ１１の出力を強
制的に冷却水の温度が運転温度の下限値を下回らない値
に制御しても燃料電池１の温度に変化がなければ、循環
ポンプ１１や電池温度検出器１４の故障等のような発電
装置における排熱回収系の故障として検出でき、異常発
生時には迅速に対処できる。
【００２７】《実施例３》図２は本実施例における燃料
電池システムの構成図である。図２において、図１で示
した燃料電池システムと同じ機能を有するものについて
は、同一符号を付与しており、それらの機能の説明は省
略する。
電池システムの構成図である。図２において、図１で示
した燃料電池システムと同じ機能を有するものについて
は、同一符号を付与しており、それらの機能の説明は省
略する。
【００２８】１７は、熱交換器１０で排熱を回収した排
熱回収配管１２内の水の温度を検出するサーミスタ等の
排熱回収温度検出器であり、排熱回収配管１２の熱交換
器１０からの出口側に設置されている。１８は、実施例
１の制御装置１５と同様に、電池温度検出器１４が検出
する冷却水の温度が運転温度の上限値未満の時は、燃料
電池１の発電量に応じて排熱回収配管１２内の水の流量
が所定流量になるように循環ポンプ１１の出力を制御
し、この温度が運転温度の上限値以上になると燃料電池
１の発電量に関係なく循環ポンプ１１の出力を強制的に
冷却水温度が燃料電池１または冷却配管８に配したポン
プ９や電池温度検出器１４等の部材の劣化が激しくなる
温度に到達しない値に制御する機能を有する制御装置で
ある。
熱回収配管１２内の水の温度を検出するサーミスタ等の
排熱回収温度検出器であり、排熱回収配管１２の熱交換
器１０からの出口側に設置されている。１８は、実施例
１の制御装置１５と同様に、電池温度検出器１４が検出
する冷却水の温度が運転温度の上限値未満の時は、燃料
電池１の発電量に応じて排熱回収配管１２内の水の流量
が所定流量になるように循環ポンプ１１の出力を制御
し、この温度が運転温度の上限値以上になると燃料電池
１の発電量に関係なく循環ポンプ１１の出力を強制的に
冷却水温度が燃料電池１または冷却配管８に配したポン
プ９や電池温度検出器１４等の部材の劣化が激しくなる
温度に到達しない値に制御する機能を有する制御装置で
ある。
【００２９】また、制御装置１８は、排熱回収温度検出
器１７が検出する排熱回収配管１２内の水の温度がほぼ
一定となるように循環ポンプ１１の出力を制御する機能
を有する。すなわち、排熱回収温度検出器１７が検出す
る排熱回収配管１２内の水の温度が燃料電池１の運転温
度の上限値と関連した設定温度の上限値以上になると、
その温度を下げるために、循環ポンプ１１の出力を上げ
て、排熱回収配管１２内の水の流量を増加させる。ま
た、排熱回収温度検出器１７が検出する排熱回収配管１
２内の水の温度が燃料電池１の運転温度の下限値と関連
した設定温度の下限値以下となると、その温度を上げる
ために循環ポンプ１１の出力を下げて、排熱回収配管１
２内の水の流量を減少させる。このようにして、排熱回
収配管１２内の水の温度をほぼ一定に維持する。
器１７が検出する排熱回収配管１２内の水の温度がほぼ
一定となるように循環ポンプ１１の出力を制御する機能
を有する。すなわち、排熱回収温度検出器１７が検出す
る排熱回収配管１２内の水の温度が燃料電池１の運転温
度の上限値と関連した設定温度の上限値以上になると、
その温度を下げるために、循環ポンプ１１の出力を上げ
て、排熱回収配管１２内の水の流量を増加させる。ま
た、排熱回収温度検出器１７が検出する排熱回収配管１
２内の水の温度が燃料電池１の運転温度の下限値と関連
した設定温度の下限値以下となると、その温度を上げる
ために循環ポンプ１１の出力を下げて、排熱回収配管１
２内の水の流量を減少させる。このようにして、排熱回
収配管１２内の水の温度をほぼ一定に維持する。
【００３０】次に動作および作用について説明する。制
御装置１８は、実施例１と同様に、電池温度検出器１４
が検出する冷却水の温度が運転温度の上限値未満の時
は、燃料電池１の発電量に応じて排熱回収配管１２内の
水の流量が所定流量になるように循環ポンプ１１の出力
を制御し、この温度が運転温度の上限値以上になると燃
料電池１の発電量に関係なく循環ポンプ１１の出力を強
制的に冷却水温度が燃料電池１または冷却配管８に配し
たポンプ９や電池温度検出器１４等の部材の劣化が激し
くなる温度に到達しない値に制御する。
御装置１８は、実施例１と同様に、電池温度検出器１４
が検出する冷却水の温度が運転温度の上限値未満の時
は、燃料電池１の発電量に応じて排熱回収配管１２内の
水の流量が所定流量になるように循環ポンプ１１の出力
を制御し、この温度が運転温度の上限値以上になると燃
料電池１の発電量に関係なく循環ポンプ１１の出力を強
制的に冷却水温度が燃料電池１または冷却配管８に配し
たポンプ９や電池温度検出器１４等の部材の劣化が激し
くなる温度に到達しない値に制御する。
【００３１】また、制御装置１８は、排熱回収温度検出
器１７が検出する排熱回収配管１２内の水の温度が燃料
電池１の運転温度の上限値と関連した設定温度の上限値
以上になると、その温度を下げるために、循環ポンプ１
１の出力を上げて、排熱回収配管１２内の水の流量を増
加させる。また、排熱回収温度検出器１７が検出する排
熱回収配管１２内の水の温度が燃料電池１の運転温度の
下限値と関連した設定温度の下限値以下になると、その
温度を上げるために循環ポンプ１１の出力を下げて、排
熱回収配管１２内の水の流量を減少させる。このように
して、排熱回収配管１２内の水の温度をほぼ一定に制御
する。
器１７が検出する排熱回収配管１２内の水の温度が燃料
電池１の運転温度の上限値と関連した設定温度の上限値
以上になると、その温度を下げるために、循環ポンプ１
１の出力を上げて、排熱回収配管１２内の水の流量を増
加させる。また、排熱回収温度検出器１７が検出する排
熱回収配管１２内の水の温度が燃料電池１の運転温度の
下限値と関連した設定温度の下限値以下になると、その
温度を上げるために循環ポンプ１１の出力を下げて、排
熱回収配管１２内の水の流量を減少させる。このように
して、排熱回収配管１２内の水の温度をほぼ一定に制御
する。
【００３２】特に、発電量が少ない時には、排熱回収配
管１２内の水の流量が低下するため、循環ポンプ１１の
出力を低下させて排熱回収配管１２内の水の温度を所定
温度に維持する。このとき、排熱回収配管１２での気泡
の発生やごみの詰まり等により圧力損失が増加する。し
かし、制御装置１８は、気泡の発生やゴミの詰まり等に
よる排熱回収配管１２内の圧力損失の増大により、電池
温度が運転温度の上限値以上に上昇した場合に、循環ポ
ンプ１１の出力を強制的に冷却水温度が燃料電池１また
は冷却配管８に配したポンプ９や電池温度検出器１４等
の部材の劣化が激しくなる温度に到達しない値に制御す
る機能を有している。よって、圧力損失の増大の原因で
ある配管内の気泡やゴミを除去することができる。ま
た、燃料電池の温度上昇による緊急停止等の運転停止動
作をしなくてすむため、長時間に渡り安定した発電を継
続できる。
管１２内の水の流量が低下するため、循環ポンプ１１の
出力を低下させて排熱回収配管１２内の水の温度を所定
温度に維持する。このとき、排熱回収配管１２での気泡
の発生やごみの詰まり等により圧力損失が増加する。し
かし、制御装置１８は、気泡の発生やゴミの詰まり等に
よる排熱回収配管１２内の圧力損失の増大により、電池
温度が運転温度の上限値以上に上昇した場合に、循環ポ
ンプ１１の出力を強制的に冷却水温度が燃料電池１また
は冷却配管８に配したポンプ９や電池温度検出器１４等
の部材の劣化が激しくなる温度に到達しない値に制御す
る機能を有している。よって、圧力損失の増大の原因で
ある配管内の気泡やゴミを除去することができる。ま
た、燃料電池の温度上昇による緊急停止等の運転停止動
作をしなくてすむため、長時間に渡り安定した発電を継
続できる。
【００３３】なお、本実施例の制御装置は実施例１の制
御装置の機能を含んでいるが、その代わりに実施例２の
制御装置の機能を具備してもよい。
御装置の機能を含んでいるが、その代わりに実施例２の
制御装置の機能を具備してもよい。
【００３４】《実施例４》図３は本実施例における燃料
電池システムの構成図である。図３において、図２で示
した実施例３の燃料電池システムと同じ機能を有するも
のについては、同一符号を付与しており、それらの機能
の説明は、省略する。
電池システムの構成図である。図３において、図２で示
した実施例３の燃料電池システムと同じ機能を有するも
のについては、同一符号を付与しており、それらの機能
の説明は、省略する。
【００３５】１９は、循環ポンプ１１の出口側から熱交
換器１０の入口側への排熱回収配管１２から分岐し、電
磁弁等の弁２０を介して貯湯タンク１３に接続されたバ
イパス配管である。２１は、排熱回収温度検出器１７が
検出する排熱回収配管１２内の水の温度がほぼ一定とな
るように循環ポンプ１１の出力を制御する機能を有する
制御装置である。すなわち、排熱回収温度検出器１７が
検出する排熱回収配管１２内の水の温度が燃料電池１の
運転温度の上限値と関連した設定温度の上限値以上にな
ると、その温度を下げるために、循環ポンプ１１の出力
を上げて、排熱回収配管１２内の水の流量を増加させ
る。また、排熱回収温度検出器１７が検出する排熱回収
配管１２内の水の温度が燃料電池１の運転温度の下限値
と関連した設定温度の下限値以下になると、その温度を
上げるために循環ポンプ１１の出力を下げて、排熱回収
配管１２内の水の流量を減少させる。このようにして、
排熱回収配管１２内の水の温度をほぼ一定に維持する。
換器１０の入口側への排熱回収配管１２から分岐し、電
磁弁等の弁２０を介して貯湯タンク１３に接続されたバ
イパス配管である。２１は、排熱回収温度検出器１７が
検出する排熱回収配管１２内の水の温度がほぼ一定とな
るように循環ポンプ１１の出力を制御する機能を有する
制御装置である。すなわち、排熱回収温度検出器１７が
検出する排熱回収配管１２内の水の温度が燃料電池１の
運転温度の上限値と関連した設定温度の上限値以上にな
ると、その温度を下げるために、循環ポンプ１１の出力
を上げて、排熱回収配管１２内の水の流量を増加させ
る。また、排熱回収温度検出器１７が検出する排熱回収
配管１２内の水の温度が燃料電池１の運転温度の下限値
と関連した設定温度の下限値以下になると、その温度を
上げるために循環ポンプ１１の出力を下げて、排熱回収
配管１２内の水の流量を減少させる。このようにして、
排熱回収配管１２内の水の温度をほぼ一定に維持する。
【００３６】さらに、制御装置２１は、燃料電池の発電
量が低下し、電池温度検出器１４が検出する冷却水の温
度が運転温度の下限値よりも若干高い温度以下となる
と、弁２０を開いて、バイパス配管１９を開放する機能
を有する。
量が低下し、電池温度検出器１４が検出する冷却水の温
度が運転温度の下限値よりも若干高い温度以下となる
と、弁２０を開いて、バイパス配管１９を開放する機能
を有する。
【００３７】次に動作および作用について説明する。制
御装置２１は、排熱回収温度検出器１７が検出する排熱
回収配管１２内の水の温度が燃料電池１の運転温度の上
限値と関連した設定温度の上限値以上になると、温度を
下げるために循環ポンプ１１の出力を上げて、排熱回収
配管１２内の水の流量を増加させる。また、排熱回収温
度検出器１７が検出する排熱回収配管１２内の水の温度
が燃料電池１の運転温度の下限値と関連した設定温度の
下限値以下になると、その温度を上げるために循環ポン
プ１１の出力を下げて、排熱回収配管１２内の水の流量
を減少させる。このようにして、排熱回収配管１２内の
水の温度をほぼ一定に制御する。また、発電量が低下
し、電池温度検出器１４が検出する冷却水の温度が運転
温度の下限値よりも若干高い温度以下になると弁２０を
開いて、バイパス配管１９を開放する。
御装置２１は、排熱回収温度検出器１７が検出する排熱
回収配管１２内の水の温度が燃料電池１の運転温度の上
限値と関連した設定温度の上限値以上になると、温度を
下げるために循環ポンプ１１の出力を上げて、排熱回収
配管１２内の水の流量を増加させる。また、排熱回収温
度検出器１７が検出する排熱回収配管１２内の水の温度
が燃料電池１の運転温度の下限値と関連した設定温度の
下限値以下になると、その温度を上げるために循環ポン
プ１１の出力を下げて、排熱回収配管１２内の水の流量
を減少させる。このようにして、排熱回収配管１２内の
水の温度をほぼ一定に制御する。また、発電量が低下
し、電池温度検出器１４が検出する冷却水の温度が運転
温度の下限値よりも若干高い温度以下になると弁２０を
開いて、バイパス配管１９を開放する。
【００３８】弁２０が開いてバイパス配管１９が開放さ
れると、循環ポンプ１１により供給された水の一部がバ
イパス配管１９を経由して貯湯タンク１３内に戻るた
め、熱交換器１０へ供給される水が減少する。従って、
発電量が低下した場合でも熱交換器１０により熱を回収
した排熱回収配管１２内の水の温度を高温に維持でき
る。
れると、循環ポンプ１１により供給された水の一部がバ
イパス配管１９を経由して貯湯タンク１３内に戻るた
め、熱交換器１０へ供給される水が減少する。従って、
発電量が低下した場合でも熱交換器１０により熱を回収
した排熱回収配管１２内の水の温度を高温に維持でき
る。
【００３９】よって、貯湯タンク１３に高温の水が安定
して供給され、貯湯タンク１３内の水が全量沸き上がる
まで待たずに、必要量沸き上がった段階で給湯利用でき
る。また、本実施例の制御装置の機能と実施例１または
実施例２の制御装置の機能とを組み合わせた制御装置を
用いてもよい。なお、上記実施例では、制御装置は、発
電量を監視する方法として、電池温度検出器が検出する
冷却水の温度を監視する構成としたが、燃料電池の発電
量を直接監視する構成としてもよい。
して供給され、貯湯タンク１３内の水が全量沸き上がる
まで待たずに、必要量沸き上がった段階で給湯利用でき
る。また、本実施例の制御装置の機能と実施例１または
実施例２の制御装置の機能とを組み合わせた制御装置を
用いてもよい。なお、上記実施例では、制御装置は、発
電量を監視する方法として、電池温度検出器が検出する
冷却水の温度を監視する構成としたが、燃料電池の発電
量を直接監視する構成としてもよい。
【００４０】《実施例５》図４は本実施例における燃料
電池システムの構成図である。図４において、図３で示
した実施例４の燃料電池システムと同じ機能を有するも
のについては、同一符号を付与しており、それらの機能
の説明は、省略する。
電池システムの構成図である。図４において、図３で示
した実施例４の燃料電池システムと同じ機能を有するも
のについては、同一符号を付与しており、それらの機能
の説明は、省略する。
【００４１】２２は、循環ポンプ１１の出口側から熱交
換器１０の入口側への排熱回収配管１２より分岐し、貯
湯タンク１３に接続するバイパス配管１９に設けられた
弁であり、バイパス配管１９を経由する水の流量を調整
することができる。２３は、排熱回収温度検出器１７が
検出する排熱回収配管１２内の水の温度がほぼ一定とな
るように循環ポンプ１１の出力を制御する機能を有する
制御装置である。すなわち、排熱回収温度検出器１７が
検出する排熱回収配管１２内の水の温度が燃料電池１の
運転温度の上限値に関連した設定温度の上限値以上にな
ると、その温度を下げるために、循環ポンプ１１の出力
を上げて、排熱回収配管１２内の水の流量を増加させ
る。また、排熱回収温度検出器１７が検出する排熱回収
配管１２内の水の温度が燃料電池１の運転温度の下限値
と関連した設定温度の下限値以下になると、その温度を
上げるために循環ポンプ１１の出力を下げて、排熱回収
配管１２内の水の流量を減少させる。このようにして、
排熱回収配管１２内の水の温度をほぼ一定に維持する。
換器１０の入口側への排熱回収配管１２より分岐し、貯
湯タンク１３に接続するバイパス配管１９に設けられた
弁であり、バイパス配管１９を経由する水の流量を調整
することができる。２３は、排熱回収温度検出器１７が
検出する排熱回収配管１２内の水の温度がほぼ一定とな
るように循環ポンプ１１の出力を制御する機能を有する
制御装置である。すなわち、排熱回収温度検出器１７が
検出する排熱回収配管１２内の水の温度が燃料電池１の
運転温度の上限値に関連した設定温度の上限値以上にな
ると、その温度を下げるために、循環ポンプ１１の出力
を上げて、排熱回収配管１２内の水の流量を増加させ
る。また、排熱回収温度検出器１７が検出する排熱回収
配管１２内の水の温度が燃料電池１の運転温度の下限値
と関連した設定温度の下限値以下になると、その温度を
上げるために循環ポンプ１１の出力を下げて、排熱回収
配管１２内の水の流量を減少させる。このようにして、
排熱回収配管１２内の水の温度をほぼ一定に維持する。
【００４２】また、制御装置２３は、燃料電池１の発電
量が低下して、電池温度検出器１４が検出する冷却水の
温度が運転温度の下限値よりも若干高い温度以下になる
と、電池温度検出器１４が検出する冷却水の温度が低く
なるにつれて、バイパス配管１９の水の流量が増加する
ように弁２２を制御する。
量が低下して、電池温度検出器１４が検出する冷却水の
温度が運転温度の下限値よりも若干高い温度以下になる
と、電池温度検出器１４が検出する冷却水の温度が低く
なるにつれて、バイパス配管１９の水の流量が増加する
ように弁２２を制御する。
【００４３】次に動作および作用について説明する。制
御装置２３は、排熱回収温度検出器１７が検出する排熱
回収配管１２内の水の温度が燃料電池１の運転温度の上
限値と関連した設定温度の上限値以上になると、温度を
下げるために循環ポンプ１１の出力を上げて、排熱回収
配管１２内の水の流量を増加させる。また、排熱回収温
度検出器１７が検出する排熱回収配管１２内の水の温度
が燃料電池１の運転温度の下限値と関連した設定温度の
下限値以下になると、その温度を上げるために循環ポン
プ１１の出力を下げて、排熱回収配管１２内の水の流量
を減少させる。このようにして、排熱回収配管１２内の
水の温度をほぼ一定に制御する。
御装置２３は、排熱回収温度検出器１７が検出する排熱
回収配管１２内の水の温度が燃料電池１の運転温度の上
限値と関連した設定温度の上限値以上になると、温度を
下げるために循環ポンプ１１の出力を上げて、排熱回収
配管１２内の水の流量を増加させる。また、排熱回収温
度検出器１７が検出する排熱回収配管１２内の水の温度
が燃料電池１の運転温度の下限値と関連した設定温度の
下限値以下になると、その温度を上げるために循環ポン
プ１１の出力を下げて、排熱回収配管１２内の水の流量
を減少させる。このようにして、排熱回収配管１２内の
水の温度をほぼ一定に制御する。
【００４４】また、制御装置２３は、燃料電池１の発電
量が低下して、電池温度検出器１４が検出する冷却水の
温度が運転温度の下限値よりも若干高い温度以下になる
と、電池温度検出器１４が検出する冷却水の温度が低く
なるにつれて、バイパス配管１９の水の流量が増加する
ように弁２２を制御する。このとき、循環ポンプ１１に
より供給された水の一部は、バイパス配管１９を経由し
て貯湯タンク１３内に戻るため、熱交換器１０へ供給さ
れる水の流量が減少する。従って、発電量が低下した場
合でも熱交換器１０により熱を回収した水の排熱回収配
管１２内の水の温度を高温に維持できる。
量が低下して、電池温度検出器１４が検出する冷却水の
温度が運転温度の下限値よりも若干高い温度以下になる
と、電池温度検出器１４が検出する冷却水の温度が低く
なるにつれて、バイパス配管１９の水の流量が増加する
ように弁２２を制御する。このとき、循環ポンプ１１に
より供給された水の一部は、バイパス配管１９を経由し
て貯湯タンク１３内に戻るため、熱交換器１０へ供給さ
れる水の流量が減少する。従って、発電量が低下した場
合でも熱交換器１０により熱を回収した水の排熱回収配
管１２内の水の温度を高温に維持できる。
【００４５】よって、貯湯タンク１３に高温の水が安定
して供給され、貯湯タンク１３内の水が全量沸き上がる
まで待たずに、必要量沸き上がった段階で給湯利用でき
る。なお、図１〜４中のポンプ９は、制御装置１５、１
８、２１、または２３により発電時に作動するように制
御され、作動中は一定に出力される。
して供給され、貯湯タンク１３内の水が全量沸き上がる
まで待たずに、必要量沸き上がった段階で給湯利用でき
る。なお、図１〜４中のポンプ９は、制御装置１５、１
８、２１、または２３により発電時に作動するように制
御され、作動中は一定に出力される。
【００４６】
【発明の効果】以上のように、本発明によれば、燃料電
池で発生した熱を回収する冷却配管と熱交換する排熱回
収配管の圧力損失による燃料電池の異常な温度上昇がな
く、高温の水を安定して供給することができる燃料電池
システムを提供できる。
池で発生した熱を回収する冷却配管と熱交換する排熱回
収配管の圧力損失による燃料電池の異常な温度上昇がな
く、高温の水を安定して供給することができる燃料電池
システムを提供できる。
【図１】本発明の実施例１および実施例２における燃料
電池システムのブロック構成図。
電池システムのブロック構成図。
【図２】本発明の実施例３における燃料電池システムの
ブロック構成図。
ブロック構成図。
【図３】本発明の実施例４における燃料電池システムの
ブロック構成図。
ブロック構成図。
【図４】本発明の実施例５における燃料電池システムの
ブロック構成図。
ブロック構成図。
【図５】従来の燃料電池システムのブロック構成図。
１ 燃料電池
２ 燃料処理装置
３ 改質器
４ 一酸化炭素変成器
５ 燃料加湿器
６ 空気供給装置
７ 酸化側加湿器
８ 冷却配管
９ ポンプ
１０ 熱交換器
１１ 循環ポンプ
１２ 排熱回収配管
１３ 貯湯タンク
１４ 電池温度検出器
１５、１８、２１、２３ 制御装置
１７ 排熱回収温度検出器
１９ バイパス配管
２０、２２ 弁
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 原田 照丸
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 中村 彰成
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） 5H027 AA02 DD06 KK46 KK48 KK52
MM16
Claims (8)
- 【請求項１】 燃料ガスおよび酸化剤ガスを用いて電力
と熱を発生させる燃料電池と、燃料電池で発生した熱を
回収するための冷却水を循環させる冷却配管と、外部給
湯負荷に供給するための湯水を貯える貯湯タンクと、前
記冷却水が回収した熱を前記貯湯タンク内の水に移動さ
せる熱交換器と、一端が前記貯湯タンクの上部に、他端
が貯湯タンクの底部にそれぞれ連結され、前記貯湯タン
ク内の水を前記熱交換器に循環させる排熱回収配管と、
排熱回収配管に設けられ、貯湯タンク内の水を熱交換器
を通して貯湯タンクに戻す循環ポンプと、前記燃料電池
の温度または前記冷却配管に設けた冷却水温度を検出す
る電池温度検出器と、 前記電池温度検出器が検出した温度が所定温度以上にな
ると前記循環ポンプの出力を強制的に所定値以上に制御
する制御装置とを有する燃料電池システム。 - 【請求項２】 前記排熱回収配管の熱交換器からの出口
側に水の温度を検出する排熱回収温度検出器を設け、前
記制御装置は前記排熱回収温度検出器が検出した水の温
度が所定温度になるように循環ポンプの出力を制御する
ことを特徴とする請求項１記載の燃料電池システム。 - 【請求項３】 燃料ガスおよび酸化剤ガスを用いて電力
と熱を発生させる燃料電池と、燃料電池で発生した熱を
回収するための冷却水を循環させる冷却配管と、外部給
湯負荷に供給するための湯水を貯える貯湯タンクと、前
記冷却水が回収した熱を前記貯湯タンク内の水に移動さ
せる熱交換器と、一端が前記貯湯タンクの上部に、他端
が貯湯タンクの底部にそれぞれ連結され、前記貯湯タン
ク内の水を前記熱交換器に循環させる排熱回収配管と、
排熱回収配管に設けられ、貯湯タンク内の水を熱交換器
を通して貯湯タンクに戻す循環ポンプと、前記燃料電池
の温度または前記冷却配管に設けた冷却水温度を検出す
る電池温度検出器と、単位時間当たりの前記循環ポンプ
の出力変化に対する前記電池温度検出器が検出した温度
変化が所定値以上である状態が所定時間継続したとき、
前記循環ポンプの出力を強制的に所定値以上に制御する
制御装置とを有する燃料電池システム。 - 【請求項４】 前記排熱回収配管の熱交換器からの出口
側に水の温度を検出する排熱回収温度検出器を設け、前
記制御装置は前記排熱回収温度検出器が検出した水の温
度が所定温度になるように循環ポンプの出力を制御する
ことを特徴とする請求項３記載の燃料電池システム。 - 【請求項５】 燃料ガスおよび酸化剤ガスを用いて電力
と熱を発生させる燃料電池と、燃料電池で発生した熱を
回収するための冷却水を循環させる冷却配管と、外部給
湯負荷に供給するための湯水を貯える貯湯タンクと、前
記冷却水が回収した熱を前記貯湯タンク内の水に移動さ
せる熱交換器と、一端が前記貯湯タンクの上部に、他端
が貯湯タンクの底部にそれぞれ連結され、前記貯湯タン
ク内の水を前記熱交換器に循環させる排熱回収配管と、
排熱回収配管に設けられ、貯湯タンク内の水を熱交換器
を通して貯湯タンクに戻す循環ポンプと、前記燃料電池
の温度または前記冷却配管に設けた冷却水温度を検出す
る電池温度検出器と、単位時間当たりの前記循環ポンプ
の出力変化に対する前記電池温度検出器が検出した温度
変化が所定値以下である状態が所定時間継続したとき、
前記循環ポンプの出力を強制的に所定値以下に制御する
制御装置とを有する燃料電池システム。 - 【請求項６】 前記排熱回収配管の熱交換器からの出口
側に水の温度を検出する排熱回収温度検出器を設け、前
記制御装置は前記排熱回収温度検出器が検出した水の温
度が所定温度になるように循環ポンプの出力を制御する
ことを特徴とする請求項５記載の燃料電池システム。 - 【請求項７】 燃料ガスおよび酸化剤ガスを用いて電力
と熱を発生させる燃料電池と、燃料電池で発生した熱を
回収するための冷却水を循環させる冷却配管と、外部給
湯負荷に供給するための湯水を貯える貯湯タンクと、前
記冷却水が回収した熱を前記貯湯タンク内の水に移動さ
せる熱交換器と、一端が前記貯湯タンクの上部に、他端
が貯湯タンクの底部にそれぞれ連結され、前記貯湯タン
ク内の水を前記熱交換器に循環させる排熱回収配管と、
排熱回収配管に設けられ、貯湯タンク内の水を熱交換器
を通して貯湯タンクに戻す循環ポンプと、前記排熱回収
配管の熱交換器からの出口側の水の温度を検出する排熱
回収温度検出器と、前記循環ポンプの出口側から前記熱
交換器の入口側への前記排熱回収配管より分岐し、前記
貯湯タンクに接続されたバイパス配管と、前記バイパス
配管に設けられた弁と、循環ポンプの出力を制御する制
御装置とを有し、前記制御装置が前記燃料電池の発電量
または排熱回収量が所定量以下のとき前記弁を開放し、
前記排熱回収温度検出器が検出した水の温度が所定温度
になるように循環ポンプの出力を制御することを特徴と
する燃料電池システム。 - 【請求項８】 前記弁はバイパス配管の流量を調整可能
であり、前記制御装置は前記燃料電池の発電量または排
熱回収量に応じて前記バイパス配管の流量が所定流量に
なるように前記弁を制御することを特徴とする請求項７
記載の燃料電池システム。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002079126A JP4050919B2 (ja) | 2002-03-20 | 2002-03-20 | 燃料電池システムおよびその運転方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002079126A JP4050919B2 (ja) | 2002-03-20 | 2002-03-20 | 燃料電池システムおよびその運転方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003282108A true JP2003282108A (ja) | 2003-10-03 |
| JP4050919B2 JP4050919B2 (ja) | 2008-02-20 |
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Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002079126A Expired - Fee Related JP4050919B2 (ja) | 2002-03-20 | 2002-03-20 | 燃料電池システムおよびその運転方法 |
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| JP (1) | JP4050919B2 (ja) |
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| JP2007064518A (ja) * | 2005-08-30 | 2007-03-15 | Chofu Seisakusho Co Ltd | コージェネレーションシステム |
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| KR101366488B1 (ko) | 2012-05-21 | 2014-02-24 | 현대하이스코 주식회사 | 수압 분산 효율이 우수한 물 탱크 및 이를 구비하는 연료전지 시스템 |
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| JP2016012522A (ja) * | 2014-06-30 | 2016-01-21 | アイシン精機株式会社 | 燃料電池システム |
-
2002
- 2002-03-20 JP JP2002079126A patent/JP4050919B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| JP2007064518A (ja) * | 2005-08-30 | 2007-03-15 | Chofu Seisakusho Co Ltd | コージェネレーションシステム |
| JP4685553B2 (ja) * | 2005-08-30 | 2011-05-18 | 株式会社長府製作所 | コージェネレーションシステム |
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| JP2016012522A (ja) * | 2014-06-30 | 2016-01-21 | アイシン精機株式会社 | 燃料電池システム |
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