JP2006073264A - Fuel cell power generation system and warm water producing method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、一般的には、水素を含む燃料を使用して発電する燃料電池発電システムに関し、特に、発電に伴う発熱を利用して得られる温水を貯蔵する貯湯タンクを備えた燃料電池発電システムに関する。 The present invention generally relates to a fuel cell power generation system that generates power using a fuel containing hydrogen, and in particular, a fuel cell power generation system including a hot water storage tank that stores hot water obtained by using heat generated by power generation. About.
近年、例えば都市ガスなどを原燃料として、当該原燃料に含まれる水素(実際上では、水素リッチガス)を使用して発電する燃料電池発電システムの開発が推進されている。 In recent years, development of fuel cell power generation systems that generate power using, for example, city gas or the like as raw fuel and using hydrogen contained in the raw fuel (in practice, hydrogen-rich gas) has been promoted.
また、水素インフラの整備が推進される見通しから、水素ガスあるいは改質ガス(都市ガスなどから作られる水素リッチガス)を原燃料として使用するシステムも並行して開発されている。 In addition, a system that uses hydrogen gas or reformed gas (hydrogen-rich gas produced from city gas) as raw fuel is being developed in parallel with the prospect of promoting the development of hydrogen infrastructure.
このような燃料電池発電システムにおいて、燃料電池本体以外に、発電に伴う発熱を利用して得られる温水を貯蔵する貯湯タンク、燃料電池本体から出力される直流を交流に変換するインバータ、及び制御装置等を含む統合型のシステムの実用化が図られている。このような統合型構成は、電力だけでなく、温水も合わせて利用可能であるため、特に一般家庭用として開発が推進されている小型の燃料電池発電システムに有用である。 In such a fuel cell power generation system, in addition to the fuel cell main body, a hot water storage tank that stores hot water obtained by using heat generated by power generation, an inverter that converts direct current output from the fuel cell main body into alternating current, and a control device Practical use of integrated systems including the above has been attempted. Such an integrated configuration is useful not only for electric power but also for hot water, and is particularly useful for small fuel cell power generation systems that are being developed for general household use.
ところで、当該統合型システムの具体的構造としては、主として貯湯タンクを収納するパッケージユニット(筐体)と、それ以外の燃料電池本体を含む発電系を収納するパッケージユニットの2つのユニットに分かれている構造が一般的である(例えば、特許文献1,2を参照)。
By the way, the specific structure of the integrated system is mainly divided into two units: a package unit (housing) for storing a hot water storage tank and a package unit for storing a power generation system including other fuel cell bodies. The structure is general (see, for example,
これら2つのパッケージユニットは、個別に設置されて、配管と電線により接続して相互間の熱エネルギー交換(具体的には温水の生成)や、各種の信号の交換を行っている。 These two package units are individually installed and connected by piping and electric wires to exchange heat energy between them (specifically, generation of hot water) and exchange various signals.
また、特に水素ガスあるいは改質ガスを原燃料として使用する燃料電池発電システムにおいては、発電系を収納するパッケージユニットには、燃料電池本体に含まれるアノード部(燃料極)で発電に消費されなかった水素を、十分安全な濃度まで希釈された後に大気に放散するための設備が設けられている。
従来の統合型の燃料電池発電システムは2つのパッケージユニットに分かれているため、これらの各ユニットを、例えば一般家庭の庭やマンションのベランダ等に設置する場合に、設置スペースの確保が課題となっている。 Since the conventional integrated fuel cell power generation system is divided into two package units, when these units are installed in, for example, a garden of a general household or a veranda of a condominium, securing an installation space becomes an issue. ing.
また、設置工事を行う際にも、両パッケージユニットの基礎工事、両パッケージユニット間の配管工事や電気計装工事が必要となり、そのために要する費用や期間が少なくないため、それらを軽減したいという課題がある。 Also, when performing installation work, the foundation work of both package units, the piping work between both package units, and electrical instrumentation work are required, and the cost and time required for that work are not small, so there is a problem of reducing them. There is.
ここで、統合型の燃料電池発電システムを2つのパッケージユニットに分ける理由を挙げると、以下の2つの理由が考えられる。即ち、第1の理由としては、寸法と重量の制約上の問題である。また、第2の理由としては、全てのシステム要素を、一つのパッケージユニットに収納するための技術上の課題である。 Here, if the reason why the integrated fuel cell power generation system is divided into two package units is given, the following two reasons can be considered. That is, the first reason is the problem of size and weight constraints. The second reason is a technical problem for storing all system elements in one package unit.
例えば一般家庭用の燃料電池発電システムを一例にあげると、燃料電池本体を含む発電系を収納するパッケージユニットの寸法は、例えば、幅80cm、奥行き30cm、高さ85cm、重さが140kg程度になることが予想される。また、貯湯タンクを収納するパッケージユニットの寸法は、例えば、幅75cm、奥行き45cm、高さ190cm、重さが満水時で約300kg程度になることが予想される。これら2つのパッケージユニットを統合化した場合、寸法や重量が一般家庭の庭やマンションのベランダ等に設置するうえで過大になることが予想される。 For example, taking a fuel cell power generation system for general households as an example, the dimensions of the package unit that houses the power generation system including the fuel cell main body are, for example, a width of 80 cm, a depth of 30 cm, a height of 85 cm, and a weight of about 140 kg. It is expected that. The dimensions of the package unit for storing the hot water storage tank are expected to be, for example, about 75 kg in width, 45 cm in depth, 190 cm in height, and about 300 kg in weight when full. When these two package units are integrated, it is expected that the size and weight will be excessive when they are installed in a general household garden or a condominium veranda.
また、従来において、発電容量が10kW以下の小型燃料電池発電システムでは、可燃性ガスを扱う機器や配管、可燃性ガスを扱わない空気系の機器や配管、電気系の機器や配線、及び貯湯タンクや電池冷却水系の水や温水(湯)を扱う機器や配管を、同一のパッケージユニットに収納した実際例は無い。また、その場合の技術的課題や安全性の検討、及びそれに基づいた設計についても実際的になされてはいない。 Conventionally, in a small fuel cell power generation system having a power generation capacity of 10 kW or less, equipment and piping that handle flammable gas, air-related equipment and piping that does not handle flammable gas, electrical equipment and wiring, and hot water storage tanks In addition, there is no actual example in which equipment and piping that handle battery cooling water and hot water (hot water) are housed in the same package unit. In addition, the technical problems and safety considerations in that case, and the design based on them are not made practically.
そこで、本発明の目的は、パッケージユニットを統合化する場合に、全体的に小型化及び軽量化を実現することにより、結果として設置の際の省スペース化、及び設置工事の費用削減と期間の短縮を図ることができる燃料電池発電システムを提供することにある。 Accordingly, an object of the present invention is to realize a reduction in size and weight as a whole when integrating package units, resulting in space saving during installation, cost reduction of installation work, and a reduction in time. The object is to provide a fuel cell power generation system that can be shortened.
本発明の観点は、燃料電池本体を含む発電系を収納するパッケージユニットと、貯湯タンクを収納するパッケージユニットとを統合化した燃料電池発電システムにおいて、当該貯湯タンクの相対的小型化及び軽量化を実現して、結果として全体的に小型化及び軽量化を実現した燃料電池発電システムである。 An aspect of the present invention relates to a fuel cell power generation system that integrates a package unit that stores a power generation system including a fuel cell body and a package unit that stores a hot water storage tank. This is a fuel cell power generation system that has been realized and as a result has achieved overall reduction in size and weight.
本発明の観点に従った燃料電池発電システムは、水素を含む燃料を使用して発電する燃料電池本体と、前記燃料電池本体の発電に伴う発熱により加温された温水を貯蔵する貯湯タンクと、前記燃料の一部を使用して熱を発生させて前記温水を加温する加温手段とを備えた構成である。 A fuel cell power generation system according to an aspect of the present invention includes a fuel cell main body that generates power using a fuel containing hydrogen, a hot water storage tank that stores hot water heated by heat generated by power generation of the fuel cell main body, And a heating means for generating heat using a part of the fuel to heat the warm water.
このような構成であれば、貯湯タンクに貯蔵する温水の温度を、相対的に高い温度にすることができる。従って、同一量の貯湯量でより多くの熱量を蓄えることが可能となる。このため、結果として、要求される温度及び湯量の給湯に使用される温水を蓄える貯湯タンクの小型化及び軽量化を実現できる。 With such a configuration, the temperature of the hot water stored in the hot water storage tank can be made relatively high. Therefore, it becomes possible to store more heat with the same amount of hot water storage. Therefore, as a result, it is possible to reduce the size and weight of the hot water storage tank that stores hot water used for supplying hot water of the required temperature and amount.
本発明によれば、温水を貯蔵する貯湯タンクの小型化及び軽量化を実現できるため、当該貯湯タンクを収納するパッケージユニットの小型化及び軽量化を実現できる。従って、当該パッケージユニットと燃料電池本体を含む発電系を収納するパッケージユニットとを統合化して燃料電池発電システムを構築する場合に、結果として、小型及び軽量の燃料電池発電システムを提供することができる。これにより、当該システムを設置する際の省スペース化、及び設置工事の費用削減と期間の短縮を図ることができる。 According to the present invention, since the hot water storage tank for storing hot water can be reduced in size and weight, the package unit for storing the hot water storage tank can be reduced in size and weight. Therefore, when a fuel cell power generation system is constructed by integrating the package unit and a package unit containing a power generation system including a fuel cell main body, a small and light fuel cell power generation system can be provided as a result. . As a result, it is possible to save space when installing the system and to reduce the cost and period of installation work.
以下図面を参照して、本発明の実施形態を説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
(第1の実施形態)
図1は、第1の実施形態に関する燃料電池発電システムの要部を示すブロック図である。
(First embodiment)
FIG. 1 is a block diagram showing a main part of the fuel cell power generation system according to the first embodiment.
図1に示すように、本システムは大別して、燃料電池本体1と、貯湯タンク2と、電池冷却水系統6と、熱利用系統9とを有し、一つのパッケージユニットとして構成されている。
As shown in FIG. 1, this system is roughly divided into a
燃料電池本体1は、アノード部(燃料極)3と、カソード部(空気極)4と、電解質部5とを有する。アノード部3には、発電に必要な水素(水素リッチガス)100が供給される。また、カソード部4には、空気200が供給される。空気200は、図示しない空気ブロワにより供給される。
The
貯湯タンク2は、後述する温水を貯蔵するためのタンクであり、給水配管13及び給湯配管14が接続されている。貯湯タンク2は、給水配管13により水400が供給される。なお、水400は、給水バイパス管15により給湯温度調節弁16を介して給湯配管14にも供給されている。
The hot
貯湯タンク2に貯蔵された温水は、給湯温度調節弁16及び給湯配管14を介して、外部に給湯500として送られる。要求される温度の温水で供給するために、給湯温度調節弁16と共に、温度検出器17が設置されている。
Hot water stored in the hot
電池冷却水系統6は、燃料電池本体1が発電する際に発生する熱を除去回収するための系統であり、電池冷却水ポンプ7及び電池排熱回収熱交換器8を有する。また、熱利用系統9は、燃料電池本体1の発電に伴う発熱及び後述する加温器による発熱を利用して、貯湯タンク2に給水された水400から温水を生成する系統である。
The battery cooling water system 6 is a system for removing and recovering heat generated when the fuel cell
具体的には、熱利用系統9は、貯湯タンク2から水を取り出す熱利用ポンプ12、電池排熱回収熱交換器8、及び加温器(10,11)を有する。電池排熱回収熱交換器8は、燃料電池本体1が発電にする際に発生する熱を回収し、熱利用ポンプ12により取り出された水を加温する。
Specifically, the heat utilization system 9 includes a
また、加温器は、水素酸化反応器10及び水素反応熱回収熱交換器11を有し、電池排熱回収熱交換器8からの温水を、さらに加温する要素である。水素酸化反応器10は、アノード部3で消費されずに排出される水素(水素リッチガス)を導入し、当該水素と空気200中の酸素と酸化反応させる機器であり、当該反応熱を水素反応熱回収熱交換器11に供給する。水素反応熱回収熱交換器11は、当該反応熱により電池排熱回収熱交換器8からの温水を加温して、貯湯タンク2に戻すための系統に送出する。
The warmer includes a
(第1の実施形態の作用効果)
まず、燃料電池本体1は、アノード部3に水素(水素リッチガス)100が供給されて、かつカソード部4に空気200が供給されることで発電する。この発電により発生する熱(例えば70℃程度)を、電池排熱回収熱交換器8が回収する。
(Operational effects of the first embodiment)
First, the fuel cell
一方、貯湯タンク2は、給水配管13により水400が供給されている。貯湯タンク2に蓄積された水は、熱利用ポンプ12により取り出されて、電池排熱回収熱交換器8に送られる。この電池排熱回収熱交換器8により、貯湯タンク2に蓄積された水は、例えば60℃程度の温水になる。
On the other hand, the hot
ここで、アノード部3では、供給された水素(水素リッチガス)100の全てが発電に消費されずに、その一部110が排出される。これは、燃料電池の特性上の制約からくるものであり、アノード部3での水素の消費率(水素利用率)をあまり高くとり過ぎると、部分的に水素欠乏が発生して、電池が損傷する可能性があるためである。
Here, in the
水素酸化反応器10は、アノード部3から排出される水素(水素リッチガス)110を導入し、空気200中の酸素と反応して、反応熱を発生する。水素酸化反応器10としては、水素を燃焼させる水素バーナ、または触媒の作用で水素と空気中の酸素を反応させる触媒燃焼器を有する構成である。
The
水素反応熱回収熱交換器11は、水素酸化反応器10から発生した反応熱(例えば200〜300℃程度)を回収し、電池排熱回収熱交換器8から送られる温水を加温し、例えば60℃程度の温水の温度を、例えば90℃程度まで上昇させる。
The hydrogen reaction heat
このような作用により、燃料電池本体1の発電と共に、貯湯タンク2には、給水された水400から、例えば90℃程度まで加温された温水が蓄積される。従って、貯湯タンク2から、給湯温度調節弁16及び給湯配管14を介して、例えば90℃以下の温水を給湯することができる。
With such an action, along with the power generation of the fuel cell
以上のように本実施形態によれば、燃料電池本体1の反応温度が70℃程度の場合に、
熱利用系統9の電池排熱回収熱交換器8により例えば60℃程度の温水が生成された後に、加温器(10,11)により、当該温水は、さらに90℃程度の高温まで高められる。
As described above, according to the present embodiment, when the reaction temperature of the
After warm water of about 60 ° C., for example, is generated by the battery exhaust heat
従って、貯湯タンク2には、90℃程度の高温まで加温された温水を蓄積することができる。換言すれば、貯湯タンク2に貯蔵する温水の温度を、通常の60℃程度から90℃程度まで高めることにより、同一量の貯湯量でより多くの熱量を蓄えることができる。このため、結果として、要求される温度及び湯量の給湯を行うための貯湯タンク2を、相対的に小型化及び軽量化することが可能となる。
Accordingly, the
以下更に具体例を示すと、例えば一般的な家庭では、平均的に1日約300リットルの温水を風呂や台所で使用する。ここで、温水供給温度を45℃程度として、貯湯温度60℃程度の貯湯タンクから供給するとした場合、水道水の水温を20℃として、約190リットルの温水を貯蔵する必要がある。 More specific examples are shown below. For example, in a general household, about 300 liters of warm water per day is used on average in a bath or kitchen. Here, when the hot water supply temperature is about 45 ° C. and the hot water is supplied from a hot water storage tank having a hot water storage temperature of about 60 ° C., the water temperature of tap water needs to be 20 ° C. and it is necessary to store about 190 liters of hot water.
これに対して、本実施形態では、90℃程度の高温の温水を貯蔵できるため、前記の条件を満たす場合の貯蔵量は約110リットルの温水を貯湯タンク2に貯蔵すればよいことになる。従って、本実施形態での貯湯タンク2は、相対的に小型化及び軽量化が可能となる。これにより、燃料電池本体1を含む発電系を収納するパッケージユニットと、貯湯タンク2を収納するパッケージユニットとを統合化して、一つのパッケージユニットとして燃料電池発電システムを構成する場合に、小型及び軽量の燃料電池発電システムを実現することができる。
On the other hand, in this embodiment, hot water having a high temperature of about 90 ° C. can be stored. Therefore, when the above condition is satisfied, about 110 liters of hot water may be stored in the hot
特に、一般家庭用の燃料電池発電システムに適用すれば、システム全体の小型化及び軽量化が可能となるため、一般家庭の庭やマンションのベランダ等の制限された設置スペースに、当該システムを容易に設置することが可能となる。また、設置工事の費用削減と期間の短縮を図ることができる。 In particular, when applied to a general household fuel cell power generation system, the entire system can be reduced in size and weight, so that the system can be easily installed in a limited installation space such as a general household garden or condominium veranda. It becomes possible to install in. In addition, the cost of installation work can be reduced and the period can be shortened.
(本実施形態の別の効果)
更に、本実施形態の燃料電池発電システムには、以下のような効果を得ることができる。
(Another effect of this embodiment)
Furthermore, the fuel cell power generation system of the present embodiment can obtain the following effects.
即ち、燃料電池システムから排出される水素110のエネルギーを回収し、温水の形態で利用することが可能となるため、結果として、燃料電池システムの熱回収効率を高めることができる。
That is, the energy of the
具体例により説明すると、燃料電池本体1のアノード部3での水素利用率を90%とした場合、供給される水素の10%が発電に利用されずに、アノード部3から排出されてしまう。この10%の水素のエネルギーを、温水の形態で回収することで熱回収効率を10ポイント上昇させることができる。
To explain with a specific example, when the hydrogen utilization rate in the
また、通常のシステムでは、燃料電池本体1のアノード部3から排出される水素を、十分安全な濃度まで希釈して大気放散させるための空気ブロワが要求される。これに対して、本実施形態の構成であれば、当該空気ブロワの動力を不要にできるため、結果として、システムの発電効率を高めることができる。換言すれば、エネルギーロスの少ない省エネルギー性に優れたシステムを実現できる。
Further, an ordinary system requires an air blower for diluting hydrogen discharged from the
具体例として、700W定格の燃料電池システムで試算すると、アノード部3での水素利用率を90%とした場合に、1時間当たり約60リットルの水素が排出される。水素の燃焼範囲は非常に広く、濃度約4%以上で燃焼するため、大気放散するためには、これより十分低い濃度まで希釈する必要がある。通常では、燃焼下限濃度の1/10程度まで希釈しており、このために必要な空気を送るためのブロワ動力として7W程度を必要としている。この動力が不要となることで、システムの発電効率(送電端効率)が約0.3ポイント向上することになる。
As a specific example, a trial calculation with a 700 W rated fuel cell system results in approximately 60 liters of hydrogen being discharged per hour when the hydrogen utilization rate at the
さらに、プラント排気に水素が含まれなくなるため、システムの運転上の管理項目を削減できる。また、設置したシステムのユーザの心理的不安の軽減にも効果を発揮する。 Furthermore, since no hydrogen is contained in the plant exhaust, management items for system operation can be reduced. In addition, it is effective in reducing psychological anxiety of users of the installed system.
なお、本実施形態では、水素酸化反応器10は、アノード部3から排出される水素(水素リッチガス)100の一部110を導入して反応熱を発生する構成として説明した。しかし、これに限ることなく、図1に示すように、水素酸化反応器10は、例えばアノード部3をバイパスして得られる水素ガスまたは水素リッチガス300の一部を導入して反応熱を発生する構成でもよい。
In the present embodiment, the
(第2の実施形態)
図2は、第2の実施形態に関する燃料電池発電システムの要部を示すブロック図である。なお、前述の図1に示す同一要素については、同一符号を付して説明を省略している。
(Second Embodiment)
FIG. 2 is a block diagram showing a main part of the fuel cell power generation system according to the second embodiment. In addition, about the same element shown in above-mentioned FIG. 1, the same code | symbol is attached | subjected and description is abbreviate | omitted.
本実施形態のシステムは、図2に示すように、相互に隔壁で区画された第1の部屋20、第2の部屋21及び第3の部屋22を有する一つのパッケージユニットとして構成されている。
As shown in FIG. 2, the system according to the present embodiment is configured as one package unit having a
第1の部屋20は、可燃性ガスを扱う燃料電池本体1、及び水素酸化反応器10と水素反応熱回収熱交換器11を含む水素系統の機器や配管を収納している部屋である。第2の部屋21は、可燃性ガスを扱わない空気系、電池冷却水系6、熱利用系統9、及びインバータ18と制御装置19を含む電気系の機器、配管、配線を収納した部屋である。第3の部屋22は、貯湯タンク2を含む温水供給系の周辺機器・配管を収納した部屋である。
The
また、第1の部屋20には、排気用換気ファン23及び吸気口24が設置されている。第2の部屋21には、吸気用換気ファン25及び排気口26が設置されている。また、第3の部屋22は、密閉式、あるいは図示していないが部屋の上部および下部に開口部を設けて、かつ強制換気を行わない構造である。
The
(第2の実施形態の作用効果)
なお、温水の供給系を含む燃料電池発電システムの作用効果については、前述の第1の実施形態と同様のため、説明を省略する。
(Operational effects of the second embodiment)
In addition, about the effect of the fuel cell power generation system containing a hot water supply system, since it is the same as that of above-mentioned 1st Embodiment, description is abbreviate | omitted.
第1の部屋20では、換気空気は、吸気口24から流入し、換気空気の流れの最下流すなわち当該部屋の排気口部に設けられた換気ファン23によって強制排出される。換気ファン23の下流が大気圧であるので、第1の部屋20の内部は負圧に保持されている。従って、万一、第1の部屋20の内部で可燃性ガスの漏洩が生じた場合でも、可燃性ガスが排気口部(23)以外の部分から外部に流出するリスクを排除できる。
In the
第2の部屋21では、換気空気は、最上流すなわち部屋の吸気口部に設けられた換気ファン25により部屋の中に押し込められ、排気口26から排出される。従って、万一、第2の部屋21の外部が可燃性ガス雰囲気となった場合でも、可燃性ガスが吸気口部(25)以外の部分から第2の部屋21の内部に流入する可能性を排除できる。これにより、第2の部屋21に設置されているインバータ18などの電気系の機器に起因する着火のリスクを回避できる。
In the
また、第3の部屋22は、密閉式とすれば、貯湯タンク2や付属配管からの放熱ロスを最小限に留めることができる。なお、温水の漏洩に起因する機器の劣化や故障、性能低下等のリスクを排除するためには、第3の部屋22の下部に、小径の開口部(穴)を設ける設計が有効である。この場合は、万一、水素が下部の開口部から流入して、第3の部屋22の中に滞留するリスクを回避するため、当該部屋の上部にも小径の開口部(穴)を設けることが必要である。
Moreover, if the
以上のような構成及び作用を有する本実施形態によれば、燃料電池発電システム全体を、各システムの機能や安全性を損なうことなく、1つのパッケージユニットとしてコンパクトに収納することが可能となる。従って、特に一般家庭の庭やマンションのベランダ等の設置スペースが制限されている場所でも、当該システムの設置が容易となる。また、設置工事を行う際のパッケージユニット間の配管工事や電気・計装工事が不要となり、そのための費用や期間が短縮できる。 According to this embodiment having the above configuration and operation, the entire fuel cell power generation system can be compactly accommodated as one package unit without impairing the function and safety of each system. Accordingly, the system can be easily installed even in places where the installation space is limited, such as a garden of a general household or a veranda of a condominium. In addition, the piping work between the package units and the electrical / instrumentation work during the installation work are not required, and the cost and time for the work can be shortened.
(第3の実施形態)
図3は、第3の実施形態に関する燃料電池発電システムの要部を示すブロック図である。なお、前述の図1及び図2に示す同一要素については、同一符号を付して説明を省略している。
(Third embodiment)
FIG. 3 is a block diagram showing a main part of the fuel cell power generation system according to the third embodiment. In addition, about the same element shown in above-mentioned FIG.1 and FIG.2, the same code | symbol is attached | subjected and description is abbreviate | omitted.
本実施形態のシステムは、図3に示すように、第1の部屋20の吸気口24、第2の部屋21の排気口26及び第2の部屋21の換気ファン25が削除されて、第1の部屋20と第2の部屋21との間に換気通路27を設けた構造である。他の構造については、前述の図2と同様であるため説明を省略する。
As shown in FIG. 3, the system of this embodiment is configured such that the
(本実施形態の作用効果)
本実施形態のシステムでは、換気空気は、第2の部屋21の吸気口28から流入し、第2の部屋21内を換気した後、換気通路27を経由して第1の部屋20に流入する。第1の部屋20に流入してきた換気空気は、当該部屋内を流れた後に、換気ファン23により大気に排出される。
(Operational effect of this embodiment)
In the system of the present embodiment, the ventilation air flows from the
このような構造のシステムにおいても、前述した第2の実施形態と同様の効果を得ることができる。 Even in a system having such a structure, the same effects as those of the second embodiment described above can be obtained.
以上のように各実施形態によれば、統合化したパッケージユニットからなる燃料電池発電システムにおいて、システム全体の小型化及び軽量化を実現できる。従って、システムを設置する際の設置スペースの節約、設置工事の費用削減と期間の短縮を実現できる。更に、高い発電効率および熱回収効率でかつ安全性の優れた燃料電池発電システムを提供することができる。 As described above, according to the embodiments, in the fuel cell power generation system including the integrated package unit, the entire system can be reduced in size and weight. Therefore, it is possible to save the installation space when installing the system, reduce the cost of installation work, and shorten the period. Furthermore, it is possible to provide a fuel cell power generation system with high power generation efficiency and heat recovery efficiency and excellent safety.
なお、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。 Note that the present invention is not limited to the above-described embodiment as it is, and can be embodied by modifying the constituent elements without departing from the scope of the invention in the implementation stage. In addition, various inventions can be formed by appropriately combining a plurality of components disclosed in the embodiment. For example, some components may be deleted from all the components shown in the embodiment. Furthermore, constituent elements over different embodiments may be appropriately combined.
1…燃料電池本体、2…貯湯タンク、3…アノード部、4…カソード部、5…電解質部、
6…電池冷却水系統、7…電池冷却水ポンプ、8…電池排熱回収熱交換器、
9…熱利用系統、10…水素酸化反応器、11…水素反応熱回収熱交換器、
12…熱利用ポンプ、13…給水配管、14…給湯配管、15…給水バイパス管、
16…給湯温度調節弁、17…給湯温度検出器、18…インバータ、19…制御装置、
20…第1の部屋、21…第2の部屋、22…第3の部屋、23…換気ファン、
24…吸気口、25…換気ファン、26…排気口、27…換気通路、
28…吸気口。
DESCRIPTION OF
6 ... battery cooling water system, 7 ... battery cooling water pump, 8 ... battery exhaust heat recovery heat exchanger,
9 ... Heat utilization system, 10 ... Hydrogen oxidation reactor, 11 ... Hydrogen reaction heat recovery heat exchanger,
12 ... Heat utilization pump, 13 ... Water supply pipe, 14 ... Hot water supply pipe, 15 ... Water supply bypass pipe,
16 ... Hot water temperature control valve, 17 ... Hot water temperature detector, 18 ... Inverter, 19 ... Control device,
20 ... 1st room, 21 ... 2nd room, 22 ... 3rd room, 23 ... Ventilation fan,
24 ... Inlet, 25 ... Ventilation fan, 26 ... Exhaust, 27 ... Ventilation passage,
28 ... Inlet.
Claims (12)
前記燃料電池本体の発電に伴う発熱により加温された温水を貯蔵する貯湯タンクと、
前記燃料の一部を使用して熱を発生させて、前記温水を加温する加温手段と
を具備したことを特徴とする燃料電池発電システム。 A fuel cell body that generates power using fuel containing hydrogen;
A hot water storage tank for storing hot water heated by heat generated by power generation of the fuel cell body;
A fuel cell power generation system comprising heating means for generating heat using a part of the fuel and heating the hot water.
前記加温手段は、前記貯湯タンクに戻す前に前記温水を加温する構成であることを特徴とする請求項1から請求項4のいずれか1項に記載の燃料電池発電システム。 Means for taking out water supplied to the hot water storage tank and returning warm water heated by heat generated by power generation of the fuel cell body to the hot water storage tank;
The fuel cell power generation system according to any one of claims 1 to 4, wherein the heating means is configured to heat the hot water before returning it to the hot water storage tank.
前記燃料電池本体、前記貯湯タンク、及び前記加温手段のそれぞれを収納する1つのパッケージユニットとして構成されたことを特徴とする請求項1から請求項5のいずれか1項に記載の燃料電池発電システム。 Including an inverter that converts direct current generated by power generation of the fuel cell body into alternating current;
6. The fuel cell power generation according to claim 1, wherein the fuel cell power generation unit is configured as one package unit that accommodates each of the fuel cell main body, the hot water storage tank, and the heating unit. system.
前記第1の部屋には可燃性ガスを扱う前記燃料電池本体及び前記加温手段を含む水素系統の配管と機器が収納されて、
前記第2の部屋には可燃性ガスを扱わない空気系、電池冷却水系及び前記インバータを含む電気系の機器、配線、配管が収納されて、
前記第2の部屋には前記貯湯タンクが収納された構成であることを特徴とする請求項6に記載の燃料電池発電システム。 Dividing the package unit into first to third rooms which are independent from each other;
In the first room, the fuel cell main body for handling the combustible gas and the hydrogen system piping and equipment including the heating means are stored,
The second room contains an air system that does not handle flammable gas, a battery cooling water system, and electrical equipment including the inverter, wiring, and piping.
The fuel cell power generation system according to claim 6, wherein the hot water storage tank is stored in the second room.
前記貯湯タンクに供給された水を、前記燃料電池本体の発電に伴う発熱により加温して第1の温度を有する温水を生成するプロセスと、
前記燃料の一部を使用した発熱手段により前記温水を加温して、前記第1の温度より上昇させた第2の温度を有する温水を生成するプロセスと、
前記第2の温度を有する温水を前記貯湯タンクに供給するプロセスと
を実行することを特徴とする温水生成方法。 A hot water generation method applied to a fuel cell power generation system having a fuel cell main body that generates power using a fuel containing hydrogen and a hot water storage tank for storing hot water,
A process of generating hot water having a first temperature by heating water supplied to the hot water storage tank by heat generated by power generation of the fuel cell main body;
A process of generating warm water having a second temperature that is higher than the first temperature by heating the warm water by a heating means using a part of the fuel;
And a process of supplying hot water having the second temperature to the hot water storage tank.
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