JP2007165243A - 燃料電池熱電併給装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】第1には、燃料電池100の冷却水115の循環量を冷却水115の入口温度T1と出口温度T2の温度差が所定値になるように電池冷却水ポンプP1の制御を行い、第2には、給湯部230の加温水234の循環量を入口温度T1または出口温度T2が所定値になるように加温水ポンプP2の制御を行い、第3には、加熱加温水234Aの温度T3と余剰電力の余剰量E1とにより加熱加温水234Aの温度T3が所定値になるように側流部241の制御を行うなどにより、給電系と給熱系の動作の安定と動作効率の向上とを図る。
【選択図】図1
Description
また、貯湯部230が密閉加圧形の場合には、給湯路232から熱負荷に供給される量に応じて自動的に補給水233が供給される。
燃料電池の発電電力にもとづく供給電力を電力負荷に供給する給電系と、上記の燃料電池の発熱を冷却する冷却部に流通する冷却水を熱交換部の一次側に循環する一次側回路と、加温水を上記の熱交換部の二次側と上記の供給電力の余剰電力による電気加熱部とに循環して得られる加熱加温水を熱負荷に供給する二次側回路とを設けた給熱系とを有する燃料電池熱電併給装置において、
上記の一次側回路の上記の冷却水の循環量を、上記の冷却部の入口側における上記の冷却水の温度と、上記の冷却部の出口側における上記の冷却水の温度との温度差にもとづいて制御する冷却水循環量制御手段
を設ける第1の構成と、
上記の二次側回路の上記の加温水の循環量を、上記の冷却部の入口側または出口側における上記の冷却水の温度と、上記の余剰電力の余剰量とにもとづいて制御する加温水循環量制御手段
を設ける第2の構成と、
上記の第2の構成と同様の加温水循環量制御手段
を設ける第3の構成と、
上記の二次側回路における上記の熱交換器の二次側を側路する側路部分に上記の加温水を側流する側流部を設けるとともに、上記の側流部の流量を上記の加熱加温水の温度と、上記の余剰電力の余剰量とにもとづいて制御する加温水側流量制御手段
を設ける第4の構成と、
上記の第4の構成と同様の加温水側流量制御手段
を設ける第5の構成とより、上記の課題を解決したものである。
なお、各部の動作は、数値的には、上記の従来技術と同様に、例えば、燃料電池110の動作温度は80℃程度、電池冷却水115の冷却後の温度は70℃程度、加熱加温水234Aは60℃程度、補給水233は20℃程度、発電電力113は直流50V程度または直流200VDC程度、供給電力122Aは交流200V程度になるように構成してある。
なお、上記の温度検出器T1の温度値に代えて、上記の温度検出器T2の温度値を用いる場合には、もとづいた制御、例えば、上記の温度検出器T1の温度値が80℃程度になるように温度検出器T1の温度値が80℃程度になるようにフィードバック制御することになる。
なお、側流部V1を開閉弁で構成しておき、開閉時間を制御することにより、側流の流量を制御するように構成することもできる。
◆ステップSP1では、制御部の作業メモリに記憶されている「運転データ」を取りこんで、次のステップSP2に移行する。
◆ステップSP6では、余剰量E1のデータを取り込んで、次のステップSP7に移行する。
◆ステップSP9では、温度検出器T1または温度検出器T2の温度値のデータと、余剰量E1のデータとを取り込んで、次のステップSP10に移行する。
◆ステップSP12では、温度検出器T3の温度値のデータと、余剰量E1のデータとを取り込んで、次のステップSP13に移行する。
燃料電池110の発電電力113にもとづく供給電力122Aを電力負荷125に供給する給電系100と、上記の燃料電池100の発熱を冷却する冷却部114に流通する冷却水115を熱交換部210の一次側211に循環する一次側回路、例えば、循環路116と、加温水234を上記の熱交換部210の二次側211と上記の供給電力122Aの余剰電力124による電気加熱部220とに循環して得られる加熱加温水234Aを、例えば、給湯路232から熱負荷に供給する二次側回路、例えば、循環路236とを設けた給熱系200とを有する燃料電池熱電併給装置500において、
上記の一次側回路116の上記の冷却水115の循環量を、上記の冷却部114の入口側における上記の冷却水115の温度、例えば、温度検出器T1による温度と、上記の冷却部114の出口側における上記の冷却水115の温度、例えば、温度検出器T2による温度との温度差にもとづく所定の制御253により制御、例えば、温度差の値が所定値の「10℃」になるように、電池冷却水ポンプP1をPID制御する冷却水循環量制御手段
を設けた上記の第1の構成を構成していることになるものである。
上記の第1の構成と同様の燃料電池熱電併給装置500において、
上記の二次側回路、例えば、循環路236の上記の加温水234の循環量を、上記の冷却部114の入口側における上記の冷却水115の温度、例えば、例えば、温度検出器T1または温度検出器T2による温度と、上記の余剰電力124の余剰量E1とにもとづく所定の制御254により制御、例えば、温度検出器T1の温度値が「70℃」になるように、または、温度検出器T2の温度値が「80℃」になるように、加温水ポンプP2をフィードバック制御したポンプ出力に、余剰量E1のデータにもとづくポンプ出力を加算するように制御する加温水循環量制御手段
を設けた上記の第2の構成を構成していることになるものである。
上記の第1の構成に付加して、
上記の第2の構成と同様の加温水循環量制御手段
を設けた上記の第3の構成を構成していることになるものである。
上記の第1の構成と同様の燃料電池熱電併給装置500において、
上記の二次側回路、例えば、循環路236における上記の熱交換器210の二次側212を側路する側路部分241に上記の加温水234を側流する側流部V1を設けるとともに、上記の側流部V1の流量を上記の加熱加温水234Aの温度と、上記の余剰電力の余剰量E1とにもとづいて制御255、例えば、温度検出器T3の温度値のデータが「60℃」になるように、側流部241をフィードバック制御したバルブ制御量に、余剰量E1のデータにもとづくバルブ制御量を加算するように制御する加温水循環量制御手段
を設けた上記の第4の構成を構成していることになるものである。
上記の第1の構成または第2の構成に付加して、
上記の第4の構成と同様の加温水側流制御手段
を設けた上記の第5の構成を構成していることになるものである。
この発明は次のように変形して実施することを含むものである。
(1)上記第1の構成〜第6の構成を第1従来技術〜第5従来技術の構成に適用して構成する。
(2)◎印で示した各制御を、全体を制御する制御部で行わず、制御の機能別に別個の制御部で構成し、または、CPUによる制御部によらず、個別の比較器・制御器などによって構成する。
110 燃料電池
111 燃料系反応流体
112 空気系反応流体
113 発電電力
114 電池冷却部
115 電池冷却水(一次側熱操作流体)
116 循環路(一次側回路)
117 流路切換部
118 側路
119 放熱部
121 商用電源
122 電圧変換部
122A 供給電力
123 余剰電力検出部
124 余剰電力
125 電力負荷
200 給熱系
210 熱交換部
211 一次側
212 二次側
220 電気加熱部
221 電気加熱部
230 貯湯部(蓄熱部)
231 貯湯水(蓄熱材)
232 給湯路(熱負荷)
233 補給水
234 加温水(二次側熱操作流体)
234A 加熱加温水
235 熱交換管
236 循環路(二次回路)
241 側路部分
251 制御
252 制御
253 制御(温度差PID)
254 制御
255 制御
256 制御
500 燃料電池熱電併給装置
P1 電池冷却水ポンプ(一次側準幹部)
P2 加温水ポンプ(二次側準幹部)
T1 温度検出
T2 温度検出
T3 温度検出
T4 温度検出
T4A 温度検出
V1 側流部
Claims (5)
- 燃料電池の発電電力にもとづく供給電力を電力負荷に供給する給電系と、前記燃料電池の発熱を冷却する冷却部に流通する冷却水を熱交換部の一次側に循環する一次側回路と、加温水を前記熱交換部の二次側と前記供給電力の余剰電力による電気加熱部とに循環して得られる加熱加温水を熱負荷に供給する二次側回路とを設けた給熱系とを有する燃料電池熱電併給装置であって、
前記一次側回路の前記冷却水の循環量を、前記冷却部の入口側における前記冷却水の温度と、前記冷却部の出口側における前記冷却水の温度との温度差にもとづいて制御する冷却水循環量制御手段
を具備することを特徴とする燃料電池熱電併給装置。 - 燃料電池の発電電力にもとづく供給電力を電力負荷に供給する給電系と、前記燃料電池の発熱を冷却する冷却部に流通する冷却水を熱交換部の一次側に循環する一次側回路と、加温水を前記熱交換部の二次側と前記供給電力の余剰電力による電気加熱部とに循環して得られる加熱加温水を熱負荷に供給する二次側回路とを設けた給熱系とを有する燃料電池熱電併給装置であって、
前記二次側回路の前記加温水の循環量を、前記冷却部の入口側または出口側における前記冷却水の温度と、前記余剰電力の余剰量とにもとづいて制御する加温水循環量制御手段
を具備することを特徴とする燃料電池熱電併給装置。 - 前記二次側回路の前記加温水の循環量を、前記冷却部の入口側または出口側における前記冷却水の温度と、前記余剰電力の余剰量とにもとづいて制御する加温水循環量制御手段
を具備することを特徴とする請求項1記載の燃料電池熱電併給装置。 - 燃料電池の発電電力にもとづく供給電力を電力負荷に供給する給電系と、前記燃料電池の発熱を冷却する冷却部に流通する冷却水を熱交換部の一次側に循環する一次側回路と、加温水を前記熱交換部の二次側と前記供給電力の余剰電力による電気加熱部とに循環して得られる加熱加温水を熱負荷に供給する二次側回路とを設けた給熱系とを有する燃料電池熱電併給装置であって、
前記二次側回路における前記熱交換器の二次側を側路する側路部分に前記加温水を側流する側流部を設けるとともに、前記側流部の流量を前記加熱加温水の温度と、前記余剰電力の余剰量の余剰量とにもとづいて制御する加温水側流量制御手段
を具備することを特徴とする燃料電池熱電併給装置。 - 前記二次側回路における前記熱交換器の二次側を側路する側路部分に前記加温水を側流する側流部を設けるとともに、前記側流部の流量を前記加熱加温水の温度と、前記余剰電力の余剰量とにもとづいて制御する加温水側流量制御手段
を具備することを特徴とする請求項1から請求項3のいずれかに記載の燃料電池熱電併給装置。
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