JP2007305429A - Fuel cell system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、燃料電池システムに係り、更に詳しくは、燃料電池システム内の熱(排熱)を回収する第2の熱媒体の温度制御技術に関する。 The present invention relates to a fuel cell system, and more particularly to a temperature control technique for a second heat medium that recovers heat (exhaust heat) in the fuel cell system.
従来の燃料電池システムの電力制御系統の一例は、燃料電池から出力される直流の発電電力を交流電力に変換するインバータと、インバータにより出力された交流電力を検知する発電電力検知器と、この交流電力から電力負荷において消費された電力(以下、「負荷消費電力」という)を差し引いた逆潮電力(余剰電力)を検知する電力差検知器とを備えて構成されている。 An example of a power control system of a conventional fuel cell system includes an inverter that converts DC generated power output from a fuel cell into AC power, a generated power detector that detects AC power output by the inverter, and this AC And a power difference detector that detects reverse power (surplus power) obtained by subtracting power consumed in the power load (hereinafter referred to as “load power consumption”) from the power.
そして、このような余剰電力を有効に利用する観点から、余剰電力を使ってヒータにより、貯湯タンクに向けて流れる熱回収水を適宜追い炊きすることを可能にした、燃料電池システムの熱回収水温度の制御技術が既に開発されており、ここでは、熱回収水の温度制御例として、ヒータを経た後の熱回収水の温度が一定の適温になるように、貯湯ポンプの循環能力が調整されている(特許文献1参照)。
ヒータを経た後の熱回収水温度を逐次監視したうえで、この水温を一定にするといった特許文献1記載のような熱回収水温度制御技術(以下、「従来の熱回収水温度制御技術」という)は、貯湯タンクに最適に温められた水を常時供給可能になることから、電熱供給システムの温度制御として一面、理に適っている。 A heat recovery water temperature control technique as described in Patent Document 1 (hereinafter referred to as “conventional heat recovery water temperature control technique”) in which the water temperature is made constant after sequentially monitoring the temperature of the heat recovery water after passing through the heater. ) Is ideal for temperature control of an electric heat supply system because it can always supply water that has been optimally heated to a hot water storage tank.
しかしながら、従来の熱回収水温度制御技術には、以下に述べるように、負荷消費電力の大幅かつ瞬時の変動時においては改善の余地があると、本件発明者等は考えている。 However, the present inventors consider that there is room for improvement in the conventional heat recovery water temperature control technology when the load power consumption is greatly and instantaneously fluctuating as described below.
燃料電池の発電電力の変化は、通常は、燃料電池システム全体の安定性に配慮して、100W/分程度に制限されるのに対し、負荷消費電力の変化は、瞬時に1KW以上に達することも多々ある。 The change in the power generated by the fuel cell is normally limited to about 100 W / min in consideration of the stability of the entire fuel cell system, while the change in the load power consumption reaches 1 KW or more instantaneously. There are many.
つまり、電力差検知器により検知された余剰電力は、燃料電池システムの燃料処理器による原料ガス改質反応に基づく燃料ガス生成の迅速な可変が困難であることから、上記負荷消費電力の変動分相当の1KW以上に頻繁かつ瞬時に変化することになり、これにより、電力設定器によって設定されるヒータへの供給電力が、この変化に連動するように、大幅かつ瞬時に変動する。 In other words, the surplus power detected by the power difference detector is difficult to quickly change the fuel gas generation based on the raw material gas reforming reaction by the fuel processor of the fuel cell system. Therefore, the power supplied to the heater set by the power setting device fluctuates greatly and instantaneously so as to be interlocked with the change.
このような状況において、従来の熱回収水温度制御技術をそのまま採用すれば、ヒータへの供給電力の大幅かつ瞬時の変動を契機として、ヒータを経た後の熱回収水の温度を一定の適温に保つように、貯湯ポンプの循環能力の大幅な変化を招きかねない。 In such a situation, if the conventional heat recovery water temperature control technology is adopted as it is, the temperature of the heat recovery water after passing through the heater will be kept at a certain appropriate temperature, triggered by a large and instantaneous fluctuation in the power supplied to the heater. This can lead to significant changes in the circulation capacity of the hot water storage pump.
そしてこのような貯湯ポンプの循環能力の過度な変化が、燃料電池冷却用の熱交換器の熱交換作用に悪影響を及ぼすものと推定される。 It is estimated that such an excessive change in the circulation capacity of the hot water storage pump adversely affects the heat exchange effect of the heat exchanger for cooling the fuel cell.
例えば、熱交換器を通過する冷却水の温度が、これと熱交換する熱回収水流量の急激な変化によりシフトすれば、燃料電池の内部温度が不安定化する。そして燃料電池の内部温度が不安定化すれば、燃料電池の適正な発電動作が阻害される。 For example, if the temperature of the cooling water passing through the heat exchanger is shifted due to a rapid change in the flow rate of heat recovery water that exchanges heat with this, the internal temperature of the fuel cell becomes unstable. If the internal temperature of the fuel cell becomes unstable, proper power generation operation of the fuel cell is hindered.
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、燃料電池冷却用の熱伝達器を経た第2の熱媒体を加熱する加熱器に、何等かの過度の外乱(例えば、電力負荷変動に基づく極度の燃料過多)が発生した場合であっても、燃料電池の内部温度を安定に保つことを可能にして、燃料電池の適正な発電動作を図れる燃料電池システムを提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such circumstances, and some excessive disturbance (for example, power load) is applied to the heater that heats the second heat medium that has passed through the heat exchanger for cooling the fuel cell. It is an object to provide a fuel cell system capable of maintaining the internal temperature of the fuel cell stably even when an excessive fuel based on fluctuations) occurs, and capable of proper power generation operation of the fuel cell. And
上記課題を解決するため、本発明による燃料電池システムは、燃料ガスと酸化剤ガスとを用いて発電する燃料電池と、前記発電に際しシステム内で生成された熱を輸送する第1の熱媒体により、第2の熱媒体に熱を伝える熱伝達器と、前記燃料電池から供給される余剰のエネルギーを利用して前記第2の熱媒体を加熱する加熱器と、前記熱伝達器に向けて前記第2の熱媒体を導く入口から、前記加熱器を経た前記第2の熱媒体を外部に導く出口まで延びる前記第2の熱媒体の流路と、前記流路を流れる第2の熱媒体の流量を調整する流量調整器と、前記加熱器を経た第2の熱媒体の温度を第1の基準温度として検知する第1の温度測定器と、前記加熱器から前記第2の熱媒体への供給熱量に相関する第1の相関量を検知する第1の検知器と、制御器とを備え、前記制御器は、前記第1の基準温度が、前記第1の相関量に応じて定められる目標温度になるよう、前記流量調整器により前記第2の熱媒体の流量を制御することを特徴とする。 In order to solve the above problems, a fuel cell system according to the present invention includes a fuel cell that generates power using fuel gas and an oxidant gas, and a first heat medium that transports heat generated in the system during the power generation. A heat transfer device that transfers heat to the second heat medium, a heater that heats the second heat medium using surplus energy supplied from the fuel cell, and the heat transfer device toward the heat transfer device. A flow path of the second heat medium that extends from an inlet that leads the second heat medium to an outlet that leads the second heat medium that has passed through the heater to the outside; and a second heat medium that flows through the flow path A flow rate adjuster for adjusting the flow rate, a first temperature measuring device for detecting the temperature of the second heat medium passing through the heater as a first reference temperature, and the heater to the second heat medium. A first detector for detecting a first correlation amount that correlates with the amount of heat supplied; And the controller controls the flow rate of the second heat medium by the flow rate regulator so that the first reference temperature becomes a target temperature determined according to the first correlation amount. It is characterized by controlling.
このような構成により、燃料電池冷却用の熱伝達器を経た第2の熱媒体を加熱する加熱器に供給されるエネルギーに大きな変動(例えば、電力負荷変動に伴う余剰電力過多による加熱器への過剰な電力供給)が発生した場合であっても、加熱器から第2の熱媒体への供給熱量に相関する第1の相関量に応じて加熱器を経た第2の熱媒体の目標温度を設定し、この目標温度にと一致するよう第2の熱媒体の流量を制御することで、熱伝達器と加熱器との間の流路内の第2の熱媒体の温度が安定し、燃料電池の内部温度を安定に保つことが可能になる。 With such a configuration, large fluctuations in the energy supplied to the heater that heats the second heat medium that has passed through the heat transfer device for cooling the fuel cell (for example, excessive heating due to fluctuations in power load due to excessive power) Even when excessive power supply occurs), the target temperature of the second heat medium that has passed through the heater is set according to the first correlation amount that correlates with the amount of heat supplied from the heater to the second heat medium. By setting and controlling the flow rate of the second heat medium so as to match the target temperature, the temperature of the second heat medium in the flow path between the heat transfer device and the heater is stabilized, and the fuel It becomes possible to keep the internal temperature of the battery stable.
上記本発明の構成において、前記目標温度は、前記第1の相関量に比例するよう定められることを特徴とする。 In the configuration of the present invention, the target temperature is determined to be proportional to the first correlation amount.
上記本発明の構成において、前記目標温度は、前記熱伝達器と前記加熱器との間の前記流路内の第2の熱媒体の温度が所定温度に維持されるよう定められることを特徴とする。 In the configuration of the present invention, the target temperature is determined such that the temperature of the second heat medium in the flow path between the heat transfer device and the heater is maintained at a predetermined temperature. To do.
このような構成により、熱伝達器と加熱器との間の流路内の第2の熱媒体の温度が所定温度に維持され、燃料電池の内部温度をより安定に保つことが可能になる。 With such a configuration, the temperature of the second heat medium in the flow path between the heat transfer device and the heater is maintained at a predetermined temperature, and the internal temperature of the fuel cell can be kept more stable.
上記本発明の構成において、前記加熱器が、前記余剰電力を利用して第2の熱媒体を加熱するヒータであるとともに、前記第1の検知器例は、前記燃料電池の発電電力から電力負荷による電力を差し引いた余剰電力を、前記第1の相関量として検知する電力差検知器である。 In the configuration of the present invention, the heater is a heater that heats the second heat medium using the surplus power, and the first detector example is configured to generate a power load from the generated power of the fuel cell. It is a power difference detector which detects the surplus electric power which deducted the electric power by (2) as said 1st correlation amount.
このような構成により、前記余剰電力ヒータに燃料電池から過剰な余剰電力が供給される場合においても、前記電力差検知器により検知される余剰電力に応じてヒータ後の目標温度を設定し、この目標温度に一致するよう前記第2の熱媒体の流量を制御することで、熱伝達器と加熱器との間の流路内の第2の熱媒体の温度および燃料電池の内部温度を安定に保つことが可能になる。 With such a configuration, even when excessive surplus power is supplied from the fuel cell to the surplus power heater, a target temperature after the heater is set according to the surplus power detected by the power difference detector. By controlling the flow rate of the second heat medium so as to match the target temperature, the temperature of the second heat medium in the flow path between the heat transfer device and the heater and the internal temperature of the fuel cell can be stabilized. It becomes possible to keep.
また、上記本発明の構成において、前記加熱器が、前記可燃性ガスを燃焼可能な燃焼加熱器であるとともに、前記第1の検知器例は、前記燃料電池から排出された可燃性ガスの流量を、前記第1の相関量として検知する可燃性ガス流量検知器である。 In the configuration of the present invention, the heater is a combustion heater capable of combusting the combustible gas, and the first detector example is a flow rate of the combustible gas discharged from the fuel cell. Is a combustible gas flow rate detector that detects the above as the first correlation amount.
このような構成により、前記燃料電池の発電で余った可燃性ガスが、前記燃焼加熱器に過剰に供給されるような場合においても、前記可燃性ガス流量検知器で検知される可燃性ガスの流量に応じて前記燃焼検知器後の第2の熱媒体の目標温度を設定し、この目標温度に一致するよう前記第2の熱媒体の流量を制御することで、熱伝達器と加熱器との間の流路内の第2の熱媒体の温度および燃料電池の内部温度を安定に保つことが可能になる。 With such a configuration, even when the flammable gas surplus from the power generation of the fuel cell is excessively supplied to the combustion heater, the flammable gas detected by the flammable gas flow detector is detected. By setting the target temperature of the second heat medium after the combustion detector according to the flow rate, and controlling the flow rate of the second heat medium so as to match the target temperature, the heat transfer device, the heater, It becomes possible to keep the temperature of the second heat medium in the flow path between and the internal temperature of the fuel cell stable.
また、上記本発明の構成において、前記熱伝達器と前記加熱器との間の前記流路内の前記第2の熱媒体の温度に相関する第2の相関量を検知する第2の検知器を備え、前記目標温度は、前記第1の相関量及び前記第2の相関量に基づき、前記熱伝達器と前記加熱器との間の前記流路内の第2の熱媒体の温度が所定の温度に維持されるよう定められることを特徴とする。 In the configuration of the present invention, a second detector that detects a second correlation amount that correlates with the temperature of the second heat medium in the flow path between the heat transfer device and the heater. The target temperature is based on the first correlation amount and the second correlation amount, and the temperature of the second heat medium in the flow path between the heat transfer device and the heater is predetermined. It is determined to be maintained at a temperature of
このような構成により、前記熱伝達器からの供給熱量が変動する場合に、その変動も考慮して、熱伝達器と加熱器との間の流路内の第2の熱媒体の温度が所定温度に維持され、燃料電池の内部温度をより安定に保つことが可能になる。 With such a configuration, when the amount of heat supplied from the heat transfer device fluctuates, the temperature of the second heat medium in the flow path between the heat transfer device and the heater is predetermined in consideration of the change. The temperature is maintained, and the internal temperature of the fuel cell can be kept more stable.
また、上記本発明の構成において、前記第2の相関量の一例は、前記燃料電池の発電電力から換算される前記熱伝達器の前記第2の熱媒体への供給熱量であり、前記第2の検知器例は、前記発電電力を検知する発電電力検知器である。 In the configuration of the present invention, an example of the second correlation amount is an amount of heat supplied to the second heat medium of the heat transfer device converted from the generated power of the fuel cell, and the second An example of the detector is a generated power detector that detects the generated power.
また、上記本発明の構成において、前記第2の検知器例が、前記第2の熱媒体の流量を、前記第2の相関量として検知する第2の熱媒体流量検知器である。 In the configuration of the present invention, the second detector example is a second heat medium flow detector that detects the flow rate of the second heat medium as the second correlation amount.
このような構成により、前記第2の熱媒体の流量値から、前記熱伝達器と前記加熱器との間の流路内の第2の熱媒体の温度に相関する熱伝達器の第2の熱媒体への熱量が概算される。このため、前記熱伝達器の第2の熱媒体への熱量を直接に検知する検知器を特設する必要がなく、燃料電池システムのコストアップを抑制でき好適である。 With such a configuration, the second value of the heat transfer device correlated with the temperature of the second heat transfer medium in the flow path between the heat transfer device and the heater from the flow rate value of the second heat transfer medium. The amount of heat to the heat medium is estimated. For this reason, it is not necessary to specially provide a detector that directly detects the amount of heat to the second heat medium of the heat transfer device, which is preferable because it can suppress an increase in cost of the fuel cell system.
また、上記本発明の構成に加えて、前記熱伝達器と前記入口との間の流路内の第2の熱媒体の温度を、第2の基準温度として検知する第2の温度測定器を備え、前記目標温度は、前記第1の相関量、第2の相関量及び前記第2の基準温度に基づいて、前記熱伝達器と前記加熱器との間の流路内の第2の熱媒体の温度が所定温度に維持されるように定められる。 Further, in addition to the configuration of the present invention, a second temperature measuring device that detects the temperature of the second heat medium in the flow path between the heat transfer device and the inlet as a second reference temperature. And the target temperature is determined based on the first correlation amount, the second correlation amount, and the second reference temperature, the second heat in the flow path between the heat transfer device and the heater. The temperature of the medium is determined to be maintained at a predetermined temperature.
前記貯湯タンクの流出口から送出した第2の熱媒体の基準温度が、時間の経過とともに変動する場合には、この温度も考慮する方が、前記熱伝達器と前記加熱器との間の流路内の第2の熱媒体の温度が所定温度に維持するためにより正確な前記目標温度が得られ好適である。 When the reference temperature of the second heat medium sent out from the outlet of the hot water storage tank fluctuates with the passage of time, it is better to consider this temperature as well. Since the temperature of the second heat medium in the path is maintained at a predetermined temperature, it is preferable that the target temperature is more accurate.
なお、以上に述べた前記第1の熱媒体は、前記燃料電池の内部を冷却する冷却水である。 The first heat medium described above is cooling water that cools the inside of the fuel cell.
また、前記第1の熱媒体として、上記水に加えて、燃料ガスおよび/または酸化剤ガス(発電ガス)を使用しても良い。 In addition to the water, fuel gas and / or oxidant gas (power generation gas) may be used as the first heat medium.
前記目標温度は、その上限温度が予め設定されている。 The target temperature has an upper limit temperature set in advance.
このような上限温度を設けることにより、前記第2の熱媒体への、前記加熱器による過剰加熱を未然に防止できる。 By providing such an upper limit temperature, it is possible to prevent overheating of the second heat medium by the heater.
なおここで、前記第2の熱媒体の一例は水であるとともに、前記熱交換器及び前記加熱器で加熱された温水を貯える貯湯タンクを備え、前記流路の入口及び出口は、前記貯湯タンクに連通している。 Here, an example of the second heat medium is water, and includes a hot water storage tank that stores hot water heated by the heat exchanger and the heater, and an inlet and an outlet of the flow path are the hot water storage tank. Communicating with
本発明によれば、燃料電池冷却用の熱伝達器を経た第2の熱媒体を加熱する加熱器に供給されるエネルギーに大きな変動(例えば、電力負荷変動に伴う余剰電力過多による加熱器への過剰な電力供給)が発生した場合であっても、熱伝達器と加熱器との間の流路内の第2の熱媒体の温度を安定させ、燃料電池の内部温度を安定に保つことを可能にする。 According to the present invention, large fluctuations in the energy supplied to the heater that heats the second heat medium that has passed through the heat exchanger for cooling the fuel cell (for example, due to excessive power due to fluctuations in the power load) Even when excessive power supply occurs, the temperature of the second heat medium in the flow path between the heat transfer device and the heater is stabilized, and the internal temperature of the fuel cell is kept stable. enable.
以下、本発明の好ましい実施の形態1および実施の形態2について図面を参照しながら説明する。 Hereinafter, preferred embodiments 1 and 2 of the present invention will be described with reference to the drawings.
(実施の形態1)
図1は、本発明の実施の形態1による燃料電池システムの一構成例を示したブロック図である。
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration example of a fuel cell system according to Embodiment 1 of the present invention.
燃料電池システム100(燃料電池コージェネレーションシステム)は、図1に示す如く、水素リッチな燃料ガス(発電ガス)と空気等の酸化剤ガス(発電ガス)を用いて発電および発熱(排熱放出)する燃料電池11を有して構成されている。
As shown in FIG. 1, the fuel cell system 100 (fuel cell cogeneration system) uses a hydrogen-rich fuel gas (power generation gas) and an oxidant gas (power generation gas) such as air to generate power and generate heat (exhaust heat release). The
このような燃料電池システム100には大まかには、燃料電池11への発電ガス供給および排気用の発電ガス系統および、燃料電池11から出力される電力制御用の電力制御系統並びに、燃料電池11の温度を適温に保つ機能を果たす冷却水循環用の冷却系統並びに、燃料電池システム100の発電ガスや冷却水との熱交換により燃料電池システム100の発熱(排熱)による熱を効率的に回収する排熱回収系統並びに、燃料電池システム100の動作を適切に制御する動作制御系統がある。
Such a
燃料電池システム100の発電ガス系統は、例えば、燃料処理器12およびブロア13を備えて構成されている。
The power generation gas system of the
燃料処理器12は、燃料電池11に併設され、既存インフラから供給される都市ガスや天然ガス等の原料ガスに水を添加して改質して、水素リッチな高温(例えば数百度)の燃料ガスを生成するように構成されている。この燃料処理器12は、公知技術に基づくものであり、ここではその詳細な構成説明は省略する。
The
また、燃料処理器12により、図1の矢印付きの2重線に示す如く、燃料ガス/熱回収水熱交換器41(熱伝達器;後記)において、後記の熱回収水(第2の熱媒体)との間で、この熱回収水に熱を伝えるように熱交換された燃料ガスが燃料電池11のアノードに供給される。
Further, as shown by the double line with an arrow in FIG. 1, the
また、燃料電池11に併設されるブロア13により、図1の矢印付きの2重線に示す如く、空気等の酸化剤ガスが燃料電池11のカソードに供給される。
Further, an oxidant gas such as air is supplied to the cathode of the
なおここで、燃料電池11のアノードにおいて消費されなかった適温(例えば70℃)の残余の燃料ガス(オフガス)は、第1の凝縮器43(熱伝達器;後記)において熱回収水との間で、熱回収水に熱を伝えるように熱交換され、燃料処理器12の加熱用バーナ10に向けて燃料処理器12の圧送力により排出され、バーナ10の燃料として燃焼される。
Here, the remaining fuel gas (off-gas) at an appropriate temperature (for example, 70 ° C.) that has not been consumed at the anode of the
また、燃料電池11のカソードにおいて消費されなかった適温(例えば70℃)の残余の酸化剤ガスは、第2の凝縮器44(熱伝達器;後記)において熱回収水との間で、この熱回収水に熱を伝えるように熱交換され、ブロア13の圧送力により大気中に放出される。
Further, the remaining oxidant gas at an appropriate temperature (for example, 70 ° C.) that has not been consumed at the cathode of the
燃料電池システム100の電力制御系統は、図1に示す如く、燃料電池11の直流の発電電力を交流電力に変換するインバータ21と、インバータ21から出力された交流電力を検知する発電電力検知器22と、この交流電力から電力負荷において消費された負荷消費電力を差し引いた余剰電力を検知する電力差検知器23とを備えて構成されている。
As shown in FIG. 1, the power control system of the
なおここで、発電電力検知器22を通ったインバータ21の出力側は、インバータ21の交流電力を供給する電力負荷(例えば、家庭用電力負荷)と既存インフラの電力系統の両方に接続されている。
Here, the output side of the
このため、このインバータ21の出力電力が負荷消費電力未満の際には、インバータ21および電力系統の双方から電力負荷に要する電力を給電することが可能になる。
For this reason, when the output power of the
また逆に、インバータ21の出力電力が負荷消費電力を超える際には、電力差検知器23により検知された余剰電力(インバータ21の出力電力のうちの負荷消費電力を超えた分)が、電力設定器34により後記の熱回収水加熱用のヒータ33(加熱器)への給電電力として設定されてヒータ33により消費され、これにより、熱回収水がヒータ33により加熱かつ昇温される。
Conversely, when the output power of the
また、燃料電池システム100の冷却系統では、図1の太い一点鎖線矢印で示した冷却水流路を、その途中で燃料電池11の内部を通るようにして、冷却水(約70℃程度の第1の熱媒体)が流されている。なお、この冷却水は、燃料電池11の発熱(反応熱)による熱を燃料電池11の外部に輸送する役割を担っている。
Further, in the cooling system of the
更に、この冷却系統は、燃料電池11の内部を適温(例えば70℃)に保つように、冷却水流路中の冷却水流量を調整しつつこれを循環させる冷却水ポンプ31を有し、冷却水と熱回収水との間の熱交換により熱回収水に熱を伝えて構成される冷却水/熱回収水熱交換器42(熱伝達器;後記)が、この冷却水流路の途中に設けられている。
The cooling system further includes a cooling water pump 31 that circulates the
また、燃料電池システム100の排熱回収系統には、お湯(既存インフラの市水を昇温した貯湯水)を貯蔵する貯湯タンク32(蓄熱部)が併設されている。そして、貯湯タンク32の下方部の熱回収水流出口32Aから取り出された熱回収水は、本発明の流量調整器である貯湯ポンプ35により、複合型の熱交換システム(詳細は後程述べる)を通して燃料電池システム100内の熱(排熱)およびヒータ33による熱を受け取り、これにより、熱回収水は、適温に昇温された後、貯湯タンク32の上方部の熱回収水流入口32Bに戻される。
Further, the exhaust heat recovery system of the
なおここで、上記熱回収水流出口32Aは、貯湯タンク32の市水(水道水)入口付近の水を、複合型の熱交換システムに向けて熱回収水流路101に導く、熱回収水流路101の入口に相当する。また、上記熱回収水流入口32Bは、ヒータ33を経た熱回収水を貯湯タンク32へ導く、熱回収水流路101の出口に相当する。すなわち、熱回収水流路101は、貯湯タンク32の熱回収水流出口32A(熱回収水流路101の入口)と貯湯タンク32の熱回収水流入口32B(熱回収水流路101の出口)とを介して、貯湯タンク32に連通してなり、その入口から出口に至るように延びて構成されている。また、本発明の流量調整器として貯湯ポンプを例示したが、流量調整可能な弁(ニードル弁;図示せず)であっても構わない。
Here, the heat
またここでは、排熱回収系統のヒータ33は、冷却水/熱回収水熱交換器42と貯湯タンク32の熱回収水流入口32Bとの間に位置する熱回収水流路101の途中に配置されている。
Further, here, the
排熱回収系統の複合型の熱交換システムの一例として、本実施の形態においては、図1の太い実線矢印で示した熱回収水流路101の流れ方向に沿って順番に、カソードから排出され水分を含む酸化剤ガスと熱回収水との間の熱交換機能およびこの酸化剤ガス中の水分除去機能の両方を兼ねる第2の凝縮器44と、アノードから排出され水分を含むオフガスと熱回収水との間の熱交換機能およびこのオフガス中の水分除去機能の両方を兼ねる第1の凝縮器43と、燃料処理器12から燃料電池11に送出される途中の燃料ガスと熱回収水との間の熱交換機能を備える燃料ガス/熱回収水熱交換器41と、冷却水ポンプ31により循環される冷却水と熱回収水との間の熱交換機能を備える冷却水/熱回収水熱交換器42と、が設けられている。
As an example of the combined heat exchange system of the exhaust heat recovery system, in the present embodiment, moisture discharged from the cathode in order along the flow direction of the heat recovery
要するに、貯湯タンク32の熱回収水流出口32Aから流出した熱回収水が、貯湯ポンプ35により圧送され、熱回収水流路101の途中の第2の凝縮器44、第1の凝縮器43、燃料ガス/熱回収水熱交換器41および冷却水/熱回収水熱交換器42をこの順番に経て、ヒータ33に入り、その後、このヒータ33を出た熱回収水が、貯湯タンク32の熱回収水流入口32Bに再び戻される。このように、熱回収水が循環される。
In short, the heat recovery water flowing out from the heat
燃料電池システム100の動作制御系統は、例えば、マイクロプロセッサ等からなる複数の制御装置を有し、ここでの制御装置群の一例は、ヒータ33を経た後(正確にはヒータ33と貯湯タンク32の熱回収水流入口32Bとの間の、ヒータ33近傍に位置する熱回収水流路101)の熱回収水温度(以下、「ヒータ加熱後水温度」という)の目標温度Raを決定する流量/温度演算器51と、貯湯ポンプ35による熱回収水の吐出流量を調整可能な貯湯ポンプ調整器52と、冷却水ポンプ31による冷却水の吐出量を調整可能な冷却水ポンプ調整器53と、燃料電池システム100の全体の動作を制御するコントローラ102と、を備えて構成されている。
The operation control system of the
なお、本実施の形態の燃料電池システムにおいて、本発明の制御器は、上記貯湯ポンプ調整器52及び上記流量/温度演算器51を備える。また、これらの機器が分散配置され、互いに協働して燃料電池システムの動作を制御する構成に限定されず、これらの複数の機器を統合した単一の制御装置をも意味している。すなわち、上記流量/温度演算器51及び上記貯湯ポンプ調整器52を、統合して単一の制御器として構成しても良い。
In the fuel cell system of the present embodiment, the controller of the present invention includes the hot water
流量/温度演算器51がヒータ加熱後水温度の目標温度Raを決定するに際しての入力データを検知する検知器には、第2の凝縮器44と貯湯タンク32の熱回収水流出口32Aとの間の熱回収水流路101を流れる、熱交換により昇温される前の熱回収水の温度(以下、「熱交換前熱回収水温度」という)を検知する第2の温度検知器54(例えば、サーミスタや熱電対)と、ヒータ33への供給電力を検知する電力差検知器23と、燃料電池11の発電電力量を検知する発電電力検知器22と、がある。
The detector that detects input data when the flow rate /
そして、流量/温度演算器51は、後程詳しく述べるように、これらの検知器54、23、22により検知されたデータに基づき、ヒータ33への何等かの過度の外乱(例えば、電力負荷変動に伴う余剰電力過多による加熱器への過剰な電力供給)に際して、冷却水/熱回収水熱交換器42を経た後の熱回収水温度を一定(例えば後記の約62℃)に維持可能な熱回収水の流量を目標流量として推定演算するとともに、このような熱回収水の流量の推定値から上記目標温度Raを演算かつ設定して、貯湯ポンプ調整器52に目標温度Raを出力するように構成されている。
Then, as will be described in detail later, the flow rate /
一方、貯湯ポンプ調整器52は、流量/温度演算器51から受け取った目標温度Raと、第1の温度検知器55(例えば、サーミスタや熱電対)により検知された熱回収水温度と、を比較して、両者が一致するように貯湯ポンプ35による熱回収水の吐出流量(熱回収水循環能力)を調整するように構成されている。
On the other hand, the hot water
なお、第1の温度検知器55は、ヒータ加熱後水温度を実測している。
The
更に、冷却水ポンプ調整器53は、冷却水流路を循環する冷却水の温度を、第3の温度検知器56(例えば、サーミスタや熱電対)により監視しつつ、この温度を一定の適温(例えば70℃)に制御すべく冷却水ポンプ31による冷却水の吐出流量(冷却水循環能力)を調整するように構成されている。
Further, the cooling
次に、本実施の形態による燃料電池システム100の動作を説明する。
Next, the operation of the
冷却水/熱回収水熱交換器42の熱回収水流れ方向下流に位置する、熱回収水加熱用のヒータ33への供給電力が大幅かつ瞬時に変動した際にも、燃料電池システム100の安定な発電維持には、燃料電池11の内部温度を可能な限り一定の適温(例えば70℃近辺)に保つことが重要である。
Even when the power supplied to the
そこで、冷却水ポンプ調整器53による冷却水循環能力調整では制御し切れない冷却水/熱回収水熱交換器42の熱交換能力の大幅な瞬時の変動をなくすことが必須であり、この一方法として、冷却水/熱回収水熱交換器42を経た後(正確には冷却水/熱回収水熱交換器42とヒータ33との間の、冷却水/熱回収水熱交換器42近傍の熱回収水流路101中)の熱回収水温度の安定化が最も有効であると、本件発明者等は推定している。
Accordingly, it is essential to eliminate a significant instantaneous fluctuation in the heat exchange capacity of the cooling water / heat recovery
このような設計思想に基づいて、冷却水/熱回収水熱交換器42を経た後の熱回収水温度を一定温度に維持するように、ヒータ加熱後水温度に対する目標温度Raは設定される。
Based on such a design concept, the target temperature Ra with respect to the water temperature after heating the heater is set so as to maintain the heat recovery water temperature after passing through the cooling water / heat recovery
なお貯湯タンク32の温水を給湯に利用することから、貯湯タンク32に戻される熱回収水の温度を60℃以上に調整することが望まれる。そこで、ヒータ33への無通電状態を勘案したうえで貯湯タンク32に向けて流す際の放熱量を見越して、冷却水/熱回収水熱交換器42を経た後の熱回収水の温度は、60℃より若干高めの62℃程度にすることが好適であると言える。
Since the hot water in the hot
まず、流量/温度演算器51による目標温度Raの設定に必要となる各種の熱計算式を説明する。
First, various heat calculation formulas necessary for setting the target temperature Ra by the flow rate /
<第1の熱計算式>
複合型の熱交換システム(ここでは、第1および第2の凝縮器43、44および燃料ガス/熱回収水熱交換器41並びに冷却水/熱回収水熱交換器42)により、燃料電池システム100から熱回収水に供与される総供給熱量Qa(ワット・アワー;Wh)は、下記の式(1)の如く、発電電力検知器22により検知された発電の電力量Qf(Wh)に、予め実験により得られた所定の定数(ここでは約1.4)を乗じた数値として概算される。
<First thermal calculation formula>
The combined heat exchange system (here, the first and
このように総供給熱量Qaを発電の電力量Qfから概算することにより、複合型の熱交換システムの総供給熱量Qaを直接に検知する検知器を特設する必要がなく、燃料電池システム100のコストアップを抑制でき好適である。
Thus, by estimating the total supplied heat amount Qa from the generated power amount Qf, there is no need to provide a detector for directly detecting the total supplied heat amount Qa of the combined heat exchange system, and the cost of the
Qa=1.4×Qf ・・・・・(1)
但しこの定数(1.4)は、本実施の形態による燃料電池システム100に特有の数値であり、燃料電池システムのシステム構成が変われば、当然、この定数も修正する必要がある。
Qa = 1.4 × Qf (1)
However, this constant (1.4) is a numerical value peculiar to the
<第2の熱計算式>
第2の温度検知器54により検知される熱交換前熱回収水温度Tiと、冷却水/熱回収水熱交換器42を経た後の熱回収水温度(ここでは62℃を代入)とを用いて、熱回収水流路101を流れる熱回収水の単位時間当たりの流量Gwa(リットル/分;L/min)は、総供給熱量Qaとの関係から下記(2)に示した式により表される。
<Second thermal calculation formula>
The heat recovery water temperature Ti before heat exchange detected by the
このように、冷却水/熱回収水熱交換器42を経た後の熱回収水温度として、所定の定数(62℃)を代入することにより、流量Gwaの演算(目標温度Raの設定演算)の簡素化が図れるとともに、冷却水/熱回収水熱交換器42を経た後の熱回収水温度を直接に検知する検知器を特設する必要がなく、燃料電池システム100のコストアップを抑制でき好適である。
Thus, by substituting a predetermined constant (62 ° C.) as the heat recovery water temperature after passing through the cooling water / heat recovery
Qa=1(kcal/kg・℃)×1(kg/L)×1.16(Wh/kcal)×Gwa(L/min)×60(min)
×(62-Ti)(℃)=1.16×60×Gwa×(62−Ti)・・・・(2)
<第3の熱計算式>
ここで、電力差検知器23により検知される余剰電力相当のヒータ33への供給電力量Qh(Wh)(以下、「ヒータ供給電力量Qh」という)は、ヒータ33により熱回収水に供給される熱量と相関関係を有する物理量(相関量)であり、ヒータ33による熱回収水加熱の熱量相当と見做し得る。
Qa = 1 (kcal / kg · ° C) x 1 (kg / L) x 1.16 (Wh / kcal) x Gwa (L / min) x 60 (min)
× (62-Ti) (° C.) = 1.16 × 60 × Gwa × (62-Ti) (2)
<Third thermal calculation formula>
Here, the power supply amount Qh (Wh) (hereinafter referred to as “heater supply power amount Qh”) to the
そこで、ヒータ供給電力量Qhおよび流量Gwaを用いて、流量/温度演算器51による目標温度Raは、下記(3)に示した式により表される。
Therefore, the target temperature Ra by the flow rate /
なお、この目標温度Raは、下記の式(3)から理解されるとおり、第1の温度検知器55(例えば、サーミスタや熱電対)により検知される、ヒータ加熱後水温度に対応する温度(目標温度)である。 In addition, this target temperature Ra is a temperature (corresponding to the water temperature after heating the heater) detected by the first temperature detector 55 (for example, a thermistor or a thermocouple) as understood from the following equation (3). Target temperature).
Qh=1.16×60×Gwa×(Ra−62)・・・・・(3)
次に、上記式(1)、式(2)および式(3)に基づいた、流量/温度演算器51による目標流量としてのGwaおよび設定温度としての目標温度Raの演算法を、図2を参照して説明する。
Qh = 1.16 × 60 × Gwa × (Ra-62) (3)
Next, FIG. 2 shows a calculation method of Gwa as the target flow rate and target temperature Ra as the set temperature by the flow rate /
図2は、本実施の形態による流量/温度演算器の動作例を示したフローチャートである。 FIG. 2 is a flowchart showing an example of the operation of the flow rate / temperature calculator according to this embodiment.
なお流量/温度演算器51は、例えば冷却水/熱回収水熱交換器42を経た第2の熱媒体を加熱するヒータ33への何等かの過度の外乱発生(例えば、電力負荷変動に伴う余剰電力過多による加熱器への過剰な電力供給)に備えて、図2に示した処理を一定期間毎、繰り返して実行する。
The flow rate /
すなわち、総供給熱量Qaおよびヒータ供給電力量Qhは、時々刻々と変化する可能性が高いことから、流量/温度演算器51は、逐次、これらの変動を監視しており、この流量/温度演算器51によるヒータ加熱後水温度の目標温度の確定および貯湯ポンプ調整器52による熱回収水流量の調整は、総供給熱量Qaやヒータ供給電力量Qhの変動に対応して適切に、以上の処理に従って実行される。
That is, since the total supply heat amount Qa and the heater supply power amount Qh are highly likely to change from moment to moment, the flow rate /
なおここでは、上記の式(1)、式(2)および式(3)は何れも、ROM等の記憶装置(不図示)に予め記憶され、制御装置(流量/温度演算器51)は、これらの式を適宜読み出して必要な演算を行えるように構成されている。 Here, the above equations (1), (2), and (3) are all stored in advance in a storage device (not shown) such as a ROM, and the control device (flow rate / temperature calculator 51) These equations are appropriately read out to perform necessary calculations.
流量/温度演算器51は、先ずは、各検知器22、23、54から電力量Qfおよび熱交換前熱回収水温度Ti並びにヒータ供給電力量Qhを読み込む(ステップS201)。
First, the flow rate /
そして流量/温度演算器51は、上記式(1)および式(2)に、電力量Qfと熱交換前熱回収水温度Tiと代入することにより、冷却水/熱回収水熱交換器42を経た後の熱回収水温度を約62℃に維持可能な流量Gwa(目標)を目標流量として演算し取得する(ステップS202)。
Then, the flow rate /
流量/温度演算器51は、続いて、演算された流量Gwa(目標)およびヒータ供給電力量Qhを、上記式(3)に代入することにより、目標温度Raを演算し取得する(ステップS203)。
Subsequently, the flow rate /
ここで、流量/温度演算器51は、この目標温度Raと、所定の許容範囲の上限温度(後記)とを比較して、目標温度Raが許容範囲の上限温度以下か否かを判定する(ステップS204)。
Here, the flow rate /
流量/温度演算器51は、演算された目標温度Raが上限温度以下であれば(ステップS204において「Yes」)、この目標温度Raを目標温度として設定して、この値を貯湯ポンプ調整器52に出力する(ステップS205)。
If the calculated target temperature Ra is equal to or lower than the upper limit temperature (“Yes” in step S204), the flow rate /
その一方、演算された目標温度Raが上限温度を超えるものであれば(ステップS204において「No」)、この上限温度を目標温度として設定して、この値を貯湯ポンプ調整器52に出力する(ステップS206)。 On the other hand, if the calculated target temperature Ra exceeds the upper limit temperature (“No” in step S204), this upper limit temperature is set as the target temperature and this value is output to the hot water storage pump regulator 52 ( Step S206).
なお、貯湯ポンプ調整器52は、流量/温度演算器51から目標温度Ra(または上限温度)を受け取り、この目標温度Ra(または上限温度)と第1の温度検知器55によるヒータ加熱後水温度とを比較しつつ両者が一致するように、熱回収水圧送用の貯湯ポンプ35の吐出流量を変更する。
The hot water
このように本実施の形態の燃料電池システム100によれば、冷却水/熱回収水熱交換器42の熱回収水流れ方向下流に位置する、熱回収水加熱用のヒータ供給電力量Qhが大幅かつ瞬間に変動をきたしても、冷却水/熱回収水熱交換器42を経た後の熱回収水温度を安定に保つように、熱回収水流量が適正に調整されることから、冷却水/熱回収水熱交換器42の熱交換能力の安定化が図れ、これにより、燃料電池11の温度は適温(例えば70℃近辺)に保たれ、燃料電池システム100の安定な発電維持が可能になる。
As described above, according to the
なおこの場合、熱回収水加熱用のヒータ供給電力量Qhが、何等かの要因により極端に増えるようであれば、流量/温度演算器51による目標温度Raが熱回収水の沸点(100℃)を超える事態も想定される。このため、ヒータ33の熱回収水への過剰加熱による熱回収水沸騰を未然に防止する観点から、この目標温度Raの許容範囲としての上限温度を設けることが望ましいと言える。
In this case, if the heater supply power amount Qh for heating the heat recovery water is extremely increased due to some factor, the target temperature Ra by the flow rate /
目標温度Raの上限温度は、ここでは、少なくとも熱回収水の沸点(100℃)を超えることはなく、貯湯ポンプ調整器52による貯湯ポンプ35の熱回収水吐出流量を調整する際の第1の温度検知器55により検知されるヒータ加熱後水温度のデータ取得の過渡的な遅れを勘案して、この沸点より低めの85℃程度に設定されている。
Here, the upper limit temperature of the target temperature Ra does not exceed at least the boiling point (100 ° C.) of the heat recovery water, and the first temperature when adjusting the heat recovery water discharge flow rate of the hot
また、上述の本実施の形態においては、目標温度Raの設定に際し、流量/温度演算器51により第1〜第3の熱計算式に基づき目標温度Raをリアルタイムに算出しているが、発電電力検知器22で検知される電力量Qf、電力差検知器23で検出されるヒータ供給電力量Qh、及び第2の温度検知器54で検知される熱交換前熱回収水温度Tiの各々を独立変数にして、上記熱算出式で得られる目標温度Raを従属変数として、両者の関係を予めデータベース化しても良い。そうすれば、各Qf、各Qh値、及び各Tiに対応付けされた各Ra値を記憶した記憶器(図示せず)を備え、さらに流量/温度演算器51に代えて適宜の処理装置(図示せず)を備え、この処理装置が、発電電力検知器22で検知される電力量Qf、電力差検知器12で検知されるヒータ供給電力量Qh、及び第2の温度検知器54で検知される熱交換前熱回収水温度Tiの組み合わせに対応する目標温度Raを記憶器から読み出すことができ、この目標温度Raとヒータ加熱後水温が一致するよう貯湯ポンプ調整器52が貯湯ポンプ35を適切に制御できる。
In the above-described embodiment, when the target temperature Ra is set, the target temperature Ra is calculated in real time based on the first to third heat calculation formulas by the flow rate /
(実施の形態2)
図3は、本発明の実施の形態2による燃料電池システムの一構成例を示したブロック図である。
(Embodiment 2)
FIG. 3 is a block diagram showing a configuration example of the fuel cell system according to Embodiment 2 of the present invention.
なお、本実施の形態の燃料電池システム110の各構成部材のうちの、実施の形態1の燃料電池システム100の構成部材と同一の部材には、同じ符号を付しており、両者に共通する構成部材の説明は省略するか略説に留める。
Of the constituent members of the
この燃料電池システム110は、端的には、燃料電池システム110の電力制御系統が、既存インフラの電力系統に連係し、負荷消費電力を監視しつつ逆潮流しない範囲の最大電力を出力可能なように燃料電池11の発電動作を制御する一方、水素供給装置61から供給され、燃料電池11で消費し切れなかった燃料ガス(残余の水素ガス)を、貯湯タンク用の熱回収水を加熱に供する燃料として有効に活用するように構成されたシステムである。
In short, the
よって、本実施の形態の燃料電池システム110では、負荷消費電力の経時変化に応じて燃料電池11による水素ガスの単位時間当たりの消費量が変動をきたし、その結果として、燃料電池11から熱回収水加熱用の燃焼加熱器62(加熱器)に供給される残余の水素ガスが時間の経過とともに変動する。
Therefore, in the
このため、本実施の形態の燃料電池システムについて従来の熱回収水温度制御技術に倣った制御を行えば、実施の形態1と同様に、燃焼加熱器62を経た後の熱回収水温度検知器の温度を一定の適温に保つように、貯湯ポンプ35の循環能力の大幅な変化を招きかねない。
For this reason, if the fuel cell system of the present embodiment is controlled in accordance with the conventional heat recovery water temperature control technology, the heat recovery water temperature detector after passing through the
燃料電池システム110の発電ガス系統は、実施の形態1(図1)で述べた燃料処理器12および燃料処理器12のバーナ10に替えて、図3に示す如く、燃料電池11のアノードに単位時間当たり一定流量の水素ガス(発電ガス)を供給する水素供給装置61を備えて構成されている。
The power generation gas system of the
なお燃料電池11のアノードに向かう水素ガスは、適宜の加湿器(不図示)により加湿条件を整えられている。
The hydrogen gas directed to the anode of the
また、燃料電池11のアノードにおいて消費されなかった適温(例えば70℃)の残余の水素ガスは、適宜の凝縮器(不図示)により水分除去されたうえで、実施の形態1(図1)で述べたヒータ33と同じ機能(冷却水/熱回収水熱交換器42を経た熱回収水の加熱)を果たす燃焼加熱器62に向けて、水素供給装置61の圧送力により排出される。これにより、この残余の水素ガスが、燃焼加熱器62の燃焼用燃料ガスとして使用され、熱回収水が燃焼加熱器62により加熱かつ昇温される。
Further, the remaining hydrogen gas at an appropriate temperature (for example, 70 ° C.) that has not been consumed in the anode of the
なおここでは、排熱回収系統の燃焼加熱器62は、冷却水/熱回収水熱交換器42と貯湯タンク32の熱回収水流入口32Bとの間に位置する熱回収水流路101の途中に配置されている。
Here, the
また、燃料電池システム110の電力制御系統は、実施の形態1(図1)で述べた電力差検知器23に相当する検知器をなくして、図3に示す如く、燃料電池11により出力された直流発電電力を交流電力に変換するインバータ21と、このインバータ21から出力された交流電力を検知する発電電力検知器22とを備えて構成されている。
Further, the power control system of the
また、熱交換システムの一例として、本実施の形態においては、実施の形態1(図1)に示した第1および第2の凝縮器43、44および燃料ガス/熱回収水熱交換器41をなくして、冷却水ポンプ31により循環される冷却水と熱回収水との間の熱交換機能を備える冷却水/熱回収水熱交換器42のみが設けられている。
As an example of the heat exchange system, in the present embodiment, the first and
要するに、貯湯タンク32の熱回収水流出口32Aから流出した熱回収水が、貯湯ポンプ35により圧送され、熱回収水流路101の途中の冷却水/熱回収水熱交換器42を経て、燃焼加熱器62に入り、その後、この燃焼加熱器62を出た熱回収水が、貯湯タンク32の熱回収水流入口2Bに再び戻される。このようにして熱回収水が循環される。
In short, the heat recovery water flowing out from the heat
ここで、流量/温度演算器51が、燃焼加熱器62を経た後の熱回収水の温度(以下、「燃焼加熱後水温度」という)の目標温度Rbを決定するに際してのデータを検知する検知器には、冷却水/熱回収水熱交換器42と貯湯タンク32の熱回収水流出口32Aとの間の熱回収水流路101(上流側の熱回収水流路101)を流れる、熱交換により昇温される前の熱回収水の温度(以下、「熱交換前熱回収水温度」という)を検知する第2の温度検知器54と、燃料電池11のアノードから送出された残余の水素ガス流量を検知する水素ガス流量検知器63と、燃料電池11の発電電力を検知する発電電力検知器22と、がある。
Here, the flow rate /
そして、流量/温度演算器51は、後程詳しく述べるように、これらの検知器54、63、22により検知されたデータに基づき、燃焼加熱器62への何等かの過度の外乱(例えば、電力負荷変動に基づく極度の燃料過多)に際して、冷却水/熱回収水熱交換器42を経た後の熱回収水温度を一定(例えば後記の約62℃)に維持可能な熱回収水の流量を目標流量として推定演算するとともに、このような熱回収水の流量の推定値から上記目標温度Rbを演算かつ設定して、貯湯ポンプ調整器52に目標温度Rbを出力するように構成されている。
Then, as will be described in detail later, the flow rate /
一方、貯湯ポンプ調整器52は、実施の形態1と同様に、流量/温度演算器51から受け取った目標温度Rbと、第1の温度検知器55(例えば、サーミスタや熱電対)により検知された熱回収水温度と、を比較して、両者が一致するように貯湯ポンプ35による熱回収水の吐出流量(熱回収水循環能力)を調整するように構成されている。
On the other hand, the hot water
なお、第1の温度検知器55は、燃焼加熱後水温度を実測している。
The
更に、冷却水ポンプ調整器53は、実施の形態1と同様に、冷却水流路を循環する冷却水の温度を、第3の温度検知器56(例えば、サーミスタや熱電対)により監視しつつ、この温度を一定の適温(例えば70℃)に制御すべく冷却水ポンプ31による冷却水の吐出流量(冷却水循環能力)を調整するように構成されている。
Furthermore, the cooling
次に、本実施の形態による燃料電池システム110の動作を説明する。
Next, the operation of the
冷却水/熱回収水熱交換器42の熱回収水流れ方向下流に位置する、熱回収水加熱用の燃焼加熱器62への残余の水素ガス量が大幅かつ瞬時に変動した際の、燃料電池システム110の安定な発電維持には、燃料電池11の内部温度を可能な限り一定の適温(例えば70℃近辺)に保つことが重要である。
The fuel cell when the amount of residual hydrogen gas to the
そこで、冷却水ポンプ調整器53による冷却水循環能力調整では制御し切れない冷却水/熱回収水熱交換器42の熱交換能力の大幅な瞬時の変動を無くすことが必須であり、この一方法として、冷却水/熱回収水熱交換器42を経た後(正確には冷却水/熱回収水熱交換器42と燃焼加熱器62との間の、冷却水/熱回収水熱交換器42近傍の熱回収水流路101中)の熱回収水温度の安定化が最も有効であると、本件発明者等は推定している。
Therefore, it is essential to eliminate a significant instantaneous fluctuation in the heat exchange capacity of the cooling water / heat recovery
このような設計思想に基づいて、冷却水/熱回収水熱交換器42を経た後の熱回収水温度を一定温度に維持するように、燃焼加熱後水温度に対応する目標温度Rbは設定される。
Based on such a design concept, the target temperature Rb corresponding to the water temperature after combustion heating is set so as to maintain the heat recovery water temperature after passing through the cooling water / heat recovery
なお貯湯タンク32の温水を給湯に利用することから、貯湯タンク32に戻される熱回収水の温度を60℃以上に調整することが望まれる。そこで、燃焼加熱器62の無燃状態を勘案したうえで貯湯タンク32に向けて流す際の放熱量を見越して、冷却水/熱回収水熱交換器42を経た後の熱回収水の温度は、60℃より若干高めの62℃程度にすることが好適であると言える。
Since the hot water in the hot
まず、流量/温度演算器51による目標温度Rbの設定に必要となる各種の熱計算式を説明する。
First, various heat calculation formulas necessary for setting the target temperature Rb by the flow rate /
<第1の熱計算式>
熱交換システム(ここでは冷却水/熱回収水熱交換器42)により、燃料電池システム110から熱回収水に供与される総供給熱量Qb(ワット・アワー;Wh)は、下記の式(1)の如く、発電電力検知器22により検知された発電の電力量Qf(Wh)に、予め実験により得られた所定の定数(ここでは約1.2)を乗じた数値として概算される。
<First thermal calculation formula>
The total amount of heat Qb (watt hour; Wh) provided to the heat recovery water from the
このように総供給熱量Qbを発電の電力量Qfから概算することにより、熱交換システムの総供給熱量Qbを直接に検知する検知器を特設する必要がなく、燃料電池システム110のコストアップを抑制でき好適である。
Thus, by estimating the total supplied heat quantity Qb from the generated power quantity Qf, it is not necessary to provide a detector for directly detecting the total supplied heat quantity Qb of the heat exchange system, and the cost increase of the
Qb=1.2×Qf ・・・・・(1)
但しこの定数(1.2)は、本実施の形態による燃料電池システム110に特有の数値であり、燃料電池システムのシステム構成が変われば、当然、この定数も修正する必要がある。
Qb = 1.2 × Qf (1)
However, this constant (1.2) is a numerical value peculiar to the
<第2の熱計算式>
第2の温度検知器54により検知される熱交換前熱回収水温度Tiと、冷却水/熱回収水熱交換器42を経た後の熱回収水温度(ここでは62℃を代入)とを用いて、熱回収水流路101を流れる熱回収水の単位時間当たりの流量Gwb(リットル/分;L/min)は、総供給熱量Qbとの関係から下記(2)に示した式により表される。
<Second thermal calculation formula>
The heat recovery water temperature Ti before heat exchange detected by the
このように、冷却水/熱回収水熱交換器42を経た後の熱回収水温度として、所定の定数(62℃)を代入することにより、流量Gwbの演算(目標温度Rbの設定演算)の簡素化が図れるとともに、冷却水/熱回収水熱交換器42を経た後の熱回収水温度を直接に検知する検知器を特設する必要がなく、燃料電池システム110のコストアップを抑制でき好適である。
Thus, by substituting a predetermined constant (62 ° C.) as the heat recovery water temperature after passing through the cooling water / heat recovery
Qb=1.16×60×Gwb×(62−Ti)・・・・・(2)
<第3の熱計算式>
ここで、水素ガス流量検知器63により検知された燃料電池11のカソードから排出された残余の水素ガス流量は、燃焼加熱器62により熱回収水に供給される熱量と相関関係を有する物理量(相関量)であり、燃焼加熱器62の燃焼熱量Qv(Wh)(以下、「燃焼加熱器燃焼熱量Qv」という)は、この水素ガス流量から容易に換算され得る。
Qb = 1.16 × 60 × Gwb × (62-Ti) (2)
<Third thermal calculation formula>
Here, the remaining hydrogen gas flow rate discharged from the cathode of the
そこで、水素ガス流量から換算された燃焼加熱器燃焼熱量Qvおよび流量Gwbを用いて、流量/温度演算器51による目標温度Rbは、下記(3)に示した式により表される。
Therefore, the target temperature Rb by the flow rate /
この目標温度Rbは、下記の式(3)から理解されるとおり、第1の温度検知器55(例えば、サーミスタや熱電対)により検知される、燃焼加熱後水温度に対応する温度(目標温度)である。 The target temperature Rb is a temperature (target temperature) detected by the first temperature detector 55 (for example, a thermistor or a thermocouple) corresponding to the water temperature after combustion heating, as understood from the following equation (3). ).
勿論、水素ガス流量検知器63による残余の水素ガス流量検知に替えて、燃焼加熱器62の温度を適宜の温度検知器(不図示)により検知することにより、燃焼加熱器62による燃焼加熱器燃焼熱量Qvを換算しても良い。
Of course, instead of detecting the remaining hydrogen gas flow rate by the hydrogen gas
Qv=1.16×60×Gwb×(Rb−62)・・・・・(3)
次に、上記式(1)、式(2)および式(3)に基づいた、流量/温度演算器51による目標流量としてのGwbおよび設定温度としての目標温度Rbの演算法を、図4を参照して述べる。
Qv = 1.16 × 60 × Gwb × (Rb−62) (3)
Next, a calculation method of Gwb as the target flow rate and the target temperature Rb as the set temperature by the flow rate /
図4は、本実施の形態による流量/温度演算器の動作例を示したフローチャートである。 FIG. 4 is a flowchart showing an operation example of the flow rate / temperature calculator according to this embodiment.
なお流量/温度演算器51は、例えば冷却水/熱回収水熱交換器42を経た第2の熱媒体を加熱する燃焼加熱器62への何等かの過度の外乱発生(例えば電力負荷変動に基づく極度の燃料過多)に備えて、図4に示した処理を一定期間毎、繰り返して実行している。
Note that the flow rate /
すなわち、総供給熱量Qbや燃焼加熱器燃焼熱量Qvは、時々刻々と変化する可能性が高いことから、流量/温度演算器51は、逐次、これらの変動を監視しており、流量/温度演算器51による燃焼加熱後水温度の目標温度の設定および貯湯ポンプ調整器52による熱回収水流量の調整は、総供給熱量Qbや燃焼加熱器燃焼熱量Qvの変動に対応して適切に、以上の処理に従って実行される。
That is, since the total supply heat quantity Qb and the combustion heater combustion heat quantity Qv are likely to change from moment to moment, the flow rate /
なおここでは、上記の式(1)、式(2)および式(3)は何れも、ROM等の記憶装置(不図示)に予め記憶され、制御装置(流量/温度演算器51)は、これらの式を読み出して必要な演算を行えるように構成されている。 Here, the above equations (1), (2), and (3) are all stored in advance in a storage device (not shown) such as a ROM, and the control device (flow rate / temperature calculator 51) These equations are read to perform necessary calculations.
流量/温度演算器51は、先ずは、各検知器22、54、63から電力量Qfおよび熱交換前熱回収水温度Ti並びに燃焼加熱器燃焼熱量Qvを読み込む(ステップS401)。
First, the flow rate /
そして流量/温度演算器51は、上記式(1)および式(2)に、電力量Qfと熱交換前熱回収水温度Tiと代入することにより、冷却水/熱回収水熱交換器42を経た後の熱回収水温度を約62℃に維持可能な流量Gwb(目標)を目標流量として演算し取得する(ステップS402)。
Then, the flow rate /
流量/温度演算器51は、続いて、演算された流量Gwb(目標)および燃焼加熱器燃焼熱量Qvを、上記式(3)に代入することにより、目標温度Rbを演算し取得する(ステップS403)。
Subsequently, the flow rate /
ここで、流量/温度演算器51は、この目標温度Rbと、所定の許容範囲の上限温度(後記)とを比較して、目標温度Rbが許容範囲の上限温度以下か否かを判定する(ステップS404)。
Here, the flow rate /
流量/温度演算器51は、演算された目標温度Rbが上限温度以下であれば(ステップS404において「Yes」)、この目標温度Rbを目標温度として設定して、この値を貯湯ポンプ調整器52に出力する(ステップS405)。
If the calculated target temperature Rb is equal to or lower than the upper limit temperature (“Yes” in step S404), the flow rate /
その一方、演算された目標温度Rbが上限温度を超えるものであれば(ステップS404において「No」)、この上限温度を目標温度として設定して、この値を貯湯ポンプ調整器52に出力する(ステップS406)。 On the other hand, if the calculated target temperature Rb exceeds the upper limit temperature (“No” in step S404), this upper limit temperature is set as the target temperature, and this value is output to the hot water storage pump regulator 52 ( Step S406).
なお、貯湯ポンプ調整器52は、流量/温度演算器51から目標温度Rb(または上限温度)を受け取り、この目標温度Rb(または上限温度)と第1の温度検知器55による燃焼加熱後水温度とを比較しつつ両者が一致するように、熱回収水圧送用の貯湯ポンプ35の吐出流量を変更する。
The hot water
このように本実施の形態の燃料電池システム110によれば、冷却水/熱回収水熱交換器42の熱回収水流れ方向下流に位置する、熱回収水加熱用の燃焼加熱器燃焼熱量Qvが大幅かつ瞬時に変動をきたしても、冷却水/熱回収水熱交換器42を経た後の熱回収水温度を安定に保つように、熱回収水流量が適正に調整されることから、冷却水/熱回収水熱交換器42の熱交換能力の安定化が図れ、これにより、燃料電池11の温度は適温(例えば70℃近辺)に保たれ、燃料電池システム110の安定な発電維持が可能になる。
As described above, according to the
なお、この場合、熱回収水加熱用の燃焼加熱器燃焼熱量Qvが何等かの要因により極端に増えるようであれば、流量/温度演算器51による目標温度Rbが熱回収水の沸点(100℃)を超える事態も想定される。このため、燃焼加熱器62の熱回収水への予期せぬ過剰加熱による熱回収水沸騰を未然に防止する観点から、この目標温度Rbの許容範囲としての上限温度を設けることが望ましいと言える。
In this case, if the combustion heater combustion heat quantity Qv for heating the heat recovery water is extremely increased due to some factor, the target temperature Rb by the flow rate /
目標温度Rbの上限温度は、ここでは、少なくとも熱回収水の沸点(100℃)を超えることはなく、貯湯ポンプ調整器52による貯湯ポンプ35の熱回収水吐出流量を調整する際の第1の温度検知器55により検知される燃焼加熱後水温度のデータ取得の過渡的な遅れを勘案して、この沸点より低めの85℃程度に設定されている。
Here, the upper limit temperature of the target temperature Rb does not exceed at least the boiling point (100 ° C.) of the heat recovery water, and the first temperature when adjusting the heat recovery water discharge flow rate of the hot
また、上述の本実施の形態においては、目標温度Rbの設定に際し、流量/温度演算器51により第1〜第3の熱計算式に基づき目標温度Rbをリアルタイムに算出しているが、発電電力検知器で検知される電力量Qf、水素ガス流量検知器63の検出値から換算される燃焼加熱器燃焼熱量Qv、及び第2の温度検知器54で検知される熱交換前熱回収水温度Tiの各々を独立変数にして、上記熱計算式で得られる目標温度Rbを従属変数として、両者の関係を予めデータベース化しても良い。そうすれば、各Qf、各Qv、及び各Tiに対応付けされた各Rb値として記憶させた記憶器(図示せず)を備え、さらに流量/温度演算器51に代えて適宜の処理装置(図示せず)を備え、この処理装置が、発電電力検知器22で検知される電力量Qf、水素ガス流量検知器63の検出値から換算される燃焼加熱器燃焼熱量Qv、及び第2の温度検知器54で検知される熱交換前熱回収水温度Tiの組み合わせに対応する目標温度Rbを記憶器から読み出すことができ、この目標温度Rbとヒータ加熱後水温が一致するよう貯湯ポンプ調整器52が貯湯ポンプ35を適切に制御できる。
〔変形例1〕
実施の形態1および実施の形態2においては、第2の温度検知器54により検知される熱交換前熱回収水温度Tiを考慮するように、この値が流量/温度演算器51に入力されている。
In the above-described embodiment, when the target temperature Rb is set, the target temperature Rb is calculated in real time by the flow rate /
[Modification 1]
In the first embodiment and the second embodiment, this value is input to the flow rate /
しかし、積層沸き上げ方式の貯湯タンク32の熱回収水流出口32Aと、既存インフラから供給される市水の供給口とが、貯湯タンク32の構成上、貯湯タンク32の下方部に近接して設ける際には、この熱交換前熱回収水温度Tiの温度は、市水の温度に略一致する可能性が高い。
However, the heat
このため、例えば集合住宅のように市水の温度変化が数℃程度の範囲内と予想されれば、貯湯タンク32の熱回収水流出口32Aと水道水の供給口とを、積層沸き上げ方式の貯湯タンク32の下方部に近接配置することにより、この熱交換前熱回収水温度Tiを定数(例えば20℃)と見做し得る。
For this reason, for example, if the temperature change of city water is expected to be within a range of several degrees C. as in an apartment house, the heat
このような構成によれば、冷却水/熱回収水熱交換器42を経た後の熱回収水温度を約62℃に維持可能な流量Gwa、Gwb(目標)の演算の簡素化が図れるとともに、熱交換前熱回収水温度Tiについては直接に検知する検知器を特設する必要がなく、燃料電池システムのコストアップを抑制でき好適である。
According to such a configuration, it is possible to simplify the calculation of the flow rates Gwa and Gwb (target) capable of maintaining the heat recovery water temperature after passing through the cooling water / heat recovery
また、本変形例においても、実施の形態1及び実施の形態2と同様に、発電電力検知器22で検知される電力量Qf及び電力差検知器23のヒータ供給電力量Qhあるいは水素ガス流量検知器63の検出値から換算される燃焼加熱器燃焼熱量Qvに対して、上記熱計算式から得られる目標温度Ra、Rbを、各Qf、および各Qh、あるいは各Qvに対応付けされたRa値またはRb値として記憶させた記憶器と、各流量/温度演算器51に代えて適宜の処理装置とを備え、Qf値、及びQh値、あるいはQv値に基づき上記処理装置が記憶器から読み出した目標温度Ra、Rbと一致するよう、貯湯ポンプ調整器52が貯湯ポンプ35を制御するよう構成してもかまわない。
[変形例2]
上述の変形例1においては、第2の温度検知器54で検知される熱交換前熱回収水温度Tiを定数と見做し得ることについて例示したが、上記Tiに加えてさらに、発電電力検知器22で検知される電力量Qfから算出されるQa、Qbについても同様に、燃料電池システム100の定常運転中において燃料電池11の発電電力が一定電力を維持するような運転モードの場合あるいはそのような仕様でシステム設計されている場合は、発電電力検知器22で検出されるQfを随時用いてQa、Qbを算出する必要はなく、定数と見做し得る。
Also in this modification, as in the first and second embodiments, the amount of power Qf detected by the generated
[Modification 2]
In the above-described modified example 1, the heat recovery water temperature Ti before heat exchange detected by the
なお、上述では流量/温度演算器51が第2の計算式に基づいて流量Gwa、Gwb(目標)を演算した後、これらの流量値に基づき目標温度Ra、Rbを算出することを前提としていたが、第1〜第3の熱計算式を合算した下記式(4)、(5)に示すように流量を演算せずに、電力差検知器23のヒータ供給電力量Qhあるいは水素ガス流量検知器63の検出値から換算される燃焼加熱器燃焼熱量Qvのみに基づき目標値を算出することが可能になる。
In the above description, it is assumed that the flow rate /
Ra=Qh/Qa×(62−Ti)+62・・・・・(4)
Rb=Qv/Qb×(62−Ti)+62・・・・・(5)
また、本変形例においても、実施の形態1及び実施の形態2と同様に、電力差検知器23のヒータ供給電力量Qhあるいは水素ガス流量検知器63の検出値から換算される燃焼加熱器燃焼熱量Qvに対して、これらの熱計算式から得られる目標温度Ra、Rbを、各Qh、あるいは各Qvに対応付けされたRa値またはRb値として記憶させた記憶器と、各流量/温度演算器51に代えて適宜の処理装置とを備え、Qh値、あるいはQv値に基づき上記処理装置が記憶器から読み出した目標温度Ra、Rbと一致するよう、貯湯ポンプ調整器52が貯湯ポンプ35を制御するよう構成してもかまわない。
〔変形例3〕
実施の形態1および実施の形態2においては、上記式(1)において、熱交換器による熱回収水への総供給熱量Qa、Qbを発電の電力量Qfから概算している。
Ra = Qh / Qa × (62−Ti) +62 (4)
Rb = Qv / Qb × (62−Ti) +62 (5)
Also in this modification, as in the first and second embodiments, the combustion of the combustion heater converted from the heater supply power amount Qh of the
[Modification 3]
In the first embodiment and the second embodiment, in the above formula (1), the total supply heat amounts Qa and Qb to the heat recovery water by the heat exchanger are estimated from the power generation amount Qf.
本変形例においては、熱回収水流路101の途中に適宜の熱回収水流量検知器(不図示)を設け、以下のようにして、熱交換器による熱回収水への総供給熱量Qa、Qbの、発電の電力量Qfに基づく概算を省いている。
In this modification, an appropriate heat recovery water flow rate detector (not shown) is provided in the middle of the heat
先ず、「熱量=流量×ΔT(第1の温度検知器55により検知される熱回収水温度−熱交換前熱回収水温度Ti)」という関係式から、既知の流量およびΔTを基にして、熱交換器および加熱器(例えば実施の形態1の場合はヒータ33)の両者から熱回収水にもたらされる合算総供給熱量が求まる。ここで、加熱器による熱回収水への供給熱量が既知であれば、この合算総供給熱量から加熱器による熱回収水供給熱量を差し引くことにより、熱交換器による熱回収水への総供給熱量を推定演算できる。そして、このような総供給熱量の推定値を使って、冷却水/熱回収水熱交換器42を経た後の熱回収水温度を約62℃に維持可能な目標流量を演算し、この目標流量、上記推定演算された熱交換器からの総供給熱量値、及び加熱器による熱回収水への供給熱量に基づき第3の熱計算式を用いて目標温度Ra、Rbを算出し、本目標温度Ra、Rbに一致するよう貯湯ポンプ調整器52が貯湯ポンプ35を制御するよう構成しても良い。
First, based on the known flow rate and ΔT from the relational expression “heat amount = flow rate × ΔT (heat recovery water temperature detected by the
このように、実施の形態1、2およびこの変形例から理解されるとおり、流量/温度演算器51は、冷却水/熱回収水熱交換器42を経た後の熱回収水温度と所定の相関関係を持つ物理量(相関量)(例えば熱回収水流路101の熱回収水流量)に基づいて目標流量や目標設定温度を演算可能である。
〔変形例4〕
実施の形態1および実施の形態2においては、ヒータ33または燃焼加熱器62を通る熱回収流路101を循環する第2の熱媒体として、貯湯タンク32に溜める熱回収水(市水)を例にして述べた。
Thus, as understood from the first and second embodiments and this modification, the flow rate /
[Modification 4]
In the first and second embodiments, heat recovery water (city water) stored in the hot
しかし、このような第2の熱媒体は市水に限らず、他の用途の第2の熱媒体、例えば、蓄熱式床暖房用の不凍液であっても良く、このような不凍液を用いた電熱供給システムにも本技術を流用することは可能である。 However, such a second heat medium is not limited to city water, and may be a second heat medium for other uses, for example, an antifreeze liquid for heat storage type floor heating, and electric heat using such an antifreeze liquid. It is possible to divert this technology to the supply system.
但しこの場合は、斯かる不凍液の温度の許容範囲は、その用途に応じて適正に見直されることになる。
〔変形例5〕
実施の形態2においては、熱交換システムの一例として、冷却水ポンプ31により循環される冷却水と熱回収水との間の熱交換機能を備える冷却水/熱回収水熱交換器42のみが設けられているが、実施の形態1(図1)に示した燃料ガスと熱交換を行う第1の凝縮器43、および燃料ガス/熱回収水熱交換器41や酸化剤ガスと熱交換を行う第2の凝縮器44のいずれかのみ、または複数を用いることも可能である。
However, in this case, the allowable range of the temperature of the antifreeze liquid is appropriately reviewed according to the application.
[Modification 5]
In the second embodiment, as an example of the heat exchange system, only the cooling water / heat recovery
本発明の燃料電池システムにおいては、燃料電池冷却用の熱交換器を経た第2の熱媒体を加熱する加熱器に供給されるエネルギーに大きな変動(例えば、電力負荷変動に伴う余剰電力過多による加熱器への過剰な電力供給が発生した場合であっても、燃料電池の内部温度を安定に保つことを可能にして、燃料電池の適正な発電動作を図れるように利便性が向上され、例えば、家庭用の燃料電池コージェネレーションシステムとして有用である。 In the fuel cell system of the present invention, large fluctuations in the energy supplied to the heater that heats the second heat medium that has passed through the heat exchanger for cooling the fuel cell (for example, heating due to excess power due to power load fluctuations). Even if excessive power supply to the battery occurs, it is possible to keep the internal temperature of the fuel cell stable, and the convenience is improved so that proper power generation operation of the fuel cell can be achieved, for example, It is useful as a fuel cell cogeneration system for home use.
10 バーナ
11 燃料電池
12 燃料処理器
13 ブロア
21 インバータ
22 発電電力検知器
23 電力差検知器
31 冷却水ポンプ
32 貯湯タンク
32A 貯湯タンクの流出口
32B 貯湯タンクの流入口
33 ヒータ
34 電力設定器
35 貯湯ポンプ
41 燃料ガス/熱回収水熱交換器
42 冷却水/熱回収水熱交換器
43 第1の凝縮器
44 第2の凝縮器
51 流量/温度演算器
52 貯湯ポンプ調整器
53 冷却水ポンプ調整器
54 第2の温度検知器
55 第1の温度検知器
56 第3の温度検知器
61 水素供給装置
62 燃焼加熱器
63 水素ガス流量検知器
100、110 燃料電池システム
Gwb、Gwa 目標流量
Qa、Qb 総供給熱量
Qf 電力量
Qh ヒータ供給電力量
Qv 燃焼加熱器燃焼熱量
Ra、Rb 目標温度
DESCRIPTION OF
Claims (11)
前記発電に際しシステム内で生成された熱を輸送する第1の熱媒体により、第2の熱媒体に熱を伝える熱伝達器と、
前記燃料電池から供給される余剰のエネルギーを利用して前記第2の熱媒体を加熱する加熱器と、
前記熱伝達器に向けて前記第2の熱媒体を導く入口から、前記加熱器を経た前記第2の熱媒体を外部に導く出口まで延びる前記第2の熱媒体の流路と、
前記流路を流れる第2の熱媒体の流量を調整する流量調整器と、
前記加熱器を経た第2の熱媒体の温度を第1の基準温度として検知する第1の温度測定器と、
前記加熱器から前記第2の熱媒体への供給熱量に相関する第1の相関量を検知する第1の検知器と、
制御器と、を備え、
前記制御器は、前記第1の基準温度が、前記第1の相関量に応じて定められる目標温度になるよう、前記流量調整器により前記第2の熱媒体の流量を制御することを特徴とする燃料電池システム。 A fuel cell that generates power using fuel gas and oxidant gas;
A heat transfer device that transfers heat to a second heat medium by a first heat medium that transports heat generated in the system during the power generation;
A heater for heating the second heat medium using surplus energy supplied from the fuel cell;
A flow path of the second heat medium extending from an inlet for guiding the second heat medium toward the heat transfer device to an outlet for guiding the second heat medium to the outside through the heater;
A flow controller for adjusting the flow rate of the second heat medium flowing through the flow path;
A first temperature measuring device that detects the temperature of the second heat medium that has passed through the heater as a first reference temperature;
A first detector that detects a first correlation amount that correlates with the amount of heat supplied from the heater to the second heat medium;
A controller, and
The controller controls the flow rate of the second heat medium by the flow rate regulator so that the first reference temperature becomes a target temperature determined according to the first correlation amount. Fuel cell system.
前記目標温度は、前記第1の相関量及び前記第2の相関量に基づき、前記熱伝達器と前記加熱器との間の前記流路内の第2の熱媒体の温度が所定の温度に維持されるよう定められる請求項3の燃料電池システム。 A second detector that detects a second correlation amount that correlates with the temperature of the second heat medium in the flow path between the heat transfer device and the heater;
The target temperature is based on the first correlation amount and the second correlation amount, and the temperature of the second heat medium in the flow path between the heat transfer device and the heater is a predetermined temperature. The fuel cell system of claim 3, wherein the fuel cell system is defined to be maintained.
前記目標温度は、前記第1の相関量、第2の相関量及び前記第2の基準温度に基づいて、前記熱伝達器と前記加熱器との間の前記流路内の第2の熱媒体の温度が所定温度に維持されるよう定められる目標温度請求項1乃至7の何れかに記載の燃料電池システム。 A second temperature measuring device for detecting a temperature of the second heat medium in the flow path between the heat transfer device and the inlet as a second reference temperature;
The target temperature is a second heat medium in the flow path between the heat transfer device and the heater based on the first correlation amount, the second correlation amount, and the second reference temperature. The fuel cell system according to any one of claims 1 to 7, wherein the target temperature is determined such that the temperature of the fuel is maintained at a predetermined temperature.
The second heat medium is water, and includes a hot water storage tank for storing hot water heated by the heat exchanger and the heater, and an inlet and an outlet of the flow path communicate with the hot water storage tank. Item 11. The fuel cell system according to any one of Items 1 to 10.
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