JP2008300251A - Fuel cell cogeneration device - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は燃料電池コージェネレーション装置に関し、より具体的には、燃料電池から排出されるアノードオフガスを改質触媒を加熱するための燃料として改質器に供給するようにした燃料電池コージェネレーション装置に関する。 The present invention relates to a fuel cell cogeneration apparatus, and more specifically, to a fuel cell cogeneration apparatus configured to supply anode offgas discharged from a fuel cell to a reformer as fuel for heating a reforming catalyst. .
従来より、燃料と水蒸気を改質触媒で反応させてアノードガスに改質する改質器と、改質されたアノードガスを反応空気と反応させて発電する燃料電池を備えた燃料電池コージェネレーション装置が種々提案されている。上記した改質触媒での反応(水蒸気改質反応)は吸熱反応であるため、改質触媒は連続的に加熱される必要がある。そこで、例えば特許文献1に記載される技術にあっては、燃料電池から排出されるアノードオフガスを改質器の燃焼バーナに供給して燃焼させることで、改質触媒を加熱するように構成している。
しかしながら、アノードオフガスの流量は燃料電池の発電状態に応じて増減するため、特許文献1記載の技術のように、アノードオフガスを燃焼させて改質触媒を加熱するように構成すると、改質効率の低下などを招くおそれがある。即ち、燃料電池の発電量が増加してアノードガスが多量に使用されると、燃料電池から排出されて燃焼バーナに供給されるアノードオフガス量は減少するため、改質器での改質反応に必要な熱量が不足し、改質反応が進み難くなって改質効率が低下する。他方、燃料電池の発電量が減少すると、アノードオフガス量は増加するため、改質器における熱量も過度に増加し、よってアノードガス中の一酸化炭素濃度の上昇や改質効率の低下などの不具合が生じる。 However, since the flow rate of the anode off gas increases or decreases depending on the power generation state of the fuel cell, when the reforming catalyst is heated by burning the anode off gas as in the technique described in Patent Document 1, the reforming efficiency is improved. There is a risk of lowering. In other words, when the amount of power generated by the fuel cell increases and a large amount of anode gas is used, the amount of anode off-gas discharged from the fuel cell and supplied to the combustion burner decreases. The required amount of heat is insufficient, the reforming reaction becomes difficult to proceed, and the reforming efficiency decreases. On the other hand, when the amount of power generated by the fuel cell decreases, the amount of anode off-gas increases, so the amount of heat in the reformer also increases excessively, thus causing problems such as an increase in carbon monoxide concentration in the anode gas and a decrease in reforming efficiency Occurs.
従って、この発明の目的は上記した課題を解決し、燃料電池の発電状態が変化した場合であっても、改質器を最適な運転状態にし、改質効率の低下などを防止すると共に、装置全体としての運転効率を向上させるようにした燃料電池コージェネレーション装置を提供することにある。 Therefore, the object of the present invention is to solve the above-mentioned problems, and even when the power generation state of the fuel cell changes, the reformer is brought into an optimum operating state, preventing a reduction in reforming efficiency, etc. An object of the present invention is to provide a fuel cell cogeneration apparatus that improves the overall operation efficiency.
上記の目的を解決するために、請求項1にあっては、燃料を改質触媒で反応させてアノードガスに改質する改質器と、前記改質されたアノードガスを反応空気と反応させて発電する燃料電池と、前記燃料電池と前記改質器を接続して前記燃料電池から排出されるアノードオフガスを前記改質触媒を加熱するための燃料として前記改質器に供給するアノードオフガス供給路とを備えた燃料電池コージェネレーション装置において、前記アノードオフガス供給路に介挿され、前記改質器に供給されるアノードオフガスの流量を調整して前記改質触媒を所定の温度に保持する温度保持手段と、前記アノードオフガス供給路から分岐される分岐路に接続され、前記燃料電池から排出されるアノードオフガスの内、前記改質触媒を前記所定の温度に保持するのに必要な量を超えるアノードオフガスを燃焼させる燃焼手段と、前記燃焼手段に接続され、前記燃焼手段における燃焼によって発生した熱を回収する熱回収手段とを備えるように構成した。 In order to solve the above-mentioned object, according to claim 1, a reformer for reacting a fuel with a reforming catalyst to reform the anode gas, and reacting the reformed anode gas with reaction air. A fuel cell for generating power, and an anode offgas supply for connecting the fuel cell and the reformer and supplying an anode offgas discharged from the fuel cell to the reformer as a fuel for heating the reforming catalyst A temperature at which the reforming catalyst is maintained at a predetermined temperature by adjusting a flow rate of the anode off gas supplied to the reformer and inserted in the anode off gas supply path. Holding means and a branch path branched from the anode off gas supply path, the reforming catalyst is held at the predetermined temperature in the anode off gas discharged from the fuel cell. A combustion means for combusting the anode off-gas than is required for that is connected to the combustion unit, and configured to include a heat recovery means for recovering the heat generated by combustion in the combustion unit.
請求項2にあっては、前記熱回収手段は熱交換器を備えると共に、前記熱交換器が、前記燃料電池を熱交換によって冷却する1次冷却水を流通させる流路と、前記熱交換によって昇温させられた1次冷却水を熱交換によって冷却する2次冷却水を流通させる流路の少なくともいずれかに接続されるように構成した。 According to claim 2, the heat recovery means includes a heat exchanger, and the heat exchanger causes a flow path of primary cooling water for cooling the fuel cell by heat exchange, and the heat exchange. It was configured to be connected to at least one of the channels through which the secondary cooling water for cooling the heated primary cooling water by heat exchange.
請求項1に係る燃料電池コージェネレーション装置にあっては、燃料電池と改質器を接続して燃料電池から排出されるアノードオフガスを改質触媒を加熱するための燃料として改質器に供給するアノードオフガス供給路において、改質器に供給されるアノードオフガスの流量を調整して改質触媒を所定の温度に保持するように構成したので、燃料電池の発電状態が変化してアノードオフガスの流量が増減した場合であっても、改質触媒を所定の温度、具体的には、改質反応に適した温度にすることが可能となり、よって改質器を最適な運転状態にでき、改質効率の低下などを防止することができる。 In the fuel cell cogeneration apparatus according to claim 1, the anode off-gas discharged from the fuel cell is supplied to the reformer as a fuel for heating the reforming catalyst by connecting the fuel cell and the reformer. In the anode off gas supply path, the flow rate of the anode off gas supplied to the reformer is adjusted to maintain the reforming catalyst at a predetermined temperature. Even if the increase / decrease is increased, it becomes possible to bring the reforming catalyst to a predetermined temperature, specifically, a temperature suitable for the reforming reaction. A decrease in efficiency can be prevented.
また、アノードオフガス供給路から分岐される分岐路に接続され、燃料電池から排出されるアノードオフガスの内、改質触媒を所定の温度に保持するのに必要な量を超えるアノードオフガス(即ち、改質触媒を所定の温度に保持するのに不要なアノードオフガス、換言すれば、余剰アノードオフガス)を燃焼させる燃焼手段と、燃焼手段に接続され、燃焼手段における燃焼によって発生した熱を回収する熱回収手段とを備えるように構成したので、改質触媒の加熱に不要な余剰アノードオフガスを、燃焼させて熱として回収することができ、結果として燃料電池コージェネレーション装置全体としての運転効率を向上させることができる。 Further, the anode offgas connected to the branch path branched from the anode offgas supply path and exceeding the amount necessary for maintaining the reforming catalyst at a predetermined temperature out of the anode offgas discharged from the fuel cell (i.e., reforming). Combustion means for burning anode off gas unnecessary for maintaining the catalyst at a predetermined temperature, in other words, surplus anode off gas), and heat recovery for recovering heat generated by combustion in the combustion means. The surplus anode off gas unnecessary for heating the reforming catalyst can be burned and recovered as heat, and as a result, the operation efficiency of the entire fuel cell cogeneration system can be improved. Can do.
請求項2に係る燃料電池コージェネレーション装置にあっては、熱回収手段は熱交換器を備えると共に、熱交換器が、燃料電池を熱交換によって冷却する1次冷却水を流通させる流路と、熱交換によって昇温させられた1次冷却水を熱交換によって冷却する2次冷却水を流通させる流路の少なくともいずれかに接続されるように構成したので、上記した効果に加え、燃料電池を熱交換によって冷却することで昇温させられた1次冷却水を、熱回収手段で回収した熱でさらに昇温させる、あるいは1次冷却水を熱交換によって冷却することで昇温させられた2次冷却水を、熱回収手段で回収した熱でさらに昇温させることも可能となり、よって余剰アノードオフガスを燃焼させることで得た熱を効率良く回収(利用)することができる。 In the fuel cell cogeneration apparatus according to claim 2, the heat recovery means includes a heat exchanger, and the heat exchanger circulates a primary cooling water for cooling the fuel cell by heat exchange; Since the primary cooling water whose temperature has been raised by heat exchange is configured to be connected to at least one of the flow paths through which the secondary cooling water that is cooled by heat exchange is circulated, The temperature of the primary cooling water raised by cooling by heat exchange is further raised by the heat recovered by the heat recovery means, or raised by cooling the primary cooling water by heat exchange. It is also possible to further raise the temperature of the secondary cooling water with the heat recovered by the heat recovery means, so that the heat obtained by burning the surplus anode off gas can be efficiently recovered (utilized).
以下、添付図面に即してこの発明に係る燃料電池コージェネレーション装置の最良の実施の形態について説明する。 DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Preferred embodiments of a fuel cell cogeneration apparatus according to the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.
図1は、この発明の第1実施例に係る燃料電池コージェネレーション装置の構成を示す概略図である。 FIG. 1 is a schematic diagram showing the configuration of a fuel cell cogeneration apparatus according to a first embodiment of the present invention.
図1において、符号10は燃料電池コージェネレーション装置を示す。燃料電池コージェネレーション装置10は、家庭や工場などに設置される定置型の装置であり、アノードガスをカソードガス(反応空気)と反応させて発電する燃料電池(スタック)12と、燃料電池12にカソードガスを供給するカソードガス供給系14と、燃料電池12にアノードガスを供給するアノードガス供給系16と、燃料電池12で発生する電力を制御する電力制御系20と、燃料電池12で生じる排熱を回収する排熱回収系22を備える。
In FIG. 1, the code |
燃料電池12は、電解質膜(固体高分子膜)と、それを挟持するアノード極(燃料極)とカソード極(空気極)と、各電極の外側に配置されるセパレータ(いずれも図示せず)とから構成される単電池(セル)を複数個積層して形成された、公知の固体高分子型燃料電池からなる。
The
カソードガス供給系14は、燃料電池12のカソードガス供給口(図示せず)に接続されてカソードガスを供給するカソードガス供給路24を備える。カソードガス供給路24には、空気を吸引してカソードガスとして燃料電池12に圧送するカソードガスポンプ26と、カソードガスポンプ26の下流側においてカソードガスを燃料電池12から排出されるカソードオフガスなどによって加湿する加湿器30が設置される。尚、この明細書において「上流」「下流」とは、そこを流れる気体あるいは液体(流体)などの流れ方向における上流、下流を意味する。
The cathode
カソードガス供給系14はさらに、その一端が燃料電池12のカソードオフガス排出口(図示せず)に接続される一方、他端が大気に開放され、燃料電池12で生成されるカソードオフガスを外部に排出させるカソードオフガス排出路32を有する。カソードオフガス排出路32の途中には、前記した加湿器30が配置される。
Further, one end of the cathode
アノードガス供給系16は、改質用燃料(燃料。例えば、メタンを主成分とする都市ガス)を改質触媒(図示せず)で反応させて水素を含有したアノードガスに改質する改質器34と、改質器34と燃料電池12(具体的には、燃料電池12のアノードガス供給口(図示せず))を接続して改質されたアノードガスを燃料電池12に供給する第1のアノードガス供給路36aと、燃料電池12(具体的には、図示しない燃料電池12のアノードオフガス排出口)と改質器34(正確には、後述する改質器34の燃焼バーナ)を接続して燃料電池12から排出されるアノードオフガスを改質触媒を加熱するための燃料として改質器34に供給するアノードオフガス供給路40を備える。
The anode
改質器34には、改質用燃料の供給源(図示せず)の改質用燃料を供給する改質用燃料供給路42と、図示しない水源の水を改質用の水(以下「改質用水」という)として供給する改質用水供給路44が接続される。改質用燃料供給路42には、改質用燃料の付臭剤、例えば有機硫黄化合物などを除去する脱硫器46が配置される一方、改質用水供給路44には、改質用水を改質器34に圧送する送水ポンプ50が配置される。
The
改質器34の改質触媒付近であって改質されたアノードガスが排出される部位(改質器出口)には改質器出口温度センサ52が取り付けられ、改質器出口温度センサ52は改質器出口の温度TAに応じた信号を出力する。
A reformer
また、改質器34は、加熱用燃料(例えば都市ガス)を燃焼させて改質触媒などを加熱する燃焼バーナ34aを備える。燃焼バーナ34aには、燃焼用の空気(以下「燃焼空気」という)などを供給する燃焼空気供給路54が接続される。燃焼空気供給路54には、空気を燃焼空気として圧送する燃焼空気ポンプ56が設けられると共に、燃焼空気ポンプ56の下流側には、燃焼空気に加熱用燃料を供給する加熱用燃料供給路60が接続される。改質器34にはさらに、燃焼バーナ34aでの燃焼によって発生する燃焼排ガスを外部に排出(排気)させる燃焼排ガス排出路62が接続される。
The
第1のアノードガス供給路36aには、第1のアノードガス供給路36aを開閉する第1の開閉弁(遮断弁)64が介挿されると共に、その下流側には第1のアノードガス供給路36aとアノードオフガス供給路40を連通させる第2のアノードガス供給路36bが接続される。第2のアノードガス供給路36bには、第2のアノードガス供給路36bを開閉する第2の開閉弁(電磁弁)66が介挿される。第2の開閉弁66は、非通電時に閉弁され、燃料電池12において必要なアノードガスの量が減少したとき、通電されてアノードガスを第2のアノードガス供給路36bを介してアノードオフガス供給路40に供給するように設定される。
A first on-off valve (shutoff valve) 64 for opening and closing the first anode
第1のアノードガス供給路36aにおいて第2のアノードガス供給路36bの接続位置よりも下流側には、第1の熱交換器70と第1の気液分離器72が配置される。第1の熱交換器70には、アノードガスを冷却する冷却水を供給する冷却水供給路70aが接続される。また、第1の気液分離器72は、第1の熱交換器70において冷却されたアノードガスを気体成分と液体成分(凝縮水)に分離するように構成される。第1の気液分離器72は、分離して得られた凝縮水を排出する排出路72aを備えると共に、排出路72aには、凝縮水の量に応じて排出路72aを開閉する第3の開閉弁(電磁弁)72bが設置される。
In the first anode
アノードオフガス供給路40には、アノードオフガス供給路40を開閉する第4の開閉弁74が配置される。第4の開閉弁74と前述した第1の開閉弁64はいずれも電磁弁からなり、燃料電池12の非運転時にアノードガスなどが外部に流出するのを防止するため、燃料電池12の運転終了時に全て閉弁されているものとする。
The anode off
アノードオフガス供給路40において第4の開閉弁74より下流側には、第2のアノードガス供給路36bの接続位置を介して第2の熱交換器76と第2の気液分離器80が配置される。第2の熱交換器76には、アノードオフガスを冷却する冷却水を供給する冷却水供給路76aが接続される。また、第2の気液分離器80は、第2の熱交換器76において冷却されたアノードオフガスを気体成分と液体成分に分離し、得られた凝縮水を排出路80aを介して排出させる。排出路80aには、凝縮水の量に応じて排出路80aを開閉する第5の開閉弁(電磁弁)80bが設置される。尚、第1、第2の気液分離器72,80の排出路72a,80aは共に加湿器30に接続され、凝縮水はカソードガスの加湿用の水として利用される。
A
アノードオフガス供給路40において第2の気液分離器80より下流側には、アノードオフガスの流量を調整する流量調整弁(温度保持手段)82が介挿される。従って、第2の気液分離器80において水分が除去されたアノードオフガスは、流量調整弁82を介して燃焼バーナ34aに改質触媒を加熱するための燃料として供給される。
A flow rate adjusting valve (temperature holding means) 82 for adjusting the flow rate of the anode off gas is inserted downstream of the second gas-
アノードオフガス供給路40の途中(具体的には、第2の気液分離器80と流量調整弁82の間)には分岐路84が設けられ、かかる分岐路84は、後に詳説する余剰アノードオフガスが流通させられる。分岐路84には、余剰アノードオフガスによる圧力(別言すれば、余剰アノードオフガスの流量)が所定値以上のときに開弁する一方、所定値未満のときに閉弁する逃がし弁(リリーフ弁)86が介挿される。尚、前記所定値は、流量調整弁82が閉鎖方向に駆動され、アノードオフガス供給路40のアノードオフガスが余剰アノードオフガスとして供給されたときに開弁するような値に設定される。
A
分岐路84において逃がし弁86の下流側には、余剰アノードオフガスを燃焼させる燃焼器(燃焼手段)90が接続されると共に、燃焼器90の下流側には、燃焼器90での燃焼によって発生した燃焼排ガスの熱を回収する第3の熱交換器(熱回収手段)92が接続される。
A combustor (combustion means) 90 for combusting surplus anode off gas is connected to the downstream side of the
電力制御系20は、マイクロ・コンピュータなどからなる電子制御ユニット(Electronic Control Unit。以下「ECU」という)94と、燃料電池12で発生する電力(直流電流)を所定の周波数の交流電流に変換して電気負荷(交流電源機器)96に出力するインバータ100などからなり、燃料電池12で発生した電力を出力する出力端子102に接続される。ECU94は、改質器出口温度センサ52などの信号が信号線(図示せず)などを介して入力されると共に、入力されたセンサの信号に基づき、流量調整弁82などの補機類の動作を制御するが、それについては後述する。
The
排熱回収系22は、燃料電池12を熱交換によって冷却する1次冷却水を流通させる1次冷却水流路(流路)104と、1次冷却水流路104に第4の熱交換器106を介して接続されると共に、燃料電池12との熱交換によって昇温させられた1次冷却水を第4の熱交換器106における熱交換によって冷却する2次冷却水を流通させる2次冷却水流路(流路)110を有する。
The exhaust
1次冷却水流路104の一端は、燃料電池12の冷却水導入口(図示せず)に接続されると共に、他端は燃料電池12の冷却水排出口(図示せず)に接続される。1次冷却水流路104には、燃料電池12の冷却水排出口側から順に、第3の熱交換器92、第4の熱交換器106、1次冷却水を燃料電池12に圧送する1次冷却水ポンプ112が配置される。このように、分岐路84に配置された第3の熱交換器92は1次冷却水流路104に接続される。これにより、1次冷却水は、1次冷却水ポンプ112に圧送されることによって燃料電池12、第3の熱交換器92、第4の熱交換器106および1次冷却水ポンプ112の順で循環させられる。
One end of the primary cooling
2次冷却水流路110には、第4の熱交換器106の他に、2次冷却水(正確には、1次冷却水を熱交換によって冷却することで昇温させられた2次冷却水。温水)が貯留される貯湯槽114と、貯湯槽114の2次冷却水を吸入して2次冷却水流路110内を循環させる2次冷却水ポンプ116が配置される。従って、2次冷却水は、2次冷却水ポンプ116に圧送されることにより、第4の熱交換器106、貯湯槽114および2次冷却水ポンプ116の順で循環させられる。
In addition to the
貯湯槽114には、貯湯槽114の貯湯量が減少したとき、水源(図示せず)から水を供給(補給)する給水流路120と、貯湯槽114に貯留された2次冷却水(温水)を温水使用機器(例えば、温水シャワーなど)122に供給する給湯流路124などが接続される。
In the hot
次いで、上記の如く構成された燃料電池コージェネレーション装置10の動作について概説する。
Next, the operation of the fuel
先ず燃料電池12の始動指示がなされると(より詳しくは、オペレータによって始動スイッチ(図示せず)がオンされると)、改質器34においてアノードガスが生成される。具体的には、燃焼空気ポンプ56を作動させ、燃焼空気を燃焼空気供給路54を介して燃焼バーナ34aに向けて流通させる。燃焼空気には、加熱用燃料供給路60を介して加熱用燃料が供給されて予混合ガスが生成され、燃焼バーナ34aに供給される。燃焼バーナ34aは供給された予混合ガスを点火電極(図示せず)によって点火(着火)して燃焼させ、その燃焼によって比較的高温の燃焼排ガスが発生する。燃焼排ガスは、改質触媒などを加熱して昇温させた後、燃焼排ガス流路62を介して大気中に排気される。
First, when a start instruction for the
改質触媒が改質可能な温度(例えば、700℃程度)まで加熱されると、第1、第4の開閉弁64,74および流量調整弁82を開弁させると共に、送水ポンプ50を駆動させる。これにより、改質器34の改質触媒には、改質用水が改質用水供給路44を介して供給される。さらに、改質触媒には、改質用燃料が改質用燃料供給路42、脱硫器46を介して供給されて改質動作が開始される。具体的には、改質用水は燃焼バーナ34aの燃焼排ガスなどによって加熱されて蒸発し、水蒸気となる。水蒸気は改質用燃料と混合された後、改質可能な温度まで加熱された改質触媒に供給され、そこで水蒸気改質反応が起こる、即ち、混合された改質用燃料と水蒸気をアノードガスに改質させる。
When the reforming catalyst is heated to a temperature capable of reforming (for example, about 700 ° C.), the first and fourth on-off
アノードガスは、改質器34において一酸化炭素などが除去された後、第1のアノードガス供給路36a、第1の開閉弁64を介して第1の熱交換器70、第1の気液分離器72に供給されて適宜に水分が除去され、その後燃料電池12のアノード極に供給される。
After the removal of carbon monoxide and the like in the
次いでカソードガスポンプ26を作動させる。これにより、カソードガスは、図示しないエアクリーナで粉塵が除去された後、カソードガス供給路24を介して加湿器30に流入させられる。カソードガスは、加湿器30でカソードオフガスに含まれた水分などの供給を受けて所望の湿度となるまで加湿された後、燃料電池12のカソード極に供給される。
Next, the
燃料電池12においては、アノード極に供給されたアノードガスをカソード極に供給されたカソードガスと電気化学反応させて発電動作が行われる。電気化学反応によって燃料電池12で発生した電力は、出力端子102から取り出され、その一部がECU94や送水ポンプ50などの補機類の電源として使用されると共に、残部がインバータ100を介して電気負荷96に供給される。
In the
燃料電池12で生成されて排出されるカソードオフガスは、カソードオフガス排出路32を介して加湿器30に供給され、カソードガス供給路24を流れるカソードガスを加湿した後、大気中に排気される。
Cathode off-gas generated and discharged by the
燃料電池12で生成されて排出されるアノードオフガス、正確には、燃料電池12の発電動作において使用されずに排出されるアノードオフガスは、アノードオフガス供給路40、第4の開閉弁74を介して第2の熱交換器76、第2の気液分離器80に供給され、適宜に水分が除去された後、流量調整弁82を介して改質器34の燃焼バーナ34aに供給(還流)される。燃料電池12において発電動作が開始されてアノードオフガスが燃焼バーナ34aに供給されると、加熱用燃料供給路60に設置される開閉弁(図示せず)を閉弁させ、加熱用燃料供給路60を介する燃焼バーナ34aへの加熱用燃料の供給を遮断(停止)する。
The anode off-gas generated and discharged by the
このときの逃がし弁86は、流量調整弁82が閉鎖方向に駆動されていないため、供給されるアノードオフガスの圧力は所定値未満となり、よって閉弁されている。他方、後述するように流量調整弁82が閉鎖方向に駆動されると、逃がし弁86に供給されるアノードオフガス(余剰アノードオフガス)の圧力が所定値以上となるため開弁し、余剰アノードオフガスは燃焼器90に供給されてそこで燃焼される。燃焼器90での燃焼によって発生した燃焼排ガスは、第3の熱交換器92を通過した後、外部に排気される。
At this time, the
また、燃料電池12は発電動作によってその温度が徐々に上昇するため、排熱回収系22によって冷却される(換言すれば、燃料電池12で生じる排熱は排熱回収系22によって回収される)。具体的には、1次冷却水ポンプ112と2次冷却水ポンプ116を作動させる。これにより、1次冷却水ポンプ112から吐出された1次冷却水は、高温となった燃料電池12の内部を通過し、熱交換によって冷却する。
Further, since the temperature of the
燃料電池12を冷却することで昇温させられた1次冷却水は、第3の熱交換器92に供給され、そこで燃焼排ガスと熱の授受(熱交換)が行われてさらに昇温させられる。即ち、燃焼器90において余剰アノードオフガスが燃焼させられるときは燃焼排ガスが第3の熱交換器92を流通するため、その燃焼排ガスの熱が1次冷却水に伝達され、1次冷却水はさらに昇温させられる。
The primary cooling water whose temperature has been raised by cooling the
次いで1次冷却水は第4の熱交換器106に供給され、そこで1次冷却水の熱が2次冷却水に伝達され、よって2次冷却水は昇温させられて温水となる。第4の熱交換器106での熱交換によって温度が低下した1次冷却水は、1次冷却水ポンプ112に吸入され、燃料電池12に再度供給される。また、第4の熱交換器106において熱交換された2次冷却水は、貯湯槽114に一旦貯留された後、2次冷却水ポンプ116によって再度第4の熱交換器106に供給される。
Next, the primary cooling water is supplied to the
続いて、図2を参照して第1実施例に係る燃料電池コージェネレーション装置10の動作の内、ECU94による流量調整弁82の動作の制御などについて説明する。
Next, of the operation of the fuel
図2は、コージェネレーション装置10のECU94の動作を示すフロー・チャートである。
FIG. 2 is a flowchart showing the operation of the
以下、図2フロー・チャートの処理について説明すると、先ずS10において改質器出口温度センサ52を介して検出された改質器34の出口温度TAを読み込む。次いでS12に進み、検出された出口温度TAが第1の所定出口温度TAref1以上か否か判断する。第1の所定出口温度TAref1は、改質触媒が改質反応を十分に行うことのできる状態(最適な運転状態)にあるときの出口温度の上限値を意味し、例えば660℃に設定される。
2 will be described below. First, the outlet temperature TA of the
S12で否定されるときは後述するS14,S16の処理をスキップする一方、肯定されるとき、即ち、改質器34の出口温度TAが過度に上昇しており、改質触媒が所定の温度(最適な運転状態のときの適正温度範囲。例えば700〜750℃)を超えていると判断されるときはS14に進む。
When the result in S12 is negative, the processing of S14 and S16 described later is skipped, while when the result is affirmative, that is, the outlet temperature TA of the
S14においては、改質触媒を所定の温度に保持するように、流量調整弁82を駆動させる。具体的には、アノードオフガスの内、改質触媒を所定の温度に保持するのに必要な量のみが通過するように、流量調整弁82を閉鎖方向に駆動させ、燃焼バーナ34aに供給されるアノードオフガスの流量を減少させる。これにより、燃焼バーナ34aにおける熱量も減少するため、改質触媒の温度は所定の温度になるまで徐々に低下する。このように、流量調整弁82は、改質器34に供給されるアノードオフガスの流量を調整して改質触媒を所定の温度に保持するように駆動される。
In S14, the flow
尚、流量調整弁82によるアノードオフガスの減少量は、具体的には、予め設定されたマップ(図示せず)を、検出された出口温度TAなどに基づいて検索することにより決定される。前記減少量は、アノードオフガスの全体量の0.5〜10%の間、例えば出口温度TAが第1の所定出口温度TAref1を僅かに超えるときは0.5%、第1の所定出口温度TAref1を比較的大きく超えるときは10%となるように設定される。
The decrease amount of the anode off gas by the flow
S14において流量調整弁82を閉鎖方向に駆動させると、アノードオフガスの内、改質触媒を所定の温度に保持するのに必要な量を超えるアノードオフガス、即ち、余剰アノードオフガスが、分岐路84を介して逃がし弁86に供給される。これにより、逃がし弁86は、余剰アノードオフガスによる圧力が所定値以上となって開弁し、よって余剰アノードオフガスは燃焼器90に供給される。
When the
余剰アノードオフガスが燃焼器90に供給されると、次いでS16に進み、燃焼器90を駆動させる。具体的には、燃焼器90において、供給された余剰アノードオフガスを燃焼させる。燃焼器90での燃焼によって発生した燃焼排ガスは、第3の熱交換器92に供給され、前述したように、そこで1次冷却水流路104の1次冷却水を昇温させる。このように、第3の熱交換器92は燃焼器90における燃焼によって発生した熱を回収する。
When the surplus anode off gas is supplied to the
次いでS18に進み、出口温度TAが第2の所定出口温度TAref2以下か否か判断する。第2の所定出口温度TAref2は、改質触媒が改質反応を十分に行うことのできる状態にあるときの出口温度の下限値(例えば600℃)に設定される。 Next, in S18, it is determined whether or not the outlet temperature TA is equal to or lower than a second predetermined outlet temperature TAref2. The second predetermined outlet temperature TAref2 is set to a lower limit value (for example, 600 ° C.) of the outlet temperature when the reforming catalyst is in a state where the reforming reaction can be sufficiently performed.
S18で否定されるときは以降の処理をスキップして終了する一方、肯定されるとき、即ち、改質器34の出口温度TAが過度に低下しており、改質触媒が所定の温度を下回っていると判断されるときはS20に進み、流量調整弁82を全開方向に駆動(開弁)させる。これにより、S14などの処理で流量調整弁82が閉鎖方向に駆動させられていた場合、燃焼バーナ34aに供給されるアノードオフガスの流量を増加させて熱量を増加させ、改質触媒を昇温させることができる。
When the result in S18 is negative, the subsequent processing is skipped and the process is terminated, while when the result is positive, that is, the outlet temperature TA of the
次いでS22に進み、改質触媒を所定の温度に保持するように、燃料電池12の動作を制御する。具体的には、燃料電池12の発電量(負荷)を減少させる(換言すれば、燃料電池12で使用されるアノードガス量を減少させる)ことで、燃料電池12から排出されるアノードオフガスの流量を増加させ、よって燃焼バーナ34aに供給されるアノードオフガスの流量を増加させる。これにより、燃焼バーナ34aにおける熱量も増加するため、改質触媒の温度は所定の温度になるまで徐々に上昇する。このように、燃料電池12は、出口温度TAが第2の所定出口温度TAref2以下のとき、発電量を調整して改質触媒を所定の温度に保持するように、その動作が制御される。
Next, in S22, the operation of the
尚、燃料電池12において減少される発電量は、上記したアノードオフガスの減少量と同様、予め設定されたマップ(図示せず)を、検出された出口温度TAなどに基づいて検索することにより決定される。減少される発電量は、全体の発電量の0.5〜10%の間、例えば出口温度TAが第2の所定出口温度TAref2を僅かに下回るときは0.5%、第2の所定出口温度TAref2を比較的大きく下回るときは10%となるように設定される。
Note that the amount of power generation reduced in the
このように、この発明の第1実施例に係る燃料電池コージェネレーション装置にあっては、燃料電池12と改質器34を接続して燃料電池12から排出されるアノードオフガスを改質触媒を加熱するための燃料として改質器34に供給するアノードオフガス供給路40において、改質器34に供給されるアノードオフガスの流量を流量調整弁82で調整して改質触媒を所定の温度に保持するように構成したので、燃料電池12の発電状態が変化してアノードオフガスの流量が増減し、改質触媒の温度が変化した場合(具体的には、改質器34の出口温度TAが第1の所定出口温度TAref1以上になった場合)であっても、改質触媒を所定の温度、具体的には、改質反応に適した温度にすることが可能となり、よって改質器34を最適な運転状態にでき、改質効率の低下などを防止することができる。また、アノードオフガスの流量を調整して改質触媒を所定の温度に保持するように構成したので、燃料電池12に供給されるアノードガスの流量を一定にでき、よって燃料電池12は安定した発電動作を行うことができる。
As described above, in the fuel cell cogeneration apparatus according to the first embodiment of the present invention, the
また、アノードオフガス供給路40から分岐される分岐路84に接続され、燃料電池12から排出されるアノードオフガスの内、改質触媒を所定の温度に保持するのに必要な量を超えるアノードオフガス(即ち、改質触媒を所定の温度に保持するのに不要なアノードオフガス、換言すれば、余剰アノードオフガス)を燃焼させる燃焼器90と、燃焼器90に接続され、燃焼器90における燃焼によって発生した熱を回収する第3の熱交換器92とを備えるように構成したので、改質触媒の加熱に不要な余剰アノードオフガスを、燃焼させて熱として回収することができ、結果として燃料電池コージェネレーション装置全体としての運転効率を3%から10%程度向上させることができる。
Further, the anode off gas (connected to the
また、第3の熱交換器92が、燃料電池12を熱交換によって冷却する1次冷却水を流通させる1次冷却水流路104に接続されるように構成したので、燃料電池12を熱交換によって冷却することで昇温させられた1次冷却水を、第3の熱交換器92で回収した燃焼排ガスの熱でさらに昇温させることができ、よって余剰アノードオフガスを燃焼させることで得た熱を効率良く回収(利用)することができる。
In addition, since the
また、燃料電池12は、電気負荷96による負荷が変動したとき、燃料電池12の始動時など定常状態にないとき、あるいは改質触媒の劣化によりアノードガス組成やアノードガス量が変動したとき、発電量を減少させるように動作が制御されるが、そのような場合であっても、余剰アノードオフガスを燃焼器90で燃焼させて熱として回収できるため、燃料電池コージェネレーション装置全体の運転効率の低下を最小限にすることができる。
The
次いで、この発明の第2実施例に係る燃料電池コージェネレーション装置について説明する。 Next, a fuel cell cogeneration apparatus according to a second embodiment of the present invention will be described.
図3は、第2実施例に係る燃料電池コージェネレーション装置の構成を示す、図1と同様な概略図である。 FIG. 3 is a schematic view similar to FIG. 1 showing the configuration of the fuel cell cogeneration apparatus according to the second embodiment.
以下、第1実施例と相違する点に焦点をおいて説明すると、第2実施例にあっては、図3に示す如く、第3の熱交換器92が2次冷却水流路110に接続される。即ち、第4の熱交換器106において1次冷却水を熱交換によって冷却することで昇温させられた2次冷却水が、2次冷却水流路110を介して第3の熱交換器92に供給され、そこで燃焼器90の燃焼排ガスと熱交換が行われてさらに昇温させられるように構成した。
The following description focuses on the differences from the first embodiment. In the second embodiment, the
このように、この発明の第2実施例に係る燃料電池コージェネレーション装置にあっては、2次冷却水を第3の熱交換器92で回収した熱でさらに昇温させることができ、よって余剰アノードオフガスを燃焼させることで得た熱を効率良く回収(利用)することができる。
As described above, in the fuel cell cogeneration apparatus according to the second embodiment of the present invention, the secondary cooling water can be further heated with the heat recovered by the
尚、残余の構成および効果は、第1実施例のそれと異ならない。 The remaining configuration and effects are not different from those of the first embodiment.
次いで、この発明の第3実施例に係る燃料電池コージェネレーション装置について説明する。 Next, a fuel cell cogeneration apparatus according to a third embodiment of the present invention will be described.
以下、第1実施例と相違する点に焦点をおいて説明すると、第3実施例にあっては、改質器出口温度センサ52が除去されると共に、図1に想像線で示す如く、改質器34の改質触媒付近であって改質用燃料と改質用水が供給される部位(改質器入口)には、改質器入口温度センサ130が取り付けられる。改質器入口温度センサ130は改質器入口の温度TBに応じた信号をECU94に出力する。
The following description focuses on the differences from the first embodiment. In the third embodiment, the reformer
図4は、第3実施例に係るコージェネレーション装置10のECU94の動作を示す、図2と同様なフロー・チャートである。
FIG. 4 is a flowchart similar to FIG. 2 showing the operation of the
先ずS10aにおいて改質器入口温度センサ130を介して検出された改質器34の入口温度TBを読み込む。次いでS12aに進み、検出された入口温度TBが第1の所定入口温度TBref1以上か否か判断する。第1の所定入口温度TBref1は、改質触媒が改質反応を十分に行うことのできる状態(最適な運転状態)にあるときの入口温度の上限の値、例えば500℃に設定される。
First, the inlet temperature TB of the
S12aで肯定されるとき、即ち、改質器34の入口温度TBが過度に上昇しており、改質触媒が所定の温度を超えていると判断されるときはS14,S16に進み、前述した処理を実行する。これにより、改質触媒の温度を所定の温度になるまで低下させることができると共に、余剰アノードオフガスを燃焼器90で燃焼させることによって得た熱を第3の熱交換器92において回収することができる。
When the result in S12a is affirmative, that is, when it is determined that the inlet temperature TB of the
S16の処理が終了、あるいはS12aで否定されるときはS18aに進み、入口温度TBが第2の所定入口温度TBref2以下か否か判断する。第2の所定入口温度TBref2は、改質触媒が改質反応を十分に行うことができるときの入口温度の下限値(例えば400℃)に設定される。 When the process of S16 is completed, or when the result in S12a is negative, the process proceeds to S18a, and it is determined whether or not the inlet temperature TB is equal to or lower than a second predetermined inlet temperature TBref2. The second predetermined inlet temperature TBref2 is set to a lower limit value (for example, 400 ° C.) of the inlet temperature when the reforming catalyst can sufficiently perform the reforming reaction.
S18aで否定されるときは以降の処理をスキップして終了する一方、肯定されるとき、即ち、入口温度TBが過度に低下しており、改質触媒が所定の温度を下回っていると判断されるときはS20,S22に進み、第1実施例と同様の処理を実行する。これにより、燃焼バーナ34aに供給されるアノードオフガスの流量を増加できると共に、燃焼バーナ34aにおける熱量も増加させることができ、よって改質触媒の温度を所定の温度になるまで上昇させることができる。
When the result in S18a is negative, the subsequent processing is skipped and the process is terminated, while when the result is affirmative, that is, it is determined that the inlet temperature TB is excessively decreased and the reforming catalyst is below the predetermined temperature. If YES, the process proceeds to S20 and S22, and the same process as in the first embodiment is executed. Accordingly, the flow rate of the anode off gas supplied to the
尚、残余の構成および効果は、従前の実施例のそれと異ならない。 The remaining configuration and effects are not different from those of the previous embodiments.
次いで、この発明の第4実施例に係る燃料電池コージェネレーション装置について説明する。 Next, a fuel cell cogeneration apparatus according to a fourth embodiment of the present invention will be described.
以下、第1実施例と相違する点に焦点をおいて説明すると、第4実施例にあっては、改質器出口温度センサ52が除去されると共に、図1に想像線で示す如く、燃焼バーナ34aの火炎の近傍には火炎温度センサ140が配置される。火炎温度センサ140は、例えば白金と白金ロジウムからなる熱電対の熱起電力を利用して火炎の温度を測定するものであり、前記熱電対が燃焼バーナ34aの火炎の近傍に配置される。火炎温度センサ140は燃焼バーナ34aの火炎温度TCに応じた信号をECU94に出力する。
Hereinafter, a description will be given focusing on the differences from the first embodiment. In the fourth embodiment, the reformer
図5は、第4実施例に係るコージェネレーション装置10のECU94の動作を示す、図2と同様なフロー・チャートである。
FIG. 5 is a flowchart similar to FIG. 2 showing the operation of the
先ずS10bにおいて火炎温度センサ140を介して検出された燃焼バーナ34aの火炎温度TCを読み込む。次いでS12bに進み、検出された火炎温度TCが第1の所定火炎温度TCref1以上か否か判断する。第1の所定火炎温度TCref1は、改質触媒が改質反応を十分に行うことのできるときの火炎温度の上限値を意味し、例えば750℃に設定される。
First, the flame temperature TC of the
S12bで肯定されるとき、即ち、火炎温度TCが過度に上昇しており、改質触媒が所定の温度を超えていると判断されるときはS14,S16に進み、前述した処理を実行する。これにより、改質触媒の温度を所定の温度になるまで低下させることができると共に、余剰アノードオフガスを燃焼器90で燃焼させることによって得た熱を第3の熱交換器92において回収することができる。
When the result in S12b is affirmative, that is, when it is determined that the flame temperature TC is excessively increased and the reforming catalyst exceeds the predetermined temperature, the process proceeds to S14 and S16, and the above-described processing is executed. Thereby, the temperature of the reforming catalyst can be lowered to a predetermined temperature, and the heat obtained by burning the surplus anode off gas in the
S16の処理が終了、あるいはS12bで否定されるときはS18bに進み、火炎温度TCが第2の所定火炎温度TCref2以下か否か判断する。第2の所定火炎温度TCref2は、改質触媒が改質反応を十分に行うことのできる状態にあるときの火炎温度の下限値(例えば660℃)に設定される。 When the process of S16 is completed, or when negative in S12b, the process proceeds to S18b, and it is determined whether or not the flame temperature TC is equal to or lower than a second predetermined flame temperature TCref2. The second predetermined flame temperature TCref2 is set to a lower limit value (for example, 660 ° C.) of the flame temperature when the reforming catalyst is in a state in which the reforming reaction can be sufficiently performed.
S18bで否定されるときは以降の処理をスキップして終了する一方、肯定されるとき、即ち、火炎温度TCが過度に低下しており、改質触媒が所定の温度を下回っていると判断されるときはS20,S22に進み、第1実施例と同様の処理を実行する。これにより、燃焼バーナ34aに供給されるアノードオフガスの流量を増加できると共に、燃焼バーナ34aにおける熱量も増加させることができ、よって改質触媒を所定の温度になるまで昇温させることができる。
When the result in S18b is negative, the subsequent processing is skipped and the process is terminated. When the result is affirmative, that is, it is determined that the flame temperature TC is excessively lowered and the reforming catalyst is below the predetermined temperature. If YES, the process proceeds to S20 and S22, and the same process as in the first embodiment is executed. As a result, the flow rate of the anode off gas supplied to the
尚、残余の構成および効果は、従前の実施例のそれと異ならない。 The remaining configuration and effects are not different from those of the previous embodiments.
次いで、この発明の第5実施例に係る燃料電池コージェネレーション装置について説明する。 Next, a fuel cell cogeneration apparatus according to a fifth embodiment of the invention will be described.
以下、第1実施例と相違する点に焦点をおいて説明すると、第5実施例にあっては、改質器出口温度センサ52が除去されると共に、図1に想像線で示す如く、第1のアノードガス供給路36aであって改質器34と第1の開閉弁64の間には、燃料電池12に供給されるアノードガスの水素濃度を検出し、濃度に応じた信号をECU94に出力する第1の水素濃度センサ150が接続される。
The following description focuses on the differences from the first embodiment. In the fifth embodiment, the reformer
図6は、第5実施例に係るコージェネレーション装置10のECU94の動作を示す、図2と同様なフロー・チャートである。
FIG. 6 is a flowchart similar to FIG. 2 showing the operation of the
先ずS10cにおいて第1の水素濃度センサ150を介して検出されたアノードガスの水素濃度CAを読み込み、次いでS12cに進んでアノードガスの水素濃度CAが第1の所定水素濃度CAref1以上か否か判断する。第1の所定水素濃度CAref1は、改質触媒が改質反応を十分に行うことのできる状態にあるときのアノードガスの水素濃度の上限値、例えば75%に設定される。
First, the hydrogen concentration CA of the anode gas detected through the first
S12cで肯定、即ち、アノードガスの水素濃度CAが過度に上昇しており、改質触媒が所定の温度を超えていると判断されるときはS14,S16に進み、第1実施例と同様な処理を実行する。これにより、改質触媒の温度を所定の温度になるまで低下させることができると共に、余剰アノードオフガスを燃焼器90で燃焼させることによって得た熱を第3の熱交換器92において回収することができる。
When the determination in S12c is affirmative, that is, when the hydrogen concentration CA of the anode gas is excessively increased and it is determined that the reforming catalyst exceeds the predetermined temperature, the process proceeds to S14 and S16, and the same as in the first embodiment. Execute the process. Thereby, the temperature of the reforming catalyst can be lowered to a predetermined temperature, and the heat obtained by burning the surplus anode off gas in the
S16の処理が終了、あるいはS12cで否定されるときはS18cに進んで水素濃度CAが第2の所定水素濃度CAref2以下か否か判断する。第2の所定水素濃度CAref2は、改質触媒が改質反応を十分に行うことのできるときのアノードガスの水素濃度の下限値(例えば60%)に設定される。 When the process of S16 is completed, or when the result of S12c is negative, the process proceeds to S18c to determine whether or not the hydrogen concentration CA is equal to or lower than the second predetermined hydrogen concentration CAref2. The second predetermined hydrogen concentration CAref2 is set to a lower limit value (for example, 60%) of the hydrogen concentration of the anode gas when the reforming catalyst can sufficiently perform the reforming reaction.
S18cで否定されるときは以降の処理をスキップして終了する一方、肯定されるとき、即ち、アノードガスの水素濃度CAが過度に低下しており、改質触媒が所定の温度を下回っていると判断されるときはS20,S22に進み、前述した処理を実行する。これにより、燃焼バーナ34aに供給されるアノードオフガスの流量を増加できると共に、燃焼バーナ34aにおける熱量も増加させることができ、よって改質触媒の温度を所定の温度になるまで上昇させることができる。
When the result in S18c is negative, the subsequent processing is skipped and the process is terminated. When the result is positive, that is, the hydrogen concentration CA of the anode gas is excessively decreased, and the reforming catalyst is below the predetermined temperature. When it is determined that the process proceeds to S20 and S22, the above-described processing is executed. Accordingly, the flow rate of the anode off gas supplied to the
尚、残余の構成および効果は、従前の実施例のそれと異ならない。 The remaining configuration and effects are not different from those of the previous embodiments.
次いで、この発明の第6実施例に係る燃料電池コージェネレーション装置について説明する。 Next, a fuel cell cogeneration apparatus according to the sixth embodiment of the invention will be described.
以下、第1実施例と相違する点に焦点をおいて説明すると、第6実施例にあっては、改質器出口温度センサ52が除去されると共に、図1に想像線で示す如く、アノードオフガス供給路40(正確には、燃料電池12のアノードオフガスの出口付近であって第4の開閉弁74よりも上流側)には、燃料電池12から排出されるアノードオフガスの水素濃度CBに応じた信号をECU94に出力する第2の水素濃度センサ160が接続される。
Hereinafter, a description will be given focusing on differences from the first embodiment. In the sixth embodiment, the reformer
図7は、第6実施例に係るコージェネレーション装置10のECU94の動作を示す、図2と同様なフロー・チャートである。
FIG. 7 is a flowchart similar to FIG. 2 showing the operation of the
先ずS10dにおいて第2の水素濃度センサ160を介して検出されたアノードガスの水素濃度CBを読み込む。次いでS12dに進み、検出されたアノードガスの水素濃度CBが第1の所定水素濃度CBref1以上か否か判断する。第1の所定水素濃度CBref1は、改質触媒が改質反応を十分に行うことのできるときのアノードオフガスの水素濃度の上限値(例えば35%)に設定される。
First, the hydrogen concentration CB of the anode gas detected through the second
S12dで肯定、即ち、アノードオフガスの水素濃度CBが過度に上昇しており、改質器34の温度が所定の温度を超えていると判断されるときはS14,S16に進み、前述した処理を行う。これにより、改質触媒の温度を所定の温度になるまで低下させることができると共に、余剰アノードオフガスを燃焼器90で燃焼させることによって得た熱を第3の熱交換器92において回収することができる。
When the determination in S12d is affirmative, that is, when the hydrogen concentration CB of the anode off gas is excessively increased and the temperature of the
S16の処理が終了、あるいはS12dで否定されるときはS18dに進み、S10dで読み込んだ水素濃度CBが第2の所定水素濃度CBref2以下か否か判断する。第2の所定水素濃度CBref2は、改質触媒が改質反応を十分に行うことのできるときのアノードオフガスの水素濃度の下限値(例えば17%)に設定される。 When the process of S16 is completed or when negative in S12d, the process proceeds to S18d, and it is determined whether or not the hydrogen concentration CB read in S10d is equal to or lower than the second predetermined hydrogen concentration CBref2. The second predetermined hydrogen concentration CBref2 is set to a lower limit value (for example, 17%) of the hydrogen concentration of the anode off-gas when the reforming catalyst can sufficiently perform the reforming reaction.
S18dで否定されるときは以降の処理をスキップする一方、肯定されるとき、即ち、アノードオフガスの水素濃度CBが低下し、改質触媒の温度が低いと判断されるときにはS20,S22に進み、前述した処理を行う。これにより、燃焼バーナ34aに供給されるアノードオフガスの流量を増加できると共に、燃焼バーナ34aにおける熱量も増加させることができ、よって改質触媒を所定の温度になるまで昇温させることができる。
When the result in S18d is negative, the subsequent processing is skipped, while when the result is affirmative, that is, when it is determined that the hydrogen concentration CB of the anode off-gas is lowered and the temperature of the reforming catalyst is low, the process proceeds to S20 and S22. Perform the processing described above. As a result, the flow rate of the anode off gas supplied to the
尚、残余の構成および効果は、従前の実施例のそれと異ならない。 The remaining configuration and effects are not different from those of the previous embodiments.
上記した如く、この発明の第1から第6の実施例にあっては、燃料(改質用燃料)を改質触媒で反応させてアノードガスに改質する改質器34と、前記改質されたアノードガスを反応空気(カソードガス)と反応させて発電する燃料電池12と、前記燃料電池と前記改質器を接続して前記燃料電池から排出されるアノードオフガスを前記改質触媒を加熱するための燃料として前記改質器に供給するアノードオフガス供給路40とを備えた燃料電池コージェネレーション装置10において、前記アノードオフガス供給路に介挿され、前記改質器に供給されるアノードオフガスの流量を調整して前記改質触媒を所定の温度に保持する温度保持手段(流量調整弁82。ECU94。S14)と、前記アノードオフガス供給路から分岐される分岐路84に接続され、前記燃料電池から排出されるアノードオフガスの内、前記改質触媒を前記所定の温度に保持するのに必要な量を超えるアノードオフガス(余剰アノードオフガス)を燃焼させる燃焼手段(燃焼器90。ECU94。S16)と、前記燃焼手段に接続され、前記燃焼手段における燃焼によって発生した熱を回収する熱回収手段(第3の熱交換器92)とを備えるように構成した。
As described above, in the first to sixth embodiments of the present invention, the
また、前記熱回収手段は熱交換器(第3の熱交換器92)を備えると共に、前記熱交換器が、前記燃料電池を熱交換によって冷却する1次冷却水を流通させる流路(1次冷却水流路104)と、前記熱交換によって昇温させられた1次冷却水を熱交換によって冷却する2次冷却水を流通させる流路(2次冷却水流路110)の少なくともいずれかに接続されるように構成した。 In addition, the heat recovery means includes a heat exchanger (third heat exchanger 92), and the heat exchanger causes a flow path (primary water) through which primary cooling water for cooling the fuel cell by heat exchange flows. The cooling water flow path 104) and at least one of the flow paths (secondary cooling water flow path 110) for circulating the secondary cooling water that cools the primary cooling water heated by the heat exchange by heat exchange. It was configured as follows.
尚、上記した第1から第6実施例において、第1の所定出口温度TAref1や第1の所定入口温度TBref1、改質触媒の改質可能な温度などを具体的に示したが、それらの数値は例示であって限定されるものではない。 In the first to sixth embodiments described above, the first predetermined outlet temperature TAref1, the first predetermined inlet temperature TBref1, the temperature at which the reforming catalyst can be reformed are specifically shown. Is illustrative and not limiting.
また、第4実施例において、火炎温度センサ140は燃焼バーナ34aの火炎温度TCを測定するように構成したが、火炎温度TCに代えて、火炎の輻射熱温度を測定するように構成しても良い。
In the fourth embodiment, the
また、改質用燃料や加熱用燃料として都市ガスを使用するように構成したが、それに限られるものではなく、LPガスなどであっても良い。 Further, although the city gas is used as the reforming fuel or the heating fuel, the present invention is not limited to this, and LP gas or the like may be used.
10 燃料電池コージェネレーション装置、12 燃料電池、34 改質器、40 アノードオフガス供給路、82 流量調整弁(温度保持手段)84 分岐路、90 燃焼器(燃焼手段)、92 第3の熱交換器(熱回収手段)、94 ECU、104 1次冷却水流路(流路)、110 2次冷却水流路(流路)
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