JP2009026604A - Fuel cell power generation device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、パッケージ内に収納された機器の凍結防止機能を有する燃料電池発電装置に関する。 The present invention relates to a fuel cell power generator having a function of preventing freezing of equipment housed in a package.
従来、燃料ガスを水蒸気改質して得られた燃料ガスと空気との電気化学反応に基づいて電気および熱エネルギーを発生する燃料電池発電装置がある。燃料電池発電装置は、燃料電池本体が設置されるパッケージ内の凍結防止が図られている。例えば、外気温度低下を温度センサで検出し、外気温度が閾値を下回った段階で冷却水系機器を運転させ、ヒータによる温水循環により、冷却水系機器の凍結防止を図ったもの(例えば、特許文献1参照)、パッケージ外に設置された貯湯槽から温水を導入してパッケージ内の機器の凍結防止を図ったものがある(例えば、特許文献2参照)。また、パッケージ内の温度に応じてその換気ファンの駆動量を変化させパッケージ内の温度を調節して機器の凍結防止を図るもの(例えば、特許文献3参照)、逆変換装置の発した熱を温風として供給する方法でパッケージ内の機器の凍結防止を図るものがある(例えば、特許文献4参照)。 Conventionally, there is a fuel cell power generation device that generates electricity and thermal energy based on an electrochemical reaction between a fuel gas obtained by steam reforming a fuel gas and air. The fuel cell power generator is designed to prevent freezing in a package in which the fuel cell main body is installed. For example, a temperature sensor detects a decrease in the outside air temperature, operates the cooling water system device when the outside air temperature falls below a threshold value, and prevents the cooling water system device from being frozen by circulating hot water using a heater (for example, Patent Document 1). There is one in which hot water is introduced from a hot water tank installed outside the package to prevent the equipment in the package from freezing (for example, see Patent Document 2). In addition, the amount of drive of the ventilation fan is changed in accordance with the temperature in the package to adjust the temperature in the package to prevent the equipment from freezing (see, for example, Patent Document 3). There is a method for preventing freezing of equipment in a package by a method of supplying it as hot air (for example, see Patent Document 4).
図9はパッケージ内に発熱体を設置して機器の凍結防止を図った燃料電池発電装置の概略図である。燃料電池発電装置のパッケージ1は、燃料ガスを水蒸気改質する燃料改質系機器、水蒸気改質された燃料ガスと空気との電気化学反応に基づいて電気および熱エネルギーを発生する燃料電池本体を収納する。パッケージ1には、燃料改質系機器及び燃料電池本体等が装置内で発生した熱を外部排出するための熱交換器2を備えている。熱交換器2としては後述する電池冷却系熱回収用熱交換器、排ガス熱回収用熱交換器がある。また、パッケージ1に機器の凍結を防止するためのスペースヒータ3を設置すると共に、パッケージ内の温度を温度センサー4で検出し、検出温度が凍結防止温度を下回らないようにスペースヒータ3で温度制御している。
FIG. 9 is a schematic view of a fuel cell power generator in which a heating element is installed in the package to prevent the equipment from freezing. A
一方、熱交換器2にパッケージ1外から冷却水を循環させる冷却水循環系9が配設されている。冷却水循環系9の復路側配管9bに設置したポンプ5により熱交換器2に冷却水を供給し、熱交換器2で熱交換して昇温した冷却水を往路側配管9aを経由して例えば空冷式の冷却器7へ戻している。冷却器7で冷却水の熱を外気に放出することで冷却水が冷却される。冷却器7で冷却された冷却水は制御弁6を介して再び復路側配管9bに戻される。冷却水の循環流量は、冷却水温度検出器8で検出される冷却水温度を制御弁6へフィードバックすることで制御している。
On the other hand, a cooling
以上のように、従来の燃料電池発電装置では、スペースヒータ3の熱により凍結を防止し、パッケージ1内で発生した熱は熱交換器2を介してパッケージ1外に排出し冷却器7にて冷却していた。
しかしながら、従来の燃料電池発電装置は、パッケージ内の排熱を系外に排出するだけであったので、パッケージ内で発生した熱が有効利用されず、凍結防止のために無駄な電力を消費していた。 However, since the conventional fuel cell power generator only exhausts the exhaust heat in the package to the outside of the system, the heat generated in the package is not effectively used, and wasteful power is consumed to prevent freezing. It was.
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、パッケージ内で発生した熱の熱回収に用いた冷却水を燃料電池発電装置の凍結防止用に利用することができ、無駄な電力を消費することなくエネルギーの有効活用が行なえる燃料電池発電装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above points, and the cooling water used for recovering the heat generated in the package can be used for preventing freezing of the fuel cell power generation apparatus, and wasteful power is consumed. It is an object of the present invention to provide a fuel cell power generator that can effectively use energy without having to do so.
本発明の燃料電池発電装置は、燃料ガスを水蒸気改質する燃料改質系機器と、水蒸気改質された燃料ガスと空気との電気化学反応に基づいて電気および熱エネルギーを発生する燃料電池本体と、装置内で発生した熱を熱交換して外部に排出する熱交換器とをパッケージ内に収納し、前記熱交換器にパッケージ外部から冷却水を供給すると共に該熱交換器において排熱回収した冷却水をパッケージ外部へ排出する冷却水配管を備える燃料電池発電装置であって、前記冷却水の一部を前記冷却水配管から前記パッケージの床面または壁面に隣接して設けた配管内へと分流させた後、前記冷却水配管に還流させる分岐配管を設けたことを特徴とする。 A fuel cell power generator according to the present invention includes a fuel reforming system for steam reforming a fuel gas, and a fuel cell main body that generates electricity and thermal energy based on an electrochemical reaction between the steam reformed fuel gas and air And a heat exchanger for exchanging heat generated in the apparatus and exhausting the heat to the outside, the cooling water is supplied to the heat exchanger from the outside of the package, and exhaust heat is recovered in the heat exchanger. A fuel cell power generator comprising a cooling water pipe for discharging the cooled water to the outside of the package, wherein a part of the cooling water is passed from the cooling water pipe to a pipe provided adjacent to the floor or wall surface of the package And a branch pipe for returning to the cooling water pipe is provided.
この構成によれば、熱交換器において排熱回収した冷却水の一部が分岐配管にてパッケージの床面または壁面に隣接して設けた配管内へと分流されるので、発熱体等で無駄に電気エネルギーを消費することなく、エネルギーの有効活用を行ないながら凍結防止を図ることができる。 According to this configuration, a part of the cooling water recovered in the heat exchanger in the heat exchanger is diverted into the pipe provided adjacent to the floor or wall surface of the package by the branch pipe, so that it is wasted by the heating element or the like. It is possible to prevent freezing while effectively using energy without consuming electric energy.
また本発明は、上記燃料電池発電装置において、前記パッケージの床面または壁面に放熱器を設け、当該放熱器を介して前記分岐配管を流れる冷却水の熱を放出することを特徴とする。 In the fuel cell power generator, the present invention is characterized in that a radiator is provided on a floor surface or a wall surface of the package, and heat of the cooling water flowing through the branch pipe is released through the radiator.
この構成により、放熱器を介してパッケージ床面又は壁面より積極的に放熱することにより、凍結防止を必要とする機器周辺に集中的に暖気として送風することができ、より確実に凍結防止を図ることができる。 With this configuration, by actively dissipating heat from the package floor or wall surface via the heatsink, it is possible to blow air as concentrated warm air around the equipment that requires antifreezing, and more reliably prevent freezing. be able to.
また本発明は、上記燃料電池発電装置において、前記分岐配管に冷却水量を調節する手動弁を設けたことを特徴とする。 According to the present invention, in the fuel cell power generator, a manual valve for adjusting a cooling water amount is provided in the branch pipe.
この構成により、凍結防止に使用する分岐配管に手動弁を設けたので、外気温や季節に応じて流量を調節することができ、季節や気温の変化に応じた凍結防止を行なうことができる。 With this configuration, since a manual valve is provided in the branch pipe used for freezing prevention, the flow rate can be adjusted according to the outside air temperature and the season, and freezing prevention according to the change in the season and the air temperature can be performed.
また本発明は、上記燃料電池発電装置において、前記分岐配管に冷却水量を調節する調整弁を設け、パッケージ内の温度が目的温度になるように前記調整弁の開度を自動で制御することを特徴とする。 According to the present invention, in the fuel cell power generator, an adjustment valve for adjusting a cooling water amount is provided in the branch pipe, and the opening degree of the adjustment valve is automatically controlled so that the temperature in the package becomes a target temperature. Features.
この構成により、凍結防止に使用する分岐配管に調節弁を設けたので、外気温や季節に応じて自動でその流量を調節することができ、季節や気温の変化に応じた凍結防止を行なうことができる。 With this configuration, a control valve is provided on the branch piping used to prevent freezing, so the flow rate can be adjusted automatically according to the outside air temperature and season, and freezing prevention can be performed according to changes in the season and temperature. Can do.
本発明によれば、排熱処理において排出していた冷却水を燃料電池発電装置の凍結防止用に利用することができ、無駄な電力を消費することなくエネルギーを有効活用することができる。 According to the present invention, the cooling water discharged in the exhaust heat treatment can be used for preventing freezing of the fuel cell power generation apparatus, and energy can be effectively used without consuming unnecessary power.
以下、本発明の実施の形態について添付図面を参照して詳細に説明する。
(第1の実施の形態)
図1は本発明の第1の実施の形態に係る燃料電池発電装置の概略的な構成図である。前述した図9の燃料電池発電装置と同一部分には同一符号を付して説明の重複を避ける。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
(First embodiment)
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a fuel cell power generator according to a first embodiment of the present invention. The same parts as those in the fuel cell power generation apparatus of FIG.
本実施の形態の燃料電池発電装置は、パッケージ1下部の床面1aに沿って冷却水循環系9から分岐させた分岐配管10を敷設している。分岐配管10に熱交換器2においてパッケージ内1の排熱を回収した冷却水を通流し、分岐配管10からの放熱でパッケージ1の床面1aを熱してパッケージ1内を暖めるように構成している。分岐配管10の一端は冷却水循環系9の復路側配管9bに連通しており、分岐配管10の他端は往路側配管9aに連通している。そして、分岐配管10の途中に手動弁11を設け、分岐配管10に対して復路側配管9b側から往路側配管9a側方向へ冷却水が流れるようにすると共に流量を調節できるようにしている。本実施の形態では、冷却器7で冷却後の冷却水を分岐配管10に導入しているが、後述するように、冷却後の冷却水でも十分凍結防止に供することができる温度を有している。冷却水は、分岐配管10を流れる冷却水の流量を多くすれば、分岐配管10から放熱される熱エネルギーが大きくなり温度を上昇させることができる。また、分岐配管10を流れる冷却水の流量を少なくすれば、分岐配管10から放熱される熱エネルギーが小さくなり温度を下げることができる。したがって、手動弁11を操作して冷却水の流量を調整することにより、季節変動や気温変化に柔軟に対応できて、運転中はパッケージ1内の温度を常に適切な温度に維持することができる。
In the fuel cell power generator of the present embodiment, a
図2はパッケージ1の床面1aに分岐配管10を敷設した状態を示す概略図である。
パッケージ1の床面1aの一方の端から他方の端に掛けて分岐配管10を蛇行させながら配置することで、パッケージ1の床面1aの全体に分岐配管10が配置されるようにしている。
FIG. 2 is a schematic view showing a state in which the
The
本実施の形態は、図3に示すように、パッケージ1の床面1aに沿って敷設された分岐配管10を断熱材12で覆うようにしている。分岐配管10を断熱材12で覆うことにより、分岐配管10から放出された熱が外部へ逃げるのを防止することができる。
In the present embodiment, as shown in FIG. 3, the
図4は本実施の形態の燃料電池発電装置のパッケージ1内の系統図である。
燃料電池スタックを構成する燃料電池本体21は、燃料極22及び空気極23からなる複数の単位セルと、当該単位セルを複数個重ねる毎に配設される冷却管を有する冷却板24とから構成される。燃料電池本体21の前段に、燃料改質系機器としての燃料改質器25及びCO変成器26が設けられている。
FIG. 4 is a system diagram in the
The fuel cell
燃料改質器25のバーナへは、燃焼用空気ブロア27が接続されている。燃料改質器25は、原燃料供給系28を経て供給される天然ガスなどの原燃料を、水素に富むガスに改質した改質ガスを生成する。燃料改質器25では、水蒸気分離器29で分離され水蒸気供給系30を経て水蒸気が供給されると共に、改質触媒下にてバーナでのオフガス燃焼による燃焼熱により加熱して、水素に富むガスに改質して改質ガスを生成する。燃料改質器25で生成された改質ガスは、CO変成器26を有する改質ガス供給系31を経由して燃料電池本体21の燃料極22に供給される。一方、燃料極22から電池反応に寄与しない水素を含むオフガスが、オフガス供給系32を経て燃料改質器25のバーナに燃料として供給される。燃料改質器25から出た燃焼排ガスは、燃焼排ガス系33により水回収用凝縮器34へと送られる。オフガス供給系32及び燃焼排ガス系33には熱交換器50が設けられている。熱交換器50は燃焼用空気ブロア27で導入される空気の熱交換も行っている。
A combustion air blower 27 is connected to the burner of the fuel reformer 25. The fuel reformer 25 generates a reformed gas obtained by reforming a raw fuel such as natural gas supplied through the raw
燃料電池本体21には、空気極23に空気を供給する反応用空気ブロア35を備えた空気供給系36と、電池反応後の空気を水回収用凝縮器34へ供給する空気排出系37とが接続されている。
The fuel cell
燃料電池本体21の冷却板24の冷却管には、燃料電池本体21の発電時に冷却水を循環するため冷却水循環系38が接続されている。冷却水循環系38は、水蒸気分離器29、電池冷却水循環ポンプ39および電池冷却系熱回収用熱交換器40を備えている。電池冷却系熱回収用熱交換器40は電池冷却系復路側配管41から冷却した高温水が供給され、排熱回収した高温水が電池冷却系往路側配管42を経由してパッケージ外へ取り出される。パッケージ外に設置した冷却器で排熱回収した高温水を冷却した後、電池冷却系復路側配管41から冷却した高温水として供給する。
A cooling
水蒸気分離器29では、燃料電池本体21の冷却管から排出された水と蒸気との二相流となった冷却水を、水蒸気と冷却水とに分離する。ここで分離された水蒸気は、燃料改質器25に向かう原燃料と混入するように、水蒸気供給系30を経て送出される。その際、元圧の低い原燃料と水蒸気とを混合するためにエゼクタ43を使用している。このエゼクタ43は、蒸気を駆動流体とすると共に、原燃料を被駆動流体としている。原燃料供給系28は、脱硫反応器44を経由してエゼクタ43に原燃料を供給する。
In the
水回収用凝縮器34には、燃焼排ガス系33及び空気排出系37がそれぞれ接続されており、凝縮水を貯めるタンク45を備えている。水回収用凝縮器34は、燃焼排ガス系33及び空気排出系37から送り込まれる排ガスを冷却水で冷却して排ガス中の水蒸気を凝縮して熱回収する排ガス熱回収用熱交換器として動作する。水回収用凝縮器34のタンク45からはプロセス排気がパッケージ外へ排出される。また、タンク45には回収水の量が所定値を下回ると補給水がパッケージ外から供給される。
A combustion
水回収用凝縮器34のタンク45には、パッケージ外からタンク内に排ガス凝縮用に冷却した回収水を供給する排ガス凝縮系復路配管46が接続される。またタンク45には、排ガスから熱回収して温度が高くなった回収水をタンク45からパッケージ外へ取り出して不図示の冷却器へ導く排ガス凝縮系往路配管47が接続される。排ガス凝縮系往路配管47に設けられた回収水循環ポンプ48により回収水を水回収用凝縮器34のタンク45とパッケージ外の冷却器との間で循環させるようにしている。
The
また、回収水ポンプ51によって水回収用凝縮器34のタンク下部から回収水を取り出し、熱交換器52を経由して水処理装置53に供給されるようにしている。回収水は水処理装置53に導入されて純水化された後、冷水ポンプ54により冷却水循環系38における電池冷却水循環ポンプ39の上流側に供給するようにしている。なお、水処理装置53にて純水化された水の一部はリザーブタンク55に蓄えられる。また、回収水ポンプ51によりタンク45より取り出されて熱交換器52で冷却された回収水の一部はインバータ装置56を経由してリザーブタンク55に蓄えられるようになっている。
The recovered water is taken out from the lower part of the
以上のように構成された燃料電池発電装置において、電池冷却系熱回収用熱交換器40で熱回収して電池冷却系往路側配管42を通ってパッケージ外の冷却器へ導かれる冷却水(高温水)の熱をパッケージ1内の機器の凍結防止用に利用する。
In the fuel cell power generator configured as described above, the cooling water (high temperature) is recovered by the battery cooling system heat
この場合、図1の熱交換器2に電池冷却系熱回収用熱交換器40が相当し、図1の往路側配管9aに電池冷却系往路配管42が相当し、図1の復路側配管9bに電池冷却系復路側配管41が相当する。図4に示す燃料電池本体21,燃料改質器25,水回収用凝縮器34,電池冷却系熱回収用熱交換器40等を収納するパッケージ1の床面1aに図2及び図3に示すように分岐配管10を敷設する。パッケージ外に引き出した電池冷却系往路配管42に分岐配管10の一端を連結すると共に、パッケージ外に引き出した電池冷却系復路側配管41に分岐配管10の他端を連結する。手動弁11を分岐配管10に設け、パッケージ1内の温度が低下して凍結の恐れがある場合は、手動弁11を開くことにより、電池冷却系復路側配管41から分岐配管10を通って冷却水が電池冷却系往路側配管42に戻るようにする。
In this case, the heat exchanger 2 in FIG. 1 corresponds to the
燃料電池発電装置の運転中は、電池冷却水循環ポンプ39により冷却水が冷却水循環系38を循環する。冷却水循環系38を循環する冷却水は、燃料電池本体21で冷却板24を通過する際に燃料電池本体21の熱を回収して温度が高くなる。燃料電池本体21の熱を回収して温度が高くなった冷却水は電池冷却系熱回収用熱交換器40に供給され、そこで電池冷却系復路側配管41から供給される冷却水との熱交換で冷却水循環系38の冷却水の熱が回収される。
During the operation of the fuel cell power generator, the coolant is circulated through the
一方、電池冷却系熱回収用熱交換器40において熱回収した冷却水は、電池冷却系往路側配管42により冷却器7へと送られて約80℃に冷却された後、電池冷却系復路側配管41から全部又は一部が分岐配管10に導かれる。このとき、分岐配管10に導入される冷却水の流量は手動弁11によって調整される。パッケージ床面1aの全面に敷設した分岐配管10に熱回収によって温度が高くなった冷却水が流れることにより、分岐配管10からの放熱でパッケージ床面1aが暖められ、パッケージ1に収納されている機器が凍結するのを防止することができる。手動弁11を操作して弁開度を大きくすると、電池冷却系往路配管42から分岐配管10に流入する冷却水の水量が多くなり、パッケージ床面1aに単位時間当たりに放出される熱エネルギーが大きくなるので、パッケージ1に収納された機器の加熱効果を上げることができる。逆に、手動弁11を操作して弁開度を小さくすると、電池冷却系復路配管42から分岐配管10に流入する冷却水量が少なくなり、パッケージ床面1aに単位時間当たりに放出される熱エネルギーが小さくなるので、パッケージ1に収納された機器の加熱効果を下げることができる。このように、手動弁11を操作してパッケージ1内の温度を機器の凍結を防止できる任意温度に調整することができる。
On the other hand, the cooling water recovered in the battery cooling system heat
また、上記燃料電池発電装置において、水回収用凝縮器34を図1の熱交換器2とし、水回収用凝縮器34から排ガス凝縮系往路配管47を通ってパッケージ外の冷却器へ導かれる冷却水の熱をパッケージ1内の機器の凍結防止用に利用するように構成しても良い。
Further, in the fuel cell power generator, the
この場合、図1の熱交換器2に水回収用凝縮器34が相当し、図1の往路側配管9aに排ガス凝縮系往路配管47が相当し、図1の復路側配管9bに排ガス凝縮系復路配管46が相当する。パッケージ外に引き出した排ガス凝縮系往路配管47に分岐配管10の一端を連結すると共に、パッケージ外に引き出した排ガス凝縮系復路配管46に分岐配管10の他端を連結する。
In this case, the
燃料電池発電装置の運転中は、水回収用凝縮器34に対して燃焼排ガス系33及び空気排出系37から水蒸気を含んだ排ガスが供給されると共に、水蒸気分離器29からも排ガスが供給される。排ガス凝縮系往路配管47からタンク45内に供給される冷却水で排ガスが冷却されて排ガス中の水蒸気が凝縮される。排ガス中の水蒸気が凝縮して生成された回収水は排ガスの熱エネルギーにより水温が上昇している。このように水回収用凝縮器34において排ガスから熱回収して温度が高くなった冷却水は回収水循環ポンプ48により排ガス凝縮系往路配管47を通ってパッケージ外へ取り出される。排ガス凝縮系往路配管47により冷却器7へと送られた凝縮水は、約40℃に冷却された後、排ガス凝縮系復路配管46から分岐配管10に流入する。この結果、分岐配管10からの放熱でパッケージ床面1aが暖められ、パッケージ1に収納されている機器が凍結するのを防止することができる。手動弁11を操作して弁開度を大きくすると、排ガス凝縮系往路配管47から分岐配管10に流入する温度の高い冷却水量が多くなり、パッケージ床面1aに単位時間当たりに放出される熱エネルギーが大きくなる。また、手動弁11を操作して弁開度を小さくすると、排ガス凝縮系往路配管47から分岐配管10に流入する冷却水量が少なくなり、パッケージ床面1aに単位時間当たりに放出される熱エネルギーが小さくなる。このように、手動弁11を操作してパッケージ1内の温度を機器の凍結を防止できる任意温度に調整することができる。
During operation of the fuel cell power generator, exhaust gas containing water vapor is supplied from the combustion
以上のように、本実施の形態によれば、電池冷却系復路側配管41を流れる冷却水(高温水)の熱をパッケージ1内の機器の凍結防止用に利用することができ、燃料電池発電装置の排熱処理において廃棄していた冷却水の熱エネルギーを燃料電池発電装置の凍結防止用に利用することができ、無駄な電力を消費することなくエネルギーを有効活用することができる。
As described above, according to the present embodiment, the heat of the cooling water (high-temperature water) flowing through the battery cooling system return-
また、本実施の形態によれば、排ガス凝縮系復路配管46を流れる冷却水(低温水)の熱をパッケージ1内の機器の凍結防止用に利用することができ、無駄な電力を消費することなくエネルギーを有効活用して機器の凍結防止を図ることができる。
Further, according to the present embodiment, the heat of the cooling water (low temperature water) flowing through the exhaust gas condensing
なお、パッケージ床面1aに、電池冷却系熱回収用熱交換器40で熱交換して熱回収した冷却水が導入される分岐配管と、水回収用凝縮器34で熱交換して熱回収した冷却水が導入される分岐配管との2系統を敷設しても良いし、いずれか一方の系統だけを設け得ても同様の作用効果を期待できる。
The
上記および図1に示す実施の形態では、冷却器7で冷却された後の冷却水が復路側配管9bから分岐配管10を往路側配管9aへと流れる構成となっているが、復路側配管9bと分岐配管10との接続部をポンプ5の上流側に設けて、電池冷却系熱回収用熱交換器40または水回収用凝縮器34にて熱回収した後の冷却水が往路側配管9aから分岐配管10に導入されて復路側配管9b方向に流れる構成としてもよく、この場合は熱交換器2により昇温されより高温となった冷却水を凍結防止に利用することができる。
In the embodiment described above and shown in FIG. 1, the cooling water after being cooled by the cooler 7 is configured to flow from the return-
(第2の実施の形態)
図5は本発明の第2の実施の形態に係る燃料電池発電装置の概略的な構成図である。前述した第1の実施の形態の燃料電池発電装置と同一部分には同一符号を付して説明の重複を避ける。図4に示す電池冷却系熱回収用熱交換器40及び又は水回収用凝縮器34(排ガス熱回収用熱交換器)が熱交換器2となる。
(Second Embodiment)
FIG. 5 is a schematic configuration diagram of a fuel cell power generator according to a second embodiment of the present invention. The same parts as those of the fuel cell power generator of the first embodiment described above are denoted by the same reference numerals to avoid duplication of explanation. The battery cooling system heat
本実施の形態の燃料電池発電装置は、パッケージ床面1aに配置した分岐配管10に放熱器60を備えている。図6は放熱器60の概略的な斜視図、図7は放熱器60の断面図をそれぞれ示している。放熱器60はパッケージ床面1aに沿って配列した放熱フィン61の一部をパッケージ床面1aからパッケージ内に露出させている。また、パッケージ床面1aからパッケージ外側に出ている各放熱フィン61に対して分岐配管10を貫通させて分岐配管10の熱が放熱フィン61に直接伝わるように構成している。さらに、本実施の形態ではパッケージ外に出ている放熱フィン61及び分岐配管10を断熱材62で覆うことにより熱が外部に逃げないようにしている。その他の構成は第1の実施の形態と同様である。
The fuel cell power generator according to the present embodiment includes a radiator 60 in the
以上のように構成された本実施の形態では、パッケージ内に収納された熱交換器2で電池冷却系の冷却水から熱回収し又は排ガスから熱回収した冷却水が往路側配管9aから冷却器7に送られて所定温度(例えば40℃又は80℃)まで冷却される。冷却器7から排出される冷却水はポンプ5で熱交換器2側へ送出され、その一部が復路側配管9bから分岐配管10を通って放熱器60に供給される。放熱器60ではパッケージ床面1a(パッケージ外側)において分岐配管10と接している放熱フィン61に熱が伝わり、パッケージ1内に露出している放熱フィン61の一部からパッケージ1内に熱が放出される。
In the present embodiment configured as described above, the heat exchanger 2 housed in the package recovers heat from the cooling water of the battery cooling system or the heat recovered from the exhaust gas from the
このように、パッケージ床面1a(パッケージ外側)において分岐配管10から放熱フィン61に熱を直接伝達し、さらにパッケージ1内に露出した放熱フィン61の端まで放熱フィン61自体を熱が伝達してパッケージ1内で放熱するので、効率的に熱を放出することができる。
In this way, heat is directly transmitted from the
(第3の実施の形態)
図8は本発明の第3の実施の形態に係る燃料電池発電装置の概略的な構成図である。前述した第1及び第2の実施の形態の燃料電池発電装置と同一部分には同一符号を付して説明の重複を避ける。
(Third embodiment)
FIG. 8 is a schematic configuration diagram of a fuel cell power generator according to a third embodiment of the present invention. The same parts as those of the fuel cell power generators of the first and second embodiments described above are denoted by the same reference numerals to avoid duplication of explanation.
本実施の形態の燃料電池発電装置は、往路側配管9aと復路側配管9bとの間に配設した分岐配管10であって、放熱器60と往路側配管9aとの間に調整弁62を設ける一方、パッケージ1内に温度センサー63を設置している。温度センサー63で検出されるパッケージ内温度を調整弁62へ入力し、パッケージ内温度が目標温度になるように調整弁62の弁開度を自動的に制御するように構成している。
The fuel cell power generator according to the present embodiment is a
このように、温度センサー63でパッケージ内温度を検出して調整弁62へフィードバックし、パッケージ内温度が目標温度になるように調整弁62で冷却水流量を自動的に調節するので、作業員が冷却水流量を手動操作することなく、季節変動や気温変化に対して自動的に対応することができる。 In this way, the temperature sensor 63 detects the temperature in the package and feeds it back to the regulating valve 62, and the coolant flow rate is automatically adjusted by the regulating valve 62 so that the package temperature becomes the target temperature. Without manually operating the coolant flow rate, it is possible to automatically respond to seasonal variations and temperature changes.
以上の説明では、分岐配管10をパッケージ1の床面1aに敷設しているが、パッケージ1の壁面に分岐配管10を設けるようにしても同様の作用効果を奏することができる。また、パッケージ1の床面1aと壁面の双方に分岐配管10を設けることにより、どちらか一方に設ける場合に比べて加熱効果をより高めることができる。また、分岐配管10への冷却水通流方向は復路側配管9bから往路側配管9aに向けた方向に限定されるものではなく、その逆方向に設計することも可能である。
In the above description, the
本発明は、発電運転中にパッケージ内に収納された機器が凍結する可能性のある燃料電池発電装置に適用可能である。 The present invention is applicable to a fuel cell power generation apparatus in which a device housed in a package may freeze during power generation operation.
1…パッケージ、2…熱交換器、3…スペースヒータ、4…温度センサー、5…ポンプ、6…制御弁、7…冷却器、8…冷却水温度検出器、9…冷却水循環系、9a…往路側配管、9b…復路側配管、10…分岐配管、21…燃料電池本体、22…燃料極、23…空気極、24…冷却板、25…燃料改質器、26…CO変成器、27…燃焼用空気ブロア、28…原燃料供給系、29…水蒸気分離器、30…水蒸気供給系、31…改質ガス供給系、32…オフガス供給系、33…燃焼排ガス系、34…水回収用凝縮器、35…反応用空気ブロア、36…空気供給系、37…空気排出系、38…冷却水循環系、39…電池冷却水循環ポンプ、40…電池冷却系熱回収用熱交換器、41…電池冷却系復路側配管、42…電池冷却系往路側配管、43…エゼクタ、44…脱硫反応器、45…タンク、46…排ガス凝縮系復路配管、47…排ガス凝縮系往路配管、48…回収水循環ポンプ、50…熱交換器、51…回収水ポンプ、52…熱交換器、53…水処理装置、54…冷水ポンプ、55…リザーブタンク、56…インバータ装置、60…放熱器、61…放熱フィン、62…調整弁、63…温度センサー
DESCRIPTION OF
Claims (4)
前記冷却水の一部を前記冷却水配管から前記パッケージの床面または壁面に隣接して設けた配管内へと分流させた後、前記冷却水配管に還流させる分岐配管を設けたことを特徴とする燃料電池発電装置。 Fuel reforming equipment for steam reforming fuel gas, a fuel cell body that generates electricity and thermal energy based on an electrochemical reaction between steam reformed fuel gas and air, and heat generated in the apparatus A heat exchanger that exchanges heat and discharges it to the outside is housed in the package, and cooling water is supplied to the heat exchanger from outside the package, and the cooling water recovered in the heat exchanger is discharged to the outside of the package. A fuel cell power generator comprising a cooling water pipe,
A branch pipe is provided that divides a part of the cooling water from the cooling water pipe into a pipe provided adjacent to the floor or wall surface of the package and then returns to the cooling water pipe. Fuel cell power generator.
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