JP2010021061A - Fuel cell power generation system - Google Patents
Fuel cell power generation system Download PDFInfo
- Publication number
- JP2010021061A JP2010021061A JP2008181417A JP2008181417A JP2010021061A JP 2010021061 A JP2010021061 A JP 2010021061A JP 2008181417 A JP2008181417 A JP 2008181417A JP 2008181417 A JP2008181417 A JP 2008181417A JP 2010021061 A JP2010021061 A JP 2010021061A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- fuel cell
- power generation
- heat
- cell power
- enclosure panel
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Withdrawn
Links
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/30—Hydrogen technology
- Y02E60/50—Fuel cells
Landscapes
- Fuel Cell (AREA)
Abstract
Description
本発明は、燃料電池発電システムに関する。 The present invention relates to a fuel cell power generation system.
燃料電池発電システムは、燃料である水素と酸化剤である酸素とを反応させ、直接電気を取り出すシステムである。このため、燃料電池発電システムは、高い効率で電気エネルギーを取り出すことができる。また、騒音が小さく、また、有害な排気ガスを出さないため、環境性に優れた特徴を有する。都市ガス、LPガスおよび灯油などの炭化水素系燃料は、既に燃料供給基盤が整っているため、このような炭化水素系燃料から水蒸気との改質反応により得られる水素で発電を行う燃料電池発電システムを中心に、開発が進められている。 The fuel cell power generation system is a system in which hydrogen, which is a fuel, and oxygen, which is an oxidant, react to directly extract electricity. For this reason, the fuel cell power generation system can extract electric energy with high efficiency. In addition, since the noise is low and no harmful exhaust gas is emitted, it has excellent environmental characteristics. Since hydrocarbon fuels such as city gas, LP gas, and kerosene already have a fuel supply base, fuel cell power generation that generates power from hydrogen obtained from the reforming reaction with steam from such hydrocarbon fuels Development is progressing mainly in the system.
家庭用あるいは小規模事業用向けの比較的小型の燃料電池発電システムは、発電電力および発電に伴う排熱を供給するコージェネレーションシステムとして使用される場合がある。排熱の回収には、水を循環させる場合が多い。 A relatively small fuel cell power generation system for home use or small business use may be used as a cogeneration system that supplies generated power and exhaust heat generated by power generation. Water is often circulated for the recovery of waste heat.
コージェネレーションシステムとしての優位性をより良く発揮するためには、給湯、床暖房などに、排熱をより多く使用することが効果的である。そのため、特に冬季に多くの排熱利用が見込まれる寒冷地への燃料電池発電システムの設置は、高い総合効率での運転が期待でき、燃料電池発電システムが本格的に実用化されるころには多くの需要が見込まれる。 In order to demonstrate the superiority as a cogeneration system, it is effective to use more exhaust heat for hot water supply, floor heating, and the like. For this reason, the installation of fuel cell power generation systems in cold regions where a large amount of waste heat is expected to be used, especially in winter, can be expected to operate with high overall efficiency. Many demands are expected.
燃料電池発電システムの寒冷地への設置にあたっては、内部機器が氷点下においても機器を損傷せずに発電のための待機運転を行えるようにするとともに、安定した発電運転を行えるようにする必要がある。寒冷地に燃料電池発電システムを設置する場合、燃料電池本体の冷却系統では水を循環させる方法がある(たとえば特許文献1参照)。
燃料電池発電システムは、信頼性の向上および低コスト化を図るために、できるだけ簡素な構成であることが求められる。しかし、発電に用いる水素を炭化水素系燃料から水蒸気との改質反応により得る燃料電池発電システムでは、改質装置に水を供給する必要がある。改質装置へ供給する水は、改質のためには循環させる必要がないが、循環によって凍結を防止しようとすると、改質装置をバイパスして水を戻す系統を追加せざるを得ない。このため、低コストを実現するための簡素化が困難である。 The fuel cell power generation system is required to be as simple as possible in order to improve reliability and reduce costs. However, in a fuel cell power generation system in which hydrogen used for power generation is obtained from a hydrocarbon fuel by a reforming reaction with steam, it is necessary to supply water to the reformer. The water supplied to the reformer does not need to be circulated for reforming, but if it is intended to prevent freezing by circulation, a system for bypassing the reformer and returning the water must be added. For this reason, simplification for realizing low cost is difficult.
また、冷却水を循環運転することにより、発電停止中でも冷却水の凍結を防ぐことは可能であるが、制御装置や電力変換装置の結露を防止することはできない。さらに、凍結を防止しなければならない冷却水系統は複数あるため、制御が複雑となることによる信頼性が低下する場合がある。 Further, by circulating the cooling water, it is possible to prevent the cooling water from freezing even when the power generation is stopped, but it is not possible to prevent condensation of the control device and the power conversion device. Furthermore, since there are a plurality of cooling water systems that must be prevented from freezing, reliability may be reduced due to complicated control.
そこで、本発明は、簡単な構成で、燃料電池発電システムに用いられる水の凍結を抑制することを目的とする。 Therefore, an object of the present invention is to suppress freezing of water used in a fuel cell power generation system with a simple configuration.
上述の目的を達成するため、本発明は、燃料電池発電システムにおいて、エンクロージャパネルと、前記エンクロージャパネルに収納された燃料電池発電装置と、前記燃料電池発電装置から排出される排熱を回収して蓄熱媒体に蓄える蓄熱装置と、前記エンクロージャパネルの内部のエンクロージャパネル内部温度を測定する温度センサと、前記蓄熱媒体に蓄えられた熱を前記エンクロージャパネルの内部に放熱可能な放熱装置と、前記エンクロージャパネル内部温度に基づいて前記放熱装置を制御する制御装置と、を有することを特徴とする。 In order to achieve the above-described object, the present invention provides a fuel cell power generation system that recovers exhaust heat exhausted from an enclosure panel, a fuel cell power generation device housed in the enclosure panel, and the fuel cell power generation device. A heat storage device for storing heat in a heat storage medium, a temperature sensor for measuring an internal temperature of the enclosure panel inside the enclosure panel, a heat dissipation device capable of dissipating heat stored in the heat storage medium to the inside of the enclosure panel, and the enclosure panel And a control device that controls the heat dissipation device based on an internal temperature.
本発明によれば、簡単な構成で、燃料電池発電システムに用いられる水の凍結を抑制することができる。 According to the present invention, freezing of water used in a fuel cell power generation system can be suppressed with a simple configuration.
本発明に係る燃料電池発電システムの実施の形態を、図面を参照して説明する。なお、同一または類似の構成には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。 An embodiment of a fuel cell power generation system according to the present invention will be described with reference to the drawings. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the same or similar structure, and the overlapping description is abbreviate | omitted.
[第1の実施の形態]
図1は、本発明に係る燃料電池発電システムの第1の実施の形態におけるブロック図である。
[First Embodiment]
FIG. 1 is a block diagram of a fuel cell power generation system according to a first embodiment of the present invention.
本実施の形態の燃料電池発電システムは、燃料電池発電装置と、貯湯槽11、凍結防止装置およびエンクロージャパネル1を備えている。燃料電池発電装置は、改質装置6、改質水ポンプ7、燃料電池4、電力変換装置3、冷却水系統、排熱回収系統および回収ヒータ14を備えている。排熱回収系統は、温水ポンプ12および2台の熱交換器31,32を備えている。貯湯槽11は、タンク19、ボイラ16、床暖房ヒータバルブ23および給湯バルブ17を備えている。電力変換装置3は、燃料電池4に接続されている。
The fuel cell power generation system of this embodiment includes a fuel cell power generation device, a hot water storage tank 11, a freeze prevention device, and an
凍結防止装置は、床暖房ヒータ15、床暖房ヒータポンプ22、温度計21および制御装置2を備えている。床暖房ヒータ15の内部には、床暖房ヒータ配管25が引き回されている。
The freeze prevention device includes a
燃料電池4、改質装置6、改質水ポンプ7、冷却水系統、排熱回収系統、回収ヒータ14、電力変換装置3および凍結防止装置は、エンクロージャパネル1に収納されて、パッケージ構造をなしている。貯湯槽11は、エンクロージャパネル1とは独立して設けられる。
The
改質装置6は、供給される燃料と、改質水ポンプ7によって供給される水タンク8の水とを用いて水蒸気改質反応によって水素リッチガスを生成する。生成された水素リッチガスは、燃料電池4に供給される。
The
燃料電池4は、カソード、アノードおよび電解質膜を備えた単位セルを積層したものである。電解質膜は、カソードとアノードによって挟まれている。また、燃料電池4には、たとえば単位セルの間に設けられたセパレータに冷却水流路が形成されている。
The
燃料電池4は、カソードに供給される空気およびアノードに供給される水素を用いて発電する。燃料電池4が発電した直流電流は、電力変換装置3によって交流電流に変換される。
The
冷却水系統では、水タンク8に貯えられた水18を冷却水として、燃料電池4の冷却材流路を通って、冷却水ポンプ5で循環させる。さらに、水タンク8に貯えられた水は、純水ポンプ10によって純水装置9に送られる。純水装置9は、供給された水を要求される低い電気伝導度にし、かつ、金属イオンなどの溶出成分を取り除くように水処理を施す。純水装置9によって水処理が施された水は、再び水タンク8に送られる。
In the cooling water system,
排熱回収系統は、貯湯槽11に貯えられた水を、温水ポンプ12によってエンクロージャパネル1の内部に導いて、熱交換器31,32によって燃料電池発電システムの排熱を回収して貯湯槽11に貯える系統である。つまり、排熱回収系統および貯湯槽11は、燃料電池発電装置から排出される排熱を回収して、蓄熱媒体に蓄える蓄熱装置である。排熱回収系統の熱交換器31,32は、冷却水系統と熱交換する熱交換器31と、改質装置6で発生した熱を回収する熱交換器32を含む。なお、これら以外の場所で排熱を回収してもよい。
The exhaust heat recovery system guides the water stored in the hot water storage tank 11 to the inside of the
貯湯槽11は、給水バルブ20を介して外部から水を供給されてタンク19に貯える。タンク19に貯えられた水は、排熱回収系統によって加熱される。また、タンク19に貯えられた水は、給湯バルブ17を介して外部に供給され、給湯や暖房などに利用される。外部への供給に際して、タンク19に貯えられた水の温度が低い場合には、ボイラ16によって加熱される。また、タンク19に貯えられた水は、床暖房ヒータバルブ23を介して床暖房ヒータ15にも供給される。
The hot water tank 11 is supplied with water from the outside via the
また、燃料電池4が発電した電力のうち、外部で消費されない分は、回収ヒータ14によって消費される。回収ヒータ14は、この余剰電力を用いて排熱回収系統に流れる水を加熱する。
Further, of the power generated by the
凍結防止装置の温度計21は、エンクロージャパネル1の内部に設けられている。温度計21は、エンクロージャパネル1の内部の温度を測定する。温度計21が測定した温度が凍結あるいは結露を生じるおそれのある所定の温度以下になった場合に、制御装置2は、床暖房ヒータポンプ22を起動して、床暖房ヒータ15の内部の床暖房ヒータ配管25に、タンク19に蓄えられた温水を流す。この際、制御装置2は、必要に応じて、床暖房ヒータバルブ23を操作してもよい。
The
これにより、貯湯槽11に蓄えられた熱をエンクロージャパネル1の内部で放熱する。この放熱によってエンクロージャパネル1の内部の温度は上昇し、エンクロージャパネル1の内部の機器の凍結および結露を抑制する。
As a result, the heat stored in the hot water tank 11 is dissipated inside the
つまり、床暖房ヒータ15、床暖房ヒータポンプ22および床暖房ヒータバルブ23は、貯湯槽11に蓄えられた熱をエンクロージャの内部に放熱可能な放熱装置であり、この放熱装置は、エンクロージャパネル内部の温度に基づいて制御装置2によって制御される。
That is, the
改質装置6に改質水を供給する系統は、循環系統をなしていない。このため、燃料電池4で発電していない状態では、改質装置6に改質水を供給する系統に存在する水は停止した状態となる。しかし、本実施の形態の燃料電池発電システムでは、エンクロージャパネル1の内部全体を凍結あるいは結露のおそれのある所定の温度以下にならないようにすることができる。このため、循環系統をなしていない改質装置6に改質水を供給する系統であっても、循環運転をするために改質装置6をバイパスして水タンク8に改質水を戻す系統を追加することなく、燃料電池発電システムに用いられる水の凍結を抑制することができる。よって、安定した運転が実現できる。
The system that supplies the reforming water to the
また、凍結を防止するために冷却水を循環させるシステムの場合、凍結を防止しなければならない冷却水系統が複数あると、制御が複雑となる。しかし、本実施の形態では、エンクロージャパネル1の内部全体を加熱するため、簡単な構成によって凍結を抑制することができる。
Further, in the case of a system in which cooling water is circulated to prevent freezing, the control becomes complicated if there are a plurality of cooling water systems that must be prevented from freezing. However, in the present embodiment, since the entire interior of the
さらに、貯湯槽11には、給湯温度を所定の温度以上に保つために、ボイラ16を設ける必要がある。そこで、床暖房ヒータ15に供給される水の温度が低い場合には、制御装置2はボイラ16を起動して、水の温度を上げるようにしてもよい。このようにすると、追加の機器を設けることなく、床暖房ヒータ15に供給される水の温度を所定の温度以上に保つことができる。
Furthermore, the hot water tank 11 needs to be provided with a
また、エンクロージャパネル1の内部全体を凍結あるいは結露のおそれのある所定の温度以下にならないようにすることができため、電力変換装置3などの電気部品に凍結および結露が生じることを抑制することができる。
In addition, since the entire interior of the
制御装置2が床暖房ヒータ15などで放熱を開始させるしきい温度は、一定の値であってもよいが、たとえば温度変化が急激な場合には、そのしきい温度を高くしてもよい。この場合、床暖房ヒータ15によるエンクロージャパネル1の内部の昇温速度が比較的小さい場合であっても、急激な外気温の変化などによるエンクロージャパネル1の内部の温度の急激な変化に対応して、エンクロージャパネル1の内部を所定の温度以上に保つことができる。
The threshold temperature at which the
さらに、エンクロージャパネル1の内部に、湿度計を設けて、温度および湿度によって放熱装置を制御してもよい。これにより、結露の発生をより抑制することができるようになる。また、ここでは、蓄熱装置として、給湯に用いる貯湯槽11を例として説明したが、暖房系統に用いられるものなどであってもよい。
Further, a hygrometer may be provided inside the
また、放熱装置は、床暖房ヒータ15以外であってもよい。たとえば、電力変換装置3、燃料電池4などの凍結・結露を抑制する必要がある機器の近傍に引き回しされ、タンク19の水が流れる配管であってもよい。さらに、このような放熱装置を組み合わせて用いてもよい。
The heat radiating device may be other than the
[第2の実施の形態]
図2は、本発明に係る燃料電池発電システムの第2の実施の形態におけるブロック図である。
[Second Embodiment]
FIG. 2 is a block diagram of a fuel cell power generation system according to a second embodiment of the present invention.
本実施の形態の燃料電池発電システムは、床暖房ヒータ15を排熱回収系統の途中に設けた点が第1の実施の形態と異なる。本実施の形態で、床暖房ヒータ15は、回収ヒータ14の下流側で排熱回収系統に挿入されている。これに伴い、床暖房ヒータポンプ22(図1参照)および床暖房ヒータバルブ23(図1参照)は不要となる。床暖房ヒータ15に流れる水は、温水ポンプ12によって駆動される。
The fuel cell power generation system according to the present embodiment is different from the first embodiment in that the
制御装置2は、温水ポンプ12を制御することにより、床暖房ヒータ15への水の流れを制御する。つまり、温度計21が測定した温度が凍結あるいは結露を生じるおそれのある所定の温度以下になった場合に、制御装置2は、温水ポンプ12を起動して、床暖房ヒータ15の内部の床暖房ヒータ配管25に、タンク19に蓄えられた温水を流す。
The
このような燃料電池発電システムであっても、第1の実施の形態と同様に、凍結を抑制することができる。また、本実施の形態では、第1の実施の形態に比べて、ポンプおよびバルブの数を少なくすることができる。 Even in such a fuel cell power generation system, freezing can be suppressed as in the first embodiment. In the present embodiment, the number of pumps and valves can be reduced as compared with the first embodiment.
また、排熱回収系統において、回収ヒータ14の下流側に床暖房ヒータ15をバイパスさせる弁を設けてもよい。この弁を制御装置2で制御することにより、凍結・結露のおそれがない場合には、床暖房ヒータ15に排熱を回収した水が流れなくし、エンクロージャパネル1の内部の不要な加熱を抑制することができる。
In the exhaust heat recovery system, a valve that bypasses the
[他の実施の形態]
上述の各実施の形態は単なる例示であり、本発明はこれらに限定されない。また、各実施の形態の特徴を組み合わせて実施してもよい。
[Other embodiments]
The above-described embodiments are merely examples, and the present invention is not limited to these. Moreover, you may implement combining the characteristic of each embodiment.
1…エンクロージャパネル、2…制御装置、3…電力変換装置、4…燃料電池、5…冷却水ポンプ、6…改質装置、7…改質水ポンプ、8…水タンク、9…純水装置、10…純水ポンプ、11…貯湯槽、12…温水ポンプ、14…回収ヒータ、15…床暖房ヒータ、16…ボイラ、17…給湯バルブ、18…水、19…タンク、20…給水バルブ、21…温度計、22…床暖房ヒータポンプ、23…床暖房ヒータバルブ、25…床暖房ヒータ配管、31…熱交換器、32…熱交換器
DESCRIPTION OF
Claims (8)
前記エンクロージャパネルに収納された燃料電池発電装置と、
前記燃料電池発電装置から排出される排熱を回収して蓄熱媒体に蓄える蓄熱装置と、
前記エンクロージャパネルの内部のエンクロージャパネル内部温度を測定する温度計と、
前記蓄熱媒体に蓄えられた熱を前記エンクロージャパネルの内部に放熱可能な放熱装置と、
前記エンクロージャパネル内部温度に基づいて前記放熱装置を制御する制御装置と、
を有することを特徴とする燃料電池発電システム。 An enclosure panel;
A fuel cell power generator housed in the enclosure panel;
A heat storage device for recovering exhaust heat discharged from the fuel cell power generation device and storing it in a heat storage medium;
A thermometer for measuring the temperature inside the enclosure panel inside the enclosure panel;
A heat dissipating device capable of dissipating heat stored in the heat storage medium into the enclosure panel;
A control device for controlling the heat dissipation device based on the internal temperature of the enclosure panel;
A fuel cell power generation system comprising:
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2008181417A JP2010021061A (en) | 2008-07-11 | 2008-07-11 | Fuel cell power generation system |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2008181417A JP2010021061A (en) | 2008-07-11 | 2008-07-11 | Fuel cell power generation system |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2010021061A true JP2010021061A (en) | 2010-01-28 |
Family
ID=41705740
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2008181417A Withdrawn JP2010021061A (en) | 2008-07-11 | 2008-07-11 | Fuel cell power generation system |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2010021061A (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2011258496A (en) * | 2010-06-11 | 2011-12-22 | Toshiba Corp | Fuel cell system |
JP2012205721A (en) * | 2011-03-29 | 2012-10-25 | Nidek Co Ltd | Ophthalmologic measuring apparatus |
-
2008
- 2008-07-11 JP JP2008181417A patent/JP2010021061A/en not_active Withdrawn
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2011258496A (en) * | 2010-06-11 | 2011-12-22 | Toshiba Corp | Fuel cell system |
JP2012205721A (en) * | 2011-03-29 | 2012-10-25 | Nidek Co Ltd | Ophthalmologic measuring apparatus |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP6208520B2 (en) | Cogeneration system | |
US20150053491A1 (en) | Thermal management system for fuel cell, fuel cell system and vehicle equipped with fuel cell system | |
JP2015002093A (en) | Fuel cell system | |
JP2015022864A (en) | Fuel cell system | |
JP2009036473A (en) | Fuel cell system | |
JP2012154554A (en) | Cogeneration system | |
JP2009543302A (en) | Fuel cell system and method for managing the temperature of a fuel cell system | |
JP2016515190A (en) | Heating equipment and method of operating heating equipment | |
JP4649090B2 (en) | Fuel cell power generation system | |
KR101078964B1 (en) | fuel cell system | |
JP2014182923A (en) | Fuel cell system and operation method thereof | |
JP2010021061A (en) | Fuel cell power generation system | |
KR101675204B1 (en) | Fuel cell system | |
JP2009508308A (en) | Passive recirculation of coolant in fuel cells. | |
JP6229484B2 (en) | Cogeneration system | |
JP2008282572A (en) | Fuel cell system | |
KR102432355B1 (en) | High temperature fuel cell system and control method | |
JP5277573B2 (en) | Fuel cell power generator | |
JP5873962B2 (en) | Power generation system | |
JP2018080858A (en) | Co-generation system | |
JP2013057435A (en) | Heat supply system | |
JP2012221723A (en) | Fuel cell system | |
JP4872390B2 (en) | Fuel cell system | |
JP2016110723A (en) | Fuel battery cogeneration system | |
JP2009170111A (en) | Fuel-cell power generation system |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
RD04 | Notification of resignation of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7424 Effective date: 20110425 |
|
A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20111004 |