JP2010153147A - Exhaust-heat recovery device, and fuel cell system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、排熱回収装置および燃料電池システムに関する。 The present invention relates to an exhaust heat recovery apparatus and a fuel cell system.
排熱回収装置および燃料電池システムの一形式として、特許文献1に示されているものが知られている。特許文献1の図1に示されているように、排熱回収装置および燃料電池システムは、貯湯水を貯湯可能な貯湯槽20と、貯湯槽20に連通され貯湯水が循環する貯湯水循環ライン(共用経路26、熱回収往路128a、熱回収復路128b、第2温水経路43、及び第1温水経路42)と、燃料電池114と熱交換する熱媒(発電熱を回収する)が循環する発電熱媒循環経路124と、前記貯湯水循環ラインを循環する貯湯水と発電熱媒循環経路124を循環する熱媒とが熱交換する熱交換器118と、発電熱媒循環経路124に設けられ熱媒を循環させる熱媒ポンプ127と、熱媒三方弁122の出口122cに一端が接続され燃料電池114に他端が接続された経路130と、熱媒三方弁122の出口122bに一端が接続され他端が経路130に接続された経路129と、経路129の途中に設けられた熱媒放熱器120と、熱媒放熱器120に隣接して設けられた熱媒冷却ファン119と、発電熱媒循環経路124の燃料電池114より下流側に設けられた熱媒温度センサ117と、を有している。
As one type of the exhaust heat recovery device and the fuel cell system, the one shown in
この排熱回収装置および燃料電池システムにおいては、熱媒温度センサ117が検出する熱媒温度が高くなりすぎると、発電熱の回収が不十分となってしまうため、熱媒放熱器120による放熱を行う。熱媒三方弁122の入口122aと出口122bが連通され、同時に熱媒冷却ファン119が運転される。熱媒三方弁122の入口122aと出口122bが連通されると、熱媒は経路129に流入する。経路129へ流入した熱媒は熱媒放熱器120を通過し、熱媒冷却ファン119から吹付けられる空気によって放熱する。熱媒温度センサ117で検出される熱媒温度が低下すると、熱媒三方弁122の入口122aと出口122cが再び連通される。このような熱媒三方弁122の切替えが繰返されることにより、熱媒の温度は、所定範囲内に維持されるようになっている。
上述した特許文献1に記載の排熱回収装置および燃料電池システムにおいては、熱媒の熱交換器入口温度を熱媒温度センサ117で検出し、センサ検出値により三方弁122を切り換え、流路を経路129か経路130に切り換えている。センサ検出値が判定閾値より高い場合は熱媒冷却ファン119を使って熱媒の温度を下げている。センサ検出値が判定閾値より低い場合は熱媒冷却ファン119で冷やす流路129を通さないで流路130を通すようにしている。この方法で、熱交換器入口の温度を制御し熱回収の高効率を図っている。しかし、熱媒冷却ファン119を使って冷やすために放熱が生じ、熱回収の高効率が十分に達成できないという問題があった。また、冷却用(放熱用)の流路を別途設けているので、その流路を構成するための余分なコスト、スペースがかかるという問題があった。
In the exhaust heat recovery apparatus and the fuel cell system described in
本発明は、上述した問題を解消するためになされたもので、排熱回収装置および燃料電池システムにおいて、装置(システム)内で生じた排熱を貯湯水に回収するにあたって、低コスト・省スペース化を図りつつ熱回収のさらなる高効率化を達成することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described problems. In the exhaust heat recovery apparatus and the fuel cell system, when recovering the exhaust heat generated in the apparatus (system) into the hot water, low cost and space saving. It aims at achieving further high efficiency of heat recovery, aiming at improvement.
上記の課題を解決するため、請求項1に係る排熱回収装置の発明の構成上の特徴は、貯湯水を貯湯可能な貯湯槽と、貯湯槽に連通され貯湯水が循環する貯湯水循環ラインと、発電装置の排熱を回収した第1熱媒体が循環する第1熱媒体循環ラインと、貯湯水循環ラインを循環する貯湯水と第1熱媒体循環ラインを循環する第1熱媒体とが熱交換する第1熱交換器と、第1熱媒体循環ライン上に設けられ第1熱媒体を循環させる第1熱媒体循環手段と、第1熱媒体循環ラインを流通する第1熱媒体の第1熱交換器の入口温度が目標温度となるように第1熱媒体循環手段を制御することにより第1熱媒体の流量を調整する流量調整手段と、を備えたことである。
In order to solve the above problems, the structural features of the invention of the exhaust heat recovery apparatus according to
また請求項2に係る排熱回収装置の発明の構成上の特徴は、請求項1において、流量調整手段は、第1熱媒体循環ラインを流通する第1熱媒体の第1熱交換器の入口温度の目標温度と、第1熱媒体の第1熱交換器の入口温度の実測温度と、からフィードバック制御を行って第1熱媒体循環手段を制御することにより第1熱媒体の流量を調整することである。
The exhaust heat recovery apparatus according to
また請求項3に係る排熱回収装置の発明の構成上の特徴は、請求項1または請求項2において、流量調整手段は、貯湯槽から第1熱交換器に流入する貯湯水の温度に関する情報も考慮して、第1熱媒体循環手段を制御することにより第1熱媒体の流量を調整することである。
Further, in the configuration of the invention of the exhaust heat recovery apparatus according to
また請求項4に係る排熱回収装置の発明の構成上の特徴は、発電装置は、改質器で改質された改質ガスをアノードガスとして使用する燃料電池を備え、第1熱媒体は改質器の排熱を回収しており、流量調整手段は、改質器で改質された改質ガスをアノードガスとして使用する燃料電池の発電負荷に関する情報も考慮して、第1熱媒体循環手段を制御することにより第1熱媒体の流量を調整することである。 According to a fourth aspect of the present invention, there is provided an exhaust heat recovery apparatus comprising a fuel cell that uses a reformed gas reformed by a reformer as an anode gas. The exhaust heat of the reformer is recovered, and the flow rate adjusting means takes into account information relating to the power generation load of the fuel cell that uses the reformed gas reformed by the reformer as the anode gas. The flow rate of the first heat medium is adjusted by controlling the circulation means.
また請求項5に係る排熱回収装置の発明の構成上の特徴は、請求項4において、流量調整手段は、第1熱媒体循環ラインを流通する第1熱媒体の第1熱交換器の入口温度の目標温度と、第1熱媒体の第1熱交換器の入口温度の実測温度とから、第1熱媒体循環手段の制御量をPID制御により演算するPID制御部と、PID制御に使用する比例ゲイン、積分ゲインおよび微分ゲインの少なくとも何れか一つを燃料電池の発電負荷に関する情報によりスケジュールする第1ゲインスケジュール部と、PID制御に使用する比例ゲイン、積分ゲインおよび微分ゲインの少なくとも何れか一つを貯湯槽から第1熱交換器に流入する貯湯水の温度に関する情報によりスケジュールする第2ゲインスケジュール部と、を備えていることである。 The exhaust heat recovery apparatus according to claim 5 is characterized in that the flow rate adjusting means is the inlet of the first heat exchanger of the first heat medium flowing through the first heat medium circulation line. A PID control unit that calculates the control amount of the first heat medium circulating means by PID control from the target temperature of the temperature and the actually measured temperature of the inlet temperature of the first heat exchanger of the first heat medium, and is used for PID control A first gain schedule unit that schedules at least one of a proportional gain, an integral gain, and a differential gain according to information on the power generation load of the fuel cell; and at least one of a proportional gain, an integral gain, and a differential gain used for PID control And a second gain schedule unit that schedules one of the hot water from the hot water storage tank into the first heat exchanger according to information related to the temperature of the hot water.
また請求項6に係る排熱回収装置の発明の構成上の特徴は、請求項4において、流量調整手段は、燃料電池の発電負荷に関する情報を考慮する場合には、燃料電池の発電負荷が変動した際にその影響が第1熱媒体の第1熱交換器の入口温度の変動として現れるむだ時間に相当する、予め設定されている第1の遅れ時間も合わせて考慮し、貯湯槽から第1熱交換器に流入する貯湯水の温度に関する情報を考慮する場合には、該貯湯水の温度が変動した際にその影響が第1熱媒体の第1熱交換器の入口温度の変動として現れるむだ時間に相当する、予め設定されている第2の遅れ時間も合わせて考慮して、第1熱媒体循環手段を制御することにより第1熱媒体の流量を調整することである。
Further, in the configuration of the invention of the exhaust heat recovery apparatus according to claim 6, in
また請求項7に係る排熱回収装置の発明の構成上の特徴は、請求項5において、流量調整手段は、燃料電池の発電負荷に関する情報を入力し、燃料電池の発電負荷が変動した際にその影響が第1熱媒体の第1熱交換器の入口温度の変動として現れるむだ時間に相当する、予め設定されている第1の遅れ時間に基づいて遅延処理を実行する第1遅延処理部と、貯湯槽から第1熱交換器に流入する貯湯水の温度に関する情報を入力し、該貯湯水の温度が変動した際にその影響が第1熱媒体の第1熱交換器の入口温度の変動として現れるむだ時間に相当する、予め設定されている第2の遅れ時間に基づいて遅延処理を実行する第2遅延処理部と、をさらに備えたことである。 According to a seventh aspect of the present invention, there is provided a feature of the exhaust heat recovery apparatus according to the fifth aspect, wherein the flow rate adjusting means inputs information on the power generation load of the fuel cell and the power generation load of the fuel cell fluctuates. A first delay processing unit that executes a delay process based on a preset first delay time, the effect of which corresponds to a dead time that appears as a change in the inlet temperature of the first heat exchanger of the first heat medium; When the information regarding the temperature of the hot water flowing into the first heat exchanger from the hot water tank is input, and the temperature of the hot water varies, the effect is the fluctuation of the inlet temperature of the first heat exchanger of the first heat medium. And a second delay processing unit that executes a delay process based on a preset second delay time corresponding to the dead time that appears as
また請求項8に係る排熱回収装置の発明の構成上の特徴は、請求項4乃至請求項7の何れか一項において、改質器の改質部から燃料電池の燃料極に供給されるアノードガスと第1熱媒体とが熱交換する第3熱交換器、燃料極から改質器のバーナに供給されるアノードオフガスと第1熱媒体とが熱交換する第4熱交換器、バーナから排出される燃焼排ガスと第1熱媒体とが熱交換する第5熱交換器のうちの少なくとも何れか一つによって、改質器の排熱および/または燃料電池の排熱を第1熱媒体に回収することである。 According to an eighth aspect of the present invention, there is provided a structural feature of the exhaust heat recovery apparatus according to any one of the fourth to seventh aspects, wherein the exhaust heat recovery apparatus is supplied from the reforming section of the reformer to the fuel electrode of the fuel cell. From the third heat exchanger for exchanging heat between the anode gas and the first heat medium, from the fourth heat exchanger for exchanging heat between the anode off gas supplied from the fuel electrode to the burner of the reformer and the first heat medium, from the burner The exhaust heat of the reformer and / or the exhaust heat of the fuel cell is converted into the first heat medium by at least one of the fifth heat exchangers that exchange heat between the exhaust gas discharged and the first heat medium. It is to collect.
また請求項9に係る燃料電池システムの発明の構成上の特徴は、請求項1乃至請求項8の何れか一項に記載の排熱回収装置を備えたことである。
A structural feature of the fuel cell system according to claim 9 is that the exhaust heat recovery device according to any one of
上記のように構成した請求項1に係る排熱回収装置の発明においては、流量調整手段が、第1熱媒体循環ラインを流通する第1熱媒体の第1熱交換器の入口温度が目標温度となるように第1熱媒体循環手段を制御することにより第1熱媒体の流量を調整する。すなわち、第1熱媒体循環手段を制御して第1熱媒体の流量を調整するだけで第1熱交換器に流入する第1熱媒体の温度を目標温度とすることができる。したがって、従来のごとく冷却(放熱)用の流路を別途設けなくて第1熱媒体の温度を目標温度とすることができるので、第1熱媒体に回収した熱を従来のように冷却(放熱)用の流路で放熱することなく第1熱交換器において貯湯水に回収することができ、すなわち熱回収効率を低下させることなく熱回収の高効率を達成することができる。これと同時に、冷却(放熱)用の流路を別途設けなくてすむので、低コスト・省スペース化を達成することができる。
In the invention of the exhaust heat recovery apparatus according to
上記のように構成した請求項2に係る排熱回収装置の発明においては、請求項1において、流量調整手段は、第1熱媒体循環ラインを流通する第1熱媒体の第1熱交換器の入口温度の目標温度と、第1熱媒体の第1熱交換器の入口温度の実測温度と、からフィードバック制御を行って第1熱媒体循環手段を制御することにより第1熱媒体の流量を調整する。これにより、簡単な構成により、第1熱媒体循環手段を制御して第1熱媒体の流量を調整するだけで第1熱交換器に流入する第1熱媒体の温度を目標温度とすることができる。
In the invention of the exhaust heat recovery apparatus according to
上記のように構成した請求項3に係る排熱回収装置の発明においては、請求項1または請求項2において、流量調整手段は、貯湯槽から第1熱交換器に流入する貯湯水の温度に関する情報も考慮して、第1熱媒体循環手段を制御することにより第1熱媒体の流量を調整する。これにより、貯湯槽から第1熱交換器に流入する貯湯水の温度が変動した際に、その変動に伴って第1熱交換器で熱交換した後の第1熱媒体の温度が変動しても、貯湯槽から第1熱交換器に流入する貯湯水の温度に関する情報も考慮して、第1熱媒体循環手段を制御して第1熱媒体の流量を調整し第1熱交換器に流入する第1熱媒体の温度を目標温度とすることができる。
In the invention of the exhaust heat recovery apparatus according to
上記のように構成した請求項4に係る排熱回収装置の発明においては、発電装置は、改質器で改質された改質ガスをアノードガスとして使用する燃料電池を備え、第1熱媒体は改質器の排熱を回収しており、流量調整手段は、改質器で改質された改質ガスをアノードガスとして使用する燃料電池の発電負荷に関する情報も考慮して、第1熱媒体循環手段を制御することにより第1熱媒体の流量を調整する。これにより、燃料電池の発電負荷が変動した際に、その変動に伴って改質器からの排熱回収量が変動するためその排熱を回収した第1熱媒体の温度が変動しても、燃料電池の発電負荷に関する情報も考慮して、第1熱媒体循環手段を制御して第1熱媒体の流量を調整し第1熱交換器に流入する第1熱媒体の温度を目標温度とすることができる。
In the invention of the exhaust heat recovery apparatus according to
上記のように構成した請求項5に係る排熱回収装置の発明においては、請求項4において、PID制御部が、第1熱媒体循環ラインを流通する第1熱媒体の第1熱交換器の入口温度の目標温度と、第1熱媒体の第1熱交換器の入口温度の実測温度とから、第1熱媒体循環手段の制御量をPID制御により演算し、第1ゲインスケジュール部が、PID制御に使用する比例ゲイン、積分ゲインおよび微分ゲインの少なくとも何れか一つを燃料電池の発電負荷に関する情報によりスケジュールし、第2ゲインスケジュール部が、PID制御に使用する比例ゲイン、積分ゲインおよび微分ゲインの少なくとも何れか一つを貯湯槽から第1熱交換器に流入する貯湯水の温度に関する情報によりスケジュールする。これにより、PID制御部で実行されるPID制御の各ゲインは、燃料電池の発電負荷に関する情報および/または貯湯槽から第1熱交換器に流入する貯湯水の温度に関する情報によりスケジュールされる。したがって、燃料電池の発電負荷が変動した際に、その変動に伴って改質器からの排熱回収量が変動するためその排熱を回収した第1熱媒体の温度も変動しても、燃料電池の発電負荷に関する情報を考慮して、第1熱媒体循環手段を制御して第1熱媒体の流量を調整し第1熱交換器に流入する第1熱媒体の温度を目標温度とすることができる。また、貯湯槽から第1熱交換器に流入する貯湯水の温度が変動した際に、その変動に伴って第1熱交換器で熱交換した後の第1熱媒体の温度も変動しても、貯湯槽から第1熱交換器に流入する貯湯水の温度に関する情報を考慮して第1熱媒体循環手段を制御して第1熱媒体の流量を調整し第1熱交換器に流入する第1熱媒体の温度を目標温度とすることができる。
In the invention of the exhaust heat recovery apparatus according to claim 5 configured as described above, in
上記のように構成した請求項6に係る排熱回収装置の発明においては、請求項4において、流量調整手段は、燃料電池の発電負荷に関する情報を考慮する場合には、燃料電池の発電負荷が変動した際にその影響が第1熱媒体の第1熱交換器の入口温度の変動として現れるむだ時間に相当する、予め設定されている第1の遅れ時間も合わせて考慮し、貯湯槽から第1熱交換器に流入する貯湯水の温度に関する情報を考慮する場合には、該貯湯水の温度が変動した際にその影響が第1熱媒体の第1熱交換器の入口温度の変動として現れるむだ時間に相当する、予め設定されている第2の遅れ時間も合わせて考慮して、第1熱媒体循環手段を制御することにより第1熱媒体の流量を調整する。これにより、燃料電池の発電負荷が変動した際に、その影響が第1熱媒体の第1熱交換器の入口温度の変動として現れるむだ時間が生じても、適切なタイミングで第1熱媒体循環手段を制御して第1熱媒体の流量を調整し第1熱交換器に流入する第1熱媒体の温度を目標温度とすることができる。また、貯湯槽から第1熱交換器に流入する貯湯水の温度が変動した際に、その影響が第1熱媒体の第1熱交換器の入口温度の変動として現れるむだ時間が生じても、適切なタイミングで第1熱媒体循環手段を制御して第1熱媒体の流量を調整し第1熱交換器に流入する第1熱媒体の温度を目標温度とすることができる。
In the invention of the exhaust heat recovery apparatus according to claim 6 configured as described above, in
上記のように構成した請求項7に係る排熱回収装置の発明においては、請求項5において、第1遅延処理部が、燃料電池の発電負荷に関する情報を入力し、燃料電池の発電負荷が変動した際にその影響が第1熱媒体の第1熱交換器の入口温度の変動として現れるむだ時間に相当する、予め設定されている第1の遅れ時間に基づいて遅延処理を実行し、第2遅延処理部が、貯湯槽から第1熱交換器に流入する貯湯水の温度に関する情報を入力し、該貯湯水の温度が変動した際にその影響が第1熱媒体の第1熱交換器の入口温度の変動として現れるむだ時間に相当する、予め設定されている第2の遅れ時間に基づいて遅延処理を実行する。これにより、燃料電池の発電負荷が変動した際に、その影響が第1熱媒体の第1熱交換器の入口温度の変動として現れるむだ時間が生じても、適切なタイミングで第1熱媒体循環手段を制御して第1熱媒体の流量を調整し第1熱交換器に流入する第1熱媒体の温度を目標温度とすることができる。また、貯湯槽から第1熱交換器に流入する貯湯水の温度が変動した際に、その影響が第1熱媒体の第1熱交換器の入口温度の変動として現れるむだ時間が生じても、適切なタイミングで第1熱媒体循環手段を制御して第1熱媒体の流量を調整し第1熱交換器に流入する第1熱媒体の温度を目標温度とすることができる。 In the invention of the exhaust heat recovery apparatus according to claim 7 configured as described above, in claim 5, the first delay processing unit inputs information on the power generation load of the fuel cell, and the power generation load of the fuel cell fluctuates. A delay process is executed based on a preset first delay time corresponding to a dead time in which the influence appears as a fluctuation in the inlet temperature of the first heat exchanger of the first heat medium. The delay processing unit inputs information on the temperature of the hot water flowing into the first heat exchanger from the hot water tank, and when the temperature of the hot water changes, the influence of the first heat exchanger of the first heat medium is affected. Delay processing is executed based on a second delay time set in advance, which corresponds to a dead time that appears as a change in inlet temperature. Thereby, when the power generation load of the fuel cell fluctuates, the first heat medium circulation can be performed at an appropriate timing even if a dead time occurs in which the effect appears as a fluctuation in the inlet temperature of the first heat exchanger of the first heat medium. The temperature of the first heat medium flowing into the first heat exchanger can be set as the target temperature by controlling the means to adjust the flow rate of the first heat medium. Further, when the temperature of the hot water flowing into the first heat exchanger from the hot water tank fluctuates, even if a dead time occurs in which the effect appears as a fluctuation in the inlet temperature of the first heat exchanger of the first heat medium, It is possible to control the first heat medium circulating means at an appropriate timing to adjust the flow rate of the first heat medium and to set the temperature of the first heat medium flowing into the first heat exchanger as the target temperature.
上記のように構成した請求項8に係る排熱回収装置の発明においては、請求項1乃至請求項7の何れか一項において、改質器の改質部から燃料電池の燃料極に供給されるアノードガスと第1熱媒体とが熱交換する第3熱交換器、燃料極から改質器のバーナに供給されるアノードオフガスと第1熱媒体とが熱交換する第4熱交換器、バーナから排出される燃焼排ガスと第1熱媒体とが熱交換する第5熱交換器のうちの少なくとも何れか一つによって、改質器の排熱および/または燃料電池の排熱を第1熱媒体に回収する。これにより、改質器の排熱および/または燃料電池の排熱を第1熱媒体に確実に回収することができる。
In the invention of the exhaust heat recovery apparatus according to claim 8 configured as described above, the exhaust heat recovery apparatus according to any one of
上記のように構成した請求項9に係る燃料電池システムの発明においては、請求項1乃至請求項8の何れか一項に記載の排熱回収装置を備えている。これにより、上述した請求項1から請求項8の発明の作用効果のある燃料電池システムを提供することができる。
In the invention of the fuel cell system according to claim 9 configured as described above, the exhaust heat recovery apparatus according to any one of
以下、本発明による排熱回収装置を備えた燃料電池システムの一実施の形態について図面を参照して説明する。図1は燃料電池システムの構成を示す構成ブロック図である。この燃料電池システムは、燃料電池10、改質器20、排熱回収装置30、および制御装置40を備えている。
Hereinafter, an embodiment of a fuel cell system including an exhaust heat recovery apparatus according to the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of the fuel cell system. This fuel cell system includes a
燃料電池10は、燃料(例えば水素を含む改質ガス)および酸化剤ガス(例えば酸素を含む空気)が供給されて水素と酸素の化学反応により発電して直流電圧(例えば40V)を出力するものである。本実施の形態では、燃料電池10は高分子電解質形を例に挙げて説明する。燃料電池10は、発電した電力を外部電力負荷13に供給するものである。例えば、燃料電池10の最大出力電力は1000Wであり、最低出力電力は300Wである。
The
改質器20は、原料(改質用燃料)を水蒸気改質し、水素リッチな改質ガスを燃料電池10に供給するものであり、バーナ(燃焼部)21および改質部22を含んで構成されている。原料としては天然ガス、LPG、灯油、ガソリン、メタノールなどがある。本実施の形態では原料は天然ガスである。
The
バーナ21は、起動運転時に外部から燃焼用燃料および燃焼用空気が供給され、または定常運転時に燃料電池10の燃料極からアノードオフガス(燃料電池に供給され使用されずに排出された改質ガス)が供給され、供給された各可燃性ガスを燃焼用空気で燃焼し、その燃焼ガスで改質部22を加熱するものである。
The
改質部22は、外部から供給された原料に蒸発器からの水蒸気(改質水)を混合した混合ガスを改質部22に充填された触媒により改質して水素ガスと一酸化炭素ガスを生成している(いわゆる水蒸気改質反応)。これと同時に、水蒸気改質反応にて生成された一酸化炭素と水蒸気を水素ガスと二酸化炭素とに変成している(いわゆる一酸化炭素シフト反応)。これら生成されたガス(いわゆる改質ガス)は燃料電池10の燃料極に導出される。
The reforming
なお、この改質部22には、図示しないCOシフト部およびCO浄化部も備えられている。COシフト部は、改質部22からの改質ガスに含まれる一酸化炭素と水蒸気をその内部に充填された触媒により反応させて水素ガスと二酸化炭素ガスとに変成している。これにより、改質ガスは一酸化炭素濃度が低減されてCO浄化部に導出される。CO浄化部は、改質ガスに残留している一酸化炭素と外部からさらに供給されたCO浄化用の空気とをその内部に充填された触媒により反応させて二酸化炭素を生成している。これにより、改質ガスは一酸化炭素濃度がさらに低減されて(10ppm以下)燃料電池10の燃料極に導出される。
The reforming
排熱回収装置30は、貯湯槽31、貯湯水循環ライン32、貯湯水循環ポンプ32b、凝縮用冷媒循環ライン(第1熱媒体循環ライン)33、凝縮用冷媒循環ポンプ(第1熱媒体循環手段)33a、燃料電池熱媒体循環ライン(第2熱媒体循環ライン)34、燃料電池熱媒体循環ポンプ(第2熱媒体循環手段)34a、第1熱交換器35、第2熱交換器36、および凝縮器37を含んで構成されている。
The exhaust
貯湯槽31は、貯湯水を貯湯可能なタンクである。貯湯槽31は、1つの柱状容器を備えており、その内部に温水が層状に、すなわち上部の温度が最も高温であり下部にいくにしたがって低温となり下部の温度が最も低温であるように貯留されるようになっている。貯湯槽31の柱状容器の下部には水道水などの水(低温の水)が導入管31aを介して補給されるようになっている。貯湯槽31に貯留された高温の温水が貯湯槽31の柱状容器の上部から導出管31bを介して導出されるようになっている。
The hot
貯湯水循環ライン32は、貯湯槽31に連通され貯湯水が循環するライン(配管系)である。貯湯水循環ライン32の一端は貯湯槽31の下部に、他端は貯湯槽31の上部に接続されている。貯湯水循環ライン32上には、一端から他端に向かって順番に、温度センサ32a、貯湯水循環手段である貯湯水循環ポンプ32bおよび第1熱交換器35が配設されている。温度センサ32aは、貯湯槽31から第1熱交換器35に流入する貯湯水の温度(貯湯水第1熱交換器入口温度)を検出して制御装置40に送出するものである。温度センサ32aは、貯湯槽31と第1熱交換器35の間に設けられるものであり、本体ハウジングH内に設けられるのが望ましい。貯湯水循環ポンプ32bは、貯湯槽31の下部の貯湯水を吸い込んで貯湯水循環ライン32を図示矢印方向へ通水させて貯湯槽31の上部に送出するものであり、制御装置40によって制御されてその吐出量(送出量)が制御されるようになっている。
The stored hot
凝縮用冷媒循環ライン(第1熱媒体循環ライン)33は、改質器20の排熱を回収した凝縮用冷媒(第1熱媒体)が循環するライン(配管系)である。凝縮用冷媒としては、プロピレングリコール水溶液などの不凍液や水を使用する。凝縮用冷媒循環ライン33上には、第1熱交換器35を起点に上流から下流に向かって順番に、第1熱交換器35、凝縮用冷媒循環ポンプ33a、第1凝縮器37a、第2凝縮器37b、第3凝縮器37cおよび温度センサ33bが配設されている。
The condensing refrigerant circulation line (first heat medium circulation line) 33 is a line (piping system) through which the condensing refrigerant (first heat medium) recovered from the exhaust heat of the
凝縮用冷媒循環ポンプ(第1熱媒体循環手段)33aは、凝縮用冷媒循環ライン33上に設けられ凝縮用冷媒を循環させるポンプである。凝縮用冷媒循環ポンプ33aは、凝縮用冷媒循環ライン33で図示矢印方向へ凝縮用冷媒を循環させるものであり、制御装置40によって制御されてその吐出量(送出量)が制御されるようになっている。温度センサ33bは、凝縮用冷媒の第1熱交換器35の入口温度(凝縮用冷媒第1熱交換器入口温度)を検出するものであり、その検出結果を制御装置40に送信するようになっている。
The condensation refrigerant circulation pump (first heat medium circulation means) 33a is a pump that is provided on the condensation
第1凝縮器(アノードオフガス凝縮器)37aは、凝縮用冷媒が供給されるとともに燃料電池10の燃料極から排出されるアノードオフガスが供給され、凝縮用冷媒とアノードオフガスが熱交換するように構成されている。第1凝縮器37aは、凝縮用冷媒とアノードオフガスとの熱交換によりアノードオフガス中の水蒸気を凝縮する凝縮器(第4熱交換器)である。第1凝縮器37aは、燃料電池10のアノードオフガスの排熱を凝縮用冷媒に回収する。
The first condenser (anode off-gas condenser) 37a is configured such that the condensation refrigerant is supplied and the anode off-gas discharged from the fuel electrode of the
第2凝縮器(燃焼排ガス凝縮器)37bは、凝縮用冷媒が供給されるとともにバーナ21から排出される燃焼排ガスが供給され、凝縮用冷媒と燃焼排ガスが熱交換するように構成されている。第2凝縮器37bは、凝縮用冷媒と燃焼排ガスとの熱交換により燃焼排ガス中の水蒸気を凝縮する凝縮器(第5熱交換器)である。第2凝縮器37bは、改質器20の燃焼排ガスの排熱を凝縮用冷媒に回収する。
The second condenser (combustion exhaust gas condenser) 37b is configured such that the condensation refrigerant is supplied and the combustion exhaust gas discharged from the
第3凝縮器(アノードガス凝縮器)37cは、凝縮用冷媒が供給されるとともに改質器20から燃料電池10の燃料極に供給されるアノードガス(改質ガス)が供給され、凝縮用冷媒とアノードガスが熱交換するように構成されている。第3凝縮器37cは、凝縮用冷媒とアノードガスとの熱交換によりアノードガス中の水蒸気を凝縮する凝縮器(第3熱交換器)である。第2凝縮器37bは、改質器20のアノードガスの排熱を凝縮用冷媒に回収する。
The third condenser (anode gas condenser) 37c is supplied with a condensing refrigerant and is supplied with an anode gas (reformed gas) supplied from the
本実施の形態では、凝縮用冷媒循環ライン33を循環する凝縮用冷媒は、アノードガス、燃焼排ガス、アノードオフガスの順番に熱交換するようになっている。なお、凝縮器の配列順は、本実施の形態の順番と異なる順番でもよい。また、図第4凝縮器(カソードオフガス凝縮器)を設けるようにしてもよい。この第4凝縮器は、燃料電池10の空気極から排出されるカソードオフガス中の水蒸気を凝縮用冷媒との熱交換により凝縮する凝縮器である。第4凝縮器は、燃料電池10のカソードオフガスの排熱を凝縮用冷媒に回収する。
In the present embodiment, the condensing refrigerant circulating in the condensing
燃料電池熱媒体循環ライン(第2熱媒体循環ライン)34は、燃料電池10と熱交換する燃料電池熱媒体(第2熱媒体)が循環するライン(配管系)である。貯湯水循環ライン32、凝縮用冷媒循環ライン33および燃料電池熱媒体循環ライン34は互いに独立して設けられている。燃料電池熱媒体循環ライン34上には、燃料電池10を起点に上流から下流に向かって順番に、燃料電池10、第2熱交換器36、および燃料電池熱媒体循環ポンプ34aが配設されている。
The fuel cell heat medium circulation line (second heat medium circulation line) 34 is a line (piping system) through which a fuel cell heat medium (second heat medium) that exchanges heat with the
燃料電池熱媒体循環ポンプ(第2熱媒体循環手段)34aは、燃料電池熱媒体循環ライン34上に設けられ燃料電池熱媒体を循環させるポンプである。燃料電池熱媒体循環ポンプ34aは、燃料電池熱媒体循環ライン34で燃料電池熱媒体を図示矢印方向へ循環させるものであり、制御装置40によって制御されてその吐出量(送出量)が制御されるようになっている。
The fuel cell heat medium circulation pump (second heat medium circulation means) 34a is a pump provided on the fuel cell heat
第1熱交換器35は、貯湯水循環ライン32と凝縮用冷媒循環ライン33とが熱交換可能な構成とされており、貯湯水循環ライン32を循環する貯湯水と凝縮用冷媒循環ライン33を循環する凝縮用冷媒とが熱交換する熱交換器である。
The
第2熱交換器36は、貯湯水循環ライン32上であって第1熱交換器35に対して貯湯水の下流側でかつ第1熱交換器35と貯湯槽31との間に設けられている。第2熱交換器36は、貯湯水循環ライン32と燃料電池熱媒体循環ライン34とが熱交換可能な構成とされており、貯湯水循環ライン32を循環する貯湯水と燃料電池熱媒体循環ライン34を循環する第2熱媒体とが熱交換する熱交換器である。
The
このように構成された排熱回収装置30によれば、燃料電池10の発電にて発生した排熱(熱エネルギー)は、燃料電池熱媒体に回収され、第2熱交換器36を介して貯湯水に回収されて、この結果貯湯水を加熱(昇温)する。さらに、燃料電池10に供給されるアノードガスの排熱も、第3凝縮器37cを介して燃料電池熱媒体に回収され、第2熱交換器36を介して貯湯水に回収されて、この結果貯湯水を加熱(昇温)する。
According to the exhaust
燃料電池10から排出されるアノードオフガスの排熱は、第1凝縮器37aを介して凝縮用冷媒に回収され、第1熱交換器35を介して貯湯水に回収されて、この結果貯湯水を加熱(昇温)する。さらに、バーナ21からの燃焼排ガスの排熱も、第2凝縮器37bを介して凝縮用冷媒に回収され、第1熱交換器35を介して貯湯水に回収されて、この結果貯湯水を加熱(昇温)する。
The exhaust heat of the anode off-gas discharged from the
燃料電池10から排出される排熱は、燃料電池10から排出されるアノードオフガスの排熱だけでなく、燃料電池10の発電で発生する排熱が含まれている。改質装置20にて発生する排熱は、アノードガスの排熱、バーナ25からの燃焼排ガスの排熱、および改質装置20と熱交換する排熱(改質装置自身の排熱)が含まれている。
The exhaust heat exhausted from the
燃料電池システムはさらに、インバータ11を有している。インバータ11は、燃料電池10から出力される直流電圧を入力し所定の交流電圧に変換して交流の系統電源12および外部電力負荷13に接続されている電源ライン14に出力する第1機能と、系統電源12からの交流電圧を電源ライン14を介して入力し所定の直流電圧に変換して補機に出力する第2機能と、を有している。
The fuel cell system further includes an
系統電源(または商用電源)12は、該系統電源12に接続された電源ライン14を介して外部電力負荷13に電力を供給するものである。燃料電池10はインバータ11を介して電源ライン14に接続されている。外部電力負荷13は、交流電源で駆動される負荷であり、例えばドライヤ、冷蔵庫、テレビなどの電化製品である。
The system power supply (or commercial power supply) 12 supplies power to the
補機は、改質器20に改質用燃料、水、空気を供給するためのモータ駆動のポンプおよび電磁式バルブ、燃料電池10に空気を供給するためのモータ駆動のポンプ、燃料電池10に改質ガス、空気(酸素)を供給するための電磁式バルブ、排熱回収装置30の各ポンプ32b,33a,34aなどから構成されている。
The auxiliary machine includes a motor-driven pump and an electromagnetic valve for supplying reforming fuel, water, and air to the
インバータ11は、電力センサ11aを備えている。電力センサ11aは、インバータ11から電源ライン14へ、または電源ライン14からインバータ11への電力の電圧を検出するものである。電力センサ11aの検出結果は、制御装置40に入力されるようになっている。電力センサ11aは電流センサと電圧センサを備えており、両センサが検出した電流と電圧に基づいて電力を検出するものである。なお、電流センサと電圧センサは、単相3線である系統電源12のR相、S相を片方ずつ検出している。電流センサと電圧センサは、R相、S相用にそれぞれ2個のセンサを有している。インバータ11から電源ライン14へ、または電源ライン14からインバータ11への電力は、R相の電流と電圧との積、およびS相の電流と電圧との積を加算して得ることができる。
The
電源ライン14には、電力センサ14aが備えられている。電力センサ14aは、系統電源12に対する電力の入出力および電力量を検知するものであり、その検知結果が制御装置40に入力されている。電力センサ14aは、電流センサ11aと同様な構成である。
The
さらに、燃料電池システムは、制御装置40を備えている。制御装置40には、上述した各温度センサ32a,33b、各電力センサ11a,14a、各ポンプ32b,33a,34aが接続されている(図1参照)。制御装置40は、マイクロコンピュータ(図示省略)を有しており、マイクロコンピュータは、バスを介してそれぞれ接続された入出力インターフェース、CPU、RAMおよびROM(いずれも図示省略)を備えている。CPUは、図8のフローチャートに対応したプログラムを実行して、燃料電池システムの運転を行っている。RAMは同プログラムの実行に必要な変数を一時的に記憶するものであり、ROMは前記プログラムを記憶するものである。
Further, the fuel cell system includes a
制御装置40は、燃料電池10が発電可能な状態において、電圧センサ11aにより検知されるインバータ11からの出力電力、および電圧センサ14aにより検知される系統電源12に入出する電力に基づいて外部電力負荷13で消費される消費電力を算出する。例えば、インバータ11からの出力電力と系統電源12に入出する電力との和が消費電力として算出される。制御装置40は、燃料電池10の発電電力が、入力した消費電力となるように、改質器20に供給する原料、水などの供給量を制御する。なお、消費電力が燃料電池10の最大発電電力を超える場合には、燃料電池10は最大発電電力で運転される。消費電力に対して燃料電池10が発電すべき電力(発電可能な電力)を発電負荷(発電負荷電力)とする。
In the state in which the
なお、上述した燃料電池10(直流電力を発生する発電器)と改質器20とインバータ11(発電器から供給された直流電力を交流電力に変換して出力する変換器)とを含んでなる(備えている)発電装置が構成されている。本実施の形態の発電装置はいわゆる燃料電池発電装置である。この発電装置は電力負荷13に電力を供給するものである。また、発電装置としては、燃料電池発電装置の他に、ディーゼルエンジン、ガスエンジン、ガスタービン、マイクロガスタービンなどの原動機とこの原動機によって駆動される発電機から構成されたものでもよい。貯湯槽31は発電装置の排熱を回収した湯水を貯湯するものである。
The
燃料電池システムは、図2に示す制御システムにより凝縮用冷媒循環ライン33の温度をフィードバック制御(PID制御)により調整している。図2には、制御装置40、凝縮用冷媒循環ポンプ33a、凝縮用冷媒循環ポンプ33aの電動モータ(図示省略)のドライバ回路33a1、凝縮用冷媒循環ライン33、および温度センサ33bが示されている。制御装置40のPID制御部43は、制御信号を演算する制御器であり、その制御信号(本実施の形態ではデューティ比duty[%])をアクチュエータである凝縮用冷媒循環ポンプ33aに出力する。凝縮用冷媒循環ポンプ33aは、制御信号であるデューティ比dutyを操作量である凝縮用冷媒循環ライン33の流量(単位時間あたり流量:mL/min)に変換するものである。凝縮用冷媒循環ライン33は制御対象である。温度センサ33bは、凝縮用冷媒循環ライン33の凝縮用冷媒の第1熱交換器35の入口温度を観測するものである。温度センサ33bの検出値(凝縮用冷媒の第1熱交換器35の入口温度の実測温度)は、PID制御部43に出力されるようになっている。
The fuel cell system adjusts the temperature of the condensing
制御装置40は、図2、図3に示すように、第1遅延処理部41、第2遅延処理部42、およびPID制御部43を有している。
第1遅延処理部41は、燃料電池10の発電負荷に関する情報を入力し、燃料電池10の発電負荷が変動した際にその影響が凝縮用冷媒(第1熱媒体)の第1熱交換器35の入口温度の変動として現れるむだ時間に相当する、予め設定されている第1の遅れ時間に基づいて遅延処理を実行する。すなわち、第1遅延処理部41は、燃料電池10の発電負荷に関する情報から、発電負荷の変動量を算出し、その変動量に応じた第1の遅れ時間を算出する。このとき、変動量と遅れ時間の相関関係を示すマップ、演算式を使用すればよい。本実施の形態では、この第1の遅れ時間は、例えば数百秒に設定されている。
As illustrated in FIGS. 2 and 3, the
The first
第1遅延処理部41は、燃料電池10の発電負荷に関する情報を入力し、その入力した情報を第1の遅れ時間だけ遅延させて第1ゲインスケジュール部43cに出力する。
The first
むだ時間が生じる理由を図4および図5を参照して説明する。(1)発電負荷が1000Wから300Wに変動(減少)する。図5において時刻t1に発電負荷の変動(減少)が開始する。(2)この発電負荷の変動に伴って改質部22に投入する原料流量が変化(減少)する。(3)改質部22、燃料電池10を通過して燃料電池10から流出するアノードオフガスの流量が変化(減少)する。(4)第1凝縮器37aにおいて、アノードオフガスから凝縮用冷媒に与えることができる熱量が変化(減少)する。すなわち熱交換量が変化(減少)する。(5)凝縮用冷媒循環ライン33であって第1熱交換器35の下流において、凝縮用冷媒の温度が変化(低下)し、凝縮用冷媒の第1熱交換器入口温度も変化(低下)する。図5において、時刻t2に凝縮用冷媒の第1熱交換器入口温度の低下が開始する。
The reason why the dead time occurs will be described with reference to FIG. 4 and FIG. (1) The power generation load fluctuates (decreases) from 1000 W to 300 W. In FIG. 5, the fluctuation (decrease) in the power generation load starts at time t1. (2) The flow rate of the raw material charged into the reforming
このように、発電負荷の変動開始(時刻t1)から、その変動の影響が凝縮用冷媒の第1熱交換器35の入口温度の変動として現れるまで(時刻t2)には、改質部22からの改質ガスが燃料電池10に到達するにかかる時間、燃料電池10からのアノードオフガスが第1凝縮器37aに到達するにかかる時間、第1凝縮器37aからの凝縮用冷媒が第1熱交換器37aに到達するにかかる時間の合計時間必要である。その分タイムラグ(むだ時間)が生じるわけである。
Thus, from the start of fluctuation of the power generation load (time t1) until the influence of the fluctuation appears as fluctuation of the inlet temperature of the
第2遅延処理部42は、貯湯槽31から第1熱交換器35に流入する貯湯水の温度に関する情報を入力し、該貯湯水の温度が変動した際にその影響が凝縮用冷媒(第1熱媒体)の第1熱交換器35の入口温度の変動として現れるむだ時間に相当する、予め設定されている第2の遅れ時間に基づいて遅延処理を実行する。すなわち、第2遅延処理部42は、貯湯槽31から第1熱交換器35に流入する貯湯水の温度に関する情報から、その貯湯水の温度の変動量を算出し、その変動量に応じた第2の遅れ時間を算出する。このとき、変動量と遅れ時間の相関関係を示すマップ、演算式を使用すればよい。本実施の形態では、この第2の遅れ時間は、例えば数百秒に設定されている。
The second
第2遅延処理部42は、貯湯槽31から第1熱交換器35に流入する貯湯水の温度に関する情報を入力し、その入力した情報を第2の遅れ時間だけ遅延させて第2ゲインスケジュール部43dに出力する。
The second
むだ時間が生じる理由を図6および図7を参照して説明する。(1)例えば風呂を湯張りするために貯湯槽31の導出部31bからお湯(高温(例えば60℃)の貯湯水)が導出されると、貯湯槽31の導入部31aから低温(例えば20℃)の水道水が補給される。(2)補給された水道水は、貯湯水循環ポンプ32bの駆動により貯湯槽31から貯湯水循環ライン32を流通し第1熱交換器35に流入する。このように低温の貯湯水が貯湯槽31から本体ハウジングHひいては第1熱交換器35に流入し始め貯湯水の温度が低下(変動)し始めると(図7において時刻t11)、貯湯水の第1熱交換器35の入口温度が低下し始める。(3)第1熱交換器35において、貯湯水から凝縮用冷媒に与えることができる熱量が変化(減少)する。すなわち熱交換量が変化(減少)する。(4)凝縮用冷媒循環ライン33であって第1熱交換器35の下流において、凝縮用冷媒の温度が変化(低下)し、凝縮用冷媒の第1熱交換器入口温度も変化(低下)する。図7において、時刻t12に凝縮用冷媒の第1熱交換器入口温度の低下が開始する。
The reason why the dead time occurs will be described with reference to FIGS. (1) For example, when hot water (high-temperature (for example, 60 ° C.) hot-water storage water) is derived from the
このように、貯湯水の温度の変動開始(時刻t11)から、その変動の影響が凝縮用冷媒の第1熱交換器35の入口温度の変動として現れるまで(時刻t12)には、貯湯槽31からの貯湯水が第1熱交換器35に到達するにかかる時間、第1凝縮器37aからの凝縮用冷媒が第1熱交換器37aに到達するにかかる時間の合計時間必要である。その分タイムラグ(むだ時間)が生じるわけである。
Thus, from the start of the temperature change of the hot water (time t11) until the influence of the change appears as a change in the inlet temperature of the
PID制御部43は、凝縮用冷媒循環ライン33を流通する凝縮用冷媒(第1熱媒体)の第1熱交換器35の入口温度の目標温度と、凝縮用冷媒(第1熱媒体)の第1熱交換器35の入口温度の実測温度とから、凝縮用冷媒循環ポンプ33aの制御信号値である吐出量(モータの回転数)をPID制御により演算する。
The
PID制御部43は、減算器43a、PID制御器43b、第1ゲインスケジュール部43c、第2ゲインスケジュール部43d、および乗除算器43eを有している。
The
減算器43aは、温度センサ33bから取得した、凝縮用冷媒の第1熱交換器35の入口温度の実測温度を入力するとともに、制御装置40の記憶装置(図示しない)に予め記憶されている、凝縮用冷媒循環ライン33を流通する凝縮用冷媒の第1熱交換器35の入口温度の目標温度を入力する。減算器43aは、読み込んだ目標温度から読み込んだ実測温度を減算して偏差eを算出してPID制御器43bに出力する。
The
PID制御器43bは、凝縮用冷媒循環ライン33を流通する凝縮用冷媒の第1熱交換器35の入口温度の目標温度と、凝縮用冷媒の第1熱交換器35の入口温度の実測温度とから、凝縮用冷媒循環ポンプ32bの制御信号値をPID制御により演算する。PID制御器43bは、減算器43aで算出した偏差eを入力し、その偏差eに基づいて凝縮用冷媒循環ポンプ32bの回転数(ポンプの吐出量(流量))である制御信号値を算出する。この場合、凝縮用冷媒循環ポンプ32bがPWM制御されていれば、制御信号値はPWM制御のデューティ比(duty)である。
The
PID制御器43bは、PID制御(速度形)を行うものである。PID制御器43bは、偏差eに比例した出力値を出力する比例動作器、偏差eの時間積分に比例した出力値を出力する積分動作器、および偏差eの時間変化率に比例した出力値を出力する微分動作器(それぞれ図示省略)を有している。PID制御器43bは、比例動作器、積分動作器および微分動作器による各出力値を加算した値を、凝縮用冷媒循環ポンプ32bのフィードバック制御信号値dutyとして算出する。このように、PID制御器43bは、凝縮用冷媒循環ライン33を流通する凝縮用冷媒の第1熱交換器35の入口温度の目標温度と、凝縮用冷媒の第1熱交換器35の入口温度の実測温度とに基づいてフィードバック制御信号値dutyを算出するものである。
The
PID制御器43bで行われるPID制御は、比例動作器、積分動作器および微分動作器のすべての機能を発揮するものだけでなく、比例動作器および積分動作器の機能のみを発揮するPI制御、比例動作器の機能のみを発揮するP制御も含むものとする。P制御もPI制御もいずれもフィードバック制御信号値を算出するものである。
The PID control performed by the
本実施の形態では、PID制御器43bでPI制御が行われる場合について説明する。この場合、デューティ比dutyは下記の数1で演算される。演算結果は、乗除算器43eに出力される。
In the present embodiment, a case where PI control is performed by the
ここで、Kpは比例ゲインであり、eは上述した差分であり、Tiは積分時間である。積分ゲインはKp/Tiである。 Here, Kp is a proportional gain, e is the above-described difference, and Ti is an integration time. The integral gain is Kp / Ti.
なお、PID制御器43bでPID制御が行われる場合には、デューティ比dutyは下記の数2で演算される。演算結果は、乗除算器43eに出力される。
When PID control is performed by the
ここで、Kpは比例ゲインであり、eは上述した上記差分であり、Tiは積分時間であり、Tdは微分時間である。積分ゲインはKp/Tiであり、微分ゲインはKp・Tdである。 Here, Kp is a proportional gain, e is the above-described difference, Ti is an integration time, and Td is a differentiation time. The integral gain is Kp / Ti, and the differential gain is Kp · Td.
第1ゲインスケジュール部43cは、前記PID制御に使用する比例ゲイン、積分ゲインおよび微分ゲインの少なくとも何れか一つを燃料電池10の発電負荷に関する情報によりスケジュールするものである。すなわち、第1ゲインスケジュール部43cは、第1遅延処理41で処理され出力された燃料電池10の発電負荷に関する情報を入力する。第1ゲインスケジュール部43cは、発電負荷と係数K1との相関関係を示すマップ、演算式を使用して第1遅延処理41から入力した値に応じた係数K1を演算して、乗除算器43eに出力する。
The first
発電負荷と係数K1との相関関係を示すマップは、図3の第1ゲインスケジュール部43c内に示すように、発電負荷が大きくなるにしたがって係数K1が小さくなるようになっている。係数K1は上限値および下限値が設定されている。
The map showing the correlation between the power generation load and the coefficient K1 is such that the coefficient K1 decreases as the power generation load increases, as shown in the first
第2ゲインスケジュール部43dは、前記PID制御に使用する比例ゲイン、積分ゲインおよび微分ゲインの少なくとも何れか一つを貯湯槽31から第1熱交換器35に流入する貯湯水の温度に関する情報によりスケジュールするものである。すなわち、第2ゲインスケジュール部43dは、第2遅延処理42で処理され出力された貯湯槽31から第1熱交換器35に流入する貯湯水の温度に関する情報を入力する。第2ゲインスケジュール部43dは、その貯湯水第1熱交換器入口温度と係数K2との相関関係を示すマップ、演算式を使用して第2遅延処理42から入力した値に応じた係数K2を演算して、乗除算器43eに出力する。
The second
貯湯水第1熱交換器入口温度と係数K2との相関関係を示すマップは、図3の第2ゲインスケジュール部43d内に示すように、貯湯水第1熱交換器入口温度が高くなるにしたがって係数K2が小さくなるようになっている。係数K2は上限値および下限値が設定されている。
As shown in the second
乗除算器43eは、PID制御器43bで演算されたduty、第1ゲインスケジュール部43cで演算された係数K1、および第2ゲインスケジュール部43dで演算された係数K2を入力する。そして、乗除算器43eは、dutyを乗算し係数K1で除算し(係数K1の逆数を乗算し)係数K2で除算し(係数K2の逆数を乗算し)して、スケジュール後のdutyを演算し凝縮用冷媒循環ポンプ33aの電動モータ(図示省略)のドライバ回路33a1に出力する。
The multiplier / divider 43e receives the duty calculated by the
このように、スケジュール後のdutyは下記数3で示される。
Thus, the duty after the schedule is expressed by the following
上記数3から理解できるように、本実施の形態において、係数K1およびK2は比例ゲインKpをスケジュールする定数である。すなわち、比例ゲインKpはKp×(1/K1)×(1/K2)でスケジュールされている。なお、上記数1および数3はPID制御を位置形で表している。
As can be understood from
なお、本実施の形態では、比例ゲインKpのみをスケジュールするようにしたが、積分ゲインKiをスケジュールすることは可能であり、微分ゲインKdをスケジュールすることも可能である。
積分ゲインKiをスケジュールした場合には、下記数4でスケジュール後のdutyが示される。
In this embodiment, only the proportional gain Kp is scheduled. However, the integral gain Ki can be scheduled, and the differential gain Kd can also be scheduled.
When the integral gain Ki is scheduled, the duty after the schedule is expressed by the following equation (4).
ここで、係数K1’およびK2’は積分ゲインKiをスケジュールする定数である。すなわち、積分ゲインKiはKi×K1’×K2’でスケジュールされている。なお、上記数4はPID制御を位置形で表している。
Here, the coefficients K1 'and K2' are constants for scheduling the integral gain Ki. That is, the integral gain Ki is scheduled as Ki × K1 ′ × K2 ′. The
微分ゲインKdをスケジュールした場合には、下記数5でスケジュール後のdutyが示される。 When the differential gain Kd is scheduled, the duty after the schedule is shown by the following formula 5.
ここで、係数K1”およびK2”は微分ゲインKdをスケジュールする定数である。すなわち、微分ゲインKdはKd×(1/K1”)×(1/K2”)でスケジュールされている。なお、上記数5はPID制御を位置形で表している。 Here, the coefficients K1 "and K2" are constants for scheduling the differential gain Kd. That is, the differential gain Kd is scheduled as Kd × (1 / K1 ″) × (1 / K2 ″). The above formula 5 represents the PID control in a position form.
次に、上述した燃料電池システムの作動について図8のフローチャートに沿って説明する。制御装置40は、図示しない主電源がオン状態にあるとき、上記フローチャートに対応したプログラムを所定時間毎に実行する。制御装置40は、ステップ102において、温度センサ33bから取得した、凝縮用冷媒の第1熱交換器35の入口温度の実測温度(temp_r)を取得(受信)するとともに、制御装置40の記憶装置(図示しない)に予め記憶されている、凝縮用冷媒循環ライン33を流通する凝縮用冷媒の第1熱交換器35の入口温度の目標温度(temp_t)を取得(受信)する。
Next, the operation of the above-described fuel cell system will be described with reference to the flowchart of FIG. The
制御装置40は、上述したPID制御器43bの処理と同様に、ステップ104において、凝縮用冷媒循環ライン33を流通する凝縮用冷媒の第1熱交換器35の入口温度の目標温度(temp_t)と、凝縮用冷媒の第1熱交換器35の入口温度の実測温度(temp_r)とから、凝縮用冷媒循環ポンプ32bの制御信号値(duty_pre)をPID制御により演算する。duty_preは上記数1の左辺のdutyと同義である。duty_preは下記数6で求められる。
Similarly to the processing of the
(数6)
duty_pre=ctrl_pi(temp_t,temp_r)
(Equation 6)
duty_pre = ctrl_pi (temp_t, temp_r)
制御装置40は、ステップ102,104の処理と並行して、ステップ106において、燃料電池10の発電負荷(inv)を取得(受信)するとともに、発電負荷の変動に応じたむだ時間に相当する第1の遅延時間(Delay_inv)を取得(受信)する。続けて、制御装置40は、ステップ108において、発電負荷(inv)と第1の遅延時間(Delay_inv)とから、スケジュールの係数(K1)を計算する。K1は下記数7で求められる。
In parallel with the processing of
(数7)
K1=calc_K1(inv,Delay_inv)
(Equation 7)
K1 = calc_K1 (inv, Delay_inv)
さらに、制御装置40は、ステップ102,104の処理と並行して、ステップ110において、貯湯槽31から第1熱交換器35に流入する貯湯水の温度(タンク湯温という。tank)を取得(受信)するとともに、タンク湯温の変動に応じたむだ時間に相当する第2の遅延時間(Delay_tank)を取得(受信)する。続けて、制御装置40は、ステップ112において、タンク湯温(tank)と第2の遅延時間(Delay_tank)とから、スケジュールの係数(K2)を計算する。K2は下記数8で求められる。
Further, in parallel with the processing of
(数8)
K2=calc_K2(tank,Delay_tank)
(Equation 8)
K2 = calc_K2 (tank, Delay_tank)
そして、制御装置40は、上述した乗除算器43eの処理と同様に、ステップ114において、定数スケジュール後のduty(duty_gs)を計算する。このdutyは下記数9で求められる。
Then, similarly to the processing of the multiplier / divider 43e described above, the
(数9)
duty_gs=ctrl_gs(duty_pre,K1,K2)
(Equation 9)
duty_gs = ctrl_gs (duty_pre, K1, K2)
さらに、制御装置40は、ステップ116において、出力dutyの最大値(Max_duty)および最小値(Min_duty)を取得(受信)する。そして、制御装置40は、ステップ118において、ステップ114で計算した定数スケジュール後のduty(duty_gs)のガード処理を行う。duty_gsが最大値(Max_duty)以上の場合には、Max_dutyをduty_gsとする。duty_gsが最小値(Min_duty)以下の場合には、Min_dutyをduty_gsとする。そして、処理後のdutyをduty_outとする。
Further, in
そして、制御装置40は、ステップ120において、凝縮用冷媒循環ポンプ33aを駆動するドライバ回路33a1に制御信号値(duty_out)を送信する。なお、上記数6から数9の右辺カッコ内の符号は引数を表している。例えば上記数6ではtemp_tやtemp_rである。
In
さらに、図9および図10を参照して本実施の形態の作用・効果について説明する。図9は燃料電池10の発電負荷に変動(1000Wから300W)が生じた場合である。この場合、第1遅延処理部41と第1ゲインスケジュール部43cによって計算された係数K1により比例ゲインKpがスケジュールされてPID制御器43bでdutyが演算される。そのdutyで凝縮用冷媒循環ポンプ33aが駆動される。この結果が、図9に示されている。
Further, operations and effects of the present embodiment will be described with reference to FIGS. 9 and 10. FIG. 9 shows a case where a fluctuation (1000 W to 300 W) occurs in the power generation load of the
図9から明らかなように、燃料電池10の発電負荷の変動に際して、凝縮用冷媒の第1熱交換器入口温度は目標温度に対して±約1℃の範囲での変動に抑制されていることが確認できる。すなわち、PID制御のゲインスケジュールを実施しないPID制御のみによる凝縮用冷媒の第1熱交換器入口温度の変動と比較して、その変動が小さく抑制されていることが確認できる。この場合は、図5に示しており、凝縮用冷媒の第1熱交換器入口温度は目標温度に対して±約1℃の範囲で変動している。
As is apparent from FIG. 9, when the power generation load of the
図10は、貯湯槽31から第1熱交換器35に導入される貯湯水の温度に変動(例えば45℃から20℃)が生じた場合である。この場合、第2遅延処理部42と第2ゲインスケジュール部43dによって計算された係数K2により比例ゲインKpがスケジュールされてPID制御器43bでdutyが演算される。そのdutyで凝縮用冷媒循環ポンプ33aが駆動される。この結果が、図10に示されている。
FIG. 10 shows a case where a change (for example, 45 ° C. to 20 ° C.) occurs in the temperature of the hot water introduced from the
図10から明らかなように、貯湯槽31から第1熱交換器35に導入される貯湯水の温度の変動に際して、凝縮用冷媒の第1熱交換器入口温度は目標温度に対して±約2℃の範囲での変動に抑制されていることが確認できる。すなわち、PID制御のゲインスケジュールを実施しないPID制御のみによる凝縮用冷媒の第1熱交換器入口温度の変動と比較して、その変動が小さく抑制されていることが確認できる。この場合は、図5に示しており、凝縮用冷媒の第1熱交換器入口温度は目標温度に対して+1℃から−6℃の範囲で変動している。
As apparent from FIG. 10, when the temperature of the hot water stored in the
上述した説明から明らかなように、本実施の形態においては、流量調整手段(制御装置40)が、第1熱媒体循環ライン(凝縮用冷媒循環ライン33)を流通する第1熱媒体(凝縮用冷媒)の第1熱交換器35の入口温度が目標温度となるように第1熱媒体循環手段(凝縮用冷媒循環ポンプ33a)を制御することにより第1熱媒体の流量を調整する。すなわち、第1熱媒体循環手段を制御して第1熱媒体の流量を調整するだけで第1熱交換器に流入する第1熱媒体の温度を目標温度とすることができる。したがって、従来のごとく冷却(放熱)用の流路を別途設けなくて第1熱媒体の温度を目標温度とすることができるので、第1熱媒体に回収した熱を従来のように冷却(放熱)用の流路で放熱することなく第1熱交換器において貯湯水に回収することができ、すなわち熱回収効率を低下させることなく熱回収の高効率を達成することができる。これと同時に、冷却(放熱)用の流路を別途設けなくてすむので、低コスト・省スペース化を達成することができる。
As is apparent from the above description, in the present embodiment, the flow rate adjusting means (control device 40) is a first heat medium (for condensation) that circulates through the first heat medium circulation line (condensation refrigerant circulation line 33). The flow rate of the first heat medium is adjusted by controlling the first heat medium circulation means (condensing
また、流量調整手段(制御装置40)は、第1熱媒体循環ライン(凝縮用冷媒循環ライン33)を流通する第1熱媒体(凝縮用冷媒)の第1熱交換器35の入口温度の目標温度と、第1熱媒体の第1熱交換器の入口温度の実測温度と、からフィードバック制御を行って第1熱媒体循環手段(凝縮用冷媒循環ポンプ33a)を制御することにより第1熱媒体の流量を調整する。これにより、簡単な構成により、第1熱媒体循環手段を制御して第1熱媒体の流量を調整するだけで第1熱交換器に流入する第1熱媒体の温度を目標温度とすることができる。
Further, the flow rate adjusting means (the control device 40) sets the target of the inlet temperature of the
また、流量調整手段(制御装置40)は、燃料電池10の発電負荷に関する情報、および貯湯槽31から第1熱交換器35に流入する貯湯水の温度に関する情報の少なくとも何れか一方も考慮して、第1熱媒体循環手段(凝縮用冷媒循環ポンプ33a)を制御することにより第1熱媒体(凝縮用冷媒)の流量を調整する。これにより、燃料電池10の発電負荷が変動した際に、その変動に伴って改質器20からの排熱回収量が変動するためその排熱を回収した第1熱媒体の温度が変動しても、燃料電池10の発電負荷に関する情報を考慮して、第1熱媒体循環手段(凝縮用冷媒循環ポンプ33a)を制御して第1熱媒体の流量を調整し第1熱交換器35に流入する第1熱媒体の温度を目標温度とすることができる。また、貯湯槽31から第1熱交換器35に流入する貯湯水の温度が変動した際に、その変動に伴って第1熱交換器35で熱交換した後の第1熱媒体の温度が変動しても、貯湯槽31から第1熱交換器35に流入する貯湯水の温度に関する情報を考慮して、第1熱媒体循環手段(凝縮用冷媒循環ポンプ33a)を制御して第1熱媒体の流量を調整し第1熱交換器35に流入する第1熱媒体の温度を目標温度とすることができる。
The flow rate adjusting means (control device 40) also takes into account at least one of information on the power generation load of the
また、PID制御部43bが、第1熱媒体循環ライン(凝縮用冷媒循環ライン33)を流通する第1熱媒体(凝縮用冷媒)の第1熱交換器35の入口温度の目標温度と、第1熱媒体(凝縮用冷媒)の第1熱交換器35の入口温度の実測温度とから、第1熱媒体循環手段(凝縮用冷媒循環ポンプ33a)の制御量をPID制御により演算し、第1ゲインスケジュール部43cが、PID制御に使用する比例ゲイン、積分ゲインおよび微分ゲインの少なくとも何れか一つを燃料電池の発電負荷に関する情報によりスケジュールし、第2ゲインスケジュール部43dが、PID制御に使用する比例ゲイン、積分ゲインおよび微分ゲインの少なくとも何れか一つを貯湯槽31から第1熱交換器35に流入する貯湯水の温度に関する情報によりスケジュールする。これにより、PID制御部43bで実行されるPID制御の各ゲインは、燃料電池10の発電負荷に関する情報および/または貯湯槽31から第1熱交換器35に流入する貯湯水の温度に関する情報によりスケジュールされる。したがって、燃料電池10の発電負荷が変動した際に、その変動に伴って改質器20からの排熱回収量が変動するためその排熱を回収した第1熱媒体の温度も変動しても、燃料電池10の発電負荷に関する情報を考慮して、第1熱媒体循環手段(凝縮用冷媒循環ポンプ33a)を制御して第1熱媒体(凝縮用冷媒)の流量を調整し第1熱交換器35に流入する第1熱媒体の温度を目標温度とすることができる。また、貯湯槽31から第1熱交換器35に流入する貯湯水の温度が変動した際に、その変動に伴って第1熱交換器35で熱交換した後の第1熱媒体(凝縮用冷媒)の温度も変動しても、貯湯槽31から第1熱交換器35に流入する貯湯水の温度に関する情報を考慮して第1熱媒体循環手段(凝縮用冷媒循環ポンプ33a)を制御して第1熱媒体(凝縮用冷媒)の流量を調整し第1熱交換器35に流入する第1熱媒体の温度を目標温度とすることができる。
In addition, the
また、流量調整手段(制御装置40)は、燃料電池10の発電負荷に関する情報を考慮する場合には、燃料電池10の発電負荷が変動した際にその影響が第1熱媒体(凝縮用冷媒)の第1熱交換器35の入口温度の変動として現れるむだ時間に相当する、予め設定されている第1の遅れ時間も合わせて考慮し、貯湯槽31から第1熱交換器35に流入する貯湯水の温度に関する情報を考慮する場合には、該貯湯水の温度が変動した際にその影響が第1熱媒体(凝縮用冷媒)の第1熱交換器35の入口温度の変動として現れるむだ時間に相当する、予め設定されている第2の遅れ時間も合わせて考慮して、第1熱媒体循環手段(凝縮用冷媒循環ポンプ33a)を制御することにより第1熱媒体(凝縮用冷媒)の流量を調整する。これにより、燃料電池10の発電負荷が変動した際に、その影響が第1熱媒体(凝縮用冷媒)の第1熱交換器35の入口温度の変動として現れるむだ時間が生じても、適切なタイミングで第1熱媒体循環手段(凝縮用冷媒循環ポンプ33a)を制御して第1熱媒体(凝縮用冷媒)の流量を調整し第1熱交換器35に流入する第1熱媒体(凝縮用冷媒)の温度を目標温度とすることができる。また、貯湯槽31から第1熱交換器35に流入する貯湯水の温度が変動した際に、その影響が第1熱媒体(凝縮用冷媒)の第1熱交換器35の入口温度の変動として現れるむだ時間が生じても、適切なタイミングで第1熱媒体循環手段(凝縮用冷媒循環ポンプ33a)を制御して第1熱媒体(凝縮用冷媒)の流量を調整し第1熱交換器35に流入する第1熱媒体(凝縮用冷媒)の温度を目標温度とすることができる。
Further, when considering the information regarding the power generation load of the
また、第1遅延処理部41が、燃料電池10の発電負荷に関する情報を入力し、燃料電池10の発電負荷が変動した際にその影響が第1熱媒体(凝縮用冷媒)の第1熱交換器35の入口温度の変動として現れるむだ時間に相当する、予め設定されている第1の遅れ時間に基づいて遅延処理を実行し、第2遅延処理部42が、貯湯槽31から第1熱交換器35に流入する貯湯水の温度に関する情報を入力し、該貯湯水の温度が変動した際にその影響が第1熱媒体(凝縮用冷媒)の第1熱交換器35の入口温度の変動として現れるむだ時間に相当する、予め設定されている第2の遅れ時間に基づいて遅延処理を実行する。これにより、燃料電池10の発電負荷が変動した際に、その影響が第1熱媒体(凝縮用冷媒)の第1熱交換器35の入口温度の変動として現れるむだ時間が生じても、適切なタイミングで第1熱媒体循環手段(凝縮用冷媒循環ポンプ33a)を制御して第1熱媒体(凝縮用冷媒)の流量を調整し第1熱交換器35に流入する第1熱媒体(凝縮用冷媒)の温度を目標温度とすることができる。また、貯湯槽31から第1熱交換器35に流入する貯湯水の温度が変動した際に、その影響が第1熱媒体(凝縮用冷媒)の第1熱交換器35の入口温度の変動として現れるむだ時間が生じても、適切なタイミングで第1熱媒体循環手段(凝縮用冷媒循環ポンプ33a)を制御して第1熱媒体(凝縮用冷媒)の流量を調整し第1熱交換器35に流入する第1熱媒体(凝縮用冷媒)の温度を目標温度とすることができる。
Further, the first
また、改質器20の改質部22から燃料電池10の燃料極に供給されるアノードガスと第1熱媒体とが熱交換する第3熱交換器(第3凝縮器37c)、燃料極から改質器20のバーナ21に供給されるアノードオフガスと第1熱媒体とが熱交換する第4熱交換器(第1凝縮器37a)、バーナ21から排出される燃焼排ガスと第1熱媒体とが熱交換する第5熱交換器(第2凝縮器37b)のうちの少なくとも何れか一つによって、改質器20の排熱および/または燃料電池10の排熱を第1熱媒体に回収する。これにより、改質器20の排熱および/または燃料電池10の排熱を第1熱媒体に確実に回収することができる。
A third heat exchanger (
なお、本発明は、燃料電池システム以外の排熱回収装置、例えば、ガスエンジンコージェネレーションシステムなどのコージェネレーションシステムにも適用できる。この場合、ガスエンジンの排熱(排ガスや冷却水)から熱回収している。また燃料電池としては、高分子電解質形に限らず、固体酸化物形、リン酸形、溶融炭酸塩形、固体酸化物形などにも適用できる。この場合、固体酸化物形には改質器は存在するが、第2熱媒体が存在しない。このようなシステムでも本発明を適用できる。 The present invention can also be applied to an exhaust heat recovery device other than a fuel cell system, for example, a cogeneration system such as a gas engine cogeneration system. In this case, heat is recovered from exhaust heat (exhaust gas or cooling water) of the gas engine. Further, the fuel cell is not limited to the polymer electrolyte type, but can be applied to a solid oxide form, a phosphoric acid form, a molten carbonate form, a solid oxide form, and the like. In this case, the solid oxide form has a reformer but no second heat medium. The present invention can also be applied to such a system.
10…燃料電池、11…インバータ、11a…電力センサ、12…系統電源、13…電力負荷、14…電源ライン、14a…電力センサ、20…改質器、21…バーナ、22…改質部、31…貯湯槽、32…貯湯水循環ライン、32a…温度センサ、32b…貯湯水循環ポンプ、33…凝縮用冷媒循環ライン(第1熱媒体循環ライン)、33a…凝縮用冷媒循環ポンプ(第1熱媒体循環手段)、33b…温度センサ、34…燃料電池熱媒体循環ライン(第2熱媒体循環ライン)、34a…燃料電池熱媒体循環ポンプ(第2熱媒体循環手段)、35…第1熱交換器、36…第2熱交換器、37a…第1凝縮器(第4熱交換器)、37b…第2凝縮器(第5熱交換器)、37c…第3凝縮器(第3熱交換器)、40…制御装置(流量調整手段)、41…第1遅延処理部、42…第2遅延処理部、43…PID制御部、43c…第1ゲインスケジュール部、43d…第2ゲインスケジュール部。
DESCRIPTION OF
Claims (9)
前記貯湯槽に連通され前記貯湯水が循環する貯湯水循環ラインと、
発電装置の排熱を回収した第1熱媒体が循環する第1熱媒体循環ラインと、
前記貯湯水循環ラインを循環する貯湯水と前記第1熱媒体循環ラインを循環する第1熱媒体とが熱交換する第1熱交換器と、
前記第1熱媒体循環ライン上に設けられ前記第1熱媒体を循環させる第1熱媒体循環手段と、
前記第1熱媒体循環ラインを流通する第1熱媒体の前記第1熱交換器の入口温度が目標温度となるように前記第1熱媒体循環手段を制御することにより前記第1熱媒体の流量を調整する流量調整手段と、
を備えたことを特徴とする排熱回収装置。 A hot water storage tank capable of storing hot water,
A hot water circulation line communicating with the hot water tank and circulating the hot water;
A first heat medium circulation line through which the first heat medium recovered from the exhaust heat of the power generation device circulates;
A first heat exchanger for exchanging heat between the hot water circulating through the hot water circulation line and the first heat medium circulating through the first heat medium circulation line;
First heat medium circulation means provided on the first heat medium circulation line for circulating the first heat medium;
The flow rate of the first heat medium is controlled by controlling the first heat medium circulation means so that the inlet temperature of the first heat exchanger of the first heat medium flowing through the first heat medium circulation line becomes a target temperature. A flow rate adjusting means for adjusting
An exhaust heat recovery apparatus comprising:
改質器で改質された改質ガスをアノードガスとして使用する燃料電池を備え、
前記第1熱媒体は前記改質器の排熱を回収しており、
前記流量調整手段は、前記改質器で改質された改質ガスをアノードガスとして使用する燃料電池の発電負荷に関する情報も考慮して、前記第1熱媒体循環手段を制御することにより前記第1熱媒体の流量を調整することを特徴とする排熱回収装置。 The power generation device according to claim 3,
A fuel cell that uses the reformed gas reformed by the reformer as the anode gas,
The first heat medium recovers exhaust heat of the reformer;
The flow rate adjusting means controls the first heat medium circulating means by taking into account information relating to a power generation load of a fuel cell that uses the reformed gas reformed by the reformer as an anode gas. 1. An exhaust heat recovery apparatus that adjusts the flow rate of a heat medium.
前記第1熱媒体循環ラインを流通する第1熱媒体の前記第1熱交換器の入口温度の前記目標温度と、前記第1熱媒体の前記第1熱交換器の入口温度の実測温度とから、第1熱媒体循環手段の制御量をPID制御により演算するPID制御部と、
前記PID制御に使用する比例ゲイン、積分ゲインおよび微分ゲインの少なくとも何れか一つを前記燃料電池の発電負荷に関する情報によりスケジュールする第1ゲインスケジュール部と、
前記PID制御に使用する比例ゲイン、積分ゲインおよび微分ゲインの少なくとも何れか一つを前記貯湯槽から前記第1熱交換器に流入する前記貯湯水の温度に関する情報によりスケジュールする第2ゲインスケジュール部と、を備えていることを特徴とする排熱回収装置。 The flow rate adjusting means according to claim 4,
From the target temperature of the inlet temperature of the first heat exchanger of the first heat medium flowing through the first heat medium circulation line and the actually measured temperature of the inlet temperature of the first heat exchanger of the first heat medium. A PID control unit that calculates a control amount of the first heat medium circulating means by PID control;
A first gain scheduling unit that schedules at least one of a proportional gain, an integral gain, and a differential gain used for the PID control according to information on the power generation load of the fuel cell;
A second gain scheduling unit that schedules at least one of a proportional gain, an integral gain, and a differential gain used for the PID control according to information on the temperature of the hot water flowing into the first heat exchanger from the hot water tank; And an exhaust heat recovery apparatus.
前記燃料電池の発電負荷に関する情報を入力し、前記燃料電池の発電負荷が変動した際にその影響が前記第1熱媒体の前記第1熱交換器の入口温度の変動として現れるむだ時間に相当する、予め設定されている第1の遅れ時間に基づいて遅延処理を実行する第1遅延処理部と、
前記貯湯槽から前記第1熱交換器に流入する前記貯湯水の温度に関する情報を入力し、該貯湯水の温度が変動した際にその影響が前記第1熱媒体の前記第1熱交換器の入口温度の変動として現れるむだ時間に相当する、予め設定されている第2の遅れ時間に基づいて遅延処理を実行する第2遅延処理部と、をさらに備えたことを特徴とする排熱回収装置。 The flow rate adjusting means according to claim 5,
Information related to the power generation load of the fuel cell is input, and when the power generation load of the fuel cell fluctuates, the effect corresponds to a dead time that appears as a fluctuation in the inlet temperature of the first heat exchanger of the first heat medium. A first delay processing unit for executing a delay process based on a preset first delay time;
Information on the temperature of the hot water flowing into the first heat exchanger from the hot water tank is input, and when the temperature of the hot water changes, the influence of the first heat exchanger of the first heat medium is affected. An exhaust heat recovery apparatus, further comprising: a second delay processing unit that executes a delay process based on a second delay time set in advance, which corresponds to a dead time that appears as a change in inlet temperature. .
A fuel cell system comprising the exhaust heat recovery device according to any one of claims 1 to 8.
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