JP2010186668A - Heat storage device and fuel cell system using it - Google Patents

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Yasuhiro Arai
康弘 新井
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To increase a heat storage volume for a cogeneration system using a fuel cell, while restraining enlargement of an installation space. <P>SOLUTION: The heat storage device 36 for storing exhaust heat recovered from the fuel cell includes a water storage tank 37 for storing the exhaust heat recovered by a heat exchanger 12 of an exhaust heat recovery unit in water, and heat storage tank 38 for storing the exhaust heat collected by the exhaust heat recovery unit in a latent heat storage material. The latent heat storage material has a larger heat storage capacity per unit volume by nearly one digit than sensible heat storage of water, so that the water storage tank 37 is downsized without changing a total heat storage volume of the heat storage device 36. Further, by using both the water storage tank 37 and the heat storage tank 38, the number of times of phase changes of the latent heat storage material is reduced to restrain its degradation. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、蓄熱装置およびそれを用いた燃料電池システムに関する。   The present invention relates to a heat storage device and a fuel cell system using the same.

固体高分子型燃料電池は、固体高分子電解質膜を挟んで燃料極であるアノード側電極と酸化剤極であるカソード側電極を向い合わせた電池セルをセパレータで挟持した構造物を複数枚積層して構成されている。車載用などでは機動性を重視するため、通常、燃料には純水素を使用し、酸化剤には空気を用いたシステムが多い。   A polymer electrolyte fuel cell is formed by laminating a plurality of structures in which battery cells are sandwiched by separators, with the anode side electrode serving as the fuel electrode and the cathode side electrode serving as the oxidant electrode facing each other across the polymer electrolyte membrane. Configured. Since in-vehicle use places importance on mobility, there are usually many systems that use pure hydrogen as the fuel and air as the oxidant.

ところが、定置用や家庭用になると、インフラの問題から燃料にはメタン成分の多い都市ガスやプロパンガスを使用するシステムが求められる。この場合は、燃料を水素に改質するために、燃料に水蒸気を混合して水素を生成させる燃料処理器を用いる方法が一般的である。いずれのシステムもアノード電極側に供給された水素がイオン化して固体高分子電解質膜内を流れ、カソード電極側の酸素と反応し、水を生成するとともに、外部に対して電気エネルギが得られる。   However, for stationary and household use, a system that uses city gas or propane gas with a high methane component as the fuel is required because of infrastructure problems. In this case, in order to reform the fuel into hydrogen, a method using a fuel processor that generates hydrogen by mixing water vapor with the fuel is generally used. In any system, hydrogen supplied to the anode electrode side is ionized and flows in the solid polymer electrolyte membrane, reacts with oxygen on the cathode electrode side to generate water, and electric energy is obtained to the outside.

ところで、この固体高分子型燃料電池は、電気エネルギの発生とともに、約100℃以下の排熱を生じる。このため、電池効率が100%にならない限り、つまり電池本体温度が周囲温度のままで発電できるようにならない限り、温度の高い電池から周囲への放熱分が熱として発生する。燃料を水素に改質するための燃料処理器においても、通常、改質器などの改質反応の加熱に燃焼器を使うため、燃焼排ガスや燃料処理器外部からの排熱が生じる。   By the way, this polymer electrolyte fuel cell generates exhaust heat of about 100 ° C. or less with generation of electric energy. For this reason, unless the battery efficiency reaches 100%, that is, unless the battery main body temperature can be generated at the ambient temperature, heat radiation from the high temperature battery to the surroundings is generated as heat. Also in a fuel processor for reforming fuel into hydrogen, since a combustor is usually used for heating a reforming reaction such as a reformer, combustion exhaust gas or exhaust heat from the outside of the fuel processor is generated.

このような排熱を利用すれば、電気エネルギとのハイブリッド運転、すなわちコジェネレーション運転となるため、非常に経済的でエネルギ効率の高い、地球環境に優しい運転が実現できる。近年、このような燃料電池システムを家庭に導入しようという開発活動が日本を中心に非常に高まっており、実用化は間近に来ている。地球温暖化を防止する方法として、二酸化炭素の排出量が少ないこのエネルギが脚光を浴び、その省エネ性や経済性に注目が集まっているためである。省エネ性や経済性を高めためのシステム運転としては、熱利用量を増やすことが特に有効であることが各家庭での実証試験において確認されている。   If such exhaust heat is used, hybrid operation with electric energy, that is, cogeneration operation is performed, so that it is possible to realize a very economical and energy-efficient operation that is friendly to the global environment. In recent years, development activities to introduce such a fuel cell system into the home have increased greatly, mainly in Japan, and practical application is coming soon. This is because, as a method of preventing global warming, this energy, which emits less carbon dioxide, has attracted attention, and attention has been focused on its energy saving and economic efficiency. It has been confirmed in demonstration tests at homes that increasing the amount of heat used is particularly effective as a system operation for improving energy efficiency and economy.

一方、各家庭の熱需要は、主に炊事やお風呂への給湯が支配的であり、家族構成だけでなく、設置地域や環境温度に左右される。一般的には夏場より冬場、温暖地より寒冷地の方が熱需要は高く、燃料電池システムの省エネ性は高まる。ただ、家庭の発電負荷と熱負荷は時間軸的には必ずしも一致しておらず、前者は朝晩、後者は夕食後にピークを迎えることが多い。このため、システムの排熱を一時的に蓄熱する熱利用系が別に設置され、貯湯タンクに温水として蓄熱される。   On the other hand, the heat demand of each household is mainly dominated by cooking and hot water supply to the bath, and depends not only on the family structure but also on the installation area and environmental temperature. In general, the demand for heat is higher in winter than in summer and in cold regions than in warm regions, and the energy saving performance of the fuel cell system is enhanced. However, the power generation load and heat load at home do not necessarily coincide with each other in terms of time, and the former often peaks in the morning and evening, and the latter peaks after dinner. For this reason, a heat utilization system for temporarily storing the exhaust heat of the system is separately installed and stored as hot water in the hot water storage tank.

特開2002−333207号公報JP 2002-333207 A 特開2003−240465号公報JP 2003-240465 A

燃料電池を用いたコジェネレーションシステムの排熱蓄熱量を増加させるには、温水温度を高める、あるいは貯湯タンクの容量を大きくする方法が考えられる。温水は、システムの構成で限界温度が決まるという制約がある。また、貯湯タンク容量は設置性やコスト面の商品性から制約を受ける。貯湯タンク容量を増やすと、コストアップするとともに、設置スペースが広く必要となり、一般ユーザにとっては現実的では無い。   In order to increase the amount of waste heat stored in a cogeneration system using a fuel cell, a method of increasing the temperature of hot water or increasing the capacity of a hot water storage tank can be considered. There is a restriction that the limit temperature of hot water is determined by the system configuration. In addition, the hot water storage tank capacity is limited by the ease of installation and cost. Increasing the hot water storage tank capacity increases costs and requires a large installation space, which is not practical for general users.

また、たとえば特許文献1および特許文献2には、熱利用系に潜熱型蓄熱タンクのみを用いる方法が開示されている。しかし、本蓄熱方式のみでは、必ずしもユーザの使い勝手が良いものではない。   Further, for example, Patent Document 1 and Patent Document 2 disclose a method of using only a latent heat type heat storage tank for a heat utilization system. However, the user's convenience is not necessarily good only by this heat storage system.

そこで、本発明は、燃料電池を用いたコジェネレーションシステムにおいて、設置スペースの拡大を抑制しつつ、蓄熱量を増加させることを目的とする。   Accordingly, an object of the present invention is to increase the amount of heat storage while suppressing an increase in installation space in a cogeneration system using a fuel cell.

上述の目的を達成するため、本発明は、燃料電池システムにおいて、燃料電池と、前記燃料電池の排熱を回収する排熱回収装置と、前記排熱回収装置が回収した排熱を水に貯える貯湯タンクと、前記排熱回収装置が回収した排熱を潜熱蓄熱材に貯える蓄熱タンクと、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 system in which a fuel cell, an exhaust heat recovery device that recovers exhaust heat of the fuel cell, and waste heat recovered by the exhaust heat recovery device are stored in water. It has a hot water storage tank and a heat storage tank for storing the exhaust heat recovered by the exhaust heat recovery device in a latent heat storage material.

また、本発明は、燃料電池から回収された排熱を蓄熱する蓄熱装置において、前記排熱回収装置が回収した排熱を水に貯える貯湯タンクと、前記排熱回収装置が回収した排熱を潜熱蓄熱材に貯える蓄熱タンクと、を有することを特徴とする。   The present invention also relates to a heat storage device for storing the exhaust heat recovered from the fuel cell, a hot water storage tank for storing the exhaust heat recovered by the exhaust heat recovery device in water, and the exhaust heat recovered by the exhaust heat recovery device. And a heat storage tank for storing the latent heat storage material.

本発明によれば、燃料電池を用いたコジェネレーションシステムにおいて、設置スペースの拡大を抑制しつつ、蓄熱量を増加させることができる。   According to the present invention, in a cogeneration system using a fuel cell, it is possible to increase the amount of heat storage while suppressing an increase in installation space.

本発明に係る燃料電池システムの第1の実施の形態における蓄熱装置の詳細を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the detail of the thermal storage apparatus in 1st Embodiment of the fuel cell system which concerns on this invention. 本発明に係る燃料電池システムの第1の実施の形態のブロック図である。1 is a block diagram of a first embodiment of a fuel cell system according to the present invention. 本発明に係る燃料電池システムの第1の実施の形態における蓄熱装置のノーマル貯湯時の温水フローを示すブロック図である。It is a block diagram which shows the warm water flow at the time of the normal hot water storage of the thermal storage apparatus in 1st Embodiment of the fuel cell system which concerns on this invention. 本発明に係る燃料電池システムの第1の実施の形態における蓄熱装置の蓄熱貯湯運転時の温水フローを示すブロック図である。It is a block diagram which shows the warm water flow at the time of the thermal storage hot water operation of the thermal storage apparatus in 1st Embodiment of the fuel cell system which concerns on this invention. 本発明に係る燃料電池システムの第1の実施の形態における蓄熱装置の蓄熱放熱運転時の温水フローを示すブロック図である。It is a block diagram which shows the warm water flow at the time of the thermal storage heat dissipation operation | movement of the thermal storage apparatus in 1st Embodiment of the fuel cell system which concerns on this invention. 本発明に係る燃料電池システムの第2の実施の形態における蓄熱装置の詳細を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the detail of the thermal storage apparatus in 2nd Embodiment of the fuel cell system which concerns on this invention.

本発明に係る燃料電池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。   Embodiments of a fuel cell 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2は、本発明に係る燃料電池システムの第1の実施の形態のブロック図である。
[First Embodiment]
FIG. 2 is a block diagram of the first embodiment of the fuel cell system according to the present invention.

本実施の形態の燃料電池システムは、燃料処理系と、電池本体2と、蓄熱装置36とを有している。燃料処理系および電池本体2の大部分は、1つのパッケージ16内に収められている。電池本体2は、CSA(Cell Stack Assembly)とも呼ばれる。   The fuel cell system of the present embodiment has a fuel processing system, a battery main body 2, and a heat storage device 36. Most of the fuel processing system and the battery body 2 are accommodated in one package 16. The battery body 2 is also called CSA (Cell Stack Assembly).

FPS(Fuel Processing System)とも呼ばれる燃料処理系は、燃料供給源3、脱硫器4、水蒸気発生器5、改質器6、COシフト反応器7、CO選択酸化器8、水蒸気分離器9、改質用水ポンプ11、2つの排熱熱交換器81,82、タンク80を備えている。改質器6には、改質用燃焼器10が設けられている。燃料供給源3は、たとえばパッケージ16の外部に設けられて、都市ガスやプロパンなどの炭化水素系燃料を供給する。   The fuel processing system, also called FPS (Fuel Processing System), includes a fuel supply source 3, a desulfurizer 4, a steam generator 5, a reformer 6, a CO shift reactor 7, a CO selective oxidizer 8, a steam separator 9, A quality water pump 11, two exhaust heat exchangers 81 and 82, and a tank 80 are provided. The reformer 6 is provided with a reforming combustor 10. The fuel supply source 3 is provided, for example, outside the package 16 and supplies a hydrocarbon-based fuel such as city gas or propane.

電池本体2は、アノード極13、カソード極14を備えている。アノード極13とカソード極14とは、固体高分子電解質膜を挟んで設けられる。電池本体2には、電池本体2を冷却するための冷却流路70が形成されている。   The battery body 2 includes an anode electrode 13 and a cathode electrode 14. The anode 13 and the cathode 14 are provided with a solid polymer electrolyte membrane interposed therebetween. The battery body 2 is formed with a cooling flow path 70 for cooling the battery body 2.

たとえば都市ガスを燃料として使用する場合、燃料処理系は、都市ガスから水素ガスへの改質を行う。都市ガスは、燃料供給源3から、ブロワ31によって、弁20、脱硫器4、弁22を通過して、改質器6に送られる。都市ガスなどの燃料は、脱硫器4の内部で、たとえば活性炭やゼオライト吸着などによって硫黄分が取り除かれる。また、タンク80からフィルタ30を介して改質用水ポンプ11によって送られた水は、水蒸気発生器5で加熱されてガス化する。水蒸気発生器5から水蒸気分離器9に送られた気体から水蒸気のみが抽出され、弁27を通過して、脱硫済の燃料ガスに合流する。水蒸気分離器9で分離された液体の水は、弁83を介してタンク80に送られる。改質器6の排気は、水蒸気発生器5に送られて水を加熱した後、タンク80に併設された排熱熱交換器81に送られ、その後排気される。   For example, when city gas is used as fuel, the fuel processing system performs reforming from city gas to hydrogen gas. The city gas is sent from the fuel supply source 3 to the reformer 6 by the blower 31 through the valve 20, the desulfurizer 4 and the valve 22. The sulfur gas is removed from the fuel such as city gas in the desulfurizer 4 by, for example, activated carbon or zeolite adsorption. Further, the water sent from the tank 80 through the filter 30 by the reforming water pump 11 is heated by the steam generator 5 and gasified. Only the water vapor is extracted from the gas sent from the water vapor generator 5 to the water vapor separator 9, passes through the valve 27, and merges with the desulfurized fuel gas. The liquid water separated by the water vapor separator 9 is sent to the tank 80 via the valve 83. The exhaust gas from the reformer 6 is sent to the steam generator 5 to heat the water, and then sent to the exhaust heat exchanger 81 provided in the tank 80, and then exhausted.

改質用燃焼器10によって改質器6の内部は加熱されており、吸熱反応である水蒸気改質反応が維持されている。改質用燃焼器10には、弁21を介して燃料供給源3から燃料が供給されるとともに、ブロア26によって、弁25を介して、あるいはこの弁25を介さずに、空気などの酸素が供給される。また、改質用燃焼器10には、電池反応に用いられなかった水素を含有する電池本体2のアノード極13から排出されるガスが、逆止弁24を介して供給される。   The interior of the reformer 6 is heated by the reforming combustor 10 and the steam reforming reaction that is an endothermic reaction is maintained. The reforming combustor 10 is supplied with fuel from the fuel supply source 3 via a valve 21, and oxygen such as air is supplied by a blower 26 via a valve 25 or without this valve 25. Supplied. The reforming combustor 10 is supplied with gas discharged from the anode electrode 13 of the battery main body 2 containing hydrogen that has not been used for the battery reaction via the check valve 24.

改質器6では触媒により都市ガスと水蒸気の反応から、水素が生成するが同時にCOが生成される。固体高分子型燃料電池では、電池本体2の固体高分子電解質膜および触媒層から構成されるMEA(Membrane Electrode Assembly)でのCO被毒が問題となるため、COはCOへ酸化させる必要がある。このため、COシフト反応器7ではHOによるシフト反応を進める必要がある。また、CO選択酸化用空気ブロア18の空気供給により、CO選択酸化器8では触媒のCO被毒が発生しない程度に酸化反応を進める必要がある。また、改質器6を含めたこれらの触媒反応温度はそれぞれ異なり、改質器6の数百度からCO選択酸化器8の百数十度と、改質ガスの上流と下流の温度差が大きいため、下流側温度を下げるための水熱交換器を設けてもよい。 In the reformer 6, hydrogen is generated from the reaction of city gas and water vapor by the catalyst, but CO is simultaneously generated. In a polymer electrolyte fuel cell, CO poisoning in a MEA (Membrane Electrode Assembly) composed of a solid polymer electrolyte membrane and a catalyst layer of the battery body 2 becomes a problem, and therefore, CO must be oxidized to CO 2 . is there. For this reason, it is necessary to advance the shift reaction by H 2 O in the CO shift reactor 7. Further, it is necessary to advance the oxidation reaction to such an extent that the catalyst is not poisoned by the CO in the CO selective oxidizer 8 by supplying the air from the CO selective oxidation air blower 18. The catalytic reaction temperatures including the reformer 6 are different from each other, and the temperature difference between the reformer gas upstream and downstream is large, from several hundred degrees of the reformer 6 to hundreds of degrees of the CO selective oxidizer 8. Therefore, a water heat exchanger for lowering the downstream temperature may be provided.

次に、各触媒での主なプロセス反応を以下に示す。たとえば、メタン成分が主体の都市ガス改質の場合、水蒸気改質反応は(1)式、COシフト反応は(2)式、CO選択酸化反応は(3)式のようになる。   Next, main process reactions in each catalyst are shown below. For example, in the case of city gas reforming mainly composed of methane components, the steam reforming reaction is represented by equation (1), the CO shift reaction is represented by equation (2), and the CO selective oxidation reaction is represented by equation (3).

CH+2HO→CO+4H …(1)
CO+HO→CO+H …(2)
2CO+O→2CO …(3)
CO選択酸化器8を通過した改質ガスは、主に水素、炭酸ガスおよび余った水蒸気などを含有する。これらのガスは、アノード極13に送り込まれる。アノード極13に送り込まれた水素ガスは、MEAの触媒層を経てプロトンHが電解質膜を通過し、カソード極用空気ブロア15によってカソード極14を通過する空気中の酸素および電子と結びついて水が生成される。したがって、アノード極13は−極、カソード極14は+極となり、電位を持って直流電圧を発電する。この電位間に電気負荷が接続されれば、本システムは電源としての機能を持つことになる。
CH 4 + 2H 2 O → CO 2 + 4H 2 (1)
CO + H 2 O → CO 2 + H 2 (2)
2CO + O 2 → 2CO 2 (3)
The reformed gas that has passed through the CO selective oxidizer 8 mainly contains hydrogen, carbon dioxide gas, excess water vapor, and the like. These gases are sent to the anode electrode 13. The hydrogen gas sent to the anode electrode 13 passes through the electrolyte membrane through the MEA catalyst layer, and the proton gas H + is combined with oxygen and electrons in the air passing through the cathode electrode 14 by the cathode electrode air blower 15. Is generated. Accordingly, the anode electrode 13 is a negative electrode and the cathode electrode 14 is a positive electrode, and a DC voltage is generated with a potential. If an electrical load is connected between these potentials, the system has a function as a power source.

発電に使われずに残ったアノード極13の出口ガスは、水蒸気加熱器5および改質器6の加熱用燃料ガスとして使われる。また、カソード極14の出口中の水蒸気および燃焼排気ガス中の水蒸気は、排熱熱交換器81により、水分が回収され、システムでの水自立が図られる。一方、電池本体2の排熱は、冷却流路70を通過する電池冷却水ポンプ29の循環ラインに配置された排熱熱交換器82によって熱回収される。温水循環ポンプ33の運転により、排熱熱交換器81,82で熱交換して暖められた温水は、蓄熱装置36に蓄熱され、給湯やお風呂への温水として使われる。蓄熱装置36には、必要に応じて水道管84を介して水道水が供給される。   The remaining outlet gas of the anode electrode 13 that is not used for power generation is used as a fuel gas for heating the steam heater 5 and the reformer 6. Further, the water vapor is recovered from the water vapor in the outlet of the cathode electrode 14 and the water vapor in the combustion exhaust gas by the exhaust heat exchanger 81, and water self-supporting in the system is achieved. On the other hand, the exhaust heat of the battery main body 2 is recovered by the exhaust heat exchanger 82 disposed in the circulation line of the battery cooling water pump 29 that passes through the cooling flow path 70. The hot water heated by exchanging heat in the exhaust heat exchangers 81 and 82 by the operation of the hot water circulation pump 33 is stored in the heat storage device 36 and used as hot water for hot water supply or a bath. Tap water is supplied to the heat storage device 36 through a water pipe 84 as necessary.

図1は、本実施の形態における蓄熱装置の詳細を示すブロック図である。図1において、カソード極14の出口中の水蒸気および燃焼排気ガス中の水蒸気と熱交換する排熱熱交換器81、および、電池冷却水ポンプ29の循環ラインに配置された排熱熱交換器82は、まとめて熱交換器12として示している。この熱交換器12および電池冷却水ポンプなどは、燃料電池2および改質器6などの排熱を回収する排熱回収装置を形成している。   FIG. 1 is a block diagram showing details of the heat storage device in the present embodiment. In FIG. 1, an exhaust heat exchanger 81 for exchanging heat with water vapor at the outlet of the cathode electrode 14 and water vapor in the combustion exhaust gas, and an exhaust heat exchanger 82 disposed in the circulation line of the battery cooling water pump 29. Are collectively shown as a heat exchanger 12. The heat exchanger 12, the battery cooling water pump, and the like form an exhaust heat recovery device that recovers exhaust heat from the fuel cell 2, the reformer 6, and the like.

蓄熱装置36は、貯湯タンク37および蓄熱タンク38を有している。貯湯タンク37および蓄熱タンク38は、たとえば樹脂で形成される。   The heat storage device 36 includes a hot water storage tank 37 and a heat storage tank 38. The hot water storage tank 37 and the heat storage tank 38 are made of, for example, resin.

貯湯タンク37には、加熱された水道水が貯えられている。蓄熱タンク38には、2種類の異なる温度の潜熱蓄熱材が上下に区分けされて内蔵されている。潜熱蓄熱材とは、使用温度の範囲で相変化することにより、顕熱だけでなく、潜熱をも貯える材料である。本実施の形態では、たとえば、下側の高温側蓄熱タンク60に、パラフィン系のトリアコンタン(融点65℃)や有機物系ステアリン酸(融点71℃)が内蔵され、上側の低温側蓄熱タンク61には、パラフィン系のエイコサン(融点36℃)やトリミリスチン(融点33℃)が内蔵されている。蓄熱タンク38の内部には、潜熱蓄熱材に囲まれて2本の配管91,92が貫通している。   The hot water storage tank 37 stores heated tap water. In the heat storage tank 38, two types of latent heat storage materials having different temperatures are divided into upper and lower parts and incorporated. The latent heat storage material is a material that stores not only sensible heat but also latent heat by phase change in the range of operating temperature. In the present embodiment, for example, paraffin-based triacontane (melting point 65 ° C.) or organic-based stearic acid (melting point 71 ° C.) is incorporated in the lower high-temperature side heat storage tank 60, and the upper low-temperature side heat storage tank 61 Contains paraffinic eicosane (melting point 36 ° C.) and trimyristin (melting point 33 ° C.). Inside the heat storage tank 38, two pipes 91 and 92 penetrate through the latent heat storage material.

貯湯タンク37と熱交換器12との間には、水を循環させる配管が設けられていて、この配管の途中には第一の逆止弁41、第一の電動遮断弁43および温水循環ポンプ33が設けられている。この配管には、蓄熱タンク38を貫通する配管91が第二の電動遮断弁44を介して接続されている。第一の逆止弁41は、この接続部よりも貯湯タンク37側に設けられている。さらに、蓄熱タンク38を貫通する配管91は、第二の電動遮断弁44を介して接続する側に対して蓄熱タンク38の反対側から延びる配管によって、第二の逆止弁42を介して第一の電動遮断弁43および温水循環ポンプ33の間に接続されている。   A pipe for circulating water is provided between the hot water storage tank 37 and the heat exchanger 12, and a first check valve 41, a first electric shut-off valve 43, and a hot water circulation pump are provided in the middle of the pipe. 33 is provided. A pipe 91 passing through the heat storage tank 38 is connected to the pipe via a second electric shut-off valve 44. The first check valve 41 is provided closer to the hot water storage tank 37 than the connecting portion. Further, the pipe 91 penetrating the heat storage tank 38 is connected to the second electric shut-off valve 44 via the second check valve 42 by a pipe extending from the opposite side of the heat storage tank 38 to the side connected via the second electric shut-off valve 44. It is connected between one electric shut-off valve 43 and the hot water circulation pump 33.

貯湯タンク37から、たとえば家庭内の給湯器などには配管が延びていて、この配管の途中には、第四の電動遮断弁47および給湯加圧ポンプ48が設けられている。この配管は、第四の電動遮断弁47の上流側で第三の電動遮断弁46を介して、第四の電動遮断弁47の下流側で第三の逆止弁45を介して、蓄熱タンク38を貫通する配管92に接続されている。給湯加圧ポンプ48は、水張りや気抜きを考慮すると下部に配置されることが望ましい。   A piping extends from the hot water storage tank 37 to, for example, a domestic water heater, and a fourth electric shut-off valve 47 and a hot water supply pressurizing pump 48 are provided in the middle of the piping. This pipe is connected to the heat storage tank via the third electric cutoff valve 46 upstream of the fourth electric cutoff valve 47 and via the third check valve 45 downstream of the fourth electric cutoff valve 47. 38 is connected to a pipe 92 penetrating through 38. The hot water supply pressurizing pump 48 is desirably disposed at the lower part in consideration of water filling and air venting.

このように、貯湯タンク37と蓄熱タンク38とは直列に設けられていて、貯湯タンク37に貯えられた水と蓄熱タンク38内の潜熱蓄熱材とは熱交換可能に構成されている。   Thus, the hot water storage tank 37 and the heat storage tank 38 are provided in series, and the water stored in the hot water storage tank 37 and the latent heat storage material in the heat storage tank 38 are configured to be able to exchange heat.

蓄熱タンク38は、貯湯タンク37の下部に配置されていてもよい。第一の逆止弁41、第一の電動遮断弁43及び第二の電動遮断弁44を三方弁で代用してもよい。   The heat storage tank 38 may be disposed below the hot water storage tank 37. The first check valve 41, the first electric cutoff valve 43, and the second electric cutoff valve 44 may be replaced with a three-way valve.

この蓄熱装置36は、たとえばノーマル貯湯、蓄熱貯湯、および、蓄熱放熱の3つの運転モードで運転される。各運転モードにおける弁の開閉、ポンプの駆動などは、たとえば制御装置によって制御される。   The heat storage device 36 is operated in, for example, three operation modes of normal hot water storage, heat storage hot water, and heat storage and heat dissipation. The opening / closing of the valve and the driving of the pump in each operation mode are controlled by a control device, for example.

図3は、本実施の形態における蓄熱装置のノーマル貯湯時の温水フローを示すブロック図である。   FIG. 3 is a block diagram showing a hot water flow during normal hot water storage of the heat storage device in the present embodiment.

ノーマル貯湯運転時には、第一の電動遮断弁43を開き、第二の電動遮断弁44は閉じる。ノーマル貯湯運転時は、温水循環ポンプ33を駆動し、燃料電池システム16の排熱を排熱熱交換器12にて60〜90℃の温水として回収し、蓄熱装置36の貯湯タンク37に貯める。給湯時には、温水利用時は、第三の電動遮断弁46を閉じて、第四の電動遮断弁47を開き、給湯加圧ポンプ48を運転して、貯湯タンク37の温水を利用する。   During the normal hot water storage operation, the first electric cutoff valve 43 is opened and the second electric cutoff valve 44 is closed. During the normal hot water storage operation, the hot water circulation pump 33 is driven, and the exhaust heat of the fuel cell system 16 is recovered as hot water of 60 to 90 ° C. by the exhaust heat exchanger 12 and stored in the hot water storage tank 37 of the heat storage device 36. During hot water supply, when using hot water, the third electric shut-off valve 46 is closed, the fourth electric shut-off valve 47 is opened, the hot water supply pressurizing pump 48 is operated, and the hot water in the hot water storage tank 37 is used.

図4は、本実施の形態における蓄熱装置の蓄熱貯湯運転時の温水フローを示すブロック図である。   FIG. 4 is a block diagram showing a hot water flow during the heat storage hot water storage operation of the heat storage device in the present embodiment.

蓄熱貯湯運転は、貯湯タンク37の蓄熱量が最大容量に達した後、たとえば貯湯タンク37下部の温度が上昇し貯湯が完了したと判断された後に開始する。この場合、温水循環ポンプ33は駆動したまま、第一の電動遮断弁43を閉じ、第二の電動遮断弁44を開く。   The heat storage hot water operation starts after the amount of heat stored in the hot water storage tank 37 reaches the maximum capacity, for example, after the temperature of the lower part of the hot water storage tank 37 rises and it is determined that the hot water storage is completed. In this case, the first electric cutoff valve 43 is closed and the second electric cutoff valve 44 is opened while the hot water circulation pump 33 is driven.

この状態において、温水は、貯湯タンク37を経て、蓄熱タンク38の蓄熱熱交換器48を通過後、温水循環ポンプ33に戻る。この際、たとえばパラフィン系の潜熱蓄熱材は固体状態から液体状態に相変化して、顕熱および潜熱として蓄熱する。上流側の高温側蓄熱タンク60と下流側の低温側蓄熱タンク61に内蔵された2種類の潜熱蓄熱材は異なる融点を持ち、下流側の低温側蓄熱タンク61通過した温水は、燃料電池2および燃料処理系への戻り温度が低めに制御される。   In this state, the hot water passes through the hot water storage tank 37, passes through the heat storage heat exchanger 48 of the heat storage tank 38, and then returns to the hot water circulation pump 33. At this time, for example, a paraffin-based latent heat storage material undergoes a phase change from a solid state to a liquid state, and stores heat as sensible heat and latent heat. The two types of latent heat storage materials incorporated in the upstream high temperature side heat storage tank 60 and the downstream low temperature side heat storage tank 61 have different melting points, and the hot water passing through the downstream low temperature side heat storage tank 61 is the fuel cell 2 and The return temperature to the fuel processing system is controlled lower.

温水利用時は、第三の電動遮断弁46を閉じて、第四の電動遮断弁47を開き、給湯加圧ポンプ48を運転する。この給湯加圧ポンプ48は、家屋の給湯配管の長さや径が支配する圧損に応じて、必要給湯量と給湯温度の関係を満たすように、任意に可変出力制御される。   When using hot water, the third electric shut-off valve 46 is closed, the fourth electric shut-off valve 47 is opened, and the hot water supply pressurizing pump 48 is operated. The hot water supply pressurizing pump 48 is arbitrarily variably controlled so as to satisfy the relationship between the required hot water supply amount and the hot water supply temperature in accordance with the pressure loss governed by the length and diameter of the hot water supply pipe of the house.

図5は、本実施の形態における蓄熱装置の蓄熱放熱運転時の温水フローを示すブロック図である。   FIG. 5 is a block diagram showing a hot water flow during the heat storage and heat radiation operation of the heat storage device in the present embodiment.

蓄熱放熱運転時は、貯湯タンク37のバックアップ的な温水利用である。蓄熱放熱運転時には、第三の電動遮断弁46を開き、第四の電動遮断弁47を閉じて、給湯加圧ポンプ48を運転する。この場合、貯湯タンク37に貯まっていた温水が使われた後に冷たくなった水が、蓄熱タンク38の低温側蓄熱タンク61及び高温側蓄熱タンク60で加熱され、給湯加圧ポンプ48を経て炊事やお風呂の給湯に利用される。   During the heat storage and heat radiation operation, the hot water storage tank 37 is used for backup hot water. During the heat storage and heat radiation operation, the third electric cutoff valve 46 is opened, the fourth electric cutoff valve 47 is closed, and the hot water supply pressure pump 48 is operated. In this case, the water cooled after the hot water stored in the hot water storage tank 37 is used is heated in the low temperature side heat storage tank 61 and the high temperature side heat storage tank 60 of the heat storage tank 38, and cooked through the hot water supply pressure pump 48. Used for hot water in baths.

具体的な蓄熱放熱運転時の開始判断は、たとえば貯湯タンク37上部の温度が低下し、貯湯タンク37での高温水利用が終了した場合である。この際、たとえば異なる融点を有する2種類のパラフィン系の潜熱蓄熱材はそれぞれ放熱することにより、液体状態から固体状態に相変化する。これにより潜熱蓄熱材の温度低下に伴う顕熱の放出および相変化による潜熱の放出によって貯湯タンク37から送られる水を加熱して給湯することができる。本実施の形態では、低温側蓄熱タンク61の潜熱蓄熱材とし融点が33℃のトリミルスチンなどを用いるため、貯湯タンク37から送られる水が夏場などに30℃程度まで上昇したとしても、潜熱蓄熱材から受熱可能である。   A specific start determination at the time of the heat storage and heat radiation operation is, for example, a case where the temperature of the upper part of the hot water storage tank 37 is lowered and the use of the high temperature water in the hot water storage tank 37 is finished. At this time, for example, two types of paraffin-based latent heat storage materials having different melting points each dissipate heat to change the phase from a liquid state to a solid state. Thereby, the water sent from the hot water storage tank 37 can be heated and supplied by releasing sensible heat accompanying the temperature decrease of the latent heat storage material and releasing latent heat due to phase change. In the present embodiment, since trimyristin having a melting point of 33 ° C. is used as the latent heat storage material of the low temperature side heat storage tank 61, even if the water sent from the hot water storage tank 37 rises to about 30 ° C. in summer, the latent heat storage material It can receive heat from.

潜熱蓄熱材は、水の顕熱蓄熱に比べて単位容積当たり約1桁大きい蓄熱容量を持つ。このため、蓄熱装置36全体の蓄熱量を変えずに貯湯タンク37を小型化することができ、蓄熱タンク38を別途設けたとしても、蓄熱装置36全体を小型化できる。たとえば、貯湯タンク37の容量を150L(リットル)、蓄熱タンク38の容量を20Lの合計170Lとすると、容量が200Lの貯湯タンク37を単独で用いた場合に比べて、蓄熱量増加するにも関わらずコンパクト化できる。また、潜熱蓄熱材のみを用いて蓄熱する場合に比べて、水よりは高価な潜熱蓄熱材の必要量が限定されるためコストダウンを図ることができる。   The latent heat storage material has a heat storage capacity that is about one digit larger per unit volume than the sensible heat storage of water. For this reason, the hot water storage tank 37 can be reduced in size without changing the heat storage amount of the entire heat storage device 36, and even if the heat storage tank 38 is provided separately, the entire heat storage device 36 can be reduced in size. For example, if the hot water storage tank 37 has a capacity of 150 L (liters) and the heat storage tank 38 has a capacity of 20 L, a total of 170 L, the heat storage amount increases as compared with the case where the 200 L hot water storage tank 37 is used alone. Can be made compact. Moreover, compared with the case where heat is stored using only the latent heat storage material, the necessary amount of the latent heat storage material that is more expensive than water is limited, so that the cost can be reduced.

蓄熱装置36のコンパクト化によって、設置場所の制約が少なくなる。また、軽量化に伴って、蓄熱装置36の運搬が容易になる。   Due to the compactness of the heat storage device 36, restrictions on the installation location are reduced. In addition, the heat storage device 36 can be easily transported along with the weight reduction.

さらに、貯湯タンク37の水への蓄熱が完了した後に潜熱蓄熱材への蓄熱が開始されるため、蓄熱時における潜熱蓄熱材と熱交換する水の平均的な温度は、潜熱蓄熱材のみを用いて蓄熱する場合に比べて、高くなる。このため、蓄熱材への蓄熱に要する時間が短くなる。また、貯湯タンク37から湯が供給できなくなった後に、潜熱蓄熱材からの放熱を開始させると、放熱時における潜熱蓄熱材と熱交換する水の平均的な温度は低くなる。このため、放熱が終了するまでの時間が短くなる。このように、潜熱蓄熱材の蓄熱および放熱の時間が短くなることにより、蓄熱材の耐久性が大幅に向上させることができる。   Furthermore, since the heat storage to the latent heat storage material is started after the heat storage to the water in the hot water storage tank 37 is completed, the average temperature of the water that exchanges heat with the latent heat storage material at the time of heat storage uses only the latent heat storage material. Higher than when storing heat. For this reason, the time which the heat storage to a heat storage material requires is shortened. In addition, when heat dissipation from the latent heat storage material is started after hot water cannot be supplied from the hot water storage tank 37, the average temperature of the water that exchanges heat with the latent heat storage material at the time of heat dissipation decreases. For this reason, the time until the heat radiation ends is shortened. Thus, the durability of the heat storage material can be greatly improved by shortening the time for heat storage and heat dissipation of the latent heat storage material.

本実施の形態では、蓄熱の際は、貯湯タンク37に優先して蓄熱し、その後蓄熱タンク38に蓄熱する。放熱の際は、貯湯タンク37から優先して放熱し、その後蓄熱タンク38から放熱している。このため、蓄熱タンク38の内部の潜熱蓄熱材の相変化の回数は少なくなり、潜熱蓄熱材の劣化を抑制することができる。また、潜熱蓄熱材の相変化に伴う体積変化が少なくなるため、潜熱蓄熱材を貯える蓄熱タンク38などの劣化も抑制することができる。   In the present embodiment, when heat is stored, heat is stored in preference to the hot water storage tank 37 and then stored in the heat storage tank 38. When heat is released, heat is preferentially released from the hot water storage tank 37 and then released from the heat storage tank 38. For this reason, the frequency | count of the phase change of the latent heat storage material inside the thermal storage tank 38 decreases, and deterioration of a latent heat storage material can be suppressed. Moreover, since the volume change accompanying the phase change of a latent heat storage material becomes small, deterioration of the thermal storage tank 38 etc. which store a latent heat storage material can also be suppressed.

また、潜熱蓄熱材を用いる蓄熱タンク38は、貯湯タンク37に貯えられた湯を加熱するために従来設けられていた補助燃焼バーナや補助電気ヒータの代替となるため、これらの機器が不要となる。このため、蓄熱装置36の大幅なコストダウンだけでなく、燃料電池システム全体のコストダウンにもなり、一般家庭への導入が容易となる。潜熱蓄熱材として、異なる融点を有する2種類の高温側蓄熱材と低温側蓄熱材とを用いることで、燃料電池2への温水戻り温度を低めに制御でき、安定して燃料電池システムを運転できる。   Further, the heat storage tank 38 using the latent heat storage material replaces the auxiliary combustion burner and the auxiliary electric heater that are conventionally provided to heat the hot water stored in the hot water storage tank 37, so that these devices are unnecessary. . For this reason, not only a significant cost reduction of the heat storage device 36 but also a cost reduction of the entire fuel cell system is facilitated, and introduction into a general household becomes easy. By using two types of high temperature side heat storage material and low temperature side heat storage material having different melting points as the latent heat storage material, the return temperature of the hot water to the fuel cell 2 can be controlled to be low, and the fuel cell system can be operated stably. .

貯湯タンク37および蓄熱タンク38を樹脂製とすることにより、金属製とするよりも軽量化およびコストダウンすることができる。特に、沸点が水よりも高い潜熱蓄熱材を用いることにより、蓄熱媒体が沸騰しない状態でより高い温度の湯を供給できるようになるため、貯湯タンク37の内部の圧力を従来の0.8MPa程度に高める必要がない。本実施の形態の貯湯タンク37の内部の圧力は、たとえば0.17MPa程度とすることができる。また、潜熱蓄熱材は、金属の容器に収納するとその容器が腐食するおそれがあるが、本実施の形態では、潜熱蓄熱材を高圧で保持する必要がないため、樹脂製の容器に収納しても問題ない。   By making the hot water storage tank 37 and the heat storage tank 38 made of resin, the weight can be reduced and the cost can be reduced as compared with the case of using a metal. In particular, by using a latent heat storage material having a boiling point higher than that of water, hot water having a higher temperature can be supplied in a state where the heat storage medium does not boil, so the internal pressure of the hot water storage tank 37 is about 0.8 MPa. There is no need to increase it. The internal pressure of hot water storage tank 37 of the present embodiment can be set to about 0.17 MPa, for example. Further, when the latent heat storage material is stored in a metal container, the container may be corroded. However, in this embodiment, the latent heat storage material does not need to be held at a high pressure, so it is stored in a resin container. There is no problem.

なお、本実施の形態では、融点が異なる2種類の潜熱蓄熱材を用いているが、1種類あるいは3種類以上の潜熱蓄熱材を用いてもよい。潜熱蓄熱材としては、融点が、貯湯タンク37に供給される水の温度より高く、燃料電池システムの排熱を回収する排熱回収媒体の最高温度より低いものであればどのようなものでもよい。貯湯タンク37に供給される水は、一般的に水道水であり、水道水の温度は夏場でも30℃を超えない。また、燃料電池システムの排熱を回収する排熱回収媒体としては、通常、水が常圧で用いられるため、この排熱回収媒体の最高温度はおよそ95℃を超えることがない。そこで、潜熱蓄熱材としては、融点が30℃以上95℃以下のものを用いるとよい。   In this embodiment, two types of latent heat storage materials having different melting points are used, but one type or three or more types of latent heat storage materials may be used. Any latent heat storage material may be used as long as the melting point is higher than the temperature of the water supplied to the hot water storage tank 37 and lower than the maximum temperature of the exhaust heat recovery medium for recovering the exhaust heat of the fuel cell system. . The water supplied to the hot water storage tank 37 is generally tap water, and the temperature of the tap water does not exceed 30 ° C. even in summer. In addition, as the exhaust heat recovery medium for recovering the exhaust heat of the fuel cell system, water is normally used at normal pressure, so the maximum temperature of the exhaust heat recovery medium does not exceed approximately 95 ° C. Therefore, a material having a melting point of 30 ° C. or higher and 95 ° C. or lower may be used as the latent heat storage material.

また、たとえば2階建以上の家屋などでは、家庭内部に敷設する温水配管が長くなって圧損が大きくなり、給湯の供給流量が不足する場合がある。しかし、本実施の形態では、給湯加圧ポンプ48を運転することにより、必要な供給量を確保できるため、給湯の使い勝手や快適性が向上する。   Further, for example, in a house having two or more floors, a hot water pipe laid inside the home becomes long and the pressure loss becomes large, and the supply flow rate of hot water supply may be insufficient. However, in the present embodiment, since the necessary supply amount can be secured by operating the hot water supply pressurizing pump 48, the convenience and comfort of hot water supply are improved.

[第2の実施の形態]
図6は、本発明に係る燃料電池システムの第2の実施の形態における蓄熱装置の詳細を示すブロック図である。
[Second Embodiment]
FIG. 6 is a block diagram showing details of the heat storage device in the second embodiment of the fuel cell system according to the present invention.

本実施の形態では、蓄熱タンク38を貫通して水が流れる配管93を1本としている。   In the present embodiment, there is one pipe 93 through which water flows through the heat storage tank 38.

貯湯タンク37と熱交換器12との間には、水を循環させる配管が設けられていて、この配管の途中には第一の逆止弁41、第一の電動遮断弁43および温水循環ポンプ33が設けられている。この配管には、蓄熱タンク38を貫通する配管93が第二の電動遮断弁44を介して接続されている。第一の逆止弁41は、この接続部よりも貯湯タンク37側に設けられている。さらに、蓄熱タンク38を貫通する配管93は、第二の電動遮断弁44を介して接続する側に対して蓄熱タンク38の反対側から延びる配管によって、第五の電動遮断弁50を介して第一の電動遮断弁43および温水循環ポンプ33の間に接続されている。また、蓄熱タンク38を貫通する配管93は、第二の電動遮断弁44を介して接続する側に対して蓄熱タンク38の反対側から延びる配管によって、第四の電動遮断弁47の上流側で第三の電動遮断弁46を介して、貯湯タンク37から家庭内の給湯器などに延びる配管に接続されている。   A pipe for circulating water is provided between the hot water storage tank 37 and the heat exchanger 12, and a first check valve 41, a first electric shut-off valve 43, and a hot water circulation pump are provided in the middle of the pipe. 33 is provided. A pipe 93 that penetrates the heat storage tank 38 is connected to the pipe via a second electric shut-off valve 44. The first check valve 41 is provided closer to the hot water storage tank 37 than the connecting portion. Furthermore, the pipe 93 penetrating the heat storage tank 38 is connected via the fifth electric shut-off valve 50 by a pipe extending from the opposite side of the heat storage tank 38 to the side connected via the second electric shut-off valve 44. It is connected between one electric shut-off valve 43 and the hot water circulation pump 33. Further, the pipe 93 penetrating the heat storage tank 38 is upstream of the fourth electric shut-off valve 47 by a pipe extending from the opposite side of the heat storage tank 38 to the side connected via the second electric shut-off valve 44. It is connected via a third electric shut-off valve 46 to a pipe extending from the hot water storage tank 37 to a domestic water heater.

貯湯タンク37から家庭内の給湯器などに延びる配管の途中には、第四の電動遮断弁47および給湯加圧ポンプ48が設けられている。この配管は、第四の電動遮断弁47の下流側で第三の逆止弁45および第六の電動遮断弁51を介して、蓄熱タンク38を貫通する配管93に接続されている。   A fourth electric shut-off valve 47 and a hot water supply pressurizing pump 48 are provided in the middle of the piping extending from the hot water storage tank 37 to a hot water heater in the home. This pipe is connected to a pipe 93 penetrating the heat storage tank 38 via a third check valve 45 and a sixth electric cutoff valve 51 on the downstream side of the fourth electric cutoff valve 47.

運転方法は第1の実施の形態に準じている。本実施の形態において、ノーマル運転の温水利用時は、第二の電動遮断弁44、第三の電動遮断弁46、第五の電動遮断弁50、第六の遮断弁51を閉じて、第一の電動遮断弁43と第四の電動遮断弁47を開く。また、蓄熱運転の温水利用時は、第三の電動遮断弁46、第六の電動遮断弁51、第一の電動遮断弁43を閉じて、第二の電動遮断弁44、第四の電動遮断弁47、第五の電動遮断弁50を開く。放熱運転の温水利用時は、第二の電動遮断弁44、第四の電動遮断弁47、第五の電動遮断弁50を閉じて、第一の電動遮断弁43、第三の電動遮断弁46、第六の電動遮断弁51を開く。   The operation method is in accordance with the first embodiment. In the present embodiment, when using hot water in normal operation, the second electric shut-off valve 44, the third electric shut-off valve 46, the fifth electric shut-off valve 50, and the sixth shut-off valve 51 are closed, Open the fourth electric cutoff valve 43 and the fourth electric cutoff valve 47. In addition, when using hot water in the heat storage operation, the third electric cutoff valve 46, the sixth electric cutoff valve 51, and the first electric cutoff valve 43 are closed, and the second electric cutoff valve 44 and the fourth electric cutoff valve are closed. The valve 47 and the fifth electric shut-off valve 50 are opened. When using hot water for heat radiation operation, the second electric cutoff valve 44, the fourth electric cutoff valve 47, and the fifth electric cutoff valve 50 are closed, and the first electric cutoff valve 43 and the third electric cutoff valve 46 are closed. Then, the sixth electric shut-off valve 51 is opened.

このような本実施の形態でも、第1の実施の形態と同様に、設置スペースの拡大を抑制しつつ、蓄熱量を増加させることができる。また、弁の数は若干増加するものの、蓄熱タンク38の内部の構造を第1の実施の形態に比べて単純化することができる。このため、潜熱蓄熱材を燃料電池システム全体の寿命よりも短い間隔で交換しなければならない場合、交換部分の構造を単純化させ、メンテナンスに必要な手間およびコストを低減することができる。   In this embodiment as well, the amount of stored heat can be increased while suppressing the expansion of the installation space, as in the first embodiment. Moreover, although the number of valves increases slightly, the internal structure of the heat storage tank 38 can be simplified as compared with the first embodiment. For this reason, when it is necessary to replace the latent heat storage material at intervals shorter than the lifetime of the entire fuel cell system, the structure of the replacement part can be simplified, and the labor and cost required for maintenance can be reduced.

[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することもできる。
[Other embodiments]
The above-described embodiments are merely examples, and the present invention is not limited to these. Moreover, it can also implement combining the characteristic of each embodiment.

2…電池本体、3…燃料供給源、4…脱硫器、5…水蒸気発生器、6…改質器、7…COシフト反応器、8…CO選択酸化器、9…水蒸気分離器、10…改質用燃焼器、11…改質用水ポンプ、12…熱交換器、13…アノード極、14…カソード極、15…カソード極用空気ブロア、16…パッケージ、18…CO選択酸化用空気ブロア、20…弁、21…弁、22…弁、24…逆止弁、25…弁、26…ブロア、27…弁、29…電池冷却水ポンプ、30…フィルタ、31…ブロワ、33…温水循環ポンプ、36…蓄熱装置、37…貯湯タンク、38…蓄熱タンク、41…第一の逆止弁、42…第二の逆止弁、43…第一の電動遮断弁、44…第二の電動遮断弁、45…第三の逆止弁、46…第三の電動遮断弁、47…第四の電動遮断弁、48…給湯加圧ポンプ、50…第五の電動遮断弁、51…第六の電動遮断弁、60…高温側蓄熱タンク、61…低温側蓄熱タンク、70…冷却流路、80…タンク、81…排熱熱交換器、82…排熱熱交換器、83…弁、84…水道管、91…配管、92…配管、93…配管 DESCRIPTION OF SYMBOLS 2 ... Battery main body, 3 ... Fuel supply source, 4 ... Desulfurizer, 5 ... Steam generator, 6 ... Reformer, 7 ... CO shift reactor, 8 ... CO selective oxidizer, 9 ... Steam separator, 10 ... Reforming combustor, 11 ... reforming water pump, 12 ... heat exchanger, 13 ... anode electrode, 14 ... cathode electrode, 15 ... cathode air blower, 16 ... package, 18 ... CO selective oxidation air blower, DESCRIPTION OF SYMBOLS 20 ... Valve, 21 ... Valve, 22 ... Valve, 24 ... Check valve, 25 ... Valve, 26 ... Blower, 27 ... Valve, 29 ... Battery cooling water pump, 30 ... Filter, 31 ... Blower, 33 ... Hot water circulation pump 36 ... Thermal storage device, 37 ... Hot water storage tank, 38 ... Thermal storage tank, 41 ... First check valve, 42 ... Second check valve, 43 ... First electric shut-off valve, 44 ... Second electric shut-off Valve, 45 ... third check valve, 46 ... third electric cutoff valve, 47 ... fourth electric cutoff valve 48 ... Hot water supply pressure pump, 50 ... Fifth electric shut-off valve, 51 ... Sixth electric cut-off valve, 60 ... High temperature side heat storage tank, 61 ... Low temperature side heat storage tank, 70 ... Cooling flow path, 80 ... Tank, 81 ... exhaust heat exchanger, 82 ... exhaust heat exchanger, 83 ... valve, 84 ... water pipe, 91 ... piping, 92 ... piping, 93 ... piping

Claims (9)

燃料電池と、
前記燃料電池の排熱を回収する排熱回収装置と、
前記排熱回収装置が回収した排熱を水に貯える貯湯タンクと、
前記排熱回収装置が回収した排熱を潜熱蓄熱材に貯える蓄熱タンクと、
を有することを特徴とする燃料電池システム。
A fuel cell;
An exhaust heat recovery device for recovering exhaust heat of the fuel cell;
A hot water storage tank for storing the exhaust heat recovered by the exhaust heat recovery device in water;
A heat storage tank for storing the exhaust heat recovered by the exhaust heat recovery device in a latent heat storage material; and
A fuel cell system comprising:
前記蓄熱媒体の融点は前記貯湯タンクに供給される水の温度よりも高く、前記燃料電池の排熱を回収する排熱回収媒体の温度よりも低いことを特徴とする請求項1に記載の燃料電池システム。   2. The fuel according to claim 1, wherein a melting point of the heat storage medium is higher than a temperature of water supplied to the hot water storage tank and lower than a temperature of an exhaust heat recovery medium for recovering exhaust heat of the fuel cell. Battery system. 前記貯湯タンクに貯えられた水と前記潜熱蓄熱材とが熱交換可能に構成されていることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の燃料電池システム。   3. The fuel cell system according to claim 1, wherein water stored in the hot water storage tank and the latent heat storage material are configured to be able to exchange heat. 4. 前記蓄熱タンクは、第1の潜熱蓄熱材を収納した高温側蓄熱タンクと、前記高温側蓄熱タンクよりも低い融点の第2の潜熱蓄熱材を収納した低温側蓄熱タンクと、を備えることを特徴とする請求項1ないし請求項3のいずれか1項に記載の燃料電池システム。   The heat storage tank includes a high temperature side heat storage tank storing a first latent heat storage material, and a low temperature side heat storage tank storing a second latent heat storage material having a melting point lower than that of the high temperature side heat storage tank. The fuel cell system according to any one of claims 1 to 3. 前記蓄熱タンクには前記貯湯タンクの蓄熱容量を超えた排熱が貯えられるように構成されていることを特徴とする請求項1ないし請求項4のいずれか1項に記載の燃料電池システム。   The fuel cell system according to any one of claims 1 to 4, wherein the heat storage tank is configured to store exhaust heat exceeding a heat storage capacity of the hot water storage tank. 前記潜熱蓄熱材が放熱可能な温度以下のときに前記貯湯タンクから放熱されるように構成されていることを特徴とする請求項1ないし請求項5のいずれか1項に記載の燃料電池システム。   6. The fuel cell system according to claim 1, wherein the latent heat storage material is configured to radiate heat from the hot water storage tank when the temperature is equal to or lower than a temperature at which heat can be radiated. 前記貯湯タンクは樹脂性容器であることを特徴とする請求項1ないし請求項6のいずれか1項に記載の燃料電池システム。   The fuel cell system according to any one of claims 1 to 6, wherein the hot water storage tank is a resin container. 前記貯湯タンクおよび前記蓄熱タンクの下流に設けられた能力可変の昇圧水ポンプを有することを特徴とする請求項1ないし請求項7のいずれか1項に記載の燃料電池システム。   The fuel cell system according to any one of claims 1 to 7, further comprising a variable capacity booster pump provided downstream of the hot water storage tank and the heat storage tank. 燃料電池から回収された排熱を蓄熱する蓄熱装置において、
前記排熱回収装置が回収した排熱を水に貯える貯湯タンクと、
前記排熱回収装置が回収した排熱を潜熱蓄熱材に貯える蓄熱タンクと、
を有することを特徴とする蓄熱装置。
In a heat storage device that stores exhaust heat recovered from a fuel cell,
A hot water storage tank for storing the exhaust heat recovered by the exhaust heat recovery device in water;
A heat storage tank for storing the exhaust heat recovered by the exhaust heat recovery device in a latent heat storage material; and
A heat storage device characterized by comprising:
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