JP2012063044A - Exhaust heat recovery system - Google Patents

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Kazuo Murase
一夫 村瀬
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an exhaust heat recovery system with excellent energy efficiency, capable of storing a heating medium at high temperature.SOLUTION: The exhaust heat recovery system includes a first heat storage tank TNK1 and a second heat storage tank TNK2, as heat storage tanks TNK1 and TNK2, as well as a control means C for controlling the communication mode of a heating medium. The control means C causes the heating medium taken out of the first heat storage tank TNK1 to flow into a heat exchange part 1, and is configured to be able to switch between a first heat storage state in which the heating medium that flows out of the heat exchange part 1 is made to flow into the first heat storage tank TNK1 and a second heat storage state in which the heating medium that flows out of the heat exchange part 1 is caused to flow into the second heat storage tank TNK2, according to at least one temperature selected from among the temperature of the heating medium stored in the first heat storage tank TNK1, the temperature of the heating medium stored in the second heat storage tank TNK2, and the temperature of the heating medium that flows out of the heat exchange part 1.

Description

本発明は、熱媒を貯えることにより蓄熱可能な蓄熱用タンクを備え、燃料電池からの排熱が供給される熱交換部と蓄熱用タンクとの間で熱媒を流通させることで燃料電池の排熱を回収する排熱回収システムに関する。   The present invention includes a heat storage tank capable of storing heat by storing a heat medium, and the heat medium is circulated between a heat exchange tank to which exhaust heat from the fuel cell is supplied and the heat storage tank. The present invention relates to an exhaust heat recovery system that recovers exhaust heat.

熱源としての燃料電池から排熱を回収する排熱回収システムは従来から多数提案されている。しかし、熱源として内燃機関を利用した場合、排熱回収した後の熱媒は高温となるが、それに比べて燃料電池から排熱回収した後の熱媒の温度は相対的に低い。熱媒を貯える蓄熱用タンクの容量が同じであるならば、排熱回収した熱媒の温度が低い(即ち、蓄熱用タンクに貯えられる熱媒の温度が低い)ということは、蓄熱用タンクに貯えることのできる合計熱量が少なくなることを意味する。尚、蓄熱用タンクの容量を大きくすれば(即ち、低温の熱媒を大量に貯えておけば)合計熱量を大きくできるが、タンクが大型になってしまう。   Many exhaust heat recovery systems for recovering exhaust heat from a fuel cell as a heat source have been proposed. However, when an internal combustion engine is used as a heat source, the heat medium after exhaust heat recovery becomes high temperature, but the temperature of the heat medium after exhaust heat recovery from the fuel cell is relatively low. If the capacity of the heat storage tank that stores the heat medium is the same, the temperature of the heat medium that collects the exhaust heat is low (that is, the temperature of the heat medium stored in the heat storage tank is low). This means that the total amount of heat that can be stored is reduced. If the capacity of the heat storage tank is increased (that is, if a large amount of low-temperature heat medium is stored), the total amount of heat can be increased, but the tank becomes large.

一般的には、熱媒の温度が高いほど、その熱媒の用途が広がる点で好ましい。例えば、比較的低い熱媒温度である60℃の熱媒であれば給湯用途などには使えるが、床暖房装置等の暖房用途やデシカント除加湿器などには使えないこともある。従って、熱媒の温度が低くても、上述したように大容量の蓄熱用タンクを用いれば蓄熱用タンクに貯えることのできる合計熱量を増大させることはできるものの、熱媒の用途が限定されるという問題は解消できない。   In general, the higher the temperature of the heat medium, the better in terms of widening the use of the heat medium. For example, a heat medium having a relatively low heat medium temperature of 60 ° C. can be used for hot water supply applications, but may not be used for heating applications such as floor heaters or desiccant dehumidifiers. Therefore, even if the temperature of the heat medium is low, if the large-capacity heat storage tank is used as described above, the total amount of heat that can be stored in the heat storage tank can be increased, but the use of the heat medium is limited. This problem cannot be solved.

特許文献1には、燃料電池の排熱を回収する排熱回収システムが記載されている。この排熱回収システムは、高温(60℃〜80℃)の湯を貯留する貯湯槽と、低温(40℃〜60℃)の湯を貯留する貯湯槽という2つの貯湯槽を備える。燃料電池の熱交換部へは冷却水としての水道水を流入させ、燃料電池の熱交換部から流出される湯の温度が高い場合には高温用の貯湯槽へと移送し、或いは、燃料電池の熱交換部から流出される湯の温度が低い場合には低温用の貯湯槽へと移送している。高温用の貯湯槽には、湯の温度を60℃以上に保つ保温手段(保温用ヒータなど)が設けられている。   Patent Document 1 describes an exhaust heat recovery system that recovers exhaust heat of a fuel cell. This exhaust heat recovery system includes two hot water storage tanks, a hot water storage tank for storing hot water (60 ° C. to 80 ° C.) and a hot water storage tank for storing low temperature (40 ° C. to 60 ° C.) hot water. Tap water as cooling water is allowed to flow into the heat exchange part of the fuel cell, and when the temperature of hot water flowing out from the heat exchange part of the fuel cell is high, it is transferred to a hot water storage tank, or the fuel cell When the temperature of hot water flowing out from the heat exchanger is low, it is transferred to a low temperature hot water storage tank. The hot water storage tank is provided with heat retaining means (such as a heat retaining heater) for keeping the temperature of the hot water at 60 ° C. or higher.

特開2002−75390号公報(図1、段落0019〜段落0020)Japanese Patent Laid-Open No. 2002-75390 (FIG. 1, paragraphs 0019 to 0020)

特許文献1に記載の排熱回収システムは、燃料電池の熱交換部へ比較的低温の水道水を流入させているため、燃料電池の熱交換部から流出される湯の温度が、所望の高温にまで高められない可能性が高い。特に、冬季には水道水の温度が非常に低くなるため、排熱量の小さい燃料電池でその低温の水道水を例えば80℃の湯にすることは困難である。   Since the exhaust heat recovery system described in Patent Document 1 has relatively low-temperature tap water flowing into the heat exchange part of the fuel cell, the temperature of hot water flowing out from the heat exchange part of the fuel cell is set to a desired high temperature. There is a high possibility that it will not be improved. In particular, since the temperature of tap water becomes very low in winter, it is difficult to change the low-temperature tap water to, for example, 80 ° C. hot water with a fuel cell with a small amount of exhaust heat.

加えて、特許文献1に記載の排熱回収システムは、保温用ヒータなどを用いて高温用の貯湯槽における湯の温度を高温域に保っている。つまり、この排熱回収システムは、燃料電池の排熱とは別に、エネルギを消費して高温の湯を得ていると言える。従って、排熱回収システムのエネルギ効率が低くなるという問題がある。   In addition, the exhaust heat recovery system described in Patent Document 1 keeps the temperature of hot water in a high-temperature hot water storage tank in a high temperature region by using a heat retaining heater or the like. That is, it can be said that this exhaust heat recovery system consumes energy and obtains hot water separately from the exhaust heat of the fuel cell. Therefore, there is a problem that the energy efficiency of the exhaust heat recovery system is lowered.

本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、高温の熱媒を貯えることができ且つエネルギ効率の良好な排熱回収システムを提供する点にある。   The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide an exhaust heat recovery system capable of storing a high-temperature heat medium and having good energy efficiency.

上記目的を達成するための本発明に係る排熱回収システムの特徴構成は、熱媒を貯えることにより蓄熱可能な蓄熱用タンクを備え、燃料電池からの排熱が供給される熱交換部と前記蓄熱用タンクとの間で前記熱媒を流通させることで前記燃料電池の排熱を回収する排熱回収システムであって、
前記蓄熱用タンクとしての第1蓄熱用タンク及び第2蓄熱用タンクと、前記熱媒の流通形態を制御する制御手段とを備え、
前記制御手段は、前記第1蓄熱用タンクから取り出した前記熱媒を前記熱交換部へ流入させると共に、前記第1蓄熱用タンクに貯えられている前記熱媒の温度、及び、前記第2蓄熱用タンクに貯えられている前記熱媒の温度、及び、前記熱交換部から流出する前記熱媒の温度のうちの少なくとも何れか一つの温度に応じて、前記熱交換部から流出する前記熱媒を前記第1蓄熱用タンクに流入させる第1蓄熱状態と、前記熱交換部から流出する前記熱媒を前記第2蓄熱用タンクに流入させる第2蓄熱状態とを切り替え可能に構成されている点にある。
In order to achieve the above object, a feature configuration of an exhaust heat recovery system according to the present invention includes a heat storage tank capable of storing heat by storing a heat medium, and the heat exchange unit to which exhaust heat from a fuel cell is supplied, An exhaust heat recovery system for recovering exhaust heat of the fuel cell by circulating the heat medium with a heat storage tank,
A first heat storage tank and a second heat storage tank as the heat storage tank, and a control means for controlling the flow mode of the heat medium;
The control means causes the heat medium taken out from the first heat storage tank to flow into the heat exchanging unit, the temperature of the heat medium stored in the first heat storage tank, and the second heat storage. The heat medium flowing out from the heat exchange unit according to at least one of the temperature of the heat medium stored in the tank for use and the temperature of the heat medium flowing out from the heat exchange unit Is configured to be switchable between a first heat storage state in which the refrigerant flows into the first heat storage tank and a second heat storage state in which the heat medium flowing out from the heat exchange section flows into the second heat storage tank. It is in.

上記特徴構成によれば、第1蓄熱状態では、第1蓄熱用タンクから取り出した熱媒を燃料電池の熱交換部へ流入させると共に、燃料電池の熱交換部から流出する熱媒を第1蓄熱用タンクに再流入させる。つまり、第1蓄熱状態は、次に燃料電池の熱交換部へ流入することになる第1蓄熱用タンク内の熱媒の昇温を繰り返している状態であると見なせる。
また、第2蓄熱状態では、第1蓄熱用タンクから取り出した熱媒を燃料電池の熱交換部へ流入させると共に、燃料電池の熱交換部から流出する熱媒を第2蓄熱用タンクに流入させる。つまり、第2蓄熱状態は、第1蓄熱状態である程度昇温された第1蓄熱用タンク内の熱媒を燃料電池の熱交換部において更に昇温して第2蓄熱用タンクに貯えている状態であると見なせる。
以上のように、必要があれば第1蓄熱用タンクに蓄えている熱媒を第1蓄熱状態において燃料電池の排熱を利用して昇温した上で、第1蓄熱用タンクに貯えられている熱媒を燃料電池の排熱を利用して更に昇温して第2蓄熱用タンクに貯えることができる。従って、冬季など、上水の温度が低い状況であっても、エネルギを別途消費せずに燃料電池の排熱を利用して高温の熱媒を得ることができる。
従って、高温の熱媒を貯えることができ且つエネルギ効率の良好な排熱回収システムを提供できる。
According to the above characteristic configuration, in the first heat storage state, the heat medium taken out from the first heat storage tank is caused to flow into the heat exchange part of the fuel cell, and the heat medium flowing out from the heat exchange part of the fuel cell is allowed to flow into the first heat storage part. Re-enter the tank. That is, the first heat storage state can be regarded as a state in which the temperature of the heat medium in the first heat storage tank that will flow into the heat exchange section of the fuel cell is repeated.
In the second heat storage state, the heat medium taken out from the first heat storage tank is caused to flow into the heat exchange part of the fuel cell, and the heat medium flowing out from the heat exchange part of the fuel cell is caused to flow into the second heat storage tank. . That is, the second heat storage state is a state in which the heat medium in the first heat storage tank that has been heated to some extent in the first heat storage state is further heated in the heat exchange section of the fuel cell and stored in the second heat storage tank. Can be considered.
As described above, if necessary, the temperature of the heat medium stored in the first heat storage tank is raised in the first heat storage state using the exhaust heat of the fuel cell, and then stored in the first heat storage tank. The heated heat medium can be further heated using the exhaust heat of the fuel cell and stored in the second heat storage tank. Therefore, even in a situation where the temperature of clean water is low, such as in winter, a high-temperature heating medium can be obtained using exhaust heat of the fuel cell without consuming energy separately.
Therefore, it is possible to provide a waste heat recovery system that can store a high-temperature heat medium and has good energy efficiency.

本発明に係る排熱回収システムの別の特徴構成は、前記制御手段は、前記第1蓄熱用タンクに貯えられている前記熱媒のうち、取り出されて前記熱交換部へ流入される熱媒の温度が、前記第1蓄熱用タンクに貯えられる熱媒の目標温度である第1目標温度より高いときは前記第2蓄熱状態で蓄熱を行い、前記第1目標温度以下であるときは前記第1蓄熱状態で蓄熱を行う点にある。   Another feature of the exhaust heat recovery system according to the present invention is that the control means is a heat medium that is taken out of the heat medium stored in the first heat storage tank and flows into the heat exchange unit. When the temperature is higher than the first target temperature, which is the target temperature of the heat medium stored in the first heat storage tank, heat is stored in the second heat storage state, and when the temperature is equal to or lower than the first target temperature, The point is that heat is stored in one heat storage state.

上記特徴構成によれば、第1蓄熱用タンクに貯えられている熱媒のうち、取り出されて熱交換部へ流入される熱媒の温度が第1目標温度より高いか或いは第1目標温度以下であるかに応じて、上記第1蓄熱状態と上記第2蓄熱状態とが切り替えられる。
つまり、第2蓄熱用タンクに流入する熱媒は、第1蓄熱用タンクから取り出した第1目標温度より高い熱媒を燃料電池の熱交換部で更に昇温した熱媒となる。その結果、第2蓄熱用タンクには、第1目標温度よりも高温の熱媒を選択的に貯えることができる。
According to the above characteristic configuration, the temperature of the heat medium that is taken out of the heat medium stored in the first heat storage tank and flows into the heat exchange section is higher than the first target temperature or lower than the first target temperature. Depending on whether or not, the first heat storage state and the second heat storage state are switched.
That is, the heat medium flowing into the second heat storage tank becomes a heat medium obtained by further raising the temperature of the heat medium higher than the first target temperature taken out from the first heat storage tank in the heat exchange part of the fuel cell. As a result, a heat medium having a temperature higher than the first target temperature can be selectively stored in the second heat storage tank.

本発明に係る排熱回収システムの別の特徴構成は、前記制御手段は、前記第1蓄熱状態で蓄熱を行うとき、前記第1蓄熱用タンクの内部で前記熱媒を対流させる点にある。   Another characteristic configuration of the exhaust heat recovery system according to the present invention is that the control means convects the heat medium inside the first heat storage tank when storing heat in the first heat storage state.

第1蓄熱用タンクにおいて熱媒が温度成層を形成して貯えられる場合には、燃料電池の熱交換部で昇温された熱媒がその温度をほぼ維持しつつ第1蓄熱用タンクに貯えられる。つまり、温度が高い熱媒と温度が低い熱媒とが第1蓄熱用タンク内部で共存するので、第1蓄熱用タンク内部の全ての熱媒の温度が第1目標温度近くとなるには、第1蓄熱用タンク全体が温度の高い熱媒で置換されるまで待たなくてはならない。
ところが本特徴構成によれば、第1蓄熱用タンク内部で熱媒を対流させることで、第1蓄熱用タンク内部の熱媒の温度が全体的に均一化される。つまり、第1蓄熱状態において、燃料電池の熱交換部で昇温された熱媒が第1蓄熱用タンクの内部に流入したとき、低温の熱媒と混合されて第1蓄熱用タンク内部の熱媒の温度が全体的に上昇する。その結果、第1蓄熱用タンクの内部の全ての熱媒の温度を第1目標温度にまで相対的に早く上昇させることができる。
When the heat medium is stored in the first heat storage tank while forming a temperature stratification, the heat medium heated in the heat exchange part of the fuel cell is stored in the first heat storage tank while maintaining its temperature substantially. . That is, since the heat medium having a high temperature and the heat medium having a low temperature coexist in the first heat storage tank, the temperature of all the heat mediums in the first heat storage tank is close to the first target temperature. You must wait until the entire heat storage tank is replaced with a hot medium.
However, according to this characteristic configuration, the temperature of the heat medium inside the first heat storage tank is made uniform overall by convection of the heat medium inside the first heat storage tank. That is, in the first heat storage state, when the heat medium heated in the heat exchange part of the fuel cell flows into the first heat storage tank, it is mixed with the low-temperature heat medium and the heat inside the first heat storage tank. The temperature of the medium increases as a whole. As a result, the temperature of all the heat media inside the first heat storage tank can be raised relatively quickly to the first target temperature.

本発明に係る排熱回収システムの別の特徴構成は、前記制御手段は、前記第2蓄熱状態で蓄熱を行うとき、前記第2蓄熱用タンクに貯えられている低温側の前記熱媒を取り出して前記第1蓄熱用タンクへ流入させる点にある。   Another characteristic configuration of the exhaust heat recovery system according to the present invention is that, when the control means performs heat storage in the second heat storage state, the heat medium on the low temperature side stored in the second heat storage tank is taken out. The point is to flow into the first heat storage tank.

上記特徴構成によれば、第2蓄熱状態において、高温の熱媒を第2蓄熱用タンクに貯えつつ、第2蓄熱用タンクに貯えられている低温側の熱媒を第1蓄熱用タンクへ移送することで、第2蓄熱用タンクの内部の低温側の熱媒を高温の熱媒で置き換えることができる。また、第2蓄熱用タンクに貯えられている低温側の熱媒を第1蓄熱用タンクを用いて貯え続けることができる。このように、第2蓄熱用タンクから一部の熱媒を追い出さなければならなくなっても、その追い出された熱媒が有する熱量は廃棄されること無く第1蓄熱用タンクで貯え続けられる。その結果、エネルギ効率の低下が抑制される。   According to the above characteristic configuration, in the second heat storage state, the high temperature heat medium is stored in the second heat storage tank, and the low temperature side heat medium stored in the second heat storage tank is transferred to the first heat storage tank. By doing so, the low-temperature-side heat medium inside the second heat storage tank can be replaced with a high-temperature heat medium. Further, the low-temperature side heat medium stored in the second heat storage tank can be continuously stored using the first heat storage tank. Thus, even if it is necessary to expel a part of the heat medium from the second heat storage tank, the heat amount of the expelled heat medium is continuously stored in the first heat storage tank without being discarded. As a result, a decrease in energy efficiency is suppressed.

本発明に係る排熱回収システムの別の特徴構成は、前記制御手段は、前記第2蓄熱用タンクに貯えられている前記低温側の前記熱媒の温度が前記第1目標温度よりも高い第2目標温度以上であるときは、前記低温側の前記熱媒を、前記第1蓄熱用タンクの内部で温度成層を形成させながら前記第1蓄熱用タンクへ流入させる点にある。   According to another characteristic configuration of the exhaust heat recovery system according to the present invention, the control means is configured such that the temperature of the heat medium on the low temperature side stored in the second heat storage tank is higher than the first target temperature. When the temperature is equal to or higher than two target temperatures, the heat medium on the low temperature side is allowed to flow into the first heat storage tank while forming a temperature stratification inside the first heat storage tank.

上記特徴構成によれば、第2蓄熱用タンクに貯えられている低温側の熱媒を第1蓄熱用タンクを用いて貯え続けるに当たり、第2蓄熱用タンクに貯えられている低温側の熱媒の温度が第1目標温度よりも高い第2目標温度以上であるときは、その低温側の熱媒を、第1蓄熱用タンクの内部で温度成層を形成させながら第1蓄熱用タンクへ流入させる。つまり、第2目標温度以上の高温の熱媒を、第2蓄熱用タンクに加えて第1蓄熱用タンクにも貯留できる。   According to the above characteristic configuration, when the low temperature side heat medium stored in the second heat storage tank is continuously stored using the first heat storage tank, the low temperature side heat medium stored in the second heat storage tank is stored. When the temperature is equal to or higher than the second target temperature higher than the first target temperature, the low-temperature heat medium is caused to flow into the first heat storage tank while forming a temperature stratification inside the first heat storage tank. . That is, a high-temperature heat medium that is equal to or higher than the second target temperature can be stored in the first heat storage tank in addition to the second heat storage tank.

第1蓄熱状態での熱媒の流通形態を示す図である。It is a figure which shows the distribution | circulation form of the heat carrier in a 1st heat storage state. 第2蓄熱用タンクにおいて蓄熱量が満杯になっていないときの第2蓄熱状態での熱媒の流通形態を示す図である。It is a figure which shows the distribution | circulation form of the heat medium in a 2nd heat storage state when the heat storage amount is not full in the 2nd heat storage tank. 第2蓄熱用タンクにおいて蓄熱量が満杯になっているときの第2蓄熱状態での熱媒の流通形態を示す図である。It is a figure which shows the distribution | circulation form of the heat medium in a 2nd heat storage state when the heat storage amount is full in the 2nd heat storage tank. 熱使用状態における熱媒の流通状態を示す図である。It is a figure which shows the distribution | circulation state of the heat medium in a heat use state. 排熱回収運転のフローチャートである。It is a flowchart of a waste heat recovery driving | operation.

<第1実施形態>
以下に図面を参照して第1実施形態に係る排熱回収システムについて説明する。
図1は排熱回収システムの構成を説明する図である。図示するように、排熱回収システムは、熱媒を貯えることにより蓄熱可能な蓄熱用タンクTNK1、TNK2を備え、燃料電池FCからの排熱が供給される熱交換部1と蓄熱用タンクTNK1、TNK2との間で熱媒を流通させることで燃料電池FCの排熱を回収する。本実施形態において、排熱回収システムは、蓄熱用タンクとしての第1蓄熱用タンクTNK1及び第2蓄熱用タンクTNK2と、熱媒の流通形態を制御する制御手段としての制御部Cとを備える。熱媒は例えば水である。本発明では燃料電池のタイプは制限されず、例えば、固体高分子形燃料電池や固体酸化物形燃料電池など様々なタイプの燃料電池を利用できる。
<First Embodiment>
The exhaust heat recovery system according to the first embodiment will be described below with reference to the drawings.
FIG. 1 is a diagram illustrating the configuration of an exhaust heat recovery system. As shown in the figure, the exhaust heat recovery system includes heat storage tanks TNK1 and TNK2 that can store heat by storing a heat medium, the heat exchange unit 1 to which exhaust heat from the fuel cell FC is supplied, and the heat storage tank TNK1, Exhaust heat of the fuel cell FC is recovered by circulating a heat medium with the TNK 2. In the present embodiment, the exhaust heat recovery system includes a first heat storage tank TNK1 and a second heat storage tank TNK2 as heat storage tanks, and a control unit C as control means for controlling the flow mode of the heat medium. The heat medium is, for example, water. In the present invention, the type of the fuel cell is not limited. For example, various types of fuel cells such as a polymer electrolyte fuel cell and a solid oxide fuel cell can be used.

燃料電池FCの熱交換部1へ直接供給されるのは、第1蓄熱用タンクTNK1に貯えられている熱媒である。つまり、第2蓄熱用タンクTNK2に貯えられている熱媒が燃料電池FCの熱交換部1へ直接供給されることはない。第1蓄熱用タンクTNK1と第2蓄熱用タンクTNK2との役割を比較すると、第1蓄熱用タンクTNK1は比較的低温の熱媒を貯えるためのものであり、第2蓄熱用タンクTNK2は比較的高温の熱媒を貯えるためのものである。   A heat medium stored in the first heat storage tank TNK1 is directly supplied to the heat exchange unit 1 of the fuel cell FC. That is, the heat medium stored in the second heat storage tank TNK2 is not directly supplied to the heat exchange unit 1 of the fuel cell FC. Comparing the roles of the first heat storage tank TNK1 and the second heat storage tank TNK2, the first heat storage tank TNK1 is for storing a relatively low-temperature heat medium, and the second heat storage tank TNK2 is relatively It is for storing high-temperature heat medium.

燃料電池FCの熱交換部1と第1蓄熱用タンクTNK1と第2蓄熱用タンクTNK2との間には熱媒としての水が流通可能な流路L1〜L7が設置されている。流路L1は、第1蓄熱用タンクTNK1の下部と燃料電池FCの熱交換部1の流入口1aとを接続する。流路L1の途中にはコントロールバルブCV5が設けられている。流路L2は、燃料電池FCの熱交換部1の流出口1bと第2蓄熱用タンクTNK2の上部とを接続する。流路L2の途中にはコントロールバルブCV1が設けられている。流路L3は、流路L2の途中と第1蓄熱用タンクTNK1の下部とを接続する。具体的には、流路L3は、コントロールバルブCV1において流路L2から分岐して、第1蓄熱用タンクTNK1の下部の接続部5に接続される。流路L3の途中には、コントロールバルブCV1から第1蓄熱用タンクTNK1に向かって、コントロールバルブCV2とコントロールバルブCV3とが順に設けられている。流路L4は、流路L3の途中と第1蓄熱用タンクTNK1の上部とを接続する。具体的には、流路L4は、コントロールバルブCV3において流路L3から分岐して、第1蓄熱用タンクTNK1の上部に至る。流路L5は、流路L3の途中と第2蓄熱用タンクTNK2の下部とを接続する。具体的には、流路L5は、コントロールバルブCV2において流路L3から分岐して、第2蓄熱用タンクTNK2の下部に至る。流路L6は、第1蓄熱用タンクTNK1の上部と第2蓄熱用タンクTNK2の下部とを接続する。流路L7は、第1蓄熱用タンクTNK1の上部と流路L1の途中とを接続する。具体的には、流路L7は、第1蓄熱用タンクTNK1の上部からコントロールバルブCV5に至る。   Between the heat exchanging part 1, the first heat storage tank TNK1, and the second heat storage tank TNK2 of the fuel cell FC, flow paths L1 to L7 through which water as a heat medium can flow are installed. The flow path L1 connects the lower part of the first heat storage tank TNK1 and the inlet 1a of the heat exchange part 1 of the fuel cell FC. A control valve CV5 is provided in the middle of the flow path L1. The flow path L2 connects the outlet 1b of the heat exchange unit 1 of the fuel cell FC and the upper part of the second heat storage tank TNK2. A control valve CV1 is provided in the middle of the flow path L2. The flow path L3 connects the middle of the flow path L2 and the lower part of the first heat storage tank TNK1. Specifically, the flow path L3 branches from the flow path L2 in the control valve CV1, and is connected to the connection portion 5 below the first heat storage tank TNK1. In the middle of the flow path L3, a control valve CV2 and a control valve CV3 are sequentially provided from the control valve CV1 toward the first heat storage tank TNK1. The flow path L4 connects the middle of the flow path L3 and the upper part of the first heat storage tank TNK1. Specifically, the flow path L4 branches from the flow path L3 in the control valve CV3 and reaches the upper part of the first heat storage tank TNK1. The flow path L5 connects the middle of the flow path L3 and the lower part of the second heat storage tank TNK2. Specifically, the flow path L5 branches from the flow path L3 in the control valve CV2 and reaches the lower part of the second heat storage tank TNK2. The flow path L6 connects the upper part of the first heat storage tank TNK1 and the lower part of the second heat storage tank TNK2. The flow path L7 connects the upper part of the first heat storage tank TNK1 and the middle of the flow path L1. Specifically, the flow path L7 reaches from the upper part of the first heat storage tank TNK1 to the control valve CV5.

排熱回収システムには、流路L8〜L10も設置されている。流路L8は、上水の供給元と第1蓄熱用タンクTNK1の下部とを接続する。流路L9は、第2蓄熱用タンクTNK2と水(熱媒)の給湯先及び熱利用先とを接続する。流路L10は、流路L8の途中と流路L9の途中とを接続する。流路L10の途中にはコントロールバルブCV4が設けられている。具体的には、流路L10は、流路L8の途中の分岐部3で分岐されて流路L9の途中の合流部4に至る。   In the exhaust heat recovery system, flow paths L8 to L10 are also installed. The flow path L8 connects the supply source of clean water and the lower part of the first heat storage tank TNK1. The flow path L9 connects the second heat storage tank TNK2, the hot water supply destination of water (heat medium), and the heat use destination. The flow path L10 connects the middle of the flow path L8 and the middle of the flow path L9. A control valve CV4 is provided in the middle of the flow path L10. Specifically, the flow path L10 is branched by the branch part 3 in the middle of the flow path L8 and reaches the junction part 4 in the middle of the flow path L9.

図1では、コントロールバルブCV1、CV2、CV3、CV5の三方の流路に対応する記号を「a」、「b」、「c」で示している。制御部Cは、コントロールバルブCV1、CV2、CV3、CV5における熱媒の流通状態を「ab流通状態」、「ac流通状態」、「bc流通状態」、「abc流通状態」の何れかに切り替えることができる。また、制御部Cは、コントロールバルブCV4の開度を調節できる。図示は省略しているが、制御部Cによって流路中の熱媒の流通が調整される。   In FIG. 1, the symbols corresponding to the three flow paths of the control valves CV1, CV2, CV3, and CV5 are indicated by “a”, “b”, and “c”. The control unit C switches the heat medium distribution state in the control valves CV1, CV2, CV3, and CV5 to any one of “ab distribution state”, “ac distribution state”, “bc distribution state”, and “abc distribution state”. Can do. Moreover, the control part C can adjust the opening degree of the control valve CV4. Although illustration is omitted, the flow of the heat medium in the flow path is adjusted by the control unit C.

流路L9の途中にはバックアップボイラBが設けられている。具体的には、バックアップボイラBは、流路L9において合流部4よりも下流側に設けられている。バックアップボイラBの動作は制御部Cが制御する。   A backup boiler B is provided in the middle of the flow path L9. Specifically, the backup boiler B is provided on the downstream side of the junction 4 in the flow path L9. The operation of the backup boiler B is controlled by the control unit C.

熱媒が流通する各部には、熱媒の温度を測定する温度センサT1〜T7が設けられている。温度の測定結果は、制御部Cに送られる。温度センサT1は、流路L1の途中に設けられている。具体的には、燃料電池FCの熱交換部1の流入口1aの近傍の流路L1に設けられている。つまり、温度センサT1は、燃料電池FCの熱交換部1に流入する直前の熱媒の温度を測定できる。温度センサT2は、流路L2の途中に設けられている。具体的には、燃料電池FCの熱交換部1の流出口1bの近傍の流路L2に設けられている。つまり、温度センサT2は、燃料電池FCの熱交換部1から流出した直後の熱媒の温度を測定できる。温度センサT3は、第1蓄熱用タンクTNK1の下部(底部)に設けられている。つまり、温度センサT3は、第1蓄熱用タンクTNK1の底部周辺に貯えられている熱媒の温度を測定できる。温度センサT4は、第1蓄熱用タンクTNK1の中央部に設けられている。つまり、温度センサT4は、第1蓄熱用タンクTNK1の中央部周辺に貯えられている熱媒の温度を測定できる。温度センサT5は、第1蓄熱用タンクTNK1の上部(頂部)に設けられている。つまり、温度センサT5は、第1蓄熱用タンクTNK1の頂部周辺に貯えられている熱媒の温度を測定できる。温度センサT6は、第2蓄熱用タンクTNK2の下部(底部)に設けられている。つまり、温度センサT6は、第2蓄熱用タンクTNK2の底部周辺に貯えられている熱媒の温度を測定できる。温度センサT7は、第2蓄熱用タンクTNK2の上部(頂部)に設けられている。つまり、温度センサT7は、第2蓄熱用タンクTNK2の頂部周辺に貯えられている熱媒の温度を測定できる。   In each part through which the heat medium flows, temperature sensors T1 to T7 for measuring the temperature of the heat medium are provided. The temperature measurement result is sent to the control unit C. The temperature sensor T1 is provided in the middle of the flow path L1. Specifically, it is provided in the flow path L1 in the vicinity of the inlet 1a of the heat exchange part 1 of the fuel cell FC. That is, the temperature sensor T1 can measure the temperature of the heat medium immediately before flowing into the heat exchange unit 1 of the fuel cell FC. The temperature sensor T2 is provided in the middle of the flow path L2. Specifically, it is provided in the flow path L2 in the vicinity of the outlet 1b of the heat exchange unit 1 of the fuel cell FC. That is, the temperature sensor T2 can measure the temperature of the heat medium immediately after flowing out of the heat exchange unit 1 of the fuel cell FC. The temperature sensor T3 is provided in the lower part (bottom part) of the first heat storage tank TNK1. That is, the temperature sensor T3 can measure the temperature of the heat medium stored around the bottom of the first heat storage tank TNK1. The temperature sensor T4 is provided at the center of the first heat storage tank TNK1. That is, the temperature sensor T4 can measure the temperature of the heat medium stored around the center of the first heat storage tank TNK1. The temperature sensor T5 is provided on the top (top) of the first heat storage tank TNK1. That is, the temperature sensor T5 can measure the temperature of the heat medium stored around the top of the first heat storage tank TNK1. The temperature sensor T6 is provided in the lower part (bottom part) of the second heat storage tank TNK2. That is, the temperature sensor T6 can measure the temperature of the heat medium stored around the bottom of the second heat storage tank TNK2. The temperature sensor T7 is provided in the upper part (top part) of the second heat storage tank TNK2. That is, the temperature sensor T7 can measure the temperature of the heat medium stored around the top of the second heat storage tank TNK2.

次に、第1蓄熱用タンクTNK1及び第2蓄熱用タンクTNK2への蓄熱について説明する。
本実施形態において、制御部Cは、第1蓄熱用タンクTNK1から取り出した熱媒を燃料電池FCの熱交換部1へ流入させると共に、第1蓄熱用タンクTNK1に貯えられている熱媒の温度、及び、第2蓄熱用タンクに貯えられている熱媒の温度に応じて、熱交換部から流出する熱媒を第1蓄熱用タンクTNK1に流入させる第1蓄熱状態と、熱交換部1から流出する熱媒を第2蓄熱用タンクTNKに流入させる第2蓄熱状態とを切り替え可能に構成されている。つまり、制御部Cは、燃料電池FCの熱交換部1において熱媒を昇温はできるが充分に昇温できないときに第1蓄熱状態を実施し、燃料電池FCの熱交換部1において熱媒を充分に昇温できるときに第2蓄熱状態を実施する。ここで、熱媒を充分に昇温できないとは、燃料電池FCの熱交換部1において熱媒が回収できる熱量が不足していることに起因して昇温できないことを意味する。言い換えると、制御部Cは、充分に昇温されなかった熱媒を第1蓄熱用タンクTNK1へ貯え、充分に昇温された熱媒を第2蓄熱用タンクTNK2へ貯える。制御部Cは、例えば、燃料電池FCの熱交換部1へ流入する熱媒の温度が約37℃である場合に、熱交換部1から流出する熱媒の温度が約85℃〜90℃となるように制御している。
Next, heat storage in the first heat storage tank TNK1 and the second heat storage tank TNK2 will be described.
In the present embodiment, the control unit C causes the heat medium taken out from the first heat storage tank TNK1 to flow into the heat exchange unit 1 of the fuel cell FC, and the temperature of the heat medium stored in the first heat storage tank TNK1. And the first heat storage state in which the heat medium flowing out from the heat exchange unit flows into the first heat storage tank TNK1 according to the temperature of the heat medium stored in the second heat storage tank, and from the heat exchange unit 1 The second heat storage state in which the flowing heat medium flows into the second heat storage tank TNK is switchable. That is, the control unit C performs the first heat storage state when the temperature of the heat medium can be raised in the heat exchange unit 1 of the fuel cell FC but cannot be sufficiently raised, and the heat medium in the heat exchange unit 1 of the fuel cell FC. When the temperature can be sufficiently raised, the second heat storage state is performed. Here, the fact that the temperature of the heat medium cannot be sufficiently increased means that the temperature cannot be increased because the heat exchange unit 1 of the fuel cell FC does not have enough heat to recover the heat medium. In other words, the control unit C stores the heat medium that has not been sufficiently heated in the first heat storage tank TNK1, and stores the heat medium that has been sufficiently heated in the second heat storage tank TNK2. For example, when the temperature of the heat medium flowing into the heat exchange unit 1 of the fuel cell FC is about 37 ° C., the control unit C has a temperature of the heat medium flowing out of the heat exchange unit 1 of about 85 ° C. to 90 ° C. It is controlled to become.

〔第1蓄熱状態〕
図1は、第1蓄熱状態での熱媒の流通形態を示す図である。図中では、太線で熱媒の流れを示す。
制御部Cは、第1蓄熱用タンクTNK1から取り出した熱媒を燃料電池FCの熱交換部1へ流入させると共に、その熱交換部1から流出する熱媒を第1蓄熱用タンクTNK1に流入させる第1蓄熱状態で燃料電池FCの排熱回収を実施可能である。具体的には、制御部Cは、第1蓄熱状態において、第1蓄熱用タンクTNK1の上部から取り出した熱媒を燃料電池FCの熱交換部1へ流入させると共に、燃料電池FCの熱交換部1から流出する熱媒を第1蓄熱用タンクTNK1の下部に流入させる。制御部Cは、このような形態で熱媒を流通させるため、コントロールバルブCV1をac流通状態に切り替え、コントロールバルブCV2をab流通状態に切り替え、コントロールバルブCV3をab流通状態に切り替え、コントロールバルブCV5をac流通状態に切り替える。
[First heat storage state]
FIG. 1 is a diagram showing a flow mode of the heat medium in the first heat storage state. In the figure, the flow of the heat medium is indicated by a bold line.
The control unit C causes the heat medium taken out from the first heat storage tank TNK1 to flow into the heat exchange unit 1 of the fuel cell FC, and causes the heat medium flowing out from the heat exchange unit 1 to flow into the first heat storage tank TNK1. The exhaust heat recovery of the fuel cell FC can be performed in the first heat storage state. Specifically, in the first heat storage state, the control unit C causes the heat medium taken out from the upper portion of the first heat storage tank TNK1 to flow into the heat exchange unit 1 of the fuel cell FC, and also the heat exchange unit of the fuel cell FC. 1 is caused to flow into the lower part of the first heat storage tank TNK1. In order to distribute the heat medium in such a form, the control unit C switches the control valve CV1 to the ac distribution state, switches the control valve CV2 to the ab distribution state, switches the control valve CV3 to the ab distribution state, and controls the control valve CV5. To ac distribution state.

制御部Cが、第1蓄熱状態での蓄熱を行うのは、第1蓄熱用タンクTNK1に貯えられている熱媒のうち、取り出されて熱交換部1へ流入される熱媒の温度(図1において、温度センサT5で測定される温度)が第1目標温度以下であるときである。第1目標温度は第1蓄熱用タンクに貯えられる熱媒の目標温度である。熱交換部1へ流入される熱媒は燃料電池FCを冷却する役割も担っているため、熱交換部1へ流入される熱媒の温度は低すぎないこと及び高すぎないことが求められる。従って、第1目標温度は燃料電池FCを冷却できる例えば40℃以下の温度(一例を挙げると37℃)である。つまり、第1蓄熱状態において、燃料電池FCの熱交換部1へ流入する熱媒は、温度が比較的低いものである。従って、熱交換部1から流出する熱媒の温度も高くならない。この状態は、第1蓄熱用タンクTNK1に上水をそのまま供給した場合、常温の熱媒が第1目標温度近くまで昇温される状態を意味する。   The controller C performs heat storage in the first heat storage state among the heat medium stored in the first heat storage tank TNK1 and the temperature of the heat medium that is taken out and flows into the heat exchange unit 1 (see FIG. 1 when the temperature measured by the temperature sensor T5 is equal to or lower than the first target temperature. The first target temperature is the target temperature of the heat medium stored in the first heat storage tank. Since the heat medium flowing into the heat exchange unit 1 also plays a role of cooling the fuel cell FC, it is required that the temperature of the heat medium flowing into the heat exchange unit 1 is not too low and not too high. Accordingly, the first target temperature is, for example, a temperature of 40 ° C. or lower (37 ° C., for example) that can cool the fuel cell FC. That is, in the first heat storage state, the heat medium flowing into the heat exchange unit 1 of the fuel cell FC has a relatively low temperature. Therefore, the temperature of the heat medium flowing out from the heat exchange unit 1 does not increase. This state means a state where the room temperature heating medium is heated to near the first target temperature when the clean water is supplied to the first heat storage tank TNK1 as it is.

第1蓄熱状態では、第1蓄熱用タンクTNK1の上部に貯えられている低温の熱媒が燃料電池FCの熱交換部1において昇温された後、高温の熱媒として第1蓄熱用タンクTNK1の下部に戻される。図1に示すように、第1蓄熱用タンクTNK1の下部の熱媒が流入する接続部5の近傍には整流板2が設けられている。そのため、第1蓄熱用タンクTNK1の下部の接続部5から流入した熱媒は上方向へと流れ、第1蓄熱用タンクTNK1の内部に対流を引き起こす。また、整流板2は接続部5と温度センサT3との間に設けられているので、接続部5に流入した熱媒の温度が温度センサT3の検出結果に対して直接的に影響を及ぼすことはない。以上のように、第1蓄熱状態で蓄熱を行っているとき、第1蓄熱用タンクTNK1の内部では熱媒の対流により第1蓄熱用タンクTNK1の全体で熱媒の温度の均一化が図られた状態で全体的に温度が上昇し、一部の熱媒のみが高温になることはない。   In the first heat storage state, after the temperature of the low-temperature heat medium stored in the upper part of the first heat storage tank TNK1 is raised in the heat exchange unit 1 of the fuel cell FC, the first heat storage tank TNK1 is used as the high-temperature heat medium. Return to the bottom of the. As shown in FIG. 1, a rectifying plate 2 is provided in the vicinity of the connection portion 5 into which the heat medium below the first heat storage tank TNK1 flows. Therefore, the heat medium flowing in from the lower connection portion 5 of the first heat storage tank TNK1 flows upward, causing convection inside the first heat storage tank TNK1. Further, since the rectifying plate 2 is provided between the connection portion 5 and the temperature sensor T3, the temperature of the heat medium flowing into the connection portion 5 directly affects the detection result of the temperature sensor T3. There is no. As described above, when heat storage is performed in the first heat storage state, the temperature of the heat medium is made uniform throughout the first heat storage tank TNK1 by convection of the heat medium inside the first heat storage tank TNK1. In this state, the temperature rises as a whole, and only a part of the heat medium does not reach a high temperature.

〔第2蓄熱状態〕
(1)第2蓄熱用タンクTNK2において蓄熱量が満杯になっていない状態
図2は、第2蓄熱用タンクTNK2が満杯になる前の第2蓄熱状態での熱媒の流通形態を示す図である。
制御部Cは、第1蓄熱用タンクTNK1から取り出した熱媒を燃料電池FCの熱交換部1へ流入させると共に、その熱交換部1から流出する熱媒を第2蓄熱用タンクTNK2に流入させる第2蓄熱状態で燃料電池FCの排熱回収を実施可能である。具体的には、制御部Cは、第2蓄熱状態において、第1蓄熱用タンクTNK1の上部から取り出した熱媒を燃料電池FCの熱交換部1へ流入させると共に、燃料電池FCの熱交換部1から流出する熱媒を第2蓄熱用タンクTNK2の上部に流入させる。加えて、制御部Cは、第2蓄熱用タンクTNK2に貯えられている低温側の熱媒の温度(図1において、温度センサT6で測定される温度)が上記第1目標温度よりも高い第2目標温度(例えば、80℃)未満であるときは、第2蓄熱用タンクTNK2において蓄熱量が満杯になっていない状態であると判定して、第2蓄熱用タンクTNK2に貯えられている低温側の熱媒(本実施形態では、第2蓄熱用タンクTNK2の下部に貯えられている熱媒)を取り出して第1蓄熱用タンクTNK1の下部へ流入させる。つまり、第2目標温度は、第2蓄熱タンクTNK2に貯えられる熱媒の目標温度である。制御部Cは、このような形態で熱媒を流通させるため、コントロールバルブCV1をab流通状態に切り替え、コントロールバルブCV2をac流通状態に切り替え、コントロールバルブCV3をab流通状態に切り替え、コントロールバルブCV5をac流通状態に切り替える。
[Second heat storage state]
(1) State in which heat storage amount is not full in second heat storage tank TNK2 FIG. 2 is a diagram showing a flow form of the heat medium in the second heat storage state before the second heat storage tank TNK2 becomes full. is there.
The control unit C causes the heat medium taken out from the first heat storage tank TNK1 to flow into the heat exchange unit 1 of the fuel cell FC, and causes the heat medium flowing out from the heat exchange unit 1 to flow into the second heat storage tank TNK2. The exhaust heat recovery of the fuel cell FC can be performed in the second heat storage state. Specifically, in the second heat storage state, the control unit C causes the heat medium taken out from the upper part of the first heat storage tank TNK1 to flow into the heat exchange unit 1 of the fuel cell FC, and also the heat exchange unit of the fuel cell FC. The heat medium flowing out from 1 flows into the upper part of the second heat storage tank TNK2. In addition, the control unit C has a temperature of the low temperature side heat medium stored in the second heat storage tank TNK2 (temperature measured by the temperature sensor T6 in FIG. 1) higher than the first target temperature. 2 When the temperature is lower than the target temperature (for example, 80 ° C.), it is determined that the heat storage amount is not full in the second heat storage tank TNK2, and the low temperature stored in the second heat storage tank TNK2 The side heat medium (in this embodiment, the heat medium stored in the lower part of the second heat storage tank TNK2) is taken out and flows into the lower part of the first heat storage tank TNK1. That is, the second target temperature is the target temperature of the heat medium stored in the second heat storage tank TNK2. In order to distribute the heat medium in such a form, the control unit C switches the control valve CV1 to the ab distribution state, switches the control valve CV2 to the ac distribution state, switches the control valve CV3 to the ab distribution state, and controls the control valve CV5. To ac distribution state.

制御部Cが、第2蓄熱状態で蓄熱を行うのは、第1蓄熱用タンクTNK1に貯えられている熱媒のうち、取り出されて熱交換部1へ流入される熱媒の温度(図1において、温度センサT5で測定される温度)が第1目標温度より高いときである。例えば、燃料電池FCの熱交換部1へ流入する熱媒の温度が第1目標温度としての約37℃である場合、熱交換部1から流出する熱媒の温度は例えば約85℃〜90℃となり、その熱媒が第2蓄熱用タンクTNK2の上部に流入する。   The control unit C performs heat storage in the second heat storage state because the temperature of the heat medium that is taken out and flows into the heat exchange unit 1 out of the heat medium stored in the first heat storage tank TNK1 (FIG. 1). , When the temperature measured by the temperature sensor T5 is higher than the first target temperature. For example, when the temperature of the heat medium flowing into the heat exchange unit 1 of the fuel cell FC is about 37 ° C. as the first target temperature, the temperature of the heat medium flowing out from the heat exchange unit 1 is, for example, about 85 ° C. to 90 ° C. Then, the heat medium flows into the upper part of the second heat storage tank TNK2.

第2蓄熱状態では、第1蓄熱用タンクTNK1の上部に貯えられているある程度高温の熱媒が燃料電池FCの熱交換部1において昇温された後、更に高温の熱媒として第2蓄熱用タンクTNK2の上部に流入される。第2蓄熱用タンクTNK2の内部では、温度成層が形成されるように熱媒が貯えられる。このように、第2蓄熱状態では、第2蓄熱用タンクTNK2の下部からは低温側の熱媒が流出し、且つ、第2蓄熱用タンクTNK2の上部には高温の熱媒が流入する。その結果、第2蓄熱用タンクTNK2の上部から順に高温の熱媒が温度成層を形成しながら貯まり続け、最終的には、第2蓄熱用タンクTNK2の全体が高温の熱媒に入れ替わることになる。   In the second heat storage state, a somewhat high temperature heat medium stored in the upper part of the first heat storage tank TNK1 is heated in the heat exchange unit 1 of the fuel cell FC, and then used as a higher temperature heat medium for the second heat storage. It flows into the upper part of the tank TNK2. Inside the second heat storage tank TNK2, the heat medium is stored so that temperature stratification is formed. Thus, in the second heat storage state, the low-temperature heat medium flows out from the lower part of the second heat storage tank TNK2, and the high-temperature heat medium flows into the upper part of the second heat storage tank TNK2. As a result, the high-temperature heat medium continues to accumulate while forming a temperature stratification in order from the top of the second heat storage tank TNK2, and eventually the entire second heat storage tank TNK2 is replaced with the high-temperature heat medium. .

(2)第2蓄熱用タンクTNK2において蓄熱量が満杯になっている状態
図3は、排熱回収システムの構成を説明する図であり、特に第2蓄熱用タンクTNK2が満杯になった後の第2蓄熱状態での熱媒の流通形態を示す図である。本実施形態において、制御部Cは、第2蓄熱用タンクTNK2に貯えられている低温側の熱媒の温度(図1において、温度センサT6で測定される温度)が上記第1目標温度よりも高い第2目標温度(例えば、80℃)以上であるときは、第2蓄熱用タンクTNK2の蓄熱量が満杯になったと判定する。
(2) State in which heat storage amount is full in second heat storage tank TNK2 FIG. 3 is a diagram for explaining the configuration of the exhaust heat recovery system, in particular after the second heat storage tank TNK2 is full. It is a figure which shows the distribution | circulation form of the heat carrier in a 2nd heat storage state. In the present embodiment, the control unit C determines that the temperature of the low-temperature side heat medium stored in the second heat storage tank TNK2 (the temperature measured by the temperature sensor T6 in FIG. 1) is higher than the first target temperature. When the temperature is equal to or higher than the high second target temperature (for example, 80 ° C.), it is determined that the heat storage amount of the second heat storage tank TNK2 is full.

図2を参照して上述した場合と同様に、制御部Cは、第1蓄熱用タンクTNK1から取り出した熱媒を燃料電池FCの熱交換部1へ流入させると共に、その熱交換部1から流出する熱媒を第2蓄熱用タンクTNK2に流入させる第2蓄熱状態で燃料電池FCの排熱回収を実施可能である。
更に、図3に示すように、制御部Cは、この第2蓄熱状態において第2蓄熱用タンクTNK2が満杯になったと判定したとき、第1蓄熱用タンクTNK1の下部から取り出した熱媒を燃料電池FCの熱交換部1へ流入させると共に、燃料電池FCの熱交換部1から流出する熱媒を第2蓄熱用タンクTNK2の上部に流入させる。加えて、制御部Cは、第2蓄熱用タンクTNK2に貯えられている低温側の熱媒(本実施形態では、第2蓄熱用タンクTNK2の下部に貯えられている熱媒)を取り出して、第1蓄熱用タンクTNK1の上部へ流入させる。これにより、第1蓄熱用タンクTNK1の内部では温度成層が形成される。制御部Cは、このような形態で熱媒を流通させるため、コントロールバルブCV1をab流通状態に切り替え、コントロールバルブCV2をac流通状態に切り替え、コントロールバルブCV3をbc流通状態に切り替え、コントロールバルブCV5をab流通状態に切り替える。
As in the case described above with reference to FIG. 2, the control unit C causes the heat medium taken out from the first heat storage tank TNK1 to flow into the heat exchange unit 1 of the fuel cell FC and outflow from the heat exchange unit 1. The exhaust heat recovery of the fuel cell FC can be performed in the second heat storage state in which the heat medium to be introduced flows into the second heat storage tank TNK2.
Further, as shown in FIG. 3, when the control unit C determines that the second heat storage tank TNK2 is full in the second heat storage state, the control unit C uses the heat medium taken out from the lower portion of the first heat storage tank TNK1 as a fuel. While flowing into the heat exchange part 1 of the battery FC, the heat medium flowing out from the heat exchange part 1 of the fuel cell FC is caused to flow into the upper part of the second heat storage tank TNK2. In addition, the control unit C takes out the low-temperature heat medium stored in the second heat storage tank TNK2 (in this embodiment, the heat medium stored in the lower part of the second heat storage tank TNK2), It flows into the upper part of the first heat storage tank TNK1. Thereby, temperature stratification is formed inside the first heat storage tank TNK1. In order to distribute the heat medium in such a form, the control unit C switches the control valve CV1 to the ab distribution state, switches the control valve CV2 to the ac distribution state, switches the control valve CV3 to the bc distribution state, and controls the control valve CV5. To the ab distribution state.

つまり、第2蓄熱用タンクTNK2が満杯になった後は、第1蓄熱用タンクTNK1の上部にも、第2蓄熱用タンクTNK2に貯えられていた高温の熱媒が移送されて貯えられ始める。このとき、燃料電池FCの熱交換部1には、第1蓄熱用タンクTNK1の下部に貯えられている熱媒が供給される。   That is, after the second heat storage tank TNK2 becomes full, the high-temperature heat medium stored in the second heat storage tank TNK2 starts to be transferred and stored also on the first heat storage tank TNK1. At this time, the heat medium stored in the lower part of the first heat storage tank TNK1 is supplied to the heat exchange unit 1 of the fuel cell FC.

〔熱使用状態〕
上述した第1蓄熱状態及び第2蓄熱状態を実施している間、熱媒が、風呂やシャワーなどの給湯先や、デシカント除加湿器、床暖房装置などの高温水利用設備を含む熱利用先へ供給される熱使用状態が発生することもある。図4は、熱使用状態における熱媒の流通状態を示す図である。本実施形態では、給湯先及び熱利用先へは、第2蓄熱用タンクTNK2の上部に貯えられている熱媒が供給される。そして、第2蓄熱用タンクTNK2の上部から流路L9を介して給湯先及び熱利用先へ熱媒が供給されるのと同時に、第1蓄熱用タンクTNK1の上部から流路L6を介して第2蓄熱用タンクTNK2の下部へと熱媒が補充され、更に、第1蓄熱用タンクTNK1の下部へ流路L8を介して上水が補充される。つまり、第2蓄熱用タンクTNK2から減少した分の熱媒は、第1蓄熱用タンクTNK1に貯えられている高温側の熱媒によって補充される。また、制御部Cは、第2蓄熱用タンクTNK2から流路L9を介して給湯先及び熱利用先に供給される熱媒の温度が所望の温度よりも高いときには、コントロールバルブCV4の開度を調節して流路L9から流路L10へ低温の上水を混入させることで熱媒の温度調節を行い、第2蓄熱用タンクTNK2から流路L9を介して給湯先及び熱利用先に供給される熱媒の温度が所望の温度よりも低いときには、バックアップボイラBを作動させて昇温することで熱媒の温度調節を行う。
[Heat use condition]
While performing the first heat storage state and the second heat storage state described above, the heat medium is a heat utilization destination including a hot water supply destination such as a bath or shower, a high-temperature water utilization facility such as a desiccant dehumidifier or a floor heating device. There may be a situation where the heat supplied to the is used. FIG. 4 is a diagram showing a circulation state of the heat medium in the heat use state. In the present embodiment, the heat medium stored in the upper part of the second heat storage tank TNK2 is supplied to the hot water supply destination and the heat utilization destination. Then, at the same time as the heat medium is supplied from the upper part of the second heat storage tank TNK2 to the hot water supply destination and the heat utilization destination through the flow path L9, the first heat storage tank TNK1 is supplied from the upper part through the flow path L6. The heat medium is replenished to the lower part of the second heat storage tank TNK2, and further the clean water is replenished to the lower part of the first heat storage tank TNK1 through the flow path L8. That is, the amount of the heat medium reduced from the second heat storage tank TNK2 is replenished by the high-temperature side heat medium stored in the first heat storage tank TNK1. Further, when the temperature of the heat medium supplied from the second heat storage tank TNK2 to the hot water supply destination and the heat utilization destination from the second heat storage tank TNK2 is higher than a desired temperature, the control unit C sets the opening degree of the control valve CV4. The temperature of the heat medium is adjusted by mixing low temperature clean water from the flow path L9 to the flow path L10 and supplied from the second heat storage tank TNK2 to the hot water supply destination and the heat utilization destination via the flow path L9. When the temperature of the heating medium is lower than the desired temperature, the temperature of the heating medium is adjusted by operating the backup boiler B to raise the temperature.

〔運転停止条件〕
上述のように、第1蓄熱状態又は第2蓄熱状態で蓄熱が行われ、及び、熱使用が行われているとき、制御部Cは、運転停止条件が満たされると燃料電池FCと排熱回収システムの運転を停止する。
本実施形態において、制御部Cは、第2蓄熱用タンクTNK2に貯えられている低温側の熱媒の温度が上記第2目標温度よりも低い第3目標温度(例えば、70℃)以上である状態において、第1蓄熱用タンクTNK1に貯えられている低温側の熱媒の温度が第1目標温度になると、運転停止条件が満たされたと判定する。
[Operation stop condition]
As described above, when the heat storage is performed in the first heat storage state or the second heat storage state and the heat is used, the control unit C, when the operation stop condition is satisfied, the fuel cell FC and the exhaust heat recovery Stop system operation.
In the present embodiment, the controller C has a temperature of the low-temperature side heat medium stored in the second heat storage tank TNK2 equal to or higher than a third target temperature (for example, 70 ° C.) lower than the second target temperature. In the state, when the temperature of the low-temperature side heat medium stored in the first heat storage tank TNK1 reaches the first target temperature, it is determined that the operation stop condition is satisfied.

上記運転停止条件において、前者の「第2蓄熱用タンクTNK2に貯えられている低温側の熱媒の温度が第3目標温度(例えば、70℃)以上である状態」という条件は、第2蓄熱用タンクTNK2における蓄熱量が実質的に満杯であることを意味する。加えて、「第2蓄熱用タンクTNK2に貯えられている低温側の熱媒の温度が第3目標温度(例えば、70℃)以上である状態」という条件は、第2蓄熱用タンクTNK2から第1蓄熱用タンクTNK1へ流入する熱媒の温度が第3目標温度以上という、第1蓄熱用タンクTNK1の第1目標温度から見て非常に高温であることを意味する。   In the above-mentioned operation stop condition, the former condition that “the temperature of the low-temperature side heat medium stored in the second heat storage tank TNK2 is equal to or higher than the third target temperature (for example, 70 ° C.)” This means that the amount of heat stored in the tank TNK2 is substantially full. In addition, the condition that “the temperature of the low-temperature side heat medium stored in the second heat storage tank TNK2 is equal to or higher than the third target temperature (for example, 70 ° C.)” is the condition from the second heat storage tank TNK2. It means that the temperature of the heat medium flowing into the first heat storage tank TNK1 is very high as viewed from the first target temperature of the first heat storage tank TNK1, that is, the third target temperature or higher.

上記運転停止条件において、後者の「第1蓄熱用タンクTNK1に貯えられている低温側の熱媒の温度が第1目標温度になる」という条件は、燃料電池FCの熱交換部1に流入する熱媒の温度が第1目標温度になることを意味する。加えて、第2蓄熱用タンクTNK2から第1蓄熱用タンクTNK1へ流入する熱媒の温度が第3目標温度以上という高温であるので、燃料電池FCの熱交換部1に流入する熱媒の温度が第1目標温度より高い温度に昇温される状態(即ち、燃料電池FCの冷却を有効に行えないおそれが生じる状態)となる。   In the above operation stop condition, the latter condition that “the temperature of the low-temperature side heat medium stored in the first heat storage tank TNK1 becomes the first target temperature” flows into the heat exchange unit 1 of the fuel cell FC. It means that the temperature of the heat medium becomes the first target temperature. In addition, since the temperature of the heat medium flowing from the second heat storage tank TNK2 to the first heat storage tank TNK1 is a high temperature equal to or higher than the third target temperature, the temperature of the heat medium flowing into the heat exchange unit 1 of the fuel cell FC Is in a state where the temperature is raised to a temperature higher than the first target temperature (that is, the fuel cell FC may not be effectively cooled).

以上のように、上記運転停止条件が満たされた状態で燃料電池FC及び排熱回収システムの運転を継続すると、燃料電池FCの熱交換部1へは燃料電池FCを冷却するには不適当な温度の熱媒が供給されることになる。従って、制御部Cは、上記運転停止条件が満たされたと判定すると、燃料電池FC及び排熱回収システムの運転を停止する。   As described above, if the operation of the fuel cell FC and the exhaust heat recovery system is continued in the state where the operation stop condition is satisfied, the heat exchange unit 1 of the fuel cell FC is inappropriate for cooling the fuel cell FC. A temperature heating medium is supplied. Accordingly, when the control unit C determines that the operation stop condition is satisfied, the control unit C stops the operation of the fuel cell FC and the exhaust heat recovery system.

〔排熱回収システムでの排熱回収運転〕
次に、図5を参照して、上記第1蓄熱状態及び上記第2蓄熱状態が組み合わされた排熱回収運転について説明する。図5は、排熱回収運転のフローチャートである。
工程#10において制御部Cは、温度センサT5の検出温度(第1蓄熱用タンクTNK1に貯えられている熱媒のうち、取り出されて熱交換部1へ流入される熱媒の温度)が第1目標温度より高いか否かを判定する。つまり、制御部Cは、第1蓄熱用タンクTNK1から燃料電池FCの熱交換部1へ第1目標温度の熱媒を供給できる状態であるか否かを判定している。燃料電池FCの熱交換部1へ第1目標温度の熱媒を供給した場合、燃料電池FCの熱交換部1から流出する熱媒の温度が、第2蓄熱用タンクTNK2への蓄熱に適した高温になる。つまり、工程#10では、制御部Cは、第2蓄熱用タンクTNK2へ高温の熱媒を供給できる状態であるか否かを判定している。
[Exhaust heat recovery operation in the exhaust heat recovery system]
Next, the exhaust heat recovery operation in which the first heat storage state and the second heat storage state are combined will be described with reference to FIG. FIG. 5 is a flowchart of the exhaust heat recovery operation.
In step # 10, the control unit C determines that the temperature detected by the temperature sensor T5 (the temperature of the heat medium that is taken out and flows into the heat exchange unit 1 out of the heat medium stored in the first heat storage tank TNK1). It is determined whether the temperature is higher than one target temperature. That is, the control unit C determines whether or not the heat medium having the first target temperature can be supplied from the first heat storage tank TNK1 to the heat exchange unit 1 of the fuel cell FC. When the heat medium having the first target temperature is supplied to the heat exchange unit 1 of the fuel cell FC, the temperature of the heat medium flowing out from the heat exchange unit 1 of the fuel cell FC is suitable for heat storage in the second heat storage tank TNK2. It becomes hot. That is, in step # 10, the control unit C determines whether or not the high-temperature heat medium can be supplied to the second heat storage tank TNK2.

制御部Cは、工程#10において温度センサT5の検出温度が第1目標温度以下であると判定した場合(工程#10において「No」の場合)、工程#20に移行して第1蓄熱状態で蓄熱を行う。その結果、燃料電池FCの熱交換部1から流出した熱媒は第1蓄熱用タンクTNK1に供給され、第1蓄熱用タンクTNK1の熱媒の昇温が行われる。このとき、第1蓄熱用タンクTNK1の上部から熱交換部1へ熱媒が移送される。その後、制御部Cはこのフローチャートの最初にリターンする。   When it is determined in step # 10 that the temperature detected by the temperature sensor T5 is equal to or lower than the first target temperature (in the case of “No” in step # 10), the control unit C proceeds to step # 20 and enters the first heat storage state. To store heat. As a result, the heat medium flowing out from the heat exchange unit 1 of the fuel cell FC is supplied to the first heat storage tank TNK1, and the temperature of the heat medium in the first heat storage tank TNK1 is increased. At this time, the heat medium is transferred from the upper part of the first heat storage tank TNK1 to the heat exchange unit 1. Thereafter, the control unit C returns to the beginning of this flowchart.

制御部Cは、工程#10において温度センサT5の検出温度が第1目標温度より高いと判定した場合(工程#10において「Yes」の場合)、工程#30に移行して温度センサT6の検出温度(第2蓄熱用タンクTNK2に貯えられている低温側の熱媒の温度)が第2目標温度以上であるか否かを判定する。つまり、制御部Cは、第2蓄熱用タンクTNK2の蓄熱量が満杯状態であるか否かを判定する。
制御部Cは、工程#30において温度センサT6の検出温度が第2目標温度未満であると判定した場合(満杯でない場合)は工程#40に移行して、第2蓄熱状態で蓄熱を行う。ここでの第2蓄熱状態は、第2蓄熱用タンクTNK2において蓄熱量が満杯になっていないときの第2蓄熱状態であるので、図2に示したように、第2蓄熱用タンクTNK2の下部から第1蓄熱用タンクTNK1の下部へ熱媒が移送され、及び、第1蓄熱用タンクTNK1の上部から燃料電池FCの熱交換部1へ熱媒が移送される。
When determining that the detected temperature of the temperature sensor T5 is higher than the first target temperature in the process # 10 (in the case of “Yes” in the process # 10), the control unit C proceeds to the process # 30 and detects the temperature sensor T6. It is determined whether or not the temperature (the temperature of the low-temperature heat medium stored in the second heat storage tank TNK2) is equal to or higher than the second target temperature. That is, the control unit C determines whether or not the heat storage amount of the second heat storage tank TNK2 is full.
When determining that the detected temperature of the temperature sensor T6 is lower than the second target temperature in Step # 30 (when not full), the control unit C proceeds to Step # 40 and stores heat in the second heat storage state. Since the second heat storage state here is the second heat storage state when the heat storage amount is not full in the second heat storage tank TNK2, the lower part of the second heat storage tank TNK2 is shown in FIG. The heat medium is transferred from the upper part of the first heat storage tank TNK1 to the lower part of the first heat storage tank TNK1, and the heat medium is transferred from the upper part of the first heat storage tank TNK1 to the heat exchange unit 1 of the fuel cell FC.

その後、工程#50において制御部Cは、第1蓄熱用タンクTNK1の温度センサT3及びT4及びT5の全ての検出温度が第1目標温度以下であるか否かを判定する。もしも、第2蓄熱状態で蓄熱中であっても、上述した熱使用状態が発生すると第1蓄熱用タンクTNK1には上水が流入して、第1蓄熱用タンクTNK1の熱媒の温度が低下する可能性があるからである。特に、第1蓄熱用タンクTNK1の温度センサT3及びT4及びT5の全ての検出温度が第1目標温度以下になってしまうと、燃料電池FCの熱交換部1に流入する熱媒の温度も第1目標温度以下になり、再度、第1蓄熱状態での蓄熱に切り替える必要が生じる。
従って、制御部Cは、温度センサT3及びT4及びT5の全ての検出温度が第1目標温度以下である場合(即ち、第1蓄熱状態での蓄熱が必要になる場合)にはフローチャートの始めにリターンし、温度センサT3及びT4及びT5の全ての検出温度が第1目標温度以下でない場合(未だ第1蓄熱状態での蓄熱は不要の場合)には工程#30へ戻る。
Thereafter, in step # 50, the control unit C determines whether or not all detected temperatures of the temperature sensors T3, T4, and T5 of the first heat storage tank TNK1 are equal to or lower than the first target temperature. Even if the heat is being stored in the second heat storage state, when the above heat use state occurs, clean water flows into the first heat storage tank TNK1, and the temperature of the heat medium in the first heat storage tank TNK1 decreases. Because there is a possibility of doing. In particular, if all the detected temperatures of the temperature sensors T3, T4, and T5 of the first heat storage tank TNK1 are equal to or lower than the first target temperature, the temperature of the heat medium flowing into the heat exchanging unit 1 of the fuel cell FC is also changed. It becomes 1 target temperature or less, and it is necessary to switch to the heat storage in the first heat storage state again.
Therefore, when all the detected temperatures of the temperature sensors T3, T4, and T5 are equal to or lower than the first target temperature (that is, when heat storage in the first heat storage state is necessary), the control unit C starts the flowchart. The process returns to step # 30 if all the detected temperatures of the temperature sensors T3, T4, and T5 are not equal to or lower than the first target temperature (when heat storage in the first heat storage state is not necessary yet).

制御部Cは、工程#30において温度センサT6の検出温度が第2目標温度以上であると判定した場合(即ち、第2蓄熱用タンクTNK2の蓄熱量が満杯の場合)は工程#60に移行して、上述した運転停止条件は満たされているか否かを判定する。
制御部Cは、運転停止条件が満たされていると判定した場合、工程#70に移行して燃料電池FC及び排熱回収システムの運転を停止する。
When the controller C determines in step # 30 that the temperature detected by the temperature sensor T6 is equal to or higher than the second target temperature (that is, when the heat storage amount of the second heat storage tank TNK2 is full), the control unit C proceeds to step # 60. Then, it is determined whether or not the operation stop condition described above is satisfied.
When it is determined that the operation stop condition is satisfied, the control unit C proceeds to step # 70 and stops the operation of the fuel cell FC and the exhaust heat recovery system.

制御部Cは、工程#70において燃料電池FC及び排熱回収システムの運転を停止した後、工程#100において、温度センサT6の検出温度が上記第2目標温度以下に設定される燃料電池起動条件温度未満であるか否かを判定する。上述したように、熱使用状態が発生した場合、第2蓄熱用タンクTNK2の上部から流路L9を介して給湯先及び熱利用先へ熱媒が供給されるのと同時に、第1蓄熱用タンクTNK1の上部から流路L6を介して第2蓄熱用タンクTNK2の下部へと比較的低温の熱媒が補充されるため、第2蓄熱用タンクTNK2の下部に貯えられている熱媒の温度は低くなる。つまり、工程#70において一旦は運転停止条件が満たされたとしても、その後の熱使用状態の発生に伴って第2蓄熱用タンクTNK2の蓄熱量が満杯ではなくなる、即ち、燃料電池FC及び排熱回収システムの運転再開が必要になることがある。
そこで、制御部Cは、温度センサT6の検出温度が燃料電池起動条件温度未満である場合は工程110に移行して燃料電池FCを起動して、燃料電池FCの排熱回収を再開する。この燃料電池起動条件温度は、例えば、40℃である。
After stopping the operation of the fuel cell FC and the exhaust heat recovery system in Step # 70, the controller C starts the fuel cell start condition in which the temperature detected by the temperature sensor T6 is set to be equal to or lower than the second target temperature in Step # 100. It is determined whether or not the temperature is lower. As described above, when the heat use state occurs, the first heat storage tank is simultaneously supplied from the upper part of the second heat storage tank TNK2 to the hot water supply destination and the heat utilization destination through the flow path L9. Since the relatively low-temperature heat medium is replenished from the upper part of TNK1 to the lower part of the second heat storage tank TNK2 via the flow path L6, the temperature of the heat medium stored in the lower part of the second heat storage tank TNK2 is Lower. That is, even if the operation stop condition is satisfied once in step # 70, the heat storage amount of the second heat storage tank TNK2 is not full with the occurrence of the subsequent heat use state, that is, the fuel cell FC and the exhaust heat It may be necessary to resume operation of the recovery system.
Therefore, when the temperature detected by the temperature sensor T6 is lower than the fuel cell activation condition temperature, the control unit C proceeds to step 110, activates the fuel cell FC, and resumes exhaust heat recovery of the fuel cell FC. The fuel cell starting condition temperature is 40 ° C., for example.

制御部Cは、工程#60において運転停止条件が満たされていないと判定した場合は工程#80に移行して、第2蓄熱状態で蓄熱を行う。ここでの第2蓄熱状態は、第2蓄熱用タンクTNK2において蓄熱量が実質的に満杯になっているときの第2蓄熱状態であるので、図3に示したように、第2蓄熱用タンクTNK2の下部から第1蓄熱用タンクTNK1の下部へ熱媒が移送され、及び、第1蓄熱用タンクTNK1の上部から燃料電池FCの熱交換部1へ熱媒が移送される。
その後、工程#90において制御部Cは、上述した工程#50の場合と同様に上記熱使用状態の発生を考慮して、第1蓄熱用タンクTNK1の温度センサT3及びT4及びT5の全ての検出温度が第1目標温度以下であるか否かを判定する。制御部Cは、温度センサT3及びT4及びT5の全ての検出温度が第1目標温度以下である場合にはフローチャートの始めにリターンし、温度センサT3及びT4及びT5の全ての検出温度が第1目標温度以下でない場合には工程#60へ戻る。
When determining that the operation stop condition is not satisfied in Step # 60, the control unit C proceeds to Step # 80 and performs heat storage in the second heat storage state. Since the second heat storage state here is the second heat storage state when the heat storage amount is substantially full in the second heat storage tank TNK2, as shown in FIG. 3, the second heat storage tank The heat medium is transferred from the lower part of TNK2 to the lower part of the first heat storage tank TNK1, and the heat medium is transferred from the upper part of the first heat storage tank TNK1 to the heat exchange unit 1 of the fuel cell FC.
Thereafter, in step # 90, the controller C detects all of the temperature sensors T3, T4, and T5 of the first heat storage tank TNK1 in consideration of the occurrence of the heat use state as in the case of step # 50 described above. It is determined whether the temperature is equal to or lower than the first target temperature. When all the detected temperatures of the temperature sensors T3, T4, and T5 are equal to or lower than the first target temperature, the control unit C returns to the beginning of the flowchart, and all the detected temperatures of the temperature sensors T3, T4, and T5 are the first. If not below the target temperature, the process returns to step # 60.

以上のように、本実施形態の排熱回収システムでは、必要があれば第1蓄熱用タンクTNK1に蓄えている熱媒を第1蓄熱状態において燃料電池FCの排熱を利用して昇温した上で、第1蓄熱用タンクTNK1に貯えられている熱媒を燃料電池FCの排熱を利用して更に昇温して第2蓄熱用タンクTNK2に貯えることができる。従って、冬季など、上水の温度が低い状況であっても、エネルギを別途消費せずに燃料電池FCの排熱を利用して高温の熱媒を得ることができる。従って、高温の熱媒を貯えることができ且つエネルギ効率の良好な排熱回収システムを提供できる。   As described above, in the exhaust heat recovery system of the present embodiment, if necessary, the temperature of the heat medium stored in the first heat storage tank TNK1 is increased using the exhaust heat of the fuel cell FC in the first heat storage state. Above, the heating medium stored in the first heat storage tank TNK1 can be further heated using the exhaust heat of the fuel cell FC and stored in the second heat storage tank TNK2. Therefore, even in a situation where the temperature of clean water is low, such as in winter, a high-temperature heating medium can be obtained by using the exhaust heat of the fuel cell FC without consuming energy separately. Therefore, it is possible to provide a waste heat recovery system that can store a high-temperature heat medium and has good energy efficiency.

<第2実施形態>
第1実施形態では、制御部Cが、第1蓄熱用タンクTNK1に貯えられている熱媒の温度、及び、第2蓄熱用タンクTNK2に貯えられている熱媒の温度に応じて、第1蓄熱状態と第2蓄熱状態とを切り替え可能に構成されている例を説明したが、他の指標に応じて第1蓄熱状態と第2蓄熱状態とを切り替えてもよい。例えば、制御部Cが、燃料電池FCの熱交換部1から流出する熱媒の温度に応じて、第1蓄熱状態と第2蓄熱状態とを切り替えてもよい。
Second Embodiment
In 1st Embodiment, the control part C is 1st according to the temperature of the heat medium stored in the 1st heat storage tank TNK1, and the temperature of the heat medium stored in the 2nd heat storage tank TNK2. Although the example comprised so that switching between a thermal storage state and a 2nd thermal storage state was demonstrated, you may switch a 1st thermal storage state and a 2nd thermal storage state according to another parameter | index. For example, the control unit C may switch between the first heat storage state and the second heat storage state according to the temperature of the heat medium flowing out from the heat exchange unit 1 of the fuel cell FC.

具体的には、本実施形態では、図5の工程#10において制御部Cは、第1蓄熱用タンクTNK1の温度センサT5で測定される温度が第1目標温度より高いか否かを判定するのではなく、燃料電池FCの熱交換部1から流出する熱媒の温度が第5目標温度(例えば80℃)より高いか否かを判定する。つまり、制御部Cは、燃料電池FCの熱交換部1において熱媒が充分に昇温されていないときには第1蓄熱状態を実施し、燃料電池FCの熱交換部1において熱媒が充分に昇温されているときには第2蓄熱状態を実施する。このような制御を行うことで、第2蓄熱用タンクTNK2に対して選択的に高温の熱媒を貯えることができる。   Specifically, in the present embodiment, in step # 10 of FIG. 5, the control unit C determines whether or not the temperature measured by the temperature sensor T5 of the first heat storage tank TNK1 is higher than the first target temperature. Instead, it is determined whether or not the temperature of the heat medium flowing out from the heat exchange unit 1 of the fuel cell FC is higher than the fifth target temperature (for example, 80 ° C.). That is, the control unit C performs the first heat storage state when the temperature of the heat medium is not sufficiently raised in the heat exchange unit 1 of the fuel cell FC, and the heat medium is sufficiently increased in the heat exchange unit 1 of the fuel cell FC. When it is warm, the second heat storage state is performed. By performing such control, a high-temperature heat medium can be selectively stored in the second heat storage tank TNK2.

<別実施形態>
<1>
上記実施形態において、運転停止条件は適宜変更可能である。
例えば、制御部Cが、図5の工程#60において燃料電池FCの熱交換部1から熱媒が流出する流路L2の温度センサT2での検出温度が第4目標温度(例えば80℃)未満になったときに運転停止条件が満たされたと判定するように変更してもよい。つまり、工程#60の段階は、第2蓄熱用タンクTNK2の温度センサT6の検出温度が第2目標温度以上であると判定した後(即ち、第2蓄熱用タンクTNK2の蓄熱量が満杯であると判定した後)に第2蓄熱状態で蓄熱を継続している状態である。このように、例えば80℃以上の熱媒で満杯になっている第2蓄熱用タンクTNK2に対して、80℃未満の熱媒が新たに流入すると、第2蓄熱用タンクTNK2の熱媒の温度が低下してしまう。従って、制御部Cは、上記運転停止条件が満たされたと判定すると、燃料電池FC及び排熱回収システムの運転を停止して、第2蓄熱用タンクTNK2の熱媒の温度低下を阻止する。
<Another embodiment>
<1>
In the above embodiment, the operation stop condition can be changed as appropriate.
For example, the temperature detected by the temperature sensor T2 of the flow path L2 from which the heat medium flows out from the heat exchange unit 1 of the fuel cell FC in the process # 60 of FIG. 5 is less than the fourth target temperature (for example, 80 ° C.). May be changed so as to determine that the operation stop condition is satisfied. That is, in the step # 60, after it is determined that the temperature detected by the temperature sensor T6 of the second heat storage tank TNK2 is equal to or higher than the second target temperature (that is, the heat storage amount of the second heat storage tank TNK2 is full). It is a state in which heat storage is continued in the second heat storage state. Thus, for example, when a heat medium of less than 80 ° C. newly flows into the second heat storage tank TNK2 filled with the heat medium of 80 ° C. or higher, the temperature of the heat medium of the second heat storage tank TNK2 Will fall. Therefore, when the control unit C determines that the operation stop condition is satisfied, the control unit C stops the operation of the fuel cell FC and the exhaust heat recovery system, and prevents the temperature of the heat medium in the second heat storage tank TNK2 from decreasing.

<2>
上記実施形態において、燃料電池FCの熱交換部1と第1蓄熱用タンクTNK1と第2蓄熱用タンクTNK2とを接続する熱媒の流路の構成は適宜変更可能である。
<2>
In the embodiment described above, the configuration of the flow path of the heat medium that connects the heat exchange unit 1 of the fuel cell FC, the first heat storage tank TNK1, and the second heat storage tank TNK2 can be changed as appropriate.

<3>
上記実施形態において複数の目標温度の値を例示したが本発明はそれらの数値には限定されない。各目標温度の値は適宜設定可能である。
<3>
Although a plurality of target temperature values are exemplified in the above embodiment, the present invention is not limited to these numerical values. The value of each target temperature can be set as appropriate.

本発明は、燃料電池の排熱を回収する排熱回収システムに利用できる。   The present invention can be used in an exhaust heat recovery system that recovers exhaust heat of a fuel cell.

1 熱交換部
1a 流入口
1b 流出口
FC 燃料電池
TNK1 第1蓄熱用タンク
TNK2 第2蓄熱用タンク
C 制御部(制御手段)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Heat exchange part 1a Inlet 1b Outlet FC Fuel cell TNK1 1st heat storage tank TNK2 2nd heat storage tank C Control part (control means)

Claims (5)

熱媒を貯えることにより蓄熱可能な蓄熱用タンクを備え、燃料電池からの排熱が供給される熱交換部と前記蓄熱用タンクとの間で前記熱媒を流通させることで前記燃料電池の排熱を回収する排熱回収システムであって、
前記蓄熱用タンクとしての第1蓄熱用タンク及び第2蓄熱用タンクと、前記熱媒の流通形態を制御する制御手段とを備え、
前記制御手段は、前記第1蓄熱用タンクから取り出した前記熱媒を前記熱交換部へ流入させると共に、前記第1蓄熱用タンクに貯えられている前記熱媒の温度、及び、前記第2蓄熱用タンクに貯えられている前記熱媒の温度、及び、前記熱交換部から流出する前記熱媒の温度のうちの少なくとも何れか一つの温度に応じて、前記熱交換部から流出する前記熱媒を前記第1蓄熱用タンクに流入させる第1蓄熱状態と、前記熱交換部から流出する前記熱媒を前記第2蓄熱用タンクに流入させる第2蓄熱状態とを切り替え可能に構成されている排熱回収システム。
A heat storage tank that can store heat by storing the heat medium is provided, and the heat medium is circulated between the heat storage tank to which the exhaust heat from the fuel cell is supplied and the heat storage tank, thereby discharging the fuel cell. An exhaust heat recovery system for recovering heat,
A first heat storage tank and a second heat storage tank as the heat storage tank, and a control means for controlling the flow mode of the heat medium;
The control means causes the heat medium taken out from the first heat storage tank to flow into the heat exchanging unit, the temperature of the heat medium stored in the first heat storage tank, and the second heat storage. The heat medium flowing out from the heat exchange unit according to at least one of the temperature of the heat medium stored in the tank for use and the temperature of the heat medium flowing out from the heat exchange unit The exhaust is configured to be switchable between a first heat storage state in which the refrigerant flows into the first heat storage tank and a second heat storage state in which the heat medium flowing out from the heat exchange section flows into the second heat storage tank. Heat recovery system.
前記制御手段は、前記第1蓄熱用タンクに貯えられている前記熱媒のうち、取り出されて前記熱交換部へ流入される熱媒の温度が、前記第1蓄熱用タンクに貯えられる熱媒の目標温度である第1目標温度より高いときは前記第2蓄熱状態で蓄熱を行い、前記第1目標温度以下であるときは前記第1蓄熱状態で蓄熱を行う請求項1に記載の排熱回収システム。   The control means is a heating medium in which the temperature of the heating medium taken out of the heating medium stored in the first heat storage tank and flowing into the heat exchange section is stored in the first heat storage tank. 2. The exhaust heat according to claim 1, wherein heat storage is performed in the second heat storage state when the temperature is higher than the first target temperature, and heat storage is performed in the first heat storage state when the temperature is equal to or lower than the first target temperature. Collection system. 前記制御手段は、前記第1蓄熱状態で蓄熱を行うとき、前記第1蓄熱用タンクの内部で前記熱媒を対流させる請求項2に記載の排熱回収システム。   3. The exhaust heat recovery system according to claim 2, wherein the control unit convects the heat medium inside the first heat storage tank when performing heat storage in the first heat storage state. 前記制御手段は、前記第2蓄熱状態で蓄熱を行うとき、前記第2蓄熱用タンクに貯えられている低温側の前記熱媒を取り出して前記第1蓄熱用タンクへ流入させる請求項1〜3の何れか一項に記載の排熱回収システム。   The said control means takes out the said low-temperature-side heat medium stored in the said 2nd heat storage tank, and makes it flow into the said 1st heat storage tank, when storing heat | fever in the said 2nd heat storage state. The exhaust heat recovery system according to any one of the above. 前記制御手段は、前記第2蓄熱用タンクに貯えられている前記低温側の前記熱媒の温度が前記第1目標温度よりも高い第2目標温度以上であるときは、前記低温側の前記熱媒を、前記第1蓄熱用タンクの内部で温度成層を形成させながら前記第1蓄熱用タンクへ流入させる請求項4に記載の排熱回収システム。   When the temperature of the heat medium on the low temperature side stored in the second heat storage tank is equal to or higher than a second target temperature higher than the first target temperature, the control means is configured to perform the heat on the low temperature side. The exhaust heat recovery system according to claim 4, wherein the medium is allowed to flow into the first heat storage tank while forming a temperature stratification inside the first heat storage tank.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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WO2017168770A1 (en) * 2016-03-29 2017-10-05 三浦工業株式会社 Fuel cell system

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