JP2016129100A - Fuel battery cogeneration system - Google Patents

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Hiroaki Fujii
宏明 藤井
裕介 池嶌
Yusuke Chito
裕介 池嶌
吉田 潤
Jun Yoshida
潤 吉田
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a fuel battery cogeneration system that enables reduction of an installation area.SOLUTION: A fuel battery cogeneration system has a housing 13, a fuel battery module 10 having a fuel battery 10A for reacting hydrogen and oxygen to generate electric power, a heat energy recovery unit 12 for recovering heat energy generated in the fuel battery module 10, and a hot water storing tank 11 for storing hot water from which heat energy has been recovered in the heat energy recovery unit 12. The fuel battery module 10, the heat energy recovery unit 12 and the hot water storing tank 11 are provided in the housing 13, and the base portion of the housing 13 has a first face 213A for holding the hot water storing tank 11, and a second face 213B at the upper side of the first face 213A. One face 113 which is more proximate to the second face 213B than the first face 213A is an openable and closable maintenance face used for maintenance of components in the housing 13.SELECTED DRAWING: Figure 2

Description

本発明は燃料電池コージェネレーションシステムに関する。   The present invention relates to a fuel cell cogeneration system.

近年、家庭用の燃料電池として、固体高分子形燃料電池(PEFC)の他、固体酸化物形燃料電池(SOFC)の開発が行われている。   In recent years, solid oxide fuel cells (SOFC) as well as solid polymer fuel cells (PEFC) have been developed as household fuel cells.

SOFCは空気極(陰極)で生成した酸化物イオンが電解質を透過し、燃料極で水素と反応することにより電気エネルギーを発生させる。よって、水素ガスだけでなく、一酸化炭素ガスなども燃料として使用できる。このため、PEFCのようにピュアな水素を必要とせず、変成などを伴う複雑で大掛かりな水素生成器などが不要となり、部品点数を少なくできる。   In SOFC, oxide ions generated at the air electrode (cathode) permeate the electrolyte and react with hydrogen at the fuel electrode to generate electric energy. Therefore, not only hydrogen gas but also carbon monoxide gas can be used as fuel. This eliminates the need for pure hydrogen unlike PEFC, eliminates the need for a complicated and large-scale hydrogen generator that involves transformation, and reduces the number of parts.

また、PEFCの発電動作温度が約60℃−80℃であるのに対して、SOFCの発電動作温度は、約600℃−700℃と高い。よって、SOFCの熱エネルギーを利用すると、SOFCコージェネレーションシステムは、貯湯タンクの水の加熱が、PEFCシステムに比べて容易である。これにより、SOFCコージェネレーションシステムは、貯湯タンク内の湯温が高めに保つことができるので、給湯用の貯湯タンクの容量を、PEFCコージェネレーションシステムに比べ大幅に小さくできる。   The power generation operation temperature of the PEFC is about 60 ° C. to 80 ° C., whereas the power generation operation temperature of the SOFC is as high as about 600 ° C. to 700 ° C. Therefore, when the thermal energy of SOFC is used, the SOFC cogeneration system can heat the water in the hot water storage tank more easily than the PEFC system. As a result, the SOFC cogeneration system can keep the hot water temperature in the hot water storage tank high, so that the capacity of the hot water storage hot water storage tank can be significantly reduced compared to the PEFC cogeneration system.

このように、SOFCコージェネレーションシステムは、小型化、高信頼性、低コスト化などに適した新方式のシステムとして注目されている(例えば、特許文献1参照)。   As described above, the SOFC cogeneration system is attracting attention as a new system suitable for downsizing, high reliability, and low cost (for example, see Patent Document 1).

図5は、従来の燃料電池コージェネレーションシステムの一例を示す図であり、特許文献1に記載されている。このSOFCコージェネレーションシステムでは、貯湯タンク1の容積が小さくなり、重量を低減できるので、図5に示すように、一つの筐体2内に貯湯タンク1と燃料電池モジュール3を高さ方向に並べて設置できる。また、燃料電池モジュール3で発生した熱エネルギーを回収する熱エネルギー回収器4などを貯湯タンク1の周囲に配することができる。このようにして、図5のSOFCコージェネレーションシステムは、コンパクトに構成されている。   FIG. 5 is a diagram showing an example of a conventional fuel cell cogeneration system, which is described in Patent Document 1. In FIG. In this SOFC cogeneration system, since the volume of the hot water storage tank 1 is reduced and the weight can be reduced, the hot water storage tank 1 and the fuel cell module 3 are arranged in the height direction in one housing 2 as shown in FIG. Can be installed. Further, a thermal energy recovery device 4 that recovers thermal energy generated in the fuel cell module 3 can be disposed around the hot water storage tank 1. In this way, the SOFC cogeneration system of FIG. 5 is configured compactly.

特開2013−254608号公報JP 2013-254608 A

しかし、従来例は、燃料電池コージェネレーションシステムの設置面積の低減およびメンテナンス作業性の向上については十分に検討されていない。詳細は、以下の実施形態において説明する。   However, in the conventional example, the reduction of the installation area of the fuel cell cogeneration system and the improvement of the maintenance workability have not been sufficiently studied. Details will be described in the following embodiments.

本発明の一態様(aspect)は、このような事情に鑑みてなされたものであり、従来に比べ、設置面積を低減し得る燃料電池コージェネレーションシステムを提供する。また、本発明の一態様は、貯湯タンクの容積を適量に維持しながら、筐体のコンパクト性およびメンテナンス作業性を従来よりも改善し得る燃料電池コージェネレーションシステムを提供する。   An aspect of the present invention has been made in view of such circumstances, and provides a fuel cell cogeneration system that can reduce the installation area as compared with the conventional one. One embodiment of the present invention also provides a fuel cell cogeneration system that can improve the compactness of the housing and the maintenance workability as compared with the conventional one while maintaining an appropriate volume of the hot water storage tank.

本発明の一態様の燃料電池コージェネレーションシステムは、筐体と、水素および酸素を反応させて発電する燃料電池を備えた燃料電池モジュールと、前記燃料電池モジュールにおいて発生した熱エネルギーを回収する熱エネルギー回収器と、前記熱エネルギー回収器において前記熱エネルギーの回収が行われた温水を貯える貯湯タンクと、を備え、前記筐体内に、前記燃料電池モジュールと、前記熱エネルギー回収器と、前記貯湯タンクと、が設けられ、前記筐体のベース部が、前記貯湯タンクを保持する第1の面と、前記第1の面よりも上方の第2の面と、を備え、前記第1の面よりも第2の面に近接する前記筐体の一面が、前記筐体内の部品のメンテナンスに使用する開閉可能なメンテナンス面である。   A fuel cell cogeneration system according to one embodiment of the present invention includes a housing, a fuel cell module including a fuel cell that generates electricity by reacting hydrogen and oxygen, and thermal energy that recovers thermal energy generated in the fuel cell module. And a hot water storage tank for storing hot water from which the thermal energy has been recovered in the thermal energy recovery device, and the fuel cell module, the thermal energy recovery device, and the hot water storage tank in the housing And the base portion of the housing includes a first surface that holds the hot water storage tank, and a second surface that is above the first surface. In addition, one surface of the housing close to the second surface is an openable / closable maintenance surface used for maintenance of components in the housing.

本発明の一態様の燃料電池コージェネレーションシステムによれば、従来に比べ、設置面積を低減し得る。また、本発明の一態様の燃料電池コージェネレーションシステムによれば、貯湯タンクの容積を適量に維持しながら、筐体のコンパクト性およびメンテナンス作業性を従来よりも改善し得る。   According to the fuel cell cogeneration system of one aspect of the present invention, the installation area can be reduced as compared with the conventional case. Moreover, according to the fuel cell cogeneration system of one aspect of the present invention, the compactness of the housing and the maintenance workability can be improved as compared with the conventional one while maintaining the appropriate volume of the hot water storage tank.

図1は、実施形態の燃料電池コージェネレーションシステムの一例を示す斜視図である。FIG. 1 is a perspective view illustrating an example of a fuel cell cogeneration system according to an embodiment. 図2は、実施形態の燃料電池コージェネレーションシステム内の一例を側面視した図である。FIG. 2 is a side view of an example of the fuel cell cogeneration system according to the embodiment. 図3は、実施形態の燃料電池コージェネレーションシステムのベース部の一例を平面視した図である。FIG. 3 is a plan view of an example of a base portion of the fuel cell cogeneration system according to the embodiment. 図4は、実施形態の燃料電池コージェネレーションシステムのベース部の周辺の一例を側面視した図である。FIG. 4 is a side view of an example of the periphery of the base portion of the fuel cell cogeneration system according to the embodiment. 図5は、従来の燃料電池コージェネレーションシステムの一例を示す図である。FIG. 5 is a diagram showing an example of a conventional fuel cell cogeneration system.

特許文献1の燃料電池コージェネレーションシステムは、筐体内の部品交換などのメンテナンスに用いる筐体の面が特定されていない。例えば、図5に示すように、熱エネルギー回収器などの部品は、貯湯タンク1の周囲に配されているので、部品のメンテナンスに用いる筐体のメンテナンス面は、複数個所となり得る。このようなメンテナンス面は、法定で定められた所定の離隔距離を取る必要があるので、メンテナンス面が増えるほど、燃料電池コージェネレーションシステムの設置面積が広くなる。つまり、従来例は、燃料電池コージェネレーションシステムの設置面積を必ずしも最小化できているとは言えない。   In the fuel cell cogeneration system of Patent Document 1, the surface of the casing used for maintenance such as replacement of parts in the casing is not specified. For example, as shown in FIG. 5, components such as a thermal energy recovery device are arranged around the hot water storage tank 1, so that there can be a plurality of maintenance surfaces of the housing used for the maintenance of the components. Since such a maintenance surface needs to have a predetermined separation distance stipulated by law, the installation area of the fuel cell cogeneration system increases as the maintenance surface increases. In other words, it cannot be said that the conventional example can always minimize the installation area of the fuel cell cogeneration system.

また、特許文献1には、燃料電池コージェネレーションシステム外からの配管の接続および燃料電池コージェネレーションシステムからの水抜きなどについての具体的な開示がない。通常、このような配管の接続部、水抜き部などは、筐体の下部側方から突出させるか、筐体の底面(ベース部)から下方に突出されて設けることが多い。   Further, Patent Document 1 does not specifically disclose the connection of piping from outside the fuel cell cogeneration system and the drainage of water from the fuel cell cogeneration system. Usually, such pipe connection parts, draining parts, and the like are often provided so as to protrude from the lower side of the casing or protrude downward from the bottom surface (base part) of the casing.

筐体に対して前後への配管などの引き廻しの融通性、上記の設置面積を更なる低減の点からは、後者の下方突出構造の方が、前者の側方突出構造よりも有利である。   The latter downward projecting structure is more advantageous than the former lateral projecting structure in terms of flexibility in routing the piping to the front and rear of the housing and further reducing the installation area. .

しかし、後者の場合、配管施工および水抜き作業などのメンテナンス作業のための空間を確保するには、筐体の床置き部材(床面の当接部)から所定の寸法(例えば、約200mm程度)、筐体のベース部を底上げする必要がある。このため、筐体内の容積を一定にする場合は、筐体の上端位置が、筐体のベース部の底上げ分、高くなる。一方、燃料電池コージェネレーションシステムを軽貨物車などで運搬する場合、軽貨物車の荷台に載せる筐体の上端位置は、所定の制限値(例えば、荷台フロアから約1885mm以下)がある。よって、筐体の高さ制限値の範囲内において、貯湯タンクの容量を可能限り大きく確保できるよう、燃料電池コージェネレーションシステムの設計の見直しが必要となる。   However, in the latter case, in order to secure a space for maintenance work such as piping work and draining work, a predetermined dimension (for example, about 200 mm) from the floor placing member (floor contact part) of the housing. ), It is necessary to raise the base of the housing. For this reason, when making the volume in a housing | casing constant, the upper end position of a housing | casing becomes high for the bottom raising of the base part of a housing | casing. On the other hand, when the fuel cell cogeneration system is transported by a light freight vehicle or the like, the upper end position of the casing placed on the load carrier of the light freight vehicle has a predetermined limit value (for example, about 1885 mm or less from the cargo bed floor). Therefore, it is necessary to review the design of the fuel cell cogeneration system so that the capacity of the hot water storage tank can be as large as possible within the range of the height limit value of the housing.

つまり、従来の側方突出構造も、従来の下方突出構造もそれぞれ一長一短があると考えられる。   That is, it is considered that both the conventional side protruding structure and the conventional downward protruding structure have advantages and disadvantages.

そこで、発明者らは、燃料電池コージェネレーションシステムの設置面積の更なる低減、筐体のコンパクト性およびメンテナンス作業性の改善について鋭意検討し、以下の知見を得た。   Accordingly, the inventors diligently studied about further reduction of the installation area of the fuel cell cogeneration system, improvement of the compactness of the casing and maintenance workability, and obtained the following knowledge.

まず、上記のとおり、筐体の特定の一面から筐体内を開放することで筐体内の部品のメンテナンスを行うと、燃料電池コージェネレーションシステムの設置面積を最小化し得ると判断している。その上で、配管施工および水抜き作業などのメンテナンス作業のための空間、および配管などの引き廻し空間などを見直すことで、上記の下方突出構造でも貯湯タンクの容量を適量に確保し得る構成に到達した。具体的には、メンテナンス作業の空間の高さと、配管などの引き廻し空間の高さとは、必ずしも同一でなくても良いことを見出した。言い換えれば、配管などの引き廻し空間の高さは、メンテナンス作業の空間の高さよりも低くても良いと判断した。   First, as described above, it is determined that the installation area of the fuel cell cogeneration system can be minimized if maintenance is performed on the components in the casing by opening the casing from a specific surface of the casing. In addition, by reviewing the space for maintenance work such as piping construction and drainage work, and the routing space for piping, etc., it is possible to secure an appropriate amount of hot water storage tank capacity even with the above downward projecting structure. Reached. Specifically, it has been found that the height of the space for maintenance work and the height of the routing space for piping and the like are not necessarily the same. In other words, it was determined that the height of the routing space for piping and the like may be lower than the height of the space for maintenance work.

すなわち、本発明の第1の態様の燃料電池コージェネレーションシステムは、筐体と、水素および酸素を反応させて発電する燃料電池を備えた燃料電池モジュールと、燃料電池モジュールにおいて発生した熱エネルギーを回収する熱エネルギー回収器と、熱エネルギー回収器において熱エネルギーの回収が行われた温水を貯える貯湯タンクと、を備え、筐体内に、燃料電池モジュールと、熱エネルギー回収器と、貯湯タンクと、が設けられ、筐体のベース部が、貯湯タンクを保持する第1の面と、第1の面よりも上方の第2の面と、を備え、第1の面よりも第2の面に近接する筐体の一面が、筐体内の部品のメンテナンスに使用する開閉可能なメンテナンス面である。   That is, the fuel cell cogeneration system according to the first aspect of the present invention recovers thermal energy generated in a fuel cell module including a casing, a fuel cell that generates electricity by reacting hydrogen and oxygen, and the fuel cell module. And a hot water storage tank for storing hot water from which thermal energy has been recovered in the thermal energy recovery device, and a fuel cell module, a thermal energy recovery device, and a hot water storage tank are provided in the housing. The base portion of the housing is provided with a first surface that holds the hot water storage tank and a second surface that is above the first surface, and is closer to the second surface than the first surface One surface of the housing to be used is a maintenance surface that can be opened and closed and used for maintenance of the components in the housing.

かかる構成によると、従来に比べ、設置面積を低減し得る。つまり、上記筐体の一面をメンテナンス面とし、この面を開閉するだけで、筐体の他の面を開閉することなく、筐体内の部品のメンテナンスを行い得る。よって、法定で定められた離隔距離を取る必要がある面が、上記メンテナンス面だけになるので、燃料電池コージェネレーションシステムの設置面積を最小化できる。そして、この場合、第2の面に比べ床面近くの第1の面で貯湯タンクを保持するので、筐体の高さ制限値の範囲内において、貯湯タンクの容積を適量に維持することができる。   According to such a configuration, the installation area can be reduced as compared with the conventional case. That is, it is possible to perform maintenance of the components in the housing without opening and closing the other surface of the housing simply by opening and closing this surface as one surface of the housing. Therefore, the only surface that needs to be separated from the legally required distance is the maintenance surface, so that the installation area of the fuel cell cogeneration system can be minimized. In this case, since the hot water storage tank is held by the first surface near the floor surface compared to the second surface, the volume of the hot water storage tank can be maintained at an appropriate amount within the range of the height limit value of the housing. it can.

また、本発明の第2の態様の燃料電池コージェネレーションシステムは、第1の態様の燃料電池コージェネレーションシステムにおいて、筐体は、ベース部の下方に設けられる床置き部材を備え、ベース部と床置き部材との間に空間が形成されている。   The fuel cell cogeneration system according to the second aspect of the present invention is the fuel cell cogeneration system according to the first aspect, wherein the housing includes a floor placing member provided below the base portion, and the base portion and the floor. A space is formed between the placing member.

また、本発明の第3の態様の燃料電池コージェネレーションシステムは、第2の態様の燃料電池コージェネレーションシステムにおいて、第1の面の下方の空間は、配管が通過する。   The fuel cell cogeneration system according to the third aspect of the present invention is the fuel cell cogeneration system according to the second aspect, in which the pipe passes through the space below the first surface.

かかる構成によると、従来に比べ、設置面積を低減し得るとともに、貯湯タンクの容積を適量に維持しながら、筐体のコンパクト性およびメンテナンス作業性を従来よりも改善し得る。   According to such a configuration, the installation area can be reduced as compared to the conventional case, and the compactness and maintenance workability of the housing can be improved as compared with the conventional case while maintaining the volume of the hot water storage tank at an appropriate amount.

つまり、貯湯タンクを保持する第1の面を、配管が通る空間を確保できる程度にまで床面に近づけ得るので、筐体の高さ制限値の範囲内において、貯湯タンクの容積を適量に維持しながら、筐体のコンパクトに構成できる。   In other words, the first surface that holds the hot water storage tank can be brought close to the floor to the extent that the space through which the piping can be secured, so that the volume of the hot water storage tank is maintained at an appropriate amount within the range of the height limit value of the housing. However, the housing can be made compact.

また、第2の面は、第1の面に比べ床面から十分に底上げできる。よって、配管の接続部、水抜き用の水排出部などを筐体のベース部から下方に突出させる構成を取ることができるので、配管などの引き廻しの融通性、上記の設置面積を更なる低減を図れる。また、配管施工などのメンテナンス作業のための空間を、第2の面の下方に適切に確保できる。   Further, the second surface can be sufficiently raised from the floor surface as compared with the first surface. Therefore, it is possible to adopt a configuration in which piping connection parts, draining water discharge parts, etc. are projected downward from the base part of the housing, so that the flexibility of routing of piping etc., and the above installation area are further increased. Reduction can be achieved. Moreover, the space for maintenance work, such as piping construction, can be appropriately secured below the second surface.

また、本発明の第4の態様の燃料電池コージェネレーションシステムは、第1の態様−第3の態様のいずれかの燃料電池コージェネレーションシステムにおいて、燃料電池モジュールに供給する水を貯える水タンクと、貯湯タンクからの水の排出に用いる第1水排出部と、水タンクからの水の排出に用いる第2水排出部と、を更に備え、筐体のベース部は、メンテナンス面と直交する方向において、第1の面と第2の面との間の段差を形成する段差部を備え、第1水排出部、および第2水排出部のいずれか一方、または、両方が、段差部に設けられている。   A fuel cell cogeneration system according to a fourth aspect of the present invention is the fuel cell cogeneration system according to any one of the first aspect to the third aspect, wherein the water tank stores water to be supplied to the fuel cell module; A first water discharge portion used for discharging water from the hot water storage tank; and a second water discharge portion used for discharging water from the water tank. The base portion of the housing is in a direction perpendicular to the maintenance surface. And a step portion that forms a step between the first surface and the second surface, and either one or both of the first water discharge portion and the second water discharge portion are provided in the step portion. ing.

貯湯タンク、水タンクなどからの水抜きは、例えば、冬場の凍結予防の理由などで多々行われる場合がある。よって、第1水排出部および第2水排出部のいずれか一方、または、両方を段差部に設けることで、作業者が、水抜き用の水排出部に容易にアクセスし得るように構成できる。   Water is often drained from a hot water storage tank, a water tank, etc., for example, for reasons of preventing freezing in winter. Therefore, by providing either one or both of the first water discharge portion and the second water discharge portion in the stepped portion, the operator can easily access the water discharge portion for draining water. .

また、本発明の第5の態様の燃料電池コージェネレーションシステムは、第4の態様の燃料電池コージェネレーションシステムにおいて、段差部は、第1水排出部および第2水排出部のいずれか一方、または、両方の水が、重力の作用により上記ベース部の下方に流れるように、傾斜面を備える。   The fuel cell cogeneration system according to the fifth aspect of the present invention is the fuel cell cogeneration system according to the fourth aspect, wherein the step portion is either one of the first water discharge portion and the second water discharge portion, or In addition, an inclined surface is provided so that both water flows under the base portion by the action of gravity.

かかる構成によると、段差部の傾斜面に設けられた第1水排出部および第2水排出部において、上記ベース部の下方の空間側に水が流れるので、段差部を、例えば、鉛直面で構成する場合に比べ、これらの水排出部における水の排出性が向上する。   According to this configuration, in the first water discharge portion and the second water discharge portion provided on the inclined surface of the step portion, water flows to the space side below the base portion. Compared with the case where it comprises, the water discharge property in these water discharge parts improves.

また、本発明の第6の態様の燃料電池コージェネレーションシステムは、第1の態様−第5の態様のいずれかの燃料電池コージェネレーションシステムにおいて、貯湯タンクへの水の供給に用いる水流路接続部を更に備え、水流路接続部は、第2の面に設けられている。   The fuel cell cogeneration system according to the sixth aspect of the present invention is the water flow path connection portion used for supplying water to the hot water storage tank in the fuel cell cogeneration system according to any one of the first aspect to the fifth aspect. The water flow path connecting portion is provided on the second surface.

かかる構成によると、水流路接続部への配管施工のための空間を第2の面の下方に適切に確保できる。   According to this structure, the space for piping construction to a water flow-path connection part can be ensured appropriately under the 2nd surface.

また、本発明の第7の態様の燃料電池コージェネレーションシステムは、第6の態様の燃料電池コージェネレーションシステムにおいて、貯湯タンクおよび水流路接続部の上方に、燃料電池モジュールが設けられている。   The fuel cell cogeneration system according to the seventh aspect of the present invention is the fuel cell cogeneration system according to the sixth aspect, wherein a fuel cell module is provided above the hot water storage tank and the water flow path connecting portion.

高温の燃料電池モジュールで加熱された熱気は、筐体の上方に滞留しやすい。よって、貯湯タンクの上方に燃料電池モジュールを設けることで、筐体内の様々な部品の熱ダメージを抑制できる。また、燃料電池モジュールからの水は、重力の作用により自然落下する。よって、水流路接続部の上方に燃料電池モジュールを設けることで、燃料電池コージェネレーションシステムの水自立運転における水循環性を改善できる。   Hot air heated by the high-temperature fuel cell module tends to stay above the housing. Therefore, by providing the fuel cell module above the hot water storage tank, it is possible to suppress thermal damage to various components in the housing. Further, the water from the fuel cell module naturally falls due to the action of gravity. Therefore, by providing the fuel cell module above the water flow path connecting portion, it is possible to improve water circulation in the water self-sustaining operation of the fuel cell cogeneration system.

以下、燃料電池コージェネレーションシステムの具体例について図面を参照しながら説明する。   Hereinafter, specific examples of the fuel cell cogeneration system will be described with reference to the drawings.

なお、以下の説明は、いずれも本発明の上記態様の一例を示すものである。例えば、以下に説明する数値、形状、材料、構成要素、構成要素の設置位置および接続形態などは一例であり、本発明の上記態様を限定するものではない。また、以下の構成要素のうち、最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素である。また、図面において、同じ符号が付いたものは、説明を省略する場合がある。また、図面は、構成要素を模式的に示したもので、形状および寸法比などについては正確な表示ではない場合がある。   In addition, all the following description shows an example of the said aspect of this invention. For example, numerical values, shapes, materials, constituent elements, installation positions and connecting forms of the constituent elements described below are examples, and do not limit the above aspect of the present invention. In addition, among the following constituent elements, constituent elements that are not described in the independent claim indicating the highest concept are arbitrary constituent elements. In the drawings, the same reference numerals are sometimes omitted. Further, the drawings schematically show the constituent elements, and there are cases where the shape and dimensional ratio are not accurately displayed.

[システムの全体構成]
まず、燃料電池コージェネレーションシステム100の全体の構成について説明する。
[System overall configuration]
First, the overall configuration of the fuel cell cogeneration system 100 will be described.

図1は、実施形態の燃料電池コージェネレーションシステムの一例を示す斜視図である。図2は、実施形態の燃料電池コージェネレーションシステム内の一例を側面視した図である。   FIG. 1 is a perspective view illustrating an example of a fuel cell cogeneration system according to an embodiment. FIG. 2 is a side view of an example of the fuel cell cogeneration system according to the embodiment.

図1および図2に示す例では、本実施形態の燃料電池コージェネレーションシステム100は、燃料電池モジュール10と、貯湯タンク11と、熱エネルギー回収器12と、筐体13と、水流路接続部14と、第1水排出部15と、第2水排出部16と、水タンク20と、原料流路接続部17と、空気流路接続部18と、を備える。筐体13は、床置き部材313と、ベース部213と、メンテナンス面113と、を備える。ベース部213は、第1の面213Aと、第2の面213Bと、段差部213Cと、を備える。   In the example shown in FIGS. 1 and 2, the fuel cell cogeneration system 100 of this embodiment includes a fuel cell module 10, a hot water storage tank 11, a thermal energy recovery device 12, a housing 13, and a water flow path connection portion 14. A first water discharge unit 15, a second water discharge unit 16, a water tank 20, a raw material channel connection unit 17, and an air channel connection unit 18. The housing 13 includes a floor placing member 313, a base portion 213, and a maintenance surface 113. The base portion 213 includes a first surface 213A, a second surface 213B, and a step portion 213C.

燃料電池モジュール10は、水素および酸素を反応させて発電する燃料電池10Aを備える。燃料電池10Aとして、例えば、固体酸化物形燃料電池を例示できる。つまり、燃料電池モジュール10として、例えば、固体酸化物形燃料電池のホットモジュールを例示できる。   The fuel cell module 10 includes a fuel cell 10A that generates electricity by reacting hydrogen and oxygen. An example of the fuel cell 10A is a solid oxide fuel cell. That is, as the fuel cell module 10, for example, a hot module of a solid oxide fuel cell can be exemplified.

燃料電池モジュール10は、燃料電池コージェネレーションシステム100の運転中、所定の温度に保つ必要がある。例えば、燃料電池10Aが固体酸化物形燃料電池の場合、改質反応および燃料電池10Aの運転温度が、高温(例えば、600℃−800℃)となる。よって、燃料電池モジュール10の周囲を断熱材で覆い、外部への放熱を抑える構成を取る必要がある。   The fuel cell module 10 needs to be maintained at a predetermined temperature during operation of the fuel cell cogeneration system 100. For example, when the fuel cell 10A is a solid oxide fuel cell, the reforming reaction and the operating temperature of the fuel cell 10A are high (eg, 600 ° C.-800 ° C.). Therefore, it is necessary to cover the periphery of the fuel cell module 10 with a heat insulating material so as to suppress heat radiation to the outside.

燃料電池モジュール10は、原料を用いて改質反応により水素含有ガスを生成する改質器を備えてもよい。改質器を備えない場合、水素含有ガスを貯蔵する容器、水素インフラなどの水素含有ガスの供給源から水素含有ガスが燃料電池モジュール10に供給される形態であってもよい。また、燃料電池10A内で改質反応により水素含有ガスが生成される形態であってもよい。本形態として、例えば、内部改質形の固体酸化物形燃料電池を例示できる。   The fuel cell module 10 may include a reformer that generates a hydrogen-containing gas by a reforming reaction using raw materials. When the reformer is not provided, the hydrogen-containing gas may be supplied to the fuel cell module 10 from a hydrogen-containing gas supply source such as a hydrogen storage gas container or a hydrogen infrastructure. Alternatively, the hydrogen-containing gas may be generated by the reforming reaction in the fuel cell 10A. As this embodiment, for example, an internal reforming solid oxide fuel cell can be exemplified.

また、燃料電池モジュール10は、燃料電池10Aの他、燃料電池モジュール10の内部の高温を利用して発電用の空気を加熱する空気加熱器を備えてもよい。   In addition to the fuel cell 10A, the fuel cell module 10 may include an air heater that heats air for power generation using the high temperature inside the fuel cell module 10.

燃料電池モジュール10における改質反応は、いずれの形態であってもよい。例えば、改質反応として、水蒸気改質反応、オートサーマル反応または部分酸化反応などが例示される。図1には示されていないが、各改質反応において必要となる機器は適宜設けられる。例えば、改質反応が水蒸気改質反応であれば、燃料電池コージェネレーションシステム100には、改質器を加熱する燃焼器、改質器に供給する水から水蒸気を生成する蒸発器などが設けられる。改質反応が、部分酸化反応およびオートサーマル反応であれば、燃料電池コージェネレーションシステム100には、改質器に空気を供給する空気供給器が設けられる。   The reforming reaction in the fuel cell module 10 may take any form. Examples of the reforming reaction include a steam reforming reaction, an autothermal reaction, a partial oxidation reaction, and the like. Although not shown in FIG. 1, equipment required for each reforming reaction is provided as appropriate. For example, if the reforming reaction is a steam reforming reaction, the fuel cell cogeneration system 100 is provided with a combustor that heats the reformer, an evaporator that generates steam from water supplied to the reformer, and the like. . If the reforming reaction is a partial oxidation reaction or an autothermal reaction, the fuel cell cogeneration system 100 is provided with an air supplier that supplies air to the reformer.

なお、原料には、例えば、メタンを主成分とする都市ガスおよび天然ガス、LPG等の少なくとも炭素および水素から構成される有機化合物を含むガスなどを用いることができる。燃料電池コージェネレーションシステム100は、原料として都市ガスや天然ガスなどを用いる場合、一般的に、これらのガス中の硫黄化合物を除去する脱硫器(図示せず)を備える。   In addition, the gas etc. which contain the organic compound comprised at least carbon and hydrogen, such as city gas and natural gas which have methane as a main component, LPG, can be used for a raw material, for example. When using city gas or natural gas as a raw material, the fuel cell cogeneration system 100 generally includes a desulfurizer (not shown) that removes sulfur compounds in these gases.

このようにして、燃料電池モジュール10の燃料電池10Aでは、水素含有ガス中の水素と空気中の酸素とが反応することで発電が行われる。燃料電池モジュール10により発電された直流出力は、インバータ回路で交流に変換され、家庭用電力に利用できる。   In this manner, in the fuel cell 10A of the fuel cell module 10, electric power is generated by the reaction between hydrogen in the hydrogen-containing gas and oxygen in the air. The direct current output generated by the fuel cell module 10 is converted into alternating current by an inverter circuit and can be used for household power.

熱エネルギー回収器12は、燃料電池モジュール10において発生した熱エネルギーを回収する。熱エネルギー回収器12は、燃料電池モジュール10において発生した熱エネルギーを回収できれば、どのような構成であっても構わない。熱エネルギー回収器12として、例えば、燃料電池モジュール10からの排ガスを加熱流体として用い、貯湯タンク11からの水を受熱流体として用いる流体交差型の熱交換器などを例示できる。つまり、排ガスが流れる排ガス配管および貯湯タンク11内の水循環に用いる水循環配管が熱エネルギー回収器12内を通過しており、これらの配管内の流体が熱エネルギー回収器12で熱交換する。   The thermal energy recovery unit 12 recovers thermal energy generated in the fuel cell module 10. The thermal energy recovery device 12 may have any configuration as long as the thermal energy generated in the fuel cell module 10 can be recovered. Examples of the thermal energy recovery unit 12 include a fluid crossing type heat exchanger that uses exhaust gas from the fuel cell module 10 as a heating fluid and water from the hot water storage tank 11 as a heat receiving fluid. That is, the exhaust gas pipe through which the exhaust gas flows and the water circulation pipe used for water circulation in the hot water storage tank 11 pass through the thermal energy recovery unit 12, and the fluid in these pipes exchanges heat with the thermal energy recovery unit 12.

貯湯タンク11は、熱エネルギー回収器12において熱エネルギーの回収が行われた温水を貯える。貯湯タンク11は、このような温水を貯えることができれば、どのような構成であっても構わない。貯湯タンク11として、例えば、金属製(SUS製)の円柱状に構成されていて、温水を貯湯タンク11の上部から取出すことで、タンク内部温度を積層状態とする積層型貯湯タンクなどを例示できる。この場合、貯湯タンク11の上部に貯まった温水は、給湯需要に合わせて排出される。そして、水流路接続部14から貯湯タンク11の下部へ市水などの冷水が、排出された温水量分、供給される。   The hot water storage tank 11 stores hot water from which thermal energy has been recovered by the thermal energy recovery unit 12. The hot water storage tank 11 may have any configuration as long as such hot water can be stored. As the hot water storage tank 11, for example, a stacked hot water storage tank configured in a cylindrical shape made of metal (SUS) and taking the hot water from the upper part of the hot water storage tank 11 to set the internal temperature of the tank in a stacked state can be exemplified. . In this case, the hot water stored in the upper part of the hot water storage tank 11 is discharged in accordance with the hot water supply demand. And cold water, such as city water, is supplied to the lower part of the hot water storage tank 11 from the water flow path connection part 14 by the amount of discharged hot water.

貯湯タンク11は、蓄熱状態を保つ必要がある。よって、貯湯タンク11の周囲を断熱材で覆い、外部への放熱(熱ロス)を抑える構成を取る必要がある。   The hot water storage tank 11 needs to maintain a heat storage state. Therefore, it is necessary to cover the periphery of the hot water storage tank 11 with a heat insulating material so as to suppress the heat radiation to the outside (heat loss).

水タンク20は、燃料電池モジュール10に供給する水を貯える。水タンク20は、燃料電池モジュール10に供給する水を貯えることができれば、どのような構成であっても構わない。水タンク20として、例えば、熱エネルギー回収器12での熱交換による排ガス冷却で得られる凝縮水を貯留する凝縮水タンク、このような凝縮水を浄化した純水を貯留する純水タンクなどを例示できる。なお、かかる排気ガス中の水蒸気を凝縮水として回収することで、燃料電池コージェネレーションシステム100の外部から改質水を供給せずに、燃料電池コージェネレーションシステム100の水自立運転を行い得る。   The water tank 20 stores water to be supplied to the fuel cell module 10. The water tank 20 may have any configuration as long as it can store water to be supplied to the fuel cell module 10. Examples of the water tank 20 include a condensed water tank that stores condensed water obtained by exhaust gas cooling by heat exchange in the thermal energy recovery unit 12, and a pure water tank that stores pure water purified from such condensed water. it can. In addition, by recovering the water vapor in the exhaust gas as condensed water, water self-sustained operation of the fuel cell cogeneration system 100 can be performed without supplying reforming water from the outside of the fuel cell cogeneration system 100.

ここで、直方形の筐体13内に、燃料電池モジュール10と、熱エネルギー回収器12と、貯湯タンク11と、水タンク20と、が配されている。具体的には、貯湯タンク11の上方に、燃料電池モジュール10が設けられている。高温の燃料電池モジュール10で加熱された熱気は、筐体13の上方に滞留しやすい。よって、貯湯タンク11の上方に燃料電池モジュール10を設けることで、筐体13内の様々な部品の熱ダメージを抑制できる。   Here, a fuel cell module 10, a thermal energy recovery device 12, a hot water storage tank 11, and a water tank 20 are arranged in a rectangular housing 13. Specifically, the fuel cell module 10 is provided above the hot water storage tank 11. The hot air heated by the high-temperature fuel cell module 10 tends to stay above the housing 13. Therefore, by providing the fuel cell module 10 above the hot water storage tank 11, it is possible to suppress thermal damage to various components in the housing 13.

このように、本実施形態では、単一の筐体13内に、貯湯タンク11の他、燃料電池モジュール10および熱エネルギー回収器12などを収容する、貯湯タンク一体型燃料電池コージェネレーションシステムの構成を取っている。筐体13は、燃料電池コージェネレーションシステム100を外部環境と隔離する部材である。よって、筐体13は、剛性および耐食性を備える材料で構成する方がよい。なお、筐体13の内面に、断熱材を設けて外部への放熱を抑える構成を取ることが多い。   Thus, in the present embodiment, the configuration of the hot water tank integrated fuel cell cogeneration system in which the fuel cell module 10 and the thermal energy recovery device 12 are housed in the single housing 13 in addition to the hot water storage tank 11. Is taking. The housing 13 is a member that isolates the fuel cell cogeneration system 100 from the external environment. Therefore, it is better that the housing 13 is made of a material having rigidity and corrosion resistance. In many cases, a heat insulating material is provided on the inner surface of the housing 13 to suppress heat radiation to the outside.

本実施形態では、筐体13のベース部213が、貯湯タンク11を保持する第1の面213Aと、第1の面213Aよりも上方の第2の面213Bと、を備える。つまり、第1の面213Aは、第2の面213Bよりも床置き部材313(床面)に近い。そして、第1の面213Aよりも第2の面213Bに近接する筐体の一面が、筐体13内の部品のメンテナンスに使用する開閉可能なメンテナンス面113である。   In the present embodiment, the base portion 213 of the housing 13 includes a first surface 213A that holds the hot water storage tank 11, and a second surface 213B that is above the first surface 213A. That is, the first surface 213A is closer to the floor placing member 313 (floor surface) than the second surface 213B. One surface of the housing closer to the second surface 213B than the first surface 213A is an openable / closable maintenance surface 113 used for maintenance of components in the housing 13.

つまり、メンテナンス面113から遠隔位置にある第1の面213A上に、貯湯タンク11を配することで、メンテナンス面113の近傍の第2の面213B上には、十分なスペースSが確保されている。これにより、貯湯タンク11の容積を適量に確保できるとともに、燃料電池コージェネレーションシステム100のメンテナンスにおいて、点検、修理または交換などが必要な様々な部品(図示せず)を、上記のスペースSに収容できる。   That is, by arranging the hot water storage tank 11 on the first surface 213A that is remote from the maintenance surface 113, a sufficient space S is secured on the second surface 213B in the vicinity of the maintenance surface 113. Yes. As a result, an appropriate amount of hot water storage tank 11 can be secured, and various parts (not shown) that need to be inspected, repaired, or replaced in the maintenance of the fuel cell cogeneration system 100 are accommodated in the space S. it can.

なお、このような点検、修理または交換などが必要な部品として、例えば、燃料電池10Aの発電電力を商用電力に系統連系可能に電力変換するインバータ回路、燃料電池コージェネレーションシステム100の動作を制御する制御器、水の送出などに用いるポンプなどの精密機械部品、空気フィルター、およびイオン交換樹脂などを例示できる。   In addition, as such parts that need to be inspected, repaired, or exchanged, for example, an inverter circuit that converts the generated power of the fuel cell 10A into commercial power so as to be grid-connected, and the operation of the fuel cell cogeneration system 100 are controlled. Examples thereof include a controller for controlling the pressure, precision machine parts such as a pump used for water delivery, an air filter, and an ion exchange resin.

以上により、本実施形態の燃料電池コージェネレーションシステム100は、従来に比べ、設置面積を低減し得る。つまり、筐体13の一面をメンテナンス面113とし、この面を開閉するだけで、筐体13の他の面を開閉することなく、筐体13内の部品のメンテナンスを行い得る。よって、法定で定められた離隔距離を取る必要がある面が、メンテナンス面113だけになるので、燃料電池コージェネレーションシステム100の設置面積を最小化できる。   As described above, the fuel cell cogeneration system 100 of the present embodiment can reduce the installation area as compared with the conventional case. That is, one surface of the housing 13 is used as the maintenance surface 113, and the maintenance of the components in the housing 13 can be performed by simply opening and closing this surface without opening and closing the other surface of the housing 13. Therefore, since only the maintenance surface 113 needs to have a legally defined separation distance, the installation area of the fuel cell cogeneration system 100 can be minimized.

そして、この場合、第2の面213Bに比べ床面近くの第1の面213Aで貯湯タンク11を保持するので、筐体13の高さ制限値の範囲内において、貯湯タンク11の容積を適量に維持することができる。   In this case, since the hot water storage tank 11 is held by the first surface 213A closer to the floor than the second surface 213B, an appropriate volume of the hot water storage tank 11 is set within the range of the height limit value of the housing 13. Can be maintained.

[ベース部の周辺構成]
次に、燃料電池コージェネレーションシステム100のベース部213の周辺の構成について詳細に説明する。
[Peripheral configuration of base section]
Next, the configuration around the base portion 213 of the fuel cell cogeneration system 100 will be described in detail.

図3は、実施形態の燃料電池コージェネレーションシステムのベース部の一例を平面視した図である。図4は、実施形態の燃料電池コージェネレーションシステムのベース部の周辺の一例を側面視した図である。   FIG. 3 is a plan view of an example of a base portion of the fuel cell cogeneration system according to the embodiment. FIG. 4 is a side view of an example of the periphery of the base portion of the fuel cell cogeneration system according to the embodiment.

筐体13の床置き部材313は、施工現場の床面に当接する部材であり、ベース部213の下方に設けられる。そして、ベース部213と床置き部材313との間に空間A、空間Bおよび空間Cが形成されている。   The floor placing member 313 of the housing 13 is a member that comes into contact with the floor surface of the construction site, and is provided below the base portion 213. A space A, a space B, and a space C are formed between the base portion 213 and the floor placing member 313.

具体的には、第2の面213Bの下方の空間Bは、水流路接続部14、原料流路接続部17および空気流路接続部18の配管施工などのメンテナンス作業時に用いられる。   Specifically, the space B below the second surface 213B is used during maintenance work such as piping construction of the water flow path connection portion 14, the raw material flow path connection portion 17, and the air flow path connection portion 18.

水流路接続部14は、貯湯タンク11への水の供給に用いる。このため、水流路接続部14には、貯湯タンク11の下端部から延びる水供給配管が接続されている。水流路接続部14は、貯湯タンク11への水の供給に用いるものであれば、どのような構成であっても構わない。水流路接続部14として、例えば、水の供給配管継手などを例示できる。   The water flow path connection portion 14 is used to supply water to the hot water storage tank 11. For this reason, a water supply pipe extending from the lower end of the hot water storage tank 11 is connected to the water flow path connecting portion 14. The water flow path connection portion 14 may have any configuration as long as it is used for supplying water to the hot water storage tank 11. Examples of the water flow path connecting portion 14 include a water supply pipe joint.

また、水流路接続部14は、第2の面213Bに設けられ、水流路接続部14の上方に燃料電池モジュール10を設けられている。燃料電池モジュール10からの水は、重力の作用により自然落下する。よって、上記構成により、燃料電池コージェネレーションシステム100の水自立運転における水循環性を改善できる。   Further, the water flow path connecting portion 14 is provided on the second surface 213B, and the fuel cell module 10 is provided above the water flow path connecting portion 14. Water from the fuel cell module 10 naturally falls due to the action of gravity. Therefore, with the above configuration, the water circulation property in the water self-sustaining operation of the fuel cell cogeneration system 100 can be improved.

原料流路接続部17および空気流路接続部18はそれぞれ、燃料電池モジュール10への原料および空気の供給に用い、第2の面213Bに設けられている。原料流路接続部17および空気流路接続部18はそれぞれ、燃料電池モジュール10への原料および空気の供給に用いるものであれば、どのような構成であっても構わない。原料流路接続部17として、例えば、原料の供給配管継手などを例示できる。空気流路接続部18として、例えば、空気の供給配管継手などを例示できる。   The raw material flow path connection portion 17 and the air flow path connection portion 18 are used for supplying the raw material and air to the fuel cell module 10 and are provided on the second surface 213B. The raw material flow path connection portion 17 and the air flow path connection portion 18 may have any configuration as long as they are used for supplying the raw material and air to the fuel cell module 10. Examples of the raw material flow path connecting portion 17 include a raw material supply pipe joint. Examples of the air flow path connecting portion 18 include an air supply pipe joint.

第1の面213Aの下方の空間Aは、配管Pが通過する。配管Pとして、例えば、水流路接続部14に接続される市水供給配管、原料流路接続部17に接続される原料供給配管、空気流路接続部18に接続される空気供給配管などを例示できる。   The pipe P passes through the space A below the first surface 213A. Examples of the pipe P include a city water supply pipe connected to the water flow path connection section 14, a raw material supply pipe connected to the raw material flow path connection section 17, and an air supply pipe connected to the air flow path connection section 18. it can.

ベース部213の段差部213Cは、メンテナンス面113と直交する方向において、第1の面213Aと第2の面213Bとの間の段差を形成する。そして、第2の面213Bの下方の空間Bおよび段差部213Cの下方の空間Cは、第1水排出部15および第2水排出部16における水抜きなどのメンテナンス作業時に用いられる。   The step portion 213C of the base portion 213 forms a step between the first surface 213A and the second surface 213B in the direction orthogonal to the maintenance surface 113. The space B below the second surface 213B and the space C below the stepped portion 213C are used during maintenance work such as drainage in the first water discharge portion 15 and the second water discharge portion 16.

第1水排出部15は、貯湯タンク11からの水の排出に用い、段差部213Cに設けられている。第1水排出部15は、貯湯タンク11からの水の排出に用いるものであれば、どのような構成であっても構わない。第1水排出部15として、例えば、貯湯タンク11の下端部に接続された水排出配管を開閉する開閉弁などを例示できる。そして、段差部213Cは、第1水排出部15の水が、重力の作用によりベース部213の下方に流れるように傾斜面を備える。   The first water discharge portion 15 is used for discharging water from the hot water storage tank 11 and is provided in the step portion 213C. The first water discharge unit 15 may have any configuration as long as it is used for discharging water from the hot water storage tank 11. As the 1st water discharge part 15, the on-off valve etc. which open and close the water discharge piping connected to the lower end part of the hot water storage tank 11 can be illustrated, for example. And the level | step-difference part 213C is equipped with an inclined surface so that the water of the 1st water discharge part 15 may flow below the base part 213 by the effect | action of gravity.

つまり、第1水排出部15は、貯湯タンク11内の水を排出する水抜き部であり、燃料電池コージェネレーションシステム100の長期不使用時の凍結予防、雑菌抑制を行う場合に使用される。   That is, the 1st water discharge part 15 is a drain part which discharges the water in the hot water storage tank 11, and is used when performing the freeze prevention at the time of long-term non-use of the fuel cell cogeneration system 100, and various bacteria suppression.

第2水排出部16は、水タンク20からの水の排出に用い、段差部213Cに設けられている。第2水排出部16は、水タンク20からの水の排出に用いるものであれば、どのような構成であっても構わない。第2水排出部16として、例えば、水タンク20の下端部に接続された水排出配管を開閉する開閉弁などを例示できる。そして、段差部213Cは、第2水排出部16の水が、重力の作用によりベース部213の下方に流れるように傾斜面を備える。   The second water discharge portion 16 is used for discharging water from the water tank 20 and is provided in the step portion 213C. The second water discharge unit 16 may have any configuration as long as it is used for discharging water from the water tank 20. Examples of the second water discharge unit 16 include an on-off valve that opens and closes a water discharge pipe connected to the lower end of the water tank 20. And the level | step-difference part 213C is equipped with an inclined surface so that the water of the 2nd water discharge part 16 may flow below the base part 213 by the effect | action of gravity.

つまり、第2水排出部16は、水タンク20内の水を排出する水抜き部であり、燃料電池コージェネレーションシステム100の長期不使用時の凍結予防、雑菌抑制を行う場合に使用される。   That is, the 2nd water discharge part 16 is a drain part which discharges the water in the water tank 20, and is used when performing freezing prevention at the time of long-term non-use of the fuel cell cogeneration system 100, and miscellaneous bacteria control.

なお、貯湯タンク11と第1の面213Aとの間は、貯湯タンク11を保持する保持部材(図示せず)が設けられ、両者間に適宜の空間Xが形成されている。この空間Xは、上記の貯湯タンク11に接続される水供給配管および水排出配管などを通すのに用いられる。   A holding member (not shown) for holding the hot water storage tank 11 is provided between the hot water storage tank 11 and the first surface 213A, and an appropriate space X is formed between them. This space X is used for passing a water supply pipe and a water discharge pipe connected to the hot water storage tank 11.

以上により、本実施形態の燃料電池コージェネレーションシステム100は、従来に比べ、設置面積を低減し得るとともに、貯湯タンク11の容積を適量に維持しながら、筐体13のコンパクト性およびメンテナンス作業性を従来よりも改善し得る。   As described above, the fuel cell cogeneration system 100 according to the present embodiment can reduce the installation area as compared with the conventional case, and can maintain the volume of the hot water storage tank 11 at an appropriate amount while maintaining the compactness and maintenance workability of the casing 13. This can be improved over the conventional method.

つまり、貯湯タンク11を保持する第1の面213Aを、配管Pが通る空間Aを確保できる程度にまで床面に近づけ得るので、筐体13の高さ制限値の範囲内(例えば、約1885mm以下)において、貯湯タンク11の容積を適量に維持しながら、筐体13のコンパクトに構成できる。   That is, the first surface 213A that holds the hot water storage tank 11 can be brought close to the floor surface to such an extent that the space A through which the pipe P passes can be secured, so that it is within the range of the height limit value of the housing 13 (for example, about 1885 mm). In the following, the housing 13 can be made compact while maintaining the volume of the hot water storage tank 11 at an appropriate amount.

また、第2の面213Bは、第1の面213Aに比べ床面から十分に底上げできる(例えば、床面から約200mm程度の底上げ)。よって、水流路接続部14、原料流路接続部17、空気流路接続部18、第1水排出部15および第2水排出部16などを筐体13のベース部213から下方に突出させる構成を取ることができるので、配管Pなどの引き廻しの融通性、上記の設置面積を更なる低減を図れる。また、配管施工などのメンテナンス作業のための空間Bを、第2の面213Bの下方に適切に確保できる。   In addition, the second surface 213B can be sufficiently raised from the floor surface compared to the first surface 213A (for example, raised about 200 mm from the floor surface). Therefore, a configuration in which the water flow path connection portion 14, the raw material flow path connection portion 17, the air flow path connection portion 18, the first water discharge portion 15, the second water discharge portion 16, and the like protrude downward from the base portion 213 of the housing 13. Therefore, it is possible to further reduce the flexibility of the piping P and the like and the installation area. Moreover, the space B for maintenance work, such as piping construction, can be appropriately secured below the second surface 213B.

また、貯湯タンク11、水タンク20などからの水抜きは、例えば、冬場の凍結予防の理由などで多々行われる場合がある。よって、第1水排出部15および第2水排出部16を段差部213Cに設けることで、作業者が、水抜き用の第1水排出部15および第2水排出部16に容易にアクセスし得るように構成できる。   In addition, drainage from the hot water storage tank 11, the water tank 20, and the like is often performed, for example, for the purpose of preventing freezing in winter. Therefore, by providing the first water discharge portion 15 and the second water discharge portion 16 in the step portion 213C, the operator can easily access the first water discharge portion 15 and the second water discharge portion 16 for draining water. Can be configured to obtain.

また、段差部213Cの傾斜面に設けられた第1水排出部15および第2水排出部16において、ベース部213の下方の空間C側に水が流れるので、段差部213Cを、例えば、鉛直面で構成する場合に比べ、第1水排出部15および第2水排出部16における水の排出性が向上する。   Further, in the first water discharge portion 15 and the second water discharge portion 16 provided on the inclined surface of the step portion 213C, water flows to the space C side below the base portion 213. Compared with the case where it comprises by a surface, the water discharging property in the 1st water discharge part 15 and the 2nd water discharge part 16 improves.

[実施例]
次に、本実施形態の燃料電池コージェネレーションシステム100の貯湯タンク11の具体的な実施例について説明する。
[Example]
Next, specific examples of the hot water storage tank 11 of the fuel cell cogeneration system 100 of the present embodiment will be described.

燃料電池10Aが、固体酸化物形燃料電池の場合、燃料電池10Aの動作温度は、約600−700℃と高温である。この場合、市水との熱交換性が、固体高分子形燃料電池に比べて高い。このため、貯湯タンク11内に貯める湯温を容易に、高温(約70−75℃程度)に昇温できる。よって、貯湯タンク11の容量を、固体高分子形燃料電池コージェネレーションシステム(以下、PEFCシステム)の貯湯タンクに比べて大幅に小さくできる。   When the fuel cell 10A is a solid oxide fuel cell, the operating temperature of the fuel cell 10A is as high as about 600-700 ° C. In this case, heat exchange with city water is higher than that of the polymer electrolyte fuel cell. For this reason, the hot water temperature stored in the hot water storage tank 11 can be easily raised to a high temperature (about 70 to 75 ° C.). Therefore, the capacity of the hot water storage tank 11 can be significantly reduced as compared with the hot water storage tank of the polymer electrolyte fuel cell cogeneration system (hereinafter referred to as PEFC system).

例えば、貯湯タンク11は、PEFCシステムの貯湯タンクの約1/3の70L程度の小型にできる。そして、貯湯タンク11の小型化と、PEFCシステムのように大がかりな水素生成器が不要であることとが相俟って、本実施形態の燃料電池コージェネレーションシステム100を小型コンパクトに構成することが可能となる。   For example, the hot water storage tank 11 can be made as small as about 70 L, which is about 1/3 of the hot water storage tank of the PEFC system. Then, in combination with the downsizing of the hot water storage tank 11 and the need for a large hydrogen generator as in the PEFC system, the fuel cell cogeneration system 100 of this embodiment can be configured in a compact and compact manner. It becomes possible.

また、上記のとおり、配管施工および水抜き作業などのメンテナンス作業のための空間B、および配管などの引き廻し空間Aなどを見直すことで、水流路接続部14などの下方突出構造でも貯湯タンク11の容量を適量に確保し得る構成に到達した。具体的には、筐体13の高さ制限値の範囲内(例えば、約1885mm以下)において、貯湯タンク11の容量を可能限り大きく確保できるよう、燃料電池コージェネレーションシステム100の設計の見直しが行われた。   Further, as described above, by reviewing the space B for maintenance work such as piping construction and drainage work, and the routing space A for piping and the like, the hot water storage tank 11 can also be used in the downward projecting structure such as the water flow path connecting portion 14. A configuration that can secure an appropriate amount of capacity has been reached. Specifically, the design of the fuel cell cogeneration system 100 is reviewed so that the capacity of the hot water storage tank 11 can be secured as large as possible within the range of the height limit value of the casing 13 (for example, about 1885 mm or less). It was broken.

その結果、メンテナンス作業のための空間Bは、床面から約200mm程度の高さが必要であるのに対し、空間Aは、外部から配管Pを通すための隙間として、高さが約70mm程度で良いことを見出した。   As a result, the space B for maintenance work needs to have a height of about 200 mm from the floor surface, while the space A has a height of about 70 mm as a gap for passing the pipe P from the outside. And found a good thing.

そこで、空間Aを形成する第1の面213Aの上に貯湯タンク11を配することで、貯湯タンク11の下端部を可能が限り床面に近づけ、筐体13の高さ制限値の範囲内(例えば、約1885mm以下)において、貯湯タンク11の容量を大きくできた。   Therefore, by arranging the hot water storage tank 11 on the first surface 213A forming the space A, the lower end of the hot water storage tank 11 is as close as possible to the floor surface, and within the range of the height limit value of the housing 13. (For example, about 1885 mm or less), the capacity of the hot water storage tank 11 could be increased.

なお、以上の第1水排出部15および第2水排出部16の設置は例示であって、本例に限定されない。例えば、本例では、第1水排出部15および第2水排出部16の両方を段差部213Cの傾斜面に設けているが、第1水排出部15および第2水排出部16のいずれか一方を段差部213Cの傾斜面に設けても構わない。これにより、第1水排出部15および第2水排出部16の少なくとも一方は、作業者が容易にアクセスし得るように構成できるし、水の排水性が向上する。   In addition, installation of the above 1st water discharge part 15 and the 2nd water discharge part 16 is an illustration, Comprising: It is not limited to this example. For example, in this example, both the first water discharge portion 15 and the second water discharge portion 16 are provided on the inclined surface of the step portion 213C, but either the first water discharge portion 15 or the second water discharge portion 16 is provided. One may be provided on the inclined surface of the step portion 213C. Thereby, at least one of the 1st water discharge part 15 and the 2nd water discharge part 16 can be comprised so that an operator can access easily, and the drainage property of water improves.

また、筐体13の高さ制限値、貯湯タンク11の容積、空間Aおよび空間Bの寸法も例示であって、本例に限定されない。これらは、燃料電池コージェネレーションシステム100の運搬方法、燃料電池コージェネレーションシステム100のメンテナンス作業環境などに応じて適宜の値に設定しても構わない。   Further, the height limit value of the housing 13, the volume of the hot water storage tank 11, the dimensions of the space A and the space B are also examples, and are not limited to this example. These may be set to appropriate values according to the transportation method of the fuel cell cogeneration system 100, the maintenance work environment of the fuel cell cogeneration system 100, and the like.

[動作]
以下、本実施形態の燃料電池コージェネレーションシステム100の動作の一例について図面を用いて説明する。
[Operation]
Hereinafter, an example of operation | movement of the fuel cell cogeneration system 100 of this embodiment is demonstrated using drawing.

燃料電池コージェネレーションシステム100の床置き部材313を施工現場の床面に設置した後、複数の配管Pを、第1の面213Aの下方の空間Aからメンテナンス面113の方向に通して水流路接続部14、原料流路接続部17および空気流路接続部18のそれぞれに接続する。   After the floor laying member 313 of the fuel cell cogeneration system 100 is installed on the floor surface of the construction site, a plurality of pipes P are passed from the space A below the first surface 213A toward the maintenance surface 113 and connected to the water flow path. It connects to each of the part 14, the raw material flow path connection part 17, and the air flow path connection part 18.

次に、図示しない操作器のスタートボタンなどが押されると、燃料電池コージェネレーションシステム100の運転開始の指示が、図示しない制御器に出される。すると、以下の動作が、制御器の制御プログラムにより行われる。   Next, when a start button or the like of an operating device (not shown) is pressed, an instruction to start operation of the fuel cell cogeneration system 100 is issued to a controller (not shown). Then, the following operation is performed by the control program of the controller.

まず、水タンク20の水、原料流路接続部17からの原料および空気流路接続部18からの空気がそれぞれ、燃料電池モジュール10に供給される。次に、燃料電池モジュール10の燃料電池10Aでは、原料改質で得られた水素と空気中の酸素とが電気化学的に反応する。これにより、燃料電池モジュール10の発電が行われる。本発電により得られた直流電力はインバータ回路(図示せず)を介して系統電源へ供給される。発電と同時に、燃料電池モジュール10の排ガスの熱を用いて、貯湯タンク11内に温水が貯えられるとともに、排ガス中の水蒸気が凝縮されて、改質水として水タンク20に回収される。このようにして、燃料電池コージェネレーションシステム100の水自立運転が行われる。   First, the water in the water tank 20, the raw material from the raw material flow path connection portion 17 and the air from the air flow path connection portion 18 are respectively supplied to the fuel cell module 10. Next, in the fuel cell 10A of the fuel cell module 10, hydrogen obtained by the raw material reforming and oxygen in the air react electrochemically. Thereby, the power generation of the fuel cell module 10 is performed. The DC power obtained by the main power generation is supplied to the system power supply via an inverter circuit (not shown). Simultaneously with the power generation, hot water is stored in the hot water storage tank 11 using the heat of the exhaust gas from the fuel cell module 10, and water vapor in the exhaust gas is condensed and recovered in the water tank 20 as reformed water. In this way, water self-sustained operation of the fuel cell cogeneration system 100 is performed.

一方、燃料電池コージェネレーションシステム100のメンテナンス作業では、操作器のストップボタンなどが押され、燃料電池コージェネレーションシステム100の運転停止の指示が、制御器に出される。   On the other hand, in the maintenance work of the fuel cell cogeneration system 100, a stop button or the like of the operating device is pressed, and an instruction to stop the operation of the fuel cell cogeneration system 100 is issued to the controller.

その後、例えば、作業者が、メンテナンス面113を開放することにより、筐体13内の部品の点検、修理または交換などのメンテナンス作業を行うことができる。また、作業者が、第1水排出部15および第2水排出部16にアクセスすることにより、貯湯タンク11および水タンク20の水抜きのメンテナンス作業を行うことができる。また、作業者が、水流路接続部14、原料流路接続部17および空気流路接続部18にアクセルすることにより、水流路接続部14における市水供給配管の施工、原料流路接続部17における原料供給配管の施工および空気流路接続部18における空気供給配管の施工などのメンテナンス作業を行うことができる。   Thereafter, for example, the operator can perform maintenance work such as inspection, repair, or replacement of components in the housing 13 by opening the maintenance surface 113. In addition, the worker can perform maintenance work for draining the hot water storage tank 11 and the water tank 20 by accessing the first water discharge unit 15 and the second water discharge unit 16. In addition, when the operator accelerators the water flow path connection portion 14, the raw material flow path connection portion 17 and the air flow path connection portion 18, the construction of the city water supply pipe in the water flow path connection portion 14, the raw material flow path connection portion 17 is performed. The maintenance work such as the construction of the raw material supply pipe and the construction of the air supply pipe at the air flow path connecting portion 18 can be performed.

上記説明から、当業者にとっては、本開示の多くの改良や他の実施形態が明らかである。従って、上記説明は、例示としてのみ解釈されるべきであり、本開示を実行する最良の態様を当業者に教示する目的で提供されたものである。本開示を逸脱することなく、その構造および/または機能の詳細を実質的に変更できる。   From the above description, many modifications and other embodiments of the present disclosure are apparent to persons skilled in the art. Accordingly, the foregoing description is to be construed as illustrative only and is provided for the purpose of teaching those skilled in the art the best mode of carrying out the disclosure. The details of the structure and / or function may be substantially changed without departing from the disclosure.

本発明の一態様の燃料電池コージェネレーションシステムは、従来に比べ、設置面積を低減し得る。また、本発明の一態様の燃料電池コージェネレーションシステムは、貯湯タンクの容積を適量に維持しながら、筐体のコンパクト性およびメンテナンス作業性を従来よりも改善し得る。よって、本発明の一態様は、例えば、貯湯タンク一体型燃料電池コージェネレーションシステムに利用できる。   The fuel cell cogeneration system of one embodiment of the present invention can reduce the installation area as compared with the conventional case. In addition, the fuel cell cogeneration system according to one embodiment of the present invention can improve the compactness and maintenance workability of the casing as compared with the conventional one while maintaining an appropriate volume of the hot water storage tank. Therefore, one embodiment of the present invention can be used for, for example, a hot water tank integrated fuel cell cogeneration system.

10 燃料電池モジュール
10A 燃料電池
11 貯湯タンク
12 熱エネルギー回収器
13 筐体
14 水流路接続部
15 第1水排出部
16 第2水排出部
17 原料流路接続部
18 空気流路接続部
20 水タンク
100 燃料電池コージェネレーションシステム
113 メンテナンス面
213 ベース部
213A 第1の面
213B 第2の面
213C 段差部
313 床置き部材
A 空間
B 空間
C 空間
P 配管
S スペース
X 空間
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Fuel cell module 10A Fuel cell 11 Hot water storage tank 12 Thermal energy recovery device 13 Case 14 Water flow path connection part 15 1st water discharge part 16 2nd water discharge part 17 Raw material flow path connection part 18 Air flow path connection part 20 Water tank DESCRIPTION OF SYMBOLS 100 Fuel cell cogeneration system 113 Maintenance surface 213 Base part 213A 1st surface 213B 2nd surface 213C Step part 313 Floor placing member A Space B Space C Space P Piping S Space X Space

Claims (7)

筐体と、
水素および酸素を反応させて発電する燃料電池を備えた燃料電池モジュールと、
前記燃料電池モジュールにおいて発生した熱エネルギーを回収する熱エネルギー回収器と、
前記熱エネルギー回収器において前記熱エネルギーの回収が行われた温水を貯える貯湯タンクと、
を備え、
前記筐体内に、前記燃料電池モジュールと、前記熱エネルギー回収器と、前記貯湯タンクと、が設けられ、
前記筐体のベース部が、前記貯湯タンクを保持する第1の面と、前記第1の面よりも上方の第2の面と、を備え、
前記第1の面よりも第2の面に近接する前記筐体の一面が、前記筐体内の部品のメンテナンスに使用する開閉可能なメンテナンス面である燃料電池コージェネレーションシステム。
A housing,
A fuel cell module including a fuel cell that generates electricity by reacting hydrogen and oxygen; and
A thermal energy recovery unit that recovers thermal energy generated in the fuel cell module;
A hot water storage tank for storing hot water from which the thermal energy has been recovered in the thermal energy recovery device;
With
In the housing, the fuel cell module, the thermal energy recovery device, and the hot water storage tank are provided,
The base portion of the housing includes a first surface for holding the hot water storage tank, and a second surface above the first surface,
The fuel cell cogeneration system, wherein one surface of the casing closer to the second surface than the first surface is an openable / closable maintenance surface used for maintenance of components in the casing.
前記筐体は、前記ベース部の下方に設けられる床置き部材を備え、
前記ベース部と前記床置き部材との間に空間が形成されている請求項1に記載の燃料電池コージェネレーションシステム。
The housing includes a floor placing member provided below the base portion,
The fuel cell cogeneration system according to claim 1, wherein a space is formed between the base portion and the floor-standing member.
前記第1の面の下方の前記空間は、配管が通過する請求項2に記載の燃料電池コージェネレーションシステム。   The fuel cell cogeneration system according to claim 2, wherein piping passes through the space below the first surface. 前記燃料電池モジュールに供給する水を貯える水タンクと、
前記貯湯タンクからの水の排出に用いる第1水排出部と、
前記水タンクからの水の排出に用いる第2水排出部と、を更に備え、
前記筐体のベース部は、前記メンテナンス面と直交する方向において、前記第1の面と前記第2の面との間の段差を形成する段差部を備え、
前記第1水排出部、および前記第2水排出部のいずれか一方、または、両方が、前記段差部に設けられている請求項1−3のいずれかに記載の燃料電池コージェネレーションシステム。
A water tank for storing water to be supplied to the fuel cell module;
A first water discharge unit used to discharge water from the hot water storage tank;
A second water discharge part used for discharging water from the water tank,
The base portion of the housing includes a step portion that forms a step between the first surface and the second surface in a direction orthogonal to the maintenance surface,
4. The fuel cell cogeneration system according to claim 1, wherein one or both of the first water discharge portion and the second water discharge portion are provided in the stepped portion.
前記段差部は、前記第1水排出部および前記第2水排出部のいずれか一方、または、両方の水が、重力の作用により前記ベース部の下方に流れるように、傾斜面を備える請求項4に記載の燃料電池コージェネレーションシステム。   The step portion includes an inclined surface so that one or both of the first water discharge portion and the second water discharge portion or both of the water flows under the base portion by the action of gravity. 4. The fuel cell cogeneration system according to 4. 前記貯湯タンクへの水の供給に用いる水流路接続部を更に備え、
前記水流路接続部は、前記第2の面に設けられている請求項1−5のいずれかに記載の燃料電池コージェネレーションシステム。
A water flow path connecting portion used for supplying water to the hot water storage tank;
The fuel cell cogeneration system according to claim 1, wherein the water flow path connecting portion is provided on the second surface.
前記貯湯タンクおよび前記水流路接続部の上方に、前記燃料電池モジュールが設けられている請求項6に記載の燃料電池コージェネレーションシステム。   The fuel cell cogeneration system according to claim 6, wherein the fuel cell module is provided above the hot water storage tank and the water flow path connecting portion.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP6366765B1 (en) * 2017-03-22 2018-08-01 東京瓦斯株式会社 Fuel cell unit
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