JP2016192396A - Cogeneration system and operation method therefor - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、発電を行うことで電力と熱とを発生させる燃料電池ユニットと、燃料電池ユニットの熱を蓄熱する貯湯タンクを備える貯湯ユニットを備えるコージェネレーションシステム及びその運転方法に関するものである。 The present invention relates to a cogeneration system including a fuel cell unit that generates electric power and heat by generating power, a hot water storage unit including a hot water storage tank that stores heat of the fuel cell unit, and an operating method thereof.
このようなコージェネレーションシステムは、設置後や修理作業後はシステム内部の水が空の状態であるため、水張り作業が実施される。 In such a cogeneration system, the water filling operation is performed because the water inside the system is empty after installation or after repair work.
水張り作業を実施する際、燃料電池ユニットと貯湯ユニットとの間で貯湯タンクの水を循環させて燃料電池ユニットの排熱を温水として貯湯タンクに回収するための排熱回収回路内に空気が残留していると、経路の圧力損失の増加等により排熱回収不具合が発生し燃料電池の異常な温度上昇が引き起こされるため、水張り作業は空気が残留しないよう実施する必要がある。 When performing the water filling operation, air remains in the exhaust heat recovery circuit that circulates the water in the hot water storage tank between the fuel cell unit and the hot water storage unit and recovers the exhaust heat of the fuel cell unit to the hot water storage tank as hot water. If this is the case, an exhaust heat recovery failure occurs due to an increase in the pressure loss of the path and the abnormal temperature rise of the fuel cell is caused. Therefore, it is necessary to perform the water filling operation so that no air remains.
従来のコージェネレーションシステムは、排熱回収回路に設けられた空気抜き手段と、その下流に設けられたバルブを備え、貯湯ユニットの水張りを行った後に、バルブを閉止した状態で空気抜き手段を開放し排熱回収回路の水張りを実施することで排熱回収回路の空気を確実に抜く方法が提案されている(例えば、特許文献1参照)。 The conventional cogeneration system includes an air venting means provided in the exhaust heat recovery circuit and a valve provided downstream thereof, and after filling the hot water storage unit, the air venting means is opened and exhausted with the valve closed. There has been proposed a method of reliably removing air from the exhaust heat recovery circuit by performing water filling of the heat recovery circuit (see, for example, Patent Document 1).
別の従来のコージェネレーションシステムでは、貯湯タンク内の水位が貯湯タンク底部に設けられた排熱回収回路への水取出し口よりも上部に達した場合に、排熱回収回路に設けられた排熱回収ポンプの作動を開始することで、貯湯タンクが満タンになる前に排熱回収回路の水張りが開始されることになるため、空気を巻き込まないよう水張りを行いながら、水張りに要する時間を短縮する方法が提案されている(例えば、特許文献2参照)。 In another conventional cogeneration system, when the water level in the hot water storage tank reaches above the water outlet to the exhaust heat recovery circuit provided at the bottom of the hot water storage tank, the exhaust heat provided in the exhaust heat recovery circuit. By starting the operation of the recovery pump, the exhaust heat recovery circuit will begin to fill before the hot water storage tank is full. Has been proposed (see, for example, Patent Document 2).
しかしながら、特許文献1の構成では、排熱回収回路の空気が抜けたことを目視で確認でき空気を確実に抜けるものの、作業者はバルブを手動操作しながら目視確認するため、作業が煩雑であり、またコージェネレーションシステムとして水張りを完了するには、貯湯ユニットの水張りを事前に実施、排熱回収回路の水張り後に燃料電池ユニットの水張りを実施する必要があり、総水張り時間が長い、という課題があった。
However, in the configuration of
また、特許文献2の構成では、貯湯タンク内の水位が貯湯タンク底部に設けられた排熱回収回路への水取出し口よりも上部に達した場合に排熱回収回路に設けられた排熱回収ポンプの作動を開始することにより、排熱回収回路の空気を巻き込むことは防止できるものの、水取出し口よりも上部に達するための給水量を事前に設定しておかなければならず、貯湯タンクの形状や構成により設定値が変わるため、貯湯ユニットの選択肢が限定され、また水取出し口の位置が排熱回収ポンプの位置よりも低い場合は排熱回収ポンプに水が通水されているかを検知できないため、排熱回収ポンプに空気を巻き込む場合があり、また燃料電池ユニットは別操作で水張り作業する必要があり、総水張り時間が長い、という課
題があった。
Moreover, in the structure of
本発明は、上記従来の課題を解決するもので、貯湯ユニットの種類に依らず、簡単な操作でシステム内に空気を残さずに、貯湯ユニットと排熱回収回路と燃料電池ユニットの水張りを実施することで総水張り時間を短縮させるコージェネレーションシステム及びその運転方法を提供することを目的とする。 The present invention solves the above-described conventional problems, and regardless of the type of hot water storage unit, the hot water storage unit, the exhaust heat recovery circuit, and the fuel cell unit are filled with water without leaving air in the system with a simple operation. An object of the present invention is to provide a cogeneration system that shortens the total water filling time and an operation method thereof.
上記課題を解決するために、本発明に係るコージェネレーションシステムは、発電を行うことで電力と熱とを発生させる燃料電池ユニットと、前記燃料電池ユニットの熱を蓄熱する貯湯タンクを備える貯湯ユニットと、前記貯湯タンク内の水を前記燃料電池ユニットに供給して前記燃料電池ユニットの排熱を回収させた後に、前記貯湯タンク内へ戻すための排熱回収回路と、前記燃料電池ユニットの内部に水を循環させて冷却する内部循環回路と、前記内部循環回路に配置される内部循環ポンプと、前記内部循環回路に配置され内部循環する水を貯める内部タンクと、前記内部タンクの水量を検出できる内部タンク水量検出器と、前記排熱回収回路の水を前記内部循環回路に供給する通路を通流、遮断するために開放、閉止する給水電磁弁と、制御器と、を備え、前記制御器は、前記貯湯タンクに給水して水張り運転を開始すると、前記給水電磁弁を開放し、前記内部タンク水量検出器が前記燃料電池ユニット内に水が流入したことを検知すると、前記内部循環ポンプの作動を開始するよう制御するのである。 In order to solve the above problems, a cogeneration system according to the present invention includes a fuel cell unit that generates power and heat by generating power, and a hot water storage unit that includes a hot water storage tank that stores heat of the fuel cell unit. An exhaust heat recovery circuit for supplying the water in the hot water storage tank to the fuel cell unit and recovering the exhaust heat of the fuel cell unit, and then returning it to the hot water storage tank; and inside the fuel cell unit An internal circulation circuit that circulates and cools water, an internal circulation pump that is disposed in the internal circulation circuit, an internal tank that is disposed in the internal circulation circuit and stores internally circulated water, and an amount of water in the internal tank can be detected An internal tank water amount detector, and a water supply electromagnetic valve that opens and closes to flow through and shut off a passage for supplying water from the exhaust heat recovery circuit to the internal circulation circuit; A controller, and when the controller starts water filling operation by supplying water to the hot water storage tank, the water supply electromagnetic valve is opened, and the internal tank water amount detector causes water to flow into the fuel cell unit. When this is detected, control is performed to start the operation of the internal circulation pump.
また、上記課題を解決するために、本発明に係るコージェネレーションシステムの運転方法は、コージェネレーションシステムの運転方法発電を行うことで電力と熱とを発生させる燃料電池ユニットと、前記燃料電池ユニットの熱を蓄熱する貯湯タンクを備える貯湯ユニットと、前記貯湯タンク内の水を前記燃料電池ユニットに供給して前記燃料電池ユニットの排熱を回収させた後に、前記貯湯タンク内へ戻すための排熱回収回路と、前記燃料電池ユニットの内部に水を循環させて冷却する内部循環回路と、前記内部循環回路に配置される内部循環ポンプと、前記内部循環回路に配置され内部循環する水を貯める内部タンクと、前記内部タンクの水量を検出できる内部タンク水量検出器と、前記排熱回収回路の水を前記内部循環回路に供給する通路を通流、遮断するために開放、閉止する給水電磁弁と、を備えたコージェネレーションシステムの運転方法であって、前記貯湯タンクに給水して水張り運転を開始すると、前記給水電磁弁を開放するステップと、前記内部タンク水量検出器が前記燃料電池ユニット内に水が流入したことを検知すると、前記内部循環ポンプの作動を開始するステップと、を有するのである。 In order to solve the above problems, a cogeneration system operation method according to the present invention includes a cogeneration system operation method that generates power and heat by performing power generation, and the fuel cell unit. A hot water storage unit having a hot water storage tank for storing heat, and exhaust heat for returning the water in the hot water storage tank after supplying the water in the hot water storage tank to the fuel cell unit to recover the exhaust heat of the fuel cell unit A recovery circuit; an internal circulation circuit that circulates and cools water inside the fuel cell unit; an internal circulation pump that is disposed in the internal circulation circuit; and an internal that is disposed in the internal circulation circuit and stores internally circulated water A tank, an internal tank water amount detector capable of detecting the amount of water in the internal tank, and supplying water from the exhaust heat recovery circuit to the internal circulation circuit An operation method of a cogeneration system including a water supply solenoid valve that opens and closes to flow through and shut off a passage, and when the water filling operation is started by supplying water to the hot water storage tank, the water supply solenoid valve is opened. And a step of starting the operation of the internal circulation pump when the internal tank water amount detector detects that water has flowed into the fuel cell unit.
これによって、貯湯ユニットの種類に依らず、簡単な操作でシステム内に空気を残さずに、貯湯ユニットと排熱回収回路と燃料電池ユニットの水張りを実施することで総水張り時間を短縮させることが可能になる。 This makes it possible to reduce the total water filling time by filling the hot water storage unit, exhaust heat recovery circuit, and fuel cell unit without leaving air in the system with a simple operation regardless of the type of hot water storage unit. It becomes possible.
本発明のコージェネレーションシステムによれば、貯湯ユニットの種類に依らず、簡単な操作でシステム内に空気を残さずに、貯湯ユニットと排熱回収回路と燃料電池ユニットの水張りを実施することで総水張り時間を短縮させることが可能になる。 According to the cogeneration system of the present invention, regardless of the type of hot water storage unit, the hot water storage unit, the exhaust heat recovery circuit, and the fuel cell unit are filled with water without leaving air in the system with a simple operation. Water filling time can be shortened.
第1の発明は、発電を行うことで電力と熱とを発生させる燃料電池ユニットと、前記燃料電池ユニットの熱を蓄熱する貯湯タンクを備える貯湯ユニットと、前記貯湯タンク内の水を前記燃料電池ユニットに供給して前記燃料電池ユニットの排熱を回収させた後に、前記貯湯タンク内へ戻すための排熱回収回路と、前記燃料電池ユニットの内部に水を循環させて冷却する内部循環回路と、前記内部循環回路に配置される内部循環ポンプと、前記内部循環回路に配置され内部循環する水を貯める内部タンクと、前記内部タンクの水量を検出できる内部タンク水量検出器と、前記排熱回収回路の水を前記内部循環回路に供給する通路を通流、遮断するために開放、閉止する給水電磁弁と、制御器と、を備え、前記制御器が、前記貯湯タンクに給水して水張り運転を開始すると、前記給水電磁弁を開放し、前記内部タンク水量検出器が前記燃料電池ユニット内に水が流入したことを検知すると、前記内部循環ポンプの作動を開始するよう制御する、コージェネレーションシステムである。 According to a first aspect of the present invention, there is provided a fuel cell unit that generates electric power and heat by generating electric power, a hot water storage unit that includes a hot water storage tank that stores heat of the fuel cell unit, and water in the hot water storage tank is used as the fuel cell. An exhaust heat recovery circuit for supplying the unit to recover the exhaust heat of the fuel cell unit and then returning it to the hot water storage tank; and an internal circulation circuit for circulating water to cool the fuel cell unit. An internal circulation pump disposed in the internal circulation circuit, an internal tank disposed in the internal circulation circuit for storing internally circulated water, an internal tank water amount detector capable of detecting the amount of water in the internal tank, and the exhaust heat recovery A water supply solenoid valve that opens and closes to pass and shut off a passage for supplying water to the internal circulation circuit, and a controller, and the controller supplies water to the hot water storage tank. When water filling operation is started, the water supply solenoid valve is opened, and when the internal tank water amount detector detects that water has flowed into the fuel cell unit, control is performed to start operation of the internal circulation pump. It is a generation system.
第2の発明は、特に第1の発明において、前記貯湯ユニットに給水された水量を検出する給水量検出器と、前記排熱回収回路に配置される排熱回収ポンプと、を備え、前記排熱回収ポンプは前記貯湯タンクの下流側で前記給水電磁弁の上流側となるように設置され、前記制御器が、前記給水量検出器により、前記貯湯ユニットの水張り完了を検知した場合に、前記排熱回収ポンプの作動を開始するよう制御するものである。 In particular, the second invention is the first invention, further comprising a water supply amount detector for detecting the amount of water supplied to the hot water storage unit, and an exhaust heat recovery pump disposed in the exhaust heat recovery circuit. The heat recovery pump is installed downstream of the hot water storage tank and upstream of the water supply electromagnetic valve, and when the controller detects completion of water filling of the hot water storage unit by the water supply amount detector, It controls to start the operation of the exhaust heat recovery pump.
第3の発明は、特に第1の発明において、前記排熱回収回路に配置される排熱回収ポンプを備え、前記排熱回収ポンプは前記貯湯タンクの下流側で前記給水電磁弁の上流側となるように設置され、前記制御器が、前記水張り運転を開始してから第1時間経過した場合に、前記排熱回収ポンプの作動を開始するよう制御するものである。 According to a third aspect of the invention, in particular, in the first aspect of the invention, the exhaust heat recovery pump is disposed in the exhaust heat recovery circuit, and the exhaust heat recovery pump is disposed downstream of the hot water storage tank and upstream of the water supply electromagnetic valve. And the controller controls to start the operation of the exhaust heat recovery pump when a first time has elapsed since the start of the water filling operation.
第4の発明は、特に第2の発明において、前記制御器が、前記給水量検出器により前記貯湯ユニットの水張り完了を検知し、且つ前記内部タンク水量検出器により前記燃料電池ユニットの水張り完了を検知した場合に、前記燃料電池ユニットの起動を開始するよう制御するものである。 In a fourth aspect of the invention, particularly in the second aspect of the invention, the controller detects completion of filling of the hot water storage unit with the water supply amount detector, and completes filling of the fuel cell unit with the internal tank water amount detector. When it detects, it controls to start the said fuel cell unit.
第5の発明は、特に第1から第4のいずれかの発明において、前記制御器が、前記内部循環ポンプを予め設定された第2時間作動させた後に、前記内部タンク水量検出器により前記燃料電池ユニットの水張り完了を検知しない場合は、前記内部循環ポンプを再度作動するよう制御するものである。 In a fifth aspect of the present invention, in particular, in any one of the first to fourth aspects of the invention, after the controller operates the internal circulation pump for a second time set in advance, the fuel quantity is detected by the internal tank water amount detector. When the completion of water filling of the battery unit is not detected, the internal circulation pump is controlled to operate again.
第6の発明は、特に第3の発明において、前記貯湯タンク上部に接続された排水経路に設置された給水量検出器を備え、前記制御器が、前記排熱回収ポンプを予め設定された第3時間作動させた後に、前記給水量検出器により前記貯湯ユニットの水張り完了を検知しない場合は、前記貯湯ユニットの水張り運転を再度行うよう制御するものである。 According to a sixth aspect of the present invention, particularly in the third aspect of the present invention, the apparatus further comprises a water supply amount detector installed in a drainage path connected to the upper part of the hot water storage tank, and the controller sets the exhaust heat recovery pump in advance. When the water supply amount detector does not detect completion of water filling of the hot water storage unit after operating for 3 hours, the hot water storage unit is controlled to perform water filling operation again.
第7の発明は、特に第1の発明において、前記貯湯タンク底部に水道の水を給水する給水経路を備え、前記制御器が、前記貯湯タンクに連通する経路のうちで前記排熱回収回路と前記給水経路を除く経路を閉止してから、前記給水電磁弁を開放し、前記貯湯タンクに
かかる水道の給水圧によって前記内部タンク内に通水するものである。
According to a seventh aspect of the present invention, in the first aspect of the invention, the water heater according to the first aspect further includes a water supply path for supplying tap water to the bottom of the hot water storage tank, and the controller is configured to After closing the route except the water supply route, the water supply electromagnetic valve is opened, and water is passed into the internal tank by the water supply pressure of the hot water applied to the hot water storage tank.
第8の発明は、特に第7の発明において、前記排熱回収回路に配置される排熱回収ポンプを備え、前記排熱回収ポンプが前記貯湯タンクの下流側で前記給水電磁弁の上流側となるように設置され、前記制御器が、前記内部タンク水量検出器が前記燃料電池ユニット内に水が流入したことを検知した後に、前記排熱回収ポンプの作動を開始するよう制御するものである。 According to an eighth aspect of the invention, in particular, in the seventh aspect of the invention, the exhaust heat recovery pump is disposed in the exhaust heat recovery circuit, and the exhaust heat recovery pump is disposed downstream of the hot water storage tank and upstream of the water supply electromagnetic valve. And the controller controls the start of the operation of the exhaust heat recovery pump after the internal tank water amount detector detects that water has flowed into the fuel cell unit. .
第9の発明は、特に第1から第8のいずれかの発明において、前記燃料電池ユニットの発電動作に使用する水素を原料および改質水から改質反応により製造する燃料処理器と、前記内部タンクの水を前記改質水として前記燃料処理器へ供給するための改質水経路と、前記改質水経路に配置される改質水ポンプと、を備え、前記制御器が、前記内部タンク水量検出器が前記燃料電池ユニット内に水が流入したことを検知すると、前記改質水ポンプの作動を開始するよう制御するものである。 According to a ninth invention, in any one of the first to eighth inventions, a fuel processor for producing hydrogen used for power generation operation of the fuel cell unit from a raw material and reformed water by a reforming reaction, and the internal A reforming water path for supplying tank water as the reforming water to the fuel processor, and a reforming water pump disposed in the reforming water path, wherein the controller includes the internal tank. When the water amount detector detects that water has flowed into the fuel cell unit, it controls to start the operation of the reforming water pump.
第10の発明は、特に第1から第9のいずれかの発明において、前記制御器が、前記内部循環回路の水張りが完了したことを検知すると、前記燃料電池ユニットの起動準備動作を開始するよう制御するものである。 In a tenth aspect of the invention, particularly in any one of the first to ninth aspects of the invention, when the controller detects that the water filling of the internal circulation circuit has been completed, the fuel cell unit starts a start-up preparation operation. It is something to control.
第11の発明は、発電を行うことで電力と熱とを発生させる燃料電池ユニットと、前記燃料電池ユニットの熱を蓄熱する貯湯タンクを備える貯湯ユニットと、前記貯湯タンク内の水を前記燃料電池ユニットに供給して前記燃料電池ユニットの排熱を回収させた後に、前記貯湯タンク内へ戻すための排熱回収回路と、前記燃料電池ユニットの内部に水を循環させて冷却する内部循環回路と、前記内部循環回路に配置される内部循環ポンプと、前記内部循環回路に配置され内部循環する水を貯める内部タンクと、前記内部タンクの水量を検出できる内部タンク水量検出器と、前記排熱回収回路の水を前記内部循環回路に供給する通路を通流、遮断するために開放、閉止する給水電磁弁と、を備えたコージェネレーションシステムの運転方法であって、前記貯湯タンクに給水して水張り運転を開始すると、前記給水電磁弁を開放するステップと、前記内部タンク水量検出器が前記燃料電池ユニット内に水が流入したことを検知すると、前記内部循環ポンプの作動を開始するステップとを有する、コージェネレーションシステムの運転方法である。 An eleventh aspect of the invention is directed to a fuel cell unit that generates electric power and heat by generating electric power, a hot water storage unit that includes a hot water storage tank that stores heat of the fuel cell unit, and water in the hot water storage tank to the fuel cell. An exhaust heat recovery circuit for supplying the unit to recover the exhaust heat of the fuel cell unit and then returning it to the hot water storage tank; and an internal circulation circuit for circulating water to cool the fuel cell unit. An internal circulation pump disposed in the internal circulation circuit, an internal tank disposed in the internal circulation circuit for storing internally circulated water, an internal tank water amount detector capable of detecting the amount of water in the internal tank, and the exhaust heat recovery An operation method of a cogeneration system comprising a water supply solenoid valve that opens and closes in order to pass and shut off a passage for supplying water to the internal circulation circuit. When the water supply operation is started by supplying water to the hot water storage tank, the step of opening the water supply electromagnetic valve and the internal circulation pump detecting the water flow into the fuel cell unit when the internal tank water amount detector detects that water has flowed into the fuel cell unit. A method of operating the cogeneration system, comprising the step of starting the operation of
第12の発明は、発電を行うことで電力と熱とを発生させる燃料電池ユニットと、前記燃料電池ユニットの熱を蓄熱する貯湯タンクを備える貯湯ユニットと、前記貯湯タンク内の水を前記燃料電池ユニットに供給して前記燃料電池ユニットの排熱を回収させた後に、前記貯湯タンク内へ戻すための排熱回収回路と、前記燃料電池ユニットの内部に水を循環させて冷却する内部循環回路と、前記内部循環回路に配置される内部循環ポンプと、前記内部循環回路に配置され内部循環する水を貯める内部タンクと、前記内部タンクの水量を検出できる内部タンク水量検出器と、前記排熱回収回路の水を前記内部循環回路に供給する通路を通流、遮断するために開放、閉止する給水電磁弁と、前記貯湯タンク底部に水道の水を給水する給水経路と、を備えたコージェネレーションシステムの運転方法であって、前記貯湯タンクに給水して水張り運転を開始するときに、前記貯湯タンクに連通する経路のうちで前記排熱回収回路と前記給水経路を除く経路を閉止してから、前記給水電磁弁を開放し、前記貯湯タンクにかかる水道の給水圧によって前記内部タンク内に通水するステップと、前記内部タンク水量検出器が前記燃料電池ユニット内に水が流入したことを検知すると、前記内部循環ポンプの作動を開始するステップと、を有する、コージェネレーションシステムの運転方法である。 According to a twelfth aspect of the present invention, there is provided a fuel cell unit that generates electric power and heat by generating power, a hot water storage unit that includes a hot water storage tank that stores the heat of the fuel cell unit, and water in the hot water storage tank. An exhaust heat recovery circuit for supplying the unit to recover the exhaust heat of the fuel cell unit and then returning it to the hot water storage tank; and an internal circulation circuit for circulating water to cool the fuel cell unit. An internal circulation pump disposed in the internal circulation circuit, an internal tank disposed in the internal circulation circuit for storing internally circulated water, an internal tank water amount detector capable of detecting the amount of water in the internal tank, and the exhaust heat recovery A water supply solenoid valve that opens and closes in order to flow through and shut off a passage that supplies circuit water to the internal circulation circuit, and a water supply path that supplies tap water to the bottom of the hot water storage tank. A method for operating the cogeneration system, wherein when a hot water filling operation is started by supplying water to the hot water storage tank, paths other than the exhaust heat recovery circuit and the water supply path are closed out of the paths communicating with the hot water storage tank. Then, the step of opening the water supply solenoid valve and passing water into the internal tank by the water supply pressure applied to the hot water storage tank, and the internal tank water amount detector causes water to flow into the fuel cell unit. When this is detected, the operation method of the cogeneration system has a step of starting the operation of the internal circulation pump.
以下に、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。なお、全ての図面において、同一または相当部分には同一符号を付し、重複する説明は省略する。また、全て
の図面において、本発明を説明するために必要となる構成要素のみを抜粋して図示しており、その他の構成要素については図示を省略している。さらに、本発明は以下の実施の形態に限定されない。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. In all the drawings, the same or corresponding parts are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted. Further, in all the drawings, only components necessary for explaining the present invention are extracted and illustrated, and other components are not illustrated. Furthermore, the present invention is not limited to the following embodiment.
(実施の形態1)
図1は、本発明の実施の形態1に係るコージェネレーションシステムの構成図である。
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a configuration diagram of a cogeneration system according to
図1に示すように、本発明の実施の形態1に係るコージェネレーションシステムは、内部循環回路5、内部循環ポンプ6、内部タンク7、内部タンク水量検出器8、給水電磁弁9を備える燃料電池ユニット101と、貯湯タンク1、給水経路11、排水経路12、給水量検出器13を備える貯湯ユニット102と、排熱回収回路2、排熱回収ポンプ3、制御器4とで構成される。
As shown in FIG. 1, the cogeneration system according to
内部循環回路5は、燃料電池ユニット101内に設置された燃料電池(図示せず)を冷やすための冷却水が循環する回路であり、熱交換器(図示せず)を介して内部循環回路5から排熱回収回路2へ排熱回収するように構成されている。なお、燃料電池ユニット101が、原料ガスから水素を生成する改質器を備える場合には、改質に用いる水を循環させる回路も、燃料電池ユニット101に備える。
The
内部循環ポンプ6は、内部循環回路5に設置され、内部循環回路5の水を循環させるものであり、上記循環制御において制御器4により、その出力を変化させる。内部タンク7は、燃料電池ユニット101内で内部循環回路5に設置され、内部循環回路5の循環に用いる水を一時的に貯めたり、排熱回収により生じた凝縮水を貯めるためのタンクであり、燃料電池ユニット101が運転を継続するためには内部タンク7内に水が必要である。
The
内部タンク水量検出器8は、内部タンク7内に水が残っていることを検知する検知器であり、例えば水位センサや水圧検知器などが該当する。給水電磁弁9は、燃料電池ユニット101に給水するための電磁弁であり、給水元から貯湯ユニット102、排熱回収回路2を通流した水は、排熱回収ポンプ3、給水電磁弁9の順に通り、燃料電池ユニット101の内部循環回路5に供給される。
The internal tank
排熱回収回路2は、内部循環回路5から熱交換器を介して排熱回収された熱を貯湯タンク1に貯湯するための回路である。排熱回収ポンプ3は、貯湯タンク1と給水電磁弁9の間に設置され、貯湯タンク1の下層の水を排熱回収回路2を介して熱交換器に導き、発電に伴う排熱を回収させ貯湯タンク1に貯湯する。
The exhaust
制御器4は、燃料電池ユニット101の補機や、貯湯ユニット102の補機の運転制御をする。制御器4は、燃料電池ユニット101、貯湯ユニット102のそれぞれに設置してユニット間の通信手段を用いて運転制御しても良いし、また両ユニットに1つの制御器4を備えていても良い。
The
また制御器4は、外部の操作部、例えばリモコンと接続されており、外部からの運転指令によりコージェネレーションシステムを運転制御する。
The
貯湯タンク1は、その底部と上部が排熱回収回路2と接続され、発電に伴う排熱を回収し貯湯する。給水経路11は、貯湯タンク1の底部に接続され、貯湯ユニット102に給水する経路である。排水経路12は、貯湯タンク1の上部に接続され、貯湯ユニット102内の水を排水する経路である。
The bottom and top of the hot
給水量検出器13は、貯湯ユニット102内の給水経路11または排水経路12に設置
され、貯湯ユニット102に給水された水量を検出する。例えば流量計を用い、その検出値を積算することで水張り運転時に貯湯ユニット102に流入した水量、つまり水張り量を検出することができる。
The water
次に、実施の形態1に係るコージェネレーションシステムの水張り運転制御における制御器4の制御動作について図2にフローチャートを示す。
Next, FIG. 2 shows a flowchart of the control operation of the
制御器4は、操作部により水張り運転指示が出されると、貯湯ユニット102に水張り指示をし、貯湯ユニット102の水張りが開始される(STEP1)。STEP1では、給水経路11から貯湯ユニット102に給水され、貯湯タンク1の底部から順に水が張られる。
When a water filling operation instruction is issued by the operation unit, the
貯湯ユニット102の水張り運転を開始すると、燃料電池ユニット101内の給水電磁弁9を開放する(STEP2)。このとき、STEP1で貯湯タンク1に流入した水は、給水電磁弁9が開放されたことによる圧力勾配により、排熱回収回路2、排熱回収ポンプ3、給水電磁弁9の順に流れ、燃料電池ユニット101内に流入する。燃料電池ユニット101内に流入した水は、内部循環回路5を通り、内部タンク7へ溜まっていく。
When the water filling operation of the hot
内部タンク水量検出器8が水が溜まったことを検知するまで待機する(STEP3)。内部タンク水量検出器8により、内部タンク7内に水が十分流入したことを検知したら、内部循環ポンプ6を作動させ、燃料電池ユニット101の水張りを開始する(STEP4)。
Wait until the internal tank
このとき制御器4は、第2時間をタイマとしてセットする(第2時間の計測を開始する)。第2時間は、燃料電池ユニット101の水張りに必要な時間であり、燃料電池ユニット101の水経路の容積と内部循環ポンプ6の能力により事前に設定される。内部循環ポンプ6の作動を開始させてから第2時間を経過するまで内部循環ポンプ6は作動し(STEP11)、内部循環ポンプ6の作動を開始させてから第2時間を経過後、内部循環ポンプ6は停止する(STEP12)。
At this time, the
次に、燃料電池ユニット101の水張りが完了しているか否かを検知する(STEP13)。ここで燃料電池ユニット101の水張り完了は、例えば内部タンク水量検出器8により検知してもよいし、内部循環ポンプ6の回転数が安定したことで検知してもよい。あるいは、別途流量検出器を設置し、内部循環回路5を流れる水の流量が安定したことで検知しても良い。
Next, it is detected whether or not water filling of the
STEP13において、燃料電池ユニット101の水張りが完了していない場合は、STEP4に戻り、再度、内部循環ポンプ6を作動させ、水張り動作をリトライする。
In
燃料電池ユニット101の水張り完了後、貯湯ユニット102の水張りが完了したことを、給水経路11と排水経路12のいずれかに設置された給水量検出器13により検知するまで待機する(STEP14)。
After completion of the water filling of the
STEP13で燃料電池ユニット101の水張り完了を、STEP14で貯湯ユニットの水張り完了を検知し、水張り運転が全て完了したら、燃料電池ユニット101の起動準備が完了したと判断し、起動動作へ移行する(STEP99)。
In
以上のように、操作部による一度の水張り運転指示により、煩雑な作業無しに燃料電池ユニット101、貯湯ユニット102の水張りを実施することができ、総水張り時間を短縮することができる。
As described above, the water filling of the
また、燃料電池ユニット101内に空気が残っていて第2時間の内部循環ポンプ6を作動では燃料電池ユニット101の水張りが完了しなかった場合は、再度、内部循環ポンプ6を作動させて、燃料電池ユニット101の水張りリトライ動作をするため、コージェネレーションシステム内の空気を確実に抜くことができる。
In addition, when air remains in the
さらに、燃料電池ユニット101、貯湯ユニット102の両ユニットの水張り完了により、燃料電池ユニット101の起動動作へ移行するため、水張り運転のみならず、起動、発電を含めた総試運転時間を短縮することができる。
Further, since the
(実施の形態2)
本発明の実施の形態2に係るコージェネレーションシステムは、図1に示された実施の形態1の構成と同じである。
(Embodiment 2)
The cogeneration system according to
次に、実施の形態2に係る水張り運転制御における制御器4の制御動作について図3にフローチャートを示す。
Next, FIG. 3 shows a flowchart of the control operation of the
STEP1〜4までは実施の形態1と同じで、貯湯ユニット102は水張り実施中、給水電磁弁9は開放、内部循環ポンプ6は作動状態で、貯湯ユニット102の水張り運転が完了するまで待機する(STEP21)。
貯湯ユニット102の水張りが完了したら、排熱回収ポンプ3を作動させ、排熱回収回路2の水張りを開始する(STEP22)。
When the filling of the hot
STEP3で内部タンク水量検出器8により燃料電池ユニット101内には確実に水が流入していることを検知しているため、貯湯ユニット102と燃料電池ユニット101の間に設置された排熱回収ポンプ3にも確実に水が通水できているため、STEP22で排熱回収ポンプ3を動作させても、空気を噛みこむことはなく、確実に排熱回収回路2の水張りを実施することができる。
In
本動作は、水の有無により排熱回収ポンプ3を作動させているため、貯湯タンク1底部と排熱回収回路2の接続形状に依らず、任意の貯湯ユニットと燃料電池ユニットの組み合わせでも実現が可能である。
This operation is realized by any combination of hot water storage unit and fuel cell unit, regardless of the connection shape of the hot
STEP22後に、事前に設定したタイミングで給水電磁弁9を閉止する(STEP23)。事前に設定したタイミングとは、排熱回収ポンプ3の空気噛みこみ状態により決まるタイミングであり、例えば排熱回収ポンプ3の回転数が安定したタイミングや、排熱回収ポンプ3の後流に設置した流量検出器等で排熱回収回路2内の流量が安定したタイミングを閾値を以て判定するものである。
After
排熱回収回路2の水張りが完了したら排熱回収ポンプ3の作動を停止する(STEP24)。排熱回収回路2の水張りが完了したことは、排熱回収ポンプ3の運転能力と排熱回収回路2の長さから、タイマを以て検知する。あるいは、排熱回収回路2に設置した流量検出器等で排熱回収回路2内の流量が安定したことで検知する方法もある。
When water filling of the exhaust
燃料電池ユニット101の水張りが完了するまで待機する(STEP25)。燃料電池ユニット101の水張りが完了したら、内部循環ポンプ6を停止する(STEP26)。
Wait until the water filling of the
STEP25で燃料電池ユニット101の水張り完了を、STEP21で貯湯ユニットの水張り完了を検知し、水張り運転が全て完了したら、燃料電池ユニット101の起動準
備が完了したと判断し、起動動作へ移行する(STEP99)。
In STEP 25, the completion of water filling of the
以上のように、操作部による一度の水張り運転指示により、煩雑な作業無しに燃料電池ユニット101、貯湯ユニット102の水張りを実施することができ、総水張り時間を短縮することができる。
As described above, the water filling of the
また、水の有無により排熱回収ポンプ3を作動させているため、排熱回収ポンプ3に確実に通水でき、排熱回収ポンプ3を動作させても、空気を噛みこむことはなく、確実に排熱回収回路2の水張りを実施することができる。
Further, since the exhaust
また、水の有無により排熱回収ポンプ3を作動させているため、貯湯タンク1底部と排熱回収回路2の接続形状に依らず、任意の貯湯ユニットと燃料電池ユニットの組み合わせでも実現が可能である。
Further, since the exhaust
さらに、燃料電池ユニット101、貯湯ユニット102の両ユニットの水張り完了により、燃料電池ユニット101の起動動作へ移行するため、水張り運転のみならず、起動、発電を含めた総試運転時間を短縮することができる。
Further, since the
(実施の形態3)
本発明の実施の形態3に係るコージェネレーションシステムは、実施の形態2の構成と同じである。
(Embodiment 3)
The cogeneration system according to
次に、実施の形態3に係る水張り運転制御における制御器4の制御動作について図4にフローチャートを示す。
Next, FIG. 4 shows a flowchart of the control operation of the
STEP1〜4までは実施の形態1と同じで、貯湯ユニット102は水張り実施中、給水電磁弁9は開放、内部循環ポンプ6は作動状態で、水張り開始から第1時間が経過するまで待機する(STEP31)。本実施の形態では、制御器4は、STEP1で第1時間をタイマとしてセットする(第1時間の計測を開始する)。
第1時間は、貯湯ユニット102の水張り完了までの時間より短く設定され、貯湯タンク1への給水流量と排熱回収ポンプ3の能力により決定され、排熱回収ポンプ3により貯湯タンク1から排出される水量が、貯湯タンク1への給水流量より多い場合、貯湯タンク1内の水がなくならないような時間に設定される。
The first time is set shorter than the time until water filling of the hot
第1時間が経過したら排熱回収ポンプ3を作動させ、排熱回収回路2の水張りを開始する(STEP32)。このとき制御器4は、第3時間をタイマとしてセットする(第3時間の計測を開始する)。第3時間は、排熱回収ポンプ3の運転能力と排熱回収回路2の長さから設定される時間あり、排熱回収回路2内に水が安定して流れるよう事前に設定される。
When the first time elapses, the exhaust
STEP32後に、事前に設定したタイミングで給水電磁弁9を閉止する(STEP33)。事前に設定したタイミングとは、排熱回収ポンプ3の空気噛みこみ状態により決まるタイミングであり、例えば排熱回収ポンプ3の回転数が安定したタイミングや、排熱回収ポンプ3の後流に設置した流量検出器等で排熱回収回路2内の流量が安定したタイミングを閾値を以て判定するものである。
After STEP 32, the water supply
排熱回収ポンプ3の作動を開始させてから第3時間を経過するまで排熱回収ポンプ3は作動し(STEP34)、排熱回収ポンプ3の作動を開始させてから第3時間を経過後、排熱回収ポンプ3は停止する(STEP35)。
The exhaust
ここでSTEP32〜35において、排熱回収回路2の空気が貯湯タンク1の上部に流れる可能性がある。空気の残存を防ぐために、貯湯ユニット102に貯湯タンク1上部の空気を排出する動作を行い、空気排出が完了していたら貯湯ユニット102の水張りが完了したと判断する(STEP36)。貯湯ユニット102は空気を排水経路12から排出する。
Here, in STEP32 to 35, the air in the exhaust
排水経路12に設置された給水量検出器13により、空気が混ざりながら排水する時は流量が不安定になることから、安定した流量が流れていることを検知したらSTEP38へ進む。流量変動が大きい場合、あるいは一定時間安定しなかった場合は、貯湯タンク上部空気排出は失敗したとしてSTEP37へ進む。
When the water
貯湯タンク1上部に空気が残存した場合、貯湯タンク1内の水で給湯する場合に空気混じりの給湯となる、あるいは空気混じりとなることで流量が不安定になり給湯温度が安定しない、等の異常が発生しうるため、貯湯ユニット102の水張り完了状態を未完了と見なし、水張り運転制御をリトライする(STEP37)。そのため、再度水張り運転を動作することでコージェネレーションシステム内には確実に空気が残存しない。
When air remains in the upper part of the hot
燃料電池ユニット101の水張りが完了するまで内部循環ポンプ6は作動し(STEP38)、完了したら内部循環ポンプ6は停止する(STEP39)。
The
STEP38で燃料電池ユニット101の水張り完了を、STEP36で貯湯ユニットの水張り完了を検知し、水張り運転が全て完了したら、燃料電池ユニット101の起動準備が完了したと判断し、起動動作へ移行する(STEP99)。
In step 38, the completion of water filling of the
以上のように、操作部による一度の水張り運転指示により、煩雑な作業無しに燃料電池ユニット101、貯湯ユニット102の水張りを実施することができ、総水張り時間を短縮することができる。
As described above, the water filling of the
また、水の有無により排熱回収ポンプ3を作動させているため、排熱回収ポンプ3に確実に通水でき、排熱回収ポンプ3を動作させても、空気を噛みこむことはなく、確実に排熱回収回路2の水張りを実施することができる。
Further, since the exhaust
また、水の有無により排熱回収ポンプ3を作動させているため、貯湯タンク1底部と排熱回収回路2の接続形状に依らず、任意の貯湯ユニットと燃料電池ユニットの組み合わせでも実現が可能である。
Further, since the exhaust
また、排熱回収回路2の水張りにより貯湯ユニット102に流れ込んだ空気を排出するまで水張り運転制御は完了しないため、コージェネレーションシステム内から確実に空気を抜いた状態で水張りを完了することができる。
Further, since the water filling operation control is not completed until the air flowing into the hot
さらに、燃料電池ユニット101、貯湯ユニット102の両ユニットの水張り完了により、燃料電池ユニット101の起動動作へ移行するため、水張り運転のみならず、起動、発電を含めた総試運転時間を短縮することができる。
Further, since the
(実施の形態4)
図5は、本発明の実施の形態4に係るコージェネレーションシステムの構成図である。
(Embodiment 4)
FIG. 5 is a configuration diagram of a cogeneration system according to
図5に示すように、本発明の実施の形態4のコージェネレーションシステムは、実施の形態2の構成に燃料処理器21、改質水経路22、改質水ポンプ23が加えられる。
As shown in FIG. 5, in the cogeneration system according to the fourth embodiment of the present invention, a
燃料処理器21は、燃料電池ユニット101の発電動作に使用する水素を原料および改質水から改質反応により製造する。
The
改質水経路22は、水蒸気改質に用いる改質水を、内部タンク7から燃料処理器21へ供給するための回路である。
The reforming
改質水ポンプ23は、内部タンク7から燃料処理器21へ供給するポンプであり、改質水経路22に設置され、上記改質制御において制御器4により、その出力を変化させる。
The reforming
次に、実施の形態4に係るコージェネレーションシステムの水張り運転制御における制御器4の制御動作について図6にフローチャートを示す。
Next, FIG. 6 shows a flowchart of the control operation of the
制御器4は、操作部により水張り運転指示が出されると、貯湯ユニット102に弁閉止指示をし、貯湯タンク1に連通する経路のうちで排熱回収回路2と給水経路11を除く経路は閉止される(STEP41)。STEP41では、給水経路11から貯湯ユニット102に水道の水が給水され、貯湯タンク1の底部から順に水が流入する。
When a water filling operation instruction is issued by the operation unit, the
貯湯タンク1が弁閉止指示を受けると、燃料電池ユニット101内の給水電磁弁9を開放する(STEP42)。このとき、STEP1で貯湯タンク1に流入した水は、給水電磁弁9が開放されたことと貯湯タンク1に連通する経路のうちで排熱回収回路2と給水経路11を除く経路が閉止されたことによる圧力勾配により、排熱回収回路2、排熱回収ポンプ3、給水電磁弁9の順に流れ、燃料電池ユニット101内に流入する。燃料電池ユニット101内に流入した水は、内部タンク7に溜まっていく。
When the hot
本実施の形態では、貯湯タンク1に連通する経路のうちで排熱回収回路2と給水経路11を除く経路が閉止されているため、より大きな圧力勾配(貯湯タンク1にかかる水道の給水圧)により燃料電池ユニット101内に水が流入し、内部タンク7へ水が溜まる時間が短縮される。
In the present embodiment, since the route excluding the exhaust
STEP42で給水電磁弁9を開放した後、内部タンク水量検出器8により内部タンク7に水が溜まったことを検知するまで待機する(STEP50)。内部タンク水量検出器8により、内部タンク7内に水が十分流入したことを検知したら、内部循環ポンプ6を作動させ、内部循環回路5の水張りを開始し(STEP51)、改質水ポンプ23を作動させ、改質水経路22の水張りを開始し(STEP61)、貯湯ユニット102に水張り指示をし、貯湯ユニット102の水張りが開始される(STEP71)。
After opening the water supply
STEP51で内部循環ポンプ6を作動させた後に、内部循環回路5の水張りが完了しているか否かを検知する(STEP52)。ここで内部循環回路5の水張り完了は、例えば内部循環ポンプ6の回転数が安定したことを回転数で検知してもよいし、予め設定した時間を作動させることで検知してもよい。あるいは、別途流量検出器を設置し、内部循環回路5を流れる水の流量が安定したことで検知しても良い。
After operating the
STEP52で内部循環回路5の水張りが完了したことを検知すると、内部循環ポンプ6を停止する(STEP53)。
When it is detected in STEP 52 that the water filling of the
STEP61で改質水ポンプ23を作動させた後に、改質水経路22の水張りが完了しているか否かを検知する(STEP62)。ここで改質水経路22の水張り完了は、例えば改質水ポンプ23の回転数が安定したことを回転数で検知してもよいし、予め設定した時間を作動させることで検知してもよい。あるいは、別途流量検出器を設置し、改質水経
路22を流れる水の流量が安定したことで検知しても良い。
After the reforming
STEP62で改質水経路22の水張りが完了したことを検知すると、改質水ポンプ23を停止する(STEP63)。
When it is detected in STEP 62 that the water filling of the reforming
STEP71で貯湯ユニット102の水張りを開始した後、排熱回収ポンプ3を作動させ排熱回収回路2の水張りを開始する(STEP72)。
After starting the water filling of the hot
STEP50で内部タンク水量検出器8により燃料電池ユニット101内には確実に水が流入していることを検知しているため、貯湯ユニット102と燃料電池ユニット101の間に設置された排熱回収ポンプ3にも確実に水が通水できているため、STEP72で排熱回収ポンプ3を動作させても、空気を噛みこむことはなく、確実に排熱回収回路2の水張りを実施することができる。
In STEP 50, the internal tank
本動作は、水の有無により排熱回収ポンプ3を作動させているため、貯湯タンク1底部と排熱回収回路2の接続形状に依らず、任意の貯湯ユニットと燃料電池ユニットの組み合わせでも実現が可能である。
This operation is realized by any combination of hot water storage unit and fuel cell unit, regardless of the connection shape of the hot
STEP72後に、事前に設定したタイミングで給水電磁弁9を閉止する(STEP73)。事前に設定したタイミングとは、排熱回収ポンプ3の空気噛みこみ状態により決まるタイミングであり、例えば排熱回収ポンプ3の回転数が安定したタイミングや、排熱回収ポンプ3の後流に設置した流量検出器等で排熱回収回路2内の流量が安定したタイミングを閾値を以て判定するものである。
After STEP 72, the water supply
STEP73で給水電磁弁9を閉止した後に、排熱回収回路2の水張りが完了しているか否かを検知する(STEP74)。ここで排熱回収回路2の水張り完了は、例えば排熱回収ポンプ3の回転数が安定したことを回転数で検知してもよいし、排熱回収ポンプ3の運転能力と排熱回収回路2の長さから、タイマを以て検知してもよい。あるいは、別途流量検出器を設置し、排熱回収回路2を流れる水の流量が安定したことで検知しても良い。
After the water supply
STEP74で排熱回収回路2の水張りが完了してことを検知すると、排熱回収ポンプ3を停止する(STEP75)。
When it is detected in STEP 74 that the filling of the exhaust
排熱回収回路2の水張り完了後、貯湯ユニット102の水張りが完了したことを、給水経路11と排水経路12のいずれかに設置された給水量検出器13により検知するまで待機する(STEP76)。
After completion of water filling of the exhaust
STEP42で給水電磁弁9を開放した後、STEP43で内部循環回路5の水張りが完了したか否かを検知し、内部循環回路5の水張り運転が完了したことを検知したら、燃料電池ユニット101は起動準備動作へ移行する(STEP44)。起動準備動作とは、燃料電池ユニット101が起動動作に移行する前の準備動作であり、内部タンク7の水漏れチェックや、燃料電池ユニット101内の電磁弁の動作チェックや、燃料電池ユニット101に接続されるCTの動作チェックなど、排熱回収回路2、改質水経路22、貯湯ユニット102の水張り状態に関わらない準備動作を指す。
After opening the water supply
起動準備動作が完了し、STEP45で改質水経路22と排熱回収回路2の水張り完了を検知したら、燃料電池ユニット101は起動動作へ移行する(STEP46)。起動動作とは、燃料電池ユニット101が発電するための、燃料処理器21の昇温動作、および燃料処理器21での水素生成反応などである。昇温動作が燃焼を伴う場合、排ガスを冷却するために、排熱回収回路2の水張りが、水素生成反応のために、改質水経路22の水張
りが完了している必要がある。
When the start preparation operation is completed and the completion of water filling of the reforming
起動動作が完了し、STEP47で貯湯ユニット102の水張り完了を検知したら、燃料電池ユニット101は発電動作へ移行する(STEP99)。
When the start-up operation is completed and the completion of water filling of the hot
以上のように、操作部による一度の水張り運転指示により、煩雑な作業無しに燃料電池ユニット101、貯湯ユニット102の水張りを実施することができ、総水張り時間を短縮することができる。
As described above, the water filling of the
また、燃料電池ユニット101の起動準備動作、起動動作、発電動作に対し、最小限の水張り完了状態のみで移行するため、燃料電池ユニット101、貯湯ユニット102両方の水張りが完了している必要がなくなり、水張り運転のみならず、起動、発電を含めた総試運転時間を短縮することができる。
In addition, since the
以上のように、本発明のコージェネレーションシステムは、貯湯ユニットの種類に依らず、簡単な操作でシステム内に空気を残さずに、貯湯ユニットと排熱回収回路と燃料電池ユニットの水張りを同時に実施することで総水張り時間を短縮させることが可能であり、家庭用の燃料電池コージェネレーションシステムに最適である。 As described above, the cogeneration system of the present invention performs water filling of the hot water storage unit, the exhaust heat recovery circuit, and the fuel cell unit at the same time without leaving air in the system with a simple operation regardless of the type of the hot water storage unit. This makes it possible to shorten the total water filling time and is optimal for a household fuel cell cogeneration system.
1 貯湯タンク
2 排熱回収回路
3 排熱回収ポンプ
4 制御器
5 内部循環回路
6 内部循環ポンプ
7 内部タンク
8 内部タンク水量検出器
9 給水電磁弁
11 給水経路
12 排水経路
13 給水量検出器
21 燃料処理器
22 改質水経路
23 改質水ポンプ
101 燃料電池ユニット
102 貯湯ユニット
DESCRIPTION OF
Claims (12)
前記燃料電池ユニットの熱を蓄熱する貯湯タンクを備える貯湯ユニットと、
前記貯湯タンク内の水を前記燃料電池ユニットに供給して前記燃料電池ユニットの排熱を回収させた後に、前記貯湯タンク内へ戻すための排熱回収回路と、
前記燃料電池ユニットの内部に水を循環させて冷却する内部循環回路と、
前記内部循環回路に配置される内部循環ポンプと、
前記内部循環回路に配置され内部循環する水を貯める内部タンクと、
前記内部タンクの水量を検出できる内部タンク水量検出器と、
前記排熱回収回路の水を前記内部循環回路に供給する通路を通流、遮断するために開放、閉止する給水電磁弁と、
制御器と、を備え、
前記制御器は、前記貯湯タンクに給水して水張り運転を開始すると、前記給水電磁弁を開放し、
前記内部タンク水量検出器が前記燃料電池ユニット内に水が流入したことを検知すると、前記内部循環ポンプの作動を開始するよう制御する、コージェネレーションシステム。 A fuel cell unit that generates electricity and heat by generating electricity;
A hot water storage unit comprising a hot water storage tank for storing heat of the fuel cell unit;
An exhaust heat recovery circuit for supplying the water in the hot water storage tank to the fuel cell unit and recovering the exhaust heat of the fuel cell unit, and then returning it to the hot water storage tank;
An internal circulation circuit that circulates and cools water inside the fuel cell unit;
An internal circulation pump disposed in the internal circulation circuit;
An internal tank for storing internally circulated water disposed in the internal circulation circuit;
An internal tank water amount detector capable of detecting the amount of water in the internal tank;
A water supply solenoid valve that opens and closes in order to flow and block a passage for supplying water of the exhaust heat recovery circuit to the internal circulation circuit;
A controller, and
When the controller supplies water to the hot water storage tank and starts a water filling operation, the controller opens the water supply electromagnetic valve,
A cogeneration system that controls to start the operation of the internal circulation pump when the internal tank water amount detector detects that water has flowed into the fuel cell unit.
前記排熱回収回路に配置される排熱回収ポンプと、を備え、
前記排熱回収ポンプは前記貯湯タンクの下流側で前記給水電磁弁の上流側となるように設置され、
前記制御器は、前記給水量検出器により、前記貯湯ユニットの水張り完了を検知した場合に、前記排熱回収ポンプの作動を開始するよう制御する、
請求項1に記載のコージェネレーションシステム。 A water supply amount detector for detecting the amount of water supplied to the hot water storage unit;
An exhaust heat recovery pump disposed in the exhaust heat recovery circuit,
The exhaust heat recovery pump is installed downstream of the hot water storage tank and upstream of the water supply solenoid valve,
The controller controls to start the operation of the exhaust heat recovery pump when the water supply detector detects completion of water filling of the hot water storage unit,
The cogeneration system according to claim 1.
前記排熱回収ポンプは前記貯湯タンクの下流側で前記給水電磁弁の上流側となるように設置され、
前記制御器は、前記水張り運転を開始してから第1時間経過した場合に、前記排熱回収ポンプの作動を開始するよう制御する、
請求項1に記載のコージェネレーションシステム。 An exhaust heat recovery pump disposed in the exhaust heat recovery circuit;
The exhaust heat recovery pump is installed downstream of the hot water storage tank and upstream of the water supply solenoid valve,
The controller controls to start the operation of the exhaust heat recovery pump when a first time has elapsed since the start of the water filling operation.
The cogeneration system according to claim 1.
前記制御器は、前記排熱回収ポンプを予め設定された第3時間作動させた後に、前記給水量検出器により前記貯湯ユニットの水張り完了を検知しない場合は、前記貯湯ユニットの水張り運転を再度行うよう制御する、請求項3に記載のコージェネレーションシステム。 A water supply detector installed in a drainage path connected to the upper part of the hot water storage tank;
If the controller does not detect completion of water filling of the hot water storage unit by the water supply amount detector after operating the exhaust heat recovery pump for a preset third time, the controller performs water filling operation of the hot water storage unit again. The cogeneration system according to claim 3, wherein the cogeneration system is controlled as follows.
前記制御器は、前記貯湯タンクに連通する経路のうちで前記排熱回収回路と前記給水経路
を除く経路を閉止してから、前記給水電磁弁を開放し、前記貯湯タンクにかかる水道の給水圧によって前記内部タンク内に通水する、請求項1に記載のコージェネレーションシステム。 A water supply path for supplying tap water to the bottom of the hot water storage tank;
The controller closes a path excluding the exhaust heat recovery circuit and the water supply path among paths communicating with the hot water storage tank, then opens the water supply electromagnetic valve, and supplies a water supply pressure of the water supply to the hot water storage tank. The cogeneration system according to claim 1, wherein water is passed through the internal tank.
前記排熱回収ポンプは前記貯湯タンクの下流側で前記給水電磁弁の上流側となるように設置され、
前記制御器は、前記内部タンク水量検出器が前記燃料電池ユニット内に水が流入したことを検知した後に、前記排熱回収ポンプの作動を開始するよう制御する、
請求項7に記載のコージェネレーションシステム。 An exhaust heat recovery pump disposed in the exhaust heat recovery circuit;
The exhaust heat recovery pump is installed downstream of the hot water storage tank and upstream of the water supply solenoid valve,
The controller controls the start of the operation of the exhaust heat recovery pump after the internal tank water amount detector detects that water has flowed into the fuel cell unit.
The cogeneration system according to claim 7.
前記内部タンクの水を前記改質水として前記燃料処理器へ供給するための改質水経路と、前記改質水経路に配置される改質水ポンプと、を備え、
前記制御器は、前記内部タンク水量検出器が前記燃料電池ユニット内に水が流入したことを検知すると、前記改質水ポンプの作動を開始するよう制御する、請求項1〜8のいずれか1つに記載のコージェネレーションシステム。 A fuel processor for producing hydrogen used for power generation operation of the fuel cell unit from a raw material and reformed water by a reforming reaction;
A reforming water path for supplying water from the internal tank as the reforming water to the fuel processor, and a reforming water pump disposed in the reforming water path,
9. The controller according to claim 1, wherein when the internal tank water amount detector detects that water has flowed into the fuel cell unit, the controller controls to start the operation of the reforming water pump. Cogeneration system described in 1.
前記燃料電池ユニットの熱を蓄熱する貯湯タンクを備える貯湯ユニットと、
前記貯湯タンク内の水を前記燃料電池ユニットに供給して前記燃料電池ユニットの排熱を回収させた後に、前記貯湯タンク内へ戻すための排熱回収回路と、
前記燃料電池ユニットの内部に水を循環させて冷却する内部循環回路と、
前記内部循環回路に配置される内部循環ポンプと、
前記内部循環回路に配置され内部循環する水を貯める内部タンクと、
前記内部タンクの水量を検出できる内部タンク水量検出器と、
前記排熱回収回路の水を前記内部循環回路に供給する通路を通流、遮断するために開放、閉止する給水電磁弁と、
を備えたコージェネレーションシステムの運転方法であって、
前記貯湯タンクに給水して水張り運転を開始すると、前記給水電磁弁を開放するステップと、
前記内部タンク水量検出器が前記燃料電池ユニット内に水が流入したことを検知すると、前記内部循環ポンプの作動を開始するステップと、
を備えた、コージェネレーションシステムの運転方法。 A fuel cell unit that generates electricity and heat by generating electricity;
A hot water storage unit comprising a hot water storage tank for storing heat of the fuel cell unit;
An exhaust heat recovery circuit for supplying the water in the hot water storage tank to the fuel cell unit and recovering the exhaust heat of the fuel cell unit, and then returning it to the hot water storage tank;
An internal circulation circuit that circulates and cools water inside the fuel cell unit;
An internal circulation pump disposed in the internal circulation circuit;
An internal tank for storing internally circulated water disposed in the internal circulation circuit;
An internal tank water amount detector capable of detecting the amount of water in the internal tank;
A water supply solenoid valve that opens and closes in order to flow and block a passage for supplying water of the exhaust heat recovery circuit to the internal circulation circuit;
A cogeneration system operation method comprising:
When supplying water to the hot water storage tank and starting a water filling operation, opening the water supply solenoid valve;
When the internal tank water amount detector detects that water has flowed into the fuel cell unit, starting the operation of the internal circulation pump;
Cogeneration system operation method with
前記燃料電池ユニットの熱を蓄熱する貯湯タンクを備える貯湯ユニットと、
前記貯湯タンク内の水を前記燃料電池ユニットに供給して前記燃料電池ユニットの排熱を回収させた後に、前記貯湯タンク内へ戻すための排熱回収回路と、
前記燃料電池ユニットの内部に水を循環させて冷却する内部循環回路と、
前記内部循環回路に配置される内部循環ポンプと、
前記内部循環回路に配置され内部循環する水を貯める内部タンクと、
前記内部タンクの水量を検出できる内部タンク水量検出器と、
前記排熱回収回路の水を前記内部循環回路に供給する通路を通流、遮断するために開放、閉止する給水電磁弁と、
前記貯湯タンク底部に水道の水を給水する給水経路と、
を備えたコージェネレーションシステムの運転方法であって、
前記貯湯タンクに給水して水張り運転を開始するときに、前記貯湯タンクに連通する経路のうちで前記排熱回収回路と前記給水経路を除く経路を閉止してから、前記給水電磁弁を開放し、前記貯湯タンクにかかる水道の給水圧によって前記内部タンク内に通水するステップと、
前記内部タンク水量検出器が前記燃料電池ユニット内に水が流入したことを検知すると、前記内部循環ポンプの作動を開始するステップと、
を備えた、コージェネレーションシステムの運転方法。 A fuel cell unit that generates electricity and heat by generating electricity;
A hot water storage unit comprising a hot water storage tank for storing heat of the fuel cell unit;
An exhaust heat recovery circuit for supplying the water in the hot water storage tank to the fuel cell unit and recovering the exhaust heat of the fuel cell unit, and then returning it to the hot water storage tank;
An internal circulation circuit that circulates and cools water inside the fuel cell unit;
An internal circulation pump disposed in the internal circulation circuit;
An internal tank for storing internally circulated water disposed in the internal circulation circuit;
An internal tank water amount detector capable of detecting the amount of water in the internal tank;
A water supply solenoid valve that opens and closes in order to flow and block a passage for supplying water of the exhaust heat recovery circuit to the internal circulation circuit;
A water supply path for supplying tap water to the bottom of the hot water storage tank;
A cogeneration system operation method comprising:
When supplying water to the hot water storage tank and starting a water filling operation, among the paths communicating with the hot water storage tank, the path excluding the exhaust heat recovery circuit and the water supply path is closed, and then the water supply electromagnetic valve is opened. Passing water into the internal tank by a water supply pressure applied to the hot water storage tank;
When the internal tank water amount detector detects that water has flowed into the fuel cell unit, starting the operation of the internal circulation pump;
Cogeneration system operation method with
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