JP2018170194A - 燃料電池システム - Google Patents
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Abstract
Description
原燃料を水蒸気改質して燃料ガスを生成する改質器を備え、前記燃料ガス及び酸素ガスを反応させて発電する燃料電池と、
発電反応に用いられた燃料ガス中に残存する燃料成分を燃焼させて排ガスを生じさせる燃焼部と、
前記燃焼部から排出される前記排ガスの熱を回収する熱交換器と、
前記熱交換器による熱回収により前記排ガスから生じる凝縮水を回収する水タンクと、
前記水タンクに貯留された凝縮水を前記改質器に供給可能な水供給路と、
前記排ガスから生じる凝縮水の量に関連する凝縮水情報を取得する凝縮水情報取得部と、
前記排ガスから生じる凝縮水の量を調節可能な凝縮水発生量調節部と、
前記凝縮水情報が、凝縮水の量が減少傾向にあることを示す所定の凝縮水減少条件を満たすとき、前記凝縮水情報が所定の凝縮水増加条件を満たすまで、前記凝縮水発生量調節部に前記排ガス中から単位時間当たりに回収できる凝縮水の量を増加させる凝縮水増加処理を行わせる運転制御部と、を備える。
本発明に係る燃料電池システムの第1の実施形態について、図面を参照して説明する。図1は、本実施形態に係る燃料電池システムを示し、本実施形態に係る燃料電池システムは、燃料ガス及び酸素ガスを反応させて発電する燃料電池1と、燃料電池1から排出される排ガスの熱を回収する熱交換器2と、湯水を蓄える貯湯タンク3と、熱交換器2による熱回収により排ガスから生じる凝縮水を回収する水タンク4と、を備えている。なお、図1に示すのはあくまでも本実施形態に係る燃料電池システムの説明に関連する構成のみを示してあり、他は省略してある(図2,4〜7についても同じ)。
また、冷却液供給部5、冷却水供給路51、及び、冷却水回収路52のいずれかには図示しない放熱器を設けてあり、冷却液を放熱させて熱交換器2に供給する冷却液を低温に保つことが可能になっている。
本発明に係る燃料電池システムの第2の実施形態について、図4を参照して説明する。本実施形態では、凝縮水発生量調節部として冷却ファン6を用いている点で他の実施形態と異なっている。以下、本実施形態に係る燃料電池システムについて、主に第1の実施形態との相違点について説明する。なお、特に明記しない点に関しては、第1の実施形態と同様であり、同一の符号を付して詳細な説明は省略する。
本発明に係る燃料電池システムの第3の実施形態について、図5を参照して説明する。本実施形態では、凝縮水発生量調節部として排湯路34等を用いている点で他の実施形態と異なっている。以下、本実施形態に係る燃料電池システムについて、主に第1の実施形態との相違点について説明する。なお、特に明記しない点に関しては、第1の実施形態と同様であり、同一の符号を付して詳細な説明は省略する。
本発明に係る燃料電池システムの第4の実施形態について、図6を参照して説明する。本実施形態では、凝縮水発生量調節部として放熱器23を用いている点で第1の実施形態と異なっている。以下、本実施形態に係る燃料電池システムについて、主に第1の実施形態との相違点について説明する。なお、特に明記しない点に関しては、第1の実施形態と同様であり、同一の符号を付して詳細な説明は省略する。
本発明に係る燃料電池システムの第5の実施形態について、図7を参照して説明する。本実施形態では、凝縮水発生量調節部としてポンプ22を用いている点で他の実施形態と異なっている。以下、本実施形態に係る燃料電池システムについて、主に第1の実施形態との相違点について説明する。なお、特に明記しない点に関しては、第1の実施形態と同様であり、同一の符号を付して詳細な説明は省略する。
(1)上述の実施形態では、第1〜第5の実施形態でそれぞれ異なる凝縮水発生量調節部を用いて凝縮水増加処理を行う構成を例に説明した。しかし、凝縮水発生量調節部として、第1〜第5の実施形態で示したものの全て、又は、2以上の組み合わせを採用するようにして、採用した各凝縮水発生量調節部で実行される凝縮水増加処理を併行して実行させたり、順番に実行させたり、又は、予め定めた基準や条件に従ってその中から1つを選択して実行させるようにしてもよい。その場合、各凝縮水発生量調節部で実行される凝縮水増加処理について、上記した湯水排出運転条件や放熱器運転条件のように発動条件を定めておき、その発動条件を満たしたもののみを実行したり、複数段階の異なる凝縮水増加処理を定めておき、各段階の凝縮水増加処理によっても凝縮水減少条件を依然として満たしている場合に、次の段階の凝縮水増加処理を行わせるようにしてもよい。また、排ガスから生じる凝縮水の量を調節可能な凝縮水発生量調節部は上述の実施形態で示したものに限られず、種々のものを用いることができる。
2 熱交換器
21 循環路
22 ポンプ(流量調節部)
23 放熱器
24 温度センサ(凝縮水情報取得部)
25 排ガス配管
3 貯湯タンク
33 補給水路
34 排湯路
4 水タンク
44 水位検出器(凝縮水情報取得部)
5 冷却液供給部(凝縮水発生量調節部)
6 冷却器(凝縮水発生量調節部)
Claims (10)
- 原燃料を水蒸気改質して燃料ガスを生成する改質器を備え、前記燃料ガス及び酸素ガスを反応させて発電する燃料電池と、
発電反応に用いられた燃料ガス中に残存する燃料成分を燃焼させて排ガスを生じさせる燃焼部と、
前記燃焼部から排出される前記排ガスの熱を回収する熱交換器と、
前記熱交換器による熱回収により前記排ガスから生じる凝縮水を回収する水タンクと、
前記水タンクに貯留された凝縮水を前記改質器に供給可能な水供給路と、
前記排ガスから生じる凝縮水の量に関連する凝縮水情報を取得する凝縮水情報取得部と、
前記排ガスから生じる凝縮水の量を調節可能な凝縮水発生量調節部と、
前記凝縮水情報が、凝縮水の量が減少傾向にあることを示す所定の凝縮水減少条件を満たすとき、前記凝縮水情報が所定の凝縮水増加条件を満たすまで、前記凝縮水発生量調節部に前記排ガス中から単位時間当たりに回収できる凝縮水の量を増加させる凝縮水増加処理を行わせる運転制御部と、を備える燃料電池システム。 - 湯水を貯える貯湯タンクと、
前記貯湯タンクと前記熱交換器との間で湯水を循環させる循環路と、を備え、
前記熱交換器は、前記排ガスと前記湯水とを熱交換可能であり、
前記凝縮水情報取得部は、前記凝縮水情報として前記貯湯タンクから供給されて前記熱交換器に流入する湯水の温度である流入湯水温度を取得し、
前記運転制御部は、前記流入湯水温度が上昇して設定温度になると前記凝縮水減少条件が満たされていると判定する請求項1に記載の燃料電池システム。 - 前記凝縮水情報取得部は、前記凝縮水情報として前記水タンクに貯えられている水の量である貯水量を取得し、
前記運転制御部は、前記貯水量が減少して設定下限水量になると前記凝縮水減少条件が満たされていると判定する請求項1又は2に記載の燃料電池システム。 - 前記運転制御部は、前記凝縮水発生量調節部に前記凝縮水増加処理を行わせた時間が所定時間に達すると前記凝縮水増加条件が満たされたと判定する請求項1〜3の何れか一項に記載の燃料電池システム。
- 前記凝縮水情報取得部は、前記凝縮水情報として前記水タンクに貯えられている水の量である貯水量を取得し、
前記運転制御部は、前記貯水量が増加して目標水量になると前記凝縮水増加条件が満たされていると判定する請求項1〜4の何れか一項に記載の燃料電池システム。 - 湯水を貯える貯湯タンクと、
前記貯湯タンクと前記熱交換器との間で湯水を循環させる循環路と、を備え、
前記凝縮水発生量調節部として、前記熱交換器に前記貯湯タンク中の湯水よりも低温の冷却液を供給可能な冷却液供給部を備え、
前記運転制御部は、前記熱交換器を、前記排ガスと前記湯水との熱交換を行う湯水利用状態と、前記排ガスと前記冷却液との熱交換が可能な冷却液利用状態とに切替可能であり、前記凝縮水増加処理として、前記熱交換器を前記冷却液利用状態とし、前記冷却液供給部に前記熱交換器へ冷却液を供給させる請求項1〜5の何れか一項に記載の燃料電池システム。 - 前記燃料電池から前記熱交換器に前記排ガスを供給する排ガス配管を備え、
前記凝縮水発生量調節部として、前記排ガス配管を冷却して前記排ガス配管を介した前記排ガスからの放熱状態を調節可能な冷却器を備え、
前記運転制御部は、前記凝縮水増加処理として前記冷却器を動作させる請求項1〜6の何れか一項に記載の燃料電池システム。 - 湯水を貯える貯湯タンクと、
前記貯湯タンクの下部から取り出した湯水を前記熱交換器に供給し、前記熱交換器を流れた湯水を前記貯湯タンクの上部に戻す循環路と、を備え、
前記熱交換器は、前記排ガスと前記湯水とを熱交換可能であり、
前記凝縮水発生量調節部として、前記貯湯タンクから湯水を排出する排湯路と、前記貯湯タンクの下部に接続される補給水路を介して前記貯湯タンクに前記排湯路から排出される湯水より低温の補給水を供給可能な補給水供給部と、を備え、
前記運転制御部は、前記凝縮水増加処理として、前記排湯路を介して前記貯湯タンクから湯水を排出させ、且つ、前記補給水供給部から前記貯湯タンクに補給水を供給させる湯水排出運転を行わせる請求項1〜7の何れか一項に記載の燃料電池システム。 - 湯水を貯える貯湯タンクと、
前記貯湯タンクと前記熱交換器との間で湯水を循環させる循環路と、を備え、
前記熱交換器は、前記排ガスと前記湯水とを熱交換可能であり、
前記凝縮水発生量調節部として、前記熱交換器の上流側において、前記循環路を流れる湯水を放熱させる放熱器を備え、
前記運転制御部は、前記凝縮水情報が前記凝縮水減少条件を満たしていないときは、前記熱交換器に流入する湯水の温度が所定温度を超えているときに前記放熱器を所定の運転量で動作させ、前記凝縮水情報が前記凝縮水減少条件を満たしているときは、前記凝縮水増加処理として、前記放熱器を前記所定の運転量を超える運転量で動作させる請求項1〜8の何れか一項に記載の燃料電池システム。 - 湯水を貯える貯湯タンクと、
前記貯湯タンクと前記熱交換器との間で湯水を循環させる循環路と、を備え、
前記熱交換器は、前記排ガスと前記湯水とを熱交換可能であり、
前記凝縮水発生量調節部として、前記循環路を流れる湯水の単位時間当たりの流量を調節可能な流量調節部を備え、
前記運転制御部は、前記凝縮水増加処理として、前記循環路を流れる湯水の単位時間当たりの流量を増加させる請求項1〜9の何れか一項に記載の燃料電池システム。
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP7369595B2 (ja) | 2019-11-01 | 2023-10-26 | 京セラ株式会社 | 燃料電池装置 |
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-
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