JP2634180B2 - 燃料電池発電システム - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、燃料電池発電システムの電池冷却水の昇
温方法に関するものである。

〔従来の技術〕

燃料電池は、燃料極に水素を含む燃料ガスを、空気極
に空気をそれぞれ連続的に供給して酸化還元反応を行わ
せることにより、電力を外部に取り出す。この反応に伴
う熱を除去するために、燃料電池に冷却器が設けられ、
電池冷却水ポンプ，水蒸気分離器と併せて構成される電
池冷却系からの冷却水通水により電池の冷却が行われ
る。一方燃料電池は、反応促進のため一定の動作温度
（例えば200℃）が必要で、このために停止状態から始
動するときに、燃料電池を昇温させる必要がある。この
方法として、電池冷却系の冷却水の昇温循環により電池
の昇温を行う方法が一般的である。

第２図は、例えば日本産業機械工業会昭和59年５月発
行「オンサイト型燃料電池の技術調査報告書」第11〜12
ページに示された従来の燃料電池発電システムの昇温方
法を示す図である。図において、（１）は燃料電池本
体、（1a），（1b），（1c）は燃料電池本体のそれぞれ
燃料極，電気極，冷却器、（２）は冷却器（1c）の中の
冷却管、（３）は水蒸気分離器、（４）は電池冷却水ポ
ンプ、（5a），（5b）は冷却水配管、（６）はボイラ、
（７）は加熱コイル、（８）はバーナ、（９）は電池冷
却水である。次にこの従来技術の動作について説明す
る。

燃料電池本体（１）は、停止保管中は比較的低い温度
（例えば40〜60℃）に保持されるが、負荷運転に際して
は、この状態から燃料電池本体（１）を動作温度付近ま
で昇温させる必要がある。まず電池冷却水ポンプ（４）
を運転し、電池冷却水（９）を燃料電池本体（１）の冷
却管（２），水蒸気分離器（３），冷却水配管（5a），
（5b）で構成される電池冷却系内を循環させる。この状
態で水蒸気分離器（３）の側面に設けられたボイラ
（６）のバーナー（８）を点火する。ボイラ（６）内で
は、水蒸気分離器（３）内の電池冷却水（９）を循環さ
せる加熱コイル（７）が配置され、バーナ（８）の燃焼
熱が加熱コイル（７）を経て水蒸気分離器（３）内の電
池冷却水（９）に伝えられる。熱を吸収した電池冷却水
（９）は、冷却水配管（5a），電池冷却水ポンプ（４）
を経て燃料電池本体（１）の冷却管（２）に供給され、
ここで、燃料電池本体（１）へ熱が伝えられる。冷却管
（２）を出た電池冷却水（９）は、冷却水配管（5b）を
経て水蒸気分離器（３）に戻り、再びボイラ（６）より
熱を吸収する。かくして、電池冷却水（９）の昇温、及
びこれに伴う燃料電池本体（１）の昇温が行われる。

〔発明が解説しようとする問題点〕

ところで、以上のような従来おシステムにおいては、
電池冷却水（９）を加熱コイル（７）に導入・循環させ
るのに、密度差による自然循環を利用しているため、加
熱量に制限があり、且つ燃焼効率が悪く、燃料電池本体
（１）の昇温に多くのボイラ燃料と多くの時間を要する
という欠点を有していた。

この発明は、上記のような問題点を解消するためにな
さるたもので、短時間に且つ効率良く電池冷却を昇温さ
せることができる燃料電池発電システムを提供すること
を目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

この発明に係る燃料電池発電システムは、スチーム供
給装置からのスチームを、温水器を用いて電池冷却水と
混合させ、温水器のポンプ作用で電池冷却水を強制循環
させるようにしたものである。

〔作用〕

この発明における燃料電池発電システムでは、スチー
ム供給装置からのスチームが水蒸気分離器内の電池冷却
水に混合されるので、効率良く電池冷却水の昇温を行わ
せることができる。

〔発明の実施例〕

以下、この発明の一実施例を第１図に基いて説明す
る。第１図において、（１），（1a）〜（1c），（２）
〜（４），（5a），（5b），（９）は、第３図に示す従
来構成と同じものである。（10）はボイラに代表される
スチーム供給装置、（11）はスチーム供給装置（10）か
らのスチームを水蒸気分離器（３）から導かれる電池冷
却水（９）と混合して温水を発生させる温水器、（12）
はスチーム供給装置（10）から温水器（11）にスチーム
を導くスチーム配管、（13）は水蒸気分離器（３）から
温水器（11）に電池冷却水（９）を導く吸込配管、（1
4）は温水器（11）で発生した温水を水蒸気分離器
（３）に導く温水配管である。

次いで第１図の実施例の動作について説明する。燃料
電池発電システムを始動させるときに、電池冷却水ポン
プ（４）を運転し、電池冷却水（９）を電池冷却系内に
循環させるのは従来技術と同一である。これと並行して
スチーム供給装置（10）を働かせてスチームをスチーム
配管（12）を経由して温水器（11）に供給する。温水器
（11）は、例えばエジエクタの様なもの（エジェクタポ
ンプとも言う）で、スチーム供給装置（10）からのスチ
ームを駆動力として、水蒸気分離器（３）内の電池冷却
水（９）を吸込配管（13）を経由して吸込む。両者混合
して温水が発生し、この温水は温水配管（14）を通つて
水蒸気分離器（３）に戻される。このようにして、水蒸
気分離器（３）内の電池冷却水（９）は温水器（11）に
於てスチームの熱量が付与され、これによつて電池冷却
水（９）の昇温、これに伴う燃料電池本体（１）の昇温
を行わせることができる。この方法では、温水器（11）
がスチームを駆動力としたポンプ作用を有し、電池冷却
水（９）を強制循環させるので、従来方式に比べ大きい
加熱量を与えることができ、熱量電池本体（１）の昇温
時間を短縮することができる。またスチーム供給装置
（10）例えば市販のパツケージボイラの様な燃焼効率の
高いものを利用でき、より少ない燃料量で効率良く昇温
を行わせることができる。なお、スチーム供給装置（1
0）からのスチームを直接水蒸気分離器（３）内の電池
冷却水（９）に投入する方法も考えらえるが、この方法
は水蒸気分離器（３）で大きな騒音，振動が発生するの
で実用的ではない。

〔発明の効果〕

以上のように、この発明によれば、スチーム供給装置
からのスチームを、温水器を用いて電池冷却水と混合さ
せかつポンプ作用によりこの温水を水蒸気分離器に供給
するようにしたので、簡単な構成で、短時間に且つ効率
良く燃料電池本体の昇温を行わせることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例による燃料電池発電システ
ムを示す系統図、第２図は従来の燃料電池発電システム
を示す系統図である。 図において、（１）は燃料電池本体、（1a）は燃料極、
（1b）は空気極、（1c）は冷却器、（３）は水蒸気分離
器、（４）は電池冷却水ポンプ、（９）は電池冷却水、
（10）はスチーム供給装置、（11）は温水器である。 なお、図中、同一符号は同一、又は相当部分を示す。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭60−14098（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−191824（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−290065（ＪＰ，Ａ) 「増補・化学装置百科辞典」Ｐ．６〜 ７（「ジェットポンプ」の項）（株）化 学工業社（昭和51年５月25日）発行、化 学装置百科辞典編纂委員会編集

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】燃料ガスを供給する燃料極と、空気を供給
   する空気極と、冷却水を供給する冷却器とから成る単ヤ
   ルを直列に複数個積層してなる燃料電池本体と、前記冷
   却器に配管により接続された水蒸気分離器と電池冷却水
   ポンプとで構成される燃料電池の冷却系とを有する燃料
   電池発電システムにおいて、 スチームを供給するスチーム供給装置と、このスチーム
   供給装置に接続されこのスチーム供給装置から供給され
   るスチームによって作動するエジェクタポンプであっ
   て、その吸い込み口が前記水蒸気分離器の下部に配管に
   より接続され、その吐出し口が前記水上記分離器の上部
   に配管により接続されているエジエクタポンプを有する
   ことを特徴とする燃料電池発電システム。