JP2726463B2 - 燃料電池発電システム - Google Patents
燃料電池発電システムInfo
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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
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- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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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に関し、特に排熱利
用に関するものである。
用に関するものである。
燃料電池発電システムは、従来の汽力発電に比べ高い
発電効率が期待できること、さらに熱利用を含めた総合
熱効率として80％以上の高い値が期待されていることか
ら、実用化を目指して近年盛んに開発が進められてい
る。燃料電池は、燃料極、空気極、冷却器で構成され、
燃料と空気の反応による発電に伴つて発生した熱が冷却
器の中を流れる冷却媒体によつて除去され、燃料電池の
反応温度が適正な値に維持される。冷却媒体には、通
常、電池冷却水と称される純水が使用され、電池冷却水
が燃料電池から奪つた熱は、その一部が排熱として系外
での利用に供される。
発電効率が期待できること、さらに熱利用を含めた総合
熱効率として80％以上の高い値が期待されていることか
ら、実用化を目指して近年盛んに開発が進められてい
る。燃料電池は、燃料極、空気極、冷却器で構成され、
燃料と空気の反応による発電に伴つて発生した熱が冷却
器の中を流れる冷却媒体によつて除去され、燃料電池の
反応温度が適正な値に維持される。冷却媒体には、通
常、電池冷却水と称される純水が使用され、電池冷却水
が燃料電池から奪つた熱は、その一部が排熱として系外
での利用に供される。
この具体的な従来の方法として、例えば、日本産業機
械工業会・日本機械工業連合会発行（昭和59年５月）
「オンサイト型燃料電池の技術報告書」第11頁〜第12頁
の燃料電池システム系統図に示されているものであり、
そのシステムの概要を第３図に示す。第３図において、
（１）は燃料極（1a）、空気極（1b）、及び電池反応に
伴う反応熱を除去するための冷却器（1c）から成る燃料
電池本体、（２）は冷却器（ｃ）内の冷却管、（３）は
水蒸気分離器、（４）は電池冷却水、（５）は燃料電池
本体（１）の冷却器（1c）に電池冷却水（４）を供給す
る電池冷却水循環ポンプ、（6a）は電池冷却水供給配
管、（6b）は電池冷却水戻り配管、（７）は電池冷却水
供給配管（6a）上に設置された排熱回収熱交換器、（8
a），（8b）は各々余剰排熱供給配管及び余剰排熱戻り
配管、（９）は例えば吸収式冷凍機である排熱利用設
備、（10）は余剰排熱循環ポンプである。
械工業会・日本機械工業連合会発行（昭和59年５月）
「オンサイト型燃料電池の技術報告書」第11頁〜第12頁
の燃料電池システム系統図に示されているものであり、
そのシステムの概要を第３図に示す。第３図において、
（１）は燃料極（1a）、空気極（1b）、及び電池反応に
伴う反応熱を除去するための冷却器（1c）から成る燃料
電池本体、（２）は冷却器（ｃ）内の冷却管、（３）は
水蒸気分離器、（４）は電池冷却水、（５）は燃料電池
本体（１）の冷却器（1c）に電池冷却水（４）を供給す
る電池冷却水循環ポンプ、（6a）は電池冷却水供給配
管、（6b）は電池冷却水戻り配管、（７）は電池冷却水
供給配管（6a）上に設置された排熱回収熱交換器、（8
a），（8b）は各々余剰排熱供給配管及び余剰排熱戻り
配管、（９）は例えば吸収式冷凍機である排熱利用設
備、（10）は余剰排熱循環ポンプである。
次に動作について説明する。水蒸気分離器（３）内の
電池冷却水（４）は、電池冷却水循環ポンプ（５）によ
り燃料電池本体（１）の冷却器（1c）に供給され、そこ
で反応に伴う反応熱を奪つた後、再び水蒸気分離器
（３）に戻される。燃料電池本体（１）から奪つた回収
熱の一部はスチームの形で燃料の改質用など系内のある
用途（図示せず）に使用されるが、回収熱の残りは排熱
交換器（７）を介して高温水の形で排熱利用設備（９）
に供給され消費される。具体的には電池冷却水供給配管
（6a）上に設置された排熱回収熱交換器（７）において
電池冷却水（４）の持つ熱が排熱利用設備（９）から余
剰排熱戻り配管（8b）を通して供給された温水と熱交換
してその温水に与えられ、高温水となつて余剰排熱供給
配管（8a）を通して排熱利用設備（９）に供給されて熱
利用される。高温水は排熱利用設備（９）で熱利用され
た後、温水となつて余剰排熱循環ポンプ（10）によつて
排熱回収熱交換器（７）に戻され、再び電池冷却水
（４）より熱を奪つて再循環する。また、熱が奪われた
電池冷却水（４）は電池冷却水循環ポンプ（５）により
燃料電池本体（１）の冷却器（1c）に供給される。
電池冷却水（４）は、電池冷却水循環ポンプ（５）によ
り燃料電池本体（１）の冷却器（1c）に供給され、そこ
で反応に伴う反応熱を奪つた後、再び水蒸気分離器
（３）に戻される。燃料電池本体（１）から奪つた回収
熱の一部はスチームの形で燃料の改質用など系内のある
用途（図示せず）に使用されるが、回収熱の残りは排熱
交換器（７）を介して高温水の形で排熱利用設備（９）
に供給され消費される。具体的には電池冷却水供給配管
（6a）上に設置された排熱回収熱交換器（７）において
電池冷却水（４）の持つ熱が排熱利用設備（９）から余
剰排熱戻り配管（8b）を通して供給された温水と熱交換
してその温水に与えられ、高温水となつて余剰排熱供給
配管（8a）を通して排熱利用設備（９）に供給されて熱
利用される。高温水は排熱利用設備（９）で熱利用され
た後、温水となつて余剰排熱循環ポンプ（10）によつて
排熱回収熱交換器（７）に戻され、再び電池冷却水
（４）より熱を奪つて再循環する。また、熱が奪われた
電池冷却水（４）は電池冷却水循環ポンプ（５）により
燃料電池本体（１）の冷却器（1c）に供給される。
従来の燃料電池発電システムは以上のように構成され
ているので、排熱回収熱交換器（７）が必要となり、シ
ステムが複雑化し、かつ、そのためのスペースが必要で
あるという課題があつた。また、排熱回収熱交換器
（７）を介して熱利用する方式なので、排熱利用の温度
レベル（即ち排熱の品位）が電池冷却水（４）の温度レ
ベルよりも下がつてしまい、その分排熱利用の有効性が
損なわれるという課題があつた。
ているので、排熱回収熱交換器（７）が必要となり、シ
ステムが複雑化し、かつ、そのためのスペースが必要で
あるという課題があつた。また、排熱回収熱交換器
（７）を介して熱利用する方式なので、排熱利用の温度
レベル（即ち排熱の品位）が電池冷却水（４）の温度レ
ベルよりも下がつてしまい、その分排熱利用の有効性が
損なわれるという課題があつた。
この発明は上記のような課題を解決するためになされ
たものであり、高品位の排熱を有効に利用できるシンプ
ルな燃料電池発電システムを提供することを目的とす
る。
たものであり、高品位の排熱を有効に利用できるシンプ
ルな燃料電池発電システムを提供することを目的とす
る。
〔課題を解決するための手段〕 この発明に係わる燃料電池発電システムは、水蒸気分
離器から排出される余剰スチームを吸収式冷凍機に直接
導くように構成したものである。
離器から排出される余剰スチームを吸収式冷凍機に直接
導くように構成したものである。
この発明における燃料電池発電システムは、水蒸気分
離器から排出される余剰スチームを吸収式冷凍機に直接
導くことにより、排熱の品位（温度レベル）を低下させ
ることなく高品位の排熱を有効に利用できる。
離器から排出される余剰スチームを吸収式冷凍機に直接
導くことにより、排熱の品位（温度レベル）を低下させ
ることなく高品位の排熱を有効に利用できる。
以下、この発明の一実施例を第１図に基づいて説明す
る。第１図において、（１）〜（６）、（９）は上述し
た従来装置の構成の同様である。（11a）は余剰スチー
ム供給配管、（11b）は凝縮水戻り配管、（12）は水蒸
気分離機（３）内の圧力を検出する圧力検出器、（13）
は余剰スチーム供給配管（11a）上に設置された圧力調
節弁、（14）は水蒸気分離器（３）の圧力を所定値に保
つ様に圧力調節弁（13）の開度を調節する圧力コントロ
ーラ、（15）は排熱利用設備（９）で利用後の凝縮水を
還水するための凝縮水循環ポンプである。
る。第１図において、（１）〜（６）、（９）は上述し
た従来装置の構成の同様である。（11a）は余剰スチー
ム供給配管、（11b）は凝縮水戻り配管、（12）は水蒸
気分離機（３）内の圧力を検出する圧力検出器、（13）
は余剰スチーム供給配管（11a）上に設置された圧力調
節弁、（14）は水蒸気分離器（３）の圧力を所定値に保
つ様に圧力調節弁（13）の開度を調節する圧力コントロ
ーラ、（15）は排熱利用設備（９）で利用後の凝縮水を
還水するための凝縮水循環ポンプである。
次に動作について説明する。水蒸気分離器（３）内の
電池冷却水（４）は電池冷却水循環ポンプ（５）により
燃料電池本体（１）内の冷却器（1c）に供給され、ここ
で反応に伴う反応熱を奪つた後、再び水蒸気分離器
（３）に回収される。反応熱の除去により燃料電池本体
（１）の反応温度は適正な値に維持される。燃料電池本
体（１）から奪つた回収熱はスチームの形で水蒸気分離
器（３）から排出されるが、その一部は燃料の改質用ス
チームなどの系内のある用途に使用される。余剰分のス
チームは圧力調節弁（13）を通して吸収式冷凍機である
排熱利用設備（９）に直接係給される。排熱利用設備
（９）で利用後の凝縮水は凝縮水循環ポンプ（15）によ
り水蒸気分離器（３）へ還水される。このように余剰ス
チームを直接排熱利用設備（９）に供給しているため、
従来のような排熱回収熱交換器（７）を介した場合に比
べ、排熱の品位（温度レベル）の低下がなく、高品位の
排熱を有効に利用できる。第２図はスチームの供給温度
に対する吸収式冷凍機の成績系数（COP）の一例であ
り、スチームの供給温度が高ければ吸収式冷凍機の成績
系数も高く、熱の有効利用が図れる。水蒸気分離器
（３）の圧力は圧力調節弁（13）によつて所定に保たれ
るので、排熱利用設備（９）側の運転影響を受けること
なく、燃料電池を安定に運転することができる。また、
スチームの持つ潜熱を利用するため、温水を循環する従
来のものに比べ排熱利用ラインの循環ポンプ動力も少な
くできる。
電池冷却水（４）は電池冷却水循環ポンプ（５）により
燃料電池本体（１）内の冷却器（1c）に供給され、ここ
で反応に伴う反応熱を奪つた後、再び水蒸気分離器
（３）に回収される。反応熱の除去により燃料電池本体
（１）の反応温度は適正な値に維持される。燃料電池本
体（１）から奪つた回収熱はスチームの形で水蒸気分離
器（３）から排出されるが、その一部は燃料の改質用ス
チームなどの系内のある用途に使用される。余剰分のス
チームは圧力調節弁（13）を通して吸収式冷凍機である
排熱利用設備（９）に直接係給される。排熱利用設備
（９）で利用後の凝縮水は凝縮水循環ポンプ（15）によ
り水蒸気分離器（３）へ還水される。このように余剰ス
チームを直接排熱利用設備（９）に供給しているため、
従来のような排熱回収熱交換器（７）を介した場合に比
べ、排熱の品位（温度レベル）の低下がなく、高品位の
排熱を有効に利用できる。第２図はスチームの供給温度
に対する吸収式冷凍機の成績系数（COP）の一例であ
り、スチームの供給温度が高ければ吸収式冷凍機の成績
系数も高く、熱の有効利用が図れる。水蒸気分離器
（３）の圧力は圧力調節弁（13）によつて所定に保たれ
るので、排熱利用設備（９）側の運転影響を受けること
なく、燃料電池を安定に運転することができる。また、
スチームの持つ潜熱を利用するため、温水を循環する従
来のものに比べ排熱利用ラインの循環ポンプ動力も少な
くできる。
以上のように、この発明によれば、水蒸気分離器から
排出される余剰スチームを燃料電池冷却系の系外および
前記燃料電池本体の系外に配設された吸収式冷凍機に直
接導くように構成したことにより、排熱の品位を低下さ
せることなく高品位の排熱を吸収式冷凍機が有効に利用
でき、且つ排熱回収熱交換器を省略できシステムの簡素
化を図ることができる。
排出される余剰スチームを燃料電池冷却系の系外および
前記燃料電池本体の系外に配設された吸収式冷凍機に直
接導くように構成したことにより、排熱の品位を低下さ
せることなく高品位の排熱を吸収式冷凍機が有効に利用
でき、且つ排熱回収熱交換器を省略できシステムの簡素
化を図ることができる。
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図はこの発明に係わる熱特性を示
す特性図、第３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、（５）は電池冷却水循環ポン
プ、（９）は排熱利用設備、（11a）は余剰スチーム供
給配管である。 尚、図中同一符号は同一または相当部分を示す。
ムを示す系統図、第２図はこの発明に係わる熱特性を示
す特性図、第３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、（５）は電池冷却水循環ポン
プ、（９）は排熱利用設備、（11a）は余剰スチーム供
給配管である。 尚、図中同一符号は同一または相当部分を示す。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 伊藤 宏 兵庫県神戸市兵庫区和田崎町１丁目１番 ２号 三菱電機株式会社神戸製作所内 (72)発明者 田熊 良行 兵庫県神戸市兵庫区和田崎町１丁目１番 ２号 三菱電機株式会社神戸製作所内 (56)参考文献 特開 昭59−149673（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−10473（ＪＰ，Ａ)
Claims (2)
- 【請求項１】燃料極、空気極、冷却器から成る燃料電池
本体と、水蒸気分離器、電池冷却水循環ポンプとで構成
される燃料電池冷却系と、この燃料電池冷却系の系外お
よび前記燃料電池本体の系外に配設され前記燃料電池本
体の排熱を利用する吸収式冷凍機を有する燃料電池発電
システムにおいて、前記水蒸気分離器から排出される余
剰スチームを前記吸収式冷凍機に直接導き、吸収式冷凍
機で利用後の凝縮水は前記水蒸気分離器に還水されるこ
とを特徴とする燃料電池発電システム。 - 【請求項２】水蒸気分離器から吸収式冷凍機に至る余剰
スチームラインに前記水蒸気分離器の圧力を調節する圧
力調節弁を配置したことを特徴とする特許請求の範囲第
１項記載の燃料電池発電システム。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63324258A JP2726463B2 (ja) | 1988-12-21 | 1988-12-21 | 燃料電池発電システム |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63324258A JP2726463B2 (ja) | 1988-12-21 | 1988-12-21 | 燃料電池発電システム |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02168573A JPH02168573A (ja) | 1990-06-28 |
| JP2726463B2 true JP2726463B2 (ja) | 1998-03-11 |
Family
ID=18163797
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63324258A Expired - Fee Related JP2726463B2 (ja) | 1988-12-21 | 1988-12-21 | 燃料電池発電システム |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2726463B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3010086B2 (ja) * | 1991-08-02 | 2000-02-14 | 大阪瓦斯株式会社 | コジェネレーション発電装置 |
| JPH07169480A (ja) * | 1993-12-15 | 1995-07-04 | Tokyo Gas Co Ltd | 燃料電池熱利用装置 |
| JP3767458B2 (ja) * | 2001-11-05 | 2006-04-19 | 松下電器産業株式会社 | 温室暖房装置 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS59149673A (ja) * | 1983-02-02 | 1984-08-27 | Toshiba Corp | 燃料電池発電プラント |
| JPS6310473A (ja) * | 1986-07-01 | 1988-01-18 | Mitsubishi Electric Corp | 燃料電池発電システム |
-
1988
- 1988-12-21 JP JP63324258A patent/JP2726463B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH02168573A (ja) | 1990-06-28 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |