JP3403667B2 - 固体高分子型燃料電池コージェネレーションシステム - Google Patents
固体高分子型燃料電池コージェネレーションシステムInfo
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- H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
- H01M8/04007—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids related to heat exchange
- H01M8/04029—Heat exchange using liquids
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- H01—ELECTRIC ELEMENTS
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- H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
- H01M8/04007—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids related to heat exchange
- H01M8/04014—Heat exchange using gaseous fluids; Heat exchange by combustion of reactants
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
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- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/30—Hydrogen technology
- Y02E60/50—Fuel cells
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- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、電力および熱を発
生させる固体高分子型燃料電池コージェネレーションシ
ステムに関するものである。
生させる固体高分子型燃料電池コージェネレーションシ
ステムに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】固体高分子型燃料電池は、水素などの燃
料ガスと酸素などの酸化剤ガスを反応させて発電する。
この反応において電力と同時に熱も発生する。固体高分
子型燃料電池コージェネレーションシステムは、この電
力および熱を外部負荷に供給する。
料ガスと酸素などの酸化剤ガスを反応させて発電する。
この反応において電力と同時に熱も発生する。固体高分
子型燃料電池コージェネレーションシステムは、この電
力および熱を外部負荷に供給する。
【０００３】従来の固体高分子型燃料電池コージェネレ
ーションシステムを図４に示す。燃料ガス生成部９は、
外部より供給された天然ガス等の原料を水蒸気雰囲気下
で加熱して、水素リッチな燃料ガスを生成させる。燃料
電池１には、それぞれ加湿器１７および１８で加湿され
た燃料ガスおよび空気等の酸化剤ガスが供給される。燃
料電池１で発生した直流電流は、インバータ２で交流電
流に変換された後、商用電力と系統連系して電力負荷に
供給される。すなわち、システムの出力が電力負荷を上
回る場合、余剰の電力はいわゆる買電に供される。
ーションシステムを図４に示す。燃料ガス生成部９は、
外部より供給された天然ガス等の原料を水蒸気雰囲気下
で加熱して、水素リッチな燃料ガスを生成させる。燃料
電池１には、それぞれ加湿器１７および１８で加湿され
た燃料ガスおよび空気等の酸化剤ガスが供給される。燃
料電池１で発生した直流電流は、インバータ２で交流電
流に変換された後、商用電力と系統連系して電力負荷に
供給される。すなわち、システムの出力が電力負荷を上
回る場合、余剰の電力はいわゆる買電に供される。
【０００４】他方、燃料電池１で発生した熱は、以下の
ようにして給湯や暖房等の給湯負荷に供給される。冷却
用ポンプ６は、燃料電池１で発生した熱を回収するため
に、燃料電池１に冷却水を循環させる。貯湯タンク１３
には市水が貯えられている。三方弁７は、稼働時には通
常、図に示すようにＡ−Ｂ間が接続されていて、燃料電
池１を通過した冷却水は、貯湯タンク１３の底部に配さ
れた熱交換器３において放熱する。これにより、貯湯タ
ンク１３内の水は加熱される。このようにして得られた
温水は、暖房等の給湯負荷に利用される。一方、放熱し
て温度が低下した冷却水は、再び燃料電池１内に回帰す
る。貯湯タンク１３の水が十分に昇温すると、三方弁７
のＡ−Ｃ間が接続され、燃料電池１を経由した冷却水の
熱は、放熱器１１においてシステム外に廃棄される。
ようにして給湯や暖房等の給湯負荷に供給される。冷却
用ポンプ６は、燃料電池１で発生した熱を回収するため
に、燃料電池１に冷却水を循環させる。貯湯タンク１３
には市水が貯えられている。三方弁７は、稼働時には通
常、図に示すようにＡ−Ｂ間が接続されていて、燃料電
池１を通過した冷却水は、貯湯タンク１３の底部に配さ
れた熱交換器３において放熱する。これにより、貯湯タ
ンク１３内の水は加熱される。このようにして得られた
温水は、暖房等の給湯負荷に利用される。一方、放熱し
て温度が低下した冷却水は、再び燃料電池１内に回帰す
る。貯湯タンク１３の水が十分に昇温すると、三方弁７
のＡ−Ｃ間が接続され、燃料電池１を経由した冷却水の
熱は、放熱器１１においてシステム外に廃棄される。
【０００５】上記のような従来例の燃料電池コージェネ
レーションシステムにおいては、貯湯タンク１３の底面
側の水から加熱されるため、タンク内の水に対流が形成
される。これにより、貯湯タンク１３内の水の温度格差
が是正される反面、高温の水を供給するには稼働開始か
ら長時間が必要である。また、大きい給湯負荷に対応す
るには、追い炊き用の給湯機を別途用意する必要があ
る。
レーションシステムにおいては、貯湯タンク１３の底面
側の水から加熱されるため、タンク内の水に対流が形成
される。これにより、貯湯タンク１３内の水の温度格差
が是正される反面、高温の水を供給するには稼働開始か
ら長時間が必要である。また、大きい給湯負荷に対応す
るには、追い炊き用の給湯機を別途用意する必要があ
る。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記問題点
を解決し、短時間で高温の温水を安定的に供給すること
ができ、電力負荷の変動や大給湯負荷にも容易に対応で
きる高分子型燃料電池コージェネレーションシステムを
提供することを目的とする。
を解決し、短時間で高温の温水を安定的に供給すること
ができ、電力負荷の変動や大給湯負荷にも容易に対応で
きる高分子型燃料電池コージェネレーションシステムを
提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明の固体高分子型燃
料電池コージェネレーションシステムは、燃料ガスと空
気を用いて電力と熱を発生させる固体高分子型燃料電
池、原料を加熱して前記燃料ガスを生成する燃料ガス生
成部、前記固体高分子型燃料電池の出力した直流電流を
交流電流に変換して外部電力負荷に供給するインバー
タ、前記固体高分子型燃料電池または前記燃料ガス生成
部で発生した熱を回収するための冷却水を循環させる冷
却水循環路、外部給湯負荷に供給するための温水を貯え
る貯湯タンク、前記冷却水が回収した熱を前記貯湯タン
ク内の水に移動させる熱交換器、および前記貯湯タンク
内の水を前記熱交換器に循環させるポンプを有する貯湯
タンク水循環路を備え、前記貯湯タンクに蓄えた水を貯
湯タンク水循環路に導入するための貯湯タンク水循環路
の吸入口を前記貯湯タンクの下部に設け、 市水を前記貯
湯タンクに供給するための補給口を前記貯湯タンクの下
部に設け、 前記貯湯タンク水循環路を通過した温水を前
記貯湯タンクに供給するための排出口を前記貯湯タンク
の上部に設け、前記貯湯タンク内の温水を前記外部給湯
負荷に供給するための給湯口を前記貯湯タンクの上部に
設け、 さらに、前記固体高分子型燃料電池から電力が供
給されるヒータを、前記貯湯タンク水循環路の排出口と
前記熱交換器との間の前記貯湯タンク水循環路に設け、
さらに、前記外部電力負荷の大きさを検知するための検
知器を設け、前記熱交換器より下流の前記貯湯タンク水
循環路に前記熱交換器を通過した水の温度を検出する温
度検出器、および前記温度検出器が検出した水温が一定
となるように前記ポンプを制御する制御部を備えること
を特徴とする。
料電池コージェネレーションシステムは、燃料ガスと空
気を用いて電力と熱を発生させる固体高分子型燃料電
池、原料を加熱して前記燃料ガスを生成する燃料ガス生
成部、前記固体高分子型燃料電池の出力した直流電流を
交流電流に変換して外部電力負荷に供給するインバー
タ、前記固体高分子型燃料電池または前記燃料ガス生成
部で発生した熱を回収するための冷却水を循環させる冷
却水循環路、外部給湯負荷に供給するための温水を貯え
る貯湯タンク、前記冷却水が回収した熱を前記貯湯タン
ク内の水に移動させる熱交換器、および前記貯湯タンク
内の水を前記熱交換器に循環させるポンプを有する貯湯
タンク水循環路を備え、前記貯湯タンクに蓄えた水を貯
湯タンク水循環路に導入するための貯湯タンク水循環路
の吸入口を前記貯湯タンクの下部に設け、 市水を前記貯
湯タンクに供給するための補給口を前記貯湯タンクの下
部に設け、 前記貯湯タンク水循環路を通過した温水を前
記貯湯タンクに供給するための排出口を前記貯湯タンク
の上部に設け、前記貯湯タンク内の温水を前記外部給湯
負荷に供給するための給湯口を前記貯湯タンクの上部に
設け、 さらに、前記固体高分子型燃料電池から電力が供
給されるヒータを、前記貯湯タンク水循環路の排出口と
前記熱交換器との間の前記貯湯タンク水循環路に設け、
さらに、前記外部電力負荷の大きさを検知するための検
知器を設け、前記熱交換器より下流の前記貯湯タンク水
循環路に前記熱交換器を通過した水の温度を検出する温
度検出器、および前記温度検出器が検出した水温が一定
となるように前記ポンプを制御する制御部を備えること
を特徴とする。
【０００８】本発明の固体高分子型燃料電池コージェネ
レーションシステムの好ましい態様において、貯湯タン
ク水循環路に設けられたヒータと、外部電力負荷の大き
さを検知するための検知器とをさらに備える。本発明の
固体高分子型燃料電池コージェネレーションシステムの
他の好ましい態様において、検知器が検知した外部電力
負荷の大きさが自身の出力よりも小さいと、余剰の電力
をヒータに供給する手段をさらに備える。本発明の固体
高分子型燃料電池コージェネレーションシステムのさら
に他の好ましい態様において、貯湯タンク内の水の温度
を検出する温度検出器を備える。たとえば、温度検出器
が検出した水温が低下すると、自身の出力電力がヒータ
に供給される。
レーションシステムの好ましい態様において、貯湯タン
ク水循環路に設けられたヒータと、外部電力負荷の大き
さを検知するための検知器とをさらに備える。本発明の
固体高分子型燃料電池コージェネレーションシステムの
他の好ましい態様において、検知器が検知した外部電力
負荷の大きさが自身の出力よりも小さいと、余剰の電力
をヒータに供給する手段をさらに備える。本発明の固体
高分子型燃料電池コージェネレーションシステムのさら
に他の好ましい態様において、貯湯タンク内の水の温度
を検出する温度検出器を備える。たとえば、温度検出器
が検出した水温が低下すると、自身の出力電力がヒータ
に供給される。
【０００９】
【００１０】
【発明の実施の形態】以下、本発明の好ましい実施の形
態を図面を参照して詳細に説明する。
態を図面を参照して詳細に説明する。
【００１１】《参考例》
参考例である固体高分子型燃料電池コージェネレーショ
ンシステムの構成を図１に示す。
ンシステムの構成を図１に示す。
【００１２】電力とともに発生する熱は、以下のように
して、温水として貯えられた後、給湯負荷に供給され
る。稼働中の燃料電池１は、その内部に設けられた冷却
管路５に冷却水を循環させることによって約８０℃に保
持される。冷却用ポンプ６は、冷却管路５に冷却水を循
環させる。燃料電池１を通過した冷却水は通常約７０℃
に達している。給湯など熱供給時には、三方弁７はＡ−
Ｂ間が接続されていて、燃料電池１を通過した冷却水
は、熱交換器１０に供給される。熱交換器１０を経由し
て放熱した冷却水は、冷却用ポンプ６によって再度燃料
電池１に供給される。
して、温水として貯えられた後、給湯負荷に供給され
る。稼働中の燃料電池１は、その内部に設けられた冷却
管路５に冷却水を循環させることによって約８０℃に保
持される。冷却用ポンプ６は、冷却管路５に冷却水を循
環させる。燃料電池１を通過した冷却水は通常約７０℃
に達している。給湯など熱供給時には、三方弁７はＡ−
Ｂ間が接続されていて、燃料電池１を通過した冷却水
は、熱交換器１０に供給される。熱交換器１０を経由し
て放熱した冷却水は、冷却用ポンプ６によって再度燃料
電池１に供給される。
【００１３】熱交換器１０の低温側は、市水が充填され
た貯湯タンク１３と接続されている。貯湯タンク１３中
の底面近くの水が、水循環ポンプ１２によって吸引され
て熱交換器１０に供給される。熱交換器１０を通過して
昇温した水は、貯湯タンク１３の上面近くに回帰する。
貯湯タンク１３には、その底面側より市水が供給され、
上面側より給湯器や暖房等の外部給湯負荷に温水が供給
される。熱交換器１０の下流に配されたサーミスタ１４
は、熱交換器１０を通過して加熱された水の温度を検出
する。制御部８は、サーミスタ１４が検出する水温が一
定になるように水循環ポンプ１２を制御する。制御部８
は、熱交換器１０を通過した水の温度が所定の値で安定
すると、三方弁７を操作して、燃料電池１を通過した冷
却水を放熱器１１に循環させ、冷却水の熱を系外に廃棄
する。
た貯湯タンク１３と接続されている。貯湯タンク１３中
の底面近くの水が、水循環ポンプ１２によって吸引され
て熱交換器１０に供給される。熱交換器１０を通過して
昇温した水は、貯湯タンク１３の上面近くに回帰する。
貯湯タンク１３には、その底面側より市水が供給され、
上面側より給湯器や暖房等の外部給湯負荷に温水が供給
される。熱交換器１０の下流に配されたサーミスタ１４
は、熱交換器１０を通過して加熱された水の温度を検出
する。制御部８は、サーミスタ１４が検出する水温が一
定になるように水循環ポンプ１２を制御する。制御部８
は、熱交換器１０を通過した水の温度が所定の値で安定
すると、三方弁７を操作して、燃料電池１を通過した冷
却水を放熱器１１に循環させ、冷却水の熱を系外に廃棄
する。
【００１４】高分子型燃料電池の動作温度は一般的に８
０℃程度であり、冷却水は７０℃以上になる。そのた
め、熱交換器１０を通過し、貯湯タンク１３に回帰する
水の温度は、６０℃以上の高温で一定になる。例えば市
水温度が２０℃の場合、貯湯タンク３２の上部は６０℃
で下部は２０℃となる。このような条件では、上部の水
の密度が下部の水の密度よりも小さいことから、貯湯タ
ンク１３内の水の温度勾配は維持される。したがって、
燃料電池１が稼働中には、貯湯タンク１３内の水は、熱
交換器１０を経由して加熱された高温水と加熱前の低温
水の層構造が形成される。したがって、無給湯時には、
上方に位置する高温層が次第に大きくなる。給湯時は、
高温層から水を給湯負荷に供給することから、絶えず高
温のお湯を供給することが可能になる。
０℃程度であり、冷却水は７０℃以上になる。そのた
め、熱交換器１０を通過し、貯湯タンク１３に回帰する
水の温度は、６０℃以上の高温で一定になる。例えば市
水温度が２０℃の場合、貯湯タンク３２の上部は６０℃
で下部は２０℃となる。このような条件では、上部の水
の密度が下部の水の密度よりも小さいことから、貯湯タ
ンク１３内の水の温度勾配は維持される。したがって、
燃料電池１が稼働中には、貯湯タンク１３内の水は、熱
交換器１０を経由して加熱された高温水と加熱前の低温
水の層構造が形成される。したがって、無給湯時には、
上方に位置する高温層が次第に大きくなる。給湯時は、
高温層から水を給湯負荷に供給することから、絶えず高
温のお湯を供給することが可能になる。
【００１５】以上のように、本参考例によれば、貯湯タ
ンクに高温かつ一定温度の温水を貯めることができ、い
つでも温水を安定して供給することができる。なお、本
参考例では、燃料電池からの熱を給湯に利用する形式で
説明したが、燃料ガス生成部において原料を加熱する際
のバーナの余熱や燃料電池から出てくる廃ガスの燃焼熱
を給湯に利用することもできる。
ンクに高温かつ一定温度の温水を貯めることができ、い
つでも温水を安定して供給することができる。なお、本
参考例では、燃料電池からの熱を給湯に利用する形式で
説明したが、燃料ガス生成部において原料を加熱する際
のバーナの余熱や燃料電池から出てくる廃ガスの燃焼熱
を給湯に利用することもできる。
【００１６】《実施例１》
本実施例では、さらに電力負荷が変動した時にも迅速に
対応することができる固体高分子型燃料電池コージェネ
レーションシステムの好ましい例について説明する。本
実施例の固体高分子型燃料電池コージェネレーションシ
ステムを図２に示す。本システムでは、システムに接続
された電力負荷の大きさとインバータ２の出力を比較す
る負荷検知器４を備える。負荷検知器４は、この検出信
号を制御部８に出力する。インバータ２の出力が電力負
荷の大きさを上回ると、制御部８は、負荷検知器４に対
して、余剰の電力をヒータ１５に供給するように指令信
号を発する。ヒータ１５は、熱交換器１０の下流に配さ
れ、熱交換器１０により加熱された水をさらに加熱す
る。サーミスタ１４は、熱交換器１０およびヒータ１５
で加熱された水の温度を検出する。制御部８は、サーミ
スタ１４の検出する水温が一定になるように水循環ポン
プ１２を制御する。
対応することができる固体高分子型燃料電池コージェネ
レーションシステムの好ましい例について説明する。本
実施例の固体高分子型燃料電池コージェネレーションシ
ステムを図２に示す。本システムでは、システムに接続
された電力負荷の大きさとインバータ２の出力を比較す
る負荷検知器４を備える。負荷検知器４は、この検出信
号を制御部８に出力する。インバータ２の出力が電力負
荷の大きさを上回ると、制御部８は、負荷検知器４に対
して、余剰の電力をヒータ１５に供給するように指令信
号を発する。ヒータ１５は、熱交換器１０の下流に配さ
れ、熱交換器１０により加熱された水をさらに加熱す
る。サーミスタ１４は、熱交換器１０およびヒータ１５
で加熱された水の温度を検出する。制御部８は、サーミ
スタ１４の検出する水温が一定になるように水循環ポン
プ１２を制御する。
【００１７】本実施例によると、余剰の電力を有効に利
用することができ、給湯能力を向上させることができ
る。また、逆潮流を招くことなく、負荷変動に合わせて
瞬時に対応がとれる。
用することができ、給湯能力を向上させることができ
る。また、逆潮流を招くことなく、負荷変動に合わせて
瞬時に対応がとれる。
【００１８】なお、サーミスタ１４の検出した水温に合
わせてヒータ１５の出力を制御しても良い。また、本実
施例の固体高分子型燃料電池コージェネレーションシス
テムにおいても参考例のそれと同様に、燃料ガス生成部
のバーナの余熱や燃料電池から出てくる廃ガスの燃焼熱
を給湯に利用することもできる。
わせてヒータ１５の出力を制御しても良い。また、本実
施例の固体高分子型燃料電池コージェネレーションシス
テムにおいても参考例のそれと同様に、燃料ガス生成部
のバーナの余熱や燃料電池から出てくる廃ガスの燃焼熱
を給湯に利用することもできる。
【００１９】《実施例２》
本実施例では、さらに大きな給湯負荷にも対応すること
ができる固体高分子型燃料電池コージェネレーションシ
ステムの好ましい例について説明する。本実施例の固体
高分子型燃料電池コージェネレーションシステムを図３
に示す。本システムでは、システムに接続された外部電
力負荷の大きさとインバータ２の出力とを比較する負荷
検知器４を備える。負荷検知器４は、この検出信号を制
御部８に出力する。インバータ２の出力電力が電力負荷
の大きさを上回ると、制御部８は、負荷検知器４に余剰
の電力をヒータ１５に供給させる。ヒータ１５は、熱交
換器１０の下流に配され、熱交換器１０により加熱され
た水をさらに加熱する。サーミスタ１４は、熱交換器１
０およびヒータ１５で加熱された水の温度を検出する。
制御部８は、サーミスタ１４の検出する水温が一定にな
るように水循環ポンプ１２を制御する。
ができる固体高分子型燃料電池コージェネレーションシ
ステムの好ましい例について説明する。本実施例の固体
高分子型燃料電池コージェネレーションシステムを図３
に示す。本システムでは、システムに接続された外部電
力負荷の大きさとインバータ２の出力とを比較する負荷
検知器４を備える。負荷検知器４は、この検出信号を制
御部８に出力する。インバータ２の出力電力が電力負荷
の大きさを上回ると、制御部８は、負荷検知器４に余剰
の電力をヒータ１５に供給させる。ヒータ１５は、熱交
換器１０の下流に配され、熱交換器１０により加熱され
た水をさらに加熱する。サーミスタ１４は、熱交換器１
０およびヒータ１５で加熱された水の温度を検出する。
制御部８は、サーミスタ１４の検出する水温が一定にな
るように水循環ポンプ１２を制御する。
【００２０】サーミスタ１６は、貯湯タンク１３内の水
の温度を検出する。給湯負荷の大きさが、給湯能力を超
えると、サーミスタ１６の検出する水温は徐々に低下す
る。そこで、制御部８は、サーミスタ１６の検出する水
温に基づいて、ヒータ１５に電力を供給するように負荷
検知器４に指令信号を発する。負荷検知器４は、自身の
出力を接続された電力負荷の大きさと比較し、出力が負
荷よりも大きいと、この余剰の電力をヒータ１５に供給
する。これにより、ヒータ１５は、給湯負荷の大きさに
応じて追い炊き運転を行う。なお、本実施例の固体高分
子型燃料電池コージェネレーションシステムにおいても
同様に、燃料ガス生成部のバーナの余熱や燃料電池から
出てくる廃ガスの燃焼熱を給湯に利用することもでき
る。
の温度を検出する。給湯負荷の大きさが、給湯能力を超
えると、サーミスタ１６の検出する水温は徐々に低下す
る。そこで、制御部８は、サーミスタ１６の検出する水
温に基づいて、ヒータ１５に電力を供給するように負荷
検知器４に指令信号を発する。負荷検知器４は、自身の
出力を接続された電力負荷の大きさと比較し、出力が負
荷よりも大きいと、この余剰の電力をヒータ１５に供給
する。これにより、ヒータ１５は、給湯負荷の大きさに
応じて追い炊き運転を行う。なお、本実施例の固体高分
子型燃料電池コージェネレーションシステムにおいても
同様に、燃料ガス生成部のバーナの余熱や燃料電池から
出てくる廃ガスの燃焼熱を給湯に利用することもでき
る。
【００２１】
【発明の効果】本発明によると、稼働開始から高温の給
湯が可能で、さらに大きな給湯負荷にも対応可能な高分
子型燃料電池コージェネレーションシステムを提供する
ことができる。
湯が可能で、さらに大きな給湯負荷にも対応可能な高分
子型燃料電池コージェネレーションシステムを提供する
ことができる。
【図１】本発明の参考例の高分子型燃料電池コージェネ
レーションシステムの構成を示すブロック図である。
レーションシステムの構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の実施例１の高分子型燃料電池コージェ
ネレーションシステムの構成を示すブロック図である。
ネレーションシステムの構成を示すブロック図である。
【図３】本発明の実施例２の高分子型燃料電池コージェ
ネレーションシステムの構成を示すブロック図である。
ネレーションシステムの構成を示すブロック図である。
【図４】従来の高分子型燃料電池コージェネレーション
システムの構成を示すブロック図である。
システムの構成を示すブロック図である。
１ 燃料電池
２ インバータ
３、１０ 熱交換器
４ 負荷検知器
５ 冷却水路
６ 冷却用ポンプ
７ 三方弁
８ 制御部
９ 燃料ガス生成部
１１ 放熱器
１２ 水循環ポンプ
１３ 貯湯タンク
１４、１６ サーミスタ
１５ ヒータ
１７、１８ 加湿器
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(56)参考文献 特開 平３−51660（ＪＰ，Ａ)
特開 平10−185313（ＪＰ，Ａ)
実開 昭57−195041（ＪＰ，Ｕ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
H01M 8/04
H01M 8/06
H01M 8/10
Claims (4)
- 【請求項１】 燃料ガスと空気を用いて電力と熱を発生
させる固体高分子型燃料電池、原料を加熱して前記燃料
ガスを生成する燃料ガス生成部、前記固体高分子型燃料
電池の出力した直流電流を交流電流に変換して外部電力
負荷に供給するインバータ、前記固体高分子型燃料電池
または前記燃料ガス生成部で発生した熱を回収するため
の冷却水を循環させる冷却水循環路、外部給湯負荷に供
給するための温水を貯える貯湯タンク、前記冷却水が回
収した熱を前記貯湯タンク内の水に移動させる熱交換
器、および前記貯湯タンク内の水を前記熱交換器に循環
させるポンプを有する貯湯タンク水循環路を備え、前記貯湯タンクに蓄えた水を貯湯タンク水循環路に導入
するための貯湯タンク水循環路の吸入口を前記貯湯タン
クの下部に設け、 市水を前記貯湯タンクに供給するための補給口を前記貯
湯タンクの下部に設け、 前記貯湯タンク水循環路を通過した温水を前記貯湯タン
クに供給するための排出口を前記貯湯タンクの上部に設
け、 前記貯湯タンク内の温水を前記外部給湯負荷に供給する
ための給湯口を前記貯湯タンクの上部に設け、 さらに、前記固体高分子型燃料電池から電力が供給され
るヒータを、前記貯湯タンク水循環路の排出口と前記熱
交換器との間の前記貯湯タンク水循環路に設け、 さらに、前記外部電力負荷の大きさを検知するための検
知器を設け、 前記熱交換器より下流の前記貯湯タンク水
循環路に前記熱交換器を通過した水の温度を検出する温
度検出器、および前記温度検出器が検出した水温が一定
となるように前記ポンプを制御する制御部を備える固体
高分子型燃料電池コージェネレーションシステム。 - 【請求項２】 前記検知器が検知した前記外部電力負荷
の大きさが前記固体高分子型燃料電池の出力電力よりも
小さいと、余剰の電力を前記ヒータに供給することを特
徴とする請求項１記載の固体高分子型燃料電池コージェ
ネレーションシステム。 - 【請求項３】 前記貯湯タンク内の水の温度を検出する
温度検出器をさらに備えた請求項１記載の固体高分子型
燃料電池コージェネレーションシステム。 - 【請求項４】 貯湯タンク内の水の温度を検出する前記
温度検出器が検出した水温が低下すると、前記ヒータに
前記固体高分子型燃料電池の出力電力を供給する手段を
さらに備えた請求項３記載の固体高分子型燃料電池コー
ジェネレーションシステム。
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| JP2003081603A (ja) * | 2001-07-04 | 2003-03-19 | Hitachi Ltd | 水素製造装置及びそれを用いた発電システム |
| JP5186072B2 (ja) * | 2001-08-08 | 2013-04-17 | 関西電力株式会社 | 燃料電池発電システム |
| AT410862B (de) * | 2001-12-17 | 2003-08-25 | Vaillant Gmbh | Verfahren zum optimierten betrieb einer anlage zur gleichzeitigen erzeugung von elektrischer und thermischer energie mit einem brennstoffzellenheizgerät |
| JP2003229159A (ja) * | 2002-01-31 | 2003-08-15 | Toyota Motor Corp | 燃料電池発電システムおよびこれに用いる操作表示装置 |
| ES2384042T3 (es) * | 2002-07-18 | 2012-06-28 | Vaillant Gmbh | Acumulador estratificado |
| WO2004027914A1 (ja) * | 2002-09-20 | 2004-04-01 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | 燃料電池コージェネレーションシステム |
| JP4573497B2 (ja) * | 2002-10-15 | 2010-11-04 | カルソニックカンセイ株式会社 | 燃料電池発電システム用の純水タンク |
| GB2396688B (en) | 2002-11-22 | 2006-06-28 | Intelligent Energy Ltd | Thermal energy management in electrochemical fuel cells |
| JP4552387B2 (ja) * | 2003-05-12 | 2010-09-29 | パナソニック株式会社 | 燃料電池コージェネレーション装置 |
| JP4810786B2 (ja) * | 2003-07-18 | 2011-11-09 | パナソニック株式会社 | 燃料電池コージェネレーションシステム |
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| US8029248B2 (en) * | 2008-06-05 | 2011-10-04 | Dana Canada Corporation | Integrated coolant pumping module |
| TW201137295A (en) * | 2010-04-28 | 2011-11-01 | Chung Hsin Elec & Mach Mfg | System for recycling the thermal energy generated from a fuel cell module |
| JP5394324B2 (ja) * | 2010-05-28 | 2014-01-22 | 日本特殊陶業株式会社 | 制御装置，燃料電池システム，制御方法，および燃料電池システムの制御方法 |
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| CN104769160B (zh) * | 2012-09-07 | 2018-06-01 | 加米康私人有限公司 | 电解设备 |
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| US6186254B1 (en) * | 1996-05-29 | 2001-02-13 | Xcelliss Fuel Cell Engines Inc. | Temperature regulating system for a fuel cell powered vehicle |
| DE59609016D1 (de) * | 1996-07-11 | 2002-05-08 | Sulzer Hexis Ag Winterthur | Verfahren zur gleichzeitigen Erzeugung von elektrischer Energie und Wärme für Heizzwecke |
| JPH10172598A (ja) | 1996-12-13 | 1998-06-26 | Tokyo Gas Co Ltd | 燃料電池機構 |
| US5985474A (en) * | 1998-08-26 | 1999-11-16 | Plug Power, L.L.C. | Integrated full processor, furnace, and fuel cell system for providing heat and electrical power to a building |
-
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