JP3426620B2 - 燃料電池排熱利用システム - Google Patents
燃料電池排熱利用システムInfo
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- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/30—Hydrogen technology
- Y02E60/50—Fuel cells
Landscapes
- Fuel Cell (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、燃料電池の排熱利用シ
ステムに関する。
ステムに関する。
【０００２】
【従来の技術】燃料電池（例としてリン酸型燃料電池）
は都市ガス等を改質して得られる水素ガス（Ｈ2）と空
気中の酸素（Ｏ2）をリン酸溶液中に隔てて設けた陰極
と陽極それぞれに供給して発電を行なうシステムであ
る。このような燃料電池にあっては、陰極からリン酸溶
液中を移動してきた水素イオン（Ｈ+）が陽極において
生成された水酸イオ ン（ＯＨ-）と反応して水（Ｈ2
Ｏ）が生成し、これに伴って反応熱が発生する。従っ
て、発電を継続して行なうためには冷却する必要があ
り、一般的には水冷により、その熱を除去している。こ
の排熱温度レベルは１００℃以上で最高１８０℃にもな
るので、気液分離装置を介することによって４〜８kg/c
m2Gの飽和水蒸気が取り出される。
は都市ガス等を改質して得られる水素ガス（Ｈ2）と空
気中の酸素（Ｏ2）をリン酸溶液中に隔てて設けた陰極
と陽極それぞれに供給して発電を行なうシステムであ
る。このような燃料電池にあっては、陰極からリン酸溶
液中を移動してきた水素イオン（Ｈ+）が陽極において
生成された水酸イオ ン（ＯＨ-）と反応して水（Ｈ2
Ｏ）が生成し、これに伴って反応熱が発生する。従っ
て、発電を継続して行なうためには冷却する必要があ
り、一般的には水冷により、その熱を除去している。こ
の排熱温度レベルは１００℃以上で最高１８０℃にもな
るので、気液分離装置を介することによって４〜８kg/c
m2Gの飽和水蒸気が取り出される。
【０００３】一方、水素ガスは都市ガス中のメタン（Ｃ
Ｈ4）を上記水蒸気の一部と混合させてバーナで加熱す
ることにより水素ガス（Ｈ2）を主成分とする原料ガス
として生成される。この際バーナから高温の排ガスが出
るが、この排ガスから、冷却水で排熱回収を行なうこと
により、一般に６０℃〜８５℃の温水が得られる。
Ｈ4）を上記水蒸気の一部と混合させてバーナで加熱す
ることにより水素ガス（Ｈ2）を主成分とする原料ガス
として生成される。この際バーナから高温の排ガスが出
るが、この排ガスから、冷却水で排熱回収を行なうこと
により、一般に６０℃〜８５℃の温水が得られる。
【０００４】このようにして燃料電池での発電を行ない
ながら、外部へ水蒸気および温水として取り出される熱
量の総量は、都市ガスを燃焼させて得られる熱量の約４
０％にも相当する（一方、発電エネルギーとしては、そ
の約４０％）ため、排熱の有効利用が熱利用率を高める
ためには必要不可欠なことである。
ながら、外部へ水蒸気および温水として取り出される熱
量の総量は、都市ガスを燃焼させて得られる熱量の約４
０％にも相当する（一方、発電エネルギーとしては、そ
の約４０％）ため、排熱の有効利用が熱利用率を高める
ためには必要不可欠なことである。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】今まで、この排熱の利
用方法として、吸収式冷凍機の熱源に用いるなどが検討
されてきたが、排熱の一部の利用にとどまっていた。ま
た、燃料電池の運転に必要な排熱処理システムも検討さ
れていないのが実状で、排熱利用と排熱処理機能を兼ね
備えたシステムが開発されていないため、燃料電池発電
システムとして高効率熱利用の課題は未達成の状況にあ
る。
用方法として、吸収式冷凍機の熱源に用いるなどが検討
されてきたが、排熱の一部の利用にとどまっていた。ま
た、燃料電池の運転に必要な排熱処理システムも検討さ
れていないのが実状で、排熱利用と排熱処理機能を兼ね
備えたシステムが開発されていないため、燃料電池発電
システムとして高効率熱利用の課題は未達成の状況にあ
る。
【０００６】本発明は、燃料電池発電システムの総合効
率を高めるための排熱の有効利用とともに、燃料電池の
円滑な運転に必要不可欠な排熱処理機能も兼ね備えた排
熱利用システムの提供を目的としている。
率を高めるための排熱の有効利用とともに、燃料電池の
円滑な運転に必要不可欠な排熱処理機能も兼ね備えた排
熱利用システムの提供を目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明は、燃料電池の冷
却系から発生する水蒸気及び温水を熱源として利用する
燃料電池排熱利用システムにおいて、上記水蒸気を熱源
として利用する吸収式冷温水機と、上記温水及び又は上
記水蒸気を熱源として利用する給湯系と、水蒸気及び温
水の余剰熱を外部へ放熱するための放熱系と、ドレン水
の燃料電池への回収路に放熱系と熱交換するための調温
用熱交換器とを備え、上記吸収式冷温水機は、吸収器
と、希溶液の濃縮を行う高温再生器と、この濃縮液と吸
収器からの希溶液との熱交換を行って高温再生器へ希溶
液を送る熱交換器と、高温再生器から取り込むドレン水
とこの熱交換器入口側から取り込んだ希溶液との熱交換
を行い熱交換後の希溶液は上記熱交換器の出口側の希溶
液に合流させると共に、熱交換後のドレン水を上記調温
用熱交換器へ送出するドレンクーラと、を具えているこ
とを特徴とする燃料電池排熱利用システムを開示する。
却系から発生する水蒸気及び温水を熱源として利用する
燃料電池排熱利用システムにおいて、上記水蒸気を熱源
として利用する吸収式冷温水機と、上記温水及び又は上
記水蒸気を熱源として利用する給湯系と、水蒸気及び温
水の余剰熱を外部へ放熱するための放熱系と、ドレン水
の燃料電池への回収路に放熱系と熱交換するための調温
用熱交換器とを備え、上記吸収式冷温水機は、吸収器
と、希溶液の濃縮を行う高温再生器と、この濃縮液と吸
収器からの希溶液との熱交換を行って高温再生器へ希溶
液を送る熱交換器と、高温再生器から取り込むドレン水
とこの熱交換器入口側から取り込んだ希溶液との熱交換
を行い熱交換後の希溶液は上記熱交換器の出口側の希溶
液に合流させると共に、熱交換後のドレン水を上記調温
用熱交換器へ送出するドレンクーラと、を具えているこ
とを特徴とする燃料電池排熱利用システムを開示する。
【０００８】更に本発明は、放熱系の外部への放熱手段
として吸収式冷温水機の冷却塔を利用するようにした燃
料電池排熱利用システムを開示する。
として吸収式冷温水機の冷却塔を利用するようにした燃
料電池排熱利用システムを開示する。
【０００９】更に本発明は、吸収式冷温水機及び給湯機
それぞれの負荷状態を検出する検出手段とを備え、検出
手段で検出したそれぞれの負荷状態に応じて、蒸気及び
温水の熱の吸収式冷温水機又は給湯機への熱源としての
利用と放熱系による外部への放熱処理とを選択的に組み
合わせて行えるようにしたことを特徴とする燃料電池排
熱利用のシステムを開示する。
それぞれの負荷状態を検出する検出手段とを備え、検出
手段で検出したそれぞれの負荷状態に応じて、蒸気及び
温水の熱の吸収式冷温水機又は給湯機への熱源としての
利用と放熱系による外部への放熱処理とを選択的に組み
合わせて行えるようにしたことを特徴とする燃料電池排
熱利用のシステムを開示する。
【００１０】更に本発明は、ドレン水の燃料電池への回
収路に放熱系と熱交換するための調温用熱交換器を設
け、ドレン水温度検出手段での検出温度が所定温度以上
である場合に調温用熱交換器に冷却水を通水させるよう
にした燃料電池排熱利用システムを開示する。
収路に放熱系と熱交換するための調温用熱交換器を設
け、ドレン水温度検出手段での検出温度が所定温度以上
である場合に調温用熱交換器に冷却水を通水させるよう
にした燃料電池排熱利用システムを開示する。
【００１１】更に本発明は、吸収式冷温水機の高温再生
器で発生した冷媒蒸気の熱も給湯系の給湯の加熱に利用
するようにした燃料電池排熱利用システムを開示する。
器で発生した冷媒蒸気の熱も給湯系の給湯の加熱に利用
するようにした燃料電池排熱利用システムを開示する。
【００１２】
【作用】本発明によれば、ドレン水に残っている熱をも
利用することができるので排熱の利用効率をより高める
ことができる。
利用することができるので排熱の利用効率をより高める
ことができる。
【００１３】本発明によれば、燃料電池の排熱を、吸収
式冷温水機を介することにより冷房及び暖房に、また給
湯系を介して給湯の加熱にと有効に利用することができ
る一方で、これらの利用を行えない状態においても、燃
料電池の安定的作動に不可欠である排熱処理を放熱系に
より行うことができる。つまり、本発明のシステムは、
冷房、暖房及び給湯という多目的な熱負荷の組合せ、及
びこれらとの外部放熱の選択的組合せ構造により、燃料
電池からの排熱の有効利用と、燃料電池の安定的作動と
を同時に実現しているものである。
式冷温水機を介することにより冷房及び暖房に、また給
湯系を介して給湯の加熱にと有効に利用することができ
る一方で、これらの利用を行えない状態においても、燃
料電池の安定的作動に不可欠である排熱処理を放熱系に
より行うことができる。つまり、本発明のシステムは、
冷房、暖房及び給湯という多目的な熱負荷の組合せ、及
びこれらとの外部放熱の選択的組合せ構造により、燃料
電池からの排熱の有効利用と、燃料電池の安定的作動と
を同時に実現しているものである。
【００１４】また、本発明によれば、放熱系の放熱手段
に吸収式冷温水機の冷却塔を兼用したことにより、装置
全体の小型化を図れる。
に吸収式冷温水機の冷却塔を兼用したことにより、装置
全体の小型化を図れる。
【００１５】また、本発明によれば、燃料電池へ戻るド
レン水の温度を常に一定以下に保つことができるので、
燃料電池の作動安定性をより高めることができる。
レン水の温度を常に一定以下に保つことができるので、
燃料電池の作動安定性をより高めることができる。
【００１６】
【実施例】本発明の実施例を図１に示す。図の左側一点
鎖線内に燃料電池Ｄを示す。燃料電池は次のサイクルに
より構成されている。
鎖線内に燃料電池Ｄを示す。燃料電池は次のサイクルに
より構成されている。
【００１７】燃料電池は次のサイクルにより構成されて
いる。燃料電池本体１内には、電解液中に陽極、陰極が
多数直列に配列されて、原料の水素ガスと空気とから直
流発電が行なわれ、その直流電気は配線によって直交流
変換器２に導かれ、そこで交流に変換されて出力され
る。
いる。燃料電池本体１内には、電解液中に陽極、陰極が
多数直列に配列されて、原料の水素ガスと空気とから直
流発電が行なわれ、その直流電気は配線によって直交流
変換器２に導かれ、そこで交流に変換されて出力され
る。
【００１８】燃料電池本体１は発電とともに発生する反
応熱で高温になるため、冷却水ポンプ３によって冷却水
が送水され冷却される。冷却水は電池内での発生熱によ
って加熱され、高温高圧水となって気液分離タンク４に
導かれる。
応熱で高温になるため、冷却水ポンプ３によって冷却水
が送水され冷却される。冷却水は電池内での発生熱によ
って加熱され、高温高圧水となって気液分離タンク４に
導かれる。
【００１９】ここで冷却水は沸騰して水蒸気が分離さ
れ、その一部は蒸気配管１１を通って、原料ガスである
都市ガスを水素ガスを主成分とするガスに変換する改質
装置５に導かれる。ここで発生した排ガスは排熱熱交換
器６により温水として回収される。
れ、その一部は蒸気配管１１を通って、原料ガスである
都市ガスを水素ガスを主成分とするガスに変換する改質
装置５に導かれる。ここで発生した排ガスは排熱熱交換
器６により温水として回収される。
【００２０】一方、燃料電池から外部に導かれる水蒸気
は後に述べるように利用されてドレン水として再び配管
１２からもどり、回収水タンク７内に排ガスの回収水を
混ぜ合わされた状態にして一時的に貯水された後、冷却
水循環ポンプ８によって、水質維持装置９を経由して気
液分離タンクに送られ、再び燃料電池本体へ冷却水とし
て送水される。
は後に述べるように利用されてドレン水として再び配管
１２からもどり、回収水タンク７内に排ガスの回収水を
混ぜ合わされた状態にして一時的に貯水された後、冷却
水循環ポンプ８によって、水質維持装置９を経由して気
液分離タンクに送られ、再び燃料電池本体へ冷却水とし
て送水される。
【００２１】このようなサイクルにより、発電が継続し
て行なわれる。上述のようにして得られる燃料電池の排
熱は、水蒸気および温水として各々配管１１および１０
より電池外へ取り出される。図１の右側が本発明の燃料
電池排熱利用システムＳについてのフロー図で、その一
点鎖線内は一体化された装置ユニットＵを示す。
て行なわれる。上述のようにして得られる燃料電池の排
熱は、水蒸気および温水として各々配管１１および１０
より電池外へ取り出される。図１の右側が本発明の燃料
電池排熱利用システムＳについてのフロー図で、その一
点鎖線内は一体化された装置ユニットＵを示す。
【００２２】まず、水蒸気排熱の利用方法について説明
する。水蒸気は主に吸収式冷温水機の駆動熱源として利
用され、冷房運転は以下のようにして実施される。
する。水蒸気は主に吸収式冷温水機の駆動熱源として利
用され、冷房運転は以下のようにして実施される。
【００２３】冷房運転時には冷暖切替弁７２，７３は閉
じられている。吸収器３０で冷媒（水）により希釈され
た希溶液は溶液ポンプ３１によって低温溶液熱交換器３
２，高温溶液熱交換器３３を経て高温再生器３４へ送り
込まれ、そこで、燃料電池から蒸気配管１１および蒸気
供給弁７０を経て供給された高温高圧蒸気（通常４〜８
kg/cm2Gの飽和水蒸気）によって加熱されて冷媒を蒸発
させて濃縮される。
じられている。吸収器３０で冷媒（水）により希釈され
た希溶液は溶液ポンプ３１によって低温溶液熱交換器３
２，高温溶液熱交換器３３を経て高温再生器３４へ送り
込まれ、そこで、燃料電池から蒸気配管１１および蒸気
供給弁７０を経て供給された高温高圧蒸気（通常４〜８
kg/cm2Gの飽和水蒸気）によって加熱されて冷媒を蒸発
させて濃縮される。
【００２４】また、低温溶液熱交換器３２の出口から分
岐して低温再生器３５へ送り込まれた希溶液は、高温再
生器３４から発生した冷媒蒸気と熱交換して、二次冷媒
蒸気を発生して濃縮される。
岐して低温再生器３５へ送り込まれた希溶液は、高温再
生器３４から発生した冷媒蒸気と熱交換して、二次冷媒
蒸気を発生して濃縮される。
【００２５】高温再生器３４で濃縮された濃溶液は、高
温溶液熱交換器３３を経た後、低温再生器３５で濃縮さ
れた溶液と共に低温熱交換器３２を通過し、吸収器３０
内に散布される。
温溶液熱交換器３３を経た後、低温再生器３５で濃縮さ
れた溶液と共に低温熱交換器３２を通過し、吸収器３０
内に散布される。
【００２６】一方、高温再生器３４及び低温再生器３５
で発生した冷媒蒸気の各々は、低温再生器３５及び凝縮
器３６で凝縮され、冷媒液となって蒸発器３７内に流下
する。そしてそこで冷媒液は冷媒スプレイポンプ３８に
よって蒸発器内に散布され、冷温水配管６０内の冷温水
から蒸発熱を得て蒸発し、蒸発器３７と吸収器３０とを
連絡する蒸気通路を経て吸収器内の散布濃溶液に吸収さ
れる。
で発生した冷媒蒸気の各々は、低温再生器３５及び凝縮
器３６で凝縮され、冷媒液となって蒸発器３７内に流下
する。そしてそこで冷媒液は冷媒スプレイポンプ３８に
よって蒸発器内に散布され、冷温水配管６０内の冷温水
から蒸発熱を得て蒸発し、蒸発器３７と吸収器３０とを
連絡する蒸気通路を経て吸収器内の散布濃溶液に吸収さ
れる。
【００２７】吸収器３０で発生した冷媒の凝縮熱は、冷
却水配管６１を循環する冷却水によって取り除かれる。
なお、冷却水は吸収器３０を経て前述の凝縮器３６を循
環し、低温再生器３５で発生した冷媒蒸気の凝縮熱を奪
ったのち、冷却塔６９でこれらの凝縮熱を外気に放出
し、冷却される。この冷却水の循環はポンプ８０により
行なわれる。
却水配管６１を循環する冷却水によって取り除かれる。
なお、冷却水は吸収器３０を経て前述の凝縮器３６を循
環し、低温再生器３５で発生した冷媒蒸気の凝縮熱を奪
ったのち、冷却塔６９でこれらの凝縮熱を外気に放出
し、冷却される。この冷却水の循環はポンプ８０により
行なわれる。
【００２８】一方、高温再生器３４内での希溶液との熱
交換によって凝縮した水蒸気によるドレン水は希溶液の
予熱を行なうドレンクーラー３９にて冷却された後、ド
レン水温度検出器９３にて所定以上の温度が検出される
場合には、さらに冷却塔６９を循環する冷却水の配管６
３に配設された遮断電動弁７５が開いて調温用熱交換器
５２により冷却され、ドレン流量調整弁７７を経て燃料
電池側へもどされる。このようにして前述の水質維持装
置の耐熱温度を上まわることなく、ドレン水温が制御さ
れる。
交換によって凝縮した水蒸気によるドレン水は希溶液の
予熱を行なうドレンクーラー３９にて冷却された後、ド
レン水温度検出器９３にて所定以上の温度が検出される
場合には、さらに冷却塔６９を循環する冷却水の配管６
３に配設された遮断電動弁７５が開いて調温用熱交換器
５２により冷却され、ドレン流量調整弁７７を経て燃料
電池側へもどされる。このようにして前述の水質維持装
置の耐熱温度を上まわることなく、ドレン水温が制御さ
れる。
【００２９】このようにして燃料電池からの蒸気排熱
は、燃料電池排熱利用システムの吸収式冷温水機により
冷熱に変換され、冷房負荷６７にて消費される。ここ
で、冷房負荷が小さくなり、冷温水温度検出器９０によ
り、冷水温度の低下を検出すると、蒸気供給電磁弁７０
が遮断されると同時に蒸気バイパス電磁弁７１が開き、
さらには、蒸気放熱用熱交換器５０につながる冷却水配
管６２の遮断電動弁７４が開いて蒸気の熱は冷却水側へ
伝えられ、冷却塔にて大気へ放熱される。また、再び冷
房負荷が大きくなって冷水温度が上昇してくると、前述
の冷温水温度検出器９０からの信号により蒸気バイパス
電磁弁７１は閉じるととともに蒸気供給電磁弁７０が開
き、前述のサイクルに復帰するので、燃料電池の運転を
阻害することなく、排熱蒸気を有効に利用することがで
きる。
は、燃料電池排熱利用システムの吸収式冷温水機により
冷熱に変換され、冷房負荷６７にて消費される。ここ
で、冷房負荷が小さくなり、冷温水温度検出器９０によ
り、冷水温度の低下を検出すると、蒸気供給電磁弁７０
が遮断されると同時に蒸気バイパス電磁弁７１が開き、
さらには、蒸気放熱用熱交換器５０につながる冷却水配
管６２の遮断電動弁７４が開いて蒸気の熱は冷却水側へ
伝えられ、冷却塔にて大気へ放熱される。また、再び冷
房負荷が大きくなって冷水温度が上昇してくると、前述
の冷温水温度検出器９０からの信号により蒸気バイパス
電磁弁７１は閉じるととともに蒸気供給電磁弁７０が開
き、前述のサイクルに復帰するので、燃料電池の運転を
阻害することなく、排熱蒸気を有効に利用することがで
きる。
【００３０】また、万一吸収式冷温水機が故障して運転
継続が困難になった場合においても蒸気バイパス電磁弁
７１を開いて放熱させることができるため、燃料電池に
は全く支障を与えないことは明らかで、極めて信頼性の
高い排熱利用システムが得られる。
継続が困難になった場合においても蒸気バイパス電磁弁
７１を開いて放熱させることができるため、燃料電池に
は全く支障を与えないことは明らかで、極めて信頼性の
高い排熱利用システムが得られる。
【００３１】次に冷房又は暖房運転を行なわない場合に
は、蒸気バイパス電磁弁７１を開いて、排熱蒸気を給湯
用蒸気熱交換器５１に通し、給湯としても利用すること
ができる。この場合にも、給湯負荷６８が小さくなる
と、給湯配管６５に配設された給湯温度検出器９１から
の出力信号に基づいて前述の冷却水配管６２の電動弁７
４を開き蒸気の熱を冷却塔６９から外気へ放熱して処理
することができる。
は、蒸気バイパス電磁弁７１を開いて、排熱蒸気を給湯
用蒸気熱交換器５１に通し、給湯としても利用すること
ができる。この場合にも、給湯負荷６８が小さくなる
と、給湯配管６５に配設された給湯温度検出器９１から
の出力信号に基づいて前述の冷却水配管６２の電動弁７
４を開き蒸気の熱を冷却塔６９から外気へ放熱して処理
することができる。
【００３２】暖房運転時は冷暖切替弁７２，７３は開
に、また冷却水配管６１の電動弁７８は閉とされ、高温
再生器３４で排熱蒸気により加熱されて発生した冷媒蒸
気は低温再生器内の蒸気配管、冷暖切替弁７３を経由し
て蒸発器３７内に流入し、そこで冷温水配管６０の冷温
水を加熱して凝縮する。凝縮した冷媒液は、冷媒スプレ
イポンプ３８で冷暖切替弁７２を経て吸収器３０に送り
込まれ、そこで高温再生器３４及び低温再生器３５から
送られて吸収器内で散布された濃溶液を希釈して希溶液
となり、再び溶液ポンプ３１で高温再生器３４及び低温
再生器３５へ送られる。この暖房サイクルでは、吸収器
３０、凝縮器３６への冷却水の通水は電動弁７８によっ
て遮断されており、吸収器，凝縮器での熱交換は行なわ
れない。ここで、暖房負荷が小さくなると、冷温水配管
にとりつけた冷温水温度検出器９０からの信号によって
蒸気供給弁７０が閉となると同時に、冷房運転時と同
様、冷却水側への放熱を行なうための蒸気バイパス弁７
１及び冷却水電動弁７４が開となり、蒸気熱を冷却水へ
放熱する。つまり、本システムでは一般の吸収式冷温水
機と異なり、冷却塔６９と冷却水ポンプ８０は暖房運転
時にも運転されてその機能を排熱蒸気の余剰熱の処理の
ために発揮する。
に、また冷却水配管６１の電動弁７８は閉とされ、高温
再生器３４で排熱蒸気により加熱されて発生した冷媒蒸
気は低温再生器内の蒸気配管、冷暖切替弁７３を経由し
て蒸発器３７内に流入し、そこで冷温水配管６０の冷温
水を加熱して凝縮する。凝縮した冷媒液は、冷媒スプレ
イポンプ３８で冷暖切替弁７２を経て吸収器３０に送り
込まれ、そこで高温再生器３４及び低温再生器３５から
送られて吸収器内で散布された濃溶液を希釈して希溶液
となり、再び溶液ポンプ３１で高温再生器３４及び低温
再生器３５へ送られる。この暖房サイクルでは、吸収器
３０、凝縮器３６への冷却水の通水は電動弁７８によっ
て遮断されており、吸収器，凝縮器での熱交換は行なわ
れない。ここで、暖房負荷が小さくなると、冷温水配管
にとりつけた冷温水温度検出器９０からの信号によって
蒸気供給弁７０が閉となると同時に、冷房運転時と同
様、冷却水側への放熱を行なうための蒸気バイパス弁７
１及び冷却水電動弁７４が開となり、蒸気熱を冷却水へ
放熱する。つまり、本システムでは一般の吸収式冷温水
機と異なり、冷却塔６９と冷却水ポンプ８０は暖房運転
時にも運転されてその機能を排熱蒸気の余剰熱の処理の
ために発揮する。
【００３３】次に燃料電池からの排熱温水は、燃料電池
内の温水配管１０から温水ポンプ８３を駆動して取り出
され燃料電池排熱利用システムの給湯用温水熱交換器５
４に供給されてそこで給湯水と熱交換する。熱交換で加
熱された給湯水は給湯ポンプ８１により給湯負荷６８に
送水される。給湯の負荷が小さくなると給湯配管６５に
とりつけられた給湯温度検出器９２からの信号によって
冷却水遮断電動弁７６が開き、冷却塔６９からの冷却水
が冷却水配管６４を介して温水放熱用熱交換器５３に通
水され、そこでの熱交換により温水の熱が冷却水側へ放
熱される。
内の温水配管１０から温水ポンプ８３を駆動して取り出
され燃料電池排熱利用システムの給湯用温水熱交換器５
４に供給されてそこで給湯水と熱交換する。熱交換で加
熱された給湯水は給湯ポンプ８１により給湯負荷６８に
送水される。給湯の負荷が小さくなると給湯配管６５に
とりつけられた給湯温度検出器９２からの信号によって
冷却水遮断電動弁７６が開き、冷却塔６９からの冷却水
が冷却水配管６４を介して温水放熱用熱交換器５３に通
水され、そこでの熱交換により温水の熱が冷却水側へ放
熱される。
【００３４】また別の給湯方法として前述の給湯用蒸気
交換器５１を介して得るものがある。この場合には、冷
房又は暖房負荷が小さい場合に間歇的に放熱側に供給さ
れる蒸気を利用するため、給湯配管６５の途中に給湯タ
ンク（図示せず）を配して給湯を貯水することにより利
用することができる。さらに、給湯配管途中に配設され
た温度検出器９１によって給湯温度が所定値を上まわる
と蒸気排熱は電動弁７４が開いて冷却等へ放熱される。
この辺の状況は冷房又は暖房運転を行なう吸収式冷温水
機の負荷対応運転と全く同様であり、燃料電池の運転を
支障なく行なうためには必要不可欠な機能である。
交換器５１を介して得るものがある。この場合には、冷
房又は暖房負荷が小さい場合に間歇的に放熱側に供給さ
れる蒸気を利用するため、給湯配管６５の途中に給湯タ
ンク（図示せず）を配して給湯を貯水することにより利
用することができる。さらに、給湯配管途中に配設され
た温度検出器９１によって給湯温度が所定値を上まわる
と蒸気排熱は電動弁７４が開いて冷却等へ放熱される。
この辺の状況は冷房又は暖房運転を行なう吸収式冷温水
機の負荷対応運転と全く同様であり、燃料電池の運転を
支障なく行なうためには必要不可欠な機能である。
【００３５】本発明の他の実施例を図２に示す。本実施
例が先の実施例と異なる点は給湯系にある。即ち、給湯
に対する加熱を温水及び水蒸気更には高温再生器３４で
発生した冷媒蒸気の一部により直列的に行えるようにし
ている。つまり、給湯は給湯用温水熱交換器５４、給湯
用蒸気熱交換器５１及び冷媒蒸気熱交換器５５で順次加
熱・昇温されるようになっている。
例が先の実施例と異なる点は給湯系にある。即ち、給湯
に対する加熱を温水及び水蒸気更には高温再生器３４で
発生した冷媒蒸気の一部により直列的に行えるようにし
ている。つまり、給湯は給湯用温水熱交換器５４、給湯
用蒸気熱交換器５１及び冷媒蒸気熱交換器５５で順次加
熱・昇温されるようになっている。
【００３６】この場合には、吸収式冷温水機で水蒸気が
使用されている際、中にも水蒸気の熱を間接的に給湯系
に利用することができるので、より効率のよい排熱利用
を実現できる。以上本発明の実施例について説明した
が、本発明がこれらの実施例に限定されるものでないこ
とは勿論で、水蒸気及び温水との熱交換や吸収式冷温水
機のサイクル機構等は本発明の趣旨の範囲で自由に設計
変更することが可能である。
使用されている際、中にも水蒸気の熱を間接的に給湯系
に利用することができるので、より効率のよい排熱利用
を実現できる。以上本発明の実施例について説明した
が、本発明がこれらの実施例に限定されるものでないこ
とは勿論で、水蒸気及び温水との熱交換や吸収式冷温水
機のサイクル機構等は本発明の趣旨の範囲で自由に設計
変更することが可能である。
【００３７】
【発明の効果】以上説明したように本発明の燃料電池排
熱利用システムによると、排熱の利用と処理が有機的に
結び付けられており、排熱の高効率での利用と的確な処
理を行えるので、燃料電池のより安定的な作動を図れる
と共に、エネルギー効率の向上により省資源化に大きく
寄与できる。
熱利用システムによると、排熱の利用と処理が有機的に
結び付けられており、排熱の高効率での利用と的確な処
理を行えるので、燃料電池のより安定的な作動を図れる
と共に、エネルギー効率の向上により省資源化に大きく
寄与できる。
【図１】本発明の実施例による燃料電池排熱利用システ
ムと燃料電池の関係を示すフロー図。
ムと燃料電池の関係を示すフロー図。
【図２】本発明の他の実施例による図１相当のフロー
図。
図。
Ｄ 燃料電池
Ｓ 燃料電池排熱利用システム
Ｕ 装置ユニット
１０ 温水配管
１１ 蒸気配管
１２ ドレン水配管
３４ 高温再生器
３９ ドレンクーラー
５０ 蒸気放熱用熱交換器
５１ 給湯用蒸気熱交換器
５２ 調温用熱交換器
５３ 温水放熱用熱交換器
５４ 給湯用温水熱交換器
５５ 冷媒蒸気熱交換器
６０ 冷温水配管
６１、６２、６３、６４ 冷却水配管
６５、６６ 給湯配管
６７ 冷房、暖房負荷
６８ 給湯負荷
６９ 冷却塔
９０ 冷温水温度検出器（負荷状態検出手段）
９１ 給湯温度検出器（負荷状態検出手段）
９２ 給湯温度検出器（負荷状態検出手段）
９３ ドレン水温度検出器
フロントページの続き
(72)発明者 町沢 健司
茨城県土浦市神立町603番地 株式会社
日立製作所土浦工場内
(72)発明者 河野 恭二
東京都千代田区神田駿河台四丁目６番地
株式会社日立製作所内
(72)発明者 石田 宏洋
神奈川県川崎市麻生区百合ケ丘三丁目14
番17号
(72)発明者 西崎 邦博
神奈川県川崎市高津区梶ケ谷二丁目11番
２号 東京ガス梶ケ谷独身寮内
(56)参考文献 特開 昭61−191824（ＪＰ，Ａ)
特開 平１−204368（ＪＰ，Ａ)
特開 平２−10663（ＪＰ，Ａ)
特開 昭60−41770（ＪＰ，Ａ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
H01M 8/00
H01M 8/04
Claims (5)
- 【請求項１】 燃料電池の冷却系から発生する水蒸気及
び温水を熱源として利用する燃料電池排熱利用システム
において、 上記水蒸気を熱源として利用する吸収式冷温水機と、上
記温水及び又は上記水蒸気を熱源として利用する給湯系
と、水蒸気及び温水の余剰熱を外部へ放熱するための放
熱系と、ドレン水の燃料電池への回収路に放熱系と熱交
換するための調温用熱交換器とを備え、上記吸収式冷温
水機は、 吸収器と、希溶液の濃縮を行う高温再生器と、この濃縮
液と吸収器からの希溶液との熱交換を行って高温再生器
へ希溶液を送る熱交換器と、高温再生器から取り込むド
レン水とこの熱交換器入口側から取り込んだ希溶液との
熱交換を行い熱交換後の希溶液は上記熱交換器の出口側
の希溶液に合流させると共に、熱交換後のドレン水を上
記調温用熱交換器へ送出するドレンクーラと、を具えて
いることを特徴とする燃料電池排熱利用システム。 - 【請求項２】 放熱系の外部への放熱手段として吸収式
冷温水機の冷却塔を利用するようにした請求項１に記載
の燃料電池排熱利用システム。 - 【請求項３】 吸収式冷温水機及び給湯機それぞれの負
荷状態を検出する検出手段とを備え、検出手段で検出し
たそれぞれの負荷状態に応じて、蒸気及び温水の熱の吸
収式冷温水機又は給湯機への熱源としての利用と放熱系
による外部への放熱処理とを選択的に組み合わせて行え
るようにしたことを特徴とする請求項１又は２の燃料電
池排熱利用のシステム。 - 【請求項４】 ドレン水の燃料電池への回収路に放熱系
と熱交換するための調温用熱交換器を設け、ドレン水温
度検出手段での検出温度が所定温度以上である場合に調
温用熱交換器に冷却水を通水させるようにした請求項１
〜３のいずれかの燃料電池排熱利用システム。 - 【請求項５】 吸収式冷温水機の高温再生器で発生した
冷媒蒸気の熱も給湯系の給湯の加熱に利用するようにし
た請求項１〜４のいずれかの燃料電池排熱利用システ
ム。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19968592A JP3426620B2 (ja) | 1992-07-27 | 1992-07-27 | 燃料電池排熱利用システム |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19968592A JP3426620B2 (ja) | 1992-07-27 | 1992-07-27 | 燃料電池排熱利用システム |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0644979A JPH0644979A (ja) | 1994-02-18 |
| JP3426620B2 true JP3426620B2 (ja) | 2003-07-14 |
Family
ID=16411915
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP19968592A Expired - Fee Related JP3426620B2 (ja) | 1992-07-27 | 1992-07-27 | 燃料電池排熱利用システム |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3426620B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101699905B1 (ko) * | 2016-05-31 | 2017-01-25 | 주식회사 성지테크 | 연료 전지를 갖는 흡수식 냉동기 시스템 |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100741805B1 (ko) * | 2000-12-29 | 2007-07-24 | 주식회사 엘지이아이 | 연료전지를 이용한 조리기기 |
| NO319961B1 (no) * | 2003-04-15 | 2005-10-03 | Eidesvik As | Buffersystem mellom brenselceller og prosess |
-
1992
- 1992-07-27 JP JP19968592A patent/JP3426620B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101699905B1 (ko) * | 2016-05-31 | 2017-01-25 | 주식회사 성지테크 | 연료 전지를 갖는 흡수식 냉동기 시스템 |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0644979A (ja) | 1994-02-18 |
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|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |