JP4066429B2 - Cogeneration system - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、燃料電池又はガスエンジン等の内燃機関の排熱を利用したコージェネレーションシステムに関し、特にバックアップバーナを用いたコージェネレーションシステムに関する。
【0002】
【従来の技術】
燃料電池の排熱を利用し、かつバックアップバーナを用いたコージェネレーションシステムは知られている。本発明をよく理解するために一例として図2を参照して本発明を燃料電池に適用した場合を説明する。
図2において本発明のコージェネレーションシステムを実施した燃料電池1は排熱による熱交換器2を備え、その熱交換器2は別置きのタンク3にラインL1を介して加熱した湯を給湯し、またタンク3からの水はラインL2を介して熱交換器2に送られる。図中2aは熱交換器2のライン中に設けたポンプである。
【0003】
このタンク3は全体を符号4で示す給湯装置に設けられており、このタンク3に給水源5からの給水がラインL3を介して供給するようになっており、同時にこのラインL3は混合手段6(ミキサー、通常は混合弁)に接続され、またタンク3からのラインL3も混合手段6に接続されている。そして混合手段6で混合された湯はバックアップバーナ7からラインL5を介して給湯部8に送られるようになっている。なおラインL5には弁Vが設けられている。
【0004】
使用に際してタンク3に湯が溜まっている場合は、上水と混合して給湯し、その際バックアップバーナ7は使用しないが、タンク3上部温度が低い場合にはバックアップバーナ7でお湯を作るようになっている。
かかるコージェネレーションシステムは、燃料電池1の場合でなくても、例えばガスエンジン、ディーゼルエンジン等に適用できる。
【0005】
このように給湯装置では、主な構成要素として燃料電池1とタンク3と混合手段6とバックアップバーナ7とが必要となり、これらの構成要素をそれぞれ別置きとすると、スペースが必要となるために図2に示すようにタンク3と混合手段6とバックアップバーナ7とよりなる給湯装置4をユニットとし、これを燃料電池1と接続して使用していた。
【0006】
しかしながら、近時効率の向上に伴い、タンク3の容量を小さくしたい場合、或いは必要湯量の増大に伴いタンク3の容量を大きくしたい場合に、図2に示す装置では装置(給湯装置)4の全体を取扱わねばならず、タンク3のみを変更することは困難である。
そのために図3に示すように燃料電池1と混合手段6とバックアップバーナ7とを一体のユニット40とし、タンク3のみを別置きとした技術が提案された。この図3において図2と対応する部品はすべて同じ符号で示している。
【0007】
しかしながら、図3に示す技術では、タンク3の交換に際して燃料電池1とタンク3との循環ラインL1、L2とタンク3への給水ラインL3とタンク3からの給湯ラインL4との4本のラインすなわち配管を接続し直すので、作業が面倒である。
【0008】
なお、本出願人は特許文献1において家庭用の風呂に好適な給湯作業を行うことが可能な燃料電池の排熱回収機構を提案している。
【0009】
【特許文献1】
特開2002−372303号公報
【0010】
【発明が解決しようとする課題】
したがって本発明の主目的は、タンクを別置きとした場合に、接続ラインの本数の増加を抑制し、排熱を効率良く利用出来るコージェネレーションシステムを提供することにある。
【0011】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、燃料電池1又はガスエンジンの排熱を利用したコージェネレーションシステムにおいて、排熱源(例えば燃料電池1)と貯湯槽循環水(ラインL1、L2、タンク3を有する回路を循環する水)及び/又は給水(給水源5から供給される水:例えば上水)との熱交換器2と、貯湯槽3の温水及び/又は排熱源1で加熱された温水と給水との混合手段6と、バックアップバーナ7とを1つのユニット4Aとして、貯湯槽(タンク3)を別置きとし、給水源5からのラインL2を貯湯槽3に接続すると共に、貯湯槽3からのラインL1を混合手段6に接続し、前記給水源5からのラインL2から分岐した第1の分岐ラインL6を前記熱交換器2を介して前記貯湯槽3からのラインL1に接続Gし、前記給水源5からのラインL2から分岐した第2の分岐ラインL7を混合手段6に接続し、第2の分岐ラインL7には給水源5からの水は流すが混合手段6からの水は流さない一方向弁10が設けられており、前記混合手段6はバックアップバーナ7を介して給湯部8に接続されている。
【0012】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照して、本発明の実施形態を説明する。
【0013】
図1において、給湯ユニット4Aは、燃料電池1と混合手段である例えば混合弁6とバックアップバーナ7とによって構成されている。貯湯タンク3は給湯ユニット4Aに対して別置きタイプである。前記燃料電池1には燃料電池の排熱を利用するポンプ2a介装の熱交換器2が内装されている。
【0014】
給水源5からの前記貯湯タンク3には給水ラインL2が接続されて上水が給水される。その給水ラインL2の第1の分岐点B1から第1の分岐ラインL6が、また第2の分岐点B2から第2の分岐ラインL7が分岐しており、第1の分岐ラインL6は前記燃料電池1に内装された熱交換器2に、第2の分岐ラインL7は前記混合弁6に接続されている。
【0015】
一方前記タンク3からは給湯ラインL1が混合弁6、バックアップバーナ7及び開閉弁Vを経由して給湯部8に接続している。
【0016】
給湯ラインL1のタンク3と混合弁6との間の領域には合流点Gが形成されており、前記熱交換器2と該合流点GとはラインL8によって接続されている。
前記分岐ライン7には給水源5からの水は流すが混合バルブ6からの水は流さない一方向弁(逆止弁)10が設けられている。
【0017】
上述した構成の第1実施形態によれば、燃料電池1とバックアップバーナ7と一体型のため都市ガスの配管の取付けが容易で、タンク3との配管は2本でよい。
【0018】
図示の実施形態はあくまでも例示であり、本発明の技術範囲を限定する趣旨の記述ではない旨を付記する。
【0019】
【発明の効果】
本発明は、燃料電池とバックアップバーナと一体型のため都市ガスの配管の取付けが容易で、タンクとの配管は2本でよく、タンク交換の際の配管作業が容易である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の1実施形態の全体構成を示すブロック図。
【図2】従来技術のコージェネレーションシステムの一例を示すブロック図。
【図3】図2とは異なる従来技術の例を示すブロック図。
【符号の説明】
1・・・燃料電池
2・・・熱交換器
3・・・タンク/貯湯タンク
5・・・給水源
6・・・混合弁
7・・・バックアップバーナ
8・・・給湯部
10・・・逆止弁/一方向弁
B1〜B2・・・分岐点
G・・・合流点
L1〜L8・・ライン[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a cogeneration system using exhaust heat of an internal combustion engine such as a fuel cell or a gas engine, and more particularly to a cogeneration system using a backup burner.
[0002]
[Prior art]
A cogeneration system that uses the exhaust heat of a fuel cell and uses a backup burner is known. To better understand the present invention, a case where the present invention is applied to a fuel cell will be described with reference to FIG. 2 as an example.
In FIG. 2, the fuel cell 1 that implements the cogeneration system of the present invention includes a heat exchanger 2 by exhaust heat, and the heat exchanger 2 supplies hot water heated through a line L1 to a separate tank 3, Moreover, the water from the tank 3 is sent to the heat exchanger 2 through the line L2. In the figure, 2a is a pump provided in the line of the heat exchanger 2.
[0003]
This tank 3 is provided in a hot water supply apparatus generally indicated by reference numeral 4, and water supplied from a
[0004]
When hot water is accumulated in the tank 3 at the time of use, hot water is mixed with hot water and the
Even if this cogeneration system is not the case of the fuel cell 1, it can be applied to, for example, a gas engine, a diesel engine, or the like.
[0005]
Thus, in the hot water supply apparatus, the fuel cell 1, the tank 3, the mixing means 6, and the
[0006]
However, when it is desired to reduce the capacity of the tank 3 with the recent improvement in efficiency, or to increase the capacity of the tank 3 as the required amount of hot water increases, the apparatus shown in FIG. It is difficult to change only the tank 3.
Therefore, as shown in FIG. 3, a technique has been proposed in which the fuel cell 1, the mixing means 6 and the
[0007]
However, in the technique shown in FIG. 3, when the tank 3 is replaced, four lines of the circulation lines L 1 and L 2 between the fuel cell 1 and the tank 3, the water supply line L 3 to the tank 3, and the hot water supply line L 4 from the tank 3, Since the pipes are reconnected, the work is troublesome.
[0008]
The present applicant has proposed a fuel cell exhaust heat recovery mechanism capable of performing hot water supply work suitable for a domestic bath in Patent Document 1.
[0009]
[Patent Document 1]
Japanese Patent Laid-Open No. 2002-372303
[Problems to be solved by the invention]
Accordingly, a main object of the present invention is to provide a cogeneration system that can suppress an increase in the number of connection lines and efficiently use exhaust heat when a tank is separately provided.
[0011]
[Means for Solving the Problems]
According to the present invention, in the cogeneration system using the exhaust heat of the fuel cell 1 or the gas engine, the exhaust heat source (for example, the fuel cell 1) and the hot water tank circulating water (lines L1, L2, tank 3 are circulated). Water) and / or water supply (water supplied from the water supply source 5: water, for example, clean water), hot water in the hot water tank 3, and / or mixing means of hot water heated by the exhaust heat source 1 and
[0012]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.
[0013]
In FIG. 1, the hot water supply unit 4 </ b> A is composed of a fuel cell 1 and a mixing means, for example, a
[0014]
A water supply line L2 is connected to the hot water storage tank 3 from the
[0015]
On the other hand, from the tank 3, a hot water supply line L1 is connected to a hot water supply section 8 via a
[0016]
A junction point G is formed in a region between the tank 3 and the
The
[0017]
According to the first embodiment having the above-described configuration, the fuel cell 1 and the
[0018]
It should be noted that the illustrated embodiment is merely an example, and is not a description to limit the technical scope of the present invention.
[0019]
【The invention's effect】
Since the present invention is integrated with the fuel cell and the backup burner, it is easy to install the city gas pipe, and the number of pipes to the tank is two, and the pipe work when replacing the tank is easy.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram showing the overall configuration of an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a block diagram showing an example of a conventional cogeneration system.
FIG. 3 is a block diagram showing an example of a prior art different from FIG. 2;
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Fuel cell 2 ... Heat exchanger 3 ... Tank / hot
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