JP4747547B2 - Fuel cell cogeneration system - Google Patents
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Description
本発明は、燃料電池を用いて発電を行う家庭用燃料電池コージェネシステムの構成に関するものである。 The present invention relates to a configuration of a household fuel cell cogeneration system that generates power using a fuel cell.
従来の家庭用燃料電池コージェネシステムは、図4のような構成を用いていた(例えば、特許文献1参照)。すなわち、電力変換装置37、制御装置35及び補機類を内蔵した燃料電池電源装置において上段に改質装置32とバーナ装置33を備え、中段に制御装置35とその後方に燃料電池36本体を配置している。
しかしながら、従来の家庭用燃料電池コージェネシステムでは、筐体内部には複数の機能部品を有しており内部の部品を筐体下部に設定した冷却開口部で有効に冷却することが難しくそのために、複数の機能部品の家庭用の給湯器等で使用される部品では耐熱的に使用できないまた、耐久的に寿命が短くなる問題を有していた。また、機能部品の点数、構成部品の点数が家庭用の給湯器等の約3倍程度あるために制御装置からの配線も多く特に重量物である改質装置の組み込み、メンテナンス時の取り外しではリード線を引っ掛け、配線が外れる、切れてしまうようなことがたびたび発生するものであった。 However, the conventional household fuel cell cogeneration system has a plurality of functional parts inside the housing, and it is difficult to effectively cool the internal parts at the cooling opening set at the bottom of the housing. A part used in a household water heater or the like having a plurality of functional parts cannot be used in a heat resistant manner, and has a problem that the service life is shortened in a durable manner. In addition, since the number of functional parts and component parts is about three times that of household water heaters, etc., there is a lot of wiring from the control device, especially when incorporating heavy reformers and removal during maintenance. It often happened that a wire was hooked and the wiring was disconnected or cut.
本発明は、前記従来の課題を解決するもので筐体下部に設けた開口から取り入れる冷却空気を有効に筐体内部全体にいきわたるよにして温度的に余裕がない部品を耐久的に持たせることと組立、メンテ時によるリード線の引っかけや外れを防止する容易に行える構成を目的とする。 The present invention solves the above-described conventional problems, and effectively provides cooling air taken from an opening provided in a lower portion of the casing to the entire interior of the casing, so that a component having no temperature margin can be provided with durability. The purpose is to make it easy to prevent the lead wires from being caught or detached during assembly and maintenance.
前記従来の課題を解決するために、本発明の家庭用燃料電池コージェネシステムは、筐体と、前記筐体内の中央部に水素発生装置となる改質装置を備えた燃料電池コージェネシステムであって、前記改質装置の上方には燃料電池と前記燃料電池への水供給の冷却水タンクと純水供給の水関連部品を備え、前記改質装置の左方には制御装置とインバータ装置と改質反応のための純水供給装置のイオン交換樹脂筒を備え、前記改質装置の右方には改
質装置への原料供給弁及びブースターポンプを含む燃料供給部品と貯湯タンクへの排熱回収熱交と排熱からの凝縮水と燃料電池からの凝縮水をためる凝縮水タンクと流量制御装置を備え、前記改質装置及び筐体内の最下部板の間に形成された空間を有し、前記空間に空気を導くように前記筺体の下部に開口部が配置され、前記改質装置の下部の前記空間に凝縮水タンクからイオン交換樹脂筒までの水配管と燃料電池の改質ガスを凝縮して改質装置へ戻すオートドレンタンクのドレン水回路を配置すると共に左側面の制御装置から改質装置右側面に構成されている燃料供給部への配線を配置したものである。
In order to solve the conventional problems, household fuel cell cogeneration system of the present invention comprises a housing, a said housing fuel cell cogeneration system having a reformer as a hydrogen generating apparatus in central the above the reformer comprises a water-related parts of the cooling water tank and pure water supply of water supply to the fuel cell and a fuel cell, wherein the control device on the left side of the reformer and the inverter device and the reformer It includes an ion exchange resin cylinder of a pure water supply device for quality reaction, and on the right side of the reformer is a fuel supply component including a raw material supply valve and a booster pump to the reformer and exhaust heat recovery to a hot water storage tank heat exchange and comprising a condensed water tank and the flow control equipment for storing the condensed water from the condensed water and the fuel cell from the exhaust heat, has a space formed between the reformer and the housing of the bottom plate The lower part of the housing to guide the air into the space Opening is arranged, the drain water automatic drain tank the return from the condensed water tank to the space at the bottom of the reformer to condense the reformed gas water pipe and the fuel cell to the ion exchange resin column to the reformer The circuit is arranged and wiring from the control device on the left side to the fuel supply unit configured on the right side of the reformer is arranged.
これによって、筐体下部に設けた開口から取り入れる冷却空気を一旦改質装置下部の空間に導くことで筐体内部全体に冷却空気を分散することができ部品の温度上昇を抑えることができ、また、制御装置からの配線も空間部に配置することで組立て、メンテ時にリード線の引掛けかみこみを防止できる。 As a result, the cooling air taken in from the opening provided in the lower part of the casing is once guided to the space below the reformer, so that the cooling air can be dispersed throughout the casing and the temperature rise of the parts can be suppressed. By arranging the wiring from the control device in the space, it is possible to prevent the lead wire from being caught in the assembly and maintenance.
以上のように本発明の家庭用燃料電池コージェネシステムは、筐体下部からの冷却空気を一旦、改質装置下部に形成した空間に導くことで、筐体内部の温度を均一に冷却することができかつ組立てメンテによるリード線の保護を行うことが簡単にできるものである。 As described above, the domestic fuel cell cogeneration system of the present invention can uniformly cool the temperature inside the housing by guiding the cooling air from the lower portion of the housing to the space formed in the lower portion of the reformer. The lead wire can be easily protected by assembly maintenance.
第1の発明は、筐体と、前記筐体内の中央部に水素発生装置となる改質装置を備えた燃料電池コージェネシステムであって、前記改質装置の上方には燃料電池と前記燃料電池への水供給の冷却水タンクと純水供給の水関連部品を備え、前記改質装置の左方には制御装置とインバータ装置と改質反応のための純水供給装置のイオン交換樹脂筒を備え、前記改質装置の右方には改質装置への原料供給弁及びブースターポンプを含む燃料供給部品と貯湯タンクへの排熱回収熱交と排熱からの凝縮水と燃料電池からの凝縮水をためる凝縮水タンクと流量制御装置を備え、前記改質装置及び筐体内の最下部板の間に形成された空間を有し、前記空間に空気を導くように前記筺体の下部に開口部が配置され、前記改質装置の下部の前記空間に凝縮水タンクからイオン交換樹脂筒までの水配管と燃料電池の改質ガスを凝縮して改質装置へ戻すオートドレンタンクのドレン水回路を配置すると共に左側面の制御装置から改質装置右側面に構成されている燃料供給部への配線を配置したものである。 1st invention is a fuel cell cogeneration system provided with the housing | casing and the reformer which becomes a hydrogen generator in the center part in the said housing | casing , Comprising : Above the said reformer, a fuel cell and the said fuel cell The water supply cooling water tank and the pure water supply related parts are provided on the left side of the reformer with a control device, an inverter device, and an ion exchange resin cylinder of the pure water supply device for the reforming reaction. To the right of the reformer is a fuel supply component including a raw material supply valve and booster pump to the reformer, exhaust heat recovery heat exchange to the hot water storage tank, condensed water from the exhaust heat, and condensation from the fuel cell. comprising a condensed water tank and the flow control equipment for storing water, the reformer and has a space formed between the bottom plate of the cabinet, opening at the bottom of the housing to direct air to the space parts are arranged, condensed water tank to the space at the bottom of the reformer From the control device on the left side to the right side of the reformer, and the water pipe from the left side to the ion exchange resin cylinder and the drain water circuit of the auto drain tank that condenses the reformed gas of the fuel cell and returns it to the reformer. The wiring to the fuel supply unit is arranged.
そして、筐体下部からの冷却空気を一旦、改質装置下部に形成した空間に導くことで、筐体内部の温度を均一に冷却することができかつ組立てメンテによるリード線の保護を行うことが可能となるわけである。 Then, by guiding the cooling air from the lower part of the casing to the space formed in the lower part of the reformer, the temperature inside the casing can be cooled uniformly and lead wires can be protected by assembly maintenance. It is possible.
第2の発明は、特に、第1の発明の筐体下部に空間部を構成するために2本のレールを取り付け、一方では改質装置を箱型の枠で覆い、2本のレールの上に乗せる構成としたものである。 In the second invention, in particular, two rails are attached to form a space in the lower part of the casing of the first invention, while the reformer is covered with a box-shaped frame, It is set as the structure put on.
そして、改質装置を組立て、もしくは着脱するときに2本のレールの上をスライドさせることで重量部の改質装置の取り扱いが極めて容易となるわけである。 Then, when assembling or detaching the reformer, sliding on the two rails makes it extremely easy to handle the reformer of the weight part.
第3の発明は、特に、第1の発明の改質装置の下部の筐体板に外気温度が低温になると発熱する面状ヒータを設けたものである。 In the third invention, in particular, a planar heater that generates heat when the outside air temperature becomes low is provided on the lower case plate of the reformer of the first invention.
そして、一つの面状ヒータにより筺体下部より加温することで筐体内全体に対流効果で凍結予防を簡単に行うことが可能となり組立性、製造コストを大場に抑制することができる。 And by heating from the lower part of a housing with one planar heater, freeze prevention can be easily performed by the convection effect in the whole housing | casing, and assembly property and manufacturing cost can be suppressed on the large field.
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. Note that the present invention is not limited to the embodiments.
(実施の形態1)
図1は、本発明の第1の実施形態における家庭用燃料電池コージェネシステムの構成を示す正面図、図2は右側面図、図3は左側面図である。
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a front view showing a configuration of a household fuel cell cogeneration system according to a first embodiment of the present invention, FIG. 2 is a right side view, and FIG. 3 is a left side view.
図1〜3において、1は燃料電池の筐体で内部の中央部に水素発生装置となる改質装置2を配置している。改質装置は箱型の枠2Aの中に収められている。また、筐体1外の下部には冷却空気取り入れの開口1Aを有している。改質装置2の上部には燃料電池への空気加湿を行う加湿器3を配置しさらにその上方に燃料電池4を設定し、燃料電池への水供給の冷却水タンク5と純水供給の水関連部品6を備えている。また、改質装置2の左前面には燃料電池の制御装置7とインバータ装置8を設けると共に、その後方にはイオン交換樹脂9、燃料電池4への空気供給ブロワー10、改質装置2への空気ポンプ11を設定している。一方、改質装置の右側面前方には原料ガス中の不純物を除去するための脱硫器12と改質装置2への原料供給弁13、ブースターポンプ14を筐体1下部に設定し構成している。改質装置2の右側面後方には貯湯タンクへの排熱回収熱交15、排熱からの凝縮水と燃料電池からの凝縮水をためる凝縮水タンク16、流量制御装置17等を備え改質装置2内で発生した水素は改質装置2内の反応が安定するまでは燃料電池4へ供給されずに改質ガスとして再度改質装置2のバーナ18に循環されて再利用されることになる。そのために、改質装置2と燃料電池4間には経路切り替えの三方弁19が設けられている。この改質ガスには水蒸気を多量に含んでおり水蒸気を除去するオートドレンタンク20が改質装置に組込まれたバーナの上流側に設定されている。
1 to 3, reference numeral 1 denotes a fuel cell casing in which a
また、改質装置2下部空間22は筐体1下部板に2本のレール21にて形成し、改質装置2は箱型形状の枠より構成し、2本のレール21上に構成されている。
The
また、改質装置2の下部空間22には凝縮水タンク16からイオン交換樹脂筒9までの水配管23と燃料電池の改質ガスを凝縮して改質装置へ戻すオートドレンタンク20のドレン水回路24を配置すると共に左側面の制御装置から改質装置右側面に構成されている燃料供給部への配線25も配置している。26は筐体下部板に設置した面状の凍結予防ヒータである。
Further, in the
以上のように構成された家庭用燃料電池コージェネシステムについて、以下その主要動作と作用を説明する。 The main operation and action of the home fuel cell cogeneration system configured as described above will be described below.
まず、水素の原料となるメタンガスが供給され原料供給弁13、不純物を取るための脱硫器12、脱硫による減圧を回復するためのブースターポンプ14、原料を制御する流量制御装置17等を介して改質装置に供給される。一方、改質装置2内部の触媒を間接的に加温するバーナ18にはも同様の制御方式で燃料が供給される。改質装置2へは水素発生に必要な純水や空気を供給し燃料電池4に必要な水素を作り出している。次に、燃料電池4に供給される空気は制御装置7後方の下部に設定された空気供給ブロワー10より吸引されて改質装置2上方の加湿器3で高温多湿の空気として燃料電池4に供給される。改質装置2と燃料電池4には純水が必要なために凝縮水タンク16の水をイオン交換樹脂筒9を介して純水とし水ポンプで供給している。燃料電池4に供給され残った空気は、貯湯回路の水を加温するために排熱回収熱交15に供給される。一方燃料電池内では水素と酸素による発熱と発生した水を回収するために循環ポンプを駆動して熱回収を他の熱交で行っている。これらの動作は数多くの部品を制御することで成り立っている。
First, methane gas, which is a raw material for hydrogen, is supplied, through a raw
以上のように、本実施の形態においては筐体下部からの冷却空気を一旦、改質装置下部に形成した空間に導くことで、改質装置下部で冷却空気を均一することが出来るために片流れによる局所的な冷却や加熱を防止することで数多い機能部品を均一に冷却して正常に動作させることが可能となっている。また、改質装置下部の空間に制御装置からの配線を設定したことと改質装置を箱型の枠に入れ2本のレールの上に乗せて構成したことで組立て時、メンテ時のリード線の引掛け、かみこみ等をも防止できるものである。 As described above, in the present embodiment, the cooling air from the lower part of the casing is once guided to the space formed in the lower part of the reformer, so that the cooling air can be made uniform in the lower part of the reformer. By preventing local cooling and heating due to, many functional parts can be uniformly cooled and operated normally. In addition, the wiring from the control device is set in the space below the reformer, and the reformer is placed in a box-shaped frame and placed on two rails. It can also prevent hooking and biting.
また、低温時に一つの面状ヒータにより筺体下部を加温することで筐体内全体に対流効果で凍結予防を簡単に行うことが可能となり組立性、製造コストを大場に抑制することができるものである。 In addition, by heating the lower part of the housing with a single planar heater at low temperatures, it is possible to easily prevent freezing due to the convection effect in the entire housing, and it is possible to suppress assembly and manufacturing costs on the ground. is there.
以上のように、本発明にかかる家庭用燃料電池コージェネシステムは、筐体内の下部に空間を有することにより筐体内の各部品を均一に冷却し、低温時には面状ヒータで均一に加温できるものである。さらには空間部に配線を配置することで組立性、メンテ性も向上したもので他の発電装置システムにも応用展開できるものである。 As described above, the household fuel cell cogeneration system according to the present invention has a space in the lower part of the casing, so that each part in the casing can be uniformly cooled, and can be uniformly heated by a planar heater at low temperatures. It is. Furthermore, by arranging the wiring in the space, the assemblability and maintainability are improved, and it can be applied to other power generation system.
1 筐体
1A 開口
2 改質装置
2A 枠
3 加湿器
4 燃料電池
5 冷却水タンク
6 水関連部品
7 制御装置
8 インバータ装置
9 イオン交換樹脂筒
10 空気供給ブロワー
11 空気ポンプ
12 脱硫器
13 原料供給弁
14 ブースターポンプ
15 排熱回収熱交
16 凝縮水タンク
17 流量制御装置
18 バーナ
19 三方弁
20 オートドレン
21 2本のレール
22 空間
23 水回路
24 ドレン水回路
25 配線
26 面状ヒータ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
Claims (3)
The reformer fuel cell cogeneration system according to claim 1, wherein the outside air temperature at the bottom of the housing plate is provided with a planar heater for heating to be a cold.
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