JP4880341B2 - Solid oxide fuel cell system - Google Patents

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Description

本発明は、貯湯タンク、固体酸化物形燃料電池、熱交換器、循環ポンプとを備えた固体酸化物形燃料電池システムに関する。   The present invention relates to a solid oxide fuel cell system including a hot water storage tank, a solid oxide fuel cell, a heat exchanger, and a circulation pump.

図2は従来の固体酸化物形燃料電池システムの構成を示す構成図である。図2に示すように、固体酸化物形燃料電池システム200は、固体酸化物形燃料電池31、都市ガスや天然ガスなどの燃料ガスを固体酸化物形燃料電池31に供給する燃料供給装置32、酸化剤の空気を固体酸化物形燃料電池31に供給するための空気供給装置33、水を供給する水供給装置34、及び燃料ガスを加湿する燃料加湿装置35を備えている。制御装置39は、燃料供給装置32、空気供給装置33、水供給装置34、及び、燃料加湿装置35などの流量や動作の制御を行う。   FIG. 2 is a configuration diagram showing the configuration of a conventional solid oxide fuel cell system. As shown in FIG. 2, the solid oxide fuel cell system 200 includes a solid oxide fuel cell 31, a fuel supply device 32 that supplies a fuel gas such as city gas and natural gas to the solid oxide fuel cell 31, An air supply device 33 for supplying oxidant air to the solid oxide fuel cell 31, a water supply device 34 for supplying water, and a fuel humidifier 35 for humidifying the fuel gas are provided. The control device 39 controls the flow rate and operation of the fuel supply device 32, the air supply device 33, the water supply device 34, the fuel humidifier 35, and the like.

この固体酸化物形燃料電池31には、発電した直流電力を交流電力に変換し、電力系統37と接続するパワーコンディショナ36を接続している。そして、電力系統37とパワーコンディショナ36との間には電力負荷38を接続している。
また、固体酸化物形燃料電池31には、発電によって生じる排熱を回収する熱交換器40を接続している。この熱交換器40には、貯湯タンク42内の水を循環させるための配管を接続して、この配管内の水を熱交換器40に供給する循環ポンプ41を接続している。
The solid oxide fuel cell 31 is connected to a power conditioner 36 that converts the generated DC power into AC power and is connected to the power system 37. A power load 38 is connected between the power system 37 and the power conditioner 36.
The solid oxide fuel cell 31 is connected to a heat exchanger 40 that recovers exhaust heat generated by power generation. A pipe for circulating the water in the hot water storage tank 42 is connected to the heat exchanger 40, and a circulation pump 41 that supplies the water in the pipe to the heat exchanger 40 is connected.

循環ポンプ41は、貯湯タンク42ヘの戻り温度(貯湯温度)を一定とするように循環ポンプ制御基板43で制御されている。貯湯タンク42内の水は、循環ポンプ41により貯湯タンク42の底部から供給され、熱交換器40を通して温められ、貯湯タンク42の上部に戻される。このとき、貯湯温度は通常90℃など予め設定された値に一意に決定され、沸き上げ温度の変更は行われない。   The circulation pump 41 is controlled by the circulation pump control board 43 so that the return temperature (hot water temperature) to the hot water storage tank 42 is constant. Water in the hot water storage tank 42 is supplied from the bottom of the hot water storage tank 42 by the circulation pump 41, warmed through the heat exchanger 40, and returned to the upper part of the hot water storage tank 42. At this time, the hot water storage temperature is uniquely determined to be a preset value such as normally 90 ° C., and the boiling temperature is not changed.

また、貯湯タンクに一般的に使用されているステンレス鋼は、貯湯タンク内に水又はお湯を貯えて使用していく間に経年変化により徐々に腐食して劣化していくことが知られている。この劣化の度合いが進むと、貯湯タンクの缶体に穴が開き、水漏れなどの不具合が発生する。   In addition, stainless steel commonly used in hot water storage tanks is known to gradually corrode and deteriorate due to secular change while storing or using water or hot water in the hot water storage tank. . As the degree of deterioration progresses, a hole is opened in the can body of the hot water storage tank, causing problems such as water leakage.

この劣化の原因としては、水に溶け込んだ溶存酸素、塩素、及び配管の銅イオンなどの影響が挙げられるが、こうした要因による腐食の進行は貯湯温度が高くなると、より早く進む傾向がある。しかし、従来の貯湯式給湯器では、湯切れを発生させないことに重点が置かれているため、貯湯温度を低く設定すると供給できる湯量を確保するための缶体を大きくする必要がある。
また、従来の固体高分子形燃料電池においては、貯湯タンクが湧き上がると発電運転を停止するため、貯湯温度を低く設定するとシステム運転効率が低下してしまうという問題があった。
The cause of this deterioration includes the effects of dissolved oxygen dissolved in water, chlorine, and copper ions in the piping, etc., but the progress of corrosion due to these factors tends to proceed faster as the hot water storage temperature increases. However, in the conventional hot water storage type hot water heater, since emphasis is placed on preventing hot water from running out, it is necessary to increase the size of the can for securing the amount of hot water that can be supplied when the hot water storage temperature is set low.
Further, in the conventional polymer electrolyte fuel cell, since the power generation operation is stopped when the hot water storage tank rises, there is a problem that the system operation efficiency is lowered when the hot water storage temperature is set low.

このため、ボイラーなどの水管内に電極を挿入し、この電極に対面する水管の外周部にもう一つの電極を設け、これらの2つの電極間を流れる電流値を測定することによって、水管の腐食状況を検出する技術が開示されている(例えば、特許文献1参照)。   For this reason, by inserting an electrode in a water pipe such as a boiler, providing another electrode on the outer periphery of the water pipe facing this electrode, and measuring the value of the current flowing between these two electrodes, the corrosion of the water pipe A technique for detecting a situation is disclosed (for example, see Patent Document 1).

特開平10−332623号公報(段落番号0006、図1)Japanese Patent Laid-Open No. 10-332623 (paragraph number 0006, FIG. 1)

しかしながら、水管の腐食状況が検出された場合、固体酸化物形燃料電池システムを停止させて修理をする必要があり、稼動に対して信頼性が低いという問題があった。   However, when the corrosion state of the water pipe is detected, it is necessary to stop the solid oxide fuel cell system for repair, and there is a problem that the reliability of the operation is low.

本発明は、前記問題点を解決するために創案されたものであり、貯湯タンクの長期信頼性を向上させることができ、より性能の高い固体酸化物形燃料電池システムを提供することを課題とする。   The present invention was created to solve the above-described problems, and it is an object of the present invention to provide a solid oxide fuel cell system with higher performance that can improve the long-term reliability of a hot water storage tank. To do.

前記課題を達成するために、本発明に係る固体酸化物形燃料電池システムは、水を貯える貯湯タンクと、固体酸化物形燃料電池と、前記固体酸化物形燃料電池から排出される排ガスと前記水との間で熱交換する熱交換器と、前記貯湯タンクと前記熱交換器との間で前記水を循環させる循環ポンプとを備えた固体酸化物形燃料電池システムにおいて、前記水の水質を計測する水質計測手段と、前記水質計測手段の計測値に応じて前記貯湯タンクの水の温度を設定する貯湯温度設定手段とを備えることを特徴とする。   To achieve the above object, a solid oxide fuel cell system according to the present invention includes a hot water storage tank for storing water, a solid oxide fuel cell, an exhaust gas discharged from the solid oxide fuel cell, and the In a solid oxide fuel cell system comprising: a heat exchanger that exchanges heat with water; and a circulation pump that circulates the water between the hot water storage tank and the heat exchanger. Water quality measuring means for measuring, and hot water storage temperature setting means for setting the temperature of water in the hot water storage tank according to the measured value of the water quality measuring means.

この固体酸化物形燃料電池システムでは、貯湯タンクの水質を計測する水質計測手段を備え、貯湯温度を水質に応じて変更してそれを設定する貯湯温度設定手段を備えたことにより、通常の水質では最大の設定温度、例えば90℃で動作させ、水質の悪い地域では設定温度を自動的に10〜20℃程度下げて動作させることが可能となる。
また、設定温度を低下させることによるシステム運転効率の低下は殆どないことから、水質が悪い地域においても、システム運転効率を低下させることなく、貯湯タンクの缶体の寿命を延ばすことができる。
This solid oxide fuel cell system has a water quality measuring means for measuring the water quality of the hot water storage tank, and has a hot water storage temperature setting means for changing the hot water temperature according to the water quality and setting it. Then, it is possible to operate at a maximum set temperature, for example, 90 ° C., and automatically reduce the set temperature by about 10 to 20 ° C. in an area with poor water quality.
In addition, since the system operation efficiency is hardly lowered by lowering the set temperature, the life of the hot water storage tank can can be extended without lowering the system operation efficiency even in an area where the water quality is poor.

請求項2に係る発明は、請求項1に記載の固体酸化物形燃料電池システムであって、前記水質計測手段は、前記貯湯タンク、及び前記水の少なくとも一方の自然電位を計測することを特徴とする。   The invention according to claim 2 is the solid oxide fuel cell system according to claim 1, wherein the water quality measuring means measures a natural potential of at least one of the hot water storage tank and the water. And

この固体酸化物形燃料電池システムでは、貯湯タンクの自然電位の電圧を計測する水質計測手段を備えることで、水質の度合いを計測することができ、水質が悪い場合には自動的に貯湯温度を下げて運転することで貯湯タンクの缶体の寿命を延ばし、貯湯タンクの信頼性を向上させることができる。また、この際もシステムの運転効率を低下させることはない。   In this solid oxide fuel cell system, by providing a water quality measuring means that measures the voltage of the natural potential of the hot water storage tank, it is possible to measure the degree of water quality, and if the water quality is poor, the hot water storage temperature is automatically set. By lowering the operation, the life of the hot water tank can can be extended and the reliability of the hot water tank can be improved. Also in this case, the operation efficiency of the system is not lowered.

請求項3に係る発明は、請求項1または請求項2に記載の固体酸化物形燃料電池システムであって、前記自然電位が増加傾向にあるときは、前記貯湯温度設定手段が前記貯湯タンクの設定温度を低減させることを特徴とする。   The invention according to claim 3 is the solid oxide fuel cell system according to claim 1 or 2, wherein when the natural potential tends to increase, the hot water storage temperature setting means is provided in the hot water storage tank. The set temperature is reduced.

この固体酸化物形燃料電池システムでは、自然電位が増加傾向にあるときは、貯湯温度設定手段が貯湯タンクの設定温度を低減させるため、水質が悪い場合には自動的に貯湯温度を下げて運転することで貯湯タンクの缶体の寿命を延ばし、貯湯タンクの信頼性を向上させることができる。また、この際もシステムの運転効率を低下させることはない。   In this solid oxide fuel cell system, when the natural potential tends to increase, the hot water storage temperature setting means reduces the set temperature of the hot water storage tank, so if the water quality is poor, the hot water storage temperature is automatically lowered. By doing so, the lifetime of the hot water storage tank can be extended and the reliability of the hot water storage tank can be improved. Also in this case, the operation efficiency of the system is not lowered.

請求項1に係る発明によれば、貯湯タンクの水の設定温度を水の水質に応じて設定する貯湯温度設定手段を備え、使用する水質に合わせて貯湯温度を変化させることで、貯湯タンクの缶体の長期信頼性を向上させることができ、より性能の高い固体酸化物形燃料電池システムを提供することができる。   According to the first aspect of the present invention, there is provided hot water storage temperature setting means for setting the set temperature of the water in the hot water storage tank according to the quality of the water, and by changing the hot water storage temperature in accordance with the quality of water used, The long-term reliability of the can can be improved, and a solid oxide fuel cell system with higher performance can be provided.

請求項2に係る発明によれば、貯湯タンク、及び水の少なくとも一方の自然電位に応じて、貯湯温度を変化させることで、貯湯タンクの缶体の長期信頼性を向上させることができ、より性能の高い固体酸化物形燃料電池システムを提供することができる。   According to the invention according to claim 2, the long-term reliability of the can of the hot water storage tank can be improved by changing the hot water storage temperature according to the natural potential of at least one of the hot water storage tank and water. A solid oxide fuel cell system with high performance can be provided.

請求項3に係る発明によれば、自然電位が増加傾向にあるときは、貯湯タンクの設定温度を低減させることにより、水質が悪い地域においても、自動的に貯湯温度を下げて運転することで、システム運転効率を低下させることなく、貯湯タンクの缶体の寿命を延ばし、貯湯タンクの信頼性を向上させることができる。   According to the invention of claim 3, when the natural potential tends to increase, by reducing the set temperature of the hot water storage tank, even in an area where the water quality is poor, the hot water storage temperature is automatically lowered to operate. Thus, the lifetime of the hot water storage tank can be extended and the reliability of the hot water storage tank can be improved without reducing the system operation efficiency.

以下、本発明を適用した固体酸化物形燃料電池システムの一実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
図1は、本発明の固体酸化物形燃料電池システムを示す構成図である。図1に示すように、固体酸化物形燃料電池システム100は、固体酸化物形燃料電池1、都市ガスや天然ガスなどを固体酸化物形燃料電池1に供給する燃料供給装置2、酸化剤の空気を固体酸化物形燃料電池1に供給するための空気供給装置3、水を供給する水供給装置4、固体酸化物形燃料電池1に供給する燃料ガスを加湿する燃料加湿装置5、固体酸化物形燃料電池1から排出される排ガスと水との間で熱交換する熱交換器10と、水を貯える貯湯タンク12、貯湯タンク12と熱交換器10との間で前記水を循環させる循環ポンプ11、水の水質を計測する水質計測手段15,15′、及び水質計測手段15,15′の計測値に応じて貯湯タンク12の水の温度を設定する貯湯温度設定手段14を備えている。
Hereinafter, an embodiment of a solid oxide fuel cell system to which the present invention is applied will be described in detail with reference to the drawings.
FIG. 1 is a configuration diagram showing a solid oxide fuel cell system of the present invention. As shown in FIG. 1, a solid oxide fuel cell system 100 includes a solid oxide fuel cell 1, a fuel supply device 2 that supplies city gas, natural gas, and the like to the solid oxide fuel cell 1, an oxidizer An air supply device 3 for supplying air to the solid oxide fuel cell 1, a water supply device 4 for supplying water, a fuel humidifier 5 for humidifying the fuel gas supplied to the solid oxide fuel cell 1, and a solid oxidation A heat exchanger 10 that exchanges heat between the exhaust gas discharged from the physical fuel cell 1 and water, a hot water storage tank 12 that stores water, and a circulation that circulates the water between the hot water storage tank 12 and the heat exchanger 10 Pump 11, water quality measuring means 15, 15 ′ for measuring the water quality of water, and hot water storage temperature setting means 14 for setting the temperature of water in hot water storage tank 12 according to the measured values of water quality measuring means 15, 15 ′. .

水質計測手段15は、貯湯タンク12自体の自然電位を計測する。水質計測手段15′は、貯湯タンク12内の水の自然電位を計測する。
なお、これらの水質計測手段15,15′は、少なくとも一方が設けられている。
この水質計測手段15は、第一の電極15aを貯湯タンク12の外壁に備え、第二の電極15bを貯湯タンク12内に備えている。そして第一の電極15aと第二の電極15bは貯湯温度設定手段14に接続され、貯湯温度設定手段14に貯湯タンク12自体の自然電位情報を伝達している。
The water quality measuring means 15 measures the natural potential of the hot water storage tank 12 itself. The water quality measuring means 15 ′ measures the natural potential of the water in the hot water storage tank 12.
Note that at least one of these water quality measuring means 15 and 15 'is provided.
The water quality measuring means 15 includes a first electrode 15 a on the outer wall of the hot water storage tank 12 and a second electrode 15 b in the hot water storage tank 12. The first electrode 15 a and the second electrode 15 b are connected to the hot water storage temperature setting means 14 and transmit the natural potential information of the hot water storage tank 12 itself to the hot water storage temperature setting means 14.

また、水質計測手段15′は、第一の電極15a′、第二の電極15b′を貯湯タンク12内の水中に備えている。この第一の電極15a′と第二の電極15b′は貯湯温度設定手段14に接続され、貯湯温度設定手段14に自然電位情報を伝達している。
なお、水質計測手段15と水質計測手段15′の構成の違いは、第一の電極15,15a′と第二の電極15,15b′を、貯湯タンク12の外壁に設けたか、貯湯タンク12内の水中に設けたかの差であり、その他は同様である。
The water quality measuring means 15 ′ includes a first electrode 15 a ′ and a second electrode 15 b ′ in the water in the hot water storage tank 12. The first electrode 15 a ′ and the second electrode 15 b ′ are connected to the hot water storage temperature setting means 14 and transmit natural potential information to the hot water storage temperature setting means 14.
Note that the difference in configuration between the water quality measuring means 15 and the water quality measuring means 15 ′ is that the first electrode 15, 15 a ′ and the second electrode 15, 15 b ′ are provided on the outer wall of the hot water storage tank 12 or inside the hot water storage tank 12. The difference is whether it was installed in the water, and the others are the same.

また、貯湯タンク12には、温度計16が設けられている。この温度計16は、貯湯温度設定手段14に接続され、貯湯温度設定手段14に貯湯温度情報を与えている。   The hot water storage tank 12 is provided with a thermometer 16. The thermometer 16 is connected to the hot water storage temperature setting means 14 and gives hot water storage temperature information to the hot water storage temperature setting means 14.

制御装置9は、燃料供給装置2、空気供給装置3、水供給装置4、及び、燃料加湿装置5の流量及び動作の制御を行うように設けられている。   The control device 9 is provided so as to control the flow rate and operation of the fuel supply device 2, the air supply device 3, the water supply device 4, and the fuel humidifier 5.

固体酸化物形燃料電池1には、発電した直流電力を交流電力に変換するパワーコンディショナ6が接続されている。このパワーコンディショナ6は電力系統7に接続されており、パワーコンディショナ6と電力系統7との間には電力負荷8が接続されている。また、循環ポンプ11には、循環ポンプ制御基板13が接続されている。   The solid oxide fuel cell 1 is connected to a power conditioner 6 that converts generated DC power into AC power. The power conditioner 6 is connected to a power system 7, and a power load 8 is connected between the power conditioner 6 and the power system 7. A circulation pump control board 13 is connected to the circulation pump 11.

次に、本実施の形態に係る固体酸化物形燃料電池システムの動作を説明する。
図1に示すように、固体酸化物形燃料電池1には、発電により生じる排熱を回収する熱交換器10が接続され、更に、熱交換器10には、貯湯タンク12内の水を循環するための配管が接続され、配管内の水を熱交換器10に供給している。循環ポンプ11は循環ポンプ制御基板13で制御され、貯湯タンク12ヘの戻り温度(貯湯温度)が一定となるように制御されている。貯湯タンク12内の水は、循環ポンプ11により貯湯タンク12の底部から供給され、熱交換器10を通して温められ、貯湯タンク12の上部に戻される。その際、貯湯温度は、貯湯温度設定手段14によって、例えば90℃、80℃、70℃と設定を変更することが可能となっている。
Next, the operation of the solid oxide fuel cell system according to the present embodiment will be described.
As shown in FIG. 1, the solid oxide fuel cell 1 is connected to a heat exchanger 10 that recovers exhaust heat generated by power generation. Further, the heat exchanger 10 circulates water in a hot water storage tank 12. The piping for performing is connected, and the water in piping is supplied to the heat exchanger 10. FIG. The circulation pump 11 is controlled by a circulation pump control board 13 so that the return temperature (hot water storage temperature) to the hot water storage tank 12 is constant. Water in the hot water storage tank 12 is supplied from the bottom of the hot water storage tank 12 by the circulation pump 11, warmed through the heat exchanger 10, and returned to the upper part of the hot water storage tank 12. At that time, the hot water storage temperature can be changed by the hot water storage temperature setting means 14, for example, 90 ° C., 80 ° C., and 70 ° C.

また、固体酸化物形燃料電池1は、発電効率が排熱回収効率よりも高いため、給湯負荷へのお湯の供給という面から見ると供給量が少なくなる反面、貯湯温度を低く設定して動作させても性能面への影響が少ないという特徴がある。   In addition, the solid oxide fuel cell 1 has a higher power generation efficiency than the exhaust heat recovery efficiency, so that the supply amount is reduced from the viewpoint of supplying hot water to the hot water supply load, but the hot water storage temperature is set low. Even if it is made, it has the feature that there is little influence on the performance side.

貯湯タンク12はステンレス鋼が用いられているが、このステンレス鋼は、内部に水やお湯を貯えて使用していくうちに、経年変化により腐食が進行して劣化していき、劣化が進むと貯湯タンク12に穴が開いたり、水漏れが発生したりしてしまう。この劣化の要因としては、貯湯タンク12内部の水に溶け込んだ溶存酸素、塩素、配管の銅イオンなどの影響が挙げられるが、こうした要因による腐食の進行は貯湯温度が高くなるとより早く進む傾向がある。   Stainless steel is used for the hot water storage tank 12, but this stainless steel is deteriorated due to aging due to corrosion over time while water and hot water are stored inside and used. A hole is made in the hot water storage tank 12 or water leakage occurs. The cause of this deterioration is the influence of dissolved oxygen, chlorine, copper ions in the piping, etc. dissolved in the water inside the hot water storage tank 12, but the progress of corrosion due to these factors tends to proceed faster as the hot water temperature rises. is there.

そのため、劣化の進行を遅くする方法として、貯湯温度を下げることが有効な手設である。この固体酸化物形燃料電池1においては、発電効率が排熱回収効率よりも高いため、貯湯温度を10〜20℃程度低下させて貯湯温度の制御を行っても、通常の家庭で使用される程度の給湯負荷があれば、システム運転効率を低下させることなく、運用することが可能である。   Therefore, as a method for slowing the progress of deterioration, it is effective to lower the hot water storage temperature. In this solid oxide fuel cell 1, since the power generation efficiency is higher than the exhaust heat recovery efficiency, even if the hot water temperature is controlled by lowering the hot water temperature by about 10 to 20 ° C., it is used in ordinary households. If there is a hot water supply load of a degree, it can be operated without reducing the system operation efficiency.

この固体酸化物形燃料電池システム100では、貯湯タンク12の自然電位を計測する水質計測手段15を備え、貯湯温度を水質に応じて変更してそれを設定する貯湯温度設定手段14を備えていることにより、通常の水質では最大の設定温度、例えば90℃で動作させ、水質の悪い地域では設定温度を自動的に10〜20℃程度下げて動作させることが可能となる。
また、設定温度を低下させることによる固体酸化物形燃料電池システム100の運転効率の低下は殆どないことから、水質が悪い地域においても、システム運転効率を低下させることなく、貯湯タンクの缶体の寿命を延ばすことができる。
The solid oxide fuel cell system 100 includes a water quality measuring unit 15 that measures the natural potential of the hot water storage tank 12, and a hot water storage temperature setting unit 14 that changes the hot water temperature according to the water quality and sets it. As a result, it is possible to operate at a maximum set temperature, for example, 90 ° C. for normal water quality, and to automatically lower the set temperature by about 10 to 20 ° C. in an area with poor water quality.
Further, since there is almost no decrease in the operating efficiency of the solid oxide fuel cell system 100 due to the lowering of the set temperature, even in an area where the water quality is poor, the temperature of the hot water storage tank can can be reduced without decreasing the system operating efficiency. Life can be extended.

水質を計測する水質計測手段15においては、貯湯タンク12の外壁に備えた第一の電極15aと、貯湯タンク12内の水中に配置した第二の電極15bとの間の電位を計測することによって、この計測値が水質を示す自然電位情報として貯湯温度設定手段14に伝達され、この貯湯温度設定手段14によって、貯湯温度が変更される。   In the water quality measuring means 15 for measuring the water quality, by measuring the potential between the first electrode 15 a provided on the outer wall of the hot water storage tank 12 and the second electrode 15 b disposed in the water in the hot water storage tank 12. The measured value is transmitted to the hot water storage temperature setting means 14 as natural potential information indicating the water quality, and the hot water storage temperature setting means 14 changes the hot water storage temperature.

また、貯湯タンク12内の水の自然電位を測定するために、第一の電極15a′、第二の電極15b′を貯湯タンク12の水中に配置して、第一の電極15a′と第二の電極15b′との間の電位を計測することによって、この計測値が水質を示す自然電位情報として貯湯温度設定手段14に伝達され、この貯湯温度設定手段14によって、貯湯温度が変更される。   Further, in order to measure the natural potential of water in the hot water storage tank 12, the first electrode 15a 'and the second electrode 15b' are disposed in the water of the hot water storage tank 12, so that the first electrode 15a 'and the second electrode 15a' The measured value is transmitted to the hot water storage temperature setting means 14 as natural potential information indicating the water quality, and the hot water storage temperature setting means 14 changes the hot water storage temperature.

このように、固体酸化物形燃料電池システムでは、貯湯タンク12の自然電位を計測する水質計測手段15を備えることで、水質の度合いを計測することができ、水質が悪い場合には自動的に貯湯温度を下げて運転することで貯湯タンク12の寿命を延ばし、貯湯タンク12の信頼性を向上させることができる。また、この際もシステムの運転効率を低下させることはない。   Thus, in the solid oxide fuel cell system, the water quality measuring means 15 that measures the natural potential of the hot water storage tank 12 is provided, so that the degree of water quality can be measured, and automatically when the water quality is poor. By operating with the hot water storage temperature lowered, the life of the hot water storage tank 12 can be extended and the reliability of the hot water storage tank 12 can be improved. Also in this case, the operation efficiency of the system is not lowered.

すなわち、供給水の水質が悪い状態で貯湯タンク12を使用していると、貯湯タンク12の自然電位を計測したとき自然電位が高く計測される。このことから、貯湯タンク12の自然電位を計測することで供給水の水質の度合いを推し量ることが可能である。   That is, when the hot water storage tank 12 is used in a state where the quality of the supplied water is poor, the natural potential is measured high when the natural potential of the hot water storage tank 12 is measured. From this, it is possible to estimate the quality of the feed water by measuring the natural potential of the hot water storage tank 12.

この固体酸化物形燃料電池システム100では、自然電位が増加傾向にあるときは、貯湯温度設定手段14が貯湯タンク12の設定温度を低減させるため、水質が悪い場合には自動的に貯湯温度を下げて運転することで貯湯タン12の缶体の寿命を延ばし、貯湯タンク12の信頼性を向上させることができる。また、このとき、固体酸化物形燃料電池システム100の運転効率を低下させることはない。   In this solid oxide fuel cell system 100, when the natural potential tends to increase, the hot water storage temperature setting means 14 reduces the set temperature of the hot water storage tank 12, so that the hot water storage temperature is automatically set when the water quality is poor. By operating at a lowered temperature, the life of the can of the hot water storage tank 12 can be extended, and the reliability of the hot water storage tank 12 can be improved. At this time, the operation efficiency of the solid oxide fuel cell system 100 is not reduced.

温度計16が貯湯温度設定手段14に接続されており、温度計16はこの貯湯温度設定手段14に貯湯温度情報を与える。この貯湯温度情報によって、貯湯温度設定手段14は、循環ポンプ制御基板13を制御する。これによって、循環ポンプ11は、配管の水の循環量を調節して貯湯温度を制御する。   A thermometer 16 is connected to the hot water storage temperature setting means 14, and the thermometer 16 gives hot water storage temperature information to the hot water storage temperature setting means 14. Based on this hot water storage temperature information, the hot water storage temperature setting means 14 controls the circulation pump control board 13. Thereby, the circulation pump 11 controls the hot water storage temperature by adjusting the circulation amount of the water in the pipe.

また、固体酸化物形燃料電池1においては、循環ポンプ11で制御される循環流量が少ないため、貯湯温度を下げて運転することで排熱回収効率を向上させることができるという効果を奏する。   Further, in the solid oxide fuel cell 1, since the circulation flow rate controlled by the circulation pump 11 is small, there is an effect that the exhaust heat recovery efficiency can be improved by operating with the hot water storage temperature lowered.

本発明の固体酸化物形燃料電池システム100によれば、水質が悪い地域での使用においても、システムの運転効率を低下させることなく、貯湯タンク12の寿命を延ばすことができ、より信頼性の高いシステムを提供することが可能となる。   According to the solid oxide fuel cell system 100 of the present invention, it is possible to extend the life of the hot water storage tank 12 without lowering the operation efficiency of the system even when used in an area where the water quality is poor, and more reliable. It is possible to provide a high system.

以上、好ましい実施の形態について説明したが、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱することのない範囲内において適宜の変更が可能なものである。例えば、自然電位は電圧値を計測することを想定して説明したが、水質は電圧、抵抗、電流、微弱な電磁波のいずれの値で計測しても構わない。また、水質は透明度及び色相などで計測しても構わないし、水質計測手段はこれらに限定されるものではなく、その他、水質が計測されるものであればよい。   The preferred embodiments have been described above. However, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and appropriate modifications can be made without departing from the scope of the present invention. For example, although the natural potential has been described on the assumption that the voltage value is measured, the water quality may be measured by any value of voltage, resistance, current, and weak electromagnetic wave. Further, the water quality may be measured by transparency and hue, and the water quality measuring means is not limited to these, and any other device that can measure the water quality may be used.

本発明の固体酸化物形燃料電池システムを示す構成図である。It is a block diagram which shows the solid oxide fuel cell system of this invention. 従来の固体酸化物形燃料電池システムを示す構成図である。It is a block diagram which shows the conventional solid oxide fuel cell system.

符号の説明Explanation of symbols

1 固体酸化物形燃料電池
2 燃料供給装置
3 空気供給装置
4 水供給装置
5 燃料加湿装置
6 パワーコンディショナ
7 電力系統
8 電力負荷
9 制御装置
10 熱交換器
11 循環ポンプ
12 貯湯タンク
13 循環ポンプ制御基板
14 貯湯温度設定手設
15 水質計測手段(自然電位計測手段)
15a,15a′ 第一の電極
15b,15b′ 第二の電極
16 温度計
100 固体酸化物形燃料電池システム
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Solid oxide fuel cell 2 Fuel supply apparatus 3 Air supply apparatus 4 Water supply apparatus 5 Fuel humidification apparatus 6 Power conditioner 7 Electric power system 8 Electric power load 9 Control apparatus 10 Heat exchanger 11 Circulation pump 12 Hot water tank 13 Circulation pump control Board 14 Hot water storage temperature setting manual 15 Water quality measuring means (natural potential measuring means)
15a, 15a 'first electrode 15b, 15b' second electrode 16 thermometer 100 solid oxide fuel cell system

Claims (3)

水を貯える貯湯タンクと、
固体酸化物形燃料電池と、
前記固体酸化物形燃料電池から排出される排ガスと前記水との間で熱交換する熱交換器と、
前記貯湯タンクと前記熱交換器との間で前記水を循環させる循環ポンプと、
を備えた固体酸化物形燃料電池システムにおいて、
前記水の水質を計測する水質計測手段と、
前記水質計測手段の計測値に応じて前記貯湯タンクの水の温度を設定する貯湯温度設定手段と、
を備えることを特徴とする固体酸化物形燃料電池システム。
A hot water storage tank for storing water,
A solid oxide fuel cell;
A heat exchanger for exchanging heat between the exhaust gas discharged from the solid oxide fuel cell and the water;
A circulation pump for circulating the water between the hot water storage tank and the heat exchanger;
In a solid oxide fuel cell system comprising:
Water quality measuring means for measuring the water quality;
Hot water storage temperature setting means for setting the temperature of water in the hot water storage tank according to the measurement value of the water quality measurement means;
A solid oxide fuel cell system comprising:
前記水質計測手段は、前記貯湯タンク、及び前記水の少なくとも一方の自然電位を計測することを特徴とする請求項1に記載の固体酸化物形燃料電池システム。   The solid oxide fuel cell system according to claim 1, wherein the water quality measuring unit measures a natural potential of at least one of the hot water storage tank and the water. 前記自然電位が増加傾向にあるときは、前記貯湯温度設定手段が前記貯湯タンクの設定温度を低減させることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の固体酸化物形燃料電池システム。

3. The solid oxide fuel cell system according to claim 1, wherein, when the natural potential tends to increase, the hot water storage temperature setting means reduces the set temperature of the hot water storage tank.

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