JP5008286B2 - 空冷空調機の排熱回収システム - Google Patents
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Description
まず,図1〜図3を参照して,本発明の第1の実施形態にかかる空冷空調機の排熱回収システム1の全体構成について説明する。なお,図1は,本実施形態にかかる空冷空調機の排熱回収システム1の全体構成を示す模式図である。図2は,本実施形態にかかる空冷空調機20の室外機22と熱交換装置30を示す斜視図であり,図3は,図2のA−A線での縦断面図である。
次に,図4A〜D,図5A〜Dを参照して,本実施形態にかかる熱交換装置30の構成例について説明する。
次に,上述したような空冷空調機の排熱回収システム1の動作について,再び図1を参照しながら説明する。
例えば,夏期昼間などの外気温が高い(例えば25〜35℃)ときには,空冷空調機20が冷房運転されて建造物の室内空間が空冷される。また,昼間は電力需要が多いため,燃料電池発電システム10が稼働して発電する。
例えば,夏期夜間などのように,昼間と比べて外気温が低い(例えば20〜30℃)ときには,空冷空調機20の運転がなされず,この結果,室外機22から排熱が大気中に放熱されることもない。また,夜間は電力需要が少ないため,燃料電池発電システム10は発電しなくてもよい。
燃料電池システムを通常運転する時,即ち,燃料電池14が改質器12により発生された水素を用いて発電する時には,制御盤50は,上記第2のバルブV2及び第3のバルブV3を開放し,かつ,第1のバルブV1を閉鎖する。これにより,改質器12により発生された水素は,第2の水素供給管15を通って燃料電池14に供給される。従って,燃料電池14は,改質器12により発生された水素と,酸素とを電気化学的に反応させて発電し,空冷空調機20等の建造物の各設備に電力を出力することができる。このとき,空冷空調機20も,通常の運転を行っていてもよい。
上記のような空冷空調機の排熱回収システム1を好適に動作させるためには,適当な温度範囲内で水素を吸蔵/放出する特性を有する水素吸蔵合金を使用する必要がある。この
適当な温度範囲とは,外気温の変動と室外機22からの排熱とによって増減可能な温度範囲である。そこで,図6を参照して,本実施形態で適用される水素吸蔵合金の具体例について説明する。なお,図6は,各種の水素吸蔵合金について,平衡水素圧と温度との関係を表すグラフ図である。
10 燃料電池発電システム
12 改質器
14 燃料電池
15 第2の水素供給管
20 空冷空調機
21 室内機
22 室外機
23 冷媒循環用配管
24 筐体
25 放熱装置
26 ファン
30 熱交換装置
31 ケース
31A 円筒状ケース
31B 中空平板状ケース
31C 中空平板状ケース
32 フィン
33 ヘッダー
35A,35C 粉末状の水素吸蔵合金
35B,35D 塊状に成形された水素吸蔵合金
40 第1の水素供給管
50 制御盤
60 温度センサ
251 冷媒配管
252 フィン
Claims (10)
- 炭化水素化合物から水素を発生させる改質器と,前記改質器から供給された水素を用いて発電する燃料電池と,を有する燃料電池発電システムと;
室内空間を空冷する室内機と,前記室内機と冷媒を介してやり取りした熱を放熱する室外機と,を有する空冷空調機と;
前記空冷空調機の前記室外機に設置され,水素吸蔵合金を収容した熱交換装置と;
前記熱交換装置と前記燃料電池システムとを接続する第1の水素供給経路と;
を備え,
前記室外機は,
前記室内機からの冷媒が流通する冷媒配管が所定間隔を空けて配設された通風可能な構造を有する放熱装置と;
前記放熱装置を空冷する送風装置と;
を備え,
前記熱交換装置は,前記送風装置による送風経路上において,前記放熱装置よりも送風方向下流側に配置され,
前記空冷空調機の空冷動作時には,前記送風装置の送風により,前記放熱装置からの放熱による熱風を前記熱交換装置に作用させて,前記熱交換装置を加熱することによって,前記水素吸蔵合金から水素を放出させ,当該水素が,前記第1の水素供給経路を介して前記燃料電池に供給され,
一方,前記空冷空調機の空冷動作停止時には,前記改質器により発生された水素が,前記第1の水素供給経路を介して前記熱交換装置に供給されて,前記送風装置により外気温の風を前記熱交換装置に作用させて前記熱交換装置を冷却することによって,前記水素吸蔵合金に吸蔵させることを特徴とする,空冷空調機の排熱回収システム。 - 外気温を検出する温度センサと;
前記空冷空調機の空冷動作時であって,前記温度センサによる検出温度が第1の温度以上である時には,前記熱交換装置の前記水素吸蔵合金により放出された水素が,前記燃料電池に供給されるように制御し,
一方,前記空冷空調機の空冷動作停止時であって,前記温度センサによる検出温度が前記第1の温度より低い第2の温度以下である時には,前記改質器により発生された水素が,前記熱交換装置に供給されるように制御する制御手段と;
をさらに備えることを特徴とする,請求項1に記載の空冷空調機の排熱回収システム。 - 前記改質器と前記燃料電池とを接続し,途中に前記第1の水素供給経路の一端が接合される第2の水素供給経路と;
前記第1の水素供給経路の途中に設置された第1のバルブと;
前記第1の水素供給経路と前記第2の水素供給経路との接合部よりも前記改質器側における前記第2の水素供給経路の途中に設置された第2のバルブと;
前記第1の水素供給経路と前記第2の水素供給経路との接合部よりも前記燃料電池側における前記第2の水素供給経路の途中に設置された第3のバルブと;
をさらに備え,
前記制御手段は,
前記温度センサによる検出温度が前記第1の温度以上である時には,前記第1及び第3のバルブを開放し,かつ,前記第2のバルブを閉鎖することによって,前記熱交換装置の前記水素吸蔵合金により放出された水素が,前記第1及び第2の水素供給経路を介して前記燃料電池に供給されるように制御し,
一方,前記温度センサによる検出温度が前記第2の温度以下である時には,前記第1及び第2のバルブを開放し,かつ,前記第3のバルブを閉鎖することによって,前記改質器により発生された水素が,前記第2及び第1の水素供給経路を介して前記熱交換装置に供給されるように制御することを特徴とする,請求項2に記載の空冷空調機の排熱回収システム。 - 前記制御手段は,
前記改質器により発生された水素を用いて前記燃料電池が発電する時には,前記第2及び第3のバルブを開放し,かつ,前記第1のバルブを閉鎖することによって,前記改質器により発生された水素が,前記第2の水素供給経路を介して前記燃料電池に供給されるように制御することを特徴とする,請求項3に記載の空冷空調機の排熱回収システム。 - 前記制御手段は,
前記温度センサによる検出温度が前記第2の温度以下である時には,前記室外機の送風装置を動作させることによって,外気温の風を前記熱交換装置に作用させて前記水素吸蔵合金を冷却することを特徴とする,請求項2〜4のいずれか一項に記載の空冷空調機の排熱回収システム。 - 前記熱交換装置は,前記水素吸蔵合金を収容した複数のケースが相互に間隔を空けて配設された通風可能な構造を有することを特徴とする,請求項1〜5のいずれか一項に記載の空冷空調機の排熱回収システム。
- 前記熱交換装置は,前記水素吸蔵合金を収容した複数のケースが格子状に配設された通風可能な構造を有することを特徴とする,請求項1〜6のいずれか一項に記載の空冷空調機の排熱回収システム。
- 前記熱交換装置は,
前記複数のケースを相互に連結するように設置される1又は2以上のフィンを備えることを特徴とする,請求項6又は7に記載の空冷空調機の排熱回収システム。 - 前記水素吸蔵合金は,40〜70℃で水素を放出し,10〜30℃で水素を吸蔵する合金であることを特徴とする,請求項1〜8のいずれか一項に記載の空冷空調機の排熱回収システム。
- 前記水素吸蔵合金は,TiFe,LaNi,TiFeMn,TiMn,又はSmCoの少なくともいずれかの合金であることを特徴とする,請求項9に記載の空冷空調機の排熱回収システム。
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