JP5150664B2 - 燃料電池コージェネレーションシステム、及び燃料電池コージェネレーションシステムの運転方法 - Google Patents
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Description
起動時に、前記第2の熱交換手段を介して回収した前記排ガスの熱、及び前記貯湯タンクに蓄えられた貯湯水の熱を前記第1の熱交換手段を介して、前記燃料電池に伝えるよう、前記貯湯水を循環させる貯湯水制御手段と、
起動時において、前記貯湯水温度が、前記冷却水温度に所定の温度を加えた値未満のときには、前記貯湯水温度が上昇するように前記貯湯水流量調節手段を調整して、前記貯湯水経路を流れる貯湯水の流量を低下させる流量制御手段を備える、燃料電池コージェネレーションシステムである。
前記第2の所定の温度は、前記第2の熱交換手段において、前記燃料処理手段から排出される排ガスに含まれる水分を所定量回収するために必要な温度により決定される、第1の本発明の燃料電池コージェネレーションシステムである。
前記第2の所定の温度は、前記回収された水を前記燃料電池コージェネレーションシステムの各部に供給しながら、前記回収水タンク内の所定の水位を維持することができる温度である、第2の本発明の燃料電池コージェネレーションシステムである。
前記回収された水を前記燃料電池コージェネレーションシステムの各部に供給しながら、前記回収水タンク内の水位が所定の値を下回った場合は、前記流量制御手段は、前記貯湯水経路を流れる貯湯水の流量の低下を停止させるか、前記貯湯水の流量を増加させるように、前記貯湯水流量調節手段を調節する、第1の本発明の燃料電池コージェネレーションシステムである。
貯湯タンクに蓄えられた貯湯水の熱を、貯湯水経路及び第1の熱交換手段を介して、燃料電池の冷却水経路に伝えるよう、前記貯湯水を循環させる工程と、
前記第1の熱交換手段へ流入する貯湯水の温度を測定する工程と、
原料を用いて水素を含む燃料ガスを生成する燃料処理手段を燃焼器により加熱する工程と、
前記第1の熱交換手段の上流側の前記貯湯水経路に接続された第2の熱交換手段を介して前記燃焼器の排ガスの熱を前記貯湯水に伝達する工程と、
前記冷却水経路における、前記第1の熱交換手段の上流側の冷却水の温度を測定する工程と、
前記貯湯水温度が、前記冷却水温度に所定の温度を加えた値未満のときには、前記貯湯水温度が上昇するように前記貯湯水経路を流れる貯湯水の流量を低下させる工程とを備えた、燃料電池コージェネレーションシステムの運転方法である。
前記貯湯水温度が、第2の所定の温度を上限として上昇するように、前記貯湯水経路を流れる貯湯水の流量を低下させる工程であり、
前記第2の所定の温度は、前記第2の熱交換手段において、前記燃料処理手段から排出される排ガスに含まれる水分を所定量回収するために必要な温度により決定される、第5の本発明の燃料電池コージェネレーションシステムの運転方法である。
本発明の実施の形態1の燃料電池コージェネレーションシステムの構成を図1に示す。図1に示す燃料電池コージェネレーションシステムは、燃料ガスと空気などの酸化剤ガスを用いて電力および熱の発生を行う燃料電池11と、原料を加熱して燃料ガスを生成し、燃料電池11に供給する燃料処理手段21と、燃料処理手段21内部に配置され原料を加熱するための燃焼器22と、酸化剤ガスを燃料電池11に供給する空気供給装置41と、燃料電池コージェネレーションシステムの運転中に、燃料電池11を所定の温度に保つための冷却水を循環させるための冷却水経路16と、冷却水経路16内において冷却水を循環させるための冷却水循環ポンプ12と、冷却水と貯湯水で熱交換を行う、冷却水経路16上に設けられた、本発明の第1の熱交換手段の一例である冷却水熱交換器13と、貯湯水を蓄える貯湯タンク31と、三方弁34、35により起動時と発電時で、貯湯タンク31から貯湯水経路15への経路を切り替える、貯湯水経路切換手段33と、貯湯水を循環させる貯湯水循環ポンプ32と、燃焼器22の排気ガスから熱と水を回収し、冷却水熱交換器13の上流側に接続された、本発明の第2の熱交換手段の一例である排ガス熱交換器23とを備えている。また、排ガス熱交換器23と冷却水熱交換器13の間の貯湯水経路15に、冷却水熱交換器13へ流入する貯湯水の温度を測定する貯湯水温度測定手段36と、貯湯水経路15における貯湯水の流量を制御する指令を出す、流量制御手段37と、流量制御手段37の指令により貯湯水の流量を調節する、本発明の貯湯水流量調節手段の一例である流量調節手段38と、を備えて構成されている。
図2は、本発明の実施の形態2における燃料電池コージェネレーションシステムを示す構成図である。実施の形態1と同様の構成要素については、同一符号を付与し、その説明を省略する。本実施の形態における燃料電池コージェネレーションシステムは、冷却水熱交換器13の上流側に設置された、冷却水熱交換器13の入り口における、冷却水温度を測定するための、冷却水温度測定手段14をさらに構成要素として備えている。そして、流量制御手段37は、貯湯水温度および冷却水温度に基づいて、貯湯水経路15を流れる貯湯水の流量を流量調節手段38により調節させる機能をさらに有する。
図3は、本発明の実施の形態3における燃料電池コージェネレーションシステムを示す構成図である。実施の形態1〜3と同様の構成要素については、同一符号を付与し、その説明を省略する。本実施の形態における燃料電池コージェネレーションシステムは、排ガス熱交換器23に接続されている回収水タンク51を備えている。回収水タンク51の内部には、排ガス熱交換器23から回収される水の水量(水位)を検知するための水量測定手段52が設置されている。水量測定手段52は、流量制御手段37に接続されている。
12 冷却水循環ポンプ
13 冷却水熱交換器
14 冷却水温度測定手段
21 燃料処理手段
22 燃焼器
23 排ガス熱交換器
31 貯湯タンク
32 貯湯水循環ポンプ
33 貯湯水経路切換手段
34、35 三方弁
36 貯湯水温度測定手段
37 流量制御手段
38 流量調節手段
39 排熱輸送制御手段
41 空気供給装置
Claims (6)
- 原料を用いて水素を含む燃料ガスを生成する燃料処理手段と、前記燃料処理手段を加熱する燃焼器と、前記燃料処理手段に接続され、冷却水経路を有する燃料電池と、前記冷却水経路上に設けられた第1の熱交換手段と、前記第1の熱交換手段を介して、前記冷却水と熱交換する貯湯水の流れる貯湯水経路と、前記貯湯水を蓄える貯湯タンクと、前記第1の熱交換手段へ流入する貯湯水の温度を測定するための貯湯水温度測定手段と、前記貯湯水経路に流れる貯湯水の流量を調整するための貯湯水流量調節手段と、前記第1の熱交換手段の上流側の前記貯湯水経路に接続され、前記燃焼器の排ガスと熱交換するための第2の熱交換手段と、前記冷却水経路における、前記第1の熱交換手段の上流側に設けられた冷却水温度測定手段と、を備え、起動時に前記燃焼器が前記燃料処理手段を加熱するよう構成された燃料電池コージェネレーションシステムであって、
起動時に、前記第2の熱交換手段を介して回収した前記排ガスの熱、及び前記貯湯タンクに蓄えられた貯湯水の熱を前記第1の熱交換手段を介して、前記燃料電池に伝えるよう、前記貯湯水を循環させる貯湯水制御手段と、
起動時において、前記貯湯水温度が、前記冷却水温度に所定の温度を加えた値未満のときには、前記貯湯水温度が上昇するように前記貯湯水流量調節手段を調整して、前記貯湯水経路を流れる貯湯水の流量を低下させる流量制御手段を備える、燃料電池コージェネレーションシステム。 - 前記流量制御手段は、前記貯湯水温度が、第2の所定の温度を上限として上昇するように、前記貯湯水流量調節手段を調整して、前記貯湯水経路を流れる貯湯水の流量を低下させ、
前記第2の所定の温度は、前記第2の熱交換手段において、前記燃料処理手段から排出される排ガスに含まれる水分を所定量回収するために必要な温度により決定される、請求項1記載の燃料電池コージェネレーションシステム。 - 前記燃料処理手段から排出される排ガスに含まれる水分を回収する回収水タンクをさらに備え、
前記第2の所定の温度は、前記回収された水を前記燃料電池コージェネレーションシステムの各部に供給しながら、前記回収水タンク内の所定の水位を維持することができる温度である、請求項2記載の燃料電池コージェネレーションシステム。 - 前記燃料処理手段から排出される排ガスに含まれる水分を回収する回収水タンクをさらに備え、
前記回収された水を前記燃料電池コージェネレーションシステムの各部に供給しながら、前記回収水タンク内の水位が所定の値を下回った場合は、前記流量制御手段は、前記貯湯水経路を流れる貯湯水の流量の低下を停止させるか、前記貯湯水の流量を増加させるように、前記貯湯水流量調節手段を調節する、請求項1記載の燃料電池コージェネレーションシステム。 - 起動時に、
貯湯タンクに蓄えられた貯湯水の熱を、貯湯水経路及び第1の熱交換手段を介して、燃料電池の冷却水経路に伝えるよう、前記貯湯水を循環させる工程と、
前記第1の熱交換手段へ流入する貯湯水の温度を測定する工程と、
原料を用いて水素を含む燃料ガスを生成する燃料処理手段を燃焼器により加熱する工程と、
前記第1の熱交換手段の上流側の前記貯湯水経路に接続された第2の熱交換手段を介して前記燃焼器の排ガスの熱を前記貯湯水に伝達する工程と、
前記冷却水経路における、前記第1の熱交換手段の上流側の冷却水の温度を測定する工程と、
前記貯湯水温度が、前記冷却水温度に所定の温度を加えた値未満のときには、前記貯湯水温度が上昇するように前記貯湯水経路を流れる貯湯水の流量を低下させる工程とを備えた、燃料電池コージェネレーションシステムの運転方法。 - 前記貯湯水の流量を低下させる工程は、
前記貯湯水温度が、第2の所定の温度を上限として上昇するように、前記貯湯水経路を流れる貯湯水の流量を低下させる工程であり、
前記第2の所定の温度は、前記第2の熱交換手段において、前記燃料処理手段から排出される排ガスに含まれる水分を所定量回収するために必要な温度により決定される、請求項5記載の燃料電池コージェネレーションシステムの運転方法。
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