JP5631037B2 - Fuel cell system - Google Patents

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Description

本発明は、燃料電池システムに関する。   The present invention relates to a fuel cell system.

従来の燃料電池システムとして、燃料電池又は改質器の排熱を有効利用するものが知られている(例えば、特許文献1参照。)。特許文献1記載のシステムでは、燃料電池本体、燃料の改質を行う燃料処理系、排熱を回収する貯湯槽、及び回収しきれない排熱を室内へ放出する放熱器が、凍結防止のために屋内に配置される。そして、特許文献1記載のシステムは、貯湯槽の蓄熱量を超える排熱が生じ、かつ、気温が低い場合には、放熱器によって屋内に温風を供給する運転を行う。一方、貯湯槽の蓄熱量を超える排熱が生じ、かつ、気温が高い場合には、放熱器を作動させずに燃料電池システムの運転を停止する。   As a conventional fuel cell system, one that effectively uses the exhaust heat of a fuel cell or a reformer is known (see, for example, Patent Document 1). In the system described in Patent Document 1, a fuel cell main body, a fuel processing system for reforming fuel, a hot water storage tank for recovering exhaust heat, and a radiator for releasing exhaust heat that cannot be recovered indoors are used to prevent freezing. Placed indoors. And the system of patent document 1 performs the operation | movement which supplies warm air indoors with a heat radiator, when the exhaust heat exceeding the heat storage amount of a hot water storage tank arises, and temperature is low. On the other hand, when exhaust heat exceeding the heat storage amount of the hot water tank is generated and the temperature is high, the operation of the fuel cell system is stopped without operating the radiator.

特開2009−21047号公報JP 2009-21047 A

ところで、燃料電池の種類によっては燃料電池システムの再起動に伴う損失や運転負荷が大きいため、このような燃料電池を有する燃料電池システムにあっては、エネルギー効率の観点から連続運転することが好ましい。しかしながら、特許文献1記載の燃料電池システムにあっては、利用できない廃熱の発生を防止すべく燃料電池システムの運転を停止するため、燃料電池の種類によってはシステム全体のエネルギー効率が低下するおそれがある。   By the way, depending on the type of fuel cell, the loss and operating load accompanying the restart of the fuel cell system are large. Therefore, in a fuel cell system having such a fuel cell, it is preferable to operate continuously from the viewpoint of energy efficiency. . However, in the fuel cell system described in Patent Document 1, since the operation of the fuel cell system is stopped in order to prevent generation of unusable waste heat, the energy efficiency of the entire system may be lowered depending on the type of fuel cell. There is.

そこで、本発明はこのような技術課題を解決するためになされたものであって、燃料電池を連続動作させた状態で気温に応じた排熱の有効利用をすることができる燃料電池システムを提供することを目的とする。   Accordingly, the present invention has been made to solve such a technical problem, and provides a fuel cell system capable of effectively using exhaust heat according to the temperature in a state where the fuel cell is continuously operated. The purpose is to do.

上記課題を解決するため、本発明に係る燃料電池システムは、屋外に配置された小屋と、電力を出力する燃料電池本体と、前記燃料電池本体より発生した排熱を熱回収系に伝達させる熱交換器と、屋内に配置され前記熱回収系により回収された熱を蓄熱する蓄熱器と、屋内に配置され前記熱回収系により回収された熱送風より放熱する放熱器と、小屋内に配置され、前記放熱器の送風先を小屋内又は小屋外に切り替え可能な切替手段と、を備えて構成される。 In order to solve the above-described problems, a fuel cell system according to the present invention includes a hut arranged outdoors, a fuel cell main body that outputs electric power, and heat that transfers exhaust heat generated from the fuel cell main body to a heat recovery system. and exchanger, a heat accumulator which stores heat of the heat recovered by arranged the heat recovery system in a small indoor, a radiator that is located in a small indoor, more radiated to blowing recovered heat by the heat recovery system, disposed within hut, constructed and a switching means which can switch out cabin within or shed the blast destination of the radiator.

本発明に係る燃料電池システムによれば、蓄熱器及び放熱器が屋内に配置されるため、凍結を抑制することができる。また、放熱器の送風先を室内又は室外に切り替えることが可能であるため、例えば気温が低い時には送風先を室内にすることで凍結を一層抑制することができるとともに、例えば気温が高い時には送風先を室外にすることで室内の温度を上昇させることなく燃料電池システムの連続運転を行うことが可能となる。よって、燃料電池を連続動作させた状態で気温に応じた排熱の有効利用をすることができる。   According to the fuel cell system according to the present invention, since the heat accumulator and the radiator are arranged indoors, freezing can be suppressed. In addition, since it is possible to switch the air blowing destination of the radiator to indoors or outdoors, freezing can be further suppressed by setting the air blowing destination indoors when the temperature is low, for example, and when the air temperature is high, for example, By making the outdoor, the fuel cell system can be continuously operated without increasing the indoor temperature. Therefore, the exhaust heat according to the temperature can be effectively used in a state where the fuel cell is continuously operated.

ここで、前記蓄熱器の蓄熱量を計測する蓄熱量計測器と、気温を計測する気温計測器と、前記蓄熱器が蓄熱可能な蓄熱量を超えた場合、かつ、前記気温が所定の温度以下の場合には、前記放熱器の送風先を小屋内に向けるように前記切替手段を動作させる制御部と、を備えることが好適である。このように構成することで、制御部が蓄熱量及び気温に基づいて切替手段を動作させるため、例えば気温に応じた排熱の有効利用を機器により行うことができる。また、温度が低いときには、蓄熱器が蓄熱できない余剰熱を用いて小屋内に温風を供給することができるので、余剰熱を用いて凍結の防止を図ることが可能となる。 Here, when the heat storage amount measuring device for measuring the heat storage amount of the heat storage device, the air temperature measurement device for measuring the air temperature, the heat storage device exceeds the heat storage amount capable of storing heat, and the air temperature is equal to or lower than a predetermined temperature. In this case, it is preferable to include a control unit that operates the switching unit so that the air blowing destination of the radiator is directed to the small indoor space. By comprising in this way, since a control part operates a switching means based on heat storage amount and air temperature, the effective utilization of the waste heat according to air temperature can be performed with an apparatus, for example. Further, when the temperature is low, it is possible to supply hot air to the small indoor space using surplus heat that cannot be stored by the heat accumulator, and thus it is possible to prevent freezing using surplus heat.

また、前記制御部は、前記気温が低いほど前記放熱器の小屋内への送風量が多くなるように前記切替手段を動作させてもよい。このように構成することで、凍結抑制効果を一層高めることができる。 The control unit may operate the switching means so blowing amount to as the air temperature is low the radiator in the cabin is increased. By comprising in this way, the freezing suppression effect can be heightened further.

また、前記燃料電池本体は、固体酸化物形燃料電池であってもよい。   The fuel cell body may be a solid oxide fuel cell.

本発明によれば、燃料電池を連続動作させた状態で気温に応じた排熱の有効利用をすることができる。   According to the present invention, it is possible to effectively use exhaust heat according to the temperature in a state where the fuel cell is continuously operated.

本発明に係る燃料電池システムの一実施形態の構成概要図である。1 is a schematic configuration diagram of an embodiment of a fuel cell system according to the present invention. 図1の燃料電池システムの切替動作を示すフローチャートである。2 is a flowchart showing a switching operation of the fuel cell system of FIG. 1.

以下、本発明の好適な実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、各図において同一又は相当部分には同一符号を付し、重複する説明を省略する。   DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In addition, in each figure, the same code | symbol is attached | subjected to the same or an equivalent part, and the overlapping description is abbreviate | omitted.

本実施形態に係る燃料電池システムは、例えば、家庭用の燃料電池システムとして好適に採用されるものである。図1は、本発明に係る燃料電池システムの一実施形態の構成概略図である。図1に示されるように、燃料電池システム1は、燃料電池本体2及び貯湯ユニット3を備えている。   The fuel cell system according to the present embodiment is suitably employed as a household fuel cell system, for example. FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an embodiment of a fuel cell system according to the present invention. As shown in FIG. 1, the fuel cell system 1 includes a fuel cell main body 2 and a hot water storage unit 3.

燃料電池本体2は、単位セルを直列に接続したスタック20を有する直流電源であって、例えば家庭内負荷へ電力を供給するものである。燃料電池本体2は、例えば屋外に配置される。燃料電池本体2として、例えば固体酸化物形燃料電池が用いられる。また、燃料電池本体2は、熱交換器21を備えている。熱交換器21は、燃料電池本体2で発生する熱を回収し、熱交換器21と貯湯ユニット3との間で水を循環させる熱回収系4内の水に熱を伝達する。熱回収系4は、配管H1〜H3及び水ポンプ(不図示)を備え、循環路を有している。   The fuel cell body 2 is a DC power source having a stack 20 in which unit cells are connected in series, and supplies power to, for example, a household load. The fuel cell body 2 is disposed outdoors, for example. As the fuel cell body 2, for example, a solid oxide fuel cell is used. The fuel cell main body 2 includes a heat exchanger 21. The heat exchanger 21 recovers the heat generated in the fuel cell main body 2 and transfers the heat to the water in the heat recovery system 4 that circulates water between the heat exchanger 21 and the hot water storage unit 3. The heat recovery system 4 includes pipes H1 to H3 and a water pump (not shown), and has a circulation path.

貯湯ユニット3は、気温低下による凍結を防止するために気密性の高い箱型の小屋9内に配置されている。貯湯ユニット3は、貯湯槽(蓄熱器)31、三方弁10、ラジエータ6及び送風ファン5を備えている。なお、ラジエータ6及び送風ファン5により放熱器が構成される。   The hot water storage unit 3 is disposed in a highly airtight box-shaped shed 9 to prevent freezing due to a decrease in temperature. The hot water storage unit 3 includes a hot water storage tank (heat accumulator) 31, a three-way valve 10, a radiator 6 and a blower fan 5. The radiator 6 and the blower fan 5 constitute a radiator.

貯湯槽31は、熱交換器21において熱伝達された水を貯えるタンクである。三方弁10は、熱交換器21に接続される熱回収系4の配管H3と、貯湯槽31に接続される配管H1とを接続する。貯湯槽31は、上部において配管H1と接続しており、熱交換器21で熱伝達された水が配管H1を介して流入可能な構成とされている。また、貯湯槽31は、下部において配管H2と接続しており、貯湯槽31の下部に貯えられた水を流出し、ラジエータ6を介して熱交換器21に流入可能な構成となっている。また、三方弁10は、熱交換器21に接続される熱回収系4の配管H3と、配管H2とを接続しており、熱伝達された水が貯湯槽31に流入せずにラジエータ6へ直接流入し、熱交換器21へ再流入する循環路を構成している。   The hot water storage tank 31 is a tank that stores the water that is heat-transferred in the heat exchanger 21. The three-way valve 10 connects a pipe H <b> 3 of the heat recovery system 4 connected to the heat exchanger 21 and a pipe H <b> 1 connected to the hot water storage tank 31. The hot water tank 31 is connected to the pipe H1 in the upper part, and is configured such that the water transferred by the heat exchanger 21 can flow in through the pipe H1. In addition, the hot water storage tank 31 is connected to the pipe H <b> 2 at the lower part, so that water stored in the lower part of the hot water storage tank 31 flows out and can flow into the heat exchanger 21 via the radiator 6. In addition, the three-way valve 10 connects the pipe H3 of the heat recovery system 4 connected to the heat exchanger 21 and the pipe H2, so that the heat transferred water does not flow into the hot water tank 31 and goes to the radiator 6. A circulation path that directly flows in and reflows into the heat exchanger 21 is configured.

ラジエータ6は、空冷式であり放熱フィンを備えている。送風ファン5は、ラジエータ6に風を送り込み、空気に循環水の熱を伝達させて温風とし、排気ダクトD0へ出力する。排気ダクトD0は、室外へ排気する排気ダクトD1と、室内へ排気する排気ダクトD2に分岐している。貯湯ユニット3は、排気ダクトD1を介して室外と接続され、排気ダクトD2を介して室内と接続されている。   The radiator 6 is an air-cooling type and includes heat radiation fins. The blower fan 5 sends wind to the radiator 6 and transmits the heat of the circulating water to the air to produce warm air, which is output to the exhaust duct D0. The exhaust duct D0 branches into an exhaust duct D1 that exhausts to the outside and an exhaust duct D2 that exhausts to the room. The hot water storage unit 3 is connected to the outside through the exhaust duct D1, and is connected to the room through the exhaust duct D2.

排気ダクトD0の分岐点には、切替弁(切替手段)7が配置されている。切替弁7は、排気ダクトD0と排気ダクトD1との接続、及び、排気ダクトD1と排気ダクトD2との接続を切り替える機能を有している。すなわち、切替弁7は、送風ファン5の送風先を室内又は屋外に切り替える機能を有している。切替弁7としては、三方弁、プラグ弁、切替バルブ、電磁弁及び継手、又は、シャッターもしくは板部材により通路を仕切るもの等が用いられる。   A switching valve (switching means) 7 is disposed at the branch point of the exhaust duct D0. The switching valve 7 has a function of switching the connection between the exhaust duct D0 and the exhaust duct D1, and the connection between the exhaust duct D1 and the exhaust duct D2. That is, the switching valve 7 has a function of switching the air blowing destination of the blower fan 5 to the room or outdoors. As the switching valve 7, a three-way valve, a plug valve, a switching valve, a solenoid valve and a joint, or a passage partitioning by a shutter or a plate member is used.

また、貯湯ユニット3は、貯湯槽31に貯えられた水の温度を計測可能な水温計(蓄熱量計測器)30を備えている。また、小屋9内には、室内の気温を計測可能な気温計(気温計測器)32を備えている。水温計30、気温計32として、熱電対やサーミスタ等が用いられる。   Further, the hot water storage unit 3 includes a water temperature meter (heat storage amount measuring device) 30 capable of measuring the temperature of the water stored in the hot water storage tank 31. The hut 9 is provided with a thermometer (air temperature measuring device) 32 capable of measuring the indoor temperature. As the water temperature meter 30 and the air temperature meter 32, a thermocouple, a thermistor, or the like is used.

以上の燃料電池システム1の構成機器類は、電装機器類であるシステム制御装置(制御部)8により動作が制御される。システム制御装置8は、電子制御するデバイスであり、CPU(Central Processing Unit)、ROM(Read Only Memory)、RAM(Random Access Memory)、および入出力インターフェイスなどを備えて構成されている。システム制御装置8は、例えば小屋9内に配置されており、水温計30、気温計32、送風ファン5及び切替弁7に接続されている。システム制御装置8は、水温計30及び気温計32が出力した情報に基づいて、送風ファン5及び切替弁7を動作可能に構成されている。   The operation of the components of the fuel cell system 1 described above is controlled by a system control device (control unit) 8 that is an electrical component. The system controller 8 is an electronically controlled device, and includes a CPU (Central Processing Unit), a ROM (Read Only Memory), a RAM (Random Access Memory), an input / output interface, and the like. The system control device 8 is disposed, for example, in the cabin 9, and is connected to the water temperature gauge 30, the temperature gauge 32, the blower fan 5, and the switching valve 7. The system control device 8 is configured to operate the blower fan 5 and the switching valve 7 based on information output from the water temperature gauge 30 and the temperature gauge 32.

燃料電池システム1は、燃料電池本体2で発電した電力を家庭に供給するとともに、発電に伴って発生した熱で加熱した水を貯湯槽31に貯め、家庭で利用可能とする。また、貯湯槽31に蓄熱しきれない熱が燃料電池本体2から発生した場合には、送風ファン5を動作させて室内又は室外へ熱を放出する。以下では、燃料電池システム1の動作を図2を用いて詳細に説明する。図2は、燃料電池システム1の動作を示すフローチャートである。図2に示す制御処理は、例えば燃料電池システム1の電源がONされたタイミングから所定の間隔で繰り返し実行される。   The fuel cell system 1 supplies the electric power generated by the fuel cell main body 2 to the home, and stores water heated by the heat generated by the power generation in the hot water storage tank 31 so that it can be used at home. Further, when heat that cannot be stored in the hot water storage tank 31 is generated from the fuel cell main body 2, the blower fan 5 is operated to release the heat indoors or outdoors. Below, operation | movement of the fuel cell system 1 is demonstrated in detail using FIG. FIG. 2 is a flowchart showing the operation of the fuel cell system 1. The control process shown in FIG. 2 is repeatedly executed at a predetermined interval from the timing when the power of the fuel cell system 1 is turned on, for example.

図2に示すように、燃料電池システム1は、蓄熱量を取得する(ステップS10)。ステップS10では、システム制御装置8が、水温計30の温度に基づいて蓄熱量を取得する。あるいは、システム制御装置8が、図示しないセンサにより貯湯槽31の貯湯量を取得し、水温計30の温度に基づいて蓄熱量を取得してもよい。ステップS10の処理が終了すると、蓄熱判定処理へ移行する(ステップS12)。   As shown in FIG. 2, the fuel cell system 1 acquires the amount of heat storage (step S10). In step S <b> 10, the system control device 8 acquires a heat storage amount based on the temperature of the water thermometer 30. Alternatively, the system control device 8 may acquire the amount of hot water stored in the hot water storage tank 31 using a sensor (not shown) and acquire the amount of stored heat based on the temperature of the water temperature gauge 30. When the process of step S10 ends, the process proceeds to a heat storage determination process (step S12).

ステップS12の処理では、システム制御装置8が、貯湯槽31が蓄熱可能か否かを判定する。システム制御装置8は、ステップS10の処理で取得した蓄熱量に基づいて、貯湯槽31が蓄熱可能か否かを判定する。例えば、システム制御装置8は、ステップS10の処理で得られた水温が所定値(例えば70℃)以下である場合には、蓄熱可能であると判定する。一方、システム制御装置8は、ステップS10の処理で得られた水温が所定値(例えば70℃)を越えており、かつ、貯湯槽31の貯湯量が限界値である場合には、蓄熱不可と判定する。ステップS12の処理において、蓄熱が可能であると判定した場合には、排熱を放出するよりも蓄熱する方が効率的であるので、図2に示す制御処理を終了する。一方、ステップS12の処理において、蓄熱が不可であると判定した場合には、気温判定処理へ移行する(ステップS14)。   In the process of step S12, the system control device 8 determines whether or not the hot water storage tank 31 can store heat. The system control device 8 determines whether or not the hot water storage tank 31 can store heat based on the heat storage amount acquired in the process of step S10. For example, the system control device 8 determines that heat storage is possible when the water temperature obtained in the process of step S10 is a predetermined value (for example, 70 ° C.) or less. On the other hand, if the water temperature obtained in the process of step S10 exceeds a predetermined value (for example, 70 ° C.) and the amount of hot water stored in the hot water storage tank 31 is a limit value, the system control device 8 judge. When it is determined in step S12 that heat storage is possible, it is more efficient to store heat than to release exhaust heat, and thus the control process shown in FIG. 2 is terminated. On the other hand, if it is determined in step S12 that heat storage is not possible, the process proceeds to temperature determination processing (step S14).

ステップS14の処理では、システム制御装置8が、気温が所定値以下であるか否かを判定する。システム制御装置8は、気温計32により取得された気温と、所定値(例えば10℃)とを比較して、気温が所定値以下であるか否かを判定する。ステップS14の処理において、気温が所定値以下であると判定した場合には、切替処理へ移行する(ステップS16)。   In the process of step S14, the system control device 8 determines whether or not the temperature is below a predetermined value. The system control device 8 compares the temperature acquired by the thermometer 32 with a predetermined value (for example, 10 ° C.) and determines whether or not the temperature is equal to or lower than the predetermined value. If it is determined in step S14 that the temperature is equal to or lower than the predetermined value, the process proceeds to a switching process (step S16).

ステップS16の処理では、システム制御装置8が、切替弁7を動作させて送風ファン5による温風の送風先を室内へ切り替える。すなわち、切替弁7を作動させて、ダクトD0,D1の流路を閉とし、ダクトD0,D2の流路を開とする。ステップS16の処理が終了すると、送風処理へ移行する(ステップS20)。   In the process of step S <b> 16, the system control device 8 operates the switching valve 7 to switch the air blow destination of the hot air from the blower fan 5 to the room. That is, the switching valve 7 is operated to close the flow paths of the ducts D0 and D1, and open the flow paths of the ducts D0 and D2. When the process of step S16 ends, the process proceeds to the blowing process (step S20).

ステップS20の処理では、システム制御装置8が、送風ファン5を作動させる。これにより、温風はダクトD0,D2を介して室内へ送風される。ステップS20の処理が終了すると、図2に示す制御処理を終了する。   In the process of step S20, the system control device 8 operates the blower fan 5. Thereby, the warm air is blown into the room through the ducts D0 and D2. When the process of step S20 ends, the control process shown in FIG. 2 ends.

一方、ステップS14の処理において、気温が所定値以下でないと判定した場合には、切替処理へ移行する(ステップS18)。ステップS18の処理では、システム制御装置8が、切替弁7を動作させて送風ファン5による温風の送風先を屋外へ切り替える。すなわち、切替弁7を作動させて、ダクトD0,D1の流路を開とし、ダクトD0,D2の流路を閉とする。ステップS18の処理が終了すると、送風処理へ移行する(ステップS20)。ステップS20の処理では、システム制御装置8が、送風ファン5を作動させる。これにより、温風はダクトD0,D1を介して室外へ送風される。ステップS20の処理が終了すると、図2に示す制御処理を終了する。   On the other hand, if it is determined in step S14 that the temperature is not lower than the predetermined value, the process proceeds to switching processing (step S18). In the process of step S <b> 18, the system control device 8 operates the switching valve 7 to switch the hot air blowing destination by the blower fan 5 to the outdoors. That is, the switching valve 7 is actuated to open the ducts D0 and D1, and close the ducts D0 and D2. When the process of step S18 ends, the process proceeds to the blowing process (step S20). In the process of step S20, the system control device 8 operates the blower fan 5. Thereby, warm air is ventilated outside through the ducts D0 and D1. When the process of step S20 ends, the control process shown in FIG. 2 ends.

以上で図2に示す制御処理を終了する。図2に示す制御処理を実行することにより、貯湯槽31に蓄熱しきれない熱が燃料電池本体2から発生した場合において、気温が所定値以下の場合には、屋内に温風が供給され、気温が所定値以下でない場合には、屋外に温風が供給される。このため、例えば冬場や寒冷地において気温が低下して凍結するおそれがある場合には、蓄熱できずに廃棄する熱を小屋9内へ送り込むことにより凍結の防止を図ることができるとともに、例えば夏場において気温が上昇した場合であっても蓄熱できずに廃棄する熱を小屋9の外へ放出することが可能となる。このように、気温低下時において適切に排熱を利用することができるとともに、気温上昇時に燃料電池システム1を連続運転させた状態であっても小屋9内の温度を必要以上に上昇させることを回避することが可能となる。特に、運転の起動停止の繰り返しが困難な固体酸化物形の燃料電池を燃料電池本体2に採用する場合に有効である。また、固体酸化物形の燃料電池を燃料電池本体2に採用することにより、凍結対策として燃料電池システム1の全てを小屋9内に配置する必要がなくなり、燃料電池本体2を屋外へ配置することができる。これにより、小屋9の建物スペースを小さくすることが可能となるので、敷地が狭い場所でも凍結対策された燃料電池システム(寒冷地仕様の燃料電池システム)を配置することができる。また、小屋9内に燃料電池本体2を配置しないことで、発電に伴うガス等を小屋9内に排出することを回避することが可能となるので、凍結防止と安全性の両立を図ることができる。   The control process shown in FIG. By executing the control process shown in FIG. 2, when heat that cannot be stored in the hot water storage tank 31 is generated from the fuel cell main body 2, if the temperature is below a predetermined value, hot air is supplied indoors, When the temperature is not below a predetermined value, warm air is supplied outdoors. For this reason, for example, when there is a possibility of freezing due to a drop in temperature in winter or in a cold region, it is possible to prevent freezing by sending heat to the hut 9 without being able to store heat. Even when the temperature rises at this time, it is possible to release heat to the outside of the hut 9 without being able to store heat. As described above, the exhaust heat can be appropriately used when the temperature is lowered, and the temperature in the cabin 9 is increased more than necessary even when the fuel cell system 1 is continuously operated when the temperature rises. It can be avoided. This is particularly effective when a solid oxide fuel cell that is difficult to repeat starting and stopping of operation is employed in the fuel cell main body 2. Further, by adopting a solid oxide fuel cell for the fuel cell main body 2, it is not necessary to arrange the entire fuel cell system 1 in the hut 9 as a countermeasure against freezing, and the fuel cell main body 2 is arranged outdoors. Can do. As a result, the building space of the hut 9 can be reduced, so that it is possible to arrange a fuel cell system (a cold region specification fuel cell system) in which a countermeasure against freezing is taken even in a small site. Further, since the fuel cell main body 2 is not arranged in the hut 9, it is possible to avoid discharging gas or the like accompanying power generation into the hut 9, so that both freezing prevention and safety can be achieved. it can.

以上、本実施形態に係る燃料電池システム1によれば、貯湯槽31、ラジエータ6及び送風ファン5が小屋9内に配置されるため、凍結を抑制することができる。また、送風ファン5の送風先を室内又は室外に切り替えることが可能であるため、気温が低い時には送風先を室内にすることで凍結を一層抑制することができるとともに、気温が高い時には送風先を室外にすることで室内の温度を上昇させることなく燃料電池システム1の連続運転を行うことが可能となる。よって、燃料電池を連続動作させた状態で気温に応じた排熱の有効利用をすることができる。   As mentioned above, according to the fuel cell system 1 which concerns on this embodiment, since the hot water storage tank 31, the radiator 6, and the ventilation fan 5 are arrange | positioned in the hut 9, freezing can be suppressed. Moreover, since it is possible to switch the ventilation destination of the ventilation fan 5 indoors or outdoors, freezing can be further suppressed by setting the ventilation destination indoors when the temperature is low, and when the temperature is high, the ventilation destination is changed. The outdoor operation of the fuel cell system 1 can be performed without increasing the temperature in the room by using the outdoor unit. Therefore, the exhaust heat according to the temperature can be effectively used in a state where the fuel cell is continuously operated.

さらに、本実施形態に係る燃料電池システム1によれば、システム制御装置8が、蓄熱量及び気温に基づいて切替弁7を動作させるため、温度が低いときには、蓄熱器が蓄熱できない余剰熱を用いて室内に温風を供給することができるので、余剰熱を用いて凍結の防止を図ることが可能となる。   Furthermore, according to the fuel cell system 1 according to the present embodiment, since the system control device 8 operates the switching valve 7 based on the heat storage amount and the air temperature, when the temperature is low, surplus heat that cannot be stored by the regenerator is used. Therefore, it is possible to prevent freezing by using surplus heat.

以上、本発明の好適な実施形態について具体的に説明したが、上記実施形態は本発明に係る燃料電池システムの一例を示すものであり、本発明に係る燃料電池システムは、上記実施形態に係る燃料電池システム1に限られるものではない。   The preferred embodiment of the present invention has been specifically described above. However, the above embodiment shows an example of the fuel cell system according to the present invention, and the fuel cell system according to the present invention relates to the above embodiment. It is not limited to the fuel cell system 1.

例えば、上記実施形態では、熱交換器21は燃料電池本体2より発生した排熱を熱回収系4の循環水に伝達する例を説明したが、例えば、燃料電池本体2の余剰電力を余剰ヒータ等で消費する場合には、熱交換器21は当該余剰ヒータにより生じた熱を燃料電池本体2より発生した排熱として回収し、熱回収系4の循環水に伝達してもよい。   For example, in the above-described embodiment, the heat exchanger 21 transmits the exhaust heat generated from the fuel cell main body 2 to the circulating water of the heat recovery system 4. For example, the surplus power of the fuel cell main body 2 is transferred to the surplus heater. For example, the heat exchanger 21 may recover the heat generated by the surplus heater as exhaust heat generated from the fuel cell main body 2 and transmit it to the circulating water of the heat recovery system 4.

また、上記実施形態では、システム制御装置8は、切替弁7を動作させて送風ファン5の送風先を屋内又は屋外に切り替える例を説明したが、例えば、気温が低いほど送風ファン5の室内への送風量が多くなるように切替弁7を動作させてもよい。すなわち、システム制御装置8は、例えば弁の開度と気温との依存性を示すテーブルをROM等の記憶領域に格納しており、気温が低くなるほど、室内への流路の弁の開度を大きくするとともに、室外への流路の弁の開度を小さくするように動作してもよい。このように動作することにより、凍結抑制効果を一層高めることができる。   Moreover, in the said embodiment, although the system control apparatus 8 operated the switching valve 7 and demonstrated the example which switches the ventilation destination of the ventilation fan 5 to indoor or the outdoors, for example, the room | chamber interior of the ventilation fan 5 is so low that temperature is low. The switching valve 7 may be operated so that the amount of air flow increases. That is, the system control device 8 stores, for example, a table indicating the dependence between the opening degree of the valve and the air temperature in a storage area such as a ROM, and the lower the air temperature, the more the opening degree of the valve of the flow path into the room. While increasing, you may operate | move so that the opening degree of the valve | bulb of the flow path to the outdoor may be made small. By operating in this way, the effect of suppressing freezing can be further enhanced.

また、上記実施形態では、システム制御装置8は、切替弁7を動作させて送風ファン5の送風先を屋内又は屋外に切り替える例を説明したが、切替弁7を手動により動作させてもよい。例えば、季節ごとに人が流路を手動で変更することにより、冬場では凍結防止、夏場では燃料電池システム1の連続運転を実現することができる。この時、切替弁7は、開度を手動で調整できるようにされていてもよい。また、手動で調整する場合、システム制御装置8、水温計30及び気温計32は備えなくてもよい。   Moreover, although the system control apparatus 8 demonstrated the example which operates the switching valve 7 and switches the ventilation destination of the ventilation fan 5 to indoor or outdoor in the said embodiment, you may operate the switching valve 7 manually. For example, by manually changing the flow path every season, it is possible to prevent freezing in winter and to continuously operate the fuel cell system 1 in summer. At this time, the switching valve 7 may be configured so that the opening degree can be manually adjusted. Moreover, when adjusting manually, the system control apparatus 8, the water temperature meter 30, and the temperature meter 32 do not need to be provided.

さらに、上記実施形態では、燃料電池本体2として、固体酸化物形燃料電池の場合を説明したが、これに限られるものではなく、例えば、固体高分子形燃料電池であってもよい。   Furthermore, although the case where the fuel cell main body 2 is a solid oxide fuel cell has been described in the above embodiment, the present invention is not limited to this, and may be, for example, a solid polymer fuel cell.

1…燃料電池システム、2…燃料電池本体、3…貯湯ユニット、4…熱回収系、5…送風ファン(放熱器)、6…ラジエータ(放熱器)、7…切替弁(切替手段)、8…システム制御装置(制御部)、9…小屋、10…三方弁、20…スタック、21…熱交換器、30…水温計(蓄熱量計測器)、31…貯湯槽(蓄熱器)、32…気温計(気温計測器)。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Fuel cell system, 2 ... Fuel cell main body, 3 ... Hot water storage unit, 4 ... Heat recovery system, 5 ... Blower fan (radiator), 6 ... Radiator (radiator), 7 ... Switching valve (switching means), 8 ... System controller (control unit), 9 ... Hut, 10 ... Three-way valve, 20 ... Stack, 21 ... Heat exchanger, 30 ... Water thermometer (heat storage amount measuring device), 31 ... Hot water storage tank (heat storage device), 32 ... Thermometer (temperature measuring instrument).

Claims (4)

屋外に配置された小屋と、
電力を出力する燃料電池本体と、
前記燃料電池本体より発生した排熱を熱回収系に伝達させる熱交換器と、
屋内に配置され前記熱回収系により回収された熱を蓄熱する蓄熱器と、
屋内に配置され、前記熱回収系により回収された熱を送風により放熱する放熱器と、
小屋内に配置され、前記放熱器の送風先を小屋内又は小屋外に切り替え可能な切替手段と、
を備える燃料電池システム。
A hut located outdoors,
A fuel cell body that outputs power;
A heat exchanger for transferring waste heat generated from the fuel cell body to a heat recovery system;
A heat accumulator which stores heat of the recovered heat by the heat recovery system is placed in a small indoor,
A radiator disposed in the small indoor, more radiated to blowing recovered heat by the heat recovery system,
Disposed within hut, a switching means capable of switching the radiator blower destination outside cabin within or shed,
A fuel cell system comprising:
前記蓄熱器の蓄熱量を計測する蓄熱量計測器と、
気温を計測する気温計測器と、
前記蓄熱器が蓄熱可能な蓄熱量を超えた場合、かつ、前記気温が所定の温度以下の場合には、前記放熱器の送風先を小屋内に向けるように前記切替手段を動作させる制御部と、
を備えることを特徴とする請求項1に記載の燃料電池システム。
A heat storage amount measuring device for measuring the heat storage amount of the heat storage device; and
A temperature measuring instrument for measuring the temperature;
If the heat accumulator exceeds a thermal energy storage amount thermal storage, and when the air temperature is below the predetermined temperature, a control unit for the radiator blower destination operating said switching means to direct the cabin ,
The fuel cell system according to claim 1, comprising:
前記制御部は、前記気温が低いほど前記放熱器の小屋内への送風量が多くなるように前記切替手段を動作させることを特徴とする請求項2に記載の燃料電池システム。 3. The fuel cell system according to claim 2, wherein the control unit operates the switching unit so that the amount of air blown into the small indoor space of the radiator is increased as the temperature is lower. 前記燃料電池本体は、固体酸化物形燃料電池である請求項1〜3の何れか一項に記載の燃料電池システム。   The fuel cell system according to any one of claims 1 to 3, wherein the fuel cell main body is a solid oxide fuel cell.
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