JP5854369B2 - Cogeneration system - Google Patents

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Description

本発明は、燃料電池あるいはガスエンジンなどを利用したコージェネレーションシステムに関する。   The present invention relates to a cogeneration system using a fuel cell or a gas engine.

燃料電池を用いたコージェネレーションシステムとしては、いわゆる水自立型のものがある。このようなシステムでは、燃料電池を用いた発電部から排出される高温の排ガスから熱を回収する排熱回収用の熱交換部を有している。貯湯タンクへの蓄熱動作時においては、貯湯タンクの湯水が前記熱交換部に供給され、この湯水と排ガスとの間で熱交換が行なわれる。このことにより、発電部から排出される排ガス中の水蒸気を凝縮させており、この凝縮水は、蒸発器などに供給されて燃料改質に利用される。
一方、排ガスにより加熱された湯水は、貯湯タンクに戻されて貯留され、蓄熱が図られる。このようなシステムでは、貯湯タンクにおける蓄熱が満杯状態になると、貯湯タンク内の湯水を前記熱交換部に供給しても、発電部からの排ガスを冷却することはできず、凝縮水は得られなくなる。また、SOFCなどの高温型の燃料電池の発電部は、運転の起動および停止に長時間を要し、貯湯タンクにおける蓄熱が満杯状態になる都度その運転を停止させることが困難な場合がある。
そこで、従来においては、貯湯タンクにおける蓄熱が満杯状態になったときには、別途設けられた放熱器と排熱回収用の熱交換部との間で湯水を循環させる湯水流路に切り替え、排熱回収用の熱交換部によって加熱された湯水を放熱器によって冷却させてから前記熱交換部に再供給させるようにしている。
As a cogeneration system using a fuel cell, there is a so-called water self-supporting system. Such a system has a heat exchange part for exhaust heat recovery that recovers heat from high-temperature exhaust gas discharged from a power generation part using a fuel cell. During the heat storage operation in the hot water storage tank, hot water in the hot water storage tank is supplied to the heat exchange unit, and heat exchange is performed between the hot water and the exhaust gas. Thus, water vapor in the exhaust gas discharged from the power generation unit is condensed, and this condensed water is supplied to an evaporator and used for fuel reforming.
On the other hand, the hot water heated by the exhaust gas is returned and stored in the hot water storage tank to store heat. In such a system, when the heat storage in the hot water storage tank is full, even if hot water in the hot water storage tank is supplied to the heat exchange unit, the exhaust gas from the power generation unit cannot be cooled, and condensed water is obtained. Disappear. In addition, a power generation unit of a high-temperature fuel cell such as SOFC takes a long time to start and stop operation, and it may be difficult to stop the operation every time the heat storage in the hot water storage tank becomes full.
Therefore, conventionally, when the heat storage in the hot water storage tank becomes full, the hot water flow path for circulating hot water between the separately provided radiator and the heat exchange part for exhaust heat recovery is switched to recover the exhaust heat. The hot water heated by the heat exchange unit is cooled by a radiator and then re-supplied to the heat exchange unit.

しかしながら、前記従来技術においては、次のような不具合があった。
すなわち、放熱器は、放熱用の熱交換部と、この放熱用の熱交換部に送風を行なうための空冷用ファンとを組み合わせた構成とされているのが通例である。このような構成の放熱器は、比較的大きなサイズとなる。したがって、放熱器の取り付けスペースを確保する上で苦慮するものとなっていた。また、ファンを備えた放熱器は、その分だけコストも高いものとなる。
However, the prior art has the following problems.
That is, the radiator is usually configured to combine a heat exchange part for heat radiation and an air cooling fan for blowing air to the heat exchange part for heat radiation. The radiator having such a configuration has a relatively large size. Therefore, it has been difficult to secure a mounting space for the radiator. In addition, a heatsink including a fan is expensive.

なお、特許文献1には、前記した放熱器を用いないようにしたコージェネレーションシステムが記載されている。同文献に記載されたシステムは、貯湯タンクの蓄熱量が不足する際に湯水を加熱するために設けられた補助熱源機を放熱器として利用している。より具体的には、この特許文献1では、冷却対象の湯水を、補助熱源機の熱交換部に供給し、かつ補助熱源機のファンを駆動させることにより冷却させている。ところが、このような手段においては、補助熱源機のバーナを燃焼駆動させて、補助熱源機によって湯水加熱を行なわせている際には、湯水の冷却は困難であり、補助熱源機を放熱器として用いることはできない。これでは、実用性に劣ることとなる。   Patent Document 1 describes a cogeneration system in which the above-described radiator is not used. The system described in this document uses an auxiliary heat source device provided to heat hot water when the amount of heat stored in the hot water storage tank is insufficient as a radiator. More specifically, in Patent Document 1, the hot water to be cooled is supplied to the heat exchanging unit of the auxiliary heat source unit and is cooled by driving the fan of the auxiliary heat source unit. However, in such a means, when the burner of the auxiliary heat source machine is driven to burn and hot water heating is performed by the auxiliary heat source machine, it is difficult to cool the hot water, and the auxiliary heat source machine is used as a radiator. Cannot be used. This is inferior in practicality.

特開2003−214705号公報JP 2003-214705 A

本発明は、前記したような事情のもとで考え出されたものであり、発電部の排熱回収用の熱交換部に供給される湯水を冷却するための放熱器の小型化などを適切に図ることが可能なコージェネレーションシステムを提供することを、その課題としている。   The present invention has been conceived under the circumstances as described above, and it is appropriate to reduce the size of a radiator for cooling hot water supplied to a heat exchanging part for exhaust heat recovery of a power generation part. The challenge is to provide a cogeneration system that can be used in the future.

上記の課題を解決するため、本発明では、次の技術的手段を講じている。   In order to solve the above problems, the present invention takes the following technical means.

本発明により提供されるコージェネレーションシステムは、貯湯タンクと、発電部の排熱回収用の熱交換部と、バーナおよびファンを有する湯水加熱用の補助熱源機と、放熱器を有し、かつ前記貯湯タンクと前記排熱回収用の熱交換部とを接続する配管構造部と、を備えており、前記配管構造部は、前記貯湯タンクから前記排熱回収用の熱交換部に供給されて加熱された湯水を前記貯湯タンクに戻す第1の状態と、前記排熱回収用の熱交換部によって加熱された湯水を前記放熱器によって冷却させてから前記熱交換部に再供給するように循環させる第2の状態とを切り替え設定可能とされている、コージェネレーションシステムであって、前記放熱器は、前記補助熱源機のファンが外部空気を吸い込む際の空気流通路となる位置に設けられ、前記ファンの駆動時には、外部空気が前記放熱器の放熱用の熱交換部を通過してから前記ファンに供給されるように構成されており、前記補助熱源機は、通気口を有する外装ケース内に収容され、かつこの外装ケースの外部空気が前記通気口を介して前記外装ケース内に流入してから前記ファンに供給されるように構成されており、前記放熱器は、前記放熱用の熱交換部の周囲を囲むケースを備え、かつこのケースの内部が前記外装ケースの通気口に連通するように設けられていることにより、前記外装ケースの外部の空気は、前記通気口および前記放熱器のケース内を通過するように構成されていることを特徴としている。 A cogeneration system provided by the present invention has a hot water storage tank, a heat exchange part for exhaust heat recovery of a power generation part, an auxiliary heat source machine for hot water heating having a burner and a fan, and a radiator. A piping structure that connects the hot water storage tank and the heat exchanging part for exhaust heat recovery, and the piping structure is supplied from the hot water tank to the heat exchanging part for exhaust heat recovery and heated. A first state in which the hot water is returned to the hot water storage tank, and the hot water heated by the heat exchanger for exhaust heat recovery is cooled by the radiator and then circulated so as to be re-supplied to the heat exchanger. The cogeneration system is configured to be switchable between the second state, and the radiator is provided at a position to be an air flow passage when the fan of the auxiliary heat source unit sucks external air, Serial When the fan drive is configured so that the external air is supplied to the fan after passing through the heat exchanger for heat radiation of the radiator, the auxiliary heat source machine, the outer case having vents And the outside air of the outer case is supplied to the fan after flowing into the outer case through the vent, and the heat radiator By providing a case surrounding the periphery of the replacement part and providing the inside of the case so as to communicate with the vent of the outer case, the air outside the outer case can pass through the vent and the radiator. It is characterized by being configured to pass through the case .

このような構成によれば、次のような効果が得られる。
すなわち、補助熱源機のファンを駆動させた際には、このファンが外部空気を吸い込む作用に基づき、外部空気は放熱器の放熱用の熱交換部を通過する。したがって、放熱器の空冷用の熱交換部に送風を行なうための専用のファンを放熱器に具備させる必要はない。その結果、放熱器の低コスト化を図ることができるとともに、小型化をも図ることができ、放熱器の取り付けスペースの確保に苦慮するといった不具合も抑制可能である。
本発明によれば、前記した特許文献1とは異なり、補助熱源機のバーナを燃焼駆動させている際であっても、放熱器の放熱用の熱交換部を空冷することができる。したがって、補助熱源機のバーナが燃焼駆動している際に、発電部の排熱回収用の熱交換部に冷却水を供給することが困難になるといった不具合はなく、実用性に優れたものとなる。
さらに、重要な効果として、補助熱源機のファンの駆動時には、放熱器の熱交換部を通過して昇温を生じた空気が前記ファンに吸引されて補助熱源機に取り込まれる。したがって、前記昇温を生じた空気の熱を補助熱源機において有効に利用することができる。たとえば、前記の熱は、補助熱源機が具備する熱交換器を加熱するのに利用したり、あるいは補助熱源機の各部の凍結防止に利用することが可能となる。このようなことから、本発明によれば、放熱器から放出された熱を無駄にせず、システム全体のエネルギ効率を高める効果も得られる。
According to such a configuration, the following effects can be obtained.
In other words, when the fan of the auxiliary heat source device is driven, the external air passes through the heat exchanging part for heat dissipation of the radiator based on the action of the fan sucking the external air. Therefore, it is not necessary to equip the radiator with a dedicated fan for sending air to the heat exchanger for air cooling of the radiator. As a result, it is possible to reduce the cost of the heatsink, reduce the size of the heatsink, and suppress problems such as difficulty in securing a space for mounting the heatsink.
According to the present invention, unlike the above-described Patent Document 1, even when the burner of the auxiliary heat source unit is being driven to burn, the heat exchange part for heat radiation of the radiator can be air-cooled. Therefore, there is no problem that it becomes difficult to supply cooling water to the heat exchange part for exhaust heat recovery of the power generation part when the burner of the auxiliary heat source machine is driven to burn, and it has excellent practicality. Become.
Furthermore, as an important effect, when the fan of the auxiliary heat source device is driven, the air that has risen in temperature through the heat exchange part of the radiator is sucked into the fan and taken into the auxiliary heat source device. Therefore, the heat of the air that has raised the temperature can be effectively used in the auxiliary heat source machine. For example, the heat can be used to heat a heat exchanger provided in the auxiliary heat source unit, or can be used to prevent freezing of each part of the auxiliary heat source unit. For this reason, according to the present invention, the heat released from the radiator is not wasted, and an effect of improving the energy efficiency of the entire system can be obtained.

またこのような構成によれば、全体の構成を簡易にしつつ、補助熱源機のファンの駆動時には、放熱器のケース内に多くの外部空気を効率良く送り込むことが可能となる。 Further , according to such a configuration, it is possible to efficiently send a large amount of external air into the radiator case when the fan of the auxiliary heat source unit is driven, while simplifying the overall configuration.

本発明において、好ましくは、前記放熱器は、前記外装ケース内に収容され、または前記外装ケースの外面部に取り付けられ、前記放熱器のケースの内部は、前記通気口に対面して連通するように設けられている。   In the present invention, preferably, the radiator is accommodated in the exterior case or attached to an outer surface portion of the exterior case, and the interior of the case of the radiator is in communication with the vent. Is provided.

このような構成によれば、補助熱源機のファンと放熱器とを、たとえばダクトを用いて接続するような必要がなく、全体の構成を簡易にする上で好ましいものとなる。   According to such a configuration, it is not necessary to connect the fan and the radiator of the auxiliary heat source unit using, for example, a duct, which is preferable in simplifying the overall configuration.

本発明のその他の特徴および利点は、添付図面を参照して以下に行なう発明の実施の形態の説明から、より明らかになるであろう。   Other features and advantages of the present invention will become more apparent from the following description of embodiments of the present invention with reference to the accompanying drawings.

本発明に係るコージェネレーションシステムの一例を示す概略説明図である。It is a schematic explanatory drawing which shows an example of the cogeneration system which concerns on this invention. 本発明の他の例を示す概略説明図である。It is a schematic explanatory drawing which shows the other example of this invention. 本発明の他の例を示す概略説明図である。It is a schematic explanatory drawing which shows the other example of this invention.

以下、本発明の好ましい実施の形態について、図面を参照して具体的に説明する。   Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be specifically described with reference to the drawings.

図1に示すコージェネレーションシステムC1は、燃料電池システム1、貯湯式の給湯装置A、およびこれらを接続する配管構造部2を備えている。配管構造部2には、放熱器5が設けられている。   A cogeneration system C1 shown in FIG. 1 includes a fuel cell system 1, a hot water storage type hot water supply apparatus A, and a piping structure 2 that connects them. A heat radiator 5 is provided in the piping structure portion 2.

燃料電池システム1は、いわゆる水自立型であり、従来既知のものと同様である。簡略すると、この燃料電池システム1は、たとえばSOFC(固体酸化物形燃料電池)を用いた発電部10、および排熱回収用の熱交換部11を備えている。図示説明は省略するが、発電部10は、セルスタック、蒸発器、燃料改質器、およびオフガス燃焼室などを有しており、発電動作に伴い高温の排ガスを排出する。排熱回収用の熱交換部11は、前記の排ガスから熱を回収するための部分である。この熱交換部11において排ガスが冷却されると凝縮水が得られるが、この凝縮水はイオン交換処理などが適宜なされてから蒸発器に供給され、燃料改質に利用される。   The fuel cell system 1 is a so-called water self-supporting type, and is the same as that conventionally known. In brief, the fuel cell system 1 includes a power generation unit 10 using, for example, an SOFC (solid oxide fuel cell) and a heat exchange unit 11 for exhaust heat recovery. Although illustration explanation is omitted, the power generation unit 10 includes a cell stack, an evaporator, a fuel reformer, an off-gas combustion chamber, and the like, and discharges high-temperature exhaust gas along with a power generation operation. The heat exchange unit 11 for exhaust heat recovery is a part for recovering heat from the exhaust gas. When the exhaust gas is cooled in the heat exchange unit 11, condensed water is obtained. The condensed water is appropriately subjected to ion exchange treatment and the like, and then supplied to the evaporator and used for fuel reforming.

給湯装置Aは、貯湯タンク3および補助熱源機4を有している。貯湯タンク3の上下部には、出湯管30および入水管31が接続されており、貯湯タンク3内には入水管31からの入水圧が作用している。このため、出湯管30の出湯口30aに配管接続されている先栓(図示略)が開かれた際には、貯湯タンク3内の湯水は前記の入水圧の作用により出湯口30aから出湯可能である。   The hot water supply apparatus A has a hot water storage tank 3 and an auxiliary heat source unit 4. A hot water discharge pipe 30 and a water inlet pipe 31 are connected to the upper and lower portions of the hot water storage tank 3, and the water pressure from the water inlet pipe 31 acts in the hot water storage tank 3. For this reason, when a tip (not shown) connected to the hot water outlet 30a of the hot water pipe 30 is opened, the hot water in the hot water storage tank 3 can be discharged from the hot water outlet 30a by the action of the incoming water pressure. It is.

補助熱源機4は、貯湯タンク3内の熱量不足などを生じた際に湯水加熱を行なうためのものである。この補助熱源機4は、たとえば瞬間式ガス給湯器と同様な構成であり、缶体43内に配されたバーナ40、バーナ40に燃焼用空気を供給すべく缶体43内に送風を行なうためのファン41、およびバーナ40によって発生させた燃焼ガスから熱回収を行なって湯水を加熱する熱交換器42を有している。本実施形態では、貯湯タンク3の上部に接続された配管20dに補助熱源機4の熱交換器42が接続されており、貯湯タンク3に流入する湯水を補助熱源機4によって加熱可能な構成とされている。ただし、本発明はこれとは異なり、出湯管30を流通する湯水を補助熱源機4によって加熱可能な構成とすることも可能であり、補助熱源機4の設置箇所は問わない。   The auxiliary heat source unit 4 is for heating hot water when the amount of heat in the hot water storage tank 3 is insufficient. The auxiliary heat source unit 4 has the same configuration as that of an instantaneous gas water heater, for example, to blow air into the can body 43 so as to supply combustion air to the burner 40 and the burner 40 disposed in the can body 43. The heat exchanger 42 heats the hot water by recovering heat from the combustion gas generated by the fan 41 and the burner 40. In the present embodiment, the heat exchanger 42 of the auxiliary heat source unit 4 is connected to the pipe 20d connected to the upper part of the hot water storage tank 3, and the hot water flowing into the hot water storage tank 3 can be heated by the auxiliary heat source unit 4. Has been. However, the present invention is different from this, and it is also possible to adopt a configuration in which the hot water flowing through the tap water pipe 30 can be heated by the auxiliary heat source unit 4, and the installation location of the auxiliary heat source unit 4 does not matter.

配管構造部2は、後述する複数の配管20a〜20g、ポンプP、三方弁V1,V2を具備しており、熱回収用の熱交換部11に比較的低温の湯水を供給可能とするものである。この配管構造部2は、次に述べる第1および第2の状態を切り替え設定可能である。   The piping structure unit 2 includes a plurality of pipings 20a to 20g, a pump P, and three-way valves V1 and V2, which are described later, and can supply hot water at a relatively low temperature to the heat exchanging unit 11 for heat recovery. is there. This piping structure part 2 can switch and set the 1st and 2nd state described below.

第1の状態は、貯湯タンク3内の湯水を排熱回収用の熱交換部11に送り込み、かつこの熱交換部11によって加熱された湯水を貯湯タンク3に戻す状態である。この第1の状態では、ポンプPを駆動させた際に、貯湯タンク3の下部から流出した湯水は、矢印N11〜N14で示す経路で流れる。具体的には、貯湯タンク3の下部から流出した湯水は、
配管20a、排熱回収用の熱交換部11、配管20b,20c、補助熱源機4の熱交換器42、および配管20dを順次通過し、貯湯タンク3内の上部に流入する。したがって、この第1の状態においては、排熱回収用の熱交換部11を利用して貯湯タンク3の湯水を加熱し、貯湯タンク3に蓄熱を図ることができる。また、排熱回収用の熱交換部11においては、発電部10から排出される排ガスを冷却し、排ガス中の水蒸気を凝縮させることにより、凝縮水が得られる。
The first state is a state in which the hot water in the hot water storage tank 3 is sent to the heat exchange unit 11 for exhaust heat recovery, and the hot water heated by the heat exchange unit 11 is returned to the hot water storage tank 3. In this first state, when the pump P is driven, the hot water flowing out from the lower part of the hot water storage tank 3 flows along the path indicated by the arrows N11 to N14. Specifically, the hot water flowing out from the lower part of the hot water storage tank 3 is
The pipe 20 a, the heat exchange unit 11 for exhaust heat recovery, the pipes 20 b and 20 c, the heat exchanger 42 of the auxiliary heat source unit 4, and the pipe 20 d sequentially pass through and flow into the upper part of the hot water storage tank 3. Therefore, in the first state, the hot water in the hot water storage tank 3 can be heated using the heat exchanging portion 11 for recovering exhaust heat, and the hot water storage tank 3 can be stored. Further, in the heat exchange unit 11 for exhaust heat recovery, condensed water is obtained by cooling the exhaust gas discharged from the power generation unit 10 and condensing water vapor in the exhaust gas.

第2の状態は、排熱回収用の熱交換部11と放熱器5との間で湯水を循環させる状態であり、三方弁V1,V2の湯水流れ方向を切り替えることにより設定可能である。この第2の状態では、矢印N21〜N25で示す経路で湯水が流れる。具体的には、ポンプPを駆動させた際には、ポンプPの吐出側の湯水は、三方弁V1および配管20eを通過して放熱器5に送り込まれ、その後は配管20f,20aを通過して排熱回収用の熱交換部11に送られる。その後は、配管20b,20gを通過してポンプPに戻る。第2の状態を設定した場合には、放熱器5を利用して冷却された湯水を排熱回収用の熱交換部11に供給することができるために、発電部10から排出される排ガスを熱交換部11において適切に冷却し、凝縮水を得ることが可能である。この第2の状態は、貯湯タンク3における蓄熱量が満杯となった場合に設定される。   The second state is a state in which hot water is circulated between the heat exchanger 11 for exhaust heat recovery and the radiator 5 and can be set by switching the hot water flow direction of the three-way valves V1, V2. In the second state, hot water flows along a route indicated by arrows N21 to N25. Specifically, when the pump P is driven, hot water on the discharge side of the pump P is sent to the radiator 5 through the three-way valve V1 and the pipe 20e, and thereafter passes through the pipes 20f and 20a. Then, it is sent to the heat exchange unit 11 for exhaust heat recovery. After that, it passes through the pipes 20b and 20g and returns to the pump P. When the second state is set, the hot water cooled by using the radiator 5 can be supplied to the heat exchange unit 11 for exhaust heat recovery. It is possible to cool appropriately in the heat exchange unit 11 and obtain condensed water. This second state is set when the amount of heat stored in the hot water storage tank 3 is full.

放熱器5は、放熱用の熱交換部50と、この放熱用の熱交換部50の周囲を囲み、かつ上下両面が開口した枠状のケース51とを備えている。本実施形態では、後述するように、補助熱源機4のファン41を放熱器5用のファンとしても利用するため、放熱器5自体には、空冷用のファンは設けられていない。放熱器5は、補助熱源機4を収容する外装ケース6A内に収容され、かつファン41が外部空気を吸い込む際の空気流通路となる位置に設けられている。   The radiator 5 includes a heat exchange part 50 for heat radiation and a frame-like case 51 that surrounds the heat exchange part 50 for heat radiation and is open at both upper and lower sides. In the present embodiment, as will be described later, since the fan 41 of the auxiliary heat source unit 4 is also used as a fan for the radiator 5, the radiator 5 itself is not provided with an air cooling fan. The radiator 5 is accommodated in an outer case 6A that accommodates the auxiliary heat source unit 4 and is provided at a position that serves as an air flow path when the fan 41 sucks external air.

より具体的には、本実施形態においては、外装ケース6Aの底壁部に通気口60が設けられており、ファン41の駆動時には、外部の空気が通気口60を介して外装ケース6A内に流入するように構成されている。放熱器5は、ケース51の内部が通気口60に直接対面し、かつ連通するように位置決めされた上で、外装ケース6Aの底壁部に取り付けられている。このような構成によれば、ファン41の駆動時には、このファン41の負圧吸引力が放熱器5のケース51の内部にも及ぶことなり、外装ケース6Aの外部の空気は、外装ケース6Aの通気口60および放熱器5の内部を順次通過して外装ケース6A内に流入し、その後ファン41の吸気口に吸い込まれる。外装ケース6Aは、貯湯タンク3を収容する外装ケース6Bと一体・別体のいずれでもよいが、2つの外装ケース6A,6Bが一体に形成されている場合には、それらの内部は仕切壁などを介して仕切られ、ファン41の駆動時における通気口60および放熱器5の内部を通過する空気の流量確保が図られている。   More specifically, in the present embodiment, the vent 60 is provided in the bottom wall portion of the outer case 6 </ b> A, and when the fan 41 is driven, external air enters the outer case 6 </ b> A via the vent 60. It is configured to flow in. The radiator 5 is positioned so that the inside of the case 51 directly faces and communicates with the vent 60, and is attached to the bottom wall portion of the exterior case 6A. According to such a configuration, when the fan 41 is driven, the negative pressure suction force of the fan 41 reaches the inside of the case 51 of the radiator 5, and the air outside the outer case 6 </ b> A passes through the outer case 6 </ b> A. The air then passes through the vent 60 and the radiator 5 in order, flows into the outer case 6 </ b> A, and is then sucked into the air intake of the fan 41. The exterior case 6A may be either integral or separate from the exterior case 6B that accommodates the hot water storage tank 3, but when the two exterior cases 6A and 6B are integrally formed, the inside of the exterior case 6A and the like is a partition wall or the like. The flow rate of air passing through the vent 60 and the radiator 5 when the fan 41 is driven is ensured.

次に、前記したコージェネレーションシステムC1の作用について説明する。   Next, the operation of the above-described cogeneration system C1 will be described.

貯湯タンク3における蓄熱状態が満杯になった場合には、配管構造部2は前記した第2の状態に設定され、放熱器5と排熱回収用の熱交換部11との間で湯水が循環される。この期間中には、補助熱源機4のファン41を駆動する。ファン41が駆動すると、このファン41によって外装ケース6Aの外部の空気が通気口60を介して吸引されるが、この通気口60を通過した空気の全量が放熱器5の内部を通過する。したがって、この空気流通によって放熱用の熱交換部50およびその内部を流通する湯水が効率よく冷却され、排熱回収用の熱交換部11には冷却水を適切に供給することができる。その結果、排熱回収用の熱交換部11においては、排ガスが適切に冷却され、燃料改質などに利用可能な凝縮水を得ることができる。   When the heat storage state in the hot water storage tank 3 is full, the piping structure unit 2 is set to the second state described above, and hot water circulates between the radiator 5 and the heat exchange unit 11 for exhaust heat recovery. Is done. During this period, the fan 41 of the auxiliary heat source unit 4 is driven. When the fan 41 is driven, air outside the outer case 6 </ b> A is sucked by the fan 41 through the vent 60, but the entire amount of air that has passed through the vent 60 passes through the radiator 5. Therefore, the heat exchange part 50 for heat dissipation and the hot water flowing through the inside are efficiently cooled by this air circulation, and the cooling water can be appropriately supplied to the heat exchange part 11 for exhaust heat recovery. As a result, in the heat exchange part 11 for exhaust heat recovery, the exhaust gas is appropriately cooled, and condensed water that can be used for fuel reforming or the like can be obtained.

このように、本実施形態では、放熱器5を適切に機能させるための手段として、補助熱源機4のファン41を利用しており、放熱器5自体に冷却用ファンを設ける必要はない。このため、放熱器5のコストを低減できる他、放熱器5を小型化して、外装ケース6A内の限られたスペースに適切に設置することが可能となる。補助熱源機4のファン41は、バーナ40の駆動時および非駆動時のいずれの時期においても駆動させることが可能である。したがって、本実施形態では、前記した特許文献1とは異なり、補助熱源機4のバーナ40を駆動させて湯水加熱を行なっている際であっても、放熱器5を適切に機能させて湯水冷却を図ることができる利点も得られる。   Thus, in this embodiment, the fan 41 of the auxiliary heat source unit 4 is used as a means for causing the radiator 5 to function properly, and it is not necessary to provide a cooling fan in the radiator 5 itself. For this reason, the cost of the radiator 5 can be reduced, and the radiator 5 can be reduced in size and appropriately installed in a limited space in the exterior case 6A. The fan 41 of the auxiliary heat source device 4 can be driven at any time when the burner 40 is driven or not driven. Therefore, in the present embodiment, unlike the above-described Patent Document 1, even when the hot water is heated by driving the burner 40 of the auxiliary heat source unit 4, the radiator 5 is appropriately functioned to cool the hot water. The advantage that can be achieved is also obtained.

放熱器5を通過した空気は、放熱器5から放出された熱を含んでいるが、この空気は、ファン41から補助熱源機4の缶体43内に供給される。したがって、補助熱源機4では、前記の熱を熱交換器42によって回収することが可能であり、システム全体のエネルギ効率を高める効果も期待できる。冬季においては、補助熱源機4の熱交換器42に前記の空気を作用させることによって、熱交換器42の凍結防止を図ることも可能である。   The air that has passed through the radiator 5 contains heat released from the radiator 5, but this air is supplied from the fan 41 into the can body 43 of the auxiliary heat source unit 4. Therefore, in the auxiliary heat source unit 4, the heat can be recovered by the heat exchanger 42, and an effect of improving the energy efficiency of the entire system can be expected. In winter, it is possible to prevent the heat exchanger 42 from freezing by causing the air to act on the heat exchanger 42 of the auxiliary heat source device 4.

図2および図3は、本発明の他の実施形態を示している。これらの図において、前記実施形態と同一または類似の要素には、前記実施形態と同一の符号を付している。   2 and 3 show another embodiment of the present invention. In these drawings, elements that are the same as or similar to those in the above embodiment are given the same reference numerals as in the above embodiment.

図2に示すコージェネレーションシステムC2においては、放熱器5が外装ケース6Aの底壁部の下面部に取り付けられている。この取り付けに際しては、前記実施形態と同様に、放熱器5のケース51の内部が外装ケース6Aの通気口60に直接対面して連通した状態とされている。   In the cogeneration system C2 shown in FIG. 2, the radiator 5 is attached to the lower surface portion of the bottom wall portion of the exterior case 6A. At the time of attachment, as in the above-described embodiment, the inside of the case 51 of the radiator 5 is in a state of directly facing and communicating with the vent 60 of the outer case 6A.

本実施形態によれば、ファン41が駆動した際には、やはり放熱器5のケース51の内部に外部の空気を通過させることが可能であり、放熱器5の機能を適切に発揮させることができる。放熱器5が外装ケース6Aの外面部に取り付けられているが、これは放熱器5を外装ケース6A内に収容するスペースを確保することが難しいといった場合に好適である。   According to the present embodiment, when the fan 41 is driven, it is possible to allow the outside air to pass through the case 51 of the radiator 5 and to appropriately exhibit the function of the radiator 5. it can. Although the heat radiator 5 is attached to the outer surface portion of the outer case 6A, this is suitable when it is difficult to secure a space for housing the heat radiator 5 in the outer case 6A.

図3に示すコージェネレーションシステムC3においては、放熱器5と外装ケース6Aとがダクト7を介して接続されている。このダクト7は、放熱器5のケース51の内部と外装ケース6Aの通気口60とを結ぶ空気流通路を形成している。   In the cogeneration system C <b> 3 shown in FIG. 3, the radiator 5 and the outer case 6 </ b> A are connected via a duct 7. The duct 7 forms an air flow path that connects the inside of the case 51 of the radiator 5 and the vent 60 of the exterior case 6A.

本実施形態によっても、ファン41を駆動させた際には、放熱器5の内部に外部の空気を通過させてからファン41に吸引させることができ、本発明の意図する作用が得られる。部品点数を削減し、製造コストの低減化を徹底する観点からすれば、図1や図2に示すように、ダクトを用いない構成とすることが好ましいものの、本実施形態のような補助的な部材を用いてもかまわない。ダクトを用いる場合、本実施形態とは異なり、放熱器5とファン41の吸気口とを直結して、これらの間に空気流通路を形成した構成とすることもできる。   Also according to this embodiment, when the fan 41 is driven, external air can be allowed to pass through the radiator 5 and then sucked into the fan 41, and the intended effect of the present invention can be obtained. From the viewpoint of reducing the number of parts and thoroughly reducing the manufacturing cost, as shown in FIG. 1 and FIG. 2, it is preferable to adopt a configuration that does not use a duct. A member may be used. When a duct is used, unlike the present embodiment, the radiator 5 and the intake port of the fan 41 may be directly connected, and an air flow passage may be formed between them.

本発明は、上述した実施形態の内容に限定されない。本発明に係るコージェネレーションシステムの各部の具体的な構成は、本発明の意図する範囲内において種々に設計変更自在である。   The present invention is not limited to the contents of the above-described embodiment. The specific configuration of each part of the cogeneration system according to the present invention can be variously modified within the intended scope of the present invention.

放熱器の放熱用の熱交換部は、空冷による放熱作用が得られる構造であればよく、その具体的な構成は問わない。補助熱源機は、バーナおよびファンを具備していることにより湯水加熱が可能であればよく、バーナとしては、たとえばガスバーナに代えて、オイルバーナなどとすることができる。   The heat exchanging part for heat radiation of the radiator may be a structure that can obtain a heat radiation action by air cooling, and its specific configuration is not limited. The auxiliary heat source machine is only required to be able to heat hot water by being provided with a burner and a fan. As the burner, for example, an oil burner can be used instead of a gas burner.

本発明に係るコージェネレーションシステムは、水自立型の燃料電池システムを備えたものに限らず、これ以外の燃料電池システム、あるいはガスエンジンなどを用いたシステムとして構成することもできる。コージェネレーションシステムにおいては、発電部の排熱回収用の熱交換部において凝縮水を得ることに代えて、または加えて、たとえば発電部の温度上昇防止などを目的として、発電部からの排熱回収を継続したい場合があり、このような場合にも本発明は有効である。なお、補助熱源機は、貯湯タンクの蓄熱状態が満杯であっても使用される場合があり、たとえば熱消費量の多い暖房給湯や風呂給湯などを行なう際には補助熱源機が適宜運転される。   The cogeneration system according to the present invention is not limited to the one provided with the water self-supporting fuel cell system, but can be configured as a fuel cell system other than this or a system using a gas engine. In the cogeneration system, instead of or in addition to obtaining condensed water in the heat exchanging unit for exhaust heat recovery of the power generation unit, for example, for the purpose of preventing temperature rise of the power generation unit, etc., waste heat recovery from the power generation unit In such a case, the present invention is also effective. The auxiliary heat source unit may be used even when the hot water storage state of the hot water storage tank is full. For example, the auxiliary heat source unit is appropriately operated when performing heating hot water supply or bath hot water supply with high heat consumption. .

C1〜C3 コージェネレーションシステム
A 給湯装置
1 燃料電池システム
2 配管構造部
3 貯湯タンク
4 補助熱源機
5 放熱器
6A 外装ケース
10 発電部
11 排熱回収用の熱交換部
40 バーナ(補助熱源機の)
41 ファン(補助熱源機の)
50 放熱用の熱交換部(放熱器の)
51 ケース(放熱器の)
60 通気口(外装ケースの)
C1 to C3 Cogeneration system A Hot water supply device 1 Fuel cell system 2 Piping structure 3 Hot water storage tank 4 Auxiliary heat source unit 5 Radiator 6A Exterior case 10 Power generation unit 11 Heat exchange unit 40 for exhaust heat recovery Burner (auxiliary heat source unit)
41 Fan (for auxiliary heat source)
50 Heat exchange part for heat dissipation (of radiator)
51 Case (for radiator)
60 Vent (outer case)

Claims (2)

貯湯タンクと、
発電部の排熱回収用の熱交換部と、
バーナおよびファンを有する湯水加熱用の補助熱源機と、
放熱器を有し、かつ前記貯湯タンクと前記排熱回収用の熱交換部とを接続する配管構造部と、を備えており、
前記配管構造部は、前記貯湯タンクから前記排熱回収用の熱交換部に供給されて加熱された湯水を前記貯湯タンクに戻す第1の状態と、前記排熱回収用の熱交換部によって加熱された湯水を前記放熱器によって冷却させてから前記熱交換部に再供給するように循環させる第2の状態とを切り替え設定可能とされている、コージェネレーションシステムであって、
前記放熱器は、前記補助熱源機のファンが外部空気を吸い込む際の空気流通路となる位置に設けられ、前記ファンの駆動時には、外部空気が前記放熱器の放熱用の熱交換部を通過してから前記ファンに供給されるように構成されており、
前記補助熱源機は、通気口を有する外装ケース内に収容され、かつこの外装ケースの外部空気が前記通気口を介して前記外装ケース内に流入してから前記ファンに供給されるように構成されており、
前記放熱器は、前記放熱用の熱交換部の周囲を囲むケースを備え、かつこのケースの内部が前記外装ケースの通気口に連通するように設けられていることにより、前記外装ケースの外部の空気は、前記通気口および前記放熱器のケース内を通過するように構成されていることを特徴とする、コージェネレーションシステム。
A hot water storage tank,
A heat exchanging part for exhaust heat recovery of the power generation part;
An auxiliary heat source machine for hot water heating having a burner and a fan;
A piping structure part having a radiator and connecting the hot water storage tank and the heat exchange part for exhaust heat recovery, and
The piping structure section is heated by the first state in which the hot water supplied from the hot water storage tank to the heat exchanging section for exhaust heat recovery is returned to the hot water storage tank, and the heat exchanging section for exhaust heat recovery. A cogeneration system that can be switched and set to a second state in which the hot water is cooled by the radiator and then circulated so as to be re-supplied to the heat exchange unit,
The radiator is provided at a position to be an air flow path when the fan of the auxiliary heat source apparatus sucks external air, and when the fan is driven, the external air passes through a heat exchange part for heat dissipation of the radiator. It is configured to be supplied to the fan from,
The auxiliary heat source unit is accommodated in an outer case having a vent hole, and is configured such that outside air of the outer case flows into the outer case through the vent hole and then is supplied to the fan. And
The radiator includes a case that surrounds the heat exchange part for heat dissipation, and the inside of the case is provided so as to communicate with the vent of the exterior case. The cogeneration system is configured such that air passes through the vent and the case of the radiator .
請求項1に記載のコージェネレーションシステムであって、
前記放熱器は、前記外装ケース内に収容され、または前記外装ケースの外面部に取り付けられ、前記放熱器のケースの内部は、前記通気口に対面して連通するように設けられている、コージェネレーションシステム。
The cogeneration system according to claim 1,
The radiator is housed in the exterior case or attached to an outer surface portion of the exterior case, and the interior of the case of the radiator is provided so as to communicate with the vent. Generation system.
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