JP6263663B1 - Fuel cell system - Google Patents
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Abstract
【課題】本発明は、ガス燃料の供給が途絶えた場合であっても発電することができる燃料電池システムを提供する。【解決手段】都市ガス等のガス燃料の供給を受けて発電する燃料電池２０と、該燃料電池２０へのガス燃料を供給する為のガス管接続部２４ｃと、前記燃料電池２０へガス燃料の供給をする為の、ガスボンベ１７６の取付けが可能なボンベ取付部１７４と、を備えている。【選択図】図２The present invention provides a fuel cell system capable of generating power even when gas fuel supply is interrupted. SOLUTION: A fuel cell 20 that generates power upon receipt of a gas fuel such as city gas, a gas pipe connecting portion 24c for supplying gas fuel to the fuel cell 20, and a fuel cell 20 And a cylinder mounting portion 174 to which a gas cylinder 176 can be mounted for supply. [Selection] Figure 2
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、ガス燃料を用いて発電する燃料電池システムが知られている（例えば、特許文献１参照）。 Conventionally, a fuel cell system that generates power using gas fuel is known (see, for example, Patent Document 1).
前記燃料電池システムは、都市ガス等の燃料の供給を受けて、発電するように構成されている。また、発電を開始する際には、商用電源の供給を受けるとともに、この電源を利用して内部機器を作動し発電を開始する。 The fuel cell system is configured to generate power upon receipt of fuel such as city gas. In addition, when power generation is started, commercial power is supplied, and internal devices are operated using this power source to start power generation.
しかしながら、このような燃料電池システムにあっては、ガス燃料の供給を受け続ければ、発電した電気を利用して内部機器を作動できるので継続して発電できるが、ガス燃料の供給が途絶える災害時などでは発電できなくなるという問題があった。 However, in such a fuel cell system, if you continue to receive gas fuel supply, you can continue to generate power because you can operate the internal equipment using the generated electricity, but in the event of a disaster when gas fuel supply stops There was a problem that it could not generate electricity.
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、ガス燃料の供給が途絶えた場合であっても発電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。 The present invention has been made in view of such circumstances, and an object of the present invention is to provide a fuel cell system capable of generating power even when the supply of gas fuel is interrupted.
第一態様では、都市ガス等のガス燃料の供給を受けて発電する燃料電池と、該燃料電池へガス燃料を供給する為のガス管接続部と、前記燃料電池へガス燃料の供給をする為の、ガスボンベの取付けが可能なボンベ取付部と、前記ガス管接続部からのガス燃料の供給が遮断された際に、前記燃料電池に供給するガス燃料を前記ボンベ取付部からのガス燃料に切り替えるガス切替手段と、を備え、該ガス切替手段が、前記燃料電池にガス燃料を供給するガス供給管と前記ボンベ取付部との間に設けられ、前記ガス供給管の内圧が低下した際にガスボンベからのガス圧で開作動する逆止弁で構成されている。 In the first aspect, a fuel cell that generates electric power upon receipt of gas fuel such as city gas, a gas pipe connection for supplying gas fuel to the fuel cell, and for supplying gas fuel to the fuel cell When the supply of gas fuel from the gas cylinder connecting portion and the gas pipe connecting portion is cut off, the gas fuel supplied to the fuel cell is switched to the gas fuel from the cylinder mounting portion. Gas switching means, and the gas switching means is provided between a gas supply pipe for supplying gas fuel to the fuel cell and the cylinder mounting portion, and when the internal pressure of the gas supply pipe decreases, the gas cylinder It consists of a check valve that opens with gas pressure from
例えば、災害発生時など外部からのガス燃料の供給が遮断された場合、ガス管接続部から燃料電池へのガス燃料の供給が途絶えることによって発電が不能となる。 For example, when the supply of gas fuel from the outside is interrupted, such as when a disaster occurs, the supply of gas fuel from the gas pipe connection to the fuel cell is interrupted, thereby making it impossible to generate power.
しかし、第一態様では、ガスボンベが取り付けられるボンベ取付部を備えている。このため、このボンベ取付部にガス燃料を収容したガスボンベを取り付けることで、ガスボンベからのガス燃料が燃料電池へ供給される。これにより、燃料電池による継続的な発電が可能となる。 However, in the first aspect, a cylinder mounting portion to which the gas cylinder is mounted is provided. For this reason, the gas fuel from the gas cylinder is supplied to the fuel cell by attaching the gas cylinder containing the gas fuel to the cylinder attaching portion. Thereby, continuous power generation by the fuel cell becomes possible.
また、例えば、災害発生時など外部からのガス燃料の供給が遮断された際には、燃料電池に供給されるガス燃料がボンベ取付部からのガス燃料に切り替えられる。これにより、利便性が向上する。 Further, for example, when the supply of gas fuel from the outside is interrupted, such as when a disaster occurs, the gas fuel supplied to the fuel cell is switched to the gas fuel from the cylinder mounting portion. This improves convenience.
第二態様では、前記燃料電池を備えた燃料電池ユニットの作動に必要な電力の供給を外部から受ける為の電力供給路と、前記燃料電池ユニットの起動に必要な電力の供給を受ける為の電池が取り付けられる電池取付部と、をさらに備えている。 In the second aspect, a power supply path for receiving supply of electric power necessary for the operation of the fuel cell unit including the fuel cell from the outside, and a battery for receiving supply of electric power necessary for starting the fuel cell unit And a battery mounting portion to which is mounted.
すなわち、燃料電池を備えた燃料電池ユニットを作動するためには電力を要し、燃料電池ユニットを起動する際には、外部からの電力の供給を要する。 That is, electric power is required to operate the fuel cell unit including the fuel cell, and external power supply is required to activate the fuel cell unit.
このため、燃料電池ユニット作動中に災害発生などにより外部からの電力の供給が遮断されても、発電した電力を利用して発電を継続できるが、燃料電池ユニット作動停止時に外部からの電力の供給が遮断された場合、燃料電池ユニットを起動できなくなり得る。 For this reason, even if the external power supply is interrupted due to the occurrence of a disaster during the operation of the fuel cell unit, the power generation can be continued using the generated power. If is interrupted, the fuel cell unit may not be activated.
しかし、第二態様では、電池が取り付けられる電池取付部を備えている。このため、電池取付部にバックアップ用の電池を取り付けることで、この電池から燃料電池ユニットの起動に必要な電力が供給される。これにより、燃料電池による発電の開始が可能となる。 However, in the second aspect, a battery attachment portion to which a battery is attached is provided. For this reason, by attaching a backup battery to the battery mounting portion, power necessary for starting the fuel cell unit is supplied from this battery. Thereby, it is possible to start the power generation by the fuel cell.
第三態様では、前記電力供給路からの電力の供給が遮断された際に、前記燃料電池ユニットに供給する電力を前記電池取付部からの電力に切り替える電力切替手段をさらに備えている。 The third aspect further includes power switching means for switching the power supplied to the fuel cell unit to the power from the battery mounting portion when the supply of power from the power supply path is interrupted.
例えば、災害発生時など外部からの電力の供給が遮断された際には、燃料電池ユニットに供給される電力が電池取付部からの電力に切り替えられる。これにより、利便性が向上する。 For example, when the supply of power from the outside is interrupted, such as when a disaster occurs, the power supplied to the fuel cell unit is switched to the power from the battery mounting portion. This improves convenience.
第一態様の燃料電池システムでは、ガス燃料の供給が途絶えた場合であっても発電することができる。 In the fuel cell system of the first aspect, power can be generated even when the supply of gas fuel is interrupted.
以下、本実施形態に係る燃料電池ユニットを備えた燃料電池システムを図１及び図２を参照しつつ説明する。 Hereinafter, a fuel cell system including the fuel cell unit according to the present embodiment will be described with reference to FIGS. 1 and 2.
この燃料電池システム１０は、図１に示したように、燃料ガス及び水を用いて発電を行う蓄熱ユニット一体型の燃料電池ユニット１２と、燃料電池ユニット１２で加熱された上水を目的の温度まで加熱する給湯器ユニット１４とを備えている。 As shown in FIG. 1, the fuel cell system 10 includes a fuel cell unit 12 integrated with a heat storage unit that generates power using fuel gas and water, and clean water heated by the fuel cell unit 12 at a target temperature. And a water heater unit 14 for heating up to.
燃料電池ユニット１２の筐体１２ａは、奥行より横幅が長い直方体形状に形成されている。横幅方向に位置する左側面１２ｅから右側面１２ｆまでの幅寸法をＷ１、底面１２ｇから天面１２ｈまでの高さ寸法をＨ１、正面１２ｄから背面１２ｃまでの奥行寸法をＤ１とすると、奥行寸法Ｄ１より幅寸法Ｗ１が長い（Ｄ１＜Ｗ１）。 The casing 12a of the fuel cell unit 12 is formed in a rectangular parallelepiped shape having a lateral width longer than the depth. If the width dimension from the left side surface 12e to the right side surface 12f located in the lateral width direction is W1, the height dimension from the bottom surface 12g to the top surface 12h is H1, and the depth dimension from the front surface 12d to the back surface 12c is D1, the depth dimension D1. The width dimension W1 is longer (D1 <W1).
また、筐体１２ａの右側面１２ｆは、燃料電池側メンテナンス面１２ｂを構成しており、燃料電池側メンテナンス面１２ｂは、例えばフレームにヒンジを介して固定された扉構造や、周縁部がネジで固定された取り外し可能なパネル構造が挙げられる。これにより、燃料電池側メンテナンス面１２ｂを開放することで、燃料電池ユニット１２内部のメンテナンス（保守点検）を側方から行える。 Further, the right side surface 12f of the housing 12a constitutes a fuel cell side maintenance surface 12b. The fuel cell side maintenance surface 12b has a door structure fixed to the frame via a hinge, for example, and a peripheral portion is a screw. A fixed detachable panel structure may be mentioned. Thereby, maintenance (maintenance inspection) inside the fuel cell unit 12 can be performed from the side by opening the fuel cell side maintenance surface 12b.
燃料電池側メンテナンス面１２ｂの上部には、排気部の一例である排気口１３が設けられている。また、燃料電池側メンテナンス面１２ｂの下部には、配管が配索される配管部１２ｉが設けられている。 An exhaust port 13, which is an example of an exhaust unit, is provided on the upper part of the fuel cell side maintenance surface 12 b. In addition, a piping portion 12i in which piping is routed is provided at the lower portion of the fuel cell side maintenance surface 12b.
給湯器ユニット１４は、奥行より横幅が長い直方体形状に形成されており、下側を構成する下部構成部１６と、上側を構成する給湯器本体１８と備えている。下部構成部１６及び給湯器本体１８からなる給湯器ユニット１４の筐体１４ａは、横幅方向に位置する左側面１４ｅから右側面１４ｆまでの幅寸法をＷ２、底面１４ｇから天面１４ｈまでの高さ寸法をＨ２、正面１４ｄから背面１４ｃまでの奥行寸法をＤ２とすると、奥行寸法Ｄ２より幅寸法Ｗ２が長い（Ｄ２＜Ｗ２）。 The water heater unit 14 is formed in a rectangular parallelepiped shape having a lateral width longer than the depth, and includes a lower component part 16 constituting the lower side and a water heater body 18 constituting the upper side. The casing 14a of the water heater unit 14 composed of the lower component 16 and the water heater body 18 has a width dimension W2 from the left side surface 14e to the right side surface 14f located in the lateral width direction, and a height from the bottom surface 14g to the top surface 14h. When the dimension is H2, and the depth dimension from the front surface 14d to the back surface 14c is D2, the width dimension W2 is longer than the depth dimension D2 (D2 <W2).
給湯器本体１８の筐体１８ａの右側面（給湯器ユニット１４の右側面１４ｆの上部）は、給湯器側メンテナンス面１８ｂを構成しており、給湯器側メンテナンス面１８ｂは、例えばフレームにヒンジを介して固定された扉構造や、周縁部がネジで固定された取り外し可能なパネル構造が挙げられる。これにより、給湯器側メンテナンス面１８ｂを開放することで、給湯器本体１８内部のメンテナンス（保守点検）を側方から行える。 The right side surface of the casing 18a of the water heater main body 18 (upper part of the right side surface 14f of the water heater unit 14) constitutes a water heater side maintenance surface 18b, and the water heater side maintenance surface 18b has a hinge on the frame, for example. And a removable panel structure with a peripheral edge fixed with screws. Thereby, the maintenance (maintenance inspection) inside the water heater main body 18 can be performed from the side by opening the water heater side maintenance surface 18b.
また、下部構成部１６の筐体１６ａの右側面（給湯器ユニット１４の右側面１４ｆの下部）も、メンテナンス面１６ｂを構成しており、このメンテナンス面１６ｂは、例えばフレームにヒンジを介して固定された扉構造や、周縁部がネジで固定された取り外し可能なパネル構造が挙げられる。これにより、メンテナンス面１６ｂを開放することで、例えば給湯器本体１８に接続された配管のメンテナンス（保守点検）を側方から行える。 Further, the right side surface of the casing 16a of the lower component 16 (the lower side of the right side surface 14f of the water heater unit 14) also constitutes a maintenance surface 16b, and this maintenance surface 16b is fixed to the frame via a hinge, for example. And a removable panel structure whose peripheral part is fixed with screws. Thereby, maintenance (maintenance inspection) of piping connected to the water heater main body 18 can be performed from the side by opening the maintenance surface 16b.
燃料電池システム１０の燃料電池ユニット１２は、図２に示すように、発電を行う燃料電池の一例である燃料電池モジュール２０を備えている。燃料電池モジュール２０は、ガス供給路２１を介して、ガス継手２２に接続されており、ガス継手の２２には、ガス供給管２４が接続されている。ガス供給管２４は、逆止弁２４ａを介してガス管接続部２４ｃに接続されており、ガス管接続部２４ｃは、一例として継手で構成される。 As shown in FIG. 2, the fuel cell unit 12 of the fuel cell system 10 includes a fuel cell module 20 that is an example of a fuel cell that generates power. The fuel cell module 20 is connected to a gas joint 22 via a gas supply path 21, and a gas supply pipe 24 is connected to the gas joint 22. The gas supply pipe 24 is connected to the gas pipe connection part 24c via the check valve 24a, and the gas pipe connection part 24c is constituted by a joint as an example.
ガス管接続部２４ｃには、都市ガス供給管２４ｄが接続されており、都市ガス供給管２４ｄは、ガス本管に接続されている。これにより、ガス供給管２４には、炭化水素原料の一例であるメタンを主成分とする都市ガスが供給される。ガス供給路２１には、脱硫部２６が設けられており、都市ガスに含まれた硫黄分や硫黄化合物が脱硫部２６で除去されて燃料電池モジュール２０に供給される。 A city gas supply pipe 24d is connected to the gas pipe connection portion 24c, and the city gas supply pipe 24d is connected to a gas main pipe. Thereby, the city gas which has methane which is an example of a hydrocarbon raw material as a main component is supplied to the gas supply pipe 24. A desulfurization unit 26 is provided in the gas supply path 21, and sulfur and sulfur compounds contained in the city gas are removed by the desulfurization unit 26 and supplied to the fuel cell module 20.
また、燃料電池モジュール２０は、供給ポンプ２８を有する改質水流入路３０を介して貯留槽３２に接続されており、燃料電池モジュール２０には、貯留槽３２に貯留された改質水が供給ポンプ２８で供給される。この燃料電池モジュール２０は、都市ガスと改質水とを改質反応させて水素を生成する水素生成部（改質器）を備えている（図示省略）。 The fuel cell module 20 is connected to a storage tank 32 through a reforming water inflow passage 30 having a supply pump 28, and the reforming water stored in the storage tank 32 is supplied to the fuel cell module 20. It is supplied by a pump 28. The fuel cell module 20 includes a hydrogen generator (reformer) that generates hydrogen by reforming a city gas and reformed water (not shown).
燃料電池モジュール２０には、水素生成部での改質反応促進の為に利用した燃焼排ガスを排出する排出路３４が接続されている。排出路３４には、排気熱交換器３６が設けられており、排気熱交換器３６より下流側が貯留槽３２に接続されている。燃料電池モジュール２０からの燃焼排ガスは、排気熱交換器３６で冷却され、含有した水蒸気が凝縮される。これにより、燃焼排ガスは、水とガスとに分けられ、水は貯留槽３２へ送られて改質水として再利用される。また、ガスは、燃料電池側メンテナンス面１２ｂの排気口１３より排気される（図１参照）。 The fuel cell module 20 is connected to a discharge path 34 for discharging the combustion exhaust gas used for promoting the reforming reaction in the hydrogen generator. The exhaust passage 34 is provided with an exhaust heat exchanger 36, and the downstream side of the exhaust heat exchanger 36 is connected to the storage tank 32. The combustion exhaust gas from the fuel cell module 20 is cooled by the exhaust heat exchanger 36 and the contained water vapor is condensed. Thereby, combustion exhaust gas is divided into water and gas, and water is sent to the storage tank 32 and reused as reforming water. Further, the gas is exhausted from the exhaust port 13 of the fuel cell side maintenance surface 12b (see FIG. 1).
貯留槽３２には、排水ポンプ１００を有した排水路１０２が接続されており、排水路１０２は、排水管１０４を介して下水道に接続されている。排水ポンプ１００は、貯留槽３２の水が所定量以上になった際に作動し、貯留槽３２内の水を、排水管１０４を介して下水道に排出する。 A drainage channel 102 having a drainage pump 100 is connected to the storage tank 32, and the drainage channel 102 is connected to a sewer through a drainage pipe 104. The drainage pump 100 operates when the water in the storage tank 32 reaches a predetermined amount or more, and discharges the water in the storage tank 32 to the sewer via the drain pipe 104.
燃料電池モジュール２０は、水素生成部で生成した水素を利用して発電を行う発電部（図示省略）を備えている。燃料電池モジュール２０の発電部からの電力は、インバーター回路３８によって交流に変換された後、接続端子４０ａに接続された供給線９２ａを介して外部へ供給される。この供給線９２ａは、給湯器ユニット１４の接続端子７９も接続されており、給湯器ユニット１４に電力を供給する。 The fuel cell module 20 includes a power generation unit (not shown) that generates power using hydrogen generated by the hydrogen generation unit. The electric power from the power generation unit of the fuel cell module 20 is converted into alternating current by the inverter circuit 38 and then supplied to the outside through the supply line 92a connected to the connection terminal 40a. The supply line 92 a is also connected to the connection terminal 79 of the water heater unit 14 and supplies power to the water heater unit 14.
排気熱交換器３６には、供給路４２が接続されている。供給路４２には、熱回収ポンプ４４及びラジエータ４６が設けられており、供給路４２は、ラジエータ４６の上流側が貯湯タンク４８に接続されている。貯湯タンク４８には、伝熱媒体５０が貯留されており、伝熱媒体５０としては、一例として水が使用されている。 A supply path 42 is connected to the exhaust heat exchanger 36. The supply passage 42 is provided with a heat recovery pump 44 and a radiator 46, and the supply passage 42 is connected to a hot water storage tank 48 on the upstream side of the radiator 46. A heat transfer medium 50 is stored in the hot water storage tank 48, and water is used as an example of the heat transfer medium 50.
この供給路４２は、貯湯タンク４８の下部に接続されており、貯湯タンク４８の下部に貯留した伝熱媒体５０が優先的に排気熱交換器３６へ送られる。貯湯タンク４８から供給路４２に供給された伝熱媒体５０は、ラジエータ４６で冷却された後、熱回収ポンプ４４によって排気熱交換器３６へ送られる。なお、ラジエータ４６は、供給される伝熱媒体５０が高温の際など必要に応じて作動する。 The supply path 42 is connected to the lower part of the hot water storage tank 48, and the heat transfer medium 50 stored in the lower part of the hot water storage tank 48 is preferentially sent to the exhaust heat exchanger 36. The heat transfer medium 50 supplied from the hot water storage tank 48 to the supply path 42 is cooled by the radiator 46 and then sent to the exhaust heat exchanger 36 by the heat recovery pump 44. The radiator 46 operates as necessary, such as when the supplied heat transfer medium 50 is hot.
排気熱交換器３６には、排出路５２が接続されており、排気熱交換器３６を通過した伝熱媒体５０は、排出路５２を介して貯湯タンク４８に戻される。排出路５２は、貯湯タンク４８の上部に接続されている。燃料電池モジュール２０からの燃焼排ガスの熱は、排気熱交換器３６によって伝熱媒体５０へ移動され、この熱で加熱された伝熱媒体５０は、貯湯タンク４８の上部に戻される。この排気熱交換器３６や貯湯タンク４８等によって蓄熱ユニットが構成される。 A discharge path 52 is connected to the exhaust heat exchanger 36, and the heat transfer medium 50 that has passed through the exhaust heat exchanger 36 is returned to the hot water storage tank 48 via the discharge path 52. The discharge path 52 is connected to the upper part of the hot water storage tank 48. The heat of the combustion exhaust gas from the fuel cell module 20 is transferred to the heat transfer medium 50 by the exhaust heat exchanger 36, and the heat transfer medium 50 heated by this heat is returned to the upper part of the hot water storage tank 48. The exhaust heat exchanger 36, the hot water storage tank 48 and the like constitute a heat storage unit.
貯湯タンク４８に貯留された伝熱媒体５０は、上水熱交換器５４及び予熱ポンプ５６を有した循環路５８を介して貯湯タンク４８へ戻される。予熱ポンプ５６は、貯湯タンク４８の伝熱媒体５０の熱を利用する際に作動する。 The heat transfer medium 50 stored in the hot water storage tank 48 is returned to the hot water storage tank 48 via a circulation path 58 having a water heat exchanger 54 and a preheating pump 56. The preheating pump 56 operates when the heat of the heat transfer medium 50 in the hot water storage tank 48 is used.
循環路５８の上流側は、貯湯タンク４８の上部に接続されており、貯湯タンク４８の上部に貯留された伝熱媒体５０が優先的に上水熱交換器５４へ供給される。循環路５８の下流側は、貯湯タンク４８の下部に接続されており、上水熱交換器５４で熱が奪われた伝熱媒体５０は、貯湯タンク４８の下部側に戻される。 The upstream side of the circulation path 58 is connected to the upper part of the hot water storage tank 48, and the heat transfer medium 50 stored in the upper part of the hot water storage tank 48 is preferentially supplied to the hot water heat exchanger 54. The downstream side of the circulation path 58 is connected to the lower part of the hot water storage tank 48, and the heat transfer medium 50 that has been deprived of heat by the hot water heat exchanger 54 is returned to the lower side of the hot water storage tank 48.
上水熱交換器５４には、流入側分岐点６０ａを有する流入路６０が接続されている。流入路６０は、入側管継手６２に接続されている。入側管継手６２は、例えば水道管の給水管６４に接続されており、流入路６０には、上水が供給される。 An inflow path 60 having an inflow side branch point 60 a is connected to the water heat exchanger 54. The inflow path 60 is connected to the inlet side pipe joint 62. The inlet side pipe joint 62 is connected to a water supply pipe 64 of, for example, a water pipe, and clean water is supplied to the inflow path 60.
上水熱交換器５４には、流出路６６が接続されている。流出路６６には、流出側分岐点６６ａが設けられており、流出側分岐点６６ａには、補水弁６８を有した補水路７０が接続されている。補水路７０は、貯湯タンク４８の上部に接続されており、補水弁６８を開作動することで、上水熱交換器５４からの上水を伝熱媒体５０として貯湯タンク４８の上部から供給することができる。 An outflow channel 66 is connected to the water heat exchanger 54. The outflow channel 66 is provided with an outflow side branch point 66a, and a supplemental water channel 70 having a supplementary water valve 68 is connected to the outflow side branch point 66a. The supplementary water passage 70 is connected to the upper part of the hot water storage tank 48, and by opening the supplementary water valve 68, the upper water from the upper water heat exchanger 54 is supplied from the upper part of the hot water storage tank 48 as the heat transfer medium 50. be able to.
流出路６６の流出側分岐点６６ａの下流には、混合弁７２が設けられている。混合弁７２は、バイパス路７４を介して流入側分岐点６０ａに接続されている。混合弁７２は、流入路６０からの上水と上水熱交換器５４からの上水とを混合する弁であり、例えば流出温が予め定められた設定温度となるように、流入路６０からの上水と上水熱交換器５４からの上水との混合比を調整する。 A mixing valve 72 is provided downstream of the outflow path 66 on the outflow side branch point 66a. The mixing valve 72 is connected to the inflow side branch point 60 a via the bypass path 74. The mixing valve 72 is a valve that mixes the clean water from the inflow channel 60 and the clean water from the clean water heat exchanger 54, and for example, from the inflow channel 60 so that the outflow temperature becomes a predetermined set temperature. The mixing ratio of clean water and clean water from the clean water heat exchanger 54 is adjusted.
流出路６６の混合弁７２より下流側は、出側継手７６に接続されており、出側継手７６は、出湯管７８を介して、給湯器ユニット１４の入水継手８０に接続されている。 A downstream side of the mixing valve 72 of the outflow passage 66 is connected to an outlet side joint 76, and the outlet side joint 76 is connected to a water inlet joint 80 of the water heater unit 14 via a hot water pipe 78.
この燃料電池ユニット１２には、各ポンプ２８、４４、５６、１００やインバーター回路３８の作動を制御する制御部の一例を構成する制御基板１１０が設けられている（制御基板１１０と各ポンプ２８、４４、５６、１００との接続線は省略）。この制御基板１１０は、電源ライン１１２を介して電源基板１１４に接続されており、制御基板１１０は、電源ライン１１２からの直流電源で作動するように構成されている。 The fuel cell unit 12 is provided with a control board 110 that constitutes an example of a control unit that controls the operation of each pump 28, 44, 56, 100 and the inverter circuit 38 (the control board 110 and each pump 28, Connection lines with 44, 56 and 100 are omitted). The control board 110 is connected to the power supply board 114 via the power supply line 112, and the control board 110 is configured to operate with a DC power supply from the power supply line 112.
電源基板１１４の商用電源端子は、接続端子４０ｂに接続されており、電源基板１１４には、電力供給路の一例である給電線９２ｂからの商用電源が供給される。また、電源基板１１４の内部電源端子は、インバーター回路３８の出力端子に接続されており、燃料電池モジュール２０で発電した電力が供給される。 The commercial power supply terminal of the power supply board 114 is connected to the connection terminal 40b, and the power supply board 114 is supplied with commercial power from a power supply line 92b that is an example of a power supply path. Further, the internal power supply terminal of the power supply board 114 is connected to the output terminal of the inverter circuit 38, and the power generated by the fuel cell module 20 is supplied.
接続端子４０ｂからの商用電源は、電源基板１１４で所定の電圧の直流電源とされ、制御基板１１０へ送られる。制御基板１１０は、マイコン等を備え、マイコンは、各ポンプ２８、４４、５６、１００の制御や、インバーター回路３８で変換する交流の周期の制御を行う。 The commercial power from the connection terminal 40 b is changed to a DC power source having a predetermined voltage by the power supply board 114 and sent to the control board 110. The control board 110 includes a microcomputer or the like, and the microcomputer controls the pumps 28, 44, 56, and 100 and controls the period of alternating current converted by the inverter circuit 38.
接続端子４０ｂからの商用電源は、直列接続された抵抗１２０及び整流ダイオード１２２と並列接続されたコンデンサ１２４とからなる整流回路を介して、リレー１２６のコイル１２６ａに供給されている。リレー１２６のスイッチ回路の第一接点端子１２６ｂは、電池取付部の一例であるコネクタジャック１２８の＋端子１２８ａに接続されており、コネクタジャック１２８の−端子１２８ｂは、当該燃料電池ユニット１２のグランドラインに接続されている。また、リレー１２６のスイッチ回路の第二接点端子１２６ｃは、ダイオード１３０を介して、電源ライン１１２に接続されている。 The commercial power from the connection terminal 40b is supplied to the coil 126a of the relay 126 via a rectifier circuit including a resistor 120 connected in series and a capacitor 124 connected in parallel with the rectifier diode 122. The first contact terminal 126b of the switch circuit of the relay 126 is connected to a + terminal 128a of a connector jack 128 which is an example of a battery mounting portion, and a − terminal 128b of the connector jack 128 is a ground line of the fuel cell unit 12. It is connected to the. Further, the second contact terminal 126 c of the switch circuit of the relay 126 is connected to the power supply line 112 via the diode 130.
コネクタジャック１２８は、電池１４０（バッテリー）に設けられたコネクタプラグ１４２を脱着可能に接続できるように構成されている。コネクタプラグ１４２の＋端子１４２ａには、電池１４０の正極が接続されており、コネクタプラグ１４２の−端子１４２ｂには、電池１４０の負極が接続されている。これにより、コネクタプラグ１４２をコネクタジャック１２８に接続することで、電池１４０からの電力がコネクタジャック１２８を介して、リレー１２６の第一接点端子１２６ｂ及びグランドライン間に供給されるように構成されている。 The connector jack 128 is configured so that a connector plug 142 provided on the battery 140 (battery) can be detachably connected. The positive terminal of the battery 140 is connected to the positive terminal 142 a of the connector plug 142, and the negative terminal of the battery 140 is connected to the negative terminal 142 b of the connector plug 142. Thus, by connecting the connector plug 142 to the connector jack 128, power from the battery 140 is supplied between the first contact terminal 126b of the relay 126 and the ground line via the connector jack 128. Yes.
このリレー１２６は、コイル１２６ａが非通電のオフ作動時にスイッチ回路の第一接点端子１２６ｂ及び第二接点端子１２６ｃ間が閉じられる。また、リレー１２６は、コイル１２６ａが通電されたオン作動時にスイッチ回路の第一接点端子１２６ｂ及び第二接点端子１２６ｃ間が開かれる。そして、リレー１２６のコイル１２６ａには、商用電源が整流回路を介して印加されている。 The relay 126 is closed between the first contact terminal 126b and the second contact terminal 126c of the switch circuit when the coil 126a is turned off. The relay 126 opens between the first contact terminal 126b and the second contact terminal 126c of the switch circuit when the coil 126a is turned on. A commercial power supply is applied to the coil 126a of the relay 126 via a rectifier circuit.
これにより、燃料電池ユニット１２の作動に必要な商用電源が供給されリレー１２６がオン作動している間は、スイッチ回路が開かれ、電源ライン１１２には、電源基板１１４からの直流電源が供給される。一方、燃料電池ユニット１２の作動に必要な商用電源の供給が遮断されリレー１２６がオフ作動した際には、スイッチ回路が閉じられ、電源ライン１１２には、コネクタジャック１２８に接続された電池１４０からの電源が供給される。これによって、電力切替手段の一例が構成されている。 As a result, while the commercial power necessary for the operation of the fuel cell unit 12 is supplied and the relay 126 is on, the switch circuit is opened, and the DC power from the power board 114 is supplied to the power line 112. The On the other hand, when the supply of commercial power necessary for the operation of the fuel cell unit 12 is cut off and the relay 126 is turned off, the switch circuit is closed, and the power line 112 is connected to the battery 140 connected to the connector jack 128. Power is supplied. Thus, an example of the power switching unit is configured.
給湯器ユニット１４のガス継手８２には、ガス供給管２４が接続されており、給湯器ユニット１４のバーナー１５０には、ガス供給管２４からの都市ガスが供給される。また、給湯器ユニット１４の給湯継手８４には、給湯管８６が接続されており、給湯管８６は、お湯が利用される給湯箇所へ配索されている。そして、 給湯器ユニット１４に接続された排水管８８は、排水管１０４を介して下水道に接続されている The gas supply pipe 24 is connected to the gas joint 82 of the water heater unit 14, and the city gas from the gas supply pipe 24 is supplied to the burner 150 of the water heater unit 14. A hot water supply pipe 86 is connected to the hot water supply joint 84 of the water heater unit 14, and the hot water supply pipe 86 is routed to a hot water supply location where hot water is used. And the drain pipe 88 connected to the water heater unit 14 is connected to the sewer through the drain pipe 104.
給湯器ユニット１４の入水継手８０には、入水路１５２が接続されており、入水路１５２は、熱交換器１５４に接続されている。熱交換器１５４は、混合弁１５６を有する給湯路１５８を介して給湯継手８４に接続されており、混合弁１５６は、バイパス路１６０を介して入水路１５２の入水側分岐点１５２ａに接続されている。混合弁１５６は、入水路１５２からの上水と熱交換器１５４からの上水とを混合する弁であり、入水路１５２からの上水と熱交換器１５４からの上水との混合比を調整する。 A water inlet 152 is connected to the water inlet joint 80 of the water heater unit 14, and the water inlet 152 is connected to the heat exchanger 154. The heat exchanger 154 is connected to the hot water supply joint 84 via a hot water supply path 158 having a mixing valve 156, and the mixing valve 156 is connected to the water inlet side branch point 152 a of the water inlet path 152 via a bypass path 160. Yes. The mixing valve 156 is a valve that mixes the clean water from the water intake channel 152 and the clean water from the heat exchanger 154, and sets the mixing ratio between the clean water from the water intake channel 152 and the clean water from the heat exchanger 154. adjust.
この給湯器ユニット１４は、接続端子７９より供給された交流電源を所定の電圧の直流電源に変換する電源基板１６２を備えており、電源基板１６２からの直流電源が制御基板１６４に供給される。制御基板１６４は、マイコン等を備え、マイコンは、バーナー１５０での燃焼量を調整して熱交換器１５４での上水の加熱量を制御するとともに、混合弁１５６の開度を制御する。これにより、制御基板１６４のマイコンは、給湯管８６からの給湯温が図示しないリモコンで設定された設定温度となるように制御する。 The water heater unit 14 includes a power supply board 162 that converts the AC power supplied from the connection terminal 79 into a DC power supply having a predetermined voltage, and the DC power from the power supply board 162 is supplied to the control board 164. The control board 164 includes a microcomputer or the like, and the microcomputer controls the heating amount of clean water in the heat exchanger 154 by adjusting the combustion amount in the burner 150 and also controls the opening degree of the mixing valve 156. Thereby, the microcomputer of the control board 164 controls the hot water supply temperature from the hot water supply pipe 86 to be a set temperature set by a remote controller (not shown).
ガス供給管２４には、燃料電池ユニット１２及び給湯器ユニット１４への分岐点２４ｂに補助供給管１７０が接続されている。補助供給管１７０には、逆止弁１７２が設けられており、逆止弁１７２は、分岐点２４ｂ側へのガスの通流のみを許容する。逆止弁１７２の上流には、ボンベ取付部の一例であるジャック１７４が設けられている。 An auxiliary supply pipe 170 is connected to the gas supply pipe 24 at a branch point 24 b to the fuel cell unit 12 and the water heater unit 14. The auxiliary supply pipe 170 is provided with a check valve 172, and the check valve 172 allows only gas flow to the branch point 24b side. A jack 174, which is an example of a cylinder mounting portion, is provided upstream of the check valve 172.
ジャック１７４は、ガスボンベ１７６に設けられたプラグ１７８を脱着可能に接続できるように構成されており、ガスボンベ１７６には、都市ガスと同成分のガス燃料が圧縮され収容されている。これにより、外部からガス供給管２４への都市ガスの供給が遮断され、ガス供給管２４の内圧が低下した際に、逆止弁１７２が開作動することで、ガスボンベ１７６のガス燃料が燃料電池ユニット１２及び給湯器ユニット１４へ供給される。これによって、ガス切替手段の一例が構成されている。 The jack 174 is configured so that a plug 178 provided in the gas cylinder 176 can be detachably connected. The gas cylinder 176 stores gas fuel having the same component as that of the city gas. As a result, the supply of city gas from the outside to the gas supply pipe 24 is shut off, and the check valve 172 is opened when the internal pressure of the gas supply pipe 24 is lowered, so that the gas fuel in the gas cylinder 176 is fuel cell. It is supplied to the unit 12 and the water heater unit 14. Thereby, an example of the gas switching means is configured.
次に、本実施形態の作用及び効果について説明する。 Next, the operation and effect of this embodiment will be described.
すなわち、外部から都市ガス及び商用電力が供給される通常時には、ガス本管からの都市ガスが都市ガス供給管２４ｄを介して燃料電池モジュール２０に供給される。また、商用電源が給電線９２ｂを介して電源基板１１４に供給され、燃料電池モジュール２０を備えた燃料電池ユニット１２が作動し、発電が行われる。 That is, during normal times when city gas and commercial power are supplied from the outside, city gas from the gas main is supplied to the fuel cell module 20 via the city gas supply pipe 24d. Further, commercial power is supplied to the power supply substrate 114 via the power supply line 92b, and the fuel cell unit 12 including the fuel cell module 20 is operated to generate power.
そして、災害発生時など外部からのガス燃料の一例である都市ガスの供給が遮断された場合、燃料電池モジュール２０への都市ガスの供給が途絶えることによって発電が不能となる。 When the supply of city gas, which is an example of gas fuel from the outside, is interrupted, such as when a disaster occurs, the supply of city gas to the fuel cell module 20 is interrupted, thereby making it impossible to generate power.
しかし、本実施形態の燃料電池システム１０にあっては、ガスボンベ１７６が取り付けられるボンベ取付部の一例であるジャック１７４を備えている。このため、このジャック１７４にガスボンベ１７６に設けられたプラグ１７８を接続して、ガス燃料が収容されたガスボンベ１７６を取り付けておけば、ガスボンベ１７６からのガス燃料を燃料電池モジュール２０に供給することができる。これにより、燃料電池モジュール２０による継続的な発電が可能となる。 However, the fuel cell system 10 of the present embodiment includes a jack 174 that is an example of a cylinder mounting portion to which the gas cylinder 176 is mounted. Therefore, if the plug 178 provided in the gas cylinder 176 is connected to the jack 174 and the gas cylinder 176 containing the gas fuel is attached, the gas fuel from the gas cylinder 176 can be supplied to the fuel cell module 20. it can. Thereby, continuous power generation by the fuel cell module 20 becomes possible.
したがって、都市ガスの供給が途絶えた場合であっても発電することができ、災害時での発電が可能となる。 Therefore, even when the supply of city gas is interrupted, it is possible to generate power, and it is possible to generate power during a disaster.
このとき、ガス管接続部２４ｃからの都市ガスの供給が遮断された際に、燃料電池モジュール２０に供給するガス燃料をジャック１７４に取り付けられたガスボンベ１７６からのガス燃料に切り替えるガス切替手段が逆止弁１７２、２４ａによって構成されている。 At this time, when the supply of the city gas from the gas pipe connecting portion 24c is interrupted, the gas switching means for switching the gas fuel supplied to the fuel cell module 20 to the gas fuel from the gas cylinder 176 attached to the jack 174 is reversed. It consists of stop valves 172, 24a.
このため、燃料電池モジュール２０に供給されるガス燃料を、外部からの都市ガスからボンベ１７６のガス燃料に自動的に切り替えることができる。これにより、利便性が向上する。 For this reason, the gas fuel supplied to the fuel cell module 20 can be automatically switched from the city gas from the outside to the gas fuel in the cylinder 176. This improves convenience.
そして、ジャック１７４は、プラグ１７８を脱着可能に構成されている。このため、接続されたガスボンベ１７６のガス燃料を使い切った場合には、新たなガスボンベ１７６と交換することができる。 And the jack 174 is comprised so that the plug 178 can be attached or detached. For this reason, when the gas fuel in the connected gas cylinder 176 is used up, it can be replaced with a new gas cylinder 176.
また、燃料電池モジュール２０を備えた燃料電池ユニット１２を作動するためには電力を要し、燃料電池ユニット１２を起動する際には、外部からの電力の供給が必要となる。 Further, in order to operate the fuel cell unit 12 including the fuel cell module 20, electric power is required, and when the fuel cell unit 12 is activated, external power supply is required.
ここで、燃料電池ユニット１２の作動中において、災害発生などによって外部からの電力の供給が遮断されても、発電した電力により発電を継続できる。しかし、燃料電池ユニット１２が作動停止状態で、外部からの電力の供給が遮断された場合、燃料電池ユニット１２を起動できなくなり得る。 Here, even when the supply of electric power from the outside is interrupted due to the occurrence of a disaster or the like during operation of the fuel cell unit 12, power generation can be continued with the generated electric power. However, when the fuel cell unit 12 is in an operation stopped state and the supply of electric power from the outside is interrupted, the fuel cell unit 12 may not be activated.
そこで、本実施形態の燃料電池システム１０にあっては、電池１４０が取り付けられる電池取付部の一例であるコネクタジャック１２８を備えている。このため、コネクタジャック１２８にバックアップ用の電池１４０に設けられたコネクタプラグ１４２を接続し、電池１４０を接続しておけば、この電池１４０から燃料電池ユニット１２の起動に必要な電力を供給することができる。これにより、燃料電池モジュール２０による発電の開始が可能となる。 Therefore, the fuel cell system 10 of the present embodiment includes a connector jack 128 that is an example of a battery attachment portion to which the battery 140 is attached. For this reason, if the connector plug 142 provided in the backup battery 140 is connected to the connector jack 128 and the battery 140 is connected, the power necessary for starting the fuel cell unit 12 is supplied from the battery 140. Can do. As a result, the power generation by the fuel cell module 20 can be started.
このとき、発電が開始されると、インバーター回路３８からの電源が電源基板１１４に供給され、電源ライン１１２の電位が、電池１４０による電位より上昇する。これにより、電池１４０から電源ライン１１２への電力供給が遮断され、電池１４０の電力消費を抑制することができる。 At this time, when power generation is started, the power from the inverter circuit 38 is supplied to the power supply board 114, and the potential of the power supply line 112 rises higher than the potential of the battery 140. Thereby, the power supply from the battery 140 to the power supply line 112 is interrupted, and the power consumption of the battery 140 can be suppressed.
また、本実施形態では、給電線９２ｂからの電力の供給が遮断された際に、燃料電池ユニット１２に供給する電力をコネクタジャック１２８からの電力に切り替える電力切替手段がリレー１２６を中心とする電気回路で構成されている。 In the present embodiment, the power switching means that switches the power supplied to the fuel cell unit 12 to the power from the connector jack 128 when the supply of power from the power supply line 92b is cut off is an electric power centered on the relay 126. It consists of a circuit.
このため、災害発生時など外部からの電力の供給が遮断された際には、燃料電池ユニット１２に供給される電力を、コネクタジャック１２８に接続された電池１４０からの電力に自動的に切り替えることができる。これにより、利便性が向上する。 For this reason, when power supply from the outside is interrupted, such as when a disaster occurs, the power supplied to the fuel cell unit 12 is automatically switched to the power from the battery 140 connected to the connector jack 128. Can do. This improves convenience.
そして、コネクタジャック１２８は、コネクタプラグ１４２を脱着可能に構成されている。このため、接続された電池１４０を使い切った場合には、新たな電池１４０と交換することができる。 And the connector jack 128 is comprised so that the connector plug 142 can be attached or detached. For this reason, when the connected battery 140 is used up, it can be replaced with a new battery 140.
なお、本実施形態では、燃料電池ユニット１２に接続されたガス供給管２４にボンベ取付部の一例であるジャック１７４を設けた場合について説明したが、これに限定されるものではない。例えば、燃料電池ユニット１２の筐体１２ａにボンベ取付部の一例であるジャック１７４を設けてもよい。 In the present embodiment, the case where the jack 174, which is an example of the cylinder mounting portion, is provided in the gas supply pipe 24 connected to the fuel cell unit 12, is not limited to this. For example, a jack 174 that is an example of a cylinder mounting portion may be provided in the housing 12 a of the fuel cell unit 12.
また、ボンベ取付部の一例としてジャック１７４を示したが、これに限定されるものではない。例えばガスボンベ１７６からの配管がネジナット構造によって接続される継手で構成してもよい。 Moreover, although the jack 174 was shown as an example of a cylinder attachment part, it is not limited to this. For example, the pipe from the gas cylinder 176 may be constituted by a joint connected by a screw nut structure.
また、本実施形態では、電池１４０が接続されるコネクタジャック１２８を備えた場合を例に挙げて説明したが、これに限定されるものではなく、コネクタジャック１２８を備えない構造であってもよい。 Further, in the present embodiment, the case where the connector jack 128 to which the battery 140 is connected is provided is described as an example. However, the present invention is not limited to this, and a structure without the connector jack 128 may be used. .
１０ 燃料電池システム
１２ 燃料電池ユニット
２０ 燃料電池モジュール（燃料電池）
１２８ コネクタジャック（電池取付部）
１７４ ジャック（ボンベ取付部）
１７６ ガスボンベ
１４０ 電池
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Fuel cell system 12 Fuel cell unit 20 Fuel cell module (fuel cell)
128 Connector jack (battery mounting part)
174 Jack (cylinder mounting part)
176 Gas cylinder 140 Battery
Claims (3)
該燃料電池へガス燃料を供給する為のガス管接続部と、
前記燃料電池へガス燃料の供給をする為の、ガスボンベの取付けが可能なボンベ取付部と、
前記ガス管接続部からのガス燃料の供給が遮断された際に、前記燃料電池に供給するガス燃料を前記ボンベ取付部からのガス燃料に切り替えるガス切替手段と、
を備え、
該ガス切替手段が、前記燃料電池にガス燃料を供給するガス供給管と前記ボンベ取付部との間に設けられ、前記ガス供給管の内圧が低下した際にガスボンベからのガス圧で開作動する逆止弁で構成されている燃料電池システム。 A fuel cell that generates electricity by receiving gas fuel such as city gas;
A gas pipe connection for supplying gas fuel to the fuel cell;
A cylinder mounting portion capable of mounting a gas cylinder for supplying gas fuel to the fuel cell;
Gas switching means for switching the gas fuel supplied to the fuel cell to the gas fuel from the cylinder mounting portion when the supply of the gas fuel from the gas pipe connection is interrupted;
With
The gas switching means is provided between a gas supply pipe for supplying gas fuel to the fuel cell and the cylinder mounting portion, and opens when the internal pressure of the gas supply pipe decreases with the gas pressure from the gas cylinder. A fuel cell system composed of a check valve .
前記燃料電池ユニットの起動に必要な電力の供給を受ける為の電池が取り付けられる電池取付部と、
をさらに備えた請求項１に記載の燃料電池システム。 A power supply path for receiving a supply of power necessary for the operation of the fuel cell unit including the fuel cell from the outside;
A battery mounting portion to which a battery for receiving a supply of electric power necessary for starting the fuel cell unit is mounted;
The fuel cell system according to claim 1, further comprising:
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