JP7113176B2 - 燃料電池システム - Google Patents
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Description
燃料電池と、
温水を溜める貯湯タンクと、
前記貯湯タンクに貯湯された前記温水が循環する循環経路と、
前記循環経路に設けられ、前記燃料電池からの排熱と前記貯湯タンクに貯湯された前記温水との熱交換を行う熱交換器と、
前記循環経路に設けられ、前記貯湯タンク内に貯湯された前記温水を前記循環経路を介して循環させる水ポンプと、
前記貯湯タンクの上部温度検出手段ならびに下部温度検出手段と、
外気温を直接的または間接的に検知する外気温検出手段と、
制御部と、を備え、
前記制御部は、前記燃料電池が発電運転しておらず、前記外気温が第1温度以下である期間において、
前記上部温度検出手段と前記下部温度検出手段の検出温度の差が所定値以下となるまで、前記水ポンプの運転条件を外気温に応じて調整する第一凍結予防運転を実行し、
前記第一凍結予防運転を実施中に、前記上部温度検出手段と前記下部温度検出手段の検出温度の差が前記所定値より小さくなったとき、前記下部温度検出手段の検出温度に応じて前記水ポンプの運転条件を調整する第二凍結予防運転に移行するように構成された、
燃料電池システムを提供する。
特許文献1の図6に示す燃料電池システム200では、燃料電池50の発生した熱によって加熱された高温温水は、貯湯タンク60内の上側から下側に向けて順次貯留され、貯湯タンク60の上層から下層に向けて温度成層が形成される。実際には、貯湯タンクの下部領域には、中低温温水が存在する。燃料電池システムでは、中低温温水を冷却水経路62を介して循環ポンプ54により熱交換器53に送り、燃料電池の発生した熱により加熱された高温温水を貯湯タンクの上部からその内部に貯留する構成となっている。
(本開示に係る一態様の概要)
本開示の第1態様にかかる燃料電池システムは、
燃料電池と、
温水を溜める貯湯タンクと、
前記貯湯タンクに貯湯された前記温水が循環する循環経路と、
前記循環経路に設けられ、前記燃料電池からの排熱と前記貯湯タンクに貯湯された前記温水との熱交換を行う熱交換器と、
前記循環経路に設けられ、前記貯湯タンク内に貯湯された前記温水を前記循環経路を介して循環させる水ポンプと、
前記貯湯タンクの上部温度検出手段ならびに下部温度検出手段と、
外気温を直接的または間接的に検知する外気温検出手段と、
制御部と、を備え、
前記制御部は、前記燃料電池が発電運転しておらず、前記外気温が第1温度以下である期間において、
前記上部温度検出手段と前記下部温度検出手段の検出温度の差が所定値以下となるまで、前記水ポンプの運転条件を外気温に応じて調整する第一凍結予防運転を実行し、
前記第一凍結予防運転を実施中に、前記上部温度検出手段と前記下部温度検出手段の検出温度の差が前記所定値より小さくなったとき、前記下部温度検出手段の検出温度に応じて前記水ポンプの運転条件を調整する第二凍結予防運転に移行するように構成されたものである。
(実施形態)
(燃料電池システム構成)
図1に示すように、本実施形態にかかる燃料電池システム100は、筐体2、燃料電池3及び改質器4を備えた燃料電池ユニット1と、貯湯タンク32、貯湯タンク筐体31を備えた貯湯ユニット30を有している。燃料電池3及び改質器4は、筐体2に収められている。貯湯タンク32は、貯湯タンク筐体31に収められている。外気温センサ10はサーミスタを用いた温度センサ、あるいは、熱電対を用いた温度センサで、外気温を検出する。
(凍結予防運転)
図1の燃料電池システム100において、待機期間を含む停止期間において外気温が
水の凍結が懸念される温度以下になると、熱回収水路14の第一凍結予防運転が実行される。
1 燃料電池ユニット
2 筐体
3 燃料電池
4 改質器
5 熱交換器
6 第1タンク
7 第2タンク
8 水ポンプ
9 制御部
10 外気温センサ
11 加熱装置
14 熱回収水路
14a、14b、14c、14d、14e、14f 熱回収配管
30 貯湯ユニット
31 貯湯タンク筐体
32 貯湯タンク
36a、36b、36c、36d、36e、36f 温度センサ
Claims (8)
- 燃料電池と、
温水を溜める貯湯タンクと、
前記貯湯タンクに貯湯された前記温水が循環する循環経路と、
前記循環経路に設けられ、前記燃料電池からの排熱と前記貯湯タンクに貯湯された前記温水との熱交換を行う熱交換器と、
前記循環経路に設けられ、前記貯湯タンク内に貯湯された前記温水を前記循環経路を介して循環させる水ポンプと、
前記貯湯タンクの上部温度検出手段ならびに下部温度検出手段と、
外気温を直接的または間接的に検知する外気温検出手段と、
制御部と、を備え、
前記制御部は、前記燃料電池が発電運転しておらず、前記外気温が第1温度以下である期間において、
前記上部温度検出手段と前記下部温度検出手段の検出温度の差が所定値以下となるまで、前記水ポンプの運転条件を外気温に応じて調整する第一凍結予防運転を実行し、
前記第一凍結予防運転を実施中に、前記上部温度検出手段と前記下部温度検出手段の検出温度の差が前記所定値より小さくなったとき、前記下部温度検出手段の検出温度に応じて前記水ポンプの運転条件を調整する第二凍結予防運転に移行するように構成された、燃料電池システム。 - 前記循環経路に直接的または間接的に設けられ、前記循環経路を循環する水を加熱する加熱装置を備えており、
前記制御部は、
前記第一凍結予防運転を実施時に、前記外気温検出手段の検出温度が前記第1温度よりも低い第2温度以下の場合、前記加熱装置を発熱させる、請求項1記載の燃料電池システム。 - 前記制御部は、前記第二凍結予防運転を実行している期間、前記加熱装置を停止する、請求項2記載の燃料電池システム。
- 前記制御部は、
前記加熱装置を発熱しながら前記第一凍結予防運転を実施中に、前記上部温度検出手段と前記下部温度検出手段の検出温度の差が前記所定値より小さくなったとき、前記下部温度検出手段の検出温度が所定の第3温度以下の場合には前記第二凍結予防運転に移行せず、前記加熱装置を発熱させたまま前記第一凍結予防運転に移行する、
請求項3に記載の燃料電池システム。 - 前記制御部は、
前記第二凍結予防運転を実施中に、前記下部温度検出手段の検出温度が所定の前記第3温度以下になった場合、前記第一凍結予防運転に移行する、請求項4に記載の燃料電池システム。 - 前記水ポンプの運転方法は、連続的に作動させることで前記循環経路の水を連続的に移動させる第1運転と、間欠的に作動させることで前記循環経路の水を間欠的に移動させる第2運転とに切換え可能に構成されており、
前記制御部は、
前記第一凍結予防運転において、前記外気温検出手段の検出温度に応じて前記水ポンプの循環量と、前記運転方法の少なくとも一方を変更し、
前記第二凍結予防運転において、前記下部温度検出手段の検出温度に応じて前記水ポンプの循環量と、前記運転方法の少なくとも一方を変更する、請求項1乃至請求項5のいずれか一項に記載の燃料電池システム。 - 前記第2運転において、前記水ポンプが一回作動する時間は、前記循環経路の全容積に相当する水量が前記循環経路を少なくとも一巡する時間である、請求項6に記載の燃料電池システム。
- 前記制御部は、前記第一凍結予防運転または前記第二凍結予防運転を実行中に前記燃料電池が起動指示を受けた場合、実行中の前記第一凍結予防運転または前記第二凍結予防運転を中止し、前記燃料電池を起動させる、請求項1乃至請求項7のいずれか一項に記載の燃料電池システム。
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2018197167A JP7113176B2 (ja) | 2018-10-19 | 2018-10-19 | 燃料電池システム |
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JP2020064808A JP2020064808A (ja) | 2020-04-23 |
JP7113176B2 true JP7113176B2 (ja) | 2022-08-05 |
Family
ID=70388336
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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JP2018197167A Active JP7113176B2 (ja) | 2018-10-19 | 2018-10-19 | 燃料電池システム |
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---|---|---|---|---|
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JP2007294186A (ja) | 2006-04-24 | 2007-11-08 | Aisin Seiki Co Ltd | 燃料電池システムの凍結防止装置 |
JP2013114851A (ja) | 2011-11-28 | 2013-06-10 | Aisin Seiki Co Ltd | 燃料電池システム |
JP2016207581A (ja) | 2015-04-27 | 2016-12-08 | 株式会社ノーリツ | 燃料電池コージェネレーションシステム |
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2018
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