JPH05343081A - 燃料電池発電プラントの排熱放散装置 - Google Patents
燃料電池発電プラントの排熱放散装置Info
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- JPH05343081A JPH05343081A JP4151690A JP15169092A JPH05343081A JP H05343081 A JPH05343081 A JP H05343081A JP 4151690 A JP4151690 A JP 4151690A JP 15169092 A JP15169092 A JP 15169092A JP H05343081 A JPH05343081 A JP H05343081A
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- exhaust heat
- air supply
- heat
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/30—Hydrogen technology
- Y02E60/50—Fuel cells
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- Fuel Cell (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【構成】 燃料発電プラントにおいて、低圧コンプレッ
サ１と高圧コンプレッサ５の間の加圧空気系統に分離型
ヒートパイプ熱交換器３を設置し、また、ＤＣモジュー
ル系統ａの冷却媒体系に分離型ヒートパイプ熱交換器６
を設置し、各分離型ヒートパイプ熱交換器の間をヒート
パイプ配管７で接続することにより空気供給系統および
ＤＣモジュール系統ｂから除去した排熱を共通の排熱放
散冷却器23を介して大気中へ放散する。 【効果】 空気供給系統排熱放散冷却器、冷却媒体送水
ポンプ等の加圧空気冷却用専用機が不要となる。
サ１と高圧コンプレッサ５の間の加圧空気系統に分離型
ヒートパイプ熱交換器３を設置し、また、ＤＣモジュー
ル系統ａの冷却媒体系に分離型ヒートパイプ熱交換器６
を設置し、各分離型ヒートパイプ熱交換器の間をヒート
パイプ配管７で接続することにより空気供給系統および
ＤＣモジュール系統ｂから除去した排熱を共通の排熱放
散冷却器23を介して大気中へ放散する。 【効果】 空気供給系統排熱放散冷却器、冷却媒体送水
ポンプ等の加圧空気冷却用専用機が不要となる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は燃料電池発電プラントの
排熱放散装置に関する。
排熱放散装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来の燃料電池発電プラントは、図３に
示すように、低圧ターボコンプレッサ１、中間冷却器26
および高圧ターボコンプレッサ５を直列に接続し、空気
２をこれらのターボコンプレッサ１，５において加圧し
て圧縮空気10とする空気供給系統ａを有する。また、Ｄ
Ｃモジュールｂを有し、ここでは、圧縮空気供給系統ａ
から供給された圧縮空気10と原料13を燃料処理装置14に
て処理した改質ガス15（水素リッチガス）のそれぞれを
電池本体11の空気極12および燃料極16に供給し、電気化
学反応させて直接電気を発生させる。ここで、この電気
化学反応の副産物として発生する熱により電池本体11が
昇温するため電池本体11の冷却器17に冷却水18を蒸気分
離器19より冷却水ポンプ20により循環する。これにより
余分な熱を排熱回収熱交換器21で回収する。
示すように、低圧ターボコンプレッサ１、中間冷却器26
および高圧ターボコンプレッサ５を直列に接続し、空気
２をこれらのターボコンプレッサ１，５において加圧し
て圧縮空気10とする空気供給系統ａを有する。また、Ｄ
Ｃモジュールｂを有し、ここでは、圧縮空気供給系統ａ
から供給された圧縮空気10と原料13を燃料処理装置14に
て処理した改質ガス15（水素リッチガス）のそれぞれを
電池本体11の空気極12および燃料極16に供給し、電気化
学反応させて直接電気を発生させる。ここで、この電気
化学反応の副産物として発生する熱により電池本体11が
昇温するため電池本体11の冷却器17に冷却水18を蒸気分
離器19より冷却水ポンプ20により循環する。これにより
余分な熱を排熱回収熱交換器21で回収する。
【０００３】空気供給系統ａには低圧ターボコンプレッ
サ１において加圧された空気を冷却する中間冷却器26が
設けられ、この中間冷却器26を通って冷却媒体27を循環
する冷却媒体循環系統が設けられている。冷却媒体循環
系統には、水等の冷却媒体27が中間冷却器26の上流に配
設した空気供給系送水ポンプ28により、中間冷却器26お
よび空気供給系排熱放散冷却器29を通って循環するよう
になっている。
サ１において加圧された空気を冷却する中間冷却器26が
設けられ、この中間冷却器26を通って冷却媒体27を循環
する冷却媒体循環系統が設けられている。冷却媒体循環
系統には、水等の冷却媒体27が中間冷却器26の上流に配
設した空気供給系送水ポンプ28により、中間冷却器26お
よび空気供給系排熱放散冷却器29を通って循環するよう
になっている。
【０００４】中間冷却器26において、空気は管側に流入
し、冷却媒体27は胴側内を流れ低圧コンプレッサ１にお
いて加圧、昇温された空気を大気温度に関係なく一定温
度で高圧ターボコンプレッサ５へ給気するよう排熱を回
収する。
し、冷却媒体27は胴側内を流れ低圧コンプレッサ１にお
いて加圧、昇温された空気を大気温度に関係なく一定温
度で高圧ターボコンプレッサ５へ給気するよう排熱を回
収する。
【０００５】加圧空気９は、中間冷却器26において所定
の温度まで冷却されて、さらに高圧ターボコンプレッサ
５へ導かれ、所定圧力まで加圧された圧縮空気10はＤＣ
モジュール系統ｂに供給される。加圧空気９から回収さ
れた排熱は、空気供給系排熱放散冷却器29において大気
中に放散される。
の温度まで冷却されて、さらに高圧ターボコンプレッサ
５へ導かれ、所定圧力まで加圧された圧縮空気10はＤＣ
モジュール系統ｂに供給される。加圧空気９から回収さ
れた排熱は、空気供給系排熱放散冷却器29において大気
中に放散される。
【０００６】一方、ＤＣモジュール系統ｂは、反応熱等
により高温となるため、別の冷却媒体循環系統が設けら
れる。冷却媒体循環系統には、水等の冷却媒体８が排熱
回収熱交換器21の上流に配設したＤＣモジュール系送水
ポンプ22により排熱回収熱交換器21およびＤＣモジュー
ル系排熱放散冷却器23を通って循環し、この間に排熱を
回収する。また、ＤＣモジュール系統ｂの排熱回収熱交
換器21から回収された排熱は、ＤＣモジュール系排熱放
散冷却器23において大気に放散される。
により高温となるため、別の冷却媒体循環系統が設けら
れる。冷却媒体循環系統には、水等の冷却媒体８が排熱
回収熱交換器21の上流に配設したＤＣモジュール系送水
ポンプ22により排熱回収熱交換器21およびＤＣモジュー
ル系排熱放散冷却器23を通って循環し、この間に排熱を
回収する。また、ＤＣモジュール系統ｂの排熱回収熱交
換器21から回収された排熱は、ＤＣモジュール系排熱放
散冷却器23において大気に放散される。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ような従来の燃料電池発電プラントの排熱放散装置には
下記の問題点があった。
ような従来の燃料電池発電プラントの排熱放散装置には
下記の問題点があった。
【０００８】すなわち、空気供給系統の冷却媒体循環系
統とＤＣモジュール系統の冷却媒体循環系統とは循環す
る冷却媒体の圧力が互に相違するため、それぞれ別個の
冷却媒体循環系統を備える必要があった。従って、排熱
放散装置が２系統必要であり、設備コスト面に無駄が生
ずるため、経済的でなかった。
統とＤＣモジュール系統の冷却媒体循環系統とは循環す
る冷却媒体の圧力が互に相違するため、それぞれ別個の
冷却媒体循環系統を備える必要があった。従って、排熱
放散装置が２系統必要であり、設備コスト面に無駄が生
ずるため、経済的でなかった。
【０００９】本発明は、排熱放散設備をコンパクトにす
るとともに、経済的かつ有効に利用しうるように構成し
た燃料電池発電プラントの排熱放散装置を提供しようと
するものである。
るとともに、経済的かつ有効に利用しうるように構成し
た燃料電池発電プラントの排熱放散装置を提供しようと
するものである。
【００１０】本発明の目的は、上記の課題を解決するた
め排熱放散装置をコンパクトにするとともに、経済的か
つ有効に利用しうるように構成した燃料電池発電プラン
トの排熱放散装置を提供することにある。
め排熱放散装置をコンパクトにするとともに、経済的か
つ有効に利用しうるように構成した燃料電池発電プラン
トの排熱放散装置を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】本発明の燃料電池発電プ
ラントの排熱放散装置は、低圧および高圧ターボコンプ
レッサおよび中間冷却器を有する空気供給系統と、空気
供給系統から供給された圧縮空気と原燃料を燃料処理装
置にて処理してできる改質ガス（水素リッチガス）のそ
れぞれを電池本体の空気極および燃料極にて電気化学反
応させて直接電気を発生させる。この電気化学反応の副
産物として発生する熱により電池本体が昇温するため電
池本体の冷却器に冷却水を蒸気分離器より冷却水ポンプ
によって循環することにより余分な熱を排熱回収熱交換
器で除去するＤＣモジュール系統を備えた燃料電池発電
プラントにおいて、低圧コンプレッサと高圧コンプレッ
サの間の加圧空気系統に分離型ヒートパイプ熱交換器を
設置し、また、ＤＣモジュール系統の冷却媒体系に分離
型ヒートパイプ熱交換器を設置し、各分離型ヒートパイ
プ熱交換器の間をヒートパイプ配管で接続することによ
り空気供給系統およびＤＣモジュール系統から除去した
排熱を共通の排熱放散冷却器を介して大気中へ放散す
る。
ラントの排熱放散装置は、低圧および高圧ターボコンプ
レッサおよび中間冷却器を有する空気供給系統と、空気
供給系統から供給された圧縮空気と原燃料を燃料処理装
置にて処理してできる改質ガス（水素リッチガス）のそ
れぞれを電池本体の空気極および燃料極にて電気化学反
応させて直接電気を発生させる。この電気化学反応の副
産物として発生する熱により電池本体が昇温するため電
池本体の冷却器に冷却水を蒸気分離器より冷却水ポンプ
によって循環することにより余分な熱を排熱回収熱交換
器で除去するＤＣモジュール系統を備えた燃料電池発電
プラントにおいて、低圧コンプレッサと高圧コンプレッ
サの間の加圧空気系統に分離型ヒートパイプ熱交換器を
設置し、また、ＤＣモジュール系統の冷却媒体系に分離
型ヒートパイプ熱交換器を設置し、各分離型ヒートパイ
プ熱交換器の間をヒートパイプ配管で接続することによ
り空気供給系統およびＤＣモジュール系統から除去した
排熱を共通の排熱放散冷却器を介して大気中へ放散す
る。
【００１２】
【作用】高温側熱源である加圧空気から低温側であるＤ
Ｃモジュール系統の冷却媒体に対し、ヒートパイプを介
した間接的な熱交換が両熱源の間でなされ、共通の排熱
放散冷却器を介して大気中へ排熱が放散される。
Ｃモジュール系統の冷却媒体に対し、ヒートパイプを介
した間接的な熱交換が両熱源の間でなされ、共通の排熱
放散冷却器を介して大気中へ排熱が放散される。
【００１３】
【実施例】図１は本発明の一実施例を示し、空気供給系
統ａには低圧ターボコンプレッサ１、分離型ヒートパイ
プ熱交換器３および高圧ターボコンプレッサ５が直列に
設けられ、低圧コンプレッサ１に給気された空気２は低
圧ターボコンプレッサ１で加圧され、低圧コンプレッサ
１と高圧コンプレッサ５とこれらを接続する加圧空気配
管Ｃと当該加圧空気配管Ｃに付設された分離型ヒートパ
イプ熱交換器３の胴側へ流入する。分離型ヒートパイプ
熱交換器３と冷却媒体配管ｄに付設された分離型ヒート
パイプ熱交換器６およびおのおのの分離型ヒートパイプ
熱交換器３，６を接続するヒートパイプ配管７内には、
高温側の加圧空気温度と低温側冷却媒体８温度がそれぞ
れ十分蒸発温度以上、凝縮温度以下であるよう適切に選
択された伝熱媒体を封入し、高温側分離型ヒートパイプ
熱交換器３で当該伝熱媒体は蒸発するとともに加圧空気
９を冷却し、蒸発した伝熱媒体は低温側分離型ヒートパ
イプ熱交換器６で冷却媒体８へ熱を伝達するとともに凝
縮し、凝縮流体（伝熱媒体）は高温側分離型ヒートパイ
プ熱交換器３に戻る。これらのヒートパイプ配管７内の
伝熱媒体の流れは使用するヒートパイプ配管７の型式に
特有の考慮を適切に行なえばヒートパイプ配管７の構造
上、駆動力（たとえばポンプ等）は不要である。また燃
料電池発電プラント機器配置において加圧空気配管Ｃと
冷却媒体配管ｄとが直接接続される熱交換器でなく、両
配管をヒートパイプ配管７で接続すれば良いため加圧空
気９系統と冷却媒体８系統を分離した配置などにより自
由度の高い機器配置を可能とすることもできる。分離型
ヒートパイプ熱交換器３によって冷却された加圧空気９
はさらに高圧ターボコンプレッサ５へ導かれ、所定圧力
まで加圧された圧縮空気10となり、この圧縮空気10は燃
料電池11の空気極12および図示しない補助バーナ等へ供
給される。
統ａには低圧ターボコンプレッサ１、分離型ヒートパイ
プ熱交換器３および高圧ターボコンプレッサ５が直列に
設けられ、低圧コンプレッサ１に給気された空気２は低
圧ターボコンプレッサ１で加圧され、低圧コンプレッサ
１と高圧コンプレッサ５とこれらを接続する加圧空気配
管Ｃと当該加圧空気配管Ｃに付設された分離型ヒートパ
イプ熱交換器３の胴側へ流入する。分離型ヒートパイプ
熱交換器３と冷却媒体配管ｄに付設された分離型ヒート
パイプ熱交換器６およびおのおのの分離型ヒートパイプ
熱交換器３，６を接続するヒートパイプ配管７内には、
高温側の加圧空気温度と低温側冷却媒体８温度がそれぞ
れ十分蒸発温度以上、凝縮温度以下であるよう適切に選
択された伝熱媒体を封入し、高温側分離型ヒートパイプ
熱交換器３で当該伝熱媒体は蒸発するとともに加圧空気
９を冷却し、蒸発した伝熱媒体は低温側分離型ヒートパ
イプ熱交換器６で冷却媒体８へ熱を伝達するとともに凝
縮し、凝縮流体（伝熱媒体）は高温側分離型ヒートパイ
プ熱交換器３に戻る。これらのヒートパイプ配管７内の
伝熱媒体の流れは使用するヒートパイプ配管７の型式に
特有の考慮を適切に行なえばヒートパイプ配管７の構造
上、駆動力（たとえばポンプ等）は不要である。また燃
料電池発電プラント機器配置において加圧空気配管Ｃと
冷却媒体配管ｄとが直接接続される熱交換器でなく、両
配管をヒートパイプ配管７で接続すれば良いため加圧空
気９系統と冷却媒体８系統を分離した配置などにより自
由度の高い機器配置を可能とすることもできる。分離型
ヒートパイプ熱交換器３によって冷却された加圧空気９
はさらに高圧ターボコンプレッサ５へ導かれ、所定圧力
まで加圧された圧縮空気10となり、この圧縮空気10は燃
料電池11の空気極12および図示しない補助バーナ等へ供
給される。
【００１４】空気供給系統ａから供給された圧縮空気10
と、原燃料13を燃料処理装置14にて処理してできる改質
ガス15（水素リッチガス）のそれぞれを電池本体11の空
気極12および燃料極16にて電気化学反応させ直接電気を
発生させる。ここで、この電気化学反応の副産物として
発生する熱により電池本体11が昇温するため、電池本体
11の冷却器17に冷却水18を蒸気分離器19より冷却水ポン
プ20によって循環する。これにより、余分な熱を排熱回
収熱交換器21にて冷却媒体循環系統へ伝達する。
と、原燃料13を燃料処理装置14にて処理してできる改質
ガス15（水素リッチガス）のそれぞれを電池本体11の空
気極12および燃料極16にて電気化学反応させ直接電気を
発生させる。ここで、この電気化学反応の副産物として
発生する熱により電池本体11が昇温するため、電池本体
11の冷却器17に冷却水18を蒸気分離器19より冷却水ポン
プ20によって循環する。これにより、余分な熱を排熱回
収熱交換器21にて冷却媒体循環系統へ伝達する。
【００１５】ＤＣモジュール系統ｂおよび空気供給系統
ａにおいて発生した熱を排熱回収熱交換器21および分離
型ヒートパイプ熱交換器３にて回収するよう、冷却媒体
８は冷却媒体送水ポンプ22により排熱放散冷却器23を通
り、流量調整弁24，25によりＤＣモジュール系統ｂと空
気供給系統ａへ分岐し循環する。
ａにおいて発生した熱を排熱回収熱交換器21および分離
型ヒートパイプ熱交換器３にて回収するよう、冷却媒体
８は冷却媒体送水ポンプ22により排熱放散冷却器23を通
り、流量調整弁24，25によりＤＣモジュール系統ｂと空
気供給系統ａへ分岐し循環する。
【００１６】
【発明の効果】本発明によれば、高温側である加圧空気
と低温側である冷却媒体の間で直接熱交換せず、ヒート
パイプ配管により伝熱媒体を介した間接的熱交換とし、
空気供給系統排熱放散冷却器および冷却媒体送水ポンプ
等機器の加圧空気冷却用専用機器を削除することで排熱
放散装置をコンパクトするとともに経済的かつ自由度の
高い機器配置を行なえる。
と低温側である冷却媒体の間で直接熱交換せず、ヒート
パイプ配管により伝熱媒体を介した間接的熱交換とし、
空気供給系統排熱放散冷却器および冷却媒体送水ポンプ
等機器の加圧空気冷却用専用機器を削除することで排熱
放散装置をコンパクトするとともに経済的かつ自由度の
高い機器配置を行なえる。
【図１】本発明の燃料電池発電プラントの一実施例の系
統図。
統図。
【図２】図２のヒートパイプ部分の構成図。
【図３】従来の燃料電池発電プラントの系統図。
１…低圧ターボコンプレッサ ２…空気 ３…分離型ヒートパイプ熱交換器 ５…高圧ターボコンプレッサ ６…分離型ヒートパイプ熱交換器 ７…ヒートパイプ配管 ８…冷却媒体 ９…加圧空気 10…圧縮空気 11…電池本体 12…空気極 13…原燃料 14…燃料処理装置 15…改質ガス 16…燃料極 17…冷却器 18…冷却水 19…蒸気分離器 20…冷却水ポンプ 21…排熱回収熱交換器 22…冷却媒体送水ポンプ 23…排熱放散冷却器 24…流量調整弁 25…流量調整弁 26…中間冷却器 27…冷却媒体 28…空気供給系送水ポンプ 29…空気供給系排熱放散冷却器 ａ…空気供給系統 ｂ…ＤＣモジュール系統 ｃ…加圧空気配管 ｄ…冷却媒体配管
Claims (1)
- 【請求項１】 低圧ターボコンプレッサ、高圧ターボコ
ンプレッサおよび中間冷却器を有する空気供給系統と、
この空気供給系統から供給された圧縮空気と原燃料を燃
料処理装置に処理してできる改質ガスのそれぞれを電池
本体の空気極および燃料極に供給して電気化学反応させ
て直接電気を発生させるとともにその副産物として発生
する熱を回収する機能を有するＤＣモジュール系統とを
備えた燃料電池発電プラントにおいて、冷却媒体を循環
する冷却媒体循環系統が前記空気供給系統とＤＣモジュ
ール系統とにそれぞれ設けられるとともに前記両系統に
共通の排熱放散冷却器が設けられていて、前記空気供給
系統の高温側である加圧空気と低温側である空気供給系
統冷却媒体の間で熱交換を行なう中間冷却器として加圧
空気系統、ＤＣモジュール系統冷却媒体系統に各々分離
型ヒートパイプ熱交換器を設置し、これらの間をヒート
パイプ配管で接続して加圧空気からＤＣモジュール系統
冷却媒体への熱移動を可能とし、排熱放散装置を共有化
しＤＣモジュール系統排熱放散冷却器を介して大気中へ
排熱を放散することを特徴とする燃料電池発電プラント
の排熱放散装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4151690A JPH05343081A (ja) | 1992-06-11 | 1992-06-11 | 燃料電池発電プラントの排熱放散装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4151690A JPH05343081A (ja) | 1992-06-11 | 1992-06-11 | 燃料電池発電プラントの排熱放散装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05343081A true JPH05343081A (ja) | 1993-12-24 |
Family
ID=15524138
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4151690A Pending JPH05343081A (ja) | 1992-06-11 | 1992-06-11 | 燃料電池発電プラントの排熱放散装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05343081A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2014048525A1 (de) * | 2012-09-25 | 2014-04-03 | Daimler Ag | Brennstoffzellensystem |
-
1992
- 1992-06-11 JP JP4151690A patent/JPH05343081A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2014048525A1 (de) * | 2012-09-25 | 2014-04-03 | Daimler Ag | Brennstoffzellensystem |
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