JPH07220745A - 燃料電池システム - Google Patents
燃料電池システムInfo
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- JPH07220745A JPH07220745A JP6009910A JP991094A JPH07220745A JP H07220745 A JPH07220745 A JP H07220745A JP 6009910 A JP6009910 A JP 6009910A JP 991094 A JP991094 A JP 991094A JP H07220745 A JPH07220745 A JP H07220745A
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- temperature
- fuel cell
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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
Abstract
(57)【要約】
【目的】 高温の温水を賄う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。 【構成】 燃料ガスと空気中の酸素とで化学反応を行
い、高温の排空気を排気する燃料電池１と、高温の燃焼
ガスを発生させて前記燃料電池１の昇温を行う昇温手段
４と、燃料電池発電部から排出される排ガスを熱交換し
て所定温度の温水を生成する温水生成手段７と、前記温
水生成手段９で生成した所定温度の温水を前記昇温手段
４に供給する温水供給手段９とを有し、且つ、前記昇温
手段４が、前記温水供給手段９から供給される所定温度
の温水を前記燃焼ガスと熱交換して、更に高温の温水を
生成する高温水生成部１９を有することを特徴とする。
テムを提供することを目的とする。 【構成】 燃料ガスと空気中の酸素とで化学反応を行
い、高温の排空気を排気する燃料電池１と、高温の燃焼
ガスを発生させて前記燃料電池１の昇温を行う昇温手段
４と、燃料電池発電部から排出される排ガスを熱交換し
て所定温度の温水を生成する温水生成手段７と、前記温
水生成手段９で生成した所定温度の温水を前記昇温手段
４に供給する温水供給手段９とを有し、且つ、前記昇温
手段４が、前記温水供給手段９から供給される所定温度
の温水を前記燃焼ガスと熱交換して、更に高温の温水を
生成する高温水生成部１９を有することを特徴とする。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は燃料電池システムに関
し、詳しくは燃料電池の排ガスを熱交換して得た温水を
利用する燃料電池システムに関する。
し、詳しくは燃料電池の排ガスを熱交換して得た温水を
利用する燃料電池システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】燃料電池は、燃料ガスと空気中の酸素と
の化学反応によって電力を発生する装置であり、発電の
際に生ずる廃棄物質はＨ2 Ｏのみであるので非常にクリ
ーンである。また、発電に伴って発生する熱が給湯や冷
暖房として利用しやすく、それによって総合エネルギー
効率を高められる。燃料電池発電において排熱回収が可
能となる箇所は、燃料電池本体冷却系統，燃料改質系
統，空気極排空気系統，排ガス系統等である。
の化学反応によって電力を発生する装置であり、発電の
際に生ずる廃棄物質はＨ2 Ｏのみであるので非常にクリ
ーンである。また、発電に伴って発生する熱が給湯や冷
暖房として利用しやすく、それによって総合エネルギー
効率を高められる。燃料電池発電において排熱回収が可
能となる箇所は、燃料電池本体冷却系統，燃料改質系
統，空気極排空気系統，排ガス系統等である。
【０００３】リン酸型燃料電池発電の場合、燃料電池本
体では、水素と酸素とが電極と電解質を介して電気化学
的反応を起こすことにより発電するが、この反応は同時
に抵抗損失等のため発熱する。電池本体の温度を一定温
度に保持するために、冷却空気等により電池本体を冷却
する。このとき、冷却空気は暖められるので、これによ
り熱を回収することができる。また、改質ガス，空気極
排空気，改質器排ガス等は、高温ガスとなっているが、
熱交換器を介して熱を回収することができる。回収した
熱は、蒸気（スチーム）又は温水とすることにより利用
される。
体では、水素と酸素とが電極と電解質を介して電気化学
的反応を起こすことにより発電するが、この反応は同時
に抵抗損失等のため発熱する。電池本体の温度を一定温
度に保持するために、冷却空気等により電池本体を冷却
する。このとき、冷却空気は暖められるので、これによ
り熱を回収することができる。また、改質ガス，空気極
排空気，改質器排ガス等は、高温ガスとなっているが、
熱交換器を介して熱を回収することができる。回収した
熱は、蒸気（スチーム）又は温水とすることにより利用
される。
【０００４】ところで、上記燃料電池は家庭用等として
の利用が検討されており、燃料電池の廃熱を利用して得
た温水は、風呂やシャワーでの給湯用等として利用され
ることになる。
の利用が検討されており、燃料電池の廃熱を利用して得
た温水は、風呂やシャワーでの給湯用等として利用され
ることになる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】ところが、上記燃料電
池システムで得られる温水は約６０℃程度であるため、
通常のシャワー等の給湯に使用する場合は問題がない
が、例えば、風呂の追い炊き等のように、更に高温の温
水（約９３℃）を使用したい場合に、上記システムでは
賄うことができない。
池システムで得られる温水は約６０℃程度であるため、
通常のシャワー等の給湯に使用する場合は問題がない
が、例えば、風呂の追い炊き等のように、更に高温の温
水（約９３℃）を使用したい場合に、上記システムでは
賄うことができない。
【０００６】本発明は上記課題に鑑みてなされたもので
あり、高温の温水を賄う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。
あり、高温の温水を賄う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。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本請求項１の発明は、燃料ガスと空気中の酸素とで
化学反応を行い、高温の排空気を排気する燃料電池と、
高温の燃焼ガスを発生させて前記燃料電池の昇温を行う
昇温手段と、燃料電池発電部から排出される排ガスを熱
交換して所定温度の温水を生成する温水生成手段と、前
記温水生成手段で生成した所定温度の温水を前記昇温手
段に供給する温水供給手段とを有し、且つ、前記昇温手
段が、前記温水供給手段から供給される所定温度の温水
を前記燃焼ガスと熱交換して、更に高温の温水を生成す
る高温水生成部を有することを特徴とする。
め、本請求項１の発明は、燃料ガスと空気中の酸素とで
化学反応を行い、高温の排空気を排気する燃料電池と、
高温の燃焼ガスを発生させて前記燃料電池の昇温を行う
昇温手段と、燃料電池発電部から排出される排ガスを熱
交換して所定温度の温水を生成する温水生成手段と、前
記温水生成手段で生成した所定温度の温水を前記昇温手
段に供給する温水供給手段とを有し、且つ、前記昇温手
段が、前記温水供給手段から供給される所定温度の温水
を前記燃焼ガスと熱交換して、更に高温の温水を生成す
る高温水生成部を有することを特徴とする。
【０００８】また、本請求項２の発明は、前記請求項１
記載のシステムが、更に、原料ガスとスチームとから水
素主成分ガスを生成する改質器と、前記燃料電池からの
排空気と水との間で熱交換を行ない、前記改質器に供給
するスチームを生成するスチーム生成手段と、前記温水
生成手段で熱交換した後の排ガスを熱交換して前記スチ
ーム生成手段に供給する水を加温する加温手段とを有す
ることを特徴とする。
記載のシステムが、更に、原料ガスとスチームとから水
素主成分ガスを生成する改質器と、前記燃料電池からの
排空気と水との間で熱交換を行ない、前記改質器に供給
するスチームを生成するスチーム生成手段と、前記温水
生成手段で熱交換した後の排ガスを熱交換して前記スチ
ーム生成手段に供給する水を加温する加温手段とを有す
ることを特徴とする。
【０００９】更に、本請求項３の発明は、前記請求項１
記載のシステムが、前記温水生成手段で生成した所定温
度の温水を貯蔵する貯蔵槽を有することを特徴としてい
る。
記載のシステムが、前記温水生成手段で生成した所定温
度の温水を貯蔵する貯蔵槽を有することを特徴としてい
る。
【００１０】
【作用】上記請求項１の構成によれば、昇温手段が高温
水生成部を有しているので、電池昇温用の燃焼ガスを利
用して熱交換を行うことにより、必要な高温水を生成す
ることができる。したがって、従来では得ることが困難
であった高温水を非常に簡単に賄うことができるので、
例えば、ガス風呂給湯システムにおける追い炊き等に使
用した場合に非常に便利である。また、電池の昇温及び
高温水の生成を一の手段で行うことができるため、シス
テムのコンパクト化等を図ることもできる。
水生成部を有しているので、電池昇温用の燃焼ガスを利
用して熱交換を行うことにより、必要な高温水を生成す
ることができる。したがって、従来では得ることが困難
であった高温水を非常に簡単に賄うことができるので、
例えば、ガス風呂給湯システムにおける追い炊き等に使
用した場合に非常に便利である。また、電池の昇温及び
高温水の生成を一の手段で行うことができるため、シス
テムのコンパクト化等を図ることもできる。
【００１１】加えて、上記請求項２の構成によれば、加
温手段が前記温水生成手段で熱交換した後の排ガスを熱
交換して前記スチーム生成手段に供給する水を加温する
ので、季節により変動する水温を安定化することができ
る。したがって、外気温が低下する冬季等でも、安定し
てスチームを発生させることできるので、システムの安
定化を図ることができる。
温手段が前記温水生成手段で熱交換した後の排ガスを熱
交換して前記スチーム生成手段に供給する水を加温する
ので、季節により変動する水温を安定化することができ
る。したがって、外気温が低下する冬季等でも、安定し
てスチームを発生させることできるので、システムの安
定化を図ることができる。
【００１２】更には、上記請求項３の構成であれば、所
定温度の温水を貯蔵槽に一旦蓄えることができるため、
例えば、一般家庭等で温水の需要量が極端に変動する場
合にも、安定した温水の供給が可能である。
定温度の温水を貯蔵槽に一旦蓄えることができるため、
例えば、一般家庭等で温水の需要量が極端に変動する場
合にも、安定した温水の供給が可能である。
【００１３】
【実施例】図１は本発明の一実施例に係る空冷式燃料電
池システムを、例えばガス風呂給湯システムと組み合わ
せた場合の概略を示す構成図であり、燃料極ガス室Ｎと
空気極ガス室Ｐと冷却ガス室Ｃとを有する空冷式燃料電
池１と、天然ガス等の原料ガスとスチームとで水蒸気改
質反応を行ない、前記燃料極ガス室Ｎに供給する水素主
成分ガスを生成する改質器２と、前記改質器２に供給す
るスチームを生成するスチーム生成用熱交換器３と、前
記冷却ガス室Ｃから排気された電池冷却後の排空気を加
熱して前記燃料電池１の昇温を行うスタートアップバー
ナ４と、前記電池冷却用の冷却空気を前記冷却ガス室Ｃ
に供給すると共に、前記冷却ガス室Ｃから排気され前記
スタートアップバーナ４及び前記熱交換器３を通過した
排空気を前記冷却ガス室Ｃに循環させるブロワ５と、前
記スタートアップバーナ４及び前記熱交換器３を通過し
た排空気の流路を切り替えるダンパ６と、燃料電池発電
部からの排ガスを熱交換して所定温度（例えば、６０℃
程度）の温水を生成する温水生成用熱交換器７と、前記
温水生成用熱交換器７で生成した所定温度の温水を貯蔵
する蓄湯槽８と、前記蓄湯槽８に貯蔵された温水を前記
スタートアップバーナ４に供給するポンプ９とを備えて
いる。また、前記燃料電池システムは、前記温水生成用
熱交換器７で熱交換した後の排ガスを、更に熱交換して
前記スチーム生成用熱交換器３に供給する水を加温する
加温用熱交換器１０を備えているが、この加温用熱交換
器１０は必須構成要件ではないため省略することも可能
である。尚、図１において、１１はＣＯ転化器、１２は
気水分離器、１３は脱硫器、１４はエジェクタ、１５は
温度設定用リモコン、１６は風呂、１７は給湯用蛇口、
ＮＧ１はバーナ用天然ガス供給弁、ＶＣ１は上水供給
弁、Ｖ１は温水供給弁を夫々示している。
池システムを、例えばガス風呂給湯システムと組み合わ
せた場合の概略を示す構成図であり、燃料極ガス室Ｎと
空気極ガス室Ｐと冷却ガス室Ｃとを有する空冷式燃料電
池１と、天然ガス等の原料ガスとスチームとで水蒸気改
質反応を行ない、前記燃料極ガス室Ｎに供給する水素主
成分ガスを生成する改質器２と、前記改質器２に供給す
るスチームを生成するスチーム生成用熱交換器３と、前
記冷却ガス室Ｃから排気された電池冷却後の排空気を加
熱して前記燃料電池１の昇温を行うスタートアップバー
ナ４と、前記電池冷却用の冷却空気を前記冷却ガス室Ｃ
に供給すると共に、前記冷却ガス室Ｃから排気され前記
スタートアップバーナ４及び前記熱交換器３を通過した
排空気を前記冷却ガス室Ｃに循環させるブロワ５と、前
記スタートアップバーナ４及び前記熱交換器３を通過し
た排空気の流路を切り替えるダンパ６と、燃料電池発電
部からの排ガスを熱交換して所定温度（例えば、６０℃
程度）の温水を生成する温水生成用熱交換器７と、前記
温水生成用熱交換器７で生成した所定温度の温水を貯蔵
する蓄湯槽８と、前記蓄湯槽８に貯蔵された温水を前記
スタートアップバーナ４に供給するポンプ９とを備えて
いる。また、前記燃料電池システムは、前記温水生成用
熱交換器７で熱交換した後の排ガスを、更に熱交換して
前記スチーム生成用熱交換器３に供給する水を加温する
加温用熱交換器１０を備えているが、この加温用熱交換
器１０は必須構成要件ではないため省略することも可能
である。尚、図１において、１１はＣＯ転化器、１２は
気水分離器、１３は脱硫器、１４はエジェクタ、１５は
温度設定用リモコン、１６は風呂、１７は給湯用蛇口、
ＮＧ１はバーナ用天然ガス供給弁、ＶＣ１は上水供給
弁、Ｖ１は温水供給弁を夫々示している。
【００１４】図２は前記スチーム生成用熱交換器３と一
体化されたスタートアップバーナ４を模式的に示した断
面斜視図であり、図３は図２に示したスタートアップバ
ーナ４と前記燃料電池１とを組み合わせたシステムの横
方向断面図である。前記スタートアップバーナ４は、天
然ガスと燃焼用空気とを燃焼させるバーナ部２０と、電
池冷却後の排空気が流れる排空気部１８と、前記ポンプ
９から供給された温水を熱交換して更に高温の温水を生
成する高温水生成部１９と、熱交換後の燃焼排ガスが通
過する燃焼ガス排気部２１とに大きく分かれており、前
記バーナ部２０には燃焼ガスの流路を切り替えるダンパ
２２が設けられている。
体化されたスタートアップバーナ４を模式的に示した断
面斜視図であり、図３は図２に示したスタートアップバ
ーナ４と前記燃料電池１とを組み合わせたシステムの横
方向断面図である。前記スタートアップバーナ４は、天
然ガスと燃焼用空気とを燃焼させるバーナ部２０と、電
池冷却後の排空気が流れる排空気部１８と、前記ポンプ
９から供給された温水を熱交換して更に高温の温水を生
成する高温水生成部１９と、熱交換後の燃焼排ガスが通
過する燃焼ガス排気部２１とに大きく分かれており、前
記バーナ部２０には燃焼ガスの流路を切り替えるダンパ
２２が設けられている。
【００１５】ここで、前記高温水生成部１９は、前記蓄
湯槽８に貯蔵した所定温度の温水を、前記バーナ部２０
で燃焼させた燃焼ガスを利用して熱交換し、更に高温の
温水を生成する。そのため、前記蓄湯槽８からポンプ９
を介して供給される所定温度の温水は、熱交換効率の向
上を図るため、この中を蛇行しながら流れるよう構成さ
れている。一方、前記排空気部１８は、前記バーナ部２
０で燃焼された燃焼ガス及び前記燃料電池１の冷却ガス
室Ｃから排気された排空気が流れると共に、これら燃焼
ガスと排空気との間で熱交換を行う。そのため、前記排
空気が流れる複数の排空気通路２３と、前記燃焼ガスが
流れる複数の燃焼ガス通路（例えば、チューブ等）２４
とを有している。前記各排空気通路２３は、前記燃焼ガ
ス通路２４の流路方向に対して略垂直方向に沿って設け
られる複数の伝熱促進用フィン２３ａによって、更に複
数の通路に区切られている。従って、排空気と燃焼ガス
とは略直交して流れ、この間に熱交換が行われる。ま
た、前記伝熱促進用フィン２３ａを設けることによっ
て、排空気と燃焼ガスとの熱交換効率が更に向上するこ
とになる。
湯槽８に貯蔵した所定温度の温水を、前記バーナ部２０
で燃焼させた燃焼ガスを利用して熱交換し、更に高温の
温水を生成する。そのため、前記蓄湯槽８からポンプ９
を介して供給される所定温度の温水は、熱交換効率の向
上を図るため、この中を蛇行しながら流れるよう構成さ
れている。一方、前記排空気部１８は、前記バーナ部２
０で燃焼された燃焼ガス及び前記燃料電池１の冷却ガス
室Ｃから排気された排空気が流れると共に、これら燃焼
ガスと排空気との間で熱交換を行う。そのため、前記排
空気が流れる複数の排空気通路２３と、前記燃焼ガスが
流れる複数の燃焼ガス通路（例えば、チューブ等）２４
とを有している。前記各排空気通路２３は、前記燃焼ガ
ス通路２４の流路方向に対して略垂直方向に沿って設け
られる複数の伝熱促進用フィン２３ａによって、更に複
数の通路に区切られている。従って、排空気と燃焼ガス
とは略直交して流れ、この間に熱交換が行われる。ま
た、前記伝熱促進用フィン２３ａを設けることによっ
て、排空気と燃焼ガスとの熱交換効率が更に向上するこ
とになる。
【００１６】前記スタートアップバーナ４と一体化して
設けられた前記スチーム生成用熱交換器３は、図３に示
すように、この中をスチーム用給水が流れる複数の通路
（例えば、チューブ等）３ａを有し、このチューブ３ａ
間の隙間を前記スタートアップバーナ４で加熱された排
空気、或いは燃料電池１を冷却して暖められた排空気が
通過することになる。そして、前記加熱排空気とスチー
ム用給水との間で熱交換が行われ、スチームが生成す
る。
設けられた前記スチーム生成用熱交換器３は、図３に示
すように、この中をスチーム用給水が流れる複数の通路
（例えば、チューブ等）３ａを有し、このチューブ３ａ
間の隙間を前記スタートアップバーナ４で加熱された排
空気、或いは燃料電池１を冷却して暖められた排空気が
通過することになる。そして、前記加熱排空気とスチー
ム用給水との間で熱交換が行われ、スチームが生成す
る。
【００１７】以下、上記の如く構成された空冷式燃料電
池システムの運転方法について、図１〜図３を用いて具
体的に説明する。燃料電池１の起動は、先ず、ブロワ５
を駆動し、冷却ガスを冷却ガス室Ｃ，ダンパ６を通過
し、ブロワ５に循環させた状態でスタートアップバーナ
４を点火する。この時、空気極ガス室Ｐには流れない。
スタートアップバーナ４の燃焼熱は循環している冷却ガ
スに伝えられ、冷却ガスが加熱される。加熱され、高温
になった冷却ガスは、スチーム生成用熱交換器３、ダン
パ６及びブロワ５を通って燃料電池の冷却ガス室Ｃを通
過することにより、燃料電池１の昇温を行う。
池システムの運転方法について、図１〜図３を用いて具
体的に説明する。燃料電池１の起動は、先ず、ブロワ５
を駆動し、冷却ガスを冷却ガス室Ｃ，ダンパ６を通過
し、ブロワ５に循環させた状態でスタートアップバーナ
４を点火する。この時、空気極ガス室Ｐには流れない。
スタートアップバーナ４の燃焼熱は循環している冷却ガ
スに伝えられ、冷却ガスが加熱される。加熱され、高温
になった冷却ガスは、スチーム生成用熱交換器３、ダン
パ６及びブロワ５を通って燃料電池の冷却ガス室Ｃを通
過することにより、燃料電池１の昇温を行う。
【００１８】一方、改質器２は、図示しない加熱手段に
より単独に昇温されている。燃料電池１が、所定の温度
（１２０℃）を越えたときに、スチーム生成用熱交換器
３にスチーム用給水を始め、スチームの生成を開始す
る。その後、改質器２が所定の温度（７００℃〜８００
℃）になったらスチームと原料ガスを改質器２に供給し
て、水蒸気改質反応が行われ水素主成分ガスが生成す
る。次に、燃料電池１が所定温度（１６０℃）に達した
ら、この水素主成分ガスが燃料極ガス室Ｎに供給され、
空気極ガス室Ｐに供給された空気と電池反応を行ない、
発電が開始される。
より単独に昇温されている。燃料電池１が、所定の温度
（１２０℃）を越えたときに、スチーム生成用熱交換器
３にスチーム用給水を始め、スチームの生成を開始す
る。その後、改質器２が所定の温度（７００℃〜８００
℃）になったらスチームと原料ガスを改質器２に供給し
て、水蒸気改質反応が行われ水素主成分ガスが生成す
る。次に、燃料電池１が所定温度（１６０℃）に達した
ら、この水素主成分ガスが燃料極ガス室Ｎに供給され、
空気極ガス室Ｐに供給された空気と電池反応を行ない、
発電が開始される。
【００１９】発電を開始すると、燃料電池には反応熱が
発生するので、燃料電池１の温度が１８０℃に達した
ら、スタートアップバーナ４を停止させ、ダンパ６を操
作してフレッシュエアーを取り込れ、燃料電池１の冷却
ガス室Ｃ入口の冷却ガスの温度を下げ、燃料電池の冷却
を開始する。電池の温度制御は、ブロワ５の送風量とダ
ンパ６の開度によって行われるが、具体的には、電池へ
供給される冷却ガス温度をダンパ６を操作して所定の温
度に制御した状態で、電池温度が所定温度よりも高くな
った場合は、ブロワ５の送風量を増やし、冷却能力を高
める。逆に、電池温度が所定の温度よりも低くなった場
合は、ブロワ５の送風量を減らし冷却を抑える。
発生するので、燃料電池１の温度が１８０℃に達した
ら、スタートアップバーナ４を停止させ、ダンパ６を操
作してフレッシュエアーを取り込れ、燃料電池１の冷却
ガス室Ｃ入口の冷却ガスの温度を下げ、燃料電池の冷却
を開始する。電池の温度制御は、ブロワ５の送風量とダ
ンパ６の開度によって行われるが、具体的には、電池へ
供給される冷却ガス温度をダンパ６を操作して所定の温
度に制御した状態で、電池温度が所定温度よりも高くな
った場合は、ブロワ５の送風量を増やし、冷却能力を高
める。逆に、電池温度が所定の温度よりも低くなった場
合は、ブロワ５の送風量を減らし冷却を抑える。
【００２０】また、別の電池温度制御としては、ブロワ
５の送風量を一定にしてダンパ６を操作して電池へ供給
する冷却ガス温度を変化させて制御する方法もある。と
ころで、改質器２加熱後の燃焼排ガス、空気極ガス室Ｐ
から排気される排空気、冷却ガス室Ｃから排気される排
空気等の混合された高温（１８０℃程度）のガスは、前
記温水生成用熱交換器７に供給され、ここで上水と熱交
換を行ない所定温度（６０℃程度）の温水が生成され
る。この時、所定温度（６０℃）の温水が得られるよう
に、図示しない手段により、上水の流量が制御される。
この所定温度の温水は、蓄湯槽８に貯蔵され、必要に応
じて適宜、風呂１６用或いは給湯１７用として使用され
る。
５の送風量を一定にしてダンパ６を操作して電池へ供給
する冷却ガス温度を変化させて制御する方法もある。と
ころで、改質器２加熱後の燃焼排ガス、空気極ガス室Ｐ
から排気される排空気、冷却ガス室Ｃから排気される排
空気等の混合された高温（１８０℃程度）のガスは、前
記温水生成用熱交換器７に供給され、ここで上水と熱交
換を行ない所定温度（６０℃程度）の温水が生成され
る。この時、所定温度（６０℃）の温水が得られるよう
に、図示しない手段により、上水の流量が制御される。
この所定温度の温水は、蓄湯槽８に貯蔵され、必要に応
じて適宜、風呂１６用或いは給湯１７用として使用され
る。
【００２１】以下、温水を使用する場合の制御方法につ
いて、表１を用いて具体的に説明する。 所定温度の温水をそのまま使用する場合 蓄湯槽８に貯蔵した所定温度（６０℃程度）の温水を、
そのままの温度で使用する場合は、先ず、リモコン１５
でＴＣ１の温度が６０℃になるように設定する。この場
合、ＮＧ１は閉であり、スタートアップバーナ４に天然
ガスが供給されないので燃焼は行われない。したがっ
て、ポンプ９によってスタートアップバーナ４の温水生
成部１９に供給された温水は、単にこの中を通過するだ
けで熱交換は行われない。この時、ダンパ２２は、２２
ａの位置にある。また、Ｖ１は開であり、ＶＣ１は閉で
あるので、６０℃程度の温水は上水によって薄められず
に、風呂１６に供給され、お湯張り等として使用され
る。或いは、給湯用蛇口１７に供給され、給湯用として
使用される。 所定温度よりも更に高温の温水を使用する場合 蓄湯槽８に貯蔵した所定温度（６０℃程度）の温水より
も、更に高温の温水（例えば、９３℃）を使用する場合
は、先ず、リモコン１５でＴＣ１の温度が９３℃になる
ように設定する。この場合、ＮＧ１は開であるので、ス
タートアップバーナ４に天然ガスが供給され、燃焼ガス
が発生する。また、前記スタートアップバーナ４のダン
パ２２は、高温水生成部１９に燃焼ガスが流れるように
２２ｂの位置に切り替えられるので、ポンプ９によって
スタートアップバーナ４の温水生成部１９に供給された
温水は、燃焼ガスと熱交換して、９３℃程度の高温水が
生成される。また、Ｖ１は開であり、ＶＣ１は閉である
ので、９３℃程度の高温水は上水によって薄められず
に、風呂１６に供給され、追い炊き等として使用され
る。 所定温度よりも低温の温水を使用する場合 蓄湯槽８に貯蔵した所定温度（６０℃程度）の温水より
も、低温の温水（例えば、４０℃程度）の温水を使用す
る場合は、先ず、リモコン１５でＴＣ１の温度が４０℃
になるように設定する。この場合、ＮＧ１は閉であり、
スタートアップバーナ４に天然ガスが供給されないので
燃焼は行われない。また、ダンパ２２は、２２ａの位置
にある。したがって、ポンプ９によってスタートアップ
バーナ４の温水生成部１９に供給された温水は、単にこ
の中を通過するだけで熱交換は行われない。また、Ｖ１
は開であり、ＶＣ１も開であるので、６０℃程度の温水
は、２０℃程度の上水によって薄められ４０℃程度の温
水になり、風呂１６に供給され、シャワー等として使用
される。４０℃の温水は、給湯用蛇口１７には流れな
い。１７は単独で温水温度を制御できるように上水を引
き込んでいる。 風呂１６側と給湯１７側とで温水の使用が重なった
場合 蓄湯槽８に貯蔵した所定温度の温水を、風呂１６側と給
湯用蛇口１７側とで同時に使用する場合は、いずれか一
方の給湯が優先的に行われるよう制御される。この場合
は、Ｖ１が閉であるので、風呂１６側への温水の供給が
停止され、給湯側１７に優先的に供給されることにな
る。尚、これと逆の制御を行うことも勿論可能である。
いて、表１を用いて具体的に説明する。 所定温度の温水をそのまま使用する場合 蓄湯槽８に貯蔵した所定温度（６０℃程度）の温水を、
そのままの温度で使用する場合は、先ず、リモコン１５
でＴＣ１の温度が６０℃になるように設定する。この場
合、ＮＧ１は閉であり、スタートアップバーナ４に天然
ガスが供給されないので燃焼は行われない。したがっ
て、ポンプ９によってスタートアップバーナ４の温水生
成部１９に供給された温水は、単にこの中を通過するだ
けで熱交換は行われない。この時、ダンパ２２は、２２
ａの位置にある。また、Ｖ１は開であり、ＶＣ１は閉で
あるので、６０℃程度の温水は上水によって薄められず
に、風呂１６に供給され、お湯張り等として使用され
る。或いは、給湯用蛇口１７に供給され、給湯用として
使用される。 所定温度よりも更に高温の温水を使用する場合 蓄湯槽８に貯蔵した所定温度（６０℃程度）の温水より
も、更に高温の温水（例えば、９３℃）を使用する場合
は、先ず、リモコン１５でＴＣ１の温度が９３℃になる
ように設定する。この場合、ＮＧ１は開であるので、ス
タートアップバーナ４に天然ガスが供給され、燃焼ガス
が発生する。また、前記スタートアップバーナ４のダン
パ２２は、高温水生成部１９に燃焼ガスが流れるように
２２ｂの位置に切り替えられるので、ポンプ９によって
スタートアップバーナ４の温水生成部１９に供給された
温水は、燃焼ガスと熱交換して、９３℃程度の高温水が
生成される。また、Ｖ１は開であり、ＶＣ１は閉である
ので、９３℃程度の高温水は上水によって薄められず
に、風呂１６に供給され、追い炊き等として使用され
る。 所定温度よりも低温の温水を使用する場合 蓄湯槽８に貯蔵した所定温度（６０℃程度）の温水より
も、低温の温水（例えば、４０℃程度）の温水を使用す
る場合は、先ず、リモコン１５でＴＣ１の温度が４０℃
になるように設定する。この場合、ＮＧ１は閉であり、
スタートアップバーナ４に天然ガスが供給されないので
燃焼は行われない。また、ダンパ２２は、２２ａの位置
にある。したがって、ポンプ９によってスタートアップ
バーナ４の温水生成部１９に供給された温水は、単にこ
の中を通過するだけで熱交換は行われない。また、Ｖ１
は開であり、ＶＣ１も開であるので、６０℃程度の温水
は、２０℃程度の上水によって薄められ４０℃程度の温
水になり、風呂１６に供給され、シャワー等として使用
される。４０℃の温水は、給湯用蛇口１７には流れな
い。１７は単独で温水温度を制御できるように上水を引
き込んでいる。 風呂１６側と給湯１７側とで温水の使用が重なった
場合 蓄湯槽８に貯蔵した所定温度の温水を、風呂１６側と給
湯用蛇口１７側とで同時に使用する場合は、いずれか一
方の給湯が優先的に行われるよう制御される。この場合
は、Ｖ１が閉であるので、風呂１６側への温水の供給が
停止され、給湯側１７に優先的に供給されることにな
る。尚、これと逆の制御を行うことも勿論可能である。
【００２２】
【表１】
【００２３】ところで、外気温が低下する冬季等におい
ては、前記スチーム生成用熱交換器３に供給する水の温
度が低下する場合がある。本システムでは、温水生成用
熱交換器７の排ガス（約５０℃程度）を利用して、前記
加温用熱交換器１０で熱交換を行ない、水の加温（約４
５℃程度）を行うことができるので、発電効率が低下す
ることもない。したがって、季節により変動する水温を
安定化することができるので、システムの安定化を図る
ことができる。
ては、前記スチーム生成用熱交換器３に供給する水の温
度が低下する場合がある。本システムでは、温水生成用
熱交換器７の排ガス（約５０℃程度）を利用して、前記
加温用熱交換器１０で熱交換を行ない、水の加温（約４
５℃程度）を行うことができるので、発電効率が低下す
ることもない。したがって、季節により変動する水温を
安定化することができるので、システムの安定化を図る
ことができる。
【００２４】尚、電池の運転中に、図示しない負荷検出
手段によって急激な負荷の増加を検知すると、ダンパ２
２を２２ａの位置にして、前記スタートアップバーナ４
に空気と天然ガスとを供給して燃焼ガスを発生させ、該
バーナ４の排空気通路２３を通過する排空気を前記燃焼
ガスと熱交換を行ない加熱する。この加熱排空気は、前
記スチーム生成用熱交換器３に供給され、チューブ３ａ
内を流れるスチーム用給水と熱交換を行い、スチームが
発生する。この場合、スチームの発生量は、前記スター
トアップバーナ４での燃焼量を制御することにより行わ
れるので、負荷の変動に応じて最適のスチームを発生さ
せることができる。更に、図示しない圧力検出手段によ
って気水分離器１２の圧力が所定値よりも低下した場合
も同様に、前記スタートアップバーナ４を燃焼させてス
チームを発生させる。気水分離器１２の圧力が所定値よ
りも高くなると、燃焼を停止する。
手段によって急激な負荷の増加を検知すると、ダンパ２
２を２２ａの位置にして、前記スタートアップバーナ４
に空気と天然ガスとを供給して燃焼ガスを発生させ、該
バーナ４の排空気通路２３を通過する排空気を前記燃焼
ガスと熱交換を行ない加熱する。この加熱排空気は、前
記スチーム生成用熱交換器３に供給され、チューブ３ａ
内を流れるスチーム用給水と熱交換を行い、スチームが
発生する。この場合、スチームの発生量は、前記スター
トアップバーナ４での燃焼量を制御することにより行わ
れるので、負荷の変動に応じて最適のスチームを発生さ
せることができる。更に、図示しない圧力検出手段によ
って気水分離器１２の圧力が所定値よりも低下した場合
も同様に、前記スタートアップバーナ４を燃焼させてス
チームを発生させる。気水分離器１２の圧力が所定値よ
りも高くなると、燃焼を停止する。
【００２５】上記実施例においては、６０℃程度の温水
を利用するので、２０℃程度の上水を利用する通常のガ
ス給湯システムに比べて、燃費が向上する（ガス代が安
くなる）。また、図１に示していないが、蓄湯槽８の温
度が熱ロス等により低下した場合、蓄湯槽８、ポンプ
９、高温水生成部１９の間で、自己循環させて蓄湯槽８
の温水の温度を所定の温度に維持することも可能であ
る。更に、この方法により、所定の温度より高い温度に
昇温することも可能である。
を利用するので、２０℃程度の上水を利用する通常のガ
ス給湯システムに比べて、燃費が向上する（ガス代が安
くなる）。また、図１に示していないが、蓄湯槽８の温
度が熱ロス等により低下した場合、蓄湯槽８、ポンプ
９、高温水生成部１９の間で、自己循環させて蓄湯槽８
の温水の温度を所定の温度に維持することも可能であ
る。更に、この方法により、所定の温度より高い温度に
昇温することも可能である。
【００２６】更には、スタートアップバーナ４の燃焼排
ガスは、温水生成手段７に入る排ガスラインにつなげる
ことも勿論可能である。 〔その他の事項〕 上記実施例においては、本燃料電池システムをガス
風呂給湯システムと組み合わせた例を示したが、他に温
水を利用するシステム等と組み合わせることも勿論可能
である。 また、給湯システムの制御方法についても、上記実
施例に何ら限定されるものではない。 上記実施例においては、スタートアップバーナ４と
スチーム生成用熱交換器３とを一体化した例を示してい
るが、各々分離して設けることも勿論可能である。 また、スタートアップバーナ４に取り付けられた伝
熱促進用のフィン２３ａは、なくても熱交換が十分行わ
れる場合には省くことも可能である。
ガスは、温水生成手段７に入る排ガスラインにつなげる
ことも勿論可能である。 〔その他の事項〕 上記実施例においては、本燃料電池システムをガス
風呂給湯システムと組み合わせた例を示したが、他に温
水を利用するシステム等と組み合わせることも勿論可能
である。 また、給湯システムの制御方法についても、上記実
施例に何ら限定されるものではない。 上記実施例においては、スタートアップバーナ４と
スチーム生成用熱交換器３とを一体化した例を示してい
るが、各々分離して設けることも勿論可能である。 また、スタートアップバーナ４に取り付けられた伝
熱促進用のフィン２３ａは、なくても熱交換が十分行わ
れる場合には省くことも可能である。
【００２７】
【発明の効果】以上の本請求項１の発明によれば、昇温
手段が高温水生成部を有しているので、電池昇温用の燃
焼ガスを利用して熱交換を行うことにより、必要な高温
水を生成することができる。したがって、従来では得る
ことが困難であった高温水を非常に簡単に賄うことがで
きるので、例えば、ガス風呂給湯システムにおける追い
炊き等に使用した場合に非常に便利である。また、電池
の昇温及び高温水の生成を一の手段で行うことができる
ため、システムのコンパクト化等を図ることもできる。
手段が高温水生成部を有しているので、電池昇温用の燃
焼ガスを利用して熱交換を行うことにより、必要な高温
水を生成することができる。したがって、従来では得る
ことが困難であった高温水を非常に簡単に賄うことがで
きるので、例えば、ガス風呂給湯システムにおける追い
炊き等に使用した場合に非常に便利である。また、電池
の昇温及び高温水の生成を一の手段で行うことができる
ため、システムのコンパクト化等を図ることもできる。
【００２８】加えて、上記請求項２の発明によれば、加
温手段が前記温水生成手段で熱交換した後の排ガスを熱
交換して前記スチーム生成手段に供給する水を加温する
ので、季節により変動する水温を安定化することができ
る。したがって、外気温が低下する冬季等でも、安定し
てスチームを発生させることできるので、システムの安
定化を図ることができる。
温手段が前記温水生成手段で熱交換した後の排ガスを熱
交換して前記スチーム生成手段に供給する水を加温する
ので、季節により変動する水温を安定化することができ
る。したがって、外気温が低下する冬季等でも、安定し
てスチームを発生させることできるので、システムの安
定化を図ることができる。
【００２９】更には、上記請求項３の発明であれば、所
定温度の温水を貯蔵槽に一旦蓄えることができるため、
例えば、一般家庭等で温水の需要量が極端に変動する場
合にも安定した温水の供給が可能である。
定温度の温水を貯蔵槽に一旦蓄えることができるため、
例えば、一般家庭等で温水の需要量が極端に変動する場
合にも安定した温水の供給が可能である。
【図１】本発明の一実施例に係る空冷式燃料電池システ
ムを、例えばガス風呂給湯システムと組み合わせた場合
の概略を示す構成図である。
ムを、例えばガス風呂給湯システムと組み合わせた場合
の概略を示す構成図である。
【図２】スチーム生成用熱交換器と一体化されたスター
トアップバーナを模式的に示した断面斜視図である。
トアップバーナを模式的に示した断面斜視図である。
【図３】スタートアップバーナと燃料電池とを組み合わ
せたシステムの横方向断面図である。
せたシステムの横方向断面図である。
１ 燃料電池 ４ 昇温手段 ７ 温水生成手段 ９ 温水供給手段 １９ 高温水生成部
Claims (3)
- 【請求項１】 燃料ガスと空気中の酸素とで化学反応を
行い、高温の排空気を排気する燃料電池と、 高温の燃焼ガスを発生させて前記燃料電池の昇温を行う
昇温手段と、 燃料電池発電部から排出される排ガスを熱交換して所定
温度の温水を生成する温水生成手段と、 前記温水生成手段で生成した所定温度の温水を前記昇温
手段に供給する温水供給手段と、 を有し、且つ、前記昇温手段が、 前記温水供給手段から供給される所定温度の温水を前記
燃焼ガスと熱交換して、更に高温の温水を生成する高温
水生成部を有することを特徴とする燃料電池システム。 - 【請求項２】 前記システムが、更に、 原料ガスとスチームとから水素主成分ガスを生成する改
質器と、 前記燃料電池からの排空気と水との間で熱交換を行な
い、前記改質器に供給するスチームを生成するスチーム
生成手段と、 前記温水生成手段で熱交換した後の排ガスを熱交換して
前記スチーム生成手段に供給する水を加温する加温手段
と、 を有することを特徴とする請求項１記載の燃料電池シス
テム。 - 【請求項３】 前記システムが、更に、 前記温水生成手段で生成した所定温度の温水を貯蔵する
貯蔵槽を有することを特徴とする請求項１或いは請求項
２記載の燃料電池システム。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6009910A JP2889807B2 (ja) | 1994-01-31 | 1994-01-31 | 燃料電池システム |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6009910A JP2889807B2 (ja) | 1994-01-31 | 1994-01-31 | 燃料電池システム |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07220745A true JPH07220745A (ja) | 1995-08-18 |
| JP2889807B2 JP2889807B2 (ja) | 1999-05-10 |
Family
ID=11733269
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6009910A Expired - Lifetime JP2889807B2 (ja) | 1994-01-31 | 1994-01-31 | 燃料電池システム |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2889807B2 (ja) |
Cited By (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1997033330A1 (de) * | 1996-03-06 | 1997-09-12 | Siemens Aktiengesellschaft | Verfahren zur nutzung der in den abgasen einer niedertemperatur-brennstoffzelle enthaltenen enthalpie und anlage zur durchführung des verfahrens |
| JPH11224683A (ja) * | 1997-11-25 | 1999-08-17 | Sulzer Hexis Ag | 補助加熱装置内蔵型燃料電池モジュール及び該モジュールを具備するプラント |
| WO2000012932A3 (en) * | 1998-08-26 | 2000-06-02 | Plug Power Inc | Integrated fuel processor, furnace, and fuel cell system for providing heat and electrical power to a building |
| WO2002023661A1 (fr) * | 2000-09-14 | 2002-03-21 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Systeme de pile a combustible de type a polymere solide |
| JP2002110207A (ja) * | 2000-10-03 | 2002-04-12 | Nippon Mitsubishi Oil Corp | 燃料電池システムおよびその運転方法 |
| WO2002056403A1 (fr) * | 2001-01-12 | 2002-07-18 | Sanyo Electric Co., Ltd. | Dispositif de production de puissance par pile a combustible a electrolyte haut polymere solide |
| EP1316771A2 (de) * | 2001-12-03 | 2003-06-04 | Vaillant GmbH | Anlage zur gleichzeitigen Erzeugung von elektrischer und thermischer Energie mit einem Brennstoffzellenheizgerät |
| KR100464203B1 (ko) * | 2002-03-07 | 2005-01-03 | 주식회사 엘지이아이 | 연료전지의 열 활용 시스템 및 그 제어방법 |
| JP2005251766A (ja) * | 2005-05-31 | 2005-09-15 | Sanyo Electric Co Ltd | 燃料電池システム |
| WO2007134352A1 (de) * | 2006-05-22 | 2007-11-29 | Dirk Peter Claassen | Verfahren zur nutzung von hochtemperaturbrennstoffzellen um haushaltsgeräte zu betreiben |
| WO2012132197A1 (ja) * | 2011-03-30 | 2012-10-04 | パナソニック株式会社 | 発電システム及びその運転方法 |
| JP5122028B2 (ja) * | 2010-12-13 | 2013-01-16 | パナソニック株式会社 | 発電システム及びその運転方法 |
-
1994
- 1994-01-31 JP JP6009910A patent/JP2889807B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (17)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| WO1997033330A1 (de) * | 1996-03-06 | 1997-09-12 | Siemens Aktiengesellschaft | Verfahren zur nutzung der in den abgasen einer niedertemperatur-brennstoffzelle enthaltenen enthalpie und anlage zur durchführung des verfahrens |
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| JP2002110207A (ja) * | 2000-10-03 | 2002-04-12 | Nippon Mitsubishi Oil Corp | 燃料電池システムおよびその運転方法 |
| US7052787B2 (en) | 2001-01-12 | 2006-05-30 | Sanyo Electric Co., Ltd. | Solid high polymer type fuel cell power generating device |
| WO2002056403A1 (fr) * | 2001-01-12 | 2002-07-18 | Sanyo Electric Co., Ltd. | Dispositif de production de puissance par pile a combustible a electrolyte haut polymere solide |
| EP1316771A2 (de) * | 2001-12-03 | 2003-06-04 | Vaillant GmbH | Anlage zur gleichzeitigen Erzeugung von elektrischer und thermischer Energie mit einem Brennstoffzellenheizgerät |
| EP1316771A3 (de) * | 2001-12-03 | 2006-06-07 | Vaillant GmbH | Anlage zur gleichzeitigen Erzeugung von elektrischer und thermischer Energie mit einem Brennstoffzellenheizgerät |
| KR100464203B1 (ko) * | 2002-03-07 | 2005-01-03 | 주식회사 엘지이아이 | 연료전지의 열 활용 시스템 및 그 제어방법 |
| JP2005251766A (ja) * | 2005-05-31 | 2005-09-15 | Sanyo Electric Co Ltd | 燃料電池システム |
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| JP5122028B2 (ja) * | 2010-12-13 | 2013-01-16 | パナソニック株式会社 | 発電システム及びその運転方法 |
| WO2012132197A1 (ja) * | 2011-03-30 | 2012-10-04 | パナソニック株式会社 | 発電システム及びその運転方法 |
| JP5474260B2 (ja) * | 2011-03-30 | 2014-04-16 | パナソニック株式会社 | 発電システム及びその運転方法 |
| US10026974B2 (en) | 2011-03-30 | 2018-07-17 | Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. | Power generation system and method of operating the same |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2889807B2 (ja) | 1999-05-10 |
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