JPH0766829B2 - 排熱エネルギ回収装置付きの燃料電池システム - Google Patents
排熱エネルギ回収装置付きの燃料電池システムInfo
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- JPH0766829B2 JPH0766829B2 JP63208377A JP20837788A JPH0766829B2 JP H0766829 B2 JPH0766829 B2 JP H0766829B2 JP 63208377 A JP63208377 A JP 63208377A JP 20837788 A JP20837788 A JP 20837788A JP H0766829 B2 JPH0766829 B2 JP H0766829B2
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- H01M8/0606—Combination of fuel cells with means for production of reactants or for treatment of residues with means for production of gaseous reactants
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、燃料電池システムの運転制御方法において、
燃料電池本体および改質器燃焼部から排出される高温度
レベルの排熱を有効に利用することにより、高効率で付
加価値の高い燃料電池システムを構築するようにした排
熱エネルギ回収装置付きの燃料電池システムに関する。
燃料電池本体および改質器燃焼部から排出される高温度
レベルの排熱を有効に利用することにより、高効率で付
加価値の高い燃料電池システムを構築するようにした排
熱エネルギ回収装置付きの燃料電池システムに関する。
〔従来の技術〕 従来の燃料電池システムの例を第２図及び第３図により
説明する。
説明する。
第２図は、従来の燃料電池システムの系統図で、太い実
線矢印は天然ガスおよび反応ガスの径路、一点鎖線矢印
は空気の径路、二点鎖線矢印は排ガスの径路、破線矢印
は水蒸気の径路、細い実線矢印は冷却水の径路を示して
いる。図において、１は燃料電池本体で、水素極1a、酸
素極1b、および電池冷却装置1cから構成されている。２
は天然ガス等の燃料を改質するための改質器で、反応部
2aと燃焼部2bからなつている。３はシフトコンバータ、
４はエゼクタ（または混合器）、13は主燃料調節弁、14
は補助燃料調節弁である。これら主燃料調節弁13、エゼ
クタ４、改質器２、シフトコンバータ３を接続し、燃料
電池本体１の水素極1aへ燃料ガスを供給する配管系と、
補助燃料調節弁14を具備して改質器２の燃焼部2bへ天然
ガスを供給する配管系とで燃料供給系が構成されてい
る。
線矢印は天然ガスおよび反応ガスの径路、一点鎖線矢印
は空気の径路、二点鎖線矢印は排ガスの径路、破線矢印
は水蒸気の径路、細い実線矢印は冷却水の径路を示して
いる。図において、１は燃料電池本体で、水素極1a、酸
素極1b、および電池冷却装置1cから構成されている。２
は天然ガス等の燃料を改質するための改質器で、反応部
2aと燃焼部2bからなつている。３はシフトコンバータ、
４はエゼクタ（または混合器）、13は主燃料調節弁、14
は補助燃料調節弁である。これら主燃料調節弁13、エゼ
クタ４、改質器２、シフトコンバータ３を接続し、燃料
電池本体１の水素極1aへ燃料ガスを供給する配管系と、
補助燃料調節弁14を具備して改質器２の燃焼部2bへ天然
ガスを供給する配管系とで燃料供給系が構成されてい
る。
12は、空気を供給するためのブロワで、カソード空気調
節弁15を具備する配管が燃料電池本体１の酸素極1bへ接
続され、バーナ空気量調節弁16を具備する配管が改質器
２の燃焼部2bへ接続されて、空気供給系が構成されてい
る。
節弁15を具備する配管が燃料電池本体１の酸素極1bへ接
続され、バーナ空気量調節弁16を具備する配管が改質器
２の燃焼部2bへ接続されて、空気供給系が構成されてい
る。
５は水蒸気発生器、７は冷却水用熱交換器、10は冷却水
ポンプで、これらを接続する冷却水配管が燃料電池本体
１の電池冷却装置1cに接続されて電池冷却水系のサイク
ルが構成されている。
ポンプで、これらを接続する冷却水配管が燃料電池本体
１の電池冷却装置1cに接続されて電池冷却水系のサイク
ルが構成されている。
８は排ガス用熱交換器で、燃料電池本体１の酸素極1bか
らの排空気および改質器２の燃焼部2bからの排ガスを循
環水等で熱交換しており、排ガス、水分回収系が構成さ
れている。９は、その回収された水を貯める水タンク、
11は、水を電池冷却水系に補給する給水ポンプである。
らの排空気および改質器２の燃焼部2bからの排ガスを循
環水等で熱交換しており、排ガス、水分回収系が構成さ
れている。９は、その回収された水を貯める水タンク、
11は、水を電池冷却水系に補給する給水ポンプである。
６は、燃料電池本体１の出力側に設けたインバータであ
る。
る。
このような構成の燃料電池システムの主要な作用を次に
説明する。
説明する。
天然ガス等の材料は、太い実線で示すように、エゼクタ
４により水蒸気と混合され、改質器２の反応部2aに供給
され、ここで水素を多量に含む、いわゆる水素リツチガ
スに改質される。続いてシフトコンバータ３に導かれ、
ガス中の一酸化炭素が水と反応し、二酸化炭素と水素に
変換される。
４により水蒸気と混合され、改質器２の反応部2aに供給
され、ここで水素を多量に含む、いわゆる水素リツチガ
スに改質される。続いてシフトコンバータ３に導かれ、
ガス中の一酸化炭素が水と反応し、二酸化炭素と水素に
変換される。
シフトコンバータ３内でのこの反応は発熱反応であるた
め、次いで、熱交換器18でガス温度を所定の温度に下げ
たのち、燃料電池本体１の水素極1aに導かれ、ここで約
80％〜85％の水素が消費され、残り15％〜20％の水素を
含む水素極排ガスは改質器２の燃焼部2bに戻され、改質
反応に必要な燃焼熱の一部に用いられる。
め、次いで、熱交換器18でガス温度を所定の温度に下げ
たのち、燃料電池本体１の水素極1aに導かれ、ここで約
80％〜85％の水素が消費され、残り15％〜20％の水素を
含む水素極排ガスは改質器２の燃焼部2bに戻され、改質
反応に必要な燃焼熱の一部に用いられる。
空気は、ブロワ12により昇圧され、一点鎖線の矢印で示
すように、燃料電池本体１の酸素極1bおよび改質器２の
燃焼部2bに供給される。
すように、燃料電池本体１の酸素極1bおよび改質器２の
燃焼部2bに供給される。
燃料電池本体１の酸素極1bからの排空気および改質器２
の燃焼部2bからの排ガスは、２点鎖線の矢印のように合
流して排ガス用熱交換器８に導かれ、循環水等によつて
排ガス中の水分が凝縮するまで冷却することにより排熱
回収および水分回収が行われる。回収された水分は水タ
ンク９に導かれ再利用される。
の燃焼部2bからの排ガスは、２点鎖線の矢印のように合
流して排ガス用熱交換器８に導かれ、循環水等によつて
排ガス中の水分が凝縮するまで冷却することにより排熱
回収および水分回収が行われる。回収された水分は水タ
ンク９に導かれ再利用される。
冷却水は、冷却水ポンプ10により昇圧され、細い実線矢
印のように燃料電池本体１の電池冷却装置1cに供給さ
れ、燃料電池本体１からの発生熱を奪つたのち、水蒸気
発生器５でフラツシユされる。ここで冷却水の一部は水
蒸気となり、水蒸気流調節弁17で流量を調節され、破線
矢印のようにエゼクタ４に導かれる。残りの冷却水は、
給水ポンプ11から補給水と合流し、再び冷却水ポンプ10
に導かれる。
印のように燃料電池本体１の電池冷却装置1cに供給さ
れ、燃料電池本体１からの発生熱を奪つたのち、水蒸気
発生器５でフラツシユされる。ここで冷却水の一部は水
蒸気となり、水蒸気流調節弁17で流量を調節され、破線
矢印のようにエゼクタ４に導かれる。残りの冷却水は、
給水ポンプ11から補給水と合流し、再び冷却水ポンプ10
に導かれる。
この電池冷却水系で発生した余剰の熱は、冷却水用熱交
換器７により温水などの形で回収される。19は冷却水用
熱交換器７で熱回収が行なわれない場合に、電池冷却水
系の温度を一定に保つように電池冷却水入口温度指示調
節器20からの信号により作動するエアフインクーラであ
る。
換器７により温水などの形で回収される。19は冷却水用
熱交換器７で熱回収が行なわれない場合に、電池冷却水
系の温度を一定に保つように電池冷却水入口温度指示調
節器20からの信号により作動するエアフインクーラであ
る。
第３図，第４図はそれぞれ特開昭59−12300号公報に記
載の排熱エネルギ回収装置を備えた燃料電池システムの
系統図である。燃料電池の発電に係る構成の説明はここ
では省略し、排熱エネルギ回収部分の説明を以下に述べ
る。
載の排熱エネルギ回収装置を備えた燃料電池システムの
系統図である。燃料電池の発電に係る構成の説明はここ
では省略し、排熱エネルギ回収部分の説明を以下に述べ
る。
32は燃料電池の冷却ならびに低沸点媒体の蒸発を行うた
めの蒸発器、33は熱サイクルを構成するパイプ系であ
り、34はガスタービン発電装置を示し、そのうち35はガ
スタービン、37は減速器などの結合装置、38は交流発電
機を示すが直流発電機の場合も有り得る。45は媒体の凝
縮器であり、36は冷却水を表わす。
めの蒸発器、33は熱サイクルを構成するパイプ系であ
り、34はガスタービン発電装置を示し、そのうち35はガ
スタービン、37は減速器などの結合装置、38は交流発電
機を示すが直流発電機の場合も有り得る。45は媒体の凝
縮器であり、36は冷却水を表わす。
以上の構成により運転される燃料電池システムにおい
て、電池反応により発生する排熱を蒸発器32に集め、内
部を流れる低沸点媒体を蒸発し高圧気体化し、ガスター
ビン35を駆動する。駆動後のガス体は凝縮機45により冷
却され、蒸発器32に還流する熱サイクルを構成する。ガ
スタービン35を駆動することにより、結合装置37を介し
て発電気38を駆動し電気エネルギを得たり（第３図）、
あるいはターボ冷凍機44を駆動して、排熱回収を図つて
いる。
て、電池反応により発生する排熱を蒸発器32に集め、内
部を流れる低沸点媒体を蒸発し高圧気体化し、ガスター
ビン35を駆動する。駆動後のガス体は凝縮機45により冷
却され、蒸発器32に還流する熱サイクルを構成する。ガ
スタービン35を駆動することにより、結合装置37を介し
て発電気38を駆動し電気エネルギを得たり（第３図）、
あるいはターボ冷凍機44を駆動して、排熱回収を図つて
いる。
このような従来の燃料電池システムにおいて、前記第２
図の冷却水用熱交換器７での熱回収が少量あるいは全く
無い場合を考える。
図の冷却水用熱交換器７での熱回収が少量あるいは全く
無い場合を考える。
燃料電池本体１の電池冷却装置1cの冷却水入口温度は、
電池の作動温度をほぼ一定に保つために常に一定温度
（約170℃）に保つ必要があるが、冷却水用熱交換器７
での熱回収が少量かあるいは全く無い場合には、電池冷
却装置1cの冷却水入口温度が上昇してしまうため、エア
フインクーラ19により系外に放熱して電池冷却水入口温
度を一定に保つよう制御されていた。
電池の作動温度をほぼ一定に保つために常に一定温度
（約170℃）に保つ必要があるが、冷却水用熱交換器７
での熱回収が少量かあるいは全く無い場合には、電池冷
却装置1cの冷却水入口温度が上昇してしまうため、エア
フインクーラ19により系外に放熱して電池冷却水入口温
度を一定に保つよう制御されていた。
このように、上記第２図に示す従来技術の燃料電池シス
テムは、排熱需要が無い場合の熱出力の有効利用方法の
点について配慮がされておらず、熱エネルギを無駄に系
外に棄てている。
テムは、排熱需要が無い場合の熱出力の有効利用方法の
点について配慮がされておらず、熱エネルギを無駄に系
外に棄てている。
また、第３図及び第４図に示す排熱エネルギ回収装置に
おいては、燃料電池の排熱エネルギを全べて電気エネル
ギもしくは冷熱源（冷房用）としてしか利用できず、ホ
テル、病院、レストラン等に要求される暖房、給湯など
の熱源として使用できないとゆう問題がある。さらに、
燃料電池の冷却に低沸点媒体を使用しているため、燃料
供給系の改質反応に必要とされる水蒸気を発生されるた
めの装置が必要となる。
おいては、燃料電池の排熱エネルギを全べて電気エネル
ギもしくは冷熱源（冷房用）としてしか利用できず、ホ
テル、病院、レストラン等に要求される暖房、給湯など
の熱源として使用できないとゆう問題がある。さらに、
燃料電池の冷却に低沸点媒体を使用しているため、燃料
供給系の改質反応に必要とされる水蒸気を発生されるた
めの装置が必要となる。
本発明の目的は、第１図に示した従来技術の無駄に系外
へ棄てていた排熱エネルギを回収して有効利用する方法
を、需要側の様々な利用形態（電気，暖房，給湯，冷熱
源）に対応できるような排熱エネルギ回収装置付きの燃
料電池システムを得ることにある。
へ棄てていた排熱エネルギを回収して有効利用する方法
を、需要側の様々な利用形態（電気，暖房，給湯，冷熱
源）に対応できるような排熱エネルギ回収装置付きの燃
料電池システムを得ることにある。
上記目的は、本発明に係る燃料電池システムの構成を、
燃料電池本体と、この燃料電池本体に対する燃料供給
系、空気供給系、電池冷却水系、排ガス・水分回収系及
び付属装置とからなる従来の燃料電池システムに、前記
電池冷却水系の冷却水循環系内に設置されている水蒸気
発生器の水蒸気ラインに、水蒸気発生器から発生した水
蒸気を前記燃料供給系内に設置されている改質器の燃焼
部から排出される排ガスにより加熱するための熱交換器
と、同じく前記水蒸気ラインに設置され、水蒸気の流量
を前記電池冷却水入口温度を一定に保つように制御する
温度調節弁と、この調節弁の後流に設置され、水蒸気の
保有するエネルギにより駆動するスチームタービンと、
このスチームタービンの運動（回転）エネルギを電気エ
ネルギに変換する発電機と、この発電機から出力される
電気エネルギを蓄積するための充電器および蓄電池と、
前記スチームタービンの後流側に設置され、スチームか
ら熱を奪いとり、水にするための復水器とからなる、排
熱エネルギ回収装置を設けることにより達成される。
燃料電池本体と、この燃料電池本体に対する燃料供給
系、空気供給系、電池冷却水系、排ガス・水分回収系及
び付属装置とからなる従来の燃料電池システムに、前記
電池冷却水系の冷却水循環系内に設置されている水蒸気
発生器の水蒸気ラインに、水蒸気発生器から発生した水
蒸気を前記燃料供給系内に設置されている改質器の燃焼
部から排出される排ガスにより加熱するための熱交換器
と、同じく前記水蒸気ラインに設置され、水蒸気の流量
を前記電池冷却水入口温度を一定に保つように制御する
温度調節弁と、この調節弁の後流に設置され、水蒸気の
保有するエネルギにより駆動するスチームタービンと、
このスチームタービンの運動（回転）エネルギを電気エ
ネルギに変換する発電機と、この発電機から出力される
電気エネルギを蓄積するための充電器および蓄電池と、
前記スチームタービンの後流側に設置され、スチームか
ら熱を奪いとり、水にするための復水器とからなる、排
熱エネルギ回収装置を設けることにより達成される。
水蒸気発生器内でフラツシユさせた冷却水は、飽和液と
飽和水蒸気が共存する、いわゆる湿り蒸気の状態にあ
る。液と水蒸気の割合は水蒸気発生器内の温度と圧力が
与えられると決まる。
飽和水蒸気が共存する、いわゆる湿り蒸気の状態にあ
る。液と水蒸気の割合は水蒸気発生器内の温度と圧力が
与えられると決まる。
しかし、湿り蒸気では蒸気圧曲線に示されるように温度
と圧力は独立ではないから、水蒸気発生器内の温度、す
なわち（冷却水用熱交換器での熱回収が無い場合には）
電池冷却水入口温度は、水蒸気の発生量により変化す
る。
と圧力は独立ではないから、水蒸気発生器内の温度、す
なわち（冷却水用熱交換器での熱回収が無い場合には）
電池冷却水入口温度は、水蒸気の発生量により変化す
る。
この原理を利用し、電池冷却水入口温度を水蒸気ライン
に設置した調節弁により、蒸気流量を変化させることに
より電池冷却水入口温度を調節することができる。すな
わち、冷却水用熱交換器での熱回収が少量かあるいは無
い場合に、電池冷却水入口温度は上昇しようとするが、
これをおさえるように前記調節弁を開いて水蒸気を余分
に発生させる。発生した水蒸気は、前述したように飽和
水蒸気であるため、水蒸気輸送途中で配管等からの放熱
損失があると、水が凝縮してしまう。
に設置した調節弁により、蒸気流量を変化させることに
より電池冷却水入口温度を調節することができる。すな
わち、冷却水用熱交換器での熱回収が少量かあるいは無
い場合に、電池冷却水入口温度は上昇しようとするが、
これをおさえるように前記調節弁を開いて水蒸気を余分
に発生させる。発生した水蒸気は、前述したように飽和
水蒸気であるため、水蒸気輸送途中で配管等からの放熱
損失があると、水が凝縮してしまう。
これを防止し、更に、改質器の燃焼部から排出される排
熱を回収するための熱交換器を設けて、過熱水蒸気にし
た後、スチームタービンへ導く。
熱を回収するための熱交換器を設けて、過熱水蒸気にし
た後、スチームタービンへ導く。
スチームタービン内では、水蒸気が断熱膨張し、水蒸気
の保有しているエネルギが運動（回転）エネルギに変換
され、スチームタービンに連らなる発電機を駆動する。
このようにして、電池本体の排熱および改質器燃焼部の
排熱は電気エネルギに変換される。変換されたエネルギ
は充電器により蓄電池内に蓄積される。
の保有しているエネルギが運動（回転）エネルギに変換
され、スチームタービンに連らなる発電機を駆動する。
このようにして、電池本体の排熱および改質器燃焼部の
排熱は電気エネルギに変換される。変換されたエネルギ
は充電器により蓄電池内に蓄積される。
一方、断熱膨張した水蒸気は復水器で冷却されて凝縮
し、水となり水タンク内に戻され、電池冷却水として再
利用される。
し、水となり水タンク内に戻され、電池冷却水として再
利用される。
以下、本発明の実施例を第１図および第５図を参照して
説明する。
説明する。
第１図は、本発明の一実施例に係る燃料電池システムの
系統図、第５図は、第１図の充電器および蓄電池をCVCF
（無停電電源装置）に置き換えた場合の系統図である。
図中、先の第２図と同一符号のものは従来技術と同等部
分であるから、その説明を省略する。また各流体の径路
を示す矢印の種別もそれぞれ第２図に合わせている。
系統図、第５図は、第１図の充電器および蓄電池をCVCF
（無停電電源装置）に置き換えた場合の系統図である。
図中、先の第２図と同一符号のものは従来技術と同等部
分であるから、その説明を省略する。また各流体の径路
を示す矢印の種別もそれぞれ第２図に合わせている。
第１図において、21は水蒸気発生器５から発生した水蒸
気ラインの途中に設置した熱交換器で改質器２の燃焼部
2bから排出された排ガスと熱交換を行うためのものであ
る。22は同じく水蒸気ラインに設置され、電池冷却水入
口温度指示調節計20からの信号により水蒸気流量を調節
するための電池冷却水入口温度調節弁である。
気ラインの途中に設置した熱交換器で改質器２の燃焼部
2bから排出された排ガスと熱交換を行うためのものであ
る。22は同じく水蒸気ラインに設置され、電池冷却水入
口温度指示調節計20からの信号により水蒸気流量を調節
するための電池冷却水入口温度調節弁である。
23は前記水蒸気により駆動するスチームタービン、25は
スチームタービン23に連らなり、スチームタービン23の
運動（回転）エネルギを電気エネルギに変換して出力す
る発電機である。
スチームタービン23に連らなり、スチームタービン23の
運動（回転）エネルギを電気エネルギに変換して出力す
る発電機である。
また、26,27はそれぞれ発電機25から出力された電気エ
ネルギを蓄積するための充電器および蓄電池である。
ネルギを蓄積するための充電器および蓄電池である。
24はスチームタービン23から排出された水蒸気を循環水
等により凝縮して水にし、水タンク19へ戻すための復水
器である。
等により凝縮して水にし、水タンク19へ戻すための復水
器である。
次に、このような構成の排熱回収装置付きの燃料電池シ
ステムにおいて、冷却水用熱交換器７での熱回収が少量
かあるいは無い場合の作用を説明する。冷却水用熱交換
器７での熱回収が少量かあるいは無い場合、電池冷却水
入口温度が上昇する。電池冷却水入口温度指示調節計20
の制御回路にあらかじめ、制御目標値を設定しておき、
測定値と設定値の偏差を計算させ、この偏差を０にする
ように電池冷却水入口温度調節弁22へ開度指令信号を送
る。電池冷却水入口温度指示調節計20からの信号によ
り、電池冷却水入口温度調節弁22の開度は増加し、水蒸
気発生器５内から発生する水蒸気量が増加する。同時に
水蒸気発生器５内の冷却水温度が下がる。この動作は、
電池冷却水入口温度が制御目標値に達するまで続けられ
る。このようにして得られた水蒸気は、熱交換器21で改
質器２の燃焼器2bからの排ガスにより加熱され過熱水蒸
気となつてスチームタービン23へ導かれる。スチームタ
ービン23内では水蒸気が断熱膨張し、水蒸気の保有して
いるエネルギが運動（回転）エネルギに変換され、スチ
ームタービン23に連結された発電機25を駆動する。26,2
7はそれぞれこのようにして出力された電気エネルギを
蓄積するための充電器および蓄電池である。また、スチ
ームタービン23で断熱膨張した水蒸気は復水器24で冷却
されて凝縮し水となり水タンク９内に戻され、電池冷却
水として再利用される。
ステムにおいて、冷却水用熱交換器７での熱回収が少量
かあるいは無い場合の作用を説明する。冷却水用熱交換
器７での熱回収が少量かあるいは無い場合、電池冷却水
入口温度が上昇する。電池冷却水入口温度指示調節計20
の制御回路にあらかじめ、制御目標値を設定しておき、
測定値と設定値の偏差を計算させ、この偏差を０にする
ように電池冷却水入口温度調節弁22へ開度指令信号を送
る。電池冷却水入口温度指示調節計20からの信号によ
り、電池冷却水入口温度調節弁22の開度は増加し、水蒸
気発生器５内から発生する水蒸気量が増加する。同時に
水蒸気発生器５内の冷却水温度が下がる。この動作は、
電池冷却水入口温度が制御目標値に達するまで続けられ
る。このようにして得られた水蒸気は、熱交換器21で改
質器２の燃焼器2bからの排ガスにより加熱され過熱水蒸
気となつてスチームタービン23へ導かれる。スチームタ
ービン23内では水蒸気が断熱膨張し、水蒸気の保有して
いるエネルギが運動（回転）エネルギに変換され、スチ
ームタービン23に連結された発電機25を駆動する。26,2
7はそれぞれこのようにして出力された電気エネルギを
蓄積するための充電器および蓄電池である。また、スチ
ームタービン23で断熱膨張した水蒸気は復水器24で冷却
されて凝縮し水となり水タンク９内に戻され、電池冷却
水として再利用される。
このようにして蓄電池27内に蓄積された電気エネルギ
は、 （１）電力負荷が多い場合には補助電力として利用され
る。
は、 （１）電力負荷が多い場合には補助電力として利用され
る。
（２）電力負荷急増時に、燃料供給系内および空気供給
系から燃料電池本体１の水素極1aおよび酸素極1bへの供
給遅れ時間内をバツクアツプすることによりシステムの
負荷応答性を向上するのに利用する。
系から燃料電池本体１の水素極1aおよび酸素極1bへの供
給遅れ時間内をバツクアツプすることによりシステムの
負荷応答性を向上するのに利用する。
このように利用すれば、従来、冷却水用熱交換器７での
熱回収が少量かあるいは無い場合にエアフインクーラ19
により無駄に系外へ棄てていた排熱を有効に活用するこ
とができ、システム全体の効率向上を図ることができ
る。
熱回収が少量かあるいは無い場合にエアフインクーラ19
により無駄に系外へ棄てていた排熱を有効に活用するこ
とができ、システム全体の効率向上を図ることができ
る。
第５図は、第１図における、充電器26および蓄電池27の
部分をCVCFに置き変えた場合の本発明の他の実施例を示
す図である。排熱回収の方法は第１図と同様であるので
ここでは説明を省略する。
部分をCVCFに置き変えた場合の本発明の他の実施例を示
す図である。排熱回収の方法は第１図と同様であるので
ここでは説明を省略する。
発電機25の電気出力をCVCF28の充電に利用することによ
り、燃料電池システム無停電電源としても活用すること
ができる。
り、燃料電池システム無停電電源としても活用すること
ができる。
本発明によれば、例えば定格出力100kwの燃料電池シス
テムで、冷却水用熱交換器で熱回収が無い場合について
試算すると、約15kwの電気出力の回収ができる。
テムで、冷却水用熱交換器で熱回収が無い場合について
試算すると、約15kwの電気出力の回収ができる。
もし、冷却水用熱交換器での熱出力に対する利用率を７
割と仮定すると、年間では、 15kw×（１−0.7）×24Hr×365日＝39,420kwh kwh当
り、32円とすると 39,420kwh×32円/kwh≒1,260,000円の節約となり、大き
な経済的メリツトが得られることになる。
割と仮定すると、年間では、 15kw×（１−0.7）×24Hr×365日＝39,420kwh kwh当
り、32円とすると 39,420kwh×32円/kwh≒1,260,000円の節約となり、大き
な経済的メリツトが得られることになる。
また、発生した電気出力を電力負荷が多い場合の補助電
力として利用したり、電力負荷急増時の負荷追従遅れ時
間内をバツクアツプするなどの利用により、付加価値の
高い燃料電池システムが得られる。
力として利用したり、電力負荷急増時の負荷追従遅れ時
間内をバツクアツプするなどの利用により、付加価値の
高い燃料電池システムが得られる。
第１図は本発明による排熱エネルギ回収装置付きの燃料
電池システムの一実施例を示す系統図、第２図は従来の
燃料電池システム系統図、第３図及び第４図はそれぞれ
従来の排熱エネルギ回収装置を備え燃料電池システム系
統図、第５図は第１図における充電器26および蓄電池27
をCVCF28に置き換えた場合の本発明の他の実施例を示す
系統図である。 １…燃料電池本体、２…改質器、３…シフトコンバー
タ、４…エゼクタ、５…水蒸気発生器、６…インバー
タ、７…冷却水用熱交換器、８…排ガス用熱交換器、９
…水タンク、10…冷却水ポンプ、11…給水ポンプ、12…
ブロワ、18…燃料ガス冷却用熱交換器、19…エアフイン
クーラ、20…電池冷却水入口温度指示調節計、21…水蒸
気加熱用熱交換器、22…電池冷却水入口温度調節弁、23
…スチームタービン、24…復水器、25…発電機、26…充
電器、27…蓄電池、28…無停電電源装置（CVCF）、32…
蒸発器、33…低沸点媒体サイクル系配管、34…ガスター
ビン駆動発電装置または冷凍機、35…ガスタービン。
電池システムの一実施例を示す系統図、第２図は従来の
燃料電池システム系統図、第３図及び第４図はそれぞれ
従来の排熱エネルギ回収装置を備え燃料電池システム系
統図、第５図は第１図における充電器26および蓄電池27
をCVCF28に置き換えた場合の本発明の他の実施例を示す
系統図である。 １…燃料電池本体、２…改質器、３…シフトコンバー
タ、４…エゼクタ、５…水蒸気発生器、６…インバー
タ、７…冷却水用熱交換器、８…排ガス用熱交換器、９
…水タンク、10…冷却水ポンプ、11…給水ポンプ、12…
ブロワ、18…燃料ガス冷却用熱交換器、19…エアフイン
クーラ、20…電池冷却水入口温度指示調節計、21…水蒸
気加熱用熱交換器、22…電池冷却水入口温度調節弁、23
…スチームタービン、24…復水器、25…発電機、26…充
電器、27…蓄電池、28…無停電電源装置（CVCF）、32…
蒸発器、33…低沸点媒体サイクル系配管、34…ガスター
ビン駆動発電装置または冷凍機、35…ガスタービン。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 大谷内 英雄 茨城県土浦市神立町603番地 株式会社日 立製作所土浦工場内 (72)発明者 天野 義明 茨城県土浦市神立町603番地 株式会社日 立製作所土浦工場内 (72)発明者 半澤 晨夫 茨城県土浦市神立町603番地 株式会社日 立製作所土浦工場内
Claims (2)
- 【請求項１】燃料電池本体と、この燃料電池本体に対す
る燃料供給系、空気供給系、電池冷却水系、排ガス・水
分回収系及び付属装置とからなる燃料電池システムにお
いて、前記電池冷却水系の冷却水循環系途中に設置され
る水蒸気発生器の水蒸気ラインに、水蒸気発生器から発
生した水蒸気を前記燃料供給系内に設置されている改質
器の燃焼部から排出される排ガスにより加熱するための
熱交換器と、同じく前記水蒸気ラインに設置され、水蒸
気の流量を前記電池冷却水系の冷却水温度を一定に保つ
ように制御する温度調節弁と、この調節弁の後流側に設
置され、水蒸気の保有するエネルギにより駆動するスチ
ームタービンと、このスチームタービンの運動（回転）
エネルギを電気エネルギに変換する発電機と、この発電
機から出力される電気を蓄積するための充電器および蓄
電池と、前記スチームタービンの後流側に設置され、ス
チームから熱をうばいとり水にするための復水器とから
なる、排熱エネルギ回収装置を設けたことを特徴とす
る、排熱エネルギ回収装置付きの燃料電池システム。 - 【請求項２】特許請求の範囲第１項において、充電器お
よび蓄電池の部分を無停電電源装置としたことを特徴と
する、排熱エネルギ回収装置付きの燃料電池システム。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63208377A JPH0766829B2 (ja) | 1988-08-24 | 1988-08-24 | 排熱エネルギ回収装置付きの燃料電池システム |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63208377A JPH0766829B2 (ja) | 1988-08-24 | 1988-08-24 | 排熱エネルギ回収装置付きの燃料電池システム |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0260060A JPH0260060A (ja) | 1990-02-28 |
| JPH0766829B2 true JPH0766829B2 (ja) | 1995-07-19 |
Family
ID=16555272
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63208377A Expired - Fee Related JPH0766829B2 (ja) | 1988-08-24 | 1988-08-24 | 排熱エネルギ回収装置付きの燃料電池システム |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0766829B2 (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001074333A (ja) * | 1999-09-03 | 2001-03-23 | Daikin Ind Ltd | ヒートポンプ |
| JP2001074334A (ja) * | 1999-09-03 | 2001-03-23 | Daikin Ind Ltd | 冷凍装置 |
| US8930538B2 (en) | 2008-04-04 | 2015-01-06 | Level 3 Communications, Llc | Handling long-tail content in a content delivery network (CDN) |
| US9021112B2 (en) | 2001-10-18 | 2015-04-28 | Level 3 Communications, Llc | Content request routing and load balancing for content distribution networks |
| US9338227B2 (en) | 2001-10-02 | 2016-05-10 | Level 3 Communications, Llc | Automated management of content servers based on change in demand |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003272646A (ja) * | 2002-03-13 | 2003-09-26 | Hitachi Ltd | 次亜塩素酸ナトリウム製造設備の省エネルギーシステム |
| DE102012005121A1 (de) * | 2012-03-14 | 2013-09-19 | Vaillant Gmbh | Kühlsystem für eine Brennstoffzelle |
| CN105070929B (zh) | 2015-08-06 | 2017-08-25 | 广东合即得能源科技有限公司 | 一种甲醇水重整制氢发电机 |
| CN111933978B (zh) * | 2020-09-11 | 2020-12-18 | 江苏铧德氢能源科技有限公司 | 燃料电池热电联供系统 |
-
1988
- 1988-08-24 JP JP63208377A patent/JPH0766829B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001074333A (ja) * | 1999-09-03 | 2001-03-23 | Daikin Ind Ltd | ヒートポンプ |
| JP2001074334A (ja) * | 1999-09-03 | 2001-03-23 | Daikin Ind Ltd | 冷凍装置 |
| US9338227B2 (en) | 2001-10-02 | 2016-05-10 | Level 3 Communications, Llc | Automated management of content servers based on change in demand |
| US9021112B2 (en) | 2001-10-18 | 2015-04-28 | Level 3 Communications, Llc | Content request routing and load balancing for content distribution networks |
| US8930538B2 (en) | 2008-04-04 | 2015-01-06 | Level 3 Communications, Llc | Handling long-tail content in a content delivery network (CDN) |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0260060A (ja) | 1990-02-28 |
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