JPH08306376A - コージェネレーションシステム - Google Patents
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- General Chemical & Material Sciences (AREA)
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- Supply And Distribution Of Alternating Current (AREA)
- Fuel Cell (AREA)
- Control Of Ac Motors In General (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 燃料電池と商用電源とを安価にして系統連係
し、システム全体を安価に構築する。 【構成】 燃料電池１の電力出力線２にインバータ３を
介して交流負荷４を接続し、燃料電池１とインバータ３
との間において、電力出力線２に、逆流阻止型コンバー
タ５と絶縁トランス６を介して商用電源７を接続し、商
用電源７からの電力を直流に変換して燃料電池１からの
電力に系統連係する。逆流阻止型コンバータ５にコント
ローラ１４を接続し、逆流阻止型コンバータ５の設定電
圧が燃料電池１の定常電圧よりも低くなるように設定し
て、商用電源７からの出力電圧が燃料電池１の定常電圧
よりも高くならないように構成する。
し、システム全体を安価に構築する。 【構成】 燃料電池１の電力出力線２にインバータ３を
介して交流負荷４を接続し、燃料電池１とインバータ３
との間において、電力出力線２に、逆流阻止型コンバー
タ５と絶縁トランス６を介して商用電源７を接続し、商
用電源７からの電力を直流に変換して燃料電池１からの
電力に系統連係する。逆流阻止型コンバータ５にコント
ローラ１４を接続し、逆流阻止型コンバータ５の設定電
圧が燃料電池１の定常電圧よりも低くなるように設定し
て、商用電源７からの出力電圧が燃料電池１の定常電圧
よりも高くならないように構成する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、燃料電池の電力によっ
て、交流負荷で要求される電力を賄い、一方、交流負荷
において、燃料電池の電力を越える過大な電力が要求さ
れたときに、系統連係した商用電源の電力を受電して不
足分の電力を交流負荷に供給し、必要以上に大きな燃料
電池を用いなくても済むように、燃料電池の電力出力線
にインバータを介して交流負荷を接続するとともにその
交流負荷に商用電源からの電力を供給可能に構成したコ
ージェネレーションシステムに関する。
て、交流負荷で要求される電力を賄い、一方、交流負荷
において、燃料電池の電力を越える過大な電力が要求さ
れたときに、系統連係した商用電源の電力を受電して不
足分の電力を交流負荷に供給し、必要以上に大きな燃料
電池を用いなくても済むように、燃料電池の電力出力線
にインバータを介して交流負荷を接続するとともにその
交流負荷に商用電源からの電力を供給可能に構成したコ
ージェネレーションシステムに関する。
【０００２】
【従来の技術】燃料電池では、電力の出力に伴って熱を
排出し、その熱を給湯や冷暖房の熱源に利用でき、コー
ジェネレーションシステムを構成する上での有効な発電
手段であるが、それ自体の電力によって交流負荷で要求
される最大時の電力の全量を賄うには、大規模な燃料電
池が必要で高価になる。
排出し、その熱を給湯や冷暖房の熱源に利用でき、コー
ジェネレーションシステムを構成する上での有効な発電
手段であるが、それ自体の電力によって交流負荷で要求
される最大時の電力の全量を賄うには、大規模な燃料電
池が必要で高価になる。
【０００３】そこで、従来、図４の概略構成図に示すよ
うに、燃料電池０１の電力出力線０２にインバータ０３
を介して交流負荷０４を接続するとともに、電力出力線
０２に、燃料電池０１と並列に蓄電池０５を接続し、燃
料電池０１を、交流負荷で要求される最大時の電力の全
量よりも小さい定格出力のもので構成しながら、不足分
の電力を蓄電池０５で賄うように構成したものがあっ
た。
うに、燃料電池０１の電力出力線０２にインバータ０３
を介して交流負荷０４を接続するとともに、電力出力線
０２に、燃料電池０１と並列に蓄電池０５を接続し、燃
料電池０１を、交流負荷で要求される最大時の電力の全
量よりも小さい定格出力のもので構成しながら、不足分
の電力を蓄電池０５で賄うように構成したものがあっ
た。
【０００４】ところが、燃料電池０１よりは安価である
が、蓄電池０５も比較的高価であるうえに、取り替えを
含めたメンテナンスに手間を要し、さほど経済的とは言
い難いものであった。
が、蓄電池０５も比較的高価であるうえに、取り替えを
含めたメンテナンスに手間を要し、さほど経済的とは言
い難いものであった。
【０００５】そのため、一般的に、図５の概略構成図に
示すように、燃料電池０１の電力出力線０２にインバー
タ０３を介して交流負荷０４を接続するとともに、交流
負荷０４に商用電源０６を接続し、不足分の電力を商用
電力で賄うように構成している。
示すように、燃料電池０１の電力出力線０２にインバー
タ０３を介して交流負荷０４を接続するとともに、交流
負荷０４に商用電源０６を接続し、不足分の電力を商用
電力で賄うように構成している。
【０００６】しかしながら、従来例の場合、系統連係の
ために逆潮流を防止する保護装置を必要とし、また、イ
ンバータ０３において、その周波数を商用電源の周波数
に同期させて投入するための構成を必要とするなどシス
テム全体として高価になる欠点があった。
ために逆潮流を防止する保護装置を必要とし、また、イ
ンバータ０３において、その周波数を商用電源の周波数
に同期させて投入するための構成を必要とするなどシス
テム全体として高価になる欠点があった。
【０００７】また、商用電源は、あらゆる負荷に接続さ
れており、系統連係の結果、インバータで発生した高調
波成分が商用電源に流れる虞があり、そのような高調波
成分からあらゆる負荷を保護する必要があり、高品質の
高調波対策のために、より高価になる欠点があった。
れており、系統連係の結果、インバータで発生した高調
波成分が商用電源に流れる虞があり、そのような高調波
成分からあらゆる負荷を保護する必要があり、高品質の
高調波対策のために、より高価になる欠点があった。
【０００８】本発明は、このような事情に鑑みてなされ
たものであって、請求項１に係る発明のコージェネレー
ションシステムは、燃料電池と商用電源とを安価にして
系統連係し、システム全体を安価に構築できるようにす
ることを目的とし、また、請求項２に係る発明のコージ
ェネレーションシステムは、燃料電池を合理的に小型化
できるようにして、システム全体を一層安価に構築でき
るようにすることを目的とし、また、請求項３に係る発
明のコージェネレーションシステムは、燃料電池から排
出される熱を有効利用して、汎用性を向上するととも
に、システム全体をより一層安価に構築できるようにす
ることを目的とする。
たものであって、請求項１に係る発明のコージェネレー
ションシステムは、燃料電池と商用電源とを安価にして
系統連係し、システム全体を安価に構築できるようにす
ることを目的とし、また、請求項２に係る発明のコージ
ェネレーションシステムは、燃料電池を合理的に小型化
できるようにして、システム全体を一層安価に構築でき
るようにすることを目的とし、また、請求項３に係る発
明のコージェネレーションシステムは、燃料電池から排
出される熱を有効利用して、汎用性を向上するととも
に、システム全体をより一層安価に構築できるようにす
ることを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】請求項１に係る発明は、
上述のような目的を達成するために、燃料電池の電力出
力線にインバータを介して交流負荷を接続するとともに
その交流負荷に商用電源からの電力を供給可能に構成し
たコージェネレーションシステムにおいて、燃料電池と
インバータとの間において、電力出力線に商用電源を逆
流阻止型コンバータを介して接続し、その逆流阻止型コ
ンバータの設定電圧を、燃料電池の定常電圧よりも低く
設定して構成する。
上述のような目的を達成するために、燃料電池の電力出
力線にインバータを介して交流負荷を接続するとともに
その交流負荷に商用電源からの電力を供給可能に構成し
たコージェネレーションシステムにおいて、燃料電池と
インバータとの間において、電力出力線に商用電源を逆
流阻止型コンバータを介して接続し、その逆流阻止型コ
ンバータの設定電圧を、燃料電池の定常電圧よりも低く
設定して構成する。
【００１０】また、請求項２に係る発明のコージェネレ
ーションシステムは、上述のような目的を達成するため
に、請求項１に係る発明のコージェネレーションシステ
ムにおける交流負荷に、原動機に連動連結した誘導発電
機を連係接続するとともに交流負荷が必要とする電力量
を検出する必要電力量検出手段を設け、その必要電力量
検出手段によって検出される必要電力量が燃料電池の定
格出力よりも大きいときには、その定格出力を越える分
の電力を誘導発電機から交流負荷に供給するとともに燃
料電池から定格出力全量分の電力を交流負荷に供給し、
必要電力量検出手段によって検出される必要電力量が燃
料電池の定格出力よりも小さいときには、その全量分の
電力を燃料電池のみから供給する制御手段を設けて構成
する。
ーションシステムは、上述のような目的を達成するため
に、請求項１に係る発明のコージェネレーションシステ
ムにおける交流負荷に、原動機に連動連結した誘導発電
機を連係接続するとともに交流負荷が必要とする電力量
を検出する必要電力量検出手段を設け、その必要電力量
検出手段によって検出される必要電力量が燃料電池の定
格出力よりも大きいときには、その定格出力を越える分
の電力を誘導発電機から交流負荷に供給するとともに燃
料電池から定格出力全量分の電力を交流負荷に供給し、
必要電力量検出手段によって検出される必要電力量が燃
料電池の定格出力よりも小さいときには、その全量分の
電力を燃料電池のみから供給する制御手段を設けて構成
する。
【００１１】また、請求項３に係る発明のコージェネレ
ーションシステムは、上述のような目的を達成するため
に、請求項１に係る発明のコージェネレーションシステ
ムにおける交流負荷に、蒸気タービンに連動連結した誘
導発電機を連係接続し、燃料電池からの蒸気配管に熱交
換可能に再生器を設けるとともに、再生器と凝縮器と蒸
発器と吸収器とを循環配管を介して接続して吸収式冷凍
機を構成し、循環配管内を流動する作動流体として、水
よりも沸点の低い成分を含む２成分系混合流体を用いる
とともに、吸収器と再生器との間で、循環配管と蒸気タ
ービンとを分岐配管を介して接続し、更に蒸気タービン
からの排蒸気管を、再生器から吸収器に還る液配管に接
続し、分岐配管に熱交換器を設けるとともに、熱交換器
に燃料電池からの排ガス配管を接続し、かつ、分岐配管
の熱交換器よりも上流側と凝縮器とを配管を介して接続
して構成する。
ーションシステムは、上述のような目的を達成するため
に、請求項１に係る発明のコージェネレーションシステ
ムにおける交流負荷に、蒸気タービンに連動連結した誘
導発電機を連係接続し、燃料電池からの蒸気配管に熱交
換可能に再生器を設けるとともに、再生器と凝縮器と蒸
発器と吸収器とを循環配管を介して接続して吸収式冷凍
機を構成し、循環配管内を流動する作動流体として、水
よりも沸点の低い成分を含む２成分系混合流体を用いる
とともに、吸収器と再生器との間で、循環配管と蒸気タ
ービンとを分岐配管を介して接続し、更に蒸気タービン
からの排蒸気管を、再生器から吸収器に還る液配管に接
続し、分岐配管に熱交換器を設けるとともに、熱交換器
に燃料電池からの排ガス配管を接続し、かつ、分岐配管
の熱交換器よりも上流側と凝縮器とを配管を介して接続
して構成する。
【００１２】
【作用】請求項１に係る発明のコージェネレーションシ
ステムの構成によれば、商用電源からの電力を逆流阻止
型コンバータを介して直流に変換して連係させ、不足分
の電力を商用電力によって賄うことができる。
ステムの構成によれば、商用電源からの電力を逆流阻止
型コンバータを介して直流に変換して連係させ、不足分
の電力を商用電力によって賄うことができる。
【００１３】また、請求項２に係る発明のコージェネレ
ーションシステムの構成によれば、交流負荷で必要とさ
れる電力量が燃料電池の定格出力を越えるまでは、その
必要電力量のすべてを燃料電池からの電力で賄い、一
方、定格出力を越えたときには、その越えた分の電力
を、原動機に連動連結した誘導発電機からの電力によっ
て賄うことができる。
ーションシステムの構成によれば、交流負荷で必要とさ
れる電力量が燃料電池の定格出力を越えるまでは、その
必要電力量のすべてを燃料電池からの電力で賄い、一
方、定格出力を越えたときには、その越えた分の電力
を、原動機に連動連結した誘導発電機からの電力によっ
て賄うことができる。
【００１４】また、請求項３に係る発明のコージェネレ
ーションシステムの構成によれば、燃料電池で電力を発
生させるに伴って排出される熱を利用し、水よりも沸点
の低い成分を含む２成分系混合流体を作動流体とする吸
収式冷凍機を作動して冷房などの冷凍作用を行い、か
つ、凝縮器から分岐配管に、低沸点成分の濃度が高い２
成分系混合流体を供給し、それを熱交換器において燃料
電池からの排ガスにより加熱し、発生した蒸気により蒸
気タービンを駆動して誘導発電機により電力を発生さ
せ、その誘導発電機からの電力を交流負荷に供給するこ
とができる。
ーションシステムの構成によれば、燃料電池で電力を発
生させるに伴って排出される熱を利用し、水よりも沸点
の低い成分を含む２成分系混合流体を作動流体とする吸
収式冷凍機を作動して冷房などの冷凍作用を行い、か
つ、凝縮器から分岐配管に、低沸点成分の濃度が高い２
成分系混合流体を供給し、それを熱交換器において燃料
電池からの排ガスにより加熱し、発生した蒸気により蒸
気タービンを駆動して誘導発電機により電力を発生さ
せ、その誘導発電機からの電力を交流負荷に供給するこ
とができる。
【００１５】
【実施例】次に、本発明の実施例を図面に基づいて詳細
に説明する。
に説明する。
【００１６】図１は、本発明に係るコージェネレーショ
ンシステムの第１実施例を示すブロック図であり、燃料
電池１の電力出力線２にインバータ３を介して交流負荷
４が接続され、燃料電池１とインバータ３との間におい
て、電力出力線２に、逆流阻止型コンバータ５と絶縁ト
ランス６を介して商用電源７が接続され、商用電源７か
らの電力を直流に変換して燃料電池１からの電力に系統
連係されている。逆流阻止型コンバータ５としては、例
えば、逆流阻止型サイリスタや逆流阻止型トランジスタ
などが用いられる。
ンシステムの第１実施例を示すブロック図であり、燃料
電池１の電力出力線２にインバータ３を介して交流負荷
４が接続され、燃料電池１とインバータ３との間におい
て、電力出力線２に、逆流阻止型コンバータ５と絶縁ト
ランス６を介して商用電源７が接続され、商用電源７か
らの電力を直流に変換して燃料電池１からの電力に系統
連係されている。逆流阻止型コンバータ５としては、例
えば、逆流阻止型サイリスタや逆流阻止型トランジスタ
などが用いられる。
【００１７】燃料電池１に水素を供給する改質器８に接
続された燃料供給管９に流量調節弁１０が設けられ、電
力出力線２に、その直流電流を測定する電流計１１が付
設されるとともに、前記電流計１１と前記流量調節弁１
０が接続され、測定される直流電流が設定範囲を維持す
るように改質器８に供給する燃料供給量を制御するよう
に構成されている。
続された燃料供給管９に流量調節弁１０が設けられ、電
力出力線２に、その直流電流を測定する電流計１１が付
設されるとともに、前記電流計１１と前記流量調節弁１
０が接続され、測定される直流電流が設定範囲を維持す
るように改質器８に供給する燃料供給量を制御するよう
に構成されている。
【００１８】また、インバータ３と交流負荷４とを接続
する第１の電力線１２に電圧計１３が付設され、交流負
荷４で必要とする電力量を間接的に検出し、その検出さ
れる必要電力量が得られるようにインバータ３を制御す
るように構成されている。
する第１の電力線１２に電圧計１３が付設され、交流負
荷４で必要とする電力量を間接的に検出し、その検出さ
れる必要電力量が得られるようにインバータ３を制御す
るように構成されている。
【００１９】逆流阻止型コンバータ５にコントローラ１
４が接続され、逆流阻止型コンバータ５の設定電圧が燃
料電池１の定常電圧よりも低くなるように設定され、商
用電源７からの出力電圧が燃料電池１の定常電圧よりも
高くならないように構成されている。
４が接続され、逆流阻止型コンバータ５の設定電圧が燃
料電池１の定常電圧よりも低くなるように設定され、商
用電源７からの出力電圧が燃料電池１の定常電圧よりも
高くならないように構成されている。
【００２０】上記第１実施例において、商用電源７から
の出力電圧が燃料電池１の定常電圧よりも高くならない
ようにするために、逆流阻止型コンバータ５として逆流
阻止型トランジスタによる整流器を用い、燃料電池１の
定常電圧よりも低くなるようにトランス巻線を設計して
も良い。また、インバータ３の力率を改善するため、第
１の電力線１２にコンデンサやリアクトルを投入しても
良い。
の出力電圧が燃料電池１の定常電圧よりも高くならない
ようにするために、逆流阻止型コンバータ５として逆流
阻止型トランジスタによる整流器を用い、燃料電池１の
定常電圧よりも低くなるようにトランス巻線を設計して
も良い。また、インバータ３の力率を改善するため、第
１の電力線１２にコンデンサやリアクトルを投入しても
良い。
【００２１】図２は、本発明に係るコージェネレーショ
ンシステムの第２実施例を示すブロック図であり、第１
実施例と異なるところは次の通りである。すなわち、ガ
スエンジン１５に誘導発電機１６が連動連結され、その
誘導発電機１６が第１の電力線１２に第２の電力線１７
を介して連係接続されている。
ンシステムの第２実施例を示すブロック図であり、第１
実施例と異なるところは次の通りである。すなわち、ガ
スエンジン１５に誘導発電機１６が連動連結され、その
誘導発電機１６が第１の電力線１２に第２の電力線１７
を介して連係接続されている。
【００２２】第１の電力線１２に、交流負荷４で必要と
される電力量を検出する必要電力量検出手段としてのワ
ットトランスデューサ１８が付設され、そのワットトラ
ンスデューサ１８に制御手段としての燃料制御コントロ
ーラ１９が接続されるとともに、燃料制御コントローラ
１９が、ガスエンジン１５の燃料供給管２０に設けられ
たスロットル２１に接続されている。図中２２は、都市
ガス等の燃料と空気とを混合する混合器を示している。
される電力量を検出する必要電力量検出手段としてのワ
ットトランスデューサ１８が付設され、そのワットトラ
ンスデューサ１８に制御手段としての燃料制御コントロ
ーラ１９が接続されるとともに、燃料制御コントローラ
１９が、ガスエンジン１５の燃料供給管２０に設けられ
たスロットル２１に接続されている。図中２２は、都市
ガス等の燃料と空気とを混合する混合器を示している。
【００２３】燃料制御コントローラ１９において、ワッ
トトランスデューサ１８で検出される必要電力量が燃料
電池１の定格出力よりも大きいときには、その定格出力
を越える分の電力を誘導発電機１６から交流負荷４に供
給するとともに燃料電池１から定格出力全量分の電力を
交流負荷４に供給し、一方、ワットトランスデューサ１
８で検出される必要電力量が燃料電池１の定格出力より
も小さいときには、その全量分の電力を燃料電池１のみ
から供給するように、ガスエンジン１５への燃料供給量
を制御するように、すなわち、誘導発電機１６の発電電
力量を制御するように構成されている。他の構成は第１
実施例と同じであり、同一番号を付すことにより、その
説明は省略する。図２において、排熱回収熱電素子や太
陽電池等の他の直流電源がある場合、その直流出力を逆
阻止ダイオードを通して、燃料電池１の出力線２に直結
しても良い。これらの出力を燃料電池１の出力に優先さ
せたい場合は、前記直流出力の電圧を燃料電池１の設計
出力電圧より高めに設ければ良い。
トトランスデューサ１８で検出される必要電力量が燃料
電池１の定格出力よりも大きいときには、その定格出力
を越える分の電力を誘導発電機１６から交流負荷４に供
給するとともに燃料電池１から定格出力全量分の電力を
交流負荷４に供給し、一方、ワットトランスデューサ１
８で検出される必要電力量が燃料電池１の定格出力より
も小さいときには、その全量分の電力を燃料電池１のみ
から供給するように、ガスエンジン１５への燃料供給量
を制御するように、すなわち、誘導発電機１６の発電電
力量を制御するように構成されている。他の構成は第１
実施例と同じであり、同一番号を付すことにより、その
説明は省略する。図２において、排熱回収熱電素子や太
陽電池等の他の直流電源がある場合、その直流出力を逆
阻止ダイオードを通して、燃料電池１の出力線２に直結
しても良い。これらの出力を燃料電池１の出力に優先さ
せたい場合は、前記直流出力の電圧を燃料電池１の設計
出力電圧より高めに設ければ良い。
【００２４】この第２実施例による場合、交流負荷４で
必要とされる電力量が燃料電池１の定格出力よりも大き
いときに、その不足分をガスエンジン１５で駆動される
誘導発電機１６からの電力によって賄い、それでも不足
する場合に、商用電源７からの電力によって賄い、全体
として経済性を向上できるように構成されている。
必要とされる電力量が燃料電池１の定格出力よりも大き
いときに、その不足分をガスエンジン１５で駆動される
誘導発電機１６からの電力によって賄い、それでも不足
する場合に、商用電源７からの電力によって賄い、全体
として経済性を向上できるように構成されている。
【００２５】図３は、本発明に係るコージェネレーショ
ンシステムの第３実施例を示すブロック図であり、第１
実施例と異なるところは次の通りである。すなわち、燃
料電池１からの蒸気配管２３に熱交換可能に再生器２４
が設けられるとともに、再生器２４と凝縮器２５と蒸発
器２６と吸収器２７とが第１のポンプＰ１を介装した循
環配管２８を介して接続されて吸収式冷凍機２９が構成
されている。
ンシステムの第３実施例を示すブロック図であり、第１
実施例と異なるところは次の通りである。すなわち、燃
料電池１からの蒸気配管２３に熱交換可能に再生器２４
が設けられるとともに、再生器２４と凝縮器２５と蒸発
器２６と吸収器２７とが第１のポンプＰ１を介装した循
環配管２８を介して接続されて吸収式冷凍機２９が構成
されている。
【００２６】前記吸収器２７と再生器２４との間におい
て、第２のポンプＰ２を介装した分岐配管３０が循環配
管２８に接続されるとともに、その分岐配管３０に蒸気
タービン３１が接続され、その蒸気タービン３１に誘導
発電機３２が連動連結されるとともに、誘導発電機３２
の第３の電力線３３が第１の電力線１２に連係接続され
ている。
て、第２のポンプＰ２を介装した分岐配管３０が循環配
管２８に接続されるとともに、その分岐配管３０に蒸気
タービン３１が接続され、その蒸気タービン３１に誘導
発電機３２が連動連結されるとともに、誘導発電機３２
の第３の電力線３３が第１の電力線１２に連係接続され
ている。
【００２７】分岐配管３０に第１の熱交換器３４が設け
られるとともに、第１の熱交換器３４に燃料電池１から
の排ガス配管３５が接続され、更に、分岐配管３０の第
１の熱交換器３４よりも上流側と凝縮器２５とが配管３
６を介して接続されている。また、分岐配管３０には、
循環配管２８への分岐点と、配管３６と分岐配管３０の
合流点との間に差圧用オリフィスを設け、凝縮器２５で
凝縮した冷媒を第２のポンプＰ２に供給し易いようにな
っている。
られるとともに、第１の熱交換器３４に燃料電池１から
の排ガス配管３５が接続され、更に、分岐配管３０の第
１の熱交換器３４よりも上流側と凝縮器２５とが配管３
６を介して接続されている。また、分岐配管３０には、
循環配管２８への分岐点と、配管３６と分岐配管３０の
合流点との間に差圧用オリフィスを設け、凝縮器２５で
凝縮した冷媒を第２のポンプＰ２に供給し易いようにな
っている。
【００２８】また、吸収器２７と再生器２４との間にお
いて、循環配管２８に第２および第３の熱交換器３７，
３８が設けられている。再生器２４と吸収器２７とが液
配管３９を介して接続されるとともに、その液配管３９
が第２の熱交換器３７に通され、再生器２４に供給され
る作動流体を予熱するように構成されている。
いて、循環配管２８に第２および第３の熱交換器３７，
３８が設けられている。再生器２４と吸収器２７とが液
配管３９を介して接続されるとともに、その液配管３９
が第２の熱交換器３７に通され、再生器２４に供給され
る作動流体を予熱するように構成されている。
【００２９】蒸気タービン３１の下流側において、分岐
配管３０が第３の熱交換器３８に通された後に液配管３
９に接続され、再生器２４に供給される作動流体を予熱
するように構成されている。
配管３０が第３の熱交換器３８に通された後に液配管３
９に接続され、再生器２４に供給される作動流体を予熱
するように構成されている。
【００３０】吸収器２７から凝縮器２５に冷却水配管４
０が通され、その冷却後の温水は給湯や暖房などの熱源
に利用されるようになっている。また、蒸発器２６に通
される水配管４１から取り出される冷水は、冷房などの
冷凍作用を行わせるための熱源に利用するように構成さ
れている。
０が通され、その冷却後の温水は給湯や暖房などの熱源
に利用されるようになっている。また、蒸発器２６に通
される水配管４１から取り出される冷水は、冷房などの
冷凍作用を行わせるための熱源に利用するように構成さ
れている。
【００３１】作動流体として、水よりも低い沸点のアン
モニア−水系の２成分系混合流体が用いられている。他
の構成は第１実施例と同じであり、同一図番を付すこと
により、その説明は省略する。
モニア−水系の２成分系混合流体が用いられている。他
の構成は第１実施例と同じであり、同一図番を付すこと
により、その説明は省略する。
【００３２】この第３実施例の構成によれば、燃料電池
１から排出される蒸気（約 170℃）を再生器２４に供給
し、その排熱により２成分系混合流体中のアンモニアを
蒸発させ、そのアンモニア濃度の高い蒸気（アンモニア
濃度99.8％) を凝縮器２５に供給して液化した後、蒸発
器２６に供給して蒸発させるに伴い、その気化熱により
冷水を取り出すことができる。
１から排出される蒸気（約 170℃）を再生器２４に供給
し、その排熱により２成分系混合流体中のアンモニアを
蒸発させ、そのアンモニア濃度の高い蒸気（アンモニア
濃度99.8％) を凝縮器２５に供給して液化した後、蒸発
器２６に供給して蒸発させるに伴い、その気化熱により
冷水を取り出すことができる。
【００３３】そして、凝縮器２５から分岐配管３０にア
ンモニア濃度の高い２成分系混合流体を供給し、第１の
熱交換器３４において、燃料電池１から排出されるガス
（約250℃）で加熱して２成分系混合流体を蒸発させ、
その蒸気により蒸気タービン３１を駆動して誘導発電機
３２により発電を行い、得られた電力を交流負荷４に供
給することができる。この場合、得られる電力は、燃料
電池１からの排熱によるものであるから、燃料電池１か
らの電力に優先して交流負荷４に供給するのが好まし
い。
ンモニア濃度の高い２成分系混合流体を供給し、第１の
熱交換器３４において、燃料電池１から排出されるガス
（約250℃）で加熱して２成分系混合流体を蒸発させ、
その蒸気により蒸気タービン３１を駆動して誘導発電機
３２により発電を行い、得られた電力を交流負荷４に供
給することができる。この場合、得られる電力は、燃料
電池１からの排熱によるものであるから、燃料電池１か
らの電力に優先して交流負荷４に供給するのが好まし
い。
【００３４】上述第２実施例において、ガスエンジン１
５に代えて、ディーゼルエンジンや蒸気タービンやガス
タービンなど、各種の原動機ができる。
５に代えて、ディーゼルエンジンや蒸気タービンやガス
タービンなど、各種の原動機ができる。
【００３５】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、請求項
１に係る発明のコージェネレーションシステムによれ
ば、商用電源からの電力を直流に変換してから燃料電池
からの電力と系統連係し、燃料電池の構成を、交流負荷
で必要とされる最大電力量よりも小さい定格のものにし
ながら、不足分の電力を商用電力で賄うから、燃料電池
を小型化でき、しかも、逆潮流を防止する保護装置や、
インバータでの周波数を商用電源の周波数に同期させる
構成や、高品質の高調波対策が不要になり、燃料電池と
商用電源とを安価にして系統連係でき、システム全体を
安価に構築できるようになった。更に、負荷の急激な投
入に対し、燃料電池の出力を急上昇させないでも、商用
電力のバックアップで対応できるから、燃料電池の劣化
を防止できる。
１に係る発明のコージェネレーションシステムによれ
ば、商用電源からの電力を直流に変換してから燃料電池
からの電力と系統連係し、燃料電池の構成を、交流負荷
で必要とされる最大電力量よりも小さい定格のものにし
ながら、不足分の電力を商用電力で賄うから、燃料電池
を小型化でき、しかも、逆潮流を防止する保護装置や、
インバータでの周波数を商用電源の周波数に同期させる
構成や、高品質の高調波対策が不要になり、燃料電池と
商用電源とを安価にして系統連係でき、システム全体を
安価に構築できるようになった。更に、負荷の急激な投
入に対し、燃料電池の出力を急上昇させないでも、商用
電力のバックアップで対応できるから、燃料電池の劣化
を防止できる。
【００３６】また、請求項２に係る発明のコージェネレ
ーションシステムによれば、燃料電池の構成を、交流負
荷で必要とされる最大電力量よりも小さい定格のものに
しながら、不足分の電力を原動機に連動連結した誘導発
電機からの電力によって賄うから、燃料電池の構成を小
型化でき、しかも、同期発電機の場合のような同期検定
装置や励磁装置が不要になり、システム全体を一層安価
に構築できるようになった。
ーションシステムによれば、燃料電池の構成を、交流負
荷で必要とされる最大電力量よりも小さい定格のものに
しながら、不足分の電力を原動機に連動連結した誘導発
電機からの電力によって賄うから、燃料電池の構成を小
型化でき、しかも、同期発電機の場合のような同期検定
装置や励磁装置が不要になり、システム全体を一層安価
に構築できるようになった。
【００３７】また、請求項３に係る発明のコージェネレ
ーションシステムによれば、水よりも沸点の低い成分を
含む２成分系混合流体を作動流体として用い、燃料電池
で電力を発生させるに伴って排出される蒸気による２成
分系混合流体の加熱により再生器で蒸気を充分発生さ
せ、その蒸気を吸収式冷凍機の熱源に利用して冷房など
の冷凍作用を行わせ、更に、燃料電池で電力を発生させ
るに伴って排出されるガスによって２成分系混合流体を
加熱して蒸気を充分発生させ、その蒸気により蒸気ター
ビンを駆動して誘導発電機により電力を発生させ、その
誘導発電機からの電力を交流負荷に供給するから、汎用
性を向上できるとともに、システム全体をより一層安価
に構築できるようになった。
ーションシステムによれば、水よりも沸点の低い成分を
含む２成分系混合流体を作動流体として用い、燃料電池
で電力を発生させるに伴って排出される蒸気による２成
分系混合流体の加熱により再生器で蒸気を充分発生さ
せ、その蒸気を吸収式冷凍機の熱源に利用して冷房など
の冷凍作用を行わせ、更に、燃料電池で電力を発生させ
るに伴って排出されるガスによって２成分系混合流体を
加熱して蒸気を充分発生させ、その蒸気により蒸気ター
ビンを駆動して誘導発電機により電力を発生させ、その
誘導発電機からの電力を交流負荷に供給するから、汎用
性を向上できるとともに、システム全体をより一層安価
に構築できるようになった。
【図１】本発明に係るコージェネレーションシステムの
第１実施例を示す概略構成図である。
第１実施例を示す概略構成図である。
【図２】第２実施例を示す概略構成図である。
【図３】第３実施例を示す概略構成図である。
【図４】従来例を示す概略構成図である。
【図５】別の従来例を示す概略構成図である。
１…燃料電池 ２…電力出力線 ３…インバータ ４…交流負荷 ５…逆流阻止型コンバータ ７…商用電源 １４…コントローラ １５…原動機としてのガスエンジン １６…誘導発電機 １８…必要電力検出手段としてのワットトランスデュー
サ １９…制御手段としての燃料制御コントローラ ２３…蒸気配管 ２４…再生器 ２５…凝縮器 ２６…蒸発器 ２７…吸収器 ２８…循環配管 ２９…吸収式冷凍機 ３０…分岐配管 ３１…蒸気タービン ３２…誘導発電機 ３４…第１の熱交換器 ３５…排ガス配管 ３６…配管
サ １９…制御手段としての燃料制御コントローラ ２３…蒸気配管 ２４…再生器 ２５…凝縮器 ２６…蒸発器 ２７…吸収器 ２８…循環配管 ２９…吸収式冷凍機 ３０…分岐配管 ３１…蒸気タービン ３２…誘導発電機 ３４…第１の熱交換器 ３５…排ガス配管 ３６…配管
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 // Ｈ０２Ｐ 7/63 ３０１ Ｈ０２Ｐ 7/63 ３０１Ｊ
Claims (3)
- 【請求項１】 燃料電池の電力出力線にインバータを介
して交流負荷を接続するとともに前記交流負荷に商用電
源からの電力を供給可能に構成したコージェネレーショ
ンシステムであって、 前記燃料電池と前記インバータとの間において、前記電
力出力線に前記商用電源を逆流阻止型コンバータを介し
て接続し、前記逆流阻止型コンバータの設定電圧を、前
記燃料電池の定常電圧よりも低く設定してあることを特
徴とするコージェネレーションシステム。 - 【請求項２】 請求項１に記載の交流負荷に、原動機に
連動連結した誘導発電機を連係接続するとともに前記交
流負荷が必要とする電力量を検出する必要電力量検出手
段を設け、前記必要電力量検出手段によって検出される
必要電力量が燃料電池の定格出力よりも大きいときに
は、その定格出力を越える分の電力を前記誘導発電機か
ら前記交流負荷に供給するとともに前記燃料電池から定
格出力全量分の電力を前記交流負荷に供給し、前記必要
電力量検出手段によって検出される必要電力量が燃料電
池の定格出力よりも小さいときには、その全量分の電力
を前記燃料電池のみから供給する制御手段を設けてある
コージェネレーションシステム。 - 【請求項３】 請求項１に記載の交流負荷に、蒸気ター
ビンに連動連結した誘導発電機を連係接続し、燃料電池
からの蒸気配管に熱交換可能に再生器を設けるととも
に、前記再生器と凝縮器と蒸発器と吸収器とを循環配管
を介して接続して吸収式冷凍機を構成し、前記循環配管
内を流動する作動流体として、水よりも沸点の低い成分
を含む２成分系混合流体を用いるとともに、前記吸収器
と前記再生器との間で、前記循環配管と前記蒸気タービ
ンとを分岐配管を介して接続し、更に前記蒸気タービン
からの排蒸気管を、前記再生器から前記吸収器に還る液
配管に接続し、前記分岐配管に熱交換器を設けるととも
に、前記熱交換器に前記燃料電池からの排ガス配管を接
続し、かつ、前記分岐配管の前記熱交換器よりも上流側
と前記凝縮器とを配管を介して接続してあるコージェネ
レーションシステム。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7132698A JPH08306376A (ja) | 1995-05-01 | 1995-05-01 | コージェネレーションシステム |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7132698A JPH08306376A (ja) | 1995-05-01 | 1995-05-01 | コージェネレーションシステム |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08306376A true JPH08306376A (ja) | 1996-11-22 |
Family
ID=15087466
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7132698A Pending JPH08306376A (ja) | 1995-05-01 | 1995-05-01 | コージェネレーションシステム |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08306376A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100787245B1 (ko) * | 2006-11-28 | 2007-12-21 | (주)퓨얼셀 파워 | 안정적인 전력분배장치를 구비한 연료전지 시스템 |
| JP2010123408A (ja) * | 2008-11-20 | 2010-06-03 | Panasonic Corp | 燃料電池発電装置システム |
-
1995
- 1995-05-01 JP JP7132698A patent/JPH08306376A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100787245B1 (ko) * | 2006-11-28 | 2007-12-21 | (주)퓨얼셀 파워 | 안정적인 전력분배장치를 구비한 연료전지 시스템 |
| JP2010123408A (ja) * | 2008-11-20 | 2010-06-03 | Panasonic Corp | 燃料電池発電装置システム |
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