JPS61191825A - Fuel cell power generation type hot water supplier for space cooling and heating - Google Patents

Fuel cell power generation type hot water supplier for space cooling and heating

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JPS61191825A
JPS61191825A JP60032295A JP3229585A JPS61191825A JP S61191825 A JPS61191825 A JP S61191825A JP 60032295 A JP60032295 A JP 60032295A JP 3229585 A JP3229585 A JP 3229585A JP S61191825 A JPS61191825 A JP S61191825A
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JP
Japan
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hydrogen
fuel cell
hot water
cell power
heating
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Application number
JP60032295A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Takashi Moro
隆 茂呂
Akio Oi
大井 昭夫
Kiharu Maekawa
前川 甲陽
Takashi Shimanuki
島貫 崇
Masayuki Tokiwa
正之 常盤
Norio Igawa
憲男 井川
Takeshi Motoe
本江 猛
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Takenaka Komuten Co Ltd
Original Assignee
Takenaka Komuten Co Ltd
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Publication date
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24HFLUID HEATERS, e.g. WATER OR AIR HEATERS, HAVING HEAT-GENERATING MEANS, e.g. HEAT PUMPS, IN GENERAL
    • F24H1/00Water heaters, e.g. boilers, continuous-flow heaters or water-storage heaters

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
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  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
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  • Heat-Pump Type And Storage Water Heaters (AREA)

Abstract

PURPOSE:To make it possible to perform power generation and hot water supply for space cooling and heating by a single energy source of a fuel gas by separating hydrogen occluded in a hydrogen storage alloy to supply the same to the fuel cell power generating device in an emergency in which a hydrogen gas is impossible to obtain from a reformer. CONSTITUTION:In a case where a natural gas 10 becomes impossible to be supplied, a contact 43 is opened and a contact 48 is closed and an emergency power is supplied from a battery 46. Then, the opening degree of a pressure reducing valve 22 is adjusted to reduce the pressure within a hydrogen preserving device 18 to a predetermined value or less and to separate hydrogen from a hydrogen storage alloy. Then, a hydrogen gas is fed to a fuel cell power generating device 14. In a case where the quantity of the hydrogen gas passing through a pipeline 18G is insufficient even when the pressure reducing valve 22 is fully opened, valves 26VA and 16VB are closed but valves 26VC and 16VD are opened, and a contact 42A is closed. As a result, a heat exchanger 40 for heating is heated, and a circulation pump 42 is turned ON. The interior of the hydrogen preserving device 18 is heated, and the hydrogen separation speed becomes large. Thus, the quantity of the hydrogen gas supplied to the fuel cell power generating device is increased.

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は、天然ガス、石炭ガス又はメタノール等の燃料
ガスを用いて発電し、排熱を有効利用して冷暖房や給湯
等も行う燃料電池発電冷暖房給湯装置に関する。
[Detailed Description of the Invention] [Industrial Application Field] The present invention relates to a fuel cell that generates electricity using fuel gas such as natural gas, coal gas, or methanol, and also performs air conditioning, heating, hot water supply, etc. by effectively utilizing exhaust heat. Related to power generation heating, cooling, and hot water supply equipment.

[従来の技術] 従来は災害や事故などにより燃料電池発電装置へ燃料ガ
スを供給できなくなった非常時の場合に対処するために
、別個の発電装置、一般にはディーゼル発電機を備えて
おく必要があった。
[Conventional technology] Conventionally, it has been necessary to have a separate power generation device, typically a diesel generator, in order to cope with emergencies where fuel gas cannot be supplied to the fuel cell power generation device due to a disaster or accident. there were.

[発明が解決しようとする問題点] 本発明は、非常時においても唯一燃料電池発電装置で発
電及び冷暖房給湯を行うことが可能な燃料電池発電冷暖
房給湯装置を得ることを目的とする。
[Problems to be Solved by the Invention] An object of the present invention is to obtain a fuel cell power generation, heating, cooling, and hot water supply system that is capable of generating electricity, heating, cooling, and hot water supply only with the fuel cell power generation system even in an emergency.

[問題点を解決するための手段上チ竿俳]本発明に係る
燃料電池発電冷暖房給湯装置では、燃料ガスを改質して
リッチ水素を生成するリフオーマと、前記リッチ水素を
用いて直流を発電する燃料電池発電装置と、前記リッチ
水素の一部を水素貯蔵合金に吸蔵し非常時に吸蔵した水
素を脱蔵して燃料電池に供給する水素備蓄装置と、燃料
ガスの燃焼熱で蒸気を発生させるボイラと、燃料電池発
電装置の排熱及びボイラの蒸気を用いた冷暖房給湯装置
と、を有している。
[Means for Solving the Problems] The fuel cell power generation cooling, heating, and hot water supply system according to the present invention includes a reformer that reformes fuel gas to generate rich hydrogen, and a reformer that generates direct current using the rich hydrogen. a hydrogen storage device that stores a portion of the rich hydrogen in a hydrogen storage alloy, devolatilizes the stored hydrogen in an emergency, and supplies it to the fuel cell; and a hydrogen storage device that generates steam using the combustion heat of fuel gas. It has a boiler and an air-conditioning/heating/hot-water supply system that uses exhaust heat from the fuel cell power generator and steam from the boiler.

[作用] 通常時には、燃料ガスからリフオーマでリッチ水素を生
成し、このリッチ水素を用いて燃料電池発電装置により
発電する。また、この発電した電力が低負荷時において
、前記リッチ水素の一部を水素備蓄装置の水素貯蔵合金
に吸蔵する。この吸蔵はリッチ水素の温度を一定値以下
又はリッチ水素の圧力を一定値以上に保って行う、前記
燃料ガスの一部はボイラにも用いられる。冷暖房給湯装
置は燃料電池発電装置の排熱を用いており、この排熱で
足りない分は前記ボイラの蒸気が用いられる。
[Operation] Under normal conditions, rich hydrogen is generated from fuel gas in a re-former, and this rich hydrogen is used to generate electricity by a fuel cell power generation device. Further, when the generated electric power is under low load, a portion of the rich hydrogen is stored in the hydrogen storage alloy of the hydrogen storage device. This storage is performed by keeping the temperature of rich hydrogen below a certain value or the pressure of rich hydrogen above a certain value. A part of the fuel gas is also used in a boiler. The air conditioning, heating, and hot water supply system uses exhaust heat from the fuel cell power generation system, and steam from the boiler is used to make up for the insufficient exhaust heat.

災害や事故等で燃料ガスが供給不能になった場合、すな
わち非常時の場合には、水素貯蔵合金に吸蔵された水素
を脱蔵し、この水素を用いて燃料電池発電装置で発電す
る。この脱蔵は水素の温度を一定値以上又は水素の圧力
を一定値以下にして行う。
When fuel gas cannot be supplied due to a disaster or accident, that is, in an emergency, the hydrogen stored in the hydrogen storage alloy is devolatilized, and this hydrogen is used to generate electricity in a fuel cell power generation device. This devolatilization is performed by keeping the temperature of hydrogen above a certain value or the pressure of hydrogen below a certain value.

[実施例] 図面に従って本発明に係る燃料電池発電冷暖房給湯装置
の実施例を説明する。
[Example] An example of the fuel cell power generation air conditioning/heating/water supply apparatus according to the present invention will be described with reference to the drawings.

単一エネルギー源である天然ガスlOは配管10Gでリ
フオーマ12へ供給されるようになっている。リフオー
マ12は天然ガス1oを改質してリッチ水素ガスを生成
する。この水素ガスは配管12Gで燃料電池発電装置1
4へ供給されるようになっている。燃料電池発電装置1
4はこの水素ガスと空中の酸素を用いて直流を発電する
ようになっている。
Natural gas lO, which is a single energy source, is supplied to the reformer 12 through a pipe 10G. The reformer 12 reforms the natural gas 1o to generate rich hydrogen gas. This hydrogen gas is transferred to the fuel cell power generator 1 via pipe 12G.
4. Fuel cell power generation device 1
4 uses this hydrogen gas and oxygen in the air to generate direct current.

配管12Gは分岐され、吸入弁16を介した配管12G
Aで水素備蓄装置18へ水素ガスを供給するようになっ
ている。水素備蓄装置18は水素貯蔵合金1例えば鉄−
チタニウム系合金を備えており、温度、圧力の条件を変
更して水素を吸蔵又は脱蔵することが可能となっている
。水素備蓄装置18内はコンプレッサ2oで加圧可能と
なっている。
The pipe 12G is branched, and the pipe 12G is connected to the pipe 12G via the suction valve 16.
At A, hydrogen gas is supplied to the hydrogen storage device 18. The hydrogen storage device 18 is made of a hydrogen storage alloy 1 such as iron.
Equipped with a titanium alloy, it is possible to occlude or devolatilize hydrogen by changing temperature and pressure conditions. The inside of the hydrogen storage device 18 can be pressurized by a compressor 2o.

水素備蓄装置18内に備蓄された水素は、減圧弁22を
介した配管18Gで燃料電池発電装置14へ供給される
ようになっている。
Hydrogen stored in the hydrogen storage device 18 is supplied to the fuel cell power generation device 14 through a pipe 18G via a pressure reducing valve 22.

燃料電池発電装置14での冷却水として発生する排熱蒸
気、排熱高温水(約80℃)、排熱低温水(約40℃)
は冷暖房及び給湯の熱源として用いられでいる。
Exhaust heat steam, exhaust heat high temperature water (approximately 80°C), and exhaust heat low temperature water (approximately 40°C) generated as cooling water in the fuel cell power generation device 14
is used as a heat source for heating, cooling, and hot water supply.

すなわち、排熱蒸気は順次接続される配管14S、14
SA、14SBを通って吸収式冷凍機23へ供給され、
前記配管14SAに順次連接される配管14SC,l0
SDを通って暖房用の温水熱交換器24へ供給され、さ
らに前記配管143Cに連接される配管143Eを通っ
て貯湯槽26に供給されるようになっている。
That is, the exhaust heat steam is transferred to the pipes 14S and 14 that are connected in sequence.
It is supplied to the absorption chiller 23 through SA and 14SB,
Pipes 14SC and 10 sequentially connected to the piping 14SA
The water is supplied to the hot water heat exchanger 24 for heating through the SD, and is further supplied to the hot water storage tank 26 through the piping 143E connected to the piping 143C.

前記配管14SAにはボイラ25からの蒸気を供給する
配管253が連通されており、排熱蒸気で足りない場合
にボイラ25からの蒸気が利用されるようになっている
。このボイラ25の燃料は、配管LOGから分岐された
配管10GAを通って供給される天然ガス10である。
A pipe 253 for supplying steam from the boiler 25 is connected to the pipe 14SA, and the steam from the boiler 25 is used when exhaust heat steam is insufficient. The fuel for this boiler 25 is the natural gas 10 supplied through a pipe 10GA branched from the pipe LOG.

吸収式冷凍機23、温水熱交換器24及び貯湯槽26を
通った草気は水滴となり、それぞれ配管23D。
The grass that has passed through the absorption refrigerator 23, the hot water heat exchanger 24, and the hot water storage tank 26 becomes water droplets, which are respectively connected to the piping 23D.

24D、26Dを通って配管21Dで合流しホットウェ
ルタンク21に回収され、次いでボイラ25に供給され
、一部は燃料電池発電装置14の冷却水として再利用さ
れるようになっている。
The water passes through 24D and 26D, joins at pipe 21D, is collected in hot well tank 21, and then supplied to boiler 25, and a portion is reused as cooling water for fuel cell power generation device 14.

燃料電池発電装置14で生成された排熱高温水は、順次
接続される配管14H114HAを通り、温水熱交換器
24で吸熱され、低温となって配管24L、24LA%
24LBを通り、さらに必要があれば冷却塔49で冷却
され、配管49Lを通り燃料電池発電装置14の冷却水
として再利用される。また、前記配管14Hには配管1
4HBが連接され貯湯槽26へ導かれており、排熱高温
水が貯湯槽26内で吸熱され、低温水となって配管26
Lを通り、前記配管24L内の低温水と合流して温水熱
交換器24の加熱用の排熱高温水と同様に、燃料電池発
電装置14の冷却水として利用される。
The exhaust heat high temperature water generated by the fuel cell power generation device 14 passes through the sequentially connected pipes 14H and 114HA, absorbs heat in the hot water heat exchanger 24, becomes low temperature, and passes through the pipes 24L and 24LA%.
24LB, and if necessary, is further cooled in a cooling tower 49, passes through a pipe 49L, and is reused as cooling water for the fuel cell power generation device 14. In addition, the pipe 14H has a pipe 1
4HB is connected and led to the hot water storage tank 26, and the waste heat high temperature water absorbs heat in the hot water storage tank 26, becomes low temperature water, and is sent to the piping 26.
It passes through L and joins with the low temperature water in the pipe 24L, and is used as cooling water for the fuel cell power generation device 14, similar to the waste heat high temperature water for heating the hot water heat exchanger 24.

また、燃料電池発電装置14で生成された排熱低温水は
、配管14Lを通って給湯予熱交換器28内で吸熱され
、より低温となって配管28Lを通り、前記配管24L
内の、低温水と合流して、温水熱交換器24の加熱用の
排熱高温水と同様に燃料電池14の冷却水として利用さ
れる。
In addition, the waste heat low temperature water generated by the fuel cell power generation device 14 passes through the pipe 14L, absorbs heat in the hot water preheating exchanger 28, becomes lower temperature, passes through the pipe 28L, and passes through the pipe 24L.
It is combined with the low-temperature water inside and used as cooling water for the fuel cell 14 in the same way as the waste heat high-temperature water for heating the hot water heat exchanger 24.

冷房用の冷水は吸収式冷凍機23で冷却され、冷水サプ
ライヘッダー30を介した配管23Cを通って空調機に
供給される。すなわち空調機内冷水コイルで吸熱し、冷
水レタンヘッダー32を介した配管23Lを通り、吸収
式冷凍機23へ戻って循環するようになっている。また
、吸収式冷凍機23で冷却された冷水の一部は建物の冷
房負荷の小さい夜間などに配管23CAを通り、水素備
蓄装置18内の温度を下げて配管23LAへ戻って循環
するようになっている。(水素の吸蔵運転時) 暖房用の温水は温水熱交換器24で加熱され、34を介
した配管24Hを通って空調機に供給される。すなわち
空調機内温水コイルで放熱し、温水レタンヘッダー36
を介した配管24Lを通゛す、温水熱交換器24へ戻っ
て循環するようになっている。
Cold water for air conditioning is cooled by the absorption chiller 23, and is supplied to the air conditioner through a pipe 23C via a cold water supply header 30. That is, the cold water coil in the air conditioner absorbs heat, passes through the pipe 23L via the cold water header 32, and returns to the absorption refrigerator 23 for circulation. In addition, a part of the chilled water cooled by the absorption chiller 23 passes through the pipe 23CA at night when the cooling load of the building is low, lowers the temperature inside the hydrogen storage device 18, and returns to the pipe 23LA for circulation. ing. (During hydrogen storage operation) Hot water for heating is heated by the hot water heat exchanger 24, and is supplied to the air conditioner through the pipe 24H via 34. In other words, the heat is radiated by the hot water coil inside the air conditioner, and the hot water retan header 36
The hot water is circulated back to the hot water heat exchanger 24 through piping 24L via the hot water heat exchanger 24.

また、給湯予熱交換器28には補給水が供給され、給湯
予熱交換器28で予熱された補給水は配管28Lを通っ
て貯湯槽26に供給され、貯湯槽26内でさらに加熱さ
れ、循環ポンプ38を介して配管26Hを通って給湯し
、余った熱湯は配管26Lを通って貯湯槽26へ戻るよ
うになっている。この時の弁の開閉状態は、弁26VA
、26VBが開、弁26VC126VDが閉トナッテイ
る。また、配管26Hを通る熱湯は分岐された配管26
HAを通り、加熱用熱交換器40内で吸熱され、配管2
6LAを通って配管26L内を通る熱湯と合流するよう
になっている。この時の弁の開閉状態は弁26VA、2
6VBが閉、弁26VC126VDが開となっている。
Also, makeup water is supplied to the hot water preheating exchanger 28, and the makeup water preheated by the hot water preheating exchanger 28 is supplied to the hot water storage tank 26 through the piping 28L, is further heated in the hot water storage tank 26, and is pumped into the circulation pump. Hot water is supplied through piping 26H via piping 38, and excess hot water is returned to hot water storage tank 26 through piping 26L. The open/closed state of the valve at this time is valve 26VA.
, 26VB is open, and valve 26VC126VD is closed. In addition, the hot water passing through the pipe 26H is transferred to the branched pipe 26H.
The heat is absorbed in the heating heat exchanger 40 through the HA, and the heat is absorbed into the pipe 2.
It passes through 6LA and joins with the hot water that passes through pipe 26L. The open/closed states of the valves at this time are valves 26VA and 2.
6VB is closed, and valves 26VC126VD are open.

水素備蓄装置18から水素を放出するのは加熱用熱交換
器40内で加熱された温水で水素備蓄装置18を加熱し
て行なう、すなわち前記温水は、循環ポンプ42を介し
た配管40Hを通り、水素備蓄装置18内を加熱した後
配管jOLを通り、加熱用熱交換器40内へ戻って循環
するようになっている。なお、この加熱用熱交換器40
を備えずに、貯湯槽26から循環ポンプ38を用いて水
素備蓄装置18内を直接加熱してもよい。
Hydrogen is released from the hydrogen storage device 18 by heating the hydrogen storage device 18 with hot water heated in the heating heat exchanger 40. That is, the hot water passes through the piping 40H via the circulation pump 42. After heating the inside of the hydrogen storage device 18, it passes through the pipe jOL and returns to the inside of the heating heat exchanger 40 for circulation. Note that this heating heat exchanger 40
Alternatively, the inside of the hydrogen storage device 18 may be directly heated from the hot water tank 26 using the circulation pump 38.

次に、正常時は燃料電池発電装N14で発電された直流
は接点43を介した配線14Eを流れ、インバータ44
で交流に変換され、循環ポンプ38へ給電されるように
なっている。また、燃料電池発電装置14で発電した直
流は電力負荷の小さい時に、接点45を介した配線14
EAを流れて八ツテリ46で充電可能となっている。燃
料電池がダウンするなどの非常時にはバッテリ46は接
点48を介した配線14EBによってインバータ44へ
給電可能となっている。インバータ44から出る交流出
力は、先ず燃料電池に水素を供給するために、接点42
Aを介してポンプ42に給電され、接点22Aを介して
減圧弁22に給電される。また、保安電源として他の必
要な電気機器にも給電される。
Next, during normal operation, the direct current generated by the fuel cell power generation system N14 flows through the wiring 14E via the contact 43, and the inverter 44
The current is converted into alternating current and supplied to the circulation pump 38. In addition, when the power load is small, the direct current generated by the fuel cell power generation device 14 is transferred to the wiring 14 via the contact 45.
It flows through EA and can be charged at Yatsuteri 46. In an emergency such as when the fuel cell goes down, the battery 46 can supply power to the inverter 44 through the wiring 14EB via the contact 48. The AC output from the inverter 44 is first applied to the contacts 42 to supply hydrogen to the fuel cell.
Power is supplied to the pump 42 through A, and power is supplied to the pressure reducing valve 22 through contact 22A. It also supplies power to other necessary electrical equipment as a safety power source.

次に、第2図に従ってリフオーマ12及び燃料電池発電
装置14の詳細な構成を説明する。
Next, the detailed configurations of the reformer 12 and the fuel cell power generation device 14 will be explained according to FIG.

燃料電池70は燃料極70A、空気極70B及び燃料電
池70を冷却する熱交換器70Cを備えている。
The fuel cell 70 includes a fuel electrode 70A, an air electrode 70B, and a heat exchanger 70C that cools the fuel cell 70.

天然ガスは改質炉72により改質されてリッチ水素が生
成され、燃料ガス冷却器74により冷却され、次いで燃
料ガス気水分離器76により水素ガスが分離されて燃料
極70Aに供給されるようになっている。燃料極70A
で酸素と反応しなかった水素ガスは改質炉72に供給さ
れて改質炉72の燃料とされる。戻り高温水は燃料ガス
冷却器74により加熱されて約80”になる。
Natural gas is reformed by a reformer 72 to produce rich hydrogen, cooled by a fuel gas cooler 74, and then hydrogen gas is separated by a fuel gas steam water separator 76 and supplied to the fuel electrode 70A. It has become. Fuel electrode 70A
The hydrogen gas that did not react with oxygen is supplied to the reforming furnace 72 and used as fuel for the reforming furnace 72. The returning high temperature water is heated to approximately 80" by the fuel gas cooler 74.

空気は低圧空気圧縮機78により圧縮され、圧縮によっ
て生ずる熱が圧縮機中間冷却器80によって吸熱され、
さらに高圧空気圧縮機82により加圧されて空気極70
Bに供給される。空気極70Bで水素と反応しなかった
空気は空気極出口ガス冷却器84で吸熱され、次いでそ
の水分が空気極出口ガス気水分離器86により取り除か
れた後改質炉72へ供給されて、燃料極70Aからの水
素ガスを燃やすようになっている。戻り低温水の一部は
空気極出口ガス冷却器84をも通り、約40@Cに加熱
される。
The air is compressed by a low-pressure air compressor 78, and the heat generated by the compression is absorbed by a compressor intercooler 80.
Furthermore, the air electrode 70 is pressurized by a high-pressure air compressor 82.
B is supplied. The air that has not reacted with hydrogen at the air electrode 70B is heat-absorbed by the air electrode outlet gas cooler 84, and then its moisture is removed by the air electrode outlet gas steam water separator 86, and then supplied to the reforming furnace 72. Hydrogen gas from the fuel electrode 70A is burned. A portion of the returned low-temperature water also passes through the air electrode outlet gas cooler 84 and is heated to about 40@C.

電池循環水気水難器96より発生する蒸気の余剰分は、
余剰蒸気復水器94により冷却されて凝縮水とされる。
The excess steam generated from the battery circulation water/steam water tank 96 is
It is cooled by the surplus steam condenser 94 and becomes condensed water.

戻り蒸気凝縮水は電池循環水気水分離器96に供給され
る。電池循環水気水分離器96内の冷却水は熱交換器7
0Cを通って加熱され、蒸気となって冷暖房給湯装置に
利用される。
The return steam condensed water is supplied to the battery circulating water/steam separator 96 . The cooling water in the battery circulation water/steam separator 96 is transferred to the heat exchanger 7.
It is heated through 0C and turned into steam, which is used in air conditioning, heating, and hot water supply systems.

また、この蒸気の一部は改質炉72にも供給される。前
記余剰蒸気復水器94を通る配管はループを形成してお
り、余剰蒸気復水器94で加熱された温水の一部は高温
水として冷暖房装置へ利用され、残りは前記ループの一
部に形成された冷却塔97で冷却され、戻り低温水の一
部と合流して余剰蒸気復水器94へ流れるようになって
いる。
A part of this steam is also supplied to the reforming furnace 72. The piping passing through the surplus steam condenser 94 forms a loop, and part of the hot water heated by the surplus steam condenser 94 is used as high-temperature water for the air conditioning system, and the rest is used in a part of the loop. It is cooled in the formed cooling tower 97, merges with a portion of the returned low-temperature water, and flows to the surplus steam condenser 94.

改質炉72での燃焼ガスは高圧排気タービン88、低圧
排気タービン90を介して排気塔92から大気へ排出さ
れるようになっている。
The combustion gas in the reforming furnace 72 is discharged from the exhaust tower 92 to the atmosphere via a high pressure exhaust turbine 88 and a low pressure exhaust turbine 90.

このようにして排熱低温水、排”熱高温水及び排熱蒸気
が各々独立して生成される。
In this way, waste heat low temperature water, waste heat high temperature water, and waste heat steam are each independently generated.

次に、上記の如く構成された第1実施例の作用を第3図
乃至第6図に示す制御フローチャートに従って説明する
Next, the operation of the first embodiment configured as described above will be explained with reference to the control flowcharts shown in FIGS. 3 to 6.

第3図には水素ガス供給のフローチャートが示されてお
り、初期状態では吸入弁16及び減圧弁22は閉となっ
ている。天然ガス10が供給可能な場合には(ステップ
200)リフオーマ12で水素ガスを生成する(ステッ
プ202)、次いで燃料電池発電装置14の負荷側の電
力が一定値T1以上で高負荷である場合には(ステップ
204)、吸入弁16を開くことなく、燃料電池発電装
置14ヘチツチ水素ガスを供給しくステップ206)、
ステップ200へ戻る。この電力が一定値P、未満で低
負荷であり、冷房が低負荷であり(ステップ208)、
かつ水素備蓄装置18内に備蓄した水素の量が一定値未
満であるときは(ステップ210)、吸入弁16を開に
しくステップ212)、水素備蓄装置18内の水素貯蔵
合金を吸収式冷凍機23からの冷水で冷却する(ステッ
プ214)、水素備蓄装置18内の温度Tが一定値T1
以上のときはコンプレッサ20で水素備蓄装置18内を
加圧しくステップ218)、T<T1のときは加圧せず
に水素貯蔵合金に水素を吸蔵させ(ステップ220)ス
テップ210へ戻る。
FIG. 3 shows a flow chart of hydrogen gas supply, and in the initial state, the suction valve 16 and the pressure reducing valve 22 are closed. When the natural gas 10 can be supplied (step 200), hydrogen gas is generated in the reformer 12 (step 202), and then when the power on the load side of the fuel cell power generation device 14 is higher than a certain value T1 and the load is high. (Step 204), to supply hydrogen gas to the fuel cell power generation device 14 without opening the intake valve 16 (Step 206),
Return to step 200. If this power is less than a certain value P, the load is low, and the cooling is low load (step 208),
When the amount of hydrogen stored in the hydrogen storage device 18 is less than a certain value (step 210), the intake valve 16 is not opened (step 212), and the hydrogen storage alloy in the hydrogen storage device 18 is stored in an absorption refrigerator. 23 (step 214), the temperature T in the hydrogen storage device 18 is a constant value T1
In this case, the inside of the hydrogen storage device 18 is pressurized by the compressor 20 (step 218), and when T<T1, hydrogen is stored in the hydrogen storage alloy without pressurization (step 220), and the process returns to step 210.

このようにして水素を備蓄し、ステップ210で水素備
蓄装置18内の水素備蓄量が一定値以上であると判別さ
れたときは、吸入弁16を閉にし吸収式冷凍機23によ
る水素貯蔵合金の冷却を停止するとともに(ステップ2
24)コンプレッサ20での加圧を停止する(ステップ
226)次いでメインルーチンへ戻る。
Hydrogen is stored in this way, and when it is determined in step 210 that the amount of hydrogen stored in the hydrogen storage device 18 is above a certain value, the suction valve 16 is closed and the hydrogen storage alloy is stored in the absorption refrigerator 23. Along with stopping cooling (step 2
24) Stop pressurizing the compressor 20 (step 226) and then return to the main routine.

ステップ200で天然ガス10が供給不能と判別され、
かつ電力の供給が必要な場合(ステップ228)には、
接点43を開路し接点48を閉路してバッテリ46から
緊急電力を供給する(ステップ230)。次いで減圧弁
22の開度を調節し、水素備蓄装置18内の圧力を一定
値以下にして水素貯蔵合金から水素を脱蔵して(ステッ
プ232)燃料電池発電装置14に水素ガスを供給する
(ステップ234)、次いで燃料電池発電装置14によ
る電力の供給を開始しくステップ236)、接点45を
開路してバッテリ46からの給電を停止する(ステップ
238)、配管18Gを通る水素ガス流量が減圧弁22
を全開しても一定量以下で不充分である場合には(ステ
ップ240)、弁28VA、26VBを閉、弁26VC
In step 200, it is determined that the natural gas 10 cannot be supplied,
And if power supply is required (step 228),
Emergency power is supplied from the battery 46 by opening the contact 43 and closing the contact 48 (step 230). Next, the opening degree of the pressure reducing valve 22 is adjusted to lower the pressure in the hydrogen storage device 18 to a certain value or less, devolatilizing hydrogen from the hydrogen storage alloy (step 232) and supplying hydrogen gas to the fuel cell power generation device 14 (step 232). Step 234), then the fuel cell power generation device 14 starts supplying power, Step 236) opens the contact 45 to stop power supply from the battery 46 (Step 238), and the hydrogen gas flow rate passing through the pipe 18G is adjusted to the pressure reducing valve. 22
If the amount is insufficient even if fully opened, the amount is below a certain level (step 240), close valves 28VA and 26VB, and close valve 26VC.
.

26VDを開にし、接点42Aを閉路する(ステップ2
42)、これにより、加熱用熱交換器40が加熱され(
ステップ244)、循環ポンプ42が給電されてオンす
る(ステップ246)、そして、水素備蓄装置18内が
加熱され、水素脱蔵速度が大きくなり、燃料電池発電装
置14への水素ガス供給量が増大する(ステップ250
)、天然ガス10が供給可能となるまで水素備蓄装置1
Bから燃料電池発電装置14へ水素ガスを引き続き供給
し続ける(ステップ254)、天然ガス10の供給が可
能となった場合には、水素備蓄装置18の上記温水加熱
を停止しくステップ256)、減圧弁22を閉にする(
ステップ258)。
26VD is opened and contact 42A is closed (Step 2
42), whereby the heating heat exchanger 40 is heated (
Step 244), the circulation pump 42 is supplied with power and turned on (step 246), and the inside of the hydrogen storage device 18 is heated, the hydrogen desorption rate increases, and the amount of hydrogen gas supplied to the fuel cell power generation device 14 increases. (step 250
), hydrogen storage device 1 until natural gas 10 can be supplied.
Continuing to supply hydrogen gas from B to the fuel cell power generation device 14 (step 254), when the supply of natural gas 10 becomes possible, stop heating the hot water in the hydrogen storage device 18 (step 256), and reducing the pressure. Close the valve 22 (
step 258).

なお1図示しないが配管12GA、配管18Gには流量
計が設けられており、水素備蓄装置18内には温度計及
び圧力計が設けられており、燃料電池発電装置14には
電力計が設けられている。
Although not shown in the drawings, the piping 12GA and the piping 18G are provided with flow meters, the hydrogen storage device 18 is provided with a thermometer and a pressure gauge, and the fuel cell power generator 14 is provided with a wattmeter. ing.

次に、第4図には吸収式冷凍機23へ供給する蒸気の制
御フローチャートが示されており、燃料電池発電装置1
4から排熱蒸気を供給しくステップ300)、この蒸気
で充分な場合、すなわち。
Next, FIG. 4 shows a control flowchart of steam supplied to the absorption chiller 23, and the fuel cell power generation device 1
Step 300), if this steam is sufficient, ie.

一定時間使用後吸収式冷凍機23内に設けられた図示し
ない温度計により検出された温度が一定値T2未満とな
った場合には(ステップ302)、ボイラ25からの蒸
気を用いない、吸収式冷凍機23からの蒸気要求があれ
ばステップ300へ戻る(ステップ304)、前記温度
が一定値T2以上である場合には、天然ガス10が使用
可能であるとき(ステップ306)、ボイラ25からの
蒸気も利用する(ステップ308)、吸収式冷凍機23
からの蒸気要求がなくなればメインルーチン゛ヘリター
ンし、次回の要求を待つ。
If the temperature detected by a thermometer (not shown) installed in the absorption chiller 23 after a certain period of use becomes less than the fixed value T2 (step 302), the absorption chiller 23 is turned on without using steam from the boiler 25. If there is a request for steam from the refrigerator 23, the process returns to step 300 (step 304), and if the temperature is above the constant value T2, when the natural gas 10 is available (step 306), the process returns to step 300 (step 304). Absorption chiller 23 also uses steam (step 308)
When there are no more requests for steam, the process returns to the main routine and waits for the next request.

したがって、燃料電池発電装置14の排熱が吸収式冷凍
機23に有効利用されることになる。
Therefore, the exhaust heat of the fuel cell power generation device 14 is effectively used by the absorption refrigerator 23.

次に、第5図には温水熱交換器24での吸熱制御フロー
チャートが示されており、排熱高温水を温水熱交換器2
4へ流して戻り温水を加熱しくステップ400)、燃料
電池発電装置14からの排熱高温水で充分な場合、すな
わち、一定時間使用後温水熱交換器24内に設けられた
図示しない温度計により検出された温度が一定値T3以
上となった場合には(ステップ402)蒸気を用いない
、温水熱交換器24の温水出口温度が一定値以下であれ
ばステップ400へ戻る(ステップ404)、前記ステ
ップ402での温度が一定値T3未満マある場合には、
排熱蒸気が余っているかどうかを確認しくステップ40
6)、余っていれば次に排熱蒸気を利用する(ステップ
408)、この排熱蒸気を用いても不充分な場合、すな
わち前記同様に一定時間使用後温水熱交換器24の温度
が一定値T、未満である場合には(ステップ41゛0)
、天然ガス10が使用可能であるとき(ステップ412
)、ボイラ25からの蒸気も利用する(ステップ414
)。
Next, FIG. 5 shows a flowchart for controlling heat absorption in the hot water heat exchanger 24, and the exhaust heat high temperature water is transferred to the hot water heat exchanger 24.
In step 400), if the exhaust heat high temperature water from the fuel cell power generation device 14 is sufficient, that is, after a certain period of use, a thermometer (not shown) installed in the hot water heat exchanger 24 If the detected temperature is equal to or higher than the fixed value T3 (step 402), steam is not used. If the hot water outlet temperature of the hot water heat exchanger 24 is lower than the fixed value, the process returns to step 400 (step 404). If the temperature at step 402 is less than the constant value T3,
Step 40: Check whether there is excess waste heat steam.
6) If there is any remaining waste heat steam, the next step is to use the waste heat steam (step 408). If this waste heat steam is insufficient, that is, the temperature of the hot water heat exchanger 24 remains constant after being used for a certain period of time as described above. If it is less than the value T (step 41゛0)
, when natural gas 10 is available (step 412
), steam from the boiler 25 is also utilized (step 414
).

したがって、燃料電池発電装置14の排熱が温水熱交換
器24に有効利用されることになる。
Therefore, the exhaust heat of the fuel cell power generation device 14 is effectively used in the hot water heat exchanger 24.

次に、第6図には貯湯槽26及び給湯予熱交換器28の
制御フローチャートが示されており、最初は燃料電池発
電装置14からの排熱低温水で給湯予熱交換器28内の
補給水を予熱する(ステップ500)。
Next, FIG. 6 shows a control flowchart for the hot water storage tank 26 and the hot water preheating exchanger 28. Initially, the exhaust heat low temperature water from the fuel cell power generation device 14 is used to supply makeup water in the hot water preheating exchanger 28. Preheat (step 500).

したがって、燃料電池発電装置14からの排熱低温水さ
えも有効に利用することができることになる。
Therefore, even the waste heat low temperature water from the fuel cell power generation device 14 can be effectively used.

予熱された給湯交換器28内の温水は貯湯槽26内に供
給される(ステップ502)、次いで排熱高温水が余っ
ている場合には(ステップ504)、排熱高温水で貯湯
槽26内の温水を加熱する(ステップ506)、この加
熱によっても加熱不充分であるときは(ステップ508
)、排熱蒸気が余っているかどうかを確認しくステップ
516)、余っていれば貯湯槽26内の温水を燃料電池
発電装置14からの排熱蒸気でも加熱する(ステップ5
12)、この加熱で充分な場合(特に夏期の場合)、す
なわち、一定時間使用後貯湯槽26内に設けられた図示
しない温度計により検出された温度が一定値T4以上と
なった場合には、ボイラ25からの蒸気を用いない(ス
テップ514)、排熱蒸気で不充分な場合には、天然ガ
スlOを使用可能であるとき(ステップ516)、ボイ
ラ25からの蒸気も利用し、加熱が充分になるまでこの
蒸気で加熱を続ける(ステップ518.520)。
The preheated hot water in the hot water exchanger 28 is supplied to the hot water storage tank 26 (step 502), and then, if there is excess waste heat high temperature water (step 504), the waste heat high temperature water is supplied to the hot water storage tank 26. (step 506), and if this heating is insufficient (step 508).
), check whether there is any surplus heat steam (step 516), and if there is, heat the hot water in the hot water tank 26 with the waste heat steam from the fuel cell power generation device 14 (step 516).
12) If this heating is sufficient (especially in the summer), that is, if the temperature detected by a thermometer (not shown) installed in the hot water storage tank 26 after a certain period of use reaches a certain value T4 or higher, , the steam from the boiler 25 is not used (step 514); if the exhaust heat steam is insufficient, the steam from the boiler 25 is also used when natural gas lO is available (step 516), and heating is performed. Continue heating with this steam until sufficient (steps 518, 520).

したがって、燃料電池発電装置14内の排熱が貯湯槽2
6及び給湯予熱交換器28に有効利用されることになる
Therefore, the exhaust heat in the fuel cell power generation device 14 is transferred to the hot water storage tank 2.
6 and the hot water preheating exchanger 28.

次に、給電については、通常は接点43を閉路して燃料
電池発電装置14で発電された直流をインバータ44で
交流に変換し各機器へ電力を供給する。軽負荷時には接
点45を閉路してバッテリ46を充電する。燃料電池発
電装置14が故障して停電したときは接点43を開路し
てバッテリ46からのみ保安機器を対象に給電する。
Next, regarding power supply, normally the contact 43 is closed and the DC generated by the fuel cell power generator 14 is converted into AC by the inverter 44 to supply power to each device. When the load is light, the contact 45 is closed to charge the battery 46. When the fuel cell power generator 14 fails and a power outage occurs, the contact 43 is opened and power is supplied only from the battery 46 to the safety equipment.

次に、第6図に従って本発明の第2実施例を説明する。Next, a second embodiment of the present invention will be described according to FIG.

この第2実施例では第1実施例よりも大型の設備となっ
ており、冷房用循環路内に冷水竪型蓄熱槽50を設け、
暖房用循環路内に温水竪型蓄熱槽52を設けている。ま
た、冷房用の戻り水及び暖房用の戻り水が有する熱を回
収して給湯予熱交換器28にこの熱を供給するために、
給湯熱交換器58、同じく冷水又は温水竪型蓄熱槽に供
給するために主熱交換器56、補助熱交換器54を備え
た全電力可逆型熱回収式空気熱源ヒートポンプ60を設
けている。他の点は第1実施例の場合と同様である。
In this second embodiment, the equipment is larger than the first embodiment, and a cold water vertical heat storage tank 50 is provided in the cooling circulation path.
A hot water vertical heat storage tank 52 is provided in the heating circulation path. In addition, in order to recover the heat possessed by the return water for cooling and the return water for heating and supply this heat to the hot water preheating exchanger 28,
A full-power reversible heat recovery air source heat pump 60 is provided, which includes a hot water heat exchanger 58, a main heat exchanger 56, and an auxiliary heat exchanger 54 for supplying cold water or hot water to a vertical heat storage tank. Other points are the same as in the first embodiment.

[発明の効果] 本発明に係る燃料電池発電冷暖房給湯装置では、水素貯
蔵合金を備えた水素備蓄装置を備え、リフオーマから水
素ガスを得られない非常時においては水素貯蔵合金に吸
蔵された水素を脱蔵して燃料電池発電装置に供給するよ
うになっているので、燃料ガスという単一のエネルギー
源で発電及び冷暖房給湯を行うことが可能であるという
優れた効果を有する。
[Effects of the Invention] The fuel cell power generation air conditioning/heating and hot water supply system according to the present invention is equipped with a hydrogen storage device equipped with a hydrogen storage alloy, and in an emergency when hydrogen gas cannot be obtained from the rifoma, the hydrogen stored in the hydrogen storage alloy can be used. Since the gas is devolatilized and supplied to the fuel cell power generation device, it has the excellent effect of being able to perform power generation, heating, cooling, and hot water supply using a single energy source of fuel gas.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明に係る燃料電池発電冷暖房給湯装置の実
施例の構成を示すブロック図、第2図は第1図のリフオ
ーマ及び燃料電池発電装置の詳細を示すブロック図、第
3図乃至第6図は制御フローチャート、第7図は本発明
の第2実施例の構成を示すブロック図である。 10一番・天然ガス、 12−・・リフオーマ、 14・・・燃料電池発電装置、 16・・・吸入弁、 18・・・水素備蓄装置、 20・・・コンプレッサ、 22・・・減圧弁、 23・・φ吸収式冷凍機、 24・・・温水熱交換器。 25拳・・ボイラ、 26−・争貯湯槽、 28・・・給湯予熱交換器。
FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of an embodiment of the fuel cell power generation cooling, heating, and hot water supply system according to the present invention, FIG. 2 is a block diagram showing details of the reheater and fuel cell power generation system shown in FIG. FIG. 6 is a control flowchart, and FIG. 7 is a block diagram showing the configuration of a second embodiment of the present invention. 10-Natural gas, 12--Reformer, 14--Fuel cell power generator, 16--Suction valve, 18--Hydrogen storage device, 20--Compressor, 22--Reducing valve, 23... φ absorption refrigerator, 24... Hot water heat exchanger. 25. Boiler, 26. Hot water storage tank, 28. Hot water preheating exchanger.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)燃料ガスを改質してリッチ水素を生成するリフォ
ーマと、前記リッチ水素を用いて直流を発電する燃料電
池発電装置と、前記リッチ水素の一部を水素貯蔵合金に
吸蔵し非常時に吸蔵した水素を脱蔵して燃料電池に供給
する水素備蓄装置と、燃料ガスの燃焼熱で蒸気を発生さ
せるボイラと、燃料電池発電装置の排熱及びボイラの蒸
気を用いた冷暖房給湯装置と、を有することを特徴とす
る燃料電池発電冷暖房給湯装置。
(1) A reformer that reforms fuel gas to generate rich hydrogen, a fuel cell power generation device that generates direct current using the rich hydrogen, and a hydrogen storage alloy that stores a portion of the rich hydrogen in case of an emergency. A hydrogen storage device that devolatilizes hydrogen and supplies it to a fuel cell, a boiler that generates steam using the combustion heat of fuel gas, and an air-conditioning, heating, and water-heating device that uses the exhaust heat of the fuel cell power generation device and the steam of the boiler. What is claimed is: 1. A fuel cell power generation air conditioning, heating, and hot water supply device.
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Cited By (3)

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JP2001126741A (en) * 1999-10-25 2001-05-11 Sekisui Chem Co Ltd Energy supply apparatus
JP2007519170A (en) * 2003-06-23 2007-07-12 プラクスエア・テクノロジー・インコーポレイテッド Hydrogen storage and supply method
ITCO20100037A1 (en) * 2010-07-26 2012-01-26 Giacomini Spa "HYDROGEN ENERGY PRODUCTION SYSTEM, IN PARTICULAR FOR HOUSES"

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