JP2010040350A - 燃料電池コージェネレーションシステム - Google Patents

Abstract

【課題】貯湯槽の細菌対策を実施した後でも、常に安定した燃料電池の起動を実施することができる燃料電池コージェネレーションシステムを提供する。
【解決手段】貯湯槽１と燃料電池２より構成された燃料電池コージェネレーションシステムにおいて、貯湯槽１には循環ポンプ３及びボイラー４を備えた循環ライン５を接続し、循環ポンプ３によってこの循環ライン５に貯湯槽内部の湯を循環させることにより、貯湯槽内部の湯をボイラー４にて加熱することができるように構成する。貯湯槽１の下部には、貯湯槽内部の湯の温度を測定する温度計６を配設する。この温度計６の測定値に基づいて燃料電池２の運転を制御する制御装置８を設け、殺菌処理等のために貯湯槽内部の湯をボイラー４で加熱した場合等には、温度計６の検出値が所定値以下に低下するまで燃料電池２を起動させないように構成する。
【選択図】図１

Description

本発明は、燃料電池コージェネレーションシステムに係り、特に、貯湯槽の細菌対策を実施した後でも、常に安定した燃料電池の起動を実施することができるように改良を施した燃料電池コージェネレーションシステムに関するものである。

家庭用燃料電池コージェネレーションシステム（以下、燃料電池コージェネレーションシステムという）は、都市ガスあるいはＬＰＧ等を燃料として改質器において水素リッチガスを生成し、この水素リッチガスを電池本体のアノード極に供給し、また、大気中の空気を電池本体のカソード極に供給することにより、両極における電気化学反応で電気と熱を発生するものである。

また、燃料電池コージェネレーションシステムは、このようにして発生した熱を回収して、湯の形態で燃料電池に併設される貯湯槽に蓄積することにより、ユーザが適時、貯湯槽に蓄積された湯を風呂給湯や暖房等に利用することができるようにしたものである。

ただし、貯湯槽に長時間蓄積された湯には、レジオネラ菌等の細菌が繁殖する可能性があるため、長時間、湯の利用がない場合には、貯湯槽内部の湯を細菌の繁殖が困難な高温に加熱することが一般的である（例えば、特許文献１参照）。
特開２００７−２４４５８号公報

ところで、上述したような従来のシステムでは、貯湯槽の湯は燃料電池内部の冷却にも使用されているため、細菌対策を実施した後、貯湯槽内部の湯が高温となった場合には、燃料電池内部の冷却が不十分になり、燃料電池の安定した運転が不可能になる可能性がある。そのため、一般的には、貯湯槽の湯が高い場合のために、貯湯槽から燃料電池への湯配管に熱交換器を設置し、外気等で湯を冷却して燃料電池に供給するように構成されている。

しかしながら、例えば、夏季の外気温度が高い時間帯等では、上述した熱交換器を用いても十分に湯の温度が低下しないため、このような状態で細菌対策の実施後に燃料電池の起動を実施すると、安定した起動ができず、燃料電池に不可逆的なダメージが発生する可能性がある。

本発明は、上述したような従来技術の問題点を解決するために提案されたものであり、その目的は、貯湯槽の細菌対策を実施した後でも、常に安定した燃料電池の起動を実施することができる燃料電池コージェネレーションシステムを提供することにある。

上記の目的を達成するため、請求項１に記載の発明は、燃料電池と、該燃料電池における発電運転に伴い発生する熱を湯の形態で蓄える貯湯槽とを備えた燃料電池コージェネレーションシステムにおいて、前記貯湯槽に、内部の湯の温度を測定する温度計を設け、前記温度計で測定した貯湯槽内部の湯の温度が所定の温度まで低下したことを確認した後、前記燃料電池の起動操作を実施するように構成したことを特徴とするものである。

上記のような構成を有する請求項１の発明によれば、貯湯槽の内部の温度を常時計測し、細菌繁殖を防止するための対策を実施した後、貯湯槽の内部の温度が高い場合には、該温度が所定値以下に低下するまで燃料電池の起動操作を停止し、該温度が所定値以下に低下したことを確認した後、燃料電池を起動するように制御することにより、常に安定した燃料電池の起動を行うことができる燃料電池コージェネレーションシステムを提供することができる。

請求項２に記載の発明は、燃料電池と、該燃料電池における発電運転に伴い発生する熱を湯の形態で蓄える貯湯槽とを備えた燃料電池コージェネレーションシステムにおいて、前記貯湯槽に、内部の湯の温度を測定する温度計を設けると共に、該システムの外部の外気温度を測定する外気温度計を設け、前記温度計で測定した貯湯槽内部の湯の温度が、前記外気温度を元に算出した所定の温度まで低下したことを確認した後、前記燃料電池の起動操作を実施するように構成したことを特徴とするものである。

上記のような構成を有する請求項２の発明によれば、貯湯槽の内部の温度及び燃料電池コージェネレーションシステムの周囲の外気温度を常時計測し、この外気温度に基づいて適正温度を算出するように構成したことにより、細菌繁殖を防止するための対策を実施した後の燃料電池の起動操作を、より効率良く実施することができる燃料電池コージェネレーションシステムを提供することができる。

本発明によれば、貯湯槽の細菌対策を実施した後でも、常に安定した燃料電池の起動を実施することができる燃料電池コージェネレーションシステムを提供することができる。

以下、本発明に係る燃料電池コージェネレーションシステムの実施の形態について、図面を参照して説明する。

（１）第１実施形態
（１−１）構成
本発明に係る燃料電池コージェネレーションシステムは、図１に示すように、主として貯湯槽１と燃料電池２より構成されている。なお、前記貯湯槽１は、燃料電池２における発電運転に伴い発生する熱を熱交換し、湯の形態で蓄えるものである。また、前記貯湯槽１には、循環ポンプ３及びボイラー４を備えた循環ライン５が接続され、循環ポンプ３によってこの循環ライン５に貯湯槽内部の湯を循環させることにより、貯湯槽内部の湯をボイラー４にて加熱することができるように構成されている。さらに、前記貯湯槽１の下部には、貯湯槽内部の湯の温度を測定する温度計６が配設されている。

一方、前記貯湯槽１と燃料電池２との間には、冷却水循環ライン７が設けられ、燃料電池における発電によって発生する熱を冷却することができるように構成されている。すなわち、燃料電池２内には、冷却水と燃料電池本体との熱交換部２ａが設けられており、この熱交換部２ａにおいて燃料電池で発生した熱を冷却水によって冷却し、その冷却水を冷却水循環ライン７によって貯湯槽１に循環させている。また、本実施形態においては、前記温度計６の測定値に基づいて、燃料電池２の運転を制御する制御装置８が設けられ、殺菌処理等のために前記貯湯槽内部の湯をボイラー４で加熱した場合等には、温度計６の検出値が所定値以下に低下するまで燃料電池２を起動させないように構成されている。

なお、上記温度計６の検出値が所定値以下に低下するまで燃料電池２を起動させないように制御する方法としては、例えば、燃料電池２への燃料の供給を停止する方法、あるいは、空気の供給を停止する方法等が用いられる。

（１−２）作用
以上の様な構成を有する本実施形態の作用は以下の通りである。すなわち、貯湯槽１は燃料電池２で発生した熱を湯の形態で蓄積しているが、貯湯槽内部の湯が長期間使用されない場合には、レジオネラ菌等の細菌が繁殖するのを防止するために、循環ポンプ３によって貯湯槽内部の湯を循環させ、ボイラー４にて加熱する。

このように、貯湯槽内部の湯をボイラー４で加熱した場合等、温度計６の検出値が所定値以上の場合には、制御装置８によって、温度計６の検出値が所定値以下に低下するまで燃料電池２を起動させないように制御する。

（１−３）効果
以上述べたように、本実施形態によれば、貯湯槽１の内部の温度を常時計測し、細菌繁殖を防止するための対策を実施した後、貯湯槽１の内部の温度が高い場合には、該温度が所定値以下に低下するまで燃料電池の起動操作を停止し、該温度が所定値以下に低下したことを確認した後、燃料電池を起動するように制御することにより、常に安定した燃料電池の起動を行うことができる燃料電池コージェネレーションシステムを提供することができる。

（２）第２実施形態
（２−１）構成
本実施形態は上記第１実施形態の変形例であって、図２に示すように、貯湯槽１に温度計６を設置すると共に、該システムの外部に、周囲の外気温度を計測する外気温度計１０を設置したものである。そして、この外気温度計１０によって測定した外気温度に基づいて、燃料電池２を安全に起動することができる貯湯槽温度（以下、適正温度という）を算出するように構成されている。また、冷却水循環ライン７には、ラジエータ等の熱交換器１１が設けられている。

さらに、本実施形態においては、前記温度計６及び外気温度計１０の測定値に基づいて、前記熱交換器１１及び燃料電池２の運転を制御する制御装置１２が設けられている。その他の構成は、上記第１実施形態と同様であるので、説明は省略する。

（２−２）作用
以上の様な構成を有する本実施形態の作用は以下の通りである。すなわち、上記第１実施形態と同様に、貯湯槽１は燃料電池２で発生した熱を湯の形態で蓄積しているが、貯湯槽内部の湯が長期間使用されない場合には、レジオネラ菌等の細菌が繁殖するのを防止するために、循環ポンプ３によって貯湯槽内部の湯を循環し、ボイラー４にて加熱する。

このように、貯湯槽内部の湯をボイラー４で加熱した場合等、温度計６の検出値が所定値以上の場合には、制御装置１２によって、温度計６の検出値が前記適正温度以下に低下するまで燃料電池２を起動させないように制御する。

なお、本実施形態においては、冷却水循環ライン７に熱交換器１１が設けられ、制御装置１２によってこの熱交換器１１の運転を制御することができるように構成されているため、貯湯槽内部が細菌対策で加熱処理された後に燃料電池の起動を実施する場合に、貯湯槽内の高温水をラジエータ等の熱交換器１１でさらに冷却した後、燃料電池２に供給することができるように制御することも可能である。従って、外気温度に基づいて適正温度を算出する場合に、熱交換器１１の熱交換能力を考慮して適正温度を算出しても良い。

また、外気温度が低い場合には、相対的にラジエータ等の熱交換器１１の冷却能力が高まるため、貯湯槽内の温度が高くても安定した運転が可能となるため、この場合も、外気温度に基づいて適正温度を算出する場合に、熱交換器１１の熱交換能力を考慮して適正温度を算出しても良い。

（２−３）効果
以上述べたように、本実施形態によれば、上記第１実施形態と同様の効果が得られるだけでなく、貯湯槽１の内部の温度及び燃料電池コージェネレーションシステムの周囲の外気温度を常時計測し、この外気温度に基づいて適正温度を算出するように構成したことにより、細菌繁殖を防止するための対策を実施した後の燃料電池の起動操作を、より効率良く、安定して実施することができる燃料電池コージェネレーションシステムを提供することができる。

（３）第３実施形態
（３−１）構成
本実施形態は上記第１実施形態の変形例であって、図３に示すように、貯湯槽１に温度計６を設置すると共に、該システムの外部に表示装置２０を設け、制御装置２１によって、前記表示装置２０に貯湯槽内の細菌対策の実施状況と、湯の利用提案を表示するように構成したものである。その他の構成は、上記第１実施形態と同様であるので、説明は省略する。

（３−２）作用
以上の様な構成を有する本実施形態の作用は以下の通りである。すなわち、貯湯槽１において細菌繁殖の防止対策処理が実施された場合、表示装置２０にその旨を表示すると共に、貯湯槽１に蓄積された高温の湯を効率良く活用できるように、ユーザに湯の利用を促すように表示する。ユーザが湯を利用することにより貯湯槽１の温度が低下するため、直ちに燃料電池２を起動することができるようになる。

（３−３）効果
以上述べたように、本実施形態によれば、表示装置２０に、貯湯槽１において細菌繁殖の防止対策処理が実施された旨、及びユーザに湯の利用を促す旨の表示を行うことができ、これによりユーザが湯を利用することで、細菌対策後の燃料電池の停止時間が短縮される。その結果、細菌対策を実施しても省エネ効果の低下を最小限とすることができる燃料電池コージェネレーションシステムを提供することができる。

本発明に係る燃料電池コージェネレーションシステムの第１実施形態の構成を示す図。 本発明に係る燃料電池コージェネレーションシステムの第２実施形態の構成を示す図。 本発明に係る燃料電池コージェネレーションシステムの第３実施形態の構成を示す図。

符号の説明

１…貯湯槽
２…燃料電池
２ａ…熱交換部
３…循環ポンプ
４…ボイラー
５…循環ライン
６…温度計
７…冷却水循環ライン
８…制御装置
１０…外気温度計
１１…熱交換器
１２…制御装置
２０…表示装置
２１…制御装置

Claims (3)

1. 燃料電池と、該燃料電池における発電運転に伴い発生する熱を湯の形態で蓄える貯湯槽とを備えた燃料電池コージェネレーションシステムにおいて、
   前記貯湯槽に、内部の湯の温度を測定する温度計を設け、
   前記温度計で測定した貯湯槽内部の湯の温度が所定の温度まで低下したことを確認した後、前記燃料電池の起動操作を実施するように構成したことを特徴とする燃料電池コージェネレーションシステム。
2. 燃料電池と、該燃料電池における発電運転に伴い発生する熱を湯の形態で蓄える貯湯槽とを備えた燃料電池コージェネレーションシステムにおいて、
   前記貯湯槽に、内部の湯の温度を測定する温度計を設けると共に、該システムの外部の外気温度を測定する外気温度計を設け、
   前記温度計で測定した貯湯槽内部の湯の温度が、前記外気温度を元に算出した所定の温度まで低下したことを確認した後、前記燃料電池の起動操作を実施するように構成したことを特徴とする燃料電池コージェネレーションシステム。
3. 前記貯湯槽内における細菌対策処理の実施状況と、湯の利用提案を表示する表示装置を設けたことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の燃料電池コージェネレーションシステム。

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