JPH0529012A - 燃料電池および排ガス系熱回収方法 - Google Patents
燃料電池および排ガス系熱回収方法Info
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- JPH0529012A JPH0529012A JP3094688A JP9468891A JPH0529012A JP H0529012 A JPH0529012 A JP H0529012A JP 3094688 A JP3094688 A JP 3094688A JP 9468891 A JP9468891 A JP 9468891A JP H0529012 A JPH0529012 A JP H0529012A
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- exhaust gas
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- blowdown
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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
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Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【目的】 電池冷却水回路からのブローダウン水を改質
器からの燃料排ガスと混合させ、ガス中の水蒸気分圧を
高めて排熱回収交換器での排熱回収量を増加させる。 【構成】 燃料電池本体１で発生した排ガスは排熱ガス
交換器１０に送られ熱回収され、改質器２で発生した排
ガスは排熱回収熱交換器１１で回収される。交換器１０
および１１は凝縮器６に接続し、熱回収された排ガス
は、さらに凝縮器６で凝縮され大気中に放出され、この
時発生した水は水処理装置７に送られ、冷却水の一部を
なす。第一のブローダウン回路８は気水分離器５より三
方切り換え弁１２を介して熱交換器１１の上流に接続さ
れており、一方、三方切り換え弁１２は第二のブローダ
ウン回路１３に接続しており、この第二のブローダウン
回路は熱交換器１０，１１の下流で、かつ凝縮器６の上
流に接続され、切換え弁１２はセンサ１４の作用によ
り、コントローラ１５で制御され、回路８，１３の切換
を行う。
器からの燃料排ガスと混合させ、ガス中の水蒸気分圧を
高めて排熱回収交換器での排熱回収量を増加させる。 【構成】 燃料電池本体１で発生した排ガスは排熱ガス
交換器１０に送られ熱回収され、改質器２で発生した排
ガスは排熱回収熱交換器１１で回収される。交換器１０
および１１は凝縮器６に接続し、熱回収された排ガス
は、さらに凝縮器６で凝縮され大気中に放出され、この
時発生した水は水処理装置７に送られ、冷却水の一部を
なす。第一のブローダウン回路８は気水分離器５より三
方切り換え弁１２を介して熱交換器１１の上流に接続さ
れており、一方、三方切り換え弁１２は第二のブローダ
ウン回路１３に接続しており、この第二のブローダウン
回路は熱交換器１０，１１の下流で、かつ凝縮器６の上
流に接続され、切換え弁１２はセンサ１４の作用によ
り、コントローラ１５で制御され、回路８，１３の切換
を行う。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は燃料電池および前記
燃料電池の排ガスより効率良く排熱を回収できる排熱回
収方法に関するものである。
燃料電池の排ガスより効率良く排熱を回収できる排熱回
収方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術および問題点】一般に、燃料電池からは２
つの排ガスが排出される。例えば、図３において１つ
は、燃料電池本体１の空気極から排出されるガスで、空
気極に供給された空気のうちの未反応分と空気極で生成
された水蒸気を含んでいる。もう１つは、改質器２から
排出されるガスであり、イジェクタ９を経て供給された
都市ガスなどの燃料が改質器２で水素リッチガスに改質
され、燃料電池本体１に供給されて、燃料電池本体１の
燃料極で燃焼された後の未反応の水素を前記改質器２で
燃焼させた排ガスである。
つの排ガスが排出される。例えば、図３において１つ
は、燃料電池本体１の空気極から排出されるガスで、空
気極に供給された空気のうちの未反応分と空気極で生成
された水蒸気を含んでいる。もう１つは、改質器２から
排出されるガスであり、イジェクタ９を経て供給された
都市ガスなどの燃料が改質器２で水素リッチガスに改質
され、燃料電池本体１に供給されて、燃料電池本体１の
燃料極で燃焼された後の未反応の水素を前記改質器２で
燃焼させた排ガスである。
【０００３】なお、図３において、排熱回収熱交換器
３、温度制御熱交換器４、気水分離器５、水処理装置７
は燃料電池本体１の冷却水回路Ｃを形成する。
３、温度制御熱交換器４、気水分離器５、水処理装置７
は燃料電池本体１の冷却水回路Ｃを形成する。
【０００４】これらの排ガスから排熱を回収する場合、
従来は、図３に示すように両排ガスを混合して排熱回収
熱交換器１０により熱回収していた。また、特願平２−
２８０８１０号に示すように（図４）、両者を分離し
て、排熱回収熱交換器１０、１１により別々に熱回収す
ることにより、排ガス出口温度が６０〜７５℃の範囲内
で混合して回収する場合より回収熱量を増加させること
ができる。
従来は、図３に示すように両排ガスを混合して排熱回収
熱交換器１０により熱回収していた。また、特願平２−
２８０８１０号に示すように（図４）、両者を分離し
て、排熱回収熱交換器１０、１１により別々に熱回収す
ることにより、排ガス出口温度が６０〜７５℃の範囲内
で混合して回収する場合より回収熱量を増加させること
ができる。
【０００５】図４に上記分離回収システム図を、図５に
混合回収した場合の排ガス出口温度と回収熱量との関係
を、図６に分離回収した場合の排ガス出口温度と回収熱
量との関係を示す。
混合回収した場合の排ガス出口温度と回収熱量との関係
を、図６に分離回収した場合の排ガス出口温度と回収熱
量との関係を示す。
【０００６】一方、従来までは、電池冷却水系Ｃからの
ブローダウン水を排ガス系で熱回収する場合、図７に示
すようにブローダウン回路８は両排ガスの合流点と排熱
回収熱交換器６との中間の排ガス管に接続され、ブロー
ダウン水は排熱回収熱交換器６で凝縮された後、水処理
装置７へ導かれていた。また、図４に示すような分離回
収システムでは、ブローダウン水の処理方法について検
討されておらず、ブローダウン水の熱量を十分に利用し
た熱回収が行なわれていない。
ブローダウン水を排ガス系で熱回収する場合、図７に示
すようにブローダウン回路８は両排ガスの合流点と排熱
回収熱交換器６との中間の排ガス管に接続され、ブロー
ダウン水は排熱回収熱交換器６で凝縮された後、水処理
装置７へ導かれていた。また、図４に示すような分離回
収システムでは、ブローダウン水の処理方法について検
討されておらず、ブローダウン水の熱量を十分に利用し
た熱回収が行なわれていない。
【０００７】
【発明の目的】本発明の目的は、上記問題点を解決する
ため、電池冷却水回路からのブローダウン水を、改質器
からの燃焼排ガスと混合させることにより、ガス中の水
蒸気分圧を高めて排熱回収交換器での排熱回収量を増加
させるように制御する燃料電池および排ガス系熱回収方
法を提供することにある。
ため、電池冷却水回路からのブローダウン水を、改質器
からの燃焼排ガスと混合させることにより、ガス中の水
蒸気分圧を高めて排熱回収交換器での排熱回収量を増加
させるように制御する燃料電池および排ガス系熱回収方
法を提供することにある。
【０００８】
【問題点を解決するための手段】上記問題点を解決する
ため本発明による燃料電池は、水素と酸素とを入力して
発電を行ない、それと共に熱を発する燃料電池本体と、
前記燃料電池本体に水素を供給するために都市ガスなど
を改質する改質器と、前記燃料電池本体の空気極から排
出される排ガスから排熱を回収するために設けられた第
１の排熱回収熱交換器と前記改質器から排出される排ガ
スから排熱を回収するために設けられた第２の排熱回収
熱交換器と、前記第１の排熱回収熱交換器と前記第２の
排熱回収熱交換器から排出されるそれぞれの排ガスを混
合して排ガス中の水分を凝縮させるために設けられた凝
縮器とを備える燃料電池において、燃料電池本体の冷却
を行なう冷却水回路と、前記冷却水回路の冷却水中の不
純物の濃縮を抑えるために、前記冷却水回路から前記改
質器と前記第２の排熱回収熱交換器の中間の排ガス管ま
でブローダウン水を流す第１のブローダウン回路と、前
記第１のブローダウン回路の中間から前記凝縮器と前記
凝縮器に至る２つの排熱回収熱交換器との中間にブロー
ダウン水を流す第２のブローダウン回路と、前記第１の
ブローダウン回路から前記第２のブローダウン回路が分
岐する分岐点に設置された三方切り替え弁と、前記第２
の排熱回収熱交換器出口の排ガス温度を検出するセンサ
と、前記温度センサで計測した計測値をもとに前記三方
切り換え弁に制御信号を送るコントローラとを具備する
ことを特徴とする。
ため本発明による燃料電池は、水素と酸素とを入力して
発電を行ない、それと共に熱を発する燃料電池本体と、
前記燃料電池本体に水素を供給するために都市ガスなど
を改質する改質器と、前記燃料電池本体の空気極から排
出される排ガスから排熱を回収するために設けられた第
１の排熱回収熱交換器と前記改質器から排出される排ガ
スから排熱を回収するために設けられた第２の排熱回収
熱交換器と、前記第１の排熱回収熱交換器と前記第２の
排熱回収熱交換器から排出されるそれぞれの排ガスを混
合して排ガス中の水分を凝縮させるために設けられた凝
縮器とを備える燃料電池において、燃料電池本体の冷却
を行なう冷却水回路と、前記冷却水回路の冷却水中の不
純物の濃縮を抑えるために、前記冷却水回路から前記改
質器と前記第２の排熱回収熱交換器の中間の排ガス管ま
でブローダウン水を流す第１のブローダウン回路と、前
記第１のブローダウン回路の中間から前記凝縮器と前記
凝縮器に至る２つの排熱回収熱交換器との中間にブロー
ダウン水を流す第２のブローダウン回路と、前記第１の
ブローダウン回路から前記第２のブローダウン回路が分
岐する分岐点に設置された三方切り替え弁と、前記第２
の排熱回収熱交換器出口の排ガス温度を検出するセンサ
と、前記温度センサで計測した計測値をもとに前記三方
切り換え弁に制御信号を送るコントローラとを具備する
ことを特徴とする。
【０００９】また、本発明による燃料電池排ガス系熱回
収方法は、水素と酸素とを入力して発電を行ない、それ
と共に熱を発する燃料電池本体と、前記燃料電池本体に
水素を供給するために都市ガスなどを改質する改質器
と、前記燃料電池本体の空気極から排出される排ガスか
ら排熱を回収するために設けられた第１の排熱回収熱交
換器と前記改質器から排出される排ガスから排熱を回収
するために設けられた第２の排熱回収熱交換器と、前記
第１の排熱回収熱交換器と前記第２の排熱回収熱交換器
から排出されるそれぞれの排ガスを混合して排ガス中の
水分を凝縮させるために設けられた凝縮器と、燃料電池
本体の冷却を行なう冷却水回路と、前記冷却水回路の冷
却水中の不純物の濃縮を抑えるために、前記冷却水回路
から前記改質器と前記第２の排熱回収熱交換器の中間の
排ガス管までブローダウン水を流す第１のブローダウン
回路と、前記第１のブローダウン回路の中間から前記凝
縮器と前記凝縮器に至る２つの排熱回収熱交換器との中
間にブローダウン水を流す第２のブローダウン回路と、
前記第１のブローダウン回路から前記第２のブローダウ
ン回路が分岐する分岐点に設置された三方切り替え弁
と、前記第２の排熱回収熱交換器出口の排ガス温度を検
出するセンサと、前記温度センサで計測した計測値をも
とに前記三方切り換え弁に制御信号を送るコントローラ
とを具備する燃料電池の前記温度センサで計測された排
ガス出口温度が、予め定められた温度レベル以下の場合
には、ブローダウン水が第１のブローダウン回路を流れ
るように前記三方切り替え弁を切り替え、逆に、排ガス
温度が予め定められた温度レベル以上の場合には、第２
のブローダウン回路を流れるように前記三方切り替え弁
を切り替えることにより、前記第２の排熱回収熱交換器
での排熱回収量が最も多くなるように制御することを特
徴とする。
収方法は、水素と酸素とを入力して発電を行ない、それ
と共に熱を発する燃料電池本体と、前記燃料電池本体に
水素を供給するために都市ガスなどを改質する改質器
と、前記燃料電池本体の空気極から排出される排ガスか
ら排熱を回収するために設けられた第１の排熱回収熱交
換器と前記改質器から排出される排ガスから排熱を回収
するために設けられた第２の排熱回収熱交換器と、前記
第１の排熱回収熱交換器と前記第２の排熱回収熱交換器
から排出されるそれぞれの排ガスを混合して排ガス中の
水分を凝縮させるために設けられた凝縮器と、燃料電池
本体の冷却を行なう冷却水回路と、前記冷却水回路の冷
却水中の不純物の濃縮を抑えるために、前記冷却水回路
から前記改質器と前記第２の排熱回収熱交換器の中間の
排ガス管までブローダウン水を流す第１のブローダウン
回路と、前記第１のブローダウン回路の中間から前記凝
縮器と前記凝縮器に至る２つの排熱回収熱交換器との中
間にブローダウン水を流す第２のブローダウン回路と、
前記第１のブローダウン回路から前記第２のブローダウ
ン回路が分岐する分岐点に設置された三方切り替え弁
と、前記第２の排熱回収熱交換器出口の排ガス温度を検
出するセンサと、前記温度センサで計測した計測値をも
とに前記三方切り換え弁に制御信号を送るコントローラ
とを具備する燃料電池の前記温度センサで計測された排
ガス出口温度が、予め定められた温度レベル以下の場合
には、ブローダウン水が第１のブローダウン回路を流れ
るように前記三方切り替え弁を切り替え、逆に、排ガス
温度が予め定められた温度レベル以上の場合には、第２
のブローダウン回路を流れるように前記三方切り替え弁
を切り替えることにより、前記第２の排熱回収熱交換器
での排熱回収量が最も多くなるように制御することを特
徴とする。
【００１０】
【発明の特徴と従来技術との差異】本発明は、改質器か
らの燃焼排ガスとブローダウン水を混合させることによ
り、燃焼排ガス中の水蒸気分圧を高くして排熱回収熱交
換器での排熱回収量を増加させるように制御する点を特
徴とする。
らの燃焼排ガスとブローダウン水を混合させることによ
り、燃焼排ガス中の水蒸気分圧を高くして排熱回収熱交
換器での排熱回収量を増加させるように制御する点を特
徴とする。
【００１１】従来まで、燃料電池空気極からの排ガスと
改質器からの燃焼ガスとを分離して熱回収した場合にブ
ローダウン水のもつ熱エネルギを効率よく回収できる方
法は示されていない。
改質器からの燃焼ガスとを分離して熱回収した場合にブ
ローダウン水のもつ熱エネルギを効率よく回収できる方
法は示されていない。
【００１２】
【実施例】図１に本発明の実施例を示す。
【００１３】図において、１は燃料電池本体、２は改質
器、３は冷却水系排熱回収熱交換器、４は温度制御用熱
交換器、５は気水分離器、６は凝縮器、７は水処理装
置、８は第１のブローダウン回路、９はイジェクタ、１
０は第１の排熱回収熱交換器、１１は第２の排熱回収熱
交換器、１２は三方切り替え弁、１３は第２のブローダ
ウン回路、１４は温度センサ、１５はコントローラを示
す。
器、３は冷却水系排熱回収熱交換器、４は温度制御用熱
交換器、５は気水分離器、６は凝縮器、７は水処理装
置、８は第１のブローダウン回路、９はイジェクタ、１
０は第１の排熱回収熱交換器、１１は第２の排熱回収熱
交換器、１２は三方切り替え弁、１３は第２のブローダ
ウン回路、１４は温度センサ、１５はコントローラを示
す。
【００１４】この図より明らかなように、本発明による
燃料電池は、都市ガスなどの燃料がインジェクタ９を経
て改質器２に搬送され、前記改質器２により改質された
水素リッチガスは燃料電池本体１の燃料極に搬送される
ように構成されており、さらにこの燃料極で未反応の水
素は、前記改質器２のバーナー系に搬送できるようにな
っている。一方、空気は前記バーナー系と燃料電池の空
気極に搬送されるように構成されている。
燃料電池は、都市ガスなどの燃料がインジェクタ９を経
て改質器２に搬送され、前記改質器２により改質された
水素リッチガスは燃料電池本体１の燃料極に搬送される
ように構成されており、さらにこの燃料極で未反応の水
素は、前記改質器２のバーナー系に搬送できるようにな
っている。一方、空気は前記バーナー系と燃料電池の空
気極に搬送されるように構成されている。
【００１５】燃料電池本体１は排熱回収熱交換器１０に
接続されており、燃料電池本体１で発生した排ガスは前
記排熱回収交換器１０に送られて、熱回収されるように
なっている。
接続されており、燃料電池本体１で発生した排ガスは前
記排熱回収交換器１０に送られて、熱回収されるように
なっている。
【００１６】一方、前記改質器２は排熱回収交換器１１
に接続しており、改質器２で発生した排ガスはこの排熱
回収熱交換器１１で回収されるようになっている。
に接続しており、改質器２で発生した排ガスはこの排熱
回収熱交換器１１で回収されるようになっている。
【００１７】前記排熱回収熱交換器１０および１１は凝
縮器６に接続しており、熱回収された排ガスは、さらに
凝縮器６で凝縮され大気中に放出される。この時、発生
した水は前記水処理装置７に送られ、冷却水の一部をな
すようになっている。
縮器６に接続しており、熱回収された排ガスは、さらに
凝縮器６で凝縮され大気中に放出される。この時、発生
した水は前記水処理装置７に送られ、冷却水の一部をな
すようになっている。
【００１８】燃料電池本体１は冷却水回路Ｃによって冷
却されるようになっており、前記冷却水回路は排熱回収
器３、温度制御交換器４、気水分離器５および水処理装
置７とよりなる。燃料電池本体１を冷却した冷却水は排
熱回収器３２、温度制御交換器４を経て気水分離器７に
入り、気体と水を分離した後、前記水を再度燃料電池本
体１に導き、燃料電池本体１を冷却するようになってい
る。一方、新たな水は水処理装置７を経て前記気水分離
器５に供給されるようになっており、前記気水分離器５
中の冷却水の一部は冷却水中の不純物の濃縮を抑制する
ためブローダウンされるようになっている。
却されるようになっており、前記冷却水回路は排熱回収
器３、温度制御交換器４、気水分離器５および水処理装
置７とよりなる。燃料電池本体１を冷却した冷却水は排
熱回収器３２、温度制御交換器４を経て気水分離器７に
入り、気体と水を分離した後、前記水を再度燃料電池本
体１に導き、燃料電池本体１を冷却するようになってい
る。一方、新たな水は水処理装置７を経て前記気水分離
器５に供給されるようになっており、前記気水分離器５
中の冷却水の一部は冷却水中の不純物の濃縮を抑制する
ためブローダウンされるようになっている。
【００１９】このブローダウン回路（第一のブローダウ
ン回路）８は前記気水分離器５より三方切り替え弁１２
を介して排熱回収熱交換器１１の上流に接続されてい
る。一方、前記三方切り換え弁１２は第二のブロダウン
回路１３に接続しており、この第二のブローダウン回路
は前記排熱回収熱交換器１０、１１の下流で、かつ凝縮
器６の上流に接続されている。
ン回路）８は前記気水分離器５より三方切り替え弁１２
を介して排熱回収熱交換器１１の上流に接続されてい
る。一方、前記三方切り換え弁１２は第二のブロダウン
回路１３に接続しており、この第二のブローダウン回路
は前記排熱回収熱交換器１０、１１の下流で、かつ凝縮
器６の上流に接続されている。
【００２０】前記三方切り換え弁１２はセンサ１４の作
用により、コントローラ１５で制御されるようになって
おり、第１のブローダウン回路８および第二のブローダ
ウン回路の切り替えを行なうようになっている。
用により、コントローラ１５で制御されるようになって
おり、第１のブローダウン回路８および第二のブローダ
ウン回路の切り替えを行なうようになっている。
【００２１】上述のような燃料電池において、燃料電池
本体１の空気極からの排ガスおよび改質器２からの燃焼
ガスは、第１の排熱回収熱交換器１０および第２の排熱
回収熱交換器１１を通り大気に放出される。一方、第
１、第２の排熱回収熱交換器１０、１１で回収された熱
は、装置外に搬送されて利用される。
本体１の空気極からの排ガスおよび改質器２からの燃焼
ガスは、第１の排熱回収熱交換器１０および第２の排熱
回収熱交換器１１を通り大気に放出される。一方、第
１、第２の排熱回収熱交換器１０、１１で回収された熱
は、装置外に搬送されて利用される。
【００２２】燃料電池本体１の空気極で排出される排ガ
ス中には、主に、窒素、酸素、水蒸気などが含まれてお
り、その含有量はモル数で比較すると、５．２５、０．
７、１．４０Ｋｍｏｌ／ｈ程度となる。また、改質器２
から排出される燃焼排ガス中には、主に、窒素、酸素、
二酸化炭素、水蒸気が含まれており、その含有量はモル
数で比較すると、１．３２、０．１７、０．４４、１．
２３Ｋｍｏｌ／ｈ程度となる。
ス中には、主に、窒素、酸素、水蒸気などが含まれてお
り、その含有量はモル数で比較すると、５．２５、０．
７、１．４０Ｋｍｏｌ／ｈ程度となる。また、改質器２
から排出される燃焼排ガス中には、主に、窒素、酸素、
二酸化炭素、水蒸気が含まれており、その含有量はモル
数で比較すると、１．３２、０．１７、０．４４、１．
２３Ｋｍｏｌ／ｈ程度となる。
【００２３】このように、両排ガス中には水蒸気が含ま
れており、両排ガス中の水蒸気分圧を比較すると改質器
２から排出される燃焼排ガスの方が高い。このため、図
６に示すように、両排ガスを分離して回収すると改質器
２から排出される燃焼排ガス中の水蒸気が７５℃程度か
ら凝縮し始め、図４に示すように両排ガスを混合して回
収する場合より、６０〜７５℃の範囲で排熱回収量を増
加させることができる。
れており、両排ガス中の水蒸気分圧を比較すると改質器
２から排出される燃焼排ガスの方が高い。このため、図
６に示すように、両排ガスを分離して回収すると改質器
２から排出される燃焼排ガス中の水蒸気が７５℃程度か
ら凝縮し始め、図４に示すように両排ガスを混合して回
収する場合より、６０〜７５℃の範囲で排熱回収量を増
加させることができる。
【００２４】さらに、ブローダウン水（第一のブローダ
ウン回路８）を第２の排熱回収熱交換器１１前で、改質
器２からの燃焼排ガスと混合させることにより排ガス中
の水蒸気分圧を高め、熱回収量を増加させることができ
る。この時の排ガス出口温度と熱回収量との関係を図２
に示す。図２と図６を比較することにより、排ガス出口
が７５℃以上では、ブローダウン水を供給しない方（図
６）が排熱回収量が多いが、７５℃以下では、ブローダ
ウン水を供給した方（図２）が排熱回収量が多いことが
わかる。
ウン回路８）を第２の排熱回収熱交換器１１前で、改質
器２からの燃焼排ガスと混合させることにより排ガス中
の水蒸気分圧を高め、熱回収量を増加させることができ
る。この時の排ガス出口温度と熱回収量との関係を図２
に示す。図２と図６を比較することにより、排ガス出口
が７５℃以上では、ブローダウン水を供給しない方（図
６）が排熱回収量が多いが、７５℃以下では、ブローダ
ウン水を供給した方（図２）が排熱回収量が多いことが
わかる。
【００２５】そこで、本実施例の場合には、温度センサ
１４で検出される排ガス出口温度が７５℃以上の場合に
は、コントローラ１５の指令により、ブローダウン水が
第２のブローダウン回路１３を流れるように三方切り替
え弁１２を切り替え、温度センサ１４で検出される排ガ
ス温度が７５℃以下の場合には、コントローラ１５の指
令により、ブローダウン水を第１のブローダウン回路８
を流れるように三方切り替え弁１２を切り替える。
１４で検出される排ガス出口温度が７５℃以上の場合に
は、コントローラ１５の指令により、ブローダウン水が
第２のブローダウン回路１３を流れるように三方切り替
え弁１２を切り替え、温度センサ１４で検出される排ガ
ス温度が７５℃以下の場合には、コントローラ１５の指
令により、ブローダウン水を第１のブローダウン回路８
を流れるように三方切り替え弁１２を切り替える。
【００２６】このように、排ガス出口温度に応じて、三
方切り替え弁１２を制御することによりブローダウン水
を流し込む位置を変えて、従来と比較して、本実施例で
は７５℃以下の範囲で排熱回収量を多くすることができ
た。また、ブローダウン水を第１のブローダウン回路８
を流すか第２のブローダウン回路１３を流すかの判断を
する排ガス出口温度はブローダウン水量により定まる。
方切り替え弁１２を制御することによりブローダウン水
を流し込む位置を変えて、従来と比較して、本実施例で
は７５℃以下の範囲で排熱回収量を多くすることができ
た。また、ブローダウン水を第１のブローダウン回路８
を流すか第２のブローダウン回路１３を流すかの判断を
する排ガス出口温度はブローダウン水量により定まる。
【００２７】
【発明の効果】本発明により、燃料電池空気極からの排
ガスと改質器からの燃焼排ガスとを分離して熱回収する
場合でも、ブローダウン水のもつ熱エネルギを有効に利
用できる。実施例に示したように、排ガス出口温度が７
５℃以下の場合には従来よりも多くの熱を回収できる。
ガスと改質器からの燃焼排ガスとを分離して熱回収する
場合でも、ブローダウン水のもつ熱エネルギを有効に利
用できる。実施例に示したように、排ガス出口温度が７
５℃以下の場合には従来よりも多くの熱を回収できる。
【図１】本発明の実施例を示す図。
【図２】本発明の実施例における排ガス出口温度に対す
る回収熱量の関係を示す図。
る回収熱量の関係を示す図。
【図３】２つの排ガスを混合して熱回収する場合のシス
テム図。
テム図。
【図４】２つの排ガスを混合して熱回収する場合の排ガ
ス出口温度に対する回収熱量の関係を示す図。
ス出口温度に対する回収熱量の関係を示す図。
【図５】２つの排ガスを分離して熱回収する場合のシス
テム図。
テム図。
【図６】２つの排ガスを分離して熱回収する場合の排ガ
ス出口温度に対する回収熱量の関係を示す図。
ス出口温度に対する回収熱量の関係を示す図。
【図７】従来のブローダウン方法を示す図。
１ 燃料電池本体
２ 改質器
３ 冷却水系排熱回収熱交換器
４ 温度制御用熱交換器
５ 気水分離器
６ 凝縮器
７ 水処理装置
８ 第１のブローダウン回路
９ イジェクタ
１０ 第１の排熱回収熱交換器
１１ 第２の排熱回収熱交換器
１２ 三方切り替え弁
１３ 第２のブローダウン回路
１４ 温度センサ
１５ コントローラ
Claims (2)
- 【請求項１】水素と酸素とを入力して発電を行ない、そ
れと共に熱を発する燃料電池本体と、前記燃料電池本体
に水素を供給するために都市ガスなどを改質する改質器
と、前記燃料電池本体の空気極から排出される排ガスか
ら排熱を回収するために設けられた第１の排熱回収熱交
換器と前記改質器から排出される排ガスから排熱を回収
するために設けられた第２の排熱回収熱交換器と、前記
第１の排熱回収熱交換器と前記第２の排熱回収熱交換器
から排出されるそれぞれの排ガスを混合して排ガス中の
水分を凝縮させるために設けられた凝縮器とを備える燃
料電池において、燃料電池本体の冷却を行なう冷却水回
路と、前記冷却水回路の冷却水中の不純物の濃縮を抑え
るために、前記冷却水回路から前記改質器と前記第２の
排熱回収熱交換器の中間の排ガス管までブローダウン水
を流す第１のブローダウン回路と、前記第１のブローダ
ウン回路の中間から前記凝縮器と前記凝縮器に至る２つ
の排熱回収熱交換器との中間にブローダウン水を流す第
２のブローダウン回路と、前記第１のブローダウン回路
から前記第２のブローダウン回路が分岐する分岐点に設
置された三方切り替え弁と、前記第２の排熱回収熱交換
器出口の排ガス温度を検出するセンサと、前記温度セン
サで計測した計測値をもとに前記三方切り換え弁に制御
信号を送るコントローラとを具備する燃料電池。 - 【請求項２】水素と酸素とを入力して発電を行ない、そ
れと共に熱を発する燃料電池本体と、前記燃料電池本体
に水素を供給するために都市ガスなどを改質する改質器
と、前記燃料電池本体の空気極から排出される排ガスか
ら排熱を回収するために設けられた第１の排熱回収熱交
換器と前記改質器から排出される排ガスから排熱を回収
するために設けられた第２の排熱回収熱交換器と、前記
第１の排熱回収熱交換器と前記第２の排熱回収熱交換器
から排出されるそれぞれの排ガスを混合して排ガス中の
水分を凝縮させるために設けられた凝縮器と、燃料電池
本体の冷却を行なう冷却水回路と、前記冷却水回路の冷
却水中の不純物の濃縮を抑えるために、前記冷却水回路
から前記改質器と前記第２の排熱回収熱交換器の中間の
排ガス管までブローダウン水を流す第１のブローダウン
回路と、前記第１のブローダウン回路の中間から前記凝
縮器と前記凝縮器に至る２つの排熱回収熱交換器との中
間にブローダウン水を流す第２のブローダウン回路と、
前記第１のブローダウン回路から前記第２のブローダウ
ン回路が分岐する分岐点に設置された三方切り替え弁
と、前記第２の排熱回収熱交換器出口の排ガス温度を検
出するセンサと、前記温度センサで計測した計測値をも
とに前記三方切り換え弁に制御信号を送るコントローラ
とを具備する燃料電池の前記温度センサで計測された排
ガス出口温度が、予め定められた温度レベル以下の場合
には、ブローダウン水が第１のブローダウン回路を流れ
るように前記三方切り替え弁を切り替え、逆に、排ガス
温度が予め定められた温度レベル以上の場合には、第２
のブローダウン回路を流れるように前記三方切り替え弁
を切り替えることにより、前記第２の排熱回収熱交換器
での排熱回収量が最も多くなるように制御することを特
徴とした燃料電池排ガス系熱回収方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3094688A JPH0529012A (ja) | 1991-04-01 | 1991-04-01 | 燃料電池および排ガス系熱回収方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3094688A JPH0529012A (ja) | 1991-04-01 | 1991-04-01 | 燃料電池および排ガス系熱回収方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0529012A true JPH0529012A (ja) | 1993-02-05 |
Family
ID=14117138
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3094688A Pending JPH0529012A (ja) | 1991-04-01 | 1991-04-01 | 燃料電池および排ガス系熱回収方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0529012A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20020056123A (ko) * | 2000-12-29 | 2002-07-10 | 구자홍 | 연료전지의 가습장치 |
| JP2006507639A (ja) * | 2002-11-22 | 2006-03-02 | インテリジェント エナジー リミテッド | 電気化学燃料電池における熱エネルギー制御 |
-
1991
- 1991-04-01 JP JP3094688A patent/JPH0529012A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20020056123A (ko) * | 2000-12-29 | 2002-07-10 | 구자홍 | 연료전지의 가습장치 |
| JP2006507639A (ja) * | 2002-11-22 | 2006-03-02 | インテリジェント エナジー リミテッド | 電気化学燃料電池における熱エネルギー制御 |
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