JP2002280006A - 固体高分子型燃料電池発電設備の排熱回収システム - Google Patents
固体高分子型燃料電池発電設備の排熱回収システムInfo
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- Fuel Cell (AREA)
- Heat-Pump Type And Storage Water Heaters (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 燃料電池からの排熱を暖房用熱源として有効
に利用し、排熱の回収効率を向上する。 【解決手段】 燃料電池１からの排熱を温水循環配管３
に回収する。エアコンの室外側冷媒／空気熱交換器１１
と室内側熱交換器１３とを、冷媒回路１５を介して接続
する。冷媒回路１５に室外側冷媒／空気熱交換器１１と
並列に暖房用水／冷媒熱交換器１６を接続し、温水循環
配管３に、暖房用補助配管１９を介して暖房用水／冷媒
熱交換器１６を接続する。暖房運転時で、燃料電池１か
ら排熱を回収しているときに、第１の開閉弁１８と第２
の開閉弁２０を開くとともに、第３および第４の開閉弁
２１，２３を閉じ、温水循環配管３で回収される温水を
暖房用水／冷媒熱交換器１６に供給し、室外側冷媒／空
気熱交換器１１の代わりに、冷媒回路１５の冷媒を加熱
し、燃料電池１からの排熱を暖房用熱源に利用する。
に利用し、排熱の回収効率を向上する。 【解決手段】 燃料電池１からの排熱を温水循環配管３
に回収する。エアコンの室外側冷媒／空気熱交換器１１
と室内側熱交換器１３とを、冷媒回路１５を介して接続
する。冷媒回路１５に室外側冷媒／空気熱交換器１１と
並列に暖房用水／冷媒熱交換器１６を接続し、温水循環
配管３に、暖房用補助配管１９を介して暖房用水／冷媒
熱交換器１６を接続する。暖房運転時で、燃料電池１か
ら排熱を回収しているときに、第１の開閉弁１８と第２
の開閉弁２０を開くとともに、第３および第４の開閉弁
２１，２３を閉じ、温水循環配管３で回収される温水を
暖房用水／冷媒熱交換器１６に供給し、室外側冷媒／空
気熱交換器１１の代わりに、冷媒回路１５の冷媒を加熱
し、燃料電池１からの排熱を暖房用熱源に利用する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、電気と熱とを発生
させる固体高分子型の燃料電池からの排熱を回収し、そ
の排熱を貯湯槽に貯めるとともに、空調などに利用でき
るように構成した固体高分子型燃料電池発電設備の排熱
回収システムに関する。
させる固体高分子型の燃料電池からの排熱を回収し、そ
の排熱を貯湯槽に貯めるとともに、空調などに利用でき
るように構成した固体高分子型燃料電池発電設備の排熱
回収システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】固体高分子型燃料電池発電設備の排熱回
収システムでは、その作動温度が約80℃と低く、回収す
る排熱の温度も60〜70℃と低いため、主として給湯用に
利用されるのが現状であった。そして、給湯需要は夜間
に集中するため、昼間に得られる排熱を温水として回収
し、その温水を一旦貯湯槽に貯めていた。
収システムでは、その作動温度が約80℃と低く、回収す
る排熱の温度も60〜70℃と低いため、主として給湯用に
利用されるのが現状であった。そして、給湯需要は夜間
に集中するため、昼間に得られる排熱を温水として回収
し、その温水を一旦貯湯槽に貯めていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来で
は、電力需要が高い割に給湯需要が低いときに、貯湯槽
に高温の湯が満杯になり、燃料電池から回収した排熱が
利用されないまま捨てられてしまい、結果的に排熱の回
収効率が低い欠点があった。
は、電力需要が高い割に給湯需要が低いときに、貯湯槽
に高温の湯が満杯になり、燃料電池から回収した排熱が
利用されないまま捨てられてしまい、結果的に排熱の回
収効率が低い欠点があった。
【０００４】また、エアコンの暖房用熱源に利用しよう
とした場合、吹き出し温度を確保するために80℃程度の
温度の温水を必要とし、燃料電池から回収した排熱をこ
のようなエアコンの暖房用熱源に利用することは困難で
あった。
とした場合、吹き出し温度を確保するために80℃程度の
温度の温水を必要とし、燃料電池から回収した排熱をこ
のようなエアコンの暖房用熱源に利用することは困難で
あった。
【０００５】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に係る発明は、燃料電池から
の排熱を暖房用熱源として有効に利用できるようにし
て、排熱の回収効率を向上できるようにすることを目的
とし、また、請求項２に係る発明は、燃料電池からの排
熱を冷房時の除湿運転時の熱源として有効に利用できる
ようにして、排熱の回収効率を向上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に係る発明は、燃料電池から
の排熱を暖房用熱源として有効に利用できるようにし
て、排熱の回収効率を向上できるようにすることを目的
とし、また、請求項２に係る発明は、燃料電池からの排
熱を冷房時の除湿運転時の熱源として有効に利用できる
ようにして、排熱の回収効率を向上できるようにするこ
とを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】請求項１に係る発明の固
体高分子型燃料電池発電設備の排熱回収システムは、上
述のような目的を達成するために、電気と熱とを発生さ
せる固体高分子型の燃料電池の排熱を利用して、暖房を
行う室内側熱交換器に冷媒回路を介して接続されて暖房
時に冷媒を加熱する暖房用水／冷媒熱交換器と、前記暖
房用水／冷媒熱交換器と前記室内側熱交換器に冷媒回路
を介して接続される室外側冷媒／空気熱交換器との切り
替え機構と、前記燃料電池と前記燃料電池から発生する
排熱を貯める貯湯槽とにわたって接続される温水循環配
管と前記暖房用水／冷媒熱交換器とを接続する暖房用補
助配管と、前記温水循環配管と前記暖房用補助配管とを
前記燃料電池の排熱として発生する温水を前記暖房用水
／冷媒熱交換器に供給可能な状態に接続する暖房用切り
替え機構とを備えて構成する。
体高分子型燃料電池発電設備の排熱回収システムは、上
述のような目的を達成するために、電気と熱とを発生さ
せる固体高分子型の燃料電池の排熱を利用して、暖房を
行う室内側熱交換器に冷媒回路を介して接続されて暖房
時に冷媒を加熱する暖房用水／冷媒熱交換器と、前記暖
房用水／冷媒熱交換器と前記室内側熱交換器に冷媒回路
を介して接続される室外側冷媒／空気熱交換器との切り
替え機構と、前記燃料電池と前記燃料電池から発生する
排熱を貯める貯湯槽とにわたって接続される温水循環配
管と前記暖房用水／冷媒熱交換器とを接続する暖房用補
助配管と、前記温水循環配管と前記暖房用補助配管とを
前記燃料電池の排熱として発生する温水を前記暖房用水
／冷媒熱交換器に供給可能な状態に接続する暖房用切り
替え機構とを備えて構成する。
【０００７】また、請求項２に係る発明の固体高分子型
燃料電池発電設備の排熱回収システムは、前述のような
目的を達成するために、電気と熱とを発生させる固体高
分子型の燃料電池の排熱を利用して除湿を行う室内側除
湿用水／空気熱交換器と、前記燃料電池と前記燃料電池
から発生する排熱を貯める貯湯槽とにわたって接続され
る温水循環配管と前記除湿用水／空気熱交換器とを接続
する除湿用補助配管と、前記温水循環配管と前記除湿用
補助配管とを前記燃料電池の排熱として発生する温水を
前記除湿用水／空気熱交換器に供給可能な状態に接続す
る除湿用切り替え機構とを備えて構成する。
燃料電池発電設備の排熱回収システムは、前述のような
目的を達成するために、電気と熱とを発生させる固体高
分子型の燃料電池の排熱を利用して除湿を行う室内側除
湿用水／空気熱交換器と、前記燃料電池と前記燃料電池
から発生する排熱を貯める貯湯槽とにわたって接続され
る温水循環配管と前記除湿用水／空気熱交換器とを接続
する除湿用補助配管と、前記温水循環配管と前記除湿用
補助配管とを前記燃料電池の排熱として発生する温水を
前記除湿用水／空気熱交換器に供給可能な状態に接続す
る除湿用切り替え機構とを備えて構成する。
【０００８】
【作用】請求項１に係る発明の固体高分子型燃料電池発
電設備の排熱回収システムの構成によれば、室内側熱交
換器と室外側熱交換器とを冷媒回路を介して接続したエ
アコンに用い、燃料電池の排熱として回収される温水
を、冷媒回路に接続した暖房用水／冷媒熱交換器に供給
し、室外側熱交換器の代わりに、冷媒回路の冷媒を加熱
できるようにし、暖房運転時に燃料電池から排熱が得ら
れる場合に、暖房用熱源に利用することができる。
電設備の排熱回収システムの構成によれば、室内側熱交
換器と室外側熱交換器とを冷媒回路を介して接続したエ
アコンに用い、燃料電池の排熱として回収される温水
を、冷媒回路に接続した暖房用水／冷媒熱交換器に供給
し、室外側熱交換器の代わりに、冷媒回路の冷媒を加熱
できるようにし、暖房運転時に燃料電池から排熱が得ら
れる場合に、暖房用熱源に利用することができる。
【０００９】また、請求項２に係る発明の固体高分子型
燃料電池発電設備の排熱回収システムの構成によれば、
燃料電池の排熱として回収される温水を、室内側の除湿
用水／空気熱交換器に供給し、夏場の冷房時で除湿運転
を行うときの再加熱（レヒート）の熱源として利用し、
除湿運転時に燃料電池から排熱が得られる場合に、除湿
運転時の熱源に利用することができる。
燃料電池発電設備の排熱回収システムの構成によれば、
燃料電池の排熱として回収される温水を、室内側の除湿
用水／空気熱交換器に供給し、夏場の冷房時で除湿運転
を行うときの再加熱（レヒート）の熱源として利用し、
除湿運転時に燃料電池から排熱が得られる場合に、除湿
運転時の熱源に利用することができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】次に、本発明の実施例を図面に基
づいて詳細に説明する。図１は、本発明に係る固体高分
子型燃料電池発電設備の排熱回収システムの実施例を示
すシステム構成図であり、１は、電気と熱とを発生させ
る固体高分子型の燃料電池を示し、２は、温水を貯める
密閉式の貯湯槽を示し、この貯湯槽２に、下部から上部
へと水を循環する温水循環配管３が接続され、温水を貯
めるように構成されている。図中４は給湯管を、５は水
を補充する給水管をそれぞれ示している。
づいて詳細に説明する。図１は、本発明に係る固体高分
子型燃料電池発電設備の排熱回収システムの実施例を示
すシステム構成図であり、１は、電気と熱とを発生させ
る固体高分子型の燃料電池を示し、２は、温水を貯める
密閉式の貯湯槽を示し、この貯湯槽２に、下部から上部
へと水を循環する温水循環配管３が接続され、温水を貯
めるように構成されている。図中４は給湯管を、５は水
を補充する給水管をそれぞれ示している。
【００１１】温水循環配管３に循環ポンプ７が介装さ
れ、貯湯槽２から燃料電池１に水を供給し、燃料電池１
から排出される熱により加熱し、燃料電池１から排熱と
して発生する温水を回収して貯湯槽２に貯めるように構
成されている。
れ、貯湯槽２から燃料電池１に水を供給し、燃料電池１
から排出される熱により加熱し、燃料電池１から排熱と
して発生する温水を回収して貯湯槽２に貯めるように構
成されている。
【００１２】図２の要部の構成図に示すように、エアコ
ン室外機１０の室外側冷媒／空気熱交換器１１とエアコ
ン室内機１２の室内側熱交換器１３とが、圧縮機１４と
膨張弁（図示せず）および四路切換弁（図示せず）を介
装した冷媒回路１５を介して接続されている。
ン室外機１０の室外側冷媒／空気熱交換器１１とエアコ
ン室内機１２の室内側熱交換器１３とが、圧縮機１４と
膨張弁（図示せず）および四路切換弁（図示せず）を介
装した冷媒回路１５を介して接続されている。
【００１３】冷媒回路１５に室外側冷媒／空気熱交換器
１１と並列に暖房用水／冷媒熱交換器１６が接続され、
その暖房用水／冷媒熱交換器１６と温水循環配管３と
が、分配流量を調整可能な三方弁１７と第１の開閉弁１
８とを介装した暖房用補助配管１９を介して接続されて
いる。
１１と並列に暖房用水／冷媒熱交換器１６が接続され、
その暖房用水／冷媒熱交換器１６と温水循環配管３と
が、分配流量を調整可能な三方弁１７と第１の開閉弁１
８とを介装した暖房用補助配管１９を介して接続されて
いる。
【００１４】また、冷媒回路１５に、冷媒を室外側冷媒
／空気熱交換器１１に流す状態と暖房用水／冷媒熱交換
器１６に流す状態とに切り換える第２および第３の開閉
弁２０，２１が付設されている。前述した、温水循環配
管３と暖房用補助配管１９とを、燃料電池１から排熱と
して発生する温水を暖房用水／冷媒熱交換器１６に供給
可能な状態に接続する三方弁１７と第１の開閉弁１８か
ら成る構成をして暖房用切り替え機構と称する。
／空気熱交換器１１に流す状態と暖房用水／冷媒熱交換
器１６に流す状態とに切り換える第２および第３の開閉
弁２０，２１が付設されている。前述した、温水循環配
管３と暖房用補助配管１９とを、燃料電池１から排熱と
して発生する温水を暖房用水／冷媒熱交換器１６に供給
可能な状態に接続する三方弁１７と第１の開閉弁１８か
ら成る構成をして暖房用切り替え機構と称する。
【００１５】冷媒回路１５の冷媒供給方向で、室内側熱
交換器１３よりも風（空気）の流れ方向の下流側に除湿
用水／空気熱交換器２２が接続され、その除湿用水／空
気熱交換器２２と暖房用補助配管１９の途中箇所とが、
第４の開閉弁２３を介装した除湿用補助配管２４を介し
て接続されている。上述した、温水循環配管３と暖房用
補助配管１９を介した除湿用補助配管２４とを、燃料電
池１から排熱として発生する温水を除湿用水／空気熱交
換器２２に供給可能な状態に接続する三方弁１７と第４
の開閉弁２３から成る構成をして除湿用切り替え機構と
称する。除湿専用に構成する場合は、温水循環配管３に
除湿用補助配管２４を直接接続すれば良い。
交換器１３よりも風（空気）の流れ方向の下流側に除湿
用水／空気熱交換器２２が接続され、その除湿用水／空
気熱交換器２２と暖房用補助配管１９の途中箇所とが、
第４の開閉弁２３を介装した除湿用補助配管２４を介し
て接続されている。上述した、温水循環配管３と暖房用
補助配管１９を介した除湿用補助配管２４とを、燃料電
池１から排熱として発生する温水を除湿用水／空気熱交
換器２２に供給可能な状態に接続する三方弁１７と第４
の開閉弁２３から成る構成をして除湿用切り替え機構と
称する。除湿専用に構成する場合は、温水循環配管３に
除湿用補助配管２４を直接接続すれば良い。
【００１６】上記構成により、暖房運転時で、燃料電池
１から排熱を回収しているときに、第１の開閉弁１８と
第２の開閉弁２０を開くとともに、第３および第４の開
閉弁２１，２３を閉じ、温水循環配管３で回収される温
水を暖房用水／冷媒熱交換器１６に供給し、室外側冷媒
／空気熱交換器１１の代わりに、冷媒回路１５の冷媒を
加熱し、燃料電池１からの排熱を暖房用熱源に利用する
ことができる。
１から排熱を回収しているときに、第１の開閉弁１８と
第２の開閉弁２０を開くとともに、第３および第４の開
閉弁２１，２３を閉じ、温水循環配管３で回収される温
水を暖房用水／冷媒熱交換器１６に供給し、室外側冷媒
／空気熱交換器１１の代わりに、冷媒回路１５の冷媒を
加熱し、燃料電池１からの排熱を暖房用熱源に利用する
ことができる。
【００１７】また、冷房時の除湿運転時で、燃料電池１
から排熱を回収しているときに、第４の開閉弁２３を開
くとともに、第１の開閉弁１８を閉じ、温水循環配管３
で回収される温水を除湿用水／空気熱交換器２２に供給
し、室内側熱交換器１３で冷却された空気を再加熱し、
燃料電池１からの排熱を除湿用熱源に利用することがで
きる。
から排熱を回収しているときに、第４の開閉弁２３を開
くとともに、第１の開閉弁１８を閉じ、温水循環配管３
で回収される温水を除湿用水／空気熱交換器２２に供給
し、室内側熱交換器１３で冷却された空気を再加熱し、
燃料電池１からの排熱を除湿用熱源に利用することがで
きる。
【００１８】この実施例では、暖房用水／冷媒熱交換器
１６を室外側冷媒／空気熱交換器１１と並列に冷媒回路
１５に接続するとともに第２および第３の開閉弁２０，
２１を設け、冷媒を暖房用水／冷媒熱交換器１６に供給
する暖房運転時に、冷媒が室外側冷媒／空気熱交換器１
１に流れないようにして、室外側冷媒／空気熱交換器１
１での冷媒の温度低下を回避できるようにしているが、
本発明としては、暖房用水／冷媒熱交換器１６を室外側
冷媒／空気熱交換器１１と直列に冷媒回路１５に接続す
るものでも良い。
１６を室外側冷媒／空気熱交換器１１と並列に冷媒回路
１５に接続するとともに第２および第３の開閉弁２０，
２１を設け、冷媒を暖房用水／冷媒熱交換器１６に供給
する暖房運転時に、冷媒が室外側冷媒／空気熱交換器１
１に流れないようにして、室外側冷媒／空気熱交換器１
１での冷媒の温度低下を回避できるようにしているが、
本発明としては、暖房用水／冷媒熱交換器１６を室外側
冷媒／空気熱交換器１１と直列に冷媒回路１５に接続す
るものでも良い。
【００１９】上記実施例による結果、暖房運転時におい
て、暖房用水／冷媒熱交換器１６に60℃の温水を供給し
て冷媒を加熱する結果、成績係数が 6.0になることが想
定される。一方、室外側冷媒／空気熱交換器１１で冷媒
を加熱する従来の場合、暖房時の外気温度が 7℃とすれ
ば、その成績係数が 5.6程度であり、成績係数を向上で
き、排熱の回収効率を高くできるとともに省エネルギー
性をも向上できる。
て、暖房用水／冷媒熱交換器１６に60℃の温水を供給し
て冷媒を加熱する結果、成績係数が 6.0になることが想
定される。一方、室外側冷媒／空気熱交換器１１で冷媒
を加熱する従来の場合、暖房時の外気温度が 7℃とすれ
ば、その成績係数が 5.6程度であり、成績係数を向上で
き、排熱の回収効率を高くできるとともに省エネルギー
性をも向上できる。
【００２０】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、請求項
１に係る発明の固体高分子型燃料電池発電設備の排熱回
収システムによれば、室内側熱交換器と室外側熱交換器
とを冷媒回路を介して接続したエアコンに対して、燃料
電池からの排熱で冷媒回路の冷媒を加熱できるようにす
るから、燃料電池からの排熱を暖房用熱源に有効に利用
でき、排熱の回収効率を向上できる。
１に係る発明の固体高分子型燃料電池発電設備の排熱回
収システムによれば、室内側熱交換器と室外側熱交換器
とを冷媒回路を介して接続したエアコンに対して、燃料
電池からの排熱で冷媒回路の冷媒を加熱できるようにす
るから、燃料電池からの排熱を暖房用熱源に有効に利用
でき、排熱の回収効率を向上できる。
【００２１】また、請求項２に係る発明の固体高分子型
燃料電池発電設備の排熱回収システムによれば、、冷房
時の除湿運転時の再加熱に際し、燃料電池からの排熱と
して発生する温水を室内側除湿用水／空気熱交換器に供
給できるようにするから、燃料電池からの排熱を冷房時
の除湿運転時の熱源に有効に利用でき、排熱の回収効率
を向上できる。
燃料電池発電設備の排熱回収システムによれば、、冷房
時の除湿運転時の再加熱に際し、燃料電池からの排熱と
して発生する温水を室内側除湿用水／空気熱交換器に供
給できるようにするから、燃料電池からの排熱を冷房時
の除湿運転時の熱源に有効に利用でき、排熱の回収効率
を向上できる。
【図１】本発明に係る固体高分子型燃料電池発電設備の
排熱回収システムの実施例を示すシステム構成図であ
る。
排熱回収システムの実施例を示すシステム構成図であ
る。
【図２】図１の要部の構成を示す構成図である。
１…燃料電池 ２…貯湯槽 ３…温水循環配管 １１…室外側冷媒／空気熱交換器 １３…室内側熱交換器 １５…冷媒回路 １６…暖房用水／冷媒熱交換器 １９…暖房用補助配管 ２２…除湿用水／空気熱交換器 ２４…除湿用補助配管
Claims (2)
- 【請求項１】 電気と熱とを発生させる固体高分子型の
燃料電池の排熱を利用して、暖房を行う室内側熱交換器
に冷媒回路を介して接続されて暖房時に冷媒を加熱する
暖房用水／冷媒熱交換器と、 前記暖房用水／冷媒熱交換器と前記室内側熱交換器に冷
媒回路を介して接続される室外側冷媒／空気熱交換器と
の切り替え機構と、 前記燃料電池と前記燃料電池から発生する排熱を貯める
貯湯槽とにわたって接続される温水循環配管と前記暖房
用水／冷媒熱交換器とを接続する暖房用補助配管と、 前記温水循環配管と前記暖房用補助配管とを前記燃料電
池の排熱として発生する温水を前記暖房用水／冷媒熱交
換器に供給可能な状態に接続する暖房用切り替え機構と
を備えたことを特徴とする固体高分子型燃料電池発電設
備の排熱回収システム。 - 【請求項２】 電気と熱とを発生させる固体高分子型の
燃料電池の排熱を利用して除湿を行う室内側除湿用水／
空気熱交換器と、 前記燃料電池と前記燃料電池から発生する排熱を貯める
貯湯槽とにわたって接続される温水循環配管と前記除湿
用水／空気熱交換器とを接続する除湿用補助配管と、 前記温水循環配管と前記除湿用補助配管とを前記燃料電
池の排熱として発生する温水を前記除湿用水／空気熱交
換器に供給可能な状態に接続する除湿用切り替え機構と
を備えたことを特徴とする固体高分子型燃料電池発電設
備の排熱回収システム。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001078718A JP2002280006A (ja) | 2001-03-19 | 2001-03-19 | 固体高分子型燃料電池発電設備の排熱回収システム |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001078718A JP2002280006A (ja) | 2001-03-19 | 2001-03-19 | 固体高分子型燃料電池発電設備の排熱回収システム |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
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|---|---|---|---|---|
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-
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