(57)【要約】【課題】熱交換器内のスケール生成を抑制し得、運転を安定して継続し得る燃料電池の熱交換器温度制御方法及び装置を提供する。【解決手段】熱交換器３出口の被加熱流体の温度５を検出する温度検出器６と、該温度検出器６で検出された熱交換器３出口の被加熱流体の温度５が設定値以下となるよう被加熱流体の流量を制御する流量制御手段７とを備える。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料電池から排出される排ガスの熱を熱交換器に流通される被加熱流体によって回収するようにした燃料電池の熱交換器温度制御方法において、
熱交換器出口の被加熱流体の温度を検出し、該熱交換器出口の被加熱流体の温度が設定値以下となるよう被加熱流体の流量を制御することを特徴とする燃料電池の熱交換器温度制御方法。
【請求項２】
被加熱流体を水とし、その熱交換器出口における温度の設定値をおよそ６０［℃］程度とした請求項１記載の燃料電池の熱交換器温度制御方法。
【請求項３】
熱交換器をプレートフィン型熱交換器とした請求項１又は２記載の燃料電池の熱交換器温度制御方法。
【請求項４】
燃料電池から排出される排ガスの熱を被加熱流体によって回収する熱交換器と、
該熱交換器出口の被加熱流体の温度を検出する温度検出器と、
該温度検出器で検出された熱交換器出口の被加熱流体の温度が設定値以下となるよう被加熱流体の流量を制御する流量制御手段と
を備えたことを特徴とする燃料電池の熱交換器温度制御装置。
【請求項５】
被加熱流体の流量を調節する流量調節弁と、
温度検出器で検出された熱交換器出口の被加熱流体の温度が入力され、該温度が設定値以下となるよう前記流量調節弁へ開度指令を出力する制御器と
から流量制御手段を構成した請求項４記載の燃料電池の熱交換器温度制御装置。
【請求項６】
被加熱流体を水とし、その熱交換器出口における温度の設定値をおよそ６０［℃］程度とした請求項４又は５記載の燃料電池の熱交換器温度制御装置。
【請求項７】
熱交換器をプレートフィン型熱交換器とした請求項４〜６いずれかに記載の燃料電池の熱交換器温度制御装置。
【請求項８】
温度検出器を熱電対とした請求項４〜７いずれかに記載の燃料電池の熱交換器温度制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、燃料電池の熱交換器温度制御方法及び装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、燃料電池は、水の電気分解とは逆に水素と酸素を結合させて、その時に発生する電気と熱を取り出すものであり、その発電効率の高さや環境への適合性から、家庭用燃料電池コージェネレーションシステムや燃料電池自動車としての開発が盛んに行われている。
【０００３】
図２は従来における溶融炭酸塩型燃料電池（ＭＣＦＣ：Ｍｏｌｔｅｎ  Ｃａｒｂｏｎａｔｅ  Ｆｕｅｌ  Ｃｅｌｌ）の排ガス系統の一例を表わすものであって、１は燃料電池、２は燃料電池１のカソードから排出される排ガスの熱を被加熱流体としての水によって回収し発生した蒸気を燃料電池１へ供給する排熱回収ボイラ、３は排熱回収ボイラ２で熱回収された排ガスの熱を更に被加熱流体としての水によって回収し発生した温水を熱源として利用するための熱交換器、４は熱交換器３で熱回収された排ガス中に含まれていた水を処理して中性に戻し前記排熱回収ボイラ２へ給水として供給する水処理装置である。
【０００４】
運転時に、前記燃料電池１のカソードから排出される排ガスは、被加熱流体として水が流通される排熱回収ボイラ２へ導入されて熱回収された後、更に、被加熱流体として水が流通される熱交換器３へ導かれて熱回収され、温度降下した排ガスは大気へ放出される。
【０００５】
一方、前記熱交換器３において排ガスから熱を奪い昇温した温水は熱源として利用され、又、排ガス中に含まれていた水分は、熱交換器３で排ガスが熱を奪われて温度降下することに伴って凝縮し、該凝縮した水は、水処理装置４で処理され中性に戻された後、前記排熱回収ボイラ２へ給水として供給され、該排熱回収ボイラ２において排ガスから熱を奪うことにより蒸気となって前記燃料電池１へ供給される。
【０００６】
尚、燃料電池の排ガスの熱回収を行う熱交換器とは異なるが、燃料電池を冷却して温度上昇した冷却水を放熱させる熱交換器が開示されたものとしては、例えば、特許文献１がある。
【０００７】
【特許文献１】
特開２００１−２２９９４７号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、従来の場合、前記熱交換器３には、常時一定流量の被加熱流体が流通されており、又、前記熱交換器３に流通される被加熱流体としては、通常、工業用水等の水が用いられることが多いが、この場合、熱交換器３出口における被加熱流体としての温水の温度がおよそ８０［℃］程度になると、温水中にアルカリ成分等の析出が生じ、特に前記熱交換器３がプレートフィン型熱交換器である場合には、その被加熱流体の流路にスケールが付着して該流路が閉塞してしまい、運転に支障を来たす虞があった。
【０００９】
本発明は、斯かる実情に鑑み、熱交換器内のスケール生成を抑制し得、運転を安定して継続し得る燃料電池の熱交換器温度制御方法及び装置を提供しようとするものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明は、燃料電池から排出される排ガスの熱を熱交換器に流通される被加熱流体によって回収するようにした燃料電池の熱交換器温度制御方法において、
熱交換器出口の被加熱流体の温度を検出し、該熱交換器出口の被加熱流体の温度が設定値以下となるよう被加熱流体の流量を制御することを特徴とする燃料電池の熱交換器温度制御方法にかかるものである。
【００１１】
前記燃料電池の熱交換器温度制御方法においては、被加熱流体を水とし、その熱交換器出口における温度の設定値をおよそ６０［℃］程度とすることが好ましい。
【００１２】
又、前記燃料電池の熱交換器温度制御方法においては、熱交換器をプレートフィン型熱交換器とすることができる。
【００１３】
一方、本発明は、燃料電池から排出される排ガスの熱を被加熱流体によって回収する熱交換器と、
該熱交換器出口の被加熱流体の温度を検出する温度検出器と、
該温度検出器で検出された熱交換器出口の被加熱流体の温度が設定値以下となるよう被加熱流体の流量を制御する流量制御手段と
を備えたことを特徴とする燃料電池の熱交換器温度制御装置にかかるものである。
【００１４】
前記燃料電池の熱交換器温度制御装置においては、被加熱流体の流量を調節する流量調節弁と、
温度検出器で検出された熱交換器出口の被加熱流体の温度が入力され、該温度が設定値以下となるよう前記流量調節弁へ開度指令を出力する制御器と
から流量制御手段を構成することができる。
【００１５】
又、前記燃料電池の熱交換器温度制御装置においては、被加熱流体を水とし、その熱交換器出口における温度の設定値をおよそ６０［℃］程度とすることが好ましい。
【００１６】
更に又、前記燃料電池の熱交換器温度制御装置においては、熱交換器をプレートフィン型熱交換器とすることができる。
【００１７】
又、前記燃料電池の熱交換器温度制御装置においては、温度検出器を熱電対とすることができる。
【００１８】
上記手段によれば、以下のような作用が得られる。
【００１９】
運転時には、燃料電池から排出される排ガスの熱は、熱交換器に流通される被加熱流体によって回収されるが、その際、温度検出器により前記熱交換器出口の被加熱流体の温度が検出されて流量制御手段の制御器へ入力され、該制御器から、前記熱交換器出口の被加熱流体の温度が設定値以下となるよう流量調節弁の開度指令が出力され、熱交換器出口の被加熱流体の温度が設定値より高いときには流量調節弁の開度が広げられて被加熱流体の流量が増加される一方、熱交換器出口の被加熱流体の温度が設定値より低いときには流量調節弁の開度が絞られて被加熱流体の流量が減少される形となる。
【００２０】
この結果、熱交換器に流通される被加熱流体として工業用水等の水が用いられたとしても、熱交換器出口における被加熱流体としての温水の温度は、常に設定値としてのおよそ６０［℃］程度以下に保持され、８０［℃］程度まで上昇することがなくなり、温水中にアルカリ成分等が析出せず、特に前記熱交換器がプレートフィン型熱交換器である場合にも、その被加熱流体の流路にスケールが付着して該流路が閉塞してしまうことが避けられ、運転に支障を来たさなくなる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図示例と共に説明する。
【００２２】
図１は本発明を実施する形態の一例であって、図中、図２と同一の符号を付した部分は同一物を表わしており、基本的な構成は図２に示す従来のものと同様であるが、本図示例の特徴とするところは、図１に示す如く、熱交換器３出口の被加熱流体の温度５を検出する温度検出器６と、該温度検出器６で検出された熱交換器３出口の被加熱流体の温度５が設定値以下となるよう被加熱流体の流量を制御する流量制御手段７とを備えるようにした点にある。
【００２３】
本図示例の場合、前記流量制御手段７は、被加熱流体の流量を調節するよう熱交換器３の入側に設けられた流量調節弁８と、温度検出器６で検出された熱交換器３出口の被加熱流体の温度５が入力され、該温度５が設定値以下となるよう前記流量調節弁８へ開度指令９を出力する制御器１０とから構成してある。
【００２４】
前記被加熱流体として工業用水等の水を用いる場合には、熱交換器３出口の被加熱流体の温度５の設定値は、およそ６０［℃］程度とすることが好ましい。
【００２５】
又、前記熱交換器３はプレートフィン型熱交換器とし、前記温度検出器６は熱電対としてある。
【００２６】
次に、上記図示例の作用を説明する。
【００２７】
運転時には、燃料電池１のカソードから排出される排ガスは、被加熱流体として水が流通される排熱回収ボイラ２へ導入されて熱回収された後、更に、被加熱流体として水が流通される熱交換器３へ導かれて熱回収され、温度降下した排ガスは大気へ放出されるが、その際、熱電対とした温度検出器６により前記熱交換器３出口の被加熱流体の温度５が検出されて流量制御手段７の制御器１０へ入力され、該制御器１０から、前記熱交換器３出口の被加熱流体の温度５が設定値以下となるよう流量調節弁８の開度指令９が出力され、熱交換器３出口の被加熱流体の温度５が設定値より高いときには流量調節弁８の開度が広げられて被加熱流体の流量が増加される一方、熱交換器３出口の被加熱流体の温度５が設定値より低いときには流量調節弁８の開度が絞られて被加熱流体の流量が減少される形となる。
【００２８】
この結果、熱交換器３に流通される被加熱流体として工業用水等の水が用いられたとしても、熱交換器３出口における被加熱流体としての温水の温度５は、常に設定値としてのおよそ６０［℃］程度以下に保持され、８０［℃］程度まで上昇することがなくなり、温水中にアルカリ成分等が析出せず、特に前記熱交換器３がプレートフィン型熱交換器である場合にも、その被加熱流体の流路にスケールが付着して該流路が閉塞してしまうことが避けられ、運転に支障を来たさなくなる。
【００２９】
こうして、熱交換器３内のスケール生成を抑制し得、運転を安定して継続し得る。
【００３０】
尚、本発明の燃料電池の熱交換器温度制御方法及び装置は、上述の図示例にのみ限定されるものではなく、流量調節弁８は熱交換器３の出側に設けるようにしても良いこと、又、流量調節弁８を設ける代りに、熱交換器３へ被加熱流体を圧送するポンプの回転数を調節することにより、被加熱流体の流量を制御するようにしても良いこと、更に又、溶融炭酸塩型燃料電池に限らず、固体高分子型燃料電池（ＰＥＦＣ：Ｐｏｌｙｍｅｒ  Ｅｌｅｃｔｒｏｌｙｔｅ  Ｆｕｅｌ  Ｃｅｌｌ）にも適用可能なこと等、その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。
【００３１】
【発明の効果】
以上、説明したように本発明の燃料電池の熱交換器温度制御方法及び装置によれば、熱交換器内のスケール生成を抑制し得、運転を安定して継続し得るという優れた効果を奏し得る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を実施する形態の一例の概要構成図である。
【図２】従来例の概要構成図である。
【符号の説明】
１    燃料電池
３    熱交換器
５    温度
６    温度検出器
７    流量制御手段
８    流量調節弁
９    開度指令
１０    制御器
【図１】
2004296296.tif 000003
【図２】
2004296296.tif 000004