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公開番号2024047685
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-04-08
出願番号2022153313
出願日2022-09-27
発明の名称燃料電池装置
出願人ダイニチ工業株式会社
代理人
主分類H01M 8/04303 20160101AFI20240401BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】蓄熱タンク内の水を加熱・循環することで凍結防止運転を行うように構成し、蓄熱タンクへの水の補給を適切に行うことで凍結防止運転を実行することのできる燃料電池装置を提供する。
【解決手段】蓄熱タンク3内にヒータ8を設けて蓄熱タンク3内の水を加熱し、循環ポンプP1を駆動して循環経路内に加熱した水を循環させて凍結防止運転を実行するように燃料電池装置100を構成し、制御装置30は、発電運転の停止中において、蓄熱タンク3の水位が所定値以下を検出した際には、所定の給水条件を満たしているときに給水を実行する。これにより、発電運転の停止中であっても、給水条件が満たされていれば蓄熱タンクに水を補給することができるため、凍結防止運転を効果的に行うことができる。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
燃料ガスと酸素含有ガスとを用いて発電を行う燃料電池を備えた燃料電池モジュールと、
前記燃料電池モジュールからの排熱と水とで熱交換を行う熱交換器と、
水を貯留する蓄熱タンクと、
前記蓄熱タンク内に設けられたヒータと、
前記蓄熱タンクと前記熱交換器との間で水が循環する循環経路と、
前記循環経路に設けられて水を循環させる循環ポンプと、
前記ヒータと前記循環ポンプの動作を制御して前記循環経路における水の凍結を防止する凍結防止運転を実行する制御装置と、を備え
前記制御装置は、発電運転の停止中において、前記蓄熱タンクの水位が所定値以下を検出した際には、所定の給水条件を満たしているときに給水を実行する燃料電池装置。
続きを表示（約 340 文字）【請求項２】
前記制御装置は、前記給水条件として異常が検知されていないことを含む請求項１記載の燃料電池装置。
【請求項３】
前記制御装置は、前記給水条件としてメンテナンスモードの実行中でないことを含む請求項２記載の燃料電池装置。
【請求項４】
前記制御装置は、前記給水条件として前記蓄熱タンクの水抜きの実行中でないことを含む請求項３記載の燃料電池装置。
【請求項５】
前記制御装置は、前記給水条件として前記蓄熱タンクの水張りが実施されていることを含む請求項４記載の燃料電池装置。
【請求項６】
前記制御装置は、前記給水条件として前記燃料電池の発電運転の可否を判断する工程でないことを含む請求項５記載の燃料電池装置。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料電池装置に関するものである。
続きを表示（約 1,700 文字）【背景技術】
【０００２】
水素を含有する燃料ガスと酸素含有ガス（空気）とを用いて発電を行い、電気を外部に供給する燃料電池装置が知られている。このような燃料電池装置では、水などの熱媒体を蓄える蓄熱タンクを備えており、燃料電池の発電によって発生した排ガスから熱を回収して蓄熱タンクに蓄え、これを用いて給湯を行うことでエネルギーを効率よく利用している。燃料電池装置には給湯ラインが接続されており、外部から供給された水と蓄熱タンクの熱媒体とで温水を生成して、給湯装置に送出するようになっている（例えば、特許文献１）。
【０００３】
燃料電池装置では、外気温が低く水が凍結する可能性のある場合には、凍結防止運転を行うようになっていて、装置内の水が流れる流路の複数箇所に凍結防止用のヒータを設け、ヒータに通電することで筐体の温度を上昇させるとともに水を加熱して凍結を防止している。
【０００４】
また、燃料電池装置を設置して発電運転を開始する前や、水抜き後に発電運転を再開する際には、蓄熱タンクに水を貯えるために水張りが実施される。そして、発電運転中に蓄熱タンク内の水が不足した場合には、給水が行われる。そのため、蓄熱タンクには給水ラインが接続されており、給水ラインを介して装置外の給水源から水が補給されるようになっている。ただし、前述のように水の流路や蓄熱タンクに水が補給されていると凍結のおそれがあるため、燃料電池装置が発電運転をしておらず、蓄熱タンクに水がないまたは不足していても問題のない場合には水は補給されない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
特開２０２０－１９４６６５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、特許文献１の構成では水の流路に凍結防止用のヒータを設けているが、凍結防止用のヒータは蓄熱タンク内に設けてもよい。ヒータによって蓄熱タンク内の水を加熱して、加熱された水を循環することによって水の流路の凍結を防止することができる。この構成によれば、凍結防止用のヒータは蓄熱タンク内に設けるだけでよいため、ヒータの個数を削減することができる。しかしながら、この構成を採用するためには、凍結防止運転を確実に実施することができるよう、蓄熱タンクへの水の補給制御を検討する必要がある。
【０００７】
本発明は、上記課題を解決するためのもので、蓄熱タンク内の水を加熱・循環することで凍結防止運転を行うように構成し、蓄熱タンクへの水の補給を適切に行うことで凍結防止運転を実行することのできる燃料電池装置を提供すること目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、燃料ガスと酸素含有ガスとを用いて発電を行う燃料電池を備えた燃料電池モジュールと、
前記燃料電池モジュールからの排熱と水とで熱交換を行う熱交換器と、
水を貯留する蓄熱タンクと、
前記蓄熱タンク内に設けられたヒータと、
前記蓄熱タンクと前記熱交換器との間で水が循環する循環経路と、
前記循環経路に設けられて水を循環させる循環ポンプと、
前記ヒータと前記循環ポンプの動作を制御して前記循環経路における水の凍結を防止する凍結防止運転を実行する制御装置と、を備え
前記制御装置は、発電運転の停止中において、前記蓄熱タンクの水位が所定値以下を検出した際には、所定の給水条件を満たしているときに給水を実行する燃料電池装置である。
【発明の効果】
【０００９】
上述のように構成することにより、蓄熱タンクへの水の補給を適切に行い、凍結防止運転を効果的に実行することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
本実施形態の燃料電池装置のシステム構成図である。
【発明を実施するための形態】
（【００１１】以降は省略されています）

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