[发明专利]热电并给装置

说明书

本发明专利申请是国际申请号为PCT/JP 00/08070、国际申请日为2000年11月16日、进入中国国家阶段的申请号为00817740.6、题为“热电并给装置”的发明专利申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及使用高分子电介质型燃料电池进行发电和供热的热电并给装置。

背景技术

以下使用图5的构成图对以往使用高分子电介质型燃料电池的发电装置进行说明。图5中，1是燃料电池部，燃料处理装置2是将天然气体等的原料进行水蒸气改质、生成以氢为主要成分的气体而向燃料电池1供给。燃料处理装置2具有生成改质气体的改质器3和用于使改质气体中所含的一氧化碳与水反应作成二氧化碳和氢的一氧化碳变成器4。在燃料侧加湿器5中对向燃料电池1供给的燃料气体进行加湿。6是空气供给装置，将氧化剂的空气向燃料电池1供给。这时，在氧化侧加湿器7中对供给空气进行加湿。还具有将水向燃料电池1输送而进行冷却的冷却配管8、使冷却配管8内的水进行循环的泵9和将在燃料电池1中产生的热量向外部散出的冷却用散热器10。

在使用这样的装置进行发电时，为了保持燃料电池1的温度为恒定，通过冷却配管8用泵9使水循环，用冷却用散热器10将燃料电池1中产生的热量向外部散出。

但是，在上述以往的结构中，为了将燃料电池1中产生的热量用冷却用散热风扇10向外部散出，则不能利用发电时产生的热量，故存在着不构成热电并给装置的问题。

又，还存在着不能利用燃料电池1中进行反应后的废弃空气及废弃燃料的废热的问题。

又，在使用由天然气体等的原料生成燃料气体的热电并给装置进行发电时，在用一氧化碳变成器4变换后的改质气体中残留有少量的一氧化碳。在这样的状况下，为了防止高分子电介质型燃料电池1中的一氧化碳的毒害，必须使运转在规定温度的范围内进行。但是，在上述发电装置中，不具有调节冷却回路中水温的装置，对保持低负荷运转时的燃料电池1的温度等及调整燃料电池1的温度有困难，存在着难以保持燃料电池1性能的问题。

发明内容

本发明将解决上述以往技术所存在的问题作为课题。

为了解决上述问题，技术方案1的本发明的热电并给装置，其特征在于，具有：使用燃料气体和氧化剂气体进行发电的高分子电介质型燃料电池；使内部热量输送介质向所述燃料电池循环的内部循环回路；使所述内部热量输送介质进行循环的内部循环装置；将所述内部热量输送介质的热量与外部热量输送介质进行热交换的第1热交换装置；将所述燃料电池、所述内部循环回路、所述内部循环装置和所述第1热交换装置内藏的燃料电池本体单元；将利用所述第1热交换装置进行热交换的外部热量输送介质通过废热回收配管进行热利用的热利用装置，

在所述第1热交换装置的所述废热回收配管上游侧，设有将所述氧化剂气体和/或燃料气体在所述燃料电池中进行化学反应后的废气的热量与外部热量输送介质进行热交换的第2热交换装置，所述第2热交换装置内藏在燃料电池本体单元中。

采用上述结构，在热电并给装置运转时，能利用内部热量输送介质通过内部循环装置使由燃料电池的发电产生的热量进行循环，并能将利用热交换装置进行热交换后的废热向外部的热交换装置进行热量输送。这时，由于将热交换装置内藏于燃料电池本体单元中，故与将内部循环回路和热交换装置引导至外部的热利用装置的结构相比，废热回收配管中一方的配管、即从热利用装置向热交换装置输送的配管通常成为低温侧配管，由于内部循环回路的内部热量输送介质在高分子电介质型燃料电池的场合为70-80℃，故与对该内部热量输送介质的内部循环回路进行延长配管的场合相比能减少热损失，提高废热回收效率。又，由于能将内部热量输送介质的内部循环回路本身在燃料电池本体单元内作成短回路化的结构，故能减少在内部热量输送介质的内部循环回路内流动的内部热量输送介质的总量，在将内部热量输送介质使用不冻液等、将连接燃料电池与热利用装置的废热回收配管内的外部热量输送介质用水构成的场合等能作成经济的结构。

并且，由于先利用第2热交换装置对比较低温侧的燃料电池的空气侧的废热进行热交换，接着利用第1热交换装置对高温侧的内部热量输送介质的废热进行热交换，故能进一步提高向热利用装置输送的废热的利用效率。

又，本发明的热电并给装置，其特征在于，所述外部热量输送介质是水，所述热利用装置是热水贮罐，在所述废热回收配管的路径中还具有外部热量输送介质循环装置，具有通过控制所述外部热量输送介质循环装置的流量而向贮水罐上部流入使热水层叠状地贮存的热水贮存控制装置。