JP2002083606A

JP2002083606A - 高分子電解質型燃料電池コージェネレーションシステム

Info

Publication number: JP2002083606A
Application number: JP2000269808A
Authority: JP
Inventors: Teruhisa Kanbara; 輝壽神原; Yoshiaki Yamamoto; 義明山本; Takeshi Tomizawa; 猛富澤; Hisaaki Gyoten; 久朗行天
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2000-09-06
Filing date: 2000-09-06
Publication date: 2002-03-22

Abstract

(57)【要約】【課題】燃料電池コージェネレーションシステムは、
起動してから電力と温水との供給を開始するまで、暖気
のための時間が必要であり、システムを停止した時も、
発電と温水生成が瞬間的に停止するものでない。【解決手段】あらかじめ定めた時間パターンで燃料電
池を運転する。そして、実際に消費した電力パターンを
記録し、この記録に基づきあらかじめ定めた時間パター
ンを補正する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】都市ガスなどの燃料を供給
し、発電と給湯とを同時に行う高分子電解質型燃料電池
を用いたコージェネレーションシステムに関する。

【０００２】

【従来の技術】以下に、従来より提案されているの高分
子電解質型燃料電池を用いたコージェネレーションシス
テムの概略について説明する。

【０００３】図１に、従来から提案されているシステム
の例を示した。図１において、１１は水素生成器であ
り、都市ガスやプロパンガスなどを燃料とし、これに空
気と水とを加えて、水素ガスを生成する。通常、水素生
成器１１で生成した水素ガスは、不純物として数十ｐｐ
ｍ程度の一酸化炭素を含有する。１２は燃料電池の本体
部分であり、前述の水素ガスを燃料とし、これと空気を
投入することで発電動作を行う。燃料電池は発電の際、
発熱するため、これを動作に適した温度に調整するた
め、冷却しなければならない。この目的のためには通
常、冷却水を燃料電池本体に循環させる。冷却水は発電
動作を行っている燃料電池に通すと、高温の温水にな
り、この温水を使用者に供給することで、給湯作業が出
来る。

【０００４】一方、燃料電池で発電した電力は直流電力
であり、これを１００Ｖの交流に変換するためのインバ
ータ１４が必要である。この変換器を通して電力を供給
する。１３は制御部であり、水素生成器１１、燃料電池
１２およびインバーター１４に接続し、システムの運転
制御を行う。

【０００５】次に、水素生成器１１の具体的な構成例を
図２で説明する。図２において、２１は脱硫部である。
現在、都市ガスにはターシャリブチルメルカプタンとジ
メチルスルフィドが付臭剤として、数ｐｐｍ添加されて
いる。この添加剤は、水素生成器で都市ガスを水素ガス
に変換する改質反応を妨害するため、１００ｐｐｂ程度
まで除去しなければならない。この除去方法は、化学的
に分解する方法、または吸着剤を用いて物理的に除去す
る方法が提案されている。

【０００６】２２は改質部であり、都市ガス、天然ガ
ス、ＬＰＧ等の炭化水素成分またはメタノール等のアル
コールを原料として、これから化学反応により水素ガス
を生成する。この化学反応を改質反応と呼ぶ。改質反応
は原料と水とを反応させる、ＣＨ４＋２Ｈ２Ｏ→４Ｈ２
＋ＣＯ２で表される水蒸気改質反応が一般的である。こ
の反応では、Ｎｉ系金属または貴金属を触媒として使用
する。セラミックなどの基材に触媒を担持し、これを７
００℃程度まで加熱し、ここに原料と水蒸気とを吹き込
むことで、水素ガスを生成する。このとき、副生成物と
して一酸化炭素が１０％程度出来る。高分子電解質型燃
料電池は、燃料に一酸化炭素が混入すると大きく特性が
低下するため、これを２０ｐｐｍ程度にまで削減しなけ
ればならない。改質部２２で副生成された一酸化炭素を
このレベルまで削減するために、変成部２３と浄化部２
４とを改質部２２の下流側に取り付ける。

【０００７】変成部２３には、Ｆｅ−Ｃｒ系金属または
Ｃｕ−Ｚｎ系金属を触媒として用い、これをセラミック
などの基材に担持したものを充填する。この触媒を３０
０℃まで加熱し、ここに改質部２２で生成された改質ガ
スを注入する。変成部２３を通過した改質ガスの一酸化
炭素の濃度は、約１％程度まで下がる。このガスを変成
ガスと呼ぶ。

【０００８】２４は浄化部であり、変成ガス中に含まれ
る一酸化炭素を、２０ｐｐｍ程度にまで削減する浄化部
である。浄化部は、ＰｔあるいはＲｕ系触媒を用い、一
酸化炭素を選択的に酸化もしくはメタン化することで、
２０ｐｐｍ程度のレベルまで低減する。

【０００９】以上の構成においては、改質部２２、変成
部２３及び浄化部２４で用いる反応と触媒が個々に異な
り、反応温度も相違する。そのため、それぞれの触媒を
反応温度まで個別に加熱しなければならない。原料ガス
の流れに対して上流に配置した改質部は、７００℃程度
の高い温度まで加熱する必要があり、改質部２２から出
てきた改質ガスは当然これに近い高い温度にある。この
熱を有効に利用するため、変成部２３の触媒の加熱に、
改質ガスの熱を利用する構成が提案されている。しか
し、改質ガスの熱で変成部を加熱する方法は、熱容量の
小さいガスで熱容量の大きい触媒を加熱しなければなら
ない。このため、変成部の触媒温度を所定の温度に加熱
するまである程度の時間が必要になる。

【００１０】一方、炭化水素系の燃料を水蒸気改質する
場合、改質反応で炭素が析出するのを防止するため、燃
料中の炭素数を上回る量の水を供給しなければならな
い。例えば、メタン、ＬＰＧ等の炭化水素を原料とする
場合、炭素数の２．５倍以上の水を供給し、水蒸気改質
を進行させることが一般的に行われている。このため、
上記の改質反応で生成した改質ガスは水蒸気を含む。こ
のような状態の改質ガスで変成部を加熱すると、変成部
のガス通気経路の低温部分で、改質ガス中の水が凝縮す
ることがある。水の凝縮は、変成部の触媒の温度を安定
に維持するための阻害要因となる。水が凝縮した部分で
は沸点以上の温度とならないため、各反応部温度を上昇
させるにはその水を速やかに再蒸発させることが必要で
ある。

【００１１】次に、図１で示した燃料電池１２の具体的
な構成例を説明する。高分子電解質を用いた燃料電池
は、水素を含有する燃料ガスと、空気など酸素を含有す
る酸化剤ガスとを、電気化学的に反応させることで、電
力と熱とを同時に発生させるものである。図３に示した
ようにその構造は、まず、水素イオンを選択的に輸送す
る高分子電解質膜３１の両面に、白金系の金属触媒を担
持したカーボン粉末を主成分とする触媒反応層３２を形
成する。現在、高分子電解質膜３１としては、化１に示
した化学構造を持つパーフルオロスルホン酸が一般的に
使用されている。次に、この触媒反応層の外面に、燃料
ガスの通気性と、電子導電性を併せ持つ、例えばカーボ
ンペーパーで拡散層３３を形成し、この拡散層と触媒反
応層とを合わせて電極３４と呼ぶ。

【００１２】

【化１】

【００１３】次に、供給する燃料ガスが外にリークした
り、二種類の燃料ガスが互いに混合しないように、電極
の周囲には高分子電解質膜を挟んでガスシール材やガス
ケットを配置する。このシール材やガスケットは、電極
及び高分子電解質膜と一体化してあらかじめ組み立て、
これを、ＭＥＡ（電極電解質膜接合体）３５と呼ぶ。

【００１４】次に、図４において、ＭＥＡの外側にはこ
れを機械的に固定するための導電性のセパレータ板４１
を配置する。セパレータ板４１のＭＥＡ３５と接触する
部分には、電極面に反応ガスを供給し、生成ガスや余剰
ガスを運び去るためのガス流路４２を形成する。ガス流
路はセパレータ板と別に設けることもできるが、セパレ
ータの表面に溝を設けてガス流路とする方式が一般的で
ある。このように、一対のセパレータ４１でＭＥＡ３５
を固定し、片側のガス流路に燃料ガスを供給し、他方の
ガス流路に酸化剤ガスを供給することで０．８Ｖ程度の
起電力を発生させることが出来る。一対のセパレータで
ＭＥＡを固定したものを単電池４３と呼ぶ。しかし、通
常、燃料電池を電源として使うとき、数ボルトから数百
ボルトの電圧を必要とする。このため、実際には、単電
池４３を必要とする個数だけ直列に連結する。このと
き、セパレータ４１の裏表の両面にガス流路４２を形成
し、セパレータ／ＭＥＡ／セパレータ／ＭＥＡの繰り返
しで、直列の連結構成にする。

【００１５】ガス流路に燃料ガスを供給するためは、燃
料ガスを供給する配管を、使用するセパレータの枚数に
分岐し、その分岐先を直接セパレータ状の溝につなぎ込
む配管治具が必要となる。この治具をマニホールドと呼
び、上記のような燃料ガスの供給配管から直接つなぎ込
むタイプを外部マニホールドを呼ぶ。このマニホールド
には、構造をより簡単にした内部マニホールドと呼ぶ形
式のものがある。内部マニホールドとは、ガス流路を形
成したセパレータ板に、貫通した孔を設け、ガス流露の
出入り口をこの孔まで通し、この孔から直接燃料ガスを
供給するものである。

【００１６】燃料電池は運転中に発熱するので、電池を
良好な温度状態に維持するために、冷却水等を流通し、
冷却する必要がある。通常、１〜３セル毎に冷却水を流
す冷却部をセパレータとセパレータとの間に挿入する
が、セパレータの背面に冷却水流路を設けて冷却部とす
る場合が多い。上述のセパレータの表面の構成を図５の
（ａ）に、また、裏面の構成を図５の（ｂ）に示した。
図５の（ａ）は、燃料ガスまたは酸化剤ガスの流路を形
成したものであり、図５の（ｂ）は、冷却水を循環させ
るための溝を形成したものである。図５の（ａ）におい
て、５１ａは燃料ガスを注入するための孔であり、５１
ｂはこのガスを排出するための孔である。５２ａは酸化
剤ガスを注入するための孔であり、５２ｂはこのガスを
排出するための孔である。５３ａは冷却水を注入するた
めの孔であり、５３ｂはこれを排出するための孔であ
る。５１ａから注入した燃料ガスは、ガス流路の凹部５
４を通じて、途中蛇行しながら５１ｂへと導かれる。５
５はガス流路の凸部である。５６は、燃料ガス、酸化剤
ガス及び冷却水をシールするためのシール剤である。

【００１７】また、このような高分子電解質型燃料電池
に用いるセパレータは、導電性が高く、かつ燃料ガスに
対して高いガス気密性を持ち、更に水素／酸素を酸化還
元する際の反応に対して高い耐食性、即ち耐酸性を持つ
必要がある。このような理由で従来のセパレータは、グ
ラッシーカーボン板の表面に切削加工でガス流路を形成
したり、またガス流路溝を形成したプレス金型にバイン
ダーと共に膨張黒鉛粉末を入れ、これをプレス加工した
後、加熱焼成することで作製していた。

【００１８】また、近年、従来より使用されたカーボン
材料に代えて、ステンレスなどの金属板を用いる試みが
行われている。金属板を用いたセパレータは、金属板が
高温で酸化性の雰囲気に曝されるため、長期間使用する
と、金属板の腐食や溶解が起こる。金属板が腐食する
と、腐食部分の電気抵抗が増大し、電池の出力が低下す
る。また、金属板が溶解すると、溶解した金属イオンが
高分子電解質に拡散し、これが高分子電解質のイオン交
換サイトにトラップされ、結果的に高分子電解質自身の
イオン電導性が低下する。このような劣化を避けるため
金属板の表面にある程度の厚さを持つ金メッキを施すこ
と通例であった。

【００１９】さらに、特開平６−３３３５８０号公報で
提案されているように、エポキシ樹脂などに金属粉を混
ぜることで作成した導電性樹脂で作成したセパレータが
検討されている。

【００２０】以上のようなＭＥＡとセパレータおよび冷
却部を交互に重ねていき、１０〜２００セル積層した
後、集電板と絶縁板を介し、端板でこれを挟み、締結ボ
ルトで両端から固定するのが一般的な構造であり、これ
を燃料電池スタックと呼ぶ。この概略を図６に示した。
図６において、６１は単電池であり、必要とする数だけ
積層する。６２は端板であり、複数の締結ボルト６３で
締め上げる。６４ａ、６５ａ及び６６ａはそれぞれ、酸
化剤ガス、燃料ガス、冷却水注入用の孔であり、６４
ｂ、６５ｂ及び６６ｂはそれぞれこれらの排出用の孔で
ある。

【００２１】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ような構成の燃料電池コージェネレーションシステム
は、システムを起動してから、電力と温水との供給を開
始するまで、いわゆる暖気のための時間が必要である。
また、システムを停止した時も、発電と温水生成が瞬間
的に停止するものでない。つまり、燃料電池コージェネ
レーションシステムはシステムの起動と停止が鈍感であ
り、これを補うため、蓄電部と貯湯タンクとを設ける必
要がある。しかし、蓄電部に現在市販されている鉛蓄電
池を用いると、蓄電容量も制限があり、また充放電サイ
クルを繰り返すことによりその容量が低下するため、燃
料電池で作った電力を蓄えきれずに、捨ててしまわなけ
ればならない状況も起こりうる。また、電力負荷が燃料
電池から得られる電力を上回る場合には、足りない分を
商用電力から供給し、逆の場合には逆潮流により売電す
ることもできるが、今のところ売電価格が極めて低いこ
とから、売電をすればするほどランニングコストが高く
なるという課題もある。

【００２２】さらに、給湯を行う際に、貯湯タンクの中
に温水が貯まるまでに時間をかかり、また冬場など外気
温度が低いときにこれをそのまま使用すると、給湯の温
度が低いという課題があった。そのため、給湯タンクは
断熱構造で作成した上、さらに加熱用のヒーターを取り
付ける必要がある。そして、このヒーターを働かせる電
力は燃料電池から供給することになり、いわゆる変換効
率が下がり、燃料電池コージェネレーションシステムを
導入する利点が低下する。また、給湯負荷が大きい場合
には、追い炊き用の給湯機を別に設置しなければなら
ず、このようにすると、さらに、燃料電池コージェネレ
ーションシステムを導入する利点が低下するという課題
がある。

【００２３】本発明は、上述したこのような従来の高分
子電解質型燃料電池コージェネレーションシステムの課
題を考慮して、短時間で高温の温水を安定的に供給する
とともに、負荷変動時や給湯負荷が大きい時にも経済的
なメリットを持たせることを目的とするものである。

【００２４】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め本発明の高分子電解質型燃料電池コージェネレーショ
ンシステムは、炭化水素系の原料から水素を含有する燃
料ガスを生成する水素生成器と、前記水素生成器で得ら
れた燃料ガスと酸化剤ガスとを用いて発電を行う高分子
電解質型燃料電池と、前記水素生成器または前記高分子
電解質型燃料電池の少なくとも一方で発生する熱を回収
する冷却水循環部と、前記冷却水循環部で得られた熱の
少なくとも一部を蓄える貯湯タンクと、前記高分子電解
質型燃料電池で発生した電力の少なくとも一部を蓄える
電力蓄電部と、前記高分子電解質型燃料電池で発生した
直流電力を交流電力に変換する電力変換部と、前記交流
電力と商用電力との系統連携を行う電力系統連携制御部
と、前記水素生成器と前記高分子電解質型燃料電池と前
記冷却水循環部と前記電力蓄電部と前記電力変換部と前
記電力系統連携制御部の動作を制御するシステム制御部
とを備え、使用者に電力供給と給湯とを行う高分子電解
質型燃料電池コージェネレーションシステムであって、
前記システム制御部は、前記使用者の電力消費及び給湯
消費の時間推移と、前記高分子電解質型燃料電池コージ
ェネレーションシステムが所定量の発電と給湯とを行う
ため必要とする前記水素生成器に供給する前記炭化水素
系の原料の量とを予め入力し、前記入力値に従い前記高
分子電解質型燃料電池コージェネレーションシステムを
運転し、前記運転と同時に実際に前記使用者が消費した
電力と給湯量を記録し、予め定めた前記使用者の電力消
費及び給湯消費の時間推移を前記記録値に基づき補正す
ることで、前記水素生成器へ供給する前記炭化水素系の
原料量を制御することを特徴とする。

【００２５】

【発明の実施の形態】以下に、本発明の実施の形態を図
面を参照して説明する。

【００２６】（第１の実施の形態）図７に、本発明の第
１の実施の形態である高分子電解質型燃料電池コージェ
ネレーションシステムの構成を示した。都市ガスは、ブ
ロアー７１を経て、水素生成器７２に吹き込まれる。水
素生成器７２で生成した水素ガスは、加湿器７３で加湿
した後、燃料電池７４に供給する。燃料電池７４に供給
する酸化剤ガスは、ブロアー７５から空気を導入し、加
湿器７６で加湿する。燃料電池７４で発電した直流電力
は、電力制御部７９に送り、蓄電部７１０及び商用電力
と系統連携しつつ、消費者に供給する。燃料電池７４か
ら排出された空気は、凝縮器７７で外気により冷却さ
れ、除湿される。得られた凝縮水は貯湯タンク７８に蓄
えられる。回収された水は、水素生成装置７２および加
湿器７３に送られ、燃料改質および燃料側加湿に利用す
る。

【００２７】燃料電池７４は発熱するため、給水器７１
１から冷却水を注入する。この冷却水は、燃料電池７４
を循環した後、９０℃程度の温水となり、貯湯タンク７
８へ導入する。貯湯タンク７８には、サーミスターとヒ
ーターとを設置し、蓄えた温水を所定の温度になるよう
に制御する。

【００２８】電力制御部７９の詳細を図８に示した。図
８で、中央制御部８４は、電圧変換器８１と、ＤＣ／Ａ
Ｃインバーター８２と、記憶部８３と、燃料電池７４
と、蓄電部７１０とに接続し、ＡＣ商用電力に系統連結
する。その動作は、燃料電池７４からの直流電力を電圧
変換器８１で所定の電圧まで昇圧または減圧し、外部負
荷からの電力要求を受け、発電量が多いときは、蓄電器
７１０に余剰分を蓄え、発電量が不足したときは、ＡＣ
商用電力から電力を補充する。このとき、外部負荷およ
びＡＣ商用電力に電力を送るときは、ＤＣ／ＡＣインバ
ーター８２で直流／直流変換を行う。また、中央制御部
８４は図７の水素生成器７２、空気注入部のブロアー７
５、都市ガス注入部のブロアー７１の動作も制御する。
蓄電池７１０には、定格１２Ｖ，５０Ａｈの鉛蓄電池を
直列に１０個接続したものを１モジュールとして、この
モジュールを３ヶ並列に接続することで、１２０Ｖ×１
５０Ａｈ＝１８ｋＷｈとした。

【００２９】また、上記のシステムにおいて、燃料電池
は燃料電池の電極面積を１８０ｃｍ２とし、単セルを８
０ヶ直列に積層し電池モジュールとした。運転条件は、
燃料電池の冷却水の注入温度を７５℃とし、空気極側へ
は、露天温度が５０℃になるように加湿した空気を注入
した。このときの酸素利用率が４０％となるように、空
気の注入量を制御した。また、燃料極側へは、露天温度
が７０℃になるように加湿した改質ガスを注入した。こ
のときの水素利用率が７０％となるように、改質ガスの
注入量を制御した。以上の運転条件が定格運転の条件で
あり、このとき、電池電圧５６Ｖ、電流３６Ａで２ｋＷ
の発電量を得る。改質ガスは、都市ガスを原料として前
述の水素生成器から供給する。以上の運転で、発電量を
下げるには、水素生成期への都市ガスの注入量を下げ、
燃料電池への改質ガスを絞り、これに連動して燃料電池
への空気の注入量も絞り、結果として電流値を下げるこ
とで行う。

【００３０】本発明のポイントは、図８の記憶部８３を
用いて、使用者の電力消費と給湯消費の時間推移と、所
定量の発電と給湯とを行うため必要とする水素生成器に
供給する都市ガスの量とを予め入力し、この入力値に従
いシステムの運転を制御することにある。さらに、運転
と同時に実際に使用者が消費した電力と給湯量を記録
し、前述の記録値をこれに基づき補正する。

【００３１】図９に、電力の要求パターンの一例を示し
た。また、図１０に給湯の要求パターンの一例を示し
た。図９及び図１０は、会社員の夫、主婦、小学生の子
供２人の家族構成の４人家族で、５月１日にモニターし
たものである。図９により、家庭用の消費電力は朝と晩
に集中し、深夜は小さいことが判明した。給湯もこれに
近く、晩の入浴時が特に給湯量が大きいことが判明し
た。そこで、図１１に示した発電量のパターンに従い、
燃料電池の発電を強制的に行った。

【００３２】図１１に示した発電量のパターンの目的を
以下に示す。まず、午前０時から午前７時までは最低量
として決めた０．４ｋＷの発電を行い、実際の消費から
余った電力は、蓄電器７１０に蓄え、７時から９時の朝
のピークに備える。７時から９時の間は、発電量を１．
２ｋＷとし、実際の使用での不足分は蓄電器７１０から
補充する。つぎに、９時から１２時までは０．６ｋＷの
運転を行い、１２時から１４時までは１．０ｋＷで運転
する。１４時から１８時までは再び０．６ｋＷで運転
し、１８時から２０時までは一日のピークである１．８
ｋＷの運転を行う。２０時から２２時まではこれを１．
２ｋＷに落として、２２時から２４時までを再度０．６
ｋＷとする。

【００３３】次に、実際に図１１に示した発電パーター
ンに従い、燃料電池の運転を行い、実際に使用した電力
の消費量をモニターし、結果を図１２に示した。その結
果、図１１に示した発電パターの総発電量と、図１２に
示した実際に消費した総発電量との差は、図１１に示し
た発電パターの総発電量の方が２ｋＷｈ多く、この差は
蓄電器７１０に蓄電することで、カバーされた。次に、
図１２に示した実際に使用した電力の消費量の時間パタ
ーンを時間平均処理することで補正し、これを新しい発
電パターンとし、図１３に示した。そして、次に日の運
転を、図１３に示したパターンで行った。次の日の運転
を図１３に示したパターンで行った結果、図１３に示し
た発電パターの総発電量と、実際に消費した総発電量と
の差は、図１３に示した発電パターの総発電量の方が
０．５ｋＷｈ少なかった。

【００３４】以上の運転の結果、あらかじめ想定した運
転パターンと、実際に消費した電力パターンとが完全に
一致することはなかったが、このような運転の仕方を採
用することで、高分子電解質型燃料電池を用いたコージ
ェネレーションシステムの時間追随性の遅れをカバーす
ることが出来た。

【００３５】

【発明の効果】以上、説明したように、本発明は、消費
者が要求する電力供給及び給湯と、燃料電池で作ること
の出来る電力及び給湯との時間的なズレをなくすこと
で、実運転時の変換効率を高めることが出来た。さら
に、高温の温水を安定的に供給することができ、また、
電力負荷が変動した時にも迅速に対応すること、およ
び、給湯負荷が増加した場合にも対応した運転ができ
た。つまり、快適で経済的なシステムが実現した。

【図面の簡単な説明】

【図１】燃料電池を用いたコージェネレーションシステ
ムの一般的な構成を示した図

【図２】水素生成器の一般的な構成を示した図

【図３】燃料電池の構成要素であるＭＥＡの構成を示し
た断面図

【図４】燃料電池の構成を示した断面図

【図５】燃料電池の構成要素であるセパレータの構成を
示した外観図

【図６】燃料電池の構成を示した外観図

【図７】本発明の実施形態であるコージェネレーション
システムの構成を示した図

【図８】本発明の実施形態であるコージェネレーション
システムの構成要素である電力制御部の構成を示した図

【図９】電力の要求パターンを示した図

【図１０】給湯の要求パターンを示した図

【図１１】あらかじめ定めた燃料電池の発電パターンを
示す図

【図１２】実際に使用した消費電力のパターンを示す図

【図１３】補正後の燃料電池の発電パターンを示す図

【符号の説明】

１１水素生成器１２燃料電池１３制御部１４ＡＣ−ＤＣコンバータ２１脱硫部２２改質部２３変性部２４浄化部３１水素イオン伝導性高分子電解質膜３２触媒反応層３３拡散層３４電極３５ＭＥＡ４１セパレータ４２ガス流通溝４３単電池５１ａ燃料ガスを注入するための孔５１ｂ燃料ガスを排出するための孔５２ａ酸化剤ガスを注入するための孔５２ｂ酸化剤ガスを排出するための孔５３ａ冷却水を注入するための孔５３ｂ冷却水を排出するための孔５４ガス流路の凹部５５ガス流路の凸部５６シール材６１単電池６２端板６２ｂ端板６３締結ボルト６４ａ酸化剤ガス注入用の孔６４ｂ燃料ガス注入用の孔６５ａ冷却水注入用の孔６５ｂ酸化剤ガス排出用の孔６６ａ燃料ガス排出用の孔６６ｂ冷却水排出用の孔７１ブロアー７２水素生成器７３加湿器７４燃料電池７５ブロアー７６加湿器７７凝縮器７８貯湯タンク７９電力制御部７１０蓄電部７１１給水器８１電圧変換器８２ＤＣ／ＡＣインバータ８３記憶部８４中央制御部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考） // Ｇ０５Ｆ 1/67 Ｇ０５Ｆ 1/67 Ｂ (72)発明者富澤猛大阪府門真市大字門真1006番地松下電器産業株式会社内 (72)発明者行天久朗大阪府門真市大字門真1006番地松下電器産業株式会社内Ｆターム(参考） 5H026 AA06 CC03 CC08 5H027 AA06 BA01 DD00 DD03 DD06 MM04 MM09 MM26 5H420 BB14 CC03 DD03 EB13 FF05 NB04 NE02

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】炭化水素系の原料から水素を含有する燃
料ガスを生成する水素生成器と、前記水素生成器で得ら
れた燃料ガスと酸化剤ガスとを用いて発電を行う高分子
電解質型燃料電池と、前記水素生成器または前記高分子
電解質型燃料電池の少なくとも一方で発生する熱を回収
する冷却水循環部と、前記冷却水循環部で得られた熱の
少なくとも一部を蓄える貯湯タンクと、前記高分子電解
質型燃料電池で発生した電力の少なくとも一部を蓄える
電力蓄電部と、前記高分子電解質型燃料電池で発生した
直流電力を交流電力に変換する電力変換部と、前記交流
電力と商用電力との系統連携を行う電力系統連携制御部
と、前記水素生成器と前記高分子電解質型燃料電池と前
記冷却水循環部と前記電力蓄電部と前記電力変換部と前
記電力系統連携制御部の動作を制御するシステム制御部
とを備え、使用者に電力供給と給湯とを行う高分子電解
質型燃料電池コージェネレーションシステムであって、
前記システム制御部は、前記使用者の電力消費及び給湯
消費の時間推移と、前記高分子電解質型燃料電池コージ
ェネレーションシステムが所定量の発電と給湯とを行う
ため必要とする前記水素生成器に供給する前記炭化水素
系の原料の量とを予め入力し、前記入力値に従い前記高
分子電解質型燃料電池コージェネレーションシステムを
運転し、前記運転と同時に実際に前記使用者が消費した
電力量を記録し、予め定めた前記使用者の電力消費の時
間推移を前記記録値に基づき補正することで、前記水素
生成器へ供給する前記炭化水素系の原料量を制御するこ
とを特徴とする高分子電解質型燃料電池コージェネレー
ションシステム。