(57)【要約】【課題】凝縮部、水タンク、および、改質装置を備えた燃料電池において、構成を簡素化すること。【解決手段】燃料電池システムであって、燃料電池と、燃料電池で電気化学反応に供された後の燃料ガスを燃焼させる燃焼部と、第１導出口を備え、燃焼部において燃焼後の排ガス中の水蒸気を凝縮させて凝縮水を生成し、凝縮水を第１導出口を介して外部に導出する凝縮部と、第２導出口を備え、凝縮部から導出された凝縮水を貯留すると共に、貯留した貯留水を第２導出口を介して外部に導出する水タンクと、導入口を備え、水タンクから導出された貯留水、および、改質燃料が、導入口を介して導入される改質装置と、を備え、凝縮部の第１導出口、水タンクの第２導出口、および、改質装置の導入口は、高さが高い順に、第１導出口、第２導出口、導入口となるように配置される。【選択図】図１
2010049921.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料電池システムであって、
燃料電池と、
前記燃料電池で電気化学反応に供された後の燃料ガスを燃焼させる燃焼部と、
第１導出口を備え、前記燃焼部において燃焼後の排ガス中の水蒸気を凝縮させて凝縮水を生成し、前記凝縮水を前記第１導出口を介して外部に導出する凝縮部と、
第２導出口を備え、前記凝縮部から導出された前記凝縮水を貯留すると共に、貯留した貯留水を前記第２導出口を介して外部に導出する水タンクと、
導入口を備え、前記水タンクから導出された前記貯留水、および、改質燃料が、導入口を介して導入される改質装置と、
を備え、
前記凝縮部の前記第１導出口、前記水タンクの前記第２導出口、および、前記改質装置の前記導入口は、高さが高い順に、前記第１導出口、前記第２導出口、前記導入口となるように配置されることを特徴とする燃料電池システム。
【請求項２】
燃料電池システムであって、
燃料電池と、
第１導出口を備え、前記燃料電池から排出される排ガス中の水蒸気を凝縮させて凝縮水を生成し、前記凝縮水を前記第１導出口を介して外部に導出する凝縮部と、
第２導出口を備え、前記凝縮部から導出された前記凝縮水を貯留すると共に、貯留した貯留水を前記第２導出口を介して外部に導出する水タンクと、
導入口を備え、前記水タンクから導出された前記貯留水、および、改質燃料が、前記導入口を介して導入される改質装置と、
を備え、
前記凝縮部の前記第１導出口、前記水タンクの前記第２導出口、および、前記改質装置の前記導入口は、高さが高い順に、前記第１導出口、前記第２導出口、前記導入口となるように配置されることを特徴とする燃料電池システム。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の燃料電池システムにおいて、
前記水タンクの前記第２導出口より低い低位部を有し、前記改質装置に前記改質燃料を供給するための改質燃料流路と、
前記水タンクの前記第２導出口と、前記改質燃料流路における前記低位部とを接続する水供給流路と、
前記改質燃料流路と前記水供給流路との接続部に配置され、前記水タンクの前記貯留水の水圧を背圧として利用し、前記水タンクの前記貯留水を、前記水供給流路を介して前記改質燃料流路に噴射するインジェクタと、
を備えることを特徴とする燃料電池システム。
【請求項４】
請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の燃料電池システムにおいて、
前記凝縮部に冷媒を供給し、前記排ガスと熱交換を行う冷却機構を備えることを特徴とする燃料電池システム。
【請求項５】
請求項４に記載の燃料電池システムにおいて、
前記冷媒は、水であることを特徴とする燃料電池システム。
【請求項６】
燃料電池システムであって、
燃料電池と、
第３導出口を備え、貯留する貯留水を前記第３導出口を介して外部に導出する水タンクと、
導入口を備え、前記水タンクから導出された前記貯留水、および、改質燃料が、前記導入口を介して導入される改質装置と、
前記水タンクの前記第３導出口より低い低位部を有し、前記改質装置に前記改質燃料を供給するための改質燃料流路と、
前記水タンクの前記第３導出口と、前記改質燃料流路における前記低位部とを接続する水供給流路と、
前記改質燃料流路と前記水供給流路との接続部に配置され、前記水タンクの前記貯留水の水圧を背圧として利用し、前記貯留水を、前記水供給流路を介して前記改質燃料流路に噴射するインジェクタと、
を備えることを特徴とする燃料電池システム。
【請求項７】
請求項６に記載の燃料電池システムにおいて、
前記燃料電池で電気化学反応に供された後の燃料ガスを燃焼させる燃焼部と、
第４導出口を備え、前記燃焼部において燃焼後の排ガス中の水蒸気を凝縮させて凝縮水を生成し、前記凝縮水を前記第４導出口を介して外部に導出する凝縮部と、
を備え、
前記水タンクは、前記凝縮部から導出された前記凝縮水を前記貯留水として貯留することを特徴とする燃料電池システム。
【請求項８】
請求項６に記載の燃料電池システムにおいて、
第５導出口を備え、前記燃料電池から排出される排ガス中の水蒸気を凝縮させて凝縮水を生成し、前記凝縮水を前記第５導出口を介して外部に導出する凝縮部と、を備え、
前記水タンクは、前記凝縮部から導出された前記凝縮水を前記貯留水として貯留することを特徴とする燃料電池システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料電池システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
燃料電池で電気化学反応に供された後の反応ガス中、若しくは、燃料電池で電気化学反応に供された後の燃料ガスを燃焼させた後の排ガス中、に含まれる水蒸気を凝縮する凝縮部と、凝縮部で凝縮した凝縮水を貯留する水タンクと、水タンクの水を用いて、改質燃料（炭化水素原料）を改質する改質装置とを備える燃料電池システムが知られている（下記特許文献参照）。
【０００３】
【特許文献１】特開平１０−６４５７３号公報  特開平５−１２９０２７号公報  特開２００４−３４９２１２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、上記燃料電池システムにおいて、コスト面や小型化の観点から構成を簡素化したいという要望があった。
【０００５】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたもので、凝縮部、水タンク、および、改質装置を備えた燃料電池において、構成を簡素化する技術を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態又は適用例として実現することが可能である。
【０００７】
[適用例１]
燃料電池システムであって、燃料電池と、前記燃料電池で電気化学反応に供された後の燃料ガスを燃焼させる燃焼部と、第１導出口を備え、前記燃焼部において燃焼後の排ガス中の水蒸気を凝縮させて凝縮水を生成し、前記凝縮水を前記第１導出口を介して外部に導出する凝縮部と、第２導出口を備え、前記凝縮部から導出された前記凝縮水を貯留すると共に、貯留した貯留水を前記第２導出口を介して外部に導出する水タンクと、導入口を備え、前記水タンクから導出された前記貯留水、および、改質燃料が、導入口を介して導入される改質装置と、を備え、前記凝縮部の前記第１導出口、前記水タンクの前記第２導出口、および、前記改質装置の前記導入口は、高さが高い順に、前記第１導出口、前記第２導出口、前記導入口となるように配置されることを要旨とする。
【０００８】
上記構成の燃料電池システムによれば、構成を簡素化することができる。
【０００９】
[適用例２]
燃料電池システムであって、燃料電池と、第１導出口を備え、前記燃料電池から排出される排ガス中の水蒸気を凝縮させて凝縮水を生成し、前記凝縮水を前記第１導出口を介して外部に導出する凝縮部と、第２導出口を備え、前記凝縮部から導出された前記凝縮水を貯留すると共に、貯留した貯留水を前記第２導出口を介して外部に導出する水タンクと、導入口を備え、前記水タンクから導出された前記貯留水、および、改質燃料が、前記導入口を介して導入される改質装置と、を備え、前記凝縮部の前記第１導出口、前記水タンクの前記第２導出口、および、前記改質装置の前記導入口は、高さが高い順に、前記第１導出口、前記第２導出口、前記導入口となるように配置されることを要旨とする。
【００１０】
上記構成の燃料電池システムによれば、構成を簡素化することができる。
【００１１】
[適用例３]
適用例１または適用例２に記載の燃料電池システムにおいて、前記水タンクの前記第２導出口より低い低位部を有し、前記改質装置に前記改質燃料を供給するための改質燃料流路と、前記水タンクの前記第２導出口と、前記改質燃料流路における前記低位部とを接続する水供給流路と、前記改質燃料流路と前記水供給流路との接続部に配置され、前記水タンクの前記貯留水の水圧を背圧として利用し、前記水タンクの前記貯留水を、前記水供給流路を介して前記改質燃料流路に噴射するインジェクタと、を備えることを特徴とする燃料電池システム。
【００１２】
このようにすれば、燃料電池システムおいて、構成を簡素化することができる。
【００１３】
[適用例４]
適用例１ないし適用例３のいずれかに記載の燃料電池システムにおいて、前記凝縮部に冷媒を供給し、前記排ガスと熱交換を行う冷却機構を備えることを特徴とする燃料電池システム。
【００１４】
このようにすれば、凝縮部において排ガスによって冷媒を暖めることができる。
【００１５】
[適用例５]
適用例４に記載の燃料電池システムにおいて、前記冷媒は、水であることを特徴とする燃料電池システム。
【００１６】
このようにすれば、凝縮部において排ガスによってお湯を沸かすことができる。
【００１７】
[適用例６]
燃料電池システムであって、燃料電池と、第３導出口を備え、貯留する貯留水を前記第３導出口を介して外部に導出する水タンクと、導入口を備え、前記水タンクから導出された前記貯留水、および、改質燃料が、前記導入口を介して導入される改質装置と、前記水タンクの前記第３導出口より低い低位部を有し、前記改質装置に前記改質燃料を供給するための改質燃料流路と、前記水タンクの前記第３導出口と、前記改質燃料流路における前記低位部とを接続する水供給流路と、前記改質燃料流路と前記水供給流路との接続部に配置され、前記水タンクの前記貯留水の水圧を背圧として利用し、前記貯留水を、前記水供給流路を介して前記改質燃料流路に噴射するインジェクタと、を備えることを要旨とする。
【００１８】
上記構成の燃料電池システムによれば、構成を簡素化することができる。
【００１９】
[適用例７]
適用例６に記載の燃料電池システムにおいて、前記燃料電池で電気化学反応に供された後の燃料ガスを燃焼させる燃焼部と、第４導出口を備え、前記燃焼部において燃焼後の排ガス中の水蒸気を凝縮させて凝縮水を生成し、前記凝縮水を前記第４導出口を介して外部に導出する凝縮部と、を備え、前記水タンクは、前記凝縮部から導出された前記凝縮水を前記貯留水として貯留することを特徴とする燃料電池システム。
【００２０】
このようにすれば、燃料電池システムおいて、構成を簡素化することができる。
【００２１】
[適用例８]
適用例６に記載の燃料電池システムにおいて、第５導出口を備え、前記燃料電池から排出される排ガス中の水蒸気を凝縮させて凝縮水を生成し、前記凝縮水を前記第５導出口を介して外部に導出する凝縮部と、を備え、前記水タンクは、前記凝縮部から導出された前記凝縮水を前記貯留水として貯留することを特徴とする燃料電池システム。
【００２２】
このようにすれば、燃料電池システムおいて、構成を簡素化することができる。
【００２３】
なお、本発明は、上記した燃料電池システムの他、改質システムなど他の装置発明の態様として実現することが可能である。また、燃料電池システムの製造方法など、方法発明としての態様で実現することも可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下、本発明の実施の形態について、実施例に基づき次の順序で説明する。
Ａ．第１実施例：
Ａ１．燃料電池システムの構成：
図１は、本発明の第１実施例としての燃料電池システム１０００の構成を示すブロック図である。本実施例の燃料電池システム１０００は、主に、ブロワ１０と、改質装置２０と、インジェクタ３０と、凝縮器４０と、水タンク５０と、圧力センサ５５と、改質燃料供給ポンプ６０と、冷却水循環ポンプ７０と、湯タンク８０と、燃料電池１００と、燃焼部１００Ａと、制御回路２００と、を備えている。なお、図１において、下方向が重力方向下向きを示す。
【００２５】
燃料電池１００は、比較的高温（約５００℃〜１０００℃）作動する固体酸化物型燃料電池（ＳＯＦＣ）である。燃料電池１００は、燃料電池セル（図示せず）が複数積層されたスタック構造を有し、燃料ガスとして、水素および一酸化炭素が、酸化ガスとして、空気（酸素）が導入される。
【００２６】
燃料電池セルは、膜電極接合体（図示せず）と、アノード側セパレータ（図示せず）と、電極側セパレータ（図示せず）と、を備えている。膜電極接合体は、電解質膜（図示せず）と、電極であるカソード（図示せず）およびアノード（図示せず）と、ガス拡散層（図示せず）と、を備え、カソードおよびアノードが表面に形成された電解質膜を、ガス拡散層で挟持して構成される。燃料電池セルは、この膜電極接合体を、さらにアノード側セパレータおよび電極側セパレータで挟持して構成される。電解質膜としては、例えば、イットリア安定化ジルコニア（ＹＳＺ）やペロブスカイト酸化物などのイオン伝導性セラミックを用いることができる。カソードとしては、例えば、ランタンマンガナイト系の導電性セラミックを用いることができる。アノードとしては、例えば、ＮｉＯ-ＹＳＺ、ＮｉＯ-ＳｃＳＺなどの酸化ニッケルと導電性セラミックとの複合材料を用いることができる。
【００２７】
燃焼部１００Ａは、燃料電池１００に隣接して配置され、アノードおよびカソードで電気化学反応に供された後の燃料ガスおよび酸化ガスが導入され、これらを混合し、燃焼させる。燃焼部１００Ａにおいて、燃焼熱によって高温となったガス（以下では、高温ガスとも呼ぶ）は、高温ガス排出流路１２に排出される。燃焼部１００Ａでは、燃焼反応によって、水蒸気が生じ、高温ガス中には、大量の水蒸気が含まれる。
【００２８】
ブロワ１０は、酸化ガス供給流路１１を介して燃料電池１００に接続され、空気を圧縮し酸化ガスとして、燃料電池１００のカソードに供給する。
【００２９】
改質燃料供給ポンプ６０は、改質燃料供給流路１５を介して、改質燃料としての都市ガス（主にメタンガス）を改質装置２０に供給するためのポンプである。なお、改質燃料として、エタノール等、他の炭化水素系原料を用いてもよい。
【００３０】
改質装置２０は、燃焼部１００Ａに隣接して配置され、燃料ガス供給流路１６を介して燃料電池１００に接続される。改質装置２０は、改質燃料供給流路１５と接続される高温ガス導入口２０Ａを備える。改質装置２０は、後述の水タンク５０の水および都市ガスが、それぞれ、改質燃料供給流路１５、高温ガス導入口２０Ａを介して導入される。改質装置２０は、燃焼部１００Ａの燃焼熱を利用して、導入された水を水蒸気にさせつつ、改質触媒によって水蒸気改質反応および部分酸化反応を進行させ、水素および一酸化炭素を生成する。これら水素および一酸化炭素は、燃料ガスとして、燃料ガス供給流路１６を介して燃料電池１００のアノードに供給される。改質燃料供給流路１５は、水タンク５０の水導出口５０Ａよりも低い位置に配置される。
【００３１】
凝縮器４０は、高温ガス排出流路１２と接続され、燃焼部１００Ａから高温ガスが導入され、この高温ガス中の水蒸気を凝縮する。凝縮器４０は、凝縮水導出口４０Ａを備える。この凝縮水導出口４０Ａは、改質装置２０の高温ガス導入口２０Ａよりも高い位置に設けられる。凝縮器４０は、後述する冷却水循環流路１７が通過する。凝縮器４０において、冷却水循環流路１７を流れる冷却水と、導入された高温ガスと、の間で熱交換が行われる。その際、高温ガス中の水蒸気は、冷却水に冷却され、凝縮水となる。この凝縮水は、凝縮器４０の凝縮水導出口４０Ａから凝縮器４０に接続される凝縮水流路１３に導出される。なお、凝縮器４０に導入された高温ガスは、冷却水との熱交換後、排出流路４２を介して、凝縮器４０の外部に排出される。
【００３２】
水タンク５０は、凝縮水流路１３と接続される。水タンク５０は、凝縮器４０から凝縮水が導入され、その凝縮水を貯留する。水タンク５０に貯留される水を貯留水とも呼ぶ。水タンク５０は、水供給流路１４と接続される水導出口５０Ａを備える。水導出口５０Ａは、改質装置２０の高温ガス導入口２０Ａよりも高い位置であって、凝縮器４０の凝縮水導出口４０Ａよりも低い位置に設けられる。すなわち、本実施例の燃料電池システム１０００において、凝縮水導出口４０Ａ、水導出口５０Ａ、および、高温ガス導入口２０Ａは、高さの高い順に凝縮水導出口４０Ａ、水導出口５０Ａ、高温ガス導入口２０Ａとなるように配置される。水供給流路１４は、改質燃料供給流路１５と接続される。
【００３３】
インジェクタ３０は、後述する制御回路２００に制御され、水供給流路１４と改質燃料供給流路１５との接続部に設けられる。従って、インジェクタ３０は、水タンク５０の水導出口５０Ａより低い位置に配置される。インジェクタ３０は、水タンク５０における貯留水の水圧を背圧として利用し、水タンク５０の貯留水を、水供給流路１４を介して改質燃料供給流路１５に噴射する。改質燃料供給流路１５に噴射された貯留水は、都市ガスの流れによって、都市ガスと共に、高温ガス導入口２０Ａを介して改質装置２０に導入される。言い換えれば、水タンク５０の貯留水は、インジェクタ３０の噴射によって、水導出口５０Ａ、水供給流路１４、および、改質燃料供給流路１５を介して改質装置２０に導出される。なお、水供給流路１４の径、水タンク５０の容積等は、燃料電池システム１０００の設計等に応じて、適宜決定される。
【００３４】
圧力センサ５５は、水供給流路１４に設けられ、水タンク５０の貯留水の水圧を検出するためのセンサである。
【００３５】
また、凝縮器４０は、冷却水循環流路１７が通過する。湯タンク８０は、水を貯留するためのタンクであり、冷却水循環流路１７上に設けられる。冷却水循環ポンプ７０は、冷却水循環流路１７上に設けられ、湯タンク８０内の水（お湯）を冷却水循環流路１７に導出させ、凝縮器４０を通過させた後、再び湯タンク８０内に導入する。冷却水循環流路１７を流れる冷却水は、凝縮器４０を通過する際暖められる。このように、湯タンク８０内の冷却水は、冷却水循環流路１７を循環する過程で昇温する。湯タンク８０において、所定温度（例えば、９０℃）まで昇温した冷却水は、お湯として、所定の消費部９０に供給される。なお、湯タンク８０には、適宜、比較的低温な水（例えば、２０℃）が供給される。
【００３６】
制御回路２００は、マイクロコンピュータを中心とした論理回路として構成され、詳しくは、予め設定された制御プログラムに従って所定の演算などを実行するＣＰＵ（図示せず）と、ＣＰＵで各種演算処理を実行するのに必要な制御プログラムや制御データ等が予め格納されたＲＯＭ（図示せず）と、同じくＣＰＵで各種演算処理をするのに必要な各種データが一時的に読み書きされるＲＡＭ（図示せず）と、各種信号を入出力する入出力ポート（図示せず）等を備える。そして、この制御回路２００は、ブロワ１０、インジェクタ３０、改質燃料供給ポンプ６０、および、冷却水循環ポンプ７０を制御し、すなわち、燃料電池システム１０００全体の制御を行う。制御回路２００は、燃料電池システム１０００外部からの負荷要求がなされると、燃料電池１００の発電量が、負荷要求に応じた要求電力量となるように各部位の制御を行う。例えば、制御回路２００は、圧力センサ５５から貯留水の水圧をモニタリングしつつ、要求電力量に応じた水（貯留水）を改質装置２０に供給すべく、インジェクタ３０を制御する。
【００３７】
以上のように、本実施例の燃料電池システム１０００では、高さの高い順に凝縮水導出口４０Ａ、水導出口５０Ａ、高温ガス導入口２０Ａとなるように配置されている。このようにすれば、凝縮水流路１３から水タンク５０に凝縮水を導くためのポンプ、および、水タンク５０から改質装置２０へ貯留水を導くためのポンプ等を設置する必要が無く、燃料電池システム１０００の構成を簡素化することができる。その結果、燃料電池システムのコストの抑制、燃料電池システムの小型化、または、補機動力の低減を実現することができる。
【００３８】
また、本実施例の燃料電池システム１０００では、インジェクタ３０を水タンク５０の水導出口５０Ａより低い位置に配置するようにしている。このようにすれば、インジェクタ３０において、水タンク５０における貯留水の水圧を背圧として利用することができるので、新たに背圧用ポンプ等を設ける必要が無く、燃料システム１０００の構成を簡素化することができる。その結果、燃料電池システムのコストの抑制、燃料電池システムの小型化、または、補機動力の低減を実現することができる。
【００３９】
さらに、本実施例の燃料電池システム１０００では、凝縮器４０に冷却水を供給し、凝縮器４０に導入される高温ガスと熱交換を行わせ、冷却水を暖め、お湯として消費部９０に供給するようにしている。このようにすれば、燃料電池システム１０００における総合効率を向上させることができる。
【００４０】
なお、本実施例において、燃料電池１００は、特許請求の範囲における燃料電池に該当し、燃焼部１００Ａは、特許請求の範囲における燃焼部に該当し、凝縮器４０は、特許請求の範囲における凝縮部に該当し、水タンク５０は、特許請求の範囲における水タンクに該当し、改質装置２０は、特許請求の範囲における改質装置に該当し、凝縮水導出口４０Ａは、特許請求の範囲における第１導出口または第４導出口に該当し、水導出口５０Ａは、特許請求の範囲における第２導出口または第３導出口に該当し、高温ガス導入口２０Ａは、特許請求の範囲における導入口に該当する。また、湯タンク８０、冷却水循環流路１７、および、冷却水循環ポンプ７０は、特許請求の範囲における冷却機構に該当し、改質燃料供給流路１５は、特許請求の範囲における改質燃料流路または低位部に該当する。
【００４１】
Ｂ．第２実施例：
Ｂ１．燃料電池システムの構成：
図２は、本発明の第２実施例としての燃料電池システム１０００Ａの構成を示すブロック図である。本実施例の燃料電池システム１０００Ａは、基本的に燃料電池システム１０００と同様の構成であるが、主に、燃焼部１００Ａを備えない点で相違する。燃料電池システム１０００Ａにおいて、燃料電池システム１０００同様の構成には、同様の符号を付しており、その説明を省略する。
【００４２】
燃料電池システム１０００Ａにおいて、燃料電池１００で電気化学反応に供された後の燃料ガスおよび酸化ガス（燃料電池排ガスとも呼ぶ）は、凝縮器４１に導入される。凝縮器４１は、燃料電池排ガス中の水蒸気を凝縮する。凝縮器４１は、凝縮水導出口４１Ａを備える。凝縮器４１は、冷却水循環流路１７が通過する。凝縮器４１において、冷却水循環流路１７を流れる冷却水と、導入された燃料電池排ガスと、の間で熱交換が行われる。その際、燃料電池排ガス中の水蒸気は、冷却水に冷却され、凝縮水となる。この凝縮水は、凝縮器４１の凝縮水導出口４１Ａから凝縮器４１に接続される凝縮水流路１３に導出される。なお、凝縮器４１の導入された燃料電池排ガスは、冷却水との熱交換後、排出流路４２を介して、凝縮器４１の外部に排出される。
【００４３】
水導出口５０Ａは、改質装置２０の高温ガス導入口２０Ａよりも高い位置であって、凝縮器４１の凝縮水導出口４１Ａよりも低い位置に設けられる。すなわち、本実施例の燃料電池システム１０００Ａにおいて、凝縮水導出口４１Ａ、水導出口５０Ａ、および、高温ガス導入口２０Ａは、高さの高い順に、凝縮水導出口４１Ａ、水導出口５０Ａ、高温ガス導入口２０Ａとなるように配置される。
【００４４】
改質装置２０は、燃料電池１００において電気化学反応によって生じる熱を利用して、水タンク５０から導入された水を水蒸気にさせつつ、改質触媒によって水蒸気改質反応および部分酸化反応を進行させ、水素および一酸化炭素を生成する。なお、改質装置２０は、バーナー等の加熱部を備え、その熱を利用して、水タンク５０から導入された水を水蒸気にさせつつ、改質触媒によって水蒸気改質反応および部分酸化反応を進行させ、水素および一酸化炭素を生成するようにしてもよい。
【００４５】
以上のように、本実施例の燃料電池システム１０００Ａでは、凝縮水導出口４１Ａ、水導出口５０Ａ、および、高温ガス導入口２０Ａは、高さの高い順に、凝縮水導出口４１Ａ、水導出口５０Ａ、高温ガス導入口２０Ａとなるように配置されている。このようにすれば、凝縮水流路１３から水タンク５０に凝縮水を導くためのポンプ、および、水タンク５０から改質装置２０へ貯留水を導くためのポンプを設置する必要が無く、燃料電池システム１０００の構成を簡素化することができる。その結果、燃料電池システムのコストの抑制、燃料電池システムの小型化、または、補機動力の低減を実現することができる。
【００４６】
なお、本実施例において、燃料電池１００は、特許請求の範囲における燃料電池に該当し、凝縮器４１は、特許請求の範囲における凝縮部に該当し、水タンク５０は、特許請求の範囲における水タンクに該当し、改質装置２０は、特許請求の範囲における改質装置に該当し、凝縮水導出口４１Ａは、特許請求の範囲における第１導出口または第５導出口に該当し、水導出口５０Ａは、特許請求の範囲における第２導出口または第３導出口に該当し、高温ガス導入口２０Ａは、特許請求の範囲における導入口に該当する。また、湯タンク８０、冷却水循環流路１７、および、冷却水循環ポンプ７０は、特許請求の範囲における冷却機構に該当する。
【００４７】
Ｃ．変形例：
なお、上記各実施例における構成要素の中の、独立クレームでクレームされた要素以外の要素は、付加的な要素であり、適宜省略可能である。また、この発明は上記の実施例や実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様において実施することが可能であり、例えば以下のような変形も可能である。
【００４８】
Ｃ１．変形例１：
上記実施例の燃料電池システムは、燃料電池１００として、固体酸化物型燃料電池を用いているが、本発明は、これに限られるものではなく、例えば、燃料電池１００として、固体高分子型燃料電池、水素分離膜型燃料電池、アルカリ水溶液電解質型燃料電池、リン酸電解質型燃料電池、あるいは、溶融炭酸塩電解質型燃料電池を用いるようにしてもよい。このようにしても、上記実施例の効果を奏することができる。
【００４９】
Ｃ２．変形例２：
上記第１実施例の燃料電池システム１０００において、燃焼部１００Ａは、燃料電池１００と共に一体化された燃料電池ユニットを形成するようにしてもよい。このようにすれば、燃料電池システムを小型化することが可能である。
【００５０】
Ｃ３．変形例３：
上記実施例の燃料電池システムでは、冷却水循環流路１７を循環させる冷媒として水を用いるようにしているが、本発明は、これに限られるものではなく、水以外の冷媒を用いるようにしてもよい。このようにすれば、冷媒を昇温させることができ、その冷媒を、例えば、暖房用媒体として用いることができる。
【００５１】
Ｃ４．変形例４：
上記実施例の燃料電池システムでは、水タンク５０の貯留水を、インジェクタ３０を用いて改質装置２０に供給するようにしているが、本発明は、これに限られるものではない。例えば、水供給流路１４と改質燃料供給流路１５との接続部に、インジェクタ３０ではなく、エジェクタを設け、貯留水の水圧、および、改質燃料供給流路１５における都市ガスの流れを利用して、水タンク５０の貯留水を改質装置２０へ供給するようにしてもよい。このようにすれば、制御回路２００が制御することなく、改質装置２０へ貯留水を供給することができる。
【００５２】
Ｃ５．変形例５：
上記実施例の燃料電池システムにおいて、インジェクタ３０は、改質装置２０の高温ガス導入口２０Ａより高い位置に配置されることが好ましい。このようにすれば、改質燃料供給流路１５における都市ガスの流れが弱くても、インジェクタ３０から噴霧された貯留水を、改質装置２０へ供給することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】本発明の第１実施例としての燃料電池システム１０００の構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の第２実施例としての燃料電池システム１０００Ａの構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
【００５４】
１０…ブロワ
１１…酸化ガス供給流路
１２…高温ガス排出流路
１３…凝縮水流路
１４…水供給流路
１５…改質燃料供給流路
１６…燃料ガス供給流路
１７…冷却水循環流路
２０…改質装置
２０Ａ…高温ガス導入口
３０…インジェクタ
４０，４１…凝縮器
４０Ａ，４１Ａ…凝縮水導出口
５０…水タンク
５０Ａ…水導出口
５５…圧力センサ
６０…改質燃料供給ポンプ
７０…冷却水循環ポンプ
８０…湯タンク
９０…消費部
１００…燃料電池
１００Ａ…燃焼部
２００…制御回路
１０００，１０００Ａ…燃料電池システム
【図１】
2010049921.tif 000003
【図２】
2010049921.tif 000004