(57)【要約】【課題】熱利用設備で回収されなかった余剰熱の冷却効果を低下させずに、排気ガスの白煙化を防止する燃料電池発電装置を提供すること。【解決手段】この燃料電池発電装置１は、燃料改質器２４と燃料電池本体２１と生成水回収器２７と熱利用熱交換器３５とを筺体２に収納する燃料電池発電装置である。この燃料電池発電装置１においては、熱利用設備により回収されなかった余剰熱を外気により吸熱すると共に、余剰熱を吸熱した外気と生成水回収器２７から排出された排気ガスとを混合して排出する空冷式排熱冷却器３６を更に具備し、空冷式排熱冷却器３６は、燃料改質器２４と燃料電池本体２１と生成水回収器とを収納する筺体の外部で、かつ、前記生成水回収器よりも上方に設置されることを特徴とする。【選択図】図１
2010218882.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
原燃料を改質して、燃料ガスを生成する燃料改質器と、前記燃料ガスと反応空気との電気化学反応により発電する燃料電池本体と、前記燃料改質器及び前記燃料電池本体からの排気ガスを、前記排気ガスに含まれる水分を回収してから排出する生成水回収器と、前記燃料電池本体における発電により生じた熱を熱利用設備に回収させる熱利用熱交換器とを具備する燃料電池発電装置であって、
前記熱利用設備により回収されなかった余剰熱を外気により吸熱すると共に、前記余剰熱を吸熱した外気と前記生成水回収器から排出された前記排気ガスとを混合して排出する空冷式排熱冷却器を更に具備し、
前記空冷式排熱冷却器は、前記燃料改質器と前記燃料電池本体と前記生成水回収器とを収納する筺体の外部で、かつ、前記生成水回収器よりも上方に設置されることを特徴とする燃料電池発電装置。
【請求項２】
前記空冷式排熱冷却器は、
外気を取り入れる吸気口と、前記吸気口から取り入れられた外気と前記余剰熱との熱交換を行う熱交換器と、前記熱交換器における熱交換により前記余剰熱を吸熱した外気を外部に排出する排気口とを有し、
前記熱交換器と前記排気口との間に形成される排気ガス排出エリアにおいて、前記余剰熱を吸熱した外気と前記生成水回収器から排出された前記排気ガスとを混合して、前記排気口から外部に排出することを特徴とする請求項１に記載の燃料電池発電装置。
【請求項３】
前記空冷式排熱冷却器は、
前記排気口を複数有するとともに、前記熱交換器と一部の排気口との間に形成される第１のエリアと前記熱交換器と他の排気口との間に形成される第２のエリアとを区画する隔壁を有し、
前記排気ガス排出エリアとして機能する前記第１のエリアにおいて、前記余剰熱を吸熱した外気と前記生成水回収器から排出された前記排気ガスとを混合して、前記一部の排気口から外部に排出することを特徴とする請求項２に記載の燃料電池発電装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料改質器、燃料電池本体、生成水回収器、熱利用熱交換器、空冷式排熱冷却装置を具備する燃料電池発電装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、発電による電力利用とともに、発電により生じた熱を給湯や空調等の熱利用設備で利用するコージェネレーション装置が開発されている。
【０００３】
コージェネレーション装置の一種である燃料電池発電装置は、主に、原燃料を水素濃度の高い燃料ガスへと改質する燃料改質器と、燃料改質器により改質された燃料ガスと空気との電気化学反応に基づいて発電する燃料電池本体と、燃料改質器及び燃料電池本体から排出された排気ガスを、当該排気ガスに含まれる水分を回収してから外部に排出する生成水回収器と、燃料電池本体の発電により生じた熱を熱利用設備に回収させる熱利用熱交換器とから構成される。
【０００４】
このような燃料電池発電装置では、熱利用設備における熱利用が減少した場合にも燃料電池本体の運転温度を一定に保つために、熱利用設備に回収されなかった余剰熱を外気により吸熱して冷却する空冷式排熱冷却器を設けることが知られている。
【０００５】
ところで、上述のように構成された燃料電池発電装置の排気ガス、すなわち、生成水回収器から外部に排出される排気ガスは、大部分が水蒸気と二酸化炭素とから構成されており、窒素酸化物ＮＯｘ、硫黄酸化物ＳＯｘ、煤塵等の有害物質を極めて微量あるいは検出限界値以下しか含んでいない。したがって、燃料電池発電装置は、排気ガスが極めてクリーンなコージェネレーション装置として、市街地への設置が盛んに進められている。
【０００６】
一方で、燃料電池発電装置の排気ガスは、ほぼ５０℃の飽和水蒸気に相当する水蒸気を含んでおり、外気に触れると、外気により冷却された水分が凝縮し、白煙を生じてしまう。このため、燃料電池発電装置の排気ガスは、極めてクリーンであるにも関わらず、排気ガスの白煙化が、排気ガスがクリーンでないという印象を与えてしまい、燃料電池発電装置が市街地に設置される場合に問題視される恐れがあった。
【０００７】
そこで、燃料電池発電装置の排気ガスの白煙化を防止するために、排気ガスを加温して、排気ガスに含まれる水蒸気の水蒸気濃度を下げてから外部に排出することが知られている。具体的には、熱利用設備に回収されなかった余剰熱を冷却する空冷式排熱冷却器を生成水回収器内に設け、生成水回収器から排出される排気ガスにより余剰熱を吸熱することにより、排気ガスが加温されるとともに、余剰熱が冷却される（例えば、特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００２−１００３８２号公報
【特許文献２】特開平７−１６９４９８号公報
【特許文献３】特開平８−２９３３１６号公報
【特許文献４】特開２００８−８４８２８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、燃料電池発電装置の排気ガスが白煙化する場合、排気ガスの温度は外気の温度よりも高いため、排気ガスによる余剰熱の吸熱は、外気による余剰熱の吸熱と比較して、熱回収系温水との温度差が減少することから、空冷式排熱冷却器における余剰熱の冷却効果が低下する。したがって、排気ガスの白煙化を防止しようとして、排気ガスを熱回収系温水余剰熱により加熱しようとすると空冷式排熱冷却器を大型化する必要があるが、生成水回収器内の空冷式排熱冷却器設置スペースに制約がある場合には、余剰熱の冷却効果が低下してしまうという問題点があった。
【００１０】
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、熱利用設備で回収されなかった余剰熱の冷却効果を低下させずに、排気ガスの白煙化を防止する燃料電池発電装置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】
【００１１】
本発明の燃料電池発電装置は、原燃料を改質して、燃料ガスを生成する燃料改質器と、前記燃料ガスと反応空気との電気化学反応により発電する燃料電池本体と、前記燃料改質器及び前記燃料電池本体からの排気ガスを、前記排気ガスに含まれる水分を回収してから排出する生成水回収器と、前記燃料電池本体における発電により生じた熱を熱利用設備に回収させる熱利用熱交換器とを具備する燃料電池発電装置であって、前記熱利用設備により回収されなかった余剰熱を外気により吸熱すると共に、前記余剰熱を吸熱した外気と前記生成水回収器から排出された前記排気ガスとを混合して排出する空冷式排熱冷却器を更に具備し、前記空冷式排熱冷却器は、前記燃料改質器と前記燃料電池本体と前記生成水回収器とを収納する筺体の外部で、かつ、前記生成水回収器よりも上方に設置されることを特徴とする。
【００１２】
この構成によれば、空冷式排熱冷却器において、熱利用設備により回収されなかった余剰熱が外気により冷却されるとともに、排気ガスが余剰熱を吸熱した外気により加温されるので、余剰熱の冷却効果を低下させずに、排気ガスの白煙化を防止することができる。また、空冷式排熱冷却器が、燃料電池発電装置の筺体の外部でかつ生成水回収器よりも上方に設置されるので、生成水回収器からの排気ガスを空冷式排熱冷却器に設けられた排気ガス排出エリアに通流するための排気筒の長さを短くすることができる。したがって、排気筒を通流する排気ガスの圧損を少なくすることができ、排気ガスの圧損により、筺体の内部の燃料電池本体や燃料改質器の内部圧力が増加したりするのを防ぐことができる。また、排気筒の内部で発生した結露水を、排気筒の下方に設けられた生成水回収器内に容易に流下することができる。
【００１３】
また、本発明は、上記燃料電池発電装置において、前記空冷式排熱冷却器は、外気を取り入れる吸気口と、前記吸気口から取り入れられた外気と前記余剰熱との熱交換を行う熱交換器と、前記熱交換器における熱交換により前記余剰熱を吸熱した外気を外部に排出する排気口とを有し、前記熱交換器と前記排気口との間に形成される排気ガス排出エリアにおいて、前記余剰熱を吸熱した外気と前記生成水回収器から排出された前記排気ガスとを混合して、前記排気口から外部に排出することを特徴とする。
【００１４】
この構成によれば、空冷式排熱冷却器は、熱交換器と排気口との間に設けられた排気ガス排出エリアにおいて、生成水回収器から排出された排気ガスと余剰熱を吸熱した外気とを混合するため、生成水回収器から排出された排気ガスが、空冷式排熱冷却器の吸気口近くに導入されるのを防ぐことができ、余剰熱の冷却効果が低下するのを防ぐことができる。
【００１５】
また、本発明は、上記燃料電池発電装置において、前記空冷式排熱冷却器は、前記排気口を複数有するとともに、前記熱交換器と一部の排気口との間に形成される第１のエリアと前記熱交換器と他の排気口との間に形成される第２のエリアとを区画する隔壁を有し、前記排気ガス排出エリアとして機能する前記第１のエリアにおいて、前記余剰熱を吸熱した外気と前記生成水回収器から排出された前記排気ガスとを混合して、前記一部の排気口から外部に排出することを特徴とする。
【００１６】
この構成によれば、空冷式排熱冷却器は、熱交換器と一部の排気口との間に設けられた第１のエリアにおいて、生成水回収器から排出された排気ガスと余剰熱を吸熱した外気とを混合し、一部の排気口から外部に排出するため、排気ガスの白煙化防止のために、全ての排気口に設けられた冷却ファンを稼働させる必要がない。したがって、排気ガスの白煙化を防止するための冷却ファンの省電力化を図ることができるとともに、他の冷却ファンを稼働させるか否かに応じて空冷式排熱冷却器の余剰熱の除熱量を調整することができる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、空冷式排熱冷却器において、熱利用設備に回収されなかった余剰熱が外気により冷却されるとともに、余剰熱を吸熱した外気により排気ガスが加温されるので、余剰熱の冷却効果を低下させずに、排気ガスの白煙化を防止することができることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る燃料電池発電装置の概略図である。
【図２】本発明の第２の実施形態に係る燃料電池発電装置の概略図である。
【図３】本発明の第３の実施形態に係る燃料電池発電装置の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明の実施の形態について、添付図面を参照して詳細に説明する。
［第１の実施形態］
図１は、本発明の第１の実施形態に係る燃料電池発電装置の概略図である。
【００２０】
図１に示す燃料電池発電装置１では、発電反応プロセスに係る機器が筺体２内に収納されており、発電反応プロセスに伴い発生した熱を回収するための機器が筺体２の外部に設けられている。また、燃料電池発電装置１を構成する各種機器は、燃料ガス供給系１１、反応空気供給系１２、冷却水系１３、熱回収系１４等の各種の配管により接続されている。
【００２１】
燃料電池本体２１は、燃料極２１ａと空気極２１ｂとの間に電解質層を設けて形成される単セルを積層し、複数の単セルを積層する毎に、発電に伴う発熱を除去する冷却板２１ｃを設けるように構成されている。燃料電池本体２１は、燃料極２１ａに供給された燃料ガスと空気極２１ｂに供給された反応空気との電気化学反応に基づいて、発電及び発熱する。
【００２２】
燃料電池本体２１の燃料極２１ａには、原燃料を改質した燃料ガスを燃料極２１ａに供給するための燃料ガス供給系１１が接続されている。燃料ガス供給系１１には、脱硫器２２とエゼクタポンプ２３と燃料改質器２４とＣＯ変成器２５とが設けられている。
【００２３】
脱硫器２２は、原燃料に水素を添加し、付臭剤として原燃料に含まれている硫黄を吸着除去する。エゼクタポンプ２３は、脱硫器２２で脱硫された原燃料と、水蒸気分離器２９から供給される水蒸気とを混合する。燃料改質器２４は、燃焼器２４ａにおける燃焼により、エゼクタポンプ２３で水蒸気と混合された原燃料を触媒下で加熱し、水素濃度の高い燃料ガスを生成する。燃料改質器２４は、生成した燃料ガスを、ＣＯ変成器２５を介して燃料極２１ａに供給する。
【００２４】
燃料改質器２４の燃焼器２４ａには、燃料極２１ａからの残存水素を含む燃料極オフガスを燃焼器２４ａに排出するための燃料オフガス系１５と、燃焼空気ブロワ２６から取り込まれた燃焼空気を燃焼器２４ａに供給するための燃焼空気供給系１６とが接続されており、燃焼器２４ａは、燃料オフガス系１５を介して排出された燃料極オフガスと、燃焼空気供給系１６を介して供給された燃焼空気とを燃焼させる。また、燃焼器２４ａには、燃焼により生じた燃焼生成水を含む燃焼排ガスを生成水回収器２７に排出するための燃焼排ガス系１７が接続されている。
【００２５】
燃料電池本体２１の空気極２１ｂには、反応空気ブロワ２８により取り込まれた反応空気を空気極２１ｂに提供するための反応空気供給系１２が接続されている。また、空気極２１ｂは、電気化学反応により生じた反応生成水を含む空気極オフガスを生成水回収器２７に排出するための反応空気オフガス系１８が接続されている。
【００２６】
生成水回収器２７は、燃料排ガス系１７を介して排出された燃焼排ガスと反応空気オフガス系１８を介して排出された空気極オフガスとを、冷水と熱交換して冷却し、燃焼生成水と反応生成水とを回収する。また、生成水回収器２７の上方には、排気筒２７ａが接続されており、燃焼生成水が回収された燃焼排ガスと反応生成水が回収された空気極オフガスとから構成される排気ガスが、排気筒２７ａを通じて排出される。
【００２７】
燃料電池本体２１の冷却板２１ｃには、燃料電池本体２１を冷却する電池冷却水を循環させる冷却水系１３が組み込まれている。冷却板２１ｃでは、冷却水系１３を通流する電池冷却水により燃料電池本体２１の熱を吸熱することにより、燃料電池本体２１が冷却される。冷却水系１３には、水蒸気分離器２９と、冷却水ポンプ３０と、冷却水冷却器３１とが設けられている。
【００２８】
水蒸気分離器２９は、気液二相流として冷却水系１３を通流する電池冷却水を水蒸気と電池冷却水とに分離する。分離された電池冷却水は、冷却水ポンプ３０により燃料電池本体２１の冷却板２１ｃに供給され、分離された水蒸気は、エゼクタポンプ２３に供給される。また、エゼクタポンプ２３への水蒸気の供給により減少する水量を補うために、回収水回収器２７から回収水ポンプ３２により供給された生成水が、水処理装置３３で鈍化されてから水蒸気分離器２９に供給される。
【００２９】
冷却水冷却器３１には、燃料電池本体２１の熱を回収する熱回収用冷却水を循環させる熱回収系１４が組み込まれている。冷却水冷却器３１では、冷却水系１３を通流する電池冷却水と熱回収系１４を通流する熱回収用冷却水との熱交換により、電池冷却水の熱が熱回収冷却水に回収され、電池冷却水が冷却される。冷却された電池冷却水は、冷却水系１３を通じて、再び燃料電池本体２１の冷却板２１ｃに供給される。
【００３０】
熱回収系１４には、熱回収用ポンプ３４と、熱利用熱交換器３５と、空冷式排熱冷却器３６とが設けられている。熱回収用ポンプ３４は、冷却水冷却器３１において熱を回収した熱回収用冷却水を、熱利用熱交換器３５に供給する。
【００３１】
熱利用熱交換器３５では、熱回収用ポンプ３４から供給された熱回収用冷却水と図示されていない熱利用設備（例えば、給湯器や空調等）との熱交換により、熱回収用冷却水の熱が回収され、回収された熱が熱利用設備によって利用される。また、熱利用熱交換器３５は、熱利用設備における熱利用の減少のため、熱利用設備に回収されなかった余剰熱を冷却するために、熱回収用冷却水を空冷式排熱冷却器３６に供給する。
【００３２】
空冷式排熱冷却器３６には、熱回収系１４が組み込まれており、熱回収系１４を通流する熱回収用冷却水と空冷式排熱冷却器３６に取り入れられた外気との熱交換を行う熱交換器３６ｄが設けられる。かかる熱交換により、熱回収系１４を通流する熱回収用冷却水の熱、すなわち、熱利用設備で回収されなかった余剰熱が外気により吸熱され、熱回収用冷却水が冷却される。冷却された熱回収用冷却水は、熱回収系１４を通じて、再び冷却水冷却器３１に供給される。
【００３３】
また、空冷式排熱冷却器３６は、筺体２の天床部に設置されており、生成水回収器２７の上方位置又はその近傍に設置されることが好ましい。空冷式排熱冷却器３６の底面には、１つ以上の吸気口３６ａが設けられ、空冷式排熱冷却器３６の上面には、１つ以上の吸気口３６ａと対向する位置にそれぞれ排気口３６ｂが設けられる。また、１つ以上の排気口３６ｂの近くには、吸気口３６ａから外気を取り入れるとともに、熱交換器３６ｄにおける熱交換により余剰熱を吸熱した外気を排気口３６ｂから排出するための冷却ファン３６ｃが設けられる。
【００３４】
さらに、熱交換器３６ｄと上面に設けられた排気口３６ｂとの間には、排気ガス排出エリア３６ｅが形成される。排気ガス排出エリア３６ｅが形成される熱交換器３６ｄと排気口３６ｂとの間の側面には、生成水回収器２７からの排気ガスを通流する排気筒２７ａが接続されている。
【００３５】
次に、以上のように構成された第１の実施形態に係る燃料電池発電装置１における余剰熱の冷却動作及び排気ガスの排出動作について説明する。
【００３６】
熱利用設備における熱利用の減少のため熱利用設備に回収されなかった余剰熱を保持する熱回収用冷却水は、熱回収系１４を通じて、熱利用熱交換器３５から空冷式排熱冷却器３６に供給される。
【００３７】
空冷式排熱冷却器３６においては、冷却ファン３６ｃにより、底面に設けられた吸気口３６ａから取り入れられた外気が、熱交換器３６ｄにおける熱回収用冷却水との熱交換により余剰熱を吸熱する。余剰熱を吸熱した外気は、冷却ファン３６ｃにより、排気ガス排出エリア３６ｅを通って、排気口３６ｂより外部に排出される。このとき、排気ガス排出エリア３６ｅにおいて、排気筒２７ａを通じて排出された排気ガスが、余剰熱を吸熱した外気と混合希釈されてから、排気口３６ｂから外部に排出される。
【００３８】
すなわち、熱利用設備における熱利用の減少のため熱利用設備に回収されなかった余剰熱は、吸気口３６ａから取り入れられた外気により吸熱されるため、余剰熱の冷却効果が低下するのを防ぐことができる。また、排気ガス排出エリア３６ｅに排気筒２７ａを通じて排出された排気ガスは、余剰熱を吸熱した外気と混合希釈されることにより加温されるため、排気ガスに含まれる水蒸気の水蒸気濃度を低下させることができる。したがって、生成水回収器２７からの排気ガスが外部に排出される場合に、外気により冷却された水分の凝縮により、排気ガスが白煙化するのを防止することができる。
【００３９】
以上のように、第１の実施形態に係る燃料電池発電装置１によれば、空冷式排熱冷却器３６において、熱利用設備で回収されなかった余剰熱が外気により冷却されるとともに、排気ガスが余剰熱を吸熱した外気により加温されるので、余剰熱の冷却効果を低下させずに、排気ガスの白煙化を防止することができる。
【００４０】
また、第１の実施形態に係る燃料電池発電装置１によれば、空冷式排熱冷却器３６は、燃料電池発電装置１の筺体２の天床部で、特に生成水回収器２７の上方位置又はその近傍に設置されるので、生成水回収器２７からの排気ガスを空冷式排熱冷却器３６に設けられた排気ガス排出エリア３６ｅに通流する排気筒２７ａの長さを短くすることができる。したがって、排気筒２７ａを通流する排気ガスの圧損を少なくすることができ、排気ガスの圧損により、筺体２内の燃料電池本体２１や燃料改質器２４の内部圧力が増加したり、燃焼空気ブロワ２６や反応空気ブロワ２８の動力が増加するのを防ぐことができる。また、排気筒２７ａ内部で発生した結露水を、排気筒２７の下方に設けられた生成水回収器２７内の回収水タンクに容易に流下することができる。
【００４１】
また、第１の実施形態に係る燃料電池発電装置１によれば、空冷式排熱冷却器３６は、熱交換器３６ｄと排気口３６ｂとの間に設けられた排気ガス排出エリア３６ｅにおいて、生成水回収器２７から排出された排気ガスと余剰熱を吸熱した外気とを混合するため、生成水回収器２７から排出された排気ガスが、空冷式排熱冷却器３６の吸気口３６ａ近くに導入されるのを防ぐことができ、余剰熱の冷却効果が低下するのを防ぐことができる。
【００４２】
さらに、第１の実施形態に係る燃料電池発電装置１によれば、熱利用設備における熱利用の減少のため熱利用設備に回収されなかった余剰熱が増加すればするほど、空冷式排熱冷却器３６において、余剰熱を吸熱した外気と混合希釈されて外部に排出される排気ガスの温度が高くなるため、排気ガスの白煙化をより効果的に防止することができる。
【００４３】
[第２の実施形態]
図２は、本発明の第２の実施形態に係る燃料電池発電装置の概略図である。図１に示す第１の実施形態の燃料電池発電装置と同一部分には同一符号を付して説明の重複を避ける。
【００４４】
第２の実施形態に係る燃料電池発電装置３においては、空冷式排熱冷却器３６の底面に、複数の吸気口３６ａが設けられ、空冷式排熱冷却器３６の上面には、複数の吸気口３６ａと対向する位置にそれぞれ排気口３６ｂが設けられる。また、各排気口３６ｂの近くには、各排気口３６ｂに対向する位置に設けられた吸気口３６ａから取り入れた外気を、各排気口３６ｂから排出するための冷却ファン３６ｃが設けられる。
【００４５】
熱交換器３６ｄと上面に設けられた一部の排気口３６ｂとの間には、排気ガス排出エリア３６ｅとして機能する第１のエリアが形成され、熱交換器３６ｄと他の排気口３６ｂとの間には、第２のエリアが形成される。第１のエリアと第２のエリアは、隔壁３６ｆにより区画される。また、排気ガス排出エリア３６ｅ、すなわち、第１のエリアが形成される熱交換器３６ｄと一部の排気口３６ｂと隔壁３６ｆとの間の側面には、生成水回収器２７からの排気ガスを通流する排気筒２７ａが接続されている。
【００４６】
次に、以上のように構成された第２の実施形態に係る燃料電池発電装置３における余剰熱の冷却動作及び排気ガスの排出動作について説明する。
【００４７】
空冷式排熱冷却器３６においては、各冷却ファン３６ｃにより底面に設けられた吸気口３６ａから取り入れられた外気は、熱交換器３６ｄにおける熱回収用冷却水との熱交換により余剰熱を吸熱する。
【００４８】
余剰熱を吸熱した外気の一部は、一部の冷却ファン３６ｃにより、第１のエリア、すなわち、排気ガス排出エリア３６ｅを通って、一部の排気口３６ｂより外部に排出される。このとき、排気ガス排出エリア３６ｅにおいて、排気筒２７ａを通じて排出された排気ガスが、余剰熱を吸熱した外気の一部と混合希釈されてから、一部の排気口３６ｂから外部に排出される。
【００４９】
また、余剰熱を吸熱した外気の残りは、他の冷却ファン３６ｃにより、排気ガス排出エリア３６ｅを経由せずに、他の排気口３６ｂより外部に排出される。すなわち、余剰熱を吸熱した外気の残りは、排気筒２７ａを通じて排出された排気ガスとは混合希釈されずに、他の排気口３６ｂから外部に排出される。
【００５０】
このように、隔壁３６ｆにより区画された排気ガス排出エリア３６ｅに排気筒２７ａを通じて排出された排気ガスは、一部の冷却ファン３６ｃにより、余剰熱を吸熱した外気と混合希釈されて加温されるため、排気ガスの白煙化防止のために、全ての排気口３６ｂに設けられた冷却ファンを稼働させる必要がない。したがって、排気ガスの白煙化を防止するための冷却ファン３６ｃの台数を減じて省電力化を図ることができるとともに、他の冷却ファン３６ｃを稼働させるか否かに応じて空冷式排熱冷却器３６の余剰熱の除熱量を調整することができる。
【００５１】
例えば、燃料電池発電装置３が冬季や寒冷地に設置される場合、すなわち、熱利用設備における熱利用が増加して熱利用設備に回収されなかった余剰熱が減少する場合には、白煙化防止のために隔壁３６ｆにより区画された排気ガス排出エリア３６ｅに設置された一部の冷却ファン３６ｃのみを稼働させて、他の冷却ファン３６ｃを停止する台数制御が可能となる。この場合、他の冷却ファン３６ｃの停止により、空冷式排熱冷却器３６省電力化を図ることができるとともに、余剰熱の除熱量を減少させることができる。
【００５２】
以上のように、第２の実施形態に係る燃料電池発電装置３よれば、排気ガスの白煙化防止のために、全ての排気口３６ｂに設けられた冷却ファン３６ｃを稼働させる必要がないため、排気ガスの白煙化を防止するための冷却ファン３６ｃの省電力化を図ることができるとともに、他の冷却ファン３６ｃを稼働させるか否かに応じて空冷式排熱冷却器３６の余剰熱の除熱量を調整することができる。
【００５３】
［第３の実施形態］
図３は、本発明の第３の実施形態に係る燃料電池発電装置の概略図である。図１に示す第１の実施形態の燃料電池発電装置と同一部分には同一符号を付して説明の重複を避ける。
【００５４】
第３の実施形態に係る燃料電池発電装置４では、生成水回収器２７からの排気ガスを通流する排気筒２７ａの出口が、空冷式排熱冷却器３６の吸気口３６ａの近くに設けられる。
【００５５】
以上のように構成された燃料電池発電装置４では、空冷式排熱冷却器３６において、冷却ファン３６ｃにより、外気と排気筒２７ａを通じて排出された排気ガスとが、混合希釈されて、底面に設けられた吸気口３６ａから取り入れられる。吸気口３６ａから取り入れられた外気及び排気ガスは、熱交換器３６ｄにおける熱回収用冷却水との熱交換により余剰熱を吸熱した後、冷却ファン３６ｃにより排気口３６ｂから外部に排出される。
【００５６】
第３の実施形態に係る燃料電池発電装置４によれば、生成水回収器２７からの排気ガスを通流する排気筒２７ａの出口を空冷式排熱冷却器３６の吸気口３６ａの近くに設けることにより、排気筒２７ａの長さをより短くすることができる。したがって、排気筒２７ａを通流する排気ガスの圧損をより少なくすることができ、排気ガスの圧損により生じる種々の不具合をより効率的に防止することができる。
【００５７】
第１、２実施形態では、生成水回収器２７からの排気ガスを通流する排気筒２７ａは、排気ガス排出エリア３６ｅが形成される熱交換器３６ｄと排気口３６ｂとの間の側面に接続されるものとして説明したが、例えば、排気筒２７ａの出口が、空冷式排熱冷却器３６の排気口３６ｂの上方に設けられるように構成されており、余剰熱を吸熱した外気と排気筒２７ａから排出された排気ガスとが、排気口３６ｂの外部で混合希釈されてもよい。
【符号の説明】
【００５８】
１、３、４…燃料電池発電装置
２…筺体
１１…燃料ガス供給系
１２…反応空気供給系
１３…冷却水系
１４…熱回収系
１５…燃料オフガス系
１６…燃焼空気供給系
１７…燃焼排ガス系
１８…反応空気オフガス系
２１…燃料電池本体
２１ａ…燃料極
２１ｂ…空気極
２１ｃ…冷却板
２２…脱硫器
２３…エゼクタポンプ
２４…燃料改質器
２４ａ…燃焼器
２５…ＣＯ変成器
２６…燃焼空気ブロワ
２７…生成水回収器
２７ａ…排気筒
２８…反応空気ブロワ
２９…水蒸気分離器
３０…冷却水ポンプ
３１…冷却水冷却器
３２…回収水ポンプ
３３…水処理装置
３４…熱回収用ポンプ
３５…熱利用熱交換器
３６…空冷式排熱冷却器
３６ａ…吸気口
３６ｂ…排気口
３６ｃ…冷却ファン
３６ｄ…熱交換器
３６ｅ…排気ガス排出エリア
３６ｆ…隔壁
【図１】
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【図２】
2010218882.tif 000004
【図３】
2010218882.tif 000005