(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
炭化水素化合物を含有する燃料ガスに水蒸気を加えて水素を含む改質ガスを生成する改質器と、
上記改質器から改質ガスが供給される固体酸化物型燃料電池と、
上記固体酸化物型燃料電池から排出されたオフガスを燃料の一部として吸引する内燃機関と、
上記内燃機関から排出された排気ガスと上記改質器及び上記固体酸化物型燃料電池の一方もしくは両方との間で熱交換を行って、上記改質器及び上記固体酸化物型燃料電池の一方もしくは両方を加熱する排気ガス熱交換器と、
上記排気ガス熱交換器で冷却された排気ガスから水を捕集する第１捕集手段とを備え、  上記第１捕集手段によって捕集された水を上記改質器で水蒸気として使用し、
上記排気ガス熱交換器は、上記改質器及び上記固体酸化物型燃料電池の両方に設けられ、
上記改質器と熱交換した排気ガスを導く第１通路と、
上記固体酸化物型燃料電池と熱交換した排気ガスを導く第２通路と
を備え、
上記第１捕集手段は、上記第１通路と上記第２通路とが合流する合流部よりも下流側に設けられる、
ことを特徴とする燃料電池システム。
【請求項２】
上記固体酸化物型燃料電池から排出されたオフガスと上記改質器との間で熱交換を行って、上記改質器を加熱するオフガス熱交換器と、
上記オフガス熱交換器で冷却されたオフガスから水を捕集する第２捕集手段とを備え、  上記第２捕集手段によって捕集された水を上記改質器で水蒸気として使用する、
ことを特徴とする請求項１記載の燃料電池システム。
【請求項３】
上記第１及び第２捕集手段は、捕集した水を溜める共通の水タンクを有する、
ことを特徴とする請求項２記載の燃料電池システム。
【請求項４】
捕集した水を上記改質器へ供給し、上記改質器の熱で加熱して水蒸気にする、
ことを特徴とする請求項１〜３の何れか一項に記載の燃料電池システム。
【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係り、より詳細には、改質器と固体酸化物型燃料電池（Solid Oxide Fuel Cell：ＳＯＦＣ）とを備えた燃料電池システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
下記の特許文献１には、改質器で改質された改質ガスが供給されるＳＯＦＣと、そのＳＯＦＣのオフガスにより駆動する内燃機関とを備えた複合発電設備が記載されている。この複合発電設備では、ＳＯＦＣで発電を行うとともに、内燃機関を駆動させて更に発電を行っている。また、オフガス中の水分が排水ドレンに排出されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−１８０１３１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、改質器では、燃料ガス中の炭化水素化合物を分解して水素を生成するために、例えば６００〜８００℃の高温下で燃料ガスに水蒸気が加えられる。発電所をはじめとする設置型の施設では、改質器で水蒸気として使用される改質用水は、例えば水道水から容易に得ることができる。
【０００５】
ところが、電気自動車に搭載された燃料電池システムでは、走行中に、外部から改質用水を供給することが困難である。このため、電気自動車に改質用水を蓄える水タンクを搭載する必要がある。しかし、電気自動車にかかる水タンクを搭載すると、水タンクが電気自動車内で大きな体積を占めるだけでなく、水タンクに蓄えられる改質用水が電気自動車の重量を増加させてしまう。
【０００６】
そこで、本発明は、改質器で水蒸気として使用される改質用水の少なくとも一部を自給することができる燃料電池システムを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の目的を達成するため、本発明の燃料電池システムは、炭化水素化合物を含有する燃料ガスに水蒸気を加えて水素を含む改質ガスを生成する改質器と、上記改質器から改質ガスが供給される固体酸化物型燃料電池（ＳＯＦＣ）と、上記固体酸化物型燃料電池から排出されたオフガスを燃料の一部として吸引する内燃機関と、上記内燃機関から排出された排気ガスと上記改質器及び上記固体酸化物型燃料電池の少なくとも一方との間で熱交換を行って、上記改質器及び上記固体酸化物型燃料電池の少なくとも一方を加熱する排気ガス熱交換器と、上記排気ガス熱交換器で冷却された排気ガスから水を捕集する第１捕集手段とを備え、上記第１捕集手段によって捕集された水を上記改質器で水蒸気として使用し、上記排気ガス熱交換器は、上記改質器及び上記固体酸化物型燃料電池の両方に設けられ、上記改質器と熱交換した排気ガスを導く第１通路と、上記固体酸化物型燃料電池と熱交換した排気ガスを導く第２通路とを備え、上記第１捕集手段は、上記第１通路と上記第２通路とが合流する合流部よりも下流側に設けられる、ことを特徴としている。
【０００８】
内燃機関から排出される高温の排気ガスには、内燃機関での燃焼によって生成した水が含まれている。排気ガスが排気ガス熱交換器を通ると、排気ガスが冷却されて排気ガス中の水が凝結する。そして、凝結した水を第１捕集手段で捕集し、改質器で水蒸気として使用する。これにより、改質器で水蒸気として使用される改質用水の少なくとも一部を自給することができる。
【００１０】
また、改質器と熱交換した排気ガスからも、固体酸化物型燃料電池と熱交換した排気ガスからも、一つの捕集手段によって水を捕集することができる。その結果、改質器と熱交換した排気ガスから水を捕集する捕集手段と、固体酸化物型燃料電池と熱交換した排気ガスから水を捕集する捕集手段とを別々に設けた場合よりも、燃料電池システムの構成を簡略化することができ、また、燃料電池システムの低コスト化を図ることができる。
【００１１】
また、本発明において、好ましくは、上記固体酸化物型燃料電池から排出されたオフガスと上記改質器との間で熱交換を行って、上記改質器を加熱するオフガス熱交換器と、上記オフガス熱交換器で冷却されたオフガスから水を捕集する第２捕集手段とを備え、上記第２捕集手段によって捕集された水を上記改質器で水蒸気として使用する。
【００１２】
ＳＯＦＣから排出されるオフガスには、改質ガス中の水素と空気中の酸素とが反応して生成した水が含まれている。オフガスがオフガス熱交換器を通ると、オフガスが冷却されてオフガス中の水が凝結する。そして、凝結した水を第２捕集手段で捕集し、改質器で水蒸気として使用する。これにより、第１捕集手段で捕集された水に加えて、第２捕集手段
で捕集された水も改質用水として利用することができる。その結果、より多くの改質用水を自給することができる。
【００１３】
また、本発明において、好ましくは、上記第１及び第２捕集手段は、捕集した水を溜める共通の水タンクを有する。
このように、共通の水タンクを設けることにより、第１捕集手段で捕集された水を溜める水タンクと、第２捕集手段で捕集された水を溜める水タンクとを別々に設けた場合よりも、燃料電池システムの構成を簡略化することができ、また、燃料電池システムの低コスト化を図ることができる。
【００１６】
また、本発明において、好ましくは、捕集した水を上記改質器へ供給し、上記改質器の熱で加熱して水蒸気にする。
燃料電池システムの運転中、改質器は、数百℃の高温に加熱されている。このため、捕集した水を改質器に供給すれば、水が蒸発して水蒸気となる。このように、改質器の熱を利用することにより、捕集した水を水蒸気にするための加熱手段を別途設けなくても、水蒸気を発生させることができる。その結果、捕集した加熱手段を別途設ける場合よりも、燃料電池システムの構成を簡略化することができ、また、燃料電池システムの低コスト化を図ることができる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の燃料電池システムによれば、改質器で水蒸気として使用される改質用水を少なくとも一部を自給することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の第１実施形態による燃料電池システムの基本構成を示す概略図である。
【図２】本発明の第１実施形態による燃料電池システムのコントロールユニットの入出力関係を示すブロック図である。
【図３】本発明の第１実施形態による燃料電池システムの基本制御を示すフローチャートである。
【図４】本発明の第２実施形態による燃料電池システムの基本構成を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、添付の図面を参照して、本発明の燃料電池システムの実施形態を説明する。
まず、図１を参照して、本発明の第１実施形態による燃料電池システムの構成について説明する。図１は、第１実施形態による燃料電池システムの基本構成を示す概略図である。
【００２０】
第１実施形態による燃料電池システムは、電気自動車の駆動用電源であって、基本的に、炭化水素化合物を含有する燃料ガスに水蒸気を加えて、水素を含む改質ガスを生成する改質器１と、改質器１で生成した改質ガスが供給されるＳＯＦＣ２と、ＳＯＦＣ２から排出されたオフガスを燃料の一部として吸引する内燃機関としてのエンジン３とから構成されている。
【００２１】
改質器１では、例えば６００〜８００℃の高温下で、メタン等の炭化水素化合物を含む燃料ガスに水蒸気を加えることによって、炭化水素化合物が分解されて水素が生成される。本実施形態では、燃料ガスとして液化天然ガス（liquefied petroleum gas：ＬＰＧ）を使用する。
【００２２】
図１に、改質器１へ供給される燃料ガスの経路を実線１０ａで示す。燃料ガスの供給量は、燃料ガス制御弁８ａの開度により調整される。また、図１に示す各ガス経路は、不図示の配管によって形成される。
【００２３】
また、改質器１には、ＳＯＦＣ２から排出されたオフガスと改質器１との間で熱交換を行って、改質器１を加熱するオフガス熱交換器４と、エンジン３から排出された排気ガスと改質器１との間で熱交換を行って、改質器１を加熱する第１排気ガス熱交換器５とが設けられている。これらの熱交換器４及び５は、それぞれ任意好適な構造を採用することができる。例えば、熱交換器４及び５として、排気ガスとオフガスを別々に通すジャケットで改質器１の周囲を覆ってもよいし、排気ガスとオフガスを別々に通す複数の配管を改質器１の内部に設けてもよい。
【００２４】
改質器１で改質された改質ガスは、ＳＯＦＣ２へ供給される。また、ＳＯＦＣ２へは空気（Ａｉｒ）も供給される。
図１に、改質器１からＳＯＦＣ２へ供給される改質ガスの経路を実線１０ｂで示し、ＳＯＦＣ２へ供給される空気の経路を破線１１ａで示す。
【００２５】
ＳＯＦＣ２は、燃料極（アノード）２ａと空気極（カソード）２ｂを備えている。改質器１で生成した改質ガスは燃料極２ａへ供給される。また、空気極２ｂには空気が供給される。
【００２６】
ＳＯＦＣ２では、燃料極２ａに供給された改質ガス中の水素と、空気極２ｂに供給された空気中の酸素とが反応して水が生成されるとともに、電気が発生する発電反応が行われる。発電反応で発生した電気は、燃料極２ａ及び空気極２ｂそれぞれのセラミック電極に接続された二次電池（図示せず）や電気自動車の駆動モータ（図示せず）へ送られる。
【００２７】
また、ＳＯＦＣ２には、エンジン３から排出された排気ガスとの間で熱交換を行って、ＳＯＦＣ２を加熱する排気ガス熱交換器６が設けられている。排気ガス熱交換器６は、任意好適な構造を採用することができる。例えば、排気ガス熱交換器６として、排気ガスを通すジャケットでＳＯＦＣ２の周囲を覆ってもよいし、排気ガスを通す複数の配管をＳＯＦＣ２の内部に設けてもよい。
【００２８】
ＳＯＦＣ２からは、発電反応で生成した水、未反応の水素、未改質の炭化水素化合物、及び二酸化炭素を含むガスがオフガスとして排出される。ＳＯＦＣ２から排出されたオフガスは、改質器１に設けられたオフガス熱交換器４へ導かれる。また、オフガス熱交換器４により、改質器１が加熱されるとともに、オフガスが冷却される。
図１に、ＳＯＦＣ２の燃料極２ａからオフガス熱交換器４へ導かれるオフガスの経路を実線１０ｃで示し、ＳＯＦＣ２の空気極２ｂからオフガス熱交換器４へ導かれるオフガスの経路を破線１１ｂで示す。
【００２９】
オフガス熱交換器４及び５を通ったオフガスは、エンジン３へ導かれる。
図１に、オフガス熱交換器４からエンジン３へ導かれるオフガス経路を実線１０ｄで示し、オフガス熱交換器５からエンジン３へ導かれるオフガス経路を破線１１ｃで示す。
【００３０】
ところで、ＳＯＦＣ２から排出されるオフガスには、改質ガス中の水素と空気中の酸素とが反応して生成した水が含まれている。オフガスがオフガス熱交換器４を通ると、オフガスがオフガス熱交換器４で冷却されてオフガス中の水が凝結する。
【００３１】
そこで、オフガスをオフガス熱交換器４からエンジン３へ導く経路１０ｄの途中に、オフガスから水を捕集する捕集手段７ａが設けられている。捕集手段７ａは、オフガス経路１０ｄの配管の内壁に結露した水をその配管から排出させるドレーン７１と、ドレーン７１より排出された水を溜める共通水タンク７２とから構成される。
【００３２】
なお、ドレーン７１の寸法形状、及び共通水タンク７２の容積形状は任意好適なものとすることができる。また、本実施形態では、ドレーン７１と共通水タンク７２とで捕集手段７ａを構成しているが、捕集手段７ａの構成はこれに限定されず、オフガスから水を捕集する任意好適な構成を採用することができる。例えば、ドレーン７１及び共通水タンク７２に加えて、オフガスを更に冷却する冷却手段を設けてもよい。
【００３３】
捕集手段７ａによって捕集された水は、改質器１で水蒸気として使用される。具体的には、共通水タンク７２に溜められた水は、配管７４を通って改質器１へ供給され、改質器１の熱によって加熱されて水蒸気となる。このようにして、改質器１での改質反応に水蒸気として使用される改質用水を自給することができる。
【００３４】
オフガスが供給されるエンジン３としては、吸気排気サイクルを有する内燃機関を利用することができる。例えば、エンジン３として、レシプロエンジンを採用してもよいし、ロータリーエンジンを採用してもよい。図１では、ピストン３３を備えたレシプロエンジンの例を模式的に示す。エンジン３を内燃機関として駆動する際には、エンジン３での燃焼を最適なものとするため、エンジン３の吸気ポート３１にオフガスとともに、空気（Ａｉｒ）及び燃料（ＬＰＧ）及びが供給される。この空気の供給量は、空気制御弁８ｂによって制御され、燃料の供給量は、燃料制御弁８ｃによって制御される。
【００３５】
オフガスをエンジン３で燃料の一部として利用することによって、オフガスに含まれる未反応の水素を燃焼させることができるとともに、オフガスに含まれる未改質の炭化水素化合物も燃焼させることができる。このように、エンジン３でオフガスを燃焼させることによって、引火性の高い水素ガスを大気中に放出することを回避することができるとともに、オフガス中の炭化水素化合物を減らして、排気ガスの浄化を図ることができる。
【００３６】
また、エンジン３は、車両の車輪を直接駆動はしないが、車両の駆動モータの動力源となる電力を発電機に発電させる。このため、エンジン３は、車両走行のための動力源だけではなく、ＳＯＦＣ２に改質ガス及び空気を送るブロアー（ポンプ）の機能を果たす。具体的には、エンジン３は、吸気サイクルにおいて、吸気ポート３１からオフガスを吸引する。その結果、ＳＯＦＣ２の燃料極２ａでは改質器１から改質ガスが吸引され、かつ、空気極２ｂでは空気が吸引される。さらに、改質器１では、燃料ガスが吸引される。したがって、本実施形態による燃料電池システムでは、燃料ガスを改質器へ送出し、改質ガスをＳＯＦＣへ送出するためのブロアーも、空気をＳＯＦＣへ送出するためのブロアーも必要としない。
【００３７】
また、エンジン３のピストンロッド３４はモータ兼発電機３５に連結されている。これにより、エンジン３は、オフガスを燃料の一部として内燃機関として駆動して、モータ兼発電機３５で補助的に発電することもできる。また、二次電池に充電された電気を利用してモータ兼発電機３５をモータとして駆動することによって、エンジン３のピストン３３を運動させることもできる。
【００３８】
エンジン３の排気ポート３２から排気された排気ガスは、改質器１の排気ガス熱交換器５及びＳＯＦＣ２の排気ガス熱交換器６の一方又は双方へ導かれる。そして、改質器１の排気ガス熱交換器５で熱交換した排気ガスは、第１通路１２ａを通って排気される。また、ＳＯＦＣ２の排気ガス熱交換器６で熱交換した排気ガスは、第２通路１２ｂを通って排気される。
【００３９】
図１では、排気経路上に設けた排気経路制御弁８ｄを開き、かつ排気経路制御弁８ｅを閉じて、排気ガスを改質器１の排気ガス熱交換器５へ導く例を示す。このため、図１では、排気ポート３２から改質器１の排気ガス熱交換器５へ排気ガスを導く経路を太線１２で示し、この経路の途中で分岐した、排気ガスをＳＯＦＣ２の排気ガス熱交換器６へ導く経路を二点差線で示している。また、第１通路１２ａを太線で示し、第２通路１２ｂを二点差線で示す。
【００４０】
なお、燃料電池システムの起動時には、ＳＯＦＣ２を暖機するために、排気経路制御弁８ｄを閉じ、かつ排気経路制御弁８ｅを開いて、排気ガスをＳＯＦＣ２の排気ガス熱交換器６へ導いてもよいし、排気経路制御弁８ｄ及び８ｅの両方を開いて、排気ガスを改質器１の排気ガス熱交換器５とＳＯＦＣ２の排気ガス熱交換器６の両方へ導くようにしてもよい。
【００４１】
エンジン３から排出される高温の排気ガスには、エンジン３での燃焼によって生成した水が含まれている。排気ガスが、改質器１に設けた排気ガス熱交換器５又はＳＯＦＣ２に設けた排気ガス熱交換器６を通ると、排気ガスが冷却されて排気ガス中の水が凝結する。
【００４２】
そこで、第１通路１２ａと第２通路１２ｂとが合流する合流部１２ｃよりも下流側に、排気ガスから水を捕集する捕集手段７ｂが設けられている。捕集手段７ｂは、第１通路１２ａ及び第２通路１２ｂの配管の内壁に結露した水をその配管から排出させるドレーン７３と、ドレーン７３より排出された水を溜める共通水タンク７２とから構成される。
【００４３】
排気ガスから水を捕集する捕集手段７ｂを第１通路１２ａと第２通路１２ｂとが合流する合流部１２ｃよりも下流側に設けたので、改質器１と熱交換した排気ガスからも、ＳＯＦＣ２と熱交換した排気ガスからも、一つの捕集手段７ｂによって水を捕集することができる。
なお、改質器１と熱交換した排気ガス水を捕集する捕集手段と、ＳＯＦＣ２と熱交換した排気ガスから水を捕集する捕集手段とは別々に設けてもよい。
【００４４】
さらに、オフガスから水を捕集する捕集手段７ａと排気ガスから水を捕集する捕集手段７ｂとは共通の水タンク７２有する。これにより、燃料電池システムの構成を簡略化されるとともに、低コスト化を図ることができる。
なお、オフガスから水を捕集する捕集手段７ａと排気ガスから水を捕集する捕集手段７ｂとに、別々に水タンクを設けてもよい。
【００４５】
また、ドレーン７３の寸法形状は任意好適なものとすることができる。また、本実施形態では、ドレーン７３と共通水タンク７２とで捕集手段７ｂを構成しているが、捕集手段７ｂの構成はこれに限定されず、排気ガスから水を捕集する任意好適な構成を採用することができる。例えば、ドレーン７３及び共通水タンク７２に加えて、オフガスを更に冷却する冷却手段を設けてもよい。
【００４６】
捕集手段７ａ及び７ｂによって捕集された水は、改質器１で水蒸気として使用される。これにより、捕集手段７ａによってオフガスから捕集された水に加えて、捕集手段７ｂによって排気ガスから捕集された水も改質用水として利用することができる。その結果、より多くの改質用水を自給することができる。
【００４７】
なお、改質用水は全て自給することが理想である。その場合、改質器に外部から改質用水を供給するシステムを省略することができる。共通水タンク７２に外部から水を補給して、改質用水の一部だけを自給するようにしてもよい。改質用水を一部だけ自給する場合であっても、改質用水を全く自給しない場合と比較して、外部から補給する水の量を減らすことができるとともに、共通水タンク７２の容量を小さくすることができる。
【００４８】
各弁の開閉は、制御手段としてのコントロールユニット９によって制御される。
ここで、図２にコントロールユニット９の入出力関係を示すブロック図を示す。図２に示すように、コントロールユニット９には、電気自動車のイグニッションスイッチ（ＩＧ  ＳＷ）のオン情報９１、エンジン回転数９２、車速９３、アクセル開度９４、二次電池の充電状態（state of charge：ＳＯＣ）９５、ＳＯＦＣ温度９６及び改質器温度９７の情報が入力される。なお、これらの情報は、それぞれ不図示のセンサによって検出される。また、コントロールユニット９は、各弁の開閉や開度を制御するだけでなく、モータ兼発電機３５の動作も制御する。
【００４９】
次に、図３のフローチャートを参照して、コントロールユニット９による燃料電池システムの作動時の基本制御について説明する。
まず、車速、アクセル開度及び二次電池のＳＯＣの情報がコントロールユニット９に読み込まれる（Ｓ３１）。
【００５０】
次いで、車速及びアクセル開度から、走行に必要な電力を算出する（Ｓ３２）。
次いで、二次電池のＳＯＣからＳＯＦＣ２で発電すべき充電電力を算出する（Ｓ３３）。
【００５１】
次いで、算出した充電電力に応じて、ＳＯＦＣ２へ供給すべき燃料量及び空気量を算出する（Ｓ３４）。
次いで、算出した供給すべき燃料量に応じて、燃料電池燃料制御弁４ｃの開度を制御する（Ｓ３５）。
【００５２】
次いで、算出した供給すべき空気量に応じて、エンジンの目標回転数を設定する（Ｓ３６）。エンジン３はブロアとしても機能するため、エンジンの回転数によって、空気供給量が調節される。
次いで、エンジン３が目標回転数となるように、エンジン３を制御する（Ｓ３７）。エンジンの制御にあたっては、燃料噴射弁４ｄ及び４ｅの開度が調整される。
このようにして、車両の走行中、ＳＯＦＣ２によって適切な電力が発電される。
【００５３】
次に、図４を参照して、参考例としての第２実施形態による燃料電池システムを説明する。
図４は、第２実施形態による燃料電池システムの基本構成を示す概略図である。なお、図４では、図１に示した構成要素に対応するものに同一の符号を付している。
【００５４】
第２実施形態による燃料電池システムは、電気自動車の駆動用電源であって、基本的に、炭化水素化合物を含有する燃料ガスに水蒸気を加えて水素を含む改質ガスを生成する改質器１と、改質器１から改質ガスが供給されるＳＯＦＣ２とから構成されている。
【００５５】
図４に、改質器１へ供給される燃料ガスの経路を実線１０ａで示す。燃料ガスの供給量は、燃料ガス制御弁８ａの開度により調整される。また、図４に示す各ガス経路は、不図示の配管によって形成される。
【００５６】
改質器１には、ＳＯＦＣ２から排出されたオフガスと改質器１との間で熱交換を行って、改質器１を加熱するオフガス熱交換器４が設けられている。
【００５７】
改質器１で生成した改質ガスは、ＳＯＦＣ２の燃料極（アノード）２ａへ供給される。また、ＳＯＦＣ２の空気極（カソード）２ｂへは空気（Ａｉｒ）が供給される。
図４に、改質器１からＳＯＦＣ２へ供給される改質ガスの経路を実線１０ｂで示し、ＳＯＦＣ２へ供給される空気の経路を破線１１ａで示す。
【００５８】
ＳＯＦＣ２では、燃料極２ａに供給された改質ガス中の水素と、空気極２ｂに供給された空気中の酸素とが反応して水が生成されるとともに、電気が発生する発電反応が行われる。発電反応で発生した電気は、燃料極２ａ及び空気極２ｂそれぞれのセラミック電極に接続された二次電池（図示せず）や電気自動車の駆動モータ（図示せず）へ送られる。
【００５９】
ＳＯＦＣ２の燃料極２ａから排出されたオフガスは、改質器１に設けられたオフガス熱交換器４へ導かれる。また、オフガス熱交換器４によって、オフガスは冷却される。
図４に、ＳＯＦＣ２の燃料極２ａからオフガス熱交換器４へ導かれるオフガスの経路を実線１０ｃで示し、ＳＯＦＣ２の空気極２ｂからオフガス熱交換器４へ導かれるオフガスの経路を破線１１ｂで示す。
【００６０】
第２実施形態では、オフガス熱交換器４で冷却されたオフガスから水を捕集する捕集手段７ａが設けられている。捕集手段７ａは、オフガス経路１０ｄの配管の内壁に結露した水をその配管から排出させるドレーン７１と、ドレーン７１より排出された水を溜める水タンク７２とから構成される。
【００６１】
捕集手段７ａによって捕集された水は、改質器１で水蒸気として使用される。具体的には、共通水タンク７２に溜められた水は、配管７４を通って改質器１へ供給され、改質器１の熱によって加熱されて水蒸気となる。このようにして、改質器１での改質反応に水蒸気として使用される改質用水を自給することができる。
【００６２】
上述した各実施形態においては、本発明を特定の条件で構成した例について説明したが、本発明は種々の変更及び組み合わせを行うことができ、これに限定されるものではない。例えば、上述の第１実施形態では、オフガスを改質器１の熱交換機構を経由させてから内燃機関へ供給する例について説明したが、本発明では、オフガスを改質器１を経由させずに直接内燃機関へ供給するようにしてもよい。
【００６３】
また、上述の実施形態では、本発明の燃料電池システムを電気自動車の駆動用の燃料電池システムとした例について説明したが、本発明の燃料電池システムの用途は電気自動車に限定されない。本発明は、例えば、発電所等の設置型の施設に適用することもできる。
【００６４】
また、上述の実施形態では、ＳＯＦＣの燃料極及び空気極の両方から排出されるガスをオフガスとして内燃機関へ供給する例について説明したが、本発明では、ＳＯＦＣの燃料極及から排出されるガスのみをオフガスとして内燃機関へ供給するようにしてもよい。すなわち、本発明では、ＳＯＦＣのオフガスには、少なくとも燃料極からの排出ガスが含まれ、空気極からの排出ガスを含めてもよい。
【００６５】
また、上述の実施形態では、改質器と熱交換する第１排気ガス熱交換器と、ＳＯＦＣと熱交換する第２排気ガス熱交換器とを両方設けた例について説明したが、本発明では、第１及び第２排気ガス熱交換器の一方を省略してもよい。
【００６６】
また、上述の実施形態では、使用燃料としてＬＰＧを用いる例について説明したが、本発明では、これに限定されず例えばエタノール等他の燃料を用いてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００６７】
本発明の燃料電池システムは、例えば、電気自動車に搭載される電源として利用可能である。
【符号の説明】
【００６８】
１  改質器
２  ＳＯＦＣ
２ａ  燃料極（アノード）
２ｂ  空気極（カソード）
３  エンジン
４  オフガス熱交換器
５  第１排気ガス熱交換器
６  第２排気ガス熱交換器
７ａ、７ｂ  捕集手段
８ａ  燃料ガス制御弁
８ｂ  空気制御弁
８ｃ  燃料制御弁
８ｄ  第１排気経路制御弁
８ｅ  第２排気経路制御弁
９  コントロールユニット
３１  吸気ポート
３２  排気ポート
３３  シリンダ
３４  ピストンロッド
３５  モータ兼発電機
７１、７３  ドレーン
７２  共通水タンク
【図１】
0005598655.tif 000002
【図２】
0005598655.tif 000003
【図３】
0005598655.tif 000004
【図４】
0005598655.tif 000005