(57)【要約】【課題】燃料電池により発電される電気及び燃料電池から排気されるオフガスの熱を利用する生ゴミ処理システムにおいて、改質器への水の供給を簡易に実現することができる生ゴミ処理システムを提供すること。【解決手段】燃料Ｇ１及び水Ｗ２から水素Ｇ２を生成する改質器１２と、改質器１２により生成された水素Ｇ２と、酸素Ａ１とを反応させて発電を行うと共にオフガスＧ３を排気する燃料電池１１と、燃料電池１１により発電される電気Ｅ２及び燃料電池１１から排気されるオフガスＧ３の熱を利用して生ゴミＲ１の処理を行うと共に、生ゴミＲ１の処理に伴って蒸気Ｇ１１が発生する生ゴミ処理部３１と、生ゴミ処理部３１において発生する蒸気Ｇ１１から水Ｗ１を生成し、生成された水Ｗ１（Ｗ２）を改質器１２に供給する改質用水供給手段４１〜４３と、を備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料及び水から水素を生成する改質器と、
前記改質器により生成された水素と、酸素とを反応させて発電を行うと共にオフガスを排気する燃料電池と、
前記燃料電池により発電される電気及び前記燃料電池から排気されるオフガスの熱を利用して生ゴミの処理を行うと共に、生ゴミの処理に伴って蒸気が発生する生ゴミ処理部と、
前記生ゴミ処理部において発生する蒸気から水を生成し、生成された水を前記改質器に供給する改質用水供給手段と、を備える生ゴミ処理システム。
【請求項２】
前記改質用水供給手段は、前記蒸気を熱交換により凝縮して凝縮水を生成する蒸気凝縮用熱交換器を有する
請求項１に記載の生ゴミ処理システム。
【請求項３】
前記燃料電池から排気されるオフガスの温度を熱交換により所定温度以下に低下させるオフガス用熱交換器を更に備える
請求項１又は２に記載の生ゴミ処理システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料電池により発電される電気及び燃料電池から排気されるオフガスの熱を利用して生ゴミの処理を行う生ゴミ処理システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
燃料電池システムにおいては、改質器において燃料（燃料ガス）及び水から水素が生成され、生成された水素が燃料電池の燃料極に供給され、空気極に空気が供給される。そして、供給された水素と空気中の酸素とが化学反応し、発電が行われる。発電を行うためには、水素及び酸素を過剰に供給する必要がある。このため、燃料電池において化学反応による発電に寄与しなかった水素は、オフガス水素となり、化学反応による発電に寄与しなかった酸素は、オフガス酸素となり、これらはオフガスとして排気される。
燃料電池により発電される電気及び燃料電池から排気されるオフガスの熱を利用して生ゴミの処理を行う生ゴミ処理システムが知られている（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−２７８１７６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
燃料電池により発電される電気及び燃料電池から排気されるオフガスの熱を利用する生ゴミ処理システムにおいては、改質器への水の供給を簡易に実現することが望まれている。
【０００５】
本発明は、燃料電池により発電される電気及び燃料電池から排気されるオフガスの熱を利用する生ゴミ処理システムにおいて、改質器への水の供給を簡易に実現することができる生ゴミ処理システム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、燃料及び水から水素を生成する改質器と、前記改質器により生成された水素と、酸素とを反応させて発電を行うと共にオフガスを排気する燃料電池と、前記燃料電池により発電される電気及び前記燃料電池から排気されるオフガスの熱を利用して生ゴミの処理を行うと共に、生ゴミの処理に伴って蒸気が発生する生ゴミ処理部と、前記生ゴミ処理部において発生する蒸気から水を生成し、生成された水を前記改質器に供給する改質用水供給手段と、を備える生ゴミ処理システムに関する。
【０００７】
また、前記改質用水供給手段は、前記蒸気を熱交換により凝縮して凝縮水を生成する蒸気凝縮用熱交換器を有することが好ましい。
【０００８】
また、前記燃料電池から排気されるオフガスの温度を熱交換により所定温度以下に低下させるオフガス用熱交換器を更に備えることが好ましい。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、燃料電池により発電される電気及び燃料電池から排気されるオフガスの熱を利用する生ゴミ処理システムにおいて、改質器への水の供給を簡易に実現することができる生ゴミ処理システムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施形態の生ゴミ処理システム１を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の実施形態に係る生ゴミ処理システム１について図１を参照しながら説明する。図１は、本発明の実施形態の生ゴミ処理システム１を示す概略図である。
【００１２】
図１に示すように、生ゴミ処理システム１は、燃料電池１１、改質器１２及びオフガス用熱交換器１３を有するホットモジュール１０と、電力調整部２１と、生ゴミ処理部３１と、脱臭部３２と、空気加熱用熱交換器４１と、蒸気凝縮用熱交換器４２と、水処理部４３と、ブロワ４４と、を備える。
【００１３】
また、生ゴミ処理システム１は、空気供給ラインＬ１と、燃料ガス供給ラインＬ２と、改質水供給ラインＬ３と、水素供給ラインＬ４と、オフガスラインＬ５と、生ゴミ排気ラインＬ１１と、脱臭排気ラインＬ１２と、空気加熱排気ラインＬ１３と、凝縮排気ラインＬ１４と、排水ラインＬ１５と、予熱ラインＬ１６を備える。「ライン」とは、流路、経路、管路等の総称である。
また、生ゴミ処理システム１は、第１電力供給線Ｌ２１と、第２電力供給線Ｌ２２と、第３電力供給線Ｌ２３と、を備える。
【００１４】
空気供給ラインＬ１は、上流側においてブロワ４４に接続されており、下流側においてホットモジュール１０の燃料電池１１に接続されており、中間部においてホットモジュール１０のオフガス用熱交換器１３に接続されている。空気供給ラインＬ１には、ブロワ４４の駆動により流入する（酸素を含む）空気Ａ１が流通する。
燃料ガス供給ラインＬ２は、上流側において、燃料としての都市ガス等の燃料ガスＧ１の供給源（図示せず）に接続されており、下流側においてホットモジュール１０の改質器１２に接続されており、中間部においてホットモジュール１０のオフガス用熱交換器１３に接続されている。燃料ガス供給ラインＬ２には、燃料ガスＧ１が流通する。
【００１５】
改質水供給ラインＬ３は、上流側において蒸気凝縮用熱交換器４２に接続されており、下流側においてホットモジュール１０の改質器１２に接続されており、中間部において水処理部４３に接続されている。改質水供給ラインＬ３には、蒸気凝縮用熱交換器４２において生成された凝縮水Ｗ１が流通する。
水素供給ラインＬ４は、上流側においてホットモジュール１０の改質器１２に接続されており、下流側においてホットモジュール１０の燃料電池１１に接続されている。水素供給ラインＬ４には、改質器１２において生成された水素Ｇ２が流通する。
【００１６】
オフガスラインＬ５は、上流側においてホットモジュール１０の燃料電池１１に接続されており、下流側において生ゴミ処理部３１に接続されている。また、オフガスラインＬ５は、中間部において、上流側から順に、ホットモジュール１０の改質器１２及びオフガス用熱交換器１３に接続されている。オフガスラインＬ５には、燃料電池１１から排気されたオフガスＧ３が流通する。
【００１７】
生ゴミ排気ラインＬ１１は、上流側において生ゴミ処理部３１に接続されており、下流側において脱臭部３２に接続されている。生ゴミ排気ラインＬ１１には、生ゴミ処理部３１から排出された臭気ガスＧ１１が流通する。
脱臭排気ラインＬ１２は、上流側において脱臭部３２に接続されており、下流側において空気加熱用熱交換器４１に接続されている。脱臭排気ラインＬ１２には、脱臭部３２から排出された脱臭ガスＧ１２が流通する。
【００１８】
空気加熱排気ラインＬ１３は、上流側において空気加熱用熱交換器４１に接続されており、下流側において蒸気凝縮用熱交換器４２に接続されている。空気加熱排気ラインＬ１３には、蒸気凝縮用熱交換器４２において熱交換された第１排出ガスＧ１３が流通する。
凝縮排気ラインＬ１４は、上流側において蒸気凝縮用熱交換器４２の排気部に接続されている。凝縮排気ラインＬ１４には、蒸気凝縮用熱交換器４２の排気部から排出された第２排出ガスＧ１４が流通する。
【００１９】
排水ラインＬ１５は、上流側において蒸気凝縮用熱交換器４２の排水部に接続されている。排水ラインＬ１５には、蒸気凝縮用熱交換器４２の排水部から排水された排水Ｗ１１が流通する。
予熱ラインＬ１６は、下流側において熱負荷機器４５に接続されており、上流側において、熱負荷機器４５に導入される前に予熱（加熱）される外気又は冷却水Ｂ１の供給源に接続されており、中間部において蒸気凝縮用熱交換器４２に接続されている。
【００２０】
第１電力供給線Ｌ２１は、上流側において燃料電池１１に電気的に接続されており、下流側において電力調整部２１に電気的に接続されている。
第２電力供給線Ｌ２２は、上流側において電力調整部２１に電気的に接続されており、下流側において生ゴミ処理部３１に電気的に接続されている。
第３電力供給線Ｌ２３は、上流側において電力調整部２１に電気的に接続されており、下流側において電力使用機器２２に電気的に接続されている。
【００２１】
ホットモジュール１０について説明する。ホットモジュール１０は、燃料電池１１と改質器１２とオフガス用熱交換器１３とを有する。
燃料電池１１は、高温型の燃料電池であるＳＯＦＣ（固体酸化物形燃料電池）である。燃料電池１１は、改質器１２から水素供給ラインＬ４を介して供給される水素Ｇ２と、空気供給ラインＬ１から供給される空気Ａ１中の酸素と、を反応させることにより、発電を行う。燃料電池１１において発電を行うときの温度である運転温度は、８００℃〜１０００℃と高温である。燃料電池１１は、発生させた電気Ｅ１を、第１電力供給線Ｌ２１を介して電力調整部２１に出力する。燃料電池１１は、オフガスラインＬ５を介して、オフガスＧ３（オフガス水素、オフガス酸素）を排気する。
【００２２】
オフガス用熱交換器１３は、燃料電池１１から排気されるオフガスＧ３の温度を熱交換により所定温度以下に低下させる。オフガス用熱交換器１３は、オフガスラインＬ５を流通するオフガスＧ３と、燃料ガス供給ラインＬ２を流通する燃料ガスＧ１及び空気供給ラインＬ１を流通する空気Ａ１との間で熱交換を行う。これにより、燃料ガスＧ１及び空気Ａ１は加熱され、オフガスＧ３は冷却される。オフガス用熱交換器１３において熱交換が行われたオフガスＧ３の温度は、１００℃〜３００℃である。
【００２３】
改質器１２には、燃料ガス供給ラインＬ２を介して燃料ガスＧ１が供給されると共に、改質水供給ラインＬ３を介して純水Ｗ２が供給される。改質器１２は、燃料ガスＧ１及び純水Ｗ２から水素Ｇ２を生成する。この際、燃料ガスＧ１を８００℃程度にまで加熱する必要があるが、この加熱は、改質器１２の熱交換器においてオフガスＧ３から得た熱により行われる。改質器１２によって生成された水素Ｇ２は、水素供給ラインＬ４を介して燃料電池１１へ供給される。
【００２４】
電力調整部２１には、第１電力供給線Ｌ２１を介して、燃料電池１１によって発電された電気Ｅ１が供給される。電力調整部２１は、パワーコンディショナ（図示せず）、ＤＣ／ＡＣコンバータ（図示せず）等を有しており、変換された電気Ｅ２、Ｅ３を出力する。電力使用機器２２には、第３電力供給線Ｌ２３を介して、電気Ｅ３が供給される。
【００２５】
生ゴミ処理部３１には、第２電力供給線Ｌ２２を介して、電気Ｅ２が供給される。生ゴミ処理部３１は、燃料電池１１により発電される電気Ｅ１により駆動され、燃料電池１１から排気されるオフガスＧ３の熱を利用して生ゴミの処理を行う。生ゴミ処理部３１からは生ゴミＲ１の処理に伴って、蒸気を主体とする臭気ガスＧ１１が発生する。
【００２６】
生ゴミ処理部３１には、オフガス用熱交換器１３において熱交換が行われたオフガスＧ３が、オフガスラインＬ５を介して供給されると共に、生ゴミＲ１が供給される。生ゴミ処理部３１は、オフガスＧ３の顕熱により、生ゴミＲ１に含まれる水分を蒸発させ、水蒸気を主体とする臭気ガスＧ１１と、乾燥した残渣Ｒ２とを排出する。臭気ガスＧ１１の温度は、約１００℃である。
【００２７】
脱臭部３２には、臭気ガスＧ１１が供給される。脱臭部３２は、白金担持活性炭を有し、臭気ガスＧ１１に脱臭処理を行い、脱臭ガスＧ１２として排出する。
空気加熱用熱交換器４１には、脱臭ガスＧ１２が供給される。空気加熱用熱交換器４１は、脱臭ガスＧ１２と、空気供給ラインＬ１を流通する空気Ａ１との間で熱交換を行う。これにより、空気Ａ１は加熱されると共に、脱臭ガスＧ１２は、冷却されて、第１排出ガスＧ１３として排出される。
【００２８】
蒸気凝縮用熱交換器４２は、蒸気を主体とする第１排出ガスＧ１３を熱交換により凝縮して凝縮水Ｗ１を生成する。蒸気凝縮用熱交換器４２には、第１排出ガスＧ１３と、予熱される外気又は冷却水Ｂ１とが供給される。蒸気凝縮用熱交換器４２は、第１排出ガスＧ１３と外気又は冷却水Ｂ１との間で熱交換を行い、外気又は冷却水Ｂ１を加熱すると共に、第１排出ガスＧ１３を冷却する。冷却された第１排出ガスＧ１３の温度は約４０℃であり、凝縮水Ｗ１が生成される。
【００２９】
蒸気凝縮用熱交換器４２からは、加熱された外気又は冷却水Ｂ１が、予熱ラインＬ１６を介して、熱負荷機器４５に供給される。蒸気凝縮用熱交換器４２の排気部からは凝縮排気ラインＬ１４を介して、第１排出ガスＧ１３が第２排出ガスＧ１４として排出される。蒸気凝縮用熱交換器４２の排水部からは排水ラインＬ１５を介して、排水Ｗ１１が排出される。また、蒸気凝縮用熱交換器４２から改質水供給ラインＬ３へ、凝縮水Ｗ１が供給される。
【００３０】
水処理部４３には改質水供給ラインＬ３を介して、凝縮水Ｗ１が供給される。水処理部４３は、凝縮水Ｗ１に水処理を行い、純水Ｗ２を生成する。純水Ｗ２は、改質水供給ラインＬ３を介して、ホットモジュール１０の改質器１２に供給され、改質水として利用される。
空気加熱用熱交換器４１、蒸気凝縮用熱交換器４２、改質水供給ラインＬ３、水処理部４３等は、「生ゴミ処理部３１において発生する蒸気から凝縮水Ｗ１（純水Ｗ２）を生成し、生成された純水Ｗ２を改質器１２に供給する改質用水供給手段」を構成する。
【００３１】
本実施形態の生ゴミ処理システム１によれば、例えば、以下の効果が奏される。
本実施形態の生ゴミ処理システム１は、燃料ガスＧ１及び純水Ｗ２から水素Ｇ２を生成する改質器１２と、改質器１２により生成された水素Ｇ２と、空気Ａ１中の酸素とを反応させて発電を行うと共にオフガスＧ３を排気する燃料電池１１と、燃料電池１１により発電される電気Ｅ２及び燃料電池１１から排気されるオフガスＧ３の熱を利用して生ゴミＲ１の処理を行うと共に、生ゴミＲ１の処理に伴って蒸気（臭気ガスＧ１１）が発生する生ゴミ処理部３１と、生ゴミ処理部３１において発生する蒸気から水（凝縮水Ｗ１）を生成し、生成された水（純水Ｗ２）を改質器１２に供給する改質用水供給手段と、を備える。
【００３２】
そのため、本実施形態の生ゴミ処理システム１によれば、生ゴミＲ１の処理に伴って発生する蒸気から水（純水Ｗ２）を生成することができ、改質器１２への水（純水Ｗ２）の供給を簡易に実現することができる。
【００３３】
また、本実施形態の生ゴミ処理システム１においては、改質用水供給手段は、蒸気を熱交換により凝縮して凝縮水Ｗ１を生成する蒸気凝縮用熱交換器４２を有する。そのため、凝縮水Ｗ１を容易に得ることができる。
【００３４】
また、本実施形態の生ゴミ処理システム１は、燃料電池１１から排気されるオフガスＧ３の温度を熱交換により所定温度以下に低下させるオフガス用熱交換器１３を更に備える。そのため、生ゴミ処理部３１に供給されるオフガスＧ３の温度を、高過ぎない適切な温度に容易に変更することができる。
【００３５】
本発明は、上記実施形態に限定されることはなく、特許請求の範囲に記載された技術的範囲において変形が可能である。
【符号の説明】
【００３６】
１  生ゴミ処理システム
１１  燃料電池
１２  改質器
１３  オフガス用熱交換器
２１  電力調整部
３１  生ゴミ処理部
３２  脱臭部
４１  空気加熱用熱交換器（改質用水供給手段）
４２  蒸気凝縮用熱交換器（改質用水供給手段）
４３  水処理部（改質用水供給手段）
Ａ１  空気（酸素）
Ｅ１、Ｅ２、Ｅ３  電気
Ｇ１  燃料（燃料ガス）
Ｇ１１  臭気ガス（蒸気）
Ｇ１２  脱臭ガス（蒸気）
Ｇ１３  第１排出ガス（蒸気）
Ｇ２  水素
Ｇ３  オフガス
Ｌ１  空気供給ライン
Ｌ２  燃料ガス供給ライン
Ｌ２１  第１電力供給線
Ｌ２２  第２電力供給線
Ｌ３  改質水供給ライン（改質用水供給手段）
Ｌ４  水素供給ライン
Ｌ５  オフガスライン
Ｒ１  生ゴミ
Ｗ１  凝縮水（水）
Ｗ２  純水（水）
【図１】
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