(57)【要約】【課題】  電池スタックから排出される排熱や排エネルギーの有効活用を図って一層経済的な燃料電池システムを提供する。【解決手段】  燃料電池システムＳ１０は、ＳＯＦＣユニット１００と、再生器５４を備える吸収式冷凍機５００とを複合させてなる。ＳＯＦＣユニット１００の電池スタック１１０から排出される排エネルギーである燃料極排ガスと空気極排空気とを、燃焼室１２４で燃焼させ、その燃焼排ガスＥＧにより、吸収式冷凍機５００の再生器５４を外部的に加熱させる。【選択図】      図１
2006073416.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電池スタック内に燃料ガスを導入して電気を発生する燃料電池ユニットと、再生器を備える吸収式冷凍機とを複合させた燃料電池システムであって、
前記燃料電池ユニットの電池スタックから排出される排エネルギーを、前記吸収式冷凍機の再生器を外部的に加熱する加熱源として用いるための排エネルギー利用機構を有することを特徴とする吸収式冷凍機複合型燃料電池システム。
【請求項２】
前記燃料電池ユニットが高温型燃料電池ユニットからなり、
前記排エネルギー利用機構が、前記高温型燃料電池ユニットの電池スタックから排出される高温燃焼排ガスにより、吸収式冷凍機の再生器を直接加熱するものであることを特徴とする請求項１記載の吸収式冷凍機複合型燃料電池システム。
【請求項３】
前記燃料電池ユニットが低温型燃料電池ユニットからなり、
前記排エネルギー利用機構が、前記低温型燃料電池ユニットの電池スタックから排出される燃料極排ガス及び空気極排空気を、前記吸収式冷凍機の再生器を加熱する再生器バーナに送って燃焼させるものであることを特徴とする請求項１記載の吸収式冷凍機複合型燃料電池システム。
【請求項４】
燃料電池ユニットが、所定のローカルエリア内に存在する複数の需要家に分散配置されるものであり、
各需要家に配置された燃料電池ユニットには、商用ガス供給系統に接続され燃料電池の駆動源となる燃料ガスを一括して精製する集中型燃料ガス供給設備から燃料ガスが供給される構成を備えていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の吸収式冷凍機複合型燃料電池システム。
【請求項５】
電池スタック内へ導入される燃料ガスの配管系統にバイパス配管系統が設けられ、
前記バイパス配管系統は、前記吸収式冷凍機の再生器を加熱する再生器バーナに接続されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の吸収式冷凍機複合型燃料電池システム。
【請求項６】
吸収式冷凍機の再生器を直接加熱した後の燃焼排ガス、若しくは吸収式冷凍機が備える再生器バーナの燃焼排ガスを導出する配管路を、前記燃焼排ガスから低温水排熱を回収するための熱交換器を経由させるようにしたことを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の吸収式冷凍機複合型燃料電池システム。
【請求項７】
前記熱交換器にて燃焼排ガスから低温水排熱を回収するに際し、燃焼排ガス中に含まれる水分をドレン水として回収する水回収装置を具備させたことを特徴とする請求項６記載の吸収式冷凍機複合型燃料電池システム。
【請求項８】
商用ガス供給系統に接続され燃料電池の駆動源となる燃料ガスを精製する燃料ガス供給設備と、所定のローカルエリア内に存在する複数の需要家に分散配置された燃料電池ユニットと、再生器を備える吸収式冷凍機ユニットとを具備する燃料電池システムであって、
前記燃料ガス供給設備は、前記各需要家にそれぞれ燃料ガスを供給可能とされた各燃料電池ユニット共通の集中型燃料ガス供給設備であり、
前記燃料電池ユニットは、少なくとも各需要家内の電力負荷に供給する電力を発電する個別型燃料電池ユニットであり、
前記吸収式冷凍機ユニットは、燃料電池システムが備える電池から排出される排エネルギーを、前記吸収式冷凍機の再生器を加熱する加熱源として用いるための排エネルギー利用機構を有することを特徴とする吸収式冷凍機複合型燃料電池システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料電池ユニットから排出される高温燃焼排ガス若しくは燃料極排ガス及び空気極排ガス等の排エネルギーを、吸収式冷凍機により利用することで排熱利用を図る燃料電池システムに関し、特に集合住宅、住宅地域、商用地域の家庭用や業務用の自家用発電設備として分散設置されている燃料電池ユニットに、改質ガス等の燃料供給を集中型燃料ガス供給設備から供給するようにしたシステムにおいて、好適に排熱利用を図ることができるようにした吸収式冷凍機複合型燃料電池システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、家庭や業務用の電力・熱供給システムとして、固体高分子型燃料電池（ＰＥＦＣ）や固体電解質型燃料電池（ＳＯＦＣ）等の燃料電池システムが導入されつつある。このような燃料電池システムは、都市ガス、ＬＰＧ又は灯油等を燃料として電気と温水を発生するシステムであり、発電された電気は電力として電気機器に利用される。また、燃料電池の排熱等を利用して生成された湯は貯湯タンクに蓄えられ、需要家内の給油系統に供給される。このように、燃料電池システムは、１台で電気と熱との双方を供給する機能を備えている。現在、家庭用燃料電池としては５００Ｗ〜１ｋＷ、業務用燃料電池としては３〜５ｋＷ，３０ｋＷ級の発電容量の機種が開発されている。
【０００３】
図１２は、家庭用や業務用燃料電池として期待されているＰＥＦＣシステム８００の構成例を示すブロック図である。このシステム８００は大略的に、都市ガス等の燃料ガスＧを改質器８１０に導入して改質ガスを精製し、これをＰＥＦＣ電池スタック８３０へ送り発電動作を行わせると共に、排熱回収部８５０にて低温水を取り出すものである。詳述すると、先ず燃料ガスＧ中に含まれている腐臭剤が脱硫器８０１で除去され、該燃料ガスＧは熱交換器８０２で予熱された後、水蒸気Ｓと混合され、改質器８１０へ導入される。改質器８１０はバーナ８１０ａにより加熱されて約８００℃程度に保持されており、触媒の作用によって燃料ガスＧは水素を主成分とする改質ガスに変換される。この改質ガスは、熱交換器８２１で温度を下げて一酸化炭素変成器８２２へ導かれ、ガス中に含まれる一酸化炭素成分が水素と二酸化炭素とに変換され、続いて一酸化炭素選択酸化器８２３において、ガス中の残留一酸化炭素濃度が１０ｐｐｍ程度に低下される。しかる後改質ガスは、加湿器８２４を経て電池スタック８３０の燃料極８３１へ導入される。該燃料極８３１において水素成分はイオン化され、電解質８３３を通過し、空気ブロワ８３５により空気極８３２において酸素と化学反応を惹起して発電が行われると共に水が生成される。
【０００４】
電池スタック８３０にて発生された電力は、インバータ８４０にて直流ＤＣから交流ＡＣに変換されて家庭や業務用電力機器に供給される。一方、電池スタック８３０の内部では水素と酸素とが化学反応するために発熱するが、この熱（排熱）が排熱回収部８５０により取り出されて低温水が生成される。すなわち、電池スタック８３０に備えられている電池冷却板８３４には、放熱器８５１及びポンプ８５２を備える循環系統により電池冷却水ＣＷ３が流通され、電池スタック８３０を約８０℃の一定温度に保つと共に熱が取り出される。昇温された電池冷却水ＣＷ３は、熱交換器８５３において水道水と熱交換をして約３０〜４０℃に冷却され、これにより約６０℃程度の低温水が得られる。この温水は貯湯槽８５４に貯留され、必要に応じて、台所や洗面所、風呂への給湯用に使用される。
【０００５】
これに加えて、電池スタック８３０の燃料極８３１から排出される燃料極排ガスＧ１、及び空気極８３２から排出される空気極排空気Ａ１は、改質器バーナ８１０ａに導かれて燃焼され、改質用の熱源として利用される。このようにＰＥＦＣシステム８００においては、電池スタック８３０の排熱を利用しての低温水の生成と、燃料極排ガスＧ１及び空気極排空気Ａ１の改質器８１０の熱源としての活用により、システムの高効率化が図られている。
【０００６】
図１３は、高温型燃料電池の代表であるＳＯＦＣシステム９００の構成例を示すブロック図である。このシステム９００においても、都市ガス等の燃料ガスＧが脱硫器９０１，予熱器９０２を経由して改質器９１０へ導入され、該改質器９１０において燃料ガスＧが水素を主成分とする改質ガスに変換される点は、前述のＰＥＦＣシステム８００と同様である。しかし、ＳＯＦＣの電池スタック９３０は一酸化炭素成分も燃料として用いうるため、改質ガスはそのまま７００〜１０００℃程度に保持された電池スタック９３０の燃料極９３１へ導入される。導入された改質ガス中の水素成分（及び一酸化炭素成分）は、その大部分が燃料極９３１において、空気極９３２から送られてくる酸素イオンと反応して電気を発生する。空気極９３２には、空気ブロワ９３５から空気が導入されており、該空気中の酸素が取り込まれてイオン化される。かかる酸素イオンは、電解質９３３を通して燃料極９３１へ移動され、水素成分（及び一酸化炭素成分）と化学反応し電気を発生する。発生された電力は、インバータ９４０にて直流ＤＣから交流ＡＣに変換されて家庭や業務用電力機器に供給される。
【０００７】
一般に、燃料極９３１での水素利用率は７０〜８０％で、残りは余剰として排出される（燃料極排ガス）。また、空気極９３２での空気中の酸素利用率は５０〜６０％で、残りは余剰として排出される（空気極排空気）。このような余剰エネルギーを活用すべく、前記燃料極排ガスと空気極排空気とは、電池スタック９３０の出口側に配置された燃焼室９３４に導入されて燃焼される。この燃焼により生じた熱は、電池スタック３１０の保温に利用される他、改質器９１０のバーナ部９１０ａに送られて改質反応用熱源として利用され、その後、熱交換器９５１、９５２により熱回収される。すなわち、燃焼室９３４での燃焼により発生した高温燃焼排ガスＥＧにより、電池スタック保温と改質反応用の熱を利用した後の燃焼排ガスから、高温水熱交換器９５１において蒸気あるいは９０℃程度の高温水ＨＷが、低温水熱交換器９５２において６０℃程度の低温水ＬＷがそれぞれ製造される。このような高温水ＨＷ及び低温水ＬＷは、業務用ないしは給湯用に広く利用される。
【０００８】
また、上述の高温水熱交換器９５１で製造されるような蒸気や高温水を、吸収式冷凍機の熱源として使用することも知られている。例えば特許文献１には、電池冷却水の蒸気を、吸収式冷凍機が備える再生器内に配置した熱交換器へ導き、前記再生器内の吸収液と熱交換させる構成が開示されている。
【特許文献１】特許第３３８４００５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
燃料電池システムは、上記の通り電気と熱とを同時に発生するもので、両者を有効利用することにより経済性を高くすることができる。しかし、燃料電池からの排熱の利用に関し、公知のシステムによっては十分に排熱利用が図れない場合がある。すなわち、ＳＯＦＣシステム９００では、上述の通り排熱を利用して蒸気あるいは９０℃程度の高温水を生成できるので、例えば特許文献１のような手法で、吸収式冷凍機において冷房や暖房の用途に利用することが可能となる。これに対し、ＰＥＦＣシステム８００では、上述の通り６０℃程度の低温水しか製造できないため、給湯程度にしか利用できず利用価値が比較的低いという問題がある。また、ＳＯＦＣシステム９００のような高温型燃料電池でも、家庭用で用いられるような小型のものでは排出される排熱温度レベルが低くなり、蒸気は得られにくくなることから、その経済性が低下する場合がある。
【００１０】
ところで、燃料電池システムを集合住宅の各家庭、多目的商業ビルや工場施設内等の一定のローカルエリア内に存在する小口需要家に個別設置する場合、個別の需要家の熱や電力の負荷変動はまちまちであるので、これらを集合化することで負荷の季節変動量の減少や、最大・最小電力需要幅が縮小される等のメリットが生じる。このため、かかる用途へ燃料電池システムを導入するに際しては、改質装置を持たない比較的小型の燃料電池ユニットを分散して各需要家に設置し、改質ガスは各需要家共通の集中型燃料改質ガス供給装置で精製し、分散配置した各燃料電池ユニットにガス配管で改質ガスを供給する集中改質型の燃料電池システムとすることが望ましい。
【００１１】
このような改質装置集中型燃料電池システムを採用した場合、新たな課題として、電池スタックから排出される未利用の水素ガスの有効活用の問題が浮上する。すなわち、各燃料電池ユニットに供給された改質ガスは、電池スタックで全て消費されるわけではなく、電池スタックの燃料極からは２０％程度の未利用の水素ガス（燃料極排ガス）が、空気極からは酸素濃度が大気の１／２程度に減少した低酸素濃度空気（空気極排空気）が排出される。これらは、上述の一般的なＰＥＦＣシステム８００では改質器バーナ８１０ａで燃焼させて利用することが可能であるが、改質装置集中型の構成にすると、このような利用態様が取れなくなってしまう。さらに、ＳＯＦＣシステム９００でも、燃焼室９３４から排出される高温燃焼排ガスＥＧの一部を改質用熱源として利用するといった活用が図れないため、改質用熱源相当分の余剰排熱の有効活用が課題となる。
【００１２】
従って本発明は、電池スタックから排出される排熱や排エネルギーの有効活用を図って一層経済的な燃料電池システムを提供することを目的とし、特に改質装置集中型燃料電池システムのように個別に改質装置を具備しないタイプの燃料電池ユニットを備えた燃料電池システムにおいて、効率的に排エネルギーを有効活用できる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】
【００１３】
本発明の請求項１にかかる吸収式冷凍機複合型燃料電池システムは、電池スタック内に燃料ガスを導入して電気を発生する燃料電池ユニットと、再生器を備える吸収式冷凍機とを複合させた燃料電池システムであって、前記燃料電池ユニットの電池スタックから排出される排エネルギーを、前記吸収式冷凍機の再生器を外部的に加熱する加熱源として用いるための排エネルギー利用機構を有することを特徴とする。
【００１４】
この構成によれば、吸収式冷凍機が備える再生器が、電池スタックから排出される排エネルギーを利用した排エネルギー利用機構により外部的に加熱される構成（例えば、燃料極排ガスと空気極排空気とを燃焼させたバーナで再生器を加熱したり、その高温燃焼排ガスで再生器を加熱したりする）であるので、特許文献１の方法のように蒸気を再生器内部へ熱交換器を介して流通させて内部的に加熱する方法に比べて、排熱の利用性を向上させることができる。すなわち、電池スタックの排熱で副次的に生成される蒸気や高温水を利用するのではなく、電池スタックから排出される排エネルギーそのもので再生器を加熱するので、排熱で蒸気や高温水を生成することが困難な燃料電池ユニットを用いた場合でも、複合化された吸収式冷凍機にて、その排熱（排エネルギー）を容易に有効活用することができるようになる。
【００１５】
上記構成において、前記燃料電池ユニットが高温型燃料電池ユニットからなり、前記排エネルギー利用機構が、前記高温型燃料電池ユニットの電池スタックから排出される高温燃焼排ガスにより、吸収式冷凍機の再生器を直接加熱する構成とすることができる（請求項２）。この構成によれば、高温型燃料電池ユニットの電池スタックを保温するために、電池スタックに付設されている燃焼室から排出される高温燃焼排ガスが吸収式冷凍機の再生器へ導かれ、該高温燃焼排ガスにより再生器が直接加熱される。
【００１６】
また上記構成において、前記燃料電池ユニットが低温型燃料電池ユニットからなり、前記排エネルギー利用機構が、前記低温型燃料電池ユニットの電池スタックから排出される燃料極排ガス及び空気極排空気を、前記吸収式冷凍機の再生器を加熱する再生器バーナに送って燃焼させる構成とすることができる（請求項３）。この構成によれば、吸収式冷凍機の再生器が備える再生器バーナの燃料として、電池スタックから排出される燃料極排ガス及び空気極排空気が活用される。
【００１７】
上記請求項１〜３のいずれにおいて、燃料電池ユニットが、所定のローカルエリア内に存在する複数の需要家に分散配置されるものであり、各需要家に配置された燃料電池ユニットには、商用ガス供給系統に接続され燃料電池の駆動源となる燃料ガスを一括して精製する集中型燃料ガス供給設備から燃料ガスが供給される構成を備えるものとすることができる（請求項４）。この構成によれば、各需要家に分散配置されている燃料電池ユニットは改質装置が具備されないことになるが、前記改質装置で利用されていた分の排エネルギーが、複合化されている吸収式冷凍機において有効活用されるようになる。
【００１８】
また、請求項１〜４のいずれかにおいて、電池スタック内へ導入される燃料ガスの配管系統にバイパス配管系統が設けられ、前記バイパス配管系統は、前記吸収式冷凍機の再生器を加熱する再生器バーナに接続されている構成とすることが望ましい（請求項５）。この構成によれば、電池スタックから排出される排エネルギーのみでは、再生器の加熱熱量に不足が生じてしまうような場合に、バイパス配管系統を経由して供給される燃料ガス（改質ガス）で再生器バーナを動作させるようにすることで、安定的に再生器を加熱できるようになる。
【００１９】
さらに、請求項１〜５のいずれかにおいて、吸収式冷凍機の再生器を直接加熱した後の燃焼排ガス、若しくは吸収式冷凍機が備える再生器バーナの燃焼排ガスを導出する配管路を、前記燃焼排ガスから低温水排熱を回収するための熱交換器を経由させるようにすることが望ましい（請求項６）。この構成によれば、吸収式冷凍機の再生器を直接加熱した後の燃焼排ガス、或いは再生器バーナの燃焼排ガスの余熱も廃棄されることなく、低温水として回収できるようになり、高い熱回収率を達成できる。
【００２０】
上記構成において、前記熱交換器にて燃焼排ガスから低温水排熱を回収するに際し、燃焼排ガス中に含まれる水分をドレン水として回収する水回収装置を具備させることが望ましい（請求項７）。電池スタック内での化学反応に伴い水が生成され、また燃料極排ガス及び空気極排空気を再生器バーナで燃焼させた場合も燃焼に伴い水蒸気が生成され、これらの水分は吸収式冷凍機の燃焼排ガス中に蒸気として混入しているが、前記熱交換器で燃焼排ガスが冷却されることにより、多くの水分はドレン水として回収可能となる。請求項７の構成によれば、かかるドレン水が水回収装置により回収され、生成水を無駄なく利用できるシステムを構築できるようになる。
【００２１】
本発明の請求項８にかかる吸収式冷凍機複合型燃料電池システムは、商用ガス供給系統に接続され燃料電池の駆動源となる燃料ガスを精製する燃料ガス供給設備と、所定のローカルエリア内に存在する複数の需要家に分散配置された燃料電池ユニットと、再生器を備える吸収式冷凍機ユニットとを具備する燃料電池システムであって、前記燃料ガス供給設備は、前記各需要家にそれぞれ燃料ガスを供給可能とされた各燃料電池ユニット共通の集中型燃料ガス供給設備であり、前記燃料電池ユニットは、少なくとも各需要家内の電力負荷に供給する電力を発電する個別型燃料電池ユニットであり、前記吸収式冷凍機ユニットは、燃料電池システムが備える電池から排出される排エネルギーを、前記吸収式冷凍機の再生器を加熱する加熱源として用いるための排エネルギー利用機構を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００２２】
請求項１のシステムによれば、電池スタックから排出される排エネルギーそのもので再生器を加熱するので、排熱で蒸気や高温水を生成することが困難な燃料電池ユニットを用いた場合でも、その排熱（排エネルギー）を容易に有効活用することができるようになる。従って、給湯用の低温水しか生成できなかった低温型燃料電池ユニットを採用した場合でも、排熱を利用して吸収式冷凍機を駆動させることができるようになり、効果的な排熱利用が図れるようになる。
【００２３】
請求項２のシステムによれば、高温型燃料電池ユニットにおいて、その燃焼室から排出される高温燃焼排ガスが吸収式冷凍機の再生器へ導かれ、該高温燃焼排ガスにより再生器が直接加熱される構成であるので、実質的に高温燃焼排ガスを燃焼室から再生器まで導く配管路を付設するだけで排エネルギー利用機構が構築でき、簡易な構成で排熱を一層有効に利用できるようになる。
【００２４】
請求項３のシステムによれば、低温型燃料電池ユニットにおいて、吸収式冷凍機の再生器が備える再生器バーナの燃料として、電池スタックから排出される燃料極排ガス及び空気極排空気が活用される構成であるので、実質的に燃料極排ガス及び空気極排空気を電池スタックの排出側から再生器バーナまで導く配管路を付設するだけで排エネルギー利用機構が構築でき、簡易な構成で排熱を一層有効に利用できるようになる。
【００２５】
請求項４のシステムによれば、各需要家に分散配置されている燃料電池ユニットは改質装置が具備されないことになるが、前記改質装置で利用されていた分の排エネルギーが、複合化されている吸収式冷凍機において有効活用されるようになる。従って、小口需要家の集合体に対して様々なメリットが期待できる改質装置集中型燃料電池システムを導入した場合にあっても、各燃料電池ユニットから排出される排エネルギーを、個別に複合化されている吸収式冷凍機にて活用し、各需要家内での暖房用や冷房用の熱を供給するよう構成することで、システムの経済性を一層向上できるようになる。さらに、集中型改質ガス供給装置を使用した場合、この改質ガス中に硫黄分が含まれていないことから、吸収式冷凍機からの排出ガス温度を８０℃程度まで低下させても硫黄腐食がほとんど発生しなくなるので排出ガス温度を通常の１３０℃から８０℃程度に減少でき、これにより排ガス中に含まれている水蒸気分の潜熱も回収でき、熱回収効率を向上させ得る。
【００２６】
請求項５のシステムによれば、バイパス配管系統を経由して供給される燃料ガス（改質ガス）で再生器バーナを動作させ得るので、吸収式冷凍機の運転負荷が燃料電池電力負荷に制約されることがなくなり、冷房暖房需要に適した運転負荷を選定できるようになる。
【００２７】
請求項６のシステムによれば、吸収式冷凍機の再生器を直接加熱した後の燃焼排ガス、或いは再生器バーナの燃焼排ガスの余熱も廃棄されることなく、低温水として回収できることから、高い熱回収率を達成できるようになる。
【００２８】
請求項７のシステムによれば、燃焼排ガス中に含まれている蒸気が、ドレン水として水回収装置により回収されるので、生成水を無駄なく利用できるシステムとすることができる。
【００２９】
請求項８のシステムによれば、所定のローカルエリア内に存在する複数の需要家群に対して燃料ガスを集中型燃料ガス供給設備にて供給するようにした燃料電池システムを採用した場合でも、個別の燃料電池ユニットに複合化されている吸収式冷凍機で排エネルギーが有効活用されるので、極めて経済性に優れた燃料電池システムを構築できるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
以下、本発明にかかる吸収式冷凍機複合型燃料電池システムの実施形態につき、図面に基づいて詳細に説明するが、本発明は下記の実施の形態に何ら限定されるものではなく、適宜変更して実施することが可能である。
【００３１】
（第１実施形態）
図１は、本発明の第１実施形態にかかる燃料電池システムＳ１０の構成を示すブロック図である。この燃料電池システムＳ１０は、高温型燃料電池ユニットとしての固体電解質型燃料電池（ＳＯＦＣ）ユニット１００と吸収式冷凍機５００とを複合させたシステム構成とされている。当該燃料電池システムＳ１０は、前記ＳＯＦＣユニット１００の電池スタック１１０から排出される排エネルギーを、前記吸収式冷凍機５００が具備する再生器５４を外部的に加熱する加熱源として用いるための排エネルギー利用機構として、電池スタック１１０（燃焼室１２４）から排出される高温燃焼排ガスにより、吸収式冷凍機５００の再生器を直接加熱する方式を採用している。以下、各部の構成を詳述する。
【００３２】
前記ＳＯＦＣユニット１００は、都市ガス等の燃料ガスＧから硫黄分を除去する脱硫器１０１、ＳＯＦＣ電池スタック１１０、改質ガスを精製する改質器１２０、燃焼室１２４、空気予熱器１３０、ブロワ等を備える送気装置１４０及びインバータ１６０などで構成されている。またＳＯＦＣ電池スタック１１０は、燃料極１２１、空気極１２２及び電解質１２３から構成されている。このようなＳＯＦＣユニット１００は内部改質型と呼ばれ、実際は電池スタックに改質触媒を入れて燃料を改質しながら同時に発電する方式であり、数十ｋＷ級までの小型機に多用されている。
【００３３】
前記脱硫器１０１と改質器１２０との間は、脱硫後の燃料ガスを送る配管系統としての主配管路１０２で接続されており、該主配管路１０２中には弁１０２Ｂが設けられている。また主配管路１０２からはバイパス配管路（バイパス配管系統）１０３が分岐されており、該バイパス配管路１０３の終端部は吸収式冷凍機５００の再生器バーナ５０ａに接続されている。なお、該バイパス配管路１０３の中間部にも、弁１０３Ｂが設けられている。このような配管構成により、燃料ガスＧは、主配管路１０２により水蒸気Ｓを添加されて改質器１２０へ導入され、該改質器１２０で水素リッチな改質ガスに変換されてＳＯＦＣ電池スタック１１０の燃料極１２１へ導入されると共に、該バイパス配管路１０３により吸収式冷凍機５００の再生器バーナ５０ａへ供給されることとなる。両者への燃料ガス供給量は、前記弁１０２Ｂ及び弁１０３Ｂの開閉制御並びに開度制御により適宜調整される。
【００３４】
また、前記送気装置１４０とＳＯＦＣ電池スタック１１０の空気極１２２との間は、空気予熱器１３０を経由する送気用の配管路１４１で接続されている。この配管路１４１には、吸収式冷凍機５００の再生器バーナ５０ａに至る、弁１４２Ｂを備える分岐配管路１４２が接続されている。このような配管構成により、送気装置１４０により取り込まれた空気Ａは、配管路１４１を経由して、空気予熱器１３０で加温された状態で空気極１２２へ導入されると共に、弁１４２Ｂが開状態とされているときは再生器バーナ５０ａへ送られるものである。
【００３５】
さらに、前記燃焼室１２４には、当該燃焼室１２４で燃焼された高温燃焼排ガスＥＧを吸収式冷凍機５００の再生器へ導くための燃焼排ガス配管路１５０が取り付けられている。この燃焼排ガス配管路１５０は空気予熱器１３０を経由しており、高温燃焼排ガスＥＧが保有している熱が、空気予熱器１３０を同様に経由する配管路１４１を流通する空気Ａに授受されるようになっている。
【００３６】
このように構成されたＳＯＦＣユニット１００において、燃料極１２１へ導入された改質ガス中の水素成分（及び一酸化炭素成分）は、その大部分が燃料極１２１において、空気極１２２から送られてくる酸素イオンと反応して電気を発生する。空気極１２２には、前述の通り送気装置１４０から空気が導入されており、該空気中の酸素が取り込まれてイオン化される。かかる酸素イオンは、電解質１２３を通して燃料極１２１へ移動し、水素成分（及び一酸化炭素成分）と化学反応し電気を発生する。ここで発生される電力は直流であることから、インバータ１６０にて直流−交流変換した上で、需要家内に存在する各種電力機器に対してその駆動電源として供給される。
【００３７】
一般に、燃料極１２１での水素利用率は７０〜８０％で、残りは余剰として排出される（燃料極排ガス）。また、空気極１２２での空気中の酸素利用率は５０〜６０％で、残りは余剰として排出される（空気極排空気）。このような余剰エネルギーを活用すべく、前記燃料極排ガスと空気極排空気とは、ＳＯＦＣ電池スタック１１０の出口側に配置された燃焼室１２４に導入されて燃焼される。この燃焼により生じた熱は、専らＳＯＦＣ電池スタック１１０の保温と内部改質反応の熱源に利用されるが、その燃焼排ガスＥＧは高い熱エネルギーを保有していることから、前述の燃焼排ガス配管路１５０で吸収式冷凍機５００の再生器へ導かれて熱回収される。なお、図示は省略しているが、燃焼排ガス配管路１５０に分岐配管路を設けるか、燃焼室１２４から別途の燃焼排ガス配管路を導出する等して熱交換機器内を燃焼排ガスＥＧが経由するようにし、当該熱交換機器にて高温水及び／又は低温水が生成され、需要家内の熱需要機器に供給するようなシステム構成にすることも可能である。
【００３８】
図２は、吸収式冷凍機５００の内部構成の一例を示すブロック図である。この吸収式冷凍機５００は一重効用吸収式冷凍機であって、大略的に凝縮器５１、蒸発器５２、吸収器５３及び再生器５４の４つの容器から構成されている。これらの容器は４つの配管５５１〜５５４で循環的に連結され、密封循環系とされている。
【００３９】
凝縮器５１は水蒸気を凝縮して水を生成するもので、再生器５４と配管５５１で連結されて水蒸気の流通が可能とされていると共に、蒸発器５２と配管５５２で連結され、水の流通が可能とされている。さらに、凝縮器５１の内部には、水蒸気を冷却して凝縮させる冷却水ＣＷ２を流通させる配管５６１が配置されている。
【００４０】
蒸発器５２は、水の気化作用により冷熱を生成するためのもので、その内部には、冷却水ＣＷ１を流通させる伝熱管５２ａが配置されている。この伝熱管５２ａには、前記凝縮器５１から配管５５２を介して送られてくる水が滴下されるようになっている。また、蒸発器５２と吸収器５３とは配管５５３で連結され、前記伝熱管５２ａ表面で蒸発した水蒸気が、蒸発器５２から吸収器５３へ向けて移動可能とされている。
【００４１】
吸収器５３は、その容器内に水分吸収能を有する臭化リチウム溶液等の吸収液が貯留されており、前記蒸発器５２から移動されてくる水蒸気を吸収するものである。この吸収器５３は、再生器５４と配管５５４で連結されており、再生器５４に貯留されている濃縮された吸収液（臭化リチウム溶液）が配管５５４を介して滴下されるようになっている。また、吸収器５３の下部からは還流配管５６２が延出され、該還流配管５６２の終端は再生器５４の上部に接続されており、吸収器５３内の臭化リチウム溶液が再生器５４へ還流可能とされている。さらに、吸収器５３内には冷却水ＣＷ２を流通させる前記配管５６１も経由されている。
【００４２】
再生器５４は、臭化リチウム溶液中に吸収されている水分を加熱分離し、臭化リチウム溶液を濃縮するものである。このような加熱分離を行うため、再生器５４を外部的に加熱して内部の臭化リチウム溶液を加熱するための再生器バーナ５０ａが具備されている。これに加えて、本実施形態では、ＳＯＦＣ電池スタック１１０の燃焼室１２４から燃焼排ガスＥＧを導く燃焼排ガス配管路１５０の終端部が再生器５４の近傍に配置され、燃焼排ガスＥＧによって再生器５４が外部的に加熱可能とされている。
【００４３】
このように構成された吸収式冷凍機５００の動作を説明する。まず、密閉した容器からなる凝縮器５１が６．５ｍｍＨｇ程度の真空状態にされ（つまり、当該４つの容器からなる循環系が真空状態とされ）、凝縮器５１内の水（冷媒水）が配管５５２を経由して蒸発器５２に送られ、蒸発器５２の内部に配管されている伝熱管５２ａに前記冷媒水が滴下される。蒸発器５２内は真空状態とされているため、伝熱管５２ａ表面に付着した水滴は、熱管５２ａから気化熱を奪いながら約５℃で蒸発する。このため、伝熱管５２ａを流れる冷却水ＣＷ１は冷却され、冷房用の冷水（冷却水ＣＷ１）が製造される。
【００４４】
そして、蒸発した水蒸気は、配管５５３を通って吸収器５３に移動され、吸収器５３の容器内に貯留されている臭化リチウム溶液に吸収される。このような水蒸気の吸収が続くと、臭化リチウム溶液の濃度が薄くなり、水蒸気の吸収能力が低下することになる。そこで、還流配管５６２にて希釈された臭化リチウム溶液を再生器５４に還流させる一方で、配管５５４を介して再生器５４から濃縮された臭化リチウム溶液が吸収器５３へ滴下供給されるようになっている。
【００４５】
すなわち再生器５４では、還流された低濃度臭化リチウム溶液が、再生器バーナ５０ａによる熱若しくは燃焼排ガスＥＧによる再生器５４の外部的な加熱により昇温され、臭化リチウム溶液中に吸収されている水分が追い出される。この結果、再生器５４で再び濃縮された臭化リチウム溶液が得られるようになり、再び吸収器５３で利用可能となるものである。そして、再生器５４で追い出された水蒸気は、配管５５１を通って凝縮器５１へ送られ、配管５６１内を流通する冷却水ＣＷ２により冷却されて凝縮され、水になる。凝縮器５１の下部には、かかる凝縮水が溜まり、この水は配管５５２を通って蒸発器５２で再利用される。なお、配管５６１の出口側における冷却水ＣＷ２は４０〜６０℃程度の低温水となることから、需要家において給湯用などに利用される。
【００４６】
以上の通り構成された燃料電池システムＳ１０によれば、ＳＯＦＣユニット１００の運転時において、燃焼室１２４における燃料極排ガスと空気極排空気との燃焼反応により生じた高温の燃焼排ガスＥＧが、燃焼排ガス配管１５０により、例えば吸収式冷凍機５００が備える再生器バーナ５０ａの燃焼室へ導かれ、これにより再生器５４が外部的に加熱される。再生器５４の内部では、この熱を受けて、前述の通り臭化リチウム溶液中に吸収されている水分が追い出される。従って、吸収式冷凍機５００を作動させるために必要な再生器５４の加熱源として、ＳＯＦＣ電池スタック１１０の排エネルギーが活用されるので、極めて経済的に吸収式冷凍機５００を運用することができる。
【００４７】
また、前記燃焼排ガスＥＧのみでは加熱熱量が不足する場合、或いはＳＯＦＣユニット１００の運転状態と関係なく吸収式冷凍機５００を運転する場合には、再生器バーナ５０ａを用いての再生器５４の加熱が可能とされている。この場合、バイパス配管路１０３に備えられている弁１０３Ｂを開き、再生器バーナ５０ａに脱硫後の燃料ガスＧ１が供給される。同時に、配管路１４２に備えられている弁１４２Ｂを開き、空気Ａも再生器バーナ５０ａに供給され、この空気Ａと燃料ガスＧ１とが再生器バーナ５０ａで燃焼され、再生器５４が加熱される。このようなバイパス系統を具備させることで、ＳＯＦＣユニット１００の運転状況に拘わらず、再生器５４を安定的に加熱でき、従って吸収式冷凍機５００も安定的に運転できるようになる。これにより、燃料電池容量に対して冷房容量が大きくなる場合や、夏季等の冷熱需要が特に大きくなる場合に対応可能となる。なお、燃焼排ガスＥＧの温度が吸収式冷凍機５００の熱源として利用するには低すぎる場合は、再生器バーナ５０ａの燃焼ガスと混合して、吸収式冷凍機５００の熱源として利用するようにしても良い。
【００４８】
ところで、都市ガスや石油系燃料を使用して燃焼させた場合、その燃焼排ガスの温度が１３０℃程度以下に低下しないようにして配管系統から排出する必要がある。仮に、都市ガスを燃焼させた燃焼排ガスで再生器５４を加熱するよう構成した場合、当該燃焼排ガスは、１３０℃程度以下にならないようにして吸収式冷凍機５００から排出する必要がある。これは、１００℃以下にすると、都市ガスや石油系燃料中に含まれている硫黄成分が水分と伴に水滴化して壁面に付着（結露）して、煙道配管が低温腐食するからである。
【００４９】
しかし、燃料電池の場合は、都市ガス等の燃料からは脱硫器１０１により硫黄分が除去されており、硫黄分結露による低温腐食の問題は発生しない。このため、燃焼排ガスＥＧの吸収式冷凍機５００からの出口温度は８０℃程度まで下げることが可能となり、排熱の有効利用が行い易くなる。特に、燃料電池の燃焼排ガス中には電池スタック内部で生成したかなりの水蒸気が含まれているため、１００℃以下に冷却することにより水の潜熱をも回収して利用することが可能となる。
【００５０】
図３は、このような事情を考慮した、上記第１実施形態の変形実施形態にかかる燃料電池システムＳ１１の構成を示すブロック図である。この燃料電池システムＳ１１は、燃焼排ガスＥＧから低温水排熱並びに水を回収する排熱・水回収部６００が追加されている点において、先に説明した燃料電池システムＳ１０と相違している。以下、この相違点について説明する。
【００５１】
前記排熱・水回収部６００は、低温水熱交換器６１、生成水回収タンク（水回収装置）６２、これらの間を結ぶ生成水配管６４１、水流通配管６４２及び弁６３から構成されている。低温水熱交換器６１の内部には、吸収式冷凍機５００から排出される燃焼排ガスＥＧが燃焼排ガス配管１５１により導かれ、該燃焼排ガスＥＧが保有する熱が取り出し可能とされている。生成水配管６４１は低温水熱交換器６１の下部に取り付けられており、低温水熱交換器６１で生成される水を生成水回収タンク６２へ導くものである。また水流通配管６４２は、水（水道水及び生成水）を流通させるものであり、低温水熱交換器６１を経由することで、前記燃焼排ガスＥＧから水に熱が授受されるようになっている。
【００５２】
このような構成において、吸収式冷凍機５００（再生器５４）から排出される８０〜１００℃の燃焼排ガスＥＧは、燃焼排ガス配管１５１により低温水熱交換器６１に導かれ、水流通配管６４２内を流通する水と熱交換を行うことで、４０〜６０℃程度の低温水ＬＷが製造される。このような熱交換後、燃焼排ガスＥＧは燃焼排ガス配管１５２により排気される。一方、製造された低温水ＬＷは、弁６３を介して、適宜需要家の給湯設備へ供給される。従って、この燃料電池システムＳ１１によれば、吸収式冷凍機５００から排出される燃焼排ガスＥＧから余熱を回収して有効活用できるので、より効率的な燃料電池システムとすることができる。なお、当該燃料電池システムＳ１１において、空気予熱器１３０を、ＳＯＦＣ電池スタック１１０から排出される燃焼排ガスＥＧの排熱温度に応じて、吸収式冷凍機５００と低温水熱交換器６１との間に設置するようにしても良い。
【００５３】
さらにこの燃料電池システムＳ１１は、燃焼排ガスＥＧ中に含まれる水分を生成水回収タンク６２にて回収する機能も備えている。一般に、燃料電池スタック内で生成される水は、燃料極排ガスや空気極排空気に混入して電池スタックから排出される。この燃料電池システムＳ１１のように高温型燃料電池であるＳＯＦＣユニット１００と吸収式冷凍機５００とを複合させたシステムの場合は、燃料極排ガスや空気極排空気は燃焼室１２４のバーナで燃焼され、ＳＯＦＣ電池スタック１１０内で反応せず残留した水素やメタンは燃焼してさらに水を生成することになる。
【００５４】
この燃焼室１２４で生成される水は、燃焼排ガス温度が高いために蒸気として燃焼排ガスＥＧ中に含まれることとなるが、燃焼排ガスＥＧは前述の通り低温水熱交換器６１において水と熱交換されるので、低温水熱交換器６１の出口側における燃焼排ガスＥＧの温度は１００℃以下になる。従って、燃焼排ガスＥＧ中に含有されている蒸気は、ドレン水として凝縮し、低温水熱交換器６１の底部に貯留されるようになる。
【００５５】
燃料電池スタックへ導入される改質ガスは、改質触媒や電池セル触媒への硫黄による被毒を防止するために硫黄分が除去されている。この燃料電池システムＳ１１にあっても、脱硫器１０１を設けてＳＯＦＣ電池スタック１１０へ燃料ガスが導入される前に、硫黄分が除去される構成とされている。従って、水素と酸素が反応した生成水や、改質ガスが燃焼した燃焼排ガス中にも硫黄分は含まれていないことになる。このため、上記ドレン水は純水に近く、回収して利用することが可能である。而してこの実施形態では、低温水熱交換器６１の下部から生成水配管６４１にてドレン水を抜き取り、生成水回収タンク６２へ回収する構成としている。この生成水回収タンク６２に貯留された水は、ポンプにより例えば水道水と混合して水流通配管６４２を通じて低温水熱交換器６１へ導入され、給湯用途に供される。
【００５６】
以上のように、排熱・水回収部６００を備えた燃料電池システムＳ１１は、再生器５４の加熱源として、硫黄分が含まれていない燃焼排ガスＥＧを用いることに着目し、燃焼排ガスＥＧの活用性を大幅に向上させたシステムである。すなわち、腐臭剤を含む都市ガスや石油系燃料を再生器５４の加熱源として用いた場合は、煙道配管の腐食の問題に鑑み燃焼排ガスの温度を１３０℃以下にできないことから、当該燃焼排ガスの排熱利用は自ずと制限されることになる。これに対し、この燃料電池システムＳ１１では、燃焼排ガスＥＧ中に硫黄分は含まれていないことから、燃焼排ガスＥＧをドレン水が生成される程度の低温まで利用することが可能となり、排熱回収効率が一層改善されるものである。
【００５７】
図４は、図３に示した実施形態の変形実施形態にかかる燃料電池システムＳ１２の構成を示すブロック図である。この燃料電池システムＳ１２は、都市ガス等の燃料ガスを各需要家で個別に脱硫、改質して燃料電池ユニット（ＳＯＦＣユニット１００）に導入するのではなく、予め脱硫、改質された燃料ガス（改質ガスＲＧ）をＳＯＦＣ電池スタック１１０に供給するようにした点で、先の燃料電池システムＳ１１と相違する。従って、この燃料電池システムＳ１２には、脱硫器１０１及び改質器１２０が備えられていない。
【００５８】
すなわち、燃料ガスが改質ガスＲＧに変換された状態で配管路１０４にて供給されており、弁１０４Ｂを開くことで前記改質ガスＲＧが主配管路１０２を通してＳＯＦＣ電池スタック１１０の燃料極１２１に導入されるよう構成されている。なお、弁１０２Ｂ及び弁１０３Ｂを操作することで、バイパス配管路１０３を通して、改質ガスＲＧが再生器バーナ５０ａへ導入可能とされている。
【００５９】
この燃料電池システムＳ１２のような構成は、所定のローカルエリア内に存在する複数の需要家に改質装置を備えない燃料電池ユニットを個別に分散配置し、これら燃料電池ユニット共通の集中型燃料ガス供給設備を設置して、該集中型燃料ガス供給設備から脱硫、改質された燃料ガス（改質ガスＲＧ）を供給する構成とすることで達成可能となる。
【００６０】
この点につき、図５及び図６に基づいて大略的に説明する。図５は、一般的な燃料電池システムを示すブロック図である。このシステムにおいて、燃料電池システム部７０は、燃料電池部７１と、改質装置７２と、これらの動作を制御する制御部７３と、燃料電池部７１の排熱を利用して温水を生成する貯湯槽７４とからなる。そして、燃料電池部７１で発電される電気は、需要家内の電気機器７５で利用され、また貯湯槽７４内の温水は給湯設備等の熱需要機器７６で利用されるようになっている。かかるシステムでは、都市ガス等の原燃料が改質装置７２へ導入され、該改質装置７２にて改質ガスが精製されて燃料電池部７１に供給される。つまり、各需要家が個別に備える燃料電池システム部７０に、それぞれ改質装置７２が具備されており、各々の需要家ごとに改質ガスを精製する構成である。先に図１及び図３に示した実施形態は、このような個別改質型の燃料電池システムである。
【００６１】
しかし、このような個別改質型の燃料電池システムを一戸建住宅等に導入した場合、負荷変動に追従することが困難となり、効率的な燃料電池システムの運転が行えないという不都合がある。すなわち、一戸建住宅等の小口需要家では、一般に絶えず大きな電力負荷変動が生じているが、改質装置を持つタイプの家庭用燃料電池の負荷追従性能は１０％／分程度が限界であり、瞬時の負荷変動に追従して運用させることはできない。このため、家庭用燃料電池は電力系統と系統連系を行い、急激な負荷変化分は商用電力系統からの供給を受けるか、バッテリ等のバックアップ電源を併設して、急激な負荷変化分については前記バックアップ電源で対応する構成とする必要がある。また、改質装置は起動時間が長く、電力や熱需要に対して燃料電池システムの起動停止を頻繁に行うことができず、深夜などの電力負荷や熱需要が少ないときにも燃料電池を効率の低い最低負荷で運転する必要性があり、経済性が悪化するという問題がある。
【００６２】
そこで、図６に示すような集中改質型の燃料電池システムが有用となる。この集中改質型燃料電池システムは、所定のローカルエリア内（例えば集合住宅や一定範囲の地区内に存在する一戸建住宅群）に存在する（小口）需要家Ａ、Ｂには、それぞれ燃料電池ユニット７００ａ、７００ｂが個別に備えられているが、これら燃料電池ユニット７００ａ、７００ｂに対して、共通の集中型燃料ガス供給設備（集中型改質装置７７）から例えば改質ガス等が一元的に供給される構成である。
【００６３】
すなわち、燃料電池ユニット７００ａ、７００ｂは、燃料電池部７０１ａ、７０１ｂ、制御部７０３ａ、７０３ｂ及び貯湯槽７０４ａ、７０４ｂからなり、個別の改質装置は具備されておらず、制御部７７Ａの制御下において集中型改質装置７７にて原燃料から改質ガスを精製し、これを需要家Ａ、Ｂに向けて供給する構成である。そして、各燃料電池ユニット７００ａ、７００ｂで発生された電力や熱は、各需要家Ａ、Ｂが備えている電気機器７１１ａ、７１１ｂや熱需要機器７１２ａ、７１２ｂにて消費されるものである。図４に示す燃料電池システムＳ１２は、このような集中改質型燃料電池システムにおいて、上記燃料電池ユニット７００ａ、７００ｂに相当するものとして好適に用いられるシステムである。
【００６４】
家庭用等の各小口需要家での熱利用に対しては、熱需要箇所である需要家内に燃料電池設備を設置して熱を取り出すようにすることが、熱供給配管が不要にでき、また熱損失も抑制できるという観点から最も経済的である。一方、燃料ガス供給装置はスケールメリットが大きく、効率が高く、小さい燃料ガス変動に対しても余力のある集中型を設置するほうが実用的である。このような点に鑑みて本発明では、各需要家サイトには改質装置のない小型燃料電池ユニット７００ａ、７００ｂを分散して設置する一方で、改質ガスの供給については集中型燃料ガス供給装置（集中型改質装置７７）にて一括供給し、需要家毎に独自で電力負荷（電気機器７１１ａ、７１１ｂ）や熱負荷（熱需要機器７１２ａ、７１２ｂ）に対して運転できるシステム構成としたものである。
【００６５】
かかる構成によれば、各小型燃料電池ユニット７００ａ、７００ｂは個別に運転しても、数台、数十台、数百台の小型燃料電池ユニット全体としての燃料ガス供給量は平滑化される（つまり、全体としてみれば急激な負荷変動は生じない）ために、集合化した燃料ガス供給装置では緩やかな運転が可能となり、経済的な運用を行うことが可能となる。なお図５及び図６の説明において、説明の便宜上、図５のように改質装置を具備するものを「燃料電池システム」と呼び、図６のように集中改質型で個別には改質装置を具備していないものを「燃料電池ユニット」と呼んでいるが、本明細書のその他の説明において「燃料電池ユニット」という時は、改質装置を具備するもの又は改質装置を具備しないものの双方の概念を含むものである。
【００６６】
このように集中改質型燃料電池システムには様々な利点があるが、各小型燃料電池ユニット７００ａ、７００ｂは改質装置を備えていないことから、電池スタックから排出される燃料極排ガス及び空気極排空気の活用が問題となる。すなわち、改質装置を備える一般的な燃料電池ユニットでは、前記燃料極排ガス及び空気極排空気を改質バーナで燃焼させたり、燃焼室で燃焼させた燃焼排ガスを、改質器での改質反応の熱として活用したりすることが可能であるが、集中改質型燃料電池システムではこのような活用ができないことになる。そこで本実施形態にかかる燃料電池システムＳ１２のように、燃焼室１２４で燃料極排ガス及び空気極排空気を燃焼させ、その燃焼排ガスＥＧを再生器５４の加熱源として活用することで、有効活用することが可能となるものである。従って、本発明にかかる吸収式冷凍機複合型燃料電池システムは、特に図６に示すような集中改質型燃料電池システムにおいて特に有用である。
【００６７】
なお、この燃料電池システムＳ１２では、燃焼室１２４から排出される高温燃焼排ガスＥＧは改質反応用の熱源として使用されないことから、ガス排出熱量は約２０％程度増加する。従って、図１若しくは図３に示した燃料電池システムＳ１０、Ｓ１１に比べて排熱量が多くなることから、燃料電池容量に対して吸収式冷凍機容量を大きくすることができる。
【００６８】
（第２実施形態）
図７は、本発明の第２実施形態にかかる燃料電池システムＳ２０の構成を示すブロック図である。この燃料電池システムＳ２０は、低温型燃料電池ユニットとしての固体高分子型燃料電池（ＰＥＦＣ）ユニット２００と吸収式冷凍機５００とを複合させたシステム構成とされている。当該燃料電池システムＳ２０は、前記ＰＥＦＣユニット２００のＰＥＦＣ電池スタック２１０から排出される排エネルギーを、前記吸収式冷凍機５００が具備する再生器を外部的に加熱する加熱源として用いるための排エネルギー利用機構として、ＰＥＦＣ電池スタック２１０から排出される燃料極排ガス及び空気極排空気を、前記吸収式冷凍機５００の再生器を加熱する再生器バーナ５０ａに送って燃焼させる方式を採用している。以下、各部の構成を詳述する。
【００６９】
前記ＰＥＦＣユニット２００は、ＰＥＦＣ電池スタック２１０、ブロワ等を備える送気装置２５０、排熱回収部３００及びインバータ（図示省略）などで構成されている。またＰＥＦＣ電池スタック２１０は、燃料極２２１、空気極２２２、電解質２２３及び冷却板２２４を備えている。なお、ＰＥＦＣ電池スタック２１０には、図４に示した実施形態と同様に予め改質された改質ガスＲＧが、配管路１０４及び主配管路１０２を通して供給されるようになっており、脱硫器や改質装置は個別に備えられていない。
【００７０】
このような構成において、前記燃料極２２１には、前述の集中型燃料ガス供給装置等からアキュムレータ等を介して（必要に応じて加湿器等をさらに介して）、水素リッチな改質ガスが導入される。その後、導入された改質ガス中の水素成分は、その大部分が燃料極２２１でイオン化され、該水素イオンは電解質２２３を通って空気極２２２へ移動される。該空気極２２２には、送気装置２５０から空気配管路２４０を通して空気が導入されており、該空気中の酸素が取り込まれてイオン化される。そして、この酸素イオンと、燃料極２２１から移動されてくる水素イオンとが化学反応し、水が生成されると共に発電が為される。かかる化学反応により発生される電力は直流であることから、図略のインバータにて直流−交流変換した上で、需要家内に存在する各種電力機器に対してその駆動電源として供給される。
【００７１】
ＰＥＦＣ電池スタック２１０内においては、上述の通り水素と酸素とが化学反応することから発熱が生じる。従って、ＰＥＦＣ電池スタック２１０が過加熱状態とならないよう冷却する必要があるが、この冷却の際の熱を排熱回収部３００で回収して温水等を生成して熱の有効活用が図られる。図７に示す例では、この排熱回収部３００は、熱交換器３０、放熱器３１、ポンプ３２、循環路３３及び貯湯槽３４から構成される例を示している。
【００７２】
ＰＥＦＣ電池スタック２１０には冷却板２２４が付設されており、該冷却板２２４を経由する冷却水の循環路３３と放熱器３１とを設け、ポンプ３２で循環路３３内に冷却水を循環させることで、電池スタックが一定温度に保たれる（冷却される）構成とされている。一方、上記循環路３３は、熱交換器３０も経由する配管経路とされており、該熱交換器３０は貯湯槽３４内に配置されている。そして、貯湯槽３４に水道配管路３０１を介して導入される水道水に、冷却板２２４で吸熱した熱の一部（余剰熱）を熱交換器３０が授受するようになっている。このような熱交換動作により、貯湯槽３４内では６０℃程度の温水が生成される。かかる温水は、出力配管路３０２を経て貯湯槽若しくは台所や洗面所、風呂用（熱需要機器）に使用されるものである。
【００７３】
ところで、燃料極２２１で使用される燃料ガス中の水素利用率は約８０％程度であり、残り２０％の水素ガスと数％のメタンを含む未反応ガスとは、二酸化炭素と共に燃料極排ガスとして燃料極２２１から排出される。また、空気極２２２での酸素利用率は５０〜６０％程度であり、残りの酸素と反応に寄与しない窒素ガス等が空気極排空気として空気極２２２から排出されることになる。一般的な低温型燃料電池システムでは、かかる燃料極排ガス及び空気極排空気は改質器バーナに送られ、改質反応用熱源として利用されている。しかし、この実施形態のように集中型燃料ガス供給装置等から改質ガスが供給される集中改質型燃料電池システムとした場合、改質装置が各燃料電池ユニットにおいて不要となるため、燃料として使用できる燃料極排ガスを有効活用する必要がある。
【００７４】
従って、この燃料電池システムＳ２０では、燃料極２２１の出口側と再生器バーナ５０ａとを接続する排ガス配管路２４１、及び空気極２２２の出口側と再生器バーナ５０ａとを接続する排空気配管路２４２をそれぞれ設け、燃料極排ガス及び空気極排空気を再生器バーナ５０ａへ導入可能としている。これにより、燃料極２２１から排出される燃料極排ガスと空気極２２２から排出される空気極排空気とを、吸収式冷凍機５００の再生器バーナ５０ａで燃焼させて再生器５４を加熱し、先に図２に基づいて説明した通り、再生器５４に貯留されている臭化リチウム溶液（吸収液）中の水蒸気分を加熱して蒸気として追い出すことが可能とされている。
【００７５】
なお、前記排ガス配管路２４１には、ＰＥＦＣ電池スタック２１０を経由せずに上記主配管路１０２と直結するバイパス配管路１０３が接続されている。また、前記排空気配管路２４２には、同様にＰＥＦＣ電池スタック２１０を経由せずに上記空気配管路２４０と直結するバイパス配管路２４３が設けられている。このようなバイパス配管路１０３、２４３を設けることにより、ＰＥＦＣユニット２００の稼働状態に拘わらず、吸収式冷凍機５００を運転できるようになる。すなわち、ＰＥＦＣユニット２００が運転されていない場合等にあっては、弁１０３Ｂ、及び弁２４３Ｂをそれぞれ開き、燃料ガス及び空気が再生器バーナ５０ａに供給されることで、吸収式冷凍機５００が稼働できるように構成されている。
【００７６】
再生器バーナ５０ａで燃料極排ガスと空気極排空気とを燃焼させることにより生じた燃焼排ガスＥＧは、第１実施形態で説明したような低温水熱交換器６１に導かれ、水流通配管６４２内を流通する水道水と熱交換される。かかる熱交換により低温水ＬＷが生成され、給湯用に供される。さらに、この燃焼排ガスＥＧも硫黄分が含まれていないことから、当該燃焼排ガスＥＧ中に水蒸気として含まれていた水分がドレン水として回収される。
【００７７】
以上説明したような燃料電池システムＳ２０によれば、一般的なＰＥＦＣユニット（低温型燃料電池ユニット）では排熱を利用して６０℃程度の低温水しか生成できず、かかる低温型燃料電池ユニットでは冷房需要に対応できなかったが、電池スタックから排出される燃料極排ガスと空気極排空気とを再生器バーナ５０ａで燃焼させる構成とすることで吸収式冷凍機５００の使用が可能となり、冷暖房需要に対応できるようになる。従って、年間を通して効率的に活用できる燃料電池システムＳ２０となり、設備利用率を向上させることができるようになる。
【００７８】
図８は、上記第２実施形態の変形実施形態にかかる燃料電池システムＳ２１の構成を示すブロック図である。この燃料電池システムＳ２１は、吸収式冷凍機５００を使用する頻度が少ないことが想定される場合に有用なシステムである。すなわち、この燃料電池システムＳ２１では、貯湯槽３４に貯留されている湯（水）を昇温させる貯湯昇温用バーナ２６が備えられている点で、図７に示した燃料電池システムＳ２０と相違する。
【００７９】
前記貯湯昇温用バーナ２６の燃料として、ＰＥＦＣ電池スタック２１０から排出される燃料極排ガス及び空気極排空気が活用される構成とされている。このため、燃料極排ガス及び空気極排空気を再生器バーナ５０ａへ導く排ガス配管路２４１及び排空気配管路２４２から、それぞれ分岐排ガス配管路２５１及び分岐排空気配管路２５２が分岐され、これらが前記貯湯昇温用バーナ２６に接続されている。排ガス配管路２４１及び排空気配管路２４２には、それぞれ弁２４１Ｂ、２４２Ｂが設けられており、また分岐排ガス配管路２５１及び分岐排空気配管路２５２にも、それぞれ弁２５１Ｂ、２５２Ｂが設けられている。
【００８０】
そして、吸収式冷凍機５００が使用されない場合には、前記弁２４１Ｂ、２４２Ｂを閉止する一方で、弁２５１Ｂ、２５２Ｂを開とし、貯湯昇温用バーナ２６で燃料極排ガスと空気極排空気を燃焼させる。該貯湯昇温用バーナ２６には、貯湯槽３４から湯（水）を汲み出してして再び貯湯槽３４へ戻す循環配管路２７が熱を授受できるように配管されており、貯湯昇温用バーナ２６の燃焼により貯湯槽３４内の湯が６０℃程度から９０℃程度に昇温される構成とされている。従って、吸収式冷凍機５００の使用頻度が少ない場合でも、ＰＥＦＣ電池スタック２１０から排出される排エネルギーを有効活用することができるようになる。
【００８１】
（第３実施形態；集中改質型燃料電池システムとしての実施形態）
本発明の適用にあっては、先に図６に基づいて説明した通り、所定のローカルエリア内に存在する（小口）需要家に分散配置した燃料電池発電ユニットに対し、各需要家共通の集中型燃料ガス供給設備（集中型改質装置）を設け、該集中型燃料ガス供給設備から例えば改質ガス等が一元的に供給される構成とすることが望ましい。以下、このような集中改質型の燃料電池システムについて説明する。
【００８２】
このような実施形態の説明の前に、一般的な電力及びガス供給系統について概説する。図９は、通常の一戸建住宅や集合住宅に対する電力及びガスの供給形態を示すブロック図である。需要家Ａ，Ｂ，Ｅ，Ｇには固体高分子型燃料電池（ＰＥＦＣ）システム２００ａが、需要家Ｃ，Ｆには固体電解質型燃料電池（ＳＯＦＣ）システム１００ａが、需要家Ｄ，Ｈには一般ガス器具４００（燃料電池発電システムは未導入）がそれぞれ配置されている。各需要家Ａ〜Ｈに対し、ガスは商用ガス供給源７７０Ｇから、商用ガス供給系統（都市ガス配管）７７０を経て個別に供給され、また電力は、商用電力供給源７８０Ｇから、商用電力供給系統７８０を経て個別に供給されるようになっている。すなわち、各需要家Ａ〜Ｈは、たとえ燃料電池システム１００ａ、２００ａを導入していても、個別に商用ガス供給事業者や商用電力供給事業者会社と契約して、商用ガス供給系統７７０や商用電力系統７８０を経てガスや電力の供給を受けている。
【００８３】
これに対し、図１０は、集中改質型燃料電池システムＳ３０の基本構成を示すブロック図である。ここで需要家Ａ〜Ｈは、所定のローカルエリアに存在する複数の小口需要家、例えば集合住宅の各家庭、所定の地区内の一戸建住宅、或いは小規模な業務用の需要家である。需要家Ａ，Ｂ，Ｅ，Ｇには固体高分子型燃料電池（ＰＥＦＣ）ユニット２００が、需要家Ｃ，Ｆには固体電解質型燃料電池（ＳＯＦＣ）ユニット１００がそれぞれ分散配置されている一方で、需要家Ｄ，Ｈには一般ガス器具４００（燃料電池発電ユニットは未導入）が配置されている。なお、燃料電池ユニット１００，２００が導入されている需要家にも、一般ガス器具が設置されている。
【００８４】
それぞれの燃料電池ユニット１００，２００には、吸収式冷凍機５００が複合化されている。すなわち、需要家Ａ，Ｂ，Ｅ，Ｇについては、先に図４に示したような燃料電池システムＳ１２が設置され、また需要家Ｃ，Ｆには図７若しくは図８に示したような燃料電池システムＳ２０，Ｓ２１が設置されている。そして、電力については図９に示した通常の供給形態と同様に、商用電力供給源７８０Ｇから商用電力供給系統７８０を経て各需要家Ａ〜Ｈへ個別に供給される形態であるが、ガスについては集中型燃料ガス供給装置７７及びアキュムレータ７２０を経由して各需要家Ａ〜Ｈへ個別に供給される形態とされている。
【００８５】
すなわち、商用ガス供給源７７０Ｇから、商用ガス供給系統（都市ガス配管）７７０を経て都市ガス等の原料ガスが集中型燃料ガス供給装置７７に供給され、該集中型燃料ガス供給装置７７にて改質ガスが精製され、この改質ガスがアキュムレータ７２０を経由して各需要家Ａ〜Ｈに供給される。なお、集中型燃料ガス供給装置７７で用いられる燃料としては、都市ガスの他、灯油、軽油、ナフサ等の石油系液体燃料やバイオガスを使用しても良い。さらに、それらの改質ガスとともに太陽光や深夜電力を利用して水電解により製造した水素ガスを混合して供給することもできる。
【００８６】
アキュムレータ７２０は、一定量の改質ガスを貯蔵しておき、急激な改質ガス需要変動が生じた場合でも改質ガス圧力を一定に維持させるために設置されるものである。改質ガスは、アキュムレータ７２０に接続されているローカル配管路７２１（既存の都市ガス配管路等であっても良い。なお、図４、図７、図８に示す配管路１０４が、ここでのローカル配管路７２１に相当する）を介して、各需要家Ａ〜Ｈに備えられているＳＯＦＣユニット１００，ＰＥＦＣユニット２００及び一般ガス器具４００に供給される。なお、各需要家Ａ〜Ｈで使用される電力については、燃料電池システムによる発電にて賄われるが、不足分については商用系統１１０から需要家毎に購入する構成とされている。
【００８７】
図１１は、集中型燃料ガス供給装置７７の内部構成の一例を示すブロック図である。この集中型燃料ガス供給装置７７は、改質ガスを生成する集中型燃料ガス改質装置７７１と、改質ガスの一酸化炭素濃度を下げる一酸化炭素除去器としての集中型一酸化炭素選択酸化器１６とからなる。また、前記集中型燃料ガス改質装置７７１は、イオウ除去機能を有する脱硫器７９１と、水蒸気を生成して原燃料に水蒸気を添加する水蒸気供給器７９２と、改質反応を行わせる改質器（改質装置）７９３と、水素と二酸化炭素を生成するシフト反応を行わせる一酸化炭素変成器７９４と、前記改質器７９３を加温する改質器バーナ７９５とを備えている。
【００８８】
このような集中型燃料ガス供給装置７７の動作を説明する。商用ガス供給源７７０Ｇから供給される都市ガス等の原燃料（本実施形態ではＣＨ4を用いている）は、先ず脱硫器７９１へ導入され、原燃料中に含まれている腐臭材のイオウ成分が除去される。この脱硫後のガスに水蒸気供給器７９２から水蒸気が加えられ、改質器７９３へ導入される。改質器７９３は、改質器バーナ７９５により７５０〜８００℃程度の動作温度に加熱されており、導入されたＣＨ4と水とが改質器７９３内でＮｉ系触媒を用いて改質され、水素と一酸化炭素とに分離される。その後、分離ガスは、３５０〜２００℃に温度維持された一酸化炭素変成器７９４へ導入され、Ｆｅ系触媒又はＣｕ系触媒を用いて、前記一酸化炭素が水素と二酸化炭素とに変換される。これにより、燃料ガス（改質ガス）中の一酸化炭素濃度は数％程度に低減される。
【００８９】
ところで、ＰＥＦＣ形式の燃料電池においては、ガス中の一酸化炭素濃度を低濃度（１０〜１００ｐｐｍ程度以下）にした上で改質ガスを供給する必要がある。従って、図１０に示す実施形態のように、ＰＥＦＣユニット２００が混在している場合において、集中型燃料ガス改質装置７７１で精製された改質ガスをそのまま供給すると、ＰＥＦＣユニット２００を設置している需要家Ａ，Ｂ，Ｅ，Ｇでは、各々一酸化炭素濃度の低減装置を個別に取り付ける必要が生じる。そこで、本実施形態では、集中型燃料ガス改質装置７７１の出口側に、改質ガスの一酸化炭素濃度を下げる集中型一酸化炭素選択酸化器７７２を具備させている。なお、集中型一酸化炭素選択酸化器７７２に代えて集中型一酸化炭素吸着器等も使用可能であり、要は一酸化炭素濃度を下げる機能を具備する機器であれば良い。
【００９０】
このような構成とすることで、集中型燃料ガス改質装置７７１で精製された改質ガス中に含まれる一酸化炭素濃度が低減化された上で、アキュムレータ７２０に改質ガスが供給される。すなわち、集中型燃料ガス改質装置７７１において精製される改質ガス中には、数％レベルの一酸化炭素が含まれている。このような改質ガスが、１００℃程度に加温された集中型一酸化炭素選択酸化器７７２に導入され、Ｐｔ系触媒が用いられて、前記一酸化炭素成分が二酸化炭素に変換される。このような変換動作により、集中型一酸化炭素選択酸化器７７２から出力される改質ガスの一酸化炭素濃度は、１０〜１００ｐｐｍ程度以下に低減されるようになる。
【００９１】
このようにして、集中型燃料ガス供給装置７７において都市ガスを精製して得られた改質ガスは、アキュムレータ７２０を介して各需要家Ａ〜Ｈへ適宜送られる。なお本実施形態では、一酸化炭素変成器７９４の出口側配管路に分流器７９４１を設け、当該集中型燃料ガス改質装置７７１において精製された改質ガスの一部が、前記改質器バーナ７９５に供給されるよう構成している。これにより、改質器バーナ７９５の燃焼によるＮＯＸ発生量を、都市ガス、ＬＰＧ或いは灯油等の原燃料を使用する場合と比較して低濃度（１０ｐｐｍ程度）にすることが可能となり、環境面での改善が達成できるとともに、残渣ガスの有効利用が図れるという利点がある。
【００９２】
さらに、集中型一酸化炭素選択酸化器７７２を用いて改質ガスを低一酸化炭素濃度とし、集中型燃料ガス供給装置７７から各需要家Ａ〜Ｈに供給することで、ＰＥＦＣユニット２００を設置している需要家Ａ，Ｂ，Ｅ，Ｇにおいても、当該改質ガスをそのままＰＥＦＣユニット２００に導入して使用することが可能となり、ＰＥＦＣユニット２００の簡素化、小型化を図ることができる。また、低一酸化炭素濃度の改質ガスの供給が必要となるりん酸型燃料電池（ＰＡＦＣ）、溶融炭酸塩型燃料電池（ＭＣＦＣ）なども、本燃料電池システムに適用可能となる。なお、一般ガス器具４００については、バーナ構造を当該改質ガス燃焼に適したものに改造して使用される。さらに、一酸化炭素濃度が、１０ｐｐｍ以下であれば、現行の労働安全衛生法、建築基準法、ビル管理法、学校衛生法にも適合し、使用可能である。もし、ガスリークが発生した場合も一酸化炭素中毒を生ずる可能性はなく、安全面でも好ましいガス供給システムとすることができる。
【００９３】
図１０に戻って、以上説明した本実施形態にかかる集中改質型燃料電池システムＳ３０の動作を説明する。このシステムでは、所定のローカルエリア内に存在する小口の需要家Ａ〜Ｈ向けに、集中型燃料ガス供給装置７７により一括して原燃料（都市ガス）から燃料ガス（改質ガス）が精製され、アキュムレータ７２０を介して各需要家Ａ〜Ｈへ分配される。そして各需要家Ａ〜Ｈにおいては、適宜供給弁（図４、図７、図８に示す弁１０４Ｂ）を開閉することで前記改質ガスの供給を受け、各需要家Ａ〜Ｈが備える燃料電池ユニット等が動作される。
【００９４】
すなわち、需要家Ａ，Ｂ，Ｅ，ＧにおいてはＰＥＦＣユニット２００の運転時に、弁１０４Ｂが「開」状態とされて燃料極２２１に前記改質ガスが導入され、運転が実行される。また、需要家Ｃ，ＦにおいてもＳＯＦＣユニット１００の運転時に、弁１０４Ｂが「開」状態とされて燃料極１２１に前記改質ガスが導入され、運転が実行される。一方、燃料電池ユニットが導入されていない需要家Ｄ，Ｈにおいては、一般ガス器具４００に前記改質ガスが供給可能とされており、該一般ガス器具４００の使用時に改質ガスが利用されることになる。
【００９５】
ＳＯＦＣユニット１００又はＰＥＦＣユニット２００が配置されている需要家にあっては、各ＳＯＦＣユニット１００又はＰＥＦＣユニット２００の運転により発生される電力が、各需要家内の電気機器の動作電源として個別に活用される。なお、不足する電力は、商用電力供給源７８０Ｇから個別に購入される。また、ＳＯＦＣユニット１００又はＰＥＦＣユニット２００の運転により発生される排熱は、図４、図７、図８に示したように、
各々のＳＯＦＣユニット１００及びＰＥＦＣユニット２００に複合化されている吸収式冷凍機５００の再生器５４を外部的に加熱する加熱源として用いられる。或いは、前記排熱と水道水とが熱交換され、温水として各需要家内で個別に活用されるものである。
【００９６】
以上説明した本実施形態にかかる集中改質型燃料電池システムＳ３０によれば、複数の小口需要家に分散設置された（小型）燃料電池ユニット（ＳＯＦＣユニット１００又はＰＥＦＣユニット２００）や一般ガス器具４００への燃料供給を、各需要家共通の集中型燃料ガス供給装置７７で行わせる一方で、各需要家個々の電力負荷や熱負荷に対しては各需要家に設置されたＳＯＦＣユニット１００又はＰＥＦＣユニット２００で個別に対応する構成である。従って、各燃料電池ユニットには改質装置部が不要となり、装置構成の簡素化、小型化が図れるようになる。また、改質ガスが常時供給可能な状態とされているので、起動時間が短縮され、燃料電池ユニットの効率的な運用が行える。さらに熱負荷に対しては、各々の需要家が備えるＳＯＦＣユニット１００又はＰＥＦＣユニット２００の排熱を用いて個別に対応するので、熱輸送による熱損失を最小限に抑制することができる。
【００９７】
さらに、各燃料電池ユニットには改質装置部が不要となることから、ＳＯＦＣ電池スタック１１０又はＰＥＦＣ電池スタック２１０から排出される排エネルギー（排熱）が、改質装置系で活用できないが、本実施形態によれば各々のＳＯＦＣユニット１００又はＰＥＦＣユニット２００に対して吸収式冷凍機５００を複合化させ、その再生器５４を外部的に加熱する加熱源として前記排エネルギーが用いられる構成であるので、排エネルギー（排熱）も有効に活用され、経済性の高いシステムとすることができる。
【００９８】
上記集中改質型燃料電池システムＳ３０において、需要家への電力供給系統を相互接続する共用電力系統を具備させるようにしても良い。この場合、各燃料電池ユニットによる発電電力を、全て一旦共用電力系統に送り、各需要家は共用電力系統から個別に使用する電力量を購入する運用、各燃料電池ユニットで発電される電力から、各需要家における消費電力を除いた余剰電力を共用電力系統に送り、各需要家は共用電力系統から使用する電力量を購入する運用、或いは各需要家の燃料電池ユニットから発生される熱は各需要家で個別利用する一方で、燃料電池ユニットで発電される電力のトータル余剰分を、共用電力系統を介して売電すると共に、不足する電力は当該ローカルエリア内の需要家で一括購入する運用などを実行できるようになる。
【００９９】
さらに、上述の集中改質型燃料電池システムＳ３０を複数設け、これらシステム間で燃料ガスの連携を取るようにしても良い。すなわち、第１のローカルエリアにおける各需要家に対して燃料ガス供給系統を有する集中型燃料ガス供給装置が設置された第１の燃料電池システムと、これに近接する第２のローカルエリアにおいて、同様に各需要家に対して燃料ガス供給系統を有する集中型燃料ガス供給装置が設置された第２の燃料電池システムとが存在する場合において、各燃料電池システムの集中型燃料ガス供給装置によりそれぞれ精製される燃料ガスを、他の燃料ガス供給系統へも供給可能とするための連絡配管路等を設けるようにし、互いに燃料ガスの融通を図る構成としても良い。
【図面の簡単な説明】
【０１００】
【図１】本発明の第１実施形態にかかる燃料電池システムＳ１０の構成を示すブロック図である。
【図２】吸収式冷凍機の内部構成の一例を示すブロック図である。
【図３】上記第１実施形態の変形実施形態にかかる燃料電池システムＳ１１の構成を示すブロック図である。
【図４】上記第１実施形態の変形実施形態にかかる燃料電池システムＳ１２の構成を示すブロック図である。
【図５】一般的な燃料電池システムの構成を概略的に示すブロック図である。
【図６】本発明にかかる集中改質型の燃料電池システムの構成を概略的に示すブロック図である。
【図７】本発明の第２実施形態にかかる燃料電池システムＳ２０の構成を示すブロック図である。
【図８】上記第２実施形態の変形実施形態にかかる燃料電池システムＳ２１の構成を示すブロック図である。
【図９】通常の一戸建住宅や集合住宅に対する電力及びガスの供給形態を示すブロック図である。
【図１０】本発明の第３実施形態にかかる集中改質型燃料電池システムＳ３０の構成を示すブロック図である。
【図１１】集中型燃料ガス供給装置の内部構成の一例を示すブロック図である。
【図１２】従来のＰＥＦＣシステムの構成を示すブロック図である。
【図１３】従来のＳＯＦＣシステムの構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
【０１０１】
１００  ＳＯＦＣユニット（燃料電池ユニット）
１０２  主配管路（燃料ガスの配管系統）
１０３  バイパス配管路（バイパス配管系統）
１０４  配管路（ローカル配管路）
１１０  ＳＯＦＣ電池スタック
２００  ＰＥＦＣユニット（燃料電池ユニット）
２１０  ＰＥＦＣ電池スタック
５００  吸収式冷凍機
５０ａ  再生器バーナ
５１    凝縮器
５２    蒸発器
５３    吸収器
５４    再生器
６１    低温水熱交換器（低温水排熱を回収するための熱交換器）
６２    生成水回収タンク（水回収装置）
７７    集中型燃料ガス供給装置（集中型燃料ガス供給設備）
７２０  アキュムレータ
７７０  商用ガス供給系統
Ａ〜Ｈ  需要家
ＥＧ    燃焼排ガス
【図１】
2006073416.tif 000003
【図２】
2006073416.tif 000004
【図３】
2006073416.tif 000005
【図４】
2006073416.tif 000006
【図５】
2006073416.tif 000007
【図６】
2006073416.tif 000008
【図７】
2006073416.tif 000009
【図８】
2006073416.tif 000010
【図９】
2006073416.tif 000011
【図１０】
2006073416.tif 000012
【図１１】
2006073416.tif 000013
【図１２】
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【図１３】
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