(57)【要約】【課題】燃料電池等の高温部分からの熱ロスを抑え総合効率を高めることのできる燃料電池システムを提供する。【解決手段】少なくとも燃料電池と、燃料電池の発電に伴う発熱により加温される温水を収容する貯湯槽と、を含む燃料電池システムであって、該貯湯槽が、前記温水を収容する領域である温水収容領域を有し、燃料電池システムの、運転時に貯湯最高温度より高い温度になりうる部分の少なくとも一部が、該温水収容領域に少なくとも二方向から囲まれる領域に配された燃料電池システム。【選択図】図１
2011014272.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも燃料電池と、燃料電池の発電に伴う発熱により加温される温水を収容する貯湯槽と、を含む燃料電池システムであって、
該貯湯槽が、前記温水を収容する領域である温水収容領域を有し、
燃料電池システムの、運転時に貯湯最高温度より高い温度になりうる部分の少なくとも一部が、該温水収容領域に少なくとも二方向から囲まれる領域に配された
燃料電池システム。
【請求項２】
燃料電池が、前記温水収容領域に少なくとも二方向から囲まれる領域に配された、
請求項１記載の燃料電池システム。
【請求項３】
燃料電池システムが、炭化水素系燃料を改質して水素含有ガスを製造する水素製造装置を含み、
該水素製造装置の少なくとも一部が、前記温水収容領域に少なくとも二方向から囲まれる領域に配された、
請求項１または２記載の燃料電池システム。
【請求項４】
燃料電池から排出される排ガスが流通する流路である燃料電池排ガス流路が、前記温水収容領域に少なくとも二方向から囲まれる領域に配された、
請求項１〜３の何れか一項記載の燃料電池システム。
【請求項５】
前記温水収容領域とは区画された前記温水が流通する流路と前記燃料電池排ガス流路とを含む、前記温水と前記燃料電池排ガスとの間で熱交換を行う熱交換器が、前記温水収容領域に少なくとも二方向から囲まれる領域に配された、
請求項４記載の燃料電池システム。
【請求項６】
前記温水収容領域とは区画された水が流通する流路である水流路と前記燃料電池排ガス流路とを含む、該水流路を流れる水を気化させる水気化器が、前記温水収容領域に少なくとも二方向から囲まれる領域に配された、
請求項４または５記載の燃料電池システム。
【請求項７】
前記水気化器および温水を加熱するための発熱手段が、前記温水収容領域に少なくとも二方向から囲まれる領域に配された、請求項６記載の燃料電池システム。
【請求項８】
前記温水収容領域に少なくとも二方向から囲まれる領域が、温水収容領域の内部に埋没する領域を含む、
請求項１〜７の何れか一項記載の燃料電池システム。
【請求項９】
前記燃料電池が、固体酸化物形燃料電池である請求項１〜８のいずれか一項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、燃料電池等の排熱を利用して給湯することができる燃料電池システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
燃料電池の排熱を利用して給湯することが知られており、給湯のために用いる貯湯槽と燃料電池とを備える燃料電池システムが知られている。
【０００３】
特許文献１には、燃料電池と貯湯槽とが同一の筐体内に設置された貯湯槽一体型燃料電池が記載されている。特許文献２には燃料電池と貯湯槽とを並べて一体化させた燃料電池システムが記載されている。特許文献３には燃料電池と貯湯水タンクとが外装ケースに格納された燃料電池コージェネレーションシステムが記載されている。特許文献４には貯湯タンクと燃料電池とを備える燃料電池コージェネレーションシステムが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００１−２２９９２９号公報
【特許文献２】特開２００７−２６８２６号公報
【特許文献３】特開２００３−２１４７１２号公報
【特許文献４】特開２００８−２０４８３４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、従来の燃料電池システムにおいては、燃料電池等の高温部分から環境への放熱を回収する点で、ひいては総合効率の点で、更に改善の余地があった。
【０００６】
本発明の目的は、燃料電池等の高温部分からの熱ロスを抑え、総合効率を高めることのできる燃料電池システムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明により、以下の燃料電池システムが提供される。
【０００８】
１）
少なくとも燃料電池と、燃料電池の発電に伴う発熱により加温される温水を収容する貯湯槽と、を含む燃料電池システムであって、
該貯湯槽が、前記温水を収容する領域である温水収容領域を有し、
燃料電池システムの、運転時に貯湯最高温度より高い温度になりうる部分の少なくとも一部が、該温水収容領域に少なくとも二方向から囲まれる領域に配された
燃料電池システム。
【０００９】
２）
燃料電池が、前記温水収容領域に少なくとも二方向から囲まれる領域に配された、
１）記載の燃料電池システム。
【００１０】
３）
燃料電池システムが、炭化水素系燃料を改質して水素含有ガスを製造する水素製造装置を含み、
該水素製造装置の少なくとも一部が、前記温水収容領域に少なくとも二方向から囲まれる領域に配された、
１）または２）記載の燃料電池システム。
【００１１】
４）
燃料電池から排出される排ガスが流通する流路である燃料電池排ガス流路が、前記温水収容領域に少なくとも二方向から囲まれる領域に配された、
１）〜３）の何れか一項記載の燃料電池システム。
【００１２】
５）
前記温水収容領域とは区画された前記温水が流通する流路と前記燃料電池排ガス流路とを含む、前記温水と前記燃料電池排ガスとの間で熱交換を行う熱交換器が、前記温水収容領域に少なくとも二方向から囲まれる領域に配された、
４）記載の燃料電池システム。
【００１３】
６）
前記温水収容領域とは区画された水が流通する流路である水流路と前記燃料電池排ガス流路とを含む、該水流路を流れる水を気化させる水気化器が、前記温水収容領域に少なくとも二方向から囲まれる領域に配された、
４）または５）記載の燃料電池システム。
【００１４】
７）
前記水気化器および温水を加熱するための発熱手段が、前記温水収容領域に少なくとも二方向から囲まれる領域に配された、６）記載の燃料電池システム。
【００１５】
８）
前記温水収容領域に少なくとも二方向から囲まれる領域が、温水収容領域の内部に埋没する領域を含む、
１）〜７）の何れか一項記載の燃料電池システム。
【００１６】
９）
前記燃料電池が、固体酸化物形燃料電池である１）〜８）のいずれか一項記載の燃料電池システム。
【発明の効果】
【００１７】
本発明により、燃料電池等の高温部分からの熱ロスを抑え、総合効率を高めることのできる燃料電池システムが提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の形態を説明するための模式図であり、（ａ）は上面図、（ｂ）は正面図、（ｃ）は側面図である。
【図２】本発明の別の形態を説明するための模式図であり、（ａ）は上面図、（ｂ）は正面図、（ｃ）は側面図である。
【図３】本発明のさらに別の形態を説明するための模式図であり、（ａ）は上面図、（ｂ）は正面図、（ｃ）は側面図である。
【図４】本発明のさらに別の形態を説明するための模式図であり、（ａ）は上面図、（ｂ）は正面図、（ｃ）は側面図である。
【図５】本発明のさらに別の形態を説明するための模式図であり、（ａ）は上面図、（ｂ）は正面図、（ｃ）は側面図である。
【図６】本発明のさらに別の形態を説明するための模式的断面図である。
【図７】本発明のさらに別の形態を説明するための模式的断面図である。
【図８】本発明のさらに別の形態を説明するための模式的断面図である。
【図９】本発明のさらに別の形態を説明するための模式的断面図である。
【図１０】本発明のさらに別の形態を説明するための模式的断面図である。
【図１１】本発明のさらに別の形態を説明するための模式的断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、適宜図面を用いて本発明の形態について説明するが、本発明はこれによって限定されるものではない。
【００２０】
〔燃料電池システム〕
燃料電池システムは、燃料電池を有し、燃料電池によって発電を行う装置である。本発明の燃料電池システムは、燃料電池の発電に伴う発熱により加温される温水を収容する貯湯槽も有する。
【００２１】
燃料電池は、例えば、水素と酸素とを電気化学的に反応させて発電を行うが、この発電に伴って熱が発生する。例えば、燃料電池の内部に水流路を設けたり、燃料電池から排出される流体が持つ熱エネルギーを利用したり、燃料電池からの輻射熱を利用したりすることにより、水を加温して温水を得ることができる。貯湯槽は、このようにして得られた温水を貯めておくための槽である。したがって、貯湯槽は、温水を収容する領域である温水収容領域を有する。温水収容領域は、貯湯槽の内部の全部であることもあるし、貯湯槽の内部の一部であることもある。
【００２２】
燃料電池としては、固体高分子形燃料電池（ＰＥＦＣ）、リン酸形燃料電池（ＰＡＦＣ）、溶融炭酸塩形燃料電池（ＭＣＦＣ）、固体酸化物形燃料電池（ＳＯＦＣ）など、発電に伴う発熱により水を加熱して温水を得ることのできる公知の燃料電池を適宜用いることができる。
【００２３】
本発明は、特に、燃料電池からの熱ロスが大きくなりがちな、ＭＣＦＣやＳＯＦＣなどの高温型燃料電池を用いる場合に効果的であり、さらにはＳＯＦＣを用いる場合に効果が大きい。
【００２４】
燃料電池システムの公知の構成要素は、必要に応じて適宜設けることができる。具体例を挙げれば、都市ガスや灯油などの炭化水素系燃料に含まれる硫黄分を低減する脱硫器；炭化水素系燃料から改質反応によって水素含有ガス（改質ガス）を製造する改質器；改質ガス中の一酸化炭素濃度をシフト反応によって低減するシフト反応器；改質ガス中の一酸化炭素濃度を選択的に酸化することによってさらに低減する選択酸化反応器；液体を気化させる気化器；各種流体を加圧するためのポンプ、圧縮機、ブロワなどの昇圧手段；流体の流量を調節するため、あるいは流体の流れを遮断／切り替えるためのバルブ等の流量調節手段や流路遮断／切り替え手段；熱交換・熱回収を行うための熱交換器；気体を凝縮する凝縮器；スチームなどで各種機器を外熱する加熱／保温手段；炭化水素系燃料や可燃物の貯蔵手段；計装用の空気や電気系統；制御用の信号系統；制御装置；出力用や動力用の電気系統；および断熱材などである。
【００２５】
燃料電池システムの、運転時に貯湯最高温度より高い温度になりうる部分の少なくとも一部が、温水収容領域に少なくとも二方向から囲まれる領域に配される。以下場合により、温水収容領域に少なくとも二方向から囲まれる領域を、包囲領域という。
【００２６】
貯湯最高温度とは、予め設定され、燃料電池システムの運転時に制御される貯湯槽内温水の最高温度である。
【００２７】
なお、本発明において、「燃料電池の発電に伴う発熱」は、必ずしも燃料電池における発熱のみを意味するものではなく、燃料電池システム内に、燃料電池以外に、燃料電池で発電を行う際に熱が発生する部分があれば、その発熱をも含む概念である。例えば、改質器にバーナが備わる場合はそのバーナによる発熱、また、シフト反応器や選択酸化反応器で発生する発熱、をも含みうる。燃料電池における発熱および他の部分における発熱の少なくとも一つを利用して水を加温することができ、貯湯槽はこのように加温された温水を収容することができる。
【００２８】
〔高温部分〕
燃料電池の発電に伴う発熱を利用して温水を得る燃料電池システムは、その運転時に、貯湯最高温度より高い温度になりうる部分（以下場合により、高温部分という）を有する。
【００２９】
高温部分として、例えば、燃料電池システムの運転時に、貯湯最高温度より高い温度の流体が流れる配管（以下場合により、高温配管という）や貯湯最高温度より高い温度になる機器もしくは貯湯最高温度より高い温度を発生する機器（以下場合により、高温機器という）を挙げることができる。
【００３０】
高温配管の例としては、燃料電池から排出される排ガス（以下場合により、燃料電池排ガスという）が流通する流路である燃料電池排ガス流路；改質器に水蒸気を供給するために用いられる水蒸気配管；セルスタック（燃料電池）に改質ガスを供給するために用いられる改質ガス配管；および、改質器や気化器等を加熱するために用いられるバーナ等の燃焼器から排出される燃焼ガス配管を挙げることができる。
【００３１】
高温機器の例として、燃料電池が挙げられる。ただし、ＰＥＦＣの運転温度は８０℃程度とされることが多く、貯湯最高温度によっては、燃料電池が高温機器に該当しない場合もありうる。ＰＡＦＣ、ＭＣＦＣ、ＳＯＦＣは通常高温機器に該当する。
【００３２】
高温機器の例として、炭化水素系燃料を改質して水素含有ガスを製造する水素製造装置を挙げることができる。水素製造装置には、例えば、脱硫器、改質器、シフト反応器、選択酸化反応器が含まれる。
【００３３】
高温機器の例として、温水と燃料電池排ガスとの間で熱交換を行う熱交換器を挙げることができる。この熱交換器は、例えば、温水収容領域とは区画された、温水が流通する流路と、燃料電池排ガス流路とを含むことができる。
【００３４】
高温機器の例として、燃料電池排ガスの熱を利用して水を気化させる水気化器を挙げることができる。この水気化器は、例えば、温水収容領域とは区画された水が流通する流路である水流路と、燃料電池排ガス流路とを含むことができる。
【００３５】
高温機器の例として、温水を追い炊きするためなどに用いられる、熱を発生する手段である発熱手段を挙げることができる。発熱手段の例として、バーナ等の燃焼器、および電気ヒータを挙げることができる。
【００３６】
〔包囲領域〕
燃料電池システムの高温部分の少なくとも一部が、包囲領域（少なくとも二方向から温水収容領域に囲まれる領域）に配される。
【００３７】
したがって、例えば前述した燃料電池、水素製造装置の少なくとも一部（例えば改質器）、温水と燃料電池排ガスとの間の熱交換を行う熱交換器、燃料電池排ガスの熱を利用して水を気化させる気化器などを、包囲領域に配することができる。
【００３８】
以下、包囲領域の形態について説明する。
【００３９】
図１に示す形態では、包囲領域１は、貯湯槽２の内部の温水収容領域２ａに埋没する領域である。包囲領域１は、全方向から温水収容領域２ａに囲まれる。この包囲領域に、例えば燃料電池モジュール（高温機器として燃料電池を含む）を配することができる。
【００４０】
図２に示す形態では、包囲領域１は直方体状であり、４方向から温水収容領域２ａに囲まれる。残りの２方向からは温水収容領域に囲まれない。例えば、貯湯槽に開口が四角である貫通孔を設け、ここに燃料電池モジュールを配することができる。
【００４１】
なお、本明細書において「直方体」は「立方体」を含む概念である。
【００４２】
図３に示す形態では、包囲領域１は直方体状であり、５方向から温水収容領域２ａに囲まれる。残りの１方向からは温水収容領域に囲まれない。例えば、貯湯槽に直方体状の窪みを設け、ここに燃料電池モジュールを配することができる。
【００４３】
図４に示す形態では、包囲領域１は直方体状であり、２方向から温水収容領域２ａに囲まれる。残りの４方向からは温水収容領域に囲まれない。
【００４４】
図１〜４では、包囲領域１を直方体状としたが、その限りではない。例えば円柱状もしくは円柱の一部の形状など、特に包囲領域の形状は問わない。
【００４５】
図５に示す形態では、包囲領域１が扇柱（横断面が１／４円）であり、その曲面（円柱面）が多方向から温水収容領域２ａに囲まれる。
【００４６】
包囲領域と温水収容領域との間を、適宜隔壁によって区画し、温水が包囲領域に浸入しないようにすることができる。
【００４７】
貯湯槽は、燃料電池、各種流体が流れる流路、電力線、信号線、断熱材などの燃料電池システムを構成する要素の形状や配置に応じて、適宜の形状とすることができる。
【００４８】
放熱抑制の観点から、燃料電池システムの高温部分を配する包囲領域は、貯湯槽の上部の比較的温度の高い位置に配するのが好ましい。例えば、包囲領域が、高温で作動する固体酸化物形燃料電池モジュールを含む場合、このような配置にすることで、比較的コストが高いモジュール周囲の断熱材の低減を図ることができる。また、モジュールの温度維持のために供給する燃料流量の低減とそれによる発電効率向上を図ることができる。
【００４９】
図６に、本発明の燃料電池システムの一形態の断面を模式的に示す。ここでは、燃料電池は燃料電池モジュール３に含まれている。燃料電池システムは、燃料電池の発電に伴う発熱により加温される温水を収容する貯湯槽２も有する。
【００５０】
燃料電池モジュールは、少なくとも燃料電池を筐体（モジュール容器）に収納したものであり、筐体内に燃料電池システムの公知の構成要素および必要な配管、配線を、必要に応じて、また、作動温度等の条件に応じて、適宜収納することができる。
【００５１】
貯湯槽は、前記温水を収容する領域である温水収容領域２ａを有する。温水収容領域２ａには水が供給される。燃料電池の発電に伴う発熱によりこの水が加温され温水となる。温水は、温水収容領域から排出され、需要先に供給される。
【００５２】
温水収容領域内の温水が包囲領域の内部に浸入しないよう、包囲領域は、温水収容領域とは区画されている。
【００５３】
包囲領域は、温水収容領域２ａの内部に埋没する領域とされる。つまり包囲領域は温水収容領域によって全方位から取り囲まれる。燃料電池モジュール３は、この包囲領域１に配されている。
【００５４】
このような貯湯槽の構造として、貯湯槽の外壁２ｃより内側に、包囲領域１を形成するための内壁２ｂを形成した、いわゆる二重構造を採用することができる。適宜支柱を用いて内壁２ｂを外壁２ｃに固定することができる。貯湯槽を、複数の部分に分割した構成を採用することもできる（この形態については図７を用いて後述する）。
【００５５】
包囲領域に、燃料電池システムの高温部分の少なくとも一部が配される。
【００５６】
燃料電池から排出される排ガスが流通する流路、すなわち燃料電池排ガス流路４が、温水収容領域を貫通して設けられる。これにより、燃料電池排ガスが持つ熱を温水の形で回収することができる。図６に示した形態では、燃料電池排ガス流路４を一つの配管で形成するのではなく、複数の配管（図６では３本）によって形成している。燃料電池排ガスを分岐して複数の配管に流すことで、伝熱面積を大きくとることができる。
【００５７】
燃料電池排ガス流路４には、燃料電池のアノードもしくはカソードから排出されるガス、すなわちアノードオフガスもしくはカソードオフガスが、反応や熱回収を経ることなく流されてもよいし、何らかの反応や熱回収を経た後に流されてもよい。例えば、アノードオフガス中の可燃成分を、カソードオフガスを用いて燃焼させた燃焼ガスを、場合によってはこの燃焼ガスから熱回収を行った後に、燃料電池排ガス流路４に流すことができる。
【００５８】
なお図示は省略してあるが、燃料電池排ガス流路４以外にも、包囲領域に配された機器に流体を供給するための配管や、包囲領域に配された機器から流体を排出する配管、電気配線や信号配線など、包囲領域に配された機器を運転するために必要な配管や配線は、適宜設けられる。
【００５９】
図７を用いて本発明の別の形態について説明する。この図に示すように、貯湯槽２を第一の部分２−１と第二の部分２−１に分けて製作することができる。貯湯槽の第一の部分２−１が第一の温水収容領域２−１ａを有し、貯湯槽の第二の部分２−２が温水収容領域２−２ａを有する。二つの部分のうちの少なくとも一方（図２では第一の部分２−１）には、包囲領域１として利用される窪みを設ける。この一方の部分と、他方の部分（図２では、第二の部分２−２）とを、窪みを内側にして重ねることにより、温水収容領域２−１ａおよび２−２ａによって包囲領域１が囲まれた構造を得ることができる。これら二つの温水収容領域の間を適宜連通させ、温水を流通させることができる。
【００６０】
図８を用いて本発明のさらに別の形態について説明する。一般に、熱交換器を用いて燃料電池排ガスと給湯用水を熱交換させることが行われている。この図に示したように、この熱交換器と貯湯槽を一体にすることができる。あるいは、この熱交換器を貯湯槽と別体として貯湯槽の間隙に配することができる。つまり、温水収容領域内の、貯湯槽の壁とは離間した位置に、熱交換器を配することができる。これらいずれの場合においても、スペースの制約が少なく熱交換器の伝熱面積の確保が容易なため、熱交換器構造の簡素化および低コスト化を図ることができる。
【００６１】
具体的には、燃料電池排ガス流路４とは別に、温水収容領域２ａとは区画された、温水が流通する流路６（以下場合により、温水流通流路という）を設ける。温水流通流路６と燃料電池排ガス流路４とは隣接しており、温水流通流路６を流れる温水と燃料電池排ガス流路４を流れる燃料電池排ガスとの間で熱交換が行われ、燃料電池排ガスからの熱回収が行われる。例えば燃料電池排ガス流路４を形成する配管を、より大きな径の配管５で囲み、シェルアンドチューブ型の熱交換器７を構成することができる。配管５はシェルアンドチューブ型熱交換器のシェルを形成する。温水流通流路６には、温水収容領域２ａ内の水をポンプ８によって昇圧して供給する。温水流通流路６は包囲領域１の内部と連通することなく、燃料電池排ガスの熱回収を行った後の温水が温水流通流路６から温水収容領域２ａに戻される。温水流通流路６はその入り口および出口において温水収容領域２ａと連通する。入り口および出口以外においては、温水流通流路６は、温水収容領域２ａと連通しない。なお、流路６の入り口は、ポンプ８を介して温水収容領域２ａと連通する。
【００６２】
熱交換器７は、温水収容領域の内側に位置する。この熱交換器の周面、つまり配管５の周囲は温水収容領域によって取り囲まれる。一方、この熱交換器の底面は温水収容領域によって取り囲まれていない。つまり、この熱交換器は温水収容領域の内部に埋没して設けられる必要はない。
【００６３】
上記形態では、シェルアンドチューブ型の熱交換器を用いたが、その限りでなく、プレートフィン型など、適宜の種類の熱交換器を用いることができる。また、上記形態では、シェル側に温水、チューブ側に燃料電池排ガスが流れるが、その逆でも良い。また、温水収容領域内の、貯湯槽の壁とは離間した位置に、熱交換器を配する場合、必要に応じ、貯湯槽の壁と熱交換器との間に断熱材を配することができる。
【００６４】
図９を用いて、本発明のさらに別の形態について説明する。この形態は、燃料電池排ガスと水とを熱交換させて水蒸気を発生させる水気化器を用いる場合に利用できる。この形態によれば、スペースの制約が少なく伝熱面積の確保が容易なため、水気化器構造の簡素化および低コスト化を図ることができる。
【００６５】
具体的には、図９に示した形態においては、図８に示した形態の熱交換器７のシェル側が仕切り板９によって二つに区切られた構造を有する。仕切り板９の下側の部分、つまり燃料電池排ガス流れ方向について下流側の部分は、燃料電池排ガスと温水とを熱交換させる熱交換器７として利用される。仕切り板９の上側の部分、つまり燃料電池排ガス流れ方向について上流側の部分は、水気化器１０として利用される。水気化器１０のシェル側には、温水とは別に供給される水が供給され、この水が燃料電池排ガスによって加熱されて水蒸気が発生する。ここでは、燃料電池モジュール３が、炭化水素系燃料から水素含有ガスを製造する改質器（不図示）を含み、改質器に供給する水蒸気を、水気化器１０にて発生させている。つまり、温水とは別に改質用水をポンプ１１にて昇圧して水気化器１０のシェル側に供給し、水気化器で発生した水蒸気を適宜の配管によって燃料電池モジュール３に供給する。
【００６６】
上記形態では、熱交換器を仕切り板により区切ることで、水気化器を構成するが、その限りでなく、この水気化器を熱交換器と離間して配することができる。
【００６７】
図１０、図１１を用いて、本発明のさらに別の形態について説明する。この形態は、図９の形態に加え、水気化器および貯湯（温水）を加熱するために用いられる発熱手段を用いている。この形態によれば、１つの発熱手段で水気化器の加熱と貯湯の追炊とを行うことができ、コンパクト化、低コスト化を図ることができる。また、発熱手段の環境への放熱が低減されるため、熱効率の向上を図ることができる。発熱手段としては、バーナや電気ヒータなど、適宜ものが用いられる。
【００６８】
具体的には、図１０に示した形態においては、図９に示した形態の水気化器１０より上に発熱手段としてバーナ１２が配され、バーナ用の燃料および空気がそれぞれ燃料ポンプ１３および空気ブロワ１４を経て供給される。バーナ排ガスと燃料電池排ガスとは混合され、水気化器１０および熱交換器７に供給される。図１０では、バーナ排ガスと燃料電池排ガスは混合され、水気化器１０および熱交換器７に供給されるが、別々に水気化器１０および熱交換器７に供給することができる。温水収容領域２ａ内の水は、配管１７を経て、バーナ１２の近傍に配されたコイル状配管１６を流通し、ここで加熱され、配管１８を経て需要先に供給される。追炊を行う際は、バーナ１２の熱出力が増加され、水がコイル状配管を流通する際に加熱される。図１０では、水気化器より上にバーナが配されるが、その限りでなく、水気化器の内部または周囲（水気化器の上下を含む）など、適宜の場所に配することができる。また、図１０では、コイル状配管を用いているが、その限りでなく、発熱手段で発生する熱との熱交換によって、温水収容領域から供給される温水を加熱することのできる、シェルアンドチューブ型、プレートフィン型など、適宜の種類の熱交換構造を用いることができる。
【００６９】
図１１に示した形態においては、図１０と異なり、水気化器１０の側面に発熱手段として電気ヒータ１５が配され、電気ヒータ１５の近傍にコイル状配管が配される。図１１では、電気ヒータが水気化器の側面に配されるが、その限りでなく、水気化器の内部または周囲（水気化器の側面、上下面を含む）など、適宜の場所に配することができる。
【００７０】
図１０、図１１いずれの場合においても、発熱手段の上流および下流の水流路（コイル状配管に水を供給する配管１７およびコイル状配管から水を排出する配管１８）は、貯湯槽の上部の比較的温度の高い位置に配し、なるべく表面積を小さくするのが熱効率の観点から望ましい。
【００７１】
包囲領域に燃料電池システムの高温部分の少なくとも一部を配することにより、特に好ましくは包囲領域を温水収容領域の中に埋没させて配置することにより、比較的高温の機器や配管からの放熱を水によって回収することができ、これら機器や配管から外界への熱ロスを大幅に抑制することができる。
【００７２】
〔炭化水素系燃料〕
炭化水素系燃料としては、改質ガスの原料として燃料電池システムの分野で公知の、分子中に炭素と水素を含む（酸素など他の元素を含んでもよい）化合物もしくはその混合物から適宜選んで用いることができ、炭化水素類、アルコール類など分子中に炭素と水素を有する化合物を用いることができる。例えばメタン、エタン、プロパン、ブタン、天然ガス、ＬＰＧ（液化石油ガス）、都市ガス、ガソリン、ナフサ、灯油、軽油等の炭化水素燃料、また、メタノール、エタノール等のアルコール、ジメチルエーテル等のエーテル等である。
【００７３】
なかでも灯油やＬＰＧは、入手容易であり好ましい。また独立して貯蔵可能であるため、都市ガスのラインが普及していない地域において有用である。さらに、灯油やＬＰＧを利用した燃料電池システムは、非常用電源として有用である。特には、取り扱いも容易である点で、灯油が好ましい。
【産業上の利用可能性】
【００７４】
本発明の燃料電池システムは、例えば家庭用の、コージェネレーションシステムとして利用できる。
【符号の説明】
【００７５】
１  包囲領域
２  貯湯槽
２ａ  温水収容領域
２ｂ  貯湯槽内壁
２ｃ  貯湯槽外壁
３  燃料電池モジュール
４  燃料電池排ガス流路
５  熱交換器外壁
６  温水流路
７  熱交換器
８  ポンプ
９  仕切り板
１０  水気化器
１１  ポンプ
１２  バーナ
１３  バーナ用燃料ポンプ
１４  バーナ用空気ブロワ
１５  電気ヒータ
１６  コイル状配管
１７  コイル状配管に水を供給する配管
１８  コイル状配管から水を排出する配管
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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