(57)【要約】【課題】燃料電池発電設備の外観の自由度を高めつつ、十分な量の回収水を得ることができる燃料電池発電設備を提供する。【解決手段】燃料電池システムのシステム筐体１を囲む状態で収容する収容設備３０を備える燃料電池発電設備であって、燃料電池システムは、燃焼排ガス路の途中に設けられる排ガス熱交換部と、貯湯タンクから取り出されて排ガス熱交換部に流入する前の湯水が流れる放熱用熱交換部とを有し、収容設備３０には吸気用の第１設備用開口部と排気用の第２設備用開口部３６とが形成され、システム筐体１の第２システム開口部１９を通してシステム筐体１の内部から排出される空気を、収容設備３０の第２設備用開口部３６を通して収容設備３０の外部に向けて導くことができる放熱用排気ガイド５１を備える。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
原燃料を水蒸気改質して燃料ガスを生成する改質部と、前記改質部で生成された燃料ガスを用いて発電する複数の燃料電池セルを有するセルスタックと、前記セルスタックからのオフガスを燃焼する燃焼部と、前記燃焼部で発生した燃焼排ガスが流れる燃焼排ガス路と、前記燃焼排ガスの熱を回収した湯水を貯える貯湯タンクとを、システム筐体の内部に収容した燃料電池システムと、
開閉扉を有し、内部に前記システム筐体を囲む状態で収容する収容設備とを備える燃料電池発電設備であって、
前記燃料電池システムは、前記燃焼排ガス路の途中に設けられる排ガス熱交換部と、前記貯湯タンクから取り出した湯水を前記排ガス熱交換部に供給し、前記排ガス熱交換部を流れた湯水を前記貯湯タンクに戻す構成で湯水を循環させることで、前記排ガス熱交換部において前記燃焼排ガスの熱を前記貯湯タンクで回収するように構成される湯水循環部と、前記貯湯タンクから取り出されて前記排ガス熱交換部に流入する前の湯水が流れる放熱用熱交換部と、前記排ガス熱交換部で前記燃焼排ガスが冷却されることにより当該燃焼排ガス中から回収できる回収水を貯え、当該回収水を前記改質部での原燃料の水蒸気改質のために供給できる回収水タンクと、前記システム筐体の内部で、当該システム筐体に形成される吸気用の第１システム開口部から前記放熱用熱交換部を通って排気用の第２システム開口部に至る空気の流れを作り出す第１送風機とを有し、
前記収容設備には吸気用の第１設備用開口部と排気用の第２設備用開口部とが形成され、
前記システム筐体の前記第２システム開口部を通して前記システム筐体の内部から排出される空気を、前記収容設備の前記第２設備用開口部を通して前記収容設備の外部に向けて導くことができる放熱用排気ガイドを備える燃料電池発電設備。
【請求項２】
原燃料を水蒸気改質して燃料ガスを生成する改質部と、前記改質部で生成された燃料ガスを用いて発電する複数の燃料電池セルを有するセルスタックと、前記セルスタックからのオフガスを燃焼する燃焼部と、前記燃焼部から排出される燃焼排ガスが流れる燃焼排ガス路と、前記燃焼排ガスの熱を回収した湯水を貯える貯湯タンクとを、システム筐体の内部に収容した燃料電池システムと、
開閉扉を有し、内部に前記システム筐体を囲む状態で収容する収容設備とを備える燃料電池発電設備であって、
前記燃料電池システムは、前記燃焼排ガス路の途中に設けられる排ガス熱交換部と、前記貯湯タンクから取り出した湯水を前記排ガス熱交換部に供給し、前記排ガス熱交換部を流れた湯水を前記貯湯タンクに戻す構成で湯水を循環させることで、前記排ガス熱交換部において前記燃焼排ガスの熱を前記貯湯タンクで回収するように構成される湯水循環部と、前記貯湯タンクから取り出されて前記排ガス熱交換部に流入する前の湯水が流れる放熱用熱交換部と、前記排ガス熱交換部で前記燃焼排ガスが冷却されることにより当該燃焼排ガス中から回収できる回収水を貯え、当該回収水を前記改質部での原燃料の水蒸気改質のために供給できる回収水タンクと、前記システム筐体の内部で、当該システム筐体に形成される吸気用の第１システム開口部から前記放熱用熱交換部を通って排気用の第２システム開口部に至る空気の流れを作り出す第１送風機とを有し、
前記収容設備には吸気用の第１設備用開口部と排気用の第２設備用開口部とが形成され、
前記収容設備の前記第１設備用開口部を通して前記収容設備の外部から内部に供給される空気を、前記システム筐体の前記第１システム開口部を通して前記システム筐体の内部に向けて導くことができる放熱用吸気ガイドを備える燃料電池発電設備。
【請求項３】
原燃料を水蒸気改質して燃料ガスを生成する改質部と、前記改質部で生成された燃料ガスを用いて発電する複数の燃料電池セルを有するセルスタックと、前記セルスタックからのオフガスを燃焼する燃焼部と、前記燃焼部から排出される燃焼排ガスが流れる燃焼排ガス路と、前記燃焼排ガスの熱を回収した湯水を貯える貯湯タンクとを、システム筐体の内部に収容した燃料電池システムと、
開閉扉を有し、内部に前記システム筐体を囲む状態で収容する収容設備とを備える燃料電池発電設備であって、
前記燃料電池システムは、前記燃焼排ガス路の途中に設けられる排ガス熱交換部と、前記貯湯タンクから取り出した湯水を前記排ガス熱交換部に供給し、前記排ガス熱交換部を流れた湯水を前記貯湯タンクに戻す構成で湯水を循環させることで、前記排ガス熱交換部において前記燃焼排ガスの熱を前記貯湯タンクで回収するように構成される湯水循環部と、前記貯湯タンクから取り出されて前記排ガス熱交換部に流入する前の湯水が流れる放熱用熱交換部と、前記排ガス熱交換部で前記燃焼排ガスが冷却されることにより当該燃焼排ガス中から回収できる回収水を貯え、当該回収水を前記改質部での原燃料の水蒸気改質のために供給できる回収水タンクと、前記システム筐体の内部で、当該システム筐体に形成される吸気用の第１システム開口部から前記放熱用熱交換部を通って排気用の第２システム開口部に至る空気の流れを作り出す第１送風機とを有し、
前記収容設備には吸気用の第１設備用開口部と排気用の第２設備用開口部とが形成され、
前記システム筐体の前記第２システム開口部を通して前記システム筐体の内部から排出される空気を、前記収容設備の前記第２設備用開口部を通して前記収容設備の外部に向けて導くことができる放熱用排気ガイドと、
前記収容設備の前記第１設備用開口部を通して前記収容設備の外部から内部に供給される空気を、前記システム筐体の前記第１システム開口部を通して前記システム筐体の内部に向けて導くことができる放熱用吸気ガイドを備える燃料電池発電設備。
【請求項４】
原燃料を水蒸気改質して燃料ガスを生成する改質部と、前記改質部で生成された燃料ガスを用いて発電する複数の燃料電池セルを有するセルスタックと、前記セルスタックからのオフガスを燃焼する燃焼部と、前記燃焼部から排出される燃焼排ガスが流れる燃焼排ガス路と、前記燃焼排ガスの熱を回収した湯水を貯える貯湯タンクとを、システム筐体の内部に収容した燃料電池システムと、
開閉扉を有し、内部に前記システム筐体を囲む状態で収容する収容設備とを備える燃料電池発電設備であって、
前記燃料電池システムは、前記燃焼排ガス路の途中に設けられる排ガス熱交換部と、前記貯湯タンクから取り出した湯水を前記排ガス熱交換部に供給し、前記排ガス熱交換部を流れた湯水を前記貯湯タンクに戻す構成で湯水を循環させることで、前記排ガス熱交換部において前記燃焼排ガスの熱を前記貯湯タンクで回収するように構成される湯水循環部と、前記貯湯タンクから取り出されて前記排ガス熱交換部に流入する前の湯水が流れる放熱用熱交換部と、前記排ガス熱交換部で前記燃焼排ガスが冷却されることにより当該燃焼排ガス中から回収できる回収水を貯え、当該回収水を前記改質部での原燃料の水蒸気改質のために供給できる回収水タンクと、前記システム筐体の内部で、当該システム筐体に形成される吸気用の第１システム開口部から前記放熱用熱交換部を通って排気用の第２システム開口部に至る空気の流れを作り出す第１送風機とを有し、
前記収容設備には吸気口と排気口とが形成され、
前記収容設備の内部から前記排気口を通って外部に至る空気の流れを作り出す第２送風機を当該収容設備の内部に備える燃料電池発電設備。
【請求項５】
前記システム筐体には、換気用の第３システム開口部が形成され、
前記収容設備には、換気用の第３設備用開口部が形成され、
前記システム筐体の前記第３システム開口部を通して前記システム筐体の内部から排出される空気を、前記収容設備の前記第３設備用開口部を通して前記収容設備の外部に向けて導くことができる換気用ガイドを備える請求項１〜４の何れか一項に記載の燃料電池発電設備。
【請求項６】
前記燃料電池システムは、前記システム筐体の内部に設置される高温容器の内部に、前記改質部と、前記セルスタックと、前記燃焼部とを備え、
前記高温容器には、当該高温容器の内部に供給される空気が通る吸気部と、当該高温容器の外部へ排出される前記燃焼排ガスが通る排気部とが形成される請求項１〜５の何れか一項に記載の燃料電池発電設備。
【請求項７】
前記燃料電池システムは、前記吸気部に向けて空気を送る第３送風機を備え、
前記システム筐体には、吸気用の第４システム開口部が前記第３送風機の近傍に形成され、
前記収容設備には、吸気用の第４設備用開口部が形成され、
前記収容設備の前記第４設備用開口部を通して前記収容設備の外部から内部に供給される空気を、前記システム筐体の前記第４システム開口部を通して前記システム筐体の内部に向けて導くことができる吸気用ガイドを備える請求項６に記載の燃料電池発電設備。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、セルスタックをシステム筐体の内部に収容した燃料電池システムと、開閉扉を有し、内部にシステム筐体を囲む状態で収容する収容設備とを備える燃料電池発電設備に関する。
【背景技術】
【０００２】
給湯器を集合住宅などに設置する場合、パイプシャフトなどの収容設備の内部に収容することで住宅の意匠性の課題の解決が図られている。給湯器以外の装置、例えば燃料電池システムを集合住宅などに設置する場合も、意匠性を考慮して、専用の収容設備の内部に収容することができる。
【０００３】
燃料電池システムとしては、例えば、箱形のシステム筐体の内部に、都市ガス等の原燃料を水蒸気改質して燃料ガスを生成する改質部と、改質部で生成された燃料ガスを用いて発電する複数の燃料電池セルを有するセルスタックと、セルスタックからのオフガスを燃焼する燃焼部と、燃焼部で発生した燃焼排ガスが流れる燃焼排ガス路と、燃焼排ガスの熱を回収した湯水を貯える貯湯タンクとを収容したタイプのシステムがある。
【０００４】
特許文献１（特開２０１０−２６７３９７号公報）には、燃料電池システムのシステム筐体を、それとは別の収容設備に収容した構造の燃料電池発電設備が記載されている。加えて、燃料電池システムのシステム筐体の内部の空気を収容設備の外側に導くＦＣ換気出口ガイド（６８）を設けることや、収容設備の外側からシステム筐体内部のセルスタックに空気を導く空気ガイドを設けることなどが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１０−２６７３９７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１に記載の燃料電池発電設備では、燃焼排ガスを貯湯タンクの湯水で冷却する（即ち、湯水で熱回収する）ことで、燃焼排ガスに含まれる水分を凝縮させて回収し、その回収した水を改質部での水蒸気改質に用いている。よって、燃焼排ガスの冷却を十分に行うことができれば、十分な量の水を回収できる。尚、燃焼排ガスを貯湯タンクの湯水で冷却するような構造になっている場合、貯湯タンクでの蓄熱量が満杯になることで、貯湯タンクから取り出されて排ガス熱交換部に流入する前の湯水の温度が高くなると、排ガス熱交換部では燃焼排ガスを十分に冷却できなくなるという事態が生じる。
【０００７】
そのような事態の発生を考慮して、貯湯タンクの湯水を冷却するための放熱器を設けることもできる。例えば、放熱器は、貯湯タンクから取り出されて排ガス熱交換部に流入する前の湯水が流れる放熱用熱交換部と、その放熱用熱交換部に空気を当てるための送風機とで構成することができる。
【０００８】
但し、送風機によって放熱用熱交換部に当てる空気の温度が高ければ、放熱用熱交換部でも湯水を十分に冷却できず、回収水を十分に回収できないという問題が発生する。特許文献１では、燃料電池システムのシステム筐体の内部の空気を収容設備の外側に導くこと（即ち、排気）、及び、収容設備の外側からシステム筐体内部のセルスタックに空気を導く空気ガイドを設けることについては記載しているが、上述のような放熱用熱交換部に当てる空気の温度については全く考慮されていない。従って、燃料電池システムのシステム筐体の内部に取り込まれて放熱用熱交換部に当たる空気の温度は高くなり、その結果、回収水を十分に回収できないという問題が発生すると思われる。
【０００９】
本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、燃料電池発電設備の外観の自由度を高めつつ、十分な量の回収水を得ることができる燃料電池発電設備を提供する点にある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するための本発明に係る燃料電池発電設備の特徴構成は、原燃料を水蒸気改質して燃料ガスを生成する改質部と、前記改質部で生成された燃料ガスを用いて発電する複数の燃料電池セルを有するセルスタックと、前記セルスタックからのオフガスを燃焼する燃焼部と、前記燃焼部で発生した燃焼排ガスが流れる燃焼排ガス路と、前記燃焼排ガスの熱を回収した湯水を貯える貯湯タンクとを、システム筐体の内部に収容した燃料電池システムと、
開閉扉を有し、内部に前記システム筐体を囲む状態で収容する収容設備とを備える燃料電池発電設備であって、
前記燃料電池システムは、前記燃焼排ガス路の途中に設けられる排ガス熱交換部と、前記貯湯タンクから取り出した湯水を前記排ガス熱交換部に供給し、前記排ガス熱交換部を流れた湯水を前記貯湯タンクに戻す構成で湯水を循環させることで、前記排ガス熱交換部において前記燃焼排ガスの熱を前記貯湯タンクで回収するように構成される湯水循環部と、前記貯湯タンクから取り出されて前記排ガス熱交換部に流入する前の湯水が流れる放熱用熱交換部と、前記排ガス熱交換部で前記燃焼排ガスが冷却されることにより当該燃焼排ガス中から回収できる回収水を貯え、当該回収水を前記改質部での原燃料の水蒸気改質のために供給できる回収水タンクと、前記システム筐体の内部で、当該システム筐体に形成される吸気用の第１システム開口部から前記放熱用熱交換部を通って排気用の第２システム開口部に至る空気の流れを作り出す第１送風機とを有し、
前記収容設備には吸気用の第１設備用開口部と排気用の第２設備用開口部とが形成され、
前記システム筐体の前記第２システム開口部を通して前記システム筐体の内部から排出される空気を、前記収容設備の前記第２設備用開口部を通して前記収容設備の外部に向けて導くことができる放熱用排気ガイドを備える点にある。
【００１１】
上記特徴構成によれば、燃料電池システムのシステム筐体がそれとは別の収容設備によって囲まれる。つまり、システム筐体の外観は燃料電池システムの機能性などを考慮して設計する必要があったとしても、その外側の収容設備の外観、即ち、燃料電池発電設備の外観については意匠性を考慮して自由に決定できる。
【００１２】
また、第１送風機は、システム筐体の内部で、システム筐体の吸気用の第１システム開口部から放熱用熱交換部を通って排気用の第２システム開口部に至る空気の流れを作り出す。つまり、システム筐体の内部に取り込んだ空気を放熱用熱交換部に当てることで、放熱用熱交換部において、排ガス熱交換部に流入する前の湯水の放熱が促進される。その結果、排ガス熱交換部では燃焼排ガスの冷却が促進されて、燃焼排ガス中から十分な量の回収水を回収できる。
【００１３】
尚、もしも、システム筐体の内部から第２システム開口部を通して排出された暖かい空気が再びシステム筐体の内部に入り込んで放熱用熱交換部に当たると、放熱用熱交換部において、排ガス熱交換部に流入する前の湯水の温度を十分に低下させることができない、即ち、放熱性能が低下する可能性がある。ところが本特徴構成では、システム筐体の内部から第２システム開口部を通して排出される暖かい空気は、システム筐体の外部に設けられる放熱用排気ガイドによって、システム筐体と収容設備との間の空間に留まらず、収容設備の外部へと確実に放出される。つまり、燃料電池システムのシステム筐体の外側は、それとは別の収容設備によって囲まれているものの、システム筐体の内部から第２システム開口部を通して排出された暖かい空気が、再びシステム筐体の内部に入り込み難くなる。その結果、放熱用熱交換部での放熱性能の低下を防止できる。
従って、燃料電池発電設備の外観の自由度を高めつつ、十分な量の回収水を得ることができる燃料電池発電設備を提供できる。
【００１４】
本発明に係る燃料電池発電設備の別の特徴構成は、原燃料を水蒸気改質して燃料ガスを生成する改質部と、前記改質部で生成された燃料ガスを用いて発電する複数の燃料電池セルを有するセルスタックと、前記セルスタックからのオフガスを燃焼する燃焼部と、前記燃焼部から排出される燃焼排ガスが流れる燃焼排ガス路と、前記燃焼排ガスの熱を回収した湯水を貯える貯湯タンクとを、システム筐体の内部に収容した燃料電池システムと、
開閉扉を有し、内部に前記システム筐体を囲む状態で収容する収容設備とを備える燃料電池発電設備であって、
前記燃料電池システムは、前記燃焼排ガス路の途中に設けられる排ガス熱交換部と、前記貯湯タンクから取り出した湯水を前記排ガス熱交換部に供給し、前記排ガス熱交換部を流れた湯水を前記貯湯タンクに戻す構成で湯水を循環させることで、前記排ガス熱交換部において前記燃焼排ガスの熱を前記貯湯タンクで回収するように構成される湯水循環部と、前記貯湯タンクから取り出されて前記排ガス熱交換部に流入する前の湯水が流れる放熱用熱交換部と、前記排ガス熱交換部で前記燃焼排ガスが冷却されることにより当該燃焼排ガス中から回収できる回収水を貯え、当該回収水を前記改質部での原燃料の水蒸気改質のために供給できる回収水タンクと、前記システム筐体の内部で、当該システム筐体に形成される吸気用の第１システム開口部から前記放熱用熱交換部を通って排気用の第２システム開口部に至る空気の流れを作り出す第１送風機とを有し、
前記収容設備には吸気用の第１設備用開口部と排気用の第２設備用開口部とが形成され、
前記収容設備の前記第１設備用開口部を通して前記収容設備の外部から内部に供給される空気を、前記システム筐体の前記第１システム開口部を通して前記システム筐体の内部に向けて導くことができる放熱用吸気ガイドを備える点にある。
【００１５】
上記特徴構成によれば、燃料電池システムのシステム筐体がそれとは別の収容設備によって囲まれる。つまり、システム筐体の外観は燃料電池システムの機能性などを考慮して設計する必要があったとしても、その外側の収容設備の外観、即ち、燃料電池発電設備の外観については意匠性を考慮して自由に決定できる。
【００１６】
また、第１送風機は、システム筐体の内部で、システム筐体の吸気用の第１システム開口部から放熱用熱交換部を通って排気用の第２システム開口部に至る空気の流れを作り出す。つまり、システム筐体の内部に取り込んだ空気を放熱用熱交換部に当てることで、放熱用熱交換部において、排ガス熱交換部に流入する前の湯水の放熱が促進される。その結果、排ガス熱交換部では燃焼排ガスの冷却が促進されて、燃焼排ガス中から十分な量の回収水を回収できる。
【００１７】
尚、もしも、システム筐体の内部から第２システム開口部を通して排出された暖かい空気が再びシステム筐体の内部に入り込んで放熱用熱交換部に当たると、放熱用熱交換部において、排ガス熱交換部に流入する前の湯水の温度を十分に低下させることができない、即ち、放熱性能が低下する可能性がある。ところが本特徴構成では、システム筐体の内部に導かれる空気は、収容設備の第１設備用開口部を通して収容設備の外部から内部に供給された空気を、システム筐体の外部に設けられる放熱用吸気ガイドによって導いたものである。つまり、燃料電池システムのシステム筐体の外側は、それとは別の収容設備によって囲まれているものの、収容設備の内部に滞留している暖かい空気が、システム筐体の内部に入り込み難くなる。その結果、放熱用熱交換部での放熱性能の低下を防止できる。
従って、燃料電池発電設備の外観の自由度を高めつつ、十分な量の回収水を得ることができる燃料電池発電設備を提供できる。
【００１８】
本発明に係る燃料電池発電設備の更に別の特徴構成は、原燃料を水蒸気改質して燃料ガスを生成する改質部と、前記改質部で生成された燃料ガスを用いて発電する複数の燃料電池セルを有するセルスタックと、前記セルスタックからのオフガスを燃焼する燃焼部と、前記燃焼部から排出される燃焼排ガスが流れる燃焼排ガス路と、前記燃焼排ガスの熱を回収した湯水を貯える貯湯タンクとを、システム筐体の内部に収容した燃料電池システムと、
開閉扉を有し、内部に前記システム筐体を囲む状態で収容する収容設備とを備える燃料電池発電設備であって、
前記燃料電池システムは、前記燃焼排ガス路の途中に設けられる排ガス熱交換部と、前記貯湯タンクから取り出した湯水を前記排ガス熱交換部に供給し、前記排ガス熱交換部を流れた湯水を前記貯湯タンクに戻す構成で湯水を循環させることで、前記排ガス熱交換部において前記燃焼排ガスの熱を前記貯湯タンクで回収するように構成される湯水循環部と、前記貯湯タンクから取り出されて前記排ガス熱交換部に流入する前の湯水が流れる放熱用熱交換部と、前記排ガス熱交換部で前記燃焼排ガスが冷却されることにより当該燃焼排ガス中から回収できる回収水を貯え、当該回収水を前記改質部での原燃料の水蒸気改質のために供給できる回収水タンクと、前記システム筐体の内部で、当該システム筐体に形成される吸気用の第１システム開口部から前記放熱用熱交換部を通って排気用の第２システム開口部に至る空気の流れを作り出す第１送風機とを有し、
前記収容設備には吸気用の第１設備用開口部と排気用の第２設備用開口部とが形成され、
前記システム筐体の前記第２システム開口部を通して前記システム筐体の内部から排出される空気を、前記収容設備の前記第２設備用開口部を通して前記収容設備の外部に向けて導くことができる放熱用排気ガイドと、
前記収容設備の前記第１設備用開口部を通して前記収容設備の外部から内部に供給される空気を、前記システム筐体の前記第１システム開口部を通して前記システム筐体の内部に向けて導くことができる放熱用吸気ガイドを備える点にある。
【００１９】
上記特徴構成によれば、燃料電池システムのシステム筐体がそれとは別の収容設備によって囲まれる。つまり、システム筐体の外観は燃料電池システムの機能性などを考慮して設計する必要があったとしても、その外側の収容設備の外観、即ち、燃料電池発電設備の外観については意匠性を考慮して自由に決定できる。
【００２０】
また、第１送風機は、システム筐体の内部で、システム筐体の吸気用の第１システム開口部から放熱用熱交換部を通って排気用の第２システム開口部に至る空気の流れを作り出す。つまり、システム筐体の内部に取り込んだ空気を放熱用熱交換部に当てることで、放熱用熱交換部において、排ガス熱交換部に流入する前の湯水の放熱が促進される。その結果、排ガス熱交換部では燃焼排ガスの冷却が促進されて、燃焼排ガス中から十分な量の回収水を回収できる。
【００２１】
尚、もしも、システム筐体の内部から第２システム開口部を通して排出された暖かい空気が再びシステム筐体の内部に入り込んで放熱用熱交換部に当たると、放熱用熱交換部において、排ガス熱交換部に流入する前の湯水の温度を十分に低下させることができない、即ち、放熱性能が低下する可能性がある。ところが本特徴構成では、システム筐体の内部から第２システム開口部を通して排出される暖かい空気は、システム筐体の外部に設けられる放熱用排気ガイドによって、システム筐体と収容設備との間の空間に留まらず、収容設備の外部へと確実に放出される。加えて、システム筐体の内部に導かれる空気は、収容設備の第１設備用開口部を通して収容設備の外部から内部に供給された空気を、システム筐体の外部に設けられる放熱用吸気ガイドによって導いたものである。つまり、燃料電池システムのシステム筐体の外側は、それとは別の収容設備によって囲まれているものの、システム筐体の内部から第２システム開口部を通して排出された暖かい空気が、再びシステム筐体の内部に入り込み難くなる。加えて、燃料電池システムのシステム筐体の外側は、それとは別の収容設備によって囲まれているものの、収容設備の内部に滞留している暖かい空気が、システム筐体の内部に入り込み難くなる。その結果、放熱用熱交換部での放熱性能の低下を防止できる。
従って、燃料電池発電設備の外観の自由度を高めつつ、十分な量の回収水を得ることができる燃料電池発電設備を提供できる。
【００２２】
本発明に係る燃料電池発電設備の更に別の特徴構成は、原燃料を水蒸気改質して燃料ガスを生成する改質部と、前記改質部で生成された燃料ガスを用いて発電する複数の燃料電池セルを有するセルスタックと、前記セルスタックからのオフガスを燃焼する燃焼部と、前記燃焼部から排出される燃焼排ガスが流れる燃焼排ガス路と、前記燃焼排ガスの熱を回収した湯水を貯える貯湯タンクとを、システム筐体の内部に収容した燃料電池システムと、
開閉扉を有し、内部に前記システム筐体を囲む状態で収容する収容設備とを備える燃料電池発電設備であって、
前記燃料電池システムは、前記燃焼排ガス路の途中に設けられる排ガス熱交換部と、前記貯湯タンクから取り出した湯水を前記排ガス熱交換部に供給し、前記排ガス熱交換部を流れた湯水を前記貯湯タンクに戻す構成で湯水を循環させることで、前記排ガス熱交換部において前記燃焼排ガスの熱を前記貯湯タンクで回収するように構成される湯水循環部と、前記貯湯タンクから取り出されて前記排ガス熱交換部に流入する前の湯水が流れる放熱用熱交換部と、前記排ガス熱交換部で前記燃焼排ガスが冷却されることにより当該燃焼排ガス中から回収できる回収水を貯え、当該回収水を前記改質部での原燃料の水蒸気改質のために供給できる回収水タンクと、前記システム筐体の内部で、当該システム筐体に形成される吸気用の第１システム開口部から前記放熱用熱交換部を通って排気用の第２システム開口部に至る空気の流れを作り出す第１送風機とを有し、
前記収容設備には吸気口と排気口とが形成され、
前記収容設備の内部から前記排気口を通って外部に至る空気の流れを作り出す第２送風機を当該収容設備の内部に備える点にある。
【００２３】
上記特徴構成によれば、燃料電池システムのシステム筐体がそれとは別の収容設備によって囲まれる。つまり、システム筐体の外観は燃料電池システムの機能性などを考慮して設計する必要があったとしても、その外側の収容設備の外観、即ち、燃料電池発電設備の外観については意匠性を考慮して自由に決定できる。
【００２４】
また、第１送風機は、システム筐体の内部で、システム筐体の吸気用の第１システム開口部から放熱用熱交換部を通って排気用の第２システム開口部に至る空気の流れを作り出す。つまり、システム筐体の内部に取り込んだ空気を放熱用熱交換部に当てることで、放熱用熱交換部において、排ガス熱交換部に流入する前の湯水の放熱が促進される。その結果、排ガス熱交換部では燃焼排ガスの冷却が促進されて、燃焼排ガス中から十分な量の回収水を回収できる。
【００２５】
尚、もしも、システム筐体の内部から第２システム開口部を通して排出された暖かい空気が再びシステム筐体の内部に入り込んで放熱用熱交換部に当たると、放熱用熱交換部において、排ガス熱交換部に流入する前の湯水の温度を十分に低下させることができない、即ち、放熱性能が低下する可能性がある。ところが本特徴構成では、収容設備には吸気口と排気口とが形成され、収容設備の内部から排気口を通って外部に至る空気の流れを作り出す第２送風機を収容設備の内部に備える。それにより、システム筐体の内部から第２システム開口部を通して排出される暖かい空気は、システム筐体と収容設備との間の空間に留まらず、収容設備の外部へと確実に放出される。つまり、燃料電池システムのシステム筐体の外側は、それとは別の収容設備によって囲まれているものの、収容設備の内部に滞留している暖かい空気が、システム筐体の内部に入り込み難くなる。その結果、放熱用熱交換部での放熱性能の低下を防止できる。
従って、燃料電池発電設備の外観の自由度を高めつつ、十分な量の回収水を得ることができる燃料電池発電設備を提供できる。
【００２６】
本発明に係る燃料電池発電設備の更に別の特徴構成は、前記システム筐体には、換気用の第３システム開口部が形成され、
前記収容設備には、換気用の第３設備用開口部が形成され、
前記システム筐体の前記第３システム開口部を通して前記システム筐体の内部から排出される空気を、前記収容設備の前記第３設備用開口部を通して前記収容設備の外部に向けて導くことができる換気用ガイドを備える点にある。
【００２７】
上記特徴構成によれば、換気用ガイドにより、システム筐体の第３システム開口部を通してシステム筐体の内部から排出される空気を、収容設備の第３設備用開口部を通して収容設備の外部に向けて導くことができる。その結果、システム筐体と収容設備との間の空間に高温の空気が滞留することを防止できる。
【００２８】
本発明に係る燃料電池発電設備の更に別の特徴構成は、前記燃料電池システムは、前記システム筐体の内部に設置される高温容器の内部に、前記改質部と、前記セルスタックと、前記燃焼部とを備え、
前記高温容器には、当該高温容器の内部に供給される空気が通る吸気部と、当該高温容器の外部へ排出される前記燃焼排ガスが通る排気部とが形成される点にある。
【００２９】
上記特徴構成によれば、高温容器の内部を高温に保った状態で、改質部での水蒸気改質とセルスタックでの発電と燃焼部での燃焼とを行うことができる。そして、燃焼排ガスを含む高温のガスを、排気部を通して高温容器の外部に排出して、貯湯タンク内の湯水の加熱に利用できる。
【００３０】
本発明に係る燃料電池発電設備の更に別の特徴構成は、前記燃料電池システムは、前記吸気部に向けて空気を送る第３送風機を備え、
前記システム筐体には、吸気用の第４システム開口部が前記第３送風機の近傍に形成され、
前記収容設備には、吸気用の第４設備用開口部が形成され、
前記収容設備の前記第４設備用開口部を通して前記収容設備の外部から内部に供給される空気を、前記システム筐体の前記第４システム開口部を通して前記システム筐体の内部に向けて導くことができる吸気用ガイドを備える点にある。
【００３１】
上記特徴構成によれば、吸気用ガイドにより、収容設備の外部から内部に供給される空気が、システム筐体の第４システム開口部を通してシステム筐体の内部に向けて導かれる。加えて、システム筐体の第４システム開口部の近傍に設けられた第３送風機により、高温容器の内部に供給される空気が通る吸気部に向けて空気が送られる。つまり、収容設備の外部から内部に供給される空気、即ち、高温ではない空気が、吸気ガイド及び第３送風機を用いて、高温容器の内部に供給される。その結果、高温容器の内部でセルスタックが高温になり過ぎることを防止できる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】燃料電池システムの構成を示す図である。
【図２】燃料電池システムのシステム筐体の外観を示す図である。
【図３】燃料電池システムのシステム筐体の外観を示す図である。
【図４】燃料電池システムの縦断面を簡略的に描いた図である。
【図５】収容設備及びシステム筐体の外観を示す図である。
【図６】収容設備及びシステム筐体の外観を示す図である。
【図７】燃料電池発電設備の横断面を簡略的に描いた図である。
【図８】燃料電池システムの縦断面を簡略的に描いた図である。
【発明を実施するための形態】
【００３３】
＜第１実施形態＞
以下に図面を参照して本発明の第１実施形態に係る燃料電池発電設備について説明する。燃料電池発電設備は、システム筐体１で囲われた燃料電池システムと、内部にシステム筐体１を囲む状態で収容する収容設備３０とを備える。
【００３４】
図１は、燃料電池システムの構成を示す図である。図示するように、燃料電池システムは、原燃料を水蒸気改質して燃料ガスを生成する改質部２と、改質部２で生成された燃料ガスを用いて発電する複数の燃料電池セル５を有するセルスタック６と、セルスタック６からのオフガスを燃焼する燃焼部７と、燃焼部７で発生した燃焼排ガスが流れる燃焼排ガス路Ｌ５と、燃焼排ガスの熱を回収した湯水を貯える貯湯タンク１４とを、システム筐体１の内部に収容している。加えて、本実施形態の燃料電池システムは、供給される蒸発用水を加熱して蒸発させる蒸発部３も備える。
【００３５】
蒸発部３には、原燃料ガスが原燃料供給路Ｌ１を通して供給され、改質部２での水蒸気改質に用いられる改質用水が改質用水供給路Ｌ２を通して供給される。原燃料ガスは炭化水素を含むガスであり、例えば都市ガスである。改質用水供給路Ｌ２を通して蒸発部３に供給される改質用水は、後述する回収水タンク１２に貯えられている水である。蒸発部３には、後述する燃焼部７で発生した燃焼熱が伝達され、その熱によって改質用水の蒸発が行われる。また、蒸発部３では、生成された水蒸気と原燃料ガスとの混合も行われ、その混合ガスは混合ガス供給路Ｌ３を通して改質部２に供給される。尚、図１には示していないが、蒸発部３へ供給する前の原燃料ガスに含まれる硫黄成分（例えば、都市ガスが含有している付臭剤など）を除去するための脱硫器を設けてもよい。
【００３６】
改質部２には、蒸発部３で得られた原燃料ガスと水蒸気との混合ガスが供給される。そして、改質部２では、原燃料ガスの水蒸気改質が行われて、水素を主成分とする燃料ガスが生成される。また、改質部２にも、後述する燃焼部７で発生した燃焼熱が伝達され、その熱によって改質反応が促進される。改質部２で生成された燃料ガスは、燃料ガス供給路Ｌ４を通ってマニホールド４に供給される。マニホールド４には複数の燃料電池セル５が接続されており、マニホールド４に供給された燃料ガスが各燃料電池セル５へと分配される。
【００３７】
セルスタック６は、改質部２で生成された燃料ガスが通流する燃料通流部（図示せず）と空気（即ち、酸化剤（酸素））が通流する空気通流部（図示せず）とを備えた複数の固体酸化物形の燃料電池セル５を電気的に直列接続した状態で備えて構成されている。図示は省略するが、燃料電池セル５は、燃料極と空気極との間に固体電解質層を備えた固体酸化物形に構成される。各燃料電池セル５では、燃料通流部を燃料ガスが上向きに通流することで燃料極の全体に燃料ガスが供給され、空気通流部を上向きに空気が通流することで空気極の全体に空気が供給され、それら燃料ガス及び空気が発電反応に用いられる。そして、発電反応に供された後の排燃料ガスは燃料通流部の上端の排出口から排出され、発電反応に供された後の排空気は空気通流部の上端の排出口から排出される。
【００３８】
セルスタック６の上方には、オフガス（即ち、各燃料電池セル５の燃料通流部から排出される排燃料ガスと空気通流部から排出される排空気（即ち、酸素））を燃焼させる燃焼空間（即ち、燃焼部７）が形成される。つまり、セルスタック６により燃焼部７が実現される。加えて、蒸発部３及び改質部２が、燃焼部７として機能するセルスタック６の上方の燃焼空間に隣接して設けられている。その結果、燃焼部７で発生する燃焼熱によって、蒸発部３及び改質部２及びセルスタック６が加熱される。
【００３９】
セルスタック６には、インバータなどの電力変換部２３が電気的に接続されている。そして、電力変換部２３に接続される電力線１７を介して、セルスタック６で発電された電力が様々な電力負荷装置や電力系統などに供給される。
【００４０】
上述した蒸発部３及び改質部２及びマニホールド４及びセルスタック６及び燃焼部７などは高温容器８に収容されている。この高温容器８の内部には、吸気部９を通して空気（酸素）が供給される。この酸素が、燃料電池セル５での発電反応に用いられ、及び、燃焼部７での排燃料ガスの燃焼に用いられる。吸気部９を通して高温容器８の内部に供給される酸素の量は、吸気部９に接続される第３送風機としての給気ブロア１１によって調節される。また、高温容器８には、燃焼部７で発生した燃焼排ガスを外部に排出するための排気部１０も設けられ、その排気部１０には、燃焼部７で発生した燃焼排ガスが流れる燃焼排ガス路Ｌ５が接続されている。
【００４１】
次に、本実施形態の燃料電池システムが備える、排ガス熱交換部１３と、湯水循環部（湯水循環路Ｌ７、循環ポンプＰ１）と、放熱用熱交換部１５と、回収水タンク１２とについて説明する。
【００４２】
排ガス熱交換部１３は、高温容器８から排出された燃焼排ガスが流れる燃焼排ガス路Ｌ５の途中に設けられる。排ガス熱交換部１３には、燃焼排ガスと貯湯タンク１４に貯えられている湯水とが供給されて、両者の熱交換が行われる。その結果、排ガス熱交換部１３で燃焼排ガスが冷却され、燃焼排ガスに含まれている水蒸気が凝縮して水となる。回収水タンク１２は、排ガス熱交換部１３で燃焼排ガスが冷却されることにより燃焼排ガス中から回収できる回収水を貯える。本実施形態では、凝縮した水は、燃焼排ガス路Ｌ５から分岐した回収水路Ｌ６を通って回収水タンク１２に流入する。回収水タンク１２には改質用水供給路Ｌ２が接続されている。そして、改質用水供給路Ｌ２の途中に設けられた改質用水ポンプＰ２によって、この改質用水供給路Ｌ２を通って改質用水が上述したように蒸発器に供給される。つまり、回収水タンク１２で貯えている回収水は、改質部２での原燃料の水蒸気改質のために供給される。図示は省略するが、凝縮した水が分離された後の燃焼排ガスは、システム筐体１の外部、更には収容設備３０の外部に排出される。
【００４３】
湯水循環部（湯水循環路Ｌ７、循環ポンプＰ１）は、貯湯タンク１４の下部から取り出した湯水を排ガス熱交換部１３に供給し、排ガス熱交換部１３を流れた湯水を貯湯タンク１４の上部に戻す構成で湯水を循環させることで、排ガス熱交換部１３において燃焼排ガスの熱を貯湯タンク１４で回収するように構成される。これにより、貯湯タンク１４では、上部ほど温度が高く、下部ほど温度が低い湯水が貯えられる状態、即ち、温度成層を形成する状態で湯水が貯えられる。本実施形態では、湯水循環部は、貯湯タンク１４と排ガス熱交換部１３との間で湯水を循環させる湯水循環路Ｌ７と、その湯水循環路Ｌ７での湯水の単位時間当たりの流量を調節できる循環ポンプＰ１とを備える。貯湯タンク１４の上部には給湯路Ｌ９が接続されており、その給湯路Ｌ９を通って貯湯タンク１４に貯えられている湯水が給湯用途へと供給される。また、貯湯タンク１４の下部には給水路Ｌ８が接続されており、給湯用途へ供給された分の水が貯湯タンク１４へと補充される。
【００４４】
排ガス熱交換部１３で、燃焼排ガスを十分に冷却するためには、排ガス熱交換部１３に流入する湯水の温度をできるだけ低くする必要がある。ところが、給湯負荷が少ないなどの理由によって貯湯タンク１４での蓄熱量が増大すると、貯湯タンク１４の下部にも高温の湯水が貯まってしまう。そうなると、湯水循環路Ｌ７を通って排ガス熱交換部１３へ供給される湯水の温度も高くなり、排ガス熱交換部１３で燃焼排ガスを十分に冷却できないという問題が発生する。
【００４５】
そのような問題に鑑みて、本実施形態では、排ガス熱交換部１３に流入する湯水の温度を低下させる目的で放熱用熱交換部１５を設置している。具体的には、放熱用熱交換部１５は、湯水循環路Ｌ７の途中の、貯湯タンク１４の下部から取り出されて排ガス熱交換部１３に流入する前の湯水が流れる箇所に設けられる。加えて、燃料電池システムは、システム筐体１の内部で、当該システム筐体１に形成される吸気用の第１システム開口部１８から放熱用熱交換部１５を通って排気用の第２システム開口部１９に至る空気の流れを作り出す第１送風機としての放熱ファン１６を備える。つまり、システム筐体１の内部に取り込んだ空気を放熱用熱交換部１５に当てることで、放熱用熱交換部１５において、排ガス熱交換部１３に流入する前の湯水の放熱が促進される。その結果、排ガス熱交換部１３では燃焼排ガスの冷却が促進されて、燃焼排ガス中から十分な量の回収水を回収できる。放熱ファン１６をどのタイミングで動作させるのかは適宜設定可能である。例えば、放熱ファン１６を常時動作させていても良いし、貯湯タンク１４の下部から取り出されて排ガス熱交換部１３に流入する前の湯水が設定温度以上である場合のみに放熱ファン１６を動作させても良い。
【００４６】
次に、図１〜図４を参照して、燃料電池システムのシステム筐体１について説明する。
図２及び図３は燃料電池システムのシステム筐体１の外観を示す図であり、図４は燃料電池システムの縦断面を簡略的に描いた図である。具体的には、図２はシステム筐体１を前面側から見た図であり、前面板１ａが大きく見える。また、図３はシステム筐体１を背面側から見た図であり、背面板１ｂが大きく見える。図示するように、システム筐体１の背面板１ｂには吸気用の第１システム開口部１８が形成され、システム筐体１の前面には排気用の第２システム開口部１９が形成される。図４に示すように、システム筐体１の背面板１ｂに形成される吸気用の第１システム開口部１８と、システム筐体１の前面に形成される排気用の第２システム開口部１９とは、互いに同様の高さに形成される。また、放熱用熱交換部１５及び放熱ファン１６も、第１システム開口部１８及び第２システム開口部１９と同様の高さに設置される。これにより、システム筐体１の内部で、空気が良好に流れる。
【００４７】
また、システム筐体１の天面板１ｃには、換気用の第３システム開口部２０が形成される。この第３システム開口部２０がシステム筐体１に形成されることで、システム筐体１の内部の空気が外部に排出される。このようにして換気が行われることで、システム筐体１の内部に収容されている様々な電装部品の冷却不足による性能低下を回避できる。
【００４８】
システム筐体１の一つの側面板１ｅには、吸気用の第４システム開口部２１が形成される。この第４システム開口部２１は、吸気部９に接続される第３送風機としての給気ブロア１１の近傍に形成されることが好ましい。
【００４９】
次に、図５及び図６を参照して、収容設備３０について説明する。
図５及び図６は、収容設備３０及びシステム筐体１の外観を示す図である。図示するように、収容設備３０は、開閉扉３１を有し、内部に燃料電池システムのシステム筐体１を囲む状態で収容する。本実施形態では、システム筐体１は、収容設備３０の内部の架台２４上に設置される。
【００５０】
収容設備３０の背面板３４に第１設備用開口部３５が設けられる。収容設備３０の背面板３４は、システム筐体１の背面板１ｂに相対する。システム筐体１の背面板１ｂには吸気用の第１システム開口部１８が設けられている。加えて、収容設備３０の背面板３４とシステム筐体１の背面板１ｂとの間には、収容設備３０の第１設備用開口部３５を通して収容設備３０の外部から内部に供給される空気を、システム筐体１の第１システム開口部１８を通してシステム筐体１の内部に向けて導くことができる放熱用吸気ガイド５０が設けられる。例えば、放熱用吸気ガイド５０は空気の流路を規定するダクトであり、収容設備３０の内面又はシステム筐体１の外面の何れかに装着される。このような構成により、収容設備３０の第１設備用開口部３５を通して収容設備３０の外部から内部に供給された空気が、システム筐体１の外部に設けられる放熱用吸気ガイド５０によってシステム筐体１の内部へと選択的に導かれる。つまり、燃料電池システムのシステム筐体１の外側は、それとは別の収容設備３０によって囲まれているものの、収容設備３０の内部に滞留している暖かい空気が、システム筐体１の内部に入り込み難くなる。その結果、放熱用熱交換部１５での放熱性能の低下を防止できる。
【００５１】
収容設備３０では、前面側に開閉扉３１が設けられ、その開閉扉３１に第２設備用開口部３６が設けられる。収容設備３０の開閉扉３１は、システム筐体１の前面板１ａに相対する。システム筐体１の前面板１ａには排気用の第２システム開口部１９が設けられている。加えて、収容設備３０の開閉扉３１とシステム筐体１の前面板１ａとの間には、システム筐体１の第２システム開口部１９を通してシステム筐体１の内部から排出される空気を、収容設備３０の第２設備用開口部３６を通して収容設備３０の外部に向けて導くことができる放熱用排気ガイド５１が設けられる。例えば、放熱用排気ガイド５１は空気の流路を規定するダクトであり、収容設備３０の内面又はシステム筐体１の外面の何れかに装着される。このような構成により、システム筐体１の内部から第２システム開口部１９を通して排出される暖かい空気は、システム筐体１の外部に設けられる放熱用排気ガイド５１によって、システム筐体１と収容設備３０との間の空間に留まらず、収容設備３０の外部へと確実に放出される。つまり、燃料電池システムのシステム筐体１の外側は、それとは別の収容設備３０によって囲まれているものの、システム筐体１の内部から第２システム開口部１９を通して排出された暖かい空気が、再びシステム筐体１の内部に入り込み難くなる。その結果、放熱用熱交換部１５での放熱性能の低下を防止できる。
【００５２】
収容設備３０の側面板３３に第３設備用開口部３７が設けられる。収容設備３０の側面板３３は、システム筐体１の側面板１ｄに相対する。また、システム筐体１の天面板１ｃには、換気用の第３システム開口部２０が形成される。加えて、収容設備３０の側面板３３とシステム筐体１の天面板１ｃとの間には、システム筐体１の第３システム開口部２０を通してシステム筐体１の内部から排出される空気を、収容設備３０の第３設備用開口部３７を通して収容設備３０の外部に向けて導くことができる換気用ガイド５３が設けられる。例えば、換気用ガイド５３は空気の流路を規定するダクトであり、収容設備３０の内面又はシステム筐体１の外面の何れかに装着される。このような構成により、換気用ガイド５３により、システム筐体１の第３システム開口部２０を通してシステム筐体１の内部から排出される空気を、収容設備３０の第３設備用開口部３７を通して収容設備３０の外部に向けて導くことができる。その結果、システム筐体１と収容設備３０との間の空間に高温の空気が滞留することを防止できる。
【００５３】
収容設備３０の側面板３２に第４設備用開口部３８が設けられる。収容設備３０の側面板３２は、システム筐体１の側面板１ｅに相対する。加えて、収容設備３０の第４設備用開口部３８を通して収容設備３０の外部から内部に供給される空気を、システム筐体１の第４システム開口部２１を通してシステム筐体１の内部に向けて導くことができる吸気用ガイド５４が設けられる。例えば、吸気用ガイド５４は空気の流路を規定するダクトであり、収容設備３０の内面又はシステム筐体１の外面の何れかに装着される。このような構成により、吸気用ガイド５４により、収容設備３０の外部から内部に供給される空気が、システム筐体１の第４システム開口部２１を通してシステム筐体１の内部に向けて導かれる。加えて、システム筐体１の第４システム開口部２１の近傍に設けられた第３送風機としての給気ブロア１１により、高温容器８の内部に供給される空気が通る吸気部９に向けて空気が送られる。つまり、収容設備３０の外部から内部に供給される空気、即ち、高温ではない空気が、吸気用ガイド５４及び給気ブロア１１を用いて、高温容器８の内部に供給される。その結果、高温容器８の内部でセルスタック６が高温になり過ぎることを防止できる。
【００５４】
上述した例では、燃料電池発電設備が放熱用吸気ガイド５０及び放熱用排気ガイド５１の両方を備える構成について説明したが、例えば、燃料電池発電設備が放熱用吸気ガイド５０及び放熱用排気ガイド５１の何れか一方のみを備える構成であっても構わない。
以下の表１に示すのは、放熱用吸気ガイド５０のみを備える場合、及び、放熱用排気ガイド５１のみを備える場合での効果を説明する実験結果である。具体的には、セルスタック６の発電出力が７００Ｗ、発電効率は５０％、改質部２でのＳ／Ｃ（水素と炭素の比）は３．０、高温容器８への供給空気量は６０ＮＬ／ｍｉｎ、収容設備３０の外部の気温は３５℃、湿度は６０％という条件で、燃料電池システムの連続運転を行った。
【００５５】
【表１】
2019145346.tif 000003
【００５６】
表１から分かるように、放熱用吸気ガイド５０及び放熱用排気ガイド５１の何れも備えない場合、収容設備３０の内部温度は４４℃という最も高い温度になる。これは、システム筐体１の内部から外部に放出された熱（空気）が、収容設備３０の内部で滞留したためだと考えられる。この場合、排ガス熱交換部１３を通過後の燃焼排ガスの温度も５１℃という最も高い温度になっているが、これは放熱用熱交換部１５において湯水の冷却を十分に行うことができず、その湯水を用いた燃焼排ガスの冷却も十分に行えなかったためだと思われる。尚、セルスタック６の発電出力が７００Ｗで一定であり、放熱ファン１６を一定出力で連続運転させている間、上記温度は表中に示した値でほぼ安定する。更に、燃焼排ガスの冷却を十分に行えなかったため、燃焼排ガスからの回収水量が少なくなり、回収水タンク１２での水量が１時間当たり１４０ミリリットル減少するという水収支になっている。例えば、回収水タンク１２の容量が２リットルの場合、水量が１時間当たり１４０ミリリットル減少すると、約１４時間余りでその２リットルの水は失われ、水を補充しなければならなくなる。
【００５７】
それに対して、放熱用吸気ガイド５０のみを備える場合には収容設備３０の内部温度は３７℃という低い温度になり、放熱用排気ガイド５１のみを備える場合には収容設備３０の内部温度は５０℃という温度になっている。その結果、放熱用吸気ガイド５０のみを備える場合及び放熱用排気ガイド５１のみを備える場合の両方とも、水収支は改善されている。このように、燃料電池発電設備が放熱用吸気ガイド５０及び放熱用排気ガイド５１の何れか一方を備えれば、或いは、それら両方を備えれば、放熱用熱交換部１５での放熱性能の低下を防止でき、十分な量の回収水を得ることができるといえる。
【００５８】
＜第２実施形態＞
第２実施形態の燃料電池発電設備は、収容設備３０の外部への空気の排出形態が上記実施形態と異なっている。以下に第２実施形態の燃料電池発電設備について説明するが、上記実施形態と同様の構成については説明を省略する。
【００５９】
図７は、燃料電池発電設備の横断面を簡略的に描いた図である。図示するように、収容設備３０の背面板３４には吸気口としての第１設備用開口部３５が設けられ、開閉扉３１には排気口としての第２設備用開口部３６が設けられる。加えて、燃料電池発電設備は、収容設備３０の内部から排気口としての第２設備用開口部３６を通って外部に至る空気の流れを作り出す第２送風機としてのファン４０を収容設備３０の内部に備える。このような構成により、システム筐体１の内部から第２システム開口部１９を通して排出される暖かい空気は、システム筐体１と収容設備３０との間の空間に留まらず、収容設備３０の外部へと確実に放出される。つまり、燃料電池システムのシステム筐体１の外側は、それとは別の収容設備３０によって囲まれているものの、収容設備３０の内部に滞留している暖かい空気が、システム筐体１の内部に入り込み難くなる。その結果、放熱用熱交換部１５での放熱性能の低下を防止できる。
【００６０】
以下の表２に示すのは、ファン４０を備える場合での効果を説明する実験結果である。燃料電池システムの運転条件などは表１の場合と同様である。
【００６１】
【表２】
2019145346.tif 000004
【００６２】
表２から分かるように、ファン４０を備える場合には収容設備３０の内部温度は３８．５℃という低い温度になっている。その結果、放熱用吸気ガイド５０及び放熱用排気ガイド５１の何れも備えない場合に比べて、水収支は改善されている。このように、燃料電池発電設備がファン４０を備えれば、放熱用熱交換部１５での放熱性能の低下を防止でき、十分な量の回収水を得ることができるといえる。
【００６３】
＜別実施形態＞
＜１＞
上記実施形態では、本発明の燃料電池発電設備の構成について具体例を挙げて説明したが、その構成は適宜変更可能である。
例えば、システム筐体１及び収容設備３０の形状及び寸法などは適宜設定可能である。
同様に、収容設備３０とシステム筐体１との間に設けられたダクト（放熱用吸気ガイド５０、放熱用排気ガイド５１、換気用ガイド５３、吸気用ガイド５４）の形状及び寸法なども適宜設定可能である。
【００６４】
上記実施形態では、放熱用吸気ガイド５０、放熱用排気ガイド５１、換気用ガイド５３、吸気用ガイド５４が、収容設備３０の内面とシステム筐体１の外面との間の全体にわたって設けられる場合を説明したが、収容設備３０の内面とシステム筐体１の外面との間の一部分に設けられる構成であってもよい。例えば、図８は、燃料電池システムの縦断面を簡略的に描いた図である。図示するように、この放熱用吸気ガイド５５は、上述した放熱用吸気ガイド５０の改変例であり、収容設備３０の内面とシステム筐体１の外面との間の一部分に設けられる構成になっている。この放熱用吸気ガイド５５は、通常は温度が低い床面に付近の空気をシステム筐体１の内部へと吸い込む形態になっている。また、収容設備３０の背面板３４に設けられる吸気口としての第１設備用開口部３５も、床面に近い高さに設けられている。
このように、上記実施形態で説明した放熱用吸気ガイド５０、放熱用排気ガイド５１、換気用ガイド５３、吸気用ガイド５４の構成は適宜変更可能である。
【００６５】
＜２＞
上記実施形態（別実施形態を含む）で開示される構成は、矛盾が生じない限り、他の実施形態で開示される構成と組み合わせて適用することが可能であり、また、本明細書において開示された実施形態は例示であって、本発明の実施形態はこれに限定されず、本発明の目的を逸脱しない範囲内で適宜改変することが可能である。
【産業上の利用可能性】
【００６６】
本発明は、燃料電池発電設備の外観の自由度を高めつつ、十分な量の回収水を得ることができる燃料電池発電設備に利用できる。
【符号の説明】
【００６７】
１  システム筐体
２  改質部
３  蒸発部
５  燃料電池セル
６  セルスタック
７  燃焼部
８  高温容器
９  吸気部
１０  排気部
１１  給気ブロア（第３送風機）
１２  回収水タンク
１３  排ガス熱交換部
１４  貯湯タンク
１５  放熱用熱交換部
１６  放熱ファン（第１送風機）
１８  第１システム開口部
１９  第２システム開口部
２０  第３システム開口部
２１  第４システム開口部
３０  収容設備
３１  開閉扉
３５  第１設備用開口部
３６  第２設備用開口部
３７  第３設備用開口部
３８  第４設備用開口部
４０  ファン（第２送風機）
５０  放熱用吸気ガイド
５１  放熱用排気ガイド
５３  換気用ガイド
５４  吸気用ガイド
Ｌ５  燃焼排ガス路
Ｌ７  湯水循環路（湯水循環部）
Ｐ１  循環ポンプ（湯水循環部）
Ｐ２  改質用水ポンプ
【図１】
2019145346.tif 000005
【図２】
2019145346.tif 000006
【図３】
2019145346.tif 000007
【図４】
2019145346.tif 000008
【図５】
2019145346.tif 000009
【図６】
2019145346.tif 000010
【図７】
2019145346.tif 000011
【図８】
2019145346.tif 000012