(57)【要約】【課題】集合住宅の各住戸に燃料電池スタックの設置スペースを設ける必要が無く、系統電力からの買電を抑制でき、設備導入費用を削減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する。【解決手段】燃料電池システムは、集合住宅１００に適用されるものであり、複数の燃料電池スタック１０とバッテリー１８を備えている。複数の燃料電池スタック１０は、燃料電池搭載車両に搭載される固体高分子型の燃料電池スタックを転用したものであり、集合住宅１００の各住戸１０２に電力を供給する。この複数の燃料電池スタック１０は、集合住宅１００の住戸数よりも少数とされている。また、バッテリー１８は、複数の燃料電池スタック１０による各住戸への電力供給が不足する場合においては、各住戸への電力供給を補助する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
集合住宅の住戸数よりも少数とされ、前記集合住宅の各住戸に電力を供給する複数の燃料電池スタックと、
前記集合住宅の各住戸への電力供給を補助するバッテリーと、
を備える燃料電池システム。
【請求項２】
前記燃料電池スタックには、燃料電池搭載車両に搭載される固体高分子型の燃料電池スタックが転用されている、
請求項１に記載の燃料電池システム。
【請求項３】
前記集合住宅の各住戸に対して前記燃料電池スタックが複数並列に接続される、
請求項１又は請求項２に記載の燃料電池システム。
【請求項４】
前記複数の燃料電池スタック及び前記バッテリーは、前記集合住宅の各住戸で使用される電力の全てを供給する、
請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載の燃料電池システム。
【請求項５】
前記複数の燃料電池スタック及び前記バッテリーは、前記集合住宅で使用される電力の全てを供給する、
請求項４に記載の燃料電池システム。
【請求項６】
前記燃料電池システムに含まれる被給電要素の全てが前記複数の燃料電池スタック及び前記バッテリーのみから電力供給される、
請求項１〜請求項５のいずれか一項に記載の燃料電池システム。
【請求項７】
前記バッテリーは、前記複数の燃料電池スタックによる前記集合住宅の各住戸への電力供給が不足する場合に、前記集合住宅の各住戸への電力供給を補助する、
請求項１〜請求項６のいずれか一項に記載の燃料電池システム。
【請求項８】
前記燃料電池スタックに発電させるための駆動部と、
前記駆動部を制御する制御部と、
をさらに備え、
前記バッテリーは、前記駆動部及び前記制御部に電力を供給する、
請求項１〜請求項７のいずれか一項に記載の燃料電池システム。
【請求項９】
前記バッテリーは、常時、前記駆動部及び前記制御部に電力を供給する、
請求項１〜請求項８のいずれか一項に記載の燃料電池システム。
【請求項１０】
前記バッテリーは、前記複数の燃料電池スタックにおいて発電された電力で充電される、
請求項１〜請求項９のいずれか一項に記載の燃料電池システム。
【請求項１１】
前記バッテリーを複数備え、
前記複数の燃料電池スタックは、複数の前記バッテリーの各々と共に燃料電池ユニットをそれぞれ構成し、
前記燃料電池ユニットには、燃料電池搭載車両に搭載される燃料電池ユニットが転用されている、
請求項１〜請求項１０のいずれか一項に記載の燃料電池システム。
【請求項１２】
前記燃料電池スタックで発電した際に得られる湯を貯留する貯湯槽をさらに備える、
請求項１〜請求項１１のいずれか一項に記載の燃料電池システム。
【請求項１３】
前記燃料電池スタックで発電した際に得られる湯を前記集合住宅の各住戸に供給する湯供給部をさらに備える、
請求項１〜請求項１２のいずれか一項に記載の燃料電池システム。
【請求項１４】
前記湯供給部は、前記集合住宅の各住戸に設置された給湯器の熱交換器に湯を供給し前記熱交換器を予熱する、
請求項１３に記載の燃料電池システム。
【請求項１５】
都市ガスから水素ガスを生成して前記燃料電池スタックに供給する燃料処理装置をさらに備える、
請求項１〜請求項１４のいずれか一項に記載の燃料電池システム。
【請求項１６】
前記複数の燃料電池スタックには、水素導管から水素ガスが供給される、
請求項１〜請求項１４のいずれか一項に記載の燃料電池システム。
【請求項１７】
爆発下限以下の濃度の水素ガスが混合された都市ガスから前記水素ガスを取り出して前記燃料電池スタックに供給する水素取出体をさらに備える、
請求項１〜請求項１４のいず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、特に、集合住宅の各住戸に電力を供給する複数の燃料電池スタックを備えた燃料電池システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、集合住宅の各住戸に電力を供給する複数の燃料電池スタックを備えた燃料電池システムとしては、例えば、次のものが知られている（特許文献１参照）。
【０００３】
すなわち、特許文献１に記載の燃料電池システムでは、集合住宅の各住戸に燃料電池スタックが設置されている。各燃料電池スタックには、燃料プロセッサから水素ガスが供給され、各燃料電池スタックにおいて水素ガスを利用して得られた電力は各住戸に供給される。この燃料電池システムには、バッテリーが備えられており、系統電力の停電時にはバッテリーから燃料プロセッサに電力が供給されて燃料プロセッサの稼働が確保される。
【０００４】
なお、燃料電池スタックに関するその他の技術としては、特許文献２〜８に記載のものがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−１０８７３３号公報
【特許文献２】特許第５２６８９７３号公報
【特許文献３】特開２０１３−３８８３８号公報
【特許文献４】特開２００６−１６９３５７号公報
【特許文献５】特開２００４−３２７４０４号公報
【特許文献６】特開２０１２−２３９２６０号公報
【特許文献７】特開２００１−８３８０号公報
【特許文献８】特開２００２−８６７３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記特許文献１に記載の燃料電池システムでは、以下の課題がある。
【０００７】
（１）集合住宅の各住戸に燃料電池スタックが設置されているため、各住戸に燃料電池スタックの設置スペースが必要になる。
【０００８】
（２）複数の燃料電池スタックによる各住戸への電力供給が不足する場合（燃料電池スタックの起動・停止等により複数の燃料電池スタックによる各住戸への電力供給が一時的に遮断される場合等を含む）においては、各住戸に対して系統電力からの電力供給が必要になり、系統電力からの買電が必要になる。
【０００９】
（３）集合住宅の各住戸に対して１個の燃料電池スタックが必要となるため、設備導入費用が割高となる。
【００１０】
そこで、本発明は、集合住宅の各住戸に燃料電池スタックの設置スペースを設ける必要が無く、系統電力からの買電を抑制でき、設備導入費用を削減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する。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決するために、請求項１に記載の燃料電池システムは、集合住宅の住戸数よりも少数とされ、集合住宅の各住戸に電力を供給する複数の燃料電池スタックと、集合住宅の各住戸への電力供給を補助するバッテリーと、を備える。
【００１２】
この燃料電池システムによれば、上記課題に対し、以下の作用及び効果を奏する。
【００１３】
（１）複数の燃料電池スタックは、集合住宅の住戸数よりも少数とされているので、各住戸に燃料電池スタックの設置スペースを設ける必要を無くすことができる。
【００１４】
（２）複数の燃料電池スタックによる各住戸への電力供給が不足する場合（燃料電池スタックの起動・停止等により複数の燃料電池スタックによる各住戸への電力供給が一時的に遮断される場合等を含む）においては、集合住宅の各住戸への電力供給をバッテリーが補助する。従って、集合住宅の各住戸へ安定して電力を供給することができると共に、系統電力からの買電を抑制することができる。
【００１５】
（３）複数の燃料電池スタックは、上述の通り、集合住宅の住戸数よりも少数とされている。従って、集合住宅の各住戸に対して１個の燃料電池スタックをそれぞれ設置した場合に比して、燃料電池スタックの個数を減らすことができるので、設備導入費用を削減することができる。
【００１６】
なお、請求項２に記載の燃料電池システムのように、燃料電池スタックに、燃料電池搭載車両に搭載される固体高分子型の燃料電池スタックが転用されていると、集合住宅専用の燃料電池スタックを開発及び製造する必要が無いので、燃料電池スタックのコストを低減することができる。
【００１７】
また、請求項３に記載の燃料電池システムのように、集合住宅の各住戸に対して燃料電池スタックが複数並列に接続されると、複数の燃料電池スタックのいずれかが故障した場合又はメンテナンスされる場合でも、残りの他の燃料電池スタックから各住戸に対して継続して電力を供給することができる。
【００１８】
また、請求項４に記載の燃料電池システムのように、複数の燃料電池スタック及びバッテリーが、集合住宅の各住戸で使用される電力の全てを供給する構成であると、系統電力からの買電を行わずに各住戸で使用される電力の全てを賄うことができる。
【００１９】
特に、請求項５に記載の燃料電池システムのように、複数の燃料電池スタック及びバッテリーが、集合住宅で使用される電力の全てを供給する構成であると、系統電力からの買電を行わずに集合住宅で使用される電力の全てを賄うことができる。
【００２０】
また、請求項６に記載の燃料電池システムのように、燃料電池システムに含まれる被給電要素の全てが複数の燃料電池スタック及びバッテリーのみから電力供給される構成であると、系統電力からの買電を行わずに燃料電池システムを稼働させることができる。
【００２１】
また、請求項７に記載の燃料電池システムのように、バッテリーが、複数の燃料電池スタックによる集合住宅の各住戸への電力供給が不足する場合に、集合住宅の各住戸への電力供給を補助する構成であると、複数の燃料電池スタックによる集合住宅の各住戸への電力供給が不足する場合でも、集合住宅の各住戸への電力供給を確保することができる。
【００２２】
また、請求項８に記載の燃料電池システムのように、燃料電池スタックに発電させるための駆動部と、駆動部を制御する制御部と、をさらに備え、バッテリーが、駆動部及び制御部に電力を供給する構成であると、例えば系統電力の停電時でも、バッテリーから駆動部及び制御部に電力が供給されるので、複数の燃料電池スタックによる発電を確保することができる。
【００２３】
また、請求項９に記載の燃料電池システムのように、バッテリーが、常時、駆動部及び制御部に電力を供給する構成であると、系統電力から駆動部及び制御部に電力を供給する必要が無いので、駆動部及び制御部を作動させるために系統電力から買電する必要を無くすことができる。
【００２４】
また、請求項１０に記載の燃料電池システムのように、バッテリーが、複数の燃料電池スタックにおいて発電された電力で充電される構成であると、バッテリーを充電するために系統電力から買電する必要を無くすことができる。
【００２５】
また、請求項１１に記載の燃料電池システムのように、複数の燃料電池スタックが、複数のバッテリーの各々と共に燃料電池ユニットをそれぞれ構成すると共に、この燃料電池ユニットに、燃料電池搭載車両に搭載される燃料電池ユニットが転用されていると、燃料電池スタックのコストに加えて、バッテリーのコストも低減することができる。
【００２６】
また、請求項１２に記載の燃料電池システムのように、前記燃料電池スタックで発電した際に得られる湯を貯留する貯湯槽をさらに備えると、この貯湯槽に貯留した湯を例えば暖房や予熱等に活用することができる。
【００２７】
また、請求項１３に記載の燃料電池システムのように、燃料電池スタックで発電した際に得られる湯を集合住宅の各住戸に供給する湯供給部をさらに備えると、各住戸にて使用されるエネルギ消費量を抑制することができるので、環境性能を高めることができる。
【００２８】
特に、請求項１４に記載の燃料電池システムのように、湯供給部が、集合住宅の各住戸に設置された給湯器の熱交換器に湯を供給し熱交換器を予熱する構成であると、給湯器にて使用されるエネルギ消費量を抑制することができる。
【００２９】
また、請求項１５に記載の燃料電池システムのように、都市ガスから水素ガスを生成して燃料電池スタックに供給する燃料処理装置をさらに備えると、都市ガスを利用して発電することができるので、系統電力から電力供給する場合に比してエネルギロスが少なくて済み、エネルギ効率を高めることができる。
【００３０】
また、請求項１６に記載の燃料電池システムのように、複数の燃料電池スタックには、水素導管から水素ガスが供給される構成であると、水素ガスを生成するための燃料処理装置等を不要にすることができるので、コストを低減することができる。
【００３１】
また、請求項１７に記載の燃料電池システムのように、爆発下限以下の濃度の水素ガスが混合された都市ガスから水素ガスを取り出して燃料電池スタックに供給する水素取出体をさらに備えると、都市ガス配管を利用して燃料電池スタックに水素ガスを供給することができるので、水素ガスを生成するための燃料処理装置等を不要にすることができ、コストを低減することができる。
【発明の効果】
【００３２】
このように、本発明によれば、従来の燃料電池システムに比して利用価値の高い燃料電池システムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の第一実施形態に係る燃料電池システムを示す図である。
【図２】図１に示される燃料電池システムの要部を示す図である。
【図３】本発明の第二実施形態に係る燃料電池システムを示す図である。
【図４】図３に示される燃料電池システムの要部を示す図である。
【図５】本発明の第三実施形態に係る燃料電池システムを示す図である。
【図６】図５に示される水素ボイラーの内部構成を示す図である。
【図７】本発明の第四実施形態に係る燃料電池システムを示す図である。
【図８】本発明の第五実施形態に係る燃料電池システムを示す図である。
【図９】本発明の第六実施形態に係る燃料電池システムを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３４】
［第一実施形態］
はじめに、本発明の第一実施形態について説明する。
【００３５】
図１に示されるように、本発明の第一実施形態に係る燃料電池システムＳ１は、集合住宅１００に適用される。この場合の集合住宅１００は、例えばマンションやアパート等の複数の住戸１０２を有する共同住宅である。この燃料電池システムＳ１は、複数の燃料電池スタック１０と、パワーコンディショナ１２と、脱硫器１４と、燃料処理装置１６と、バッテリー１８と、切替ユニット２０と、制御ユニット２２を主要な構成として備えている。
【００３６】
複数の燃料電池スタック１０（純水素ＰＥＦＣスタック）は、供給された水素ガスと空気中の酸素とを化学反応させて発電する。この複数の燃料電池スタック１０には、燃料電池搭載車両に搭載される固体高分子型の燃料電池スタックが転用されている。この場合の燃料電池搭載車両は、例えば、自動車、バス、フォークリフト、バイク等の車両である。
【００３７】
この複数の燃料電池スタック１０は、直流を交流に変換するパワーコンディショナ１２を介して各住戸１０２と接続されている。この複数の燃料電池スタック１０は、集合住宅１００の住戸数よりも少数とされており、集合住宅１００における例えば共有スペース等に設置されている。この燃料電池システムＳ１では、各住戸１０２に対して燃料電池スタック１０が複数並列に接続されている。
【００３８】
脱硫器１４は、都市ガス配管２４と接続されている。この脱硫器１４は、都市ガス配管２４を介して供給された都市ガスに含まれる硫黄化合物を吸着除去する。都市ガス配管２４は、各住戸１０２に設けられたガス給湯器２６にも接続されている。
【００３９】
燃料処理装置１６は、脱硫器１４により硫黄化合物が吸着除去された都市ガスから水素ガスを生成して複数の燃料電池スタック１０に供給する。この燃料処理装置１６及び上述の脱硫器１４については、複数の燃料電池スタック１０に対して燃料処理装置１６及び脱硫器１４が１台ずつ設置されても良く、また、複数の燃料電池スタック１０の各々に対して燃料処理装置１６及び脱硫器１４が１台ずつ設置されても良い。図２に示されるように、燃料処理装置１６は、より具体的には、改質器３０、ＣＯ変成器３２、選択酸化触媒３４を有している。
【００４０】
改質器３０は、都市ガスの主成分であるメタン（ＣＨ４）を化学反応させて水素（Ｈ２）を生成する。ＣＯ変成器３２は、改質器３０で発生した一酸化炭素（ＣＯ）を水（Ｈ２Ｏ）と反応させて水素と二酸化炭素（ＣＯ２）に変換し、一酸化炭素濃度を低減させる。選択酸化触媒３４は、貴金属触媒上で一酸化炭素と酸素を反応させて二酸化炭素に変換し、一酸化炭素を酸化除去する。
【００４１】
また、この燃料電池システムＳ１は、燃料電池スタック１０に発電させるための駆動部の一例として、燃料ポンプ３６及び送風ポンプ３８を備えている。燃料ポンプ３６は、脱硫器１４と接続されており、都市ガス配管２４を介して供給された都市ガスを脱硫器１４に供給する。一方、送風ポンプ３８は、燃料電池スタック１０に空気（酸素含有ガス）を供給する。この燃料ポンプ３６及び送風ポンプ３８は、制御部の一例である制御ユニット２２により制御される。
【００４２】
そして、この燃料電池システムＳ１では、制御ユニット２２により燃料ポンプ３６が作動されて都市ガスが脱硫器１４に供給されると、この脱硫器１４によって、都市ガスに含まれる硫黄化合物が吸着除去される。この脱硫器１４により硫黄化合物が吸着除去された都市ガスは、燃料処理装置１６に供給され、この燃料処理装置１６によって、都市ガスから水素ガスが生成される。
【００４３】
また、この燃料処理装置１６により生成された水素ガスは、燃料電池スタック１０に供給され、燃料電池スタック１０では、供給された水素ガスと空気中の酸素とが化学反応されて発電される。そして、各燃料電池スタック１０にて発生した電力は、パワーコンディショナ１２により直流を交流に変換された後に各住戸１０２に供給される。制御ユニット２２は、各住戸１０２における電力の使用状況から燃料ポンプ３６及び送風ポンプ３８を制御し、各燃料電池スタック１０による発電量を調節する。
【００４４】
また、この燃料電池システムＳ１は、貯湯槽４０と、冷却水循環回路４２と、湯循環回路４４を備えている。冷却水循環回路４２は、発電に伴い発熱した燃料電池スタック１０内のセル等の発熱部を冷却するためのものであり、受熱部４６、放熱部４８、循環パイプ５０、及び、循環ポンプ５２を有している。受熱部４６は、燃料電池スタック１０内の発熱部と熱的に接続されている。放熱部４８は、燃料電池スタック１０の外部に設けられており、循環パイプ５０を介して受熱部４６と接続されている。循環ポンプ５２は、循環パイプ５０を通じて受熱部４６と放熱部４８との間を冷却水が循環するように作動する。
【００４５】
湯循環回路４４は、貯湯槽４０に貯留する湯を一定の温度に保つためのものであり、受熱部５６、循環パイプ６０、及び、循環ポンプ６２を有している。受熱部５６は、冷却水循環回路４２の放熱部４８と共に熱交換器６４に設けられている。循環ポンプ６２は、循環パイプ６０を通じて受熱部５６と貯湯槽４０との間を湯が循環するように作動する。
【００４６】
そして、この燃料電池システムＳ１では、冷却水循環回路４２を冷却水が循環することにより、受熱部４６から放熱部４８に熱が輸送され、燃料電池スタック１０内の発熱部が冷却される。また、熱交換器６４において冷却水循環回路４２の放熱部４８から湯循環回路４４の受熱部５６が受熱することにより、受熱部５６を通過する湯が加熱され、貯湯槽４０に貯留される湯が一定の温度に保たれる。この場合の湯は、例えば、８０℃以上とされる。
【００４７】
貯湯槽４０は、上述のように燃料電池スタック１０で発電した際に得られる湯を貯留する。この貯湯槽４０については、複数の燃料電池スタック１０に対して１台の貯湯槽４０が設置されても良く、また、複数の燃料電池スタック１０の各々に対して１台の貯湯槽４０が設置されても良い。この貯湯槽４０に貯留された湯は、例えば各住戸１０２や共有スペースに設置された暖房設備等に供給されて利用される。制御ユニット２２は、貯湯槽４０に貯留された湯の温度や、燃料電池スタック１０内の発熱部の温度等に基づいて循環ポンプ５２，６２を制御し、貯湯槽４０に貯留された湯の温度や、燃料電池スタック１０内の発熱部の温度を調節する。
【００４８】
バッテリー１８は、燃料電池スタック１０とパワーコンディショナ１２とを接続する接続線に接続されている。このバッテリー１８は、燃料電池システムＳ１の導入当初においては予め充電された状態とされる。また、このバッテリー１８は、燃料電池システムＳ１の導入後においては、通常、複数の燃料電池スタック１０における余剰電力で充電され、バッテリー１８の残量が少なくなった場合には、複数の燃料電池スタック１０の電力で優先的に充電される。このバッテリー１８は、系統電力の停電時（集合住宅１００が属する地域の停電時）を含む常時、上述のパワーコンディショナ１２、切替ユニット２０、制御ユニット２２、燃料ポンプ３６、送風ポンプ３８、循環ポンプ５２、循環ポンプ６２等に電力を供給する。
【００４９】
切替ユニット２０は、複数の燃料電池スタック１０から各住戸１０２に電力が供給される状態と、複数の燃料電池スタック１０及びバッテリー１８から各住戸１０２に電力が供給される状態と、バッテリー１８から各住戸１０２に電力が供給される状態とに切り替える。制御ユニット２２は、通常、複数の燃料電池スタック１０から各住戸１０２に電力が供給される状態になるように、切替ユニット２０を制御する。
【００５０】
また、制御ユニット２２は、複数の燃料電池スタック１０による各住戸１０２への電力供給状況から複数の燃料電池スタック１０による各住戸１０２への電力供給が不足すると判断した場合には、複数の燃料電池スタック１０及びバッテリー１８から各住戸１０２に電力が供給される状態、又は、バッテリー１８から各住戸１０２に電力が供給される状態に切り替わるように、切替ユニット２０を制御する。
【００５１】
この複数の燃料電池スタック１０による各住戸１０２への電力供給が不足する場合とは、各住戸１０２における電力消費量が複数の燃料電池スタック１０による発電量を上回る場合の他に、例えば、燃料電池スタック１０の起動・停止等により複数の燃料電池スタック１０による各住戸１０２への電力供給が一時的に遮断される場合等が含まれる。
【００５２】
このように、この燃料電池システムＳ１では、複数の燃料電池スタック１０から各住戸１０２に電力が供給される状態が優先的に選択され、複数の燃料電池スタック１０による各住戸１０２への電力供給が不足する場合には、各住戸１０２への電力供給がバッテリー１８により補助される。
【００５３】
また、この燃料電池システムＳ１では、燃料電池システムＳ１に含まれる被給電要素（例えば、パワーコンディショナ１２、切替ユニット２０、制御ユニット２２、燃料ポンプ３６、送風ポンプ３８、循環ポンプ５２、循環ポンプ６２や、その他の装置など）の全てが複数の燃料電池スタック１０及びバッテリー１８のみから電力供給されるようになっている。
【００５４】
さらに、この燃料電池システムＳ１では、上述の複数の燃料電池スタック１０及びバッテリー１８が、集合住宅１００で使用される電力の全てを供給する（つまり、各住戸１０２に設けられた負荷や、集合住宅１００の共有スペースに設けられた負荷などへの電力供給の全てを賄う）ようになっている。
【００５５】
以上詳述した本発明の第一実施形態に係る燃料電池システムＳ１によれば、以下の作用及び効果を奏する。
【００５６】
（１）複数の燃料電池スタック１０は、集合住宅１００の住戸数よりも少数とされている。従って、各住戸１０２に燃料電池スタック１０の設置スペースを設ける必要を無くすことができる。
【００５７】
（２）各住戸１０２における電力消費量が複数の燃料電池スタック１０による発電量を上回る場合など、燃料電池スタック１０による各住戸１０２への電力供給が不足する場合には、バッテリー１８が各住戸１０２への電力供給を補助する。従って、複数の燃料電池スタック１０による各住戸１０２への電力供給が不足する場合でも、各住戸１０２への電力供給を確保することができる。
【００５８】
（３）例えば、燃料電池スタック１０の起動・停止等により複数の燃料電池スタック１０による各住戸１０２への電力供給が一時的に遮断される場合においても、各住戸１０２への電力供給をバッテリー１８が補助する。従って、各住戸１０２へ安定して電力を供給することができる。
【００５９】
（４）複数の燃料電池スタック１０は、上述の通り、集合住宅１００の住戸数よりも少数とされている。従って、各住戸１０２に対して１個の燃料電池スタック１０をそれぞれ設置した場合に比して、燃料電池スタック１０の個数を減らすことができるので、設備導入費用を削減することができる。
【００６０】
（５）燃料電池スタック１０（純水素ＰＥＦＣスタック）には、燃料電池搭載車両に搭載される固体高分子型の燃料電池スタックが転用されている。従って、集合住宅専用の燃料電池スタックを開発及び製造する必要が無いので、燃料電池スタック１０のコストを低減することができる。
【００６１】
（６）各住戸１０２に対しては、燃料電池スタック１０が複数並列に接続されている。従って、複数の燃料電池スタック１０のいずれかが故障した場合又はメンテナンスされる場合でも、残りの他の燃料電池スタック１０から各住戸１０２に対して継続して電力を供給することができる。
【００６２】
（７）バッテリー１８は、上述の燃料ポンプ３６、送風ポンプ３８、及び、制御ユニット２２（駆動部及び制御部）に電力を供給する。従って、例えば系統電力の停電時でも、バッテリー１８から燃料ポンプ３６、送風ポンプ３８、及び、制御ユニット２２に電力が供給されるので、複数の燃料電池スタック１０による発電を確保することができる。
【００６３】
（８）バッテリー１８は、系統電力の停電時を含む常時、上述の燃料ポンプ３６、送風ポンプ３８、及び、制御ユニット２２に電力を供給する。従って、系統電力から燃料ポンプ３６、送風ポンプ３８、及び、制御ユニット２２に電力を供給する必要が無いので、燃料ポンプ３６、送風ポンプ３８、及び、制御ユニット２２を作動させるために系統電力から買電する必要を無くすことができる。
【００６４】
（９）バッテリー１８は、複数の燃料電池スタック１０において発電された電力で充電される。従って、バッテリー１８を充電するために系統電力から買電する必要も無くすことができる。
【００６５】
（１０）複数の燃料電池スタック１０及びバッテリー１８は、各住戸１０２を含む集合住宅１００で使用される電力の全てを供給するので、系統電力からの買電を行わずに集合住宅１００で使用される電力の全てを賄うことができる。しかも、燃料電池システムＳ１に含まれる被給電要素（例えば、パワーコンディショナ１２、切替ユニット２０、制御ユニット２２、燃料ポンプ３６、送風ポンプ３８、循環ポンプ５２、循環ポンプ６２や、その他の装置など）の全てが複数の燃料電池スタック１０及びバッテリー１８のみから電力供給されるので、系統電力からの買電を行わずに燃料電池システムＳ１を稼働させることができる。以上より、系統電力からの買電を完全に不要にすることができるので、系統電力における電力供給の変動の影響を受けることを回避することができる。
【００６６】
（１１）燃料電池スタック１０で発電した際に得られる湯を貯留する貯湯槽４０を備えるので、この貯湯槽４０に貯留した湯を例えば暖房や予熱等に活用することができる。
【００６７】
（１２）都市ガスから水素ガスを生成して燃料電池スタック１０に供給する燃料処理装置１６を備えるので、都市ガスを利用して発電することができる。これにより、系統電力から電力供給する場合に比してエネルギロスが少なくて済むので、エネルギ効率を高めることができる。
【００６８】
続いて、本発明の第一実施形態の変形例について説明する。
【００６９】
本発明の第一実施形態では、燃料電池システムＳ１に含まれる被給電要素（例えば、パワーコンディショナ１２、切替ユニット２０、制御ユニット２２、燃料ポンプ３６、送風ポンプ３８、循環ポンプ５２、循環ポンプ６２や、その他の装置など）の全てが複数の燃料電池スタック１０及びバッテリー１８のみから電力供給されるようになっていた。しかしながら、燃料電池システムＳ１に含まれる被給電要素のいずれかは、系統電力から電力供給されても良い。また、この場合に、このいずれかの被給電要素は、系統電力の停電時に複数の燃料電池スタック１０及びバッテリー１８から電力供給されても良い。
【００７０】
また、本発明の第一実施形態において、バッテリー１８は、系統電力の停電時を含む常時、燃料ポンプ３６、送風ポンプ３８、及び、制御ユニット２２（駆動部及び制御部）に電力を供給していた。しかしながら、燃料ポンプ３６、送風ポンプ３８、及び、制御ユニット２２には、系統電力の停電時以外の通常時に系統電力から電力が供給され、系統電力の停電時には、燃料ポンプ３６、送風ポンプ３８、及び、制御ユニット２２にバッテリー１８から電力が供給されても良い。
【００７１】
また、本発明の第一実施形態において、バッテリー１８は、複数の燃料電池スタック１０による各住戸１０２への電力供給が不足する場合に、各住戸１０２への電力供給を補助する構成とされていた。しかしながら、バッテリー１８は、複数の燃料電池スタック１０による各住戸１０２への電力供給が不足する場合以外（例えば、常時）においても、各住戸１０２への電力供給を補助する構成とされていても良い。
【００７２】
また、本発明の第一実施形態において、燃料電池システムＳ１は、一つの制御ユニット２２を備えていたが、制御ユニット２２の機能が複数の制御回路に分かれていても良い。この場合には、複数の制御回路が制御部に相当する。
【００７３】
また、本発明の第一実施形態では、脱硫器１４が用いられていたが、脱硫器１４は用いられなくても良く、また、脱硫器１４に代わる代替手段が用いられても良い。
【００７４】
また、本発明の第一実施形態において、燃料処理装置１６は、改質器３０、ＣＯ変成器３２、選択酸化触媒３４を有していたが、これら改質器３０、ＣＯ変成器３２、選択酸化触媒３４を有しない構成とされていても良い。
【００７５】
［第二実施形態］
次に、本発明の第二実施形態について説明する。
【００７６】
図３，図４に示される本発明の第二実施形態に係る燃料電池システムＳ２は、上述の本発明の第一実施形態に係る燃料電池システムＳ１に対し、次のように構成が変更されている。なお、本発明の第二実施形態において、上述の本発明の第一実施形態と同様の構成については同一符号を用い、その説明を省略する。
【００７７】
本発明の第二実施形態に係る燃料電池システムＳ２では、複数の燃料電池スタック１０に水素導管７４が接続されている。そして、各燃料電池スタック１０には、水素導管７４から水素ガスが直接供給される。
【００７８】
また、図４に示されるように、本発明の第二実施形態に係る燃料電池システムＳ２では、燃料電池スタック１０に水素導管７４が接続されることに伴い、上述の脱硫器１４、燃料処理装置１６、及び、燃料ポンプ３６（図２参照）が省かれている。
【００７９】
このように、燃料電池スタック１０に水素導管７４から水素ガスが直接供給される構成であると、水素ガスを生成するための燃料処理装置等を不要にすることができるので、コストを低減することができる。
【００８０】
［第三実施形態］
次に、本発明の第三実施形態について説明する。
【００８１】
図５に示される本発明の第三実施形態に係る燃料電池システムＳ３は、上述の本発明の第二実施形態に係る燃料電池システムＳ２に対し、次のように構成が変更されている。なお、本発明の第三実施形態において、上述の本発明の第二実施形態と同様の構成については同一符号を用い、その説明を省略する。
【００８２】
本発明の第三実施形態に係る燃料電池システムＳ３が適用された集合住宅１００では、給湯器の一例である水素ボイラー７６が各住戸１０２に設けられている。水素ボイラー７６には、水素導管７４から水素ガスが供給される。この水素ボイラー７６は、図６に示されるように、ガスバーナー７８と熱交換器８０を有している。熱交換器８０には、給湯回路８２における受熱部８４が設けられている。
【００８３】
また、この水素ボイラー７６の熱交換器８０と貯湯槽４０とは、湯供給部の一例である湯供給回路８６によって接続されている。湯供給回路８６には、放熱部８８が設けられており、この放熱部８８は、熱交換器８０に設けられている。
【００８４】
そして、この第三実施形態に係る燃料電池システムＳ３では、燃料電池スタック１０で発電した際に得られる湯が貯湯槽４０から湯供給回路８６を通じて熱交換器８０に供給され、この熱交換器８０が予熱される。
【００８５】
このように、燃料電池スタック１０で発電した際に得られる湯で水素ボイラー７６に設けられた熱交換器８０を予熱する構成であると、水素ボイラー７６にて使用されるエネルギ消費量を抑制することができるので、環境性能を高めることができる。
【００８６】
なお、第三実施形態に係る燃料電池システムＳ３において、湯供給回路８６は、水素ボイラー７６の熱交換器８０に湯を供給していたが、図５に示される各住戸１０２に設置されたその他の設置物（例えば、床暖房、浴室暖房等の暖房設備等）に湯を供給しても良い。
【００８７】
［第四実施形態］
次に、本発明の第四実施形態について説明する。
【００８８】
図７に示される本発明の第四実施形態に係る燃料電池システムＳ４は、上述の本発明の第一実施形態に係る燃料電池システムＳ１に対し、次のように構成が変更されている。なお、本発明の第四実施形態において、上述の本発明の第一実施形態と同様の構成については同一符号を用い、その説明を省略する。
【００８９】
本発明の第四実施形態に係る燃料電池システムＳ４は、水素取出体の一例であるメンブレン９０を備えている。メンブレン９０には、都市ガス配管２４が接続されている。都市ガス配管２４からは、爆発下限（例えば４．０％程度）以下の濃度の水素ガスが混合された都市ガスが供給される。メンブレン９０は、都市ガス配管２４から供給された水素ガスを含む都市ガスから水素ガスを透過させて複数の燃料電池スタック１０に供給する。
【００９０】
このように、水素ガスが混合された都市ガスから水素ガスを透過させて複数の燃料電池スタック１０に供給するメンブレン９０を備えると、都市ガス配管２４を利用して燃料電池スタック１０に水素ガスを供給することができる。これにより、水素ガスを生成するための燃料処理装置等を不要にすることができるので、コストを低減することができる。
【００９１】
なお、第四実施形態に係る燃料電池システムＳ４では、水素ガスが混合された都市ガスから水素ガスを取り出すために、メンブレン９０が用いられていたが、水素取出体の一例として吸着剤や反応器等のその他の構造体や、例えば、ＰＳＡ（Pressure Swing Adsorption：圧力変動吸着)などの他の水素精製設備等が用いられても良い。
【００９２】
［第五実施形態］
次に、本発明の第五実施形態について説明する。
【００９３】
図８に示される本発明の第五実施形態に係る燃料電池システムＳ５は、上述の本発明の第四実施形態に係る燃料電池システムＳ４に対し、次のように構成が変更されている。なお、本発明の第五実施形態において、上述の本発明の第四実施形態と同様の構成については同一符号を用い、その説明を省略する。
【００９４】
本発明の第五実施形態に係る燃料電池システムＳ５が適用された集合住宅１００では、給湯器の一例であるガス給湯器２６が各住戸１０２に設けられている。ガス給湯器２６には、都市ガス配管２４が接続されている。このガス給湯器２６には、爆発下限以下の濃度の水素ガスが混合された都市ガスが供給される。このガス給湯器２６の基本的な構成は、上述の水素ボイラー７６（図６参照）と同様である。
【００９５】
また、このガス給湯器２６の熱交換器と貯湯槽４０とは、湯供給部の一例である湯供給回路８６によって接続されている。そして、この第五実施形態に係る燃料電池システムＳ５においても、各燃料電池スタック１０で発電した際に得られる湯が貯湯槽４０から湯供給回路８６を通じてガス給湯器２６の熱交換器に供給され、この熱交換器が予熱される。
【００９６】
このように、燃料電池スタック１０で発電した際に得られる湯でガス給湯器２６に設けられた熱交換器を予熱する構成であっても、ガス給湯器２６にて使用されるエネルギ消費量を抑制することができるので、環境性能を高めることができる。
【００９７】
なお、第五実施形態に係る燃料電池システムＳ５においても、湯供給回路８６は、各住戸１０２に設置されたその他の設置物（例えば、床暖房、浴室暖房等の暖房設備等）に湯を供給しても良い。
【００９８】
［第六実施形態］
次に、本発明の第六実施形態について説明する。
【００９９】
図９に示される本発明の第六実施形態に係る燃料電池システムＳ６は、上述の本発明の第二実施形態に係る燃料電池システムＳ２に対し、次のように構成が変更されている。なお、本発明の第六実施形態において、上述の本発明の第二実施形態と同様の構成については同一符号を用い、その説明を省略する。
【０１００】
本発明の第六実施形態に係る燃料電池システムＳ６は、複数の燃料電池ユニット９２を備えている。各燃料電池ユニット９２は、燃料電池スタック１０及びバッテリー１８を有して構成されている。この燃料電池ユニット９２には、燃料電池搭載車両に搭載される燃料電池ユニットが転用されている。
【０１０１】
このように、燃料電池ユニット９２に、燃料電池搭載車両に搭載される燃料電池ユニットが転用されていると、燃料電池スタック１０のコストに加えて、バッテリー１８のコストも低減することができる。
【０１０２】
また、故障時には、燃料電池ユニット９２毎交換できるので、メンテナンス性を高めることができる。
【０１０３】
なお、本発明の第六実施形態に係る燃料電池システムＳ６において、燃料電池ユニット９２の外側に貯湯槽４０（図５参照）を備えても良い。また、この貯湯槽４０は、燃料電池ユニット９２の内部に設けられても良い。また、本発明の第三実施形態と同様に、この貯湯槽４０に湯供給回路８６（図５参照）が接続されても良い。
【０１０４】
以上、本発明の各実施形態について説明したが、本発明は、上記に限定されるものでなく、上記以外にも、その主旨を逸脱しない範囲内において種々変形して実施可能であることは勿論である。
【０１０５】
また、上記複数の実施形態（その変形例を含む）は、適宜、組み合わされて実施されても良い。
【０１０６】
なお、参考例として、以下を記す。
【０１０７】
つまり、上記各実施形態において、燃料電池システムは、集合住宅１００に適用されていたが、参考例として、上記燃料電池システムは、戸建て住宅に適用されても良い。この場合に、燃料電池システムは、各戸建て住宅に対して１個の燃料電池スタック１０が設置されても良く、また、各戸建て住宅に対して燃料電池スタック１０が複数並列に接続されても良い。なお、本参考例において、上記以外は、上述の各実施形態と同様で良い。また、燃料電池スタック１０には、燃料電池搭載車両に搭載される固体高分子型の燃料電池スタックが転用されていることが望ましい。
【０１０８】
（本参考例から導き出される技術的思想）
燃料電池搭載車両に搭載される固体高分子型の燃料電池スタックを転用したものであり、戸建て住宅に電力を供給する燃料電池スタックと、
前記戸建て住宅への電力供給を補助するバッテリーと、
を備えた燃料電池システム。
【符号の説明】
【０１０９】
１０…燃料電池スタック、１２…パワーコンディショナ、１４…脱硫器、１６…燃料処理装置、１８…バッテリー、２０…切替ユニット、２２…制御ユニット（制御部の一例）、２４…都市ガス配管、２６…ガス給湯器（給湯器の一例）、３０…改質器、３２…ＣＯ変成器、３４…選択酸化触媒、３６…燃料ポンプ（駆動部の一例）、３８…送風ポンプ（駆動部の一例）、４０…貯湯槽、４２…冷却水循環回路、４４…湯循環回路（湯供給部の一例）、４６…受熱部、４８…放熱部、５０…循環パイプ、５２…循環ポンプ、５６…受熱部、６０…循環パイプ、６２…循環ポンプ、６４…熱交換器、７４…水素導管、７６…水素ボイラー（給湯器の一例）、７８…ガスバーナー、８０…熱交換器、８２…給湯回路、８４…受熱部、８６…湯供給回路、８８…放熱部、９０…メンブレン（水素取出体の一例）、９２…燃料電池ユニット、１００…集合住宅、１０２…住戸、Ｓ１〜Ｓ６…燃料電池システム
【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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