(57)【要約】【課題】排出水素ガスの触媒燃焼によって生ずる燃焼熱を効率的に有効に利用可能な技術を提供する。【解決手段】排出水素ガス処理装置２８の反応室内に、多数の反応粒子と、内部を熱交換媒体が流通可能な伝熱管８０とを収容配置せしめた状態で、排出水素ガスを吹き込むことにより、該反応粒子の流動層を形成すると共に、かかる流動層内で、排出水素ガスを触媒燃焼せしめる。また、そのような状況下で、伝熱管８０内に、熱交換媒体供給手段８８，９０から熱交換媒体を供給して、触媒燃焼により加熱乃至は発生せしめられた反応粒子及び燃焼排ガスと熱交換媒体との間で熱交換を行うことにより、熱交換媒体を加温し、そして、熱交換媒体導出路８６を通じて、加温された熱交換媒体を外部に導き出して、熱交換媒体利用設備９６で利用するように構成した。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
各種の装置や機構から排出される水素ガスを含む排出水素ガスを、空気の存在下で触媒に接触させることにより、触媒燃焼せしめて処理する際に生ずる熱を利用するためのシステムであって、
ガス導入口とガス排出口とを有し、前記排出水素ガスと前記空気とが、該ガス導入口から導入されて、該ガス排出口に向かって内部を流通せしめられ得るように構成された反応室と、該反応室の内部に収容された、少なくとも一部分が前記触媒からなる反応粒子の多数と、該反応室の内部に、前記ガス導入口を通じて、前記排出水素ガスと前記空気とを吹き込んで、該反応室内の前記多数の反応粒子を流動化させることにより、  該反応室内に、該反応粒子の流動層を形成する流動層形成手段とを含み、該反応室内に形成された該反応粒子の流動層内で、前記排出水素ガスを触媒燃焼させるように構成された排出水素ガス処理装置と、
該排出水素ガス処理装置における前記反応室の内部に収容位置せしめられ、前記排出水素ガスの触媒燃焼により加熱された前記反応粒子や、該触媒燃焼により生ずる燃焼排ガスとの間で熱交換を行って、該反応粒子や該燃焼排ガスの熱を回収する熱交換媒体が、内部を流通せしめられ得るように構成された伝熱管と、
前記熱交換媒体を、前記伝熱管の一端側の開口部を通じて該伝熱管内に供給する熱交換媒体供給手段と、
前記伝熱管の前記一端側とは反対の端部側に設けられ、前記熱交換による熱の回収によって加温された前記熱交換媒体を、前記排出水素ガス処理装置における前記反応室の外部に導き出す熱交換媒体導出路と、
該熱交換媒体導出路にて前記反応室の外部に導出された前記熱交換媒体を利用するための熱交換媒体利用設備と、
を含んで構成したことを特徴とする排出水素ガスの燃焼熱利用システム。
【請求項２】
前記熱交換媒体が、熱交換水である請求項１に記載の排出水素ガスの燃焼熱利用システム。
【請求項３】
前記排出水素ガスが、燃料電池のアノード電極側から排出される水素オフガスである請求項１又は請求項２に記載の排出水素ガスの燃焼熱利用システム。
【請求項４】
各種の装置や機構から排出される水素ガスを含む排出水素ガスを、空気の存在下で触媒に接触させることにより、触媒燃焼せしめて処理する際に生ずる熱を利用する方法であって、
少なくとも一部分が前記触媒からなる反応粒子の多数が収容された反応室内に、伝熱管を収容位置せしめた状態で、前記排出水素ガスと前記空気とを吹き込むことにより、該反応室内の前記多数の反応粒子を流動化させて、該反応室内に、該反応粒子の流動層を形成すると共に、かかる流動層内で該排出水素ガスを触媒燃焼せしめて、処理する一方、前記伝熱管内に熱交換媒体を供給して、前記排出水素ガスの触媒燃焼により加熱された前記反応粒子と該熱交換媒体との間や、該触媒燃焼により生ずる燃焼排ガスと該熱交換媒体との間で熱交換を行って、該反応粒子や該燃焼排ガスの熱を回収した後、かかる熱交換による熱の回収によって加温された熱交換媒体を、該反応室の外部に導き出して、利用するようにしたことを特徴とする排出水素ガスの燃焼熱利用方法。
【請求項５】
前記熱交換媒体が、熱交換水である請求項４に記載の排出水素ガスの燃焼熱利用方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、排出水素ガスの燃焼熱利用システム及び方法に係り、特に、水素ガスを含む排出水素ガスを触媒燃焼せしめて処理する際に生ずる熱を有効に利用し得る技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
よく知られているように、様々な装置や機構の中には、水素ガスが、単体で、或いは他のガスと混ざり合った状態で排出されるものがある。例えば、燃料電池システムや吸収式冷凍機、或いは水素元素を含む物質の電解処理装置等が、それである。これら各種の装置や機構から排出される、水素ガス、或いはそれを含む混合ガスからなる、所謂排出水素ガスは可燃性であり、そのまま大気中に排出されると極めて危険である。そのため、そのような排出水素ガスを生ずる装置や機構には、一般に、排出水素ガス処理装置が設置され、排出水素ガスが、かかる処理装置にて、安全上、問題のないように処理されてから、大気中に排出されるようになっている。
【０００３】
そして、かかる排出水素ガス処理装置には、従来から各種の構造のものがある。例えば、燃料電池システムに設置される排出水素ガス処理装置としては、（ア）燃料電池のアノード電極側から排出される水素オフガスを、カソード電極側から排出される空気にて希釈して、大気中に排出するようにした構造を有するもの（例えば、下記特許文献１参照）や、（イ）水素オフガスを、カソード電極側からの排出空気の存在下で触媒に接触させて、触媒燃焼せしめるようにした構造を備えたもの（例えば、下記特許文献２参照）等が、知られている。それらの中でも、特に、（イ）の構造を有する排出水素ガス処理装置においては、排出水素ガスを燃焼させて、消費するものであるため、単に、排出水素ガスを希釈するだけの（ア）の構造を備えた装置に比して、排出ガス中の水素ガスの濃度を、より確実に低減せしめることが出来、しかも、排出水素ガスの燃焼が、比較的に燃焼温度が低い触媒燃焼によるものであることで、ＮＯｘの生成を有利に抑えつつ、安全に実施され得るといった優れた特徴が発揮され得るのである。
【０００４】
ところで、それらの排出水素ガス処理装置が組み込まれる燃料電池システムでは、公知の如く、燃料電池による発電時に生ずる排熱が、従来から様々な用途に利用されている。一方、上記せる（イ）の構造を有する排出水素ガス処理装置においても、排出水素ガスの燃焼処理に際して、燃焼熱が不可避的に生ずることとなるが、この燃焼熱は、一部で、改質用原燃料や改質用空気を加熱する熱源等として利用されてはいる（例えば、下記特許３参照）ものの、通常では、処理装置の外壁部等を通じて放熱されるか、或いは燃焼排ガスと共に、大気中に放出されて、殆ど利用されていないのである。
【０００５】
また、排出水素ガス処理装置において生ずる排出水素ガスの燃焼熱を改質用原燃料や改質用空気の加熱用熱源等として利用する、従来の排出水素ガスの燃焼熱利用システムにあっても、排出水素ガスの触媒燃焼によって生ずる燃焼排ガスと、改質用原燃料や改質用空気との間で熱交換を行うことで、かかる燃焼排ガスの熱が回収されるようになっているものの、排出水素ガスの触媒燃焼により加熱された触媒の熱は、全く回収されず、何等利用されていない。従って、このような従来の排出水素ガスの燃焼熱利用システムは、排出水素ガスの燃焼熱が十分に利用され得るものであるとは、到底言い難いものであったのである。
【０００６】
【特許文献１】特開２００４−１２７６６６号公報
【特許文献２】特開２００３−１４２１３１号公報
【特許文献３】特開２００２−１９８０７６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ここにおいて、本発明は、上述せる如き事情を背景にして為されたものであって、その解決課題とするところは、排出水素ガスを触媒燃焼せしめて処理する際に生ずる熱を、より効率的且つ有効に利用することが出来る排出水素ガスの燃焼熱利用システムと方法とを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
そして、本発明にあっては、かかる課題の解決のために、その要旨とするところは、各種の装置や機構から排出される水素ガスを含む排出水素ガスを、空気の存在下で触媒に接触させることにより、触媒燃焼せしめて処理する際に生ずる熱を利用するためのシステムであって、（ａ）ガス導入口とガス排出口とを有し、前記排出水素ガスと前記空気とが、該ガス導入口から導入されて、該ガス排出口に向かって内部を流通せしめられ得るように構成された反応室と、該反応室の内部に収容された、少なくとも一部分が前記触媒からなる反応粒子の多数と、該反応室の内部に、前記ガス導入口を通じて、前記排出水素ガスと前記空気とを吹き込んで、該反応室内の前記多数の反応粒子を流動化させることにより、  該反応室内に、該反応粒子の流動層を形成する流動層形成手段とを含み、該反応室内に形成された該反応粒子の流動層内で、前記排出水素ガスを触媒燃焼させるように構成された排出水素ガス処理装置と、（ｂ）該排出水素ガス処理装置における前記反応室の内部に収容位置せしめられ、前記排出水素ガスの触媒燃焼により加熱された前記反応粒子や、該触媒燃焼により生ずる燃焼排ガスとの間で熱交換を行って、該反応粒子や該燃焼排ガスの熱を回収する熱交換媒体が、内部を流通せしめられ得るように構成された伝熱管と、（ｃ）前記熱交換媒体を、前記伝熱管の一端側の開口部を通じて該伝熱管内に供給する熱交換媒体供給手段と、（ｄ）前記伝熱管の前記一端側とは反対の端部側に設けられ、前記熱交換による熱の回収によって加温された前記熱交換媒体を、前記排出水素ガス処理装置における前記反応室の外部に導き出す熱交換媒体導出路と、（ｅ）該熱交換媒体導出路にて前記反応室の外部に導出された前記熱交換媒体を利用するための熱交換媒体利用設備とを含んで構成したことを特徴とする排出水素ガスの燃焼熱利用システムにある。
【発明の効果】
【０００９】
すなわち、この本発明に従う排出水素ガスの燃焼熱利用システムにあっては、排出水素ガス処理装置の反応室内に形成される反応粒子の流動層内で、排出水素ガスが触媒燃焼せしめられるようになっており、また、そのような流動層が形成される反応室内に、熱交換媒体が内部を流通せしめられる伝熱管が収容位置せしめられているところから、伝熱管が、かかる流動層内で、排出水素ガスの触媒燃焼により生ずる燃焼排ガスと、かかる触媒燃焼により加熱された多数の反応粒子とに対して、それぞれ十分に接触されるようになる。それによって、排出水素ガスの触媒燃焼時に、伝熱管内を流通せしめられる熱交換媒体と燃焼排ガスとの間だけでなく、かかる熱交換媒体と加熱された多数の反応粒子との間でも、極めて十分に且つ確実に熱交換が行われて、それら燃焼排ガスと加熱された多数の反応粒子とがそれぞれ有する熱が、有利に回収され得る。
【００１０】
しかも、反応粒子の流動層が、排出水素ガス処理装置の反応室内への排出水素ガスと空気の吹込みによって形成されるため、そのような流動層内で、排出水素ガスと全ての反応粒子とが、十分に且つ効率的に接触せしめられて、排出水素ガスの触媒燃焼が、反応室内の略全体で、全ての反応粒子を利用して、均一に且つ効率的に惹起され、それによって、反応室内の全体の温度が可及的に均一化される。それ故、かかる反応室内に収容された伝熱管の全体に亘って、燃焼排ガスや加熱された反応粒子と熱交換媒体との間の熱交換が、効率的に行われ得る。
【００１１】
従って、かくの如き本発明に従う排出水素ガスの燃焼熱利用システムにあっては、排出水素ガスを触媒燃焼せしめて処理する際に生ずる熱を、極めて効率的に回収して、より有効に利用することが出来るのである。
【発明の態様】
【００１２】
ところで、本発明は、少なくとも、以下に列挙する如き各種の態様において、好適に実施され得るものである。
【００１３】
＜１＞  各種の装置や機構から排出される水素ガスを含む排出水素ガスを、空気の存在下で触媒に接触させることにより、触媒燃焼せしめて処理する際に生ずる熱を利用するためのシステムであって、（ａ）ガス導入口とガス排出口とを有し、前記排出水素ガスと前記空気とが、該ガス導入口から導入されて、該ガス排出口に向かって内部を流通せしめられ得るように構成された反応室と、該反応室の内部に収容された、少なくとも一部分が前記触媒からなる反応粒子の多数と、該反応室の内部に、前記ガス導入口を通じて、前記排出水素ガスと前記空気とを吹き込んで、該反応室内の前記多数の反応粒子を流動化させることにより、  該反応室内に、該反応粒子の流動層を形成する流動層形成手段とを含み、該反応室内に形成された該反応粒子の流動層内で、前記排出水素ガスを触媒燃焼させるように構成された排出水素ガス処理装置と、（ｂ）該排出水素ガス処理装置における前記反応室の内部に収容位置せしめられ、前記排出水素ガスの触媒燃焼により加熱された前記反応粒子や、該触媒燃焼により生ずる燃焼排ガスとの間で熱交換を行って、該反応粒子や該燃焼排ガスの熱を回収する熱交換媒体が、内部を流通せしめられ得るように構成された伝熱管と、（ｃ）前記熱交換媒体を、前記伝熱管の一端側の開口部を通じて該伝熱管内に供給する熱交換媒体供給手段と、（ｄ）前記伝熱管の前記一端側とは反対の端部側に設けられ、前記熱交換による熱の回収によって加温された前記熱交換媒体を、前記排出水素ガス処理装置における前記反応室の外部に導き出す熱交換媒体導出路と、（ｅ）該熱交換媒体導出路にて前記反応室の外部に導出された前記熱交換媒体を利用するための熱交換媒体利用設備とを含んで構成したことを特徴とする排出水素ガスの燃焼熱利用システム。
【００１４】
＜２＞  上記せる態様＜１＞において、前記熱交換媒体が、熱交換水であること。この本態様によれば、熱交換水を、例えば、給湯設備から供給される温水（湯）として、有効利用することが出来る。
【００１５】
＜３＞  上記せる態様＜１＞又は態様＜２＞において、前記排出水素ガスが、燃料電池のアノード電極側から排出される水素オフガスであること。かかる本態様によれば、燃料電池のアノード電極側から排出される水素オフガスを触媒燃焼により処理した際に生ずる燃焼熱を、より効率的に且つ有効に利用することが可能となる。
【００１６】
＜４＞  上記態様＜１＞乃至態様＜３＞のうちの何れか一つにおいて、前記排出水素ガス処理装置における前記反応室内に収容される前記反応粒子が、前記触媒とは異なる材料からなる粒状担体に、該触媒が担持されて構成されていること。この本態様によれば、一つの反応粒子が有する触媒の表面積、つまり、かかる触媒の排出水素ガスとの接触面積を有利に増大させることが出来、それによって、排出水素ガスを、より効率的に燃焼処理することが可能となる。その結果として、そのような水素オフガスの燃焼処理によって生ずる燃焼熱の効率的な回収も有利に実現され得て、かかる排出水素ガスの燃焼熱の有効利用が、更に有利に促進され得る。
【００１７】
＜５＞  上記せる態様＜４＞において、前記粒状担体が、外部に連通する連通孔を多数備えた粒状多孔質体からなり、前記触媒が、該粒状多孔質体の外面と該連通孔の内面とに、それぞれ担持されていること。かかる本態様によれば、一つの反応粒子が有する触媒の総数を有利に増大させることが出来、これによっても、排出水素ガスの燃焼処理の更なる効率化を効果的に実現することが可能となり、以て、排出水素ガスの燃焼熱の有効利用が、更に促進され得る。
【００１８】
＜６＞  上記の態様＜１＞乃至態様＜５＞のうちの何れか一つにおいて、前記触媒とは別の材料からなる、高い熱伝導率を備えた伝熱粒子が、前記排出水素ガス処理装置における前記反応室の内部に、前記反応粒子と共に多数収容されていること。このような本態様によれば、反応室内に形成される流動層において、例えば、反応室内での良好な熱伝達性を確保するのに十分な流動性を確保するために、反応粒子、つまり触媒を、排出水素ガスとの燃焼反応に要される量を超えて、余分に使用する必要が解消され得る。そして、伝熱粒子の材料として、触媒よりも安価な材料を用いれば、排出水素ガス処理装置、ひいては排出水素ガスの燃焼熱利用システム全体の製造コストやランニングコストの低下が、有利に達成され得る。
【００１９】
＜７＞  上記の態様＜６＞において、前記伝熱粒子が、外部に連通する連通孔を多数備えた粒状多孔質体にて構成されていること。この本態様によれば、伝熱粒子が有利に軽量化されると共に、表面積の増大が図られ、それにより、流動層において、より良好な流動性と優れた伝熱性が確保され得る。その結果として、水素オフガスの燃焼処理によって生ずる燃焼熱が、効率的に回収され得て、排出水素ガスの燃焼熱の有効利用が、更に有利に促進され得る。
【００２０】
＜８＞  上記せる態様＜１＞乃至態様＜７＞のうちの何れか一つにおいて、前記排出水素ガスと前記空気とを、前記ガス導入口を通じて、前記排出水素ガス処理装置における前記反応室内に導入する前に合流させる合流手段と、該合流手段により合流せしめられて、該ガス導入口から該反応室内に導入された該排出水素ガスと該空気との合流ガスを、分散させた状態で、該反応室内を流通せしめるように為す分散手段とが、更に設けられていること。かかる本態様によれば、反応室内の全体に、排出水素ガスと空気とが混合せしめられた状態で均一に分散せしめられ、それによって、かかる反応室内に形成される流動層内での排出水素ガスと反応粒子との燃焼反応、つまり、排出水素ガスの燃焼処理が、より効率的に進められ得ることとなる。これによっても、排出水素ガスの燃焼熱の有効利用が、更に有利に促進され得る。
【００２１】
＜９＞  上記の態様＜１＞乃至態様＜８＞のうちの何れか一つにおいて、前記反応室が、前記多数の反応粒子を内部から取り出すための取出口を有し、且つ前記流動層の形成状態下における該反応粒子の該取出口からの離脱が阻止されるように構成されていること。このような本態様によれば、例えば、装置の長期使用等により、反応室内に収容された反応粒子の触媒性能が低下したときに、そのような反応粒子を反応室内から取り出して、十分な触媒性能を有する新たな反応粒子に交換することが、容易に行われ得る。それによって、反応粒子を交換するだけの可及的に低いコストで、排出水素ガスの良好な処理性能を安定的に維持することが出来、以て、排出水素ガスの燃焼熱が、更に安定的に有効利用され得ることとなる。
【００２２】
＜１０＞  各種の装置や機構から排出される水素ガスを含む排出水素ガスを、空気の存在下で触媒に接触させることにより、触媒燃焼せしめて処理する際に生ずる熱を利用する方法であって、少なくとも一部分が前記触媒からなる反応粒子の多数が収容された反応室内に、伝熱管を収容位置せしめた状態で、前記排出水素ガスと前記空気とを吹き込むことにより、該反応室内の前記多数の反応粒子を流動化させて、該反応室内に、該反応粒子の流動層を形成すると共に、かかる流動層内で該排出水素ガスを触媒燃焼せしめて、処理する一方、前記伝熱管内に熱交換媒体を供給して、前記排出水素ガスの触媒燃焼により加熱された前記反応粒子と該熱交換媒体との間や、該触媒燃焼により生ずる燃焼排ガスと該熱交換媒体との間で熱交換を行って、該反応粒子や該燃焼排ガスの熱を回収した後、かかる熱交換による熱の回収によって加温された熱交換媒体を、該反応室の外部に導き出して、利用するようにしたことを特徴とする排出水素ガスの燃焼熱利用方法。
【００２３】
この本態様においては、伝熱管が、反応粒子の流動層内で、排出水素ガスの触媒燃焼により生ずる燃焼排ガスと、かかる触媒燃焼により加熱された多数の反応粒子とに対して、それぞれ十分に接触せしめられる。しかも、排出水素ガスの触媒燃焼が、反応室内の略全体で、全ての反応粒子を利用して、均一に且つ効率的に惹起され、それによって、反応室内の全体の温度が可及的に均一化される。それによって、燃焼排ガスや加熱された反応粒子と熱交換媒体との間の熱交換が、伝熱管の全体に亘って、より十分に且つ効率的に行われて、それら燃焼排ガスと加熱された多数の反応粒子とがそれぞれ有する熱が、更に有利に回収され得る。
【００２４】
従って、かくの如き本態様によれば、排出水素ガスを触媒燃焼せしめて処理する際に生ずる熱が、極めて効率的に回収されて、より有効に利用され得るのである。
【００２５】
＜１１＞  上記せる態様＜１０＞において、前記熱交換媒体が、熱交換水であること。この本態様によれば、熱交換水を、例えば、給湯設備から供給される湯として、有効利用することが出来る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
以下、本発明を更に具体的に明らかにするために、本発明の一実施形態について、図面を参照しつつ、詳細に説明する。
【００２７】
先ず、図１には、本発明に従う構造を有する排出水素ガスの燃焼熱利用システムの一実施形態における全体構成が、概略的に示されている。かかる図１において、１０は、燃料電池であって、図示しないアノード電極とカソード電極とを備えた公知の発電構造を有している。
【００２８】
すなわち、この燃料電池１０にあっては、高圧水素タンク１２とエアポンプ１４とが、水素ガス供給路１６と空気供給路１８とを介して、それぞれ接続されており、それによって、高圧の原料水素ガスが、水素ガス供給路１６を通じて、高圧水素タンク１２から燃料電池１０のアノード電極に供給される一方、加圧空気が、空気供給路１８を通じて、エアポンプ１４から燃料電池１０のカソード電極に供給されるようになっている。そして、それらアノード電極とカソード電極との間で、各電極に供給された原料水素ガスと空気中の酸素とを用いた公知の電極反応が惹起されることで、所定大きさの電力が発生せしめられるようになっているのである。
【００２９】
また、かかる燃料電池１０には、アノード配管２０とカソード配管２２とが、更に接続されている。そして、アノード電極側から排出される、未反応の水素ガスを含む水素オフガス（排出水素ガス）と、カソード電極側から排出される、空気を含む空気オフガスとが、アノード配管２０とカソード配管２２とを通じて、それぞれ外部に導き出されるようになっている。
【００３０】
さらに、アノード配管２０の途中には、電磁バルブ等の開閉弁２１が設けられている。また、かかるアノード配管２０における開閉弁２１よりも水素オフガス流通方向上流側には、アノード配管２０と水素ガス供給路１６とを連結する連結路２４が設けられ、更に、この連結路２４の途中には、循環ポンプ２６が設置されている。
【００３１】
かくして、ここでは、開閉弁２１の閉作動状態下で、循環ポンプ２６が作動せしめられることにより、アノード配管２０を通じて外部に導き出された未反応の水素ガスを含む水素オフガスが、連結路２４と水素ガス供給路１６とを通じて、アノード電極に再び供給せしめられて、循環させられるようになっている。そして、開閉弁２１が定期的に開作動せしめられることにより、パージ操作が行われ、その際に、アノード配管２０と連結路２４と水素ガス供給路１６とを通じて循環せしめられる水素オフガスが、アノード配管２０における開閉弁２１よりも水素オフガス流通方向下流側に向かって、間欠的に送り出され、以て、かかるアノード配管２０内を、その先端側に向かって、流通せしめられるようになっている。また、エアポンプ１４の作動状態下で、空気オフガスが、カソード配管２２内を、その先端側に向かって、常時、流通せしめられるようになっている。
【００３２】
そして、本実施形態の燃焼熱利用システムにおいては、上記の如き燃料電池１０から排出される水素オフガスを触媒燃焼せしめて処理するための排出水素ガス処理装置たる水素オフガス処理装置２８が、アノード配管２０とカソード配管２２とに接続された状態で、組み込まれている。
【００３３】
より具体的には、かかる水素オフガス処理装置２８は、図２に示されるように、筒状収容体３０と蓋体３２とを備えた装置本体３４を有して、構成されている。この装置本体３４を構成する筒状収容体３０は、下側底部３６と上方に向かって開口する上側開口部３８とを更に備えた、片側有底の円筒形状を呈する金属製筒体からなっている。また、蓋体３２は、筒状収容体３０の上側開口部３８よりも一周り大きな径を有する金属製円板からなっている。
【００３４】
そして、かかる蓋体３２が、その下面の外周部において、筒状収容体３０の上端側外周面に一体形成された円環板状の外フランジ部４０に重ね合わされることで、筒状収容体３０の上側開口部３８を覆蓋せしめるように位置せしめられており、また、そのような配置状態下で、蓋体３２と筒状収容体３０とが、互いの重合せ部位同士において溶接等されることによって、一体的に且つ流体密に接合されている。
【００３５】
すなわち、水素オフガス処理装置２８の装置本体３４は、筒状収容体３０と蓋体３２との一体接合品からなる両側有底の金属製円筒体にて構成されており、また、そのような装置本体３４の内部空間が、後述する如く、燃料電池１０のアノード電極側から排出される水素オフガスの触媒燃焼（燃焼反応）が惹起される反応室４２とされている。
【００３６】
そして、かかる反応室４２内には、水素オフガスと接触反応せしめられる微細な反応粒子４４が、多数収容されている。この反応粒子４４は、図３に模式的に示されるように、微粒子形態を呈する粒状触媒４６の多数が、それよりも十分に大きな粒径を有する粒状担体４８に担持されて、構成されている。
【００３７】
つまり、ここでは、粒状担体４８が、外部に連通する連通孔５０を多数備えた粒状多孔質体からなっており、そして、この粒状多孔質体からなる粒状担体４８の表面や連通孔５０の内面等に対して、粒状触媒４６が、付着される等して、より多くの量において担持されて、反応粒子４４が、形成されているのである。これにより、反応室４２内において、後述する流動層を形成するのに適切な粒径を備えた反応粒子４４の１個のものが、１個の粒状触媒４６にて形成される場合に比して、かかる１個の反応粒子４４が有する粒状触媒４６の全表面積が、より大きく為され得るようになっている。なお、このような構造を有する反応粒子４４は、例えば、多数の粒状触媒４６が分散せしめられた分散液中に、粒状担体４８を浸漬した後、これを取り出して、乾燥するといった操作を行う従来より公知の手法によって、容易に形成され得る。
【００３８】
また、そこにおいて、粒状触媒４６は、空気の存在下で、水素ガスとの接触により、それを触媒燃焼させ得る公知の触媒を用いて、形成されている。この粒状触媒４６を構成する触媒の種類は、特に限定されるものではなく、公知のものの中から適宜に選択される。即ち、例えば、白金、パラジウム等の貴金属触媒や酸化コバルト等の非金属触媒等の中から選択された１種のものが、単独で、或いは複数種類のものが、種々組み合わされて、粒状触媒４６の形成材料として、使用されるのである。
【００３９】
粒状担体４８も、その材質が、特に限定されるものではなく、上記に例示される如き種類の触媒からなる粒状触媒４６を担持し得るものであれば、如何なる材質のものも、用いられ得る。そして、ここでは、かかる粒状担体４８の形成材料として、優れた成形性や高い熱伝導率を備え、しかも十分な強度を有する点から、アルミナ等からなるセラミックス粒子が、好適に用いられている。
【００４０】
かくして、反応粒子４４にあっては、後述する如く、燃料電池１０のアノード電極側から排出された水素オフガスが、燃料電池１０のカソード電極側から排出された空気オフガスと共に、反応室４２内に吹き込まれることで、反応室４２内において容易に流動化せしめられると共に、そのような流動状態で、反応粒子４４の粒状触媒４６が、十分に大きな面積を有する表面の全体において、水素オフガスと接触して、この水素オフガスを触媒燃焼させ得るようになっている。
【００４１】
なお、このような反応粒子４４の大きさは、何等限定されるものではなく、反応室４２内に吹き込まれる水素オフガスや空気オフガスによって容易に流動化される得る大きさとされておれば良い。即ち、その点からして、反応粒子４４の平均粒径は、反応室４２内に吹き込まれる水素オフガスや空気オフガスの流速等に応じて、適宜に決定されるところではあるものの、一般的には、１００〜２００μｍ程度とされる。また、粒状触媒４６の大きさも、特定されるものではなく、粒状担体４８に対して、より多くの量において確実に担持され、しかも表面積の総合計がより大きくなるように、十分に小さくされていることが、望ましい。なお、図３においては、反応粒子４４、更には後述する伝熱粒子５２が、それらの流動状態を明確に示すために、それら反応粒子４４と伝熱粒子５２とが、実際よりも極端に大きく、誇張されて示されていることが理解されるべきである。
【００４２】
また、図２から明らかなように、装置本体３４の反応室４２内には、多数の反応粒子４４と共に、伝熱粒子５２が、多数収容されている。この伝熱粒子５２は、図示されてはいないものの、反応粒子４４の粒状担体４８と同様に、外部に連通する連通孔を多数備えた粒状多孔質体にて構成されて、表面積が有利に大きくされている。そして、ここでは、かかる伝熱粒子５２の形成材料として、アルミナ等のセラミックス材料が用いられており、それによって、伝熱粒子５２において、高い熱伝導率が具備せしめられていると共に、十分な強度と良好な成形性とが確保されている。
【００４３】
かくして、かかる伝熱粒子５２の多数のものにあっても、水素オフガスと空気オフガスの反応室４２内への吹込みより、反応室４２内で、多数の反応粒子４４と共に、容易に流動化せしめられるようになっている。これにより、本実施形態では、反応室４２内に収容される反応粒子４４の個数を可及的に少ない数に抑えた上で、反応室４２内に、良好な流動性を有する流動層が確実に形成されるようになっている。また、それに加えて、流動化された多数の伝熱粒子５２が、水素オフガスの触媒燃焼により生ずる燃焼熱によって加熱された反応粒子４４や、かかる触媒燃焼よって生ずる燃焼排ガスと効率的に接触せしめられて、それらの反応粒子４４や燃焼排ガスから熱を受け取り、以て、反応室４２全体の内部温度を、可及的に均一化せしめ得るようになっている。
【００４４】
なお、この伝熱粒子５２の形成材料は、高い熱伝導率を有するものであれば、何等限定されるものではないものの、そのような材料の中でも、例示のセラミックス材料の他、珪砂やシラスバルーン等が、優れた強度や軽量性を発揮し得る点等から、好適に使用される。また、かかる伝熱粒子５２の大きさも、上記せる反応粒子４４と同様に、特に限定されるものではなく、流動化が容易となるように、反応室４２内に吹き込まれる水素オフガスや空気オフガスの流速等に応じて、適宜に決定されるところではあるものの、一般には、１００〜２００μｍ程度とされる。
【００４５】
そして、かかる水素オフガス処理装置２８にあっては、多数の反応粒子４４と伝熱粒子５２とが収容された装置本体３４における蓋体３２の中心部に、それを板厚方向に貫通する円形のガス排出口５４が、穿設されている。また、蓋体３２の上面には、ガス排出口５４の径と同一の内径を有する円筒状の排出管接続筒部５６が、ガス排出口５４と同軸的に位置する状態で、ガス排出口５４の開口周縁部から上方に所定高さをもって突出するように、一体形成されている。これによって、装置本体３４内の反応室４２が、その上部側において、ガス排出口４２と排出管接続筒部５６の内孔とを通じて、外部に連通せしめられている。また、かかる排出管接続筒部５６には、排出管５８が接続されている。この排出管５８は、排出管接続筒部５６への接続側とは反対側の先端部において、大気中に開口せしめられている。
【００４６】
さらに、ここでは、このガス排出口５４を通じて、反応粒子４４と伝熱粒子５２とが出入れされ得るようになっている。即ち、ガス排出口５４が、反応粒子４４や伝熱粒子５２の取出口とされている。なお、本実施形態においては、かかるガス排出口５４が、装置本体３４の上端部に形成された蓋体３２に設けられているため、後述するように、反応粒子４４と伝熱粒子５２とが、反応室４２内への水素オフガスと空気オフガスの吹込みにより流動化せしめられても、それらの粒子４４，５２が、ガス排出口５４を通じて外部に飛び出して、反応室４２内から離脱せしめられるようなことが、未然に阻止され得るようになっている。
【００４７】
一方、装置本体３４における筒状収容体３０の下側底部３６の中心部には、それを板厚方向に貫通するガス導入口６０が、穿設されている。このガス導入口６０は、前記ガス排出口５４よりも十分に大きな径で、且つ下側底部３６よりも一周り小さな径を有する円形状を呈している。
【００４８】
そして、かかるガス導入口６０には、筒状ジョイント６２が、接続されている。この筒状ジョイント６２は、ガス導入口６０内に挿入可能な比較的に大きな外径と低い高さとを有する円筒部６４と、この円筒部６４の下側開口部を閉塞する底部６６とを一体的に備えた片側有底円筒状の全体形状を呈している。
【００４９】
また、かかる筒状ジョイント６２の円筒部６４にあっては、その内部空間が合流空間６８とされており、更に、この合流空間６８の上部部位には、分散手段としての分散板７０が、固設されている。この分散板７０は、流動層を形成する流動層装置等において一般的に使用されるものと同様な構造を有している。例えば、セラミックス材料や金属材料等の耐熱性材料からなる平板の全体に、板厚方向に貫通する微細な通孔が多数設けられて、一方の面に向かって吹き付けられたガスが、それら多数の通孔を通じて、他方の面の前面から均一に吹き出され得るようにされた構造を、有している。そして、このような分散板７０が、筒状ジョイント６２における円筒部６４の内部に、下面を合流空間６８内に露呈させた状態で、円筒部６４の上側開口部を覆蓋するようにして、位置固定に配設されているのである。
【００５０】
一方、筒状ジョイント６２の底部６６には、それを板厚方向に貫通する小径の水素オフガス導入口７２と大径の空気オフガス導入口７４とが、径方向に並んで位置するようにして、穿設されている。更に、かかる底部６６の下面には、水素オフガス導入口７２の径と同一の内径を有する小径円筒状のアノード配管接続筒部７６が、水素オフガス導入口７２と同軸的に位置する状態で、また、空気オフガス導入口７４の径と同一の内径を有する大径円筒状のカソード配管接続筒部７８が、空気オフガス導入口７４と同軸的に位置する状態で、それぞれ、水素オフガス導入口７２や空気オフガス導入口７４の各開口周縁部から下方に所定高さをもって突出するように、一体形成されている。
【００５１】
そして、かかる筒状ジョイント６２が、円筒部６４の上端部において、装置本体３４のガス導入口６０内に挿入されて、それら円筒部６４の上端部の外周面と装置本体３４のガス導入口６０の内周面との間が、溶接等により、一体的に且つ流体密に接合されているのである。これにより、装置本体３４内の反応室４２と筒状ジョイント６２の内部空間とが互いに連通せしめられて、かかる反応室４２が、その下部側において、筒状ジョイント６２における合流空間６８と、水素オフガス導入口７２及びアノード配管接続筒部７６の内孔と、空気オフガス導入口７４及びカソード配管接続筒部７８の内孔とを通じて、外部に連通せしめられている。
【００５２】
而して、そのようにして装置本体３４に接続された筒状ジョイント６２のアノード配管接続筒部７６に対して、燃料電池１０のアノード電極側から延出せしめられて、アノード電極側から排出される水素オフガスが内部を流通せしめられるアノード配管２０が、その先端部において接続されている。また、筒状ジョイント６２のカソード配管接続筒部７８には、燃料電池のカソード電極側から延出せしめられて、カソード電極側から排出される空気オフガスが内部を流通せしめられるカソード配管２２が、その先端部において接続されている。
【００５３】
かくして、かくの如き構造とされた水素オフガス処理装置２８を有する本実施形態の燃焼熱利用システムにあっては、燃料電池１０のカソード電極に空気を供給するエアポンプ１４の作動に伴って、カソード電極側から常時排出されて、カソード配管２２内を流通せしめられる空気オフガスが、筒状ジョイント６２の空気オフガス導入口７４から合流空間６８内に、常に流入せしめられる一方、アノード配管２０上に設けられた前記開閉弁２１の定期的な開作動によるパージ操作によって、アノード電極側から排出されて、アノード配管２０内を流通せしめられる水素オフガスが、筒状ジョイント６２の水素オフガス導入口７２から合流空間６８内に、間欠的に流入せしめられるようになっている。
【００５４】
また、そのようにして筒状ジョイント６２の合流空間６８内に流入せしめられた水素オフガスと空気オフガスは、そこで合流、混合せしめられて、混合（合流）ガスとされ、更に、この混合ガスが、分散板７０の多数の通孔を通じて、装置本体３４のガス導入口６０から、均一に分散せしめられた状態で、反応室４２内に吹き込まれて、ガス排出口５４に向かって流動せしめられるようになっている。
【００５５】
そして、反応室４２内に吹き込まれて、反応室４２内をガス排出口５４に向かって流れる混合ガスによって、反応室４２内に収容された反応粒子４４の多数と伝熱粒子５２の多数とが、図２に太矢印で示される如き対流状態となるように流動化せしめられ、以て、それら多数の反応粒子４４と伝熱粒子５２との流動層が、反応室４２内に形成されるようになっている。これらのことから明らかなように、本実施形態では、アノード配管２０及び開閉弁２１や、カソード配管２２及びエアポンプ１４にて、流動層形成手段が、構成されている。
【００５６】
而して、そのようにして形成された流動層内で、反応粒子４４の粒状触媒４６と水素オフガスとが、空気オフガス中の空気の存在下で接触せしめられて、水素オフガスが触媒燃焼せしめられるようになっている。また、そのような水素オフガスの触媒燃焼によって生ずる水蒸気や残余の高温の空気とが混合せしめられた燃焼排ガスが、水素ガス濃度が可及的にゼロとされた状態で、ガス排出口５４から排出管５８内に流入せしめられ、更に、この排出管５８の先端開口部を通じて、大気中に排出せしめられるようになっている。
【００５７】
そして、本実施形態システムにあっては、特に、図１及び図２に示されるように、上述の如くして、水素オフガスを水素オフガス処理装置２８で触媒燃焼せしめて処理した際に生ずる燃焼熱を回収し、それを利用するための構造が、具備せしめられているのである。
【００５８】
すなわち、ここでは、水素オフガス処理装置２８の装置本体３４における筒状収容体３０に対して、熱交換媒体たる熱交換水が内部を流通可能な伝熱管８０が、その一部を反応室４２内に収容位置せしめた状態で、組み付けられている。この伝熱管８０は、例えばアルミニウム等の高い熱伝導率を備えた、所定長さを有する金属管からなり、長さ方向の中間部分が、蛇行して延びる熱交換部８２とされている。また、長さ方向一方の端部側部分が、熱交換水の導入口（図示せず）を備えた熱交換水導入部８４とされ、更に、長さ方向他方の端部側部分が、熱交換水の導出口（図示せず）を備えた、熱交換水導出路としての熱交換水導出部８６とされている。
【００５９】
そして、かかる熱交換部８２が、水素オフガス処理装置２８の装置本体３４における筒状収容体３０の内部において、下側底部３６に近位の下側部分から蓋体１４に近位の上側部分までの間で、前記せる反応粒子４４と伝熱粒子５２の流動層が形成される部分の全域に亘って、屈曲蛇行して延びるように配置されて、収容されている。一方、熱交換水導入部８４と熱交換水導出部８６は、導入口と導出口とが、それぞれ、外部に位置せしめられるように、熱交換部８２とは反対側の端部部位において、筒状収容体３０の筒壁部を貫通して、位置せしめられている。換言すれば、伝熱管８０が、熱交換部８２と、熱交換水導入部８４と熱交換水導出部８６のそれぞれにおける熱交換部８２側の端部部位とを、反応室４２内に収容位置せしめる一方、それら熱交換水導入部８４と熱交換水導出部８６のそれぞれにおける熱交換部８２側とは反対側の、導入口や導出口が設けられた端部部位を、反応室４２の外部に突出位置せしめた状態で、筒状収容体３０に組み付けられている。
【００６０】
また、このような伝熱管８０においては、水素オフガス処理装置２８の装置本体３４における反応室４２から外部に突出位置せしめられた熱交換水導入部８４の導入口と熱交換水導出部８６の導出口のうち、前者が、電磁バルブ等の開閉弁８８を介して、水道管９０に接続されている一方、後者が、電磁バルブ等の開閉弁９２を介して、例えば断熱材等にて包囲されることで断熱性が具備せしめられた給湯管９４に接続されている。そして、この給湯管９４は、その先端開口部において、例えば、風呂桶等の貯湯槽９６内に向かって開口せしめられている。
【００６１】
かくして、本実施形態に係る水素オフガスの燃焼熱処理システムにおいては、水素オフガス処理装置２８の装置本体３４における反応室４２内に形成された反応粒子４４と伝熱粒子５２の流動層内で、水素オフガスの触媒燃焼が実施されている最中、或いはかかる触媒燃焼の実施に先立って、熱交換水導出部８６上の開閉弁９２を閉作動させた状態で、伝熱管８０の熱交換水導入部８４と水道管９０との間に設けられた開閉弁８８が開作動せしめられることによって、水道管９０内の水道水が、熱交換水として、伝熱管８０内に導入され、熱交換水導入部８４を経て、熱交換部８２内に流入せしめられるようになっている。
【００６２】
そして、上記せる如き反応室４２内の流動層内での水素オフガスの触媒燃焼の進行に伴って、かかる触媒燃焼によって加熱された多数の反応粒子４４や触媒燃焼によって生ずる燃焼排ガスと、伝熱管８０の熱交換部８２内に流入せしめられた水道水との間で、熱交換が行われて、それら加熱された反応粒子４４の熱や燃焼排ガスの熱が、熱交換部８２内の水道水にて回収され、それにより、熱交換部８２内の水道水が加温されて、温水とされるようになっている。そうして、熱交換部８２内の水道水が温水とされたら、熱交換水導出部８６上の開閉弁９２が開作動されることで、かかる温水が、給湯管９４内を流通せしめられて、その先端開口部を通じて、貯湯槽９６内に流し込まれて、貯留せしめられ、そして、この貯湯槽９６内の温水９８が、様々な用途に利用されるようになっているのである。このことから明らかなように、本実施形態では、熱交換媒体供給手段が、水道管９０と開閉弁８８とにて構成され、また、熱交換媒体利用設備が、貯湯槽９６にて、構成されている。
【００６３】
このように、本実施形態に係る水素オフガスの燃焼熱処理システムにあっては、伝熱管８０の熱交換部８２が収容位置せしめられた水素オフガス処理装置２８の反応室４２内に、反応粒子４４と伝熱粒子５２の流動層が形成され、また、この流動層内で、水素オフガスの触媒燃焼が実施されるようになっているところから、伝熱管８０の熱交換部８２が、流動層内において、水素オフガスの触媒燃焼により加熱された反応粒子４４や伝熱粒子５２と、かかる触媒燃焼により生ずる燃焼排ガスとに対して、十分に且つ確実に接触せしめられるようなる。
【００６４】
それ故、排出水素ガスの触媒燃焼時に、単に、熱交換媒体と燃焼排ガスとの間だけで熱交換が行われる従来システムとは異なって、伝熱管８０の熱交換部８２内に流入せしめられる水道水と燃焼排ガスとの間だけでなく、かかる水道水と加熱された反応粒子４４や伝熱粒子５２との間でも、極めて十分に且つ確実に熱交換が行われて、それら燃焼排ガスと加熱された反応粒子４４及び伝熱粒子５２とがそれぞれ有する熱が、効率的に回収され得る。
【００６５】
しかも、反応粒子４４と伝熱粒子５２の流動層が、反応室４２内への水素オフガスの吹込みによって形成されるものであるところから、そのような流動層内で、全ての反応粒子４４と水素オフガスとが、十分に且つ効率的に接触せしめられて、水素オフガスの触媒燃焼が、反応室４２内の略全体で、全ての反応粒子４４を利用して、均一に且つ効率的に惹起され、それによって、反応室４２内の全体の温度が可及的に均一化される。それ故、かかる反応室４２内に収容された伝熱管８０の熱交換部８２の全体に亘って、燃焼排ガスや加熱された反応粒子４４及び伝熱粒子５２と水道水との間の熱交換が、より効率的に行われ得る。
【００６６】
従って、かくの如き本実施形態に係る水素オフガスの燃焼熱利用システムによれば、燃料電池１０から排出される水素オフガスを触媒燃焼せしめて処理する際に生ずる燃焼熱を、効率的に且つより十分に回収して、温水を、より容易にしかも安定的に得ることが出来、そして、そのような温水を、極めて手軽に且つより有効に利用することが可能となるのである。
【００６７】
また、本実施形態においては、水素オフガス処理装置２８の反応室４２内に収容された反応粒子４４が、多数の連通孔５０を備えた粒状多孔質体からなる粒状担体４８の表面や各連通孔５０の内面に、多数の微細な粒状触媒４６が担持されて構成されていることで、１個の反応粒子４４が有する粒状触媒４６の全表面積が十分に大きくされている。これによって、反応室４２内での水素オフガス（水素オフガスと空気オフガスとの混合ガス）に対する粒状触媒４６の接触面積が、より効果的に大ならしめられ得て、水素オフガスの触媒燃焼が、更に一層効率的に実施され得る。その結果、そのような水素オフガスの触媒燃焼によって生ずる燃焼熱の効率的な回収も有利に実現され得て、かかる燃焼熱の有効利用が、より効果的に促進され得ることとなる。
【００６８】
さらに、本実施形態では、水素オフガス処理装置２８の反応室４２内において、多数の反応粒子４４と共に、多数の伝熱粒子５２が流動化せしめられて、それらの反応粒子４４と伝熱粒子５２の流動層が形成されるようになっている。それ故、粒状触媒４６の使用量を、例えば、装置本体３４の反応室４２内に導入される水素オフガスを確実に燃焼するのに必要最低限の量に抑えた上で、良好な流動性を有する流動層を、確実に且つ容易に形成することが出来る。そして、それによって、水素オフガスの燃焼処理に要される材料コストが、可及的に低く抑えられ得、以て、水素オフガスの燃焼処理によって生ずる燃焼熱の有効利用も、経済的に有利に実現され得ることとなる。
【００６９】
また、勿論、高い熱伝導率を備えた粒状多孔質体からなる伝熱粒子５２の使用によって、水素オフガスの触媒燃焼によって加熱乃至は発生せしめられた反応粒子４４や燃焼排ガスの熱を、伝熱粒子５２に対して有利に伝達させることが出来、それによって、かかる水素オフガスの触媒燃焼時における反応室４２内の過剰な温度上昇が有利に解消されて、水素オフガスの燃焼処理、ひいてはかかる燃焼処理によって生ずる燃焼熱の有効利用が、より安全に実現され得るといった利点も得られる。
【００７０】
さらに、本実施形態の燃焼熱利用システムにあっては、水素オフガスと空気とが、水素オフガス処理装置２８の筒状ジョイント６２における合流空間６８内で、合流、混合せしめられた上で、分散板７０を通じて、装置本体３４の反応室４２内に吹き込まれ得るようになっている。これによって、反応室４２内の全体に、水素オフガスと空気との混合ガスが、均一に分散せしめられ、それによって、反応室４２内に形成される流動層内での水素オフガスと反応粒子４４（粒状触媒４６）とが、より効率的且つ確実に接触せしめられ得る。そして、その結果として、水素オフガスの燃焼処理が、更に一層効率的に進められ、これによっても、水素オフガスの触媒燃焼によって生ずる燃焼熱の有効利用が、より効果的に促進され得ることとなる。
【００７１】
また、本実施形態システムでは、水素オフガス処理装置２８の反応室４２内に収容された反応粒子４４と伝熱粒子５２とが、非流動化状態（水素オフガスと空気オフガスとが反応室４２内に吹き込まれていない状態）において、ガス排出口５４から容易に取り出され得るようになっているところから、例えば、水素オフガス処理装置２８の長期使用等により、反応粒子４４における粒状触媒４６の触媒性能が低下したときに、そのような反応粒子４４を十分な触媒性能を有する新たな反応粒子４４と、容易に交換することが出来る。従って、反応粒子４４を交換するだけの簡単な作業で、しかも可及的に低いコストで、水素オフガスの良好な処理性能が安定的に維持され得、これが、水素オフガスの触媒燃焼によって生ずる燃焼熱の安定的な有効利用に大きく寄与し得ることとなる。
【００７２】
以上、本発明の具体的な構成について詳述してきたが、これはあくまでも例示に過ぎないのであって、本発明は、上記の記載によって、何等の制約をも受けるものではない。
【００７３】
例えば、前記実施形態では、熱交換媒体として、水道水からなる熱交換水を、水素オフガス処理装置２８の反応室４２内に収容位置せしめられた伝熱管８０内に導入し、そして、反応室４２内で惹起される水素オフガスの触媒燃焼によって生ずる燃焼熱にて、伝熱管８０内の熱交換水を加温して、温水とすることで、かかる燃焼熱の有効利用が図られていたが、伝熱管８０内に導入される熱交換媒体の種類や、燃焼熱にて加温された熱交換媒体の利用形態は、何等、これに限定されるものではない。
【００７４】
すなわち、例えば、熱交換媒体として、水以外のシリコンオイル等の液体や、各種の気体等を使用することが出来る。また、それらの熱交換媒体は、水素オフガスの触媒燃焼によって生ずる燃焼熱にて加温した上で、燃料電池システムに組み込まれる燃料電池１０の暖機や、改質器等に供給される原料の加熱等に利用され得る他、各種の暖房機の熱源等としても利用され得る。このことから明らかなように、熱交換媒体利用設備は、例示された風呂桶等の貯湯槽等に、何等限定されるものではなく、使用される熱交換媒体の種類や、排出水素ガスを生ずる装置や機構の種類、或いはそれが設置される個所や環境等に応じて、適宜に変更され得るのである。また、熱交換媒体供給手段も、使用される熱交換媒体の種類等によって、種々変更され得る。
【００７５】
さらに、排出水素ガス処理装置としての水素オフガス処理装置２８の反応室４２内に収容される反応粒子４４の構造も、例示のものに、特に限定されるものではなく、少なくとも一部分が、水素オフガス（排出水素ガス）を触媒燃焼させ得る触媒にて構成されておれば良い。従って、かかる触媒の粒状体のみにて、反応粒子４４を形成することも、勿論可能である。
【００７６】
また、前記実施形態では、水素オフガス処理装置２８の反応室４２内に、多数の伝熱粒子５２が、多数の反応粒子４４と共に収容されて、それらの伝熱粒子５２と反応粒子４４とにて、流動層が形成されるようになっていたが、伝熱粒子５２を省略し、反応粒子４４のみにて、流動層を反応室４２内で形成するようにしても、何等差し支えない。
【００７７】
さらに、それら伝熱粒子５２と反応粒子４４とを流動化させて、或いは伝熱粒子５２が省略される場合には反応粒子４４のみを流動化させて、流動層を形成する流動層形成手段も、その構造が、例示のものに限定されるものでないことは、言うまでもないところである。
【００７８】
加えて、本発明は、燃料電池システムの燃料電池から排出される水素オフガスの他、各種の装置や機構から排出される水素ガス、或いは水素ガスを含む混合ガスからなる排出水素ガスを触媒燃焼させて処理する際に生ずる熱を利用する排出水素ガスの燃焼処理熱利用システムと方法の何れに対しても、有利に適用され得るものであることは、勿論である。
【００７９】
その他、一々列挙はしないが、本発明は、当業者の知識に基づいて種々なる変更、修正、改良等を加えた態様において実施され得るものであり、また、そのような実施態様が、本発明の趣旨を逸脱しない限り、何れも、本発明の範囲内に含まれるものであることは、言うまでもないところである。
【図面の簡単な説明】
【００８０】
【図１】本発明に従う排出水素ガスの燃焼熱利用システムの一実施形態の構成を概略的に示す説明図である。
【図２】図１に示された排出水素ガスの燃焼熱利用システムに組み込まれる排出水素ガス処理装置を説明するために、かかるシステムの一部を拡大して示す、一部切欠図を含む説明図である。
【図３】図１に示された排出水素ガスの燃焼熱利用システムに組み込まれる排出水素ガス処理装置の反応室内に収容される反応粒子を模式的に示す断面拡大説明図である。
【符号の説明】
【００８１】
１０  燃料電池                          １２  高圧水素タンク
１４  エアポンプ                        ２０  アノード配管
２１、８８，９２  開閉弁                ２２  カソード配管
２８  水素オフガス処理装置              ４２  反応室
４４  反応粒子                          ５２  伝熱粒子
５４  ガス排出口                        ６０  ガス導入口
８０  伝熱管                            ８２  熱交換部
８４  熱交換水導入部                    ８６  熱交換水導出部
９０  水道管                            ９６  貯湯槽
【図１】
2008002748.tif 000003
【図２】
2008002748.tif 000004
【図３】
2008002748.tif 000005