(57)【要約】【課題】燃料電池駆動式冷凍装置（1）を常に短時間で設置できるようにするとともに、設置コストを低減する。【解決手段】空調部（7）の冷却運転時に、利用側熱交換器（16）で発生するドレン水を貯留する第２タンク（42）を設け、第２タンク（42）を改質水回路（5）に接続する。【選択図】図１
2008293750.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
対象空間を冷却する利用側熱交換器（16）を有する冷却部（7）と、該冷却部（7）を駆動する電力を供給可能な燃料電池（4a）と、該燃料電池（4a）の発電動作に必要な改質ガスを改質反応により生成する改質部（4b）と、該改質部（4b）に改質水を供給する改質水回路（5）とを備えた燃料電池駆動式冷凍装置であって、
上記冷却部（7）の冷却運転時に、上記利用側熱交換器（16）で発生するドレン水を貯留するドレンタンク（42）を備え、該ドレンタンク（42）が上記改質水回路（5）に接続されていることを特徴とする燃料電池駆動式冷凍装置。
【請求項２】
請求項１において、
上記ドレンタンク（42）には、タンク内の余分な水を外部へ排出するオーバフロー管（50）が底面から所定高さの位置に設けられていることを特徴とする燃料電池駆動式冷凍装置。
【請求項３】
請求項１又は２において、
上記ドレンタンク（42）は、該ドレンタンク（42）内のドレン水に細菌が繁殖するのを抑える抗菌剤（35）を備えていることを特徴とする燃料電池駆動式冷凍装置。
【請求項４】
請求項１から３の何れか１つにおいて、
上記改質水回路（5）は、上記燃料電池（4a）から排出される排気ガスを冷却する排ガス熱交換器（9）と、該排ガス熱交換器（9）での排気ガスの冷却により得られる凝縮水を貯留する凝縮タンク（41）とを有し、
上記凝縮タンク（41）と上記ドレンタンク（42）とを連通する連通管（43）が設けられていることを特徴とする燃料電池駆動式冷凍装置。
【請求項５】
請求項４において、
上記凝縮タンク（41）には、排気ガスとともに流入する凝縮水を、排気ガスと凝縮水とに分離する分離部（47）が設けられ、上記連通管（43）は、上記ドレンタンク（42）から上記凝縮タンク（41）への流体の流れのみを許容する一方向流路（43）で構成されていることを特徴とする燃料電池駆動式冷凍装置。
【請求項６】
請求項４又は５において、
上記凝縮タンク（41）は、該凝縮タンク（41）内の凝縮水を中和する中和剤（44）を備えていることを特徴とする燃料電池駆動式冷凍装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料電池を搭載した冷凍装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、改質水を利用して燃料ガス（例えば、都市ガス等）を改質させて水素リッチな改質ガスを生成する改質器と、該改質器の改質ガスと空気中の酸素とを反応させて電力を発生する燃料電池とが知られている。そして、この改質器及び燃料電池を搭載したシステム機器が数多く提案されている。その中で、例えば特許文献１の実施例には、上記燃料電池及び改質器に空気調和装置と給湯器とを組合せたシステム機器が開示されている。このシステム機器では、上記燃料電池で発生した電力で空気調和機を駆動するとともに、該燃料電池で発生した排熱を利用して給湯を行うことが可能である。
【０００３】
ところで、このようなシステム機器を設置する場合には、燃料ガス及び改質水の各供給源とシステム機器とを接続する供給流路を設ける必要がある。
【特許文献１】特開２００５−２９１６１５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記システム機器を設置する際には、燃料ガスの供給流路及び改質水の供給流路を設けるのに手間がかかり、容易に該システム機器を設置できない場合がある。
【０００５】
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的は、燃料電池を備えたシステム機器を常に短時間で設置できるようにするとともに、設置コストを低減することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
第１の発明は、対象空間を冷房する利用側熱交換器（16）を有する冷却部（7）と、該冷却部（7）を駆動する電力を供給可能な燃料電池（4a）と、該燃料電池（4a）の発電動作に必要な改質ガスを改質反応により生成する改質部（4b）と、該改質部（4b）に改質水を供給する改質水回路（5）とを備えた燃料電池駆動式冷凍装置を前提としている。そして、上記燃料電池駆動式冷凍装置の冷却部（7）における冷却運転時に、上記利用側熱交換器（16）で発生するドレン水を貯留するドレンタンク（42）を備え、該ドレンタンク（42）が上記改質水回路（5）に接続されていることを特徴としている。
【０００７】
第１の発明では、上記ドレンタンク（42）を上記改質水回路（5）に接続することにより、該ドレンタンク（42）に貯水されたドレン水を上記改質部（4b）の改質水として利用することができる。
【０００８】
第２の発明は、第１の発明において、上記ドレンタンク（42）には、タンク内の余分な水を外部へ排出するオーバフロー管（50）が底面から所定高さの位置に設けられていることを特徴としている。
【０００９】
第２の発明では、該ドレンタンク（42）の水位が底面から所定高さの位置に到達した後、さらにタンク内に流入しようとするドレン水を、上記オーバフロー管（50）を介してタンクの外側へ排水することができる。
【００１０】
第３の発明は、第１又は第２の発明において、上記ドレンタンク（42）は、該ドレンタンク（42）内のドレン水に細菌が繁殖するのを抑える抗菌剤（35）を備えていることを特徴としている。
【００１１】
第３の発明では、上記ドレンタンク（42）に上記抗菌剤（35）を設けることにより、上記利用側熱交換器（16）からドレンタンク（42）内に流入したドレン水を、該ドレンタンク（42）内で滅菌することができる。そして、その滅菌したドレン水を改質水として利用することができる。
【００１２】
第４の発明は、第１から第３の何れか１つの発明において、上記改質水回路（5）は、上記燃料電池（4a）から排出される排気ガスを冷却する排ガス熱交換器（9）と、該排ガス熱交換器（9）での排気ガスの冷却により得られる凝縮水を貯留する凝縮タンク（41）とを有し、上記凝縮タンク（41）と上記ドレンタンク（42）とを連通する連通管（43）が設けられていることを特徴としている。
【００１３】
第４の発明では、上記排ガス熱交換器（9）と凝縮タンク（41）とを備えるとともに、該凝縮タンク（41）と上記ドレンタンク（42）とを上記連通管（43）で接続することにより、該排ガス熱交換器（9）での排気ガスの冷却により得られる凝縮水を、上記ドレン水とともに上記改質水として利用することができる。
【００１４】
第５の発明は、第４の発明において、上記凝縮タンク（41）には、排気ガスとともに流入する凝縮水を、排気ガスと凝縮水とに分離する分離部（47）が設けられ、上記連通管（43）は、上記ドレンタンク（42）から上記凝縮タンク（41）への流体の流れのみを許容する一方向流路（43）で構成されていることを特徴としている。
【００１５】
第５の発明では、上記凝縮タンク（41）に分離部（47）を設けるとともに、上記連通管（43）を上記一方向流路（43）とすることにより、上記凝縮タンク（41）から上記ドレンタンク（42）へ排気ガスが逆流するのを防止することができる。
【００１６】
第６の発明は、第４又は第５の発明において、上記凝縮タンク（41）は、該凝縮タンク（41）内の凝縮水を中和する中和剤（44）を備えていることを特徴としている。
【００１７】
第６の発明では、上記凝縮タンク（41）に上記中和剤（44）を設けることにより、上記排ガス熱交換器（9）から凝縮タンク（41）内に流入した酸性の凝縮水を、該凝縮タンク（41）内で中和することができる。そして、その中和した凝縮水を改質水として利用することができる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、上記ドレンタンク（42）を上記改質水回路（5）に接続することにより、上記冷却部（7）の冷却運転時に、上記利用側熱交換器（16）で発生するドレン水を改質水として利用することができる。これにより、給水源から改質部（4b）へ供給流路を別途設けなくてもよいので、上記燃料電池駆動式冷凍装置を常に短時間で設置できるようにするとともに設置コストを低減することができる。
【００１９】
第２の発明によれば、上記オーバフロー管（50）を設けることにより、上記ドレンタンク（42）の水位を底面から所定高さの位置に保つことができる。
【００２０】
第３の発明によれば、上記ドレンタンク（42）に上記抗菌剤（35）を設けることにより、該タンク内に流入するドレン水を滅菌できるので、上記改質水回路（5）を介して改質部（4b）に滅菌された清潔な水を送ることができる。これにより、清潔でない水が改質部（4b）に流入することによる該改質部（4b）の早期劣化を防ぐことができる。
【００２１】
第４の発明によれば、上記ドレンタンク（42）のドレン水と上記凝縮タンク（41）の凝縮水とを改質水として利用することができる。このことから、上記冷却部（7）が冷却運転を行わず、ドレン水が発生しない場合であっても、凝縮水を上記改質水回路（5）を介して上記改質部（4b）に送ることができる。
【００２２】
第５の発明によれば、上記連通管（43）を上記一方向流路（43）とすることにより、上記凝縮タンク（41）の分離部（47）で分離した排気ガスが上記凝縮タンク（41）から上記ドレンタンク（42）へ逆流するのを防ぐことができる。これにより、上記排気ガスが、ドレンタンク（42）から上記利用側熱交換器（16）に流れるのを抑えることができる。
【００２３】
第６の発明によれば、上記凝縮タンク（41）に上記中和剤（44）を設けることにより、該タンク内に流入する酸性の凝縮水を中和することができるので、上記改質水回路（5）を介して改質部（4b）に中和された水を送ることができる。これにより、酸性の水が改質部（4b）に流入することによる該改質部（4b）の早期劣化を防ぐことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
【００２５】
図１は、この実施形態に係る燃料電池駆動式冷凍装置（1）の構成図である。
【００２６】
この燃料電池駆動式冷凍装置（1）は、図１に示すように、蒸気圧縮式の冷凍サイクルを行う冷媒回路（10）を有する空調部（冷却部）（7）と、該空調部（7）に電力を供給可能な燃料電池発電部（4）とで構成されている。
【００２７】
上記空調部（7）は熱源部と利用部とで構成され、該熱源部には熱源側冷媒回路（10a）が、該利用部には利用側冷媒回路（10b）が設けられている。そして、上記熱源側冷媒回路（10a）及び利用側冷媒回路（10b）にそれぞれ設けられている端部（10c,10d）同士を連絡配管（17）で接続することにより全体として該空調部（7）の冷媒回路（10）を構成する。
【００２８】
−燃料電池駆動式冷凍装置の構成−
上記燃料電池駆動式冷凍装置（1）は、屋外に設置された室外ユニット（2）と室内空間に設置された室内ユニット（3）と、室外ユニット（2）及び室内ユニット（3）の運転制御を行うコントローラ（30）とを備えている。そして、このコントローラ（30）の運転制御により、上記室内空間の冷暖房が可能に構成されている。
【００２９】
〈室外ユニット〉
上記室外ユニット（2）は、上記空調部（7）の熱源部と、上記燃料電池発電部（4）と、本発明の特徴である貯留タンク（40）を有する改質水回路（5）とを備えている。
【００３０】
《熱源部》
上記熱源部は、上述したように熱源側冷媒回路（10a）を備えている。該熱源側冷媒回路（10a）は、圧縮機（11）と四路切換弁（15）と熱源側熱交換器（12）と膨張弁（13）とが冷媒配管で接続されてなる。又、該熱源側冷媒回路（10a）の両端には上記利用側冷媒回路（10b）を接続するためのガス端（10c）及び液端（10d）が設けられている。
【００３１】
上記圧縮機（11）は、図示しないインバータの出力側に接続されている。このインバータは、該圧縮機（11）に搭載された圧縮機モータ（図示無し）に電流を供給するとともに、その電流の周波数が変更可能に構成されている。そして、この電流の周波数の変更により、ある範囲内で自在に圧縮機モータの回転数が変更されて、該圧縮機（11）は容量可変に構成されている。又、該インバータの入力側には、上記燃料電池発電部（4）と商用電源（図示無し）とが接続されている。尚、上記商用電源は、上記燃料電池発電部（4）の電力だけでは圧縮機（11）の駆動に対応できない場合に補助的に用いるものである。
【００３２】
又、上記圧縮機（11）の吸入側には吸入配管（11b）が、上記圧縮機（11）の吐出側には吐出配管（11a）が、それぞれ接続されている。
【００３３】
上記四路切換弁（15）は、４つのポートを備え、各ポートがそれぞれ熱源側冷媒回路（10a）の冷媒配管に接続されている。具体的に、第１ポート（P1）が上記熱源側冷媒回路（10a）のガス端（10c）に、第２ポート（P2）が上記熱源側熱交換器（12）の冷媒側流路の入口側に、第３ポート（P3）が上記吐出配管（11a）に、第４ポート（P4）が上記吸入配管（11b）にそれぞれ接続されている。
【００３４】
又、上記四路切換弁（15）は、上記コントローラ（30）の指令により、第１ポート（P1）と第４ポート（P4）とが連通し且つ第２ポート（P2）と第３ポート（P3）とが連通する第１状態（図１に実線で示す状態）と第１ポート（P1）と第３ポート（P3）とが連通し且つ第２ポート（P2）と第４ポート（P4）とが連通する第２状態（図１に破線で示す状態）とに切換可能に構成されている。
【００３５】
上記熱源側熱交換器（12）は、図示は省略しているが、冷媒側流路と空気側流路とを備えたクロスフィン式のフィン・アンド・チューブ型熱交換器で構成されている。上記冷媒側流路は、複数パスに配列された伝熱管の管内側に形成される。一方、上記空気側流路は、該伝熱管の管外側に該伝熱管と直交して配置される多数のアルミフィンのフィンとフィンとの間に形成される。そして、上記冷媒回路（10）に封入された冷媒が上記冷媒側流路を流れ、上記室外ユニット（2）内に設置された室外ファン（6）の送風空気が上記空気側流路を流れることにより、両者が熱交換を行うように構成されている。
【００３６】
上記膨張弁（13）は、弁開度が調節可能な電動膨張弁であり、その開度は適宜、上記コントローラ（30）から送られる電気信号によって変更可能に構成されている。
【００３７】
《燃料電池発電部》
上記燃料電池発電部（4）は、脱硫器（4c）と改質器（改質部）（4b）と燃料電池（4a）と気化器（4i）とを備え、上記脱硫器（4c）と改質器（4b）との間には第２配管（4g）が、上記改質器（改質部）（4b）と燃料電池（4a）との間には第３配管（4d）がそれぞれ設けられている。又、上記脱硫器（4c）と外部の燃料ガス供給源（図示なし）とを接続する第１配管（4h）及び上記燃料電池（4a）と外部の空気供給源（図示なし）とを接続する第４配管（4f）も設けられている。
【００３８】
上記脱硫器（4c）には図示しない脱硫室が設置されている。上記脱硫室には、燃料ガス流入口と燃料ガス流出口とが設けられるとともに、該脱硫室の内部には脱硫剤が充填されている。上記燃料ガス流入口には上記第１配管（4h）の下流端が接続され、上記燃料ガス流出口には上記第２配管（4g）の上流端が接続されている。
【００３９】
上記改質器（4b）は、図示しない改質反応室が設置されている。上記改質反応室には燃料ガス流入口と改質ガス流出口と改質蒸気流入口とが設けられている。上記燃料ガス流入口には上記第２配管（4g）の下流端が接続され、上記改質ガス流出口には上記第３配管（4d）の上流端が接続されている。上記改質蒸気流入口は、上記気化器（4i）に設けられた水流路の出口と連通している。又、該改質反応室の内部には水蒸気改質反応に活性を示す触媒が充填されている。
【００４０】
上記燃料電池（4a）は、固体酸化物型燃料電池（4a）で構成されており、図示しないが、酸化物イオン伝導性を有する酸化物セラミックスからなる電解質と、該電解質を挟んで配置された燃料極及び空気極とを備えている。上記燃料極及び空気極はそれぞれ多孔質体で形成されるとともに、該燃料極には上記第３配管（4d）の下流端が、該空気極には上記第４配管（4f）の下流端がそれぞれ接続されている。又、上記燃料電池（4a）には、上記燃料極及び空気極の下流側に排気ガス口が設けられている。
【００４１】
上記気化器（4i）は、排ガス側流路（図示なし）と改質水側流路（図示なし）とを備えた熱交換器で構成され、排ガス側流路を流れる高温の排気ガスと改質水側流路を流れる水とを熱交換させて水を気化し、水蒸気を発生させるものである。上記排ガス側流路の入口側は上記燃料電池（4a）の排気ガス口と連通し、該排ガス側流路の出口側は後述する改質水回路（5）の排気ガス流入端（5a）に接続されている。一方、上記改質水側流路の入口側は後述する改質水回路（5）の改質水流出端（5b）に接続され、出口側は上記改質反応室の改質蒸気流入口と連通している。
【００４２】
《改質水回路》
上記改質水回路（5）は、排ガス熱交換器（9）と貯留タンク（40）と送水ポンプ（5d）とが順に配管で接続されてなる。又、上記改質水回路（5）と上記燃料電池発電部（4）とを接続するために、該改質水回路（5）の上流端には排気ガス流入端（5a）が、該改質水回路（5）の下流端には改質水流出端（5b）がそれぞれ設けられている。
【００４３】
上記排ガス熱交換器（9）は、空気側流路（9a）と排ガス側流路（9b）とを備えるとともに、上記室外ファン（6）の送風空気が上記空気側流路（9a）を流れ、上記燃料電池（4a）から排出される排気ガスが排気ガス流入端（5a）を介して上記排ガス側流路（9b）を流れることにより、両者が熱交換を行うように構成されている。そして、この排ガス熱交換器（9）での熱交換により、上記排気ガスが冷却されて、該排気ガス中の水蒸気が凝縮して凝縮水となる。又、上記空気側流路（9a）の出口側であって、上記排ガス熱交換器（9）と上記室外ファン（6）との間には、該空気側流路（9a）を流れる空気の風量調整を行うダンパ（8）が設けられている。
【００４４】
上記ダンパ（8）は、ダンパ開度が調節可能に構成され、そのダンパ開度は適宜、上記コントローラ（30）から送られる電気信号によって変更可能に構成されている。
【００４５】
上記貯留タンク（40）は、上記排ガス熱交換器（9）で得られた凝縮水を貯留する第１タンク（凝縮タンク）（41）と、後述する利用側熱交換器（16）で得られたドレン水を貯留する第２タンク（ドレンタンク）（42）とを備えるとともに、該第１タンク（41）と第２タンク（42）とが互いに連通管（43）で接続されてなる。
【００４６】
上記第１タンク（41）は、その内部に形成される空間が上下方向に分けられ、上側に気液分離室（分離部）（47）が、下側に凝縮水貯水室（48）が形成されている。尚、上記気液分離室（47）には、図示しないが二相流体をスムーズに液とガスとに分離する気液分離部材が設けられている。一方、上記凝縮水貯水室（48）には、該凝縮水貯水室（48）の水を中和する中和剤（44）と該凝縮水貯水室（48）の水の水位を検知する水位センサ（45）とが設けられている。
【００４７】
そして、上記気液分離室（47）から第１タンク（41）の壁を内側から貫通して外側に向かって、排気ガス流入配管（5e）と排気ガス流出配管（5c）とが設けられ、上記凝縮水貯水室（48）の下部から第１タンク（41）の壁を内側から貫通して外側に向かって、貯留タンク出口配管（5g）と上記連通管（43）とが設けられている。ここで、上記排気ガス流入配管（5e）の端部は上記排ガス熱交換器（9）における排ガス側流路（9b）の出口側と連通し、上記排気ガス流出配管（5c）の端部は上記貯留タンク（40）の外側に開口し、上記貯留タンク出口配管（5g）の端部は上記送水ポンプ（5d）の吸水側と連通する。又、上記連通管（43）の端部は、上記第２タンク（42）の壁を内側から貫通して、該第２タンク（42）の内部に形成されたドレン水貯水室（49）に位置する。尚、上記連通管（43）には逆止弁（46）が設けられている。そして、この逆止弁（46）は、第２タンク（42）から第１タンク（41）への流れのみを許容する向きに取り付けられていて、上記連通管（43）が一方向流路になっている。
【００４８】
又、上記第２タンク（42）には、内部に形成されたドレン水貯水室（49）の上部から第２タンク（42）の壁を内側から貫通してドレン水流入配管（51）が設けられている。そして、このドレン水流入配管（51）の端部は、後述する利用側熱交換器（16）の下方に設けられたドレンパン（52）に接続されている。又、ドレン水貯水室（49）の底面から所定高さの位置には第２タンク（42）の壁を内側から貫通してオーバフロー管（50）が設けられている。
【００４９】
〈室内ユニット〉
上記室内ユニット（3）は、上記空調部（7）の利用部を備え、該利用部は利用側冷媒回路（10b）を有している。該利用側冷媒回路（10b）は、該利用側冷媒回路（10b）の両端に、上記熱源側冷媒回路（10a）を接続するためのガス端（10c）と液端（10d）とが設けられるとともに、該ガス端（10c）と液端（10d）との間には利用側熱交換器（16）が設けられている。
【００５０】
上記利用側熱交換器（16）は、図示は省略しているが、伝熱管が複数パスに配列されるとともに該伝熱管と直交して多数のアルミフィンが配置されたクロスフィン式のフィン・アンド・チューブ型熱交換器で構成されている。そして、冷媒が上記伝熱管の管内側を流れ、該利用側熱交換器（16）の近傍に設置された室内ファン（18）の送風空気が上記伝熱管の管外側にある上記アルミフィン間を流れることにより、両者が熱交換を行うように構成されている。
【００５１】
ここで、上記冷却部（7）の冷却運転時には、上記室内ファン（18）から利用側熱交換器（16）へ送られる空気が伝熱管に接触して冷却される。そして、この冷却の際に該空気中の水分が結露してドレン水が発生する。このドレン水は伝熱管の表面を伝って、該利用側熱交換器（16）の下方へ滴下する。この滴下したドレン水が室内ユニット（3）から外部へ流れ落ちないようにするために、上記利用側熱交換器（16）の下方にはドレンパン（52）が設けられている。
【００５２】
〈コントローラ〉
上記コントローラ（30）には、上記燃料電池駆動式冷凍装置（1）の各部に設けられたセンサ類が電気配線を介して接続されるとともに、圧縮機（11）、室外ファン（6）、室内ファン（18）、四路切換弁（15）、膨張弁（13）、ダンパ（8）、送水ポンプ（5d）のアクチュエータ類が電気配線を介してそれぞれ接続されている。そして、上記コントローラ（30）が、上記センサ類からの検出信号に応じて、上記アクチュエータ類の制御を行うように構成されている。尚、このセンサ類の中には上記水位センサ（45）が含まれており、該水位センサ（45）の検出信号に応じて、上記コントローラ（30）が上記ダンパ（8）の開度調整を行うように構成されている。具体的には、上記水位センサ（45）の検出信号を上記コントローラ（30）に設けられた検知器（31b）が検知し、その検知した値に基づいて上記コントローラ（30）に設けられた操作部（31a）がダンパ（8）の開度調整を行う。
【００５３】
−燃料電池駆動式冷凍装置の運転動作−
本実施形態に係る燃料電池駆動式冷凍装置（1）の運転動作について説明する。まず、上記空調部（7）が冷房運転を行う場合の運転動作について説明した後、空調部（7）が暖房運転を行う場合の運転動作について説明する。又、上記コントローラ（30）の動作についても説明する。
【００５４】
〈空調部が冷房時の場合の運転動作〉
上記空調部（7）が冷房時の場合は、図１における上記四路切換弁（15）が第１状態に切り換わり、上記冷媒回路（10）の冷媒が、図１の実線の矢印が示す方向に循環することにより、蒸気圧縮式の冷凍サイクルが行われる。
【００５５】
上記空調部（7）の運転が開始すると、まず上記圧縮機（11）が起動する。該圧縮機（11）が起動すると、該圧縮機（11）内で圧縮された高圧ガス冷媒は上記四路切換弁（15）の第３ポート（P3）に向かって吐出される。第３ポート（P3）に向かって吐出された高圧ガス冷媒は、該四路切換弁（15）内を通過して第２ポート（P2）を流出する。そして、第２ポート（P2）を流出した高圧ガス冷媒は、上記熱源側熱交換器（12）に流入する。
【００５６】
上記熱源側熱交換器（12）へ流入した高圧ガス冷媒は、室外ファン（6）から送られる送風空気に放熱して凝縮し、高圧液冷媒となって該熱源側熱交換器（12）を流出する。上記熱源側熱交換器（12）を流出した高圧液冷媒は、上記膨張弁（13）に流入し、所定の圧力に減圧されて低圧冷媒となり、該膨張弁（13）を流出する。該膨張弁（13）を流出した低圧冷媒は、上記液端（10d）を介して室内ユニット（3）の利用側熱交換器（16）に流入する。
【００５７】
上記利用側熱交換器（16）に流入した低圧冷媒は、上記室内ファン（18）から送られる室内空気から吸熱して蒸発し、低圧ガスとなって該利用側熱交換器（16）を流出する。一方、低圧ガスに放熱した室内空気は冷却されるとともに、その冷却により空気中の水分が結露して、その水滴が上記利用側熱交換器（16）の伝熱管の表面に付着する。そして、この水滴がドレン水となってドレンパン（52）に滴下し、該ドレンパン（52）から上記ドレン水流入配管（51）を介して上記第２タンク（42）に流入する。
【００５８】
上記利用側熱交換器（16）を流出した低圧ガス冷媒は、第１ポート（P1）から上記四路切換弁（15）に流入する。該四路切換弁（15）に流入した低圧ガス冷媒は、第４ポート（P4）から上記吸入配管（11b）に向かって流出し、該吸入配管（11b）を介して上記圧縮機（11）に吸入される。そして、吸入された低圧ガス冷媒は圧縮されて高圧ガス冷媒となり、再び該圧縮機（11）から吐出される。このように、空調部（7）の冷媒回路（10）内を冷媒が循環して、室内空間を冷却する。
【００５９】
一方、上記燃料電池発電部（4）では、上記燃料ガス供給源の燃料ガスが、上記第１配管（4h）を介して上記脱硫器（4c）へ流入する。ここで、この流入した燃料ガスには付臭剤として硫黄化合物が添加されているため、上記脱硫室内の脱流剤によって硫黄化合物を除去する。そして、上記硫黄化合物が除去された燃料ガスは、上記第２配管（4g）を介して上記改質器（4b）へ流入する。
【００６０】
上記改質器（4b）に流入した燃料ガスは、上記改質反応室に流入する。尚、この改質反応室には上記気化器（4i）で発生した水蒸気も流入する。そして、該改質反応室では、流入した燃料ガス及び水蒸気により水蒸気改質反応が起こり、該燃料ガスが水素リッチな改質ガスに改質される。この改質ガスは、上記第３配管（4d）を介して燃料電池（4a）の燃料極に送られる。一方、上記燃料電池（4a）の空気極には、外部の空気供給源から上記第４配管（4f）を介して外部の空気が送られる。
【００６１】
上記空気極に送られた空気中の酸素は、空気極内の気孔を通って、空気極と固体電解質との界面近傍に到達し、この部分で、空気極から電子を受け取って酸化物イオンにイオン化される。この酸化物イオンは、上記燃料極に向かって固体電解質内を拡散移動する。燃料極と固体電解質との界面近傍に到達した酸化物イオンは、この部分で、燃料ガスと反応して反応生成物を生じ、燃料極に電子を放出する。この電子によって発電が行われ、燃料電池（4a）から直流電力が出力される。そして、出力された直流電流は上記空調部（7）に供給される。尚、上記空調部（7）に供給された直流電流の一部は、上記熱源部のインバータにも供給され、上記圧縮機（11）の駆動に利用される。
【００６２】
一方、上記燃料電池（4a）の発電反応により発生した排気ガスは、上記排気ガス口から上記気化器（4i）の排ガス側流路に流入する。該排ガス側流路に流入した排気ガスは、水流路を流れる水に放熱した後、該気化器（4i）を流出し、上記排気ガス流入端（5a）を通過して上記改質水回路（5）に送られる。
【００６３】
上記改質水回路（5）に送られた排気ガスは、上記排ガス熱交換器（9）の排ガス側流路（9b）に流入する。該排ガス側流路（9b）に流入した排気ガスは、該排ガス熱交換器（9）の空気側流路（9a）を流れる室外ファン（6）の送風空気により冷却される。そして、この冷却により排気ガス中の水蒸気が凝縮し、凝縮水となって、排気ガスとともに該排ガス熱交換器（9）を流出する。ここで、上記空気側流路（9a）を流れる空気量は上記ダンパ（8）により調整される。そして、この上記ダンパ（8）の調整により、上記排ガス側流路（9b）で排気ガスの冷却量が決定し、この冷却量に応じて凝縮水の量が増減する。
【００６４】
上記排ガス熱交換器（9）を流出した排気ガス及び凝縮水は、上記排気ガス流入配管（5e）を介して貯留タンク（40）の第１タンク（41）へ流入する。該第１タンク（41）へ流入した排気ガス及び凝縮水は、該第１タンク（41）の気液分離室（47）で分離され、排気ガスは排気ガス流出配管（5c）を介して外部へ排気される。一方、凝縮水は上記凝縮水貯水室（48）に貯留される。ここで、この貯留された凝縮水は、排ガス中に含まれる水蒸気が凝縮したものであり、酸性状態にあるため、該凝縮水貯水室（48）の中和剤（44）で中和される。そして、中和された凝縮水は、送水ポンプ（5d）により、改質水として上記気化器（4i）の水流路に送られる。
【００６５】
又、上記第１タンク（41）に上記連通管（43）を介して接続された第２タンク（42）のドレン水貯水室（49）には、上述したように、上記ドレンパン（52）から上記ドレン水流入配管（51）を介してドレン水が流入する。ここで、上記第２タンク（42）にはオーバフロー管（50）が設けられている。これにより、上記利用側熱交換器（16）から得られるドレン水の量が増加して、上記第２タンク（42）の水位が所定の高さに到達し、さらに上昇しようとする場合であっても、その所定の高さ以上にある余分なドレン水は、該オーバフロー管（50）を介して外部へ排水される。又、上記第２タンク（42）には抗菌剤（35）が設けられているので、上記ドレン水貯水室（49）に貯留したドレン水を除菌処理できる。
【００６６】
そして、この除菌処理されたドレン水は、送水ポンプ（5d）により、上記連通管（43）を介して上記凝縮水貯水室（48）に流入し、中和された凝縮水とともに改質水として気化器（4i）の水流路に送られる。ここで、上記連通管（43）は上記逆止弁（46）を有する一方向流路を形成するので、上記第１タンク（41）における凝縮水の水面が下がって、上記連通管（43）の取付位置より低くなっても、第１タンク（41）から第２タンク（42）へ排気ガスが流れ込むことがない。これは、上記第１タンク（41）における凝縮水の水面が上記連通管（43）の取付位置より低くなっても、逆止弁（46）と第２タンク（42）との間の液シール状態が保たれるからである。
【００６７】
上記気化器（4i）の水流路に送られた改質水は、排気ガスにより加熱されて水蒸気となり、上記改質部（4b）の改質反応室に流入する。そして、燃料ガス及び水蒸気の水蒸気改質反応により、該燃料ガスが水素リッチな改質ガスとなる。この改質ガスは、上記第３配管（4d）を介して上記燃料電池（4a）に流入して発電に利用された後、排気ガスとなり、上記気化器（4i）の排ガス側通路に流入して、凝縮水に放熱した後、再び排ガス熱交換器（9）の排ガス側流路（9b）に流入する。
【００６８】
このように、この循環が繰り返されることにより、改質反応に必要な水蒸気が、上記改質器（4b）に供給される。
【００６９】
〈空調部が暖房時の場合の運転動作〉
上記空調部（7）が暖房時の場合は、図１における上記四路切換弁（15）が第２状態に切り換わる。そして、上記冷媒回路（10）の冷媒が、図１の破線の矢印が示す方向、つまり第１状態とは逆方向に循環して蒸気圧縮式の冷凍サイクルが行われ、室内空間を暖房する。尚、上記燃料電池発電部（4）の動作は、上記空調部（7）が冷房時の場合の運転動作と同じなので説明は省略するが、上記改質水回路（5）の動作は、上記空調部（7）が冷房時の場合の運転動作と異なるので説明する。
【００７０】
上記空調部（7）が暖房設定（四路切換弁（15）が第２状態）の場合は、該空調部（7）が冷房設定（四路切換弁（15）が第１状態）とは違い、上記利用側熱交換器（16）が冷凍サイクルにおける凝縮器を構成する。このため、該利用側熱交換器（16）からドレン水を得ることができない。しかしながら、上記排ガス熱交換器（9）から得られる凝縮水は、上記空調部（7）の運転切換に関係なく、上記貯留タンク（40）の第１タンク（41）に貯留する。そして、この貯留した凝縮水が上記送水ポンプ（5d）により、改質水として上記気化器（4i）の水流路に送られ、排気ガスにより加熱されて水蒸気となり、上記改質部（4b）の改質反応室に流入する。そして、上記改質水回路（5）での循環が繰り返されることにより、改質反応に必要な水蒸気が、上記改質器（4b）に供給される。
【００７１】
〈コントローラの運転動作〉
上記コントローラ（30）は、上述したように室外ユニット（2）及び室内ユニット（3）の運転制御を行うものである。この運転制御の中には、上記排ガス熱交換器（9）で発生する凝縮水が多すぎて上記貯留タンク（40）内の水がオーバフローしないようにするオーバフロー防止制御が含まれる。以下、オーバフロー防止制御の動作について説明する。
【００７２】
上記第１タンク（41）内に設置された水位センサ（45）により該第１タンク（41）の水位が検知される。そして、該検知器（31b）で検知された水位が所定の水位より高い場合には、該第１タンク（41）内の水がオーバフローするおそれがあると判定し、上記操作器（31a）を介して上記ダンパ（8）の開度を閉じる。
【００７３】
これにより、上記排ガス熱交換器（9）の空気側流路（9a）を流れる空気の流量が減少して、排ガス熱交換器（9）における排気ガスの冷却量が抑えられる。該排気ガスの冷却量が抑えられると、排気ガス中の水蒸気の凝縮量が少なくなる。この結果、上記第１タンク（41）に流入する凝縮水が減少して、上記第１タンク（41）における水位の上昇が抑えられる。
【００７４】
逆に、該検知器（31b）で検知された水位が所定の水位より低い場合には、上記燃料電池発電部（4）への凝縮水量が減少するおそれがあると判定し、上記操作器（31a）を介して上記ダンパ（8）の開度を開く。これにより、上記排ガス熱交換器（9）の空気側流路（9a）を流れる空気が増加して、排ガス熱交換器（9）における排気ガスの冷却量が増える。該排気ガスの冷却量が増えると、排気ガス中の水蒸気の凝縮量が多くなり、上記第１タンク（41）に流入する凝縮水が増加する。この結果、上記第１タンク（41）内の水位が上昇し、上記燃料電池発電部（4）に必要な凝縮水を確保できる。
【００７５】
−実施形態の効果−
本実施形態によれば、上記第２タンク（42）を設けるとともに、該第２タンク（42）を連通管（43）を介して第１タンク（41）と連通することにより、上記利用側熱交換器（16）で発生するドレン水を改質水として利用することができる。これにより、給水源から改質部（4b）に供給流路を設ける必要がないので、上記燃料電池駆動式冷凍装置（1）を設置する際の設置所要時間の短縮を図ると同時に設置コストを低減することができる。
【００７６】
又、上記オーバフロー管（50）を設けることにより、上記第２タンク（42）の水位を底面から所定高さの位置に保つことができる。これにより、上記第２タンク（42）の水位が予期に反して急上昇したとしても、上記第２タンク（42）と上記連通管（43）とを介して連通される上記第１タンク（41）の液面が急上昇して該第１タンク（41）が液封されて排気ガスの排出が阻害される不具合を回避することができる。
【００７７】
又、上記第２タンク（42）に上記抗菌剤（35）を設けることにより、該タンク内に流入するドレン水を滅菌できるので、上記改質水回路（5）の改質部（4b）に滅菌された清潔な水を送ることができる。
【００７８】
又、上記排ガス熱交換器（9）と第１タンク（41）とを備えるとともに、該第１タンク（41）と上記第２タンク（42）とを上記連通管（43）で接続することにより、該排ガス熱交換器（9）での排気ガスの冷却により得られる凝縮水を、上記ドレン水とともに上記改質水として利用することができる。
【００７９】
又、上記第２タンク（42）のドレン水と上記第１タンク（41）の凝縮水との両方を改質水として利用することができる。これにより、上記冷却部（7）が冷却運転しない場合であっても、凝縮水を上記改質部（4b）に送り、上記燃料電池（4a）で発電することができる。
【００８０】
又、上記第１タンク（41）の水位が下がって、上記連通管（43）の液シールが切れた場合であっても、上記逆止弁（46）を設けて、上記連通管（43）を一方向流路とすることにより、上記第１タンク（41）の気液分離室（47）の排気ガスが上記連通管（43）を通過して上記第２タンク（42）へ逆流するのを防ぐことができる。これにより、上記排気ガスが、第２タンク（42）及び上記ドレン水流入配管（51）を介して上記利用側熱交換器（16）に吹き出すのを抑えることができる。
【００８１】
又、上記第１タンク（41）に上記中和剤（44）を設けることにより、該タンク内に流入する酸性の凝縮水を中和することができるので、上記改質水回路（5）の改質部（4b）に中性の水を送ることができる。
【００８２】
《その他の実施形態》
上記実施形態については、以下のような構成としてもよい。
【００８３】
本実施形態では、上記燃料電池（4a）を固体電解質型燃料電池で構成したが、これに限定する必要はなく、例えば、固体高分子型燃料電池で構成してもよい。但し、上記燃料電池（4a）を固体高分子型燃料電池で構成する場合は、上記改質器（4b）において、改質反応室の下流側に変成反応室及びＣＯ選択酸化反応室を設置する。ここで、該改質反応室内には水蒸気改質反応に活性を示す触媒もしくは部分酸化反応に対して活性を示す触媒が、該変成反応室には水素ガスシフト反応に活性を示す触媒が、該ＣＯ選択酸化反応室には選択酸化反応に活性を示す触媒がそれぞれ備えられている。
【００８４】
この構成において、上記改質器（4b）に流入した燃料ガスは、まず上記改質反応室に流入する。尚、この改質反応室には上記気化器（4i）で発生した水蒸気も流入する。そして、該改質反応室では、流入した燃料ガス及び水蒸気により、部分酸化もしくは水蒸気改質反応の一方又は両方を含む反応が起こり、水素リッチな改質ガスが生成する。次に、この水素リッチな改質ガスは変成反応室に流入する。該変成反応室では、流入した改質ガスにより水素ガスシフト反応が起こり、改質ガス中のＣＯ濃度が低減する。そして、ＣＯ濃度が低減した改質ガスはＣＯ選択酸化反応室に流入する。該ＣＯ選択酸化反応室では、流入した改質ガスによりＣＯ選択酸化反応が起こり、改質ガス中のＣＯ濃度がさらに低減する。
【００８５】
このように、上記燃料電池（4a）を固体高分子型燃料電池で構成すると、改質ガス中のＣＯ濃度が大幅に低減する点が、上記燃料電池（4a）を固体電解質型燃料電池で構成する場合と異なる。
【００８６】
又、本実施形態では、上記貯留タンク（40）から上記改質器（4b）へ改質水を送るために送水ポンプ（5d）を用いたが、これに限定する必要はなく、該貯留タンク（40）を燃料電池発電部（4）より上方に設けることにより、水のヘッド差で改質水を送るように構成してもよい。
【００８７】
又、本実施形態では、対象空間を冷暖房することができる空調部（7）を備えているが、これに限定される必要はなく、該空調部（7）に代えて対象空間の冷却のみを行う冷却部を設けてもよい。
【００８８】
以上の実施形態は、本質的に好ましい例示であって、本発明、その適用物、あるいはその用途の範囲を制限することを意図するものではない。
【産業上の利用可能性】
【００８９】
以上説明したように、本発明は、燃料電池を備えた冷凍装置について有用である。
【図面の簡単な説明】
【００９０】
【図１】本発明の実施形態に係る燃料電池駆動式冷凍装置の構成図である。
【符号の説明】
【００９１】
1  燃料電池駆動式冷凍装置
2  室外ユニット
3  室内ユニット
4  燃料電池発電部
4a  燃料電池
4b  改質器（改質部）
5  改質水回路
5d  送水ポンプ
7  空調部（冷却部）
8  ダンパ
9  排ガス熱交換器
10  冷媒回路
16  利用側熱交換器
30  コントローラ
40  貯留タンク
41  第１タンク（凝縮タンク）
42  第２タンク（ドレンタンク）
43  連通管（一方向流路）
46  逆止弁
【図１】
2008293750.tif 000003