(57)【要約】【課題】本発明は燃料電池の排出する熱を有効に活用することが可能で、かつ温度の低い燃料電池の排熱でも除湿効率を高くすることが可能な除湿空調装置を提供しようとするものである。【解決手段】本発明は以上のような課題を解決するため、除湿ロータ２を脱着する高温空気をつくる第１温水コイル９を通る温水とオフガスとを熱交換する第1熱交換器１８を設けてオフガスの持つ潜熱を回収し、燃料電池セルや改質器の予熱によって作られた温水を流す第２温水コイルを設け、除湿ロータ２の回転方向に対して第１温水コイル、第２温水コイルの順で配置した。これによって脱着ゾーン７の温度が除湿ロータの回転方向に対して順次高くなるようにした。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
除湿ロータと燃料電池とを有し、燃料電池から出たオフガスと除湿ロータの脱着ゾーンを加熱する第１加熱器を出た熱媒体とを熱交換する第１熱交換器を設け、さらに燃料電池の排熱と除湿ロータの脱着ゾーンを加熱する第２加熱器を出た熱媒体とを熱交換する第２熱交換器を設け、前記除湿ロータの回転方向に対して上手側に第１加熱器を配置し、下手側に第２加熱器を配置して、脱着ゾーンの温度を除湿ロータの回転方向に対して順次上昇させるようにした除湿空調装置。
【請求項２】
第１熱交換器の温度を燃料電池から出たオフガスの露点以下とした請求項１記載の除湿空調装置。
【請求項３】
燃料電池を予熱する温水を供給するボイラーを設けた請求項１記載の除湿空調装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、たとえばシリカゲルやゼオライトなどの湿気吸着剤を用いた除湿空調装置に関するもので、特に燃料電池の排熱を利用して全体的な熱効率を高めたものを提供するものである。
【背景技術】
【０００２】
除湿空調装置は湿気吸着剤を用いることによって、除湿を行うものであって、発電機や燃料電池などから排出される排熱を利用することによって省エネルギー効果が高くなる。
【０００３】
また、除湿することにより冷凍機空調装置のみによる空調と比較して室内の湿度を下げることができ、特に夏季に快適性が向上し、さらに冷房病を防ぐことができるため急速に普及している。
【０００４】
このような除湿空調装置は出来る限り、燃料電池などの発生する排熱を地用するものの開発が求められている。このような技術として例えば特許文献１に開示されたものがある。
【特許文献１】特開２００１−１９３９６６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に開示されたものは燃料電池のオフガスバーナー、燃料電池、燃料改質器全てから排出される熱を温水として取り出し、この温水を一旦タンクに溜め、それを除湿空調装置の除湿ロータ脱着用の高温空気をつくるために利用したものである。
【０００６】
しかし特許文献１に記載のものは、特許文献１に開示されたものは燃料電池の排出する排熱を有効に利用するものであるが、燃料電池の排熱は温度が低く、除湿空調装置の効率を上げることが困難であるという問題がある。
【０００７】
つまり燃料電池の発電効率改善とともに、燃料電池から排出される熱量とともに排出排熱の温度も下がってきている。このために排熱が次第に利用し難くなっており、どのようにして温度の低い排熱を有効に利用するのか特許文献１には開示がない。
【０００８】
また特許文献１に記載のものでも、まだ燃料電池の排熱を有効に活用されておらず、もっと高い効率が望まれるという問題がある。
【０００９】
本発明は燃料電池の排出する熱を有効に活用することが可能で、かつ温度の低い燃料電池の排熱でも除湿効率を高くすることが可能な除湿空調装置を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本件発明は以上のような課題を解決するため、除湿ロータを脱着する高温空気をつくる加熱用熱交換器から出た熱媒体とオフガスとを熱交換する第1熱交換器を設けてオフガスの持つ潜熱を回収しこの回収熱で第１温水コイルを加熱し、燃料電池セルあるいは改質器の予熱を回収した回収熱で第２温水コイルを加熱し、除湿ロータの脱着ゾーンにおいて除湿ロータの回転方向に対して第1温水コイル、第２温水コイルの順で配置し、脱着ゾーンの温度を除湿ロータの回転方向に対して順次上昇させるようにした。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の除湿空調装置は上記の如く構成したので、オフガスの持つ潜熱まで回収することができ、熱効率が極めて高くなる。また改質装置や燃料電池などよりなる燃料電池システム全体の排熱を温度の低いものから順に除湿ロータの回転方向に合わせて用いることによって、除湿ロータの脱着効果を高めることができ、よって熱効率高いの除湿空調装置を提供することができる。
【００１２】
さらに燃料電池システムからの排気中に含まれる水分が結露によって大幅に除去されるため、例えば家庭用に燃料電池システムを用いた場合、燃料電池システムから排出されるガス中の水分によって隣接する建物の壁で結露を生じ、建物を傷めるようなことがない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
本発明の請求項１に記載の発明は、除湿ロータと燃料電池とを有し、燃料電池から出たオフガスと除湿ロータの脱着ゾーンを加熱する第１加熱器を出た熱媒体とを熱交換する第１熱交換器を設け、さらに燃料電池の排熱と除湿ロータの脱着ゾーンを加熱する第２加熱器を出た熱媒体とを熱交換する第２熱交換器を設け、除湿ロータの回転方向に対して上手側に第１加熱器を配置し、下手側に第２加熱器を配置し、脱着ゾーンの温度を除湿ロータの回転方向に対して順次上昇させるようにしたことによって、低い温度でも効果的に除湿ロータを脱着できるという作用を有する。
【実施例１】
【００１４】
以下本発明の除湿空調装置の実施例について図に沿って詳細に説明する。図１〜３は本発明の除湿空調装置の実施例１を示す。図３は本発明の除湿空調装置の実施例１の側断面図である。図３において１はキャビネットであり、大きく上下に２分割され、この中に除湿ロータ２や顕熱交換ロータ３などが収納されている。
除湿ロータ２はセラミック紙などをハニカム（ハチの巣）状に形成し、そこにシリカゲルを合成したものである。また顕熱交換ロータ３はアルミニウムシートをハニカム状に形成したものである。そして除湿ロータ２と顕熱交換ロータ３とはそれぞれギヤドモータ（図示せず）によって回転駆動される。
４，５はそれぞれブロアであり、ブロア４は外気ＯＡを除湿ロータ２の吸着ゾーン６に送るものである。またブロア５は除湿ロータ２の脱着ゾーン７からの空気を大気へ排気ＥＡとして放出するものである。
【００１５】
８は噴霧器であり、水を顕熱交換ロータ３に噴霧するものである。９〜１１はそれぞれ温水コイルであり、脱着ゾーン７に設けられ除湿ロータ２の回転方向に対して上手から順に温水コイル９、温水コイル１０、温水コイル１１と取り付けられている。ここで温水コイル９〜１１とは一般に市販されており、銅などのパイプとアルミニウムシートよりなる放熱フィンとで構成される。
【００１６】
図１を参照し、１２は燃料電池ユニットで、例えば天然ガス（LNG）や液化石油ガス（LPG）を改質して水素を取り出す改質器１３、燃料電池セル１４、オフガス・バーナー１５などよりなる。これらの燃料電池ユニット１２は既に多くのものが提案されており、公知であるので詳細な説明は省略する。
【００１７】
燃料電池ユニット１２には改質器１３、燃料電池セル１４、オフガス・バーナー１５それぞれからの排熱を回収する第1〜第3熱交換器１６〜１８が設けられている。オフガス・バーナー１５の排熱を回収する第3熱交換器１８はオフガス・バーナー１５の排気口１９に設けられている。
【００１８】
そして温水コイル９は第1熱交換器１６と連結され、温水コイル１０は第２熱交換器１７と連結され、温水コイル１２は第３熱交換器１８と連結されている。
【００１９】
本発明の除湿空調装置の実施例１の構成は以上の説明のとおりであり、以下その動作について説明する。先ず、燃料電池ユニット１２の改質器１３の予熱バーナー（図示せず）に点火し改質器１３の動作を開始する。
【００２０】
これによってLNGやLPGから水素を取り出すことができ、燃料電池セル１４が動作を開始する。ここで第２熱交換器１７にボイラー２０から温水を供給して予熱するようにすると、燃料電池セル１４の動作開始が早くなる。
【００２１】
燃料電池セル１４が動作し、水素から電気を起こすようになるが、燃料電池セル１４によって消費されなかった水素はオフガス・バーナー１５によって燃焼される。この時、同時に改質器１３で発生した一酸化炭素も燃焼され無害な二酸化炭素になってオフガス・バーナー１５の排気口１９から大気へ放出される。
【００２２】
次にブロア４によって外気ＯＡが除湿ロータ２の吸着ゾーン６に送られる。外気はこの吸着ゾーン６で乾燥空気となるとともに吸着熱で温度が上がる。
温度の上がった乾燥空気は顕熱交換ロータ３を通過する間に熱を奪われ、温度が下がり、快適な低温乾燥空気となって室内（図示せず）に供給空気ＳＡとして送られる。
部屋からの還気ＲＡは噴霧器８の周囲を通過する。この時に噴霧器８は水を噴霧し、水の気化熱によって還気ＲＡの温度を下げる。部屋には乾燥空気が送られているため、還気ＲＡの湿度も低く水の気化によって十分に温度が下がる。
温度の下がった還気ＲＡは顕熱交換ロータ３を通過し、顕熱交換ロータ３の温度を下げ、還気ＲＡは温度が上がる。この温度の上がった還気ＲＡは温水コイル９〜１１に達する。
図１は実施例１の上面図であり、これから判るように温水コイル９〜１１は脱着ゾーン７に設けられ除湿ロータ２の回転方向に対して上手から順に温水コイル９、温水コイル１０、温水コイル１１と取り付けられている。
【００２３】
温水コイル９〜１１に達した還気ＲＡは温水コイル９〜１１を通過することによって温度が上昇する。温水コイル９はオフガス・バーナー１５の排気口１９から出るガスと熱交換する第３熱交換器１８によって温度が上昇した温水が流れている。
【００２４】
このオフガス・バーナー１５の排気口１９から出るガスは多くの湿気を含んでおり、第３熱交換器１８の温度がオフガスの露点以下になるように温水コイル９と第３熱交換器１８の間に十分な温水循環量を確保する。これによって第３熱交換器１８でオフガス中の湿気が結露する。つまり第３熱交換器１８を通過する温水はオフガス・バーナー１５の排気口１９から出るガスの潜熱によって加熱される。
【００２５】
第３熱交換器１８には結露水を受けるドレンパン（図示せず）を設けるとよい。そして第３熱交換器１８を通り大気放出されるガスは絶対湿度が低くなる。第３熱交換器１８によって加熱された温水は温水コイル９に流れ、ここを通過する空気を加熱する。
【００２６】
また燃料電池セル１４を冷却する第２熱交換器１７を通過した温水は、温水コイル１０に流れ、これもここを通過する空気を加熱する。同様に改質器１３を冷却する第１熱交換器１６を通過した温水は、温水コイル１１に流れ、これもここを通過する空気を加熱する。
【００２７】
ここで温水コイル９〜１１の温度の関係は温水コイル９<温水コイル１０<温水コイル１１となる。これによって脱着ゾーン７の温度分布ができる。
【００２８】
図１には左端に除湿ロータ２に入る空気の温度分布を示すグラフも示している。このグラフの横軸は温度を示し、右に向かう程温度が高い。そしてこのグラフの縦軸は除湿ロータ２上の位置に対応している。
図1のグラフに示すように除湿ロータ２の回転方向は図１のブロック矢印の方向であり、除湿ロータ２は脱着ゾーン７では回転に従って次第に温度が上昇する。除湿ロータ２は脱着ゾーン７に入った時には湿気を多く含んでおり、低い温度でも脱着が進む。
【００２９】
そして脱着ゾーン７で次第に湿気が減少して行くが、脱着に供される空気の温度も次第に上昇する。これによって、除湿ロータ２の脱着し易い部分は低い温度で脱着され、脱着し難い部分だけ高い温度で脱着されるようになるため、少ないエネルギーによっても脱着が進む。
このように燃料電池ユニット１２の効率が改善され、排出される排熱が少なくなっても有効に排熱を利用することができる。なお、以上の実施例では温水コイル９〜１１の寸法について説明していないが、除湿ロータ２の回転方向の下手側にある温水コイル１１については特に温度が高くなるような寸法にするとよい。つまり温水コイル１１を流れる温水の温度が高くかつ流量が少ない場合には、他の温水コイル９、１０より寸法を小さくし、出来る限り温水コイル１１を通過する空気の温度が高くなるようにする。
【００３０】
また以上の実施例ではオフガス・バーナー１５を示したが、燃料電池ユニット１２によってはオフガス・バーナー１５が不要であり、この場合は燃料電池ユニットから大気放出されるガスの潜熱を奪うように第１熱交換器を設置するとよい。
【産業上の利用可能性】
【００３１】
本発明は燃料電池の排出する熱を有効に活用することが可能で、かつ温度の低い燃料電池の排熱でも除湿効率を高くすることが可能な除湿空調装置を提供する。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の除湿空調装置の実施例を示す系統図である。
【図２】本発明の除湿空調装置の実施例要部を示す斜視図である。
【図３】本発明の除湿空調装置の実施例を示す断面図である。
【符号の説明】
【００３３】
１  キャビネット
２    除湿ロータ
３    顕熱交換ロータ
４    ブロア
５    ブロア
６    吸着ゾーン
７    脱着ゾーン
８    噴霧器
９    温水コイル
１０    温水コイル
１１    温水コイル
１２    温水コイル
１２    燃料電池ユニット
１３    改質器
１４    燃料電池セル
１５    オフガス・バーナー
１６    熱交換器
１７    熱交換器
１８    熱交換器
１９    排気口
２０    ボイラー
【図１】
2005214539.tif 000003
【図２】
2005214539.tif 000004
【図３】
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