(57)【要約】【課題】  燃料電池コジェネレーションシステムに関し、インバータの廃熱を有効に回収して高効率なエネルギー利用を図るとともに、簡略化および低コスト化を図ることを課題する。【解決手段】  熱源(25)から熱の供給を受けて、燃料の改質をする改質器(24)と、改質された前記燃料を電気化学反応させて、直流電流を出力する発電部(30)と、改質器(24)及び発電部(30)における廃熱を回収する熱交換器(51)と、エアを熱源(25)及び発電部(30)に供給するエア流動手段(42,43)と、エア流動手段(42,43)が生成するエア気流(K)の上流に配置され、前記直流電流を交流電流に変換するインバータ(41)と、を手段として備える。【選択図】      図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱源から熱の供給を受けて、燃料の改質をする燃料改質部と、
改質された前記燃料を電気化学反応させて、直流電流を出力する発電部と、
前記燃料改質部及び／又は前記発電部における廃熱を回収して蓄積する蓄熱部と、
エアを前記熱源及び／又は前記発電部に供給するエア流動手段と、
前記エア流動手段が生成するエア気流の上流に配置され、前記直流電流を交流電流に変換するインバータと、を備えることを特徴とする燃料電池コジェネレーションシステム。
【請求項２】
一端に前記エア流動手段が配置され、他端に外界に開口する吸気孔が形成され、このエア流動手段及びこの吸気孔の間に前記インバータが配置されるエア流路を有することを特徴とする請求項１に記載の燃料電池コジェネレーションシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料電池コジェネレーションシステム（以下、適宜、単にシステムともいう）に関し、特に、インバータの発熱を有効に利用する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
コジェネレーション（熱電併給）システムとは、発電の過程で発生する廃熱を回収し、この廃熱を暖房や給湯の熱エネルギーとして再利用するシステムである。近年、一般家庭に配置するための小型の燃料電池コジェネレーションシステムに関連した技術の開発が進められている。その理由は、例えば家庭用のシステムとして有力視されている小型の固体高分子形燃料電池（PEFC: Polymer Electrolyte Fuel Cell）では、エネルギー効率が、発電のみで３５〜４０％、さらにコジェネレーションにより７０〜８０％の高効率が見込まれているからである。このため、一般家庭に燃料電池コジェネレーションシステムが普及させることは、エネルギーの有効活用並びに温室効果ガスの排出削減に寄与し、環境保全に大きく貢献することになるので関連する技術の開発強化・充実が急がれている。
【０００３】
ところで、このような高効率なエネルギー利用をはかるために、主要な構成要素であるインバータから発せられる廃熱を、いかにして有効に再利用するかがシステム設計上の課題となっている。このような課題の解決策として、インバータの近傍に水を循環させて、その廃熱を回収する公知技術が開示されている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００４−１１１２０９号公報（請求項１、図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、前記した公知技術においては、次のような問題があった。すなわち、家庭用の燃料電池コジェネレーションシステムを普及させるためには、システムの簡略化および低コスト化が強く要請されるところ、インバータの廃熱を回収するための水循環機構を別個に設けることは、そのような要請に大きく反することになる。
【０００５】
本発明は、以上の問題点を解決することを課題としてなされたものであり、インバータの廃熱を有効に回収して高効率なエネルギー利用が図れるとともに、簡略化および低コスト化が図れる燃料電池コジェネレーションシステムを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、前記した目的を達成するために創案されたものであり、まず請求項１に記載の発明は、燃料電池コジェネレーションシステムにおいて、熱源から熱の供給を受けて、燃料の改質をする燃料改質部と、改質された前記燃料を電気化学反応させて、直流電流を出力する発電部と、前記燃料改質部及び／又は前記発電部における廃熱を回収して蓄積する蓄熱部と、エアを前記熱源及び／又は前記発電部に供給するエア流動手段と、前記エア流動手段が生成するエア気流の上流に配置され、前記直流電流を交流電流に変換するインバータと、を備えることを特徴とする。
【０００７】
かかる構成によれば、燃料電池コジェネレーションシステムにおいて、前記したエア流動手段により、インバータの冷却機能と、燃料改質部及び／又は発電部のエア供給機能と、が達成される構成になる。つまり、エア流動手段が生成するエア気流により、このエア気流の上流に位置するインバータの廃熱が回収（空冷）されて、この廃熱が下流に位置する燃料改質部及び／又は発電部に供給されて再利用されることになる。これにより、エアが予め予熱されて燃料改質部及び／又は発電部に供給されることとなり、熱エネルギーの効率的利用が図れるとともに、燃料改質部及び／又は発電部における反応効率及び安定性が向上する。さらに、インバータ専用の冷却手段が省略されるので、システムの簡略化および低コスト化に寄与するとともに、補機用の使用電力を削減して省エネルギー化を図ることができる。
【０００８】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の燃料電池コジェネレーションシステムにおいて、一端に前記エア流動手段が配置され、他端に外界に開口する吸気孔が形成され、このエア流動手段及びこの吸気孔の間に前記インバータが配置されるエア流路を有することを特徴とする。
【０００９】
かかる構成によれば、エア流動手段により生成されるエア気流が、インバータの近傍を流れるように、規定されることになる。これにより、インバータの廃熱を高効率で回収できるようになる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明に係る燃料電池コジェネレーションシステムは、以下に示す優れた効果を奏する。すなわち、本発明によれば、インバータの廃熱が有効に回収されて高効率なエネルギー利用が図れるとともに、簡略化および低コスト化が図れる燃料電池コジェネレーションシステムが提供可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下本発明の実施の形態について図面を参照しつつ説明する。
図１及び図２を参照して本発明の実施形態について説明する。図１は本実施形態における燃料電池コジェネレーションシステムの全体構成を示す概念図である。なお、図１において、外周が斜線模様で示される構成要素は発熱源であることを示し、外周が梨地模様で示した構成要素は吸熱源であることを示している。図２は、燃料電池コジェネレーションシステムで吸気されたエアの経路を示す概念図である。
【００１２】
図１に示されるように、本実施形態における燃料電池コジェネレーションシステム１０（以下、適宜、単にシステム１０ともいう）は、燃料改質部２０と、発電部３０と、ＤＣ／ＡＣ変換部４０と、蓄熱部５０とから構成される。このように構成されることにより、燃料Ｆが燃料改質部２０において改質されて発電部３０に供給され、この発電部３０から直流電流ＤＣが出力される。さらにこの直流電流ＤＣがＤＣ／ＡＣ変換部４０に入力されると交流電流ＡＣに変換されて出力されるとともにこの変換にともない生じた廃熱は回収されて燃料改質部２０及び発電部３０において有効利用される。一方、燃料改質部２０及び発電部３０で生じた廃熱は、蓄熱部５０で回収されて蓄積されることとなる。
【００１３】
燃料改質部２０は、さらに、燃料供給手段２１と、脱硫器２２と、気化器２３と、改質器２４と、バーナ（熱源）２５と、ＣＯ変成器２６と、ＣＯ除去器２７とから構成される。このように構成されることにより、燃料改質部２０は、熱の供給を受けて燃料Ｆを化学反応により改質し、水素リッチなアノードガスＡ3を生成するものである。そして、燃料改質部２０において生成されたアノードガスＡ3は、バルブＶ1，Ｖ2の設定により、後記するバーナ（熱源）２５又は発電部３０に供給されることとなる。ここで、バルブＶ1が開状態でかつバルブＶ2が閉状態であれば、アノードガスＡ3は、バーナ（熱源）２５に供給されることとなり、バルブＶ1が閉状態でかつバルブＶ2が開状態であれば、アノードガスＡ3は、発電部３０に供給されることとなる。
【００１４】
燃料供給手段２１は、燃料Ｆを燃料改質部２０に導入する部分である。
ここで、供給される燃料Ｆとは、炭化水素系燃料であって、ＬＰガス、天然ガス、都市ガス等のガス燃料、灯油等の液体燃料が挙げられる。
【００１５】
脱硫器２２は、燃料Ｆに含まれる硫黄分を除去（脱硫）するものである。燃料Ｆを脱硫器２２に充填されているＣｏＭｏＸ触媒に通過させると、燃料Ｆ中の有機硫黄化合物が硫化水素に変化する。続いて、この硫化水素がＺｎＯ触媒上を通過すると、ＺｎＳとして硫黄成分が固定されることとなり、燃料Ｆの脱硫が達成される。なお、脱硫の触媒およびプロセスはこれに限定されるものではない。
【００１６】
気化器２３は、脱硫された燃料Ｆと原料水Ｗ1とを所定の割合で混合し、この混合物を気化するものである。ここで、気化器２３に導入される原料水Ｗ1は、循環水タンク５３を出発後、後記するＣＯ変成器２６及びＣＯ除去器２７の廃熱を回収することにより加温されているが、適宜加熱したり噴霧したりして完全に気化される。また気化器２３に導入される燃料Ｆが、灯油等の液体燃料であれば、この液体燃料と水とを所定の比率で混合乳化した水燃料混合液を噴霧して気化させる。なお、この水燃料混合液の気化の際に加熱する場合は、液体燃料が熱分解しない程度に必要十分な適量な熱量を与える必要がある。なお、この気化器２３は水を先に蒸発させた後に灯油等の液体燃料を気化するようにしたものでも良い。
【００１７】
改質器２４は、その内部にニッケル系又は貴金属系の改質触媒が充填されており、燃料Ｆと水とを化学反応させて水素を生成するものである。ここで、燃料Ｆがメタンガス（ＣＨ4）である場合を例にとり反応式を示すと次の第（１）式，第（２）式のとおりである。なお、燃料Ｆが、この改質器２４を通過してなる第１改質ガスＡ1は、メタンガス（ＣＨ4）、水（Ｈ2Ｏ）、水素（Ｈ2）、二酸化炭素（ＣＯ2）、一酸化炭素（ＣＯ）の混合ガスとなる。この混合ガスのうち水素（Ｈ2）の比率は７０％程度であり、一酸化炭素（ＣＯ）の比率は、１０％程度となっている。
ＣＨ4＋Ｈ2Ｏ→ＣＯ＋３Ｈ2  （吸熱反応）  （１）
ＣＯ＋Ｈ2Ｏ→ＣＯ2＋Ｈ2    （発熱反応）  （２）
【００１８】
バーナ（熱源）２５は、前記第（１）式に示される反応が吸熱反応であることから、この反応を進めるのに必要な熱量を改質器２４に供給する熱源である。このバーナ２５は、燃料供給手段２１から直接（脱硫されずに）供給される燃料Ｆと、後記する燃料電池３１から排出されるアノードオフガスＡ4と、第１エア流動手段４２から供給される燃焼用エアＲ1と、が燃焼反応して大きく発熱するものである。このバーナ２５の発熱により、前記第（１）式の反応が進行するとともに、この反応に寄与しなかった廃熱が、改質器２４から排出される改質器排ガスＲ2とともに熱交換器５１に導かれて回収されることになる。
【００１９】
ＣＯ変成器２６は、その内部にＣｕ−Ｚｎ系又はＦｅ−Ｃｒ系のシフト反応触媒が充填されている。そして、ＣＯ変成器２６に第１改質ガスＡ1を通過させると、前記第（２）式の反応により、含有する一酸化炭素（ＣＯ）の濃度を１％程度まで低減させるとともに、第１改質ガスＡ1よりも水素リッチな第２改質ガスＡ2を生成するものである。この第（２）式の反応は発熱反応であり、この廃熱は、循環水タンク５３を出発した原料水Ｗ1により回収されて、気化器２３における気化反応及び改質器２４における前記第（１）式の反応に利用される。
【００２０】
ＣＯ除去器２７は、その内部にパラジウム合金触媒が充填されている。そして、ＣＯ除去器２７に第２改質ガスＡ2を通過させると、次の第（３）式の反応により、含有する一酸化炭素（ＣＯ）の濃度を１０ｐｐｍ以下まで低減させたアノードガスＡ3を生成するものである。このように、アノードガスＡ3中の一酸化炭素（ＣＯ）の濃度を低減させることが必要な理由は、燃料電池３１における後記する電気化学反応を妨げる現象を防止するためである。この第（３）式の反応は発熱反応であり、この廃熱は、ＣＯ変成器２６を経由した原料水Ｗ1により回収されて、気化器２３における気化反応及び改質器２４における前記第（１）式の反応に利用される。
ＣＯ＋１／２Ｏ2→ＣＯ2    （発熱反応）  （３）
【００２１】
発電部３０は、さらに、燃料電池３１と加湿器３２とから構成される。このように構成されることにより、発電部３０は、アノードガスＡ3（水素）及びカソードガスＣ1（酸素（エア））の供給を受けて電気化学反応を起こし、連続的に直流電流ＤＣを出力するものである。
なお、前記第１改質ガスＡ1と第２改質ガスＡ2とアノードガスＡ3はそれぞれ次の工程に進む前に図示しない熱交換部によって適切な温度に調整されるものである。
【００２２】
燃料電池３１は、固体高分子製の電解質膜（図示せず）をアノード極（図示せず）とカソード極（図示せず）とで挟んでなる単位構造（セル）が積層して構成されるものである。そして、アノード極が水素の供給を受けると、次の第（４）式の反応に示されるように水素イオンに変換され、この水素イオンが電解質膜中を伝導してカソード極に到達すると、次の第（５）式の反応に示されるように酸素と反応して水を生成するとともに、両電極間に電位差を発生させることになる。
アノード反応  Ｈ2 → ２Ｈ+＋２ｅ-               （４）
カソード反応  ２Ｈ+＋２ｅ-＋１／２Ｏ2 → Ｈ2Ｏ  （５）
【００２３】
前記第（４）式，第（５）式で示される燃料電池３１の電気化学反応により生成する副産物は、水と発電に伴う発熱（廃熱）のみである。この水と発電に伴う発熱（廃熱）の一部はカソードオフガスＣ2とともに発電部３０から排出されて熱交換器５１において回収される。そして、残りの発電に伴う発熱（廃熱）は、循環水タンク５３から出発して循環する加湿水Ｗ2により回収されて、後記する加湿器３２に供給される。
【００２４】
なお、本実施形態においては、燃料電池３１として固体高分子形燃料電池（PEFC: Polymer Electrolyte Fuel Cell）である場合を例示しているが、これに限定されることなく、他の例として、リン酸形燃料電池（PAFC: Phosphoric Acid Fuel Cell）、溶融炭酸塩形燃料電池（MCFC: Molten Carbonate Fuel Cell）、固体酸化物形燃料電池（SOFC: Solid Oxide Electrolyte Fuel Cell）等を用いても良い。
【００２５】
加湿器３２は、アノードガスＡ3及び／又はカソードガス（エア）Ｃ1に水分を供給して加湿させるものである。このように加湿させる理由は、電解質膜（図示せず）が常に所定の湿潤状態に保たれることが、前記した第（４）式，第（５）式に示される電気化学反応を良好に進行させ、直流電流ＤＣを安定して燃料電池３１から出力させるのに必要な条件であるからである。
【００２６】
循環水タンク５３を出発した加湿水Ｗ2は、発熱源である燃料電池３１を循環する過程で加温されて加湿器３２に供給され、その一部が気化してアノードガスＡ3及び／又はカソードガス（エア）Ｃ1を加湿させる。ここで、この加湿器３２を通過するカソードガス（エア）Ｃ1は、インバータ４１の廃熱を吸収して加温されている。このため、加湿器３２に導入されたカソードガス（エア）Ｃ1は、水を気化して水蒸気にするのに必要な潜熱として、その廃熱を利用することができるので、効率的な加湿が実現されることになる。
【００２７】
このように、加湿器３２に供給される加湿水Ｗ2及びカソードガス（エア）Ｃ1が予め加温されているので、加湿器３２が低容量であっても加湿作用を短時間で効率的に行うことができる。よって、インバータ４１の廃熱により、カソードガス（エア）Ｃ1を予め加温することによって、システム１０の簡略化および低コスト化が可能になるとともに、システム１０を起動させてから定格発電に達するまでに要する起動運転期間の短縮を図ることができることになる。なお、加湿器３２に供給されて気化しなかった残りの加湿水Ｗ2は、再び、循環水タンク５３に戻ることになる。
【００２８】
ＤＣ／ＡＣ変換部４０は、図２に詳細が示されるように、インバータ４１と、第１エア流動手段４２と、第２エア流動手段４３と、エア流路４４とから構成される。このように構成されることにより、ＤＣ／ＡＣ変換部４０は、インバータ４１で直流電流ＤＣを交流電流ＡＣに変換するするとともに、この変換に伴い生じる廃熱を第１，第２エア流動手段４２，４３により回収するものである。
【００２９】
インバータ４１は、発電部３０の燃料電池３１から出力される直流電流ＤＣを一般家庭で使用される商用電源と同じ交流電流ＡＣに変換動作するものである。このインバータ４１は、図示しない商用電源を利用して駆動し、構成要素である半導体素子によるチョッパ制御により直流から交流への変換動作を行うものであるが、この変換動作の際にこの半導体素子は大きく発熱するものである。
インバータ４１は、半導体、インダクタ、キャパシタ等の各種素子により構成されているため、高温下での使用は、これらの素子の寿命を著しく短縮させてしまう。特に、インバータ４１に用いられている、平滑回路（図示せず）や、リップルノイズ回路（図示せず）に用いられているアルミ電解コンデンサの寿命は、「アレニウスの法則（１０℃２倍則）」に従い、周囲温度が１０℃高ければ１／２に短縮し、周囲温度が１０℃低ければ２倍に延びるといった性質を有するものである。さらに、インバータ４１におけるＤＣ／ＡＣの変換効率も、周囲温度が低い程、高くなるといった性質を有している。よって、インバータ４１は、その動作中に、十分な冷却対策を講じる必要があるわけである。
【００３０】
第１エア流動手段４２は、エア取込口４２ａからエアを取り込んで、エア吐出口４２ｂからそのエアを吐き出すようにして、エア気流Ｋ（図２参照）を生成するものであるため、インバータ４１の廃熱により加温されたエアを取り込むことになる。そして、この取り込まれた加温エアは、エア吐出口４２ｂからバーナ（熱源）２５に向けて燃焼用エアＲ1として吐き出されることになる。
【００３１】
第２エア流動手段４３は、エア取込口４３ａからエアを取り込んで、エア吐出口４３ｂからそのエアを吐き出すようにして、エア気流Ｋ（図２参照）を生成するものであるため、インバータ４１の廃熱により加温されたエアを取り込むことになる。そして、この取り込まれた加温エアは、エア吐出口４３ｂから発電部３０の加湿器３２（図１参照）に向けてカソードガスＣ1として吐き出されることになる。なお、以下において第１エア流動手段４２及び第２エア流動手段４３を区別しないで指す場合は、単に「エア流動手段」という。
【００３２】
エア流路４４は、その一端に第１エア流動手段４２及び第２エア流動手段４３が配置され、他端に外界に開口してエアが流入する吸気孔４５が形成されている。そして、このエア流路４４は、吸気孔４５及びエア吐出口４２ｂ，４３ｂを除く部分において、エアの出入りを許容しない密閉構造を有している。
【００３３】
このエア流路４４の、エア流動手段４２，４３及び吸気孔４５の間には、インバータ４１が配置されている。このように、インバータ４１がエア流路４４の途中に配置されることにより、エア流路４４の断面がその配置部分のみにおいて狭くなり、エア気流Ｋはインバータ４１の近傍を高速で流れることになる。これにより、エア気流Ｋにインバータ４１の廃熱が高効率で回収されることとなる。ここで、インバータ４１の下方に吸気孔４５が配置され、インバータ４１の上方にエア流動手段４２，４３が配置されているため、インバータ４１の発熱によるドラフトでより効率的にインバータ４１が冷却される。なお、エア流路４４は、図２で示されるような屈折形状に限定されることはなく、直線的であってもよいし、立体的な曲線を有するものであってもよい。
【００３４】
このように、本実施形態においては、エア流動手段４２，４３が生成するエア気流Ｋの上流に発熱源であるインバータ４１を配置して、下流に吸熱源である改質器２４及び加湿器３２を配置する構成となっている。このように構成されることにより、発熱源及び吸熱源はそれぞれ別個の送気機構を有する必要がなく共有されるので、システム全体の簡略化および低コスト化に寄与することとなる。
【００３５】
ここで図１に戻って、
蓄熱部５０は、さらに、熱交換器５１と、貯水タンク５２とから構成されている。このように構成されることにより、蓄熱部５０は、燃料改質部２０及び発電部３０の廃熱を回収し、水を湯に変換して熱エネルギーを蓄積するものである。
【００３６】
熱交換器５１は、カソードオフガスＣ2及び改質器排ガスＲ2を取り込んで、その廃熱を回収するものである。このカソードオフガスＣ2は、高温で湿潤したエア（電気化学反応により酸素が消費されている）であり、含まれる水蒸気が凝縮して水に戻る際に放出する潜熱が廃熱として熱交換器５１で回収される。このようにして、カソードオフガスＣ2から分離された水分は、図示しないドレン機構により外部に排出されたり、循環水タンク５３に供給されたりする。また、循環水タンク５３を出発して発電部３０の廃熱を回収して循環する加湿水Ｗ2も、この熱交換器５１で熱交換する。
【００３７】
貯水タンク５２は、その内部の貯水量が所定量となるように注水する注水機構（図示せず）を有するとともに、この注水された水を熱交換器５１に循環させて加温して湯に変換して蓄積するものである。さらに、貯水タンク５２は、図示しない屋内に配置される給湯システムや床暖房システムなどと接続し、それらに対し必要に応じて湯を供給するものである。
【００３８】
次に、図１、図２を参照して、本実施形態に係る燃料電池コジェネレーションシステムの動作説明を行う。
＜起動運転期間＞
燃料電池コジェネレーションシステム１０を起動した直後は、改質器２４が、前記した第（１）式の反応を進行させる温度に到達していないために、所定の運転温度（６００℃〜７００℃）で安定するまで、０．５ｈ〜１ｈほど起動運転を行う。この起動運転期間中、システム１０は、発電しないので第２エア流動手段４３は停止しており、バーナ（熱源）２５にエアを供給する第１エア流動手段４２のみが駆動している。ところで、この起動運転期間中は、インバータ４１の廃熱が定格発電時のおよそ１／４〜１／３と少ないので、インバータ４１を空冷するのに、第１エア流動手段４２のみの駆動で十分である。
【００３９】
このようにして、起動運転期間におけるインバータ４１の廃熱は、第１エア流動手段４２がなすエア気流Ｋ（図２参照）により回収されて熱源２５に供給され、改質器２４が所定の運転温度に到達するのに有効利用される。
なお、この起動運転期間において、バルブＶ1（開状態），バルブＶ2（閉状態）に設定して、燃料改質部２０から出力されるアノードガスＡ3は、発電部３０をバイパスして熱源２５に供給されて燃料となる。
【００４０】
＜定格発電期間＞
改質器２４が所定の温度に到達して安定すると、バルブＶ1（閉状態），バルブＶ2（開状態）に設定して、アノードガスＡ3を発電部３０へ供給すると共に、第２エア流動手段４３が駆動してカソードガス（エア）Ｃ1が発電部３０に供給されて発電が開始される。このように、発電が開始されて定格発電期間に入ると、インバータ４１の廃熱量は最大となるが、エア流動手段４２，４３によるエア気流Ｋの流量も最大となるため、インバータ４１は十分に冷却されることになる。
【００４１】
一方、このようにしてインバータ４１の廃熱を回収したエア気流Ｋの一部は、第１エア流動手段４２により熱源２５に供給されて、その廃熱の一部が、改質器２４における前記第（１）式に示される反応に利用される。また、エア気流Ｋの他の一部は、カソードガスＣ1として第２エア流動手段４３により加湿器３２に供給される。そして、このカソードガスＣ1に含まれる廃熱が、加湿器３２を循環する加湿水Ｗ2の一部を気化させて、カソードガスＣ1を加湿するのに利用される。
【００４２】
このようにして、加湿されたカソードガスＣ1は、アノードガスＡ3とともに燃料電池３１に導入されて、前記（４）式，第（５）式に示される電気化学反応に基づき直流電流ＤＣを安定的に生じさせる。そして、この電気化学反応に寄与したカソードガスＣ1は、酸素濃度を低下させてカソードオフガスＣ2となって、熱交換器５１で熱回収されたのち外部に排気されることになる。また、アノードガスＡ3は、燃料電池３１における電気化学反応に未反応であった残留水素を含有したアノードオフガスＡ4となって排出され、熱源２５に供給されて燃料となる。
【００４３】
ところで、システム１０が出力する交流電流ＡＣの電力の増減に応じて、インバータ４１の廃熱量も増減するものである。しかし、交流電流ＡＣの電力の増減に応じて、エア流動手段４２，４３によるエア気流Ｋの流量も増減するので、インバータ４１の冷却は十分に行われることになる。
【００４４】
以上説明した通り、本発明に係る燃料電池コジェネレーションシステム１０によれば、その構成要素であるインバータ４１の発熱をエア流動手段４２，４３により空冷する。そして、インバータ４１を空冷して加温されたエアは、吸熱源である改質器２４及び／又は加湿器３２に導入されることになる。これにより、インバータ４１の廃熱は回収されて、燃料改質部２０及び発電部３０における吸熱反応に利用されることとなり、熱エネルギーの有効利用が図られることになる。また、本発明では、インバータ４１を冷却する専用の冷却機構を別個に設ける必要がないため、システムの簡略化および低コスト化と、使用電力の抑制による省エネルギーとを両立することができる。
【００４５】
なお、本発明を説明するために、前記した実施形態では、インバータ４１の廃熱により加温されたエアは、熱源２５及び加湿器３２の両方に導入されているが、このような形態に限定されるものでなく、熱源２５及び加湿器３２のいずれか一方にのみ導入される場合も含まれる。
また、前記した実施形態では、エア流動手段４２，４３が生成するエア気流Ｋは、その経路がエア流路４４により規定されているが、そのようなエア流路４４を設けずに、単に、エア気流Ｋの上流にインバータ４１が配置されるような場合も保護される技術的範囲に含まれる。
さらに、前記した実施形態においては、エア気流Ｋに対してインバータ４１は、エア流動手段４２，４３よりも上流に位置しているが、本発明が保護される技術的範囲はこのような形態に限定されるものではない。すなわち、発熱源であるインバータ４１は、燃料改質部２０及び／又は発電部３０の吸熱源よりも上流に位置していれば、本発明の課題は解決されるのである。従って、本発明が保護される技術的範囲においては、インバータ４１と燃料改質部２０及び／又は発電部３０とに対する、エア流動手段４２，４３の位置に関しては、特に限定を設けない。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本実施形態における燃料電池コジェネレーションシステムの全体構成を示す概念図である。
【図２】燃料電池コジェネレーションシステムで吸気されたエアの経路を示す概念図である。
【符号の説明】
【００４７】
１０    システム（燃料電池コジェネレーションシステム）
２０    燃料改質部
２５    バーナ（熱源）
３０    発電部
４１    インバータ
４２    第１エア流動手段（エア流動手段）
４３    第２エア流動手段（エア流動手段）
４４    エア流路
４５    吸気孔
５０    蓄熱部
Ａ3    アノードガス
Ａ4    アノードオフガス
ＡＣ    交流電流
Ｃ1    カソードガス
Ｃ2    カソードオフガス
ＤＣ    直流電流
Ｆ      燃料
Ｋ      エア気流
Ｒ1    燃焼用エア
Ｒ2    改質器排ガス
Ｗ1    原料水
Ｗ2    加湿水
【図１】
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【図２】
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