(57)【要約】【課題】システム側面への積雪による加圧に耐えるため、丈夫な部材や構成が必要であった。【解決手段】筐体１００の内部に、燃料電池１と、燃料電池１に接続され還元剤ガスを供給する還元剤ガス経路２と、原料より水素を含む還元剤ガスを生成する水素生成器３と、原料または還元剤ガスを燃焼し水素生成器３を加熱する燃焼器４と、燃焼器４に燃焼のための空気を供給する燃焼用空気供給装置５と、燃焼用空気を筐体外から吸入する空気吸入口６と、燃焼器４と空気吸入口６とを接続する燃焼用空気吸入経路７と、燃焼器４の燃焼排ガスを筐体外に排出する排ガス排出口８と、その一部が断熱材を介さず筐体１００の側面を沿うように構成された側面加熱部５０を持ち、燃焼器４と排ガス排出口８とを接続する燃焼排ガス経路９とを備える、燃料電池システム。【選択図】図１
2012226884.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
原料と水を用いて水素を含む還元剤ガスを生成する水素生成器と、
前記水素生成器を加熱する燃焼器と、
前記燃焼器に燃焼用空気を供給する燃焼用空気供給装置と、
前記還元剤ガスと酸化剤ガスを用いて発電する燃料電池と、
前記燃料電池に前記酸化剤ガスを供給する酸化剤ガス供給装置と、
前記燃焼器からの燃焼排ガスを排出する燃焼排ガス排出口と、
前記燃焼器及び前記燃焼排ガス排出口を連通する燃焼排ガス経路と、
前記水素生成器、前記燃焼器及び前記燃料電池を少なくとも内部に配置する筺体と、
を備え、
前記燃焼排ガス経路は、前記筺体の側面に沿うように配置される側面加熱部を有している、燃料電池システム。
【請求項２】
前記側面加熱部は、前記筺体の側面に接触するように配置されている、請求項１に記載の燃料電池システム。
【請求項３】
前記側面加熱部は、前記筺体の側面のうち、メンテナンス用に開閉可能に構成されている面、燃料電池の操作部が配置されている面、及び、配電線の引き込み部が配置されている面の少なくともいずれかである、請求項１又は２に記載の燃料電池システム。
【請求項４】
前記燃料排ガス経路中で凝縮した凝縮水を排出する凝縮水排出口と、
前記凝縮水排出口及び前記燃焼排ガス経路の重力方向の最下部を連通する排水経路と、を備える、請求項１〜３のいずれかに記載の燃料電池システム。
【請求項５】
前記燃焼排ガス排出口は、前記側面加熱部が配置されている前記側面に設けられている、請求項１〜４のいずれかに記載の燃料電池システム。
【請求項６】
前記燃焼用空気供給装置に前記燃焼用空気を供給する燃焼用空気吸入口と、
前記燃焼用空気供給装置及び前記燃焼用空気吸入口を連通する燃焼用空気吸入経路と、を備え、
前記燃焼用空気吸入口は、前記側面加熱部が配置されている前記側面に設けられている、請求項１〜４のいずれかに記載の燃料電池システム。
【請求項７】
前記酸化剤ガス供給装置に前記酸化剤ガスを供給する酸化剤ガス吸入口と、
前記酸化剤ガス供給装置及び前記酸化剤ガス吸入口を連通する酸化剤ガス吸入経路と、を備え、
前記酸化剤ガス吸入口は、前記側面加熱部が配置されている前記側面に設けられている、請求項１〜４のいずれか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、固体高分子形やリン酸形、固体酸化物形などの燃料電池を備え、電気の供給を行なう燃料電池システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
固体高分子形やリン酸形、固体酸化物形などの燃料電池を用いた従来の燃料電池システムは、主にコージェネレーションシステムとして使用されており、発電と同時に発生する熱をお湯として回収することでエネルギーを有効に活用でき、高効率の分散型電源として注目されている。特にコージェネレーションシステムとしてお湯を回収できるため、お湯の需要が多い寒冷地での使用が望まれている。
【０００３】
しかしながら、このような寒冷地では降雪が多く、積雪によるシステムへの影響を考慮しなくてはならない。たとえば、空気と水素を供給して発電する燃料電池とともに水素を生成する水素生成器を筐体に備えた燃料電池システムでは、供給する空気や、水素を生成する際の燃焼排気ガスを筐体外とやりとりする吸気口や排気口を筐体に備えるが、降雪の多い寒冷地では、積雪によるこれら吸気口や排気口の閉塞が危惧される。
【０００４】
このような燃料電池システムでは、システムの天井面に吸入口、側面に排出口を設け、排気口へ排気ガスを導く排気経路を天井面に沿わせることで天井面および吸気口を暖め、積雪による吸気口の閉塞を防止する燃料電池システムが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
図７は前記特許文献１に記載された従来の燃料電池システムを示す構成図である。従来の燃料電池システムは、筐体１００の内部に、還元剤ガスと酸化剤ガスを用いて発電を行う燃料電池１と、燃料電池１に接続され還元剤ガスを供給する還元剤ガス経路２と、原料より還元剤ガスを生成する水素生成器３と、原料ガスまたは還元剤ガスを燃焼し水素生成器３を加熱する燃焼器４と、燃焼器４に燃焼用の空気を供給する燃焼用空気供給装置５と、筐体１００の天面に配置され燃焼用空気を筐体外から吸入する空気吸入口６と、燃焼器４と空気吸入口６とを接続する燃焼用空気吸入経路７と、筐体１００の側面に配置され燃焼器４の燃焼排ガスを筐体外に排出する排ガス排出口８と、燃焼器４と排ガス排出口８とを接続する燃焼排ガス経路９と、燃料電池１に接続され酸化剤ガスを供給する酸化剤ガス経路１０と、酸化剤ガスを燃料電池１に供給する酸化剤ガス供給装置１１と、燃料電池１で発電に使用した残りの還元剤ガスを燃焼器４に供給する還元剤オフガス経路１２と、を備えている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００９−７６２８６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、前記従来の燃料電池システムでは、天井面を排気ガスにより加熱することにより、天井面に積もる雪は除去できるものの、側面の雪は除去できない。そのため、システム側面には積雪による圧力が加わるため、システムが変形しないように圧力に耐えるだけの頑丈な部材や構成をとる必要があった。
【０００８】
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、寒冷地におけるシステム側面への積雪を
防止し、部材、構造などの簡素化や小型化が可能な燃料電池システムを供給することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記従来の課題を解決するために、本発明の燃料電池システムは、燃焼器からの排気ガス経路に側面加熱部を備えたものである。
【００１０】
これによって、燃焼排ガスの熱を利用して筐体の側面を加熱することができ、寒冷地におけるシステム側面への積雪を防止し、部材、構造などの簡素化や小型化が可能な燃料電池システムを実現できる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の燃料電池システムは、寒冷地におけるシステム側面への積雪を防止し、部材、構造などの簡素化や小型化、メンテナンス時の作業性が向上できる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施の形態１による燃料電池システムのシステム構成図
【図２】本発明の実施の形態１による燃料電池システムの斜視図
【図３】本発明の実施の形態２による燃料電池システムのシステム構成図
【図４】本発明の実施の形態３による燃料電池システムのシステム構成図
【図５】本発明の実施の形態４による燃料電池システムのシステム構成図
【図６】本発明の実施の形態５による燃料電池システムのシステム構成図
【図７】従来の燃料電池システムのシステム構成図
【発明を実施するための形態】
【００１３】
第１の発明は、原料と水を用いて水素を含む還元剤ガスを生成する水素生成器と、水素生成器を加熱する燃焼器と、燃焼器に燃焼用空気を供給する燃焼用空気供給装置と、還元剤ガスと酸化剤ガスを用いて発電する燃料電池と、燃料電池に酸化剤ガスを供給する酸化剤ガス供給装置と、燃焼器からの燃焼排ガスを排出する燃焼排ガス排出口と、燃焼器及び燃焼排ガス排出口を連通する燃焼排ガス経路と、水素生成器、燃焼器及び燃料電池を少なくとも内部に配置する筺体とを備えた燃料電池システムにおいて、燃焼排ガス経路は、筺体の側面に沿うように配置される側面加熱部を有するものである。
【００１４】
この構成により、筺体の側面を燃焼排ガスの熱で加熱することができ、寒冷地において積雪した場合に、筺体の側面より外側の雪を燃焼排ガスの熱で融解できる。そのため、システム側面への積雪による側面への加圧を抑制し、部材、構造などの簡素化や小型化することができる。
【００１５】
また第２の発明は、側面加熱部は、筺体の側面に接触するように配置されているものである。
【００１６】
この構成により、筐体の側面を燃焼排ガスの熱でより確実に加熱することができる。また、燃焼排ガス中の水蒸気を確実に凝縮することができ、低温時に排ガス排出口から排出された燃焼排ガス中の水蒸気が凝縮して白煙となることをより確実に抑制することができる。
【００１７】
また第３の発明は、側面加熱部は、筺体の側面のうち、メンテナンス用に開閉可能に構成されている面、燃料電池の操作部が配置されている面、及び、配電線の引き込み部が配置されている面の少なくともいずれかである。
【００１８】
この構成により、人が近づいて作業を行う側面を確実に加熱することができる。そのため、寒冷地において積雪した場合に、人が近づいて作業を行うことをより容易にでき、メンテナンス時の作業性を向上することができる。
【００１９】
また第４の発明は、燃料排ガス経路中で凝縮した凝縮水を排出する凝縮水排出口と、凝縮水排出口及び燃焼排ガス経路の重力方向の最下部を連通する排水経路とをさらに備えるものである。
【００２０】
この構成により、燃焼排ガス経路に溜まった凝縮水をより確実に排出することができ、燃焼排ガス経路の水詰まりによる燃焼不良や、騒音の発生を防止することができる。
【００２１】
また、第５の発明は、燃焼排ガス排出口は、側面加熱部が配置されている側面に配置されているものである。
【００２２】
この構成により、燃焼排ガス排出口が加熱される面に設けられているため、寒冷地において積雪した場合に、燃焼排ガス排出口が積雪により閉塞することを抑制できる。
【００２３】
また、第６の発明は、燃焼用空気供給装置に燃焼用空気を供給する燃焼用空気吸入口と、燃焼用空気供給装置及び燃焼用空気吸入口を連通する燃焼用空気吸入経路とをさらに備えた燃料電池システムにおいて、燃焼用空気吸入口は、側面加熱部が配置されている側面に設置されているものである。
【００２４】
この構成により、燃焼用空気吸入口が加熱される面に設けられているため、寒冷地において積雪した場合に、燃焼用空気吸入口が積雪により閉塞することを抑制できる。
【００２５】
また、第７の発明は、酸化剤ガス供給装置に酸化剤ガスを供給する酸化剤ガス吸入口と、酸化剤ガス供給装置及び酸化剤ガス吸入口を連通する酸化剤ガス吸入経路とをさらに備えた燃料電池システムにおいて、酸化剤ガス吸入口は、前記側面加熱部が配置されている前記側面に設置することにより、酸化剤ガス吸入口が加熱される面に設けられているものである。
【００２６】
この構成により、寒冷地において積雪した場合に、酸化剤ガス吸入口が積雪により閉塞することを抑制できる。
【００２７】
以下、本発明の実施の形態について、図１から図６を用いて説明する。なお、本実施の形態によって本発明が限定されるものではない。
【００２８】
（実施の形態１）
図１は、本発明の第１の実施の形態における燃料電池システムを示すシステム構成図である。
【００２９】
本実施の形態における燃料電池システムは、筐体１００の内部に、還元剤ガスと酸化剤ガスを用いて発電を行う燃料電池１と、燃料電池１に接続され還元剤ガスを供給する還元剤ガス経路２と、原料より水素を含む還元剤ガスを生成する水素生成器３と、原料または還元剤ガスを燃焼し水素生成器３を加熱する燃焼器４と、燃焼器４に燃焼のための空気を供給する燃焼用空気供給装置５と、燃焼用空気を筐体外から吸入する空気吸入口６と、燃焼器４と空気吸入口６とを接続する燃焼用空気吸入経路７と、燃焼器４の燃焼排ガスを筐体外に排出する排ガス排出口８と、その一部が断熱材を介さず筐体１００の側面を沿うように構成された側面加熱部５０を持ち、燃焼器４と排ガス排出口８とを接続する燃焼排ガス経路９と、燃料電池１に接続され酸化剤ガスを供給する酸化剤ガス経路１０と、酸化剤
ガスを燃料電池１に供給する酸化剤ガス供給装置１１と、燃料電池１で発電に使用した残りの還元剤オフガスを燃焼器４に供給する還元剤オフガス経路１２とを備えている。
【００３０】
次に、このような本実施の形態の動作を説明する。
【００３１】
燃料電池１では、還元剤ガス経路２から供給され、水素生成器３にて都市ガスやプロパン、灯油などの炭化水素系原料と水から水蒸気改質反応などにより生成された水素を含有した還元剤ガスと、酸化剤ガス経路１０から酸化剤ガス供給装置１１により供給された酸素を含む空気などの酸化剤ガスとの電気化学反応により発電を行ない、発電に利用された後の還元剤オフガスおよび酸化剤オフガスを排気する。燃料電池１としては、主に固体高分子形やリン酸形、固体酸化物形などが用いられ、酸化剤ガス供給装置１１としては、主に往復ポンプやスクロールファン、ターボファンなどが用いられる。燃料電池１で反応に利用された後の還元剤オフガスは還元剤オフガス経路１２により燃焼器４で燃焼され、水蒸気改質反応に必要な熱を供給する。
【００３２】
水素生成器３は、通常、原料と水から水蒸気改質反応によって改質ガスを生成する改質器（図示せず）と、水蒸気と一酸化炭素ガスを水素ガスと二酸化炭素ガスにシフト反応させる変成器（図示せず）と、ＣＯの選択酸化反応で一酸化炭素濃度を約１０ｐｐｍ以下に低濃度化させる選択酸化器（図示せず）とを内蔵している。
【００３３】
このため、改質器には改質反応を促進する改質触媒体（図示せず）があり、水蒸気改質反応は吸熱反応であるため、この改質触媒体へ反応熱を供給するための熱供給手段として、燃焼器４が設置される。燃焼器４の内部では、原料や還元剤オフガスなどの燃料ガスを燃焼用空気供給装置５から送風される空気によって可燃濃度範囲に希釈・混合した後、この混合ガスを燃焼させて生成した高温の燃焼ガスとの熱交換によって改質触媒体を加熱する。燃焼器４としては、主にバーナによる燃焼や触媒による燃焼などが用いられ、燃焼用空気供給装置５としては、主に往復ポンプやスクロールファン、ターボファンなどが用いられる。
【００３４】
燃焼器４の燃焼で発生した高温の燃焼排ガスは、燃焼排ガス経路９により排ガス排出口８へと導かれ、筐体１００の外部へ排出される。その際、燃焼排ガスは、燃焼排ガス経路９の側面加熱部５０において熱を放出し、筐体１００の側面を加熱する。
【００３５】
一方、空気吸入口６により筐体１００の外部の空気が、燃焼用空気吸入経路７により燃焼用空気供給装置５へ取り込まれる。
【００３６】
図２は、燃焼排ガス経路９の側面加熱部５０を示す斜視図である。図２−（１）に示すように、筐体１００の４側面を加熱するように側面加熱部５０を設けても良いし、図２−（２）に示すように特定の側面を加熱するように側面加熱部５０を設けても良い。さらに図２−（３）に示すように側面加熱部は、配管構造ではなく面構造であっても良い。
【００３７】
本実施の燃料電池システムの構成およびその動作により、燃焼排ガスの熱を利用して筐体の側面部を加熱することができる。これにより、システム側面の雪を溶かし、積雪による側面への加圧を防止することができる。その結果、システムの部材や構造などを簡素化することができ、コスト削減や小型化した燃料電池システムを実現できる。
【００３８】
なお、本実施の形態はあくまでも例示であり、本発明の技術的範囲を限定する趣旨の記述ではないことを付記する。
【００３９】
（実施の形態２）
図３は本発明の第２の実施の形態における燃料電池システムを示すシステム構成図である。実施の形態１と同様の構成要素については、同一符号を付与し、その説明を省略する。
【００４０】
本実施の形態における燃料電池システムは、燃焼排ガス経路９の側面加熱部５０が、筐体１００に直接接する構成をしている。
【００４１】
次に、このような本実施の形態の動作を説明する。
【００４２】
燃焼器４の燃焼で発生した高温の燃焼排ガスは、燃焼排ガス経路９により排ガス排出口８へと導かれ、筐体１００の外部へ排出される。燃焼排ガスは、筐体１００に直接接した燃焼排ガス経路９の側面加熱部５０において主に伝熱により熱を放出し、筐体１００の側面を加熱する。
【００４３】
本実施の燃料電池システムの構成およびその動作により、燃焼排ガスの熱が伝熱により筐体の側面に伝えられるため、より確実に、効率よく筐体の側面を加熱することができる。さらに、燃焼排ガス中の水蒸気を確実に凝縮することができ、排ガス排出口８から排出される燃焼排ガス中の水蒸気量を低減することができる。これにより、低温時に排ガス排出口８から排出された燃焼排ガス中の水蒸気が凝縮して白煙となることを防止することができる。
【００４４】
なお、本実施の形態はあくまでも例示であり、本発明の技術的範囲を限定する趣旨の記述ではないことを付記する。
【００４５】
（実施の形態３）
図４は本発明の第３の実施の形態における燃料電池システムを示すシステム構成図である。実施の形態２と同様の構成要素については、同一符号を付与し、その説明を省略する。
【００４６】
本実施の形態における燃料電池システムは、燃料電池１で発生した電力をエアコンや冷蔵庫など家庭の電力負荷１５に供給する電力供給装置１６と、商用電源とシステムとの電力のやり取りを遮断する遮断器１７と、システムの各種状態を表示する表示装置１８と、各種状態を設定する入力装置１９と、水素生成器３に原料ガスを供給する原料ガス経路２０と、原料ガス経路２０に配置され原料ガス中の硫黄成分を除去する脱硫器２１とをさらに備えている。
【００４７】
このような本実施の形態の動作を説明する。
【００４８】
燃料電池システムの発電時、燃料電池１で発電された直流の電力は電力供給装置１６により交流電力へ変換され、遮断器１７を介してエアコンや冷蔵庫などの電力負荷１５へ供給される。また、燃料電池１で発電された直流および交流電力の一部は、燃料電池システム内の各機器へ供給され、動作のために消費される（図示せず）。一方、燃料電池システムの非発電時には、システム内の各機器は、遮断器１７を介して商用電源からの電力により動作する。燃料電池システムまたは商用電源のどちらかに異常が発生した際には、遮断器１７を遮断し、互いの電力のやり取りを禁止する。
【００４９】
表示装置１８は、燃料電池システムの運転制御や各種動作を制御する制御装置（図示せず）と接続され、燃料電池システムが発電中か否かなどのシステム状態や、現在の発電量、どのような運転方法を実施するかの運転モードなどシステムに関する各種情報を表示し、入力装置１９は、運転モードの選択や、表示装置１８の表示内容の切換えなど、システ
ムに必要な各種情報を入力し設定を変更する。
【００５０】
水素生成器３に供給される都市ガスやプロパンガス中には、通常、腐臭成分として硫黄が含まれる。原料ガス中の硫黄成分は水素生成器３の内部の触媒を劣化させるため、脱硫器２１により除去される。このような脱硫器２１や、空気吸入口６などに設置される除塵フィルタ（図示せず）など、燃料電池システムには、供給・循環する流体を物理的・化学的に浄化するフィルタを備えており、これらフィルタ類は所定量の対象物を処理した後、交換や洗浄が必要となる。そのため燃料電池システムでは、これらフィルタなどの交換や洗浄など定期的なメンテナンスが必要となる。
【００５１】
このような電力負荷１５および商用電源と接続する配電線の引き込み部や遮断器１７の配置されている面、表示装置１８および入力装置１９など燃料電池システムの操作部が配置されている面、さらに定期的なメンテナンスや故障時のメンテナンスの際に開閉可能に構成されている面（以下、メンテナンス面と記述する）に燃焼排ガス経路９の側面加熱部５０が設置されている。その際、燃焼排ガスは、燃焼排ガス経路９の側面加熱部５０において筐体１００を加熱する。
【００５２】
本実施の燃料電池システムの構成およびその動作により、燃焼排ガスの熱を利用して筐体の側面部、特に配電線の引き込み部や操作部が配置された面やメンテナンス面を加熱することができる。これにより、人が近づいて作業を行う側面を確実に加熱することができ、作業を容易にすることが可能な燃料電池システムを実現できる。
【００５３】
また、本実施の形態では、電力供給装置を筐体内に含む構成として説明を行ったが、電力供給装置が筐体外にあり、遮断器が筐体側に設置された構成としても良い。
【００５４】
なお、本実施の形態はあくまでも例示であり、本発明の技術的範囲を限定する趣旨の記述ではないことを付記する。
【００５５】
（実施の形態４）
図５は本発明の第４の実施の形態における燃料電池システムを示すシステム構成図である。実施の形態２と同様の構成要素については、同一符号を付与し、その説明を省略する。
【００５６】
本実施の形態における燃料電池システムは、凝縮水を筐体外へ排出する凝縮水排出口２２と、燃焼排ガス経路９および凝縮水排出口２２とを接続する排水経路２３とをさらに備えている。
【００５７】
このような本実施の形態の動作を説明する。
【００５８】
燃焼器４から排出された燃焼排ガスは、水蒸気を多く含んだ高温のガスである。燃焼排ガスは、燃焼排ガス経路９に設置された側面加熱部５０において筐体１００を加熱すると、温度が低下し、それに伴ってガス中の水蒸気が凝縮し燃焼排ガス経路９の最下部に凝縮水が溜まる。この凝縮水を、排水経路２３を通じて筐体１００に設置された凝縮水排出口２２から排出する。
【００５９】
本実施の燃料電池システムの構成およびその動作により、燃焼排ガス経路に溜まった凝縮水を排出することができ、燃焼排ガス経路の水詰まりによる燃焼不良や、騒音の発生を防止することができる。
【００６０】
また、本実施の形態では、燃焼排ガス経路から排水経路を通じて凝縮水排出口から筐体
外に凝縮水を排出する構成として説明を行なったが、凝縮水を排出せず、燃料電池システム内で使用する水として回収してもよい。
【００６１】
また、本実施の形態では、燃焼器から燃焼排ガス経路を通じて直接排ガス排出口から排出される構成として説明を行ったが、燃焼排ガス経路に熱交換器を設置し、熱交換後の燃焼排ガスにより側面加熱部による加熱を実施しても良い。
【００６２】
なお、本実施の形態はあくまでも例示であり、本発明の技術的範囲を限定する趣旨の記述ではないことを付記する。
【００６３】
（実施の形態５）
図６は本発明の第５の実施の形態における燃料電池システムを示すシステム構成図である。実施の形態２と同様の構成要素については、同一符号を付与し、その説明を省略する。
【００６４】
本実施の形態における燃料電池システムは、燃料電池１に接続され酸化剤ガスを供給する酸化剤ガス経路１０と、酸化剤ガスを燃料電池１に供給する酸化剤ガス供給装置１１と、酸化剤ガス供給装置１１と空気吸入口６とを接続する酸化剤ガス吸入経路１３と、排ガス排出口８に接続され燃料電池１で発電に使用した残りの酸化剤オフガスを排出する酸化剤オフガス経路１４とを備えている。
【００６５】
次に、このような本実施の形態の動作を説明する。
【００６６】
燃料電池１では、還元剤ガス経路２から供給され、水素生成器３にて都市ガスやプロパン、灯油などの炭化水素系原料と水から水蒸気改質反応などにより生成された水素を含有した還元剤ガスと、酸化剤ガス経路１０から酸化剤ガス供給装置１１により供給された酸素を含む空気などの酸化剤ガスとの電気化学反応により発電を行ない、発電に利用された後の還元剤オフガスおよび酸化剤オフガスを排気する。燃料電池１としては、主に固体高分子形やリン酸形、固体酸化物形などが用いられ、酸化剤ガス供給装置１１としては、主に往復ポンプやスクロールファン、ターボファンなどが用いられる。燃料電池１で反応に利用された後の還元剤オフガスは還元剤オフガス経路１２により燃焼器４で燃焼され、水蒸気改質反応に必要な熱を供給する。
【００６７】
水素生成器３は、通常、原料と水から水蒸気改質反応によって改質ガスを生成する改質器（図示せず）と、水蒸気と一酸化炭素ガスを水素ガスと二酸化炭素ガスにシフト反応させる変成器（図示せず）と、ＣＯの選択酸化反応で一酸化炭素濃度を約１０ｐｐｍ以下に低濃度化させる選択酸化器（図示せず）とを内蔵している。
【００６８】
このため、改質器には改質反応を促進する改質触媒体（図示せず）があり、水蒸気改質反応は吸熱反応であるため、この改質触媒体へ反応熱を供給するための熱供給手段として、燃焼器４が設置される。燃焼器４の内部では、原料や還元剤オフガスなどの燃料ガスを燃焼用空気供給装置５から送風される空気によって可燃濃度範囲に希釈・混合した後、この混合ガスを燃焼させて生成した高温の燃焼ガスとの熱交換によって改質触媒体を加熱する。燃焼器４としては、主にバーナによる燃焼や触媒による燃焼などが用いられ、燃焼用空気供給装置５としては、主に往復ポンプやスクロールファン、ターボファンなどが用いられる。
【００６９】
燃焼器４の燃焼で発生した高温の燃焼排ガスは、燃焼排ガス経路９により排ガス排出口８へと導かれ、筐体１００の外部へ排出される。また、燃料電池１で反応に利用された後の酸化剤オフガスは、酸化剤オフガス経路１４により排ガス排出口８へと導かれ、筐体１
００の外部へ排出される。
【００７０】
一方、空気吸入口６により筐体１００の外部の空気が、燃焼用空気吸入経路７により燃焼用空気供給装置５へ、酸化剤ガス吸入経路１３により酸化剤ガス供給装置１１へとそれぞれ取り込まれる。
【００７１】
燃焼排ガス経路９の側面加熱部５０は、空気吸入口６および排ガス排出口８が配置された筐体１００の側面に設置され、焼排ガスは、側面加熱部５０において熱を放出し、筐体１００の側面を加熱する。
【００７２】
本実施の燃料電池システムの構成およびその動作により、燃焼排ガスの熱を利用して筐体の側面部、特に空気吸入口や排ガス排出口が配置された面を加熱することができる。これにより、空気吸入口や排ガス排出口が積雪による閉塞を抑制することが可能な燃料電池システムを実現できる。
【００７３】
また、本実施の形態では、空気吸入口と排ガス排出口を筐体の同じ側面に配置する構成として説明を行ったが、空気吸入口と排ガス排出口はそれぞれ別の側面でもよい。
【００７４】
また、本実施の形態では、燃焼用空気供給装置および酸化剤ガス供給装置の給気を１つの空気吸入口で実施する構成として説明を行なったが、それぞれ別の吸入口としてもよい。
【００７５】
また、本実施の形態では、燃焼器の燃焼排ガスおよび燃料電池の燃料オフガスの排気を１つの排ガス排出口で実施する構成として説明を行なったが、それぞれ別の排気口としてもよい。
【００７６】
また、本実施の形態では、燃焼用空気供給装置および酸化剤ガス供給装置の給気を燃焼用空気吸入経路および酸化剤ガス吸入経路を用いて、筐体に設置された空気吸入口から給気を実施する構成として説明を行ったが、筐体には換気口が設置され、燃焼用空気供給装置および酸化剤ガス供給装置の給気を筐体の内部から実施してもよい。
【００７７】
また、本実施の形態では、水素生成器は、改質器、変成器及び選択酸化器を内蔵している構成として説明を行ったが、これに限定されない。例えば、水素生成器は、少なくとも改質器を備えていればよい。また、水素生成器は、改質器に加え、変成器、選択酸化器及びメタネーション反応を行うメタネーション器のうちの少なくとも１つを備える構成であってもよい。
【００７８】
なお、本実施の形態はあくまでも例示であり、本発明の技術的範囲を限定する趣旨の記述ではないことを付記する。
【産業上の利用可能性】
【００７９】
本発明の燃料電池システムおよびその動作によれば、寒冷地におけるシステム側面への積雪を防止でき、部材、構造などの簡素化や小型化、メンテナンス時の作業性を向上することが可能となるので、例えば家庭用の燃料電池コージェネレーションシステム等として有用である。
【符号の説明】
【００８０】
１  燃料電池
２  還元剤ガス経路
３  水素生成器
４  燃焼器
５  燃焼用空気供給装置
６  空気吸入口
７  燃焼用空気吸入経路
８  排ガス排出口
９  燃焼排ガス経路
１０  酸化剤ガス経路
１１  酸化剤ガス供給装置
１２  還元剤オフガス経路
１３  酸化剤ガス吸入経路
１４  酸化剤オフガス経路
１５  電力負荷
１６  電力供給装置
１７  遮断器
１８  表示装置
１９  入力装置
２０  原料ガス経路
２１  脱硫器
２２  凝縮水排出口
２３  排水経路
５０  側面加熱部
１００  筐体
【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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