(57)【要約】【課題】発電モジュールからの排熱を空調装置等の排熱利用装置の運転に利用する燃料電池システムにおいて、排熱利用装置における排熱利用の需要と、発電モジュールからの排熱の供給のミスマッチを解消することができる燃料電池システムを提供する。【解決手段】燃料電池によって燃料ガスを用いて発電を行い、排熱を発生する発電モジュール２と、熱によって再生可能である脱硫剤を備え、発電モジュール２に供給する燃料ガスから硫黄分を除去する脱硫器４と、を有し、発電モジュール２からの排熱によって駆動可能な排熱利用装置１００による排熱利用の需要がある排熱利用時には、発電モジュール２からの排熱は、排熱利用装置１００に供給され、排熱利用装置１００による排熱利用の需要がない排熱不使用時には、発電モジュール２からの排熱は、脱硫器４に供給され、脱硫剤の再生に用いられる燃料電池システムとする。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料電池によって燃料ガスを用いて発電を行い、排熱を発生する発電モジュールと、
熱によって再生可能である脱硫剤を備え、前記発電モジュールに供給する前記燃料ガスから硫黄分を除去する脱硫器と、を有し、
前記発電モジュールからの排熱によって駆動可能な排熱利用装置による排熱利用の需要がある排熱利用時には、前記発電モジュールからの排熱は、前記排熱利用装置に供給され、
前記排熱利用装置による排熱利用の需要がない排熱不使用時には、前記排熱は、前記脱硫器に供給され、前記脱硫剤の再生に用いられることを特徴とする燃料電池システム。
【請求項２】
前記燃料電池システムは、燃焼器を備え、
前記脱硫器は、前記発電モジュールからの排熱による再生時に、硫黄分を放出するものであり、
前記脱硫器から放出された前記硫黄分は、前記燃焼器にて燃焼されることを特徴とする請求項１に記載の燃料電池システム。
【請求項３】
前記燃料電池システムは、前記脱硫器に加え、補助脱硫器を備え、
前記発電モジュールからの排熱による前記脱硫剤の再生を行っている間は、前記補助脱硫器によって、前記発電モジュールに供給する前記燃料ガスからの硫黄分の除去を行うことを特徴とする請求項１または２に記載の燃料電池システム。
【請求項４】
前記燃料電池システムは、前記発電モジュールから放出される排気ガスの熱により、第一の流体または第二の流体を選択的に加熱することができる熱交換器を備え、
前記熱交換器は、前記排熱利用時には、前記第一の流体を加熱して前記排熱利用装置に供給し、前記排熱不使用時には、前記第二の流体を加熱して前記脱硫器に供給することを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の燃料電池システム。
【請求項５】
前記熱交換器は、前記排気ガスが流れる排気ガス流路と、前記第一の流体が流れる第一流路と、前記第二の流体が流れる第二流路と、を有し、前記第一流路および前記第二流路は、それぞれ熱交換可能な隔壁を介して前記排気ガス流路と隣接していることを特徴とする請求項４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、燃料電池システムに関し、さらに詳しくは、燃料電池を備えた発電モジュールからの排熱を空調装置等の運転に利用することができる燃料電池システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
燃料電池によって発電を行う発電モジュールにおいては、発電に伴い、排熱が生じる。従来一般には、家庭用の燃料電池システムを中心として、排熱を温水として回収し、適宜貯湯したうえで、給湯に利用してきた。近年、商業施設等において、業務用に燃料電池システムが導入されていることも増えているが、業務用の施設では、給湯の需要がないことも多い。その場合には、排熱で駆動することができる空調装置を導入し、発電モジュールからの排熱を空調装置の運転に利用することが考えられる。例えば、特許文献１に、燃料電池の排熱利用空調システムが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−１３０４９１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
空調装置等の排熱利用装置を燃料電池システムと組み合わせ、発電モジュールからの排熱によって排熱利用装置を運転する場合に、排熱利用装置の運転に対する需要の変動に伴って、排熱利用装置の運転の需要と、発電モジュールからの排熱の供給の間にミスマッチが生じやすい。例えば、スーパーマーケット等の商業施設において、図５に示すように、営業中である昼間は空調の需要があるが、営業時間外である夜間は空調の需要がない場合が多い。一方、発電モジュールにおける発電は、夜間であっても停止することができない。少量であっても夜間の電力需要があるため、また、発電モジュールの停止は、発電モジュールの運転効率の維持やダメージの回避の観点からも好ましくないためである。つまり、夜間には、発電モジュールからの排熱を、空調装置の駆動に有効に利用することができない。
【０００５】
本発明が解決しようとする課題は、発電モジュールからの排熱を空調装置等の排熱利用装置の運転に利用する燃料電池システムにおいて、排熱利用装置における排熱利用の需要と、発電モジュールからの排熱の供給のミスマッチを解消することができる燃料電池システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために、本発明にかかる燃料電池システムは、燃料電池によって燃料ガスを用いて発電を行い、排熱を発生する発電モジュールと、熱によって再生可能である脱硫剤を備え、前記発電モジュールに供給する前記燃料ガスから硫黄分を除去する脱硫器と、を有し、前記発電モジュールからの排熱によって駆動可能な排熱利用装置による排熱利用の需要がある排熱利用時には、前記発電モジュールからの排熱は、前記排熱利用装置に供給され、前記排熱利用装置による排熱利用の需要がない排熱不使用時には、前記発電モジュールからの排熱は、前記脱硫器に供給され、前記脱硫剤の再生に用いられるものである。
【０００７】
ここで、前記燃料電池システムは、燃焼器を備え、前記脱硫器は、前記発電モジュールからの排熱による再生時に、硫黄分を放出するものであり、前記脱硫器から放出された前記硫黄分は、前記燃焼器にて燃焼されるとよい。
【０００８】
また、前記燃料電池システムは、前記脱硫器に加え、補助脱硫器を備え、前記発電モジュールからの排熱による前記脱硫剤の再生を行っている間は、前記補助脱硫器によって、前記発電モジュールに供給する前記燃料ガスからの硫黄分の除去を行うとよい。
【０００９】
そして、前記燃料電池システムは、前記発電モジュールから放出される排気ガスの熱により、第一の流体または第二の流体を選択的に加熱することができる熱交換器を備え、前記熱交換器は、前記排熱利用時には、前記第一の流体を加熱して前記排熱利用装置に供給し、前記排熱不使用時には、前記第二の流体を加熱して前記脱硫器に供給するとよい。
【００１０】
この場合に、前記熱交換器は、前記排気ガスが流れる排気ガス流路と、前記第一の流体が流れる第一流路と、前記第二の流体が流れる第二流路と、を有し、前記第一流路および前記第二流路は、それぞれ熱交換可能な隔壁を介して前記排気ガス流路と隣接しているとよい。
【発明の効果】
【００１１】
上記発明にかかる燃料電池システムにおいては、排熱利用装置による排熱利用の需要がある排熱利用時には、発電モジュールからの排熱が排熱利用装置の駆動に利用され、排熱利用装置による排熱利用の需要がない排熱不使用時には、発電モジュールからの排熱が脱硫剤の再生に用いられる。このように、排熱利用装置によって排熱を利用できない排熱不使用時でも、脱硫剤の再生に排熱を利用することができるので、システム全体として、排熱利用の需要と排熱の供給の間にミスマッチを生じさせずに、運転することが可能となる。また、脱硫器が、排熱不使用時ごとに再生されるので、長期間脱硫を継続できる多量の脱硫剤を用いる必要がなく、脱硫器を小型化、低コスト化することができる。
【００１２】
ここで、燃料電池システムが、燃焼器を備え、脱硫器が、排熱による再生時に、硫黄分を放出するものであり、脱硫器から放出された硫黄分が、燃焼器にて燃焼される場合には、脱硫器から放出された硫黄分を無害化したうえで大気中に放出することができる。
【００１３】
また、燃料電池システムが、脱硫器に加え、補助脱硫器を備え、排熱による脱硫剤の再生を行っている間は、補助脱硫器によって、発電モジュールに供給する燃料ガスからの硫黄分の除去を行う場合には、脱硫剤の再生を行っている間も、硫黄分を除去した燃料ガスを発電モジュールに供給し、発電モジュールによる正常な発電を継続することができる。
【００１４】
そして、燃料電池システムが、発電モジュールから放出される排気ガスの熱により、第一の流体または第二の流体を選択的に加熱することができる熱交換器を備え、熱交換器が、排熱利用時には、第一の流体（例えば水）を加熱して排熱利用装置に供給し、排熱不使用時には、第二の流体（例えば空気）を加熱して前記脱硫器に供給する場合には、共通の熱交換器を用いて、排熱利用時における排熱利用装置への排熱の供給と、排熱不使用時における脱硫器への排熱の供給の切り替えを、簡便に実現することができる。
【００１５】
この場合に、熱交換器が、排気ガスが流れる排気ガス流路と、第一の流体が流れる第一流路と、第二の流体が流れる第二流路と、を有し、第一流路および第二流路が、それぞれ熱交換可能な隔壁を介して排気ガス流路と隣接している構成によれば、第一流路への第一の流体の供給と、第二流路への第二の流体の供給を切り替えるだけで、排熱利用時の排熱利用装置への排熱の供給と、排熱不使用時の脱硫器への排熱の供給を簡便に選択することができる。また、脱硫器につながる第二流路が、発電モジュールにつながる排気ガス流路と隔離されているため、脱硫器から発電モジュールへの硫黄分の逆流を防止しながら、第一の流体および第二の流体の双方の加熱を効率的に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の一実施形態にかかる燃料電池システムの排熱利用時における状態を示す図である。
【図２】上記燃料電池システムの排熱不使用時における状態を示す図である。
【図３】第一脱硫器の概略を示す図である。
【図４】熱交換器の概略を示す図である。
【図５】従来一般の燃料電池システムにおける発電量と排熱量、排熱利用装置の需要のバランスを説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下に、本発明の一実施形態にかかる燃料電池システムについて、図面を参照しながら説明する。
【００１８】
［燃料電池システムの概略］
図１，２に、本発明の一実施形態にかかる燃料電池システム１の概略を示す。燃料電池システム１は、発電モジュール２と、改質器３と、第一脱硫器４と、第二脱硫器５と、燃焼器６と、熱交換器７と、空気ブロワ８と、を備えている。そして、各機器間の接続／不接続を開閉により制御する複数のバルブＶ１〜Ｖ５を備えている。さらに、各機器およびバルブＶ１〜Ｖ５を制御するための制御部９を備えている。
【００１９】
燃料電池システム１は、排熱によって駆動される排熱利用装置１００に接続されている。排熱利用装置１００の代表例として、排熱駆動式空調装置を挙げることができる。排熱駆動式空調装置は、例えばヒートポンプを用いて、排熱を駆動源として、暖房および冷房を行うことができる装置である。
【００２０】
発電モジュール２は、燃料電池セルスタックを備え、水素ガスや炭化水素ガス等の燃料ガスを用いて発電を行う公知の発電モジュールよりなる。例えば、固体酸化物よりなる電解質に燃料極および空気極を接合した固体酸化物形燃料電池（ＳＯＦＣ）の単セルを、セパレータ等を介して複数積層したものが、燃料電池セルスタックとして用いられる。発電モジュール２においては、発電に伴い、高温の排気ガスの形で、排熱が発生する。
【００２１】
改質器３は、燃料電池システムに設けられる改質器として公知のものであり、炭化水素ガスから水素ガスを生成する改質触媒を備えている。改質器３は、脱硫器（第一脱硫器４または第二脱硫器５）を介して供給された都市ガスやＬＰガス等の燃料ガスを、水素を含んだ改質ガスへと改質する。
【００２２】
第一脱硫器（特許請求の範囲における脱硫器）４は、概略を図３に示すように、容器４１に充填された脱硫剤４２を用いて、都市ガスやＬＰガス等の燃料ガス中に含まれる硫黄分を除去するものである。この種の硫黄分としては、都市ガスやＬＰガスに付臭成分として添加されたチオール類やスルフィド類、チオフェン類等の硫黄化合物が挙げられる。脱硫剤４２としては、ゼオライト系化合物、活性炭、アルミナ系化合物、セリア系化合物、マンガンや銅等の金属酸化物等が用いられる。これらの脱硫剤４２は、硫黄分を吸着するが、加熱することで、吸着された硫黄分を脱離させ、再生することができる。
【００２３】
第二脱硫器（補助脱硫器）５も、第一脱硫器４と同様に、脱硫剤を用いて燃料ガス中に含まれる硫黄分を除去するものである。第二脱硫器５は、第一脱硫器４と同様の構成を有していても、異なる構成を有していてもよいが、第一脱硫器４の補助として用いるものであり、第一脱硫器４より脱硫剤の容量の少ない小型のものとすることができる。また、第二脱硫器５の脱硫剤は、必ずしも加熱によって再生可能なものでなくてもよい。
【００２４】
第一脱硫器４および第二脱硫器５は、燃料ガスの供給路と改質器３の間に、相互に並列に設けられ、第二バルブＶ２および第三バルブＶ３の開閉を制御することで、いずれか一方を選択的に用いることができる。燃料ガスは、第一脱硫器４または第二脱硫器５によって硫黄分の除去を受けた後、改質器３において改質を受け、改質ガスとして発電モジュール２に供給される。
【００２５】
燃焼器６は、発電モジュール２に接続されており、発電モジュール２で発電に用いられなかった残燃料を燃焼させる。また、燃焼器６は、第一脱硫器４にも接続されており、脱硫剤４２の再生時に第一脱硫器４から放出された硫黄分を燃焼させることができる。燃焼器６において残燃料や硫黄分の燃焼によって発生した熱は、空気ブロワ６から発電モジュール２に供給される空気を予熱するのに利用される。
【００２６】
熱交換器７の構成については、後で詳しく説明するが、熱交換器７は、発電モジュール２、第一脱硫器４、排熱利用装置１００、空気ブロワ８にそれぞれ接続されている。そして、熱交換により、発電モジュール２から排出された排気ガスの排熱を熱源として、排熱利用装置１００からの戻り水として供給される低温の水（第一の流体）を加熱し、排熱利用装置１００に供給することができるとともに、空気ブロワ８から供給された空気（第二の流体）を加熱し、第一脱硫器４に供給することができる。
【００２７】
空気ブロワ８は、燃料電池システム１の外部から取り込んだ空気を、燃焼器６および熱交換器７に押し出す装置である。空気ブロワ８から燃焼器６に供給された空気は、燃焼器６における残燃料および硫黄分の燃焼に利用されるともに、予熱を受けて、発電モジュール２に供給される。また、空気ブロワ８から熱交換器７に供給された空気は、発電モジュール２からの排熱によって加熱され、第一脱硫器４に供給される。
【００２８】
燃料電池システム１に設けられるバルブＶ１〜Ｖ５は、以下のように、機器間の接続部に設けられ、開閉により、機器間での流体の供給の実行／停止を制御する。
・第一バルブＶ１：第一脱硫器４と燃焼器６の間
・第二バルブＶ２：第一脱硫器４と改質器３の間
・第三バルブＶ３：第二脱硫器５と改質器３の間
・第四バルブＶ４：空気ブロワ８と熱交換器７の間
・第五バルブＶ５：排熱利用装置１００から戻り水が供給される経路と熱交換器７の間
【００２９】
制御部９は、公知のＣＰＵ等の演算制御装置よりなり、燃料電池システム１を構成する各機器の運転状態およびバルブＶ１〜Ｖ５の開閉状態を制御することができる。制御部９は、排熱利用装置１００における排熱利用の需要の有無を検知し、その有無に基づいて、後に説明するように、各機器の運転状態およびバルブＶ１〜Ｖ５の開閉状態を制御する。制御部９が排熱利用の需要の有無を検知するのに利用できるパラメータとしては、空調装置等、排熱利用装置１００のオン／オフ状態、１日の中での時刻等を挙げることができる。
【００３０】
［排熱利用の需要に応じた燃料電池システムの制御］
次に、排熱利用装置１００における排熱利用の需要の有無に基づいた、上記のような燃料電池システム１の制御の形態について説明する。
【００３１】
制御部９が、排熱利用装置１００による排熱利用の需要があることを検知した場合には、排熱利用時の制御が実行される。一方、制御部９が排熱利用装置１００による排熱利用の需要がないことを検知した場合には、排熱不使用時の制御が実行される。例えば、燃料電池システム１がスーパーマーケット等、昼間は営業するが夜間は休業する商業施設に設けられ、排熱利用装置１００が、商業施設内に設けられる空調装置である場合に、空調装置の運転が必要とされる昼間が排熱利用時となり、空調装置の運転が不要となる夜間が排熱不使用時となる。
【００３２】
（１）排熱利用時の制御
排熱利用装置１００による排熱利用の需要がある排熱利用時には、燃料電池システム１は、図１のような状態に制御される。つまり、各バルブＶ１〜Ｖ５の開閉状態が以下のように選択される。
・第一バルブＶ１：閉
・第二バルブＶ２：開
・第三バルブＶ３：閉
・第四バルブＶ４：閉
・第五バルブＶ５：開
【００３３】
これにより、燃料ガスは、第二脱硫器５ではなく第一脱硫器４を通って、改質器３そして発電モジュール２に供給される。そして、熱交換器７において、空気ブロワ８から供給される空気ではなく、排熱利用装置１００からの戻り水として供給される水が、発電モジュール２からの排熱によって加熱され、温水として、排熱利用装置１００に供給される。第一脱硫器４は、空気ブロワ８から遮断されており、熱交換器７を通って空気ブロワ８から供給される空気によって加熱を受けることなく、燃料ガスの脱硫を行える状態にある。燃焼器６は、発電モジュール２からの残燃料の燃焼に用いられる。燃料電池システム１がこのような状態とされることで、発電モジュール２からの排熱が、専ら排熱利用装置１００の駆動用に供給される。
【００３４】
（２）排熱不使用時の制御
排熱利用装置１００による排熱利用の需要がない排熱不使用時には、燃料電池システム１は、図２のような状態に制御される。つまり、各バルブＶ１〜Ｖ５の開閉状態が以下のように選択される。
・第一バルブＶ１：開
・第二バルブＶ２：閉
・第三バルブＶ３：開
・第四バルブＶ４：開
・第五バルブＶ５：閉
【００３５】
これにより、燃料ガスは、第一脱硫器４ではなく第二脱硫器５を通って、改質器３そして発電モジュール２に供給される。そして、熱交換器７において、排熱利用装置１００からの戻り水として供給される水ではなく、空気ブロワ８から供給される空気が、発電モジュール２からの排熱によって加熱される。そして、加熱された空気が第一脱硫器４に供給される。
【００３６】
図３に示すように、第一脱硫器４に、熱交換器７で排熱によって加熱された空気が入口部４３から供給されると、容器４１に充填された脱硫剤４２が加熱されるとともに、硫黄分を含んでいない空気で、容器４１内の空間がパージされる。それにより、上記排熱利用時の運転で脱硫剤４２に吸着された硫黄分が、脱硫剤４２から脱離する。これにより、第一脱硫器４の脱硫剤４２が再生（活性化）され、冷却後、次の排熱利用時において、再度の硫黄分の吸着に利用することができる。脱硫剤４２からの脱離によって脱硫器の出口部４４から放出された硫黄分は、空気ブロワ８からの気流によって、燃焼器６に押し出される。そして、燃焼器６において残燃料とともに燃焼され、燃焼によって無害化された形で、空気中に放出される。
【００３７】
このように、排熱利用装置１００における排熱の利用がない排熱不使用時に、発電モジュール２からの排熱を、第一脱硫器４の脱硫剤４２の再生用に供給することで、排熱不使用時にも排熱を有効に活用し、排熱を排熱利用装置１００の駆動のみに用いる場合に生じうる、排熱利用の需要と排熱の供給の間のミスマッチを解消することができる。発電モジュール２を構成する燃料電池セルスタックは、停止によって、ダメージを受けることがあり、発電効率も低下してしまうため、また夜間等であっても、運転が必要な機器等に電力を供給する必要があるため、電力需要がない、あるいは少ない時間帯であっても、発電モジュール２は、出力を落とした状態で運転させ続ける必要がある（図５参照）。電力需要がない（少ない）時間帯と、空調装置等の排熱利用装置１００における排熱需要が少ない時間帯は、一致することが多いが、上記のような燃料電池システム１によれば、そのような時間帯に発電モジュール２を運転させ続けても、排熱利用の需要と排熱の供給のバランスをとることができる。
【００３８】
また、排熱不使用時ごとに第一脱硫器４の脱硫剤４２を再生することで、第一脱硫器４を、排熱利用時ごとに、繰り返して、脱硫剤４２が新鮮な状態で利用することが可能となる。このため、長時間の脱硫に必要な多量の脱硫剤４２を用いる必要がなく、小型かつ低コストの脱硫器として、第一脱硫器４を構成することができる。
【００３９】
また、第二脱硫器５を補助的に備え、排熱不使用時に第一脱硫器４を再生させている間の脱硫に利用することで、排熱不使用時にも、燃料ガスに対して脱硫を行った状態で、発電に用いることができる。第二脱硫器５を用いる夜間等の排熱不使用時には、発電モジュール２を出力が小さい状態で運転することが想定されるので、第二脱硫器５は、第一脱硫器４より小型のものであってもよい。また、上記の形態では、第二脱硫器５を加熱によって再生する機構は設けておらず、吸着した硫黄分の蓄積が含めば、適宜メンテナンスを行えばよい。
【００４０】
しかし、第一脱硫器４と同様に、発電モジュール２からの排熱によって熱交換器７で加熱した空気を用いて第二脱硫器５内の脱硫剤を加熱し、放出された硫黄分を燃焼器６に導くことができるようにシステムを構築しておいてもよい。この場合には、例えば、上記のように、排熱不使用時の全期間を通じて第二脱硫器５を脱硫に用いて第一脱硫器４を再生させる代わりに、排熱不使用時の一部として、第一脱硫器４を脱硫に用いて第二脱硫器５を再生させる期間を設けるという制御が考えられる。このようにすることで、第二脱硫器５も、第一脱硫器４と同様に、再生を繰り返しながら使用し続けることができる。
【００４１】
［熱交換器の構造］
次に、熱交換器７の具体的な構造について説明する。上記のように、熱交換器７は、排熱利用時には、発電モジュール２からの排気ガスと水（第一の流体）の間で熱交換を行って水を加熱し、排熱不使用時には、発電モジュール２からの排気ガスと空気（第二の流体）の間で熱交換を行って空気を加熱する。
【００４２】
図４に、熱交換器７の構成を示す。熱交換器７は、三重管構造をとっている。つまり、円筒の中心部に、排熱利用装置１００からの戻り水として供給される水が流れる水流路（第一流路）７１を有する。そして、水流路７１の外側に、水流路７１を包囲して、発電モジュール２からの高温の排気ガスが流れる排気ガス流路７２を有する。さらに、排気ガス流路７２の外側に、排気ガス流路７２を包囲して、空気ブロワ８からの空気が流れる空気流路（第二流路）７３を有する。
【００４３】
排気ガス流路７２は、円筒の内方で、第一隔壁７４を介して水流路７１と接している。一方、円筒の外方で、第二隔壁７５を介して空気流路７３と接している。伝熱面積増大のため、第一隔壁７４の外側面および第二隔壁７５の内側面には、フィン（不図示）が設けられている。また、水流路７１は、円筒の軸に対して螺旋状になっており、直管よりも伝熱面積を確保している。
【００４４】
排熱利用時には、図１のように、排熱利用装置１００からの戻り水が供給される経路とつながる第五バルブＶ５が開状態とされ、水流路７１を流れる水が、第一隔壁７４を介して、排気ガス流路７２を流れる排気ガスとの間で熱交換を受けて加熱される。加熱された水は、排熱利用装置１００に供給される。空気ブロワ８につながる第四バルブＶ４は閉状態とされるので、空気流路７３に空気は流れない。一方、排熱不使用時には、図２のように、第四バルブＶ４が開状態とされ、空気流路７３を流れる空気が、第二隔壁７５を介して、排気ガス流路７２を流れる排気ガスとの間で熱交換を受けて加熱される。加熱された空気は、第一脱硫器４に供給される。第五バルブＶ５は閉状態とされるので、水流路７１に水は流れない。
【００４５】
本熱交換器７においては、三重管構造をとっていることで、簡素な構成により、排熱利用装置１００に供給する水と第一脱硫器４に供給する空気の両方を、排気ガスによって選択的に加熱することができる。また、排気ガス流路７２と空気流路７３が第二隔壁７５によって隔てられており、相互に連通する部位を有さない独立した流路として構成されていることで、排気ガスと空気が接触することがない。これにより、もし第一脱硫器４から空気流路７３に硫黄分が逆流することがあったとしても、熱交換器７を介してその硫黄分が発電モジュール２に流入し、セルスタックを劣化させるのが防止される。水流路７１、排気ガス流路７２、空気流路７３の具体的な位置関係は、特に限定されるものではないが、上記の形態のように、熱交換器７を三重管構造とし、最も内側に水流路７１を配置するとともに、最も外側に空気流路７３を配置することで、水流路７１を流れる水を高効率で加熱し、排熱利用装置１００に供給することができる。
【００４６】
本発明は上記実施形態に何ら限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の改変が可能である。上記実施形態においては、排熱利用装置１００として、空調装置を設けているが、熱交換器７で加熱された水をそのまま用いる給湯装置等、排熱を利用できる装置ならば他種のものを用いてもよい。また、その種類によっては、排熱利用時に熱交換器７で加熱して排熱利用装置１００に供給する第一の流体として、水に限られず、空気等、適宜なものを用いればよい。
【符号の説明】
【００４７】
１            燃料電池システム
２            発電モジュール
３            改質器
３２          脱硫剤
４            第一脱硫器
５            第二脱硫器
６            燃焼器
７            熱交換器
７１          水流路（第一流路）
７２          排気ガス流路
７３          空気流路（第二流路）
８            空気ブロワ
９            制御部
Ｖ１〜Ｖ５    第一〜第五バルブ
【図１】
2017174574.tif 000003
【図２】
2017174574.tif 000004
【図３】
2017174574.tif 000005
【図４】
2017174574.tif 000006
【図５】
2017174574.tif 000007