(57)【要約】  【課題】排熱回収効率が高く、省エネ性とコンパクト性に優れた燃料電池コージェネレーションシステムを提供する。  【解決手段】燃料電池１のカソードオフガスの排熱を回収するためのカソードオフガス熱交換器６、燃料電池１の冷却水の排熱を回収するための冷却水熱交換器７および水素製造装置２の排ガスの排熱を回収するための排ガス熱交換器５を貯湯タンク３の湯水が循環ポンプ４により循環し貯湯タンク３に戻る貯湯水循環回路９に備え、貯湯水循環回路９において、カソードオフガス熱交換器６と排ガス熱交換器５を並列配置する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも燃料電池と水素製造装置と貯湯タンクとを有し、前記燃料電池のカソードオフガスの排熱を回収するためのカソードオフガス熱交換器、前記燃料電池の冷却水の排熱を回収するための冷却水熱交換器および前記水素製造装置の排ガスの排熱を回収するための排ガス熱交換器を前記貯湯タンクの湯水が循環ポンプにより循環し前記貯湯タンクに戻る貯湯水循環回路に備え、前記貯湯水循環回路において、前記カソードオフガス熱交換器と前記排ガス熱交換器が並列配置された燃料電池コージェネレーションシステム。
【請求項２】
前記カソードオフガス熱交換器と前記排ガス熱交換器とが一体化した構成である請求項１に記載の燃料電池コージェネレーションシステム。
【請求項３】
前記カソードオフガス熱交換器、前記冷却水熱交換器および前記排ガス熱交換器の少なくともいずれかの貯湯水出口に空気抜き手段を有する請求項１に記載の燃料電池コージェネレーションシステム。
【請求項４】
前記貯湯水循環回路において、前記貯湯タンクの湯水が鉛直方向の下から上へ単調に流れるように、前記カソードオフガス熱交換器、前記冷却水熱交換器および前記排ガス熱交換器を構成してなる請求項１に記載の燃料電池コージェネレーションシステム。
【請求項５】
前記貯湯水循環回路に、前記燃料電池のアノードオフガスの排熱を回収するためのアノードオフガス熱交換器を加えた請求項１に記載の燃料電池コージェネレーションシステム。
【請求項６】
前記カソードオフガス熱交換器と前記排ガス熱交換器と前記アノードオフガス熱交換器とが一体化した構成である請求項５に記載の燃料電池コージェネレーションシステム。
【請求項７】
前記カソードオフガス熱交換器、前記冷却水熱交換器、前記排ガス熱交換器および前記アノードオフガス熱交換器の少なくともいずれかの貯湯水出口に空気抜き手段を有する請求項５に記載の燃料電池コージェネレーションシステム。
【請求項８】
前記貯湯水循環回路において、前記貯湯タンクの湯水が鉛直方向の下から上へ単調に流れるように、前記カソードオフガス熱交換器、前記冷却水熱交換器、前記排ガス熱交換器および前記アノードオフガス熱交換器を構成してなる請求項５に記載の燃料電池コー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、燃料電池の発電に伴って発生する熱を回収利用して温水を生成する燃料電池コージェネレーションシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
燃料電池は、水素と酸素の直接反応により電気エネルギーを生成するものであり、発電効率が高く、大気汚染物質もほとんど排出しないクリーンな発電装置として期待されている。
【０００３】
特に、発電時に発生する熱を給湯や暖房等に回収利用する燃料電池コージェネレーションシステムは、総合的なエネルギー効率が高く、省エネルギー機器としての普及が望まれている。
【０００４】
従来の燃料電池コージェネレーションシステムは、例えば、図５に示すような構成を有する。
【０００５】
図に示すように、燃料電池５１は、水素製造装置５２がメタン等の原料ガスを水蒸気等で改質することにより製造した水素をアノード６２に流通させるとともに、空気ブロワ６７により供給された空気中の酸素をカソード６３に流通させ電気化学的に反応させることで発電を行う。
【０００６】
貯湯タンク５３の湯水は、循環ポンプ５４により貯湯水循環回路５９を循環して貯湯タンク５３に戻る。貯湯水循環回路５９では、水素製造装置５２の燃焼部６１から出て流路６５を流れる排ガスから熱回収を行う排ガス熱交換器５５と、燃料電池５１のカソード６３の出口に設けて流路６６を流れるカソードオフガスから熱回収するカソードオフガス熱交換器５６と、燃料電池５１の冷却水流路６４を流れた冷却水から熱回収する冷却水熱交換器５７とを、この順番に配管接続している。
【０００７】
燃料電池５１内部の冷却水流路６４と冷却水熱交換器５７は冷却水回路５８で接続され、冷却水は冷却水循環ポンプ６０により冷却水回路５８を循環する。
【０００８】
このような燃料電池コージェネレーションシステムに用いられる熱交換器としては、プレート式やシェルアンドチューブ式などの熱交換器が提案されている（特許文献１参照）。
【特許文献１】特許第３４４８５６８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、前記従来の構成では、水素製造装置５２からの排ガスの排熱を貯湯水に回収する排ガス熱交換器５５の下流に、燃料電池５１からのカソードオフガスの排熱を貯湯水に回収するカソードオフガス熱交換器５６を配置した構成であり、排ガス熱交換器５５において排ガスの排熱で昇温した湯水により、カソードオフガスの排熱をカソードオフガス熱交換器５６にて回収するため、昇温した湯水とカソードオフガスとの温度差が小さくなり、熱回収量が小さくなるので、燃料電池コージェネレーションシステムの熱回収効率が低下する。
【００１０】
また、排ガス熱交換器５５、カソードオフガス熱交換器５６、冷却水熱交換器５７を直列に配置した構成であり、これらを直線状に鉛直方向に配置すると装置全体の高さが高くなり、水平方向に配置すると装置幅が大きくなる。
【００１１】
また、並列に配置して配管接続すると、配管の引き回しが上から下、下から上のように複雑になる。いずれにしても、装置のレイアウト設計上の制約が生じるという課題があった。
【００１２】
本発明は、これら従来の課題を解決するもので、排熱回収効率が高く、省エネ性とコンパクト性に優れた燃料電池コージェネレーションシステムを提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
前記従来の課題を解決するために、本発明の燃料電池コージェネレーションシステムは、少なくとも燃料電池と水素製造装置と貯湯タンクとを有し、前記燃料電池のカソードオフガスの排熱を回収するためのカソードオフガス熱交換器、前記燃料電池の冷却水の排熱を回収するための冷却水熱交換器および前記水素製造装置の排ガスの排熱を回収するための排ガス熱交換器を前記貯湯タンクの湯水が循環ポンプにより循環し前記貯湯タンクに戻る貯湯水循環回路に備え、前記貯湯水循環回路において、前記カソードオフガス熱交換器と前記排ガス熱交換器が並列配置されたものである。
【００１４】
これによって、貯湯タンクからの湯水と複数の排熱回収源の温度差を各々大きく確保することができるため、排熱回収量が大きくなり、排熱回収効率を高くすることができる。また、少なくとも２つの熱交換器を並列に配置することで、熱交換器の鉛直方向の高さを抑え、装置高さを低く押さえることができ、さらに、配管を上下方向に引き回すことなくレイアウトすることができるため、配管構成も簡素化することができるので、省エネ性とコンパクト性に優れた燃料電池コージェネレーションシステムを提供することができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明は、排熱回収効率が高く、省エネ性とコンパクト性に優れた燃料電池コージェネレーションシステムを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
第１の発明は、少なくとも燃料電池と水素製造装置と貯湯タンクとを有し、燃料電池のカソードオフガスの排熱を回収するためのカソードオフガス熱交換器、燃料電池の冷却水の排熱を回収するための冷却水熱交換器および水素製造装置の排ガスの排熱を回収するための排ガス熱交換器を貯湯タンクの湯水が循環ポンプにより循環し貯湯タンクに戻る貯湯水循環回路に備え、貯湯水循環回路において、カソードオフガス熱交換器と排ガス熱交換器が並列配置された構成であり、これによって、貯湯タンクからの湯水と複数の排熱回収源の温度差を各々大きく確保することができるため、排熱回収量が大きくなり、排熱回収効率が高くすることができる。
【００１７】
また、少なくとも２つの熱交換器を並列に配置することで、熱交換器の鉛直方向の高さを抑え、装置高さを低く押さえることができ、さらに、配管を上下方向に引き回すことなくレイアウトすることができるため、配管構成も簡素化することができるので、省エネ性とコンパクト性に優れた燃料電池コージェネレーションシステムを提供することができる。
【００１８】
第２の発明は、特に、第１の発明の構成において、カソードオフガス熱交換器と排ガス熱交換器とが一体化した構成としたものであり、カソードオフガスと排ガスとを区画する仕切り部で、これらのガス同士が熱交換することにより、各々のガスの温度が均一化され、効率よく排熱回収が行える。
【００１９】
また、複数の熱交換器を一体化することで、デッドスペースを排除し、配管の引き回しも簡素化することでき、省エネ性とより一層のコンパクト性に優れた燃料電池コージェネレーションシステムを提供することができる。
【００２０】
第３の発明は、特に、第１の発明の構成において、カソードオフガス熱交換器、冷却水熱交換器および排ガス熱交換器の少なくともいずれかの貯湯水出口に空気抜き手段を有するものであり、貯湯タンクからの湯水が熱交換器で加熱され、水に含まれる溶存酸素が気泡として発生するような場合も、例えばフロート式の空気抜き弁等を設置することで、気泡が流路内に滞留することを防止し、熱交換性能が劣化することなく、省エネ性に優れ信頼性の高い燃料電池コージェネレーションシステムを提供することができる。
【００２１】
第４の発明は、特に、第１の発明の構成において、貯湯タンクの湯水が鉛直方向の下から上へ単調に流れるように、カソードオフガス熱交換器、冷却水熱交換器および排ガス熱交換器を構成するものであり、貯湯タンクからの湯水が熱交換器で加熱され、水に含まれる溶存酸素が気泡として発生するような場合も、流路内に滞留することなく、気泡の排出が密度差による浮力によって容易に可能となり、熱交換性能が劣化することなく、省エネ性に優れ信頼性の高い燃料電池コージェネレーションシステムを提供することができる。
【００２２】
第５の発明は、第１の発明の構成に加えて、貯湯水循環回路に、燃料電池のアノードオフガスの排熱を回収するためのアノードオフガス熱交換器を設けたものであり、これによって、貯湯タンクからの湯水と複数の排熱回収源の温度差を各々大きく確保することができるため、排熱回収量が多くなる。
【００２３】
また、少なくとも２つの熱交換器を並列に配置することで、熱交換器の鉛直方向の高さを抑え、装置高さを低く押さえることができ、さらに、配管を上下方向に引き回すことなくレイアウトすることができるため、配管構成も簡素化することができる。さらに、燃料電池のアノードから排出されるアノードオフガスの熱も貯湯水に回収するため、システムとしての排熱回収量をより一層大きくすることができる。
【００２４】
よって、排熱回収効率がより一層高く、省エネ性とコンパクト性に優れた燃料電池コージェネレーションシステムを提供することができる。
【００２５】
第６の発明は、特に、第５の発明の構成において、カソードオフガス熱交換器と排ガス熱交換器とアノードオフガス熱交換器とが一体化した構成とするものであり、カソードオフガスと排ガスとを区画する仕切り部で、これらのガス同士が熱交換することにより、各々のガスの温度が均一化され、効率よく排熱回収が行える。
【００２６】
また、カソードオフガス熱交換器、排ガス熱交換器、アノードオフガス熱交換器を全て一体化することで、デッドスペースを排除し、配管の引き回しも簡素化することでき、省エネ性とより一層のコンパクト性に優れた燃料電池コージェネレーションシステムを提供することができる。
【００２７】
第７の発明は、特に、第５の発明の構成において、カソードオフガス熱交換器、冷却水熱交換器、排ガス熱交換器およびアノードオフガス熱交換器の少なくともいずれかの貯湯水出口に空気抜き手段を有するものであり、貯湯タンクからの湯水が熱交換器で加熱され、水に含まれる溶存酸素が気泡として発生するような場合も、例えばフロート式の空気抜き弁等を設置することで、気泡が流路内に滞留することを防止し、熱交換性能が劣化することなく、省エネ性に優れ信頼性の高い燃料電池コージェネレーションシステムを提供することができる。
【００２８】
第８の発明は、特に、第５の発明の構成において、貯湯タンクの湯水が鉛直方向の下から上へ単調に流れるように、カソードオフガス熱交換器、冷却水熱交換器、排ガス熱交換器およびアノードオフガス熱交換器を構成してなるものであり、貯湯タンクからの湯水が熱交換器で加熱され、水に含まれる溶存酸素が気泡として発生するような場合も、流路内に滞留することなく、気泡の排出が密度差による浮力によって容易に可能となり、熱交換性能が劣化することなく、省エネ性に優れ信頼性の高い燃料電池コージェネレーションシステムを提供することができる。
【００２９】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。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。
【００３０】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１の燃料電池コージェネレーションシステムの構成図である。
【００３１】
図１において、燃料電池１は、水素製造装置２がメタンやプロパン等の原料ガスから、触媒による改質反応（例えば水蒸気改質反応）により製造し水素を燃料極であるアノード３２に流通させるとともに、空気ブロワ１２により供給された空気中の酸素を酸素極であるカソード３３に流通させ電気化学的に反応させることで発電を行う。
【００３２】
なお、改質反応は一般に高温下で行われるため、水素製造装置２の燃焼部３１おいて排水素等を燃焼させ水素製造装置２内の原料ガス等を加熱している。
【００３３】
貯湯タンク３の湯水は、循環ポンプ４により貯湯水循環回路９を循環して貯湯タンク３に戻る。貯湯水循環回路９では、水素製造装置２の燃焼部３１から出て排ガス流路２２を流れる排ガスから熱回収を行う排ガス熱交換器５と、燃料電池１のカソード３３の出口に設けてカソードオフガス流路２３を流れるカソードオフガスから熱回収するカソードオフガス熱交換器６と、燃料電池１の冷却水流路３４を流れ、冷却水回路８を循環する冷却水から熱回収する冷却水熱交換器７とを、カソードオフガス熱交換器６と排ガス熱交換器５が並列配置するように配管接続している。
【００３４】
なお、冷却水熱交換器７は、カソードオフガス熱交換器６と排ガス熱交換器５で構成する並列配管と直列配置するように配管接続している。
【００３５】
燃料電池１内部の冷却水流路３４と冷却水熱交換器７は冷却水回路８で接続され、冷却水は冷却水循環ポンプ１１により冷却水回路８を循環する。
【００３６】
貯湯タンク３下部の湯水は、循環ポンプ４により貯湯水循環回路９に送られ、２つに分岐される。一方の湯水は、排ガス熱交換器５において、水素製造装置２から排出され排ガス流路２２を流れる燃焼排ガスの熱を回収し昇温される。
【００３７】
もう一方の湯水は、カソードオフガス熱交換器６において、燃料電池１のカソード３３から排出されカソードオフガス流路２３を流れるカソードオフガスの熱を回収し昇温される。
【００３８】
排ガス熱交換器５およびカソードオフガス熱交換器６で昇温された湯水は再び合流し、冷却水熱交換器７において、冷却水回路８を循環する燃料電池１の冷却水の熱を回収し昇温される。
【００３９】
冷却水熱交換器７の貯湯水出口には、フロート式や電磁式の空気抜き手段３５が設置されている。昇温された湯水は、最後に貯湯タンク３の上部に送られ、貯湯タンク３内に温度成層を形成する。なお、貯湯タンク３からの出湯は、貯湯タンク３下部から水道水を供給し、上部から高温の湯を押し出すことにより行われる。
【００４０】
排ガス熱交換器５やカソードオフガス熱交換器６としては、ガス側の圧力損失等を考慮して、例えばシェルアンドチューブ式などの熱交換器を用いればよい。
【００４１】
排ガス熱交換器５とカソードオフガス熱交換器６は、例えば図２に示すように、排ガス流路２２とカソードオフガス流路２３とを仕切り部２５で２つに区画されたシェルとして一体的に構成し、その各々のシェルの中を貯湯水循環回路９と連通する複数の水管２６が貫通する構成とすればよい。図２において、左側が排ガス熱交換器５として機能し、右側がカソードオフガス熱交換器６として機能する。
【００４２】
一方、冷却水熱交換器７としては、例えばコンパクト性に優れたプレート式の熱交換器を用いればよい。
【００４３】
ここで、貯湯水循環回路９に排ガス熱交換器５とカソードオフガス熱交換器６とが並列に配置されることにより、貯湯タンク３からの湯水と排ガスおよびカソードオフガスとの温度差を各々大きく確保することができるため、排熱回収量が大きくなり、排熱回収効率を高くすることができる。
【００４４】
また、少なくとも２つの熱交換器を並列に配置することで、熱交換器の鉛直方向の高さを抑え、装置高さを低く押さえることができる。さらに、配管を上下方向に引き回すことなくレイアウトすることができるため、配管構成も簡素化することができる。
【００４５】
さらに、カソードオフガス熱交換器６と排ガス熱交換器５とが、図２に示すように、一体化した構成であるものであり、カソードオフガスと排ガスとを区画する仕切り部２５で、これらのガス同士が熱交換することにより、各々のガスの温度が均一化され、貯湯タンク３からの湯水による排熱回収が効率よく行える。
【００４６】
また、複数の熱交換器を一体化することで、デッドスペースを排除し、配管の引き回しも簡素化することでき、省エネ性と、より一層のコンパクト性に優れた燃料電池コージェネレーションシステムを提供することができる。
【００４７】
また、冷却水熱交換器７の貯湯水出口に例えばフロート式の空気抜き手段３５を有しているため、貯湯タンク３からの湯水が各熱交換器で加熱され、湯水に含まれる溶存酸素が気泡として発生するような場合であっても、気泡が熱交換器の流路内に滞留し、伝熱面に付着して有効伝熱面積が低減することを防止し、熱交換性能の劣化を防ぐことができる。
【００４８】
さらに、図１に示すように、貯湯タンク３からの湯水が鉛直方向の下から上へ流れるように各熱交換器を構成することで、貯湯水が熱交換器で加熱され、水に含まれる溶存酸素が気泡として発生するような場合であっても、気泡が貯湯水循環回路９内に滞留することなく、気泡の排出が重力によって容易に可能となり、熱交換性能が劣化することなく、システムの信頼性が向上する。
【００４９】
貯湯水循環回路９の構成としては、図のように、直線状に貯湯水が上昇する形状が望ましいが、蛇行状であっても単調に貯湯水が上昇する形状であれば構わない。
【００５０】
また、図１に示すように、排ガスおよびカソードオフガスが鉛直方向の上から下へ流れるように排ガス流路２２およびカソードオフガス流路２３を形成することで、排ガスやカソードオフガスが排ガス熱交換器５およびカソードオフガス熱交換器６で冷却され、各ガス中に含まれる水蒸気成分が凝縮し、結露水が発生するような場合であっても、排ガス流路２２およびカソードオフガス流路２３内に滞留することなく、結露水の排出が重力によって容易に可能となり、熱交換性能が劣化することなく、システムの信頼性が向上する。
【００５１】
排ガス流路２２およびカソードオフガス流路２３の形状としては、直線状に各流体が上昇する形状が望ましいが、蛇行状であっても各流体が上昇することなく単調に下降する形状であれば構わない。
【００５２】
したがって、本実施の形態１の構成によれば、省エネ性とコンパクト性に優れた燃料電池コージェネレーションシステムを提供することができる。
【００５３】
（実施の形態２）
図３は、本発明の実施の形態２の燃料電池コージェネレーションシステムの構成図である。本実施の形態の燃料電池コージェネレーションシステムの構成とその作用は、実施の形態１で説明したものと略同一であるので、ここでは図１、図２に示した本発明の実施の形態１と異なる点を説明し、同様な構成については詳細な説明を省略する。
【００５４】
実施の形態１と異なるのは、燃料電池１のアノード３２の出口側に、アノードオフガス流路２９を流れるアノードオフガスの排熱を回収するアノードオフガス熱交換器１６を設置し、貯湯水循環回路９において貯湯タンク３からの湯水が最も上流でアノードオフガス熱交換器１６による熱回収を行うように構成した点である。
【００５５】
図３において、貯湯タンク３下部の湯水は、循環ポンプ４により貯湯水循環回路９に送られ、まず、アノードオフガス熱交換器１６において、燃料電池１のアノード３２から排出されアノードオフガス流路２９を流れるアノードオフガスの熱を回収し昇温される。
【００５６】
次に、貯湯タンク３からの湯水は２つに分岐され、一方は排ガス熱交換器５において、水素製造装置２から排出され排ガス流路２２を流れる燃焼排ガスの熱を回収し昇温される。
【００５７】
もう一方は、カソードオフガス熱交換器６において、燃料電池１のカソード３３から排出されカソードオフガス流路２３を流れるカソードオフガスの熱を回収し昇温される。
【００５８】
排ガス熱交換器５およびカソードオフガス熱交換器６でそれぞれ昇温された貯湯タンク３からの湯水は再び合流し、冷却水熱交換器７において、冷却水循環ポンプ１１によって冷却水回路８を循環する燃料電池１の冷却水の熱を回収し昇温される。
【００５９】
冷却水熱交換器７の貯湯水出口には、フロート式や電磁式の空気抜き手段３５が設置されている。
【００６０】
最後に、貯湯タンク３の下部から出た湯水は、貯湯タンク３の上部に送られ、貯湯タンク３内に温度成層を形成する。なお、貯湯タンク３からの出湯は、貯湯タンク３下部から水道水を供給し、上部から高温の湯を押し出すことにより行われる。
【００６１】
このような構成によれば、実施の形態１と同様に、貯湯水循環回路９に排ガス熱交換器５とカソードオフガス熱交換器６とが並列に配置され、貯湯水と排ガスおよびカソードオフガスとの温度差をおのおの大きく確保することができるため、排熱回収量が大きくなり、排熱回収効率を高くすることができる。
【００６２】
排ガス熱交換器５、カソードオフガス熱交換器６、アノードオフガス熱交換器１６としては、ガス側の圧力損失等を考慮して、例えばシェルアンドチューブ式などの熱交換器を用いればよい。
【００６３】
排ガス熱交換器５、カソードオフガス熱交換器６およびアノードオフガス熱交換器１６は、例えば図４に示すように、排ガス流路２２とカソードオフガス流路２３とを仕切り部２５で２つに区画されたシェルとして一体的に構成し、さらに、アノードオフガス流路２９を仕切り部２７で区画して、３つのガス流路を一体的に構成し、その各々のシェルの中を貯湯水循環回路９と連通する複数の水管２６が貫通する構成としている。図４において、左上側が排ガス熱交換器５として機能し、右上側がカソードオフガス熱交換器６として機能し、下側がアノードオフガス熱交換器１６として機能する。
【００６４】
なお、冷却水熱交換器７としては、例えばコンパクト性に優れたプレート式の熱交換器を用いればよい。
【００６５】
各熱交換器を並列に配置することで、熱交換器の鉛直方向の高さを抑え、装置高さを低く押さえることができる。さらに、配管を上下方向に引き回すことなくレイアウトすることができるため、配管構成も簡素化することができる。
【００６６】
また、燃料電池１のアノード３２から排出されるアノードオフガスの熱も貯湯タンク３からの湯水で回収するため、システムとしての排熱回収量をより一層大きくすることができる。
【００６７】
さらに、カソードオフガス熱交換器６と排ガス熱交換器５とアノードオフガス熱交換器１６とが、図４に示すように、一体化した構成であるものであり、カソードオフガスと排ガスとを区画する仕切り部２５で、これらのガス同士が熱交換することにより、各々のガスの温度が均一化され、効率よく排熱回収が行える。
【００６８】
また、複数の熱交換器を一体化することで、デッドスペースを排除し、配管の引き回しも簡素化することでき、省エネ性とより一層のコンパクト性に優れた燃料電池コージェネレーションシステムを提供することができる。
【００６９】
また、冷却水熱交換器７の貯湯水出口に例えばフロート式の空気抜き手段３５を有しているため、貯湯水が各熱交換器で加熱され、水に含まれる溶存酸素が気泡として発生するような場合であっても、気泡が熱交換器の流路内に滞留し、伝熱面に付着して有効伝熱面積が低減することを防止し、熱交換性能の劣化を防ぐことができる。
【００７０】
また、図３に示すように、貯湯タンク３からの湯水が鉛直方向の下から上へ流れるように各熱交換器を構成することで、貯湯水が熱交換器で加熱され、水に含まれる溶存酸素が気泡として発生するような場合であっても、気泡が貯湯水循環回路９内に滞留することなく、気泡の排出が重力によって容易に可能となり、熱交換性能が劣化することなく、システムの信頼性が向上する。
【００７１】
貯湯水循環回路９の構成としては、図のように、直線状に貯湯水が上昇する形状が望ましいが、蛇行状であっても単調に貯湯水が上昇する形状であれば構わない。
【００７２】
また、図３に示すように、アノードオフガス、排ガスおよびカソードオフガスが鉛直方向の上から下へ流れるようにアノードオフガス流路２９、排ガス流路２２およびカソードオフガス流路２３を形成することで、アノードオフガスや排ガスやカソードオフガスが熱交換器で冷却され、各ガス中に含まれる水蒸気成分が凝縮し、結露水が発生するような場合も、各々の流路内に滞留することなく、結露水の排出が重力によって容易に可能となり、熱交換性能が劣化することなく、システムの信頼性が向上する。
【００７３】
アノードオフガス流路２９、排ガス流路２２およびカソードオフガス流路２３の形状としては、直線状に各流体が上昇する形状が望ましいが、蛇行状であっても各流体が上昇することなく単調に下降する形状であれば構わない。
【００７４】
したがって、本実施の形態２によれば、排熱回収効率がより一層高く、省エネ性とコンパクト性に優れた燃料電池コージェネレーションシステムを提供することができる。
【産業上の利用可能性】
【００７５】
以上のように、本発明にかかる燃料電池コージェネレーションシステムは、排ガス熱交換器およびカソードオフガス熱交換器を貯湯水循環回路に並列配置された構成とすることにより、省エネ性とコンパクト性に優れた燃料電池コージェネレーションシステムを提供することができ、一般家庭用、業務用を問わず広く利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００７６】
【図１】本発明の実施の形態１の燃料電池コージェネレーションシステムの構成図
【図２】同燃料電池コージェネレーションシステムに用いる熱交換器の構成図
【図３】本発明の実施の形態２の燃料電池コージェネレーションシステムの構成図
【図４】同燃料電池コージェネレーションシステムに用いる熱交換器の構成図
【図５】従来の燃料電池コージェネレーションシステムの構成図
【符号の説明】
【００７７】
１    燃料電池
２    水素製造装置
３    貯湯タンク
４    循環ポンプ
５    排ガス熱交換器
６    カソードオフガス熱交換器
７    冷却水熱交換器
８    冷却水回路
９    貯湯水循環回路
１１  冷却水循環ポンプ
１２  空気ブロワ
１６  アノードオフガス熱交換器
２２  排ガス流路
２３  カソードオフガス流路
２５，２７  仕切り部
２６  水管
２９  アノードオフガス流路
３１  燃焼部
３２  アノード
３３  カソード
３４  冷却水流路
３５  空気抜き手段
【図１】
2009187779.tif 000003
【図２】
2009187779.tif 000004
【図３】
2009187779.tif 000005
【図４】
2009187779.tif 000006
【図５】
2009187779.tif 000007