(57)【要約】    【課題】発電機能や給湯機能のみならず、さらに他の機能を備えた、多機能で付加価値の高い燃料電池発電装置を得る。    【解決手段】燃料電池本体１の空気極へ反応空気を送り込む反応空気ブロワの系統を、外気を取り込む反応空気ブロワ３２、取り込まれた反応空気の一部を筺体外の送気方向へと流量調整して分岐させる空気バイパス流量調節弁３３、空気極への供給流量を計測する流量計３４、これらの運転を制御する空気取出し量制御装置３１を組見込んで構成し、反応空気ブロワ３２で取り込んだ空気の一部を空気バイパス流量調節弁３３で分岐して空気取り出し弁３５より取り出して利用する。【選択図】          図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料ガス及び反応空気を導入して電気化学反応により発電を行う発電機能と、前記発電機能を収容した筺体の内部から外部へと空気を送出する送気機能を備えた燃料電池発電装置。
【請求項２】
燃料ガス及び反応空気を導入して電気化学反応により発電を行う発電機能と、導入した冷水を、燃料電池本体からのオフガスおよび／あるいは改質装置からの燃焼排ガスと熱交換させて温水を得る給湯機能と、前記発電機能を収容した筺体の内部から外部へと空気を送出する送気機能を備えた燃料電池発電装置。
【請求項３】
前記送気機能が、前記筺体の内部に組み込まれたブロワの作用により得られている請求項１または２に記載の燃料電池発電装置。
【請求項４】
前記送気機能を得ているブロワが、燃料電池本体の空気極へ空気を送り込むブロワからなり、前記ブロワにより取り込まれた空気の一部が前記筺体外への送気用に分岐されて送出されている請求項３に記載の燃料電池発電装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は燃料電池発電装置、特に、発電機能に加えて給湯機能を備え、さらに送気機能を備えた多用途の燃料電池発電装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
クリーンな発電装置として広く普及することが期待されている燃料電池発電装置は、燃料ガス及び反応空気を導入して電気化学反応により発電を行う燃料電池本体、原燃料を高水素濃度の燃料ガスに改質する改質装置、燃料電池本体に冷却水を循環供給する電池冷却水供給装置、燃料電池本体からのオフガスや改質装置からの燃焼排ガスから排熱を回収する排熱回収装置、これらの排出ガスに含まれる反応生成水及び燃焼生成水を回収する回収水タンク等によって構成されている。
図２は、この種の燃料電池発電装置の従来のシステム構成例を示すフロー図である。本図に示した燃料電池発電装置４０において、符号１で表示した構成要素が、燃料ガス及び反応空気を導入して電気化学反応により発電を行う燃料電池本体である。外部より導入された原燃料は、改質装置を構成する脱硫器２、改質器３、変成器４、ＣＯ除去器５へと順次導かれ、水素濃度が高く、ＣＯ濃度が極めて低い燃料ガスへと改質されて、燃料電池本体１の燃料極へと送られる。なお、発電装置の起動時には、原燃料の一部が改質器３のバーナーへと送られ、燃焼空気ブロワ７で取り込まれた燃焼空気との反応により燃焼されて、改質器３が所定の改質温度に加熱される。発電装置が定常運転に入ると、燃料予熱器８で加温された燃料極オフガスが、原燃料に替わってバーナーへと送られ、改質器３が改質温度に加熱されて、原燃料の改質が行われる。
バーナーより排出された燃焼排ガスは、上記の燃料予熱器８で冷却され、さらに排熱回収器２１で冷却されたのち回収水タンク２５へ送られ、回収水と排出ガスとに分離される。このうち排出ガスは排気塔より筺体外へと排出される。燃料電池本体１のもう一方の極である空気極には、反応空気ブロワ９によって取り込まれた反応空気が送られる。燃料電池本体１の空気極を通流し、電気化学反応に寄与したのち排出された空気極オフガスは、前記の排熱回収器２１へと送られて冷却されたのち、回収水タンク２５へ送られて回収水と排出ガスとに分離され、排出ガスは排気塔より筺体外へ排出される。
回収水タンク２５へ蓄えられた回収水は、回収水ポンプ２７によって電池冷却水タンク１１へと送られる。電池冷却水は、電池冷却水ポンプ１２によって、電池冷却水タンク１１と燃料電池本体１との間に循環して通流され、燃料電池本体１が、運転温度に保持される。図中、１３は、燃料電池本体１へ送られる電池冷却水を加熱するためのヒーターであり、１４は、電池冷却水を冷却するための電池冷却器である。冷水ポンプ２３により導入された冷水を排熱回収器２１において燃焼排ガスや空気極オフガス等の高温の流体と熱交換させて温水を得るとともに、この温水の一部を電池冷却器バイパス流量調節弁２２で分岐させて電池冷却器１４へと導入し、この温水と熱交換させることによって電池冷却水の温度を制御している。なお、１５は、原燃料の水蒸気改質に用いられる水蒸気を電池冷却水タンク１１から改質系へと供給する改質用水ポンプである。また、２６は、回収水タンク２５へ蓄えられた回収水の量を補うために供給する補給水の流量調整弁である。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
上記のように、従来の家庭向けの燃料電池発電装置は、本来の発電用途に加えて、冷水を加熱して温水を得る機能、いわゆる給湯用途を備えた装置として構成されているのが一般的である。したがって、新しく発電装置として燃料電池発電装置を備え付けることとすれば、所要の電力が得られるばかりでなく、給湯も可能となるので、総合的に高いエネルギー効率での運転が可能となる。しかしながら、燃料電池発電装置はこのようにエネルギー効率の高い運転が可能とはいえ、従来の燃料電池発電装置は発電機能以外には温水を得る機能、いわゆる給湯機能のみを組み込んで構成されているに過ぎず、多機能化を実現するには、発電機能や給湯機能に加えて、さらに他の機能を組み込む必要がある。
本発明は、このような見地からなされたもので、本発明の目的は、発電機能や給湯機能のみならず、さらに他の機能を備えた、多機能で付加価値の高い燃料電池発電装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
上記の目的を達成するために、本発明においては、
（１）燃料ガス及び反応空気を導入して電気化学反応により発電を行う発電機能を備えた燃料電池発電装置、あるいは、上記の発電機能と、導入した冷水を燃料電池本体からのオフガスおよび／あるいは改質装置からの燃焼排ガスと熱交換させて温水を得る給湯機能とを備えた燃料電池発電装置に、前記発電機能を収納した筺体の内部から外部へと空気を送出する送気機能を備えることとする。
（２）また、上記の燃料電池発電装置において、前記送気機能を、筺体の内部に組み込まれたブロワ、例えば、筺体外から燃料電池本体の空気極へ空気を送り込むブロワから得ることとし、取り込まれた空気の一部を送気用に分岐して送出することとする。
【発明の効果】
【０００５】
上記（１）のごとく、発電機能を備えた燃料電池発電装置、あるいは、発電機能と給湯機能とを備えた燃料電池発電装置に、発電機能を収納した筺体の内部から外部へと空気を送出する送気機能を備えれば、使用用途が増大し、かつ使用者の当該用途に必要であったブロワの購入も不要となるので、付加価値の高い運転が可能な燃料電池発電装置が得られる。
また、上記（２）のごとく、送気機能を、筺体の内部に組み込まれたブロワ、例えば、筺体外から燃料電池本体の空気極へ空気を送り込むブロワから得ることとし、このブロワで取り込んだ空気の一部を送風用に分岐して送出することとすれば、大型の機器を新規に組み込むことなく、送気機能を設置できるので、エネルギー効率の高い運転が可能な燃料電池発電装置として好適である。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
本発明の最良の実施形態は、燃料ガス及び反応空気を導入して電気化学反応により発電を行う発電機能を備えた燃料電池発電装置、あるいは、上記の発電機能と、導入した冷水を燃料電池本体からのオフガスおよび／あるいは改質装置からの燃焼排ガスと熱交換させて温水を得る給湯機能とを備えた燃料電池発電装置に、前記発電機能を収納した筺体の内部から外部へと空気を送出する送気機能、例えば筺体外から燃料電池本体の空気極へ空気を送り込むブロワにより取り込まれた空気の一部を送風用に分岐して送出することとして得られた送気機能を備えた形態にある。
【実施例】
【０００７】
図１は、本発明の燃料電池発電装置の実施例のシステム構成を示すフロー図である。図１においても、図２の従来の構成例に示した構成要素と同一機能を有する構成要素には同一符号を付し、重複する説明は省略することとする。図１の実施例のシステム構成と図２の従来例のシステム構成との相違点は、燃料電池本体１の空気極へ反応空気を送り込む反応空気ブロワの系統にある。すなわち、図２の従来例のシステム構成では、反応空気ブロワ９は空気極へ送り込む反応空気の流量を制御する機能を果たすのみであったが、図１に示した実施例の燃料電池発電装置５０のシステム構成では、外気を取り込む反応空気ブロワ３２のほかに、取り込まれた反応空気を空気極方向と筺体外への送風方向へと流量調整して分岐させる空気バイパス流量調節弁３３、空気極へ供給される空気量を計測する流量計３４、これらの反応空気ブロワ３２、空気バイパス流量調節弁３３、流量計３４の運転を制御する空気取出し量制御装置３１が組み込まれている。したがってこの実施例の燃料電池発電装置５０では、空気極へ供給される空気量を発電に必要な所定流量に保持しつつ、反応空気ブロワ３２で取り込んだ空気の一部を空気バイパス流量調節弁３３で分岐して空気取り出し弁３５より取り出して利用することが可能である。
なお、本実施例は、発電機能と給湯機能を備えた燃料電池発電装置に、筺体の内部から外部へと空気を送出する送気機能を加えた装置の例であるが、本発明は図１に図示されたこの実施例に限定されるものではなく、発電機能のみを備えた燃料電池発電装置に筺体の内部から外部へと空気を送出する送気機能を加えた装置であってもよい。
【産業上の利用可能性】
【０００８】
以上述べたように、燃料電池発電装置を本発明のごとく筺体の内部から外部へと空気を送出する送風機能を備えた装置として構成すれば、例えば、家庭用プール、その他空気を充填して用いる用具へのエア充填用として、また、自家用車の清掃や落ち葉清掃、水槽のバッキ等各種用途に用いることができるので、導入価値の高い燃料電池発電装置として一般家庭や商業施設などへ広く普及することが期待される。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の燃料電池発電装置の実施例のシステム構成を示すフロー図
【図２】この種の燃料電池発電装置の従来のシステム構成例を示すフロー図
【符号の説明】
【００１０】
１    燃料電池本体
３    改質器
７    燃焼空気ブロワ
８    燃料予熱器
９    反応空気ブロワ
１１    電池冷却水タンク
１２    電池冷却水ポンプ
１４    電池冷却器
２１    排熱回収器
２２    電池冷却器バイパス流量調節弁
２３    冷水ポンプ
２５    回収水タンク
２６    補給水ポンプ
３１    空気取出し量制御装置
３２    反応空気ブロワ
３３    空気バイパス流量調節弁
３４    流量計
【図１】
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【図２】
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