JP2002228296A - 燃料電池駆動式ヒートポンプ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 改質ガスを生成する改質部（９）、水素極に
改質部（９）からの改質ガスを、また酸素極に酸素を含
む空気をそれぞれ供給して両電極間に起電力を発生させ
る電池本体（８）、及び電池本体（８）から排出される
排ガスに含まれる水蒸気を凝縮する排ガス水分凝縮部
（１７），（１８）を備えた燃料電池（Ｂ）と、この燃
料電池（Ｂ）で発生した電力により運転される空気調和
機（Ｃ）とを備えた燃料電池駆動式ヒートポンプ装置に
対し、燃料電池（Ｂ）の廃熱を良好に放熱しかつ回収で
きるようにする。 【解決手段】 燃料電池（Ｂ）の発電に伴い電池本体
（８）に生じた廃熱を熱回収用熱交換器（４１）により
回収する温水回路（４２）を設け、空気調和機（Ｃ）の
暖房運転状態で暖房負荷が所定負荷以上であるときに燃
料電池（Ｂ）の廃熱を温水として回収する一方、暖房負
荷が所定負荷よりも小さいとき又は冷房運転時に、ハウ
ジング（１）内部にファン（３３）により空気流（Ｆ
２）を形成して燃料電池（Ｂ）の廃熱を放熱する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、燃料電池の発電電
力によりヒートポンプ部を駆動する駆動式ヒートポンプ
装置に関し、特に、燃料電池の廃熱を回収して利用し又
は放熱するようにした技術分野に属する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、炭化水素やメタノールを改質し
て水素を生成することができ、このように改質によって
生成された水素は燃料電池に使用することができる。こ
のような燃料電池として、従来、例えば特開平１１―６
７２５６号公報に示されるように固体高分子型と呼ばれ
る燃料電池が知られている。この固体高分子型燃料電池
は、固体高分子からなる電解質を挟んで配置された水素
極（燃料極）と酸素極（空気極）とを持った電池本体を
備え、その水素極に水素を含む燃料たる改質ガスを、ま
た酸素極に酸素を含む酸素含有ガスとしての空気をそれ
ぞれ供給して両電極間に起電力を発生させる。

【０００３】ところで、このような燃料電池では発電と
同時に廃熱が発生するのは避けられない。この廃熱源は
主に電池本体であり、その他、原料ガスを、水素を含む
改質ガスに改質する改質部や、電池本体の水素極及び酸
素極からそれぞれ排出される排ガス（オフガス）に含ま
れる水蒸気を凝縮するための水分凝縮部等がある。そし
て、この燃料電池の廃熱を放熱しないと、電池本体や改
質部等が一定の作動温度範囲（電池本体では例えば８０
℃付近）に保持されず、過度の昇温により安定した発電
が困難になる。

【０００４】また、空気調和機等で用いられるヒートポ
ンプ装置を燃料電池と組み合わせ、その燃料電池で発電
した電力を直接にヒートポンプ装置の圧縮機やファンに
供給してそれを運転するようにした燃料電池駆動式のヒ
ートポンプ装置においては、上記燃料電池の廃熱の放熱
が不十分になると、その廃熱を放熱するために燃料電池
の発電自体を停止させる必要があり、その間、ヒートポ
ンプ装置の運転が停止してしまうこととなる。

【０００５】こうした燃料電池の廃熱を放熱するため
に、従来、例えば特開平８―５１９０号公報に示される
ように、電池本体に原料ガスを改質ガスに改質するため
の改質装置からの排ガスの廃熱を放熱するようにしたも
のが提案されている。

【０００６】一方、上記燃料電池の廃熱効率は発電効率
と同等以上（例えばいずれも３５％以上）であり、しか
も廃熱温度も高いので、この廃熱を有効に利用すれば、
エネルギーを有効利用できて望ましい。

【０００７】こうした燃料電池の廃熱を有効利用するよ
うにしたものとして、特開平１１―２８１０７２号公報
に示されるものでは、電池の酸素極からの排ガスの熱を
温水として回収し、又は該排ガスの熱を空気調和機の室
外機の熱交換器に供給することにより、電池の廃熱を利
用するようにしている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記前者の従
来例（特開平８―５１９０号公報）では、改質装置の排
ガスからの熱を処理するだけであるので、ヒートポンプ
装置が温熱需要のない冷熱運転状態にあるときにはやは
り燃料電池の廃熱の放熱が不十分となって停止せざるを
得ず、ヒートポンプ装置の冷熱運転状態で燃料電池を運
転できなくなる。

【０００９】一方、後者の従来例（特開平１１―２８１
０７２号公報）では、電池の酸素極からの排ガスを温水
用熱交換器又は室外機の熱交換器に供給するので、電池
の冷却に必要な空気量が多くなって、そのための動力が
増大するばかりでなく、熱回収温度も低く、さらには改
質装置等からの熱を回収するのが困難であった。

【００１０】本発明は斯かる諸点に鑑みてなされたもの
で、その目的は、燃料電池の構成に改良を施すことによ
り、燃料電池の廃熱を良好に放熱しかつ同時に回収もで
きるようにすることにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、この発明では、燃料電池の廃熱を放熱する手段
と、廃熱を回収する手段とを設けて、両手段を所定条件
に応じて使い分けるようにした。

【００１２】具体的には、請求項１の発明では、電池本
体（８）の水素極に水素を含む改質ガスを、また酸素極
に酸素を含む酸素含有ガスをそれぞれ供給して両電極間
に起電力を発生させる燃料電池（Ｂ）と、冷媒回路（３
０）を有し、上記燃料電池（Ｂ）で発生した電力により
少なくとも圧縮機（２２）が運転されるヒートポンプ部
（Ｃ），（Ｄ）とを備えた燃料電池駆動式ヒートポンプ
装置として、上記ヒートポンプ部（Ｃ），（Ｄ）の温熱
運転状態で温熱負荷が所定負荷以上であるときに、上記
燃料電池（Ｂ）の発電に伴って生じた廃熱を回収する廃
熱回収利用手段と、ヒートポンプ部（Ｃ），（Ｄ）の温
熱運転状態で温熱負荷が所定負荷よりも小さいとき、又
はヒートポンプ部（Ｃ），（Ｄ）の冷熱運転状態にある
ときに、燃料電池（Ｂ）の発電に伴って生じた廃熱を放
熱する放熱手段とを備えていることを特徴とする。

【００１３】この構成によると、ヒートポンプ部
（Ｃ），（Ｄ）の温熱運転状態で温熱負荷が所定負荷以
上であるときに、燃料電池（Ｂ）の発電に伴って生じた
廃熱が廃熱回収利用手段により回収される。一方、ヒー
トポンプ部（Ｃ），（Ｄ）の温熱運転状態で温熱負荷が
所定負荷よりも小さいとき、又はヒートポンプ部
（Ｃ），（Ｄ）の冷熱運転状態にあるときに、燃料電池
（Ｂ）の廃熱が放熱手段により放熱される。このよう
に、燃料電池（Ｂ）の廃熱を回収又は放熱するので、電
池本体（８）等が作動温度範囲を越えて過度に昇温する
ことはなく、電池本体（８）等を作動温度範囲に保持し
て安定した発電を行うことができる。

【００１４】しかも、ヒートポンプ部（Ｃ），（Ｄ）の
温熱運転状態で温熱負荷が所定負荷以上であるときのみ
に燃料電池（Ｂ）の廃熱を回収し、その他のときには廃
熱を放熱するので、ヒートポンプ装置の冷熱運転状態で
も燃料電池（Ｂ）を停止させることなく運転することが
できる。

【００１５】請求項２の発明では、上記燃料電池（Ｂ）
は、原料ガスを改質して改質ガスを生成する改質部
（９）と、電池本体（８）から排出される排ガスに含ま
れる水蒸気を凝縮する排ガス水分凝縮部（１７），（１
８）とを備え、廃熱回収利用手段は、上記燃料電池
（Ｂ）の電池本体（８）、改質部（９）及び排ガス水分
凝縮部（１７），（１８）の少なくとも１つからの廃熱
を熱回収用熱交換器（４１）により温水として回収する
温水回路（４２）からなるものとする。

【００１６】こうすれば、燃料電池（Ｂ）内部における
電池本体（８）、改質部（９）及び排ガス水分凝縮部
（１７），（１８）の少なくとも１つからの廃熱を温水
回路（４２）の温水として回収することができ、その廃
熱の回収効率を向上させることができる。

【００１７】請求項３の発明では、上記温水回路（４
２）の温水をヒートポンプ部（Ｃ），（Ｄ）の冷媒回路
（３０）の冷媒により加熱する加熱用熱交換器（４５）
を設ける。

【００１８】このことで、温水回路（４２）の温水を燃
料電池（Ｂ）の廃熱のみならずヒートポンプ部（Ｃ），
（Ｄ）の冷媒によっても加熱できるようになり、温水回
路（４２）の温熱負荷に応じて温水に対する加熱性を高
めることができる。

【００１９】請求項４の発明では、上記熱回収用熱交換
器（４１）及び加熱用熱交換器（４５）を、両熱交換器
（４１），（４５）のうち温水に対する加熱温度の低い
側が高い側よりも上流側になるように温水回路（４２）
に直列に接続する。

【００２０】こうすると、温水回路（４２）の温水が両
熱交換器（４１），（４５）を流れるときに次第に昇温
されるようになり、利用性のある高温度の温水を回収す
ることができる。

【００２１】請求項５の発明では、請求項１〜４のいず
れか１つの燃料電池駆動式ヒートポンプ装置において、
電池本体（８）から排出される排ガス及び原料ガスの少
なくとも一方を燃焼させて該燃焼熱により温水回路（４
２）の温水を加熱する燃焼式熱交換器（５２）を設け
る。

【００２２】このことにより、温水回路（４２）の温熱
負荷が一時的に増大したとき、燃料電池（Ｂ）の廃熱だ
けでは温水の加熱が不足するとき、ヒートポンプ部
（Ｃ），（Ｄ）の加熱用熱交換器（４５）での温水の加
熱が不足するとき等に、電池本体（８）から排出される
排ガス及び原料ガスの少なくとも一方を燃焼式熱交換器
（５２）で燃焼させることで、この熱交換器でのガスの
燃焼熱により温水を加熱することができ、その温水によ
る温熱を安定して供給することができる。

【００２３】請求項６の発明では、請求項２の燃料電池
駆動式ヒートポンプ装置において、放熱手段は、温水回
路（４２）の温水から放熱させる放熱器（５４）を有す
るものとする。こうすると、本来は燃料電池（Ｂ）の廃
熱を回収するための温水回路（４２）の温水から放熱さ
せることができ、１つの温水回路（４２）を用いて燃料
電池（Ｂ）の廃熱の熱回収のみならず放熱をも行うこと
ができる。

【００２４】請求項７の発明では、請求項２の燃料電池
駆動式ヒートポンプ装置において、放熱手段は、燃料電
池（Ｂ）の電池本体（８）、改質部（９）及び排ガス水
分凝縮部（１７），（１８）の少なくとも１つからの廃
熱を放熱器（５５）により放熱する放熱回路（３９）を
備えているものとする。

【００２５】このことで、電池本体（８）、改質部
（９）及び排ガス水分凝縮部（１７），（１８）の少な
くとも１つからの廃熱を放熱器（５５）により放熱で
き、望ましい放熱手段が得られる。

【００２６】請求項８の発明では、請求項６又は７の燃
料電池駆動式ヒートポンプ装置において、放熱手段は、
ヒートポンプ部（Ｃ），（Ｄ）の熱源側熱交換器（２
４）に空気を送るためのファンを兼用した共用ファン
（３４）を有するものとする。

【００２７】この構成によれば、同じ共用ファン（３
４）により、燃料電池（Ｂ）の廃熱の放熱のみならずヒ
ートポンプ部（Ｃ），（Ｄ）の熱源側熱交換器（２４）
にも空気を送ることができ、ファンを共用化してコスト
ダウン化及び省スペース化を図ることができる。

【００２８】その場合、請求項９の発明では、上記放熱
器（５４），（５５）を、共用ファン（３４）による空
気流（Ｆ１）においてヒートポンプ部（Ｃ），（Ｄ）の
熱源側熱交換器（２４）下流側に配置する。このこと
で、仮に、放熱器を共用ファン（３４）による空気流
（Ｆ１）において熱源側熱交換器（２４）の上流側に配
置した場合のように、放熱器から放熱された熱が空気流
（Ｆ１）により熱源側熱交換器（２４）に伝熱されて冷
媒の温度が上昇することはなく、ヒートポンプ部
（Ｃ），（Ｄ）の冷熱運転時でも熱源側熱交換器（２
４）で冷媒から放熱させることができる。

【００２９】一方、請求項１０の発明では、請求項８の
燃料電池駆動式ヒートポンプ装置において、放熱器を、
互いに切換可能に並列に接続された複数のものからな
し、それら複数の放熱器の一部を共用ファン（３４）に
よる空気流（Ｆ１）においてヒートポンプ部（Ｃ），
（Ｄ）の熱源側熱交換器（２４）上流側に、また残部を
下流側にそれぞれ配置する。

【００３０】このことで、ヒートポンプ部（Ｃ），
（Ｄ）の冷熱運転時には、ヒートポンプ部（Ｃ），
（Ｄ）の熱源側熱交換器（２４）下流側の放熱器で燃料
電池（Ｂ）の廃熱を放熱するようにすればよく、上記請
求項９の発明と同様に、熱源側熱交換器（２４）で冷媒
から放熱させることができる。一方、ヒートポンプ部
（Ｃ），（Ｄ）の温熱運転時には、熱源側熱交換器（２
４）上流側の放熱器で燃料電池（Ｂ）の廃熱を放熱する
ようにすることで、その放熱器から放熱された熱が空気
流（Ｆ１）により熱源側熱交換器（２４）に伝熱されて
冷媒の温度が上昇し、その熱交換器の効率を向上させる
ことができる。

【００３１】請求項１１の発明では、上記請求項１０の
燃料電池駆動式ヒートポンプ装置において、熱源側熱交
換器（２４）上流側に配置された放熱器を該熱源側熱交
換器（２４）と一体的に設ける。

【００３２】こうすると、ヒートポンプ部（Ｃ），
（Ｄ）の温熱運転時に、熱源側熱交換器（２４）上流側
の放熱器から放熱された熱を直接に熱源側熱交換器（２
４）に伝熱することができ、その熱交換器の効率をさら
に向上させることができる。

【００３３】請求項１２の発明では、請求項２の燃料電
池駆動式ヒートポンプ装置において、ヒートポンプ部
（Ｃ），（Ｄ）の利用側熱交換器（２６）により冷水を
生成する水回路（６１）を設ける。

【００３４】このことで、燃料電池（Ｂ）の廃熱により
温水回路（４２）で温水を、またヒートポンプ部
（Ｃ），（Ｄ）の利用側熱交換器（２６）により水回路
（６１）で冷水をそれぞれ生成することができる。

【００３５】請求項１３の発明では、上記水回路（６
１）は、利用側熱交換器（２６）により温水をも生成す
るように構成する。

【００３６】こうすると、水回路（６１）で冷水のみな
らず温水をも生成することができ、省エネルギー化を図
ることができる。

【００３７】請求項１４の発明では、請求項１３の燃料
電池駆動式ヒートポンプ装置において、水回路（６１）
と温水回路（４２）とを接続して冷温水回路（６２）を
構成し、この冷温水回路（６２）を熱回収用熱交換器
（４１）又は利用側熱交換器（２６）に切り換えて接続
する切換手段（６３），（６４）を設ける。

【００３８】このことで、同じ冷温水回路（６２）で冷
水及び温水の双方が得られるようになり、回路構成をシ
ンプルにすることができる。

【００３９】請求項１５の発明では、請求項１の燃料電
池駆動式ヒートポンプ装置において、廃熱回収利用手段
は、回収した廃熱を蓄熱する蓄熱部を有するものとす
る。このことで、回収した燃料電池（Ｂ）の廃熱を温熱
として蓄熱部に蓄熱してその放熱を抑制でき、省エネル
ギー化を図ることができる。

【００４０】請求項１６の発明では、上記蓄熱部に蓄熱
される蓄熱量以上の余剰熱を放熱する放熱器を設ける。
こうすれば、蓄熱部での蓄熱量以上の余剰熱が生じたと
きにそれを放熱器で放熱すればよく、熱の利用効率を高
めることができる。また、蓄熱部として水の蓄熱タンク
を用いたときに、その蓄熱タンクでの温水の水質を維持
して給湯用の湯として利用することができる。

【００４１】請求項１７の発明では、請求項１６の燃料
電池駆動式ヒートポンプ装置において、蓄熱部にヒート
ポンプ部（Ｃ），（Ｄ）の吸熱用蒸発器となる熱交換器
を設ける。このことで、ヒートポンプ部（Ｃ），（Ｄ）
で温熱を利用するときに、蓄熱部での温熱を利用するこ
とができる。

【００４２】

【発明の実施の形態】（実施形態１）図１は本発明の実
施形態１に係る燃料電池駆動式ヒートポンプ装置（Ａ）
を示し、このヒートポンプ装置（Ａ）は、電力を発生す
る燃料電池（Ｂ）と、この燃料電池（Ｂ）により発電し
た電力により運転されるヒートポンプ部としての空気調
和機（Ｃ）とを組み合わせてなる。

【００４３】すなわち、図１において、（１）はハウジ
ングで、その内部には機器収容室（２）が形成され、こ
の機器収容室（２）の一側に燃料電池（Ｂ）が、また他
側に空気調和機（Ｃ）（詳しくはその室外機（Ｃ１））
がそれぞれ配置収容されている。上記燃料電池（Ｂ）側
のハウジング（１）側壁下部には空気入口（４）が、ま
た燃料電池（Ｂ）側のハウジング（１）上壁には空気出
口（６ａ）がそれぞれ機器収容室（２）に通じるように
開口されている。一方、空気調和機（Ｃ）側のハウジン
グ（１）側壁にも空気入口（５）が、また空気調和機
（Ｃ）側のハウジング（１）上壁には空気出口（６ｂ）
がそれぞれ機器収容室（２）に通じるように開口されて
いる。

【００４４】上記燃料電池（Ｂ）は機器収容室（２）の
上部寄りに配置された固体高分子型の電池本体（８）を
備えている。この電池本体（８）は、図示しないが、固
体高分子からなる電解質を挟んで配置された触媒電極で
あるアノードとしての水素極（燃料極）及びカソードと
しての酸素極（空気極）を備え、上記水素極に対し後述
の改質部（９）で改質された水素を含む改質ガスを、ま
た酸素極に対し後述のブロア（１３）からの酸素を含む
空気（酸素含有ガス）をそれぞれ供給して電極反応を行
わせ、両電極間に起電力を発生させるものである。

【００４５】機器収容室（２）下部で上記空気入口
（４）近くには改質部（９）が配置されている。この改
質部（９）は、図示しないが、原料ガス配管（１０）に
より供給された原料ガス（都市ガス及び加湿空気を含
む）から硫黄成分を除去する脱硫部と、この脱硫部から
供給された原料ガスを導入して、その原料ガスから部分
酸化もしくは水蒸気改質反応の一方又は両方を含む反応
により水素リッチな改質ガスを生成する改質反応部と、
この改質反応部で生成された改質ガス中のＣＯ濃度を水
性ガスシフト反応により低減させる変成反応部と、この
変成反応部で変成された改質ガス中のＣＯ濃度をＣＯ選
択酸化反応によってさらに低減するＣＯ選択酸化反応部
とを備えている。尚、図示しないが、上記脱硫部と改質
反応部との間には、原料ガスに水蒸気、又は水蒸気と酸
化剤ガスとを供給するための流路が配置されている。ま
た、改質部（９）には上記改質反応部を加熱するための
バーナ（９ａ）が設けられ、このバーナ（９ａ）には、
電池本体（８）の水素極から後述の水素極排ガス配管
（１９）を介して排出される水素極排ガス（水素極オフ
ガス）と、後述のブロア（１３）から吐出される空気と
が導入されるようになっており、このバーナ（９ａ）に
おいて水素極排ガスを燃焼させて、その燃焼熱により改
質反応部を加熱するようにしている。（１２）はバーナ
（９ａ）からの燃焼排ガスを排出する燃焼排ガス配管で
ある。

【００４６】そして、この改質部（９）の改質ガス出口
部は改質ガス配管（１１）を介して上記燃料電池（Ｂ）
の水素極に接続されており、改質部（９）で生成された
改質ガスを改質ガス配管（１１）を経て燃料電池（Ｂ）
の水素極に供給するようにしている。

【００４７】また、電池室（２）には空気を吸い込んで
吐出する電動ブロア（１３）が配置されている。このブ
ロア（１３）の吸込み部には、吸込み口を上記空気入口
（４）近くに配置した図外の空気吸込配管が接続され、
ブロア（１３）の吐出部は空気吐出配管（１４）を介し
て電池本体（８）の酸素極に、また空気吐出配管（１
４）から分岐した空気吐出配管（１４ａ）を介して上記
改質部（９）のバーナ（９ａ）にそれぞれ接続されてお
り、ブロア（１３）により空気を吸い込んで電池本体
（８）の酸素極に供給するようにしている。

【００４８】上記電池本体（８）の側方には水素極排ガ
ス水分凝縮部（１７）及び酸素極排ガス水分凝縮部（１
８）が並んで配置されている。水素極排ガス水分凝縮部
（１７）は電池本体（８）の水素極と上記改質部（９）
とにそれぞれ水素極排ガス配管（１９）を介して接続さ
れており、水素極から排出される水素極排ガス（水素極
オフガス）を、それに含まれる水蒸気を水素極排ガス水
分凝縮部（１７）で凝縮させた後に改質部（９）のバー
ナ（９ａ）に供給して燃焼させ、その燃焼排ガスを燃焼
排ガス配管（１２）により排出するようにしている。

【００４９】一方、上記酸素極排ガス水分凝縮部（１
８）は、電池本体（８）の酸素極に酸素極排ガス配管
（２０）を介して接続されており、この酸素極排ガス水
分凝縮部（１８）において酸素極から排出される酸素極
排ガス（酸素極オフガス）を、それに含まれる水蒸気を
凝縮させた後にハウジング（１）外に排出するようにし
ている。

【００５０】これに対し、空気調和機（Ｃ）は、ガス冷
媒を圧縮する電動タイプの圧縮機（２２）、四路切換弁
（２３）、熱源側熱交換器（２４）、膨張手段としての
膨張弁（２５）及び利用側熱交換器（２６）をガス管
（２８）及び液管（２９）で閉回路に接続してなる冷媒
回路（３０）を有する。上記熱源側熱交換器（２４）は
室外熱交換器を構成するもので、空気調和機（Ｃ）の冷
房運転時（冷熱運転時）に上記圧縮機（２２）で圧縮さ
れたガス冷媒を後述の第１ファン（３２）による空気流
（Ｆ１）により冷却して液冷媒に凝縮する凝縮器として
機能する一方、暖房運転時（温熱運転時）には、膨張弁
（２５）で膨張した液冷媒を吸熱により蒸発させる蒸発
器として機能する。一方、利用側熱交換器（２６）は室
内熱交換器を構成するもので、空気調和機（Ｃ）の暖房
運転時に圧縮機（２２）からのガス冷媒を室内ファン
（２７）による空気流により冷却して液冷媒に凝縮する
凝縮器として機能する一方、冷房運転時には、膨張弁
（２５）で膨張した液冷媒を吸熱により蒸発させる蒸発
器として機能する。

【００５１】そして、上記膨張弁（２５）、利用側熱交
換器（２６）（室内熱交換器）及び室内ファン（２７）
は室内機（Ｃ２）に配置されている。

【００５２】また、上記圧縮機（２２）及び熱源側熱交
換器（２４）（室外熱交換器）は室外機（Ｃ１）を構成
しており、これらはいずれもハウジング（１）の機器収
容室（２）に収容され、そのうちの熱源側熱交換器（２
４）はハウジング（１）の空気調和機（Ｃ）側の空気入
口（５）を塞ぐように配置されている。一方、空気調和
機（Ｃ）側の空気出口（６ｂ）には第１ファン（３２）
が配置されており、この第１ファン（３２）の作動によ
り、ハウジング（１）外の空気を空気入口（５）から機
器収容室（２）内に吸い込んだ後に空気出口（６ｂ）か
らハウジング（１）外に排出する空気流（Ｆ１）を形成
して、この空気流（Ｆ１）により熱源側熱交換器（２
４）で冷媒を冷却するようにしている。

【００５３】さらに、上記燃料電池（Ｂ）側の空気出口
（６ａ）には第２ファン（３３）が配置されており、こ
の第２ファン（３３）の作動により、ハウジング（１）
外の空気を空気入口（４）から機器収容室（２）内に吸
い込んだ後に空気出口（６ａ）を経てハウジング（１）
外に排出する上昇方向の空気流（Ｆ２）を形成し、この
空気流（Ｆ２）により、改質部（９）と、電池本体
（８）及び両排ガス水分凝縮部（１７），（１８）と後
述のインバータ（３６）とを順に冷却するようにしてい
る。すなわち、上記第２ファン（３３）は、空気調和機
（Ｃ）の暖房運転状態で暖房負荷が所定負荷よりも小さ
いとき、又は冷房運転状態にあるときに作動して、燃料
電池（Ｂ）の発電に伴い改質部（９）、電池本体（８）
及び排ガス水分凝縮部（１７），（１８）で生じた廃熱
を空気により放熱する放熱手段を構成している。

【００５４】そして、上記電池本体（８）の上側の機器
収容室（２）には、電池本体（８）で発電された直流電
力を昇圧したりヒートポンプの容量を制御するための交
流電力に変換したり商用電源と同じ交流電力に変換した
りするためのインバータ（３６）が電池本体（８）と第
２ファン（３３）との間に位置するように配置され、こ
のインバータ（３６）の入力部に電池本体（８）の電力
出力部が接続されている。また、インバータ（３６）の
出力部には、上記ブロア（１３）、圧縮機（２２）、第
１ファン（３２）及び第２ファン（３３）の各モータが
接続されており、電池本体（８）で発電した電力をイン
バータ（３６）を経て直流電力又は圧縮機（２２）の交
流電力と異なる周波数の交流電力によりブロア（１
３）、圧縮機（２２）及び冷却ファン（３２），（３
３）に出力して、それらを作動させるようにしている。

【００５５】尚、圧縮機（２２）以外の電力としては、
直接に商用電力を利用してもよい。また、燃料電池
（Ｂ）で発電できない部分負荷以下の場合や、逆に発電
容量以上の負荷に対応する場合に、商用電源を利用する
ときには、図示しないが、整流化した後に直流電力によ
り上記インバータ（３６）に接続する。

【００５６】さらに、空気調和機（Ｃ）の暖房運転時で
その暖房負荷が所定負荷以上であるときに、上記燃料電
池（Ｂ）の発電に伴って電池本体（８）に生じた廃熱を
回収する廃熱回収利用手段が設けられている。すなわ
ち、（３８）は、上記電池本体（８）の内部を通りかつ
冷媒又は水を熱媒体とする閉回路の伝熱回路で、この伝
熱回路（３８）にポンプ（４０）及び熱回収用熱交換器
（４１）が接続されている。この熱回収用熱交換器（４
１）には図外の温水利用機器に温水を供給するための温
水回路（４２）が伝熱可能に接続されており、空気調和
機（Ｃ）の暖房運転状態で暖房負荷が所定負荷以上であ
るときに、電池本体（８）からの廃熱を伝熱回路（３
８）の熱媒体に伝熱させた後に熱回収用熱交換器（４
１）において熱媒体から温水に放熱させて温水回路（４
２）の温水として回収するようにしている。

【００５７】したがって、この実施形態においては、基
本的に、燃料電池（Ｂ）の発電時、原料ガス配管（１
０）により供給された原料ガスが改質部（９）で水素リ
ッチな改質ガスに改質され、この改質ガスは改質ガス配
管（１１）を経て燃料電池（Ｂ）の水素極に供給され
る。一方、ブロア（１３）から空気吐出管（１４）を介
して電池本体（８）の酸素極に対し空気が供給される。
そして、電池本体（８）では上記供給された改質ガス及
び空気により水素極及び酸素極間に起電力が発生し、こ
の電力はインバータ（３６）を経て上記ブロア（１３）
及び第２ファン（３３）に供給されるとともに、空気調
和機（Ｃ）の圧縮機（２２）及び第１ファン（３２）に
供給され、これらを作動させる。すなわち、燃料電池
（Ｂ）で発電した電力が直接に空気調和機（Ｃ）の圧縮
機（２２）及び第１ファン（３２）に供給されてそれら
が運転される。

【００５８】そして、上記空気調和機（Ｃ）が暖房運転
状態にありかつその暖房負荷が所定負荷よりも小さいと
き、又は空気調和機（Ｃ）が冷房運転状態にあるとき
に、上記第２ファン（３３）が作動し、ハウジング
（１）外の空気が空気入口（４）から機器収容室（２）
内に吸い込まれた後に空気出口（６ａ）を経てハウジン
グ（１）外に排出される上昇方向の空気流（Ｆ２）が形
成され、この空気流（Ｆ２）により改質部（９）と、電
池本体（８）及び両排ガス水分凝縮部（１７），（１
８）とインバータ（３６）とが順に冷却される。このこ
とで、燃料電池（Ｂ）の発電に伴って生じた廃熱が第２
ファン（３３）による空気により放熱されることとな
り、電池本体（８）、改質部（９）、排ガス水分凝縮部
（１７），（１８）、インバータ（３６）が過度に昇温
することはなく、特に電池本体（８）を作動温度範囲に
保持して安定した発電を行うことができる。

【００５９】これに対し、空気調和機（Ｃ）が暖房運転
状態にあってその暖房負荷が所定負荷以上にあるとき、
燃料電池（Ｂ）の発電に伴って電池本体（８）に生じた
廃熱は伝熱回路（３８）の熱媒体を介して温水回路（４
２）の温水として回収され、この温水は温水利用機器に
供給されて所定の用途に利用される。

【００６０】このように、燃料電池（Ｂ）の廃熱を温水
として回収又は空気中に放熱するので、電池本体（８）
等が作動温度範囲を越えて過度に昇温することはなく、
電池本体（８）等を作動温度範囲に保持して安定した発
電を行うことができる。

【００６１】しかも、上記空気調和機（Ｃ）の暖房運転
時に暖房負荷が所定負荷以上であるときのみに燃料電池
（Ｂ）の電池本体（８）の廃熱を回収し、その他のとき
には、廃熱を改質部（９）、両排ガス水分凝縮部（１
７），（１８）及びインバータ（３６）の各廃熱と共に
第２ファン（３３）による空気流（Ｆ２）により放熱す
るので、空気調和機（Ｃ）の冷房運転状態でも燃料電池
（Ｂ）を停止させることなく運転することができる。つ
まり、空気調和機（Ｃ）の冷房運転時に燃料電池（Ｂ）
の廃熱が余剰となったときでも、その廃熱の放熱により
燃料電池（Ｂ）の発電を停止せずとも済み、空気調和機
（Ｃ）の運転を継続することができる。

【００６２】尚、上記実施形態では、燃料電池（Ｂ）の
電池本体（８）からの廃熱を熱回収用熱交換器（４１）
を介して温水として回収するようにしているが、電池本
体（８）、改質部（９）及び排ガス水分凝縮部（１
７），（１８）の全体からの廃熱を回収してもよく、そ
れらのうちの少なくとも１つからの廃熱を温水として回
収すればよい。

【００６３】（実施形態２）図２は本発明の実施形態２
を示し（尚、以下の各実施形態では、図１と同じ部分に
ついては同じ符号を付してその詳細な説明は省略す
る）、温水回路（４２）の温水を空気調和機（Ｃ）の冷
媒により加熱するようにしたものである。

【００６４】すなわち、この実施形態では、空気調和機
（Ｃ）の冷媒回路（３０）に分岐冷媒回路（３１）が熱
源側熱交換器（２４）と並列に接続され、この分岐冷媒
回路（３１）に加熱用熱交換器（４５）が接続されてい
る。一方、温水回路（４２）には分岐温水回路（４３）
が熱回収用熱交換器（４１）と並列に接続され、この分
岐温水回路（４３）に上記加熱用熱交換器（４５）が接
続されている。そして、空気調和機（Ｃ）の冷房運転時
に熱源側熱交換器（２４）の直下流側の冷媒回路（３
０）に第１開閉弁（４７）が、また同様に加熱用熱交換
器（４５）の直下流側の分岐冷媒回路（３１）に第２開
閉弁（４８）がそれぞれ接続されており、暖房運転時に
第１開閉弁（４７）を開いて第２開閉弁（４８）を閉じ
たときには、上記実施形態と同様に暖房運転を行うが、
第１開閉弁（４７）を閉じて第２開閉弁（４８）を開く
ことで、加熱用熱交換器（４５）において温水回路（４
２）の温水を空気調和機（Ｃ）の冷媒回路（３０）の冷
媒により加熱するようにしている。その他の構成は上記
実施形態１と同様である。

【００６５】したがって、この実施形態においては、温
水回路（４２）の温水が燃料電池（Ｂ）における電池本
体（８）の廃熱のみならず、空気調和機（Ｃ）の冷媒に
よっても加熱されるので、温水回路（４２）の温熱負荷
に応じて温水に対する加熱性を高めることができる。

【００６６】（実施形態３）図３は実施形態３を示し、
上記実施形態２では加熱用熱交換器（４５）を分岐温水
回路（４３）を介して熱回収用熱交換器（４１）と並列
に接続しているのに対し、加熱用熱交換器（４５）を温
水回路（４２）において熱回収用熱交換器（４１）と直
列に接続したものである。

【００６７】すなわち、この実施形態では、上記実施形
態２の如き分岐温水回路（４３）は接続されておらず、
加熱用熱交換器（４５）は温水回路（４２）において熱
回収用熱交換器（４１）の上流側にそれと直列に接続さ
れている。

【００６８】また、上記加熱用熱交換器（４５）と電池
本体（８）の廃熱を回収する上記熱回収用熱交換器（４
１）との間の温水回路（４２）には水素排ガス水分凝縮
部（１７）を通ってその熱を回収する凝縮部熱回収用熱
交換器（５０）が、また上記熱回収用熱交換器（４１）
の下流側の温水回路（４２）には上記改質部（９）を通
ってその熱を回収する改質部熱回収用熱交換器（５１）
がそれぞれ直列に接続されている。

【００６９】さらに、上記温水回路（４２）において改
質部熱回収用熱交換器（５１）下流側には、電池本体
（８）の水素極から排出されて水素極排ガス水分凝縮部
（１７）を経由した水素極排ガスを燃焼させる燃焼式熱
交換器としてガスバーナ（５２）が接続され、このガス
バーナ（５２）には空気吐出配管（１４）から分岐した
空気吐出配管（１４ｂ）が接続されており、ガスバーナ
（５２）において電池本体（８）の水素極から排出され
る水素極排ガスを燃焼させて該燃焼熱により温水回路
（４２）の温水を加熱するようにしている。

【００７０】以上により、加熱用熱交換器（４５）、凝
縮部熱回収用熱交換器（５０）、熱回収用熱交換器（４
１）、改質部熱回収用熱交換器（５１）及びガスバーナ
（５２）は、各々のうち温水に対する加熱温度の低い側
が高い側よりも上流側になるように、換言すれば温水が
流れる間に順に昇温されるように加熱温度の順（記載
順）に温水回路（４２）に直列に接続されている。その
他は上記実施形態２と同様の構成である。尚、この実施
形態３の改質部（９）は、改質反応部を加熱する必要の
ない部分酸化改質反応部により構成されている。

【００７１】したがって、この実施形態の場合、加熱用
熱交換器（４５）、凝縮部熱回収用熱交換器（５０）、
熱回収用熱交換器（４１）、改質部熱回収用熱交換器
（５１）及びガスバーナ（５２）が、温水に対する加熱
温度の低い側が高い側よりも上流側になるように温水回
路（４２）に直列に接続されているので、温水が各熱交
換器（４５），（５０），（４１），（５１）及びガス
バーナ（５２）を流れるときに次第に昇温され、利用性
のある高温度の温水を回収して利用することができる。

【００７２】また、温水回路（４２）の温熱負荷が一時
的に増大したとき、燃料電池（Ｂ）の廃熱だけでは温水
の加熱が不足するとき、低い外気温度により空気調和機
（Ｃ）の加熱用熱交換器（４５）での温水の加熱が不足
するとき等には、ガスバーナ（５２）（燃焼式熱交換
器）において電池本体（８）の水素極から排出される水
素極排ガスを燃焼させることで、その水素極排ガスの燃
焼熱により温水を加熱することができ、その温水による
温熱を安定して供給することができる。

【００７３】尚、上記実施形態３では、電池本体（８）
から排出される排ガスをガスバーナ（５２）で燃焼させ
るようにしているが、改質部（９）に供給される原料ガ
スをガスバーナ（５２）で燃焼させて、その原料ガスの
燃焼熱により温水回路（４２）の温水を加熱するように
してもよく、さらには電池本体（８）からの排ガス及び
原料ガスの双方を燃焼させて温水を加熱することもでき
る。

【００７４】（実施形態４）図４は実施形態４を示す。
この実施形態では、上記実施形態１の構成（図１参照）
において、熱回収用熱交換器（４１）下流側の温水回路
（４２）にガスバーナ（５２）が熱回収用熱交換器（４
１）と直列に接続され、このガスバーナ（５２）には、
水素極排ガス水分凝縮部（１７）下流側の水素極排ガス
配管（１９）と、原料ガス配管（１０）から分岐された
分岐配管（１０ａ）と、空気吐出配管（１４）から分岐
した空気吐出配管（１４ｂ）とがが接続されていて、ガ
スバーナ（５２）で水素極排ガス及び原料ガスを燃焼さ
せるようにしており、ガスバーナ（５２）での水素極排
ガス及び原料ガスの燃焼熱により温水回路（４２）の温
水を加熱するようにしている。尚、この実施形態４の改
質部（９）も、改質反応部を加熱する必要のない部分酸
化改質反応部により構成されている。その他の構成は実
施形態１と同様であり、よって、この実施形態でも実施
形態３と同様の作用効果を奏することができる。

【００７５】尚、この実施形態４において、電池本体
（８）から排出される排ガスをガスバーナ（５２）で燃
焼させるようにしてもよく、さらには電池本体（８）か
らの排ガス及び原料ガスの双方を燃焼させて温水を加熱
することもできる。

【００７６】（実施形態５）図５は実施形態５を示し、
上記各実施形態では、放熱手段として第２ファン（３
３）を設けているのに対し、この第２ファン（３３）に
加えて、温水回路（４２）の温水から放熱させる放熱器
を設けたものである。

【００７７】すなわち、この実施形態では、上記実施形
態１の構成（図１参照）において、温水回路（４２）に
分岐温水回路（４４）が熱回収用熱交換器（４１）と並
列に接続され、この分岐温水回路（４４）にはハウジン
グ（１）内の機器収容室（２）において第２ファン（３
３）及びインバータ（３６）の間に配置せしめた放熱器
（５４）が接続されており、この放熱器（５４）により
温水回路（４２）の温水から放熱させるようになってい
る。そして、放熱手段は第２ファン（３３）と放熱器
（５４）とからなる。

【００７８】この実施形態においては、本来は燃料電池
（Ｂ）の電池本体（８）の廃熱を回収するための温水回
路（４２）の温水から放熱器（５４）により放熱させる
ことができ、１つの温水回路（４２）を用いて燃料電池
（Ｂ）の廃熱の熱回収のみならず放熱をも行うことがで
きる。

【００７９】（実施形態６）図６は実施形態６を示し、
上記実施形態５では、温水回路（４２）に放熱器（５
４）を熱回収用熱交換器（４１）と並列に設けているの
に対し、放熱器を電池本体（８）の放熱回路に設けたも
のである。

【００８０】すなわち、この実施形態では、電池本体
（８）の廃熱を伝熱する伝熱回路（３８）に放熱回路と
しての分岐伝熱回路（３９）が熱回収用熱交換器（４
１）と並列に分岐接続され、この熱回収用熱交換器（４
１）に、電池本体（８）からの廃熱を放熱する放熱器
（５５）が接続されている。また、伝熱回路（３８）及
び分岐伝熱回路（３９）にはそれぞれ第３及び第４開閉
弁（５６），（５７）が接続されており、両開閉弁（５
６），（５７）の一方を開弁し、他方を閉弁すること
で、電池本体（８）からの廃熱の熱媒体による熱回収用
熱交換器（４１）での温水への回収とその放熱器での放
熱とを切り換えるようにしている。

【００８１】したがって、この実施形態の場合、第３開
閉弁（５６）を開きかつ第４開閉弁（５７）を閉じたと
きには、上記実施形態１と同様に、電池本体（８）から
の廃熱を熱媒体により熱回収用熱交換器（４１）で温水
へ回収する一方、逆に、第３開閉弁（５６）を閉じかつ
第４開閉弁（５７）を開いたときには、電池本体（８）
からの廃熱を伝熱回路（３８）の熱媒体により放熱器に
伝熱して放熱することができる。

【００８２】尚、この実施形態において、伝熱回路（３
８）を電池本体（８）の他、改質部（９）や排ガス水分
凝縮部（１７），（１８）に接続することで、電池本体
（８）、改質部（９）及び排ガス水分凝縮部（１７），
（１８）の少なくとも１つからの廃熱を伝熱回路（３
８）の熱媒体により放熱器に伝熱して放熱するようにす
ることもできる。

【００８３】（実施形態７）図７は実施形態７を示し、
上記実施形態５の構成（図５参照）において、第２ファ
ン（３３）と第１ファン（３２）とを共用一体化したも
のである。

【００８４】この実施形態では、ハウジング（１）上壁
の略中央部には１つの空気出口（６）が開口され、この
空気出口（６）には１つの共用ファン（３４）が配置さ
れており、この共用ファン（３４）の作動により、ハウ
ジング（１）外の空気を空気入口（５），（４）からハ
ウジング（１）内に吸い込んだ後に空気出口（６）から
ハウジング（１）外に排出する上昇方向の２つの空気流
（Ｆ１），（Ｆ２）を形成して、その一方の空気流（Ｆ
１）により熱源側熱交換器（２４）で冷媒を冷却する一
方、他方の空気流（Ｆ２）により改質部（９）と、電池
本体（８）及び両排ガス水分凝縮部（１７），（１８）
とインバータ（３６）とを順に冷却するようにしてい
る。

【００８５】すなわち、放熱手段は、空気調和機（Ｃ）
の熱源側熱交換器（２４）（室外熱交換器）に空気を送
るための第１ファン（３２）を兼用した共用ファン（３
４）を有する。また、放熱器（５４）は、共用ファン
（３４）による空気流（Ｆ１）において空気調和機
（Ｃ）の熱源側熱交換器（２４）（室外熱交換器）下流
側に配置されている。

【００８６】したがって、この実施形態においては、放
熱手段の共用ファン（３４）により、燃料電池（Ｂ）の
みならず空気調和機（Ｃ）の熱源側熱交換器（２４）を
も冷却することができ、第１ファン（３２）及び第２フ
ァン（３３）を共用してコストダウン化及び省スペース
化を図ることができる。

【００８７】また、放熱器（５４）が、共用ファン（３
４）による空気流（Ｆ１）において空気調和機（Ｃ）の
熱源側熱交換器（２４）下流側に配置されているので、
逆に、放熱器（５４）を空気流（Ｆ１）の熱源側熱交換
器（２４）上流側に配置した場合のように、放熱器（５
４）から放熱された熱が空気流（Ｆ１）により熱源側熱
交換器（２４）に伝熱されて冷媒の温度が上昇すること
はない。このことから、空気調和機（Ｃ）の冷房運転時
でも熱源側熱交換器（２４）で冷媒から放熱させること
ができる。

【００８８】尚、この実施形態７において、共用ファン
（３４）とインバータ（３６）との間に位置する放熱器
（５４）に加え、今１つの放熱器を温水回路（４２）か
ら並列に分岐して接続し（或いは実施形態６のように伝
熱回路（３８）から並列に分岐接続してもよい）、これ
らの放熱器に対する温水の流通（又は伝熱媒体）を開閉
弁により切換可能とし、後者の放熱器を空気調和機
（Ｃ）の熱源側熱交換器（２４）（室外熱交換器）より
も空気入口側、つまり共用ファン（３４）による空気流
（Ｆ１）において空気調和機（Ｃ）の熱源側熱交換器
（２４）上流側に配置してもよい（共用ファン（３４）
とインバータ（３６）との間に位置する前者の放熱器
（５４）は上記の如く熱源側熱交換器（２４）下流側に
配置される）。

【００８９】こうすると、空気調和機（Ｃ）の冷房運転
時には、その熱源側熱交換器（２４）下流側の放熱器
（５４）で燃料電池（Ｂ）における電池本体（８）の廃
熱が放熱されるように温水（又は伝熱媒体）の流路を切
り換えて、上記と同様に、熱源側熱交換器（２４）で冷
媒から放熱させることができる。

【００９０】一方、空気調和機（Ｃ）の暖房運転時に
は、燃料電池（Ｂ）の電池本体（８）の廃熱が熱源側熱
交換器（２４）上流側の放熱器で放熱されるように温水
（又は伝熱媒体）の流路を切り換えればよく、このこと
で、その放熱器から放熱された熱が空気流（Ｆ１）によ
り熱源側熱交換器（２４）に伝熱されて冷媒の温度が上
昇し、その熱交換器（２４）の効率を向上させることが
できる。

【００９１】その場合、さらに、上記熱源側熱交換器
（２４）上流側に配置される放熱器を該熱源側熱交換器
（２４）と一体的に設ければ、上記空気調和機（Ｃ）の
暖房運転時に、上流側の放熱器から放熱された熱が直接
に熱源側熱交換器（２４）に伝熱されるので、その効率
をさらに向上させることができる。

【００９２】（実施形態８）図８は実施形態８を示し、
ヒートポンプ部として空気調和機（Ｃ）に代えて冷温水
生成機（Ｄ）を設けたものである。

【００９３】すなわち、この実施形態では、ハウジング
（１）内の機器収容室（２）において空気入口（５）近
くには熱源側熱交換器（２４）が配置されている。一
方、機器収容室（２）には利用側熱交換器（２６）及び
膨張弁（２５）が配置され、これら両熱交換器（２
４），（２６）、膨張弁（２５）、圧縮機（２２）及び
四路切換弁（２３）は機器収容室（２）において冷媒回
路（３０）により閉回路に接続されて冷温水生成機
（Ｄ）を構成している。

【００９４】そして、上記利用側熱交換器（２６）には
図外の冷温水利用機器に冷温水を供給するための水回路
（６１）が伝熱可能に接続されており、四路切換弁（２
３）を圧縮機（２２）の吐出冷媒が熱源側熱交換器（２
４）に流れるように切り換えて冷温水生成機（Ｄ）を冷
熱運転したときには、その利用側熱交換器（２６）で冷
媒を蒸発させて、その蒸発熱により水回路（６１）に冷
水を生成する一方、四路切換弁（２３）を圧縮機（２
２）の吐出冷媒が利用側熱交換器（２６）に流れるよう
に切り換えて冷温水生成機（Ｄ）を温熱運転したときに
は、その利用側熱交換器（２６）で冷媒を凝縮させて、
その凝縮熱により水回路（６１）に温水を生成するよう
にしている。その他の構成は上記実施形態５（図５参
照）と同様である。

【００９５】したがって、この実施形態では、冷温水生
成機（Ｄ）を冷熱運転したときには、その利用側熱交換
器（２６）により水回路（６１）で冷水が生成され、こ
の冷水は冷温水利用機器に供給されて冷水が利用され
る。このことにより、燃料電池（Ｂ）の電池本体（８）
からの廃熱により温水回路（４２）で温水を、また冷温
水生成機（Ｄ）の利用側熱交換器（２６）により水回路
（６１）で冷水をそれぞれ生成することができる。

【００９６】しかも、冷温水生成機（Ｄ）を温熱運転し
たときには、その利用側熱交換器（２６）により水回路
（６１）で温水が生成され、この温水は冷温水利用機器
に供給されて温水が利用される。よって、水回路（６
１）で冷水のみならず温水をも生成することができ、省
エネルギー化を図ることができる。

【００９７】（実施形態９）図９は実施形態９を示し、
上記水回路（６１）を温水回路（４２）と接続したもの
である。すなわち、この実施形態では、水回路（６１）
と温水回路（４２）とは利用側熱交換器（２６）と熱回
収用熱交換器（４１）とが互いに並列接続となるように
接続されて冷温水回路（６２）に構成されている。そし
て、熱回収用熱交換器（４１）に分岐された温水回路
（４２）には切換手段としての第５開閉弁（６３）が、
また利用側熱交換器（２６）側に分岐された水回路（６
１）には同様の第６開閉弁（６４）がそれぞれ接続され
ており、この両開閉弁（６３），（６４）の一方を開弁
し、他方を閉弁することで、冷温水回路（６２）を熱回
収用熱交換器（４１）又は利用側熱交換器（２６）に切
り換えて接続するようになっている。

【００９８】したがって、この実施形態においては、同
じ冷温水回路（６２）で冷水及び温水の双方が得られる
ようになり、回路構成をシンプルにすることができる。

【００９９】（他の実施形態）尚、本発明は上記実施形
態に限定されるものではなく、種々の他の実施形態を包
含している。例えば、上記実施形態では、廃熱回収利用
手段として燃料電池（Ｂ）の廃熱を回収するための温水
回路（４２）を設けているが、その温水回路（４２）
に、回収した燃料電池（Ｂ）の廃熱を温水として蓄熱す
る蓄熱部としての蓄熱タンクを設けてもよい。このこと
で、回収した燃料電池（Ｂ）の廃熱を温熱として蓄熱タ
ンクに蓄熱できるので、その回収熱の放熱を抑制でき、
省エネルギー化を図ることができる。

【０１００】また、その場合、上記蓄熱タンクに蓄熱さ
れる蓄熱量以上の余剰熱を放熱する放熱器を設けること
もできる。そうすると、蓄熱タンクで蓄熱可能な蓄熱量
以上の余剰熱が生じたときには、その余剰熱を放熱器で
放熱して、熱の利用効率を高めることができる。また、
蓄熱タンクでの温水の水質を維持でき、給湯用の湯とし
て利用することに差し障りがない。

【０１０１】さらに、蓄熱タンクに例えば空気調和機
（Ｃ）の暖房運転時の熱源側熱交換器（２４）等、ヒー
トポンプ部の吸熱用蒸発器となる熱交換器を設けるよう
にすると、そのヒートポンプ部で温熱を利用するとき
に、蓄熱タンクでの温熱を利用することができる。

【０１０２】

【発明の効果】以上説明のように、請求項１の発明によ
ると、電池本体の水素極に改質ガスを、また酸素極に酸
素含有ガスをそれぞれ供給して両電極間に起電力を発生
させる燃料電池と、この燃料電池で発生した電力により
運転される圧縮機が接続された冷媒回路を有するヒート
ポンプ部とを備えた燃料電池駆動式ヒートポンプ装置と
して、ヒートポンプ部の温熱運転状態で温熱負荷が所定
負荷以上であるときに、燃料電池の廃熱を廃熱回収利用
手段により回収する一方、ヒートポンプ部の温熱運転状
態で温熱負荷が所定負荷よりも小さいとき、又はヒート
ポンプ部の冷熱運転状態にあるときに、燃料電池の廃熱
を放熱手段により放熱するようにしたことにより、電池
本体等を作動温度範囲に保持して安定した発電を行うと
ともに、ヒートポンプ部の温熱運転状態で温熱負荷が所
定負荷以上であるときのみに燃料電池の廃熱を回収し、
その他のときには廃熱を放熱して、ヒートポンプ装置の
冷熱運転状態で燃料電池を停止させることなく運転する
ことができる。

【０１０３】請求項２の発明によると、燃料電池は、改
質部及び排ガス水分凝縮部を備えるものとし、廃熱回収
利用手段は、燃料電池の電池本体、改質部及び排ガス水
分凝縮部の少なくとも１つからの廃熱を熱回収用熱交換
器により温水として回収する温水回路からなるものとし
たことにより、燃料電池の廃熱の回収効率を向上させる
ことができる。

【０１０４】請求項３の発明によると、上記温水回路の
温水をヒートポンプ部の冷媒回路の冷媒により加熱する
加熱用熱交換器を設けたことにより、温水回路の温水を
燃料電池の廃熱のみならずヒートポンプ部の冷媒によっ
ても加熱でき、温水回路の温熱負荷に応じて温水に対す
る加熱性を高めることができる。

【０１０５】請求項４の発明によれば、上記熱回収用熱
交換器及び加熱用熱交換器を、両熱交換器のうち温水に
対する加熱温度の低い側が高い側よりも上流側になるよ
うに温水回路に直列に接続したことにより、温水を両熱
交換器を流れるときに次第に昇温させて、利用性のある
高温度の温水を回収して利用することができる。

【０１０６】請求項５の発明によると、電池本体から排
出される排ガス及び原料ガスの少なくとも一方を燃焼さ
せて温水回路の温水を加熱する燃焼式熱交換器を設けた
ことにより、温水回路の温熱負荷が一時的に増大したと
き、燃料電池の廃熱だけでは温水の加熱が不足すると
き、ヒートポンプ部の加熱用熱交換器での温水の加熱が
不足するとき等に、燃焼式熱交換器でのガスの燃焼熱に
より温水を加熱することができ、その温水による温熱を
安定して供給することができる。

【０１０７】請求項６の発明によれば、請求項２の発明
において、放熱手段は、温水回路の温水から放熱させる
放熱器を有するものとしたことにより、燃料電池の廃熱
を回収するための１つの温水回路を用いて燃料電池の廃
熱の熱回収のみならず放熱をも行うことができる。

【０１０８】請求項７の発明によれば、請求項２の発明
において、放熱手段は、燃料電池の電池本体、改質部及
び排ガス水分凝縮部の少なくとも１つからの廃熱を放熱
器により放熱する放熱回路を備えているものとしたこと
により、望ましい放熱手段が得られる。

【０１０９】請求項８の発明によると、請求項６又は７
の発明において、放熱手段は、ヒートポンプ部の熱源側
熱交換器に空気を送るためのファンを兼用したファンを
有するものとしたことにより、燃料電池の廃熱の放熱の
みならずヒートポンプ部の熱源側熱交換器に空気を送る
ためのファンを共用化してコストダウン化及び省スペー
ス化を図ることができる。

【０１１０】請求項９の発明によれば、放熱器を、ファ
ンによる空気流においてヒートポンプ部の熱源側熱交換
器下流側に配置したことにより、ヒートポンプ部の冷熱
運転時でも熱源側熱交換器で冷媒から放熱させることが
できる。

【０１１１】請求項１０の発明によると、請求項８の発
明において、放熱器を、互いに切換可能に並列に接続さ
れた複数のものとして、それら複数の放熱器の一部をフ
ァンによる空気流においてヒートポンプ部の熱源側熱交
換器上流側に、また残部を下流側にそれぞれ配置したこ
とにより、ヒートポンプ部の冷熱運転時に、ヒートポン
プ部の熱源側熱交換器下流側の放熱器で燃料電池の廃熱
を放熱して、熱源側熱交換器で冷媒から放熱させること
ができる一方、ヒートポンプ部の温熱運転時には、熱源
側熱交換器上流側の放熱器で燃料電池の廃熱を放熱し
て、その熱源側熱交換器の効率を向上させることができ
る。

【０１１２】請求項１１の発明によれば、上記熱源側熱
交換器上流側に配置された放熱器を熱源側熱交換器と一
体的に設けたことにより、熱源側熱交換器上流側の放熱
器から放熱された熱を直接に熱源側熱交換器に伝熱し
て、その熱交換器の効率のより一層の向上を図ることが
できる。

【０１１３】請求項１２の発明によると、請求項２の発
明において、ヒートポンプ部の利用側熱交換器により冷
水を生成する水回路を設けたことにより、燃料電池の廃
熱により温水回路で温水を、またヒートポンプ部の利用
側熱交換器により水回路で冷水をそれぞれ生成すること
ができる。

【０１１４】請求項１３の発明によると、水回路は、利
用側熱交換器により温水をも生成するようにしたことに
より、水回路で冷水のみならず温水をも生成して、省エ
ネルギー化を図ることができる。

【０１１５】請求項１４の発明によれば、上記水回路を
温水回路と接続して冷温水回路に構成し、この冷温水回
路を熱回収用熱交換器又は利用側熱交換器に切り換えて
接続するようにしたことにより、同じ冷温水回路で冷水
及び温水の双方が得られ、回路構成をシンプルにするこ
とができる。

【０１１６】請求項１５の発明によると、廃熱回収利用
手段に、回収した廃熱を蓄熱する蓄熱部を設けたことに
より、回収した燃料電池の廃熱が放熱されるのを抑制で
き、省エネルギー化を図ることができる。

【０１１７】請求項１６の発明によれば、上記蓄熱部に
蓄熱される蓄熱量以上の余剰熱を放熱するようにしたこ
とにより、熱の利用効率を高めることができるととも
に、蓄熱部として水の蓄熱タンクを用いたときに、その
蓄熱タンクでの水質を維持して給湯用の湯として利用す
ることができる。

【０１１８】請求項１７の発明によると、蓄熱部にヒー
トポンプ部の吸熱用蒸発器となる熱交換器を設けたこと
により、ヒートポンプ部で温熱を利用するときに、蓄熱
部での温熱を利用することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態１に係る燃料電池駆動式ヒー
トポンプ装置の構成を示す図である。

【図２】実施形態２を示す図１相当図である。

【図３】実施形態３を示す図１相当図である。

【図４】実施形態４を示す図１相当図である。

【図５】実施形態５を示す図１相当図である。

【図６】実施形態６を示す図１相当図である。

【図７】実施形態７を示す図１相当図である。

【図８】実施形態８を示す図１相当図である。

【図９】実施形態９を示す図１相当図である。

【符号の説明】

（Ａ） 燃料電池駆動式ヒートポンプ装置 （Ｂ） 燃料電池 （Ｃ） 空気調和機（ヒートポンプ部） （Ｄ） 冷温水生成機（ヒートポンプ部） （８） 電池本体 （９） 改質部 （１７），（１９） 排ガス水分凝縮器（排ガス水分凝
縮部） （２２） 圧縮機 （２４） 熱源側熱交換器 （２６） 利用側熱交換器 （３０） 冷媒回路 （３２） 第１ファン （３３） 第２ファン（放熱手段） （３４） 共用冷却ファン（放熱手段） （３９） 分岐伝熱回路（放熱回路） （４１） 熱回収用熱交換器 （４２） 温水回路 （４５） 加熱用熱交換器 （５２） ガスバーナ（燃焼式熱交換器） （５４），（５５） 放熱器 （６１） 水回路 （６２） 冷温水回路 （６３），（６４） 開閉弁（切換手段）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 池上 周司 大阪府堺市築港新町３丁12番地 ダイキン 工業株式会社堺製作所臨海工場内 (72)発明者 米本 和生 大阪府堺市金岡町1304番地 ダイキン工業 株式会社堺製作所金岡工場内 Ｆターム(参考） 5H027 AA06 BA01 DD00 DD06

Claims (17)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電池本体（８）の水素極に水素を含む改
   質ガスを、また酸素極に酸素を含む酸素含有ガスをそれ
   ぞれ供給して両電極間に起電力を発生させる燃料電池
   （Ｂ）と、 冷媒回路（３０）を有し、上記燃料電池（Ｂ）で発生し
   た電力により少なくとも圧縮機（２２）が運転されるヒ
   ートポンプ部（Ｃ），（Ｄ）とを備えた燃料電池駆動式
   ヒートポンプ装置であって、 上記ヒートポンプ部（Ｃ），（Ｄ）の温熱運転状態で温
   熱負荷が所定負荷以上であるときに、上記燃料電池
   （Ｂ）の発電に伴って生じた廃熱を回収する廃熱回収利
   用手段と、 ヒートポンプ部（Ｃ），（Ｄ）の温熱運転状態で温熱負
   荷が所定負荷よりも小さいとき、又はヒートポンプ部
   （Ｃ），（Ｄ）の冷熱運転状態にあるときに、燃料電池
   （Ｂ）の発電に伴って生じた廃熱を放熱する放熱手段と
   を備えていることを特徴とする燃料電池駆動式ヒートポ
   ンプ装置。
2. 【請求項２】 請求項１の燃料電池駆動式ヒートポンプ
   装置において、 燃料電池（Ｂ）は、原料ガスを改質して改質ガスを生成
   する改質部（９）と、電池本体（８）から排出される排
   ガスに含まれる水蒸気を凝縮する排ガス水分凝縮部（１
   ７），（１８）とを備え、 廃熱回収利用手段は、上記燃料電池（Ｂ）の電池本体
   （８）、改質部（９）及び排ガス水分凝縮部（１７），
   （１８）の少なくとも１つからの廃熱を熱回収用熱交換
   器（４１）により温水として回収する温水回路（４２）
   からなることを特徴とする燃料電池駆動式ヒートポンプ
   装置。
3. 【請求項３】 請求項２の燃料電池駆動式ヒートポンプ
   装置において、 温水回路（４２）の温水をヒートポンプ部（Ｃ），
   （Ｄ）の冷媒回路（３０）の冷媒により加熱する加熱用
   熱交換器（４５）を備えていることを特徴とする燃料電
   池駆動式ヒートポンプ装置。
4. 【請求項４】 請求項３の燃料電池駆動式ヒートポンプ
   装置において、 熱回収用熱交換器（４１）及び加熱用熱交換器（４５）
   は、両熱交換器（４１），（４５）のうち温水に対する
   加熱温度の低い側が高い側よりも上流側になるように温
   水回路（４２）に直列に接続されていることを特徴とす
   る燃料電池駆動式ヒートポンプ装置。
5. 【請求項５】 請求項１〜４のいずれか１つの燃料電池
   駆動式ヒートポンプ装置において、 電池本体（８）から排出される排ガス及び原料ガスの少
   なくとも一方を燃焼させて該燃焼熱により温水回路（４
   ２）の温水を加熱する燃焼式熱交換器（５２）を備えて
   いることを特徴とする燃料電池駆動式ヒートポンプ装
   置。
6. 【請求項６】 請求項２の燃料電池駆動式ヒートポンプ
   装置において、 放熱手段は、温水回路（４２）の温水から放熱させる放
   熱器（５４）を有することを特徴とする燃料電池駆動式
   ヒートポンプ装置。
7. 【請求項７】 請求項２の燃料電池駆動式ヒートポンプ
   装置において、 放熱手段は、燃料電池（Ｂ）の電池本体（８）、改質部
   （９）及び排ガス水分凝縮部（１７），（１８）の少な
   くとも１つからの廃熱を放熱器（５５）により放熱する
   放熱回路（３９）を備えていることを特徴とする燃料電
   池駆動式ヒートポンプ装置。
8. 【請求項８】 請求項６又は７の燃料電池駆動式ヒート
   ポンプ装置において、 放熱手段は、ヒートポンプ部（Ｃ），（Ｄ）の熱源側熱
   交換器（２４）に空気を送るためのファンを兼用した共
   用ファン（３４）を有することを特徴とする燃料電池駆
   動式ヒートポンプ装置。
9. 【請求項９】 請求項８の燃料電池駆動式ヒートポンプ
   装置において、 放熱器（５４），（５５）が共用ファン（３４）による
   空気流（Ｆ１）においてヒートポンプ部（Ｃ），（Ｄ）
   の熱源側熱交換器（２４）下流側に配置されていること
   を特徴とする燃料電池駆動式ヒートポンプ装置。
10. 【請求項１０】 請求項８の燃料電池駆動式ヒートポン
    プ装置において、 放熱器は、互いに切換可能に並列に接続された複数のも
    のからなり、 上記複数の放熱器の一部が共用ファン（３４）による空
    気流（Ｆ１）においてヒートポンプ部（Ｃ），（Ｄ）の
    熱源側熱交換器（２４）上流側に、また残部が下流側に
    それぞれ配置されていることを特徴とする燃料電池駆動
    式ヒートポンプ装置。
11. 【請求項１１】 請求項１０の燃料電池駆動式ヒートポ
    ンプ装置において、 熱源側熱交換器（２４）上流側に配置された放熱器が該
    熱源側熱交換器（２４）と一体的に設けられていること
    を特徴とする燃料電池駆動式ヒートポンプ装置。
12. 【請求項１２】 請求項２の燃料電池駆動式ヒートポン
    プ装置において、 ヒートポンプ部（Ｃ），（Ｄ）の利用側熱交換器（２
    ６）により冷水を生成する水回路（６１）を備えたこと
    を特徴とする燃料電池駆動式ヒートポンプ装置。
13. 【請求項１３】 請求項１２の燃料電池駆動式ヒートポ
    ンプ装置において、 水回路（６１）は、利用側熱交換器（２６）により温水
    をも生成するように構成されていることを特徴とする燃
    料電池駆動式ヒートポンプ装置。
14. 【請求項１４】 請求項１３の燃料電池駆動式ヒートポ
    ンプ装置において、 水回路（６１）と温水回路（４２）とが接続されて冷温
    水回路（６２）が構成され、 上記冷温水回路（６２）を熱回収用熱交換器（４１）又
    は利用側熱交換器（２６）に切り換えて接続する切換手
    段（６３），（６４）が設けられていることを特徴とす
    る燃料電池駆動式ヒートポンプ装置。
15. 【請求項１５】 請求項１の燃料電池駆動式ヒートポン
    プ装置において、 廃熱回収利用手段は、回収した廃熱を蓄熱する蓄熱部を
    有することを特徴とする燃料電池駆動式ヒートポンプ装
    置。
16. 【請求項１６】 請求項１５の燃料電池駆動式ヒートポ
    ンプ装置において、 蓄熱部に蓄熱される蓄熱量以上の余剰熱を放熱する放熱
    器が設けられていることを特徴とする燃料電池駆動式ヒ
    ートポンプ装置。
17. 【請求項１７】 請求項１６の燃料電池駆動式ヒートポ
    ンプ装置において、 蓄熱部にヒートポンプ部（Ｃ），（Ｄ）の吸熱用蒸発器
    となる熱交換器が設けられていることを特徴とする燃料
    電池駆動式ヒートポンプ装置。