JP2003257442A - 暖房装置 - Google Patents

暖房装置

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JP2003257442A
JP2003257442A JP2002052918A JP2002052918A JP2003257442A JP 2003257442 A JP2003257442 A JP 2003257442A JP 2002052918 A JP2002052918 A JP 2002052918A JP 2002052918 A JP2002052918 A JP 2002052918A JP 2003257442 A JP2003257442 A JP 2003257442A
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Japan
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fuel cell
heating device
burner
heat
power
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JP2002052918A
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English (en)
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Jun Akikusa
順 秋草
Koji Hoshino
孝二 星野
Takashi Hosoi
敬 細井
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Mitsubishi Materials Corp
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Mitsubishi Materials Corp
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    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02BCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B30/00Energy efficient heating, ventilation or air conditioning [HVAC]
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    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30Hydrogen technology
    • Y02E60/50Fuel cells

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  • Fuel Cell (AREA)
  • Direct Air Heating By Heater Or Combustion Gas (AREA)
  • Central Heating Systems (AREA)
  • Heat-Pump Type And Storage Water Heaters (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 省エネが図れるクリーンな暖房装置を提供す
る。 【解決手段】 炭化水素を原燃料として燃焼を行うバー
ナ2と、当該バーナ2の燃焼空間に配置され、その燃焼
熱により加熱・昇温すると共に、前記原燃料の一部を燃
料に使用して発電を行う燃料電池5とを備える。燃料電
池として固体酸化物形燃料電池を用いると良い。この暖
房装置1は、前記バーナ2の燃焼熱と共に前記燃料電池
5の排熱を暖房用熱源として排出し、且つ、前記燃料電
池5の発電電力を装置内負荷と装置外負荷に供給するこ
とができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、特に、一般家庭向
け等に好適な発電機能を備えた暖房装置に関するもので
ある。
【0002】
【従来の技術】近年、省エネ性および経済性と共に、環
境保全性に大きな効果が期待されるコージェネレーショ
ンシステムの出現が注目されている。所謂、コージェネ
レーションシステムとは、一つのエネルギー源から熱と
電力等の有効なエネルギーを取り出して利用するシステ
ムである。
【0003】具体的には、石化燃料や廃棄物等を燃やし
て得られた熱でディーゼルエンジン、ガスタービン、ガ
スエンジン等を起動して動力や電力を得ると共に、その
際に生じた排熱を冷暖房や給湯等の熱エネルギー源とし
て有効活用する省エネシステムであって、現在では、工
場、病院、ホテル、オフィスビル等の大・中規模の施設
に広く導入されるようになってきている。
【0004】また、上記発電形態で問題となる窒素酸化
物(NOx)や硫黄酸化物(SOx)、煤煙等の有害物
質や地球温暖化の要因となる二酸化炭素(CO2 )等の
排出量を極力抑えられる発電手段として、近年燃料電池
の使用が注目されている。これは、燃料電池の場合、排
出されるものの殆どが高温水であって、電気と排熱を利
用するコージェネレーションシステムにとって極めて好
都合であるからである。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】ところで、近年では、
民生用電力と熱エネルギーの需要は益々増大しており、
特に、真夏期には冷房用としての電力需要はピークを迎
える。しかしながら、環境保全等の問題から大規模発電
所(特に、原子力発電)の建設が容易でない現状におい
ては、コージェネレーションシステムの小規模分散型化
が今後のエネルギー問題を解決するための重要な課題と
なっている。
【0006】因みに、家庭内におけるエネルギー消費で
は、家電製品等の駆動電力の他、暖房や給湯によるもの
がかなりの割合を占めていると言われており、このよう
な現状から、家庭用の小型コージェネレーションシステ
ムの実現が強く要望されている。
【0007】本発明は、このような要望に鑑みて成され
たもので、発電手段として燃料電池を用いた省エネ暖房
装置を提供することを目的としている。
【0008】
【課題を解決するための手段】すなわち、請求項1に記
載の本発明は、炭化水素を原燃料として燃焼を行うバー
ナと、当該バーナの燃焼空間に配置され、その燃焼熱に
より加熱・昇温すると共に、前記原燃料の一部を燃料に
使用して発電を行う燃料電池とを備え、前記バーナの燃
焼熱と共に前記燃料電池の排熱を暖房熱として排出し、
且つ、前記燃料電池の発電電力を装置内負荷と装置外負
荷に供給することを特徴としている。
【0009】また、請求項2に記載の本発明は、請求項
1に記載の暖房装置は、前記炭化水素を水素豊富なガス
に改質して前記燃料電池に供給する改質器を備えてい
る。
【0010】また、請求項3に記載の本発明は、請求項
1または請求項2の何れかに記載の暖房装置は、前記炭
化水素をガス化して前記バーナに供給するガス化器を備
えている。
【0011】また、請求項4に記載の本発明は、請求項
1から請求項3までの何れかに記載の暖房装置は、DC
/ACインバーターを備え、直流電力および/または交
流電力を装置外に供給可能であることを特徴としてい
る。
【0012】また、請求項5に記載の本発明は、請求項
4に記載の暖房装置は、直流電力および/または交流電
力を装置外に供給するためのコンセントを備えている。
【0013】また、請求項6に記載の本発明は、請求項
1から請求項5までの何れかに記載の暖房装置は、前記
バーナの燃焼熱または前記燃料電池の排熱を利用して給
湯する熱交換器を備えている。
【0014】また、請求項7に記載の本発明は、請求項
1から請求項6までの何れかに記載の暖房装置は、前記
バーナおよび前記燃料電池の初期駆動電力を供給するた
めの蓄電池を備えている。
【0015】また、請求項8に記載の本発明は、請求項
1から請求項7までの何れか記載の暖房装置は屋内設置
型とする。
【0016】また、請求項9に記載の本発明は、請求項
8に記載の暖房装置は、前記バーナの燃焼熱および前記
燃料電池の排熱を屋外に誘導するためのダクト機構を取
り付け可能である。
【0017】また、請求項10に記載の本発明は、請求
項1から請求項9までの何れかに記載の暖房装置は、前
記燃料電池として固体酸化物形燃料電池を使用すること
を特徴としている。
【0018】上記請求項1から請求項10に記載の構成
において、バーナによる火炎の熱は、電池起動時の昇温
(燃料電池では、起動する際に電極反応を活発にするた
め電池内の温度を適温、即ち、作動温度まで昇温する必
要がある)に利用することができる。発電電力(直流電
力)は暖房装置内の制御用電力、ファン駆動用電力(交
流駆動の場合はインバータ出力を使用する)に使用され
ると共に、インバータ変換された交流電力が家庭内の家
電製品(照明器具、テレビ、冷蔵庫等)の駆動用に使用
される。燃料電池の排熱は、バーナからの燃焼熱と共に
機外に吹き出して室内を暖房し、且つ、熱交換器にて熱
交換されて家庭内の適所に給湯される。
【0019】特に、固体酸化物形燃料電池を使用する場
合では、作動温度が500℃以上であるため、効率の良
い発電と高い排熱が得られ、且つ、燃料電池は既述のよ
うに窒素酸化物(NOx)や硫黄酸化物(SOx)や煤
煙等の有害物質を排出しないから、クリーンな小型コー
ジェネレーションシステムとしての暖房装置を実現でき
る。
【0020】
【発明の実施の形態】以下、図1に基づいて本発明の暖
房装置の一実施形態を説明する。
【0021】図1に示すように、本実施形態の暖房装置
1は、筐体20を有し、この筐体20内に収納された、
燃料ガスを燃やして火炎14を形成するバーナ2、燃料
タンク3、燃料タンク内の灯油(即ち、原燃料となる炭
化水素)をガス化して燃焼空気と共にバーナ2に供給す
るガス化器4、バーナ2からの燃焼熱を温風排出口13
より強制的に機外に吹き出すための空気送風ファン(図
示せず)等で構成される一般的な屋内設置用の暖房装置
(例えば、ファンヒータ)を備えている。
【0022】また、本実施形態の暖房装置1は、上記構
成に加え、バーナ上部の燃焼空間(火炎14の近傍)に
燃料電池5が設置されている。この燃料電池5は、前記
した燃料タンク3内の灯油の一部を改質器6により改質
して得た水素リッチな改質ガスを燃料として発電を行
う。
【0023】改質器6には灯油と共に水7(加熱水蒸
気)が供給され、例えば、水蒸気改質法により、 Cnm +nH2 O→ nCO+(n+1/2・m)H2 なる改質反応により、H2 OとCOにガス化される。
【0024】燃料電池としては、溶融炭酸塩形(MCF
C)、燐酸形(PAFC)、固体高分子形(PEF
C)、固体酸化物形(SOFC)等公知のものが利用可
能であり、本実施形態では、作動温度500〜1000
℃程度の平板形固体酸化物形燃料電池が使用されてい
る。因みに、発電セルのサイズは、径16cm、高さ2
0cm程度で出力約1KWが得られる。
【0025】所謂、固体酸化物形燃料電池は、空気極側
に酸素(空気)が、燃料極側に燃料ガス(H2 、CO
等)が供給されて、燃料を電気化学的に連続的に反応さ
せることにより直接電気出力(直流電力)を得る電池
で、反応生成物としてH2 Oを生じる。尚、燃料電池で
生成・排出される高温度の水蒸気を既述した改質反応の
際の熱源や水蒸気源として使用することもできる。
【0026】本実施形態では、燃料電池5をバーナ2の
燃焼空間に設置することにより、バーナ2からの燃焼熱
を電池昇温時(燃料電池の場合、起動する際に電極反応
を活発にするため、電池内部の温度を作動温度まで昇温
する必要がある)の熱源として利用できるため、燃料電
池本体に駆動用の加熱装置(例えば、ヒータ設備)等は
不要となる。
【0027】因みに、燃料にH2 を用いた場合の電極反
応は次のようになる。 空気極: 1/2 O2 + 2e- → O2- 燃料極: H2 + O2- → H2 O+2e- 全体 : H2 + 1/2 O2 → H2
【0028】燃料電池5の電気出力は、暖房装置1の内
部負荷(制御用の電子回路や空気送風ファン等の電動機
器の駆動用)に利用されると共に、直流電力のまま、あ
るいはDC/ACインバーター8を介して変換された交
流電力は、筐体20に配設したコンセント12を介して
外部負荷(照明器具、テレビ、冷蔵庫等、家庭電化製品
の駆動用)に供給される。
【0029】また、燃焼装置1は熱交換器9を装備して
おり、燃料電池5の排熱(或いは、バーナ2からの燃焼
熱)を利用し、外部より供給された水(水道水)を熱交
換して温水として洗面所、風呂場、台所等、家庭内の適
所に給湯することができる。
【0030】また、装置内には蓄電池10(1次電池や
充電可能な2次電池)が搭載されており、外部電力を供
給せずにバーナ2や燃料電池5の初期駆動を行うことが
できる。発電開始後は、電池電力を燃料電池5の発電電
力に切り替えれば良い。これにより、商用電源が停電し
ても電力と熱の供給が確保できる。尚、内蔵電池として
2次電池を使用すれば、装置作動中に燃料電池5からの
発電出力で充電しておくことも可能である。
【0031】このように、本実施形態による暖房装置1
は、一般的なファンヒータとしても発電機としても使用
でき、特に、発電手段として固体酸化物形燃料電池を使
用することにより、家庭内で使用して好適な小型でクリ
ーンな暖房装置(即ち、小規模分散型化のコージェネレ
ーションシステム)を実現することができる。
【0032】尚、夏期の使用のように暖房が不要な場合
は、筐体20に設けた温風排出口13にダクト機構11
を取り付け、機内の熱を屋外に誘導することにより、発
電電力のみ使用することもできる。
【0033】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
バーナの燃焼空間に燃料電池を配設して構成したので、
特に、燃料電池の排熱を暖房や給湯に使用できると共
に、発電した電力を装置内負荷や装置外負荷に有効に活
用することができ、よって、省エネが図れる。
【0034】また、固体酸化物形燃料電池を使用するこ
とにより、バーナの燃焼熱を燃料電池起動時の昇温用熱
源として使用でき、小型で、且つ効率の良いクリーンな
暖房装置を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本実施形態に係る暖房装置の構成を示す図。
【符号の説明】
1 暖房装置 2 バーナ 4 ガス化器 5 燃料電池(固体酸化物形燃料電池) 6 改質器 8 DC/ACインバーター 9 熱交換器 10 蓄電池(1次電池または2次電池) 11 ダクト機構 12 コンセント
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) H01M 8/12 H01M 8/12 (72)発明者 星野 孝二 茨城県那珂郡那珂町向山1002−14 三菱マ テリアル株式会社総合研究所那珂研究セン ター内 (72)発明者 細井 敬 茨城県那珂郡那珂町向山1002−14 三菱マ テリアル株式会社総合研究所那珂研究セン ター内 Fターム(参考) 3L028 AB05 AC06 3L071 AA01 AB04 AC05 5H026 AA06

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 炭化水素を原燃料として燃焼を行うバー
    ナと、当該バーナの燃焼空間に配置され、その燃焼熱に
    より加熱・昇温すると共に、前記原燃料の一部を燃料に
    使用して発電を行う燃料電池とを備え、前記バーナの燃
    焼熱と共に前記燃料電池の排熱を暖房熱として排出し、
    且つ、前記燃料電池の発電電力を装置内負荷と装置外負
    荷に供給することを特徴とする暖房装置。
  2. 【請求項2】 前記炭化水素を水素豊富なガスに改質し
    て前記燃料電池に供給する改質器を備えて成る請求項1
    に記載の暖房装置。
  3. 【請求項3】 前記炭化水素をガス化して前記バーナに
    供給するガス化器を備えて成る請求項1または請求項2
    の何れかに記載の暖房装置。
  4. 【請求項4】 DC/ACインバーターを備え、直流電
    力および/または交流電力を装置外に供給可能であるこ
    とを特徴とする請求項1から請求項3までの何れかに記
    載の暖房装置。
  5. 【請求項5】 直流電力および/または交流電力を装置
    外に供給するためのコンセントを設けて成る請求項4に
    記載の暖房装置。
  6. 【請求項6】 前記バーナの燃焼熱または前記燃料電池
    の排熱を利用して給湯する熱交換器を備えて成る請求項
    1から請求項5までの何れかに記載の暖房装置。
  7. 【請求項7】 前記バーナおよび前記燃料電池の初期駆
    動電力を供給するための蓄電池を備えて成る請求項1か
    ら請求項6までの何れかに記載の暖房装置。
  8. 【請求項8】 屋内設置型である請求項1から請求項7
    までの何れか記載の暖房装置。
  9. 【請求項9】 前記バーナの燃焼熱および前記燃料電池
    の排熱を屋外に誘導するためのダクト機構を取り付け可
    能である請求項8に記載の暖房装置。
  10. 【請求項10】 前記燃料電池として固体酸化物形燃料
    電池を使用することを特徴とする請求項1から請求項9
    までの何れかに記載の暖房装置。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2005020364A1 (ja) * 2003-08-21 2005-03-03 Shinko Electric Industries Co., Ltd. 固体電解質燃料電池による発電装置
WO2006051830A1 (ja) * 2004-11-09 2006-05-18 Dai Nippon Printing Co., Ltd. 燃料電池を用いたコージェネレーションシステム
JP2007330629A (ja) * 2006-06-16 2007-12-27 Toshiba Home Technology Corp 送風装置

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2005020364A1 (ja) * 2003-08-21 2005-03-03 Shinko Electric Industries Co., Ltd. 固体電解質燃料電池による発電装置
WO2006051830A1 (ja) * 2004-11-09 2006-05-18 Dai Nippon Printing Co., Ltd. 燃料電池を用いたコージェネレーションシステム
US8263272B2 (en) 2004-11-09 2012-09-11 Dai Nippon Printing Co., Ltd. Cogeneration system using fuel cell
JP2007330629A (ja) * 2006-06-16 2007-12-27 Toshiba Home Technology Corp 送風装置

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