JP2016207341A - 燃料電池コージェネレーションシステム - Google Patents

Abstract

【課題】温水が使用されない場合であっても、経済的且つ良好に改質用水を生成することを可能にする。【解決手段】燃料電池コージェネレーションシステム１０は、円筒状タンク部材４０を有する貯湯タンク１６及び前記貯湯タンク１６の全周を包み込む断熱部材４２を備える。燃料電池コージェネレーションシステム１０は、断熱部材４２を構成し、円筒状タンク部材４０の下部４０ｕに配置される下部断熱部材４４を、上下方向に進退させることにより、該下部４０ｕを外部に開放させる断熱部材開放機構４６を備える。【選択図】図２

Description

本発明は、燃料ガスと酸化剤ガスとの電気化学反応により発電する燃料電池を複数積層した燃料電池スタックを備える燃料電池モジュールが組み込まれる燃料電池コージェネレーションシステムに関する。

通常、固体酸化物形燃料電池（ＳＯＦＣ）は、固体電解質に酸化物イオン導電体、例えば、安定化ジルコニアを用いている。固体電解質の両側にアノード電極とカソード電極とを配設した電解質・電極接合体（ＭＥＡ）は、セパレータ（バイポーラ板）によって挟持されている。燃料電池は、通常、電解質・電極接合体とセパレータとが所定数だけ積層された燃料電池スタックとして燃料電池モジュールに適用されている。

ところで、ＳＯＦＣでは、運転温度が比較的高温であり、発電反応に使用された燃料ガス及び酸化剤ガスを含む排ガスも高温になっている。このため、排ガスの有効利用を図ることが望まれている。

例えば、ＳＯＦＣからの排ガスと水とを熱交換する熱交換器を備えるとともに、前記水が貯湯タンクに蓄えられている。貯湯タンク内の水は、熱交換により昇温されて所定の温度の温水が得られ、前記温水は、家庭内の給湯システムや暖房システムに供給されている。すなわち、燃料電池コージェネレーションシステムである。

そこで、例えば、特許文献１に開示されている貯湯式給湯機の貯湯タンクユニットが知られている。この貯湯タンクユニットは、温水を貯湯する貯湯タンクと、該貯湯タンクの周囲を包囲する外箱とを備え、前記外箱の外側に断熱材を備えた貯湯タンク用断熱カバーを設けている。

特開２００８−２１５６３２号公報

ところで、燃料電池コージェネレーションシステムでは、燃料電池モジュールが、常時、稼働されており、高温の排ガスが常に排出されている。その際、水蒸気改質用水は、貯湯タンクから排出される熱交換用水と排ガスとの熱交換により生成されている。このため、貯湯タンク内では、水蒸気改質用水として常に低温の水を貯留しておく必要がある。従って、低温の水を供給するために、貯湯タンク内の温水を常に使用し続けなければならない。

しかしながら、家庭内では、温水を必要としない時間帯が存在しており、貯湯タンク内の温水が満水状態となり易く、改質用水（凝縮水）を生成することができないという問題がある。

なお、特許文献１において、貯湯タンク用断熱カバーの側面には、開口部が設けられるとともに、前記開口部は、扉により開閉されている。この開口部は、貯湯タンク用断熱カバーが貯湯タンクユニットに設置された際、貯湯タンクユニットの制御用基板と対向した位置となっており、前記制御用基板の温度上昇を抑制している。

しかしながら、貯湯タンク用断熱カバーの側面に設けられた開口部は、制御用基板を冷却するものであり、貯湯タンクを有効に冷却することができないという問題がある。

本発明は、この種の問題を解決するものであり、温水が使用されない場合であっても、経済的且つ良好に改質用水を生成することが可能な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を目的とする。

本発明に係る燃料電池コージェネレーションシステムは、燃料電池モジュール、熱交換器、貯湯タンク及び水タンクを備えている。燃料電池モジュールは、燃料電池スタック、水蒸気改質器及び蒸発器を備え、前記燃料電池スタックは、燃料ガスと酸化剤ガスとの電気化学反応により発電する燃料電池を複数積層している。水蒸気改質器は、原燃料と水蒸気との混合ガスを改質して燃料ガスを生成し、該燃料ガスを燃料電池スタックに供給する一方、蒸発器は、改質用水を蒸発させるとともに、水蒸気を前記水蒸気改質器に供給している。

熱交換器は、燃料電池モジュールから排出される排ガスとの熱交換により熱交換用水を昇温させ、貯湯タンクは、前記熱交換用水を排出する一方、前記熱交換により前記熱交換用水を昇温させて得られた温水を溜めている。水タンクは、熱交換により排ガスから生成された凝縮水を貯留し、前記凝縮水を改質用水として利用している。

貯湯タンクの上部には、熱交換により生成された温水を該貯湯タンク内に供給する温水供給流路と、前記貯湯タンク内の前記温水を外部に排出する湯排出流路と、が設けられている。貯湯タンクの下部には、外部から熱交換用水を該貯湯タンク内に供給する水供給流路と、前記熱交換用水を熱交換器に供給する水排出流路と、が設けられている。

燃料電池コージェネレーションシステムは、貯湯タンクの全周を包み込むように覆う断熱部材を備えている。燃料電池コージェネレーションシステムは、断熱部材を構成し、貯湯タンクの下部に配置される下部断熱部材を移動させることにより、該貯湯タンクの下部を外部に開放させる断熱部材開放機構を備えている。

また、燃料電池コージェネレーションシステムは、燃料電池モジュールが収容される第１筐体と、貯湯タンクが収容されるとともに、前記第１筐体とは別体の第２筐体とを備えることが好ましい。

その際、第２筐体には、貯湯タンクから排出された熱交換用水を冷却する水冷却用ファンと、筐体開閉機構とが設けられることが好ましい。筐体開閉機構は、断熱部材開放機構により外部に開放される貯湯タンクの下部に、水平方向に沿って対向し、第２筐体の内部を該第２筐体の外部に開放させることが好ましい。

このため、水冷却用ファンの駆動作用下に、貯湯タンクの冷却が推進されるとともに、断熱部材開放機構により前記貯湯タンクの下部全周が外部に開放されている。従って、貯湯タンクの下部の冷却が良好に進行されるため、水冷却用ファンの稼働が有効に低減される。これにより、消費電力の低減を図るとともに、騒音の低減を図ることができる。

さらに、燃料電池コージェネレーションシステムは、断熱部材開放機構及び筐体開閉機構を一体に開放動作させ、且つ一体に閉塞動作させるリンク機構を備えることが好ましい。このため、断熱部材開放機構及び筐体開閉機構は、リンク機構により連動するため、迅速且つ確実な貯湯タンクの冷却処理が遂行可能になる。

さらにまた、断熱部材開放機構は、貯湯タンクの下部全周を外部に露呈させることが好ましい。その際、筐体開閉機構は、外部に露呈する下部の直径方向一端に配置される一方、前記下部の直径方向他端には、タンク冷却用ファンが配設されることが好ましい。従って、筐体開閉機構及びタンク冷却用ファンは、貯湯タンクの外部に露呈する下部を挟んで互いに対向して配置されるため、前記貯湯タンクの冷却効率が良好に向上する。

また、燃料電池コージェネレーションシステムは、タンク冷却用ファンを、リンク機構の開放動作に連動して駆動させる制御部を備えることが好ましい。これにより、迅速且つ確実な貯湯タンクの冷却処理が遂行される。

さらに、水排出流路は、水冷却用ファン内を通過するとともに、前記水冷却用ファンは、前記水排出流路を流通する熱交換用水の温度を検出する温度検知部を備えることが好ましい。このため、水排出流路を流通する熱交換用水の温度に基づいて、貯湯タンクの冷却処理が効率的に行われる。

さらにまた、燃料電池コージェネレーションシステムは、第２筐体内で水冷却用ファンを収容するシュラウドを備えることが好ましい。従って、水冷却用ファンによる冷却と、断熱部材開放機構、筐体開閉機構及びタンク冷却用ファンによる冷却とは、相互に干渉することがなく、それぞれの制御が容易に遂行可能になる。

また、燃料電池コージェネレーションシステムは、水冷却用ファン、タンク冷却用ファン、断熱部材開放機構及び筐体開閉機構を段階的に作動させる制御部を備えることが好ましい。これにより、無駄な作動が確実に抑制され、消費電力の低減及び騒音の低減が容易に図られる。

本発明によれば、断熱部材を構成する下部断熱部材が移動することにより、貯湯タンクの下部自体が外部に開放されている。このため、貯湯タンクの下部は、外部の空気により容易に冷却することができる。従って、ファンを不要に、又は前記ファンの稼働の低減が容易に図られる。これにより、貯湯タンク内の温水が使用されない場合であっても、経済的且つ良好に改質用水を生成することが可能になる。

本発明の第１の実施形態に係る燃料電池コージェネレーションシステムの概略構成説明図である。 前記燃料電池コージェネレーションシステムの側面説明図である。 前記燃料電池コージェネレーションシステムを構成する断熱部材開放機構及び筐体開閉機構の動作説明図である。 本発明の第２の実施形態に係る燃料電池コージェネレーションシステムの側面説明図である。 前記燃料電池コージェネレーションシステムを構成する断熱部材開放機構、筐体開閉機構及びタンク冷却用ファンの動作説明図である。 本発明の第３の実施形態に係る燃料電池コージェネレーションシステムの側面説明図である。

図１に示すように、本発明の第１の実施形態に係る燃料電池コージェネレーションシステム１０は、燃料電池モジュール１２、熱交換器１４、貯湯タンク１６及び水タンク１８を備える。燃料電池コージェネレーションシステム１０は、燃料電池モジュール１２が収容される第１筐体２０と、貯湯タンク１６が収容されるとともに、前記第１筐体２０とは別体の第２筐体２２とを備える。

燃料電池モジュール１２は、燃料電池スタック２４、水蒸気改質器２６及び蒸発器２８を備える。燃料電池スタック２４は、燃料ガス（水素ガスにメタン、一酸化炭素が混合した気体）と酸化剤ガス（空気）との電気化学反応により発電する。燃料電池スタック２４は、図示しないが、例えば、平板状の固体酸化物形燃料電池を備え、複数の前記燃料電池が積層される。

燃料電池は、例えば、安定化ジルコニア等の酸化物イオン導電体で構成される電解質の両面に、カソード電極及びアノード電極が設けられた電解質・電極接合体（ＭＥＡ）を備える。電解質・電極接合体の両側には、カソードセパレータとアノードセパレータとが配設される。カソードセパレータには、カソード電極に酸化剤ガスを供給する酸化剤ガス流路が形成されるとともに、アノードセパレータには、アノード電極に燃料ガスを供給する燃料ガス流路が形成される。

水蒸気改質器２６は、炭化水素を主体とする原燃料（例えば、都市ガス）と水蒸気との混合ガスを水蒸気改質して燃料ガスを生成し、該燃料ガスを燃料電池スタック２４に供給する。蒸発器２８は、改質用水を蒸発させるとともに、水蒸気を水蒸気改質器２６に供給する。

熱交換器１４は、燃料電池モジュール１２から排ガス流路３０を介して排出される排ガス（使用済みの燃料ガス及び酸化剤ガス）と、貯湯タンク１６から水排出流路３２を介して供給される熱交換用水との熱交換により、前記熱交換用水を昇温させる。

水タンク１８には、熱交換器１４の熱交換により排ガスから生成された凝縮水が水流路３４を流通して貯留される。水タンク１８は、貯留されている凝縮水を、改質用水として水供給路３６から蒸発器２８に供給する。熱交換器１４は、熱交換により昇温された熱交換用水である温水（湯）を、温水供給流路３８を介して貯湯タンク１６に供給する。

貯湯タンク１６は、図２に示すように、円筒状タンク部材４０を備え、前記円筒状タンク部材４０は、鉛直方向（矢印Ａ方向）に軸方向を沿わせて立位姿勢で配置される。貯湯タンク１６は、円筒状タンク部材４０の全周を包み込むように覆う断熱部材４２を備える。

断熱部材４２は、円筒状タンク部材４０の外周面に密着して又は僅かな隙間を有して、前記外周面の全体を覆っている。断熱部材４２の下部には、小径部４２ｓが矢印Ａ方向に所定の長さＬに亘って形成されるとともに、前記小径部４２ｓには、断熱部材４２を除去して切り欠き部４２ｃが設けられる。

切り欠き部４２ｃには、下部断熱部材４４が配置され、前記下部断熱部材４４は、断熱部材開放機構４６を介して移動、具体的には、上下方向に進退することにより、円筒状タンク部材４０の下部４０ｕの全周が断熱部材４２の外部に開放される。下部断熱部材４４は、円筒状を有するとともに、軸方向に長さＬが設定される。なお、下部断熱部材４４は、上下方向に進退するものに限定されるものではなく、例えば、軸方向に２分割され、互いに水平方向に開閉可能に移動するように構成してもよい。

図２及び図３に示すように、断熱部材開放機構４６は、ポテンショメータ付きのリニアモータ４８を備え、前記リニアモータ４８は、取り付け部材５０を介して第２筐体２２の内壁面に鉛直方向に向かって支持される。リニアモータ４８から下方に延在するロッド４８ａには、リンク部材（リンク機構）５２が連結され、前記リンク部材５２に下部断熱部材４４の一端（下端）が設けられる。

リニアモータ４８の作用下に、下部断熱部材４４は、円筒状タンク部材４０の下部４０ｕを閉塞する下端位置（図２参照）と、前記下部４０ｕを開放する上端位置（図３参照）とに配置される。

第２筐体２２の面２２ａの下部側には、断熱部材開放機構４６により外部に開放される円筒状タンク部材４０の下部４０ｕに、水平方向に沿って対向し、前記第２筐体２２の内部を該第２筐体２２の外部に開放させる筐体開閉機構５４が設けられる。筐体開閉機構５４は、第２筐体２２の面２２ａに形成された開口部である吸気口５６と、前記第２筐体２２の内側に配置され、前記吸気口５６を開閉自在な吸気口リッド部材５８とを備える。吸気口リッド部材５８は、リンク部材５２に固定される。

第２筐体２２の面２２ａの上部側には、吸気口６０と排気口６２とが上方に向かって、順次、形成される。排気口６２に隣接して、貯湯タンク１６から排出された熱交換用水を冷却するためのラジエータファン（水冷却用ファン）６４が配置される。ラジエータファン６４には、ラジエータ６６が設けられる。

円筒状タンク部材４０の下部底面には、外部から熱交換用水を前記円筒状タンク部材４０内に供給する水供給流路６８と、前記熱交換用水を熱交換器１４に供給する水排出流路３２とが設けられる。水供給流路６８及び水排出流路３２は、円筒状タンク部材４０の下部４０ｕよりも下方に接続される。水排出流路３２の途上には、ラジエータ６６が介装される。

円筒状タンク部材４０の上部には、熱交換により生成された温水を該円筒状タンク部材４０内に供給する温水供給流路３８と、前記円筒状タンク部材４０内の前記温水を外部に排出する湯排出流路７０とが設けられる。湯排出流路７０は、図１に示すように、第２筐体２２の外部に延在してバックアップボイラー（ＢＢ）７２に接続され、図示しない家庭内の給湯システムや暖房システムに温水が供給される。

燃料電池モジュール１２には、原燃料供給流路７４ａを介して原燃料が供給されるとともに、バックアップボイラー７２には、燃焼用原燃料供給流路７４ｂを介して前記原燃料が供給される。

ラジエータファン６４は、水排出流路３２を流通する熱交換用水の温度を検出する温度センサ（温度検知部）７６を備える。温度センサ７６により検出された温度は、制御部７８に送られ、前記制御部７８は、ラジエータファン６４及び断熱部材開放機構４６の駆動制御を行う。

このように構成される燃料電池コージェネレーションシステム１０の動作について、以下に説明する。

燃料電池コージェネレーションシステム１０の運転時には、原燃料供給流路７４ａに、例えば、都市ガス（ＣＨ₄、Ｃ₂Ｈ₆、Ｃ₃Ｈ₈、Ｃ₄Ｈ₁₀を含む）等の原燃料が供給される。この原燃料は、燃料電池モジュール１２に供給されるとともに、水タンク１８から水供給路３６を通って蒸発器２８に改質用水が供給される。

このため、水蒸気改質器２６では、原燃料と水蒸気との混合燃料が水蒸気改質され、Ｃ₂₊の炭化水素が除去（改質）されてメタンを主成分とする改質ガス（燃料ガス）が得られる。この改質ガスは、燃料電池スタック２４に供給される。従って、改質ガス中のメタンが改質されて水素ガスが得られ、この水素ガスを主成分とする燃料ガスは、アノード電極（図示せず）に供給される。

一方、燃料電池モジュール１２には、図示しない酸化剤ガス供給装置を介して空気が供給される。空気は、必要に応じて加温された後、燃料電池スタック２４に導入され、図示しないカソード電極に供給される。これにより、燃料ガスと空気との電気化学反応により発電が行われる。

燃料電池モジュール１２から排ガス流路３０を介して排出される高温（数百℃）の排ガスは、熱交換器１４に送られる。熱交換器１４には、貯湯タンク１６から水排出流路３２を介して熱交換用水が供給されている。このため、熱交換器１４では、高温の排ガスと熱交換用水とが熱交換を行い、前記熱交換用水が加温されて温水が得られる。温水は、温水供給流路３８を介して貯湯タンク１６に供給される。

一方、熱交換器１４での熱交換により排ガスから凝縮水が生成される。この凝縮水は、水流路３４を流通して水タンク１８に貯留されるとともに、改質用水として水供給路３６から蒸発器２８に供給される。

貯湯タンク１６では、図２に示すように、円筒状タンク部材４０の上部に温水供給流路３８が接続されており、温水は、前記円筒状タンク部材４０の上部に導入される。円筒状タンク部材４０の上部には、湯排出流路７０が接続されており、前記湯排出流路７０を通って、図示しない家庭内の給湯システムや暖房システムに温水が供給されている。

そこで、貯湯タンク１６において、湯排出流路７０からの温水の排出が停止される一方、水供給流路６８からの熱交換用水（低温水）の供給が停止される。このため、燃料電池モジュール１２の運転の継続により、貯湯タンク１６内の温水温度が上昇する。従って、円筒状タンク部材４０の下部４０ｕに貯留されている比較的低温の水は、温水により昇温された状態で、水排出流路３２に排出され易い。これにより、熱交換用水として排ガスとの熱交換が良好に遂行されないおそれがある。

第１の実施形態では、ラジエータファン６４に温度センサ７６が設けられており、水排出流路３２を流通する熱交換用水の温度を検出している。そして、温度センサ７６の検出温度が所定温度、例えば、４０℃を超えると、制御部７８は、断熱部材開放機構４６を構成するリニアモータ４８を駆動させる。このため、図３に示すように、ロッド４８ａが上方に移動してリンク部材５２と一体に下部断熱部材４４が上昇し、円筒状タンク部材４０の下部４０ｕの全周は、第２筐体２２内に開放される。

リンク部材５２には、吸気口リッド部材５８が固定されている。従って、リンク部材５２が上昇すると、吸気口リッド部材５８が一体に上昇して吸気口５６を開放させ、前記吸気口５６を介して第２筐体２２の外部と内部とが連通する。すなわち、筐体開閉機構５４が開放される。これにより、円筒状タンク部材４０の下部４０ｕは、第２筐体２２の外部に開放され、前記下部４０ｕの全周が外気に晒されて冷却される。

次いで、断熱部材開放機構４６及び筐体開閉機構５４が開放されていても、温度センサ７６の検出温度が４０℃を超えると、制御部７８は、ラジエータファン６４を駆動させる。このため、ラジエータ６６を流通する熱交換用水は、ラジエータファン６４からの送風により強制的に冷却された後、熱交換器１４に供給されて所望の熱交換処理が遂行される。

この場合、第１の実施形態では、図３に示すように、断熱部材開放機構４６を構成するリニアモータ４８の作用下に、下部断熱部材４４が上昇することにより、円筒状タンク部材４０の下部４０ｕ自体が断熱部材４２の外部に開放されている。従って、円筒状タンク部材４０の下部４０ｕは、容易に冷却することができ、ファンを不要に、又はラジエータファン６４の稼働の低減が容易に図られる。これにより、貯湯タンク１６内の温水が使用されない場合であっても、経済的且つ良好に改質用水を生成することが可能になるという効果が得られる。

また、燃料電池コージェネレーションシステム１０は、図１に示すように、燃料電池モジュール１２が収容される第１筐体２０と、貯湯タンク１６が収容されるとともに、前記第１筐体２０とは別体の第２筐体２２とを備えている。

その際、図３に示すように、第２筐体２２には、貯湯タンク１６を冷却するラジエータファン６４と、筐体開閉機構５４とが設けられている。筐体開閉機構５４は、断熱部材開放機構４６により外部に開放される円筒状タンク部材４０の下部４０ｕに、水平方向に沿って対向し、第２筐体２２の内部を該第２筐体２２の外部に開放させている。

このため、ラジエータファン６４の駆動作用下に、貯湯タンク１６から排出された熱交換用水の冷却が推進されるとともに、断熱部材開放機構４６により円筒状タンク部材４０の下部４０ｕが外部に開放されている。従って、円筒状タンク部材４０の下部４０ｕの冷却が良好に進行されるため、ラジエータファン６４の稼働が有効に低減される。これにより、消費電力の低減を図るとともに、騒音の低減を図ることができる。

さらに、燃料電池コージェネレーションシステム１０は、断熱部材開放機構４６及び筐体開閉機構５４を一体に開放動作させ、且つ一体に閉塞動作させるリンク部材５２を備えている。このため、断熱部材開放機構４６及び筐体開閉機構５４は、リンク部材（リンク機構）５２により連動するため、迅速且つ確実な貯湯タンク１６の冷却処理が遂行可能になる。

さらにまた、水排出流路３２は、ラジエータファン６４内を通過するとともに、前記ラジエータファン６４は、前記水排出流路３２を流通する熱交換用水の温度を検出する温度センサ７６を備えている。従って、水排出流路３２を流通する熱交換用水の温度に基づいて、貯湯タンク１６の冷却処理が効率的に行われる。

図４は、本発明の第２の実施形態に係る燃料電池コージェネレーションシステム８０の側面説明図である。なお、第１の実施形態に係る燃料電池コージェネレーションシステム１０と同一の構成要素には、同一の参照符号を付して、その詳細な説明は省略する。

燃料電池コージェネレーションシステム８０は、貯湯タンク８２を備え、前記貯湯タンク８２は、第２筐体２２に収容される。第２筐体２２の面２２ａとは反対の面２２ｂの下部側には、水平方向に沿って吸気口５６と対向し、排風口８４が形成される。

排風口８４に隣接してタンク冷却用ファン８６が配設されるとともに、リンク部材５２には、前記タンク冷却用ファン８６を介して前記排風口８４を閉塞可能な排風口リッド部材８８が固定される。すなわち、筐体開閉機構５４は、外部に露呈する円筒状タンク部材４０の下部４０ｕの直径方向一端に配置される一方、タンク冷却用ファン８６は、前記下部４０ｕの直径方向他端に配設される。

燃料電池コージェネレーションシステム８０は、タンク冷却用ファン８６を、リンク部材５２の開放動作に連動して駆動させる制御部７８（図１参照）を備える。制御部７８は、さらにラジエータファン６４、タンク冷却用ファン８６、断熱部材開放機構４６及び筐体開閉機構５４を段階的に作動させる。

このように構成される燃料電池コージェネレーションシステム８０では、水排出流路３２を流通する熱交換用水の温度が、例えば、４０℃を超えると、断熱部材開放機構４６及び筐体開閉機構５４が駆動される。このため、円筒状タンク部材４０の下部４０ｕは、第２筐体２２の外部に開放され、前記下部４０ｕが外気に晒されて冷却される。

この状態で、温度センサ７６の検出温度が４０℃を超えていると、タンク冷却用ファン８６が駆動される。従って、図５に示すように、吸気口５６から第２筐体２２内に外部空気が強制的に吸引され、前記外部空気は、円筒状タンク部材４０の下部４０ｕの全周に接して冷却した後、排風口８４から第２筐体２２の外部に排出される。さらに、温度センサ７６の検出温度が４０℃を超えていると、ラジエータファン６４が駆動される。

この場合、第２の実施形態では、筐体開閉機構５４は、外部に露呈する円筒状タンク部材４０の下部４０ｕの直径方向一端に配置される一方、タンク冷却用ファン８６は、前記下部４０ｕの直径方向他端に配設されている。これにより、筐体開閉機構５４及びタンク冷却用ファン８６は、円筒状タンク部材４０の下部４０ｕを挟んで互いに対向して配置されるため、前記円筒状タンク部材４０の冷却効率が良好に向上するという効果が得られる。

また、燃料電池コージェネレーションシステム８０は、タンク冷却用ファン８６を、リンク部材５２の開放動作に連動して駆動させる制御部７８（図１参照）を備えている。これにより、迅速且つ確実な貯湯タンク１６の冷却処理が遂行される。

さらに、制御部７８は、ラジエータファン６４、タンク冷却用ファン８６、断熱部材開放機構４６及び筐体開閉機構５４を段階的に作動させている。このため、無駄な作動が確実に抑制され、消費電力の低減及び騒音の低減が容易に図られる。

図６は、本発明の第３の実施形態に係る燃料電池コージェネレーションシステム９０の側面説明図である。なお、第２の実施形態に係る燃料電池コージェネレーションシステム８０と同一の構成要素には、同一の参照符号を付して、その詳細な説明は省略する。

燃料電池コージェネレーションシステム９０は、貯湯タンク９２を備え、前記貯湯タンク９２は、第２筐体２２に収容される。第２筐体２２内には、シュラウド９４が設けられる。シュラウド９４には、ラジエータファン６４及びラジエータ６６が収容されるとともに、前記シュラウド９４により、吸気口６０及び排気口６２が覆われている。

このように構成される第３の実施形態では、ラジエータファン６４による熱交換用水の冷却と、断熱部材開放機構４６、筐体開閉機構５４及びタンク冷却用ファン８６による下部４０ｕの冷却とは、相互に干渉することがない。このため、それぞれの冷却制御が容易に遂行可能になるという効果が得られる。

１０、８０、９０…燃料電池コージェネレーションシステム
１２…燃料電池モジュール １４…熱交換器
１６、８２、９２…貯湯タンク １８…水タンク
２０、２２…筐体 ２４…燃料電池スタック
２６…水蒸気改質器 ２８…蒸発器
３０…排ガス流路 ３２…水排出流路
３４…水流路 ３６…水供給路
３８…温水供給流路 ４０…円筒状タンク部材
４０ｕ…下部 ４２…断熱部材
４４…下部断熱部材 ４６…断熱部材開放機構
４８…リニアモータ ５０…取り付け部材
５２…リンク部材 ５４…筐体開閉機構
５６、６０…吸気口 ５８…吸気口リッド部材
６２…排気口 ６４…ラジエータファン
６６…ラジエータ ６８…水供給流路
７０…湯排出流路 ７６…温度センサ
７８…制御部 ８４…排風口
８６…タンク冷却用ファン ８８…排風口リッド部材

Claims (8)

1. 燃料ガスと酸化剤ガスとの電気化学反応により発電する燃料電池を複数積層した燃料電池スタック、原燃料と水蒸気との混合ガスを改質して前記燃料ガスを生成し、該燃料ガスを前記燃料電池スタックに供給する水蒸気改質器、及び改質用水を蒸発させるとともに、前記水蒸気を前記水蒸気改質器に供給する蒸発器を備える燃料電池モジュールと、
   前記燃料電池モジュールから排出される排ガスとの熱交換により熱交換用水を昇温させる熱交換器と、
   前記熱交換用水を排出する一方、前記熱交換により前記熱交換用水を昇温させて得られた温水を溜める貯湯タンクと、
   前記熱交換により前記排ガスから生成された凝縮水を貯留し、前記凝縮水を前記改質用水として利用する水タンクと、
   を備える燃料電池コージェネレーションシステムであって、
   前記貯湯タンクの上部には、前記熱交換により生成された前記温水を該貯湯タンク内に供給する温水供給流路と、
   前記貯湯タンク内の前記温水を外部に排出する湯排出流路と、
   が設けられるとともに、
   前記貯湯タンクの下部には、外部から前記熱交換用水を該貯湯タンク内に供給する水供給流路と、
   前記熱交換用水を前記熱交換器に供給する水排出流路と、
   が設けられ、
   前記燃料電池コージェネレーションシステムは、前記貯湯タンクの全周を包み込むように覆う断熱部材と、
   前記断熱部材を構成し、前記貯湯タンクの下部に配置される下部断熱部材を移動させることにより、該貯湯タンクの下部を外部に開放させる断熱部材開放機構と、
   を備えることを特徴とする燃料電池コージェネレーションシステム。
2. 請求項１記載の燃料電池コージェネレーションシステムにおいて、前記燃料電池モジュールが収容される第１筐体と、
   前記貯湯タンクが収容されるとともに、前記第１筐体とは別体の第２筐体と、
   を備え、
   前記第２筐体には、前記貯湯タンクから排出された前記熱交換用水を冷却する水冷却用ファンと、
   前記断熱部材開放機構により外部に開放される該貯湯タンクの下部に、水平方向に沿って対向し、前記第２筐体の内部を該第２筐体の外部に開放させる筐体開閉機構と、
   が設けられることを特徴とする燃料電池コージェネレーションシステム。
3. 請求項２記載の燃料電池コージェネレーションシステムにおいて、前記断熱部材開放機構及び前記筐体開閉機構を一体に開放動作させ、且つ一体に閉塞動作させるリンク機構を備えることを特徴とする燃料電池コージェネレーションシステム。
4. 請求項２又は３記載の燃料電池コージェネレーションシステムにおいて、前記断熱部材開放機構は、前記貯湯タンクの下部全周を外部に露呈させるとともに、
   前記筐体開閉機構は、外部に露呈する前記下部の直径方向一端に配置される一方、前記下部の直径方向他端には、タンク冷却用ファンが配設されることを特徴とする燃料電池コージェネレーションシステム。
5. 請求項４記載の燃料電池コージェネレーションシステムにおいて、前記タンク冷却用ファンを、前記リンク機構の開放動作に連動して駆動させる制御部を備えることを特徴とする燃料電池コージェネレーションシステム。
6. 請求項２〜５のいずれか１項に記載の燃料電池コージェネレーションシステムにおいて、前記水排出流路は、前記水冷却用ファン内を通過するとともに、
   前記水冷却用ファンは、前記水排出流路を流通する前記熱交換用水の温度を検出する温度検知部を備えることを特徴とする燃料電池コージェネレーションシステム。
7. 請求項２〜６のいずれか１項に記載の燃料電池コージェネレーションシステムにおいて、前記第２筐体内で前記水冷却用ファンを収容するシュラウドを備えることを特徴とする燃料電池コージェネレーションシステム。
8. 請求項４記載の燃料電池コージェネレーションシステムにおいて、前記水冷却用ファン、前記タンク冷却用ファン、前記断熱部材開放機構及び前記筐体開閉機構を段階的に作動させる制御部を備えることを特徴とする燃料電池コージェネレーションシステム。

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