JP2017168345A

JP2017168345A - 燃料電池システム

Info

Publication number: JP2017168345A
Application number: JP2016053443A
Authority: JP
Inventors: 潤岩見; Jun Iwami
Original assignee: Osaka Gas Co Ltd
Current assignee: Osaka Gas Co Ltd
Priority date: 2016-03-17
Filing date: 2016-03-17
Publication date: 2017-09-21
Anticipated expiration: 2036-03-17
Also published as: JP6715043B2

Abstract

【課題】外装ハウジングの外側面における結露の発生を抑制することができる燃料電池システムを提供すること。【解決手段】燃料ガス及び酸化材の酸化及び還元によって発電を行う燃料電池ユニット６０と、排気ガスの熱を温水として貯える貯湯装置３６と、燃料電池ユニット６０からの排気ガスと貯湯タンク４０からの水との間で熱交換を行う熱交換器３８と、を備えた燃料電池システムである。燃料電池ユニット６０、貯湯装置３６及び熱交換器３８は外装ハウジング６４に収容され、貯湯タンク４０内の温水を冷却するためのラジエタ手段５０が更に設けられる。ラジエタ手段５０は、冷却用熱交換器７８を冷却するためのラジエタファン８０を備え、燃料電池ユニット６０からの排気ガスは、冷却用熱交換器７８を冷却するための空気と混合された後に外装ハウジング６４の排気開口７４を通して外部に排出される。【選択図】図２

Description

本発明は、燃料ガス及び酸化材の酸化及び還元によって発電を行う燃料電池を備えた燃料電池システムに関する。

一般に、燃料電池システムは、燃料ガス及び酸化材の酸化及び還元によって発電を行う燃料電池（例えば、セルスタック）と、この燃料電池を制御する制御系（コントローラ、インバータなど）とを備え、これら燃料電池及び制御系が外装ハウジングに収容されている。この外装ハウジングには排気開口が設けられ、燃料電池からの排気ガスは、この排気開口を通して外部に排出される。

このような燃料電池システムは、例えば、一戸建て家屋の外壁の外側に設置され、外部の環状状態において稼働運転される。そして、稼働運転中、燃料電池からの排気ガスは外装ハウジングの排気開口から排出され、かく排出された排気ガスは外装ハウジングの外側面に沿って流れるようになる。

一方、燃料電池システムが設置される環境状態は、夏季と冬季とでは大きく変化し、冬季においては零度以下となることもあり、このような寒い環境条件では、外装ハウジングから排出された排気ガスがその外側面に接触することによって冷却され、その温度が露点温度以下まで低下し、外装ハウジングの外側面（特に、排気開口付近の外側面）に結露が発生するおそれがある。

このような結露発生を抑えるために、外装ハウジングに換気ファンを設け、この換気ファンからの空気と燃料電池からの排気ガスとを混合して排気開口を通して排出するようにした燃料電池システムが提案されている（例えば、特許文献１参照）。外装ハウジング内の空気は乾燥しており、換気する際にこの外装ハウジング内の空気を燃料電池からの排気ガスに混合することによって、混合排気ガス（排気ガスに換気用空気が混合したガス）に含まれる水蒸気の比率が下がり、これによって、混合排気ガスの露点温度を下げて結露発生を抑えている。

また、この燃料電池システムでは、外装ハウジングの排気開口の外側に偏向手段が設けられ、この偏向手段は、排気開口を通して排出される混合排気ガスを斜め方向に流れるようにし、このように混合排気ガスの流れを外装ハウジングの外側壁から離れるようにしてこの外側壁での結露発生を抑えている。

特開２０１１−２０４４４６号公報

しかしながら、上述した燃料電池システムでは、外装ハウジングの外側面に発生する結露を充分に抑えることができない。一般的な家庭用の小型燃料電池システム（例えば、１ｋＷクラスのもの）では、外装ハウジング内を換気するための換気用空気の風量は少なく、例えば４００Ｌ／ｈｒであるのに対し、燃料電池からの排気ガスの排出量は多く、例えば３０００Ｌ／ｈｒと換気用空気の風量の約１０倍程度である。このように換気用空気の風量が少ないために、燃料電池からの排気ガスに換気用空気を混合させたとしても換気用空気を加えたことによる効果は小さく、それ故に、混合排気ガスの露点温度を充分に下げることができず、また混合排気ガスの排出方向を所望の通りに変えることが難しい。また、排気ガスに換気用空気を混合させるための構造を作用しなければならず、そのためのスペースが必要となり、更に製作コストも高くなるなどの問題があり、このような構造の採用に見合う効果を得るのが難しい。

本発明の目的は、外装ハウジングの外側面における結露の発生を抑制することができる燃料電池システムを提供することである。

本発明の請求項１に記載の燃料電池システムは、燃料ガス及び酸化材の酸化及び還元によって発電を行う燃料電池と、前記燃料電池からの排気ガスの熱を温水として貯える貯湯タンクを備えた貯湯装置と、前記燃料電池からの排気ガスと前記貯湯タンクからの水との間で熱交換を行う熱交換器と、を備えた燃料電池システムであって、
前記燃料電池、前記貯湯装置及び前記熱交換器は外装ハウジングに収容され、前記外装ハウジングには、外気を導入するための導入開口及び空気を外部に排出するための排気開口が設けられており、
前記貯湯タンクに関連して、前記貯湯タンクに貯まった温水を冷却するためのラジエタ手段が設けられ、前記ラジエタ手段は、前記貯湯タンクからの温水が流れる冷却用熱交換器と、前記冷却用熱交換器を冷却するためのラジエタファンとを備えており、
前記燃料電池からの排気ガスは、前記ラジエタ手段の前記冷却用熱交換器を流れる空気と混合されて前記外装ハウジングの前記排気開口を通して外部に排出されることを特徴とする。

また、本発明の請求項２に記載の燃料電池システムでは、前記ラジエタ手段は、前記貯湯タンクの温水を冷却するための冷却用循環ラインに配設され、前記冷却用循環ラインには、更に、冷却用循環ポンプが配設され、前記貯湯タンク内の温水を冷却するときには前記循環ポンプ及び前記ラジエタファンが作動され、また排気ガスによる結露発生を防止するときには前記ラジエタファンが作動されることを特徴とする。

また、本発明の請求項３に記載の燃料電池システムでは、前記熱交換器から前記外装ハウジングの前記排気開口に流れる排気ガスの温度を検知するための排気ガス温度検知手段及び外気の温度を検知するための外気温度検知手段が設けられ、前記排気ガス温度検知手段の検知温度と前記外気温度検知手段の検知温度との温度差が所定温度差以上になると、排気ガスによる結露が発生するとして前記ラジエタファンが作動されることを特徴とする。

更に、本発明の請求項４に記載の燃料電池システムでは、前記外装ハウジングの前記排気開口又はその近傍に、結露発生を検知するための結露発生検知手段が設けられ、前記結露発生検知手段が結露発生による水分を検知すると、前記排気ガスによる結露が発生するとして前記ラジエタファンが作動されることを特徴とする。

本発明の請求項１に記載の燃料電池システムによれば、燃料電池、貯湯装置及び熱交換器が外装ハウジングに収容され、燃料電池からの排気ガスがラジエタ手段の冷却用熱交換器を流れる空気と混合されて外装ハウジングの排気開口を通して外部に排出されるので、排気ガスに混合される空気が多くなり、従って、混合排気ガスの露点温度を下げることができ、またこの混合排気ガスを外装ハウジングの排気開口を通してその外側面から離れたところに排出することができ、その結果、外装ハウジングの外側面における結露発生を抑えることができる。

また、燃料電池に加えて貯湯装置も外装ハウジング内に収容し、この貯湯装置の貯湯タンクに関連して設けられたラジエタ手段のラジエタファンを利用して排気ガスに空気を混合しているので、専用の換気ファンなどを必要とせず、比較的簡単な構成でもって排気ガスに空気を混合して外部に排出することができる。

また、本発明の請求項２に記載の燃料電池システムによれば、貯湯タンク内の温水を冷却するときにはラジエタ手段の循環ポンプ及びラジエタファンが作動され、また排気ガスによる結露発生を防止するときにはこのラジエタ手段のラジエタファンが作動されるので、貯湯タンクの貯湯水を冷却するためのラジエタ手段を利用して外装ハウジングの結露発生を抑えることができる。

また、本発明の請求項３に記載の燃料電池システムによれば、熱交換器から外装ハウジングの排気開口に流れる排気ガスの温度を検知するための排気ガス温度検知手段と、外気の温度を検知するための外気温度検知手段とを用い、排気ガス温度検知手段の検知温度と外気温度検知手段の検知温度との温度差が所定温度差（例えば、１０℃）以上となると、排気ガスによる結露が発生するとしてラジエタファンが作動され、このようにラジエタファンを作動させて排気ガスに空気を混合させることにより、外装ハウジングの外側面における結露発生を抑えることができる。

更に、本発明の請求項４に記載の燃料電池システムによれば、外装ハウジングの排気開口又はその近傍に結露発生検知手段が設けられ、この結露発生検知手段が結露発生による水分を検知すると、結露が発生するおそれがあるとしてラジエタファンが作動され、このようにラジエタファンを作動させても外装ハウジングの外側面における結露発生を抑えることができる。

本発明の燃料電池システムの第１の実施形態の要部を簡略的に示す簡略図。図１の燃料電池システムを外装ハウジング内に収容した状態で示す断面図。燃料電池システムにおける排気ガスとラジエタ手段からの空気とを混合する混合域付近の構成を示す断面図。燃料電池システムにおける排気ガスとラジエタ手段からの空気とを混合する混合域付近の他の構成を示す断面図。

以下、添付図面を参照して、本発明に従う燃料電池システムの一実施形態について説明する。まず、図１を参照して、燃料電池システムの概要について説明する。

図１において、図示の燃料電池システムは、例えば固体酸化物形の燃料電池２と、気化・改質器４と空気予熱器６とを備えている。燃料電池２は電気化学反応によって発電を行うセルスタック８から構成され、酸素イオンを伝導する固体電解質１０を備え、この固体電解質１０の片側には燃料極１２が設けられ、またその他側には酸素極１４が設けられている。

セルスタック８の燃料極１２の導入側は、改質燃料ガス送給ライン１６を介して気化・改質器４に接続され、この気化・改質器４は、燃料ガス供給ライン１８を介して燃料ガスを供給するための燃料ガス供給源２０（例えば、埋設管、貯蔵タンクなど）に接続されている。燃料ガス供給ライン１８には、燃料ガスを供給するための燃料ガスポンプ２２が配設されている。気化・改質器４は、気化部７及び改質部７を備え、この気化部７が水供給ライン２１を介して水供給源２３（例えば、水タンクなど）に接続され、この水供給ライン２１に改質用水を供給するための水ポンプ２５が配設されている。また、セルスタック８の酸素極１４の導入側は、空気送給ライン２４を介して空気を予熱するための空気予熱器６に接続され、この空気予熱器６は、空気供給ライン２６を介して送風装置２８（例えば、送風ブロア）に接続されている。

セルスタック８の燃料極１２及び酸素極１４の各排出側には燃焼域３０が設けられ、燃料極１２から排出された反応燃料ガス（残余燃料ガスを含む）と酸素極１４から排出された空気（酸素を含む）とがそれぞれこの燃焼域３０に送給されて燃焼される。この燃焼域３０からの排気ガス（燃焼排気ガス）は排気ガス送給ライン３２を介して空気予熱器６に送給され、排気ガス排出ライン３４を通して排出される。

この燃料電池システムでは、燃料電池２（セルスタック８）から排出される排気ガスの熱を温水として回収するための貯湯装置３６が配設され、この貯湯装置３６に関連して、排気ガス排出ライン３４に熱交換器３８が配設されている。貯湯装置３６は、温水を貯えるための貯湯タンク４０を備え、この貯湯タンク４０内の貯湯水を熱交換器３８を通して循環するための貯湯水循環ライン４２が設けられている。この貯湯水循環ライン４２には、貯湯水を循環させるための貯湯水循環ポンプ４４が配設されている。この貯湯タンク４０には水供給ライン４６が接続され、この水供給ライン５２に水（例えば、水道水）の供給を制御するための開閉弁４８が配設されている。貯湯タンク４０に貯められた温水は、温水給湯ライン５０を通して出湯される。

この給湯装置３６では、貯湯タンク４０に関連して、貯湯タンク４０内の貯湯水を冷却するためのラジエタ手段５０が配設されている。貯湯タンク４０の下部には、貯湯タンク４０内の貯湯水を循環させるための冷却用循環ライン５２が設けられ、ラジエタ手段５０は、この冷却用循環ライン５２に配設されている。この冷却用循環ライン５２には、更に、貯湯水を冷却用循環ライン５２を通して循環させるための冷却用循環ポンプ５４が配設されている。

この燃料電池システムの稼動運転は、次のようにして行われる。燃料ガス供給源２０からの燃料ガスは、燃料ガス供給ライン１８を通して気化・改質器４に供給され、また水供給源２３からの改質用水は、水供給ライン２１を通して気化・改質器４に供給される。気化・改質器４の気化部５においては、改質用水が気化されて水蒸気となるとともに、この水蒸気に燃料ガスが混合されて改質部７に送給される。また気化・改質器４の改質部７においては、水蒸気を用いて燃料ガスが水蒸気改質され、このように水蒸気改質された改質燃料ガスが改質燃料ガス送給ライン１６を通してセルスタック８の燃料極１２に送給される。また、送風装置２８からの空気は、空気供給ライン２６を通して空気予熱器６に供給され、この空気予熱器６において排気ガスとの間で熱交換されて加温された後に、空気送給ライン２４を通してセルスタック８の酸素極１４に送給される。

セルスタック８の燃料極１２では改質して生成された改質燃料ガスの酸化が行われ、またその酸素極１４では空気中の酸素の還元が行われ、燃料極１２での酸化及び酸素極１４での還元による電気化学反応により発電が行われる。

セルスタック８の燃料極１２からの反応燃料ガス及び酸素極１４からの空気はそれぞれ燃焼室３０に送給され、空気中の酸素を利用して余剰の燃料ガスが燃焼される。燃焼室３０からの排気ガス（燃焼排気ガス）は排気ガス送給ライン３２を通して空気予熱器６に送給され、この空気予熱器６において送風装置２８からの空気との熱交換に利用される。この空気余熱器６からの排気ガスは、排気ガス排出ライン３４を通して熱交換器３８に送給される。熱交換器３８においては、貯湯タンク４０から貯湯水循環ライン４２を通して送給される水（貯湯水）と排気ガス排出ライン３４を通して流れる排気ガスとの間で熱交換が行われる。この熱交換により加温された水（温水）は、貯湯水循環ポンプ４４の作用によって貯湯水循環ライン４８を通して貯湯タンク４６に貯められる。また、貯湯タンク４０内の温水の貯湯量が増えると、貯湯水（温水）が冷却用循環ライン５２を通して循環され、ラジエタ手段５０にて冷却された後に貯湯タンク４０に戻される。

図１とともに図２を参照して、この実施形態では、燃料電池２、気化・改質器４、及び空気余熱器６は電池ハウジング５８内に収容され、この電池ハウジング５８とともに燃料電池ユニット６０として構成されている。電池ハウジング５８は、内部に高温室６２を規定し、燃料電池２、気化・改質器４及び空気余熱器６は、高温状態に保たれる高温室６２に収容されている。

この燃料電池システムは、更に、外装ハウジング６４を備え、燃料電池ユニット６０及び貯湯装置３６は、この外装ハウジング６４内に配設されている。更に説明すると、外装ハウジング６４内は、中間仕切り壁６６によって下部空間６８と上部空間７０とに仕切られ、貯湯装置３６は下部空間６８に収容され、燃料電池ユニット６０は上部空間７０内に収容されている。

また、この外装ハウジング６４の一側壁７２（図２において左側の側壁）には、排気開口７４及び導入開口７６が設けられ、導入開口７６を通して外気が外装ハウジング６４の下部空間６８に導入される。また、ラジエタ手段５０は、貯湯タンク４０からの貯湯水（温水）が流れる冷却用熱交換器７８と、この冷却用熱交換器７８に向けて空気を流すラジエタファン８０とを備え、この冷却用熱交換器７８において、冷却用循環ライン５２を流れる貯湯水（温水）とラジエタファン８０からの空気との間で熱交換が行われ、この熱交換により冷却された貯湯水が貯湯タンク４０に戻される。

このラジエタ手段５０の排出側には空気排出ダクト８２が設けられ、また熱交換器３８の排出側には、排気ガス排出ライン３４の一部を構成する排気ガス排出ダクト８４が設けられ、これら空気排出ダクト８２及び排気ガス排出ダクト８４は、外装ハウジング６４の排気開口７４に接続された合流排出ダクト８６に接続されている。従って、ラジエタファン８０から冷却用熱交換器７８を通して流れた空気は、空気排出ダクト８２を通して合流排出ダクト８６に流れ、また燃料電池２（セルスタック８）から熱交換器３８を通して流れた排気ガスは、排気ガス排出ダクト８４を通して合流排出ダクト７４に流れ、この合流排出ダクト８６の混合域８５にて空気と排気ガスとが混合された後に合流排出ダクト７４を通して排気開口７４から外部に排出される。

この燃料電池システムは、次の通りの特徴を有する。即ち、燃料電池２（セルスタック８）から熱交換器３８を通して排出される排気ガスにラジエタ手段５０からの空気が混合され、この空気が混合された混合排気ガスが排気開口７４から外部に排出されるので、熱交換器３８からの排気ガスにラジエタ手段５０からの多くの空気が混合され、これによって、混合排気ガスの露点温度を充分に下げることができるとともに、排気開口７４から排出される混合排気ガスの流速を高めて外装ハウジング６４の一側壁７２の表面から離れたところに流すことができ、かくして、外装ハウジング６４の表面での結露発生を充分に抑えることができる。また、外装ハウジング６４内に貯湯装置３６が内蔵され、この貯湯装置３６の貯湯タンク４０に関連して設けられるラジエタ手段５０からの空気が排気ガスに混合されるので、専用の換気ファンなどを必要とせずに結露発生を抑えることができる。

燃料電池からの排気ガスとラジエタ手段からの空気とを混合する混合域付近は、例えば、図３に示すように構成することができる。図３において、この形態では、ラジエタ手段５０Ａは、ラジエタハウジング１０２を備え、このラジエタハウジング１０２の底部に流入開口１０４が設けられ、その上端部に流出開口１０６が設けられている。このラジエタハウジング１０２内の底部にはラジエタファン８０Ａが配設され、その上部には冷却用熱交換器７８Ａが配設され、ラジエタファン８０Ａからの空気は、矢印で示すように、冷却用熱交換器７８Ａ及び流出開口１０６を通して合流排出ダクト８６Ａに流れる。また、燃料電池（図示せず）の熱交換器３８からの排気ガスは、矢印で示すように排気ガス排出ダクト８４Ａを通して合流排出ダクト８６Ａに流れる。

また、外装ハウジング６４の一側壁７２の排気開口７４には、これを覆うように排気トップ１０８が設けられ、この排気トップ１０８の外側面１１０に排気排出開口１１２が設けられている。この排気トップ１０８の底部には、結露発生検知手段として機能する電導度センサ１１４が配設されている。排気開口７４から排出される排気ガス（ラジエタ手段５０Ａからの空気が混合された混合排気ガス）に含まれた水分が結露し、結露により生じた水滴が排気トップ１０８の底部に貯まると、電導度センサ１１４はこの結露の水分を検知する。このような結露発生検知手段は、外装ハウジング６４の排気開口７４又はその近傍に配設することによって、結露発生状態又はそのおそれのある状態であるかを検知することができる。

この燃料電池システムは、更に、ラジエタ手段５０などを作動制御するためのコントローラ１１６を備え、コントローラ１１６は、電導度センサ１１４からの検知信号に基づいて給湯装置３６及びラジエタ手段５０などを後述する如く作動制御する。この実施形態におけるその他の構成は、図１及び図２に示す実施形態と実質上同一である。

この実施形態においては、電導度センサ１１４が結露発生（換言すると、結露により生じた水分）を検知しないときには、上述したようにして貯湯装置３６に温水が貯湯される。また、貯湯タンク４０内の温水の貯湯量が多くなると、ラジエタ手段５０Ａにより貯湯水の冷却が行われる。この貯湯水を冷却するときには、コントローラ１１６は冷却用循環ポンプ５４及びラジエタファン８０Ａを作動する。即ち、貯湯タンク４０内の貯湯水（温水）が矢印で示すように冷却用循環流路５２を通して流れ、ラジエタ手段５０Ａの冷却用熱交換器７８Ａを通して流れる間に、ラジエタファン８０Ａから冷却用熱交換器７８Ａの周囲を流れる空気（この空気は、外装ハウジング７２の導入開口７６、外装ハウジング６４の下部空間６８及びラジエタハウジング１０２の流入開口１０４を通してラジエタファン８０Ａに流れる）との間で熱交換が行われ、この熱交換により冷却された貯湯水（水）が貯湯タンク４０に戻される。また、冷却用熱交換器７８Ａを通って流れた空気は、ラジエタハウジング１０２の流出開口１０６から合流排出ダクト８６Ａに流れ、混合域８５Ａにて排気ガス排出ダクト８４を通して合流排出ダクト８６Ａに流れる排気ガスに混合される。そして、この空気と混合された混合排気ガスは、合流排出ダクト８６Ａを通して排気トップ１０８に流れ、その排気排出開口１１２を通して外部に排出される。このとき、熱交換器３８からの排気ガスにラジエタ手段５０Ａからの空気が混合されるので、混合排気ガスの露点温度が下がり、混合排気ガス中の水分の結露が発生し難い状態に保たれる。

また、電導度センサ１１４が結露発生（換言すると、結露による水分）を検知すると、電導度センサ１１４からの検知信号（結露信号）に基づき、コントローラ１１６はラジエタファン８０Ａを作動する（このとき、冷却用循環ポンプ１１４が作動することはない）。即ち、ラジエタファン８０Ａからの空気は冷却用熱交換器７８Ａの周囲を通って合流排出ダクト８６Ａに流れ、合流排出ダクト８６Ａの混合域８５Ａにて排気ガス排出ダクト８４を通して合流排出ダクト８６Ａに流れる排気ガスに混合され、この空気と混合された混合排気ガスは、合流排出ダクト８６Ａ及び排気トップ１０８を通して外部に排出される。従って、このときにも、熱交換器３８からの排気ガスにラジエタ手段５０Ａからの空気が混合されるので、混合排気ガスの露点温度が下がり、混合排気ガスによる結露発生の進行が抑えられ、外装ハウジング６４の一側壁７２の表面が結露状態になることを抑えることができる。

燃料電池からの排気ガスとラジエタ手段からの空気とを混合する混合域付近は、例えば、図４に示すように構成することができる。図４において、この他の形態では、ラジエタ手段５０Ｂは、ラジエタハウジング１０２Ｂを備え、このラジエタハウジング１０２Ｂは、一端側（図４において右端側）から他端側（図４において左端側）に向けて流路断面積が漸増するテーパ状に構成されている。

このラジエタハウジング１０２Ｂの一端部内には仕切りプレート１２２が設けられ、この仕切りプレート１２２の上側空間１２３に排気ガス排出ダクト８４Ｂが連通され、その下側空間１２５に流入開口１０４Ｂが連通されている。また、仕切りプレート１２２の下流側にはラジエタファン８０Ｂが配設され、このラジエタファン８０Ｂの更に下流側に冷却用熱交換器７８Ｂが配設され、ラジエタハウジング１０２Ｂの他端側壁部１２４に流出開口１０６Ｂが設けられ、この流出開口１０６Ｂが排出接続ダクト１２４を介して排気開口７４に連通されている。

この他の実施形態では、排気ガス排出ダクト８４Ｂ内に排気ガス温度検知センサ１２６（排気ガス温度検知手段を構成する）が配設され、この排気ガス温度検知センサ１２６は、熱交換器３８から外装ハウジング６４の排気開口７４に流れる排気ガスの温度を検知する。また、外装ハウジング６４の導入開口７６の内側に外気温度検知センサ１２８（外気温度検知手段を構成する）が配設され、この外気温度検知センサ１２６は、外気の温度を検知する。この外気温度検知センサ１２８は、外気温度を検知することができる適宜の箇所に配置することができ、例えば、外装ハウジング６４の外側に設けるようにしてもよい。

排気ガス温度検知センサ１２６及び外気温度検知センサ１２８からの検知信号はコントローラ１１６Ｂに送給され、コントローラ１１６Ｂは、これら検知センサ１２６，１２８からの検知信号に基づいてラジエタ手段５０Ｂなどを後述する如く作動制御する。この他の実施形態におけるその他の構成は、図３に示す実施形態と実質上同一である。

この他の実施形態において、コントローラ１１６Ｂは、排気ガス温度検知手段１２６及び外気温度検知手段１２８の検知温度の温度差を演算し、この温度差が所定温度差（例えば、１０℃程度に設定される）以上になると結露発生のおそれがあるとして結露信号を生成し、コントローラ１１６Ｂは、この結露信号に基づいてラジエタ手段５０Ｂのラジエタファン８０Ｂを作動する。

このようにラジエタファン８０Ｂが作動すると、このラジエタファン８０Ｂの作用によって、下部空間６８内の空気が流入開口１０４Ｂ及び下側空間１２５を通して吸引されるとともに、熱交換器３８からの排気ガスが排気ガス排出ダクト８４Ｂ及び上側空間１２３を通して吸引される。そして、上側空間１２３からの排気ガスと下側空間１２５からの空気とが混合域８５Ｂにて混合され、かく混合された混合排気ガスが冷却用熱交換器７８Ｂの周囲を通して流れ、ラジエタハウジング１０２Ｂの流出開口１０６Ｂ、排出接続ダクト１２４、外装ハウジング６４の排気開口７４及び排気トップ１０８を通して外部に排出される。従って、このように構成した場合においても、熱交換器３８からの排気ガスに冷却用熱交換器７８Ｂを冷却するための空気が混合されるので、この混合排気ガスの露点温度が下がり、上述したと同様に、排気ガスによる結露発生を抑えることができる。

以上、本発明に従う燃料電池システムの実施形態について説明したが、本発明はかかる実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲を逸脱することなく種々の変形乃至修正が可能である。

例えば、上述した実施形態では、外装ハウジング６４の下部空間６８に貯湯装置３６を配設し、その上部空間７０に燃料電池ユニット６０を配設しているが、このような構成とは反対に、外装ハウジング６４の下部空間６８に燃料電池ユニット６０を配設し、その上部空間７０に貯湯装置３６を配設するようにしてもよい。

２燃料電池
３６貯湯装置
３８熱交換器
４０貯湯タンク
５０，５０Ａ，５０Ｂラジエタ手段
６４外装ハウジング
６８下部空間
７０上部空間
７８，７８Ａ，７８Ｂ冷却用熱交換器
８０，８０Ａ，８０Ｂラジエタファン
１１４電導度センサ（結露発生検知手段）
１１６，１１６Ｂコントローラ
１２６排気ガス温度検知センサ（排気ガス温度検知手段）
１２８外気温度検知センサ（外気温度検知手段）

Claims

燃料ガス及び酸化材の酸化及び還元によって発電を行う燃料電池と、前記燃料電池からの排気ガスの熱を温水として貯える貯湯タンクを備えた貯湯装置と、前記燃料電池からの排気ガスと前記貯湯タンクからの水との間で熱交換を行う熱交換器と、を備えた燃料電池システムであって、
前記燃料電池、前記貯湯装置及び前記熱交換器は外装ハウジングに収容され、前記外装ハウジングには、外気を導入するための導入開口及び空気を外部に排出するための排気開口が設けられており、
前記貯湯タンクに関連して、前記貯湯タンクに貯まった温水を冷却するためのラジエタ手段が設けられ、前記ラジエタ手段は、前記貯湯タンクからの温水が流れる冷却用熱交換器と、前記冷却用熱交換器を冷却するためのラジエタファンとを備えており、
前記燃料電池からの排気ガスは、前記ラジエタ手段の前記冷却用熱交換器を流れる空気と混合されて前記外装ハウジングの前記排気開口を通して外部に排出されることを特徴とする燃料電池システム。
前記ラジエタ手段は、前記貯湯タンクの温水を冷却するための冷却用循環ラインに配設され、前記冷却用循環ラインには、更に、冷却用循環ポンプが配設され、前記貯湯タンク内の温水を冷却するときには前記循環ポンプ及び前記ラジエタファンが作動され、また排気ガスによる結露発生を防止するときには前記ラジエタファンが作動されることを特徴とする請求項１に記載の燃料電池システム。
前記熱交換器から前記外装ハウジングの前記排気開口に流れる排気ガスの温度を検知するための排気ガス温度検知手段及び外気の温度を検知するための外気温度検知手段が設けられ、前記排気ガス温度検知手段の検知温度と前記外気温度検知手段の検知温度との温度差が所定温度差以上になると、排気ガスによる結露が発生するとして前記ラジエタファンが作動されることを特徴とする請求項２に記載の燃料電池システム。
前記外装ハウジングの前記排気開口又はその近傍に、結露発生を検知するための結露発生検知手段が設けられ、前記結露発生検知手段が結露発生による水分を検知すると、前記排気ガスによる結露が発生するとして前記ラジエタファンが作動されることを特徴とする請求項２に記載の燃料電池システム。