JP6466237B2 - 燃料電池システムを利用した余剰純水活用装置 - Google Patents

Description

本発明は、燃料電池システムを稼働運転したときに発生する純水を活用するための燃料電池システムを利用した余剰純水活用装置に関する。

固体酸化物形燃料電池など燃料電池では、燃料極側の酸化及び酸素極側の還元による燃料電池反応により発電が行われ、この発電により水が排出されることが知られている。燃料電池反応により生成される水は純水であり、燃料電池を稼働させることにより純水を容易に入手することができる。

この水（純水）の利用方法の１つとして、改質用水として利用することが提案されている（例えば、特許文献１参照）。この燃料電池システムは、原燃料ガスを水蒸気改質するための改質器と、改質器にて改質された改質燃料ガス及び酸化材（空気）の酸化及び還元によって発電を行う燃料電池と、燃料電池から排出される排気ガスに含まれる水蒸気を凝縮して回収するための凝縮回収手段と、凝縮回収された凝縮水（純水）を改質器に送給するための水送給手段とを備えている。この燃料電池システムでは、凝縮回収手段は凝縮水を回収して貯めるための水回収タンクを備え、この水回収タンクと改質器とが水送給流路を介して接続され、この水送給流路に水送給ポンプが配設されている。

この燃料電池システムでは、燃料電池からの排気ガスに含まれる水蒸気が凝縮回収手段により回収され、回収された凝縮水（純水）が水回収タンクに貯えられる。また、水回収タンク内の回収水（純水）は、水送給ポンプの作用により水送給流路を通して改質器に送給され、この改質器にて改質用水として燃料ガスの水蒸気改質に用いられる。

特開２０１３−２４３１４６号公報

このような燃料電池システム（例えば、定格出力が１ｋＷ程度のもの）では、例えば定格出力で２４時間稼働すると数リットル程度の水（純水）を凝縮回収することができるが、この回収した水を上述したように改質用水として利用するのみでは、多くの回収水（純水）を無駄に排水することになる。

一般に、純水は優れた浸透力、分解力などを有することが知られており、このような特性の純水は、油汚れ落としやカビ発生の抑制などに活用することができ、このようなことから、燃料電池システムにて生成される水（純水）の新たな活用が望まれている。

本発明の目的は、排気ガスに含まれる水蒸気を凝縮して回収した水（純水）を有効活用することができる燃料電池システムを利用した余剰純水活用装置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を利用した余剰純水活用装置は、原燃料ガスを改質するための改質器と、前記改質器にて改質された改質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に含まれる水蒸気を凝縮して回収するための純水回収手段と、排気ガスとの熱交換により排熱を温水として回収するための貯湯装置とを備えた燃料電池システムを利用した余剰純水活用装置であって、
前記純水回収手段は、純水を回収して貯めるための純水回収容器を含み、前記貯湯装置に関連して、温水を利用するためのシャワーが設けられ、前記貯湯装置と前記シャワーとが給湯流路を介して接続され、また純水回収容器と前記給湯流路とが純水送給流路を介して接続されており、
シャワー洗浄運転のときには、前記純水回収容器に回収された純水が前記純水送給流路及び前記給湯流路を通して前記シャワーから放水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を利用した余剰純水活用装置では、前記純水送給流路には純水ポンプが配設され、前記シャワー洗浄運転のときに前記純水ポンプが作動され、前記純水回収容器内の純水が前記純水送給流路及び前記給湯流路を通して前記シャワーに送給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を利用した余剰純水活用装置は、原燃料ガスを改質するための改質器と、前記改質器にて改質された改質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に含まれる水蒸気を凝縮して回収するための純水回収手段と、ミストを発生させて浴室内でミスト効果を持たせるためのミスト発生手段とを備えた燃料電池システムを利用した余剰純水活用装置であって、
前記純水回収手段は、純水を回収して貯めるための純水回収容器を含み、前記ミスト発生手段は、ミストを噴出するミスト噴出ノズルを備え、ミスト用水送給流路又はミスト用温水送給流路を通して送給される水又は温水が前記ミスト噴出ノズルから噴出されるように構成され、また前記純水回収容器と前記ミスト用水送給流路又は前記ミスト用温水送給流路とが純水送給流路を介して接続されており、
ミスト洗浄運転のときには、前記純水回収容器に回収された純水が前記純水送給流路及び前記ミスト用水送給流路又は前記ミスト用温水送給流路を通して前記ミスト噴出ノズルから噴出されることを特徴とする。
また、本発明の請求項４に記載の燃料電池システムを利用した余剰純水活用装置では、前記純水送給流路には純水ポンプが配設され、前記ミスト洗浄運転のときに前記純水ポンプが作動され、前記純水回収容器内の純水が、前記純水ポンプにより前記純水送給流路及び前記ミスト用水送給流路又は前記ミスト用温水送給流路を通して前記ミスト噴出ノズルに送給されることを特徴とする。

更に、本発明の請求項５に記載の燃料電池システムを利用した余剰純水活用装置では、前記燃料電池からの排気ガスとの熱交換により排熱を温水として回収するための貯湯装置を更に備え、前記貯湯装置と前記ミスト噴出ノズルとが前記ミスト用温水送給流路を介して接続され、前記純水回収容器が前記純水送給流路を介して前記ミスト用温水送給流路に接続されてい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を利用した余剰純水活用装置によれば、純水回収手段は、純水を回収して貯めるための純水回収容器を含み、また燃料電池からの排気ガスとの熱交換により排熱を温水として貯める貯湯装置に関連して、温水を利用するためのシャワーが設けられ、シャワーにつながる給湯流路と純水回収容器とが純水送給流路を介して接続され、シャワー洗浄運転のときには、この純水回収容器内に貯まった純水が純水送給流路及び給湯流路を通してシャワーから放水されるので、シャワーから放水される純水を用いて浴室、浴槽の洗浄（カビ発生の抑制など）をすることができる。
また、本発明の請求項２に記載の燃料電池システムを利用した余剰純水活用装置によれば、純水送給流路に純水ポンプが配設され、シャワー洗浄運転のときにこの純水ポンプが作動されるので、純水回収容器内の純水を純水送給流路及び給湯流路を通してシャワーに送給することができる。

また、本発明の請求項３に記載の燃料電池システムを利用した余剰純水活用装置によれば、純水回収手段は、純水を回収して貯めるための純水回収容器を含み、また浴室内にミスト効果を持たせるためのミスト発生手段は、ミストを噴出するミスト噴出ノズルを備え、この純水回収容器とミスト噴出ノズルに水（又は温水）を送給するミスト用水送給流路（又はミスト用温水送給流路）とが純水送給流路を介して接続され、ミスト洗浄運転のときには、この純水回収容器内の純水が純水送給流路及びミスト用水送給流路（又はミスト用温水送給流路）を通してミスト噴出ノズルから噴出されるので、浴室内をミスト状の純水でもって満たして浴室内全体の洗浄（カビ発生の抑制など）を行うことができる。
また、本発明の請求項４に記載の燃料電池システムを利用した余剰純水活用装置によれば、純水送給流路に純水ポンプが配設され、ミスト洗浄運転のときにこの純水ポンプが作動されるので、純水回収容器内の純水を純水送給流路及びミスト用水送給流路（又はミスト用温水送給流路）を通してミスト噴出ノズルに送給することができる。

更に、本発明の請求項５に記載の燃料電池システムを利用した余剰純水活用装置によれば、燃料電池からの排気ガスとの熱交換により排熱を温水として回収するための貯湯装置とミスト噴出ノズルとがミスト用温水送給流路を介して接続され、このミスト用温水送給流路と純水回収容器が純水送給流路を介して接続されているので、ミスト発生手段及び貯湯装置を備えたものにも適用することができる。

本発明に従う燃料電池システムを利用した余剰純水活用装置の第１の実施形態を簡略的に示す簡略図。 図１の余剰純水活用装置の純水回収手段及びそれに関連する構成を一部断面で示す断面図。 図１の余剰純水活用装置の制御系を簡略的に示すブロック図。 本発明に従う燃料電池システムを利用した余剰純水活用装置の第２の実施形態を簡略的に示す簡略図。 図４の余剰純水活用装置を制御するための操作リモコンを示す正面図。

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を利用した余剰純水活用装置の実施形態について説明する。

〔第１の実施形態〕
まず、図１〜図３を参照して、燃料電池システムを利用した余剰純水活用装置の第１の実施形態について説明する。図１を参照して、この余剰純水活用装置に用いる燃料電池システムの一例について説明すると、図示の燃料電池システム２は、原燃料ガス（例えば、天然ガス）を改質するための改質器４と、改質器４にて改質された改質燃料ガス及び酸化材としての空気の酸化及び還元によって発電を行う燃料電池６と、酸化材としての空気（酸素を含む）を燃料電池６に送給するための送風ブロア８と、を備えている。

燃料電池６は、例えば固体酸化物形燃料電池から構成されるが、その他の形態のもの、例えば固体高分子形燃料電池などでもよい。この燃料電池６は、燃料電池反応によって発電を行うための燃料電池セルを積層配列したセルスタックから構成され、このような燃料電池セルは、酸素イオンを伝導する固体電解質１０と、固体電解質１０の一方側に設けられた燃料極（図示せず）と、固体電解質１０の他方側に設けられた酸素極（図示せず）とを備え、固体電解質１０として例えばイットリアをドープしたジルコニアが用いられる。

燃料電池６の燃料極側１２の導入側は、改質燃料ガス送給流路１４を介して改質器４に接続され、この改質器４は、燃料ガス供給流路１６を介して原燃料ガスを供給するための燃料ガス供給源１８（例えば、埋設管や貯蔵タンクなど）に接続され、この燃料ガス供給流路１６には、原燃料ガスを供給するための燃料ポンプ２０が配設されている。また、改質器４には水供給流路２１を介して改質用水を供給するための水供給源２３（例えば、水タンクなど）に接続され、この水供給流路２１には、水を供給するための水ポンプ２５が配設されている。

また、燃料電池６の酸素極側２２の導入側は、空気送給流路２４を介して空気を予熱するための空気予熱器２６に接続され、この空気予熱器２６は、空気供給流路２８を介して送風ブロア８に接続されている。

燃料電池６の燃料極側１２及び酸素極側２２の各排出側には燃焼域３０が設けられ、燃料極側１２から排出された反応燃料ガス（残余燃料ガスを含む）と酸素極側２２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は排気ガス送給流路３２を介して空気予熱器２６に接続され、この空気予熱器２６には排気ガス排出流路３４が接続されている。

この燃料電池システム２では、燃料電池６から排気ガス排出流路３４を通して排出される排気ガスに含まれる水蒸気を凝縮して純水として回収するための純水回収手段３６が設けられている。尚、この純水回収手段３６については、後述する。また、この燃料電池システム２は電池ハウジング３８を備え、この電池ハウジング３８は、高温状態に保たれる高温空間４０を規定し、燃料電池６、改質器４及び空気余熱器２６は、この電池ハウジング３８内（高温空間４０）内に配設される。

この燃料電池システム２の稼働は、次のようにして行われる。燃料ガス供給源１８からの原燃料ガスが燃料ガス供給流路１６を通して改質器４に供給されると共に、水供給源２３からの改質用水が水供給流路２１を通して改質器４に供給される。改質器４においては、改質用水により原燃料ガスが水蒸気改質され、このように改質された改質燃料ガスが改質燃料ガス送給流路１４を通して燃料電池６の燃料極側１２に送給される。また、送風ブロア８からの空気は、空気供給流路２８を通して空気予熱器２６に供給され、この空気予熱器２６において排気ガスとの熱交換で加温された後に、空気送給流路２４を通して燃料電池６の酸素極側２２に送給される。

燃料電池６の燃料極側１２では、改質された改質燃料ガスが酸化され、またその酸素極側２２では、空気中の酸素が還元され、燃料極側１２の酸化及び酸素極側２２の還元による燃料電池反応（電気化学反応）により発電が行われる。燃料極側１２からの反応燃料ガス及び酸素極側２２からの空気はそれぞれ燃焼域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。

燃焼域３０からの排気ガスは、排気ガス送給流路３２を通して空気予熱器２６に送給され、この空気予熱器２６において送風ブロア８からの空気との熱交換に利用された後に、排気ガス排出流路３４を通して外部に排出される。そして、この排気ガス排出流路３４を通して流れる間に、排気ガス中に含まれた水蒸気が、純水回収手段３６によって凝縮回収される。

次に、図１とともに図２を参照して、この純水回収手段３６について説明する。余剰純水活用装置の一部を構成する純水回収手段３６は、排気ガス排出流路３４を流れる排気ガスとの間で熱交換を行うための凝縮用熱交換器４２を備え、この凝縮用熱交換器３４が排気ガス排出流路３４に配設されている。尚、この排気ガス排出流路３４は、図２に示す排気ガス排出ダクト４４，４６により規定される。

この凝縮用熱交換器４２に関連して、循環水を冷却するためのラジエタ４８が設けられている。ラジエタ４８と凝縮用熱交換器４２とは冷却循環流路５０を介して接続され、この冷却循環流路５０に循環ポンプ５２が配設されている。また、このラジエタ４８は冷却ファン５４を備え、この冷却ファン５４は、ラジエタ４８を流れる循環水を冷却する。

この純水回収手段３６は、更に、凝縮用熱交換器４２にて凝縮した凝縮水（純水）を回収して貯めるための純水回収容器５６を備え、この純水回収容器５６と凝縮用熱交換器４２とが純水回収流路５８を介して接続され、この純水回収流路５８は、図２における純水回収配管６０により規定される。尚、回収される純水中の不純物を除去するために、この純水回収流路５８に不純物除去手段、例えば純水処理手段を設けるようにしてもよい。

このような純水回収手段３６は、電池ハウジング３８に隣接して設置される純水回収ハウジング６１内に配設され、例えば、上流側の排気ガス排出ダクト４４は、電池ハウジング３８の側壁及び純水回収ハウジング６１の側壁を貫通して凝縮用熱交換器４２の底壁に接続され、下流側の排気ガス排出ダクト４６は、凝縮用熱交換器４２の上壁から純水回収ハウジング６１の上壁を貫通して大気に開放されている。尚、この純水回収ハウジング６１及び電池ハウジング３８は、余剰純水活用装置のシステムハウジングを構成する。

この実施形態では、純水回収容器５６の上端部にオーバーフロー孔（図示せず）が設けられ、このオーバーフロー孔に排水チューブ６２が連通されており、純水回収容器５６内の純水の貯め量が上限を超えると、このオーバーフロー孔から排水チューブ６２を通して外部に排水される。また、この純水回収容器５６の下端部に排水孔（図示せず）が設けられ、この排水孔に排水管６４が設けられ、この排水管６４に排水弁６６が設けられている。

この形態の余剰純水活用装置では、純水回収容器５６内に貯まった純水を持ち運びするための持運び容器６８が用いられる。この持運び容器６８としては、例えばプラスチック製、金属製の種々の容器を用いることができる。純水回収容器５６に貯まった純水を活用するときには、図２に示すように、排水弁６６の下側に持運び容器６８を置いて排水弁６６を開放すればよく、このように操作することにより、純水回収容器６８に回収された純水を持運び容器６８に移して種々の洗浄（例えば、油落とし、カビ発生の抑制など）に活用することができる。

このような燃料電池システム２を利用した余剰純水活用装置では、図３に示すように制御される。主として図１及び図３を参照して、この実施形態では、余剰純水活用装置を運転制御するためのリモコン７０が設けられ、このリモコン７０は、余剰純水活用装置の運転を行う運転スイッチ７２及び運転モードを選択するモード選択スイッチ７４を備えている。運転スイッチ７２はシステムの運転を行うためのもであり、押圧操作すると運転が開始され、再度操作するとその運転が終了する。また、モード選択スイッチ７４は、通常運転モードスイッチ７６と純水生成運転モードスイッチ７８とを含み、通常運転モードスイッチ７６を押圧操作すると、通常運転モードが設定され、純水生成運転スイッチ７８を押圧操作すると、純水生成運転モードが設定される。

リモコン７０からの各種操作信号は、余剰純水活用装置のコントローラ８０に送給される。マイクロプロセッサなどから構成されるコントローラ８０は、制御手段８２、通常運転信号生成手段８４及び純水生成運転信号生成手段８６を備え、制御手段８２は、燃料ポンプ２０、水ポンプ２５、送風ブロア、ラジエタ４８などを後述する如く作動制御し、通常運転信号生成手段８４は、通常運転モードスイッチ７６からの操作信号に基づいて通常運転信号を生成し、純水生成運転信号生成手段８６は、純水生成運転モードスイッチ７８からの操作信号に基づいて純水生成運転信号を生成する。

この余剰純水活用装置の運転は、例えば、次のようにして行われる。運転スイッチ７２を操作した後通常運転モードスイッチ７６を入力操作する（又は純水生成運転モードの運転中に通常運転モードスイッチ７６を入力操作する）と、通常運転信号生成手段８４が通常運転信号を生成し、この通常運転信号に基づいて制御手段８２は余剰純水活用装置（燃料ポンプ２０、水ポンプ２５，送風ブロア８、ラジエタ４８など）を通常運転モードで運転する。この通常運転モードでは、例えば、燃料電池６の発電電力は、電力負荷に追従して変動し、その発電電力は電力負荷にて消費され、この運転中に凝縮用熱交換器４２にて凝縮された凝縮水（純水）は、純水回収流路５８を通して純水回収容器５６に回収される。

また、運転スイッチ７２を操作した後純水生成運転モードスイッチ７８を入力操作する（又は通常運転モードの運転中に純水生成運転モードスイッチ７８を入力操作する）と、純水生成運転信号生成手段８４が純水生成運転信号を生成し、この純水生成運転信号に基づいて制御手段８２は余剰純水活用装置（燃料ポンプ２０、水ポンプ２５，送風ブロア８、ラジエタ４８など）を純水生成運転モードで運転する。この純水生成運転モードにおいては、燃料電池６の発電出力が定格出力になるように設定され、またラジエタ４８の循環ポンプの回転数が高くなって循環水の循環流量が大きくなるとともに、冷却ファン５４の回転数が高くなってラジエタ４８での循環水の冷却効果が高められる。従って、この純水生成運転モードでは、凝縮用熱交換器４２における凝縮水（純水）の回収量が多くなるとともにその回収効率も高められ、これにより、より多くの純水を純水回収容器５６に回収することができる。尚、このとき、燃料電池６の発電電力は電力負荷で消費されるが、この発電出力よりも電力負荷が小さい場合、その発電出力の一部が商用電力側に逆潮流されるように制御される。

この実施形態では、純水回収手段３６により回収した純水を持運び容器６８に移して持ち運んで洗浄（例えば、油落とし、カビ発生の抑制など）に用いているが、このように持運び容器６８に移すことなく用いるようにすることもできる。この場合、純水回収容器５６が持運び容器としても機能し、この純水回収容器５６がシステムハウジング（例えば、純水回収ハウジング６１）に取外し可能に取り付けられる。そして、純水の活用に際して純水回収容器５６をシステムハウジング（純水回収ハウジング６１）から取り外して持ち運べばよく、このように取り外したときには、純水を無駄にしないためにも新しい純水回収容器５６を取り付けるようにするのが望ましい。

また、この実施形態では、純水回収手段３６の純水回収容器５６に回収した純水の全てを余剰純水として洗浄などに用いるように構成されているが、この純水回収容器５６と改質器４とを純水送給流路（図示せず）を介して接続するとともに、この純水送給流路に純水ポンプ（図示せず）を配設し、純水回収容器５６に回収した純水を改質用水として純水ポンプにより改質器４に送給するようにしてもよい。

〔第２の実施形態〕
次に、図４及び図５を参照して、燃料電池を利用した余剰純水活用装置の第２の実施形態について説明する。この第２の実施形態においては、燃料電池に関連して貯湯装置及びミスト発生手段が設けられている。尚、この第２の実施形態において、上述した第１の実施形態と実質上同一の部材には同一の参照番号を付し、その説明を省略する。

図４において、この余剰純水活用装置における燃料電池システム２及びそれに関連する構成は、上述した第１の実施形態と同様である。また、この余剰純水活用装置における貯湯装置１０２は、次の通りの構成を有している。図示の貯湯装置１０２は、燃料電池６から排気ガス排出流路３４を通して流れる排気ガスの排熱を温水として貯えるための貯湯タンク１０４を備え、この貯湯タンク１０４の底部からその上端部に水を循環させるための循環流路１０６が設けられ、この循環流路１０６と燃料電池システム２の排気ガス排出流路３４との間に排熱回収用の熱交換器４２Ａが設けられ、かかる熱交換器４２Ａは、排気ガス中の水蒸気（水分）を凝縮するための凝縮用熱交換器としても機能する。この循環流路１０６には第１開閉弁１０８及び循環用ポンプ１１０が配設されている。

このように構成されているので、第１開閉弁１０８が開放され且つ循環用ポンプ１１０が作動すると、貯湯タンク１０４の底部の水が循環流路１０６を通して流れ、この排熱回収用熱交換器４２Ａにて排気ガス排出流路５８を通して流れる排気ガスとの間で熱交換されて加温され、このように加温された温水が循環流路１０６を通して貯湯タンク１０４の上端部から貯められる一方、この熱交換により排気ガス中の水蒸気（水分）が凝縮され、かく凝縮された水（純水）が純水回収流路５８を通して純水回収容器５６に回収される。

貯湯タンク１０４の底部には、水道水供給流路１１２が接続され、この水道水供給流路１１２に第２開閉弁１１４が配設されている。従って、第２開閉弁１１４が開放されると、水道水供給流路１１２を通して貯湯タンク１０４に水道水が供給される。

この貯湯タンク１０４の上端部には給湯流路１１６が接続され、この給湯流路１１６には、浴室のシャワー１１８に接続される第１分岐給湯流路１２０が接続され、また浴室などのカラン１２２に接続される第２分岐給湯流路１２４などが接続され、第１分岐給湯流路１２０には、第３開閉弁１２６が配設されている。従って、第３開閉弁１２６が開放されると、貯湯タンク１０４内の温水が給湯流路１１６及び第１分岐給湯流路１２０を通してシャワー１１８に送給され、このシャワー１１８から放水される。また、カラン１２２が開放されると、貯湯タンク１０４内の温水が給湯流路１１６及び第２分岐給湯流路１２４を通してカラン１２２に送給され、このカラン１２から出湯する。

また、図示のミスト発生手段１３２は、浴室暖房乾燥機１３４に関連して設けられている。浴室暖房乾燥機１３４は暖房乾燥機本体１３６を備え、この暖房乾燥機本体１３６は、例えば浴室の天井に取り付けられる。この暖房乾燥機本体１３６内に設けられた空気循環流路には、空気を加熱するための暖房用熱交換器１３８と、浴室内の空気を循環するための循環ファン１３９とが設けられ、この循環ファン１３９が作動すると、浴室内の空気が暖房乾燥機本体１３６内の空気循環流路を通して流れ、暖房用熱交換器１３８にて加温された空気がこの空気循環流路を通して浴室内に吹き出す。

また、この暖房乾燥機本体１３４内には排気流路（図示せず）が設けられ、その排気口１４０には換気ファン１４２が設けられ、この換気ファン１４２が作動すると、浴室内の空気が換気流路（図示せず）を通して室外に排出される。

この暖房乾燥機本体１３４に関連して熱源機１４４が設けられ、この熱源機１４４にて生成された加熱媒体としての温水が暖房乾燥機本体１３６に供給される。熱源機１４４は例えばガス給湯装置から構成され、燃焼用ガス（例えば、都市ガス）を燃焼させて温水を生成するための燃焼バーナ１４６及び温水を送給するための送給ポンプ１４８を備え、この熱源機４６の供給側が温水往き流路１５０を介して暖房用熱交換器１３８の流入側に接続され、またその戻り側が温水戻り流路１５２を介して暖房用熱交換器８の流出側に接続され、温水往き流路４６に熱動弁１５４が配設されている。このように構成されているので、熱源機１４４からの温水は、温水往き流路１５０、暖房用熱交換器１３８及び温水戻り流路１５２を通して循環される。

ミスト発生手段１３２は、ミスト用熱交換器１５４、スプラッシュミスト噴出ノズル１５６及びマイクロミスト噴出ノズル１５８を備えている。ミスト用熱交換器１５４は水道水などを温めて所望温度の温水にするものであり、その温水系統の流入側がミスト用温水往き流路１６０を介して温水往き流路１５０に接続され、その温水系統の流出側がミスト用温水戻り流路１６１を介して温水戻り流路１５２に接続され、ミスト用温水往き流路１６０には、温水の流量を制御する比例弁１６２が配設されている。

また、ミスト用熱交換器１５４の水系統の流入側はミスト用水送給流路１６４を介して水道管（図示せず）に接続され、このミスト用水送給流路１６４に第５開閉弁１６６が配設されている。

このように構成されているので、比例弁１６２が開放されると、温水往き流路１５０からの温水が、ミスト用温水往き流路１６０、ミスト用熱交換器１５４及びミスト用温水戻り流路１６１を介して温水戻り流路１５２に流れる。また、第４開閉弁１６６が開放されると、水道管からの水道水が、ミスト用水送給流路１６４及びミスト用熱交換器１５４を通して流れ、このミスト用熱交換器１５４において温水系統の温水との熱交換により水系統の水が加温されて温水となる。

スプラッシュミスト噴出ノズル１５６は、スプラッシュミスト（５０〜１００μｍ程度の粒径のミスト）を噴霧させるノズルであり、暖房乾燥機本体１３６の吹出し口近傍に配設される。このスプラッシュミスト噴出ノズル１５６には、ミスト用熱交換器１５４から延びる第１ミスト用送給流路１６８が接続され、この第１ミスト用送給流路１６８に第５開閉弁１７０が配設されている。従って、第５開閉弁１７０が開放されると、ミスト用熱交換器１５４からの温水が第１ミスト用送給流路１６８を通して送給されてスプラッシュミスト噴出ノズル１５６からミスト状に噴霧される。

また、マイクロミスト噴出ノズル１５８は、マイクロミスト（スプラッシュミストよりも小さいミストであって、５〜２０μｍ程度の粒径のミスト）を噴霧させるノズルであり、暖房乾燥機本体１３６の空気循環流路に配設されている。このマイクロミスト噴出ノズル１５８は、第１ミスト用送給流路１６８から分岐する（第５開閉弁１７０の配設部位よりも上流側にて分岐している）第２ミスト用送給流路１７２に接続され、この第２ミスト用送給流路１７２に第６開閉弁１７４が配設されている。従って、第６開閉弁１７４が開放されると、ミスト用熱交換器１５４からの温水が第１ミスト用送給流路１６８及び第２ミスト用送給流路１７２を通して送給されてマイクロミスト噴出ノズル１５８からミスト状に噴霧される。

この余剰純水活用装置では、貯湯装置１０２からの温水が浴室暖房乾燥機１３４のミスト用熱交換器１５４に送給されるように構成されている。即ち、給湯流路１１６とミスト用水送給流路１６４（第４開閉弁１６６の配設部位よりも下流側）とがミスト用温水送給流路１８２を介して接続され、このミスト用温水送給流路１８２に第７開閉弁１８４が配設されており、この第７開閉弁１８４が開放されると、貯湯タンク１０４からの温水が給湯流路１１６、ミスト用温水送給流路１８２及びミスト用水送給流路１６４を通してミスト用熱交換器１５４に送給される。

この余剰純水活用装置では、純水回収手段３６Ａの純水回収容器５６に上述したようにして回収された純水をシャワー１１８で利用することができるように、また浴室暖房乾燥機１３４でも利用することができるように構成されている。更に説明すると、純水回収容器５６と第１分岐給湯流路１２０（第３開閉弁１２６の配設部位よりも下流側）とが第１純水送給流路１８６を介して接続され、この第１純水送給流路１８６に第８開閉弁１８８及び純水ポンプ１９０が配設されている。従って、第３開閉弁１２６が閉状態のときに第８開閉弁１８８が開放され且つ純水ポンプ１９０が作動されると、純水回収容器５６内の純水は、第１純水送給流路１８６及び第１分岐給湯流路１２０を通してシャワー１１８に送給される。

また、純水回収容器５６（この形態では、純水回収容器５６から延びる第１純水送給流路１８６における第８開閉弁８８の配設部位よりも上流側）とミスト用温水送給流路１８２（第７開閉弁１８４の配設部位よりも下流側）とが第２純水送給流路１９２を介して接続され、この第２純水送給流路１９２に第９開閉弁１９４が配設されている。従って、第７開閉弁１８４が閉状態のときに第９開閉弁１９４が開放され且つ純水ポンプ１９０が作動されると、純水回収容器５６内の純水は、第１純水送給流路１８６、第２純水送給流路１８６及びミスト用温水送給流路１８２を通してミスト用水送給流路１６４に送給される。尚、この第２純水送給流路１９４は、ミスト用温水送給流路１８２に接続することに代えて、ミスト用水送給流路１６４に接続するようにしてもよい。

燃料電池６に貯湯装置１０２及びミスト発生手段１３２を組み合わせた上述の余剰純水活用装置は、例えば、図５に示すリモコン２０２でもって運転される。図示のリモコン２００は、運転スイッチ２０２、浴室暖房スイッチ２０４、浴室換気スイッチ２０６、浴室乾燥スイッチ２０８及び浴室涼風スイッチ２１０を備えている。運転スイッチ２０２は、余剰純水活用装置を運転するためのスイッチであり、押圧操作すると運転が開始し、再度押圧操作するとその運転が終了する。また、浴室暖房スイッチ２０４、浴室換気スイッチ２０６、浴室乾燥スイッチ２０８及び浴室涼風スイッチ２１０は浴室暖房乾燥機１３４を運転制御するためのスイッチであり、例えば、浴室暖房スイッチ２０４（又は浴室換気スイッチ２０６、浴室乾燥スイッチ２０８、浴室涼風スイッチ２１０）を入力操作すると、浴室暖房乾燥機１３４が従来と同様に作動制御されて浴室暖房運転（又は浴室換気運転、浴室乾燥運転、浴室涼風運転）が行われる。

このリモコン２００は、更に、ミスト運転入力手段２１２及び洗浄運転入力手段２１３を備えている。ミスト運転入力手段２１２は、ミスト発生手段１３２及び浴室暖房乾燥機１３４を運転制御するための運転入力手段であり、マイクロスイッチ２１４、スプラッシュスイッチ２１６、温水スイッチ２１８及び冷水スイッチ２２０を含んでいる。マイクロスイッチ２１４（又はスプラッシュスイッチ２１６）を入力操作すると、ミスト発生手段１３２及び浴室暖房乾燥機１３４が従来と同様に作動制御されて、マイクロミスト噴出ノズル１５８（又はスプラッシュミスト噴出ノズル１５６）からミストを噴霧するマイクロミスト運転（又はスプラッシュミスト運転）が行われる。また、温水スイッチ２１８（又は冷水スイッチ２２０）は、これらミスト噴出ノズル１５６，１５８から噴出されるミストを温水（又は冷水）に設定するものである。

また、洗浄運転入力手段２１３は、シャワースイッチ２２２及びミストスイッチ２２４を含んでいる。シャワースイッチ２２２を入力操作すると、余剰純水活用装置がシャワー洗浄運転される。即ち、第８開閉弁１８８が開状態となるとともに、純水ポンプ１９０が作動され、純水回収手段３６Ａの純水回収容器５６内の純水が第１純水送給流路１８６及び第１分岐給湯流路１２０の一部を通してシャワー１１８に送給されて放水され、シャワー１１１８からの純水を利用して浴室、浴槽などを洗浄（カビ発生の抑制など）することができる。尚、このとき、第３開閉弁１２６及び第９開閉弁１９４などは閉状態に保たれる。

また、ミストスイッチ２２４を入力操作すると、余剰純水活用装置がミスト洗浄運転される。即ち、浴室暖房乾燥機１３４の循環ファン１３９が作動されるとともに、第６開閉弁１７４が開状態になり、更に第９開閉弁１９４が開状態になるとともに、純水ポンプ１９０が作動され、純水回収容器５６内の純水が第１純水送給流路１８６の一部、第２純水送給流路１９２、ミスト用温水送給流路１８２の一部、ミスト用水送給流路１６４の一部及び第２ミスト用送給流路１７２を通してマイクロミスト噴出ノズル１５８に送給され、このマイクロミスト噴出ノズル１５８から浴室暖房乾燥機１３４の空気循環流路（図示せず）にミスト状に噴霧される。このように噴霧された純水は、循環ファン１３９の作用によって空気循環流路（図示せず）を通して浴室内に流れ、浴室内に満たされ、このようにして浴室内全体の洗浄（カビ発生の要請など）を行うことができる。このとき、第４開閉弁１６６、第５開閉弁１７０、第７開閉弁１８４及び第８開閉弁１８８が閉状態に保たれる。

尚、この形態では、マイクロミスト噴出ノズル１５８から純水を噴出させているが、これに代えて、スプラッシュミスト噴出ノズル１７０から浴室内に向けて噴出させるようにしてもよく、この場合、第５開閉弁１７０が開状態に、第６開閉弁１７４が閉状態に保たれる。

この第２の実施形態では、純水回収手段３６Ａで回収した純水をシャワー１１８及び浴室暖房乾燥機１３４の双方で利用できるように構成されているが、このような構成に限定されず、シャワー１１８及び浴室暖房乾燥機１３４のいずれか一方のみに利用できるようにしてもよい。

また、上述した実施形態では、浴室暖房乾燥機１３４としてスプラッシュミスト噴出ノズル１５６及びマイクロミスト噴出ノズル１５８を備えてものに適用して説明したが、このような形態のものに限定されず、スプラッシュミスト噴出ノズル１５６及びマイクロミスト噴出ノズル１５８のいずれか一方のみを備えたものにも同様に適用することができる。

以上、本発明に従う燃料電池システムを利用した余剰純水活用装置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ず、本発明の範囲を逸脱することなく種々の変更乃至修正が可能である。

２ 燃料電池システム
４ 改質器
６ 燃料電池
３６，３６Ａ 純水回収手段
４２ 凝縮用熱交換器
４２Ａ 排熱回収用熱交換器（凝縮用熱交換器）
４８ ラジエタ
５６ 純水回収容器
６１ 純水回収ハウジング
６８ 持運び容器
７０，２００ リモコン
８４ 通常運転信号生成手段
８６ 純水生成運転信号生成手段
１０２ 貯湯装置
１０４ 貯湯タンク
１１８ シャワー
１３４ 浴室暖房乾燥機
１５６ スプラッシュミスト噴出ノズル
１５８ マイクロミスト噴出ノズル
１６４ ミスト用水送給流路
１８２ ミスト用温水送給流路
１８６ 第１純水送給流路
１９２ 第２純水送給流路

Claims (5)

1. 原燃料ガスを改質するための改質器と、前記改質器にて改質された改質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に含まれる水蒸気を凝縮して回収するための純水回収手段と、排気ガスとの熱交換により排熱を温水として回収するための貯湯装置とを備えた燃料電池システムを利用した余剰純水活用装置であって、
   前記純水回収手段は、純水を回収して貯めるための純水回収容器を含み、前記貯湯装置に関連して、温水を利用するためのシャワーが設けられ、前記貯湯装置と前記シャワーとが給湯流路を介して接続され、また純水回収容器と前記給湯流路とが純水送給流路を介して接続されており、
   シャワー洗浄運転のときには、前記純水回収容器に回収された純水が前記純水送給流路及び前記給湯流路を通して前記シャワーから放水されることを特徴とする燃料電池システムを利用した余剰純水活用装置。
2. 前記純水送給流路には純水ポンプが配設され、前記シャワー洗浄運転のときに前記純水ポンプが作動され、前記純水回収容器内の純水が前記純水送給流路及び前記給湯流路を通して前記シャワーに送給されることを特徴とするる請求項１に記載の燃料電池システムを利用した余剰純水活用装置。
3. 原燃料ガスを改質するための改質器と、前記改質器にて改質された改質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に含まれる水蒸気を凝縮して回収するための純水回収手段と、ミストを発生させて浴室内でミスト効果を持たせるためのミスト発生手段とを備えた燃料電池システムを利用した余剰純水活用装置であって、
   前記純水回収手段は、純水を回収して貯めるための純水回収容器を含み、前記ミスト発生手段は、ミストを噴出するミスト噴出ノズルを備え、ミスト用水送給流路又はミスト用温水送給流路を通して送給される水又は温水が前記ミスト噴出ノズルから噴出されるように構成され、また前記純水回収容器と前記ミスト用水送給流路又は前記ミスト用温水送給流路とが純水送給流路を介して接続されており、
   ミスト洗浄運転のときには、前記純水回収容器に回収された純水が前記純水送給流路及び前記ミスト用水送給流路又は前記ミスト用温水送給流路を通して前記ミスト噴出ノズルから噴出されることを特徴とする燃料電池システムを利用した余剰純水活用装置。
4. 前記純水送給流路には純水ポンプが配設され、前記ミスト洗浄運転のときに前記純水ポンプが作動され、前記純水回収容器内の純水が前記純水送給流路及び前記ミスト用水送給流路又は前記ミスト用温水送給流路を通して前記ミスト噴出ノズルに送給されることを特徴とするる請求項３に記載の燃料電池システムを利用した余剰純水活用装置。
5. 前記燃料電池からの排気ガスとの熱交換により排熱を温水として回収するための貯湯装置を更に備え、前記貯湯装置と前記ミスト噴出ノズルとが前記ミスト用温水送給流路を介して接続され、前記純水回収容器が前記純水送給流路を介して前記ミスト用温水送給流路に接続されていることを特徴とする請求項３又は４に記載の燃料電池システムを利用した余剰純水活用装置。

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