JP6956396B2 - Power generation equipment and power generation system for processing equipment or processing system, and the processing equipment or processing system - Google Patents

Power generation equipment and power generation system for processing equipment or processing system, and the processing equipment or processing system Download PDF

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Description

本発明は、装置やシステムに電力を供給する発電装置の技術に関する。 The present invention relates to a technique for a power generation device that supplies electric power to a device or system.

近年、燃料電池の利用が盛んに進んでいる。例えば、燃料電池自動車が実用化され、家庭用燃料電池設備も普及しつつある。燃料電池を用いれば高効率の発電が実現するのみならず、従来の内燃機関を用いた発電手段とは異なり、二酸化炭素の排出をゼロにする、若しくは大幅に低減することが可能となるのである。このことから、燃料電池は、将来の低炭素化社会の実現にも大きく資すると期待されている。 In recent years, the use of fuel cells has been actively promoted. For example, fuel cell vehicles have been put into practical use, and household fuel cell equipment is becoming widespread. Using a fuel cell not only realizes high-efficiency power generation, but also makes it possible to reduce carbon dioxide emissions to zero or significantly, unlike conventional power generation means using an internal combustion engine. .. From this, fuel cells are expected to greatly contribute to the realization of a low-carbon society in the future.

本願発明者等は、このような燃料電池のポテンシャルに注目し、特許文献1及び2に記載されているように、燃料電池を利用した半田付け装置を発明してきた。この半田付け装置では、燃料電池で生成した電力だけでなく、発電によって発生する排ガスをも半田付け装置に供給して利用している。 The inventors of the present application have paid attention to the potential of such a fuel cell, and have invented a soldering device using a fuel cell as described in Patent Documents 1 and 2. In this soldering device, not only the electric power generated by the fuel cell but also the exhaust gas generated by the power generation is supplied to the soldering device and used.

特開2013−233549号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2013-233549 特開2016−164987号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2016-164987

さらに、本願発明者等は、燃料電池を利用すれば、様々な装置やシステムに対し、当該装置やシステムで必要とされるエネルギーや物質をまとめて又は一括して供給することができることに思い至った。 Furthermore, the inventors of the present application have come to the conclusion that by using a fuel cell, it is possible to collectively or collectively supply the energy and substances required for the device or system to various devices or systems. rice field.

すなわち燃料電池を、発電手段としてだけでなく、必要とされるエネルギーや物質を電力と並行して準備し提供するための手段として捉え直すことによって、広大な用途が開かれることを発見したのである。 In other words, he discovered that a wide range of applications can be opened by reconsidering fuel cells not only as a means of power generation but also as a means of preparing and providing necessary energy and substances in parallel with electric power. ..

また、燃料電池に種々の装置やデバイスを付加することによって、供給先の装置やシステムにおける従来の又は積年の課題を解決可能な装置やシステムを構築することができることにも思い至った。 It has also been realized that by adding various devices and devices to the fuel cell, it is possible to construct a device or system that can solve the conventional or long-standing problems in the device or system of the supply destination.

そこで、本発明は、供給先の装置やシステムに、必要とされるエネルギーや物質をまとめて又は一括して供給可能な発電装置を提供することを目的とする。 Therefore, an object of the present invention is to provide a power generation device capable of collectively or collectively supplying required energy and substances to a device or system of a supply destination.

本発明によれば、加熱された媒体へ被加工物を入れて加工する加工装置又は加工システムに対し、当該加工に使用される電力を供給する発電装置であって、
水素ガスを含む燃料と酸素を含む気体とを用い、水素過多の状態で電池反応を起こして当該電力を生成し、過多分の水素ガスを含む排ガスを排出する燃料電池を含む発電部と、
当該排ガスの少なくとも一部を、少なくとも当該被加工物の入った当該媒体の表面を覆うための、酸素分の低減した又は略ゼロとなったガスに変換し、上記の加工装置又は加工システムに供給する不活性ガス供給部と
当該排ガス中に含まれた水素ガスを、当該媒体に混入させて当該媒体の酸化を抑制するための水素ガスとして、当該排ガス中に含まれたまま又は当該排ガスから分離された状態で上記の加工装置又は加工システムの当該媒体に供給する水素供給部と
を備えている発電装置が提供される。ここで、この発電装置は、当該水素ガスを含む排ガスから、水素分離膜を用いて、上記の加工装置又は加工システムの当該媒体に供給する水素ガスを分離し取り出す水素除去部を更に備えていることも好ましい。また、不活性ガス供給部は、当該排ガスから、窒素よりも酸素をより通過させる窒素富化膜を用いて酸素ガスを分離し、当該排ガスの少なくとも一部を、酸素分の低減した又は略ゼロとなったガスに変換することも好ましい。
According to the present invention, it is a power generation device that supplies electric power used for the processing to a processing device or a processing system that processes a work piece by putting it in a heated medium.
Using a gas containing fuel and oxygen containing hydrogen gas, a power generating unit for causing a cell reaction to generate the power, comprising a fuel cell for discharging exhaust gas containing excessive amount of hydrogen gas in the state of hydrogen excess,
At least a part of the exhaust gas is converted into a gas having a reduced oxygen content or substantially zero oxygen content for covering the surface of the medium containing the work piece, and supplied to the above-mentioned processing apparatus or processing system. and an inert gas supply unit for,
The above processing as hydrogen gas for suppressing the oxidation of the medium by mixing the hydrogen gas contained in the exhaust gas into the medium, while still contained in the exhaust gas or separated from the exhaust gas. A power generation device is provided that includes a hydrogen supply unit that supplies the medium of the device or processing system. Here, this power generation device further includes a hydrogen removing unit that separates and extracts the hydrogen gas supplied to the medium of the processing device or processing system from the exhaust gas containing the hydrogen gas by using a hydrogen separation membrane. It is also preferable. In addition, the inert gas supply unit separates oxygen gas from the exhaust gas using a nitrogen-enriched film that allows oxygen to pass through more than nitrogen, and reduces or substantially zeros the oxygen content of at least a part of the exhaust gas. It is also preferable to convert it into the gas that has become.

また、本発明による発電装置は、供給された材料を処理して、当該燃料に含まれる水素ガスを生成する水素ガス生成部を更に備えており、
不活性ガス供給部は、水素ガス生成部で生成された水素ガスの一部を取得して、当該水素ガスと発電部から排出された排ガス中の酸素ガス分とを触媒をもって反応させ、当該排ガスにおける酸素を低減させる又は略ゼロとすることも好ましい。
Further, the power generation device according to the present invention further includes a hydrogen gas generating unit that processes the supplied material to generate hydrogen gas contained in the fuel.
The inert gas supply unit acquires a part of the hydrogen gas generated by the hydrogen gas generation unit, reacts the hydrogen gas with the oxygen gas content in the exhaust gas discharged from the power generation unit with a catalyst, and causes the exhaust gas to react. It is also preferable to reduce the oxygen content in the above or to make it substantially zero.

さらに、上記の水素ガスに係る実施形態において、本発電装置は、発電部から排出される排ガスにおける酸素を低減させるべく又は略ゼロとすべく、また、当該排ガスにおける当該過多分の水素ガスのモル比を調整すべく、発電部に供給される水素ガスを含む当該燃料の量と、発電部に供給される当該酸素を含む気体の量とを制御する制御部を更に備えていることも好ましい Further, in the above-described embodiment relating to hydrogen gas, the present power generation device is used to reduce or reduce the oxygen content in the exhaust gas discharged from the power generation unit to almost zero, and to reduce the excess hydrogen gas in the exhaust gas. In order to adjust the molar ratio, it is also preferable to further include a control unit that controls the amount of the fuel containing hydrogen gas supplied to the power generation unit and the amount of the gas containing oxygen supplied to the power generation unit. ..

さらに、本発明の発電装置は、他の実施形態として、発電部による電力生成の際に発生する熱を、当該媒体を加熱するために使用させるべく上記の加工装置又はシステムに伝達する加工熱伝達部を更に備えていることも好ましい。 Further, in another embodiment, the power generation device of the present invention transfers heat generated during power generation by the power generation unit to the above-mentioned processing device or system so as to be used for heating the medium. It is also preferable that the unit is further provided.

本発明によれば、また、以上に述べた発電装置の構成要素を備えた上記の加工装置であって、供給された当該酸素分の低減した又は略ゼロとなったガスをもって当該媒体の表面を覆い、また供給された当該水素ガスを当該媒体に混入させることを特徴とする加工装置が提供される。 According to the present invention, in the above-mentioned processing apparatus provided with the components of the power generation apparatus described above, the surface of the medium is provided with the supplied gas having a reduced or substantially zero oxygen content. Provided is a processing apparatus characterized by covering and mixing the supplied hydrogen gas into the medium.

本発明によれば、さらに、加熱された媒体へ被加工物を入れて加工する加工装置又は加工システムに対し、当該加工に使用される電力を供給する発電システムであって、
水素ガスを含む燃料と酸素を含む気体とを用い、水素過多の状態で電池反応を起こして当該電力を生成し、過多分の水素ガスを含む排ガスを排出する燃料電池を含む発電部と、
当該排ガスの少なくとも一部を、少なくとも当該被加工物の入った当該媒体の表面を覆うための、酸素分の低減した又は略ゼロとなったガスに変換し、上記の加工装置又は加工システムに供給する不活性ガス供給部と
当該排ガス中に含まれた水素ガスを、当該媒体に混入させて当該媒体の酸化を抑制するための水素ガスとして、当該排ガス中に含まれたまま又は当該排ガスから分離された状態で上記の加工装置又は加工システムの当該媒体に供給する水素供給部と
を備えている発電システムが提供される。ここで、この発電システムは、供給された酸素分の低減した又は略ゼロとなったガスをもって当該媒体の表面を覆い、また供給された当該水素ガスを当該媒体に混入させる上記の加工装置又は加工システムを、構成要素として含むことも好ましい。
また、本発明によれば、以上に述べた発電装置又は発電システムを構成要素として含む上記の加工システムであって、供給された当該酸素分の低減した又は略ゼロとなったガスをもって当該媒体の表面を覆い、また供給された当該水素ガスを当該媒体に混入させることを特徴とする加工システムが提供される。
According to the present invention, it is a power generation system that supplies electric power used for the processing to a processing apparatus or processing system that processes a work piece by putting it in a heated medium.
Using a gas containing fuel and oxygen containing hydrogen gas, a power generating unit for causing a cell reaction to generate the power, comprising a fuel cell for discharging exhaust gas containing excessive amount of hydrogen gas in the state of hydrogen excess,
At least a part of the exhaust gas is converted into a gas having a reduced oxygen content or substantially zero oxygen content for covering the surface of the medium containing the work piece, and supplied to the above-mentioned processing apparatus or processing system. and an inert gas supply unit for,
The above processing as hydrogen gas for suppressing the oxidation of the medium by mixing the hydrogen gas contained in the exhaust gas into the medium, while still contained in the exhaust gas or separated from the exhaust gas. A power generation system is provided that includes a hydrogen supply unit that supplies the medium of the device or processing system . Here, this power generation system covers the surface of the medium with a gas having a reduced or substantially zero oxygen content supplied, and the above-mentioned processing apparatus or processing for mixing the supplied hydrogen gas into the medium. It is also preferable to include the system as a component.
Further, according to the present invention, in the above-mentioned processing system including the above-mentioned power generation device or power generation system as a component , the supplied gas having a reduced or substantially zero oxygen content is used as a component of the medium. A processing system is provided that covers the surface and mixes the supplied hydrogen gas into the medium.

本発明によれば、また、被加熱対象物を非酸化雰囲気で電力によって加熱して加工を行う加工装置又は加工システムに対し、当該電力を供給する発電装置であって、
素ガスを含む燃料と酸素を含む気体とを用い、水素過多の状態で電池反応を起こして当該電力を生成し、過多分の水素ガスを含む排ガスを排出する燃料電池を含む発電部と、
当該排ガスの少なくとも一部を、当該非酸化雰囲気として使用可能な、酸素分の低減した又は略ゼロとなったガスに変換し、上記の加工装置又は加工システムに供給する不活性ガス供給部と
を備えており、
不活性ガス供給部は、当該排ガス中に含まれた水素ガスも当該非酸化雰囲気として使用させるべく、当該酸素分の低減した又は除去されたガスに含まれている水素ガスも、又は当該排ガスから一先ず分離された水素ガスも上記の加工装置又は加工システムに供給する
ことを特徴とする発電装置が提供される。ここで、この発電装置は、当該水素ガスを含む排ガスから、水素分離膜を用いて、上記の加工装置又は加工システムに供給する水素ガスを分離し取り出す水素除去部を更に備えていることも好ましい。また、不活性ガス供給部は、当該排ガスから、窒素よりも酸素をより通過させる窒素富化膜を用いて酸素ガスを分離し、当該排ガスの少なくとも一部を、酸素分の低減した又は略ゼロとなったガスに変換することも好ましい。
According to the present invention, it is a power generation device that supplies electric power to a processing apparatus or processing system that heats an object to be heated by electric power in a non-oxidizing atmosphere for processing.
Using a gas containing fuel and oxygen containing hydrogen gas, a power generating unit for causing a cell reaction to generate the power, comprising a fuel cell for discharging exhaust gas containing excessive amount of hydrogen gas in the state of hydrogen excess,
The inert gas supply unit that converts at least a part of the exhaust gas into a gas having a reduced oxygen content or substantially zero oxygen content that can be used as the non-oxidizing atmosphere and supplies it to the above-mentioned processing apparatus or processing system. I have
In order to allow the hydrogen gas contained in the exhaust gas to be used as the non-oxidizing atmosphere, the inert gas supply unit also uses the hydrogen gas contained in the gas whose oxygen content has been reduced or removed, or from the exhaust gas. A power generation device is provided, characterized in that hydrogen gas separated for the time being is also supplied to the above-mentioned processing device or processing system. Here, it is also preferable that this power generation device further includes a hydrogen removing unit that separates and extracts the hydrogen gas supplied to the processing device or processing system from the exhaust gas containing the hydrogen gas by using a hydrogen separation membrane. .. In addition, the inert gas supply unit separates oxygen gas from the exhaust gas using a nitrogen-enriched film that allows oxygen to pass through more than nitrogen, and reduces or substantially zeros the oxygen content of at least a part of the exhaust gas. It is also preferable to convert it into the gas that has become.

この本発明による発電装置の一実施形態として、本発電装置は、供給された材料を処理して、当該燃料に含まれる水素ガスを生成する水素ガス生成部を更に備えており、
不活性ガス供給部は、水素ガス生成部で生成された水素ガスの一部を取得して、当該水素ガスと発電部から排出された排ガス中の酸素ガス分とを触媒をもって反応させ、当該排ガスにおける酸素を低減させる又は略ゼロとすることも好ましい。
As an embodiment of the power generation device according to the present invention, the power generation device further includes a hydrogen gas generating unit that processes the supplied material to generate hydrogen gas contained in the fuel.
The inert gas supply unit acquires a part of the hydrogen gas generated by the hydrogen gas generation unit, reacts the hydrogen gas with the oxygen gas content in the exhaust gas discharged from the power generation unit with a catalyst, and causes the exhaust gas to react. It is also preferable to reduce the oxygen content in the above or to make it substantially zero.

また、本発明による発電装置の他の実施形態として、本発電装置は、発電部から排出される排ガスにおける酸素を低減させるべく又は略ゼロとすべく、また、当該排ガスにおける当該過多分の水素ガスのモル比を調整すべく、発電部に供給される水素ガスを含む当該燃料の量と、発電部に供給される当該酸素を含む気体の量とを制御する制御部を更に備えていることも好ましい Further, as another embodiment of the power generation device according to the present invention, the power generation device is used to reduce or reduce the oxygen content in the exhaust gas emitted from the power generation unit to be substantially zero, and the excess hydrogen in the exhaust gas. Further provided with a control unit that controls the amount of the fuel containing hydrogen gas supplied to the power generation unit and the amount of the gas containing oxygen supplied to the power generation unit in order to adjust the molar ratio of the gas. Is also preferable .

また、本発明による発電装置の更なる他の実施形態として、本発電装置は、発電部による電力生成の際に発生する熱を、当該被加熱対象物を加熱するために使用させるべく上記の加工装置又はシステムに伝達する加工熱伝達部を更に備えていることも好ましい。 Further, as a further embodiment of the power generation device according to the present invention, the power generation device is processed as described above so that the heat generated when the power generation unit generates electric power is used to heat the object to be heated. It is also preferable to further include a processing heat transfer unit that transfers heat to the device or system.

本発明によれば、また、上述した発電装置の構成要素を備えた上記の加工装置であって、供給された当該酸素分の低減した又は略ゼロとなったガスと、供給された当該水素ガスとを当該非酸化雰囲気として使用することを特徴とする加工装置が提供される。 According to the present invention, in the above-mentioned processing apparatus provided with the above-mentioned components of the power generation apparatus, the supplied gas having a reduced or substantially zero oxygen content and the supplied hydrogen gas. Provided is a processing apparatus characterized in that and is used as the non-oxidizing atmosphere.

本発明によれば、さらに、被加熱対象物を非酸化雰囲気で電力によって加熱して加工を行う加工装置又は加工システムに対し、当該電力を供給する発電システムであって、
素ガスを含む燃料と酸素を含む気体とを用い、水素過多の状態で電池反応を起こして当該電力を生成し、過多分の水素ガスを含む排ガスを排出する燃料電池を含む発電部と、
当該排ガスの少なくとも一部を、当該非酸化雰囲気として使用可能な、酸素分の低減した又は略ゼロとなったガスに変換し、上記の加工装置又は加工システムに供給する不活性ガス供給部と
を備えており、
不活性ガス供給部は、当該排ガス中に含まれた水素ガスも当該非酸化雰囲気として使用させるべく、当該酸素分の低減した又は除去されたガスに含まれている水素ガスも、又は当該排ガスから一先ず分離された水素ガスも上記の加工装置又は加工システムに供給する
ことを特徴とする発電システムが提供される。ここで、この発電システムは、供給された当該酸素分の低減した又は略ゼロとなったガスと、供給された当該水素ガスとを当該非酸化雰囲気として使用する上記の加工装置又は加工システムを、構成要素として含むことも好ましい。
また、本発明によれば、以上に述べた発電装置又は発電システムを構成要素として含む上記の加工システムであって、供給された当該酸素分の低減した又は略ゼロとなったガスと、供給された当該水素ガスとを当該非酸化雰囲気として使用することを特徴とする加工システムが提供される。
According to the present invention, a power generation system that supplies electric power to a processing apparatus or processing system that heats an object to be heated by electric power in a non-oxidizing atmosphere for processing.
Using a gas containing fuel and oxygen containing hydrogen gas, a power generating unit for causing a cell reaction to generate the power, comprising a fuel cell for discharging exhaust gas containing excessive amount of hydrogen gas in the state of hydrogen excess,
The inert gas supply unit that converts at least a part of the exhaust gas into a gas having a reduced oxygen content or substantially zero oxygen content that can be used as the non-oxidizing atmosphere and supplies it to the above-mentioned processing apparatus or processing system. I have
In order to allow the hydrogen gas contained in the exhaust gas to be used as the non-oxidizing atmosphere, the inert gas supply unit also uses the hydrogen gas contained in the gas whose oxygen content has been reduced or removed, or from the exhaust gas. A power generation system is provided, characterized in that hydrogen gas separated for the time being is also supplied to the above-mentioned processing apparatus or processing system. Here, this power generation system uses the supplied gas having a reduced or substantially zero oxygen content and the supplied hydrogen gas as the non-oxidizing atmosphere of the above-mentioned processing apparatus or processing system. It is also preferable to include it as a component.
Further, according to the present invention, in the above-mentioned processing system including the above-mentioned power generation device or power generation system as a component, the supplied gas with reduced or substantially zero oxygen content is supplied. Provided is a processing system characterized in that the hydrogen gas is used as the non-oxidizing atmosphere.

本発明の発電装置、発電システム、並びに当該発電装置又はシステムを備えた加工装置又はシステムによれば、供給先の装置やシステムに、必要とされるエネルギーや物質をまとめて供給することが可能となる。 According to the power generation device, the power generation system, and the processing device or system provided with the power generation device or system of the present invention, it is possible to collectively supply the required energy or substance to the device or system of the supply destination. Become.

本発明による発電装置及び発電システムにおける種々の実施形態を説明するための模式図である。It is a schematic diagram for demonstrating various embodiments in the power generation apparatus and power generation system according to this invention. 本発明に係る発電装置及び加工装置の一実施形態を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows one Embodiment of the power generation apparatus and processing apparatus which concerns on this invention. 本発明による発電装置でのオフガス処理における他の実施形態を示す構成図である。It is a block diagram which shows the other embodiment in the off-gas treatment in the power generation apparatus by this invention. 本発明に係る発電装置及び加工装置の他の実施形態を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the other embodiment of the power generation apparatus and processing apparatus which concerns on this invention. 本発明に係る発電装置及び加工装置の他の実施形態を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the other embodiment of the power generation apparatus and processing apparatus which concerns on this invention. 本発明に係る供給先装置における他の実施形態を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the other embodiment in the supply destination apparatus which concerns on this invention. 本発明による発電装置(システム)、及び供給先システムとしての店舗関連システムの一実施形態を説明するための模式図である。It is a schematic diagram for demonstrating one Embodiment of the power generation apparatus (system) by this invention, and the store-related system as a supply destination system. 本発明に係る電気分解部の一実施形態を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows one Embodiment of the electrolysis part which concerns on this invention. 本発明に係る発電装置及び加工装置の更なる他の実施形態を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the further other embodiment of the power generation apparatus and processing apparatus which concerns on this invention. 本発明による発電装置(システム)、及び供給先システムとしての病院関連システムの一実施形態を説明するための模式図である。It is a schematic diagram for demonstrating one Embodiment of the power generation apparatus (system) by this invention, and the hospital-related system as a supply destination system. 本発明による発電装置(システム)、及び供給先システムとしての水耕栽培システムの一実施形態を説明するための模式図である。It is a schematic diagram for demonstrating one Embodiment of the power generation apparatus (system) by this invention, and the hydroponic cultivation system as a supply destination system.

以下に、本発明を実施するための形態について、添付図面を参照しながら詳細に説明する。なお、各図面において、同一の構成要素は、同一の参照番号を用いて示される。また、同様の構造及び機能を有することが可能な構成要素も、同一の参照番号を用いて示される場合がある。さらに、図面中の構成要素内及び構成要素間の寸法比は、図面の見易さのため、それぞれ任意となっている。 Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In each drawing, the same components are shown using the same reference numbers. Components that can have similar structures and functions may also be indicated with the same reference number. Further, the dimensional ratios within the components and between the components in the drawing are arbitrary for the sake of readability of the drawing.

[発電システム・装置]
図1は、本発明による発電装置及び発電システムにおける種々の実施形態を説明するための模式図である。
[Power generation system / equipment]
FIG. 1 is a schematic diagram for explaining various embodiments in the power generation device and the power generation system according to the present invention.

図1によれば、本発明に係る発電システム1又は発電装置2は、
(A)供給された燃料(例えば水素ガス)と酸素を含む気体(例えば空気)とを用い、電力を生成して排ガス(オフガス)を排出する燃料電池30を含む、発電部としての燃料電池ユニット3と、
(B)供給された材料(例えば都市ガス(商用ガス)等の炭化水素ガス)を処理して水素ガスを生成する水素ガス生成部としてのガス改質ユニット31と、
(C)オフガス(排ガス)における水素分を除去する又は低減させる水素除去ユニット32と、
(D)オフガス(排ガス)における酸素分を除去する又は低減させる酸素除去ユニット33と、
(E)燃料電池30による電力生成の際に発生する熱を、供給先装置又はシステムで使用させるべく当該装置又はシステムに伝達する加工熱伝達部としての熱交換ユニット34と、
(F)外部又は内部に設置された、太陽光によって発電を行う太陽電池を含む太陽電池ユニット41と、
(G)太陽電池ユニット41又は外部又は内部に設置された蓄電池からの電力を用い、供給された水又は水蒸気を電気分解して水素を生成する、電気分解部としての電気分解ユニット42と、
(H)太陽電池ユニット41や燃料電池ユニット3等からの電力を保存・蓄積する蓄電ユニット51と、
(I)太陽電池ユニット41や燃料電池ユニット3等からの熱を保存・蓄積する蓄熱ユニット52と、
(J)太陽電池ユニット41や燃料電池ユニット3等からの熱を用いて電力を生成する熱電発電ユニット53と
を備えている。
According to FIG. 1, the power generation system 1 or the power generation device 2 according to the present invention is
(A) A fuel cell unit as a power generation unit including a fuel cell 30 that uses supplied fuel (for example, hydrogen gas) and gas containing oxygen (for example, air) to generate electric power and discharge exhaust gas (off gas). 3 and
(B) A gas reforming unit 31 as a hydrogen gas generator that processes the supplied material (for example, a hydrocarbon gas such as city gas (commercial gas)) to generate hydrogen gas.
(C) A hydrogen removing unit 32 that removes or reduces hydrogen in off-gas (exhaust gas), and
(D) An oxygen removal unit 33 that removes or reduces oxygen content in off-gas (exhaust gas), and
(E) A heat exchange unit 34 as a processing heat transfer unit that transfers heat generated when power is generated by the fuel cell 30 to the device or system so that the device or system can use the heat.
(F) A solar cell unit 41 installed outside or inside, which includes a solar cell that generates electricity by sunlight, and
(G) An electrolysis unit 42 as an electrolysis unit that electrolyzes supplied water or water vapor to generate hydrogen using electric power from the solar cell unit 41 or a storage battery installed outside or inside.
(H) A power storage unit 51 that stores and stores electric power from the solar cell unit 41, the fuel cell unit 3, etc.
(I) A heat storage unit 52 that stores and stores heat from the solar cell unit 41, the fuel cell unit 3, etc.
(J) A thermoelectric power generation unit 53 that generates electric power by using heat from a solar cell unit 41, a fuel cell unit 3, or the like is provided.

ここで、本発電システム1又は本発電装置2は、上記(A)の燃料電池ユニット(U)3を必須のユニットとするものの、その他の(B)〜(J)のユニットについては、供給先装置又はシステムに供給するエネルギーや物質の種別に応じて、又はシステム又は装置内での要請に応じて適宜選択して若しくは組み合わせて採用する。これにより、供給先装置又はシステムに、必要とされるエネルギーや物質をまとめて又は一括して供給することが可能となるのである。 Here, the power generation system 1 or the power generation device 2 requires the fuel cell unit (U) 3 of the above (A) as an indispensable unit, but the other units (B) to (J) are supplied to. It is selected or combined as appropriate according to the type of energy or substance supplied to the device or system, or according to the request within the system or device. This makes it possible to collectively or collectively supply the required energy and substances to the supply destination device or system.

ちなみに、発電システム1は、燃料電池ユニット3を含め採用したユニットを少なくとも1つ含む装置が、複数集まって全体を構成する形態をとったものであり、一方、発電装置2は、燃料電池ユニットを含め採用したユニットが全て、1つの装置内に含まれる形態をとったものである。以後、取り得る実施形態を発明装置2として説明するが、当然に、発電システム1としても同様の内容が該当する。 By the way, the power generation system 1 has a form in which a plurality of devices including at least one adopted unit including the fuel cell unit 3 are gathered to form the whole, while the power generation device 2 has a fuel cell unit. All of the adopted units, including the ones, are included in one device. Hereinafter, possible embodiments will be described as the invention device 2, but of course, the same contents apply to the power generation system 1.

また、(C)水素除去ユニット32及び(D)酸素除去ユニット33は、オフガスの少なくとも一部を、供給先装置又はシステムで使用される不活性なガスに変換し、当該供給先装置又はシステムに供給する「不活性ガス供給部」としても機能する。ちなみに、これらのユニットを必要としない実施形態も可能ではあるが、その場合でもオフガスに対し何らかの(例えば除湿等の)処理を行うことになる。この際、この処理を行う処理部が「不活性ガス供給部」として機能することになる。 Further, the (C) hydrogen removal unit 32 and the (D) oxygen removal unit 33 convert at least a part of the off-gas into an inert gas used in the destination device or system, and convert the off gas into the inert gas used in the supply destination device or system. It also functions as an "inert gas supply unit" to supply. Incidentally, although an embodiment that does not require these units is possible, even in that case, some kind of treatment (for example, dehumidification) is performed on the off-gas. At this time, the processing unit that performs this processing functions as the “inert gas supply unit”.

さらに、(B)ガス改質ユニット31及び(C)水素除去ユニット32は、生成された水素ガスの一部を、供給先装置又はシステムで使用させるべく当該供給先装置又はシステムに供給する「水素供給部」としても機能してもよい。 Further, the (B) gas reforming unit 31 and the (C) hydrogen removing unit 32 supply a part of the generated hydrogen gas to the destination device or system for use in the destination device or system. It may also function as a "supply unit".

また、(E)熱交換ユニット34は、加工熱伝達部としての機能と合わせて又はその代わりに、燃料電池30による電力生成の際に発生する熱を、(G)電気分解ユニット42に伝達する電解熱伝達部として機能することも好ましい。以下、上記の構成要素(A)〜(J)の詳細について順次説明する。 Further, the (E) heat exchange unit 34 transfers the heat generated when the fuel cell 30 generates electric power to the (G) electrolysis unit 42 in combination with or instead of the function as the processing heat transfer unit. It is also preferable to function as an electrolytic heat transfer unit. Hereinafter, details of the above components (A) to (J) will be sequentially described.

最初に、(A)燃料電池ユニット3が備えている燃料電池30は、電解質を間に挟んだ水素極(アノード)及び空気極(カソード)を有し、水素含有ガス(改質水素)と、取り込んだ空気中の酸素(O)とから電池反応を引き起こして直流電力を生成する。この燃料電池30における電池方式としては、固体高分子型燃料電池(PEFC)方式、リン酸型燃料電池(PAFC)方式、溶融炭酸塩型燃料電池(MCFC)方式、又は固体酸化物型燃料電池(SOFC)方式等が採用可能である。 First, (A) the fuel cell 30 included in the fuel cell unit 3 has a hydrogen electrode (anode) and an air electrode (cathode) with an electrolyte sandwiched between them, and has a hydrogen-containing gas (modified hydrogen) and A battery reaction is triggered from the oxygen (O 2 ) in the air taken in to generate DC power. The fuel cell system in the fuel cell 30 includes a solid polymer fuel cell (PEFC) system, a phosphoric acid fuel cell (PAFC) system, a molten carbonate fuel cell (MCFC) system, or a solid oxide fuel cell (solid oxide fuel cell). SOFC) method or the like can be adopted.

ここで、PEFC方式は、比較的低温で稼働し、電池サイズもコンパクト化可能であることから燃料電池自動車に多く採用されている。また、SOFC方式は、発電効率が高く、通常約700〜約1000℃で稼働し、排出されるオフガスも非常に高温となっている。さらに、PEFC方式及びPAFC方式では、反応触媒に白金(Pt)系材料が使用される。この白金系材料は一般に、一酸化炭素(CO)に暴露されると劣化する。そのため、通常はCO変性除去手段が更に設けられることになる。 Here, the PEFC method is widely used in fuel cell vehicles because it operates at a relatively low temperature and the battery size can be made compact. In addition, the SOFC method has high power generation efficiency, normally operates at about 700 to about 1000 ° C., and the off-gas emitted is also extremely hot. Further, in the PEFC method and the PAFC method, a platinum (P t ) -based material is used as the reaction catalyst. This platinum-based material generally deteriorates when exposed to carbon monoxide (CO). Therefore, usually, CO denaturation removing means is further provided.

このCO変性除去手段は、CO変性触媒等を用いて、燃料電池30に燃料として供給される水素含有ガスに含まれる一酸化炭素ガス分を低減させる。また、CO選択酸化触媒を用いて、一酸化炭素濃度をさらに低減させるCO選択酸化手段が併設されてもよい。一方で、SOFC方式やMCFC方式を採用する場合、少なくとも白金系材料を触媒として使用しないので、このようなCO変性除去手段は必要とされない。 This CO modification removing means uses a CO modification catalyst or the like to reduce the carbon monoxide gas content in the hydrogen-containing gas supplied as fuel to the fuel cell 30. Further, a CO selective oxidation means for further reducing the carbon monoxide concentration by using a CO selective oxidation catalyst may be provided. On the other hand, when the SOFC method or the MCFC method is adopted, at least a platinum-based material is not used as a catalyst, so such a CO modification removing means is not required.

また、この燃料電池30の変更態様として、互いに異なる又は同種の電池方式の燃料電池を組み合わせたり、これらを連結したりして多段(複数段)の燃料電池を構成することも可能である。例えば、発電効率、発生する熱の温度や、オフガス組成、さらには電池サイズ等を設計範囲に収めるべく、PEFC方式とSOFC方式とを組み合わせて燃料電池30を構成することも好ましい。 Further, as a modification mode of the fuel cell 30, it is also possible to combine fuel cells of different or the same type of batteries, or to connect these to form a multi-stage (multi-stage) fuel cell. For example, it is also preferable to configure the fuel cell 30 by combining the PEFC method and the SOFC method in order to keep the power generation efficiency, the temperature of the generated heat, the off-gas composition, the battery size, and the like within the design range.

さらに、この燃料電池ユニット3として、市販の燃料電池コージェネレーションシステムであるエネファーム(登録商標)の燃料電池ユニットを利用してもよい。また例えば、特開2001−180911号公報に開示されているような燃料電池発電システムを利用することも可能である。 Further, as the fuel cell unit 3, a fuel cell unit of ENE-FARM (registered trademark), which is a commercially available fuel cell cogeneration system, may be used. Further, for example, it is also possible to use a fuel cell power generation system as disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2001-180911.

さらに、燃料電池ユニット3は、供給先装置又はシステムにおいて交流電力が必要とされる場合、生成した直流電力を交流電力に変換するインバータを備えていることも好ましい。また、直流電力が必要とされる場合でも、生成した直流電力を、要求される安定した電力に調整するための安定化回路を備えていることも好ましい。 Further, it is also preferable that the fuel cell unit 3 includes an inverter that converts the generated DC power into AC power when AC power is required in the supply destination device or system. Further, even when DC power is required, it is also preferable to provide a stabilizing circuit for adjusting the generated DC power to the required stable power.

いずれにしても、燃料電池ユニット3は、供給先装置又はシステムに対し、電力、熱及びオフガスを供給可能となっている。このうちオフガスは、この後説明するように処理されて、窒素ガス(不活性なガス)、水素ガス及び/又は酸素ガスとして供給されてもよい。また、燃料電池ユニット3が生成した電力の一部を電気分解ユニット42に供給する形態をとることも可能である。 In any case, the fuel cell unit 3 can supply electric power, heat, and off-gas to the supply destination device or system. Of these, the off-gas may be treated as described below and supplied as nitrogen gas (inert gas), hydrogen gas and / or oxygen gas. It is also possible to supply a part of the electric power generated by the fuel cell unit 3 to the electrolysis unit 42.

さらに、燃料電池ユニット3は、燃料電池反応によって生成される純水(水蒸気)を供給先装置又はシステムに供給することも好ましい。また、この生成した純水(水蒸気)のの一部を電気分解ユニット42に供給してもよい。 Further, it is also preferable that the fuel cell unit 3 supplies pure water (water vapor) generated by the fuel cell reaction to the destination device or system. Further, a part of the generated pure water (steam) may be supplied to the electrolysis unit 42.

また、(B)ガス改質ユニット31は、都市ガス又はLPG等の炭化水素ガスを取り入れて、この炭化水素ガスと水蒸気とを混合し、この混合ガスから水蒸気改質反応によって水素(H)を主成分とする水素含有ガスを生成する。ガス改質ユニット31は、生成した水素含有ガスを燃料電池ユニット3に供給してもよく、さらに、供給先装置又はシステムに供給してもよい。 Further, (B) the gas reforming unit 31 takes in a hydrocarbon gas such as city gas or LPG, mixes the hydrocarbon gas with water vapor, and hydrogen (H 2 ) from this mixed gas by a steam reforming reaction. Generates a hydrogen-containing gas containing. The gas reforming unit 31 may supply the generated hydrogen-containing gas to the fuel cell unit 3, and may further supply the generated hydrogen-containing gas to the supply destination device or system.

ここで、ガス改質ユニット31は、生成した水素含有ガスから、この後に述べる水素分離フィルタ等を用いて水素ガス分を取り出し、純度の高い水素を、燃料電池ユニット3や供給先装置又はシステムに供給することも好ましい。 Here, the gas reforming unit 31 extracts the hydrogen gas component from the generated hydrogen-containing gas by using a hydrogen separation filter or the like described later, and supplies high-purity hydrogen to the fuel cell unit 3 or the supply destination device or system. It is also preferable to supply.

また、(C)水素除去ユニット32は、燃料電池ユニット3から排出されるオフガスのうち水素極から放出される水素オフガス中の水素ガス分を除去・低減する。水素ガス分を除去することによって、例えば、オフガス利用における水素爆発を防止する対策を緩和することが可能となる。 Further, (C) the hydrogen removing unit 32 removes and reduces the hydrogen gas content in the hydrogen off gas released from the hydrogen electrode among the off gas discharged from the fuel cell unit 3. By removing the hydrogen gas component, for example, it is possible to relax the measures for preventing the hydrogen explosion in the use of off-gas.

具体的に、水素除去ユニット32は、例えば、水素やヘリウム等の小さな分子を通過させる一方、窒素等のより大きな分子を遮断するフィルタ(水素分離膜)を用いて水素ガス分を除去するものであってもよい。ちなみに、この水素分離膜として、例えば、芳香族ポリイミド等の高分子素材を用いた市販されている中空糸膜が利用可能である。 Specifically, the hydrogen removal unit 32 removes hydrogen gas by using, for example, a filter (hydrogen separation membrane) that allows small molecules such as hydrogen and helium to pass through while blocking larger molecules such as nitrogen. There may be. Incidentally, as the hydrogen separation membrane, for example, a commercially available hollow fiber membrane using a polymer material such as aromatic polyimide can be used.

ここで、水素除去ユニット32においてオフガス中から除去された水素ガス分を、供給先装置又はシステムに供給可能なように、又は燃料電池40の燃料として再利用可能なように構成しておくことも好ましい。さらに変更態様として、水素除去ユニット32において、水素オフガス中の水素ガスと、空気オフガス中の酸素ガスとを例えば電熱加熱部によって燃焼させ、オフガス中の水素ガス分を水蒸気分(水分)に変換して処理してもよい。 Here, the hydrogen gas content removed from the off-gas in the hydrogen removal unit 32 may be configured so that it can be supplied to the supply destination device or system, or can be reused as fuel for the fuel cell 40. preferable. As a further modification, in the hydrogen removal unit 32, the hydrogen gas in the hydrogen off-gas and the oxygen gas in the air off-gas are burned by, for example, an electric heating unit, and the hydrogen gas in the off-gas is converted into water vapor (moisture). May be processed.

また、(D)酸素除去ユニット33は、燃料電池ユニット3の排ガスのうち空気極から放出される空気オフガス中の(空気極で消費されなかった)酸素ガス分を、
(a)脱酸素剤、酸化吸収剤、若しくは酸素吸収カートリッジ等を用いて、又は
(b)鉄(Fe)、マグネシウム(Mg)、アルミニウム(Al)、若しくはマンガン(Mn)等の酸化し易い金属の粉末若しくは微小片・糸片を用いて
除去・低減する。
Further, (D) the oxygen removing unit 33 removes the oxygen gas content (not consumed by the air electrode) in the air-off gas released from the air electrode in the exhaust gas of the fuel cell unit 3.
(A) Oxygen scavengers, oxidation absorbers, oxygen absorbing cartridges, etc., or (b) easily oxidizable metals such as iron (Fe), magnesium (Mg), aluminum (Al), or manganese (Mn). Remove / reduce using powder or fine pieces / thread pieces.

また、変更態様として、酸素除去ユニット33は、空気中の窒素よりも酸素をより通過させるポリイミド等の高分子素材を用いた市販の中空糸膜(いわゆる窒素富化膜)を用いて、酸素ガスを分離し除去するものであってもよい。さらに、ジルコニア固体電解質や、BaO−SrO−CoO−Fe系の複合酸化物等を用いた酸素分離フィルタによって、酸素ガスを分離し除去することも可能である。 Further, as a modification, the oxygen removing unit 33 uses a commercially available hollow fiber membrane (so-called nitrogen-enriched membrane) using a polymer material such as polyimide that allows oxygen to pass through more than nitrogen in the air, and oxygen gas. May be separated and removed. Further, it is also possible to separate and remove oxygen gas by an oxygen separation filter using a zirconia solid electrolyte, a composite oxide of BaO-SrO-CoO-Fe 2 O 3 system, or the like.

以上説明したように、水素除去ユニット32及び酸素除去ユニット33によって水素ガス分及び酸素ガス分を除去されたオフガスは、例えば高純度の窒素ガスとして供給先装置又はシステムに供給可能となる。また、図示されていないが、オフガスから水蒸気分(水分)を除去・低減する除湿ユニットが設けられることも好ましい。 As described above, the off-gas from which the hydrogen gas component and the oxygen gas component have been removed by the hydrogen removal unit 32 and the oxygen removal unit 33 can be supplied to the supply destination device or system as, for example, high-purity nitrogen gas. Further, although not shown, it is also preferable to provide a dehumidifying unit for removing / reducing water vapor (moisture) from off-gas.

また、(E)熱交換ユニット34は、燃料電池30で発生した熱(反応熱)を受け取って、熱交換管内に充填された熱交換流体に移送する。次いで、供給先装置又はシステムにまで及んだ熱交換管においてこの熱交換流体を循環させる形で、供給先装置又はシステムに熱を供給するのである。なお、この熱交換流体の循環は、例えば燃料電池ユニット3で生成された電力を用いて行われてもよい。 Further, (E) the heat exchange unit 34 receives the heat (reaction heat) generated in the fuel cell 30 and transfers it to the heat exchange fluid filled in the heat exchange pipe. Then, heat is supplied to the destination device or system by circulating the heat exchange fluid in the heat exchange tube extending to the supply destination device or system. The circulation of the heat exchange fluid may be performed using, for example, the electric power generated by the fuel cell unit 3.

さらに、(F)太陽電池ユニット41は、太陽光等の光エネルギーを電力に変換する太陽電池を備えており、生成した電力を電気分解ユニット42に供給したり、蓄電ユニット51に保存したりする。また、太陽電池ユニット41は、熱交換流体の充填された熱交換管と当該熱交換管に光エネルギーを集中させる集光器とを備え、生成した熱を、熱交換流体を介して蓄熱ユニット52に保存したり、熱電発電ユニット53に移送して発電させたりすることも好ましい。 Further, the (F) solar cell unit 41 includes a solar cell that converts light energy such as sunlight into electric power, and supplies the generated electric power to the electric decomposition unit 42 or stores the generated electric power in the power storage unit 51. .. Further, the solar cell unit 41 includes a heat exchange tube filled with a heat exchange fluid and a concentrator for concentrating light energy on the heat exchange tube, and the generated heat is stored in the heat exchange unit 52 via the heat exchange fluid. It is also preferable to store the heat in the heat and transfer it to the thermoelectric power generation unit 53 to generate power.

さらに、(G)電気分解ユニット42は、供給された水又は水蒸気(HO)を、供給された電力による電気分解処理によって水素(H)及び酸素(O)に分解し、生成した水素を燃料電池ユニット3に供給したり、供給先装置又はシステムに供給したりすることができる。また、生成した酸素を供給先装置又はシステムに供給してもよい。さらに、酸素の発生する電気分解用電極を炭素電極とし、炭素を酸化させて二酸化炭素(CO)を発生させ、この二酸化炭素を供給先装置又はシステムに供給することも可能である。 Further, the (G) electrolysis unit 42 decomposes the supplied water or water vapor (H 2 O) into hydrogen (H 2 ) and oxygen (O 2 ) by electrolysis treatment with the supplied electric power to generate the hydrogen (H 2). Hydrogen can be supplied to the fuel cell unit 3 or to a supply destination device or system. In addition, the generated oxygen may be supplied to the destination device or system. Further, it is also possible to use an electrode for electrolysis that generates oxygen as a carbon electrode, oxidize carbon to generate carbon dioxide (CO 2 ), and supply this carbon dioxide to a destination device or system.

ちなみに、電気分解ユニット42は、供給された熱を用いて電気分解対象の水蒸気を生成したり、電気分解対象の水の温度を上昇させたりして、電気分解における水素発生効率を向上させることも好ましい。また、この際、例えば電解質等の加熱による爆発等の発生を回避すべく、電気分解セルやユニット全体の温度をモニタし制御することも好ましい。さらに、電極間の印加電圧を高くして、電解質を使用せず電解質のモニタやメンテナンス等を不要とした電気分解処理を行うことも可能である。 By the way, the electrolysis unit 42 may use the supplied heat to generate steam to be electrolyzed or raise the temperature of water to be electrolyzed to improve the hydrogen generation efficiency in electrolysis. preferable. At this time, it is also preferable to monitor and control the temperature of the electrolysis cell or the entire unit in order to avoid the occurrence of an explosion or the like due to heating of the electrolyte or the like. Further, it is also possible to increase the applied voltage between the electrodes so that the electrolysis treatment can be performed without using the electrolyte and without the need for monitoring or maintenance of the electrolyte.

また、電気分解ユニット42は、生成した水素や酸素、さらには二酸化炭素をひとまずボンベに保存し、必要時にそれらを適宜放出してもよい。例えば、昼間は、太陽電池ユニット41からの電力によって生成した水素をボンベに保存し、夜間以降、燃料電池ユニット3等に水素を供給する形態も可能となる。 Further, the electrolysis unit 42 may store the generated hydrogen, oxygen, and carbon dioxide in a cylinder for the time being, and appropriately release them when necessary. For example, in the daytime, hydrogen generated by the electric power from the solar cell unit 41 can be stored in a cylinder, and after nighttime, hydrogen can be supplied to the fuel cell unit 3 and the like.

また、(H)蓄電ユニット51は、鉛蓄電池やリチウムイオン電池等の二次電池を備えており、太陽電池ユニット41や燃料電池ユニット3で生成された電力を保存する。ここで保存された電力は適宜、供給先装置又はシステムや電気分解ユニット42に供給されることも好ましい。 Further, the (H) power storage unit 51 includes a secondary battery such as a lead storage battery or a lithium ion battery, and stores the electric power generated by the solar cell unit 41 and the fuel cell unit 3. It is also preferable that the electric power stored here is appropriately supplied to the destination device or system or the electrolysis unit 42.

また、(I)蓄熱ユニット52は、例えばゼオライト系等の公知の潜熱蓄熱材を用いて作製された蓄熱部を備えており、この蓄熱部において太陽電池ユニット41や燃料電池ユニット3で発生した熱を保存する。ここで保存された熱は適宜、供給先装置又はシステムや電気分解ユニット42に供給されることも好ましい。さらに、この熱を蓄電ユニット51に供給して蓄電ユニットの二次電池セルを保温し、蓄電ユニット51の蓄電効率を維持・向上させることも可能である。 Further, (I) the heat storage unit 52 includes a heat storage unit manufactured by using a known latent heat storage material such as a zeolite, and the heat generated by the solar cell unit 41 and the fuel cell unit 3 in this heat storage unit. To save. It is also preferable that the heat stored here is appropriately supplied to the destination device or system or the electrolysis unit 42. Further, it is also possible to supply this heat to the power storage unit 51 to keep the secondary battery cell of the power storage unit warm, and to maintain and improve the power storage efficiency of the power storage unit 51.

また、(J)熱電発電ユニット53は、ゼーベック効果(ペルチェ効果の逆作用)を利用して熱量を電力に変換する熱電素子を含む熱電モジュールを備えており、太陽電池ユニット41(熱交換ユニット34)や燃料電池ユニット3から熱を受け取って電力を生成する。生成された電力は適宜、供給先装置又はシステムや電気分解ユニット42に供給されることも好ましい。ここで、熱電素子は、具体的に、ビスマス(Bi)・テルル(Te)系、鉛(Pb)・テルル系、又はシリコン(Si)・ゲルマニウム(Ge)系等の導体における2つの接合部の一方に熱を供給して接合部間に電位差を発生させて電力を取り出す素子である。通常、熱電モジュールでは、所定以上の電圧が得られるように、複数の熱電素子が電気的に直列に接続される。 Further, the (J) thermoelectric power generation unit 53 includes a thermoelectric module including a thermoelectric element that converts a calorific value into electric power by utilizing the Seebeck effect (the adverse effect of the Perche effect), and the solar cell unit 41 (heat exchange unit 34). ) And the fuel cell unit 3 to generate electricity. It is also preferable that the generated electric power is appropriately supplied to the destination device or system or the electrolysis unit 42. Here, the thermoelectric element is specifically formed of two joints in a conductor such as bismuth (Bi) / tellurium (Te) system, lead (Pb) / tellurium system, or silicon (Si) / germanium (Ge) system. It is an element that supplies heat to one side to generate a potential difference between the joints and extracts electric power. Usually, in a thermoelectric module, a plurality of thermoelectric elements are electrically connected in series so that a voltage equal to or higher than a predetermined value can be obtained.

熱電発電ユニット53はこのように、可動部分や化学反応によらず、熱電モジュールによって発電しているので、メンテナンスフリーのユニットとして且つ安定した発電源として利用できる。特に、燃料電池ユニット3の不調時や、太陽電池ユニット41が使用不可となるような災害・非常時にも、補填電源として有用となる。 Since the thermoelectric power generation unit 53 generates power by the thermoelectric module regardless of moving parts or chemical reactions, it can be used as a maintenance-free unit and as a stable power generation source. In particular, it is useful as a supplementary power source even when the fuel cell unit 3 is out of order or when the solar cell unit 41 becomes unusable in a disaster or emergency.

ちなみに、以上に述べた供給先装置又はシステムには、この後順次、具体的に説明するフライヤ61、フライヤ65、ショーケース68、コンビニ6、雰囲気炉71、病院8、オートクレーブ81、水耕栽培システム9、及び水耕栽培ユニット91が該当するのである。なお、本発明の適用可能な供給先装置又はシステムが、これらに限定されるものではないことは当然である。 By the way, the above-described supply destination devices or systems include a flyer 61, a flyer 65, a showcase 68, a convenience store 6, an atmosphere furnace 71, a hospital 8, an autoclave 81, and a hydroponic cultivation system, which will be described in detail below. 9 and the hydroponic cultivation unit 91 are applicable. It goes without saying that the applicable supply destination device or system of the present invention is not limited to these.

以上、図1を用いて発電装置2(発電システム1)の取り得る様々な実施形態を概観した。いずれにしてもその実施形態によっては、発電装置2(発電システム1)の全体、さらには発電装置2(発電システム1)と供給先装置又はシステムとの全体が1つの人工生態系の様相を呈していることが理解される。このように、本発明によれば、エネルギー・物質の生成・消費の面において自然のエコシステムの如く効率的な又は無駄のない装置・システムを構築することも可能となるのである。 As described above, FIG. 1 is used to give an overview of various possible embodiments of the power generation device 2 (power generation system 1). In any case, depending on the embodiment, the entire power generation device 2 (power generation system 1), and the entire power generation device 2 (power generation system 1) and the supply destination device or system exhibit the appearance of one artificial ecosystem. It is understood that As described above, according to the present invention, it is possible to construct an efficient or lean device / system like a natural ecosystem in terms of energy / substance production / consumption.

[フライヤ]
図2は、本発明に係る発電装置及び加工装置の一実施形態を示す模式図である。
[Fryer]
FIG. 2 is a schematic view showing an embodiment of a power generation device and a processing device according to the present invention.

図2(A)に示した実施形態によれば、本発明による発電装置2と、フライヤ61とが組み合わされ、全体として加工システムが構成されている。このうち、フライヤ61は、加熱した媒体である揚げ油へ被加工物である揚げ対象物(例えば、イモ、野菜や果物等の食材)を投入して、加工処理としての揚げ(フライ)処理を実施し、揚げ物を製造する加工装置又は加工システムである。 According to the embodiment shown in FIG. 2A, the power generation device 2 according to the present invention and the flyer 61 are combined to form a processing system as a whole. Of these, the fryer 61 is subjected to a frying process as a processing process by throwing an object to be fried (for example, ingredients such as potatoes, vegetables and fruits) into the frying oil which is a heated medium. It is a processing device or processing system that manufactures fried foods.

具体的に、フライヤ61は、
(61a)揚げ油の入った油槽611と、
(61b)油槽611中の揚げ油を加熱するためのヒータ612及び熱交換管613と、
(61c)揚げ油中に仕込まれた温度センサ614aからのセンサ出力に基づいて、揚げ油の温度を調節するための温度制御器614と、
(61d)発電装置2からの電力をヒータ612(温度制御器614)に供給するための電力線615と、
(61e)発電装置2から送られてきた窒素ガスを、少なくとも揚げ対象物の入った揚げ油の表面を覆うための不活性なガスとして、フライヤ61内に供給するための窒素供給管621と、
(61f)窒素供給管621内の窒素ガスをフライヤ61内へ移送するための送風機622と、
(61g)フライ処理後の揚げ物を急速に冷却すべく、吹き付ける窒素ガスを冷却する冷却器623と、
(61h)発電装置2から送られていた水素ガスを、揚げ油に混入させて揚げ油の酸化を抑制すべく、油槽611(揚げ油)内に供給する水素供給管631と、
(61i)揚げ対象物を油槽611内の揚げ油に入れるべく移動させ、さらに、揚げ処理の終了した揚げ対象物(揚げ物)を油槽611から取り出すためのコンベヤ641と
を備えている。
Specifically, the flyer 61
(61a) Oil tank 611 containing frying oil and
(61b) A heater 612 and a heat exchange pipe 613 for heating the frying oil in the oil tank 611,
(61c) A temperature controller 614 for adjusting the temperature of the frying oil based on the sensor output from the temperature sensor 614a charged in the frying oil, and
(61d) A power line 615 for supplying electric power from the power generation device 2 to the heater 612 (temperature controller 614), and
(61e) A nitrogen supply pipe 621 for supplying the nitrogen gas sent from the power generation device 2 into the fryer 61 as an inert gas for covering at least the surface of the frying oil containing the frying object.
(61f) A blower 622 for transferring the nitrogen gas in the nitrogen supply pipe 621 into the flyer 61, and
(61g) A cooler 623 that cools the nitrogen gas to be blown in order to rapidly cool the fried food after frying.
(61h) A hydrogen supply pipe 631 that supplies hydrogen gas sent from the power generation device 2 into the oil tank 611 (frying oil) in order to mix it with the frying oil and suppress the oxidation of the frying oil.
(61i) It is provided with a conveyor 641 for moving the fried object to be put into the frying oil in the oil tank 611, and further taking out the fried object (fried food) for which the frying process has been completed from the oil tank 611.

また同じく図2(A)に示すように、フライヤ61は、揚げ油に入った揚げ対象物を移送させるパドルや、供給された窒素ガスを不活性雰囲気として使用した後に装置外へ排気するためのダンパを更に備えていてもよい。 Similarly, as shown in FIG. 2A, the flyer 61 includes a paddle for transferring the frying object contained in the frying oil and a damper for exhausting the supplied nitrogen gas to the outside of the apparatus after using it as an inert atmosphere. May be further provided.

一方、発電装置2は、
(2a)燃料電池30と、燃料電池30へフィルタリングした空気を供給する空気フィルタ36と、燃料電池30で生成された直流電力を交流電力に変換するインバータ37とを含む燃料電池ユニット(U)3と、
(2b)ガス改質ユニット31と、
(2c)燃料電池30からのオフガスを処理し、窒素ガスとしてフライヤ61(窒素供給管621)に供給する不活性ガス供給部としての水素除去ユニット32及び酸素除去ユニット33と、
(2d)燃料電池30から発生する熱を取り出し、フライヤ61(熱交換管613)に供給する加工熱伝達部としての熱交換ユニット34と、
(2e)ガス改質ユニット31で生成された(又は水素除去ユニット32で取り出された)水素ガスを、燃料電池30及び/又はフライヤ61(水素供給管631)へ供給する水素供給部としての分配器35と
を備えている。また、フライヤ61はさらに、これらの構成要素の駆動や機能の発動を統合して制御する制御部20を備えている。
On the other hand, the power generation device 2
(2a) A fuel cell unit (U) 3 including a fuel cell 30, an air filter 36 that supplies filtered air to the fuel cell 30, and an inverter 37 that converts DC power generated by the fuel cell 30 into AC power. When,
(2b) Gas reforming unit 31 and
(2c) The hydrogen removal unit 32 and the oxygen removal unit 33 as the inert gas supply unit that processes the off gas from the fuel cell 30 and supplies it as nitrogen gas to the flyer 61 (nitrogen supply pipe 621).
(2d) A heat exchange unit 34 as a processing heat transfer unit that extracts heat generated from the fuel cell 30 and supplies it to the flyer 61 (heat exchange tube 613).
(2e) Distribution of hydrogen gas generated by the gas reforming unit 31 (or taken out by the hydrogen removing unit 32) as a hydrogen supply unit that supplies the hydrogen gas to the fuel cell 30 and / or the flyer 61 (hydrogen supply pipe 631). It is equipped with a vessel 35. Further, the flyer 61 further includes a control unit 20 that integrally controls the driving of these components and the activation of functions.

ちなみに、上記の構成要素(2a)〜(2e)が、複数の装置にまたがって備えられている場合、これらの構成要素によって発電システム1が構成されることになる。また、上記の構成要素(2a)〜(2e)がフライヤ61に含まれ、図2(A)に示す全体として加工装置又は加工システムが構成されてもよい。 Incidentally, when the above-mentioned components (2a) to (2e) are provided across a plurality of devices, the power generation system 1 is configured by these components. Further, the above components (2a) to (2e) may be included in the flyer 61, and the processing apparatus or processing system may be configured as a whole as shown in FIG. 2 (A).

以上に述べたような構成によって、発電装置2は図2(B)に示すように、フライヤ61が必要とする形態のエネルギー(電力、熱)や物質(窒素、水素)を、まとめて又は一括してフライヤ61に適宜供給することができるのである。 With the configuration as described above, as shown in FIG. 2B, the power generation device 2 collectively or collectively collects the energy (electric power, heat) and substances (nitrogen, hydrogen) in the form required by the flyer 61. Then, it can be appropriately supplied to the flyer 61.

すなわち、従来多くの場合に、供給先となる所定の装置やシステムに対し、エネルギー供給と物質供給とは別々の装置系から行われてきたが、本実施形態では、必要とされるそれらをまとめて又は一括して供給することができる。その結果、より安定した且つ供給コストの上昇を抑えた供給体制を容易に構築することが可能となるのである。 That is, in many cases, energy supply and substance supply have been performed from separate device systems for a predetermined device or system as a supply destination in the past, but in the present embodiment, those required are summarized. Or can be supplied in bulk. As a result, it becomes possible to easily construct a supply system that is more stable and suppresses an increase in supply cost.

なお、発電装置2(発電システム1)の他の実施形態として、燃料電池30への水素ガスの供給元として、ガス改質ユニット31に代えて又は同ユニット31とともに、電気分解ユニット42(図1,後述する図8)が設けられることも好ましい。ここで、この電気分解ユニット42は、電気分解用の電力として、外部若しくは内部に設置された太陽電池ユニット41(図1)若しくは蓄電池からの電力、又は商用電力を利用することも好ましい。また、燃料電池30による電力生成の際に発生する熱を、この太陽電池ユニット41に伝達する電解熱伝達部としての熱交換器が設けられてもよい。 In addition, as another embodiment of the power generation device 2 (power generation system 1), as a supply source of hydrogen gas to the fuel cell 30, instead of the gas reforming unit 31, or together with the unit 31, the electrolysis unit 42 (FIG. 1). , It is also preferable that FIG. 8) described later is provided. Here, it is also preferable that the electrolysis unit 42 uses electric power from a solar cell unit 41 (FIG. 1) or a storage battery installed outside or inside, or commercial electric power as electric power for electrolysis. Further, a heat exchanger may be provided as an electrolytic heat transfer unit that transfers the heat generated when the fuel cell 30 generates electric power to the solar cell unit 41.

さらに、ガス改質ユニット31から燃料電池30に導入される水素(H)と、同じく燃料電池30に導入される空気中の酸素(O)とのモル比を2よりも大きな値に設定し(すなわち燃料電池30内で水素過多とし)、空気における残りの窒素と、反応過多分の水素との混合ガスがオフガスとして排出されるようにすることも好ましい。このオフガスにおいては、酸素ガス分が概ねゼロとなっている。なお、このようなモル比の調整は、制御部20による指示に従い分配器35’によって実施されてもよい。 Further, the molar ratio of hydrogen (H 2 ) introduced into the fuel cell 30 from the gas reforming unit 31 to oxygen (O 2 ) in the air also introduced into the fuel cell 30 is set to a value larger than 2. It is also preferable (that is, hydrogen is excessive in the fuel cell 30) so that the mixed gas of the remaining hydrogen in the air and the hydrogen in which the reaction is excessive is discharged as off gas. In this off-gas, the oxygen gas content is almost zero. In addition, such adjustment of the molar ratio may be carried out by the distributor 35'according to the instruction by the control unit 20.

ちなみに、燃料電池自動車における燃料電池でもそうであるが、通常、燃料電池に供給される水素ガス分と、(空気中の)酸素ガス分との割合は、電池反応において酸素(空気)が過多状態であって水素が使い切られるように(燃焼され尽くすように)決定される。これに対し、本実施形態では、全くその逆であって、酸素(空気)が使い切られるように水素ガス(燃料)の供給を過多にするのである。これにより、供給先装置又はシステムにおいて不要な若しくは弊害となる酸素ガス分の量を十分に低減させた又は略ゼロにしたオフガスを、当該供給先装置又はシステムに提供することが可能となるのである。 By the way, as is the case with fuel cells in fuel cell vehicles, the ratio of hydrogen gas supplied to fuel cells to oxygen gas (in the air) is usually in a state of excess oxygen (air) in the battery reaction. And it is decided that hydrogen will be used up (burned out). On the other hand, in the present embodiment, the opposite is true, and the supply of hydrogen gas (fuel) is excessive so that oxygen (air) is used up. As a result, it is possible to provide the supply destination device or system with off-gas having a sufficiently reduced or substantially zero amount of oxygen gas that is unnecessary or harmful in the supply destination device or system. ..

次いでさらに、水素除去ユニット32によって、上述した窒素及び水素の混合ガスから水素ガス分を除去することによって、純度の高い窒素ガスをフライヤ61へ送り込むことができる。ここで除去された水素ガス分は、配管を通し分配機35によって燃料電池ユニット3に送られ、燃料電池30の燃料として再利用されてもよい。 Then, the hydrogen removing unit 32 further removes the hydrogen gas component from the above-mentioned mixed gas of nitrogen and hydrogen, so that high-purity nitrogen gas can be sent to the flyer 61. The hydrogen gas component removed here may be sent to the fuel cell unit 3 by the distributor 35 through a pipe and reused as fuel for the fuel cell 30.

また、変更態様として、この窒素と水素との混合ガスを、例えば窒素供給管621を介して揚げ油中に混入することによって、後に説明するように、揚げ油の酸化を抑制することも可能となるのである。なお、以上に述べたような場合、酸素は概ね全て消費されているので、例えば、酸素除去ユニット33を設けない構成も可能となる。 Further, as a modification, by mixing the mixed gas of nitrogen and hydrogen into the frying oil via, for example, the nitrogen supply pipe 621, it is possible to suppress the oxidation of the frying oil, as will be described later. be. In the case described above, since almost all oxygen is consumed, for example, a configuration without the oxygen removing unit 33 is possible.

ちなみに、燃料電池30としては、様々な電池方式のものが採用可能であるが、例えば、発電効率が高く非常に高温の熱を出力可能なSOFC方式の燃料電池や、比較的低温で稼働するがコンパクト化の容易なPEFC方式の燃料電池とすることも好ましい。SOFC方式の燃料電池30を採用した場合、その電池反応温度は約700〜約1000℃と非常に高温であるので、例えば、揚げ油に対するベースとなる主加熱を、熱交換ユニット34及び熱交換管613を用いてこの電池反応熱によって行ってしまうことも可能となる。 By the way, as the fuel cell 30, various battery types can be adopted. For example, an SOFC type fuel cell having high power generation efficiency and capable of outputting extremely high temperature heat, or an SOFC type fuel cell that operates at a relatively low temperature can be used. It is also preferable to use a PEFC type fuel cell that can be easily made compact. When the SOFC type fuel cell 30 is adopted, the cell reaction temperature is very high, about 700 to about 1000 ° C. Therefore, for example, the main heating that is the base for the frying oil is the heat exchange unit 34 and the heat exchange tube 613. It is also possible to do this by the heat of reaction of the battery.

次に、本発明に係るフライヤ61特有の特徴を説明する。従来、食品を製造するフライヤでは、以下の3つが重要な課題となってきた。
(ア)フライヤでは、例えば200℃台の温度を継続して保持するため、安定した大電力が必要となる。例えば、停電等によって商用電力の供給が停止した場合でも、製造中の揚げ対象物を棄損せずに済むような対策が必要となる。
(イ)フライヤで加工された(揚げられた)食品の安全性を確保する必要がある。
(ウ)フライヤで使用される揚げ油の酸化をできるだけ抑え、揚げ油の寿命を確保する必要がある。
Next, the features peculiar to the flyer 61 according to the present invention will be described. Conventionally, the following three issues have been important issues in the fryer that manufactures food.
(A) In the flyer, for example, since the temperature in the 200 ° C range is continuously maintained, a stable large amount of electric power is required. For example, even if the supply of commercial power is stopped due to a power outage or the like, it is necessary to take measures so as not to damage the fried food being manufactured.
(B) It is necessary to ensure the safety of food processed (fried) by the fryer.
(C) It is necessary to suppress the oxidation of the frying oil used in the fryer as much as possible and secure the life of the frying oil.

最初に、上記課題(ア)についてであるが、フライヤ61は勿論、商用電力を引き込んでヒータ612等を稼働させることもできるが、燃料電池ユニット3から電力線615を介して大電力を受け取ることができる。また、揚げ油の温度維持については、燃料電池ユニット3から熱交換管613を介して大量の熱を受け取り、揚げ油の高温維持をサポートしている。このように、フライヤ61はこの課題(ア)を確実に解決している。 First, regarding the above-mentioned problem (a), it is possible to operate the heater 612 and the like by drawing in commercial power as well as the flyer 61, but it is possible to receive a large amount of power from the fuel cell unit 3 via the power line 615. can. Further, regarding the temperature maintenance of the frying oil, a large amount of heat is received from the fuel cell unit 3 via the heat exchange pipe 613 to support the maintenance of the high temperature of the frying oil. In this way, the flyer 61 surely solves this problem (a).

次いで、上記課題(イ)についてさらに詳細に説明する。例えば、特開2008−302131号公報においては、「イモ類や、根菜類、野菜、果物等の素材をフライした後、フライ製品が高温のまま維持されると、フライ製品にアクリルアミドが生成されることがわかってきた。このアクリルアミドの生成を抑制する要望があり、アクリルアミドの生成を抑制するためには、フライ後のフライ製品をできるだけ早く冷却する必要がある」との指摘がなされている。 Next, the above-mentioned problem (a) will be described in more detail. For example, in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2008-302131, "When materials such as potatoes, root vegetables, vegetables, and fruits are fried and the fried product is maintained at a high temperature, acrylamide is generated in the fried product. It has become clear that there is a demand to suppress the production of acrylamide, and in order to suppress the production of acrylamide, it is necessary to cool the fried product after frying as soon as possible. "

このように、従来、炭水化物を多く含む食品を(120 ℃以上の)高温で加熱調理することによって、食品中のアミノ酸の一種であるアスパラギンがブドウ糖、果糖等の還元糖と反応してアクリルアミドに変化することが分かっている。 In this way, asparagine, which is one of the amino acids in foods, reacts with reducing sugars such as glucose and fructose and changes to acrylamide by cooking foods containing a large amount of carbohydrates at a high temperature (120 ° C or higher). I know I will.

このアクリルアミドは、神経毒性、肝毒性や、変異原性(発癌性)を有しており、その発生を十分に抑制しなければならない。これに対し、フライヤ61は、燃料電池ユニット3から窒素供給管621を介して多量の窒素ガスを受け取ることができ、さらに、冷却器623で冷却したこの多量の窒素ガスをフライ処理後の揚げ物に吹き付け、当該揚げ物を急速に冷却することができる。その結果、揚げ物中におけるアクリルアミドの発生が抑制されるのである。 This acrylamide has neurotoxicity, hepatotoxicity, and mutagenicity (carcinogenicity), and its occurrence must be sufficiently suppressed. On the other hand, the flyer 61 can receive a large amount of nitrogen gas from the fuel cell unit 3 via the nitrogen supply pipe 621, and further, the large amount of nitrogen gas cooled by the cooler 623 is used as the fried food after the frying process. The fried food can be sprayed and cooled rapidly. As a result, the generation of acrylamide in the fried food is suppressed.

なお、燃料電池ユ30から発生する窒素ガスから、熱交換ユニット34によって相当の熱量を取り出すことによって、窒素供給管621で供給される窒素ガスを低温化させることも可能である。この場合、冷却器623を用いずに、低温の窒素ガスを揚げ物に吹き付けることができる。さらに、以上とは異なる実施形態ではあるが、ガス改質ユニット31によって生成された水素ガスに代えて、液化水素ボンベからの水素ガスを用いる場合、この極低温の液化水素を利用して、窒素供給管621で供給される窒素ガスを低温化させることも可能となる。 It is also possible to lower the temperature of the nitrogen gas supplied by the nitrogen supply pipe 621 by extracting a considerable amount of heat from the nitrogen gas generated from the fuel cell unit 34 by the heat exchange unit 34. In this case, low temperature nitrogen gas can be blown onto the fried food without using the cooler 623. Further, although the embodiment is different from the above, when hydrogen gas from a liquefied hydrogen cylinder is used instead of the hydrogen gas generated by the gas reforming unit 31, nitrogen is utilized by utilizing the liquefied hydrogen at an extremely low temperature. It is also possible to lower the temperature of the nitrogen gas supplied by the supply pipe 621.

また、フライヤ61では、窒素供給管621で供給される窒素ガスで、油槽611と周囲のコンベヤ641とを含む揚げ処理空間全体を満たすことによって、揚げ処理前及び揚げ処理中の揚げ対象物や揚げ処理後の揚げ物の酸化をも抑制することができるのである。 Further, in the flyer 61, the nitrogen gas supplied by the nitrogen supply pipe 621 fills the entire frying processing space including the oil tank 611 and the surrounding conveyor 641, so that the frying object and the frying object before and during the frying process are fried. It is also possible to suppress the oxidation of the fried food after the treatment.

次いで、上記課題(ウ)については、フライヤ61は、燃料電池ユニット3から窒素供給管621を介して受け取った不活性ガスとしての窒素ガスを、揚げ対象物の入った揚げ油の表面を覆うように油槽611内へ供給する。これにより、高温状態の揚げ油が例えば空気中の酸素分と接触する状態を回避し、揚げ油の酸化を抑制することが可能となる。 Next, with respect to the above problem (c), the flyer 61 covers the surface of the frying oil containing the frying object with nitrogen gas as an inert gas received from the fuel cell unit 3 via the nitrogen supply pipe 621. It is supplied into the oil tank 611. This makes it possible to avoid a state in which the frying oil in a high temperature state comes into contact with oxygen in the air, for example, and suppress the oxidation of the frying oil.

さらに、例えば特開2003−24219号公報に開示されているように、「水素を油中に供給する」ことによって、「当該水素が油の酸化の際に生成されるペルオキシラジカルなどのフリーラジカルと反応することにより、油の酸化の連鎖反応を著しく抑制することができる」ことが分かっている。特に、植物性油脂に多い不飽和脂肪酸において、水素をもって炭素の2重結合の一端を封止することによって酸化が抑制されるのである。 Further, for example, as disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2003-24219, by "supplying hydrogen into oil", "the hydrogen becomes free radicals such as peroxy radicals generated during the oxidation of oil". By reacting, the chain reaction of oil oxidation can be significantly suppressed. " In particular, in unsaturated fatty acids, which are abundant in vegetable oils and fats, oxidation is suppressed by sealing one end of a carbon double bond with hydrogen.

この点、フライヤ61は、発電装置2から水素供給管631を介して受け取った水素ガスを、揚げ油に混入させることができる。その結果、揚げ油の酸化を抑制することが可能となるのである。 In this respect, the flyer 61 can mix the hydrogen gas received from the power generation device 2 through the hydrogen supply pipe 631 into the frying oil. As a result, it becomes possible to suppress the oxidation of frying oil.

ここで、水素供給管631を介して揚げ油中に混入される水素は微量に設定され、さらに、水素供給管631の内部及び水素放出孔において水素ガスが空気(酸素)と一切接触しないように工夫されることが好ましい。これにより、水素爆発等の危険な状態の発生を抑止することができる。なお、変更態様として、窒素供給管621を介して供給された不活性ガスとしての窒素ガスを、揚げ油に混入させて揚げ油の酸化を抑制することも好ましい。 Here, a small amount of hydrogen mixed in the frying oil via the hydrogen supply pipe 631 is set, and further, a device is devised so that the hydrogen gas does not come into contact with air (oxygen) at all inside the hydrogen supply pipe 631 and in the hydrogen discharge hole. It is preferable to be done. As a result, it is possible to suppress the occurrence of a dangerous state such as a hydrogen explosion. As a modification, it is also preferable to mix nitrogen gas as an inert gas supplied through the nitrogen supply pipe 621 with the frying oil to suppress the oxidation of the frying oil.

さらに、変更態様として、フライヤ61は、揚げ油に高電圧(強電界)を印加可能な電極を油槽611内に備えていてもよい。この高電圧(強電界)は、例えば1〜10kV台であり、燃料電池ユニット3から電力線615を介して受け取った直流の大電力を用いて発生させることができる。勿論、インバータ37で変換された交流電力を用いてもよい。このような高電圧印加による酸化抑制効果の1つの例として、特開2010−88769号公報には、直流のマイナス高電位を有する高電位発生プレートを食用油中に挿入することによって、この食用油の酸化を抑制可能であることが開示されている。 Further, as a modification, the flyer 61 may be provided with an electrode in the oil tank 611 capable of applying a high voltage (strong electric field) to the frying oil. This high voltage (strong electric field) is, for example, in the range of 1 to 10 kV, and can be generated by using a large amount of direct current received from the fuel cell unit 3 via the power line 615. Of course, the AC power converted by the inverter 37 may be used. As one example of the oxidation suppressing effect due to the application of such a high voltage, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2010-888769 describes this edible oil by inserting a high potential generating plate having a negative high potential of direct current into the edible oil. It is disclosed that it is possible to suppress the oxidation of.

このように、発電装置2(発電システム1)によれば、(通常は商用電力を変換しなければ得られない)直流電力を必要とする供給先装置又はシステムに対し、効率良く直流電力を供給することもできるのである。 As described above, according to the power generation device 2 (power generation system 1), the DC power is efficiently supplied to the supply destination device or system that requires the DC power (usually obtained only by converting the commercial power). You can also do it.

図3は、発電装置2でのオフガス処理における他の実施形態を示す構成図である。 FIG. 3 is a configuration diagram showing another embodiment in the off-gas treatment in the power generation device 2.

図3に示した実施形態においては、分配器35’が、酸素濃度計測センサ351によってオフガス中に残留した酸素濃度をモニタしている。分配器35’は、この計測された酸素残留濃度に基づいて、ガス改質ユニット31から供給された水素ガスのうち、単位時間当たりにしてオフガス中の酸素ガス分と過不足なく反応する分(単位時間における残留酸素ガスのモル数の2倍のモル数分)の水素ガスを酸素除去ユニット33’に供給する。 In the embodiment shown in FIG. 3, the distributor 35'monitors the oxygen concentration remaining in the off-gas by the oxygen concentration measurement sensor 351. Based on the measured oxygen residual concentration, the distributor 35'reacts with the oxygen gas in the off-gas in just proportion of the hydrogen gas supplied from the gas reforming unit 31 (per unit time). Hydrogen gas (for the number of moles twice the number of moles of residual oxygen gas in a unit time) is supplied to the oxygen removal unit 33'.

この酸素除去ユニット33’は、オフガスと、分配器35’から供給された水素ガスとを混合した上で、加熱した白金(Pt)、パラジウム(Pd)、ルテニウム(Ru)又は銅(Cu)等を含む触媒に接触させる環境で反応させることにより、オフガス中の酸素(O)を水分(HO)に変換する。次いで、この水分を除湿器によって除去することによって、純度の高い窒素ガスを生成し、フライヤ61へ送出することができるのである。 The oxygen removal unit 33'is a mixture of off-gas and hydrogen gas supplied from the distributor 35', and then heated platinum (Pt), palladium (Pd), ruthenium (Ru), copper (Cu), or the like. Oxygen (O 2 ) in off-gas is converted to water (H 2 O) by reacting in an environment in contact with a catalyst containing. Then, by removing this water with a dehumidifier, high-purity nitrogen gas can be generated and sent to the flyer 61.

ちなみに、本願発明者等の試算では、純度99.9%の窒素ガスが10m3/時のペースで酸素除去ユニット33’に流入する場合に、この窒素ガスの純度を99.999%にまで高めるには、水素ガスを、1.98×10-3 m3/時のペースで供給すればよい。 By the way, according to the estimation by the inventors of the present application, when nitrogen gas having a purity of 99.9% flows into the oxygen removal unit 33'at a pace of 10 m 3 / hour, hydrogen is required to increase the purity of the nitrogen gas to 99.999%. Gas can be supplied at a pace of 1.98 × 10 -3 m 3 / hour.

なお、以上に説明した酸素除去ユニット33’を用いたオフガス処理は、フライヤ61(図2)のみならず、この後説明するフライヤ65(図4,図5)や雰囲気炉71(図9)でも適用可能である。いずれにしても、要求されるオフガス内の酸素分圧や水素分圧によっては、他に酸素除去ユニットや水素除去ユニットを設けることなく簡易な構成でオフガス処理が可能となるのである。勿論、水素及び/又は酸素を略ゼロに近づけるべく水素除去ユニット32及び/又は酸素除去ユニット33を併設する実施形態をとってもよい。 The off-gas treatment using the oxygen removal unit 33'described above is performed not only on the flyer 61 (FIG. 2) but also on the flyer 65 (FIGS. 4 and 5) and the atmosphere furnace 71 (FIG. 9) described later. Applicable. In any case, depending on the required oxygen partial pressure and hydrogen partial pressure in the off-gas, off-gas treatment can be performed with a simple configuration without providing an oxygen removal unit or a hydrogen removal unit. Of course, an embodiment may be taken in which the hydrogen removal unit 32 and / or the oxygen removal unit 33 are provided side by side in order to bring hydrogen and / or oxygen close to substantially zero.

図4及び図5は、本発明に係る発電装置及び加工装置の他の実施形態を示す模式図である。ここで、図4(A)、図4(B)及び図5はそれぞれ、本実施形態の装置(フライヤ65)に係る正面図、側面図及び上面図となっている。 4 and 5 are schematic views showing another embodiment of the power generation device and the processing device according to the present invention. Here, FIGS. 4 (A), 4 (B), and 5 are front views, side views, and top views of the apparatus (frieder 65) of the present embodiment, respectively.

これらの図面に示した実施形態によれば、発電装置2と、コンビニエンスストア(コンビニ)や小規模店舗等で使用される簡易型のフライヤ65とが、加工システムを構成している。ちなみに、発電装置2がフライヤ65に含まれ、全体が一体化してフライヤとしての装置になっていてもよい。またこの場合、燃料電池40にはコンパクト化の容易なPEFC方式のものを採用することも好ましい。 According to the embodiments shown in these drawings, the power generation device 2 and the simple flyer 65 used in a convenience store (convenience store), a small-scale store, or the like constitute a processing system. Incidentally, the power generation device 2 may be included in the flyer 65, and the whole may be integrated into a device as a flyer. In this case, it is also preferable to use a PEFC type fuel cell 40, which is easy to make compact.

フライヤ65の油槽651には、揚げ物を作製するための揚げ油が入っており、また、この揚げ油に対して揚げ対象物を出し入れするための、取手の付いた網状のバスケットが具備されている。さらに、油槽651の底部にはヒータ652が設けられている。このヒータ652は、燃料電池ユニット3からインバータ37を介して供給される交流電力又は商用電力を、電力調節器656で調整した上で受け取り、この電力で揚げ油を加熱する。 The oil tank 651 of the fryer 65 contains frying oil for producing a fried food, and is provided with a net-like basket with a handle for loading and unloading the fried food with respect to the frying oil. Further, a heater 652 is provided at the bottom of the oil tank 651. The heater 652 receives AC power or commercial power supplied from the fuel cell unit 3 via the inverter 37 after adjusting it with the power controller 656, and heats the frying oil with this power.

ここで、電力調節器656は、例えば揚げ油の温度や、操作パネルを介して指示される設定温度、さらには停電の有無等に応じて、供給される交流電力と商用電力との使用割合を制御する。基本的には、燃料電池ユニット3からの交流電力を主に使用し、不足等があれば商用電力を合わせて使用するようにプログラムされていることも好ましい。 Here, the power controller 656 controls the usage ratio of the supplied AC power and the commercial power according to, for example, the temperature of the frying oil, the set temperature indicated via the operation panel, and the presence or absence of a power failure. do. Basically, it is also preferable that the program is programmed so that the AC power from the fuel cell unit 3 is mainly used, and if there is a shortage or the like, the commercial power is also used.

また、フライヤ65の油槽651の底部には、ヒータ652と合わせて熱交換管653が設けられている。熱交換管653は、燃料電池ユニット3から熱交換ユニット34を介して供給される熱を、管内を循環する熱交換媒体によって揚げ油に伝達し、この揚げ油を加熱する。これにより、例えば揚げ油を電力によって設定温度にまで加熱する際、ベースとなる揚げ油温度を高くしておくことができ、省電力化が可能となる。 Further, a heat exchange pipe 653 is provided at the bottom of the oil tank 651 of the flyer 65 together with the heater 652. The heat exchange pipe 653 transfers the heat supplied from the fuel cell unit 3 through the heat exchange unit 34 to the frying oil by the heat exchange medium circulating in the pipe, and heats the frying oil. As a result, for example, when the frying oil is heated to a set temperature by electric power, the temperature of the base frying oil can be kept high, and power saving becomes possible.

さらに、フライヤ65の窒素供給管654は、燃料電池ユニット3から水素除去ユニット32を介して供給される窒素ガスを、揚げ油の表面を覆うように油槽651内に供給する。ここで、窒素供給管654は、図5に示すように、油槽651の周囲を廻るように配置されており、窒素ガスを、管に開けられた多数の孔から揚げ油に向けて放出することができる。これにより、揚げ物を作製している間、窒素ガスを揚げ油表面に充満させ、揚げ油及び揚げ対象物を外部の空気から遮断することができる。その結果、空気中の酸素による揚げ油及び揚げ対象物の酸化が抑制され、揚げ油の耐用日数が大幅に伸び、揚げ物の品質も向上するのである。 Further, the nitrogen supply pipe 654 of the flyer 65 supplies the nitrogen gas supplied from the fuel cell unit 3 via the hydrogen removal unit 32 into the oil tank 651 so as to cover the surface of the frying oil. Here, as shown in FIG. 5, the nitrogen supply pipe 654 is arranged so as to go around the oil tank 651, and nitrogen gas can be discharged toward the frying oil from a large number of holes made in the pipe. can. As a result, nitrogen gas can be filled on the surface of the frying oil during the production of the frying food, and the frying oil and the frying object can be shielded from the outside air. As a result, the oxidation of the frying oil and the object to be fried by oxygen in the air is suppressed, the useful life of the frying oil is significantly extended, and the quality of the fried food is also improved.

ここで、この窒素供給管654を介して供給される窒素ガスは、水素除去ユニット32を介して生成される。この際、ガス改質ユニット31から燃料電池30に導入される水素(H)と、同じく燃料電池30に導入される空気中の酸素(O)とのモル比を2よりも大きな値に設定し(すなわち燃料電池30内で水素過多とし)、空気における残りの窒素と、反応過多分の水素との混合ガスがオフガスとして排出されるようにする。このオフガスにおいて酸素ガス分は概ねゼロとなっている。ちなみに、このようなモル比の調整は、制御部20による指示に従い分配器35によって実施されてもよい。 Here, the nitrogen gas supplied through the nitrogen supply pipe 654 is generated via the hydrogen removal unit 32. At this time, the molar ratio of hydrogen (H 2 ) introduced into the fuel cell 30 from the gas reforming unit 31 to oxygen (O 2 ) in the air also introduced into the fuel cell 30 is set to a value larger than 2. It is set (that is, hydrogen is excessive in the fuel cell 30) so that the mixed gas of the remaining hydrogen in the air and the hydrogen of the excessive reaction is discharged as off gas. In this off-gas, the oxygen gas content is almost zero. Incidentally, such adjustment of the molar ratio may be carried out by the distributor 35 according to the instruction by the control unit 20.

次いでさらに、この窒素及び水素の混合ガスから水素除去ユニット32で水素ガス分を除去することによって、純度の高い窒素ガスを、窒素供給管654を介してフライヤ65に送り込むことができるのである。 Then, by further removing the hydrogen gas component from the mixed gas of nitrogen and hydrogen with the hydrogen removing unit 32, the high-purity nitrogen gas can be sent to the flyer 65 through the nitrogen supply pipe 654.

なお、水素除去ユニット32で除去された水素ガス分を、水素供給管655を介して揚げ油中に混入することによって、フライヤ61でも述べたように、揚げ油の酸化を抑制することが可能となる。また、この除去された水素ガス分を、分配器35を介し、燃料電池40での燃料として再利用してもよい。 By mixing the hydrogen gas content removed by the hydrogen removing unit 32 into the frying oil via the hydrogen supply pipe 655, it is possible to suppress the oxidation of the frying oil as described in the flyer 61. Further, the removed hydrogen gas component may be reused as fuel in the fuel cell 40 via the distributor 35.

ちなみに、フライヤ65においては、油槽651の底部に廃油孔が設けられており、耐用期限を過ぎた揚げ油が、廃油弁を開けることによって廃油孔から取り出され、油カス分離網で濾されて廃油タンクに収納されてもよい。また、フライヤ65において、油槽651が複数設けられていてもよい。この場合、例えば、以上に述べたフライヤ構成を1ユニットとし、複数ユニットを連結してフライヤ65とすることもできる。 By the way, in the flyer 65, a waste oil hole is provided at the bottom of the oil tank 651, and the frying oil whose useful life has expired is taken out from the waste oil hole by opening the waste oil valve, filtered by an oil residue separation net, and the waste oil tank. It may be stored in. Further, the flyer 65 may be provided with a plurality of oil tanks 651. In this case, for example, the flyer configuration described above may be set as one unit, and a plurality of units may be connected to form the flyer 65.

[ショーケース]
図6は、本発明に係る供給先装置における他の実施形態を示す模式図である。
[Showcase]
FIG. 6 is a schematic view showing another embodiment of the supply destination device according to the present invention.

図6には、コンビニ等の店舗内に設置されるショーケース68が示されている。ショーケース68は、フライヤ65で作製された揚げ物を、保温された状態で保管しつつ来店客に展示する透明ケースとなっている。ショーケース68の窒素供給管681は、発電装置2からの窒素ガスを揚げ物の置かれたブース内に供給し、当該ブースを窒素ガスで充満させる。これにより、空気中の酸素による揚げ物の酸化が大幅に抑制され、揚げ物の品質が維持される。 FIG. 6 shows a showcase 68 installed in a store such as a convenience store. The showcase 68 is a transparent case in which the fried food produced by the fried food 65 is stored in a heat-retaining state and displayed to customers. The nitrogen supply pipe 681 of the showcase 68 supplies the nitrogen gas from the power generation device 2 into the booth where the fried food is placed, and fills the booth with the nitrogen gas. As a result, the oxidation of the fried food by oxygen in the air is greatly suppressed, and the quality of the fried food is maintained.

また、熱交換管682は、発電装置2の熱交換ユニット34からの熱を揚げ物の置かれたブース内に移送してブース内の窒素ガスを温め、揚げ物を保温する。熱交換管682は、揚げ物ブースに並べて設置された高温水供給器69内の飲料を加熱し保温することも好ましい。さらに、加熱照明灯683が、発電装置2から電力を供給されて可視光及び赤外線を放射し、揚げ物を展示のために照明するとともに、加熱し保温することも好ましい。 Further, the heat exchange pipe 682 transfers the heat from the heat exchange unit 34 of the power generation device 2 into the booth where the fried food is placed to warm the nitrogen gas in the booth and keep the fried food warm. It is also preferable that the heat exchange tube 682 heats and keeps the beverage in the high temperature water supply 69 installed side by side in the fried food booth. Further, it is also preferable that the heating illumination lamp 683 is supplied with electric power from the power generation device 2 to radiate visible light and infrared rays to illuminate the fried food for display and to heat and keep the fried food warm.

以上説明したように、発電装置2は、例えば、コンビニ等の店舗に設置された様々な装置や設備に対し、必要とされるエネルギーや物質をまとめて若しくは一括して供給することができる。次に、発電システム1又は発電装置2からエネルギーや物質を供給される店舗をシステムとして捉えた実施形態を説明する。 As described above, the power generation device 2 can supply the required energy and substances collectively or collectively to various devices and equipment installed in a store such as a convenience store, for example. Next, an embodiment in which a store to which energy or substances are supplied from the power generation system 1 or the power generation device 2 is regarded as a system will be described.

[店舗関連システム]
図7は、本発明による発電装置(システム)、及び供給先システムとしての店舗関連システムの一実施形態を説明するための模式図である。
[Store-related system]
FIG. 7 is a schematic diagram for explaining an embodiment of a power generation device (system) according to the present invention and a store-related system as a supply destination system.

図7によれば、フライヤ65やショーケース68等を含む供給先システムとしてのコンビニ(店舗)6が、本発明による発電システム1から、必要とされるエネルギー及び物質を供給されている。本実施形態において、発電システム1は、
(1a)太陽電池ユニット41と、
(1b)太陽電池ユニット41で生成される電力を用いて電気分解を行う電気分解ユニット42と、
(1c)電気分解ユニット42で生成される酸素ガスを保存する酸素タンクと、
(1d)電気分解ユニット42で生成される水素ガスを保存する高圧型水素タンク及び低圧型水素タンクと、
(1e)このような水素タンクから取得される水素を用いて発電を行う燃料電池ユニット3と、
(1f)燃料電池ユニット3のオフガスから水素ガス分を除去する水素除去ユニット32と、
(1g)水素除去ユニット32で生成される窒素ガスを保存する窒素タンクと、
(1h)燃料電池ユニット3で生成される純水を保存する純水タンクと、
(1i)燃料電池ユニット3で発生する熱を回収する熱交換ユニット34と
を備えている。
According to FIG. 7, a convenience store (store) 6 as a supply destination system including a flyer 65, a showcase 68, and the like is supplied with the required energy and substances from the power generation system 1 according to the present invention. In the present embodiment, the power generation system 1 is
(1a) Solar cell unit 41 and
(1b) An electrolysis unit 42 that electrolyzes using the electric power generated by the solar cell unit 41, and
(1c) An oxygen tank for storing the oxygen gas generated by the electrolysis unit 42, and
(1d) A high-pressure hydrogen tank and a low-pressure hydrogen tank for storing the hydrogen gas generated by the electrolysis unit 42,
(1e) A fuel cell unit 3 that generates electricity using hydrogen obtained from such a hydrogen tank, and
(1f) A hydrogen removing unit 32 that removes hydrogen gas from the off-gas of the fuel cell unit 3 and
(1g) A nitrogen tank for storing the nitrogen gas generated by the hydrogen removal unit 32, and
(1h) A pure water tank for storing the pure water generated by the fuel cell unit 3 and
(1i) A heat exchange unit 34 for recovering the heat generated in the fuel cell unit 3 is provided.

ちなみに、これらの構成要素(1a)〜(1i)が1つの装置内に備えられ、発電装置2として捉えられる形態であってもよい。また、コンビニ6が、これらの構成要素(1a)〜(1i)をも含み、1つのシステムとして把握される形態も可能である。なお、上記(1d)の高圧型水素タンク及び低圧型水素タンクは、燃料電池30の電池方式や発電形態に応じて併用したり使い分けたりすることができ、又は予め一方のみ配備されてもよい。 Incidentally, these components (1a) to (1i) may be provided in one device and may be regarded as a power generation device 2. It is also possible that the convenience store 6 includes these components (1a) to (1i) and is grasped as one system. The high-pressure hydrogen tank and the low-pressure hydrogen tank described in (1d) may be used together or used properly according to the battery system and power generation form of the fuel cell 30, or only one of them may be deployed in advance.

コンビニ6には、燃料電池ユニット3から電力線を介して電力が供給され、窒素タンクから窒素供給管を介して窒素ガスが供給され、水素除去ユニット32から水素供給管を介して水素ガスが供給され、酸素タンクから酸素供給管を介して酸素ガスが供給され、純水タンクから純水供給管を介して純水が供給され、熱交換ユニット34から熱交換管を介して熱が供給される。コンビニ6では、これらの供給されたエネルギーや物質が、フライヤ65やショーケース68といった店舗内装置・設備に分配されて利用されるのである。 Power is supplied to the convenience store 6 from the fuel cell unit 3 via the power line, nitrogen gas is supplied from the nitrogen tank via the nitrogen supply pipe, and hydrogen gas is supplied from the hydrogen removal unit 32 via the hydrogen supply pipe. , Oxygen gas is supplied from the oxygen tank via the oxygen supply pipe, pure water is supplied from the pure water tank via the pure water supply pipe, and heat is supplied from the heat exchange unit 34 via the heat exchange pipe. At the convenience store 6, these supplied energies and substances are distributed and used in in-store devices and equipment such as the flyer 65 and the showcase 68.

ここで、窒素ガス、水素ガスや、酸素ガスはタンクに保存されることも好ましい。例えば、太陽電池ユニット41が発電可能な昼間に水素ガスを水素タンクに貯蔵し、次いで夜間に、この貯蔵した水素ガスを利用して燃料電池ユニット3で発電を行って、同じく夜間に稼働させるコンビニ店舗内のフライヤ65に、電力、窒素ガスや熱等を供給してもよい。 Here, it is also preferable that nitrogen gas, hydrogen gas, and oxygen gas are stored in a tank. For example, a convenience store in which hydrogen gas is stored in a hydrogen tank during the day when the solar cell unit 41 can generate electricity, and then at night, the fuel cell unit 3 uses the stored hydrogen gas to generate electricity and operate at night as well. Electric power, nitrogen gas, heat, or the like may be supplied to the flyer 65 in the store.

また、燃料電池ユニット3での発電も昼間に行っておき、生成した電力を蓄電ユニット51(図1)に蓄電し、生成した窒素ガスを窒素タンクに貯蔵し、さらに、発生させた熱を蓄熱ユニット52(図1)に蓄熱しておいて、次いで、夜間にこれらのエネルギー・物質をコンビニ6に供給することも可能である。 Further, power generation in the fuel cell unit 3 is also performed in the daytime, the generated electric power is stored in the power storage unit 51 (FIG. 1), the generated nitrogen gas is stored in the nitrogen tank, and the generated heat is further stored. It is also possible to store heat in the unit 52 (FIG. 1) and then supply these energies and substances to the convenience store 6 at night.

[電気分解ユニット]
図8は、本発明に係る電気分解部の一実施形態を示す模式図である。
[Electrolysis unit]
FIG. 8 is a schematic view showing an embodiment of the electrolysis unit according to the present invention.

図8(A)によれば、本実施形態の電気分解ユニット42は、電気分解セル421と、パラボラ反射鏡422と、熱吸収管423とを備えている。電気分解セル421は、本実施形態において、水蒸気を電気分解可能な構成となっている。具体的には、負極において高圧に保たれた水蒸気を水素(H)と酸素イオン(O2-)とに分解し、電解質を介して正極に至った酸素イオンを酸素(O)として放出する。 According to FIG. 8A, the electrolysis unit 42 of the present embodiment includes an electrolysis cell 421, a parabolic reflector 422, and a heat absorption tube 423. In the present embodiment, the electrolysis cell 421 has a configuration capable of electrolyzing water vapor. Specifically, the water vapor maintained at high pressure at the negative electrode is decomposed into hydrogen (H 2 ) and oxygen ions (O 2- ), and the oxygen ions that reach the positive electrode via the electrolyte are released as oxygen (O 2). do.

このように水蒸気を電気分解することにより、液体である水の分解と比較して水素生成効率が大幅に向上する。また、この水蒸気による熱をもって電解質の温度を上昇させることによっても、当該効率が改善するのである。なお、電気分解に必要な直流電力は、商用電力を変換して取得してもよいが、本実施形態では太陽電池ユニット41から取得可能となっている。 By electrolyzing water vapor in this way, the hydrogen generation efficiency is significantly improved as compared with the decomposition of water which is a liquid. Further, the efficiency is also improved by raising the temperature of the electrolyte with the heat generated by the steam. The DC power required for electrolysis may be obtained by converting commercial power, but in the present embodiment, it can be obtained from the solar cell unit 41.

ここで、電気分解セル421に供給される水蒸気は、熱吸収管423を通る水(純水)をパラボラ反射鏡422で集光された太陽光を用いて加熱することによって生成することができる。ちなみに、使用可能なパラボラ反射鏡は、図8(A)のような点焦点型に限定されない。例えば、図8(B)に示すような焦点がライン上に並ぶパラボラ反射鏡422’を使用し、このライン位置に熱吸収管423’を配置して水蒸気を生成することも可能である。 Here, the water vapor supplied to the electrolysis cell 421 can be generated by heating water (pure water) passing through the heat absorption tube 423 with sunlight focused by the parabolic reflector 422. Incidentally, the parabolic reflector that can be used is not limited to the point focus type as shown in FIG. 8 (A). For example, it is also possible to use a parabolic reflector 422'in which the focal points are aligned on the line as shown in FIG. 8B, and arrange a heat absorption tube 423' at this line position to generate water vapor.

以上に述べたようなユニットを利用することによって、例えば、太陽電池ユニット41及び電気分解ユニット42がそれぞれ、発電及び水蒸気生成の可能な昼間に水素ガスを生成して水素タンクに貯蔵し、次いで夜間に、この貯蔵した水素ガスを利用して燃料電池ユニット3で発電を行うことも可能となる。 By using the units as described above, for example, the solar cell unit 41 and the electrolysis unit 42 generate hydrogen gas in the daytime when power generation and steam generation are possible and store it in the hydrogen tank, and then at nighttime. In addition, the stored hydrogen gas can be used to generate electricity in the fuel cell unit 3.

なお、水蒸気を生成するための熱の少なくとも一部、及び/又は電解質を温めるための熱の少なくとも一部を、燃料電池ユニット3(蓄熱ユニット52,熱交換ユニット34)から割り当てることも可能である。また、電力の使用状況や水素ガスの備蓄状況等に合わせ、電気分解ユニット42で使用される電力の少なくとも一部を、燃料電池ユニット3(蓄電ユニット51)から賄う形態とすることもできる。 It is also possible to allocate at least a part of the heat for generating water vapor and / or at least a part of the heat for heating the electrolyte from the fuel cell unit 3 (heat storage unit 52, heat exchange unit 34). .. Further, at least a part of the electric power used in the electrolysis unit 42 may be supplied from the fuel cell unit 3 (storage unit 51) according to the electric power usage situation, the hydrogen gas storage situation, and the like.

以上説明したような電気分解ユニット42に関係する技術事項をまとめると、以下の通りとなる。
[技術事項1]
被加熱対象物を非酸化雰囲気で加熱して加工を行う加工装置に対し、当該加工に使用される電力を供給する発電装置であって、
外部又は内部に設置された太陽電池からの電力を用いて水又は水蒸気を電気分解して水素を生成する水素ガス生成部と、
生成された当該水素ガスと酸素を含む気体とを用いて当該電力を生成し、排ガスを排出する燃料電池を含む発電部と、
当該排ガスの少なくとも一部を、当該非酸化雰囲気として使用可能な不活性なガスに変換し、前記加工装置に供給する不活性ガス供給部と
を備えていることを特徴とする発電装置。
[技術事項2]
生成された当該水素ガスの一部を、当該非酸化雰囲気として使用させるべく前記加工装置に供給する水素供給部を更に備えていることを特徴とする請求項1に記載の発電装置。
[技術事項3]
前記加工装置は、加熱した媒体に当該被加熱対象物を投入して加工する加工装置であって、
前記発電装置は、生成された当該水素ガスの一部を、当該媒体に混入させて当該媒体の酸化を抑制するべく前記加工装置に供給する水素供給部を更に備えている
ことを特徴とする技術事項1に記載の発電装置。
[技術事項4]
前記発電装置は、前記発電部による電力生成の際に発生する熱を、前記水素ガス生成部に伝達する熱伝達部を更に備えていることを特徴とする技術事項1から3のいずれか1項に記載の発電装置。
[技術事項5]
前記発電装置は、前記発電部による電力生成の際に発生する熱を、当該被加熱対象物を加熱するために使用させるべく前記加工装置に伝達する加工用熱伝達部を更に備えていることを特徴とする技術事項1から4のいずれか1項に記載の発電装置。
The technical items related to the electrolysis unit 42 as described above can be summarized as follows.
[Technical matter 1]
A power generation device that supplies electric power used for processing to a processing device that heats an object to be heated in a non-oxidizing atmosphere for processing.
A hydrogen gas generator that electrolyzes water or water vapor to generate hydrogen using electric power from solar cells installed outside or inside.
A power generation unit including a fuel cell that generates the electric power by using the generated hydrogen gas and a gas containing oxygen and emits exhaust gas.
A power generation device including an inert gas supply unit that converts at least a part of the exhaust gas into an inert gas that can be used as the non-oxidizing atmosphere and supplies the processing device.
[Technical matter 2]
The power generation device according to claim 1, further comprising a hydrogen supply unit that supplies a part of the generated hydrogen gas to the processing device so that it can be used as the non-oxidizing atmosphere.
[Technical matter 3]
The processing apparatus is a processing apparatus for putting the object to be heated into a heated medium and processing the object.
The power generation device further includes a hydrogen supply unit that mixes a part of the generated hydrogen gas into the medium and supplies it to the processing device in order to suppress oxidation of the medium. The power generation device according to item 1.
[Technical matter 4]
Item 1 of any one of technical matters 1 to 3, wherein the power generation device further includes a heat transfer unit that transfers heat generated when electric power is generated by the power generation unit to the hydrogen gas generation unit. The power generation device described in.
[Technical matter 5]
The power generation device further includes a processing heat transfer unit that transfers heat generated when electric power is generated by the power generation unit to the processing device so as to be used for heating the object to be heated. The power generation device according to any one of technical items 1 to 4, which is characterized.

[雰囲気炉]
図9は、本発明に係る発電装置及び加工装置の更なる他の実施形態を示す模式図である。
[Atmospheric furnace]
FIG. 9 is a schematic view showing still another embodiment of the power generation device and the processing device according to the present invention.

図9(A)に示した実施形態によれば、本発明による発電装置2と、雰囲気熱処理炉(雰囲気炉)71とが組み合わされ、全体として加工システムが構成されている。このうち、雰囲気炉71は、本実施形態において、被加熱対象物(熱処理対象物)である鉄鋼材に対し、製品に合わせた変態制御を行うべく非酸化雰囲気で加熱加工(熱処理)を実施するための高温炉である。 According to the embodiment shown in FIG. 9A, the power generation device 2 according to the present invention and the atmospheric heat treatment furnace (atmospheric furnace) 71 are combined to form a processing system as a whole. Of these, in the present embodiment, the atmosphere furnace 71 heat-treats (heat-treats) the steel material to be heated (heat-treated object) in a non-oxidizing atmosphere in order to control transformation according to the product. It is a high temperature furnace for.

この雰囲気炉71内には、鋼鉄材が処理行程中に酸化することがないように不活性ガスとしての窒素ガスや還元ガスとしての水素ガスが導入され、その他、プロセスガスとして水素ガス等が導入される。なお、図9の発電装置2の構成要素及び雰囲気炉71の構成要素の全体によって、1つの加工装置(雰囲気炉)が構成されてもよい。 Nitrogen gas as an inert gas and hydrogen gas as a reducing gas are introduced into the atmosphere furnace 71 so that the steel material is not oxidized during the treatment process, and hydrogen gas or the like is introduced as a process gas. Will be done. One processing device (atmosphere furnace) may be configured by the whole of the components of the power generation device 2 and the atmosphere furnace 71 of FIG.

具体的に、雰囲気炉71は、
(71a)ゲート開閉板を含むゲートを介して鉄鋼材を導入するための、パージガスが導入可能な前室チャンバと、
(71b)それぞれ特有の工程環境(例えば温度等)を提供すべく互いに仕切りによって区分けされており、さらに、室内の雰囲気を均一にするための攪拌ファンを備えた複数の雰囲気室と、
(71c)ゲート開閉板を含むゲートを介して熱処理後の鉄鋼材を搬出するための、パージガスが導入可能な後室チャンバと、
(71d)発電装置2から供給される窒素ガス及び水素ガスを受け取り、それぞれを窒素・水素供給管712を介して必要とされる雰囲気室に分配したり、窒素及び水素の混合ガスを生成して必要とされる雰囲気室に供給したりする混合・分配器711と、
(71e)鉄鋼材を、前室チャンバから複数の雰囲気室を通って後室チャンバに至る熱処理工程経路に渡って搬送し、その間、鉄鋼材を、その位置に応じて設定された温度にまで加熱するローラハース(roller hearth)721と、
(71f)発電装置2(インバータ37)から電力線723を介して供給される電力を受け取り、ローラハース721に搬送動作及び加熱動作のための電力を供給して、これらの動作を制御するローラハース制御部722と、
(71g)発電装置2(熱交換ユニット34)から供給される熱を雰囲気室にまで伝達し、鉄鋼材を加熱する、又はローラハース721による加熱動作を補助する熱交換管731と
を備えている。
Specifically, the atmosphere furnace 71 is
(71a) An anterior chamber chamber into which purge gas can be introduced for introducing steel materials through a gate including a gate opening / closing plate, and
(71b) A plurality of atmosphere chambers, which are separated from each other by a partition to provide a unique process environment (for example, temperature, etc.), and further equipped with a stirring fan to make the atmosphere in the room uniform.
(71c) A rear chamber chamber into which purge gas can be introduced for carrying out the steel material after heat treatment through the gate including the gate opening / closing plate, and
(71d) Receives nitrogen gas and hydrogen gas supplied from the power generation device 2 and distributes each to the required atmosphere chamber via the nitrogen / hydrogen supply pipe 712, or generates a mixed gas of nitrogen and hydrogen. Mixer / distributor 711 that supplies to the required atmosphere room, and
(71e) The steel material is transported from the anterior chamber through a plurality of atmosphere chambers through a heat treatment process path to the rear chamber chamber, during which the steel material is heated to a temperature set according to its position. Roller hearth 721 and
(71f) The roller hearth control unit 722 that receives the power supplied from the power generation device 2 (inverter 37) via the power line 723, supplies the power for the transfer operation and the heating operation to the roller hearth 721, and controls these operations. When,
(71g) The heat exchange tube 731 that transfers the heat supplied from the power generation device 2 (heat exchange unit 34) to the atmosphere chamber to heat the steel material or assists the heating operation by the roller hearth 721 is provided.

一方、発電装置2は、構成や機能の点で図2のものと同様であり、また、態様によっては、発電システム1として捉えられる場合のあることも同様である。ただし、図9において、水素除去ユニット32は、燃料電池ユニット3から排出されるオフガスから水素ガス分を除去した残りの窒素ガスを、混合・分配器711に供給している。さらに、その一方で分離した水素ガスを、分配器35を介して発電用の燃料として再利用させている。 On the other hand, the power generation device 2 is similar to that of FIG. 2 in terms of configuration and function, and may be regarded as a power generation system 1 depending on the mode. However, in FIG. 9, the hydrogen removing unit 32 supplies the remaining nitrogen gas obtained by removing the hydrogen gas component from the off gas discharged from the fuel cell unit 3 to the mixer / distributor 711. Further, on the other hand, the separated hydrogen gas is reused as fuel for power generation via the distributor 35.

また、水素除去ユニット32は、分離した水素ガスを、還元ガスとして利用させるべく混合・分配器711に供給してもよい。さらに、ガス改質ユニット31で生成された水素ガスの一部が、分配器35を介して混合・分配器711に供給されることも好ましい。 Further, the hydrogen removal unit 32 may supply the separated hydrogen gas to the mixer / distributor 711 so as to be used as a reducing gas. Further, it is also preferable that a part of the hydrogen gas generated by the gas reforming unit 31 is supplied to the mixer / distributor 711 via the distributor 35.

以上に述べたような構成によって、発電装置2は図9(B)に示すように、雰囲気炉71が必要とする形態のエネルギー(電力、熱)や物質(窒素、水素)を、まとめて若しくは一括して雰囲気炉71に適宜供給することができる。その結果、より安定した且つ供給コストの上昇を抑えた供給体制を容易に構築することが可能となるのである。 With the configuration as described above, as shown in FIG. 9B, the power generation device 2 collectively or collects the energy (electric power, heat) and substances (nitrogen, hydrogen) in the form required by the atmosphere furnace 71. It can be collectively supplied to the atmosphere furnace 71 as appropriate. As a result, it becomes possible to easily construct a supply system that is more stable and suppresses an increase in supply cost.

また、特に、雰囲気炉71では通常、電力、不活性ガス(窒素ガス)や、水素ガス(還元ガス)を多量に消費するので、それらの調達には膨大なコストがかかる。これに対し、発電装置2によれば、この調達コストを大幅に削減することも可能となるのである。 Further, in particular, since the atmospheric furnace 71 usually consumes a large amount of electric power, an inert gas (nitrogen gas), and a hydrogen gas (reduced gas), it costs a huge amount of money to procure them. On the other hand, according to the power generation device 2, it is possible to significantly reduce the procurement cost.

なお、発電装置2(発電システム1)の他の実施形態として、ここでも燃料電池30への水素ガスの供給元として、ガス改質ユニット31に代えて又は同ユニット31とともに、電気分解ユニット42(図1,図8)が設けられることも好ましい。さらに、この電気分解ユニット42は、電気分解用の電力として、外部若しくは内部に設置された太陽電池ユニット41(図1)若しくは蓄電池からの電力、又は商用電力を利用することも好ましい。また、燃料電池30による電力生成の際に発生する熱を、この太陽電池ユニット41に伝達する電解熱伝達部としての熱交換器が設けられてもよい。 As another embodiment of the power generation device 2 (power generation system 1), the electrolysis unit 42 (again, as a supply source of hydrogen gas to the fuel cell 30, instead of the gas reforming unit 31 or together with the unit 31) It is also preferable that FIGS. 1 and 8) are provided. Further, it is also preferable that the electrolysis unit 42 uses electric power from a solar cell unit 41 (FIG. 1) or a storage battery installed outside or inside, or commercial electric power as electric power for electrolysis. Further, a heat exchanger may be provided as an electrolytic heat transfer unit that transfers the heat generated when the fuel cell 30 generates electric power to the solar cell unit 41.

さらに、ガス改質ユニット31から燃料電池30に導入される水素(H)と、同じく燃料電池30に導入される空気中の酸素(O)とのモル比を2よりも大きな値に設定し(すなわち燃料電池30内で水素過多とし)、空気における残りの窒素と、反応過多分の水素との混合ガスがオフガスとして排出されるようにすることも好ましい。この混合ガスにおいて酸素ガス分は概ねゼロとなっている。ちなみに、このようなモル比の調整は、制御部20による指示に従い分配器35によって実施されてもよい。 Further, the molar ratio of hydrogen (H 2 ) introduced into the fuel cell 30 from the gas reforming unit 31 to oxygen (O 2 ) in the air also introduced into the fuel cell 30 is set to a value larger than 2. It is also preferable (that is, hydrogen is excessive in the fuel cell 30) so that the mixed gas of the remaining hydrogen in the air and the hydrogen in which the reaction is excessive is discharged as off gas. The oxygen gas content in this mixed gas is almost zero. Incidentally, such adjustment of the molar ratio may be carried out by the distributor 35 according to the instruction by the control unit 20.

次いでさらに、この窒素及び水素の混合ガスから水素除去ユニット32で水素ガス分を除去することによって、純度の高い窒素ガスを雰囲気炉71へ送り込むことができる。除去された水素ガス分は、配管を通し分配機35によって燃料電池ユニット3に送られ、燃料電池30の燃料として再利用されてもよい。 Next, by further removing the hydrogen gas component from the mixed gas of nitrogen and hydrogen with the hydrogen removing unit 32, highly pure nitrogen gas can be sent to the atmosphere furnace 71. The removed hydrogen gas component may be sent to the fuel cell unit 3 by the distributor 35 through a pipe and reused as fuel for the fuel cell 30.

ちなみに、燃料電池30としては、本実施形態の場合、発電効率が高く非常に高い電池反応温度(約700〜約1000℃)を有するSOFC方式の燃料電池を採用することも好ましい。この場合、この高温の反応熱を、熱交換ユニット34を用いて回収し、熱交換管731を介して雰囲気炉内に伝達することによって、ローラハース721による熱処理の際にベースとなる温度を十分に上げておいてもよい。これにより、雰囲気炉71における省電力化を達成することが可能となるのである。 Incidentally, as the fuel cell 30, in the case of the present embodiment, it is also preferable to adopt an SOFC type fuel cell having high power generation efficiency and a very high battery reaction temperature (about 700 to about 1000 ° C.). In this case, the high-temperature reaction heat is recovered by using the heat exchange unit 34 and transferred to the atmosphere furnace via the heat exchange tube 731, so that the temperature that becomes the base during the heat treatment by the roller hearth 721 is sufficiently set. You may raise it. This makes it possible to achieve power saving in the atmosphere furnace 71.

次に、本発明に係る雰囲気炉71特有の特徴を説明する。従来、雰囲気熱処理炉では、以下の3つが重要な課題となってきた。
(ア)雰囲気熱処理炉でも安定した大電力が必要となる。例えば、停電や火力発電設備等の故障等によって電力の供給が停止した場合でも、製造中の鋼鉄材を棄損せずに済むような対策が必要となる。
(イ)熱処理中の鋼鉄材における鉄(Fe)の酸化や、炭素(C)の酸化・脱炭を極力回避しなければならない。
Next, the features peculiar to the atmosphere furnace 71 according to the present invention will be described. Conventionally, the following three issues have been important issues in atmospheric heat treatment furnaces.
(A) A stable large amount of electric power is required even in an atmospheric heat treatment furnace. For example, even if the power supply is stopped due to a power outage or a failure of a thermal power generation facility or the like, it is necessary to take measures so as not to damage the steel material being manufactured.
(B) Oxidation of iron (Fe) and oxidation / decarburization of carbon (C) in the steel material during heat treatment must be avoided as much as possible.

最初に、上記課題(ア)についてであるが、雰囲気炉71は勿論、商用電力や併設された火力発電設備を必要とせずに、又はそれらとは別に、燃料電池ユニット3から電力線723を介して大電力を受け取ることができる。また、同じく燃料電池ユニット3から熱交換管731を介して大量の熱を受け取り、高温の熱処理に必要となる熱量のうちの相当な分を確保している。このように、雰囲気炉71はこの課題(ア)を確実に解決しているのである。 First, regarding the above-mentioned problem (a), the atmosphere furnace 71, of course, does not require commercial power or an attached thermal power generation facility, or separately from them, from the fuel cell unit 3 via the power line 723. Can receive a large amount of power. Similarly, a large amount of heat is received from the fuel cell unit 3 via the heat exchange pipe 731, and a considerable amount of the heat required for the high-temperature heat treatment is secured. In this way, the atmosphere furnace 71 surely solves this problem (a).

次いで、上記課題(イ)についてであるが、例えば700℃を超える高温環境では、ステンレス材であっても酸化の無視できないことが公知である。実際、これ以上の高温になると、酸素分圧を完全にゼロにすることは現実的に不可能であることから、窒素ガス雰囲気を生成するだけでは、鉄鋼材の酸化・脱炭を抑制することは困難となっている。 Next, regarding the above-mentioned problem (a), it is known that oxidation cannot be ignored even for stainless steel materials in a high temperature environment exceeding 700 ° C., for example. In fact, at higher temperatures, it is practically impossible to completely eliminate the oxygen partial pressure. Therefore, simply creating a nitrogen gas atmosphere suppresses the oxidation and decarburization of steel materials. Has become difficult.

これに対し、雰囲気炉71は、混合・分配器711によって雰囲気室内に窒素及び水素の混合ガスを供給することができる。すなわち、雰囲気室内を、窒素ガスによる不活性雰囲気だけでなく、水素ガスによる還元雰囲気で満たすことが可能となっている。このように、雰囲気炉71はこの課題(イ)も確実に解決しているのである。ちなみに、鉄鋼材の酸化をより確実に阻止するため、混合・分配器711が、水蒸気や二酸化炭素等の酸素原子を含む分子気体成分を除去する機能を有していることも好ましい。 On the other hand, the atmosphere furnace 71 can supply a mixed gas of nitrogen and hydrogen to the atmosphere chamber by the mixer / distributor 711. That is, it is possible to fill the atmosphere chamber not only with an inert atmosphere with nitrogen gas but also with a reducing atmosphere with hydrogen gas. In this way, the atmosphere furnace 71 surely solves this problem (a). Incidentally, in order to more reliably prevent the oxidation of the steel material, it is also preferable that the mixer / distributor 711 has a function of removing molecular gas components including oxygen atoms such as water vapor and carbon dioxide.

勿論、雰囲気炉71は、混合・分配器711によって雰囲気室内に窒素ガスのみを供給することも可能である。この場合、上述したような鉄鋼材の酸化を抑制するため、窒素ガス中の酸素ガス分を概ね完全に除去し、窒素ガスの純度を極力高める必要がある。本実施形態では、上述したように発電装置2において、燃料電池30に導入される水素(H)と酸素(O)とのモル比を2よりも大きな値に設定し、さらに、このオフガスから水素除去ユニット32で水素ガス分を除去することによって純度の高い窒素ガスを雰囲気炉71へ送り込むことも可能である。 Of course, the atmosphere furnace 71 can also supply only nitrogen gas to the atmosphere chamber by the mixer / distributor 711. In this case, in order to suppress the oxidation of the steel material as described above, it is necessary to remove the oxygen gas content in the nitrogen gas almost completely and increase the purity of the nitrogen gas as much as possible. In the present embodiment, as described above, in the power generation device 2, the molar ratio of hydrogen (H 2 ) and oxygen (O 2 ) introduced into the fuel cell 30 is set to a value larger than 2, and further, this off-gas It is also possible to send high-purity nitrogen gas to the atmosphere furnace 71 by removing the hydrogen gas component from the hydrogen removing unit 32.

また変更態様となるが、図3を用いて説明したように、酸素除去ユニット33において、オフガス中の酸素を、ガス改質ユニット31で生成された水素ガスの一部と触媒反応又は燃焼反応させ、水として除去することも好ましい。 Further, although it is a modified mode, as described with reference to FIG. 3, in the oxygen removing unit 33, the oxygen in the off-gas is catalytically reacted or burned with a part of the hydrogen gas generated by the gas reforming unit 31. It is also preferable to remove it as water.

さらに、発電装置2における他の実施形態として、外部若しくは内部に設置された太陽電池ユニット41(図1)からの電力、蓄電ユニット51(図1)からの電力、又は商用電力を用い、供給された水又は水蒸気を電気分解して水素を生成する電気分解ユニット42(図1,図8)が設けられていることも好ましい。また、燃料電池40による電力生成の際に発生する熱を、この電気分解ユニット42に伝達する電解熱伝達部としての熱交換ユニット34(図1)が更に設けられていてもよい。 Further, as another embodiment of the power generation device 2, the electric power is supplied by using the electric power from the solar cell unit 41 (FIG. 1) installed outside or inside, the electric power from the power storage unit 51 (FIG. 1), or the commercial electric power. It is also preferable to provide an electrolysis unit 42 (FIGS. 1 and 8) that electrolyzes the water or steam to generate hydrogen. Further, a heat exchange unit 34 (FIG. 1) may be further provided as an electrolytic heat transfer unit that transfers heat generated when power is generated by the fuel cell 40 to the electrolysis unit 42.

以下、最後に、本発明に係る供給先装置又はシステムの例として、病院関係システム(図10)及び水耕栽培システム(図11)の説明を行う。 Finally, a hospital-related system (FIG. 10) and a hydroponic cultivation system (FIG. 11) will be described as examples of the supply destination device or system according to the present invention.

[病院関係システム]
図10は、本発明による発電装置(システム)、及び供給先システムとしての病院関連システムの一実施形態を説明するための模式図である。
[Hospital-related system]
FIG. 10 is a schematic diagram for explaining an embodiment of a power generation device (system) according to the present invention and a hospital-related system as a supply destination system.

図10によれば、後述するオートクレーブ81等を含む供給先システム(病院関連システム)としての病院(医療サービス提供機関)8が、本発明による発電システム1から、必要とされるエネルギー及び物質を供給されている。本実施形態では、発電システム1は、
(1a)太陽電池ユニット41と、
(1b)太陽電池ユニット41で生成される電力を用いて電気分解を行う電気分解ユニット42と、
(1c)電気分解ユニット42で生成される酸素ガスを保存する酸素タンクと、
(1d)電気分解ユニット42で生成される水素ガスを保存する高圧型水素タンク及び低圧型水素タンクと、
(1e)このような水素タンクから取得される水素を用いて発電を行う燃料電池ユニット3と、
(1f)燃料電池ユニット3のオフガスから水素ガス分を除去する水素除去ユニット32と、
(1g)水素除去ユニット32で生成される窒素ガスを保存する窒素タンクと、
(1h)燃料電池ユニット3で生成される純水を保存する純水タンクと、
(1i)燃料電池ユニット3で発生する熱を回収する熱交換ユニット34と
を備えている。
According to FIG. 10, a hospital (medical service providing institution) 8 as a supply destination system (hospital-related system) including an autoclave 81 or the like described later supplies necessary energy and substances from the power generation system 1 according to the present invention. Has been done. In this embodiment, the power generation system 1 is
(1a) Solar cell unit 41 and
(1b) An electrolysis unit 42 that electrolyzes using the electric power generated by the solar cell unit 41, and
(1c) An oxygen tank for storing the oxygen gas generated by the electrolysis unit 42, and
(1d) A high-pressure hydrogen tank and a low-pressure hydrogen tank for storing the hydrogen gas generated by the electrolysis unit 42,
(1e) A fuel cell unit 3 that generates electricity using hydrogen obtained from such a hydrogen tank, and
(1f) A hydrogen removing unit 32 that removes hydrogen gas from the off-gas of the fuel cell unit 3 and
(1g) A nitrogen tank for storing the nitrogen gas generated by the hydrogen removal unit 32, and
(1h) A pure water tank for storing the pure water generated by the fuel cell unit 3 and
(1i) A heat exchange unit 34 for recovering the heat generated in the fuel cell unit 3 is provided.

ちなみに、これらの構成要素(1a)〜(1i)が1つの装置内に備えられ、発電装置2として捉えられる形態であってもよい。また、病院8が、これらの構成要素(1a)〜(1i)をも含み、1つのシステムとして把握される形態もとることができる。なお、高圧型水素タンク及び低圧型水素タンクは、燃料電池30の電池方式や発電形態に応じて併用したり使い分けたりすることができ、又は予め一方のみ配備されてもよい。 Incidentally, these components (1a) to (1i) may be provided in one device and may be regarded as a power generation device 2. Further, the hospital 8 can take a form in which these components (1a) to (1i) are included and grasped as one system. The high-pressure hydrogen tank and the low-pressure hydrogen tank can be used together or properly depending on the battery system and power generation form of the fuel cell 30, or only one of them may be deployed in advance.

病院8には、燃料電池ユニット3から電力線を介して電力が供給され、窒素タンクから窒素供給管を介して窒素ガスが供給され、酸素タンクから酸素供給管を介して酸素ガスが供給され、純水タンクから純水供給管を介して純水が供給され、熱交換ユニット34から熱交換管を介して熱が供給される。病院8では、これらの供給されたエネルギーや物質が、後述するオートクレーブ81といった院内装置・設備に分配されて利用されるのである。また、必要であれば、水素除去ユニット32から水素供給管を介して水素ガスが病院8へ供給されてもよい。 Power is supplied to the hospital 8 from the fuel cell unit 3 via the power line, nitrogen gas is supplied from the nitrogen tank via the nitrogen supply pipe, and oxygen gas is supplied from the oxygen tank via the oxygen supply pipe. Pure water is supplied from the water tank via the pure water supply pipe, and heat is supplied from the heat exchange unit 34 via the heat exchange pipe. In the hospital 8, these supplied energies and substances are distributed and used in hospital devices / equipment such as an autoclave 81, which will be described later. If necessary, hydrogen gas may be supplied from the hydrogen removal unit 32 to the hospital 8 via the hydrogen supply pipe.

ここで、窒素ガス、水素ガスや、酸素ガスはタンクに保存されることも好ましい。例えば、太陽電池ユニット41が発電可能な昼間に水素ガスを水素タンクに貯蔵し、次いで夜間に、この貯蔵した水素ガスを利用して燃料電池ユニット3で発電を行って、同じく夜間に稼働させる病院8内の装置・設備に、電力、窒素ガスや熱等を供給してもよい。 Here, it is also preferable that nitrogen gas, hydrogen gas, and oxygen gas are stored in a tank. For example, a hospital in which hydrogen gas is stored in a hydrogen tank during the day when the solar cell unit 41 can generate electricity, and then at night, the fuel cell unit 3 generates electricity using the stored hydrogen gas and operates at night as well. Electric power, nitrogen gas, heat, etc. may be supplied to the devices / equipment in 8.

また、燃料電池ユニット3での発電も昼間に行っておき、生成した電力を蓄電ユニット51(図1)に蓄電し、生成した窒素ガスを窒素タンクに貯蔵し、さらに、発生させた熱を蓄熱ユニット52(図1)に蓄熱して、次いで、夜間にこれらのエネルギー・物質を病院8に供給することも可能である。 Further, power generation in the fuel cell unit 3 is also performed in the daytime, the generated electric power is stored in the power storage unit 51 (FIG. 1), the generated nitrogen gas is stored in the nitrogen tank, and the generated heat is further stored. It is also possible to store heat in the unit 52 (FIG. 1) and then supply these energy / substances to the hospital 8 at night.

特に、病院8においては、停電等によって商用電力が停止した際にも、緊急の手術を行う等、継続して電力が供給されなければならない。本実施形態によれば、例えば日頃、病院8の広い屋上スペースに設置された太陽電池ユニット41と電気分解ユニット42とを利用して、水素タンクに水素ガスを備蓄しておき、例えば、緊急時に燃料電池ユニット3を稼働させて院内装置・設備に電力を供給することができる。もちろん、通常時においても商用電力を補完する形で電力提供が可能である。この場合、当然に院内装置・設備における省商用電力化も実現する。 In particular, in hospital 8, even when commercial power is stopped due to a power outage or the like, power must be continuously supplied by performing emergency surgery or the like. According to the present embodiment, for example, hydrogen gas is stored in a hydrogen tank by using a solar cell unit 41 and an electrolysis unit 42 installed in a large roof space of a hospital 8 on a daily basis, for example, in an emergency. The fuel cell unit 3 can be operated to supply electric power to the in-hospital equipment / equipment. Of course, it is possible to provide electric power in a form that complements commercial electric power even in normal times. In this case, it goes without saying that commercial power saving in in-hospital equipment and facilities will be realized.

また、病院8では通常、室内の暖房や温水供給のために熱(熱源)も必要となる。本実施形態では、熱交換ユニット34から熱交換管を介してこのような熱(熱源)を提供することが可能となる。 Further, in the hospital 8, heat (heat source) is usually required for heating the room and supplying hot water. In the present embodiment, it is possible to provide such heat (heat source) from the heat exchange unit 34 via the heat exchange tube.

さらに、病院8においては、患者が吸うガスとして、症例に合わせた混合比を有する純酸素と純窒素との混合ガス(人工空気)が必要となる。本実施形態によれば、水素除去ユニット32より窒素ガスを受け取った窒素タンクから、純窒素に近いガスを提供することができる。また、電気分解ユニット42より酸素ガスを受け取った酸素タンクから純酸素(に近い)ガスを提供可能となっている。 Further, in the hospital 8, as the gas inhaled by the patient, a mixed gas (artificial air) of pure oxygen and pure nitrogen having a mixing ratio suitable for the case is required. According to this embodiment, a gas close to pure nitrogen can be provided from a nitrogen tank that has received nitrogen gas from the hydrogen removal unit 32. Further, it is possible to provide pure oxygen (close to) gas from an oxygen tank that has received oxygen gas from the electrolysis unit 42.

また、医療機関に特有の事情として、病院8では、各診療部門において様々な医療行為の場面で、逆浸透膜(RO膜,Reverse Osmotic membrane)を用いて製造した純水(RO水)が広く用いられる。本実施形態によれば、燃料電池ユニット3より純水(水蒸気)を受け取った純水タンクから、RO水の原料となる、又はRO水を補完する純水を提供することができる。 In addition, as a situation peculiar to medical institutions, in hospital 8, pure water (RO water) produced using a reverse osmosis membrane (RO membrane) is widely used in various medical practice situations in each medical department. Used. According to this embodiment, pure water that can be used as a raw material for RO water or that complements RO water can be provided from a pure water tank that has received pure water (steam) from the fuel cell unit 3.

さらに、燃料電池ユニット3から供給される純水(水蒸気)は、病院8の手術室、外来診療室や、病棟等から回収された各種器材を洗浄したりすすいだりするための洗浄水やすすぎ水として使用可能である。また、オートクレーブ81でのクリーン蒸気用原水として使用されてもよい。 Further, the pure water (steam) supplied from the fuel cell unit 3 is used for cleaning and rinsing various equipment collected from the operating room, outpatient clinic, ward, etc. of the hospital 8. Can be used as. Further, it may be used as raw water for clean steam in the autoclave 81.

ここで、オートクレーブとは、加熱された水の中で、又は当該加熱された水から生成された水蒸気の雰囲気で、対象物を洗浄及び/又は滅菌する高圧蒸気滅菌器である。例えば、最初に予備真空工程として、対象物の入った洗浄・滅菌室の残留空気を真空ポンプによって排出し、その後、純水から生成した高温のクリーン水蒸気を導入して、洗浄・滅菌室内に水蒸気の高温・高圧状態を形成し、対象物の洗浄及び/又は滅菌を行う。 Here, the autoclave is a high-pressure steam sterilizer that cleans and / or sterilizes an object in heated water or in an atmosphere of steam generated from the heated water. For example, as a preliminary vacuum process, the residual air in the cleaning / sterilization chamber containing the object is first discharged by a vacuum pump, and then high-temperature clean steam generated from pure water is introduced to steam in the cleaning / sterilization chamber. The high temperature and high pressure state of the object is formed, and the object is washed and / or sterilized.

このオートクレーブ81に対し、発電システム1は、クリーン水蒸気の原料となる純水と、この純水を加熱してクリーン水蒸気を生成するためのヒータを稼働させたり真空ポンプを駆動させたりする電力とを、まとめて又は一括して提供することができるのである。また当然に、オートクレーブ以外の純水を取り扱う装置に対しても、発電システム1は、少なくとも純水と装置稼働のための電力とを、まとめて又は一括して提供可能となっている。 In contrast to the autoclave 81, the power generation system 1 supplies pure water, which is a raw material for clean steam, and electric power for heating the pure water to operate a heater for generating clean steam and driving a vacuum pump. , Can be provided in bulk or in bulk. Further, as a matter of course, the power generation system 1 can provide at least the pure water and the electric power for operating the device together or collectively for the device other than the autoclave that handles pure water.

さらに、燃料電池ユニット3から供給される純水(水蒸気)は、病院8において、薬剤調整水、器具洗浄水や、透析用水等として、又はそれらの原料として使用することもできる。ちなみに、病院8で使用される以上に説明したような純水は、その用途に応じて所定の水質基準が定められており、燃料電池ユニット3から純水(水蒸気)を供給するにしても、その純水(水蒸気)に対し、さらに所定の処理を実施し当該基準を満たす水質にした上で提供することになる。例えば、透析用水は、所定のISO基準に準拠した純水でなければならず、特に、エンドトキシンやクロラミン等を除去して透析患者の合併症発症を阻止すべく、硬水軟化処理や限外ろ過処理等の処理を必要とする。 Further, the pure water (water vapor) supplied from the fuel cell unit 3 can be used in the hospital 8 as chemical preparation water, instrument washing water, dialysis water, or the like, or as a raw material thereof. By the way, the pure water used in the hospital 8 as described above has a predetermined water quality standard set according to its use, and even if the pure water (water vapor) is supplied from the fuel cell unit 3, even if the pure water (water vapor) is supplied from the fuel cell unit 3. The pure water (steam) is further subjected to a predetermined treatment to obtain water quality that satisfies the standard, and then provided. For example, dialysis water must be pure water that complies with predetermined ISO standards, and in particular, hard water softening treatment or ultrafiltration treatment to remove endotoxin, chloramine, etc. and prevent the onset of complications in dialysis patients. Etc. are required.

以上説明したような発電装置2と病院8とに関係する技術事項をまとめると、以下の通りとなる。
[技術事項1]
電力、水及び窒素を使用してサービスを提供する、又は製品を生産する装置、設備又は建造物に対し、当該電力、当該水及び当該窒素を供給する発電装置であって、
供給された燃料と空気とを用いて当該電力を生成し、排ガス及び水を排出する燃料電池を含む発電部と、
当該排ガスの少なくとも一部から、窒素以外の成分を除去又は低減し、前記医療用装置、設備又は建造物に当該窒素を供給する窒素供給部と、
排出された当該水の少なくとも一部を、前記装置、設備又は建造物に供給する水供給部と
を備えていることを特徴とする発電装置。
[技術事項2]
当該電力、当該水及び当該窒素を提供する対象である前記装置、設備又は建造物は、医療用装置、医療用設備又は病院であることを特徴とする技術事項1に記載の発電装置。
[技術事項3]
加熱された水の中で、又は当該加熱された水から生成された水蒸気の雰囲気で、対象物を洗浄及び/又は滅菌する機器に対し、当該機器で使用される電力を供給する発電装置であって、
供給された燃料と酸素を含む気体とを用いて少なくとも当該電力を生成し、水を排出する燃料電池を含む発電部と、
排出された当該水の少なくとも一部を、当該加熱された水の原料として前記機器に供給する水供給部と
を備えていることを特徴とする発電装置。
[技術事項4]
技術事項3に記載された発電装置を備えた高圧蒸気滅菌器。
The technical matters related to the power generation device 2 and the hospital 8 as described above can be summarized as follows.
[Technical matter 1]
A power generation device that supplies the power, water, and nitrogen to a device, facility, or building that provides services or produces products using electricity, water, and nitrogen.
A power generation unit including a fuel cell that generates the electric power using the supplied fuel and air and discharges exhaust gas and water.
A nitrogen supply unit that removes or reduces components other than nitrogen from at least a part of the exhaust gas and supplies the nitrogen to the medical device, equipment, or building.
A power generation device including a water supply unit that supplies at least a part of the discharged water to the device, equipment, or building.
[Technical matter 2]
The power generation device according to technical item 1, wherein the device, equipment, or building to which the electric power, the water, and the nitrogen are provided is a medical device, a medical facility, or a hospital.
[Technical matter 3]
A power generator that supplies the power used in a device that cleans and / or sterilizes an object in heated water or in the atmosphere of water vapor generated from the heated water. hand,
A power generation unit including a fuel cell that generates at least the electric power using the supplied fuel and a gas containing oxygen and discharges water.
A power generation device including a water supply unit that supplies at least a part of the discharged water to the device as a raw material for the heated water.
[Technical matter 4]
A high-pressure steam sterilizer equipped with the power generation device described in Technical Item 3.

[水耕栽培システム]
図11は、本発明による発電装置(システム)、及び供給先システムとしての水耕栽培システムの一実施形態を説明するための模式図である。
[Hydroponic cultivation system]
FIG. 11 is a schematic diagram for explaining an embodiment of a power generation device (system) according to the present invention and a hydroponic cultivation system as a supply destination system.

図11に示した実施形態によれば、先に図1を用いて説明した発電装置2(発電システム1)が、水耕栽培システム9に、電力、熱、窒素ガス、水素ガス、水(純水)、二酸化炭素ガスを供給している。ちなみに、本実施形態の発電装置2は、図1に示した諸構成ユニットに加えて、後述する雨水回収ユニット43を備えている。 According to the embodiment shown in FIG. 11, the power generation device 2 (power generation system 1) described above with reference to FIG. 1 is connected to the hydroponic cultivation system 9 with electric power, heat, nitrogen gas, hydrogen gas, and water (pure). Water), carbon dioxide gas is supplied. Incidentally, the power generation device 2 of the present embodiment includes a rainwater recovery unit 43, which will be described later, in addition to the various configuration units shown in FIG.

この水耕栽培スステム9は、
(9a)薬草や野菜等の植物の水耕栽培を可能とする栽培台911と、光合成光源としてのLED照明装置912とを備えた水耕栽培ユニット91と、
(9b)浄化ユニット93及び窒素固定化ユニット92と、
(9c)肥料化ユニット94と
を備えている。
This hydroponics stem 9 is
(9a) A hydroponic cultivation unit 91 equipped with a cultivation table 911 capable of hydroponic cultivation of plants such as medicinal herbs and vegetables, and an LED lighting device 912 as a photosynthetic light source.
(9b) Purification unit 93, nitrogen fixation unit 92, and
(9c) It is equipped with a fertilizer unit 94.

このうち、水耕栽培ユニット91は、
(9a1)発電装置2から受け取った二酸化炭素ガスによって、植物の生育に適した二酸化炭素リッチな環境を生成し、
(9a2)その環境で、同じく発電装置2から供給された水を利用して、栽培台911で必要となる栽培水を確保し、
(9a3)発電装置2から受け取った熱によって、二酸化炭素リッチな環境及び栽培水における気温及び水温を、植物の生育に適したものに制御し、
(9a4)発電装置2から供給された電力によってLED照明装置912を駆動させ、栽培対象植物の生育に適した波長帯域及び強度変化を有する照明光を実現する。
Of these, the hydroponics unit 91 is
(9a1) The carbon dioxide gas received from the power generation device 2 creates a carbon dioxide-rich environment suitable for plant growth.
(9a2) In that environment, use the water also supplied from the power generation device 2 to secure the cultivation water required for the cultivation table 911.
(9a3) The heat received from the power generation device 2 controls the air temperature and water temperature in the carbon dioxide-rich environment and cultivated water to those suitable for plant growth.
(9a4) The LED lighting device 912 is driven by the electric power supplied from the power generation device 2 to realize illumination light having a wavelength band and intensity change suitable for the growth of the plant to be cultivated.

また、窒素固定化ユニット92は、発電装置2から窒素ガス(又はオフガス)を受け取り、さらに発電装置2から供給された水素ガス、電力及び熱を用いて、窒素ガス中の窒素分を固定する。具体的には、公知のハーバーボッシュ(Habor Bosch)法に従い、発電装置2から供給された電力及び熱を併用して窒素ガス及び水素ガスを高温(約400〜約600℃)且つ高圧(約200〜約400気圧)にし、鉄(Fe)系等の触媒の下で反応させて、アンモニア(NH)を生成することができる。 Further, the nitrogen immobilization unit 92 receives nitrogen gas (or off gas) from the power generation device 2, and further fixes the nitrogen content in the nitrogen gas by using hydrogen gas, electric power, and heat supplied from the power generation device 2. Specifically, according to the known Habor Bosch method, nitrogen gas and hydrogen gas are heated at high temperature (about 400 to about 600 ° C.) and high pressure (about 200) by using the electric power and heat supplied from the power generation device 2 in combination. ~ Approximately 400 atm) and reacted under a catalyst such as iron (Fe) to produce ammonia (NH 3).

従来、この窒素固定化処理は、化石燃料から水素ガスを製造することも含めると、多量の窒素及び水素のみならず大量のエネルギーを必要とする故、実施の容易ではないプロセスであった。しかしながら、本実施形態によれば、窒素固定化のための原料のみならず、必要とされる大量のエネルギーを、電力及び熱量という形で一括して又はまとめて用意して窒素固定化ユニット92に提供可能であるので、この窒素固定化処理をより容易に実施することができるのである。 Conventionally, this nitrogen fixation treatment has been a difficult process to carry out because it requires not only a large amount of nitrogen and hydrogen but also a large amount of energy, including the production of hydrogen gas from fossil fuel. However, according to the present embodiment, not only the raw material for nitrogen fixation but also a large amount of required energy is prepared collectively or collectively in the form of electric power and calorific value in the nitrogen fixation unit 92. Since it can be provided, this nitrogen fixation treatment can be carried out more easily.

ちなみに、窒素固定化ユニット92で使用される水素ガスは、電気分解ユニット42で生成されたものに限定されず、例えば燃料電池ユニット3のオフガスから水素除去ユニット32(図1)によって分離された水素ガスや、ガス改質ユニット31(図1)で生成された水素ガスであってもよい。勿論、これらの水素ガスがまとめて備蓄された水素タンクから取得された水素ガスとすることもできる。 Incidentally, the hydrogen gas used in the nitrogen immobilization unit 92 is not limited to that generated by the electrolysis unit 42, for example, hydrogen separated from the off gas of the fuel cell unit 3 by the hydrogen removal unit 32 (FIG. 1). It may be a gas or a hydrogen gas generated by the gas reforming unit 31 (FIG. 1). Of course, these hydrogen gases can be collectively used as hydrogen gas obtained from a stored hydrogen tank.

また、浄化ユニット93は、例えば、水耕栽培ユニット91で栽培された薬草や野菜等を含めた薬や食物等を摂取した人や動物の排泄物を回収し、肥料化ユニット94における肥料製造のための原料を生成する。さらに、肥料化ユニット94は、窒素固定化ユニット92及び浄化ユニット93から、それぞれアンモニア及び肥料原料を取得し、公知の肥料サイクルの下、窒素肥料、カリ肥料及びリン酸肥料を製造する。 Further, the purification unit 93 collects excrement of humans and animals who have ingested medicines and foods including herbs and vegetables cultivated in the hydroponic cultivation unit 91, and produces fertilizer in the fertilizer unit 94. Produce raw materials for. Further, the fertilizer unit 94 obtains ammonia and fertilizer raw materials from the nitrogen fixation unit 92 and the purification unit 93, respectively, and produces nitrogen fertilizer, potash fertilizer and phosphate fertilizer under a known fertilizer cycle.

ちなみに、海水が取得可能な状況であれば、肥料化ユニット94は、海水からカリウム分を取得してカリ肥料を製造してもよい。また、火成岩が取得される場合、この火成岩に含まれるカリウム分やリン酸塩分を用いてカリ肥料やリン酸肥料を製造することも可能である。 Incidentally, if seawater can be obtained, the fertilizer unit 94 may obtain potassium content from the seawater to produce potassium fertilizer. In addition, when igneous rocks are acquired, it is also possible to produce potash fertilizers and phosphate fertilizers using the potassium content and phosphate content contained in the igneous rocks.

これらの製造された肥料は、製品として販売等してもよいが、例えば栽培台911へ自動的にそれらの量を調整しつつ供給することもできる。栽培台911では、供給された肥料と、発電装置2から供給された水とを原料として栽培水が生成される。ちなみに、この水の供給は、例えば水耕栽培ユニット91内での人工雨として、栽培台911の上方から滴下して行うこともできる。 These produced fertilizers may be sold as products, or may be supplied to, for example, a cultivation table 911 while automatically adjusting their amounts. In the cultivation table 911, cultivation water is generated from the supplied fertilizer and the water supplied from the power generation device 2. Incidentally, this water can be supplied by dropping from above the cultivation table 911 as artificial rain in the hydroponic cultivation unit 91, for example.

また、栽培台911は、発電装置2から供給された電力を用いて栽培床911aの移動装置を駆動させ、栽培水の水位と栽培対象植物の成長度合いとに合わせて、栽培床911aを上下方向に移動させてもよい。これにより、生育に適した栽培水環境が維持され、例えば根腐れ等も防止される。このような栽培床911aの上下方向位置の調整は、根菜類の薬草や野菜等を栽培する際にも有効となる。例えば、甘草(カンゾウ)は漢方薬の材料として付加価値の高い薬草であるが、通常、根が1m以上に伸長する。したがって、土の栽培では収穫に相当の労力を要し、水耕栽培でも栽培水の水位が問題となる。このような甘草でも、根の成長に合わせて栽培床911aの位置を調整することにより、十分に成長させた上で容易に収穫することが可能となるのである。 Further, the cultivation table 911 drives the moving device of the cultivation bed 911a by using the electric power supplied from the power generation device 2, and moves the cultivation bed 911a in the vertical direction according to the water level of the cultivation water and the growth degree of the plant to be cultivated. You may move it to. As a result, a cultivation water environment suitable for growth is maintained, and for example, root rot is prevented. Such adjustment of the vertical position of the cultivation bed 911a is also effective when cultivating root vegetables such as medicinal herbs and vegetables. For example, licorice is a medicinal herb with high added value as a material for Chinese herbs, but its roots usually grow to 1 m or more. Therefore, soil cultivation requires a considerable amount of labor for harvesting, and hydroponics also has a problem of the water level of the cultivated water. Even such licorice can be easily harvested after being sufficiently grown by adjusting the position of the cultivation bed 911a according to the growth of roots.

さらに、別の実施形態とはなるが、栽培台911内の水槽において、又は別に設置され同様に環境を調整された水槽において、プランクトンや魚の養殖を行うことも可能である。例えば、植物プランクトンを大量に栽培して発生する酸素を回収し、例えば発電装置2内に設けられた酸素タンクに備蓄してもよい。 Further, although it is another embodiment, it is also possible to cultivate plankton and fish in the aquarium in the cultivation table 911 or in the aquarium separately installed and similarly adjusted for the environment. For example, oxygen generated by cultivating a large amount of phytoplankton may be recovered and stored in an oxygen tank provided in, for example, the power generation device 2.

ここで、(図1を用いてすでに説明した事項ではあるが)図11に示す電気分解ユニット42(電気分解セル421)においても、本来酸素ガスの発生する正電極を炭素電極とすることによって、生成された酸素と電極の炭素とが結び付き、二酸化炭素が生成される。本実施形態では、この二酸化炭素が水耕栽培ユニット91に供給されて、栽培対象植物の成長を促進するのであるが、この炭素電極における消耗した炭素分を、育成した植物によって固定化された(例えばでんぷん等の)炭素を含めた炭素分をもって補充するリサイクルシステムを構成することも可能である。 Here, also in the electrolysis unit 42 (electrolysis cell 421) shown in FIG. 11 (although it has already been explained with reference to FIG. 1), by using the positive electrode that originally generates oxygen gas as the carbon electrode, The generated oxygen and the carbon of the electrode are combined to generate carbon dioxide. In the present embodiment, this carbon dioxide is supplied to the hydroponic cultivation unit 91 to promote the growth of the plant to be cultivated, and the depleted carbon content in the carbon electrode is fixed by the grown plant ( It is also possible to construct a recycling system that replenishes with carbon content including carbon (such as starch).

さらに、図11に示した発電装置2(発電システム1)の雨水回収ユニット43は、雨も水資源として利用すべく雨水を回収し、発電装置2内の純水タンク(又は水タンク)に備蓄する。この際、回収した雨水を、
(a)濾過装置やイオン交換装置を用いてより純度の高い水にしたり、
(b)蓄電ユニット51の熱を用いて蒸留したり、
(c)窒素固定化ユニット92で生成されたアンモニアを用いてペーハー(pH)を調整したり
することによって、所定範囲の水質に調整した上で備蓄することも好ましい。
Further, the rainwater recovery unit 43 of the power generation device 2 (power generation system 1) shown in FIG. 11 collects rainwater so that rain can also be used as a water resource, and stores it in a pure water tank (or water tank) in the power generation device 2. do. At this time, the collected rainwater
(A) Use a filtration device or an ion exchange device to make water of higher purity,
(B) Distillation using the heat of the power storage unit 51,
(C) It is also preferable to adjust the pH to a predetermined range of water quality by adjusting the pH using the ammonia generated by the nitrogen fixation unit 92 and then stockpile the water.

さらに、雨水回収ユニット43は、発電システム1の構成要素として例えば高層建築物の屋上に設置されてもよい。この場合、回収した雨水を、水管を介して地上に設置されたタンクに向けて落下させ、その途中にマイクロ水力発電装置を設けて雨水の位置エネルギーを利用した発電を行い、生成した電力を蓄電ユニット51に保存することも好ましい。 Further, the rainwater recovery unit 43 may be installed on the roof of a high-rise building, for example, as a component of the power generation system 1. In this case, the collected rainwater is dropped toward a tank installed on the ground via a water pipe, a micro-hydroelectric power generation device is installed in the middle of the water pipe to generate power using the potential energy of the rainwater, and the generated power is stored. It is also preferable to store it in the unit 51.

以上、図11を用いて発電装置2(発電システム1)と水耕栽培システム9とのなす系で実施し得る様々な態様を説明した。いずれにしてもその態様によっては、発電装置2(発電システム1)と水耕栽培システム9とが、1つの人工生態系の様相を呈していることが理解される。 As described above, various modes that can be carried out in the system formed by the power generation device 2 (power generation system 1) and the hydroponic cultivation system 9 have been described with reference to FIG. In any case, it is understood that the power generation device 2 (power generation system 1) and the hydroponic cultivation system 9 exhibit the appearance of one artificial ecosystem depending on the mode.

したがって例えば、本発明を利用して、外部環境から(ある程度若しくは長期にわたり)独立したエネルギー・物質サイクル体制を構築すれば、極地、孤島や、砂漠、さらには宇宙空間や衛星・惑星表面等の環境においても、所望の植物等の生産体制を敷くことが可能となるのである。いずれにしてもエネルギー・物質の生成・消費面で効率的な装置・システムが構築可能となる。 Therefore, for example, if an energy / material cycle system independent of the external environment (to some extent or for a long period of time) is constructed by using the present invention, the environment such as polar regions, isolated islands, deserts, outer space, satellites, and planetary surfaces can be constructed. In this case as well, it is possible to establish a production system for desired plants and the like. In any case, it is possible to construct an efficient device / system in terms of energy / substance generation / consumption.

以上説明したような水耕栽培システム9に関係する技術事項をまとめると、以下の通りとなる。
[技術事項1]
植物を栽培するための栽培装置に対し、栽培に必要とされる電力を供給する発電装置又はシステムであって、
供給された燃料と空気とを用いて当該電力を生成し、水を排出する燃料電池を含む発電部と、
排出された当該水の少なくとも一部を、前記栽培装置又はシステムに供給する水供給部と
を備えていることを特徴とする発電装置又はシステム。
[技術事項2]
技術事項1に記載された発電装置又はシステムと、当該栽培装置とを備えた栽培システムであって、
前記発電部から排出される排ガスに含まれる窒素ガス分を固定する窒素固定化部と、
前記窒素固定化部で固定化によって生成された窒化物を用いて、前記栽培装置で使用される肥料を生成する肥料化部と
を更に備えていることを特徴とする栽培システム。
[技術事項3]
燃料及び空気を用いて発電を行う燃料電池と、水又は水蒸気を電気分解可能な電気分解装置とを用いて、窒素の固定を行う方法であって、
前記燃料電池から排出される排ガスに含まれる窒素ガスと、前記電気分解装置で生成される水素ガスとを取得し、
前記燃料電池によって生成される電力を用いて、当該窒素ガスと当該水素ガスとを、所定温度以上の温度、及び所定圧力以上の圧力を有する状態にし、
当該状態となった当該窒素ガス及び当該水素ガスを所定の触媒下で反応させる
ことを特徴とする窒素固定方法。
[技術事項4]
前記電気分解装置は、予め設置された太陽電池によって生成される電力によって水又は水蒸気を電気分解し、当該水素ガスを生成することを特徴とする技術事項3に記載の窒素固定方法。
The technical items related to the hydroponic cultivation system 9 as described above can be summarized as follows.
[Technical matter 1]
A power generation device or system that supplies electric power required for cultivation to a cultivation device for cultivating a plant.
A power generation unit including a fuel cell that generates the electric power using the supplied fuel and air and discharges water.
A power generation device or system including a water supply unit that supplies at least a part of the discharged water to the cultivation device or system.
[Technical matter 2]
A cultivation system including the power generation device or system described in Technical Item 1 and the cultivation device.
A nitrogen-fixing unit that fixes the nitrogen gas content contained in the exhaust gas discharged from the power generation unit,
A cultivation system characterized in that it further includes a fertilizer-forming section for producing fertilizer used in the cultivation apparatus by using the nitride produced by immobilization in the nitrogen-fixing section.
[Technical matter 3]
A method of fixing nitrogen using a fuel cell that generates electricity using fuel and air and an electrolyzer capable of electrolyzing water or water vapor.
Nitrogen gas contained in the exhaust gas discharged from the fuel cell and hydrogen gas generated by the electrolyzer are acquired.
Using the electric power generated by the fuel cell, the nitrogen gas and the hydrogen gas are brought into a state of having a temperature equal to or higher than a predetermined temperature and a pressure equal to or higher than a predetermined pressure.
A nitrogen fixation method characterized by reacting the nitrogen gas in the state and the hydrogen gas under a predetermined catalyst.
[Technical matter 4]
The nitrogen fixation method according to technical item 3, wherein the electrolysis device electrolyzes water or water vapor by electric power generated by a solar cell installed in advance to generate the hydrogen gas.

以上、本発明によれば、供給先装置又はシステムに対し、燃料電池を備えた発電部(燃料電池ユニット)で生成される電力だけではなく、当該供給先装置又はシステムで必要とされるエネルギーや物質を、まとめて若しくは一括して供給することができる。 As described above, according to the present invention, not only the electric power generated by the power generation unit (fuel cell unit) provided with the fuel cell but also the energy required by the supply destination device or system for the supply destination device or system. The substances can be supplied in bulk or in bulk.

なお当然に、この供給先装置又はシステムは、以上に説明したものに限定されるものではない。例えば、電力によって加工用レーザを発生させ、被加工物に対し加工中に窒素ガスを吹き付けるレーザ加工装置又はシステムも、この供給先装置又はシステムに該当する。本発明によれば、特に、少なくとも大量の電力と多量の窒素ガスを要求する供給先装置・システムに対し、その要求を容易に満たすことが可能となるのである。 As a matter of course, the supply destination device or system is not limited to the one described above. For example, a laser processing apparatus or system that generates a processing laser by electric power and blows nitrogen gas onto a work piece during processing also falls under this supply destination apparatus or system. According to the present invention, in particular, it is possible to easily satisfy the requirements for a supply destination device / system that requires at least a large amount of electric power and a large amount of nitrogen gas.

なお、以上に述べた実施形態は全て、本発明を例示的に示すものであって限定的に示すものではなく、本発明は、他の種々の変形態様及び変更態様で実施することができる。従って、本発明の範囲は、特許請求の範囲及びその均等範囲によってのみ規定されるものである。 It should be noted that all of the embodiments described above are exemplary and not limited to the present invention, and the present invention can be carried out in various other modifications and modifications. Therefore, the scope of the present invention is defined only by the claims and their equivalents.

1 発電システム
2 発電装置
20 制御部
3 燃料電池ユニット(発電部)
30燃料電池
31 ガス改質ユニット
32 水素除去ユニット
33、33’ 酸素除去ユニット
34 熱交換ユニット
35、35’ 分配器
351 酸素濃度計測センサ
36 空気フィルタ
37 インバータ
38 窒素タンク
41 太陽電池ユニット
421 電気分解セル
422、422’ パラボラ反射鏡
423、423’ 熱吸収管
42 電気分解ユニット
43 雨水回収ユニット
51 蓄電ユニット
52 蓄熱ユニット
53 熱電発電ユニット
6 コンビニ(コンビニエンスストア)
61、65 フライヤ
611、651 油槽
612、652 ヒータ
613、653、682、731 熱交換管
614 温度制御器
614a 温度センサ
615、723 電力線
621、654、681 窒素供給管
622 送風機
623 冷却器
631、655 水素供給管
641 コンベヤ
656 電力調整器
68 ショーケース
683 加熱照明灯
69 高温水供給器
71 雰囲気炉
711 混合・分配器
712 窒素・水素供給管
721 ローラハース
722 ローラハース制御部
8 病院
9 水耕栽培システム
91 水耕栽培ユニット
911 栽培台
911a 栽培床
912 LED照明装置
92 窒素固定化ユニット
93 浄化ユニット
94 肥料化ユニット

1 Power generation system 2 Power generation equipment 20 Control unit 3 Fuel cell unit (power generation unit)
30 Fuel cell 31 Gas reforming unit 32 Hydrogen removal unit 33, 33'Oxygen removal unit 34 Heat exchange unit 35, 35' Distributor 351 Oxygen concentration measurement sensor 36 Air filter 37 Inverter 38 Nitrogen tank 41 Solar cell unit 421 Electrolysis cell 422, 422'Parabola reflector 423, 423' Heat absorption tube 42 Electrolysis unit 43 Rainwater recovery unit 51 Storage unit 52 Heat storage unit 53 Thermoelectric power generation unit 6 Convenience store
61, 65 Flyer 611, 651 Oil tank 612, 652 Heater 613, 653, 682, 731 Heat exchange tube 614 Temperature controller 614a Temperature sensor 615, 723 Power line 621, 654, 681 Nitrogen supply tube 622 Blower 623 Cooler 631, 655 Hydrogen Supply pipe 641 Conveyor 656 Power regulator 68 Showcase 683 Heating lighting 69 High temperature water supply 71 Atmosphere furnace 711 Mixer / distributor 712 Nitrogen / hydrogen supply pipe 721 Roller hearth 722 Roller hearth control unit 8 Hospital 9 Hydroponic cultivation system 91 Hydroponic Cultivation unit 911 Cultivation table 911a Cultivation floor 912 LED lighting device 92 Nitrogen immobilization unit 93 Purification unit 94 Fertilizer unit

Claims (18)

加熱された媒体へ被加工物を入れて加工する加工装置又は加工システムに対し、当該加工に使用される電力を供給する発電装置であって、
水素ガスを含む燃料と酸素を含む気体とを用い、水素過多の状態で電池反応を起こして当該電力を生成し、過多分の水素ガスを含む排ガスを排出する燃料電池を含む発電部と、
当該排ガスの少なくとも一部を、少なくとも当該被加工物の入った当該媒体の表面を覆うための、酸素分の低減した又は略ゼロとなったガスに変換し、前記加工装置又は加工システムに供給する不活性ガス供給部と
当該排ガス中に含まれた水素ガスを、当該媒体に混入させて当該媒体の酸化を抑制するための水素ガスとして、当該排ガス中に含まれたまま又は当該排ガスから分離された状態で前記加工装置又は加工システムの当該媒体に供給する水素供給部と
を備えていることを特徴とする発電装置。
A power generation device that supplies electric power used for processing to a processing device or processing system that processes a work piece by putting it in a heated medium.
Using a gas containing fuel and oxygen containing hydrogen gas, a power generating unit for causing a cell reaction to generate the power, comprising a fuel cell for discharging exhaust gas containing excessive amount of hydrogen gas in the state of hydrogen excess,
At least a portion of the exhaust gas to convert at least that of entering a for covering the surface of the medium workpiece, the oxygen partial reduced or gas becomes substantially zero, and supplies to the processing device or processing system and an inert gas supply unit,
The processing apparatus as hydrogen gas for suppressing oxidation of the medium by mixing the hydrogen gas contained in the exhaust gas into the medium, while being contained in the exhaust gas or separated from the exhaust gas. Alternatively, a power generation device including a hydrogen supply unit for supplying the medium of the processing system.
当該水素ガスを含む排ガスから、水素分離膜を用いて、前記加工装置又は加工システムの当該媒体に供給する水素ガスを分離し取り出す水素除去部を更に備えていることを特徴とする請求項に記載の発電装置。 The first aspect of the present invention is characterized in that it further includes a hydrogen removing unit that separates and takes out the hydrogen gas supplied to the medium of the processing apparatus or the processing system by using a hydrogen separation membrane from the exhaust gas containing the hydrogen gas. The power generation device described. 前記不活性ガス供給部は、当該排ガスから、窒素よりも酸素をより通過させる窒素富化膜を用いて酸素ガスを分離し、当該排ガスの少なくとも一部を、酸素分の低減した又は略ゼロとなったガスに変換することを特徴とする請求項1又は2に記載の発電装置。 The inert gas supply unit separates oxygen gas from the exhaust gas using a nitrogen-enriched film that allows oxygen to pass through more than nitrogen, and at least a part of the exhaust gas is reduced or substantially zero in oxygen content. The power generation device according to claim 1 or 2, wherein the gas is converted into gas. 供給された材料を処理して、当該燃料に含まれる水素ガスを生成する水素ガス生成部を更に備えており、
前記不活性ガス供給部は、前記水素ガス生成部で生成された水素ガスの一部を取得して、当該水素ガスと前記発電部から排出された排ガス中の酸素ガス分とを触媒をもって反応させ、当該排ガスにおける酸素を低減させる又は略ゼロとす
とを特徴とする請求項1から3のいずれか1項に記載の発電装置。
It also has a hydrogen gas generator that processes the supplied material to generate the hydrogen gas contained in the fuel.
The inert gas supply unit acquires a part of the hydrogen gas generated by the hydrogen gas generation unit, and reacts the hydrogen gas with the oxygen gas content in the exhaust gas discharged from the power generation unit using a catalyst. shall be the or substantially zero reduces the oxygen partial in the exhaust gas
Power generator according to any one of the this claim, wherein 3.
前記発電部から排出される排ガスにおける酸素を低減させるべく又は略ゼロとすべく、また、当該排ガスにおける当該過多分の水素ガスのモル比を調整すべく、前記発電部に供給される水素ガスを含む当該燃料の量と、前記発電部に供給される当該酸素を含む気体の量とを制御する制御部を更に備えていることを特徴とする請求項に記載の発電装置。 Hydrogen gas supplied to the power generation unit in order to reduce or reduce the oxygen content in the exhaust gas discharged from the power generation unit to almost zero, and to adjust the molar ratio of the excess hydrogen gas in the exhaust gas. The power generation device according to claim 4 , further comprising a control unit that controls the amount of the fuel including the above and the amount of the gas containing oxygen supplied to the power generation unit. 前記発電部による電力生成の際に発生する熱を、当該媒体を加熱するために使用させるべく前記加工装置又は加工システムに伝達する加工熱伝達部を更に備えていることを特徴とする請求項1からのいずれか1項に記載の発電装置。 Claim 1 is further provided with a processing heat transfer unit that transfers heat generated during power generation by the power generation unit to the processing apparatus or processing system so as to be used for heating the medium. The power generation device according to any one of 5 to 5. 請求項1からのいずれか1項に記載された発電装置の構成要素を備えた前記加工装置であって、供給された当該酸素分の低減した又は略ゼロとなったガスをもって当該媒体の表面を覆い、また供給された当該水素ガスを当該媒体に混入させることを特徴とする加工装置。 The processing apparatus provided with the component of the power generation apparatus according to any one of claims 1 to 6 , wherein the supplied gas having a reduced or substantially zero oxygen content is used as the surface of the medium. A processing apparatus characterized in that the hydrogen gas supplied is mixed with the medium. 加熱された媒体へ被加工物を入れて加工する加工装置又は加工システムに対し、当該加工に使用される電力を供給する発電システムであって、
水素ガスを含む燃料と酸素を含む気体とを用い、水素過多の状態で電池反応を起こして当該電力を生成し、過多分の水素ガスを含む排ガスを排出する燃料電池を含む発電部と、
当該排ガスの少なくとも一部を、少なくとも当該被加工物の入った当該媒体の表面を覆うための、酸素分の低減した又は略ゼロとなったガスに変換し、前記加工装置又は加工システムに供給する不活性ガス供給部と
当該排ガス中に含まれた水素ガスを、当該媒体に混入させて当該媒体の酸化を抑制するための水素ガスとして、当該排ガス中に含まれたまま又は当該排ガスから分離された状態で前記加工装置又は加工システムの当該媒体に供給する水素供給部と
を備えていることを特徴とする発電システム。
A power generation system that supplies electric power used for processing to a processing device or processing system that processes a work piece by putting it in a heated medium.
Using a gas containing fuel and oxygen containing hydrogen gas, a power generating unit for causing a cell reaction to generate the power, comprising a fuel cell for discharging exhaust gas containing excessive amount of hydrogen gas in the state of hydrogen excess,
At least a portion of the exhaust gas to convert at least that of entering a for covering the surface of the medium workpiece, the oxygen partial reduced or gas becomes substantially zero, and supplies to the processing device or processing system and an inert gas supply unit,
The processing apparatus as hydrogen gas for suppressing oxidation of the medium by mixing the hydrogen gas contained in the exhaust gas into the medium, while being contained in the exhaust gas or separated from the exhaust gas. Alternatively, a power generation system including a hydrogen supply unit for supplying the medium of the processing system.
請求項1から6のいずれか1項に記載された発電装置又は請求項8に記載された発電システムを構成要素として含む前記加工システムであって、供給された当該酸素分の低減した又は略ゼロとなったガスをもって当該媒体の表面を覆い、また供給された当該水素ガスを当該媒体に混入させることを特徴とする加工システム。 The processing system including the power generation device according to any one of claims 1 to 6 or the power generation system according to claim 8 as a component, wherein the supplied oxygen content is reduced or substantially zero. A processing system characterized in that the surface of the medium is covered with the gas that has become, and the supplied hydrogen gas is mixed into the medium. 被加熱対象物を非酸化雰囲気で電力によって加熱して加工を行う加工装置又は加工システムに対し、当該電力を供給する発電装置であって、
素ガスを含む燃料と酸素を含む気体とを用い、水素過多の状態で電池反応を起こして当該電力を生成し、過多分の水素ガスを含む排ガスを排出する燃料電池を含む発電部と、
当該排ガスの少なくとも一部を、当該非酸化雰囲気として使用可能な、酸素分の低減した又は略ゼロとなったガスに変換し、前記加工装置又は加工システムに供給する不活性ガス供給部と
を備えており、
前記不活性ガス供給部は、当該排ガス中に含まれた水素ガスも当該非酸化雰囲気として使用させるべく、当該酸素分の低減した又は除去されたガスに含まれている水素ガスも、又は当該排ガスから一先ず分離された水素ガスも前記加工装置又は加工システムに供給する
ことを特徴とする発電装置。
A power generation device that supplies electric power to a processing device or processing system that heats an object to be heated with electric power in a non-oxidizing atmosphere for processing.
Using a gas containing fuel and oxygen containing hydrogen gas, a power generating unit for causing a cell reaction to generate the power, comprising a fuel cell for discharging exhaust gas containing excessive amount of hydrogen gas in the state of hydrogen excess,
It is provided with an inert gas supply unit that converts at least a part of the exhaust gas into a gas having a reduced oxygen content or substantially zero oxygen content that can be used as the non-oxidizing atmosphere and supplies the gas to the processing apparatus or processing system. And
In order to allow the hydrogen gas contained in the exhaust gas to be used as the non-oxidizing atmosphere, the inert gas supply unit also uses the hydrogen gas contained in the gas whose oxygen content has been reduced or removed, or the exhaust gas. A power generation device characterized in that hydrogen gas separated from the above is also supplied to the processing device or processing system.
当該水素ガスを含む排ガスから、水素分離膜を用いて、前記加工装置又は加工システムに供給する水素ガスを一先ず分離し取り出す水素除去部を更に備えていることを特徴とする請求項10に記載の発電装置。 The 10 . Power generator. 前記不活性ガス供給部は、当該排ガスから、窒素よりも酸素をより通過させる窒素富化膜を用いて酸素ガスを分離し、当該排ガスの少なくとも一部を、酸素分の低減した又は略ゼロとなったガスに変換することを特徴とする請求項10又は11に記載の発電装置。 The inert gas supply unit separates oxygen gas from the exhaust gas using a nitrogen-enriched film that allows oxygen to pass through more than nitrogen, and at least a part of the exhaust gas is reduced or substantially zero in oxygen content. The power generation device according to claim 10 or 11, wherein the gas is converted into gas. 供給された材料を処理して、当該燃料に含まれる水素ガスを生成する水素ガス生成部を更に備えており、
前記不活性ガス供給部は、前記水素ガス生成部で生成された水素ガスの一部を取得して、当該水素ガスと前記発電部から排出された排ガス中の酸素ガス分とを触媒をもって反応させ、当該排ガスにおける酸素を低減させる又は略ゼロとす
とを特徴とする請求項10から12のいずれか1項に記載の発電装置。
It also has a hydrogen gas generator that processes the supplied material to generate the hydrogen gas contained in the fuel.
The inert gas supply unit acquires a part of the hydrogen gas generated by the hydrogen gas generation unit, and reacts the hydrogen gas with the oxygen gas content in the exhaust gas discharged from the power generation unit using a catalyst. shall be the or substantially zero reduces the oxygen partial in the exhaust gas
Power generator according to any one of claims 10, wherein the this 12.
前記発電部から排出される排ガスにおける酸素を低減させるべく又は略ゼロとすべく、また、当該排ガスにおける当該過多分の水素ガスのモル比を調整すべく、前記発電部に供給される水素ガスを含む当該燃料の量と、前記発電部に供給される当該酸素を含む気体の量とを制御する制御部を更に備えていることを特徴とする請求項13に記載の発電装置。 Hydrogen gas supplied to the power generation unit in order to reduce or reduce the oxygen content in the exhaust gas discharged from the power generation unit to almost zero, and to adjust the molar ratio of the excess hydrogen gas in the exhaust gas. 13. The power generation device according to claim 13, further comprising a control unit that controls the amount of the fuel including the above and the amount of the gas containing oxygen supplied to the power generation unit. 前記発電部による電力生成の際に発生する熱を、当該被加熱対象物を加熱するために使用させるべく前記加工装置又は加工システムに伝達する加工熱伝達部を更に備えていることを特徴とする請求項10から14のいずれか1項に記載の発電装置。 It is further provided with a processing heat transfer unit that transfers the heat generated during power generation by the power generation unit to the processing apparatus or processing system so as to be used for heating the object to be heated. The power generation device according to any one of claims 10 to 14. 請求項10から15のいずれか1項に記載された発電装置の構成要素を備えた前記加工装置であって、供給された当該酸素分の低減した又は略ゼロとなったガスと、供給された当該水素ガスとを当該非酸化雰囲気として使用することを特徴とする加工装置。 The processing apparatus including the component of the power generation apparatus according to any one of claims 10 to 15 , wherein the supplied gas having a reduced or substantially zero oxygen content is supplied. A processing apparatus characterized in that the hydrogen gas is used as the non-oxidizing atmosphere. 被加熱対象物を非酸化雰囲気で電力によって加熱して加工を行う加工装置又は加工システムに対し、当該電力を供給する発電システムであって、
素ガスを含む燃料と酸素を含む気体とを用い、水素過多の状態で電池反応を起こして当該電力を生成し、過多分の水素ガスを含む排ガスを排出する燃料電池を含む発電部と、
当該排ガスの少なくとも一部を、当該非酸化雰囲気として使用可能な、酸素分の低減した又は略ゼロとなったガスに変換し、前記加工装置又は加工システムに供給する不活性ガス供給部と
を備えており、
前記不活性ガス供給部は、当該排ガス中に含まれた水素ガスも当該非酸化雰囲気として使用させるべく、当該酸素分の低減した又は除去されたガスに含まれている水素ガスも、又は当該排ガスから一先ず分離された水素ガスも前記加工装置又は加工システムに供給する
ことを特徴とする発電システム。
A power generation system that supplies electric power to a processing device or processing system that heats an object to be heated with electric power in a non-oxidizing atmosphere for processing.
Using a gas containing fuel and oxygen containing hydrogen gas, a power generating unit for causing a cell reaction to generate the power, comprising a fuel cell for discharging exhaust gas containing excessive amount of hydrogen gas in the state of hydrogen excess,
It is provided with an inert gas supply unit that converts at least a part of the exhaust gas into a gas having a reduced oxygen content or substantially zero oxygen content that can be used as the non-oxidizing atmosphere and supplies the gas to the processing apparatus or processing system. And
In order to allow the hydrogen gas contained in the exhaust gas to be used as the non-oxidizing atmosphere, the inert gas supply unit also uses the hydrogen gas contained in the gas whose oxygen content has been reduced or removed, or the exhaust gas. A power generation system characterized in that hydrogen gas separated from the above is also supplied to the processing apparatus or processing system.
請求項10から15のいずれか1項に記載された発電装置又は請求項17に記載された発電システムを構成要素として含む前記加工システムであって、供給された当該酸素分の低減した又は略ゼロとなったガスと、供給された当該水素ガスとを当該非酸化雰囲気として使用することを特徴とする加工システム。 The processing system including the power generation device according to any one of claims 10 to 15 or the power generation system according to claim 17 as a component, wherein the supplied oxygen content is reduced or substantially zero. A processing system characterized in that the resulting gas and the supplied hydrogen gas are used as the non-oxidizing atmosphere.
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