KR101717160B1 - 하이브리드 시스템 - Google Patents

Abstract

(과제)
종합 효율이 향상된 하이브리드 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.
(해결 수단)
본 발명의 하이브리드 시스템은 연료 전지 장치와 열 음향 냉각기를 구비해서 이루어지는 하이브리드 시스템으로서, 열 음향 냉각기(14)는 고온측과 저온측의 온도 구배에 의해 열 음향 에너지를 발생시키는 열 음향 에너지 발생부(20)와, 그 열 음향 에너지 발생부(20)로부터 전파된 열 음향 에너지가 에너지 변환되어 발생하는 고온측과 저온측의 온도 구배를 이용하여 저온측이 냉각 기능을 구비하는 냉각부(21)를 구비해서 이루어지고, 연료 전지 장치로부터 배출되는 배기 가스가 열 음향 에너지 발생부(20)의 고온측을 흐르도록 구성되어 있기 때문에, 종합 효율이 향상된 하이브리드 시스템으로 할 수 있다.

Description

하이브리드 시스템{HYBRID SYSTEM}

본 발명은 열 음향 냉각기와 연료 전지 장치를 조합하여 이루어지는 하이브리드 시스템에 관한 것이다.

최근, 차세대 에너지로서 연료 가스(수소 함유 가스)와 산소 함유 가스(공기)를 이용하여 전력을 얻을 수 있는 연료 전지 셀을 수납 용기 내에 수납해서 이루어지는 연료 전지 모듈이나, 연료 전지 모듈을 외장 케이스 내에 수납해서 이루어지는 연료 전지 장치가 다양하게 제안되어 있다(예를 들면, 특허문헌 1 참조).

현재 이와 같은 연료 전지 장치를 구비하는 하이브리드 시스템에 있어서, 종합 효율을 향상시키기 위해 연료 전지 장치의 발전에 의해 발생하는 열을 이용하여 온수를 생성하는 것이나, 스털링 엔진 등의 다른 발전 장치와 조합시킨 하이브리드 시스템도 제안되어 있다(예를 들면, 특허문헌 2 참조).

또한, 최근에는 열 음향 에너지에 착안한 고온 발생 장치도 제안되어 있다(예를 들면, 특허문헌 3 참조).

일본 특허 공개 2007-59377호 공보 일본 특허 공개 2010-174686호 공보 일본 특허 공개 2007-263541호 공보

상술한 바와 같이, 현재 연료 전지 장치와 다른 시스템을 조합시킨 하이브리드 시스템이 제창되고 있고, 이들 하이브리드 시스템은 용도 환경에 따라 적당하게 사용되는 것이 상정되어 있지만, 종합 효율의 향상의 점에서 아직 개선의 여지가 있다.

본 발명에서는 용도 환경으로서 편의점이나 수퍼마켓 등의 상업 시설에 있어서 특히 유용해지는 하이브리드 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 하이브리드 시스템은 연료 전지 장치와 열 음향 냉각기를 구비하여 이루어지는 하이브리드 시스템으로서, 상기 열 음향 냉각기는 고온측과 저온측의 온도 구배에 의해 열 음향 에너지를 발생시키는 열 음향 에너지 발생부와, 그 열 음향 에너지 발생부로부터 전파된 열 음향 에너지가 에너지 변환되어 발생하는 고온측과 저온측의 온도 구배를 이용하여 저온측이 냉각 기능을 구비하는 냉각부를 구비하여 이루어지고, 상기 연료 전지 장치로부터 배출되는 배기 가스가 상기 열 음향 에너지 발생부의 고온측을 흐르도록 구성되어 있는 것을 특징으로 한다.

(발명의 효과)

본 발명의 하이브리드 시스템은 연료 전지 장치로부터 배출되는 배기 가스를 열 음향 에너지 발생부의 고온측을 흐르도록 구성되어 있기 때문에, 열 음향 에너지 발생부에서 음파를 효율적으로 발생시킬 수 있고, 그에 따라 냉각부에서의 냉각 기능을 강화할 수 있는 열 음향 냉각기와 연료 전지 장치를 조합시킴으로써, 특히 전력 및 냉장이나 냉동을 필요로 하는 편의점이나 수퍼마켓 등의 상업 시설에 있어서 유용한 하이브리드 시스템으로 할 수 있다.

도 1은 본 실시형태의 하이브리드 시스템의 구성의 일례를 나타내는 구성도이다.
도 2는 본 실시형태의 연료 전지 장치를 구성하는 연료 전지 모듈의 일례를 나타내는 외관 사시도이다.
도 3은 도 2에 나타내는 연료 전지 모듈의 단면도이다.
도 4는 본 실시형태의 하이브리드 시스템의 구성의 다른 일례를 나타내는 구성도이다.
도 5는 본 실시형태의 하이브리드 시스템의 구성의 또 다른 일례를 나타내는 구성도이다.
도 6은 본 실시형태의 하이브리드 시스템의 구성의 또 다른 일례를 나타내는 구성도이다.
도 7은 본 실시형태의 하이브리드 시스템의 구성의 또 다른 일례를 나타내는 구성도이다.
도 8은 본 실시형태의 하이브리드 시스템의 구성의 또 다른 일례를 나타내는 구성도이다.
도 9는 본 실시형태의 하이브리드 시스템의 구성의 또 다른 일례를 나타내는 구성도이다.
도 10은 본 실시형태의 하이브리드 시스템의 구성의 또 다른 일례를 나타내는 구성도이다.
도 11(a)∼(d)는 본 실시형태의 하이브리드 시스템에 있어서의 배기 가스관과 열 음향 에너지 발생부에 있어서의 배관의 배치 관계를 나타내는 외관 사시도 또는 단면도이다.
도 12는 도 11에 나타내는 배관과 접속된 부위에 있어서의 배기 가스관의 내부에 연소 촉매가 배치되어 있는 것을 나타내는 단면도이다.

도 1은 본 실시형태의 하이브리드 시스템의 구성의 일례를 나타내는 구성도이다.

도 1에 나타내는 하이브리드 시스템은 연료 전지 장치의 일례인 발전 유닛과, 발전 유닛으로부터 배출되는 배기 가스를 이용하여 열 음향 에너지를 발생시키고, 발생시킨 열 음향 에너지를 이용하여 냉각(냉동)을 행하는 열 음향 냉각기를 구비하고 있다. 또한, 이후의 도면에 있어서 동일한 부재에 대해서는 동일한 번호를 붙이는 것으로 한다.

도 1에 나타내는 발전 유닛은 연료 전지 셀을 복수개 갖고 이루어지는 셀 스택(2), 도시 가스 등의 원연료를 공급하는 원연료 공급 수단(4), 셀 스택(2)을 구성하는 연료 전지 셀에 산소 함유 가스를 공급하기 위한 산소 함유 가스 공급 수단(5), 원연료와 수증기에 의해 원연료를 수증기 개질하는 개질기(3)를 구비하고 있다. 또한, 후술하지만 셀 스택(2)과 개질기(3)를 수납 용기에 수납함으로써 연료 전지 모듈(1)[이하, 모듈(1)로 약기하는 경우가 있음]이 구성되어 있고, 도 1에 있어서는 2점 쇄선에 의해 둘러싸서 나타내고 있다. 또한, 도면에는 나타내고 있지 않지만 모듈(1) 내에는 발전에서 사용되지 않은 연료 가스를 연소시키기 위한 착화 장치가 설치되어 있다.

또한, 도 1에 나타내는 발전 유닛에 있어서는 셀 스택(2)을 구성하는 연료 전지 셀의 발전에 의해 발생한 배기 가스(배기 열)를 열 교환하고, 배기 가스의 온도를 저하시키기 위한 열 교환기(6)를 구비하고 있다. 또한, 열 교환기(6)에 있어서 배기 가스 중에 포함되는 수분이 응축됨으로써 얻어지는 응축수를 순수로 처리하기 위한 응축수 처리 장치(7), 응축수 처리 장치(7)에서 처리된 물(순수)을 저수하기 위한 물 탱크(8)가 설치되어 있고, 물 탱크(8)와 열 교환기(6) 사이가 응축수 공급관(9)에 의해 접속되어 있다. 또한, 열 교환기(6)에서의 열 교환에 의해 생성되는 응축수의 수질에 따라서는 응축수 처리 장치(7)를 설치하지 않는 구성으로 할 수도 있다. 또한, 응축수 처리 장치(7)가 물을 저수하는 기능을 갖는 경우에는 물 탱크(8)를 설치하지 않는 구성으로 할 수도 있다.

물 탱크(8)에 저수된 물은 물 탱크(8)와 개질기(3)를 접속하는 물 공급관(10)에 구비된 물 펌프(11)에 의해 개질기(3)에 공급된다.

또한, 도 1에 나타내는 발전 유닛은 모듈(1)에서 발전된 직류 전력을 교류 전력으로 변환하고, 변환된 전기의 외부 부하로의 공급량을 조정하기 위한 공급 전력 조정부(파워 컨디셔너)(12), 각종 기기의 동작을 제어하는 제어 장치(13)가 설치되어 있다. 이들 발전 유닛을 구성하는 각 장치를 외장 케이스 내에 수납함으로써 설치나 운반 등이 용이한 연료 전지 장치로 할 수 있다.

계속해서, 열 음향 냉각기(14)에 대해서 설명한다. 열 음향 냉각기(14)는 원동기(15), 냉각기(16), 원동기(15)와 냉각기(16)를 연결하는 접속관(17)으로 구성되어 있다. 또한, 원동기(15), 냉각기(16), 접속관(17)의 내부에는 헬륨 가스 등의 가스가 충전되어 있다. 또한, 원동기(15) 및 냉각기(16)에는 각각 축열기(18, 19)가 배치되어 있다. 원동기(15)의 축열기(18)의 한쪽을 고온(도 1에서는 상측)으로 하고, 다른쪽을 저온(도 1에서는 하측)으로 해서 이 온도 구배에 의해 열 음향 에너지(음파)가 발생한다. 그 때문에, 축열기(18)의 한쪽을 가열하기 위한 고온의 유체를 흘리는 고온측 유로(20A)를 설치하고, 다른쪽을 냉각시키기 위한 저온의 유체를 흘리는 저온측 유로(20B)를 설치하고, 이 축열기(18)와 고온측 유로 및 저온측 유로를 포함해서 열 음향 에너지 발생부(20)가 구성되어 있다. 또한, 도 1에 있어서는 이 고온측 유로(20A), 저온측 유로(20B) 및 축열기(18)를 하나로 묶어 열 음향 에너지 발생부(20)로 해서 파선으로 나타내고 있다.

열 음향 에너지 발생부(20)에서 발생한 열 음향 에너지는 원동기(15) 및 접속관(17)을 흐를 때에 공명하고, 그 열 음향 에너지가 냉각기(16)에 전파된다. 냉각기(16)에서는 열 음향 에너지가 에너지 변환되어서 열 에너지가 된다. 그리고, 축열기(19)의 한쪽인 고온측(도 1에서는 상측)에 유체를 흘리는 유로(21A)를 설치함으로써, 축열기(19)의 다른쪽(도 1에서는 하측)에서 흡열 반응이 발생해서 온도가 저하되어 냉각 기능을 갖게 된다. 즉, 축열기(19)와 고온측인 유로(21A) 및 저온측이 되는 부위(21B)를 포함해서 냉각부(21)가 구성되어 있다. 또한, 냉각부(21)에 있어서 유로(21A)는 다른쪽의 저온측과 비교하여 고온의 유체가 흐르는 유로인 것을 의미하는 것이고, 반드시 고온의 유체가 흐를 필요는 없다. 특히, 냉각부(21)에 있어서의 유로(21A)를 흐르는 유체의 온도를 낮게 함으로써 저온측이 되는 부위(21B)가 더욱 저온이 되어 냉동 기능을 갖게 된다. 환언하면, 냉각부(21)가 냉동부로서의 기능을 갖게 된다. 그 때문에, 예를 들면 유로(21A)에 상온의 수돗물 등을 흘림으로써 저온측이 되는 부위(21B)를, 예를 들면 -70℃ 정도까지 온도를 낮추는 것이 가능해진다. 또한, 도 1에 있어서는 이 유로(21A), 저온측이 되는 부위(21B) 및 축열기(19)를 하나로 묶어 냉각부(21)로 해서 파선으로 나타내고 있다.

여기에서, 도 1에 나타낸 하이브리드 시스템의 운전 방법에 대해서 설명한다. 연료 전지 장치의 기동시에 있어서는 제어 장치(13)는 원연료 공급 수단(4), 산소 함유 가스 공급 수단(5), 물 펌프(11), 착화 장치를 작동시킨다. 이 시점에서는 모듈(1)의 온도가 낮기 때문에 연료 전지 셀에서의 발전이나 개질기(3)에서의 개질 반응은 행해지지 않는다. 원연료 공급 수단(4)에 의해 공급된 연료 가스는 발전에 사용되지 않은 연료 가스로서 거의 전체 공급량이 연소되고, 그 연소열에 의해 모듈(1)이나 개질기(3)의 온도가 상승한다. 개질기(3)에 있어서는 온도가 수증기 개질 가능한 온도가 되면 수증기 개질을 행하고, 연료 전지 셀의 발전에 필요한 수소 함유 가스인 연료 가스가 생성된다. 또한, 제어 장치(13)는 개질기(3)가 수증기 개질 가능한 온도가 된 후에 물 펌프(11)를 작동하도록 제어해도 좋다. 연료 전지 셀은 발전 개시 가능한 온도가 되면 개질기(3)에서 생성된 연료 가스와, 산소 함유 가스 공급 수단(5)으로부터 공급되는 산소 함유 가스로 발전을 개시한다. 셀 스택(2)에서 발생한 전기는 공급 전력 조정부(12)에서 교류로 변환된 후, 외부 부하에 공급된다.

또한, 연료 전지 셀에 의해 발전이 개시된 후에는 제어 장치(13)는 연료 전지 장치를 효율적으로 운전하는 데에 있어서 미리 설정된 연료 이용률(Uf), 공기 이용률(Ua), 개질기(3)에서의 수증기 개질에 있어서의 연료 중의 탄소 및 물의 몰비의 비율인 S/C의 값에 의거하여 원연료 공급 수단(4), 산소 함유 가스 공급 수단(5), 물 펌프(11) 등의 동작을 제어한다. 또한, 연료 이용률이란 발전에서 사용된 연료 가스량/원연료 공급 수단(4)으로부터 공급된 연료 가스(원연료)량에 의해 구해지는 값이고, 또한 공기 이용률이란 발전에서 사용된 공기량/산소 함유 가스 공급 수단(5)으로부터 공급된 공기량에 의해 구해지는 값이다.

셀 스택(2)의 운전에 수반하여 발생한 배기 가스는 열 음향 냉각기(14)의 원동기(15)에 있어서의 열 음향 에너지 발생부(20)를 구성하는 고온측 유로(20A)를 흐른다. 또한, 구체적으로는 축열기(18)가 내부에 배치된 배관의 한쪽(고온측) 주위를 둘러싸도록 연료 전지 장치로부터 배출되는 배기 가스가 흐르는 배관(유로)이 설치되어 있고, 이와 같은 구성에 의해 배기 가스가 열 음향 에너지 발생부(20)의 고온측 유로(20A)를 흐르는 구성으로 되어 있다. 이하의 설명에 있어서도 각 배관이 열 음향 냉각기(14)의 배관 주위를 둘러싸도록 배치되고, 각 유체가 열 음향 냉각기(14)의 각 부위를 흐르도록 구성되어 있다.

그에 따라, 축열기(18)의 한쪽과 다른쪽에서 온도 구배를 발생시켜 열 음향 에너지를 발생시킬 수 있다. 또한, 열 음향 에너지 발생부(20)인 축열기(18)의 저온측은 고온측과 온도차가 커지게 됨으로써 보다 효율적으로 열 음향 에너지를 발생시킬 수 있기 때문에, 예를 들면 저온측 유로(20B)에 상온의 수돗물 등을 공급하면 좋다.

또한, 도 1에 나타내는 하이브리드 시스템에 있어서는 연료 전지 셀로서 고체 산화물형의 연료 전지 셀[셀 스택(2)]을 이용함으로써, 모듈(1)로부터 배출되는 배기 가스의 열이 매우 고온이 되어 보다 온도 구배를 발생시키기 쉬워진다. 그에 따라, 열 음향 에너지를 보다 효율적으로 발생시킬 수 있고, 그 발생한 열 음향 에너지를 이용함으로써 뛰어난 냉각 기능을 갖는 것이 가능한 열 음향 냉각기(14)로 할 수 있다.

또한, 고온측 유로(20A)는 한쪽 끝이 열 교환기(6)에 접속되어 있다. 즉, 연료 전지 장치로부터 배출되는 배기 가스가 열 음향 에너지 발생부의 고온측인 고온측 유로(20A)를 흐른 후, 열 교환기(6)를 흐르도록 구성되어 있다. 또한, 열 교환기(6)에 있어서는 열 교환기(6)에 공급된 배기 가스의 온도를 상온 정도로까지 저하시키는 것이 바람직하고, 연료 전지 장치로부터 배출된 배기 가스는 예를 들면 물이나, 연료 전지 장치에 공급하는 연료 가스나, 산소 함유 가스 등과 열 교환되는 것이 바람직하다.

또한, 열 교환기(6)에서의 열 교환에 의해 셀 스택(2)으로부터 배출되는 배기 가스에 포함되는 물이 응축수가 되고, 응축수 공급관(9)을 통과해서 응축수 처리 장치(7)에 공급된다. 응축수는 응축수 처리 장치(7)에 의해 순수로 되어 물 탱크(8)에 공급된다. 물 탱크(8)에 저수된 물은 물 펌프(11)에 의해 물 공급관(10)을 통해서 개질기(3)에 공급된다. 이와 같이, 응축수를 유효 이용함으로써 수 자립운전을 행할 수 있다.

이상과 같이, 본 실시형태의 하이브리드 시스템에 있어서는 연료 전지 장치에 의한 발전 외에 열 음향 냉각기(14)에 있어서의 냉각기(16)로서의 기능을 갖기 때문에, 특히 편의점이나 수퍼마켓 등의 상업 시설에 있어서 유용하고, 또한 종합 효율이 향상된 하이브리드 시스템으로 할 수 있다.

계속해서, 본 실시형태에 있어서의 연료 전지 장치에 대해서 설명한다.

도 2는 본 실시형태의 하이브리드 시스템을 구성하는 연료 전지 장치에 있어서의 모듈의 일례를 나타내는 외관 사시도이고, 도 3은 도 2의 단면도이다.

도 2에 나타내는 모듈(1)에 있어서는 수납 용기(22)의 내부에, 내부를 연료 가스가 유통하는 연료 가스 유로(도시하지 않음)를 갖는 기둥 형상의 연료 전지 셀(23)을 세워서 설치시킨 상태로 일렬로 배열하고, 인접하는 연료 전지 셀(23)간이 집전 부재(도 2에 있어서는 도시하지 않음)를 통해서 전기적으로 직렬로 접속되어 있음과 아울러, 연료 전지 셀(23)의 하단을 유리 밀봉재 등의 절연성 접합재 (도시하지 않음)로 매니폴드(24)에 고정해서 이루어지는 셀 스택(2)을 2개 구비하고, 셀 스택(2)의 상방에 연료 전지 셀(23)에 공급하는 연료 가스를 생성하기 위한 개질기(3)가 배치된 셀 스택 장치(30)를 수납해서 구성되어 있다. 또한, 셀 스택(2)의 양단부에는 셀 스택(2)[연료 전지 셀(23)]의 발전에 의해 발생한 전기를 집전해서 외부에 인출하기 위한, 전기 인출부를 갖는 도전 부재가 배치되어 있다 (도시하지 않음). 상술의 각 부재를 구비함으로써 셀 스택 장치(30)가 구성된다. 또한, 도 2에 있어서는 셀 스택 장치(30)가 2개의 셀 스택(2)을 구비하고 있는 경우를 나타내고 있지만 적당하게 그 개수는 변경할 수 있으며, 예를 들면 셀 스택(2)을 1개만 구비하고 있어도 좋다.

또한, 도 2에 있어서는 연료 전지 셀(23)로서 내부를 연료 가스가 길이 방향으로 유통하는 연료 가스 유로를 갖는 중공 평판형이고, 연료 가스 유로를 갖는 지지체의 표면에 연료극층, 고체 전해질층 및 산소극층을 순차적으로 적층해서 이루어지는 고체 산화물형의 연료 전지 셀(23)을 예시하고 있다. 또한, 연료 전지 셀(23) 사이에 산소 함유 가스가 유통된다.

또한, 본 실시형태의 연료 전지 장치에 있어서는 연료 전지 셀(23)이 고체 산화물형의 연료 전지 셀이면 좋고, 예를 들면 평판형이나 원통형으로 할 수도 있고, 아울러 수납 용기(22)의 형상도 적당하게 변경할 수 있다.

또한, 도 2에 나타내는 개질기(3)에 있어서는 원연료 공급관(28)을 통해서 공급되는 천연 가스나 등유 등의 원연료를 개질해서 연료 가스를 생성한다. 또한, 개질기(3)는 효율이 좋은 개질 반응인 수증기 개질을 행할 수 있는 구조로 하는 것이 바람직하고, 물을 기화시키기 위한 기화부(25)와 원연료를 연료 가스에 개질하기 위한 개질 촉매(도시하지 않음)가 배치된 개질부(26)를 구비하고 있다. 그리고, 개질기(3)에서 생성된 연료 가스는 연료 가스 유통관(27)을 통해서 매니폴드(24)에 공급되고, 매니폴드(24)로부터 연료 전지 셀(23)의 내부에 설치된 연료 가스 유로에 공급된다.

또한, 도 2에 있어서는 수납 용기(22)의 일부(앞뒷면)를 분리하여, 내부에 수납되는 셀 스택 장치(30)를 후방으로 인출한 상태를 나타내고 있다. 여기에서, 도 2에 나타낸 모듈(1)에 있어서는 셀 스택 장치(30)를 수납 용기(22) 내에 슬라이드 해서 수납하는 것이 가능하다.

또한, 수납 용기(22)의 내부에는 매니폴드(24)에 병치된 셀 스택(2) 사이에 배치되고, 산소 함유 가스가 연료 전지 셀(23)의 옆쪽을 하단부로부터 상단부를 향해서 흐르도록 산소 함유 가스 도입 부재(29)가 배치되어 있다.

도 3에 나타내는 바와 같이, 모듈(1)을 구성하는 수납 용기(22)는 내벽(31)과 외벽(32)을 갖는 이중 구조이고, 외벽(32)에 의해 수납 용기(22)의 외곽이 형성됨과 아울러 내벽(31)에 의해 셀 스택 장치(30)를 수납하는 발전실(33)이 형성되어 있다. 또한, 수납 용기(22)에 있어서는 내벽(31)과 외벽(32) 사이를 연료 전지 셀(23)에 도입하는 산소 함유 가스가 유통하는 산소 함유 가스 유로(39)로 하고 있다.

여기에서, 수납 용기(22) 내에는 수납 용기(22)의 상부로부터 상단측으로 산소 함유 가스가 유입되기 위한 산소 함유 가스 유입구(도시하지 않음)와 플랜지부(43)를 구비하고, 하단부에 연료 전지 셀(23)의 하단부에 산소 함유 가스를 도입하기 위한 산소 함유 가스 유출구(34)가 설치되어 이루어지는 산소 함유 가스 도입 부재(29)가 내벽(31)을 관통해서 삽입되어 고정되어 있다. 또한, 플랜지부(43)와 내벽(31) 사이에는 단열 부재(35)가 배치되어 있다.

또한, 도 3에 있어서는 산소 함유 가스 도입 부재(29)가 수납 용기(22)의 내부에 병치된 2개의 셀 스택(2) 사이에 위치하도록 배치되어 있지만, 셀 스택(2)의 수에 따라 적당하게 배치할 수 있다. 예를 들면, 수납 용기(22) 내에 셀 스택(2)을 1개만 수납하는 경우에는 산소 함유 가스 도입 부재(29)를 2개 설치하고, 셀 스택(2)을 양쪽 측면측으로부터 끼우도록 배치할 수 있다.

또한, 발전실(33) 내에는 모듈(1) 내의 열이 극단적으로 방산되고, 연료 전지 셀(23)[셀 스택(2)]의 온도가 저하되어 발전량이 저감하지 않도록 모듈(1) 내의 온도를 고온으로 유지하기 위한 단열 부재(35)가 적당하게 설치되어 있다.

단열 부재(35)는 셀 스택(2)의 근방에 배치하는 것이 바람직하고, 특히 연료 전지 셀(23)의 배열 방향을 따라 셀 스택(2)의 측면측에 배치함과 아울러, 셀 스택(2)의 측면에 있어서의 연료 전지 셀(23)의 배열 방향을 따르는 폭과 동등 또는 그 이상의 폭을 갖는 단열 부재(35)를 배치하는 것이 바람직하다. 또한, 셀 스택(2)의 양쪽 측면측에 단열 부재(35)를 배치하는 것이 바람직하다. 그에 따라, 셀 스택(2)의 온도가 저하되는 것을 효과적으로 억제할 수 있다. 또한, 산소 함유 가스 도입 부재(29)로부터 도입되는 산소 함유 가스가 셀 스택(2)의 측면측으로부터 배출되는 것을 억제할 수 있고, 셀 스택(2)을 구성하는 연료 전지 셀(23) 사이의 산소 함유 가스의 흐름을 촉진할 수 있다. 또한, 셀 스택(2)의 양쪽 측면측에 배치된 단열 부재(35)에 있어서는 연료 전지 셀(23)에 공급되는 산소 함유 가스의 흐름을 조정하고, 셀 스택(2)의 길이 방향 및 연료 전지 셀(23)의 적층 방향에 있어서의 온도 분포를 저감하기 위한 개구부(36)가 형성되어 있다.

또한, 연료 전지 셀(23)의 배열 방향을 따르는 내벽(31)의 내측에는 배기 가스용 내벽(37)이 설치되어 있고, 내벽(31)과 배기 가스용 내벽(37) 사이가 발전실(33) 내의 배기 가스가 상방으로부터 하방을 향해서 흐르는 배기 가스 유로(40)로 되어 있다. 또한, 배기 가스 유로(40)는 수납 용기(22)의 저부에 형성된 배기 구멍(38)과 통하고 있다. 또한, 배기 가스용 내벽(37)의 셀 스택(2)측에도 단열 부재(35)가 설치되어 있다.

그에 따라, 모듈(1)의 가동(기동 처리시, 발전시, 정지 처리시)에 수반하여 발생하는 배기 가스는 배기 가스 유로(40)를 흐른 후, 배기 구멍(38)으로부터 배기되는 구성으로 되어 있다. 또한, 배기 구멍(38)은 수납 용기(22)의 저부의 일부를 컷아웃하도록 해서 형성해도 좋고, 또한 관 형상의 부재를 설치함으로써 형성해도 좋다.

또한, 산소 함유 가스 도입 부재(29)의 내부에는 셀 스택(2) 근방의 온도를 측정하기 위한 열전대(42)가, 그 측온부(41)가 연료 전지 셀(23)의 길이 방향의 중앙부이며 또한 연료 전지 셀(23)의 배열 방향에 있어서의 중앙부에 위치하도록 배치되어 있다.

또한, 상술의 구성의 모듈(1)에 있어서는 적어도 일부의 연료 전지 셀(23)에 있어서의 연료 가스 유로로부터 배출되는 발전에 사용되지 않은 연료 가스와 산소 함유 가스를, 연료 전지 셀(23)의 상단부측과 개질기(3) 사이에서 연소시킴으로써 연료 전지 셀(23)의 온도를 상승·유지시킬 수 있다. 아울러, 연료 전지 셀(23)[셀 스택(2)]의 상방에 배치된 개질기(3)를 데울 수 있어 개질기(3)에서 효율적으로 개질 반응을 행할 수 있다. 또한, 통상 발전시에 있어서는 상기 연소나 연료 전지 셀(23)의 발전에 따라, 모듈(1) 내의 온도는 500∼800℃ 정도가 된다. 그 때문에, 모듈(1)로부터 배출되는 배기 가스의 온도도 매우 고온이 된다.

도 4는 본 실시형태의 하이브리드 시스템의 구성의 다른 일례를 나타내는 구성도이다. 본 실시형태는 도 1에 나타낸 본 실시형태의 하이브리드 시스템과 대비하여 연료 전지 장치가 저탕 유닛을 구비하고 있고, 열 교환기(6)에 있어서 연료 전지 장치로부터 배출되는 배기 가스와, 저탕 탱크(44)와 열 교환기(6)를 순환하는 순환수로 열 교환을 행하는 점에서 다르다.

즉, 도 4에 나타내는 하이브리드 시스템에 있어서는 도 1에 나타내는 하이브리드 시스템과 대비하여 열 교환기(6)에 물을 순환시키는 순환 배관(45), 열 교환기(6)의 출구에 설치되어 열 교환기(6)의 출구를 흐르는 물(순환 수류)의 수온을 측정하기 위한 출구 수온 센서(46), 순환 배관(45) 내에서 물을 순환시키기 위한 순환 펌프(47), 순환 배관(45)을 흐른 열 교환된 후의 물(온수)을 저수하는 저탕 탱크(44)를 더 갖고 있다.

이와 같은 하이브리드 시스템에 있어서는, 열 음향 냉각기(14)의 원동기(15)[열 음향 에너지 발생부(20)]에 있어서의 고온측 유로(20A)를 흐른 배기 가스는 계속해서 열 교환기(6)에 공급되고, 열 교환기(6)에 있어서 순환 배관(45)을 흐르는 순환수에 의해 열 교환되어 온수가 생성되게 된다.

즉, 도 4에 나타내는 하이브리드 시스템에 있어서는 연료 전지 장치에서의 발전, 열 음향 냉각기에 있어서의 냉각 기능에 추가해서 저탕 유닛에 있어서의 온수의 생성의 3가지 기능을 갖게 된다. 그 때문에, 종합 효율이 향상된 하이브리드 시스템으로 할 수 있다.

도 5, 도 6은 본 실시형태의 하이브리드 시스템의 구성의 또 다른 일례를 나타내는 구성도이다.

이들 하이브리드 시스템에 있어서는 도 4에 나타내는 하이브리드 시스템과 비교하여 냉각기(16)의 유로(21A)의 한쪽 끝이 열 교환기(6) 또는 저탕 탱크(44)에 접속되어 있다. 즉, 상온의 물을 유로(21A)에 흘림과 아울러 유로(21A)를 흐른 물이 직접 열 교환기(6)에 흐르도록, 또는 저탕 탱크(44) 및 순환 배관(45)을 통해서 열 교환기(6)에 흐르도록 구성되어 있다. 또한, 도 5에 나타내는 하이브리드 시스템에 있어서는 순환 배관(45) 대신에 열 교환기(6)와 저탕 탱크(44) 사이가 온수 회수관(48)에 의해 접속되어 있다.

상술한 바와 같이, 냉각기(16)의 축열기(19)의 한쪽인 고온측의 온도를 저온으로 유지함으로써, 축열기(19)의 다른쪽인 저온측의 온도를 저하시킬 수 있어 냉각기(16)로서 효율적으로 기능하게 된다. 또한, 냉각기(16)의 축열기(19)의 고온측의 온도를 더욱 저온으로 유지함으로써, 냉각기(16)가 냉동기로서의 기능을 갖게 된다.

그래서, 도 5, 6에 나타내는 발전 시스템에 있어서는 냉각기(16)의 유로(21A)에 상온의 물을 흘림으로써 축열기(19)의 고온측의 온도를 저온으로 유지할 수 있어 효율적으로 냉각기(16)로서 기능시킬 수 있다. 또한, 이 유로(21A)를 흐른 물이 직접 열 교환기(6)에 흐르고, 또는 저탕 탱크(44) 및 순환 배관(45)을 통해서 열 교환기(6)에 흐름으로써 물을 유효 이용할 수 있다. 그에 따라, 더욱 종합 효율이 향상된 하이브리드 시스템으로 할 수 있다.

도 7은 본 실시형태의 발전 시스템의 구성의 또 다른 일례를 나타내는 구성도이고, 도 6에 나타내는 하이브리드 시스템과 비교하여 유로(21A)와 저온측 유로(20B)가 일체화되고, 이 저온측 유로(20B)의 한쪽 끝이 열 교환기(6)에 접속되어 있다. 즉, 냉각부(21)의 유로(21A)를 흐른 유체가 열 음향 에너지 발생부(20)의 저온측 유로(20B)를 흐른 후에 열 교환기(6)에 흐르도록 구성되어 있다.

상술한 바와 같이, 열 음향 에너지 발생부(20)에 있어서의 축열기(18)의 한쪽과 다른쪽의 온도 구배를 크게 함으로써, 보다 열 음향 에너지가 발생하기 쉬워진다. 여기에서, 냉각부(21)의 유로(21A)를 흐른 상온의 물을 계속해서 열 음향 에너지 발생부(20)의 저온측 유로(20B)를 흐르도록 함으로써, 열 음향 에너지 발생부(20)에 있어서의 축열기(18)의 한쪽과 다른쪽에서 보다 온도 구배가 발생하기 쉬워진다.

또한, 이 냉각부(21)의 유로(21A)를 흐르는 상온의 물을 열 음향 에너지 발생부(20)의 저온측 유로(20B)를 흐른 후에 저탕 탱크(44)의 하부(저온측)에 공급 함으로써, 물을 더욱 유효 이용할 수 있다. 그에 따라, 더욱 종합 효율이 향상된 하이브리드 시스템으로 할 수 있다.

도 8은 본 실시형태의 하이브리드 시스템의 구성의 또 다른 일례를 나타내는 구성도이다.

도 8에 나타내는 하이브리드 시스템에 있어서는 연료 전지 장치가 저탕 유닛을 갖고 있지 않고, 열 교환기(6)에 있어서 연료 전지 장치의 배기 가스와 열 교환을 행하는 유체가 냉각부(21)의 유로(21A), 열 음향 에너지 발생부(20)의 저온측 유로(20B), 열 교환기(6)를 이 순서로 흐르는 순환 유로(49)를 구비하고 있다. 즉, 각 유로가 일체화되어 있다.

또한, 순환 유로(49)의 도중에는 펌프(50)가 설치되어 있다. 그에 따라, 각각의 열 교환부에 있어서 독립된 유로를 설치할 필요가 없고, 열 음향 냉각기(14)를 보다 간단한 구성으로 할 수 있다. 또한, 이 펌프(50)의 동작을 제어함으로써 열 음향 냉각기(14)의 냉각 기능을 제어할 수 있다.

또한, 순환 유로(49)의 구성을 순환 유로(49)를 흐르는 유체가 냉각부(21)의 유로(21A)를 흐른 후 열 음향 에너지 발생부(20)의 저온측 유로(20B)를 흐르는 구성으로 함으로써 냉각부(21)의 유로(21A)에 온도가 낮은 유체를 흘릴 수 있고, 그에 따라 냉각부(21)가 높은 냉각 기능을 가질 수 있다. 또한, 순환 유로(49)를 흐르는 유체로서는 특별하게 제한은 없지만, 예를 들면 상온의 수돗물, 공기 등으로 할 수 있다.

또한, 도 8에 나타내는 하이브리드 시스템에 있어서는 순환 유로(49)에 순환 유로(49)를 흐르는 유체를 냉각시키기 위한 냉각기(51)를 구비하고 있다.

순환 유로(49)를 흐르는 유체는 열 음향 에너지 발생부(20)의 저온측을 흐르는 과정, 열 교환기(6)에서 연료 전지 장치로부터 배출된 배기 가스와 열 교환되는 과정에 있어서 온도가 상승하는 경우가 있다. 특히, 열 교환기(6)에서의 연료 전지 장치로부터 배출된 배기 가스와의 열 교환에 의해 대폭 온도가 상승하는 경우가 있다. 이와 같은 온도가 상승한 유체가 냉각부(21)의 고온측에 흐르면 저온측에서의 온도가 상승해서 냉각 기능이 저하될 우려가 있다.

이에 대하여, 도 8에 나타내는 하이브리드 시스템에 있어서는 순환 유로(49)에 순환 유로(49)를 흐르는 유체를 냉각시키기 위한 냉각기(51)를 구비하고 있기 때문에, 순환 유로(49)를 흐르는 유체를 저온으로 유지할 수 있어 냉각부(21)에서의 냉각 기능이 저하되는 것을 억제할 수 있다.

또한, 냉각기(51)는 순환 유로(49)를 흐르는 유체를 냉각시킬 수 있으면 좋고, 특별하게 구성이 한정되는 것은 아니다. 예를 들면, 라디에이터 외에 수돗물이 저수된 용기 내를 순환 유로(49)가 통과하도록 설치한 것이나, 내부에 수돗물이 흐르는 통 형상체 주위에 순환 유로(49)를 설치한 구성으로 할 수도 있다.

또한, 도 8에 있어서 열 교환 에너지 발생부(20)에 있어서 연료 전지 장치로부터 배출되는 배기 가스가 흐르고, 일부가 유로(20A)로 되는 배기 가스관을 배기 가스관(52)으로서 나타내고 있고, 또한 열 음향 에너지 발생부(20)에 있어서 축열기(18)가 배치된 배관을 배관(53)으로서 나타내고 있다. 또한, 이들 배관에 대해서는 후술한다.

도 9, 10은 본 실시형태의 하이브리드 시스템의 구성의 다른 일례를 나타내는 구성도이고, 도 8에 나타내는 하이브리드 시스템과 비교하여 도 9에 있어서는 냉각기(51)에 있어서 순환 유로(49)를 흐르는 유체와 개질기(3)에 공급되는 원연료로 열 교환을 행하는 구성을, 도 10에 있어서는 냉각기(51)에 있어서 순환 유로(49)를 흐르는 유체와 셀 스택(2)에 공급되는 산소 함유 가스로 열 교환을 행하는 구성을 각각 나타내고 있다. 즉, 냉각기(51)가 열 교환부로서 기능한다.

특히, 연료 전지 셀(23)로서 고체 산화물형의 연료 전지 셀(23)을 이용하여 이루어지는 연료 전지 장치에 있어서는 연료 전지 셀(23)의 발전이 매우 고온이 되기 때문에, 모듈(1)에 공급되는 원연료나 산소 함유 가스의 온도가 높은 것이 바람직하다. 여기에서, 냉각기(51)에 있어서 순환 유로(49)를 흐르는 유체와 원연료 또는 산소 함유 가스로 열 교환함으로써, 모듈(1)에 공급되는 원연료나 산소 함유 가스의 온도를 높게 할 수 있다. 그에 따라, 연료 전지 장치의 발전 효율을 향상시킬 수 있어 종합 효율이 향상된 하이브리드 시스템으로 할 수 있다.

도 11(a)∼(d)는 본 실시형태의 하이브리드 시스템에 있어서의 배기 가스관과 배관의 배치 관계를 나타내는 외관 사시도 또는 단면도이다.

도 11은 도 8에 있어서 파선으로 둘러싼 배관(53)과 배기 가스관(52)의 접속이나 그 형상의 일례를 발췌해서 나타내는 외관 사시도 또는 단면도를 나타내고 있고, (a)는 배기 가스관(52)이 배관(53) 주위를 덮고 있는 구조[이하, 배기 가스관(52)과 배관(53)에 있어서, 배기 가스관(52)이 배관(53)을 덮고 있는 부위에 있어서의 구조를 이중관(54)이라고 부름]로 한 외관 사시도, (b)는 (a)에 있어서의 A-A선 단면도, (c)는 다른 일례를 나타내는 단면도, (d)는 또 다른 일례를 나타내는 단면도이다. 이하에 각각의 구성에 대해서 순차적으로 설명한다.

도 11(a), (b)에 있어서는 배관(53) 중 축열기(18)의 고온측을 발췌해서 나타내고 있고, 배관(53)의 외주를 덮도록 배기 가스관(52)을 배치해서 이중관(54)의 구조로 하고 있다. 그에 따라, 연료 전지 장치로부터 배출되어 배기 가스관(52)내[환언하면, 고온측 유로(20A) 내이고, 이하 동의임]를 흐르는 배기 가스의 열이 효율적으로 배관(53)에 전열되게 되어 열 음향 에너지 발생부(20)에 있어서의 온도 구배를 크게 할 수 있다.

또한, 도 11(a), (b)에 있어서는 배기 가스관(52)을 흐르는 배기 가스가 상방으로부터 하방을 향해서 흐르는 구성의 일례를 나타내고 있지만, 이중관(54)의 구조이면 배기 가스관(52)을 흐르는 배기 가스가 상하 방향 외에 좌우 방향으로 흐르는 구성으로 할 수도 있다.

또한, 배기 가스관(52)을 흐르는 배기 가스의 배관(53)으로의 전열성을 향상시키는 데에 있어서, 배기 가스관(52)의 열 전도율을 배관(53)의 열 전도율보다 높게 할 수도 있다. 그에 따라, 배기 가스관(52)을 흐르는 배기 가스의 열을 보다 효율적으로 배관(53)에 전열할 수 있어 열 음향 냉각기(14)의 성능을 향상시킬 수 있다.

도 11(c)는 배기 가스관(52) 중 이중관(54)이 되는 부위인 배관(53)의 외주에 상당하는 부위의 내벽에 배관(53)을 향해서 돌출되는 돌출부(55)를 형성한 구성을 나타내고 있다.

이와 같은 구성으로 함으로써, 배기 가스관(52)을 흐르는 배기 가스가 난류를 발생시키고, 배기 가스관(52)을 흐르는 배기 가스의 열을 보다 효율적으로 배관(53)에 전열할 수 있다. 또한, 도 11(c)에 있어서는 이 돌출부(55)를 배기 가스관(52)의 내벽에 형성한 구성을 예시했지만, 배관(53)의 이중관(54)이 되는 부위에 있어서의 외벽에 배기 가스관(52)을 향해서 돌출되는 돌출부를 형성했을 경우에는 배기 가스관(52)을 흐르는 배기 가스가 난류를 발생시키는 것 이외에 배관(53)의 표면적을 증대시킬 수 있고, 또한 효율적으로 배기 가스관(52)을 흐르는 배기 가스의 열을 배관(53)에 전열할 수 있다. 또한, 돌출부(55)를 배기 가스관(52) 및 배관(53)의 양쪽에 형성할 수도 있지만, 이 경우 배기 가스관(52)을 흐르는 배기 가스의 흐름을 저해하지 않는 정도로 형성하는 것이 바람직하다.

도 11(d)은 배기 가스관(52) 중 열 음향 에너지 발생부의 고온측에 대응하는 부위[이중관(54)이 되는 부위]의 외주에 단열 부재(56)를 설치한 구성을 나타내고 있다. 이와 같이, 배기 가스관(52)의 열 음향 에너지 발생부의 고온측에 대응하는 부위의 외주에 단열 부재(56)를 설치함으로써 배기 가스관(52)을 흐르는 배기 가스의 열이 방열되는 것을 억제할 수 있고, 보다 고온의 열을 배관(53)에 전열할 수 있다. 또한, 도 11(d)에 있어서는 배기 가스관(52) 중 열 음향 에너지 발생부의 고온측에 대응하는 부위의 외주에 단열 부재(56)를 설치한 예를 나타내고 있지만, 배기 가스관(52)을 흐르는 배기 가스의 열을 고온으로 유지하는 데에 있어서는 배기 가스관(52)의 전체를 단열 부재(56)로 덮도록 해도 좋다.

또한, 상기에 있어서는 배기 가스관(52)과 배관(53)을 이중관으로 한 구성 에 대해서 설명했지만, 배기 가스관(52)을 흐르는 배기 가스의 열을 효율적으로 배관(53)에 전열할 수 있으면 이중관의 형상에 한정되는 것은 아니다. 예를 들면, 배기 가스관(52)을 배관(53)의 외주를 나선상으로 둘러싸도록 설치해도 좋다.

도 12는 도 11(b)에 나타내는 배기 가스관(52)과 배관(53)의 구성에 있어서, 배기 가스관(52)이 배관(53)과 접속된 부위[이중관(54)의 부위]의 내부에 연소 촉매(57)가 배치되어 있는 예를 나타내고 있다.

상술한 바와 같이, 배기 가스관(52)을 흐르는 배기 가스의 열을 배관(53)에 전열함으로써, 열 음향 에너지 발생부(20)에 있어서의 온도 구배를 크게 할 수 있다. 여기에서, 배기 가스관(52)을 흐르는 배기 가스에는 미연소의 연료 가스가 포함되는 경우가 있다. 그 때문에, 적어도 배기 가스관(52)의 배관(53)과 접속된 부위의 내부에 연소 촉매(57)를 설치함으로써 배기 가스 중에 포함되는 미연 가스 성분이 연소 촉매(57)에 의해 연소 반응하기 때문에, 연소 촉매를 설치하지 않은 예와 비교하여 더욱 고온으로 할 수 있다. 이에 따라, 배기 가스관(52)을 흐르는 배기 가스의 실질 열량을 더욱 많게 할 수 있다. 그 때문에, 배관(53)에 전달되는 열량을 많게 할 수 있기 때문에, 열 음향 에너지 발생부(20)에 있어서의 온도 구배를 크게 할 수 있어 냉각부(16)가 높은 냉각 기능을 가질 수 있다. 또한, 연소 촉매(57)는 적어도 배기 가스관(52)의 배관(53)과 접속된 부위의 내부에 배치되어 있으면 좋고, 배기 가스관(52)의 다른 부위에 설치할 수도 있다.

여기에서, 연소 촉매(57)로서는 일반적으로 사용되는 연소 촉매를 사용할 수 있고, 예를 들면 γ-알루미나나, α-알루미나나, 코디어라이트 등의 다공질 담체에 백금이나 팔라듐 등의 귀금속류 등의 촉매를 담지시킨 연소 촉매 등을 이용할 수 있다.

또한, 도 12에 있어서는 배관(53)과 접속된 부위에 있어서의 배기 가스관(52)의 내부에 배치되는 연소 촉매(57)가 탈락하지 않도록, 연소 촉매(57)의 배치 장소에는 칸막이 부재(58)가 배치되어 있다. 또한, 도 12에 있어서는 배관(53)과 접속된 부위에 있어서의 배기 가스관에 있어서, 배기 가스의 흐름 방향에 대한 입구측과 출구측(상하)의 2개소에 칸막이 부재(58)를 설치한 예를 나타내고 있다. 또한, 칸막이 부재(58)로서는 내열성을 갖고, 배기 가스의 흐름을 방해하지 않고, 또한 연소 촉매(57)가 탈락하는 것을 억제할 수 있는 것이면 좋고, 예를 들면 금속 등으로 제작된 메쉬 형상의 부재 등을 이용할 수 있다.

또한, 도 12에 있어서는 도 11(b)에서 나타낸 구성을 사용하여 설명했지만, 예를 들면 도 11(c) 및 (d)에서 나타낸 구성에 대해서도 마찬가지로 연소 촉매(57)를 설치할 수 있다.

이상, 본 발명에 대해서 상세하게 설명했지만, 본 발명은 상술의 실시형태에 한정되는 것은 아니고, 본 발명의 요지를 일탈하지 않는 범위 내에 있어서 다양한 변경, 개량 등이 가능하다.

예를 들면, 상기 하이브리드 시스템에 있어서는 연료 전지 장치의 일례로서 고체 산화물형의 연료 전지 셀을 구비하는 연료 전지 장치를 사용하여 설명했지만, 예를 들면 고체 고분자형의 연료 전지 장치로 해도 좋다. 고체 고분자형의 연료 전지 장치를 이용하는 경우에는, 예를 들면 개질 반응에 있어서 발생하는 열을 유효이용하면 좋고, 적당하게 구성을 변경하면 좋다.

1 : 연료 전지 모듈 6 : 열 교환기
14 : 열 음향 냉각기 20 : 열 음향 에너지 발생부
21 : 냉각부 44 : 저탕 탱크
49 : 순환 유로 51 : 냉각기
52 : 배기 가스관 53 : 배관

Claims (10)

1. 연료 전지 장치와, 열 음향 냉각기를 구비하여 이루어지는 하이브리드 시스템으로서, 상기 연료 전지 장치는 상기 연료 전지 장치로부터 배출되는 배기 가스와 유체로 열 교환을 행하고 상기 배기 가스의 온도를 저하시키기 위한 열 교환기를 구비하고, 상기 열 음향 냉각기는 고온측과 저온측의 온도 구배에 의해 열 음향 에너지를 발생시키는 열 음향 에너지 발생부와, 상기 열 음향 에너지 발생부로부터 전파된 열 음향 에너지가 에너지 변환되어 발생하는 고온측과 저온측의 온도 구배를 이용하여 저온측이 냉각 기능을 구비하는 냉각부를 구비하여 이루어지고, 상기 연료 전지 장치로부터 배출되는 배기 가스는 상기 열 음향 에너지 발생부의 고온측을 흐른 후 상기 열 교환기를 흐르도록 구성되어 있고, 상기 냉각부의 고온측을 유체가 흐름과 아울러, 상기 냉각부의 고온측을 흐른 상기 유체는 상기 열 교환기를 흐르도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 하이브리드 시스템.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 냉각부의 고온측을 흐른 유체는 상기 열 음향 에너지 발생부의 저온측을 흐른 후에 상기 열 교환기를 흐르도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 하이브리드 시스템.
3. 제 2 항에 있어서,
   상기 유체는 상기 냉각부의 고온측, 상기 열 음향 에너지 발생부의 저온측, 상기 열 교환기를 이 순서로 흐르는 순환 유로를 구비하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 시스템.
4. 제 3 항에 있어서,
   상기 순환 유로 중 상기 열 교환기와 상기 냉각부의 고온측 사이에 상기 순환 유로를 흐르는 유체를 냉각시키기 위한 냉각기를 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 하이브리드 시스템.
5. 제 4 항에 있어서,
   상기 냉각기는 상기 순환 유로를 흐르는 유체와 상기 연료 전지 장치에 공급되는 가스에 의해 열 교환되는 열 교환기인 것을 특징으로 하는 하이브리드 시스템.
6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 열 음향 에너지 발생부는 내부에 축열기가 배치된 배관을 구비하고, 상기 연료 전지 장치로부터 배출되는 배기 가스가 흐르는 배기 가스관은 상기 배관에 있어서의 상기 열 음향 에너지 발생부의 고온측 주위에 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 하이브리드 시스템.
7. 제 6 항에 있어서,
   상기 배기 가스관 중 상기 배관에 있어서의 상기 열 음향 에너지 발생부의 고온측에 대응하는 부위의 외주에 단열 부재가 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 하이브리드 시스템.
8. 제 6 항에 있어서,
   상기 배기 가스관의 열 전도율은 상기 배관의 열 전도율보다 높은 것을 특징으로 하는 하이브리드 시스템.
9. 제 6 항에 있어서,
   상기 배기 가스관의 상기 배관과 접속된 부위의 내부에 연소 촉매가 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 하이브리드 시스템.
10. 삭제

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