JP2003214712A - 燃料電池コージェネレーションシステム - Google Patents

燃料電池コージェネレーションシステム

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JP2003214712A
JP2003214712A JP2002012188A JP2002012188A JP2003214712A JP 2003214712 A JP2003214712 A JP 2003214712A JP 2002012188 A JP2002012188 A JP 2002012188A JP 2002012188 A JP2002012188 A JP 2002012188A JP 2003214712 A JP2003214712 A JP 2003214712A
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fuel cell
water storage
pipe
cogeneration system
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Yoshikazu Tanaka
良和 田中
Akinari Nakamura
彰成 中村
Terumaru Harada
照丸 原田
Masao Yamamoto
雅夫 山本
Tetsuya Ueda
哲也 上田
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 従来の燃料電池コージェネレーションシステ
ムにおいては、現場での施工性および熱効率が悪かっ
た。 【解決手段】 燃料供給手段２１および燃料電池１１を
有する燃料電池システム１７と、貯湯水タンク３１と、
貯湯水配管３３と、熱交換手段１３、４２と、燃料電池
システム１７、貯湯水タンク３１、貯湯水配管３３およ
び熱交換手段１３、４２を格納する外装ケース５３とを
備えた燃料電池コージェネレーションシステムを提供す
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、燃料電池を用いて
発電と熱供給を行う燃料電池コージェネレーションシス
テムに関する。
【０００２】
【従来の技術】一般的な温水回収型の燃料電池コージェ
ネレーションシステムを図４に示す。燃料電池１１は、
供給される水素リッチなガス（以下、燃料ガスとする）
と空気などの酸化剤ガスとの反応により、電力および熱
を発生させる。燃料ガスは、燃料処理装置２１におい
て、天然ガスなどの原料を水蒸気を含む雰囲気下で加熱
して生成され、燃料電池１１の燃料ライン１５に導入さ
れる。空気供給装置４１により空気が燃料電池１１の空
気ライン１５に供給される。そして燃料電池１１より排
出された空気は、空気凝縮器４２に導入され水分が凝
縮、分離される。
【０００３】燃料電池１１の内部には、発電時に発生す
る熱を除去し、燃料電池１１を所定の温度に維持するた
め、冷却水を冷却水循環ポンプ１２により循環させる。
燃料電池１１を経由した冷却水は冷却水放熱器１３によ
り冷却され、貯湯水タンク３１に蓄えられた貯湯水と熱
交換する。
【０００４】貯湯水タンク３１においては、底面付近の
貯湯水が、貯湯水循環ポンプ３２により吸引され、貯湯
水配管３３により空気凝縮器４２と冷却水放熱器１３と
を経由して熱回収を行い、貯湯水タンク３１の上面付近
に回帰される。貯湯水タンク３１が図４に示すような縦
長の場合には、このような積層沸き上げ方式（例えば特
開２０００−３４０２４４号公報などに記載がある。）
が採用される。
【０００５】従来の温水回収型の燃料電池コージェネレ
ーションシステムにおいては、図４に示すように、貯湯
水タンク３１を収納したタンク外装ケース５２を、燃料
電池１１および冷却水放熱器１３などを収容したシステ
ム外装ケース５１とは、別に設置し、システム外装ケー
ス５１とタンク外装ケース５２との間は、現場で配管接
続手段３４を介して配管接続されていた。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ような燃料電池コージェネレーションシステムにおいて
は、システム外装ケース５１と貯湯水タンク５２とを別
々に手配し、現場で配管接続工事をしなければならず手
間がかかり、設置スペースも無駄になるという現場での
施工上の問題を有していた。さらに、システム外装ケー
ス５１と貯湯水タンク５２との間の配管延長により、放
熱および圧力損失が大きくなり、燃料電池コージェネレ
ーションシステムの効率を低下させる、という問題があ
った。
【０００７】本発明は、上述の従来の燃料電池コージェ
ネレーションシステムが有する、施工に手間がかかると
いうことと、放熱および圧力損失が大きく効率が低いと
いう課題を考慮し、施工に手間がかからず、あるいは、
放熱および圧力損失が低く効率が高い燃料電池コージェ
ネレーションシステムを提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上述の課題を解決するた
めに、第１の本発明（請求項１に対応）は、燃料ガスを
供給する燃料供給手段および前記燃料供給手段から燃料
の供給を受ける燃料電池を有する燃料電池システムと、
貯湯水を貯める貯湯水タンクと、前記貯湯水タンクに接
続された貯湯水配管と、前記燃料電池システムおよび前
記貯湯水配管に接続された熱交換手段と、前記燃料電池
システム、前記貯湯水タンク、前記貯湯水配管および前
記熱交換手段を格納する外装ケースとを備えた燃料電池
コージェネレーションシステムである。
【０００９】第２の本発明（請求項２に対応）は、前記
熱交換手段が複数あり、前記複数の熱交換手段が、前記
貯湯水配管に直列に接続され、前記貯湯水タンクに沿っ
て実質的に鉛直方向に配置されている、第１の本発明の
燃料電池コージェネレーションシステムである。
【００１０】第３の本発明（請求項３に対応）は、前記
貯湯水タンクが、その長手方向が鉛直方向になるように
配置され、前記貯湯水配管の一端が前記貯湯水を取り出
すために前記貯湯水タンクの下部に接続され、前記貯湯
水配管の他端が前記貯湯水を返すために前記貯湯水タン
クの上部に接続されている、第２の本発明の燃料電池コ
ージェネレーションシステムである。
【００１１】第４の本発明（請求項４に対応）は、前記
複数の熱交換手段が、その被熱回収側の流体温度が低い
順に、前記貯湯水配管の上流側から下流側へ順次配置さ
れている、第３の本発明の燃料電池コージェネレーショ
ンシステムである。
【００１２】第５の本発明（請求項５に対応）は、前記
複数の熱交換手段が、その被熱回収側の流体温度が低い
順に、前記貯湯水配管の上流側から下流側へ順次配置さ
れている、第３の本発明の燃料電池コージェネレーショ
ンシステムである。
【００１３】第６の本発明（請求項６に対応）は、前記
複数の熱交換手段が第一および第二の熱交換手段であ
り、前記燃料電池が冷却水ラインおよび酸化剤ガスライ
ンを備え、前記冷却水ラインの出口が、前記燃料電池の
上部から取り出されて前記第一の熱交換手段に接続さ
れ、前記酸化剤ガスラインの出口が、前記燃料電池の下
部から取り出されて前記第二の熱交換手段に接続され、
かつ前記燃料電池の高さが、前記第一の熱交換手段の高
さと前記第二の熱交換手段の高さとの中間に位置してい
る、第４または第５の本発明の燃料電池コージェネレー
ションシステムである。
【００１４】第７の本発明（請求項７に対応）は、外装
ケースを複数のモジュールに分割し、分割された配管を
前記複数のモジュールに接続する配管接続手段を備え
た、燃料電池コージェネレーションシステムである。
【００１５】本発明に関連する第１の発明は、前記貯湯
タンクを保温する断熱手段を備え、前記熱交換手段が前
記断熱手段により保温されている、第１から第７の本発
明の燃料電池コージェネレーションシステムである。
【００１６】本発明に関連する第２の発明は、燃料ガス
を供給する燃料供給手段および前記燃料供給手段から燃
料の供給を受ける燃料電池を有する燃料電池システム
と、貯湯水を貯める貯湯水タンクと、前記貯湯水タンク
に接続された貯湯水配管と、前記燃料電池システムおよ
び前記貯湯水配管に接続された熱交換手段とを外装ケー
スに一体的に格納し、現場に設置する方法である。
【００１７】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て、図１から図３を用いて説明する。 （実施の形態１）図１は、本発明の実施の形態１におけ
る燃料電池コージェネレーションシステムの構成を示す
模式図であり、この図に基づきその構成および製造方法
を説明する。本発明の実施の形態１の燃料電池コージェ
ネレーションシステムは、縦長の（つまり鉛直方向に長
手である）外装ケース５３に縦長の貯湯水タンク３１が
格納されている構成を有している。貯湯水タンク３１の
材質としては、例えば樹脂またはステンレス鋼など貯湯
することによって変形、腐食しないものが用いられる。
貯湯水タンク３１の頂部には回帰口３７が設けられ、貯
湯タンク３１の下部には、取水口３６が設けられてい
る。また、貯湯水タンク３１には、外部から水を補給す
るための給水手段（図示せず）と、外部に温水を供給す
るための温水配管（図示せず）とが接続されている。
【００１８】本発明の第一の熱交換手段である冷却水放
熱器１３は、被熱回収側である１次側および熱回収側で
ある２次側を有し、これらの１次側および２次側は、そ
れぞれ入口および出口を有している。回帰口３７には、
貯湯水配管３３の一端が接続され、この貯湯水配管３３
の他端には、冷却水放熱器１３の２次側の出口に接続さ
れてる。
【００１９】本発明の第二の熱交換手段である空気凝縮
器４２は、被熱回収側である１次側および熱回収側であ
る２次側を有し、これらの１次側および２次側は、それ
ぞれ入口および出口を有している。この空気凝縮器４２
の２次側の出口には、貯湯水配管３３の一端が接続さ
れ、この貯湯水配管３３の他端には、冷却水放熱器１３
の２次側の入口が接続されている。
【００２０】そして、空気凝縮器４２の２次側の入口に
は、貯湯水配管３３の一端が接続され、この貯湯水配管
３３の他端には、入口および出口を有する貯湯水循環ポ
ンプ３２の出口が接続されている。そして、貯湯水循環
ポンプ３２の入口には、貯湯水配管３３の一端が接続さ
れ、この貯湯水配管３３の他端は、貯湯水タンク５３の
取水口３６に接続されている。
【００２１】上述の熱交換手段の配置によると、空気凝
縮器４２が、貯湯水配管３３の上流側に接続され、冷却
水放熱器１３が貯湯水配管の下流側に接続されている。
そして空気凝縮器４２と冷却水放熱器１３は直列に接続
されている。
【００２２】ここで、冷却水放熱器１３としては、例え
ばプレート式熱交換器が挙げられ、空気凝縮器４２とし
ては、フィンチューブ式熱交換器が挙げられるが、他の
方式のものでもよい。
【００２３】貯湯水配管３３は、貯湯水タンク３１に沿
って近接して配置されている。また、空気凝縮器４２お
よび冷却水放熱器１３は、貯湯水タンク３１に沿って、
実質的に鉛直方向に配置されている。つまり、貯湯水配
管３３の上流に接続されている空気凝縮器４２は、外装
ケース５３内の下方に位置するように貯湯水タンク３１
に近接して配置され、貯湯水配管３３の下流に接続され
る冷却水放熱器１３は、外装ケース５３内の上方に位置
するように貯湯水タンク３１に近接して配置されてい
る。すなわち、貯湯水タンク３１の取水口３６から取り
出された貯湯水配管３３が回帰口３７に至る最短経路の
途上に、空気凝縮器４２および冷却水放熱器１３が挿入
されて配置されている。
【００２４】ここで、空気凝縮器４２および冷却水放熱
器１３は、貯湯水配管３３自体によって支持されていて
もよいし、ケース外装５３の内部に設けたブラケットに
よって取り付けられていてもよい。または、外装ケース
５３の床面に架台を設けて、その架台に空気凝縮器４２
および冷却水放熱器１３が設置されていてもよい。ある
いは、空気凝縮器４２が外装ケース５３の床面に設置さ
れて、冷却水放熱器１３が外装ケース５３の天井から吊
設されていてもよい。要するに空気凝縮器４２が貯湯水
配管３３の上流側に接続され外装ケース５３内の下方に
位置し、冷却水放熱器１３が貯湯水配管３３の下流側に
接続され外装ケース５３内の上方に位置していれば、空
気凝縮器４２および冷却水放熱器１３は上記とは別の方
法で取り付けられていてもよい。
【００２５】燃料電池１１は、入口および出口を有する
冷却水ライン１４と、入口および出口を有する酸化剤ガ
スラインとしての空気ライン１５と、入口および出口を
有する燃料ライン１６とを有する。この冷却水ライン１
４の入口には、冷却水配管３８の一端が接続され、この
冷却水ライン１４の他端には、入口および出口を有する
冷却水循環ポンプ１２の出口が接続されている。冷却水
循環ポンプ１２の入口には、冷却水配管３８の一端が接
続され、この冷却水配管３８の他端は、冷却水放熱器１
３の１次側出口が接続されている。
【００２６】燃料電池１１の冷却水ライン１４の出口に
は、冷却水配管３８の一端が接続され、この冷却水配管
３８の他端には、冷却水放熱器の１次側の入口に接続さ
れている。
【００２７】燃料電池１１の空気ライン１５の入口に
は、空気配管３９を介して空気供給装置４１が接続され
ている。空気ライン１５の出口には、空気配管３９の一
端が接続され、この空気配管３９の他端には、空気凝縮
器４２の１次側の入口に接続されている。空気凝縮器４
２の１次側の出口には、空気配管３９の一端が接続され
ている。
【００２８】本発明の燃料電池システム１７は、燃料ガ
スを供給する燃料供給手段である熱処理装置２１と、熱
処理装置２１から燃料の供給を受ける燃料電池１１を有
する。そして、燃料電池１１の燃料ライン１６の入口に
は、燃料配管４０の一端が接続され、この燃料配管４０
の他端には、燃料処理装置２１が接続されている。そし
て、燃料処理装置２１には、原料ガス配管が接続されて
いる。
【００２９】ここで、燃料電池１１の位置は、冷却水放
熱器１３の高さと空気凝縮器４２の高さとの間の中間に
位置している。また、燃料電池１１の冷却水ライン１４
の入口および出口が燃料電池１１の上部に設置され、空
気ライン１５の入口および出口が燃料電池１１の下部に
設置されている。また、冷却水循環ポンプ１２は、燃料
電池１１の冷却水ライン１４の入口と冷却水放熱器１３
の一次側の出口との間で、外装ケース５３の上部に設置
されている。
【００３０】次に、以上のように構成された本発明の実
施の形態１の燃料電池コージェネレーションシステムの
作用について述べる。原料ガス配管により天然ガスなど
の原料が、燃料処理装置２１に供給される。燃料処理装
置２１において、原料ガスを水蒸気を含む雰囲気下で加
熱して改質し、水素を含む燃料ガスを生成する。生成さ
れた燃料ガスは、燃料処理装置２１から燃料配管を経由
して燃料電池１１の燃料ライン１６に送られる。
【００３１】そして、燃料電池１１は、空気供給装置４
１により空気配管３９を経由して供給された、酸化剤ガ
スとしての空気を用いて発電を行う。発電する際に熱が
発生するが、冷却水が、冷却水循環ポンプ１２により冷
却水配管３８を経由して、燃料電池１１の冷却水ライン
１４を通って循環され、発電により発生した熱を燃料電
池１１から除去する。このとき、冷却水は燃料電池１１
から熱を奪うために高温になる。そして、この高温にな
った冷却水は冷却水配管３８を経由して、冷却水放熱器
１３において貯湯水と熱交換を行い熱を放出する。
【００３２】また、発電するために燃料電池１１に取り
込まれた空気は、燃料電池１１における発電の反応のた
めに昇温して、燃料電池１１の空気ライン１５の出口か
ら、空気配管３９へ排出される。また、空気配管３９に
排出された空気には、発電の際に生成された水蒸気を含
んでいる。この水蒸気を含んだ空気は、空気凝縮器４２
に送られ、貯湯水と熱交換することにより熱が奪われ、
含まれる水分が凝縮される。凝縮された水分、および空
気凝縮器４２から排出された空気は、空気配管３９を経
由して外装ケース５３の外部に排出される。
【００３３】貯湯水としては、例えば水道水または工水
が用いられ、給水手段を用いて貯湯水タンク３１に供給
される。貯湯水循環ポンプ３２により、貯湯水タンク３
１の取水口３６より貯湯水配管３３を通じて貯湯水は吸
引され、まず空気凝縮器４２に入り、その後、冷却水放
熱器１３を経由して熱の回収を行う。この場合、空気凝
縮器４２での交換熱量よりも冷却水放熱器１３での交換
熱量の方が大きいため、空気凝縮器４２における貯湯水
の昇温量よりも、冷却水放熱器１３における貯湯水の昇
温量の方が大きい。このように、熱交換量が少ない順に
貯湯水配管の上流側から熱交換手段を配列すると、貯湯
水の貯湯水配管３３からの熱損失を最小限に抑えること
ができる。
【００３４】この理由は、より昇温した貯湯水が流れる
区間を短くすることにより、貯湯水の温度と外装ケース
５３内の雰囲気温度との差が大きくなる部分が少なくな
り、放熱効率を低下させることができるからである。
【００３５】また、冷却水放熱器１３の1次側における
流体温度である冷却水温度は、空気凝縮器４２の1次側
における流体温度である空気温度よりも高い。従って上
記のように、熱交換手段をその1次側の流体温度が低い
順に貯湯水配管の上流側から下流側へ配置すると、１次
側の流体温度と貯湯水温度との差を大きくとることがで
き、より効率的に熱量を回収することができる。
【００３６】また、貯湯水配管３３、空気凝縮器４２、
冷却水放熱器１３は、貯湯水タンク３１に近接して配置
されているため、貯湯水配管３３、空気凝縮器４２、冷
却水放熱器１３からの放熱の一部は、貯湯水タンク３１
に吸収され、熱損失を最小限に抑えることができる。
【００３７】また、貯湯水タンク３１は、その長手方向
が鉛直に配置されているため、貯湯水タンク３１に蓄え
られている貯湯水の温度は、その上部が高い。このと
き、温度が低い貯湯水が貯湯水タンク３１の底部に存在
するが、貯湯水循環ポンプ３２により、取水口３６から
引かれ、空気凝縮器４２および冷却水放熱器１３を通過
することにより昇温され、貯湯水タンク３１の回帰口３
７へ返される。昇温された貯湯水は、貯湯水の上部から
積層して滞留するが、貯湯水タンク３１に接続された外
部配管により、外部からの温水需要に応じて取り出すこ
とができる。
【００３８】上述のように、貯湯水の上部から沸き上げ
る昇温方式は、貯湯水全部を沸き上げる方式と比べて、
高温の温水をタンク上部から短時間で取り出すことがで
き、温水負荷の変動があっても即座に対応することがで
きる。
【００３９】実施の形態１の燃料電池コージェネレーシ
ョンシステムの構成によれば、燃料電池、燃料処理装
置、冷却水放熱器、空気凝縮器、貯湯水タンク３１およ
び貯湯水配管３３などの構成要素を同一の外装ケース５
３にまとめて工場で格納することができるので、現場に
設置する場合、従来要していた、貯湯水タンク３１の搬
入の手間、システム外装ケース５１とタンク外装ケース
５２との間の貯湯水配管３３による接続工事が不要とな
るため、現場での設置工事の工程が短縮されその施工性
が向上する。
【００４０】加えて、実施の形態１の燃料電池コージェ
ネレーションシステムによれば、システム外装ケース５
１およびタンク外装ケース５２を別構成としていた燃料
電池コージェネレーションシステムに比べて、設置面積
を小さくすることも可能となる。図４に示す従来技術の
燃料電池コージェネレーションシステムから、水平方向
の配管延長を大きく削減することができるため、各熱交
換手段を経由する貯湯水配管３３の経路を、大幅に短縮
することができる。その結果、貯湯水配管３３での放熱
による熱の損失や圧力損失を低減でき、燃料電池コージ
ェネレーションシステム全体の効率を向上させることが
可能となる。
【００４１】さらに、実施の形態１の燃料電池コージェ
ネレーションシステムを現場へ設置する方法によれば、
燃料電池１１等の構成要素と、貯湯水タンク３１と、貯
湯水配管３３とを同一の外装ケース５３に一体的にまと
めて工場で格納するように製造するので、貯湯水タンク
用の外装ケースを別に用意する必要がなく、現場への設
置が簡単にでき、低価格な燃料電池コージェネレーショ
ンシステムを提供することができる。
【００４２】（実施の形態２）図２は、本発明の実施の
形態２における燃料電池コージェネレーションシステム
の構成を示す模式図である。図２において、本発明の実
施の形態１と共通の構成要素は、同じ参照番号で示し、
以下の説明においては、本発明の実施の形態１と異なる
構成要素のみについて記載する。
【００４３】図２に示す燃料電池コージェネレーション
システムは、本発明の実施の形態１の燃料電池コージェ
ネレーションシステムにおける貯湯水タンク３１および
熱交換手段である冷却水放熱器１３と空気凝縮器４２と
が、共通の断熱材３４（断熱材の例としては、ガラスウ
ールなどが挙げられる。）により、一体的に覆われてい
る構成を有している。
【００４４】このような構成にすることにより、冷却水
放熱器１３などの熱交換手段から放熱される熱を効果的
に貯湯水タンク３１に吸収させることができるために、
燃料電池コージェネレーションシステムの熱回収効率を
向上させることができる。また、熱交換手段に個別に断
熱材を覆う場合に比べると、断熱材で覆うべき表面が少
なくて済み、断熱材全体の使用量を削減し、燃料電池コ
ージェネレーションシステムのコストダウンに貢献する
こともできる。
【００４５】図３は、実施の形態１の変形である本発明
の燃料電池コージェネレーションシステムの構成を示す
模式図である。図３において、本発明の実施の形態１ま
たは実施の形態２の構成要素と同じ構成要素は、同じ参
照番号で示し、以下の説明においては、前述までの構成
要素と異なる構成要素のみについて記載する。
【００４６】図３に示す燃料電池コージェネレーション
システムの特徴は、上記までの燃料電池コージェネレー
ションシステムの外装ケース５３内に、分離板５４が設
けられていることである。すなわち、外装ケース５３内
において、貯湯水タンク３１、貯湯水配管３３、空気凝
縮器４２、冷却水放熱器１３、および貯湯水循環ポンプ
３２を含む空間を、他の要素から区切るように、分離板
５４が鉛直方向に配置され、そして、燃料電池１１およ
び冷却水循環ポンプ１２を含む空間を区切るように、分
離板５４が水平方向に配置されている。
【００４７】なお、分離板５４には、配管接続装置３５
としてフランジ、カプラーなどが設けられている。この
ように分離板５４が配置されていることにより、燃料電
池コージェネレーションシステムの外装ケース５３内が
３つのモジュールに分かれて構成されている。
【００４８】このような構成による燃料電池コージェネ
レーションシステムによれば、各モジュール内の配管を
配管接続装置３５から取り外すことによって、各モジュ
ールを個別に外部に取出すことができ、整備や修理を容
易に行うとが可能となる。また、運搬、および設置を容
易に行うことができる。加えて、モジュール単位での交
換により、性能や仕様を容易に変更することが可能とな
る。
【００４９】なお、上記の例では、分離板５４を使用し
た構成としたが、分離ケーシングを使用した構成でもよ
い。すなわち、燃料電池１１および冷却水循環ポンプ１
２を含む部材が１つのモジュールとして１つのケーシン
グに収容され、貯湯水タンク３１、冷却水放熱器１３お
よび空気凝縮器４２、貯湯水循環ポンプ３２を含む含む
部材が別の１つのケーシングに収容され、燃料処理装置
２１および空気供給装置４１を含む部材がさらに別の１
つのケーシングに収容されていてもよい。そして各ケー
シングは、配管接続装置３５としてフランジ、カプラー
などを有している。このような、ケーシングが外装ケー
ス５３内に、少なくとも２つ以上のケーシングが互いに
隣接するように配置されている。そして各ケーシングの
間は、それぞれのケーシングに設置されたフランジを利
用して、ボルトなどで接続されている構成でもよい。
【００５０】なお、このとき各ケーシングは、メンテナ
ンスしやすいように少なくとも１面が開放されている
か、開閉扉が設置されていることも考えられる。
【００５１】また、以上のモジュールは、外装ケース５
３が３分割されたものとして説明してきたが、２分割で
もいいし、４分割以上に分割されていてもよい。
【００５２】実施の形態１および２を通じて以上までの
説明では、外装ケース５３および、貯湯水タンク３１が
縦長形状であるとしたが、これらは、横長形状または縦
横同寸法であることも考えられる。すなわち、外装ケー
ス５３内に貯湯水タンク３１が格納される形状であれば
どのような形状でもあり得る。
【００５３】また、貯湯水タンク３１の頂部に回帰口３
７が設けられている構造として説明したが、回帰口３７
は頂部に限らず、貯湯水タンク３１の上部であれば頂部
付近に設けられていてもよい。
【００５４】また、燃料電池１１の燃料ガスとして、原
料ガスを燃料供給手段としての燃料処理装置２１に導入
し、改質して燃料ガスを生成して使用するとして説明し
たが、燃料処理装置２１に導入されるのは、メタノール
等の液体燃料であってもよい。または、燃料処理装置２
１を経由せず、水素を直接、燃料電池１１の燃料ライン
１６に供給してもよい。
【００５５】また、貯湯水で熱回収を行う熱交換手段と
して、空気凝縮器４２と冷却水放熱器１３を用いた構成
例で説明したが、その他の構成、たとえば燃料電池シス
テム１７の構成要素である燃料処理装置２１からの排熱
を回収する熱交換手段、または燃料電池１１から排出さ
れた燃料ガスからの排熱を回収する熱交換手段を、貯湯
水配管３３に直列に追加してもよいし、空気凝縮器４２
または冷却水放熱器１３に代わって設置してもよい。
【００５６】この場合、上述のように熱交換量の少ない
順に貯湯水配管３３の上流側から、直列に接続され、ま
たは、被熱回収側の流体温度が小さい順に貯湯水配管の
上流側から、直列に接続されることが好ましいが、これ
に限定されない。
【００５７】また、上記とは逆に、冷却水放熱器１３の
みから熱を回収することも考えられる。
【００５８】また、以上の説明では、燃料電池１１の冷
却水ライン１４の入口および出口は、燃料電池の上部に
設置され、空気ライン１５の入口および出口は、燃料電
池１１の下部に設置されているとして説明したが、これ
らは燃料電池１１の側方に設置されることもあり得る
し、他の配置であることもあり得る。
【００５９】なお、以上の説明では、冷却水放熱器１３
と空気凝縮器４２とが共通の断熱材３４に覆われるとし
て説明したが、それら以外の熱交換手段、例えば、燃料
処理装置２１からの排熱を回収する熱交換器、または燃
料電池１１から排出された燃料ガスからの排熱を回収す
る熱交換器が、貯湯水配管３３に接続され、貯湯水タン
ク３１と一体的に断熱材３４により覆われている構成で
もよい。
【００６０】
【発明の効果】以上説明したように本発明によると、設
置工事の工程が短縮され、施工に手間がかからない燃料
電池コージェネレーションシステムを提供することがで
きる。
【００６１】また、複数の熱交換手段が、貯湯水配管に
直列に接続され、貯湯水タンクに沿って実質的に鉛直方
向に配置される場合は、燃料電池コージェネレーション
システムの設置スペースを低減させることができる。
【００６２】また、貯湯水タンクの長手方向が鉛直方向
にされ、貯湯水タンクの下部から貯湯水が取り出され、
貯湯水タンクの上部へ貯湯水が返される場合は、貯湯水
配管からの熱損失および圧力損失を低減することができ
る。
【００６３】また、複数の熱交換手段が、熱交換量の少
ない順に、貯湯水配管の上流側から下流側へ配置される
場合は、貯湯水配管からの熱損失をさらに低減すること
ができる。
【００６４】また、熱交換手段が、その被回収熱量の流
体温度が低い順に、貯湯水配管の上流側から下流側へ配
置される場合は、貯湯水配管からの熱損失をさらに低減
することができる。
【００６５】また、燃料電池の上部から冷却水ラインが
取り出されて第一の熱交換手段に接続され、燃料電池の
下部から酸化剤ガスラインが取り出されて第二の熱交換
手段に接続される場合は、燃料電池コージェネレーショ
ンシステムの熱損失および圧力損失をさらに低減するこ
とができる。
【００６６】また、外装ケースを複数のモジュールに分
割し、分割した配管を上記複数のモジュールに接続する
配管接続手段を備えた場合は、設置工事の工程が短縮さ
れ、施工に手間がかからない燃料電池コージェネレーシ
ョンシステムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明の実施の形態１による燃料電池
コージェネレーションシステムの構成を示す模式図であ
る。
【図２】図２は、本発明の実施の形態２による燃料電池
コージェネレーションシステムの構成を示す模式図であ
る。
【図３】図３は、本発明の実施の形態１の変形例である
燃料電池コージェネレーションシステムの構成を示す模
式図である。
【図４】図４は、従来の燃料電池コージェネレーション
システムの構成を示す模式図である。
【符号の説明】
１１ 燃料電池 １２ 冷却水循環ポンプ １３ 冷却水放熱器 １７ 燃料電池システム ２１ 燃料処理装置 ３１ 貯湯水タンク ３２ 貯湯水循環ポンプ ３３ 貯湯水配管 ３６ 取水口 ３７ 回帰口 ４１ 空気供給装置 ４２ 空気凝縮器 ５３ 外装ケース
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 原田 照丸 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 山本 雅夫 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 上田 哲也 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 Ｆターム(参考） 3L037 AA01 AB01

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 燃料ガスを供給する燃料供給手段および
    前記燃料供給手段から燃料の供給を受ける燃料電池を有
    する燃料電池システムと、貯湯水を貯める貯湯水タンク
    と、前記貯湯水タンクに接続された貯湯水配管と、前記
    燃料電池システムおよび前記貯湯水配管に接続された熱
    交換手段と、前記燃料電池システム、前記貯湯水タン
    ク、前記貯湯水配管および前記熱交換手段を格納する外
    装ケースとを備えた燃料電池コージェネレーションシス
    テム。
  2. 【請求項２】 前記熱交換手段が複数あり、前記複数の
    熱交換手段が、前記貯湯水配管に直列に接続され、前記
    貯湯水タンクに沿って実質的に鉛直方向に配置されてい
    る、請求項１に記載の燃料電池コージェネレーションシ
    ステム。
  3. 【請求項３】 前記貯湯水タンクは、その長手方向が鉛
    直方向になるように配置され、前記貯湯水配管の一端が
    前記貯湯水を取り出すために前記貯湯水タンクの下部に
    接続され、前記貯湯水配管の他端が前記貯湯水を返すた
    めに前記貯湯水タンクの上部に接続されている、請求項
    ２に記載の燃料電池コージェネレーションシステム。
  4. 【請求項４】 前記複数の熱交換手段が、熱交換量の少
    ない順に、前記貯湯水配管の上流側から下流側へ順次配
    置されている、請求項３に記載の燃料電池コージェネレ
    ーションシステム。
  5. 【請求項５】 前記複数の熱交換手段が、その被熱回収
    側の流体温度が低い順に、前記貯湯水配管の上流側から
    下流側へ順次配置されている、請求項３に記載の燃料電
    池コージェネレーションシステム。
  6. 【請求項６】 前記複数の熱交換手段が第一および第二
    の熱交換手段であり、前記燃料電池が冷却水ラインおよ
    び酸化剤ガスラインを備え、前記冷却水ラインの出口
    が、前記燃料電池の上部から取り出されて前記第一の熱
    交換手段に接続され、前記酸化剤ガスラインの出口が、
    前記燃料電池の下部から取り出されて前記第二の熱交換
    手段に接続され、かつ前記燃料電池の高さが、前記第一
    の熱交換手段の高さと前記第二の熱交換手段の高さとの
    中間に位置している、請求項４または５に記載の燃料電
    池コージェネレーションシステム。
  7. 【請求項７】 外装ケースを複数のモジュールに分割
    し、分割された配管を前記複数のモジュールに接続する
    配管接続手段を備えた燃料電池コージェネレーションシ
    ステム。
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