特許 6160379 燃料電池システム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6160379

(24)【登録日】2017年6月23日

(45)【発行日】2017年7月12日

(54)【発明の名称】燃料電池システム

(51)【国際特許分類】

   H01M 8/04 20160101AFI20170703BHJP

   H01M 8/0612 20160101ALI20170703BHJP

   H01M 8/12 20160101ALN20170703BHJP

【ＦＩ】

   H01M8/04 N

   H01M8/06 G

   H01M8/04 J

   !H01M8/12

【請求項の数】3

【全頁数】10

(21)【出願番号】特願2013-187181(P2013-187181)

(22)【出願日】2013年9月10日

(65)【公開番号】特開2015-56213(P2015-56213A)

(43)【公開日】2015年3月23日

【審査請求日】2016年6月24日

(73)【特許権者】

【識別番号】000175272

【氏名又は名称】三浦工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100126000

【弁理士】

【氏名又は名称】岩池 満

(74)【代理人】

【識別番号】100145713

【弁理士】

【氏名又は名称】加藤 竜太

(72)【発明者】

【氏名】安井 賢志

【審査官】 笹岡 友陽

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００４−１８３９６２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００１−２７２０５８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００１−２６３７２６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００３−３１７７８３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００１−１９３９６６（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｍ ８／００− ８／２４９５

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

燃料電池と、
前記燃料電池に接続され、酸素を含む空気を前記燃料電池に供給する空気供給ラインと、
水素供給ラインにより前記燃料電池に接続され、高温下において触媒上で燃料ガスと水とを反応させて水素を生成する改質器と、
前記改質器に接続され、前記改質器に燃料ガスを供給する燃料ガス供給ラインと、
屋内と屋外とを連通し、屋内から排気される内気が屋外へ向けて流通する排気ラインと、
屋外と屋内とを連通し、屋外から吸気される外気が屋内へ向けて流通する吸気ラインと、
前記燃料電池に接続されると共に、前記排気ラインにライン接続部において接続され、前記燃料電池から排気されるオフガスが前記排気ラインへ向けて流通するオフガスラインと、
前記排気ラインと前記吸気ラインとを跨ぐように且つ前記排気ラインにおける前記ライン接続部よりも下流側に設けられ、内部に水分を吸着するための吸着剤が充填される除湿ロータと、
前記排気ラインにおける前記除湿ロータよりも下流側に設けられ、前記除湿ロータを通過する内気と前記空気供給ラインを流通する空気との間で熱交換を行うことにより、前記空気供給ラインを流通する空気を加熱する熱交換器と、
前記熱交換器及び前記改質器に接続され、前記熱交換器において前記排気ラインを流通する内気が凝縮されて生成された水が、前記改質器へ向けて流通する水供給ラインと、を備え、
前記除湿ロータは、前記排気ラインと前記吸気ラインとの間に設けられた軸心を中心として回転することより、前記吸気ラインの内部において、前記吸気ラインを通過する外気の水分を吸着すると共に、前記排気ラインの内部において、前記排気ラインを通過する内気により水分を脱離して再生される、燃料電池システム。

【請求項2】

前記排気ラインと前記吸気ラインとを跨ぐように設けられ、前記排気ラインにおける前記除湿ロータよりも上流側に且つ前記吸気ラインにおける前記除湿ロータよりも下流側に設けられる熱交換ロータであって、前記排気ラインと前記吸気ラインとの間に設けられた軸心を中心として回転することより、前記吸気ラインを通過する外気と前記排気ラインを通過する内気との間で熱交換を行う熱交換ロータを、更に備える、請求項１に記載の燃料電池システム。

【請求項3】

前記オフガスラインにおけるオフガスの噴出口は、前記除湿ロータに対向している、請求項１又は２に記載の燃料電池システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、燃料電池を備える燃料電池システムに関する。

【背景技術】

【0002】

燃料電池は、燃料極に供給される水素と、空気極に供給される空気中の酸素とが化学反応することにより、発電を行う。水素は、一般的に、外部から改質器に供給される燃料ガスと水とが改質器で反応して生成される。また、改質器で利用される水をシステム内で生成する燃料電池システムも知られている。例えば、ファン、ラジエーター、インタークーラー等から成る冷却装置を備える燃料電池システムにおいては、冷却装置は、燃料電池から排気される水分を含むオフガスを冷却して、水を生成する。生成された水は、改質器で利用される（特許文献１）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２００３−２３４１２１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

冷却装置を備える燃料電池システムは、燃料電池で発電した電気を、冷却装置を稼動するための電気として消費するため、発電効率が悪い。

【0005】

本発明は、改質器で利用される水を効率良く生成することができる燃料電池システムを提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

燃料電池と、前記燃料電池に接続され、酸素を含む空気を前記燃料電池に供給する空気供給ラインと、水素供給ラインにより前記燃料電池に接続され、高温下において触媒上で燃料ガスと水とを反応させて水素を生成する改質器と、前記改質器に接続され、前記改質器に燃料ガスを供給する燃料ガス供給ラインと、屋内と屋外とを連通し、屋内から排気される内気が屋外へ向けて流通する排気ラインと、屋外と屋内とを連通し、屋外から吸気される外気が屋内へ向けて流通する吸気ラインと、前記燃料電池に接続されると共に、前記排気ラインにライン接続部において接続され、前記燃料電池から排気されるオフガスが前記排気ラインへ向けて流通するオフガスラインと、前記排気ラインと前記吸気ラインとを跨ぐように且つ前記排気ラインにおける前記ライン接続部よりも下流側に設けられ、内部に水分を吸着するための吸着剤が充填される除湿ロータと、前記排気ラインにおける前記除湿ロータよりも下流側に設けられ、前記除湿ロータを通過する内気と前記空気供給ラインを流通する空気との間で熱交換を行うことにより、前記空気供給ラインを流通する空気を加熱する熱交換器と、前記熱交換器及び前記改質器に接続され、前記熱交換器において前記排気ラインを流通する内気が凝縮されて生成された水が、前記改質器へ向けて流通する水供給ラインと、を備え、前記除湿ロータは、前記排気ラインと前記吸気ラインとの間に設けられた軸心を中心として回転することより、前記吸気ラインの内部において、前記吸気ラインを通過する外気の水分を吸着すると共に、前記排気ラインの内部において、前記排気ラインを通過する内気により水分を脱離して再生される燃料電池システムに関する。

【0007】

また、前記排気ラインと前記吸気ラインとを跨ぐように設けられ、前記排気ラインにおける前記除湿ロータよりも上流側に且つ前記吸気ラインにおける前記除湿ロータよりも下流側に設けられる熱交換ロータであって、前記排気ラインと前記吸気ラインとの間に設けられた軸心を中心として回転することより、前記吸気ラインを通過する外気と前記排気ラインを通過する内気との間で熱交換を行う熱交換ロータを、更に備えることが好ましい。

【0008】

また、前記オフガスラインにおけるオフガスの噴出口は、前記除湿ロータに対向していることが好ましい。

【発明の効果】

【0009】

本発明によれば、改質器で利用される水を効率良く生成することができる燃料電池システムを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】本発明の実施形態の燃料電池システム１を示す概略図である。

【図2】本発明の実施形態のオフガスラインＬ９と除湿ロータ１７の相対位置関係を示す概略図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

以下、本発明の実施形態に係る燃料電池システム１について図面を参照しながら説明する。図１は、本発明の実施形態による燃料電池システム１を示す概略図である。図２は、本発明の実施形態によるオフガスラインＬ９と除湿ロータ１７の相対位置関係を示す概略図である。以下の説明において、「ライン」とは、流路、経路、管路等の総称である。

【0012】

図１に示すように、燃料電池システム１は、燃料電池１１と、改質器１３と、熱交換器１５と、水貯留部１６と、除湿ロータ１７と、熱交換ロータ１９と、ポンプ５０とを備える。燃料電池システム１は、商用電源系統３５（以下「系統３５」ともいう）へ電力を供給する。

【0013】

また、燃料電池システム１は、燃料ガス供給ラインＬ１と、水供給ラインＬ３と、水素供給ラインＬ５と、空気供給ラインＬ７と、オフガスラインＬ９と、排気ラインＬ１１と、吸気ラインＬ１３とを備える。燃料電池システム１は、電気供給ラインとして、系統電気供給ラインＬ３０を備える。

【0014】

ここで、ラインの説明に必要な構成要件について、まず必要最小限の説明をし、詳しくは後述する。改質器１３は、燃料ガスＧ１と水Ｗとを反応させて水素Ｇ３を生成する。水貯留部１６は、水Ｗを貯留する。除湿ロータ１７は、屋外から吸気される外気Ａ３の水分を吸着すると共に、屋内２１から排気される内気Ａ２の水分を脱離する。熱交換器１５は、除湿ロータ１７を通過する内気Ａ２の熱を媒体に伝達させる。熱交換ロータ１９は、屋外から吸気される外気Ａ３と屋内２１から排気される内気Ａ２との間で熱交換を行う。ポンプ５０は、水貯留部１６からの水Ｗを加圧する。

【0015】

燃料ガス供給ラインＬ１の一端部は、都市ガス等の燃料ガスＧ１を供給可能な燃料ガス供給部（図示せず）に接続され、燃料ガス供給ラインＬ１の他端部は、改質器１３に接続されている。燃料ガスＧ１は、燃料ガス供給部から燃料ガス供給ラインＬ１を流通して、改質器１３に供給される。

【0016】

水供給ラインＬ３は、第１水供給ラインＬ３１及び第２水供給ラインＬ３２から構成されている。第１水供給ラインＬ３１の一端部は、水貯留部１６に接続され、第１水供給ラインＬ３１の他端部は、改質器１３に接続されている。また、第２水供給ラインＬ３２の一端部は、熱交換器１５に接続され、第２水供給ラインＬ３２の他端部は、水貯留部１６に接続されている。第１水供給ラインＬ３１の途中には、改質器１３に水Ｗを供給するために水貯留部１６からの水Ｗを加圧するポンプ５０が接続されている。ポンプ５０の駆動によって、水貯留部１６内の水Ｗは、水貯留部１６から第１水供給ラインＬ３１を流通して、改質器１３へ供給される。また、熱交換器１５において、熱交換によって生成される水Ｗは、第２水供給ラインＬ３２を流通して、水貯留部１６に供給される。

【0017】

水素供給ラインＬ５の一端部は、改質器１３に接続され、水素供給ラインＬ５の他端部は、燃料電池１１に接続されている。改質器１３において生成される水素Ｇ３は、水素供給ラインＬ５を流通して、燃料電池１１に供給され、発電に用いられる。

【0018】

空気供給ラインＬ７の一端部は、酸素を含む空気Ａ１を燃料電池１１に供給するための空気供給部としてのファン（図示せず）及びフィルタ（図示せず）に接続され、空気供給ラインＬ７の他端部は、燃料電池１１に接続されている。また、空気供給ラインＬ７の途中には、熱交換器１５が接続されている。ファンからフィルタを通過した空気Ａ１は、空気供給ラインＬ７を流通して、熱交換器１５を通過した後、燃料電池１１に供給される。

【0019】

排気ラインＬ１１の一端部は、屋内２１に接続され、排気ラインＬ１１の他端部は、屋外（図示せず）に開放されている。つまり、排気ラインＬ１１は、屋内２１と屋外とを連通する。また、排気ラインＬ１１の上流側には、熱交換ロータ１９が接続され、排気ラインＬ１１の下流側には、熱交換器１５が接続され、熱交換ロータ１９と熱交換器１５との間には、除湿ロータ１７が接続されている。屋内２１から排気される内気Ａ２は、排気ラインＬ１１を通して、屋外へ向けて流通する。より詳しくは、屋内２１から排気される内気Ａ２は、排気ラインＬ１１を流通して、熱交換ロータ１９を通過する。熱交換ロータ１９を通過した内気Ａ２は、排気ラインＬ１１において、燃料電池１１から排気されるオフガスＧ５と合流した後、除湿ロータ１７を通過する。除湿ロータ１７を通過した内気Ａ２は、更に、熱交換器１５を通過して、屋外へ向けて流通する。

【0020】

オフガスラインＬ９の一端部は、燃料電池１１に接続され、オフガスラインＬ９の他端部は、ライン接続部４０において排気ラインＬ１１に接続されている。燃料電池１１から排気されるオフガスＧ５は、オフガスラインＬ９を通して、排気ラインＬ１１に向けて流通する。図２に示すように、オフガスラインＬ９の他端部としてのオフガス噴出口Ｌ９１は、排気ラインＬ１１において、除湿ロータ１７の上流側に対向している。

【0021】

吸気ラインＬ１３の一端部は、屋外（図示せず）に開放され、吸気ラインＬ１３の他端部は、屋内２１に接続されている。つまり、吸気ラインＬ１３は、屋外と屋内２１とを連通する。また、吸気ラインＬ１３の上流側には除湿ロータ１７が接続され、吸気ラインＬ１３の下流側には熱交換ロータ１９が接続されている。屋外から吸気される外気Ａ３は、吸気ラインＬ１３を流通して、屋内２１へ吸気される。より詳しくは、屋外から吸気される外気Ａ３は、吸気ラインＬ１３を流通して、除湿ロータ１７を通過し、その後、熱交換ロータ１９を通過して、屋内２１へ向けて流通する。

【0022】

燃料電池１１は、高温型の燃料電池であるＳＯＦＣ（固体酸化物形燃料電池）である。燃料電池１１においては、改質器１３から供給される水素Ｇ３と、空気供給ラインＬ７から供給される空気Ａ１中の酸素とが反応することにより、発電が行われる。発電された電気Ｅは、系統電気供給ラインＬ３０を通して、系統３５へ出力される。燃料電池１１において発電を行うときの温度である運転温度は、７００℃〜１０００℃と高温である。

【0023】

改質器１３は、触媒を有している。第１水供給ラインＬ３１を通して供給される水Ｗと、燃料ガス供給ラインＬ１を通して供給される燃料ガスＧ１とが、改質器１３の触媒上で反応する。この反応により、改質器１３において、水素Ｇ３が生成される。生成された水素Ｇ３は、水素供給ラインＬ５を通して燃料電池１１に供給される。

【0024】

熱交換器１５は、除湿ロータ１７を通過した内気Ａ２の熱を媒体に伝達させる。熱交換器１５は、空気供給ラインＬ７の途中に接続され、且つ排気ラインＬ１１において、除湿ロータ１７の下流側に接続されている。除湿ロータ１７を通過した内気Ａ２は、排気ラインＬ１１を通して、熱交換器１５に向けて流通する。熱交換器１５において、除湿ロータ１７を通過した内気Ａ２は、空気供給ラインＬ７を流通する空気Ａ１を加熱する。加熱されて高温になった空気Ａ１は、燃料電池１１に供給され、発電に使われる。また、除湿ロータ１７を通過した内気Ａ２は、水分を吸着した除湿ロータ１７を再生するため、水分を多く含む。熱交換器１５において、除湿ロータ１７を通過して水分を多く含んだ内気Ａ２は、空気Ａ１により冷却されて凝縮することで、水Ｗを生成する。

【0025】

水貯留部１６は、改質水としての水Ｗを貯留する。水Ｗは、熱交換器１５で生成されて、第２水供給ラインＬ３２を流通して水貯留部１６へ供給される。水貯留部１６へ供給された水Ｗは、第１水供給ラインＬ３１の途中に接続されるポンプ５０の駆動により、第１水供給ラインＬ３１を流通して改質器１３へ供給される。

【0026】

除湿ロータ１７は、屋外から吸気される外気Ａ３の水分を吸着すると共に、屋内２１から排気される内気Ａ２によって水分を脱離する。除湿ロータ１７は、排気ラインＬ１１と吸気ラインＬ１３とを跨ぐように且つ排気ラインＬ１１におけるライン接続部４０よりも下流側に設けられている。除湿ロータ１７の内部には、水分を吸着するための吸着剤が充填されている。また、除湿ロータ１７は、第１の吸着部１７Ａと第２の吸着部１７Ｂ（図２参照）とを有し、排気ラインＬ１１と吸気ラインＬ１３との間に設けられた軸心１７Ｃを中心として回転する。除湿ロータ１７が回転することにより、吸気ラインＬ１３内で吸気ラインＬ１３を通過する外気Ａ３の水分を吸着した第１の吸着部１７Ａは、排気ラインＬ１１側に移動されて、排気ラインＬ１１内で第２の吸着部１７Ｂとして機能する。また、排気ラインＬ１１内で排気ラインＬ１１を通過する内気Ａ２により水分を脱離して再生された第２の吸着部１７Ｂは、吸気ラインＬ１３側に移動されて、吸気ラインＬ１３内で第１の吸着部１７Ａとして機能する。

【0027】

熱交換ロータ１９は、屋外から吸気される外気Ａ３と屋内２１から排気される内気Ａ２との間で熱交換を行う。また、熱交換ロータ１９は、排気ラインＬ１１と吸気ラインＬ１３とを跨ぐように設けられ、且つ排気ラインＬ１１における除湿ロータ１７よりも上流側に設けられる。熱交換ロータ１９は、第１の吸熱部１９Ａと第２の吸熱部１９Ｂ（図２参照）とを有し、排気ラインＬ１１と吸気ラインＬ１３との間に設けられた軸心１９Ｃを中心として回転する。熱交換ロータ１９が回転することにより、吸気ラインＬ１３内で吸気ラインＬ１３を通過する外気Ａ３は、第１の吸熱部１９Ａを介して、内気Ａ２と熱交換を行う。そして、第１の吸熱部１９Ａは、排気ラインＬ１１側に移動されて、排気ラインＬ１１内で第２の吸熱部１９Ｂとして機能する。また、排気ラインＬ１１内で排気ラインＬ１１を通過する内気Ａ２は、第２の吸熱部１９Ｂを介して、外気Ａ３と熱交換を行う。そして、第２の吸熱部１９Ｂは、吸気ラインＬ１３側に移動されて、吸気ラインＬ１３内で第１の吸熱部１９Ａとして機能する。

【0028】

屋内２１は、病院、公民館、図書館、文化ホール、学校、幼稚園、体育館、老人ホーム、集合住宅、オフィスビル、ホテル、レストラン、百貨店、スーパーマーケット、コンビニエンスストア、パチンコ遊戯場、各種工場、各種商用施設である。また、屋内２１は、上記に限定されない。

【0029】

以上の構成による燃料電池システムは、以下のように動作する。
先ず、外気Ａ３は、吸気ラインＬ１３を通して、屋外から除湿ロータ１７の第１の吸着部１７Ａに供給される。第１の吸着部１７Ａにおいて、外気Ａ３が、第１の吸着部１７Ａを通過することにより、外気Ａ３の水分は、第１の吸着部１７Ａに吸着される。次に、除湿ロータ１７は、排気ラインＬ１１と吸気ラインＬ１３との間に設けられた除湿ロータ１７の軸心１７Ｃを中心に、１８０度回転する。これにより、吸気ラインＬ１３内で外気Ａ３の水分を吸着した第１の吸着部１７Ａは、排気ラインＬ１１側に移動されて、排気ラインＬ１１内で第２の吸着部１７Ｂとして機能し、排気ラインＬ１１内において内気Ａ２により水分を脱離して再生される。また、後述のとおり、排気ラインＬ１１内で排気ラインＬ１１を通過する内気Ａ２により水分を脱離して再生された第２の吸着部１７Ｂは、吸気ラインＬ１３側に移動されて、吸気ラインＬ１３内で第１の吸着部１７Ａとして機能して、吸気ラインＬ１３内において再び外気Ａ３の水分を吸着する。吸気ラインＬ１３において第１の吸着部１７Ａに水分を吸着された外気Ａ３は、吸気ラインＬ１３を通して、熱交換ロータ１９の第１の吸熱部１９Ａに供給される。

【0030】

外気Ａ３は、第１の吸熱部１９Ａを通過することにより、内気Ａ２と熱交換を行う。熱交換を行った外気Ａ３は、吸気ラインＬ１３を通して、屋内２１に吸気される。

【0031】

一方、屋内２１より内気Ａ２が排気される。内気Ａ２は、排気ラインＬ１１を通して、熱交換ロータ１９の第２の吸熱部１９Ｂに供給される。内気Ａ２は、第２の吸熱部１９Ｂを通過することにより、外気Ａ３と熱交換を行う。熱交換を行った内気Ａ２は、排気ラインＬ１１におけるライン接続部４０にて、燃料電池１１から排気される高温のオフガスＧ５と合流して、除湿ロータ１７の第２の吸着部１７Ｂに供給される。

【0032】

また、排気ラインＬ１１内及び吸気ラインＬ１３内で熱交換を行った熱交換ロータ１９は、排気ラインＬ１１と吸気ラインＬ１３との間に設けられた熱交換ロータ１９の軸心１９Ｃを中心として、１８０度回転する。これにより、吸気ラインＬ１３において、外気Ａ３は、第１の吸熱部１９Ａを介して、内気Ａ２と熱交換を行う。そして、第１の吸熱部１９Ａは、排気ラインＬ１１側に移動されて、排気ラインＬ１１内で第２の吸熱部１９Ｂとして機能する。同時に、排気ラインＬ１１において、内気Ａ２は、第２の吸熱部１９Ｂを介して、外気Ａ３と熱交換を行う。そして、第２の吸熱部１９Ｂは、吸気ラインＬ１３側に移動されて、吸気ラインＬ１３内で第１の吸熱部１９Ａとして機能する。

【0033】

一方、除湿ロータ１７の第２の吸着部１７Ｂは、排気ラインＬ１１内において、燃料電池１１のオフガスＧ５とライン接続部４０にて合流する内気Ａ２の通過により、水分を脱離して、再生される。除湿ロータ１７は、排気ラインＬ１１と吸気ラインＬ１３との間に設けられた除湿ロータ１７の軸心１７Ｃを中心に、１８０度回転する。これにより、排気ラインＬ１１内で再生された第２の吸着部１７Ｂは、吸気ラインＬ１３側に移動されて、吸気ラインＬ１３内で第１の吸着部１７Ａとして機能し、吸気ラインＬ１３内において再び外気Ａ３の水分を吸着する。

【0034】

排気ラインＬ１１において、除湿ロータ１７の第２の吸着部１７Ｂを再生した後の内気Ａ２は、燃料電池１１から排気されるオフガスＧ５の水分と高温の熱を含むと共に、除湿ロータ１７の第２の吸着部１７Ｂの吸着剤に吸着された水分を含む。除湿ロータ１７の第２の吸着部１７Ｂを再生した後の内気Ａ２は、排気ラインＬ１１を通して、熱交換器１５に供給される。空気供給部としてのファンからフィルタを通過した空気Ａ１は、空気供給ラインＬ７を通して、熱交換器１５に供給される。そして、熱交換器１５において、除湿ロータ１７の第２の吸着部１７Ｂを再生した後の内気Ａ２と、ファンからフィルタを通過した空気Ａ１との間で、熱交換が行われる。より詳しくは、除湿ロータ１７の第２の吸着部１７Ｂを再生した後の内気Ａ２は、ファンからフィルタを通過した空気Ａ１を加熱すると共に、ファンからフィルタを通過した空気Ａ１によって冷却される。これによって、加熱されて高温となった空気Ａ１は、空気供給ラインＬ７を流通して、燃料電池１１に供給され、発電に使われる。一方、空気Ａ１によって冷却された除湿ロータ１７の第２の吸着部１７Ｂを再生した後の内気Ａ２は、凝縮されて水Ｗを生成する。生成された水Ｗは、第２水供給ラインＬ３２を流通して、水貯留部１６に供給される。

【0035】

水貯留部１６において、第２水供給ラインＬ３２を通して供給された水Ｗは、第１水供給ラインＬ３１の途中に接続されるポンプ５０の駆動により、第１水供給ラインＬ３１を流通して改質器１３へ供給される。

【0036】

改質器１３において、第１水供給ラインＬ３１を通して供給される水Ｗと、燃料ガス供給ラインＬ１を通して供給される燃料ガスＧ１とが、改質器１３の触媒上で反応する。この反応により、改質器１３において、水素Ｇ３が生成する。生成された水素Ｇ３は、水素供給ラインＬ５を流通して燃料電池１１に供給される。

【0037】

燃料電池１１において、改質器１３から供給される水素Ｇ３と、空気供給ラインＬ７から供給される空気Ａ１中の酸素とが反応して、発電が行われる。発電した電気Ｅは、系統電気供給ラインＬ３０を通じて系統３５へ出力される。

【0038】

本実施形態の燃料電池システム１によれば、以下の効果を得ることができる。
燃料電池システム１は、燃料電池１１と、燃料電池１１に接続され、酸素を含む空気Ａ１を燃料電池１１に供給する空気供給ラインＬ７と、水素供給ラインＬ５により燃料電池１１に接続され、高温下において触媒上で燃料ガスＧ１と水Ｗとを反応させて水素Ｇ３を生成する改質器１３と、改質器１３に接続され、改質器１３に燃料ガスＧ１を供給する燃料ガス供給ラインＬ１と、屋内２１と屋外とを連通し、屋内２１から排気される内気Ａ２が屋外へ向けて流通する排気ラインＬ１１と、屋外と屋内２１とを連通し、屋外から吸気される外気Ａ３が屋内２１へ向けて流通する吸気ラインＬ１３と、燃料電池１１に接続されると共に、排気ラインＬ１１にライン接続部４０において接続され、燃料電池１１から排気されるオフガスＧ５が排気ラインＬ１１へ向けて流通するオフガスラインＬ９と、排気ラインＬ１１と吸気ラインＬ１３とを跨ぐように且つ排気ラインＬ１１におけるライン接続部４０よりも下流側に設けられ、内部に水分を吸着するための吸着剤が充填される除湿ロータ１７であって、排気ラインＬ１１と吸気ラインＬ１３との間に設けられた軸心１７Ｃを中心として回転することより、吸気ラインＬ１３の内部において、吸気ラインＬ１３を通過する外気Ａ３の水分を吸着すると共に、排気ラインＬ１１の内部において、排気ラインＬ１１を通過する内気Ａ２により水分を脱離して再生される除湿ロータ１７と、を備える。また、燃料電池システム１は、排気ラインＬ１１における除湿ロータ１７よりも下流側に設けられ、除湿ロータ１７を通過する内気Ａ２と空気供給ラインＬ７を流通する空気Ａ１との間で熱交換を行うことにより、空気供給ラインＬ７を流通する空気Ａ１を加熱する熱交換器１５と、熱交換器１５及び改質器１３に接続され、熱交換器１５において排気ラインＬ１１を流通する内気Ａ２が凝縮されて生成された水Ｗが、改質器１３へ向けて流通する水供給ラインＬ３と、を備える。

【0039】

このため、燃料電池システム１は、高温で水分を含んだ燃料電池１１のオフガスＧ５と、屋内から排気される内気Ａ２とによって、除湿ロータ１７（詳しくは、除湿ロータ１７の第２の吸着部１７Ｂ）を再生することができる。また、除湿ロータ１７を再生した後の内気Ａ２は、オフガスＧ５の高温の熱を含む。このため、除湿ロータ１７を再生した後の内気Ａ２は、熱交換器１５において、燃料電池１１に供給される空気Ａ１を、発電に有効になるように、加熱することができる。更に、除湿ロータ１７を再生した後の内気Ａ２は、除湿ロータ１７に吸着された水分とオフガスＧ５の水分とを含む。このため、除湿ロータ１７を再生した後の内気Ａ２は、熱交換器１５において、空気Ａ１で冷却することで、凝縮されて、多量の水Ｗを生成することができる。生成された多量の水Ｗは、改質器１３において、燃料電池１１の発電に必要な水素Ｇ３の生成に利用される。従って、燃料電池システム１は、装置構成が簡単で、電気を使用せずに、改質器１３で利用される水を効率良く生成することができる。

【0040】

また、燃料電池システム１は、熱交換ロータ１９を備えるため、吸気ラインＬ１３を通過する外気Ａ３と排気ラインＬ１１を通過する内気Ａ２との間で熱交換を行うことができる。このため、燃料電池システム１は、屋内２１から排気される内気Ａ２の熱を、吸気ラインＬ１３を通して、屋内２１へ吸気される外気Ａ３に伝熱することができ、内気Ａ２の熱エネルギーを有効に利用することができる。

【0041】

また、オフガスラインＬ９におけるオフガス噴出口Ｌ９１は、排気ラインＬ１１において、除湿ロータ１７の上流側に対向するように構成されている。このため、排気ラインＬ１１内において、高温で水分を含む燃料電池１１からのオフガスＧ５は、効率良く除湿ロータ１７を通過することができる。従って、燃料電池システム１は、除湿ロータ１７を再生するためのオフガスＧ５の高温の熱と、熱交換器１５における水Ｗの生成を行うためのオフガスＧ５の水分とを、最大限に利用することができる。

【0042】

本発明は、上記実施形態に限定されることはなく、特許請求の範囲に記載された技術的範囲において変形が可能である。例えば、実施形態では、オフガスラインＬ９の他端部としてのオフガス噴出口Ｌ９１は、除湿ロータ１７の上流側に対向するように構成されたが、これに限定されない。オフガス噴出口Ｌ９１は、オフガスラインＬ９の軸心方向を向いていてもよい。

【0043】

また、各部を接続するラインの構成は、本実施形態のラインの構成に限定されない。また、燃料電池１１は、ＳＯＦＣ（固体酸化物形燃料電池）であったが、ＳＯＦＣに限定されない。

【符号の説明】

【0044】

１ 燃料電池システム
１１ 燃料電池
１３ 改質器
１５ 熱交換器
１６ 水貯留部
１７ 除湿ロータ
１７Ａ 第１の吸着部
１７Ｂ 第２の吸着部
１７Ｃ 軸心
１９ 熱交換ロータ
２１ 屋内
４０ ライン接続部
Ｌ１ 燃料ガス供給ライン
Ｌ３ 水供給ライン
Ｌ５ 水素供給ライン
Ｌ７ 空気供給ライン
Ｌ９ オフガスライン
Ｌ１１ 排気ライン
Ｌ１３ 吸気ライン
Ｌ３１ 第１水供給ライン
Ｌ３２ 第２水供給ライン
Ｌ９１ オフガス噴出口
Ｇ１ 燃料ガス
Ｇ３ 水素
Ｇ５ オフガス
Ａ１ 空気
Ａ２ 内気
Ａ３ 外気
Ｗ 水

【図1】

【図2】