空冷空調機の排熱回収システム
【課題】 空冷空調機の室外機からの排熱を回収して，燃料電池発電システムの発電に有効利用することが可能な，新規かつ改良された空冷空調機の排熱回収システムを提供すること。
【解決手段】 改質器１２及び燃料電池１４を有する燃料電池発電システム１０と，室内機２１及び室外機２２を有する空冷空調機２０と，室外機２２に設置され，水素吸蔵合金を収容した熱交換装置３０と，熱交換装置３０と燃料電池発電システム１０とを接続する第１の水素供給経路４０とを備える空冷空調機の排熱回収システム１が提供される。この排熱回収システム１では，空冷空調機２０の空冷動作時には，熱交換装置３０の水素吸蔵合金が室外機２２からの放熱を吸熱することで放出した水素が，燃料電池１４に供給される。一方，空冷空調機２０の空冷動作停止時には，改質器１２により発生された水素が，熱交換装置３０に供給されて水素吸蔵合金に吸蔵される。
【解決手段】 改質器１２及び燃料電池１４を有する燃料電池発電システム１０と，室内機２１及び室外機２２を有する空冷空調機２０と，室外機２２に設置され，水素吸蔵合金を収容した熱交換装置３０と，熱交換装置３０と燃料電池発電システム１０とを接続する第１の水素供給経路４０とを備える空冷空調機の排熱回収システム１が提供される。この排熱回収システム１では，空冷空調機２０の空冷動作時には，熱交換装置３０の水素吸蔵合金が室外機２２からの放熱を吸熱することで放出した水素が，燃料電池１４に供給される。一方，空冷空調機２０の空冷動作停止時には，改質器１２により発生された水素が，熱交換装置３０に供給されて水素吸蔵合金に吸蔵される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は，空冷空調機の排熱回収システムに関し，特に，空冷空調機の排熱を燃料電池発電システムに有効利用可能な空冷空調機の排熱回収システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
昨今，地球温暖化と都市のヒートアイランド化が大きな問題となっている。これらの原因の一つとして，住宅，ビルディング，工場などの建造物に設置されている空冷空調機の室外機からの排熱が，そのまま大気中へ放熱されてしまうことが挙げられる。
【０００３】
一方，近年では，二酸化炭素発生量が少なく地球温暖化防止に貢献する発電システムとして，燃料電池発電システムの開発が進んでいる。この燃料電池発電システムは，改質器によって炭化水素から水素を発生させ，燃料電池によってこの水素と空気中の酸素とを電気化学的に反応させて発電する仕組みである（例えば特許文献１参照）。
【０００４】
【特許文献１】特開平２００２−５６８６７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら，従来では，空冷空調機の室外機からの排熱を回収して有効利用できるシステムは存在していなかった。このため，各建造物で使用されている多数の空冷空調機の室外機からの排熱が，そのまま大気に放熱されてしまい，結果として，上記地球温暖化や都市のヒートハイランド化を拡大させてしまうという問題があった。一方，燃料電池発電システムに関しても，他の外部装置における排熱回収を利用して，燃料電池での発電に必要な水素を得ることができるシステムは存在していなかった。
【０００６】
従って，空冷空調機の室外機からの排熱を好適に回収して，燃料電池発電システムで使用される水素として有効利用することができる排熱回収システムが希求されていた。
【０００７】
そこで，本発明は，上記問題に鑑みてなされたものであり，本発明の目的とするところは，空冷空調機の室外機からの排熱を回収して，燃料電池発電システムの発電に有効利用することが可能な，新規かつ改良された空冷空調機の排熱回収システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために，本発明のある観点によれば，炭化水素化合物から水素を発生させる改質器と，改質器から供給された水素を用いて発電する燃料電池と，を有する燃料電池発電システムと；室内空間を空冷する室内機と，室内機と冷媒を介してやり取りした熱を放熱する室外機と，を有する空冷空調機と；空冷空調機の室外機に設置され，水素吸蔵合金を収容した熱交換装置と；熱交換装置と燃料電池システムとを接続する第１の水素供給経路と；を備える空冷空調機の排熱回収システムが提供される。この空冷空調機の排熱回収システムでは，空冷空調機の空冷動作時には，熱交換装置の水素吸蔵合金が，室外機からの放熱を吸熱して水素を放出し，当該水素が，第１の水素供給経路を介して燃料電池に供給される。一方，空冷空調機の空冷動作停止時には，改質器により発生された水素が，第１の水素供給経路を介して熱交換装置に供給されて，水素吸蔵合金に吸蔵される。
【０００９】
かかる構成により，空冷空調機の空冷動作時（夏期昼間など）には，当該空冷空調機の室外機からの排熱を，熱交換装置内の水素吸蔵合金により吸熱し，該水素吸蔵合金が放出した水素を，第１の水素供給経路を介して燃料電池に供給して発電に利用できる。従って，空冷空調機の室外機からの排熱を回収して，燃料電池発電システムの発電に有効利用することができる。また，空冷空調機の空冷動作停止時（夏期夜間など）には，改質器が発生させた水素を，上記第１の水素供給経路を介して熱交換装置に供給して，水素吸蔵合金に吸蔵させることができる。
【００１０】
また，上記空冷空調機の排熱回収システムは，外気温を検出する温度センサと；温度センサによる検出温度が第１の温度以上である時には，熱交換装置の水素吸蔵合金により放出された水素が，燃料電池に供給されるように制御し，一方，温度センサによる検出温度が第１の温度より低い第２の温度以下である時には，改質器により発生された水素が，熱交換装置に供給されるように制御する制御手段と；をさらに備えるようにしてもよい。
【００１１】
これにより，制御手段は，温度センサが検出する外気温に応じて，水素の供給経路を自動的に切り替えることができる。このため，外気温が第１の温度以上であり，かつ，空冷空調機が動作する夏期昼間などには，室外機の排熱を吸熱した水素吸蔵合金が放出した水素を，自動的に燃料電池に供給できる。一方，外気温が第２の温度以下であり，かつ，空冷空調機が動作停止する夏期夜間などには，改質器が発生させた水を，自動的に熱交換装置に供給して水素吸蔵合金に吸蔵させることができる。
【００１２】
また，上記空冷空調機の排熱回収システムは，改質器と燃料電池とを接続し，途中に第１の水素供給経路の一端が接合される第２の水素供給経路と；第１の水素供給経路の途中に設置された第１のバルブと；第１の水素供給経路と第２の水素供給経路との接合部よりも改質器側における第２の水素供給経路の途中に設置された第２のバルブと；第１の水素供給経路と第２の水素供給経路との接合部よりも燃料電池側における第２の水素供給経路の途中に設置された第３のバルブと；をさらに備えるようにしてもよい。さらに，上記制御手段は，温度センサによる検出温度が第１の温度以上である時には，第１及び第３のバルブを開放し，かつ，第２のバルブを閉鎖することによって，熱交換装置の水素吸蔵合金により放出された水素が，第１及び第２の水素供給経路を介して燃料電池に供給されるように制御し，一方，温度センサによる検出温度が第２の温度以下である時には，第１及び第２のバルブを開放し，かつ，第３のバルブを閉鎖することによって，改質器により発生された水素が，第２及び第１の水素供給経路を介して熱交換装置に供給されるように制御してもよい。
【００１３】
これにより，熱交換装置から燃料電池への水素供給と，改質器から熱交換装置への水素供給とを，自動的かつ好適に切り替えることができる。
【００１４】
また，上記制御手段は，改質器により発生された水素を用いて燃料電池が発電する時には，第２及び第３のバルブを開放し，かつ，第１のバルブを閉鎖することによって，改質器により発生された水素が，第２の水素供給経路を介して燃料電池に供給されるように制御してもよい。これにより，燃料電池発電システムは，空冷空調機とは無関係に，通常通り発電動作を行うことができる。
【００１５】
また，上記制御手段は，温度センサによる検出温度が第２の温度以下である時には，室外機の送風装置を動作させることによって，外気温の風を熱交換装置に作用させて水素吸蔵合金を冷却するようにしてもよい。これにより，外気温の低下による冷却作用のみならず，送風装置の送風作用によっても水素吸蔵合金を冷却できるので，水素吸蔵合金による水素放出を更に促進させることができる。
【００１６】
また，上記室外機は，室内機からの冷媒が流通する冷媒配管が所定間隔を空けて配設された通風可能な構造を有する放熱装置と；放熱装置を空冷する送風装置と；を備え，上記機熱交換装置は，送風装置による送風経路上において，放熱装置よりも送風方向下流側に配置されるようにしてもよい。これにより，送風装置が送風することにより，放熱装置からの放熱により生じた熱風を，下流側にある熱交換装置に作用させて，水素吸蔵合金を好適に冷却できる。
【００１７】
また，上記空冷空調機の空冷動作時には，送風装置の送風により，放熱装置からの放熱による熱風を熱交換装置に作用させて，熱交換装置を加熱することによって，水素吸蔵合金から水素を放出させ，一方，空冷空調機の空冷動作停止時には，送風装置により，外気温の風を熱交換装置に作用させて，熱交換装置を冷却することによって，水素吸蔵合金に水素を吸蔵させてもよい。これにより，既存の室外機が有する送風装置と放熱装置を利用して，簡単に熱交換装置を加熱／冷却して，水素吸蔵合金による水素の放出／吸蔵を促すことができる。
【００１８】
また，上記熱交換装置は，水素吸蔵合金を収容した複数のケースが相互に間隔を空けて配設された通風可能な構造を有するようにしてもよい。これにより，送風装置からの送風が熱交換装置のケース間の隙間を通過するので，熱交換装置の伝熱性を高めて，ケース内の水素吸蔵合金を好適に加熱／冷却することができる。なお，各ケースは，粉末状の水素吸蔵合金，或いは塊状に成形された水素吸蔵合金を収容することができる。
【００１９】
また，上記熱交換装置は，水素吸蔵合金を収容した複数のケースが格子状に配設された通風可能な構造を有するようにしてもよい。これにより，送風装置からの送風が熱交換装置の格子状のケースの隙間を通過するので，熱交換装置の伝熱性を更に高めて，水素吸蔵合金をより好適に加熱／冷却することができる。
【００２０】
また，上記熱交換装置は，複数のケースを相互に連結するように設置される１又は２以上のフィンを備えるようにしてもよい。これにより，熱交換装置の表面積が増大し，フィンに作用した熱がケースに伝熱するようになる。このため，熱交換装置の伝熱性を更に高めて，水素吸蔵合金をより好適に加熱／冷却することができる。
【００２１】
また，上記水素吸蔵合金は，４０〜７０℃で水素を放出し，１０〜３０℃で水素を吸蔵する合金であるようにしてもよい。これにより，水素吸蔵合金は，外気温の変動と室外機の排熱とにより増減可能な所定の温度範囲内で，水素の放出／吸蔵作用を奏することができる。
【００２２】
また，上記水素吸蔵合金は，ＴｉＦｅ，ＬａＮｉ，ＴｉＦｅＭｎ，ＴｉＭｎ，又はＳｍＣｏの少なくともいずれかの合金であるようにしてもよい。これらの水素吸蔵合金は，上記所定の温度範囲内で水素の放出／吸蔵作用を奏することが可能である。
【発明の効果】
【００２３】
以上説明したように本発明によれば，空冷空調機の室外機からの排熱を回収して，燃料電池発電システムの発電に有効利用することが可能な空冷空調機の排熱回収システムを提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下に添付図面を参照しながら，本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお，本明細書及び図面において，実質的に同一の機能構成を有する構成要素については，同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
【００２５】
＜１．システム全体構成＞
まず，図１〜図３を参照して，本発明の第１の実施形態にかかる空冷空調機の排熱回収システム１の全体構成について説明する。なお，図１は，本実施形態にかかる空冷空調機の排熱回収システム１の全体構成を示す模式図である。図２は，本実施形態にかかる空冷空調機２０の室外機２２と熱交換装置３０を示す斜視図であり，図３は，図２のＡ−Ａ線での縦断面図である。
【００２６】
図１に示すように，本実施形態にかかる空冷空調機の排熱回収システム１は，改質器１２と燃料電池１４とを主に備える燃料電池発電システム１０と，室内機２１と室外機２２を主に備える空冷空調機２０と，空冷空調機２０の室外機２２に装着された熱交換装置３０と，この熱交換装置３０と燃料電池発電システム１０とを接続する第１の水素供給経路の一例である第１の水素供給管４０と，空冷空調機の排熱回収システム１の各部の動作を制御する制御手段の一例である制御盤５０と，から構成される。
【００２７】
これらの燃料電池発電システム１０や空冷空調機２０は，例えば，住宅，マンションやオフィス等のビルディング，工場，学校，病院，イベント会場などの建築物に設置される。燃料電池発電システム１０は，当該建造物内に設置された各種設備（例えば，空冷空調機２０，照明など）に対して電力供給する機能を有する。また，空冷空調機２０は，当該建造物の室内空間を空冷する機能を有する。以下，空冷空調機の排熱回収システム１を構成する各部について詳細に説明する。
【００２８】
燃料電池発電システム１０は，例えば，メタノール，エタノールまたは天然ガスなどの炭化水素化合物からなる燃料（液体燃料又は気体燃料のいずれでもよい。）に含まれている水素と，例えば空気中の酸素とを電気化学的に反応させて発電するシステムである。この燃料電池発電システム１０は，発電効率が高いだけでなく，燃焼過程がないため二酸化炭素を発生させないので，環境親和的な発電が可能であるという利点がある。
【００２９】
この燃料電池発電システム１０は，図１に示すように，燃料である炭化水素化合物を改質して水素を発生させる改質器１２と，改質器１２から供給された水素を用いて発電する燃料電池１４と，改質器１２と燃料電池１４とを接続する第２の水素供給経路の一例である第２の水素供給管１５と，を主に備える。
【００３０】
改質器１２には，燃料タンク等の燃料供給源（図示せず。）から都市ガス等の燃料（炭化水素ガス）を供給するための燃料供給管１６と，水道等の水供給源から水を供給するための水供給管１７とが接続されている。この改質器１２は，燃料供給管１６から供給された燃料（炭化水素化合物）と，水供給管１７から供給された水とを反応させて，水素と水を発生させる。改質器１２は，発生させた水素を第２の水素供給管１５を介して燃料電池１４に供給する。
【００３１】
燃料電池１４は，水素と酸素の電気化学的反応により発電する発電装置である。この燃料電池１４としては，例えば，固体高分子型燃料電池（ＰＥＦＣ；Ｐｏｌｙｍｅｒ Ｅｌｅｃｔｒｏｌｙｔｅ Ｆｕｅｌ Ｃｅｌｌ），りん酸型燃料電池（ＰＡＦＣ；Ｐｈｏｓｐｈｏｒｉｃ Ａｃｉｄ Ｆｕｅｌ Ｃｅｌｌ），溶融炭酸塩型燃料電池（ＭＣＦＣ；Ｍｏｌｔｅｎ Ｃａｒｂｏｎａｔｅ Ｆｕｅｌ Ｃｅｌｌ），又は固体酸化物型燃料電池（ＳＯＦＣ；Ｓｏｌｉｄ Ｏｘｉｄｅ Ｆｕｅｌ Ｃｅｌｌ）などの各種タイプの燃料電池を用いて構成できる。以下では，燃料電池１４として，固体高分子型燃料電池（ＰＥＦＣ）を用いた例について説明する。
【００３２】
固体高分子型の燃料電池１４は，電解質として，高分子材料からなるイオン交換膜を使用した燃料電池である。この固体高分子型の燃料電池１４は，例えば，複数の発電用単位セルが，直列に積層されたスタック構造を有する。この発電用単位セルは，例えば，膜・電極接合体（ＭＥＡ；Ｍｅｍｂｒａｎｅ Ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ Ａｓｓｅｍｂｌｙ）と，その両側に配置されるセパレータとから構成される。かかる固体高分子型の燃料電池１４は，その作動温度が例えば常温〜８０℃であるため，比較的低温で発電可能であり，また，単位容積当たりの出力が大きいという利点を有する。
【００３３】
かかる燃料電池１４は，上記改質器１２と上記第２の水素供給管１５を介して接続され，酸素供給管１８を介して酸素供給源（図示せず。）とも接続されている。この燃料電池１４は，改質器１２から水素供給管１５を介して供給される水素と，酸素供給源から酸素供給管１８を介して供給される空気中の酸素とを，電気化学的に反応させて，電気エネルギーを発生させる。さらに，この燃料電池１４は，改質器１２から供給される水素の代わりに，後述する熱交換装置３０から供給される水素と，酸素供給源から供給される酸素とを電気化学的に反応させて，電気エネルギーを発生させることもできる。このように，燃料電池１４に対する水素供給源が切替可能に構成されている点は，本実施形態の特徴であり，その詳細は後述する。
【００３４】
次に，空冷空調機２０の構成について説明する。空冷空調機２０は，上記建造物の各室内空間（図示せず。）に設置されて当該室内空間を空冷する室内機２１と，上記建造物の屋外に設置されて室内機２１と冷媒を介してやり取りした熱を放熱する室外機２２と，室内機２１と室外機２２とを接続する冷媒循環用配管２３とを主に備える。
【００３５】
室外機２２は，図１及び図２に示すように，例えば，室外機２２の各部を収容する例えば略直方体形状の筐体２４と，室内機２１から送られた冷媒を圧縮して高温ガス化するコンプレッサ（図示せず。）と，上記筐体２４の一側に設置された放熱装置２５と，放熱装置２５に送風して空冷する送風装置の一例であるファン２６と，高温ガス化された冷媒を液化する凝縮器と，液化された冷媒を低温低圧化するキャピラリチューブ（図示せず。）と，を主に備える。
【００３６】
このうち，室外機２２の放熱装置２５は，上記コンプレッサで圧縮されて高温ガス化された冷媒を冷媒配管２５１内に流通させて，当該冷媒の熱を放熱するための装置である。この放熱装置２５は，図２に示すように，例えば，上記高温ガス化された冷媒が流通する冷媒配管２５１と，複数の放熱用のフィン２５２とを備える。冷媒配管２５１は，熱伝導率が高い金属管（例えば銅管）で形成され，上記ファン２６による送風を極力多く受けるように，筐体２４の側面を例えば水平方向に複数回往復するように延設されている。放熱用のフィン２５２は，このように延設された冷媒配管２５１を例えば垂直方向に相互に連結するように配設されている。このように，放熱装置２５は，上記冷媒配管２５１と放熱用のフィン２５２とが例えば格子状に組み合わされた通風可能な構造であり，ファン２６の送風により効率的に冷却されるようになっている。
【００３７】
このような構造の空冷空調機２０では，室内機２１によって，例えば，液体状態の冷媒（例えばフルオロカーボン）を低温で蒸発させて，室内空間の熱を気化熱により奪い空冷する。そして，室内空間の熱を含んで気化した冷媒は，冷媒循環用配管２３を介して室外機２２に送られ，コンプレッサにより高圧・高温のガスにされた状態で，放熱装置２５の冷媒配管２５１を流通する。このとき，ファン２６からの送風により，当該冷媒配管２５１を流通する冷媒の熱が外気に放熱されて冷却される。その後，この冷却された冷媒ガスは，室外機２２の凝縮器及びキャピラリチューブにより低温・低圧に液化にされた後，再び冷媒循環用配管２３を介して，室内機２１に戻される。このようにして，空冷空調機２０の動作時には，室内機２１と室外機２２との間で冷媒循環用配管２３を介して冷媒が循環することで，室内機２１により室内空間が空冷されて当該冷媒に蓄熱されつつ，室外機２２により当該冷媒の熱が外気に放熱される。
【００３８】
次に，本実施形態にかかる特徴である熱交換装置３０について説明する。図１に示すように，上記空冷空調機２０の室外機２２には，水素吸蔵合金を収容した熱交換装置３０が設置されている。この熱交換装置３０は，水素吸蔵合金を内蔵している。この水素吸蔵合金は，外部に放熱すると水素を吸蔵し，外部から吸熱すると当該吸蔵した水素を放出する特性を有する合金である。
【００３９】
この熱交換装置３０は，水素吸蔵合金が水素を吸蔵／放出する際の発熱／吸熱を利用して，上記空冷空調機２０の室外機２２の排熱を回収する機能を有する。つまり，熱交換装置３０は，空冷空調機２０の空冷動作時には，空冷空調機２０の室外機２２の排熱を水素吸蔵合金により吸熱して水素を放出し，一方，空冷空調機２０の空冷動作停止時には，上記燃料電池発電システム１０の改質器１２から供給された水素を，冷却された水素吸蔵合金に貯蔵する。以下に，この熱交換装置３０の構成について詳細に説明する。
【００４０】
熱交換装置３０は，図１〜図３に示すように，水素吸蔵合金を収容する複数のケース３１と，この複数のケース３１を相互に連結するように設置された複数のフィン３２と，上記複数のケース３１と第１の水素供給管４０とを連通させるヘッダー３３と，から構成される。
【００４１】
ケース３１は，例えば中空の円筒形状を有しており，その内部に水素吸蔵合金を外部に対して密閉した状態で収容する。このケース３１は，相互に間隔を空けて例えば水平方向に略平行に配設されている。また，フィン３２は，例えば，複数のケース３１を相互に連結するような例えば板状の部材であり，相互に間隔を空けて例えば垂直方向に略平行に配設されている。このフィン３２は，熱交換装置３０の表面積を増大させ，熱交換効率（水素吸蔵合金の吸熱／放熱効率）を上昇させる機能を有する。このような，複数のケース３１と複数のフィン３２とは，相互に交差する方向（例えば相互に直交する方向）に延設されている。
【００４２】
また，ヘッダー３３は，例えば，中空の筒形状を有しており，熱交換装置３０の一側に鉛直方向に延設される。このヘッダー３３の一端は，上記第１の水素供給管４０に接続され，また，ヘッダー３３の側面には，上記複数のケース３１の一端部が接続されている。
【００４３】
このように，熱交換装置３０は，例えば，複数のケース３１と複数のフィン３２とが例えば格子状に組み合わされて，上記室外機２２のファン２６により生じた風を通風可能な構造となっている。
【００４４】
以上のような構成の熱交換装置３０は，図２及び図３に示すように，上記室外機２２において，ファン２６による送風経路上であって，上記放熱装置２５よりも送風方向下流側の位置（イ）及び／又は位置（ロ）に配置される。このうち，位置（イ）は，ファン２６よりも送風方向下流側であって，室外機２２の筐体２４の前面外側（若しくは当該前面内側）の位置である。また，位置（ロ）は，室外機２２の筐体２４内部であって，放熱装置２５とファン２６との間の位置である。
【００４５】
このように熱交換装置３０は，室外機２２の放熱装置２５よりも送風方向下流側に配置される。このとき，熱交換装置３０は，位置（イ）又は位置（ロ）のいずれか一方に，１つだけ配設されてもよいし，或いは，位置（イ）及び位置（ロ）の双方に配設されてもよい。なお，熱交換装置３０を位置（イ）に配設する場合には，既存の室外機２２の前面に熱交換装置３０を装着するだけでよいので，取り付けが便利であり，室外機２２の設計変更が不要であるという利点がある。
【００４６】
以上のような熱交換装置３０を室外機２２に設置することにより，空冷空調機２０の運転時（放熱装置２５の放熱時）には，放熱装置２５の放熱により生じた熱風を下流側の熱交換装置３０に作用させて，熱交換装置３０を所定の温度（後述する第１の温度）以上に加熱することができる。これにより，加熱された熱交換装置３０の各ケース３１内の水素吸蔵合金が吸熱して，水素を放出するようになる。このように各ケース３１内の水素吸蔵合金が放出した水素は，ヘッダー３３に集合して，ヘッダー３３から第１の水素供給管４０に流出される。
【００４７】
一方，また，空冷空調機２０の運転停止時（放熱装置２５の非放熱時）には，ファン２６の送風により，低温の外気温の風を熱交換装置３０に作用させて，熱交換装置３０を所定の温度（後述する第２の温度）以下に冷却することができる。これにより，冷却された熱交換装置３０の各ケース３１内の水素吸蔵合金が放熱して，当該各ケース３１内の水素を吸蔵するようになる。なお，この吸蔵される水素は，後述するように上記改質器１２から，第１の水素供給管４０を介して熱交換装置３０に供給されたものである。この際，当該改質器１２から供給された水素は，第１の水素供給管４０から熱交換装置３０のヘッダー３３内に流入した後，各ケース３１内に分岐して流入し，当該各ケース３１内の水素吸蔵合金に吸蔵される。
【００４８】
ここで，再び図１に戻り，上記のように空冷空調機２０の室外機２２に設置された熱交換装置３０と，上記燃料電池発電システム１０との接続状態について説明する。
【００４９】
第１の水素供給管４０は，上記熱交換装置３０と，燃料電池発電システム１０とを接続している。この第１の水素供給管４０の一端は，上記改質器１２から燃料電池１４に水素を供給するための第２の水素供給管１５の途中に接合されている。また，第１の水素供給管４０の他端は，上記熱交換装置３０のヘッダー３３に接続されている。
【００５０】
かかる第１の水素供給管４０は，室外機２２の排熱回収時には，熱交換装置３０の水素吸蔵合金が放出した水素を，燃料電池発電システム１０の燃料電池１４に供給する。一方，熱交換装置３０の水素吸蔵合金に対する水素吸蔵時には，第１の水素供給管４０は，燃料電池発電システム１０の改質器１２が発生した水素を，熱交換装置３０に供給する。このように第１の水素供給管４０は，同一の配管で双方向に水素を供給，即ち，熱交換装置３０から燃料電池発電システム１０に水素を供給することができるとともに，燃料電池発電システム１０から熱交換装置３０に水素を供給することもできる。なお，かかる第１の水素供給管４０としては，複数の配管を設けることも可能ではあるが，熱交換装置３０と燃料電池発電システム１０との間で双方向に同時に水素供給し合うことはないので，１本の配管を設置すれば十分である。これにより，配管の接続構造を簡略化できるとともに，配管の設置コストを低減できる。
【００５１】
また，第１の水素供給管４０の途中には，第１のバルブＶ１が設置されている。また，第２の水素供給管１５の途中には，第１の水素供給管４０と第２の水素供給管１５との接合部４２よりも改質器１２側の部分１５ａに第２のバルブＶ２が設置され，当該接合部４２よりも燃料電池１４側の部分１５ｂに第３のバルブＶ３が設置されている。これらの各第１〜第３のバルブＶ１〜Ｖ３は，例えば，電磁弁等で構成されており，制御盤５０によって自動的に開閉を制御されて，第１の水素供給経路３０又は第２の水素供給経路１５の該当箇所を開放／閉鎖する。なお，このような第１〜第３のバルブＶ１〜Ｖ３という３つのバルブを設置する代わりに，第１の水素供給管４０と第２の水素供給管１５との接合部４２に，例えば三方弁を設置してもよい。
【００５２】
次に，図１を参照して制御盤５０について説明する。制御盤５０は，例えば，マイクロコントローラ等の制御回路などで構成され，例えば，建造物の各フロアや集中管理室等に設置される。この制御盤５０は，燃料電池発電システム１０及び空冷空調機２０の各部を制御する。
【００５３】
例えば，制御盤５０は，制御線５１，５２，５３を介して，上記第１〜第３のバルブＶ１〜Ｖ３とそれぞれ接続されており，上記第１〜第３のバルブＶ１〜Ｖ３の開閉を制御する。また，制御盤５０は，制御線５４を介して，空冷空調機２０の室外機２２と接続されており，空冷空調機２０の動作／非動作を制御したり，室外機２２のファン２６の動作／非動作を制御したりできる。また，制御盤５０は，制御線５５を介して，燃料電池発電システム１０の改質器１２と接続されており，改質器１２の動作／非動作を制御することができる。
【００５４】
また，制御盤５０は，建造物屋外の外気温を検出する温度センサ６０と，制御線５６を介して接続されており，この温度センサ６０が検出した外気温の情報を取得できる。この温度センサ６０は，例えば，屋外にある室外機２２に隣接して設置され，室外機２２付近の外気温を検出するようになっている。これにより，熱交換装置３０の周辺の外気温を検出して，熱交換装置３０内の水素吸蔵合金による水素の放出／吸蔵を制御できるようになる。しかし，かかる例に限定されず，温度センサ６０は，屋外の他の場所に設置されてもよい。
【００５５】
かかる制御盤５０は，空冷空調機２０の空冷動作時であって，温度センサ６０による検出温度が所定の第１の温度以上（例えば４０〜７０℃）である時には，上記第１のバルブＶ１及び第３のバルブＶ３を開放し，かつ，第２のバルブＶ２を閉鎖するよう制御する。これにより，室外機２２の排熱により高温となった熱交換装置３０の水素吸蔵合金から放出された水素が，熱交換装置３０から，第１の水素供給管４０，第２の水素供給管１５の燃料電池１４側の部分１５ｂを通って，燃料電池１４に供給されるようになる。
【００５６】
一方，空冷空調機２０の空冷動作停止時であって，温度センサ６０による検出温度が，上記第１の温度より低い所定の第２の温度以下（例えば１０〜３０℃）である時には，上記第１のバルブＶ１及び第２のバルブＶ２を開放し，かつ，第３のバルブＶ３を閉鎖するよう制御する。これにより，改質器１２により発生された水素が，第２の水素供給管１５の改質器１２側の部分１５ａ，第１の水素供給管４０を通って，熱交換装置３０に供給され，比較的低温の外気により自然冷却された水素吸蔵合金に吸蔵される。
【００５７】
このとき，制御盤５０は，空冷空調機２０の空冷動作が停止している状態でありながら，室外機２２のファン２６を動作させてもよい。これにより，ファン２６からの低温の外気の送風により，熱交換装置３０の水素吸蔵合金がさらに冷却されるので，当該水素吸蔵合金による水素の吸蔵作用を促進させることができる。なお，外気温が低温であるため，この低温の外気のみにより水素吸蔵合金が水を吸蔵できる温度にまで十分に冷却される場合には，制御盤５０は，室外機２２のファン２６を動作させなくてもよい。
【００５８】
また，燃料電池システムを通常運転する時には，制御盤５０は，上記第２のバルブＶ２及び第３のバルブＶ３を開放し，かつ，第１のバルブＶ１を閉鎖するこよによって，改質器１２により発生された水素が，第２の水素供給管１５を介して燃料電池１４に供給されるように制御する。これにより，燃料電池１４は，通常通り，改質器１２から発生された水素を用いて発電することができる。
【００５９】
以上，本実施形態にかかる空冷空調機の排熱回収システム１の全体構成について説明した。
【００６０】
＜２．熱交換装置３０の具体的構成＞
次に，図４Ａ〜Ｄ，図５Ａ〜Ｄを参照して，本実施形態にかかる熱交換装置３０の構成例について説明する。
【００６１】
まず，図４Ａ，Ｂ及び図５Ａ，Ｂを参照して，熱交換装置３０の基本構造例について説明する。熱交換装置３０は，水素吸蔵合金を収容した複数の円筒状のケース３１Ａ（図４Ａ参照），又は複数の中空平板状のケース３１Ｂ（図５Ａ参照）が，相互に間隔を空けて平行に配設されている。また，これら複数の円筒状ケース３１Ａ，又は複数の中空平板状ケース３１Ｂは，各々の一端でヘッダー３３に通気可能に接合されている。
【００６２】
かかる基本構造により，上記室外機２２のファン２６により生じた風が，熱交換装置３０を通過しつつ，各ケース３１Ａ，３１Ｂの表面に作用して熱交換できるようになる。なお，図示の例では，各円筒状ケース３１Ａ又は各中空平板状ケース３１Ｂが，水平方向に延びるように配設されているが，かかる例に限定されず，例えば，垂直方向または斜め方向に延びるように配設されてもよい。
【００６３】
このような各ケース３１Ａ，３１Ｂ内に収容される水素吸蔵合金は，図４Ｂ（ａ）及び図５Ｂ（ａ）に示すように，粉末状の水素吸蔵合金３５Ａ，３５Ｃであってもよいし，或いは，図４Ｂ（ｂ）及び図５Ｂ（ｂ）に示すように，塊状に成形された水素吸蔵合金３５Ｂ，３５Ｄものであってもよい。
【００６４】
具体的には，例えば，図４Ｂ（ａ）及び図５Ｂ（ａ）に示すように，粉末状の水素吸蔵合金３５Ａ，３５Ｃをケース３１Ａ，３１Ｂ内に充填するようにしてもよい。これにより，水素吸蔵合金の成形が不要となるだけでなく，多様な形状のケースに柔軟に対応でき，充填量も容易に調整できるという利点がある。
【００６５】
また，別の例としては，図４Ｂ（ｂ）及び図５Ｂ（ｂ）に示すように，塊状に成形された水素吸蔵合金３５Ｂ，３５Ｄを，各ケース３１Ａ，３１Ｂ内に収容してもよい。具体的には，図４Ｂ（ｂ）に示すように，円筒状ケース３１Ａ内の中空空間の形状に応じて例えば円柱状に成形された水素吸蔵合金３５Ｂを，当該円筒状ケース３１Ａ内に収容してもよい。或いは，図５Ｂ（ｂ）に示すように，中空平板状ケース３１Ｂ内の中空空間の形状に応じて例えば平板状に成形された水素吸蔵合金３５Ｄを，当該中空平板状ケース３１Ｂ内に収容してもよい。これにより，水素吸蔵合金３５Ｂ，３５Ｄの取扱が容易になり，ケース３１Ａ，３１Ｂ内に容易に収容できるという利点がある。
【００６６】
このようにして，各ケース３１Ａ，３１Ｂ内には，例えば，粉末状若しくは成形された水素吸蔵合金３５Ａ〜Ｄが密封状態で収容されており，これらの水素吸蔵合金３５Ａ〜Ｄが放出する水素，若しくは水素吸蔵合金３５Ａ〜Ｄに吸蔵される水素が，ケース３１Ａ，３１Ｂ外に漏れないような構造となっている。
【００６７】
さらに，上記基本構造の熱交換装置３０の変形例として，図４Ｃ及び図５Ｃに示すように，放熱板若しくは吸熱板として機能する複数の板状のフィン３２を取り付けてもよい。この複数のフィン３２は，複数のケース３１Ａ，３１Ｂと交差（例えば直交）する方向に，当該複数のケース３１Ａ，３１Ｂを相互に連結するように所定間隔で設置される。この結果，熱交換装置３０は，複数のケース３１Ａ，３１Ｂと複数のフィン３２とが格子状に配設され，上記ファン２６からの送風を通風可能な構造となる。
【００６８】
このようにフィン３２を設置することにより，熱交換装置３０の伝熱性を向上させることができる。従って，ケース３１Ａ，３１Ｂ内の水素吸蔵合金と外気との間の熱交換効率を高めることができる。
【００６９】
さらに，上記フィン３２付きの熱交換装置３０の変形例として，図４Ｄ及び図５Ｄに示すように，上記フィン３２の代わりに，水素吸蔵合金を収容した例えば中空平板状のケース３１Ｃを複数取り付けてもよい。この複数のケース３１Ｃは，上記基本構造を成す複数のケース３１Ａ，３１Ｂと交差（例えば直交）する方向に，当該複数のケース３１Ａ，３１Ｂを相互に連結するように所定間隔で設置される。この結果，熱交換装置３０は，複数のケース３１Ａ，３１Ｂと，複数のケース３１Ｃとが格子状に配設され，上記ファン２６からの送風を通風可能な構造となる。
【００７０】
かかる構成により，水素吸蔵合金の収容量を増大できるとともに，ファン２６からの送風を，水素吸蔵合金を収容した各ケース３１Ａ，３１Ｂ，３１Ｃに直接作用させることができる。従って，熱交換装置３０の伝熱性を更に向上させ，ケース３１Ａ，３１Ｂ，３１Ｃ内の水素吸蔵合金と外気との間の熱交換効率を更に高めることができる。
【００７１】
以上，図４及び図５を参照して熱交換装置３０の各種の構成例について説明した。なお，上記図４及び図５に示す各例の熱交換装置３０における伝熱性の大小関係は，（図４Ａ及び図５Ａ）＜（図４Ｃ及び図５Ｃ）＜（図４Ｄ及び図５Ｄ）の順に高くなる。
【００７２】
＜３．システムの動作＞
次に，上述したような空冷空調機の排熱回収システム１の動作について，再び図１を参照しながら説明する。
【００７３】
（Ａ）空冷空調機の空冷動作時（例えば夏期昼間）
例えば，夏期昼間などの外気温が高い（例えば２５〜３５℃）ときには，空冷空調機２０が冷房運転されて建造物の室内空間が空冷される。また，昼間は電力需要が多いため，燃料電池発電システム１０が稼働して発電する。
【００７４】
このような空冷空調機２０の空冷動作時には，図１に示すように，室内機２１は，室内空間の排熱を含む冷媒を，冷媒循環用配管２３を介して室外機２２に搬送する。この冷媒は，室外機２２のコンプレッサにより圧縮されて高温ガス化し，この高温ガス化された冷媒は，放熱装置２５の冷媒配管２５１内を流通する。このとき，室外機２２のファン２６を動作させて送風することによって，当該高温ガス化された冷媒が外気中に放熱し，この放熱を含む熱風が，室外機２２に取り付けられた熱交換装置３０に作用する。この熱風を受けることにより，熱交換装置３０は加熱されて，所定の第１の温度以上（例えば４０〜６０℃）の高温となる。
【００７５】
この結果，熱交換装置３０の各ケース３１内の水素吸蔵合金は，ケース３１からの伝熱により加熱されて，吸蔵していた水素を放出する。この放出された水素は，各ケース３１内からヘッダー３３に集合して，第１の水素供給管４０に流入する。このようにして，室外機２２の排熱が熱交換装置３０の水素吸蔵合金により吸熱・回収されて，水素が発生する。
【００７６】
一方，上記のように熱交換装置３０が加熱されると，当該熱交換装置３０付近に設置された温度センサ６０の検出温度が上記第１の温度以上となる。制御盤５０は，温度センサ６０の検出温度が第１の温度以上となったことを，制御線５６を介して検知すると，上記第１のバルブＶ１及び第３のバルブＶ３を開放し，かつ，第２のバルブＶ２を閉鎖するように制御する。これにより，上記のようにして熱交換装置３０の水素吸蔵合金から放出された水素が，第１の水素供給管４０，第２の水素供給管１５の燃料電池１４側の部分１５ｂを通って，燃料電池１４に供給される。すると，燃料電池１４は，当該水素と酸素とを電気化学的に反応させて発電し，電力を建造物内の各設備に出力する。なお，予め，第１のバルブＶ１及び第３のバルブＶ３が開放され，第２のバルブＶ２が閉鎖されている状態である場合には，制御盤５０は，上記のようなバルブの開閉制御を行わなくてもよい。
【００７７】
以上のようにして，夏期昼間などのように，外気温が比較的高温であり空冷空調機２０が空冷動作中の時には，熱交換装置３０の水素吸蔵合金により室外機２２の排熱を回収できるとともに，燃料電池１４は，この水素吸蔵合金から供給された水素を有効利用して発電できる。
【００７８】
（Ｂ）空冷空調機の空冷動作停止時（例えば夏期夜間）
例えば，夏期夜間などのように，昼間と比べて外気温が低い（例えば２０〜３０℃）ときには，空冷空調機２０の運転がなされず，この結果，室外機２２から排熱が大気中に放熱されることもない。また，夜間は電力需要が少ないため，燃料電池発電システム１０は発電しなくてもよい。
【００７９】
このような空冷空調機２０の空冷動作停止時には，制御盤５０は，制御線５４を介して空冷空調機２０が動作停止したことを検知する。また，室外機２２が放熱せず，かつ，夜間のため外気温が低下して上記第２の温度（例えば２０℃〜３０℃）以下となると，制御盤５０は，温度センサ６０の検出温度（外気温）が所定の第２の温度以下に低下したことを，制御線５６を介して検知する。
【００８０】
このように，制御盤５０は，空冷空調機２０の冷房運転が停止し，かつ，外気温が第２の温度以下になったことを検出すると，上記第１のバルブＶ１及び第２のバルブＶ２を開放し，かつ，第３のバルブＶ３を閉鎖するよう制御する。また，制御盤５０は，制御線５４を介して室外機２２のファン２６を動作させて，低温の外気温の風を熱交換装置３０に作用させることによって，その内部の水素吸蔵合金を冷却する。さらに，制御盤５０は，制御線５５を介して改質器１２を動作させて，改質器１２から水素を発生させる。
【００８１】
この結果，改質器１２により発生された水素が，第２の水素供給管１５の改質器１２側の部分１５ａ，第１の水素供給管４０を通って，熱交換装置３０に供給され，ヘッダー３３から分岐して各ケース３１内に流入する。このとき，ケース３１内の水素吸蔵合金は，上記ファン２６からの送風により冷却されるので，上記ケース３１内に流入した水素を吸蔵する。
【００８２】
以上のようにして，夏期夜間などのように，外気温が比較的低温であり，空冷空調機２０の空冷動作が停止中の時には，改質器１２が発生させた水素を熱交換装置３０に送出して，水素吸蔵合金に貯蔵しておくことができる。これにより，水素吸蔵合金は，夏期夜間に貯蔵した水素を，上記のように夏期昼間に放出できるようになる。
【００８３】
（Ｃ）燃料発電システムの通常動作時
燃料電池システムを通常運転する時，即ち，燃料電池１４が改質器１２により発生された水素を用いて発電する時には，制御盤５０は，上記第２のバルブＶ２及び第３のバルブＶ３を開放し，かつ，第１のバルブＶ１を閉鎖する。これにより，改質器１２により発生された水素は，第２の水素供給管１５を通って燃料電池１４に供給される。従って，燃料電池１４は，改質器１２により発生された水素と，酸素とを電気化学的に反応させて発電し，空冷空調機２０等の建造物の各設備に電力を出力することができる。このとき，空冷空調機２０も，通常の運転を行っていてもよい。
【００８４】
＜４．水素吸蔵合金の具体例＞
上記のような空冷空調機の排熱回収システム１を好適に動作させるためには，適当な温度範囲内で水素を吸蔵／放出する特性を有する水素吸蔵合金を使用する必要がある。この
適当な温度範囲とは，外気温の変動と室外機２２からの排熱とによって増減可能な温度範囲である。そこで，図６を参照して，本実施形態で適用される水素吸蔵合金の具体例について説明する。なお，図６は，各種の水素吸蔵合金について，平衡水素圧と温度との関係を表すグラフ図である。
【００８５】
図６に示すように，例えば，ＴｉＦｅ系の水素吸蔵合金は，温度５５℃，水素解離圧１０ａｔｍで水素を放出し，温度２０℃，水素解離圧１ａｔｍで水素を吸蔵する特性を有する。
【００８６】
このＴｉＦｅ系の水素吸蔵合金を使用して上記熱交換器装置３０を製造し，空冷空調機２０の室外機２２に装着する。これによって，空冷空調機の排熱回収システム１は，上述した（Ａ）（Ｂ）の動作を好適に実行できる。
【００８７】
具体的には，夏期昼間などに空冷空調機２０を空冷動作させた際には，室外機２２からの放熱により，室外機２２付近の外気の温度は，例えば４０〜７０℃程度に上昇する。この高温の外気を室外機２２のファン２６により熱交換装置３０に送風することによって，上記ＴｉＦｅ系の水素吸蔵合金（上記５５℃，１０ａｔｍで水素を放出）は，５５℃以上に十分に加熱されるため，貯蔵している水素を放出することができる。なお，このとき，熱交換装置３０に接続された加圧手段（高圧ポンプ等）によって，熱交換装置３０内の圧力を高圧（例えば１０ａｔｍ）以上に加圧するようにしてもよい。
【００８８】
また，夏期夜間などには，空冷空調機２０の空冷動作を停止し，室外機２２のファン２６のみを動作させた際には，低温の外気温と，ファン２６による低温の外気の送風とにより，熱交換装置３０が例えば１０〜２０℃程度に冷却される。このため，上記ＴｉＦｅ系の水素吸蔵合金（上記２０℃，１ａｔｍで水素を放出）は，２０℃以下に十分に冷却されるため，熱交換装置３０のケース３１内の水素を吸蔵することができる。
【００８９】
このように，ＴｉＦｅ系の水素吸蔵合金は，外気温の変動と室外機２２からの排熱によって増減可能な温度範囲（例えば，当該温度範囲の上限は，室外機からの排熱温度である例えば４０〜７０℃内の温度であり，一方，当該温度範囲の下限は，夏期夜間の外気温である例えば１０〜３０℃内の温度である。）で，水素を放出／吸蔵可能であるので，上記排熱回収システム１に適用可能である。
【００９０】
同様にして，４０〜７０℃で水素を放出し，１０〜３０℃で水素を吸蔵する特性を有する水素吸蔵合金としては，図６に示すように，ＴｉＦｅ系の水素吸蔵合金以外にも，例えば，ＬａＮｉ系，ＴｉＦｅＭｎ系，ＴｉＭｎ系，ＳｍＣｏ系の水素吸蔵合金を適用できる。
【００９１】
以上，本実施形態にかかる空冷空調機の排熱回収システム１について詳細に説明した。本実施形態にかかる空冷空調機の排熱回収システム１によれば，空冷空調機２０の空冷動作時（夏期昼間など）には，当該空冷空調機２０の室外機２２からの排熱を，熱交換装置３０内の水素吸蔵合金により吸熱し，該水素吸蔵合金が放出した水素を，第１の水素供給管４０で接続した燃料電池発電システム１０に供給して発電に利用できる。従って，空冷空調機２０の室外機２２からの排熱を，大気中に放熱することなく，水素吸蔵合金により吸熱することができる。よって，夏期冷房時等における空冷空調機２０の室外機２２から排熱を大幅に低減でき，都市のヒートアイランド化を抑制することができる。
【００９２】
さらに，当該吸熱により水素吸蔵合金が放出する水素を，燃料電池発電システム１０に燃料として供給して発電させることで，二酸化炭素発生の少ない発電システムを稼働させ，地球温暖化低減に資することができる。
【００９３】
また，夏期夜間等の空冷空調機２０の空冷動作停止時には，第１及び第２の水素供給管４０，１５に設置されたバルブＶ１〜Ｖ３により配管系統を切り替えることによって，改質器１２から熱交換装置３０に水素を供給して，水素吸蔵合金に吸蔵させることができる。これにより，電力重要が低い夜間に改質器１２が発生した余剰水素を，上記のような夏期昼間等の運転時に備えて，熱交換装置３０の水素吸蔵合金に備蓄しておくことができる。
【００９４】
以上，添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが，本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば，特許請求の範囲に記載された範疇内において，各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり，それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【産業上の利用可能性】
【００９５】
本発明は，空冷空調機の排熱回収システムに適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００９６】
【図１】本発明の第１の実施形態にかかる空冷空調機の排熱回収システムの全体構成を示す模式図である。
【図２】同実施形態にかかる空冷空調機の室外機と熱交換装置を示す斜視図である。
【図３】図２のＡ−Ａ線での縦断面図である。
【図４Ａ】同実施形態にかかる円筒状ケースを備えた熱交換装置の基本構造を示す斜視図である。
【図４Ｂ】同実施形態にかかる円筒状ケース内の水素吸蔵合金を示す斜視図である。
【図４Ｃ】同実施形態にかかる円筒状ケースとフィンを備えた熱交換装置を示す斜視図である。
【図４Ｄ】同実施形態にかかる円筒状ケースと中空平板状ケースを備えた熱交換装置を示す斜視図である。
【図５Ａ】同実施形態にかかる中空平板状ケースを備えた熱交換装置の基本構造を示す斜視図である。
【図５Ｂ】同実施形態にかかる中空平板状内の水素吸蔵合金を示す斜視図である。
【図５Ｃ】同実施形態にかかる中空平板状ケースとフィンを備えた熱交換装置を示す斜視図である。
【図５Ｄ】同実施形態にかかる中空平板状ケースが格子状に配設された熱交換装置を示す斜視図である。
【図６】各種の水素吸蔵合金について，平衡水素圧と温度との関係を表すグラフ図である。
【符号の説明】
【００９７】
１ 排熱回収システム
１０ 燃料電池発電システム
１２ 改質器
１４ 燃料電池
１５ 第２の水素供給管
２０ 空冷空調機
２１ 室内機
２２ 室外機
２３ 冷媒循環用配管
２４ 筐体
２５ 放熱装置
２６ ファン
３０ 熱交換装置
３１ ケース
３１Ａ 円筒状ケース
３１Ｂ 中空平板状ケース
３１Ｃ 中空平板状ケース
３２ フィン
３３ ヘッダー
３５Ａ，３５Ｃ 粉末状の水素吸蔵合金
３５Ｂ，３５Ｄ 塊状に成形された水素吸蔵合金
４０ 第１の水素供給管
５０ 制御盤
６０ 温度センサ
２５１ 冷媒配管
２５２ フィン
【技術分野】
【０００１】
本発明は，空冷空調機の排熱回収システムに関し，特に，空冷空調機の排熱を燃料電池発電システムに有効利用可能な空冷空調機の排熱回収システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
昨今，地球温暖化と都市のヒートアイランド化が大きな問題となっている。これらの原因の一つとして，住宅，ビルディング，工場などの建造物に設置されている空冷空調機の室外機からの排熱が，そのまま大気中へ放熱されてしまうことが挙げられる。
【０００３】
一方，近年では，二酸化炭素発生量が少なく地球温暖化防止に貢献する発電システムとして，燃料電池発電システムの開発が進んでいる。この燃料電池発電システムは，改質器によって炭化水素から水素を発生させ，燃料電池によってこの水素と空気中の酸素とを電気化学的に反応させて発電する仕組みである（例えば特許文献１参照）。
【０００４】
【特許文献１】特開平２００２−５６８６７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら，従来では，空冷空調機の室外機からの排熱を回収して有効利用できるシステムは存在していなかった。このため，各建造物で使用されている多数の空冷空調機の室外機からの排熱が，そのまま大気に放熱されてしまい，結果として，上記地球温暖化や都市のヒートハイランド化を拡大させてしまうという問題があった。一方，燃料電池発電システムに関しても，他の外部装置における排熱回収を利用して，燃料電池での発電に必要な水素を得ることができるシステムは存在していなかった。
【０００６】
従って，空冷空調機の室外機からの排熱を好適に回収して，燃料電池発電システムで使用される水素として有効利用することができる排熱回収システムが希求されていた。
【０００７】
そこで，本発明は，上記問題に鑑みてなされたものであり，本発明の目的とするところは，空冷空調機の室外機からの排熱を回収して，燃料電池発電システムの発電に有効利用することが可能な，新規かつ改良された空冷空調機の排熱回収システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために，本発明のある観点によれば，炭化水素化合物から水素を発生させる改質器と，改質器から供給された水素を用いて発電する燃料電池と，を有する燃料電池発電システムと；室内空間を空冷する室内機と，室内機と冷媒を介してやり取りした熱を放熱する室外機と，を有する空冷空調機と；空冷空調機の室外機に設置され，水素吸蔵合金を収容した熱交換装置と；熱交換装置と燃料電池システムとを接続する第１の水素供給経路と；を備える空冷空調機の排熱回収システムが提供される。この空冷空調機の排熱回収システムでは，空冷空調機の空冷動作時には，熱交換装置の水素吸蔵合金が，室外機からの放熱を吸熱して水素を放出し，当該水素が，第１の水素供給経路を介して燃料電池に供給される。一方，空冷空調機の空冷動作停止時には，改質器により発生された水素が，第１の水素供給経路を介して熱交換装置に供給されて，水素吸蔵合金に吸蔵される。
【０００９】
かかる構成により，空冷空調機の空冷動作時（夏期昼間など）には，当該空冷空調機の室外機からの排熱を，熱交換装置内の水素吸蔵合金により吸熱し，該水素吸蔵合金が放出した水素を，第１の水素供給経路を介して燃料電池に供給して発電に利用できる。従って，空冷空調機の室外機からの排熱を回収して，燃料電池発電システムの発電に有効利用することができる。また，空冷空調機の空冷動作停止時（夏期夜間など）には，改質器が発生させた水素を，上記第１の水素供給経路を介して熱交換装置に供給して，水素吸蔵合金に吸蔵させることができる。
【００１０】
また，上記空冷空調機の排熱回収システムは，外気温を検出する温度センサと；温度センサによる検出温度が第１の温度以上である時には，熱交換装置の水素吸蔵合金により放出された水素が，燃料電池に供給されるように制御し，一方，温度センサによる検出温度が第１の温度より低い第２の温度以下である時には，改質器により発生された水素が，熱交換装置に供給されるように制御する制御手段と；をさらに備えるようにしてもよい。
【００１１】
これにより，制御手段は，温度センサが検出する外気温に応じて，水素の供給経路を自動的に切り替えることができる。このため，外気温が第１の温度以上であり，かつ，空冷空調機が動作する夏期昼間などには，室外機の排熱を吸熱した水素吸蔵合金が放出した水素を，自動的に燃料電池に供給できる。一方，外気温が第２の温度以下であり，かつ，空冷空調機が動作停止する夏期夜間などには，改質器が発生させた水を，自動的に熱交換装置に供給して水素吸蔵合金に吸蔵させることができる。
【００１２】
また，上記空冷空調機の排熱回収システムは，改質器と燃料電池とを接続し，途中に第１の水素供給経路の一端が接合される第２の水素供給経路と；第１の水素供給経路の途中に設置された第１のバルブと；第１の水素供給経路と第２の水素供給経路との接合部よりも改質器側における第２の水素供給経路の途中に設置された第２のバルブと；第１の水素供給経路と第２の水素供給経路との接合部よりも燃料電池側における第２の水素供給経路の途中に設置された第３のバルブと；をさらに備えるようにしてもよい。さらに，上記制御手段は，温度センサによる検出温度が第１の温度以上である時には，第１及び第３のバルブを開放し，かつ，第２のバルブを閉鎖することによって，熱交換装置の水素吸蔵合金により放出された水素が，第１及び第２の水素供給経路を介して燃料電池に供給されるように制御し，一方，温度センサによる検出温度が第２の温度以下である時には，第１及び第２のバルブを開放し，かつ，第３のバルブを閉鎖することによって，改質器により発生された水素が，第２及び第１の水素供給経路を介して熱交換装置に供給されるように制御してもよい。
【００１３】
これにより，熱交換装置から燃料電池への水素供給と，改質器から熱交換装置への水素供給とを，自動的かつ好適に切り替えることができる。
【００１４】
また，上記制御手段は，改質器により発生された水素を用いて燃料電池が発電する時には，第２及び第３のバルブを開放し，かつ，第１のバルブを閉鎖することによって，改質器により発生された水素が，第２の水素供給経路を介して燃料電池に供給されるように制御してもよい。これにより，燃料電池発電システムは，空冷空調機とは無関係に，通常通り発電動作を行うことができる。
【００１５】
また，上記制御手段は，温度センサによる検出温度が第２の温度以下である時には，室外機の送風装置を動作させることによって，外気温の風を熱交換装置に作用させて水素吸蔵合金を冷却するようにしてもよい。これにより，外気温の低下による冷却作用のみならず，送風装置の送風作用によっても水素吸蔵合金を冷却できるので，水素吸蔵合金による水素放出を更に促進させることができる。
【００１６】
また，上記室外機は，室内機からの冷媒が流通する冷媒配管が所定間隔を空けて配設された通風可能な構造を有する放熱装置と；放熱装置を空冷する送風装置と；を備え，上記機熱交換装置は，送風装置による送風経路上において，放熱装置よりも送風方向下流側に配置されるようにしてもよい。これにより，送風装置が送風することにより，放熱装置からの放熱により生じた熱風を，下流側にある熱交換装置に作用させて，水素吸蔵合金を好適に冷却できる。
【００１７】
また，上記空冷空調機の空冷動作時には，送風装置の送風により，放熱装置からの放熱による熱風を熱交換装置に作用させて，熱交換装置を加熱することによって，水素吸蔵合金から水素を放出させ，一方，空冷空調機の空冷動作停止時には，送風装置により，外気温の風を熱交換装置に作用させて，熱交換装置を冷却することによって，水素吸蔵合金に水素を吸蔵させてもよい。これにより，既存の室外機が有する送風装置と放熱装置を利用して，簡単に熱交換装置を加熱／冷却して，水素吸蔵合金による水素の放出／吸蔵を促すことができる。
【００１８】
また，上記熱交換装置は，水素吸蔵合金を収容した複数のケースが相互に間隔を空けて配設された通風可能な構造を有するようにしてもよい。これにより，送風装置からの送風が熱交換装置のケース間の隙間を通過するので，熱交換装置の伝熱性を高めて，ケース内の水素吸蔵合金を好適に加熱／冷却することができる。なお，各ケースは，粉末状の水素吸蔵合金，或いは塊状に成形された水素吸蔵合金を収容することができる。
【００１９】
また，上記熱交換装置は，水素吸蔵合金を収容した複数のケースが格子状に配設された通風可能な構造を有するようにしてもよい。これにより，送風装置からの送風が熱交換装置の格子状のケースの隙間を通過するので，熱交換装置の伝熱性を更に高めて，水素吸蔵合金をより好適に加熱／冷却することができる。
【００２０】
また，上記熱交換装置は，複数のケースを相互に連結するように設置される１又は２以上のフィンを備えるようにしてもよい。これにより，熱交換装置の表面積が増大し，フィンに作用した熱がケースに伝熱するようになる。このため，熱交換装置の伝熱性を更に高めて，水素吸蔵合金をより好適に加熱／冷却することができる。
【００２１】
また，上記水素吸蔵合金は，４０〜７０℃で水素を放出し，１０〜３０℃で水素を吸蔵する合金であるようにしてもよい。これにより，水素吸蔵合金は，外気温の変動と室外機の排熱とにより増減可能な所定の温度範囲内で，水素の放出／吸蔵作用を奏することができる。
【００２２】
また，上記水素吸蔵合金は，ＴｉＦｅ，ＬａＮｉ，ＴｉＦｅＭｎ，ＴｉＭｎ，又はＳｍＣｏの少なくともいずれかの合金であるようにしてもよい。これらの水素吸蔵合金は，上記所定の温度範囲内で水素の放出／吸蔵作用を奏することが可能である。
【発明の効果】
【００２３】
以上説明したように本発明によれば，空冷空調機の室外機からの排熱を回収して，燃料電池発電システムの発電に有効利用することが可能な空冷空調機の排熱回収システムを提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下に添付図面を参照しながら，本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお，本明細書及び図面において，実質的に同一の機能構成を有する構成要素については，同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
【００２５】
＜１．システム全体構成＞
まず，図１〜図３を参照して，本発明の第１の実施形態にかかる空冷空調機の排熱回収システム１の全体構成について説明する。なお，図１は，本実施形態にかかる空冷空調機の排熱回収システム１の全体構成を示す模式図である。図２は，本実施形態にかかる空冷空調機２０の室外機２２と熱交換装置３０を示す斜視図であり，図３は，図２のＡ−Ａ線での縦断面図である。
【００２６】
図１に示すように，本実施形態にかかる空冷空調機の排熱回収システム１は，改質器１２と燃料電池１４とを主に備える燃料電池発電システム１０と，室内機２１と室外機２２を主に備える空冷空調機２０と，空冷空調機２０の室外機２２に装着された熱交換装置３０と，この熱交換装置３０と燃料電池発電システム１０とを接続する第１の水素供給経路の一例である第１の水素供給管４０と，空冷空調機の排熱回収システム１の各部の動作を制御する制御手段の一例である制御盤５０と，から構成される。
【００２７】
これらの燃料電池発電システム１０や空冷空調機２０は，例えば，住宅，マンションやオフィス等のビルディング，工場，学校，病院，イベント会場などの建築物に設置される。燃料電池発電システム１０は，当該建造物内に設置された各種設備（例えば，空冷空調機２０，照明など）に対して電力供給する機能を有する。また，空冷空調機２０は，当該建造物の室内空間を空冷する機能を有する。以下，空冷空調機の排熱回収システム１を構成する各部について詳細に説明する。
【００２８】
燃料電池発電システム１０は，例えば，メタノール，エタノールまたは天然ガスなどの炭化水素化合物からなる燃料（液体燃料又は気体燃料のいずれでもよい。）に含まれている水素と，例えば空気中の酸素とを電気化学的に反応させて発電するシステムである。この燃料電池発電システム１０は，発電効率が高いだけでなく，燃焼過程がないため二酸化炭素を発生させないので，環境親和的な発電が可能であるという利点がある。
【００２９】
この燃料電池発電システム１０は，図１に示すように，燃料である炭化水素化合物を改質して水素を発生させる改質器１２と，改質器１２から供給された水素を用いて発電する燃料電池１４と，改質器１２と燃料電池１４とを接続する第２の水素供給経路の一例である第２の水素供給管１５と，を主に備える。
【００３０】
改質器１２には，燃料タンク等の燃料供給源（図示せず。）から都市ガス等の燃料（炭化水素ガス）を供給するための燃料供給管１６と，水道等の水供給源から水を供給するための水供給管１７とが接続されている。この改質器１２は，燃料供給管１６から供給された燃料（炭化水素化合物）と，水供給管１７から供給された水とを反応させて，水素と水を発生させる。改質器１２は，発生させた水素を第２の水素供給管１５を介して燃料電池１４に供給する。
【００３１】
燃料電池１４は，水素と酸素の電気化学的反応により発電する発電装置である。この燃料電池１４としては，例えば，固体高分子型燃料電池（ＰＥＦＣ；Ｐｏｌｙｍｅｒ Ｅｌｅｃｔｒｏｌｙｔｅ Ｆｕｅｌ Ｃｅｌｌ），りん酸型燃料電池（ＰＡＦＣ；Ｐｈｏｓｐｈｏｒｉｃ Ａｃｉｄ Ｆｕｅｌ Ｃｅｌｌ），溶融炭酸塩型燃料電池（ＭＣＦＣ；Ｍｏｌｔｅｎ Ｃａｒｂｏｎａｔｅ Ｆｕｅｌ Ｃｅｌｌ），又は固体酸化物型燃料電池（ＳＯＦＣ；Ｓｏｌｉｄ Ｏｘｉｄｅ Ｆｕｅｌ Ｃｅｌｌ）などの各種タイプの燃料電池を用いて構成できる。以下では，燃料電池１４として，固体高分子型燃料電池（ＰＥＦＣ）を用いた例について説明する。
【００３２】
固体高分子型の燃料電池１４は，電解質として，高分子材料からなるイオン交換膜を使用した燃料電池である。この固体高分子型の燃料電池１４は，例えば，複数の発電用単位セルが，直列に積層されたスタック構造を有する。この発電用単位セルは，例えば，膜・電極接合体（ＭＥＡ；Ｍｅｍｂｒａｎｅ Ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ Ａｓｓｅｍｂｌｙ）と，その両側に配置されるセパレータとから構成される。かかる固体高分子型の燃料電池１４は，その作動温度が例えば常温〜８０℃であるため，比較的低温で発電可能であり，また，単位容積当たりの出力が大きいという利点を有する。
【００３３】
かかる燃料電池１４は，上記改質器１２と上記第２の水素供給管１５を介して接続され，酸素供給管１８を介して酸素供給源（図示せず。）とも接続されている。この燃料電池１４は，改質器１２から水素供給管１５を介して供給される水素と，酸素供給源から酸素供給管１８を介して供給される空気中の酸素とを，電気化学的に反応させて，電気エネルギーを発生させる。さらに，この燃料電池１４は，改質器１２から供給される水素の代わりに，後述する熱交換装置３０から供給される水素と，酸素供給源から供給される酸素とを電気化学的に反応させて，電気エネルギーを発生させることもできる。このように，燃料電池１４に対する水素供給源が切替可能に構成されている点は，本実施形態の特徴であり，その詳細は後述する。
【００３４】
次に，空冷空調機２０の構成について説明する。空冷空調機２０は，上記建造物の各室内空間（図示せず。）に設置されて当該室内空間を空冷する室内機２１と，上記建造物の屋外に設置されて室内機２１と冷媒を介してやり取りした熱を放熱する室外機２２と，室内機２１と室外機２２とを接続する冷媒循環用配管２３とを主に備える。
【００３５】
室外機２２は，図１及び図２に示すように，例えば，室外機２２の各部を収容する例えば略直方体形状の筐体２４と，室内機２１から送られた冷媒を圧縮して高温ガス化するコンプレッサ（図示せず。）と，上記筐体２４の一側に設置された放熱装置２５と，放熱装置２５に送風して空冷する送風装置の一例であるファン２６と，高温ガス化された冷媒を液化する凝縮器と，液化された冷媒を低温低圧化するキャピラリチューブ（図示せず。）と，を主に備える。
【００３６】
このうち，室外機２２の放熱装置２５は，上記コンプレッサで圧縮されて高温ガス化された冷媒を冷媒配管２５１内に流通させて，当該冷媒の熱を放熱するための装置である。この放熱装置２５は，図２に示すように，例えば，上記高温ガス化された冷媒が流通する冷媒配管２５１と，複数の放熱用のフィン２５２とを備える。冷媒配管２５１は，熱伝導率が高い金属管（例えば銅管）で形成され，上記ファン２６による送風を極力多く受けるように，筐体２４の側面を例えば水平方向に複数回往復するように延設されている。放熱用のフィン２５２は，このように延設された冷媒配管２５１を例えば垂直方向に相互に連結するように配設されている。このように，放熱装置２５は，上記冷媒配管２５１と放熱用のフィン２５２とが例えば格子状に組み合わされた通風可能な構造であり，ファン２６の送風により効率的に冷却されるようになっている。
【００３７】
このような構造の空冷空調機２０では，室内機２１によって，例えば，液体状態の冷媒（例えばフルオロカーボン）を低温で蒸発させて，室内空間の熱を気化熱により奪い空冷する。そして，室内空間の熱を含んで気化した冷媒は，冷媒循環用配管２３を介して室外機２２に送られ，コンプレッサにより高圧・高温のガスにされた状態で，放熱装置２５の冷媒配管２５１を流通する。このとき，ファン２６からの送風により，当該冷媒配管２５１を流通する冷媒の熱が外気に放熱されて冷却される。その後，この冷却された冷媒ガスは，室外機２２の凝縮器及びキャピラリチューブにより低温・低圧に液化にされた後，再び冷媒循環用配管２３を介して，室内機２１に戻される。このようにして，空冷空調機２０の動作時には，室内機２１と室外機２２との間で冷媒循環用配管２３を介して冷媒が循環することで，室内機２１により室内空間が空冷されて当該冷媒に蓄熱されつつ，室外機２２により当該冷媒の熱が外気に放熱される。
【００３８】
次に，本実施形態にかかる特徴である熱交換装置３０について説明する。図１に示すように，上記空冷空調機２０の室外機２２には，水素吸蔵合金を収容した熱交換装置３０が設置されている。この熱交換装置３０は，水素吸蔵合金を内蔵している。この水素吸蔵合金は，外部に放熱すると水素を吸蔵し，外部から吸熱すると当該吸蔵した水素を放出する特性を有する合金である。
【００３９】
この熱交換装置３０は，水素吸蔵合金が水素を吸蔵／放出する際の発熱／吸熱を利用して，上記空冷空調機２０の室外機２２の排熱を回収する機能を有する。つまり，熱交換装置３０は，空冷空調機２０の空冷動作時には，空冷空調機２０の室外機２２の排熱を水素吸蔵合金により吸熱して水素を放出し，一方，空冷空調機２０の空冷動作停止時には，上記燃料電池発電システム１０の改質器１２から供給された水素を，冷却された水素吸蔵合金に貯蔵する。以下に，この熱交換装置３０の構成について詳細に説明する。
【００４０】
熱交換装置３０は，図１〜図３に示すように，水素吸蔵合金を収容する複数のケース３１と，この複数のケース３１を相互に連結するように設置された複数のフィン３２と，上記複数のケース３１と第１の水素供給管４０とを連通させるヘッダー３３と，から構成される。
【００４１】
ケース３１は，例えば中空の円筒形状を有しており，その内部に水素吸蔵合金を外部に対して密閉した状態で収容する。このケース３１は，相互に間隔を空けて例えば水平方向に略平行に配設されている。また，フィン３２は，例えば，複数のケース３１を相互に連結するような例えば板状の部材であり，相互に間隔を空けて例えば垂直方向に略平行に配設されている。このフィン３２は，熱交換装置３０の表面積を増大させ，熱交換効率（水素吸蔵合金の吸熱／放熱効率）を上昇させる機能を有する。このような，複数のケース３１と複数のフィン３２とは，相互に交差する方向（例えば相互に直交する方向）に延設されている。
【００４２】
また，ヘッダー３３は，例えば，中空の筒形状を有しており，熱交換装置３０の一側に鉛直方向に延設される。このヘッダー３３の一端は，上記第１の水素供給管４０に接続され，また，ヘッダー３３の側面には，上記複数のケース３１の一端部が接続されている。
【００４３】
このように，熱交換装置３０は，例えば，複数のケース３１と複数のフィン３２とが例えば格子状に組み合わされて，上記室外機２２のファン２６により生じた風を通風可能な構造となっている。
【００４４】
以上のような構成の熱交換装置３０は，図２及び図３に示すように，上記室外機２２において，ファン２６による送風経路上であって，上記放熱装置２５よりも送風方向下流側の位置（イ）及び／又は位置（ロ）に配置される。このうち，位置（イ）は，ファン２６よりも送風方向下流側であって，室外機２２の筐体２４の前面外側（若しくは当該前面内側）の位置である。また，位置（ロ）は，室外機２２の筐体２４内部であって，放熱装置２５とファン２６との間の位置である。
【００４５】
このように熱交換装置３０は，室外機２２の放熱装置２５よりも送風方向下流側に配置される。このとき，熱交換装置３０は，位置（イ）又は位置（ロ）のいずれか一方に，１つだけ配設されてもよいし，或いは，位置（イ）及び位置（ロ）の双方に配設されてもよい。なお，熱交換装置３０を位置（イ）に配設する場合には，既存の室外機２２の前面に熱交換装置３０を装着するだけでよいので，取り付けが便利であり，室外機２２の設計変更が不要であるという利点がある。
【００４６】
以上のような熱交換装置３０を室外機２２に設置することにより，空冷空調機２０の運転時（放熱装置２５の放熱時）には，放熱装置２５の放熱により生じた熱風を下流側の熱交換装置３０に作用させて，熱交換装置３０を所定の温度（後述する第１の温度）以上に加熱することができる。これにより，加熱された熱交換装置３０の各ケース３１内の水素吸蔵合金が吸熱して，水素を放出するようになる。このように各ケース３１内の水素吸蔵合金が放出した水素は，ヘッダー３３に集合して，ヘッダー３３から第１の水素供給管４０に流出される。
【００４７】
一方，また，空冷空調機２０の運転停止時（放熱装置２５の非放熱時）には，ファン２６の送風により，低温の外気温の風を熱交換装置３０に作用させて，熱交換装置３０を所定の温度（後述する第２の温度）以下に冷却することができる。これにより，冷却された熱交換装置３０の各ケース３１内の水素吸蔵合金が放熱して，当該各ケース３１内の水素を吸蔵するようになる。なお，この吸蔵される水素は，後述するように上記改質器１２から，第１の水素供給管４０を介して熱交換装置３０に供給されたものである。この際，当該改質器１２から供給された水素は，第１の水素供給管４０から熱交換装置３０のヘッダー３３内に流入した後，各ケース３１内に分岐して流入し，当該各ケース３１内の水素吸蔵合金に吸蔵される。
【００４８】
ここで，再び図１に戻り，上記のように空冷空調機２０の室外機２２に設置された熱交換装置３０と，上記燃料電池発電システム１０との接続状態について説明する。
【００４９】
第１の水素供給管４０は，上記熱交換装置３０と，燃料電池発電システム１０とを接続している。この第１の水素供給管４０の一端は，上記改質器１２から燃料電池１４に水素を供給するための第２の水素供給管１５の途中に接合されている。また，第１の水素供給管４０の他端は，上記熱交換装置３０のヘッダー３３に接続されている。
【００５０】
かかる第１の水素供給管４０は，室外機２２の排熱回収時には，熱交換装置３０の水素吸蔵合金が放出した水素を，燃料電池発電システム１０の燃料電池１４に供給する。一方，熱交換装置３０の水素吸蔵合金に対する水素吸蔵時には，第１の水素供給管４０は，燃料電池発電システム１０の改質器１２が発生した水素を，熱交換装置３０に供給する。このように第１の水素供給管４０は，同一の配管で双方向に水素を供給，即ち，熱交換装置３０から燃料電池発電システム１０に水素を供給することができるとともに，燃料電池発電システム１０から熱交換装置３０に水素を供給することもできる。なお，かかる第１の水素供給管４０としては，複数の配管を設けることも可能ではあるが，熱交換装置３０と燃料電池発電システム１０との間で双方向に同時に水素供給し合うことはないので，１本の配管を設置すれば十分である。これにより，配管の接続構造を簡略化できるとともに，配管の設置コストを低減できる。
【００５１】
また，第１の水素供給管４０の途中には，第１のバルブＶ１が設置されている。また，第２の水素供給管１５の途中には，第１の水素供給管４０と第２の水素供給管１５との接合部４２よりも改質器１２側の部分１５ａに第２のバルブＶ２が設置され，当該接合部４２よりも燃料電池１４側の部分１５ｂに第３のバルブＶ３が設置されている。これらの各第１〜第３のバルブＶ１〜Ｖ３は，例えば，電磁弁等で構成されており，制御盤５０によって自動的に開閉を制御されて，第１の水素供給経路３０又は第２の水素供給経路１５の該当箇所を開放／閉鎖する。なお，このような第１〜第３のバルブＶ１〜Ｖ３という３つのバルブを設置する代わりに，第１の水素供給管４０と第２の水素供給管１５との接合部４２に，例えば三方弁を設置してもよい。
【００５２】
次に，図１を参照して制御盤５０について説明する。制御盤５０は，例えば，マイクロコントローラ等の制御回路などで構成され，例えば，建造物の各フロアや集中管理室等に設置される。この制御盤５０は，燃料電池発電システム１０及び空冷空調機２０の各部を制御する。
【００５３】
例えば，制御盤５０は，制御線５１，５２，５３を介して，上記第１〜第３のバルブＶ１〜Ｖ３とそれぞれ接続されており，上記第１〜第３のバルブＶ１〜Ｖ３の開閉を制御する。また，制御盤５０は，制御線５４を介して，空冷空調機２０の室外機２２と接続されており，空冷空調機２０の動作／非動作を制御したり，室外機２２のファン２６の動作／非動作を制御したりできる。また，制御盤５０は，制御線５５を介して，燃料電池発電システム１０の改質器１２と接続されており，改質器１２の動作／非動作を制御することができる。
【００５４】
また，制御盤５０は，建造物屋外の外気温を検出する温度センサ６０と，制御線５６を介して接続されており，この温度センサ６０が検出した外気温の情報を取得できる。この温度センサ６０は，例えば，屋外にある室外機２２に隣接して設置され，室外機２２付近の外気温を検出するようになっている。これにより，熱交換装置３０の周辺の外気温を検出して，熱交換装置３０内の水素吸蔵合金による水素の放出／吸蔵を制御できるようになる。しかし，かかる例に限定されず，温度センサ６０は，屋外の他の場所に設置されてもよい。
【００５５】
かかる制御盤５０は，空冷空調機２０の空冷動作時であって，温度センサ６０による検出温度が所定の第１の温度以上（例えば４０〜７０℃）である時には，上記第１のバルブＶ１及び第３のバルブＶ３を開放し，かつ，第２のバルブＶ２を閉鎖するよう制御する。これにより，室外機２２の排熱により高温となった熱交換装置３０の水素吸蔵合金から放出された水素が，熱交換装置３０から，第１の水素供給管４０，第２の水素供給管１５の燃料電池１４側の部分１５ｂを通って，燃料電池１４に供給されるようになる。
【００５６】
一方，空冷空調機２０の空冷動作停止時であって，温度センサ６０による検出温度が，上記第１の温度より低い所定の第２の温度以下（例えば１０〜３０℃）である時には，上記第１のバルブＶ１及び第２のバルブＶ２を開放し，かつ，第３のバルブＶ３を閉鎖するよう制御する。これにより，改質器１２により発生された水素が，第２の水素供給管１５の改質器１２側の部分１５ａ，第１の水素供給管４０を通って，熱交換装置３０に供給され，比較的低温の外気により自然冷却された水素吸蔵合金に吸蔵される。
【００５７】
このとき，制御盤５０は，空冷空調機２０の空冷動作が停止している状態でありながら，室外機２２のファン２６を動作させてもよい。これにより，ファン２６からの低温の外気の送風により，熱交換装置３０の水素吸蔵合金がさらに冷却されるので，当該水素吸蔵合金による水素の吸蔵作用を促進させることができる。なお，外気温が低温であるため，この低温の外気のみにより水素吸蔵合金が水を吸蔵できる温度にまで十分に冷却される場合には，制御盤５０は，室外機２２のファン２６を動作させなくてもよい。
【００５８】
また，燃料電池システムを通常運転する時には，制御盤５０は，上記第２のバルブＶ２及び第３のバルブＶ３を開放し，かつ，第１のバルブＶ１を閉鎖するこよによって，改質器１２により発生された水素が，第２の水素供給管１５を介して燃料電池１４に供給されるように制御する。これにより，燃料電池１４は，通常通り，改質器１２から発生された水素を用いて発電することができる。
【００５９】
以上，本実施形態にかかる空冷空調機の排熱回収システム１の全体構成について説明した。
【００６０】
＜２．熱交換装置３０の具体的構成＞
次に，図４Ａ〜Ｄ，図５Ａ〜Ｄを参照して，本実施形態にかかる熱交換装置３０の構成例について説明する。
【００６１】
まず，図４Ａ，Ｂ及び図５Ａ，Ｂを参照して，熱交換装置３０の基本構造例について説明する。熱交換装置３０は，水素吸蔵合金を収容した複数の円筒状のケース３１Ａ（図４Ａ参照），又は複数の中空平板状のケース３１Ｂ（図５Ａ参照）が，相互に間隔を空けて平行に配設されている。また，これら複数の円筒状ケース３１Ａ，又は複数の中空平板状ケース３１Ｂは，各々の一端でヘッダー３３に通気可能に接合されている。
【００６２】
かかる基本構造により，上記室外機２２のファン２６により生じた風が，熱交換装置３０を通過しつつ，各ケース３１Ａ，３１Ｂの表面に作用して熱交換できるようになる。なお，図示の例では，各円筒状ケース３１Ａ又は各中空平板状ケース３１Ｂが，水平方向に延びるように配設されているが，かかる例に限定されず，例えば，垂直方向または斜め方向に延びるように配設されてもよい。
【００６３】
このような各ケース３１Ａ，３１Ｂ内に収容される水素吸蔵合金は，図４Ｂ（ａ）及び図５Ｂ（ａ）に示すように，粉末状の水素吸蔵合金３５Ａ，３５Ｃであってもよいし，或いは，図４Ｂ（ｂ）及び図５Ｂ（ｂ）に示すように，塊状に成形された水素吸蔵合金３５Ｂ，３５Ｄものであってもよい。
【００６４】
具体的には，例えば，図４Ｂ（ａ）及び図５Ｂ（ａ）に示すように，粉末状の水素吸蔵合金３５Ａ，３５Ｃをケース３１Ａ，３１Ｂ内に充填するようにしてもよい。これにより，水素吸蔵合金の成形が不要となるだけでなく，多様な形状のケースに柔軟に対応でき，充填量も容易に調整できるという利点がある。
【００６５】
また，別の例としては，図４Ｂ（ｂ）及び図５Ｂ（ｂ）に示すように，塊状に成形された水素吸蔵合金３５Ｂ，３５Ｄを，各ケース３１Ａ，３１Ｂ内に収容してもよい。具体的には，図４Ｂ（ｂ）に示すように，円筒状ケース３１Ａ内の中空空間の形状に応じて例えば円柱状に成形された水素吸蔵合金３５Ｂを，当該円筒状ケース３１Ａ内に収容してもよい。或いは，図５Ｂ（ｂ）に示すように，中空平板状ケース３１Ｂ内の中空空間の形状に応じて例えば平板状に成形された水素吸蔵合金３５Ｄを，当該中空平板状ケース３１Ｂ内に収容してもよい。これにより，水素吸蔵合金３５Ｂ，３５Ｄの取扱が容易になり，ケース３１Ａ，３１Ｂ内に容易に収容できるという利点がある。
【００６６】
このようにして，各ケース３１Ａ，３１Ｂ内には，例えば，粉末状若しくは成形された水素吸蔵合金３５Ａ〜Ｄが密封状態で収容されており，これらの水素吸蔵合金３５Ａ〜Ｄが放出する水素，若しくは水素吸蔵合金３５Ａ〜Ｄに吸蔵される水素が，ケース３１Ａ，３１Ｂ外に漏れないような構造となっている。
【００６７】
さらに，上記基本構造の熱交換装置３０の変形例として，図４Ｃ及び図５Ｃに示すように，放熱板若しくは吸熱板として機能する複数の板状のフィン３２を取り付けてもよい。この複数のフィン３２は，複数のケース３１Ａ，３１Ｂと交差（例えば直交）する方向に，当該複数のケース３１Ａ，３１Ｂを相互に連結するように所定間隔で設置される。この結果，熱交換装置３０は，複数のケース３１Ａ，３１Ｂと複数のフィン３２とが格子状に配設され，上記ファン２６からの送風を通風可能な構造となる。
【００６８】
このようにフィン３２を設置することにより，熱交換装置３０の伝熱性を向上させることができる。従って，ケース３１Ａ，３１Ｂ内の水素吸蔵合金と外気との間の熱交換効率を高めることができる。
【００６９】
さらに，上記フィン３２付きの熱交換装置３０の変形例として，図４Ｄ及び図５Ｄに示すように，上記フィン３２の代わりに，水素吸蔵合金を収容した例えば中空平板状のケース３１Ｃを複数取り付けてもよい。この複数のケース３１Ｃは，上記基本構造を成す複数のケース３１Ａ，３１Ｂと交差（例えば直交）する方向に，当該複数のケース３１Ａ，３１Ｂを相互に連結するように所定間隔で設置される。この結果，熱交換装置３０は，複数のケース３１Ａ，３１Ｂと，複数のケース３１Ｃとが格子状に配設され，上記ファン２６からの送風を通風可能な構造となる。
【００７０】
かかる構成により，水素吸蔵合金の収容量を増大できるとともに，ファン２６からの送風を，水素吸蔵合金を収容した各ケース３１Ａ，３１Ｂ，３１Ｃに直接作用させることができる。従って，熱交換装置３０の伝熱性を更に向上させ，ケース３１Ａ，３１Ｂ，３１Ｃ内の水素吸蔵合金と外気との間の熱交換効率を更に高めることができる。
【００７１】
以上，図４及び図５を参照して熱交換装置３０の各種の構成例について説明した。なお，上記図４及び図５に示す各例の熱交換装置３０における伝熱性の大小関係は，（図４Ａ及び図５Ａ）＜（図４Ｃ及び図５Ｃ）＜（図４Ｄ及び図５Ｄ）の順に高くなる。
【００７２】
＜３．システムの動作＞
次に，上述したような空冷空調機の排熱回収システム１の動作について，再び図１を参照しながら説明する。
【００７３】
（Ａ）空冷空調機の空冷動作時（例えば夏期昼間）
例えば，夏期昼間などの外気温が高い（例えば２５〜３５℃）ときには，空冷空調機２０が冷房運転されて建造物の室内空間が空冷される。また，昼間は電力需要が多いため，燃料電池発電システム１０が稼働して発電する。
【００７４】
このような空冷空調機２０の空冷動作時には，図１に示すように，室内機２１は，室内空間の排熱を含む冷媒を，冷媒循環用配管２３を介して室外機２２に搬送する。この冷媒は，室外機２２のコンプレッサにより圧縮されて高温ガス化し，この高温ガス化された冷媒は，放熱装置２５の冷媒配管２５１内を流通する。このとき，室外機２２のファン２６を動作させて送風することによって，当該高温ガス化された冷媒が外気中に放熱し，この放熱を含む熱風が，室外機２２に取り付けられた熱交換装置３０に作用する。この熱風を受けることにより，熱交換装置３０は加熱されて，所定の第１の温度以上（例えば４０〜６０℃）の高温となる。
【００７５】
この結果，熱交換装置３０の各ケース３１内の水素吸蔵合金は，ケース３１からの伝熱により加熱されて，吸蔵していた水素を放出する。この放出された水素は，各ケース３１内からヘッダー３３に集合して，第１の水素供給管４０に流入する。このようにして，室外機２２の排熱が熱交換装置３０の水素吸蔵合金により吸熱・回収されて，水素が発生する。
【００７６】
一方，上記のように熱交換装置３０が加熱されると，当該熱交換装置３０付近に設置された温度センサ６０の検出温度が上記第１の温度以上となる。制御盤５０は，温度センサ６０の検出温度が第１の温度以上となったことを，制御線５６を介して検知すると，上記第１のバルブＶ１及び第３のバルブＶ３を開放し，かつ，第２のバルブＶ２を閉鎖するように制御する。これにより，上記のようにして熱交換装置３０の水素吸蔵合金から放出された水素が，第１の水素供給管４０，第２の水素供給管１５の燃料電池１４側の部分１５ｂを通って，燃料電池１４に供給される。すると，燃料電池１４は，当該水素と酸素とを電気化学的に反応させて発電し，電力を建造物内の各設備に出力する。なお，予め，第１のバルブＶ１及び第３のバルブＶ３が開放され，第２のバルブＶ２が閉鎖されている状態である場合には，制御盤５０は，上記のようなバルブの開閉制御を行わなくてもよい。
【００７７】
以上のようにして，夏期昼間などのように，外気温が比較的高温であり空冷空調機２０が空冷動作中の時には，熱交換装置３０の水素吸蔵合金により室外機２２の排熱を回収できるとともに，燃料電池１４は，この水素吸蔵合金から供給された水素を有効利用して発電できる。
【００７８】
（Ｂ）空冷空調機の空冷動作停止時（例えば夏期夜間）
例えば，夏期夜間などのように，昼間と比べて外気温が低い（例えば２０〜３０℃）ときには，空冷空調機２０の運転がなされず，この結果，室外機２２から排熱が大気中に放熱されることもない。また，夜間は電力需要が少ないため，燃料電池発電システム１０は発電しなくてもよい。
【００７９】
このような空冷空調機２０の空冷動作停止時には，制御盤５０は，制御線５４を介して空冷空調機２０が動作停止したことを検知する。また，室外機２２が放熱せず，かつ，夜間のため外気温が低下して上記第２の温度（例えば２０℃〜３０℃）以下となると，制御盤５０は，温度センサ６０の検出温度（外気温）が所定の第２の温度以下に低下したことを，制御線５６を介して検知する。
【００８０】
このように，制御盤５０は，空冷空調機２０の冷房運転が停止し，かつ，外気温が第２の温度以下になったことを検出すると，上記第１のバルブＶ１及び第２のバルブＶ２を開放し，かつ，第３のバルブＶ３を閉鎖するよう制御する。また，制御盤５０は，制御線５４を介して室外機２２のファン２６を動作させて，低温の外気温の風を熱交換装置３０に作用させることによって，その内部の水素吸蔵合金を冷却する。さらに，制御盤５０は，制御線５５を介して改質器１２を動作させて，改質器１２から水素を発生させる。
【００８１】
この結果，改質器１２により発生された水素が，第２の水素供給管１５の改質器１２側の部分１５ａ，第１の水素供給管４０を通って，熱交換装置３０に供給され，ヘッダー３３から分岐して各ケース３１内に流入する。このとき，ケース３１内の水素吸蔵合金は，上記ファン２６からの送風により冷却されるので，上記ケース３１内に流入した水素を吸蔵する。
【００８２】
以上のようにして，夏期夜間などのように，外気温が比較的低温であり，空冷空調機２０の空冷動作が停止中の時には，改質器１２が発生させた水素を熱交換装置３０に送出して，水素吸蔵合金に貯蔵しておくことができる。これにより，水素吸蔵合金は，夏期夜間に貯蔵した水素を，上記のように夏期昼間に放出できるようになる。
【００８３】
（Ｃ）燃料発電システムの通常動作時
燃料電池システムを通常運転する時，即ち，燃料電池１４が改質器１２により発生された水素を用いて発電する時には，制御盤５０は，上記第２のバルブＶ２及び第３のバルブＶ３を開放し，かつ，第１のバルブＶ１を閉鎖する。これにより，改質器１２により発生された水素は，第２の水素供給管１５を通って燃料電池１４に供給される。従って，燃料電池１４は，改質器１２により発生された水素と，酸素とを電気化学的に反応させて発電し，空冷空調機２０等の建造物の各設備に電力を出力することができる。このとき，空冷空調機２０も，通常の運転を行っていてもよい。
【００８４】
＜４．水素吸蔵合金の具体例＞
上記のような空冷空調機の排熱回収システム１を好適に動作させるためには，適当な温度範囲内で水素を吸蔵／放出する特性を有する水素吸蔵合金を使用する必要がある。この
適当な温度範囲とは，外気温の変動と室外機２２からの排熱とによって増減可能な温度範囲である。そこで，図６を参照して，本実施形態で適用される水素吸蔵合金の具体例について説明する。なお，図６は，各種の水素吸蔵合金について，平衡水素圧と温度との関係を表すグラフ図である。
【００８５】
図６に示すように，例えば，ＴｉＦｅ系の水素吸蔵合金は，温度５５℃，水素解離圧１０ａｔｍで水素を放出し，温度２０℃，水素解離圧１ａｔｍで水素を吸蔵する特性を有する。
【００８６】
このＴｉＦｅ系の水素吸蔵合金を使用して上記熱交換器装置３０を製造し，空冷空調機２０の室外機２２に装着する。これによって，空冷空調機の排熱回収システム１は，上述した（Ａ）（Ｂ）の動作を好適に実行できる。
【００８７】
具体的には，夏期昼間などに空冷空調機２０を空冷動作させた際には，室外機２２からの放熱により，室外機２２付近の外気の温度は，例えば４０〜７０℃程度に上昇する。この高温の外気を室外機２２のファン２６により熱交換装置３０に送風することによって，上記ＴｉＦｅ系の水素吸蔵合金（上記５５℃，１０ａｔｍで水素を放出）は，５５℃以上に十分に加熱されるため，貯蔵している水素を放出することができる。なお，このとき，熱交換装置３０に接続された加圧手段（高圧ポンプ等）によって，熱交換装置３０内の圧力を高圧（例えば１０ａｔｍ）以上に加圧するようにしてもよい。
【００８８】
また，夏期夜間などには，空冷空調機２０の空冷動作を停止し，室外機２２のファン２６のみを動作させた際には，低温の外気温と，ファン２６による低温の外気の送風とにより，熱交換装置３０が例えば１０〜２０℃程度に冷却される。このため，上記ＴｉＦｅ系の水素吸蔵合金（上記２０℃，１ａｔｍで水素を放出）は，２０℃以下に十分に冷却されるため，熱交換装置３０のケース３１内の水素を吸蔵することができる。
【００８９】
このように，ＴｉＦｅ系の水素吸蔵合金は，外気温の変動と室外機２２からの排熱によって増減可能な温度範囲（例えば，当該温度範囲の上限は，室外機からの排熱温度である例えば４０〜７０℃内の温度であり，一方，当該温度範囲の下限は，夏期夜間の外気温である例えば１０〜３０℃内の温度である。）で，水素を放出／吸蔵可能であるので，上記排熱回収システム１に適用可能である。
【００９０】
同様にして，４０〜７０℃で水素を放出し，１０〜３０℃で水素を吸蔵する特性を有する水素吸蔵合金としては，図６に示すように，ＴｉＦｅ系の水素吸蔵合金以外にも，例えば，ＬａＮｉ系，ＴｉＦｅＭｎ系，ＴｉＭｎ系，ＳｍＣｏ系の水素吸蔵合金を適用できる。
【００９１】
以上，本実施形態にかかる空冷空調機の排熱回収システム１について詳細に説明した。本実施形態にかかる空冷空調機の排熱回収システム１によれば，空冷空調機２０の空冷動作時（夏期昼間など）には，当該空冷空調機２０の室外機２２からの排熱を，熱交換装置３０内の水素吸蔵合金により吸熱し，該水素吸蔵合金が放出した水素を，第１の水素供給管４０で接続した燃料電池発電システム１０に供給して発電に利用できる。従って，空冷空調機２０の室外機２２からの排熱を，大気中に放熱することなく，水素吸蔵合金により吸熱することができる。よって，夏期冷房時等における空冷空調機２０の室外機２２から排熱を大幅に低減でき，都市のヒートアイランド化を抑制することができる。
【００９２】
さらに，当該吸熱により水素吸蔵合金が放出する水素を，燃料電池発電システム１０に燃料として供給して発電させることで，二酸化炭素発生の少ない発電システムを稼働させ，地球温暖化低減に資することができる。
【００９３】
また，夏期夜間等の空冷空調機２０の空冷動作停止時には，第１及び第２の水素供給管４０，１５に設置されたバルブＶ１〜Ｖ３により配管系統を切り替えることによって，改質器１２から熱交換装置３０に水素を供給して，水素吸蔵合金に吸蔵させることができる。これにより，電力重要が低い夜間に改質器１２が発生した余剰水素を，上記のような夏期昼間等の運転時に備えて，熱交換装置３０の水素吸蔵合金に備蓄しておくことができる。
【００９４】
以上，添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが，本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば，特許請求の範囲に記載された範疇内において，各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり，それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【産業上の利用可能性】
【００９５】
本発明は，空冷空調機の排熱回収システムに適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００９６】
【図１】本発明の第１の実施形態にかかる空冷空調機の排熱回収システムの全体構成を示す模式図である。
【図２】同実施形態にかかる空冷空調機の室外機と熱交換装置を示す斜視図である。
【図３】図２のＡ−Ａ線での縦断面図である。
【図４Ａ】同実施形態にかかる円筒状ケースを備えた熱交換装置の基本構造を示す斜視図である。
【図４Ｂ】同実施形態にかかる円筒状ケース内の水素吸蔵合金を示す斜視図である。
【図４Ｃ】同実施形態にかかる円筒状ケースとフィンを備えた熱交換装置を示す斜視図である。
【図４Ｄ】同実施形態にかかる円筒状ケースと中空平板状ケースを備えた熱交換装置を示す斜視図である。
【図５Ａ】同実施形態にかかる中空平板状ケースを備えた熱交換装置の基本構造を示す斜視図である。
【図５Ｂ】同実施形態にかかる中空平板状内の水素吸蔵合金を示す斜視図である。
【図５Ｃ】同実施形態にかかる中空平板状ケースとフィンを備えた熱交換装置を示す斜視図である。
【図５Ｄ】同実施形態にかかる中空平板状ケースが格子状に配設された熱交換装置を示す斜視図である。
【図６】各種の水素吸蔵合金について，平衡水素圧と温度との関係を表すグラフ図である。
【符号の説明】
【００９７】
１ 排熱回収システム
１０ 燃料電池発電システム
１２ 改質器
１４ 燃料電池
１５ 第２の水素供給管
２０ 空冷空調機
２１ 室内機
２２ 室外機
２３ 冷媒循環用配管
２４ 筐体
２５ 放熱装置
２６ ファン
３０ 熱交換装置
３１ ケース
３１Ａ 円筒状ケース
３１Ｂ 中空平板状ケース
３１Ｃ 中空平板状ケース
３２ フィン
３３ ヘッダー
３５Ａ，３５Ｃ 粉末状の水素吸蔵合金
３５Ｂ，３５Ｄ 塊状に成形された水素吸蔵合金
４０ 第１の水素供給管
５０ 制御盤
６０ 温度センサ
２５１ 冷媒配管
２５２ フィン
【特許請求の範囲】
【請求項１】
炭化水素化合物から水素を発生させる改質器と，前記改質器から供給された水素を用いて発電する燃料電池と，を有する燃料電池発電システムと；
室内空間を空冷する室内機と，前記室内機と冷媒を介してやり取りした熱を放熱する室外機と，を有する空冷空調機と；
前記空冷空調機の前記室外機に設置され，水素吸蔵合金を収容した熱交換装置と；
前記熱交換装置と前記燃料電池システムとを接続する第１の水素供給経路と；
を備え，
前記空冷空調機の空冷動作時には，前記熱交換装置の前記水素吸蔵合金が，前記室外機からの放熱を吸熱して水素を放出し，当該水素が，前記第１の水素供給経路を介して前記燃料電池に供給され，
一方，前記空冷空調機の空冷動作停止時には，前記改質器により発生された水素が，前記第１の水素供給経路を介して前記熱交換装置に供給されて，前記水素吸蔵合金に吸蔵されることを特徴とする，空冷空調機の排熱回収システム。
【請求項２】
外気温を検出する温度センサと；
前記温度センサによる検出温度が第１の温度以上である時には，前記熱交換装置の前記水素吸蔵合金により放出された水素が，前記燃料電池に供給されるように制御し，一方，前記温度センサによる検出温度が前記第１の温度より低い第２の温度以下である時には，前記改質器により発生された水素が，前記熱交換装置に供給されるように制御する制御手段と；
をさらに備えることを特徴とする，請求項１に記載の空冷空調機の排熱回収システム。
【請求項３】
前記改質器と前記燃料電池とを接続し，途中に前記第１の水素供給経路の一端が接合される第２の水素供給経路と；
前記第１の水素供給経路の途中に設置された第１のバルブと；
前記第１の水素供給経路と前記第２の水素供給経路との接合部よりも前記改質器側における前記第２の水素供給経路の途中に設置された第２のバルブと；
前記第１の水素供給経路と前記第２の水素供給経路との接合部よりも前記燃料電池側における前記第２の水素供給経路の途中に設置された第３のバルブと；
をさらに備え，
前記制御手段は，
前記温度センサによる検出温度が前記第１の温度以上である時には，前記第１及び第３のバルブを開放し，かつ，前記第２のバルブを閉鎖することによって，前記熱交換装置の前記水素吸蔵合金により放出された水素が，前記第１及び第２の水素供給経路を介して前記燃料電池に供給されるように制御し，
一方，前記温度センサによる検出温度が前記第２の温度以下である時には，前記第１及び第２のバルブを開放し，かつ，前記第３のバルブを閉鎖することによって，前記改質器により発生された水素が，前記第２及び第１の水素供給経路を介して前記熱交換装置に供給されるように制御することを特徴とする，請求項２に記載の空冷空調機の排熱回収システム。
【請求項４】
前記制御手段は，
前記改質器により発生された水素を用いて前記燃料電池が発電する時には，前記第２及び第３のバルブを開放し，かつ，前記第１のバルブを閉鎖することによって，前記改質器により発生された水素が，前記第２の水素供給経路を介して前記燃料電池に供給されるように制御することを特徴とする，請求項３に記載の空冷空調機の排熱回収システム。
【請求項５】
前記制御手段は，
前記温度センサによる検出温度が前記第２の温度以下である時には，前記室外機の送風装置を動作させることによって，外気温の風を前記熱交換装置に作用させて前記水素吸蔵合金を冷却することを特徴とする，請求項２〜４のいずれかに記載の空冷空調機の排熱回収システム。
【請求項６】
前記室外機は，
前記室内機からの冷媒が流通する冷媒配管が所定間隔を空けて配設された通風可能な構造を有する放熱装置と；
前記放熱装置を空冷する送風装置と；
を備え，
前記熱交換装置は，前記送風装置による送風経路上において，前記放熱装置よりも送風方向下流側に配置されることを特徴とする，請求項１〜５のいずれかに記載の空冷空調機の排熱回収システム。
【請求項７】
前記空冷空調機の空冷動作時には，前記送風装置の送風により，前記放熱装置からの放熱による熱風を前記熱交換装置に作用させて，前記熱交換装置を加熱することによって，前記水素吸蔵合金から水素を放出させ，
一方，前記空冷空調機の空冷動作停止時には，前記送風装置により，外気温の風を前記熱交換装置に作用させて，前記熱交換装置を冷却することによって，前記水素吸蔵合金に水素を吸蔵させることを特徴とする，請求項６に記載の空冷空調機の排熱回収システム。
【請求項８】
前記熱交換装置は，前記水素吸蔵合金を収容した複数のケースが相互に間隔を空けて配設された通風可能な構造を有することを特徴とする，請求項１〜７のいずれかに記載の空冷空調機の排熱回収システム。
【請求項９】
前記熱交換装置は，前記水素吸蔵合金を収容した複数のケースが格子状に配設された通風可能な構造を有することを特徴とする，請求項１〜７のいずれかに記載の空冷空調機の排熱回収システム。
【請求項１０】
前記熱交換装置は，
前記複数のケースを相互に連結するように設置される１又は２以上のフィンを備えることを特徴とする，請求項８又は９に記載の空冷空調機の排熱回収システム。
【請求項１１】
前記水素吸蔵合金は，４０〜７０℃で水素を放出し，１０〜３０℃で水素を吸蔵する合金であることを特徴とする，請求項１〜１０のいずれかに記載の空冷空調機の排熱回収システム。
【請求項１２】
前記水素吸蔵合金は，ＴｉＦｅ，ＬａＮｉ，ＴｉＦｅＭｎ，ＴｉＭｎ，又はＳｍＣｏの少なくともいずれかの合金であることを特徴とする，請求項１１に記載の空冷空調機の排熱回収システム。
【請求項１】
炭化水素化合物から水素を発生させる改質器と，前記改質器から供給された水素を用いて発電する燃料電池と，を有する燃料電池発電システムと；
室内空間を空冷する室内機と，前記室内機と冷媒を介してやり取りした熱を放熱する室外機と，を有する空冷空調機と；
前記空冷空調機の前記室外機に設置され，水素吸蔵合金を収容した熱交換装置と；
前記熱交換装置と前記燃料電池システムとを接続する第１の水素供給経路と；
を備え，
前記空冷空調機の空冷動作時には，前記熱交換装置の前記水素吸蔵合金が，前記室外機からの放熱を吸熱して水素を放出し，当該水素が，前記第１の水素供給経路を介して前記燃料電池に供給され，
一方，前記空冷空調機の空冷動作停止時には，前記改質器により発生された水素が，前記第１の水素供給経路を介して前記熱交換装置に供給されて，前記水素吸蔵合金に吸蔵されることを特徴とする，空冷空調機の排熱回収システム。
【請求項２】
外気温を検出する温度センサと；
前記温度センサによる検出温度が第１の温度以上である時には，前記熱交換装置の前記水素吸蔵合金により放出された水素が，前記燃料電池に供給されるように制御し，一方，前記温度センサによる検出温度が前記第１の温度より低い第２の温度以下である時には，前記改質器により発生された水素が，前記熱交換装置に供給されるように制御する制御手段と；
をさらに備えることを特徴とする，請求項１に記載の空冷空調機の排熱回収システム。
【請求項３】
前記改質器と前記燃料電池とを接続し，途中に前記第１の水素供給経路の一端が接合される第２の水素供給経路と；
前記第１の水素供給経路の途中に設置された第１のバルブと；
前記第１の水素供給経路と前記第２の水素供給経路との接合部よりも前記改質器側における前記第２の水素供給経路の途中に設置された第２のバルブと；
前記第１の水素供給経路と前記第２の水素供給経路との接合部よりも前記燃料電池側における前記第２の水素供給経路の途中に設置された第３のバルブと；
をさらに備え，
前記制御手段は，
前記温度センサによる検出温度が前記第１の温度以上である時には，前記第１及び第３のバルブを開放し，かつ，前記第２のバルブを閉鎖することによって，前記熱交換装置の前記水素吸蔵合金により放出された水素が，前記第１及び第２の水素供給経路を介して前記燃料電池に供給されるように制御し，
一方，前記温度センサによる検出温度が前記第２の温度以下である時には，前記第１及び第２のバルブを開放し，かつ，前記第３のバルブを閉鎖することによって，前記改質器により発生された水素が，前記第２及び第１の水素供給経路を介して前記熱交換装置に供給されるように制御することを特徴とする，請求項２に記載の空冷空調機の排熱回収システム。
【請求項４】
前記制御手段は，
前記改質器により発生された水素を用いて前記燃料電池が発電する時には，前記第２及び第３のバルブを開放し，かつ，前記第１のバルブを閉鎖することによって，前記改質器により発生された水素が，前記第２の水素供給経路を介して前記燃料電池に供給されるように制御することを特徴とする，請求項３に記載の空冷空調機の排熱回収システム。
【請求項５】
前記制御手段は，
前記温度センサによる検出温度が前記第２の温度以下である時には，前記室外機の送風装置を動作させることによって，外気温の風を前記熱交換装置に作用させて前記水素吸蔵合金を冷却することを特徴とする，請求項２〜４のいずれかに記載の空冷空調機の排熱回収システム。
【請求項６】
前記室外機は，
前記室内機からの冷媒が流通する冷媒配管が所定間隔を空けて配設された通風可能な構造を有する放熱装置と；
前記放熱装置を空冷する送風装置と；
を備え，
前記熱交換装置は，前記送風装置による送風経路上において，前記放熱装置よりも送風方向下流側に配置されることを特徴とする，請求項１〜５のいずれかに記載の空冷空調機の排熱回収システム。
【請求項７】
前記空冷空調機の空冷動作時には，前記送風装置の送風により，前記放熱装置からの放熱による熱風を前記熱交換装置に作用させて，前記熱交換装置を加熱することによって，前記水素吸蔵合金から水素を放出させ，
一方，前記空冷空調機の空冷動作停止時には，前記送風装置により，外気温の風を前記熱交換装置に作用させて，前記熱交換装置を冷却することによって，前記水素吸蔵合金に水素を吸蔵させることを特徴とする，請求項６に記載の空冷空調機の排熱回収システム。
【請求項８】
前記熱交換装置は，前記水素吸蔵合金を収容した複数のケースが相互に間隔を空けて配設された通風可能な構造を有することを特徴とする，請求項１〜７のいずれかに記載の空冷空調機の排熱回収システム。
【請求項９】
前記熱交換装置は，前記水素吸蔵合金を収容した複数のケースが格子状に配設された通風可能な構造を有することを特徴とする，請求項１〜７のいずれかに記載の空冷空調機の排熱回収システム。
【請求項１０】
前記熱交換装置は，
前記複数のケースを相互に連結するように設置される１又は２以上のフィンを備えることを特徴とする，請求項８又は９に記載の空冷空調機の排熱回収システム。
【請求項１１】
前記水素吸蔵合金は，４０〜７０℃で水素を放出し，１０〜３０℃で水素を吸蔵する合金であることを特徴とする，請求項１〜１０のいずれかに記載の空冷空調機の排熱回収システム。
【請求項１２】
前記水素吸蔵合金は，ＴｉＦｅ，ＬａＮｉ，ＴｉＦｅＭｎ，ＴｉＭｎ，又はＳｍＣｏの少なくともいずれかの合金であることを特徴とする，請求項１１に記載の空冷空調機の排熱回収システム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４Ａ】
【図４Ｂ】
【図４Ｃ】
【図４Ｄ】
【図５Ａ】
【図５Ｂ】
【図５Ｃ】
【図５Ｄ】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４Ａ】
【図４Ｂ】
【図４Ｃ】
【図４Ｄ】
【図５Ａ】
【図５Ｂ】
【図５Ｃ】
【図５Ｄ】
【図６】
【公開番号】特開２００７−８０７１０（Ｐ２００７−８０７１０Ａ）
【公開日】平成１９年３月２９日（２００７．３．２９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−２６８０４６（Ｐ２００５−２６８０４６）
【出願日】平成１７年９月１５日（２００５．９．１５）
【出願人】（３０６０２２５１３）新日鉄エンジニアリング株式会社 (897)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年３月２９日（２００７．３．２９）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年９月１５日（２００５．９．１５）
【出願人】（３０６０２２５１３）新日鉄エンジニアリング株式会社 (897)
【Ｆターム（参考）】
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