制冷供暖裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ]本發(fā)明涉及將熱聲冷卻機與燃料電池裝置組合而成的制冷供暖裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來，作為下一代能源而提出有各種將使用燃料氣體(含氫氣體)和含氧氣體(空氣)可獲得電力的燃料電池單元收納于收納容器內(nèi)而得到的燃料電池組件、以及將燃料電池組件收納于外裝殼體內(nèi)而得到的燃料電池裝置(例如參照專利文獻I)。
[0003]另外，近年來提出有利用熱聲能量而具有冷凍功能的熱聲冷凍機(例如參照專利文獻2)。
[0004]在先技術(shù)文獻
[0005]專利文獻
[0006]專利文獻I:日本特開2007-59377號公報
[0007]專利文獻2:日本特開2013-117325號公報

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]發(fā)明要解決的技術(shù)問題
[0009]如上所述，在下一代能源的開發(fā)中，盡管開發(fā)出燃料電池裝置、熱聲冷凍機等各種裝置，但針對將上述各裝置組合而成的新用途的開發(fā)，仍然還有研究的余地。
[0010]因此，本發(fā)明的目的在于提供一種將使用熱聲能量的熱聲冷卻機與燃料電池裝置組合而成的新用途。
[0011 ]用于解決技術(shù)問題的方案
[0012]本發(fā)明的制冷供暖裝置的特征在于，具有:燃料電池裝置，其具備燃料電池；加熱部，其利用由該燃料電池排出的廢氣的熱；熱聲冷卻機，其具有冷卻部，所述冷卻部利用由所述燃料電池排出的廢氣的熱而產(chǎn)生冷卻功能；以及廢氣切換部，其用于將由所述燃料電池排出的廢氣供給至所述熱聲冷卻機以及所述加熱部中的至少一方。
[0013]發(fā)明效果
[0014]本發(fā)明的制冷供暖裝置通過將由燃料電池排出的廢氣的供給目的地切換到加熱部以及熱聲冷卻機中的至少一方，由此來組合加熱部中的加熱功能和冷卻部中的冷卻功能，從而能夠獲得高效的制冷供暖裝置。
【附圖說明】
[0015]圖1是示出本實施方式的制冷供暖裝置的結(jié)構(gòu)的一例的結(jié)構(gòu)圖。
[0016]圖2是示出本實施方式的制冷供暖裝置的另一結(jié)構(gòu)的一例的結(jié)構(gòu)圖。
[0017]圖3是示出構(gòu)成本實施方式的燃料電池裝置的燃料電池組件的一例的外觀立體圖。
[0018]圖4是圖3所示的燃料電池組件的剖視圖。
[0019]圖5是示出本實施方式的制冷供暖裝置的再一結(jié)構(gòu)的一例的結(jié)構(gòu)圖。
[0020]圖6是示出本實施方式的制冷供暖裝置的再一結(jié)構(gòu)的一例的結(jié)構(gòu)圖。
【具體實施方式】
[0021]圖1是示出本實施方式的制冷供暖裝置的結(jié)構(gòu)的一例的結(jié)構(gòu)圖，圖2是示出本實施方式的制冷供暖裝置的結(jié)構(gòu)的另一例的結(jié)構(gòu)圖，圖3是示出圖1、圖2所示的燃料電池組件的一例的外觀立體圖，圖4是圖3所示的燃料電池組件的剖視圖。需要說明的是，圖1中對制冷功能進行說明，圖2中對供暖功能進行說明，由于各裝置的結(jié)構(gòu)相同，因此在對以下結(jié)構(gòu)進行說明的情況下，主要使用圖1進行說明。
[0022]圖1所示的制冷供暖裝置具備:作為燃料電池裝置的一例的發(fā)電單元；以及使用從發(fā)電單元排出的廢氣來產(chǎn)生熱聲能量，并使用所產(chǎn)生的熱聲能量進行冷卻(冷凍)的熱聲冷卻機。需要說明的是，在之后的附圖中對相同的構(gòu)件賦予相同的編號。
[0023]圖1所示的作為燃料電池裝置的發(fā)電單元具備:具有多個燃料電池單元的電池堆2;供給城市氣體等原燃料的原燃料供給機構(gòu)4;用于向構(gòu)成電池堆2的燃料電池單元供給含氧氣體的含氧氣體供給機構(gòu)5 ;以及利用原燃料和水蒸氣對原燃料進行水蒸氣改性的改性器3。需要說明的是，將在之后說明通過將電池堆2和改性器3收納于收納容器而構(gòu)成燃料電池組件1(以下有時簡稱為組件I)，在圖1中，由雙點劃線包圍示出該燃料電池組件I。需要說明的是，盡管未圖示，但在組件I內(nèi)設(shè)置有用于使發(fā)電時未使用的燃料氣體燃燒的點火裝置。
[0024]另外，在圖1所示的發(fā)電單元中具備熱交換器6，該熱交換器6用于對由于構(gòu)成電池堆2的燃料電池單元的發(fā)電所產(chǎn)生的廢氣(廢熱)進行熱交換而使廢氣的溫度下降。在本實施方式中之后將詳細說明熱交換器6作為加熱部發(fā)揮功能的情況，因此在以下的說明中將加熱部作為熱交換器6進行說明。需要說明的是，在熱交換器6中，設(shè)置有用于將使廢氣中含有的水分冷凝而得到的冷凝水處理為純水的冷凝水處理裝置7、以及用于對由冷凝水處理裝置7處理過的水(純水)進行貯存的水箱8，水箱8與熱交換器6之間通過冷凝水供給管9連接。需要說明的是，根據(jù)通過熱交換器6中的熱交換而生成的冷凝水的水質(zhì)的不同，也可以成為不設(shè)置冷凝水處理裝置7的結(jié)構(gòu)。此外，在冷凝水處理裝置7具有貯水功能的情況下，也可以成為不設(shè)置水箱8的結(jié)構(gòu)。
[0025]貯存于水箱8的水通過將水箱8與改性器3連接的水供給管10所具備的水栗11而被供給至改性器3。
[0026]此外，圖1所示的發(fā)電單元中，設(shè)置有用于將由組件I發(fā)出的直流電轉(zhuǎn)換為交流電、且對轉(zhuǎn)換后的電向外部負載的供給量進行調(diào)整的供給電力調(diào)整部(功率調(diào)節(jié)器)12;以及對各種設(shè)備的動作進行控制的控制裝置13。通過將構(gòu)成上述發(fā)電單元的各裝置收納于外裝殼體內(nèi)，由此能夠?qū)崿F(xiàn)設(shè)置容易的燃料電池裝置。
[0027]接著，對熱聲冷卻機14進行說明。熱聲冷卻機14包括原動機15、冷卻機16、以及將原動機15與冷卻機16相連的連接管17。需要說明的是，在原動機15、冷卻機16、連接管17的內(nèi)部填充有氦氣等氣體。另外，在原動機15以及冷卻機16中分別配置有蓄熱器18、19。將原動機15的蓄熱器18的一側(cè)設(shè)為高溫部22(圖1中為上側(cè))，并將另一側(cè)設(shè)為低溫部20(圖1中為下側(cè))，利用該溫度梯度來產(chǎn)生熱聲能量(聲波)。
[0028]將在之后說明在圖1中，構(gòu)成為由組件I排出的廢氣在蓄熱器18的高溫部22的周圍流動。另一方面，在圖1中，成為沒有在低溫部20設(shè)置任何構(gòu)件的結(jié)構(gòu)，但在要更高效地產(chǎn)生熱聲能量時，可以成為使低溫的冷媒(例如自來水等)在低溫部20的周圍流動的結(jié)構(gòu)。該高溫部22、低溫部20、蓄熱器18成為熱聲能量產(chǎn)生部，在圖1中以虛線示出。
[0029]由熱聲能量產(chǎn)生部產(chǎn)生的熱聲能量在原動機15以及連接管17中流動時發(fā)生共振，該熱聲能量被傳送至冷卻機16。在冷卻機16中，熱聲能量被能量轉(zhuǎn)換成熱能。并且，通過使流體在作為蓄熱器19的一側(cè)的高溫部23(圖1中為上側(cè))流動，由此在作為蓄熱器19的另一側(cè)的低溫部21(圖1中為下側(cè))發(fā)生吸熱反應(yīng)，使溫度下降，從而具有冷卻功能。即，由蓄熱器19、高溫部23以及低溫部21構(gòu)成冷卻部，圖1中以虛線示出。
[0030]需要說明的是，在冷卻部中，高溫部23與低溫部21相比成為高溫即可，并非必須是通常意義上的高溫。尤其是通過降低高溫部23的溫度，使低溫部21進一步成為低溫，從而具有冷卻功能、進而具有冷凍功能。換言之，冷卻部具有作為冷凍部的功能。因此，在圖1中，將后述的第二配管24設(shè)置為，使在第二配管24內(nèi)流動的第二流體在流過低溫部21的周圍之后流向高溫部23的周圍，但第二配管24并非必須設(shè)置于高溫部23的周圍。
[0031]另外，設(shè)置有廢氣切換部25，該廢氣切換部25用于對從組件I排出的廢氣以使其流向熱交換器6以及熱聲冷卻機14中的至少一方的方式進行切換。這樣，通過設(shè)置廢氣切換部25，能夠根據(jù)需要而使廢氣適當流向熱交換器6、熱聲冷卻機14，由此能夠具備加熱效果、冷卻效果。
[0032]因此，在夏季等炎熱的時期，使由組件I排出的廢氣流向熱聲冷卻機14，利用被冷卻部21冷卻后的第二流體而能夠具有制冷功能，另外在冬季等寒冷的時期，使由組件I排出的廢氣流向熱交換器6，利用被熱交換器6加熱后的第一流體而能夠具有供暖功能。因此，能夠獲得高效的制冷供暖裝置。
[0033]需要說明的是，在圖1、圖2中，作為制冷供暖對象部而例示出通常的房屋，但并不局限于此，例如，樓房等建筑物、飛機、船舶等只要需要空氣調(diào)節(jié)的地方都可以作為制冷供暖對象部。
[0034]此外，在圖1、2中示出如下的例子:在該制冷供暖對象部內(nèi)的地板下設(shè)置有循環(huán)配管26，在該循環(huán)配管2