制冷供暖装置的制造方法
【技术领域】
[0001 ]本发明涉及将热声冷却机与燃料电池装置组合而成的制冷供暖装置。
【背景技术】
[0002]近年来，作为下一代能源而提出有各种将使用燃料气体(含氢气体)和含氧气体(空气)可获得电力的燃料电池单元收纳于收纳容器内而得到的燃料电池组件、以及将燃料电池组件收纳于外装壳体内而得到的燃料电池装置(例如参照专利文献I)。
[0003]另外，近年来提出有利用热声能量而具有冷冻功能的热声冷冻机(例如参照专利文献2)。
[0004]在先技术文献
[0005]专利文献
[0006]专利文献I:日本特开2007-59377号公报
[0007]专利文献2:日本特开2013-117325号公报
【发明内容】
[0008]发明要解决的技术问题
[0009]如上所述，在下一代能源的开发中，尽管开发出燃料电池装置、热声冷冻机等各种装置，但针对将上述各装置组合而成的新用途的开发，仍然还有研究的余地。
[0010]因此，本发明的目的在于提供一种将使用热声能量的热声冷却机与燃料电池装置组合而成的新用途。
[0011 ]用于解决技术问题的方案
[0012]本发明的制冷供暖装置的特征在于，具有:燃料电池装置，其具备燃料电池；加热部，其利用由该燃料电池排出的废气的热；热声冷却机，其具有冷却部，所述冷却部利用由所述燃料电池排出的废气的热而产生冷却功能；以及废气切换部，其用于将由所述燃料电池排出的废气供给至所述热声冷却机以及所述加热部中的至少一方。
[0013]发明效果
[0014]本发明的制冷供暖装置通过将由燃料电池排出的废气的供给目的地切换到加热部以及热声冷却机中的至少一方，由此来组合加热部中的加热功能和冷却部中的冷却功能，从而能够获得高效的制冷供暖装置。
【附图说明】
[0015]图1是示出本实施方式的制冷供暖装置的结构的一例的结构图。
[0016]图2是示出本实施方式的制冷供暖装置的另一结构的一例的结构图。
[0017]图3是示出构成本实施方式的燃料电池装置的燃料电池组件的一例的外观立体图。
[0018]图4是图3所示的燃料电池组件的剖视图。
[0019]图5是示出本实施方式的制冷供暖装置的再一结构的一例的结构图。
[0020]图6是示出本实施方式的制冷供暖装置的再一结构的一例的结构图。
【具体实施方式】
[0021]图1是示出本实施方式的制冷供暖装置的结构的一例的结构图，图2是示出本实施方式的制冷供暖装置的结构的另一例的结构图，图3是示出图1、图2所示的燃料电池组件的一例的外观立体图，图4是图3所示的燃料电池组件的剖视图。需要说明的是，图1中对制冷功能进行说明，图2中对供暖功能进行说明，由于各装置的结构相同，因此在对以下结构进行说明的情况下，主要使用图1进行说明。
[0022]图1所示的制冷供暖装置具备:作为燃料电池装置的一例的发电单元；以及使用从发电单元排出的废气来产生热声能量，并使用所产生的热声能量进行冷却(冷冻)的热声冷却机。需要说明的是，在之后的附图中对相同的构件赋予相同的编号。
[0023]图1所示的作为燃料电池装置的发电单元具备:具有多个燃料电池单元的电池堆2;供给城市气体等原燃料的原燃料供给机构4;用于向构成电池堆2的燃料电池单元供给含氧气体的含氧气体供给机构5 ;以及利用原燃料和水蒸气对原燃料进行水蒸气改性的改性器3。需要说明的是，将在之后说明通过将电池堆2和改性器3收纳于收纳容器而构成燃料电池组件1(以下有时简称为组件I)，在图1中，由双点划线包围示出该燃料电池组件I。需要说明的是，尽管未图示，但在组件I内设置有用于使发电时未使用的燃料气体燃烧的点火装置。
[0024]另外，在图1所示的发电单元中具备热交换器6，该热交换器6用于对由于构成电池堆2的燃料电池单元的发电所产生的废气(废热)进行热交换而使废气的温度下降。在本实施方式中之后将详细说明热交换器6作为加热部发挥功能的情况，因此在以下的说明中将加热部作为热交换器6进行说明。需要说明的是，在热交换器6中，设置有用于将使废气中含有的水分冷凝而得到的冷凝水处理为纯水的冷凝水处理装置7、以及用于对由冷凝水处理装置7处理过的水(纯水)进行贮存的水箱8，水箱8与热交换器6之间通过冷凝水供给管9连接。需要说明的是，根据通过热交换器6中的热交换而生成的冷凝水的水质的不同，也可以成为不设置冷凝水处理装置7的结构。此外，在冷凝水处理装置7具有贮水功能的情况下，也可以成为不设置水箱8的结构。
[0025]贮存于水箱8的水通过将水箱8与改性器3连接的水供给管10所具备的水栗11而被供给至改性器3。
[0026]此外，图1所示的发电单元中，设置有用于将由组件I发出的直流电转换为交流电、且对转换后的电向外部负载的供给量进行调整的供给电力调整部(功率调节器)12;以及对各种设备的动作进行控制的控制装置13。通过将构成上述发电单元的各装置收纳于外装壳体内，由此能够实现设置容易的燃料电池装置。
[0027]接着，对热声冷却机14进行说明。热声冷却机14包括原动机15、冷却机16、以及将原动机15与冷却机16相连的连接管17。需要说明的是，在原动机15、冷却机16、连接管17的内部填充有氦气等气体。另外，在原动机15以及冷却机16中分别配置有蓄热器18、19。将原动机15的蓄热器18的一侧设为高温部22(图1中为上侧)，并将另一侧设为低温部20(图1中为下侧)，利用该温度梯度来产生热声能量(声波)。
[0028]将在之后说明在图1中，构成为由组件I排出的废气在蓄热器18的高温部22的周围流动。另一方面，在图1中，成为没有在低温部20设置任何构件的结构，但在要更高效地产生热声能量时，可以成为使低温的冷媒(例如自来水等)在低温部20的周围流动的结构。该高温部22、低温部20、蓄热器18成为热声能量产生部，在图1中以虚线示出。
[0029]由热声能量产生部产生的热声能量在原动机15以及连接管17中流动时发生共振，该热声能量被传送至冷却机16。在冷却机16中，热声能量被能量转换成热能。并且，通过使流体在作为蓄热器19的一侧的高温部23(图1中为上侧)流动，由此在作为蓄热器19的另一侧的低温部21(图1中为下侧)发生吸热反应，使温度下降，从而具有冷却功能。即，由蓄热器19、高温部23以及低温部21构成冷却部，图1中以虚线示出。
[0030]需要说明的是，在冷却部中，高温部23与低温部21相比成为高温即可，并非必须是通常意义上的高温。尤其是通过降低高温部23的温度，使低温部21进一步成为低温，从而具有冷却功能、进而具有冷冻功能。换言之，冷却部具有作为冷冻部的功能。因此，在图1中，将后述的第二配管24设置为，使在第二配管24内流动的第二流体在流过低温部21的周围之后流向高温部23的周围，但第二配管24并非必须设置于高温部23的周围。
[0031]另外，设置有废气切换部25，该废气切换部25用于对从组件I排出的废气以使其流向热交换器6以及热声冷却机14中的至少一方的方式进行切换。这样，通过设置废气切换部25，能够根据需要而使废气适当流向热交换器6、热声冷却机14，由此能够具备加热效果、冷却效果。
[0032]因此，在夏季等炎热的时期，使由组件I排出的废气流向热声冷却机14，利用被冷却部21冷却后的第二流体而能够具有制冷功能，另外在冬季等寒冷的时期，使由组件I排出的废气流向热交换器6，利用被热交换器6加热后的第一流体而能够具有供暖功能。因此，能够获得高效的制冷供暖装置。
[0033]需要说明的是，在图1、图2中，作为制冷供暖对象部而例示出通常的房屋，但并不局限于此，例如，楼房等建筑物、飞机、船舶等只要需要空气调节的地方都可以作为制冷供暖对象部。
[0034]此外，在图1、2中示出如下的例子:在该制冷供暖对象部内的地板下设置有循环配管26，在该循环配管2