JP2004071471A - Fuel cell system - Google Patents

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JP2004071471A
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Application number
JP2002231912A
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Japanese (ja)
Inventor
Akinari Nakamura
Masataka Ozeki
Yoshikazu Tanaka
中村 彰成
尾関 正高
田中 良和
Original Assignee
Matsushita Electric Ind Co Ltd
松下電器産業株式会社
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    • Y02E60/52Fuel cells characterised by type or design
    • Y02E60/521Proton Exchange Membrane Fuel Cells [PEMFC]

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To realize safe operation of a solid polymer fuel cell with low power consumption, at low cost, and with small size in the fuel cell system. <P>SOLUTION: The fuel cell system comprises a fuel cell 11 in which the fuel gas flows so that it flows into a fuel gas inlet port and flows out of a fuel gas outlet port, a bypass passage 13 which bypasses between the fuel gas inlet port and the fuel gas outlet port so that the fuel gas may flow bypassing the fuel cell 11, a switching valve 14 that switches over the flow of the fuel gas between flowing through the fuel cell 11 and flowing through the bypass passage 13, a check valve 15 that is provided on the fuel cell outlet port side for preventing reverse flow of the fuel gas to the fuel cell 11 side, when the switching is made so that the fuel gas may flow through the bypass passage 13. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【0001】 [0001]
【発明の属する技術分野】 BACKGROUND OF THE INVENTION
本発明は、固体高分子形の燃料電池を用いて発電を行うための燃料電池システムに関するものである。 The present invention relates to a fuel cell system for generating electric power using the fuel cell of the polymer electrolyte.
【0002】 [0002]
【従来の技術】 BACKGROUND OF THE INVENTION
以下に、従来の固体高分子形燃料電池システムの構成および動作について、図面を参照しながら説明する。 Hereinafter, the construction and operation of a conventional solid polymer fuel cell system will be described with reference to the drawings.
【0003】 [0003]
従来の固体高分子形燃料電池システムを示す構成図である図10に示すように、従来の固体高分子形燃料電池システムは、燃料ガスと酸化剤ガスを用いて発電を行う燃料電池1と、燃料ガス供給排出系、酸化剤としての空気供給排出系、燃料電池冷却系の各経路を備える。 As shown in FIG. 10 is a block diagram showing a conventional solid polymer fuel cell systems, a conventional polymer electrolyte fuel cell system includes a fuel cell 1 that generates power by using a fuel gas and an oxidant gas, comprising a fuel gas supply discharge system, the air supply discharge system as an oxidizing agent, the respective paths of the fuel cell cooling system.
【0004】 [0004]
燃料ガス供給排出系の経路には、燃料ガスの供給側に天然ガスなどの原料ガスを水蒸気改質し水素リッチな燃料ガスを生成する燃料処理器2と、燃料ガスを加湿する加湿器3とを備える。 The path of the fuel gas supply discharge system, a raw material gas such as natural gas on the supply side of the fuel gas and the fuel processor 2 to generate the steam reforming hydrogen rich fuel gas, the humidifier 3 to humidify the fuel gas equipped with a. また、燃料ガスの排出側に燃料電池1より排出される排気燃料ガスを冷却し含まれる水蒸気を凝縮させる凝縮器4と凝縮水タンク5と、天然ガスなどの燃焼ガスと排気燃料ガスとを燃焼させ燃料処理器2を加熱するバーナ6と、燃焼用の空気を供給する燃焼ファン7を備える。 The combustion and condenser 4 for condensing the water vapor contained the exhaust fuel gas is cooled to be discharged from the fuel cell 1 to the discharge side of the fuel gas and the condensed water tank 5, a combustion gas such as natural gas and exhaust fuel gas It is not provided with a burner 6 for heating the fuel processor 2, the combustion fan 7 for supplying air for combustion. さらに、燃料電池1をバイパスするバイパス路8と、燃料ガスの流路を燃料電池1またはバイパス路8に切り替えることができる切替弁9と、バイパス路8を通流する燃料ガスの逆流を防止するための開閉弁10とを備える。 Further, to prevent a bypass passage 8 that bypasses the fuel cell 1, the switching valve 9 to the flow path of the fuel gas can be switched to the fuel cell 1 or the bypass passage 8, the reverse flow of the fuel gas flowing through the bypass passage 8 and a closing valve 10 for.
【0005】 [0005]
燃料処理器2で生成した燃料ガスには、水素以外に水蒸気と二酸化炭素や微量の一酸化炭素を含む。 The fuel gas produced by the fuel processor 2, including carbon monoxide vapor and carbon dioxide and trace other than hydrogen. 燃料処理器2で生成された燃料ガスは、加湿器3で凝縮水タンク5などより供給される水を用いて加湿される。 The fuel gas generated in the fuel processor 2 is humidified by using the water supplied from such condensed water tank 5 in the humidifier 3. 加湿された燃料ガスは、システム起動時などの燃料ガスに一酸化炭素が多く含まれる場合は切替弁9によってバイパス路8を経由して凝縮器4へと送られる。 Humidified fuel gas, if carbon monoxide is contained in a large amount in the fuel gas, such as system startup is sent to the condenser 4 through the bypass passage 8 by the switching valve 9.
【0006】 [0006]
このときは開閉弁10を閉として、一酸化炭素が多く含まれる燃料ガスの逆流を防ぐ。 Off valve 10 at this time it is closed, preventing the backflow of fuel gas that contains more carbon monoxide.
【0007】 [0007]
逆に、燃料ガス中の一酸化濃度が充分に低い場合には、開閉弁10を開とし、切替弁9によって燃料電池1へ供給され、供給空気とともに発電を行う。 Conversely, when the monoxide concentration in the fuel gas sufficiently low, the on-off valve 10 is opened, it is supplied by the switching valve 9 to the fuel cell 1 performs power generation with the feed air.
【0008】 [0008]
これは、固体高分子形燃料電池システムは、リン酸形の場合(約200℃)などに比べて燃料電池1が80℃程度という非常に低い温度で動作するため、リン酸形燃料電池の場合は、一酸化炭素を数%含んだ燃料ガスが燃料電池1へ供給されても問題ないが、固体高分子形燃料電池の場合は、一酸化炭素を数十ppm以上の割合で含む燃料ガスが燃料電池1に供給されても、燃料電池1にある触媒が被毒して発電性能が劣化するためである。 This polymer electrolyte fuel cell system, the fuel cell 1 as compared with a case of phosphoric acid (about 200 ° C.) to operate at a very low temperature of about 80 ° C., when the phosphoric acid fuel cell is no problem even if several% inclusive fuel gas carbon monoxide is supplied to the fuel cell 1 but, in the case of a polymer electrolyte fuel cell, a fuel gas containing carbon monoxide at a ratio of more than several tens of ppm is be supplied to the fuel cell 1, the catalyst in the fuel cell 1 is to degrade the power generation performance poisoned.
【0009】 [0009]
燃料電池1からは、発電に用いられなかった水素と水蒸気と二酸化炭素と一酸化炭素の混合ガスが排出される。 From the fuel cell 1, a mixed gas has not been used for power generation of hydrogen and water vapor and carbon dioxide and carbon monoxide are discharged. 排出された排気燃料ガスは、開閉弁10を通流後、凝縮器4によって冷却され含有水蒸気を除湿された後、バーナ6に供給される。 Discharged exhaust fuel gas, after the on-off valve 10 Tsuryu, after being dehumidified to containing water vapor is cooled by the condenser 4, is supplied to the burner 6. バーナ6では、天然ガスなどの燃焼ガスと排気燃料ガスを燃焼し、燃料処理器2の温度を原料ガスから水素リッチな燃料ガスを生成するのに必要な温度(約700℃)に維持する。 In the burner 6, and combusted with the combustion gases, such as natural gas exhaust fuel gas, to maintain the temperature of the fuel processor 2 to a temperature (about 700 ° C.) required to produce a hydrogen-rich fuel gas from a raw material gas.
【0010】 [0010]
同様に、起動時に切替弁9によってバイパス路8を経由した燃料ガスも、凝縮器4によって除湿された後、バーナ6に供給され、燃焼ガスとともにまたは燃料ガスのみで燃焼される。 Similarly, the fuel gas passing through the bypass passage 8 by the switching valve 9 at startup even after being dehumidified by the condenser 4, is supplied to the burner 6 is burned only with the combustion gas or fuel gas.
【0011】 [0011]
また、凝縮器4で除湿された水は、凝縮水タンク5に蓄水され、加湿水として加湿器3などに供給される。 Furthermore, the condenser 4 in dehumidified water is water storage in the condensed water tank 5 is supplied like the humidifier 3 as humidification water. ときには、水蒸気改質用の水として燃料処理器2に供給される場合もある。 Sometimes, it may be supplied to the fuel processor 2 as water for steam reforming.
【0012】 [0012]
起動時には、加湿器3を出たすべての燃料ガスは切替弁9によりバイパス路8を経由した後、凝縮器4によって除湿される。 On startup, all of the fuel gas leaving the humidifier 3 after passing through the bypass passage 8 by the switching valve 9, is dehumidified by the condenser 4. また、バイパス路8を経由した一酸化炭素が多く含まれる燃料ガスは、開閉弁10を閉にすることにより燃料電池1への逆流を防ぐ。 The fuel gas contains more carbon monoxide passing through the bypass passage 8 prevents backflow into the fuel cell 1 by the opening and closing valve 10 closed.
【0013】 [0013]
【発明が解決しようとする課題】 [Problems that the Invention is to Solve
しかしながら、このような従来の固体高分子形燃料電池システムの開閉弁10には、電磁弁や電動弁を用いなければならないという課題があった。 However, the opening and closing valve 10 of a conventional polymer electrolyte fuel cell system has a problem that must be used an electromagnetic valve or an electric valve.
【0014】 [0014]
より具体的に述べると、このような開閉弁の動作には電力が必要であるため、電磁弁を開または閉に保持するときや電動弁を開閉するときに、消費電力を増加させてしまう。 More specifically, the operation of such open-close valve for power is required, when opening and closing the or an electric valve when holding the solenoid valve open or closed, thus increasing the power consumption. また、部品点数増大のためにコストが高くなったり、開閉弁の装備のためにシステムサイズが大きくなってしまったりする。 You can also become a high cost for the number of parts increases, system size for the equipment of the opening and closing valve is or has become larger. また、電気的/機構的不具合により開閉弁が固着/閉塞し、燃料電池1および燃料処理器2の圧力が上昇してしまうこともある。 Moreover, the opening and closing valve is fixed / closed by an electrical / mechanical failure, the pressure of the fuel cell 1 and the fuel processor 2 is also increased.
【0015】 [0015]
本発明は、上記従来のこのような課題を考慮し、たとえば固体高分子形燃料電池の安全運転をより低消費電力・低コスト・小サイズで実現できる燃料電池システムを提供することを目的とするものである。 The present invention, taking the foregoing problems into consideration the above conventional, and an object thereof is to provide a fuel cell system can be realized, for example, a solid polymer fuel safely lower power consumption, low cost, small-size operation of the battery it is intended.
【0016】 [0016]
【課題を解決するための手段】 In order to solve the problems]
第1の本発明は、燃料ガスが燃料ガス入口から流れ込んで燃料ガス出口から流れ出るように通流する燃料電池と、 The first invention is a fuel cell fuel gas Tsuryu to flow out from the fuel gas outlet flows from the fuel gas inlet,
前記燃料ガスが前記燃料電池をバイパスして通流できるようにするための、前記燃料ガス入口と前記燃料ガス出口との間をバイパスするバイパス路と、 A bypass passage for bypassing between the fuel gas to allow flowing to bypass the fuel cell, and the fuel gas inlet and said fuel gas outlet,
前記燃料ガスが、前記燃料電池を通流するか、前記バイパス路を通流するかを切り替える切替手段と、 Switching means for the fuel gas, or flowing the fuel cell, switching between the flowing said bypass passage,
前記燃料ガスが前記バイパス路を通流するように前記切り替えが行われている場合において、前記燃料ガスの前記燃料電池側への逆流を防止する、前記燃料ガス出口側に設けられた逆止弁とを備えた燃料電池システムである。 In the case where the fuel gas is the switching to flowing said bypass passage being done to prevent backflow into the fuel cell side of the fuel gas, provided in said fuel gas outlet-side check valve is a fuel cell system including and.
【0017】 [0017]
第2の本発明は、前記逆止弁は、前記燃料ガスの前記燃料電池側への逆流を防止するための弁体と、前記燃料ガスが前記バイパス路を通流するように前記切り替えが行われている場合において前記弁体が押圧される弁座とを有する第1の本発明の燃料電池システムである。 The second of the present invention, the check valve includes a valve body for preventing backflow into the fuel cell side of the fuel gas, said switch such that the fuel gas flowing through the said bypass passage line We the valve body in the case in which is the first fuel cell system of the present invention having a valve seat is pressed.
【0018】 [0018]
第3の本発明は、前記弁体の押圧は、所定の弾性体を利用して行われる第2の本発明の燃料電池システムである。 The third of the present invention, the pressing of the valve body is a second fuel cell system of the present invention which is performed using a predetermined elastic member.
【0019】 [0019]
第4の本発明は、前記弁体は、鉛直方向を基準にして前記弁座の上に載置されており、 The fourth of the present invention, the valve body is mounted on the valve seat with respect to the vertical direction,
前記弁体の押圧は、前記弁体の自重を利用して行われる第2の本発明の燃料電池システムである。 Pressing said valve body is a second fuel cell system of the present invention which is performed by utilizing the weight of the valve body.
【0020】 [0020]
第5の本発明は、前記燃料ガス出口と前記逆止弁との間に設けられた、凝縮した水の蓄水を行う第一タンクをさらに備えた第1の本発明の燃料電池システムである。 The fifth of the present invention, the provided with fuel gas outlet between the check valve is the first fuel cell system of the present invention, further comprising a first tank to perform the water storage of the condensed water .
【0021】 [0021]
第6の本発明は、前記第一タンクの水位を検知するための第一タンク水位検知手段と、 The present invention of a 6, a first tank water level detection means for detecting the water level of the first tank,
前記第一タンクに蓄水されている水の排水を、前記第一タンク水位検知手段による検知結果に基づいて行うための、前記第一タンクに設けられた排水弁とをさらに備えた第5の本発明の燃料電池システムである。 The drainage of water that is the water storage in the first tank, said to do based on the detection result of the first tank water level detection means, a fifth with further a water discharge valve provided in the first tank it is a fuel cell system of the present invention.
【0022】 [0022]
第7の本発明は、前記燃料電池を通流した、または前記バイパス路を通流した燃料ガスが供給されるバーナと、 The present invention seventh a burner wherein the fuel cell was passed, or fuel gas flows through the bypass passage is provided,
前記バイパス路の終点と前記バーナとの間に設けられた、凝縮した水の蓄水を行う第二タンクをさらに備えた第5または第6の本発明の燃料電池システムである。 The end point of the bypass passage and disposed between said burner, a fifth or sixth fuel cell system of the present invention, further comprising a second tank to perform water storage of the condensed water.
【0023】 [0023]
第8の本発明は、前記第二タンクの水位を検知するための第二タンク水位検知手段と、 The present invention The eighth and second tank water level detection means for detecting the water level of the second tank,
少なくとも前記第二タンクに蓄水されている水の排水を、少なくとも前記第二タンク水位検知手段による前記検知結果に基づいて行うための、前記第二タンクに設けられた第二排水弁とをさらに備えた第7の本発明の燃料電池システムである。 The drainage of water that is the water storage to at least said second tank, for performing on the basis of the detection result of at least the second tank water level detection means, and a second water discharge valve provided in the second tank further a seventh fuel cell system of the present invention with.
【0024】 [0024]
第9の本発明は、前記第一タンクと前記第二タンクとを連通する連通路と、 The present invention ninth and the communication path for communicating the second tank and the first tank,
前記第一タンクの水位を検知するための第一タンク水位検知手段と、 A first tank water level detection means for detecting the water level of the first tank,
前記第一タンクに蓄水されている水の排水を、前記第一タンク水位検知手段による検知結果に基づいて行うための、前記連通路に設けられた第一排水弁とをさらに備えた第7または第8の本発明の燃料電池システムである。 7 wherein the drainage of the first tank is the water storage in water, for performing on the basis of the detection result of the first tank water level detection means, further comprising a first water discharge valve provided in said communicating passage or eighth fuel cell system of the present invention.
【0025】 [0025]
第10の本発明は、前記第一タンクと前記第二タンクとを、前記第二タンクの水位が前記第一タンクの水位よりも高くなるように連通する連通路と、 10 th aspect of the present invention is a communication path between the second tank and the first tank communicates as water level in the second tank is higher than the water level of the first tank,
前記第二タンクの水位を検知するための第二タンク水位検知手段と、 A second tank water level detection means for detecting the water level of the second tank,
前記第一タンクに蓄水されている水の排水と前記第二タンクに蓄水されている水の排水とを、前記第二タンク水位検知手段による検知結果に基づいて行うための、前記第二タンクに設けられた第三排水弁とをさらに備えた第7の本発明の燃料電池システムである。 And drainage of water is the water storage to the second tank and drainage of water that is the water storage in the first tank, for performing on the basis of the detection result of the second tank water level detection means, the second a seventh fuel cell system of the present invention, further comprising a third water discharge valve provided in the tank.
【0026】 [0026]
第11の本発明は、前記バイパス路の終点と前記第二タンクとの間に設けられた、前記水を凝縮させるための凝縮器をさらに備えた第7の本発明の燃料電池システムである。 11 th aspect of the present invention is, provided between the end point and the second tank of the bypass passage, a seventh fuel cell system of the present invention, further comprising a condenser for condensing the water.
【0027】 [0027]
第12の本発明は、前記逆止弁は、撥水性材料を利用して構成されている第1の本発明の燃料電池システムである。 The present invention of the twelfth, the check valve is a first fuel cell system of the present invention that is configured by using a water-repellent material.
【0028】 [0028]
第13の本発明は、前記撥水性材料は、フッ素系材料である第12の本発明の燃料電池システムである。 The present invention of a 13, the water-repellent material is a twelfth fuel cell system of the present invention is a fluorine-containing material.
【0029】 [0029]
【実施の形態】 [Embodiment]
以下に、本発明にかかる実施の形態について、図面を参照しつつ説明を行う。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
【0030】 [0030]
(実施の形態1) (Embodiment 1)
はじめに、図1を主として参照しながら、本実施の形態の固体高分子形燃料電池システムの構成について説明する。 First, with reference to FIG. 1 will be described mainly constituted of the polymer electrolyte fuel cell system of this embodiment. なお、図1は、本発明の実施の形態1の固体高分子形燃料電池システムを示す構成図である。 Incidentally, FIG. 1 is a block diagram showing a polymer electrolyte fuel cell system according to the first embodiment of the present invention.
【0031】 [0031]
本実施の形態における固体高分子形燃料電池システムは、燃料ガスと酸化剤ガスを用いて発電を行う固体高分子形の燃料電池11と、天然ガスなどの原料ガスを水蒸気改質し水素リッチな燃料ガスを生成する燃料処理器12と、燃料ガスを通流する燃料ガス流路において燃料電池11をバイパスするバイパス路13と、燃料ガス流路を燃料電池11側とバイパス路13側に切り替える切替弁14と、バイパス路13を通流する燃料ガスの燃料電池11への逆流を防止する逆止弁15′と、バイパス路13を通流する燃料ガスまたは燃料電池11より排出される排気燃料ガスを燃焼し燃料処理器を加熱するバーナ16とを備える。 Polymer electrolyte fuel cell system in this embodiment includes a fuel cell 11 of the polymer electrolyte for generating electric power using a fuel gas and oxidizer gas, a material gas such as natural gas steam reforming hydrogen rich a fuel processor 12 for generating the fuel gas, a bypass passage 13 that bypasses the fuel cell 11 in the fuel gas flow path Tsuryu the fuel gas, switching to switch the fuel gas flow passage to the fuel cell 11 side and the bypass passage 13 side a valve 14, a check valve 15 'to prevent backflow of the bypass passage 13 to the fuel gas in the fuel cell 11 flowing through the exhaust fuel gas discharged from the fuel gas or the fuel cell 11 flows through the bypass passage 13 burning and a burner 16 for heating the fuel processor.
【0032】 [0032]
逆止弁15′は、図2に示すように、弁座17と、弁体18と、弁座17と弁体18とが接触時に通流を防ぐシール材19と、弁体18を弁座17に押し付けるバネ20と、弁体18の駆動軸を安定させるガイド21とを備える。 The check valve 15 ', as shown in FIG. 2, a valve seat 17, a valve body 18, the seal member 19 and the valve seat 17 and the valve element 18 prevents Tsuryu upon contact, the valve seat of the valve element 18 It comprises a spring 20 for pressing the 17, and a guide 21 for stabilizing the drive shaft of the valve body 18.
【0033】 [0033]
つぎに、本実施の形態における固体高分子形燃料電池システムの動作について説明する。 Next, the operation of the polymer electrolyte fuel cell system in this embodiment.
【0034】 [0034]
燃料処理器12内では、天然ガス等の原料ガスから水素リッチな燃料ガスを生成する改質反応を促進するために、温度が700℃程度になるようにバーナ16で加熱する。 The fuel processor 12 within, in order to facilitate the reforming reaction to produce a hydrogen-rich fuel gas from a raw material gas such as natural gas, the temperature is heated by a burner 16 to be about 700 ° C.. 同時に、燃料処理器12は燃料ガスに含まれる一酸化炭素を燃料電池11の触媒にダメージを与えない濃度まで除去する機能も有する。 At the same time, fuel processor 12 also functions to remove the carbon monoxide contained in the fuel gas to a concentration of catalyst does not damage the fuel cell 11.
【0035】 [0035]
システム起動時などの燃料ガスに一酸化炭素が多く含まれる場合には、切替弁14は燃料電池11方向を閉、バイパス路13方向を開とする。 The fuel gas, such as system startup carbon monoxide when included many, the switching valve 14 is a fuel cell 11 direction to close the bypass passage 13 direction open. このとき燃料処理器12より排出された燃料ガスは、切替弁14によってバイパス路13に導かれ、燃料電池11をバイパスする。 The fuel gas discharged from this time the fuel processor 12 is led to the bypass passage 13 by the switching valve 14, bypassing the fuel cell 11. バイパス路13を通流した燃料ガスは、逆止弁15′によりバーナ16方向へのみ通流する。 The fuel gas flows through the bypass passage 13 is seen flowing to the burner 16 direction by the check valve 15 '. バーナ16に供給された燃料ガスは、燃焼ガスとともにまたは燃料ガスのみで燃焼される。 The fuel gas supplied to the burner 16 is combusted only in conjunction with the combustion gas or fuel gas.
【0036】 [0036]
このとき、逆止弁15′は、バネ20により弁体18が弁座17に押し付けられ、かつシール材19により燃料ガス流路が閉止されているため、燃料ガスの燃料電池11への逆流が防止されている。 At this time, the check valve 15 ', valve body 18 is pressed against the valve seat 17 by the spring 20, and the fuel gas flow path is closed by the sealing member 19, the reverse flow to the fuel cell 11 of the fuel gas It is prevented.
【0037】 [0037]
逆に、燃料ガス中の一酸化濃度が充分に低い場合には、切替弁14は燃料電池11方向を開、バイパス路13方向を閉とする。 Conversely, when the monoxide concentration in the fuel gas sufficiently low, the switching valve 14 is a fuel cell 11 direction to open the bypass passage 13 direction is closed. 燃料処理器12より排出された燃料ガスは、切替弁14によって燃料電池11へ供給され、供給空気とともに発電を行う。 The fuel gas discharged from the fuel processor 12 is supplied by the switching valve 14 to the fuel cell 11 generates power with the feed air. 燃料電池11からは、発電に用いられなかった水素と水蒸気と二酸化炭素と一酸化炭素の混合ガスが排出される。 From the fuel cell 11, a mixed gas has not been used for power generation of hydrogen and water vapor and carbon dioxide and carbon monoxide are discharged. 排出された排気燃料ガスは、逆止弁15′を通流した後、バーナ16に供給され、燃焼ガスとともにまたは排気燃料ガスのみで燃焼される。 Discharged exhaust fuel gas, after flowing through the check valve 15 'is supplied to the burner 16, is combusted with the combustion gases, or only the exhaust fuel gas.
【0038】 [0038]
このとき、逆止弁15′は、バネ20による圧力より大きい圧力で燃料ガスが弁体18を押し、弁体18がガイド21によってスライドするため、燃料ガス流路が確保される。 At this time, the check valve 15 ', the fuel gas pushes the valve element 18 at a pressure greater than the pressure of the spring 20, the valve element 18 to slide by the guide 21, the fuel gas flow passage is ensured.
【0039】 [0039]
したがって、本実施の形態における固体高分子形燃料電池システムの構成をとると、システム起動時などの一酸化炭素が多く含まれる燃料ガスは、バイパス路13、切替弁14、逆止弁15′により、燃料電池11に流入/逆流することはない。 Thus, taking the configuration of the polymer electrolyte fuel cell system in this embodiment, the fuel gas that contains many carbon monoxide, such as system startup, the bypass passage 13, the switching valve 14, the check valve 15 ' , it is not flow / reverse flow in the fuel cell 11. これによりシステム起動時などの燃料ガスに多く含まれる一酸化炭素によって、燃料電池11の触媒が被毒することを防止することを実現できる。 Thus many by carbon monoxide contained in the fuel gas, such as system startup, the catalyst of the fuel cell 11 can be realized to prevent the poisoning.
【0040】 [0040]
本実施の形態における固体高分子形燃料電池システムでは、逆流防止のために逆止弁15′を用いている。 In the polymer electrolyte fuel cell system in this embodiment uses a non-return valve 15 'to prevent back flow. 逆止弁15′の開閉には電力を使用しない。 Do not use power for closing of the check valve 15 '. また、逆止弁15′の構成は図2に示すように極めて簡潔であるためサイズも小さく、また低コストである。 The configuration of the check valve 15 'is also small size since it is very brief, as shown in FIG. 2, also a lower cost.
【0041】 [0041]
すなわち、本実施の形態における固体高分子形燃料電池システムの構成をとることにより、より低消費電力・低コスト・小サイズで燃料電池の触媒を被毒させない安全運転が可能な固体高分子形燃料電池システムを実現できる。 That is, by taking the configuration of the polymer electrolyte fuel cell system in the present embodiment, more does not poison the catalyst of the fuel cell at a low power, low cost and small size safe driving that can polymer electrolyte fuel It is possible to realize a battery system.
【0042】 [0042]
かくして、燃料ガスを通流する燃料ガス流路において燃料電池の出入口をバイパスするバイパス路と、燃料ガス流路を燃料電池側とバイパス路側に切り替える流路切替弁とを備える燃料電池システムにおいて、バイパス路を通流する燃料ガスの燃料電池への逆流を防止する逆止弁を併せ持つことにより、より低消費電力・低コスト・小サイズで燃料電池の触媒を被毒させない安全運転が可能な固体高分子形燃料電池システムを実現できる。 Thus, a bypass passage for bypassing the inlet and outlet of the fuel cell in the fuel gas flow path Tsuryu the fuel gas, a fuel gas flow path in the fuel cell system and a flow path switching valve for switching the fuel cell side and the bypass road, a bypass by having both a check valve to prevent backflow of the road to the fuel cell of the fuel gas flowing, more does not poison the catalyst of the fuel cell at a low power, low cost and small size safe driving capable solid high It can be realized molecular type fuel cell system.
【0043】 [0043]
なお、切替弁14は本発明の切替手段に対応し、バネ20は本発明の弾性体に対応する。 The switching valve 14 corresponds to the switching means of the present invention, the spring 20 corresponds to the elastic member of the present invention.
【0044】 [0044]
(実施の形態2) (Embodiment 2)
はじめに、図3を主として参照しながら、本実施の形態の固体高分子形燃料電池システムの構成について説明する。 First, with reference to FIG. 3 will be described mainly constituted of the polymer electrolyte fuel cell system of this embodiment. なお、図3は、本発明の実施の形態2の固体高分子形燃料電池システムを示す構成図である。 Incidentally, FIG. 3 is a block diagram showing a polymer electrolyte fuel cell system according to a second embodiment of the present invention.
【0045】 [0045]
本実施の形態の固体高分子形燃料電池システムの構成は、前述した実施の形態1の固体高分子形燃料電池システムの構成と類似している。 Configuration of the polymer electrolyte fuel cell system of this embodiment is similar to the configuration of the polymer electrolyte fuel cell system of the first embodiment described above.
【0046】 [0046]
ただし、本実施の形態の固体高分子形燃料電池システムは、逆止弁15を鉛直方向に設置し、かつ燃料電池11より排出される排気燃料ガスの逆止弁への通流方向を下から上へとしている。 However, the polymer electrolyte fuel cell system according to this embodiment, by installing a check valve 15 in the vertical direction, and the flow direction of the check valve of the exhaust fuel gas discharged from the fuel cell 11 from the bottom It has been to the top.
【0047】 [0047]
図4に本実施の形態における逆止弁15の構成図を示す。 Figure 4 shows a block diagram of the check valve 15 in this embodiment. 本実施の形態における逆止弁15は、弁体18を弁座17に押し付けるためのバネ20(図2参照)を除去した点で、前述した実施の形態1における逆止弁15′(図1参照)と異なる。 The check valve 15 in the present embodiment, in that the removal of the spring 20 for pressing the valve element 18 in valve seat 17 (see FIG. 2), the check valve 15 in the first embodiment described above '(FIG. 1 reference) is different.
【0048】 [0048]
つぎに、本実施の形態における固体高分子形燃料電池システムの動作について説明する。 Next, the operation of the polymer electrolyte fuel cell system in this embodiment.
【0049】 [0049]
燃料処理器12内では、天然ガス等の原料ガスから水素リッチな燃料ガスを生成する改質反応を促進するために、温度が700℃程度になるようにバーナ16で加熱する。 The fuel processor 12 within, in order to facilitate the reforming reaction to produce a hydrogen-rich fuel gas from a raw material gas such as natural gas, the temperature is heated by a burner 16 to be about 700 ° C.. 同時に、燃料処理器12は燃料ガスに含まれる一酸化炭素を燃料電池11の触媒にダメージを与えない濃度まで除去する機能も有する。 At the same time, fuel processor 12 also functions to remove the carbon monoxide contained in the fuel gas to a concentration of catalyst does not damage the fuel cell 11.
【0050】 [0050]
システム起動時などの燃料ガスに一酸化炭素が多く含まれる場合には、切替弁14は燃料電池11方向を閉、バイパス路13方向を開とする。 The fuel gas, such as system startup carbon monoxide when included many, the switching valve 14 is a fuel cell 11 direction to close the bypass passage 13 direction open. このとき燃料処理器12より排出された燃料ガスは、切替弁14によってバイパス路13に導かれ、燃料電池11をバイパスする。 The fuel gas discharged from this time the fuel processor 12 is led to the bypass passage 13 by the switching valve 14, bypassing the fuel cell 11. バイパス路13を通流した燃料ガスは、逆止弁15によりバーナ16方向へのみ通流する。 The fuel gas flows through the bypass passage 13 is seen flowing to the burner 16 direction by the check valve 15. バーナ16に供給された燃料ガスは、燃焼ガスとともにまたは燃料ガスのみで燃焼される。 The fuel gas supplied to the burner 16 is combusted only in conjunction with the combustion gas or fuel gas.
【0051】 [0051]
このとき、逆止弁15は、弁体18の自重と逆止弁15下流からの逆圧により弁体18が弁座17に押し付けられ、かつシール材19により燃料ガス流路が閉止されているため、燃料ガスの燃料電池11への逆流が防止されている。 At this time, the check valve 15, the fuel gas flow path is closed by its own weight and the check valve 15 the valve body 18 by the back pressure from downstream is pressed against the valve seat 17, and sealing member 19 of the valve element 18 Therefore, backflow of the fuel cell 11 of the fuel gas is prevented.
【0052】 [0052]
逆に、燃料ガス中の一酸化濃度が充分に低い場合には、切替弁14は燃料電池11方向を開、バイパス路13方向を閉とする。 Conversely, when the monoxide concentration in the fuel gas sufficiently low, the switching valve 14 is a fuel cell 11 direction to open the bypass passage 13 direction is closed. 燃料処理器12より排出された燃料ガスは、切替弁14によって燃料電池11へ供給され、供給空気とともに発電を行う。 The fuel gas discharged from the fuel processor 12 is supplied by the switching valve 14 to the fuel cell 11 generates power with the feed air. 燃料電池11からは、発電に用いられなかった水素と水蒸気と二酸化炭素と一酸化炭素の混合ガスが排出される。 From the fuel cell 11, a mixed gas has not been used for power generation of hydrogen and water vapor and carbon dioxide and carbon monoxide are discharged. 排出された排気燃料ガスは、逆止弁15を通流した後、バーナ16に供給され、燃焼ガスとともにまたは排気燃料ガスのみで燃焼される。 Discharged exhaust fuel gas, after flowing through the check valve 15, is supplied to the burner 16, is combusted with the combustion gases, or only the exhaust fuel gas.
【0053】 [0053]
このとき、逆止弁15は、弁体18の自重による圧力より大きい圧力で燃料ガスが弁体18を押し、弁体18がガイド21によってスライドするため、燃料ガス流路が確保される。 At this time, the check valve 15, the fuel gas pushes the valve element 18 at a pressure greater than the pressure due to the weight of the valve body 18, valve body 18 to slide by the guide 21, the fuel gas flow passage is ensured.
【0054】 [0054]
したがって、本実施の形態における固体高分子形燃料電池システムの構成をとると、逆止弁15は、弁体18の自重と逆止弁15より下流からの逆圧で閉止する。 Thus, taking the configuration of the polymer electrolyte fuel cell system in the present embodiment, the check valve 15 is closed by back pressure from downstream to its own weight and the check valve 15 of the valve body 18. そのため、図2に示すような弁を閉止させるバネ20は必要ない。 Therefore, the spring 20 to close the valve as shown in FIG. 2 are not required. また、弁体18も軽量にすることが可能になるため、順方向からの通流に対しても圧力損失をより低減することができる。 Moreover, since it is possible to valve element 18 is also lightweight and can also further reduce the pressure loss for flow of the forward direction.
【0055】 [0055]
すなわち、本実施の形態における固体高分子形燃料電池システムの構成をとると、実施の形態1で示した作用に加えて、より簡潔な逆止弁構成が可能で、かつ燃料ガス流路の圧力損失を低減することが可能な固体高分子形燃料電池システムを実現できる。 That is, if a configuration of a polymer electrolyte fuel cell system in this embodiment, in addition to the effects shown in the first embodiment, can be more concise check valve structure, and the pressure of the fuel gas channel the polymer electrolyte fuel cell system capable of reducing the loss can be realized.
【0056】 [0056]
なお、図4では弁体18は複雑な形状で、かつ、シール材19は弁体18側に組み込んでいる。 In the complex shape in FIG. 4 the valve body 18 and the sealing member 19 incorporates a valve element 18 side. しかし、弁体18は球状にしても同等の効果が得られる。 However, the valve body 18 is also spherically same effect.
【0057】 [0057]
また、シール材19を、弁座17側に組み込んでも同等の効果が得られる。 Further, a sealing member 19, a similar effect can be obtained by incorporating the valve seat 17 side.
【0058】 [0058]
かくして、逆止弁を鉛直方向に設置し、かつ燃料電池より排出される排気燃料ガスの逆止弁への通流方向は下から上へとすることにより、より簡潔な逆止弁構成が可能で、かつ燃料ガス流路の圧力損失を低減することが可能な固体高分子形燃料電池システムを実現できる。 Thus, installing a check valve in the vertical direction, and by the flow direction of the check valve of the exhaust fuel gas discharged from the fuel cell and from bottom to top, can be more simple check valve arrangement in, and can be realized a solid polymer fuel cell system capable of reducing the pressure loss of the fuel gas passage.
【0059】 [0059]
(実施の形態3) (Embodiment 3)
はじめに、図5を主として参照しながら、本実施の形態の固体高分子形燃料電池システムの構成について説明する。 First, with reference to FIG. 5 mainly to describe the configuration of a polymer electrolyte fuel cell system of this embodiment. なお、図5は、本発明の実施の形態3の固体高分子形燃料電池システムを示す構成図である。 Incidentally, FIG. 5 is a block diagram showing a polymer electrolyte fuel cell system of the third embodiment of the present invention.
【0060】 [0060]
本実施の形態の固体高分子形燃料電池システムの構成は、前述した実施の形態2の固体高分子形燃料電池システムの構成と類似している。 Configuration of the polymer electrolyte fuel cell system of this embodiment is similar to the configuration of the polymer electrolyte fuel cell system of the second embodiment described above.
【0061】 [0061]
ただし、本実施の形態の固体高分子形燃料電池システムは、逆止弁15より上流の燃料ガス流路に、逆止弁15より上流で凝縮したドレン水を蓄水するドレンタンク22と、ドレンタンクに蓄水したドレン水を排出する電磁弁23′と、水位を検知する水位センサ24とをさらに備える。 However, the polymer electrolyte fuel cell system according to this embodiment, the upstream fuel gas passage than the check valve 15, a drain tank 22 for water storage and condensed drain water upstream of the check valve 15, drain further comprising an electromagnetic valve 23 'for discharging the water holding the drain water in the tank, and a water level sensor 24 for detecting the water level. すなわち、ドレンタンク22と電磁弁23′と水位センサ24は、本実施の形態におけるドレン機構である。 That is, the drain tank 22 and the solenoid valve 23 'and the water level sensor 24 is a drain mechanism of the present embodiment.
【0062】 [0062]
つぎに、本実施の形態における固体高分子形燃料電池システムの動作について説明する。 Next, the operation of the polymer electrolyte fuel cell system in this embodiment.
【0063】 [0063]
燃料処理器12内では、天然ガス等の原料ガスから水素リッチな燃料ガスを生成する改質反応を促進するために、温度が700℃程度になるようにバーナ16で加熱する。 The fuel processor 12 within, in order to facilitate the reforming reaction to produce a hydrogen-rich fuel gas from a raw material gas such as natural gas, the temperature is heated by a burner 16 to be about 700 ° C.. 同時に、燃料処理器12は燃料ガスに含まれる一酸化炭素を燃料電池11の触媒にダメージを与えない濃度まで除去する機能も有する。 At the same time, fuel processor 12 also functions to remove the carbon monoxide contained in the fuel gas to a concentration of catalyst does not damage the fuel cell 11.
【0064】 [0064]
システム起動時などの燃料ガスに一酸化炭素が多く含まれる場合は、切替弁14は燃料電池11方向を閉、バイパス路13方向を開とする。 A fuel gas such as system startup carbon monoxide if it contains many, the switching valve 14 is a fuel cell 11 direction to close the bypass passage 13 direction open. このとき燃料処理器12より排出された燃料ガスは、切替弁14によってバイパス路13に導かれ、燃料電池11をバイパスする。 The fuel gas discharged from this time the fuel processor 12 is led to the bypass passage 13 by the switching valve 14, bypassing the fuel cell 11. バイパス路13を通流した燃料ガスは、逆止弁15によりバーナ16方向へのみ通流する。 The fuel gas flows through the bypass passage 13 is seen flowing to the burner 16 direction by the check valve 15. バーナ16に供給された燃料ガスは、燃焼ガスとともにまたは燃料ガスのみで燃焼される。 The fuel gas supplied to the burner 16 is combusted only in conjunction with the combustion gas or fuel gas.
【0065】 [0065]
このとき、逆止弁15は、弁体18の自重と逆止弁15下流からの逆圧により弁体18が弁座17に押し付けられ、かつシール材19により燃料ガス流路が閉止されているため、燃料ガスの燃料電池11への逆流が防止されている。 At this time, the check valve 15, the fuel gas flow path is closed by its own weight and the check valve 15 the valve body 18 by the back pressure from downstream is pressed against the valve seat 17, and sealing member 19 of the valve element 18 Therefore, backflow of the fuel cell 11 of the fuel gas is prevented.
【0066】 [0066]
逆に、燃料ガス中の一酸化濃度が充分に低い場合には、切替弁14は燃料電池11方向を開、バイパス路13方向を閉とする。 Conversely, when the monoxide concentration in the fuel gas sufficiently low, the switching valve 14 is a fuel cell 11 direction to open the bypass passage 13 direction is closed. 燃料処理器12より排出された燃料ガスは、切替弁14によって燃料電池11へ供給され、供給空気とともに発電を行う。 The fuel gas discharged from the fuel processor 12 is supplied by the switching valve 14 to the fuel cell 11 generates power with the feed air. 燃料電池11からは、発電に用いられなかった水素と水蒸気と二酸化炭素と一酸化炭素の混合ガスが排出される。 From the fuel cell 11, a mixed gas has not been used for power generation of hydrogen and water vapor and carbon dioxide and carbon monoxide are discharged. 排出された排気燃料ガスは、逆止弁15を通流した後、バーナ16に供給され、燃焼ガスとともにまたは排気燃料ガスのみで燃焼される。 Discharged exhaust fuel gas, after flowing through the check valve 15, is supplied to the burner 16, is combusted with the combustion gases, or only the exhaust fuel gas.
【0067】 [0067]
このとき、逆止弁15は、弁体18の自重による圧力より大きい圧力で燃料ガスが弁体18を押し、弁体18がガイド21によってスライドするため、燃料ガス流路が確保される。 At this time, the check valve 15, the fuel gas pushes the valve element 18 at a pressure greater than the pressure due to the weight of the valve body 18, valve body 18 to slide by the guide 21, the fuel gas flow passage is ensured.
【0068】 [0068]
一方、逆止弁15より上流で凝縮したドレン水は逆止弁15の手前で分離され、ドレンタンク22に蓄水される。 Meanwhile, drain water condensed upstream of the check valve 15 is separated in front of the check valve 15, is water storage in the drain tank 22. ドレンタンク22にはドレンタンク22の水位を検知する水位センサ24があり、水位が上昇し第1のある閾値X1を上回ると、制御により電磁弁23′を開としてドレン水を排出する。 The drain tank 22 has a water level sensor 24 for detecting the water level of the drain tank 22, it exceeds the threshold value X1 of the first, there the water level rises and drain water solenoid valve 23 'is opened by the control. また、水位が下降し第2のある閾値X2を下回ると電磁弁23′を閉としてドレン水の排出を停止する。 Further, to stop the discharge of drain water solenoid valve 23 'is closed below the threshold X2, which second, there lowered water level.
【0069】 [0069]
したがって、本実施の形態における固体高分子形燃料電池システムの構成をとると、逆止弁15より上流で凝縮したドレン水は逆止弁15の上流で燃料ガスと分離されるため、逆止弁15には燃料ガスのみが通流される。 Therefore, taking the configuration of the polymer electrolyte fuel cell system in this embodiment, drain water condensed upstream of the check valve 15 is separated from the fuel gas upstream of the check valve 15, check valve 15 only the fuel gas passage flows in. この結果、燃料ガス流路に凝縮水が停留することによる燃料ガスの不安定供給(例えば脈動など)を防止することが可能で、かつ逆止弁15の動作をより安定して行なうことが可能となる(逆止弁15付近で燃料ガスの通流が鉛直上向きであっても、凝縮した水で経路をが閉塞してしまうことがない)。 As a result, it is possible to prevent unstable supply of the fuel gas due to condensed water in the fuel gas channel is stationary (e.g., pulse, etc.), and the operation of the check valve 15 more stably can be performed become (even is a vertically upward flow of the fuel gas in the vicinity of the check valve 15, a path in condensed water is not entirely closed).
【0070】 [0070]
すなわち、本実施の形態における固体高分子形燃料電池システムの構成により、実施の形態2で示した作用に加えて、より安定した燃料ガス供給と逆止弁の安定動作を可能にする固体高分子形燃料電池システムを実現できる。 That is, the configuration of the polymer electrolyte fuel cell system in this embodiment, in addition to the operation described in Embodiment 2, a solid polymer that enables stable operation of a more stable fuel gas supply and the check valve It can be realized fuel cell system.
【0071】 [0071]
かくして、逆止弁より上流の前記燃料ガス流路に、逆止弁より上流で凝縮した水を蓄水し排出するドレン機構を設けることにより、より安定した燃料ガス供給と逆止弁の安定動作を可能にする固体高分子形燃料電池システムを実現できる。 Thus, the fuel gas flow passage upstream of the check valve, by providing a drainage mechanism that is water holding the condensed water upstream of the check valve discharge, stable operation of more stable fuel gas supply and the check valve It can be realized a solid polymer fuel cell system that enables.
【0072】 [0072]
なお、ドレンタンク22は本発明の第一タンクに対応し、電磁弁23′は本発明の排水弁に対応し、水位センサ24は本発明の第一タンク水位検知手段に対応する。 Incidentally, the drain tank 22 corresponds to the first tank of the present invention, corresponding to the drain valve of the solenoid valve 23 'invention, the water level sensor 24 corresponds to the first tank water level detection means of the present invention.
【0073】 [0073]
(実施の形態4) (Embodiment 4)
はじめに、図6を主として参照しながら、本実施の形態の固体高分子形燃料電池システムの構成について説明する。 First, with reference to FIG. 6 will be described mainly constituted of the polymer electrolyte fuel cell system of this embodiment. なお、図6は、本発明の実施の形態4の固体高分子形燃料電池システムを示す構成図である。 Incidentally, FIG. 6 is a block diagram showing a polymer electrolyte fuel cell system according to a fourth embodiment of the present invention.
【0074】 [0074]
本実施の形態の固体高分子形燃料電池システムの構成は、前述した実施の形態3の固体高分子形燃料電池システムの構成と類似している。 Configuration of the polymer electrolyte fuel cell system of this embodiment is similar to the configuration of the polymer electrolyte fuel cell system of the third embodiment described above.
【0075】 [0075]
ただし、本実施の形態の固体高分子形燃料電池システムは、逆止弁15より上流の燃料ガス流路で凝縮した水を蓄水する第1のドレンタンク22と、水位を検知する水位センサ24と、バーナ16手前での燃料ガス流路において凝縮したドレン水を蓄水する第2のドレンタンク25と、第1のドレンタンク22と第2のドレンタンク25とを連通する連通路26と、連通路26の開閉を行なう電磁弁23と、ドレン水を排出する電磁弁27と、第2のドレンタンク25内部の水位を検知する水位センサ28とをさらに備える。 However, the polymer electrolyte fuel cell system of this embodiment includes a first drain tank 22 to the water storage of the condensed water in the upstream fuel gas passage than the check valve 15, a water level sensor 24 for detecting the water level When, a second drain tank 25 to the water storage drain water condensed in the fuel gas flow passage of the burner 16 before a communication path 26 in which the first drain tank 22 and a second drain tank 25 communicates, further comprising an electromagnetic valve 23 for opening and closing the communication passage 26, an electromagnetic valve 27 for discharging the drain water, the water level sensor 28 for detecting the second drain tank 25 inside the water level.
【0076】 [0076]
つぎに、本実施の形態における固体高分子形燃料電池システムの動作について説明する。 Next, the operation of the polymer electrolyte fuel cell system in this embodiment.
【0077】 [0077]
燃料処理器12内では、天然ガス等の原料ガスから水素リッチな燃料ガスを生成する改質反応を促進するために、温度が700℃程度になるようにバーナ16で加熱する。 The fuel processor 12 within, in order to facilitate the reforming reaction to produce a hydrogen-rich fuel gas from a raw material gas such as natural gas, the temperature is heated by a burner 16 to be about 700 ° C.. 同時に、燃料処理器12は燃料ガスに含まれる一酸化炭素を燃料電池11の触媒にダメージを与えない濃度まで除去する機能も有する。 At the same time, fuel processor 12 also functions to remove the carbon monoxide contained in the fuel gas to a concentration of catalyst does not damage the fuel cell 11.
【0078】 [0078]
システム起動時などの燃料ガスに一酸化炭素が多く含まれる場合は、切替弁14は燃料電池11方向を閉、バイパス路13方向を開とする。 A fuel gas such as system startup carbon monoxide if it contains many, the switching valve 14 is a fuel cell 11 direction to close the bypass passage 13 direction open. このとき燃料処理器12より排出された燃料ガスは、切替弁14によってバイパス路13に導かれ、燃料電池11をバイパスする。 The fuel gas discharged from this time the fuel processor 12 is led to the bypass passage 13 by the switching valve 14, bypassing the fuel cell 11. バイパス路13を通流した燃料ガスは、逆止弁15によりバーナ16方向へのみ通流する。 The fuel gas flows through the bypass passage 13 is seen flowing to the burner 16 direction by the check valve 15. バーナ16に供給された燃料ガスは、燃焼ガスとともにまたは燃料ガスのみで燃焼される。 The fuel gas supplied to the burner 16 is combusted only in conjunction with the combustion gas or fuel gas.
【0079】 [0079]
このとき、逆止弁15は、弁体18の自重と逆止弁15下流からの逆圧により弁体18が弁座17に押し付けられ、かつシール材19により燃料ガス流路が閉止されているため、燃料ガスの燃料電池11への逆流が防止されている。 At this time, the check valve 15, the fuel gas flow path is closed by its own weight and the check valve 15 the valve body 18 by the back pressure from downstream is pressed against the valve seat 17, and sealing member 19 of the valve element 18 Therefore, backflow of the fuel cell 11 of the fuel gas is prevented.
【0080】 [0080]
逆に、燃料ガス中の一酸化濃度が充分に低い場合には、切替弁14は燃料電池11方向を開、バイパス路13方向を閉とする。 Conversely, when the monoxide concentration in the fuel gas sufficiently low, the switching valve 14 is a fuel cell 11 direction to open the bypass passage 13 direction is closed. 燃料処理器12より排出された燃料ガスは、切替弁14によって燃料電池11へ供給され、供給空気とともに発電を行う。 The fuel gas discharged from the fuel processor 12 is supplied by the switching valve 14 to the fuel cell 11 generates power with the feed air. 燃料電池11からは、発電に用いられなかった水素と水蒸気と二酸化炭素と一酸化炭素の混合ガスが排出される。 From the fuel cell 11, a mixed gas has not been used for power generation of hydrogen and water vapor and carbon dioxide and carbon monoxide are discharged. 排出された排気燃料ガスは、逆止弁15を通流した後、バーナ16に供給され、燃焼ガスとともにまたは排気燃料ガスのみで燃焼される。 Discharged exhaust fuel gas, after flowing through the check valve 15, is supplied to the burner 16, is combusted with the combustion gases, or only the exhaust fuel gas.
【0081】 [0081]
このとき、逆止弁15は、弁体18の自重による圧力より大きい圧力で燃料ガスが弁体18を押し、弁体18がガイド21によってスライドするため、燃料ガス流路が確保される。 At this time, the check valve 15, the fuel gas pushes the valve element 18 at a pressure greater than the pressure due to the weight of the valve body 18, valve body 18 to slide by the guide 21, the fuel gas flow passage is ensured.
【0082】 [0082]
一方、逆止弁15より上流で凝縮したドレン水は逆止弁15の手前で分離され、第1のドレンタンク22に蓄水される。 Meanwhile, drain water condensed upstream of the check valve 15 is separated in front of the check valve 15, is the water storage to the first drain tank 22.
【0083】 [0083]
また、バーナ16手前での燃料ガス流路において凝縮したドレン水はバーナ16手前で分離され、第2のドレンタンク25に蓄水される。 Further, drain water condensed in the fuel gas flow passage of the burner 16 before being separated by a burner 16 before, is water storage to the second drain tank 25.
【0084】 [0084]
第1のドレンタンク22には第1のドレンタンク22の水位を検知する水位センサ24があり、水位が上昇し第1のある閾値X1を上回ると、制御により電磁弁23を開とすることによりドレン水は連通路26を介して第2のドレンタンク25に排出する。 The first drain tank 22 has a water level sensor 24 for detecting the water level of the first drain tank 22, exceeds the threshold value X1 of the first, there the water level rises by the solenoid valve 23 opened by the control drain water is discharged to the second drain tank 25 through a communication path 26. また、水位が下降し第2のある閾値X2を下回ると電磁弁23を閉としてドレン水の排出を停止する。 Further, to stop the discharge of drain water solenoid valve 23 is closed when the water level falls below the threshold value X2 of a second, it is lowered.
【0085】 [0085]
また、第2のドレンタンク25には第2のドレンタンク25の水位を検知する水位センサ28があり、水位が上昇し第1のある閾値X3を上回ると、制御により電磁弁27を開とすることによりドレン水を排出または、水処理器(図示せず)に通流した後にシステム内部の加湿器(図示せず)や燃料処理器12の改質器(図示せず)に供給する。 Further, the second drain tank 25 has the water level sensor 28 for detecting the water level of the second drain tank 25, exceeds the threshold value X3 of the first, there the water level rises, the electromagnetic valve 27 opened by the control supplying the drain water discharge or water treatment devices within the system humidifier after flowing through the (not shown) (not shown) of and the fuel processor 12 reformer (not shown) by. また、水位が下降し第2のある閾値X4を下回ると電磁弁27を閉としてドレン水の第2のドレンタンク25からの排出を停止する。 Further, to stop the discharge from the second drain tank 25 of the drain water falls below the threshold X4 that second, there water level descends the solenoid valve 27 is closed.
【0086】 [0086]
したがって、本実施の形態における固体高分子形燃料電池システムの構成をとると、逆止弁15より上流で凝縮したドレン水は逆止弁15の上流で燃料ガスと分離されるため、逆止弁15には燃料ガスのみが通流される。 Therefore, taking the configuration of the polymer electrolyte fuel cell system in this embodiment, drain water condensed upstream of the check valve 15 is separated from the fuel gas upstream of the check valve 15, check valve 15 only the fuel gas passage flows in. この結果、燃料ガス流路に凝縮水が停留することによる燃料ガスの不安定供給(例えば脈動など)を防止することが可能で、かつ逆止弁15の動作をより安定して行なうことが可能となる。 As a result, it is possible to prevent unstable supply of the fuel gas due to condensed water in the fuel gas channel is stationary (e.g., pulse, etc.), and the operation of the check valve 15 more stably can be performed to become.
【0087】 [0087]
また、電磁弁27の開閉のみで、第1および第2のドレンタンク22、25のドレン水を有効に排出または、水処理器(図示せず)に通流した後にシステム内部の加湿器(図示せず)や燃料処理器12の改質器(図示せず)に供給することができる。 Further, only the opening and closing of the solenoid valve 27, the first and second drain water effectively discharge the drain tank 22, 25 or water treatment humidifier internal system after flowing through the (not shown) (FIG. can be supplied to the Shimese not) of and fuel processor 12 reformer (not shown). これにより、燃料ガス流路で凝縮するドレン水を一元管理することができる。 Accordingly, the drain water condensed in the fuel gas flow channel can be centrally managed.
【0088】 [0088]
すなわち、本実施の形態における固体高分子形燃料電池システムの構成により、上述した実施の形態3で示した作用に加えて、燃料ガス流路で凝縮するドレン水の管理を容易に可能にする固体高分子形燃料電池システムを実現できる。 That is, the configuration of the polymer electrolyte fuel cell system in this embodiment, in addition to the effects described in the third embodiment described above, it allows for easy management of drain water condensed in the fuel gas passage solid It can be realized polymer fuel cell system.
【0089】 [0089]
かくして、排気燃料ガスを燃料処理器のバーナに供給する固体高分子形燃料電池システムで、逆止弁より上流の燃料ガス流路で凝縮した水を蓄水する第1のドレンタンクと、バーナ手前での排気燃料ガス中の凝縮水を蓄水する第2のドレンタンクと凝縮水を排出する排出機構を有するドレン機構を備え、第1のドレンタンクと第2のドレンタンクとを連通することにより、燃料ガス流路で凝縮するドレン水の管理を容易に可能にする固体高分子形燃料電池システムを実現できる。 Thus, the exhaust fuel gas in the solid polymer fuel cell system for supplying to the burner of the fuel processor, the first drain tank for water storage and water condensed in the upstream fuel gas passage than the check valve, the burner front by communicating with the second drain tank for water storage condensed water of the exhaust fuel gas comprising a drain mechanism having a discharge mechanism for discharging the condensed water, and a first drain tank and a second drain tank in the polymer electrolyte fuel cell system allows for easy management of drain water condensed in the fuel gas flow path can be realized.
【0090】 [0090]
なお、電磁弁23は本発明の第一排水弁に対応し、ドレンタンク25は本発明の第二タンクに対応し、電磁弁27は本発明の第二排水弁に対応し、水位センサ28は本発明の第二タンク水位検知手段に対応する。 Incidentally, in response to the first drain valve of the solenoid valve 23 according to the present invention, the drain tank 25 corresponds to the second tank of the present invention, corresponds to the second drain valve of the solenoid valve 27 according to the present invention, the water level sensor 28 corresponding to the second tank water level detection means of the present invention.
【0091】 [0091]
(実施の形態5) (Embodiment 5)
はじめに、図7を主として参照しながら、本実施の形態の固体高分子形燃料電池システムの構成について説明する。 First, with reference to FIG. 7 primarily to describe the configuration of a polymer electrolyte fuel cell system of this embodiment. なお、図7は、本発明の実施の形態5の固体高分子形燃料電池システムを示す構成図である。 Note that FIG. 7 is a block diagram showing a polymer electrolyte fuel cell system according to a fifth embodiment of the present invention.
【0092】 [0092]
本実施の形態の固体高分子形燃料電池システムの構成は、前述した実施の形態4の固体高分子形燃料電池システムの構成と類似している。 Configuration of the polymer electrolyte fuel cell system of this embodiment is similar to the configuration of the polymer electrolyte fuel cell system of the fourth embodiment described above.
【0093】 [0093]
ただし、本実施の形態の固体高分子形燃料電池システムは、電磁弁23(図6参照)と水位センサ24(図6参照)とを有しない。 However, the polymer electrolyte fuel cell system according to this embodiment, no solenoid valve 23 (see FIG. 6) and a water level sensor 24 (see FIG. 6). その代わりに、水位センサ28における第2の閾値X4は、第1のドレンタンク22と第2のドレンタンク25に存在する各気体の圧力差より大きい水圧が連通路26と第2のドレンタンク25との連結部にかかるように、十分大きく設定されている。 Alternatively, the second threshold value in the water level sensor 28 X4 is greater pressure than the pressure difference between the gas and the first drain tank 22 present in the second drain tank 25 and the communication passage 26 second drain tank 25 as applied to the connecting portion between, it is set sufficiently large.
【0094】 [0094]
つぎに、本実施の形態における固体高分子形燃料電池システムの動作について説明する。 Next, the operation of the polymer electrolyte fuel cell system in this embodiment.
【0095】 [0095]
燃料処理器12内では、天然ガス等の原料ガスから水素リッチな燃料ガスを生成する改質反応を促進するために、温度が700℃程度になるようにバーナ16で加熱する。 The fuel processor 12 within, in order to facilitate the reforming reaction to produce a hydrogen-rich fuel gas from a raw material gas such as natural gas, the temperature is heated by a burner 16 to be about 700 ° C.. 同時に、燃料処理器12は燃料ガスに含まれる一酸化炭素を燃料電池11の触媒にダメージを与えない濃度まで除去する機能も有する。 At the same time, fuel processor 12 also functions to remove the carbon monoxide contained in the fuel gas to a concentration of catalyst does not damage the fuel cell 11.
【0096】 [0096]
システム起動時などの燃料ガスに一酸化炭素が多く含まれる場合は、切替弁14は燃料電池11方向を閉、バイパス路13方向を開とする。 A fuel gas such as system startup carbon monoxide if it contains many, the switching valve 14 is a fuel cell 11 direction to close the bypass passage 13 direction open. このとき燃料処理器12より排出された燃料ガスは、切替弁14によってバイパス路13に導かれ、燃料電池11をバイパスする。 The fuel gas discharged from this time the fuel processor 12 is led to the bypass passage 13 by the switching valve 14, bypassing the fuel cell 11. バイパス路13を通流した燃料ガスは、逆止弁15によりバーナ16方向へのみ通流する。 The fuel gas flows through the bypass passage 13 is seen flowing to the burner 16 direction by the check valve 15. バーナ16に供給された燃料ガスは、燃焼ガスとともにまたは燃料ガスのみで燃焼される。 The fuel gas supplied to the burner 16 is combusted only in conjunction with the combustion gas or fuel gas.
【0097】 [0097]
このとき、逆止弁15は、弁体18の自重と逆止弁15下流からの逆圧により弁体18が弁座17に押し付けられ、かつシール材19により燃料ガス流路が閉止されているため、燃料ガスの燃料電池11への逆流が防止されている。 At this time, the check valve 15, the fuel gas flow path is closed by its own weight and the check valve 15 the valve body 18 by the back pressure from downstream is pressed against the valve seat 17, and sealing member 19 of the valve element 18 Therefore, backflow of the fuel cell 11 of the fuel gas is prevented.
【0098】 [0098]
逆に、燃料ガス中の一酸化濃度が充分に低い場合には、切替弁14は燃料電池11方向を開、バイパス路13方向を閉とする。 Conversely, when the monoxide concentration in the fuel gas sufficiently low, the switching valve 14 is a fuel cell 11 direction to open the bypass passage 13 direction is closed. 燃料処理器12より排出された燃料ガスは、切替弁14によって燃料電池11へ供給され、供給空気とともに発電を行う。 The fuel gas discharged from the fuel processor 12 is supplied by the switching valve 14 to the fuel cell 11 generates power with the feed air. 燃料電池11からは、発電に用いられなかった水素と水蒸気と二酸化炭素と一酸化炭素の混合ガスが排出される。 From the fuel cell 11, a mixed gas has not been used for power generation of hydrogen and water vapor and carbon dioxide and carbon monoxide are discharged. 排出された排気燃料ガスは、逆止弁15を通流した後、バーナ16に供給され、燃焼ガスとともにまたは排気燃料ガスのみで燃焼される。 Discharged exhaust fuel gas, after flowing through the check valve 15, is supplied to the burner 16, is combusted with the combustion gases, or only the exhaust fuel gas.
【0099】 [0099]
このとき、逆止弁15は、弁体18の自重による圧力より大きい圧力で燃料ガスが弁体18を押し、弁体18がガイド21によってスライドするため、燃料ガス流路が確保される。 At this time, the check valve 15, the fuel gas pushes the valve element 18 at a pressure greater than the pressure due to the weight of the valve body 18, valve body 18 to slide by the guide 21, the fuel gas flow passage is ensured.
【0100】 [0100]
一方、逆止弁15より上流で凝縮したドレン水は逆止弁15の手前で分離され、第1のドレンタンク22に蓄水される。 Meanwhile, drain water condensed upstream of the check valve 15 is separated in front of the check valve 15, is the water storage to the first drain tank 22.
【0101】 [0101]
また、バーナ16手前での燃料ガス流路において凝縮したドレン水はバーナ16手前で分離され、第2のドレンタンク25に蓄水される。 Further, drain water condensed in the fuel gas flow passage of the burner 16 before being separated by a burner 16 before, is water storage to the second drain tank 25.
【0102】 [0102]
第2のドレンタンク25には第2のドレンタンク25の水位を検知する水位センサ28があり、水位が上昇し第1のある閾値X3を上回ると、制御により電磁弁27′を開とすることによりドレン水を排出または、水処理器(図示せず)に通流した後にシステム内部の加湿器(図示せず)や燃料処理器12の改質器(図示せず)に供給する。 The second drain tank 25 has the water level sensor 28 for detecting the water level of the second drain tank 25, it exceeds the threshold value X3 of the first, there the water level rises, to the solenoid valve 27 'and opened by a control supplying the drain water discharge or water treatment devices within the system humidifier after flowing through the (not shown) (not shown) of and the fuel processor 12 reformer (not shown) by. また、水位が下降し第2のある閾値X4を下回ると電磁弁27′を閉としてドレン水の第2のドレンタンク25からの排出を停止する。 Further, to stop the discharge from the second drain tank 25 of the drain water falls below the threshold X4 that second, there descends water level the solenoid valve 27 'is closed.
【0103】 [0103]
本実施の形態においては、第1のドレンタンク22および第2のドレンタンク25に蓄水されたドレン水は両タンクに存在する各気体の圧力差と水頭差によりバランスして蓄水される。 In the present embodiment, is a water storage and balanced by the pressure difference and water head difference between the gas drain water is the water storage to the first drain tank 22 and the second drain tank 25 is present in both tanks. また、水位センサ28における第2の閾値X4が十分大きく設定されていることにより、第1のドレンタンク22に存在する気体が連通路26を通じて第2のドレンタンク25に流入することはない。 Further, since the second threshold value X4 in the water level sensor 28 is set sufficiently large, will not be gas present in the first drain tank 22 flows into the second drain tank 25 through the communication passage 26.
【0104】 [0104]
したがって、本実施の形態における固体高分子形燃料電池システムの構成をとると、前述した実施の形態4で示した作用がより少ない構成要素で実現可能となる。 Thus, taking the configuration of the polymer electrolyte fuel cell system in this embodiment, can be realized with fewer components acts described in Embodiment 4 described above.
【0105】 [0105]
さらに、本実施の形態における構成をとると、何らかの不具合により逆止弁15が固着した場合における燃料ガス流路閉塞防止も実現できる。 Furthermore, when a configuration of the present embodiment can be realized fuel gas flow blockage prevention in case of fixing the check valve 15 due to some trouble.
【0106】 [0106]
より具体的に述べると、従来の固体高分子形燃料電池システム(図10参照)の構成では、開閉弁10が固着した場合、燃料ガス流路が閉塞し燃料電池1および燃料処理器2の圧力が上昇してしまう。 More specifically, in the configuration of a conventional solid polymer fuel cell system (see FIG. 10), when the opening and closing valve 10 is stuck, the pressure of the fuel gas passage is closed the fuel cell 1 and the fuel processor 2 There rises. 本実施の形態の固体高分子形燃料電池システム(図7参照)の構成では、逆止弁15前後での圧力損失が第1の閾値X3により決定される水頭差相当の圧力差を上回ると、燃料ガスが第1のドレンタンク22から連通路26を通流して第2のドレンタンク25に流入し、バーナ16へと導かれる。 In the configuration of the polymer electrolyte fuel cell system of the present embodiment (see FIG. 7), the check valve 15 exceeds the pressure difference between the water head difference corresponding to the pressure loss is determined by the first threshold value X3 before and after, fuel gas flows into the second drain tank 25 flows through the communication passage 26 from the first drain tank 22 is guided to the burner 16. これにより、第1のドレンタンク22、第2のドレンタンク25、連通路26、水位センサ28は、燃料ガス流路の圧力上昇時の圧力逃がし機能をも併せ持つ。 Thus, the first drain tank 22, the second drain tank 25, the communication passage 26, the water level sensor 28 also combines the pressure relief function when the pressure rise in the fuel gas passage.
【0107】 [0107]
すなわち、本実施の形態における固体高分子形燃料電池システムの構成により、上述した実施の形態4で示した作用に加えて、燃料ガス流路で凝縮するドレン水の管理をより少ない構成要素で容易に可能にする固体高分子形燃料電池システムを実現できる。 That is, the configuration of the polymer electrolyte fuel cell system in this embodiment, in addition to the effects shown in the fourth embodiment described above, it facilitates the management of drain water condensed in the fuel gas flow with fewer components It can be realized a solid polymer fuel cell system that enables the.
【0108】 [0108]
また、燃料ガス流路の圧力上昇時の圧力逃がし機能を可能にする固体高分子形燃料電池を実現できる。 Further, it is possible to realize a polymer electrolyte fuel cell that allows for pressure relief function when the pressure rise in the fuel gas passage.
【0109】 [0109]
かくして、第1のドレンタンクとの第2のドレンタンクの連結部は、第1のドレンタンクと第2のドレンタンクに存在する各気体の圧力差より大きい水圧がかかる位置に設定することにより、燃料ガス流路で凝縮するドレン水の管理をより少ない構成要素で容易に可能にする固体高分子形燃料電池システムを実現でき、かつ、燃料ガス流路の圧力上昇時の圧力逃がし機能を可能にする固体高分子形燃料電池を実現できる。 Thus, connection of the second drain tank and the first drain tank, by greater pressure than the pressure difference between the gas present in the first drain tank and the second drain tank is set to such a position, managing drain water condensed in the fuel gas flow passage can achieve a solid polymer fuel cell system that easily with fewer components to and a pressure relief function when the pressure rise in the fuel gas passage capable the polymer electrolyte fuel cell can be realized.
【0110】 [0110]
なお、電磁弁27′は、本発明の第三排水弁に対応する。 The electromagnetic valve 27 ', corresponding to the third drain valve of the present invention.
【0111】 [0111]
(実施の形態6) (Embodiment 6)
はじめに、図8を主として参照しながら、本実施の形態の固体高分子形燃料電池システムの構成について説明する。 First, with reference to FIG. 8 primarily to describe the configuration of a polymer electrolyte fuel cell system of this embodiment. なお、図8は、本発明の実施の形態6の固体高分子形燃料電池システムを示す構成図である。 Incidentally, FIG. 8 is a block diagram showing a polymer electrolyte fuel cell system of the sixth embodiment of the present invention.
【0112】 [0112]
本実施の形態の固体高分子形燃料電池システムの構成は、前述した実施の形態2の固体高分子形燃料電池システムの構成と類似している。 Configuration of the polymer electrolyte fuel cell system of this embodiment is similar to the configuration of the polymer electrolyte fuel cell system of the second embodiment described above.
【0113】 [0113]
ただし、本実施の形態の固体高分子形燃料電池システムは、逆止弁15より上流の燃料ガス流路で凝縮した水を蓄水する第1のドレンタンク22と、水位を検知する水位センサ24と、逆止弁15下流の排気燃料ガスに含まれる水蒸気を凝縮させる凝縮器29と、凝縮器29で凝縮した凝縮水を蓄水する凝縮水タンク30と、第1のドレンタンク22と凝縮水タンク30とを連通する連通路31と、連通路31の開閉を行なう電磁弁23と、凝縮水とドレン水の混合水を排出する電磁弁32と、凝縮水タンク30内部の水位を検知する水位センサ33とをさらに備える。 However, the polymer electrolyte fuel cell system of this embodiment includes a first drain tank 22 to the water storage of the condensed water in the upstream fuel gas passage than the check valve 15, a water level sensor 24 for detecting the water level When, a condenser 29 for condensing the water vapor contained in the check valve 15 downstream of the exhaust fuel gas, the condensed water tank 30 to the water storage the condensed condensate in the condenser 29, the first drain tank 22 condensate a communication passage 31 that communicates the tank 30, an electromagnetic valve 23 for opening and closing the communication passage 31, an electromagnetic valve 32 for discharging the mixed water of the condensed water and drain water, the water level to detect the water level inside the condensate tank 30 further comprising a sensor 33.
【0114】 [0114]
結局のところ、本実施の形態の固体高分子形燃料電池システムは、前述した実施の形態4の固体高分子形燃料電池システムの構成要素に加えて、凝縮器29をさらに備えた構成を有している。 After all, the polymer electrolyte fuel cell system according to this embodiment, in addition to the components of the polymer electrolyte fuel cell system of the fourth embodiment described above has further comprising constituting the condenser 29 ing.
【0115】 [0115]
つぎに、本実施の形態における固体高分子形燃料電池システムの動作について説明する。 Next, the operation of the polymer electrolyte fuel cell system in this embodiment.
【0116】 [0116]
燃料処理器12内では、天然ガス等の原料ガスから水素リッチな燃料ガスを生成する改質反応を促進するために、温度が700℃程度になるようにバーナ16で加熱する。 The fuel processor 12 within, in order to facilitate the reforming reaction to produce a hydrogen-rich fuel gas from a raw material gas such as natural gas, the temperature is heated by a burner 16 to be about 700 ° C.. 同時に、燃料処理器12は燃料ガスに含まれる一酸化炭素を燃料電池11の触媒にダメージを与えない濃度まで除去する機能も有する。 At the same time, fuel processor 12 also functions to remove the carbon monoxide contained in the fuel gas to a concentration of catalyst does not damage the fuel cell 11.
【0117】 [0117]
システム起動時などの燃料ガスに一酸化炭素が多く含まれる場合は、切替弁14は燃料電池11方向を閉、バイパス路13方向を開とする。 A fuel gas such as system startup carbon monoxide if it contains many, the switching valve 14 is a fuel cell 11 direction to close the bypass passage 13 direction open. このとき燃料処理器12より排出された燃料ガスは、切替弁14によってバイパス路13に導かれ、燃料電池11をバイパスする。 The fuel gas discharged from this time the fuel processor 12 is led to the bypass passage 13 by the switching valve 14, bypassing the fuel cell 11. バイパス路13を通流した燃料ガスは、逆止弁15によりバーナ16方向へのみ通流する。 The fuel gas flows through the bypass passage 13 is seen flowing to the burner 16 direction by the check valve 15. バーナ16に供給された燃料ガスは、燃焼ガスとともにまたは燃料ガスのみで燃焼される。 The fuel gas supplied to the burner 16 is combusted only in conjunction with the combustion gas or fuel gas.
【0118】 [0118]
このとき、逆止弁15は、弁体18の自重と逆止弁15下流からの逆圧により弁体18が弁座17に押し付けられ、かつシール材19により燃料ガス流路が閉止されているため、燃料ガスの燃料電池11への逆流が防止されている。 At this time, the check valve 15, the fuel gas flow path is closed by its own weight and the check valve 15 the valve body 18 by the back pressure from downstream is pressed against the valve seat 17, and sealing member 19 of the valve element 18 Therefore, backflow of the fuel cell 11 of the fuel gas is prevented.
【0119】 [0119]
逆に、燃料ガス中の一酸化濃度が充分に低い場合には、切替弁14は燃料電池11方向を開、バイパス路13方向を閉とする。 Conversely, when the monoxide concentration in the fuel gas sufficiently low, the switching valve 14 is a fuel cell 11 direction to open the bypass passage 13 direction is closed. 燃料処理器12より排出された燃料ガスは、切替弁14によって燃料電池11へ供給され、供給空気とともに発電を行う。 The fuel gas discharged from the fuel processor 12 is supplied by the switching valve 14 to the fuel cell 11 generates power with the feed air. 燃料電池11からは、発電に用いられなかった水素と水蒸気と二酸化炭素と一酸化炭素の混合ガスが排出される。 From the fuel cell 11, a mixed gas has not been used for power generation of hydrogen and water vapor and carbon dioxide and carbon monoxide are discharged. 排出された排気燃料ガスは、逆止弁15を通流した後、バーナ16に供給され、燃焼ガスとともにまたは排気燃料ガスのみで燃焼される。 Discharged exhaust fuel gas, after flowing through the check valve 15, is supplied to the burner 16, is combusted with the combustion gases, or only the exhaust fuel gas. なおこのとき逆止弁15は、弁体18の自重による圧力より大きい圧力で燃料ガスが弁体18を押し、弁体18がガイド21によってスライドするため、燃料ガス流路が確保される。 At this time the check valve 15, the fuel gas at a pressure greater than the pressure due to the weight of the valve body 18 pushes the valve element 18, the valve element 18 to slide by the guide 21, the fuel gas flow passage is ensured.
【0120】 [0120]
一方、逆止弁15より上流で凝縮したドレン水は逆止弁15の手前で分離され、第1のドレンタンク22に蓄水される。 Meanwhile, drain water condensed upstream of the check valve 15 is separated in front of the check valve 15, is the water storage to the first drain tank 22.
【0121】 [0121]
また、逆止弁15下流には凝縮器29があり、凝縮器29では排気燃料ガスは冷却され、含有水蒸気は凝縮し凝縮水となる。 Further, the check valve 15 downstream there is a condenser 29, an exhaust fuel gas in the condenser 29 is cooled, containing water vapor becomes condensed condensate. 凝縮水はバーナ16手前で分離され、凝縮水タンク30に蓄水される。 The condensed water is separated in the burner 16 before, is water storage in the condensed water tank 30.
【0122】 [0122]
第1のドレンタンク22には第1のドレンタンク22の水位を検知する水位センサ24があり、水位が上昇し第1のある閾値X1を上回ると、制御により電磁弁23を開とすることによりドレン水は連通路31を介して凝縮水タンク30に排出される。 The first drain tank 22 has a water level sensor 24 for detecting the water level of the first drain tank 22, exceeds the threshold value X1 of the first, there the water level rises by the solenoid valve 23 opened by the control drain water is discharged to the condensed water tank 30 through the communication passage 31. また、水位が下降し第2のある閾値X2を下回ると電磁弁23を閉としてドレン水の排出を停止する。 Further, to stop the discharge of drain water solenoid valve 23 is closed when the water level falls below the threshold value X2 of a second, it is lowered.
【0123】 [0123]
また、凝縮水タンク30には凝縮水タンク30の水位を検知する水位センサ33があり、水位が上昇し第1のある閾値X3を上回ると、制御により電磁弁32を開とすることにより凝縮水とドレン水の混合水を排出または、水処理器(図示せず)に通流した後にシステム内部の加湿器(図示せず)や燃料処理器12の改質器(図示せず)に供給する。 Further, the condensed water tank 30 has a water level sensor 33 for detecting the water level of the condensed water tank 30, exceeds the threshold value X3 of the first, there the water level rises, the condensed water by the solenoid valve 32 opened by the control supplied to the mixing water drain water discharge or water treatment devices within the system humidifier after flowing through the (not shown) (not shown) of and the fuel processor 12 reformer (not shown) and .
【0124】 [0124]
したがって、本実施の形態における固体高分子形燃料電池システムの構成をとると、逆止弁15より上流で凝縮したドレン水は逆止弁15の上流で燃料ガスと分離されるため、逆止弁15には燃料ガスのみが通流される。 Therefore, taking the configuration of the polymer electrolyte fuel cell system in this embodiment, drain water condensed upstream of the check valve 15 is separated from the fuel gas upstream of the check valve 15, check valve 15 only the fuel gas passage flows in. この結果、燃料ガス流路に凝縮水が停留することによる燃料ガスの不安定供給(例えば脈動など)を防止することが可能で、かつ逆止弁15の動作をより安定して行なうことが可能となる。 As a result, it is possible to prevent unstable supply of the fuel gas due to condensed water in the fuel gas channel is stationary (e.g., pulse, etc.), and the operation of the check valve 15 more stably can be performed to become.
【0125】 [0125]
また、電磁弁32の開閉のみで、凝縮水タンク30に回収されたドレン水と凝縮水との混合水を有効に排出または、水処理器(図示せず)に通流した後にシステム内部の加湿器(図示せず)や燃料処理器12の改質器(図示せず)に供給することができる。 Further, only the opening and closing of the solenoid valve 32, effectively discharge the mixed water with the drain water collected in the condensed water tank 30 and the condensed water or humidification of the interior system after flowing through the water treatment device (not shown) it can be supplied to the vessel (not shown) of and the fuel processor 12 reformer (not shown). これにより、燃料ガス流路で凝縮するドレン水を一元管理することができる。 Accordingly, the drain water condensed in the fuel gas flow channel can be centrally managed.
【0126】 [0126]
また、逆止弁15下流の凝縮器29を利用して、排気燃料ガスを冷却し、含有水蒸気を凝縮して、凝縮されたされた凝縮水をはバーナ16手前で分離して凝縮水タンク30に蓄水することができる。 Further, by using a check valve 15 downstream of the condenser 29, the exhaust fuel gas is cooled to condense the containing water vapor, the condensed been condensed water is separated in the burner 16 before the condensed water tank 30 it is possible to water storage in.
【0127】 [0127]
すなわち、本実施の形態における固体高分子形燃料電池システムの構成により、上述した実施の形態2で示した作用に加えて、燃料ガス流路で凝縮するドレン水の管理を容易に可能にする固体高分子形燃料電池システムを実現できる。 That is, the configuration of the polymer electrolyte fuel cell system in this embodiment, in addition to the effects shown in the second embodiment described above, it allows for easy management of drain water condensed in the fuel gas passage solid It can be realized polymer fuel cell system.
【0128】 [0128]
かくして、逆止弁より上流の燃料ガス流路で凝縮した水を蓄水するドレンタンクと、排気燃料ガスに含まれる水蒸気を凝縮させる凝縮器と、凝縮水を蓄水する凝縮水タンクとを備え、ドレンタンクと凝縮器とを連通することにより、燃料ガス流路で凝縮するドレン水の管理を容易に可能にする固体高分子形燃料電池システムを実現できる。 Thus, with a drain tank for water storage and water condensed in the upstream fuel gas passage than the check valve, a condenser for condensing the water vapor contained in the exhaust fuel gas, and a condensed water tank for water storage condensed water by communicating the drain tank and the condenser, the polymer electrolyte fuel cell system allows for easy management of drain water condensed in the fuel gas flow path can be realized.
【0129】 [0129]
なお、凝縮水タンク30は本発明の第二タンクに対応し、電磁弁32は本発明の第二排水弁に対応し、水位センサ33は本発明の第二タンク水位検知手段に対応する。 Incidentally, the condensed water tank 30 corresponds to the second tank of the present invention, corresponds to the second drain valve of the solenoid valve 32 according to the present invention, the water level sensor 33 corresponds to the second tank water level detection means of the present invention.
【0130】 [0130]
(実施の形態7) (Embodiment 7)
はじめに、図9を主として参照しながら、本実施の形態の固体高分子形燃料電池システムの構成について説明する。 First, with reference to FIG. 9 will be described mainly constituted of the polymer electrolyte fuel cell system of this embodiment. なお、図9は、本発明の実施の形態7の固体高分子形燃料電池システムを示す構成図である。 Incidentally, FIG. 9 is a block diagram showing a polymer electrolyte fuel cell system according to a seventh embodiment of the present invention.
【0131】 [0131]
本実施の形態の固体高分子形燃料電池システムの構成は、前述した実施の形態6の固体高分子形燃料電池システムの構成と類似している。 Configuration of the polymer electrolyte fuel cell system of this embodiment is similar to the configuration of the polymer electrolyte fuel cell system of the sixth embodiment described above.
【0132】 [0132]
ただし、本実施の形態の固体高分子形燃料電池システムは、電磁弁23(図8参照)と水位センサ24(図8参照)とを有しない。 However, the polymer electrolyte fuel cell system according to this embodiment, no solenoid valve 23 (see FIG. 8) and a water level sensor 24 (see FIG. 8). その代わりに、水位センサ33における第2の閾値X4は、第1のドレンタンク22と凝縮水タンク30に存在する各気体の圧力差より大きい水圧が連通路31と凝縮水タンク30との連結部にかかるように、十分大きく設定されている。 Alternatively, the second threshold value X4 in the water level sensor 33, the connecting portion of the larger pressure than the pressure difference between the gas and the communication passage 31 and the condensed water tank 30 present in the condensed water tank 30 and the first drain tank 22 as such, the is set sufficiently large.
【0133】 [0133]
つぎに、本実施の形態における固体高分子形燃料電池システムの動作について説明する。 Next, the operation of the polymer electrolyte fuel cell system in this embodiment.
【0134】 [0134]
燃料処理器12内では、天然ガス等の原料ガスから水素リッチな燃料ガスを生成する改質反応を促進するために、温度が700℃程度になるようにバーナ16で加熱する。 The fuel processor 12 within, in order to facilitate the reforming reaction to produce a hydrogen-rich fuel gas from a raw material gas such as natural gas, the temperature is heated by a burner 16 to be about 700 ° C.. 同時に、燃料処理器12は燃料ガスに含まれる一酸化炭素を燃料電池11の触媒にダメージを与えない濃度まで除去する機能も有する。 At the same time, fuel processor 12 also functions to remove the carbon monoxide contained in the fuel gas to a concentration of catalyst does not damage the fuel cell 11.
【0135】 [0135]
システム起動時などの燃料ガスに一酸化炭素が多く含まれる場合は、切替弁14は燃料電池11方向を閉、バイパス路13方向を開とする。 A fuel gas such as system startup carbon monoxide if it contains many, the switching valve 14 is a fuel cell 11 direction to close the bypass passage 13 direction open. このとき燃料処理器12より排出された燃料ガスは、切替弁14によってバイパス路13に導かれ、燃料電池11をバイパスする。 The fuel gas discharged from this time the fuel processor 12 is led to the bypass passage 13 by the switching valve 14, bypassing the fuel cell 11. バイパス路13を通流した燃料ガスは、逆止弁15によりバーナ16方向へのみ通流する。 The fuel gas flows through the bypass passage 13 is seen flowing to the burner 16 direction by the check valve 15. バーナ16に供給された燃料ガスは、燃焼ガスとともにまたは燃料ガスのみで燃焼される。 The fuel gas supplied to the burner 16 is combusted only in conjunction with the combustion gas or fuel gas.
【0136】 [0136]
このとき、逆止弁15は、弁体18の自重と逆止弁15下流からの逆圧により弁体18が弁座17に押し付けられ、かつシール材19により燃料ガス流路が閉止されているため、燃料ガスの燃料電池11への逆流が防止されている。 At this time, the check valve 15, the fuel gas flow path is closed by its own weight and the check valve 15 the valve body 18 by the back pressure from downstream is pressed against the valve seat 17, and sealing member 19 of the valve element 18 Therefore, backflow of the fuel cell 11 of the fuel gas is prevented.
【0137】 [0137]
逆に、燃料ガス中の一酸化濃度が充分に低い場合には、切替弁14は燃料電池11方向を開、バイパス路13方向を閉とする。 Conversely, when the monoxide concentration in the fuel gas sufficiently low, the switching valve 14 is a fuel cell 11 direction to open the bypass passage 13 direction is closed. 燃料処理器12より排出された燃料ガスは、切替弁14によって燃料電池11へ供給され、供給空気とともに発電を行う。 The fuel gas discharged from the fuel processor 12 is supplied by the switching valve 14 to the fuel cell 11 generates power with the feed air. 燃料電池11からは、発電に用いられなかった水素と水蒸気と二酸化炭素と一酸化炭素の混合ガスが排出される。 From the fuel cell 11, a mixed gas has not been used for power generation of hydrogen and water vapor and carbon dioxide and carbon monoxide are discharged. 排出された排気燃料ガスは、逆止弁15を通流した後、バーナ16に供給され、燃焼ガスとともにまたは排気燃料ガスのみで燃焼される。 Discharged exhaust fuel gas, after flowing through the check valve 15, is supplied to the burner 16, is combusted with the combustion gases, or only the exhaust fuel gas.
【0138】 [0138]
このとき、逆止弁15は、弁体18の自重による圧力より大きい圧力で燃料ガスが弁体18を押し、弁体18がガイド21によってスライドするため、燃料ガス流路が確保される。 At this time, the check valve 15, the fuel gas pushes the valve element 18 at a pressure greater than the pressure due to the weight of the valve body 18, valve body 18 to slide by the guide 21, the fuel gas flow passage is ensured.
【0139】 [0139]
一方、逆止弁15より上流で凝縮したドレン水は逆止弁15の手前で分離され、第1のドレンタンク22に蓄水される。 Meanwhile, drain water condensed upstream of the check valve 15 is separated in front of the check valve 15, is the water storage to the first drain tank 22.
【0140】 [0140]
また、逆止弁15下流には凝縮器29があり、凝縮器29では排気燃料ガスは冷却され、含有水蒸気は凝縮し凝縮水となる。 Further, the check valve 15 downstream there is a condenser 29, an exhaust fuel gas in the condenser 29 is cooled, containing water vapor becomes condensed condensate. 凝縮水はバーナ16手前で分離され、凝縮水タンク30に蓄水される。 The condensed water is separated in the burner 16 before, is water storage in the condensed water tank 30.
【0141】 [0141]
凝縮水タンク30には凝縮水タンク30の水位を検知する水位センサ33があり、水位が上昇し第1のある閾値X3を上回ると、制御により電磁弁32′を開とすることによりドレン水と凝縮水との混合水を排出または、水処理器(図示せず)に通流した後にシステム内部の加湿器(図示せず)や燃料処理器12の改質器(図示せず)に供給する。 The condensed water tank 30 has a water level sensor 33 for detecting the water level of the condensed water tank 30, exceeds the threshold value X3 of the first, there the water level rises, the drain water by the solenoid valve 32 'and opened by a control supplied to the mixing water and condensate discharge or water treatment devices within the system humidifier after flowing through the (not shown) (not shown) of and the fuel processor 12 reformer (not shown) . また、水位が下降し第2のある閾値X4を下回ると電磁弁32′を閉としてドレン水と凝縮水との混合水の凝縮水タンク30からの排出を停止する。 Further, to stop the discharge of the condensed water tank 30 of the mixed water in the drain water and the condensed water falls below the threshold X4 that second, there descends water level the solenoid valve 32 'is closed.
【0142】 [0142]
本実施の形態においては、第1のドレンタンク22および凝縮水タンク30に蓄水されたドレン水と凝縮水との混合水は両タンクに存在する各気体の圧力差と水頭差によりバランスして蓄水される。 In the present embodiment, by balancing the pressure difference and water head difference between the gas mixing water with the drain water is the water storage to the first drain tank 22 and the condensed water tank 30 and the condensed water is present in both tanks is water storage. また、水位センサ33における第2の閾値X4が十分大きく設定されていることにより、第1のドレンタンク22に存在する気体が連通路31を通じて凝縮水タンク30に流入することはない。 Further, since the second threshold value X4 in the water level sensor 33 is set sufficiently large, will not be gas present in the first drain tank 22 flows into the condensed water tank 30 through the communication passage 31.
【0143】 [0143]
したがって、本実施の形態における固体高分子形燃料電池システムの構成をとると、前述した実施の形態6で示した作用がより少ない構成要素で実現可能となる。 Thus, taking the configuration of the polymer electrolyte fuel cell system in this embodiment, it can be realized with fewer components acts shown in the sixth embodiment described above.
【0144】 [0144]
さらに、本実施の形態における構成をとると、何らかの不具合により逆止弁15が固着した場合における燃料ガス流路閉塞防止も実現できる。 Furthermore, when a configuration of the present embodiment can be realized fuel gas flow blockage prevention in case of fixing the check valve 15 due to some trouble.
【0145】 [0145]
より具体的に述べると、従来の固体高分子形燃料電池システム(図10参照)の構成では、開閉弁10が固着した場合、燃料ガス流路が閉塞し燃料電池1および燃料処理器2の圧力が上昇してしまう。 More specifically, in the configuration of a conventional solid polymer fuel cell system (see FIG. 10), when the opening and closing valve 10 is stuck, the pressure of the fuel gas passage is closed the fuel cell 1 and the fuel processor 2 There rises. 本実施の形態の固体高分子形燃料電池システム(図8参照)の構成では、逆止弁15前後での圧力損失が第1の閾値X3により決定される水頭差相当の圧力差を上回ると、燃料ガスが第1のドレンタンク22から連通路31を通流して凝縮水タンク30に流入し、バーナ16へと導かれる。 In the configuration of the polymer electrolyte fuel cell system of the present embodiment (see FIG. 8), the check valve 15 exceeds the pressure difference between the water head difference corresponding to the pressure loss is determined by the first threshold value X3 before and after, fuel gas flows through the communication passage 31 from the first drain tank 22 to flow into the condensed water tank 30 is guided to the burner 16. これにより、第1のドレンタンク22、凝縮水タンク30、連通路31、水位センサ33は、燃料ガス流路の圧力上昇時の圧力逃がし機能をも併せ持つ。 Thus, the first drain tank 22, the condensed water tank 30, the communication passage 31, the water level sensor 33 also combines the pressure relief function when the pressure rise in the fuel gas passage.
【0146】 [0146]
すなわち、本実施の形態における固体高分子形燃料電池システムの構成により、上述した実施の形態6で示した作用に加えて、燃料ガス流路で凝縮するドレン水の管理をより少ない構成要素で容易に可能にする固体高分子形燃料電池システムを実現できる。 That is, the configuration of the polymer electrolyte fuel cell system in this embodiment, in addition to the operation described in Embodiment 6 described above, facilitates the management of drain water condensed in the fuel gas flow with fewer components It can be realized a solid polymer fuel cell system that enables the.
【0147】 [0147]
また、燃料ガス流路の圧力上昇時の圧力逃がし機能を可能にする固体高分子形燃料電池を実現できる。 Further, it is possible to realize a polymer electrolyte fuel cell that allows for pressure relief function when the pressure rise in the fuel gas passage.
【0148】 [0148]
かくして、ドレンタンクとの凝縮水タンクの連結部は、ドレンタンクと凝縮水タンクに存在する各気体の圧力差より大きい水圧がかかる位置に設定することにより、燃料ガス流路で凝縮するドレン水の管理をより少ない構成要素で容易に可能にする固体高分子形燃料電池システムを実現でき、かつ、燃料ガス流路の圧力上昇時の圧力逃がし機能を可能にする固体高分子形燃料電池を実現できる。 Thus, the connecting portion of the condensed water tank and drain tank, by greater pressure than the pressure difference between the gas present in the condensed water tank and drain tank is set to such a position, the drain water condensed in the fuel gas flow Administration can be realized a solid polymer fuel cell system that easily with fewer components and, and can be realized a solid polymer electrolyte fuel cell that allows for pressure relief function when the pressure rise in the fuel gas channel .
【0149】 [0149]
なお、電磁弁32′は、本発明の第三排水弁に対応する。 The electromagnetic valve 32 ', corresponding to the third drain valve of the present invention.
【0150】 [0150]
以上においては、実施の形態1〜7に関して詳細に説明した。 In the above, it has been described in detail with respect to the first to seventh embodiments.
【0151】 [0151]
なお、排気燃料ガスに多量に含まれている水蒸気が逆止弁15で凝縮することがあるため、逆止弁15を構成する弁座17、弁体18、シール材19、バネ20、ガイド21を、撥水性材料または撥水剤を塗布した材料で構成することは、逆止弁15の固着防止になり有用である。 Since the water vapor contained in a large amount in the exhaust fuel gas may be condensed in the check valve 15, a valve seat 17 constituting the check valve 15, the valve element 18, the sealing member 19, spring 20, guide 21 and it is made of a material coated with water-repellent material or water-repellent agents are useful become anti-sticking of the check valve 15. 固体高分子形燃料電池システム内部でドレン水や凝縮水を回収し再利用する場合、その水に含まれる金属イオンや有機物が問題になるが、撥水性材料および撥水剤をフッ素系材料とすることにより、そのような問題を解消することが可能であり、固体高分子形燃料電池システムの水回収部の安定運転に対して有用である。 When reusing recovered drain water and the condensed water within the solid polymer fuel cell systems, metal ions and organic substances contained in the water is a problem, the water-repellent material and water repellent and fluorine-based material by, it is possible to solve such a problem, it is useful for stable operation of the water recovery portion of the polymer electrolyte fuel cell system.
【0152】 [0152]
また、本発明の第一タンクと本発明の第二タンクとは、上述した本実施の形態においては、連通されていたが、これに限らず、連通されていなくてもよい(第一タンクと第二タンクとが連通されていない場合には、第一タンクに蓄水されている水の排水は本発明の第一タンク水位検知手段による検知結果のみに基づいて行われ、第二タンクに蓄水されている水の排水は本発明の第二タンク水位検知手段による検知結果のみに基づいて行われることになる)。 Further, a second tank of the first tank and the invention of the present invention, in the present embodiment described above, which had been communicated, not limited thereto, may not be communicated (the first tank If the the second tank is not communicated, the drainage of the water which is the water storage in the first tank is performed based only on the detection result of the first tank water level detection means of the present invention, 蓄 second tank drainage of the water is the water will be made based on only the detection result of the second tank water level detection means of the present invention).
【0153】 [0153]
また、燃料電池に、燃料ガス入口から流れ込んで燃料ガス出口から流れ出るように、燃料ガスを通流させる燃料電池通流ステップと、前記燃料ガスが前記燃料電池をバイパスして通流できるように、前記燃料ガス入口と前記燃料ガス出口との間をバイパスするバイパスステップと、前記燃料ガスが、前記燃料電池を通流するか、前記バイパスするかを切り替える切替ステップと、前記燃料ガスが前記バイパスするように前記切り替えが行われている場合において、前記燃料ガス出口側に設けられた逆止弁を利用して、前記燃料ガスの前記燃料電池側への逆流を防止する逆流防止ステップとを備えた燃料電池制御方法は、本発明に関連する発明に含まれる。 Further, in the fuel cell, the flow out from the fuel gas outlet flows from the fuel gas inlet, and a fuel cell through flow step to flow through the fuel gas, to allow flowing the fuel gas bypasses the fuel cell, a bypass step of bypassing between the fuel gas outlet and said fuel gas inlet, the fuel gas, or flowing the fuel cell, and a switching step of switching whether to the bypass, the fuel gas is the bypass in the case where the switching is performed so, by utilizing a check valve provided in the fuel gas outlet side, and a backflow prevention step for preventing backflow into the fuel cell side of the fuel gas fuel cell control method are included in the invention relating to the present invention.
【0154】 [0154]
【発明の効果】 【Effect of the invention】
以上述べたところから明らかなように、本発明は、たとえば固体高分子形燃料電池の安全運転をより低消費電力・低コスト・小サイズで実現できるという長所を有する。 As is apparent from the mentioned above, the present invention has the advantage that for example the polymer electrolyte fuel cell of safe driving can be realized at a lower power consumption, low cost and small size.
【図面の簡単な説明】 BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS
【図1】実施の形態1における固体高分子形燃料電池システムを示す構成図である。 1 is a block diagram showing a polymer electrolyte fuel cell system in the first embodiment.
【図2】実施の形態1における逆止弁の構成図である。 2 is a block diagram of a check valve in the first embodiment.
【図3】実施の形態2における固体高分子形燃料電池システムを示す構成図である。 3 is a block diagram showing a polymer electrolyte fuel cell system in the second embodiment.
【図4】実施の形態2における逆止弁の構成図である。 4 is a block diagram of a check valve in the second embodiment.
【図5】実施の形態3における固体高分子形燃料電池システムを示す構成図である。 5 is a block diagram showing a polymer electrolyte fuel cell system in the third embodiment.
【図6】実施の形態4における固体高分子形燃料電池システムを示す構成図である。 6 is a block diagram showing a polymer electrolyte fuel cell system according to the fourth embodiment.
【図7】実施の形態5における固体高分子形燃料電池システムを示す構成図である。 7 is a block diagram showing a polymer electrolyte fuel cell system in the fifth embodiment.
【図8】実施の形態6における固体高分子形燃料電池システムを示す構成図である。 8 is a block diagram showing a polymer electrolyte fuel cell system according to the sixth embodiment.
【図9】実施の形態7における固体高分子形燃料電池システムを示す構成図である。 9 is a block diagram showing a polymer electrolyte fuel cell system in the seventh embodiment.
【図10】従来の固体高分子形燃料電池システムを示す構成図である。 10 is a block diagram showing a conventional solid polymer fuel cell system.
【符号の説明】 DESCRIPTION OF SYMBOLS
1、11 燃料電池2、12 燃料処理器3 加湿器4、29 凝縮器5、30 凝縮水タンク6、16 バーナ7 燃焼ファン8、13 バイパス路9、14 切替弁10 開閉弁15、15′ 逆止弁17 弁座18 弁体19 シール材20 バネ21 ガイド22、25 ドレンタンク23、27、27′、32、32′ 電磁弁24、28、33 水位センサ26、31 連通路 1,11 fuel cell 2, 12 fuel processor 3 humidifier 4,29 condenser 5,30 condensate tank 6 and 16 burners 7 combustion fan 8,13 bypass passage 9, 14 switching valve 10 shutoff valve 15, 15 'opposite check valve 17 valve seat 18 valve body 19 sealing member 20 spring 21 guides 22 and 25 drain tank 23,27,27 ', 32, 32' solenoid valve 24,28,33 water level sensor 26, 31 communication passages

Claims (13)

  1. 燃料ガスが燃料ガス入口から流れ込んで燃料ガス出口から流れ出るように通流する燃料電池と、 A fuel cell fuel gas Tsuryu to flow out from the fuel gas outlet flows from the fuel gas inlet,
    前記燃料ガスが前記燃料電池をバイパスして通流できるようにするための、前記燃料ガス入口と前記燃料ガス出口との間をバイパスするバイパス路と、 A bypass passage for bypassing between the fuel gas to allow flowing to bypass the fuel cell, and the fuel gas inlet and said fuel gas outlet,
    前記燃料ガスが、前記燃料電池を通流するか、前記バイパス路を通流するかを切り替える切替手段と、 Switching means for the fuel gas, or flowing the fuel cell, switching between the flowing said bypass passage,
    前記燃料ガスが前記バイパス路を通流するように前記切り替えが行われている場合において、前記燃料ガスの前記燃料電池側への逆流を防止する、前記燃料ガス出口側に設けられた逆止弁とを備えた燃料電池システム。 In the case where the fuel gas is the switching to flowing said bypass passage being done to prevent backflow into the fuel cell side of the fuel gas, provided in said fuel gas outlet-side check valve a fuel cell system including a door.
  2. 前記逆止弁は、前記燃料ガスの前記燃料電池側への逆流を防止するための弁体と、前記燃料ガスが前記バイパス路を通流するように前記切り替えが行われている場合において前記弁体が押圧される弁座とを有する請求項1記載の燃料電池システム。 The check valve, the valve when the the valve body for preventing backflow into the fuel cell side of the fuel gas, the fuel gas is the switching to flowing said bypass passage being performed the fuel cell system of claim 1, further comprising a valve seat body is pressed.
  3. 前記弁体の押圧は、所定の弾性体を利用して行われる請求項2記載の燃料電池システム。 Pressing said valve body, the fuel cell system according to claim 2, wherein the performed using a predetermined elastic member.
  4. 前記弁体は、鉛直方向を基準にして前記弁座の上に載置されており、 The valve body is mounted on the valve seat with respect to the vertical direction,
    前記弁体の押圧は、前記弁体の自重を利用して行われる請求項2記載の燃料電池システム。 Pressing said valve body, the fuel cell system according to claim 2, wherein is performed using the own weight of the valve body.
  5. 前記燃料ガス出口と前記逆止弁との間に設けられた、凝縮した水の蓄水を行う第一タンクをさらに備えた請求項1記載の燃料電池システム。 The fuel cell system of claim 1, wherein the, further comprising a first tank to perform the water storage of the condensed water is provided between the fuel gas outlet and the check valve.
  6. 前記第一タンクの水位を検知するための第一タンク水位検知手段と、 A first tank water level detection means for detecting the water level of the first tank,
    前記第一タンクに蓄水されている水の排水を、前記第一タンク水位検知手段による検知結果に基づいて行うための、前記第一タンクに設けられた排水弁とをさらに備えた請求項5記載の燃料電池システム。 The drainage of water that is the water storage in the first tank, said to do based on the detection result of the first tank water level detection unit, according to claim further comprising a water discharge valve provided in the first tank 5 the fuel cell system described.
  7. 前記燃料電池を通流した、または前記バイパス路を通流した燃料ガスが供給されるバーナと、 A burner was passed to the fuel cell, or fuel gas was passed the bypass passage is provided,
    前記バイパス路の終点と前記バーナとの間に設けられた、凝縮した水の蓄水を行う第二タンクをさらに備えた請求項5または6記載の燃料電池システム。 The bypass passage fuel cell system according to claim 5 or 6, wherein the end points and provided between said burner, further comprising a second tank to perform water storage of the condensed water.
  8. 前記第二タンクの水位を検知するための第二タンク水位検知手段と、 A second tank water level detection means for detecting the water level of the second tank,
    少なくとも前記第二タンクに蓄水されている水の排水を、少なくとも前記第二タンク水位検知手段による前記検知結果に基づいて行うための、前記第二タンクに設けられた第二排水弁とをさらに備えた請求項7記載の燃料電池システム。 The drainage of water that is the water storage to at least said second tank, for performing on the basis of the detection result of at least the second tank water level detection means, and a second water discharge valve provided in the second tank further the fuel cell system according to claim 7, further comprising.
  9. 前記第一タンクと前記第二タンクとを連通する連通路と、 A communication passage for communicating the said first tank second tank,
    前記第一タンクの水位を検知するための第一タンク水位検知手段と、 A first tank water level detection means for detecting the water level of the first tank,
    前記第一タンクに蓄水されている水の排水を、前記第一タンク水位検知手段による検知結果に基づいて行うための、前記連通路に設けられた第一排水弁とをさらに備えた請求項7または8記載の燃料電池システム。 The drainage of water that is the water storage in the first tank, said to do based on the detection result of the first tank water level detection means, claims, further comprising a first water discharge valve provided in said communicating passage 7 or 8 fuel cell system according.
  10. 前記第一タンクと前記第二タンクとを、前記第二タンクの水位が前記第一タンクの水位よりも高くなるように連通する連通路と、 And said second tank and the first tank, and the communication path to the water level of the second tank is communicated to be higher than the water level of the first tank,
    前記第二タンクの水位を検知するための第二タンク水位検知手段と、 A second tank water level detection means for detecting the water level of the second tank,
    前記第一タンクに蓄水されている水の排水と前記第二タンクに蓄水されている水の排水とを、前記第二タンク水位検知手段による検知結果に基づいて行うための、前記第二タンクに設けられた第三排水弁とをさらに備えた請求項7記載の燃料電池システム。 And drainage of water is the water storage to the second tank and drainage of water that is the water storage in the first tank, for performing on the basis of the detection result of the second tank water level detection means, the second further fuel cell system according to claim 7, further comprising a third water discharge valve provided in the tank.
  11. 前記バイパス路の終点と前記第二タンクとの間に設けられた、前記水を凝縮させるための凝縮器をさらに備えた請求項7記載の燃料電池システム。 The end point of the bypass passage and disposed between the second tank, further fuel cell system according to claim 7, further comprising a condenser for condensing the water.
  12. 前記逆止弁は、撥水性材料を利用して構成されている請求項1記載の燃料電池システム。 The check valve, the fuel cell system according to claim 1, wherein is configured by using a water-repellent material.
  13. 前記撥水性材料は、フッ素系材料である請求項12記載の燃料電池システム。 The water-repellent material, a fuel cell system according to claim 12, wherein the fluorine-based material.
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