JP2006032134A - Water storage equipment for storing water in fuel cell system and fuel cell system - Google Patents

Water storage equipment for storing water in fuel cell system and fuel cell system Download PDF

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康信 寿福
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a technique for controlling freezing of a discharge valve of a water storage equipment. <P>SOLUTION: The water storage equipment for storing water in a fuel cell system comprises a reservior for storing water in a gas passage of the fuel cell system, a gas exhaust passage for discharging a gas flowing into the reservior outside, extending from the reservior to the outside, another passage of a liquid discharging passage with a water inlet for sucking reservior water in the reservior on one end and a joint connected to the gas exhaust passage on the other end, prepared for discharging the reservior water in the reservior to the gas exhaust passage, having a part passing at a level higher than the water surface between the water inlet and the joint, a discharge valve connected to the downstream of direction of the gas flow from the joint in the gas exhaust passage, and a suction part for sucking the reservior water through the liquid discharging passage at a predetermined time. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、燃料電池システム内の水を貯留する貯水装置において、貯留水を排出するための排出バルブの凍結を抑制する技術に関する。   The present invention relates to a technique for suppressing freezing of a discharge valve for discharging stored water in a water storage device that stores water in a fuel cell system.

近年、水素と酸素の電気化学反応によって発電する燃料電池がエネルギ源として注目されている。燃料電池からは電気化学反応によって水が生成される。生成された水は、燃料電池システム内部に備えられる貯水装置に一旦貯留される。そして、貯留された水は、貯水装置に備えられる排出バルブを介して、燃料電池システム外部へ排出されたり、燃料電池システム内部の冷却等に再利用される。なお、下記特許文献１には、貯水装置に貯留した水を排出バルブを介して外部へ排出する技術が提案されている。   In recent years, fuel cells that generate electricity by electrochemical reaction between hydrogen and oxygen have attracted attention as energy sources. Water is produced from the fuel cell by an electrochemical reaction. The generated water is temporarily stored in a water storage device provided inside the fuel cell system. The stored water is discharged to the outside of the fuel cell system or reused for cooling the fuel cell system or the like via a discharge valve provided in the water storage device. Patent Document 1 below proposes a technique for discharging water stored in a water storage device to the outside through a discharge valve.

特開２００２−３１３４０３JP2002-313403

ところで、上述の燃料電池システムにおいて、貯水装置から貯留水を排出し終わっても、排出バルブ内に残留水が生じる場合があった。このような状態で、気温が氷点下以下というような低温下におかれ、一定時間燃料電池の運転が停止されると、排出バルブ内の残留水が凍結し、排出バルブの開閉ができず、燃料電池の運転に支障が生じるおそれがあった。また、排出バルブ内の残留水が凍結すると、排出バルブが劣化するというおそれもあった。   By the way, in the above-described fuel cell system, even when the stored water is completely discharged from the water storage device, residual water may be generated in the discharge valve. In such a state, when the fuel cell operation is stopped for a certain period of time when the temperature is below the freezing point and the operation of the fuel cell is stopped for a certain period of time, the residual water in the discharge valve freezes and the discharge valve cannot be opened and closed. There was a possibility that the operation of the battery might be hindered. In addition, when the residual water in the discharge valve is frozen, the discharge valve may be deteriorated.

本発明は、上記課題に鑑みてなされたもので、貯水装置の排出バルブの凍結を抑制する技術を提供することを目的とする。   This invention is made | formed in view of the said subject, and it aims at providing the technique which suppresses freezing of the discharge valve of a water storage apparatus.

上記目的の少なくとも一部を達成するために、本発明の貯水装置は、燃料電池を備えた燃料電池システム内の水を貯留する貯水装置であって、
前記燃料電池システムにおける、前記燃料電池の発電に用いられるガスが流れるガス流路、若しくは、前記燃料電池から排出されるガスが流れるガス流路に設けられ、設けられたガス流路内の水を貯留する貯留部と、
前記貯留部から前記貯留部外に延びる通路であり、前記貯留部内に流入する前記ガスを前記貯留部外に排出するためのガス排出通路と、
前記ガス排出通路とは別の通路であり、一端に前記貯留部内の貯留水を吸入するための水吸入口を備え、他端に前記ガス排出通路と接続される接続部を備え、前記貯留部内の貯留水を前記ガス排出通路へ排出するための通路であると共に、前記水吸入口と前記接続部との間の少なくとも一部が前記貯留水の水面よりも高い位置を通る液体排出通路と、
前記ガス排出通路において、前記接続部から、前記ガス排出通路を流れる前記ガスの排出方向に対して下流側に接続される排出バルブと、
所定のタイミングで前記貯留水を前記液体排出通路を通して前記ガス排出通路に吸引する吸引部と、
を備えたことを要旨とする。 In order to achieve at least a part of the above object, a water storage device of the present invention is a water storage device for storing water in a fuel cell system including a fuel cell,
In the fuel cell system, provided in a gas flow path through which a gas used for power generation of the fuel cell flows or a gas flow path through which a gas discharged from the fuel cell flows, water in the provided gas flow path A storage section for storing;
A passage extending from the storage portion to the outside of the storage portion, and a gas discharge passage for discharging the gas flowing into the storage portion to the outside of the storage portion;
It is a passage different from the gas discharge passage, and has a water suction port for sucking stored water in the storage portion at one end, and a connection portion connected to the gas discharge passage at the other end, And a liquid discharge passage through which at least a part between the water inlet and the connection portion passes a position higher than the water surface of the stored water, and a passage for discharging the stored water to the gas discharge passage,
In the gas discharge passage, a discharge valve connected downstream from the connection portion with respect to the discharge direction of the gas flowing through the gas discharge passage;
A suction section for sucking the stored water into the gas discharge passage through the liquid discharge passage at a predetermined timing;
The main point is that

上記構成によれば、液体排出通路の少なくとも一部が貯留水の水面よりも高くなっているので、例えば、燃料電池が運転されて、吸引部が貯留水を吸引しない限り、貯留水が排出バルブに流れ込むことがない。すなわち、例えば、燃料電池の運転が停止されて、吸引部が作動していない時には、排出バルブに貯留水が流れ込むことがなく、排出バルブが水に浸されるようなことはない。従って、燃料電池の運転が停止されて、気温が氷点下以下というような低温下に一定時間おかれても、排出バルブは、水に浸されていないので、排出バルブが凍結するのを抑制することができる。その結果、燃料電池の冷間始動が容易になる。   According to the above configuration, since at least a part of the liquid discharge passage is higher than the surface of the stored water, for example, unless the fuel cell is operated and the suction unit sucks the stored water, the stored water is discharged from the discharge valve. Will not flow into. That is, for example, when the operation of the fuel cell is stopped and the suction part is not operating, the stored water does not flow into the discharge valve, and the discharge valve is not immersed in water. Therefore, even if the operation of the fuel cell is stopped and the temperature is kept below a freezing temperature for a certain period of time, the discharge valve is not immersed in water, so that the discharge valve is prevented from freezing. Can do. As a result, the cold start of the fuel cell is facilitated.

上記貯水装置において、
前記ガス排出通路において、前記貯留部内の前記ガスが流入するガス流入口の位置は、前記ガス流路から前記貯留部内にガスが流入する流路ガス流入口よりも高い位置に配置するようにしてもよい。 In the above water storage device,
In the gas discharge passage, the position of the gas inlet into which the gas in the storage part flows is arranged at a position higher than the flow path gas inlet into which the gas flows into the storage part from the gas flow path. Also good.

このようにすれば、ガス排出通路のガス流入口に貯留水が流入することがなく、ガス排出通路から排ガスを貯留部外に円滑に排出することができる。また、貯留部内の貯留水が凍結した場合であっても、ガス排出通路は、塞がれないので、ガス排出通路から排ガスを貯留部外に排出することができる。   In this way, the stored water does not flow into the gas inlet of the gas discharge passage, and the exhaust gas can be smoothly discharged out of the storage portion from the gas discharge passage. Further, even if the stored water in the storage section is frozen, the gas discharge passage is not blocked, so that the exhaust gas can be discharged out of the storage section from the gas discharge passage.

上記貯水装置において、
前記貯留部が、前記ガス流路上に設けられた場合であって、
前記ガス流路から前記貯留部内にガスが流入する流路ガス流入口と、前記ガス排出通路とは異なり、前記貯留部内に流入した前記ガスを前記ガス流路のガスの流れに対する下流側に流出する流路ガス流出口とを備え、
前記流路ガス流出口と、前記ガス排出通路における前記貯留部内の前記ガスが流入するガス流入口とは、互いに対向せずに配置されるようにしてもよい。 In the above water storage device,
When the reservoir is provided on the gas flow path,
Unlike the flow path gas inlet into which the gas flows into the storage part from the gas flow path and the gas discharge passage, the gas that has flowed into the storage part flows out downstream of the gas flow in the gas flow path. And a flow path gas outlet
The flow path gas outlet and the gas inlet into which the gas in the reservoir in the gas discharge passage flows may be arranged so as not to face each other.

このようにすれば、流路ガス流出口から流出したガスが、逆流した場合であっても、ガス排出通路のガス流入口は、逆流したガスを吸い込むことを回避することができる。   In this way, even if the gas flowing out from the flow path gas outlet flows backward, the gas inlet of the gas discharge passage can avoid sucking the backward flowing gas.

上記貯水装置において、
前記排出バルブと前記ガス排出通路との接続部の位置は、前記液体排出通路と前記ガス排出通路との前記接続部の位置より、低い位置に配置するようにしてもよい。 In the above water storage device,
The position of the connection portion between the discharge valve and the gas discharge passage may be arranged at a position lower than the position of the connection portion between the liquid discharge passage and the gas discharge passage.

このようにすれば、液体排出通路とガス排出通路との接続部から、ガス排出通路と排出バルブとの接続部との間にある水を、重力で、排出バルブの方へ移動させ、排出バルブ外へ排出させることができる。従って、このような状態で、気温が氷点下以下というような低温下におかれ、一定時間燃料電池の運転が停止されても、液体排出通路とガス排出通路との接続部から、ガス排出通路と排出バルブとの接続部との間には、ほとんど水がないので、凍結によって、上記２つの接続部の間が塞がれることはない。その結果、燃料電池の冷間始動が可能となる。   If it does in this way, the water between the connection part of a gas discharge passage and a discharge valve will be moved to the discharge valve by gravity from the connection part of a liquid discharge passage and a gas discharge passage, and a discharge valve It can be discharged outside. Therefore, in such a state, even if the temperature of the fuel cell is kept below a freezing point and the operation of the fuel cell is stopped for a certain period of time, the connection between the liquid discharge passage and the gas discharge passage leads to the gas discharge passage. Since there is almost no water between the connection part with the discharge valve, the two connection parts are not blocked by freezing. As a result, the fuel cell can be cold started.

上記貯水装置において、
前記吸引部は、
前記ガス排出通路と前記液体排出通路との前記接続部に設けられたエゼクタであってもよい。 In the above water storage device,
The suction part is
The ejector provided in the said connection part of the said gas exhaust passage and the said liquid exhaust passage may be sufficient.

このようにすれば、排出バルブが開けられ、ガス排出通路にガスが流れた場合には、エゼクタによるジェットポンプ効果により、貯留水は、吸引されて、ガス排出通路に排出され、排出バルブを通過する。しかしながら、排出バルブが閉じられている場合には、ガス排出通路にガスは流れず、ジェットポンプ効果が生じないので、貯留水は、吸引されず排出バルブを通過しない。言い換えれば、排出バルブを水が通過する場合には、ガスと共に通過し、排出バルブを通る水は、このガスにより、吹き飛ばされる。その結果、このような状態で排出バルブが閉じられても排出バルブに水が残留するのを抑制することができる。   In this way, when the discharge valve is opened and gas flows into the gas discharge passage, the stored water is sucked and discharged into the gas discharge passage due to the jet pump effect by the ejector, and passes through the discharge valve. To do. However, when the discharge valve is closed, gas does not flow into the gas discharge passage and the jet pump effect does not occur, so the stored water is not sucked and does not pass through the discharge valve. In other words, when water passes through the discharge valve, it passes with the gas and the water passing through the discharge valve is blown away by this gas. As a result, it is possible to prevent water from remaining in the discharge valve even when the discharge valve is closed in such a state.

上記貯水装置において、
前記排出バルブは、
弁体部と、該弁体部が着座可能に形成された弁座部とを備え、
前記弁座部は、重力方向に対して斜めに配置するようにしてもよい。 In the above water storage device,
The discharge valve is
A valve body portion, and a valve seat portion formed so that the valve body portion can be seated,
The valve seat portion may be arranged obliquely with respect to the direction of gravity.

このようにすれば、弁座部が、重力方向に対して斜めに配置されているので、仮に、排出バルブ内に残留水が生じていても、その残留水は、弁座部の低い方に残留し、弁座部の大部分がその水に浸されることを防止することができる。従って、この状態で、排出バルブが閉じられ、弁体部が弁座部に着座しても、少なくとも弁体部全体に水が付着することがないので、仮に、気温が氷点下以下というような低温下に一定時間おかれても、少なくとも弁体部全体が凍結することを回避することができる。従って、このような場合、排出バルブの凍結による影響、すなわち、弁体部と弁座部との固着等を、弁体部全体が凍結した場合と比較して、少なくとも減少させることができる。その結果、凍結時において、弁体部と弁座部との固着等による排出バルブの作動障害を抑制させることができる。   In this way, since the valve seat portion is arranged obliquely with respect to the direction of gravity, even if residual water is generated in the discharge valve, the residual water is directed to the lower side of the valve seat portion. It remains and it can prevent that most valve seat parts are immersed in the water. Therefore, in this state, even if the discharge valve is closed and the valve body part is seated on the valve seat part, water does not adhere to at least the entire valve body part. Even if it is left for a certain period of time, at least the entire valve body can be prevented from freezing. Therefore, in such a case, the influence due to the freezing of the discharge valve, that is, the adhesion between the valve body portion and the valve seat portion can be reduced at least as compared with the case where the entire valve body portion is frozen. As a result, at the time of freezing, it is possible to suppress an operation failure of the discharge valve due to adhesion between the valve body portion and the valve seat portion.

なお、本発明は、上記した装置発明の態様に限ることなく、燃料電池システムとしての態様や、燃料電池システム内の水の貯水方法などの方法発明としての態様で実現することも可能である。   Note that the present invention is not limited to the above-described device invention, and can also be realized as a fuel cell system and a method invention such as a method for storing water in the fuel cell system.

以下では、本発明の実施の形態を実施例に基づいて以下の手順で説明する。
Ａ．第１の実施例：
Ａ１．装置全体の構成：
Ａ２．貯水装置の構成：
Ａ３．貯水装置の作用：
Ａ４．実施例の効果：
Ｂ．第２の実施例：
Ｃ．第３の実施例：
Ｄ．第４の実施例：
Ｅ．第５の実施例：
Ｆ．第６の実施例：
Ｇ．変形例： Hereinafter, the embodiment of the present invention will be described based on the following procedure.
A. First embodiment:
A1. Overall device configuration:
A2. Structure of water storage device:
A3. Action of the water storage device:
A4. Effects of the embodiment:
B. Second embodiment:
C. Third embodiment:
D. Fourth embodiment:
E. Fifth embodiment:
F. Sixth embodiment:
G. Variations:

Ａ．第１の実施例：
Ａ１．装置全体の構成：
図１は、本発明の一実施例としての燃料電池システム１００の構成を示すブロック図である。この燃料電池システム１００は、主に燃料電池１０と、水素タンク２０と、ブロワ３０と、制御部５０と、加湿器６０と、本発明の特徴部分である貯水装置２００とを備えている。 A. First embodiment:
A1. Overall device configuration:
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a fuel cell system 100 as an embodiment of the present invention. The fuel cell system 100 mainly includes a fuel cell 10, a hydrogen tank 20, a blower 30, a control unit 50, a humidifier 60, and a water storage device 200 that is a characteristic part of the present invention.

燃料電池１０は、固体高分子電解質型の燃料電池であり、構成単位である単セルを複数積層したスタック構造を有している。各単セルは、電解質膜を挟んで水素極（以下、アノードと呼ぶ）と酸素極（以下、カソードと呼ぶ）とを配置した構成となっている。各々の単セルのアノード側に水素を含有する燃料ガスを供給し、カソード側に酸素を含有する酸化ガスを供給することで、電気化学反応が進行し、起電力を生じる。燃料電池１０で生じた電力は、燃料電池１０に接続される所定の負荷（図示せず）に供給される。なお、燃料電池１０としては、上記した固体高分子型燃料電池の他、アルカリ水溶液電解質型や、リン酸電解質型、あるいは溶融炭酸塩電解質型等、種々のタイプの燃料電池を用いることができる。   The fuel cell 10 is a solid polymer electrolyte type fuel cell, and has a stack structure in which a plurality of unit cells as a structural unit are stacked. Each single cell has a configuration in which a hydrogen electrode (hereinafter referred to as an anode) and an oxygen electrode (hereinafter referred to as a cathode) are arranged with an electrolyte membrane interposed therebetween. By supplying a fuel gas containing hydrogen to the anode side of each single cell and supplying an oxidizing gas containing oxygen to the cathode side, an electrochemical reaction proceeds and an electromotive force is generated. The electric power generated in the fuel cell 10 is supplied to a predetermined load (not shown) connected to the fuel cell 10. As the fuel cell 10, various types of fuel cells such as an alkaline aqueous electrolyte type, a phosphoric acid electrolyte type, or a molten carbonate electrolyte type can be used in addition to the above-described solid polymer type fuel cell.

ブロワ３０は、酸化ガスとしての空気を燃料電池１０のカソード側に供給するための装置である。ブロワ３０は、カソードガス供給流路３４を介して燃料電池１０のカソード側に接続されている。カソードガス供給流路３４には、加湿器６０が設けられている。ブロワ３０で圧縮された空気は、加湿器６０によって加湿された後に燃料電池１０に供給される。電気化学反応に供された後のカソードからの排ガス（以下、カソード排ガスと呼ぶ。）は、カソード排ガス流路３６を通じて外部に排出される。   The blower 30 is a device for supplying air as an oxidizing gas to the cathode side of the fuel cell 10. The blower 30 is connected to the cathode side of the fuel cell 10 via the cathode gas supply channel 34. A humidifier 60 is provided in the cathode gas supply channel 34. The air compressed by the blower 30 is supplied to the fuel cell 10 after being humidified by the humidifier 60. The exhaust gas from the cathode after being subjected to the electrochemical reaction (hereinafter referred to as cathode exhaust gas) is discharged to the outside through the cathode exhaust gas flow channel 36.

水素タンク２０は、水素ガスを貯蔵する貯蔵装置であり、アノードガス供給流路２４を介して燃料電池１０のアノード側に接続されている。アノードガス供給流路２４の水素タンク２０の近傍にはレギュレータ２２が設けられている。水素タンク２０からアノードガス供給流路２４へ供給された高圧の水素ガスは、レギュレータ２２によって調圧される。調圧された水素ガスは、燃料ガスとして燃料電池１０のアノード側へ供給される。調圧後の圧力は、燃料電池１０に接続される負荷の大きさ等に応じて適宜設定すればよい。   The hydrogen tank 20 is a storage device that stores hydrogen gas, and is connected to the anode side of the fuel cell 10 via an anode gas supply channel 24. A regulator 22 is provided in the vicinity of the hydrogen tank 20 in the anode gas supply channel 24. The high-pressure hydrogen gas supplied from the hydrogen tank 20 to the anode gas supply channel 24 is regulated by the regulator 22. The conditioned hydrogen gas is supplied to the anode side of the fuel cell 10 as a fuel gas. What is necessary is just to set the pressure after pressure regulation suitably according to the magnitude | size etc. of the load connected to the fuel cell 10. FIG.

なお、水素タンク２０に代えて、アルコール、炭化水素、アルデヒドなどを原料とする改質反応によって水素を生成し、アノード側へ供給するものとしてもよい。   Instead of the hydrogen tank 20, hydrogen may be generated by a reforming reaction using alcohol, hydrocarbon, aldehyde or the like as a raw material and supplied to the anode side.

電気化学反応に供された後のアノードからの排ガス（以下、アノード排ガスと呼ぶ。）は、アノード排ガス流路２６を通じて、燃料電池１０から排出される。アノード排ガス流路２６は、アノードガス供給流路２４の途中の接続点Ｃに接続されている。このように、アノード排ガス流路２６は、アノード排ガスを、アノードガス供給流路２４に戻す循環機能を有している。   The exhaust gas from the anode after being subjected to the electrochemical reaction (hereinafter referred to as anode exhaust gas) is discharged from the fuel cell 10 through the anode exhaust gas passage 26. The anode exhaust gas passage 26 is connected to a connection point C in the middle of the anode gas supply passage 24. Thus, the anode exhaust gas passage 26 has a circulation function for returning the anode exhaust gas to the anode gas supply passage 24.

アノード排ガス流路２６には、循環ポンプ２８と、貯水装置２００とが設けられている。循環ポンプ２８はアノード排ガスを循環させるための装置である。循環ポンプ２８は、アノード排ガスをアノードガス供給流路２４へ勢いをつけて送り出す。このようにして、アノード排ガスに含まれる水素は、循環して、再び発電に使用される。なお、以下では、貯水装置２００からアノードガス供給流路２４へつながるアノード排ガス流路２６を、特に循環流路２７とも呼ぶ。   The anode exhaust gas flow path 26 is provided with a circulation pump 28 and a water storage device 200. The circulation pump 28 is a device for circulating the anode exhaust gas. The circulation pump 28 sends the anode exhaust gas to the anode gas supply channel 24 with a momentum. In this way, the hydrogen contained in the anode exhaust gas circulates and is used again for power generation. In the following, the anode exhaust gas flow path 26 connected from the water storage device 200 to the anode gas supply flow path 24 is also particularly referred to as a circulation flow path 27.

ところで、アノード排ガスには、水素以外の不純物が含まれる場合がある。不純物としては、例えば、カソード側から電解質膜を透過してきた窒素、水蒸気等がある。これらの不純物は消費されずに残留するので、アノード排ガス中の不純物の濃度が徐々に増加し、その結果、燃料電池１０の発電効率が低下する。従って、貯水装置２００は、これらアノード排ガス中の不純物の循環量を低減させるために、アノード排ガスに含まれる不純物のうち、水蒸気を凝縮させ、水としてそれに貯留する機能を有する。また、貯水装置２００は、貯留した水、および、上記不純物のうち、凝縮しなかった水蒸気や、窒素を、排出バルブ２４０を介してアノード排ガス流路２６外（すなわち、燃料電池システム１００外）へ排出する機能を有する。この貯水装置２００についての詳細は、後述する。   By the way, the anode exhaust gas may contain impurities other than hydrogen. Examples of the impurities include nitrogen and water vapor that have permeated the electrolyte membrane from the cathode side. Since these impurities remain without being consumed, the concentration of impurities in the anode exhaust gas gradually increases, and as a result, the power generation efficiency of the fuel cell 10 decreases. Therefore, the water storage device 200 has a function of condensing water vapor among impurities contained in the anode exhaust gas and storing it as water in order to reduce the circulation amount of impurities in the anode exhaust gas. In addition, the water storage device 200 supplies the water stored and the water vapor and nitrogen that are not condensed out of the impurities to the outside of the anode exhaust gas flow channel 26 (that is, outside the fuel cell system 100) via the discharge valve 240. Has the function of discharging. Details of the water storage device 200 will be described later.

なお、燃料電池１０として固体高分子型燃料電池以外の種類のものを用いる場合や、燃料電池１０を使用する環境によっては、他の成分が不純物としてアノード排ガス中に混入する場合もある。   In addition, when using a type other than the polymer electrolyte fuel cell as the fuel cell 10, or depending on the environment in which the fuel cell 10 is used, other components may be mixed into the anode exhaust gas as impurities.

制御部５０は、マイクロコンピュータを中心とした論理回路として構成され、詳しくは、予め設定された制御プログラムに従って所定の演算などを実行するＣＰＵ（図示せず）と、ＣＰＵで各種演算処理を実行するのに必要な制御プログラムや制御データ等が予め格納されたＲＯＭ（図示せず）と、同じくＣＰＵで各種演算処理をするのに必要な各種データが一時的に読み書きされるＲＡＭ（図示せず）と、各種信号を入出力する入出力ポート（図示せず）等を備える。そして、負荷要求に関する情報等を取得して、燃料電池システム１００を構成する各部、すなわち、上述したレギュレータ２２、ブロワ３０、循環ポンプ２８、および加湿器６０等に駆動信号を出力し、燃料電池システム１００全体の運転状態を制御する。   The control unit 50 is configured as a logic circuit centered on a microcomputer, and more specifically, a CPU (not shown) that executes predetermined calculations and the like according to a preset control program, and executes various calculation processes by the CPU. A ROM (not shown) in which control programs and control data necessary for the above are stored in advance, and a RAM (not shown) in which various data necessary for performing various arithmetic processes in the CPU are temporarily read and written. And an input / output port (not shown) for inputting / outputting various signals. And the information regarding a load request | requirement, etc. are acquired, a drive signal is output to each part which comprises the fuel cell system 100, ie, the regulator 22, the blower 30, the circulation pump 28, the humidifier 60, etc. mentioned above, and a fuel cell system 100 controls the overall operating state.

また、制御部５０は、排出バルブ２４０の開閉状態の制御を行う排出バルブ制御部５２としての機能を有している。この機能については後述する。なお、この機能は、制御プログラムによりソフトウェア的に実現してもよく、一部、又は、全てをハードウェア的に実現してもよい。   The control unit 50 also has a function as a discharge valve control unit 52 that controls the open / close state of the discharge valve 240. This function will be described later. This function may be realized by software by a control program, or part or all may be realized by hardware.

Ａ２．貯水装置の構成：
それでは、本発明の特徴部分である貯水装置２００について、以下に説明する。
図２は、本実施例における貯水装置の概略を表す模式図である。
上述したように貯水装置２００は、アノード排ガス中の不純物を、燃料電池システム１００外へ排出するための装置である。この貯水装置２００は、気液分離器２１０と、水排出管２２０と、ガス排出管２３０と、排出バルブ２４０とを備えている。なお、気液分離器２１０、水排出管２２０、および、ガス排出管２３０は、それぞれ、本請求項における貯留部、液体排出通路、およびガス排出通路に該当する。 A2. Structure of water storage device:
Then, the water storage apparatus 200 which is the characteristic part of this invention is demonstrated below.
FIG. 2 is a schematic diagram illustrating an outline of the water storage device in the present embodiment.
As described above, the water storage device 200 is a device for discharging impurities in the anode exhaust gas out of the fuel cell system 100. The water storage device 200 includes a gas-liquid separator 210, a water discharge pipe 220, a gas discharge pipe 230, and a discharge valve 240. Note that the gas-liquid separator 210, the water discharge pipe 220, and the gas discharge pipe 230 correspond to a storage section, a liquid discharge passage, and a gas discharge passage in the present claims, respectively.

気液分離器２１０は、図２に示すように、アノード排ガス流路２６と接続されており、アノード排ガス流路２６からアノード排ガスが流入するようになっている。気液分離器２１０に流入したアノード排ガスのうち、アノード排ガスに含まれる水蒸気は、凝縮して水となり、気液分離器２１０内に貯留される。ところで、本実施例では、気液分離器２１０において、この貯留される水（以下、貯留水と呼ぶ。）は、気液分離器２１０とアノード排ガス流路２６との接続口の上部２６ａの高さライン（以下、ラインＹと呼ぶ。）よりも高く貯留されないように、制御部５０により制御されている。このようにするのは、ラインＹよりも貯留水の水位が上昇してしまうと、燃料電池１０内部が浸水した状態となり、燃料電池１０の発電効率が著しく低下してしまうからである。以上のことから、ラインＹは、気液分離器２１０内の貯留水の最高水位（面）を表わす。   As shown in FIG. 2, the gas-liquid separator 210 is connected to the anode exhaust gas flow channel 26, and the anode exhaust gas flows from the anode exhaust gas flow channel 26. Of the anode exhaust gas flowing into the gas-liquid separator 210, the water vapor contained in the anode exhaust gas is condensed into water and stored in the gas-liquid separator 210. By the way, in the present embodiment, in the gas-liquid separator 210, this stored water (hereinafter referred to as “reserved water”) is high in the upper portion 26 a of the connection port between the gas-liquid separator 210 and the anode exhaust gas flow channel 26. It is controlled by the control unit 50 so as not to be stored higher than the vertical line (hereinafter referred to as line Y). This is because if the water level of the stored water rises from the line Y, the inside of the fuel cell 10 is inundated, and the power generation efficiency of the fuel cell 10 is significantly reduced. From the above, the line Y represents the maximum water level (surface) of the stored water in the gas-liquid separator 210.

図２に示すように、気液分離器２１０には、ガス排出管２３０が接続されている。ガス排出管２３０は、筒状の管であり、気液分離器２１０内から気液分離器２１０外へ導かれている。このガス排出管２３０は、不純物のガス（すなわち、気液分離器２１０内に流入したアノード排ガスの水蒸気のうち凝縮しなかった水蒸気や、窒素など。以下、不純物ガスと呼ぶ。）を含むアノード排ガスを、アノード排ガス流路２６の外部へ排出する機能を有する。また、ガス排出管２３０は、気液分離器２１０内に、アノード排ガスが流入するガス流入口２３０ａを備えている。このガス流入口２３０ａは、アノード排ガス流路２６と略平行に形成されており、ラインＹよりもやや上方に、設置されている。   As shown in FIG. 2, a gas discharge pipe 230 is connected to the gas-liquid separator 210. The gas discharge pipe 230 is a cylindrical pipe and is led out of the gas-liquid separator 210 to the outside of the gas-liquid separator 210. This gas exhaust pipe 230 contains anode gas containing impurity gas (that is, non-condensed water vapor, nitrogen, etc. among the water vapor of the anode exhaust gas flowing into the gas-liquid separator 210, hereinafter referred to as impurity gas). Is discharged outside the anode exhaust gas flow channel 26. Further, the gas discharge pipe 230 includes a gas inlet 230a into which the anode exhaust gas flows into the gas-liquid separator 210. The gas inlet 230a is formed substantially in parallel with the anode exhaust gas flow channel 26 and is installed slightly above the line Y.

また、図２に示すように、気液分離器２１０には、水排出管２２０が接続されている。水排出管２２０は、筒状の管であり、気液分離器２１０内から、ラインＹよりも高い位置を通して気液分離器２１０外へ導かれ、気液分離器２１０外でガス排出管２３０と接続されている。この水排出管２２０は、気液分離器２１０内の貯留水をガス排出管２３０へ排出する機能を有する。また、水排出管２２０は、一端に気液分離器２１０内に貯留水を吸入する水吸入口２２０ａを備え、他端にガス排出管２３０との接続部Ｘに接続口２２０ｂを備えている。水吸入口２２０ａは、気液分離器２１０内の貯留水をできるだけ吸い上げるために、気液分離器２１０の底面近くに設置されている。また、図２に示すように、ガス排出管２３０と水排出管２２０との接続部Ｘは、エゼクタ構造となっており、水排出管２２０の接続口２２０ｂの先端が細く絞って形成されている。なお、ガス排出管２３０と水排出管２２０との接続部Ｘが、本請求項における吸引部に該当する。   In addition, as shown in FIG. 2, a water discharge pipe 220 is connected to the gas-liquid separator 210. The water discharge pipe 220 is a cylindrical pipe that is led out of the gas-liquid separator 210 from the inside of the gas-liquid separator 210 through a position higher than the line Y, and is connected to the gas discharge pipe 230 outside the gas-liquid separator 210. It is connected. The water discharge pipe 220 has a function of discharging the stored water in the gas-liquid separator 210 to the gas discharge pipe 230. Further, the water discharge pipe 220 has a water suction port 220a for sucking stored water into the gas-liquid separator 210 at one end, and a connection port 220b at the connection portion X with the gas discharge pipe 230 at the other end. The water inlet 220 a is installed near the bottom of the gas-liquid separator 210 in order to suck up the stored water in the gas-liquid separator 210 as much as possible. In addition, as shown in FIG. 2, the connection portion X between the gas discharge pipe 230 and the water discharge pipe 220 has an ejector structure, and the tip of the connection port 220 b of the water discharge pipe 220 is narrowed and formed. . In addition, the connection part X of the gas exhaust pipe 230 and the water exhaust pipe 220 corresponds to the suction part in this claim.

排出バルブ２４０は、略水平なガス排出管２３０上に設けられ、ガス排出管２３０と水排出管２２０との接続部分より、ガス排出管２３０の不純物ガス（アノード排ガス）の排出方向に対して下流側に配置されている。排出バルブ２４０において、ガス排出管２３０と接続する接続口２４０ａの位置は、水排出管２２０の接続口２２０ｂよりも低い位置に設置されている。また、本実施例では、この排出バルブ２４０は、排出バルブ制御部５２により一定のタイミングで開閉の制御が行われる。この開閉のタイミングは、例えば、気液分離器２１０の貯留水の貯水率（すなわち、貯留水の貯まる時間的割合）などを参考に予め決定されている。ここで、排出バルブ２４０の構成を以下に説明する。   The discharge valve 240 is provided on the substantially horizontal gas discharge pipe 230, and is downstream from the connecting portion between the gas discharge pipe 230 and the water discharge pipe 220 with respect to the discharge direction of the impurity gas (anode exhaust gas) in the gas discharge pipe 230. Arranged on the side. In the discharge valve 240, the connection port 240 a connected to the gas discharge pipe 230 is installed at a position lower than the connection port 220 b of the water discharge pipe 220. In this embodiment, the discharge valve 240 is controlled to be opened and closed at a fixed timing by the discharge valve control unit 52. The opening / closing timing is determined in advance with reference to, for example, the storage rate of the stored water in the gas-liquid separator 210 (that is, the time ratio for storing the stored water). Here, the configuration of the discharge valve 240 will be described below.

図３は、本実施例における排出バルブの概略断面を表わした模式図である。
本実施例の排出バルブ２４０は、図３に示すように、主に、ピストン状の弁体部３１０と、弁体部３１０が着座可能に形成された弁座部３３０と、制御部５０の指示により作動し、弁体部３１０を可動させるソレノイド部３００と、アノード排ガスや貯留水が流れる流路部３４０と、を備えている。また、弁体部３１０は、ガス排出管２３０側の先端にシート部３２０を備えている。この排出バルブ２４０は、図３に示すように、弁座部３３０が重力方向に対して、アノード排ガスの排出方向とは逆向きに４５°傾斜している。従って、弁体部３１０、およびソレノイド部３００も、それぞれ、弁座部３３０に対応して、同様に傾斜している。流路部３４０は、ガス排出管２３０と平行に設けられ、それと連結されている。なお、後述する実施例の効果の説明を簡単にするために、弁座部３３０において、流路部３４０の底面に近い方を弁座部３３０ａとし、流路部３４０の上面に近い方を弁座部３３０ｂとする。なお、上述した弁座部３３０や弁体部３１０などの重力方向に対する傾斜角度は、４５°に限られず、０°よりも大きく９０°よりも小さい任意の角度に設定してもよい。 FIG. 3 is a schematic diagram showing a schematic cross section of the discharge valve in the present embodiment.
As shown in FIG. 3, the discharge valve 240 of the present embodiment mainly includes a piston-like valve body portion 310, a valve seat portion 330 formed so that the valve body portion 310 can be seated, and an instruction from the control unit 50. The solenoid part 300 which act | operates by this and moves the valve body part 310, and the flow-path part 340 through which anode exhaust gas and stored water flow are provided. In addition, the valve body portion 310 includes a seat portion 320 at the distal end on the gas exhaust pipe 230 side. In the discharge valve 240, as shown in FIG. 3, the valve seat 330 is inclined 45 ° in the direction opposite to the discharge direction of the anode exhaust gas with respect to the direction of gravity. Accordingly, the valve body portion 310 and the solenoid portion 300 are similarly inclined corresponding to the valve seat portion 330. The flow path part 340 is provided in parallel with the gas discharge pipe 230 and connected thereto. In order to simplify the explanation of the effects of the embodiments described later, in the valve seat portion 330, the side closer to the bottom surface of the flow path portion 340 is referred to as a valve seat portion 330a, and the side closer to the upper surface of the flow path portion 340 is valved. Let it be a seat 330b. In addition, the inclination angle with respect to the gravity direction of the valve seat portion 330 and the valve body portion 310 described above is not limited to 45 °, and may be set to an arbitrary angle larger than 0 ° and smaller than 90 °.

排出バルブ２４０は、制御部５０から排出バルブ開放の指示があると、ソレノイド部３００を作動させて、弁体部３１０を重力方向とは反対の傾斜方向に動かす。これにより、アノード排ガスは、排出バルブ２４０を通過することが可能となり、燃料電池システム１００外部へ排出される。一方、排出バルブ２４０は、制御部５０から排出バルブ閉鎖の指示があると、ソレノイド部３００により弁体部３１０を動かし、弁座部３３０に着座させる。これにより、アノード排ガスは、排出バルブ２４０を通過できなくなり、燃料電池システム１００外部へのアノード排ガスの排出が止まる。   When the discharge valve 240 is instructed to open the discharge valve by the control unit 50, the discharge valve 240 operates the solenoid unit 300 to move the valve body unit 310 in an inclination direction opposite to the gravity direction. As a result, the anode exhaust gas can pass through the discharge valve 240 and is discharged to the outside of the fuel cell system 100. On the other hand, when the discharge valve 240 is instructed to close the discharge valve by the control unit 50, the discharge valve 240 moves the valve body 310 by the solenoid unit 300 and seats it on the valve seat 330. As a result, the anode exhaust gas cannot pass through the discharge valve 240, and the discharge of the anode exhaust gas to the outside of the fuel cell system 100 stops.

また、気液分離器２１０の上部面には、アノードガス供給流路２４へつながる循環流路２７が接続されている。この循環流路２７の循環口２７ａは、アノード排ガス流路２６と略平行に形成されている。   In addition, a circulation channel 27 connected to the anode gas supply channel 24 is connected to the upper surface of the gas-liquid separator 210. The circulation port 27 a of the circulation channel 27 is formed substantially parallel to the anode exhaust gas channel 26.

以上のように、本実施例の貯水装置２００は、構成される。そして、この貯水装置２００は、主に、以下の作用を有する。
気液分離器２１０内にアノード排ガス流路２６からアノード排ガスが流入すると、気液分離器２１０内の圧力が高まる。この状態で、排出バルブ２４０が開かれると、不純物ガスを含むアノード排ガスの一部は、圧力差により、ガス排出管２３０、排出バルブ２４０を通って、燃料電池システム１００外部へ排出される。この時、エゼクタ構造である接続部Ｘでは、ガス排出管２３０を流れるアノード排ガスの勢いによるジェットポンプ効果により、気液分離器２１０内の貯留水を吸引する吸引力が発生する。そして、気液分離器２１０内の貯留水は、この吸引力により水排出管２２０の水吸入口２２０ａから吸い上げられ、接続部Ｘの接続口２２０ｂを介して、ガス排出管２３０へ排出される。排出された水は、ガス排出管２３０を流れるアノード排ガスとともに、排出バルブ２４０を通って、燃料電池システム１００外部へ排出される。また、気液分離器２１０へ流入したアノード排ガスの一部は、循環流路２７を介して、アノードガス供給流路２４へ送れられる。 As described above, the water storage device 200 of this embodiment is configured. And this water storage apparatus 200 has the following effects mainly.
When the anode exhaust gas flows into the gas-liquid separator 210 from the anode exhaust gas flow path 26, the pressure in the gas-liquid separator 210 increases. When the discharge valve 240 is opened in this state, a part of the anode exhaust gas including the impurity gas is discharged to the outside of the fuel cell system 100 through the gas discharge pipe 230 and the discharge valve 240 due to the pressure difference. At this time, in the connection portion X having the ejector structure, a suction force for sucking the stored water in the gas-liquid separator 210 is generated by the jet pump effect due to the momentum of the anode exhaust gas flowing through the gas discharge pipe 230. The stored water in the gas-liquid separator 210 is sucked up from the water suction port 220a of the water discharge pipe 220 by this suction force, and is discharged to the gas discharge pipe 230 through the connection port 220b of the connection portion X. The discharged water is discharged to the outside of the fuel cell system 100 through the discharge valve 240 together with the anode exhaust gas flowing through the gas discharge pipe 230. A part of the anode exhaust gas flowing into the gas-liquid separator 210 is sent to the anode gas supply channel 24 via the circulation channel 27.

Ａ４．実施例の効果：
以上のように、上述の燃料電池システム１００における貯水装置２００では、ガス排出管２３０が、気液分離器２１０内から気液分離器２１０外へ導かれ、気液分離器２１０外のガス排出管２３０上に排出バルブ２４０が設けられている。一方で、水排出管２２０は、気液分離器２１０内から、ラインＹよりも高い位置を通して気液分離器２１０外へ導かれ、排出バルブ２４０よりもガス排出方向の上流側において、気液分離器２１０外のガス排出管２３０と接続し、その接続部Ｘは、エゼクタ構造となっている。 A4. Effects of the embodiment:
As described above, in the water storage device 200 in the fuel cell system 100 described above, the gas discharge pipe 230 is led from the gas-liquid separator 210 to the outside of the gas-liquid separator 210, and the gas discharge pipe outside the gas-liquid separator 210. A discharge valve 240 is provided on 230. On the other hand, the water discharge pipe 220 is guided from the gas-liquid separator 210 to the outside of the gas-liquid separator 210 through a position higher than the line Y, and the gas-liquid separation is upstream of the discharge valve 240 in the gas discharge direction. It connects with the gas exhaust pipe 230 outside the vessel 210, and the connecting portion X has an ejector structure.

このようにすれば、ガス排出管２３０内にアノード排ガスが流れると、ジェットポンプ効果により、気液分離器２１０内の貯留水は、水排出管２２０の水吸入口２２０ａから吸い上げられ、アノード排ガスと共に、ガス排出管２３０、および排出バルブ２４０を通過して排出される。すなわち、排出バルブ２４０が開けられ、ガス排出管２３０にアノード排ガスが流れた場合だけ、貯留水は、排出バルブ２４０を通過する。従って、この排出バルブ２４０を通る水は、アノード排ガスにより、吹き飛ばされるので、このような状態で排出バルブ２４０が閉じられても排出バルブ２４０に水が残留するのを抑制することができる。特に、燃料電池１０の動作終了前（アイドル状態）には、燃料電池１０で生成される水（水蒸気）の量が減少し、気液分離器２１０内に新たに生成される貯留水の水量よりも、水吸入口２２０ａから吸い上げられ外部へ排出される貯留水の水量の方が多いため、最終的には、ほとんど貯留水が吸い上げられなくなり、排出バルブ２４０を通る水がほとんどなくなる。従って、排出バルブ２４０では、ほとんどアノード排ガスが通過することになり、それが排出バルブ２４０に残る水を吹き飛ばし、その結果、排出バルブ２４０に水が残留するのを抑制することができる。そして、このような状態で、気温が氷点下以下というような低温下におかれ、一定時間燃料電池１０の運転が停止されても、排出バルブ２４０内には、ほとんど残留水がないので、排出バルブ２４０の凍結を抑制することができる。さらには、排出バルブ２４０の凍結による劣化を抑制することができる。   In this way, when the anode exhaust gas flows into the gas discharge pipe 230, the stored water in the gas-liquid separator 210 is sucked up from the water inlet 220a of the water discharge pipe 220 due to the jet pump effect, and together with the anode exhaust gas. The gas is discharged through the gas discharge pipe 230 and the discharge valve 240. That is, the stored water passes through the discharge valve 240 only when the discharge valve 240 is opened and the anode exhaust gas flows into the gas discharge pipe 230. Accordingly, the water passing through the discharge valve 240 is blown off by the anode exhaust gas, so that it is possible to prevent water from remaining in the discharge valve 240 even when the discharge valve 240 is closed in such a state. In particular, before the operation of the fuel cell 10 ends (idle state), the amount of water (steam) generated in the fuel cell 10 decreases, and the amount of stored water newly generated in the gas-liquid separator 210 However, since the amount of the stored water sucked up from the water suction port 220a and discharged to the outside is larger, finally, the stored water is hardly sucked up, and the water passing through the discharge valve 240 is hardly used. Therefore, almost all of the anode exhaust gas passes through the discharge valve 240, which blows off the water remaining in the discharge valve 240. As a result, it is possible to suppress the water from remaining in the discharge valve 240. In such a state, even if the temperature is kept below a freezing point and the operation of the fuel cell 10 is stopped for a certain time, there is almost no residual water in the discharge valve 240. Freezing of 240 can be suppressed. Furthermore, deterioration due to freezing of the discharge valve 240 can be suppressed.

一方、上述の構成では、排出バルブ２４０が閉められている時には、ジェットポンプ効果が得られず、また、水排出管２２０がラインＹより高い位置を通っているため、貯留水は、排出バルブ２４０に達することができず、排出バルブ２４０が水に浸ることはない。従って、このような状態で、気温が氷点下以下というような低温下におかれ、一定時間燃料電池１０の運転が停止されても、排出バルブ２４０は水に浸ってないので、排出バルブ２４０の凍結を抑制することができる。さらには、排出バルブ２４０の凍結による劣化を抑制することができる。   On the other hand, in the above-described configuration, when the discharge valve 240 is closed, the jet pump effect cannot be obtained, and the water discharge pipe 220 passes through a position higher than the line Y. Cannot be reached and the discharge valve 240 is not immersed in water. Therefore, even if the fuel cell 10 is stopped for a certain period of time under such a condition that the temperature is below the freezing point and the operation of the fuel cell 10 is stopped for a certain period of time, the discharge valve 240 is not immersed in water. Can be suppressed. Furthermore, deterioration due to freezing of the discharge valve 240 can be suppressed.

なお、排出バルブ２４０の凍結を回避することができれば、燃料電池１０の運転前の作動チェックが実施でき、冷間始動が容易となる。   If freezing of the discharge valve 240 can be avoided, an operation check before the operation of the fuel cell 10 can be performed, and a cold start is facilitated.

また、上述の図３のごとく、排出バルブ２４０は、弁座部３３０および弁体部３１０が重力方向に対して、アノード排ガスの排出方向とは逆向きに４５°傾斜するように構成されている。このようにすれば、排出バルブ２４０にアノード排ガスと共に、吸い上げられた貯留水が流れてくる場合において、その水は、基本的に流路部３４０の底面に沿って流れるので、流路部３４０の上面に近い弁座部３３０ｂ付近には、水が残留しにくく、残留水が生じるにしても、流路部３４０の底面に近い弁座部３３０ａ付近にほとんどが残留する。そして、この状態で、燃料電池の終了前などにおいて、排出バルブ２４０にアノード排ガスのみが流れると、シート部３２０に付着した水を簡単に吹き飛ばすことができるので、排出バルブ２４０に水が残留するのを抑制することができる。   Further, as shown in FIG. 3 described above, the discharge valve 240 is configured such that the valve seat portion 330 and the valve body portion 310 are inclined by 45 ° in the direction opposite to the discharge direction of the anode exhaust gas with respect to the direction of gravity. . In this way, when the stored water sucked up together with the anode exhaust gas flows into the discharge valve 240, the water basically flows along the bottom surface of the flow path part 340. Water hardly remains in the vicinity of the valve seat portion 330b near the top surface, and even if residual water is generated, most of the water remains in the vicinity of the valve seat portion 330a near the bottom surface of the flow path portion 340. In this state, when only the anode exhaust gas flows through the discharge valve 240 before the end of the fuel cell or the like, water attached to the seat portion 320 can be easily blown off, so that water remains in the discharge valve 240. Can be suppressed.

さらに、上述の図３のごとく、排出バルブ２４０を構成すれば、排出バルブ２４０が閉じられている場合において、流路部３４０内に残留水があり、シート部３２０に残留水が付着していても、シート部３２０は、傾斜しているので、付着した水は、重力により、シート部３２０を伝って、弁座部３３０ａの周辺に落ちる。また、上述したように、アノード排ガスと共に、吸い上げられた貯留水が流れてくる場合において、その水が残留する場合には弁座部３３０ａ付近にほとんどが残留する。仮に、このような状態で、排出バルブ２４０が閉じられたまま残留水が凍結しても、シート部３２０において凍結の影響を受けるのは、水がある弁座部３３０ａに接する部分のシート部３２０の下端のみであり、シート部３２０の大部分は、凍結の影響を受けない。従って、この場合、小さな力で、シート部３２０を弁座部３３０ａから容易にはがすことができ、凍結によって、排出バルブ２４０が開閉不能になることはない。また、この場合、小さな力で、シート部３２０を弁座部３３０ａからはがすことができるので、凍結による影響を考慮して、ソレノイド部３００を強力にする必要がなく、また、ソレノイド部３００を省電力で動かすことができる。   Further, as shown in FIG. 3 described above, if the discharge valve 240 is configured, when the discharge valve 240 is closed, there is residual water in the flow path portion 340 and the residual water is attached to the sheet portion 320. However, since the seat part 320 is inclined, the adhering water falls down around the valve seat part 330a through the seat part 320 by gravity. Further, as described above, when the sucked stored water flows together with the anode exhaust gas, when the water remains, most of the water remains in the vicinity of the valve seat portion 330a. Even if the residual water freezes with the discharge valve 240 closed in such a state, the seat portion 320 is affected by the freezing in the seat portion 320 in contact with the valve seat portion 330a with water. Most of the sheet part 320 is not affected by freezing. Therefore, in this case, the seat portion 320 can be easily peeled off from the valve seat portion 330a with a small force, and the discharge valve 240 cannot be opened and closed by freezing. In this case, since the seat part 320 can be peeled off from the valve seat part 330a with a small force, it is not necessary to make the solenoid part 300 strong in consideration of the influence of freezing, and the solenoid part 300 can be omitted. It can be moved with electricity.

上述のように貯水装置２００を構成すれば、水排出管２２０とガス排出管２３０のそれぞれに排出バルブを設ける必要が無いので、コストを削減することができる。   If the water storage device 200 is configured as described above, it is not necessary to provide a discharge valve in each of the water discharge pipe 220 and the gas discharge pipe 230, so that the cost can be reduced.

上述の貯水装置２００では、ガス排出管２３０における気液分離器２１０内のガス流入口２３０ａは、アノード排ガス流路２６と略平行であり、ラインＹよりもやや上方に、設置されている。このようにすれば、ガス排出管２３０は、アノード排ガス流路２６から気液分離器２１０へ流入するアノード排ガスの流れを妨げることはない。また、このようにすれば、ガス排出管２３０のガス流入口２３０ａに貯留水が流入することがなく、気液分離器２１０内の不純物ガスを含むアノード排ガスを燃料電池システム１００外部へ円滑に排出することができる。さらに、気液分離器２１０内の貯留水が凍結した場合であっても、ガス排出管２３０は塞がれないので、気液分離器２１０内の不純物ガスが混ざったアノード排ガスを貯水装置２００外部に排出することができる。   In the water storage device 200 described above, the gas inlet 230 a in the gas-liquid separator 210 in the gas discharge pipe 230 is substantially parallel to the anode exhaust gas flow path 26 and is installed slightly above the line Y. In this way, the gas exhaust pipe 230 does not hinder the flow of the anode exhaust gas flowing into the gas-liquid separator 210 from the anode exhaust gas flow path 26. In this way, the stored water does not flow into the gas inlet 230a of the gas discharge pipe 230, and the anode exhaust gas containing the impurity gas in the gas-liquid separator 210 is smoothly discharged outside the fuel cell system 100. can do. Further, even if the stored water in the gas-liquid separator 210 is frozen, the gas discharge pipe 230 is not blocked, so that the anode exhaust gas mixed with the impurity gas in the gas-liquid separator 210 is supplied to the outside of the water storage device 200. Can be discharged.

上述の貯水装置２００では、排出バルブ２４０とガス排出管２３０の接続口２４０ａの位置は、水排出管２２０の接続口２２０ｂよりも低い位置に設置されている。このようにすれば、接続口２２０ｂから接続口２４０ａに残った水は、重力で、排出バルブ２４０の方へ移動するので、排出バルブ２４０を開けることにより、この残り水を燃料電池システム１００外へ排出することができる。一方、接続口２２０ｂから接続口２４０ａの間に水が残った状態で、気温が氷点下以下というような低温下におかれ、一定時間燃料電池１０の運転が停止されると、その水が凍結し、ガス排出管２３０を塞ぐことが考えられる。従って、上述のようにすれば、接続口２２０ｂから接続口２４０ａの間に水が残らないので、気温が氷点下以下というような低温下におかれ、一定時間燃料電池１０の運転が停止されても、残り水が凍結することがなく、それによりガス排出管２３０を塞ぐこともない。その結果、燃料電池１０の冷間始動を行うことができる。   In the water storage device 200 described above, the connection port 240a of the discharge valve 240 and the gas discharge pipe 230 is installed at a position lower than the connection port 220b of the water discharge pipe 220. In this way, the water remaining in the connection port 240a from the connection port 220b moves toward the discharge valve 240 due to gravity, so that the remaining water is moved out of the fuel cell system 100 by opening the discharge valve 240. Can be discharged. On the other hand, when water remains between the connection port 220b and the connection port 240a, when the fuel cell 10 is stopped for a certain period of time at a low temperature such as a temperature below freezing point, the water freezes. It is conceivable to close the gas discharge pipe 230. Therefore, as described above, water does not remain between the connection port 220b and the connection port 240a. Therefore, even if the fuel cell 10 is stopped for a certain period of time under a low temperature such as a temperature below the freezing point. The remaining water does not freeze, thereby preventing the gas discharge pipe 230 from being blocked. As a result, the fuel cell 10 can be cold-started.

上述の貯水装置２００では、排出バルブ２４０が気液分離器２１０の横に設置されている。このようにすれば、貯水装置２００は、気液分離器２１０の下に排出バルブを設ける場合と比べて、貯留水の貯留方向の高さを抑制することができ、燃料電池システム１００の設計の自由度を向上させることができる。   In the water storage device 200 described above, the discharge valve 240 is installed beside the gas-liquid separator 210. In this way, the water storage device 200 can suppress the height of the stored water in the storage direction as compared with the case where the discharge valve is provided below the gas-liquid separator 210, and the design of the fuel cell system 100 can be reduced. The degree of freedom can be improved.

上述の貯水装置２００では、気液分離器２１０の上部面には、アノードガス供給流路２４へつながる循環流路２７が接続されている。この循環流路２７の循環口２７ａは、アノード排ガス流路２６と略平行に形成されている。一方、ガス排出管２３０のガス流入口２３０ａも、アノード排ガス流路２６と略平行に形成されている。このようにすれば、循環流路２７に送られたアノード排ガスが、逆流した場合であっても、ガス排出管２３０のガス流入口２３０ａは、循環口２７ａと対向せずに略同一方向を向いているので、逆流したアノード排ガスを吸い込むことを回避することができる。   In the water storage device 200 described above, the circulation channel 27 connected to the anode gas supply channel 24 is connected to the upper surface of the gas-liquid separator 210. The circulation port 27 a of the circulation channel 27 is formed substantially parallel to the anode exhaust gas channel 26. On the other hand, the gas inlet 230 a of the gas discharge pipe 230 is also formed substantially parallel to the anode exhaust gas flow channel 26. In this way, even if the anode exhaust gas sent to the circulation flow path 27 flows backward, the gas inlet 230a of the gas exhaust pipe 230 faces substantially the same direction without facing the circulation port 27a. Therefore, it is possible to avoid sucking back-flowed anode exhaust gas.

Ｂ．第２の実施例：
図４は、本実施例における貯水装置の概略を表す模式図である。
第２の実施例における貯水装置４００は、第１の実施例の貯水装置２００とほとんど同じ構成となっている。しかしながら、第１の実施例の貯水装置２００では、ガス排出管２３０は、気液分離器２１０内にガス流入口２３０ａを備え、気液分離器２１０内から気液分離器２１０外へ導かれていたが、本実施例の貯水装置４００は、図４に示すように、ガス排出管２３０のガス流入口２３０ａは、気液分離器２１０内に備えられるのではなく、循環流路２７に接続されている。 B. Second embodiment:
FIG. 4 is a schematic diagram showing an outline of the water storage device in the present embodiment.
The water storage device 400 in the second embodiment has almost the same configuration as the water storage device 200 of the first embodiment. However, in the water storage device 200 of the first embodiment, the gas discharge pipe 230 includes the gas inlet 230a in the gas-liquid separator 210 and is guided from the gas-liquid separator 210 to the outside of the gas-liquid separator 210. However, in the water storage device 400 of the present embodiment, as shown in FIG. 4, the gas inlet 230 a of the gas discharge pipe 230 is not provided in the gas-liquid separator 210 but is connected to the circulation flow path 27. ing.

このようにすれば、ガス排出管２３０のガス流入口２３０ａを気液分離器２１０内部に設置する場合と比べて、ガス流入口２３０ａを循環流路２７の外部に取り付けることができるので、その取り付け作業が容易となる。   In this way, compared with the case where the gas inlet 230a of the gas discharge pipe 230 is installed inside the gas-liquid separator 210, the gas inlet 230a can be attached to the outside of the circulation flow path 27. Work becomes easy.

Ｃ．第３の実施例：
図５は、本実施例における貯水装置の概略を表す模式図である。
第３の実施例における貯水装置５００は、第１の実施例の貯水装置２００とほとんど同じ構成となっている。しかしながら、本実施例の貯水装置５００では、図５に示すように、気液分離器２１０内のアノード排ガス流路２６の上部２６ａ周辺にコの字の形をしたポケット部５１０が設けられ、そのポケット部５１０内にガス排出管２３０のガス流入口２３０ａが備えられている。そして、このポケット部５１０の下部には、通風孔５２０が設けられ、アノード排ガス流路２６からのアノード排ガスがポケット部５１０に流入するようになっている。 C. Third embodiment:
FIG. 5 is a schematic diagram showing an outline of the water storage device in the present embodiment.
The water storage device 500 in the third embodiment has almost the same configuration as the water storage device 200 of the first embodiment. However, in the water storage device 500 of the present embodiment, as shown in FIG. 5, a U-shaped pocket portion 510 is provided around the upper portion 26a of the anode exhaust gas flow channel 26 in the gas-liquid separator 210. A gas inlet 230 a of the gas exhaust pipe 230 is provided in the pocket portion 510. A ventilation hole 520 is provided in the lower portion of the pocket portion 510 so that the anode exhaust gas from the anode exhaust gas flow channel 26 flows into the pocket portion 510.

このようにすれば、循環流路２７に送られたアノード排ガスが、逆流した場合であっても、ガス排出管２３０のガス流入口２３０ａは、ポケット部５１０に流入したアノード排ガスのみを吸い込むので、逆流したアノード排ガスを吸い込むことを回避することができる。   In this way, even if the anode exhaust gas sent to the circulation flow path 27 flows backward, the gas inlet 230a of the gas exhaust pipe 230 sucks only the anode exhaust gas flowing into the pocket portion 510. It is possible to avoid sucking back anode exhaust gas.

Ｄ．第４の実施例：
図６は、本実施例における貯水装置の概略を表す模式図である。
第４の実施例における貯水装置６００は、第１の実施例の貯水装置２００とほとんど同じ構成となっている。しかしながら、本実施例の貯水装置６００では、図６に示すように、ガス排出管２３０は、アノード排ガス流路２６内を介し、そのガス流入口２３０ａが、燃料電池１０の燃料電池スタック内にそれを積層方向に貫通するアノードガス排出マニホールドの排出口に対向して設けられている。なお、アノードガス排出マニホールドは、各燃料電池スタックにおいて、電気化学反応後のアノード排ガスを集める機能を有するものであり、集めたアノード排ガスを排出口より排出する。また、上記ガス排出管２３０は、アノード排ガス流路２６を通すため、撓みやすい材質にすることが望ましい。 D. Fourth embodiment:
FIG. 6 is a schematic diagram showing an outline of the water storage device in the present embodiment.
The water storage device 600 in the fourth embodiment has almost the same configuration as the water storage device 200 of the first embodiment. However, in the water storage device 600 of the present embodiment, as shown in FIG. 6, the gas discharge pipe 230 passes through the anode exhaust gas flow channel 26, and its gas inlet 230 a is in the fuel cell stack of the fuel cell 10. Are disposed opposite to the discharge port of the anode gas discharge manifold penetrating in the stacking direction. The anode gas discharge manifold has a function of collecting anode exhaust gas after electrochemical reaction in each fuel cell stack, and discharges the collected anode exhaust gas from the discharge port. The gas exhaust pipe 230 is preferably made of a material that can be easily bent because the anode exhaust gas passage 26 is passed therethrough.

このようにすれば、循環流路２７に送られたアノード排ガスが、逆流した場合であっても、ガス排出管２３０のガス流入口２３０ａは、アノードガス排出マニホールドの近辺に設けられ、その排出口と、対向して設けられているので、アノード排ガスのみを直接吸い込むことができ、逆流したアノード排ガスを吸い込むことを確実に回避することができる。   In this way, even when the anode exhaust gas sent to the circulation channel 27 flows backward, the gas inlet 230a of the gas exhaust pipe 230 is provided in the vicinity of the anode gas exhaust manifold. Therefore, it is possible to directly suck only the anode exhaust gas, and reliably avoid backflowing anode exhaust gas.

Ｅ．第５の実施例：
図７は、本実施例における貯水装置の概略を表す模式図である。
第５の実施例における貯水装置７００は、第１の実施例の貯水装置２００とほとんど同じ構成となっている。第１の実施例の貯水装置２００では、水排出管２２０とガス排出管２３０との接続口２２０ｂが、エゼクタ構造となっており、ガス排出管２３０にアノード排ガスが流れると、水排出管２２０の水吸入口２２０ａから貯留水が吸い上げられるようになっていたが、本実施例の貯水装置７００は、図７に示すように、水排出管２２０に吸引ポンプ７２０を設け、それで、貯留水を吸い上げるようにしている。 E. Fifth embodiment:
FIG. 7 is a schematic diagram illustrating an outline of the water storage device in the present embodiment.
The water storage device 700 in the fifth embodiment has almost the same configuration as the water storage device 200 of the first embodiment. In the water storage device 200 of the first embodiment, the connection port 220b between the water discharge pipe 220 and the gas discharge pipe 230 has an ejector structure, and when the anode exhaust gas flows into the gas discharge pipe 230, the water discharge pipe 220 Although the stored water is sucked up from the water inlet 220a, the water storage device 700 of the present embodiment is provided with a suction pump 720 in the water discharge pipe 220 as shown in FIG. 7, thereby sucking up the stored water. I am doing so.

具体的には、吸引ポンプ７２０は、図７に示すように、気液分離器２１０外の水排出管２２０において、接続口２２０ｂよりも貯留水の吸い上げ方向に対して上流側に備えられている。また、吸引ポンプ７２０は、制御部５０に接続されており、制御部５０からの指示により、気液分離器２１０内の貯留水を吸い上げる。   Specifically, as shown in FIG. 7, the suction pump 720 is provided on the upstream side of the water discharge pipe 220 outside the gas-liquid separator 210 with respect to the direction in which stored water is sucked up from the connection port 220 b. . The suction pump 720 is connected to the control unit 50 and sucks up the stored water in the gas-liquid separator 210 in accordance with an instruction from the control unit 50.

一方、本実施例では、制御部５０は、吸引ポンプ制御部７１０を備えている。この吸引ポンプ制御部７１０は、吸引ポンプ７２０の作動を制御する機能を有している。吸引ポンプ制御部７１０は、任意のタイミングで吸引ポンプ７２０を作動させることができ、例えば、貯留水がある程度貯まると、吸引ポンプ７２０を作動させ、貯留水を吸い上げさせる。なお、この機能は、制御プログラムによりソフトウェア的に実現してもよく、一部、又は、全てをハードウェア的に実現してもよい。   On the other hand, in the present embodiment, the control unit 50 includes a suction pump control unit 710. The suction pump control unit 710 has a function of controlling the operation of the suction pump 720. The suction pump control unit 710 can operate the suction pump 720 at an arbitrary timing. For example, when the stored water is stored to some extent, the suction pump 720 is operated to suck up the stored water. This function may be realized by software by a control program, or part or all may be realized by hardware.

このようにすれば、吸引ポンプ７２０を制御することにより、完全に貯留水の吸い上げタイミングを決定することができるので、排出バルブ２４０内をアノード排ガスのみ通過させることができる。従って、排出バルブ２４０内に残留水がある場合には、アノード排ガスにより、吹き飛ばすことができ、排出バルブ２４０内に残留水が生じるのを抑制することができる。そして、このような状態で、気温が氷点下以下というような低温下におかれ、一定時間燃料電池１０の運転が停止されても、排出バルブ２４０内には、ほとんど残留水がないので、排出バルブ２４０の凍結を抑制することができる。さらには、排出バルブ２４０の凍結による劣化を抑制することができる。   In this way, by controlling the suction pump 720, it is possible to completely determine the suction timing of the stored water, so that only the anode exhaust gas can pass through the discharge valve 240. Therefore, when there is residual water in the discharge valve 240, it can be blown off by the anode exhaust gas, and the generation of residual water in the discharge valve 240 can be suppressed. In such a state, even if the temperature is kept below a freezing point and the operation of the fuel cell 10 is stopped for a certain time, there is almost no residual water in the discharge valve 240. Freezing of 240 can be suppressed. Furthermore, deterioration due to freezing of the discharge valve 240 can be suppressed.

Ｆ．第６の実施例：
図８は、本実施例における貯水装置の概略を表す模式図である。
第６の実施例における貯水装置８００は、第１の実施例の貯水装置２００とほとんど同じ構成となっている。第１の実施例の貯水装置２００における排出バルブ２４０の開閉のタイミングは、予め決められた一定のタイミングで行われていたが、本実施例の貯水装置８００における排出バルブ２４０の開閉のタイミングは、貯留水の貯水量によって決定される。 F. Sixth embodiment:
FIG. 8 is a schematic diagram showing an outline of the water storage device in the present embodiment.
The water storage device 800 in the sixth embodiment has almost the same configuration as the water storage device 200 of the first embodiment. The opening / closing timing of the discharge valve 240 in the water storage device 200 of the first embodiment was performed at a predetermined constant timing, but the opening / closing timing of the discharge valve 240 in the water storage device 800 of this embodiment is Determined by the amount of water stored.

本実施例では、図８に示すように、気液分離器２１０の底面に、貯留水の水位を測ることができる水位センサー８１０が備えられている。この水位センサー８１０は、貯留水の水圧を水位に換算することで、貯留水の水位を測ることができる。また、水位センサー８１０は、制御部５０と接続されており、貯留水の水位を制御部５０に知らせることができる。   In this embodiment, as shown in FIG. 8, a water level sensor 810 that can measure the water level of the stored water is provided on the bottom surface of the gas-liquid separator 210. The water level sensor 810 can measure the water level of the stored water by converting the water pressure of the stored water into a water level. Further, the water level sensor 810 is connected to the control unit 50 and can inform the control unit 50 of the water level of the stored water.

一方、本実施例では、制御部５０は、貯水量判断部８２０を備えている。この貯水量判断部８２０は、水位センサー８１０から送られてくる貯留水の水位と、予め知らされている気液分離器２１０の形状情報（例えば、底面積など。）とから気液分離器２１０の貯留水の貯水量を求める機能を有している。そして、制御部５０は、求めた貯留水の貯水量が或る一定量になると、排出バルブ２４０を開け、貯留水を燃料電池システム１００外部に排出させる。なお、貯水量判断部８２０は、制御プログラムによりソフトウェア的に実現してもよく、一部、又は、全てをハードウェア的に実現してもよい。   On the other hand, in the present embodiment, the control unit 50 includes a water storage amount determination unit 820. The water storage amount determination unit 820 determines the gas-liquid separator 210 based on the water level of the stored water sent from the water level sensor 810 and the shape information (for example, the bottom area) of the gas-liquid separator 210 that is known in advance. It has a function to obtain the amount of stored water. Then, when the obtained stored water amount reaches a certain fixed amount, the control unit 50 opens the discharge valve 240 and discharges the stored water to the outside of the fuel cell system 100. The stored water amount determination unit 820 may be realized by software by a control program, or part or all of it may be realized by hardware.

このようにすれば、貯留水の貯水量が一定量に達するまでは、排出バルブ２４０を開くことがない。従って、排出バルブ２４０を無駄に開くことがなく、効率よくアノード排ガス、および貯留水を排出することができる。   In this way, the discharge valve 240 is not opened until the amount of stored water reaches a certain amount. Therefore, the anode exhaust gas and the stored water can be efficiently discharged without unnecessarily opening the discharge valve 240.

Ｇ．変形例：
なお、本発明では、上記した実施の形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様にて実施することが可能である。 G. Variations:
Note that the present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be implemented in various modes without departing from the scope of the invention.

Ｇ１．変形例１：
上記第１の実施例では、水排出管２２０は、気液分離器２１０内から、ラインＹよりも高い位置を通して気液分離器２１０外へ導かれ、そのままガス排出管２３０と接続されているが、本発明はこれに限られるものではない。上記実施例における水排出管２２０は、水吸入口２２０ａから接続口２２０ｂの間の少なくとも一部が、ラインＹより、高い位置を通っていればよく、例えば、下記の図９に示す構成としてもよい。 G1. Modification 1:
In the first embodiment, the water discharge pipe 220 is guided from the gas-liquid separator 210 to the outside of the gas-liquid separator 210 through a position higher than the line Y, and is connected to the gas discharge pipe 230 as it is. However, the present invention is not limited to this. The water discharge pipe 220 in the above embodiment only needs to pass through a position where at least a part between the water suction port 220a and the connection port 220b is higher than the line Y. For example, the configuration shown in FIG. Good.

図９は、本変形例における貯水装置の概略を表す模式図である。
本変形例における貯水装置９００では、図９に示すように、水排出管２２０は、気液分離器２１０内から、ラインＹよりも高い位置を通して気液分離器２１０外へ導かれ、その後、ラインＹよりも低い位置を通り、そのままガス排出管２３０と接続している。 FIG. 9 is a schematic diagram illustrating an outline of a water storage device in the present modification.
In the water storage device 900 in this modification, as shown in FIG. 9, the water discharge pipe 220 is led out of the gas-liquid separator 210 from the gas-liquid separator 210 through a position higher than the line Y, and then the line It passes through a position lower than Y and is connected to the gas exhaust pipe 230 as it is.

このようにしても、水排出管２２０において、少なくとも一部がラインＹよりも高い位置を通っているので、排出バルブ２４０が閉められている時には、貯留水は、排出バルブ２４０に達することができず、排出バルブ２４０が水に浸ることはない。従って、このような状態で、気温が氷点下以下というような低温下におかれ、一定時間燃料電池１０の運転が停止されても、排出バルブ２４０は水に浸ってないので、排出バルブ２４０の凍結を抑制することができる。さらには、排出バルブ２４０の凍結による劣化を抑制することができる。   Even in this case, since at least a part of the water discharge pipe 220 passes through a position higher than the line Y, the stored water can reach the discharge valve 240 when the discharge valve 240 is closed. In other words, the discharge valve 240 is not immersed in water. Therefore, even if the fuel cell 10 is stopped for a certain period of time under such a condition that the temperature is below the freezing point and the operation of the fuel cell 10 is stopped for a certain period of time, the discharge valve 240 is not immersed in water. Can be suppressed. Furthermore, deterioration due to freezing of the discharge valve 240 can be suppressed.

Ｇ２．変形例２：
上記実施例では、アノード排ガス流路２６に貯水装置２００を設けていたが、本発明はこれに限られるものではない。アノード排ガス流路２６ではなく、カソード排ガス流路３６に貯水装置２００を設け、カソード排ガス流路３６内に生じた水を燃料電池システム１００外へ排出する構成としてもよい。また、アノード排ガス流路２６およびカソード排ガス流路３６の両方に貯水装置２００を設けるようにしてもよい。この他、燃料電池システム１００において、水が留まる可能性のあるガス流路に貯水装置２００を設けるようにしてもよい。例えば、貯水装置２００を、燃料電池１０から排出されるアノード排ガスの循環流路上、すなわち、循環流路２７に設けてよいし、燃料電池１０の発電に用いるガスを供給する給気流路、すなわち、アノードガス供給流路２４やカソードガス供給流路３４に設けるようにしてもよい。このようにすれば、ガス流路内で水が凍結するのを抑制することができる。 G2. Modification 2:
In the above embodiment, the water storage device 200 is provided in the anode exhaust gas flow channel 26, but the present invention is not limited to this. The water storage device 200 may be provided not in the anode exhaust gas flow channel 26 but in the cathode exhaust gas flow channel 36 so that the water generated in the cathode exhaust gas flow channel 36 is discharged out of the fuel cell system 100. Further, the water storage device 200 may be provided in both the anode exhaust gas flow channel 26 and the cathode exhaust gas flow channel 36. In addition, in the fuel cell system 100, the water storage device 200 may be provided in a gas flow path where water may stay. For example, the water storage device 200 may be provided on the circulation flow path of the anode exhaust gas discharged from the fuel cell 10, that is, the circulation flow path 27, or an air supply flow path that supplies a gas used for power generation of the fuel cell 10, that is, The anode gas supply channel 24 and the cathode gas supply channel 34 may be provided. If it does in this way, it can control that water freezes in a gas channel.

Ｇ３．変形例３：
上記実施例では、貯水装置２００に貯留された水は、燃料電池システム１００外部へ排出されているが、本発明はこれに限られるものではない。貯水装置２００に貯められた水は、燃料電池１０を冷却するための冷却水などに用いられてもよい。 G3. Modification 3:
In the above embodiment, the water stored in the water storage device 200 is discharged to the outside of the fuel cell system 100, but the present invention is not limited to this. The water stored in the water storage device 200 may be used as cooling water for cooling the fuel cell 10.

Ｇ４．変形例４：
上記第１の実施例において、気液分離器２１０の上部面に設置される循環流路２７の循環口２７ａは、アノード排ガス流路２６と略平行に形成されており、一方で、ガス排出管２３０のガス流入口２３０ａも、アノード排ガス流路２６と略平行に形成されているが、本発明はこれに限られるものではない。これら循環口２７ａとガス流入口２３０ａとの配置関係は、循環流路２７に送られたアノード排ガスが、逆流した場合であっても、ガス流入口２３０ａが、逆流したアノード排ガスを吸い込むことを回避することができるように設定されればよい。例えば、ガス排出管２３０のガス流入口２３０ａをアノード排ガス流路２６とは略垂直に向け、気液分離器２１０内において、アノード排ガス流路２６との接続部周辺に設置するようにしてもよい。 G4. Modification 4:
In the first embodiment, the circulation port 27a of the circulation channel 27 installed on the upper surface of the gas-liquid separator 210 is formed substantially parallel to the anode exhaust gas channel 26, while the gas exhaust pipe The gas inlet 230a of 230 is also formed substantially parallel to the anode exhaust gas flow channel 26, but the present invention is not limited to this. The arrangement relationship between the circulation port 27a and the gas inlet 230a is such that even when the anode exhaust gas sent to the circulation flow path 27 flows backward, the gas inlet 230a avoids sucking back the anode exhaust gas. It may be set so that it can be performed. For example, the gas inlet 230 a of the gas discharge pipe 230 may be oriented substantially perpendicular to the anode exhaust gas flow channel 26 and installed in the gas-liquid separator 210 around the connection portion with the anode exhaust gas flow channel 26. .

Ｇ５．変形例５：
上記第１の実施例において、排出バルブ２４０は、水平なガス排出管２３０に平行に接続されており、かつ、排出バルブ２４０の弁座部３３０は、重力方向に対して、ガス排出管２３０を流れるアノード排ガスの排出方向とは逆向きに４５°傾斜するように構成されているが、本発明はこれに限られるものではない。本発明の排出バルブ２４０において、弁座部３３０は、重力方向に対して、傾斜するように構成されていればよい。例えば、排出バルブ２４０の弁座部３３０の傾斜方向は、重力方向に対して、ガス排出管２３０を流れるアノード排ガスの排出方向に傾斜するようにしてもよい。また、排出バルブ２４０を水平なガス排出管２３０に平行に接続させるのではなく、ガス排出管２３０を水平方向に対して傾斜させて構成し、それに排出バルブ２４０を接続することで、弁座部３３０を、重力方向に対して、傾斜するように構成してもよい。この場合、例えば、弁座部３３０は、傾斜させたガス排出管２３０に対して略垂直になるように構成する。なお、以上のように、弁座部３３０を重力方向に対して、傾斜させて構成した場合には、弁体部３１０全体を弁座部３３０に対応させて傾斜させ、若しくは、弁体部３１０のシート部３２０を弁座部３３０に対応させて傾斜させて、弁座部３３０に着座可能に構成すればよい。 G5. Modification 5:
In the first embodiment, the exhaust valve 240 is connected in parallel to the horizontal gas exhaust pipe 230, and the valve seat 330 of the exhaust valve 240 is connected to the gas exhaust pipe 230 with respect to the direction of gravity. Although it is configured to be inclined by 45 ° in the direction opposite to the direction of discharge of the flowing anode exhaust gas, the present invention is not limited to this. In the discharge valve 240 of the present invention, the valve seat 330 may be configured to be inclined with respect to the direction of gravity. For example, the inclination direction of the valve seat 330 of the discharge valve 240 may be inclined in the discharge direction of the anode exhaust gas flowing through the gas discharge pipe 230 with respect to the direction of gravity. Further, the exhaust valve 240 is not connected in parallel to the horizontal gas exhaust pipe 230, but the gas exhaust pipe 230 is inclined with respect to the horizontal direction, and the exhaust valve 240 is connected to the valve seat portion. 330 may be configured to be inclined with respect to the direction of gravity. In this case, for example, the valve seat portion 330 is configured to be substantially perpendicular to the inclined gas discharge pipe 230. As described above, when the valve seat portion 330 is inclined with respect to the direction of gravity, the entire valve body portion 310 is inclined corresponding to the valve seat portion 330, or the valve body portion 310 is configured. The seat portion 320 may be inclined so as to correspond to the valve seat portion 330 so as to be seated on the valve seat portion 330.

以上のようすれば、排出バルブ２４０にアノード排ガスと共に、吸い上げられた貯留水が流れてくる場合において、その水は、基本的に流路部３４０の底面に沿って流れるので、弁座部３３０付近に残留水が生じるにしても、その水は、重力方向に対して傾斜した弁座部３３０において、低い方の縁付近に残留する。仮に、このような状態で、残留水が凍結しても、弁座部３３０に着座する弁体部３１０のシート部３２０において、凍結の影響を受けるのは、残留水がある弁座部３３０の一方の縁に接する部分のシート部３２０であり、シート部３２０全体が凍結の影響を受けるわけではない。従って、この場合、小さな力で、シート部３２０を弁座部３３０から容易にはがすことができ、凍結によって、排出バルブ２４０が開閉不能になることはない。なお、このような排出バルブを備えた燃料電池システムを自動車などの車体に積んだ場合には、平常走行時を想定している。   With the above configuration, when the stored water sucked up together with the anode exhaust gas flows into the discharge valve 240, the water basically flows along the bottom surface of the flow path section 340. Even if residual water is generated, the water remains in the vicinity of the lower edge of the valve seat 330 inclined with respect to the direction of gravity. Even if the residual water freezes in such a state, the seat portion 320 of the valve body portion 310 seated on the valve seat portion 330 is affected by the freezing of the valve seat portion 330 with residual water. The sheet portion 320 is in contact with one edge, and the entire sheet portion 320 is not affected by freezing. Therefore, in this case, the seat part 320 can be easily peeled from the valve seat part 330 with a small force, and the discharge valve 240 cannot be opened and closed by freezing. When a fuel cell system equipped with such a discharge valve is mounted on a vehicle body such as an automobile, it is assumed that the vehicle travels normally.

本発明の第１の実施例としての燃料電池システム１００の構成を示すブロック図である。1 is a block diagram showing a configuration of a fuel cell system 100 as a first embodiment of the present invention. 第１の実施例における貯水装置の概略を表す模式図である。It is a schematic diagram showing the outline of the water storage apparatus in a 1st Example. 第１の実施例における排出バルブの概略断面を表わした模式図である。It is the schematic diagram showing the schematic cross section of the discharge valve in a 1st Example. 第２の実施例における貯水装置の概略を表す模式図である。It is a schematic diagram showing the outline of the water storage apparatus in a 2nd Example. 第３の実施例における貯水装置の概略を表す模式図である。It is a schematic diagram showing the outline of the water storage apparatus in a 3rd Example. 第４の実施例における貯水装置の概略を表す模式図である。It is a schematic diagram showing the outline of the water storage apparatus in a 4th Example. 第５の実施例における貯水装置の概略を表す模式図である。It is a schematic diagram showing the outline of the water storage apparatus in a 5th Example. 第６の実施例における貯水装置の概略を表す模式図である。It is a schematic diagram showing the outline of the water storage apparatus in a 6th Example. 変形例１における貯水装置の概略を表す模式図である。It is a schematic diagram showing the outline of the water storage apparatus in the modification 1.

符号の説明Explanation of symbols

１０...燃料電池
２０...水素タンク
２２...レギュレータ
２４...アノードガス供給流路
２６...アノード排ガス流路
２７...循環流路
２７ａ...循環口
２８...循環ポンプ
３０...ブロワ
３４...カソードガス供給流路
３６...カソード排ガス流路
５０...制御部
５２...排出バルブ制御部
６０...加湿器
１００...燃料電池システム
２００...貯水装置
２１０...気液分離器
２２０...液体用排出管
２２０ａ...水吸入口
２２０ｂ...接続口
２３０...気体用排出管
２３０ａ...ガス流入口
２４０...排出バルブ
２４０ａ...接続口
３００...ソレノイド部
３１０...弁体部
３２０...シート部
３３０...弁座部
３４０...流路部
４００...貯水装置
５００...貯水装置
５１０...ポケット部
５２０...通風孔
６００...貯水装置
７００...貯水装置
７１０...吸引ポンプ制御部
７２０...吸引ポンプ
８００...貯水装置
８１０...水位センサー
８２０...貯水量判断部
９００...貯水装置 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Fuel cell 20 ... Hydrogen tank 22 ... Regulator 24 ... Anode gas supply flow path 26 ... Anode exhaust gas flow path 27 ... Circulation flow path 27a ... Circulation port 28 .. Circulating pump 30 ... Blower 34 ... Cathode gas supply channel 36 ... Cathode exhaust gas channel 50 ... Control unit 52 ... Discharge valve control unit 60 ... Humidifier 100 ... Fuel Battery system 200 ... Water storage device 210 ... Gas-liquid separator 220 ... Discharge pipe for liquid 220a ... Water suction port 220b ... Connection port 230 ... Discharge pipe for gas 230a ... Gas Inlet 240 ... Discharge valve 240a ... Connection port 300 ... Solenoid part 310 ... Valve body part 320 ... Seat part 330 ... Valve seat part 340 ... Flow path part 400 .. Water storage device 500 ... Water storage device 510 ... Pocket 520 ... Ventilation hole 600 ... Water storage device 700 ... Water storage device 710 ... Suction pump control unit 720 ... Pull the pump 800 ... water storage device 810 ... level sensor 820 ... water volume determination section 900 ... water storage device

Claims (6)

燃料電池を備えた燃料電池システム内の水を貯留する貯水装置であって、
前記燃料電池システムにおける、前記燃料電池の発電に用いられるガスが流れるガス流路、若しくは、前記燃料電池から排出されるガスが流れるガス流路に設けられ、設けられたガス流路内の水を貯留する貯留部と、
前記貯留部から前記貯留部外に延びる通路であり、前記貯留部内に流入する前記ガスを前記貯留部外に排出するためのガス排出通路と、
前記ガス排出通路とは別の通路であり、一端に前記貯留部内の貯留水を吸入するための水吸入口を備え、他端に前記ガス排出通路と接続される接続部を備え、前記貯留部内の貯留水を前記ガス排出通路へ排出するための通路であると共に、前記水吸入口と前記接続部との間の少なくとも一部が前記貯留水の水面よりも高い位置を通る液体排出通路と、
前記ガス排出通路において、前記接続部から、前記ガス排出通路を流れる前記ガスの排出方向に対して下流側に接続される排出バルブと、
所定のタイミングで前記貯留水を前記液体排出通路を通して前記ガス排出通路に吸引する吸引部と、
を備えたことを特徴とする貯水装置。 A water storage device for storing water in a fuel cell system including a fuel cell,
In the fuel cell system, provided in a gas flow path through which a gas used for power generation of the fuel cell flows or a gas flow path through which a gas discharged from the fuel cell flows, water in the provided gas flow path A storage section for storing;
A passage extending from the storage portion to the outside of the storage portion, and a gas discharge passage for discharging the gas flowing into the storage portion to the outside of the storage portion;
It is a passage different from the gas discharge passage, and has a water suction port for sucking stored water in the storage portion at one end, and a connection portion connected to the gas discharge passage at the other end, And a liquid discharge passage through which at least a part between the water inlet and the connection portion passes a position higher than the water surface of the stored water, and a passage for discharging the stored water to the gas discharge passage,
In the gas discharge passage, a discharge valve connected downstream from the connection portion with respect to the discharge direction of the gas flowing through the gas discharge passage;
A suction section for sucking the stored water into the gas discharge passage through the liquid discharge passage at a predetermined timing;
A water storage device comprising: 請求項１に記載の貯水装置において、
前記ガス排出通路において、前記貯留部内の前記ガスが流入するガス流入口の位置は、前記ガス流路から前記貯留部内にガスが流入する流路ガス流入口よりも高い位置にあることを特徴とする貯水装置。 The water storage device according to claim 1,
In the gas discharge passage, the position of the gas inlet into which the gas in the storage part flows is higher than the flow path gas inlet from which the gas flows into the storage part from the gas flow path. Water storage device. 請求項１または請求項２に記載の貯水装置において、
前記貯留部が、前記ガス流路上に設けられた場合であって、
前記ガス流路から前記貯留部内にガスが流入する流路ガス流入口と、前記ガス排出通路とは異なり、前記貯留部内に流入した前記ガスを前記ガス流路のガスの流れに対する下流側に流出する流路ガス流出口とを備え、
前記流路ガス流出口と、前記ガス排出通路における前記貯留部内の前記ガスが流入するガス流入口とは、互いに対向せずに配置されることを特徴とする貯水装置。 The water storage device according to claim 1 or 2,
When the reservoir is provided on the gas flow path,
Unlike the flow path gas inlet into which the gas flows into the storage part from the gas flow path and the gas discharge passage, the gas that has flowed into the storage part flows out downstream of the gas flow in the gas flow path. And a flow path gas outlet
The water storage device according to claim 1, wherein the flow path gas outlet and the gas inlet into which the gas in the reservoir in the gas discharge passage flows are arranged so as not to face each other. 請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の貯水装置において、
前記排出バルブと前記ガス排出通路との接続部の位置は、前記液体排出通路と前記ガス排出通路との前記接続部の位置より、低い位置にあることを特徴とする貯水装置。 The water storage device according to any one of claims 1 to 3,
The water storage device according to claim 1, wherein a position of a connection portion between the discharge valve and the gas discharge passage is lower than a position of the connection portion between the liquid discharge passage and the gas discharge passage. 請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の貯水装置において、
前記吸引部は、
前記ガス排出通路と前記液体排出通路との前記接続部に設けられたエゼクタであることを特徴とする貯水装置。 The water storage device according to any one of claims 1 to 4,
The suction part is
A water storage device, wherein the water storage device is an ejector provided at the connection portion between the gas discharge passage and the liquid discharge passage. 請求項１ないし請求項５のいずれかに記載の貯水装置において、
前記排出バルブは、
弁体部と、該弁体部が着座可能に形成された弁座部とを備え、
前記弁座部は、重力方向に対して斜めに配置されていることを特徴とする貯水装置。 The water storage device according to any one of claims 1 to 5,
The discharge valve is
A valve body portion, and a valve seat portion formed so that the valve body portion can be seated,
The water storage device, wherein the valve seat portion is disposed obliquely with respect to the direction of gravity.
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