JP2007026757A - Cathode gas supply system of fuel cell - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a cathode gas supply system for a fuel cell capable of humidifying cathode gas supplied to the fuel cell to a desired humidity, with its system downsized. <P>SOLUTION: The cathode gas supply system 12 for a fuel cell is provided with an air blower 24 suctioning air and supplying it to the fuel cell 10 as cathode gas, an air cleaner 26 removing dust included in the air suctioned by the air blower 24, and a cathode offgas supply flow channel 34 supplying at least part of cathode offgas exhausted from the fuel cell 10 to the air cleaner 26. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

この発明は燃料電池のカソードガス供給装置に関する。   The present invention relates to a cathode gas supply device for a fuel cell.

燃料電池は、電解質膜の含水量が減少すると発電効率が低下する。そこで、従来より、燃料電池にカソードガス（反応空気）を供給するカソードガス供給装置において、カソードガスの通路の途中に加湿器を設けてカソードガスを加湿し、燃料電池の電解質膜の含水量を増加させて発電効率を向上させるようにした技術が種々提案されている。   In the fuel cell, the power generation efficiency decreases when the water content of the electrolyte membrane decreases. Therefore, conventionally, in a cathode gas supply device that supplies cathode gas (reaction air) to a fuel cell, a humidifier is provided in the middle of the cathode gas passage to humidify the cathode gas, and the water content of the electrolyte membrane of the fuel cell is reduced. Various techniques for increasing the power generation efficiency by increasing the number have been proposed.

例えば特許文献１に記載される技術にあっては、カソードガスの通路と、燃料電池から排出されたカソードオフガスの通路と、それらを隔てる加湿膜（水蒸気透過膜）とからなる加湿器を設け、カソードオフガスに含まれる水蒸気（生成水）を加湿膜を介してカソードガスに供給することで、カソードガスを加湿するように構成している。
特開２００３−１７０９７号公報（段落００４８，００４９，００５８、図１など） For example, in the technique described in Patent Document 1, a humidifier including a cathode gas passage, a cathode off-gas passage discharged from the fuel cell, and a humidifying membrane (water vapor permeable membrane) separating them is provided. The cathode gas is humidified by supplying water vapor (produced water) contained in the cathode off gas to the cathode gas through the humidifying membrane.
JP 2003-17097 A (paragraphs 0048, 0049, 0058, FIG. 1, etc.)

しかしながら、カソードガスを所望の湿度になるまで加湿するには、上記したカソードガスやカソードオフガスの通路、および加湿膜などの面積をある程度増大させる必要がある。そのため、加湿器の体積が大きくなってしまい、装置の小型化の妨げになるという不具合があった。   However, in order to humidify the cathode gas to a desired humidity, it is necessary to increase the areas of the cathode gas and cathode off gas passages and the humidification film to some extent. For this reason, the humidifier has a large volume, which hinders downsizing of the apparatus.

従って、この発明の目的は上記した課題を解決し、燃料電池に供給されるカソードガスを所望の湿度になるまで加湿することができると共に、装置を小型化できるようにした燃料電池のカソードガス供給装置を提供することにある。   Accordingly, an object of the present invention is to solve the above-described problems, and to supply the cathode gas to the fuel cell so that the cathode gas supplied to the fuel cell can be humidified to a desired humidity, and the apparatus can be miniaturized. To provide an apparatus.

上記の目的を解決するために、請求項１にあっては、空気を吸引して燃料電池にカソードガスとして供給するエアブロワと、前記エアブロワに吸引される空気に含まれる粉塵を除去するエアクリーナと、前記燃料電池から排出されるカソードオフガスの少なくとも一部を前記エアクリーナに供給するカソードオフガス供給流路とを備えるように構成した。   In order to solve the above object, in claim 1, an air blower that sucks air and supplies it as a cathode gas to a fuel cell, an air cleaner that removes dust contained in the air sucked into the air blower, A cathode offgas supply flow path for supplying at least part of the cathode offgas discharged from the fuel cell to the air cleaner is provided.

また、請求項２にあっては、前記カソードオフガス供給流路は、前記エアクリーナに供給される前記カソードオフガスの流量を調整する流量調整手段を備えるように構成した。   According to a second aspect of the present invention, the cathode offgas supply flow path is configured to include a flow rate adjusting means for adjusting the flow rate of the cathode offgas supplied to the air cleaner.

また、請求項３にあっては、前記カソードオフガス供給流路は、前記エアクリーナに供給される前記カソードオフガスを導入して気体成分と液体成分に分離する気液分離手段を備えるように構成した。   According to a third aspect of the present invention, the cathode offgas supply flow path is configured to include gas-liquid separation means for introducing the cathode offgas supplied to the air cleaner and separating the cathode offgas into a gas component and a liquid component.

請求項１に係る燃料電池のカソードガス供給装置にあっては、空気を吸引して燃料電池にカソードガスとして供給するエアブロワと、エアブロワに吸引される空気に含まれる粉塵を除去するエアクリーナと、燃料電池から排出されるカソードオフガスの少なくとも一部をエアクリーナに供給するカソードオフガス供給流路とを備える、即ち、カソードオフガスの少なくとも一部がエアブロワによって吸引され、カソードオフガス供給流路を介してエアクリーナに供給されるように構成したので、エアクリーナを通過するカソードガス（空気）を、カソードオフガスに含まれる生成水（水蒸気）によって加湿することができる。従って、加湿器のカソードガスやカソードオフガスの通路、および加湿膜などの面積を従来技術に比して減少させる、あるいは加湿器を除去したとしても、カソードガスを所望の湿度になるまで加湿することができる。また、加湿器を小型化あるいは除去することで装置全体を小型化できる。   In the cathode gas supply device for a fuel cell according to claim 1, an air blower that sucks air and supplies it as cathode gas to the fuel cell, an air cleaner that removes dust contained in the air sucked into the air blower, and a fuel A cathode offgas supply flow path for supplying at least a part of the cathode offgas discharged from the battery to the air cleaner, that is, at least a part of the cathode offgas is sucked by the air blower and supplied to the air cleaner through the cathode offgas supply flow path. Since it comprised so, cathode gas (air) which passes an air cleaner can be humidified with the produced water (water vapor | steam) contained in cathode offgas. Therefore, the cathode gas and cathode off-gas passages of the humidifier and the area of the humidifying membrane are reduced as compared with the prior art, or even if the humidifier is removed, the cathode gas is humidified to the desired humidity. Can do. Moreover, the whole apparatus can be reduced in size by reducing or removing a humidifier.

また、請求項２に係る燃料電池のカソードガス供給装置にあっては、カソードオフガス供給流路は、エアクリーナに供給されるカソードオフガスの流量を調整する流量調整手段を備える、即ち、エアクリーナに供給されるカソードオフガスの流量を調整してカソードガスに供給されるカソードオフガスの生成水の量を調整するように構成したので、上記した効果に加え、エアクリーナを通過するカソードガスが所望の湿度以上に加湿されるのを防止することができる。   In the cathode gas supply device for a fuel cell according to claim 2, the cathode offgas supply flow path includes a flow rate adjusting means for adjusting the flow rate of the cathode offgas supplied to the air cleaner, that is, supplied to the air cleaner. In addition to the effects described above, the cathode gas passing through the air cleaner is humidified to a desired humidity or higher, because the cathode offgas flow rate is adjusted to adjust the amount of cathode offgas product water supplied to the cathode gas. Can be prevented.

また、請求項３に係る燃料電池のカソードガス供給装置にあっては、カソードオフガス供給流路は、エアクリーナに供給されるカソードオフガスを導入して気体成分と液体成分に分離する気液分離手段を備える、換言すれば、生成水を含むカソードオフガスを、気体となった水分（生成水）を含むカソードオフガスと、液体となった水分（生成水）とに分離するように構成したので、上記した効果に加え、液体となった水分がカソードガスに供給されるのを防止できる。これによりエアブロワは、気体となった水分のみを含むカソードガスを吸引することとなるため、液体となった水分を吸引することで発生する故障などを防止することができる。   In the cathode gas supply device for a fuel cell according to claim 3, the cathode offgas supply flow path includes gas-liquid separation means for introducing the cathode offgas supplied to the air cleaner and separating it into a gas component and a liquid component. In other words, the cathode offgas containing the produced water is separated into the cathode offgas containing the moisture (product water) that has become gas and the moisture (product water) that has become the liquid. In addition to the effect, the liquid water can be prevented from being supplied to the cathode gas. As a result, the air blower sucks the cathode gas containing only the moisture that has turned into a gas, so that it is possible to prevent a failure that occurs by sucking the moisture that has become a liquid.

以下、添付図面に即してこの発明に係る燃料電池のカソードガス供給装置の最良の実施の形態について説明する。   DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Preferred embodiments of a fuel cell cathode gas supply device according to the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.

図１は、この発明の第１実施例に係る燃料電池のカソードガス供給装置を含む燃料電池の構成を示す概略図である。   FIG. 1 is a schematic diagram showing the configuration of a fuel cell including a cathode gas supply device for a fuel cell according to a first embodiment of the present invention.

図１において、符号１０は燃料電池（スタック）を示す。燃料電池１０は、電解質膜（固体高分子膜）と、それを挟持するカソード極（空気極）とアノード極（燃料極）と、各電極の外側に配置されるセパレータとから構成される単電池を複数個積層して形成された、公知の固体高分子型燃料電池である。   In FIG. 1, reference numeral 10 denotes a fuel cell (stack). The fuel cell 10 is a single cell comprising an electrolyte membrane (solid polymer membrane), a cathode electrode (air electrode) and an anode electrode (fuel electrode) that sandwich the membrane, and a separator disposed outside each electrode. This is a known polymer electrolyte fuel cell formed by laminating a plurality of layers.

燃料電池１０には、燃料電池１０のカソード極にカソードガスを供給するカソードガス供給系（以下「カソードガス供給装置」という）１２と、アノード極にアノードガス（水素ガス）を供給するアノードガス供給系１４と、燃料電池１０に冷却水を循環させる冷却／熱出力系１８と、燃料電池１０で発生した電力を制御する電力制御系２０とが接続される。   The fuel cell 10 includes a cathode gas supply system (hereinafter referred to as “cathode gas supply device”) 12 that supplies a cathode gas to the cathode electrode of the fuel cell 10 and an anode gas supply that supplies an anode gas (hydrogen gas) to the anode electrode. A system 14, a cooling / heat output system 18 that circulates cooling water in the fuel cell 10, and a power control system 20 that controls electric power generated in the fuel cell 10 are connected.

カソードガス供給装置１２は、大気（空気）を吸引して燃料電池１０にカソードガスとして供給するエアブロワ２４と、エアブロワ２４の上流側に配置されてエアブロワ２４に吸引される空気に含まれる粉塵を除去するエアクリーナ２６と、エアクリーナ２６の上流側に配置されてエアクリーナ２６を通過する空気量に応じた信号を電子制御ユニット（後述）へ出力する流量センサ２８と、エアブロワ２４の下流側に配置されると共に、カソードガスを燃料電池１０から排出されるカソードガス（以下「カソードオフガス」という）によって加湿する加湿器３０とを備える。エアブロワ２４は、その吸入口（図示せず）がエアクリーナ２６を介して大気と連通されると共に、吐出口（図示せず）が加湿器３０を介して燃料電池１０のカソードガス導入口（図示せず）に接続される。   The cathode gas supply device 12 removes dust contained in the air that is sucked into the air (air) and supplied to the fuel cell 10 as cathode gas, and the air that is disposed upstream of the air blower 24 and is sucked into the air blower 24. An air cleaner 26 that is disposed upstream of the air cleaner 26, a flow rate sensor 28 that outputs a signal corresponding to the amount of air passing through the air cleaner 26 to an electronic control unit (described later), and a downstream side of the air blower 24. And a humidifier 30 for humidifying the cathode gas with the cathode gas discharged from the fuel cell 10 (hereinafter referred to as “cathode off-gas”). The air blower 24 has a suction port (not shown) communicating with the atmosphere via an air cleaner 26, and a discharge port (not shown) via a humidifier 30 and a cathode gas inlet (not shown) of the fuel cell 10. Connected).

カソードガス供給装置１２はさらに、カソードオフガス供給流路３４を備える。カソードオフガス供給流路３４の一端は、加湿器３０を介して燃料電池１０のカソードガス排出口（図示せず）に接続される一方、他端はエアクリーナ２６に接続される。これにより、燃料電池１０から排出されたカソードオフガスは、カソードオフガス供給流路３４を介してエアクリーナ２６に供給される。   The cathode gas supply device 12 further includes a cathode off gas supply channel 34. One end of the cathode off gas supply channel 34 is connected to a cathode gas discharge port (not shown) of the fuel cell 10 via the humidifier 30, while the other end is connected to the air cleaner 26. As a result, the cathode offgas discharged from the fuel cell 10 is supplied to the air cleaner 26 via the cathode offgas supply channel 34.

カソードオフガス供給流路３４の途中には、エアクリーナ２６に供給されるカソードオフガスを導入して気体成分と液体成分に分離する気液分離器（気液分離手段）３６と、エアクリーナ２６に供給されるカソードオフガスの流量を調整する流量調整弁（流量調整手段）３８とが配置される。尚、流量調整弁３８は、ノーマル・クローズ型の電磁弁（非通電時に閉弁し、通電時に開弁する電磁弁）であり、燃料電池１０の非運転時は閉弁されているものとする。   In the middle of the cathode off gas supply flow path 34, the cathode off gas supplied to the air cleaner 26 is introduced and separated into a gas component and a liquid component, and the gas cleaner is supplied to the air cleaner 26. A flow rate adjusting valve (flow rate adjusting means) 38 for adjusting the flow rate of the cathode off gas is disposed. The flow rate adjustment valve 38 is a normal / close type solenoid valve (a solenoid valve that closes when the current is not supplied and opens when the current is supplied), and is closed when the fuel cell 10 is not in operation. .

また、気液分離器３６にはカソードオフガス排気流路４０が接続され、その一端は気液分離器３６に接続される一方、他端は大気に開放される。これにより、気液分離器３６に導入されたカソードオフガスの内、エアクリーナ２６に供給されないカソードオフガスは、カソードオフガス排気流路４０を介して大気中に排気される。   The gas-liquid separator 36 is connected to a cathode off-gas exhaust passage 40, one end of which is connected to the gas-liquid separator 36 and the other end is opened to the atmosphere. As a result, among the cathode offgas introduced into the gas-liquid separator 36, the cathode offgas that is not supplied to the air cleaner 26 is exhausted to the atmosphere via the cathode offgas exhaust passage 40.

尚、以下において、カソードオフガス供給流路３４であって、カソードオフガスの流れにおいて気液分離器３６より上流側の部分を「第１のカソードオフガス供給流路」と呼び、符号３４ａで示すと共に、下流側の部分を「第２のカソードオフガス供給流路」と呼び、符号３４ｂで示す。   In the following description, the cathode offgas supply flow path 34, which is upstream of the gas-liquid separator 36 in the cathode offgas flow, is referred to as a "first cathode offgas supply flow path" and is denoted by reference numeral 34a. The downstream portion is referred to as a “second cathode offgas supply channel” and is denoted by reference numeral 34b.

アノードガス供給系１４は、図示しない改質器などを備える。アノードガス供給系１４の一端は燃料電池１０のアノードガス導入口（図１で図示せず）に接続されると共に、他端は都市ガスの供給源（図示せず）に接続される。アノードガス供給系１４は、都市ガスを改質して得た水素ガスを、燃料電池１０にアノードガスとして供給する。   The anode gas supply system 14 includes a reformer (not shown). One end of the anode gas supply system 14 is connected to an anode gas inlet (not shown in FIG. 1) of the fuel cell 10, and the other end is connected to a city gas supply source (not shown). The anode gas supply system 14 supplies hydrogen gas obtained by reforming city gas to the fuel cell 10 as anode gas.

冷却／熱出力系１８は、冷却水を燃料電池１０に圧送する冷却水ポンプ４２と、冷却水を放熱させるラジエータ４４と、冷却水と熱負荷（例えば、コージェネレーションシステム用の温水器など）４６と熱の交換（授受）を行う熱交換器４８と、冷却水の不純物を除去するイオンフィルタ５０とからなる。冷却水ポンプ４２は、その吐出口（図示せず）が燃料電池１０の冷却水導入口（図１で図示せず）に接続されると共に、吸入口（図示せず）がラジエータ４４、熱交換器４８、イオンフィルタ５０を介して燃料電池１０の冷却水排出口（図１で図示せず）に接続される。   The cooling / heat output system 18 includes a cooling water pump 42 that pumps the cooling water to the fuel cell 10, a radiator 44 that dissipates the cooling water, and a cooling water and heat load (for example, a water heater for a cogeneration system) 46. And a heat exchanger 48 for exchanging (transferring) heat and an ion filter 50 for removing impurities of the cooling water. The cooling water pump 42 has a discharge port (not shown) connected to a cooling water introduction port (not shown in FIG. 1) of the fuel cell 10 and a suction port (not shown) as a radiator 44 and heat exchange. The battery 48 is connected to a cooling water discharge port (not shown in FIG. 1) of the fuel cell 10 through the ion filter 50.

電力制御系２０は、マイクロコンピュータからなる電子制御ユニット（Electronic Control Unit。以下「ＥＣＵ」という）５２と、燃料電池１０が発生した電力（直流電流）を所定の周波数の交流電流に変換するインバータ５４などからなり、燃料電池１０が発生した電力を出力する出力端子５６に接続される。   The power control system 20 includes an electronic control unit (Electronic Control Unit; hereinafter referred to as “ECU”) 52 formed of a microcomputer, and an inverter 54 that converts electric power (DC current) generated by the fuel cell 10 into AC current having a predetermined frequency. And is connected to an output terminal 56 that outputs electric power generated by the fuel cell 10.

ＥＣＵ５２は、前記した流量センサ２８およびインバータ５４などと信号線５８を介して接続される。さらにＥＣＵ５２は、流量調整弁３８の駆動回路（図示せず）に信号線５８を介して接続されると共に、流量調整弁３８を励磁・非励磁することで開閉弁し、その動作を制御する。またインバータ５４には、電気負荷（例えば、コージェネレーションシステム用の照明器具などの交流電気機器）６０が接続される。   The ECU 52 is connected to the above-described flow rate sensor 28, the inverter 54, and the like via a signal line 58. Further, the ECU 52 is connected to a drive circuit (not shown) of the flow rate adjusting valve 38 via a signal line 58, and opens and closes the valve by exciting / de-energizing the flow rate adjusting valve 38 to control its operation. The inverter 54 is connected to an electrical load 60 (for example, an AC electrical device such as a lighting device for a cogeneration system).

上記した如く、燃料電池１０には、燃料電池１０を動作させて発電を行うことにより電力が供給される電気負荷６０と、その発電に伴う燃料電池１０の排熱を利用して熱エネルギーが供給される熱負荷４６とが接続される。従って、燃料電池のアノードガス供給装置１２を含む燃料電池１０は、コージェネレーションシステムの一部として組み込まれる。   As described above, the fuel cell 10 is supplied with thermal energy using the electric load 60 to which power is supplied by operating the fuel cell 10 to generate power, and the exhaust heat of the fuel cell 10 accompanying the power generation. The thermal load 46 to be connected is connected. Therefore, the fuel cell 10 including the anode gas supply device 12 of the fuel cell is incorporated as a part of the cogeneration system.

次いで、燃料電池のカソードガス供給装置１２について、コージェネレーションシステムの一部として構成したときを例にとってさらに説明する。   Next, the cathode gas supply device 12 of the fuel cell will be further described by taking as an example a case where it is configured as a part of a cogeneration system.

図２は、燃料電池のカソードガス供給装置１２をコージェネレーションシステムの一部として構成したときのコージェネレーションシステムの斜視図である。尚、図２において、カソードガス供給装置１２の構成がよく示されるように、配管や壁面など一部の構成について図示を省略した。   FIG. 2 is a perspective view of the cogeneration system when the cathode gas supply device 12 of the fuel cell is configured as a part of the cogeneration system. In FIG. 2, illustration of some configurations such as piping and wall surfaces is omitted so that the configuration of the cathode gas supply device 12 is well illustrated.

図２において、符号６２はコージェネレーションシステムを示す。コージェネレーションシステム６２は、直方体を呈するフレーム６４の内部空間に収容される。以下、フレーム６４の内部空間の内、上側の内部空間を「上側内部空間」と呼び、符号６４ａで示す。また、下側の内部空間を「下側内部空間」と呼び、符号６４ｂで示す。尚、この明細書において、上側、下側、あるいは上部や下部などの上下関係を示す記載は、全て重力方向における上下関係を表すものとする。   In FIG. 2, reference numeral 62 denotes a cogeneration system. The cogeneration system 62 is accommodated in the internal space of the frame 64 that has a rectangular parallelepiped shape. Hereinafter, the upper internal space of the internal space of the frame 64 is referred to as an “upper internal space” and is denoted by reference numeral 64a. The lower internal space is referred to as a “lower internal space” and is denoted by reference numeral 64b. In addition, in this specification, the description which shows the vertical relationship of an upper side, a lower side, an upper part, a lower part, etc. shall represent the vertical relationship in a gravitational direction altogether.

上側内部空間６４ａには、前記した燃料電池１０が配置される。燃料電池１０には、上記したアノードガス導入口１０ａ、アノードガス排出口１０ｂ、カソードガス導入口、カソードガス排出口（いずれも見えず）、冷却水導入口１０ｃおよび冷却水排出口１０ｄが形成されると共に、出力端子５６が接続される。   The above-described fuel cell 10 is disposed in the upper internal space 64a. The fuel cell 10 is formed with the anode gas inlet 10a, the anode gas outlet 10b, the cathode gas inlet, the cathode gas outlet (not visible), the cooling water inlet 10c and the cooling water outlet 10d. In addition, the output terminal 56 is connected.

一方、下側内部空間６４ｂであって図２の右側の空間には、上記した冷却／熱出力系１８、即ち、冷却水ポンプ４２と、ラジエータ４４と、熱交換器４８と、イオンフィルタ５０が適宜に配置される。   On the other hand, in the lower internal space 64b and on the right side in FIG. 2, the cooling / heat output system 18, that is, the cooling water pump 42, the radiator 44, the heat exchanger 48, and the ion filter 50 are provided. Arranged appropriately.

また、下側内部空間６４ｂであって図２の左側の空間には、カソードガス供給装置１２、即ち、エアブロワ２４と、エアクリーナ２６が収容されるエアクリーナボックス６６と、流量センサ２８と、加湿器３０と、第１および第２のカソードオフガス供給流路３４ａ，３４ｂ（第１のカソードオフガス供給流路３４ａは見えず）と、気液分離器３６と、流量調整弁３８（図２で見えず）と、カソードオフガス排気流路４０が配置される。   Further, the cathode gas supply device 12, that is, the air blower 24, the air cleaner box 66 in which the air cleaner 26 is accommodated, the flow sensor 28, and the humidifier 30 are located in the lower internal space 64b and the left space in FIG. The first and second cathode off-gas supply channels 34a and 34b (the first cathode off-gas supply channel 34a is not visible), the gas-liquid separator 36, and the flow rate adjusting valve 38 (not visible in FIG. 2). Then, a cathode off-gas exhaust passage 40 is disposed.

図に示すように、エアブロワ２４とエアクリーナボックス６６は一体的に形成され、その上端付近には流量センサ２８が取り付けられる。流量センサ２８の近傍には、矢印で示す方向から大気（空気）が流入される流入口６８が配置される。また、一体的に形成されたエアブロワ２４とエアクリーナボックス６６の紙面において奥側には、加湿器３０が配置される。   As shown in the figure, the air blower 24 and the air cleaner box 66 are integrally formed, and a flow sensor 28 is attached near the upper end thereof. In the vicinity of the flow sensor 28, an inflow port 68 into which air (air) is introduced from the direction indicated by the arrow is disposed. Further, the humidifier 30 is disposed on the back side of the air blower 24 and the air cleaner box 66 formed integrally.

エアブロワ２４とエアクリーナボックス６６の右側、別言すれば、エアブロワ２４とイオンフィルタ５０との間には、気液分離器３６が配置される。気液分離器３６は、前述したように、第１のカソードオフガス供給流路３４ａを介して燃料電池１０のカソードガス排出口（図示せず）に接続されると共に、第２のカソードオフガス供給流路（気相配管）３４ｂを介してエアクリーナ２６が収容されたエアクリーナボックス６６に接続される。   A gas-liquid separator 36 is disposed on the right side of the air blower 24 and the air cleaner box 66, in other words, between the air blower 24 and the ion filter 50. As described above, the gas-liquid separator 36 is connected to the cathode gas discharge port (not shown) of the fuel cell 10 via the first cathode offgas supply channel 34a, and the second cathode offgas supply flow. The air cleaner 26 is connected to an air cleaner box 66 in which the air cleaner 26 is accommodated via a passage (gas phase piping) 34b.

図３は、図２に示すコージェネレーションシステム６２に組み込まれたカソードガス供給装置１２の気液分離器３６の断面図である。   FIG. 3 is a sectional view of the gas-liquid separator 36 of the cathode gas supply device 12 incorporated in the cogeneration system 62 shown in FIG.

気液分離器３６は、外観視において略円筒状を呈すると共に、その上面が開口されたケース７０と、ケース７０の開口を封止するプレート（蓋）７２とを備える。ケース７０の内部には空間が形成され、その空間は、ケース７０の中央付近に配置されたセパレータ７４によって、上部空間７０ａと下部空間７０ｂの２つの空間に区画される。セパレータ７４の中央部には、円形状の孔７４ａが穿設される。従って、上部空間７０ａと下部空間７０ｂは、孔７４ａによって連通される。   The gas-liquid separator 36 has a substantially cylindrical shape in appearance, and includes a case 70 whose upper surface is opened and a plate (lid) 72 that seals the opening of the case 70. A space is formed inside the case 70, and the space is partitioned into two spaces, an upper space 70a and a lower space 70b, by a separator 74 disposed near the center of the case 70. A circular hole 74 a is formed in the center of the separator 74. Therefore, the upper space 70a and the lower space 70b are communicated by the hole 74a.

ケース７０の下部空間７０ｂの側面には、第１の開口部７０ｃが穿設される。第１の開口部７０ｃには、第１のカソードオフガス供給流路３４ａが接続される。即ち、気液分離器３６の下部空間７０ｂには、燃料電池１０から排出されたアノードオフガスの導入口が設けられる。   A first opening 70 c is formed in the side surface of the lower space 70 b of the case 70. A first cathode off gas supply channel 34a is connected to the first opening 70c. That is, the lower space 70 b of the gas-liquid separator 36 is provided with an inlet for anode off gas discharged from the fuel cell 10.

また、下部空間７０ｂにおいて第１の開口部７０ｃより下方の側面には、第２の開口部７０ｄが穿設される。第２の開口部７０ｄには、図３に示すように、排水管７６が接続される。   Further, in the lower space 70b, a second opening 70d is formed on a side surface below the first opening 70c. As shown in FIG. 3, a drain pipe 76 is connected to the second opening 70d.

排水管７６は、図示の如く、逆Ｕ字管からなる。排水管７６について具体的に説明すると、排水管７６の一端７６ａは、ケース７０の底面（下面）付近となるように配置され、一端７６ａから屈曲して上方に突出する円弧状部７６ｂが形成される。排水管７６の他端７６ｃは、円弧状部７６ｂから下方に向けて延設される。このとき、他端７６ｃの底面７６ｃ１は、ケース７０の底面より下方の位置となるように配置される。また他端７６ｃには、排水管７６を流動する液体を外部に排出する排水流路（図示せず）が接続される。このように、ケース７０の下部空間７０ｂにおいて前記第１の開口部７０ｃよりも下方の位置には、ケース７０の底面に集められる液体の排水口が設けられる。   As shown, the drain pipe 76 is an inverted U-shaped pipe. The drain pipe 76 will be specifically described. One end 76a of the drain pipe 76 is disposed so as to be near the bottom surface (lower surface) of the case 70, and an arcuate portion 76b that is bent from the one end 76a and protrudes upward is formed. The The other end 76c of the drain pipe 76 extends downward from the arcuate portion 76b. At this time, the bottom surface 76 c 1 of the other end 76 c is disposed at a position below the bottom surface of the case 70. Further, a drainage channel (not shown) for discharging the liquid flowing through the drainage pipe 76 to the outside is connected to the other end 76c. As described above, in the lower space 70 b of the case 70, a drainage port for collecting liquid on the bottom surface of the case 70 is provided at a position below the first opening 70 c.

ケース７０の上部空間７０ａであって第１の開口部７０ｃと略対向する側面には、第３の開口部７０ｅが穿設される。第３の開口部７０ｅには、第２のカソードオフガス供給流路３４ｂが接続される。即ち、気液分離器３６の上部空間７０ａには、エアクリーナ２６に供給されるべきカソードオフガスの排出口が設けられる。   A third opening 70e is formed in a side surface of the upper space 70a of the case 70 that is substantially opposite to the first opening 70c. A second cathode off gas supply channel 34b is connected to the third opening 70e. That is, the upper space 70 a of the gas-liquid separator 36 is provided with a cathode off-gas discharge port to be supplied to the air cleaner 26.

さらに、上部空間７０ａの側面には、第４の開口部７０ｆが穿設される。第４の開口部７０ｆには、カソードオフガス排気流路４０が接続される。従って、上部空間７０ａには、気液分離器３６に導入されたカソードオフガスの内、エアクリーナ２６に供給されないカソードオフガスの排出口が設けられる。   Further, a fourth opening 70f is formed in the side surface of the upper space 70a. The cathode offgas exhaust passage 40 is connected to the fourth opening 70f. Therefore, the upper space 70 a is provided with a cathode off-gas discharge port that is not supplied to the air cleaner 26 among the cathode off-gas introduced into the gas-liquid separator 36.

次いで、燃料電池のカソードガス供給装置１２を含む燃料電池１０の動作について、図１を参照して説明する。   Next, the operation of the fuel cell 10 including the fuel cell cathode gas supply device 12 will be described with reference to FIG.

カソードガス（大気）は、エアブロワ２４によって吸引されると共に、エアクリーナ２６で粉塵が除去される。このとき、エアクリーナ２６付近はエアブロワ２４の吸引によって大気圧以下（負圧）の状態となるため、燃料電池１０から排出されたカソードオフガスは、第１および第２のカソードオフガス供給流路３４ａ，３４ｂを介してエアクリーナ２６に流入（供給）させられることとなる。   The cathode gas (atmosphere) is sucked by the air blower 24 and dust is removed by the air cleaner 26. At this time, the vicinity of the air cleaner 26 is in a state equal to or lower than the atmospheric pressure (negative pressure) due to the suction of the air blower 24, so that the cathode offgas discharged from the fuel cell 10 is the first and second cathode offgas supply channels 34a, 34b. Thus, the air cleaner 26 is allowed to flow (supply) through the air.

ここで、上記したカソードオフガスは、第１のカソードオフガスガス流路３４ａを介して気液分離器３６に導入される。気液分離器３６に導入されたカソードオフガスは、図３に示すケース７０の下部空間７０ｂに流入した後、セパレータ７４の孔７４ａを通過して上部空間７０ａに流入する。   Here, the cathode offgas described above is introduced into the gas-liquid separator 36 via the first cathode offgas gas flow path 34a. The cathode off gas introduced into the gas-liquid separator 36 flows into the lower space 70b of the case 70 shown in FIG. 3, and then passes through the hole 74a of the separator 74 and flows into the upper space 70a.

尚、このカソードオフガスには、後述する如く、燃料電池１０によって生成された水分（生成水）、正確には、気体となった水分と液体となった水分が含まれる。従って、カソードオフガスは、セパレータ７４の孔７４ａを通過することで気体となった水分を含むカソードオフガスである気体成分と、液体となった水分である液体成分とに分離される。   As will be described later, the cathode off-gas contains water (generated water) generated by the fuel cell 10, more precisely, water that has become gas and water that has become liquid. Therefore, the cathode off-gas is separated into a gas component that is cathode off-gas containing moisture that has become gas by passing through the holes 74a of the separator 74 and a liquid component that is moisture that has become liquid.

気体となった水分を含むカソードオフガスは、上部空間７０ａから第２のカソードオフガス供給流路３４ｂへ流入する。このときＥＣＵ５２は、流量調整弁３８の動作を制御して第１のカソードオフガス供給流路３４ａを流動するカソードオフガスの流量を調整する。具体的には、ＥＣＵ５２は、流量センサ２８から出力される信号に基づいて、カソードガス（新気）に対するカソードオフガスの割合が所定値、具体的には約４０％以下となるように流量調整弁３８を励磁して開弁する。   The cathode offgas containing moisture that has become gas flows into the second cathode offgas supply channel 34b from the upper space 70a. At this time, the ECU 52 controls the operation of the flow rate adjustment valve 38 to adjust the flow rate of the cathode off gas flowing through the first cathode off gas supply channel 34a. Specifically, the ECU 52 controls the flow rate adjustment valve so that the ratio of the cathode off gas to the cathode gas (fresh air) becomes a predetermined value, specifically about 40% or less, based on the signal output from the flow sensor 28. 38 is excited to open the valve.

流量調整弁３８で流量が調整されたカソードオフガスは、エアクリーナボックス６６、正確には、エアクリーナボックス６６のエアクリーナ２６に供給される。また、気体となった水分を含むカソードオフガスの内、流量調整弁３８での流量調整によってエアクリーナボックス６６のエアクリーナ２６に供給されないカソードオフガスは、カソードオフガス排気流路４０を介して排気される。   The cathode off gas whose flow rate is adjusted by the flow rate adjusting valve 38 is supplied to the air cleaner box 66, more precisely, to the air cleaner 26 of the air cleaner box 66. Of the cathode offgas containing moisture that has become gas, the cathode offgas that is not supplied to the air cleaner 26 of the air cleaner box 66 by the flow rate adjustment by the flow rate adjustment valve 38 is exhausted via the cathode offgas exhaust passage 40.

一方、液体となった水分は、ケース７０の底面に集められる。ケース７０の底面に集められた水分は、排水管７６の一端７６ａから排水管７６に流入し、円弧状部７６ｂに達すると、他端７６ｃへ流動し、そこから排水流路に流出して外部に排水される。   On the other hand, the liquid moisture is collected on the bottom surface of the case 70. The moisture collected on the bottom surface of the case 70 flows into the drainage pipe 76 from one end 76a of the drainage pipe 76, flows to the other end 76c when reaching the arcuate part 76b, and flows out from there to the drainage flow path. To be drained.

このように、燃料電池１０から排出されたカソードオフガスは、気液分離器３６によって気体成分と液体成分（別言すれば、気体となった水分のみを含むカソードオフガスと液体となった水分）とに分離させられ、気体成分の少なくとも一部のみが第２のカソードオフガス供給流路３４ｂを介してエアクリーナ２６に供給される。これによりカソードガスは、エアクリーナ２６において、気体となった水分のみを含むカソードオフガスと混合されて加湿される。   As described above, the cathode offgas discharged from the fuel cell 10 is converted into a gas component and a liquid component (in other words, the cathode offgas containing only the moisture that has become gas and the moisture that has become liquid) by the gas-liquid separator 36. Thus, at least a part of the gas component is supplied to the air cleaner 26 via the second cathode off-gas supply channel 34b. As a result, the cathode gas is mixed and humidified in the air cleaner 26 with the cathode off-gas containing only the moisture that has become gas.

図１の説明を続けると、エアクリーナ２６でカソードオフガスが混合されたカソードガスは、加湿器３０に流入し、そこで燃料電池１０から排出されたカソードオフガスに含まれた水分（生成水）の供給を受けて所望の湿度となるまで加湿された後、燃料電池１０のカソード極に供給される。   Continuing the description of FIG. 1, the cathode gas mixed with the cathode off-gas by the air cleaner 26 flows into the humidifier 30, where water (product water) contained in the cathode off-gas discharged from the fuel cell 10 is supplied. After being received and humidified to a desired humidity, it is supplied to the cathode electrode of the fuel cell 10.

燃料電池１０のカソード極に供給されたカソードガスは、アノード極に供給されたアノードガスと電気化学反応を生じる。カソード極およびアノード極で生じる電極反応は、具体的には下記の通りである。
アノード極：Ｈ２→２Ｈ＋＋２ｅ−
カソード極：１／２Ｏ２＋２Ｈ＋＋２ｅ−→Ｈ２Ｏ
従って、全体の反応は下記となる。
全体：Ｈ２＋１／２Ｏ２→Ｈ２Ｏ The cathode gas supplied to the cathode electrode of the fuel cell 10 causes an electrochemical reaction with the anode gas supplied to the anode electrode. The electrode reaction occurring at the cathode and anode is specifically as follows.
Anode electrode: H 2 → 2H + + 2e −
Cathode electrode: 1 / 2O 2 + 2H + + 2e − → H 2 O
Therefore, the overall reaction is:
Overall: H 2 + 1 / 2O 2 → H 2 O

上記の反応によって燃料電池１０が発生した電力（直流電流）は、出力端子５６から取り出され、その一部がＥＣＵ５２や冷却水ポンプ４２、エアブロワ２４などの補機類の電源として使用されると共に、残部がインバータ５４によって所定の周波数の交流電流に変換された後、電気負荷６０に供給される。   The electric power (direct current) generated by the fuel cell 10 by the above reaction is taken out from the output terminal 56, and a part thereof is used as a power source for auxiliary devices such as the ECU 52, the cooling water pump 42, the air blower 24, etc. The remaining portion is converted into an alternating current having a predetermined frequency by the inverter 54 and then supplied to the electric load 60.

燃料電池１０から排出されたカソードオフガスは、加湿器３０を通過した後、少なくとも一部は、前述したように、第１および第２のカソードオフガス供給流路３４ａ，３４ｂを介してエアクリーナ２６に供給される一方、残部はカソードオフガス排気流路４０を介して大気中に排出される。   After the cathode offgas discharged from the fuel cell 10 passes through the humidifier 30, at least a part thereof is supplied to the air cleaner 26 via the first and second cathode offgas supply channels 34a and 34b as described above. On the other hand, the remaining portion is discharged into the atmosphere via the cathode offgas exhaust passage 40.

加湿器３０は、カソードガスが通過するカソードガス通路と、カソードオフガスが通過するカソードオフガス通路と、各通路を隔てる水蒸気透過膜（いずれも図示せず）とからなる。上記した電極反応から明らかなように、カソードオフガスには発電によって生成された水分（生成水）が含まれる。かかる生成水は、加湿器３０の内部に設けられた水蒸気透過膜を透過してカソードガスに供給され、所望の湿度になるまで加湿する。   The humidifier 30 includes a cathode gas passage through which the cathode gas passes, a cathode off gas passage through which the cathode off gas passes, and a water vapor permeable membrane (none of which is shown) that separates the passages. As is apparent from the electrode reaction described above, the cathode offgas contains moisture (generated water) generated by power generation. Such generated water passes through a water vapor permeable membrane provided inside the humidifier 30 and is supplied to the cathode gas, and is humidified until a desired humidity is reached.

尚、これらカソードガス通路、カソードオフガス通路および水蒸気透過膜の面積は従来技術のそれに比して減少させられ、加湿器３０は小型化される。即ち、加湿器３０を通過するカソードガスは、上記した如く、エアクリーナ２６においてカソードオフガスの生成水、正確には、気体となった水分が供給されて予め加湿されているため、小型の加湿器３０であってもカソードガスを所望の湿度になるまで加湿できる。   The areas of the cathode gas passage, the cathode off gas passage, and the water vapor permeable membrane are reduced as compared with those of the prior art, and the humidifier 30 is downsized. That is, as described above, the cathode gas passing through the humidifier 30 is pre-humidified by supplying the generated water of the cathode off gas, more precisely, the moisture in the form of gas, in the air cleaner 26, and thus the small humidifier 30. Even so, the cathode gas can be humidified to a desired humidity.

燃料電池１０のアノードガス排出口（図１で図示せず）から排出されたアノードガス（未反応ガス）は、アノードガス供給系１４に還流されて再度燃料電池１０に供給され、再利用される。   The anode gas (unreacted gas) discharged from the anode gas discharge port (not shown in FIG. 1) of the fuel cell 10 is returned to the anode gas supply system 14 and supplied to the fuel cell 10 again for reuse. .

冷却水ポンプ４２から吐出された冷却水は、燃料電池１０の内部を通過して燃料電池１０を冷却する。燃料電池１０を冷却することによって昇温させられた冷却水は、不純物がイオンフィルタ５０によって除去された後、熱交換器４８に供給され、そこで温水器などの熱負荷４６と熱の授受が行われる。次いで、冷却水はラジエータ４４を通過して大気に放熱させられる。イオンフィルタ５０、熱交換器４８およびラジエータ４４を通過した冷却水は、冷却水ポンプ４２に吸入され、上記した経路を再度循環する。   The cooling water discharged from the cooling water pump 42 passes through the inside of the fuel cell 10 and cools the fuel cell 10. The cooling water raised in temperature by cooling the fuel cell 10 is supplied to the heat exchanger 48 after impurities are removed by the ion filter 50, where heat is exchanged with a heat load 46 such as a water heater. Is called. Next, the cooling water passes through the radiator 44 and is radiated to the atmosphere. The cooling water that has passed through the ion filter 50, the heat exchanger 48, and the radiator 44 is drawn into the cooling water pump 42 and circulates again through the above-described path.

このように、この発明に係る燃料電池のカソードガス供給装置１２にあっては、空気を吸引して燃料電池１０にカソードガスとして供給するエアブロワ２４と、エアブロワ２４に吸引される空気に含まれる粉塵を除去するエアクリーナ２６と、燃料電池１０から排出されるカソードオフガスの少なくとも一部をエアクリーナ２６に供給するカソードオフガス供給流路３４とを備える、即ち、カソードオフガスの少なくとも一部がエアブロワ２４によって吸引され、カソードオフガス供給流路３４を介してエアクリーナ２６に供給されるように構成したので、エアクリーナ２６を通過するカソードガスを、カソードオフガスに含まれる生成水（水蒸気）によって加湿することができる。従って、加湿器３０のカソードガスやカソードオフガスの通路、および加湿膜などの面積を従来技術に比して減少させたとしても、カソードガスを所望の湿度になるまで加湿することができる。また、加湿器３０を小型化することで装置全体を小型化できる。   As described above, in the cathode gas supply device 12 for a fuel cell according to the present invention, the air blower 24 that sucks air and supplies it to the fuel cell 10 as cathode gas, and the dust contained in the air sucked by the air blower 24. Air cleaner 26 and cathode offgas supply passage 34 for supplying at least part of the cathode offgas discharged from the fuel cell 10 to the air cleaner 26, that is, at least part of the cathode offgas is sucked by the air blower 24. The cathode gas passing through the air cleaner 26 can be humidified by the generated water (steam) contained in the cathode offgas because the cathode cleaner is supplied to the air cleaner 26 via the cathode offgas supply channel 34. Therefore, even if the area of the cathode gas or cathode off-gas passage of the humidifier 30 and the area of the humidifying film is reduced as compared with the prior art, the cathode gas can be humidified to a desired humidity. Moreover, the whole apparatus can be reduced in size by reducing the humidifier 30 in size.

また、カソードオフガス供給流路３４は、エアクリーナ２６に供給されるカソードオフガスの流量を調整する流量調整弁３８を備える、即ち、エアクリーナ２６に供給されるカソードオフガスの流量を調整、具体的には、カソードガス（新気）に対するカソードオフガスの割合が所定値（約４０％以下）となるように調整してカソードガスに供給されるカソードオフガスの生成水の量を調整するように構成したので、エアクリーナ２６を通過するカソードガスが所望の湿度以上に加湿されるのを防止することができる。   The cathode offgas supply flow path 34 includes a flow rate adjustment valve 38 that adjusts the flow rate of the cathode offgas supplied to the air cleaner 26, that is, adjusts the flow rate of the cathode offgas supplied to the air cleaner 26, specifically, Since the ratio of the cathode off gas to the cathode gas (fresh air) is adjusted to be a predetermined value (about 40% or less) and the amount of the generated water of the cathode off gas supplied to the cathode gas is adjusted, the air cleaner It is possible to prevent the cathode gas passing through 26 from being humidified above the desired humidity.

また、カソードガスとカソードオフガスは共に、エアブロワ２４によって流動するように構成したので、流量調整弁３８をカソードガスに対するカソードオフガスの割合が所定値となるように一度調整すれば、エアブロワ２４に吸引されるカソードガスの多寡にかかわらず、その割合を保つことができる。   Since both the cathode gas and the cathode off gas are configured to flow by the air blower 24, once the flow rate adjusting valve 38 is adjusted so that the ratio of the cathode off gas to the cathode gas becomes a predetermined value, it is sucked into the air blower 24. This ratio can be maintained regardless of the amount of cathode gas used.

具体的に説明すると、燃料電池１０に多量のカソードガスが供給されるときには、エアクリーナ２６付近、即ち、エアクリーナボックス６６の負圧も大きくなり、よってエアクリーナ２６へ供給されるカソードオフガスの量も多くなって前記した割合を保つことができる。一方、燃料電池１０に少量のカソードガスが供給されるときには、エアクリーナボックス６６の負圧も小さくなり、よってエアクリーナ２６へ供給されるカソードオフガスの量も少なくなって前記した割合を保つことができる。尚、カソードオフガスの量が少なくなると、加湿器３０でカソードガスに供給される生成水の量も減少することとなる。しかしながら、加湿器３０の加湿能力はカソードガスとカソードオフガスの水蒸気透過膜を介して接触している時間の長短によるので、カソードガスは、カソードオフガスの量が少ない場合であっても、カソードオフガスとの接触時間が長くなることで所望の湿度まで加湿される。   Specifically, when a large amount of cathode gas is supplied to the fuel cell 10, the negative pressure in the vicinity of the air cleaner 26, that is, in the air cleaner box 66 increases, and thus the amount of cathode off-gas supplied to the air cleaner 26 also increases. The above-mentioned ratio can be maintained. On the other hand, when a small amount of cathode gas is supplied to the fuel cell 10, the negative pressure of the air cleaner box 66 is also reduced, so that the amount of cathode off-gas supplied to the air cleaner 26 is also reduced and the above-described ratio can be maintained. Note that when the amount of the cathode off-gas decreases, the amount of generated water supplied to the cathode gas by the humidifier 30 also decreases. However, since the humidifying capacity of the humidifier 30 depends on the length of time in which the cathode gas and the cathode off gas are in contact with each other through the water vapor permeable membrane, the cathode gas can be separated from the cathode off gas even when the amount of the cathode off gas is small. The contact time becomes longer to humidify to a desired humidity.

さらに、流量調整弁３８を調整してカソードガスに対するカソードオフガスの割合を前記した所定値よりも増加させると、カソードガスをエアクリーナ２６において所望の湿度になるまで加湿することが可能となる。これにより、加湿器３０を除去することができ、よって装置全体をより一層小型化できる。   Furthermore, when the flow rate adjusting valve 38 is adjusted to increase the ratio of the cathode off gas to the cathode gas from the predetermined value, the cathode gas can be humidified to the desired humidity in the air cleaner 26. Thereby, the humidifier 30 can be removed, and thus the entire apparatus can be further reduced in size.

また、カソードオフガス供給流路３４は、エアクリーナ２６に供給されるカソードオフガスを導入して気体成分と液体成分に分離する気液分離器３６を備える、換言すれば、生成水を含むカソードオフガスを、気体となった水分（生成水）を含むカソードオフガスと、液体となった水分（生成水）とに分離するように構成したので、液体となった水分がカソードガスに供給されるのを防止できる。これによりエアブロワ２４は、気体となった水分のみを含むカソードガスを吸引することとなるため、液体となった水分を吸引することで発生する故障などを防止することができる。   Further, the cathode offgas supply flow path 34 includes a gas-liquid separator 36 that introduces the cathode offgas supplied to the air cleaner 26 and separates it into a gas component and a liquid component. In other words, the cathode offgas containing the generated water, Since the cathode offgas containing moisture (product water) turned into gas and the moisture (product water) turned into liquid are separated, the liquid moisture can be prevented from being supplied to the cathode gas. . As a result, the air blower 24 sucks the cathode gas containing only the moisture that has turned into a gas, so that it is possible to prevent a failure that occurs by sucking the moisture that has become a liquid.

以上のように、この発明の第１実施例にあっては、空気を吸引して燃料電池（１０）にカソードガスとして供給するエアブロワ（２４）と、前記エアブロワに吸引される空気に含まれる粉塵を除去するエアクリーナ（２６）と、前記燃料電池から排出されるカソードオフガスの少なくとも一部を前記エアクリーナに供給するカソードオフガス供給流路（３４。第１および第２のカソードオフガス供給流路３４ａ，３４ｂ）とを備えるように構成した。   As described above, in the first embodiment of the present invention, the air blower (24) that sucks air and supplies it as the cathode gas to the fuel cell (10), and the dust contained in the air sucked into the air blower. And an air cleaner (26) for removing air and a cathode offgas supply channel (34. first and second cathode offgas supply channels 34a and 34b) for supplying at least a part of the cathode offgas discharged from the fuel cell to the air cleaner. ).

また、前記カソードオフガス供給流路（３４）は、前記エアクリーナ（２６）に供給される前記カソードオフガスの流量を調整する流量調整手段（ＥＣＵ５２。流量調整弁３８）を備えるように構成した。   The cathode offgas supply channel (34) is configured to include a flow rate adjusting means (ECU 52, flow rate adjusting valve 38) for adjusting the flow rate of the cathode offgas supplied to the air cleaner (26).

また、前記カソードオフガス供給流路（３４）は、前記エアクリーナ（２６）に供給される前記カソードオフガスを導入して気体成分と液体成分に分離する気液分離手段（気液分離器３６）を備えるように構成した。   The cathode offgas supply channel (34) includes gas / liquid separation means (gas / liquid separator 36) that introduces the cathode offgas supplied to the air cleaner (26) and separates it into a gas component and a liquid component. It was configured as follows.

尚、上記において、カソードオフガスの流量を流量調整弁（電磁弁）３８によって調整、具体的にはＥＣＵ５２によって電磁弁の動作を制御し、自動的に調整するように構成したが、流量調整弁３８を手動弁としてオペレータが操作する、あるいはカソードオフガス供給路３４の管径を適宜な値に設定して流量を調整するようにしてもよい。   In the above description, the flow rate of the cathode off-gas is adjusted by the flow rate adjustment valve (solenoid valve) 38, specifically, the operation of the solenoid valve is controlled by the ECU 52 and automatically adjusted. May be operated by an operator as a manual valve, or the flow rate may be adjusted by setting the tube diameter of the cathode offgas supply passage 34 to an appropriate value.

また、流量調整弁３８を調整してカソードガスに対するカソードオフガスの割合を約４０％以下となるようにしたが、その数値は例示であって限定されるものではない。   Further, the flow rate adjustment valve 38 is adjusted so that the ratio of the cathode off gas to the cathode gas is about 40% or less, but the numerical value is illustrative and not limited.

また、カソードオフガス供給流路３４のカソードオフガスにおいて、液体となった水分を気液分離器３６によって分離するようにしたが、カソードオフガス供給流路３４を、排気系１６のカソードオフガスの流れにおいて加湿器３０より下流側の通路の上部から分岐し、カソードオフガス供給流路３４に液体となった水分が流入しないようする構成であってもよい。   In addition, the moisture that has become liquid in the cathode offgas in the cathode offgas supply channel 34 is separated by the gas-liquid separator 36, but the cathode offgas supply channel 34 is humidified in the cathode offgas flow in the exhaust system 16. A configuration may be adopted in which water that is branched from the upper portion of the passage on the downstream side of the vessel 30 and does not flow into the cathode offgas supply flow path 34.

また、燃料電池１０を固体高分子型としたが、それに限られるものではなく、他の形式であってもよい。   Further, although the fuel cell 10 is a solid polymer type, the present invention is not limited thereto, and other types may be used.

また、カソードガス供給装置１２が搭載される機器をコージェネレーションシステム６２としたが、他の機器に搭載してもよい。   Moreover, although the apparatus in which the cathode gas supply apparatus 12 is mounted was used as the cogeneration system 62, you may mount in another apparatus.

また、燃料電池１０の燃料として都市ガスを使用するよう構成したが、ＬＰガス、灯油、メタノール、ナフサ、バイオマス、ガソリンなどであってもよい。   Moreover, although it comprised so that city gas might be used as a fuel of the fuel cell 10, LP gas, kerosene, methanol, naphtha, biomass, gasoline, etc. may be sufficient.

この発明の第１実施例に係る燃料電池のカソードガス供給装置を含む燃料電池の構成を示す概略図である。1 is a schematic diagram showing the configuration of a fuel cell including a cathode gas supply device for a fuel cell according to a first embodiment of the present invention. 図１に示す燃料電池のカソードガス供給装置をコージェネレーションシステムの一部として構成したときのコージェネレーションシステムの斜視図である。FIG. 2 is a perspective view of the cogeneration system when the cathode gas supply device of the fuel cell shown in FIG. 1 is configured as a part of the cogeneration system. 図２に示すコージェネレーションシステムに組み込まれたカソードガス供給装置の気液分離器の断面図である。It is sectional drawing of the gas-liquid separator of the cathode gas supply apparatus integrated in the cogeneration system shown in FIG.

符号の説明Explanation of symbols

１０ 燃料電池、２４ エアブロワ、２６ エアクリーナ、３４ａ 第１のカソードオフガス供給流路（カソードオフガス供給流路）、３４ｂ 第２のカソードオフガス供給流路（カソードオフガス供給流路）、３６ 気液分離器（気液分離手段）、３８ 流量調整弁（流量調整手段）、５２ 電子制御ユニット（ＥＣＵ。流量調整手段）
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Fuel cell, 24 Air blower, 26 Air cleaner, 34a 1st cathode off gas supply flow path (cathode off gas supply flow path), 34b 2nd cathode off gas supply flow path (cathode off gas supply flow path), 36 Gas-liquid separator ( Gas-liquid separation means), 38 flow rate adjustment valve (flow rate adjustment means), 52 electronic control unit (ECU, flow rate adjustment means)

Claims (3)

空気を吸引して燃料電池にカソードガスとして供給するエアブロワと、前記エアブロワに吸引される空気に含まれる粉塵を除去するエアクリーナと、前記燃料電池から排出されるカソードオフガスの少なくとも一部を前記エアクリーナに供給するカソードオフガス供給流路とを備えることを特徴とする燃料電池のカソードガス供給装置。   An air blower that sucks air and supplies it as a cathode gas to the fuel cell, an air cleaner that removes dust contained in the air sucked into the air blower, and at least a part of the cathode off-gas discharged from the fuel cell to the air cleaner A cathode gas supply device for a fuel cell, comprising: a cathode offgas supply channel for supplying. 前記カソードオフガス供給流路は、前記エアクリーナに供給される前記カソードオフガスの流量を調整する流量調整手段を備えることを特徴とする請求項１記載の燃料電池のカソードガス供給装置。   2. The cathode gas supply apparatus for a fuel cell according to claim 1, wherein the cathode off gas supply flow path includes a flow rate adjusting means for adjusting a flow rate of the cathode off gas supplied to the air cleaner. 前記カソードオフガス供給流路は、前記エアクリーナに供給される前記カソードオフガスを導入して気体成分と液体成分に分離する気液分離手段を備えることを特徴とする請求項１または２記載の燃料電池のカソードガス供給装置。   3. The fuel cell according to claim 1, wherein the cathode offgas supply flow path includes gas-liquid separation means for introducing the cathode offgas supplied to the air cleaner and separating the cathode offgas into a gas component and a liquid component. Cathode gas supply device.
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