JP2007317617A - Fuel cell unit - Google Patents

Fuel cell unit Download PDF

Info

Publication number
JP2007317617A
JP2007317617A JP2006148630A JP2006148630A JP2007317617A JP 2007317617 A JP2007317617 A JP 2007317617A JP 2006148630 A JP2006148630 A JP 2006148630A JP 2006148630 A JP2006148630 A JP 2006148630A JP 2007317617 A JP2007317617 A JP 2007317617A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
circulating water
gas
fuel cell
water tank
fuel
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
JP2006148630A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Toru Fukuda
徹 福田
Hideyuki Ushiyama
英行 牛山
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Honda Motor Co Ltd
Original Assignee
Honda Motor Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Honda Motor Co Ltd filed Critical Honda Motor Co Ltd
Priority to JP2006148630A priority Critical patent/JP2007317617A/en
Publication of JP2007317617A publication Critical patent/JP2007317617A/en
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30Hydrogen technology
    • Y02E60/50Fuel cells

Landscapes

  • Fuel Cell (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a fuel cell unit of which occupation space is reduced, and the water content separated by the steam separator is supplied to a circulation water tank while leakage of gas fuel is prevented with a single configuration. <P>SOLUTION: The fuel cell unit at least comprises a reformer; a fuel cell to which the gas fuel generated by the reformer is supplied; a steam separator 16a for separating water content from the gas fuel; and a circulation water tank 24 which is connected to the steam separator through a communication pipe 22a, and is supplied with the water content separated by the steam separator for holding it as the circulation water for the reformer. The circulation water tank is disposed below the steam separator in terms of gravitational direction, and an end 22a1 of the communication pipe is positioned in a circulation water W1 held in the circulation water tank. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

この発明は燃料電池ユニットに関し、より具体的には燃料電池のガス燃料から水分を分離する気水分離器を備えた燃料電池ユニットに関する。   The present invention relates to a fuel cell unit, and more particularly to a fuel cell unit provided with an air / water separator that separates moisture from gas fuel of a fuel cell.

改質器で生成される燃料電池のガス燃料(アノードガス)は、水分を多く含有する。そのため、そのまま燃料電池に供給されると、燃料電池のガス燃料入口付近(アノード極の入口)で水詰まりを発生し、ガス燃料の流れを阻害する不具合が生じる。また、燃料電池から排出されるガス燃料には未使用のガスが含まれるため、改質器の燃焼バーナに還流されて燃焼バーナの燃料として再利用されるが、水分を多く含有するガス燃料が燃焼バーナに供給されると、燃焼バーナの着火不良や、潜熱による燃焼バーナのカロリーロスが増加するなどの不具合が生じる。   The gas fuel (anode gas) of the fuel cell produced by the reformer contains a lot of moisture. For this reason, if the fuel cell is supplied as it is, water clogging occurs near the gas fuel inlet of the fuel cell (the inlet of the anode electrode), resulting in a problem that hinders the flow of the gas fuel. In addition, since the gas fuel discharged from the fuel cell contains unused gas, it is recirculated to the combustion burner of the reformer and reused as fuel for the combustion burner. When supplied to the combustion burner, problems such as poor ignition of the combustion burner and increased calorie loss of the combustion burner due to latent heat occur.

そこで、従来より、ガス燃料が流れる流路にガス燃料から水分を分離する気水分離器を設け、ガス燃料内の水分が燃料電池などに供給され難くするようにした燃料電池ユニットが種々提案されている(例えば、特許文献1参照)。尚、気水分離器で分離された水分は、改質器用の循環水を貯留する循環水タンクに供給させられて再利用される。このとき、気水分離器のガス燃料が循環水タンクへ漏れるのを防止するために、気水分離器で分離された水分を貯留タンクに一時貯留して一定の水位を保持すると共に、貯留タンクの水位が所定値を超えたとき、貯留タンクの水分を循環水タンクに供給する、換言すれば、気水分離器で分離された水分で液封するように構成している。
特開2002−134145号公報
In view of this, various fuel cell units have been proposed in the past in which an air / water separator that separates moisture from the gas fuel is provided in the flow path through which the gas fuel flows so that the moisture in the gas fuel is less likely to be supplied to a fuel cell or the like. (For example, refer to Patent Document 1). In addition, the water | moisture content isolate | separated with the steam separator is supplied to the circulating water tank which stores the circulating water for reformers, and is reused. At this time, in order to prevent the gas fuel of the steam separator from leaking to the circulating water tank, the water separated by the steam separator is temporarily stored in the storage tank to maintain a constant water level, and the storage tank When the water level exceeds a predetermined value, the water in the storage tank is supplied to the circulating water tank. In other words, the water level is sealed with the water separated by the steam separator.
JP 2002-134145 A

しかしながら、特許文献1記載の技術にあっては、貯留タンクを気水分離器に接続する構成であるため、貯留タンクの分だけ占有スペースが増加するという不具合があった。また、貯留タンクと循環水タンクとを連通させる連通管に電磁弁を備える構成であるため、電磁弁を開閉させるための電力や電磁弁用のハーネスなどが新たに必要となり、さらに、電磁弁の開閉タイミングは貯留タンクの水位によって判断されるため、貯留タンクの水位を検出するセンサ(例えば、液面センサなど)も必要となり、その構成が複雑になるという不都合もあった。   However, in the technique described in Patent Document 1, since the storage tank is connected to the steam separator, there is a problem that the occupied space increases by the storage tank. In addition, since the communication pipe that connects the storage tank and the circulating water tank is equipped with a solenoid valve, electric power for opening and closing the solenoid valve and a harness for the solenoid valve are newly required. Since the opening / closing timing is determined by the water level of the storage tank, a sensor (for example, a liquid level sensor) for detecting the water level of the storage tank is also required, and there is a disadvantage that the configuration becomes complicated.

従って、この発明の目的は上記した課題を解決し、占有スペースを減少させると共に、簡易な構成でありながら、気水分離器で分離された水分を、ガス燃料の漏洩を防止しつつ循環水タンクに供給するようにした燃料電池ユニットを提供することにある。   Accordingly, the object of the present invention is to solve the above-mentioned problems, reduce the occupied space, and circulate water tank while preventing the leakage of gas fuel while keeping the water separated by the steam separator while having a simple configuration. It is to provide a fuel cell unit to be supplied to the vehicle.

上記の目的を解決するために、請求項1にあっては、改質器と、前記改質器で生成されたガス燃料を供給される燃料電池と、前記ガス燃料から水分を分離する気水分離器と、前記気水分離器に連通管を介して接続され、前記気水分離器で分離された水分を供給されて前記改質器用の循環水として貯留する循環水タンクとを少なくとも備えた燃料電池ユニットにおいて、前記循環水タンクを前記気水分離器の重力方向において下方に配置すると共に、前記連通管の端部を前記循環水タンクに貯留される循環水の中に位置させるように構成した。   In order to solve the above-mentioned object, according to claim 1, a reformer, a fuel cell to which gas fuel generated by the reformer is supplied, and steam that separates moisture from the gas fuel At least a separator, and a circulating water tank connected to the steam / water separator via a communication pipe and supplied with water separated by the steam / water separator and stored as circulating water for the reformer In the fuel cell unit, the circulating water tank is disposed below in the gravity direction of the steam separator, and the end of the communication pipe is positioned in the circulating water stored in the circulating water tank. did.

請求項2にあっては、前記循環水タンクはチャンバを備えると共に、前記連通管の端部を前記チャンバに貯留される循環水の中に位置させるように構成した。   According to a second aspect of the present invention, the circulating water tank includes a chamber, and the end of the communication pipe is positioned in the circulating water stored in the chamber.

請求項3にあっては、前記循環水タンクは大気に開放されると共に、前記連通管の端部を、前記循環水タンクに貯留される循環水の水面から、前記ガス燃料の圧力と大気圧の差に相当する水頭高さよりも深い位置まで延ばされるように構成した。   According to a third aspect of the present invention, the circulating water tank is opened to the atmosphere, and the end of the communication pipe is connected to the pressure of the gas fuel and the atmospheric pressure from the surface of the circulating water stored in the circulating water tank. It was configured to extend to a position deeper than the head height corresponding to the difference.

請求項4にあっては、前記ガス燃料はアノードガスからなるように構成した。   According to a fourth aspect of the present invention, the gas fuel is composed of anode gas.

請求項1に係る燃料電池ユニットにあっては、改質器用の循環水を貯留する循環水タンクを、気水分離器の重力方向において下方に配置するように構成、即ち、気水分離器で分離された水分は連通管を介して直接循環水タンクに供給させられるように構成したので、気水分離器で分離された水分を一時的に貯留する貯留タンクを不要とすることができ、よって占有スペースを減少できる。また、気水分離器と循環水タンクとを接続する連通管の端部を循環水タンクに貯留される循環水の中に位置させるように構成、即ち、ガス燃料を循環水タンクの循環水で液封するように構成したので、従来技術の貯留タンク、電磁弁や液面センサなどを不要とすることができ、簡易な構成でありながら、気水分離器の水分を、ガス燃料の漏洩を防止しつつ循環水タンクに供給することができる。さらに、従来技術の如く電磁弁や液面センサなどを備えていないため、コスト的にも有利である。   In the fuel cell unit according to claim 1, the circulating water tank for storing the circulating water for the reformer is configured to be disposed below in the gravity direction of the steam separator, that is, the steam separator. Since the separated water is configured to be directly supplied to the circulating water tank via the communication pipe, it is possible to eliminate the need for a storage tank that temporarily stores the water separated by the steam separator. Occupied space can be reduced. Further, the end of the communication pipe connecting the steam separator and the circulating water tank is positioned in the circulating water stored in the circulating water tank, that is, the gas fuel is supplied by the circulating water in the circulating water tank. Since it is configured to be liquid-sealed, it is possible to eliminate the need for conventional storage tanks, solenoid valves, liquid level sensors, etc. It can supply to a circulating water tank, preventing. Further, since there is no electromagnetic valve or liquid level sensor as in the prior art, it is advantageous in terms of cost.

請求項2に係る燃料電池ユニットにあっては、循環水タンクはチャンバを備えると共に、連通管の端部をチャンバに貯留される循環水の中に位置させるように構成したので、上記した効果に加え、循環水タンクに貯留される循環水の一部、具体的には、チャンバに貯留される比較的少量の循環水でガス燃料を液封でき、ガス燃料の漏洩を一層防止することができる。   In the fuel cell unit according to claim 2, the circulating water tank includes the chamber, and the end of the communication pipe is configured to be positioned in the circulating water stored in the chamber. In addition, the gas fuel can be sealed with a part of the circulating water stored in the circulating water tank, specifically, a relatively small amount of circulating water stored in the chamber, and leakage of the gas fuel can be further prevented. .

請求項3に係る燃料電池ユニットにあっては、循環水タンクは大気に開放されると共に、連通管の端部を、循環水タンクに貯留される循環水の水面から、ガス燃料の圧力と大気圧の差に相当する水頭高さよりも深い位置まで延ばされるように構成したので、上記した効果に加え、ガス燃料の漏洩をより一層防止しつつ、気水分離器の水分を循環水タンクに供給することができる。   In the fuel cell unit according to claim 3, the circulating water tank is opened to the atmosphere, and the end of the communication pipe is connected to the surface of the circulating water stored in the circulating water tank. Since it is configured to extend to a position deeper than the head height corresponding to the difference in atmospheric pressure, in addition to the above effects, the moisture of the steam separator is supplied to the circulating water tank while further preventing leakage of gas fuel. can do.

即ち、端部が循環水タンクの循環水の中に位置させられる連通管において、連通管内の水分の水面はガス燃料の圧力によって下方へ押し下げられる、より詳しくは、循環水タンクの循環水の水面から、ガス燃料の圧力と大気圧の差に相当する水頭高さだけ、下方へ押し下げられることとなる。そこで、連通管の端部を、循環水タンクの循環水の水面から、ガス燃料の圧力と大気圧の差に相当する水頭高さよりも深い位置まで延ばされるように構成したので、ガス燃料の圧力が連通管内の水面に作用した場合であっても、連通管の下端付近には常に水分が存在することとなり、よってガス燃料が連通管を通過して循環水タンクに流入させられる(漏洩する)ことを防止することができる。   That is, in the communication pipe whose end is positioned in the circulating water of the circulating water tank, the water level of the water in the communicating pipe is pushed downward by the pressure of the gas fuel. More specifically, the level of the circulating water in the circulating water tank Therefore, it is pushed downward by the head height corresponding to the difference between the pressure of the gas fuel and the atmospheric pressure. Therefore, the end of the communication pipe is configured to extend from the surface of the circulating water in the circulating water tank to a position deeper than the head height corresponding to the difference between the pressure of the gas fuel and the atmospheric pressure. Even when the gas acts on the water surface in the communication pipe, moisture is always present near the lower end of the communication pipe, so that the gas fuel passes through the communication pipe and flows into the circulating water tank (leaks). This can be prevented.

請求項4に係る燃料電池ユニットにあっては、ガス燃料はアノードガスからなるように構成したので、水分を多く含有するアノードガスにおいて、上記した効果を得ることができる。   In the fuel cell unit according to the fourth aspect, since the gas fuel is constituted by the anode gas, the above effect can be obtained in the anode gas containing a large amount of moisture.

以下、添付図面に即してこの発明に係る燃料電池ユニットの最良の実施の形態について説明する。   The best mode of the fuel cell unit according to the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.

図1は、この発明の実施例に係る燃料電池ユニットを説明するための模式概略図である。   FIG. 1 is a schematic diagram for explaining a fuel cell unit according to an embodiment of the present invention.

図1において、符号10は燃料電池ユニットを示す。燃料電池ユニット10は、改質器12と、改質器12で生成されたガス燃料(アノードガス)を供給される燃料電池14と、ガス燃料から水分を分離する第1および第2の気水分離器(気水分離器)16a,16bと、第1および第2の気水分離器16a,16bに第1、第2の連通管22a,22bを介してそれぞれ接続され、各気水分離器16a,16bで分離された水分を供給されて改質器12用の循環水として貯留する循環水タンク24とを備える。   In FIG. 1, reference numeral 10 denotes a fuel cell unit. The fuel cell unit 10 includes a reformer 12, a fuel cell 14 to which gas fuel (anode gas) generated by the reformer 12 is supplied, and first and second air / water that separates moisture from the gas fuel. Separators (steam / water separators) 16a and 16b and first and second steam / water separators 16a and 16b are connected to the steam and water separators 16a and 16b via first and second communication pipes 22a and 22b, respectively. A circulating water tank 24 that is supplied with the water separated by 16a and 16b and stores it as circulating water for the reformer 12 is provided.

以下、上記した燃料電池ユニット10を構成する各要素について説明すると、改質器12は、改質用燃料(例えば、都市ガスなど)を供給されて水蒸気改質反応を行うことでアノードガスを生成する改質部12aと、改質部12aを加熱する加熱部(燃焼バーナ)12bとを備える。   Hereinafter, each element constituting the fuel cell unit 10 will be described. The reformer 12 is supplied with a reforming fuel (for example, city gas) and performs a steam reforming reaction to generate an anode gas. A reforming unit 12a that performs heating, and a heating unit (combustion burner) 12b that heats the reforming unit 12a.

改質部12aには、改質用燃料を供給する改質用燃料管30と、循環水タンク24からの循環水を供給する循環水管32と、改質部12aで生成されたアノードガスを燃料電池14へ供給するアノードガス管34とが接続される。改質用燃料管30の上流側には、改質用燃料供給源(図示せず)が接続される。また、循環水管32の途中には、循環水を圧送する循環水ポンプ40が配置される。尚、この明細書において「上流」とは、そこを流れる燃料(改質用燃料、アノードガスなど)の流れ方向における上流を意味する。   The reforming section 12a is fueled by a reforming fuel pipe 30 for supplying reforming fuel, a circulating water pipe 32 for supplying circulating water from the circulating water tank 24, and an anode gas generated by the reforming section 12a. An anode gas pipe 34 to be supplied to the battery 14 is connected. A reforming fuel supply source (not shown) is connected to the upstream side of the reforming fuel pipe 30. A circulating water pump 40 that pumps circulating water is disposed in the middle of the circulating water pipe 32. In this specification, “upstream” means upstream in the flow direction of fuel (reforming fuel, anode gas, etc.) flowing therethrough.

また、加熱部12bには、加熱部12bの燃焼バーナ(図示せず)での燃焼に用いられる空気(以下「燃焼空気」という)を供給する燃焼空気管42と、燃料電池14から排出されたガス燃料(アノードオフガス)を燃焼バーナの加熱用燃料として供給するアノードオフガス管44と、前記した改質用燃料管30から第1の三方弁46を介して分岐され、改質用燃料を燃焼バーナの加熱用燃料として供給する加熱用燃料管50と、および燃焼バーナで発生する燃焼排ガスを大気中に排出する燃焼排ガス管52とが接続される。また、燃焼空気管42の途中には、空気を吸引して圧送する燃焼空気ポンプ54が配置される。   The heating unit 12b is discharged from the fuel cell 14 and a combustion air pipe 42 for supplying air (hereinafter referred to as “combustion air”) used for combustion in a combustion burner (not shown) of the heating unit 12b. An anode offgas pipe 44 for supplying gas fuel (anode offgas) as a heating fuel for the combustion burner, and a branch from the reforming fuel pipe 30 through the first three-way valve 46, and the reforming fuel is burned. The heating fuel pipe 50 supplied as the heating fuel and the combustion exhaust pipe 52 for discharging the combustion exhaust gas generated in the combustion burner to the atmosphere are connected. A combustion air pump 54 that sucks and pumps air is disposed in the middle of the combustion air pipe 42.

燃料電池14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(いずれも図示せず)とから構成される単電池(セル)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。   The fuel cell 14 includes an electrolyte membrane (solid polymer membrane), a cathode electrode (air electrode) and an anode electrode (fuel electrode) that sandwich the membrane, and a separator (none of which is shown) disposed outside each electrode. This is a known solid polymer fuel cell formed by stacking a plurality of single cells (cells) composed of

燃料電池14のカソード極の入口側には、燃料電池14に供給されるべき空気(カソードガス。具体的には酸素ガス)が流れるカソードガス管56が接続される一方、出口側には、燃料電池14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)を大気中に排出するカソードオフガス管60が接続される。また、カソードガス管56には、空気を吸引して圧送するカソードガスポンプ62が配置される。   A cathode gas pipe 56 through which air (cathode gas, specifically oxygen gas) to be supplied to the fuel cell 14 flows is connected to the inlet side of the cathode electrode of the fuel cell 14, while a fuel gas is connected to the outlet side. A cathode offgas pipe 60 that discharges cathode gas discharged from the battery 14 (hereinafter referred to as “cathode offgas”) to the atmosphere is connected. The cathode gas pipe 56 is provided with a cathode gas pump 62 that sucks and pumps air.

燃料電池14のアノード極の入口側には、前記したアノードガス管34が接続される。即ち、燃料電池14のアノード極の入口と改質器12の改質部12aは、アノードガス管34を介して接続される。また、燃料電池14のアノード極の出口側には、上記したアノードオフガス管44が接続される。即ち、燃料電池14のアノード極の出口と改質器12の加熱部12bは、アノードオフガス管44を介して接続される。   The anode gas pipe 34 is connected to the inlet side of the anode electrode of the fuel cell 14. That is, the anode electrode inlet of the fuel cell 14 and the reformer 12 a of the reformer 12 are connected via the anode gas pipe 34. The anode off gas pipe 44 is connected to the outlet side of the anode electrode of the fuel cell 14. That is, the anode electrode outlet of the fuel cell 14 and the heating unit 12 b of the reformer 12 are connected via the anode offgas pipe 44.

また、燃料電池14には、マイクロ・コンピュータなどからなる電子制御ユニット(Electronic Control Unit。以下「ECU」という)64が接続される。ECU64は、循環水ポンプ40などの各ポンプ、および第1の三方弁46などに接続され、それら補機類の動作を制御する。   The fuel cell 14 is connected to an electronic control unit (hereinafter referred to as “ECU”) 64 composed of a microcomputer or the like. The ECU 64 is connected to each pump such as the circulating water pump 40, the first three-way valve 46, and the like, and controls the operation of these auxiliary machines.

さらに、燃料電池14には、燃料電池14から生じる排熱で温水を生成することで排熱を回収する排熱回収系70が接続される。排熱回収系70は、燃料電池14に1次冷却水管72を介して接続される熱交換器(溶液熱交換器)74と、熱交換器74に2次冷却水管76を介して接続されると共に、水源(図示せず)から供給される水を貯留する貯湯タンク80とを備える。   Further, the fuel cell 14 is connected to an exhaust heat recovery system 70 that recovers exhaust heat by generating hot water using exhaust heat generated from the fuel cell 14. The exhaust heat recovery system 70 is connected to the fuel cell 14 via a primary cooling water pipe 72 and a heat exchanger (solution heat exchanger) 74, and is connected to the heat exchanger 74 via a secondary cooling water pipe 76. A hot water storage tank 80 for storing water supplied from a water source (not shown) is also provided.

図示の如く、1次冷却水管72の途中には、1次冷却水管72内の冷却水を循環させる1次冷却水ポンプ82が配置されると共に、2次冷却水管76の途中にも、2次冷却水管76内の冷却水を循環させる2次冷却水ポンプ84が配置される。   As shown in the figure, a primary cooling water pump 82 for circulating the cooling water in the primary cooling water pipe 72 is arranged in the middle of the primary cooling water pipe 72 and also in the middle of the secondary cooling water pipe 76. A secondary cooling water pump 84 that circulates the cooling water in the cooling water pipe 76 is disposed.

これにより、燃料電池14から生じる熱(排熱)は、先ず1次冷却水管72内の冷却水によって吸収されて熱交換器74に供給される。次いで、熱交換器74において、1次冷却水管72内の冷却水と2次冷却水76内の冷却水とで熱の授受が行われ、熱交換器74に供給された熱が貯湯タンク80に供給される。貯湯タンク80においては、2次冷却水76内の冷却水と貯湯タンク80に貯留された水とで熱の授受が行われ、貯湯タンク80の水が昇温させられ、よって温水が生成される。尚、貯湯タンク80の温水は、図示しない熱負荷(例えば、温水シャワーなど)に供給される。   Thereby, the heat (exhaust heat) generated from the fuel cell 14 is first absorbed by the cooling water in the primary cooling water pipe 72 and supplied to the heat exchanger 74. Next, in the heat exchanger 74, heat is transferred between the cooling water in the primary cooling water pipe 72 and the cooling water in the secondary cooling water 76, and the heat supplied to the heat exchanger 74 is transferred to the hot water storage tank 80. Supplied. In the hot water storage tank 80, heat is exchanged between the cooling water in the secondary cooling water 76 and the water stored in the hot water storage tank 80, and the temperature of the water in the hot water storage tank 80 is raised, thereby generating hot water. . The hot water in the hot water storage tank 80 is supplied to a heat load (not shown) (for example, a hot water shower).

アノードガス管34には、アノードガスから水分を分離する第1の気水分離器16aが配置されると共に、アノードオフガス管44には、アノードオフガスから水分を分離する第2の気水分離器16bが配置される。アノードガス管34の第1の気水分離器16aより上流側は、アノードオフガス管44の第2の気水分離器16bより上流側に接続される。アノードガス管34とアノードオフガス管44の接続部には、第2の三方弁90が配置される。   The anode gas pipe 34 is provided with a first steam / water separator 16a that separates moisture from the anode gas, and the anode off-gas pipe 44 is provided with a second steam / water separator 16b that separates moisture from the anode off-gas. Is placed. An upstream side of the first gas / water separator 16 a of the anode gas pipe 34 is connected to an upstream side of the second gas / water separator 16 b of the anode off-gas pipe 44. A second three-way valve 90 is disposed at a connection portion between the anode gas pipe 34 and the anode off gas pipe 44.

第1および第2の気水分離器16a,16bの下方には、循環水タンク24が配置される。第1の気水分離器16aの下部16a1と循環水タンク24の上部24aは、第1の連通管22aを介して接続されると共に、第2の気水分離器16bの下部16b1と循環水タンク24の上部24aは、第2の連通管22bを介して接続される。尚、この明細書において、上方、下方、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。   A circulating water tank 24 is disposed below the first and second steam / water separators 16a and 16b. The lower part 16a1 of the first steam separator 16a and the upper part 24a of the circulating water tank 24 are connected via the first communication pipe 22a, and the lower part 16b1 of the second steam separator 16b and the circulating water tank. The upper part 24a of 24 is connected via the 2nd communicating pipe 22b. Note that in this specification, the descriptions indicating the upper and lower relations such as the upper part, the lower part, the upper part and the lower part all represent the upper and lower relations in the direction of gravity.

図2は、図1に示す循環水タンク24などを説明するための説明断面図であり、図3は、図2に示す循環水タンク24のIII−III線断面図である。   2 is an explanatory sectional view for explaining the circulating water tank 24 and the like shown in FIG. 1, and FIG. 3 is a sectional view taken along the line III-III of the circulating water tank 24 shown in FIG.

図2,3に示すように、循環水タンク24は略直方体を呈すると共に、その上部24aには開口部24a1が設けられる。即ち、循環水タンク24の内部空間は、開口部24a1を介して大気に開放される。   As shown in FIGS. 2 and 3, the circulating water tank 24 has a substantially rectangular parallelepiped shape, and an opening 24a1 is provided in an upper portion 24a thereof. That is, the internal space of the circulating water tank 24 is opened to the atmosphere via the opening 24a1.

循環水タンク24の内部には、循環水タンク24の下部24bから所定の高さh1だけ上方に向けて突出する区画壁24cが形成される。この区画壁24cによって循環水タンク24の内部には、複数個(具体的には、2個)のチャンバ(室)が形成される。以下において、紙面右側のチャンバを「第1のチャンバ」と呼び、符号24d1で示すと共に、左側のそれを「第2のチャンバ」と呼び、符号24d2で示す。   A partition wall 24c is formed inside the circulating water tank 24 so as to protrude upward from the lower portion 24b of the circulating water tank 24 by a predetermined height h1. A plurality (specifically, two) chambers are formed in the circulating water tank 24 by the partition wall 24c. In the following, the chamber on the right side of the drawing is referred to as a “first chamber” and is denoted by reference numeral 24d1, and that on the left side is referred to as a “second chamber” and denoted by reference numeral 24d2.

第1および第2のチャンバ24d1,24d2は共に、図3に示す如く、上面視略矩形状を呈する。また、第1のチャンバ24d1と第2のチャンバ24d2は、循環水タンク24の上部空間において連通される。また、第1のチャンバ24d1の容積は、第2のチャンバ24d2のそれに比して少なくなるように設定される。   Both the first and second chambers 24d1 and 24d2 have a substantially rectangular shape when viewed from above, as shown in FIG. Further, the first chamber 24 d 1 and the second chamber 24 d 2 are communicated in the upper space of the circulating water tank 24. The volume of the first chamber 24d1 is set to be smaller than that of the second chamber 24d2.

図2によく示すように、前述した第1および第2の連通管22a,22bは、循環水タンク24の第1のチャンバ24d1側の上部に接続されると共に、その端部22a1,22b1は第1のチャンバ24d1の内部に位置させられる。尚、この構成については、後に詳説する。   As shown in FIG. 2, the first and second communication pipes 22a and 22b described above are connected to the upper part of the circulating water tank 24 on the first chamber 24d1 side, and their end portions 22a1 and 22b1 are connected to the first part. 1 chamber 24d1. This configuration will be described in detail later.

図1の説明に戻ると、循環水タンク24の下部24b、正確には、循環水タンク24の第2のチャンバ24d2側の下部には、前記した循環水管32が接続される。即ち、循環水タンク24の第2のチャンバ24b2と改質器12の改質部12aは、循環水管32を介して接続される。   Returning to the description of FIG. 1, the circulating water pipe 32 is connected to the lower portion 24 b of the circulating water tank 24, more precisely, the lower portion of the circulating water tank 24 on the second chamber 24 d 2 side. That is, the second chamber 24 b 2 of the circulating water tank 24 and the reforming unit 12 a of the reformer 12 are connected via the circulating water pipe 32.

次いで、上記の如く構成された燃料電池ユニット10の動作あるいは作用について説明する。   Next, the operation or action of the fuel cell unit 10 configured as described above will be described.

改質用燃料供給源から供給される改質用燃料は、先ず改質用燃料管30、第1の三方弁46および加熱用燃料管50を介して改質器12の加熱部12b、即ち、燃焼バーナに加熱用燃料として供給される。また、燃焼空気ポンプ54によって吸引された燃焼空気は、燃焼空気管42を介して加熱部12bの燃焼バーナに供給される。   The reforming fuel supplied from the reforming fuel supply source is first heated through the reforming fuel pipe 30, the first three-way valve 46 and the heating fuel pipe 50, that is, the heating unit 12 b of the reformer 12. The fuel is supplied to the combustion burner as a heating fuel. The combustion air sucked by the combustion air pump 54 is supplied to the combustion burner of the heating unit 12b through the combustion air pipe 42.

燃焼バーナに供給された改質用燃料と燃焼空気は、点火電極(図示せず)によって点火されて燃焼させられる。燃焼によって発生した燃焼排ガスは、改質部12aを加熱しつつ燃焼排ガス管52を介して大気中に排出(排気)される。   The reforming fuel and combustion air supplied to the combustion burner are ignited by an ignition electrode (not shown) and burned. The combustion exhaust gas generated by the combustion is discharged (exhaust) into the atmosphere through the combustion exhaust pipe 52 while heating the reforming portion 12a.

図示しない改質部温度センサなどの出力に基づいて、改質部12aが改質可能な温度(具体的には、700[℃]程度)まで加熱されたと判断されると、改質部12aにおいて、改質動作が開始される。具体的には、改質用燃料供給源から供給される改質用燃料が、改質用燃料管30、第1の三方弁46を介して改質部12aに供給される。また、循環水ポンプ40によって圧送された循環水タンク24の循環水は、循環水管32を介して改質部12aに改質用水として流入させられる。   When it is determined that the reforming unit 12a has been heated to a temperature at which the reforming unit 12a can be reformed (specifically, about 700 [° C.]) based on an output from a reforming unit temperature sensor (not shown), the reforming unit 12a The reforming operation is started. Specifically, the reforming fuel supplied from the reforming fuel supply source is supplied to the reforming unit 12 a via the reforming fuel pipe 30 and the first three-way valve 46. In addition, the circulating water in the circulating water tank 24 fed by the circulating water pump 40 is introduced into the reforming unit 12a as reforming water through the circulating water pipe 32.

改質部12aに流入させられた改質用水(循環水)は加熱部12bからの熱によって蒸発させられて水蒸気となり、その水蒸気は前記した改質用燃料と混合され、改質触媒(図示せず)において水蒸気改質反応が起こる。即ち、混合された改質用燃料と水蒸気から水素を含有するアノードガス(ガス燃料)が生成される。   The reforming water (circulated water) that has flowed into the reforming unit 12a is evaporated by the heat from the heating unit 12b to become water vapor, which is mixed with the above-described reforming fuel to form a reforming catalyst (not shown). In this case, a steam reforming reaction occurs. That is, anode gas (gas fuel) containing hydrogen is generated from the mixed reforming fuel and water vapor.

生成されたアノードガスは、アノードガス管34、第2の三方弁90および第1の気水分離器16aを介して燃料電池14のアノード極に供給される。尚、第1の気水分離器16aを通過するアノードガスについては、後述する。   The produced anode gas is supplied to the anode electrode of the fuel cell 14 through the anode gas pipe 34, the second three-way valve 90, and the first steam separator 16a. The anode gas that passes through the first steam separator 16a will be described later.

また、カソードガスポンプ62によって吸引されたカソードガスは、カソードガス管56を介して燃料電池14のカソード極に供給される。燃料電池14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。電気化学反応によって燃料電池14が発生した電力(直流電流)は、図示しない出力端子と出力回路を介して電気負荷(外部の電気機器)に供給される。   Further, the cathode gas sucked by the cathode gas pump 62 is supplied to the cathode electrode of the fuel cell 14 through the cathode gas pipe 56. The cathode gas supplied to the cathode electrode of the fuel cell 14 causes an electrochemical reaction with the anode gas supplied to the anode electrode. The electric power (DC current) generated by the fuel cell 14 by the electrochemical reaction is supplied to an electric load (external electric device) through an output terminal and an output circuit (not shown).

燃料電池14から排出されるカソードオフガスは、カソードオフガス管60を介して大気中に排出される。また、燃料電池14から排出されるアノードガス(アノードオフガス)は、アノードオフガス管44および第2の気水分離器16bを介して改質器12の加熱部12bに加熱用燃料として供給される。さらに、燃料電池14の運転状態に応じて第2の三方弁90が動作させられ、改質器12において生成されたアノードガスの一部も、アノードガス管34、第2の三方弁90、アノードオフガス管44および第2の気水分離器16bを介して改質器12の加熱部12bに供給される。   The cathode offgas discharged from the fuel cell 14 is discharged into the atmosphere through the cathode offgas pipe 60. The anode gas (anode offgas) discharged from the fuel cell 14 is supplied as a heating fuel to the heating unit 12b of the reformer 12 via the anode offgas pipe 44 and the second steam separator 16b. Further, the second three-way valve 90 is operated in accordance with the operating state of the fuel cell 14, and part of the anode gas generated in the reformer 12 is also supplied to the anode gas pipe 34, the second three-way valve 90, the anode. It is supplied to the heating unit 12b of the reformer 12 through the off-gas pipe 44 and the second steam / water separator 16b.

尚、燃料電池ユニット10において、アノードオフガスが加熱部12bに供給させられる状態、換言すれば、燃料電池14において電力を発生させる運転状態(通常運転時)になると、第1の三方弁46が動作させられて改質用燃料管30から加熱用燃料管50を介して加熱部12bへ供給される改質用燃料の量が徐々に減少させられ、最終的にはその供給が停止される。即ち、燃料電池ユニット10の通常運転時における加熱部12bには、アノードオフガス(あるいは、改質器12で生成されたアノードガスの一部)のみが供給される。   In the fuel cell unit 10, the first three-way valve 46 operates when the anode off gas is supplied to the heating unit 12 b, in other words, when the fuel cell unit 14 is in an operation state in which electric power is generated (during normal operation). Thus, the amount of reforming fuel supplied from the reforming fuel pipe 30 to the heating unit 12b via the heating fuel pipe 50 is gradually reduced, and finally the supply is stopped. That is, only the anode off gas (or part of the anode gas generated by the reformer 12) is supplied to the heating unit 12b during normal operation of the fuel cell unit 10.

次いで、第1の気水分離器16aを通過するアノードガス、および第2の気水分離器16bを通過するアノードオフガスについて説明する。   Next, the anode gas passing through the first steam separator 16a and the anode off-gas passing through the second steam separator 16b will be described.

アノードガス管34を流れるアノードガスは、前述した如く水蒸気改質反応によって生成されるため、多くの水分を含有する。そのため、そのまま燃料電池14に供給されると、燃料電池14のアノード極の入口で水詰まりを発生し、アノードガスの流れを阻害してしまう。そこで、アノードガス管34のアノードガスは、第1の気水分離器16aに流入させられ、アノードガスから水分が分離される。第1の気水分離器16aで分離された水分は、第1の連通管22aを介して循環水タンク24、正確には、循環水タンク24の第1のチャンバ24d1に流入させられる。   Since the anode gas flowing through the anode gas pipe 34 is generated by the steam reforming reaction as described above, it contains a large amount of moisture. Therefore, if the fuel cell 14 is supplied as it is, water clogging occurs at the inlet of the anode electrode of the fuel cell 14 and the flow of the anode gas is obstructed. Therefore, the anode gas in the anode gas pipe 34 is caused to flow into the first steam-water separator 16a, and moisture is separated from the anode gas. The water separated by the first air / water separator 16 a is caused to flow into the circulating water tank 24, more precisely, the first chamber 24 d 1 of the circulating water tank 24 through the first communication pipe 22 a.

一方、アノードオフガス管44を流れるアノードオフガスにも水分が多く含まれる場合がある。そのため、そのまま加熱部12bの燃焼バーナに供給されると、燃焼バーナの着火不良や、潜熱による燃焼バーナのカロリーロスが増加する。そこで、アノードオフガス管44のアノードオフガスは、第2の気水分離器16bに流入させられ、アノードオフガスから水分が分離される。第2の気水分離器16bで分離された水分は、第2の連通管22bを介して循環水タンク24、正確には、循環水タンク24の第1のチャンバ24d1に流入させられる。   On the other hand, the anode off gas flowing through the anode off gas pipe 44 may contain a large amount of moisture. Therefore, if it is supplied as it is to the combustion burner of the heating unit 12b, the ignition failure of the combustion burner and the calorie loss of the combustion burner due to latent heat increase. Therefore, the anode off gas in the anode off gas pipe 44 is caused to flow into the second steam-water separator 16b, and moisture is separated from the anode off gas. The water separated by the second steam separator 16b is caused to flow into the circulating water tank 24, more precisely, the first chamber 24d1 of the circulating water tank 24 through the second communication pipe 22b.

第1の気水分離器16aあるいは第2の気水分離器16bから供給され、第1のチャンバ24d1に貯留される水分(循環水)W1の量が増加すると、図2に矢印Aで示すように、循環水W1が区画壁24cの上端24c1を超えて(オーバーフローして)第2のチャンバ24d2へと流出させられて第2のチャンバ24d2に貯留される。従って、第1のチャンバ24d1は、一定の高さの水面、具体的には、高さh1の水面が常に保持(確保)される。尚、第1のチャンバ24d1から第2のチャンバ24d2へと流出させられて貯留された水分(循環水)W2は、前述した如く、循環水ポンプ40が作動せられるとき、改質器12の改質部12aに供給される。   When the amount of moisture (circulated water) W1 supplied from the first steam separator 16a or the second steam separator 16b and stored in the first chamber 24d1 increases, as shown by an arrow A in FIG. In addition, the circulating water W1 flows over the upper end 24c1 of the partition wall 24c (overflows) to the second chamber 24d2, and is stored in the second chamber 24d2. Accordingly, the first chamber 24d1 always holds (secures) a water surface having a constant height, specifically, a water surface having a height h1. Note that the water (circulated water) W2 that has flowed out and stored from the first chamber 24d1 to the second chamber 24d2 is improved as described above when the circulating water pump 40 is operated. It is supplied to the mass part 12a.

ここで、第1のチャンバ24d1内部に配置される第1の連通管22aについて詳しく説明する。以下、第1の連通管22aについて説明するが、第1および第2の連通管22a,22bは略同一構成であるため、以下の説明は第2の連通管22bにも略妥当する。   Here, the first communication pipe 22a disposed inside the first chamber 24d1 will be described in detail. Hereinafter, the first communication pipe 22a will be described. However, since the first and second communication pipes 22a and 22b have substantially the same configuration, the following description is also substantially applicable to the second communication pipe 22b.

図2を参照して説明すると、循環水タンク24の第1のチャンバ24d1には、第1および第2の気水分離器16aから供給される水分(循環水)W1が区画壁24cの上端24c1まで貯留される。この第1のチャンバ24d1に貯留された循環水W1に、第1の連通管22aが差し込まれる。即ち、第1の連通管22aの端部22a1は、第1のチャンバ24d1に貯留される循環水W1の中に常に位置させられる。   Referring to FIG. 2, in the first chamber 24d1 of the circulating water tank 24, moisture (circulating water) W1 supplied from the first and second steam / water separators 16a is supplied to the upper end 24c1 of the partition wall 24c. Is stored. The first communication pipe 22a is inserted into the circulating water W1 stored in the first chamber 24d1. That is, the end 22a1 of the first communication pipe 22a is always positioned in the circulating water W1 stored in the first chamber 24d1.

このとき、第1の連通管22a内の水面Wsaは、第1の気水分離器16aから流入させられたアノードガスの圧力によって下方へ押し下げられる、より詳しくは、循環水W1の水面Wsbから、アノードガスの圧力(アノードガス管34の内圧。正圧)から大気圧を引いた圧力、具体的には、アノードガスの圧力と大気圧の差に相当する水頭高さh2だけ、下方へ押し下げられる。   At this time, the water surface Wsa in the first communication pipe 22a is pushed downward by the pressure of the anode gas introduced from the first steam separator 16a. More specifically, from the water surface Wsb of the circulating water W1, The pressure obtained by subtracting the atmospheric pressure from the pressure of the anode gas (inner pressure of the anode gas pipe 34, positive pressure), specifically, the head height h2 corresponding to the difference between the pressure of the anode gas and the atmospheric pressure is pushed downward. .

そこで、第1の連通管22aにおける水面Wsbからの差し込み深さh3を、前記した水頭高さh2に所定の高さαを加えた値とした。即ち、第1の連通管22aの端部22a1を、循環水タンク24の第1のチャンバ24d1に貯留される循環水W1の水面Wsbから、アノードガスの圧力と大気圧の差に相当する水頭高さh2よりも深い位置h3まで延ばされるように構成した。   Therefore, the insertion depth h3 from the water surface Wsb in the first communication pipe 22a is set to a value obtained by adding the predetermined height α to the water head height h2. That is, the end 22a1 of the first communication pipe 22a is moved from the water surface Wsb of the circulating water W1 stored in the first chamber 24d1 of the circulating water tank 24 to a head height corresponding to the difference between the pressure of the anode gas and the atmospheric pressure. It was configured to extend to a position h3 deeper than the length h2.

これにより、アノードガスの圧力が第1の連通管22a内の水面Wsaに作用した場合であっても、第1の連通管22aの下端付近には常に所定の高さα分だけ循環水が存在することとなるため、アノードガス管34のアノードガスが第1の連通管22aを通過して循環水タンク24などに流入させられる(漏洩する)ことを防止することができる。   Thereby, even when the pressure of the anode gas acts on the water surface Wsa in the first communication pipe 22a, the circulating water always exists in the vicinity of the lower end of the first communication pipe 22a by a predetermined height α. Therefore, the anode gas in the anode gas pipe 34 can be prevented from flowing (leaking) into the circulating water tank 24 and the like through the first communication pipe 22a.

尚、第1の連通管22aの断面積(即ち、第1の連通管22a内の水面Wsaの面積)と、第1のチャンバ24d1に貯留される循環水W1の水面Wsbの面積は、アノードガス(あるいはアノードオフガス)の圧力と大気圧を考慮して適宜に設定される。   The cross-sectional area of the first communication pipe 22a (that is, the area of the water surface Wsa in the first communication pipe 22a) and the area of the water surface Wsb of the circulating water W1 stored in the first chamber 24d1 are the anode gas. The pressure is set appropriately in consideration of the pressure (or anode off gas) and atmospheric pressure.

以上のように、この発明の実施例にあっては、改質器12と、前記改質器で生成されたガス燃料を供給される燃料電池14と、前記ガス燃料から水分を分離する気水分離器(第1、第2の気水分離器16a,16b)と、前記気水分離器に連通管(第1、第2の連通管22a,22b)を介して接続され、前記気水分離器で分離された水分を供給されて前記改質器用の循環水として貯留する循環水タンク24とを少なくとも備えた燃料電池ユニット10において、前記循環水タンクを前記気水分離器の重力方向において下方に配置するように構成、即ち、気水分離器(16a,16b)で分離された水分は連通管(22a,22b)を介して直接循環水タンク24に供給(落下)させられるように構成したので、気水分離器で分離された水分を一時的に貯留する貯留タンクを不要とすることができ、よって占有スペースを減少できる。   As described above, in the embodiment of the present invention, the reformer 12, the fuel cell 14 to which the gas fuel generated by the reformer is supplied, and the steam and water that separates moisture from the gas fuel. A separator (first and second steam separators 16a and 16b), and the steam separator connected to the steam separator via a communicating pipe (first and second communicating pipes 22a and 22b); In the fuel cell unit 10 including at least a circulating water tank 24 that is supplied with water separated by the cooler and stores the water as circulating water for the reformer, the circulating water tank is lowered in the gravity direction of the steam separator. In other words, the water separated by the steam separators (16a, 16b) is directly supplied (dropped) to the circulating water tank 24 through the communication pipes (22a, 22b). So moisture separated by steam separator The storage tank for temporarily storing can be made unnecessary, thus can reduce the space occupied.

また、前記連通管(22a,22b)の端部(22a1,22b1)を前記循環水タンク24に貯留される循環水W1の中に位置させるように構成、即ち、アノードガスあるいはアノードオフガスを循環水タンク24の循環水W1で液封するように構成したので、従来技術の貯留タンク、電磁弁や液面センサなどを不要とすることができ、簡易な構成でありながら、第1および第2の気水分離器16a,16bの水分を、アノードガスなどの漏洩を防止しつつ循環水タンク24に供給することができる。さらに、従来技術の如く電磁弁や液面センサなどを備えていないため、コスト的にも有利である。   Further, the end portions (22a1, 22b1) of the communication pipes (22a, 22b) are positioned in the circulating water W1 stored in the circulating water tank 24, that is, anode gas or anode off gas is supplied to the circulating water. Since the liquid is sealed with the circulating water W1 in the tank 24, the conventional storage tank, electromagnetic valve, liquid level sensor, and the like can be dispensed with. The water in the steam separators 16a and 16b can be supplied to the circulating water tank 24 while preventing leakage of anode gas or the like. Further, since there is no electromagnetic valve or liquid level sensor as in the prior art, it is advantageous in terms of cost.

また、前記循環水タンク24はチャンバ(第1のチャンバ24d1)を備えると共に、前記連通管(22a,22b)の端部(22a1,22b1)を前記チャンバに貯留される循環水W1の中に位置させるように構成した。これにより、循環水タンク24に貯留される循環水の一部、具体的には、第1のチャンバ24d1に貯留される比較的少量の循環水W1でアノードガスあるいはアノードオフガスを液封でき、アノードガスなどの漏洩を一層防止することができる。   The circulating water tank 24 includes a chamber (first chamber 24d1), and ends (22a1, 22b1) of the communication pipes (22a, 22b) are positioned in the circulating water W1 stored in the chamber. It was configured to make it. As a result, the anode gas or the anode off-gas can be sealed with a part of the circulating water stored in the circulating water tank 24, specifically, a relatively small amount of circulating water W1 stored in the first chamber 24d1. Leakage of gas and the like can be further prevented.

また、前記循環水タンク24は大気に開放されると共に、前記連通管(22a,22b)の端部(22a1,22b1)を、前記循環水タンク24に貯留される循環水W1の水面Wsbから、前記ガス燃料の圧力と大気圧の差に相当する水頭高さh2よりも深い位置h3まで延ばされるように構成したので、アノードガスなどの漏洩をより一層防止しつつ、第1および第2の気水分離器16a,16bの水分を循環水タンク24に供給することができる。   The circulating water tank 24 is opened to the atmosphere, and the end portions (22a1, 22b1) of the communication pipes (22a, 22b) are separated from the water surface Wsb of the circulating water W1 stored in the circulating water tank 24. Since it is configured to extend to a position h3 deeper than the head height h2 corresponding to the difference between the pressure of the gas fuel and the atmospheric pressure, the first gas and the second gas can be prevented while further preventing leakage of anode gas and the like. The water in the water separators 16 a and 16 b can be supplied to the circulating water tank 24.

即ち、端部(22a1,22b1)が循環水タンク24の循環水W1の中に位置させられる連通管(22a,22b)において、連通管内の水分の水面Wsaはアノードガスあるいはアノードオフガスの圧力によって下方へ押し下げられる、より詳しくは、循環水タンク24の循環水W1の水面Wsbから、アノードガスなどの圧力と大気圧の差に相当する水頭高さh2だけ、下方へ押し下げられることとなる。そこで、連通管の端部(22a1,22b1)を、循環水タンク24の循環水W1の水面Wsaから、アノードガスなどの圧力と大気圧の差に相当する水頭高さh2よりも深い位置h3まで延ばされるように構成したので、アノードガスなどの圧力が連通管内の水面Wsaに作用した場合であっても、連通管の下端付近には常に所定の高さα分だけ水分が存在することとなり、よってアノードガスなどが連通管(22a,22b)を通過して循環水タンク24に流入させられる(漏洩する)ことを防止することができる。   That is, in the communication pipe (22a, 22b) in which the end portions (22a1, 22b1) are positioned in the circulating water W1 of the circulating water tank 24, the water surface Wsa of the water in the communication pipe is lowered by the pressure of the anode gas or the anode off gas. More specifically, it is pushed downward from the water surface Wsb of the circulating water W1 of the circulating water tank 24 by a head height h2 corresponding to the difference between the pressure of the anode gas or the like and the atmospheric pressure. Therefore, the end portions (22a1, 22b1) of the communication pipe are moved from the water surface Wsa of the circulating water W1 of the circulating water tank 24 to a position h3 deeper than the head height h2 corresponding to the difference between the pressure of the anode gas and the atmospheric pressure. Since it is configured to be extended, even when the pressure of the anode gas or the like acts on the water surface Wsa in the communication pipe, moisture is always present in the vicinity of the lower end of the communication pipe by a predetermined height α, Therefore, it is possible to prevent anode gas or the like from flowing into the circulating water tank 24 (leaking) through the communication pipes (22a, 22b).

また、ガス燃料はアノードガスからなるように構成したので、水分を多く含有するアノードガス(あるいはアノードオフガス)において、上記した効果を得ることができる。   Further, since the gas fuel is composed of the anode gas, the above-described effects can be obtained in the anode gas (or anode off gas) containing a large amount of moisture.

尚、上記において、燃料電池14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。   In the above description, the fuel cell 14 is a solid polymer type. However, the present invention is not limited to this, and other types may be used.

また、循環水タンク24の形状を略直方体となるように構成したが、他の形状、例えば円筒形状などであってもよく、第1、第2のチャンバ24d1,22d2の形状も、図示のものに限られるものではない。   Further, the shape of the circulating water tank 24 is configured to be a substantially rectangular parallelepiped, but other shapes such as a cylindrical shape may be used, and the shapes of the first and second chambers 24d1 and 22d2 are also illustrated. It is not limited to.

また、改質用燃料として都市ガスを使用するよう構成したが、LPガスなどであってもよい。   In addition, although city gas is used as the reforming fuel, LP gas or the like may be used.

この発明の実施例に係る燃料電池ユニットを説明するための模式概略図である。It is a schematic diagram for explaining a fuel cell unit according to an embodiment of the present invention. 図1に示す循環水タンクなどを説明するための説明図である。It is explanatory drawing for demonstrating the circulating water tank etc. which are shown in FIG. 図2に示す循環水タンクのIII−III線断面図である。It is the III-III sectional view taken on the line of the circulating water tank shown in FIG.

符号の説明Explanation of symbols

10 燃料電池ユニット、12 改質器、14 燃料電池、16a 第1の気水分離器(気水分離器)、16b 第2の気水分離器(気水分離器)、22a 第1の連通管(連通管)、22b 第2の連通管(連通管)、22a1 (第1の連通管の)端部、22b1 (第2の連通管の)端部、24 循環水タンク、24d1 第1のチャンバ(チャンバ)、W1 循環水、Wsb (循環水の)水面   DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Fuel cell unit, 12 Reformer, 14 Fuel cell, 16a 1st steam-water separator (steam-water separator), 16b 2nd steam-water separator (steam-water separator), 22a 1st communicating pipe (Communication pipe), 22b second communication pipe (communication pipe), 22a1 (first communication pipe) end, 22b1 (second communication pipe) end, 24 circulating water tank, 24d1 first chamber (Chamber), W1 circulating water, Wsb (circulating water) water surface

Claims (4)

改質器と、前記改質器で生成されたガス燃料を供給される燃料電池と、前記ガス燃料から水分を分離する気水分離器と、前記気水分離器に連通管を介して接続され、前記気水分離器で分離された水分を供給されて前記改質器用の循環水として貯留する循環水タンクとを少なくとも備えた燃料電池ユニットにおいて、前記循環水タンクを前記気水分離器の重力方向において下方に配置すると共に、前記連通管の端部を前記循環水タンクに貯留される循環水の中に位置させるように構成したことを特徴とする燃料電池ユニット。   A reformer, a fuel cell to which gas fuel generated by the reformer is supplied, a steam separator for separating water from the gas fuel, and a steam pipe connected to the steam separator. A fuel cell unit provided with at least a circulating water tank that is supplied with the water separated by the steam separator and stores it as circulating water for the reformer, wherein the circulating water tank is the gravity of the steam separator. A fuel cell unit, wherein the fuel cell unit is arranged at a lower side in a direction, and an end of the communication pipe is positioned in circulating water stored in the circulating water tank. 前記循環水タンクはチャンバを備えると共に、前記連通管の端部を前記チャンバに貯留される循環水の中に位置させるように構成したことを特徴とする請求項1記載の燃料電池ユニット。   2. The fuel cell unit according to claim 1, wherein the circulating water tank includes a chamber and is configured so that an end of the communication pipe is positioned in the circulating water stored in the chamber. 前記循環水タンクは大気に開放されると共に、前記連通管の端部を、前記循環水タンクに貯留される循環水の水面から、前記ガス燃料の圧力と大気圧の差に相当する水頭高さよりも深い位置まで延ばされるように構成したことを特徴とする請求項1または2記載の燃料電池ユニット。   The circulating water tank is opened to the atmosphere, and the end of the communication pipe is separated from the surface of the circulating water stored in the circulating water tank by a head height corresponding to the difference between the pressure of the gas fuel and atmospheric pressure. The fuel cell unit according to claim 1, wherein the fuel cell unit is configured to extend to a deep position. 前記ガス燃料はアノードガスからなることを特徴とする請求項1から3のいずれかに記載の燃料電池ユニット。   The fuel cell unit according to any one of claims 1 to 3, wherein the gas fuel is an anode gas.
JP2006148630A 2006-05-29 2006-05-29 Fuel cell unit Withdrawn JP2007317617A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2006148630A JP2007317617A (en) 2006-05-29 2006-05-29 Fuel cell unit

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2006148630A JP2007317617A (en) 2006-05-29 2006-05-29 Fuel cell unit

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2007317617A true JP2007317617A (en) 2007-12-06

Family

ID=38851285

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2006148630A Withdrawn JP2007317617A (en) 2006-05-29 2006-05-29 Fuel cell unit

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2007317617A (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013182832A (en) * 2012-03-02 2013-09-12 Aisin Seiki Co Ltd Water purifying device of fuel cell system

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013182832A (en) * 2012-03-02 2013-09-12 Aisin Seiki Co Ltd Water purifying device of fuel cell system

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2420472B1 (en) Hydrogen generation and fuel cell system comprising the same
US20030138688A1 (en) Fuel cell power generation system
JP4748465B2 (en) Fuel cell device
TW201345033A (en) Fuel cell system
JP2010153064A (en) Fuel battery device
JP5542965B2 (en) Fuel cell system and operation method thereof
JP5381238B2 (en) Fuel cell system
JP5853643B2 (en) Fuel cell system
JP2009181699A (en) Fuel battery device
JP2007317617A (en) Fuel cell unit
JP2009117056A (en) Fuel cell system
JP5079370B2 (en) Packaged fuel cell
JP4886238B2 (en) Fuel cell unit
JP5171103B2 (en) Fuel cell cogeneration system
JP2007280696A (en) Fuel cell system
JP2007329079A (en) Package type fuel cell
JP2005259422A (en) Fuel cell system
JP7090042B2 (en) Fuel cell system and fuel cell vehicle
JP2007317616A (en) Fuel cell unit
JP2012133911A (en) Fuel cell system purifying agent accommodation device and fuel cell system
JP5502521B2 (en) Fuel cell system
JP2008251447A (en) Drain treatment device of fuel cell power generation device
JP6587096B2 (en) Solid oxide fuel cell device
JP2008059828A (en) Fuel cell system and its starting-up method
JP7439622B2 (en) fuel cell system

Legal Events

Date Code Title Description
A300 Withdrawal of application because of no request for examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300

Effective date: 20090804