JP2010238473A - Fuel cell system - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To detect whether supply of water to a fuel cell module is insufficient or not when condensed water from a condenser is supplied to the fuel cell module in a fuel cell system. <P>SOLUTION: The fuel cell system includes: a fuel cell module 20 including at least a fuel cell 24 and to which water, fuel, and oxidant gas are supplied; a condenser 33 condensing steam in combustion exhaust gas exhausted from the fuel cell module 20 by heat exchange with a heating medium; a water tank 13 storing condensed water supplied from the condenser 33; a drainage 70 including a water receiving member 71 arranged within a casing 11 and receiving at least water that has overflowed from the water tank 13 and a drain pipe 72 draining the received water from the water receiving member 71 to the outside of the casing 11; and a conductivity meter 72a installed in the drainage 70 and detecting conductivity of drain. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、燃料電池システムに関する。   The present invention relates to a fuel cell system.

燃料電池システムの一例としては、特許文献1に示されている燃料電池システムがある。この燃料電池システムは、特許文献1の図2に示されているように、水蒸気改質を行なう改質器4を有し、改質器4に水を供給するための水供給管5と、水供給管5に設けられ水供給管5に供給される水量を調整するための給水弁6と、改質器4に供給する水を処理するための水処理装置と、改質器4に供給する水を貯水するための水タンク10と、水タンク10の水位に基づき給水弁6の開閉を制御する制御装置14とを具備するとともに、給水弁6、活性炭フィルタ装置7、RO膜装置8、水タンク10、イオン交換樹脂装置9が、改質器4に向けて順次、水供給管5で接続されている。また燃料電池1の発電により生じた排ガスを、熱交換器13内を流通する水とで熱交換する際に生じる凝縮水を、凝縮水供給管20により水タンク10に供給している。   An example of the fuel cell system is a fuel cell system disclosed in Patent Document 1. As shown in FIG. 2 of Patent Document 1, this fuel cell system includes a reformer 4 that performs steam reforming, and a water supply pipe 5 for supplying water to the reformer 4, A water supply valve 6 provided in the water supply pipe 5 for adjusting the amount of water supplied to the water supply pipe 5, a water treatment device for processing the water supplied to the reformer 4, and the supply to the reformer 4 A water tank 10 for storing water to be stored, and a control device 14 for controlling the opening and closing of the water supply valve 6 based on the water level of the water tank 10, as well as the water supply valve 6, the activated carbon filter device 7, the RO membrane device 8, A water tank 10 and an ion exchange resin device 9 are sequentially connected to a reformer 4 by a water supply pipe 5. Further, condensed water generated when the exhaust gas generated by the power generation of the fuel cell 1 is exchanged with the water flowing through the heat exchanger 13 is supplied to the water tank 10 through the condensed water supply pipe 20.

この燃料電池システムにおいては、給水弁6と水タンク10との間に給水管5を流れる水の導電率を検出する導電率センサ(水流れセンサ)19を具備しており、給水弁6を閉じて一定時間経過後に水流れセンサ19が水供給管5を流れる水を検知した場合に、給水弁6が故障していることが分かるようになっている。   In this fuel cell system, a conductivity sensor (water flow sensor) 19 for detecting the conductivity of water flowing through the water supply pipe 5 is provided between the water supply valve 6 and the water tank 10, and the water supply valve 6 is closed. When the water flow sensor 19 detects water flowing through the water supply pipe 5 after a predetermined time has elapsed, it can be seen that the water supply valve 6 has failed.

特開2008−186661号公報JP 2008-186661 A

しかし、特許文献1に記載の燃料電池システムにおいては、給水管5を流れる水の導電率を検出する導電率センサ19の検出値に基づいて改質器に水を供給するための給水弁6の故障を容易に判別することができるものの、熱交換器13(凝縮器)からの凝縮水(回収水)が燃料電池モジュールに供給する水(供給水)より多いか少ないかを判断することはできず、すなわち燃料電池モジュールに供給する水が不足しているかを判断することはできない。   However, in the fuel cell system described in Patent Document 1, the water supply valve 6 for supplying water to the reformer based on the detected value of the conductivity sensor 19 that detects the conductivity of the water flowing through the water supply pipe 5. Although it is possible to easily determine the failure, it is possible to determine whether the condensed water (recovered water) from the heat exchanger 13 (condenser) is more or less than the water (supply water) supplied to the fuel cell module. That is, it cannot be determined whether there is a shortage of water supplied to the fuel cell module.

本発明は、上述した問題を解消するためになされたもので、燃料電池システムにおいて、凝縮器からの凝縮水を燃料電池モジュールに供給する場合において、燃料電池モジュールに供給する水が不足しているか否かを検知することを可能にすることを目的とする。   The present invention has been made to solve the above-described problem. In the fuel cell system, when the condensed water from the condenser is supplied to the fuel cell module, is the water supplied to the fuel cell module insufficient? It aims to make it possible to detect whether or not.

上記の課題を解決するため、請求項1に係る発明の構成上の特徴は、燃料電池を少なくとも含んで構成され、水と燃料および酸化剤ガスが供給される燃料電池モジュールを備えた燃料電池システムであって、燃料電池システムの中で流通する水分を含んだガス中の水蒸気を液状の熱媒体との熱交換で凝縮し凝縮水を生成する凝縮器と、凝縮器から供給された凝縮水を貯蔵する貯水器と、貯水器に貯蔵されている凝縮水を水として燃料電池モジュールに供給する水供給手段と、貯水器から溢れ出た水を排出する排水装置と、排水装置に備えられて排水の導電率を検知する導電率計と、を備えたことである。   In order to solve the above-described problem, the structural feature of the invention according to claim 1 is a fuel cell system including a fuel cell module that includes at least a fuel cell and is supplied with water, fuel, and oxidant gas. The water vapor in the gas containing water circulating in the fuel cell system is condensed by heat exchange with the liquid heat medium to generate condensed water, and the condensed water supplied from the condenser is A storage reservoir, a water supply means for supplying condensed water stored in the reservoir to the fuel cell module as water, a drainage device for discharging water overflowing from the reservoir, and a drainage device provided in the drainage device And a conductivity meter for detecting the conductivity of.

また請求項2に係る発明の構成上の特徴は、請求項1において、燃料電池モジュール、凝縮器、貯水器および排水装置は筐体内に配設され、排水装置は、貯水器から溢れ出た水を少なくとも受ける水受け部材と、受けた水を水受け部材から筐体の外部に排出する排水管とを備えたことである。   Further, the structural feature of the invention according to claim 2 is that, in claim 1, the fuel cell module, the condenser, the water reservoir, and the drainage device are disposed in the casing, and the drainage device is water that overflows from the water reservoir. A water receiving member that receives at least water, and a drain pipe that discharges the received water from the water receiving member to the outside of the housing.

また請求項3に係る発明の構成上の特徴は、請求項2において、貯水器に備えられ貯水器から溢れ出た水を水受け部材に導く導水管をさらに備えたことである。   The structural feature of the invention according to claim 3 is that in claim 2, further comprising a water conduit provided in the water reservoir for guiding the water overflowing from the water reservoir to the water receiving member.

また請求項4に係る発明の構成上の特徴は、請求項2または請求項3において、水受け部材は、貯水器の下方に配設され、貯水器から漏れて落水する水を受けるように構成されていることである。   Further, the structural feature of the invention according to claim 4 is that, in claim 2 or claim 3, the water receiving member is disposed below the water reservoir and is configured to receive water that leaks from the water reservoir and falls. It has been done.

また請求項5に係る発明の構成上の特徴は、請求項2乃至請求項4の何れか一項において、水受け部材は、凝縮器から漏れて落水する熱媒体を受けるように構成されていることである。   According to a fifth aspect of the present invention, in any one of the second to fourth aspects, the water receiving member is configured to receive a heat medium that leaks from the condenser and falls. That is.

また請求項6に係る発明の構成上の特徴は、請求項3において、貯水器は、凝縮器から供給された凝縮水を純水化する純水器と、純水器から供給された純水と貯水する水タンクを備え、水タンクに備えられ水タンクから溢れ出た水を水受け部材に導く第1導水管、純水器に備えられ純水器から溢れ出た水を水受け部材に導く第2導水管のうち少なくとも一方を導水管として備えたことである。   Further, the structural feature of the invention according to claim 6 is that, in claim 3, the water storage device comprises a deionizer that purifies condensed water supplied from the condenser, and deionized water supplied from the deionizer. And a water tank for storing water, a first water conduit provided in the water tank for guiding water overflowing from the water tank to the water receiving member, and water overflowing from the water purifier provided in the water purifier for the water receiving member. At least one of the second water guide pipes to be led is provided as a water guide pipe.

また請求項7に係る発明の構成上の特徴は、請求項1乃至請求項6の何れか一項において、貯湯水を貯水し、高温の貯湯水を上部から給湯しその減少分だけ低温の補給水を下部から補給する貯湯槽と、貯湯槽の下部に一端が接続され貯湯槽の上部に他端が接続され途中に凝縮器が設けられるとともに、貯湯水を熱媒体として凝縮器に供給する貯湯水循環ラインと、貯湯槽の貯湯水入口と凝縮器の貯湯水出口との間の貯湯水循環ラインに接続され凝縮器で熱交換された後の貯湯水を排水装置に排水する排湯管と、排湯管に備えられ排湯管を開閉する排湯弁と、をさらに備えたことである。   Further, the structural feature of the invention according to claim 7 is that, in any one of claims 1 to 6, hot water is stored, hot hot water is supplied from above, and low temperature replenishment is provided by the decrease. A hot water tank that replenishes water from the bottom, and a hot water tank that has one end connected to the lower part of the hot water tank and the other end connected to the upper part of the hot water tank, and a condenser provided in the middle of the hot water tank. A hot water pipe connected to a hot water circulation line between the hot water inlet of the hot water tank and the hot water outlet of the condenser and a hot water pipe for draining the hot water after heat exchange in the condenser to the drainage device; And a hot water valve provided in the hot water pipe for opening and closing the hot water pipe.

また請求項8に係る発明の構成上の特徴は、請求項1乃至請求項7の何れか一項において、導電率計で計測した導電率値に基づいて燃料電池システムの運転を制御する制御装置をさらに備え、制御装置は、排水装置の排水の導電率値が第1所定値以上となった場合、燃料電池システムを停止することである。   A structural feature of the invention according to claim 8 is the control device according to any one of claims 1 to 7, wherein the control device controls operation of the fuel cell system based on the conductivity value measured by the conductivity meter. The control device is to stop the fuel cell system when the conductivity value of the drainage of the drainage device is equal to or higher than the first predetermined value.

また請求項9に係る発明の構成上の特徴は、請求項1乃至請求項7の何れか一項において、導電率計で計測した導電率値に基づいて燃料電池システムの運転を制御する制御装置をさらに備え、制御装置は、排水装置の排水の導電率値が第2所定値以下である場合、燃料電池モジュールに供給する水が不足していると判断し、燃料電池モジュールに供給する水が増大するように燃料電池システムを制御することである。   A structural feature of the invention according to claim 9 is the control device according to any one of claims 1 to 7, wherein the control device controls operation of the fuel cell system based on the conductivity value measured by the conductivity meter. When the conductivity value of the drainage of the drainage device is equal to or less than the second predetermined value, the control device determines that the water supplied to the fuel cell module is insufficient and the water supplied to the fuel cell module It is to control the fuel cell system to increase.

また請求項10に係る発明の構成上の特徴は、請求項7において、導電率計で計測した導電率値に基づいて燃料電池システムの運転を制御する制御装置をさらに備え、制御装置は、排湯弁に閉指示をしたにも拘わらず、排水装置の排水の導電率値が第3所定値以上である場合、または、排湯弁に開指示をしたにも拘わらず、排水装置の排水の導電率値が第4所定値以下である場合、燃料電池システムを停止することである。   In addition, a structural feature of the invention according to claim 10 is the control device according to claim 7, further comprising a control device that controls the operation of the fuel cell system based on the conductivity value measured by the conductivity meter. If the drainage device's drainage conductivity value is greater than or equal to the third predetermined value even though the hot water valve is instructed to close, or the drainage device's When the conductivity value is equal to or lower than the fourth predetermined value, the fuel cell system is stopped.

上記のように構成した請求項1に係る発明においては、排水装置は、燃料電池システムの中で流通する水分を含んだガス中の水蒸気を液状の熱媒体との熱交換で凝縮し凝縮水(凝縮水は水として燃料電池モジュールに供給される)を生成する凝縮器から供給された凝縮水を貯蔵する貯水器から溢れ出た水を排出する。導電率計は、排水装置に備えられて排水の導電率を検知する。   In the invention according to claim 1 configured as described above, the drainage device condenses the water vapor in the gas containing moisture flowing in the fuel cell system by heat exchange with the liquid heat medium to condense water ( The condensed water is supplied to the fuel cell module as water), and the overflowed water is discharged from the water reservoir that stores the condensed water supplied from the condenser. The conductivity meter is provided in the drainage device and detects the conductivity of the drainage.

これにより、第1に、燃料電池システムの起動運転中または発電運転中において、貯水器から水が溢れ出ない場合には、凝縮器から熱媒体が漏るなどの他の異常がなければ、排水装置を通って液体が外部に排出されないので、導電率計はほぼ0を示す。一方、貯水器から水が溢れ出た場合には、その溢れ出た水は排水装置を通って外部に排水され、その排水の導電率が導電率計によって検知される。また、貯水器から水が溢れ出るということは、凝縮器からの凝縮水(回収水)が燃料電池モジュールに供給する水(供給水)より多いということを示しており、一方、貯水器から水が溢れ出ないということは、回収水量が供給水量と一致しているか少ないということを示している。以上のことから、排水装置に設けた導電率計の検知結果に基づいて、凝縮器から熱媒体が漏るなどの他の異常がないことを前提に、凝縮器からの凝縮水(回収水)が燃料電池モジュールに供給する水(供給水)より多いか否かを判断することが可能であり、すなわち、燃料電池モジュールに供給する水が不足しているかを判断することが可能となる。   As a result, firstly, when there is no other abnormality such as leakage of the heat medium from the condenser when water does not overflow from the water reservoir during start-up operation or power generation operation of the fuel cell system, the drainage device Since no liquid is discharged outside through the conductivity meter, the conductivity meter shows almost zero. On the other hand, when water overflows from the water reservoir, the overflowed water is drained to the outside through a drainage device, and the conductivity of the drainage is detected by a conductivity meter. In addition, overflowing water from the reservoir indicates that the condensed water (recovered water) from the condenser is more than the water (supply water) supplied to the fuel cell module, while water from the reservoir is The fact that the water does not overflow indicates that the amount of recovered water is equal to or less than the amount of water supplied. From the above, based on the detection result of the conductivity meter provided in the drainage device, the condensed water (recovered water) from the condenser is assumed to be free of other abnormalities such as leakage of the heat medium from the condenser. It is possible to determine whether the amount of water supplied to the fuel cell module is greater (supply water), that is, it is possible to determine whether the amount of water supplied to the fuel cell module is insufficient.

第2に、燃料電池システムが冠水した場合、外部の水(例えば洪水時の水:一般的に正常状態の燃料電池システムの回収水より導電率が高い)が排水装置内に浸入する(逆流する)と、その外部の水は導電率が高いので、導電率計の測定値が比較的高くなる。したがって、このことを利用することで、外部の水が排水装置内に浸入することすなわち燃料電池システムの冠水を確実かつ的確に検出することが可能であり、この検出時から時間をおかないで燃料電池システムを早期に停止することが可能となる。   Secondly, when the fuel cell system is submerged, external water (for example, water during flooding, which generally has higher conductivity than the recovered water of the fuel cell system in a normal state) enters the drainage device (backflows). ) And the external water has a high conductivity, so the measured value of the conductivity meter is relatively high. Therefore, by utilizing this fact, it is possible to detect external water intruding into the drainage device, that is, to detect the flooding of the fuel cell system reliably and accurately. The battery system can be stopped early.

第3に、燃料電池が劣化、故障して燃料電池の電極の触媒の細粒などが燃焼排ガスに含まれて導出された場合、凝縮器で凝縮された凝縮水中の電解質が増大し凝縮水の導電率は増大する。さらに、その導電率の比較的高い水(凝縮水)が水タンクから溢れ出た場合には、その溢れ出た水は排水装置を通って外部に排水され、その排水の導電率が導電率計によって検知される。このとき、正常な凝縮水より高い導電率を導電率計が検知するので、排水装置に設けた導電率計の検知結果に基づいて、凝縮器から熱媒体が漏るなどの他の異常がないことを前提に、燃料電池の劣化、故障を判断することが可能となる。そして、燃料電池が劣化や故障していると判断した場合には、燃料電池システムを停止することが可能となる。   Third, when the fuel cell deteriorates or fails and the fine particles of the catalyst of the electrode of the fuel cell are included in the combustion exhaust gas, the electrolyte in the condensed water condensed in the condenser increases, and the condensed water The conductivity increases. Further, when water having a relatively high conductivity (condensed water) overflows from the water tank, the overflowed water is drained to the outside through the drainage device, and the conductivity of the drainage is determined by the conductivity meter. Detected by. At this time, since the conductivity meter detects a higher conductivity than normal condensed water, there should be no other abnormalities such as leakage of the heat medium from the condenser based on the detection result of the conductivity meter provided in the drainage device. Therefore, it is possible to determine the deterioration or failure of the fuel cell. When it is determined that the fuel cell has deteriorated or failed, the fuel cell system can be stopped.

第4に凝縮器内のガスラインと熱媒体ラインの間の隔壁が破れ、熱媒体が凝縮水ラインに流入するような異常に関しても、溢れた水が導電率計が正常な凝縮水より高い導電率を検知することで、排水装置に設けた導電率計の検知結果に基づいて燃料電池システムを停止することができる。これにより、導電率の高い水を燃料電池モジュールに送ることによる劣化,故障を防ぐことが可能である。   Fourthly, even if the partition between the gas line and the heat medium line in the condenser is broken and the heat medium flows into the condensed water line, the overflow water has a higher conductivity than the normal condensed water. By detecting the rate, the fuel cell system can be stopped based on the detection result of the conductivity meter provided in the drainage device. Thereby, it is possible to prevent deterioration and failure caused by sending water having high conductivity to the fuel cell module.

上記のように構成した請求項2に係る発明においては、請求項1において、燃料電池モジュール、凝縮器、貯水器および排水装置は筐体内に配設され、排水装置は、貯水器から溢れ出た水を少なくとも受ける水受け部材と、受けた水を水受け部材から筐体の外部に排出する排水管とを備えている。これにより、筐体内に燃料電池モジュール、凝縮器、貯水器および排水装置が配設された燃料電池システムにおいて、上記請求項1と同様な作用・効果を得ることができる。   In the invention according to claim 2 configured as described above, in claim 1, the fuel cell module, the condenser, the water reservoir, and the drainage device are disposed in the casing, and the drainage device overflows from the water reservoir. A water receiving member that receives at least water and a drain pipe that discharges the received water from the water receiving member to the outside of the housing are provided. Thus, in the fuel cell system in which the fuel cell module, the condenser, the water reservoir, and the drainage device are disposed in the housing, the same operation and effect as in the first aspect can be obtained.

上記のように構成した請求項3に係る発明においては、請求項2において、貯水器に備えられ貯水器から溢れ出た水を水受け部材に導く導水管をさらに備えた。これにより、貯水器から溢れ出た水を確実に排水装置に導くことができ、ひいては、燃料電池モジュールに供給する水が不足しているかを判断することが可能となる。   The invention according to claim 3 configured as described above further includes a water guide pipe provided in the water reservoir for guiding the water overflowing from the water reservoir to the water receiving member. As a result, the water overflowing from the water reservoir can be reliably guided to the drainage device, and as a result, it can be determined whether the water supplied to the fuel cell module is insufficient.

上記のように構成した請求項4に係る発明においては、請求項2または請求項3において、水受け部材は、貯水器の下方に配設され、貯水器から漏れて落水する水を受けるように構成されている。これにより、水受け部材が、貯水器から漏れたり溢れ出て落水する水を確実に受けて排水することができ、それらの液体の導電率を確実に検知することができる。   In the invention according to claim 4 configured as described above, in claim 2 or claim 3, the water receiving member is disposed below the water reservoir so as to receive water that leaks from the water reservoir and falls. It is configured. Thereby, the water receiving member can reliably receive and drain the water that leaks or overflows from the water reservoir, and the conductivity of these liquids can be reliably detected.

上記のように構成した請求項5に係る発明においては、請求項2乃至請求項4の何れか一項において、水受け部材は、凝縮器から漏れて落水する熱媒体を受けるように構成されている。これにより、凝縮器や凝縮器に熱媒体を供給する供給管などの熱媒体が流れる部材から熱媒体が漏れた場合、その漏れた熱媒体は排水装置を通って外部に排水され、その排水の導電率が導電率計によって検知される。一般的に、前記熱媒体の導電率は、正常な凝縮器で凝縮された凝縮水の導電率より大きい。すなわち、正常な凝縮水より高い導電率を導電率計が検知した場合、凝縮器や凝縮器に熱媒体を供給する供給管などの熱媒体が流れる部材から熱媒体が漏れた可能性があると判断することが可能となる。そして、熱媒体が漏れたと判断した場合には、燃料電池システムを停止することが可能となる。   In the invention according to Claim 5 configured as described above, in any one of Claims 2 to 4, the water receiving member is configured to receive a heat medium that leaks from the condenser and falls. Yes. As a result, if the heat medium leaks from a condenser or a member through which the heat medium flows, such as a supply pipe that supplies the heat medium to the condenser, the leaked heat medium is drained to the outside through the drainage device. The conductivity is detected by a conductivity meter. In general, the conductivity of the heat medium is larger than the conductivity of condensed water condensed in a normal condenser. In other words, if the conductivity meter detects a higher conductivity than normal condensate, the heat medium may have leaked from a condenser or a member through which the heat medium flows, such as a supply pipe that supplies the heat medium to the condenser. It becomes possible to judge. When it is determined that the heat medium has leaked, the fuel cell system can be stopped.

上記のように構成した請求項6に係る発明においては、請求項3において、貯水器は、凝縮器から供給された凝縮水を純水化する純水器と、純水器から供給された純水と貯水する水タンクを備え、水タンクに備えられ水タンクから溢れ出た水を水受け部材に導く第1導水管、純水器に備えられ純水器から溢れ出た水を水受け部材に導く第2導水管のうち少なくとも一方を導水管として備えた。これにより、水タンクから溢れ出た水を第1導水管により確実に排水装置に導くことができ、純水器から溢れ出た水を第2導水管により確実に排水装置に導くことができ、ひいては、燃料電池モジュールに供給する水が不足しているかを判断することが可能となる。   In the invention according to claim 6 configured as described above, in claim 3, the water storage device includes a deionizer that purifies condensed water supplied from the condenser, and a deionizer supplied from the deionizer. A water tank for storing water and water, a first water conduit provided in the water tank for guiding the water overflowing from the water tank to the water receiving member, and a water receiving member for the water overflowing from the water purifier provided in the pure water device At least one of the second water guide pipes led to is provided as a water guide pipe. Thereby, the water overflowing from the water tank can be reliably guided to the drainage device by the first conduit, and the water overflowing from the deionizer can be reliably guided to the drainage device by the second conduit. As a result, it is possible to determine whether water supplied to the fuel cell module is insufficient.

上記のように構成した請求項7に係る発明においては、請求項1乃至請求項6の何れか一項において、貯湯水を貯水し、高温の貯湯水を上部から給湯しその減少分だけ低温の補給水を下部から補給する貯湯槽と、貯湯槽の下部に一端が接続され貯湯槽の上部に他端が接続され途中に凝縮器が設けられるとともに、貯湯水を熱媒体として凝縮器に供給する貯湯水循環ラインと、貯湯槽の貯湯水入口と凝縮器の貯湯水出口との間の貯湯水循環ラインに接続され凝縮器で熱交換された後の貯湯水を排水装置に排水する排湯管と、排湯管に備えられ排湯管を開閉する排湯弁と、をさらに備えた。これにより、排湯弁を開くと、凝縮器で昇温された熱媒体は、貯湯槽に戻らないで排湯管を通って外部に排出される。これに伴って、貯湯槽の下部から低温の補給水が供給され、その低温の補給水が凝縮器に供給される。凝縮器では、低温の熱媒体により凝縮水の生成量が増大する。したがって、凝縮器からの凝縮水(回収水)が燃料電池モジュールに供給する水(供給水)より少ない場合、すなわち、燃料電池モジュールに供給する水が不足している場合、排湯弁を開くことで、凝縮水の供給量を増大させて、燃料電池モジュールに供給する水の不足を解消することができる。   In the invention according to claim 7 configured as described above, in any one of claims 1 to 6, hot water is stored, hot hot water is supplied from above, and the temperature is reduced by the reduced amount. A hot water tank for replenishing makeup water from the bottom, one end connected to the lower part of the hot water tank, the other end connected to the upper part of the hot water tank, and a condenser provided along the way, supplying the hot water to the condenser as a heat medium A hot water circulation line, a hot water pipe that is connected to a hot water circulation line between the hot water inlet of the hot water tank and the hot water outlet of the condenser, and drains the hot water after heat exchange with the condenser to the drainage device; And a hot water valve provided on the hot water pipe for opening and closing the hot water pipe. Accordingly, when the hot water discharge valve is opened, the heat medium heated by the condenser is discharged outside through the hot water pipe without returning to the hot water storage tank. Along with this, low temperature makeup water is supplied from the lower part of the hot water tank, and the low temperature makeup water is supplied to the condenser. In the condenser, the amount of condensed water generated is increased by a low-temperature heat medium. Therefore, when the condensed water (recovered water) from the condenser is less than the water (supply water) supplied to the fuel cell module, that is, when the water supplied to the fuel cell module is insufficient, the drain valve is opened. Thus, the shortage of water supplied to the fuel cell module can be solved by increasing the supply amount of the condensed water.

上記のように構成した請求項8に係る発明においては、請求項1乃至請求項7の何れか一項において、導電率計で計測した導電率値に基づいて燃料電池システムの運転を制御する制御装置をさらに備え、制御装置は、排水装置の排水の導電率値が第1所定値以上となった場合、燃料電池システムを停止する。これにより、凝縮器や凝縮器に熱媒体を供給する供給管などの熱媒体が流れる部材から熱媒体が漏れたこと、燃料電池システムが冠水したこと、燃料電池が劣化、故障したことを検出した場合、燃料電池システムを確実に停止することができる。   In the invention according to claim 8 configured as described above, the control for controlling the operation of the fuel cell system based on the conductivity value measured by the conductivity meter according to any one of claims 1 to 7. The apparatus further includes a device, and the control device stops the fuel cell system when the conductivity value of the drainage of the drainage device becomes equal to or higher than the first predetermined value. As a result, it was detected that the heat medium leaked from the condenser or the member through which the heat medium flows, such as a supply pipe that supplies the heat medium to the condenser, that the fuel cell system was submerged, and that the fuel cell was deteriorated or failed. In this case, the fuel cell system can be reliably stopped.

上記のように構成した請求項9に係る発明においては、請求項1乃至請求項7の何れか一項において、導電率計で計測した導電率値に基づいて燃料電池システムの運転を制御する制御装置をさらに備え、制御装置は、排水装置の排水の導電率値が第2所定値以下である場合、燃料電池モジュールに供給する水が不足していると判断し、燃料電池モジュールに供給する水が増大するように燃料電池システムを制御する。これにより、燃料電池モジュールに供給する水が不足していることを確実に判断することができる。そして、貯湯槽が熱余り状態である場合であっても、排湯弁を開いて凝縮器で昇温された貯湯水を排水することで貯湯槽から低温の貯湯水を凝縮器に供給させることで、回収される凝縮水を増大させて燃料電池モジュールへ供給する水の不足を確実に解消することができる。   In the invention according to claim 9 configured as described above, the control for controlling the operation of the fuel cell system according to any one of claims 1 to 7 based on the conductivity value measured by the conductivity meter. The apparatus further includes a device, and when the conductivity value of the drainage of the drainage device is equal to or less than the second predetermined value, the control unit determines that the water supplied to the fuel cell module is insufficient and supplies the fuel cell module with water. The fuel cell system is controlled so as to increase. Thereby, it can be judged reliably that the water supplied to the fuel cell module is insufficient. And even when the hot water tank is in a state of excessive heat, the hot water heated by the condenser is opened by draining the hot water valve, and low temperature hot water is supplied from the hot water tank to the condenser. Thus, it is possible to reliably eliminate the shortage of water supplied to the fuel cell module by increasing the collected condensed water.

上記のように構成した請求項10に係る発明においては、請求項7において、導電率計で計測した導電率値に基づいて燃料電池システムの運転を制御する制御装置をさらに備え、制御装置は、排湯弁に閉指示をしたにも拘わらず、排水装置の排水の導電率値が第3所定値以上である場合、または、排湯弁に開指示をしたにも拘わらず、排水装置の排水の導電率値が第4所定値以下である場合、燃料電池システムを停止する。これにより、排湯弁の異常を的確に判断して、燃料電池システムを適切に停止することができる。   In the invention according to claim 10 configured as described above, in claim 7, further comprising a control device that controls the operation of the fuel cell system based on the conductivity value measured by the conductivity meter, Drainage of the drainage device when the drainage device's drainage conductivity value is greater than or equal to the third predetermined value even though the drainage valve is instructed to close or the drainage device is instructed to open. The fuel cell system is stopped when the electrical conductivity value is less than or equal to the fourth predetermined value. Thereby, the abnormality of the hot water valve can be accurately determined, and the fuel cell system can be appropriately stopped.

本発明による燃料電池システムの一実施の形態の概要を示す概要図である。1 is a schematic diagram showing an outline of an embodiment of a fuel cell system according to the present invention. 本発明による燃料電池システムの一実施の形態の電気的な構成を示す構成ブロック図である。1 is a configuration block diagram showing an electrical configuration of an embodiment of a fuel cell system according to the present invention. 図1に示す燃料電池システムを示すブロック図である。It is a block diagram which shows the fuel cell system shown in FIG. 図3に示す制御装置で実行される制御プログラムのフローチャートである。4 is a flowchart of a control program executed by the control device shown in FIG. 3. 図1に示す燃料電池システムの水収支を示す図である。It is a figure which shows the water balance of the fuel cell system shown in FIG. 本発明による燃料電池システムの他の実施の形態の概要を示す概要図である。It is a schematic diagram which shows the outline | summary of other embodiment of the fuel cell system by this invention. 本発明による燃料電池システムの他の実施の形態の概要を示す概要図である。It is a schematic diagram which shows the outline | summary of other embodiment of the fuel cell system by this invention.

以下、本発明による燃料電池システムの一実施の形態について説明する。図1はこの燃料電池システムの概要を示す概要図である。この燃料電池システムは、箱状の筐体11、燃料電池モジュール20、排熱回収システム30、インバータ装置50、燃料電池システム制御装置(以下、制御装置という。)60および排水装置70を備えている。   Hereinafter, an embodiment of a fuel cell system according to the present invention will be described. FIG. 1 is a schematic diagram showing an outline of this fuel cell system. This fuel cell system includes a box-shaped casing 11, a fuel cell module 20, an exhaust heat recovery system 30, an inverter device 50, a fuel cell system control device (hereinafter referred to as a control device) 60, and a drain device 70. .

筐体11は、筐体11内を区画して第1室R1および第2室R2を形成する仕切部材12を備えている。仕切部材12は、筐体11を上下に区画する(仕切る)板状部材である。筐体11内には、仕切部材12より上方および下方に第1室R1および第2室R2が形成される。なお、本実施の形態では、仕切部材12を一枚の板状部材で構成したが、仕切部材12を箱状部材で構成してもよく、また、第1室R1および第2室R2をそれぞれ区画する箱状に形成された2つの別部材
で構成してもよい。
The case 11 includes a partition member 12 that partitions the inside of the case 11 and forms a first chamber R1 and a second chamber R2. The partition member 12 is a plate-like member that partitions (divides) the casing 11 in the vertical direction. A first chamber R1 and a second chamber R2 are formed in the housing 11 above and below the partition member 12. In the present embodiment, the partition member 12 is composed of a single plate-shaped member. However, the partition member 12 may be composed of a box-shaped member, and each of the first chamber R1 and the second chamber R2 is configured as a box-shaped member. You may comprise by two separate members formed in the box shape which divides.

燃料電池モジュール20は、第1室R1内にその第1室R1の内壁面から空間をおいて収納されている。燃料電池モジュール20は、ケーシング21、燃料電池24を少なくとも含んで構成されるものである。本実施の形態では、燃料電池モジュール20は、ケーシング21、蒸発部22、改質部23および燃料電池24を備えている。   The fuel cell module 20 is accommodated in the first chamber R1 with a space from the inner wall surface of the first chamber R1. The fuel cell module 20 includes at least a casing 21 and a fuel cell 24. In the present embodiment, the fuel cell module 20 includes a casing 21, an evaporation unit 22, a reforming unit 23, and a fuel cell 24.

ケーシング21は、断熱性材料で箱状に形成されている。ケーシング21は、第1室R1内にその第1室R1の内壁面から空間をおいて図示しない支持構造により支持されている。なお、ケーシング21のいずれかの面が第1室R1の内壁面に接していなければよく、すなわちケーシング21の面(6面)のうちいずれかが第1室R1の内壁面との間に空間があればよい。ケーシング21内には、蒸発部22、改質部23および燃料電池24が配設されている。このとき、蒸発部22、改質部23が燃料電池24の上方に位置するように配設されている。   The casing 21 is formed in a box shape with a heat insulating material. The casing 21 is supported in the first chamber R1 by a support structure (not shown) with a space from the inner wall surface of the first chamber R1. Note that any surface of the casing 21 may not be in contact with the inner wall surface of the first chamber R1, that is, one of the surfaces (six surfaces) of the casing 21 is a space between the inner wall surface of the first chamber R1. If there is. In the casing 21, an evaporation unit 22, a reforming unit 23, and a fuel cell 24 are disposed. At this time, the evaporation unit 22 and the reforming unit 23 are disposed above the fuel cell 24.

蒸発部22は、後述する燃焼ガスにより加熱されて、供給された改質水を蒸発させて水蒸気を生成するとともに、供給された改質用原料を予熱するものである。蒸発部22は、このように生成された水蒸気と予熱された改質用原料を混合して改質部23に供給するものである。改質用原料としては天然ガス、LPGなどの改質用気体燃料、灯油、ガソリン、メタノールなどの改質用液体燃料があり、本実施形態においては天然ガスにて説明する。   The evaporation unit 22 is heated by a combustion gas, which will be described later, to evaporate the supplied reforming water to generate water vapor, and to preheat the supplied reforming raw material. The evaporation unit 22 mixes the steam generated in this way with the preheated reforming raw material and supplies it to the reforming unit 23. Examples of the reforming raw material include natural gas, gas fuel for reforming such as LPG, and liquid fuel for reforming such as kerosene, gasoline, and methanol. In the present embodiment, description will be made on natural gas.

この蒸発部22には、一端(下端)が純水タンク13内に配設された給水管41の他端が接続されている。給水管41には、改質水ポンプ(水供給手段)41aが設けられている。改質水ポンプ41aは、蒸発部22に改質水を供給するとともにその改質水供給量を調整するものである。改質水ポンプ41aは、貯水器16である純水タンク13に貯蔵されている凝縮水を改質水(水)として燃料電池モジュール20に供給するものである。   One end (lower end) of the water supply pipe 41 provided in the pure water tank 13 is connected to the evaporation unit 22. The water supply pipe 41 is provided with a reforming water pump (water supply means) 41a. The reforming water pump 41a supplies reforming water to the evaporation unit 22 and adjusts the reforming water supply amount. The reforming water pump 41a supplies condensed water stored in the pure water tank 13 serving as the water reservoir 16 to the fuel cell module 20 as reforming water (water).

また、蒸発部22には、燃料供給源(図示省略)からの改質用原料が改質用原料供給管42を介して供給されている。改質用原料供給管42には、上流から順番に一対の原料バルブ(図示省略)、脱硫器42a、および原料ポンプ42bが設けられている。原料バルブは改質用原料供給管42を開閉する電磁開閉弁である。脱硫器42aは改質用原料中の硫黄分(例えば、硫黄化合物)を除去するものである。原料ポンプ42bは、燃料供給源からの燃料供給量を調整するものであり、その吐出量は調整制御(例えば燃料電池24の負荷電力量(消費電力量)に応じて制御)されるものである。   The evaporating unit 22 is supplied with a reforming material from a fuel supply source (not shown) through a reforming material supply pipe 42. The reforming raw material supply pipe 42 is provided with a pair of raw material valves (not shown), a desulfurizer 42a, and a raw material pump 42b in order from the upstream. The raw material valve is an electromagnetic on-off valve that opens and closes the reforming raw material supply pipe 42. The desulfurizer 42a removes a sulfur content (for example, a sulfur compound) in the reforming raw material. The raw material pump 42b adjusts the fuel supply amount from the fuel supply source, and the discharge amount thereof is adjusted and controlled (for example, controlled according to the load power amount (power consumption amount) of the fuel cell 24). .

改質部23は、後述する燃焼ガスにより加熱されて水蒸気改質反応に必要な熱が供給されることで、蒸発部22から供給された混合ガス(改質用原料、水蒸気)から改質ガスを生成して導出するものである。改質部23内には、触媒(例えば、RuまたはNi系の触媒)が充填されており、混合ガスが触媒によって反応し改質されて水素ガスと一酸化炭素ガスが生成されている(いわゆる水蒸気改質反応)。これと同時に、水蒸気改質反応にて生成された一酸化炭素と水蒸気が反応して水素ガスと二酸化炭素とに変成するいわゆる一酸化炭素シフト反応が生じている。これら生成されたガス(いわゆる改質ガス)は燃料電池24の燃料極に導出されるようになっている。改質ガスは、水素、一酸化炭素、二酸化炭素、水蒸気、未改質の天然ガス(メタンガス)を含んでいる。なお、水蒸気改質反応は吸熱反応であり、一酸化炭素シフト反応は発熱反応である。   The reforming unit 23 is heated by a combustion gas, which will be described later, and supplied with heat necessary for the steam reforming reaction, so that the reformed gas is generated from the mixed gas (reforming raw material, steam) supplied from the evaporation unit 22. Is generated and derived. The reforming unit 23 is filled with a catalyst (for example, Ru or Ni-based catalyst), and the mixed gas reacts with the catalyst to be reformed to generate hydrogen gas and carbon monoxide gas (so-called so-called). Steam reforming reaction). At the same time, a so-called carbon monoxide shift reaction occurs in which carbon monoxide generated in the steam reforming reaction reacts with steam to transform into hydrogen gas and carbon dioxide. These generated gases (so-called reformed gas) are led out to the fuel electrode of the fuel cell 24. The reformed gas contains hydrogen, carbon monoxide, carbon dioxide, water vapor, and unreformed natural gas (methane gas). The steam reforming reaction is an endothermic reaction, and the carbon monoxide shift reaction is an exothermic reaction.

燃料電池24は、燃料極、空気極(酸化剤極)、および両極の間に介装された電解質からなり板状に形成された複数のセル24aが積層されて構成されている。本実施の形態の燃料電池は、固体酸化物形燃料電池であり、電解質として固体酸化物の一種である酸化ジルコニウムを使用している。燃料電池24の燃料極には、燃料として水素、一酸化炭素、メタンガスが供給される。動作温度は700〜1000℃程度である。水素だけではなく天然ガスや石炭ガスなども直接燃料として用いることが可能である。この場合、改質部23は省略することができる。   The fuel cell 24 is configured by laminating a fuel electrode, an air electrode (oxidant electrode), and a plurality of cells 24a formed in a plate shape made of an electrolyte interposed between the two electrodes. The fuel cell of the present embodiment is a solid oxide fuel cell, and uses zirconium oxide, which is a kind of solid oxide, as an electrolyte. Hydrogen, carbon monoxide, and methane gas are supplied to the fuel electrode of the fuel cell 24 as fuel. The operating temperature is about 700-1000 ° C. Not only hydrogen but also natural gas and coal gas can be used directly as fuel. In this case, the reforming unit 23 can be omitted.

セル24aの燃料極側には、燃料である改質ガスが流通する燃料流路24bが形成されている。セル24aの空気極側には、酸化剤ガスである空気(カソードエア)が流通する空気流路24cが形成されている。   On the fuel electrode side of the cell 24a, a fuel flow path 24b through which a reformed gas that is a fuel flows is formed. An air flow path 24c through which air (cathode air) that is an oxidant gas flows is formed on the air electrode side of the cell 24a.

燃料電池24は、マニホールド25上に設けられている。マニホールド25には、改質部23からの改質ガスが改質ガス供給管43を介して供給されるとともに、カソードエアがカソードエア供給管44を介して供給されるようになっている。燃料流路24bは、その下端(一端)がマニホールド25の燃料導出口に接続されており、その燃料導出口から導出される改質ガスが下端から導入され上端から導出されるようになっている。空気流路24cは、その下端(一端)がエア用マニホールドを介してカソードエア供給管44に接続されており、カソードエア供給管44から導出されるカソードガスが下端から導入され上端から導出されるようになっている。   The fuel cell 24 is provided on the manifold 25. The manifold 25 is supplied with the reformed gas from the reforming unit 23 via the reformed gas supply pipe 43 and the cathode air is supplied via the cathode air supply pipe 44. The lower end (one end) of the fuel flow path 24b is connected to the fuel outlet port of the manifold 25, and the reformed gas led out from the fuel outlet port is introduced from the lower end and led out from the upper end. . The lower end (one end) of the air flow path 24c is connected to the cathode air supply pipe 44 via the air manifold, and the cathode gas led out from the cathode air supply pipe 44 is introduced from the lower end and led out from the upper end. It is like that.

なお、カソードエア供給管44の一端はエア用マニホールド(図示しない)に接続され、他端はカソードエアブロワ44a(カソードエア送出(送風)手段)に接続されている。カソードエアブロワ44aは、第2室R2内に配設されている。カソードエアブロワ44aは、第2室R2内の空気を吸入し燃料電池24の空気極に吐出するものであり、その吐出量は調整制御(例えば燃料電池24の負荷電力量(消費電力量)に応じて制御)されるものである。   One end of the cathode air supply pipe 44 is connected to an air manifold (not shown), and the other end is connected to a cathode air blower 44a (cathode air sending (air blowing) means). The cathode air blower 44a is disposed in the second chamber R2. The cathode air blower 44a sucks the air in the second chamber R2 and discharges it to the air electrode of the fuel cell 24. The discharge amount is adjusted and controlled (for example, the load power amount (power consumption amount) of the fuel cell 24). Are controlled accordingly).

燃料電池24においては、燃料極に供給された燃料と空気極に供給された酸化剤ガスによって発電が行われる。すなわち、燃料極では、下記化1および化2に示す反応が生じ、空気極では、下記化3に示す反応が生じている。すなわち、空気極で生成した酸化物イオン(O2−)が電解質を透過し、燃料極で水素と反応することにより電気エネルギーを発生させている。したがって、燃料流路24bおよび空気流路24cからは、発電に使用されなかった改質ガスおよび酸化剤ガス(空気)が導出する。 In the fuel cell 24, power generation is performed by the fuel supplied to the fuel electrode and the oxidant gas supplied to the air electrode. That is, the reaction shown in Chemical Formula 1 and Chemical Formula 2 below occurs at the fuel electrode, and the reaction shown in Chemical Formula 3 below occurs at the air electrode. That is, oxide ions (O 2− ) generated at the air electrode permeate the electrolyte and react with hydrogen at the fuel electrode to generate electrical energy. Therefore, the reformed gas and the oxidant gas (air) that have not been used for power generation are derived from the fuel flow path 24b and the air flow path 24c.

(化1)
+O2−→HO+2e
(Chemical formula 1)
H 2 + O 2− → H 2 O + 2e

(化2)
CO+O2−→CO+2e
(Chemical formula 2)
CO + O 2− → CO 2 + 2e

(化3)
1/2O+2e→O2−
(Chemical formula 3)
1 / 2O 2 + 2e → O 2−

そして、燃料流路24bおよび空気流路24cから導出した、発電に使用されなかった改質ガスは、燃料電池24と蒸発部22(改質部23)の間の燃焼空間R3にて、発電に使用されなかった酸化剤ガス(空気)によって燃焼され、その燃焼ガスによって蒸発部22および改質部23が加熱される。さらには、燃料電池モジュール20内を動作温度に加熱している。その後、燃焼ガスは導出口21aから燃料電池モジュール20の外に排気される。   The reformed gas derived from the fuel flow path 24b and the air flow path 24c and not used for power generation is generated in the combustion space R3 between the fuel cell 24 and the evaporation section 22 (reforming section 23). The oxidant gas (air) that has not been used is combusted, and the evaporation part 22 and the reforming part 23 are heated by the combustion gas. Furthermore, the inside of the fuel cell module 20 is heated to the operating temperature. Thereafter, the combustion gas is exhausted from the fuel cell module 20 through the outlet 21a.

排熱回収システム30は、貯湯水を貯湯する貯湯槽31と、貯湯水が循環する貯湯水循環ライン32と、燃料電池モジュール20からの燃焼排ガスと貯湯水との間で熱交換が行われる第1熱交換器33と、が備えられている。   The exhaust heat recovery system 30 includes a hot water tank 31 for storing hot water, a hot water circulation line 32 for circulating the hot water, and a first heat exchange between the combustion exhaust gas from the fuel cell module 20 and the hot water. And a heat exchanger 33.

貯湯槽31は、1つの柱状容器を備えており、その内部に温水が層状に、すなわち上部の温度が最も高温であり下部にいくにしたがって低温となり下部の温度が最も低温であるように貯留されるようになっている。貯湯槽31の柱状容器の下部には水道水などの水(低温の補給水)が補給管31aから補給され、貯湯槽31に貯留された高温の温水(貯湯水)が貯湯槽31の柱状容器の上部から導出管(給湯導出管)31bから導出(給湯)されるようになっている。   The hot water storage tank 31 is provided with one columnar container, in which hot water is stored in a layered manner, that is, the temperature of the upper part is the highest and lower as it goes to the lower part, and the temperature of the lower part is the lowest. It has become so. Under the columnar container of the hot water tank 31, water such as tap water (low temperature make-up water) is supplied from the supply pipe 31 a, and the hot hot water (hot water) stored in the hot water tank 31 is the columnar container of the hot water tank 31. The lead-out pipe (hot-water supply lead-out pipe) 31b is led out (hot water supply) from the top of the pipe.

貯湯水循環ライン32の一端は貯湯槽31の下部に接続され、貯湯水循環ライン32の他端は貯湯槽31の上部に接続されている。貯湯水循環ライン32上には、一端から他端に向かって順番に貯湯水循環手段である貯湯水循環ポンプ32a、ラジエータ32b、第1熱交換器33、および温度センサ32cが配設されている。貯湯水循環ポンプ32aは、貯湯槽31の下部の貯湯水を吸い込んで貯湯水循環ライン32を図示矢印方向へ通水させて貯湯槽31の上部に吐出するものであり、その流量(送出量)が制御装置60により制御されるようになっている。ラジエータ32bは、貯湯水を冷却するものであり、例えば冷却用ファン(図示省略)を備えている。ラジエータ32bは、制御装置60の指令によって駆動・駆動停止され、駆動指令で駆動され貯湯水を冷却し駆動停止指令で駆動停止され貯湯水の冷却を停止する。温度センサ32cは、貯湯水の貯湯槽31の入口温度を検出するものであり、その検出結果を制御装置(図示省略)に送信するようになっている。貯湯水循環ポンプ32aは、温度センサ32cの検出温度(貯湯水の貯湯槽31の入口温度)が所定の温度または温度範囲となるように、送出量が制御されるようになっている。   One end of the hot water circulation line 32 is connected to the lower part of the hot water tank 31, and the other end of the hot water circulation line 32 is connected to the upper part of the hot water tank 31. On the hot water circulation line 32, a hot water circulation pump 32a, a radiator 32b, a first heat exchanger 33, and a temperature sensor 32c, which are hot water circulation means, are arranged in order from one end to the other end. The hot water circulating pump 32a sucks in hot water stored in the lower part of the hot water tank 31, passes the hot water circulating line 32 in the direction of the arrow in the drawing, and discharges it to the upper part of the hot water tank 31, and its flow rate (delivery amount) is controlled. It is controlled by the device 60. The radiator 32b cools the hot water storage and includes, for example, a cooling fan (not shown). The radiator 32b is driven / stopped by a command from the control device 60, is driven by the drive command, cools the stored hot water, stops driving by the drive stop command, and stops cooling the stored hot water. The temperature sensor 32c detects the inlet temperature of the hot water storage tank 31 and transmits the detection result to a control device (not shown). The hot water circulating pump 32a is controlled in its delivery amount so that the temperature detected by the temperature sensor 32c (the inlet temperature of the hot water storage tank 31) is within a predetermined temperature or temperature range.

第1熱交換器(凝縮器)33は、燃料電池システムの中で流通する水分を含んだガス中の水蒸気を液状の熱媒体との熱交換で凝縮し凝縮水を生成する凝縮器である。第1熱交換器(凝縮器)33は、燃料電池モジュール20から排気される燃焼排ガスが供給されるとともに貯湯槽31からの貯湯水が供給され燃焼排ガスと貯湯水が熱交換する熱交換器である。この第1熱交換器33は、筐体11内に配設されている。本実施の形態では、第1熱交換器33は、燃料電池モジュール20の下部に設けられており、少なくとも第1熱交換器33の下部は仕切部材12を貫通して第2室R2に突出されて配設されている。   The first heat exchanger (condenser) 33 is a condenser that condenses the water vapor in the gas containing moisture flowing in the fuel cell system by heat exchange with the liquid heat medium to generate condensed water. The first heat exchanger (condenser) 33 is a heat exchanger in which combustion exhaust gas exhausted from the fuel cell module 20 is supplied and hot water stored in the hot water storage tank 31 is supplied to exchange heat between the combustion exhaust gas and hot water. is there. The first heat exchanger 33 is disposed in the housing 11. In the present embodiment, the first heat exchanger 33 is provided in the lower part of the fuel cell module 20, and at least the lower part of the first heat exchanger 33 penetrates the partition member 12 and protrudes into the second chamber R2. Arranged.

第1熱交換器33は、ケーシング33aを備えている。ケーシング33aには、燃焼排ガスが導入される導入口33b、燃焼排ガスが導出される導出口33c、および凝縮された凝縮水が導出される導出口33dが設けられている。ケーシング33a内には、貯湯水循環ライン32に接続されている熱交換部(凝縮部)33eが配設されている。導入口33bは、燃料電池モジュール20のケーシング21の下部に設けられ燃焼排ガスが導出される導出口21aに連通するようになっている。燃焼排ガスの導出口33cは、排気管45を介して第1排気口11aに接続されている。凝縮水の導出口33dは、ケーシング33aの底部に形成されている。燃焼排ガスの導出口33cは、凝縮水が燃焼排ガスの導出口33cから導出するのを防止するため、凝縮水の導出口33dより上方に形成されている。   The first heat exchanger 33 includes a casing 33a. The casing 33a is provided with an introduction port 33b through which combustion exhaust gas is introduced, a discharge port 33c through which combustion exhaust gas is derived, and a discharge port 33d through which condensed condensed water is derived. A heat exchanging part (condensing part) 33e connected to the hot water circulation line 32 is disposed in the casing 33a. The introduction port 33b is provided in the lower part of the casing 21 of the fuel cell module 20, and communicates with the outlet port 21a from which the combustion exhaust gas is led out. The combustion exhaust outlet port 33 c is connected to the first exhaust port 11 a via the exhaust pipe 45. The condensed water outlet 33d is formed at the bottom of the casing 33a. The combustion exhaust gas outlet 33c is formed above the condensed water outlet 33d in order to prevent the condensed water from being led out from the combustion exhaust gas outlet 33c.

このように構成された第1熱交換器33においては、燃料電池モジュール20からの燃焼排ガスは、導入口33bからケーシング33a内に導入され、貯湯水(熱媒体)が流通する熱交換部33eを通る際に貯湯水との間で熱交換が行われ凝縮されるとともに冷却される。凝縮後の燃焼排ガスは導出口33cおよび排気管45を通って第1排気口11aから外部に排出される。また、凝縮された凝縮水は、凝縮水の導出口33dおよび凝縮水供給管46を通って純水器14に供給される(自重で落水する)。一方、熱交換部33eに流入した貯湯水は、加熱されて流出される。   In the first heat exchanger 33 configured as described above, the combustion exhaust gas from the fuel cell module 20 is introduced into the casing 33a from the introduction port 33b, and passes through the heat exchange unit 33e through which the hot water (heat medium) flows. As it passes, heat is exchanged with the hot water and condensed and cooled. The condensed combustion exhaust gas is discharged to the outside through the outlet port 33c and the exhaust pipe 45 from the first exhaust port 11a. Condensed condensed water is supplied to the deionizer 14 through the condensed water outlet 33d and the condensed water supply pipe 46 (it falls by its own weight). On the other hand, the hot water stored in the heat exchange unit 33e is heated and discharged.

また、貯湯水循環ライン32には、排湯管34が接続されている。排湯管34の上端は、貯湯槽31の貯湯水入口と第1熱交換器33の貯湯水出口との間の貯湯水循環ライン32に接続されている。排湯管34の下端は、下方に延ばされ、排水装置70の水受け部材71の上方位置まで延設されている。貯湯水循環ライン32の貯湯水(貯湯槽31の貯湯水入口と第1熱交換器33の貯湯水出口との間にある貯湯水)が排湯管34を通って排水装置70に導かれるようになっている。   In addition, a hot water discharge pipe 34 is connected to the hot water storage water circulation line 32. The upper end of the hot water discharge pipe 34 is connected to a hot water circulation line 32 between the hot water inlet of the hot water tank 31 and the hot water outlet of the first heat exchanger 33. The lower end of the hot water discharge pipe 34 extends downward and extends to a position above the water receiving member 71 of the drainage device 70. Hot water stored in the hot water circulation line 32 (hot water stored between the hot water inlet of the hot water tank 31 and the hot water outlet of the first heat exchanger 33) is guided to the drainage device 70 through the hot water pipe 34. It has become.

さらに、排湯管34には、排湯管34を開閉する排湯弁34aが備えられている。排湯弁34aは、制御装置60からの指示によって開閉制御される電磁弁である。排湯弁34aが開かれているとき、第1熱交換器33で熱交換された後の貯湯水が排湯管34を通って排水装置70に導かれ(排水され)、排湯弁34aが閉じられているとき、第1熱交換器33で熱交換された後の貯湯水が排湯管34を通って排水装置70に導かれない(排水されない)。   Further, the hot water pipe 34 is provided with a hot water valve 34 a for opening and closing the hot water pipe 34. The hot water discharge valve 34 a is an electromagnetic valve that is controlled to open and close according to an instruction from the control device 60. When the hot water discharge valve 34a is opened, the hot water stored after the heat exchange in the first heat exchanger 33 is guided (drained) to the drainage device 70 through the hot water pipe 34, and the hot water valve 34a is When closed, the hot water stored in the first heat exchanger 33 is not led to the drainage device 70 through the drain pipe 34 (not drained).

また、燃料電池システムは、凝縮器33から供給された凝縮水を貯蔵する貯水器16を備えている。貯水器16は、純水タンク13および純水器14を備えている。純水タンク13および純水器14は第2室R2内に配設されている。   Further, the fuel cell system includes a water reservoir 16 that stores the condensed water supplied from the condenser 33. The water reservoir 16 includes a pure water tank 13 and a pure water reservoir 14. The pure water tank 13 and the pure water device 14 are disposed in the second chamber R2.

純水タンク13は、純水器14から導出された純水(すなわち、純水器14で処理された後の水)を貯めておくもの(液体を貯蔵する容器)である。純水タンク13には、純水タンク13内の純水量を検出する図示しない水量センサ(水位センサ)が備えられている。水量センサは例えばフロート式、静電容量式などの水位計である。水量センサは制御装置60に検出信号を送信するようになっている。   The pure water tank 13 stores pure water derived from the pure water device 14 (that is, water after being processed by the pure water device 14) (a container for storing liquid). The pure water tank 13 is provided with a water amount sensor (water level sensor) (not shown) that detects the amount of pure water in the pure water tank 13. The water amount sensor is, for example, a float type or capacitance type water level gauge. The water amount sensor transmits a detection signal to the control device 60.

また、純水タンク13には、オーバーフローライン(第1導水管)13bが設けられている。オーバーフローライン13bの上端は純水タンク13の上部に接続されている。オーバーフローライン13bの下端は下方に延ばされ、排水装置70の水受け部材71の上方位置まで延設されている。純水タンク13からオーバーフローした純水がオーバーフローライン13bを通って排水装置70に導かれるようになっている。また、純水タンク13の上部はシールをしないで密閉性がなくてもよい。燃料電池システムが冠水した場合、純水タンク13には、オーバーフローライン13bや、上部のシールしていない部分から外部の水が浸入する。オーバーフローライン13bは、貯水器16である純水タンク13に備えられ純水タンク13から溢れ出た水を水受け部材71に導く導水管17である。   The pure water tank 13 is provided with an overflow line (first water conduit) 13b. The upper end of the overflow line 13 b is connected to the upper part of the pure water tank 13. The lower end of the overflow line 13 b extends downward and extends to a position above the water receiving member 71 of the drainage device 70. Pure water overflowing from the pure water tank 13 is guided to the drainage device 70 through the overflow line 13b. Moreover, the upper part of the pure water tank 13 may not be sealed without sealing. When the fuel cell system is submerged, external water enters the pure water tank 13 from the overflow line 13b or the upper unsealed portion. The overflow line 13 b is a water guide pipe 17 that is provided in the pure water tank 13 that is the water reservoir 16 and guides the water overflowing from the pure water tank 13 to the water receiving member 71.

純水器14は、活性炭とイオン交換樹脂を内蔵しており、例えばフレーク状の活性炭と粒状のイオン交換樹脂を充填している。また被処理水の状態によっては、中空糸フィルタを設置しても良い。純水器14は、折り返し流路(略U字状)を備えている。凝縮水供給管46が接続されている方が入口側であり、配管47が接続されている方が出口側である。純水器14は、第1熱交換器33からの凝縮水を活性炭とイオン交換樹脂によって純水化するものである。純水器14は、配管47を介して純水タンク13に連通しており、純水器14内の純水は配管47を通って純水タンク13に導出される。凝縮水の水質が、燃料電池24の要求水質に対してよい場合は純水器14を設けなくてもよい。   The pure water device 14 contains activated carbon and an ion exchange resin, and is filled with, for example, flaky activated carbon and a granular ion exchange resin. Depending on the state of the water to be treated, a hollow fiber filter may be installed. The deionizer 14 includes a folded channel (substantially U-shaped). The side to which the condensed water supply pipe 46 is connected is the inlet side, and the side to which the pipe 47 is connected is the outlet side. The deionizer 14 purifies the condensed water from the first heat exchanger 33 with activated carbon and an ion exchange resin. The deionizer 14 communicates with the deionized water tank 13 through a pipe 47, and the deionized water in the deionizer 14 is led to the deionized water tank 13 through the pipe 47. If the water quality of the condensed water is good for the required water quality of the fuel cell 24, the deionizer 14 need not be provided.

さらに、燃料電池システムは、排水装置70および導電率計72aを備えている。排水装置70は、水受け部材71、排水管72を備えている。水受け部材71は、筐体11内に配設され純水タンク13から溢れ出た水を少なくとも受けるものである。本実施の形態では、水受け部材71は、上方に開口する開口部71aを有するとともに平らな底部71bを有するトレー状に形成された容器である。水受け部材71の開口部71aの直上には、オーバーフローライン13b、排湯管34の各下端が配設されている。これにより、水受け部材71は、純水タンク13から溢れ出た水をオーバーフローライン13bを介して確実に受けることができ、貯湯水循環ライン32からの排湯を排湯管34を介して確実に受けることができる。   Further, the fuel cell system includes a drainage device 70 and a conductivity meter 72a. The drainage device 70 includes a water receiving member 71 and a drain pipe 72. The water receiving member 71 is disposed in the housing 11 and receives at least water overflowing from the pure water tank 13. In the present embodiment, the water receiving member 71 is a container formed in a tray shape having an opening 71a that opens upward and a flat bottom 71b. Immediately above the opening 71 a of the water receiving member 71, the lower ends of the overflow line 13 b and the hot water discharge pipe 34 are disposed. As a result, the water receiving member 71 can reliably receive the water overflowing from the pure water tank 13 via the overflow line 13b, and reliably discharge the hot water from the hot water circulation line 32 via the hot water pipe 34. Can receive.

また、水受け部材71は、少なくとも、純水タンク13のオーバーフローライン13bの接続位置(純水タンク13のオーバーフロー口)、排湯管34の上端位置の全てより下方に配設されている。   Further, the water receiving member 71 is disposed below at least all of the connection position of the overflow line 13 b of the pure water tank 13 (the overflow port of the pure water tank 13) and the upper end position of the hot water discharge pipe 34.

底部71bには、排水管72が接続されている。排水管72は、水受け部材71が受けた水を水受け部材71から筐体11の外部に排出するものである。排水管72の上端が底部71bの下面に接続され、排水管72の下端が下方に延ばされ筐体11の下部(底板、側板の下部)を貫通して筐体11の外部に突設されている。なお、底部71bの構造は、排水管72が接続されている部分に向けて水が流れるように構成されるのが好ましい。   A drain pipe 72 is connected to the bottom 71b. The drain pipe 72 discharges the water received by the water receiving member 71 from the water receiving member 71 to the outside of the casing 11. The upper end of the drain pipe 72 is connected to the lower surface of the bottom 71b, the lower end of the drain pipe 72 is extended downward, penetrates the lower part of the casing 11 (bottom of the bottom plate and side plates), and projects outside the casing 11. ing. In addition, it is preferable that the structure of the bottom part 71b is comprised so that water may flow toward the part to which the drain pipe 72 is connected.

導電率計72aは、排水管72や、水受け部材71、特に受けた水が流れる部分例えば排水管72が接続されている排水口付近に備えられている。導電率計72aは、排水装置70から排水される排水の導電率を検知するものである。導電率計72aの検知結果は、制御装置60に送信されるようになっている。なお、導電率計72aは水受け部材71の水受け部に設けてもよい。この場合、排水管72は、水受け部材71の側面に接続されていることが好ましい。また、導電率計に代えて抵抗計を使用するようにしてもよい。導電率計と抵抗計は実質的に同等である。   The conductivity meter 72a is provided in the vicinity of the drain pipe 72 and the water receiving member 71, particularly a portion where the received water flows, for example, the drain pipe 72 to which the drain pipe 72 is connected. The conductivity meter 72a detects the conductivity of the drainage discharged from the drainage device 70. The detection result of the conductivity meter 72 a is transmitted to the control device 60. The conductivity meter 72 a may be provided in the water receiving portion of the water receiving member 71. In this case, the drain pipe 72 is preferably connected to the side surface of the water receiving member 71. Further, an ohmmeter may be used instead of the conductivity meter. The conductivity meter and the resistance meter are substantially equivalent.

さらに、燃料電池システムにおいて、第1室R1は、第1室R1内に外部からの空気を導入する空気導入口12aと、第1室R1内の空気を外部に導出する空気導出口(第2排気口)11bと、空気導入口12aから空気導出口11bまでの空気が流通する流通路上に設けられその空気(換気用空気)を送出するための換気用空気ブロワ(送風手段)15と、を備えている。   Furthermore, in the fuel cell system, the first chamber R1 includes an air inlet 12a for introducing air from the outside into the first chamber R1, and an air outlet (second second) for guiding the air in the first chamber R1 to the outside. An exhaust port) 11b, and a ventilation air blower (blower unit) 15 provided on the flow passage through which air flows from the air introduction port 12a to the air outlet port 11b to send the air (ventilation air). I have.

空気導入口12aは、仕切部材12に形成されている。なお、空気導入口12aは、第1室R1を形成する筐体11に形成するようにしてもよい。第2排気口11bは、第1室R1を形成する筐体11に形成されている。換気用空気ブロワ15は、空気導入口12aに設けられている。換気用空気ブロワ15は、第2室R2内の空気を吸い込んで、空気導入口12aを通して第1室R1内に送出している。なお、空気導入口12aから空気導出口11bまでの空気が流通する流通路には、空気導入口12aおよび空気導出口11bも含まれる。また、第2室R2は、第2室R2内に外部からの空気を導入する空気導入口11cを備えている。   The air introduction port 12 a is formed in the partition member 12. The air inlet 12a may be formed in the housing 11 that forms the first chamber R1. The 2nd exhaust port 11b is formed in the housing | casing 11 which forms 1st chamber R1. The ventilation air blower 15 is provided in the air inlet 12a. The ventilation air blower 15 sucks the air in the second chamber R2 and sends it out into the first chamber R1 through the air inlet 12a. The air passage from the air introduction port 12a to the air outlet port 11b includes the air inlet port 12a and the air outlet port 11b. The second chamber R2 is provided with an air introduction port 11c for introducing air from the outside into the second chamber R2.

これにより、換気用空気ブロワ15の駆動によって、第2室R2内の空気が空気導入口12aを通して第1室R1内に送出される。第1室R1内に導入された換気用空気は、第1室R1の内壁面とケーシング21と間を、空気導出口11bに向かって流通し、空気導出口11bから外部に排出される。   Thereby, the air in the second chamber R2 is sent into the first chamber R1 through the air inlet 12a by driving the ventilation air blower 15. The ventilation air introduced into the first chamber R1 circulates between the inner wall surface of the first chamber R1 and the casing 21 toward the air outlet 11b, and is discharged to the outside from the air outlet 11b.

さらに、燃料電池システムは、インバータ装置(電力変換装置)50を備えている。インバータ装置50は、燃料電池24から出力される直流電圧を入力し所定の交流電圧に変換して交流の系統電源51および外部電力負荷53に接続されている電源ライン52に出力する第1機能と、系統電源51からの交流電圧を電源ライン52を介して入力し所定の直流電圧に変換して補機55に出力する第2機能と、を有している。   Further, the fuel cell system includes an inverter device (power conversion device) 50. The inverter device 50 has a first function of inputting a DC voltage output from the fuel cell 24, converting the DC voltage to a predetermined AC voltage, and outputting the AC voltage to a power line 52 connected to an AC system power supply 51 and an external power load 53. And a second function of inputting an AC voltage from the system power supply 51 through the power supply line 52, converting the AC voltage to a predetermined DC voltage, and outputting the converted voltage to the auxiliary machine 55.

図2に示すように、インバータ装置50は、DC/DCコンバータ50a、DC/ACインバータ50b、系統連系インバータ制御装置50c、およびインバータ用電源DC/DCコンバータ50dを備えている。   As shown in FIG. 2, the inverter device 50 includes a DC / DC converter 50a, a DC / AC inverter 50b, a grid-connected inverter control device 50c, and an inverter power supply DC / DC converter 50d.

DC/DCコンバータ(コンバータ)50aは、燃料電池24から出力される直流電圧(例えば40V)を入力し所定の直流電圧(例えば350V)に変換して出力するものである。DC/DCコンバータ50aは、本燃料電池システムを運転させるための補機55に、燃料電池24から入力した直流電圧を所定の直流電圧に変換して出力するものである。DC/DCコンバータ50aは、例えばトランスを構成要素として構成され入力側と出力側が絶縁されている絶縁型であることが好ましい。   The DC / DC converter (converter) 50a receives a DC voltage (for example, 40V) output from the fuel cell 24, converts it to a predetermined DC voltage (for example, 350V), and outputs it. The DC / DC converter 50a converts the direct current voltage input from the fuel cell 24 into a predetermined direct current voltage and outputs it to the auxiliary device 55 for operating the fuel cell system. The DC / DC converter 50a is preferably an insulation type that is configured with, for example, a transformer as a component, and the input side and the output side are insulated.

DC/ACインバータ(インバータ)50bは、DC/DCコンバータ50aから出力される直流電圧(例えば350V)を入力し交流電圧(例えば200V)に変換して電源ライン52に出力し、かつ電源ライン52から入力した交流電圧(例えば200V)を所定の直流電圧(例えば350V)に変換して補機用電源基板54を介して補機55に出力するものである。このように、DC/ACインバータ50bは、直流を交流に変換する機能と、交流を直流に変換する機能とを有している。   The DC / AC inverter (inverter) 50b receives the DC voltage (for example, 350V) output from the DC / DC converter 50a, converts it to an AC voltage (for example, 200V), outputs it to the power line 52, and from the power line 52 The input AC voltage (for example, 200 V) is converted into a predetermined DC voltage (for example, 350 V) and output to the auxiliary machine 55 via the auxiliary machine power supply board 54. Thus, the DC / AC inverter 50b has a function of converting direct current into alternating current and a function of converting alternating current into direct current.

DC/ACインバータ50bは、燃料電池24から入力した電力を変換して電源ライン52に出力する出力電力を測定する電力測定装置50eを有している。電力測定装置50eは、燃料電池システムの起動時および/または停止制御時に、系統電源51から電源ライン52を介して入力した電力を変換して補機55に消費電力として出力する補機消費電力も測定するものである。本実施の形態では、DC/ACインバータ50bは、直流を交流に変換する機能と交流を直流に変換する機能の両機能を内蔵した一つの機器で構成しているが、それぞれの機能を別の機器で構成するようにしてもよい。この場合、電力測定装置50eは、それぞれ別の機器に予め備えられていることが望ましい。   The DC / AC inverter 50 b includes a power measuring device 50 e that converts the power input from the fuel cell 24 and measures the output power output to the power line 52. The power measuring device 50e also converts auxiliary power consumption that is converted from power input from the system power supply 51 via the power supply line 52 and output to the auxiliary equipment 55 as power consumption when the fuel cell system is started and / or stopped. Measure. In the present embodiment, the DC / AC inverter 50b is composed of one device having both a function of converting direct current to alternating current and a function of converting alternating current to direct current. You may make it comprise with an apparatus. In this case, it is desirable that the power measuring device 50e is provided in advance in different devices.

系統連系インバータ制御装置50cは、DC/DCコンバータ50a、DC/ACインバータ50bの駆動、第1接続器50g、第2接続器50hのオン・オフ(連通・遮断)を制御するものである。この系統連系インバータ制御装置50cは、制御装置60と互いに通信可能に接続されており、制御装置60の指示にしたがってDC/DCコンバータ50a、DC/ACインバータ50bの駆動、第1接続器50g、第2接続器50hのオン・オフ(連通・遮断)を制御する。   The grid interconnection inverter control device 50c controls the driving of the DC / DC converter 50a and the DC / AC inverter 50b, and on / off (communication / cutoff) of the first connector 50g and the second connector 50h. The grid-connected inverter control device 50c is connected to the control device 60 so as to be able to communicate with each other. In accordance with instructions from the control device 60, the DC / DC converter 50a, the drive of the DC / AC inverter 50b, the first connector 50g, The second connector 50h is controlled to be turned on / off (communication / blocking).

系統連系インバータ制御装置50cは、電力測定装置50eが接続されており、電力測定装置50eからの検出信号(電力測定値)が入力されるようになっている。系統連系インバータ制御装置50cは、電力測定値を制御装置60に送信するようになっている。制御装置60は、起動時や停止制御時には電力測定値に基づいて起動時や停止制御時の消費電力を算出している。   The grid interconnection inverter control device 50c is connected to a power measurement device 50e, and receives a detection signal (power measurement value) from the power measurement device 50e. The grid interconnection inverter control device 50 c transmits the power measurement value to the control device 60. The control device 60 calculates power consumption during start-up and stop control based on the measured power value during start-up and stop control.

インバータ用電源DC/DCコンバータ50dは、DC/DCコンバータ50a、DC/ACインバータ50bまたは整流回路50fからの直流電圧を入力して所定の直流電圧に変換して、DC/DCコンバータ50aとDC/ACインバータ50bと系統連系インバータ制御装置50cに電源電圧(駆動電圧)として供給するものである。   The inverter power supply DC / DC converter 50d receives the DC voltage from the DC / DC converter 50a, the DC / AC inverter 50b, or the rectifier circuit 50f, converts the DC voltage into a predetermined DC voltage, and the DC / DC converter 50a and the DC / DC converter 50d. The power supply voltage (drive voltage) is supplied to the AC inverter 50b and the grid-connected inverter control device 50c.

整流回路50fは、電源ライン52と補機55との間にDC/ACインバータ50bに並列に設けられ、電源ライン52からの交流電圧を整流して直流電圧に変換して補機55に供給可能なものである。例えば、整流回路50fは、整流素子である4つのダイオードから構成され、ダイオードブリッジ回路から構成されている。トランスと組み合わせてもよく、平滑化のため抵抗、コンデンサ、コイルなどと組み合わせてもよい。   The rectifier circuit 50f is provided in parallel with the DC / AC inverter 50b between the power line 52 and the auxiliary machine 55, and can rectify the AC voltage from the power line 52 and convert it to a DC voltage and supply it to the auxiliary machine 55. It is a thing. For example, the rectifier circuit 50f includes four diodes that are rectifier elements, and includes a diode bridge circuit. It may be combined with a transformer, or may be combined with a resistor, a capacitor, a coil or the like for smoothing.

補機用電源基板54は、DC/DCコンバータ50a、DC/ACインバータ50bおよび整流回路50fに接続されており、DC/DCコンバータ50a、DC/ACインバータ50bまたは整流回路50fからの直流電圧を入力して所定の直流電圧(例えば24V)に変換して、補機55に電源電圧として供給するものである。補機用電源基板54は、制御装置60の指令によって制御されている。   The auxiliary machine power supply board 54 is connected to the DC / DC converter 50a, the DC / AC inverter 50b, and the rectifier circuit 50f, and inputs a DC voltage from the DC / DC converter 50a, the DC / AC inverter 50b, or the rectifier circuit 50f. Then, it is converted into a predetermined DC voltage (for example, 24V) and supplied to the auxiliary machine 55 as a power supply voltage. The auxiliary machine power supply board 54 is controlled by a command from the control device 60.

さらに、燃料電池システムは、燃料電池24とDC/DCコンバータ50aとの間に設けられた第1接続器50g、およびDC/ACインバータ50bと電源ライン52との間に設けられた第2接続器50hをさらに備えている。   Further, the fuel cell system includes a first connector 50g provided between the fuel cell 24 and the DC / DC converter 50a, and a second connector provided between the DC / AC inverter 50b and the power supply line 52. 50h is further provided.

第1接続器50gは、燃料電池24とDC/DCコンバータ50aとを連通・遮断(オン・オフ)するものであり、系統連系インバータ制御装置50cに接続されその指示によってオン・オフ制御されるものである。第2接続器50hはDC/ACインバータ50bと電源ライン52とを連通・遮断(オン・オフ)するものであり、系統連系インバータ制御装置50cに接続されその指示によってオン・オフ制御されるものである。   The first connector 50g communicates / cuts off (ON / OFF) the fuel cell 24 and the DC / DC converter 50a, is connected to the grid-connected inverter control device 50c, and is ON / OFF controlled by the instruction. Is. The second connector 50h is for connecting / disconnecting (ON / OFF) the DC / AC inverter 50b and the power supply line 52, and is connected to the grid-connected inverter control device 50c and controlled to be turned ON / OFF by the instruction. It is.

電源ライン52には、系統電源51に対する電力の入出力および電力量を検知する電力測定装置52aが設けられており、その検知結果が系統連系インバータ制御装置50cに出力されている。系統連系インバータ制御装置50cは、電力測定値を制御装置60に送信するようになっている。なお、電力測定値を制御装置60に出力するようにしてもよい。   The power supply line 52 is provided with a power measuring device 52a that detects input / output of power to the system power supply 51 and the amount of power, and the detection result is output to the system interconnection inverter control device 50c. The grid interconnection inverter control device 50 c transmits the power measurement value to the control device 60. The power measurement value may be output to the control device 60.

また、燃料電池システムは、独自のブレーカ52bを備えている。ブレーカ52bは、電源ライン52とインバータ装置50とを接続する電源ラインに設けられている。ブレーカ52bは、ある量以上の電力を使ったり、異常電流が流れたりすると、回路を自動的に遮断して、ブレーカ52bからシステム内部側に電力が供給されるのを禁止する。この遮断時においても、ブレーカ52bの入力端52b1には電力が供給されている。この入力端52b1は浸水すると、漏電する可能性があるので、入力端52b1は漏電可能部位である。   In addition, the fuel cell system includes a unique breaker 52b. The breaker 52 b is provided on a power supply line that connects the power supply line 52 and the inverter device 50. When the breaker 52b uses a certain amount of power or an abnormal current flows, the breaker 52b automatically shuts off the circuit and prohibits power from being supplied from the breaker 52b to the inside of the system. Even at the time of this interruption, electric power is supplied to the input end 52b1 of the breaker 52b. Since the input end 52b1 may leak if it is submerged, the input end 52b1 is a potential leakage portion.

なお、系統電源(または商用電源)51は、系統電源51に接続された電源ライン52を介して電力負荷53に電力を供給するものである。燃料電池24はインバータ装置50を介して電源ライン52に接続されている。電力負荷53は、交流電源で駆動される負荷であり、例えばドライヤ、冷蔵庫、テレビなどの電化製品である。補機55は、燃料電池モジュール20に改質用原料、水、空気を供給するためのモータ駆動のポンプ41a,42bおよび換気用空気ブロワ15などから構成されている。すなわち、補機55は燃料電池システムを起動、発電、停止させるためのものである。この補機55は直流電圧にて駆動されるものであり、その駆動電圧は補機用電源基板18から供給されるようになっている。   The system power supply (or commercial power supply) 51 supplies power to the power load 53 via a power supply line 52 connected to the system power supply 51. The fuel cell 24 is connected to a power supply line 52 via an inverter device 50. The power load 53 is a load driven by an AC power supply, and is an electrical appliance such as a dryer, a refrigerator, or a television. The auxiliary machine 55 includes motor-driven pumps 41 a and 42 b for supplying reforming raw material, water, and air to the fuel cell module 20, a ventilation air blower 15, and the like. That is, the auxiliary machine 55 is for starting, generating, and stopping the fuel cell system. The auxiliary machine 55 is driven by a DC voltage, and the drive voltage is supplied from the auxiliary power supply board 18.

また、上述した燃料電池システム内(すなわち筐体11内)であって系統電源51からインバータ装置50までの交流電流系統56のうち浸水することで漏電する可能性のある部位が漏電可能部位である。例えば、ブレーカ52bの入力端52b1は漏電可能部位である。また、インバータ装置50も漏電可能部位であり、特に、DC/ACインバータ50b、電力測定装置50e、整流回路50f、第2接続器50h(特にそれぞれの下端部)が漏電可能部位である。   Further, a portion in the above-described fuel cell system (that is, in the casing 11) that may be leaked by being submerged in the alternating current system 56 from the system power supply 51 to the inverter device 50 is a leakable portion. . For example, the input end 52b1 of the breaker 52b is a site where electric leakage is possible. In addition, the inverter device 50 is a potential leakage portion, and in particular, the DC / AC inverter 50b, the power measurement device 50e, the rectifier circuit 50f, and the second connector 50h (particularly the lower ends of each) are potential leakage portions.

本実施の形態の燃料電池システムにおいては、この漏電可能部位が導電率計72aより上方に設置されている。   In the fuel cell system of the present embodiment, this leakage potential portion is installed above the conductivity meter 72a.

さらに、燃料電池システムは、制御装置60を備えている。制御装置60には、上述した導電率計72a、各ポンプ32a,41a,42b、各ブロワ15,44a、系統連系インバータ制御装置50c、ラジエータ32bおよび排湯弁34aが接続されている(図3参照)。制御装置60はマイクロコンピュータ(図示省略)を有しており、マイクロコンピュータは、バスを介してそれぞれ接続された入出力インターフェース、CPU、RAMおよびROM(いずれも図示省略)を備えている。CPUは、燃料電池システムの運転を実施している。RAMは同プログラムの実行に必要な変数を一時的に記憶するものであり、ROMは前記プログラムを記憶するものである。   Further, the fuel cell system includes a control device 60. The control device 60 is connected to the conductivity meter 72a, the pumps 32a, 41a, and 42b, the blowers 15 and 44a, the grid-connected inverter control device 50c, the radiator 32b, and the drain valve 34a (see FIG. 3). reference). The control device 60 includes a microcomputer (not shown), and the microcomputer includes an input / output interface, a CPU, a RAM, and a ROM (all not shown) connected via a bus. The CPU is operating the fuel cell system. The RAM temporarily stores variables necessary for executing the program, and the ROM stores the program.

この制御装置60は、燃料電池24が発電可能な状態において、電力測定装置50cにより検知されるインバータ装置50からの出力電力、および電力測定装置52aにより検知される系統電源51に入出する電力に基づいて外部電力負荷53で消費される消費電力(発電負荷)を算出する。例えば、インバータ装置50からの出力電力と系統電源51に入出する電力との和が消費電力として算出される。制御装置60は、燃料電池24の発電電力が、算出した消費電力となるように、燃料電池モジュール20に供給する原料、水などの供給量を制御する。なお、消費電力が燃料電池24の最大発電電力を超える場合には、燃料電池24は最大発電電力で運転される(すなわち発電負荷は最大発電電力となる。)。   This control device 60 is based on the output power from the inverter device 50 detected by the power measuring device 50c and the power inputted to and outputted from the system power source 51 detected by the power measuring device 52a in a state where the fuel cell 24 can generate power. The power consumption (power generation load) consumed by the external power load 53 is calculated. For example, the sum of the output power from the inverter device 50 and the power input to and output from the system power supply 51 is calculated as the power consumption. The control device 60 controls the supply amount of the raw material, water, etc. supplied to the fuel cell module 20 so that the generated power of the fuel cell 24 becomes the calculated power consumption. When the power consumption exceeds the maximum generated power of the fuel cell 24, the fuel cell 24 is operated with the maximum generated power (that is, the power generation load is the maximum generated power).

また、制御装置60は、燃料電池システムの全体的な制御を一括集中して行うものであり、燃料電池24を制御したり、補機55の駆動を制御したり、インバータ装置50の駆動を制御したり、補機用電源基板54を制御したりする。制御装置60は、DC/DCコンバータ50a、DC/ACインバータ50bおよび整流回路50fに接続されているので、制御装置60には、待機時でも運転時(起動時(起動制御時)、発電時、停止制御時を含む。)でも常に電圧が供給されている。起動時は起動指令が出てから発電開始するまでの間であり、停止制御時は、停止指令が出てからシステムが停止するまでの間である。待機時は、燃料電池システムの発電停止状態のことであり、発電指示(スタートスイッチのオンなど)を待っている状態のことである。   The control device 60 performs overall control of the fuel cell system in a centralized manner, and controls the fuel cell 24, the drive of the auxiliary device 55, and the drive of the inverter device 50. Or control the auxiliary power supply board 54. Since the control device 60 is connected to the DC / DC converter 50a, the DC / AC inverter 50b, and the rectifier circuit 50f, the control device 60 can be operated during standby (starting (starting control), generating power, However, the voltage is always supplied. The start time is from when a start command is issued until power generation is started, and the stop control is between the stop command is issued and the system is stopped. The standby state is a power generation stop state of the fuel cell system, and is a state waiting for a power generation instruction (such as turning on a start switch).

なお、上述した燃料電池システムにおける導電率について以下説明する。純水器14が正常な場合の純水の導電率は1〜10μS/cmであり、凝縮水の正常な場合の導電率は2〜20μS/cmであり、水道水(貯湯水、給水)の導電率は100〜300μS/cmであり、冠水(雨水、泥水)した場合の導電率は100〜300μS/cm以上である。   The conductivity in the fuel cell system described above will be described below. When the deionizer 14 is normal, the conductivity of pure water is 1 to 10 μS / cm, and when the deionized water is normal, the conductivity is 2 to 20 μS / cm, and tap water (stored water, water supply) The conductivity is 100 to 300 μS / cm, and the conductivity is 100 to 300 μS / cm or more when submerged (rain water or muddy water).

そして、正常な場合(水不足が生じていない場合)において、純水タンク13のオーバーフロー水の導電率は1〜10μS/cmであり、純水器14の出口側(純水化後の水)のオーバーフロー水の導電率は1〜10μS/cmであり、純水器14の入口側(純水化前の水)のオーバーフロー水の導電率は1〜20μS/cmである(凝縮水の混入比率により変わる)。なお、純水器14には出口側しかないタイプがある。すなわち、純水器14は、折り返し流路はなく、単なる筒状容器であり、凝縮水供給管46が純水器14内下部まで延設されているタイプである。また、純水器14は、折り返し流路はなく、単なる筒状容器であり、凝縮水供給管46が純水器14の下部に接続されているタイプである。いずれも、凝縮水供給管46から流出する凝縮水が純水器14の下部から上方に向けて流れるようになっている。   And in the normal case (when water shortage does not occur), the conductivity of the overflow water of the pure water tank 13 is 1 to 10 μS / cm, and the outlet side of the pure water device 14 (water after purification) The conductivity of the overflow water is 1 to 10 μS / cm, and the conductivity of the overflow water on the inlet side of the pure water device 14 (water before pure water purification) is 1 to 20 μS / cm (depending on the mixing ratio of the condensed water). change). In addition, there is a type in which the deionizer 14 has only an outlet side. That is, the deionizer 14 is a type in which there is no return channel and is a simple cylindrical container, and the condensed water supply pipe 46 extends to the lower part in the deionizer 14. Further, the deionizer 14 is a type in which there is no return channel and is a simple cylindrical container, and the condensed water supply pipe 46 is connected to the lower part of the deionizer 14. In either case, the condensed water flowing out from the condensed water supply pipe 46 flows upward from the lower part of the pure water device 14.

次に正常でない場合について説明する。水不足の場合の導電率は、0μS/cmである。冠水の場合の導電率は、100〜300μS/cm以上である(導水管に導電率計が設けられた場合には純水の影響を受けるが、大きくは変わらない)。
排湯弁34aが開の場合の導電率は100〜300μS/cmである。
Next, the case where it is not normal will be described. The conductivity in case of water shortage is 0 μS / cm. The conductivity in the case of submergence is 100 to 300 μS / cm or more (if a conductivity meter is provided in the water conduit, it is affected by pure water but does not change greatly).
When the drain valve 34a is open, the conductivity is 100 to 300 μS / cm.

給水弁14cが開の場合、凝縮器33に熱媒体が漏れ純水器14に流れる場合であって、純水材が正常であれば、純水器14出口側、純水タンク13のオーバーフロー水の導電率は1〜20μS/cmであり、純水器14入口側のオーバーフロー水の導電率は30〜250μS/cmである。一方、純水材が寿命であれば、純水器14出口側、純水タンク14のオーバーフロー水の導電率は100〜300μS/cmであり、貯水器16からの漏水の導電率は1〜10μS/cmである。   When the water supply valve 14c is open, the heat medium leaks into the condenser 33 and flows into the pure water device 14, and if the pure water material is normal, the overflow water of the pure water tank 14 outlet side and the pure water tank 13 The conductivity of the water is 1 to 20 μS / cm, and the conductivity of the overflow water at the inlet side of the deionizer 14 is 30 to 250 μS / cm. On the other hand, if the pure water material has a life, the conductivity of the overflow water in the pure water 14 outlet side and the pure water tank 14 is 100 to 300 μS / cm, and the conductivity of water leakage from the water reservoir 16 is 1 to 10 μS. / Cm.

凝縮器33からの漏水であって、凝縮水のみの場合の導電率は2〜20μS/cmであり、凝縮器33に熱媒体が漏れた場合の導電率は100〜300μS/cmである。また、純水材が寿命の場合の導電率は初期1〜20μS/cmであり徐々に導電率が上昇する。また、貯湯水配管や給水配管から漏れた場合の導電率は100〜300μS/cmである。   The electrical conductivity in the case of leaking water from the condenser 33 only with condensed water is 2 to 20 μS / cm, and the electrical conductivity when the heat medium leaks into the condenser 33 is 100 to 300 μS / cm. Further, when the pure water material has a life, the initial conductivity is 1 to 20 μS / cm, and the conductivity gradually increases. Moreover, the electrical conductivity at the time of leaking from the hot water storage pipe or the water supply pipe is 100 to 300 μS / cm.

本発明は、使用水(燃料電池モジュール20に供給する水(改質水))より生成水(凝縮水)が多くなり水が余ることを前提としている。このため、前述したように、正常な状態では導電率計は1〜20μS/cm、水タンクや純水器の出口側から溢れ出る水は1〜10μS/cm、純水器の入口側から溢れ出る水は1〜20μS/cmの導電率を示す。水不足が起こった場合、貯水器から水が溢れ出なくなるため導電率は0μS/cmになり、水不足を検知できる。   The present invention is based on the premise that the generated water (condensed water) is larger than the water used (water supplied to the fuel cell module 20 (reformed water)), and the water remains. Therefore, as described above, in a normal state, the conductivity meter is 1 to 20 μS / cm, and the water overflowing from the outlet side of the water tank or the deionizer is 1 to 10 μS / cm, overflowing from the inlet side of the deionizer. The water that exits exhibits a conductivity of 1-20 μS / cm. When water shortage occurs, water does not overflow from the water reservoir, so the conductivity becomes 0 μS / cm, and water shortage can be detected.

次に、上述した燃料電池システムの作動について図4を参照して説明する。制御装置60は、図示しない起動スイッチがオンされると、図4に示すフローチャートに対応するプログラムを所定の短時間毎(例えば、10ミリ秒)に実行する。制御装置60は、排水管72に設けられた導電率計72aから導電率を読み込む(ステップ102)。   Next, the operation of the fuel cell system described above will be described with reference to FIG. When a start switch (not shown) is turned on, the control device 60 executes a program corresponding to the flowchart shown in FIG. 4 every predetermined short time (for example, 10 milliseconds). The control device 60 reads the conductivity from the conductivity meter 72a provided in the drain pipe 72 (step 102).

導電率値が第2所定値より大きく第1所定値未満である場合であって、排湯弁34aへの指示が閉である場合(排湯弁閉指示である場合)、制御装置60は、ステップ104,106,108で「YES」,「閉」,「YES」と判定し、ステップ110で定常運転(または起動運転)を行う(継続する)。   When the conductivity value is greater than the second predetermined value and less than the first predetermined value and the instruction to the hot water valve 34a is closed (when the hot water valve is closed), the control device 60 In steps 104, 106, and 108, “YES”, “closed”, and “YES” are determined, and in step 110, steady operation (or start-up operation) is performed (continued).

第1所定値は、水道水や冠水を検知してシステム停止する基準であり、30〜80μS/cm(マイクロジーメンス/センチメートル)の所定の値であり、例えば50μS/cmに設定されている。純水器14が劣化していない場合には、純水器14で純水処理された純水の導電率は1〜10μS/cmであり、一般的な水道水の導電率は100〜300μS/cm、洪水などで燃料電池が冠水する場合の泥水の導電率は100〜300μS/cm以上であるので、第1所定値は純水の導電率と冠水時の導電率との間の値に設定されている。なお、凝縮水の正常な場合の導電率は2〜20μS/cmである。   The first predetermined value is a reference for stopping the system upon detecting tap water or submergence, and is a predetermined value of 30 to 80 μS / cm (micro Siemens / centimeter), and is set to 50 μS / cm, for example. When the deionizer 14 is not deteriorated, the conductivity of pure water treated with the deionizer 14 is 1 to 10 μS / cm, and the conductivity of general tap water is 100 to 300 μS / cm. The conductivity of mud when the fuel cell is flooded due to cm, flood, etc. is 100 to 300 μS / cm or more, so the first predetermined value is set between the conductivity of pure water and the conductivity during flooding Has been. In addition, the electrical conductivity in the case of normal condensed water is 2 to 20 μS / cm.

第2所定値は、水不足を検知する基準であり、0.2〜0.8μS/cmの所定値ある。第2所定値は、第1所定値より小さい値に設定されており、例えば0.5μS/cmに設定されている。排水管72に排水が流れていない場合には、導電率計72aは空気の導電率を測定することになるので導電率計72aはほぼ0μS/cmを示す。したがって、第2所定値は、空気の導電率(0μS/cm)と純水器14で純水処理された純水の導電率(1〜10μS/cm)との間の値に設定されている。   The second predetermined value is a reference for detecting water shortage, and is a predetermined value of 0.2 to 0.8 μS / cm. The second predetermined value is set to a value smaller than the first predetermined value, and is set to 0.5 μS / cm, for example. When drainage is not flowing through the drain pipe 72, the conductivity meter 72a measures the electrical conductivity of the air, so the conductivity meter 72a shows approximately 0 μS / cm. Therefore, the second predetermined value is set to a value between the electrical conductivity of air (0 μS / cm) and the electrical conductivity of pure water treated with the pure water device 14 (1 to 10 μS / cm). .

ステップ104において、ステップ102で測定した導電率値が第1所定値未満であるか否かを判定する。ステップ106において、制御装置60から排湯弁34aへの制御指示が開指示であるか閉指示であるかを判定する。ステップ108において、ステップ102で測定した導電率値が第2所定値より大きいか否かを判定する。   In step 104, it is determined whether or not the conductivity value measured in step 102 is less than a first predetermined value. In step 106, it is determined whether the control instruction from the control device 60 to the hot water valve 34a is an opening instruction or a closing instruction. In step 108, it is determined whether or not the conductivity value measured in step 102 is greater than a second predetermined value.

導電率値が第2所定値以下である場合であって、排湯弁34aへの指示が閉であり、かつ、導電率値が第2所定値以下である状態が第1所定時間以上継続しない場合、制御装置60は、ステップ104,106,108,112で「YES」,「閉」,「NO」,「NO」と判定し、ステップ110で定常運転(または起動運転)を行う。ステップ112において、導電率値が第2所定値以下である状態が第1所定時間以上継続しているか否かを判定する。第1所定時間は、純水タンク13容量から決定される時間である。第2所定値以下である場合、燃料電池24で使用される水に対して凝縮水量が不足しており、継続して水を使用した場合に水タンク13内の水量が減少する。第1所定時間、水タンク13内の水量が減少しても運転継続可能な時間内に設定されている。例えば、第1所定時間は10分と設定される、凝縮水が不足した場合に必要な水量(例えば100cc)が水タンク容量としてあれば10分以内の時間(例えば5分)が設定される。   When the conductivity value is equal to or lower than the second predetermined value, the instruction to the drain valve 34a is closed, and the state where the conductivity value is equal to or lower than the second predetermined value does not continue for the first predetermined time or longer. In this case, the control device 60 determines “YES”, “closed”, “NO”, “NO” in steps 104, 106, 108, and 112, and performs a steady operation (or start-up operation) in step 110. In step 112, it is determined whether or not the state where the conductivity value is equal to or less than the second predetermined value continues for the first predetermined time or more. The first predetermined time is a time determined from the capacity of the pure water tank 13. When it is equal to or less than the second predetermined value, the amount of condensed water is insufficient with respect to the water used in the fuel cell 24, and the amount of water in the water tank 13 decreases when water is continuously used. Even if the amount of water in the water tank 13 decreases for the first predetermined time, it is set within a time during which operation can be continued. For example, the first predetermined time is set to 10 minutes. If the amount of water required when the condensed water is insufficient (for example, 100 cc) is set as the water tank capacity, the time within 10 minutes (for example, 5 minutes) is set.

導電率値が第2所定値以下である場合であって、排湯弁34aへの指示が閉であり、かつ、導電率値が第2所定値以下である状態が第1所定時間以上継続した場合、制御装置60は、ステップ104,106,108,112で「YES」,「閉」,「NO」,「YES」と判定し、燃料電池モジュール20に供給する水が不足すると判断し、ステップ114において回収水を増大させる制御(回収水増大制御)を行う。   When the conductivity value is equal to or lower than the second predetermined value, the instruction to the drain valve 34a is closed, and the state where the conductivity value is equal to or lower than the second predetermined value continues for the first predetermined time or longer. In this case, the control device 60 determines “YES”, “closed”, “NO”, “YES” in steps 104, 106, 108, and 112, and determines that the water supplied to the fuel cell module 20 is insufficient. In 114, control to increase the recovered water (recovered water increase control) is performed.

回収水増大制御は、具体的には、制御装置60が排湯弁34aを開いて第1熱交換器33で昇温された貯湯水を排水することで、貯湯槽31から低温の貯湯水を第1熱交換器33に供給させて、燃料電池モジュール20に供給する水が増大するように燃料電池システムを制御することである。なお、回収水増大制御停止は、制御装置60が排湯弁34aを閉じることで行われる。また、他の回収水増大制御は、ラジエータ32bを駆動させて第1熱交換器33に供給される貯湯水を冷却するようにしてもよい。また、燃料電池24の発電量を減少するようにしてもよい。発電量を減少させることで熱負荷を低減することで貯湯水の冷却温度(ラジエータ32bで放熱され)を低下することが可能となる。   Specifically, the control unit 60 opens the drain valve 34a and drains the hot water heated by the first heat exchanger 33, so that the low temperature hot water is discharged from the hot water tank 31. The fuel cell system is controlled so that the amount of water supplied to the first heat exchanger 33 and supplied to the fuel cell module 20 increases. The recovered water increase control stop is performed by the control device 60 closing the drain valve 34a. Further, in the other recovered water increase control, the hot water stored in the first heat exchanger 33 may be cooled by driving the radiator 32b. Further, the power generation amount of the fuel cell 24 may be reduced. By reducing the amount of power generation, the heat load can be reduced to lower the cooling temperature of the hot water stored (heat dissipated by the radiator 32b).

回収水増大制御は第2所定時間が経過するまで継続して行われる。第2所定時間以上継続して回収水増大制御が行われても、導電率値が第2所定値より大きくならない場合には、制御装置60は、ステップ116,115で「NO」、「YES」と判定し、警告し(ステップ118)、システムを停止する(ステップ120)。   The recovered water increase control is continuously performed until the second predetermined time elapses. If the conductivity value does not become larger than the second predetermined value even if the recovered water increase control is performed continuously for the second predetermined time or longer, the control device 60 determines “NO” or “YES” in steps 116 and 115. And warn (step 118) and stop the system (step 120).

ステップ115の判定処理は、ステップ108の判定処理と同じである。ステップ116において、回収水増大制御が開始されてから第2所定時間が経過したか否かを判定する。制御装置60は、ステップ116で「NO」と判定すれば、プログラムをステップ115に戻し、「YES」と判定すれば、プログラムをステップ118に進める。   The determination process in step 115 is the same as the determination process in step 108. In step 116, it is determined whether or not a second predetermined time has elapsed since the recovery water increase control was started. If the determination is “NO” in step 116, control device 60 returns the program to step 115, and if the determination is “YES”, control device 60 advances the program to step 118.

なお、第2所定時間を経過する前に、導電率値が第2所定値より大きくなれば(ステップ115で「YES」と判定し)、既定量以上の水が回収可能となったと判定し、制御装置60は、本フローチャートでの今回の処理を終了する。その後、次の処理で制御装置60は、導電率値が第2所定値より大きくなっているので、ステップ108で「YES」と判定し、回収水増大制御を止めて定常運転(または起動運転)を行う(ステップ110)。なお、第2所定時間は、回収水増大制御が開始されても凝縮水の生成量が増大しない場合(導電率値が第2所定値より大きくならない場合)、回収水の生成量増加が不十分と判定するのに適切な時間に設定されている。例えば、通常の水増大制御を行った場合に純水タンク13が既定水位以上となる時間である5分に設定されている。   If the conductivity value becomes larger than the second predetermined value before the second predetermined time has elapsed (determined as “YES” in step 115), it is determined that a predetermined amount or more of water can be collected, The control device 60 ends the current process in this flowchart. Thereafter, in the next process, since the conductivity value is larger than the second predetermined value, the control device 60 determines “YES” in Step 108, stops the recovered water increase control, and performs a steady operation (or start-up operation). (Step 110). In the second predetermined time, if the amount of condensed water generated does not increase even when the recovered water increase control is started (when the conductivity value does not become larger than the second predetermined value), the amount of recovered water generated is insufficiently increased. It is set to an appropriate time for determining. For example, it is set to 5 minutes, which is the time when the pure water tank 13 is equal to or higher than the predetermined water level when normal water increase control is performed.

ステップ118において、制御装置60は、システムを停止するに先立って、停止する旨の警告を行う。この警告は、音声、画像、点灯などで行われる。ステップ120において、制御装置60は、最初に第2接続器50hを遮断させ(開状態とし)、次に原料ポンプ42b、改質水ポンプ41aの駆動を停止することで燃料電池24の発電を停止させ、貯湯水循環ポンプ32a、各ブロワ15,44aの駆動を停止させ、その後、第1接続器50gを遮断させる(開状態とする)。その後、系統連系インバータ制御装置50cは、DC/DCコンバータ50a、DC/ACインバータ50b、およびインバータ用電源DC/DCコンバータ50dの動作を停止する。   In step 118, the control device 60 issues a warning to stop before stopping the system. This warning is performed by sound, image, lighting, or the like. In step 120, the control device 60 first shuts off the second connector 50h (opens it) and then stops driving the raw material pump 42b and the reforming water pump 41a to stop the power generation of the fuel cell 24. The hot water circulating pump 32a and the blowers 15 and 44a are stopped, and then the first connector 50g is shut off (opened). Thereafter, the grid interconnection inverter control device 50c stops the operation of the DC / DC converter 50a, the DC / AC inverter 50b, and the inverter power supply DC / DC converter 50d.

導電率値が第1所定値未満である場合であって、排湯弁34aに開指示が行われている場合、制御装置60は、ステップ104,106で「YES」,「開」と判定し、ステップ124にて、排湯弁34aの故障(開かない)であると判定し、排湯弁34aが開かない故障である旨を警告し(ステップ118)、システムを停止する(ステップ120)。   When the conductivity value is less than the first predetermined value and the opening instruction is made to the drain valve 34a, the control device 60 determines “YES” or “open” in steps 104 and 106. In step 124, it is determined that the hot water discharge valve 34a has failed (not opened), a warning is given that the hot water discharge valve 34a has not opened (step 118), and the system is stopped (step 120).

導電率値が第1所定値以上である場合であって、排湯弁34aに開指示が行われている場合(排湯弁開指示である場合)、制御装置60は、ステップ104,122で「NO」,「開」と判定し、ステップ110で定常運転(または起動運転)を行う。   When the conductivity value is equal to or higher than the first predetermined value and the opening instruction is given to the drainage valve 34a (when the drainage valve opening instruction is given), the control device 60 performs steps 104 and 122. “NO” and “open” are determined, and in step 110, steady operation (or start-up operation) is performed.

導電率値が第1所定値以上である場合であって、排湯弁34aに閉指示が行われている場合、制御装置60は、ステップ104,122で「NO」,「閉」と判定し、ステップ124にて、排湯弁34aが閉じない故障、貯湯水漏れ、冠水、燃料電池24の劣化のいずれかである旨の判定し、その旨を警告し(ステップ118)、システムを停止する(ステップ120)。   When the conductivity value is equal to or higher than the first predetermined value and the close instruction is given to the drain valve 34a, the control device 60 determines “NO” or “closed” in steps 104 and 122. In step 124, it is determined that the hot water discharge valve 34a is not closed, a stored hot water leak, submersion, or deterioration of the fuel cell 24, and a warning is given to that effect (step 118), and the system is stopped. (Step 120).

上述した燃料電池システムの作動によれば、燃料電池システムには、燃料電池モジュール20へ供給する水(改質水)をシステム内で回収する水(凝縮水)を効率よく使用し運転が可能である。   According to the operation of the fuel cell system described above, the fuel cell system can be operated by efficiently using water (condensed water) recovered in the system for water (reformed water) supplied to the fuel cell module 20. is there.

本燃料電池システムにおいては、改質用原料、カソードエア、改質水が燃料電池モジュール20に供給され、燃料電池24で発電された電力がインバータ装置50を介して外部負荷電力53に対して電力供給される。燃料電池モジュール20から排出される燃焼排ガスは第1熱交換器33で貯湯水と熱交換され、燃焼排ガスの熱は湯として熱回収されるとともに、燃焼排ガス中の水蒸気は凝縮される。凝縮水は自重で純水器14を流通し改質水のタンク(純水タンク)13へと回収される。   In this fuel cell system, reforming raw material, cathode air, and reforming water are supplied to the fuel cell module 20, and the power generated by the fuel cell 24 is supplied to the external load power 53 via the inverter device 50. Supplied. The combustion exhaust gas discharged from the fuel cell module 20 is heat-exchanged with the hot water in the first heat exchanger 33, the heat of the combustion exhaust gas is recovered as hot water, and the water vapor in the combustion exhaust gas is condensed. Condensed water flows through the deionizer 14 by its own weight and is collected into a reformed water tank (pure water tank) 13.

本燃料電池システムでは、水収支(=回収水流量−改質水必要流量)は、図5に示すようになることが実験からわかっている。回収水流量、改質水必要流量いずれも単位時間(本実施の形態では分)あたりの流量である。定格負荷(最大発電量)では、燃焼排ガス温度の第1熱交換器出口温度(第1熱交換器33を流れる貯湯水の温度)が約45℃より高い場合、回収水流量は、改質水必要流量より小さいので、改質水に必要な流量に対して不足する。約45℃より低い場合、回収水流量は、改質水必要流量より大きいので、改質水に必要な流量に対して余る。また、燃焼排ガス温度の第1熱交換器出口温度が低いほど、水収支は大きい。   In this fuel cell system, it is known from experiments that the water balance (= recovered water flow rate−reformed water flow rate) is as shown in FIG. Both the recovered water flow rate and the required reforming water flow rate are flow rates per unit time (in this embodiment, minutes). At the rated load (maximum power generation amount), when the first heat exchanger outlet temperature of the combustion exhaust gas temperature (the temperature of the hot water stored in the first heat exchanger 33) is higher than about 45 ° C., the recovered water flow rate is the reformed water. Since it is smaller than the required flow rate, the required flow rate for the reforming water is insufficient. When the temperature is lower than about 45 ° C., the recovered water flow rate is larger than the required flow rate of the reforming water, so that there is a surplus with respect to the flow rate required for the reforming water. In addition, the lower the first heat exchanger outlet temperature of the combustion exhaust gas temperature, the larger the water balance.

定格の50%負荷(最大発電量の50%)では、燃焼排ガス温度の第1熱交換器出口温度が約46℃より高い場合、回収水流量は、改質水必要流量より小さいので、改質水に必要な流量に対して不足する。約46℃より低い場合、回収水流量は、改質水必要流量より大きいので、改質水に必要な流量に対して余る。定格の場合に比べて、水収支はほぼ半減する。   At the rated 50% load (50% of the maximum power generation), when the outlet temperature of the first heat exchanger of the combustion exhaust gas temperature is higher than about 46 ° C, the recovered water flow rate is smaller than the required reforming water flow rate. Insufficient flow rate for water. When the temperature is lower than about 46 ° C., the recovered water flow rate is larger than the required flow rate of the reforming water, so that there is a surplus with respect to the flow rate required for the reforming water. Compared to the rated case, the water balance is almost halved.

定格の25%負荷(最大発電量の25%)では、燃焼排ガス温度の第1熱交換器出口温度が約46℃より高い場合、回収水流量は、改質水必要流量より小さいので、改質水に必要な流量に対して不足する。約46℃より低い場合、回収水流量は、改質水必要流量より大きいので、改質水に必要な流量に対して余る。定格50%の場合に比べて、水収支は小さくなっている。   At the rated 25% load (25% of the maximum power generation amount), when the outlet temperature of the first heat exchanger of the combustion exhaust gas temperature is higher than about 46 ° C, the recovered water flow rate is smaller than the required reforming water flow rate. Insufficient flow rate for water. When the temperature is lower than about 46 ° C., the recovered water flow rate is larger than the required flow rate of the reforming water, so that there is a surplus with respect to the flow rate required for the reforming water. The water balance is smaller than when the rating is 50%.

このように、燃焼排ガス温度(燃焼排ガス温度の第1熱交換器出口温度)により、燃焼排ガス中の飽和水蒸気圧が変化することで凝縮水量が変化する。燃焼排ガス温度が低いほど、回収水流量が増大し、燃焼排ガス温度が水収支0となる温度以下であれば、改質水の必要流量に対して余剰水が発生しオーバーフローライン14aや13bを通って排気管72に余剰水が流通する。このとき、導電率計72aは、凝縮水(回収水)の導電率を検出するので、その値は1〜10μS/cmである。   Thus, the amount of condensed water changes by the saturated water vapor pressure in combustion exhaust gas changing with combustion exhaust gas temperature (1st heat exchanger exit temperature of combustion exhaust gas temperature). The lower the combustion exhaust gas temperature, the higher the recovered water flow rate. If the combustion exhaust gas temperature is equal to or lower than the temperature at which the water balance becomes 0, surplus water is generated with respect to the required flow rate of reforming water and passes through the overflow lines 14a and 13b. Then, surplus water flows through the exhaust pipe 72. At this time, since the conductivity meter 72a detects the conductivity of the condensed water (recovered water), the value is 1 to 10 μS / cm.

一方、貯湯水は貯湯槽31の下部から改質水ポンプ32aにて送出され、第1熱交換器33で燃焼排ガス中の顕熱,潜熱を回収した湯を貯湯槽31の上部に熱回収する。貯湯水循環ライン32の第1熱交換器33後に排湯管34が分岐して設けられ、排湯弁34aの開にて排水管72に排水できる構造となっている。貯湯槽31内が高温の湯で満水状態であり、第1熱交換器33への流入温度が高く燃焼排ガスが規定温度まで冷却できず水不足となった場合に排湯弁34aを開き高温の湯を排水し、貯湯槽31に接続されている市水ラインから貯湯槽31へ冷水がされ第1熱交換器33での冷却能力向上,水自立性向上を図るようになっている。   On the other hand, the hot water is sent from the lower part of the hot water tank 31 by the reforming water pump 32 a, and the hot water recovered from the sensible heat and latent heat in the combustion exhaust gas is recovered by the first heat exchanger 33 to the upper part of the hot water tank 31. . A hot water discharge pipe 34 is branched from the first heat exchanger 33 of the hot water circulation line 32, and drained into the drain pipe 72 by opening the hot water discharge valve 34a. When the inside of the hot water storage tank 31 is full of hot water and the inflow temperature to the first heat exchanger 33 is high and the combustion exhaust gas cannot be cooled to the specified temperature and the water becomes insufficient, the hot water valve 34a is opened and the hot water is Then, cold water is supplied from the city water line connected to the hot water storage tank 31 to the hot water storage tank 31 so as to improve the cooling capacity and the water self-sustainability in the first heat exchanger 33.

このとき、導電率計72aは大気の導電率を検出することとなり、その導電率値は第2所定値以下(0μS/cm)となる。そのため、回収水不足が検出でき、排湯弁34aの開制御(回収水増大制御)を行って、水自立を図る。この制御にも関わらず、第2所定時間が経過しても導電率計値が1〜10μS/cmへ復帰しない場合は異常としてシステム停止する。   At this time, the conductivity meter 72a detects the conductivity of the atmosphere, and the conductivity value is equal to or less than the second predetermined value (0 μS / cm). Therefore, the shortage of recovered water can be detected, and open control of the hot water valve 34a (recovered water increase control) is performed to achieve water independence. In spite of this control, if the conductivity meter value does not return to 1 to 10 μS / cm even after the second predetermined time has elapsed, the system is stopped as an abnormality.

また、上述した実施形態では、純水タンク13にオーバーフローライン13bを設ける代わりに、または設けるとともに、純水器14にオーバーフローライン(第2導水管)14aを設けるようにしてもよい。オーバーフローライン14aの上端は純水器14の上部に接続されている。そのオーバーフローライン14aの接続位置は、配管47の接続位置より高くなるようになっている。オーバーフローライン14aの下端は下方に延ばされ、排水装置70の水受け部材71の上方位置まで延設されている。純水器14からオーバーフローした凝縮水がオーバーフローライン14aを通って排水装置70に導かれるようになっている。オーバーフローライン14aは、貯水器16である純水器14に備えられ純水器14から溢れ出た水を水受け部材71に導く導水管17である。   In the above-described embodiment, instead of providing the overflow line 13 b in the pure water tank 13, or in addition to providing the overflow line 13 b, an overflow line (second water conduit) 14 a may be provided in the pure water device 14. The upper end of the overflow line 14 a is connected to the upper part of the deionizer 14. The connection position of the overflow line 14 a is higher than the connection position of the pipe 47. The lower end of the overflow line 14 a extends downward and extends to a position above the water receiving member 71 of the drainage device 70. The condensed water overflowed from the deionizer 14 is led to the drainage device 70 through the overflow line 14a. The overflow line 14 a is a water conduit 17 that is provided in the pure water device 14 that is the water reservoir 16 and guides the water overflowing from the pure water device 14 to the water receiving member 71.

このとき、水受け部材71は、筐体11内に配設され純水器14から溢れ出た水を受けることが望ましい。水受け部材71の開口部71aの直上には、オーバーフローライン14aの下端が配設されている。これにより、水受け部材71は、純水器14から溢れ出た水をオーバーフローライン14aを介して確実に受けることができる。また、水受け部材71は、少なくとも、純水器14のオーバーフローライン14aの接続位置(純水器14のオーバーフロー口)より下方に配設されている。   At this time, it is desirable that the water receiving member 71 receives water overflowing from the deionizer 14 provided in the housing 11. Immediately above the opening 71a of the water receiving member 71, the lower end of the overflow line 14a is disposed. Thereby, the water receiving member 71 can reliably receive the water overflowing from the deionizer 14 via the overflow line 14a. The water receiving member 71 is disposed at least below the connection position of the overflow line 14a of the deionizer 14 (the overflow port of the deionizer 14).

なお、オーバーフローライン14aは常設されているわけではないので、破線で示している。また、燃料電池24とインバータ装置50とを接続する電源ライン、電源ライン52、電源ライン52とインバータ装置50とを接続する電源ラインは、常設されているが、電源ラインを表示するために破線で示している。   The overflow line 14a is not permanently installed, and is shown by a broken line. Moreover, although the power supply line which connects the fuel cell 24 and the inverter apparatus 50, the power supply line 52, and the power supply line which connects the power supply line 52 and the inverter apparatus 50 are installed permanently, in order to display a power supply line, it is a broken line. Show.

上述した説明から明らかなように、本実施の形態においては、排水装置70は、燃料電池システムの中で流通する水分を含んだガス(燃焼排ガス)中の水蒸気を液状の熱媒体(貯湯水)との熱交換で凝縮し凝縮水(凝縮水は水として燃料電池モジュール20に供給される)を生成する凝縮器(第1熱交換器33)から供給された凝縮水を貯蔵する貯水器16から溢れ出た水を排出する。導電率計72aは、排水装置70に備えられて排水の導電率を検知する。   As is clear from the above description, in the present embodiment, the drainage device 70 converts the water vapor in the gas containing gas (combustion exhaust gas) circulating in the fuel cell system into a liquid heat medium (hot water storage water). From the water reservoir 16 that stores the condensed water supplied from the condenser (first heat exchanger 33) that generates condensed water (condensed water is supplied to the fuel cell module 20 as water) by condensing with the heat exchange. Drain overflowing water. The conductivity meter 72a is provided in the drainage device 70 and detects the conductivity of the drainage.

これにより、第1に、燃料電池システムの起動運転中または発電運転中において、貯水器16である純水タンク13から水が溢れ出ない場合には、凝縮器33から熱媒体が漏るなどの他の異常がなければ、排水装置70を通って液体が外部に排出されないので、導電率計72aはほぼ0を示す。一方、純水タンク13から水が溢れ出た場合には、その溢れ出た水は排水装置70を通って外部に排水され、その排水の導電率が導電率計72aによって検知される。また、純水タンク13から水が溢れ出るということは、凝縮器33からの凝縮水(回収水)が燃料電池モジュールに供給する水(供給水)より多いということを示しており、一方、純水タンク13から水が溢れ出ないということは、回収水流量が供給水流量(改質水必要流量)と一致しているか少ないということを示している。以上のことから、排水装置70に設けた導電率計72aの検知結果に基づいて、凝縮器33から熱媒体が漏るなどの他の異常がないことを前提に、凝縮器33からの凝縮水(回収水)が燃料電池モジュール20に供給する水(供給水、改質水)より多いか否かを判断することが可能であり、すなわち、燃料電池モジュール20に供給する水が不足しているかを判断することが可能となる。   As a result, firstly, during the start-up operation or power generation operation of the fuel cell system, when water does not overflow from the pure water tank 13 that is the reservoir 16, the heat medium leaks from the condenser 33, etc. If there is no abnormality, since the liquid is not discharged to the outside through the drainage device 70, the conductivity meter 72a shows almost zero. On the other hand, when water overflows from the pure water tank 13, the overflowed water is drained outside through the drainage device 70, and the conductivity of the drainage is detected by the conductivity meter 72a. In addition, the overflow of water from the pure water tank 13 indicates that the condensed water (recovered water) from the condenser 33 is more than the water (supply water) supplied to the fuel cell module. The fact that water does not overflow from the water tank 13 indicates that the recovered water flow rate matches or is less than the supply water flow rate (reformed water required flow rate). From the above, based on the detection result of the conductivity meter 72a provided in the drainage device 70, on the premise that there is no other abnormality such as leakage of the heat medium from the condenser 33, the condensed water ( It is possible to determine whether the amount of recovered water) is greater than the amount of water (supply water, reformed water) supplied to the fuel cell module 20, that is, whether the amount of water supplied to the fuel cell module 20 is insufficient. It becomes possible to judge.

第2に、燃料電池システムが冠水した場合、外部の水(例えば洪水時の水:一般的に正常状態の燃料電池システムの回収水より導電率が高い)が排水装置70内に浸入する(逆流する)と、その外部の水は導電率が高いので、導電率計72aの測定値が比較的高くなる。したがって、このことを利用することで、外部の水が排水装置70内に浸入することすなわち燃料電池システムの冠水を確実かつ的確に検出することが可能であり、この検出時から時間をおかないで燃料電池システムを早期に停止することが可能となる。そうすると、さらに冠水が進んで、導電率計72aより上方に配設されたインバータ装置59を含む漏電可能部位が浸水する前に、燃料電池システムを停止することができ、ひいては漏電可能部位が浸水しても漏電可能部位からの漏電を抑制することができる。   Second, when the fuel cell system is flooded, external water (for example, water during flooding: generally having a higher conductivity than the recovered water of the fuel cell system in a normal state) enters the drainage device 70 (backflow). ), The external water has high conductivity, so that the measured value of the conductivity meter 72a becomes relatively high. Therefore, by utilizing this fact, it is possible to reliably and accurately detect the external water entering the drainage device 70, that is, the flooding of the fuel cell system. The fuel cell system can be stopped early. As a result, the submergence further proceeds and the fuel cell system can be stopped before the leakable portion including the inverter device 59 disposed above the conductivity meter 72a is submerged. As a result, the leakable portion is submerged. Even in this case, it is possible to suppress leakage from the portion where leakage is possible.

第3に、燃料電池24が劣化、故障して燃料電池24の電極の触媒の細粒などが燃焼排ガスに含まれて導出された場合、凝縮器33で凝縮された凝縮水中の電解質が増大し凝縮水の導電率は増大する。さらに、その導電率の比較的高い水(凝縮水)が純水タンク13から溢れ出た場合には、その溢れ出た水は排水装置70を通って外部に排水され、その排水の導電率が導電率計72aによって検知される。このとき、正常な凝縮水より高い導電率を導電率計72aが検知するので、排水装置70に設けた導電率計72aの検知結果に基づいて、凝縮器33から熱媒体が漏るなどの他の異常がないことを前提に、燃料電池24の劣化、故障を判断することが可能となる。そして、燃料電池24が劣化や故障していると判断した場合には、燃料電池システムを停止することが可能となる。   Thirdly, when the fuel cell 24 deteriorates or fails and the fine particles of the catalyst of the electrode of the fuel cell 24 are included in the combustion exhaust gas, the electrolyte in the condensed water condensed by the condenser 33 increases. The conductivity of the condensed water increases. Furthermore, when water having a relatively high conductivity (condensed water) overflows from the pure water tank 13, the overflowed water is drained outside through the drainage device 70, and the conductivity of the drainage is reduced. It is detected by the conductivity meter 72a. At this time, the conductivity meter 72a detects a conductivity higher than that of normal condensate, so that the heat medium leaks from the condenser 33 based on the detection result of the conductivity meter 72a provided in the drainage device 70. It is possible to determine the deterioration or failure of the fuel cell 24 on the assumption that there is no abnormality. When it is determined that the fuel cell 24 has deteriorated or failed, the fuel cell system can be stopped.

第4に凝縮器33内のガスラインと熱媒体ライン(貯湯水循環ライン32)の間の隔壁が破れ、熱媒体(貯湯水)が凝縮水ライン(凝縮水供給管46)に流入するような異常に関しても、溢れた水が導電率計72aが正常な凝縮水より高い導電率を検知することで、排水装置70に設けた導電率計72aの検知結果に基づいて燃料電池システムを停止することができる。これにより、導電率の高い水を燃料電池モジュール20に送ることによる劣化,故障を防ぐことが可能である。   Fourthly, the partition between the gas line in the condenser 33 and the heat medium line (hot water circulation line 32) is broken, and the heat medium (hot water) flows into the condensed water line (condensate supply pipe 46). With respect to the fuel cell system, the conductivity of the overflowed water is detected by the conductivity meter 72a higher than that of normal condensed water, so that the fuel cell system can be stopped based on the detection result of the conductivity meter 72a provided in the drainage device 70. it can. Thereby, it is possible to prevent deterioration and failure caused by sending water having high conductivity to the fuel cell module 20.

また、一つの導電率計13aを使用することで、コスト上昇を招くことなく、上述した水自立の確保、冠水の的確な検知、燃料電池劣化の的確な検知を可能とする。   In addition, by using one conductivity meter 13a, it is possible to ensure the above-mentioned water independence, accurately detect flooding, and accurately detect fuel cell deterioration without incurring an increase in cost.

また、燃料電池モジュール20、凝縮器33、貯水器16および排水装置70は筐体11内に配設され、排水装置70は、貯水器16から溢れ出た水を少なくとも受ける水受け部材71と、受けた水を水受け部材71から筐体11の外部に排出する排水管72とを備えている。これにより、筐体11内に燃料電池モジュール20、凝縮器33、貯水器16および排水装置70が配設された燃料電池システムにおいて、前述と同様な作用・効果を得ることができる。   The fuel cell module 20, the condenser 33, the water reservoir 16, and the drainage device 70 are disposed in the housing 11, and the drainage device 70 includes a water receiving member 71 that receives at least water overflowing from the water reservoir 16; A drain pipe 72 for discharging the received water from the water receiving member 71 to the outside of the housing 11 is provided. Thereby, in the fuel cell system in which the fuel cell module 20, the condenser 33, the water reservoir 16 and the drainage device 70 are disposed in the housing 11, the same operations and effects as described above can be obtained.

また、貯水器16である純水タンク13に備えられ純水タンク13から溢れ出た水を水受け部材71に導く導水管17であるオーバーフローライン(第1導水管)13bをさらに備えたので、純水タンク13から溢れ出た水を確実に排水装置70に導くことができ、ひいては、燃料電池モジュール20に供給する水が不足しているかを判断することが可能となる。   In addition, since it further includes an overflow line (first water conduit) 13b that is a water conduit 17 that is provided in the pure water tank 13 that is the water reservoir 16 and that guides the water overflowing from the pure water tank 13 to the water receiving member 71. The water overflowing from the pure water tank 13 can be reliably guided to the drainage device 70, and as a result, it can be determined whether the water supplied to the fuel cell module 20 is insufficient.

また、貯水器16である純水器14に備えられ純水器14から溢れ出た水を水受け部材71に導く導水管17であるオーバーフローライン(第2導水管)14aをさらに備えている。これにより、純水器14から溢れ出た水を確実に排水装置70に導くことができ、ひいては、燃料電池モジュール20に供給する水が不足しているかを判断することが可能となる。   Further, the water purifier 14 is further provided with an overflow line (second water conduit) 14 a that is provided in the water purifier 14 that is provided in the water purifier 14 and that guides the water overflowing from the water purifier 14 to the water receiving member 71. As a result, the water overflowing from the deionizer 14 can be reliably guided to the drainage device 70, and as a result, it can be determined whether the water supplied to the fuel cell module 20 is insufficient.

また、貯水器16は、凝縮器33から供給された凝縮水を純水化する純水器14と、純水器14から供給された純水と貯水する水タンク13を備え、水タンク13に備えられ水タンク13から溢れ出た水を水受け部材に導く第1導水管13b、純水器14に備えられ純水器14から溢れ出た水を水受け部材に導く第2導水管14aのうち少なくとも一方を導水管17として備えた。これにより、水タンク13から溢れ出た水を第1導水管13bにより確実に排水装置70に導くことができ、純水器14から溢れ出た水を第2導水管14aにより確実に排水装置70に導くことができ、ひいては、燃料電池モジュール20に供給する水が不足しているかを判断することが可能となる。   In addition, the water reservoir 16 includes a deionizer 14 that purifies the condensed water supplied from the condenser 33, and a water tank 13 that stores the pure water supplied from the deionizer 14. A first water conduit 13b that guides water overflowing from the water tank 13 to the water receiving member, and a second water conduit 14a that guides water overflowing from the water purifier 14 provided to the water purifier 14 to the water receiving member. At least one of them was provided as a water conduit 17. Thereby, the water overflowing from the water tank 13 can be reliably guided to the drainage device 70 by the first water conduit 13b, and the water overflowing from the pure water device 14 is reliably drained by the second water conduit 14a. Therefore, it is possible to determine whether the water supplied to the fuel cell module 20 is insufficient.

また、貯湯水を貯水し、高温の貯湯水を上部から給湯しその減少分だけ低温の補給水を下部から補給する貯湯槽31と、貯湯槽31の下部に一端が接続され貯湯槽31の上部に他端が接続され途中に凝縮器33が設けられるとともに、貯湯水を熱媒体として凝縮器33に供給する貯湯水循環ライン32と、貯湯槽31の貯湯水入口と凝縮器33の貯湯水出口との間の貯湯水循環ライン32に接続され凝縮器33で熱交換された後の貯湯水を排水装置に排水する排湯管34と、排湯管34に備えられ排湯管34を開閉する排湯弁34aと、をさらに備えた。これにより、排湯弁34aを開くと、凝縮器33で昇温された熱媒体は、貯湯槽31に戻らないで排湯管34を通って外部に排出される。これに伴って、貯湯槽31の下部から低温の補給水が供給され、その低温の補給水が凝縮器33に供給される。凝縮器33では、低温の熱媒体により凝縮水の生成量が増大する。したがって、凝縮器33からの凝縮水(回収水)が燃料電池モジュール20に供給する水(供給水)より少ない場合、すなわち、燃料電池モジュール20に供給する水が不足している場合、排湯弁34aを開くことで、凝縮水の供給量を増大させて、燃料電池モジュール20に供給する水の不足を解消することができる。   Moreover, hot water storage water is stored, hot hot water is supplied from the top, and low temperature replenishment water is replenished from the lower portion of the hot water storage tank 31, and one end is connected to the lower part of the hot water storage tank 31 and the upper part of the hot water storage tank 31 is connected. The other end is connected to the condenser 33, and a hot water circulating line 32 for supplying hot water to the condenser 33 as a heat medium, a hot water inlet of the hot water tank 31, and a hot water outlet of the condenser 33 are provided. The hot water pipe 34 is connected to a hot water circulation line 32 between the two and is connected to the drain 33 to drain the hot water after heat exchange with the condenser 33, and the hot water provided to the hot water pipe 34 opens and closes the hot water pipe 34. And a valve 34a. Thus, when the hot water discharge valve 34 a is opened, the heat medium heated by the condenser 33 is discharged outside through the hot water pipe 34 without returning to the hot water storage tank 31. Along with this, low temperature makeup water is supplied from the lower part of the hot water tank 31, and the low temperature makeup water is supplied to the condenser 33. In the condenser 33, the amount of condensed water generated is increased by the low-temperature heat medium. Therefore, when the condensed water (recovered water) from the condenser 33 is less than the water (supply water) supplied to the fuel cell module 20, that is, when the water supplied to the fuel cell module 20 is insufficient, the drain valve By opening 34a, the supply amount of condensed water can be increased, and the shortage of water supplied to the fuel cell module 20 can be solved.

また、導電率計72aで計測した導電率値に基づいて燃料電池システムの運転を制御する制御装置60をさらに備え、制御装置60は、排水装置70の排水の導電率値が第1所定値以上となった場合、燃料電池システムを停止する。これにより、凝縮器33や凝縮器33に熱媒体を供給する供給管などの熱媒体が流れる部材から熱媒体が漏れたこと、燃料電池システムが冠水したこと、燃料電池24が劣化、故障したことを検出した場合、燃料電池システムを確実に停止することができる。   The control device 60 further controls the operation of the fuel cell system based on the conductivity value measured by the conductivity meter 72a, and the control device 60 has a drainage conductivity value of the drainage device 70 equal to or higher than a first predetermined value. If this happens, the fuel cell system is stopped. As a result, the heat medium leaked from the heat medium flowing member such as the condenser 33 and the supply pipe for supplying the heat medium to the condenser 33, the fuel cell system was submerged, and the fuel cell 24 was deteriorated or failed. When this is detected, the fuel cell system can be stopped reliably.

また、導電率計72aで計測した導電率値に基づいて燃料電池システムの運転を制御する制御装置60をさらに備え、制御装置60は、排水装置70の排水の導電率値が第2所定値以下である場合、燃料電池モジュール20に供給する水が不足していると判断し、燃料電池モジュール20に供給する水が増大するように燃料電池システムを制御する。これにより、燃料電池モジュール20に供給する水が不足していることを確実に判断することができる。そして、貯湯槽31が熱余り状態である場合であっても、排湯弁34aを開いて凝縮器33で昇温された貯湯水を排水することで貯湯槽31から低温の貯湯水を凝縮器33に供給させることで、回収される凝縮水を増大させて燃料電池モジュール20へ供給する水の不足を確実に解消することができる。   Further, the control device 60 further controls the operation of the fuel cell system based on the conductivity value measured by the conductivity meter 72a, and the control device 60 has a drainage conductivity value of the drainage device 70 equal to or less than a second predetermined value. In this case, it is determined that the water supplied to the fuel cell module 20 is insufficient, and the fuel cell system is controlled so that the water supplied to the fuel cell module 20 increases. Thereby, it can be determined reliably that the water supplied to the fuel cell module 20 is insufficient. Even when the hot water tank 31 is in a state of excessive heat, the hot water stored in the condenser 33 is drained by opening the hot water discharge valve 34 a and draining the hot water stored in the condenser 33. By supplying to 33, the condensate water collect | recovered can be increased and the shortage of the water supplied to the fuel cell module 20 can be eliminated reliably.

また、導電率計72aで計測した導電率値に基づいて燃料電池システムの運転を制御する制御装置60をさらに備え、制御装置60は、排湯弁34aに閉指示をしたにも拘わらず、排水装置70の排水の導電率値が第3所定値以上である場合、または、排湯弁34aに開指示をしたにも拘わらず、排水装置70の排水の導電率値が第4所定値以下である場合、燃料電池システムを停止する。これにより、排湯弁34aの異常を的確に判断して、燃料電池システムを適切に停止することができる。なお、第3所定値は、排湯弁閉動作異常を検知する基準である。第3所定値は、30〜80μS/cmの所定の値であり、例えば、60μS/cmに設定されている。第3所定値は、第1所定値と同じでも、異なっていても良い。第4所定値は、排湯弁開動作異常を検知する基準である。第4所定値は、30〜80μS/cmの所定の値であり、例えば、70μS/cmに設定されている。第4所定値は、第1所定値や第3所定値と同じでも、異なっていても良い。   Further, the control device 60 further controls the operation of the fuel cell system based on the conductivity value measured by the conductivity meter 72a, and the control device 60 discharges the waste water in spite of instructing to close the drain valve 34a. When the conductivity value of the drainage of the device 70 is equal to or greater than the third predetermined value, or the drainage conductivity value of the drainage device 70 is equal to or less than the fourth predetermined value in spite of the opening instruction to the drain valve 34a. If there is, stop the fuel cell system. Thereby, the abnormality of the hot water discharge valve 34a can be determined accurately, and the fuel cell system can be stopped appropriately. The third predetermined value is a reference for detecting an abnormality in the operation of closing the hot water valve. The third predetermined value is a predetermined value of 30 to 80 μS / cm, and is set to 60 μS / cm, for example. The third predetermined value may be the same as or different from the first predetermined value. The fourth predetermined value is a reference for detecting an abnormality in opening operation of the drain valve. The fourth predetermined value is a predetermined value of 30 to 80 μS / cm, and is set to 70 μS / cm, for example. The fourth predetermined value may be the same as or different from the first predetermined value or the third predetermined value.

なお、第3所定値と第4所定値が第1所定値と同じである場合には、上述した図4のフローチャートを使用できる。すなわち、排湯弁34aに閉指示をしたにも拘わらず、排水装置70の排水の導電率値が第1所定値(第3所定値)以上である場合には、制御装置60は、ステップ104,122で「NO」、「Y閉」と判定しプログラムをステップ124に進める。排湯弁34aに開指示をしたにも拘わらず、排水装置70の排水の導電率値が第1所定値(第4所定値)以下である場合には、制御装置60は、ステップ104,122で「YES」、「開」と判定しプログラムをステップ124に進める。また、第3所定値と第4所定値が第1所定値と異なる場合には、排湯弁34aに閉指示をしたにも拘わらず、排水装置70の排水の導電率値が第3所定値以上である場合には、制御装置60は、ステップ124以降の処理を行うようにすればよい。排湯弁34aに開指示をしたにも拘わらず、排水装置70の排水の導電率値が第4所定値以下である場合には、制御装置60は、ステップ124以降の処理を行うようにすればよい。   When the third predetermined value and the fourth predetermined value are the same as the first predetermined value, the above-described flowchart of FIG. 4 can be used. That is, in the case where the conductivity value of the drainage of the drainage device 70 is equal to or higher than the first predetermined value (third predetermined value) despite the close instruction to the hot water valve 34a, the control device 60 performs step 104. , 122 determines “NO” and “Y closed” and advances the program to step 124. When the conductivity value of the drainage of the drainage device 70 is equal to or lower than the first predetermined value (fourth predetermined value) despite the opening instruction to the hot water valve 34a, the control device 60 performs steps 104 and 122. And "YES" and "open" are determined, and the program proceeds to step 124. In addition, when the third predetermined value and the fourth predetermined value are different from the first predetermined value, the drainage conductivity value of the drainage device 70 is set to the third predetermined value in spite of instructing the drain valve 34a to close. In the case of the above, the control device 60 may perform the processing from step 124 onward. When the conductivity value of the drainage of the drainage device 70 is equal to or lower than the fourth predetermined value despite the opening instruction to the drain valve 34a, the control device 60 performs the processing from step 124 onward. That's fine.

また、凝縮器33から供給された凝縮水を純水化した後で純水タンク13に供給する純水器14をさらに備え、水受け部材71は、さらに純水器14から溢れ出た水を少なくとも受けるように構成されている。これにより、純水器14が劣化した場合、凝縮器33で凝縮された凝縮水中の電解質は純水器14で取り除かれないので、純水タンク13に供給された凝縮水の導電率は大きい値となる。さらに、その導電率の比較的高い水(凝縮水)が純水タンク13から溢れ出た場合には、その溢れ出た水は排水装置70を通って外部に排水され、その排水の導電率が導電率計72aによって検知される。このとき、正常な純水器14で純水化された凝縮水より高い導電率を導電率計72aが検知するので、排水装置70に設けた導電率計72aの検知結果に基づいて、凝縮器33から熱媒体が漏るなどの他の異常がないことを前提に、純水器14の劣化を判断することが可能となる。そして、純水器14が劣化していると判断した場合には、燃料電池システムを停止することが可能となる。   The deionizer 14 is further provided with a deionizer 14 that purifies the condensed water supplied from the condenser 33 and then supplies the deionized water tank 13 to the deionized water tank 13. It is configured to receive at least. Thereby, when the deionizer 14 is deteriorated, the electrolyte in the condensed water condensed by the condenser 33 is not removed by the deionizer 14, so that the conductivity of the condensed water supplied to the deionized water tank 13 is a large value. It becomes. Furthermore, when water having a relatively high conductivity (condensed water) overflows from the pure water tank 13, the overflowed water is drained outside through the drainage device 70, and the conductivity of the drainage is reduced. It is detected by the conductivity meter 72a. At this time, since the conductivity meter 72a detects higher conductivity than the condensed water purified by the normal deionizer 14, based on the detection result of the conductivity meter 72a provided in the drainage device 70, the condenser It is possible to determine the deterioration of the deionizer 14 on the assumption that there is no other abnormality such as leakage of the heat medium from 33. When it is determined that the deionizer 14 has deteriorated, the fuel cell system can be stopped.

なお、上述した実施の形態において、水受け部材71の代わりに、図6に示すように、貯水器16である純水タンク13の下方に純水タンク13を覆うように配設され、純水タンク13から溢れ出てまたは漏れて落水する水を受けるように構成されている水受け部材73を使用するようにしてもよい。水受け部材73が、純水タンク13から漏れたり溢れ出て落水する水を確実に受けて排水することができ、それらの液体の導電率を確実に検知することができる。   In the above-described embodiment, instead of the water receiving member 71, as shown in FIG. 6, the pure water tank 13 is disposed below the pure water tank 13 as the water reservoir 16 so as to cover the pure water. You may make it use the water receiving member 73 comprised so that the water which overflows from the tank 13 or leaks and falls may be used. The water receiving member 73 can reliably receive and drain the water that leaks or overflows from the pure water tank 13, and the conductivity of these liquids can be reliably detected.

また、水受け部材73は、さらに、凝縮器33の下方に凝縮器33を覆うように配設され、凝縮器33から漏れて落水する熱媒体(貯湯水)を受けるように構成されるようにしてもよい。これにより、凝縮器33や凝縮器33に熱媒体を供給する供給管(貯湯水循環ライン32のうち筐体11内に配設されている部分)などの熱媒体が流れる部材から熱媒体が漏れた場合、その漏れた熱媒体は排水装置70を通って外部に排水され、その排水の導電率が導電率計72aによって検知される。一般的に、前記熱媒体の導電率は、正常な凝縮器33で凝縮された凝縮水の導電率より大きい。すなわち、正常な凝縮水より高い導電率を導電率計72aが検知した場合、凝縮器33や凝縮器33に熱媒体を供給する供給管などの熱媒体が流れる部材から熱媒体が漏れた可能性があると判断することが可能となる。そして、熱媒体が漏れたと判断した場合には、燃料電池システムを停止することが可能となる。なお、熱媒体が凝縮器33から漏れるためには凝縮器33内の熱媒体配管が破損し、熱媒体配管から熱媒体が排ガス側に漏れていることが前提である。   Further, the water receiving member 73 is disposed below the condenser 33 so as to cover the condenser 33, and is configured to receive a heat medium (hot water storage water) that leaks from the condenser 33 and falls. May be. As a result, the heat medium leaked from a member through which the heat medium flows, such as the condenser 33 and a supply pipe that supplies the heat medium to the condenser 33 (part of the hot water circulation line 32 disposed in the housing 11). In this case, the leaked heat medium is drained to the outside through the drainage device 70, and the conductivity of the drainage is detected by the conductivity meter 72a. Generally, the conductivity of the heat medium is larger than the conductivity of the condensed water condensed in the normal condenser 33. That is, when the conductivity meter 72a detects a conductivity higher than that of normal condensed water, the heat medium may have leaked from the condenser 33 or a member through which the heat medium flows, such as a supply pipe that supplies the heat medium to the condenser 33. It becomes possible to judge that there is. When it is determined that the heat medium has leaked, the fuel cell system can be stopped. In order to leak the heat medium from the condenser 33, it is assumed that the heat medium pipe in the condenser 33 is broken and the heat medium leaks from the heat medium pipe to the exhaust gas side.

また、水受け部材73は、さらに、貯水器16である純水器14の下方に純水器14を覆うように配設され、純水器14から溢れ出てまたは漏れて落水する水を受けるように構成されている。これにより、水受け部材73が、純水器14から漏れたり溢れ出て落水する水を確実に受けて排水することができ、それらの液体の導電率を確実に検知することができる。なお、熱媒体が凝縮器33から漏れるためには凝縮器33内の熱媒体配管が破損し、熱媒体配管から熱媒体が排ガス側に漏れていることが前提である。   Further, the water receiving member 73 is disposed below the deionizer 14 serving as the water reservoir 16 so as to cover the deionizer 14 and receives water that overflows or leaks from the deionizer 14. It is configured as follows. Thereby, the water receiving member 73 can reliably receive and drain the water that leaks or overflows from the deionizer 14, and the conductivity of these liquids can be reliably detected. In order to leak the heat medium from the condenser 33, it is assumed that the heat medium pipe in the condenser 33 is broken and the heat medium leaks from the heat medium pipe to the exhaust gas side.

また、前述した水受け部材73は、一つの水受け部材が、純水タンク13、純水器14、凝縮器33から漏れた液体とオーバーフローライン13b、14aからの液体の両方を受けるように構成されているが、純水タンク13、純水器14、凝縮器33から漏れた液体を受ける水受け部材とオーバーフローライン13b、14aからの液体の両方を受ける水受け部材の二つの水受け部材から構成されるようにしてもよい。この場合、いずれか一方が他方の水を受けるように構成し一方に排水管72を設けるようにすればよい。また、二つの水受け部材から水を受けるもう一つの水受け部材を設け、その水受け部材に排水管72を設けるようにすればよい。   Further, the water receiving member 73 described above is configured such that one water receiving member receives both the liquid leaked from the pure water tank 13, the pure water device 14, and the condenser 33 and the liquid from the overflow lines 13b and 14a. Although there are two water receiving members, a water receiving member that receives liquid leaked from the pure water tank 13, the pure water device 14, and the condenser 33 and a water receiving member that receives both liquid from the overflow lines 13b and 14a. It may be configured. In this case, either one may be configured to receive the other water, and the drainage pipe 72 may be provided on the other. Further, another water receiving member that receives water from the two water receiving members may be provided, and the drain pipe 72 may be provided on the water receiving member.

また、上述した水自立制御が行われていないシステムにおいても本発明を適用できる。そのシステムにおいては、図7に示すように、水道水など外部の水が回収水系(凝縮器33から純水タンク13の間)に供給されるようになっている。すなわち、純水器14に給水管14bが接続されており、水道水が給水管14bを通して純水器14に供給されるようになっている。給水管14bには給水弁14cが設けられており、その開閉が制御装置60の指令によって制御されている。また、純水タンク13内には、容器内の液体(本実施の形態では純水)の導電率を検知する導電率計13aが備えられている。導電率計13aの検知結果は、制御装置60に送信されるようになっている。導電率計13aは、水自立制御が行われていない場合において、純水器14の劣化、燃料電池24の劣化を検知するためのものである。   In addition, the present invention can be applied to a system in which the above water self-sustained control is not performed. In the system, as shown in FIG. 7, external water such as tap water is supplied to a recovered water system (between the condenser 33 and the pure water tank 13). That is, the water supply pipe 14b is connected to the deionizer 14, and the tap water is supplied to the deionizer 14 through the water supply pipe 14b. A water supply valve 14 c is provided in the water supply pipe 14 b, and its opening / closing is controlled by a command from the control device 60. The pure water tank 13 is provided with a conductivity meter 13a that detects the conductivity of the liquid in the container (pure water in the present embodiment). The detection result of the conductivity meter 13 a is transmitted to the control device 60. The conductivity meter 13a is for detecting the deterioration of the deionizer 14 and the deterioration of the fuel cell 24 when the water self-sustained control is not performed.

また、液体の導電率を検知する導電率計13aを容器内に備えた純水タンク13が、燃料電池システム内であって系統電源51からインバータ装置50までの交流電流系統56のうち浸水することで漏電する可能性のある漏電可能部位より下方に設置されている。これにより、燃料電池システムが冠水した場合、外部の水(例えば洪水時の水:一般的に正常状態の燃料電池システムの回収水や水道水より導電率が高い)が、オーバーフローライン13bを逆流したり純水タンク13の上部から流入するなどして純水タンク13内に浸入すると、その外部の水は導電率が高いので、導電率計13aの測定値がそれまでの値(外部の水が進水する前の純水タンク13a内の液体の値)より高くなる。したがって、このことを利用することで、外部の水が純水タンク13内に浸入することすなわち燃料電池システムの冠水を確実かつ的確に検出することが可能であり、この検出時から時間をおかないで燃料電池システムを早期に停止(電力変換装置の停止も含む)することが可能となる。   Further, the pure water tank 13 provided with a conductivity meter 13a for detecting the conductivity of the liquid in the container is submerged in the alternating current system 56 from the system power supply 51 to the inverter device 50 in the fuel cell system. It is installed below the potential leakage area where there is a possibility of leakage. As a result, when the fuel cell system is flooded, external water (for example, water at the time of flooding: generally having higher conductivity than the recovered water and tap water of the fuel cell system in a normal state) flows back through the overflow line 13b. If the water enters the pure water tank 13 by flowing from the upper part of the pure water tank 13 or the like, the conductivity of the external water is high, so the measured value of the conductivity meter 13a is the previous value (external water is Higher than the value of the liquid in the pure water tank 13a before launching). Therefore, by utilizing this fact, it is possible to reliably and accurately detect the external water entering the pure water tank 13, that is, the flooding of the fuel cell system. Thus, it becomes possible to stop the fuel cell system at an early stage (including stopping the power conversion device).

また、冠水時は導電率計13aより導電率計72aの方が下方にあるため、導電率計13aより早期に検知可能である。また、給水弁14cが故障時の検知が可能である。具体的には、閉指示に関わらず開いている故障(開故障)の検知が可能である。すなわち、水道水が多量に入ることで純水器14が早期に劣化し、純水タンク13内の導電率が増大し導電率が第1所定値以上に上がった場合に、検知・停止が可能である。さらに、開指示に関わらず閉じている故障(閉故障)の検知が可能である。すなわち、排湯弁のモードと同等に、水補給しているのに水不足が解消されないことを検知して停止することが可能である。   Moreover, since the conductivity meter 72a is located below the conductivity meter 13a at the time of flooding, it can be detected earlier than the conductivity meter 13a. Further, it is possible to detect when the water supply valve 14c is out of order. Specifically, an open failure (open failure) can be detected regardless of the closing instruction. That is, when a large amount of tap water enters, the deionizer 14 deteriorates early, the conductivity in the deionized water tank 13 increases, and the conductivity rises above the first predetermined value, so that detection / stop is possible. It is. Furthermore, a closed failure (closed failure) can be detected regardless of the opening instruction. That is, it is possible to stop by detecting that water shortage is not solved even though water is being replenished, as in the mode of the hot water valve.

なお、導電率計72aは、配水管72のうち筐体11の外に出ている部分に設けてもよい。また、排水装置70は筐体11の外に配置するようにしてもよい。   The conductivity meter 72a may be provided in a portion of the water distribution pipe 72 that is outside the casing 11. Further, the drainage device 70 may be disposed outside the housing 11.

また、本発明は、高分子電解質型燃料電池を備えた燃料電池システムでも適用することができる。この場合、燃焼排ガスの凝縮器以外に、改質ガス凝縮器、オフガス凝縮器が存在する。改質ガス凝縮器とオフガス凝縮器だけで水(凝縮水)が余る。   The present invention can also be applied to a fuel cell system provided with a polymer electrolyte fuel cell. In this case, there are a reformed gas condenser and an off-gas condenser in addition to the combustion exhaust gas condenser. Only the reformed gas condenser and the off-gas condenser leave water (condensed water).

11…筐体、11a…第1排気口、11b…空気導出口、11c…空気導入口、12…仕切部材、12a…空気導入口、13…純水タンク、13a…導電率計、13b…オーバーフローライン(第1導水管)、14…純水器、14a…オーバーフローライン(第2導水管)、15…換気用空気ブロワ(送風手段)、16…貯水器、17…導水管、20…燃料電池モジュール、21…ケーシング、21a…導出口、22…蒸発部、23…改質部、24…燃料電池、24a…セル、24b…燃料流路、24c…空気流路、25…マニホールド、30…排熱回収システム、31…貯湯槽、32…貯湯水循環ライン、32…貯湯水循環ポンプ、32a…貯湯水循環ポンプ、32b…ラジエータ、32c…温度センサ、33…第1熱交換器(凝縮器)、34…排湯管、34a…排湯弁、41…給水管、41a…改質水ポンプ、42…改質用原料供給管、42a…脱硫器、42b…原料ポンプ、50…インバータ装置(電力変換装置)、50a…DC/DCコンバータ、50b…DC/ACインバータ、50c…系統連系インバータ制御装置、50d…インバータ用電源DC/DCコンバータ、50e…電力測定装置、50f…整流回路、50g…第1接続器、50h…第2接続器、51…系統電源、52…電源ライン、52a…電力測定装置、53…外部電力負荷、54…補機用電源基板、55…補機、56…交流電流系統、60…制御装置、70…排水装置、71,73…水受け部材、72…排水管、72a…導電率計、R1…第1室、R2…第2室。

DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 ... Case, 11a ... 1st exhaust port, 11b ... Air outlet port, 11c ... Air inlet port, 12 ... Partition member, 12a ... Air inlet port, 13 ... Pure water tank, 13a ... Conductivity meter, 13b ... Overflow Line (first water conduit), 14 ... pure water device, 14a ... overflow line (second water conduit), 15 ... air blower (ventilation means) for ventilation, 16 ... water reservoir, 17 ... water conduit, 20 ... fuel cell Module, 21 ... casing, 21a ... outlet, 22 ... evaporating part, 23 ... reforming part, 24 ... fuel cell, 24a ... cell, 24b ... fuel flow path, 24c ... air flow path, 25 ... manifold, 30 ... exhaust Heat recovery system, 31 ... Hot water tank, 32 ... Hot water circulation line, 32 ... Hot water circulation pump, 32a ... Hot water circulation pump, 32b ... Radiator, 32c ... Temperature sensor, 33 ... First heat exchanger (condenser), 4 ... Hot water pipe, 34a ... Hot water valve, 41 ... Feed water pipe, 41a ... Reformed water pump, 42 ... Reforming raw material supply pipe, 42a ... Desulfurizer, 42b ... Raw material pump, 50 ... Inverter device (power conversion) Device), 50a ... DC / DC converter, 50b ... DC / AC inverter, 50c ... system interconnection inverter control device, 50d ... power source DC / DC converter for inverter, 50e ... power measuring device, 50f ... rectifier circuit, 50g ... DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 connector, 50h ... 2nd connector, 51 ... system | strain power supply, 52 ... power supply line, 52a ... power measuring device, 53 ... external power load, 54 ... power supply board for auxiliary machines, 55 ... auxiliary machine, 56 ... alternating current System, 60 ... control device, 70 ... drainage device, 71, 73 ... water receiving member, 72 ... drainage pipe, 72a ... conductivity meter, R1 ... first chamber, R2 ... second chamber.

Claims (10)

燃料電池を少なくとも含んで構成され、水と燃料および酸化剤ガスが供給される燃料電池モジュールを備えた燃料電池システムであって、
前記燃料電池システムの中で流通する水分を含んだガス中の水蒸気を液状の熱媒体との熱交換で凝縮し凝縮水を生成する凝縮器と、
前記凝縮器から供給された前記凝縮水を貯蔵する貯水器と、
前記貯水器に貯蔵されている前記凝縮水を前記水として前記燃料電池モジュールに供給する水供給手段と、
前記貯水器から溢れ出た水を排出する排水装置と、
前記排水装置に備えられて前記排水の導電率を検知する導電率計と、を備えたことを特徴とする燃料電池システム。
A fuel cell system comprising a fuel cell module comprising at least a fuel cell and supplied with water, fuel and oxidant gas,
A condenser for condensing water vapor in a gas containing moisture flowing in the fuel cell system by heat exchange with a liquid heat medium to generate condensed water;
A water reservoir for storing the condensed water supplied from the condenser;
Water supply means for supplying the condensed water stored in the water reservoir as the water to the fuel cell module;
A drainage device for discharging water overflowing from the water reservoir;
A fuel cell system comprising: a conductivity meter provided in the drainage device for detecting conductivity of the drainage.
請求項1において、前記燃料電池モジュール、前記凝縮器、前記貯水器および前記排水装置は筐体内に配設され、前記排水装置は、前記貯水器から溢れ出た水を少なくとも受ける水受け部材と、前記受けた水を前記水受け部材から前記筐体の外部に排出する排水管とを備えたことを特徴とする燃料電池システム。   The fuel cell module, the condenser, the water reservoir, and the drainage device according to claim 1, wherein the drainage device includes at least a water receiving member that receives at least water overflowing from the water reservoir, A fuel cell system comprising: a drain pipe for discharging the received water from the water receiving member to the outside of the housing. 請求項2において、前記貯水器に備えられ前記貯水器から溢れ出た水を前記水受け部材に導く導水管をさらに備えたことを特徴とする燃料電池システム。   3. The fuel cell system according to claim 2, further comprising a water guide pipe that is provided in the water reservoir and guides the water overflowing from the water reservoir to the water receiving member. 請求項2または請求項3において、前記水受け部材は、前記貯水器の下方に配設され、前記貯水器から漏れて落水する水を受けるように構成されていることを特徴とする燃料電池システム。   4. The fuel cell system according to claim 2, wherein the water receiving member is disposed below the water reservoir and receives water that leaks from the water reservoir and falls. . 請求項2乃至請求項4の何れか一項において、前記水受け部材は、前記凝縮器から漏れて落水する前記熱媒体を受けるように構成されていることを特徴とする燃料電池システム。   5. The fuel cell system according to claim 2, wherein the water receiving member is configured to receive the heat medium that leaks and falls from the condenser. 6. 請求項3において、前記貯水器は、前記凝縮器から供給された凝縮水を純水化する純水器と、前記純水器から供給された純水と貯水する水タンクを備え、
前記水タンクに備えられ前記水タンクから溢れ出た水を前記水受け部材に導く第1導水管、前記純水器に備えられ前記純水器から溢れ出た水を前記水受け部材に導く第2導水管のうち少なくとも一方を前記導水管として備えたことを特徴とする燃料電池システム。
The water reservoir according to claim 3, comprising: a deionizer that purifies condensed water supplied from the condenser; and a water tank that stores the pure water supplied from the deionizer.
A first water conduit provided in the water tank for guiding water overflowing from the water tank to the water receiving member, and a first conduit for guiding water overflowing from the pure water device provided in the pure water device to the water receiving member. A fuel cell system comprising at least one of the two water conduits as the water conduit.
請求項1乃至請求項6の何れか一項において、
貯湯水を貯水し、高温の貯湯水を上部から給湯しその減少分だけ低温の補給水を下部から補給する貯湯槽と、
前記貯湯槽の下部に一端が接続され前記貯湯槽の上部に他端が接続され途中に前記凝縮器が設けられるとともに、前記貯湯水を前記熱媒体として前記凝縮器に供給する貯湯水循環ラインと、
前記貯湯槽の貯湯水入口と前記凝縮器の貯湯水出口との間の前記貯湯水循環ラインに接続され前記凝縮器で熱交換された後の貯湯水を前記排水装置に排水する排湯管と、
前記排湯管に備えられ前記排湯管を開閉する排湯弁と、をさらに備えたことを特徴とする燃料電池システム。
In any one of Claims 1 thru | or 6,
A hot water storage tank that stores hot water, supplies hot hot water from the top, and supplies low-temperature makeup water from the bottom by the reduced amount;
One end is connected to the lower part of the hot water tank, the other end is connected to the upper part of the hot water tank, the condenser is provided in the middle, and the hot water circulating line for supplying the hot water as the heat medium to the condenser;
A hot water pipe for draining hot water after being connected to the hot water circulation line between the hot water storage inlet of the hot water storage tank and the hot water outlet of the condenser and being heat-exchanged by the condenser to the drainage device;
A fuel cell system, further comprising a hot water valve provided in the hot water pipe and opening and closing the hot water pipe.
請求項1乃至請求項7の何れか一項において、前記導電率計で計測した導電率値に基づいて前記燃料電池システムの運転を制御する制御装置をさらに備え、
前記制御装置は、前記排水装置の排水の導電率値が第1所定値以上となった場合、前記燃料電池システムを停止することを特徴とする燃料電池システム。
The control device according to any one of claims 1 to 7, further comprising a control device that controls operation of the fuel cell system based on a conductivity value measured by the conductivity meter,
The said control apparatus stops the said fuel cell system, when the electrical conductivity value of the waste_water | drain of the said drainage apparatus becomes more than a 1st predetermined value, The fuel cell system characterized by the above-mentioned.
請求項1乃至請求項7の何れか一項において、前記導電率計で計測した導電率値に基づいて前記燃料電池システムの運転を制御する制御装置をさらに備え、
前記制御装置は、前記排水装置の排水の導電率値が第2所定値以下である場合、前記燃料電池モジュールに供給する水が不足していると判断し、前記燃料電池モジュールに供給する水が増大するように前記燃料電池システムを制御することを特徴とする燃料電池システム。
The control device according to any one of claims 1 to 7, further comprising a control device that controls operation of the fuel cell system based on a conductivity value measured by the conductivity meter,
When the conductivity value of the drainage of the drainage device is equal to or less than a second predetermined value, the control device determines that the water supplied to the fuel cell module is insufficient, and the water supplied to the fuel cell module A fuel cell system, wherein the fuel cell system is controlled to increase.
請求項7において、前記導電率計で計測した導電率値に基づいて前記燃料電池システムの運転を制御する制御装置をさらに備え、
前記制御装置は、前記排湯弁に閉指示をしたにも拘わらず、前記排水装置の排水の導電率値が前記第3所定値以上である場合、または、前記排湯弁に開指示をしたにも拘わらず、前記排水装置の排水の導電率値が第4所定値以下である場合、前記燃料電池システムを停止することを特徴とする燃料電池システム。

In Claim 7, further comprising a control device for controlling the operation of the fuel cell system based on the conductivity value measured by the conductivity meter,
The control device instructs the drainage valve to open when the conductivity value of the drainage of the drainage device is equal to or greater than the third predetermined value even though the drainage valve is instructed to close. Nevertheless, the fuel cell system is stopped when the conductivity value of the drainage of the drainage device is a fourth predetermined value or less.

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