JP2010250998A - Fuel cell system - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a fuel cell system, capable of protecting a water feed pump from foreign matter such as dust included in condensed water with a simple structure, extending the life of a filter for protecting the water feed pump from the foreign matter, and preventing adhesion of the foreign matter to a float switch. <P>SOLUTION: The float switch 25 is disposed above an outlet 30 in the bottom of a condensed water tank 24, and a cylindrical filter 29 is provided to surround the outlet 30 of the tank 24 and the float switch 25. An outlet filter 31 is provided below the float switch 25 as an integrated unit with the cylindrical filter 29 to cover the outlet 30 of the tank 24. The mesh of the outlet filter 31 is set finer than the mesh of the cylindrical filter 29. Accordingly, condensed water recovered by condensing moisture in exhaust gas passes through the cylindrical filter 29 and then through the outlet filter before it flows through the outlet of the tank. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、燃料電池を用いて発電を行い排ガス中の水分を回収して有効利用する燃料電池システムに関するものである。   The present invention relates to a fuel cell system that uses a fuel cell to generate power and recovers moisture in exhaust gas for effective use.

従来のこの種の燃料電池システムとしては、水素製造装置の排ガス中の水分を凝縮させて回収した凝縮水を貯める凝縮水タンクと水供給ポンプとの間の水供給路にフィルタを設けて、水供給ポンプを凝縮水に含まれる埃などの異物から保護した燃料電池システムがある(例えば、特許文献1参照)。   As a conventional fuel cell system of this type, a filter is provided in a water supply path between a condensed water tank for storing condensed water collected by condensing moisture in exhaust gas of a hydrogen production apparatus and a water supply pump, There is a fuel cell system in which a supply pump is protected from foreign matters such as dust contained in condensed water (see, for example, Patent Document 1).

以下、図面を参照しながら、上記従来の燃料電池システムを説明する。図6は従来の燃料電池システムの構成を示すものである。   Hereinafter, the conventional fuel cell system will be described with reference to the drawings. FIG. 6 shows the configuration of a conventional fuel cell system.

図6に示すように、従来の燃料電池システムは、燃焼の熱を利用して水と原料ガスから燃料ガスを製造する水素製造装置1と、水素製造装置1によって製造された燃料ガスと酸化剤ガスを用いて発電を行う燃料電池2と、燃料電池2を冷却する冷却水を貯める冷却水タンク3と、燃料電池2と冷却水タンク3との間で冷却水を循環させるための冷却水路4と、冷却水路4に設けられ燃料電池2と冷却水タンク3との間で冷却水を循環させる冷却水ポンプ5と、燃料電池2から冷却水タンク3に戻る冷却水路4に設けられ燃料電池2との熱交換により暖められた冷却水を冷却する熱交換器6と、燃料電池2より排出される排気燃料ガスを冷却し排気燃料ガスに含まれる水分(水蒸気)を凝縮させる燃料側凝縮器7と、燃料電池2より排出される排気酸化剤ガスを冷却し排気酸化剤ガスに含まれる水分(水蒸気)を凝縮させる空気側凝縮器8と、燃料側凝縮器7と空気側凝縮器8で凝縮した凝縮水を貯める大気開放型の凝縮水タンク9と、凝縮水タンク9内に凝縮水タンク9の水位に連動して上下動する部分を有し凝縮水タンク9の水位が第1の所定水位を超えるとONし凝縮水タンク9の水位が第1の所定水位より低い第2の所定水位以下になるとOFFするフロートスイッチ10と、途中にフロートスイッチ10により動作する水供給ポンプ12を有し凝縮水タンク9の底部の出口から流出した凝縮水を浄化して冷却水タンク3に導く水供給路13と、冷却水タンク3内部の余剰冷却水を凝縮水タンク9に排出する水排出路14と、凝縮水タンク9の底部の出口と水供給ポンプ12との間の水供給路13に設けられ凝縮水に含まれる埃などの異物が水供給ポンプ12に流れないようにする1重のフィルタ15とを備えている。   As shown in FIG. 6, the conventional fuel cell system includes a hydrogen production apparatus 1 that produces fuel gas from water and a raw material gas using heat of combustion, and a fuel gas and an oxidant produced by the hydrogen production apparatus 1. A fuel cell 2 that generates power using gas, a cooling water tank 3 that stores cooling water that cools the fuel cell 2, and a cooling water channel 4 that circulates the cooling water between the fuel cell 2 and the cooling water tank 3. A cooling water pump 5 provided in the cooling water channel 4 for circulating the cooling water between the fuel cell 2 and the cooling water tank 3, and a fuel cell 2 provided in the cooling water channel 4 returning from the fuel cell 2 to the cooling water tank 3. A heat exchanger 6 that cools the cooling water heated by heat exchange with the fuel, and a fuel-side condenser 7 that cools the exhaust fuel gas discharged from the fuel cell 2 and condenses moisture (water vapor) contained in the exhaust fuel gas. And discharged from the fuel cell 2 An air side condenser 8 that cools the gas oxidant gas and condenses moisture (water vapor) contained in the exhaust oxidant gas, and an open air type that stores the condensed water condensed by the fuel side condenser 7 and the air side condenser 8. The condensate tank 9 has a portion that moves up and down in conjunction with the water level of the condensate water tank 9 and is turned on when the water level of the condensate water tank 9 exceeds the first predetermined water level. When the water level becomes lower than the second predetermined water level lower than the first predetermined water level, the float switch 10 is turned off, and the water supply pump 12 operated by the float switch 10 is provided on the way and flows out from the outlet at the bottom of the condensed water tank 9. The water supply path 13 that purifies the condensed water and leads it to the cooling water tank 3, the water discharge path 14 that discharges the excess cooling water inside the cooling water tank 3 to the condensed water tank 9, and the outlet at the bottom of the condensed water tank 9 And water supply pump 12 Foreign substances such as dust contained in the condensed water is provided to the water supply path 13 between is a singlet filter 15 to prevent flow through the water supply pump 12.

上記のように構成された従来の燃料電池システムについて、以下、その動作を図6を参照しながら説明する。   The operation of the conventional fuel cell system configured as described above will be described below with reference to FIG.

燃料電池システムの運転中は、水素製造装置1が、燃焼の熱を利用して水と原料ガスから水素を主成分とする燃料ガスを製造する。燃料電池2が、水素製造装置1によって製造された燃料ガスと酸化剤ガスを用いて発電を行う。このとき燃料電池2の電気化学反応によって酸化剤ガス側に水が生成され、燃料電池2から、排気燃料ガスと排気酸化剤ガスが出る。水素製造装置1が製造した燃料ガスの一部は水素製造装置1内で燃焼される。また、燃料電池2は発電により熱を発生する。   During operation of the fuel cell system, the hydrogen production device 1 produces fuel gas containing hydrogen as a main component from water and a raw material gas by using heat of combustion. The fuel cell 2 generates power using the fuel gas and oxidant gas produced by the hydrogen production apparatus 1. At this time, water is generated on the oxidant gas side by the electrochemical reaction of the fuel cell 2, and exhaust fuel gas and exhaust oxidant gas are emitted from the fuel cell 2. A part of the fuel gas produced by the hydrogen production apparatus 1 is burned in the hydrogen production apparatus 1. The fuel cell 2 generates heat by power generation.

燃料電池2から排出された排気燃料ガスは、燃料側凝縮器7に導かれて燃料側凝縮器7で外気と熱交換することにより冷却されて排気燃料ガスに含まれる水分(水蒸気)が凝縮する。また、燃料電池2から排出された排気酸化剤ガスは、空気側凝縮器8に導かれて空気側凝縮器8で外気と熱交換することにより冷却されて排気酸化剤ガスに含まれる水分(水蒸気)が凝縮する。燃料側凝縮器7と空気側凝縮器8で凝縮した凝縮水は、それぞれ凝縮水タンク9に貯められる。   The exhaust fuel gas discharged from the fuel cell 2 is led to the fuel side condenser 7 and is cooled by exchanging heat with the outside air in the fuel side condenser 7 to condense moisture (water vapor) contained in the exhaust fuel gas. . Further, the exhaust oxidant gas discharged from the fuel cell 2 is led to the air-side condenser 8 and is cooled by exchanging heat with the outside air in the air-side condenser 8, so that moisture (water vapor) contained in the exhaust oxidant gas is cooled. ) Condenses. The condensed water condensed by the fuel side condenser 7 and the air side condenser 8 is respectively stored in the condensed water tank 9.

凝縮水タンク9内の凝縮水の水位が第1の所定水位を超えると、フロートスイッチ10がONになり、水供給ポンプ12が動作する。水供給ポンプ12の動作により、凝縮水タンク9内の凝縮水は、凝縮水タンク9の底部の出口から水供給路13に流れる。水供給路13に流入した凝縮水は、フィルタ15で濾過された後、水供給ポンプ12を通って図示しない浄化装置により純水になって冷却水タンク3に注がれる。このとき、冷却水タンク3に水が過剰に入ったとしても水排出路14により余剰冷却水は凝縮水タンク9に排出される。ここで、冷却水タンク3の上方にある気体は水排出路14を通じて大気開放された凝縮水タンク9と接続されているため、冷却水タンク3内部の圧力は常に大気開放された状態と同等である。凝縮水タンク9内の凝縮水の水位が第1の所定水位より低い第2の所定水位以下になるとフロートスイッチ10がOFFになり、水供給ポンプ12が停止し、凝縮水タンク9の底部の出口からの凝縮水の流出が止まる。   When the water level of the condensed water in the condensed water tank 9 exceeds the first predetermined water level, the float switch 10 is turned on and the water supply pump 12 is operated. By the operation of the water supply pump 12, the condensed water in the condensed water tank 9 flows from the bottom outlet of the condensed water tank 9 to the water supply path 13. The condensed water flowing into the water supply path 13 is filtered by the filter 15, passes through the water supply pump 12, becomes pure water by a purification device (not shown), and is poured into the cooling water tank 3. At this time, even if water enters the cooling water tank 3 excessively, the excess cooling water is discharged to the condensed water tank 9 through the water discharge passage 14. Here, since the gas above the cooling water tank 3 is connected to the condensed water tank 9 opened to the atmosphere through the water discharge passage 14, the pressure inside the cooling water tank 3 is always equivalent to the state opened to the atmosphere. is there. When the water level of the condensed water in the condensed water tank 9 falls below a second predetermined water level lower than the first predetermined water level, the float switch 10 is turned off, the water supply pump 12 is stopped, and the outlet of the bottom of the condensed water tank 9 The condensate flow from the water stops.

冷却水タンク3の冷却水は、冷却水ポンプ5により冷却水路4を通って燃料電池2に送られて燃料電池2との熱交換により暖められる。燃料電池2との熱交換により暖められた冷却水は熱交換器6で冷却されて冷却水タンク3に戻る。熱交換器6で回収した燃料電池2の熱は、お湯として貯湯タンク(図示せず)に貯められ、給湯などに利用される。また冷却水タンク3内部の冷却水が所定水位以下になったことを図示しない水位検知手段により検知した場合や、燃料電池の起動時に、水供給路13の水供給ポンプ12を作動させることにより冷却水タンク3に凝縮水タンク9の水を供給することもある。このとき冷却水タンク3に水が過剰に入ったとしても水排出路14により余剰冷却水は凝縮水タンク9に排出される。   The cooling water in the cooling water tank 3 is sent to the fuel cell 2 through the cooling water passage 4 by the cooling water pump 5 and warmed by heat exchange with the fuel cell 2. The cooling water heated by heat exchange with the fuel cell 2 is cooled by the heat exchanger 6 and returned to the cooling water tank 3. The heat of the fuel cell 2 recovered by the heat exchanger 6 is stored as hot water in a hot water storage tank (not shown) and used for hot water supply or the like. The cooling water tank 3 is cooled by operating the water supply pump 12 of the water supply path 13 when it is detected by a water level detection means (not shown) that the cooling water in the cooling water tank 3 is below a predetermined water level or when the fuel cell is started. The water in the condensed water tank 9 may be supplied to the water tank 3. At this time, even if water enters the cooling water tank 3 excessively, the excess cooling water is discharged to the condensed water tank 9 through the water discharge passage 14.

ここで、凝縮水タンク9が大気開放型であること等から、凝縮水タンク9内の凝縮水には埃や水垢が含まれることがある。この埃や水垢は、凝縮水と共に凝縮水タンク9の底部の出口から水供給路13に流出して水供給ポンプ12に向かって流れるが、フィルタ15の目より大きい埃や水垢は、水供給ポンプ12の手前(直前)に配置されたフィルタ15により捕捉されて、水供給ポンプ12にはフィルタ15により濾過された凝縮水が流れ込む。そのため、フィルタ15により、水供給ポンプ12を、凝縮水に含まれる埃などの異物から保護できる。   Here, because the condensed water tank 9 is open to the atmosphere, the condensed water in the condensed water tank 9 may contain dust and scale. The dust and scale together with the condensed water flows out from the outlet at the bottom of the condensed water tank 9 to the water supply path 13 and flows toward the water supply pump 12. However, the dust and scale larger than the eyes of the filter 15 The condensed water captured by the filter 15 disposed immediately before (just before) 12 and filtered by the filter 15 flows into the water supply pump 12. Therefore, the filter 15 can protect the water supply pump 12 from foreign matters such as dust contained in the condensed water.

特開平9−306523号公報JP-A-9-306523

しかしながら、上記従来の構成では、水供給ポンプ12の手前(直前)のフィルタ15は、凝縮水中の異物を捕らえるようにフィルタの目を細かくしているため、埃や水垢などによるの汚れが堆積しやすく。そのため、フィルタ寿命が短く、フィルタ15を交換する頻度が多くなるという課題を有していた。   However, in the above-described conventional configuration, the filter 15 in front (immediately before) the water supply pump 12 has a fine filter so as to catch foreign matter in the condensed water, so that dirt such as dust or scale accumulates. Easy. Therefore, there is a problem that the filter life is short and the frequency of replacing the filter 15 is increased.

また、フロートスイッチ10は、繊維状のゴミ、埃などの異物の付着により、凝縮水タンク9の水位に連動して上下動する部分が、凝縮水タンク9の水位に連動しなくなり、水供給ポンプ12が凝縮水タンク9の水位に応じた動作をしないという課題を有していた。   Further, the float switch 10 has a portion that moves up and down in conjunction with the water level of the condensate water tank 9 due to adhesion of foreign matters such as fibrous dust and dust. 12 had the subject that the operation | movement according to the water level of the condensed water tank 9 was not carried out.

このフロートスイッチ10の課題を解決するために、フロートスイッチ10を保護するフィルタを追加するという構成も考えられるが、その場合は、フィルタが複数になり、構造が複雑になるという課題も有していた。   In order to solve the problem of the float switch 10, a configuration in which a filter for protecting the float switch 10 is added is also conceivable. However, in that case, there is a problem that a plurality of filters are provided and the structure becomes complicated. It was.

そこで、本発明は、簡素な構造で、水供給ポンプを凝縮水に含まれる埃などの異物から保護でき、水供給ポンプを異物から保護するフィルタの寿命が長くなり、フロートスイッチに異物が付着しないようにできる燃料電池システムを提供することを目的とする。   Therefore, the present invention has a simple structure and can protect the water supply pump from foreign matters such as dust contained in the condensed water, the life of the filter that protects the water supply pump from foreign matters is prolonged, and no foreign matter adheres to the float switch. An object of the present invention is to provide a fuel cell system that can be configured as described above.

上記目的を達成するために本発明の燃料電池システムは、フロートスイッチにおける凝縮水タンクの水位に連動して上下動する部分を、凝縮水タンクの底部の出口の上方に配置し、凝縮水タンクの出口とフロートスイッチにおける上下動する部分を囲む筒形フィルタを設け、従来の水供給ポンプの手前のフィルタの代わりに、フロートスイッチの上下動する部分の下方に筒形フィルタと一体に構成され凝縮水タンクの出口を覆う出口フィルタを設け、出口フィルタの目を筒形フィルタの目より細かくし、排ガス中の水分を凝縮させて回収した凝縮水が、筒形フィルタを通過した後に出口フィルタを通過して凝縮水タンクの出口から流出するように構成したのである。   In order to achieve the above object, the fuel cell system of the present invention is arranged such that a portion of the float switch that moves up and down in conjunction with the water level of the condensed water tank is disposed above the outlet of the bottom of the condensed water tank. A cylindrical filter that surrounds the outlet and the part that moves up and down in the float switch is provided. Instead of the filter in front of the conventional water supply pump, the condensed filter is integrated with the cylindrical filter below the part that moves up and down of the float switch. An outlet filter is provided to cover the tank outlet. The condensed water collected by condensing the moisture in the exhaust gas after passing through the cylindrical filter passes through the outlet filter. Therefore, it is configured to flow out from the outlet of the condensed water tank.

本発明の燃料電池システムでは、フロートスイッチにおける上下動する部分を囲む筒形フィルタを設けたので、水の浮力で上下する簡単な構造で水位連動性を要するフロートスイッチにおいても、筒形フィルタで、繊維状のゴミ、埃などの異物から、フロートスイッチを保護でき、フロートスイッチにおける上下動する部分に異物が付着しないようにでき、フロートスイッチが水位に連動して正しくON/OFF動作することができる。   In the fuel cell system of the present invention, the cylindrical filter surrounding the part that moves up and down in the float switch is provided. Therefore, even in a float switch that requires a water level interlock with a simple structure that moves up and down by the buoyancy of water, The float switch can be protected from foreign matters such as fibrous dust and dust, the foreign matter can be prevented from adhering to the vertically moving part of the float switch, and the float switch can be turned ON / OFF correctly in conjunction with the water level. .

また、本発明の燃料電池システムでは、従来の水供給ポンプの手前のフィルタの代わりに、フロートスイッチの上下動する部分の下方に筒形フィルタと一体に構成され凝縮水タンクの出口を覆う出口フィルタを設けたので、フィルタの位置が水供給路にある場合よりも燃料電池システム全体の構成が簡単になると共に、筒形フィルタと出口フィルタとを一緒に配置、交換でき、フィルタの配置、交換が容易になる。   Further, in the fuel cell system of the present invention, instead of the filter in front of the conventional water supply pump, the outlet filter that is integrally formed with the cylindrical filter below the vertically moving portion of the float switch and covers the outlet of the condensed water tank Therefore, the configuration of the entire fuel cell system becomes simpler than when the filter is located in the water supply path, and the cylindrical filter and the outlet filter can be arranged and replaced together. It becomes easy.

また、本発明の燃料電池システムでは、排ガス中の水分を凝縮させて回収した凝縮水が、筒形フィルタを通過した後に出口フィルタを通過して凝縮水タンクの出口から流出するように構成したので、筒形フィルタの目より大きい異物は、出口フィルタに到達する前に筒形フィルタで捕捉され、筒形フィルタを通過した異物のみが出口フィルタに到達することになり、筒形フィルタがある分、出口フィルタの部分のフィルタの寿命が長くなる。   In the fuel cell system of the present invention, the condensed water recovered by condensing the moisture in the exhaust gas passes through the cylindrical filter and then flows out from the outlet of the condensed water tank. The foreign matter larger than the eyes of the cylindrical filter is captured by the cylindrical filter before reaching the outlet filter, and only the foreign matter that has passed through the cylindrical filter reaches the outlet filter. The service life of the filter at the outlet filter is increased.

また、本発明の燃料電池システムでは、出口フィルタの目を筒形フィルタの目より細かくしているので、水供給ポンプに到達する異物を、出口フィルタの目の大きさを筒形フィルタに適したフィルタの目の大きさに合わせた場合よりも、小さな異物に限定できる。また、筒形フィルタの目を出口フィルタに適した目の大きさに合わせた場合よりも、筒形フィルタの内側の水位と筒形フィルタの外側の水位との差が小さくなり、フロートスイッチが凝縮水タンクの水位を正しく検知できる。   Further, in the fuel cell system of the present invention, since the outlet filter has a finer mesh than the cylindrical filter, foreign matter that reaches the water supply pump is suitable for the cylindrical filter. It can be limited to a small foreign object compared with the case where it matches the size of the eyes of the filter. In addition, the difference between the water level inside the cylindrical filter and the water level outside the cylindrical filter is smaller than when the size of the cylindrical filter is adjusted to the size suitable for the outlet filter, and the float switch is condensed. The water level in the water tank can be detected correctly.

なお、凝縮水タンクの出口から流出する凝縮水は、必ず、筒形フィルタを通過するので、本発明の構成において出口フィルタを省略した方が、構成が簡単になるが、その場合の筒形フィルタの目の大きさを筒形フィルタに適したフィルタの目の大きさに合わせると、筒形フィルタの内側の水位と筒形フィルタの外側の水位との差を小さくできるが、水供給ポンプに到達する異物を小さな異物に限定することはできなくなる。逆に、筒形フィルタの目の大きさを出口フィルタに適したフィルタの目の大きさに合わせると、水供給ポンプに到達する異物を小さな異物に限定することができるが、筒形フィルタの内側の水位と筒形フィルタの外側の水位との差を小さくできなくなる。したがって、本発明の構成において、出口フィルタは省略しない方が良い。   In addition, since the condensed water flowing out from the outlet of the condensed water tank always passes through the cylindrical filter, it is simpler to omit the outlet filter in the configuration of the present invention, but the cylindrical filter in that case Adjusting the size of the filter to the size of the filter suitable for the cylindrical filter can reduce the difference between the water level inside the cylindrical filter and the water level outside the cylindrical filter, but it reaches the water supply pump. It becomes impossible to limit the foreign matter to be small to a small foreign matter. Conversely, if the size of the cylindrical filter is adjusted to the size of the filter suitable for the outlet filter, the foreign matter reaching the water supply pump can be limited to small foreign matter. The difference between the water level and the water level outside the cylindrical filter cannot be reduced. Therefore, it is better not to omit the outlet filter in the configuration of the present invention.

本発明の燃料電池システムによれば、簡素な構造で、水供給ポンプを凝縮水に含まれる埃などの異物から保護でき、水供給ポンプを異物から保護するフィルタの寿命が長くなり、フロートスイッチに異物が付着しないようにでき、フィルタの配置、交換の作業が容易になり、フロートスイッチが凝縮水タンクの水位を正しく検知できる。   According to the fuel cell system of the present invention, the water supply pump can be protected from foreign matters such as dust contained in the condensed water with a simple structure, and the life of the filter that protects the water supply pump from foreign matters can be extended. Foreign matter can be prevented from adhering, the filter can be easily arranged and replaced, and the float switch can correctly detect the water level of the condensed water tank.

本発明の実施の形態1における燃料電池システムの構成を示す構成図1 is a configuration diagram showing the configuration of a fuel cell system according to Embodiment 1 of the present invention. 同実施の形態の燃料電池システムに用いた筒形フィルタと出口フィルタを示す断面図Sectional drawing which shows the cylindrical filter and exit filter which were used for the fuel cell system of the embodiment 同実施の形態の燃料電池システムに用いた筒形フィルタと出口フィルタを示す斜視図The perspective view which shows the cylindrical filter and exit filter which were used for the fuel cell system of the embodiment 本発明の実施の形態2における燃料電池システムに用いた筒形フィルタと出口フィルタを示す断面図Sectional drawing which shows the cylindrical filter and exit filter which were used for the fuel cell system in Embodiment 2 of this invention 同実施の形態の燃料電池システムに用いた筒形フィルタと出口フィルタを示す一部を切り欠いた斜視図The perspective view which notched a part which shows the cylindrical filter and exit filter which were used for the fuel cell system of the embodiment 従来の燃料電池システムの構成図Configuration diagram of conventional fuel cell system

第1の発明は、燃料ガスと酸化剤ガスを用いて発電する燃料電池と、燃焼の熱を利用して水と原料ガスから前記燃料電池に供給する前記燃料ガスを製造する水素製造装置と、前記燃料電池と前記水素製造装置の少なくともいずれか一方の排ガス中の水分を凝縮させて回収した凝縮水を貯める大気開放型の凝縮水タンクと、前記燃料電池を冷却する冷却水を貯める冷却水タンクと、途中に水供給ポンプを有し前記凝縮水タンクの底部の出口から流出した凝縮水を浄化して前記冷却水タンクに導く水供給路と、前記凝縮水タンクの前記出口の上方で前記凝縮水タンクの水位に連動して上下動する部分を有し前記凝縮水タンクの水位が第1の所定水位を超えると前記水供給ポンプをONし前記凝縮水タンクの水位が前記第1の所定水位より低い第2の所定水位以下になると前記水供給ポンプをOFFするためのフロートスイッチと、前記凝縮水タンクの前記出口と前記フロートスイッチの前記上下動する部分を囲むように設けられた筒形フィルタと、前記フロートスイッチの前記上下動する部分の下方に前記筒形フィルタと一体に構成され前記凝縮水タンクの前記出口を覆う出口フィルタとを備え、前記出口フィルタの目が前記筒形フィルタの目より細かく、前記排ガス中の水分を凝縮させて回収した凝縮水が、前記筒形フィルタを通過した後に前記出口フィルタを通過して前記凝縮水タンクの前記出口から流出するように構成したものである。   A first invention includes a fuel cell that generates power using fuel gas and an oxidant gas, a hydrogen production device that produces the fuel gas supplied to the fuel cell from water and a raw material gas using heat of combustion, Atmospheric open type condensed water tank for storing condensed water recovered by condensing moisture in exhaust gas of at least one of the fuel cell and the hydrogen production apparatus, and a cooling water tank for storing cooling water for cooling the fuel cell And a water supply path having a water supply pump in the middle to purify the condensed water flowing out from the outlet at the bottom of the condensed water tank and leading it to the cooling water tank, and the condensation above the outlet of the condensed water tank When the water level of the condensate water tank exceeds the first predetermined water level, the water supply pump is turned on and the water level of the condensate water tank is set to the first predetermined water level. Lower second A float switch for turning off the water supply pump when the water level falls below a predetermined water level, a cylindrical filter provided so as to surround the outlet of the condensed water tank and the vertically moving part of the float switch, and the float switch An outlet filter that is integrated with the cylindrical filter and covers the outlet of the condensed water tank, and the outlet filter has a finer mesh than that of the cylindrical filter. Condensed water collected by condensing the moisture therein passes through the cylindrical filter and then flows out of the outlet of the condensed water tank through the outlet filter.

本発明の燃料電池システムでは、フロートスイッチにおける上下動する部分を囲む筒形フィルタを設けたので、水の浮力で上下する簡単な構造で水位連動性を要するフロートスイッチにおいても、筒形フィルタで、繊維状のゴミ、埃などの異物から、フロートスイッチを保護でき、フロートスイッチにおける上下動する部分に異物が付着しないようにでき、フロートスイッチが水位に連動して正しくON/OFF動作することができる。   In the fuel cell system of the present invention, the cylindrical filter surrounding the part that moves up and down in the float switch is provided. Therefore, even in a float switch that requires a water level interlock with a simple structure that moves up and down by the buoyancy of water, The float switch can be protected from foreign matters such as fibrous dust and dust, the foreign matter can be prevented from adhering to the vertically moving part of the float switch, and the float switch can be turned ON / OFF correctly in conjunction with the water level. .

また、本発明の燃料電池システムでは、従来の水供給ポンプの手前のフィルタの代わりに、フロートスイッチの上下動する部分の下方に筒形フィルタと一体に構成され凝縮水タンクの出口を覆う出口フィルタを設けたので、フィルタの位置が水供給路にある場合よりも燃料電池システム全体の構成が簡単になると共に、筒形フィルタと出口フィルタとを一緒に配置、交換でき、フィルタの配置、交換が容易になる。   Further, in the fuel cell system of the present invention, instead of the filter in front of the conventional water supply pump, the outlet filter that is integrally formed with the cylindrical filter below the vertically moving portion of the float switch and covers the outlet of the condensed water tank Therefore, the configuration of the entire fuel cell system becomes simpler than when the filter is located in the water supply path, and the cylindrical filter and the outlet filter can be arranged and replaced together. It becomes easy.

また、本発明の燃料電池システムでは、排ガス中の水分を凝縮させて回収した凝縮水が、筒形フィルタを通過した後に出口フィルタを通過して凝縮水タンクの出口から流出するように構成したので、筒形フィルタの目より大きい異物は、出口フィルタに到達する前に筒形フィルタで捕捉され、筒形フィルタを通過した異物のみが出口フィルタに到達することになり、筒形フィルタがある分、出口フィルタの部分のフィルタの寿命が長くなる。   In the fuel cell system of the present invention, the condensed water recovered by condensing the moisture in the exhaust gas passes through the cylindrical filter and then flows out from the outlet of the condensed water tank. The foreign matter larger than the eyes of the cylindrical filter is captured by the cylindrical filter before reaching the outlet filter, and only the foreign matter that has passed through the cylindrical filter reaches the outlet filter. The service life of the filter at the outlet filter is increased.

また、本発明の燃料電池システムでは、出口フィルタの目を筒形フィルタの目より細かくしているので、水供給ポンプに到達する異物を、出口フィルタの目の大きさを筒形フィルタに適したフィルタの目の大きさに合わせた場合よりも、小さな異物に限定できる。また、筒形フィルタの目を出口フィルタに適した目の大きさに合わせた場合よりも、筒形フィルタの内側の水位と筒形フィルタの外側の水位との差が小さくなり、フロートスイッチが凝縮水タンクの水位を正しく検知できる。   Further, in the fuel cell system of the present invention, since the outlet filter has a finer mesh than the cylindrical filter, foreign matter that reaches the water supply pump is suitable for the cylindrical filter. It can be limited to a small foreign object compared with the case where it matches the size of the eyes of the filter. In addition, the difference between the water level inside the cylindrical filter and the water level outside the cylindrical filter is smaller than when the size of the cylindrical filter is adjusted to the size suitable for the outlet filter, and the float switch is condensed. The water level in the water tank can be detected correctly.

なお、凝縮水タンクの出口から流出する凝縮水は、必ず、筒形フィルタを通過するので、本発明の構成において出口フィルタを省略した方が、構成が簡単になるが、その場合の筒形フィルタの目の大きさを筒形フィルタに適したフィルタの目の大きさに合わせると、筒形フィルタの内側の水位と筒形フィルタの外側の水位との差を小さくできるが、水供給ポンプに到達する異物を小さな異物に限定することはできなくなる。逆に、筒形フィルタの目の大きさを出口フィルタに適したフィルタの目の大きさに合わせると、水供給ポンプに到達する異物を小さな異物に限定することができるが、筒形フィルタの内側の水位と筒形フィルタの外側の水位との差を小さくできなくなる。したがって、本発明の構成において、出口フィルタは省略しない方が良い。   In addition, since the condensed water flowing out from the outlet of the condensed water tank always passes through the cylindrical filter, it is simpler to omit the outlet filter in the configuration of the present invention, but the cylindrical filter in that case Adjusting the size of the filter to the size of the filter suitable for the cylindrical filter can reduce the difference between the water level inside the cylindrical filter and the water level outside the cylindrical filter, but it reaches the water supply pump. It becomes impossible to limit the foreign matter to be small to a small foreign matter. Conversely, if the size of the cylindrical filter is adjusted to the size of the filter suitable for the outlet filter, the foreign matter reaching the water supply pump can be limited to small foreign matter. The difference between the water level and the water level outside the cylindrical filter cannot be reduced. Therefore, it is better not to omit the outlet filter in the configuration of the present invention.

第2の発明は、特に、第1の発明における出口フィルタとして、目のある部分が立体的な形状のフィルタを用いたものであり、目のある部分が平面的な形状のフィルタよりも、目のある部分の表面積が大きくなるので、出口フィルタとして、目のある部分が平面的な形状のフィルタを用いた場合よりも、出口フィルタの寿命を長くすることができ、また、出口フィルタの寿命と筒形フィルタの寿命とが近づくように調節して、無駄のないフィルタ交換をすることが可能になる。   In the second invention, in particular, as the exit filter in the first invention, a filter having a three-dimensional shape is used as the exit filter. Since the surface area of a certain part of the outlet filter becomes larger, the outlet filter can have a longer life as compared with the case where a filter having a planar shape is used as the outlet filter. It is possible to replace the filter without waste by adjusting so that the life of the cylindrical filter approaches.

以下、本発明の燃料電池システムの実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。また、先に説明した実施の形態と同一構成については、同一符号を付して、その詳細な説明は省略する。   Embodiments of a fuel cell system according to the present invention will be described below with reference to the drawings. Note that the present invention is not limited to the embodiments. The same reference numerals are given to the same components as those of the above-described embodiment, and the detailed description thereof is omitted.

(実施の形態1)
図1は、本発明の実施の形態1における固体高分子形の燃料電池システムの構成を示す構成図であり、図2、図3は、同実施の形態の燃料電池システムに用いた筒形フィルタと出口フィルタを示す断面図と斜視図である。
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a configuration diagram showing the configuration of a polymer electrolyte fuel cell system according to Embodiment 1 of the present invention, and FIGS. 2 and 3 are cylindrical filters used in the fuel cell system of the same embodiment. It is sectional drawing and a perspective view which show an outlet filter.

図1〜図3に示すように、本実施の形態の燃料電池システムは、燃焼の熱を利用して水と原料ガスから燃料ガスを製造する水素製造装置16と、水素製造装置16によって製造された燃料ガスと酸化剤ガスを用いて発電を行う固体高分子形の燃料電池17と、燃料電池17との熱交換により燃料電池17を冷却する冷却水を貯める冷却水タンク18と、燃料電池17と冷却水タンク18との間で冷却水を循環させるための冷却水路19と、冷却水路19に設けられ燃料電池17との熱交換により暖められた冷却水を冷却する熱交換器20と、冷却水路19に設けられ冷却水タンク18の冷却水が燃料電池17との熱交換により暖められた後に熱交換器20で冷却されて冷却水タンク18に戻るように燃料電池17と冷却水タンク18との間で冷却水を循環させる冷却水ポンプ21と、燃料電池17より排出される排気燃料ガスを冷却し排気燃料ガスに含まれる水分(水蒸気)を凝縮させる燃料側凝縮器22と、燃料電池17より排出される排気酸化剤ガスを冷却し排気酸化剤ガスに含まれる水分(水蒸気)を凝縮させる空気側凝縮器23と、底部に出口30を有し燃料側凝縮器22と空気側凝縮器23で凝縮した凝縮水を貯める大気開放型の凝縮水タンク24と、凝縮水タンク24の出口30の上方で凝縮水タンク24内に凝縮水タンク24の水位に連動して上下動する部分を有し凝縮水タンク24の水位が第1の所定水位を超えるとONし凝縮水タンク24の水位が第1の所定水位より低い第2の所定水位以下になるとOFFするフロートスイッチ25と、途中にフロートスイッチ25により動作する水供給ポンプ26を有し凝縮水タンク24の底部の出口30から流出した凝縮水を浄化して冷却水タンク18に導く水供給路27と、冷却水タンク18内部の余剰冷却水を凝縮水タンク24に排出する水排出路28と、凝縮水タンク24の出口30とフロートスイッチ25の上下動する部分を囲むように設けられた筒形フィルタ29と、フロートスイッチ25の上下動する部分の下方に筒形フィルタ29と一体に構成され凝縮水タンク24の出口30を覆う出口フィルタ31と、凝縮水タンク24の出口30と水供給路27の入口32とを漏れなく連通させるパッキン33とを備え、出口フィルタ31の目が筒形フィルタ29の目より細かく、排ガス中の水分を凝縮させて回収した凝縮水が、筒形フィルタ29を通過した後に出口フィルタ31を通過して凝縮水タンク24の出口30から水供給路27の入口32に流れるように構成されている。なお、本実施の形態では、凝縮水タンク24の出口30は筒形フィルタ29の下部に一体に構成されている。   As shown in FIGS. 1 to 3, the fuel cell system of the present embodiment is manufactured by a hydrogen production device 16 that produces fuel gas from water and a raw material gas using heat of combustion, and a hydrogen production device 16. A solid polymer fuel cell 17 that generates power using the fuel gas and the oxidant gas, a cooling water tank 18 that stores cooling water that cools the fuel cell 17 by heat exchange with the fuel cell 17, and a fuel cell 17 A cooling water channel 19 for circulating the cooling water between the cooling water tank 18, a heat exchanger 20 provided in the cooling water channel 19 for cooling the cooling water warmed by heat exchange with the fuel cell 17, and cooling The fuel cell 17 and the cooling water tank 18 are provided so that the cooling water in the cooling water tank 18 provided in the water channel 19 is heated by heat exchange with the fuel cell 17 and then cooled by the heat exchanger 20 and returned to the cooling water tank 18. Between A cooling water pump 21 that circulates the reject water, a fuel side condenser 22 that cools the exhaust fuel gas discharged from the fuel cell 17 and condenses moisture (water vapor) contained in the exhaust fuel gas, and is discharged from the fuel cell 17. The air-side condenser 23 that cools the exhaust oxidant gas and condenses the moisture (water vapor) contained in the exhaust oxidant gas, and has an outlet 30 at the bottom and is condensed by the fuel-side condenser 22 and the air-side condenser 23. Condensed water tank 24 having an open-air condensed water tank 24 for storing condensed water, and a portion that moves up and down in conjunction with the water level of condensed water tank 24 in condensed water tank 24 above outlet 30 of condensed water tank 24. A float switch 25 that is turned on when the water level of 24 exceeds the first predetermined water level and turned off when the water level of the condensate tank 24 falls below a second predetermined water level lower than the first predetermined water level; 25, a water supply path 27 having a water supply pump 26 that operates by purifying the condensed water flowing out from the outlet 30 at the bottom of the condensed water tank 24 and leading it to the cooling water tank 18, and excess cooling water inside the cooling water tank 18 Is discharged to the condensed water tank 24, the outlet 30 of the condensed water tank 24, the cylindrical filter 29 provided so as to surround the vertically moving part of the float switch 25, and the float switch 25 are vertically moved. A packing 33 that is integrally formed with the cylindrical filter 29 below the portion and covers the outlet 30 of the condensed water tank 24 and the outlet 33 of the condensed water tank 24 and the inlet 32 of the water supply path 27 communicate without leakage. The outlet filter 31 has a finer mesh than the cylindrical filter 29, and condensed water recovered by condensing moisture in the exhaust gas has passed through the cylindrical filter 29. It is configured to pass through the outlet filter 31 later and flow from the outlet 30 of the condensed water tank 24 to the inlet 32 of the water supply path 27. In the present embodiment, the outlet 30 of the condensed water tank 24 is formed integrally with the lower part of the cylindrical filter 29.

また、一般的に、フロートスィッチ25は、水の浮力で上下する簡単な構造で摺動部はクリアランスが大きく、一方、水供給ポンプ26は、微妙な水の流れを制御する精密部品であり、摺動部は極めてクリアランスが小さくなっている。   In general, the float switch 25 has a simple structure that moves up and down due to the buoyancy of water, and the sliding portion has a large clearance. On the other hand, the water supply pump 26 is a precision component that controls a delicate flow of water. The sliding part has a very small clearance.

上記のように構成された本実施の形態の燃料電池システムについて、以下、その動作を説明する。   The operation of the fuel cell system of the present embodiment configured as described above will be described below.

燃料電池システムの運転中は、水素製造装置16が、燃焼の熱を利用して水と原料ガスから水素を主成分とする燃料ガスを製造する。燃料電池17が、水素製造装置16によって製造された燃料ガスと酸化剤ガスを用いて発電を行う。このとき燃料電池17の電気化学反応によって酸化剤ガス側に水が生成され、燃料電池17から排気燃料ガスと排気酸化剤ガスが排出される。水素製造装置16が製造した燃料ガスの一部は水素製造装置16内で燃焼される。また、燃料電池17は発電により熱を発生する。   During the operation of the fuel cell system, the hydrogen production device 16 produces fuel gas containing hydrogen as a main component from water and the raw material gas using the heat of combustion. The fuel cell 17 generates power using the fuel gas and oxidant gas produced by the hydrogen production device 16. At this time, water is generated on the oxidant gas side by the electrochemical reaction of the fuel cell 17, and the exhaust fuel gas and the exhaust oxidant gas are discharged from the fuel cell 17. A part of the fuel gas produced by the hydrogen production device 16 is burned in the hydrogen production device 16. The fuel cell 17 generates heat by power generation.

燃料電池17から排出された排気燃料ガスは、燃料側凝縮器22に導かれて燃料側凝縮器22で外気と熱交換することにより冷却されて排気燃料ガスに含まれる水分(水蒸気)が凝縮する。また、燃料電池17から排出された排気酸化剤ガスは、空気側凝縮器23に導かれて空気側凝縮器23で外気と熱交換することにより冷却されて排気酸化剤ガスに含まれる水分(水蒸気)が凝縮する。燃料側凝縮器22と空気側凝縮器23で凝縮した凝縮水は、それぞれ凝縮水タンク24に貯められる(回収される)。   The exhaust fuel gas discharged from the fuel cell 17 is led to the fuel-side condenser 22 and is cooled by exchanging heat with the outside air in the fuel-side condenser 22, so that moisture (water vapor) contained in the exhaust fuel gas is condensed. . Further, the exhaust oxidant gas discharged from the fuel cell 17 is led to the air-side condenser 23 and cooled by exchanging heat with the outside air in the air-side condenser 23, and moisture (water vapor) contained in the exhaust oxidant gas is cooled. ) Condenses. The condensed water condensed by the fuel side condenser 22 and the air side condenser 23 is stored (recovered) in the condensed water tank 24, respectively.

凝縮水タンク24内の凝縮水の水位が第1の所定水位を超えると、フロートスイッチ25がONになり、水供給ポンプ26が動作する。水供給ポンプ26の動作により、凝縮水タンク24内の凝縮水は、筒形フィルタ29で濾過された後、出口フィルタ31で濾過されて、凝縮水タンク24の底部の出口30から水供給路27の入口32に流れる。水供給路27に流入した凝縮水は、水供給ポンプ26を通って図示しない浄化装置により純水になって冷却水タンク18に注がれる。このとき、冷却水タンク18に水が過剰に入ったとしても水排出路28により余剰冷却水は凝縮水タンク24に排出される。ここで、冷却水タンク18の上方にある気体は水排出路28を通じて大気開放された凝縮水タンク24と接続されているため、冷却水タンク18内部の圧力は常に大気開放された状態と同等である。凝縮水タンク24内の凝縮水の水位が第1の所定水位より低い第2の所定水位以下になるとフロートスイッチ25がOFFになり、水供給ポンプ26が停止し、凝縮水タンク24の底部の出口30からの凝縮水の流出が止まる。   When the water level of the condensed water in the condensed water tank 24 exceeds the first predetermined water level, the float switch 25 is turned on and the water supply pump 26 operates. By the operation of the water supply pump 26, the condensed water in the condensed water tank 24 is filtered by the cylindrical filter 29, and then filtered by the outlet filter 31, and the water supply path 27 from the outlet 30 at the bottom of the condensed water tank 24. To the inlet 32 of The condensed water flowing into the water supply path 27 passes through the water supply pump 26 and becomes pure water by a purifier (not shown) and is poured into the cooling water tank 18. At this time, even if water enters the cooling water tank 18 excessively, the excess cooling water is discharged to the condensed water tank 24 through the water discharge path 28. Here, since the gas above the cooling water tank 18 is connected to the condensed water tank 24 opened to the atmosphere through the water discharge passage 28, the pressure inside the cooling water tank 18 is always equivalent to the state opened to the atmosphere. is there. When the level of the condensed water in the condensed water tank 24 falls below a second predetermined water level lower than the first predetermined water level, the float switch 25 is turned off, the water supply pump 26 is stopped, and the outlet of the bottom of the condensed water tank 24 is turned off. The outflow of condensed water from 30 stops.

燃料電池17の温度を一定に保つために、冷却水タンク18の冷却水は、冷却水ポンプ21により冷却水路19を通って燃料電池17に送られて燃料電池17との熱交換により暖められる。燃料電池17との熱交換により暖められた冷却水は熱交換器20で冷却されて冷却水タンク18に戻る。熱交換器20で回収した燃料電池17の熱は、お湯として貯湯タンク(図示せず)に貯められ、給湯などに利用される。また冷却水タンク18内部の冷却水が所定水位以下になったことを図示しない水位検知手段により検知した場合や、燃料電池の起動時に、水供給路27の水供給ポンプ26を作動させることにより冷却水タンク18に凝縮水タンク24の水を供給することもある。このとき冷却水タンク18に水が過剰に入ったとしても水排出路28により余剰冷却水は凝縮水タンク24に排出される。   In order to keep the temperature of the fuel cell 17 constant, the cooling water in the cooling water tank 18 is sent to the fuel cell 17 through the cooling water channel 19 by the cooling water pump 21 and is heated by heat exchange with the fuel cell 17. The cooling water warmed by heat exchange with the fuel cell 17 is cooled by the heat exchanger 20 and returned to the cooling water tank 18. The heat of the fuel cell 17 recovered by the heat exchanger 20 is stored as hot water in a hot water storage tank (not shown) and used for hot water supply or the like. The cooling water tank 18 is cooled by operating the water supply pump 26 in the water supply path 27 when it is detected by a water level detection means (not shown) that the cooling water in the cooling water tank 18 is below a predetermined water level or when the fuel cell is started. The water from the condensed water tank 24 may be supplied to the water tank 18. At this time, even if water enters the cooling water tank 18 excessively, the excess cooling water is discharged to the condensed water tank 24 through the water discharge passage 28.

ここで、凝縮水タンク24が大気開放型であること等から、凝縮水タンク24内の凝縮水には埃や水垢が含まれることがある。この埃や水垢は、凝縮水と共に凝縮水タンク24の底部の出口30から水供給路27に流出して水供給ポンプ26に向かって流れるが、筒形フィルタ29で筒形フィルタ29の目より大きい埃や水垢は、筒形フィルタ29により捕捉され、筒形フィルタ29を通過した埃や水垢のうち、出口フィルタ31の目より大きい埃や水垢は、出口フィルタ31により捕捉されて、水供給ポンプ26には、筒形フィルタ29と出口フィルタ31で濾過された凝縮水が流れ込む。そのため、筒形フィルタ29と出口フィルタ31により、水供給ポンプ26を、凝縮水に含まれる埃などの異物から保護できる。   Here, since the condensed water tank 24 is open to the atmosphere, the condensed water in the condensed water tank 24 may contain dust and scale. The dust and scale together with the condensed water flows out from the outlet 30 at the bottom of the condensed water tank 24 to the water supply path 27 and flows toward the water supply pump 26, but the cylindrical filter 29 is larger than the eyes of the cylindrical filter 29. Dust and scale are captured by the cylindrical filter 29, and dust and scale larger than the eyes of the outlet filter 31 among the dust and scale that have passed through the cylindrical filter 29 are captured by the outlet filter 31, and the water supply pump 26. The condensed water filtered by the cylindrical filter 29 and the outlet filter 31 flows into the. Therefore, the cylindrical filter 29 and the outlet filter 31 can protect the water supply pump 26 from foreign matters such as dust contained in the condensed water.

本実施の形態では、凝縮水タンク24内の筒形フィルタ29の下方の出口30の上に筒形フィルタ29と一体に構成された筒形フィルタ29より目の細かい出口フィルタ31があり、微妙な水の流れを制御する精密部品で摺動部のクリアランスが極めて小さな水供給ポンプ26に対しては極小の埃などの侵入を防ぐようにし、さらに水供給ポンプ26に対して、筒形フィルタ29、出口フィルタ31の順に2重のフィルタ構成となっているため、出口フィルタ31に繊維状のゴミ、埃などが直接付かない状態が得られる。同時に、水の浮力で上下する簡単な部品で、凝縮水タンク24の水位に追従するフロートスイッチ25においても筒形フィルタ29で繊維状のゴミ、埃などが付着しない状態が得られる。   In the present embodiment, there is an outlet filter 31 that is finer than the cylindrical filter 29 formed integrally with the cylindrical filter 29 on the outlet 30 below the cylindrical filter 29 in the condensed water tank 24, and is delicate. A precision part that controls the flow of water is designed to prevent entry of extremely small dust into the water supply pump 26 in which the clearance of the sliding portion is extremely small. Further, the cylindrical filter 29, Since the outlet filter 31 has a double filter structure in this order, a state in which fibrous dust, dust and the like are not directly attached to the outlet filter 31 is obtained. At the same time, even in the float switch 25 that follows the water level of the condensed water tank 24 with simple parts that move up and down due to the buoyancy of water, a state in which fibrous dust, dust and the like are not attached to the cylindrical filter 29 can be obtained.

本実施の形態の燃料電池システムは、燃料ガスと酸化剤ガスを用いて発電する燃料電池17と、燃焼の熱を利用して水と原料ガスから燃料電池17に供給する燃料ガスを製造する水素製造装置16と、燃料電池17と水素製造装置16の少なくともいずれか一方の排ガス中の水分を凝縮させて回収した凝縮水を貯める大気開放型の凝縮水タンク24と、燃料電池17を冷却する冷却水を貯める冷却水タンク18と、途中に水供給ポンプ26を有し凝縮水タンク24の底部の出口30から流出した凝縮水を浄化して冷却水タンク18に導く水供給路27と、凝縮水タンク24の出口30の上方で凝縮水タンク24の水位に連動して上下動する部分を有し凝縮水タンク24の水位が第1の所定水位を超えると水供給ポンプ26をONし凝縮水タンク24の水位が第1の所定水位より低い第2の所定水位以下になると水供給ポンプ26をOFFするためのフロートスイッチ25と、凝縮水タンク24の出口30とフロートスイッチ25の上下動する部分を囲むように設けられた筒形フィルタ29と、フロートスイッチ25の上下動する部分の下方に筒形フィルタ29と一体に構成され凝縮水タンク24の出口30を覆う出口フィルタ31とを備え、出口フィルタ31の目が筒形フィルタ29の目より細かく、排ガス中の水分を凝縮させて回収した凝縮水が、筒形フィルタ29を通過した後に出口フィルタ31を通過して凝縮水タンク24の出口30から流出するように構成したものである。   The fuel cell system of the present embodiment includes a fuel cell 17 that generates power using fuel gas and an oxidant gas, and hydrogen that produces fuel gas to be supplied to the fuel cell 17 from water and raw material gas using the heat of combustion. Manufacturing device 16, an open-air condensed water tank 24 that stores condensed water collected by condensing moisture in exhaust gas of at least one of fuel cell 17 and hydrogen manufacturing device 16, and cooling for cooling fuel cell 17 A cooling water tank 18 for storing water, a water supply path 27 having a water supply pump 26 in the middle, purifying the condensed water flowing out from the outlet 30 at the bottom of the condensed water tank 24 and leading it to the cooling water tank 18, and condensed water When the water level of the condensed water tank 24 exceeds the first predetermined water level, the water supply pump 26 is turned on when the water level of the condensed water tank 24 exceeds the first predetermined level. When the water level of 24 falls below a second predetermined water level lower than the first predetermined water level, the float switch 25 for turning off the water supply pump 26, the outlet 30 of the condensed water tank 24, and the vertically moving part of the float switch 25 are A cylindrical filter 29 provided so as to surround; and an outlet filter 31 which is integrally formed with the cylindrical filter 29 and covers the outlet 30 of the condensed water tank 24 below the vertically moving portion of the float switch 25. The condensed water collected by condensing the moisture in the exhaust gas after passing through the cylindrical filter 29 and passing through the outlet filter 31 from the outlet 30 of the condensed water tank 24 is finer than that of the cylindrical filter 29. It is configured to flow out.

本実施の形態の燃料電池システムでは、フロートスイッチ25における上下動する部分を囲む筒形フィルタ29を設けたので、水の浮力で上下する簡単な構造で水位連動性を要するフロートスイッチ25においても、筒形フィルタ29で、繊維状のゴミ、埃などの異物から、フロートスイッチ25を保護でき、フロートスイッチ25における上下動する部分に異物が付着しないようにでき、フロートスイッチ25が水位に連動して正しくON/OFF動作することができる。   In the fuel cell system of the present embodiment, since the cylindrical filter 29 is provided surrounding the vertically moving portion of the float switch 25, even in the float switch 25 that requires a water level interlocking with a simple structure that moves up and down by the buoyancy of water, The cylindrical filter 29 can protect the float switch 25 from foreign matters such as fibrous dust and dust, and can prevent foreign matter from adhering to the vertically moving portion of the float switch 25. The float switch 25 is interlocked with the water level. Correct ON / OFF operation can be performed.

また、本実施の形態の燃料電池システムでは、従来の水供給ポンプの手前のフィルタの代わりに、フロートスイッチ25の上下動する部分の下方に筒形フィルタ25と一体に構成され凝縮水タンク24の出口30を覆う出口フィルタ31を設けたので、フィルタの位置が水供給路27にある場合よりも燃料電池システム全体の構成が簡単になると共に、筒形フィルタ29と出口フィルタ31とを一緒に配置、交換でき、フィルタ29,31の配置、交換が容易になる。   Further, in the fuel cell system of the present embodiment, instead of the filter in front of the conventional water supply pump, the condensate water tank 24 is configured integrally with the cylindrical filter 25 below the vertically moving portion of the float switch 25. Since the outlet filter 31 covering the outlet 30 is provided, the configuration of the entire fuel cell system becomes simpler than when the filter is located in the water supply path 27, and the cylindrical filter 29 and the outlet filter 31 are arranged together. The filters 29 and 31 can be easily arranged and replaced.

また、本実施の形態の燃料電池システムでは、排ガス中の水分を凝縮させて回収した凝縮水が、筒形フィルタ29を通過した後に出口フィルタ31を通過して凝縮水タンク24の出口30から流出するように構成したので、筒形フィルタ29の目より大きい異物は、出口フィルタ31に到達する前に筒形フィルタ29で捕捉され、筒形フィルタ29を通過した異物のみが出口フィルタ31に到達することになり、筒形フィルタ29がある分、出口フィルタ31の部分のフィルタの寿命が長くなる。   In the fuel cell system of the present embodiment, the condensed water recovered by condensing moisture in the exhaust gas passes through the cylindrical filter 29 and then passes through the outlet filter 31 and flows out from the outlet 30 of the condensed water tank 24. Therefore, foreign matters larger than the eyes of the cylindrical filter 29 are captured by the cylindrical filter 29 before reaching the outlet filter 31, and only foreign matters that have passed through the cylindrical filter 29 reach the outlet filter 31. As a result, the life of the filter in the portion of the outlet filter 31 is increased by the presence of the cylindrical filter 29.

また、本実施の形態の燃料電池システムでは、出口フィルタ31の目を筒形フィルタ29の目より細かくしているので、水供給ポンプ26に到達する異物を、出口フィルタ31の目の大きさを筒形フィルタ29に適したフィルタの目の大きさに合わせた場合よりも、小さな異物に限定できる。また、筒形フィルタ29の目を出口フィルタ31に適した目の大きさに合わせた場合よりも、筒形フィルタ29の内側の水位と筒形フィルタ29の外側の水位との差が小さくなり、フロートスイッチ25が凝縮水タンク24の水位を正しく検知できる。   Further, in the fuel cell system of the present embodiment, since the outlet filter 31 has a finer mesh than the cylindrical filter 29, foreign matter that reaches the water supply pump 26 is reduced in size by the size of the outlet filter 31. It can be limited to a small foreign object, compared with the case where the size of the filter suitable for the cylindrical filter 29 is adjusted. In addition, the difference between the water level inside the cylindrical filter 29 and the water level outside the cylindrical filter 29 becomes smaller than when the eye of the cylindrical filter 29 is matched to the size of the eye suitable for the outlet filter 31. The float switch 25 can correctly detect the water level in the condensed water tank 24.

なお、凝縮水タンク24の出口30から流出する凝縮水は、必ず、筒形フィルタ29を通過するので、本実施の形態の構成において出口フィルタ31を省略した方が、構成が簡単になるが、その場合の筒形フィルタ29の目の大きさを筒形フィルタ29に適したフィルタの目の大きさに合わせると、筒形フィルタ29の内側の水位と筒形フィルタ29の外側の水位との差を小さくできるが、水供給ポンプ26に到達する異物を小さな異物に限定することはできなくなる。逆に、筒形フィルタ29の目の大きさを出口フィルタ31に適したフィルタの目の大きさに合わせると、水供給ポンプ26に到達する異物を小さな異物に限定することができるが、筒形フィルタ29の内側の水位と筒形フィルタ29の外側の水位との差を小さくできなくなる。したがって、本実施の形態の構成において、出口フィルタ31は省略しない方が良い。   Note that the condensed water flowing out from the outlet 30 of the condensed water tank 24 always passes through the cylindrical filter 29, so that the configuration is simpler if the outlet filter 31 is omitted in the configuration of the present embodiment. In this case, when the size of the cylindrical filter 29 is adjusted to the size of the filter suitable for the cylindrical filter 29, the difference between the water level inside the cylindrical filter 29 and the water level outside the cylindrical filter 29 is obtained. However, the foreign matter that reaches the water supply pump 26 cannot be limited to small foreign matters. Conversely, if the size of the cylindrical filter 29 is adjusted to the size of the filter suitable for the outlet filter 31, foreign matter reaching the water supply pump 26 can be limited to small foreign matter. The difference between the water level inside the filter 29 and the water level outside the cylindrical filter 29 cannot be reduced. Therefore, it is better not to omit the outlet filter 31 in the configuration of the present embodiment.

また、本実施の形態の燃料電池システムでは、筒形フィルタ29と出口フィルタ31が一体の2重フィルタ構成となり、筒形フィルタ29で繊維状のゴミ、埃などを捕り、次に筒形フィルタ29より目の細かい出口フィルタ31で極小の埃などを捕って、水供給ポンプ26を汚れから保護し、また、同時に、筒形フィルタ29で繊維状のゴミ、埃などを捕り、フロートスイッチ25を保護できる。その結果、簡素な構造で水供給ポンプ26のフィルタすなわち出口フィルタ31の寿命を永くさせるとともに、フロートスイッチ25の誤動作を防止することができる。   Further, in the fuel cell system of the present embodiment, the cylindrical filter 29 and the outlet filter 31 are configured as an integral double filter. The cylindrical filter 29 captures fibrous dust, dust, and the like, and then the cylindrical filter 29. A finer outlet filter 31 captures extremely small dust and the like to protect the water supply pump 26 from dirt, and at the same time, a cylindrical filter 29 captures fibrous dust and dust and protects the float switch 25. it can. As a result, the life of the filter of the water supply pump 26, that is, the outlet filter 31, can be extended with a simple structure, and malfunction of the float switch 25 can be prevented.

以上、説明したように本実施の形態の燃料電池システムによれば、簡素な構造で、水供給ポンプ26を凝縮水に含まれる埃などの異物から保護でき、水供給ポンプ26を異物から保護する出口フィルタ31の寿命が長くなり、フロートスイッチ25に異物が付着しないようにでき、フィルタ29,31の配置、交換の作業が容易になり、フロートスイッチ25が凝縮水タンク24の水位を正しく検知できる。   As described above, according to the fuel cell system of the present embodiment, the water supply pump 26 can be protected from foreign matters such as dust contained in the condensed water, and the water supply pump 26 can be protected from foreign matters with a simple structure. The life of the outlet filter 31 can be extended, foreign matter can be prevented from adhering to the float switch 25, and the arrangement and replacement of the filters 29 and 31 can be facilitated. The float switch 25 can correctly detect the water level of the condensed water tank 24. .

(実施の形態2)
図4、図5は、本発明の実施の形態2における燃料電池システムに用いた筒形フィルタと出口フィルタを示す断面図と一部を切り欠いた斜視図である。
(Embodiment 2)
4 and 5 are a sectional view showing a cylindrical filter and an outlet filter used in the fuel cell system according to Embodiment 2 of the present invention, and a perspective view with a part cut away.

本実施の形態は、実施の形態1における出口フィルタ31の目のある部分を立体形状の凹形として、筒形フィルタ29内で、出口フィルタ31の目のある部分の表面積を増やしたものであり、その他の構成は、実施の形態1と同じである。   In the present embodiment, the portion of the outlet filter 31 having the eye in the first embodiment has a three-dimensional concave shape, and the surface area of the portion of the outlet filter 31 having the eye is increased in the cylindrical filter 29. Other configurations are the same as those in the first embodiment.

本実施の形態で用いた出口フィルタ31は、目のある部分が平面的な形状の実施の形態1の出口フィルタ31よりも、目のある部分の表面積が大きくなるので、出口フィルタ31として、目のある部分が平面的な形状のフィルタを用いた実施の形態1の場合よりも、出口フィルタ31の寿命を長くすることができ、また、出口フィルタ31の寿命と筒形フィルタ29の寿命とが近づくように調節して、無駄のないフィルタ交換をすることが可能になる。   The outlet filter 31 used in the present embodiment has a larger surface area than the outlet filter 31 according to the first embodiment in which the part with eyes has a planar shape. The life of the outlet filter 31 can be made longer than in the case of the first embodiment in which a part having a flat shape uses a flat filter, and the life of the outlet filter 31 and the life of the cylindrical filter 29 are increased. It is possible to replace the filter without waste by adjusting the distance to approach.

また、筒形フィルタ29と出口フィルタ31を一体のまま出口フィルタ31の表面積を増やすことで、簡素な構造の状態で出口フィルタ31の寿命をさらに長くすることができる。なお、本実施の形態では凹形にしたが、凸形あるいはドーム型、波形等にしても構わない。   Further, by increasing the surface area of the outlet filter 31 while the cylindrical filter 29 and the outlet filter 31 are integrated, the life of the outlet filter 31 can be further extended with a simple structure. In this embodiment, a concave shape is used, but a convex shape, a dome shape, a waveform, or the like may be used.

本発明の燃料電池システムは、簡素な構造で、水供給ポンプを凝縮水に含まれる埃などの異物から保護でき、水供給ポンプを異物から保護するフィルタの寿命が長くなり、フロートスイッチに異物が付着しないようにでき、フィルタの配置、交換の作業が容易になり、フロートスイッチが凝縮水タンクの水位を正しく検知できるので、家庭用の燃料電池システムに適している。   The fuel cell system of the present invention has a simple structure, can protect the water supply pump from foreign matters such as dust contained in the condensed water, prolongs the life of the filter that protects the water supply pump from foreign matters, and foreign matters are present in the float switch. The filter can be prevented from adhering, the filter can be easily arranged and replaced, and the float switch can correctly detect the water level of the condensate tank, so that it is suitable for a domestic fuel cell system.

16 水素製造装置
17 燃料電池
18 冷却水タンク
19 冷却水路
20 熱交換器
21 冷却水ポンプ
22 燃料側凝縮器
23 空気側凝縮器
24 凝縮水タンク
25 フロートスイッチ
26 水供給ポンプ
27 水供給路
29 筒形フィルタ
30 出口
31 出口フィルタ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 16 Hydrogen production apparatus 17 Fuel cell 18 Cooling water tank 19 Cooling water path 20 Heat exchanger 21 Cooling water pump 22 Fuel side condenser 23 Air side condenser 24 Condensed water tank 25 Float switch 26 Water supply pump 27 Water supply path 29 Cylindrical shape Filter 30 outlet 31 outlet filter

Claims (2)

燃料ガスと酸化剤ガスを用いて発電する燃料電池と、燃焼の熱を利用して水と原料ガスから前記燃料電池に供給する前記燃料ガスを製造する水素製造装置と、前記燃料電池と前記水素製造装置の少なくともいずれか一方の排ガス中の水分を凝縮させて回収した凝縮水を貯める大気開放型の凝縮水タンクと、前記燃料電池を冷却する冷却水を貯める冷却水タンクと、途中に水供給ポンプを有し前記凝縮水タンクの底部の出口から流出した凝縮水を浄化して前記冷却水タンクに導く水供給路と、前記凝縮水タンクの前記出口の上方で前記凝縮水タンクの水位に連動して上下動する部分を有し前記凝縮水タンクの水位が第1の所定水位を超えると前記水供給ポンプをONし前記凝縮水タンクの水位が前記第1の所定水位より低い第2の所定水位以下になると前記水供給ポンプをOFFするためのフロートスイッチと、前記凝縮水タンクの前記出口と前記フロートスイッチの前記上下動する部分を囲むように設けられた筒形フィルタと、前記フロートスイッチの前記上下動する部分の下方に前記筒形フィルタと一体に構成され前記凝縮水タンクの前記出口を覆う出口フィルタとを備え、前記出口フィルタの目が前記筒形フィルタの目より細かく、前記排ガス中の水分を凝縮させて回収した凝縮水が、前記筒形フィルタを通過した後に前記出口フィルタを通過して前記凝縮水タンクの前記出口から流出するように構成した燃料電池システム。 A fuel cell that generates power using fuel gas and an oxidant gas; a hydrogen production device that produces the fuel gas supplied to the fuel cell from water and a raw material gas using heat of combustion; the fuel cell and the hydrogen Atmospheric open type condensate water tank for storing condensed water recovered by condensing moisture in exhaust gas of at least one of the manufacturing equipment, a cooling water tank for storing cooling water for cooling the fuel cell, and water supply in the middle A water supply path that has a pump and purifies condensed water flowing out from the outlet at the bottom of the condensed water tank and leads it to the cooling water tank, and is linked to the water level of the condensed water tank above the outlet of the condensed water tank And when the water level of the condensed water tank exceeds a first predetermined water level, the water supply pump is turned on and the water level of the condensed water tank is lower than the first predetermined water level. Below the water level In this case, a float switch for turning off the water supply pump, a cylindrical filter provided so as to surround the outlet of the condensed water tank and the vertically moving portion of the float switch, and the vertical movement of the float switch. And an outlet filter that is integrated with the cylindrical filter and covers the outlet of the condensed water tank, and the outlet filter has a finer mesh than the cylindrical filter, and removes moisture in the exhaust gas. A fuel cell system configured such that condensed water recovered by condensation passes through the cylindrical filter and then flows out of the outlet of the condensed water tank through the outlet filter. 前記出口フィルタは、目のある部分が立体的である請求項1記載の燃料電池システム。 The fuel cell system according to claim 1, wherein the outlet filter has a three-dimensional portion with eyes.
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