JP2013109988A - Fuel cell system - Google Patents

Fuel cell system Download PDF

Info

Publication number
JP2013109988A
JP2013109988A JP2011254558A JP2011254558A JP2013109988A JP 2013109988 A JP2013109988 A JP 2013109988A JP 2011254558 A JP2011254558 A JP 2011254558A JP 2011254558 A JP2011254558 A JP 2011254558A JP 2013109988 A JP2013109988 A JP 2013109988A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
heat medium
fuel cell
heat
pipe
path
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2011254558A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Naohisa Tanabe
直久 田邉
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Panasonic Corp
Original Assignee
Panasonic Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Panasonic Corp filed Critical Panasonic Corp
Priority to JP2011254558A priority Critical patent/JP2013109988A/en
Publication of JP2013109988A publication Critical patent/JP2013109988A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

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

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To effectively prevent freezing in pipelines with small spaces at low cost for a heat medium supply pipeline 7 supplying a heat medium cooling a stack 4 of a fuel cell system to a heat medium tank 5 and a drain pipeline 11 discharging condensed water occurring through condensation of an exhaust gas in an exhaust port 10.SOLUTION: At least one of a heat medium supply pipeline 7 and a drain pipeline 11 is arranged along an overflow piping 6 of a heat medium tank 5 so as to be heated through heat exchange utilizing heat radiated from the overflow piping 6.

Description

本発明は、水素と酸素を反応させ発電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 generates electricity by reacting hydrogen and oxygen.

従来の燃料電池システムは、本体筐体内に燃料ガスである天然ガスなどから水素ガスを生成する改質器と、この水素ガスと酸化剤としての酸素(空気)との電気化学的反応により発電を行う燃料電池(以降、スタックと呼ぶ)と、スタックや改質器を円滑に作動させるための補助機器と、本体筐体内部の配管内などの水の凍結を防止するために筐体内部を加熱する凍結予防ヒータと、燃料電池システム全体の制御を行う制御装置を備えている。(例えば、特許文献1参照)。   A conventional fuel cell system generates power by an electrochemical reaction between a reformer that generates hydrogen gas from natural gas, which is a fuel gas, and oxygen (air) as an oxidant in a main body casing. Fuel cell (hereinafter referred to as stack) to be used, auxiliary equipment for smoothly operating the stack and reformer, and heating inside the housing to prevent freezing of water in the piping inside the body housing And a control device for controlling the entire fuel cell system. (For example, refer to Patent Document 1).

図5は、前記特許文献1に記載された従来の燃料電池システムを示すものである。
図5に示すように、筐体101と、改質器102と、スタック103と、補助機器104と筐体101内部の凍結を防止する凍結予防ヒータ105と、制御装置106とで構成されている。制御装置106は、燃料電池システム全体の制御を行う機能と共に、スタック103で発生した電気エネルギーを商用電圧・周波数に変換する電力変換回路や、筐体101内部の温度を検知して凍結予防ヒータ105を制御する温度制御機能を備えている。この構成によって、スタック103の周囲温度を温度センサ(図示せず)によって検知し、その検知に基づき制御装置106で凍結予防ヒータ105を制御することによって筐体101の内部空間を加熱し、筐体101内の温度を凍結の恐れのない温度以上に保つ。
FIG. 5 shows a conventional fuel cell system described in Patent Document 1. In FIG.
As shown in FIG. 5, it includes a casing 101, a reformer 102, a stack 103, an auxiliary device 104, a freeze prevention heater 105 that prevents freezing inside the casing 101, and a control device 106. . The control device 106 has a function of controlling the entire fuel cell system, a power conversion circuit that converts electric energy generated in the stack 103 into a commercial voltage / frequency, and a temperature inside the housing 101 to detect the freeze prevention heater 105. It has a temperature control function to control With this configuration, the ambient temperature of the stack 103 is detected by a temperature sensor (not shown), and based on the detection, the control device 106 controls the freeze prevention heater 105 to heat the internal space of the casing 101, The temperature in 101 is kept above the temperature at which there is no risk of freezing.

国際公開第2009/034997号International Publication No. 2009/034997

しかしながら、前記従来の構成では、燃料電池システムの運転中に凍結予防ヒータ105を加熱して、筐体101の内部空間全体を凍結しない温度以上に保つために、凍結予防ヒータ105においてかなりの電力の消費が必要であり、燃料電池システムとしての発電効率が低下してしまうという課題があった。また、凍結予防ヒータ105は、筐体101の下部に設けられており、筐体101の上方に配置される補助機器104としての配管(例えば、スタック103の熱を回収する熱媒体タンクに熱媒体である冷却水を供給する配管)の周囲まで温めるには時間がかかり、配管内部で凍結が発生する可能性がある。また、このような、筐体101の上方に配置され、凍結予防ヒータ105からの距離が離れている配管の凍結防止には、配管に断熱材を被せて凍結防止を図っても良いが、断熱材を追加するコストがかかり、断熱材の分だけ配管用のスペースも多く必要になり、筐体101の小型化を妨げるという課題を有していた。   However, in the conventional configuration, the freeze prevention heater 105 is heated during the operation of the fuel cell system, and the entire internal space of the housing 101 is kept at a temperature that does not freeze. Consumption is necessary, and there is a problem that power generation efficiency as a fuel cell system is lowered. In addition, the freeze prevention heater 105 is provided at the lower part of the casing 101 and is connected to a piping (for example, a heat medium tank that collects heat of the stack 103) as an auxiliary device 104 disposed above the casing 101. It takes time to warm up to the surroundings of the piping that supplies the cooling water, and there is a possibility of freezing inside the piping. Further, in order to prevent freezing of the pipe disposed above the housing 101 and at a distance from the freezing prevention heater 105, the pipe may be covered with a heat insulating material to prevent freezing. The cost of adding the material is increased, and a space for piping is required as much as the heat insulating material, which hinders miniaturization of the housing 101.

本発明は、前記従来の課題を解決するもので、燃料電池システムの運転中の筐体内部の配管の凍結防止を多くの電力を消費することなく効率良く行うことができ、さらに、凍結防止用の断熱材などの部品を追加することなく、安価で小さなスペースで実現することができる燃料電池システムを提供することを目的とする。   The present invention solves the above-described conventional problems, and can efficiently prevent freezing of piping inside the casing during operation of the fuel cell system without consuming a lot of electric power. An object of the present invention is to provide a fuel cell system that can be realized in a small space and at a low cost without adding parts such as a heat insulating material.

前記従来の課題を解決するために、本発明の燃料電池システムは、燃料ガスと酸化剤ガスとを用いて発電を行う燃料電池を備える燃料電池モジュールと、燃料電池の熱を回収す
る熱媒体タンクと、熱媒体タンクから溢れる熱媒体を排水するオーバーフロー経路と、熱媒体タンクに熱媒体を供給する熱媒体供給経路と、燃料電池モジュールから排気される排ガス中の水分が凝縮した凝縮水を排水するドレイン経路とを備えている。そして特に、熱媒体供給経路、及び、ドレイン経路のうちの少なくとも一方と、オーバーフロー経路とが熱交換するように配置されるものである。
In order to solve the above-described conventional problems, a fuel cell system according to the present invention includes a fuel cell module including a fuel cell that generates power using fuel gas and an oxidant gas, and a heat medium tank that recovers heat of the fuel cell. And an overflow path for draining the heat medium overflowing from the heat medium tank, a heat medium supply path for supplying the heat medium to the heat medium tank, and draining the condensed water condensed with moisture in the exhaust gas exhausted from the fuel cell module And a drain path. In particular, at least one of the heat medium supply path and the drain path and the overflow path are arranged to exchange heat.

これによって、燃料電池モジュールの運転中に熱媒体供給経路やドレイン経路を構成する配管など水分が流れる配管が、燃料電池の熱を回収した熱媒体が流れるオーバーフロー経路の配管の放熱により温められ、熱交換されることで、排熱されていたオーバーフロー経路の熱を有効利用して、効率良く、部品を追加することもなく、配管内部での水分の凍結防止を行うことができる。   As a result, during the operation of the fuel cell module, pipes through which moisture flows, such as pipes that constitute the heat medium supply path and drain path, are warmed by heat dissipation from the pipes in the overflow path through which the heat medium that recovered the fuel cell heat flows. By exchanging, it is possible to effectively utilize the heat of the overflow path that has been exhausted heat, and efficiently prevent moisture from being frozen inside the pipe without adding parts.

本発明の燃料電池システムは、燃料電池システムの運転中の配管の凍結防止を、排熱を利用して、効率良く安価で小さなスペースで実現することができる。   In the fuel cell system of the present invention, prevention of freezing of piping during operation of the fuel cell system can be realized efficiently and inexpensively in a small space by utilizing exhaust heat.

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図1 is a configuration diagram of a fuel cell system according to Embodiment 1 of the present invention. 本発明の実施の形態1における燃料電池システムの配管を結束した状態を示す概略図Schematic which shows the state which tied the piping of the fuel cell system in Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態1における燃料電池システムの配管を断熱材で覆った状態を示す概略図Schematic which shows the state which covered the piping of the fuel cell system in Embodiment 1 of this invention with the heat insulating material. 本発明の実施の形態1における燃料電池システムの熱媒体タンクに発熱装置を設けた状態を示す概略図Schematic which shows the state which provided the heat generating apparatus in the heat medium tank of the fuel cell system in Embodiment 1 of this invention. 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とを用いて発電を行う燃料電池を備える燃料電池モジュールと、燃料電池の熱を回収する熱媒体タンクと、熱媒体タンクから溢れる熱媒体を排水するオーバーフロー経路と、熱媒体タンクに熱媒体を供給する熱媒体供給経路と、燃料電池モジュールからの排気される排ガス中の水分が凝縮した凝縮水を排水するドレイン経路とを備えている。そして特に、熱媒体供給経路、及び、ドレイン経路のうちの少なくとも一方と、オーバーフロー経路とが熱交換するように配置されている。これにより、燃料電池モジュールの運転中に、熱媒体供給経路、及び、ドレイン経路を構成する水分の流れる配管のうちの少なくとも一方が、燃料電池の熱を回収した熱媒体が流れるオーバーフロー経路の配管の放熱により温められ熱交換される位置に配置されることで、熱媒体供給経路、及び、ドレイン経路のうちの少なくとも一方の内部で水分が凍結することを抑制できる。   According to a first aspect of the present invention, a fuel cell module including a fuel cell that generates power using fuel gas and oxidant gas, a heat medium tank that recovers heat of the fuel cell, and a heat medium that overflows from the heat medium tank are drained. An overflow path, a heat medium supply path for supplying a heat medium to the heat medium tank, and a drain path for draining condensed water condensed with moisture in the exhaust gas exhausted from the fuel cell module are provided. In particular, at least one of the heat medium supply path and the drain path and the overflow path are arranged to exchange heat. Thus, during operation of the fuel cell module, at least one of the heat medium supply path and the water flowing through the drain path constituting the drain path is an overflow path pipe through which the heat medium that recovered the heat of the fuel cell flows. By disposing at the position where the heat is exchanged by heat dissipation and heat exchange is performed, it is possible to suppress freezing of moisture inside at least one of the heat medium supply path and the drain path.

第2の発明は、特に第1の発明において、燃料電池モジュールは、燃料ガスを改質して水素含有ガスを生成する改質器と、燃料ガスを燃焼して改質器を加熱する燃焼器とを備えている。そして特に、燃料電池モジュールから排気される排ガスは、燃料電池から排出される燃料電池排ガス及び燃焼器から排出される燃焼排ガスのうちの少なくとも一方である。これにより、改質器を備えた燃料電池システムにおいても、運転中に改質器を加熱する燃焼器の排ガス中の水分が凝縮した凝縮水が排水されるドレイン経路が、燃料電池の熱を回収した熱媒体が流れるオーバーフロー経路の配管の放熱により温められ熱交換される位置に配置されることで、ドレイン経路の配管の内部で水分が凍結することを抑制できる。   According to a second aspect of the invention, particularly in the first aspect of the invention, the fuel cell module includes a reformer that reforms the fuel gas to generate a hydrogen-containing gas, and a combustor that burns the fuel gas and heats the reformer. And. In particular, the exhaust gas discharged from the fuel cell module is at least one of a fuel cell exhaust gas discharged from the fuel cell and a combustion exhaust gas discharged from the combustor. As a result, even in a fuel cell system equipped with a reformer, a drain path through which condensed water condensed with moisture in the exhaust gas of the combustor that heats the reformer during operation drains the heat of the fuel cell. It is possible to prevent moisture from being frozen inside the drain path pipe by being arranged at a position where it is heated and heat-exchanged by the heat radiation of the overflow path pipe through which the heat medium flows.

第3の発明は、特に第1または第2の発明において、熱媒体供給経路、及び、ドレイン経路のうちの少なくとも一方と、オーバーフロー経路とが少なくとも一部で接触するよう
に配置されることにより、熱媒体供給経路、及び、ドレイン経路の配管のうち少なくとも一方が、オーバーフロー経路の放熱により、より確実に効果的に熱交換されることで、配管の内部での水分の凍結防止の効果を向上できる。
According to a third aspect of the invention, particularly in the first or second aspect of the invention, at least one of the heat medium supply path and the drain path and the overflow path are arranged so as to contact at least partly. At least one of the heat medium supply path and the drain path pipe is more reliably and effectively heat-exchanged by heat dissipation from the overflow path, thereby improving the effect of preventing moisture freezing inside the pipe. .

第4の発明は、特に第2または第3の発明において、熱媒体供給経路、及び、ドレイン経路のうちの少なくとも一方は、改質器と隣接するように配置されることにより、熱媒体供給経路、及び、ドレイン経路の配管のうち少なくとも一方が、オーバーフロー経路からの放熱に加えて、改質器からの放熱による熱交換も行われることで、配管の内部での水分の凍結防止の効果を向上できる。   According to a fourth aspect of the present invention, particularly in the second or third aspect, at least one of the heat medium supply path and the drain path is disposed adjacent to the reformer, whereby the heat medium supply path And at least one of the pipes in the drain path is not only radiating heat from the overflow path, but also exchanging heat by radiating heat from the reformer, improving the effect of preventing freezing of moisture inside the pipe it can.

第5の発明は、特に第1〜4のいずれか1つの発明において、熱媒体供給経路、及び、ドレイン経路のうちの少なくとも一方と、オーバーフロー経路との少なくとも一部をまとめて覆うように配置される断熱材を備えている。そして特に、熱媒体供給経路、及び、ドレイン経路のうちの少なくとも一方と、オーバーフロー経路とをまとめて断熱材で覆うため、オーバーフロー経路の放熱を利用して、熱媒体供給経路、及び、ドレイン経路のうちの少なくとも一方をより確実に加熱して熱交換することができ、配管の内部での水分の凍結防止の効果を向上できる。   In a fifth aspect of the invention, in particular, in any one of the first to fourth aspects, the heat medium supply path and the drain path are arranged so as to cover at least a part of the overflow path. Insulation material is provided. In particular, since at least one of the heat medium supply path and the drain path and the overflow path are collectively covered with a heat insulating material, the heat medium supply path and the drain path are used by utilizing heat dissipation of the overflow path. At least one of them can be more reliably heated to exchange heat, and the effect of preventing freezing of moisture inside the pipe can be improved.

第6の発明は、特に第1〜5のいずれか1つの発明において、熱媒体タンクの内部に熱媒体を加熱するための発熱装置を備えることにより、燃料電池システムの起動時など、熱媒体タンク内の熱媒体が温まっていない場合でも、発熱装置で熱媒体タンク内の熱媒体を加熱した後、熱媒体供給経路で熱媒体を熱媒体タンクに供給し、加熱された熱媒体をオーバーフロー経路から排水することで、熱媒体供給経路及び、ドレイン経路のうちの少なくとも一方を加熱して熱交換することができ、配管の内部での水分の凍結防止を行うことができる。   According to a sixth aspect of the present invention, in any one of the first to fifth aspects of the present invention, the heat medium tank is provided at the start of the fuel cell system by providing a heat generating device for heating the heat medium inside the heat medium tank. Even if the heat medium inside is not warmed, after heating the heat medium in the heat medium tank with the heat generating device, the heat medium is supplied to the heat medium tank through the heat medium supply path, and the heated heat medium is removed from the overflow path. By draining, heat exchange can be performed by heating at least one of the heat medium supply path and the drain path, and moisture freezing inside the pipe can be prevented.

以下、本発明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。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. Note that the present invention is not limited to the embodiments.

(実施の形態1)
図1は、本発明の第1の実施の形態における燃料電池システムの構成図を示すものである。
(Embodiment 1)
FIG. 1 shows a configuration diagram of a fuel cell system according to a first embodiment of the present invention.

図1において、筐体1は、燃料電池システム本体の外郭を形成する筐体で、改質器2やスタック4、及びその周辺の構成要素を内部に収納するものである。改質器2は、触媒からなる改質部とこの改質部を加熱する燃焼器3により構成される。改質器2は、筐体1の中央部から下部にかけて配置される。   In FIG. 1, a housing 1 is a housing that forms the outer shell of the fuel cell system main body, and accommodates the reformer 2, the stack 4, and the peripheral components therein. The reformer 2 includes a reforming section made of a catalyst and a combustor 3 that heats the reforming section. The reformer 2 is arranged from the central part to the lower part of the housing 1.

スタック4は、セルを集合化して構成される。セルとは、触媒層を水素ガスや空気を送り込むための流路を形成したセパレータで挟持して構成されたものである。ここで、触媒層は、固体高分子電解質膜の両側に触媒を担持した燃料極と空気極を形成することで作られている。スタック4は、改質器2の斜め上方に配置される。   The stack 4 is configured by assembling cells. The cell is configured by sandwiching the catalyst layer with a separator in which a flow path for feeding hydrogen gas or air is formed. Here, the catalyst layer is formed by forming a fuel electrode and an air electrode carrying a catalyst on both sides of the solid polymer electrolyte membrane. The stack 4 is disposed obliquely above the reformer 2.

熱媒体タンク5は、スタック4の発電時に水素ガスと酸素の化学反応によって発生する熱を回収し、スタック4を所定の温度に維持するための熱媒体としての冷却水を蓄えるものである。熱媒体タンク5には、熱媒体の水位を検知する水位センサ(図示せず)が設けられており、水位センサは後述する制御装置12により制御されている。熱媒体タンク5は、スタック4の上方に配置される。   The heat medium tank 5 collects heat generated by a chemical reaction between hydrogen gas and oxygen during power generation of the stack 4 and stores cooling water as a heat medium for maintaining the stack 4 at a predetermined temperature. The heat medium tank 5 is provided with a water level sensor (not shown) for detecting the water level of the heat medium, and the water level sensor is controlled by a control device 12 described later. The heat medium tank 5 is disposed above the stack 4.

スタック4と熱媒体タンク5との間には、図示していないが、冷却水などの熱媒体を搬
送するための熱媒体循環配管や熱媒体循環配管内に冷却水を循環するための循環ポンプなどが設けられる。また、改質器2と熱媒体タンク5との間には、熱媒体タンク5の熱媒体を改質器2で改質水として使用するために、熱媒体タンク5と改質器2を結ぶ改質水供給配管(図示せず)や改質水供給装置(図示せず)などが設けられる。
Although not shown, between the stack 4 and the heat medium tank 5, a heat medium circulation pipe for conveying a heat medium such as cooling water or a circulation pump for circulating the cooling water in the heat medium circulation pipe Etc. are provided. Further, the heat medium tank 5 and the reformer 2 are connected between the reformer 2 and the heat medium tank 5 in order to use the heat medium in the heat medium tank 5 as reforming water in the reformer 2. A reforming water supply pipe (not shown), a reforming water supply device (not shown), and the like are provided.

オーバーフロー配管6は、熱媒体タンク5から溢れる熱媒体を排水する配管である。オーバーフロー配管6の一端は熱媒体タンク5の上方に接続され、もう一端は、後述する凝縮水タンク8に接続され、熱媒体タンク5から排水された熱媒体は、凝縮水タンク8に流れ込む。熱媒体タンク5からオーバーフロー配管6を通って排水される熱媒体は、50度〜60度程度の高温である。オーバーフロー配管6は、例えば、樹脂製のチューブが使用され、オーバーフロー配管6には、断熱材など放熱を妨げる部品は装着されない。   The overflow pipe 6 is a pipe for draining the heat medium overflowing from the heat medium tank 5. One end of the overflow pipe 6 is connected to the upper side of the heat medium tank 5, and the other end is connected to a condensate water tank 8 to be described later, and the heat medium drained from the heat medium tank 5 flows into the condensate water tank 8. The heat medium drained from the heat medium tank 5 through the overflow pipe 6 has a high temperature of about 50 to 60 degrees. For example, a resin tube is used as the overflow pipe 6, and a part that prevents heat dissipation such as a heat insulating material is not attached to the overflow pipe 6.

熱媒体供給配管7は、熱媒体タンク5に冷却水などの熱媒体を供給するための配管である。熱媒体供給配管7の一端は、後述する熱媒体供給装置9に接続され、もう一端は、熱媒体タンク5のオーバーフロー配管6の接続部より上方に接続される。熱媒体供給配管7には、例えば、樹脂製のチューブが使用される。   The heat medium supply pipe 7 is a pipe for supplying a heat medium such as cooling water to the heat medium tank 5. One end of the heat medium supply pipe 7 is connected to a heat medium supply device 9 which will be described later, and the other end is connected above the connection portion of the overflow pipe 6 of the heat medium tank 5. For the heat medium supply pipe 7, for example, a resin tube is used.

凝縮水タンク8は、燃焼器3より排出された燃焼排ガスや、スタック4より排出された排空気や排水素ガスから得られる凝縮水を蓄積するものである。   The condensed water tank 8 accumulates condensed water obtained from the combustion exhaust gas discharged from the combustor 3, exhaust air and exhaust hydrogen gas discharged from the stack 4.

熱媒体供給装置9は、凝縮水タンク8内の凝縮水を熱媒体として熱媒体供給配管7を通して熱媒体タンク5に供給するための装置(例えば、電動式ポンプ)である。   The heat medium supply device 9 is a device (for example, an electric pump) for supplying the condensed water in the condensed water tank 8 to the heat medium tank 5 through the heat medium supply pipe 7 as a heat medium.

凝縮水タンク8と熱媒体タンク5の間には、凝縮水タンク8内の水をスタック4の性能に影響を及ぼさない熱媒体である純水に変換するイオン交換樹脂を供えたイオン交換装置(図示せず)が設けられ、熱媒体供給配管7で接続される。   Between the condensed water tank 8 and the heat medium tank 5, an ion exchange device provided with an ion exchange resin that converts the water in the condensed water tank 8 into pure water, which is a heat medium that does not affect the performance of the stack 4 ( (Not shown) is provided and connected by the heat medium supply pipe 7.

排気口10は、燃焼器3より排出された燃焼排ガスやスタック4より排出された排空気を筐体1の外部に排出する部分である。排気口10は、改質器2やスタック4より上方に配置される。排気口10と燃焼器3やスタック4との間には、図示していないが、燃焼器3やスタック4からの排ガスを排気口10に導くための配管が設けられている。   The exhaust port 10 is a portion for discharging the combustion exhaust gas discharged from the combustor 3 and the exhaust air discharged from the stack 4 to the outside of the housing 1. The exhaust port 10 is disposed above the reformer 2 and the stack 4. Between the exhaust port 10 and the combustor 3 or the stack 4, although not shown, a pipe for guiding the exhaust gas from the combustor 3 or the stack 4 to the exhaust port 10 is provided.

ドレイン配管11は、排気口10において、排ガスが外気と接触することにより、排ガス中の水分が凝縮されて発生する凝縮水を排水するための配管である。ドレイン配管11の一端は、排気口10の下部に接続され、もう一端は、筐体1の下部に接続され、凝縮水が筐体1の外部に排出されるように設けられる。ドレイン配管11には、例えば、樹脂製のチューブが使用される。   The drain pipe 11 is a pipe for draining condensed water generated by condensation of moisture in the exhaust gas when the exhaust gas comes into contact with outside air at the exhaust port 10. One end of the drain pipe 11 is connected to the lower part of the exhaust port 10, and the other end is connected to the lower part of the casing 1, so that condensed water is discharged to the outside of the casing 1. For the drain pipe 11, for example, a resin tube is used.

熱媒体供給配管7、及びドレイン配管11は、オーバーフロー配管6に沿わせてオーバーフロー配管6の放熱により熱交換が行える位置に配置される。また、熱媒体供給配管7、及びドレイン配管11は、筐体1の中央側に配置される。こうすることで、筐体1の壁側に配置した場合よりも、外気の気温による影響を受けにくくなり、配管内の水分の凍結防止効果が改善する。また、熱媒体供給配管7、及びドレイン配管11は、改質器2に隣接して配置してもよい。改質器2に隣接して配置することにより、改質器2の放熱により、配管が温められ、配管内の水分の凍結の防止効果を改善することができる。   The heat medium supply pipe 7 and the drain pipe 11 are arranged along the overflow pipe 6 at a position where heat exchange can be performed by heat radiation of the overflow pipe 6. Further, the heat medium supply pipe 7 and the drain pipe 11 are arranged on the center side of the housing 1. By doing so, it is less affected by the temperature of the outside air than when it is arranged on the wall side of the housing 1, and the effect of preventing freezing of moisture in the piping is improved. Further, the heat medium supply pipe 7 and the drain pipe 11 may be disposed adjacent to the reformer 2. By disposing it adjacent to the reformer 2, the piping is warmed by the heat radiation of the reformer 2, and the effect of preventing freezing of moisture in the piping can be improved.

なお、熱媒体供給配管7あるいはドレイン配管11のどちらか一方(または、両方)をオーバーフロー配管6に沿わせ、オーバーフロー配管6の放熱により熱交換が行える位置に配置してもよい。また、熱媒体供給配管7あるいはドレイン配管11のどちらか一方(または、両方)を改質器2に隣接して配置してもよい。   Note that either one (or both) of the heat medium supply pipe 7 and the drain pipe 11 may be disposed along the overflow pipe 6 so that heat exchange can be performed by heat radiation of the overflow pipe 6. Further, either one (or both) of the heat medium supply pipe 7 and the drain pipe 11 may be arranged adjacent to the reformer 2.

制御装置12は、低電圧回路と100V以上を扱う高電圧回路から構成されている。高電圧回路は、筐体1の外部の商用電源に接続され、スタック4で発電される直流電力を交流電力に変換して商用電源に接続された負荷に供給するインバータと交流商用電源を直流低電圧に変換する電源回路で構成されている。低電圧回路は、筐体1内の改質器2やスタック4等の各装置を制御する制御手段である。   The control device 12 includes a low voltage circuit and a high voltage circuit that handles 100 V or higher. The high voltage circuit is connected to a commercial power supply outside the housing 1, converts the DC power generated by the stack 4 into AC power, and supplies it to a load connected to the commercial power supply. It consists of a power supply circuit that converts voltage. The low voltage circuit is a control means for controlling each device such as the reformer 2 and the stack 4 in the housing 1.

なお、筐体1の内部には、補助機器として、改質器2やスタック4を円滑に作動させるための装置や配管(図示せず)が構成されている。この補助機器の構成としては、例えば、筐体1の外部に設けられる貯湯槽と接続する貯湯配管や、筐体1の外部から都市ガスなどの原料ガスを供給し、原料ガスを改質器2に搬送する原料ガス配管や、原料ガスの供給を制御する制御弁、原料ガスを昇圧して改質器2に送るガス昇圧ポンプ、改質器2で生成された水素ガスをスタック4に搬送するための水素ガス配管、スタック4に空気を供給するための空気ブロワ、空気ブロワから供給される空気をスタック4に搬送するための空気配管、貯湯槽から供給される水を筐体1内で循環し、改質器2やスタック4の排熱を回収し、貯湯槽へ湯を搬送させる熱回収配管、熱回収配管内で水を循環させる循環ポンプ、改質器2やスタック4からの排ガスの熱を回収し熱回収配管内の水に伝達する熱交換器、フィルターなどからなる空気浄化装置、改質器2に原料ガスの改質反応のために必要な水を搬送するための改質水ポンプ、改質水ポンプから改質器2に搬送される水の量を制御する制御弁、燃料電池システムのメンテナンス時に燃料電池システム内の各装置から水を抜いて筐体1の外部に排出するための水抜き配管などがある。   In addition, an apparatus and piping (not shown) for smoothly operating the reformer 2 and the stack 4 are configured as auxiliary equipment inside the housing 1. Examples of the configuration of the auxiliary device include a hot water storage pipe connected to a hot water tank provided outside the casing 1, a source gas such as city gas supplied from the outside of the casing 1, and the source gas converted into the reformer 2. The raw material gas piping to be transported to the tank, the control valve for controlling the supply of the raw material gas, the gas booster pump that boosts the raw material gas and sends it to the reformer 2, and the hydrogen gas generated by the reformer 2 is transported to the stack 4 A hydrogen gas pipe for supplying air, an air blower for supplying air to the stack 4, an air pipe for conveying air supplied from the air blower to the stack 4, and water supplied from a hot water tank are circulated in the housing 1. The heat recovery pipe that recovers the exhaust heat from the reformer 2 and the stack 4 and transports the hot water to the hot water tank, the circulation pump that circulates the water in the heat recovery pipe, the exhaust gas from the reformer 2 and the stack 4 Heat exchange that recovers heat and transfers it to the water in the heat recovery piping An air purifier comprising a filter, a filter, etc., a reforming water pump for transporting water necessary for the reforming reaction of the raw material gas to the reformer 2, and the reformer 2 from the reforming water pump There are a control valve for controlling the amount of water, a drain pipe for draining water from each device in the fuel cell system and discharging it to the outside of the housing 1 during maintenance of the fuel cell system.

なお、筐体1の内部に、筐体内部を加熱する凍結予防ヒータを設けてもよい。この場合、筐体内部の凍結予防をより確実に行うことができる。   Note that a freeze prevention heater for heating the inside of the housing may be provided inside the housing 1. In this case, it is possible to more reliably prevent freezing inside the housing.

次に、筐体1内の各装置間のその他の接続について説明する。改質器2は補助機器である原料ガス配管に接続され、筐体1外部から原料ガスの供給を受ける。スタック4は、改質器2と補助機器である水素ガス配管により接続され、改質器2から水素ガスの供給を受ける。また、スタック4は、補助機器である空気ブロワと空気配管で接続され空気の供給を受ける。制御装置12は、スタック4と電気ケーブルで接続され、スタック4で発電された直流電力を制御する。制御装置12と改質器2は電気ケーブルで接続され、制御装置12により動作を制御される。制御装置12と補助機器であるポンプや制御弁は電気ケーブルで接続され、制御装置12により動作を制御される。   Next, other connections between the devices in the housing 1 will be described. The reformer 2 is connected to a source gas pipe which is an auxiliary device, and receives supply of source gas from the outside of the housing 1. The stack 4 is connected to the reformer 2 by a hydrogen gas pipe as auxiliary equipment, and receives supply of hydrogen gas from the reformer 2. Further, the stack 4 is connected to an air blower, which is an auxiliary device, by an air pipe and receives supply of air. The control device 12 is connected to the stack 4 with an electric cable, and controls DC power generated by the stack 4. The control device 12 and the reformer 2 are connected by an electric cable, and the operation is controlled by the control device 12. The controller 12 and auxiliary pumps and control valves are connected by an electric cable, and the operation is controlled by the controller 12.

以上のように構成された燃料電池システムについて、以下その動作、作用を説明する。   About the fuel cell system comprised as mentioned above, the operation | movement and an effect | action are demonstrated below.

まず、筐体1外部の都市ガス管と接続された原料ガス配管から供給された原料ガス(例えば、メタン)が、制御弁によりガスの量を制御されながら改質器2に供給される。そして、燃焼器3により改質器2が加熱された後、改質反応により原料ガスから水素ガスが生成される。改質器2で生成された水素ガスは水素ガス配管を通ってスタック4へ供給される。一方、制御装置12に制御された空気ブロワによって、空気が空気配管を通してスタック4に供給される。スタック4では、供給された水素ガスと空気中の酸素を化学反応させて直流電力を発電する。発電された直流電力は、制御装置12のインバータにより交流電力に変換され商用電源に供給される。   First, a source gas (for example, methane) supplied from a source gas pipe connected to a city gas pipe outside the housing 1 is supplied to the reformer 2 while the amount of gas is controlled by a control valve. And after the reformer 2 is heated by the combustor 3, hydrogen gas is produced | generated from raw material gas by reforming reaction. The hydrogen gas generated in the reformer 2 is supplied to the stack 4 through a hydrogen gas pipe. On the other hand, air is supplied to the stack 4 through the air piping by the air blower controlled by the control device 12. In the stack 4, the supplied hydrogen gas and oxygen in the air are chemically reacted to generate DC power. The generated DC power is converted into AC power by the inverter of the control device 12 and supplied to the commercial power source.

燃焼器3での燃焼により発生した燃焼排ガスは、燃焼器3から排出され、凝縮されて凝縮水を取り出される。凝縮水は凝縮水タンク8に送られる。凝縮水を取り出された燃焼排ガスは排気口10から筐体1の外部に排出される。   The combustion exhaust gas generated by the combustion in the combustor 3 is discharged from the combustor 3, condensed, and condensed water is taken out. The condensed water is sent to the condensed water tank 8. The combustion exhaust gas from which the condensed water has been taken out is discharged from the exhaust port 10 to the outside of the housing 1.

スタック4での化学反応による発電で残った排水素ガスは、発電の際に発生する水蒸気
を含んだ状態でスタック4から排出され、凝縮されて凝縮水を取り出される。凝縮水は凝縮水タンク8に送られる。凝縮水を取り出された排水素ガスは、燃焼器3に送られ、改質反応の可燃燃料として使用される。
The exhaust hydrogen gas remaining from the power generation by the chemical reaction in the stack 4 is discharged from the stack 4 in a state containing water vapor generated during power generation, condensed, and condensed water is taken out. The condensed water is sent to the condensed water tank 8. The exhaust hydrogen gas from which the condensed water has been taken out is sent to the combustor 3 and used as a combustible fuel for the reforming reaction.

スタック4での化学反応による発電で使われた空気は、発電の際に発生する水蒸気を含んだ状態でスタック4から排空気として排出され、凝縮されて凝縮水を取り出される。凝縮水は凝縮水タンク8に送られる。凝縮水を取り出された排空気は排気口10から筐体1の外部に排出される。   The air used in the power generation by the chemical reaction in the stack 4 is discharged as exhaust air from the stack 4 in a state containing water vapor generated during power generation, and condensed to take out condensed water. The condensed water is sent to the condensed water tank 8. The exhaust air from which the condensed water has been taken out is discharged from the exhaust port 10 to the outside of the housing 1.

排気口10で燃焼排ガスや排空気が凝縮することで発生した凝縮水は、ドレイン配管11を通って筐体1の外部に排出される。   Condensed water generated by condensing combustion exhaust gas and exhaust air at the exhaust port 10 is discharged to the outside of the housing 1 through the drain pipe 11.

凝縮水タンク8に蓄積された水は、熱媒体供給装置9により、熱媒体供給配管7を通ってイオン交換装置を経由して後に熱媒体タンク5に運ばれ、スタック4の熱媒体としての冷却水として使用される。   The water accumulated in the condensed water tank 8 is conveyed by the heat medium supply device 9 to the heat medium tank 5 through the heat medium supply pipe 7 and later to the heat medium tank 5 to cool the stack 4 as a heat medium. Used as water.

スタック4の発電時には、熱媒体タンク5から熱媒体が循環ポンプにより熱媒体循環配管を通ってスタック4に送られ、スタック4で発生する熱を除去し、スタック4を所定の温度に維持する。スタック4の熱を回収した熱媒体は熱媒体循環配管を通って熱媒体タンク5に送られ、熱媒体タンク5内の熱媒体が温められる。   During power generation of the stack 4, the heat medium is sent from the heat medium tank 5 to the stack 4 through the heat medium circulation pipe by the circulation pump, heat generated in the stack 4 is removed, and the stack 4 is maintained at a predetermined temperature. The heat medium that has recovered the heat of the stack 4 is sent to the heat medium tank 5 through the heat medium circulation pipe, and the heat medium in the heat medium tank 5 is warmed.

また、熱媒体タンク5からは、改質器2にも改質水供給配管を通って熱媒体が送られる。   The heat medium is also sent from the heat medium tank 5 to the reformer 2 through the reformed water supply pipe.

熱媒体タンク5の熱媒体の量が少なくなり、水位センサで熱媒体タンク5の水位が低いことが検知されると、制御装置12により熱媒体供給装置9が動作され、熱媒体供給配管7を通して凝縮水タンク8から熱媒体タンク5に熱媒体が供給される。   When the amount of the heat medium in the heat medium tank 5 decreases and the water level sensor detects that the water level in the heat medium tank 5 is low, the control device 12 operates the heat medium supply device 9 and passes through the heat medium supply pipe 7. A heat medium is supplied from the condensed water tank 8 to the heat medium tank 5.

その後、水位センサで熱媒体タンク5の水位が戻ったことが検知されると、熱媒体供給装置9での熱媒体の供給が停止される。   Thereafter, when the water level sensor detects that the water level of the heat medium tank 5 has returned, supply of the heat medium in the heat medium supply device 9 is stopped.

熱媒体供給配管7により熱媒体タンク5に供給された熱媒体は、熱媒体タンク5に接続されたオーバーフロー配管6の位置まで達すると、オーバーフロー配管6を通って、凝縮水タンク8に排出される。このとき、熱媒体がオーバーフロー配管6を通ることで、熱媒体の熱がオーバーフロー配管6の表面から放熱され、熱媒体供給配管7やドレイン配管11が温められることで、熱媒体供給配管7やドレイン配管11の内部の水分が温められ、凍結が防止される。   When the heat medium supplied to the heat medium tank 5 by the heat medium supply pipe 7 reaches the position of the overflow pipe 6 connected to the heat medium tank 5, the heat medium passes through the overflow pipe 6 and is discharged to the condensed water tank 8. . At this time, when the heat medium passes through the overflow pipe 6, the heat of the heat medium is radiated from the surface of the overflow pipe 6, and the heat medium supply pipe 7 and the drain pipe 11 are warmed, so that the heat medium supply pipe 7 and the drain are heated. The water inside the pipe 11 is warmed and freezing is prevented.

なお、オーバーフロー配管6と、熱媒体供給配管7、及びドレイン配管11は、その経路中のある区間を、図2に示すように、結束部品13(例えば、バンド)によって結束して、オーバーフロー配管6と熱媒体供給配管7、及びドレイン配管11を接触させてもよい。この場合、オーバーフロー配管6での放熱が、熱媒体供給配管7、及びドレイン配管11により効果的に伝わり、熱媒体供給配管7及びドレイン配管11の配管内の水分の凍結防止をより確実に行える。なお、熱媒体供給配管7あるいはドレイン配管11の一方のみをオーバーフロー配管6と結束してもよい。また、オーバーフロー配管6と熱媒体供給配管7、及びドレイン配管11を結束する際に、それ以外の配管も合わせて結束してもよい。   The overflow pipe 6, the heat medium supply pipe 7, and the drain pipe 11 are formed by binding a certain section in the path with a binding component 13 (for example, a band) as shown in FIG. And the heat medium supply pipe 7 and the drain pipe 11 may be brought into contact with each other. In this case, heat dissipation in the overflow pipe 6 is effectively transmitted through the heat medium supply pipe 7 and the drain pipe 11, and moisture in the heat medium supply pipe 7 and the drain pipe 11 can be more reliably prevented from freezing. Note that only one of the heat medium supply pipe 7 and the drain pipe 11 may be bundled with the overflow pipe 6. Further, when the overflow pipe 6, the heat medium supply pipe 7, and the drain pipe 11 are bundled, other pipes may be bundled together.

なお、オーバーフロー配管6と、熱媒体供給配管7、及びドレイン配管11は、その経路中のある区間を、図3に示すように、断熱材14でまとめて覆う構成にしてもよい。こ
の場合、断熱材14で覆われることにより、オーバーフロー配管6の放熱がより効果的に熱媒体供給配管7、及びドレイン配管11に伝わり、熱媒体供給配管7及びドレイン配管11の配管内の水分の凍結防止をより確実に行える。なお、熱媒体供給配管7あるいはドレイン配管11の一方のみを、オーバーフロー配管6とまとめて断熱材14で覆ってもよい。また、オーバーフロー配管6と熱媒体供給配管7、及びドレイン配管11を断熱材14で覆う際に、それ以外の配管も合わせてまとめて断熱材14で覆ってもよい。また、断熱材14は、円筒状の断熱材を用いてもよいし、板状の断熱材を用いて巻きつけてもよい。
The overflow pipe 6, the heat medium supply pipe 7, and the drain pipe 11 may be configured to collectively cover a certain section in the path with a heat insulating material 14 as shown in FIG. 3. In this case, by being covered with the heat insulating material 14, the heat radiation of the overflow pipe 6 is more effectively transmitted to the heat medium supply pipe 7 and the drain pipe 11, and moisture in the heat medium supply pipe 7 and the drain pipe 11 is removed. Freezing prevention can be performed more reliably. Only one of the heat medium supply pipe 7 and the drain pipe 11 may be combined with the overflow pipe 6 and covered with the heat insulating material 14. Further, when the overflow pipe 6, the heat medium supply pipe 7, and the drain pipe 11 are covered with the heat insulating material 14, other pipes may be collectively covered with the heat insulating material 14. Moreover, the heat insulating material 14 may use a cylindrical heat insulating material, and may wind it using a plate-shaped heat insulating material.

次に、図4に示すように、熱媒体タンク5の内部にヒータ等の発熱装置15を設けた構成について説明する。この場合、燃料電池システムの起動時など、スタック4が発電していない期間において、熱媒体タンク5内の熱媒体が温まっていない場合でも、発熱装置15で熱媒体タンク5内の熱媒体を加熱した後、熱媒体供給配管7で熱媒体を熱媒体タンク5に供給し、加熱された熱媒体をオーバーフロー配管6から排水することで、熱媒体供給配管7あるいはドレイン配管11を温めることができ、配管内の凍結を防止することができる。   Next, as shown in FIG. 4, a configuration in which a heat generating device 15 such as a heater is provided inside the heat medium tank 5 will be described. In this case, even when the heat medium in the heat medium tank 5 is not warmed during the period when the stack 4 is not generating power, such as when the fuel cell system is activated, the heat medium in the heat medium tank 5 is heated by the heating device 15. After that, the heat medium supply pipe 7 supplies the heat medium to the heat medium tank 5, and the heated heat medium is drained from the overflow pipe 6, whereby the heat medium supply pipe 7 or the drain pipe 11 can be warmed. Freezing in the piping can be prevented.

以上のように、本実施の形態においては、熱媒体供給配管7、及びドレイン配管11のうちの少なくとも一方を、オーバーフロー配管6の放熱により熱交換できる距離に沿わせて配置することにより、スタック4の発電中に、熱媒体供給配管7、及び、ドレイン配管11のうちの少なくとも一方の内部で水分が凍結することを抑制することができ、排熱されていたオーバーフロー配管6の熱を有効利用して、効率良く安価に凍結防止を行うことができる。   As described above, in the present embodiment, the stack 4 is arranged by arranging at least one of the heat medium supply pipe 7 and the drain pipe 11 along a distance at which heat can be exchanged by heat radiation of the overflow pipe 6. During the power generation, water can be prevented from freezing in at least one of the heat medium supply pipe 7 and the drain pipe 11, and the heat of the overflow pipe 6 that has been exhausted heat can be effectively used. Thus, it is possible to prevent freezing efficiently and inexpensively.

また、本実施の形態では、燃焼器3を備えた改質器2を備え、スタック4から排空気が排出され、燃焼器3から燃焼排ガスが排出されることにより、排気口10において排空気及び燃焼排ガス中の水分が凝縮した凝縮水が排水されるドレイン配管11が、オーバーフロー配管6の放熱により温められ熱交換される位置に配置されることで、ドレイン配管11の内部で水分が凍結することを抑制できる。   In the present embodiment, the reformer 2 including the combustor 3 is provided, exhaust air is exhausted from the stack 4, and combustion exhaust gas is exhausted from the combustor 3. The drain pipe 11 where the condensed water in which the moisture in the combustion exhaust gas has been drained is drained is disposed at a position where the drain pipe 11 is heated and heat-exchanged by the heat radiation of the overflow pipe 6, so that the moisture freezes inside the drain pipe 11. Can be suppressed.

また、本実施の形態の熱媒体供給配管7、及び、ドレイン配管11のうちの少なくとも一方と、オーバーフロー配管6とが結束部品13により結束されて、熱媒体供給配管7、及び、ドレイン配管11のうちの少なくとも一方と、オーバーフロー配管6とが少なくとも一部で接触するように配置される構成としても良い。これにより、熱媒体供給配管7、及び、ドレイン配管11のうち少なくとも一方が、オーバーフロー配管6の放熱により、より確実に効果的に熱交換され、配管の内部の水分の凍結防止の効果を向上できる。   In addition, at least one of the heat medium supply pipe 7 and the drain pipe 11 according to the present embodiment and the overflow pipe 6 are bound by the binding component 13, and the heat medium supply pipe 7 and the drain pipe 11 are connected. It is good also as a structure arrange | positioned so that at least one of them and the overflow piping 6 may contact at least one part. Thereby, at least one of the heat medium supply pipe 7 and the drain pipe 11 is more reliably and effectively heat-exchanged by the heat radiation of the overflow pipe 6, and the effect of preventing freezing of moisture inside the pipe can be improved. .

また、本実施の形態の熱媒体供給配管7、及び、ドレイン配管11のうちの少なくとも一方は、改質器2と隣接するように配置される構成としても良い。これにより、熱媒体供給配管7、及び、ドレイン配管11のうち少なくとも一方が、オーバーフロー配管6からの放熱に加えて、改質器2からの放熱による熱交換も行われることで、配管の内部での水分の凍結防止の効果を向上できる。   In addition, at least one of the heat medium supply pipe 7 and the drain pipe 11 of the present embodiment may be arranged so as to be adjacent to the reformer 2. Accordingly, at least one of the heat medium supply pipe 7 and the drain pipe 11 performs heat exchange by heat radiation from the reformer 2 in addition to heat radiation from the overflow pipe 6. The effect of preventing freezing of moisture can be improved.

また、本実施の形態の熱媒体供給配管7、及び、ドレイン配管11のうちの少なくとも一方と、オーバーフロー配管6との少なくとも一部を断熱材14でまとめて覆う構成としても良い。これにより、オーバーフロー配管6の放熱を利用して、熱媒体供給配管7、及び、ドレイン配管11のうちの少なくとも一方をより確実に加熱して熱交換することができ、配管の内部での水分の凍結防止の効果を向上できる。   In addition, at least one of the heat medium supply pipe 7 and the drain pipe 11 according to the present embodiment and at least a part of the overflow pipe 6 may be collectively covered with the heat insulating material 14. This makes it possible to more reliably heat and exchange heat by heating at least one of the heat medium supply pipe 7 and the drain pipe 11 by using the heat radiation of the overflow pipe 6. The effect of freezing prevention can be improved.

また、本実施の形態の熱媒体タンク5の内部に熱媒体を加熱するための発熱装置15を
備える構成としても良い。これにより、燃料電池システムの起動時など、熱媒体タンク5内の熱媒体が温まっていない場合でも、発熱装置15で熱媒体タンク5内の熱媒体を加熱した後、熱媒体供給配管7で熱媒体を熱媒体タンク5に供給し、加熱された熱媒体をオーバーフロー配管6から排水することで、熱媒体供給配管7、及び、ドレイン配管11のうちの少なくとも一方を加熱して熱交換することができ、配管の内部での水分の凍結防止を行うことができる。
Moreover, it is good also as a structure provided with the heat generating apparatus 15 for heating a heat medium in the inside of the heat medium tank 5 of this Embodiment. As a result, even when the heat medium in the heat medium tank 5 is not warmed, such as when the fuel cell system is started, the heat medium in the heat medium tank 5 is heated by the heating device 15 and then heated by the heat medium supply pipe 7. By supplying the medium to the heat medium tank 5 and draining the heated heat medium from the overflow pipe 6, at least one of the heat medium supply pipe 7 and the drain pipe 11 can be heated to exchange heat. It is possible to prevent moisture from being frozen inside the pipe.

以上のように、本発明にかかる燃料電池システムは、燃料電池システムの配管の凍結防止を効率良く、安価で、小さなスペースで実現することが可能となるので、寒冷地向けの他の設備機器等の用途にも適用できる。   As described above, the fuel cell system according to the present invention can efficiently and inexpensively prevent the freezing of the piping of the fuel cell system in a small space. It can be applied to other uses.

1 筐体
2 改質器
3 燃焼器
4 スタック
5 熱媒体タンク
6 オーバーフロー配管
7 熱媒体供給配管
8 凝縮水タンク
9 熱媒体供給装置
10 排気口
11 ドレイン配管
12 制御装置
13 結束部品
14 断熱材
15 発熱装置
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Housing | casing 2 Reformer 3 Combustor 4 Stack 5 Heat medium tank 6 Overflow pipe 7 Heat medium supply pipe 8 Condensate water tank 9 Heat medium supply device 10 Exhaust port 11 Drain pipe 12 Controller 13 Bundling parts 14 Heat insulating material 15 Heat apparatus

Claims (6)

燃料ガスと酸化剤ガスとを用いて発電を行う燃料電池を備える燃料電池モジュールと、
前記燃料電池の熱を回収する熱媒体タンクと、
前記熱媒体タンクから溢れる熱媒体を排水するオーバーフロー経路と、
前記熱媒体タンクに熱媒体を供給する熱媒体供給経路と、
前記燃料電池モジュールからの排気される排ガス中の水分が凝縮した凝縮水を排水するドレイン経路と、
を備え、
前記熱媒体供給経路、及び、前記ドレイン経路のうちの少なくとも一方と、前記オーバーフロー経路とが熱交換するように配置される、燃料電池システム。
A fuel cell module comprising a fuel cell that generates power using fuel gas and oxidant gas;
A heat medium tank for recovering heat of the fuel cell;
An overflow path for draining the heat medium overflowing from the heat medium tank;
A heat medium supply path for supplying a heat medium to the heat medium tank;
A drain path for draining condensed water condensed with moisture in exhaust gas exhausted from the fuel cell module;
With
A fuel cell system, wherein at least one of the heat medium supply path and the drain path and the overflow path are arranged to exchange heat.
前記燃料電池モジュールは、燃料ガスを改質して水素含有ガスを生成する改質器と、前記燃料ガスを燃焼して前記改質器を加熱する燃焼器と、を備え、
前記燃料電池モジュールから排気される排ガスは、前記燃料電池から排出される燃料電池排ガス及び前記燃焼器から排出される燃焼排ガスのうちの少なくとも一方である、請求項1に記載の燃料電池システム。
The fuel cell module includes a reformer that reforms a fuel gas to generate a hydrogen-containing gas, and a combustor that burns the fuel gas and heats the reformer.
The fuel cell system according to claim 1, wherein the exhaust gas exhausted from the fuel cell module is at least one of a fuel cell exhaust gas exhausted from the fuel cell and a combustion exhaust gas exhausted from the combustor.
前記熱媒体供給経路、及び、前記ドレイン経路のうちの少なくとも一方と、前記オーバーフロー経路とが少なくとも一部で接触するように配置される、請求項1又は2に記載の燃料電池システム。   3. The fuel cell system according to claim 1, wherein at least one of the heat medium supply path and the drain path and at least a part of the overflow path are arranged to contact each other. 前記熱媒体供給経路、及び、前記ドレイン経路のうちの少なくとも一方は、前記改質器と隣接するように配置される、請求項2又は3に記載の燃料電池システム。   4. The fuel cell system according to claim 2, wherein at least one of the heat medium supply path and the drain path is disposed adjacent to the reformer. 5. 前記熱媒体供給経路、及び、ドレイン経路のうちの少なくとも一方と、前記オーバーフロー経路との少なくとも一部をまとめて覆うように配置される断熱材を備える、請求項1〜4のいずれか1つに記載の燃料電池システム。   In any one of Claims 1-4 provided with the heat insulating material arrange | positioned so that at least one of the said thermal-medium supply path | route and a drain path | route and at least one part of the said overflow path | route may be covered collectively. The fuel cell system described. 前記熱媒体タンクの内部に熱媒体を加熱するための発熱装置を備える、請求項1〜5のいずれか1つに記載の燃料電池システム。   The fuel cell system according to any one of claims 1 to 5, further comprising a heat generating device for heating the heat medium inside the heat medium tank.
JP2011254558A 2011-11-22 2011-11-22 Fuel cell system Pending JP2013109988A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2011254558A JP2013109988A (en) 2011-11-22 2011-11-22 Fuel cell system

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2011254558A JP2013109988A (en) 2011-11-22 2011-11-22 Fuel cell system

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2013109988A true JP2013109988A (en) 2013-06-06

Family

ID=48706544

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2011254558A Pending JP2013109988A (en) 2011-11-22 2011-11-22 Fuel cell system

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2013109988A (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2017221793A1 (en) * 2016-06-23 2017-12-28 パナソニックIpマネジメント株式会社 Fuel cell system
JP2020077505A (en) * 2018-11-07 2020-05-21 トヨタ自動車株式会社 Fuel cell system and fuel cell vehicle

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2017221793A1 (en) * 2016-06-23 2017-12-28 パナソニックIpマネジメント株式会社 Fuel cell system
JPWO2017221793A1 (en) * 2016-06-23 2019-04-18 パナソニックIpマネジメント株式会社 Fuel cell system
JP7113374B2 (en) 2016-06-23 2022-08-05 パナソニックIpマネジメント株式会社 fuel cell system
JP2020077505A (en) * 2018-11-07 2020-05-21 トヨタ自動車株式会社 Fuel cell system and fuel cell vehicle
JP7163726B2 (en) 2018-11-07 2022-11-01 トヨタ自動車株式会社 Fuel cell system and fuel cell vehicle

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2007125945A1 (en) Fuel battery system
WO2008081977A1 (en) Fuel cell system and moving body using the fuel cell system
WO2001071837A1 (en) Solid polymer fuel cell
JP2006507639A (en) Thermal energy control in electrochemical fuel cells
KR101553446B1 (en) Fuel cell system with excellent eliminating effect on freezing material throughout air purging and method of controlling the same
JP2017068913A (en) Fuel battery system
JP2004207093A (en) Fuel cell system and its operation method
JP2009036473A (en) Fuel cell system
JP2008300058A (en) Fuel cell device
JP2006093157A (en) Solid polymer fuel cell system
JP2013109988A (en) Fuel cell system
JP5593808B2 (en) Fuel cell hot water supply system
JP2003317753A (en) Fuel cell system
JP5348482B2 (en) Fuel cell system
JP2014182923A (en) Fuel cell system and operation method thereof
JP5068291B2 (en) Fuel cell system
JP5388463B2 (en) Fuel cell device
JP4902181B2 (en) Fuel cell system
JP4986424B2 (en) Power generator
JP5598396B2 (en) Fuel cell system
JP2007299644A (en) Fuel cell system
JP2009266608A (en) Fuel cell system
JP2013206657A (en) Fuel cell power generation system
JP2013089529A (en) Fuel cell system
JP2014146555A (en) Fuel cell device