JP2014002883A - Fuel cell system - Google Patents

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英俊 若松
Hiroshi Tatsui
洋 龍井
Junji Morita
純司 森田
Akinori Yukimasa
章典 行正
Atsunori Inoue
篤敬 井上
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a fuel cell system capable of preventing combustion exhaust gas from flowing out to the outdoor through a drainage path in a water collection section without discharging quality water used in the fuel cell main unit even when a discharge path for discharging the combustion exhaust gas to the outside is clogged.SOLUTION: The fuel cell system includes: a first water collection section 85 for recovering moisture contained in the exhaust gas flowing in a first exhaust path 77 within a fuel cell system 100 as condensed water; and a second water collection section 91 for collecting rain water flowing in a second exhaust path 70 outside the fuel cell system 100 connected to the first exhaust path. The first water collection section 85 and the second water collection section 91 are connected via a first drainage path 87 so that the second water collection section 91 has a water-sealing function. This prevents exhaust gas from leaking from the fuel cell system into a house through the drainage path as well as the quality condensed water used for power generation by the fuel cell main unit is prevented from being discharged.

Description

本発明は、熱と電気を供給する燃料電池システムに関する。   The present invention relates to a fuel cell system that supplies heat and electricity.

燃料電池は、電解質を挟持した電極の一方に水素や水素リッチガスを供給し(以下、水素リッチガスを供給する方をアノード側と称す)、他方に酸素を含んだ空気などの酸化剤ガスを供給して(以下、酸化剤ガスを供給する方をカソード側と称す)、電気化学反応によって発電を行うものである。   A fuel cell supplies hydrogen or a hydrogen-rich gas to one of the electrodes that sandwich the electrolyte (hereinafter, the one that supplies the hydrogen-rich gas is referred to as the anode side), and supplies an oxidant gas such as oxygen-containing air to the other. (Hereinafter, the direction of supplying the oxidant gas is referred to as the cathode side), and power is generated by an electrochemical reaction.

燃料電池システムは、燃料電池で発電した電力を需要家へ供給し電力負荷を賄うとともに、発電に伴う排熱を回収して蓄熱することで需要家の給湯負荷を賄うコージェネレーションシステムである。   A fuel cell system is a cogeneration system that supplies electric power generated by a fuel cell to a consumer to cover an electric power load, and recovers exhaust heat generated by the electric power generation and stores it to cover a hot water supply load of the consumer.

燃料電池の発電に必要な水素リッチガス(以下、燃料ガスと称す)を生成する方法の一つとして、燃料電池システムでは都市ガスやLPGなどの炭化水素系の原料ガスやメタノールや灯油などの液体の炭化水素系原料を水蒸気とともに導入して改質する改質部を有する水素生成器を備えたものが一般的である。つまり、燃料電池システムの発電運転の際には、水蒸気を発生させるための水を供給することが必要不可欠である。   As one of the methods for generating hydrogen-rich gas (hereinafter referred to as fuel gas) necessary for power generation of a fuel cell, a fuel cell system uses a hydrocarbon-based raw material gas such as city gas or LPG, or a liquid such as methanol or kerosene. Generally, a hydrogen generator having a reforming section for reforming by introducing a hydrocarbon-based raw material together with steam is generally used. That is, it is indispensable to supply water for generating water vapor during the power generation operation of the fuel cell system.

通常、燃料電池システムへ水を供給するための水の供給手段としては、水道が好適に用いられる。ただし、水道水中のカルシウムの堆積や塩素による配管の腐食等により、燃料電池システムの性能が経時的に劣化するため、これらの成分を除去する必要がある。そのため、従来の燃料電池システムには、イオン交換樹脂等を備える浄水器が設けられている。   Usually, water is suitably used as the water supply means for supplying water to the fuel cell system. However, since the performance of the fuel cell system deteriorates over time due to the accumulation of calcium in tap water or corrosion of piping due to chlorine, these components must be removed. Therefore, the conventional fuel cell system is provided with a water purifier including an ion exchange resin or the like.

しかしながら、イオン交換樹脂等を備える浄水器によれば、水に含まれるカルシウムや塩素等の成分を十分に除去することが可能であるが、使用時間に応じてイオン交換樹脂等の浄水性能が劣化する。つまり、このイオン交換樹脂等を用いる構成では、浄水器を頻繁にメンテナンスする必要がある。これは、燃料電池システムのランニングコストを悪化させる要因となる。そのため、従来の燃料電池システムでは、燃料電池で発電に伴って生成する水や、燃料電池や水素含有ガス供給部の加熱に利用される燃焼器から排出される水分を含んだガス(燃焼排ガス)を冷却して得られる凝縮水等を回収して利用する、水の自立供給形態が採られることが多い。   However, according to a water purifier equipped with an ion exchange resin or the like, it is possible to sufficiently remove components such as calcium and chlorine contained in water, but the water purification performance of the ion exchange resin and the like deteriorates depending on the use time. To do. That is, in the configuration using this ion exchange resin or the like, it is necessary to frequently maintain the water purifier. This becomes a factor that deteriorates the running cost of the fuel cell system. Therefore, in a conventional fuel cell system, water containing water generated by power generation in the fuel cell or gas containing moisture discharged from a combustor used for heating the fuel cell or the hydrogen-containing gas supply unit (combustion exhaust gas) In many cases, a self-supporting form of water is used in which condensed water obtained by cooling the water is recovered and used.

また、水素生成器には燃焼用ガスを燃焼させて改質部を加熱する燃焼部が備えられている。ここで燃焼用ガスとは、燃焼部で燃焼に利用するガスであり、原料ガス(液体の炭化水素系原料の場合は気化させたもの)や燃料ガス、さらには燃料電池で発電に利用されなかった水素を含むガス(以下、オフ燃料ガスと称す)のことを指す。また、燃焼部には燃焼用ガスを導入する燃焼用ガス経路の他に、燃焼空気を導入するための燃焼空気経路が接続されており、燃焼空気ファン等の送風機によって燃焼用ガスの流量に応じた空気が燃焼部に供給されるようになっている。   Further, the hydrogen generator is provided with a combustion section that burns combustion gas and heats the reforming section. Here, the combustion gas is a gas that is used for combustion in the combustion section, and is not used for power generation in a raw material gas (vaporized in the case of a liquid hydrocarbon-based raw material) or fuel gas, and further in a fuel cell. It refers to a gas containing hydrogen (hereinafter referred to as off-fuel gas). In addition to the combustion gas path for introducing combustion gas, a combustion air path for introducing combustion air is connected to the combustion section. Depending on the flow rate of the combustion gas by a blower such as a combustion air fan, etc. Air is supplied to the combustion section.

水素生成器で燃料ガスを生成する際には、改質部に炭化水素系原料と水とを導入し、燃焼部で燃焼用ガスを燃焼させることにより加熱して、吸熱反応である改質反応に必要な熱を供給して改質反応を進行させる。更に水素生成器には、必要に応じて一酸化炭素低減部が備えられており、改質部で生成した燃料ガス中の一酸化炭素濃度を低減させて、水素濃度の高い燃料ガスとして燃料電池のアノード側に供給される。   When generating fuel gas with a hydrogen generator, a reforming reaction, which is an endothermic reaction, is carried out by introducing hydrocarbon-based raw material and water into the reforming section and heating the combustion gas in the combustion section. The reforming reaction proceeds by supplying the necessary heat. Further, the hydrogen generator is provided with a carbon monoxide reduction unit as necessary, and the fuel cell is produced as a fuel gas having a high hydrogen concentration by reducing the carbon monoxide concentration in the fuel gas generated in the reforming unit. To the anode side.

また、燃料電池システムでは、燃料電池のカソード側には空気ブロワ等の送風機によって酸化剤ガスとして空気が供給されるようになっている(以下、適宜、カソード空気と称す)。   In the fuel cell system, air is supplied to the cathode side of the fuel cell as an oxidant gas by a blower such as an air blower (hereinafter referred to as “cathode air” as appropriate).

また、燃料電池システムで利用する空気、すなわち燃焼部で燃焼用ガスを燃焼させるのに必要な空気や、燃料電池のカソード側に酸化剤ガスとして供給される空気は、燃料電池システムの外部から供給され、また、燃焼部で燃焼用ガスを燃焼させることで発生した燃焼排ガス、および燃料電池のカソード側から排出される一部発電で酸素を消費された空気(以下、適宜、オフ酸化剤ガスと称す)は、燃料電池システムから外部に排出される。これらの燃料電池システムから排出される排ガス(燃焼排ガスおよびオフ酸化剤ガス)には、燃焼で生じた水蒸気と、燃料電池の発電によって生成された水蒸気とが含まれている。   Also, the air used in the fuel cell system, that is, the air necessary for burning the combustion gas in the combustion section, and the air supplied as the oxidant gas to the cathode side of the fuel cell are supplied from the outside of the fuel cell system. In addition, the combustion exhaust gas generated by burning the combustion gas in the combustion section, and the air consumed oxygen by the partial power generation discharged from the cathode side of the fuel cell (hereinafter referred to as off-oxidant gas as appropriate) Is discharged from the fuel cell system to the outside. Exhaust gas (combustion exhaust gas and off-oxidant gas) discharged from these fuel cell systems contains water vapor generated by combustion and water vapor generated by power generation of the fuel cell.

このような燃料電池システムとして、建物内に設置され、燃料電池システムに接続された給気経路を介して燃料電池システムで利用する空気を建物の外部から供給し、燃料電池システムに接続された排気経路を介して、燃料電池システムで発生した排ガスを、建物の外部に排気する燃料電池システムが知られている(例えば、特許文献1参照)。特許文献1に開示されている燃料電池システムでは、燃料電池システムから排出される水蒸気を含んだ排ガスが、排気経路を通流する間に冷却された発生した凝縮水を貯める水タンクが設けられている。   As such a fuel cell system, air used in the fuel cell system is supplied from outside the building through an air supply path connected to the fuel cell system, and exhaust connected to the fuel cell system. 2. Description of the Related Art A fuel cell system that exhausts exhaust gas generated in a fuel cell system to the outside of a building via a route is known (see, for example, Patent Document 1). In the fuel cell system disclosed in Patent Document 1, a water tank is provided for storing the condensed water generated while the exhaust gas containing water vapor discharged from the fuel cell system is cooled while flowing through the exhaust path. Yes.

図6は、特許文献1に開示されている燃料電池システムの構成図である。   FIG. 6 is a configuration diagram of the fuel cell system disclosed in Patent Document 1. In FIG.

図6に示すように、特許文献1に開示されている燃料電池システムの吸排気装置は、ダクト接続部32により本体30の上部に取り付けられた2重管ダクト31と、システム空気ダクト34と、換気下降ダクト35と、排気ファン36が取り付けられた混合ボックス37とを有する。   As shown in FIG. 6, the intake / exhaust device of the fuel cell system disclosed in Patent Document 1 includes a double pipe duct 31 attached to the upper portion of the main body 30 by a duct connection portion 32, a system air duct 34, It has a ventilation descending duct 35 and a mixing box 37 to which an exhaust fan 36 is attached.

2重管ダクト31は、内管31aと外管31bとにより環状の吸排気流路を構成している。2重管ダクト31の外管31bから導入される空気40(屋外の新鮮な空気)は、システム空気ダクト34と換気下降ダクト35により、本体30の内部で分岐される。   The double pipe duct 31 forms an annular intake / exhaust flow path by the inner pipe 31a and the outer pipe 31b. Air 40 (fresh outdoor air) introduced from the outer pipe 31 b of the double pipe duct 31 is branched inside the main body 30 by the system air duct 34 and the ventilation descending duct 35.

本体30の燃料処理装置及び燃料電池本体から排気されるシステム排気45には、多量の水蒸気が含まれている。混合ボックス37では、換気ファン36により送り出される換気46との混合により、システム排気45に含まれる水蒸気分圧が低下する。しかし、換気46の温度が低い場合には、水蒸気分が凝縮して、混合ボックス37の下部に溜まる。   The system exhaust 45 exhausted from the fuel processing device of the main body 30 and the fuel cell main body contains a large amount of water vapor. In the mixing box 37, the water vapor partial pressure contained in the system exhaust 45 is reduced by mixing with the ventilation 46 sent out by the ventilation fan 36. However, when the temperature of the ventilation 46 is low, the water vapor is condensed and accumulated in the lower portion of the mixing box 37.

一方、2重管ダクト31の内管31aを流れる混合排気47は、内管31aの内壁を通じて吸入される空気に冷却されるため水蒸気分が壁面に凝縮する。この内管31aの壁面に凝縮した水分は、ダクト31の勾配により、混合ボックス37に向かって流下する。   On the other hand, the mixed exhaust 47 flowing through the inner pipe 31a of the double pipe duct 31 is cooled by the air sucked through the inner wall of the inner pipe 31a, so that water vapor is condensed on the wall surface. The moisture condensed on the wall surface of the inner pipe 31 a flows down toward the mixing box 37 due to the gradient of the duct 31.

従って、凝縮した水分(凝縮水)は、全て混合ボックス37に集められて、さらにドレン管50を通じて貯水部である水タンク51に貯められる。この水タンク51に回収された凝縮水は、発電本体30での発電に使用することも可能である。不要な場合は、水タンク51の上部座より本体30の外部へ排水経路(図示せず)を介して排水するように構成される。   Therefore, all the condensed water (condensed water) is collected in the mixing box 37 and further stored in the water tank 51 which is a water storage part through the drain pipe 50. The condensed water collected in the water tank 51 can also be used for power generation in the power generation body 30. When unnecessary, the water tank 51 is configured to drain from the upper seat to the outside of the main body 30 through a drainage path (not shown).

なお、水タンク51において水位を確保することで、水封することにより混合排気(すなわち燃料電池システムの排出ガス)47が、本体30の外部に流出することを防止できる。   By securing the water level in the water tank 51, the mixed exhaust (that is, the exhaust gas of the fuel cell system) 47 can be prevented from flowing out of the main body 30 by sealing with water.

特開2006−253020号公報JP 2006-253020 A

しかしながら、特許文献1に開示されている燃料電池システムのような構成において、二重管ダクトの内管が閉塞するなどして、想定以上の圧力が水タンクにかかり、水タンク中の水が減少したり、水タンク内の水が全て排水される。これにより、水封機能を果たせなくなり、燃料電池システムの排出ガスが排水経路を介して屋内に漏れるという課題と、二重管ダクトは屋外に延出している為雨水が流入することもあり、燃料電池本体の発電に使用するには水質が良くないという課題があった。   However, in the configuration such as the fuel cell system disclosed in Patent Document 1, the inner pipe of the double-pipe duct is blocked, so that a pressure higher than expected is applied to the water tank, and the water in the water tank is reduced. Or all the water in the water tank is drained. As a result, the water sealing function cannot be performed, and the exhaust gas of the fuel cell system leaks indoors through the drainage path, and the double pipe duct extends to the outside, so rainwater may flow in. There was a problem that the water quality was not good for use in power generation of the battery body.

本発明は、上記従来の課題を解決するもので、水質の良い凝縮水を第1水回収部に、雨水を第2水回収部に2つに分けて回収し、第2水回収部に水封構造を持たせるものである。これにより、燃料電池システムの排出路が閉塞する等して排出路内の圧力が上昇した場合においても、燃料電池本体の発電に使用する水質の良い第1水回収部の水を排出せずに、燃料電池システムの排出ガスが排水経路を介して屋内に漏れることを防止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 condenses with good water quality are collected in the first water recovery unit and rainwater is collected in two in the second water recovery unit, and water is collected in the second water recovery unit. It has a sealed structure. As a result, even when the pressure in the discharge path rises due to the blockage of the discharge path of the fuel cell system, the water of the first water recovery unit with good water quality used for power generation of the fuel cell main body is not discharged. An object of the present invention is to provide a fuel cell system that can prevent exhaust gas from the fuel cell system from leaking indoors through a drainage path.

上記従来の課題を解決するために、本発明に係る燃料電池システムの第2水回収部は、前記排ガスが前記第2凝縮水経路から前記第2排水経路へ流れないように水封する水封構造を有することを特徴とするものである。   In order to solve the above-described conventional problem, the second water recovery unit of the fuel cell system according to the present invention is a water seal that seals water so that the exhaust gas does not flow from the second condensed water path to the second drainage path. It has a structure.

これによって、燃料電池システムの排出路が閉塞する等して排出路内の圧力が上昇した場合においても、燃料電池本体の発電に使用する水質の良い凝縮水を排出せずに、燃料電池システムの排出ガスが排水経路を介して屋内に漏れることを防止できる。また、水質の良い凝縮水を第1水回収部に、雨水を第2水回収部に、2つに分けて回収することで、燃料電池本体の発電には水質の良い第1水回収部の水のみを使用することができる。   As a result, even when the pressure in the discharge path rises due to the blockage of the discharge path of the fuel cell system, the fuel cell system does not discharge condensed water with good water quality used for power generation of the fuel cell body. It is possible to prevent the exhaust gas from leaking indoors through the drainage path. Further, by collecting the condensed water with good water quality into the first water recovery unit and the rainwater into the second water recovery unit in two parts, the first water recovery unit with good water quality is used for power generation of the fuel cell body. Only water can be used.

本発明の燃料電池システムによれば、燃料電池システムの排出路が閉塞する等して排出路内の圧力が上昇した場合においても、燃料電池本体の発電に使用する水質の良い凝縮水を排出せずに、燃料電池システムの排出ガスが排水経路を介して屋内に漏れることを防止できる。   According to the fuel cell system of the present invention, even when the pressure in the discharge path rises due to the blockage of the discharge path of the fuel cell system, the condensed water with good water quality used for power generation of the fuel cell body is discharged. In addition, the exhaust gas of the fuel cell system can be prevented from leaking indoors through the drainage path.

本発明の実施の形態1に係る燃料電池システムの概略構成を示す模式図1 is a schematic diagram showing a schematic configuration of a fuel cell system according to Embodiment 1 of the present invention. 本発明の実施の形態2に係る燃料電池システムの概略構成を示す模式図Schematic diagram showing a schematic configuration of a fuel cell system according to Embodiment 2 of the present invention. 本発明の実施の形態3に係る燃料電池システムの概略構成を示す模式図Schematic diagram showing a schematic configuration of a fuel cell system according to Embodiment 3 of the present invention. 本発明の実施の形態4に係る燃料電池システムの概略構成を示す模式図Schematic diagram showing a schematic configuration of a fuel cell system according to Embodiment 4 of the present invention. 本発明の実施の形態5に係る燃料電池システムの概略構成を示す模式図Schematic diagram showing a schematic configuration of a fuel cell system according to Embodiment 5 of the present invention. 従来の燃料電池システムの概略構成を示す模式図Schematic diagram showing the schematic configuration of a conventional fuel cell system

第1の発明は、アノード及びカソードを有し、水素含有ガス及び酸化剤ガスを用いて発電する燃料電池と、前記燃料電池のアノード側から排出されるアノード排ガス及び前記燃料電池のカソード側から排出されるカソード排ガスのうちの少なくとも1つの排ガスを排
気する第1排気経路と、前記燃料電池及び前記第1排気経路を収納する筺体と、前記第1排気経路の下流端に接続され、前記第1排気経路から排出される前記排ガスを前記筺体の外側に排気する第2排気経路と、前記第1排気経路に接続され、前記第1経路を流れる前記排ガス中に含まれる水分が凝縮して発生する凝縮水を排出する第1凝縮水経路と、前記第1排気経路のうちの前記第1凝縮水経路より下流側の経路又は前記第2排気経路に接続され、前記第2排気経路内の水を排出する第2凝縮水経路と、前記第1凝縮水経路に接続され、水を回収する第1水回収部と、前記第2凝縮水経路に接続され、水を回収する第2水回収部と、前記第2水回収部からと前記筺体の外部へ水を排出する第2排水経路と、を備えている。そして、前記第2水回収部は、前記排ガスが前記第2凝縮水経路から前記第2排水経路へ流れないように水封する水封構造を有することを特徴とするものである。
A first invention includes a fuel cell having an anode and a cathode and generating power using a hydrogen-containing gas and an oxidant gas, an anode exhaust gas discharged from the anode side of the fuel cell, and an exhaust gas discharged from the cathode side of the fuel cell Connected to a first exhaust path for exhausting at least one exhaust gas of the cathode exhaust gas, a housing for housing the fuel cell and the first exhaust path, and a downstream end of the first exhaust path, A second exhaust path that exhausts the exhaust gas discharged from the exhaust path to the outside of the housing, and moisture that is connected to the first exhaust path and that flows through the first path is condensed and generated. A first condensed water path for discharging condensed water and a path downstream of the first condensed water path of the first exhaust path or the second exhaust path, and water in the second exhaust path A second condensed water path for discharging, a first water collecting section connected to the first condensed water path and collecting water, and a second water collecting section connected to the second condensed water path and collecting water. And a second drainage path for discharging water from the second water recovery section and to the outside of the housing. And the said 2nd water collection | recovery part has a water seal structure sealed with water so that the said waste gas may not flow from the said 2nd condensed water path | route to the said 2nd drainage path.

これによって、水質の良い凝縮水を第1水回収部に、雨水を第2水回収部に2つに分けて回収することで、燃料電池本体の発電には水質の良い第1水回収部の水のみを使用することができ、燃料電池システムの排出路が閉塞する等して排出路内の圧力が上昇した場合においても、燃料電池本体の発電に使用する水質の良い凝縮水を排出せずに、燃料電池システムの排出ガスが排水経路を介して屋内に漏れることを防止できる。   As a result, the condensed water with good water quality is collected in the first water collecting part and the rainwater is collected in two parts in the second water collecting part. Only water can be used, and even when the pressure in the discharge path rises due to the blockage of the discharge path of the fuel cell system, etc., the condensed water of good quality used for power generation of the fuel cell body is not discharged. In addition, the exhaust gas of the fuel cell system can be prevented from leaking indoors through the drainage path.

第2の発明は、特に、第1の発明の燃料電池システムにおいて、前期第1水回収部は、前記第1水回収部から前記第2凝縮水経路へ水を排出する第1排水経路を備えたことにより、第1水回収部の余分な水を第2水回収部に排水することができ、水質の良い凝縮水を第1水回収部に、雨水を第2水回収部に2つに分けて回収する。これにより、燃料電池本体の発電には水質の良い第1水回収部の水のみを使用することができ、燃料電池システムの排出路が閉塞する等して排出路内の圧力が上昇した場合においても、燃料電池本体の発電に使用する水質の良い凝縮水を排出せずに、燃料電池システムの排出ガスが排水経路を介して屋内に漏れることを防止できる。   In a second aspect of the invention, in particular, in the fuel cell system of the first aspect of the invention, the first water recovery section includes a first drainage path for discharging water from the first water recovery section to the second condensed water path. As a result, excess water from the first water recovery unit can be drained to the second water recovery unit, and condensed water with good water quality is supplied to the first water recovery unit, and rainwater is supplied to the second water recovery unit. Collect separately. As a result, only the water of the first water recovery section with good water quality can be used for power generation of the fuel cell main body, and when the pressure in the discharge path rises due to the discharge path of the fuel cell system being blocked, etc. However, it is possible to prevent the exhaust gas of the fuel cell system from leaking indoors through the drainage channel without discharging the condensed water having good water quality used for power generation of the fuel cell main body.

第3の発明は、第1〜2いずれか1つの発明の燃料電池システムにおいて、前記第1水回収部は、前記排ガスが前記第1凝縮水経路から前記第1排水経路へ流れないように水封する水封構造を有することで、第1水回収部の水封構成を隔てた2つの水面に作用する圧力が等しくなる為、圧力の影響を受けて第1水回収部の水位が変動しない。即ち、燃料電池システムの排出路が閉塞する等して排出路内の圧力が上昇した場合においても、燃料電池本体の発電に使用する水質の良い凝縮水を排出せずに、燃料電池システムの排出ガスが排水経路を介して屋内に漏れることを防止できる。   According to a third aspect of the present invention, in the fuel cell system according to any one of the first and second aspects, the first water recovery unit is configured to prevent the exhaust gas from flowing from the first condensed water path to the first drainage path. By having the water-sealing structure to be sealed, the pressure acting on the two water surfaces separating the water-sealing structure of the first water recovery unit becomes equal, so the water level of the first water recovery unit does not fluctuate due to the influence of the pressure . That is, even when the pressure in the discharge path rises due to the blockage of the discharge path of the fuel cell system, the fuel cell system discharges without discharging the high-quality condensed water used for power generation of the fuel cell body. Gas can be prevented from leaking indoors through the drainage path.

第4の発明は、第1〜3いずれか1つの発明の燃料電池システムにおいて、可燃性ガス及び燃焼用空気を燃焼して燃焼排ガスを排出する燃焼器を備えている。そして、前記第1排気経路は、前記燃料電池のアノード側から排出されるアノード排ガス、前記燃料電池のカソード側から排出されるカソード排ガス、及び、前記燃焼排ガスのうちの少なくとも1つの排ガスを排気することにより、燃焼排ガスを含めた燃料電池システムの排出ガスが排水経路を介して屋内に漏れることを防止できる。   A fourth invention is the fuel cell system according to any one of the first to third inventions, comprising a combustor that burns combustible gas and combustion air and discharges combustion exhaust gas. The first exhaust path exhausts at least one of the anode exhaust gas discharged from the anode side of the fuel cell, the cathode exhaust gas discharged from the cathode side of the fuel cell, and the combustion exhaust gas. Thus, the exhaust gas of the fuel cell system including the combustion exhaust gas can be prevented from leaking indoors through the drainage path.

第5の発明は、第1〜4いずれか1つの発明の燃料電池システムにおいて、前記第1水回収部内の水を浄化処理する浄水装置を備えたことにより、第1水回収部の水を浄化することで、燃料電池本体の発電に使用する水の水質を良くすることができる。   According to a fifth invention, in the fuel cell system according to any one of the first to fourth inventions, the water in the first water recovery unit is purified by including a water purification device that purifies the water in the first water recovery unit. By doing so, the quality of the water used for the power generation of the fuel cell body can be improved.

以下、本発明の好ましい実施の形態を、図面を参照しながら説明する。なお、全ての図面において、同一又は相当部分には同一符号を付し、重複する説明は省略する。また、全ての図面において、本発明を説明するために必要となる構成要素のみを抜粋して図示しており、その他の構成要素については図示を省略している。さらに、本発明は以下の実施の形態に限定されない。   Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In all the drawings, the same or corresponding parts are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted. Further, in all the drawings, only components necessary for explaining the present invention are extracted and illustrated, and other components are not illustrated. Furthermore, the present invention is not limited to the following embodiment.

(実施の形態1)
まず、本発明の実施の形態1に係る燃料電池システムの構成について、図面を参照しながら説明する。
(Embodiment 1)
First, the configuration of the fuel cell system according to Embodiment 1 of the present invention will be described with reference to the drawings.

図1は、本発明の実施の形態1に係る燃料電池システムの概略構成を示す模式図である。   FIG. 1 is a schematic diagram showing a schematic configuration of a fuel cell system according to Embodiment 1 of the present invention.

図1に示すように、本実施の形態1に係る燃料電池システム100は、建物200の内部に配置されている。燃料電池システム100は、燃料処理器14、酸化剤ガス供給器15、および燃料電池11と、換気ファン13と、制御装置102と、を筐体12内に備えている。また、燃料電池システム100は、第2排気経路70と給気流路78を有する給排気機構104に接続されている。   As shown in FIG. 1, the fuel cell system 100 according to the first embodiment is arranged inside a building 200. The fuel cell system 100 includes a fuel processor 14, an oxidant gas supplier 15, a fuel cell 11, a ventilation fan 13, and a control device 102 in a housing 12. The fuel cell system 100 is connected to a supply / exhaust mechanism 104 having a second exhaust path 70 and an air supply passage 78.

制御装置102は、燃料電池システム100を構成する各機器を制御する機器であれば、どのような形態であってもよい。制御装置102は、マイクロプロセッサ、CPU等に例示される演算処理部と、各制御動作を実行するためのプログラムを格納した、メモリ等から構成される記憶部を備えている。そして、制御装置102は、演算処理部が、記憶部に格納された所定の制御プログラムを読み出し、これを実行することにより、これらの情報を処理し、かつ、これらの制御を含む燃料電池システム100に関する各種の制御を行う。   The control device 102 may be in any form as long as it is a device that controls each device constituting the fuel cell system 100. The control device 102 includes an arithmetic processing unit exemplified by a microprocessor, a CPU, and the like, and a storage unit configured by a memory or the like that stores a program for executing each control operation. Then, in the control device 102, the arithmetic processing unit reads out a predetermined control program stored in the storage unit and executes it, thereby processing the information and the fuel cell system 100 including these controls. Various controls are performed.

なお、制御装置102は、単独の制御装置で構成される形態だけでなく、複数の制御装置が協働して燃料電池システム100の制御を実行する制御器群で構成される形態であっても構わない。また、制御装置102は、マイクロコンピュータで構成されていてもよく、MPU、PLC(programmable logic controller)、論理回路等によって構成されていてもよい。   The control device 102 is not only configured as a single control device, but also configured as a controller group in which a plurality of control devices cooperate to execute control of the fuel cell system 100. I do not care. Further, the control device 102 may be configured by a microcomputer, and may be configured by an MPU, a PLC (programmable logic controller), a logic circuit, or the like.

筐体12を構成する壁の適所には、壁の厚み方向に貫通する孔16が設けられていて、孔16を境にして、燃料電池システム100内部の第1排気経路77と燃料電池システム100外部の第2排気経路70を構成する配管が接続されている。なお、本実施の形態では、第2排気経路70を構成する配管が、給気流路78を構成する配管の内側に配置されている二重配管の構成としたが、燃料電池システム100内部の第1排気経路77と燃料電池システム100外部の第2排気経路70が接続されている構成であれば良く、必ずしも二重配管の構成である必要はない。   A hole 16 penetrating in the thickness direction of the wall is provided at an appropriate position of the wall constituting the housing 12, and the first exhaust path 77 inside the fuel cell system 100 and the fuel cell system 100 are bordered by the hole 16. A pipe constituting the external second exhaust path 70 is connected. In the present embodiment, the pipe constituting the second exhaust path 70 is configured as a double pipe disposed inside the pipe constituting the air supply flow path 78. Any structure may be used as long as the first exhaust path 77 and the second exhaust path 70 outside the fuel cell system 100 are connected to each other.

第2排気経路70は、建物200の外側にまで延びるように形成されていて、その下流端(開口)は、大気に開放されている。また、給気流路78は、その下流端は、筐体12に接続されていて、その上流端(開口)は、大気に開放されている。燃料電池システム100に外部(ここでは、建物200外)から空気を供給することができる。   The second exhaust path 70 is formed so as to extend to the outside of the building 200, and its downstream end (opening) is open to the atmosphere. The air supply channel 78 has a downstream end connected to the housing 12 and an upstream end (opening) opened to the atmosphere. Air can be supplied to the fuel cell system 100 from the outside (here, outside the building 200).

燃料電池11は、アノードとカソードを有している(いずれも図示せず)。燃料電池11では、燃料ガス流路11Aに供給された燃料ガスが、燃料ガス流路11Aを通流する間に、アノードに供給される。また、酸化剤ガス流路11Bに供給された酸化剤ガスが、酸化剤ガス流路11Bを通流する間に、カソードに供給される。そして、アノードに供給された燃料ガスとカソードに供給された酸化剤ガスとが、反応して電気と熱が発生する。   The fuel cell 11 has an anode and a cathode (both not shown). In the fuel cell 11, the fuel gas supplied to the fuel gas channel 11A is supplied to the anode while flowing through the fuel gas channel 11A. Further, the oxidant gas supplied to the oxidant gas flow channel 11B is supplied to the cathode while flowing through the oxidant gas flow channel 11B. The fuel gas supplied to the anode and the oxidant gas supplied to the cathode react to generate electricity and heat.

ここで、発生した電気は、図示されない電力調整器により、外部電力負荷(例えば、家庭の電気機器)に供給される。また、発生した熱は、図示されない熱媒体流路を通流する熱媒体が回収する。熱媒体が回収した熱は、例えば、水を加熱するのに使用することがで
きる。また、本実施の形態1においては、燃料電池11は、高分子電解質形燃料電池や固体酸化物形燃料電池等の各種の燃料電池を用いることができる。さらに、燃料電池11の構成は、一般的な燃料電池と同様に構成されているため、その詳細な説明は省略する。
Here, the generated electricity is supplied to an external power load (for example, home electrical equipment) by a power regulator (not shown). The generated heat is recovered by a heat medium flowing through a heat medium flow path (not shown). The heat recovered by the heat medium can be used, for example, to heat water. In the first embodiment, the fuel cell 11 can use various fuel cells such as a polymer electrolyte fuel cell and a solid oxide fuel cell. Furthermore, since the structure of the fuel cell 11 is the same as that of a general fuel cell, its detailed description is omitted.

燃料ガス流路11Aの出口には、オフ燃料ガス流路73の上流端が接続されている。オフ燃料ガス流路73の下流端は、後述する燃焼器14bに接続されている。燃料電池11で使用されなかった水素を含む燃料ガス(以下、オフ燃料ガス)は、オフ燃料ガス流路73を介して、燃焼器14bに供給される。   The upstream end of the off-fuel gas channel 73 is connected to the outlet of the fuel gas channel 11A. The downstream end of the off fuel gas flow path 73 is connected to a combustor 14b described later. A fuel gas containing hydrogen that has not been used in the fuel cell 11 (hereinafter, “off fuel gas”) is supplied to the combustor 14 b via the off fuel gas passage 73.

また、酸化剤ガス流路11Bの出口には、オフ酸化剤ガス流路74の上流端が接続されている。オフ酸化剤ガス流路74の下流端は、後述する混合部90に接続されている。燃料電池11で使用されなかった酸化剤ガス(以下、オフ酸化剤ガス)は、酸化剤ガス流路11Bの出口からオフ酸化剤ガス流路74、混合部90、第1排気経路77から第2排気経路70を経て建物200外に排出される。   The upstream end of the off-oxidant gas channel 74 is connected to the outlet of the oxidant gas channel 11B. The downstream end of the off-oxidant gas channel 74 is connected to a mixing unit 90 described later. Oxidant gas that has not been used in the fuel cell 11 (hereinafter referred to as off-oxidant gas) is supplied from the outlet of the oxidant gas flow path 11B to the off-oxidant gas flow path 74, the mixing unit 90, and the first exhaust path 77 through the second. It is discharged out of the building 200 through the exhaust path 70.

燃料処理器14は、燃料電池11に燃料ガス(水素を含有したガス)をその流量を調整しながら供給するものであり、改質器14aと燃焼器14bと燃焼ファン14cを有している。また、燃料処理器14には、燃料ガス供給流路71を介して、燃料電池11(正確には、燃料電池11の燃料ガス流路11Aの入口)が接続されている。   The fuel processor 14 supplies a fuel gas (gas containing hydrogen) to the fuel cell 11 while adjusting the flow rate thereof, and includes a reformer 14a, a combustor 14b, and a combustion fan 14c. The fuel processor 14 is connected to the fuel cell 11 (more precisely, the inlet of the fuel gas channel 11 </ b> A of the fuel cell 11) via the fuel gas supply channel 71.

改質器14aには、原料供給器及び水蒸気供給器が接続されていて(それぞれ、図示せず)、原料及び水蒸気が、それぞれ、改質器14aに供給される。原料としては、メタンを主成分とする天然ガスやLPガス等を用いることができる。   The reformer 14a is connected to a raw material supply device and a steam supply device (not shown respectively), and the raw material and water vapor are supplied to the reformer 14a, respectively. As the raw material, natural gas mainly composed of methane, LP gas, or the like can be used.

また、改質器14aは、改質触媒を有している。改質触媒としては、例えば、原料と水蒸気とから水素含有ガスを発生させる水蒸気改質反応を触媒することができれば、どの様な物質を使用してもよく、例えば、アルミナ等の触媒担体にルテニウム(Ru)を担持させたルテニウム系触媒や同様の触媒担体にニッケル(Ni)を担持させたニッケル系触媒等を使用することができる。   Further, the reformer 14a has a reforming catalyst. As the reforming catalyst, any substance may be used as long as it can catalyze a steam reforming reaction that generates a hydrogen-containing gas from a raw material and steam, for example, ruthenium on a catalyst carrier such as alumina. A ruthenium catalyst supporting (Ru) or a nickel catalyst supporting nickel (Ni) on the same catalyst carrier can be used.

そして、改質器14aでは、供給された原料と水蒸気との改質反応により、水素含有ガスが生成される。生成された水素含有ガスは、燃料ガスとして、燃料ガス供給流路71を通流して、燃料電池11の燃料ガス流路11Aに供給される。   In the reformer 14a, a hydrogen-containing gas is generated by a reforming reaction between the supplied raw material and water vapor. The generated hydrogen-containing gas flows as a fuel gas through the fuel gas supply channel 71 and is supplied to the fuel gas channel 11 </ b> A of the fuel cell 11.

なお、本実施の形態1においては、改質器14aで生成された水素含有ガスが、燃料ガスとして、燃料電池11に送出される構成としたが、これに限定されず、燃料処理器14内に改質器14aより送出された水素含有ガス中の一酸化炭素を低減するための変成触媒(例えば、銅−亜鉛系触媒)を有する変成器や、酸化触媒(例えば、ルテニウム系触媒)や、メタン化触媒(例えば、ルテニウム系触媒)を有する一酸化炭素除去器を通過した後の水素含有ガスが燃料電池11に送出される構成であってもよい。   In the first embodiment, the hydrogen-containing gas generated in the reformer 14a is sent to the fuel cell 11 as fuel gas. However, the present invention is not limited to this. A shifter having a shift catalyst (for example, a copper-zinc based catalyst) for reducing carbon monoxide in the hydrogen-containing gas sent from the reformer 14a, an oxidation catalyst (for example, a ruthenium based catalyst), The configuration may be such that the hydrogen-containing gas after passing through a carbon monoxide remover having a methanation catalyst (for example, a ruthenium-based catalyst) is sent to the fuel cell 11.

燃焼器14bには、オフ燃料ガス流路73の下流端が接続されていて、燃料電池11からオフ燃料ガスが、オフ燃料ガス流路73を通流して、燃焼用ガスとして供給される。また、燃焼器14bには、燃焼空気供給流路79を介して、燃焼ファン14cが接続されている。燃焼ファン14cは、燃焼器14bに燃焼用空気を供給することができれば、どのような構成であってもよく、例えば、ファンやブロワ等のファン類で構成されていてもよい。   The combustor 14 b is connected to the downstream end of the off-fuel gas passage 73, and off-fuel gas from the fuel cell 11 flows through the off-fuel gas passage 73 and is supplied as combustion gas. A combustion fan 14 c is connected to the combustor 14 b via a combustion air supply flow path 79. The combustion fan 14c may have any configuration as long as it can supply combustion air to the combustor 14b. For example, the combustion fan 14c may be configured by fans such as a fan and a blower.

燃焼器14bでは、供給されたオフ燃料ガスと燃焼用空気が燃焼して熱が発生し、燃焼排ガスが生成される。燃焼器14bで生成された燃焼排ガスは、改質器14a等を加熱し
た後、燃焼排ガス流路80に排出される。燃焼排ガス流路80に排出された燃焼排ガスは、燃焼排ガス流路80を通流して、混合部90から第1排気経路77を経て第2排気経路70に排出される。第2排気経路70に排出された燃焼排ガスは、第2排気経路70を通流して燃料電池システム100(建物200)外に排出される。
In the combustor 14b, the supplied off-fuel gas and combustion air are combusted to generate heat, and combustion exhaust gas is generated. The combustion exhaust gas generated by the combustor 14 b is discharged to the combustion exhaust gas flow path 80 after heating the reformer 14 a and the like. The combustion exhaust gas discharged to the combustion exhaust gas flow path 80 flows through the combustion exhaust gas flow path 80 and is discharged from the mixing unit 90 to the second exhaust path 70 via the first exhaust path 77. The combustion exhaust gas discharged to the second exhaust path 70 flows through the second exhaust path 70 and is discharged outside the fuel cell system 100 (building 200).

なお、本実施の形態1においては、燃焼器14bを燃料電池11からオフ燃料ガスが燃焼用ガスとして供給されるように構成したが、これに限定されず、燃焼器14bに燃焼用ガス供給器から燃焼用ガスが別途供給されるように構成してもよい。   In the first embodiment, the combustor 14b is configured so that off-fuel gas is supplied from the fuel cell 11 as the combustion gas. However, the present invention is not limited to this, and the combustion gas supply device is connected to the combustor 14b. Alternatively, the combustion gas may be separately supplied.

酸化剤ガス供給器15は、燃料電池11に酸化剤ガス(空気)をその流量を調整しながら供給することができれば、どのような構成であってもよく、例えば、ファンやブロワ等のファン類で構成されていてもよい。酸化剤ガス供給器15には、酸化剤ガス供給流路72を介して、燃料電池11(正確には、燃料電池11の酸化剤ガス流路11Bの入口)が接続されている。   The oxidant gas supply unit 15 may have any configuration as long as the oxidant gas (air) can be supplied to the fuel cell 11 while adjusting the flow rate thereof. For example, fans such as fans and blowers It may be comprised. The oxidant gas supply unit 15 is connected to the fuel cell 11 (more precisely, the inlet of the oxidant gas channel 11B of the fuel cell 11) via the oxidant gas supply channel 72.

また、換気ファン13は、換気流路75を介して、混合部90と接続されており、混合部90の下流側で第1排気経路77と接続されている。換気ファン13としては、筐体12内を換気することができれば、どのような構成であってもよい。これにより、給気流路78から燃料電池システム100外の空気が筐体12内に給気され、換気ファン13を作動させることにより、筐体12内のガス(主として、空気)が換気流路75及び混合部90、第1排気経路77、第2排気経路70を介して、建物200外に排出され、筐体12内が換気される。   The ventilation fan 13 is connected to the mixing unit 90 via the ventilation channel 75, and is connected to the first exhaust path 77 on the downstream side of the mixing unit 90. The ventilation fan 13 may have any configuration as long as the inside of the housing 12 can be ventilated. As a result, air outside the fuel cell system 100 is supplied from the air supply passage 78 into the housing 12, and the ventilation fan 13 is operated, whereby the gas (mainly air) in the housing 12 is supplied to the ventilation passage 75. Then, the air is exhausted outside the building 200 through the mixing unit 90, the first exhaust path 77, and the second exhaust path 70, and the inside of the housing 12 is ventilated.

なお、本実施の形態1においては、換気器としてファンを用いたが、これに限定されず、ブロワを用いてもよい。換気ファン13は、筐体12内に配置するように構成したが、これに限定されない。換気ファン13は、第1排気経路77内に配置するように構成してもよい。   In the first embodiment, a fan is used as a ventilator. However, the present invention is not limited to this, and a blower may be used. The ventilation fan 13 is configured to be disposed in the housing 12, but is not limited thereto. The ventilation fan 13 may be arranged in the first exhaust path 77.

このように、本実施の形態1においては、燃焼ファン14cと酸化剤ガス供給器15、および換気ファン13が作動することにより筐体12に供給されるガス(空気)が、燃料電池システム100に供給される外気として、例示される。なお、燃料電池システムに供給される外気は、これらのガス(空気)に限定されず、例えば、燃料処理器が選択酸化器を備えている場合には、選択酸化空気であっても良い。また、燃料電池11のアノードに一酸化炭素による触媒の被毒を防止するために供給するブリードエアーであっても良い。   As described above, in the first embodiment, the gas (air) supplied to the casing 12 by the operation of the combustion fan 14c, the oxidant gas supplier 15, and the ventilation fan 13 is supplied to the fuel cell system 100. It is illustrated as the external air supplied. The outside air supplied to the fuel cell system is not limited to these gases (air). For example, in the case where the fuel processor includes a selective oxidizer, it may be selectively oxidized air. Alternatively, bleed air supplied to the anode of the fuel cell 11 to prevent poisoning of the catalyst by carbon monoxide may be used.

また、本実施の形態1においては、燃焼排ガス、オフ酸化剤ガス、及び換気ファン13が作動することによる筐体12内のガスが、燃料電池システム100から排出される排出ガスとして、例示される。これらの排出ガスは、筐体12内の混合部90で混合された後、第1排気経路77に排出され、燃料電池システム100外の第2排気経路70を介して屋外に排出される。即ち混合部90には、燃焼排ガス流路80、オフ酸化剤ガス流路74及び換気流路75が接続され、燃焼排ガス、オフ酸化剤ガス、換気ファンからの空気が合流する第1排気経路77の一部を構成する。   In the first embodiment, the combustion exhaust gas, the off-oxidant gas, and the gas in the housing 12 due to the operation of the ventilation fan 13 are exemplified as the exhaust gas discharged from the fuel cell system 100. . These exhaust gases are mixed by the mixing unit 90 in the housing 12, then discharged to the first exhaust path 77, and discharged to the outside via the second exhaust path 70 outside the fuel cell system 100. That is, a combustion exhaust gas flow path 80, an off-oxidant gas flow path 74, and a ventilation flow path 75 are connected to the mixing unit 90, and a first exhaust path 77 through which combustion exhaust gas, off-oxidant gas, and air from a ventilation fan merge. Part of

また、混合部90の下方には、第1水回収部85が設けられおり、混合部90と第1水回収部85とは、第1凝縮水経路86によって接続されている。   Further, a first water recovery unit 85 is provided below the mixing unit 90, and the mixing unit 90 and the first water recovery unit 85 are connected by a first condensed water path 86.

混合部90は、混合部90で排出ガスの温度が低下して発生した凝縮水が第1凝縮水経路86を介して第1水回収部85に流入するように、傾斜などの形状、更にはオフ酸化剤ガス流路74、燃焼排ガス流路80、換気流路75、混合部90、第1排気経路77、および第1凝縮水経路86の接続位置が配慮して構成されている。また、第1排気経路77
は、屋外に向けて上り勾配になるように設置されている。
The mixing unit 90 has a shape such as an inclination so that the condensed water generated when the temperature of the exhaust gas decreases in the mixing unit 90 flows into the first water recovery unit 85 via the first condensed water path 86. The connection positions of the off-oxidant gas channel 74, the combustion exhaust gas channel 80, the ventilation channel 75, the mixing unit 90, the first exhaust channel 77, and the first condensed water channel 86 are configured in consideration. The first exhaust path 77
Is installed so as to have an upward slope toward the outdoors.

第1排気経路77と第2排気経路70の接続部89の下方には、第2水回収部91が設けられおり、第2凝縮水経路92によって接続されている。また、第2水回収部91の上部には、一端が筐体12の外部と連通した第2排水経路93が接続されている。   A second water recovery unit 91 is provided below the connection part 89 between the first exhaust path 77 and the second exhaust path 70, and is connected by a second condensed water path 92. Further, a second drainage passage 93 having one end communicating with the outside of the housing 12 is connected to the upper part of the second water recovery unit 91.

第1水回収部85は、第1凝縮水経路86を介して流入された第1排気経路77内の凝縮水を貯める構成であり、第2水回収部91は、第2凝縮水経路92を介して流入した雨水を貯める構成で、第2水回収部91内の水面が所定の高さ以上に上昇した場合には、所定の高さ以上の余分な水が、第2排水経路93を介して燃料電池システム100の外部に排水されるようの構成されている。   The first water recovery section 85 is configured to store the condensed water in the first exhaust path 77 that has flowed in via the first condensed water path 86, and the second water recovery section 91 includes the second condensed water path 92. When the water level in the second water recovery unit 91 rises to a predetermined height or more with the configuration in which rainwater that flows in through the water is stored, excess water of a predetermined height or more passes through the second drainage path 93. The fuel cell system 100 is configured to be drained to the outside.

更に、第2水回収部91と第2凝縮水経路92と第2排水経路93とは、第2水回収部91中の水を利用して、燃料電池システム100から排出される排出ガスが、第2排水経路93を介して燃料電池システム100(筐体12)外の屋内に流出するのを防止する水封機能を備えるように配慮して構成されている。具体的には、第2凝縮水経路92が第2水回収部91中の下方まで挿入されており、第2凝縮水経路92の下端から第2水回収部91の第2排水経路93の接続部までの高さを、接続部89にかかる背圧よりも、第2凝縮水経路92内の水面と、第2水回収部91内での水面との高低差で生じる水圧の方が大きくなるように配慮して構成されている。なお、本実施の形態1の燃料電池システムでは、水封構成としてとして水回収部を用いたが、これに限定されず、水封機能を実現できれば、例えばU字管を用いた構成としても良い。   Further, the second water recovery unit 91, the second condensed water path 92, and the second drainage path 93 use the water in the second water recovery unit 91 to discharge exhaust gas discharged from the fuel cell system 100, It is configured so as to have a water sealing function that prevents the fuel cell system 100 (housing 12) from flowing into the indoors via the second drainage path 93. Specifically, the second condensed water path 92 is inserted to the lower side in the second water recovery section 91, and the second drainage path 93 of the second water recovery section 91 is connected from the lower end of the second condensed water path 92. The water pressure generated by the height difference between the water level in the second condensed water path 92 and the water level in the second water recovery unit 91 is greater than the back pressure applied to the connection part 89. It is configured with consideration. In the fuel cell system according to the first embodiment, the water recovery unit is used as the water seal configuration. However, the configuration is not limited to this, and a configuration using, for example, a U-shaped tube may be used as long as the water seal function can be realized. .

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、作用について説明する。なお、燃料電池システム100の起動動作、発電動作、および停止動作は、一般的な燃料電池システムと同様に行われるので、その詳細な説明は省略する。また、本実施の形態1においては、制御装置102が、燃料電池システム100を構成する各機器を制御するものとして説明する。   About the fuel cell system comprised as mentioned above, the operation | movement and an effect | action are demonstrated below. Note that the start-up operation, power generation operation, and stop operation of the fuel cell system 100 are performed in the same manner as a general fuel cell system, and thus detailed description thereof is omitted. Further, in the first embodiment, description will be made assuming that the control device 102 controls each device constituting the fuel cell system 100.

燃料電池システム100が発電動作中には、燃料電池11には、燃料処理器14で生成した燃料ガスが供給され、また、酸化剤ガス供給器15によって酸化剤ガスが供給される。燃料電池11で一部の酸素が発電によって利用され、酸素濃度が低下したオフ酸化剤ガスは、酸化剤ガス流路11Bの出口からオフ酸化剤ガス流路74に排出される。   During the power generation operation of the fuel cell system 100, the fuel gas generated by the fuel processor 14 is supplied to the fuel cell 11, and the oxidant gas is supplied by the oxidant gas supply unit 15. The off-oxidant gas in which a part of oxygen is used for power generation in the fuel cell 11 and the oxygen concentration is lowered is discharged from the outlet of the oxidant gas channel 11B to the off-oxidant gas channel 74.

また、燃料電池11で利用されなかった水素を含むオフ燃料ガスは、燃焼器14bに供給され、燃焼ファン14cで供給された燃焼用空気と共に燃焼される。燃焼器14bでの燃焼により発生した酸素濃度の低い燃焼排ガスは、改質器14aを加熱した後、燃焼排ガス流路80に排出される。   Further, the off-fuel gas containing hydrogen that has not been used in the fuel cell 11 is supplied to the combustor 14b and burned together with the combustion air supplied by the combustion fan 14c. The combustion exhaust gas having a low oxygen concentration generated by the combustion in the combustor 14b is heated to the reformer 14a and then discharged to the combustion exhaust gas flow path 80.

また、燃料電池システム100の発電動作中には、換気ファン13を駆動させ、筐体12内のガス(空気)が換気流路75に排出される。   Further, during the power generation operation of the fuel cell system 100, the ventilation fan 13 is driven, and the gas (air) in the housing 12 is discharged to the ventilation channel 75.

よって、燃料電池システム100の発電動作中には、オフ酸化剤ガス、燃焼排ガスおよび換気ファン13が作動することによる筐体12内のガス(空気)が、排出ガスとして混合部90にて混合され、第1排気経路77、接続部89、第2排気経路70を経て屋外に排出される。   Therefore, during the power generation operation of the fuel cell system 100, the off-oxidant gas, the combustion exhaust gas, and the gas (air) in the housing 12 due to the operation of the ventilation fan 13 are mixed in the mixing unit 90 as exhaust gas. The first exhaust path 77, the connecting portion 89, and the second exhaust path 70 are discharged to the outside.

一般的に、燃料電池システム100から排出されるオフ酸化剤ガスと燃焼排ガスとは、温度が高く、また水蒸気を多く含んでいる。よって、オフ酸化剤ガスと燃焼排ガスとの熱を回収して有効に利用するために、オフ酸化剤ガスと燃焼排ガスとは、図示しない熱媒体
流路を通流する熱媒体と、オフ酸化剤ガス流路74と燃焼排ガス流路80との途中に設けられた熱交換器(図示せず)を介して熱交換を行い、その後、混合部90に排出される構成としても良い。また、熱交換器(図示せず)でオフ酸化剤ガスと燃焼排ガスとが冷却されることで生じた凝縮水は、第1凝縮水経路86を経て第1水回収部85に回収され、燃料処理器14の改質器14aで原料から燃料ガスを生成する改質反応に利用しても良い。
In general, the off-oxidant gas and the combustion exhaust gas discharged from the fuel cell system 100 are high in temperature and contain a lot of water vapor. Therefore, in order to recover and effectively use the heat of the off-oxidant gas and the combustion exhaust gas, the off-oxidant gas and the combustion exhaust gas include a heat medium that flows through a heat medium passage (not shown), and an off-oxidant. A heat exchange may be performed via a heat exchanger (not shown) provided in the middle of the gas flow path 74 and the combustion exhaust gas flow path 80 and then discharged to the mixing unit 90. Further, the condensed water generated by cooling the off-oxidant gas and the combustion exhaust gas in the heat exchanger (not shown) is recovered to the first water recovery unit 85 via the first condensed water path 86, and the fuel You may utilize for the reforming reaction which produces | generates fuel gas from a raw material with the modifier 14a of the processor 14. FIG.

上述のように構成された燃料電池システム100においても、熱交換器(図示せず)を出たオフ酸化剤ガスおよび燃焼排ガスは、混合部90、第1排気経路77、接続部89、第2排気経路70を経て建物200の外部に排出されるまでの間に冷却され、凝縮水が発生する。特に、第2排気経路70内で発生した凝縮水は接続部89に流下し、第2凝縮水経路92を介して第2水回収部91に貯められる。さらに、第2排気経路70内に雨水が流入した場合においても、その雨水は第2水回収部91に貯められる。よって、第2水回収部91には、常に水が補充されるため、通常時には水封機能を常に発揮することができる。また、必要以上に貯まった余分な凝縮水は、第2排水経路93を介して筐体12外に排水される。これにより、燃料電池システム100の排出ガスは、第2水回収部91の水封機能で排出ガスが第2排水経路93から燃料電池システム100の筐体12外に排出されることはない。   Also in the fuel cell system 100 configured as described above, the off-oxidant gas and the combustion exhaust gas that have exited the heat exchanger (not shown) are mixed by the mixing unit 90, the first exhaust path 77, the connection unit 89, and the second. It is cooled until it is discharged to the outside of the building 200 through the exhaust path 70, and condensed water is generated. In particular, the condensed water generated in the second exhaust path 70 flows down to the connection part 89 and is stored in the second water recovery part 91 via the second condensed water path 92. Further, even when rainwater flows into the second exhaust path 70, the rainwater is stored in the second water recovery unit 91. Therefore, since the second water recovery unit 91 is always replenished with water, the water sealing function can always be exhibited at normal times. Further, excess condensed water stored more than necessary is drained out of the housing 12 through the second drainage path 93. As a result, the exhaust gas of the fuel cell system 100 is not discharged outside the casing 12 of the fuel cell system 100 from the second drainage path 93 by the water sealing function of the second water recovery unit 91.

このように、混合部90や第1排気経路77で発生した凝縮水は、第1水回収部85で回収され、第2排気経路70内で発生した凝縮水や第2排気経路70内に流入した雨水は第2水回収部91に貯められる。一般的に、第2排気経路70は、建物に既設の設備であることが多い為、第2排気経路70内の凝縮水は汚れが混じっている。すなわち、燃料電池本体の発電に使用する水質の良い凝縮水を第1水回収部85内に確保することができるので、その水を燃料処理器14の改質器14aで原料から燃料ガスを生成する改質反応に利用することで、燃料電池システム100の水自立運転が可能となり、運転を継続させることが出来る。   As described above, the condensed water generated in the mixing section 90 and the first exhaust path 77 is recovered by the first water recovery section 85 and flows into the condensed water generated in the second exhaust path 70 and the second exhaust path 70. The rainwater thus collected is stored in the second water recovery unit 91. In general, since the second exhaust path 70 is often an existing facility in a building, the condensed water in the second exhaust path 70 is contaminated. That is, since condensed water with good water quality used for power generation of the fuel cell main body can be secured in the first water recovery unit 85, fuel gas is generated from the raw material by the reformer 14a of the fuel processor 14 By utilizing this for the reforming reaction to be performed, the water self-sustained operation of the fuel cell system 100 becomes possible, and the operation can be continued.

また、第2排気経路70内の閉塞などにより、第1排気経路77内の圧力が上昇した場合においても、第2凝縮水経路92の下端から第2水回収部91の第2排水経路93の接続部までの高さを、接続部89にかかる背圧よりも、第2凝縮水経路92内の水面と、第2水回収部91内での水面との高低差で生じる水圧の方が大きくなるように配慮して構成することで、燃料電池システム100外に排ガスが流出するのを防止している。さらに、第1排気経路77内の圧力が上昇した場合においても、第1水回収部85は圧力の影響を受けて水位が変動しない為、圧力の影響によって燃料電池システム100内で使用する水を失うことがない。   Further, even when the pressure in the first exhaust path 77 rises due to blockage in the second exhaust path 70 or the like, the second drainage path 93 of the second water recovery unit 91 starts from the lower end of the second condensed water path 92. The water pressure generated by the difference in height between the water level in the second condensed water path 92 and the water level in the second water recovery unit 91 is greater than the back pressure applied to the connection unit 89. By taking this into consideration, the exhaust gas is prevented from flowing out of the fuel cell system 100. Furthermore, even when the pressure in the first exhaust path 77 rises, the water level does not fluctuate due to the pressure of the first water recovery unit 85, so the water used in the fuel cell system 100 is not affected by the pressure. Never lose.

なお、本発明の燃料電池システム100は、第1水回収部85の凝縮水を筺体内で燃料電池システム100の運転に用いるための水利用経路をさらに備えていてもよい。水利用経路は、例えば、燃料電池11の熱回収に用いる冷却水として、第1水回収部の凝縮水を用いるための冷却水経路であってもよい。また、水利用経路は、例えば、炭化水素を改質する改質水として第1水回収部の凝縮水を用いるための改質水経路であってもよい。   In addition, the fuel cell system 100 of the present invention may further include a water use path for using the condensed water of the first water recovery unit 85 for operation of the fuel cell system 100 in the housing. The water utilization path may be, for example, a cooling water path for using the condensed water of the first water recovery unit as the cooling water used for heat recovery of the fuel cell 11. In addition, the water utilization path may be, for example, a reforming water path for using condensed water of the first water recovery unit as reforming water for reforming hydrocarbons.

本実施の形態では、燃料電池11に燃料ガス(水素を含有したガス)を供給する装置として、改質器14aと燃焼器14bと燃焼ファン14cを有した燃料処理器14を用いたが、これに限定されず、例えば水素ボンベ等により水素含有ガスを燃料電池11に直接供給する水素含有ガス供給器を備える構成としても良い。   In the present embodiment, the fuel processor 14 having the reformer 14a, the combustor 14b, and the combustion fan 14c is used as a device for supplying the fuel gas (gas containing hydrogen) to the fuel cell 11. For example, a hydrogen-containing gas supply device that directly supplies the hydrogen-containing gas to the fuel cell 11 using a hydrogen cylinder or the like may be used.

また、第1排気経路77内で発生した凝縮水を第1水回収部85で回収し、第2排気経路70内の凝縮水や第2排気経路70に流入した雨水を第2水回収部91で回収する構成としたが、第1排気経路77内で発生した凝縮水の一部が第2水回収部91に回収される
構成であっても良い。
Further, the condensed water generated in the first exhaust path 77 is recovered by the first water recovery unit 85, and the condensed water in the second exhaust path 70 and the rainwater flowing into the second exhaust path 70 are recovered by the second water recovery unit 91. However, a configuration in which a part of the condensed water generated in the first exhaust path 77 is recovered by the second water recovery unit 91 may be used.

以上のように、本実施の形態1で示した燃料電池システムでは、燃料電池システムの排出路が閉塞する等して排出路内の圧力が上昇した場合においても、燃料電池本体の発電に使用する水質の良い凝縮水を排出させずに、燃料電池システムの排出ガスが排水経路を介して屋内に漏れることを防止できる。また、水質の良い凝縮水を第1水回収部に、管路内の汚れが混じった凝縮水や雨水を第2水回収部に、2つに分けて回収することで、燃料電池本体の発電には水質の良い第1水回収部の水のみを使用することができる。   As described above, the fuel cell system shown in the first embodiment is used for power generation of the fuel cell main body even when the pressure in the discharge path rises due to the discharge path of the fuel cell system being blocked. It is possible to prevent the exhaust gas of the fuel cell system from leaking indoors through the drainage channel without discharging condensed water with good water quality. In addition, the condensed water with good water quality is collected in the first water recovery unit, and the condensed water and rainwater mixed with dirt in the pipeline are collected in two in the second water recovery unit. Only the water of the first water recovery unit with good water quality can be used.

(実施の形態2)
図2は、本発明の実施の形態2に係る燃料電池システムの概略構成を示す模式図である。なお、第1の実施の形態と同様の構成要素については、図1と同一番号を付して説明を省略する。
(Embodiment 2)
FIG. 2 is a schematic diagram showing a schematic configuration of a fuel cell system according to Embodiment 2 of the present invention. The same constituent elements as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals as those in FIG.

図2に示すように、本発明の実施の形態2に係る燃料電池システムは、実施の形態1に係る燃料電池システムと基本的に同じであるが、第1水回収部85の上部に、第2凝縮水経路92と接続される第1排水経路87が設けられている点が異なる。   As shown in FIG. 2, the fuel cell system according to the second embodiment of the present invention is basically the same as the fuel cell system according to the first embodiment. 2 The point from which the 1st drainage path 87 connected with the 2 condensed water path | route 92 is provided differs.

第1排気経路77と第2排気経路70の接続部89の下方には、第2水回収部91が設けられおり、第2凝縮水経路92によって接続されている。第2凝縮水経路92は、第1排水経路87とも接続されている。また、第2水回収部91の上部には、一端が筐体12の外部と連通した第2排水経路93が接続されている。   A second water recovery unit 91 is provided below the connection part 89 between the first exhaust path 77 and the second exhaust path 70, and is connected by a second condensed water path 92. The second condensed water path 92 is also connected to the first drainage path 87. Further, a second drainage passage 93 having one end communicating with the outside of the housing 12 is connected to the upper part of the second water recovery unit 91.

第1水回収部85は、第1凝縮水経路86を介して流入された第1排気経路77内の凝縮水を貯める構成で、第1水回収部85内の水面が所定の高さ以上に上昇した場合には、所定の高さ以上の余分な水が、第1排水経路87を介して第2凝縮水経路92へ排水され、第2水回収部91に貯められる。   The 1st water collection part 85 is the composition which stores the condensed water in the 1st exhaust passage 77 which flowed in via the 1st condensation water path 86, and the water level in the 1st water collection part 85 is more than predetermined height. When it rises, excess water of a predetermined height or higher is drained to the second condensed water path 92 via the first drainage path 87 and stored in the second water recovery unit 91.

以上のように構成された燃料電池システム100の動作および作用を以下に説明する。   The operation and action of the fuel cell system 100 configured as described above will be described below.

第1水回収部85と第2水回収部91を設け、第1排水経路87を介して第1水回収部85内の余分な水を第2水回収部91に排水することで、第2水回収部91内の水が第1水回収部85に流入することを防止できる。   A first water recovery unit 85 and a second water recovery unit 91 are provided, and excess water in the first water recovery unit 85 is drained to the second water recovery unit 91 via the first drainage path 87, so that the second It is possible to prevent water in the water recovery unit 91 from flowing into the first water recovery unit 85.

さらに、第1排気経路77内の圧力が上昇した場合においても、第1水回収部85内の圧力は、第1排水経路87を通じて第2凝縮水経路92に逃がすように構成され、圧力の影響を受けて水位が変動しない為、圧力の影響によって燃料電池システム100内で使用する水を失うことがない。   Further, even when the pressure in the first exhaust path 77 rises, the pressure in the first water recovery section 85 is configured to escape to the second condensed water path 92 through the first drainage path 87, and the influence of the pressure Accordingly, the water level does not fluctuate, so that the water used in the fuel cell system 100 is not lost due to the influence of pressure.

(実施の形態3)
図3は、本発明の実施の形態3に係る燃料電池システムの概略構成を示す模式図である。
(Embodiment 3)
FIG. 3 is a schematic diagram showing a schematic configuration of a fuel cell system according to Embodiment 3 of the present invention.

図3に示すように、本発明の実施の形態3に係る燃料電池システムは、実施の形態1に係る燃料電池システムと基本的に同じであるが、燃料電池システム100から排出される排出ガスが、第1凝縮水経路86から第1排水経路87へと流出するのを防止するために、第1水回収部95内に水封機能を備えている点が異なる。   As shown in FIG. 3, the fuel cell system according to Embodiment 3 of the present invention is basically the same as the fuel cell system according to Embodiment 1, except that the exhaust gas discharged from the fuel cell system 100 is In order to prevent the first water collecting path 95 from flowing out from the first condensed water path 86 to the first drainage path 87, a water sealing function is provided.

以上のように構成された燃料電池システム100の動作および作用を以下に説明する。   The operation and action of the fuel cell system 100 configured as described above will be described below.

燃料電池システム100から排出される燃焼排ガス、オフ酸化剤ガス、及び換気ファン13が作動することによる筐体12内のガス中の水分を、筐体12内の混合部90の下方に設けた第1水回収部95内に凝縮水として回収している。第2排気経路70内の閉塞などにより、第1排気経路77内の圧力が上昇した場合においても、第1水回収部95内の水封構成を隔てて、第1排水経路87を介して第1水回収部95内の水面に作用する圧力と、第1凝縮水経路86を介して第1水回収部95の水面に作用する圧力が等しい為、圧力の影響を受けて第1水回収部95内の水位が変動しない。すなわち、圧力の影響によって燃料電池システム100内で使用する水を失うことがない。   Combustion exhaust gas discharged from the fuel cell system 100, off-oxidant gas, and moisture in the gas in the case 12 due to the operation of the ventilation fan 13 are provided below the mixing unit 90 in the case 12. 1 Condensed water is recovered in the water recovery unit 95. Even when the pressure in the first exhaust path 77 rises due to the blockage in the second exhaust path 70 or the like, the first water recovery section 95 is separated through the first drainage path 87 across the water seal configuration. Since the pressure acting on the water surface in the first water recovery unit 95 is equal to the pressure acting on the water surface of the first water recovery unit 95 via the first condensed water path 86, the first water recovery unit is affected by the pressure. The water level in 95 does not fluctuate. That is, water used in the fuel cell system 100 is not lost due to the influence of pressure.

なお、本実施の形態2の燃料電池システムでは、第1水回収部及び第2回収部に水封機能を備える構成としたが、この構成に限定されるものではなく、水封機能を備える構成であれば、いずれか一方または両方をU字管構成としても良い。   In the fuel cell system of the second embodiment, the first water recovery unit and the second recovery unit have a water sealing function. However, the configuration is not limited to this configuration, and the water sealing function is provided. If so, either one or both may have a U-shaped tube configuration.

(実施の形態4)
図4は、本発明の実施の形態4に係る燃料電池システムの概略構成を示す模式図である。
(Embodiment 4)
FIG. 4 is a schematic diagram showing a schematic configuration of a fuel cell system according to Embodiment 4 of the present invention.

図4に示すように、本発明の実施の形態4に係る燃料電池システム100は、実施の形態3に係る燃料電池システム100と基本的構成は同じであるが、第2排気経路70内の雨水や凝縮水を回収する第2水回収部91及び第2凝縮水経路92が燃料電池システム100外部に構成されており、第1排水経路97の一端が筐体12の外部と連通している点が異なる。   As shown in FIG. 4, the fuel cell system 100 according to Embodiment 4 of the present invention has the same basic configuration as the fuel cell system 100 according to Embodiment 3, but rainwater in the second exhaust path 70. The second water recovery part 91 and the second condensed water path 92 for recovering the condensed water are configured outside the fuel cell system 100, and one end of the first drainage path 97 communicates with the outside of the housing 12. Is different.

以上のように構成された燃料電池システム100の動作および作用を以下に説明する。   The operation and action of the fuel cell system 100 configured as described above will be described below.

燃料電池システム100から排出される燃焼排ガス、オフ酸化剤ガス、及び換気ファン13が作動することによる筐体12内のガス中の水分を、筐体12内の混合部90の下方に設けた第1水回収部95内に凝縮水として回収する。一方、第2排気経路70内を流れる排ガス中の凝縮水と雨水を、接続部89の下方に設けた燃料電池システム100外部の第2水回収部91内に回収する。第1水回収部95内の余った水は第1排水経路97を経て屋外に排水され、第2水回収部91内の余った水は第2排水経路93を経て屋外に排水される。第2水回収部91内の水封機能により、燃料電池システム100の排出ガスは屋外に排出されることはない。また、第2水回収部91を燃料電池システム100外部に構成することで、燃料電池システム100をコンパクトに設計することができる。   Combustion exhaust gas discharged from the fuel cell system 100, off-oxidant gas, and moisture in the gas in the case 12 due to the operation of the ventilation fan 13 are provided below the mixing unit 90 in the case 12. 1 Collected as condensed water in the water recovery unit 95. On the other hand, the condensed water and rainwater in the exhaust gas flowing through the second exhaust path 70 are recovered in the second water recovery part 91 outside the fuel cell system 100 provided below the connection part 89. Excess water in the first water recovery unit 95 is drained to the outdoors via the first drainage path 97, and surplus water in the second water recovery unit 91 is drained to the outdoors via the second drainage path 93. Due to the water sealing function in the second water recovery unit 91, the exhaust gas of the fuel cell system 100 is not discharged outdoors. Moreover, the fuel cell system 100 can be designed compactly by configuring the second water recovery unit 91 outside the fuel cell system 100.

なお、本実施の形態として、第1排水経路97は屋外に排水される構成としたが、第1排水経路97が第2凝縮水経路92もしくは第2排水経路93に接続される構成としても良い。   In the present embodiment, the first drainage path 97 is drained outdoors, but the first drainage path 97 may be connected to the second condensed water path 92 or the second drainage path 93. .

(実施の形態5)
図5は、本発明の実施の形態5に係る燃料電池システムの概略構成を示す模式図である。
(Embodiment 5)
FIG. 5 is a schematic diagram showing a schematic configuration of a fuel cell system according to Embodiment 5 of the present invention.

図5に示すように、本発明の実施の形態5に係る燃料電池システム100は、実施の形態3に係る燃料電池システム100と基本的構成は同じであるが、第1水回収部95に浄水装置98が接続されている点が異なる。   As shown in FIG. 5, the fuel cell system 100 according to Embodiment 5 of the present invention has the same basic configuration as the fuel cell system 100 according to Embodiment 3, but the first water recovery unit 95 has purified water. The difference is that the device 98 is connected.

燃料電池システム100から排出される燃焼排ガス、オフ酸化剤ガス、及び換気ファン13が作動することによる筐体12内のガス中の水分を、筐体12内の混合部90の下方に設けた第1水回収部95内に凝縮水として回収し、第1水回収部95内の水を浄水装置
98に通すことで浄化する。浄化された水は改質器14aでの改質反応に利用される。水道水を利用する場合に比べて、カルシウムの堆積や塩素による配管の腐食等による燃料電池システムの性能が経時的に劣化することを防止できる。
Combustion exhaust gas discharged from the fuel cell system 100, off-oxidant gas, and moisture in the gas in the case 12 due to the operation of the ventilation fan 13 are provided below the mixing unit 90 in the case 12. It collect | recovers as condensed water in 1 water collection | recovery part 95, and purifies by passing the water in the 1st water collection | recovery part 95 through the water purifier 98. The purified water is used for the reforming reaction in the reformer 14a. Compared with the case where tap water is used, it is possible to prevent the performance of the fuel cell system from deteriorating over time due to calcium accumulation or corrosion of piping due to chlorine.

本発明の燃料電池システムでは、燃料電池システムの排出路が閉塞する等して排出路内の圧力が上昇した場合においても、燃料電池本体の発電に使用する水質の良い凝縮水を排出せずに、燃料電池システムの排出ガスが排水経路を介して屋内に漏れることを防止できる為、屋内設置を含めた様々な形態の燃料電池システムに適用できる。   In the fuel cell system of the present invention, even when the pressure in the discharge path rises due to the discharge path of the fuel cell system being blocked, etc., the condensed water with good water quality used for power generation of the fuel cell body is not discharged. Since the exhaust gas of the fuel cell system can be prevented from leaking indoors through the drainage path, it can be applied to various forms of fuel cell systems including indoor installation.

11 燃料電池
11A 燃料ガス流路
11B 酸化剤ガス流路
12 筐体
13 換気ファン
14 燃料処理器
14a 改質器
14b 燃焼器
14c 燃焼ファン
15 酸化剤ガス供給器
16 孔
70 第2排気経路
71 燃料ガス供給流路
72 酸化剤ガス供給流路
73 オフ燃料ガス流路
74 オフ酸化剤ガス流路
75 換気流路
77 第1排気経路
78 給気流路
79 燃焼空気供給流路
80 燃焼排ガス流路
85 第1水回収部
86 第1凝縮水経路
87 第1排水経路
89 接続部
90 混合部
91 第2水回収部
92 第2凝縮水経路
93 第2排水経路
95 第1水回収部
97 第1排水経路
98 浄水装置
100 燃料電池システム
102 制御装置
104 給排気機構
200 建物
DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 Fuel cell 11A Fuel gas flow path 11B Oxidant gas flow path 12 Case 13 Ventilation fan 14 Fuel processor 14a Reformer 14b Combustor 14c Combustion fan 15 Oxidant gas supply 16 Hole 70 Second exhaust path 71 Fuel gas Supply channel 72 Oxidant gas supply channel 73 Off-fuel gas channel 74 Off-oxidant gas channel 75 Ventilation channel 77 First exhaust channel 78 Air supply channel 79 Combustion air supply channel 80 Combustion exhaust gas channel 85 First Water recovery part 86 First condensate path 87 First drainage path 89 Connection part 90 Mixing part 91 Second water recovery part 92 Second condensate path 93 Second drainage path 95 First water recovery part 97 First drainage path 98 Clean water Device 100 Fuel cell system 102 Control device 104 Air supply / exhaust mechanism 200 Building

Claims (5)

アノード及びカソードを有し、水素含有ガス及び酸化剤ガスを用いて発電する燃料電池と、
前記燃料電池のアノード側から排出されるアノード排ガス及び前記燃料電池のカソード側から排出されるカソード排ガスのうちの少なくとも1つの排ガスを排気する第1排気経路と、
前記燃料電池及び前記第1排気経路を収納する筺体と、
前記第1排気経路の下流端に接続され、前記第1排気経路から排出される前記排ガスを前記筺体の外側に排気する第2排気経路と、
前記第1排気経路に接続され、前記第1経路を流れる前記排ガス中に含まれる水分が凝縮して発生する凝縮水を排出する第1凝縮水経路と、
前記第1排気経路のうちの前記第1凝縮水経路より下流側の経路又は前記第2排気経路に接続され、前記第2排気経路内の水を排出する第2凝縮水経路と、
前記第1凝縮水経路に接続され、水を回収する第1水回収部と、
前記第2凝縮水経路に接続され、水を回収する第2水回収部と、
前記第2水回収部から前記筺体の外部へ水を排出する第2排水経路と、
を備え、
前記第2水回収部は、前記排ガスが前記第2凝縮水経路から前記第2排水経路へ流れないように水封する水封構造を有する、
燃料電池システム。
A fuel cell having an anode and a cathode and generating electricity using a hydrogen-containing gas and an oxidant gas;
A first exhaust path for exhausting at least one of the anode exhaust gas discharged from the anode side of the fuel cell and the cathode exhaust gas discharged from the cathode side of the fuel cell;
A housing for housing the fuel cell and the first exhaust path;
A second exhaust path connected to a downstream end of the first exhaust path and exhausting the exhaust gas discharged from the first exhaust path to the outside of the housing;
A first condensed water path connected to the first exhaust path and discharging condensed water generated by condensation of moisture contained in the exhaust gas flowing through the first path;
A second condensed water path that is connected to a path downstream of the first condensed water path in the first exhaust path or the second exhaust path and discharges water in the second exhaust path;
A first water recovery unit connected to the first condensed water path and recovering water;
A second water recovery unit connected to the second condensed water path and recovering water;
A second drainage path for discharging water from the second water recovery section to the outside of the housing;
With
The second water recovery unit has a water seal structure that seals water so that the exhaust gas does not flow from the second condensed water path to the second drainage path.
Fuel cell system.
前記第1水回収部は、前記第1水回収部から前記第2凝縮水経路へ水を排出する第1排水経路を備えた、請求項1に記載の燃料電池システム。   2. The fuel cell system according to claim 1, wherein the first water recovery unit includes a first drainage path that discharges water from the first water recovery part to the second condensed water path. 前記第1水回収部は、前記排ガスが前記第1凝縮水経路から前記第1排水経路へ流れないように水封する水封構造を有する、請求項1〜2に記載の燃料電池システム。   3. The fuel cell system according to claim 1, wherein the first water recovery unit has a water seal structure that seals water so that the exhaust gas does not flow from the first condensed water path to the first drainage path. 可燃性ガス及び燃焼用空気を燃焼して燃焼排ガスを排出する燃焼器を備え、
前記第1排気経路は、前記燃料電池のアノード側から排出されるアノード排ガス、前記燃料電池のカソード側から排出されるカソード排ガス、及び、前記燃焼排ガスのうちの少なくとも1つの排ガスを排気する、
請求項1〜3のいずれか1項に記載の燃料電池システム。
A combustor that combusts combustible gas and combustion air to discharge combustion exhaust gas,
The first exhaust path exhausts at least one of exhaust gas discharged from the anode side of the fuel cell, cathode exhaust gas discharged from the cathode side of the fuel cell, and combustion exhaust gas,
The fuel cell system according to any one of claims 1 to 3.
前記第1水回収部内の水を浄化処理する浄水装置を備えた、請求項1〜4のいずれか1項に記載の燃料電池システム。   The fuel cell system of any one of Claims 1-4 provided with the water purifier which purifies the water in a said 1st water collection | recovery part.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2015050097A (en) * 2013-09-03 2015-03-16 東京瓦斯株式会社 Drainer, draining device, drain discharge method, drain discharge program, fuel cell unit, and fuel cell co-generation system
JP2016219280A (en) * 2015-05-21 2016-12-22 株式会社デンソー Fuel cell system and condensation recovering device
JP2020177801A (en) * 2019-04-18 2020-10-29 株式会社東芝 Measurement device, fuel cell power generation unit, and measurement method for measurement device

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