JP2017069104A - Fuel cell system - Google Patents

Fuel cell system Download PDF

Info

Publication number
JP2017069104A
JP2017069104A JP2015195172A JP2015195172A JP2017069104A JP 2017069104 A JP2017069104 A JP 2017069104A JP 2015195172 A JP2015195172 A JP 2015195172A JP 2015195172 A JP2015195172 A JP 2015195172A JP 2017069104 A JP2017069104 A JP 2017069104A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
water
fuel cell
hot water
recovery tank
hot
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.)
Granted
Application number
JP2015195172A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP6480298B2 (en
Inventor
俊平 多久
Shunpei Taku
俊平 多久
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.)
Tokyo Gas Co Ltd
Original Assignee
Tokyo Gas Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Tokyo Gas Co Ltd filed Critical Tokyo Gas Co Ltd
Priority to JP2015195172A priority Critical patent/JP6480298B2/en
Publication of JP2017069104A publication Critical patent/JP2017069104A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP6480298B2 publication Critical patent/JP6480298B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

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

Landscapes

  • Fuel Cell (AREA)
  • Heat-Pump Type And Storage Water Heaters (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a fuel cell system capable of being continuously operated without increasing a system size.SOLUTION: A fuel cell system comprises: a fuel cell module including a fuel cell; a hot-water storage tank for storing hot water; a hot-water circulation passage for circulating hot water in the hot-water storage tank; a first heat exchanger for cooling the exhaust gas from the fuel cell module; a water recovery tank for recovering and storing the water obtained by condensing water vapor in the cooled exhaust gas; a water supply passage for supplying the water stored in the water recover tank to the fuel cell module; a water supply passage provided with a reverse osmosis membrane and for supplying the water transmitted through the reverse osmosis membrane to the water recovery tank; a second heat exchanger for cooling the hot water circulating in the hot-water circulation passage; and determining means. When the determining means determines that an amount of water stored in the water recovery tank is insufficient, the fuel cell system supplies water to the water supply passage and supplies the water transmitted through the reverse osmosis membrane to the water recovery tank.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

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

燃料電池を備える燃料電池のシステムでは、効率化を図る点から、燃料電池システムの排ガスに含まれる水蒸気を凝縮して回収し、回収された凝縮水を気化した水蒸気が原料ガスの水蒸気改質に用いられることがある。   In a fuel cell system equipped with a fuel cell, the steam contained in the exhaust gas of the fuel cell system is condensed and recovered, and the steam obtained by vaporizing the recovered condensed water is used for steam reforming of the raw material gas. Sometimes used.

さらに、燃料電池システムでは、廃熱利用の点から、発電時に発生した熱を回収することが好ましく、例えば、排ガス中に含まれる水蒸気を凝縮する際、熱交換器を用いて排ガスの熱を温水として回収して貯湯タンクに貯留し、必要に応じて貯留する温水を給湯や暖房等に利用できることが好ましい。   Furthermore, in the fuel cell system, it is preferable to recover the heat generated during power generation from the viewpoint of waste heat utilization. For example, when condensing water vapor contained in the exhaust gas, the heat of the exhaust gas is heated using a heat exchanger. It is preferable that the hot water stored and stored in the hot water storage tank can be used for hot water supply, heating or the like.

ここで、貯湯タンクに貯留されている水の温度が上昇し、貯湯タンクにおいて、熱的に充満した状態(満蓄状態)になると、熱交換による排ガスの冷却ができなくなる。その結果、排ガスから凝縮水を回収できなくなってしまう。   Here, when the temperature of the water stored in the hot water storage tank rises and the hot water storage tank is thermally filled (full storage state), the exhaust gas cannot be cooled by heat exchange. As a result, condensed water cannot be recovered from the exhaust gas.

そこで、排ガス中の水蒸気を有効利用する点から、満蓄時は燃料電池システムでの発電を停止させ、満蓄を解消した後に発電を再開する必要がある。しかし、600℃以上の温度で作動する固体酸化物形燃料電池、溶融炭酸塩形燃料電池などの高温作動形燃料電池では、起動停止及び起動再開において多大なエネルギー、動作時間等を必要とするため、長時間の連続運転が要請されており、満蓄になるたびに起動停止とすることは現実的ではない。   Therefore, from the viewpoint of effectively using the water vapor in the exhaust gas, it is necessary to stop the power generation in the fuel cell system at the time of full storage, and restart the power generation after the full storage is eliminated. However, high temperature operation fuel cells such as solid oxide fuel cells and molten carbonate fuel cells that operate at a temperature of 600 ° C. or higher require a large amount of energy, operation time, and the like for start / stop and restart. Therefore, continuous operation for a long time is required, and it is not realistic to start and stop each time the battery is full.

燃料電池システムの連続運転を長時間可能とするため、例えば、貯湯タンクの湯水を循環させる貯湯循環経路を放熱器(ラジエータ)により冷却し、排ガスの冷却に用いる熱交換器に供給される湯水の温度を下げることが提案されている(例えば、特許文献1参照)。   In order to enable continuous operation of the fuel cell system for a long time, for example, a hot water circulation path for circulating hot water in a hot water storage tank is cooled by a radiator, and hot water supplied to a heat exchanger used for cooling exhaust gas. It has been proposed to lower the temperature (see, for example, Patent Document 1).

また、ラジエータを設けることなく、満蓄時においてもシステムの連続運転が可能となる技術も提案されている。例えば、貯湯槽から熱回収用熱交換器に至る熱回収水回路に放熱管を配設して放熱することが提案されている(例えば、特許文献2参照)。   In addition, there has been proposed a technique that enables continuous operation of the system even at the time of full storage without providing a radiator. For example, it has been proposed to dissipate heat by disposing a heat radiating pipe in a heat recovery water circuit from a hot water tank to a heat exchanger for heat recovery (see, for example, Patent Document 2).

特開2015−2093号公報Japanese Patent Laid-Open No. 2015-2093 特許第4497396号公報Japanese Patent No. 4497396

しかし、特許文献1の技術では、ラジエータを使用するため、システムが大型化する、騒音が発生するなどの問題が生じる。また、特許文献2の技術では、放熱管の設置スペースを確保する必要があり、また、気温の影響を受けるという問題がある。   However, in the technique of Patent Document 1, since a radiator is used, problems such as an increase in size of the system and generation of noise occur. Moreover, in the technique of patent document 2, it is necessary to ensure the installation space of a heat sink, and there exists a problem that it receives to the influence of temperature.

本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、システムサイズを大型化することなく、満蓄時においても連続運転可能な燃料電池システムを提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a fuel cell system capable of continuous operation even at full storage without increasing the system size.

上記課題は、例えば以下の手段により解決される。
<1> 燃料電池を備える燃料電池モジュールと、湯水を貯める貯湯槽と、前記貯湯槽内の湯水を循環させる貯湯循環経路と、前記燃料電池モジュールから排出される排ガスと前記貯湯循環経路を流通する湯水との間で熱交換を行ない、前記排ガスを冷却する第1熱交換器と、前記第1熱交換器にて冷却された前記排ガス中の水蒸気が凝縮されて得られる水を回収して貯留する水回収槽と、前記水回収槽に貯留されている水を前記燃料電池モジュールに供給する水供給経路と、逆浸透膜が設けられており、前記逆浸透膜を透過した水を前記水回収槽に供給する給水経路と、前記第1熱交換器の上流に設けられており、前記貯湯循環経路を流通する湯水と前記逆浸透膜を透過せずに前記給水経路から排出された排水との間で熱交換を行ない、前記貯湯循環経路を流通する湯水を冷却する第2熱交換器と、前記水回収槽に貯留されている水の量が不足しているか否かを判定する判定手段と、を備え、前記判定手段が、前記水回収槽に貯留されている水の量が不足していると判定した際、前記給水経路に水を供給し、前記逆浸透膜を透過した水を前記水回収槽に供給する燃料電池システム。
The above problem is solved by, for example, the following means.
<1> A fuel cell module having a fuel cell, a hot water storage tank for storing hot water, a hot water storage circulation path for circulating hot water in the hot water storage tank, an exhaust gas discharged from the fuel cell module, and a hot water storage circulation path The first heat exchanger that performs heat exchange with hot water and cools the exhaust gas, and collects and stores water obtained by condensing water vapor in the exhaust gas cooled by the first heat exchanger. A water recovery tank, a water supply path for supplying water stored in the water recovery tank to the fuel cell module, and a reverse osmosis membrane are provided, and the water that has passed through the reverse osmosis membrane is recovered in the water. A water supply path for supplying to the tank, a hot water that is provided upstream of the first heat exchanger, and drainage discharged from the water supply path without passing through the reverse osmosis membrane. Heat exchange between A second heat exchanger that cools the hot water flowing through the hot water storage circulation path; and a determination unit that determines whether or not an amount of water stored in the water recovery tank is insufficient. When it is determined that the amount of water stored in the water recovery tank is insufficient, the fuel cell supplies water to the water supply path and supplies water that has passed through the reverse osmosis membrane to the water recovery tank system.

本形態に係る燃料電池システムは、燃料電池モジュールから排出される排ガス中に含まれる水蒸気を凝縮させて回収し、回収した水を燃料電池モジュールに供給するシステムである。ここで、本形態に係る燃料電池システムは、第1熱交換器を用いることで、排ガス中に含まれる水蒸気を凝縮させると共に、貯湯循環経路を循環する湯水に排ガスの熱を回収させており、熱を回収した湯水は貯湯槽に貯留される。   The fuel cell system according to the present embodiment is a system that condenses and collects water vapor contained in the exhaust gas discharged from the fuel cell module, and supplies the recovered water to the fuel cell module. Here, the fuel cell system according to the present embodiment uses the first heat exchanger to condense the water vapor contained in the exhaust gas, and to recover the heat of the exhaust gas in the hot water circulating in the hot water storage circulation path. The hot water recovered from the heat is stored in a hot water tank.

通常、燃料電池システムを連続運転させると、貯湯循環経路を循環する湯水が排ガスより継続的に熱を回収するため、貯湯槽に貯留されている湯水の温度が上昇し、出湯が一定量行われなければ、熱的に充満した状態(満蓄状態)になる。その結果、排ガスの冷却ができなくなることで、排ガスから凝縮水を回収できなくなってしまい、水蒸気改質に用いる水が不足するという問題が生じる。   Normally, when the fuel cell system is operated continuously, the hot water circulating in the hot water circulation path continuously recovers heat from the exhaust gas, so the temperature of the hot water stored in the hot water tank rises and a certain amount of hot water is discharged. If there is not, it will be in the state filled up thermally (full storage state). As a result, the exhaust gas cannot be cooled, so that the condensed water cannot be recovered from the exhaust gas, resulting in a problem that the water used for steam reforming is insufficient.

一方、本形態に係る燃料電池システムは、逆浸透膜が設けられており、逆浸透膜を透過した水を水回収槽に供給する給水経路と、水回収槽に貯留されている水の量が不足しているか否かを判定する判定手段と、を備えている。そして、判定手段が、水回収槽に貯留されている水の量が不足していると判定した際、給水経路に水を供給し、逆浸透膜を透過した水を水回収槽に供給する。   On the other hand, the fuel cell system according to the present embodiment is provided with a reverse osmosis membrane, a water supply path for supplying water that has permeated the reverse osmosis membrane to the water recovery tank, and an amount of water stored in the water recovery tank. Determining means for determining whether or not it is insufficient. When the determination unit determines that the amount of water stored in the water recovery tank is insufficient, water is supplied to the water supply path, and water that has passed through the reverse osmosis membrane is supplied to the water recovery tank.

以上により、満蓄となり、排ガスから凝縮水を回収できなくなった場合であっても逆浸透膜を透過した水が水回収槽に供給される。そのため、水蒸気改質に用いる水が不足するという問題が解消され、システムの連続運転が可能となる。   As described above, even when it is fully stored and the condensed water cannot be recovered from the exhaust gas, the water that has passed through the reverse osmosis membrane is supplied to the water recovery tank. Therefore, the problem that the water used for steam reforming is insufficient is solved, and the continuous operation of the system becomes possible.

また、貯湯循環経路を流通する湯水は、第1熱交換器にて排ガスより継続的に熱を回収するため、給水経路から排出された排水よりも高温である。ここで、本形態に係る燃料電池システムは、貯湯循環経路を流通する湯水と逆浸透膜を透過せずに給水経路から排出された排水との間で熱交換を行なう第2熱交換器を有している。第2熱交換器により、貯湯循環経路を流通する湯水は冷却され、冷却された湯水が第1熱交換器に供給されるため、第1熱交換器にて排ガスの冷却が可能となり、排ガスから凝縮水を回収することができるようになる。   Moreover, since the hot water which distribute | circulates a hot water storage circulation path | route collect | recovers heat | fever continuously from waste gas in a 1st heat exchanger, it is higher temperature than the waste_water | drain discharged | emitted from the water supply path | route. Here, the fuel cell system according to this embodiment includes a second heat exchanger that exchanges heat between the hot water flowing through the hot water storage circulation path and the drainage discharged from the water supply path without passing through the reverse osmosis membrane. doing. Since the hot water flowing through the hot water storage circulation path is cooled by the second heat exchanger and the cooled hot water is supplied to the first heat exchanger, the exhaust gas can be cooled by the first heat exchanger. The condensed water can be recovered.

したがって、水蒸気改質に用いる水が不足するという問題がより好適に解消されると共に、逆浸透膜を透過しなかった排水を有効利用することで逆浸透膜の負担が軽減される。   Therefore, the problem that the water used for steam reforming is insufficient is solved more suitably, and the burden on the reverse osmosis membrane is reduced by effectively using the wastewater that has not permeated the reverse osmosis membrane.

さらに、本形態に係る燃料電池システムでは、貯湯循環経路を冷却するラジエータや放熱管を設けることなく、貯湯循環経路を流通する湯水を冷却することができると共に、満蓄時においても、燃料電池システムの連続運転が可能である。さらに、ラジエータや放熱管を設ける必要がないため、システムサイズの大型化も抑制することができる。   Furthermore, in the fuel cell system according to the present embodiment, the hot water flowing through the hot water storage circulation path can be cooled without providing a radiator or a heat radiating pipe for cooling the hot water storage circulation path. Can be operated continuously. Furthermore, since it is not necessary to provide a radiator or a heat radiating pipe, an increase in system size can be suppressed.

<2> 前記水回収槽の水位を検出する水位検出手段をさらに備え、前記判定手段は、前記水回収槽に貯留されている水の量が不足しているか否かを、前記水位検出手段により検出された前記水回収槽の水位により判定し、前記水位検出手段により検出された前記水回収槽の水位が閾値以下になった際、前記給水経路に水を供給する<1>に記載の燃料電池システム。   <2> The water level detection means for detecting the water level of the water recovery tank is further provided, and the determination means determines whether or not the amount of water stored in the water recovery tank is insufficient by the water level detection means. The fuel according to <1>, wherein the fuel is determined based on the detected water level of the water recovery tank, and supplies water to the water supply path when the water level of the water recovery tank detected by the water level detection unit becomes a threshold value or less. Battery system.

本形態に係る燃料電池システムでは、判定手段が、水位検出手段により検出された水回収槽の水位が閾値以下であると判定した際、給水経路に水を供給し、逆浸透膜を透過した水を水回収槽に供給する。そのため、水蒸気改質に用いる水が不足するという問題が抑制され、満蓄時においてもシステムの連続運転が可能となる。   In the fuel cell system according to the present embodiment, when the determination unit determines that the water level of the water recovery tank detected by the water level detection unit is equal to or lower than the threshold value, water is supplied to the water supply path and the water that has permeated the reverse osmosis membrane. Is supplied to the water recovery tank. Therefore, the problem that the water used for steam reforming is insufficient is suppressed, and the continuous operation of the system is possible even at full storage.

<3> 前記貯湯循環経路における前記第1熱交換器よりも上流の所定の位置及び前記貯湯槽の所定の位置の少なくとも一方に温度検出手段をさらに備え、前記判定手段は、前記水回収槽に貯留されている水の量が不足しているか否かを、前記温度検出手段により検出された湯水の温度により判定し、前記温度検出手段により検出された湯水の温度が閾値以上になった際、前記給水経路に水を供給する<1>又は<2>に記載の燃料電池システム。   <3> Temperature detection means is further provided at at least one of a predetermined position upstream of the first heat exchanger and a predetermined position of the hot water storage tank in the hot water circulation path, and the determination means is provided in the water recovery tank. Whether or not the amount of stored water is insufficient is determined based on the temperature of the hot water detected by the temperature detection means, and when the temperature of the hot water detected by the temperature detection means exceeds a threshold value, The fuel cell system according to <1> or <2>, wherein water is supplied to the water supply path.

本形態に係る燃料電池システムでは、判定手段が、温度検出手段により検出された湯水の温度が閾値以上であると判定した際、給水経路に水を供給し、逆浸透膜を透過した水を水回収槽に供給するようにしている。そのため、検出された湯水の温度が閾値以上となることで、排ガスの冷却効率が低下し、排ガスから凝縮水を好適に回収できなくなった場合であっても、給水経路から水が供給されることで、十分な量の水を水回収槽に貯留することができる。よって、水蒸気改質に用いる水が不足するという問題が抑制され、満蓄時においてもシステムの連続運転が可能となる。   In the fuel cell system according to the present embodiment, when the determination unit determines that the temperature of the hot water detected by the temperature detection unit is equal to or higher than the threshold value, water is supplied to the water supply path, and the water that has passed through the reverse osmosis membrane is discharged. It is made to supply to a collection tank. Therefore, even if the temperature of the detected hot water is equal to or higher than the threshold value, the cooling efficiency of the exhaust gas is reduced, and condensed water cannot be suitably recovered from the exhaust gas, so that water is supplied from the water supply path. Thus, a sufficient amount of water can be stored in the water recovery tank. Therefore, the problem that the water used for steam reforming is insufficient is suppressed, and the continuous operation of the system is possible even at the time of full storage.

<4> 前記水回収槽の下流であり、かつ前記水回収槽と前記燃料電池モジュールとの間に配置されている水処理装置をさらに備える<1>〜<3>のいずれか1つに記載の燃料電池システム。   <4> The water treatment apparatus according to any one of <1> to <3>, further including a water treatment device disposed downstream of the water recovery tank and between the water recovery tank and the fuel cell module. Fuel cell system.

逆浸透膜を透過した水は純度が高められるが、その純度が水蒸気改質用の水として求められている水準に達していない場合や、当該水準を達成可能な逆浸透膜を採用することが合理的でない場合がある。このような場合に、例えば、水処理装置が、第1熱交換器と水回収槽との間に配置されていると、逆浸透膜を透過した水が、水処理されることなく、燃料電池モジュールに供給されることになり、モジュール内の各構成に悪影響を及ぼす。   Water that has permeated through the reverse osmosis membrane has increased purity, but if the purity does not reach the level required for water for steam reforming, a reverse osmosis membrane that can achieve the level may be adopted. It may not be reasonable. In such a case, for example, when the water treatment device is arranged between the first heat exchanger and the water recovery tank, the water that has passed through the reverse osmosis membrane is not treated with water, and the fuel cell It will be supplied to the module, adversely affecting each component in the module.

一方、本形態に係る燃料電池システムでは、水回収槽と燃料電池モジュールとの間に水処理装置が設けられているため、逆浸透膜を透過した水が、水処理装置にて処理される。したがって、高純度の水が燃料電池モジュールに供給され、モジュール内の各構成に悪影響を及ぼすことが抑制される。   On the other hand, in the fuel cell system according to the present embodiment, since the water treatment device is provided between the water recovery tank and the fuel cell module, the water that has passed through the reverse osmosis membrane is treated by the water treatment device. Therefore, high-purity water is supplied to the fuel cell module, and adverse effects on each component in the module are suppressed.

<5> 前記逆浸透膜の上流に前記給水経路を流通する水中の塩素を除去する脱塩素部をさらに備える<1>〜<4>のいずれか1つに記載の燃料電池システム。
<6> 前記貯湯槽の上流に前記貯湯槽に供給される水中の塩素を除去する脱塩素部をさらに備える<1>〜<5>のいずれか1つに記載の燃料電池システム。
<5> The fuel cell system according to any one of <1> to <4>, further including a dechlorination unit that removes chlorine in water flowing through the water supply path upstream of the reverse osmosis membrane.
<6> The fuel cell system according to any one of <1> to <5>, further including a dechlorination unit that removes chlorine in water supplied to the hot water tank upstream of the hot water tank.

前述のように脱塩素部を配置することで、給水経路を流通する水中の塩素又は貯湯槽に供給される水中の塩素が除去されるため、耐塩素性でない逆浸透膜も好適に用いることができる。   By disposing the dechlorination unit as described above, chlorine in water flowing through the water supply path or chlorine in water supplied to the hot water storage tank is removed, so that a reverse osmosis membrane that is not chlorine resistant can also be suitably used. it can.

本発明によれば、システムサイズを大型化することなく、満蓄時においても連続運転可能な燃料電池システムを提供することができる。   According to the present invention, it is possible to provide a fuel cell system capable of continuous operation even when fully stored without increasing the system size.

本発明の一実施形態に係る燃料電池システムを示す概略構成図である。1 is a schematic configuration diagram showing a fuel cell system according to an embodiment of the present invention. 本発明の一実施形態に係る燃料電池システムにおける給水の制御処理1を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the control process 1 of the water supply in the fuel cell system which concerns on one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態に係る燃料電池システムにおける給水の制御処理2を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the control process 2 of the water supply in the fuel cell system which concerns on one Embodiment of this invention. 本発明の比較対象となる燃料電池システムを示す概略構成図である。It is a schematic block diagram which shows the fuel cell system used as the comparison object of this invention.

本明細書において、「〜」を用いて表される数値範囲は、「〜」の前後に記載される数値を下限値及び上限値として含む範囲を意味する。   In this specification, a numerical range expressed using “to” means a range including numerical values described before and after “to” as a lower limit value and an upper limit value.

まず、本発明の燃料電池システムの比較対象となる燃料電池システムについて、図4を用いて説明する。図4は、本発明の比較対象となる燃料電池システムを示す概略構成図である。   First, a fuel cell system to be compared with the fuel cell system of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 4 is a schematic configuration diagram showing a fuel cell system to be compared with the present invention.

図4において、比較対象となる燃料電池システム100は、燃料電池モジュール101と、熱交換器102と、水処理装置103、108と、水回収タンク104と、貯湯タンク106と、ラジエータ109と、を備える。さらに、燃料電池システム100は、水回収タンク104に貯留されている水を燃料電池モジュール101に供給する改質水供給経路114と、水処理装置108で処理した水を水回収タンク4に供給する給水経路115と、貯湯タンク106に貯留される湯水を循環させる貯湯循環経路116と、をさらに備える。   In FIG. 4, a fuel cell system 100 to be compared includes a fuel cell module 101, a heat exchanger 102, water treatment devices 103 and 108, a water recovery tank 104, a hot water storage tank 106, and a radiator 109. Prepare. Further, the fuel cell system 100 supplies the water collected in the water recovery tank 104 to the fuel cell module 101 and the water treated by the water treatment device 108 to the water recovery tank 4. A water supply path 115 and a hot water circulation path 116 for circulating hot water stored in the hot water storage tank 106 are further provided.

また、燃料電池システム100は、燃料電池モジュール101から排出される排ガス中に含まれる水蒸気を凝縮させて回収し、回収した水を改質水として燃料電池モジュール101に供給することで、燃料電池にて必要な改質水を賄うシステムである。ここで、燃料電池システム100は、熱交換器102を用いることで、排ガス中に含まれる水蒸気を凝縮させると共に、貯湯循環経路116を循環する湯水に排ガスの熱を回収させている。   Further, the fuel cell system 100 condenses and collects water vapor contained in the exhaust gas discharged from the fuel cell module 101, and supplies the recovered water to the fuel cell module 101 as reformed water, thereby supplying the fuel cell. This system provides the necessary reforming water. Here, the fuel cell system 100 uses the heat exchanger 102 to condense the water vapor contained in the exhaust gas and to recover the heat of the exhaust gas in the hot water circulating through the hot water storage circulation path 116.

燃料電池システムを連続運転させると、貯湯循環経路を循環する湯水が排ガスより継続的に熱を回収するため、貯湯槽に貯留されている湯水の温度が上昇し、出湯が一定量行われなければ、熱的に充満した状態(満蓄状態)になる。その結果、排ガスの冷却ができなくなることで、排ガスから凝縮水を回収できなくなってしまい、水蒸気改質に用いる水が不足するという問題が生じる。   When the fuel cell system is operated continuously, the hot water circulating in the hot water circulation path continuously recovers heat from the exhaust gas, so the temperature of the hot water stored in the hot water tank rises and a certain amount of hot water is not discharged. It will be in the state (full storage state) that was filled up thermally. As a result, the exhaust gas cannot be cooled, so that the condensed water cannot be recovered from the exhaust gas, resulting in a problem that the water used for steam reforming is insufficient.

そのため、燃料電池システム100は、貯湯循環経路116を流通する湯水を冷却するためのラジエータ109を備え、ラジエータ109に空気供給経路119を通じて空気を供給することで貯湯循環経路116を流通する湯水を冷却する構成となっている。これにより、満蓄時であっても、排ガスの冷却が可能となり、排ガスから凝縮水を回収できるため、水蒸気改質に用いる水が不足するという問題が解消され、システムの連続運転が可能となる。   Therefore, the fuel cell system 100 includes a radiator 109 for cooling the hot water flowing through the hot water storage circulation path 116, and cools the hot water flowing through the hot water storage circulation path 116 by supplying air to the radiator 109 through the air supply path 119. It is the composition to do. As a result, the exhaust gas can be cooled even at full storage, and condensed water can be recovered from the exhaust gas. This eliminates the problem of insufficient water used for steam reforming and enables continuous operation of the system. .

しかしながら、燃料電池システム100では、ラジエータ109を設けているため、システムサイズが大型化してしまい、騒音が発生するという問題がある。そのため、システムサイズの大型化及び騒音の発生を抑制でき、満蓄時においても連続運転可能な燃料電池システムとすることが望ましい。   However, since the fuel cell system 100 is provided with the radiator 109, there is a problem that the system size is increased and noise is generated. Therefore, it is desirable to provide a fuel cell system that can suppress an increase in system size and noise generation and can be continuously operated even at full storage.

一方、以下にて説明する本発明の一実施形態に係る燃料電池システム10は、システムサイズを大型化及び騒音の発生を抑制しつつ、満蓄時においても連続運転可能なシステムである。以下、本発明の燃料電池システムの一実施形態について図1を用いて説明する。図1は、本発明の一実施形態に係る燃料電池システムを示す概略構成図である。   On the other hand, the fuel cell system 10 according to an embodiment of the present invention described below is a system that can be continuously operated even at full storage, while increasing the system size and suppressing noise generation. Hereinafter, an embodiment of a fuel cell system of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing a fuel cell system according to an embodiment of the present invention.

〔燃料電池システム〕
本実施形態に係る燃料電池システム10は、燃料電池モジュール1と、第1熱交換器2と、水処理装置3と、水回収タンク4(水回収槽)と、逆浸透膜5と、貯湯タンク6と、第2熱交換器7と、を備える。本実施形態に係る燃料電池システム10は、水回収タンク4に貯留されている水を燃料電池モジュール1に供給する改質水供給経路14(水供給経路)と、逆浸透膜5を透過した水を水回収タンク4に供給する給水経路15と、貯湯タンク6に貯留される湯水を循環させる貯湯循環経路16と、をさらに備える。
[Fuel cell system]
A fuel cell system 10 according to the present embodiment includes a fuel cell module 1, a first heat exchanger 2, a water treatment device 3, a water recovery tank 4 (water recovery tank), a reverse osmosis membrane 5, and a hot water storage tank. 6 and the second heat exchanger 7. The fuel cell system 10 according to the present embodiment includes a reformed water supply path 14 (water supply path) for supplying water stored in the water recovery tank 4 to the fuel cell module 1 and water that has passed through the reverse osmosis membrane 5. Is further provided with a water supply path 15 for supplying water to the water recovery tank 4 and a hot water circulation path 16 for circulating hot water stored in the hot water storage tank 6.

また、燃料電池システム10は、水回収タンク4に貯留されている水が不足しているか否かを判定する判定手段40を備え、判定手段40が、水回収タンク4に貯留されている水の量が不足していると判定した際、給水経路15に水を供給し、逆浸透膜5を透過した水を水回収タンク4に供給するシステムである。   Further, the fuel cell system 10 includes a determination unit 40 that determines whether or not the water stored in the water recovery tank 4 is insufficient, and the determination unit 40 includes the water stored in the water recovery tank 4. In this system, when it is determined that the amount is insufficient, water is supplied to the water supply path 15 and water that has permeated the reverse osmosis membrane 5 is supplied to the water recovery tank 4.

また、本実施形態に係る燃料電池システム10は、燃料電池モジュール1から排出される排ガス中に含まれる水蒸気を凝縮させて回収し、回収した水を改質水として燃料電池モジュール1に供給することで、燃料電池にて必要な改質水を賄うシステムである。ここで、燃料電池システム10は、第1熱交換器2を用いることで、排ガス中に含まれる水蒸気を凝縮させると共に、貯湯循環経路16を循環する湯水に排ガスの熱を回収させており、熱を回収した湯水は貯湯タンク6に貯留される。   Further, the fuel cell system 10 according to the present embodiment condenses and collects water vapor contained in the exhaust gas discharged from the fuel cell module 1, and supplies the recovered water to the fuel cell module 1 as reformed water. In this system, the reformed water necessary for the fuel cell is provided. Here, the fuel cell system 10 uses the first heat exchanger 2 to condense the water vapor contained in the exhaust gas and recover the heat of the exhaust gas to the hot water circulating in the hot water circulation path 16. The hot water collected is stored in the hot water storage tank 6.

前述のように、燃料電池システムを連続運転させると、貯湯循環経路を循環する湯水が排ガスより継続的に熱を回収するため、貯湯槽に貯留されている湯水の温度が上昇し、熱的に充満した状態(満蓄状態)になる。その結果、排ガスの冷却ができなくなることで、排ガスから凝縮水を回収できなくなってしまい、水蒸気改質に用いる水が不足するという問題が生じる。   As described above, when the fuel cell system is continuously operated, the hot water circulating in the hot water circulation path continuously recovers heat from the exhaust gas, so the temperature of the hot water stored in the hot water tank rises and It becomes a full state (full storage state). As a result, the exhaust gas cannot be cooled, so that the condensed water cannot be recovered from the exhaust gas, resulting in a problem that the water used for steam reforming is insufficient.

一方、本実施形態に係る燃料電池システム10では、判定手段40が水回収タンク4に貯留されている水の量が不足していると判定した際、給水経路15に水を供給し、逆浸透膜5を透過した水を水回収タンク4に供給する。   On the other hand, in the fuel cell system 10 according to the present embodiment, when the determination unit 40 determines that the amount of water stored in the water recovery tank 4 is insufficient, water is supplied to the water supply path 15 to perform reverse osmosis. Water that has passed through the membrane 5 is supplied to the water recovery tank 4.

以上により、満蓄となり、排ガスから凝縮水を回収できなくなった場合であっても、逆浸透膜5を透過した水が水回収タンク4に供給されるため、水蒸気改質に用いる水が不足するという問題が解消され、システムの連続運転が可能となる。さらに、逆浸透膜5を透過した水は純度が高められているため、例えば、湯水や上水を水蒸気改質用として凝縮水に直接混合した場合よりも水処理の負担が軽減される。   As described above, even when the condensate cannot be recovered from the exhaust gas due to full storage, the water that has passed through the reverse osmosis membrane 5 is supplied to the water recovery tank 4, so that the water used for steam reforming is insufficient. This eliminates the problem and enables continuous operation of the system. Furthermore, since the purity of the water that has passed through the reverse osmosis membrane 5 is increased, the burden of water treatment is reduced as compared with the case where hot water or clean water is directly mixed with condensed water for steam reforming, for example.

また、貯湯循環経路16を流通する湯水は、第1熱交換器2にて排ガスより継続的に熱を回収するため、給水経路15から排出された排水よりも高温である。ここで、本実施形態に係る燃料電池システム10では、貯湯循環経路16を流通する湯水と逆浸透膜5を透過せずに給水経路15から排出された排水との間で熱交換を行なう第2熱交換器7により、貯湯循環経路16を流通する湯水は冷却され、冷却された湯水が第1熱交換器2に供給されるため、第1熱交換器2にて排ガスの冷却が可能となり、排ガスから凝縮水を回収することができるようになる。   Moreover, since the hot water flowing through the hot water storage circulation path 16 continuously recovers heat from the exhaust gas in the first heat exchanger 2, the temperature is higher than the waste water discharged from the water supply path 15. Here, in the fuel cell system 10 according to the present embodiment, the second heat exchange is performed between the hot water flowing through the hot water storage circulation path 16 and the drainage discharged from the water supply path 15 without passing through the reverse osmosis membrane 5. The hot water flowing through the hot water storage circulation path 16 is cooled by the heat exchanger 7, and the cooled hot water is supplied to the first heat exchanger 2, so that the exhaust gas can be cooled in the first heat exchanger 2, The condensed water can be recovered from the exhaust gas.

したがって、水蒸気改質に用いる水が不足するという問題がより好適に解消されると共に、逆浸透膜5を透過しなかった排水を有効利用することで逆浸透膜5の負担が軽減される。   Therefore, the problem that the water used for steam reforming is insufficient is solved more suitably, and the burden on the reverse osmosis membrane 5 is reduced by effectively using the wastewater that has not permeated the reverse osmosis membrane 5.

さらに、本実施形態に係る燃料電池システム10では、貯湯循環経路16を冷却するラジエータや放熱管を設けることなく、燃料電池システム10の連続運転が可能である。さらに、燃料電池システム10では、ラジエータや放熱管を設ける必要がないため、システムサイズの大型化も抑制することができ、ラジエータを設けたことによる騒音も発生しないため、有用である。   Furthermore, in the fuel cell system 10 according to the present embodiment, the fuel cell system 10 can be continuously operated without providing a radiator or a radiator pipe for cooling the hot water storage circulation path 16. Further, the fuel cell system 10 is useful because it is not necessary to provide a radiator or a heat radiating pipe, so that an increase in system size can be suppressed and noise due to the provision of the radiator does not occur.

以下、本実施形態に係る燃料電池システム10の各構成について詳細に説明する。   Hereinafter, each component of the fuel cell system 10 according to the present embodiment will be described in detail.

本実施形態に係る燃料電池システム10は、燃料電池(図示せず)を備える燃料電池モジュール1を有する。燃料電池モジュール1は、燃料を供給することで発電する機能を有するものであり、燃料電池以外に、後述する気化器、改質器をさらに備えている。   A fuel cell system 10 according to the present embodiment includes a fuel cell module 1 including a fuel cell (not shown). The fuel cell module 1 has a function of generating power by supplying fuel, and further includes a vaporizer and a reformer described later in addition to the fuel cell.

燃料電池モジュール1は、原料ガス供給経路11、酸素供給経路12及び改質水供給経路14と接続しており、それぞれの経路から原料ガス、酸素及び改質水が燃料電池モジュール1に供給される。原料ガス供給経路11には、原料ガスを流通させるブロワ21が設置されており、酸素供給経路12には、酸素を流通させるブロワ22が設置されており、改質水供給経路14には、改質水を流通させるポンプ23が設置されている。   The fuel cell module 1 is connected to the raw material gas supply path 11, the oxygen supply path 12 and the reformed water supply path 14, and the raw material gas, oxygen and reformed water are supplied to the fuel cell module 1 from the respective paths. . A blower 21 that circulates the source gas is installed in the source gas supply path 11, a blower 22 that circulates oxygen is installed in the oxygen supply path 12, and the reformed water supply path 14 is modified. A pump 23 for circulating quality water is installed.

原料ガス供給経路11を流通する原料ガスとしては、水蒸気改質が可能な炭化水素ガスを含むものであれば特に限定されず、例えば、天然ガス、LPガス(液化石油ガス)、石炭改質ガス、低級炭化水素ガスなどが例示される。低級炭化水素ガスとしては、メタン、エタン、エチレン、プロパン、ブタン等の炭素数4以下の低級炭化水素が挙げられ、特にメタンが好ましい。なお、炭化水素ガスとしては、上述した低級炭化水素ガスを混合したものであってもよい。   The raw material gas flowing through the raw material gas supply path 11 is not particularly limited as long as it contains a hydrocarbon gas that can be steam reformed. For example, natural gas, LP gas (liquefied petroleum gas), coal reformed gas And lower hydrocarbon gas. Examples of the lower hydrocarbon gas include lower hydrocarbons having 4 or less carbon atoms such as methane, ethane, ethylene, propane, butane, and methane is particularly preferable. In addition, as hydrocarbon gas, what mixed the lower hydrocarbon gas mentioned above may be used.

改質水供給経路14を流通する改質水は、燃料電池モジュール1に設けられた気化器(図示せず)によって気化され、気化されて生じた水蒸気は、水蒸気供給経路(図示せず)を通じて改質器(図示せず)に供給される。   The reformed water flowing through the reformed water supply path 14 is vaporized by a vaporizer (not shown) provided in the fuel cell module 1, and the vapor generated by the vaporization passes through the steam supply path (not shown). It is supplied to a reformer (not shown).

燃料電池システム10は、燃料電池の外部に原料ガスを水蒸気改質して改質ガスを生成する改質器を有している。改質器は、例えば、バーナ又は燃焼触媒を配置した燃焼部と、改質用触媒を備える改質部と、を備え、改質部の上流側にて原料ガス供給経路11及び水蒸気供給経路と接続しており、改質部の下流側にて改質ガス供給経路(図示せず)を介して燃料電池と接続している。   The fuel cell system 10 has a reformer that generates reformed gas by steam reforming a raw material gas outside the fuel cell. The reformer includes, for example, a combustion section in which a burner or a combustion catalyst is disposed, and a reforming section that includes a reforming catalyst, and a raw material gas supply path 11 and a steam supply path on the upstream side of the reforming section The fuel cell is connected via a reformed gas supply path (not shown) downstream of the reforming unit.

原料ガス供給経路11を通じてメタンなどの炭化水素ガスを含む原料ガスが改質部に供給され、水蒸気供給経路を通じて水蒸気が改質部に供給される。そして、改質部にて炭化水素ガスを水蒸気改質した後に、生成された改質ガスが改質ガス供給経路を通じて燃料電池に供給される。   A source gas containing a hydrocarbon gas such as methane is supplied to the reforming section through the source gas supply path 11, and steam is supplied to the reforming section through the steam supply path. Then, after the hydrocarbon gas is steam reformed in the reforming section, the generated reformed gas is supplied to the fuel cell through the reformed gas supply path.

燃焼部は、燃焼熱により改質部を加熱するものであり、例えば、酸素と、炭化水素ガスを含む原料ガスと、を燃焼反応させたり、燃料電池から排出されるカソードオフガス中の未反応の酸素と、アノードオフガス中の未反応の水素と、を燃焼反応させたりして改質部を加熱する。燃焼反応により生じた排ガスは、排気経路13に供給され、燃料電池モジュール1の外部に排出される。   The combustion section heats the reforming section with combustion heat. For example, the combustion section causes a combustion reaction between oxygen and a raw material gas containing a hydrocarbon gas, or unreacted in the cathode offgas discharged from the fuel cell. The reforming part is heated by causing a combustion reaction of oxygen and unreacted hydrogen in the anode off gas. The exhaust gas generated by the combustion reaction is supplied to the exhaust path 13 and is discharged to the outside of the fuel cell module 1.

炭化水素ガスの一例であるメタンを水蒸気改質させた場合、改質部にて、以下の式(a)の反応により一酸化炭素および水素が生成される。
CH+HO→CO+3H・・・・(a)
When methane, which is an example of hydrocarbon gas, is steam reformed, carbon monoxide and hydrogen are generated by the reaction of the following formula (a) in the reforming section.
CH 4 + H 2 O → CO + 3H 2 ... (A)

改質部内に設置される改質用触媒としては、水蒸気改質反応の触媒となるものであれば特に限定されないが、Ni,Rh,Ru,Ir,Pd,Pt,Re,Co,Fe及びMoの少なくとも一つを触媒金属として含む水蒸気改質用触媒が好ましい。   The reforming catalyst installed in the reforming section is not particularly limited as long as it is a catalyst for the steam reforming reaction, but Ni, Rh, Ru, Ir, Pd, Pt, Re, Co, Fe and Mo. A steam reforming catalyst containing at least one of the above as a catalyst metal is preferred.

改質部に供給される単位時間当たりの水蒸気の分子数Sと、改質部に供給される単位時間当たりの炭化水素ガスの炭素原子数Cとの比であるスチームカーボン比S/Cは、1.5〜3.5であることが好ましく、2.0〜3.0であることがより好ましく、2.0〜2.5であることがさらに好ましい。スチームカーボン比S/Cがこの範囲にあることにより、炭化水素ガスが効率よく水蒸気改質され、水素および一酸化炭素を含む改質ガスが生成される。さらに、燃料電池モジュール1内での炭素析出を抑制することができ、燃料電池モジュール1の信頼性を高めることができる。   The steam carbon ratio S / C, which is the ratio between the number S of water vapor molecules per unit time supplied to the reforming section and the number of carbon atoms C of hydrocarbon gas per unit time supplied to the reforming section, It is preferably 1.5 to 3.5, more preferably 2.0 to 3.0, and even more preferably 2.0 to 2.5. When the steam carbon ratio S / C is within this range, the hydrocarbon gas is efficiently steam reformed, and a reformed gas containing hydrogen and carbon monoxide is generated. Furthermore, carbon deposition in the fuel cell module 1 can be suppressed, and the reliability of the fuel cell module 1 can be improved.

また、燃焼部は、水蒸気改質を効率よく行なう観点から、改質部を、600℃〜800℃に加熱することが好ましく、600℃〜700℃に加熱することがより好ましい。   Moreover, it is preferable that a combustion part heats a reforming part to 600 to 800 degreeC from a viewpoint of performing steam reforming efficiently, and it is more preferable to heat to 600 to 700 degreeC.

本実施形態に係る燃料電池システム10は、改質ガス供給経路を通じて改質器から供給された改質ガスを用いて発電を行なう燃料電池を備えている。燃料電池としては、例えば、空気極(カソード)、電解質及び燃料極(アノード)を備える燃料電池セルであってもよく、燃料電池セルを複数積層した燃料電池スタックであってもよい。また、燃料電池としては、200℃以下の温度で作動する低温型の燃料電池、例えば、60℃〜100℃程度で作動する固体高分子形燃料電池、150℃〜200℃程度で作動するリン酸形燃料電池や、600℃〜800℃程度で作動する高温型の燃料電池、例えば、700℃〜800℃程度で作動する固体酸化物形燃料電池、600℃〜700℃程度で作動する溶融炭酸塩形燃料電池が挙げられる。   The fuel cell system 10 according to the present embodiment includes a fuel cell that generates power using the reformed gas supplied from the reformer through the reformed gas supply path. The fuel cell may be, for example, a fuel cell including an air electrode (cathode), an electrolyte, and a fuel electrode (anode), or a fuel cell stack in which a plurality of fuel cells are stacked. As the fuel cell, a low-temperature fuel cell that operates at a temperature of 200 ° C. or lower, for example, a polymer electrolyte fuel cell that operates at about 60 ° C. to 100 ° C., phosphoric acid that operates at about 150 ° C. to 200 ° C. Type fuel cells, high-temperature fuel cells operating at about 600 ° C. to 800 ° C., for example, solid oxide fuel cells operating at about 700 ° C. to 800 ° C., molten carbonates operating at about 600 ° C. to 700 ° C. Type fuel cell.

燃料電池のアノードには、改質ガス供給経路を通じて改質ガスが供給され、燃料電池のカソードには、酸素供給経路12を通じて酸素を含むガスが供給される。そして、改質ガスと酸素との電気化学的な反応により、主に水蒸気(溶融炭酸塩形燃料電池では主に水蒸気及び二酸化炭素)が生成される。また、アノードで生成された電子は、外部回路を通じてカソードに移動する。このようにして電子がアノードからカソードに移動することにより、燃料電池にて発電が行なわれる。   A reformed gas is supplied to the anode of the fuel cell through a reformed gas supply path, and a gas containing oxygen is supplied to the cathode of the fuel cell through an oxygen supply path 12. Then, mainly water vapor (mainly water vapor and carbon dioxide in the molten carbonate fuel cell) is generated by an electrochemical reaction between the reformed gas and oxygen. Further, the electrons generated at the anode move to the cathode through an external circuit. As the electrons move from the anode to the cathode in this way, power is generated in the fuel cell.

ここで、アノード及びカソードから排出されたオフガスは、前述のように改質器の燃焼部に供給され、未反応の水素及び酸素が燃焼反応に用いられた後、排気経路13を通じて燃料電池モジュール1から排出されてもよく、燃焼部に供給されずに排気経路13を通じて直接燃料電池モジュール1から排出されてもよい。   Here, the off-gas discharged from the anode and the cathode is supplied to the combustion part of the reformer as described above, and after unreacted hydrogen and oxygen are used for the combustion reaction, the fuel cell module 1 is passed through the exhaust path 13. May be discharged from the fuel cell module 1 through the exhaust path 13 without being supplied to the combustion section.

なお、高温型の燃料電池を備える燃料電池システムでは、改質器が燃料電池の外部に取り付けられている必要はなく、燃料電池に直接原料ガス及び水蒸気を供給し、燃料電池の内部で水蒸気改質(内部改質)を行なう構成であってもよい。燃料電池スタック内部での反応温度は600℃〜800℃と高温であるため、燃料電池スタック内で水蒸気改質を行なうことが可能である。   In a fuel cell system including a high-temperature fuel cell, the reformer does not need to be attached to the outside of the fuel cell, and the raw material gas and water vapor are supplied directly to the fuel cell, and the water vapor reforming is performed inside the fuel cell. The structure which performs quality (internal reforming) may be sufficient. Since the reaction temperature inside the fuel cell stack is as high as 600 ° C. to 800 ° C., it is possible to perform steam reforming in the fuel cell stack.

燃料電池モジュール1から排出され、排気経路13を流通する排ガスは、第1熱交換器2にて、貯湯循環経路16を流通する湯水と熱交換を行なう。これにより、排気経路13を流通する排ガスは冷却され、排ガス中に含まれる水蒸気が凝縮されると共に、貯湯循環経路16を循環する湯水が排ガスの熱を回収する。水蒸気が凝縮されて得られた凝縮水は、水回収タンク4に供給され、排ガスの熱を回収した湯水は、貯湯タンク6に供給される。また、排気経路13を流通する排ガスは、外部に排気される。   The exhaust gas discharged from the fuel cell module 1 and flowing through the exhaust path 13 exchanges heat with the hot water flowing through the hot water storage circulation path 16 in the first heat exchanger 2. Thereby, the exhaust gas flowing through the exhaust path 13 is cooled, the water vapor contained in the exhaust gas is condensed, and the hot water circulating through the hot water storage circulation path 16 recovers the heat of the exhaust gas. The condensed water obtained by condensing the water vapor is supplied to the water recovery tank 4, and the hot water from which the heat of the exhaust gas has been recovered is supplied to the hot water storage tank 6. Moreover, the exhaust gas which distribute | circulates the exhaust path 13 is exhausted outside.

水回収タンク4は、排気経路13を流通する排ガス中に含まれる水蒸気を凝縮して得られた水を回収して貯留する容器である。水回収タンク4では、所定量以上の水が貯留された際には、例えばオーバーフローによりドレン排水される。   The water recovery tank 4 is a container that recovers and stores water obtained by condensing water vapor contained in the exhaust gas flowing through the exhaust passage 13. In the water recovery tank 4, when a predetermined amount or more of water is stored, drainage is performed by overflow, for example.

水回収タンク4は、改質水供給経路14と接続しており、改質水供給経路14には、水処理装置3及びポンプ23が設けられている。ポンプ23を駆動させることで、水回収タンク4に貯留された水は、水処理装置3にて処理された後、改質水供給経路14を通じて燃料電池モジュール1に供給される。   The water recovery tank 4 is connected to the reforming water supply path 14, and the reforming water supply path 14 is provided with a water treatment device 3 and a pump 23. By driving the pump 23, the water stored in the water recovery tank 4 is processed by the water treatment device 3 and then supplied to the fuel cell module 1 through the reformed water supply path 14.

水処理装置3は、水回収タンク4の下流であり、かつ水回収タンク4と燃料電池モジュール1との間に配置されており、第1熱交換器2にて水蒸気が凝縮されて得られた凝縮水に含まれる不純物及び逆浸透膜5を透過した水に含まれている不純物を除去する装置である。水処理装置としては、例えば、交換や薬品による再生処理が必要なイオン交換樹脂を有する水処理装置、イオン交換樹脂を電気的に再生可能な電気脱イオン式の水処理装置などが挙げられる。   The water treatment device 3 is disposed downstream of the water recovery tank 4 and between the water recovery tank 4 and the fuel cell module 1, and is obtained by condensing water vapor in the first heat exchanger 2. This is an apparatus for removing impurities contained in condensed water and impurities contained in water that has passed through the reverse osmosis membrane 5. Examples of the water treatment apparatus include a water treatment apparatus having an ion exchange resin that needs to be replaced or regenerated with chemicals, and an electrodeionization type water treatment apparatus that can electrically regenerate the ion exchange resin.

また、水回収タンク4は、給水経路15と接続されており、給水経路15には、上流から順に、開閉弁27、ポンプ24及び逆浸透膜5が設けられている。給水経路15は、貯湯タンク6に給水を行なうための経路である第1給水経路17と接続しているため、開閉弁27を開き、ポンプ24を駆動させることによって、水が給水経路15を流通し、逆浸透膜5に水が供給される。なお、開閉弁27としては、例えば、電磁弁、電動弁などが挙げられる。   The water recovery tank 4 is connected to a water supply path 15, and the water supply path 15 is provided with an on-off valve 27, a pump 24, and a reverse osmosis membrane 5 in order from the upstream. Since the water supply path 15 is connected to the first water supply path 17 that is a path for supplying water to the hot water storage tank 6, the water flows through the water supply path 15 by opening the on-off valve 27 and driving the pump 24. Then, water is supplied to the reverse osmosis membrane 5. In addition, as the on-off valve 27, an electromagnetic valve, an electrically operated valve, etc. are mentioned, for example.

逆浸透膜5は、不純物を含む水に圧力をかけることで、水を選択的に透過させ、イオンや塩類など水以外の不純物を透過しない(不純物の透過を抑制する)膜である。そのため、ポンプ24を駆動させて逆浸透膜5に水を供給することで、逆浸透膜5を透過した純度の高い水が得られる。そして、純度の高い水は、給水経路15を通じて水回収タンク4に供給される。   The reverse osmosis membrane 5 is a membrane that selectively permeates water by applying pressure to water containing impurities and does not permeate impurities other than water such as ions and salts (suppresses permeation of impurities). Therefore, by driving the pump 24 and supplying water to the reverse osmosis membrane 5, high-purity water that has passed through the reverse osmosis membrane 5 can be obtained. The high-purity water is supplied to the water recovery tank 4 through the water supply path 15.

また、逆浸透膜5に水を供給することで、逆浸透膜5を透過した純度の高い水と共に、逆浸透膜5を透過しなかった不純物の多い水が得られる。不純物の多い水は、給水経路15から排出され、排水経路19を通じて第2熱交換器7に供給される。   In addition, by supplying water to the reverse osmosis membrane 5, high-purity water that has permeated through the reverse osmosis membrane 5 and water with a large amount of impurities that have not permeated through the reverse osmosis membrane 5 can be obtained. Water with a large amount of impurities is discharged from the water supply path 15 and supplied to the second heat exchanger 7 through the drainage path 19.

逆浸透膜5としては、水を選択的に透過させ、イオンや塩類など水以外の不純物を透過しない膜であれば特に限定されず、市販のものを用いることができる。また、逆浸透膜の構造としては、例えば、中空糸膜、スパイラル膜、チューブラー膜が挙げられ、逆浸透膜の材質としては、例えば、酢酸セルロース、芳香族ポリアミド、ポリビニルアルコール、ポリスルホンが挙げられる。   The reverse osmosis membrane 5 is not particularly limited as long as it selectively permeates water and does not permeate impurities other than water such as ions and salts, and a commercially available one can be used. Moreover, examples of the structure of the reverse osmosis membrane include a hollow fiber membrane, a spiral membrane, and a tubular membrane. Examples of the material of the reverse osmosis membrane include cellulose acetate, aromatic polyamide, polyvinyl alcohol, and polysulfone. .

ところで、逆浸透膜5を透過した水は純度が高められるが、その純度が水蒸気改質用の水として求められている水準に達していない場合や、当該水準を達成可能な逆浸透膜を採用することが合理的でない場合がある。このような場合に、例えば、水処理装置3が、第1熱交換器2と水回収タンク4との間に配置されていると、逆浸透膜5を透過した水が、水処理されることなく、燃料電池モジュール1に供給されることになり、モジュール内の各構成(例えば、改質部)に悪影響を及ぼすおそれがある。   By the way, although the purity of the water that has permeated through the reverse osmosis membrane 5 is increased, if the purity does not reach the level required for water for steam reforming, a reverse osmosis membrane that can achieve the level is adopted. Sometimes it is not reasonable to do. In such a case, for example, when the water treatment device 3 is disposed between the first heat exchanger 2 and the water recovery tank 4, the water that has permeated the reverse osmosis membrane 5 is treated with water. However, the fuel cell module 1 is supplied to the fuel cell module 1 and may adversely affect each component (for example, the reforming unit) in the module.

一方、本実施形態に係る燃料電池システム10では、水回収タンク4と燃料電池モジュール1との間の改質水供給経路14に水処理装置3が設けられているため、逆浸透膜5を透過した水が、水処理装置3にて処理される。したがって、高純度の水が燃料電池モジュール1に供給され、モジュール内の各構成に悪影響を及ぼすことが抑制される。   On the other hand, in the fuel cell system 10 according to the present embodiment, the water treatment device 3 is provided in the reformed water supply path 14 between the water recovery tank 4 and the fuel cell module 1, so that the reverse osmosis membrane 5 is permeated. The treated water is treated by the water treatment device 3. Therefore, high-purity water is supplied to the fuel cell module 1, and adverse effects on each component in the module are suppressed.

次に、貯湯タンク6は、燃料電池モジュール1から排出される排ガスの熱を第1熱交換器2にて回収した湯水を貯留する容器である。また、第1給水経路17を通じて貯湯タンク6に水が供給され、出湯経路31を通じて貯湯タンク6から湯水がシステム外に供給される。出湯経路31を通じてシステム外に供給される湯水は、第2給水経路18を通じて供給された水と混合弁26で適温に混合され、例えば、給湯や暖房に使用される。   Next, the hot water storage tank 6 is a container for storing hot water recovered from the heat of exhaust gas discharged from the fuel cell module 1 by the first heat exchanger 2. Further, water is supplied to the hot water storage tank 6 through the first water supply path 17, and hot water is supplied from the hot water storage tank 6 to the outside of the system through the hot water supply path 31. Hot water supplied to the outside of the system through the hot water supply path 31 is mixed with water supplied through the second water supply path 18 at an appropriate temperature by the mixing valve 26, and used for hot water supply or heating, for example.

貯湯タンク6は、貯湯循環経路16と接続しており、貯湯循環経路16には、上流から順に、第2熱交換器7、ポンプ25及び第1熱交換器2が設けられている。ポンプ25を駆動させることで、貯湯タンク6に貯留された湯水は、貯湯循環経路16を流通する。   The hot water storage tank 6 is connected to the hot water storage circulation path 16, and the hot water storage circulation path 16 is provided with the second heat exchanger 7, the pump 25, and the first heat exchanger 2 in order from the upstream. By driving the pump 25, hot water stored in the hot water storage tank 6 flows through the hot water storage circulation path 16.

第2熱交換器7は、貯湯循環経路16を流通する湯水と排水経路19を流通する排水との間で熱交換を行ない、貯湯循環経路16を流通する湯水を冷却するためのものである。そのため、排水が排水経路19を流通している場合、熱交換は行なわれるが、排水が排水経路19を流通していない場合、熱交換は行なわれない。   The second heat exchanger 7 exchanges heat between the hot water flowing through the hot water circulation path 16 and the waste water flowing through the drainage path 19 to cool the hot water flowing through the hot water circulation path 16. Therefore, heat exchange is performed when the drainage is flowing through the drainage path 19, but heat exchange is not performed when the drainage is not flowing through the drainage path 19.

貯湯循環経路16を流通する湯水は、第1熱交換器2にて排ガスより継続的に熱を回収するため、給水経路15から排出された排水よりも高温である。そのため、第2熱交換器7にて、貯湯循環経路16を流通する湯水と排水経路19を流通する排水との間で熱交換が行なわれることで、貯湯循環経路16を流通する湯水が冷却され、冷却された湯水は第1熱交換器2に供給されることになる。そして、第1熱交換器2にて排ガスの冷却が可能となり、排ガスから凝縮水を回収することができるようになるため、水蒸気改質に用いる水が不足するという問題がより好適に解消されると共に、逆浸透膜5を透過しなかった排水を有効利用することで逆浸透膜5の負担が軽減される。さらに、本実施形態に係る燃料電池システム10は、ラジエータを設けることなく、貯湯循環経路16を流通する湯水を冷却することができ、省スペース化及び騒音発生の抑制の点から有用である。   The hot water flowing through the hot water storage circulation path 16 continuously collects heat from the exhaust gas in the first heat exchanger 2, and therefore has a higher temperature than the drainage discharged from the water supply path 15. Therefore, the hot water flowing through the hot water storage circulation path 16 is cooled by heat exchange between the hot water flowing through the hot water storage circulation path 16 and the drainage flowing through the drainage path 19 in the second heat exchanger 7. The cooled hot water is supplied to the first heat exchanger 2. And since the exhaust gas can be cooled in the first heat exchanger 2 and condensed water can be recovered from the exhaust gas, the problem of lack of water used for steam reforming is more preferably solved. In addition, the burden on the reverse osmosis membrane 5 is reduced by effectively using the wastewater that has not permeated the reverse osmosis membrane 5. Furthermore, the fuel cell system 10 according to the present embodiment can cool the hot water flowing through the hot water storage circulation path 16 without providing a radiator, and is useful in terms of space saving and suppression of noise generation.

なお、給水経路15に水が供給されていなければ、逆浸透膜5を透過しなかった不純物の多い水が給水経路15から排出されないため、排水が排水経路19を流通しておらず、第2熱交換器7での熱交換は行なわれない。   If water is not supplied to the water supply path 15, water with a large amount of impurities that has not permeated the reverse osmosis membrane 5 is not discharged from the water supply path 15, so that the wastewater does not flow through the drainage path 19, Heat exchange in the heat exchanger 7 is not performed.

第2熱交換器7を通過した後の湯水は、第1熱交換器2にて、排気経路13を流通する排ガスと熱交換を行ない、排ガスの熱を回収した湯水は、貯湯循環経路16を流通し、貯湯タンク6に貯留される。   The hot water after passing through the second heat exchanger 7 exchanges heat with the exhaust gas flowing through the exhaust path 13 in the first heat exchanger 2, and the hot water recovered from the heat of the exhaust gas passes through the hot water storage circulation path 16. It is distributed and stored in the hot water storage tank 6.

ここで、第1熱交換器2よりも下流の貯湯循環経路16を流通する湯水は、排水経路19を流通する排水よりも高温であるため、第1熱交換器2よりも下流に第2熱交換器7を設置した場合には、貯湯タンク6に供給される湯水が冷却されることになり、貯湯タンク6の温度成層に影響を与える。一方、本実施形態に係る燃料電池システム10のように、第1熱交換器2よりも上流に第2熱交換器7を設置した場合には、貯湯タンク6の温度成層に影響を与えない。そのため、第2熱交換器7を設置する場所は、第1熱交換器2よりも上流であることが好ましい。   Here, since the hot water flowing through the hot water storage circulation path 16 downstream from the first heat exchanger 2 is hotter than the waste water flowing through the drainage path 19, the second heat is further downstream from the first heat exchanger 2. When the exchanger 7 is installed, the hot water supplied to the hot water storage tank 6 is cooled, which affects the temperature stratification of the hot water storage tank 6. On the other hand, when the second heat exchanger 7 is installed upstream of the first heat exchanger 2 as in the fuel cell system 10 according to the present embodiment, the temperature stratification of the hot water storage tank 6 is not affected. Therefore, it is preferable that the place where the second heat exchanger 7 is installed is upstream of the first heat exchanger 2.

貯湯タンク6は、第1給水経路17と接続している供給口付近である下部から貯湯循環経路16に湯水を供給し、出湯経路31と接続している出湯口付近である上部にて貯湯循環経路16を流通した湯水を回収する。そのため、貯湯タンク6に貯留されている湯水では、温度勾配が生じており、下部から上部に向かって貯留されている湯水の温度が上昇する。   The hot water storage tank 6 supplies hot water to the hot water storage circulation path 16 from the lower part near the supply port connected to the first water supply path 17 and circulates hot water at the upper part near the hot water outlet connected to the hot water supply path 31. The hot water flowing through the path 16 is collected. Therefore, a temperature gradient is generated in the hot water stored in the hot water storage tank 6, and the temperature of the hot water stored from the lower part toward the upper part increases.

ここで、燃料電池システム10の起動中には、排気経路13を流通する排ガスを冷却して水蒸気を凝縮させるため、貯湯循環経路16に継続的に湯水を循環させる。そのため、燃料電池システム10を長時間連続運転させると、貯湯タンク6に貯留されている温水の温度が上昇し、その際出湯が一定量行われなければ、熱的に充満した状態(満蓄状態)になる。満蓄になると、貯湯タンク6に貯留されている温水に温度勾配はほとんどなくなり、貯湯タンク6に貯留されている湯水の上側と下側との温度差はほとんどなくなる。そのため、満蓄時には、排気経路13を流通する排ガスからの熱回収による排ガスの冷却ができなくなり、その結果、排ガスから凝縮水の回収ができなくなってしまい、水回収タンク4に貯留されている水が不足するおそれがある。   Here, during startup of the fuel cell system 10, hot water is continuously circulated through the hot water storage circulation path 16 in order to cool the exhaust gas flowing through the exhaust path 13 and condense the water vapor. Therefore, when the fuel cell system 10 is operated continuously for a long time, the temperature of the hot water stored in the hot water storage tank 6 rises, and if a certain amount of hot water is not discharged at that time, a state where it is thermally filled (full storage state) )become. When full storage is reached, there is almost no temperature gradient in the hot water stored in the hot water storage tank 6, and there is almost no temperature difference between the upper side and the lower side of the hot water stored in the hot water storage tank 6. Therefore, at the time of full storage, the exhaust gas cannot be cooled by heat recovery from the exhaust gas flowing through the exhaust path 13, and as a result, the condensed water cannot be recovered from the exhaust gas, and the water stored in the water recovery tank 4 May be insufficient.

しかし、本実施形態に係る燃料電池システム10では、判定手段40が、水回収タンク4に貯留されている水の量が不足していると判定した際、給水経路15に水を供給し、逆浸透膜5を透過した水を水回収タンク4に供給する。そのため、満蓄時であっても、水回収タンク4にて水が不足するという問題が解消され、システムの連続運転が可能となる。   However, in the fuel cell system 10 according to the present embodiment, when the determination unit 40 determines that the amount of water stored in the water recovery tank 4 is insufficient, water is supplied to the water supply path 15 and vice versa. The water that has passed through the osmotic membrane 5 is supplied to the water recovery tank 4. Therefore, the problem that water is insufficient in the water recovery tank 4 is solved even at the time of full storage, and the system can be continuously operated.

さらに、前述のように、給水経路15に水を供給することで、第2熱交換器7にて、貯湯循環経路16を流通する湯水と排水経路19を流通する排水との間で熱交換が行なわれるため、貯湯循環経路16を流通する湯水が冷却される。これにより、冷却された湯水が第1熱交換器2に供給されて排ガスの冷却が可能となり、排ガスから凝縮水を回収することができるようになるため、水蒸気改質に用いる水が不足するという問題がより好適に解消され、さらに、逆浸透膜5の負担が軽減される。   Further, as described above, by supplying water to the water supply path 15, heat exchange is performed between the hot water flowing through the hot water storage circulation path 16 and the drainage flowing through the drainage path 19 in the second heat exchanger 7. Therefore, the hot water flowing through the hot water storage circulation path 16 is cooled. As a result, the cooled hot water is supplied to the first heat exchanger 2 so that the exhaust gas can be cooled and the condensed water can be recovered from the exhaust gas, so that the water used for steam reforming is insufficient. The problem is solved more suitably, and the burden on the reverse osmosis membrane 5 is further reduced.

以下、判定手段40が、水回収タンク4に貯留されている水の量が不足していると判定する場合の具体例1について説明する。まず、判定手段40は、水回収タンク4に貯留されている水の量が不足しているか否かを、水位検出手段により検出された水回収タンク4の水位により判定してもよい。   Hereinafter, specific example 1 in the case where the determination unit 40 determines that the amount of water stored in the water recovery tank 4 is insufficient will be described. First, the determination means 40 may determine whether or not the amount of water stored in the water recovery tank 4 is insufficient based on the water level of the water recovery tank 4 detected by the water level detection means.

このとき、本実施形態に係る燃料電池システム10は、水回収タンク4の水位を検出する水位検出手段である水位センサー41をさらに備えている。水位センサー41としては、フロートセンサーや電極センサー等の従来公知のものを適宜選択して使用することができる。   At this time, the fuel cell system 10 according to the present embodiment further includes a water level sensor 41 which is a water level detecting means for detecting the water level of the water recovery tank 4. As the water level sensor 41, a conventionally known sensor such as a float sensor or an electrode sensor can be appropriately selected and used.

本実施形態に係る燃料電池システム10では、判定手段40が、水位センサー41により検出された水回収タンク4の水位が閾値(第1の閾値)以下であると判定した際、開閉弁27を開き、かつポンプ24を駆動させることによって、給水経路15に水を供給する。これにより、逆浸透膜5を透過した水が水回収タンク4に供給されると共に、第2熱交換器7にて湯水が冷却されるため、第1熱交換器2にて排ガス中の水蒸気が凝縮されて得られる凝縮水が水回収タンク4にて回収される。そのため、水蒸気改質に用いる水が不足するという問題が抑制され、満蓄時においてもシステムの連続運転が可能となる。なお、閾値(第1の閾値)となる水回収タンク4の水位としては、例えば、給水経路15から水が供給されるまでの間、燃料電池モジュール1への改質水の供給が可能な量以上であればよい。   In the fuel cell system 10 according to the present embodiment, when the determination unit 40 determines that the water level of the water recovery tank 4 detected by the water level sensor 41 is equal to or lower than the threshold value (first threshold value), the on-off valve 27 is opened. And by supplying the pump 24, water is supplied to the water supply path 15. As a result, the water that has passed through the reverse osmosis membrane 5 is supplied to the water recovery tank 4 and the hot water is cooled in the second heat exchanger 7, so that the water vapor in the exhaust gas is discharged in the first heat exchanger 2. Condensed water obtained by condensation is recovered in the water recovery tank 4. Therefore, the problem that the water used for steam reforming is insufficient is suppressed, and the continuous operation of the system is possible even at full storage. In addition, as a water level of the water collection tank 4 used as a threshold value (first threshold value), for example, an amount of water that can be supplied to the fuel cell module 1 until water is supplied from the water supply path 15. That is all you need.

ここで、逆浸透膜5を透過し、水回収タンク4に供給された水と、第1熱交換器2にて排ガス中の水蒸気が凝縮され、水回収タンク4にて回収される凝縮水と、の合計量(ml/分)が、水蒸気改質に必要な水の量(ml/分)よりも多い場合、水回収タンク4の水位が徐々に増加する。そのため、判定手段40が、水位センサー41により検出された水回収タンク4の水位が閾値(第2の閾値)以上であると判定した際、開閉弁27を閉め、かつポンプ24を停止させることによって、給水経路15への水の供給を停止させてもよい。これにより、逆浸透膜5の負担が軽減され、また、水回収タンク4からオーバーフローにより、水がドレン排水されないように調整できる。   Here, the water that permeates through the reverse osmosis membrane 5 and is supplied to the water recovery tank 4, and the condensed water that is recovered in the water recovery tank 4 is condensed with water vapor in the exhaust gas in the first heat exchanger 2. When the total amount (ml / min) is larger than the amount of water (ml / min) required for steam reforming, the water level in the water recovery tank 4 gradually increases. Therefore, when the determination means 40 determines that the water level of the water recovery tank 4 detected by the water level sensor 41 is equal to or higher than the threshold (second threshold), the on-off valve 27 is closed and the pump 24 is stopped. The supply of water to the water supply path 15 may be stopped. Thereby, the burden of the reverse osmosis membrane 5 can be reduced, and adjustment can be made so that water is not drained from the water recovery tank 4 due to overflow.

以下、水回収タンク4の水位に応じて、給水経路15への水の供給を制御することについて、図2を用いて説明する。図2は、本発明の一実施形態に係る燃料電池システムにおける給水の制御処理1を示すフローチャートである。   Hereinafter, controlling the supply of water to the water supply path 15 in accordance with the water level of the water recovery tank 4 will be described with reference to FIG. FIG. 2 is a flowchart showing the water supply control process 1 in the fuel cell system according to the embodiment of the present invention.

図2に示すように、ステップ200にて、燃料電池システム10を起動する。このとき、水回収タンク4には、燃料電池モジュール1に供給される水が貯留されており、この水が原料ガスの水蒸気改質に用いられる。   As shown in FIG. 2, in step 200, the fuel cell system 10 is activated. At this time, water supplied to the fuel cell module 1 is stored in the water recovery tank 4, and this water is used for steam reforming of the raw material gas.

燃料電池システム10を起動して連続運転させると、前述のように、貯湯タンク6に貯留されている温水の温度が上昇し、熱的に充満した状態(満蓄状態)になる。満蓄時には、排ガスから凝縮水の回収ができなくなってしまうため、水回収タンク4の水位が徐々に低下する。   When the fuel cell system 10 is started and continuously operated, as described above, the temperature of the hot water stored in the hot water storage tank 6 rises, and the fuel cell system 10 is in a thermally filled state (full storage state). At the time of full storage, the condensed water cannot be recovered from the exhaust gas, so that the water level in the water recovery tank 4 gradually decreases.

ステップ201にて、水位センサー41にて検出された水回収タンク4の水位が第1の閾値以下であるか否かを判定する。水位センサー41にて検出された水回収タンク4の水位が第1の閾値以下であれば、ステップ202にて、開閉弁27を開き、かつポンプ24を駆動させ、給水経路15に水を供給する。このとき、逆浸透膜5を透過し、水回収タンク4に供給された水と、第1熱交換器2にて排ガス中の水蒸気が凝縮され、水回収タンク4にて回収される凝縮水と、の合計量(ml/分)が、水蒸気改質に必要な水の量(ml/分)よりも多い場合、水回収タンク4の水位が徐々に増加する。   In step 201, it is determined whether or not the water level in the water recovery tank 4 detected by the water level sensor 41 is equal to or less than a first threshold value. If the water level in the water recovery tank 4 detected by the water level sensor 41 is equal to or less than the first threshold value, the open / close valve 27 is opened and the pump 24 is driven in step 202 to supply water to the water supply path 15. . At this time, the water that permeates the reverse osmosis membrane 5 and is supplied to the water recovery tank 4, the water vapor in the exhaust gas is condensed in the first heat exchanger 2, and the condensed water that is recovered in the water recovery tank 4 When the total amount (ml / min) is larger than the amount of water (ml / min) required for steam reforming, the water level in the water recovery tank 4 gradually increases.

次に、ステップ203にて、水位センサー41にて検出された水回収タンク4の水位が第2の閾値以上であるか判定する。水位センサー41にて検出された水回収タンク4の水位が第2の閾値以上でなければ、給水経路15への水の供給を継続し、水位センサー41にて検出された水回収タンク4の水位が第2の閾値以上であれば、ステップ204にて、開閉弁27を閉め、かつポンプ24を停止させて給水経路15への水の供給を停止する。   Next, in step 203, it is determined whether or not the water level in the water recovery tank 4 detected by the water level sensor 41 is equal to or greater than a second threshold value. If the water level of the water recovery tank 4 detected by the water level sensor 41 is not greater than or equal to the second threshold value, the water supply to the water supply path 15 is continued, and the water level of the water recovery tank 4 detected by the water level sensor 41 Is equal to or greater than the second threshold value, in step 204, the on-off valve 27 is closed and the pump 24 is stopped to stop water supply to the water supply path 15.

そして、給水経路15への水の供給を停止した場合、満蓄状態が維持されたままである、あるいは、一度満蓄状態が解消したが再度満蓄になると、水位センサー41にて検出された水回収タンク4の水位が再び低下する。   Then, when the supply of water to the water supply path 15 is stopped, the fully-stored state is maintained, or once the fully-stored state has been canceled but becomes fully-stored again, the water detected by the water level sensor 41 is detected. The water level in the recovery tank 4 falls again.

そこで、ステップ205にてシステムの運転停止要求がなければ、ステップ201〜204を繰り返し行なってもよい。また、ステップ205にてシステムの運転停止要求があれば、燃料電池システム10の運転を停止する。なお、システムの運転停止は、ステップ200〜205の間の任意のタイミングで行なってもよい。   Therefore, if there is no system operation stop request in step 205, steps 201 to 204 may be repeated. If there is a system stop request in step 205, the operation of the fuel cell system 10 is stopped. The operation of the system may be stopped at any timing between steps 200 to 205.

以下、判定手段40が、水回収タンク4に貯留されている水の量が不足していると判定する場合の具体例2について説明する。判定手段40は、水回収タンク4に貯留されている水の量が不足しているか否かを、燃料電池システムの起動時間により判定してもよい。   Hereinafter, specific example 2 in the case where the determination unit 40 determines that the amount of water stored in the water recovery tank 4 is insufficient will be described. The determination means 40 may determine whether or not the amount of water stored in the water recovery tank 4 is insufficient based on the startup time of the fuel cell system.

燃料電池システム10を起動させてから時間が経過すると、貯湯タンク6に貯留されている温水が満蓄となり、排ガスから凝縮水の回収ができなくなってしまうため、システム起動から時間が経過するにつれて水回収タンク4に貯留されている水が不足することになる。そこで、判定手段40が、システム起動から所定の時間が経過したことを判定した際、開閉弁27を開き、かつポンプ24を駆動させることによって、給水経路15に水を供給する。これにより、逆浸透膜5を透過した水が水回収タンク4に供給されると共に、第2熱交換器7にて湯水が冷却されるため、第1熱交換器2にて排ガス中の水蒸気が凝縮されて得られる凝縮水が水回収タンク4にて回収される。そのため、水蒸気改質に用いる水が不足するという問題が抑制され、満蓄時においてもシステムの連続運転が可能となる。   When the time elapses after the fuel cell system 10 is started, the hot water stored in the hot water storage tank 6 is fully stored, and it becomes impossible to collect condensed water from the exhaust gas. The water stored in the collection tank 4 will be insufficient. Therefore, when the determination means 40 determines that a predetermined time has elapsed since the system activation, the opening / closing valve 27 is opened and the pump 24 is driven to supply water to the water supply path 15. As a result, the water that has passed through the reverse osmosis membrane 5 is supplied to the water recovery tank 4 and the hot water is cooled in the second heat exchanger 7, so that the water vapor in the exhaust gas is discharged in the first heat exchanger 2. Condensed water obtained by condensation is recovered in the water recovery tank 4. Therefore, the problem that the water used for steam reforming is insufficient is suppressed, and the continuous operation of the system is possible even at full storage.

また、前述のように、逆浸透膜5を透過し、水回収タンク4に供給された水と、第1熱交換器2にて排ガス中の水蒸気が凝縮され、水回収タンク4にて回収される凝縮水と、の合計量(ml/分)が、水蒸気改質に必要な水の量(ml/分)よりも多い場合、水回収タンク4の水位が一定の割合で徐々に増加する。そのため、判定手段40が、給水経路15に水を供給してから所定の時間が経過したことを判定した際、開閉弁27を閉め、かつポンプ24を停止させることによって、給水経路15への水の供給を停止してもよい。   Further, as described above, the water that has passed through the reverse osmosis membrane 5 and supplied to the water recovery tank 4 and the water vapor in the exhaust gas are condensed in the first heat exchanger 2 and recovered in the water recovery tank 4. When the total amount of condensed water (ml / min) is larger than the amount of water required for steam reforming (ml / min), the water level in the water recovery tank 4 gradually increases at a constant rate. Therefore, when the determination means 40 determines that a predetermined time has passed since the water was supplied to the water supply path 15, the water to the water supply path 15 is closed by closing the on-off valve 27 and stopping the pump 24. May be stopped.

さらに、給水経路15への水の供給を停止させた場合、満蓄状態が維持されたままであると、水回収タンク4の水位が一定の割合で再び低下する。そのため、判定手段40が、給水経路15への水の供給を停止させてから所定の時間経過したことを判定した際、給水経路15へ再度水を供給してもよい。   Furthermore, when the supply of water to the water supply path 15 is stopped, the water level of the water recovery tank 4 is lowered again at a constant rate if the full storage state is maintained. Therefore, when the determination unit 40 determines that a predetermined time has elapsed since the supply of water to the water supply path 15 is stopped, water may be supplied to the water supply path 15 again.

また、判定手段40が、給水経路15に水を供給してから所定の時間が経過したことを判定した際、給水経路15への水の供給を停止する手順と、判定手段40が、給水経路15への水の供給を停止してから所定の時間が経過したことを判定した際、給水経路15へ水を供給する手順と、を順番に繰り返してもよい。   In addition, when the determination unit 40 determines that a predetermined time has elapsed since the supply of water to the water supply path 15, the procedure for stopping the supply of water to the water supply path 15, and the determination unit 40 includes the water supply path When it is determined that a predetermined time has elapsed since the supply of water to 15 is stopped, a procedure for supplying water to the water supply path 15 may be repeated in order.

以下、燃料電池システムの起動時間、給水時間及び給水の停止時間に応じて、給水経路15への水の供給を制御することについて、図3を用いて説明する。図3は、本発明の一実施形態に係る燃料電池システムにおける給水の制御処理2を示すフローチャートである。   Hereinafter, controlling the supply of water to the water supply path 15 in accordance with the start time, the water supply time, and the water supply stop time of the fuel cell system will be described with reference to FIG. FIG. 3 is a flowchart showing the water supply control process 2 in the fuel cell system according to the embodiment of the present invention.

図3に示すように、ステップ300にて、燃料電池システム10を起動する。このとき、水回収タンク4には、燃料電池モジュール1に供給される水が貯留されており、この水が原料ガスの水蒸気改質に用いられる。   As shown in FIG. 3, in step 300, the fuel cell system 10 is activated. At this time, water supplied to the fuel cell module 1 is stored in the water recovery tank 4, and this water is used for steam reforming of the raw material gas.

燃料電池システム10を起動して連続運転させて満蓄状態となると、排ガスから凝縮水の回収ができなくなってしまうため、水回収タンク4の水位が徐々に低下する。   When the fuel cell system 10 is started and continuously operated to reach a fully stored state, the condensed water cannot be recovered from the exhaust gas, so that the water level in the water recovery tank 4 gradually decreases.

ステップ301にて、燃料電池システム10の起動から所定時間が経過したか判定する。システムの起動から所定時間が経過していれば、ステップ302にて、開閉弁27を開き、かつポンプ24を駆動させ、給水経路15に水を供給する。このとき、逆浸透膜5を透過し、水回収タンク4に供給された水と、第1熱交換器2にて排ガス中の水蒸気が凝縮され、水回収タンク4にて回収される凝縮水と、の合計量(ml/分)が、水蒸気改質に必要な水の量(ml/分)よりも多い場合、水回収タンク4の水位が徐々に増加する。   In step 301, it is determined whether a predetermined time has elapsed since the start of the fuel cell system 10. If a predetermined time has elapsed from the start of the system, in step 302, the on-off valve 27 is opened and the pump 24 is driven to supply water to the water supply path 15. At this time, the water that permeates the reverse osmosis membrane 5 and is supplied to the water recovery tank 4, the water vapor in the exhaust gas is condensed in the first heat exchanger 2, and the condensed water that is recovered in the water recovery tank 4 When the total amount (ml / min) is larger than the amount of water (ml / min) required for steam reforming, the water level in the water recovery tank 4 gradually increases.

次に、ステップ303にて、給水から所定時間が経過したか判定する。給水から所定時間が経過してなければ、給水経路15への水の供給を継続し、給水から所定時間が経過していれば、ステップ304にて、開閉弁27を閉め、かつポンプ24を停止させて給水経路15への水の供給を停止する。   Next, in step 303, it is determined whether a predetermined time has passed since the water supply. If the predetermined time has not elapsed since the water supply, the water supply to the water supply path 15 is continued. If the predetermined time has elapsed since the water supply, in step 304, the on-off valve 27 is closed and the pump 24 is stopped. Thus, the supply of water to the water supply path 15 is stopped.

そして、給水経路15への水の供給を停止した場合、満蓄状態が維持されたままであると、水回収タンク4の水位が一定の割合で再び低下する。   When the supply of water to the water supply path 15 is stopped, the water level in the water recovery tank 4 is lowered again at a constant rate if the fully stored state is maintained.

次に、ステップ305にて、水の供給停止から所定時間が経過したか判定する。水の供給停止から所定時間が経過していれば、ステップ306にて、開閉弁27を開き、かつポンプ24を駆動させ、給水経路15に水を再度供給する。このとき、ステップ302と同様、満蓄時であっても、水回収タンク4の水位が一定の割合で徐々に増加する。   Next, in step 305, it is determined whether a predetermined time has elapsed since the water supply was stopped. If a predetermined time has elapsed since the water supply was stopped, in step 306, the on-off valve 27 is opened and the pump 24 is driven to supply water again to the water supply path 15. At this time, as in step 302, the water level in the water recovery tank 4 gradually increases at a constant rate even at the time of full storage.

そして、ステップ307にて、水の供給から所定時間が経過したか判定する。水の供給から所定時間が経過してなければ、給水経路15への水の供給を継続し、水の供給から所定時間が経過していれば、ステップ308にて、開閉弁27を閉め、かつポンプ24を停止させて給水経路15への水の供給を停止する。   In step 307, it is determined whether a predetermined time has elapsed since the supply of water. If the predetermined time has not elapsed since the water supply, the water supply to the water supply path 15 is continued. If the predetermined time has elapsed since the water supply, in step 308, the on-off valve 27 is closed, and The pump 24 is stopped and the supply of water to the water supply path 15 is stopped.

ステップ309にてシステムの運転停止要求がなければ、ステップ305〜308を繰り返し行なってもよい。また、ステップ309にてシステムの運転停止要求があれば、燃料電池システム10の運転を停止する。なお、システムの運転停止は、ステップ300〜209の間の任意のタイミングで行なってもよい。   If there is no system stop request in step 309, steps 305 to 308 may be repeated. If there is a system operation stop request in step 309, the operation of the fuel cell system 10 is stopped. Note that the system operation may be stopped at any timing between steps 300 to 209.

以下、判定手段40が、水回収タンク4に貯留されている水の量が不足していると判定する場合の具体例3について説明する。判定手段40は、水回収タンク4に貯留されている水の量が不足しているか否かを、温度検出手段により検出された湯水の温度により判定してもよい。   Hereinafter, specific example 3 in the case where the determination unit 40 determines that the amount of water stored in the water recovery tank 4 is insufficient will be described. The determination means 40 may determine whether or not the amount of water stored in the water recovery tank 4 is insufficient based on the temperature of the hot water detected by the temperature detection means.

このとき、本実施形態に係る燃料電池システム10は、貯湯循環経路16における第1熱交換器2よりも上流の所定の位置及び貯湯タンク6の所定の位置の少なくとも一方に温度検出手段(図示せず)をさらに備えている。温度検出手段は、貯湯循環経路16における第1熱交換器2よりも上流の位置であれば、任意の場所に設けることができ、例えば、貯湯循環経路16において、貯湯タンク6の供給口付近、貯湯タンク6と第2熱交換器7との間、第2熱交換器7と第1熱交換器2との間などが挙げられる。また、温度検出手段は、貯湯タンク6の任意の場所に設けることができ、例えば、貯湯循環経路16と接続している供給口付近、貯湯循環経路16における任意の箇所などが挙げられる。   At this time, the fuel cell system 10 according to the present embodiment has temperature detection means (not shown) at least one of a predetermined position upstream of the first heat exchanger 2 and a predetermined position of the hot water storage tank 6 in the hot water circulation path 16. )). The temperature detection means can be provided at any position as long as it is upstream of the first heat exchanger 2 in the hot water circulation path 16. For example, in the hot water circulation path 16, in the vicinity of the supply port of the hot water storage tank 6, Examples include between the hot water storage tank 6 and the second heat exchanger 7, between the second heat exchanger 7 and the first heat exchanger 2, and the like. Further, the temperature detection means can be provided at an arbitrary location of the hot water storage tank 6, and examples thereof include a vicinity of a supply port connected to the hot water storage circulation path 16, an arbitrary position in the hot water storage circulation path 16, and the like.

本実施形態に係る燃料電池システム10では、判定手段40が、温度検出手段により検出された湯水の温度が閾値以上であると判定した際、開閉弁27を開き、かつポンプ24を駆動させることによって、給水経路15に水を供給する。これにより、排ガスの冷却効率が低下し、排ガスから凝縮水を好適に回収できなくなった場合であっても、逆浸透膜5を透過した水が水回収タンク4に供給されると共に、第2熱交換器7にて湯水が冷却されるため、第1熱交換器2にて排ガス中の水蒸気が凝縮されて得られる凝縮水が水回収タンク4にて回収される。そのため、水蒸気改質に用いる水が不足するという問題が抑制され、満蓄時においてもシステムの連続運転が可能となる。   In the fuel cell system 10 according to the present embodiment, when the determination unit 40 determines that the temperature of the hot water detected by the temperature detection unit is equal to or higher than the threshold value, the open / close valve 27 is opened and the pump 24 is driven. Then, water is supplied to the water supply path 15. As a result, even if the cooling efficiency of the exhaust gas is reduced and condensed water cannot be recovered from the exhaust gas, the water that has passed through the reverse osmosis membrane 5 is supplied to the water recovery tank 4 and the second heat Since the hot water is cooled in the exchanger 7, the condensed water obtained by condensing the water vapor in the exhaust gas in the first heat exchanger 2 is recovered in the water recovery tank 4. Therefore, the problem that the water used for steam reforming is insufficient is suppressed, and the continuous operation of the system is possible even at full storage.

給水経路15に水を供給するか否かを判定する対象となる閾値としては、特に限定されないが、例えば、満蓄時の湯水の温度(例えば、90℃)、満蓄時の湯水の温度よりも低い温度(例えば、60℃以上90℃未満)が挙げられる。すなわち、所定の箇所における湯水の温度が満蓄時の湯水の温度又は満蓄時の湯水の温度よりも低い温度であることを示す場合に、給水経路15に水を供給してもよい。特に、満蓄時の湯水の温度よりも低い温度であることを示した場合に、給水経路15に水を供給する構成とすることで、より十分な量の水を水回収タンク4に貯留することができるため好ましい。   Although it does not specifically limit as a threshold value used as the object which determines whether water is supplied to the water supply path | route 15, For example, from the temperature (for example, 90 degreeC) of the hot water at the time of full storage, the temperature of the hot water at the time of full storage Lower temperature (for example, 60 ° C. or more and less than 90 ° C.). That is, water may be supplied to the water supply path 15 when the temperature of the hot water at the predetermined location indicates that the temperature of the hot water at the time of full storage or a temperature lower than the temperature of the hot water at the time of full storage. In particular, when it is shown that the temperature is lower than the temperature of hot water at the time of full storage, a sufficient amount of water is stored in the water recovery tank 4 by supplying water to the water supply path 15. This is preferable.

また、温度検出手段は、貯湯タンク6の任意の場所に設けることができる。貯湯タンク6において、満蓄状態では貯湯タンク6に貯留されている湯水は全域でほぼ同じ温度であるが、満蓄状態でない場合、貯湯タンク6に貯留されている湯水は高さ方向に沿って温度が上昇するようになっている。そこで、温度検出手段を、貯湯循環経路16の下部であり、かつ貯湯循環経路16と接続している供給口付近よりも上部に設けることが好ましい。このとき、温度検出手段が満蓄時の湯水の温度を示したとすると、貯湯タンク6に貯留されている湯水は満蓄直前であることが分かる。そのため、満蓄となる直前で、給水経路15に水を供給することができ、より十分な量の水を水回収タンク4に貯留することができるため好ましい。   Further, the temperature detecting means can be provided at an arbitrary location of the hot water storage tank 6. In the hot water storage tank 6, the hot water stored in the hot water storage tank 6 has almost the same temperature in the entire region in the fully stored state, but when it is not in the fully stored state, the hot water stored in the hot water storage tank 6 is along the height direction. The temperature rises. Therefore, it is preferable to provide the temperature detection means at the lower part of the hot water storage circulation path 16 and at the upper part of the supply port connected to the hot water storage circulation path 16. At this time, if the temperature detection means indicates the temperature of the hot water at the time of full storage, it can be seen that the hot water stored in the hot water storage tank 6 is immediately before full storage. Therefore, it is preferable because water can be supplied to the water supply path 15 immediately before the water is fully stored, and a sufficient amount of water can be stored in the water recovery tank 4.

温度検出手段は、複数設けられていてもよく、例えば、貯湯循環経路16における第1熱交換器2よりも上流の所定の位置及び貯湯タンク6の所定の位置の両方に設けてもよく、貯湯タンク6の高さの異なる位置に温度検出手段をそれぞれ設けてもよい。   A plurality of temperature detection means may be provided. For example, the temperature detection means may be provided both at a predetermined position upstream of the first heat exchanger 2 in the hot water circulation path 16 and at a predetermined position of the hot water storage tank 6. You may provide a temperature detection means in the position where the height of the tank 6 differs, respectively.

なお、温度検出手段を設ける具体例3の構成は、前述の具体例1、2の構成と組み合わせてもよい。   The configuration of specific example 3 in which the temperature detecting means is provided may be combined with the configuration of specific examples 1 and 2 described above.

本実施形態に係る燃料電池システム10は、逆浸透膜5の上流に給水経路15を流通する水中の塩素を除去する脱塩素部(図示せず)及び第1給水経路17に貯湯タンク6に供給される水中の塩素を除去する脱塩素部(図示せず)の少なくとも一方をさらに備えることが好ましい。   The fuel cell system 10 according to the present embodiment supplies the hot water tank 6 to the dechlorination section (not shown) for removing chlorine in the water flowing through the water supply path 15 upstream of the reverse osmosis membrane 5 and the first water supply path 17. It is preferable to further include at least one of a dechlorination section (not shown) for removing chlorine in the water to be discharged.

前述のように脱塩素部を配置することで、給水経路15を流通する水中の塩素又は貯湯タンク6に供給される水中の塩素が除去されるため、耐塩素性でない逆浸透膜5も好適に用いることができ、逆浸透膜5の選択肢を広げることができる。   By disposing the dechlorination unit as described above, chlorine in the water flowing through the water supply path 15 or chlorine in the water supplied to the hot water storage tank 6 is removed, so the reverse osmosis membrane 5 that is not chlorine resistant is also suitable. It can be used, and the options of the reverse osmosis membrane 5 can be expanded.

実施形態を挙げて本発明の実施の形態を説明したが、これらの実施形態は一例であり、要旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施できる。また、本発明の権利範囲がこれらの実施形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々なる態様で実施し得ることは言うまでもない。   Although the embodiments of the present invention have been described with reference to the embodiments, these embodiments are merely examples, and various modifications can be made without departing from the scope of the invention. Further, it goes without saying that the scope of rights of the present invention is not limited to these embodiments and can be implemented in various modes without departing from the gist of the present invention.

10、100…燃料電池システム、1、101…燃料電池モジュール、2…第1熱交換器、3、103、108…水処理装置、4、104…水回収タンク、5…逆浸透膜、6、106…貯湯タンク、7…第2熱交換器、11、111…原料ガス供給経路、12、112…酸素供給経路、13、113…排気経路、14、114…改質水供給経路、15、115…給水経路、16、116…貯湯循環経路、17、117…第1給水経路、18、118…第2給水経路、19…排水経路、21、22、121、122、124…ブロワ、23、24、25、123、125…ポンプ、26、126…混合弁、27、127…開閉弁、31、131…出湯経路、40…判定手段、41…水位センサー、102…熱交換器、109…ラジエータ、119…空気供給経路 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10,100 ... Fuel cell system, 1, 101 ... Fuel cell module, 2 ... 1st heat exchanger, 3, 103, 108 ... Water treatment apparatus, 4, 104 ... Water recovery tank, 5 ... Reverse osmosis membrane, 6, 106 ... Hot water storage tank, 7 ... Second heat exchanger, 11, 111 ... Raw material gas supply path, 12, 112 ... Oxygen supply path, 13, 113 ... Exhaust path, 14, 114 ... Reformed water supply path, 15, 115 ... water supply path, 16, 116 ... hot water storage circulation path, 17, 117 ... first water supply path, 18, 118 ... second water supply path, 19 ... drainage path, 21, 22, 121, 122, 124 ... blower, 23, 24 25, 123, 125 ... Pump, 26, 126 ... Mixing valve, 27, 127 ... Open / close valve, 31, 131 ... Hot water path, 40 ... Determination means, 41 ... Water level sensor, 102 ... Heat exchanger, 109 ... Radiator, 11 ... air supply route

Claims (6)

燃料電池を備える燃料電池モジュールと、
湯水を貯める貯湯槽と、
前記貯湯槽内の湯水を循環させる貯湯循環経路と、
前記燃料電池モジュールから排出される排ガスと前記貯湯循環経路を流通する湯水との間で熱交換を行ない、前記排ガスを冷却する第1熱交換器と、
前記第1熱交換器にて冷却された前記排ガス中の水蒸気が凝縮されて得られる水を回収して貯留する水回収槽と、
前記水回収槽に貯留されている水を前記燃料電池モジュールに供給する水供給経路と、
逆浸透膜が設けられており、前記逆浸透膜を透過した水を前記水回収槽に供給する給水経路と、
前記第1熱交換器の上流に設けられており、前記貯湯循環経路を流通する湯水と前記逆浸透膜を透過せずに前記給水経路から排出された排水との間で熱交換を行ない、前記貯湯循環経路を流通する湯水を冷却する第2熱交換器と、
前記水回収槽に貯留されている水の量が不足しているか否かを判定する判定手段と、
を備え、
前記判定手段が、前記水回収槽に貯留されている水の量が不足していると判定した際、前記給水経路に水を供給し、前記逆浸透膜を透過した水を前記水回収槽に供給する燃料電池システム。
A fuel cell module comprising a fuel cell;
A hot water storage tank for storing hot water,
A hot water circulation path for circulating hot water in the hot water tank;
A first heat exchanger that performs heat exchange between the exhaust gas discharged from the fuel cell module and hot water flowing through the hot water storage circulation path, and cools the exhaust gas;
A water recovery tank for recovering and storing water obtained by condensing water vapor in the exhaust gas cooled by the first heat exchanger;
A water supply path for supplying water stored in the water recovery tank to the fuel cell module;
A reverse osmosis membrane is provided, and a water supply path for supplying water that has passed through the reverse osmosis membrane to the water recovery tank,
Provided upstream of the first heat exchanger, and performs heat exchange between hot water flowing through the hot water storage circulation path and drainage discharged from the water supply path without passing through the reverse osmosis membrane, A second heat exchanger for cooling the hot water flowing through the hot water storage circulation path;
Determination means for determining whether or not the amount of water stored in the water recovery tank is insufficient;
With
When the determination means determines that the amount of water stored in the water recovery tank is insufficient, water is supplied to the water supply path, and the water that has passed through the reverse osmosis membrane is supplied to the water recovery tank. Fuel cell system to supply.
前記水回収槽の水位を検出する水位検出手段をさらに備え、
前記判定手段は、前記水回収槽に貯留されている水の量が不足しているか否かを、前記水位検出手段により検出された前記水回収槽の水位により判定し、前記水位検出手段により検出された前記水回収槽の水位が閾値以下になった際、前記給水経路に水を供給する請求項1に記載の燃料電池システム。
A water level detection means for detecting the water level of the water recovery tank;
The determination means determines whether or not the amount of water stored in the water recovery tank is insufficient based on the water level of the water recovery tank detected by the water level detection means, and is detected by the water level detection means. The fuel cell system according to claim 1, wherein water is supplied to the water supply path when the water level of the water recovery tank thus obtained is equal to or less than a threshold value.
前記貯湯循環経路における前記第1熱交換器よりも上流の所定の位置及び前記貯湯槽の所定の位置の少なくとも一方に温度検出手段をさらに備え、
前記判定手段は、前記水回収槽に貯留されている水の量が不足しているか否かを、前記温度検出手段により検出された湯水の温度により判定し、
前記温度検出手段により検出された湯水の温度が閾値以上になった際、前記給水経路に水を供給する請求項1又は請求項2に記載の燃料電池システム。
A temperature detection means is further provided at at least one of a predetermined position upstream of the first heat exchanger in the hot water circulation path and a predetermined position of the hot water storage tank;
The determination means determines whether or not the amount of water stored in the water recovery tank is insufficient based on the temperature of the hot water detected by the temperature detection means,
3. The fuel cell system according to claim 1, wherein water is supplied to the water supply path when the temperature of the hot water detected by the temperature detection means is equal to or higher than a threshold value.
前記水回収槽の下流であり、かつ前記水回収槽と前記燃料電池モジュールとの間に配置されている水処理装置をさらに備える請求項1〜請求項3のいずれか1項に記載の燃料電池システム。   The fuel cell according to any one of claims 1 to 3, further comprising a water treatment device that is disposed downstream of the water recovery tank and between the water recovery tank and the fuel cell module. system. 前記逆浸透膜の上流に前記給水経路を流通する水中の塩素を除去する脱塩素部をさらに備える請求項1〜請求項4のいずれか1項に記載の燃料電池システム。   The fuel cell system according to any one of claims 1 to 4, further comprising a dechlorination unit that removes chlorine in water flowing through the water supply path upstream of the reverse osmosis membrane. 前記貯湯槽の上流に前記貯湯槽に供給される水中の塩素を除去する脱塩素部をさらに備える請求項1〜請求項5のいずれか1項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 dechlorination unit that removes chlorine in water supplied to the hot water tank upstream of the hot water tank.
JP2015195172A 2015-09-30 2015-09-30 Fuel cell system Active JP6480298B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2015195172A JP6480298B2 (en) 2015-09-30 2015-09-30 Fuel cell system

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2015195172A JP6480298B2 (en) 2015-09-30 2015-09-30 Fuel cell system

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2017069104A true JP2017069104A (en) 2017-04-06
JP6480298B2 JP6480298B2 (en) 2019-03-06

Family

ID=58492814

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2015195172A Active JP6480298B2 (en) 2015-09-30 2015-09-30 Fuel cell system

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP6480298B2 (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2019174010A (en) * 2018-03-27 2019-10-10 東邦瓦斯株式会社 Household fuel cell cogeneration system
JP2020092006A (en) * 2018-12-05 2020-06-11 東京瓦斯株式会社 Fuel cell device, control method of the same, and control program
KR102588375B1 (en) * 2023-03-22 2023-10-13 에스케이에코플랜트(주) Fuel cell system providing thermal solution

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002134126A (en) * 2000-10-20 2002-05-10 Matsushita Electric Ind Co Ltd Fuel cell cogeneration system
JP2003100336A (en) * 2001-09-21 2003-04-04 Kurita Water Ind Ltd Fuel cell power generation system and its operation method
JP2008243590A (en) * 2007-03-27 2008-10-09 Kyocera Corp Fuel cell device
JP2008243555A (en) * 2007-03-27 2008-10-09 Osaka Gas Co Ltd Fuel cell system

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002134126A (en) * 2000-10-20 2002-05-10 Matsushita Electric Ind Co Ltd Fuel cell cogeneration system
JP2003100336A (en) * 2001-09-21 2003-04-04 Kurita Water Ind Ltd Fuel cell power generation system and its operation method
JP2008243590A (en) * 2007-03-27 2008-10-09 Kyocera Corp Fuel cell device
JP2008243555A (en) * 2007-03-27 2008-10-09 Osaka Gas Co Ltd Fuel cell system

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2019174010A (en) * 2018-03-27 2019-10-10 東邦瓦斯株式会社 Household fuel cell cogeneration system
JP2020092006A (en) * 2018-12-05 2020-06-11 東京瓦斯株式会社 Fuel cell device, control method of the same, and control program
JP7221036B2 (en) 2018-12-05 2023-02-13 東京瓦斯株式会社 FUEL CELL DEVICE, CONTROL METHOD AND CONTROL PROGRAM FOR FUEL CELL DEVICE
KR102588375B1 (en) * 2023-03-22 2023-10-13 에스케이에코플랜트(주) Fuel cell system providing thermal solution

Also Published As

Publication number Publication date
JP6480298B2 (en) 2019-03-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6163525B2 (en) Fuel cell system
JP2013075821A (en) Method for operating hydrogen generating apparatus, and method for operating fuel cell system
JP2010277973A (en) Solid oxide fuel cell system
JP5760749B2 (en) Fuel cell cogeneration system
JP2010257644A (en) Method of controlling fuel cell system
JP2013105612A (en) Fuel cell system and method for controlling fuel cell system
JP6480298B2 (en) Fuel cell system
JP5380633B1 (en) Solid oxide fuel cell system
JP6706742B2 (en) Fuel cell system
JP4845899B2 (en) Fuel cell system
JP2013004295A (en) Fuel cell device
JP2014182923A (en) Fuel cell system and operation method thereof
JP5529618B2 (en) Fuel cell system and control method thereof
JP2006318750A (en) Fuel cell system
JP5667252B2 (en) Solid oxide fuel cell system
JP6498582B2 (en) Fuel cell system
JP2010257645A (en) Control program of fuel cell system
JP2008130266A (en) Circulation method of condensed water in fuel cell system
JP2007242493A (en) Fuel cell system and its operation stopping method
JP6556647B2 (en) Fuel cell system
JP2006127861A (en) Fuel cell system
JP2006318798A (en) Fuel cell system
JP2010182484A (en) Fuel cell power generation system and method for operating the same
JP6580503B2 (en) Fuel cell system
JP5502521B2 (en) Fuel cell system

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20180316

TRDD Decision of grant or rejection written
A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20190116

A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20190129

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20190207

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 6480298

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250