JP2017084662A

JP2017084662A - Fuel battery system

Info

Publication number: JP2017084662A
Application number: JP2015213117A
Authority: JP
Inventors: 吉田　英樹; Hideki Yoshida; 英樹吉田
Original assignee: Tokyo Gas Co Ltd
Current assignee: Tokyo Gas Co Ltd
Priority date: 2015-10-29
Filing date: 2015-10-29
Publication date: 2017-05-18
Anticipated expiration: 2035-10-29
Also published as: JP6563309B2

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a fuel battery system that can enhance system installation performance.SOLUTION: A fuel battery system 10 includes a fuel cell device 24, a housing 18, a ventilation fan 20, and a drainage processing unit 22. In the fuel battery device 24 (a fuel battery module 12, an exhaust gas heat exchanger 14, a reforming water tank 16), air and fuel are supplied to generate electric power, and drainage is accompanied by power generation. The housing 18 houses the fuel battery device 24, and the ventilation fan 20 vents the interior of the housing 18. The drainage processing unit 22 is housed in the housing 18, and waste water is evaporated (volatilized) in accordance with the ventilation inside the housing 18 by the ventilation fan 20.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.

従来、酸化ガスと燃料とが供給されて発電が行われる燃料電池モジュールを備える燃料電池システムがある。この燃料電池システムでは、発電に伴い燃料電池モジュールから排ガスが排出される。この排ガスには、水蒸気が含まれており、この水蒸気が凝縮されることで生成された凝縮水は、浄化され、燃料の改質水として再利用される。一般に、凝縮水として生成される量は、改質水として再利用される量よりも多いため、余剰水はシステム外部に排出される（例えば、特許文献１参照）。 2. Description of the Related Art Conventionally, there is a fuel cell system including a fuel cell module that is supplied with oxidizing gas and fuel to generate power. In this fuel cell system, exhaust gas is discharged from the fuel cell module with power generation. The exhaust gas contains water vapor, and the condensed water generated by the condensation of the water vapor is purified and reused as fuel reforming water. In general, since the amount generated as condensed water is larger than the amount reused as reformed water, surplus water is discharged outside the system (see, for example, Patent Document 1).

特開２００６−１４７５２６号公報JP 2006-147526 A

しかしながら、システム外部に排水する場合には、排水管の設置が必要であることや、システム周辺が排水可能な環境であることが必要である。そのため、システムを設置できる場所に制約を受けることに加え、設置工事に時間とコストを要する。したがって、これらの課題を解決してシステム設置性を向上できることが望まれる。 However, when draining to the outside of the system, it is necessary to install a drain pipe, and the environment around the system must be drainable. Therefore, in addition to being restricted by the place where the system can be installed, installation work requires time and cost. Therefore, it is desired that these problems can be solved to improve system installation.

本発明は、上記事情に鑑みて成されたものであって、システム設置性を向上させることができる燃料電池システムを提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object thereof is to provide a fuel cell system capable of improving system installation.

上記目的を達成するために、請求項１に記載の燃料電池システムは、酸化ガスと燃料とが供給されて発電が行われると共に、発電に伴い排水が生じる燃料電池装置と、前記燃料電池装置を収容する筐体と、前記筐体の内部を換気する換気ファンと、前記筐体に収容されると共に、前記換気ファンによる前記筐体の内部の換気に伴い前記排水を蒸発させる排水処理部と、を備える。 In order to achieve the above object, a fuel cell system according to claim 1 is provided with a fuel cell device in which oxidant gas and fuel are supplied to generate power, and drainage is generated along with power generation. A housing to be housed, a ventilation fan for ventilating the inside of the housing, a waste water treatment unit that is housed in the housing and evaporates the waste water with ventilation inside the housing by the ventilation fan, Is provided.

この燃料電池システムによれば、排水処理部を備えており、燃料電池装置から排出された排水は、排水処理部において蒸発される。したがって、システム外部に排水する必要が無いので、排水管の設置が不要になり、また、システム周辺が排水可能な環境である必要性も無くすことができる。これにより、システムを設置できる場所の自由度が向上し、さらに設置工事の短時間化及び低コスト化が可能になるので、システム設置性を向上させることができる。 According to this fuel cell system, the waste water treatment unit is provided, and the waste water discharged from the fuel cell device is evaporated in the waste water treatment unit. Accordingly, since it is not necessary to drain the system outside, it is not necessary to install a drain pipe, and it is possible to eliminate the need for an environment in which the system periphery can be drained. As a result, the degree of freedom of the place where the system can be installed is improved, and the installation work can be shortened and the cost can be reduced, so that the system installation property can be improved.

しかも、排水処理部は、筐体に収容されており、換気ファンにより筐体の内部が換気されると、この換気に伴い排水が排水処理部により蒸発させられる。したがって、換気ファンによる換気を排水の蒸発に利用することができるので、排水を蒸発させるための構造を簡素化することができる。これにより、より一層の低コスト化が可能になる。 Moreover, the waste water treatment unit is housed in the housing, and when the inside of the housing is ventilated by the ventilation fan, the waste water is evaporated by the waste water treatment unit along with this ventilation. Therefore, since the ventilation by the ventilation fan can be used for the evaporation of the waste water, the structure for evaporating the waste water can be simplified. Thereby, cost can be further reduced.

なお、請求項２に記載のように、請求項１に記載の燃料電池システムにおいて、前記燃料電池装置は、前記酸化ガスと前記燃料とが供給されて発電が行われる燃料電池モジュールと、前記燃料電池モジュールから排出された排ガスと外部から供給された冷水との間で熱交換させて前記排ガスに含まれる水蒸気から凝縮水を生成する排ガス熱交換器と、前記凝縮水を前記燃料電池モジュールにおいて前記燃料の改質に利用される改質水として貯留する改質水タンクと、を有し、前記排水処理部は、前記改質水タンクから排出された前記排水としての余剰水を蒸発させても良い。 In addition, as described in claim 2, in the fuel cell system according to claim 1, the fuel cell device includes a fuel cell module in which power is generated by supplying the oxidizing gas and the fuel, and the fuel. An exhaust gas heat exchanger that generates heat from the water vapor contained in the exhaust gas by exchanging heat between the exhaust gas discharged from the battery module and cold water supplied from the outside, and the condensed water in the fuel cell module A reforming water tank stored as reforming water used for fuel reforming, and the wastewater treatment unit may evaporate excess water as the wastewater discharged from the reforming water tank. good.

このように、排水処理部が、改質水タンクから排出された余剰水を蒸発させるように構成されていると、燃料電池モジュールの発電に伴い多量に生成される改質水（凝縮水）のうちの余剰水を処理することができる。これにより、システム外部への排水を効果的に無くすことができる。 As described above, when the waste water treatment unit is configured to evaporate the excess water discharged from the reforming water tank, the reforming water (condensed water) generated in large quantities with the power generation of the fuel cell module. Our surplus water can be treated. Thereby, drainage to the outside of the system can be effectively eliminated.

また、請求項３に記載のように、請求項１又は請求項２に記載の燃料電池システムにおいて、前記燃料電池装置は、前記酸化ガスと前記燃料とが供給されて発電が行われる燃料電池モジュールと、前記燃料電池モジュールから排出された排ガスと外部から供給された冷水との間で熱交換させて前記排ガスに含まれる水蒸気から凝縮水を生成する排ガス熱交換器と、前記排ガス熱交換器にて前記冷水が加熱されることにより生成された温水が流れる温水配管と、前記温水配管から分岐され前記排水処理部に接続された接続配管と、前記接続配管に設けられた圧力逃し弁と、を有し、前記排水処理部は、前記圧力逃し弁の開放に伴い前記接続配管を通じて前記温水配管から排出された前記排水としての前記温水を蒸発させても良い。 Further, as described in claim 3, in the fuel cell system according to claim 1 or 2, the fuel cell device is a fuel cell module in which power generation is performed by supplying the oxidizing gas and the fuel. And an exhaust gas heat exchanger that generates heat from the water vapor contained in the exhaust gas by exchanging heat between the exhaust gas discharged from the fuel cell module and cold water supplied from outside, and the exhaust gas heat exchanger. A hot water pipe through which hot water generated by heating the cold water flows, a connection pipe branched from the hot water pipe and connected to the waste water treatment unit, and a pressure relief valve provided in the connection pipe, The waste water treatment unit may evaporate the hot water as the waste water discharged from the hot water pipe through the connection pipe when the pressure relief valve is opened.

このように、排水処理部が、圧力逃し弁の開放に伴い温水配管から排出された温水を蒸発させるように構成されていると、温水配管の温度上昇に伴い排出される温水を処理することができる。これにより、システム外部への排水を効果的に無くすことができる。 As described above, when the waste water treatment unit is configured to evaporate the hot water discharged from the hot water pipe when the pressure relief valve is opened, the hot water discharged as the temperature of the hot water pipe rises can be processed. it can. Thereby, drainage to the outside of the system can be effectively eliminated.

また、請求項４に記載のように、請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載の燃料電池システムにおいて、前記燃料電池装置は、前記酸化ガスと前記燃料とが供給されて発電が行われる燃料電池モジュールと、前記燃料電池モジュールから排出された排ガスと外部から供給された冷水との間で熱交換させて前記排ガスに含まれる水蒸気から凝縮水を生成する排ガス熱交換器と、前記凝縮水を前記燃料電池モジュールにおいて前記燃料の改質に利用される改質水として貯留する改質水タンクと、を有し、前記排水処理部は、前記燃料電池モジュール、前記排ガス熱交換器、及び、前記改質水タンクよりも下方で、前記筐体の最下部に配置されていても良い。 Further, as described in claim 4, in the fuel cell system according to any one of claims 1 to 3, the fuel cell device is configured to generate power by being supplied with the oxidizing gas and the fuel. A fuel cell module to be performed, and an exhaust gas heat exchanger that generates heat from the water vapor contained in the exhaust gas by exchanging heat between the exhaust gas discharged from the fuel cell module and cold water supplied from outside, A reforming water tank that stores condensed water as reforming water used for reforming the fuel in the fuel cell module, and the wastewater treatment unit includes the fuel cell module, the exhaust gas heat exchanger, And it may be arrange | positioned in the lowest part of the said housing | casing below the said reforming water tank.

このように、排水処理部が、燃料電池モジュール、排ガス熱交換器、及び、改質水タンクよりも下方で、筐体の最下部に配置されていると、排水処理部によってレイアウト上の制約が生じることを抑制できるので、燃料電池モジュール、排ガス熱交換器、及び、改質水タンクや、これらを接続する配管等のレイアウトの自由度を向上させることができる。しかも、上述のレイアウトの自由度向上に伴い、システム（筐体）の外形形状の自由度も向上させることができる。 In this way, if the wastewater treatment unit is disposed below the fuel cell module, the exhaust gas heat exchanger, and the reformed water tank at the bottom of the casing, the wastewater treatment unit imposes layout restrictions. Since generation | occurrence | production can be suppressed, the freedom degree of layout, such as a fuel cell module, an exhaust gas heat exchanger, a reforming water tank, and piping which connects these, can be improved. In addition, the degree of freedom of the outer shape of the system (housing) can be improved along with the improvement of the degree of freedom of the layout described above.

また、排水処理部が筐体の最下部に配置されることで、燃料電池モジュール、排ガス熱交換器、及び、改質水タンク等を筐体の下部（なるべく低い位置）に配置することができる。これにより、燃料電池システムの低重心化を図ることができる。 Further, since the waste water treatment unit is disposed at the lowermost part of the casing, the fuel cell module, the exhaust gas heat exchanger, the reforming water tank, and the like can be disposed at the lower part (as low as possible) of the casing. . Thereby, the center of gravity of the fuel cell system can be lowered.

また、請求項５に記載のように、請求項１〜請求項４のいずれか一項に記載の燃料電池システムにおいて、前記換気ファンの作動により前記排水処理部に供給される換気空気を加熱する空気加熱部をさらに備えていても良い。 Further, as described in claim 5, in the fuel cell system according to any one of claims 1 to 4, the ventilation air supplied to the waste water treatment unit is heated by the operation of the ventilation fan. An air heating unit may be further provided.

このように、空気加熱部をさらに備えると、換気ファンの作動により排水処理部に供給される換気空気が空気加熱部によって加熱されるので、排水処理部における排水の蒸発を促進することができる。 As described above, when the air heating unit is further provided, the ventilation air supplied to the waste water treatment unit by the operation of the ventilation fan is heated by the air heating unit, so that evaporation of the waste water in the waste water treatment unit can be promoted.

また、請求項６に記載のように、請求項１〜請求項５のいずれか一項に記載の燃料電池システムにおいて、前記排水処理部を加熱する加熱部をさらに備えていても良い。 Further, as described in claim 6, in the fuel cell system according to any one of claims 1 to 5, a heating unit that heats the waste water treatment unit may be further provided.

このように、加熱部をさらに備えると、排水処理部が加熱部によって加熱されるので、排水処理部における排水の蒸発を促進することができる。 Thus, when a heating part is further provided, since a waste water treatment part is heated by a heating part, evaporation of the waste water in a waste water treatment part can be accelerated | stimulated.

また、請求項７に記載のように、請求項１〜請求項６のいずれか一項に記載の燃料電池システムにおいて、前記排水処理部は、前記排水を揮発させても良い。 Moreover, as described in claim 7, in the fuel cell system according to any one of claims 1 to 6, the waste water treatment unit may volatilize the waste water.

このように、排水処理部が、排水を揮発させる構成とされていると、換気空気や排水処理部等の加熱を不要にできるか、又は、換気空気や排水処理部等の加熱が最小限で済むので、構造を簡素化することができる。 In this way, if the wastewater treatment unit is configured to volatilize the wastewater, heating of the ventilation air, the wastewater treatment unit, etc. can be made unnecessary, or heating of the ventilation air, the wastewater treatment unit, etc. is minimized. As a result, the structure can be simplified.

以上詳述したように、本発明の燃料電池システムによれば、システム設置性を向上させることができる。 As described above in detail, according to the fuel cell system of the present invention, the system installation property can be improved.

本発明の第一実施形態に係る燃料電池システムの全体構成図である。1 is an overall configuration diagram of a fuel cell system according to a first embodiment of the present invention. 本発明の第二実施形態に係る燃料電池システムの全体構成図である。It is a whole block diagram of the fuel cell system which concerns on 2nd embodiment of this invention. 本発明の第三実施形態に係る燃料電池システムの全体構成図である。It is a whole block diagram of the fuel cell system which concerns on 3rd embodiment of this invention. 本発明の第四実施形態に係る燃料電池システムの全体構成図である。It is a whole block diagram of the fuel cell system which concerns on 4th embodiment of this invention.

［第一実施形態］
はじめに、本発明の第一実施形態について説明する。 [First embodiment]
First, a first embodiment of the present invention will be described.

図１に示されるように、本発明の第一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１２と、排ガス熱交換器１４と、改質水タンク１６と、筐体１８と、換気ファン２０と、排水処理部２２とを備える。燃料電池モジュール１２、排ガス熱交換器１４、及び、改質水タンク１６は、燃料電池装置２４を構成している。 As shown in FIG. 1, the fuel cell system 10 according to the first embodiment of the present invention includes a fuel cell module 12, an exhaust gas heat exchanger 14, a reformed water tank 16, a casing 18, and a ventilation fan. 20 and a waste water treatment unit 22. The fuel cell module 12, the exhaust gas heat exchanger 14, and the reformed water tank 16 constitute a fuel cell device 24.

燃料電池モジュール１２は、スタック２６（燃料電池スタック）と、改質器２８と、熱交換器３０とを有する。この燃料電池モジュール１２には、外部から空気と燃料が供給されると共に、改質水タンク１６から改質水が供給される。改質水タンク１６から供給された改質水は、熱交換器３０で気化され、熱交換器３０で気化された水蒸気は、改質器２８に供給される。 The fuel cell module 12 includes a stack 26 (fuel cell stack), a reformer 28, and a heat exchanger 30. Air and fuel are supplied to the fuel cell module 12 from the outside, and reformed water is supplied from the reformed water tank 16. The reformed water supplied from the reformed water tank 16 is vaporized by the heat exchanger 30, and the steam vaporized by the heat exchanger 30 is supplied to the reformer 28.

改質器２８では、熱交換器３０で気化された水蒸気により燃料が水蒸気改質され、改質ガスが生成される。改質器２８で生成された改質ガスは、スタック２６に供給され、スタック２６では、改質ガス中の水素と、空気中の酸素との電気化学反応により発電が行われる。 In the reformer 28, the fuel is steam reformed by the steam vaporized in the heat exchanger 30, and reformed gas is generated. The reformed gas generated in the reformer 28 is supplied to the stack 26, and the stack 26 generates power by an electrochemical reaction between hydrogen in the reformed gas and oxygen in the air.

燃料電池モジュール１２から発電に伴い排出された排ガスは、排ガス熱交換器１４に送られる。燃料電池モジュール１２から排出された排ガスには、スタック２６での電気化学反応により生ずる水が水蒸気となって含まれている。 The exhaust gas discharged from the fuel cell module 12 during power generation is sent to the exhaust gas heat exchanger 14. The exhaust gas discharged from the fuel cell module 12 contains water generated by an electrochemical reaction in the stack 26 as water vapor.

排ガス熱交換器１４は、燃料電池モジュール１２から排出された排ガスと、外部（例えば上水道）から供給された冷水との間で熱交換させる。排ガス熱交換器１４にて冷水が加熱されることにより生成された温水は、例えば、図示しない貯湯タンク等に供給される。また、排ガス熱交換器１４では、燃料電池モジュール１２から排出された排ガスと冷水との間で熱交換されることにより、排ガスに含まれる水蒸気が凝縮し凝縮水が生成される。 The exhaust gas heat exchanger 14 exchanges heat between the exhaust gas discharged from the fuel cell module 12 and cold water supplied from the outside (for example, water supply). The hot water generated by heating the cold water in the exhaust gas heat exchanger 14 is supplied to, for example, a hot water storage tank (not shown). Further, in the exhaust gas heat exchanger 14, heat exchange is performed between the exhaust gas discharged from the fuel cell module 12 and the cold water, whereby water vapor contained in the exhaust gas is condensed and condensed water is generated.

改質水タンク１６は、排ガス熱交換器１４にて生成された凝縮水を改質水として貯留する。この改質水は、上述の如く、燃料電池モジュール１２に供給され、燃料の改質に利用される。改質水タンク１６の貯水量が規定量を超えると、この規定量を超えた分の改質水は、余剰水として排出される。本発明の第一実施形態において、この余剰水は、本発明における「排水」の一例であり、後述する排水処理部２２に排出される。 The reformed water tank 16 stores the condensed water generated in the exhaust gas heat exchanger 14 as reformed water. As described above, this reformed water is supplied to the fuel cell module 12 and used for fuel reforming. When the amount of stored water in the reformed water tank 16 exceeds a specified amount, the reformed water in excess of the specified amount is discharged as surplus water. In the first embodiment of the present invention, this surplus water is an example of “drainage” in the present invention, and is discharged to the wastewater treatment unit 22 described later.

筐体１８は、箱型に形成されており、燃料電池モジュール１２、排ガス熱交換器１４、改質水タンク１６、及び、排水処理部２２を収容している。換気ファン２０は、筐体１８の適宜箇所に設けられている。この換気ファン２０が作動すると、筐体１８の内部が換気される。 The casing 18 is formed in a box shape and houses the fuel cell module 12, the exhaust gas heat exchanger 14, the reforming water tank 16, and the waste water treatment unit 22. The ventilation fan 20 is provided at an appropriate location of the housing 18. When the ventilation fan 20 is activated, the inside of the housing 18 is ventilated.

排水処理部２２は、例えば、排水パンや排水タンク等を有して構成されており、改質水タンク１６から排出された余剰水を貯留する。換気ファン２０が作動すると、排水処理部２２に換気空気が供給される。排水処理部２２に換気空気が供給されると、排水処理部２２に貯留された余剰水が蒸発させられる。なお、第一実施形態では、常温（システム設置環境温度）で液体を気体にして発散させるので、この場合の蒸発とは、揮発に相当する。 The waste water treatment unit 22 is configured to include, for example, a waste water pan, a waste water tank, and the like, and stores surplus water discharged from the reforming water tank 16. When the ventilation fan 20 is activated, ventilation air is supplied to the waste water treatment unit 22. When ventilation air is supplied to the wastewater treatment unit 22, excess water stored in the wastewater treatment unit 22 is evaporated. In the first embodiment, since the liquid is emitted as a gas at room temperature (system installation environment temperature), evaporation in this case corresponds to volatilization.

換気空気と余剰水との接触面積が増加するように、排水処理部２２は、例えば、平たく薄い形状に形成されるか、又は、内部に濾紙やスポンジ等を有して構成される。この排水処理部２２にて余剰水が揮発されることにより生成された水蒸気は、筐体１８（燃料電池システム１０）の外部に放出される。この排水処理部２２は、燃料電池モジュール１２、排ガス熱交換器１４、及び、改質水タンク１６よりも下方で、筐体１８の最下部（例えば筐体１８の底壁の上）に配置されている。 In order to increase the contact area between the ventilation air and the surplus water, the waste water treatment unit 22 is formed, for example, in a flat and thin shape, or has a filter paper, a sponge, or the like inside. The water vapor generated by volatilizing excess water in the waste water treatment unit 22 is released to the outside of the casing 18 (fuel cell system 10). The waste water treatment unit 22 is disposed below the fuel cell module 12, the exhaust gas heat exchanger 14, and the reforming water tank 16 and at the lowest part of the housing 18 (for example, on the bottom wall of the housing 18). ing.

次に、本発明の第一実施形態の作用及び効果について説明する。 Next, the operation and effect of the first embodiment of the present invention will be described.

以上詳述したように、本発明の第一実施形態に係る燃料電池システム１０によれば、排水処理部２２を備えており、燃料電池装置２４から排出された排水は、排水処理部２２において揮発される。したがって、システム外部に排水する必要が無いので、排水管の設置が不要になり、また、システム周辺が排水可能な環境である必要性も無くすことができる。これにより、システムを設置できる場所の自由度が向上し、さらに設置工事の短時間化及び低コスト化が可能になるので、システム設置性を向上させることができる。 As described above in detail, according to the fuel cell system 10 according to the first embodiment of the present invention, the waste water treatment unit 22 is provided, and the waste water discharged from the fuel cell device 24 is volatilized in the waste water treatment unit 22. Is done. Accordingly, since it is not necessary to drain the system outside, it is not necessary to install a drain pipe, and it is possible to eliminate the need for an environment in which the system periphery can be drained. As a result, the degree of freedom of the place where the system can be installed is improved, and the installation work can be shortened and the cost can be reduced, so that the system installation property can be improved.

しかも、排水処理部２２は、筐体１８に収容されており、換気ファン２０により筐体１８の内部が換気されると、この換気に伴い排水が排水処理部２２により揮発させられる。したがって、換気ファン２０による換気を排水の揮発に利用することができるので、排水を揮発させるための構造を簡素化することができる。これにより、より一層の低コスト化が可能になる。 Moreover, the waste water treatment unit 22 is accommodated in the housing 18, and when the inside of the housing 18 is ventilated by the ventilation fan 20, the waste water treatment unit 22 volatilizes the waste water along with this ventilation. Therefore, since the ventilation by the ventilation fan 20 can be used for the volatilization of the waste water, the structure for volatilizing the waste water can be simplified. Thereby, cost can be further reduced.

また、排水処理部２２は、排水を揮発させる構成とされている。したがって、換気空気や排水処理部等の加熱を不要にできるか、又は、換気空気や排水処理部等の加熱が最小限で済むので、構造を簡素化することができる。 Moreover, the waste water treatment part 22 is set as the structure which volatilizes waste water. Therefore, heating of the ventilation air and the waste water treatment unit can be made unnecessary, or heating of the ventilation air and the waste water treatment unit can be minimized, so that the structure can be simplified.

また、排水処理部２２は、改質水タンク１６から排出された余剰水を揮発させるように構成されているので、燃料電池モジュール１２の発電に伴い多量に生成される改質水（凝縮水）のうちの余剰水を処理することができる。これにより、システム外部への排水を効果的に無くすことができる。 Moreover, since the waste water treatment part 22 is comprised so that the excess water discharged | emitted from the reformed water tank 16 may be volatilized, the reformed water (condensed water) produced | generated in large quantities with the electric power generation of the fuel cell module 12 The surplus water can be treated. Thereby, drainage to the outside of the system can be effectively eliminated.

また、排水処理部２２は、燃料電池モジュール１２、排ガス熱交換器１４、及び、改質水タンク１６よりも下方で、筐体１８の最下部に配置されている。したがって、排水処理部２２によってレイアウト上の制約が生じることを抑制できるので、燃料電池モジュール１２、排ガス熱交換器１４、及び、改質水タンク１６や、これらを接続する配管等のレイアウトの自由度を向上させることができる。しかも、上述のレイアウトの自由度向上に伴い、システム（筐体１８）の外形形状の自由度も向上させることができる。 Further, the waste water treatment unit 22 is disposed at the lowermost part of the housing 18 below the fuel cell module 12, the exhaust gas heat exchanger 14, and the reformed water tank 16. Therefore, since it is possible to suppress the occurrence of restrictions on the layout by the wastewater treatment unit 22, the degree of freedom in layout of the fuel cell module 12, the exhaust gas heat exchanger 14, the reforming water tank 16, and the piping connecting them, etc. Can be improved. In addition, the degree of freedom of the outer shape of the system (housing 18) can be improved with the improvement in the degree of freedom of the layout described above.

また、排水処理部２２が筐体１８の最下部に配置されることで、燃料電池モジュール１２、排ガス熱交換器１４、及び、改質水タンク１６等を筐体１８の下部（なるべく低い位置）に配置することができる。これにより、燃料電池システム１０の低重心化を図ることができる。 Further, since the waste water treatment unit 22 is disposed at the lowermost part of the casing 18, the fuel cell module 12, the exhaust gas heat exchanger 14, the reforming water tank 16, and the like are disposed below the casing 18 (as low as possible). Can be arranged. Thereby, the center of gravity of the fuel cell system 10 can be lowered.

また、本発明の第一実施形態に係る燃料電池システム１０によれば、排水管の設置を不要にすることにより、排水管の詰りや排水の凍結による不具合の発生を防止することができる。 Moreover, according to the fuel cell system 10 which concerns on 1st embodiment of this invention, generation | occurrence | production of the malfunction by the clogging of a drain pipe or freezing of drainage can be prevented by making installation of a drain pipe unnecessary.

また、システム外部への排水が不要になることにより、システム周辺部の構成を簡素化することができると共に、システム外部への排水配管の敷設が不要になり、システム設置作業を簡素化することができる。 In addition, since drainage outside the system is not required, the configuration of the system periphery can be simplified, and installation of drainage piping outside the system is not required, simplifying system installation work. it can.

また、排水を出せないような環境（例えば屋内等）にも、システムの設置が可能となり、設置場所のバリエーションを多様化することができる。 In addition, the system can be installed even in an environment where the wastewater cannot be discharged (for example, indoors), and variations in the installation location can be diversified.

また、排水をシステム外部に排出する必要が無いため、排水ポンプや弁などの排水装置も不要にできるので、より一層の低コスト化が可能になる。 Further, since it is not necessary to discharge the waste water to the outside of the system, a drainage device such as a drainage pump and a valve can be dispensed with.

また、排水をシステム外部まで流す必要が無いため、システムの設置時の傾斜に対する許容度が増し、設置場所の多様化や設置作業の簡素化が可能になる。 In addition, since it is not necessary to flow the drainage to the outside of the system, the tolerance for the inclination at the time of installation of the system is increased, and the installation location can be diversified and the installation work can be simplified.

［第二実施形態］
次に、本発明の第二実施形態について説明する。 [Second Embodiment]
Next, a second embodiment of the present invention will be described.

図２に示される本発明の第二実施形態に係る燃料電池システム４０は、上述の第一実施形態に係る燃料電池システム１０（図１参照）に対し、次のように構造が変更されている。 The structure of the fuel cell system 40 according to the second embodiment of the present invention shown in FIG. 2 is changed as follows with respect to the fuel cell system 10 according to the first embodiment described above (see FIG. 1). .

つまり、本発明の第二実施形態に係る燃料電池システム４０は、空気加熱部４２を備える。換気ファン２０の作動により排水処理部２２に供給される換気空気は、空気加熱部４２によって加熱される。 That is, the fuel cell system 40 according to the second embodiment of the present invention includes the air heating unit 42. The ventilation air supplied to the waste water treatment unit 22 by the operation of the ventilation fan 20 is heated by the air heating unit 42.

空気加熱部４２で換気空気を加熱する方法としては、例えば、電気ヒータによる熱、燃料電池モジュール１２や排ガス熱交換器１４等の排熱、燃料電池モジュール１２の排ガスの熱、排ガス熱交換器１４で加熱した温水の熱、及び、貯湯タンクから燃料電池システム４０への戻り水の熱等の少なくともいずれかの熱を利用する方法が採用される。 As a method of heating the ventilation air by the air heating unit 42, for example, heat from an electric heater, exhaust heat from the fuel cell module 12 or the exhaust gas heat exchanger 14, heat of exhaust gas from the fuel cell module 12, exhaust gas heat exchanger 14 A method of using at least one of heat such as heat of hot water heated in step 1 and heat of return water from the hot water storage tank to the fuel cell system 40 is employed.

なお、空気加熱部４２で加熱される換気空気の温度範囲は、室温＋１０℃程度（最大でも４５℃程度）に設定される。そして、第二実施形態では、排水処理部２２の周辺空気と換気空気との湿度の差を利用し、換気空気中に水蒸気を拡散させる。したがって、第二実施形態においても、蒸発は、揮発に相当する。 The temperature range of the ventilation air heated by the air heating unit 42 is set to about room temperature + 10 ° C. (about 45 ° C. at the maximum). In the second embodiment, water vapor is diffused in the ventilation air by using the difference in humidity between the ambient air of the waste water treatment unit 22 and the ventilation air. Therefore, also in the second embodiment, evaporation corresponds to volatilization.

このように、空気加熱部４２をさらに備えると、換気ファン２０の作動により排水処理部２２に供給される換気空気が空気加熱部４２によって加熱されるので、排水処理部２２における排水の揮発を促進することができる。 As described above, when the air heating unit 42 is further provided, the ventilation air supplied to the waste water treatment unit 22 by the operation of the ventilation fan 20 is heated by the air heating unit 42, thereby promoting the volatilization of the waste water in the waste water treatment unit 22. can do.

また、排水処理部２２は、排水を揮発させる構成とされている。したがって、換気空気の加熱が最小限で済むので、構造を簡素化することができる。 Moreover, the waste water treatment part 22 is set as the structure which volatilizes waste water. Therefore, since the heating of ventilation air can be minimized, the structure can be simplified.

［第三実施形態］
次に、本発明の第三実施形態について説明する。 [Third embodiment]
Next, a third embodiment of the present invention will be described.

図３に示される本発明の第三実施形態に係る燃料電池システム５０は、上述の第一実施形態に係る燃料電池システム１０（図１参照）に対し、次のように構造が変更されている。 The structure of the fuel cell system 50 according to the third embodiment of the present invention shown in FIG. 3 is changed as follows with respect to the fuel cell system 10 (see FIG. 1) according to the first embodiment described above. .

つまり、本発明の第三実施形態に係る燃料電池システム５０は、加熱部５２を備える。加熱部５２は、例えば、排水処理部２２の直下に配置されており、排水処理部２２と熱的に接触している。この加熱部５２は、排水処理部２２を加熱する。 That is, the fuel cell system 50 according to the third embodiment of the present invention includes the heating unit 52. For example, the heating unit 52 is disposed immediately below the waste water treatment unit 22 and is in thermal contact with the waste water treatment unit 22. The heating unit 52 heats the waste water treatment unit 22.

加熱部５２は、例えば、電気ヒータやラジエータ等で構成される。加熱部５２がラジエータで構成される場合、加熱部５２の熱としては、燃料電池モジュール１２や排ガス熱交換器１４等の排熱、燃料電池モジュール１２の排ガスの熱、排ガス熱交換器１４で加熱した温水の熱、及び、貯湯タンクから燃料電池システム５０への戻り水の熱等の少なくともいずれかの熱が利用される。 The heating unit 52 includes, for example, an electric heater or a radiator. When the heating unit 52 is configured by a radiator, the heat of the heating unit 52 includes exhaust heat from the fuel cell module 12 and the exhaust gas heat exchanger 14, heat of exhaust gas from the fuel cell module 12, and heating by the exhaust gas heat exchanger 14. At least one heat such as the heat of the warm water and the heat of the return water from the hot water storage tank to the fuel cell system 50 is used.

なお、第三実施形態では、排水処理部２２が加熱部５２で加熱されるが、第一及び第二実施形態と同様に、排水処理部２２の周辺空気と換気空気との湿度の差を利用し、換気空気中に水蒸気を拡散させる。したがって、第三実施形態においても、蒸発は、揮発に相当する。 In addition, in 3rd embodiment, although the waste_water | drain processing part 22 is heated by the heating part 52, the difference of the humidity of the surrounding air and ventilation air of the waste_water | drain processing part 22 is utilized similarly to 1st and 2nd embodiment. And diffuse water vapor into the ventilation air. Therefore, also in the third embodiment, evaporation corresponds to volatilization.

このように、加熱部５２をさらに備えると、排水処理部が加熱部５２によって加熱されるので、排水処理部２２における排水の揮発を促進することができる。 Thus, when the heating part 52 is further provided, since the waste water treatment part is heated by the heating part 52, volatilization of the waste water in the waste water treatment part 22 can be promoted.

また、排水処理部２２は、排水を揮発させる構成とされている。したがって、排水処理部２２の加熱が最小限で済むので、構造を簡素化することができる。 Moreover, the waste water treatment part 22 is set as the structure which volatilizes waste water. Therefore, since the heating of the waste water treatment unit 22 is minimized, the structure can be simplified.

［第四実施形態］
次に、本発明の第四実施形態について説明する。 [Fourth embodiment]
Next, a fourth embodiment of the present invention will be described.

図４に示される本発明の第四実施形態に係る燃料電池システム６０は、上述の第一実施形態に係る燃料電池システム１０（図１参照）に対し、次のように構造が変更されている。 The structure of the fuel cell system 60 according to the fourth embodiment of the present invention shown in FIG. 4 is changed as follows with respect to the fuel cell system 10 (see FIG. 1) according to the first embodiment described above. .

つまり、本発明の第四実施形態に係る燃料電池システム６０は、接続配管６２と、圧力逃し弁６４とを備える。排ガス熱交換器１４にて冷水が加熱されることにより生成された温水は、温水配管６６を流れる。接続配管６２は、温水配管６６から分岐され、排水処理部２２に接続されている。また、圧力逃し弁６４は、接続配管６２に設けられている。 That is, the fuel cell system 60 according to the fourth embodiment of the present invention includes the connection pipe 62 and the pressure relief valve 64. Hot water generated by heating the cold water in the exhaust gas heat exchanger 14 flows through the hot water pipe 66. The connection pipe 62 is branched from the hot water pipe 66 and connected to the waste water treatment unit 22. The pressure relief valve 64 is provided in the connection pipe 62.

温水配管６６の温度上昇に伴い温水配管６６の圧力が規定圧力を超えると、圧力逃し弁６４が開放する。圧力逃し弁６４が開放すると、温水が温水配管６６から接続配管６２を通じて排水処理部２２に排出される。本発明の第四実施形態において、温水配管６６から接続配管６２を通じて排水処理部２２に排出される温水は、本発明における「排水」の一例である。 When the pressure of the hot water pipe 66 exceeds the specified pressure as the temperature of the hot water pipe 66 rises, the pressure relief valve 64 is opened. When the pressure relief valve 64 is opened, hot water is discharged from the hot water pipe 66 to the waste water treatment unit 22 through the connection pipe 62. In the fourth embodiment of the present invention, the hot water discharged from the hot water pipe 66 to the waste water treatment unit 22 through the connection pipe 62 is an example of “drainage” in the present invention.

この温水配管６６から排水処理部２２に排出された温水は、排水処理部２２に貯留される。そして、換気ファン２０が作動すると、排水処理部２２に換気空気が供給され、排水処理部２２に貯留された温水が蒸発させられる。なお、第四実施形態では、常温（システム設置環境温度）で液体を気体にして発散させるので、この場合の蒸発とは、揮発に相当する。 The hot water discharged from the hot water pipe 66 to the waste water treatment unit 22 is stored in the waste water treatment unit 22. When the ventilation fan 20 is activated, ventilation air is supplied to the wastewater treatment unit 22, and the hot water stored in the wastewater treatment unit 22 is evaporated. In the fourth embodiment, since the liquid is emitted as a gas at room temperature (system installation environment temperature), evaporation in this case corresponds to volatilization.

このように、排水処理部２２が、圧力逃し弁６４の開放に伴い温水配管６６から排出された温水を揮発させるように構成されていると、温水配管６６の温度上昇に伴い排出される温水を処理することができる。したがって、このことによっても、システム外部への排水を効果的に無くすことができる。 As described above, when the waste water treatment unit 22 is configured to volatilize the hot water discharged from the hot water pipe 66 when the pressure relief valve 64 is opened, the hot water discharged as the temperature of the hot water pipe 66 rises. Can be processed. Therefore, also by this, drainage to the outside of the system can be effectively eliminated.

次に、本発明の第一乃至第四実施形態の変形例について説明する。 Next, modified examples of the first to fourth embodiments of the present invention will be described.

上記第一乃至第四実施形態では、改質水タンク１６の余剰水が排水処理部２２で揮発される。また、上記第四実施形態では、改質水タンク１６の余剰水に加えて、温水配管６６から排出された温水が排水処理部２２で揮発される。ところが、上述の余剰水や温水以外に燃料電池装置２４から発電に伴い排出された排水が排水処理部２２で揮発されても良い。 In the first to fourth embodiments, surplus water in the reforming water tank 16 is volatilized in the waste water treatment unit 22. In the fourth embodiment, in addition to the excess water in the reforming water tank 16, the hot water discharged from the hot water pipe 66 is volatilized in the waste water treatment unit 22. However, in addition to the above-described surplus water and hot water, waste water discharged from the fuel cell device 24 due to power generation may be volatilized in the waste water treatment unit 22.

また、上記第四実施形態では、好ましくは、温水配管６６から排出された温水に加え、改質水タンク１６からの余剰水が排水処理部２２で揮発されるが、改質水タンク１６からの余剰水が排水処理部２２で揮発されずに別の用途に使用されても良い。 In the fourth embodiment, preferably, in addition to the warm water discharged from the warm water pipe 66, surplus water from the reforming water tank 16 is volatilized in the waste water treatment unit 22, Excess water may be used for another purpose without being volatilized in the waste water treatment unit 22.

また、上記第四実施形態では、温水配管６６から排出された温水に加え、改質水タンク１６から余剰水が生じるが、例えば、凝縮水の量を調整するか、又は、改質水タンク１６の容量を増加するなどにより、改質水タンク１６から余剰水が生じないようにしても良い。 In the fourth embodiment, surplus water is generated from the reformed water tank 16 in addition to the warm water discharged from the hot water pipe 66. For example, the amount of condensed water is adjusted or the reformed water tank 16 is adjusted. The excess water may not be generated from the reforming water tank 16 by increasing the capacity of the reforming water tank 16 or the like.

また、上記第一乃至第四実施形態では、凝縮水の量と改質水の量を同じに近づけることで余剰水の量が減るように、排ガス熱交換器１４に供給される冷水の量を制御したり、燃料電池モジュール１２に供給される空気の量を制御したり、燃料電池モジュール１２に供給される改質水の量を制御したりしても良い。 In the first to fourth embodiments, the amount of cold water supplied to the exhaust gas heat exchanger 14 is reduced so that the amount of excess water is reduced by bringing the amount of condensed water and the amount of reformed water close to each other. It may be controlled, the amount of air supplied to the fuel cell module 12 may be controlled, or the amount of reforming water supplied to the fuel cell module 12 may be controlled.

また、上記第一乃至第四実施形態において、燃料電池装置２４は、燃料電池モジュール１２、排ガス熱交換器１４、及び、改質水タンク１６を有して構成されているが、これ以外の構成でも良い。 In the first to fourth embodiments, the fuel cell device 24 includes the fuel cell module 12, the exhaust gas heat exchanger 14, and the reforming water tank 16. But it ’s okay.

また、上記第一乃至第四実施形態において、燃料電池モジュール１２には、外部から空気が供給されるが、例えば、酸素ボンベ等の外部酸化ガス供給装置から酸化ガスが供給されても良い。 In the first to fourth embodiments, air is supplied to the fuel cell module 12 from the outside. For example, an oxidizing gas may be supplied from an external oxidizing gas supply device such as an oxygen cylinder.

また、上記第一乃至第四実施形態において、排水処理部２２は、好ましくは、筐体１８の最下部に配置されるが、筐体１８の最下部よりも上側に配置されても良い。 In the first to fourth embodiments, the waste water treatment unit 22 is preferably disposed at the lowermost part of the housing 18, but may be disposed above the lowermost part of the housing 18.

また、上記第一乃至第四実施形態では、換気空気や排水処理部等の加熱温度を高めることにより、排水処理部２２が排水を蒸発させる構成とされても良い。 Moreover, in said 1st thru | or 4th embodiment, the waste water treatment part 22 may be set as the structure which evaporates waste water by raising heating temperature, such as ventilation air and a waste water treatment part.

なお、上記第二乃至第四実施形態は、適宜組み合わされて実施されても良い。また、上記複数の変形例も、適宜組み合わされて実施されても良い。 The second to fourth embodiments may be implemented in combination as appropriate. Further, the plurality of modified examples may be implemented in combination as appropriate.

以上、本発明の第一乃至第四実施形態について説明したが、本発明は、上記に限定されるものでなく、上記以外にも、その主旨を逸脱しない範囲内において種々変形して実施可能であることは勿論である。 The first to fourth embodiments of the present invention have been described above. However, the present invention is not limited to the above, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention. Of course there is.

１０，４０，５０，６０…燃料電池システム、１２…燃料電池モジュール、１４…排ガス熱交換器、１６…改質水タンク、１８…筐体、２０…換気ファン、２２…排水処理部、２４…燃料電池装置、２６…スタック、２８…改質器、３０…熱交換器、４２…空気加熱部、５２…加熱部、６２…接続配管、６４…圧力逃し弁、６６…温水配管 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10,40,50,60 ... Fuel cell system, 12 ... Fuel cell module, 14 ... Exhaust gas heat exchanger, 16 ... Reformed water tank, 18 ... Housing, 20 ... Ventilation fan, 22 ... Waste water treatment part, 24 ... Fuel cell device, 26 ... Stack, 28 ... Reformer, 30 ... Heat exchanger, 42 ... Air heating unit, 52 ... Heating unit, 62 ... Connection piping, 64 ... Pressure relief valve, 66 ... Hot water piping

Claims

A fuel cell device in which oxidant gas and fuel are supplied to generate power, and drainage is generated along with power generation; and
A housing for housing the fuel cell device;
A ventilation fan for ventilating the interior of the housing;
A wastewater treatment unit that is housed in the housing and evaporates the wastewater along with ventilation inside the housing by the ventilation fan,
A fuel cell system comprising:

The fuel cell device comprises:
A fuel cell module in which the oxidizing gas and the fuel are supplied to generate electricity;
An exhaust gas heat exchanger that generates heat from the water vapor contained in the exhaust gas by exchanging heat between the exhaust gas discharged from the fuel cell module and cold water supplied from outside,
A reforming water tank for storing the condensed water as reforming water used for reforming the fuel in the fuel cell module;
Have
The waste water treatment unit evaporates excess water as the waste water discharged from the reforming water tank;
The fuel cell system according to claim 1.

The fuel cell device comprises:
A fuel cell module in which the oxidizing gas and the fuel are supplied to generate electricity;
An exhaust gas heat exchanger that generates heat from the water vapor contained in the exhaust gas by exchanging heat between the exhaust gas discharged from the fuel cell module and cold water supplied from outside,
A hot water pipe through which hot water generated by heating the cold water in the exhaust gas heat exchanger flows;
A connection pipe branched from the hot water pipe and connected to the waste water treatment section;
A pressure relief valve provided in the connection pipe;
Have
The waste water treatment unit evaporates the hot water as the waste water discharged from the hot water pipe through the connection pipe with the opening of the pressure relief valve.
The fuel cell system according to claim 1 or 2.

The fuel cell device comprises:
A fuel cell module in which the oxidizing gas and the fuel are supplied to generate electricity;
An exhaust gas heat exchanger that generates heat from the water vapor contained in the exhaust gas by exchanging heat between the exhaust gas discharged from the fuel cell module and cold water supplied from outside,
A reforming water tank for storing the condensed water as reforming water used for reforming the fuel in the fuel cell module;
Have
The waste water treatment unit is disposed below the casing, below the fuel cell module, the exhaust gas heat exchanger, and the reformed water tank.
The fuel cell system according to any one of claims 1 to 3.

An air heating unit for heating the ventilation air supplied to the wastewater treatment unit by the operation of the ventilation fan;
The fuel cell system according to any one of claims 1 to 4.

A heating unit for heating the wastewater treatment unit;
The fuel cell system according to any one of claims 1 to 5.

The waste water treatment unit volatilizes the waste water;
The fuel cell system according to any one of claims 1 to 6.