JP2019067712A

JP2019067712A - Fuel cell system

Info

Publication number: JP2019067712A
Application number: JP2017194699A
Authority: JP
Inventors: 彰男北村; Akio Kitamura; 如伯平田; Yukinori Hirata; 中村　彰成; Akinari Nakamura; 彰成中村
Original assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Current assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Priority date: 2017-10-04
Filing date: 2017-10-04
Publication date: 2019-04-25

Abstract

To provide a technique for solving a problem caused by freezing of a purifier.SOLUTION: A fuel cell system (100) comprises a fuel cell (13), tanks (15 and 80) for storing the water used to operate the fuel cell (13), and purifiers (50 and 70) for purifying the water. The purifier (50) is arranged inside the tank (15) or the purifier (70) is in contact with the tank (80). Even if the purifier (50) is freezing when the fuel cell system (100) is installed, the heat of water is efficiently transferred to the purifier (50) when water from the outside is supplied to and stored in the tanks (15 and 80). This makes it possible to quickly solve the problem of freezing of the purifier (50).SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本開示は、燃料電池システムに関する。 The present disclosure relates to a fuel cell system.

燃料電池システムは、燃料ガスと酸化剤ガスとの電気化学反応によって電力と熱とを生成するシステムである。一般的な燃料電池システムにおいて、生成された電力は、電力負荷に供給される。電力負荷の例は、照明、空調装置などの電化製品である。生成された熱は、温水として貯湯タンクに貯えられる。温水は、貯湯タンクから熱負荷に供給される。熱負荷の例は、給湯機器、床暖房などの熱利用機器である。 A fuel cell system is a system that generates electric power and heat by an electrochemical reaction between a fuel gas and an oxidant gas. In a general fuel cell system, the generated power is supplied to a power load. Examples of power loads are appliances such as lighting, air conditioners and the like. The generated heat is stored in a hot water storage tank as hot water. Hot water is supplied to the thermal load from the hot water storage tank. Examples of heat loads are water heaters, floor heaters, and other heat utilizing devices.

水素ガスを供給するためのインフラストラクチャーが整備されていないため、燃料電池システムは、通常、改質器を備えている。改質器は、改質触媒を用いた水蒸気改質反応によって、原料ガス及び水から水素含有ガスを生成する。原料ガスは、有機化合物を含むガスであり、典型的には、都市ガス又は液化石油ガスである。 Because there is no infrastructure to supply hydrogen gas, fuel cell systems are usually equipped with a reformer. The reformer generates a hydrogen-containing gas from the raw material gas and water by a steam reforming reaction using a reforming catalyst. The source gas is a gas containing an organic compound, and is typically city gas or liquefied petroleum gas.

改質器の劣化を抑制するために、燃料電池システムは、改質器に供給されるべき水を浄化するための浄化器を備えていることがある。例えば、Ｎａ⁺、Ｃａ²⁺、Ｍｇ²⁺などの金属イオンを多く含む水が改質器に供給され続けると、改質器の内部にスケールが堆積して流路が閉塞するおそれがある。 In order to suppress the deterioration of the reformer, the fuel cell system may be provided with a purifier for purifying water to be supplied to the reformer. For example, when water containing a large amount of metal ions such as Na ⁺ , Ca ²⁺ , Mg ^{2+ and the} like continues to be supplied to the reformer, scales may be deposited inside the reformer and the flow path may be blocked.

特許文献１には、活性炭フィルタ、逆浸透膜及びイオン交換樹脂を備えた燃料電池装置が記載されている。水道水などの水は、活性炭フィルタ及び逆浸透膜において浄化され、水タンクに貯えられる。水蒸気改質反応に必要な量に応じて、イオン交換樹脂を経由して、水タンクから改質器に水が供給される。 Patent Document 1 describes a fuel cell device provided with an activated carbon filter, a reverse osmosis membrane and an ion exchange resin. Water, such as tap water, is purified in an activated carbon filter and reverse osmosis membrane and stored in a water tank. Water is supplied from the water tank to the reformer through the ion exchange resin, depending on the amount required for the steam reforming reaction.

特開２００８−１３５２７１号公報Japanese Patent Application Publication No. 2008-135271

燃料電池システムを家庭、公共施設又は商業施設に設置する際、周囲温度が０℃を下回り、浄化器が凍結していることがある。浄化器が凍結していると、改質器に水を供給することができず、燃料電池システムを運転することができない。周囲温度が所定温度を下回った場合を想定して、燃料電池システムがヒータを備えていることがある。ヒータによって浄化器の周囲を加熱すれば、凍結を解消することができる。しかし、ヒータは、燃料電池システムの消費電力及びコストを増加させる。あるいは、作業者がドライヤなどの加熱手段で浄化器を加熱して凍結を解消させることもある。このことは、燃料電池システムの設置の際の作業効率を大幅に低下させる。 When installing a fuel cell system in a home, a public facility or a commercial facility, the ambient temperature may fall below 0 ° C., and the clarifier may be frozen. If the purifier is frozen, the reformer can not be supplied with water and the fuel cell system can not be operated. The fuel cell system may be equipped with a heater on the assumption that the ambient temperature falls below a predetermined temperature. Freezing can be canceled by heating the periphery of the purifier with a heater. However, the heater increases the power consumption and cost of the fuel cell system. Alternatively, a worker may heat the purifier with a heating means such as a dryer to cancel freezing. This greatly reduces the work efficiency when installing the fuel cell system.

本開示の目的は、浄化器の凍結による課題を解決するための技術を提供することにある。 An object of the present disclosure is to provide a technique for solving the problem due to the purifier freezing.

本開示は、
燃料電池と、
前記燃料電池の運転に使用される水を貯留するタンクと、
前記水を浄化する浄化器と、
を備え、
前記浄化器が前記タンクの内部に配置されている又は前記浄化器が前記タンクに接している、燃料電池システムを提供する。 The present disclosure
With fuel cells,
A tank for storing water used for the operation of the fuel cell;
A purifier for purifying the water;
Equipped with
A fuel cell system is provided, wherein the purifier is disposed inside the tank or the purifier is in contact with the tank.

本開示の技術によれば、浄化器の凍結による課題を解決できる。 According to the technology of the present disclosure, it is possible to solve the problem due to freezing of the purifier.

図１は、本開示の一実施形態にかかる燃料電池システムの構成図である。FIG. 1 is a block diagram of a fuel cell system according to an embodiment of the present disclosure. 図２は、第１タンクの断面図である。FIG. 2 is a cross-sectional view of the first tank. 図３は、変形例１にかかる第１タンク及び浄化器の断面図である。FIG. 3 is a cross-sectional view of a first tank and a purifier according to a first modification. 図４は、変形例２にかかる第２タンクの構成図である。FIG. 4 is a block diagram of a second tank according to the second modification. 図５は、変形例３にかかる燃料電池システムの構成図である。FIG. 5 is a block diagram of a fuel cell system according to a third modification. 図６は、変形例４にかかる燃料電池システムの構成図である。FIG. 6 is a block diagram of a fuel cell system according to a fourth modification. 図７は、変形例５にかかる燃料電池システムの構成図である。FIG. 7 is a block diagram of a fuel cell system according to a fifth modification.

（本開示の基礎となった知見）
燃料電池システムの出荷前において、燃料電池システムを正常に運転できるかどうかを確かめるための検査が工場で行われる。検査後、燃料電池システムは、家庭、公共施設、商業施設などの所定の設置場所へと運搬される。このとき、浄化器に水が残存し、凍結の原因となる。短時間で浄化器から水を完全に除去することは難しい。 (Findings that formed the basis of this disclosure)
Prior to shipment of the fuel cell system, a test is performed at the factory to see if the fuel cell system can operate normally. After the inspection, the fuel cell system is transported to a predetermined installation place such as home, public facilities, commercial facilities and the like. At this time, water remains in the purifier, causing freezing. It is difficult to completely remove water from the purifier in a short time.

燃料電池システムにおいて、水の用途は様々である。水は、例えば、水素ガスの原料として改質器に供給されたり、燃料電池の冷却に使用されたり、酸化剤ガスの加湿に使用されたり、燃料ガスの加湿に使用されたりする。 In fuel cell systems, the use of water varies. Water is, for example, supplied to a reformer as a hydrogen gas source, used for cooling a fuel cell, used for humidifying oxidant gas, or used for humidifying fuel gas.

本開示の第１態様にかかる燃料電池システムは、
燃料電池と、
前記燃料電池の運転に使用される水を貯留するタンクと、
前記水を浄化する浄化器と、
を備え、
前記浄化器が前記タンクの内部に配置されている又は前記浄化器が前記タンクに接している。 A fuel cell system according to a first aspect of the present disclosure is
With fuel cells,
A tank for storing water used for the operation of the fuel cell;
A purifier for purifying the water;
Equipped with
The purifier is disposed inside the tank or the purifier is in contact with the tank.

第１態様によれば、燃料電池システムの設置時に浄化器が凍結していたとしても、外部からタンクに水が供給されてタンクに水が貯留された時点で、水の熱が浄化器に効率的に伝わり、浄化器の凍結を速やかに解消することができる。これにより、必要な場所に水を供給することが可能となり、燃料電池システムを運転することが可能となる。タンクに供給された水の温度は０℃よりも高いので、周囲温度が０℃未満であったとしても、上記の効果が得られる。ドライヤなどの加熱手段で浄化器を加熱して凍結を解消させる必要がないので、燃料電池システムの設置の際の作業効率が向上する。凍結を解消するためのヒータが必須とされないので、燃料電池システムのコストを低減することができる。 According to the first aspect, even if the purifier is frozen at the time of installation of the fuel cell system, the heat of the water is efficiently transmitted to the purifier when the water is supplied from the outside to the tank and the water is stored in the tank Transmission, and can quickly clear the purifier freeze. This makes it possible to supply water to the necessary places, and to operate the fuel cell system. Since the temperature of the water supplied to the tank is higher than 0 ° C., the above effect can be obtained even if the ambient temperature is less than 0 ° C. Since there is no need to heat the purifier with heating means such as a dryer to cancel freezing, the working efficiency at the time of installation of the fuel cell system is improved. The cost of the fuel cell system can be reduced because a heater for eliminating freezing is not essential.

本開示の第２態様において、例えば、第１態様にかかる燃料電池システムの前記浄化器が前記タンクの内部に配置されており、前記タンクは、前記水を貯留する部分である本体部と、前記浄化器を収容する部分である収容部と、前記本体部と前記収容部とを仕切る隔壁と、を有する。このような構成によれば、浄化器が凍結して水が収容部に流入できない場合においても、隔壁を通じて、本体部に貯留された水から収容部に配置された浄化器に水の持つ熱が伝わる。これにより、浄化器の凍結を速やかに解消することができる。 In the second aspect of the present disclosure, for example, the purifier of the fuel cell system according to the first aspect is disposed inside the tank, and the tank is a main body that is a part that stores the water; It has an accommodation part which is a part which accommodates a purifier, and a partition which divides the main part and the accommodation part. According to such a configuration, even when the purifier freezes and water can not flow into the containing portion, the heat held by the water is stored in the purifier disposed in the containing portion from the water stored in the main body through the partition wall. It is transmitted. Thereby, freezing of a purifier can be canceled promptly.

本開示の第３態様において、例えば、第２態様にかかる燃料電池システムでは、前記隔壁の下端と前記タンクの底面との間に隙間が存在し、前記本体部の一部が前記収容部の下方まで延びている。このような構成によれば、本体部に貯留された水が本体部から収容部にスムーズに移動できる。また、本体部から収容部への水経路の断面積を十分に確保することができる。水の熱が外気に奪われにくく、水経路の水の熱を収容部に効率的に与えることができる。 In the third aspect of the present disclosure, for example, in the fuel cell system according to the second aspect, a gap is present between the lower end of the partition wall and the bottom surface of the tank, and a part of the main body portion is below the storage portion. It extends up to According to such a configuration, the water stored in the main body can be smoothly moved from the main body to the housing. Moreover, the cross-sectional area of the water path from a main-body part to an accommodating part is fully securable. The heat of the water is less likely to be taken to the outside air, and the heat of the water in the water path can be efficiently applied to the storage section.

本開示の第４態様において、例えば、第１〜第３態様のいずれか１つにかかる燃料電池システムの前記タンクは、前記タンクにおける水位が規定の水位を超えたときに余剰の前記水を前記燃料電池システムの外部に排出するための排出口を有し、前記規定の水位が前記浄化器の上端よりも上に位置している。このような構成によれば、浄化器のどの部分が凍結していたとしても、水の熱を凍結した部分に効率的に与えることができる。 In the fourth aspect of the present disclosure, for example, in the fuel cell system according to any one of the first to third aspects, the tank of the fuel cell system includes the excess water when the water level in the tank exceeds a prescribed water level. It has an outlet for discharging to the outside of the fuel cell system, and the prescribed water level is located above the upper end of the purifier. According to such a configuration, even if any part of the purifier is frozen, the heat of water can be efficiently applied to the frozen part.

本開示の第５態様において、例えば、第１態様にかかる燃料電池システムの前記浄化器は、容器と、前記容器に収容された浄化エレメントとを含み、前記容器の外周面が前記タンクの外周面に接している。このような構成によれば、タンクに貯留された水の熱が浄化器に効率的に伝わり、浄化器の凍結を速やかに解消することができる。 In a fifth aspect of the present disclosure, for example, the purifier of the fuel cell system according to the first aspect includes a container and a purification element accommodated in the container, and the outer peripheral surface of the container is the outer peripheral surface of the tank I am in contact with According to such a configuration, the heat of the water stored in the tank can be efficiently transmitted to the purifier, and freezing of the purifier can be quickly eliminated.

本開示の第６態様において、例えば、第５態様にかかる燃料電池システムでは、前記容器の前記外周面が前記タンクの前記外周面に沿っている。このような構成によれば、伝熱面積を十分に確保することができるので、タンクに貯留された水の熱が浄化器に効率的に伝わり、浄化器の凍結を速やかに解消することができる。 In a sixth aspect of the present disclosure, for example, in the fuel cell system according to the fifth aspect, the outer peripheral surface of the container is along the outer peripheral surface of the tank. According to such a configuration, since the heat transfer area can be sufficiently secured, the heat of the water stored in the tank can be efficiently transmitted to the purifier, and freezing of the purifier can be quickly eliminated. .

本開示の第７態様において、例えば、第５又は第６態様にかかる燃料電池システムの前記タンクは、前記タンクにおける水位が規定の水位を超えたときに余剰の前記水を前記燃料電池システムの外部に排出するための排出口を有し、前記規定の水位が前記浄化エレメントの上端よりも上に位置している。このような構成によれば、浄化エレメントのどの部分が凍結していたとしても、水の熱を凍結した部分に効率的に与えることができる。 In a seventh aspect of the present disclosure, for example, in the fuel cell system according to the fifth or sixth aspect, the tank of the fuel cell system is configured to supply excess water to the outside of the fuel cell system when the water level in the tank exceeds a prescribed water level. And the defined water level is located above the upper end of the purification element. According to such a configuration, even if any part of the purification element is frozen, the heat of water can be efficiently applied to the frozen part.

本開示の第８態様において、例えば、第１〜第７態様のいずれか１つにかかる燃料電池システムは、前記燃料電池のカソードに接続されたカソードオフガス経路と、前記カソードオフガス経路から分岐して前記タンクに接続された凝縮水経路と、をさらに備え、前記タンクは、カソードオフガスから生成した凝縮水を貯留する凝縮水タンクである。このような構成によれば、外部から水を補給することなく、必要な場所に水を供給し続けることが可能である。燃料電池から排出された凝縮水に不純物は殆ど含まれていないので、浄化器の寿命も延びる。 In an eighth aspect of the present disclosure, for example, the fuel cell system according to any one of the first to seventh aspects is branched from a cathode off gas path connected to a cathode of the fuel cell and the cathode off gas path And a condensed water path connected to the tank, wherein the tank is a condensed water tank for storing condensed water generated from the cathode off gas. According to such a configuration, it is possible to continue supplying water to the necessary place without supplying water from the outside. Since the condensed water discharged from the fuel cell contains almost no impurities, the life of the purifier is also extended.

本開示の第９態様において、例えば、第１〜第８態様のいずれか１つにかかる燃料電池システムは、前記燃料電池に供給されるべき水素ガスを生成する改質器をさらに備え、前記水は、前記浄化器を通って前記タンクから前記改質器に供給され、前記改質器において前記水素ガスの生成に使用される。このような構成によれば、浄化された水を改質器に供給できるので、スケールが改質器に堆積することを防止できる。 In a ninth aspect of the present disclosure, for example, the fuel cell system according to any one of the first to eighth aspects further includes a reformer that generates hydrogen gas to be supplied to the fuel cell, the water Is supplied from the tank to the reformer through the purifier and is used to generate the hydrogen gas in the reformer. According to such a configuration, since the purified water can be supplied to the reformer, it is possible to prevent the scale from being deposited on the reformer.

本開示の第１０態様において、例えば、第１〜第９態様のいずれか１つにかかる燃料電池システムでは、前記水は、前記燃料電池の冷却水である。浄化された水によって燃料電池を冷却できるので、燃料電池の内部にスケールが堆積することを防止できる。 In a tenth aspect of the present disclosure, for example, in the fuel cell system according to any one of the first to ninth aspects, the water is a cooling water of the fuel cell. Since the fuel cell can be cooled by the purified water, scale can be prevented from being deposited inside the fuel cell.

本開示の第１１態様において、例えば、第１〜第１０態様のいずれか１つにかかる燃料電池システムは、前記燃料電池に供給されるべき燃料ガスを加湿する加湿器をさらに備え、前記水は、前記浄化器を通って前記タンクから前記加湿器に供給される。第１１態様によれば、加湿器の内部にスケールが堆積することを防止できる。 In an eleventh aspect of the present disclosure, for example, the fuel cell system according to any one of the first to tenth aspects further includes a humidifier for humidifying the fuel gas to be supplied to the fuel cell, and the water is Through the purifier from the tank to the humidifier. According to the eleventh aspect, it is possible to prevent the scale from being deposited inside the humidifier.

本開示の第１２態様において、例えば、第１〜第１１態様のいずれか１つにかかる燃料電池システムは、前記燃料電池に供給されるべき酸化剤ガスを加湿する加湿器をさらに備え、前記水は、前記浄化器を通って前記タンクから前記加湿器に供給される。第１１態様によれば、加湿器の内部にスケールが堆積することを防止できる。 In a twelfth aspect of the present disclosure, for example, the fuel cell system according to any one of the first to eleventh aspects further includes a humidifier for humidifying an oxidant gas to be supplied to the fuel cell, the water Is supplied from the tank to the humidifier through the purifier. According to the eleventh aspect, it is possible to prevent the scale from being deposited inside the humidifier.

本開示の第１３態様において、例えば、第１〜第１２態様のいずれか１つにかかる燃料電池システムは、前記浄化器を通じて、前記タンクに貯留された前記水を汲み上げるポンプをさらに備え、前記燃料電池システムの設置時において、前記タンクに所定量の前記水が貯留されたのちに前記ポンプが起動される。第１３態様によれば、燃料電池システムを速やかに起動することが可能となる。 In a thirteenth aspect of the present disclosure, for example, the fuel cell system according to any one of the first to twelfth aspects further includes a pump for pumping up the water stored in the tank through the purifier, the fuel At the time of installation of the battery system, the pump is started after the predetermined amount of water is stored in the tank. According to the thirteenth aspect, it is possible to quickly start the fuel cell system.

本開示の第１４態様において、例えば、第１〜第１２態様のいずれか１つにかかる燃料電池システムは、前記浄化器を通じて、前記タンクに貯留された前記水を汲み上げるポンプをさらに備え、前記燃料電池システムの設置時において、前記タンクへの前記水の供給が開始された時点から所定時間経過後、前記ポンプが起動される。第１４態様によれば、燃料電池システムを速やかに起動することが可能となる。 In a fourteenth aspect of the present disclosure, for example, the fuel cell system according to any one of the first to twelfth aspects further includes a pump for pumping up the water stored in the tank through the purifier, the fuel At the time of installation of the battery system, the pump is started after a predetermined time has elapsed from the time when the supply of the water to the tank is started. According to the fourteenth aspect, it is possible to quickly start the fuel cell system.

本開示の第１５態様において、例えば、第１３又は第１４態様にかかる燃料電池システムは、前記タンクに貯留された前記水の温度を検出する温度センサをさらに備え、前記温度センサによって検出された前記水の温度に基づいて前記ポンプが起動される。水の温度が低いと、浄化器の解凍に時間がかかる。そのため、ポンプによって水の流れを作り、解凍を促進することが有効である。 In a fifteenth aspect of the present disclosure, for example, the fuel cell system according to the thirteenth or fourteenth aspect further includes a temperature sensor that detects a temperature of the water stored in the tank, and the fuel cell system detects the temperature detected by the temperature sensor The pump is started based on the temperature of the water. When the water temperature is low, it takes time to thaw the purifier. Therefore, it is effective to create a flow of water by a pump to promote thawing.

以下、本開示の実施形態について、図面を参照しながら説明する。本開示は、以下の実施形態に限定されない。 Hereinafter, embodiments of the present disclosure will be described with reference to the drawings. The present disclosure is not limited to the following embodiments.

図１に示すように、本開示の一実施形態にかかる燃料電池システム１００は、改質器１１及び燃料電池１３を備えている。改質器１１は、例えば、水蒸気改質反応（CH₄+H₂O→CO+3H₂）などの改質反応によって水素ガスを生成するための機器である。改質器１１には、改質反応を進行させるための改質触媒が収められている。改質器１１には、一酸化炭素を除去するための触媒も収められている。一酸化炭素を除去するための触媒には、ＣＯ変成触媒及びＣＯ選択酸化除去触媒が含まれる。改質器１１は、水及び原料ガスを用いて、水素ガスを生成する。原料ガスは、例えば、都市ガス、液化石油ガスなどの炭化水素ガスである。改質器１１で生成された水素ガスが燃料電池１３に供給される。燃料電池１３は、酸化剤ガスと水素ガスとを用いて電力を生成する。燃料電池１３は、例えば、固体高分子形燃料電池又は固体酸化物形燃料電池である。燃料電池１３の排熱によって湯が生成される。生成された湯は貯湯タンクに貯められる。 As shown in FIG. 1, a fuel cell system 100 according to an embodiment of the present disclosure includes a reformer 11 and a fuel cell 13. The reformer 11 is an apparatus for generating hydrogen gas by a reforming reaction such as, for example, a steam reforming reaction (CH ₄ + H ₂ O → CO + 3H ₂ ). The reformer 11 contains a reforming catalyst for advancing the reforming reaction. The reformer 11 also contains a catalyst for removing carbon monoxide. Catalysts for removing carbon monoxide include CO shift catalyst and CO selective oxidation removal catalyst. The reformer 11 generates hydrogen gas using water and a source gas. The source gas is, for example, a hydrocarbon gas such as a city gas or a liquefied petroleum gas. The hydrogen gas generated by the reformer 11 is supplied to the fuel cell 13. The fuel cell 13 generates electric power using an oxidant gas and a hydrogen gas. The fuel cell 13 is, for example, a polymer electrolyte fuel cell or a solid oxide fuel cell. Hot water is generated by the exhaust heat of the fuel cell 13. The generated hot water is stored in a hot water storage tank.

燃料電池システム１００は、さらに、燃料ガス供給経路１２、酸化剤ガス供給経路１４、アノードオフガス経路１６及びカソードオフガス経路１８を備えている。燃料ガス供給経路１２は、改質器１１から燃料電池１３に水素ガスを供給するための流路である。燃料ガス供給経路１２は、改質器１１と燃料電池１３のアノードガス入口とを接続している。酸化剤ガス供給経路１４は、燃料電池１３のカソードに酸化剤ガスとしての空気を供給するための流路である。酸化剤ガス供給経路１４には、空気供給器２０が設けられている。空気供給器２０は、燃料電池１３に空気を供給するためのデバイスである。空気供給器２０の例として、ファン、ブロワなどが挙げられる。酸化剤ガス供給経路１４には、加湿器、弁などの他の機器が配置されていてもよい。アノードオフガス経路１６は、未反応の水素ガス及び未反応の原料ガスを燃料電池１３のアノードから排出するための流路である。アノードオフガス経路１６は、燃料電池１３のアノードガス出口と改質器１１の内部に配置された燃焼器２２とを接続している。未反応の水素ガス及び未反応の原料ガスは、アノードオフガス経路１６を通じて、燃焼器２２に供給される。カソードオフガス経路１８は、未反応の酸化剤ガスを燃料電池１３のカソードから排出するための流路である。カソードオフガス経路１８は、燃料電池１３のカソードガス出口に接続されており、例えば、燃料電池システム１００の筐体の外部まで延びている。 The fuel cell system 100 further includes a fuel gas supply path 12, an oxidant gas supply path 14, an anode off gas path 16 and a cathode off gas path 18. The fuel gas supply path 12 is a flow path for supplying hydrogen gas from the reformer 11 to the fuel cell 13. The fuel gas supply path 12 connects the reformer 11 and the anode gas inlet of the fuel cell 13. The oxidant gas supply path 14 is a flow path for supplying air as an oxidant gas to the cathode of the fuel cell 13. An air supplier 20 is provided in the oxidant gas supply path 14. The air supplier 20 is a device for supplying air to the fuel cell 13. Examples of the air supply device 20 include a fan, a blower and the like. Other devices such as a humidifier and a valve may be disposed in the oxidant gas supply path 14. The anode off gas path 16 is a flow path for discharging the unreacted hydrogen gas and the unreacted source gas from the anode of the fuel cell 13. The anode off gas path 16 connects the anode gas outlet of the fuel cell 13 and the combustor 22 disposed inside the reformer 11. The unreacted hydrogen gas and the unreacted source gas are supplied to the combustor 22 through the anode off gas passage 16. The cathode off gas path 18 is a flow path for discharging the unreacted oxidant gas from the cathode of the fuel cell 13. The cathode off gas path 18 is connected to the cathode gas outlet of the fuel cell 13 and extends, for example, to the outside of the housing of the fuel cell system 100.

燃料電池システム１００は、さらに、第１タンク１５及び浄化器５０を備えている。第１タンク１５は、燃料電池１３の運転に使用される水を貯留するタンクである。本実施形態において、第１タンク１５は、改質器１１に供給されるべき水を貯留するタンクである。浄化器５０は、水を浄化するための部材である。水は、浄化器５０を通って第１タンク１５から改質器１１に供給され、改質器１１において水素ガスの生成に使用される。このような構成によれば、浄化された水を改質器１１に供給できるので、スケールが改質器１１に堆積することを防止できる。 The fuel cell system 100 further includes a first tank 15 and a purifier 50. The first tank 15 is a tank for storing water used for the operation of the fuel cell 13. In the present embodiment, the first tank 15 is a tank for storing water to be supplied to the reformer 11. The purifier 50 is a member for purifying water. Water is supplied from the first tank 15 to the reformer 11 through the purifier 50 and is used in the reformer 11 to generate hydrogen gas. According to such a configuration, since the purified water can be supplied to the reformer 11, the scale can be prevented from being deposited on the reformer 11.

燃料電池システム１００は、さらに、第１水経路１７及び第２水経路１９を備えている。第１水経路１７は、第１タンク１５から改質器１１まで延びている流路である。第２水経路１９は、所定の分岐位置ＢＰにおいて第１水経路１７から分岐し、第１タンク１５まで延びている流路である。 The fuel cell system 100 further includes a first water path 17 and a second water path 19. The first water path 17 is a flow path extending from the first tank 15 to the reformer 11. The second water path 19 is a flow path which branches from the first water path 17 at a predetermined branch position BP and extends to the first tank 15.

第１タンク１５には、温度センサ２１（第１温度センサ）が設けられている。温度センサ２１は、第１タンク１５の内部に配置されており、第１タンク１５に貯留された水の温度を検出する。温度センサ２１は、例えば、サーミスタを利用した温度センサ又は熱電対を利用した温度センサである。第１タンク１５には、カソードオフガスから生じた凝縮水及び燃焼排ガスから生じた凝縮水が集められ、貯留される。余分な水は、第１タンク１５から溢れ、例えば、燃料電池システム１００の筐体の外部に排出される。 The first tank 15 is provided with a temperature sensor 21 (first temperature sensor). The temperature sensor 21 is disposed inside the first tank 15 and detects the temperature of the water stored in the first tank 15. The temperature sensor 21 is, for example, a temperature sensor using a thermistor or a temperature sensor using a thermocouple. Condensed water generated from the cathode off gas and condensed water generated from the combustion exhaust gas are collected and stored in the first tank 15. Excess water overflows from the first tank 15 and is discharged to the outside of the housing of the fuel cell system 100, for example.

浄化器５０は、第１タンク１５の内部に配置されている。浄化器５０において浄化された水（純水）が第１水経路１７を通じて改質器１１に供給される。浄化器５０は、イオン交換樹脂、活性炭、抗菌材及び浸透膜から選ばれる少なくとも１つを含む。浄化器５０は、典型的には、イオン交換樹脂を含む。イオン交換樹脂は、陽イオン交換樹脂、陰イオン交換樹脂又はその両方である。イオン交換樹脂の形状は、粒子状であってもよく、繊維状であってもよい。繊維状のイオン交換樹脂は、薄膜の形状に成形されていてもよい。 The purifier 50 is disposed inside the first tank 15. The water (pure water) purified by the purifier 50 is supplied to the reformer 11 through the first water path 17. The purifier 50 contains at least one selected from ion exchange resin, activated carbon, an antibacterial material, and a permeable membrane. Purifier 50 typically comprises an ion exchange resin. The ion exchange resin is a cation exchange resin, an anion exchange resin or both. The shape of the ion exchange resin may be particulate or fibrous. The fibrous ion exchange resin may be formed into a thin film shape.

第１水経路１７には、ポンプ２５及び第１開閉弁２７が設けられている。ポンプ２５は、第１タンク１５と分岐位置ＢＰとの間に位置している。ポンプ２５は、浄化器５０を通じて、第１タンク１５に貯留された水を汲み上げる。ポンプ２５は、第１タンク１５の水を改質器１１に供給する役割を担っている。第１開閉弁２７は、分岐位置ＢＰと改質器１１との間に位置している。第１開閉弁２７を開くと改質器１１への水の供給が許可され、第１開閉弁２７を閉じると改質器１１への水の供給が禁止される。ポンプ２５は、例えば、ピストンポンプ、プランジャポンプ、ギヤポンプ、ベーンポンプなどの容積式ポンプである。第１開閉弁２７は、例えば、電磁弁である。 A pump 25 and a first on-off valve 27 are provided in the first water path 17. The pump 25 is located between the first tank 15 and the branch position BP. The pump 25 pumps up the water stored in the first tank 15 through the purifier 50. The pump 25 plays a role of supplying the water of the first tank 15 to the reformer 11. The first on-off valve 27 is located between the branch position BP and the reformer 11. When the first on-off valve 27 is opened, the water supply to the reformer 11 is permitted, and when the first on-off valve 27 is closed, the water supply to the reformer 11 is prohibited. The pump 25 is, for example, a positive displacement pump such as a piston pump, a plunger pump, a gear pump, or a vane pump. The first on-off valve 27 is, for example, a solenoid valve.

第２水経路１９は、上流部分１９１、下流部分１９３及び第２タンク１９５を有する。上流部分１９１は、分岐位置ＢＰに接続された一端と第２タンク１９５に接続された他端とを有する。下流部分１９３は、第２タンク１９５に接続された一端と第１タンク１５に接続された他端とを有する。第２タンク１９５には、燃料電池１３を冷却するための水が貯留されている。第２タンク１９５における水位が規定の水位を超えると、第２タンク１９５から水が溢れ、下流部分１９３を通じて第１タンク１５に移動する。 The second water path 19 has an upstream portion 191, a downstream portion 193 and a second tank 195. The upstream portion 191 has one end connected to the branch position BP and the other end connected to the second tank 195. The downstream portion 193 has one end connected to the second tank 195 and the other end connected to the first tank 15. Water for cooling the fuel cell 13 is stored in the second tank 195. When the water level in the second tank 195 exceeds the prescribed water level, water overflows from the second tank 195 and moves to the first tank 15 through the downstream portion 193.

第２タンク１９５には、ヒータ２９が設けられている。ヒータ２９は、第２タンク１９５の内部に配置されており、第２タンク１９５に貯留された水を必要に応じて加熱する。ヒータ２９によって第２タンク１９５の水温を速やかに上昇させることができる。ヒータ２９は、例えば、抵抗加熱式の電気ヒータである。本実施形態において、第２タンク１９５は第２水経路１９の一部である。したがって、ヒータ２９は、第２水経路１９に設けられている。 The second tank 195 is provided with a heater 29. The heater 29 is disposed inside the second tank 195 and heats the water stored in the second tank 195 as necessary. The water temperature of the second tank 195 can be quickly raised by the heater 29. The heater 29 is, for example, a resistance heating type electric heater. In the present embodiment, the second tank 195 is a part of the second water path 19. Therefore, the heater 29 is provided in the second water path 19.

第２タンク１９５には、さらに、温度センサ２３が設けられている。温度センサ２３は、第２タンク１９５の内部に配置されており、第２タンク１９５に貯留された水の温度を検出する。温度センサ２３も、例えば、サーミスタを利用した温度センサ又は熱電対を利用した温度センサである。ヒータ２９は、例えば、第２タンク１９５の水温が所定の温度範囲に収まるようにオンオフ制御される。「所定の温度範囲」は特に限定されず、燃料電池１３の能力、第２タンク１９５の容量などに応じて決められる。 The second tank 195 is further provided with a temperature sensor 23. The temperature sensor 23 is disposed inside the second tank 195 and detects the temperature of the water stored in the second tank 195. The temperature sensor 23 is also, for example, a temperature sensor using a thermistor or a temperature sensor using a thermocouple. The heater 29 is on / off controlled, for example, so that the water temperature of the second tank 195 falls within a predetermined temperature range. The “predetermined temperature range” is not particularly limited, and is determined according to the capacity of the fuel cell 13, the capacity of the second tank 195, and the like.

第２水経路１９には、第２開閉弁２８が設けられている。第２開閉弁２８は、詳細には、第２水経路１９の上流部分１９１に設けられており、分岐位置ＢＰとヒータ２９を内蔵した第２タンク１９５との間に位置している。第２開閉弁２８も、例えば、電磁弁である。 A second on-off valve 28 is provided in the second water path 19. In detail, the second on-off valve 28 is provided in the upstream portion 191 of the second water path 19 and is located between the branch position BP and the second tank 195 incorporating the heater 29. The second on-off valve 28 is also, for example, a solenoid valve.

本実施形態において、第１タンク１５、第１水経路１７の一部及び第２水経路１９は、循環回路を形成している。第１開閉弁２７を閉じ、第２開閉弁２８を開き、ポンプ２５を作動させると、第１タンク１５の水が循環回路を循環する。第１開閉弁２７を開き、第２開閉弁２８を閉じ、ポンプ２５を作動させると、第１タンク１５の水が改質器１１に供給される。 In the present embodiment, the first tank 15, a part of the first water path 17, and the second water path 19 form a circulation circuit. When the first on-off valve 27 is closed, the second on-off valve 28 is opened, and the pump 25 is operated, the water in the first tank 15 circulates in the circulation circuit. When the first on-off valve 27 is opened, the second on-off valve 28 is closed, and the pump 25 is operated, the water of the first tank 15 is supplied to the reformer 11.

燃料電池システム１００は、凝縮水経路２４をさらに備えている。凝縮水経路２４は、カソードオフガス経路１８から分岐して第１タンク１５に接続されている。本実施形態において、凝縮水経路２４は、第２水経路１９の下流部分１９３を介して、第１タンク１５に接続されている。カソードオフガスから生成した凝縮水は、凝縮水経路２４及び第２水経路１９の下流部分１９３を通じて、第１タンク１５に導かれる。凝縮水経路２４は、第１タンク１５に直接接続されていてもよい。第１タンク１５は、凝縮水を貯留する凝縮水タンクである。このような構成によれば、外部から水を補給することなく、改質器１１に水を供給し続けることが可能である。燃料電池１３から排出された凝縮水に不純物は殆ど含まれていないので、浄化器５０の寿命も延びる。 The fuel cell system 100 further includes a condensed water path 24. The condensed water path 24 is branched from the cathode off gas path 18 and connected to the first tank 15. In the present embodiment, the condensed water path 24 is connected to the first tank 15 via the downstream portion 193 of the second water path 19. Condensed water generated from the cathode off gas is introduced to the first tank 15 through the condensed water path 24 and the downstream portion 193 of the second water path 19. The condensed water path 24 may be directly connected to the first tank 15. The first tank 15 is a condensed water tank that stores condensed water. According to such a configuration, it is possible to continue supplying water to the reformer 11 without supplying water from the outside. Since the condensed water discharged from the fuel cell 13 contains almost no impurities, the life of the purifier 50 is also extended.

燃料電池システム１００は、さらに、冷却水回路３１、熱交換器３３及び熱回収水路３５を備えている。冷却水回路３１は、第２タンク１９５と燃料電池１３との間で水を循環させるための流路である。冷却水回路３１によって、燃料電池１３を効率的に冷却できるとともに、燃料電池１３の排熱を温水の形で燃料電池１３の外部に取り出すことができる。冷却水回路３１は、送り経路３１１及び戻し経路３１２を有する。送り経路３１１及び戻し経路３１２は、それぞれ、燃料電池１３と第２タンク１９５とを接続している。送り経路３１１を通じて、第２タンク１９５の水が冷却水として燃料電池１３に供給される。戻し経路３１２を通じて、燃料電池１３から第２タンク１９５に水が戻される。 The fuel cell system 100 further includes a cooling water circuit 31, a heat exchanger 33 and a heat recovery water passage 35. The cooling water circuit 31 is a flow path for circulating water between the second tank 195 and the fuel cell 13. The cooling water circuit 31 can efficiently cool the fuel cell 13, and the exhaust heat of the fuel cell 13 can be extracted outside the fuel cell 13 in the form of hot water. The coolant circuit 31 has a feed path 311 and a return path 312. The feed path 311 and the return path 312 respectively connect the fuel cell 13 and the second tank 195. The water of the second tank 195 is supplied to the fuel cell 13 as cooling water through the feed path 311. Water is returned from the fuel cell 13 to the second tank 195 through the return path 312.

冷却水回路３１には、ポンプ３７が設けられている。本実施形態では、ポンプ３７は、冷却水回路３１の送り経路３１１に配置されている。ポンプ３７は、戻し経路３１２に配置されていてもよい。先に説明した容積式ポンプの１つをポンプ３７として使用できる。 The coolant circuit 31 is provided with a pump 37. In the present embodiment, the pump 37 is disposed in the feed path 311 of the cooling water circuit 31. The pump 37 may be disposed in the return path 312. One of the positive displacement pumps described above can be used as pump 37.

熱交換器３３は、冷却水回路３１に配置されている。本実施形態では、熱交換器３３は、冷却水回路３１の送り経路３１１に配置されている。熱交換器３３は、例えば、二重管式熱交換器、プレート式熱交換器などの液−液熱交換器である。 The heat exchanger 33 is disposed in the cooling water circuit 31. In the present embodiment, the heat exchanger 33 is disposed in the feed path 311 of the cooling water circuit 31. The heat exchanger 33 is, for example, a liquid-liquid heat exchanger such as a double-pipe heat exchanger or a plate heat exchanger.

熱回収水路３５は、燃料電池１３の排熱を回収するための流路である。熱回収水路３５は、送り経路３５１及び戻し経路３５２を含む。送り経路３５１及び戻し経路３５２は、それぞれ、熱交換器３３に接続されている。送り経路３５１は、熱回収水路３５の上流部分を構成している。戻し経路３５２は、熱回収水路３５の下流部分を構成している。戻し経路３５２は、熱交換器３３において加熱された水を貯湯タンク（図示せず）に導くための流路である。送り経路３５１は、熱交換器３３において加熱されるべき水を熱交換器３３に導くための流路である。熱交換器３３は、熱回収水路３５を流れる水と冷却水回路３１を流れる水とを熱交換させるように構成されている。つまり、熱交換器３３は、冷却水回路３１の冷却水の熱によって貯湯タンク（図示省略）に貯められるべき水を加熱する役割を担っている。 The heat recovery water passage 35 is a flow passage for recovering the exhaust heat of the fuel cell 13. The heat recovery channel 35 includes a feed path 351 and a return path 352. The feed path 351 and the return path 352 are each connected to the heat exchanger 33. The feed path 351 constitutes an upstream portion of the heat recovery water passage 35. The return path 352 constitutes a downstream portion of the heat recovery water passage 35. The return path 352 is a flow path for leading the water heated in the heat exchanger 33 to a hot water storage tank (not shown). The feed path 351 is a flow path for leading the water to be heated in the heat exchanger 33 to the heat exchanger 33. The heat exchanger 33 is configured to exchange heat between the water flowing through the heat recovery water passage 35 and the water flowing through the cooling water circuit 31. That is, the heat exchanger 33 plays the role of heating the water to be stored in the hot water storage tank (not shown) by the heat of the cooling water of the cooling water circuit 31.

熱回収水路３５には、ポンプ３９が設けられている。本実施形態では、ポンプ３９は、熱回収水路３５の送り経路３５１に配置されている。ポンプ３９は、戻し経路３５２に配置されていてもよい。先に説明した容積式ポンプの１つをポンプ３９として使用できる。 The heat recovery water channel 35 is provided with a pump 39. In the present embodiment, the pump 39 is disposed in the feed path 351 of the heat recovery water passage 35. The pump 39 may be disposed in the return path 352. One of the positive displacement pumps described above can be used as pump 39.

燃料電池システム１００は、さらに、給水路３６及び開閉弁３８を備えている。開閉弁３８は、給水路３６に配置されている。給水路３６は、第２タンク１９５に水を供給するための経路である。本実施形態において、給水路３６は、熱回収水路３５から分岐して第２タンク１９５に接続されている。詳細には、給水路３６は、ポンプ３９と熱交換器３３との間において熱回収水路３５の送り経路３５１から分岐している。開閉弁３８を開き、熱回収水路３５に水を流すと、給水路３６を通じて第２タンク１９５に水が供給される。開閉弁３８を閉じると、第２タンク１９５への水の供給が遮断される。第２タンク１９５に供給される水は、例えば市水である。市水の供給圧力又はポンプ３９の働きによって、水が第２タンク１９５に供給される。 The fuel cell system 100 further includes a water supply passage 36 and an on-off valve 38. The on-off valve 38 is disposed in the water supply passage 36. The water supply path 36 is a path for supplying water to the second tank 195. In the present embodiment, the water supply passage 36 branches from the heat recovery water passage 35 and is connected to the second tank 195. Specifically, the water supply passage 36 branches from the feed passage 351 of the heat recovery water passage 35 between the pump 39 and the heat exchanger 33. When the on-off valve 38 is opened to flow water into the heat recovery water passage 35, the water is supplied to the second tank 195 through the water supply passage 36. When the on-off valve 38 is closed, the water supply to the second tank 195 is shut off. The water supplied to the second tank 195 is, for example, city water. Water is supplied to the second tank 195 by the supply pressure of city water or the action of the pump 39.

燃料電池システム１００は、さらに、温度センサ４５（第２温度センサ）を備えている。温度センサ４５は、燃料電池システム１００の周囲温度を検出する。温度センサ４５は、例えば、燃料電池システム１００の筐体の内部に配置されている。温度センサ４５によって検出された周囲温度に応じて、各経路における水の凍結を防止するための処理が実行される。例えば、燃料電池１３で発電が行われていない期間において、温度センサ４５によって検出された周囲温度が所定温度を下回った場合、ヒータ２９で水を加熱しながら循環回路に水を循環させる。 The fuel cell system 100 further includes a temperature sensor 45 (second temperature sensor). The temperature sensor 45 detects the ambient temperature of the fuel cell system 100. The temperature sensor 45 is disposed, for example, inside the housing of the fuel cell system 100. Depending on the ambient temperature detected by the temperature sensor 45, processing is performed to prevent water from freezing in each path. For example, when the ambient temperature detected by the temperature sensor 45 falls below a predetermined temperature in a period when power generation is not performed by the fuel cell 13, the water is circulated in the circulation circuit while heating the water by the heater 29.

燃料電池システム１００は、さらに、制御器４１を備えている。制御器４１は、例えば、Ａ／Ｄ変換回路、入出力回路、演算回路、記憶装置などを含むＤＳＰ（Digital Signal Processor）である。温度センサ２１，２３及び４５の検出信号が制御器４１に入力される。制御器４１には、流量計、ガスセンサなどの他の計測機器（図示省略）からも検出信号が入力される。制御器４１は、温度センサ、流量計、ガスセンサなどの計測機器の計測結果に基づき、ポンプ２５、第１開閉弁２７、ヒータ２９、第２開閉弁２８、ポンプ３７などの制御対象を制御する。制御器４１には、燃料電池システム１００を適切に運転するためのプログラムが格納されている。 The fuel cell system 100 further includes a controller 41. The controller 41 is, for example, a DSP (Digital Signal Processor) including an A / D conversion circuit, an input / output circuit, an arithmetic circuit, a storage device, and the like. Detection signals of the temperature sensors 21, 23 and 45 are input to the controller 41. The controller 41 also receives detection signals from other measuring devices (not shown) such as a flow meter and a gas sensor. The controller 41 controls controlled objects such as the pump 25, the first on-off valve 27, the heater 29, the second on-off valve 28, and the pump 37 based on the measurement results of measurement devices such as temperature sensors, flow meters, and gas sensors. The controller 41 stores a program for operating the fuel cell system 100 properly.

本実施形態において、各流路は、少なくとも１つの配管によって構成されている。配管は、ステンレス管などの金属配管であってもよいし、樹脂配管であってもよい。 In the present embodiment, each flow path is constituted by at least one pipe. The pipe may be a metal pipe such as a stainless steel pipe, or may be a resin pipe.

次に、第１タンク１５の構造を詳しく説明する。 Next, the structure of the first tank 15 will be described in detail.

本実施形態において、浄化器５０は、第１タンク１５の内部に配置されている。燃料電池システム１００の設置時に浄化器５０が凍結していたとしても、外部から第１タンク１５に水が供給されて第１タンク１５に水が貯留された時点で、水の熱が浄化器５０に効率的に伝わり、浄化器５０の凍結を速やかに解消することができる。これにより、改質器１１に水を供給することが可能となり、燃料電池システム１００を運転することが可能となる。第１タンク１５に供給された水の温度は０℃よりも高いので、周囲温度が０℃未満であったとしても、上記の効果が得られる。ドライヤなどの加熱手段で浄化器５０を加熱して凍結を解消させる必要がないので、燃料電池システム１００の設置の際の作業効率が向上する。凍結を解消するためのヒータが必須とされないので、燃料電池システム１００のコストを低減することができる。 In the present embodiment, the purifier 50 is disposed inside the first tank 15. Even if the clarifier 50 is frozen at the time of installation of the fuel cell system 100, the heat of the water is clarifier 50 when water is supplied from the outside to the first tank 15 and the water is stored in the first tank 15. Effectively, and the freezing of the purifier 50 can be quickly eliminated. Thus, water can be supplied to the reformer 11, and the fuel cell system 100 can be operated. Since the temperature of the water supplied to the first tank 15 is higher than 0 ° C., the above effect can be obtained even if the ambient temperature is less than 0 ° C. Since there is no need to heat the purifier 50 by heating means such as a dryer to eliminate freezing, the working efficiency at the time of installation of the fuel cell system 100 is improved. The cost of the fuel cell system 100 can be reduced because a heater for eliminating freezing is not essential.

浄化器５０の凍結が完全に解消する前においても、第１開閉弁２７を閉じ、第２開閉弁２８を開いてポンプ２５を動かせば、氷の融解によって生じた僅かな隙間を通じて、水が流れてポンプ２５に吸い込まれる。ポンプ２５の働きによって、水は、第１水経路１７及び第２水経路１９を経由して、第１タンク１５に戻される。循環回路に水を循環させることによって、浄化器５０の凍結が短い時間で解消されうる。このとき、第２タンク１９５のヒータ２９がオンであってもよい。 Even before freezing of the purifier 50 is completely eliminated, if the first on-off valve 27 is closed and the second on-off valve 28 is opened and the pump 25 is operated, water flows through a slight gap created by melting of ice. It is sucked into the pump 25. Water is returned to the first tank 15 via the first water passage 17 and the second water passage 19 by the action of the pump 25. By circulating water in the circulation circuit, freezing of the purifier 50 can be eliminated in a short time. At this time, the heater 29 of the second tank 195 may be on.

図２に示すように、第１タンク１５は、本体部６１、収容部６３及び隔壁６５を有する。本体部６１は、水を貯留する部分であって、第１タンク１５の入口１５ａを有する部分である。収容部６３は、浄化器５０を収容する部分であって、第１タンク１５の出口１５ｂを有する部分である。隔壁６５は、本体部６１と収容部６３とを仕切っている。言い換えれば、本体部６１と収容部６３とが隔壁６５を共有している。収容部６３は開口６３ｐを有する。開口６３ｐを通じて、本体部６１の内部空間と収容部６３の内部空間とが連通している。このような構成によれば、浄化器５０が凍結して水が収容部６３に流入できない場合においても、隔壁６５を通じて、本体部６１に貯留された水から収容部６３に配置された浄化器５０に水の持つ熱が伝わる。これにより、浄化器５０の凍結を速やかに解消することができる。本体部６１と収容部６３とを接続する配管が存在しないので、簡素な構造でありながら、配管の凍結も回避できる。 As shown in FIG. 2, the first tank 15 has a main body portion 61, a housing portion 63 and a partition wall 65. The main body portion 61 is a portion for storing water, and is a portion having an inlet 15 a of the first tank 15. The housing portion 63 is a portion for housing the purifier 50 and is a portion having the outlet 15 b of the first tank 15. The partition wall 65 divides the main body portion 61 and the housing portion 63. In other words, the main body portion 61 and the housing portion 63 share the partition wall 65. The housing portion 63 has an opening 63p. The internal space of the main body portion 61 and the internal space of the housing portion 63 communicate with each other through the opening 63 p. According to such a configuration, even when the purifier 50 is frozen and water can not flow into the containing portion 63, the purifier 50 disposed in the containing portion 63 from the water stored in the main body portion 61 through the partition wall 65 The heat of water is transmitted to Thereby, freezing of the purifier 50 can be eliminated promptly. Since there is no pipe connecting the main body 61 and the housing 63, freezing of the pipe can be avoided while having a simple structure.

第１タンク１５の入口１５ａには、第２水経路１９の下流部分１９３が接続されている。第１タンク１５の出口１５ｂには、第１水経路１７が接続されている。水は、入口１５ａから第１タンク１５の本体部６１に供給され、収容部６３を通って、出口１５ｂから第１タンク１５の外部に排出される。 The downstream portion 193 of the second water passage 19 is connected to the inlet 15 a of the first tank 15. The first water path 17 is connected to the outlet 15 b of the first tank 15. Water is supplied from the inlet 15 a to the main body 61 of the first tank 15, passes through the housing 63, and is discharged from the outlet 15 b to the outside of the first tank 15.

第１タンク１５は、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエチレンテレフタレートなどの樹脂によって作られている。本体部６１を構成する外壁部分、収容部６３を構成する外壁部分及び隔壁６５は、例えば、樹脂で作られている。隔壁６５の厚さは、水の熱が浄化器５０に十分に伝わるように適切に調整されている。収容部６３には、浄化器５０が配置されている。収容部６３から浄化器５０が脱落することを防止するために、収容部６３の開口６３ｐには、樹脂製又は金属製のメッシュ部材５２が取り付けられている。収容部６３から浄化器５０が水とともに流出することを防止するために、出口１５ｂと浄化器５０との間には、樹脂製又は金属製のメッシュ部材５２が配置されている。メッシュ部材５２は、例えば、溶着によって第１タンク１５に固定されている。 The first tank 15 is made of, for example, a resin such as polyethylene, polypropylene or polyethylene terephthalate. The outer wall part which comprises the main-body part 61, the outer wall part which comprises the accommodating part 63, and the partition 65 are made of resin, for example. The thickness of the partition wall 65 is properly adjusted so that the heat of water can be sufficiently transmitted to the purifier 50. In the housing portion 63, the purifier 50 is disposed. A resin or metal mesh member 52 is attached to the opening 63 p of the housing portion 63 in order to prevent the purifier 50 from falling out of the housing portion 63. A resin or metal mesh member 52 is disposed between the outlet 15 b and the purifier 50 in order to prevent the purifier 50 from flowing out with the water from the housing portion 63. The mesh member 52 is fixed to the first tank 15 by welding, for example.

第１タンク１５において、本体部６１の容積は、例えば、収容部６３の容積よりも大きい。これにより、十分な量の水を本体部６１に貯めることができる。十分な量の水は、大きい熱容量を有する。このことは、浄化器５０の凍結を確実に解消することに有利に働く。 In the first tank 15, for example, the volume of the main body portion 61 is larger than the volume of the housing portion 63. As a result, a sufficient amount of water can be stored in the main body portion 61. A sufficient amount of water has a large heat capacity. This is advantageous to ensure that the purifier 50 is frozen.

隔壁６５の下端６５ｅと第１タンク１５の内部底面１５ｐとの間に隙間１５ｈが存在する。この隙間１５ｈは、本体部６１の内部空間の一部である。本体部６１の一部が収容部６３の下方まで延びている。このような構成によれば、本体部６１に貯留された水が本体部６１から収容部６３にスムーズに移動できる。収容部６３が第１タンク１５の内部底面１５ｐに向かって開口している。出口１５ｂが収容部６３の上部に位置している。開口６３ｐから出口１５ｂに向かって水が浄化器５０を通過するとき、水は重力に逆らって進む。このような構成によれば、浄化器５０の全体に水を均一に流すことができる。 There is a gap 15 h between the lower end 65 e of the partition wall 65 and the inner bottom surface 15 p of the first tank 15. The gap 15 h is a part of the internal space of the main body 61. A portion of the main body portion 61 extends to the lower side of the housing portion 63. According to such a configuration, the water stored in the main body portion 61 can be smoothly moved from the main body portion 61 to the housing portion 63. The housing portion 63 opens toward the inner bottom surface 15 p of the first tank 15. The outlet 15 b is located at the top of the housing portion 63. When water passes from the opening 63p to the outlet 15b, the water travels against gravity. According to such a configuration, water can be uniformly flowed throughout the purifier 50.

第１タンク１５は、第１タンク１５における水位が規定の水位Ｌを超えたときに余剰の水を燃料電池システム１００の外部に排出するための排出口１５ｃを有する。本実施形態において、排出口１５ｃは、本体部６１に設けられている。排出口１５ｃには、排水経路６７が接続されている。排水経路６７は、例えば、燃料電池システム１００の筐体の外部まで延びている。規定の水位Ｌは、浄化器５０の上端５０ｔよりも上に位置している。このような構成によれば、浄化器５０のどの部分が凍結していたとしても、水の熱を凍結した部分に効率的に与えることができる。 The first tank 15 has a discharge port 15 c for discharging surplus water to the outside of the fuel cell system 100 when the water level in the first tank 15 exceeds the prescribed water level L. In the present embodiment, the discharge port 15 c is provided in the main body portion 61. A drainage path 67 is connected to the discharge port 15c. The drainage path 67 extends to the outside of the housing of the fuel cell system 100, for example. The prescribed water level L is located above the upper end 50 t of the purifier 50. According to such a configuration, even if any part of the purifier 50 is frozen, the heat of water can be efficiently applied to the frozen part.

本体部６１は、さらに、水抜き口１５ｄを有する。水抜き口１５ｄには、栓（図示せず）が取り付けられている。栓を水抜き口１５ｄから外すことによって、燃料電池システム１００から水を抜き取ることができる。なお、第１タンク１５の入口１５ａが省略され、水抜き口１５ｄから第１タンク１５に水が補給されてもよい。 The main body 61 further has a water outlet 15 d. A plug (not shown) is attached to the drainage port 15d. Water can be withdrawn from the fuel cell system 100 by removing the plug from the drainage port 15d. In addition, the inlet 15a of the 1st tank 15 may be abbreviate | omitted, and water may be replenished to the 1st tank 15 from the water drain 15d.

次に、燃料電池システム１００の設置方法について説明する。 Next, a method of installing the fuel cell system 100 will be described.

燃料電池システム１００の出荷前において、燃料電池システム１００を正常に運転できるかどうかを確かめるための検査が工場で行われる。検査後、燃料電池システム１００は、家庭、公共施設、商業施設などの所定の設置場所へと運搬される。水は、第１タンク１５の水抜き口１５ｄを通じて抜き取られる。このとき、浄化器５０に水が残存する。燃料電池システム１００を所定の設置場所で組み立てたのち、開閉弁３８を開き、第２タンク１９５に水を補給する。第２タンク１９５の水位が規定の水位を超えると、水は、第２タンク１９５から溢れ、第２水経路１９の下流部分１９３を通じて第１タンク１５に供給され、貯留される。このとき、浄化器５０が凍結していたとしても、第１タンク１５に水が貯留された時点で、水の熱が浄化器５０に効率的に伝わり、浄化器５０の凍結を解消することができる。 Prior to shipment of the fuel cell system 100, a test is performed at the factory to see if the fuel cell system 100 can be operated normally. After the inspection, the fuel cell system 100 is transported to a predetermined installation place such as a home, a public facility, or a commercial facility. Water is drawn through the water outlet 15 d of the first tank 15. At this time, water remains in the purifier 50. After the fuel cell system 100 is assembled at a predetermined installation location, the on-off valve 38 is opened to refill the second tank 195 with water. When the water level of the second tank 195 exceeds the prescribed water level, water overflows from the second tank 195, is supplied to the first tank 15 through the downstream portion 193 of the second water path 19, and is stored. At this time, even if the purifier 50 is frozen, when water is stored in the first tank 15, the heat of the water is efficiently transmitted to the purifier 50 to cancel the freezing of the purifier 50. it can.

浄化器５０の凍結が完全に解消する前においても、第１開閉弁２７を閉じ、第２開閉弁２８を開いてポンプ２５を動かすことができる。燃料電池システム１００の設置時において、第１タンク１５には、空の状態から徐々に水が貯められる。第１タンク１５に所定量の水が貯留されたのちにポンプ２５を起動させる。ポンプ２５を起動させるタイミングは特に限定されない。例えば、第１タンク１５の水位が規定の水位Ｌに達した場合にポンプ２５を起動させる。あるいは、第１タンク１５への水の供給が開始された時点から所定時間経過後にポンプ２５を起動してもよい。「所定時間」は、例えば、第１タンク１５に十分な量の水が貯留されると推測される時間であって、実験によって予め調べられた時間である。「第１タンク１５への水の供給が開始された時点」は、第１タンク１５に水が実際に貯まり始めた時点であってもよいし、第２タンク１９５への水の供給が始まった時点であってもよい。前者の時点は、例えば、温度センサ２１の検出結果から判断することが可能である。後者の時点は、例えば、温度センサ２３の検出結果から判断することが可能である。 Even before freezing of the purifier 50 is completely eliminated, the first on-off valve 27 can be closed and the second on-off valve 28 can be opened to operate the pump 25. When the fuel cell system 100 is installed, water is gradually stored in the first tank 15 from an empty state. After a predetermined amount of water is stored in the first tank 15, the pump 25 is started. The timing at which the pump 25 is started is not particularly limited. For example, when the water level of the first tank 15 reaches a prescribed water level L, the pump 25 is started. Alternatively, the pump 25 may be started after a predetermined time has elapsed from the time when the supply of water to the first tank 15 is started. The "predetermined time" is, for example, a time when it is estimated that a sufficient amount of water is stored in the first tank 15, and is a time previously checked by an experiment. "When the water supply to the first tank 15 is started" may be when the water actually starts to be stored in the first tank 15, or the water supply to the second tank 195 starts. It may be a point in time. The former time point can be determined from, for example, the detection result of the temperature sensor 21. The latter time point can be determined, for example, from the detection result of the temperature sensor 23.

ポンプ２５を起動すると、氷の融解によって生じた僅かな隙間を通じて、水が流れてポンプ２５に吸い込まれる。ポンプ２５の働きによって、水は、第１水経路１７及び第２水経路１９を経由して、第１タンク１５に戻される。水を循環させることによって、浄化器５０の凍結が短い時間で解消されうる。その結果、燃料電池システム１００を速やかに起動することが可能となる。このような制御は、外気温度が低いとき（例えば、０℃未満のとき）に特に有効である。 When the pump 25 is started, water flows and is drawn into the pump 25 through a slight gap created by the melting of ice. Water is returned to the first tank 15 via the first water passage 17 and the second water passage 19 by the action of the pump 25. By circulating the water, freezing of the purifier 50 can be eliminated in a short time. As a result, the fuel cell system 100 can be rapidly activated. Such control is particularly effective when the outside air temperature is low (eg, less than 0 ° C.).

なお、燃料電池システム１００の設置時において、第１タンク１５に貯留された水の温度から浄化器５０の解凍状況を推定し、推定結果に応じてポンプ２５を起動してもよい。例えば、第１タンク１５に貯留された水の温度に基づいて、ポンプ２５を起動してもよい。第１タンク１５に供給されて第１タンク１５に貯留された水は、浄化器５０に顕熱を与え、浄化器５０の一部を解凍する。この過程で第１タンク１５に貯留された水の温度が低下する。第１タンク１５に貯留された水の温度を検出してポンプ２５を動作させて水の流れを作り、解凍を促進することが有効である。例えば、水の温度が初期温度から数度低下した場合にポンプ２５を起動してもよい。 At the time of installation of the fuel cell system 100, the thawing state of the purifier 50 may be estimated from the temperature of the water stored in the first tank 15, and the pump 25 may be started according to the estimation result. For example, the pump 25 may be started based on the temperature of the water stored in the first tank 15. The water supplied to the first tank 15 and stored in the first tank 15 provides sensible heat to the purifier 50 to thaw a part of the purifier 50. In this process, the temperature of the water stored in the first tank 15 decreases. It is effective to detect the temperature of the water stored in the first tank 15 and operate the pump 25 to create a flow of water to promote thawing. For example, the pump 25 may be started when the temperature of water drops several degrees from the initial temperature.

本実施形態において、温度センサ２１は、浄化器５０の近傍に配置されている。温度センサ２１は、例えば、浄化器５０の下方に配置されている。このような位置に温度センサ２１が配置されていると、温度センサ２１の検出結果から浄化器５０の解凍状況を把握することができる。ただし、温度センサ２１の位置は特に限定されない。 In the present embodiment, the temperature sensor 21 is disposed in the vicinity of the purifier 50. The temperature sensor 21 is disposed, for example, below the purifier 50. When the temperature sensor 21 is arranged at such a position, the thawing condition of the purifier 50 can be grasped from the detection result of the temperature sensor 21. However, the position of the temperature sensor 21 is not particularly limited.

浄化器５０の解凍を促進するための上記の制御は、制御器４１によって実行されうる。 The above control to promote the thawing of the purifier 50 may be performed by the controller 41.

図２を参照して説明した第１タンク１５は、浄水ユニットとして、水を貯留すること及び浄化された水が必要とされる様々なシステムに適用可能である。すなわち、浄水ユニットは、本体部６１、収容部６３及び隔壁６５を有する。本体部６１は、入口１５ａを有し、水を貯留する部分である。収容部６３は、出口１５ｂを有し、浄化器５０を収容する部分である。隔壁６５は、本体部６１と収容部６３とを仕切っている。収容部６３は、さらに、開口６３ｐを有する。開口６３ｐを通じて、本体部６１の内部空間と収容部６３の内部空間とが連通している。このような構成によれば、浄化器５０が凍結して水が収容部６３に流入できない場合においても、隔壁６５を通じて、本体部６１に貯留された水から収容部６３に配置された浄化器５０に水の持つ熱が伝わる。これにより、浄化器５０の凍結を速やかに解消することができる。浄水ユニットの他の詳細な構造は、第１タンク１５について説明した通りである。 The first tank 15 described with reference to FIG. 2 can be applied as a water purification unit to various systems for storing water and requiring purified water. That is, the water purification unit includes the main body 61, the housing 63, and the partition wall 65. The main body portion 61 has an inlet 15a and is a portion for storing water. The housing portion 63 is a portion having the outlet 15 b and housing the purifier 50. The partition wall 65 divides the main body portion 61 and the housing portion 63. The housing portion 63 further has an opening 63p. The internal space of the main body portion 61 and the internal space of the housing portion 63 communicate with each other through the opening 63 p. According to such a configuration, even when the purifier 50 is frozen and water can not flow into the containing portion 63, the purifier 50 disposed in the containing portion 63 from the water stored in the main body portion 61 through the partition wall 65 The heat of water is transmitted to Thereby, freezing of the purifier 50 can be eliminated promptly. The other detailed structure of the water purification unit is as described for the first tank 15.

以下、いくつかの変形例について説明する。図１及び図２を参照して説明した実施形態と各変形例との間の共通する要素には同じ参照符号を付し、それらの説明を省略することがある。技術的に矛盾しない限り、実施形態及び変形例は、相互に組み合わされてもよい。 Hereinafter, some modifications will be described. Common elements between the embodiment and the modifications described with reference to FIGS. 1 and 2 may be denoted by the same reference numerals, and the description thereof may be omitted. The embodiments and variations may be combined with each other, as long as no technical contradiction arises.

（変形例１）
燃料電池システム１００は、図２を参照して説明した第１タンク１５に代えて、図３に示す構造を備えていてもよい。 (Modification 1)
The fuel cell system 100 may have a structure shown in FIG. 3 instead of the first tank 15 described with reference to FIG.

図３に示すように、本変形例において、浄化器７０が第１タンク８０に接している。本変形例においても、図２を参照して説明した効果が得られる。すなわち、燃料電池システム１００の設置時に浄化器７０が凍結していたとしても、外部から第１タンク８０に水が供給されて第１タンク８０に水が貯留された時点で、水の熱が浄化器７０に効率的に伝わり、浄化器７０の凍結を速やかに解消することができる。これにより、改質器１１に水を供給することが可能となり、燃料電池システム１００を運転することが可能となる。 As shown in FIG. 3, in the present modification, the purifier 70 is in contact with the first tank 80. Also in this modification, the effects described with reference to FIG. 2 can be obtained. That is, even if the purifier 70 is frozen when the fuel cell system 100 is installed, the heat of the water is purified when the water is supplied from the outside to the first tank 80 and the water is stored in the first tank 80. It can be efficiently transmitted to the vessel 70, and the freezing of the purifier 70 can be quickly eliminated. Thus, water can be supplied to the reformer 11, and the fuel cell system 100 can be operated.

浄化器７０は、第１タンク８０の外部に配置されている。浄化器７０は、容器７２と、容器７２に収容された浄化エレメント６０とを含む。浄化エレメント６０は、図２に示す浄化器５０そのものでありうる。つまり、浄化器７０が専用の容器７２を有している点において、図３に示す構造は、図２に示す構造と異なる。容器７２の内部において、浄化エレメント６０の上方にメッシュ部材５２が配置されている。容器７２の内部において、浄化エレメント６０の下方にメッシュ部材５２が配置されている。 The purifier 70 is disposed outside the first tank 80. Purifier 70 includes a container 72 and a purification element 60 housed in container 72. The purification element 60 may be the purifier 50 itself shown in FIG. That is, the structure shown in FIG. 3 differs from the structure shown in FIG. 2 in that the purifier 70 has a dedicated container 72. A mesh member 52 is disposed above the purification element 60 inside the container 72. A mesh member 52 is disposed below the purification element 60 inside the container 72.

第１タンク８０は、入口８０ａ及び出口８０ｂを有する。浄化器７０は、入口７２ａ及び出口７２ｂを有する。第１タンク８０は、連絡路７４（第３水経路）によって浄化器７０に接続されている。詳細には、連絡路７４は、第１タンク８０の出口８０ｂと浄化器７０の入口７２ａとを接続している。入口８０ａから第１タンク８０に水が補給される。出口８０ｂから第１タンク８０の外部に水が排出される。第１タンク８０から排出された水は、連絡路７４を流れ、入口７２ａから浄化器７０の内部に導かれる。水は、浄化エレメント６０を通過し、出口７２ｂから浄化器７０の外部に排出される。 The first tank 80 has an inlet 80a and an outlet 80b. The purifier 70 has an inlet 72a and an outlet 72b. The first tank 80 is connected to the purifier 70 by a communication path 74 (third water path). In detail, the communication path 74 connects the outlet 80 b of the first tank 80 and the inlet 72 a of the purifier 70. Water is supplied to the first tank 80 from the inlet 80a. Water is discharged from the outlet 80 b to the outside of the first tank 80. The water discharged from the first tank 80 flows through the communication path 74 and is led to the inside of the purifier 70 from the inlet 72 a. Water passes through the purification element 60 and is discharged from the outlet 72 b to the outside of the purifier 70.

本変形例において、容器７２の外周面７２ｐが第１タンク８０の外周面８０ｐに接している。詳細には、外周面７２ｐが外周面８０ｐに直接接している。言い換えれば、浄化器７０が第１タンク８０に面接触している。このような構成によれば、第１タンク８０に貯留された水の熱が浄化器７０に効率的に伝わり、浄化器７０の凍結を速やかに解消することができる。なお、外周面７２ｐと外周面８０ｐとの間に金属箔などの伝熱部材が配置されていてもよい。この場合、伝熱部材は、浄化器７０の一部又は第１タンク８０の一部とみなされる。浄化器７０の容器７２が第１タンク８０と一体化されていてもよい。浄化器７０は、ねじ、ボルトなどの締結部材によって第１タンク８０に固定されていてもよい。 In the present modification, the outer peripheral surface 72 p of the container 72 is in contact with the outer peripheral surface 80 p of the first tank 80. Specifically, the outer peripheral surface 72p is in direct contact with the outer peripheral surface 80p. In other words, the purifier 70 is in surface contact with the first tank 80. According to such a configuration, the heat of the water stored in the first tank 80 is efficiently transmitted to the purifier 70, and the freezing of the purifier 70 can be promptly eliminated. A heat transfer member such as a metal foil may be disposed between the outer peripheral surface 72p and the outer peripheral surface 80p. In this case, the heat transfer member is regarded as part of the purifier 70 or part of the first tank 80. The container 72 of the purifier 70 may be integrated with the first tank 80. The purifier 70 may be fixed to the first tank 80 by a fastening member such as a screw or a bolt.

本変形例において、第１タンク８０の形状及び浄化器７０の容器７２の形状は特に限定されない。第１タンク８０の外周面８０ｐは、曲面であってもよく、平面であってもよい。浄化器７０の容器７２の外周面７２ｐは、曲面であってもよく、平面であってもよい。本変形例では、浄化器７０の容器７２の外周面７２ｐが第１タンク８０の外周面８０ｐに沿っている。このような構成によれば、伝熱面積を十分に確保することができるので、第１タンク８０に貯留された水の熱が浄化器７０に効率的に伝わり、浄化器７０の凍結を速やかに解消することができる。 In the present modification, the shape of the first tank 80 and the shape of the container 72 of the purifier 70 are not particularly limited. The outer peripheral surface 80p of the first tank 80 may be a curved surface or a flat surface. The outer peripheral surface 72p of the container 72 of the purifier 70 may be a curved surface or a flat surface. In the present modification, the outer peripheral surface 72 p of the container 72 of the purifier 70 is along the outer peripheral surface 80 p of the first tank 80. According to such a configuration, since the heat transfer area can be sufficiently secured, the heat of the water stored in the first tank 80 is efficiently transmitted to the purifier 70, and the purifier 70 is quickly frozen. It can be eliminated.

本変形例の第１タンク８０も第１タンク８０の水位が規定の水位Ｌを超えたときに余分な水を燃料電池システム１００の外部に排出するための排出口８０ｃを有する。規定の水位Ｌは、浄化エレメント６０の上端６０ｔよりも上に位置している。このような構成によれば、浄化エレメント６０のどの部分が凍結していたとしても、水の熱を凍結した部分に効率的に与えることができる。 The first tank 80 of the present modification also has a discharge port 80 c for discharging excess water to the outside of the fuel cell system 100 when the water level of the first tank 80 exceeds the prescribed water level L. The prescribed water level L is located above the upper end 60 t of the purification element 60. According to such a configuration, even if any portion of the purification element 60 is frozen, the heat of water can be efficiently applied to the frozen portion.

（変形例２）
図４に示すように、本変形例においては、第２タンク１９５の内部に浄化器５０が配置されている。第２タンク１９５には、燃料電池１３の冷却水が貯留されている。水は、浄化器５０を通って、燃料電池１３に供給される。浄化された水によって燃料電池１３を冷却できるので、燃料電池１３の内部にスケールが堆積することを防止できる。水から金属イオンを取り除くことによって、水の導電率を下げることができる。低い導電率を有する水で燃料電池１３を冷却することによって、リーク電流を減らすことができる。 (Modification 2)
As shown in FIG. 4, in the present modification, the purifier 50 is disposed inside the second tank 195. In the second tank 195, cooling water for the fuel cell 13 is stored. Water is supplied to the fuel cell 13 through the purifier 50. Since the fuel cell 13 can be cooled by the purified water, it is possible to prevent the scale from being deposited inside the fuel cell 13. By removing metal ions from the water, the conductivity of the water can be reduced. By cooling the fuel cell 13 with water having a low conductivity, the leak current can be reduced.

本変形例においても、温度センサ２３は、浄化器５０の近傍に配置されている。温度センサ２３は、例えば、浄化器５０の下方に配置されている。このような位置に温度センサ２３が配置されていると、温度センサ２３の検出結果から浄化器５０の解凍状況を把握することができる。ただし、温度センサ２３の位置は特に限定されない。 Also in this modification, the temperature sensor 23 is disposed in the vicinity of the purifier 50. The temperature sensor 23 is disposed, for example, below the purifier 50. When the temperature sensor 23 is disposed at such a position, the thawing state of the purifier 50 can be grasped from the detection result of the temperature sensor 23. However, the position of the temperature sensor 23 is not particularly limited.

図２を参照して説明した構造だけでなく、図３を参照して説明した構造も第２タンク１９５に適用されうる。つまり、浄化器７０が第２タンク１９５に接していてもよい。 In addition to the structure described with reference to FIG. 2, the structure described with reference to FIG. 3 may be applied to the second tank 195. That is, the purifier 70 may be in contact with the second tank 195.

（変形例３）
図５に示すように、本変形例の燃料電池システム１０２において、給水路３６は、第１タンク１５に接続されている。給水路３６は、第１タンク１５に接続されていてもよく、第２タンク１９５に接続されていてもよい。 (Modification 3)
As shown in FIG. 5, in the fuel cell system 102 of the present modification, the water supply passage 36 is connected to the first tank 15. The water supply passage 36 may be connected to the first tank 15 or may be connected to the second tank 195.

（変形例４）
図６に示すように、本変形例の燃料電池システム１０４は、加湿器４６及び加湿器４７から選ばれる少なくとも１つを備えている。加湿器４６は、燃料電池１３に供給されるべき酸化剤ガス（空気）を加湿するためのデバイスである。加湿器４７は、燃料電池１３に供給されるべき燃料ガス（水素ガス）を加湿するためのデバイスである。加湿器４６及び４７の型式は特に限定されず、例えば、バブラー式、インジェクション式又はシャワー式である。加湿器４６及び４７は、加湿水経路４８によって第１水経路１７に接続されている。加湿水経路４８は、例えば、開閉弁２７と改質器１１との間において、第１水経路１７から分岐している。ただし、加湿水経路４８の分岐位置は特に限定されない。加湿水経路４８は第２水経路１９から分岐していてもよい。加湿水経路４８に開閉弁又は流量調整弁が設けられていてもよい。本変形例によれば、第１水経路１７及び加湿水経路４８を通じて、第１タンク１５から加湿器４６及び４７のそれぞれに浄化された水が供給される。これにより、加湿器４６及び４７の内部にスケールが堆積することを防止できる。 (Modification 4)
As shown in FIG. 6, the fuel cell system 104 of the present modification includes at least one selected from the humidifier 46 and the humidifier 47. The humidifier 46 is a device for humidifying the oxidant gas (air) to be supplied to the fuel cell 13. The humidifier 47 is a device for humidifying the fuel gas (hydrogen gas) to be supplied to the fuel cell 13. The type of the humidifiers 46 and 47 is not particularly limited, and is, for example, bubbler type, injection type or shower type. The humidifiers 46 and 47 are connected to the first water path 17 by the humidified water path 48. The humidified water passage 48 is branched from the first water passage 17, for example, between the on-off valve 27 and the reformer 11. However, the branch position of the humidifying water passage 48 is not particularly limited. The humidified water passage 48 may branch from the second water passage 19. The humidified water path 48 may be provided with an on-off valve or a flow control valve. According to this modification, the purified water is supplied from the first tank 15 to the humidifiers 46 and 47 through the first water path 17 and the humidified water path 48. Thereby, the scale can be prevented from being deposited inside the humidifiers 46 and 47.

（変形例５）
本開示の技術は、改質器を備えていない燃料電池システムにも適用されうる。図７に示すように、本変形例の燃料電池システム１０６は、燃料電池１３、燃料供給源９１及びタンク９３を備えている。燃料供給源９１は、例えば、液化水素の貯蔵タンク又は水素ガスのパイプラインである。燃料ガス供給経路９２を通じて、燃料供給源９１から燃料電池１３に水素ガスが供給される。タンク９３には、燃料電池１３の冷却水が貯留される。タンク９３は、冷却水回路３１によって燃料電池１３に接続されている。冷却水回路３１の構成及び役割は、図１を参照して説明した通りである。 (Modification 5)
The technology of the present disclosure can also be applied to a fuel cell system that does not have a reformer. As shown in FIG. 7, the fuel cell system 106 of this modification includes the fuel cell 13, a fuel supply source 91, and a tank 93. The fuel supply source 91 is, for example, a storage tank of liquid hydrogen or a pipeline of hydrogen gas. Hydrogen gas is supplied from the fuel supply source 91 to the fuel cell 13 through the fuel gas supply path 92. In the tank 93, cooling water for the fuel cell 13 is stored. The tank 93 is connected to the fuel cell 13 by a cooling water circuit 31. The configuration and role of the coolant circuit 31 are as described with reference to FIG.

図２及び図３を参照して説明した構造がタンク９３に適用されうる。浄化された水によって燃料電池１３を冷却できるので、燃料電池１３の内部にスケールが堆積することを防止できる。水から金属イオンを取り除くことによって、水の導電率を下げることができる。低い導電率を有する水で燃料電池１３を冷却することによって、リーク電流を減らすことができる。 The structure described with reference to FIGS. 2 and 3 can be applied to the tank 93. Since the fuel cell 13 can be cooled by the purified water, it is possible to prevent the scale from being deposited inside the fuel cell 13. By removing metal ions from the water, the conductivity of the water can be reduced. By cooling the fuel cell 13 with water having a low conductivity, the leak current can be reduced.

本開示の技術は、燃料電池システムなどのコジェネレーションシステムに有用である。本開示の技術は、水を貯留すること及び浄化された水が必要とされる様々なシステムにも適用可能である。 The technology of the present disclosure is useful for cogeneration systems such as fuel cell systems. The techniques of the present disclosure are also applicable to a variety of systems that require water storage and purified water.

１１改質器
１３燃料電池
１５第１タンク（凝縮水タンク）
１５ｈ隙間
１７第１水経路
１９第２水経路
２１温度センサ
２４凝縮水経路
２５ポンプ
２７第１開閉弁
２８第２開閉弁
２９ヒータ
３１冷却水回路
３６給水路
３８開閉弁
４１制御器
４５温度センサ
４６加湿器
４７加湿器
４８加湿水経路
５０浄化器
５０ｔ浄化器の上端
６０浄化エレメント
６０ｔ浄化エレメントの上端
６１本体部
６３収容部
６５隔壁
６５ｅ隔壁の下端
７０浄化器
７２容器
７２ｐ外周面
８０第１タンク（凝縮水タンク）
８０ｐ外周面
１００，１０２，１０４，１０６燃料電池システム
１９５第２タンク（冷却水タンク）
ＢＰ分岐位置 11 Reformer 13 Fuel cell 15 First tank (condensed water tank)
15h Gap 17 1st water path 19 2nd water path 21 temperature sensor 24 condensed water path 25 pump 27 1st on-off valve 28 2nd on-off valve 29 heater 31 cooling water circuit 36 water supply passage 38 on-off valve 41 controller 45 temperature sensor 46 Humidifier 47 Humidifier 48 Humidified water path 50 Purifier 50t Upper end 60 of purifier Purifying element 60t Upper end of purification element 61 Main body portion 63 Housing portion 65 Partition 65e Lower end of partition 70 Purifier 72 Container 72p Outer peripheral surface 80 First tank ( Condensed water tank)
80p Outer peripheral surface 100, 102, 104, 106 Fuel cell system 195 Second tank (cooling water tank)
BP branch position

Claims

With fuel cells,
A tank for storing water used for the operation of the fuel cell;
A purifier for purifying the water;
Equipped with
A fuel cell system, wherein the purifier is disposed inside the tank or the purifier is in contact with the tank.

The purifier is disposed inside the tank,
The said tank is a main part which is a part which stores the said water, the accommodating part which is a part which accommodates the said purifier, and the partition which partitions off the said main part and the said accommodating part. Fuel cell system.

There is a gap between the lower end of the bulkhead and the inner bottom surface of the tank,
The fuel cell system according to claim 2, wherein a part of the main body extends to the lower side of the housing.

The tank has an outlet for discharging the surplus water to the outside of the fuel cell system when the water level in the tank exceeds a specified water level,
The fuel cell system according to any one of claims 1 to 3, wherein the prescribed water level is located above the upper end of the purifier.

The purifier includes a container and a purification element contained in the container,
The fuel cell system according to claim 1, wherein an outer peripheral surface of the container is in contact with an outer peripheral surface of the tank.

The fuel cell system according to claim 5, wherein the outer peripheral surface of the container is along the outer peripheral surface of the tank.

The tank has an outlet for discharging the excess water to the outside of the fuel cell system when the water level exceeds a specified water level,
The fuel cell system according to claim 5 or 6, wherein the prescribed water level is located above the upper end of the purification element.

A cathode off gas path connected to the cathode of the fuel cell;
A condensed water path branched from the cathode off gas path and connected to the tank;
And further
The fuel cell system according to any one of claims 1 to 7, wherein the tank is a condensed water tank for storing condensed water generated from a cathode off gas.

The fuel cell further includes a reformer that generates hydrogen gas to be supplied to the fuel cell.
The fuel according to any one of claims 1 to 8, wherein the water is supplied from the tank to the reformer through the purifier and is used to generate the hydrogen gas in the reformer. Battery system.

The fuel cell system according to any one of claims 1 to 9, wherein the water is a cooling water of the fuel cell.

The fuel cell further comprises a humidifier for humidifying the fuel gas to be supplied to the fuel cell.
The fuel cell system according to any one of claims 1 to 10, wherein the water is supplied from the tank to the humidifier through the purifier.

The fuel cell further comprises a humidifier for humidifying an oxidant gas to be supplied to the fuel cell.
The fuel cell system according to any one of claims 1 to 11, wherein the water is supplied from the tank to the humidifier through the purifier.

The system further comprises a pump for pumping up the water stored in the tank through the purifier,
The fuel cell system according to any one of claims 1 to 12, wherein the pump is started after the predetermined amount of water is stored in the tank at the time of installation of the fuel cell system.

The system further comprises a pump for pumping up the water stored in the tank through the purifier,
The fuel cell according to any one of claims 1 to 12, wherein, at the time of installation of the fuel cell system, the pump is started after a predetermined time has elapsed from the time when supply of the water to the tank is started. system.

It further comprises a temperature sensor for detecting the temperature of the water stored in the tank,
The fuel cell system according to claim 13, wherein the pump is started based on the temperature of the water detected by the temperature sensor.