JP2020136012A - Fuel cell system - Google Patents

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Abstract

To reduce the concentration of carbon dioxide included in combustion exhaust gas exhausted from a fuel cell system during operation of the fuel cell system.SOLUTION: A housing exhaust port 31 for discharging combustion exhaust gas from an exhaust duct 29 to the outside of a housing 1 is covered with an exhaust cover 40 from the outside of the housing 1, and the combustion exhaust gas is caused to pass through a combustion exhaust gas path 43 provided inside the exhaust cover 40 and is discharged from an exhaust port 49. On the other hand, dilution air is sucked from a first opening 45, and is caused to pass through a dilution air flow path 42 provided inside the exhaust cover 40, and is discharged from a second opening 48 formed above the exhaust port 49. Further, a communicative hole for discharging the air in the housing 1 from the dilution air flow path 42 to the outside is provided in the dilution air flow path 42, and the air in the housing 1 is discharged to the outside as the dilution air, and therefore, the ventilation of the housing 1 can be promoted.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、燃料電池システムに関し、特に、燃焼排ガスを筐体の外部に排気する燃料電池システムに関する。 The present invention relates to a fuel cell system, and more particularly to a fuel cell system that exhausts combustion exhaust gas to the outside of a housing.

従来の燃料電池システムは、水素を含む燃料ガスと空気など酸素を含有する酸化剤ガスを電気化学的に反応させることで、電気と熱を同時に発生させ、発生した電気を外部電力負荷(例えば、家庭で使用される電気機器)に供給するシステムである(例えば特許文献1)。 In a conventional fuel cell system, electricity and heat are generated at the same time by chemically reacting a fuel gas containing hydrogen with an oxidant gas containing oxygen such as air, and the generated electricity is used as an external power load (for example,). It is a system that supplies electrical equipment used at home (for example, Patent Document 1).

図11に従来の燃料電池システムの構成図を示す。従来の燃料電池装置(不図示)の排気装置70は、筐体71の筐体排気口72を覆うように取付けられている。燃料電池装置が排出した排ガスは、筐体排気口72と連結した排気ダクト73を経由し、排気装置70の排気口75から外部に排出される構成となっている。 FIG. 11 shows a configuration diagram of a conventional fuel cell system. The exhaust device 70 of the conventional fuel cell device (not shown) is attached so as to cover the housing exhaust port 72 of the housing 71. The exhaust gas discharged from the fuel cell device is configured to be discharged to the outside from the exhaust port 75 of the exhaust device 70 via the exhaust duct 73 connected to the housing exhaust port 72.

また、燃料電池システムの設置場所としては、屋外だけでなく、集合住宅に設置する場合を考慮する必要がある。燃料電池システムを集合住宅に設置する場合には、パイプスペース室あるいはベランダがあげられる。ベランダ設置の場には、実質的に屋外設置と考えられるため、課題は少ない。しかし、パイプスペース室に燃料電池システムを設置する場合には、室内設置と考えられる。 In addition, it is necessary to consider the case where the fuel cell system is installed not only outdoors but also in an apartment house. When installing a fuel cell system in an apartment house, a pipe space room or a veranda can be mentioned. There are few problems in the place where the balcony is installed, because it is considered to be installed outdoors. However, when the fuel cell system is installed in the pipe space room, it is considered to be installed indoors.

燃料電池システムを集合住宅のパイプスペース室に設置する場合の構成が検討されている(例えば特許文献2)。 A configuration for installing a fuel cell system in a pipe space room of an apartment house has been studied (for example, Patent Document 2).

図12に示すように、燃料電池システム80は壁81などの構造体によって区切られたパイプスペース室82内部に設置され、燃料電池システム80の前には扉83が設けられた構成となっている。 As shown in FIG. 12, the fuel cell system 80 is installed inside a pipe space chamber 82 separated by a structure such as a wall 81, and a door 83 is provided in front of the fuel cell system 80. ..

燃料電池システム80の筐体84には吸気口(不図示)および排気口85が設けられている。扉83には、吸気口および排気口85に合わせて開口(不図示)が形成されており、吸気口および排気口85の周囲は、吸排気ガスが周囲に漏れないようにゴムなどの枠86が取り付けられている。 The housing 84 of the fuel cell system 80 is provided with an intake port (not shown) and an exhaust port 85. The door 83 is formed with openings (not shown) in accordance with the intake port and the exhaust port 85, and a frame 86 such as rubber is formed around the intake port and the exhaust port 85 so that the intake / exhaust gas does not leak to the surroundings. Is installed.

特開2012−209225号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2012-209225 特開2011−258496号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2011-258496

しかしながら、パイプスペース室に燃料電池システムを設置した場合、排気ガスが風などにより希釈されない。 However, when the fuel cell system is installed in the pipe space chamber, the exhaust gas is not diluted by wind or the like.

また、燃料電池システムが設置されるパイプスペースは壁や扉等の構造体で区切られており、高濃度の二酸化炭素を含む燃焼排ガスが筐体外に低流速で排出された場合、パイプスペース室内や共用廊下等に滞留し、空気の質を低下させる虞がある。 In addition, the pipe space where the fuel cell system is installed is separated by structures such as walls and doors, and when combustion exhaust gas containing high-concentration carbon dioxide is discharged to the outside of the housing at a low flow velocity, the inside of the pipe space or It may stay in the common corridor and reduce the air quality.

そのため、特許文献2の構成は、燃料電池システムが設置された室内の温度や一酸化炭素濃度をセンサで検出し、燃料電池の出力を制御するシステムとなっている。しかし、特許文献2の構成では、燃料電池の出力を所望値に維持できない虞がある。 Therefore, the configuration of Patent Document 2 is a system that controls the output of the fuel cell by detecting the temperature and the carbon monoxide concentration in the room where the fuel cell system is installed with a sensor. However, in the configuration of Patent Document 2, there is a possibility that the output of the fuel cell cannot be maintained at a desired value.

本開示は、
原料ガスの改質反応により水素含有ガスを生成する改質部と、
前記水素含有ガスと酸化剤ガスを用いて発電する燃料電池と、
前記原料ガスおよび前記水素含有ガスの少なくとも一方からなる燃焼ガスを燃焼して前記改質部を加熱する燃焼部と、
前記燃焼部からの燃焼排ガスを排気するための排気ダクトと、
前記改質部、前記燃料電池、前記燃焼部および前記排気ダクトと、を収容する筐体と、
前記筐体の一側壁に設けられ、前記排気ダクトから前記燃焼排ガスを外部に排気する筐体排気口と、
前記筐体排気口から導出された前記燃焼排ガスを、外部から取り込んだ空気で希釈して外部に排出する排ガス希釈部と、を備え、
前記排ガス希釈部は、
前記筐体の外側から前記筐体排気口を覆うように設置された排気カバーと、
前記排気カバーに設けられた希釈排ガス排気口と、
前記筐体の一側壁に開口した第一開口から外部の空気を吸い込み、前記希釈排ガス排気口の第二開口から該空気を外部に排出する希釈用空気流路と、
前記希釈用空気流路から前記筐体内の空気を前記希釈用空気流路に排出するための連通穴と、
前記希釈用空気流路と区画され、前記希釈排ガス排気口の排気口から前記排気カバーと前記一側壁で挟まれた空間を経由して前記燃焼排ガスを外部に排出する燃焼排ガス流路とを備えた、燃料電池システムを提供する。
This disclosure is
A reforming unit that generates hydrogen-containing gas by the reforming reaction of the raw material gas,
A fuel cell that generates electricity using the hydrogen-containing gas and the oxidant gas,
A combustion unit that heats the reformed unit by burning a combustion gas composed of at least one of the raw material gas and the hydrogen-containing gas.
An exhaust duct for exhausting the combustion exhaust gas from the combustion part and
A housing that houses the reforming unit, the fuel cell, the combustion unit, and the exhaust duct.
A housing exhaust port provided on one side wall of the housing and exhausting the combustion exhaust gas to the outside from the exhaust duct,
The combustion exhaust gas derived from the housing exhaust port is diluted with air taken in from the outside and discharged to the outside.
The exhaust gas diluting part
An exhaust cover installed so as to cover the housing exhaust port from the outside of the housing,
Diluted exhaust gas exhaust port provided on the exhaust cover and
A dilution air flow path that sucks in external air from a first opening opened in one side wall of the housing and discharges the air to the outside through a second opening of the diluted exhaust gas exhaust port.
A communication hole for discharging the air in the housing from the dilution air flow path to the dilution air flow path, and
It is partitioned from the diluting air flow path, and includes a combustion exhaust gas flow path that discharges the combustion exhaust gas to the outside from the exhaust port of the diluted exhaust gas exhaust port via the space sandwiched between the exhaust cover and the one side wall. It also provides a fuel cell system.

本開示の技術によれば、燃焼部からの燃焼排ガスを排ガス希釈部に導入し、該排ガス希釈部に設けた希釈用空気流路から供給される空気で燃焼排ガスを希釈して排気する構成としたので、より確実に燃焼排ガス中の二酸化炭素濃度を下げることができ、安全性を高めることができる。また、希釈用空気を筐体内部の換気空気に加え、筐体外部から取り込む構成を設けたことで、筐体内部の換気空気の流量を抑えることで筐体内の熱バランスを保ち、燃料電池システムの運転を安定化できる。 According to the technique of the present disclosure, the combustion exhaust gas from the combustion part is introduced into the exhaust gas diluting part, and the combustion exhaust gas is diluted and exhausted by the air supplied from the diluting air flow path provided in the exhaust gas diluting part. Therefore, the carbon dioxide concentration in the combustion exhaust gas can be lowered more reliably, and the safety can be improved. In addition, by adding the dilution air to the ventilation air inside the housing and taking in from the outside of the housing, the flow rate of the ventilation air inside the housing is suppressed to maintain the heat balance inside the housing, and the fuel cell system. Can stabilize the operation of.

本発明の実施の形態1における燃料電池システムの構成図Configuration diagram of the fuel cell system according to the first embodiment of the present invention 本発明の実施の形態1における燃料電池システムの正面図Front view of the fuel cell system according to the first embodiment of the present invention 本発明の実施の形態1における排気カバーの構成図Configuration diagram of the exhaust cover according to the first embodiment of the present invention 本発明の実施の形態2における燃料電池システムの構成図Configuration diagram of the fuel cell system according to the second embodiment of the present invention 本発明の実施の形態2における燃料電池システムの正面図Front view of the fuel cell system according to the second embodiment of the present invention 本発明の実施の形態2における排気カバーの構成図Configuration diagram of the exhaust cover according to the second embodiment of the present invention 本発明の実施の形態3における燃料電池システムの構成図Configuration diagram of the fuel cell system according to the third embodiment of the present invention 本発明の実施の形態3における燃料電池システムの正面図Front view of the fuel cell system according to the third embodiment of the present invention 本発明の実施の形態3における排気カバーの構成図Configuration diagram of the exhaust cover according to the third embodiment of the present invention バルブアセンブリの構成図Bulb assembly block diagram 従来の家庭用燃料電池システムの構成図Configuration diagram of a conventional household fuel cell system 従来の家庭用燃料電池をパイプシャフトに設置した場合の構成図Configuration diagram when a conventional household fuel cell is installed on a pipe shaft

(本開示の基礎となった知見)
図11に示すように、特許文献2に開示された燃料電池システムにおいて、燃料電池システム80の筐体84に設けられた吸気口(不図示)および排気口85は、扉83には設けられた開口(不図示)に対向して配置されている。
(Knowledge on which this disclosure is based)
As shown in FIG. 11, in the fuel cell system disclosed in Patent Document 2, the intake port (not shown) and the exhaust port 85 provided in the housing 84 of the fuel cell system 80 are provided in the door 83. It is arranged to face the opening (not shown).

しかしながら、燃料電池システムから排出された排ガスは、扉に設けられた開口からパイプスペース室の外部に排出されるが、燃焼排ガス中の二酸化炭素濃度を下げる手段を有していない。そのため、燃料電池システムの筐体から、燃焼排ガスが低流速で排出される場合には、パイプスペース室内や共用廊下等に滞留する虞がある。 However, although the exhaust gas discharged from the fuel cell system is discharged to the outside of the pipe space chamber through the opening provided in the door, it does not have a means for reducing the carbon dioxide concentration in the combustion exhaust gas. Therefore, when the combustion exhaust gas is discharged from the housing of the fuel cell system at a low flow velocity, it may stay in the pipe space room, the common corridor, or the like.

本願発明者は鋭利検討の結果、燃料電池システムが収容された筐体から排出される燃焼排ガスを、筐体の外部から取り込んだ空気に沿わせて排気する構成とすることで、二酸化炭素濃度を効率良く低減できることを見出した。 As a result of sharp examination, the inventor of the present application has configured the combustion exhaust gas discharged from the housing in which the fuel cell system is housed to be exhausted along with the air taken in from the outside of the housing to reduce the carbon dioxide concentration. We found that it can be reduced efficiently.

また、空気を筐体外から供給する構成を加えることで、筐体内部の気流の変動を抑えることで、燃料電池スタックや改質部近傍の温度場を保つことができ、燃料電池の発電に与える影響も抑えることができると考えた。
(本開示に係る一態様の概要)
本開示の第一態様にかかる燃料電池システムは、
原料ガスの改質反応により水素含有ガスを生成する改質部と、
前記水素含有ガスと酸化剤ガスを用いて発電する燃料電池と、
前記原料ガスおよび前記水素含有ガスの少なくとも一方からなる燃焼ガスを燃焼して前記改質部を加熱する燃焼部と、
前記燃焼部からの燃焼排ガスを排気するための排気ダクトと、
前記改質部、前記燃料電池、前記燃焼部および前記排気ダクトと、を収容する筐体と、
前記筐体の一側壁に設けられ、前記排気ダクトから前記燃焼排ガスを外部に排気する筐体排気口と、
前記筐体排気口から導出された前記燃焼排ガスを、外部から取り込んだ空気で希釈して外部に排出する排ガス希釈部と、を備え、
前記排ガス希釈部は、
前記筐体の外側から前記筐体排気口を覆うように設置された排気カバーと、
前記排気カバーに設けられた希釈排ガス排気口と、
前記筐体の一側壁に開口した第一開口から外部の空気を吸い込み、前記希釈排ガス排気口の第二開口から該空気を外部に排出する希釈用空気流路と、
前記希釈用空気流路から前記筐体内の空気を前記希釈用空気流路に排出するための連通穴と、
前記希釈用空気流路と区画され、前記希釈排ガス排気口の排気口から前記排気カバーと前記一側壁で挟まれた空間を経由して前記燃焼排ガスを外部に排出する燃焼排ガス流路とを備えたものである。
In addition, by adding a configuration that supplies air from outside the housing, it is possible to maintain the temperature field near the fuel cell stack and the reforming part by suppressing fluctuations in the airflow inside the housing, which is provided for fuel cell power generation. I thought that the impact could be suppressed.
(Summary of one aspect relating to this disclosure)
The fuel cell system according to the first aspect of the present disclosure is
A reforming unit that generates hydrogen-containing gas by the reforming reaction of the raw material gas,
A fuel cell that generates electricity using the hydrogen-containing gas and the oxidant gas,
A combustion unit that heats the reformed unit by burning a combustion gas composed of at least one of the raw material gas and the hydrogen-containing gas.
An exhaust duct for exhausting the combustion exhaust gas from the combustion part and
A housing that houses the reforming unit, the fuel cell, the combustion unit, and the exhaust duct.
A housing exhaust port provided on one side wall of the housing and exhausting the combustion exhaust gas to the outside from the exhaust duct,
The combustion exhaust gas derived from the housing exhaust port is diluted with air taken in from the outside and discharged to the outside.
The exhaust gas diluting part
An exhaust cover installed so as to cover the housing exhaust port from the outside of the housing,
Diluted exhaust gas exhaust port provided on the exhaust cover and
A dilution air flow path that sucks in external air from a first opening opened in one side wall of the housing and discharges the air to the outside through a second opening of the diluted exhaust gas exhaust port.
A communication hole for discharging the air in the housing from the dilution air flow path to the dilution air flow path, and
It is provided with a combustion exhaust gas flow path which is partitioned from the dilution air flow path and discharges the combustion exhaust gas to the outside from the exhaust port of the diluted exhaust gas exhaust port via the space sandwiched between the exhaust cover and the one side wall. It is a dilution.

第一態様の燃料電池システムによれば、燃料電池システムの運転中に、燃焼部において高濃度の二酸化炭素を含んだ燃焼排ガスが発生した場合でも、燃焼排ガスと二酸化炭素濃度の低い空気とを希釈排ガス排気口で合流させ混合し、二酸化炭素濃度を希釈して排出することが可能となる。 According to the fuel cell system of the first aspect, even if the combustion exhaust gas containing a high concentration of carbon dioxide is generated in the combustion part during the operation of the fuel cell system, the combustion exhaust gas and the air having a low carbon dioxide concentration are diluted. It is possible to merge and mix at the exhaust gas exhaust port to dilute the carbon dioxide concentration and discharge it.

また、第一開口から筐体外部の空気を吸い込む構成となっているので、燃料電池システムが設置された周囲の空気を吸い込み、燃焼排ガスを希釈することができる。 Further, since the structure is such that the air outside the housing is sucked from the first opening, the air around the fuel cell system is installed and the combustion exhaust gas can be diluted.

また、燃焼排ガスと空気を合流して排出する構成とすることで、燃料電池システムから排出される燃焼排ガスの排出流速を速くして、排出された燃焼排ガスの到達距離を増やすことができ、共用廊下などに滞留することを抑制できる。そのため、共用廊下などの空気の質が低下することを抑制することができる。 In addition, by merging and discharging the combustion exhaust gas and air, the discharge flow velocity of the combustion exhaust gas discharged from the fuel cell system can be increased, and the reach of the discharged combustion exhaust gas can be increased, which is shared. It is possible to suppress staying in the corridor. Therefore, it is possible to suppress deterioration of air quality in common corridors and the like.

また、筐体内部の空気を希釈用空気として外部に排気するので、筐体内の換気を促進できる。 Further, since the air inside the housing is exhausted to the outside as dilution air, ventilation inside the housing can be promoted.

第二態様にかかる燃料電池システムは、特に第一態様の燃料電池システムにおいて、前記連通穴に設けられ、前記連通穴から前記筐体内の空気を前記希釈用空気流路に排出する流量を調整可能な流量調整手段を備えたものである。 The fuel cell system according to the second aspect is provided in the communication hole, particularly in the fuel cell system of the first aspect, and the flow rate at which the air in the housing is discharged from the communication hole to the dilution air flow path can be adjusted. It is equipped with various flow rate adjusting means.

第二態様の燃料電池システムによれば、連通穴から筐体内部の空気を排出する流量を調整できるので、連通穴の設計尤度が高くなる。 According to the fuel cell system of the second aspect, since the flow rate for discharging the air inside the housing from the communication hole can be adjusted, the design likelihood of the communication hole is increased.

第三態様にかかる燃料電池システムは、特に第一態様または第二態様の燃料電池システムにおいて、前記希釈排ガス排気口において、上方から前記第二開口、前記排気口の順に配置されているものである。 The fuel cell system according to the third aspect is arranged in the order of the second opening and the exhaust port from above in the diluted exhaust gas exhaust port, particularly in the fuel cell system of the first aspect or the second aspect. ..

第三態様の燃料電池システムによれば、燃焼排ガスの温度と比較して温度の低い空気の出口である第二開口を、燃焼排ガスの出口である排気口よりも上方に配置したことで、温度の低い空気の流れに沿って、燃焼排ガスの上方への巻き上がりを抑えることができる。そのため、希釈排気ガスを排気口の吐出方向に向けて、より遠くに排出することができる。 According to the fuel cell system of the third aspect, the temperature is increased by arranging the second opening, which is the outlet of air having a temperature lower than the temperature of the combustion exhaust gas, above the exhaust port, which is the outlet of the combustion exhaust gas. It is possible to suppress the upward winding of the combustion exhaust gas along the low air flow. Therefore, the diluted exhaust gas can be discharged farther toward the discharge direction of the exhaust port.

第四態様にかかる燃料電池システムは、特に第一態様または第二態様の燃料電池システムにおいて、前記第一開口は、前記排ガス希釈部の内側に設けられ、前記希釈排ガス排気口に向けて開口しており、前記希釈排ガス排気口において、上方から前記第一開口、前記第二開口、前記排気口の順に配置されているものである。 The fuel cell system according to the fourth aspect, particularly in the fuel cell system of the first aspect or the second aspect, the first opening is provided inside the exhaust gas diluting portion and opens toward the diluted exhaust gas exhaust port. In the diluted exhaust gas exhaust port, the first opening, the second opening, and the exhaust port are arranged in this order from above.

第四態様の燃料電池システムによれば、第一開口、第二開口、ならびに、排気口を希釈排気ガス排気口の内部に開口する構成となっている。かかる構成としたことで、第一開口から外部の空気を吸い込み、希釈排ガス排気口に向けて開口した第二開口から該空気を外部に排出する希釈用空気流路をコンパクトに設計することができる。 According to the fuel cell system of the fourth aspect, the first opening, the second opening, and the exhaust port are opened inside the diluted exhaust gas exhaust port. With this configuration, it is possible to compactly design a dilution air flow path that sucks in external air from the first opening and discharges the air to the outside through the second opening that opens toward the diluted exhaust gas exhaust port. ..

また、希釈排ガス排気口において、上方から第一開口、第二開口、排気口の順に配置している。燃焼排ガスを排出する排出口と空気を吸い込む第一開口の間に、希釈用の空気を排出する第二開口を配置したことで、排気口から排出された燃焼排ガスが第一開口にショートカットされることを防止することができる。これにより、効率良く燃焼排ガスを希釈することができる。 Further, in the diluted exhaust gas exhaust port, the first opening, the second opening, and the exhaust port are arranged in this order from the top. By arranging the second opening that discharges the air for dilution between the discharge port that discharges the combustion exhaust gas and the first opening that sucks in air, the combustion exhaust gas discharged from the exhaust port is shortcut to the first opening. Can be prevented. As a result, the combustion exhaust gas can be efficiently diluted.

第五態様にかかる燃料電池システムは、特に第一から第四態様の燃料電池システムにおいて、前記希釈排ガス排気口の内周部から延存する排気筒を設けたものである。 The fuel cell system according to the fifth aspect is provided with an exhaust stack extending from the inner peripheral portion of the diluted exhaust gas exhaust port, particularly in the fuel cell systems of the first to fourth aspects.

第五態様の燃料電池システムによれば、パイプスペース室内などに燃料電池システムを設置する際に、パイプスペース室などの扉に形成された開口部から排気筒を出すことで、希釈した燃焼排ガスを設置空間の外部に向けて排出することができる。 According to the fuel cell system of the fifth aspect, when the fuel cell system is installed in the pipe space room or the like, the diluted combustion exhaust gas is discharged by ejecting the exhaust pipe from the opening formed in the door of the pipe space room or the like. It can be discharged to the outside of the installation space.

第六態様にかかる燃料電池システムは、特に第一から第五態様に燃料電池システムにおいて、前記希釈用空気流路内にファンが設けられているものである。 The fuel cell system according to the sixth aspect is a fuel cell system according to the first to fifth aspects in which a fan is provided in the dilution air flow path.

第六態様の燃料電池システムによれば、燃料電池システムが設置された周囲に風がない場合であっても、希釈用の空気の流量を確保することができる。 According to the fuel cell system of the sixth aspect, it is possible to secure the flow rate of air for dilution even when there is no wind in the vicinity where the fuel cell system is installed.

第七態様にかかる燃料電池システムは、特に第六態様の燃料電池システムにおいて、前記ファンの回転数は、前記燃料電池の発電量、前記燃焼部の供給される燃焼空気の供給量ならびに前記燃焼ガスの供給量の少なくとも一つの情報に応じて制御されるものである。 In the fuel cell system according to the seventh aspect, particularly in the fuel cell system according to the sixth aspect, the rotation speed of the fan is the amount of power generated by the fuel cell, the amount of combustion air supplied by the combustion unit, and the combustion gas. It is controlled according to at least one piece of information on the supply amount of.

第七態様の燃料電池システムによれば、燃焼排ガスの排出量に応じてファンの回転数を制御し、希釈用の空気の流量を制御することで希釈排ガス中の二酸化炭素濃度を適正に管理することができる。また、燃料電池の発電量、燃焼部の供給される燃焼空気の供給量、あるいは、燃焼ガスの供給量で燃焼排ガスの排出量を予測する構成としたことで、排ガス管理を自動化することができる。 According to the fuel cell system of the seventh aspect, the carbon dioxide concentration in the diluted exhaust gas is appropriately controlled by controlling the rotation speed of the fan according to the emission amount of the combustion exhaust gas and controlling the flow rate of the air for dilution. be able to. In addition, exhaust gas management can be automated by predicting the amount of combustion exhaust gas emitted based on the amount of power generated by the fuel cell, the amount of combustion air supplied by the combustion unit, or the amount of combustion gas supplied. ..

第八態様にかかる燃料電池システムは、特に第一から第七態様の燃料電池システムにおいて、前記希釈用空気流路の一部が前記筐体内部に設けられているものである。 The fuel cell system according to the eighth aspect is a fuel cell system according to the first to seventh aspects in which a part of the dilution air flow path is provided inside the housing.

第八態様の燃料電池システムによれば、希釈用の空気の吸い込み口である第一開口と、希釈用空気の排出口である第二開口は筐体の一側壁に設けられている。そのため、空気流の進行方向を180°変える必要がある。希釈用空気流路の一部を筐体内部に設ける構成とすることで、希釈用空気流路の曲がり部が急峻になることで流路抵抗が大きくなり、空気の流速が減速することを抑制できる。 According to the fuel cell system of the eighth aspect, the first opening which is the suction port of the air for dilution and the second opening which is the discharge port of the air for dilution are provided on one side wall of the housing. Therefore, it is necessary to change the traveling direction of the air flow by 180 °. By providing a part of the dilution air flow path inside the housing, the bending part of the dilution air flow path becomes steep, which increases the flow path resistance and suppresses the deceleration of the air flow velocity. it can.

第九態様にかかる燃料電池システムは、特に第一から第八態様の燃料電池システムにおいて、前記燃焼排ガス流路に形成され、前記燃焼排ガス流路内に導出された前記燃焼排ガスから生成した凝縮水を前記排気カバーから排出するドレン穴を備えたものである。 The fuel cell system according to the ninth aspect is the condensed water generated from the combustion exhaust gas formed in the combustion exhaust gas flow path and led out into the combustion exhaust gas flow path, particularly in the fuel cell systems of the first to eighth aspects. Is provided with a drain hole for discharging the fuel from the exhaust cover.

第九態様の燃料電池システムによれば、燃焼排ガスは排気カバーにおいて冷却され、排気ガス中の水蒸気が凝縮水となり排気カバーの底部に溜まる。ここで、排気ガス中の水蒸気の凝縮による凝縮水は酸性であり、排気カバーに腐食が生じ易い。これに対し、排気カバーに凝縮水を排出するドレン排出部を設けた構成としたことで、排気カバーが凝縮水に晒されることを抑制し、排気カバーの腐食を防止できる。
(実施の形態1)
以下、本発明の実施の形態1の燃料電池システムについて、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。
(燃料電池システムの構成と動作)
図1、図2、図3に示すように、本発明の実施の形態1における燃料電池システム100は、筐体1、燃料電池3、改質部4、燃焼部5を備えている。燃料電池3、改質部4及び燃焼部5は筐体1の内部に収められている。筐体1は、縦長の長方体の形状を有する。複数の脚部2が筐体1の底面の下面に取り付けられている。
According to the fuel cell system of the ninth aspect, the combustion exhaust gas is cooled in the exhaust cover, and the water vapor in the exhaust gas becomes condensed water and accumulates at the bottom of the exhaust cover. Here, the condensed water due to the condensation of water vapor in the exhaust gas is acidic, and the exhaust cover is liable to be corroded. On the other hand, by providing the exhaust cover with a drain discharge portion for discharging condensed water, it is possible to suppress exposure of the exhaust cover to condensed water and prevent corrosion of the exhaust cover.
(Embodiment 1)
Hereinafter, the fuel cell system according to the first embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. The present invention is not limited to this embodiment.
(Fuel cell system configuration and operation)
As shown in FIGS. 1, 2, and 3, the fuel cell system 100 according to the first embodiment of the present invention includes a housing 1, a fuel cell 3, a reforming unit 4, and a combustion unit 5. The fuel cell 3, the reforming unit 4, and the combustion unit 5 are housed inside the housing 1. The housing 1 has a vertically long rectangular parallelepiped shape. A plurality of legs 2 are attached to the lower surface of the bottom surface of the housing 1.

改質部4は、タンク6から第1水回路10を経由して供給される水を、燃焼部5から供給される熱で蒸発器(不図示)を加熱して水蒸気を生成する。そして、この水蒸気と原料ガス供給経路11から供給される原料ガスとを改質触媒の作用により水蒸気改質反応(CH+HO→CO+3H)させ、水素含有ガスを生成する。 The reforming unit 4 heats an evaporator (not shown) with the heat supplied from the combustion unit 5 to generate steam from the water supplied from the tank 6 via the first water circuit 10. Then, the steam and the raw material gas supplied from the raw material gas supply path 11 are subjected to a steam reforming reaction (CH 4 + H 2 O → CO + 3 H 2 ) by the action of the reforming catalyst to generate a hydrogen-containing gas.

なお、原料ガス供給経路11は分岐し、原料ガスは燃焼部5と改質部4に供給される。原料ガスは、例えば、都市ガス、LPガス(液化石油ガス)などの炭化水素である。 The raw material gas supply path 11 is branched, and the raw material gas is supplied to the combustion unit 5 and the reforming unit 4. The raw material gas is, for example, a hydrocarbon such as city gas or LP gas (liquefied petroleum gas).

また、燃焼部5は、燃料電池3と改質部4との間に設けられている。燃焼部5は、燃料電池3からの燃料オフガスや原料ガスが、燃料電池3からの酸化剤オフガスや燃焼用空気により燃焼されて、燃焼ガスにて改質部や蒸発部を加熱する。 Further, the combustion unit 5 is provided between the fuel cell 3 and the reforming unit 4. In the combustion unit 5, the fuel off gas and the raw material gas from the fuel cell 3 are burned by the oxidant off gas and the combustion air from the fuel cell 3, and the reforming unit and the evaporating unit are heated by the combustion gas.

なお、原料ガス供給経路11は、筐体1の底面に形成された貫通孔に取り付けられたコネクタ16を介して筐体1の外部の原料ガス供給源(不図示)と接続されている。コネクタ16は金属製である。 The raw material gas supply path 11 is connected to an external raw material gas supply source (not shown) of the housing 1 via a connector 16 attached to a through hole formed in the bottom surface of the housing 1. The connector 16 is made of metal.

改質部4で生成された水素含有ガスは、水素含有ガス供給経路20を経由して燃料電池3に供給される。燃料電池3は、酸化剤ガス(空気)と水素含有ガスを用いて電力を生成する。なお、燃料電池3で発電に用いられなかった燃料オフガスは、オフガス経路19を通って燃焼部5に供給される。ここで、燃料電池3は、例えば、固体高分子形燃料電池または固体酸化物燃料電池である。燃料電池3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(不図示)に貯められる。 The hydrogen-containing gas generated in the reforming unit 4 is supplied to the fuel cell 3 via the hydrogen-containing gas supply path 20. The fuel cell 3 uses an oxidant gas (air) and a hydrogen-containing gas to generate electric power. The fuel off-gas that was not used for power generation in the fuel cell 3 is supplied to the combustion unit 5 through the off-gas path 19. Here, the fuel cell 3 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 3. The generated hot water is stored in a hot water storage tank (not shown).

燃料電池システム100は、第2水回路12、熱交換器13及び熱回収水路14を備えている。第2水回路12は燃料電池3に接続されている。第2水回路12は燃料電池3を冷却するための冷却水が循環する冷却水回路である。第2水回路12にはタンク15が設けられている。 The fuel cell system 100 includes a second water circuit 12, a heat exchanger 13, and a heat recovery channel 14. The second water circuit 12 is connected to the fuel cell 3. The second water circuit 12 is a cooling water circuit in which cooling water for cooling the fuel cell 3 circulates. A tank 15 is provided in the second water circuit 12.

熱回収水路14は、燃料電池3の排熱を回収するための流路である。熱回収水路14は、熱回収配管14a、14bを含む。熱回収配管14a及び14bは、それぞれ、熱交換器13に接続されている。熱回収配管14aは、熱回収水路14の下流側部分を構成している。熱回収配管14bは、熱回収水路14の上流側部分を構成している。熱回収配管14aは、熱交換器13において加熱された水を貯湯タンクに導くための配管である。熱回収配管14bは、熱交換器13において加熱されるべき水を熱交換器13に供給するための配管である。熱回収配管14a、14bは、ステンレス管などの金属製配管である、第1水回路10、第2水回路12、熱交換器13、熱回収水路14及びタンク6、15も筐体1の内部に配置されている。 The heat recovery water channel 14 is a flow path for recovering the exhaust heat of the fuel cell 3. The heat recovery channel 14 includes heat recovery pipes 14a and 14b. The heat recovery pipes 14a and 14b are connected to the heat exchanger 13, respectively. The heat recovery pipe 14a constitutes a downstream portion of the heat recovery water channel 14. The heat recovery pipe 14b constitutes an upstream portion of the heat recovery water channel 14. The heat recovery pipe 14a is a pipe for guiding the water heated in the heat exchanger 13 to the hot water storage tank. The heat recovery pipe 14b is a pipe for supplying the water to be heated in the heat exchanger 13 to the heat exchanger 13. The heat recovery pipes 14a and 14b are metal pipes such as stainless steel pipes. The first water circuit 10, the second water circuit 12, the heat exchanger 13, the heat recovery water channels 14 and the tanks 6 and 15 are also inside the housing 1. It is located in.

熱回収配管14aは、筐体1の底面に形成された貫通孔を通って、底面の上面側(筐体1の内部)から底面の下面側に達している。詳細には、底面に形成された貫通孔に高温側コネクタ17が取り付けられている。熱回収配管14aは、高温側コネクタ17を介して筐体1の内部から外部に延び、貯湯タンクの高温水入口に接続されうる。同様に、熱回収配管14bは、筐体1の底面に形成された貫通孔を通って、底面の上面側から底面の下面側に達している。詳細には、底面に形成された貫通孔に低温側コネクタ18が取り付けられている。熱回収配管14bは、低温側コネクタ18を介して筐体1の内部から外部に延び、貯湯タンクの低温水出口又は市水管に接続されうる。高温側コネクタ17及び低温側コネクタ18は、樹脂製または金属製である。 The heat recovery pipe 14a reaches from the upper surface side of the bottom surface (inside the housing 1) to the lower surface side of the bottom surface through a through hole formed in the bottom surface of the housing 1. Specifically, the high temperature side connector 17 is attached to the through hole formed on the bottom surface. The heat recovery pipe 14a extends from the inside of the housing 1 to the outside via the high temperature side connector 17, and can be connected to the high temperature water inlet of the hot water storage tank. Similarly, the heat recovery pipe 14b reaches from the upper surface side of the bottom surface to the lower surface side of the bottom surface through a through hole formed in the bottom surface of the housing 1. Specifically, the low temperature side connector 18 is attached to the through hole formed in the bottom surface. The heat recovery pipe 14b extends from the inside of the housing 1 to the outside via the low temperature side connector 18, and can be connected to the low temperature water outlet of the hot water storage tank or the city water pipe. The high temperature side connector 17 and the low temperature side connector 18 are made of resin or metal.

燃料電池システムは、回路筐体21及び電子回路基板22を備えている。回路筐体21は筐体1の内部に配置されている。回路筐体21は、樹脂などの絶縁材料で作られている。電子回路基板22には、コントローラ22a、インバータ22bなどの様々な電子部品が搭載されている。コントローラ22aは、燃料電池3、改質部4、燃焼部5、各種の補助機器(不図示)などの制御対象を制御するデバイスである。コントローラ22a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)で構成されている。インバータ22bは、燃料電池3の直流出力を交流出力に変換するためのデバイスである。
(筐体内の吸排気構成)
回路筐体21は、水平方向に向かって(筐体1の一側壁1aに向かって)開口している直方体の形状を有する。筐体1の一側壁1aによって回路筐体21の開口が閉じられるように、筐体1の内側から一側壁1aに回路筐体21が取り付けられ、通気ダクト25が形成される。つまり、回路筐体21、筐体1の内部空間を複数の部分に仕切る隔壁の役割を担っている。通気ダクト25の下部には吸気口24が設けられている。通気ダクト25の上部には排気口27が設けられている。吸気口24の役割は、筐体1の外部と通気ダクト25の内部とを連通させることにある。排気口27の役割は、通気ダクト25の内部と通気ダクト25を除いた筐体1の内部とを連通させることにある。電子回路基板22および後述する制御部28は通気ダクト25に配置される。
The fuel cell system includes a circuit housing 21 and an electronic circuit board 22. The circuit housing 21 is arranged inside the housing 1. The circuit housing 21 is made of an insulating material such as resin. Various electronic components such as a controller 22a and an inverter 22b are mounted on the electronic circuit board 22. The controller 22a is a device that controls control targets such as a fuel cell 3, a reforming unit 4, a combustion unit 5, and various auxiliary devices (not shown). The controller 22a is composed of, 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. The inverter 22b is a device for converting the DC output of the fuel cell 3 into an AC output.
(Intake / exhaust configuration inside the housing)
The circuit housing 21 has a rectangular parallelepiped shape that opens in the horizontal direction (toward one side wall 1a of the housing 1). The circuit housing 21 is attached to the one side wall 1a from the inside of the housing 1 so that the opening of the circuit housing 21 is closed by the one side wall 1a of the housing 1, and the ventilation duct 25 is formed. That is, it plays the role of a partition wall that divides the internal space of the circuit housing 21 and the housing 1 into a plurality of parts. An intake port 24 is provided in the lower part of the ventilation duct 25. An exhaust port 27 is provided above the ventilation duct 25. The role of the intake port 24 is to communicate the outside of the housing 1 with the inside of the ventilation duct 25. The role of the exhaust port 27 is to communicate the inside of the ventilation duct 25 with the inside of the housing 1 excluding the ventilation duct 25. The electronic circuit board 22 and the control unit 28 described later are arranged in the ventilation duct 25.

筐体1の一側壁1aには、複数のルーバーを含む吸気口23が設けられている、吸気口23は、回路筐体21の吸気口24よりも鉛直方向の下側に位置している。吸気口23の役割は、通気ダクト25を介して、筐体1の外部と内部とを連通させることにある。電子回路基板22は、回路筐体21の中に配置されている。筐体1は、フード26を含む。フード26は、筐体1の内部から筐体1の一側壁1aに取り付けられており、回路筐体21の下部および一側壁1aの吸気口23を一体的に覆っている。フード26によって、一側壁1aの吸気口23から回路筐体21の吸気口24への空気の流路が形成されている。このような構成とすることで、埃、雨水などが通気ダクト25に吸い込まれて電子回路基板22に悪影響を及ぼすことを防止できる。 One side wall 1a of the housing 1 is provided with an intake port 23 including a plurality of louvers. The intake port 23 is located below the intake port 24 of the circuit housing 21 in the vertical direction. The role of the intake port 23 is to communicate the outside and the inside of the housing 1 via the ventilation duct 25. The electronic circuit board 22 is arranged in the circuit housing 21. The housing 1 includes a hood 26. The hood 26 is attached to one side wall 1a of the housing 1 from the inside of the housing 1, and integrally covers the lower portion of the circuit housing 21 and the intake port 23 of the one side wall 1a. The hood 26 forms an air flow path from the intake port 23 of the one side wall 1a to the intake port 24 of the circuit housing 21. With such a configuration, it is possible to prevent dust, rainwater, and the like from being sucked into the ventilation duct 25 and adversely affecting the electronic circuit board 22.

通気ダクト25において、空気は、インバータ22bなどの電子部品の排熱で温められる。温められた空気は、排気口27を通じて通気ダクト25の外部に排出され、筐体1内部での空気の流れに変化する。空気は改質部4の周囲などを通過し、燃料電池3の周囲の温度場の形成に寄与する。 In the ventilation duct 25, the air is heated by the exhaust heat of electronic parts such as the inverter 22b. The warmed air is discharged to the outside of the ventilation duct 25 through the exhaust port 27, and changes to the air flow inside the housing 1. The air passes around the reforming section 4 and the like, and contributes to the formation of the temperature field around the fuel cell 3.

筐体1の一側壁1aには、換気口53が設けられている。換気口53の役割は、筐体1の内部と筐体1の外部とを連通させることにある。換気口53を通じて、筐体1の内部から外部に空気が排出される。本実施形態では、換気口53は、鉛直方向において、吸気口24よりも下側に位置している。このような位置関係によれば、筐体1内に取り込まれた空気がスムーズに筐体1の下部の空間に導かれる。 A ventilation port 53 is provided on one side wall 1a of the housing 1. The role of the ventilation port 53 is to communicate the inside of the housing 1 with the outside of the housing 1. Air is discharged from the inside of the housing 1 to the outside through the ventilation port 53. In the present embodiment, the ventilation port 53 is located below the intake port 24 in the vertical direction. According to such a positional relationship, the air taken into the housing 1 is smoothly guided to the space below the housing 1.

また、換気口53は、複数のルーバーを含む。筐体1は、さらに、フード51を含む。フード51は、筐体1の内側から一側壁1aに取り付けられており、換気口53および後述する換気ファン52を一体的に覆っている。フード51によって、換気ファン52から換気口53への空気の流路が形成されている。このような構造によれば、埃、雨水などが筐体1の内部に侵入して、筐体1の内部に配置された部品に悪影響を及ぼすことを防止できる。換気ファン52は、フード51に取り付けられていてもよい。 Further, the ventilation port 53 includes a plurality of louvers. The housing 1 further includes a hood 51. The hood 51 is attached to one side wall 1a from the inside of the housing 1, and integrally covers the ventilation port 53 and the ventilation fan 52 described later. The hood 51 forms an air flow path from the ventilation fan 52 to the ventilation port 53. According to such a structure, it is possible to prevent dust, rainwater, and the like from entering the inside of the housing 1 and adversely affecting the parts arranged inside the housing 1. The ventilation fan 52 may be attached to the hood 51.

本実施の形態では、換気口53は、鉛直方向において、吸気口23と略同一高さに位置している。言い換えれば、鉛直方向において、換気口53と吸気口24とが重なっている。換気口53が筐体1の底面に近ければ近いほど、インバータ22bなどの電子部品によって温められた空気の移動距離が延びる。 In the present embodiment, the ventilation port 53 is located at substantially the same height as the intake port 23 in the vertical direction. In other words, the ventilation port 53 and the intake port 24 overlap in the vertical direction. The closer the ventilation port 53 is to the bottom surface of the housing 1, the longer the moving distance of the air warmed by the electronic component such as the inverter 22b is.

また、燃料電池システム100は、吸気ファン24aおよび換気ファン52を備えている。吸気ファン24aは吸気口24またはその近傍に配置される。吸気ファン24aは、吸気口24を通じて筐体1の外部の空気を筐体1の内部に供給するためのファンである。換気ファン52は、換気口53を通じて筐体1の内部の空気を筐体1の外部に排出するためのファンである。吸気ファン24aまたは換気ファン52の少なくとも一方が設けられていると、インバータ22bなどの電子部品によって温められた空気を筐体1の内部に効率良く供給し、循環した上で筐体1の外部に排出することができる。 Further, the fuel cell system 100 includes an intake fan 24a and a ventilation fan 52. The intake fan 24a is arranged at or near the intake port 24. The intake fan 24a is a fan for supplying air outside the housing 1 to the inside of the housing 1 through the intake port 24. The ventilation fan 52 is a fan for discharging the air inside the housing 1 to the outside of the housing 1 through the ventilation port 53. When at least one of the intake fan 24a and the ventilation fan 52 is provided, the air warmed by the electronic components such as the inverter 22b is efficiently supplied to the inside of the housing 1, circulated, and then to the outside of the housing 1. Can be discharged.

このように、筐体1の内部に配置された燃料電池3および改質部4の周囲には安定した温度場が形成される。
(燃焼排ガスを希釈して排気する構成)
次に、燃焼部5から排出される燃焼排ガスの排出方法について説明する。
In this way, a stable temperature field is formed around the fuel cell 3 and the reforming unit 4 arranged inside the housing 1.
(Combustion exhaust gas is diluted and exhausted)
Next, a method of discharging the combustion exhaust gas discharged from the combustion unit 5 will be described.

燃焼部5から排出された燃焼排ガスは排気ダクト29を通って拡散ダクト部32に導かれる。拡散ダクト部32は、筐体1の一側壁1aに形成された筐体排気口31に接続されている。拡散ダクト部32は筐体1の内側から一側壁1aに取り付けられており、筐体排気口31を一体的に覆っている。拡散ダクト部32は、筐体排気口31に向けて燃焼排ガスを導出する。拡散ダクト部32は、排気ダクト29と比較して燃焼排ガスの流路断面積が大きく設定されている。その結果、排気ダクト29から導出された燃焼排ガスは、拡散ダクト部32内で拡散しながら流速が低下し、燃焼排ガス中に含まれる水蒸気が凝縮することを促す。 The combustion exhaust gas discharged from the combustion unit 5 is guided to the diffusion duct unit 32 through the exhaust duct 29. The diffusion duct portion 32 is connected to a housing exhaust port 31 formed on one side wall 1a of the housing 1. The diffusion duct portion 32 is attached to one side wall 1a from the inside of the housing 1, and integrally covers the housing exhaust port 31. The diffusion duct portion 32 leads out the combustion exhaust gas toward the housing exhaust port 31. The diffusion duct portion 32 has a larger cross-sectional area of the flow path of the combustion exhaust gas than the exhaust duct 29. As a result, the combustion exhaust gas derived from the exhaust duct 29 diffuses in the diffusion duct portion 32, the flow velocity decreases, and the water vapor contained in the combustion exhaust gas is promoted to condense.

拡散ダクト部32内で、燃焼排ガス中に含まれる水蒸気が凝縮して生成された凝縮水は、排水部33から不図示の排水部材を介して筐体1の外部に排出される。排気ガス中の水蒸気は凝縮して凝縮水となり、拡散ダクト部32の底部に溜まる。ここで、排気ガス中の水蒸気の凝縮による凝縮水は酸性であり、拡散ダクト部32に腐食が生じ易い。これに対し、拡散ダクト部32に凝縮水を排出する排水部33を設けた構成としたことで、拡散ダクト部32が凝縮水に晒されることを抑制し、拡散ダクト部32の腐食を防止できる。 The condensed water generated by condensing the water vapor contained in the combustion exhaust gas in the diffusion duct portion 32 is discharged from the drainage portion 33 to the outside of the housing 1 via a drainage member (not shown). The water vapor in the exhaust gas condenses into condensed water, which accumulates at the bottom of the diffusion duct portion 32. Here, the condensed water due to the condensation of water vapor in the exhaust gas is acidic, and the diffusion duct portion 32 is likely to be corroded. On the other hand, by providing the diffusion duct portion 32 with a drainage portion 33 for discharging condensed water, it is possible to suppress exposure of the diffusion duct portion 32 to the condensed water and prevent corrosion of the diffusion duct portion 32. ..

なお、拡散ダクト部32の一部を、図1に示すように筐体1の外部に突き出す構成としてもよい。このような構成とすることで、拡散ダクト部32に導出された燃焼排ガスがより冷却され、燃焼排ガス中に含まれる水蒸気が凝縮することを促すことができる。 As shown in FIG. 1, a part of the diffusion duct portion 32 may be configured to protrude to the outside of the housing 1. With such a configuration, the combustion exhaust gas led out to the diffusion duct portion 32 is further cooled, and it is possible to promote the condensation of the water vapor contained in the combustion exhaust gas.

次に、排ガス希釈部90の構成について説明する。筐体1の一側壁1aには、筐体排気口31を外側から覆うように排気カバー40が取り付けられている。排気カバー40には希釈された燃焼排ガスを外部に排出する希釈排ガス排気口44が形成されている。排気カバー40と一側壁1aで囲まれた空間は、仕切り部材41により、後述する希釈用空気流路42と、筐体排気口31から希釈排ガス排気口44を介して燃焼排ガスを外部に排出する燃焼排ガス流路43とに分離されている。そして、希釈排ガス排気口44についても、希釈用空気流路42と連通した第二開口48と、燃焼排ガス流路43と連通した排気口49に分離されている。 Next, the configuration of the exhaust gas diluting unit 90 will be described. An exhaust cover 40 is attached to one side wall 1a of the housing 1 so as to cover the housing exhaust port 31 from the outside. The exhaust cover 40 is formed with a diluted exhaust gas exhaust port 44 that discharges diluted combustion exhaust gas to the outside. In the space surrounded by the exhaust cover 40 and the one side wall 1a, the combustion exhaust gas is discharged to the outside from the dilution air flow path 42 and the housing exhaust port 31 described later by the partition member 41 via the dilution exhaust gas exhaust port 44. It is separated from the combustion exhaust gas flow path 43. The diluted exhaust gas exhaust port 44 is also separated into a second opening 48 that communicates with the dilution air flow path 42 and an exhaust port 49 that communicates with the combustion exhaust gas flow path 43.

燃焼排ガス流路43の役割は、拡散ダクト部32を経由し、筐体排気口31から排出された燃焼排気ガスを排気口49に導くことである。 The role of the combustion exhaust gas flow path 43 is to guide the combustion exhaust gas discharged from the housing exhaust port 31 to the exhaust port 49 via the diffusion duct portion 32.

本実施の形態では、希釈用空気流路42を、排気カバー40に内部に設けた第一希釈用空気流路42aと筐体1の内部に設けた第二希釈用空気流路42bで構成している。 In the present embodiment, the dilution air flow path 42 is composed of a first dilution air flow path 42a provided inside the exhaust cover 40 and a second dilution air flow path 42b provided inside the housing 1. ing.

図1、図2、図3に示すように、筐体1の一側壁1aには、筐体1の外側から空気を第二希釈用空気流路42bに導くための第一開口45と、第二希釈用空気流路42bを介して空気を排気カバー40内部に形成された第一希釈用空気流路42aに排出する第三開口46が形成されている。第三開口46は、一側壁1aの外側から排気カバー40で覆われ、第一希釈用空気流路42aと連通している。また、第三開口46は、一側壁1aの内側から第二希釈用空気流路42bで覆われている。すなわち、空気は第一開口45から第二希釈用空気流路42bに取り込まれ、第三開口46を通過し、第一希釈用空気流路42aを介して第二開口48から排出される。 As shown in FIGS. 1, 2, and 3, one side wall 1a of the housing 1 has a first opening 45 for guiding air from the outside of the housing 1 to the air flow path 42b for second dilution, and a first opening 45. (Ii) A third opening 46 for discharging air to the first dilution air flow path 42a formed inside the exhaust cover 40 is formed through the dilution air flow path 42b. The third opening 46 is covered with an exhaust cover 40 from the outside of the one side wall 1a and communicates with the first dilution air flow path 42a. Further, the third opening 46 is covered with a second dilution air flow path 42b from the inside of the one side wall 1a. That is, air is taken into the second dilution air flow path 42b from the first opening 45, passes through the third opening 46, and is discharged from the second opening 48 through the first dilution air flow path 42a.

排気カバー40の構成を示した立体構成図を図3(A)に、第一希釈用空気流路42a、第二希釈用空気流路42bの構成を示した立体断面図を図3(B)に示した。 FIG. 3A is a three-dimensional configuration diagram showing the configuration of the exhaust cover 40, and FIG. 3B is a three-dimensional sectional view showing the configuration of the first dilution air flow path 42a and the second dilution air flow path 42b. It was shown to.

このような構成としたことで、燃料電池システム100の運転中に、燃焼部5において高濃度の二酸化炭素を含んだ燃焼排ガスが発生した場合でも、燃焼排ガス流路43から排気口49に導かれた燃焼排ガスと、希釈用空気流路42から第二開口48に導かれた二酸化炭素濃度の低い空気とを希釈排ガス排気口44で合流させ混合し、二酸化炭素濃度を希釈して排出することが可能となる。 With such a configuration, even if combustion exhaust gas containing a high concentration of carbon dioxide is generated in the combustion unit 5 during operation of the fuel cell system 100, it is guided from the combustion exhaust gas flow path 43 to the exhaust port 49. The combustion exhaust gas and the air having a low carbon dioxide concentration guided from the diluting air flow path 42 to the second opening 48 can be merged and mixed at the diluted exhaust gas exhaust port 44 to dilute the carbon dioxide concentration and discharge. It will be possible.

また、第一開口45から筐体1外部の空気を吸い込む構成となっているので、燃料電池システム100がパイプスペース室に設置された場合でも、周囲の空気を吸い込み、燃焼排ガスを希釈することができる。 Further, since the structure is such that the air outside the housing 1 is sucked from the first opening 45, even when the fuel cell system 100 is installed in the pipe space chamber, the surrounding air can be sucked in to dilute the combustion exhaust gas. it can.

また、燃焼排ガスと空気を合流して排出する構成とすることで、燃料電池システム100から排出される燃焼排ガスの排出流速を速くして、排出された燃焼排ガスの到達距離を増やすことができ、共用廊下などに滞留することを抑制できる。そのため、共用廊下などの空気の質が低下することを抑制することができる。 Further, by adopting a configuration in which the combustion exhaust gas and air are merged and discharged, the discharge flow rate of the combustion exhaust gas discharged from the fuel cell system 100 can be increased, and the reach of the discharged combustion exhaust gas can be increased. It is possible to prevent staying in a common corridor. Therefore, it is possible to suppress deterioration of air quality in common corridors and the like.

また、希釈用空気を筐体1内部からだけでなく、筐体1の外部から吸い込む構成を加えたことで筐体1内部からの換気空気の流量を抑えることができ、筐体1内部、特に改質部4や燃料電池3周囲の熱バランスを保ち、燃料電池システム100の運転を安定化できる。 Further, by adding a configuration in which the dilution air is sucked not only from the inside of the housing 1 but also from the outside of the housing 1, the flow rate of the ventilation air from the inside of the housing 1 can be suppressed, and the inside of the housing 1, especially The thermal balance around the reforming unit 4 and the fuel cell 3 can be maintained, and the operation of the fuel cell system 100 can be stabilized.

また、第一開口45、ならびに、希釈排ガス排気口44(第二開口48、排出口49)は略同一方向に開口している。そのため、燃料電池システム100の運転中に、希釈排ガス排気口44に向けて風が吹き込んだりした場合でも、第一開口45、ならびに、希釈排ガス排気口44(第二開口48、排出口49)に加わる風圧が同一になる。そのため、排気口49から燃焼排ガスが筐体1の内部に流入することを抑制できる。 Further, the first opening 45 and the diluted exhaust gas exhaust port 44 (second opening 48, discharge port 49) are opened in substantially the same direction. Therefore, even if wind blows toward the diluted exhaust gas exhaust port 44 during operation of the fuel cell system 100, the first opening 45 and the diluted exhaust gas exhaust port 44 (second opening 48, discharge port 49) are opened. The applied wind pressure becomes the same. Therefore, it is possible to prevent the combustion exhaust gas from flowing into the housing 1 from the exhaust port 49.

本実施の形態では、希釈用空気を取り込む第一開口45と希釈した燃焼排ガスを排出する希釈排ガス排気口44を離して形成することができる。そのため、燃焼排ガスがショートカットして第一開口45から希釈用空気として取り込まれることを防止できる。 In the present embodiment, the first opening 45 for taking in the diluted air and the diluted exhaust gas exhaust port 44 for discharging the diluted combustion exhaust gas can be formed apart from each other. Therefore, it is possible to prevent the combustion exhaust gas from being taken in as dilution air from the first opening 45 as a shortcut.

また、本実施の形態では、第二希釈用空気流路42bを筐体1の内部に設けた。希釈用の空気の吸い込み口である第一開口45と、希釈用空気の排気カバー40側へ導出する第三開口46は筐体1の一側壁1aに設けられている。そのため、空気流の進行方向を180°変える必要がある。希釈用空気流路42の一部を筐体1内部に設ける構成とすることで、希釈用空気流路42の曲がり部が急峻になることで流路抵抗が大きくなり、空気の流速が減速することを抑制できる。 Further, in the present embodiment, the second dilution air flow path 42b is provided inside the housing 1. The first opening 45, which is a suction port for the air for dilution, and the third opening 46, which leads out the air for dilution to the exhaust cover 40 side, are provided on one side wall 1a of the housing 1. Therefore, it is necessary to change the traveling direction of the air flow by 180 °. By providing a part of the dilution air flow path 42 inside the housing 1, the bending portion of the dilution air flow path 42 becomes steep, so that the flow path resistance increases and the air flow velocity slows down. Can be suppressed.

また、希釈排ガス排気口44において、上方から第二開口48、排気口49の順に配置されている。 Further, in the diluted exhaust gas exhaust port 44, the second opening 48 and the exhaust port 49 are arranged in this order from the top.

排気カバー40の構成を示した立体構成図を図3(A)に、第一希釈用空気流路42a、第二希釈用空気流路42bの構成を示した立体断面図を図3(B)に示した。 FIG. 3A is a three-dimensional configuration diagram showing the configuration of the exhaust cover 40, and FIG. 3B is a three-dimensional sectional view showing the configuration of the first dilution air flow path 42a and the second dilution air flow path 42b. It was shown to.

このような構成としたことで、燃焼排ガスの温度と比較して温度の低い空気の出口である第二開口48を、燃焼排ガスの出口である排気口49よりも上方に配置したことで、温度の低い空気の流れFに沿って、燃焼排ガスFの上方への巻き上がりを抑えることができる。そのため、希釈排気ガスを希釈排ガス排気口44の吐出方向に向けて、より遠くに排出することができる。 With such a configuration, the second opening 48, which is an outlet for air whose temperature is lower than the temperature of the combustion exhaust gas, is arranged above the exhaust port 49, which is the outlet for the combustion exhaust gas. It is possible to suppress the upward winding of the combustion exhaust gas F 1 along the low air flow F 2 . Therefore, the diluted exhaust gas can be discharged farther toward the discharge direction of the diluted exhaust gas exhaust port 44.

また、燃料電池システム100は、希釈用空気流路42にファン47を備えている。ファン47は、一側壁1aの内側から第三開口46を覆うように設置される。これにより、筐体1の外部の空気を、第一開口45を介して希釈用空気流路42に取り込むことができる。なお、ファン47の回転速度は、制御部28によりコントロールされる。 Further, the fuel cell system 100 includes a fan 47 in the dilution air flow path 42. The fan 47 is installed so as to cover the third opening 46 from the inside of the one side wall 1a. As a result, the air outside the housing 1 can be taken into the dilution air flow path 42 through the first opening 45. The rotation speed of the fan 47 is controlled by the control unit 28.

このように、ファン47により筐体1の外部の空気を希釈用空気として希釈用空気流路42に取り込むことで、燃料電池システム100が設置された周囲に風がない場合であっても、希釈用の空気の流量を確保することができる。 In this way, by taking the air outside the housing 1 into the dilution air flow path 42 as the dilution air by the fan 47, even if there is no wind in the vicinity where the fuel cell system 100 is installed, the dilution is performed. It is possible to secure the flow rate of air for use.

また、燃料電池3の起動運転などの非定常運転時や、負荷変動により燃焼部5の燃焼状態が変動し、燃焼排ガスに排出量が変動する場合がある。燃焼排ガスの排出量の変動は、燃料電池3の発電量、燃焼部5の供給される燃焼空気の供給量ならびに原料ガスの供給量の少なくとも一つの情報から検知でき、排出量についても予測できる。そこで、制御部28が、燃料電池3の発電量、燃焼部5の供給される燃焼空気の供給量ならびに原料ガスの供給量の少なくとも一つの情報に基づき、ファン47の回転数を制御するように構成してもよい。 In addition, during non-steady operation such as start-up operation of the fuel cell 3, the combustion state of the combustion unit 5 may fluctuate due to load fluctuation, and the amount of exhaust gas may fluctuate. Fluctuations in the emission amount of the combustion exhaust gas can be detected from at least one information of the power generation amount of the fuel cell 3, the supply amount of the combustion air supplied by the combustion unit 5, and the supply amount of the raw material gas, and the emission amount can also be predicted. Therefore, the control unit 28 controls the rotation speed of the fan 47 based on at least one information of the power generation amount of the fuel cell 3, the supply amount of the combustion air supplied by the combustion unit 5, and the supply amount of the raw material gas. It may be configured.

このような構成とすることで、燃焼排ガスの排出量に応じてファンの回転数を制御し、希釈用の空気の流量を制御することで希釈排ガス中の二酸化炭素濃度を適正に管理することができる。また、燃料電池の発電量、燃焼部の供給される燃焼空気の供給量、あるいは、燃焼ガスの供給量で燃焼排ガスの排出量を予測する構成としたことで、排ガス管理を自動化することができる。 With such a configuration, it is possible to properly control the carbon dioxide concentration in the diluted exhaust gas by controlling the rotation speed of the fan according to the emission amount of the combustion exhaust gas and controlling the flow rate of the air for dilution. it can. In addition, exhaust gas management can be automated by predicting the amount of combustion exhaust gas emitted based on the amount of power generated by the fuel cell, the amount of combustion air supplied by the combustion unit, or the amount of combustion gas supplied. ..

また、希釈排ガス排気口44の内周部から延存する排気筒50を設けてもよい。なお、仕切り部材41は排気筒50の内部まで延在させてもよい。このような構成とすることで、希釈用空気と燃焼排ガスが排気筒50を通過する速度の減少を抑制し、希釈排気ガスを希釈排ガス排気口44の吐出方向に向けて、より遠くに排出することができる。 Further, an exhaust pipe 50 extending from the inner peripheral portion of the diluted exhaust gas exhaust port 44 may be provided. The partition member 41 may extend to the inside of the exhaust stack 50. With such a configuration, the decrease in the speed at which the diluting air and the combustion exhaust gas pass through the exhaust stack 50 is suppressed, and the diluted exhaust gas is discharged farther toward the discharge direction of the diluted exhaust gas exhaust port 44. be able to.

また、このような構成とすることで、パイプスペース室内などに燃料電池システム100を設置する際に、パイプスペース室などの扉に形成された開口部から排気筒を出すことで、希釈した燃焼排ガスを設置空間の外部に向けて排出することができる。 Further, with such a configuration, when the fuel cell system 100 is installed in the pipe space chamber or the like, the exhaust pipe is ejected from the opening formed in the door of the pipe space chamber or the like to dilute the combustion exhaust gas. Can be discharged toward the outside of the installation space.

また、燃焼排ガスが排気カバー40の内部に設けられた燃焼排ガス流路43に排出された後でも、燃焼排ガス中の水蒸気の凝縮は継続して発生する。本実施の形態では、燃焼排ガス流路43が下方に設けられ、一部が筐体1の外部に突き出た拡散ダクト部32と連通した構成となっている。また、図1に示したように、排気カバー40の底辺を拡散ダクト部32に向かって傾斜する構成とすることで、燃焼排ガス流路43に溜まった凝縮水を拡散ダクト部32に集め、排水部33から不図示の排水部材を介して筐体1の外部に排出することができる。ここで、排気ガス中の水蒸気の凝縮による凝縮水は酸性であり、排気カバー40に腐食が生じ易い。このような構成としたことで、排気カバー40が凝縮水に晒されることを抑制し、排気カバー40の腐食を防止できる。 Further, even after the combustion exhaust gas is discharged to the combustion exhaust gas flow path 43 provided inside the exhaust cover 40, the condensation of water vapor in the combustion exhaust gas continues to occur. In the present embodiment, the combustion exhaust gas flow path 43 is provided below, and a part thereof communicates with the diffusion duct portion 32 protruding to the outside of the housing 1. Further, as shown in FIG. 1, by configuring the bottom of the exhaust cover 40 to be inclined toward the diffusion duct portion 32, the condensed water collected in the combustion exhaust gas flow path 43 is collected in the diffusion duct portion 32 and drained. It can be discharged to the outside of the housing 1 from the unit 33 via a drainage member (not shown). Here, the condensed water due to the condensation of water vapor in the exhaust gas is acidic, and the exhaust cover 40 is liable to be corroded. With such a configuration, it is possible to prevent the exhaust cover 40 from being exposed to condensed water and to prevent corrosion of the exhaust cover 40.

なお、本実施の形態では第一開口45を排気カバー40が取り付けられた筐体1の一側壁1aに形成したが、筐体1の他の側壁に形成してもよい。
(筐体内の空気を希釈用空気流路に排出する構成)
一般に燃料電池システムでは、筐体内の温度を検知し、制御部により燃料電池システムの運転許可を制限することで、燃料電池の発電の安定性を確保するとともに、高温環境下における水温と補機類の温度上昇を抑制している。
In the present embodiment, the first opening 45 is formed on one side wall 1a of the housing 1 to which the exhaust cover 40 is attached, but it may be formed on the other side wall of the housing 1.
(Structure that discharges the air inside the housing to the dilution air flow path)
Generally, in a fuel cell system, the temperature inside the housing is detected and the control unit limits the operation permission of the fuel cell system to ensure the stability of fuel cell power generation, and the water temperature and accessories in a high temperature environment. The temperature rise of the fuel cell is suppressed.

本実施の形態では、筐体1の内部の空気を希釈用空気流路42(42b)に形成した連通穴91を介して外部に排出する構成を有している。 In the present embodiment, the air inside the housing 1 is discharged to the outside through the communication hole 91 formed in the dilution air flow path 42 (42b).

図1、図3(B)に示したように、希釈用空気流路42bに一壁面に連通穴91が形成されている。筐体1の内部の空気は、連通穴91を通って第二希釈用空気流路42bから筐体1の外部に排出される。かかる構成により、筐体1の内部の換気が促進される。 As shown in FIGS. 1 and 3B, a communication hole 91 is formed on one wall surface of the dilution air flow path 42b. The air inside the housing 1 is discharged to the outside of the housing 1 from the second dilution air flow path 42b through the communication hole 91. With such a configuration, ventilation inside the housing 1 is promoted.

また、連通穴91に流量調整手段を設けることができる。以下の説明では、一例として、流量調整手段として図10に示したバルブアッセンブリ93を用いる場合を説明する。 Further, the flow rate adjusting means can be provided in the communication hole 91. In the following description, as an example, a case where the valve assembly 93 shown in FIG. 10 is used as the flow rate adjusting means will be described.

図10に開閉手段の一例であるバルブアッセンブリ93の構成を示す。バルブアッセンブリ93は、第二希釈用空気流路42bの側壁に設けられ、筐体1内から第二希釈用空気流路42に流出する空気の流量を調整する機能を有する。 FIG. 10 shows the configuration of the valve assembly 93, which is an example of the opening / closing means. The valve assembly 93 is provided on the side wall of the second dilution air flow path 42b, and has a function of adjusting the flow rate of the air flowing out from the inside of the housing 1 to the second dilution air flow path 42.

バルブアッセンブリ93は、主にハウジング94と、バタフライバルブ95とで構成されている。ハウジング94には連通穴91が形成され、シャフト穴96にバルブシャフト97が挿入された状態でバタフライバルブ95が回転自在になっている。不図示の開閉度調整ユニットを介してバルブシャフト97を回転制御し、バタフライバルブ95の姿勢を変えることで連通穴91の開口度を調整可能に構成されている。 The valve assembly 93 is mainly composed of a housing 94 and a butterfly valve 95. A communication hole 91 is formed in the housing 94, and the butterfly valve 95 is rotatable with the valve shaft 97 inserted in the shaft hole 96. The opening degree of the communication hole 91 can be adjusted by controlling the rotation of the valve shaft 97 via an opening / closing degree adjusting unit (not shown) and changing the posture of the butterfly valve 95.

連通穴91にバルブアッセンブル93を設置した場合、例えば、制御部28から不図示の開閉度調整ユニットを制御し、筐体1内部から連通穴91を介して第二希釈用空気流路に排出される空気流量を調整できる。このため、連通穴91の設計尤度を高めることができる。 When the valve assembly 93 is installed in the communication hole 91, for example, the control unit 28 controls an open / close degree adjusting unit (not shown), and the valve assembly 93 is discharged from the inside of the housing 1 to the second dilution air flow path through the communication hole 91. The air flow rate can be adjusted. Therefore, the design likelihood of the communication hole 91 can be increased.

また、バルブアッセンブル93による空気流量調整は筐体1の内部温度の調整にも有効である。図1の温度検出部97は筐体1の内部温度を直接的または間接的に検出できる。例えば、温度検出部97の検出温度が所定温度を越えた場合、バルブアッセンブル93の開度を大きくし、筐体1の内部から第2希釈用空気流路42bへ排出される空気流量を増加させることで、筐体1の内部の換気を促進し、筐体1の内部の温度を下げる効果が得られる。 Further, the adjustment of the air flow rate by the valve assembly 93 is also effective for adjusting the internal temperature of the housing 1. The temperature detection unit 97 in FIG. 1 can directly or indirectly detect the internal temperature of the housing 1. For example, when the detection temperature of the temperature detection unit 97 exceeds a predetermined temperature, the opening degree of the valve assembly 93 is increased to increase the air flow rate discharged from the inside of the housing 1 to the second dilution air flow path 42b. As a result, the effect of promoting ventilation inside the housing 1 and lowering the temperature inside the housing 1 can be obtained.

なお、筐体1の内部から排出される空気の流量は、バルブアッセンブリ93の開度、換気ファン52、ファン47、および、吸気ファン24aの回転数を任意に制御することでも調整することができる。 The flow rate of the air discharged from the inside of the housing 1 can also be adjusted by arbitrarily controlling the opening degree of the valve assembly 93, the rotation speeds of the ventilation fan 52, the fan 47, and the intake fan 24a. ..

これにより、燃料電池システム100は、筐体1の内部温度が所定温度を越えた場合、筐体1の内部の換気を促すので、燃料電池システム100の不具合を避けることができる。 As a result, when the internal temperature of the housing 1 exceeds a predetermined temperature, the fuel cell system 100 promotes ventilation inside the housing 1, so that a malfunction of the fuel cell system 100 can be avoided.

なお、本実施の形態では、温度検出部97を筐体1の底部近傍に配置したが、これに限定されない。監視対象とする部位、例えば燃焼部5や燃料電池3の近傍に配置してもよい。 In the present embodiment, the temperature detection unit 97 is arranged near the bottom of the housing 1, but the present invention is not limited to this. It may be arranged in the vicinity of a portion to be monitored, for example, the combustion unit 5 or the fuel cell 3.

また、燃料電池システム100は、換気ファン52の故障により筐体1内部の換気が十分に行われなくなった場合、換気ファン52に代わって希釈用空気流路42に設けられた連通穴91から筐体1内の空気を排出することができるので、燃料電池システム100の不具合を避けることができる。
(実施の形態2)
実施の形態2に係る燃料電池システム101は、実施形態1に係る燃料電池システム100と基本構成は同じであるが、希釈用空気の吸い込み口である第一開口45を排気カバー40に形成した点が異なる。そのため、実施の形態に係る燃料電池システム100による動作と同様の部分については同じ符号を付し、重複説明を省略し、燃焼排ガスを希釈して排気する構成について説明する。
(燃焼排ガスを希釈して排気する構成)
図4、図5、図6を用いて、燃焼部5から排出される燃焼排ガスの排出方法について説明する。
Further, in the fuel cell system 100, when the ventilation inside the housing 1 is not sufficiently ventilated due to the failure of the ventilation fan 52, the fuel cell system 100 is molded from the communication hole 91 provided in the dilution air flow path 42 instead of the ventilation fan 52. Since the air inside the body 1 can be discharged, a malfunction of the fuel cell system 100 can be avoided.
(Embodiment 2)
The fuel cell system 101 according to the second embodiment has the same basic configuration as the fuel cell system 100 according to the first embodiment, but has a first opening 45, which is a suction port for dilution air, formed in the exhaust cover 40. Is different. Therefore, the same parts as those operated by the fuel cell system 100 according to the embodiment are designated by the same reference numerals, duplicate description is omitted, and a configuration in which combustion exhaust gas is diluted and exhausted will be described.
(Combustion exhaust gas is diluted and exhausted)
A method of discharging the combustion exhaust gas discharged from the combustion unit 5 will be described with reference to FIGS. 4, 5 and 6.

燃焼部5から排出された燃焼排ガスは排気ダクト29を通って拡散ダクト部32に導かれる。拡散ダクト部32は、筐体1の一側壁1aに形成された筐体排気口31に接続されている。拡散ダクト部32は筐体1の内側から一側壁1aに取り付けられており、筐体排気口31を一体的に覆っている。拡散ダクト部32は、筐体排気口31に向けて燃焼排ガスを導出する。拡散ダクト部32は、排気ダクト29と比較して燃焼排ガスの流路断面積が大きく設定されている。その結果、排気ダクト29から導出された燃焼排ガスは、拡散ダクト部32内で拡散しながら流速が低下し、燃焼排ガス中に含まれる水蒸気が凝縮することを促す。 The combustion exhaust gas discharged from the combustion unit 5 is guided to the diffusion duct unit 32 through the exhaust duct 29. The diffusion duct portion 32 is connected to a housing exhaust port 31 formed on one side wall 1a of the housing 1. The diffusion duct portion 32 is attached to one side wall 1a from the inside of the housing 1, and integrally covers the housing exhaust port 31. The diffusion duct portion 32 leads out the combustion exhaust gas toward the housing exhaust port 31. The diffusion duct portion 32 has a larger cross-sectional area of the flow path of the combustion exhaust gas than the exhaust duct 29. As a result, the combustion exhaust gas derived from the exhaust duct 29 diffuses in the diffusion duct portion 32, the flow velocity decreases, and the water vapor contained in the combustion exhaust gas is promoted to condense.

拡散ダクト部32内で、燃焼排ガス中に含まれる水蒸気が凝縮して生成された凝縮水は、排水部33から不図示の排水部材を介して筐体1の外部に排出される。排気ガス中の水蒸気は凝縮して凝縮水となり、拡散ダクト部32の底部に溜まる。ここで、排気ガス中の水蒸気の凝縮による凝縮水は酸性であり、拡散ダクト部32に腐食が生じ易い。これに対し、拡散ダクト部32に凝縮水を排出する排水部33を設けた構成としたことで、拡散ダクト部32が凝縮水に晒されることを抑制し、拡散ダクト部32の腐食を防止できる。 The condensed water generated by condensing the water vapor contained in the combustion exhaust gas in the diffusion duct portion 32 is discharged from the drainage portion 33 to the outside of the housing 1 via a drainage member (not shown). The water vapor in the exhaust gas condenses into condensed water, which accumulates at the bottom of the diffusion duct portion 32. Here, the condensed water due to the condensation of water vapor in the exhaust gas is acidic, and the diffusion duct portion 32 is likely to be corroded. On the other hand, by providing the diffusion duct portion 32 with a drainage portion 33 for discharging condensed water, it is possible to suppress exposure of the diffusion duct portion 32 to the condensed water and prevent corrosion of the diffusion duct portion 32. ..

なお、拡散ダクト部32の一部を、図4に示すように筐体1の外部に突き出す構成としてもよい。このような構成とすることで、拡散ダクト部32に導出された燃焼排ガスがより冷却され、燃焼排ガス中に含まれる水蒸気が凝縮することを促すことができる。 It should be noted that a part of the diffusion duct portion 32 may be configured to protrude to the outside of the housing 1 as shown in FIG. With such a configuration, the combustion exhaust gas led out to the diffusion duct portion 32 is further cooled, and it is possible to promote the condensation of the water vapor contained in the combustion exhaust gas.

次に、排ガス希釈部90の構成について説明する。筐体1の一側壁1aには、筐体排気口31を外側から覆うように排気カバー40が取り付けられている。排気カバー40には希釈された燃焼排ガスを外部に排出する希釈排ガス排気口44が形成されている。排気カバー40と一側壁1aで囲まれた空間は、仕切り部材41により、後述する希釈用空気流路42と、筐体排気口31から希釈排ガス排気口44を介して燃焼排ガスを外部に排出する燃焼排ガス流路43とに分離されている。そして、希釈排ガス排気口44についても、希釈用空気流路42と連通した第二開口48と、燃焼排ガス流路43と連通した排気口49に分離されている。 Next, the configuration of the exhaust gas diluting unit 90 will be described. An exhaust cover 40 is attached to one side wall 1a of the housing 1 so as to cover the housing exhaust port 31 from the outside. The exhaust cover 40 is formed with a diluted exhaust gas exhaust port 44 that discharges diluted combustion exhaust gas to the outside. In the space surrounded by the exhaust cover 40 and the one side wall 1a, the combustion exhaust gas is discharged to the outside from the dilution air flow path 42 and the housing exhaust port 31 described later by the partition member 41 via the dilution exhaust gas exhaust port 44. It is separated from the combustion exhaust gas flow path 43. The diluted exhaust gas exhaust port 44 is also separated into a second opening 48 that communicates with the dilution air flow path 42 and an exhaust port 49 that communicates with the combustion exhaust gas flow path 43.

燃焼排ガス流路43の役割は、拡散ダクト部32を経由し、筐体排気口31から排出された燃焼排気ガスを排気口49に導くことである。 The role of the combustion exhaust gas flow path 43 is to guide the combustion exhaust gas discharged from the housing exhaust port 31 to the exhaust port 49 via the diffusion duct portion 32.

本実施の形態では、希釈用空気流路42を、排気カバー40に内部に設けた第一希釈用空気流路42aと筐体1の内部に設けた第二希釈用空気流路42bで構成している。 In the present embodiment, the dilution air flow path 42 is composed of a first dilution air flow path 42a provided inside the exhaust cover 40 and a second dilution air flow path 42b provided inside the housing 1. ing.

図4に示すように、排気カバー40側面には、筐体1の外側から空気を第二希釈用空気流路42bに導くための第一開口45が形成されている。筐体1の一側壁1aには第二希釈用空気流路42bに空気を導入する第四開口60(実施の形態1の第一開口45に相当)が形成されている。希釈用空気は、第四開口60から筐体1の内部に設置された希釈用空気流路42を通って、一側壁1aに形成された第三開口46から排気カバー40内部に形成された第一希釈用空気流路42aに排出される。第三開口46と第四開口60は、一側壁1aの外側から排気カバー40で覆われ、第一希釈用空気流路42aと連通している。また、第三開口46と第四開口60は、一側壁1aの内側から第二希釈用空気流路42bで覆われている。すなわち、空気は第一開口45から第四開口60を通過して第二希釈用空気流路42bに取り込まれ、第三開口46を通過し、第一希釈用空気流路42aを介して第二開口48から排出される。 As shown in FIG. 4, a first opening 45 for guiding air from the outside of the housing 1 to the second dilution air flow path 42b is formed on the side surface of the exhaust cover 40. A fourth opening 60 (corresponding to the first opening 45 of the first embodiment) for introducing air into the second dilution air flow path 42b is formed on one side wall 1a of the housing 1. The dilution air passes through the dilution air flow path 42 installed inside the housing 1 from the fourth opening 60, and is formed inside the exhaust cover 40 from the third opening 46 formed in the one side wall 1a. It is discharged to the air flow path 42a for dilution. The third opening 46 and the fourth opening 60 are covered with an exhaust cover 40 from the outside of the one side wall 1a and communicate with the first dilution air flow path 42a. Further, the third opening 46 and the fourth opening 60 are covered with a second dilution air flow path 42b from the inside of the one side wall 1a. That is, the air passes from the first opening 45 to the fourth opening 60 and is taken into the second dilution air flow path 42b, passes through the third opening 46, and passes through the first dilution air flow path 42a. It is discharged from the opening 48.

このような構成としたことで、燃料電池システム101の運転中に、燃焼部5において高濃度の二酸化炭素を含んだ燃焼排ガスが発生した場合でも、燃焼排ガス流路43から排気口49に導かれた燃焼排ガスと、希釈用空気流路42から第二開口48に導かれた二酸化炭素濃度の低い空気とを希釈排ガス排気口44で合流させ混合し、二酸化炭素濃度を希釈して排出することが可能となる。 With such a configuration, even if combustion exhaust gas containing a high concentration of carbon dioxide is generated in the combustion unit 5 during operation of the fuel cell system 101, it is guided from the combustion exhaust gas flow path 43 to the exhaust port 49. The combustion exhaust gas and the air having a low carbon dioxide concentration guided from the diluting air flow path 42 to the second opening 48 can be merged and mixed at the diluted exhaust gas exhaust port 44 to dilute the carbon dioxide concentration and discharge. It will be possible.

また、第一開口45から筐体1外部の空気を吸い込む構成となっているので、燃料電池システム101がパイプスペース室に設置された場合でも、周囲の空気を吸い込み、燃焼排ガスを希釈することができる。 Further, since the configuration is such that the air outside the housing 1 is sucked from the first opening 45, even when the fuel cell system 101 is installed in the pipe space chamber, the surrounding air can be sucked in to dilute the combustion exhaust gas. it can.

また、燃焼排ガスと空気を合流して排出する構成とすることで、燃料電池システム101から排出される燃焼排ガスの排出流速を速くして、排出された燃焼排ガスの到達距離を増やすことができ、共用廊下などに滞留することを抑制できる。そのため、共用廊下などの空気の質が低下することを抑制することができる。 Further, by adopting a configuration in which the combustion exhaust gas and air are combined and discharged, the discharge flow velocity of the combustion exhaust gas discharged from the fuel cell system 101 can be increased, and the reach of the discharged combustion exhaust gas can be increased. It is possible to prevent staying in a common corridor. Therefore, it is possible to suppress deterioration of air quality in common corridors and the like.

また、希釈用空気を筐体1内部からだけでなく、筐体1の外部から吸い込む構成を加えたことで筐体1内部からの換気空気の流量を抑えることができ、筐体1内部、特に改質部4や燃料電池3周囲の熱バランスを保ち、燃料電池システム101の運転を安定化できる。 Further, by adding a configuration in which the dilution air is sucked not only from the inside of the housing 1 but also from the outside of the housing 1, the flow rate of the ventilation air from the inside of the housing 1 can be suppressed, and the inside of the housing 1, especially The thermal balance around the reforming unit 4 and the fuel cell 3 can be maintained, and the operation of the fuel cell system 101 can be stabilized.

本実施の形態では、希釈用空気を取り込む第一開口45と希釈した燃焼排ガスを排出する希釈排ガス排気口44を離して形成することができる。そのため、燃焼排ガスがショートカットして第一開口45から希釈用空気として取り込まれることを防止できる。 In the present embodiment, the first opening 45 for taking in the diluted air and the diluted exhaust gas exhaust port 44 for discharging the diluted combustion exhaust gas can be formed apart from each other. Therefore, it is possible to prevent the combustion exhaust gas from being taken in as dilution air from the first opening 45 as a shortcut.

また、本実施の形態では、第二希釈用空気流路42bを筐体1の内部に設けた。希釈用の空気の吸い込み口である第一開口45と、希釈用空気の排気カバー40側へ導出する第三開口46は筐体1の一側壁1aに設けられている。そのため、空気流の進行方向を180°変える必要がある。希釈用空気流路42の一部を筐体1内部に設ける構成とすることで、希釈用空気流路42の曲がり部が急峻になることで流路抵抗が大きくなり、空気の流速が減速することを抑制できる。 Further, in the present embodiment, the second dilution air flow path 42b is provided inside the housing 1. The first opening 45, which is a suction port for the air for dilution, and the third opening 46, which leads out the air for dilution to the exhaust cover 40 side, are provided on one side wall 1a of the housing 1. Therefore, it is necessary to change the traveling direction of the air flow by 180 °. By providing a part of the dilution air flow path 42 inside the housing 1, the bending portion of the dilution air flow path 42 becomes steep, so that the flow path resistance increases and the air flow velocity slows down. Can be suppressed.

また、希釈排ガス排気口44において、上方から第二開口48、排気口49の順に配置されている。 Further, in the diluted exhaust gas exhaust port 44, the second opening 48 and the exhaust port 49 are arranged in this order from the top.

排気カバー40の構成を示した立体構成図を図6(A)に、第一希釈用空気流路42a、第二希釈用空気流路42bの構成を示した立体断面図を図6(B)に示した。 FIG. 6A is a three-dimensional configuration diagram showing the configuration of the exhaust cover 40, and FIG. 6B is a three-dimensional sectional view showing the configuration of the first dilution air flow path 42a and the second dilution air flow path 42b. It was shown to.

このような構成としたことで、燃焼排ガスの温度と比較して温度の低い空気の出口である第二開口48を、燃焼排ガスの出口である排気口49よりも上方に配置したことで、温度の低い空気の流れFに沿って、燃焼排ガスFの上方への巻き上がりを抑えることができる。そのため、希釈排気ガスを希釈排ガス排気口44の吐出方向に向けて、より遠くに排出することができる。 With such a configuration, the second opening 48, which is an outlet for air whose temperature is lower than the temperature of the combustion exhaust gas, is arranged above the exhaust port 49, which is the outlet for the combustion exhaust gas. It is possible to suppress the upward winding of the combustion exhaust gas F 1 along the low air flow F 2 . Therefore, the diluted exhaust gas can be discharged farther toward the discharge direction of the diluted exhaust gas exhaust port 44.

また、燃料電池システム101は、希釈用空気流路42にファン47を備えている。ファン47は、一側壁1aの内側から第三開口46を覆うように設置される。これにより、筐体1の外部の空気を、第一開口45を介して希釈用空気流路42に取り込むことができる。なお、ファン47の回転速度は、制御部28によりコントロールされる。 Further, the fuel cell system 101 includes a fan 47 in the dilution air flow path 42. The fan 47 is installed so as to cover the third opening 46 from the inside of the one side wall 1a. As a result, the air outside the housing 1 can be taken into the dilution air flow path 42 through the first opening 45. The rotation speed of the fan 47 is controlled by the control unit 28.

このように、ファン47により筐体1の外部の空気を希釈用空気として希釈用空気流路42に取り込むことで、燃料電池システム101が設置された周囲に風がない場合であっても、希釈用の空気の流量を確保することができる。 In this way, by taking in the air outside the housing 1 as the dilution air into the dilution air flow path 42 by the fan 47, even if there is no wind in the vicinity where the fuel cell system 101 is installed, the dilution is performed. It is possible to secure the flow rate of air for use.

また、燃料電池3の起動運転などの非定常運転時や、負荷変動により燃焼部5の燃焼状態が変動し、燃焼排ガスに排出量が変動する場合がある。燃焼排ガスの排出量の変動は、燃料電池3の発電量、燃焼部5の供給される燃焼空気の供給量ならびに原料ガスの供給量の少なくとも一つの情報から検知でき、排出量についても予測できる。そこで、制御部28が、燃料電池3の発電量、燃焼部5の供給される燃焼空気の供給量ならびに原料ガスの供給量の少なくとも一つの情報に基づき、ファン47の回転数を制御するように構成してもよい。 In addition, during non-steady operation such as start-up operation of the fuel cell 3, the combustion state of the combustion unit 5 may fluctuate due to load fluctuation, and the amount of exhaust gas may fluctuate. Fluctuations in the emission amount of the combustion exhaust gas can be detected from at least one information of the power generation amount of the fuel cell 3, the supply amount of the combustion air supplied by the combustion unit 5, and the supply amount of the raw material gas, and the emission amount can also be predicted. Therefore, the control unit 28 controls the rotation speed of the fan 47 based on at least one information of the power generation amount of the fuel cell 3, the supply amount of the combustion air supplied by the combustion unit 5, and the supply amount of the raw material gas. It may be configured.

このような構成とすることで、燃焼排ガスの排出量に応じてファン47の回転数を制御し、希釈用の空気の流量を制御することで希釈排ガス中の二酸化炭素濃度を適正に管理することができる。また、燃料電池の発電量、燃焼部の供給される燃焼空気の供給量、あるいは、燃焼ガスの供給量で燃焼排ガスの排出量を予測する構成としたことで、排ガス管理を自動化することができる。 With such a configuration, the rotation speed of the fan 47 is controlled according to the emission amount of the combustion exhaust gas, and the flow rate of the air for dilution is controlled to appropriately control the carbon dioxide concentration in the diluted exhaust gas. Can be done. In addition, exhaust gas management can be automated by predicting the amount of combustion exhaust gas emitted based on the amount of power generated by the fuel cell, the amount of combustion air supplied by the combustion unit, or the amount of combustion gas supplied. ..

また、希釈排ガス排気口44の内周部から延存する排気筒50を設けてもよい。なお、仕切り部材41は排気筒50の内部まで延在させてもよい。このような構成とすることで、希釈用空気と燃焼排ガスが排気筒50を通過する速度の減少を抑制し、希釈排気ガスを希釈排ガス排気口44の吐出方向に向けて、より遠くに排出することができる。 Further, an exhaust pipe 50 extending from the inner peripheral portion of the diluted exhaust gas exhaust port 44 may be provided. The partition member 41 may extend to the inside of the exhaust stack 50. With such a configuration, the decrease in the speed at which the diluting air and the combustion exhaust gas pass through the exhaust stack 50 is suppressed, and the diluted exhaust gas is discharged farther toward the discharge direction of the diluted exhaust gas exhaust port 44. be able to.

また、このような構成とすることで、パイプスペース室内などに燃料電池システム101を設置する際に、パイプスペース室などの扉に形成された開口部から排気筒を出すことで、希釈した燃焼排ガスを設置空間の外部に向けて排出することができる。 Further, with such a configuration, when the fuel cell system 101 is installed in the pipe space room or the like, the exhaust gas is diluted by ejecting the exhaust pipe from the opening formed in the door of the pipe space room or the like. Can be discharged toward the outside of the installation space.

また、燃焼排ガスが排気カバー40の内部に設けられた燃焼排ガス流路43に排出された後でも、燃焼排ガス中の水蒸気の凝縮は継続して発生する。本実施の形態では、燃焼排ガス流路43が下方に設けられ、一部が筐体1の外部に突き出た拡散ダクト部32と連通した構成となっている。また、図1に示したように、排気カバー40の底辺を拡散ダクト部32に向かって傾斜する構成とすることで、燃焼排ガス流路43に溜まった凝縮水を拡散ダクト部32に集め、排水部33から不図示の排水部材を介して筐体1の外部に排出することができる。ここで、排気ガス中の水蒸気の凝縮による凝縮水は酸性であり、排気カバー40に腐食が生じ易い。このような構成としたことで、排気カバー40が凝縮水に晒されることを抑制し、排気カバー40の腐食を防止できる。 Further, even after the combustion exhaust gas is discharged to the combustion exhaust gas flow path 43 provided inside the exhaust cover 40, the condensation of water vapor in the combustion exhaust gas continues to occur. In the present embodiment, the combustion exhaust gas flow path 43 is provided below, and a part thereof communicates with the diffusion duct portion 32 protruding to the outside of the housing 1. Further, as shown in FIG. 1, by configuring the bottom of the exhaust cover 40 to be inclined toward the diffusion duct portion 32, the condensed water collected in the combustion exhaust gas flow path 43 is collected in the diffusion duct portion 32 and drained. It can be discharged to the outside of the housing 1 from the unit 33 via a drainage member (not shown). Here, the condensed water due to the condensation of water vapor in the exhaust gas is acidic, and the exhaust cover 40 is liable to be corroded. With such a configuration, it is possible to prevent the exhaust cover 40 from being exposed to condensed water and to prevent corrosion of the exhaust cover 40.

なお、本実施の形態では第一開口45を排気カバー40の側面に形成したが、排気カバー40の希釈排ガス排気口44や排気筒50が設けられた面に形成してもよい。
(筐体内の空気を希釈用空気流路に排出する構成)
一般に燃料電池システムでは、筐体内の温度を検知し、制御部により燃料電池システムの運転許可を制限することで、燃料電池の発電の安定性を確保するとともに、高温環境下における水温と補機類の温度上昇を抑制している。
本実施の形態では、筐体1の内部の空気を希釈用空気流路42(42b)に形成した連通穴91を介して外部に排出する構成を有している。
Although the first opening 45 is formed on the side surface of the exhaust cover 40 in the present embodiment, it may be formed on the surface of the exhaust cover 40 where the diluted exhaust gas exhaust port 44 and the exhaust pipe 50 are provided.
(Structure that discharges the air inside the housing to the dilution air flow path)
Generally, in a fuel cell system, the temperature inside the housing is detected and the operation permission of the fuel cell system is restricted by the control unit to ensure the stability of fuel cell power generation, and the water temperature and accessories in a high temperature environment. The temperature rise of the fuel cell is suppressed.
In the present embodiment, the air inside the housing 1 is discharged to the outside through the communication hole 91 formed in the dilution air flow path 42 (42b).

図4、図6(B)に示したように、希釈用空気流路42bに一壁面に連通穴91が形成されている。筐体1の内部の空気は、連通穴91を通って第二希釈用空気流路42bから筐体1の外部に排出される。かかる構成により、筐体1の内部の換気が促進される。 As shown in FIGS. 4 and 6B, a communication hole 91 is formed on one wall surface of the dilution air flow path 42b. The air inside the housing 1 is discharged to the outside of the housing 1 from the second dilution air flow path 42b through the communication hole 91. With such a configuration, ventilation inside the housing 1 is promoted.

また、連通穴91に流量調整手段を設けることができる。以下の説明では、一例として、流量調整手段として図10に示したバルブアッセンブリ93を用いる場合を説明する。 Further, the flow rate adjusting means can be provided in the communication hole 91. In the following description, as an example, a case where the valve assembly 93 shown in FIG. 10 is used as the flow rate adjusting means will be described.

図10に開閉手段の一例であるバルブアッセンブリ93の構成を示す。バルブアッセンブリ93は、第二希釈用空気流路42bの側壁に設けられ、筐体1内から第二希釈用空気流路42に流出する空気の流量を調整する機能を有する。 FIG. 10 shows the configuration of the valve assembly 93, which is an example of the opening / closing means. The valve assembly 93 is provided on the side wall of the second dilution air flow path 42b, and has a function of adjusting the flow rate of the air flowing out from the inside of the housing 1 to the second dilution air flow path 42.

バルブアッセンブリ93は、主にハウジング94と、バタフライバルブ95とで構成されている。ハウジング94には連通穴91が形成され、シャフト穴96にバルブシャフト97が挿入された状態でバタフライバルブ95が回転自在になっている。不図示の開閉度調整ユニットを介してバルブシャフト97を回転制御し、バタフライバルブ95の姿勢を変えることで連通穴91の開口度を調整可能に構成されている。 The valve assembly 93 is mainly composed of a housing 94 and a butterfly valve 95. A communication hole 91 is formed in the housing 94, and the butterfly valve 95 is rotatable with the valve shaft 97 inserted in the shaft hole 96. The opening degree of the communication hole 91 can be adjusted by controlling the rotation of the valve shaft 97 via an opening / closing degree adjusting unit (not shown) and changing the posture of the butterfly valve 95.

連通穴91にバルブアッセンブル93を設置した場合、例えば、制御部28から不図示の開閉度調整ユニットを制御し、筐体1内部から連通穴91を介して第二希釈用空気流路に排出される空気流量を調整できる。このため、連通穴91の設計尤度を高めることができる。 When the valve assembly 93 is installed in the communication hole 91, for example, the control unit 28 controls an open / close degree adjusting unit (not shown), and the valve assembly 93 is discharged from the inside of the housing 1 to the second dilution air flow path through the communication hole 91. The air flow rate can be adjusted. Therefore, the design likelihood of the communication hole 91 can be increased.

また、バルブアッセンブル93による空気流量調整は筐体1の内部温度の調整にも有効である。図4の温度検出部97は筐体1の内部温度を直接的または間接的に検出できる。例えば、温度検出部97の検出温度が所定温度を越えた場合、バルブアッセンブル93の開度を大きくし、筐体1の内部から第2希釈用空気流路42bへ排出される空気流量を増加させることで、筐体1の内部の換気を促進し、筐体1の内部の温度を下げる効果が得られる。 Further, the adjustment of the air flow rate by the valve assembly 93 is also effective for adjusting the internal temperature of the housing 1. The temperature detection unit 97 in FIG. 4 can directly or indirectly detect the internal temperature of the housing 1. For example, when the detection temperature of the temperature detection unit 97 exceeds a predetermined temperature, the opening degree of the valve assembly 93 is increased to increase the air flow rate discharged from the inside of the housing 1 to the second dilution air flow path 42b. As a result, the effect of promoting ventilation inside the housing 1 and lowering the temperature inside the housing 1 can be obtained.

なお、筐体1の内部から排出される空気の流量は、バルブアッセンブリ93の開度、換気ファン52、ファン47、および、吸気ファン24aの回転数を任意に制御することでも調整することができる。 The flow rate of the air discharged from the inside of the housing 1 can also be adjusted by arbitrarily controlling the opening degree of the valve assembly 93, the rotation speeds of the ventilation fan 52, the fan 47, and the intake fan 24a. ..

これにより、燃料電池システム101は、筐体1の内部温度が所定温度を越えた場合、筐体1の内部の換気を促すので、燃料電池システム101の不具合を避けることができる。 As a result, when the internal temperature of the housing 1 exceeds a predetermined temperature, the fuel cell system 101 promotes ventilation inside the housing 1, so that a malfunction of the fuel cell system 101 can be avoided.

なお、本実施の形態では、温度検出部97を筐体1の底部近傍に配置したが、これに限定されない。監視対象とする部位、例えば燃焼部5や燃料電池3の近傍に配置してもよい。 In the present embodiment, the temperature detection unit 97 is arranged near the bottom of the housing 1, but the present invention is not limited to this. It may be arranged in the vicinity of a portion to be monitored, for example, the combustion unit 5 or the fuel cell 3.

また、燃料電池システム101は、換気ファン52の故障により筐体1内部の換気が十分に行われなくなった場合、換気ファン52に代わって希釈用空気流路42に設けられた連通穴91から筐体1内の空気を排出することができるので、燃料電池システム101の不具合を避けることができる。
(実施の形態3)
実施の形態3に係る燃料電池システム102は、実施形態1に係る燃料電池システム100と基本構成は同じであるが、希釈用空気の吸い込み口である第一開口45を、筐体1の一側壁1aの排気カバー40で覆われた位置に形成し、排気筒50の一部から希釈空気を取り込む構成とした点が異なる。そのため、実施の形態に係る燃料電池システム100による動作と同様の部分については同じ符号を付し、重複説明を省略し、燃焼排ガスを希釈して排気する構成について説明する。
(燃焼排ガスを希釈して排気する構成)
図7、図8、図9を用いて、燃焼部5から排出される燃焼排ガスの排出方法について説明する。
Further, when the ventilation fan 52 fails and the inside of the housing 1 is not sufficiently ventilated, the fuel cell system 101 is provided with a communication hole 91 provided in the dilution air flow path 42 instead of the ventilation fan 52. Since the air inside the body 1 can be discharged, it is possible to avoid a malfunction of the fuel cell system 101.
(Embodiment 3)
The fuel cell system 102 according to the third embodiment has the same basic configuration as the fuel cell system 100 according to the first embodiment, but has a first opening 45, which is a suction port for dilution air, as one side wall of the housing 1. The difference is that it is formed at a position covered by the exhaust cover 40 of 1a and is configured to take in diluted air from a part of the exhaust stack 50. Therefore, the same parts as those operated by the fuel cell system 100 according to the embodiment are designated by the same reference numerals, duplicate description is omitted, and a configuration in which combustion exhaust gas is diluted and exhausted will be described.
(Combustion exhaust gas is diluted and exhausted)
A method of discharging the combustion exhaust gas discharged from the combustion unit 5 will be described with reference to FIGS. 7, 8 and 9.

燃焼部5から排出された燃焼排ガスは排気ダクト29を通って拡散ダクト部32に導かれる。拡散ダクト部32は、筐体1の一側壁1aに形成された筐体排気口31に接続されている。拡散ダクト部32は筐体1の内側から一側壁1aに取り付けられており、筐体排気口31を一体的に覆っている。拡散ダクト部32は、筐体排気口31に向けて燃焼排ガスを導出する。拡散ダクト部32は、排気ダクト29と比較して燃焼排ガスの流路断面積が大きく設定されている。その結果、排気ダクト29から導出された燃焼排ガスは、拡散ダクト部32内で拡散しながら流速が低下し、燃焼排ガス中に含まれる水蒸気が凝縮することを促す。 The combustion exhaust gas discharged from the combustion unit 5 is guided to the diffusion duct unit 32 through the exhaust duct 29. The diffusion duct portion 32 is connected to a housing exhaust port 31 formed on one side wall 1a of the housing 1. The diffusion duct portion 32 is attached to one side wall 1a from the inside of the housing 1, and integrally covers the housing exhaust port 31. The diffusion duct portion 32 leads out the combustion exhaust gas toward the housing exhaust port 31. The diffusion duct portion 32 has a larger cross-sectional area of the flow path of the combustion exhaust gas than the exhaust duct 29. As a result, the combustion exhaust gas derived from the exhaust duct 29 diffuses in the diffusion duct portion 32, the flow velocity decreases, and the water vapor contained in the combustion exhaust gas is promoted to condense.

拡散ダクト部32内で、燃焼排ガス中に含まれる水蒸気が凝縮して生成された凝縮水は、排水部33から不図示の排水部材を介して筐体1の外部に排出される。排気ガス中の水蒸気は凝縮して凝縮水となり、拡散ダクト部32の底部に溜まる。ここで、排気ガス中の水蒸気の凝縮による凝縮水は酸性であり、拡散ダクト部32に腐食が生じ易い。これに対し、拡散ダクト部32に凝縮水を排出する排水部33を設けた構成としたことで、拡散ダクト部32が凝縮水に晒されることを抑制し、拡散ダクト部32の腐食を防止できる。 The condensed water generated by condensing the water vapor contained in the combustion exhaust gas in the diffusion duct portion 32 is discharged from the drainage portion 33 to the outside of the housing 1 via a drainage member (not shown). The water vapor in the exhaust gas condenses into condensed water, which accumulates at the bottom of the diffusion duct portion 32. Here, the condensed water due to the condensation of water vapor in the exhaust gas is acidic, and the diffusion duct portion 32 is likely to be corroded. On the other hand, by providing the diffusion duct portion 32 with a drainage portion 33 for discharging condensed water, it is possible to suppress exposure of the diffusion duct portion 32 to the condensed water and prevent corrosion of the diffusion duct portion 32. ..

なお、拡散ダクト部32の一部を、図7に示すように筐体1の外部に突き出す構成としてもよい。このような構成とすることで、拡散ダクト部32に導出された燃焼排ガスがより冷却され、燃焼排ガス中に含まれる水蒸気が凝縮することを促すことができる。 As shown in FIG. 7, a part of the diffusion duct portion 32 may be configured to protrude to the outside of the housing 1. With such a configuration, the combustion exhaust gas led out to the diffusion duct portion 32 is further cooled, and it is possible to promote the condensation of the water vapor contained in the combustion exhaust gas.

次に、排ガス希釈部90の構成について説明する。排気カバー40には排気筒50が設けられている。排気筒50の内部は第一仕切り部材61と第二仕切り部材62により、垂直方向に上から順番に、筐体1の外部から希釈用空気を取り込むための第一希釈用空気流路42a、筐体1の外部に向けて希釈用空気を排出する希釈用空気取込み流路42c、燃焼排ガス流路43に区画されている。排気筒50の開放端側は、第一仕切り部材61と第二仕切り部材62により、垂直方向に上から順番に、筐体1の外部から希釈用空気を取り込むための空気取込み口63、筐体1の外部に向けて希釈用空気を排出する空気排出口64、燃焼排ガスを排出する燃焼排ガス排出口65に区画されている。 Next, the configuration of the exhaust gas diluting unit 90 will be described. The exhaust cover 40 is provided with an exhaust pipe 50. Inside the exhaust stack 50, a first partition member 61 and a second partition member 62 form a first dilution air flow path 42a and a casing for taking in dilution air from the outside of the housing 1 in order from the top in the vertical direction. It is partitioned into a dilution air intake flow path 42c and a combustion exhaust gas flow path 43 that discharge the dilution air toward the outside of the body 1. On the open end side of the exhaust stack 50, the first partition member 61 and the second partition member 62 form an air intake port 63 for taking in dilution air from the outside of the housing 1 in order from the top in the vertical direction, and a housing. It is divided into an air discharge port 64 that discharges dilution air toward the outside of 1 and a combustion exhaust gas discharge port 65 that discharges combustion exhaust gas.

他の実施の形態と同様に、筐体1の一側壁1aには、筐体排気口31を外側から覆うように排気カバー40が取り付けられている。筐体排気口31から排出された燃焼排ガスは、燃焼排ガス流路43を経由して燃焼排ガス排出口65から筐体1の外部に排出される。燃焼排ガス流路43の役割は、拡散ダクト部32を経由し、筐体排気口31から排出された燃焼排気ガスを排気口49に導くことである。 Similar to other embodiments, an exhaust cover 40 is attached to one side wall 1a of the housing 1 so as to cover the housing exhaust port 31 from the outside. The combustion exhaust gas discharged from the housing exhaust port 31 is discharged to the outside of the housing 1 from the combustion exhaust gas discharge port 65 via the combustion exhaust gas flow path 43. The role of the combustion exhaust gas flow path 43 is to guide the combustion exhaust gas discharged from the housing exhaust port 31 to the exhaust port 49 via the diffusion duct portion 32.

筐体1の一側壁1aには第一開口45、第三開口46が形成されている。第一開口45と第三開口46は、筐体1の一側壁1aの外側から排気カバー40で覆われ、第一開口45は希釈用空気取込み流路42cと連通し、第三開口46は第一希釈用空気流路42aと連通している。また、第一開口45と第三開口46は筐体1の内側から第二希釈用空気流路42bで覆われている。 A first opening 45 and a third opening 46 are formed on one side wall 1a of the housing 1. The first opening 45 and the third opening 46 are covered with an exhaust cover 40 from the outside of one side wall 1a of the housing 1, the first opening 45 communicates with the dilution air intake flow path 42c, and the third opening 46 is the first. It communicates with the air flow path 42a for dilution. Further, the first opening 45 and the third opening 46 are covered from the inside of the housing 1 by the second dilution air flow path 42b.

このように、本実施の形態では、希釈用空気流路42を、排気カバー40に内部に設けた希釈用空気取込み流路42c、第一希釈用空気流路42aと、筐体1の内部に設けた第二希釈用空気流路42bで構成している。図7に示すように、空気取込み口63から取り込まれた空気は、希釈用空気取込み流路42cを経由し、第一開口45から第二希釈用空気流路42bに導入され、第三開口46から第一希釈用空気流路42aを経由して空気排出口64から筐体1の外部に排出される。 As described above, in the present embodiment, the dilution air flow path 42 is provided inside the exhaust cover 40, the dilution air intake flow path 42c, the first dilution air flow path 42a, and the inside of the housing 1. It is composed of the provided second dilution air flow path 42b. As shown in FIG. 7, the air taken in from the air intake port 63 is introduced into the second dilution air flow path 42b from the first opening 45 via the dilution air intake flow path 42c, and is introduced into the third opening 46. Is discharged to the outside of the housing 1 from the air discharge port 64 via the first dilution air flow path 42a.

排気カバー40の構成を示した立体構成図を図9(A)に、第一希釈用空気流路42a、第二希釈用空気流路42b、希釈用空気吸込み流路42cの構成を示した立体断面図を図9(B)に示した。 A three-dimensional configuration diagram showing the configuration of the exhaust cover 40 is shown in FIG. 9A, showing the configurations of the first dilution air flow path 42a, the second dilution air flow path 42b, and the dilution air suction flow path 42c. A sectional view is shown in FIG. 9 (B).

このような構成としたことで、燃料電池システム102の運転中に、燃焼部5において高濃度の二酸化炭素を含んだ燃焼排ガスが発生した場合でも、燃焼排ガス流路43から燃焼排ガス排出口65に導かれた燃焼排ガスと、希釈用空気流路(第一希釈用空気流路42a、第二希釈用空気流路42b、希釈用空気取込み流路42c)から空気排出口64に導かれた二酸化炭素濃度の低い空気とを、排気筒50の開放端で合流させ混合し、二酸化炭素濃度を希釈して排出することが可能となる。 With such a configuration, even if combustion exhaust gas containing a high concentration of carbon dioxide is generated in the combustion unit 5 during operation of the fuel cell system 102, the combustion exhaust gas flow path 43 is connected to the combustion exhaust gas discharge port 65. Combustion exhaust gas guided and carbon dioxide guided from the dilution air flow path (first dilution air flow path 42a, second dilution air flow path 42b, dilution air intake flow path 42c) to the air discharge port 64. It is possible to combine and mix low-concentration air at the open end of the exhaust stack 50 to dilute the carbon dioxide concentration and discharge it.

本実施の形態では、空気取込み口63から筐体1外部の空気を吸い込む構成となっているので、燃料電池システム102がパイプスペース室に設置された場合でも、周囲の空気を吸い込み、燃焼排ガスを希釈することができる。 In the present embodiment, since the air outside the housing 1 is sucked from the air intake port 63, even when the fuel cell system 102 is installed in the pipe space chamber, the surrounding air is sucked in and the combustion exhaust gas is discharged. Can be diluted.

また、燃焼排ガスと空気を合流して排出する構成とすることで、燃料電池システム102から排出される燃焼排ガスの排出流速を速くして、排出された燃焼排ガスの到達距離を増やすことができ、共用廊下などに滞留することを抑制できる。そのため、共用廊下などの空気の質が低下することを抑制することができる。 Further, by adopting a configuration in which the combustion exhaust gas and the air are merged and discharged, the discharge flow rate of the combustion exhaust gas discharged from the fuel cell system 102 can be increased, and the reach of the discharged combustion exhaust gas can be increased. It is possible to prevent staying in a common corridor. Therefore, it is possible to suppress deterioration of air quality in common corridors and the like.

また、希釈用空気を筐体1内部からだけでなく、筐体1の外部から吸い込む構成を加えたことで筐体1内部からの換気空気の流量を抑えることができ、筐体1内部、特に改質部4や燃料電池3周囲の熱バランスを保ち、燃料電池システム102の運転を安定化できる。 Further, by adding a configuration in which the dilution air is sucked not only from the inside of the housing 1 but also from the outside of the housing 1, the flow rate of the ventilation air from the inside of the housing 1 can be suppressed, and the inside of the housing 1, especially The thermal balance around the reforming unit 4 and the fuel cell 3 can be maintained, and the operation of the fuel cell system 102 can be stabilized.

本実施の形態では、空気取込み口63、空気排出口64、ならびに、燃焼排ガス排出口65を排気筒の内部に開口する構成となっている。かかる構成としたことで、空気取込み口63から外部の空気を吸い込み、排気筒50の開放端に向けて開口した空気排出口64から該空気を外部に排出する希釈用空気流路をコンパクトに設計することができる。 In the present embodiment, the air intake port 63, the air discharge port 64, and the combustion exhaust gas discharge port 65 are opened inside the exhaust stack. With this configuration, the dilution air flow path that sucks in external air from the air intake port 63 and discharges the air to the outside from the air discharge port 64 that opens toward the open end of the exhaust stack 50 is compactly designed. can do.

また、排気筒50の開放端において、上方から空気取込み口63、空気排出口64、燃焼排ガス排出口65の順に配置している。燃焼排ガスを排出する燃焼排ガス排出口65と空気を吸い込む空気取込み口63の間に、希釈用の空気を排出する空気排出口64を配置したことで、燃焼排ガス排出口65から排出された燃焼排ガスが空気取込み口63にショートカットされることを防止することができる。これにより、効率良く燃焼排ガスを希釈することができる。 Further, at the open end of the exhaust pipe 50, the air intake port 63, the air discharge port 64, and the combustion exhaust gas discharge port 65 are arranged in this order from above. By arranging the air discharge port 64 that discharges the air for dilution between the combustion exhaust gas discharge port 65 that discharges the combustion exhaust gas and the air intake port 63 that sucks in air, the combustion exhaust gas discharged from the combustion exhaust gas discharge port 65 Can be prevented from being shortcut to the air intake port 63. As a result, the combustion exhaust gas can be efficiently diluted.

また、本実施の形態では、第二希釈用空気流路42bを筐体1の内部に設けた。希釈用の空気の吸い込み口である第一開口45と、希釈用空気の排気カバー40側へ導出する第三開口46は筐体1の一側壁1aに設けられている。そのため、空気流の進行方向を180°変える必要がある。希釈用空気流路の一部を筐体1内部に設ける構成とすることで、希釈用空気流路の曲がり部が急峻になることで流路抵抗が大きくなり、空気の流速が減速することを抑制できる。 Further, in the present embodiment, the second dilution air flow path 42b is provided inside the housing 1. The first opening 45, which is a suction port for the air for dilution, and the third opening 46, which leads out the air for dilution to the exhaust cover 40 side, are provided on one side wall 1a of the housing 1. Therefore, it is necessary to change the traveling direction of the air flow by 180 °. By providing a part of the dilution air flow path inside the housing 1, the bending portion of the dilution air flow path becomes steep, so that the flow path resistance increases and the air flow velocity slows down. Can be suppressed.

また、燃料電池システム102は、希釈用空気流路42にファン47を備えている。ファン47は、一側壁1aの内側から第三開口46を覆うように設置される。これにより、筐体1の外部の空気を、第一開口45を介して希釈用空気流路42に取り込むことができる。なお、ファン47の回転速度は、制御部28によりコントロールされる。 Further, the fuel cell system 102 includes a fan 47 in the dilution air flow path 42. The fan 47 is installed so as to cover the third opening 46 from the inside of the one side wall 1a. As a result, the air outside the housing 1 can be taken into the dilution air flow path 42 through the first opening 45. The rotation speed of the fan 47 is controlled by the control unit 28.

このように、ファン47により筐体1の外部の空気を希釈用空気として希釈用空気流路42に取り込むことで、燃料電池システム102が設置された周囲に風がない場合であっても、希釈用の空気の流量を確保することができる。 In this way, by taking the air outside the housing 1 into the dilution air flow path 42 as the dilution air by the fan 47, even if there is no wind in the vicinity where the fuel cell system 102 is installed, the dilution is performed. It is possible to secure the flow rate of air for use.

また、燃料電池3の起動運転などの非定常運転時や、負荷変動により燃焼部5の燃焼状態が変動し、燃焼排ガスに排出量が変動する場合がある。燃焼排ガスの排出量の変動は、燃料電池3の発電量、燃焼部5の供給される燃焼空気の供給量ならびに原料ガスの供給量の少なくとも一つの情報から検知でき、排出量についても予測できる。そこで、制御部28が、燃料電池3の発電量、燃焼部5の供給される燃焼空気の供給量ならびに原料ガスの供給量の少なくとも一つの情報に基づき、ファン47の回転数を制御するように構成してもよい。 In addition, during non-steady operation such as start-up operation of the fuel cell 3, the combustion state of the combustion unit 5 may fluctuate due to load fluctuation, and the amount of exhaust gas may fluctuate. Fluctuations in the emission amount of the combustion exhaust gas can be detected from at least one information of the power generation amount of the fuel cell 3, the supply amount of the combustion air supplied by the combustion unit 5, and the supply amount of the raw material gas, and the emission amount can also be predicted. Therefore, the control unit 28 controls the rotation speed of the fan 47 based on at least one information of the power generation amount of the fuel cell 3, the supply amount of the combustion air supplied by the combustion unit 5, and the supply amount of the raw material gas. It may be configured.

このような構成とすることで、燃焼排ガスの排出量に応じてファン47の回転数を制御し、希釈用の空気の流量を制御することで希釈排ガス中の二酸化炭素濃度を適正に管理することができる。また、燃料電池の発電量、燃焼部の供給される燃焼空気の供給量、あるいは、燃焼ガスの供給量で燃焼排ガスの排出量を予測する構成としたことで、排ガス管理を自動化することができる。 With such a configuration, the rotation speed of the fan 47 is controlled according to the emission amount of the combustion exhaust gas, and the flow rate of the air for dilution is controlled to appropriately control the carbon dioxide concentration in the diluted exhaust gas. Can be done. In addition, exhaust gas management can be automated by predicting the amount of combustion exhaust gas emitted based on the amount of power generated by the fuel cell, the amount of combustion air supplied by the combustion unit, or the amount of combustion gas supplied. ..

また、燃焼排ガスが排気カバー40の内部に設けられた燃焼排ガス流路43に排出された後でも、燃焼排ガス中の水蒸気の凝縮は継続して発生する。本実施の形態では、燃焼排ガス流路43が下方に設けられ、一部が筐体1の外部に突き出た拡散ダクト部32と連通した構成となっている。また、図1に示したように、排気カバー40の底辺を拡散ダクト部32に向かって傾斜する構成とすることで、燃焼排ガス流路43に溜まった凝縮水を拡散ダクト部32に集め、排水部33から不図示の排水部材を介して筐体1の外部に排出することができる。ここで、排気ガス中の水蒸気の凝縮による凝縮水は酸性であり、排気カバー40に腐食が生じ易い。このような構成としたことで、排気カバー40が凝縮水に晒されることを抑制し、排気カバー40の腐食を防止できる。 Further, even after the combustion exhaust gas is discharged to the combustion exhaust gas flow path 43 provided inside the exhaust cover 40, the condensation of water vapor in the combustion exhaust gas continues to occur. In the present embodiment, the combustion exhaust gas flow path 43 is provided below, and a part thereof communicates with the diffusion duct portion 32 protruding to the outside of the housing 1. Further, as shown in FIG. 1, by configuring the bottom of the exhaust cover 40 to be inclined toward the diffusion duct portion 32, the condensed water collected in the combustion exhaust gas flow path 43 is collected in the diffusion duct portion 32 and drained. It can be discharged to the outside of the housing 1 from the unit 33 via a drainage member (not shown). Here, the condensed water due to the condensation of water vapor in the exhaust gas is acidic, and the exhaust cover 40 is liable to be corroded. With such a configuration, it is possible to prevent the exhaust cover 40 from being exposed to condensed water and to prevent corrosion of the exhaust cover 40.

また、排気筒50を備えたことで、パイプスペース室内などに燃料電池システム102を設置する際に、パイプスペース室などの扉に形成された開口部から排気筒を出すことで、希釈した燃焼排ガスを設置空間の外部に向けて排出することができる。 Further, since the exhaust pipe 50 is provided, when the fuel cell system 102 is installed in the pipe space chamber or the like, the exhaust pipe is ejected from the opening formed in the door of the pipe space chamber or the like to dilute the combustion exhaust gas. Can be discharged toward the outside of the installation space.

なお、本実施の形態では排気カバー40に排気筒50を形成した構成としたが、これに限定されない。排気カバー40がない場合には、排気カバー40の正面部材に、鉛直方向で上方から空気取込み口63、空気排出口64、燃焼排ガス排出口65の順に配置されることになる。この場合でも、燃焼排ガスを排出する燃焼排ガス排出口65と空気を吸い込む空気取込み口63の間に、希釈用の空気を排出する空気排出口64を配置したことで、燃焼排ガス排出口65から排出された燃焼排ガスが空気取込み口63にショートカットされることを防止することができる。これにより、効率良く燃焼排ガスを希釈することができる。
(筐体内の空気を希釈用空気流路に排出する構成)
一般に燃料電池システムでは、筐体内の温度を検知し、制御部により燃料電池システムの運転許可を制限することで、燃料電池の発電の安定性を確保するとともに、高温環境下における水温と補機類の温度上昇を抑制している。
本実施の形態では、筐体1の内部の空気を希釈用空気流路42(42b)に形成した連通穴91を介して外部に排出する構成を有している。
In the present embodiment, the exhaust pipe 50 is formed on the exhaust cover 40, but the present invention is not limited to this. When the exhaust cover 40 is not provided, the air intake port 63, the air discharge port 64, and the combustion exhaust gas discharge port 65 are arranged in this order on the front member of the exhaust cover 40 from above in the vertical direction. Even in this case, by arranging the air discharge port 64 for discharging the air for dilution between the combustion exhaust gas discharge port 65 for discharging the combustion exhaust gas and the air intake port 63 for sucking the air, the air is discharged from the combustion exhaust gas discharge port 65. It is possible to prevent the produced combustion exhaust gas from being shortcut to the air intake port 63. As a result, the combustion exhaust gas can be efficiently diluted.
(Structure that discharges the air inside the housing to the dilution air flow path)
Generally, in a fuel cell system, the temperature inside the housing is detected and the control unit limits the operation permission of the fuel cell system to ensure the stability of fuel cell power generation, and the water temperature and accessories in a high temperature environment. The temperature rise of the fuel cell is suppressed.
In the present embodiment, the air inside the housing 1 is discharged to the outside through the communication hole 91 formed in the dilution air flow path 42 (42b).

図7、図9(B)に示したように、希釈用空気流路42bに一壁面に連通穴91が形成されている。筐体1の内部の空気は、連通穴91を通って第二希釈用空気流路42bから筐体1の外部に排出される。かかる構成により、筐体1の内部の換気が促進される。 As shown in FIGS. 7 and 9B, a communication hole 91 is formed on one wall surface of the dilution air flow path 42b. The air inside the housing 1 is discharged to the outside of the housing 1 from the second dilution air flow path 42b through the communication hole 91. With such a configuration, ventilation inside the housing 1 is promoted.

また、連通穴91に流量調整手段を設けることができる。以下の説明では、一例として、流量調整手段として図10に示したバルブアッセンブリ93を用いる場合を説明する。 Further, the flow rate adjusting means can be provided in the communication hole 91. In the following description, as an example, a case where the valve assembly 93 shown in FIG. 10 is used as the flow rate adjusting means will be described.

図10に開閉手段の一例であるバルブアッセンブリ93の構成を示す。バルブアッセンブリ93は、第二希釈用空気流路42bの側壁に設けられ、筐体1内から第二希釈用空気流路42に流出する空気の流量を調整する機能を有する。 FIG. 10 shows the configuration of the valve assembly 93, which is an example of the opening / closing means. The valve assembly 93 is provided on the side wall of the second dilution air flow path 42b, and has a function of adjusting the flow rate of the air flowing out from the inside of the housing 1 to the second dilution air flow path 42.

バルブアッセンブリ93は、主にハウジング94と、バタフライバルブ95とで構成されている。ハウジング94には連通穴91が形成され、シャフト穴96にバルブシャフト97が挿入された状態でバタフライバルブ95が回転自在になっている。不図示の開閉度調整ユニットを介してバルブシャフト97を回転制御し、バタフライバルブ95の姿勢を変えることで連通穴91の開口度を調整可能に構成されている。 The valve assembly 93 is mainly composed of a housing 94 and a butterfly valve 95. A communication hole 91 is formed in the housing 94, and the butterfly valve 95 is rotatable with the valve shaft 97 inserted in the shaft hole 96. The opening degree of the communication hole 91 can be adjusted by controlling the rotation of the valve shaft 97 via an opening / closing degree adjusting unit (not shown) and changing the posture of the butterfly valve 95.

連通穴91にバルブアッセンブル93を設置した場合、例えば、制御部28から不図示の開閉度調整ユニットを制御し、筐体1内部から連通穴91を介して第二希釈用空気流路に排出される空気流量を調整できる。このため、連通穴91の設計尤度を高めることができる。 When the valve assembly 93 is installed in the communication hole 91, for example, the control unit 28 controls an open / close degree adjusting unit (not shown), and the valve assembly 93 is discharged from the inside of the housing 1 to the second dilution air flow path through the communication hole 91. The air flow rate can be adjusted. Therefore, the design likelihood of the communication hole 91 can be increased.

また、バルブアッセンブル93による空気流量調整は筐体1の内部温度の調整にも有効である。図7の温度検出部97は筐体1の内部温度を直接的または間接的に検出できる。例えば、温度検出部97の検出温度が所定温度を越えた場合、バルブアッセンブル93の開度を大きくし、筐体1の内部から第2希釈用空気流路42bへ排出される空気流量を増加させることで、筐体1の内部の換気を促進し、筐体1の内部の温度を下げる効果が得られる。 Further, the adjustment of the air flow rate by the valve assembly 93 is also effective for adjusting the internal temperature of the housing 1. The temperature detection unit 97 in FIG. 7 can directly or indirectly detect the internal temperature of the housing 1. For example, when the detection temperature of the temperature detection unit 97 exceeds a predetermined temperature, the opening degree of the valve assembly 93 is increased to increase the air flow rate discharged from the inside of the housing 1 to the second dilution air flow path 42b. As a result, the effect of promoting ventilation inside the housing 1 and lowering the temperature inside the housing 1 can be obtained.

なお、筐体1の内部から排出される空気の流量は、バルブアッセンブリ93の開度、換気ファン52、ファン47、および、吸気ファン24aの回転数を任意に制御することでも調整することができる。 The flow rate of the air discharged from the inside of the housing 1 can also be adjusted by arbitrarily controlling the opening degree of the valve assembly 93, the rotation speeds of the ventilation fan 52, the fan 47, and the intake fan 24a. ..

これにより、燃料電池システム102は、筐体1の内部温度が所定温度を越えた場合、筐体1の内部の換気を促すので、燃料電池システム102の不具合を避けることができる。 As a result, when the internal temperature of the housing 1 exceeds a predetermined temperature, the fuel cell system 102 promotes ventilation inside the housing 1, so that a malfunction of the fuel cell system 102 can be avoided.

なお、本実施の形態では、温度検出部97を筐体1の底部近傍に配置したが、これに限定されない。監視対象とする部位、例えば燃焼部5や燃料電池3の近傍に配置してもよい。 In the present embodiment, the temperature detection unit 97 is arranged near the bottom of the housing 1, but the present invention is not limited to this. It may be arranged in the vicinity of a portion to be monitored, for example, the combustion unit 5 or the fuel cell 3.

また、燃料電池システム102は、換気ファン52の故障により筐体1内部の換気が十分に行われなくなった場合、換気ファン52に代わって希釈用空気流路42に設けられた連通穴91から筐体1内の空気を排出することができるので、燃料電池システム102の不具合を避けることができる。 Further, when the ventilation fan 52 fails and the inside of the housing 1 is not sufficiently ventilated, the fuel cell system 102 can be mounted through a communication hole 91 provided in the dilution air flow path 42 instead of the ventilation fan 52. Since the air inside the body 1 can be discharged, it is possible to avoid a malfunction of the fuel cell system 102.

上記説明から、当業者にとっては、本発明の多くの改良や他の実施の形態が明らかである。したがって、上記説明は、例示としてのみ解釈されるべきであり、本発明を実行する最良の形態を当業者に教示する目的で提供されたものである。本発明の精神を逸脱することなく、その構造および/または機能の詳細を実質的に変更できる。 From the above description, many improvements and other embodiments of the present invention will be apparent to those skilled in the art. Therefore, the above description should be construed as an example only and is provided for the purpose of teaching those skilled in the art the best mode of carrying out the present invention. The details of its structure and / or function can be substantially changed without departing from the spirit of the present invention.

本発明の燃料電池システムは、燃料電池システムの環境性を向上させることが可能であり、特に集合住宅に設置される燃料電池システム等の用途に有用である。 The fuel cell system of the present invention can improve the environmental friendliness of the fuel cell system, and is particularly useful for applications such as a fuel cell system installed in an apartment house.

1 筐体
1a 一側壁
2 脚部
3 燃料電池
4 改質部
5 燃焼部
6 タンク
10 第1水回路
11 原料ガス供給経路
12 第2水回路
13 熱交換器
14 熱回収水路
14a、14b 熱回収配管
15 タンク
20 水素含有ガス供給経路
21 回路筐体
22 電子回路基板
22a コントローラ
22b インバータ
23、24 吸気口
24a 吸気ファン
25 通気ダクト
26 フード
27 排気口
28 制御部
31 筐体排気口
32 拡散ダクト部
33 排水部
40 排気カバー
41 仕切り部材
42 希釈用空気流路
42a 第一希釈用空気流路
42b 第二希釈用空気流路
42c 希釈用空気取込み流路
43 燃焼排ガス流路
45 第一開口
44 希釈排ガス排気口
46 第三開口
47 ファン
48 第二開口
49 排気口
50 排気筒
51 フード
52 換気ファン
53 換気口
60 第四開口
61 第一仕切り部材
62 第二仕切り部材
63 空気取込み口
64 空気排出口
65 燃焼排ガス排出口
90 排ガス希釈部
91 連通穴
93 バルブアッセンブリ
94 ハウジング
95 バタフライバルブ
96 シャフト穴
96 バルブシャフト
97 温度検出部
100、101、102 燃料電池システム
1 Housing 1a One side wall 2 Legs 3 Fuel cell 4 Reformer 5 Combustion part 6 Tank 10 1st water circuit 11 Raw material gas supply path 12 2nd water circuit 13 Heat exchanger 14 Heat recovery water channels 14a, 14b Heat recovery piping 15 Tank 20 Hydrogen-containing gas supply path 21 Circuit housing 22 Electronic circuit board 22a Controller 22b Inverter 23, 24 Intake port 24a Intake fan 25 Ventilation duct 26 Hood 27 Exhaust port 28 Control unit 31 Housing exhaust port 32 Diffusion duct part 33 Drainage Part 40 Exhaust cover 41 Partition member 42 Diluting air flow path 42a First dilution air flow path 42b Second dilution air flow path 42c Diluting air intake flow path 43 Combustion exhaust gas flow path 45 First opening 44 Diluted exhaust gas exhaust port 46 Third opening 47 Fan 48 Second opening 49 Exhaust port 50 Exhaust pipe 51 Hood 52 Ventilation fan 53 Ventilation port 60 Fourth opening 61 First partition member 62 Second partition member 63 Air intake port 64 Air exhaust port 65 Exhaust gas from combustion Outlet 90 Exhaust gas diluting part 91 Communication hole 93 Valve assembly 94 Housing 95 Butterfly valve 96 Shaft hole 96 Valve shaft 97 Temperature detection part 100, 101, 102 Fuel cell system

Claims (9)

原料ガスの改質反応により水素含有ガスを生成する改質部と、
前記水素含有ガスと酸化剤ガスを用いて発電する燃料電池と、
前記原料ガスおよび前記水素含有ガスの少なくとも一方からなる燃焼ガスを燃焼して前記改質部を加熱する燃焼部と、
前記燃焼部からの燃焼排ガスを排気するための排気ダクトと、
前記改質部、前記燃料電池、前記燃焼部および前記排気ダクトと、を収容する筐体と、
前記筐体の一側壁に設けられ、前記排気ダクトから前記燃焼排ガスを外部に排気する筐体排気口と、
前記筐体排気口から導出された前記燃焼排ガスを、外部から取り込んだ空気で希釈して外部に排出する排ガス希釈部と、を備え、
前記排ガス希釈部は、
前記筐体の外側から前記筐体排気口を覆うように設置された排気カバーと、
前記排気カバーに設けられた希釈排ガス排気口と、
前記筐体の一側壁に開口した第一開口から外部の空気を吸い込み、前記希釈排ガス排気口の第二開口から該空気を外部に排出する希釈用空気流路と、
前記希釈用空気流路から前記筐体内の空気を前記希釈用空気流路に排出するための連通穴と、
前記希釈用空気流路と区画され、前記希釈排ガス排気口の排気口から前記排気カバーと前記一側壁で挟まれた空間を経由して前記燃焼排ガスを外部に排出する燃焼排ガス流路とを備えた、燃料電池システム。
A reforming unit that generates hydrogen-containing gas by the reforming reaction of the raw material gas,
A fuel cell that generates electricity using the hydrogen-containing gas and the oxidant gas,
A combustion unit that heats the reformed unit by burning a combustion gas composed of at least one of the raw material gas and the hydrogen-containing gas.
An exhaust duct for exhausting the combustion exhaust gas from the combustion part and
A housing that houses the reforming unit, the fuel cell, the combustion unit, and the exhaust duct.
A housing exhaust port provided on one side wall of the housing and exhausting the combustion exhaust gas to the outside from the exhaust duct,
It is provided with an exhaust gas diluting unit that dilutes the combustion exhaust gas derived from the housing exhaust port with air taken in from the outside and discharges it to the outside.
The exhaust gas diluting part
An exhaust cover installed so as to cover the housing exhaust port from the outside of the housing,
Diluted exhaust gas exhaust port provided on the exhaust cover and
A dilution air flow path that sucks in external air from a first opening opened in one side wall of the housing and discharges the air to the outside through a second opening of the diluted exhaust gas exhaust port.
A communication hole for discharging the air in the housing from the dilution air flow path to the dilution air flow path, and
It is partitioned from the diluting air flow path, and includes a combustion exhaust gas flow path that discharges the combustion exhaust gas to the outside from the exhaust port of the diluted exhaust gas exhaust port via the space sandwiched between the exhaust cover and the one side wall. Also, fuel cell system.
前記連通穴に設けられ、前記連通穴から前記筐体内の空気を前記希釈用空気流路に排出する流量を調整可能な流量調整手段を備えた、請求項1記載の燃料電池システム。 The fuel cell system according to claim 1, further comprising a flow rate adjusting means provided in the communication hole and capable of adjusting the flow rate of discharging air in the housing from the communication hole to the dilution air flow path. 前記希釈排ガス排気口において、上方から前記第二開口、前記排気口の順に配置されている、請求項1または請求項2に記載の燃料電池システム。 The fuel cell system according to claim 1 or 2, wherein the diluted exhaust gas exhaust port is arranged in the order of the second opening and the exhaust port from above. 前記第一開口は、前記排ガス希釈部の内側に設けられ、前記希釈排ガス排気口に向けて開口しており、前記希釈排ガス排気口において、上方から前記第一開口、前記第二開口、前記排気口の順に配置されている、請求項1乃至請求項3のいずれか一項に記載の燃料電池システム。 The first opening is provided inside the exhaust gas diluting portion and is open toward the diluted exhaust gas exhaust port. At the diluted exhaust gas exhaust port, the first opening, the second opening, and the exhaust are from above. The fuel cell system according to any one of claims 1 to 3, which is arranged in the order of the mouth. 前記希釈排ガス排気口の内周部から延存する排気筒を設けた、請求項1乃至請求項5のいずれか一項に記載された燃料電池システム。 The fuel cell system according to any one of claims 1 to 5, wherein an exhaust stack extending from the inner peripheral portion of the diluted exhaust gas exhaust port is provided. 前記希釈用空気流路内にファンが設けられている、請求項1乃至請求項5のいずれか一項に記載の燃料電池システム。 The fuel cell system according to any one of claims 1 to 5, wherein a fan is provided in the dilution air flow path. 前記ファンの回転数は、前記燃料電池の発電量、前記燃焼部の供給される燃焼空気の供給量ならびに前記原料ガスの供給量の少なくとも一つの情報に応じて制御される、請求項6記載の燃料電池システム。 The sixth aspect of claim 6, wherein the rotation speed of the fan is controlled according to at least one information of the power generation amount of the fuel cell, the supply amount of combustion air supplied by the combustion unit, and the supply amount of the raw material gas. Fuel cell system. 前記希釈用空気流路の一部が前記筐体内部に設けられている、請求項1乃至請求項7のいずれか一項に記載された燃料電池システム。 The fuel cell system according to any one of claims 1 to 7, wherein a part of the dilution air flow path is provided inside the housing. 前記燃焼排ガス流路に形成され、前記燃焼排ガス流路内に導出された前記燃焼排ガスから生成した凝縮水を前記排気カバーから排出するドレン穴を備えた、請求項1乃至請求項8のいずれか一項に記載された燃料電池システム。 Any one of claims 1 to 8 provided with a drain hole formed in the combustion exhaust gas flow path and discharged from the exhaust cover to discharge condensed water generated from the combustion exhaust gas led out into the combustion exhaust gas flow path. The fuel cell system described in paragraph 1.
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