JP2020184454A - Fuel cell system - Google Patents

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JP2020184454A JP2019088156A JP2019088156A JP2020184454A JP 2020184454 A JP2020184454 A JP 2020184454A JP 2019088156 A JP2019088156 A JP 2019088156A JP 2019088156 A JP2019088156 A JP 2019088156A JP 2020184454 A JP2020184454 A JP 2020184454A
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智史 加藤
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康広 西口
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Abstract

To appropriately prevent reformed gas flowing through a reflux flow passage from leaking to the outside with a simple configuration.SOLUTION: A fuel cell system comprises: a desulfurizer for desulfurizing a sulfur content contained in raw fuel gas; a reformer for reforming the desulfurized raw fuel gas using reforming water to generate reformed gas; a combustion unit for burning reformed gas having passed through a fuel cell; a condensation unit for condensing combustion exhaust gas generated via combustion of reformed gas; a first condensate water flow passage for supplying condensate water condensed from combustion exhaust gas to a reformed water tank; an exhaust flow passage for discharging remaining combustion exhaust gas to the outside from an exhaust port; a reflux flow passage for making part of reformed gas generated by the reformer reflow to the desulfurizer; and a second condensate water flow passage that is connected so that condensate water condensed from reformed gas in the reflux flow passage can be supplied, is connected to the condensation unit, and has staying water by which a water seal part is formed. The exhaust flow passage further functions as a water supply passage capable of supplying water injected from the exhaust port to the first condensate water flow passage and the second condensate water flow passage.SELECTED DRAWING: Figure 3

Description

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

従来、この種の燃料電池システムとしては、燃料ガス中の硫黄成分を除去する脱硫器と、脱硫された燃料ガスを水素を含む改質ガスに改質する改質器と、改質ガスと酸化剤ガスとにより発電する燃料電池とを備えるものが提案されている。例えば、特許文献1の燃料電池システムは、改質器で改質された改質ガスの一部を脱硫器へ戻すリサイクル流路(還流流路)と、リサイクル流路で凝縮された凝縮水を排出する排水路とを備え、排水路からの排水を、排水路を水封するU字管およびU字管に接続されたタンクの両方から行う。 Conventionally, as this type of fuel cell system, a desulfurizer that removes the sulfur component in the fuel gas, a reformer that reforms the desulfurized fuel gas into a reformed gas containing hydrogen, a reformed gas and oxidation Those equipped with a fuel cell that generates electricity by using an agent gas have been proposed. For example, in the fuel cell system of Patent Document 1, a recycling flow path (circulation flow path) for returning a part of the reformed gas reformed by the reformer to the desulfurization device and condensed water condensed in the recycling flow path are used. It is provided with a drainage channel for drainage, and drainage from the drainage channel is performed from both the U-shaped pipe that seals the drainage channel and the tank connected to the U-shaped pipe.

また、特許文献2の燃料電池システムは、改質器を加熱する燃焼器と、燃焼器から排出される排出ガスが流れる排気流路と、排気流路で凝縮された凝縮水を貯めると共に排気ガスが排水流路に流れないようにする水封構造を有する貯水器と、貯水器の水位を検出する水位検出器と、排水経路を開閉する開閉器とを備えている。この燃料電池システムは、水位検出器により貯水器の水位が所定高さ以下になったことを検出すると、開閉器を閉止することで水封を保っている。 Further, the fuel cell system of Patent Document 2 stores a combustor that heats the reformer, an exhaust flow path through which the exhaust gas discharged from the combustor flows, and condensed water condensed in the exhaust flow path, and also exhaust gas. It is equipped with a water storage device having a water sealing structure that prevents the exhaust gas from flowing into the drainage channel, a water level detector that detects the water level of the water storage device, and a switch that opens and closes the drainage path. When the water level detector detects that the water level of the water storage device is below a predetermined height, the fuel cell system closes the switch to maintain the water seal.

特開2018−35061号公報JP-A-2018-35061 特開2013−206774号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2013-206774

ところで、上述した特許文献1の燃料電池システムでは、システム設置時などの初期状態において、U字管などにどのように水を供給するかについては言及されていない。U字管などに水を供給するための専用の供給路を設けたり、他の流路からU字管などに水を供給可能に構成することが考えられるが、システム構成が複雑となってしまう。それだけでなく、運転中は凝縮水が供給されることから、初期状態でのみ必要で以降は殆ど使用されずに不要な構成となってしまう。また、特許文献2の燃料電池システムのように、水封を保つために開閉器を備える構成は、システム構成が複雑となってコストの増加を招いてしまう。 By the way, in the fuel cell system of Patent Document 1 described above, there is no mention of how to supply water to a U-shaped pipe or the like in an initial state such as when the system is installed. It is conceivable to provide a dedicated supply path for supplying water to the U-shaped pipe or the like, or to configure the system so that water can be supplied to the U-shaped pipe or the like from another flow path, but the system configuration becomes complicated. .. Not only that, since condensed water is supplied during operation, it is necessary only in the initial state and is rarely used thereafter, resulting in an unnecessary configuration. Further, a configuration including a switch for keeping the water seal, such as the fuel cell system of Patent Document 2, complicates the system configuration and causes an increase in cost.

本発明は、還流流路を流れる改質ガスが外部へ漏れるのを簡易な構成で適切に防止することを主目的とする。 An object of the present invention is to appropriately prevent the reformed gas flowing through the reflux channel from leaking to the outside with a simple configuration.

本発明は、上述の主目的を達成するために以下の手段を採った。 The present invention has taken the following measures to achieve the above-mentioned main object.

本発明の燃料電池システムは、
水素を含む改質ガスと酸素を含む酸化剤ガスとに基づいて発電する燃料電池を備える燃料電池システムであって、
原燃料ガスを供給する原燃料ガス供給装置と、
前記原燃料ガスに含まれる硫黄分を脱硫する脱硫器と、
前記脱硫器で脱硫された原燃料ガスを改質水を用いて改質して前記改質ガスを生成する改質器と、
前記改質水を蓄える改質水タンクと、
前記燃料電池を通過した改質ガスを燃焼させる燃焼部と、
前記改質ガスの燃焼により生成された燃焼排気ガスを凝縮させる凝縮部と、
前記凝縮部に接続され、前記燃焼排気ガスから凝縮された凝縮水を前記改質水タンクへ供給する第1凝縮水流路と、
前記凝縮部に接続され、前記凝縮水が生成された残りの前記燃焼排気ガスを排気口から外部に排出させる排気流路と、
前記改質器で生成された前記改質ガスの一部を前記脱硫器に還流させる還流流路と、
前記還流流路内の前記改質ガスから凝縮された凝縮水が供給可能に該還流流路に接続されると共に前記凝縮部に接続され、滞留する水で水封部を形成する第2凝縮水流路と、
を備え、
前記排気流路は、前記排気口から注入された水を前記凝縮部を介して前記第1凝縮水流路と前記第2凝縮水流路とに供給可能な給水路としても機能することを要旨とする。
The fuel cell system of the present invention
A fuel cell system including a fuel cell that generates electricity based on a reforming gas containing hydrogen and an oxidant gas containing oxygen.
A raw fuel gas supply device that supplies raw material gas and
A desulfurizer that desulfurizes the sulfur content contained in the raw material fuel gas,
A reformer that produces the reformed gas by reforming the raw fuel gas desulfurized by the desulfurizer with reformed water.
The reformed water tank that stores the reformed water and
A combustion unit that burns the reformed gas that has passed through the fuel cell,
A condensing part that condenses the combustion exhaust gas generated by the combustion of the reformed gas, and
A first condensed water flow path connected to the condensing portion and supplying condensed water condensed from the combustion exhaust gas to the reforming water tank.
An exhaust flow path that is connected to the condensing portion and discharges the remaining combustion exhaust gas from which the condensed water is generated to the outside through an exhaust port.
A reflux channel for refluxing a part of the reformed gas generated by the reformer to the desulfurizer.
A second condensed water stream that is connected to the reflux channel so that condensed water condensed from the reformed gas in the reflux channel can be supplied and is connected to the condensed portion to form a water seal with the retained water. Road and
With
The gist of the exhaust flow path is that it also functions as a water supply channel capable of supplying water injected from the exhaust port to the first condensed water flow path and the second condensed water flow path via the condensing portion. ..

本発明の燃料電池システムでは、改質ガスの燃焼により生成された燃焼排気ガスを凝縮させる凝縮部に、燃焼排気ガスから凝縮された凝縮水を改質水タンクへ供給する第1凝縮水流路と、凝縮水が生成された残りの燃焼排気ガスを排気口から外部に排出させる排気流路と、還流流路内の改質ガスから凝縮された凝縮水が供給可能に還流流路に接続されると共に凝縮部に接続され滞留する水で水封部を形成する第2凝縮水流路とが接続されている。また、排気流路は、排気口から注入された水を凝縮部を介して第1凝縮水流路と第2凝縮水流路とに供給可能な給水路としても機能する。これにより、還流流路を流れる改質ガスが外部へ漏れるのを、第2凝縮水流路の水封部で防止することができる。また、水封部を形成するための水と改質水タンクへの水の供給を排気流路を用いて行うことができるから、そのための給水路などを設ける必要がない。したがって、還流流路を流れる改質ガスが外部へ漏れるのを簡易な構成で適切に防止することができる。 In the fuel cell system of the present invention, the condensing portion that condenses the combustion exhaust gas generated by the combustion of the reforming gas has a first condensed water flow path that supplies the condensed water condensed from the combustion exhaust gas to the reforming water tank. , The exhaust flow path that discharges the remaining combustion exhaust gas for which condensed water is generated to the outside from the exhaust port, and the condensed water condensed from the reformed gas in the recirculation flow path are connected to the recirculation flow path so that they can be supplied. At the same time, it is connected to a second condensed water flow path that is connected to the condensing portion and forms a water sealing portion with the retained water. The exhaust flow path also functions as a water supply channel capable of supplying the water injected from the exhaust port to the first condensed water flow path and the second condensed water flow path via the condensing portion. As a result, it is possible to prevent the reformed gas flowing through the reflux channel from leaking to the outside at the water sealing portion of the second condensed water channel. Further, since the water for forming the water seal portion and the water for the reformed water tank can be supplied by using the exhaust flow path, it is not necessary to provide a water supply channel or the like for that purpose. Therefore, it is possible to appropriately prevent the reformed gas flowing through the reflux channel from leaking to the outside with a simple configuration.

本発明の燃料電池システムにおいて、前記凝縮部は、前記排気流路に接続される接続部が、前記第1凝縮水流路に接続される接続部および前記第2凝縮水流路に接続される接続部よりも高さ位置が高くなるように設けられているものとしてもよい。こうすれば、排気流路を給水路としても機能するように構成した場合でも、システム運転中に凝縮水によって排気流路が閉塞されるのを防止することができる。 In the fuel cell system of the present invention, in the condensed portion, the connecting portion connected to the exhaust flow path is connected to the first condensed water flow path and the second condensed water flow path. It may be provided so that the height position is higher than that of the above. In this way, even if the exhaust flow path is configured to function as a water supply channel, it is possible to prevent the exhaust flow path from being blocked by condensed water during system operation.

本発明の燃料電池システムにおいて、前記凝縮部は、前記第2凝縮水流路に接続される接続部が、前記第1凝縮水流路に接続される接続部よりも高さ位置が低くなるように設けられているものとしてもよい。こうすれば、第1凝縮水流路よりも先に第2凝縮水流路に水を供給して水封部を形成することができる。また、還流流路の凝縮水だけでなく、凝縮部で凝縮された凝縮水を第2凝縮水流路に優先的に供給することができるから、第2凝縮水流路が水不足となるのを防止して、より確実に水封することができる。 In the fuel cell system of the present invention, the condensing portion is provided so that the connecting portion connected to the second condensed water flow path is at a lower height position than the connecting portion connected to the first condensed water flow path. It may be the one that has been. In this way, water can be supplied to the second condensed water flow path before the first condensed water flow path to form the water sealing portion. Further, since not only the condensed water in the reflux channel but also the condensed water condensed in the condensing portion can be preferentially supplied to the second condensed water channel, it is possible to prevent the second condensed water channel from becoming short of water. It can be more reliably sealed with water.

本発明の燃料電池システムにおいて、前記改質水タンクの水位を検出する水位センサを備え、前記第2凝縮水流路内の水の滞留の判定を、前記水位センサにより前記改質水タンクの所定水位が検出されることに基づいて行うものとしてもよい。こうすれば、第2凝縮水流路に水位センサを設けなくても、第2凝縮水流路への給水が完了したことを把握することができる。このため、第2凝縮水流路と改質水タンクのそれぞれに水位センサを設けるものに比して、コストを抑えた簡易な構成とすることができる。 The fuel cell system of the present invention includes a water level sensor that detects the water level of the reformed water tank, and determines the retention of water in the second condensed water flow path by the water level sensor at a predetermined water level of the reformed water tank. It may be performed based on the detection of. In this way, it is possible to know that the water supply to the second condensed water flow path is completed without providing the water level sensor in the second condensed water flow path. Therefore, the cost can be reduced and the configuration can be simplified as compared with the case where the water level sensor is provided in each of the second condensed water flow path and the reforming water tank.

燃料電池システム10の構成の概略を示す構成図である。It is a block diagram which shows the outline of the structure of the fuel cell system 10. 図1のA部の拡大図である。It is an enlarged view of the part A of FIG. 排水管38と改質水タンク53への給水作業の様子を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the state of the water supply work to the drainage pipe 38 and the reforming water tank 53. 燃料電池システム10の運転中の様子を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the state in operation of the fuel cell system 10.

次に、本発明を実施するための形態について説明する。 Next, a mode for carrying out the present invention will be described.

図1は燃料電池システム10の構成の概略を示す構成図であり、図2は図1のA部の拡大図である。燃料電池システム10は、図1に示すように、発電を行う発電ユニット20や、発電ユニット20からの熱により加熱された湯水を貯留する貯湯タンク80、システム全体を制御する制御装置90などを備える。これらは、筐体12内に収容されている。なお、燃料電池システム10は、発電ユニット20により発電された電力を図示しない住宅の家電製品などに供給可能であり、貯湯タンク80に貯留された湯水を浴室シャワーや洗面所などに供給可能である。 FIG. 1 is a configuration diagram showing an outline of the configuration of the fuel cell system 10, and FIG. 2 is an enlarged view of part A in FIG. As shown in FIG. 1, the fuel cell system 10 includes a power generation unit 20 that generates power, a hot water storage tank 80 that stores hot water heated by heat from the power generation unit 20, a control device 90 that controls the entire system, and the like. .. These are housed in the housing 12. The fuel cell system 10 can supply the electric power generated by the power generation unit 20 to home appliances and the like of a house (not shown), and can supply the hot water stored in the hot water storage tank 80 to a bathroom shower, a washroom, and the like. ..

発電ユニット20は、図1に示すように、発電モジュール30と、原燃料ガス供給装置40と、エア供給装置45と、改質水供給装置50と、排熱回収装置70とを備える。 As shown in FIG. 1, the power generation unit 20 includes a power generation module 30, a raw fuel gas supply device 40, an air supply device 45, a reformed water supply device 50, and an exhaust heat recovery device 70.

発電モジュール30は、改質水を気化して水蒸気を生成する気化器32と、天然ガスやLPガスなどの原燃料ガスを水蒸気改質により改質する改質器33と、改質ガスと酸化剤ガスとの供給を受けて発電する燃料電池スタック35などを有する。気化器32と改質器33と燃料電池スタック35は、断熱性材料により形成された箱型のモジュールケース31内に収容されている。モジュールケース31内には、燃料電池スタック35の起動や、気化器32における水蒸気の生成、改質器33における水蒸気改質反応に必要な熱を供給するために、燃料電池スタック35を通過した燃料オフガス(アノードオフガス)と酸化剤オフガス(カソードオフガス)とを燃焼させる燃焼部36が設けられている。 The power generation module 30 includes a vaporizer 32 that vaporizes reformed water to generate steam, a reformer 33 that reforms raw fuel gas such as natural gas and LP gas by steam reforming, and reformed gas and oxidation. It has a fuel cell stack 35 and the like that generate power by being supplied with an agent gas. The vaporizer 32, the reformer 33, and the fuel cell stack 35 are housed in a box-shaped module case 31 formed of a heat insulating material. In the module case 31, the fuel that has passed through the fuel cell stack 35 in order to start the fuel cell stack 35, generate steam in the vaporizer 32, and supply heat required for the steam reforming reaction in the reformer 33. A combustion unit 36 for burning off gas (anode off gas) and oxidizing agent off gas (cathode off gas) is provided.

燃料電池スタック35は、酸素イオン伝導体からなる固体電解質と、固体電解質の一方の面に設けられたアノードと、固体電解質の他方の面に設けられたカソードとを備える固体酸化物燃料電池セルが積層されたものである。燃料電池スタック35は、アノードに供給される燃料ガス中の水素とカソードに供給されるエア中の酸素とによる電気化学反応によって発電する。 The fuel cell stack 35 includes a solid oxide fuel cell cell including a solid electrolyte composed of an oxygen ion conductor, an anode provided on one surface of the solid electrolyte, and a cathode provided on the other surface of the solid electrolyte. It is a laminated product. The fuel cell stack 35 generates electricity by an electrochemical reaction between hydrogen in the fuel gas supplied to the anode and oxygen in the air supplied to the cathode.

原燃料ガス供給装置40は、ガス供給源1と気化器32とを接続する原燃料ガス供給管41を有する。原燃料ガス供給管41には、ガス供給源1側から順に、ガス供給弁42やガスポンプ43、脱硫器44、図示しない流量センサなどが設けられている。また、原燃料ガス供給管41のガス供給弁42とガスポンプ43との間には、オリフィス41aが設けられている。原燃料ガス供給装置40は、ガス供給弁42を開弁した状態でガスポンプ43を駆動することにより、ガス供給源1からの原燃料ガスを脱硫して気化器32へ供給する。 The raw fuel gas supply device 40 has a raw fuel gas supply pipe 41 that connects the gas supply source 1 and the vaporizer 32. The raw fuel gas supply pipe 41 is provided with a gas supply valve 42, a gas pump 43, a desulfurizer 44, a flow rate sensor (not shown), and the like in order from the gas supply source 1 side. Further, an orifice 41a is provided between the gas supply valve 42 of the raw material fuel gas supply pipe 41 and the gas pump 43. The raw material fuel gas supply device 40 drives the gas pump 43 with the gas supply valve 42 opened to desulfurize the raw material fuel gas from the gas supply source 1 and supply it to the vaporizer 32.

改質器33で生成された改質ガスを燃料電池スタック35へ供給する改質ガス供給管34には、改質ガスの一部を脱硫器44に還流させて脱硫に必要な水素を供給するための還流管37が連結されている。還流管37は、一端が改質ガス供給管34に接続され、他端が原燃料ガス供給管41におけるガスポンプ43の上流側(オリフィス41aとガスポンプ43との間)に接続される。なお、還流管37には、改質ガス供給管34から脱硫器44に還流させる改質ガスの流量を調整するためのオリフィス37aが設けられている。 A part of the reformed gas is returned to the desulfurization device 44 to supply hydrogen necessary for desulfurization to the reformed gas supply pipe 34 that supplies the reformed gas generated by the reformer 33 to the fuel cell stack 35. A return pipe 37 for the purpose is connected. One end of the recirculation pipe 37 is connected to the reforming gas supply pipe 34, and the other end is connected to the upstream side (between the orifice 41a and the gas pump 43) of the gas pump 43 in the raw fuel gas supply pipe 41. The reflux pipe 37 is provided with an orifice 37a for adjusting the flow rate of the reformed gas to be refluxed from the reformed gas supply pipe 34 to the desulfurizer 44.

また、還流管37には、その還流管37を流れる改質ガスが冷却されて凝縮された凝縮水を排出するための排水管38が連結されている。排水管38は、一端が還流管37におけるオリフィス37aの上流側に接続され、他端が排熱回収装置70の後述する熱交換器73に接続されている。排水管38は、水が滞留可能に屈曲した形状となっており、還流管37を流れる改質ガス中のガス成分(水素)が排水管38を通って外部へ排出されないように、滞留した水によって排水管38を水封する水封部(水封構造)を形成する。 Further, the reflux pipe 37 is connected to a drain pipe 38 for discharging the condensed water in which the reforming gas flowing through the reflux pipe 37 is cooled and condensed. One end of the drain pipe 38 is connected to the upstream side of the orifice 37a in the reflux pipe 37, and the other end is connected to the heat exchanger 73 described later of the exhaust heat recovery device 70. The drain pipe 38 has a bent shape so that water can stay, and the retained water is prevented so that the gas component (hydrogen) in the reforming gas flowing through the return pipe 37 is not discharged to the outside through the drain pipe 38. A water-sealing portion (water-sealing structure) for water-sealing the drain pipe 38 is formed.

エア供給装置45は、外気と連通するフィルタ47と燃料電池スタック35とを接続するエア供給管46を有する。エア供給管46には、エアブロワ48が設けられており、エアブロワ48を駆動することにより、フィルタ47を介して吸入したエアを燃料電池スタック35へ供給する。なお、エア供給管46には、図示しない流量センサなどが設けられている。 The air supply device 45 has an air supply pipe 46 that connects the filter 47 that communicates with the outside air and the fuel cell stack 35. An air blower 48 is provided in the air supply pipe 46, and by driving the air blower 48, air sucked through the filter 47 is supplied to the fuel cell stack 35. The air supply pipe 46 is provided with a flow rate sensor or the like (not shown).

改質水供給装置50は、改質水を貯蔵する改質水タンク53と気化器32とを接続する改質水供給管51を有する。改質水タンク53には、改質水ポンプ52が設けられており、改質水ポンプ52を駆動することにより改質水タンク53内の改質水を汲み上げて改質水供給管51を介して気化器32へ供給する。また、改質水タンク53には、タンク内の改質水の水位に追従して上下に変位するフロートにより改質水タンク53の水位を検出するフロートセンサ54と、タンク内の改質水の水位が満水位近傍のときに水を排出可能な高さ位置に設けられた排水口55とが設けられている。なお、改質水供給管51には、図示しない流量センサなどが設けられている。 The reformed water supply device 50 has a reformed water supply pipe 51 that connects the reformed water tank 53 for storing the reformed water and the vaporizer 32. The reforming water tank 53 is provided with a reforming water pump 52, and by driving the reforming water pump 52, the reforming water in the reforming water tank 53 is pumped up and passed through the reforming water supply pipe 51. Is supplied to the vaporizer 32. Further, the reforming water tank 53 includes a float sensor 54 that detects the water level of the reforming water tank 53 by a float that is displaced up and down following the water level of the reforming water in the tank, and the reforming water in the tank. A drain port 55 is provided at a height position at which water can be discharged when the water level is near the full water level. The reformed water supply pipe 51 is provided with a flow rate sensor or the like (not shown).

排熱回収装置70は、循環ポンプ72の駆動により貯湯タンク80の湯水を循環させる循環配管71と、循環配管71内の湯水と燃焼部36からの燃焼排ガスとの間で熱交換を行う熱交換器73とを有する。燃焼部36からの燃焼排ガスは、熱交換により水蒸気成分が凝縮され、凝縮された水(凝縮水)が凝縮水供給管74を介して改質水タンク53に回収可能となっている。凝縮水供給管74には水精製器75が設けられており、水精製器75により精製(浄化)された水が改質水タンク53に回収される。また、残りの排気ガス(ガス成分)は、排気ガス排出管76を通り、筐体12の上部に形成された排気口76aから外部へ排出される。 The exhaust heat recovery device 70 exchanges heat between the circulation pipe 71 that circulates the hot water in the hot water storage tank 80 by driving the circulation pump 72, and the hot water in the circulation pipe 71 and the combustion exhaust gas from the combustion unit 36. It has a vessel 73. The water vapor component of the combustion exhaust gas from the combustion unit 36 is condensed by heat exchange, and the condensed water (condensed water) can be recovered in the reformed water tank 53 via the condensed water supply pipe 74. A water purifier 75 is provided in the condensed water supply pipe 74, and the water purified (purified) by the water purifier 75 is collected in the reformed water tank 53. Further, the remaining exhaust gas (gas component) passes through the exhaust gas discharge pipe 76 and is discharged to the outside from the exhaust port 76a formed in the upper part of the housing 12.

熱交換器73には、凝縮水供給管74と排気ガス排出管76が接続される他、還流管37の凝縮水を排出するための排水管38も接続される。熱交換器73の下部には、図2に示すように、排気ガス排出管76が接続される接続部73aと、凝縮水供給管74が接続される接続部(第1凝縮水接続部)73bと、排水管38が接続される接続部(第2凝縮水接続部)73cとが設けられている。各接続部73a〜73cは、熱交換器73内で互いに連通するように設けられているため、排水管38と凝縮水供給管74と排気ガス排出管76は熱交換器73内で互いに連通することになる。また、各接続部73a〜73cは、所定の基準位置からの高さ位置が互いに異なっている。排気ガス排出管76の接続部73aの高さ位置Haは、凝縮水供給管74の接続部73bの高さ位置Hbおよび排水管38の接続部73cの高さ位置Hcよりも高い位置に設けられている。また、排水管38の接続部73cの高さ位置Hcは、凝縮水供給管74の接続部73bの高さ位置Hbよりも低い位置に設けられている。即ち、本実施形態では、高さ位置の高い方から順に、排気ガス排出管76の接続部73a、凝縮水供給管74の接続部73b、排水管38の接続部73cとなるように設けられている。 In addition to connecting the condensed water supply pipe 74 and the exhaust gas discharge pipe 76 to the heat exchanger 73, a drain pipe 38 for discharging the condensed water of the reflux pipe 37 is also connected. As shown in FIG. 2, the lower part of the heat exchanger 73 is a connection portion 73a to which the exhaust gas discharge pipe 76 is connected and a connection portion (first condensed water connection portion) 73b to which the condensed water supply pipe 74 is connected. And a connection portion (second condensed water connection portion) 73c to which the drain pipe 38 is connected are provided. Since the connecting portions 73a to 73c are provided so as to communicate with each other in the heat exchanger 73, the drain pipe 38, the condensed water supply pipe 74, and the exhaust gas discharge pipe 76 communicate with each other in the heat exchanger 73. It will be. Further, the height positions of the connecting portions 73a to 73c from a predetermined reference position are different from each other. The height position Ha of the connection portion 73a of the exhaust gas discharge pipe 76 is provided at a position higher than the height position Hb of the connection portion 73b of the condensed water supply pipe 74 and the height position Hc of the connection portion 73c of the drain pipe 38. ing. Further, the height position Hc of the connecting portion 73c of the drainage pipe 38 is provided at a position lower than the height position Hb of the connecting portion 73b of the condensed water supply pipe 74. That is, in the present embodiment, the connection portion 73a of the exhaust gas discharge pipe 76, the connection portion 73b of the condensed water supply pipe 74, and the connection portion 73c of the drain pipe 38 are provided in order from the highest height position. There is.

制御装置90は、図示は省略するが、CPUを中心としたマイクロコンピュータであり、CPUの他に、ROM,RAM,タイマ,入出力ポートおよび通信ポートを含む。制御装置90には、各流量センサやフロートセンサ54からの各種検出信号が入力ポートを介して入力される。また、制御装置90は、各部への駆動信号や制御信号などを出力ポートを介して出力する。 Although not shown, the control device 90 is a microcomputer centered on a CPU, and includes a ROM, a RAM, a timer, an input / output port, and a communication port in addition to the CPU. Various detection signals from each flow rate sensor and float sensor 54 are input to the control device 90 via the input port. Further, the control device 90 outputs a drive signal, a control signal, and the like to each unit via the output port.

ここで、燃料電池システム10では、新規に設置された場合など排水管38や改質水タンク53が空の状態の場合に、システムを起動するために給水作業(水張り)が必要となる。図3は、排水管38と改質水タンク53への給水作業の様子を示す説明図である。給水作業では、作業者は、排気口76aに取り付けられているキャップを取り外し、給水ボトルWB内の水を注ぎ口WBaから排気口76aへ注ぐことにより(図3(1))、排気口76aから排気ガス排出管76内に水が注入される。給水ボトルWBは、注ぎ口WBaが排気口76aに嵌め込まれると筐体22に固定されるようになっており、作業者は、給水ボトルWBを排気口76aにセットするだけで給水作業を行うことができる。 Here, in the fuel cell system 10, when the drain pipe 38 and the reforming water tank 53 are empty, such as when newly installed, water supply work (water filling) is required to start the system. FIG. 3 is an explanatory diagram showing a state of water supply work to the drain pipe 38 and the reforming water tank 53. In the water supply work, the operator removes the cap attached to the exhaust port 76a and pours the water in the water supply bottle WB from the spout WBa to the exhaust port 76a (FIG. 3 (1)) from the exhaust port 76a. Water is injected into the exhaust gas discharge pipe 76. The water supply bottle WB is fixed to the housing 22 when the spout WBa is fitted into the exhaust port 76a, and the operator can perform the water supply work simply by setting the water supply bottle WB in the exhaust port 76a. Can be done.

排気ガス排出管76内に注入された水は、接続部73aを介して熱交換器73に到達すると、接続部73bを介して凝縮水供給管74に流入すると共に接続部73cを介して排水管38に流入する。上述したように、排水管38の接続部73cの高さ位置Hcは、凝縮水供給管74の接続部73bの高さ位置Hbよりも低い位置に設けられている。このため、熱交換器73からは、凝縮水供給管74よりも排水管38に水が流入しやすく、排気ガス排出管76に注入されて熱交換器73に到達した水は、まず接続部73cから排水管38に流入し(図3(2))、流入した水が滞留することによって水封部WSを形成する。そして、排水管38に水封部WSが形成されて接続部73bの高さ位置Hbまで水がさらに滞留すると、接続部73bから凝縮水供給管74に水が流入する(図3(3))。凝縮水供給管74には、水精製器75が設けられているから、流入した水は水精製器75によって精製されてから、改質水タンク53に供給されて(図3(4))、改質水タンク53内に滞留する。制御装置90は、フロートセンサ54の検出信号(オン信号)により、改質水タンク53に水が十分に滞留して所定水位以上となったことを検出することができる。また、改質水タンク53が所定水位以上であることを検出した場合には、排水管38に既に水が滞留して水封部WSが形成されていることを判定することができる。このため、給水作業は、改質水タンク53のフロートセンサ54が所定水位以上であることを検出するまで行うものとすればよい。このような給水作業により、排水管38(水封部WS)、改質水タンク53の順に、必要な水を供給することができる。 When the water injected into the exhaust gas discharge pipe 76 reaches the heat exchanger 73 via the connection portion 73a, it flows into the condensed water supply pipe 74 via the connection portion 73b and the drain pipe via the connection portion 73c. It flows into 38. As described above, the height position Hc of the connecting portion 73c of the drainage pipe 38 is provided at a position lower than the height position Hb of the connecting portion 73b of the condensed water supply pipe 74. Therefore, water is more likely to flow into the drain pipe 38 from the heat exchanger 73 than the condensed water supply pipe 74, and the water injected into the exhaust gas discharge pipe 76 and reaches the heat exchanger 73 is first connected to the connection portion 73c. The water flows into the drain pipe 38 (FIG. 3 (2)), and the inflowing water stays there to form a water seal portion WS. Then, when the water sealing portion WS is formed in the drain pipe 38 and the water further stays at the height position Hb of the connecting portion 73b, the water flows from the connecting portion 73b into the condensed water supply pipe 74 (FIG. 3 (3)). .. Since the condensed water supply pipe 74 is provided with the water purifier 75, the inflowing water is purified by the water purifier 75 and then supplied to the reformed water tank 53 (FIG. 3 (4)). It stays in the reformed water tank 53. The control device 90 can detect that the water has sufficiently accumulated in the reforming water tank 53 and has reached a predetermined water level or higher by the detection signal (on signal) of the float sensor 54. Further, when it is detected that the reformed water tank 53 is above the predetermined water level, it can be determined that water has already accumulated in the drain pipe 38 and the water sealing portion WS is formed. Therefore, the water supply operation may be performed until the float sensor 54 of the reforming water tank 53 detects that the water level is equal to or higher than the predetermined water level. By such a water supply operation, the necessary water can be supplied in the order of the drain pipe 38 (water sealing portion WS) and the reformed water tank 53.

燃料電池システム10は、改質水タンク53の水位が所定水位以上であることを条件の一つとするシステム起動条件が成立している状態で、システムの起動が要求されると、システム起動処理を実行する。システム起動処理は、例えば、対応する補機類を順次制御し、脱硫器44に燃料成分を吸着させて混合ガスの空燃比ずれを抑制する燃料吸着処理、燃焼部36のパージ処理、燃焼部36におけるオフガスの着火処理、水蒸気改質処理などを順次実行することにより行う。システムの起動が完了すると、燃料電池システム10は運転を開始する。 When the system start condition is satisfied, one of the conditions is that the water level of the reforming water tank 53 is equal to or higher than the predetermined water level, the fuel cell system 10 performs the system start process. Run. In the system start-up process, for example, the corresponding auxiliary machinery is sequentially controlled, the fuel component is adsorbed on the desulfurizer 44 to suppress the air-fuel ratio deviation of the mixed gas, the fuel adsorption process, the purge process of the combustion unit 36, and the combustion unit 36 It is carried out by sequentially executing the off-gas ignition treatment and the steam reforming treatment in. When the system startup is completed, the fuel cell system 10 starts operation.

燃料電池システム10は、運転中の発電処理において、原燃料ガス供給制御とエア供給制御と改質水供給制御とを実行する。原燃料ガス供給制御では、システム要求出力に基づいて目標ガス流量を設定し、設定した目標ガス流量により原燃料ガスが供給されるようガスポンプ43を制御する。エア供給制御では、目標ガス流量に対して所定の空燃比となるように目標エア流量を設定し、設定した目標エア流量によりエアが供給されるようエアブロワ48を制御する。改質水供給制御では、システム要求出力に基づいて目標水量を設定し、設定した目標水量により改質水が供給されるよう改質水ポンプ52を制御する。図4は、燃料電池システム10の運転中の様子を示す説明図である。燃料電池システム10の運転中は、還流管37の凝縮水が排水管38に流入する。また、熱交換器73からは、凝縮水供給管74よりも排水管38に水が流入しやすいから、熱交換器73の凝縮水も排水管38に流入する。したがって、排水管38の水封部WSの水量(満水状態)を適切に維持することができるから、還流管37の改質ガスが外部に漏れるのを防止することができる。なお、排水管38の高さは、運転中に還流管37の最大圧力が作用しても、還流管37の接続側と熱交換器73との接続側との水頭差により排水管38内の水が抜けないような高さに設定されている。また、フロートセンサ54からの検出信号により改質水タンク53の水位が十分にあることを検出している場合には、排水管38の水封部WSも満水状態にあり確実に水封していることを把握することができる。即ち、フロートセンサ54からの検出信号により運転中の水封部WSの水位も監視することができる。 The fuel cell system 10 executes raw material fuel gas supply control, air supply control, and reformed water supply control in the power generation process during operation. In the raw fuel gas supply control, a target gas flow rate is set based on the system required output, and the gas pump 43 is controlled so that the raw fuel gas is supplied according to the set target gas flow rate. In the air supply control, the target air flow rate is set so as to have a predetermined air-fuel ratio with respect to the target gas flow rate, and the air blower 48 is controlled so that air is supplied by the set target air flow rate. In the reformed water supply control, a target water amount is set based on the system required output, and the reformed water pump 52 is controlled so that the reformed water is supplied according to the set target water amount. FIG. 4 is an explanatory diagram showing a state in which the fuel cell system 10 is in operation. During the operation of the fuel cell system 10, the condensed water of the return pipe 37 flows into the drain pipe 38. Further, since water is more likely to flow into the drain pipe 38 from the heat exchanger 73 than the condensed water supply pipe 74, the condensed water of the heat exchanger 73 also flows into the drain pipe 38. Therefore, since the amount of water (full state) of the water sealing portion WS of the drain pipe 38 can be appropriately maintained, it is possible to prevent the reformed gas of the reflux pipe 37 from leaking to the outside. The height of the drain pipe 38 is set in the drain pipe 38 due to the head difference between the connection side of the return pipe 37 and the connection side of the heat exchanger 73 even if the maximum pressure of the return pipe 37 acts during operation. The height is set so that water does not escape. Further, when it is detected from the detection signal from the float sensor 54 that the water level of the reforming water tank 53 is sufficiently high, the water sealing portion WS of the drain pipe 38 is also in a full water state and is securely sealed. You can know that you are there. That is, the water level of the water sealing portion WS during operation can also be monitored by the detection signal from the float sensor 54.

また、燃料電池システム10は、フロートセンサ54からの検出信号により、運転中に改質水タンク53の水位の低下を検出した場合、システム要求出力を低下させる出力制限制御を行う。これにより、熱交換器73で生成される凝縮水を増やして、改質水タンク53内の水位を回復させることができる。なお、熱交換器73からは凝縮水供給管74よりも排水管38に水が流入しやすく、排水管38の水封部WSの水量を適切に維持することができるから、改質水タンク53の水位の低下を検出した場合でも、水封部WSにはまだ水が滞留しており水封性を損なうことはない。また、熱交換器73で生成される凝縮水を増やすと、排水管38から優先的に供給されるから、排水管38内の水が減っていたとしても水位を速やかに回復させて水封性を確保することができる。 Further, when the fuel cell system 10 detects a drop in the water level of the reforming water tank 53 during operation by the detection signal from the float sensor 54, the fuel cell system 10 performs output limit control for lowering the system required output. As a result, the amount of condensed water generated by the heat exchanger 73 can be increased, and the water level in the reforming water tank 53 can be restored. Since water is more likely to flow into the drain pipe 38 from the heat exchanger 73 than the condensed water supply pipe 74, and the amount of water in the water sealing portion WS of the drain pipe 38 can be appropriately maintained, the reformed water tank 53 Even if a drop in the water level is detected, water still remains in the water sealing portion WS and the water sealing property is not impaired. Further, if the amount of condensed water generated by the heat exchanger 73 is increased, the water is preferentially supplied from the drain pipe 38. Therefore, even if the water in the drain pipe 38 is reduced, the water level is quickly restored and the water sealability is improved. Can be secured.

また、凝縮水が排水管38から溢れるほど排水管38内に水が滞留した場合、溢れた水は凝縮水供給管74から改質水タンク53に流入し、改質水タンク53が満水位近傍になると排水口55から排出される。そして、排気ガス排出管76の接続部73aは、凝縮水供給管74の接続部73bおよび排水管38の接続部73cよりも高い位置に設けられている。これらのことから、熱交換器73内の水位が高さ位置Haを超えて上昇することはないから、接続部73aが水(凝縮水)で塞がれるのを防止することができる。即ち、排気ガス排出管76を給水路としても機能させるように構成した場合に、排気ガス排出管76からの排気が阻害されるのを防止することができる。 Further, when the water stays in the drain pipe 38 to the extent that the condensed water overflows from the drain pipe 38, the overflowed water flows into the reformed water tank 53 from the condensed water supply pipe 74, and the reformed water tank 53 is near the full water level. When it becomes, it is discharged from the drain port 55. The connection portion 73a of the exhaust gas discharge pipe 76 is provided at a position higher than the connection portion 73b of the condensed water supply pipe 74 and the connection portion 73c of the drain pipe 38. From these facts, since the water level in the heat exchanger 73 does not rise beyond the height position Ha, it is possible to prevent the connecting portion 73a from being blocked by water (condensed water). That is, when the exhaust gas discharge pipe 76 is configured to function as a water supply channel, it is possible to prevent the exhaust from the exhaust gas discharge pipe 76 from being obstructed.

以上説明した燃料電池システム10は、排気ガス排出管76は、排気口76aから注入された水を熱交換器73を介して凝縮水供給管74と排水管38とに供給可能な給水路としても機能する。このため、水封部WSと改質水タンク53への水の供給に、排気ガス排出管76を用いればよく、専用の給水路を設ける必要がないから、より簡易な構成とすることができる。 In the fuel cell system 10 described above, the exhaust gas discharge pipe 76 also serves as a water supply channel capable of supplying the water injected from the exhaust port 76a to the condensed water supply pipe 74 and the drain pipe 38 via the heat exchanger 73. Function. Therefore, the exhaust gas discharge pipe 76 may be used for supplying water to the water seal portion WS and the reformed water tank 53, and it is not necessary to provide a dedicated water supply channel, so that a simpler configuration can be achieved. ..

また、熱交換器73は、排気ガス排出管76の接続部73aが、凝縮水供給管74の接続部73bおよび排水管38の接続部73cよりも高さ位置が高くなるように設けられているから、凝縮水によって排気ガス排出管76が閉塞されるのを防止することができる。 Further, the heat exchanger 73 is provided so that the connection portion 73a of the exhaust gas discharge pipe 76 is higher in height than the connection portion 73b of the condensed water supply pipe 74 and the connection portion 73c of the drain pipe 38. Therefore, it is possible to prevent the exhaust gas discharge pipe 76 from being blocked by the condensed water.

また、熱交換器73は、排水管38の接続部73cが、凝縮水供給管74の接続部73bよりも高さ位置が低いから、先に排水管38に水を供給して水封部WSを適切に形成することができる。また、運転中は、熱交換器73からの凝縮水を排水管38に優先的に供給することができるから、水封部WSの水量を適切に維持することができる。 Further, in the heat exchanger 73, since the connecting portion 73c of the drain pipe 38 is lower in height position than the connecting portion 73b of the condensed water supply pipe 74, water is first supplied to the drain pipe 38 to form the water sealing portion WS. Can be formed appropriately. Further, since the condensed water from the heat exchanger 73 can be preferentially supplied to the drain pipe 38 during the operation, the amount of water in the water sealing portion WS can be appropriately maintained.

また、改質水タンク53がフロートセンサ54を備え、排水管38内の水の滞留の判定を、フロートセンサ54により改質水タンク53の所定水位が検出されることに基づいて行う。このため、コストを抑えた簡易な構成で、排水管38への給水が完了したことや水封部WSが形成されていることを確認することができる。 Further, the reforming water tank 53 is provided with the float sensor 54, and the determination of the retention of water in the drain pipe 38 is performed based on the detection of the predetermined water level of the reforming water tank 53 by the float sensor 54. Therefore, it can be confirmed that the water supply to the drain pipe 38 is completed and that the water sealing portion WS is formed with a simple configuration that suppresses the cost.

上述した実施形態では、排気ガス排出管76の接続部73aが、凝縮水供給管74の接続部73bおよび排水管38の接続部73cよりも高さ位置が高くなるように設けられるものとしたが、これに限られるものではない。例えば、接続部73aが、接続部73bや接続部73cと同等の高さ位置に設けられるものなどとしてもよい。 In the above-described embodiment, the connection portion 73a of the exhaust gas discharge pipe 76 is provided so as to be higher in height than the connection portion 73b of the condensed water supply pipe 74 and the connection portion 73c of the drain pipe 38. , Not limited to this. For example, the connecting portion 73a may be provided at a height position equivalent to that of the connecting portion 73b or the connecting portion 73c.

実施形態では、排水管38の接続部73cが、凝縮水供給管74の接続部73bよりも高さ位置が低くなるように設けられるものとしたが、これに限られるものではない。例えば、接続部73cが、接続部73bよりも高さ位置が高くなるように設けられるものとしてもよいし、接続部73b,73cが同等の高さ位置となるように設けられるものとしてもよい。 In the embodiment, the connecting portion 73c of the drainage pipe 38 is provided so as to be lower in height than the connecting portion 73b of the condensed water supply pipe 74, but the present invention is not limited to this. For example, the connecting portion 73c may be provided so that the height position is higher than that of the connecting portion 73b, or the connecting portions 73b and 73c may be provided so as to be at the same height position.

実施形態では、改質水タンク53が備えるフロートセンサ54により、排水管38に水が滞留していること(満水状態)を検出するものとしたが、これに限られず、排水管38に水位センサなどを設け、排水管38の水位を直接検出するものなどとしてもよい。 In the embodiment, the float sensor 54 included in the reforming water tank 53 detects that water is retained in the drain pipe 38 (full state), but the present invention is not limited to this, and the water level sensor is not limited to this. Etc. may be provided to directly detect the water level of the drain pipe 38.

実施形態では、給水ボトルWBを用いて給水作業を行うものとしたが、これに限られず、給水ホースなどを用いて給水作業を行うものとしてもよい。また、排気口76aは必ずしも筐体22の上面に設ける必要はなく、筐体22の側面に設けられていてもよい。 In the embodiment, the water supply work is performed using the water supply bottle WB, but the present invention is not limited to this, and the water supply work may be performed using a water supply hose or the like. Further, the exhaust port 76a does not necessarily have to be provided on the upper surface of the housing 22, and may be provided on the side surface of the housing 22.

本実施形態の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係について説明する。本実施形態では、燃料電池スタック35が「燃料電池」に相当し、原燃料ガス供給装置40が「原燃料ガス供給装置」に相当し、脱硫器44が「脱硫器」に相当し、改質器33が「改質器」に相当し、改質水タンク53が「改質水タンク」に相当し、燃焼部36が「燃焼部」に相当し、熱交換器73が「凝縮部」に相当し、凝縮水供給管74が「第1凝縮水流路」に相当し、排気ガス排出管76が「排気流路」に相当し、還流管37が「還流流路」に相当し、排水管38が「第2凝縮水流路」に相当する。また、接続部73aが「排気流路に接続される接続部」に相当し、接続部73bが「第1凝縮水流路に接続される接続部」に相当し、接続部73cが「第2凝縮水流路に接続される接続部」に相当する。また、フロートセンサ54が「水位センサ」に相当する。 The correspondence between the main elements of the present embodiment and the main elements of the invention described in the column of means for solving the problem will be described. In the present embodiment, the fuel cell stack 35 corresponds to the "fuel cell", the raw fuel gas supply device 40 corresponds to the "raw fuel gas supply device", and the desulfurizer 44 corresponds to the "desulfurizer". The vessel 33 corresponds to the "reformer", the reformer water tank 53 corresponds to the "reformer water tank", the combustion unit 36 corresponds to the "combustion unit", and the heat exchanger 73 corresponds to the "condensation unit". Correspondingly, the condensed water supply pipe 74 corresponds to the "first condensed water flow path", the exhaust gas discharge pipe 76 corresponds to the "exhaust flow path", the recirculation pipe 37 corresponds to the "recirculation flow path", and the drainage pipe. 38 corresponds to the "second condensed water flow path". Further, the connecting portion 73a corresponds to the "connecting portion connected to the exhaust flow path", the connecting portion 73b corresponds to the "connecting portion connected to the first condensed water flow path", and the connecting portion 73c corresponds to the "second condensed water flow path". It corresponds to "a connection part connected to a water flow path". Further, the float sensor 54 corresponds to the "water level sensor".

なお、本実施形態の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係は、本実施形態が課題を解決するための手段の欄に記載した発明を実施するための形態を具体的に説明するための一例であることから、課題を解決するための手段の欄に記載した発明の要素を限定するものではない。即ち、課題を解決するための手段の欄に記載した発明についての解釈はその欄の記載に基づいて行なわれるべきものであり、本実施形態は課題を解決するための手段の欄に記載した発明の具体的な一例に過ぎないものである。 The correspondence between the main elements of the present embodiment and the main elements of the invention described in the column of means for solving the problem is the invention described in the column of the means for solving the problem in the present embodiment. Since it is an example for concretely explaining a mode for carrying out the above, the elements of the invention described in the column of means for solving the problem are not limited. That is, the interpretation of the invention described in the column of means for solving the problem should be performed based on the description in the column, and the present embodiment is the invention described in the column of means for solving the problem. It is just a concrete example of.

以上、本発明を実施するための形態について説明したが、本発明はこうした実施形態に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々なる形態で実施し得ることは勿論である。 Although the embodiments for carrying out the present invention have been described above, the present invention is not limited to these embodiments, and can be implemented in various forms without departing from the gist of the present invention. Of course.

本発明は、燃料電池システムの製造産業などに利用可能である。 The present invention can be used in the manufacturing industry of fuel cell systems and the like.

1 ガス供給源、10 燃料電池システム、12 筐体、20 発電ユニット、30 発電モジュール、31 モジュールケース、32 気化器、33 改質器、34 改質ガス供給管、35 燃料電池スタック、36 燃焼部、37 還流管、37a オリフィス、38 排水管、40 原燃料ガス供給装置、41 原燃料ガス供給管、41a オリフィス、42 ガス供給弁、43 ガスポンプ、44 脱硫器、45 エア供給装置、46 エア供給管、47 フィルタ、48 エアブロワ、50 改質水供給装置、51 改質水供給管、52 改質水ポンプ、53 改質水タンク、54 フロートセンサ、55 排水口、70 排熱回収装置、71 循環配管、72 循環ポンプ、73 熱交換器、73a,73b,73c 接続部、74 凝縮水供給管、75 水精製器、76 排気ガス排出管、76a 排気口、80 貯湯タンク、90 制御装置、WB 給水ボトル、WBa 給水口、WS 水封部。 1 Gas supply source, 10 fuel cell system, 12 housings, 20 power generation units, 30 power generation modules, 31 module cases, 32 vaporizers, 33 reformers, 34 reformed gas supply pipes, 35 fuel cell stacks, 36 combustion parts , 37 return pipe, 37a orifice, 38 drain pipe, 40 raw fuel gas supply device, 41 raw fuel gas supply pipe, 41a orifice, 42 gas supply valve, 43 gas pump, 44 desulfurizer, 45 air supply device, 46 air supply pipe , 47 filter, 48 air blower, 50 reformed water supply device, 51 reformed water supply pipe, 52 reformed water pump, 53 reformed water tank, 54 float sensor, 55 drain port, 70 exhaust heat recovery device, 71 circulation piping , 72 Circulation pump, 73 Heat exchanger, 73a, 73b, 73c connection, 74 Condensed water supply pipe, 75 Water purifier, 76 Exhaust gas discharge pipe, 76a Exhaust port, 80 Hot water storage tank, 90 Control device, WB water supply bottle , WBa water supply port, WS water seal.

Claims (4)

水素を含む改質ガスと酸素を含む酸化剤ガスとに基づいて発電する燃料電池を備える燃料電池システムであって、
原燃料ガスを供給する原燃料ガス供給装置と、
前記原燃料ガスに含まれる硫黄分を脱硫する脱硫器と、
前記脱硫器で脱硫された原燃料ガスを改質水を用いて改質して前記改質ガスを生成する改質器と、
前記改質水を蓄える改質水タンクと、
前記燃料電池を通過した改質ガスを燃焼させる燃焼部と、
前記改質ガスの燃焼により生成された燃焼排気ガスを凝縮させる凝縮部と、
前記凝縮部に接続され、前記燃焼排気ガスから凝縮された凝縮水を前記改質水タンクへ供給する第1凝縮水流路と、
前記凝縮部に接続され、前記凝縮水が生成された残りの前記燃焼排気ガスを排気口から外部に排出させる排気流路と、
前記改質器で生成された前記改質ガスの一部を前記脱硫器に還流させる還流流路と、
前記還流流路内の前記改質ガスから凝縮された凝縮水が供給可能に該還流流路に接続されると共に前記凝縮部に接続され、滞留する水で水封部を形成する第2凝縮水流路と、
を備え、
前記排気流路は、前記排気口から注入された水を前記凝縮部を介して前記第1凝縮水流路と前記第2凝縮水流路とに供給可能な給水路としても機能する
燃料電池システム。
A fuel cell system including a fuel cell that generates electricity based on a reforming gas containing hydrogen and an oxidant gas containing oxygen.
A raw fuel gas supply device that supplies raw material gas and
A desulfurizer that desulfurizes the sulfur content contained in the raw material fuel gas,
A reformer that produces the reformed gas by reforming the raw fuel gas desulfurized by the desulfurizer with reformed water.
The reformed water tank that stores the reformed water and
A combustion unit that burns the reformed gas that has passed through the fuel cell,
A condensing part that condenses the combustion exhaust gas generated by the combustion of the reformed gas, and
A first condensed water flow path connected to the condensing portion and supplying condensed water condensed from the combustion exhaust gas to the reforming water tank.
An exhaust flow path that is connected to the condensing portion and discharges the remaining combustion exhaust gas from which the condensed water is generated to the outside through an exhaust port.
A reflux channel for refluxing a part of the reformed gas generated by the reformer to the desulfurizer.
A second condensed water stream that is connected to the reflux channel so that condensed water condensed from the reformed gas in the reflux channel can be supplied and is connected to the condensed portion to form a water seal with the retained water. Road and
With
The exhaust flow path is a fuel cell system that also functions as a water supply channel capable of supplying water injected from the exhaust port to the first condensed water flow path and the second condensed water flow path via the condensing portion.
請求項1に記載の燃料電池システムであって、
前記凝縮部は、前記排気流路に接続される接続部が、前記第1凝縮水流路に接続される接続部および前記第2凝縮水流路に接続される接続部よりも高さ位置が高くなるように設けられている
燃料電池システム。
The fuel cell system according to claim 1.
The height position of the condensing portion is higher than that of the connecting portion connected to the exhaust flow path and the connecting portion connected to the first condensed water flow path and the connecting portion connected to the second condensed water flow path. Fuel cell system provided in the same way.
請求項1または2に記載の燃料電池システムであって、
前記凝縮部は、前記第2凝縮水流路に接続される接続部が、前記第1凝縮水流路に接続される接続部よりも高さ位置が低くなるように設けられている
燃料電池システム。
The fuel cell system according to claim 1 or 2.
The condensing portion is a fuel cell system in which a connecting portion connected to the second condensed water flow path is provided so that the height position is lower than the connecting portion connected to the first condensed water flow path.
請求項3に記載の燃料電池システムであって、
前記改質水タンクの水位を検出する水位センサを備え、
前記第2凝縮水流路内の水の滞留の判定を、前記水位センサにより前記改質水タンクの所定水位が検出されることに基づいて行う
燃料電池システム。
The fuel cell system according to claim 3.
A water level sensor for detecting the water level of the reformed water tank is provided.
A fuel cell system that determines the retention of water in the second condensed water flow path based on the detection of a predetermined water level in the reforming water tank by the water level sensor.
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