JP2020184465A - Fuel cell system - Google Patents

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元彦 薮谷
Motohiko Yabutani
元彦 薮谷
智章 丹羽
Tomoaki Niwa
智章 丹羽
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Abstract

To enable water supply from an exhaust port to a reformed water tank while discharging rain water infiltrated in the exhaust port to the outside.SOLUTION: A fuel cell system comprises: a condenser for condensing combustion exhaust gas from a fuel cell; a condensate water path for supplying condensate water condensed by the condenser to a reformed water tank; a water purifier provided on the condensate water path; an exhaust port provided on an upper part of a frame; and an exhaust path for sending a gas component of combustion exhaust gas having passed through the condenser to the exhaust port. By using a water supply bottle, water can be supplied from the exhaust port to the reformed water tank via the exhaust path and the condensate water path. The fuel cell system further comprises a water discharge path connected to the exhaust port to discharge water infiltrated in the exhaust port to the outside, the water discharge path connected to a bottom surface of the cylindrical exhaust port, the exhaust path connected to a side surface of the exhaust port. The water supply bottle includes: a cylindrical fitting part to be fitted into the exhaust port; and a water supply hole formed on a side surface of the fitting part so as to communicate with the exhaust path in a state in which the fitting part is fitted into the exhaust port.SELECTED DRAWING: Figure 6

Description

本発明は、給水ボトルを用いて改質水タンクに給水可能な燃料電池システムに関する。 The present invention relates to a fuel cell system capable of supplying water to a reformed water tank using a water supply bottle.

従来、この種の燃料電池システムとしては、燃料電池を通過した燃焼排ガスを冷却して凝縮させる熱交換器と、燃焼排ガスの冷却により生成された凝縮水を改質水タンクへ供給する凝縮水流路と、凝縮水流路に設けられた水精製器と、筐体の上面に形成された排気口と、熱交換器により冷却された燃焼排ガスのガス成分を排気口へ送る排気ガス流路と、を備え、給水ボトルから排気口に水を注ぐことにより、排気ガス流路と凝縮水流路とを介して水精製器により精製しながら改質水タンクに給水可能なものが提案されている(例えば、特許文献1参照)。この燃料電池システムでは、排気ガス流路を改質水タンクへ給水する際の給水路として用いることにより、専用の給水路を不要とし、簡易な構成にすることができる、としている。 Conventionally, as this type of fuel cell system, a heat exchanger that cools and condenses the combustion exhaust gas that has passed through the fuel cell, and a condensed water flow path that supplies the condensed water generated by cooling the combustion exhaust gas to the reformed water tank. A water purifier provided in the condensed water flow path, an exhaust port formed on the upper surface of the housing, and an exhaust gas flow path for sending the gas component of the combustion exhaust gas cooled by the heat exchanger to the exhaust port. It has been proposed that water can be supplied to the reformed water tank while being purified by a water purifier via the exhaust gas flow path and the condensed water flow path by pouring water from the water supply bottle into the exhaust port (for example). See Patent Document 1). In this fuel cell system, by using the exhaust gas flow path as a water supply channel for supplying water to the reformed water tank, a dedicated water supply channel is not required and a simple configuration can be achieved.

特開2019−29323号公報JP-A-2019-29323

しかしながら、上述した燃料電池システムでは、筐体の上面に排気口が形成されているため、排気口を介して排気ガス流路に雨水が浸入するおそれがある。 However, in the fuel cell system described above, since the exhaust port is formed on the upper surface of the housing, rainwater may enter the exhaust gas flow path through the exhaust port.

本発明の燃料電池システムは、排気口に浸入した雨水を外部へ排出することができ、排気口から改質水タンクへの給水が可能な燃料電池システムを提供することを主目的とする。 A main object of the fuel cell system of the present invention is to provide a fuel cell system capable of discharging rainwater that has entered the exhaust port to the outside and supplying water from the exhaust port to the reformed water tank.

本発明の燃料電池システムは、上述の主目的を達成するために以下の手段を採った。 The fuel cell system of the present invention has adopted the following means in order to achieve the above-mentioned main object.

本発明の燃料電池システムは、
改質ガスと酸化剤ガスとに基づいて発電可能な燃料電池と、
改質水を用いて原燃料ガスを前記改質ガスに改質する改質器と、
前記原燃料ガスを前記改質器に供給する原燃料ガス供給装置と、
前記改質水を蓄える改質水タンクを有し、該改質水タンク内の改質水を前記改質器に供給する改質水供給装置と、
前記燃料電池を通過した改質ガスのオフガスを燃焼させる燃焼部と、
前記オフガスの燃焼により生成された燃焼排ガスを凝縮させる凝縮器と、
前記凝縮器と前記改質水タンクとに接続され、前記凝縮器で凝縮された凝縮水を前記改質水タンクへ供給する凝縮水路と、
前記凝縮水路に設けられ、前記凝縮水路を流れる水を精製する水精製器と、
筐体の上部に設けられ、上下方向に筒状に延出して開口する排気口と、
前記凝縮器と前記排気口とに接続され、前記凝縮器を通過した燃焼排ガスのガス成分を前記排気口へ送る排気路と、
を備え、
給水ボトルを用いて前記排気口から前記排気路および前記凝縮水路を介して前記改質水タンクに給水可能な燃料電池システムであって、
前記排気口に接続され、前記排気口に浸入した水を外部へ排出する排水路を有し、
前記排水路は、前記排気口の底面に接続され、
前記排気路は、前記排気口の側面に接続され、
前記給水ボトルは、前記改質水タンクに給水する際に前記排気口に嵌合される筒状の嵌合部と、前記嵌合部が前記排気口に嵌合された状態で前記排気路と連通するように前記嵌合部の側面に形成された給水孔と、を有する、
ことを要旨とする。
The fuel cell system of the present invention
Fuel cells that can generate electricity based on reformed gas and oxidant gas,
A reformer that reforms raw fuel gas into the reformed gas using reformed water,
A raw fuel gas supply device that supplies the raw material gas to the reformer, and
A reformed water supply device having a reformed water tank for storing the reformed water and supplying the reformed water in the reformed water tank to the reformer.
A combustion unit that burns off-gas of the reformed gas that has passed through the fuel cell,
A condenser that condenses the combustion exhaust gas generated by the combustion of the off-gas, and
A condensing water channel connected to the condenser and the reforming water tank and supplying the condensed water condensed by the condenser to the reforming water tank.
A water purifier provided in the condensed water channel to purify the water flowing through the condensed water channel,
An exhaust port provided at the top of the housing that extends vertically and opens in a tubular shape.
An exhaust passage that is connected to the condenser and the exhaust port and sends the gas component of the combustion exhaust gas that has passed through the condenser to the exhaust port.
With
A fuel cell system capable of supplying water from the exhaust port to the reformed water tank via the exhaust passage and the condensed water passage using a water supply bottle.
It has a drainage channel that is connected to the exhaust port and discharges the water that has entered the exhaust port to the outside.
The drainage channel is connected to the bottom surface of the exhaust port.
The exhaust passage is connected to the side surface of the exhaust port.
The water supply bottle has a tubular fitting portion that is fitted to the exhaust port when water is supplied to the reformed water tank, and the exhaust passage in a state where the fitting portion is fitted to the exhaust port. It has a water supply hole formed on the side surface of the fitting portion so as to communicate with each other.
The gist is that.

この本発明の燃料電池システムは、燃料電池のオフガスの燃焼により生成される燃焼排ガスを凝縮させる凝縮器と、凝縮器で凝縮された凝縮水を改質水タンクへ供給する凝縮水路と、凝縮水路に設けられた水精製器と、燃料電池システムの筐体の上部に設けられた排気口と、凝縮器を通過した燃焼排ガスのガス成分を排気口へ送る排気路と、を備え、給水ボトルを用いて排気口から排気路および凝縮水路を介して改質水タンクに給水可能なものである。この燃料電池システムは、更に、排気口に接続されて排気口に浸入した水を外部へ排出する排水路を備え、排水路は、筒状の排気口の底面に接続され、排気路は、当該排気口の側面に接続される。そして、給水ボトルは、改質水タンクに給水する際に排気口に嵌合される筒状の嵌合部と、嵌合部が排気口に嵌合された状態で排気路と連通するように嵌合部の側面に形成される給水孔とを有する。これにより、給水ボトルに水を充填し、給水ボトルの嵌合部を筐体の上部に設けられた排気口に嵌合させることで、給水ボトルの給水孔と排気路とが連通し、給水ボトル内の水を給水孔から排気路,凝縮水路を介して改質水タンクへ供給することができる。また、筐体の上部に設けられた排気口に雨水が浸入しても、浸入した雨水を排気口の側面に接続される排気口へ流すことなく、排気口の底部に接続される排水路を介して外部へ排出することができる。 In the fuel cell system of the present invention, a condenser that condenses the combustion exhaust gas generated by combustion of off-gas of the fuel cell, a condensed water channel that supplies the condensed water condensed by the condenser to the reformed water tank, and a condensed water channel. A water purifier provided in the above, an exhaust port provided in the upper part of the housing of the fuel cell system, and an exhaust path for sending the gas component of the combustion exhaust gas that has passed through the condenser to the exhaust port. It can be used to supply water to the reformed water tank from the exhaust port via the exhaust channel and the condensed water channel. The fuel cell system further comprises a drainage channel that is connected to the exhaust port and drains water that has entered the exhaust port to the outside, the drainage channel is connected to the bottom surface of the tubular exhaust port, and the exhaust path is the said. It is connected to the side of the exhaust port. Then, the water supply bottle communicates with the exhaust passage with the tubular fitting portion fitted to the exhaust port when water is supplied to the reformed water tank and the fitting portion fitted to the exhaust port. It has a water supply hole formed on the side surface of the fitting portion. As a result, the water bottle is filled with water, and the fitting portion of the water bottle is fitted to the exhaust port provided at the upper part of the housing, so that the water supply hole of the water bottle and the exhaust passage are communicated with each other, and the water bottle is connected. The water inside can be supplied from the water supply hole to the reformed water tank via the exhaust channel and the condensed water channel. Further, even if rainwater enters the exhaust port provided at the upper part of the housing, the drainage channel connected to the bottom of the exhaust port is provided without flowing the infiltrated rainwater to the exhaust port connected to the side surface of the exhaust port. It can be discharged to the outside through.

こうした本発明の燃料電池システムにおいて、前記給水ボトルは、前記嵌合部が前記排気口に嵌合された状態で前記排水路と連通するよう前記嵌合部の端面に形成された貫通孔と、前記貫通孔に接続されると共に該貫通孔から前記給水ボトルの内部に延出されて該給水ボトルの内部にエアを導入するホースと、を有するものとしてもよい。こうすれば、給水ボトル内の水はホースを介して給水ボトル内に導入されるエアによって給水孔から押し出されるため、改質水タンクへの給水を円滑に行なうことができる。 In such a fuel cell system of the present invention, the water supply bottle has a through hole formed in an end surface of the fitting portion so as to communicate with the drainage channel in a state where the fitting portion is fitted to the exhaust port. It may have a hose that is connected to the through hole and extends from the through hole to the inside of the water supply bottle to introduce air into the inside of the water supply bottle. In this way, the water in the water supply bottle is pushed out from the water supply hole by the air introduced into the water supply bottle via the hose, so that the water supply to the reformed water tank can be smoothly performed.

この態様の本発明の燃料電池システムにおいて、前記給水ボトルは、前記嵌合部の端面における前記貫通孔の周囲にシール部を有し、前記シール部は、前記嵌合部が前記排気口に嵌合された状態で、前記排気口の底面における前記排水路の開口の周囲と当接するものとしてもよい。こうすれば、給水ボトルの給水孔から吐出された水が排水路側へ漏れ出るのを抑制することができる。 In the fuel cell system of the present invention of this aspect, the water supply bottle has a seal portion around the through hole on the end surface of the fitting portion, and the sealing portion has the fitting portion fitted to the exhaust port. In the combined state, it may be in contact with the periphery of the opening of the drainage channel on the bottom surface of the exhaust port. In this way, it is possible to prevent the water discharged from the water supply hole of the water supply bottle from leaking to the drainage channel side.

本実施形態の燃料電池システム20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 20 of this embodiment. 改質水タンク61への給水経路を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the water supply route to a reforming water tank 61. 給水ボトル100の外観斜視図である。It is an external perspective view of a water supply bottle 100. 給水ボトル100の分解斜視図である。It is an exploded perspective view of the water supply bottle 100. 給水ボトル100を排気筒22にセットする様子を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the state of setting the water supply bottle 100 in the exhaust pipe 22. 排気筒22に給水ボトル100をセットした状態の部分断面図である。It is a partial cross-sectional view of the state which the water supply bottle 100 is set in the exhaust pipe 22.

本発明を実施するための形態について図面を参照しながら説明する。 A mode for carrying out the present invention will be described with reference to the drawings.

図1は本実施形態の燃料電池システム20の構成の概略を示す構成図である。本実施形態の燃料電池システム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50と、改質水供給装置60と、排熱回収装置70と、制御装置80と、を備える。 FIG. 1 is a configuration diagram showing an outline of the configuration of the fuel cell system 20 of the present embodiment. As shown in FIG. 1, the fuel cell system 20 of the present embodiment includes a power generation module 30, a raw fuel gas supply device 40, an air supply device 50, a reformed water supply device 60, and an exhaust heat recovery device 70. , And a control device 80.

発電モジュール30は、水素を含む燃料ガス(改質ガス)と酸素を含む酸化剤ガス(エア)との供給を受けて発電する燃料電池スタック31と、改質水を蒸発させて水蒸気を生成すると共に原燃料ガス(例えば天然ガスやLPガス)を予熱する気化器32と、原燃料ガスと水蒸気とから燃料ガス(改質ガス)を生成する改質器33と、を有する。 The power generation module 30 generates steam by evaporating the reformed water and the fuel cell stack 31 that generates power by being supplied with a fuel gas containing hydrogen (reforming gas) and an oxidizing agent gas (air) containing oxygen. It also has a vaporizer 32 that preheats a raw material fuel gas (for example, natural gas or LP gas), and a reformer 33 that generates a fuel gas (reformed gas) from the raw material fuel gas and steam.

燃料電池スタック31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燃料電池セルが積層された固体酸化物形燃料電池として構成されており、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。燃料電池スタック31の出力端子は、図示しないパワーコンディショナを介して商用電源と負荷とを接続する電力ラインに接続されている。燃料電池スタック31から出力端子に出力された直流電力は、パワーコンディショナによる電圧変換および直流/交流変換を経て商用電源からの交流電力に付加されて負荷に供給される。 The fuel cell stack 31 is laminated with a fuel cell having 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 configured as a solid oxide fuel cell, and 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. The output terminal of the fuel cell stack 31 is connected to a power line connecting a commercial power source and a load via a power conditioner (not shown). The DC power output from the fuel cell stack 31 to the output terminal is added to the AC power from the commercial power source through voltage conversion and DC / AC conversion by the power conditioner and supplied to the load.

改質器33は、セラミックなどの担体に改質触媒(例えば、RuまたはNi系の触媒)が担持されて構成され、気化器32を通過した原燃料ガスと水蒸気との混合ガスを水蒸気改質反応によって燃料ガス(改質ガス)に改質する。 The reformer 33 is configured by supporting a reforming catalyst (for example, a Ru or Ni-based catalyst) on a carrier such as ceramic, and steam reforms a mixed gas of raw fuel gas and steam that has passed through the vaporizer 32. It reforms into fuel gas (reforming gas) by the reaction.

原燃料ガス供給装置40は、原燃料ガスを供給するガス供給源10と気化器32とを接続する原燃料ガス供給管41と、原燃料ガス供給管41にガス供給源1側から順に設けられる原燃料ガス供給弁42(2連弁),原燃料ガスポンプ43および脱硫器44と、を有する。原燃料ガス供給装置40は、原燃料ガス供給弁42を開弁した状態で原燃料ガスポンプ43を作動させることにより、ガス供給源1からの原燃料ガスを脱硫器44を介して気化器32へ供給する。脱硫器44は、原燃料ガスに含まれる硫黄分を除去するものであり、例えば、硫黄化合物をゼオライトなどの吸着剤に吸着させて除去する常温脱硫方式などを採用することができる。気化器32へ供給された原燃料ガスは、気化器32で予熱された後、改質器33へ供給され、燃料ガスへと改質される。そして、改質された燃料ガスは、マニホールド36を介して燃料電池スタック31のアノードへ供給される The raw material fuel gas supply device 40 is provided in the raw material fuel gas supply pipe 41 connecting the gas supply source 10 for supplying the raw material fuel gas and the vaporizer 32, and the raw material fuel gas supply pipe 41 in order from the gas supply source 1 side. It has a raw fuel gas supply valve 42 (double valve), a raw fuel gas pump 43, and a desulfurizer 44. The raw fuel gas supply device 40 operates the raw fuel gas pump 43 with the raw fuel gas supply valve 42 opened, so that the raw fuel gas from the gas supply source 1 is sent to the vaporizer 32 via the desulfurization device 44. Supply. The desulfurization device 44 removes the sulfur content contained in the raw material fuel gas, and for example, a room temperature desulfurization method for removing the sulfur compound by adsorbing it on an adsorbent such as zeolite can be adopted. The raw material fuel gas supplied to the vaporizer 32 is preheated by the vaporizer 32 and then supplied to the reformer 33 to be reformed into a fuel gas. Then, the reformed fuel gas is supplied to the anode of the fuel cell stack 31 via the manifold 36.

エア供給装置50は、外気と連通するフィルタ51と燃料電池スタック31とを接続するエア供給管52と、エア供給管52に設けられるエアブロワ53と、を有する。エア供給装置50は、エアブロワ53を作動することにより、フィルタ51を介して吸入したエアを燃料電池スタック31のカソードへ供給する。 The air supply device 50 has an air supply pipe 52 that connects the filter 51 that communicates with the outside air and the fuel cell stack 31, and an air blower 53 that is provided in the air supply pipe 52. By operating the air blower 53, the air supply device 50 supplies the air sucked through the filter 51 to the cathode of the fuel cell stack 31.

改質水供給装置60は、改質水を貯留する改質水タンク61と、改質水タンク61と気化器32とを接続する改質水供給管62と、改質水供給管62に設けられる改質水ポンプ63と、を有する。改質水供給装置60は、改質ポンプ58を作動させることにより、改質水タンク61の改質水を気化器32へ供給する。気化器32へ供給された改質水は、気化器32で水蒸気とされ、改質器33における水蒸気改質反応に利用される。改質水タンク61には、貯留されている改質水の水位を検出するための水位センサ64が設けられている。 The reforming water supply device 60 is provided in the reforming water tank 61 for storing the reforming water, the reforming water supply pipe 62 for connecting the reforming water tank 61 and the vaporizer 32, and the reforming water supply pipe 62. It has a reforming water pump 63 and the like. The reforming water supply device 60 supplies the reforming water of the reforming water tank 61 to the vaporizer 32 by operating the reforming pump 58. The reformed water supplied to the vaporizer 32 is converted into steam by the vaporizer 32 and used for the steam reforming reaction in the reformer 33. The reforming water tank 61 is provided with a water level sensor 64 for detecting the water level of the stored reforming water.

燃料電池スタック31と気化器32と改質器33とは、断熱材料により形成された箱型のモジュールケース38に収容されている。モジュールケース38内には、燃料電池スタック31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の燃焼部34が設けられている。燃焼部34には燃料電池スタック31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)とが供給され、これらの混合ガスを点火ヒータ35により点火して燃焼させることにより、燃焼熱を燃料電池スタック31や気化器32、改質器33に供給する。燃料オフガスおよび酸化剤オフガスの燃焼により生成される燃焼排ガスは、燃焼触媒37を介して熱交換器75へ供給される。燃焼触媒37は、燃焼部34で燃え残ったオフガスを触媒によって再燃焼させる酸化触媒である。 The fuel cell stack 31, the vaporizer 32, and the reformer 33 are housed in a box-shaped module case 38 formed of a heat insulating material. The module case 38 is provided with a combustion unit 34 for starting the fuel cell stack 31, generating steam in the vaporizer 32, and supplying heat required for the steam reforming reaction in the reformer 33. Fuel off gas (anode off gas) and oxidant off gas (cathode off gas) that have passed through the fuel cell stack 31 are supplied to the combustion unit 34, and the mixed gas is ignited by the ignition heater 35 and burned to generate combustion heat. Is supplied to the fuel cell stack 31, the vaporizer 32, and the reformer 33. The combustion exhaust gas generated by the combustion of the fuel off gas and the oxidant off gas is supplied to the heat exchanger 75 via the combustion catalyst 37. The combustion catalyst 37 is an oxidation catalyst that reburns the off-gas remaining unburned in the combustion unit 34 by the catalyst.

排熱回収装置70は、貯湯水を貯留する貯湯タンク71と、熱交換器75と、貯湯タンク71と熱交換器75とを接続して貯湯水の循環路を形成する循環配管72と、循環配管72に設けられた循環ポンプ73と、を有する。排熱回収装置70は、循環ポンプ73を作動させて貯湯水を循環させることにより、貯湯タンク71の下部から貯湯水を取り出して熱交換器75にて燃焼排ガスとの熱交換により加温し、加温した貯湯水を貯湯タンク71の上部へ戻す。熱交換器75は凝縮水供給管76を介して改質水タンク61に接続されると共に排気配管23を介して外気と連通されている。熱交換器75に供給された燃焼排ガスは、貯湯水との熱交換によって冷却され、水蒸気成分が凝縮されて凝縮水供給管76を介して改質水タンク61に回収される。また、残りの排気ガスは、排気配管23を介して外気へ排出される。 The exhaust heat recovery device 70 circulates with a hot water storage tank 71 for storing hot water, a heat exchanger 75, and a circulation pipe 72 for connecting the hot water storage tank 71 and the heat exchanger 75 to form a circulation path for the hot water. It has a circulation pump 73 provided in the pipe 72. The exhaust heat recovery device 70 operates a circulation pump 73 to circulate the hot water stored, so that the hot water is taken out from the lower part of the hot water storage tank 71 and heated by heat exchange with the combustion exhaust gas in the heat exchanger 75. The heated hot water is returned to the upper part of the hot water storage tank 71. The heat exchanger 75 is connected to the reforming water tank 61 via the condensed water supply pipe 76 and communicates with the outside air via the exhaust pipe 23. The combustion exhaust gas supplied to the heat exchanger 75 is cooled by heat exchange with the hot water, and the water vapor component is condensed and collected in the reformed water tank 61 via the condensed water supply pipe 76. Further, the remaining exhaust gas is discharged to the outside air through the exhaust pipe 23.

凝縮水供給管76には、水精製器77が設けられている。水精製器77は、凝縮水が流入する流入口が上部に形成されると共に凝縮水が流出する流出口が下部に形成された収容容器にイオン交換樹脂77iが充填されたものであり、凝縮水がイオン交換樹脂77iを流通する際に凝縮水に含まれる不純物を除去して純水化する。イオン交換樹脂77iは、陰イオン交換樹脂としてのアニオン樹脂と、陽イオン交換樹脂としてのカチオン樹脂とが所定の比率で混合されたものである。 A water purifier 77 is provided in the condensed water supply pipe 76. In the water purifier 77, an ion exchange resin 77i is filled in a storage container in which an inflow port for flowing condensed water is formed at the upper part and an outlet for discharging condensed water is formed at the lower part. Removes impurities contained in the condensed water when the ion exchange resin 77i is circulated to purify the water. The ion exchange resin 77i is a mixture of an anion resin as an anion exchange resin and a cation resin as a cation exchange resin in a predetermined ratio.

排気配管23は、一端側が熱交換器75の排気ガス出口と接続され、他端側が上方に延びて筐体21の上面に形成された排気筒22と接続されており、熱交換器75から排出された燃焼排ガスのガス成分を排気筒22から外部へ排出する。排気筒22は、上下に延びて上端で開口した円筒状(筒状)の部材であり、排気筒22の側面には、排気配管23が接続されており、排気筒22の底面における中心部には、排気筒22に浸入した水(雨水など)を外部へ排出するための排水配管24が接続されている。 One end side of the exhaust pipe 23 is connected to the exhaust gas outlet of the heat exchanger 75, and the other end side extends upward and is connected to the exhaust pipe 22 formed on the upper surface of the housing 21, and is discharged from the heat exchanger 75. The gas component of the burned exhaust gas is discharged from the exhaust stack 22 to the outside. The exhaust pipe 22 is a cylindrical (cylindrical) member that extends vertically and opens at the upper end, and an exhaust pipe 23 is connected to the side surface of the exhaust pipe 22 and is located at the center of the bottom surface of the exhaust pipe 22. Is connected to a drainage pipe 24 for discharging water (rainwater or the like) that has entered the exhaust pipe 22 to the outside.

制御装置80は、CPUを中心としたマイクロプロセッサとして構成されており、CPUの他に、ROMやRAM、入出力ポートを備える。制御装置80には、原燃料ガス供給管41を流れる原燃料ガスの単位時間当たりの流量を検出するガス流量センサやエア供給管52を流れるエアの単位時間当たりの流量を検出するエア流量センサ、水位センサ64等からの検出信号が入力ポートを介して入力されている。一方、制御装置80からは、点火ヒータ35や原燃料ガス供給弁42、原燃料ガスポンプ43、エアブロワ53、改質水ポンプ63、循環ポンプ73等へ駆動信号が出力ポートを介して出力されている。 The control device 80 is configured as a microprocessor centered on a CPU, and includes a ROM, RAM, and an input / output port in addition to the CPU. The control device 80 includes a gas flow rate sensor that detects the flow rate of the raw fuel gas flowing through the raw material fuel gas supply pipe 41 per unit time, and an air flow rate sensor that detects the flow rate of the air flowing through the air supply pipe 52 per unit time. The detection signal from the water level sensor 64 or the like is input via the input port. On the other hand, a drive signal is output from the control device 80 to the ignition heater 35, the raw fuel gas supply valve 42, the raw fuel gas pump 43, the air blower 53, the reforming water pump 63, the circulation pump 73, and the like via the output port. ..

こうして構成された燃料電池システム20は、改質水タンク61の水位が所定水位以上である等の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34のパージ処理、燃焼部34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なう。 The fuel cell system 20 configured in this way executes the system startup process when the system startup is requested while the system startup conditions such as the water level of the reforming water tank 61 being equal to or higher than the predetermined water level are satisfied. To do. 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 34, and the combustion unit 34. It is carried out by sequentially executing the off-gas ignition treatment and the steam reforming treatment in.

燃料電池システム20は、システムの起動が完了すると、発電処理を実行する。発電処理では、システム要求出力に基づいて目標ガス流量Qg*を設定し、設定した目標ガス流量Qg*により原燃料ガスが供給されるよう原燃料ガスポンプ43を制御する原燃料ガス供給制御と、目標ガス流量Qg*に対して所定の空燃比となるように目標エア流量Qa*を設定し、設定した目標エア流量Qa*によりエアが供給されるようエアブロワ53を制御するエア供給制御と、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63を制御する改質水供給制御とが実行される。 The fuel cell system 20 executes power generation processing when the system startup is completed. In the power generation process, the target gas flow rate Qg * is set based on the system required output, and the raw material fuel gas supply control that controls the raw material fuel gas pump 43 so that the raw material gas is supplied according to the set target gas flow rate Qg *, and the target Air supply control that sets the target air flow rate Qa * so that the gas flow rate Qg * has a predetermined air-fuel ratio, and controls the air blower 53 so that air is supplied according to the set target air flow rate Qa *, and system requirements. A target water amount is set based on the output, and a reforming water supply control that controls the reforming water pump 63 so that the reforming water is supplied according to the set target water amount is executed.

ここで、燃料電池システム20では、新規に設置された時など改質水タンク61が空の状態であるとき、システムを起動するために改質水タンク61への給水作業(水張り)が必要となる。図2は、改質水タンク61への給水経路を示す説明図である。上述したように、排気筒22には、排気配管23が接続されており、排気配管23には、熱交換器75が接続されている。このため、給水作業として、排気筒22に水(水道水)を注ぐことにより、排気筒22から排気配管23,熱交換器75,凝縮水供給管76を介して改質水タンク61へ給水することができる。このとき、排気筒22に注がれた水は、凝縮水供給管76を通過する際に、凝縮水供給管76に設けられた水精製器77のイオン交換樹脂77iによって精製される。上述したように、水精製器77は、熱交換器75において燃焼排ガスの冷却により凝縮された凝縮水の精製を行なうために凝縮水供給管76に設けられている。したがって、凝縮水供給管76を改質水タンク61への給水作業時の給水経路に含めることにより、給水に用いる水(水道水)の精製と凝縮水の精製とを単一の水精製器77で行なうことができる。 Here, in the fuel cell system 20, when the reforming water tank 61 is empty, such as when it is newly installed, it is necessary to supply water (filling) the reforming water tank 61 in order to start the system. Become. FIG. 2 is an explanatory diagram showing a water supply route to the reforming water tank 61. As described above, the exhaust pipe 23 is connected to the exhaust pipe 22, and the heat exchanger 75 is connected to the exhaust pipe 23. Therefore, as a water supply operation, water (tap water) is poured into the exhaust pipe 22 to supply water from the exhaust pipe 22 to the reforming water tank 61 via the exhaust pipe 23, the heat exchanger 75, and the condensed water supply pipe 76. be able to. At this time, the water poured into the exhaust stack 22 is purified by the ion exchange resin 77i of the water purifier 77 provided in the condensed water supply pipe 76 when passing through the condensed water supply pipe 76. As described above, the water purifier 77 is provided in the condensed water supply pipe 76 in order to purify the condensed water condensed by cooling the combustion exhaust gas in the heat exchanger 75. Therefore, by including the condensed water supply pipe 76 in the water supply path during the water supply work to the reformed water tank 61, the purification of the water (tap water) used for the water supply and the purification of the condensed water can be performed by a single water purifier 77. Can be done at.

水精製器77に充填するイオン交換樹脂77iのアニオン樹脂とカチオン樹脂の混合比率は、以下のように決定される。例えば、水道水を用いて改質水タンク61への給水を行なう場合、水精製器77で水道水を処理するのに必要なアニオン樹脂とカチオン樹脂の混合比率は、1:1程度である。また、燃焼排ガスが凝縮された凝縮水を水精製器77で処理するのに必要なアニオン樹脂とカチオン樹脂の混合比率は、10:1程度である。ここで、水道水の処理と凝縮水の処理とを別々の水精製器を用いて行なう場合、水道水処理用の水精製器では、アニオン樹脂とカチオン樹脂とを1:1の混合比率で充填することができるが、凝縮水処理用の水精製器では、アニオン樹脂とカチオン樹脂の比率を10:1のように大きく偏らせると、本来のイオン交換樹脂の吸着機能が低下してしまうため、アニオン樹脂とカチオン樹脂とを2:1程度の混合比率で充填されるのが一般的である。例えば、水道水処理用の水精製器では、アニオン樹脂の充填量は2とされると共にカチオン樹脂の充填量は2とされた場合、凝縮水処理用の水精製器では、アニオン樹脂の充填量は10となると共にカチオン樹脂の充填量は5となり、必要なイオン交換樹脂の充填量は合計で19となる。この場合、凝縮水処理用の水精製器におけるカチオン樹脂の充填量である5のうち1のみが利用され、4は利用されないことになる。これに対して、本実施形態のように、水道水の処理と凝縮水の処理とを単一の水精製器77で行なう場合には、凝縮水の処理で利用されないカチオン樹脂を水道水の処理に利用することができる。すなわち、凝縮水処理用に必要なアニオン樹脂の充填量である10に水道水処理用の必要なアニオン樹脂の充填量である2を加えて12とすれば足り、水道水処理用にカチオン樹脂を加える必要がないため、イオン交換樹脂の充填量は合計で17となる。このように、水質の異なる水道水と凝縮水とを1つの水精製器77で精製することにより、凝縮水の処理で利用されないカチオン樹脂を、水道水の処理で利用することが可能となり、全体のイオン交換樹脂の充填量を低減することができる。 The mixing ratio of the anionic resin and the cationic resin of the ion exchange resin 77i to be filled in the water purifier 77 is determined as follows. For example, when tap water is used to supply water to the reformed water tank 61, the mixing ratio of the anionic resin and the cationic resin required for treating the tap water with the water purifier 77 is about 1: 1. Further, the mixing ratio of the anionic resin and the cationic resin required for treating the condensed water in which the combustion exhaust gas is condensed by the water purifier 77 is about 10: 1. Here, when the treatment of tap water and the treatment of condensed water are performed using separate water purifiers, the water purifier for tap water treatment is filled with anion resin and cation resin at a mixing ratio of 1: 1. However, in a water purifier for condensing water treatment, if the ratio of anionic resin to cationic resin is greatly biased as 10: 1, the original adsorption function of the ion exchange resin will deteriorate. Generally, the anion resin and the cationic resin are filled in a mixing ratio of about 2: 1. For example, when the filling amount of the anion resin is 2 and the filling amount of the cationic resin is 2 in the water purifier for tap water treatment, the filling amount of the anion resin is set in the water purifier for the condensed water treatment. Is 10, the filling amount of the cationic resin is 5, and the required filling amount of the ion exchange resin is 19 in total. In this case, only 1 out of 5 which is the filling amount of the cationic resin in the water purifier for condensing water treatment is used, and 4 is not used. On the other hand, when the treatment of tap water and the treatment of condensed water are performed by a single water purifier 77 as in the present embodiment, the cationic resin not used in the treatment of condensed water is treated with tap water. Can be used for. That is, it is sufficient to add 2 which is the filling amount of the anion resin required for tap water treatment to 12 which is the filling amount of the anion resin required for the condensed water treatment to obtain 12, and the cationic resin is used for the tap water treatment. Since it is not necessary to add the ion exchange resin, the total filling amount of the ion exchange resin is 17. By purifying tap water and condensed water having different water qualities with one water purifier 77 in this way, the cation resin that is not used in the treatment of condensed water can be used in the treatment of tap water as a whole. The filling amount of the ion exchange resin can be reduced.

図3は、給水ボトル100の外観斜視図であり、図4は、給水ボトル100の分解斜視図である。また、図5は、給水ボトル100を排気筒22にセットする様子を示す説明図であり、図6は、排気筒22に給水ボトル100をセットした状態の部分断面図である。給水ボトル100は、図示するように、円筒状の開口部101aを有する軟質樹脂(例えばポリエチレン)により形成されたボトル本体101と、ボトル本体101の開口部101aに連結される中空のジョイント110と、長尺かつ円筒状のエアホース120と、を備える。ジョイント110は、中空の段付き円筒部材として構成され、ボトル本体101の開口部101aの外周面に形成された螺旋溝に螺合するように内周面に螺旋溝が形成された円筒状の連結部111と、排気筒22の内径よりも若干小さな外径により円筒状に形成される有底円筒状の先端部112と、を有する。先端部112の側面には、円形の給水孔112aが形成され、先端部112の端面における中心部には、円形のエア導入孔112bが形成されている。また、先端部112の端面におけるエア導入孔112bの周囲には、図5に示すように、ゴム等の弾性材料により形成される環状のシール部材113が設けられている。図4に示すように、エアホース120の一端側がジョイント110の裏側からエア導入孔112bに差し込まれた状態で、当該ジョイント110がボトル本体101に取り付けられることで、エアホース120の他端側は、図3に示すように、ボトル本体101の内部に突出する。 FIG. 3 is an external perspective view of the water supply bottle 100, and FIG. 4 is an exploded perspective view of the water supply bottle 100. Further, FIG. 5 is an explanatory view showing how the water supply bottle 100 is set in the exhaust stack 22, and FIG. 6 is a partial cross-sectional view in a state where the water supply bottle 100 is set in the exhaust stack 22. As shown in the figure, the water supply bottle 100 includes a bottle body 101 formed of a soft resin (for example, polyethylene) having a cylindrical opening 101a, a hollow joint 110 connected to the opening 101a of the bottle body 101, and a hollow joint 110. It is provided with a long and cylindrical air hose 120. The joint 110 is configured as a hollow stepped cylindrical member, and is a cylindrical connection having a spiral groove formed on the inner peripheral surface so as to be screwed into a spiral groove formed on the outer peripheral surface of the opening 101a of the bottle body 101. It has a portion 111 and a bottomed cylindrical tip portion 112 formed in a cylindrical shape with an outer diameter slightly smaller than the inner diameter of the exhaust stack 22. A circular water supply hole 112a is formed on the side surface of the tip portion 112, and a circular air introduction hole 112b is formed on the central portion of the end face of the tip portion 112. Further, as shown in FIG. 5, an annular sealing member 113 formed of an elastic material such as rubber is provided around the air introduction hole 112b on the end surface of the tip portion 112. As shown in FIG. 4, in a state where one end side of the air hose 120 is inserted into the air introduction hole 112b from the back side of the joint 110, the joint 110 is attached to the bottle body 101, so that the other end side of the air hose 120 is shown in FIG. As shown in 3, it projects inside the bottle body 101.

給水ボトル100の組付けは、ボトル本体101に例えばホースを用いて水(水道水)を充填すると共に、ジョイント110の裏側からエア導入孔112bにエアホース120を差し込んだ後、ジョイント110の連結部111を螺合によりボトル本体101の開口部101aに取り付けることにより行なう。そして、図5に示すように、給水ボトル100を天地逆にしてジョイント110の先端部112を排気筒22に差し込むことにより、給水ボトル100を排気筒22にセットする。給水ボトル100を排気筒22にセットすると、ジョイント110の先端部112の側面に形成された給水孔112aが排気筒22の側面に接続された排気配管23と連通し、ボトル本体101内の水は、ジョイント110の先端部112の内周面とエアホース120の外周面との間に形成される空間を介して、給水孔112aから排気配管23へ向かって吐出される。給水孔112aは、オリフィスとして形成されており、給水ボトル100から吐出される水の量は、給水孔112a(オリフィス)によってコントロールされる。加えて、給水ボトル100を排気筒22にセットすると、ジョイント110の先端部112の端面に形成されたエア導入孔112bが排気筒22の底面に接続された排水配管24と連通し、排水配管24内のエアがエアホース120を介してボトル本体101内に導入されるため、吐水に伴ってボトル本体101の内部に作用する負圧を低減させることができ、吐水速度を一定に保つことができる。 To assemble the water supply bottle 100, the bottle body 101 is filled with water (tap water) using, for example, a hose, and the air hose 120 is inserted into the air introduction hole 112b from the back side of the joint 110, and then the connecting portion 111 of the joint 110 is assembled. Is attached to the opening 101a of the bottle body 101 by screwing. Then, as shown in FIG. 5, the water supply bottle 100 is set in the exhaust stack 22 by turning the water supply bottle 100 upside down and inserting the tip 112 of the joint 110 into the exhaust stack 22. When the water supply bottle 100 is set in the exhaust stack 22, the water supply hole 112a formed on the side surface of the tip 112 of the joint 110 communicates with the exhaust pipe 23 connected to the side surface of the exhaust stack 22, and the water in the bottle body 101 is discharged. The water is discharged from the water supply hole 112a toward the exhaust pipe 23 through the space formed between the inner peripheral surface of the tip 112 of the joint 110 and the outer peripheral surface of the air hose 120. The water supply hole 112a is formed as an orifice, and the amount of water discharged from the water supply bottle 100 is controlled by the water supply hole 112a (orifice). In addition, when the water supply bottle 100 is set in the exhaust pipe 22, the air introduction hole 112b formed in the end surface of the tip 112 of the joint 110 communicates with the drain pipe 24 connected to the bottom surface of the exhaust pipe 22, and the drain pipe 24 Since the air inside is introduced into the bottle body 101 via the air hose 120, the negative pressure acting on the inside of the bottle body 101 due to water discharge can be reduced, and the water discharge rate can be kept constant.

本実施形態の燃料電池システム10では、排気筒22と水精製器77との間には熱交換器75が配置され、熱交換器75の燃焼排ガス用流路の上流側には燃焼触媒37が配置されているため、給水ボトル100から排気筒22に多量の水道水が一度に注がれると、水精製器77に流れ込む水道水が当該水精製器の処理能力を超えて溢れ、水面が熱交換器75を超えて燃焼触媒37まで達する場合がある。この場合、燃焼触媒37は、水道水に含まれる塩素と反応するため、性能低下するおそれがある。本実施形態では、給水孔112a(オリフィス)により給水ボトル100からは一定流量以上の吐水がなされず、且つ、エアホース120を介したエアの導入により吐水速度が一定に保たれるため、水精製器77の処理能力に見合った量の水を給水ボトル100から吐出することができ、水精製器77に流れ込む水道水が当該水精製器77の処理能力を超えて溢れ、燃焼触媒37に達するのを良好に防止することができる。この結果、燃焼触媒37を性能低下させることなく、給水作業を円滑に且つ短時間で行なうことができる。本実施形態では、水精製器77の樹脂の利用率が60%以上となるように、500mL/min以下の流量で給水を行なうものとした。これにより、余分な樹脂を充填する必要がなくなり、水精製器77の小型化かつ低コスト化を図ることができる。 In the fuel cell system 10 of the present embodiment, the heat exchanger 75 is arranged between the exhaust stack 22 and the water purifier 77, and the combustion catalyst 37 is located upstream of the combustion exhaust gas flow path of the heat exchanger 75. Because of the arrangement, when a large amount of tap water is poured from the water supply bottle 100 into the exhaust stack 22 at one time, the tap water flowing into the water purifier 77 overflows beyond the processing capacity of the water purifier, and the water surface becomes hot. It may reach the combustion catalyst 37 beyond the exchanger 75. In this case, the combustion catalyst 37 reacts with chlorine contained in tap water, which may reduce the performance. In the present embodiment, the water supply hole 112a (orifice) does not discharge water above a certain flow rate from the water supply bottle 100, and the water discharge rate is kept constant by introducing air through the air hose 120, so that the water purifier An amount of water commensurate with the processing capacity of 77 can be discharged from the water supply bottle 100, and the tap water flowing into the water purifier 77 overflows beyond the processing capacity of the water purifier 77 and reaches the combustion catalyst 37. It can be prevented satisfactorily. As a result, the water supply operation can be performed smoothly and in a short time without deteriorating the performance of the combustion catalyst 37. In the present embodiment, water is supplied at a flow rate of 500 mL / min or less so that the utilization rate of the resin of the water purifier 77 is 60% or more. This eliminates the need to fill with excess resin, and makes it possible to reduce the size and cost of the water purifier 77.

また、ジョイント110の先端部112の端面におけるエア導入孔112bの周囲には、シール部材113が設けられているから、給水ボトル100が排気筒22にセットされた状態で、シール部材113が排気筒22の底面における排水配管24の接続部(開口)の周囲と当接(密着)し、エア導入孔112bと排水配管24とがシールされる。これにより、給水ボトル100の給水孔112aから吐出された水が排水配管24側へ漏れ出るのを抑制することができる。 Further, since the seal member 113 is provided around the air introduction hole 112b on the end surface of the tip end portion 112 of the joint 110, the seal member 113 is in the exhaust pipe 22 with the water supply bottle 100 set in the exhaust pipe 22. The air introduction hole 112b and the drainage pipe 24 are sealed by abutting (adhering) to the periphery of the connection portion (opening) of the drainage pipe 24 on the bottom surface of the 22. As a result, it is possible to prevent the water discharged from the water supply hole 112a of the water supply bottle 100 from leaking to the drainage pipe 24 side.

給水ボトル100内の空になると、作業者は、給水ボトル100を排気筒22から引き抜き、給水ボトル100をボトル本体101とジョイント110とエアホース120とに分解し、ボトル本体101を蛇腹状に折り畳んで、給水作業を完了する。そして、燃料電池システム20を起動させる。給水ボトル100が排気筒22から取り外された状態では、排気筒22は、筐体21の上面で開口し、そこに雨水などの水が浸入するおそれがあるが、本実施形態では、排気配管23は排気筒22の側面に接続され、排水配管24は排気筒22の底面に接続されているから、排気筒22に水が進入しても、進入した水を排気配管23に向かわせることなく、排水配管24を介して外部へ排出することができる。 When the water supply bottle 100 becomes empty, the operator pulls out the water supply bottle 100 from the exhaust stack 22, disassembles the water supply bottle 100 into a bottle body 101, a joint 110, and an air hose 120, and folds the bottle body 101 in a bellows shape. , Complete the water supply work. Then, the fuel cell system 20 is started. When the water supply bottle 100 is removed from the exhaust pipe 22, the exhaust pipe 22 opens at the upper surface of the housing 21, and water such as rainwater may infiltrate there. However, in the present embodiment, the exhaust pipe 23 Is connected to the side surface of the exhaust pipe 22, and the drain pipe 24 is connected to the bottom surface of the exhaust pipe 22. Therefore, even if water enters the exhaust pipe 22, the water that has entered does not flow toward the exhaust pipe 23. It can be discharged to the outside through the drain pipe 24.

以上説明した実施形態の燃料電池システム20は、燃料電池スタック31のオフガスの燃焼により生成される燃焼排ガスを凝縮させる熱交換器75と、熱交換器75で凝縮された凝縮水を改質水タンク61へ供給する凝縮水供給管76と、凝縮水供給管76に設けられた水精製器77と、筐体21の上面に形成された排気筒22と、熱交換器75を通過した燃焼排ガスのガス成分を排気筒22へ送る排気配管23と、を備え、給水ボトル100を用いて排気筒22から排気配管23および凝縮水供給管76を介して水精製器77で精製しながら改質水タンク61に給水可能なものである。この燃料電池システム20は、排気筒22に接続されて排気筒22に浸入した水を外部へ排出する排水配管24を備え、排水配管24は、排気筒22の底面に接続され、排気配管23は、当該排気筒22の側面に接続される。そして、給水ボトル100は、改質水タンク61に給水する際に排気筒22に嵌合される筒状の先端部112と、先端部112が排気筒22に嵌合された状態で排気配管23と連通するように先端部112の側面に形成される給水孔112aとを有する。これにより、給水ボトル100に水を充填し、給水ボトル100の先端部112を排気筒22に嵌合させることで、給水ボトル100の給水孔112aと排気配管23とが連通し、給水ボトル100内の水を給水孔112aから排気配管23,凝縮水供給管76を介して改質水タンク61へ供給することができる。また、排水配管24は、排気筒22の底部に接続されているから、排気筒22に雨水などの水が浸入しても、浸入した水を排気配管23に向かわせることなく、排水配管24を介して外部へ排出することができる。 In the fuel cell system 20 of the embodiment described above, the heat exchanger 75 that condenses the combustion exhaust gas generated by the combustion of the off-gas of the fuel cell stack 31 and the reformed water tank that condenses the condensed water by the heat exchanger 75. Condensed water supply pipe 76 supplied to 61, water purifier 77 provided in the condensed water supply pipe 76, exhaust stack 22 formed on the upper surface of the housing 21, and combustion exhaust gas passing through the heat exchanger 75. A reformed water tank including an exhaust pipe 23 for sending a gas component to the exhaust pipe 22, and purifying with a water purifier 77 from the exhaust pipe 22 through the exhaust pipe 23 and the condensed water supply pipe 76 using the water supply bottle 100. Water can be supplied to 61. The fuel cell system 20 includes a drainage pipe 24 that is connected to the exhaust pipe 22 and discharges water that has entered the exhaust pipe 22 to the outside. The drainage pipe 24 is connected to the bottom surface of the exhaust pipe 22, and the exhaust pipe 23 , Connected to the side surface of the exhaust stack 22. The water supply bottle 100 has a tubular tip portion 112 that is fitted to the exhaust pipe 22 when water is supplied to the reforming water tank 61, and an exhaust pipe 23 with the tip portion 112 fitted to the exhaust pipe 22. It has a water supply hole 112a formed on the side surface of the tip portion 112 so as to communicate with the water supply hole 112a. As a result, the water supply bottle 100 is filled with water, and the tip 112 of the water supply bottle 100 is fitted into the exhaust pipe 22, so that the water supply hole 112a of the water supply bottle 100 and the exhaust pipe 23 communicate with each other, and the inside of the water supply bottle 100. Water can be supplied from the water supply hole 112a to the reforming water tank 61 via the exhaust pipe 23 and the condensed water supply pipe 76. Further, since the drainage pipe 24 is connected to the bottom of the exhaust pipe 22, even if water such as rainwater intrudes into the exhaust pipe 22, the drainage pipe 24 is connected without directing the infiltrated water toward the exhaust pipe 23. It can be discharged to the outside through.

しかも、給水ボトル100は、先端部112が排気筒22に嵌合された状態で、排水配管24と連通するよう先端部112の端面に形成されたエア導入孔112bと、エア導入孔112bに一端が接続されると共に他端がボトル本体101の内部に突出するエアホース120と、を備える。これにより、ボトル本体101内の水はエアホース120を介してボトル本体101内に導入されるエアによって給水孔112aから押し出されるため、改質水タンク61への給水を円滑に行なうことができる。 Moreover, the water supply bottle 100 has an air introduction hole 112b formed on the end surface of the tip portion 112 so as to communicate with the drainage pipe 24 in a state where the tip portion 112 is fitted to the exhaust pipe 22, and one end of the air introduction hole 112b. The air hose 120 is connected and the other end projects into the inside of the bottle body 101. As a result, the water in the bottle body 101 is pushed out from the water supply hole 112a by the air introduced into the bottle body 101 via the air hose 120, so that the water supply to the reforming water tank 61 can be smoothly performed.

さらに、給水ボトル100は、先端部112の端面におけるエア導入孔112bの周囲にシール部113を有し、シール部113は、先端部112が排気筒22に嵌合された状態で、排気筒22の底面における排水配管24の開口の周囲と当接(密着)する。これにより、給水ボトル100の給水孔112aから吐出された水が排水配管24側へ漏れ出るのを抑制することができる。 Further, the water supply bottle 100 has a seal portion 113 around the air introduction hole 112b on the end surface of the tip portion 112, and the seal portion 113 has the exhaust pipe 22 in a state where the tip portion 112 is fitted to the exhaust pipe 22. In contact (close contact) with the periphery of the opening of the drainage pipe 24 on the bottom surface of the drainage pipe 24. As a result, it is possible to prevent the water discharged from the water supply hole 112a of the water supply bottle 100 from leaking to the drainage pipe 24 side.

上述した実施形態では、給水ボトル100は、ジョイント110の先端部112の端面に形成されたエア導入孔112bと、一端側がエア導入孔112bに接続されると共に他端側がボトル本体101の内部に延出されたエアホース120と、を備え、ジョイント110の先端部112が排気筒22に嵌合された状態で、排気筒22の底面に接続された排水配管24とエア導入孔112bとが連通し、エアホース120を介してボトル本体101内にエアを導入するものとした。しかし、ボトル本体101の底部にエア導入孔が直接形成されてもよい。 In the above-described embodiment, the water supply bottle 100 is connected to an air introduction hole 112b formed in the end surface of the tip end portion 112 of the joint 110, one end side is connected to the air introduction hole 112b, and the other end side extends inside the bottle body 101. The drainage pipe 24 connected to the bottom surface of the exhaust stack 22 and the air introduction hole 112b communicate with each other in a state where the air hose 120 is provided and the tip 112 of the joint 110 is fitted to the exhaust stack 22. Air is introduced into the bottle body 101 via the air hose 120. However, an air introduction hole may be directly formed at the bottom of the bottle body 101.

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。実施形態では、燃料電池スタック31が「燃料電池」に相当し、改質器33が「改質器」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、改質水供給装置60が「改質水供給装置」に相当し、改質水タンク61が「改質水タンク」に相当し、燃焼部34が「燃料部」に相当し、熱交換器75が「凝縮器」に相当し、凝縮水供給管76が「凝縮水路」に相当し、水精製器77が「水精製器」に相当し、排気筒22が「排気口」に相当し、排気配管23が「排気路」に相当し、筐体21が「筐体」に相当し、排水配管24が「排水路」に相当し、給水ボトル100が「給水ボトル」に相当し、ジョイント110の先端部112が「嵌合部」に相当し、給水孔112aが「給水孔」に相当する。また、エア導入孔112bが「貫通孔」に相当し、エアホース120が「ホース」に相当する。また、シール部材113が「シール部」に相当する。 The correspondence between the main elements of the embodiment and the main elements of the invention described in the column of means for solving the problem will be described. In the embodiment, the fuel cell stack 31 corresponds to the "fuel cell", the reformer 33 corresponds to the "reformer", and the raw fuel gas supply device 40 corresponds to the "raw fuel gas supply device". The quality water supply device 60 corresponds to the "reformed water supply device", the reformed water tank 61 corresponds to the "reformed water tank", the combustion unit 34 corresponds to the "fuel unit", and the heat exchanger 75 The condensed water supply pipe 76 corresponds to the "condensed water channel", the water purifier 77 corresponds to the "water purifier", the exhaust stack 22 corresponds to the "exhaust port", and the exhaust pipe corresponds to the "condenser". 23 corresponds to the "exhaust channel", the housing 21 corresponds to the "housing", the drainage pipe 24 corresponds to the "drainage channel", the water supply bottle 100 corresponds to the "water supply bottle", and the tip of the joint 110. The portion 112 corresponds to the “fitting portion”, and the water supply hole 112a corresponds to the “water supply hole”. Further, the air introduction hole 112b corresponds to the "through hole", and the air hose 120 corresponds to the "hose". Further, the seal member 113 corresponds to the “seal portion”.

なお、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、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、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。 Regarding the correspondence between the main elements of the embodiment and the main elements of the invention described in the column of means for solving the problem, the invention described in the column of means for the embodiment to solve the problem is carried out. Since it is an example for specifically explaining the form for solving the problem, 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 embodiment is the invention described in the column of means for solving the problem. It is just a concrete example.

以上、本発明を実施するための形態について実施形態を用いて説明したが、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 using the embodiments, the present invention is not limited to these embodiments, and various embodiments are used without departing from the gist of the present invention. Of course, it can be done.

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.

10 ガス供給源、20 燃料電池システム、21 筐体、22 排気筒、23 排気ガス配管、24 排水配管、30 発電モジュール、31 燃料電池スタック、32 気化器、33 改質器、34 燃焼部、35 点火ヒータ、36 マニホールド、37 燃焼触媒、38 モジュールケース、40 原燃料ガス供給装置、41 原燃料ガス供給管、42 原燃料ガス供給弁、43 原燃料ガスポンプ、44 脱硫器、50 エア供給装置、51 フィルタ、52 エア供給管、53 エアブロワ、60 改質水供給装置、61 改質水タンク、62 改質水供給管、63 改質水ポンプ、64 水位センサ、70 排熱回収装置、71 貯湯タンク、72 循環配管、73 循環ポンプ、75 熱交換器、76 凝縮水供給管、77 水精製器、77i イオン交換樹脂、80 制御装置、100 給水ボトル、101 ボトル本体、101a 開口部、110 ジョイント、111 連結部、112 先端部、112a 給水孔、112b エア導入孔、113 シール部材、120 エアホース。 10 gas source, 20 fuel cell system, 21 housing, 22 exhaust stack, 23 exhaust gas pipe, 24 drain pipe, 30 power generation module, 31 fuel cell stack, 32 vaporizer, 33 reformer, 34 combustion part, 35 Ignition heater, 36 manifold, 37 combustion catalyst, 38 module case, 40 raw fuel gas supply device, 41 raw fuel gas supply pipe, 42 raw fuel gas supply valve, 43 raw fuel gas pump, 44 desulfurizer, 50 air supply device, 51 Filter, 52 air supply pipe, 53 air blower, 60 reformed water supply device, 61 reformed water tank, 62 reformed water supply pipe, 63 reformed water pump, 64 water level sensor, 70 exhaust heat recovery device, 71 hot water storage tank, 72 Circulation pipe, 73 Circulation pump, 75 Heat exchanger, 76 Condensed water supply pipe, 77 Water purifier, 77i ion exchange resin, 80 controller, 100 water supply bottle, 101 bottle body, 101a opening, 110 joint, 111 connection Part, 112 tip part, 112a water supply hole, 112b air introduction hole, 113 seal member, 120 air hose.

Claims (3)

改質ガスと酸化剤ガスとに基づいて発電可能な燃料電池と、
改質水を用いて原燃料ガスを前記改質ガスに改質する改質器と、
前記原燃料ガスを前記改質器に供給する原燃料ガス供給装置と、
前記改質水を蓄える改質水タンクを有し、該改質水タンク内の改質水を前記改質器に供給する改質水供給装置と、
前記燃料電池を通過した改質ガスのオフガスを燃焼させる燃焼部と、
前記オフガスの燃焼により生成された燃焼排ガスを凝縮させる凝縮器と、
前記凝縮器と前記改質水タンクとに接続され、前記凝縮器で凝縮された凝縮水を前記改質水タンクへ供給する凝縮水路と、
前記凝縮水路に設けられ、前記凝縮水路を流れる水を精製する水精製器と、
筐体の上部に設けられ、上下方向に筒状に延出して開口する排気口と、
前記凝縮器と前記排気口とに接続され、前記凝縮器を通過した燃焼排ガスのガス成分を前記排気口へ送る排気路と、
を備え、
給水ボトルを用いて前記排気口から前記排気路および前記凝縮水路を介して前記改質水タンクに給水可能な燃料電池システムであって、
前記排気口に接続され、前記排気口に浸入した水を外部へ排出する排水路を有し、
前記排水路は、前記排気口の底面に接続され、
前記排気路は、前記排気口の側面に接続され、
前記給水ボトルは、前記改質水タンクに給水する際に前記排気口に嵌合される筒状の嵌合部と、前記嵌合部が前記排気口に嵌合された状態で前記排気路と連通するように前記嵌合部の側面に形成された給水孔と、を有する、
燃料電池システム。
Fuel cells that can generate electricity based on reformed gas and oxidant gas,
A reformer that reforms raw fuel gas into the reformed gas using reformed water,
A raw fuel gas supply device that supplies the raw material gas to the reformer, and
A reformed water supply device having a reformed water tank for storing the reformed water and supplying the reformed water in the reformed water tank to the reformer.
A combustion unit that burns off-gas of the reformed gas that has passed through the fuel cell,
A condenser that condenses the combustion exhaust gas generated by the combustion of the off-gas, and
A condensing water channel connected to the condenser and the reforming water tank and supplying the condensed water condensed by the condenser to the reforming water tank.
A water purifier provided in the condensed water channel to purify the water flowing through the condensed water channel,
An exhaust port provided at the top of the housing that extends vertically and opens in a tubular shape.
An exhaust passage that is connected to the condenser and the exhaust port and sends the gas component of the combustion exhaust gas that has passed through the condenser to the exhaust port.
With
A fuel cell system capable of supplying water from the exhaust port to the reformed water tank via the exhaust passage and the condensed water passage using a water supply bottle.
It has a drainage channel that is connected to the exhaust port and discharges the water that has entered the exhaust port to the outside.
The drainage channel is connected to the bottom surface of the exhaust port.
The exhaust passage is connected to the side surface of the exhaust port.
The water supply bottle has a tubular fitting portion that is fitted to the exhaust port when water is supplied to the reformed water tank, and the exhaust passage in a state where the fitting portion is fitted to the exhaust port. It has a water supply hole formed on the side surface of the fitting portion so as to communicate with each other.
Fuel cell system.
請求項1に記載の燃料電池システムであって、
前記給水ボトルは、前記嵌合部が前記排気口に嵌合された状態で前記排水路と連通するよう前記嵌合部の端面に形成された貫通孔と、前記貫通孔に接続されると共に該貫通孔から前記給水ボトルの内部に延出されて該給水ボトルの内部にエアを導入するホースと、を有する、
燃料電池システム。
The fuel cell system according to claim 1.
The water supply bottle is connected to a through hole formed in the end surface of the fitting portion so as to communicate with the drainage channel in a state where the fitting portion is fitted to the exhaust port, and is connected to the through hole. It has a hose that extends from the through hole to the inside of the water supply bottle and introduces air into the inside of the water supply bottle.
Fuel cell system.
請求項2に記載の燃料電池システムであって、
前記給水ボトルは、前記嵌合部の端面における前記貫通孔の周囲にシール部を有し、
前記シール部は、前記嵌合部が前記排気口に嵌合された状態で、前記排気口の底面における前記排水路の開口の周囲と当接する、
燃料電池システム。
The fuel cell system according to claim 2.
The water supply bottle has a seal portion around the through hole on the end face of the fitting portion.
The seal portion abuts around the opening of the drainage channel on the bottom surface of the exhaust port with the fitting portion fitted to the exhaust port.
Fuel cell system.
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