JP2021018943A - Fuel cell system - Google Patents

Fuel cell system Download PDF

Info

Publication number
JP2021018943A
JP2021018943A JP2019134595A JP2019134595A JP2021018943A JP 2021018943 A JP2021018943 A JP 2021018943A JP 2019134595 A JP2019134595 A JP 2019134595A JP 2019134595 A JP2019134595 A JP 2019134595A JP 2021018943 A JP2021018943 A JP 2021018943A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
refrigerant
water
amount
fuel cell
unit
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2019134595A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP7335746B2 (en
Inventor
駿介 木村
Shunsuke Kimura
駿介 木村
吉田 英樹
Hideki Yoshida
英樹 吉田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Tokyo Gas Co Ltd
Original Assignee
Tokyo Gas Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Tokyo Gas Co Ltd filed Critical Tokyo Gas Co Ltd
Priority to JP2019134595A priority Critical patent/JP7335746B2/en
Publication of JP2021018943A publication Critical patent/JP2021018943A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP7335746B2 publication Critical patent/JP7335746B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30Hydrogen technology
    • Y02E60/50Fuel cells

Landscapes

  • Fuel Cell (AREA)
  • Heat-Pump Type And Storage Water Heaters (AREA)

Abstract

To obtain a fuel cell system capable of increasing the amount of condensed water produced by an increase instruction to increase the amount of condensed water produced by a user.SOLUTION: A fuel cell is supplied with fuel, air supplied by using an air control unit, and reformed water for reforming the fuel to generate electricity. An exhaust heat exchange unit cools an exhaust gas discharged from the fuel cell with a refrigerant to generate condensed water. The control device increases the amount of heat exchange between the exhaust gas and the refrigerant at least by a user's instruction to increase the amount of condensed water produced.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、ガスにより発電を行う燃料電池システムに関する。 The present invention relates to a fuel cell system that generates electricity using gas.

発電に伴い、排気から凝縮水を得る燃料電池システムがある。 There is a fuel cell system that obtains condensed water from the exhaust as it generates electricity.

特開2014―229402号公報JP-A-2014-229402

従来、燃料電池から排出される排ガスを冷媒で冷却して凝縮水を生成し、この凝縮水が燃料電池の発電に用いる改質水として用いられている。しかし、凝縮水の多くは改質水として使用され、余剰水量が殆ど無いため、例えば災害などで断水し住宅で雑用水の確保が困難なった場合に、この凝縮水を雑用水として利用できない。 Conventionally, exhaust gas discharged from a fuel cell is cooled by a refrigerant to generate condensed water, and this condensed water is used as reforming water used for power generation of a fuel cell. However, most of the condensed water is used as reformed water and there is almost no surplus water. Therefore, when it becomes difficult to secure miscellaneous water in a house due to a disaster, for example, this condensed water cannot be used as miscellaneous water.

本発明の課題は、ユーザによる凝縮水の生成量を増加させる増加指示によって、凝縮水の生成量を増加させることである。 An object of the present invention is to increase the amount of condensed water produced by a user's instruction to increase the amount of condensed water produced.

第1態様に係る燃料電池システムは、燃料、空気制御部を用いて供給される空気、及び前記燃料の改質を行う改質水が供給されて発電を行う燃料電池と、前記燃料電池の排ガスを冷媒で冷却し、凝縮水を生成する排気熱交換部と、前記冷媒を冷却する冷却部と、少なくともユーザによる凝縮水の生成量を増加させる増加指示によって、前記排ガスと前記冷媒との熱交換量を増加させる制御装置と、を有することを特徴とする。 The fuel cell system according to the first aspect includes a fuel cell to generate power by supplying fuel, air supplied by using an air control unit, and reformed water for reforming the fuel, and exhaust gas from the fuel cell. Heat exchange between the exhaust gas and the refrigerant by an exhaust heat exchange unit that cools the exhaust water with a refrigerant to generate condensed water, a cooling unit that cools the refrigerant, and at least an increase instruction for increasing the amount of condensed water generated by the user. It is characterized by having a control device that increases the amount.

この構成によると、少なくともユーザによる凝縮水の生成量を増加させる増加指示によって、制御装置は、排ガスと冷媒との熱交換量を増加させる。 According to this configuration, the control device increases the amount of heat exchange between the exhaust gas and the refrigerant, at least by the user's instruction to increase the amount of condensed water produced.

制御装置が排ガスと冷媒との熱交換量を増加させることで、冷媒との熱交換によって生成される凝縮水の生成量が増加する。 As the control device increases the amount of heat exchange between the exhaust gas and the refrigerant, the amount of condensed water generated by the heat exchange with the refrigerant increases.

このように、ユーザによる凝縮水の生成量を増加させる増加指示によって、凝縮水の生成量を増加させることができる。 In this way, the amount of condensed water produced can be increased by the user's instruction to increase the amount of condensed water produced.

第2態様に係る燃料電池システムは、第1態様に記載の燃料電池システムにおいて、前記凝縮水を前記改質水として貯留する改質水貯留部を有し、前記改質水貯留部に貯留された改質水の量を検知する水量センサを有し、前記水量センサによって検知される改質水の量が、予め定められた基準値未満になると、前記制御装置は、前記排ガスと前記冷媒との熱交換量を増加させることを特徴とする。 The fuel cell system according to the second aspect has a reformed water storage unit that stores the condensed water as the reformed water in the fuel cell system according to the first aspect, and is stored in the reformed water storage unit. It has a water amount sensor that detects the amount of reformed water, and when the amount of reformed water detected by the water amount sensor becomes less than a predetermined reference value, the control device uses the exhaust gas and the refrigerant. It is characterized by increasing the amount of heat exchange of.

この構成によると、水量センサによって検知される改質水の量が、予め定められた基準値未満になると、制御装置は、排ガスと冷媒との熱交換量を増加させる。これにより、凝縮水によって、燃料電池へ供給する改質水を賄うことができる。 According to this configuration, when the amount of reformed water detected by the water amount sensor becomes less than a predetermined reference value, the control device increases the amount of heat exchange between the exhaust gas and the refrigerant. As a result, the condensed water can supply the reformed water supplied to the fuel cell.

第3態様に係る燃料電池システムは、第1又は第2態様に記載の燃料電池システムにおいて、ユーザからの凝縮水の生成量を増加させる増加指示を入力可能な入力部を有することを特徴とする。 The fuel cell system according to the third aspect is characterized in that, in the fuel cell system according to the first or second aspect, it has an input unit capable of inputting an increase instruction for increasing the amount of condensed water generated from the user. ..

この構成によると、ユーザが入力部に凝縮水の生成量を増加させる増加指示を入力することで、凝縮水の生成量を増加させることができる。 According to this configuration, the user can increase the amount of condensed water generated by inputting an increase instruction for increasing the amount of condensed water generated to the input unit.

第4態様に係る燃料電池システムは、第1〜第3態様の何れか1態様に記載の燃料電池システムにおいて、前記冷媒が前記排気熱交換部を通過するように、前記冷媒を循環させる循環部を有し、前記制御装置は、前記冷却部を制御して前記冷媒の冷却量を大きくさせる、前記循環部を制御して単位時間当たりに前記排気熱交換部を通過する冷媒の量を増加させる、及び前記空気制御部を制御して前記燃料電池への空気の供給量を減少させる、の内少なくとも一つを実行して前記排ガスと前記冷媒との熱交換量を増加させることを特徴とする。 The fuel cell system according to the fourth aspect is the circulation unit that circulates the refrigerant so that the refrigerant passes through the exhaust heat exchange unit in the fuel cell system according to any one of the first to third aspects. The control device controls the cooling unit to increase the cooling amount of the refrigerant, and controls the circulation unit to increase the amount of the refrigerant passing through the exhaust heat exchange unit per unit time. And, controlling the air control unit to reduce the amount of air supplied to the fuel cell, at least one of them is executed to increase the amount of heat exchange between the exhaust gas and the refrigerant. ..

この構成によると、制御装置は、冷却部を制御して冷媒の冷却量を大きくさせる、循環部を制御して単位時間当たりに排気熱交換部を通過する冷媒の量を増加させる、及び空気制御部を制御して燃料電池への空気の供給量を減少させる、の内少なくとも一つを実行して排ガスと冷媒との熱交換量を増加させる。 According to this configuration, the control device controls the cooling unit to increase the cooling amount of the refrigerant, controls the circulation unit to increase the amount of the refrigerant passing through the exhaust heat exchange unit per unit time, and air control. Control the unit to reduce the amount of air supplied to the fuel cell, at least one of which is performed to increase the amount of heat exchange between the exhaust gas and the refrigerant.

このように、制御装置が、冷却部、循環部、及び空気制御部の内少なくとも一つを制御することで、凝縮水の生成量を増加させることができる。 In this way, the control device can increase the amount of condensed water generated by controlling at least one of the cooling unit, the circulation unit, and the air control unit.

第5態様に係る燃料電池システムは、第4態様に記載の燃料電池システムにおいて、前記制御装置は、前記冷却部を制御して前記冷媒の冷却量を大きくさせる、前記循環部を制御して単位時間当たりに前記排気熱交換部を通過する冷媒の量を増加させる、及び前記空気制御部を制御して前記燃料電池への空気の供給量を減少させる、の全てを実行して前記排ガスと前記冷媒との熱交換量を増加させることを特徴とする。 The fuel cell system according to the fifth aspect is the fuel cell system according to the fourth aspect, wherein the control device controls the cooling unit to increase the cooling amount of the refrigerant, and controls the circulation unit. Increasing the amount of refrigerant passing through the exhaust heat exchange unit per hour, and controlling the air control unit to reduce the amount of air supplied to the fuel cell are all executed to perform the exhaust gas and the above. It is characterized by increasing the amount of heat exchange with the refrigerant.

この構成によると、制御装置は、冷却部を制御して冷媒の冷却量を大きくさせる、循環部を制御して単位時間当たりに排気熱交換部を通過する冷媒の量を増加させる、及び空気制御部を制御して燃料電池への空気の供給量を減少させる、の全てを実行して排ガスと冷媒との熱交換量を増加させる。 According to this configuration, the control device controls the cooling unit to increase the cooling amount of the refrigerant, controls the circulation unit to increase the amount of the refrigerant passing through the exhaust heat exchange unit per unit time, and air control. The unit is controlled to reduce the amount of air supplied to the fuel cell, all of which are performed to increase the amount of heat exchange between the exhaust gas and the refrigerant.

これにより、制御装置が、何れか一つだけを実行する場合と比して、凝縮水の生成量を増加させることができる。 As a result, the amount of condensed water produced can be increased as compared with the case where the control device executes only one of them.

第6態様に係る燃料電池システムは、第1〜第5態様の何れか1態様に記載の燃料電池システムにおいて、前記排気熱交換部との間で前記冷媒が循環すると共に、前記冷媒を貯留する加圧式の冷媒貯留部と、前記冷媒貯留部で温められた上水が流れる第一流路部材と、前記冷媒貯留部へ供給される上水が流れる第二流路部材と、前記冷媒貯留部で温められた上水が前記第一流路部材を流れるのを遮断する第一遮断部材と、前記冷媒貯留部へ供給される上水が前記第二流路部材を流れるのを遮断する第二遮断部材と、を有することを特徴とする。 In the fuel cell system according to the sixth aspect, in the fuel cell system according to any one of the first to fifth aspects, the refrigerant circulates with the exhaust heat exchange unit and the refrigerant is stored. In the pressurized refrigerant storage section, the first flow path member through which the clean water warmed by the refrigerant storage section flows, the second flow path member through which the clean water supplied to the refrigerant storage section flows, and the refrigerant storage section. A first blocking member that blocks the warmed clean water from flowing through the first flow path member, and a second blocking member that blocks the clean water supplied to the refrigerant storage unit from flowing through the second flow path member. And, characterized by having.

この構成によると、第一遮断部材によって、冷媒貯留部で温められた上水の流れを遮断し、第二遮断部材によって、冷媒貯留部へ供給される上水の流れを遮断する。これにより、外部から上水が供給されない断水時に、加圧式の冷媒貯留部の保圧状態を維持することができる。 According to this configuration, the first blocking member blocks the flow of clean water warmed by the refrigerant storage section, and the second blocking member blocks the flow of clean water supplied to the refrigerant storage section. As a result, the pressure holding state of the pressurized refrigerant storage unit can be maintained even when the water supply is cut off when clean water is not supplied from the outside.

第7態様に係る燃料電池システムは、第6態様に記載の燃料電池システムにおいて、クレーム7コピー、ことを特徴とする。 The fuel cell system according to the seventh aspect is the fuel cell system according to the sixth aspect, characterized by claim 7 copy.

この構成によると、ユーザによる凝縮水の生成量を増加させる増加指示によって、制御装置は、第一遮断部材を制御し、冷媒貯留部で温められた上水が第一流路部材を流れるのを遮断し、第二遮断部材を制御し、冷媒貯留部へ供給される上水が第二流路部材を流れるのを遮断する。これにより、ユーザが第一遮断部材及び第二遮断部材を操作することなく、上水の流れを遮断することができる。 According to this configuration, the control device controls the first blocking member and blocks the clean water warmed by the refrigerant storage part from flowing through the first flow path member by the increase instruction for increasing the amount of condensed water generated by the user. Then, the second blocking member is controlled to block the clean water supplied to the refrigerant storage unit from flowing through the second flow path member. As a result, the flow of clean water can be blocked without the user operating the first blocking member and the second blocking member.

本態様では、必要に応じて、凝縮水の生成量を増加させることができる燃料電池システムを得ることができる。 In this aspect, it is possible to obtain a fuel cell system capable of increasing the amount of condensed water produced, if necessary.

本発明の第1実施形態に係る燃料電池システムを示した概略構成図である。It is a schematic block diagram which showed the fuel cell system which concerns on 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1実施形態に係る燃料電池システムに備えられた燃料電池モジュールを示した概略構成図である。It is a schematic block diagram which showed the fuel cell module provided in the fuel cell system which concerns on 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1実施形態に係る燃料電池システムに備えられた制御装置の制御系を示したブロック図である。It is a block diagram which showed the control system of the control device provided in the fuel cell system which concerns on 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1実施形態に係る燃料電池システムに備えられた改質水タンク、水量センサ、及び排出機構を示した構成図である。It is a block diagram which showed the reforming water tank, the water amount sensor, and the discharge mechanism provided in the fuel cell system which concerns on 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1実施形態に係る燃料電池システムにおいて、通常モードから増加モードへ、又は増加モードから通常モードへ移行する工程を示したフロー図である。FIG. 5 is a flow chart showing a step of shifting from a normal mode to an increasing mode or from an increasing mode to a normal mode in the fuel cell system according to the first embodiment of the present invention. 本発明の第2実施形態に係る燃料電池システムに備えられた改質水タンク、水量センサ、及び排出機構を示した構成図である。It is a block diagram which showed the reforming water tank, the water amount sensor, and the discharge mechanism provided in the fuel cell system which concerns on 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第3実施形態に係る燃料電池システムに備えられた改質水タンク、水量センサ、及び排出機構を示した構成図である。It is a block diagram which showed the reforming water tank, the water amount sensor, and the discharge mechanism provided in the fuel cell system which concerns on 3rd Embodiment of this invention. (A)(B)本発明の第4実施形態に係る燃料電池システムに備えられた冷媒タンク、及び上水熱交換器等を示した構成図である。(A) (B) It is a block diagram which showed the refrigerant tank, the clean water heat exchanger and the like provided in the fuel cell system which concerns on 4th Embodiment of this invention.

<第1実施形態>
本発明の第1実施形態に係る燃料電池システム10を図1〜図5にしたがって説明する。本実施形態の燃料電池システム10は、一例として住宅に用いられるものである。なお、各図に示す矢印UPは、鉛直方向の上方を示す。
<First Embodiment>
The fuel cell system 10 according to the first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 5. The fuel cell system 10 of the present embodiment is used in a house as an example. The arrow UP shown in each figure indicates the upper part in the vertical direction.

燃料電池システム10は、図1に示されるように、冷媒タンク付き燃料電池ユニット12(以下「電池ユニット12)」)、及び電池ユニット12とは別体とされた図示せぬバックアップ熱源機ユニット(以下「熱源機ユニット)」)の2個のユニットで構成されている。さらに、燃料電池システム10は、燃料電池システム10に設けられた各種電装部品の制御を行う制御装置70を備えている。この電池ユニット12、及び熱源機ユニット14は、一例として、屋外のコンクリート等で形成された基礎の上、又はベランダ等に設置することができる。 As shown in FIG. 1, the fuel cell system 10 includes a fuel cell unit 12 with a refrigerant tank (hereinafter, “battery unit 12”)) and a backup heat source unit (not shown) that is separate from the battery unit 12. Hereinafter, it is composed of two units (“heat source unit)”). Further, the fuel cell system 10 includes a control device 70 that controls various electrical components provided in the fuel cell system 10. As an example, the battery unit 12 and the heat source unit 14 can be installed on a foundation made of concrete or the like outdoors, or on a veranda or the like.

(電池ユニット12の構成)
電池ユニット12の筐体16の内部には、発電を行うと共に排ガスを排出する発電部17、排ガスによって冷媒W2を加熱する冷媒加熱部19、及び冷媒W2によって上水を加熱する上水加熱部21が設けられている。
(Configuration of battery unit 12)
Inside the housing 16 of the battery unit 12, a power generation unit 17 that generates electricity and discharges exhaust gas, a refrigerant heating unit 19 that heats the refrigerant W2 with the exhaust gas, and a clean water heating unit 21 that heats the clean water with the refrigerant W2. Is provided.

−発電部17−
発電部17は、都市ガス、空気(酸素)及び改質水W1が供給されて発電を行う燃料電池モジュール18(以下「電池モジュール18」)と、都市ガスを電池モジュール18へ供給する燃料ガス管20とを備えている。さらに、発電部17は、燃料ガス管20の中間部に設けられ都市ガス中に含まれる硫黄化合物を除去する脱硫器22と、電池モジュール18へ供給する改質水W1を貯留する改質水タンク24と、改質水タンク24の改質水W1の量を検知する水量センサ214と、改質水タンク24に貯留されている改質水W1を外部に取り出す取出し機構220とを備えている。また、発電部17は、ユーザによって凝縮水の生成量を増加させる増加指示をリモコンで入力できる入力部210を備えている。なお、入力部210、改質水タンク24、水量センサ214、及び取出し機構220については、詳細を後述する。
-Power generation unit 17-
The power generation unit 17 includes a fuel cell module 18 (hereinafter referred to as “battery module 18”) to which city gas, air (oxygen) and reformed water W1 are supplied to generate electricity, and a fuel gas pipe for supplying city gas to the battery module 18. It has 20 and. Further, the power generation unit 17 is provided in the middle portion of the fuel gas pipe 20 and stores a desulfurizer 22 for removing sulfur compounds contained in the city gas and a reformed water tank for storing the reformed water W1 supplied to the battery module 18. 24, a water amount sensor 214 for detecting the amount of reformed water W1 in the reformed water tank 24, and a take-out mechanism 220 for taking out the reformed water W1 stored in the reformed water tank 24 to the outside are provided. Further, the power generation unit 17 includes an input unit 210 that allows the user to input an increase instruction for increasing the amount of condensed water generated by the remote controller. The details of the input unit 210, the reforming water tank 24, the water amount sensor 214, and the take-out mechanism 220 will be described later.

また、発電部17は、改質水タンク24と電池モジュール18とを連結する改質水供給管26と、改質水供給管26の中間部に設けられ、改質水タンク24の改質水W1を電池モジュール18へ供給するための改質水ポンプ28とを備えている。さらに、発電部17は、電池モジュール18で発電された電力を外部へ送電する配線66と、配線66の中間部に設けられ、直流電力を交流電力に変換するインバータ68と、空気ブロワ86が設けられた酸化ガス管88とを備えている。空気ブロワ86は、空気制御部の一例である。 Further, the power generation unit 17 is provided in the intermediate portion between the reforming water supply pipe 26 connecting the reforming water tank 24 and the battery module 18 and the reforming water supply pipe 26, and the reforming water of the reforming water tank 24 is provided. It is provided with a reforming water pump 28 for supplying W1 to the battery module 18. Further, the power generation unit 17 is provided with a wiring 66 for transmitting the electric power generated by the battery module 18 to the outside, an inverter 68 provided in the middle portion of the wiring 66 and converting DC power into AC power, and an air blower 86. The oxide gas tube 88 is provided. The air blower 86 is an example of an air control unit.

−冷媒加熱部19−
冷媒加熱部19は、冷媒W2を貯留する冷媒タンク30と、電池モジュール18から排出された排ガスと冷媒W2との間で熱交換を行う排気熱交換器31と、電池モジュール18と排気熱交換器31とを接続する第1排ガス管32とを備えている。さらに、冷媒加熱部19は、排気熱交換器31の内部で生成された水分(排気熱交換器31の内部で凝縮された排ガス中の水分)を改質水タンク24へ排出するための排水管35と、排水管35の途中から分岐し、排気熱交換器31を通過した排ガスを筐体16の外部へ排出するための第2排ガス管34とを備えている。また、冷媒加熱部19は、冷媒タンク30の底部と排気熱交換器31とを連結し冷媒タンク30の冷媒W2を排気熱交換器31へ供給するための配管36を備えている。
-Refrigerant heating unit 19-
The refrigerant heating unit 19 includes a refrigerant tank 30 for storing the refrigerant W2, an exhaust heat exchanger 31 for exchanging heat between the exhaust gas discharged from the battery module 18 and the refrigerant W2, and a battery module 18 and an exhaust heat exchanger. It is provided with a first exhaust gas pipe 32 that connects to 31. Further, the refrigerant heating unit 19 is a drain pipe for discharging the moisture generated inside the exhaust heat exchanger 31 (moisture in the exhaust gas condensed inside the exhaust heat exchanger 31) to the reformed water tank 24. A second exhaust gas pipe 34 for branching from the middle of the drain pipe 35 and discharging the exhaust gas that has passed through the exhaust heat exchanger 31 to the outside of the housing 16 is provided. Further, the refrigerant heating unit 19 is provided with a pipe 36 for connecting the bottom of the refrigerant tank 30 and the exhaust heat exchanger 31 and supplying the refrigerant W2 of the refrigerant tank 30 to the exhaust heat exchanger 31.

さらに、冷媒加熱部19は、冷媒タンク30の天井壁30aと排気熱交換器31とを連結し、排気熱交換器31を通過した冷媒W2を冷媒タンク30へ戻すための配管38と、配管38の途中に配置され、冷媒タンク30へ戻される冷媒W2の温度を検知する温度センサ37とを備えている。 Further, the refrigerant heating unit 19 connects the ceiling wall 30a of the refrigerant tank 30 and the exhaust heat exchanger 31, and a pipe 38 and a pipe 38 for returning the refrigerant W2 that has passed through the exhaust heat exchanger 31 to the refrigerant tank 30. It is provided with a temperature sensor 37 which is arranged in the middle of the above and detects the temperature of the refrigerant W2 returned to the refrigerant tank 30.

また、冷媒加熱部19は、配管36に設けられて冷媒タンク30の冷媒W2を排気熱交換器31側へ送り出すための熱回収ポンプ40と、配管36に設けられて冷媒W2の熱を外部に放出可能とするラジエータ等を備えた冷却部42とを備えている。熱回収ポンプ40は、循環部の一例であって、排気熱交換器31は、排気熱交換部の一例である。 Further, the refrigerant heating unit 19 is provided in the pipe 36 to send the refrigerant W2 of the refrigerant tank 30 to the exhaust heat exchanger 31 side, and the heat recovery pump 40 provided in the pipe 36 to send the heat of the refrigerant W2 to the outside. It is provided with a cooling unit 42 provided with a radiator or the like capable of discharging. The heat recovery pump 40 is an example of a circulation unit, and the exhaust heat exchanger 31 is an example of an exhaust heat exchange unit.

なお、本実施形態では、冷媒タンク30の冷媒W2として水(一例として水道水等)が用いられている。 In this embodiment, water (tap water or the like as an example) is used as the refrigerant W2 of the refrigerant tank 30.

さらに、冷媒タンク30の天井壁30aには、開口は形成されておらず、冷媒タンク30は、冷媒W2が充填された加圧式タンクとされている。 Further, the ceiling wall 30a of the refrigerant tank 30 is not formed with an opening, and the refrigerant tank 30 is a pressurized tank filled with the refrigerant W2.

以上説明したように、筐体16の内部には、冷媒タンク30と排気熱交換器31との間で冷媒W2が循環する経路、即ち、配管36及び配管38で第1の循環経路118が形成されている。 As described above, a path through which the refrigerant W2 circulates between the refrigerant tank 30 and the exhaust heat exchanger 31, that is, a first circulation path 118 is formed in the pipes 36 and 38 inside the housing 16. Has been done.

−上水加熱部21−
上水加熱部21は、冷媒タンク30の冷媒W2と筐体16の外部から供給された上水との間で熱交換を行うために、冷媒タンク30の下端側の部分に端部が連結された上水管52と、冷媒タンク30の上端側の部分に端部が連結された排出管54とを備えている。
-Water heating unit 21-
The end of the clean water heating unit 21 is connected to a portion on the lower end side of the refrigerant tank 30 in order to exchange heat between the refrigerant W2 of the refrigerant tank 30 and the clean water supplied from the outside of the housing 16. It is provided with a water pipe 52 and a discharge pipe 54 whose end is connected to a portion on the upper end side of the refrigerant tank 30.

上水管52は、筐体16の外部から上水を30へ供給する配管であって、排出管54は、冷媒タンク30で温められた上水を筐体16の外部へ排出する配管である。 The water pipe 52 is a pipe that supplies clean water from the outside of the housing 16 to 30, and the discharge pipe 54 is a pipe that discharges the clean water warmed by the refrigerant tank 30 to the outside of the housing 16.

さらに、上水管52の途中には、上水の流れを遮断する遮断部材56が配置されており、排出管54の途中には、上水の流れを遮断する遮断部材58が配置されている。また、上水加熱部21には、上水管52において遮断部材56に対して上水の流れ方向の上流側の部分と、排水管54において遮断部材58に対して上水の流れ方向の下流側の部分とを連結する連結管60とが設けられている。 Further, a blocking member 56 for blocking the flow of clean water is arranged in the middle of the water pipe 52, and a blocking member 58 for blocking the flow of clean water is arranged in the middle of the discharge pipe 54. Further, the clean water heating unit 21 includes a portion of the clean water pipe 52 on the upstream side of the shutoff member 56 in the flow direction of clean water and a drainage pipe 54 on the downstream side of the cutoff member 58 in the flow direction of clean water. A connecting pipe 60 is provided to connect the portion of the above.

(電池モジュール18の構成)
次に、発電部17に備えられた電池モジュール18について具体的に説明する。電池モジュール18の筐体71の内部には、図2に示されるように、改質触媒72と、バーナ74と、燃料電池スタック76と、が設けられている。電池モジュール18は、燃料電池の一例である。
(Structure of battery module 18)
Next, the battery module 18 provided in the power generation unit 17 will be specifically described. As shown in FIG. 2, a reforming catalyst 72, a burner 74, and a fuel cell stack 76 are provided inside the housing 71 of the battery module 18. The battery module 18 is an example of a fuel cell.

改質触媒72は、燃料ガス管20と接続されている。この改質触媒72には、脱硫器22にて硫黄化合物が吸着除去された都市ガスが燃料ガス管20を通じて供給される。この改質触媒72は、供給された都市ガス(原料ガス)を、改質水供給管26を通じて供給された改質水(凝縮水)W1を利用して水蒸気改質する。 The reforming catalyst 72 is connected to the fuel gas pipe 20. To the reforming catalyst 72, city gas from which the sulfur compound is adsorbed and removed by the desulfurizer 22 is supplied through the fuel gas pipe 20. The reforming catalyst 72 steam reforms the supplied city gas (raw material gas) using the reformed water (condensed water) W1 supplied through the reformed water supply pipe 26.

バーナ74には、後述するスタック排ガス管80が接続されている。このバーナ74は、スタック排ガス管80を通じて供給されたバーナガス(未反応の水素ガスを含むスタック排ガス)を燃焼し、改質触媒72を加熱する。そして、この改質触媒72では、脱硫器22から供給された都市ガス(原料ガス)から、水素ガスを含む燃料ガスが生成される。この燃料ガスは、燃料ガス管75を通じて後述する燃料電池スタック76の燃料極78へ供給される。 A stack exhaust gas pipe 80, which will be described later, is connected to the burner 74. The burner 74 burns the burner gas (stack exhaust gas containing unreacted hydrogen gas) supplied through the stack exhaust gas pipe 80 to heat the reforming catalyst 72. Then, in the reforming catalyst 72, a fuel gas containing hydrogen gas is generated from the city gas (raw material gas) supplied from the desulfurization device 22. This fuel gas is supplied to the fuel pole 78 of the fuel cell stack 76, which will be described later, through the fuel gas pipe 75.

燃料電池スタック76は、固体酸化物形の燃料電池スタックであり、積層された複数の燃料電池セル81(図2では1つのみ図示)を有している。各燃料電池セル81は、電解質層82と、この電解質層82の表裏面にそれぞれ積層された燃料極78及び空気極84とを有している。 The fuel cell stack 76 is a solid oxide fuel cell stack, and has a plurality of stacked fuel cell cells 81 (only one is shown in FIG. 2). Each fuel cell 81 has an electrolyte layer 82, and fuel poles 78 and air poles 84 laminated on the front and back surfaces of the electrolyte layer 82, respectively.

空気極84(カソード極)には、空気ブロワ86が設けられた酸化ガス管88を通じて酸化ガス(筐体16の外部の空気)が供給される。この空気極84では、下記式(1)で示されるように、酸化ガス中の酸素と後述する燃料極78で生成された電子とが反応して酸素イオンが生成される。この酸素イオンは、電解質層82を通って燃料極78に到達する。 Oxidizing gas (air outside the housing 16) is supplied to the air electrode 84 (cathode electrode) through an oxidizing gas pipe 88 provided with an air blower 86. In the air electrode 84, as represented by the following formula (1), oxygen in the oxidizing gas reacts with the electrons generated in the fuel electrode 78 described later to generate oxygen ions. The oxygen ions reach the fuel electrode 78 through the electrolyte layer 82.

(空気極反応)
1/2O+2e →O2− ・・・(1)
(Air pole reaction)
1 / 2O 2 + 2e - → O 2- ··· (1)

一方、燃料極78では、下記式(2)及び式(3)で示されるように、電解質層82を通ってきた酸素イオンが燃料ガス中の水素及び一酸化炭素と反応し、水(水蒸気)及び二酸化炭素と、電子が生成される。燃料極78で生成された電子は、外部回路を通って空気極84に到達する。そして、このようにして電子が燃料極78から空気極84に移動することにより、各燃料電池セル81において発電される。また、各燃料電池セル81は、発電時に上記反応に伴って発熱する。 On the other hand, in the fuel electrode 78, as represented by the following formulas (2) and (3), oxygen ions passing through the electrolyte layer 82 react with hydrogen and carbon monoxide in the fuel gas, and water (water vapor). And carbon dioxide and electrons are generated. The electrons generated at the fuel pole 78 reach the air pole 84 through an external circuit. Then, the electrons move from the fuel pole 78 to the air pole 84 in this way, so that power is generated in each fuel cell 81. Further, each fuel cell 81 generates heat during power generation due to the above reaction.

(燃料極反応)
+O2− →HO+2e ・・・(2)
CO+O2− →CO+2e ・・・(3)
(Fuel electrode reaction)
H 2 + O 2- → H 2 O + 2e - ··· (2)
CO + O 2- → CO 2 + 2e - ··· (3)

燃料電池スタック76に接続されたスタック排ガス管80の上流側は、燃料極排ガス管90及び空気極排ガス管92に分岐されており、この燃料極排ガス管90及び空気極排ガス管92は、燃料極78及び空気極84にそれぞれ接続されている。燃料極78から排出された燃料極排ガスと、空気極84から排出された空気極排ガスとは、燃料極排ガス管90及び空気極排ガス管92を通じて排出されると共に、スタック排ガス管80内にて混合されてスタック排ガスとされる。このスタック排ガスは、燃料極排ガスに含まれる未反応の水素ガスを含んでおり、前述の通り、バーナ74にバーナガスとして供給される。なお、このバーナ74には、バーナ排ガスを排気熱交換器31へ排出する第1排ガス管32が接続されている。 The upstream side of the stack exhaust gas pipe 80 connected to the fuel cell stack 76 is branched into a fuel electrode exhaust gas pipe 90 and an air electrode exhaust gas pipe 92, and the fuel electrode exhaust gas pipe 90 and the air electrode exhaust gas pipe 92 are fuel poles. It is connected to 78 and an air electrode 84, respectively. The fuel electrode exhaust gas discharged from the fuel electrode 78 and the air electrode exhaust gas discharged from the air electrode 84 are discharged through the fuel electrode exhaust gas pipe 90 and the air electrode exhaust gas pipe 92, and are mixed in the stack exhaust gas pipe 80. It is made into stack exhaust gas. This stack exhaust gas contains unreacted hydrogen gas contained in the fuel electrode exhaust gas, and is supplied to the burner 74 as burner gas as described above. A first exhaust gas pipe 32 for discharging the burner exhaust gas to the exhaust heat exchanger 31 is connected to the burner 74.

(制御装置70)
制御装置70は、図3に示されるように、系統電力又はインバータ68からの電力が供給され、電池ユニット12の電装部品、例えば、改質水ポンプ28、熱回収ポンプ40、冷却部42等の制御を行う。
(Control device 70)
As shown in FIG. 3, the control device 70 is supplied with system power or power from the inverter 68, and includes electrical components of the battery unit 12, such as a reforming water pump 28, a heat recovery pump 40, and a cooling unit 42. Take control.

(作用)
次に、本実施形態の燃料電池システム10の動作について説明する。
燃料電池システム10では、図2に示す改質触媒72から燃料ガスが燃料電池スタック76の燃料極78へ供給されると共に、空気ブロワ86が稼動して酸化ガス管88から酸化ガスとしての空気が燃料電池スタック76の空気極84へ供給される。これにより、燃料電池スタック76において燃料ガス及び酸化ガスが反応し発電する。
(Action)
Next, the operation of the fuel cell system 10 of the present embodiment will be described.
In the fuel cell system 10, fuel gas is supplied from the reforming catalyst 72 shown in FIG. 2 to the fuel pole 78 of the fuel cell stack 76, and the air blower 86 operates to release air as oxide gas from the oxide gas pipe 88. It is supplied to the air electrode 84 of the fuel cell stack 76. As a result, the fuel gas and the oxide gas react in the fuel cell stack 76 to generate electricity.

この発電に伴い燃料電池スタック76からは、未反応の水素ガスを含むスタック排ガスが排出され、このスタック排ガスは、バーナガスとしてバーナ74にて燃焼される。このバーナ74からは、バーナ排ガスが排出される。このバーナ排ガスは、水蒸気を含んでおり、図1に示す第1排ガス管32を通じて排気熱交換器31へ供給される。 Along with this power generation, a stack exhaust gas containing unreacted hydrogen gas is discharged from the fuel cell stack 76, and the stack exhaust gas is burned in the burner 74 as a burner gas. Burner exhaust gas is discharged from the burner 74. This burner exhaust gas contains water vapor and is supplied to the exhaust heat exchanger 31 through the first exhaust gas pipe 32 shown in FIG.

この排気熱交換器31では、バーナ排ガスと冷媒タンク30から供給された冷媒W2との間で熱交換がなされ、冷媒W2が加熱されると共にバーナ排ガスに含まれる水蒸気が凝縮される。排気熱交換器31で生成された凝縮水(蒸留水)は、改質水W1として改質水タンク24に回収される。改質水タンク24に回収された改質水W1は、改質水供給管26を通じて改質触媒72へ供給され、図2に示す改質触媒72にて水蒸気改質用の水蒸気として利用される。なお、水分の除去されたバーナ排ガスは、第2排ガス管34を介して外部に排出される。 In the exhaust heat exchanger 31, heat exchange is performed between the burner exhaust gas and the refrigerant W2 supplied from the refrigerant tank 30, the refrigerant W2 is heated, and the water vapor contained in the burner exhaust gas is condensed. The condensed water (distilled water) generated in the exhaust heat exchanger 31 is collected in the reformed water tank 24 as reformed water W1. The reformed water W1 recovered in the reformed water tank 24 is supplied to the reforming catalyst 72 through the reforming water supply pipe 26, and is used as steam for steam reforming in the reforming catalyst 72 shown in FIG. .. The burner exhaust gas from which the water has been removed is discharged to the outside through the second exhaust gas pipe 34.

また、図1に示す熱回収ポンプ40を稼動させることで、第1の循環経路118は、冷媒タンク30と排気熱交換器31との間で冷媒W2を循環させる。このため、冷媒タンク30内の下側の冷媒W2は配管36を介して排気熱交換器31へ供給され、排気熱交換器31で加熱された後、冷媒タンク30の上側に戻り、これによって冷媒タンク内の冷媒W2の温度が上側から下側に向けて徐々に上昇する。 Further, by operating the heat recovery pump 40 shown in FIG. 1, the first circulation path 118 circulates the refrigerant W2 between the refrigerant tank 30 and the exhaust heat exchanger 31. Therefore, the lower refrigerant W2 in the refrigerant tank 30 is supplied to the exhaust heat exchanger 31 via the pipe 36, is heated by the exhaust heat exchanger 31, and then returns to the upper side of the refrigerant tank 30, thereby causing the refrigerant. The temperature of the refrigerant W2 in the tank gradually rises from the upper side to the lower side.

ここで、燃料電池システム10では、発電に用いる改質水W1は、水蒸気を含んだバーナ排ガスから回収するため、バーナ排ガスを冷却する必要がある。その際、十分な量の水を回収するために、バーナ排ガスを一定温度(例えば、47°C)以下まで冷却する必要がある。 Here, in the fuel cell system 10, the reformed water W1 used for power generation is recovered from the burner exhaust gas containing water vapor, so that it is necessary to cool the burner exhaust gas. At that time, in order to recover a sufficient amount of water, it is necessary to cool the burner exhaust gas to a certain temperature (for example, 47 ° C.) or less.

バーナ排ガスの冷却には、熱回収水(冷媒W2)と熱交換する方法をとるが、例えば、発電を行っており、かつ、湯の使用が少ない場合などで、冷媒タンク30が満蓄になる等の状況により熱回収水温が上昇してくると、バーナ排ガスを十分には冷却できなくなり、十分な量の改質水W1を確保できなくなる。そのため、熱回収水の温度は一定(例えば、44°C)以下に保つ必要があり、配管36に冷媒W2の熱を外部に放出可能とする冷却部42を配置し、必要に応じて冷媒W2の冷却を行う。 To cool the burner exhaust gas, a method of exchanging heat with heat recovery water (refrigerant W2) is used. For example, when power is being generated and hot water is used in a small amount, the refrigerant tank 30 becomes full. When the heat recovery water temperature rises due to such a situation, the burner exhaust gas cannot be sufficiently cooled, and a sufficient amount of reformed water W1 cannot be secured. Therefore, it is necessary to keep the temperature of the heat recovery water below a certain level (for example, 44 ° C), and a cooling unit 42 that can release the heat of the refrigerant W2 to the outside is arranged in the pipe 36, and the refrigerant W2 is required. Cool down.

また、ユーザが図示せぬ蛇口を開放して出湯要求をしたときに、温められた冷媒タンク30の冷媒W2は、冷媒タンク30で、外部より供給された上水との間で熱交換を行う。さらに、冷媒タンク30で温められた上水は、排出管54を流れて筐体16の外部へ排出され、出湯される。 Further, when the user opens a faucet (not shown) and requests hot water, the refrigerant W2 of the warmed refrigerant tank 30 exchanges heat with the clean water supplied from the outside in the refrigerant tank 30. .. Further, the clean water warmed in the refrigerant tank 30 flows through the discharge pipe 54 and is discharged to the outside of the housing 16 to be discharged.

なお、上水を温める必要がない場合には、遮断部材56、58が上水の流れを遮断し、上水は、連結管60を流れて筐体16の外部へ排出される。 When it is not necessary to heat the clean water, the blocking members 56 and 58 block the flow of the clean water, and the clean water flows through the connecting pipe 60 and is discharged to the outside of the housing 16.

(要部構成)
次に、入力部210、改質水タンク24、水量センサ214、取出し機構220、及び凝縮水の生成量を増加させる増加信号を受け取り、制御装置70が各部を制御する構成等について説明する。
(Main part composition)
Next, the input unit 210, the reforming water tank 24, the water amount sensor 214, the take-out mechanism 220, and the configuration in which the control device 70 controls each unit by receiving an increase signal for increasing the amount of condensed water generated will be described.

−入力部210−
入力部210は、凝縮水の生成量を増加させる増加指示、及び後述する取出しポンプ224を稼動させる稼動指示をユーザがリモコンで入力できるように、図1に示されるように、筐体16の外部に配置されている。
-Input unit 210-
The input unit 210 is outside the housing 16 as shown in FIG. 1 so that the user can input an increase instruction for increasing the amount of condensed water generated and an operation instruction for operating the take-out pump 224, which will be described later, with the remote controller. It is located in.

この構成において、ユーザによって凝縮水の生成量を増加させる増加指示が入力部210へ入力されると、制御装置70は、凝縮水の生成量を増加させる増加信号を受け取る。この増加信号を受け取ると、詳細は後述するが、凝縮水の生成量が増加し、増加した凝縮水が、筐体16から外部へ供給される。そして、供給された水は、ユーザによって雑用水として使用される。 In this configuration, when an increase instruction for increasing the amount of condensed water produced is input to the input unit 210 by the user, the control device 70 receives an increase signal for increasing the amount of condensed water produced. Upon receiving this increase signal, the amount of condensed water generated increases, and the increased condensed water is supplied from the housing 16 to the outside, which will be described in detail later. Then, the supplied water is used as miscellaneous water by the user.

−改質水タンク24、水量センサ214−
改質水タンク24は、図4に示されるように、上方が開放された箱型とされている。水量センサ214は、一例として静電容量式の水量センサで、改質水W1の水位を検知することで改質水W1の量を検知するようになっている。
-Modified water tank 24, water volume sensor 214-
As shown in FIG. 4, the reforming water tank 24 has a box shape with an open upper part. The water amount sensor 214 is, for example, a capacitance type water amount sensor, which detects the amount of reformed water W1 by detecting the water level of the reformed water W1.

この構成において、制御装置70は、水量センサ214の検知結果により、改質水タンク24内の改質水W1の量を取得する。具体的には、制御装置70は、水量センサ214の検知結果により、発電部17を稼動させるために必要となる基準値K1(図4参照)に対する改質水W1の未達量及び過達量を取得する。改質水タンク24内の改質水W1の量が基準値K1未満の場合に、制御装置70は、凝縮水の生成量を増加させる増加信号を受け取る。この増加信号を受け取ると、詳細は後述するが、凝縮水の生成量が増加し、増加した凝縮水によって、改質水タンク24内の改質水W1が、基準値K1に達する。 In this configuration, the control device 70 acquires the amount of reformed water W1 in the reformed water tank 24 based on the detection result of the water amount sensor 214. Specifically, the control device 70 determines that the reformed water W1 has not reached or exceeded the reference value K1 (see FIG. 4) required to operate the power generation unit 17 based on the detection result of the water amount sensor 214. To get. When the amount of reformed water W1 in the reformed water tank 24 is less than the reference value K1, the control device 70 receives an increase signal that increases the amount of condensed water produced. Upon receiving this increase signal, the amount of condensed water produced increases, and the increased condensed water causes the reformed water W1 in the reforming water tank 24 to reach the reference value K1, which will be described in detail later.

−取出し機構220−
取出し機構220は、図4に示されるように、取出し配管222と、取出しポンプ224と、取出し口228とを備えている。
− Extraction mechanism 220−
As shown in FIG. 4, the take-out mechanism 220 includes a take-out pipe 222, a take-out pump 224, and a take-out port 228.

取出し配管222は、L字状とされており、水平方向に延びている水平部222aと、垂直方向に延びている垂直部222bとを有している。水平部222aの一端は、改質水タンク24の側板24aの外側において基準値K1の上方部分に取り付けられている。具体的には、基準値K1を超えた改質水W1が水平部222aへ流れ込むように、水平部222aの一端が、改質水タンク24の側板24aの外側に取り付けられている。さらに、垂直部222bは、水平部222aの他端から下方へ延びており、垂直部222bの下端は、筐体16の底板16aに達している。 The take-out pipe 222 has an L-shape, and has a horizontal portion 222a extending in the horizontal direction and a vertical portion 222b extending in the vertical direction. One end of the horizontal portion 222a is attached to an upper portion of the reference value K1 on the outside of the side plate 24a of the reforming water tank 24. Specifically, one end of the horizontal portion 222a is attached to the outside of the side plate 24a of the reforming water tank 24 so that the reforming water W1 exceeding the reference value K1 flows into the horizontal portion 222a. Further, the vertical portion 222b extends downward from the other end of the horizontal portion 222a, and the lower end of the vertical portion 222b reaches the bottom plate 16a of the housing 16.

取出しポンプ224は、取出し配管222の水平部222aに設けられており、改質水タンク24に貯留されている改質水W1を改質水タンク24から取り出すようになっている。取出し口228は、取出し配管222の垂直部222bの下端部に取り付けられており、垂直部222bの下端部を筐体16の底板16aに取り付けている。 The take-out pump 224 is provided in the horizontal portion 222a of the take-out pipe 222, and the reforming water W1 stored in the reforming water tank 24 is taken out from the reforming water tank 24. The take-out port 228 is attached to the lower end of the vertical portion 222b of the take-out pipe 222, and the lower end of the vertical portion 222b is attached to the bottom plate 16a of the housing 16.

この構成において、改質水タンク24に貯留されている改質水W1の量が基準値K1を超えているときに、入力部210に取出しポンプ224を稼動させる稼動指示が入力されると、取出しポンプ224が、改質水タンク24に貯留されている改質水W1を改質水タンク24から取り出す。さらに、改質水タンク24から取り出された改質水W1は、取出し配管222を流れ、取出し口228を流れて、筐体16から外部へ供給される。 In this configuration, when the amount of reformed water W1 stored in the reformed water tank 24 exceeds the reference value K1, when an operation instruction for operating the take-out pump 224 is input to the input unit 210, take-out is performed. The pump 224 takes out the reforming water W1 stored in the reforming water tank 24 from the reforming water tank 24. Further, the reforming water W1 taken out from the reforming water tank 24 flows through the take-out pipe 222, flows through the take-out port 228, and is supplied to the outside from the housing 16.

−制御装置70−
図3に示す制御装置70が、凝縮水の生成量を増加させる増加信号を受け取っていない場合には、排気熱交換器31で生成される凝縮水の量を電池モジュール18へ供給される改質水W1の量だけに基づいて決める通常モードで、電池ユニット12の各部を制御する。
-Control device 70-
When the control device 70 shown in FIG. 3 does not receive an increase signal that increases the amount of condensed water produced, the amount of condensed water generated by the exhaust heat exchanger 31 is supplied to the battery module 18 for modification. Each part of the battery unit 12 is controlled in a normal mode determined based only on the amount of water W1.

さらに、制御装置70は、前述した増加信号を受け取ると、電池ユニット12を通常モードから凝縮水を増加させる増加モードへ切り替える。具体的には、制御装置70は、熱回収ポンプ40、冷却部42、及び空気ブロワ86を制御して凝縮水を増加させる。なお、制御装置70の各部の制御の詳細については、後述する要部構成の作用と共に説明する。 Further, when the control device 70 receives the increase signal described above, the control device 70 switches the battery unit 12 from the normal mode to the increase mode in which the condensed water is increased. Specifically, the control device 70 controls the heat recovery pump 40, the cooling unit 42, and the air blower 86 to increase the condensed water. The details of the control of each part of the control device 70 will be described together with the operation of the main part configuration described later.

(要部構成の作用)
要部構成の作用について、図5に示すフロー図と共に説明する。
(Action of main part composition)
The operation of the main part configuration will be described together with the flow chart shown in FIG.

燃料電池システム10を稼動させると、ステップS100で、制御装置70は、電池ユニット12を通常モードで稼働させる。なお、通常モードでは、取出しポンプ224は、稼動していない。 When the fuel cell system 10 is operated, in step S100, the control device 70 operates the battery unit 12 in the normal mode. In the normal mode, the take-out pump 224 is not operating.

次に、ステップS200で、制御装置70が、凝縮水の生成量を増加させる増加信号を受け取ったか否かを判断する。具体的には、制御装置70は、改質水タンク24に貯留されている改質水W1の量が基準値K1未満の場合に、又はユーザからの凝縮水の生成量を増加させる増加指示が入力部210へ入力された場合に、凝縮水の生成量を増加させる増加信号を受け取る。 Next, in step S200, it is determined whether or not the control device 70 has received an increase signal that increases the amount of condensed water produced. Specifically, the control device 70 is instructed to increase the amount of condensed water generated from the user when the amount of reformed water W1 stored in the reformed water tank 24 is less than the reference value K1. When input to the input unit 210, it receives an increase signal that increases the amount of condensed water produced.

増加信号を受け取った場合は、ステップS300へ移行し、増加信号を受け取っていないと判断した場合は、再度ステップS200で、制御装置70は、前述した判断を行う。つまり、増加信号を受け取っていない場合は、通常モードが継続される。 When the increase signal is received, the process proceeds to step S300, and when it is determined that the increase signal is not received, the control device 70 makes the above-mentioned determination again in step S200. That is, if no increase signal is received, the normal mode is continued.

次に、ステップS300で、制御装置70は、電池ユニット12を通常モードから凝縮水を増加させる増加モードへ切り替える。具体的には、制御装置70は、図1に示す冷却部42を制御し、冷却部42の運動量を大きくすることで、冷媒W2の冷却量を大きくさせる。本実施形態では、一例として、冷却部42の運動量を、通常モードのときの運動量から20〔%〕増加させる。 Next, in step S300, the control device 70 switches the battery unit 12 from the normal mode to the increasing mode in which the condensed water is increased. Specifically, the control device 70 controls the cooling unit 42 shown in FIG. 1 and increases the momentum of the cooling unit 42 to increase the cooling amount of the refrigerant W2. In the present embodiment, as an example, the momentum of the cooling unit 42 is increased by 20% from the momentum in the normal mode.

冷却部42の運動量を大きくすることで、排気熱交換器31へ供給される冷媒W2の温度が通常モードのときの温度に対して低下する。冷媒W2の温度が低下することで、排気熱交換器31でのバーナ排ガスと冷媒W2との熱交換量が増加する。バーナ排ガスと冷媒W2との熱交換量が増加することで、排気熱交換器31で生成される凝縮水は、増加して改質水W1として改質水タンク24に回収される。 By increasing the momentum of the cooling unit 42, the temperature of the refrigerant W2 supplied to the exhaust heat exchanger 31 is lowered with respect to the temperature in the normal mode. As the temperature of the refrigerant W2 decreases, the amount of heat exchange between the burner exhaust gas and the refrigerant W2 in the exhaust heat exchanger 31 increases. As the amount of heat exchange between the burner exhaust gas and the refrigerant W2 increases, the condensed water generated in the exhaust heat exchanger 31 increases and is recovered in the reformed water tank 24 as reformed water W1.

さらに、制御装置70は、図1に示す熱回収ポンプ40の回転数を増加させる。換言すれば、制御装置70は、単位時間当たりに排気熱交換器31を通過する冷媒W2の量を増加させる。本実施形態では、一例として、熱回収ポンプ40の回転数を、通常モードのときの回転数から20〔%〕増加させる。 Further, the control device 70 increases the rotation speed of the heat recovery pump 40 shown in FIG. In other words, the control device 70 increases the amount of refrigerant W2 passing through the exhaust heat exchanger 31 per unit time. In the present embodiment, as an example, the rotation speed of the heat recovery pump 40 is increased by 20% from the rotation speed in the normal mode.

熱回収ポンプ40の回転数を増加させることで、単位時間当たりに排気熱交換器31を通過する冷媒W2の量が増加する。排気熱交換器31を通過する冷媒W2の量が増加することで、排気熱交換器31でのバーナ排ガスと冷媒W2との熱交換量が増加する。バーナ排ガスと冷媒W2との熱交換量が増加することで、排気熱交換器31で生成される凝縮水は、増加して改質水W1として改質水タンク24に回収される。 By increasing the rotation speed of the heat recovery pump 40, the amount of the refrigerant W2 passing through the exhaust heat exchanger 31 per unit time increases. As the amount of the refrigerant W2 passing through the exhaust heat exchanger 31 increases, the amount of heat exchange between the burner exhaust gas and the refrigerant W2 in the exhaust heat exchanger 31 increases. As the amount of heat exchange between the burner exhaust gas and the refrigerant W2 increases, the condensed water generated in the exhaust heat exchanger 31 increases and is recovered in the reformed water tank 24 as reformed water W1.

さらに、制御装置70は、図1に示す空気ブロワ86の回転数を減少させる。換言すれば、制御装置70は、燃料電池スタック76の空気極84への空気の供給量を減少させる。本実施形態では、一例として、空気ブロワ86の回転数を、通常モードのときの回転数から20〔%〕減少させる。 Further, the control device 70 reduces the rotation speed of the air blower 86 shown in FIG. In other words, the control device 70 reduces the amount of air supplied to the air electrode 84 of the fuel cell stack 76. In the present embodiment, as an example, the rotation speed of the air blower 86 is reduced by 20% from the rotation speed in the normal mode.

空気ブロワ86の回転数を減少させることで、図2に示す燃料電池スタック76の空気極84へ供給される空気の量が減少する。これにより、バーナ排ガスの露点が上昇する。つまり、バーナ排ガスに含まれる水蒸気が凝縮する温度が上昇する。 By reducing the rotation speed of the air blower 86, the amount of air supplied to the air electrode 84 of the fuel cell stack 76 shown in FIG. 2 is reduced. As a result, the dew point of the burner exhaust gas rises. That is, the temperature at which the water vapor contained in the burner exhaust gas condenses rises.

バーナ排ガスに含まれる水蒸気が凝縮する温度が上昇することで、排気熱交換器31でのバーナ排ガスと冷媒W2との熱交換量が増加する。バーナ排ガスと冷媒W2との熱交換量が増加することで、排気熱交換器31で生成される凝縮水は、増加して改質水W1として改質水タンク24に回収される。 As the temperature at which the water vapor contained in the burner exhaust gas condenses rises, the amount of heat exchange between the burner exhaust gas and the refrigerant W2 in the exhaust heat exchanger 31 increases. As the amount of heat exchange between the burner exhaust gas and the refrigerant W2 increases, the condensed water generated in the exhaust heat exchanger 31 increases and is recovered in the reformed water tank 24 as reformed water W1.

そして、取出しポンプ224は、基準値K1を超えている改質水W1を改質水タンク24から取り出す。改質水タンク24から取り出された改質水W1は、取出し配管222を流れ、取出し口228を流れて、筐体16から外部へ供給される。そして、外部へ供給された水は、ユーザによって使用される。 Then, the take-out pump 224 takes out the reforming water W1 exceeding the reference value K1 from the reforming water tank 24. The reforming water W1 taken out from the reforming water tank 24 flows through the take-out pipe 222, flows through the take-out port 228, and is supplied to the outside from the housing 16. Then, the water supplied to the outside is used by the user.

次に、ステップS400で、制御装置70は、凝縮水の生成量を増加させる増加信号が取り消されたか否かを判断する。具体的には、制御装置70は、改質水タンク24に貯留されている改質水W1の量が基準値K1に達した場合で、かつ、ユーザからの凝縮水の生成量を増加させる増加指示の取り消しが入力部210へ入力された場合に、増加信号が取り消されたと判断する。 Next, in step S400, the control device 70 determines whether or not the increase signal that increases the amount of condensed water produced has been cancelled. Specifically, the control device 70 increases the amount of condensed water generated from the user when the amount of reformed water W1 stored in the reformed water tank 24 reaches the reference value K1. When the cancellation of the instruction is input to the input unit 210, it is determined that the increase signal has been canceled.

増加信号が消滅したと判断した場合は、ステップS500へ移行し、増加信号が取り消されていないと判断した場合は、再度ステップS400で、制御装置70は、前述した判断を行う。つまり、増加信号が取り消されていないと判断した場合は、増加モードが継続される。 If it is determined that the increase signal has disappeared, the process proceeds to step S500, and if it is determined that the increase signal has not been canceled, the control device 70 makes the above-mentioned determination again in step S400. That is, if it is determined that the increase signal has not been canceled, the increase mode is continued.

次に、ステップS500で、制御装置70は、電池ユニット12を増加モードから通常モードへ切り替える。 Next, in step S500, the control device 70 switches the battery unit 12 from the increase mode to the normal mode.

具体的には、制御装置70は、図4に示す取出しポンプ224が稼動している場合には、取出しポンプ224を非稼動とする。さらに、制御装置70は、図1に示す冷却部42の運動量を小さくさせ、通常モードの運動量に戻す。また、制御装置70は、図1に示す熱回収ポンプ40の回転数を減少させ、通常モードの回転数に戻す。さらに、制御装置70は、図1に示す空気ブロワ86の回転数を増加させ、通常モードの回転数に戻す。 Specifically, the control device 70 deactivates the take-out pump 224 when the take-out pump 224 shown in FIG. 4 is in operation. Further, the control device 70 reduces the momentum of the cooling unit 42 shown in FIG. 1 and returns it to the momentum of the normal mode. Further, the control device 70 reduces the rotation speed of the heat recovery pump 40 shown in FIG. 1 and returns it to the rotation speed of the normal mode. Further, the control device 70 increases the rotation speed of the air blower 86 shown in FIG. 1 and returns it to the rotation speed of the normal mode.

ステップS500で、制御装置70が電池ユニット12を増加モードから通常モードへ切り替えると、ステップS200へ移行して、前述した工程が繰り返される。 When the control device 70 switches the battery unit 12 from the increase mode to the normal mode in step S500, the process proceeds to step S200, and the above-described steps are repeated.

(まとめ)
以上説明したように、制御装置70が凝縮水の生成量を増加させる増加信号を受け取ると、制御装置70は、電池ユニット12を通常モードから増加モードへ切り替える。これにより、排気熱交換器31で生成される凝縮水は、増加して改質水W1として改質水タンク24に回収される。このように、ユーザによる凝縮水の生成量を増加させる増加指示によって、凝縮水の生成量を増加させることができる。
(Summary)
As described above, when the control device 70 receives the increase signal for increasing the amount of condensed water produced, the control device 70 switches the battery unit 12 from the normal mode to the increase mode. As a result, the condensed water generated in the exhaust heat exchanger 31 is increased and collected in the reformed water tank 24 as reformed water W1. In this way, the amount of condensed water produced can be increased by the user's instruction to increase the amount of condensed water produced.

また、燃料電池システム10では、取出し機構220が、改質水タンク24に貯留される増加した改質水W1を、改質水タンク24から取り出し、改質水W1が筐体16から外部へ供給される。これにより、ユーザは、外部へ供給された水を雑用水として使用することができる。 Further, in the fuel cell system 10, the take-out mechanism 220 takes out the increased reformed water W1 stored in the reformed water tank 24 from the reformed water tank 24, and the reformed water W1 is supplied from the housing 16 to the outside. Will be done. As a result, the user can use the water supplied to the outside as miscellaneous water.

また、制御装置70が凝縮水の生成量を増加させる増加信号を受け取ると、制御装置70は、冷却部42の運動量を大きくすること、熱回収ポンプ40の回転数の増加、及び空気ブロワ86の回転数の減少、の全てを実行した。このため、何れか一つを実行する場合と比して、凝縮水の生成量を増加させることができる。 Further, when the control device 70 receives an increase signal for increasing the amount of condensed water produced, the control device 70 increases the momentum of the cooling unit 42, increases the rotation speed of the heat recovery pump 40, and increases the rotation speed of the air blower 86. All of the reduction of the number of revolutions was performed. Therefore, the amount of condensed water produced can be increased as compared with the case where any one of them is executed.

また、ユーザからの凝縮水の生成量を増加させる増加指示が入力部210へ入力されると、制御装置70が凝縮水の生成量を増加させる増加信号を受け取り、制御装置70は、電池ユニット12を通常モードから増加モードへ切り替える。このように、ユーザからの凝縮水の生成量を増加させる増加指示が入力部210へ入力されることで、凝縮水の生成量を増加させることができる。 Further, when an increase instruction for increasing the amount of condensed water generated from the user is input to the input unit 210, the control device 70 receives an increase signal for increasing the amount of condensed water generated, and the control device 70 receives the increase signal for increasing the amount of condensed water generated. Switch from normal mode to increase mode. In this way, the amount of condensed water produced can be increased by inputting an increase instruction from the user to the input unit 210 to increase the amount of condensed water produced.

また、改質水タンク24に貯留されている改質水W1の量が基準値K1未満になると、制御装置70が凝縮水の生成量を増加させる増加信号を受け取る。そして、制御装置70は、電池ユニット12を通常モードから増加モードへ切り替える。これにより、凝縮水によって、電池モジュール18へ供給する改質水W1を賄うことができる。 Further, when the amount of reformed water W1 stored in the reformed water tank 24 becomes less than the reference value K1, the control device 70 receives an increase signal for increasing the amount of condensed water produced. Then, the control device 70 switches the battery unit 12 from the normal mode to the increase mode. As a result, the condensed water can supply the reformed water W1 supplied to the battery module 18.

<第2実施形態>
本発明の第2実施形態に係る燃料電池システム310を図6にしたがって説明する。なお、第2実施形態の燃料電池システム310については、第1実施形態の燃料電池システムと異なる部分を主に説明する。
<Second Embodiment>
The fuel cell system 310 according to the second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The fuel cell system 310 of the second embodiment will be mainly described as being different from the fuel cell system of the first embodiment.

(構成)
燃料電池システム310は、図6に示されるように、改質水タンク324と、水量センサ314と、取出し機構320とを備えている。
(Constitution)
As shown in FIG. 6, the fuel cell system 310 includes a reforming water tank 324, a water amount sensor 314, and a take-out mechanism 320.

−改質水タンク324−
改質水タンク324は、上方が開放された箱型とされている。水量センサ314は、一例として静電容量式の水量センサで、改質水W1の水位を検知することで改質水W1の量を検知するようになっている。
-Modified water tank 324
The reforming water tank 324 has a box shape with an open upper part. The water amount sensor 314 is, for example, a capacitance type water amount sensor, and detects the amount of the reforming water W1 by detecting the water level of the reforming water W1.

−取出し機構320−
取出し機構320は、図6に示されるように、取出し配管322と、取出し口328と、取出し弁330と、排出管344とを備えている。
-Removal mechanism 320-
As shown in FIG. 6, the take-out mechanism 320 includes a take-out pipe 322, a take-out port 328, a take-out valve 330, and a discharge pipe 344.

取出し配管322は、L字状とされており、水平方向に延びている水平部322aと、垂直方向に延びている垂直部322bとを有している。水平部322aの一端は、改質水タンク324の側板324aにおいて基準値K1の上方部分に取り付けられている。具体的には、水平部322aの一端は、基準値K1を超えた改質水W1が水平部322aへ流れ込むように改質水タンク324の側板324aに取り付けられている。さらに、垂直部322bは、水平部322aの他端から下方へ延びており、垂直部322bの下端は、筐体16の底板16aに達している。 The take-out pipe 322 is L-shaped and has a horizontal portion 322a extending in the horizontal direction and a vertical portion 322b extending in the vertical direction. One end of the horizontal portion 322a is attached to the upper portion of the reference value K1 in the side plate 324a of the reforming water tank 324. Specifically, one end of the horizontal portion 322a is attached to the side plate 324a of the reforming water tank 324 so that the reforming water W1 exceeding the reference value K1 flows into the horizontal portion 322a. Further, the vertical portion 322b extends downward from the other end of the horizontal portion 322a, and the lower end of the vertical portion 322b reaches the bottom plate 16a of the housing 16.

取出し口328は、取出し配管322の垂直部322bの下端部に取り付けられており、取出し配管322の垂直部322bの下端部を筐体16の底板16aに取り付けている。取出し弁330は、取出し配管322の垂直部322bに設けられており、取出し配管322に形成された流路を開閉するようになっている。 The take-out port 328 is attached to the lower end of the vertical portion 322b of the take-out pipe 322, and the lower end of the vertical portion 322b of the take-out pipe 322 is attached to the bottom plate 16a of the housing 16. The take-out valve 330 is provided in the vertical portion 322b of the take-out pipe 322, and opens and closes the flow path formed in the take-out pipe 322.

排出管344は、L字状とされており、水平方向に延びている水平部344aと、垂直方向に延びている垂直部344bとを有している。水平部344aの一端は、改質水タンク324の側板324aにおいて上端部分に取り付けられている。具体的には、水平部344aの一端は、改質水タンク324から溢れ出ようとする改質水W1が水平部344aへ流れ込むように改質水タンク324の側板324aに取り付けられている。 The discharge pipe 344 has an L-shape and has a horizontal portion 344a extending in the horizontal direction and a vertical portion 344b extending in the vertical direction. One end of the horizontal portion 344a is attached to the upper end portion of the side plate 324a of the reforming water tank 324. Specifically, one end of the horizontal portion 344a is attached to the side plate 324a of the reforming water tank 324 so that the reforming water W1 that is about to overflow from the reforming water tank 324 flows into the horizontal portion 344a.

さらに、垂直部344bは、水平部344aの他端から下方へ延びており、垂直部344bの下端は、筐体16の底板16aに達している。 Further, the vertical portion 344b extends downward from the other end of the horizontal portion 344a, and the lower end of the vertical portion 344b reaches the bottom plate 16a of the housing 16.

この構成において、電池ユニット12を増加モードで稼働させて、改質水タンク324に貯留されている改質水W1が基準値K1を超えると、基準値K1を超えた改質水W1が取出し配管322へ流れ込む。そして、ユーザが取出し弁330を開放することで、改質水W1が、取出し口328を流れて、筐体16から外部へ供給される。そして、外部へ供給された水は、ユーザによって使用される。 In this configuration, when the battery unit 12 is operated in the increase mode and the reforming water W1 stored in the reforming water tank 324 exceeds the reference value K1, the reforming water W1 exceeding the reference value K1 is taken out from the piping. It flows into 322. Then, when the user opens the take-out valve 330, the reforming water W1 flows through the take-out port 328 and is supplied from the housing 16 to the outside. Then, the water supplied to the outside is used by the user.

また、改質水タンク324に貯留されている改質水W1が増加して改質水タンク324から溢れ出ようとすると、溢れ出ようとする改質水W1は、排出管344へ流れ込む。そして、排出管344へ流れ込んだ改質水W1は、筐体16から排出される。 Further, when the reforming water W1 stored in the reforming water tank 324 increases and tries to overflow from the reforming water tank 324, the reforming water W1 to overflow flows into the discharge pipe 344. Then, the reforming water W1 that has flowed into the discharge pipe 344 is discharged from the housing 16.

このように、燃料電池システム310では、改質水タンク324から溢れ出ようとする改質水W1を、筐体16から排出することができる。他の作用については、第1実施形態と同様である。 In this way, in the fuel cell system 310, the reforming water W1 that is about to overflow from the reforming water tank 324 can be discharged from the housing 16. Other actions are the same as in the first embodiment.

<第3実施形態>
本発明の第3実施形態に係る燃料電池システム410を図7にしたがって説明する。なお、第3実施形態の燃料電池システム410については、第1実施形態の燃料電池システムと異なる部分を主に説明する。
<Third Embodiment>
The fuel cell system 410 according to the third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The fuel cell system 410 of the third embodiment will be mainly described as being different from the fuel cell system of the first embodiment.

(構成)
燃料電池システム410は、図7に示されるように、改質水タンク24と、水量センサ214と、取出し機構420とを備えている。
(Constitution)
As shown in FIG. 7, the fuel cell system 410 includes a reforming water tank 24, a water amount sensor 214, and a take-out mechanism 420.

−取出し機構420−
取出し機構420は、図7に示されるように、中継配管422と、貯水タンク428と、取出し配管430と、取出し弁434と、排出管436とを備えている。
− Extraction mechanism 420−
As shown in FIG. 7, the take-out mechanism 420 includes a relay pipe 422, a water storage tank 428, a take-out pipe 430, a take-out valve 434, and a discharge pipe 436.

中継配管422は、クランク状とされており、水平方向に延びている水平部422aと、水平部422bと、垂直方向に延びている垂直部422cとを有している。水平部422aの一端は、改質水タンク24の側板24aにおいて基準値K1の上方部分に取り付けられている。具体的には、水平部422aの一端は、基準値K1を超えた改質水W1が水平部422aへ流れ込むように改質水タンク24の側板24aに取り付けられている。さらに、垂直部422cは、水平部422aの他端から下方へ延びている。また、水平部422bは、垂直部422cの下端から水平方向に延びており、筐体16の側板16bを貫通しており、水平部422bの先端は、筐体16の外部に突出している。 The relay pipe 422 has a crank shape, and has a horizontal portion 422a extending in the horizontal direction, a horizontal portion 422b, and a vertical portion 422c extending in the vertical direction. One end of the horizontal portion 422a is attached to the upper portion of the reference value K1 in the side plate 24a of the reforming water tank 24. Specifically, one end of the horizontal portion 422a is attached to the side plate 24a of the reforming water tank 24 so that the reforming water W1 exceeding the reference value K1 flows into the horizontal portion 422a. Further, the vertical portion 422c extends downward from the other end of the horizontal portion 422a. Further, the horizontal portion 422b extends in the horizontal direction from the lower end of the vertical portion 422c, penetrates the side plate 16b of the housing 16, and the tip of the horizontal portion 422b projects to the outside of the housing 16.

貯水タンク428は、上下方向に延びている直方体状であり、筐体16の外部で筐体16の側方に配置されている。貯水タンク428の底板428aは、上下方向において、改質水タンク24の下端に対して下方に配置されている。また、貯水タンク428の天板428bは、上下方向において、改質水タンク24の上端と同様の位置に配置されている。さらに、貯水タンク428の側板428cには、中継配管422の水平部422bの先端が取り付けられている。 The water storage tank 428 has a rectangular parallelepiped shape extending in the vertical direction, and is arranged on the side of the housing 16 outside the housing 16. The bottom plate 428a of the water storage tank 428 is arranged below the lower end of the reforming water tank 24 in the vertical direction. Further, the top plate 428b of the water storage tank 428 is arranged at the same position as the upper end of the reforming water tank 24 in the vertical direction. Further, the tip of the horizontal portion 422b of the relay pipe 422 is attached to the side plate 428c of the water storage tank 428.

取出し配管430は、貯水タンク428の底板428aに取り付けられており、底板428aから下方へ延びている。取出し弁434は、取出し配管430に設けられており、取出し配管430に形成された流路を開閉するようになっている。 The take-out pipe 430 is attached to the bottom plate 428a of the water storage tank 428, and extends downward from the bottom plate 428a. The take-out valve 434 is provided in the take-out pipe 430 so as to open and close the flow path formed in the take-out pipe 430.

排出管436は、L字状とされており、水平方向に延びている水平部436aと、垂直方向に延びている垂直部436bとを有している。水平部436aの一端は、貯水タンク428の側板428cと反対側に配置されている貯水タンク428の側板428dにおいて上端部分に取り付けられている。さらに、垂直部436bは、水平部436aの他端から下方へ延びている。 The discharge pipe 436 is L-shaped and has a horizontal portion 436a extending in the horizontal direction and a vertical portion 436b extending in the vertical direction. One end of the horizontal portion 436a is attached to the upper end portion of the side plate 428d of the water storage tank 428 arranged on the opposite side to the side plate 428c of the water storage tank 428. Further, the vertical portion 436b extends downward from the other end of the horizontal portion 436a.

この構成において、電池ユニット12を増加モードで稼働させて、改質水タンク24に貯留されている改質水W1が基準値K1を超えると、基準値K1を超えた改質水W1が、中継配管422へ流れ込む。そして、中継配管422へ流れ込んだ改質水W1は、筐体16の外部に配置された貯水タンク428へ流出して貯水タンク428に貯留される。さらに、ユーザが取出し弁434を開放することで、貯水タンク428に貯留された改質水W1が、取出し配管430を流れて、貯水タンク428の外部へ供給される。 In this configuration, when the battery unit 12 is operated in the increase mode and the reforming water W1 stored in the reforming water tank 24 exceeds the reference value K1, the reforming water W1 exceeding the reference value K1 relays. It flows into the pipe 422. Then, the reformed water W1 that has flowed into the relay pipe 422 flows out to the water storage tank 428 arranged outside the housing 16 and is stored in the water storage tank 428. Further, when the user opens the take-out valve 434, the reformed water W1 stored in the water storage tank 428 flows through the take-out pipe 430 and is supplied to the outside of the water storage tank 428.

また、貯水タンク428に貯留されている改質水W1が増加して改質水W1が貯水タンク428に取り付けられた排出管436の水平部436aの一端に達すると、水平部436aの一端に達した改質水W1は、排出管436へ流れ込む。そして、排出管436へ流れ込んだ改質水W1は、排出管436を流れて、貯水タンク428から排出される。 Further, when the reformed water W1 stored in the water storage tank 428 increases and the reformed water W1 reaches one end of the horizontal portion 436a of the discharge pipe 436 attached to the water storage tank 428, it reaches one end of the horizontal portion 436a. The reformed water W1 flows into the discharge pipe 436. Then, the reforming water W1 that has flowed into the discharge pipe 436 flows through the discharge pipe 436 and is discharged from the water storage tank 428.

このように、燃料電池システム410では、増加した改質水W1を貯水タンク428に一旦貯水することができる。他の作用については、第1実施形態と同様である。 In this way, in the fuel cell system 410, the increased reformed water W1 can be temporarily stored in the water storage tank 428. Other actions are the same as in the first embodiment.

<第4実施形態>
本発明の第4実施形態に係る燃料電池システム510を図8にしたがって説明する。なお、第4実施形態の燃料電池システム510については、第1実施形態の燃料電池システムと異なる部分を主に説明する。
<Fourth Embodiment>
The fuel cell system 510 according to the fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The fuel cell system 510 of the fourth embodiment will be mainly described as being different from the fuel cell system of the first embodiment.

図8(A)(B)に示されるように、燃料電池システム510の冷媒タンク530の天井壁530aには、開口は形成されておらず、冷媒タンク530は、冷媒W2が充填された加圧式タンクとされている。また、燃料電池システム510には、上水熱交換器が設けられていない。冷媒タンク530は、冷媒貯留部の一例である。 As shown in FIGS. 8A and 8B, the ceiling wall 530a of the refrigerant tank 530 of the fuel cell system 510 is not formed with an opening, and the refrigerant tank 530 is a pressurized type filled with the refrigerant W2. It is said to be a tank. Further, the fuel cell system 510 is not provided with a water heat exchanger. The refrigerant tank 530 is an example of a refrigerant storage unit.

冷媒タンク530の冷媒W2と筐体16の外部から供給された上水との間で熱交換を行うために、冷媒タンク30の下端側の部分に端部が連結された上水管552と、冷媒タンク530の上端側の部分に端部が連結された排出管554とを備えている。 In order to exchange heat between the refrigerant W2 of the refrigerant tank 530 and the clean water supplied from the outside of the housing 16, the water pipe 552 whose end is connected to the lower end side of the refrigerant tank 30 and the refrigerant A discharge pipe 554 whose end is connected to the upper end side of the tank 530 is provided.

上水管552は、筐体16の外部から上水を530へ供給する配管であって、排出管554は、冷媒タンク530で温められた上水を筐体16の外部へ排出する配管である。 The water pipe 552 is a pipe for supplying clean water from the outside of the housing 16 to the 530, and the discharge pipe 554 is a pipe for discharging the clean water warmed by the refrigerant tank 530 to the outside of the housing 16.

さらに、上水管552の途中には、上水の流れを遮断する遮断部材556が配置されており、排出管554の途中には、上水の流れを遮断する遮断部材558が配置されている。また、上水管552において遮断部材556に対して上水の流れ方向の上流側の部分と、排水管554において遮断部材558に対して上水の流れ方向の下流側の部分とを連結する連結管560が設けられている。なお、排水管554は、第一流路部材の一例であって、遮断部材558は、第一遮断部材の一例である。上水管552は、第二流路部材の一例であって、遮断部材556は、第二遮断部材の一例である。 Further, a blocking member 556 that blocks the flow of clean water is arranged in the middle of the water pipe 552, and a blocking member 558 that blocks the flow of clean water is arranged in the middle of the discharge pipe 554. Further, in the water pipe 552, a connecting pipe connecting the portion on the upstream side of the water flow direction with respect to the blocking member 556 and the portion of the drainage pipe 554 on the downstream side of the blocking member 558 in the water flow direction. 560 is provided. The drainage pipe 554 is an example of the first flow path member, and the blocking member 558 is an example of the first blocking member. The water pipe 552 is an example of a second flow path member, and the blocking member 556 is an example of a second blocking member.

そして、通常モードでは、制御装置70は、遮断部材556、558を制御して、図8(A)に示されるように、冷媒タンク530に上水が流れるのを許容する。一方、通常モードから増加モードへ切り替えられると、制御装置70は、遮断部材556、558を制御して、図8(B)に示されるように、冷媒タンク530に上水が流れるのを遮断し、連結管560へ上水が流れるのを許容する。 Then, in the normal mode, the control device 70 controls the blocking members 556 and 558 to allow clean water to flow into the refrigerant tank 530 as shown in FIG. 8 (A). On the other hand, when the normal mode is switched to the increase mode, the control device 70 controls the blocking members 556 and 558 to block the flow of clean water into the refrigerant tank 530 as shown in FIG. 8 (B). Allows clean water to flow into the connecting pipe 560.

このように、通常モードから増加モードへ切り替えられると、ユーザが遮断部材556、558を操作することなく、冷媒タンク530に上水が流れるのを遮断することで、断水時であっても、冷媒タンク530の保圧状態を維持することができる。 In this way, when the mode is switched from the normal mode to the increase mode, the user does not operate the blocking members 556 and 558 to block the flow of clean water to the refrigerant tank 530, so that the refrigerant can be used even when the water is cut off. The pressure holding state of the tank 530 can be maintained.

また、冷媒タンク530の保圧状態が維持されることで、電池モジュール18の発電を継続することができる。 Further, the power generation of the battery module 18 can be continued by maintaining the holding pressure state of the refrigerant tank 530.

なお、本発明を特定の実施形態について詳細に説明したが、本発明は係る実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内にて他の種々の実施形態をとることが可能であることは当業者にとって明らかである。例えば、上記実施形態では、空気ブロワ86を用いて、電池モジュール18へ空気を供給したが、電池モジュール18へ供給される空気の量を制御できればよく、他の制御部材であってもよい。 Although the present invention has been described in detail with respect to specific embodiments, the present invention is not limited to such embodiments, and various other embodiments can be taken within the scope of the present invention. That is clear to those skilled in the art. For example, in the above embodiment, the air blower 86 is used to supply air to the battery module 18, but other control members may be used as long as the amount of air supplied to the battery module 18 can be controlled.

また、上記実施形態では、燃料電池から排出される排ガスの一例である燃焼排ガスを冷媒W2で冷却し、凝縮水を生成したが、例えば、空気極84で水が生成される場合には、空気極84から排出される排出ガスの一例としてカソードオフガスを冷媒W2で冷却し、凝縮水を生成してもよく、また、燃料極84で水が生成される場合には、燃料極78から排出される排出ガスの一例としてアノードオフガスを冷媒W2で冷却し、凝縮水を生成してもよい。 Further, in the above embodiment, the combustion exhaust gas, which is an example of the exhaust gas discharged from the fuel cell, is cooled by the refrigerant W2 to generate condensed water. For example, when water is generated at the air electrode 84, air is generated. As an example of the exhaust gas discharged from the pole 84, the cathode off gas may be cooled by the refrigerant W2 to generate condensed water, and when water is generated at the fuel pole 84, the exhaust gas is discharged from the fuel pole 78. As an example of the exhaust gas, the anode off gas may be cooled by the refrigerant W2 to generate condensed water.

また、上記実施形態では、電池ユニット12が通常モードから増加モードへ切り替えられると、ステップS300で、冷却部42の運動量を大きくさせる、熱回収ポンプ40の回転数を増加させる、及び空気ブロワ86の回転数を減少させる、の全てを実行したが、少なくとも一つを実行すれば良い。しかし、この場合には、全てを実行することで生じる作用は生じない。 Further, in the above embodiment, when the battery unit 12 is switched from the normal mode to the increase mode, the momentum of the cooling unit 42 is increased, the rotation speed of the heat recovery pump 40 is increased, and the air blower 86 is operated in step S300. I've done everything to reduce the number of revolutions, but at least one should be done. However, in this case, the effect of doing everything does not occur.

また、上記第1実施形態では、取出しポンプ224を稼動させることで改質水タンク24に貯留されている改質水W1を取り出したが、取出しポンプを利用することなく、重力を利用することで、一定量以上の改質水W1を改質水タンクから取り出してもよい。 Further, in the first embodiment, the reforming water W1 stored in the reforming water tank 24 is taken out by operating the take-out pump 224, but by using gravity without using the take-out pump. , A certain amount or more of the reforming water W1 may be taken out from the reforming water tank.

また、上記実施形態では、燃料電池システム10は、2ユニットに分割されていたが、3ユニット以上に分割されていてもよい。 Further, in the above embodiment, the fuel cell system 10 is divided into two units, but it may be divided into three or more units.

また、上記実施形態では、特に説明しなかったが、例えば、上水が流れる配管122に水圧計を設け、この水圧計によって検知される水圧が「0」になると、制御装置70が凝縮水の生成量を増加させる増加信号を受け取ってもよい。これにより、断水になると、電池ユニット12を通常モードから増加モードへ切り替えることができる。 Further, although not particularly described in the above embodiment, for example, a water pressure gauge is provided in the pipe 122 through which clean water flows, and when the water pressure detected by the water pressure gauge becomes "0", the control device 70 causes the condensed water. You may receive an increase signal that increases the amount of production. As a result, when the water supply is cut off, the battery unit 12 can be switched from the normal mode to the increase mode.

10 燃料電池システム
18 電池モジュール(燃料電池の一例)
24 改質水タンク(改質水貯留部の一例)
31 排気熱交換器(排気熱交換部の一例)
40 熱回収ポンプ(循環部の一例)
42 冷却部
70 制御装置
86 空気ブロワ(空気制御部の一例)
210 入力部
214 水量センサ
310 燃料電池システム
314 水量センサ
324 改質水タンク(改質水貯留部の一例)
410 燃料電池システム
510 燃料電池システム
530 冷媒タンク(冷媒貯留部の一例)
552 上水管(第二流路部材)
554 排水管(第一流路部材)
556 遮断部材(第二遮断部材)
558 遮断部材(第一遮断部材)
10 Fuel cell system 18 Battery module (example of fuel cell)
24 Remodeling water tank (an example of reformed water storage unit)
31 Exhaust heat exchanger (an example of exhaust heat exchanger)
40 Heat recovery pump (example of circulation part)
42 Cooling unit 70 Control device 86 Air blower (Example of air control unit)
210 Input unit 214 Water volume sensor 310 Fuel cell system 314 Water volume sensor 324 Remodeling water tank (an example of reforming water storage unit)
410 Fuel cell system 510 Fuel cell system 530 Refrigerant tank (an example of refrigerant storage)
552 water pipe (second flow path member)
554 Drainage pipe (first flow path member)
556 Blocking member (second blocking member)
558 blocking member (first blocking member)

Claims (7)

燃料、空気制御部を用いて供給される空気、及び前記燃料の改質を行う改質水が供給されて発電を行う燃料電池と、
前記燃料電池の排ガスを冷媒で冷却し、凝縮水を生成する排気熱交換部と、
前記冷媒を冷却する冷却部と、
少なくともユーザによる凝縮水の生成量を増加させる増加指示によって、前記排ガスと前記冷媒との熱交換量を増加させる制御装置と、
を有する燃料電池システム。
Fuel, air supplied using the air control unit, and a fuel cell to which reformed water for reforming the fuel is supplied to generate electricity,
An exhaust heat exchange unit that cools the exhaust gas of the fuel cell with a refrigerant to generate condensed water,
A cooling unit that cools the refrigerant and
A control device that increases the amount of heat exchange between the exhaust gas and the refrigerant by at least an increase instruction for increasing the amount of condensed water produced by the user.
Fuel cell system with.
前記凝縮水を前記改質水として貯留する改質水貯留部を有し、
前記改質水貯留部に貯留された改質水の量を検知する水量センサを有し、
前記水量センサによって検知される改質水の量が、予め定められた基準値未満になると、前記制御装置は、前記排ガスと前記冷媒との熱交換量を増加させる請求項1に記載の燃料電池システム。
It has a reformed water storage unit that stores the condensed water as the reformed water.
It has a water amount sensor that detects the amount of reformed water stored in the reformed water storage unit.
The fuel cell according to claim 1, wherein when the amount of reformed water detected by the water amount sensor becomes less than a predetermined reference value, the control device increases the amount of heat exchange between the exhaust gas and the refrigerant. system.
ユーザからの凝縮水の生成量を増加させる増加指示を入力可能な入力部を有する請求項1又は2に記載の燃料電池システム。 The fuel cell system according to claim 1 or 2, further comprising an input unit capable of inputting an increase instruction for increasing the amount of condensed water produced from the user. 前記冷媒が前記排気熱交換部を通過するように、前記冷媒を循環させる循環部を有し、
前記制御装置は、前記冷却部を制御して前記冷媒の冷却量を大きくさせる、前記循環部を制御して単位時間当たりに前記排気熱交換部を通過する冷媒の量を増加させる、及び前記空気制御部を制御して前記燃料電池への空気の供給量を減少させる、の内少なくとも一つを実行して前記排ガスと前記冷媒との熱交換量を増加させる請求項1〜3の何れか1項に記載の燃料電池システム。
It has a circulation unit that circulates the refrigerant so that the refrigerant passes through the exhaust heat exchange unit.
The control device controls the cooling unit to increase the cooling amount of the refrigerant, controls the circulation unit to increase the amount of the refrigerant passing through the exhaust heat exchange unit per unit time, and the air. Any one of claims 1 to 3 that controls the control unit to reduce the amount of air supplied to the fuel cell, and executes at least one of them to increase the amount of heat exchange between the exhaust gas and the refrigerant. The fuel cell system described in the section.
前記制御装置は、前記冷却部を制御して前記冷媒の冷却量を大きくさせる、前記循環部を制御して単位時間当たりに前記排気熱交換部を通過する冷媒の量を増加させる、及び前記空気制御部を制御して前記燃料電池への空気の供給量を減少させる、の全てを実行して前記排ガスと前記冷媒との熱交換量を増加させる請求項4項に記載の燃料電池システム。 The control device controls the cooling unit to increase the cooling amount of the refrigerant, controls the circulation unit to increase the amount of the refrigerant passing through the exhaust heat exchange unit per unit time, and the air. The fuel cell system according to claim 4, wherein the control unit is controlled to reduce the amount of air supplied to the fuel cell, all of which are performed to increase the amount of heat exchange between the exhaust gas and the refrigerant. 前記排気熱交換部との間で前記冷媒が循環すると共に、前記冷媒を貯留する加圧式の冷媒貯留部と、
前記冷媒貯留部で温められた上水が流れる第一流路部材と、
前記冷媒貯留部へ供給される上水が流れる第二流路部材と、
前記冷媒貯留部で温められた上水が前記第一流路部材を流れるのを遮断する第一遮断部材と、
前記冷媒貯留部へ供給される上水が前記第二流路部材を流れるのを遮断する第二遮断部材と、
を有する請求項1〜5の何れか1項に記載の燃料電池システム。
A pressurized refrigerant storage unit that circulates the refrigerant between the exhaust heat exchange unit and stores the refrigerant, and
The first flow path member through which the clean water warmed in the refrigerant storage section flows, and
A second flow path member through which clean water supplied to the refrigerant storage unit flows, and
A first blocking member that blocks the clean water warmed in the refrigerant storage section from flowing through the first flow path member,
A second blocking member that blocks the clean water supplied to the refrigerant storage unit from flowing through the second flow path member,
The fuel cell system according to any one of claims 1 to 5.
少なくともユーザによる凝縮水の生成量を増加させる増加指示によって、前記制御装置は、前記第一遮断部材を制御し、前記冷媒貯留部で温められた上水が前記第一流路部材を流れるのを遮断し、前記第二遮断部材を制御し、前記冷媒貯留部へ供給される上水が前記第二流路部材を流れるのを遮断する請求項6に記載の燃料電池システム。 At least in response to an increase instruction by the user to increase the amount of condensed water produced, the control device controls the first blocking member and blocks the clean water warmed by the refrigerant storage unit from flowing through the first flow path member. The fuel cell system according to claim 6, wherein the second blocking member is controlled to block the clean water supplied to the refrigerant storage unit from flowing through the second flow path member.
JP2019134595A 2019-07-22 2019-07-22 fuel cell system Active JP7335746B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2019134595A JP7335746B2 (en) 2019-07-22 2019-07-22 fuel cell system

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2019134595A JP7335746B2 (en) 2019-07-22 2019-07-22 fuel cell system

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2021018943A true JP2021018943A (en) 2021-02-15
JP7335746B2 JP7335746B2 (en) 2023-08-30

Family

ID=74563223

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2019134595A Active JP7335746B2 (en) 2019-07-22 2019-07-22 fuel cell system

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP7335746B2 (en)

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH1140180A (en) * 1997-07-14 1999-02-12 Toshiba Corp Fuel cell power plant and its operation control method
JP2011034701A (en) * 2009-07-30 2011-02-17 Aisin Seiki Co Ltd Fuel cell system
JP2011210448A (en) * 2010-03-29 2011-10-20 Jx Nippon Oil & Energy Corp Fuel cell system
JP2014229402A (en) * 2013-05-20 2014-12-08 アイシン精機株式会社 Fuel cell system
JP2015017505A (en) * 2013-07-09 2015-01-29 株式会社ミクニ Hot water supply system, fuel battery system, and pump apparatus
JP2019046675A (en) * 2017-09-04 2019-03-22 東京瓦斯株式会社 Fuel cell system and control device
JP2020021725A (en) * 2018-07-24 2020-02-06 アイシン精機株式会社 Fuel cell system

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
ATE308485T1 (en) 2002-04-16 2005-11-15 Airbus Gmbh METHOD FOR WATER TREATMENT AND DISTRIBUTION OF BOARD-GENERATED WATER IN AIRCRAFT, LAND AND/OR WATERCRAFT
DE102005053692B3 (en) 2005-11-10 2007-01-11 Airbus Deutschland Gmbh Fire protection system for reducing the fire risk in an airplane, ship or building comprises a fuel cell for producing nitrogen-enriched cathode outgoing air and a line for feeding the outgoing air into a space
US20120045699A1 (en) 2010-08-20 2012-02-23 Shailesh Atreya Fuel Cell Power and Water Generation
JP6575867B2 (en) 2014-11-20 2019-09-18 パナソニックIpマネジメント株式会社 Fuel cell system
US20150144364A1 (en) 2014-12-04 2015-05-28 David Barron Operator-Portable Power Supply of Maximum Specific Energy

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH1140180A (en) * 1997-07-14 1999-02-12 Toshiba Corp Fuel cell power plant and its operation control method
JP2011034701A (en) * 2009-07-30 2011-02-17 Aisin Seiki Co Ltd Fuel cell system
JP2011210448A (en) * 2010-03-29 2011-10-20 Jx Nippon Oil & Energy Corp Fuel cell system
JP2014229402A (en) * 2013-05-20 2014-12-08 アイシン精機株式会社 Fuel cell system
JP2015017505A (en) * 2013-07-09 2015-01-29 株式会社ミクニ Hot water supply system, fuel battery system, and pump apparatus
JP2019046675A (en) * 2017-09-04 2019-03-22 東京瓦斯株式会社 Fuel cell system and control device
JP2020021725A (en) * 2018-07-24 2020-02-06 アイシン精機株式会社 Fuel cell system

Also Published As

Publication number Publication date
JP7335746B2 (en) 2023-08-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5681948B2 (en) Hydrogen generator and fuel cell system including the same
JP5106702B1 (en) Fuel cell system
JPWO2012091096A1 (en) Fuel cell system
JP6515131B2 (en) Fuel cell system
JP5813469B2 (en) Fuel cell system
JP7335746B2 (en) fuel cell system
JP2010092750A (en) Fuel cell electric power generation system
JP5756915B2 (en) Exhaust system
JP2014191965A (en) Fuel cell system
JP2014007001A (en) Fuel cell system
JP6192868B1 (en) Fuel cell system
JP2013243146A (en) Solid oxide fuel cell system
JP2014002883A (en) Fuel cell system
JP2010015937A (en) Fuel cell power generating device
JP5171103B2 (en) Fuel cell cogeneration system
JP2011233378A (en) Fuel cell hot-water supply system
JP6229145B2 (en) Fuel cell system
JP6186530B1 (en) Fuel cell system, control device, and program
JP2008251447A (en) Drain treatment device of fuel cell power generation device
JP7264718B2 (en) fuel cell system
JP6452757B2 (en) Fuel cell system
JP6051402B2 (en) Fuel cell system
JP5919939B2 (en) Hot water storage heater
JP6167280B2 (en) Fuel cell system
JP2016129100A (en) Fuel battery cogeneration system

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20220325

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20230123

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20230228

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20230417

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20230815

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20230818

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 7335746

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150