JP4440510B2 - Fuel cell device - Google Patents

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JP4440510B2
JP4440510B2 JP2002019954A JP2002019954A JP4440510B2 JP 4440510 B2 JP4440510 B2 JP 4440510B2 JP 2002019954 A JP2002019954 A JP 2002019954A JP 2002019954 A JP2002019954 A JP 2002019954A JP 4440510 B2 JP4440510 B2 JP 4440510B2
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    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30Hydrogen technology
    • Y02E60/50Fuel cells

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は燃料電池装置の改良に関し、燃料ガスのオフガスに含まれている水分から生成された水が滞留可能な室をもつ燃料電池装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
近年、環境保護等の観点から燃料電池装置が注目されている。燃料電池装置は、燃料ガスと酸素含有ガス(一般的には空気)とを用いて発電する燃料電池と、燃料ガスを燃料電池に供給する燃料供給通路と、酸素含有ガスを燃料電池に供給する酸化剤供給通路とを有する。このような燃料電池装置の運転時には生成水が滞留することがある。殊に、燃料電池の電解質膜は過剰に乾燥すると、発電性能が充分に得られないため、燃料電池の内部は加湿されていることが多い。このため、燃料電池装置の各経路にて生成水の滞留が生じることが多い。そこで特許公報第2656262号公報には、燃料電池を最上部に配置すると共に、配管に勾配をつけ、配管中で生成した水を凝縮部に集め、生成水による通路の閉塞を防止する燃料電池発電設備が開示されている。
【0003】
更に凝縮部に滞留した生成水を吐出する他の技術について、以下説明する。燃料電池の燃料極から発電後の燃料ガスのオフガスが排出される。燃料ガスのオフガスは、発電として消費されなかった未反応成分を含有すると共に、水分を有する。燃料ガスのオフガスから水分を取り除くために、燃料のガスのオフガスは、冷却機能を有する凝縮部を通過する。そして、燃料ガスのオフガスは凝縮部で冷却されるため、燃料ガスのオフガスに含まれている水分は、凝縮水として生成し、その水は凝縮部の室に滞留する。凝縮部の室に滞留する水の量は、燃料電池の運転に伴い次第に増加するため、凝縮部の室の吐出ポートから吐出させる必要がある。しかし燃料ガスのオフガスは発電反応として消費されなかった未反応成分を含有するため、吐出ポートから水と共に漏出させることは好ましくない。そこで凝縮部の室に一定の水を滞留させ、凝縮部の室に滞留した水で吐出ポートを覆ってシールすることにしている。
【0004】
このように水で吐出ポートを覆ってシールする従来技術では、凝縮部の室に滞留した水の高さのハイレベル位置を検知する電気式のハイレベルセンサと、滞留した水の高さのローレベル位置を検知する電気式のローレベルセンサと、ハイレベルセンサ及びローレベルセンサからの信号に基づいて開放する電磁弁とが設けられていた。そして凝縮部の室に滞留した水の高さが増加して設定値を越えると、電気式のハイレベルセンサがこれを検出し、制御装置が電磁弁を開放させて、凝縮部の室に滞留していた水を吐出ポートから凝縮部外に吐出させていた。これにより凝縮部内に過剰の水が滞留することを防止し、凝縮部の室の必要容積を確保できる。また凝縮部の室に滞留した水の高さが低下すると、電気式のローレベルセンサがこれを検出し、制御装置が電磁弁を閉鎖させ、これにより水の吐出を阻止し、一定量の水を凝縮部の室に滞留させる。これにより凝縮部の室の吐出ポートを水でシールする水シール構造を採用することができる。故に、凝縮部内に供給された燃料ガスのオフガスが吐出ポートから漏出することを水シールにより防止することができる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら上記した技術によれば、凝縮部の室に滞留している水の高さを検出する電気式のハイレベルセンサ、ローレベルセンサ、更には、これらのセンサからの検出信号に基づいて開放する電磁弁が必要とされる。故に消費電力の低減、サイズの小型化では不利となる。殊に電磁弁は励磁ソレノイドが装備されているため、サイズの小型化に不利であり、励磁ソレノイドを励磁する必要があるため、消費電力の低減の面でも不利である。
【0006】
本発明は上記した実情に鑑みてなされたものであり、燃料ガスのオフガスを凝縮器においてシールしつつ、消費電力の低減、サイズの小型化に有利な燃料電池装置を提供することを課題とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】
発明に係る燃料電池装置は、燃料極と酸化剤極とを有する燃料電池と、
燃料ガスのオフガスが通過する室と、室の燃料ガスのオフガスに含まれている水分を凝縮させることにより生成された水が滞留可能な室底面と、室底面に形成された吐出ポートとを有すると共に、シールに必要な水が室底面に滞留して吐出ポートをシールする凝縮部と、
凝縮部の室底面の吐出ポートよりも下方に設けられた排水部に向けて凝縮部の吐出ポートから下方に延設され、室底面に溜まった水を吐出ポートから排水部に吐出する吐出路とを具備しており、
凝縮部の室底面は、吐出ポートに向けて水を流下させるように吐出ポートに向けて下降傾斜しており、
吐出路には、
通常時に閉鎖しており、閉鎖に伴い吐出路から排水部への水の吐出を阻止すると共に、水圧に応答して開放し開放に伴い水を吐出路を経て排水部に吐出させる水圧応答式の吐出弁が設けられており、
吐出弁は、吐出路に連通する弁ポートと、弁ポートを開閉可能な弁部と、弁部が弁ポートを閉鎖する方向に吐出路の水圧に抗して弁部を付勢する弾性部とを有しており、凝縮部の室のガス圧力をP1とし、凝縮器の室底面に滞留している水の高さh1に基づく水圧をP2とし、吐出ポートから弁部までの水の高さh2に基づく水圧をP3とし、P1+P2+P3の合計圧を圧力PAとすると、
圧力PAは吐出弁の弁部にこれを開放させる開弁力として作用し、通常の状態では、吐出弁の弾性部の付勢力は圧力PAに打ち勝つように設定されており、吐出弁の弁部は通常時に弁ポートを閉鎖しており、
吐出弁の弾性部の付勢力に圧力PAが打ち勝つと、吐出弁の弁部は弁ポートを開放させることを特徴とするものである。
【0008】
燃料ガスのオフガスは凝縮部の室を通過するとき、凝縮されて水を生成する。水圧応答式の吐出弁は通常時には閉鎖している。吐出弁が閉鎖しているときには、凝縮部の室に供給された燃料ガスまたはこれのオフガスが凝縮部の室底面の吐出ポートから排水部に漏出することが抑えられる。
【0009】
燃料電池の運転に伴い、凝縮部の室における滞留水量が次第に増加して設定値を越えると、滞留水の水圧に応答して吐出弁は自動的に開放する。このように吐出弁が開放すると、水は吐出路を経て排水部に自動的に吐出される。これにより凝縮部の室に過剰の水が滞留することが抑えられ、凝縮部の室の容積が確保される。
【0010】
【発明の実施の形態】
本発明に係る凝縮部は、燃料ガスのオフガスが通過する室と、燃料ガスのオフガスに含まれている水分に基づいて生成された水が滞留する室底面と、室底面に形成された吐出ポートとを有する。
【0011】
本発明によれば、凝縮部としては、燃料ガスのオフガスに含まれている水分を凝縮させることにより、燃料ガスのオフガスに含まれている水分を低減させる凝縮部とする。
【0012】
本発明の好ましい形態によれば、排水部としては、室底面よりも下方向に設けられた水容器とすることができるが、場合によっては大気中としても良い。水容器としては水タンクとすることができるが、この場合、水を回収して水の再利用に有利となる。
【0013】
本発明によれば、水圧応答式の吐出弁は、吐出路に連通する弁ポートを開閉可能な弁部と、弁部が弁ポートを閉鎖する方向に付勢する弾性部とを有しており、弁部が受ける水圧に基づいて弁部が動作して弁ポートが開放する。弾性部としてはバネ部材を例示できる。バネ部材としては金属バネ、樹脂バネ、セラミックスバネのうちの少なくとも1種を採用できる。バネ部材としてはコイルバネや板バネ等の公知のバネを採用できる。
【0014】
また弾性部としては、ゴムや樹脂等の高分子有機材料を主体として形成することもできる。
【0015】
発明に係る燃料電池装置としては、燃料電池に供給される燃料には、燃料電池での使用に適するように燃料を改質した改質ガスや未改質の燃料も含まれる。従って、本発明に係る燃料電池装置としては、燃料電池で用いるのに好ましい水素含有ガスである改質ガスに燃料を改質させる改質部を有するタイプでも良いし、あるいは、改質部を有さずに、メタノール等の燃料を燃料極で直接酸化させて水素を形成するタイプでも良い。
【0016】
燃料電池は燃料及び酸化剤ガスに基づいて発電するものであり、電池セルを積層した方式を例示できる。代表的な燃料としては炭化水素系等の燃料ガスが挙げられ、メタン、プロパン、ブタン等の少なくとも1種を主要成分とするガスを用いることができ、天然ガス、メタノール、ガソリン、バイオガスを例示することができる。燃料としては、燃料を改質した改質ガスである水素含有ガスを用いることができる。酸化剤ガスとしては空気などの酸素含有ガスを用いることができる。燃料電池は業務用、家庭用、定置用、車載用、固定式、可動式、ポータブル式を問わない。
【0017】
【実施例】
(第1実施例)
本発明を具体化した第1実施例を図1に示す。燃料電池装置は、図1に示すように、燃料及び酸化剤ガスとしての空気に基づいて発電する燃料電池8と、ガス通過部材としての凝縮部10と、凝縮部10よりも下方に設けられた排水部として機能する水タンク6と、凝縮部10から下方に向けて延設された凝縮部10と水タンク6とをつなぐ吐出路140とを有する。燃料電池8は、燃料としての水素含有ガスが供給される燃料極と、酸化剤ガスとしての酸素含有ガスである空気が供給される酸化剤極である空気極と、燃料電池8をこれの内部から冷却する冷却通路22とをもつ。
【0018】
図1に示すように、凝縮部10は箱状をなしており、冷却機能を有するものであり、水分を含む水素含有ガスのオフガスが通過する室10rと、室10rの底を形成すると共に水が滞留まる室底面100と、室底面100の下部に形成された吐出ポート120とを有する。冷却水等の冷却媒体が流れる熱交換通路31の一部31eが凝縮部10の室10rに配置されているため、凝縮部10の室10r内は冷却される。凝縮部10の底に形成されている室底面100は、水を流下させ得るように吐出ポート120に向けて下降傾斜している。吐出路140は、凝縮部10の室底面100の吐出ポート120から下方に向けて延設されており、凝縮部10の室底面100に溜まった水を吐出ポート120から水タンク6に吐出するものである。水タンク6は大気に連通する大気連通口6mを有する。
【0019】
水素含有ガスは水素供給通路9、弁9aを経て燃料電池8の燃料極に供給される。酸素含有ガスである空気(酸化剤ガス)は空気供給通路16を経て燃料電池8の空気極に供給される。燃料電池8の燃料極に供給された水素含有ガスと、燃料電池8の空気極に供給された空気とで、燃料電池8で発電が行われる。燃料電池8の燃料極のマニホルド85の出口8eから吐出された水素含有ガスの発電後のオフガスは、燃料オフガス通路12及び弁10aを経て凝縮部10の室10rに供給される。凝縮部10の室10rに供給された水素含有ガスのオフガスは、熱交換通路31で冷却されるため、オフガスに含まれている水分は凝縮されて凝縮水として生成し、凝縮部10の室底面100に滞留する。即ち、オフガスは凝縮部10で水分が除去され乾燥される。なお、凝縮部10を通過したオフガスは、燃料オフガス通路12、弁10cを経て所定の場所に供給される。
【0020】
さて本実施例によれば、凝縮部10の室底面100に形成されている吐出ポート120には、水圧に応答して開閉する水圧応答式の吐出弁として機能する逆止弁200が設けられている。逆止弁200は、吐出路140に連通する弁ポート201と、弁ポート201を開放可能及び閉鎖可能な弁部202と、弁部202を閉鎖方向に付勢する弾性部としてのバネ部203とをもつ。凝縮部10の室10rのガス圧力をP1とし、室底面100に滞留している水の高さh1に基づく水圧をP2とし、吐出ポート120から弁部202までの水の高さh2に基づく水圧をP3とし、P1+P2+P3の合計圧を圧力PAとする。圧力PAが逆止弁200の弁部202にこれを開放させる開弁力として作用する。通常の状態では、逆止弁200のバネ部203のバネ力Fは圧力PAに打ち勝つように設定されているため、逆止弁200は通常時に閉鎖しており、弁部202は弁ポート201を閉鎖している。このように逆止弁200が閉鎖されているとき、凝縮部10の室10rの室底面100に滞留している水が吐出ポート120から吐出路140に吐出されることは阻止されている。このため凝縮部10の室10rの室底面100には、シールに必要な量の水が滞留している。このように凝縮部10の室底面100に水が滞留していれば、滞留している水により吐出ポート120が覆われてシールされるため、凝縮部10の室10rの水素含有ガスのオフガスは、室底面100の吐出ポート120から吐出路140及び水タンク6に漏出することが抑えられる。
【0021】
燃料電池8の運転が継続すると、燃料電池8の燃料極から水素含有ガスのオフガスが次々と凝縮部10の室10rに供給されるため、凝縮部10の室10rで凝縮される水の量が次第に増加する。そのため凝縮部10の室底面100における滞留水の水量が次第に増加する。凝縮部10の室底面100における滞留水の水量が設定値を越えると、前記した圧力PAが次第に大きくなり、逆止弁200のバネ部203のバネ力に打ち勝ち、逆止弁200の弁部202が自動的に開放し、逆止弁200の弁ポート201が開放される。即ち、逆止弁200は圧力応答式であるため、凝縮部10の室10rの室底面100に滞留している水量に基づく水圧に応答して逆止弁200の弁部202が自動的に開放し、凝縮部10の室底面100の水は重力により吐出ポート120及び吐出路140を経て水タンク6内に自動的に回収される。これにより凝縮部10の室底面100に過剰の水が滞留することが抑えられ、凝縮部10の室底面100の上方の室10rの容積が確保され、凝縮部10の室10rに供給されたオフガスを凝縮により乾燥させることができる。
【0022】
凝縮部10の室底面100における滞留水量が設定値未満となると、h1が低下するため、前記した圧力PAに逆止弁200のバネ部203のバネ力が打ち勝つ。このためバネ部203のバネ力により逆止弁200の弁部202が自動的に閉鎖し、弁ポート201が閉鎖される。即ち、凝縮部10の室10rの室底面100に滞留している水量に応答して逆止弁200の弁部202が自動的に閉鎖される。このため凝縮部10の室底面100には水シールに必要な量の水が残留することになる。よって、残留している水により吐出ポート120が覆われてシールされるため、凝縮部10の室10rの水素含有ガスのオフガスは、室底面100の吐出ポート120から吐出路140及び水タンク6に漏出することが抑えられる。
【0023】
以上説明したように本実施例に係る燃料電池装置によれば、従来技術とは異なり、凝縮部10内の水位のハイレベルを検知する電気式のハイレベルセンサ、凝縮部10内の水位のローレベルを検知する電気式のローレベルセンサ、更には、これらのセンサからの検出信号に基づいて開放する電磁弁を廃止することができる。故に、消費電力の低減、サイズの小型化において有利となる。殊に電磁弁は励磁ソレノイドが装備されているため、消費電力の低減、サイズの小型化において不利であるが、本発明に係る燃料電池装置によれば、励磁ソレノイドを有する電磁弁を廃止できるため、消費電力の低減の面でも、サイズの小型化の面でも有利である。
【0024】
(第2実施例)
本発明を具体化した第2実施例について図2を参照して説明する。第2実施例は燃料ガスを改質する改質系を有するものである。第2実施例は第1実施例と基本的には同様の構成であり、基本的には同様の作用効果を奏する。以下、異なる部分を中心として説明する。この燃料電池装置は、図2に示すように、水素含有ガス及び空気に基づいて発電する燃料電池8と、ガス通過部材としての凝縮部10と、凝縮部10よりも下方に設けられた排水部として機能する水タンク6と、凝縮部10から下方に向けて延設され凝縮部10と水タンク6とをつなぐ吐出路140とを有する。凝縮部10は箱状をなしており、冷却機能を有するものであり、水分を含む水素含有ガスのオフガスが通過する室10rと、室10rの底を形成すると共に水が滞留まる室底面100と、室底面100に形成された吐出ポート120とを有する。冷却水等の冷却媒体が流れる熱交換通路31の一部31eが凝縮部10の室10rには配置されているため、凝縮部10の室10r内は冷却される。凝縮部10の底面に形成されている室底面100は、水を流下させ得るように吐出ポート120に向けて下降傾斜している。吐出路140は、凝縮部10の室底面100の吐出ポート120から下方に向けて延設されており、凝縮部10の室底面100に溜まった水を吐出ポート120から水タンク6に吐出するものである。
【0025】
本実施例では燃料ガスの改質反応を行う改質系1Mが設けられている。改質系1Mは、燃焼用の燃料ガスが供給されて燃焼される燃焼部13と、燃焼部13の近傍に設けられ改質反応に適する温度域に燃焼部13で加熱される改質部1と、COを除去するCO除去部5と、改質反応に用いる水蒸気を水から生成する蒸発部2とを備えている。燃料電池8の燃料極のマニホルド85と凝縮部10とは弁10aを介して燃料オフガス通路12により接続されている。燃料オフガス通路12は、燃料電池8の燃料極の発電の後のオフガスを凝縮部10に供給する通路である。この燃料オフガス通路12は、弁10cを介して凝縮部10と改質系1Mの燃焼部13とをつないでいる。水タンク6の通水口6xは原料水供給通路7、水搬送用のポンプ7f、開閉制御弁7hを経て改質系1Mの蒸発部2につながれている。
【0026】
都市ガス等の改質用の燃料ガスが改質部1に供給されると、蒸発部2からの水蒸気と共に燃料ガスが反応し、改質反応が改質部1において発生し、水素含有ガスが生成される。生成された水素含有ガスは水素供給通路9、弁9aを経て燃料電池8の燃料極に供給される。酸素含有ガスである空気(酸化剤ガス)は空気供給通路16を経て燃料電池8の空気極に供給される。燃料電池8の燃料極に供給された水素含有ガスと、空気供給通路16から燃料電池8の空気極に供給された空気とで、燃料電池8で発電が行われる。燃料電池8の燃料極のマニホルド85の出口8eから吐出された水素含有ガスの発電後のオフガスは、燃料オフガス通路12及び弁10aを経て凝縮部10内に供給される。凝縮部10内に供給された水素含有ガスのオフガスは、熱交換通路31で冷却されるため、オフガスに含まれている水分は凝縮されて水となり、凝縮部10の室底面100に滞留する。即ち、オフガスは凝縮部10で水分が除去され乾燥される。凝縮部10で水分が低減された水素含有ガスのオフガスは、燃料オフガス通路12、弁10cを経て燃焼部13に供給され、燃焼部13にて燃焼反応として消費される。このように水素含有ガスのオフガスは凝縮部10により水分が除去されているため、このオフガスが燃焼部13に供給されても、燃焼部13の温度を良好に維持でき、燃焼部13における燃焼反応を良好に維持できる。
【0027】
さて本実施例においても、図2に示すように、凝縮部10の室底面100に形成されている吐出ポート120には、水圧に応答して開閉する逆止弁200が設けられている。逆止弁200は、吐出路140に連通する弁ポート201を開放可能及び閉鎖可能な弁部202と、弁部202を閉鎖方向に付勢する弾性部としてのバネ部203とをもつ。通常の状態では、逆止弁200のバネ部203のバネ力Fは前記した圧力PAに打ち勝つように設定されているため、逆止弁200は通常時に閉鎖しており、弁部202は弁ポート201を閉鎖している。このように逆止弁200が閉鎖されているとき、凝縮部10の室10rの室底面100に滞留している水が吐出ポート120から吐出路140に吐出されることは阻止されている。このため凝縮部10の室10rの室底面100には、シールに必要な量の水が滞留している。このように凝縮部10の室底面100に水が滞留していれば、滞留している水により吐出ポート120が覆われてシールされるため、凝縮部10の室10rの水素含有ガスのオフガスは、室底面100の吐出ポート120から吐出路140及び水タンク6に漏出することが抑えられる。
【0028】
燃料電池8の運転が継続すると、燃料電池8の燃料極から水素含有ガスのオフガスが次々と凝縮部10の室10rに供給されるため、凝縮部10の室10rの室底面100における滞留水の水量が次第に増加する。凝縮部10の室底面100における滞留水の水量が設定値を越えると、前記した圧力PAが次第に大きくなり、逆止弁200のバネ部203のバネ力に打ち勝ち、逆止弁200の弁部202が自動的に開放し、逆止弁200の弁ポート201が開放される。即ち、凝縮部10の室10rの室底面100に滞留している水量に基づく水圧に応答して逆止弁200の弁部202が自動的に開放し、凝縮部10の室底面100の水は吐出ポート120及び吐出路140を経て水タンク6内に回収される。これにより凝縮部10の室底面100に過剰の水が滞留することが抑えられ、凝縮部10の室底面100の上方の室10rの容積が確保され、凝縮部10の室10rに供給されたオフガスを凝縮により乾燥させることができる。
【0029】
凝縮部10の室底面100における滞留水量が設定値未満となると、前記した圧力PAが小さくなるため、逆止弁200のバネ部203のバネ力が圧力PAに打ち勝つ。このためバネ部203のバネ力により逆止弁200の弁部202が自動的に閉鎖し、弁ポート201が閉鎖される。即ち、凝縮部10の室10rの室底面100に滞留している水量に応答して逆止弁200の弁部202が自動的に閉鎖される。このため凝縮部10の室底面100には必要量の水が残留することになり、残留している水により吐出ポート120が覆われてシールされるため、凝縮部10の室10rの水素含有ガスのオフガスは、室底面100の吐出ポート120から吐出路140及び水タンク6に漏出することが抑えられる。
【0030】
以上説明したように本実施例に係る燃料電池装置においても、第1実施例と同様に、従来技術とは異なり、電気式のハイレベルセンサ、ローレベルセンサ、更には、これらのセンサからの検出信号に基づいて開放する電磁弁を廃止することができる。故に、消費電力の低減、サイズの小型化において有利となる。殊に電磁弁は励磁ソレノイドが装備されているため、消費電力の低減、サイズの小型化において不利であるが、本発明に係る燃料電池装置によれば、励磁ソレノイドを有する電磁弁を廃止できるため、消費電力の低減の面でも、サイズの小型化の面でも有利である。
【0031】
(第3実施例)
図3は本発明を具体化した第3実施例を示す。第3実施例は第2実施例と基本的には同様の構成であり、基本的には同様の作用効果を奏する。以下、異なる部分を中心として説明する。本実施例によれば、凝縮部10の室底面100の吐出ポート120から下方に延設されている吐出路140に逆止弁200が設けられている。更に、燃料電池8のうち、水素含有ガスの発電後のオフガスが通過する燃料電池8のマニホルド85の底となる第2室底面100Bには第2吐出ポート120Bが形成されており、第2吐出ポート120Bから第2吐出路140Bが水タンク6に向けて下方向に向けて延設されている。第2吐出路140Bには、水圧に応答して開閉する圧力応答式の第2逆止弁200Bが設けられている。第2逆止弁200Bは、前記した逆止弁200と同様の構成であり、第2吐出路140Bに連通する第2弁ポート201Bを開放可能及び閉鎖可能な第2弁部202Bと、第2弁部202Bを閉鎖方向に付勢する弾性部としての第2バネ部203Bとをもつ。第2弁部202Bには、燃料電池8のマニホルド85の室85rの圧力、マニホルド85の第2室底面100Bに滞留している水の高さに基づく水圧、マニホルド85の第2室底面100Bの第2吐出ポート120Bから第2逆止弁200Bの第2弁部202Bまでの水の高さに基づく水圧の合計圧力を圧力PBとする。この圧力PBが第2逆止弁200Bの第2弁部202Bにこれの開弁力として作用する。通常の状態では、第2逆止弁200Bの第2バネ部203Bのバネ力F2は上記した圧力PBに打ち勝つように設定されているため、第2逆止弁200Bは通常時に閉鎖しており、第2逆止弁200Bの第2弁部202Bは第2弁ポート201Bを閉鎖している。このように第2逆止弁200Bが閉鎖されているとき、燃料電池8のマニホルド85の室85rの第2室底面100Bに滞留している水は、燃料電池8のマニホルド85の第2吐出ポート120Bから第2吐出路140Bを経て水タンク6には吐出されない。このため燃料電池8のマニホルド85の室85rの第2室底面100Bには必要量の水が滞留している。このように燃料電池8のマニホルド85の第2室底面100Bに滞留していれば、滞留している水によりマニホルド85の第2吐出ポート120Bが覆われてシールされるため、マニホルド85の室85r内の水素含有ガスのオフガスは、マニホルド85の第2室底面100Bの第2吐出ポート120Bから第2吐出路140B及び水タンク6の側に漏出することが抑えられる。
【0032】
マニホルド85の室85rの第2室底面100Bにおける滞留水量が次第に増加して、マニホルド85の第2室底面100Bにおける滞留水量が設定値を越えると、圧力PBが次第に大きくなり、第2逆止弁200Bのバネ部203のバネ力に打ち勝つ。このとき第2逆止弁200Bの第2弁部202Bが自動的に開放し、第2逆止弁200Bの第2弁ポート201Bが開放される。すると、マニホルド85の室85rの第2室底面100Bの水は、第2吐出ポート120B及び第2吐出路140Bを経て水タンク6内に自動的に回収される。これによりマニホルド85の第2室底面100Bに過剰の水が滞留することが抑えられる。
【0033】
マニホルド85の第2室底面100Bにおける滞留水量が設定値未満となると、圧力PBに第2逆止弁200Bの第2バネ部203Bのバネ力が打ち勝ち、第2逆止弁200Bの第2弁部202Bが第2バネ部203Bのバネ力で自動的に閉鎖し、第2弁ポート201Bが閉鎖される。即ち、マニホルド85の室85rの第2室底面100Bに滞留している水量の水圧に応答して第2逆止弁200Bの第2弁部202Bが自動的に閉鎖される。このためマニホルド85の第2室底面100Bには必要量の水が残留するため、残留している水により第2吐出ポート120Bが覆われてシールされ、マニホルド85の室85rの水素含有ガスのオフガスは、第2室底面100Bの第2吐出ポート120Bから吐出路140B及び水タンク6の側に漏出することが抑えられる。
【0034】
以上説明したように本実施例に係る燃料電池装置においても、第1実施例と同様に、従来技術とは異なり、電気式のハイレベルセンサ、ローレベルセンサ、更には、これらのセンサからの検出信号に基づいて開放する電磁弁を廃止することができる。故に、消費電力の低減、サイズの小型化において有利となる。殊に電磁弁は励磁ソレノイドが装備されているため、消費電力の低減、サイズの小型化において不利であるが、本発明に係る燃料電池装置によれば、励磁ソレノイドを有する電磁弁を廃止できるため、消費電力の低減の面でも、サイズの小型化の面でも有利である。
【0035】
更に本実施例によれば、図3に示すように、吐出路140には、吐出路140を曲成することにより通水抵抗部160が形成されている。通水抵抗部160は、吐出路140のうち逆止弁200よりも下方に設けられている。本実施例によれば、逆止弁200の弁部202の閉鎖動作が事情により遅れるときであっても、あるいは、凝縮部10の室10rの圧力が瞬間的に過大になるときであっても、通水抵抗部160が吐出路140に形成されているため、凝縮部10の室底面100に滞留しているシール用の水が吐出ポート120から過剰に吐出されてしまうことを抑えることができる。故に、シールに必要される量の水を凝縮部10の室底面100に滞留させるのに有利である。
【0036】
更に図3に示すように、燃料電池のマニホルド85の第2室底面100Bから延設されている第2吐出路140Bにも、第2吐出路140Bを曲成することにより第2通水抵抗部160Bが形成されている。第2通水抵抗部160Bは、第2吐出路140Bのうち第2逆止弁200Bよりも下方に設けられている。本実施例によれば、第2逆止弁200Bの第2弁部202Bの閉鎖動作が事情により遅れるときであっても、あるいは、マニホルド85内の圧力が瞬間的に過大になるときであっても、第2通水抵抗部160Bが第2吐出路140Bに形成されているため、燃料電池8のマニホルド85の第2室底面100Bに滞留しているシール用の水が第2吐出ポート120Bから過剰に吐出されることを抑えることができ、燃料電池8のマニホルド85の第2室底面100Bにシール用の水を滞留させるのに有利である。
【0037】
(第4実施例)
図4は本発明を具体化した第4実施例を示す。第4実施例は第3実施例と基本的には同様の構成であり、基本的には同様の作用効果を奏する。以下、異なる部分を中心として説明する。本実施例によれば、吐出路140には、通水抵抗部として機能する絞り180が形成されている。逆止弁200の弁部202の閉鎖動作が遅れるときであっても、あるいは、凝縮部10の室10rの圧力が瞬間的に過大になるときであっても、通水抵抗部としての絞り180が吐出路140に形成されているため、凝縮部10の室底面100に滞留しているシール用の水が吐出ポート120から過剰に吐出されることを抑えることができ、凝縮部10の室底面100にシール用の水を滞留させるのに有利である。
【0038】
更に燃料電池のマニホルド85の第2室底面100Bから延設されている第2吐出路140Bにも、通水抵抗部として機能する第2絞り180Bが形成されている。第2逆止弁200Bの第2弁部202Bの閉鎖動作が事情により遅れるときであっても、あるいは、マニホルド85内の圧力が瞬間的に過大になるときであっても、通水抵抗部としての第2絞り部180Bが第2吐出路140Bに形成されているため、燃料電池8のマニホルド85の第2室底面100Bに滞留しているシール用の水が第2吐出ポート120Bから過剰に吐出されることを抑えることができる。故に、燃料電池8のマニホルド85の第2室底面100Bにシール用の水を必要量滞留させるのに有利である。なお、絞り180は吐出路140のうち逆止弁200よりも下方に設けられていると共に、第2絞り180Bは第2吐出路140Bのうち第2逆止弁200Bよりも下方に設けられているが、これに限定されるものではない。
【0039】
(第5実施例)
図5は本発明を具体化した第5実施例を示す。第5実施例は第1実施例と基本的には同様の構成であり、基本的には同様の作用効果を奏する。以下、異なる部分を中心として説明する。吐出弁として機能する逆止弁200Cは、吐出路140に連通する弁ポート201Cを開放可能及び閉鎖可能な弁部202Cと、弁部202Cが弁ポート201Cを閉鎖する方向に付勢する弾性部としてのコイル状のバネ部203Cと、弁部202C及びバネ部203Cを保持すると共に弁ポート201Cを有する基部205Cとを有している。弁部202Cの受圧面204Cが受ける水圧がバネ部203Cのバネ力に打ち勝つと、弁部202Cが開放する方向に動作して基部205Cの弁ポート201Cが開放される。弁部202Cの受圧面204Cが受ける水圧が低下すると、弁部202Cが閉鎖する方向に動作して基部205Cの弁ポート201Cが閉鎖される。
【0040】
(第6実施例)
図6は本発明を具体化した第6実施例を示す。第6実施例は第1実施例と基本的には同様の構成であり、基本的には同様の作用効果を奏する。以下、異なる部分を中心として説明する。吐出弁として機能する逆止弁200Dは、吐出路140に連通する弁ポート201Dを開放可能及び閉鎖可能な弁部202Dと、弁部202Dが弁ポート201Dを閉鎖する方向に付勢する弾性部としてのバネ部203Dと、弁部202D及びバネ部203Dを保持すると共に弁ポート201Dを有する基部205Dとを有している。弁部202Dの受圧面204Dが受ける水圧がバネ部203Dのバネ力に打ち勝つと、弁部202Dが開放する方向に動作して基部205Dの弁ポート201Dが開放される。弁部202Dの受圧面204Dが受ける水圧が低下すると、弁部202Dが閉鎖する方向に動作して基部205Cの弁ポート201Dが閉鎖される。基部205Dの雌螺子部206Dには、可動部207Dの雄螺子部208Dが螺進退可能に螺着されている。可動部207Dの溝209Dに工具をはめて可動部207Dを回動させ、雄螺子部208Dを適宜螺進退させれば、可動部207Dの位置をバネ部203Dのバネ力の方向において調整でき、これによりバネ部203Dのバネ力を調整でき、ひいては逆止弁200Dが開放するときの水圧量を調整することができる。
【0041】
(第7実施例)
図7は本発明を具体化した第7実施例を示す。第7実施例は第1実施例と基本的には同様の構成であり、基本的には同様の作用効果を奏する。以下、異なる部分を中心として説明する。吐出弁として機能する逆止弁200Eは、吐出路140に連通する弁ポート201Eを開放可能及び閉鎖可能な弾性変形可能な高分子有機材料としてのゴムや樹脂を主体として形成された弁部202Eと、弁部202Eを保持すると共に弁ポート201Eを有する基部205Eとを有している。弁部202Eの受圧面204Eが受ける水圧が増加すると、水圧に応答して弁部202Eが弾性変形し、弁ポート201Eが開放される。弁部202Eの受圧面204Eが受ける水圧が低下すると、弁部202Eが閉鎖する方向に動作して基部205Eの弁ポート201Eが閉鎖される。
【0042】
(適用例)
以下、本発明の適用例について説明する。図8は定置形の燃料電池装置の概念図を示す。本例に係る燃料電池装置は、図8に示すように、燃料としての燃料ガスと水蒸気とで改質反応を生じさせて発電に適する水素含有ガスを生成する改質系1Mが設けられている。改質系1Mは、燃料ガスと水蒸気とを反応させて改質反応を生じさせて発電に適する水素含有ガスを生成する改質部1、原料水を蒸発させて改質反応で使用する水蒸気を生成する蒸発部2、改質部1を改質反応に適する温度領域に加熱するための燃焼部13、CO除去部5で構成される。燃焼部13の熱は改質部1に伝達されるため、改質部1は改質反応に適するように高温とされる。CO除去部5は、改質部1で生成された水素含有ガスに含まれている一酸化炭素を除去するものである。CO除去部5は、シフト反応により一酸化炭素を低減させるCOシフト部と、空気を用いて一酸化炭素を低減させるCO選択酸化部とを有するが、これらに限定されるものではない。
【0043】
燃料ガスを改質部1に熱交換部3を経て供給する燃料ガス供給通路(燃料供給通路)4が設けられている。燃料ガス供給通路4の上流端は燃料ガス源15(都市ガスの配管)に接続されており、メタン、プロパン、ブタン等の少なくとも1種を主要成分とする燃料ガスを供給する。燃料ガス供給通路4には、2個並設された弁27,28からなる二連弁29,燃料ガス搬送用のポンプ4p、脱硫部4a、弁4b、合流部4cが設けられている。合流部4cは、燃料ガス供給通路4からの燃料ガスと蒸発部2で蒸発された水蒸気とを合流させて混合し、熱交換部3を介して改質部1に供給する。
【0044】
燃焼用の燃料ガスを燃焼部13に供給する燃焼部連通路14が設けられている。燃焼部連通路14は、燃料ガス供給通路4と燃焼部13とを分岐部4mを介して接続する。燃焼部連通路14には、燃焼用の燃料ガスを燃焼部13に向けて搬送するガス搬送源としてのポンプ14pが設けられている。燃料ガス供給通路4から供給された燃料ガスは、ポンプ14pにより燃焼部連通路14を経て燃焼部13に供給され、燃焼部13で燃焼反応に使用されるため、燃焼部13が高温となる。燃焼部13により改質部10が加熱されるため、改質部1の温度を改質反応に適するように温度領域に維持することができ、ひいては改質部1において改質反応により水素含有ガスを効果的に発生させることができる。
【0045】
図8に示すように、燃料電池8が設けられている。燃料電池8は、酸素含有ガスとしての空気(酸化剤ガス)と水素含有ガスとで発電するものである。燃料電池8は高分子電解質型であり、プロトン伝導性高分子膜を電解質として用いたセルを複数積層したスタックで構成されている。改質部1で生成された水素含有ガスを弁9aを経て燃料電池8の燃料極に供給する水素供給通路9(燃料供給通路)が設けられている。
【0046】
図8に示すように、酸素含有ガスとしての発電用の空気を燃料電池8の空気極に供給する空気供給通路16(酸化剤供給通路)が設けられている。空気供給通路16には空気清浄化用のフィルタ16a、空気搬送用のファン16b、空気加湿用の加湿部20が設けられている。加湿部20は、燃料電池8に供給する酸素含有ガスである空気を加湿する。燃料電池8の電解質膜が過剰に乾燥されると、燃料電池8の発電効率が低下するため、燃料電池8の空気極に供給する空気を加湿するものである。
【0047】
燃料電池8の燃料極の出口8eから排出された発電後の水素含有ガスのオフガスを燃焼部13に流す燃料オフガス通路12が設けられている。燃料オフガス通路12には弁10a、燃料極側の凝縮部10、弁10cが設けられている。燃料極側の凝縮部10は、燃料オフガス通路12において燃焼部13と燃料電池8との間に位置するように設けられており、燃料電池8の燃料極の出口8eから排出された水素含有ガスのオフガスに含まれている水分を除去する。これにより水分が除去されたオフガスが燃料オフガス通路12を経て燃焼部13に供給され、燃焼反応として使用される。このように水分が除去されたオフガスが燃焼部13に供給され、燃焼反応として使用されるため、水素含有ガスのオフガスを再利用できる。このとき水素含有ガスのオフガスに含まれている水分が除去されているため、燃焼部13の温度低下が抑えられ、燃焼部13における燃焼反応を良好に行うことができる。
【0048】
燃料電池8の空気極から排出された発電後の空気のオフガスを流して大気中に排出させる空気オフガス通路(酸化剤オフガス通路)18が設けられている。空気オフガス通路18に加湿部20が設けられている。
【0049】
給水源としての水道管と蒸発部2とを接続する原料水供給通路7が設けられている。原料水供給通路7から蒸発部2に供給された水は、蒸発部2において加熱されて水蒸気となり、改質部1における改質反応に使用される。原料水供給通路7には、原料水浄化用のフィルタ7a、弁7b、弁7c、原料水の浄化度を高める水精製装置7d、水タンク6、原料水搬送用のポンプ7f、開閉制御弁7hが設けられている。水タンク6は凝縮部10よりも下方に配置されており、吐出路140を介して凝縮部10と水タンク6は接続されている。凝縮部10に室底面100で滞留している水は、吐出路140、逆止弁200を経て水タンク6に移行する。
【0050】
また図8に示すように、燃料電池8の熱を奪う冷却水が流れる電池用の冷却通路22が設けられている。電池用の冷却通路22には、ポンプ22p、熱交換部23が設けられている。燃料電池装置全体で発生する熱を奪って湯として貯留する貯湯部26が湯温センサ26nと共に設けられている。貯湯部26の吐出口26iから延設された熱交換通路31には、冷却水搬送用のポンプ31p、燃料側の凝縮部10が設けられており、更に適宜の部位に図略の複数の熱交換部が設けられている。従って貯湯部26から熱交換通路31を流れた冷却水は、燃料側の凝縮部10を経て、更に適宜の部位に設けた図略の複数の熱交換部を流れ、熱交換により加熱され、熱交換部23を経て、貯湯部26の吸入口26oに帰還する。このため、貯湯部26に貯留されている冷却水は熱を帯び、湯となる。貯湯部26の冷却水である湯は、他の用途への給湯源として利用できる。貯湯部26には給水源である水道から水が補給通路26kを経て補給される。制御装置39には各種の信号(S1,S2等)が入力される。
【0051】
本例においても、吐出弁としての逆止弁200は通常時に閉鎖している。このように逆止弁200が閉鎖されているとき、凝縮部10の室10rの室底面100に滞留している水が吐出ポート120から吐出路140に吐出されることは阻止されている。このため凝縮部10の室底面100には必要量の水が滞留している。このように凝縮部10の室底面100に水が滞留していれば、滞留している水により室底面100の吐出ポート120が覆われてシールされているため、凝縮部10の水素含有ガスのオフガスは、室底面100の吐出ポート120から吐出路140及び水タンク6の側に漏出することが抑えられる。
【0052】
燃料電池8の運転が継続すると、燃料電池8の燃料極の出口8eから水素含有ガスのオフガスが次々と凝縮部10に供給されるため、凝縮部10の室底面100における滞留水の水量が次第に増加する。凝縮部10の室底面100における滞留水の水量が設定値を越えると、逆止弁200の弁部202が自動的に開放し、逆止弁200の弁ポート201が開放される。即ち、凝縮部10の室10rの室底面100に滞留している水量に基づく水圧に応答して逆止弁200の弁部202が自動的に開放し、凝縮部10の室底面100の水は吐出ポート120及び吐出路140を経て水タンク6内に回収される。これにより凝縮部10の室底面100に過剰の水が滞留することが抑えられ、凝縮部10の室底面100の上方の室10rの容積が確保され、凝縮部10の室10rに供給されたオフガスを凝縮により乾燥させることができる。水タンク6に回収された水は蒸発部2に送られ、改質反応に使用される水蒸気として再利用される。
【0053】
凝縮部10の室底面100における滞留水量が設定値未満となると、バネ部203のバネ力により逆止弁200の弁部202が自動的に閉鎖する。即ち、凝縮部10の室10rの室底面100に滞留している水量に応答して逆止弁200が自動的に閉鎖される。このため凝縮部10の室底面100には必要量の水が残留することになり、残留している水により吐出ポート120が覆われてシールされるため、凝縮部10の水素含有ガスのオフガスは、室底面100の吐出ポート120から吐出路140及び水タンク6の側に漏出することが抑えられる。
【0054】
以上説明したように本例に係る燃料電池装置においても、従来技術とは異なり、電気式のハイレベルセンサ、ローレベルセンサ、更には、これらのセンサからの検出信号に基づいて開放する電磁弁を廃止することができる。故に、消費電力の低減、サイズの小型化において有利となる。殊に電磁弁は励磁ソレノイドが装備されているため、消費電力の低減、サイズの小型化において不利であるが、本発明に係る燃料電池装置によれば、励磁ソレノイドを有する電磁弁を廃止できるため、消費電力の低減の面でも、サイズの小型化の面でも有利である。
【0055】
(その他)
上記した第1実施例では、水素含有ガスまたはオフガスが流れる凝縮部10から延設された吐出路140に逆止弁200が設けられているが、これに限らず、水素含有ガスまたはオフガスが流れる経路に設けられた凝縮部10以外のガス通過部材と水タンク6とをつなぐ吐出路を設け、この吐出路に逆止弁を設けることにしても良い。
【0056】
上記した第1実施例では燃料ガス源15は都市ガスの配管であるが、これに限らず、水素ガス等の燃料ガスを装填したガスタンクでも良い。燃料として燃料ガス(都市ガス等)を用いているが、これに限られるものではない。酸化剤である酸素含有ガスとして空気を用いているが、これに限られるものではない。上記した第1実施例では、吐出ポート120から下方向に延設された吐出路140に逆止弁200が設けられているが、吐出ポート120自体に逆止弁200を設けることにしても良い。この場合には、逆止弁200を開放動作させるための水圧を作用させる水を室底面100上に滞留させる必要がある。
【0057】
また上記した第1実施例では、前記したように凝縮部10の室10rで生成した水を凝縮部10の室10rの室底面100の上に滞留させることにしているが、場合によっては、吐出路140のうち吐出ポート120と逆止弁200との間にのみ水を滞留させ、この滞留水により吐出ポート120をシールすることにしても良い。
【0058】
本発明に係る燃料電池装置は上記した実施例及び適用例に示す配管系統を有する例に限定されるものではない。また上記した適用例は定置用の燃料電池装置に適用しているが、これに限らず、車両に搭載される燃料電池装置に適用しても良い。その他、本発明は上記した実施例のみに限定されるものではなく、要旨を逸脱しない範囲内で適宜変更して実施できるものである。
【0059】
上記した記載から次の技術的思想も把握できる。
(付記項1)燃料極と酸化剤極とを有する燃料電池と、
燃料ガス、これのオフガス、酸化剤ガス、これのオフガスのうちの少なくとも一つに含まれている水分に基づいて生成された水が滞留可能な室底面と前記室底面に形成された吐出ポートとを有するガス通過部材と、
前記ガス通過部材の前記室底面の前記吐出ポートよりも下方に設けられた排水部に向けて前記ガス通過部材の前記吐出ポートから下方に延設され、前記室底面に溜まった水を前記吐出ポートから前記排水部に吐出する吐出路とを具備する燃料電池装置において、前記吐出路または前記吐出ポートには、
通常時に閉鎖しており、閉鎖に伴い前記吐出路から前記排水部への水の吐出を阻止すると共に、水圧に応答して開放し開放に伴い水を前記吐出路を経て前記排水部に吐出させる水圧応答式の吐出弁が設けられていることを特徴とする燃料電池装置。
(付記項2)燃料が供給される燃料極と酸化剤ガスが供給される酸化剤極とを有する燃料電池と、
燃料ガス、これのオフガス、酸化剤ガス、これのオフガスのうちの少なくとも一つに含まれている水分に基づいて生成された水が滞留可能な室底面と前記室底面に形成された吐出ポートとを有するガス通過部材と、
前記ガス通過部材の前記室底面の前記吐出ポートよりも下方に設けられた水タンク等の排水部に向けて、前記ガス通過部材の前記室底面の前記吐出ポートから下方に向けて延設され、前記室底面に溜まった水を前記吐出ポートから前記水タンクに吐出する吐出路とを具備する燃料電池装置において、
前記吐出路または前記吐出ポートには、通常時に閉鎖しており、閉鎖に伴い前記室底面の前記吐出ポートを水でシールすると共に、前記室底面における滞留水の水圧に応答して開放し、開放に伴い前記室底面の水を前記吐出路を経て前記水タンクに吐出させる水圧応答式の吐出弁が設けられていることを特徴とする燃料電池装置。
(付記項3)各請求項及び各付記項において、吐出路には通水抵抗部が設けられていることを特徴とする燃料電池装置。滞留している水が過剰に吐出することが抑えられる。
【0060】
【発明の効果】
本発明に係る燃料電池装置によれば、吐出路または吐出ポートに水圧応答式の吐出弁が設けられている。この吐出弁は通常時に閉鎖しており、吐出弁が閉鎖しているときには、凝縮部の室に供給された燃料ガスまたはこれのオフガスが凝縮部の室底面の吐出ポートから排水部に漏出することが抑えられる。滞留水の水量が増加して水圧が増加すると、増加した水圧に応答して吐出弁が開放し、滞留水を吐出路を経て水タンク等の排水部に吐出させ、過剰の滞留水を吐出することができる。
【0061】
このような本発明に係る燃料電池装置によれば、従来用いられていた電気式のハイレベルセンサ、ローレベルセンサ、更には、これらのセンサからの検出信号に基づいて開放する電磁弁を廃止することができる。故に、消費電力の低減、サイズの小型化において有利となる。殊に電磁弁は励磁ソレノイドが装備されているため、消費電力の低減、サイズの小型化において不利であるが、本発明に係る燃料電池装置によれば、励磁ソレノイドを有する電磁弁を廃止できるため、消費電力の低減の面でも、サイズの小型化の面でも有利である。
【図面の簡単な説明】
【図1】第1実施例に係る燃料電池装置の概念図である。
【図2】第2実施例に係る燃料電池装置の概念図である。
【図3】第3実施例に係る燃料電池装置の概念図である。
【図4】第4実施例に係る燃料電池装置の概念図である。
【図5】第5実施例に係る逆止弁の内部を模式的に示す断面図である。
【図6】第6実施例に係る逆止弁の内部を模式的に示す断面図である。
【図7】第7実施例に係る逆止弁の内部を模式的に示す断面図である。
【図8】適用例に係る燃料電池装置の概念図である。
【符号の説明】
図中、6は水タンク(排水部)、8は燃料電池、10は凝縮部、10rは室、100は室底面、120は吐出ポート、140は吐出路、200は逆止弁(吐出弁)、210は弁ポート、202は弁部、203はバネ部を示す。
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
  The present invention relates to an improvement of a fuel cell device, and relates to a fuel gas device.SuThe present invention relates to a fuel cell device having a chamber in which water generated from moisture contained in fugus can stay.
[0002]
[Prior art]
  In recent years, fuel cell devices have attracted attention from the viewpoint of environmental protection and the like. The fuel cell device includes a fuel cell that generates power using a fuel gas and an oxygen-containing gas (generally air), a fuel supply passage that supplies the fuel gas to the fuel cell, and an oxygen-containing gas that is supplied to the fuel cell. And an oxidant supply passage. The generated water may stay during operation of such a fuel cell device. In particular, if the electrolyte membrane of the fuel cell is excessively dried, sufficient power generation performance cannot be obtained, and therefore the inside of the fuel cell is often humidified. For this reason, product water often stays in each path of the fuel cell device. Japanese Patent Publication No. 2656262 discloses a fuel cell power generation system in which a fuel cell is disposed at the top, and a pipe is provided with a gradient so that water generated in the pipe is collected in a condensing unit and the passage of the generated water is prevented from being blocked. Equipment is disclosed.
[0003]
  Further, another technique for discharging the generated water staying in the condensing unit will be described below. Off-gas of the fuel gas after power generation is discharged from the fuel electrode of the fuel cell. The off-gas of the fuel gas contains unreacted components that have not been consumed for power generation and has moisture. In order to remove moisture from the off-gas of the fuel gas, the off-gas of the fuel gas passes through a condensing unit having a cooling function. Since the fuel gas off-gas is cooled in the condensing part, the moisture contained in the fuel gas off-gas is generated as condensed water, and the water stays in the condensing part chamber. Since the amount of water remaining in the condensing unit chamber gradually increases with the operation of the fuel cell, it must be discharged from the discharge port of the condensing unit chamber. However, since the off-gas of the fuel gas contains unreacted components that have not been consumed as a power generation reaction, it is not preferable to leak together with water from the discharge port. Therefore, a certain amount of water is retained in the condensing unit chamber, and the discharge port is covered and sealed with the water remaining in the condensing unit chamber.
[0004]
  In the conventional technology in which the discharge port is covered and sealed in this way, an electric high level sensor for detecting the high level position of the water level accumulated in the condensing unit chamber and a low level of the accumulated water level are detected. An electric low level sensor that detects the level position and a solenoid valve that opens based on a signal from the high level sensor and the low level sensor are provided. When the water level in the condensing section increases and exceeds the set value, the electric high-level sensor detects this, and the controller opens the solenoid valve and stays in the condensing section chamber. The discharged water was discharged from the discharge port to the outside of the condensing part. Thereby, it is possible to prevent excessive water from staying in the condensing part, and to secure a necessary volume of the condensing part. When the water level in the condensing section drops, the electric low level sensor detects this, and the control device closes the solenoid valve, thereby preventing the discharge of water, and a certain amount of water. Is retained in the condensing chamber. Thereby, the water seal structure which seals the discharge port of the chamber of a condensation part with water is employable. Therefore, it is possible to prevent the off-gas of the fuel gas supplied into the condensing part from leaking from the discharge port by the water seal.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
  However, according to the above-described technique, the electric high level sensor and low level sensor for detecting the height of the water staying in the condensing unit chamber, and further, the sensor is opened based on detection signals from these sensors. A solenoid valve is required. Therefore, it is disadvantageous to reduce power consumption and size. Particularly, since the solenoid valve is equipped with an excitation solenoid, it is disadvantageous in reducing the size, and it is necessary to excite the excitation solenoid, which is also disadvantageous in terms of reducing power consumption.
[0006]
  The present invention has been made in view of the above circumstances, and fuel gasSuFugusCondenserIt is an object of the present invention to provide a fuel cell device that is advantageous in reducing power consumption and size while sealing.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
  BookA fuel cell device according to the invention includes a fuel cell having a fuel electrode and an oxidant electrode;
  Fuel gasSuThe chamber through which fugus passes and the fuel gas in the chamberSuMoisture contained in fugasBy condensingIt has a chamber bottom where generated water can stay and a discharge port formed on the chamber bottomIn addition, the condensing unit seals the discharge port because the water necessary for sealing stays at the bottom of the chamberWhen,
  Condensing partTo the drainage part provided below the discharge port on the bottom of the roomCondensing partAnd a discharge passage that extends downward from the discharge port and discharges water accumulated on the bottom surface of the chamber from the discharge port to the drainage part,
  Of the condensation sectionThe bottom of the chamber is inclined downward toward the discharge port so that water flows down toward the discharge port.
  In the discharge path,
  It is closed during normal times, and the discharge of water from the discharge channel to the drainage part is prevented with the closure.To the waterWater pressure response type discharge that opens in response to pressure and discharges water to the drainage part through the discharge path as it opens.ValveProvided,
  The discharge valve includes a valve port communicating with the discharge passage, a valve portion that can open and close the valve port, and an elastic portion that biases the valve portion against the water pressure of the discharge passage in a direction in which the valve portion closes the valve port, HaveThe gas pressure in the condensing part chamber is P1, the water pressure based on the height h1 of the water staying on the bottom surface of the condenser is P2, and the water pressure based on the water height h2 from the discharge port to the valve part is P3. When the total pressure of P1 + P2 + P3 is pressure PA,
The pressure PA acts as a valve opening force for opening the valve portion of the discharge valve. In a normal state, the biasing force of the elastic portion of the discharge valve is set so as to overcome the pressure PA. Normally closes the valve port,
When the pressure PA overcomes the biasing force of the elastic part of the discharge valve, the valve part of the discharge valve opens the valve portIt is characterized by this.
[0008]
  Fuel gasSuFugasCondensing partPass through the roomWhen condensed to produce water. The water pressure responsive discharge valve is normally closed. When the discharge valve is closed,Condensing partThe fuel gas supplied to the chamber or off gasCondensing partLeakage from the discharge port on the bottom of the chamber to the drain is suppressed.
[0009]
  With the operation of the fuel cell,Condensing partWhen the amount of staying water in the chamber gradually increases and exceeds the set value, the discharge valve automatically opens in response to the water pressure of the staying water. When the discharge valve is thus opened, water is automatically discharged to the drainage portion through the discharge path. ThisCondensing partIt is possible to prevent excessive water from staying in the chamber,Condensing partThe volume of the chamber is secured.
[0010]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
  According to the present inventionCondensing partThe fuel gasOfThe chamber through which the offgas passes and the fuel gasOfIt has a chamber bottom where water generated based on moisture contained in the off gas stays, and a discharge port formed on the chamber bottom.
[0011]
  Main departureClearlyAccording toCondensing partThe condensing unit reduces the moisture contained in the off-gas of the fuel gas by condensing the moisture contained in the off-gas of the fuel gas.The
[0012]
  According to a preferred embodiment of the present invention, the drainage unit can be a water container provided in a lower direction than the bottom surface of the room, but may be in the air depending on the case. Although a water tank can be used as the water container, in this case, it is advantageous to collect water and reuse it.
[0013]
  Main departureClearlyAccording to the present invention, the water pressure responsive discharge valve has a valve part capable of opening and closing a valve port communicating with the discharge path, and an elastic part that urges the valve part in a direction to close the valve port. The valve portion operates based on the water pressure received by the valve, and the valve port is opened. An example of the elastic portion is a spring member. As the spring member, at least one of a metal spring, a resin spring, and a ceramic spring can be employed. As the spring member, a known spring such as a coil spring or a leaf spring can be employed.
[0014]
  In addition, the elastic part can be formed mainly of a polymer organic material such as rubber or resin.The
[0015]
  BookIn the fuel cell device according to the invention, the fuel supplied to the fuel cell includes a reformed gas obtained by reforming the fuel so as to be suitable for use in the fuel cell and an unreformed fuel. Therefore, the fuel cell device according to the present invention may be of a type having a reforming section that reforms fuel into a reformed gas that is a preferred hydrogen-containing gas for use in a fuel cell, or has a reforming section. Alternatively, a type in which hydrogen is formed by directly oxidizing a fuel such as methanol at the fuel electrode may be used.
[0016]
  A fuel cell generates power based on fuel and oxidant gas, and can be exemplified by a method in which battery cells are stacked. Typical fuels include hydrocarbon-based fuel gases, and gases containing at least one of methane, propane, butane, etc. as main components can be used, and examples include natural gas, methanol, gasoline, and biogas. can do. As the fuel, a hydrogen-containing gas that is a reformed gas obtained by reforming the fuel can be used. An oxygen-containing gas such as air can be used as the oxidant gas. The fuel cell may be of any type for business use, home use, stationary use, in-vehicle use, fixed type, movable type and portable type.
[0017]
【Example】
  (First embodiment)
  A first embodiment embodying the present invention is shown in FIG. As shown in FIG. 1, the fuel cell device is provided below the fuel cell 8 that generates power based on air as fuel and oxidant gas, the condensing unit 10 as a gas passage member, and the condensing unit 10. It has a water tank 6 that functions as a drainage unit, and a discharge path 140 that connects the condensing unit 10 and the water tank 6 extending downward from the condensing unit 10. The fuel cell 8 includes a fuel electrode supplied with a hydrogen-containing gas as a fuel, an air electrode as an oxidant electrode supplied with air as an oxygen-containing gas as an oxidant gas, and a fuel cell 8 inside the fuel cell 8. And a cooling passage 22 for cooling from the inside.
[0018]
  As shown in FIG. 1, the condensing unit 10 has a box shape and has a cooling function. The condensing unit 10 forms a chamber 10r through which an off-gas of a hydrogen-containing gas containing moisture passes, a bottom of the chamber 10r, and water. Has a chamber bottom surface 100 where the water stays and a discharge port 120 formed in the lower part of the chamber bottom surface 100. Since a part 31e of the heat exchange passage 31 through which a cooling medium such as cooling water flows is arranged in the chamber 10r of the condensing unit 10, the inside of the chamber 10r of the condensing unit 10 is cooled. The bottom surface 100 formed at the bottom of the condensing unit 10 is inclined downward toward the discharge port 120 so that water can flow down. The discharge path 140 extends downward from the discharge port 120 on the bottom surface 100 of the condensing unit 10, and discharges water accumulated on the bottom surface 100 of the condensing unit 10 from the discharge port 120 to the water tank 6. It is. The water tank 6 has an air communication port 6m communicating with the atmosphere.
[0019]
  The hydrogen-containing gas is supplied to the fuel electrode of the fuel cell 8 through the hydrogen supply passage 9 and the valve 9a. Air (oxidant gas) that is an oxygen-containing gas is supplied to the air electrode of the fuel cell 8 through the air supply passage 16. Electric power is generated by the fuel cell 8 using the hydrogen-containing gas supplied to the fuel electrode of the fuel cell 8 and the air supplied to the air electrode of the fuel cell 8. The off-gas after the power generation of the hydrogen-containing gas discharged from the outlet 85e of the manifold 85 of the fuel electrode of the fuel cell 8 is supplied to the chamber 10r of the condensing unit 10 through the fuel off-gas passage 12 and the valve 10a. Since the off-gas of the hydrogen-containing gas supplied to the chamber 10r of the condensing unit 10 is cooled in the heat exchange passage 31, the moisture contained in the off gas is condensed and generated as condensed water. Stay at 100. That is, the off gas is dried after the moisture is removed by the condensing unit 10. The off gas that has passed through the condensing unit 10 is supplied to a predetermined place through the fuel off gas passage 12 and the valve 10c.
[0020]
  Now, according to the present embodiment, the discharge port 120 formed on the bottom surface 100 of the condensing unit 10 is provided with a check valve 200 that functions as a water pressure responsive discharge valve that opens and closes in response to water pressure. Yes. The check valve 200 includes a valve port 201 communicating with the discharge path 140, a valve portion 202 that can open and close the valve port 201, and a spring portion 203 as an elastic portion that biases the valve portion 202 in the closing direction. It has. The gas pressure in the chamber 10r of the condensing unit 10 is P1, the water pressure based on the height h1 of water staying in the chamber bottom surface 100 is P2, and the water pressure based on the water height h2 from the discharge port 120 to the valve unit 202. Is P3, and the total pressure of P1 + P2 + P3 is pressure PA. The pressure PA acts as a valve opening force for opening the valve portion 202 of the check valve 200. In a normal state, since the spring force F of the spring portion 203 of the check valve 200 is set to overcome the pressure PA, the check valve 200 is normally closed and the valve portion 202 opens the valve port 201. It is closed. When the check valve 200 is closed in this way, water staying on the bottom surface 100 of the chamber 10r of the condensing unit 10 is prevented from being discharged from the discharge port 120 to the discharge path 140. For this reason, the amount of water necessary for sealing is retained on the bottom surface 100 of the chamber 10r of the condensing unit 10. As described above, if water stays on the bottom surface 100 of the condensing unit 10, the discharge port 120 is covered and sealed with the remaining water, so the off-gas of the hydrogen-containing gas in the chamber 10 r of the condensing unit 10 is The leakage from the discharge port 120 on the bottom surface 100 to the discharge path 140 and the water tank 6 is suppressed.
[0021]
  If the operation of the fuel cell 8 is continued, the hydrogen-containing gas off-gas is successively supplied from the fuel electrode of the fuel cell 8 to the chamber 10r of the condensing unit 10, so that the amount of water condensed in the chamber 10r of the condensing unit 10 is reduced. Increasing gradually. Therefore, the amount of staying water on the bottom surface 100 of the condensing unit 10 gradually increases. When the amount of staying water in the chamber bottom surface 100 of the condensing unit 10 exceeds the set value, the pressure PA described above gradually increases and overcomes the spring force of the spring unit 203 of the check valve 200, and the valve unit 202 of the check valve 200. Is automatically opened, and the valve port 201 of the check valve 200 is opened. That is, since the check valve 200 is a pressure response type, the valve portion 202 of the check valve 200 is automatically opened in response to the water pressure based on the amount of water remaining in the bottom surface 100 of the chamber 10r of the condensing unit 10. The water on the bottom surface 100 of the condensing unit 10 is automatically collected in the water tank 6 through the discharge port 120 and the discharge path 140 by gravity. This prevents excessive water from staying on the bottom surface 100 of the condensing unit 10, secures the volume of the chamber 10 r above the bottom surface 100 of the condensing unit 10, and supplies off-gas supplied to the chamber 10 r of the condensing unit 10. Can be dried by condensation.
[0022]
  When the amount of staying water in the chamber bottom surface 100 of the condensing unit 10 becomes less than the set value, h1 decreases, so that the spring force of the spring part 203 of the check valve 200 overcomes the pressure PA described above. For this reason, the valve portion 202 of the check valve 200 is automatically closed by the spring force of the spring portion 203, and the valve port 201 is closed. That is, the valve portion 202 of the check valve 200 is automatically closed in response to the amount of water remaining on the bottom surface 100 of the chamber 10r of the condensing unit 10. For this reason, an amount of water required for the water seal remains on the bottom surface 100 of the condensing unit 10. Accordingly, since the discharge port 120 is covered and sealed with the remaining water, the off-gas of the hydrogen-containing gas in the chamber 10r of the condensing unit 10 flows from the discharge port 120 on the chamber bottom surface 100 to the discharge path 140 and the water tank 6. Leakage is suppressed.
[0023]
  As described above, according to the fuel cell device of the present embodiment, unlike the prior art, an electric high level sensor that detects the high level of the water level in the condensing unit 10, and the low water level in the condensing unit 10. An electric low level sensor for detecting the level, and an electromagnetic valve that opens based on detection signals from these sensors can be eliminated. Therefore, it is advantageous in reducing power consumption and reducing the size. In particular, the solenoid valve is equipped with an excitation solenoid, which is disadvantageous in reducing power consumption and reducing the size. However, according to the fuel cell device of the present invention, the solenoid valve having the excitation solenoid can be eliminated. This is advantageous both in terms of power consumption reduction and size reduction.
[0024]
  (Second embodiment)
  A second embodiment embodying the present invention will be described with reference to FIG. The second embodiment has a reforming system for reforming fuel gas. The second embodiment has basically the same configuration as the first embodiment, and basically has the same function and effect. In the following, different parts will be mainly described. As shown in FIG. 2, the fuel cell device includes a fuel cell 8 that generates electricity based on a hydrogen-containing gas and air, a condensing unit 10 as a gas passage member, and a drainage unit provided below the condensing unit 10. And a discharge passage 140 that extends downward from the condenser 10 and connects the condenser 10 and the water tank 6. The condensing unit 10 has a box shape and has a cooling function, and a chamber 10r through which off-gas of a hydrogen-containing gas containing moisture passes, and a chamber bottom 100 that forms the bottom of the chamber 10r and retains water. And a discharge port 120 formed on the bottom surface 100 of the chamber. Since a part 31e of the heat exchange passage 31 through which a cooling medium such as cooling water flows is disposed in the chamber 10r of the condensing unit 10, the inside of the chamber 10r of the condensing unit 10 is cooled. The chamber bottom surface 100 formed on the bottom surface of the condensing unit 10 is inclined downward toward the discharge port 120 so that water can flow down. The discharge path 140 extends downward from the discharge port 120 on the bottom surface 100 of the condensing unit 10, and discharges water accumulated on the bottom surface 100 of the condensing unit 10 from the discharge port 120 to the water tank 6. It is.
[0025]
  In this embodiment, a reforming system 1M that performs a reforming reaction of fuel gas is provided. The reforming system 1M includes a combustion unit 13 that is supplied with combustion fuel gas and burns, and a reforming unit 1 that is provided in the vicinity of the combustion unit 13 and is heated by the combustion unit 13 to a temperature range suitable for the reforming reaction. And a CO removing unit 5 for removing CO and an evaporation unit 2 for generating water vapor used for the reforming reaction from water. The manifold 85 of the fuel electrode of the fuel cell 8 and the condensing part 10 are connected by a fuel off-gas passage 12 via a valve 10a. The fuel off-gas passage 12 is a passage for supplying off-gas after power generation of the fuel electrode of the fuel cell 8 to the condensing unit 10. The fuel off-gas passage 12 connects the condensing unit 10 and the combustion unit 13 of the reforming system 1M through a valve 10c. The water inlet 6x of the water tank 6 is connected to the evaporation section 2 of the reforming system 1M through the raw water supply passage 7, the water transfer pump 7f, and the open / close control valve 7h.
[0026]
  When a reforming fuel gas such as city gas is supplied to the reforming unit 1, the fuel gas reacts with the water vapor from the evaporation unit 2, a reforming reaction occurs in the reforming unit 1, and a hydrogen-containing gas is generated. Generated. The generated hydrogen-containing gas is supplied to the fuel electrode of the fuel cell 8 through the hydrogen supply passage 9 and the valve 9a. Air (oxidant gas) that is an oxygen-containing gas is supplied to the air electrode of the fuel cell 8 through the air supply passage 16. Electric power is generated in the fuel cell 8 using the hydrogen-containing gas supplied to the fuel electrode of the fuel cell 8 and the air supplied from the air supply passage 16 to the air electrode of the fuel cell 8. The off-gas after power generation of the hydrogen-containing gas discharged from the outlet 85e of the manifold 85 of the fuel electrode of the fuel cell 8 is supplied into the condensing unit 10 through the fuel off-gas passage 12 and the valve 10a. Since the off-gas of the hydrogen-containing gas supplied into the condensing unit 10 is cooled in the heat exchange passage 31, the moisture contained in the off-gas is condensed into water and stays on the bottom surface 100 of the condensing unit 10. That is, the off gas is dried after the moisture is removed by the condensing unit 10. The off-gas of the hydrogen-containing gas whose moisture has been reduced in the condensing unit 10 is supplied to the combustion unit 13 through the fuel off-gas passage 12 and the valve 10c, and is consumed as a combustion reaction in the combustion unit 13. As described above, since the moisture of the off-gas of the hydrogen-containing gas is removed by the condensing unit 10, even if this off-gas is supplied to the combustion unit 13, the temperature of the combustion unit 13 can be maintained well, and the combustion reaction in the combustion unit 13. Can be maintained well.
[0027]
  Also in this embodiment, as shown in FIG. 2, a check valve 200 that opens and closes in response to water pressure is provided in the discharge port 120 formed on the bottom surface 100 of the condensing unit 10. The check valve 200 has a valve portion 202 that can open and close the valve port 201 communicating with the discharge passage 140, and a spring portion 203 as an elastic portion that biases the valve portion 202 in the closing direction. In a normal state, since the spring force F of the spring portion 203 of the check valve 200 is set so as to overcome the above-described pressure PA, the check valve 200 is normally closed and the valve portion 202 is a valve port. 201 is closed. When the check valve 200 is closed in this way, water staying on the bottom surface 100 of the chamber 10r of the condensing unit 10 is prevented from being discharged from the discharge port 120 to the discharge path 140. For this reason, the amount of water necessary for sealing is retained on the bottom surface 100 of the chamber 10r of the condensing unit 10. As described above, if water stays on the bottom surface 100 of the condensing unit 10, the discharge port 120 is covered and sealed with the remaining water, so the off-gas of the hydrogen-containing gas in the chamber 10 r of the condensing unit 10 is The leakage from the discharge port 120 on the bottom surface 100 to the discharge path 140 and the water tank 6 is suppressed.
[0028]
  When the operation of the fuel cell 8 is continued, off-gas of hydrogen-containing gas is successively supplied from the fuel electrode of the fuel cell 8 to the chamber 10r of the condensing unit 10, so that the accumulated water in the bottom surface 100 of the chamber 10r of the condensing unit 10 The amount of water gradually increases. When the amount of staying water in the chamber bottom surface 100 of the condensing unit 10 exceeds the set value, the pressure PA described above gradually increases and overcomes the spring force of the spring unit 203 of the check valve 200, and the valve unit 202 of the check valve 200. Is automatically opened, and the valve port 201 of the check valve 200 is opened. That is, the valve portion 202 of the check valve 200 is automatically opened in response to the water pressure based on the amount of water remaining on the bottom surface 100 of the chamber 10r of the condensing unit 10, and the water on the bottom surface 100 of the condensing unit 10 is The water is recovered in the water tank 6 through the discharge port 120 and the discharge path 140. This prevents excessive water from staying on the bottom surface 100 of the condensing unit 10, secures the volume of the chamber 10 r above the bottom surface 100 of the condensing unit 10, and supplies off-gas supplied to the chamber 10 r of the condensing unit 10. Can be dried by condensation.
[0029]
  When the amount of staying water in the chamber bottom surface 100 of the condensing unit 10 becomes less than the set value, the pressure PA described above becomes small, so the spring force of the spring part 203 of the check valve 200 overcomes the pressure PA. For this reason, the valve portion 202 of the check valve 200 is automatically closed by the spring force of the spring portion 203, and the valve port 201 is closed. That is, the valve portion 202 of the check valve 200 is automatically closed in response to the amount of water remaining on the bottom surface 100 of the chamber 10r of the condensing unit 10. Therefore, a necessary amount of water remains on the bottom surface 100 of the condensing unit 10, and the discharge port 120 is covered and sealed with the remaining water, so that the hydrogen-containing gas in the chamber 10 r of the condensing unit 10 is sealed. The off gas is suppressed from leaking from the discharge port 120 on the bottom surface 100 to the discharge path 140 and the water tank 6.
[0030]
  As described above, in the fuel cell device according to the present embodiment as well, unlike the first embodiment, unlike the prior art, an electric high level sensor, a low level sensor, and detection from these sensors. The solenoid valve that opens based on the signal can be eliminated. Therefore, it is advantageous in reducing power consumption and reducing the size. In particular, the solenoid valve is equipped with an excitation solenoid, which is disadvantageous in reducing power consumption and reducing the size. However, according to the fuel cell device of the present invention, the solenoid valve having the excitation solenoid can be eliminated. This is advantageous both in terms of power consumption reduction and size reduction.
[0031]
  (Third embodiment)
  FIG. 3 shows a third embodiment embodying the present invention. The third embodiment has basically the same configuration as the second embodiment, and basically has the same functions and effects. In the following, different parts will be mainly described. According to the present embodiment, the check valve 200 is provided in the discharge passage 140 that extends downward from the discharge port 120 on the bottom surface 100 of the condensing unit 10. Further, in the fuel cell 8, a second discharge port 120B is formed on the bottom surface 100B of the second chamber, which is the bottom of the manifold 85 of the fuel cell 8 through which the off-gas after the generation of the hydrogen-containing gas passes, and the second discharge port 120B is formed. A second discharge passage 140B extends downward from the port 120B toward the water tank 6. The second discharge passage 140B is provided with a pressure-responsive second check valve 200B that opens and closes in response to water pressure. The second check valve 200B has the same configuration as the above-described check valve 200, and the second valve portion 202B capable of opening and closing the second valve port 201B communicating with the second discharge passage 140B, and the second It has the 2nd spring part 203B as an elastic part which urges | biases the valve part 202B to a closing direction. In the second valve portion 202B, the pressure in the chamber 85r of the manifold 85 of the fuel cell 8, the water pressure based on the height of the water remaining in the second chamber bottom surface 100B of the manifold 85, the pressure in the second chamber bottom surface 100B of the manifold 85, A total water pressure based on the height of water from the second discharge port 120B to the second valve portion 202B of the second check valve 200B is defined as a pressure PB. This pressure PB acts as a valve opening force on the second valve portion 202B of the second check valve 200B. In a normal state, since the spring force F2 of the second spring portion 203B of the second check valve 200B is set so as to overcome the pressure PB, the second check valve 200B is normally closed, The second valve portion 202B of the second check valve 200B closes the second valve port 201B. As described above, when the second check valve 200B is closed, the water staying in the second chamber bottom surface 100B of the chamber 85r of the manifold 85 of the fuel cell 8 flows into the second discharge port of the manifold 85 of the fuel cell 8. It is not discharged from 120B to the water tank 6 through the second discharge path 140B. For this reason, a required amount of water remains on the second chamber bottom surface 100B of the chamber 85r of the manifold 85 of the fuel cell 8. If the second discharge port 120B of the manifold 85 is covered and sealed with the remaining water if it stays on the second chamber bottom surface 100B of the manifold 85 of the fuel cell 8 in this way, the chamber 85r of the manifold 85 is sealed. The off-gas of the hydrogen-containing gas is prevented from leaking from the second discharge port 120B of the second chamber bottom surface 100B of the manifold 85 to the second discharge path 140B and the water tank 6 side.
[0032]
  When the amount of retained water in the second chamber bottom surface 100B of the chamber 85r of the manifold 85 gradually increases and the amount of retained water in the second chamber bottom surface 100B of the manifold 85 exceeds the set value, the pressure PB gradually increases, and the second check valve The spring force of the spring portion 203 of 200B is overcome. At this time, the second valve portion 202B of the second check valve 200B is automatically opened, and the second valve port 201B of the second check valve 200B is opened. Then, the water in the second chamber bottom surface 100B of the chamber 85r of the manifold 85 is automatically collected in the water tank 6 through the second discharge port 120B and the second discharge path 140B. As a result, it is possible to prevent excess water from remaining on the second chamber bottom surface 100B of the manifold 85.
[0033]
  When the amount of accumulated water in the second chamber bottom surface 100B of the manifold 85 becomes less than the set value, the spring force of the second spring portion 203B of the second check valve 200B overcomes the pressure PB, and the second valve portion of the second check valve 200B. 202B is automatically closed by the spring force of the second spring portion 203B, and the second valve port 201B is closed. That is, the second valve portion 202B of the second check valve 200B is automatically closed in response to the water pressure of the amount of water remaining in the second chamber bottom surface 100B of the chamber 85r of the manifold 85. Therefore, since a necessary amount of water remains on the second chamber bottom surface 100B of the manifold 85, the second discharge port 120B is covered and sealed with the remaining water, and the off-gas of the hydrogen-containing gas in the chamber 85r of the manifold 85 is sealed. Is prevented from leaking from the second discharge port 120B of the second chamber bottom surface 100B to the discharge path 140B and the water tank 6 side.
[0034]
  As described above, in the fuel cell device according to the present embodiment as well, unlike the first embodiment, unlike the prior art, an electric high level sensor, a low level sensor, and detection from these sensors. The solenoid valve that opens based on the signal can be eliminated. Therefore, it is advantageous in reducing power consumption and reducing the size. In particular, the solenoid valve is equipped with an excitation solenoid, which is disadvantageous in reducing power consumption and reducing the size. However, according to the fuel cell device of the present invention, the solenoid valve having the excitation solenoid can be eliminated. This is advantageous both in terms of power consumption reduction and size reduction.
[0035]
  Further, according to the present embodiment, as shown in FIG. 3, a water flow resistance portion 160 is formed in the discharge path 140 by bending the discharge path 140. The water flow resistance portion 160 is provided below the check valve 200 in the discharge passage 140. According to the present embodiment, even when the closing operation of the valve portion 202 of the check valve 200 is delayed due to circumstances, or even when the pressure in the chamber 10r of the condensing unit 10 is instantaneously excessive. Since the water flow resistance portion 160 is formed in the discharge passage 140, it is possible to suppress the excessive discharge of the sealing water remaining on the bottom surface 100 of the condensing unit 10 from the discharge port 120. . Therefore, it is advantageous for the amount of water required for sealing to stay on the chamber bottom surface 100 of the condensing unit 10.
[0036]
  Further, as shown in FIG. 3, a second water flow resistance portion is formed by bending the second discharge path 140B also in the second discharge path 140B extending from the second chamber bottom surface 100B of the manifold 85 of the fuel cell. 160B is formed. The second water flow resistance portion 160B is provided below the second check valve 200B in the second discharge path 140B. According to the present embodiment, even when the closing operation of the second valve portion 202B of the second check valve 200B is delayed due to circumstances, or when the pressure in the manifold 85 becomes momentarily excessive. In addition, since the second water flow resistance portion 160B is formed in the second discharge path 140B, the sealing water staying on the second chamber bottom surface 100B of the manifold 85 of the fuel cell 8 is supplied from the second discharge port 120B. Excessive discharge can be suppressed, which is advantageous for retaining sealing water on the bottom surface 100B of the second chamber 85 of the manifold 85 of the fuel cell 8.
[0037]
  (Fourth embodiment)
  FIG. 4 shows a fourth embodiment embodying the present invention. The fourth embodiment has basically the same configuration as the third embodiment, and basically has the same operational effects. In the following, different parts will be mainly described. According to the present embodiment, the discharge path 140 is formed with a throttle 180 that functions as a water flow resistance portion. Even when the closing operation of the valve portion 202 of the check valve 200 is delayed, or even when the pressure in the chamber 10r of the condensing portion 10 becomes momentarily excessive, the throttle 180 as a water flow resistance portion. Is formed in the discharge path 140, it is possible to suppress excessive discharge of the sealing water remaining on the bottom surface 100 of the condensing unit 10 from the discharge port 120, and the bottom surface of the condensing unit 10. It is advantageous to retain the sealing water at 100.
[0038]
  Further, a second throttle 180B that functions as a water flow resistance portion is also formed in the second discharge path 140B extending from the second chamber bottom surface 100B of the manifold 85 of the fuel cell. Even when the closing operation of the second valve portion 202B of the second check valve 200B is delayed due to circumstances, or even when the pressure in the manifold 85 becomes momentarily excessive, the water resistance portion Since the second throttle portion 180B is formed in the second discharge passage 140B, the sealing water staying on the second chamber bottom surface 100B of the manifold 85 of the fuel cell 8 is excessively discharged from the second discharge port 120B. Can be suppressed. Therefore, it is advantageous for retaining a necessary amount of sealing water on the bottom surface 100B of the second chamber of the manifold 85 of the fuel cell 8. The throttle 180 is provided below the check valve 200 in the discharge path 140, and the second throttle 180B is provided below the second check valve 200B in the second discharge path 140B. However, the present invention is not limited to this.
[0039]
  (5th Example)
  FIG. 5 shows a fifth embodiment embodying the present invention. The fifth embodiment has basically the same configuration as the first embodiment, and basically has the same function and effect. In the following, different parts will be mainly described. The check valve 200C that functions as a discharge valve includes a valve portion 202C that can open and close the valve port 201C communicating with the discharge passage 140, and an elastic portion that urges the valve portion 202C in a direction to close the valve port 201C. Coil-shaped spring part 203C, and a base part 205C that holds the valve part 202C and the spring part 203C and has a valve port 201C. When the water pressure received by the pressure receiving surface 204C of the valve portion 202C overcomes the spring force of the spring portion 203C, the valve portion 201C operates in the opening direction to open the valve port 201C of the base portion 205C. When the water pressure received by the pressure receiving surface 204C of the valve portion 202C decreases, the valve portion 202C operates in the closing direction to close the valve port 201C of the base portion 205C.
[0040]
  (Sixth embodiment)
  FIG. 6 shows a sixth embodiment embodying the present invention. The sixth embodiment has basically the same configuration as that of the first embodiment, and basically has the same functions and effects. In the following, different parts will be mainly described. The check valve 200D that functions as a discharge valve includes a valve portion 202D that can open and close the valve port 201D communicating with the discharge passage 140, and an elastic portion that urges the valve portion 202D in a direction to close the valve port 201D. And a base portion 205D which holds the valve portion 202D and the spring portion 203D and has a valve port 201D. When the water pressure received by the pressure receiving surface 204D of the valve portion 202D overcomes the spring force of the spring portion 203D, the valve port 202D of the base portion 205D is opened by operating in the direction in which the valve portion 202D opens. When the water pressure received by the pressure receiving surface 204D of the valve portion 202D decreases, the valve portion 202D operates in the closing direction to close the valve port 201D of the base portion 205C. The male screw portion 208D of the movable portion 207D is screwed to the female screw portion 206D of the base portion 205D so as to be able to advance and retract. If a tool is put in the groove 209D of the movable part 207D to rotate the movable part 207D and the male screw part 208D is screwed back and forth as appropriate, the position of the movable part 207D can be adjusted in the direction of the spring force of the spring part 203D. Thus, the spring force of the spring portion 203D can be adjusted, and consequently the amount of water pressure when the check valve 200D is opened can be adjusted.
[0041]
  (Seventh embodiment)
  FIG. 7 shows a seventh embodiment embodying the present invention. The seventh embodiment has basically the same configuration as the first embodiment, and basically has the same function and effect. In the following, different parts will be mainly described. The check valve 200E functioning as a discharge valve includes a valve portion 202E mainly formed of rubber or resin as an elastically deformable polymer organic material capable of opening and closing the valve port 201E communicating with the discharge passage 140. And a base portion 205E having a valve port 201E and holding the valve portion 202E. When the water pressure received by the pressure receiving surface 204E of the valve portion 202E increases, the valve portion 202E is elastically deformed in response to the water pressure, and the valve port 201E is opened. When the water pressure received by the pressure receiving surface 204E of the valve portion 202E decreases, the valve portion 202E operates in the closing direction to close the valve port 201E of the base portion 205E.
[0042]
  (Application example)
  Hereinafter, application examples of the present invention will be described. FIG. 8 is a conceptual diagram of a stationary fuel cell device. As shown in FIG. 8, the fuel cell device according to this example is provided with a reforming system 1M that generates a hydrogen-containing gas suitable for power generation by causing a reforming reaction between fuel gas as fuel and water vapor. . The reforming system 1M includes a reforming unit 1 that generates a hydrogen-containing gas suitable for power generation by causing a reforming reaction by reacting a fuel gas and steam, and steam used for the reforming reaction by evaporating raw water. The generated evaporation unit 2, the reforming unit 1 is composed of a combustion unit 13 for heating the reforming unit 1 to a temperature range suitable for the reforming reaction, and a CO removing unit 5. Since the heat of the combustion unit 13 is transmitted to the reforming unit 1, the reforming unit 1 is set to a high temperature so as to be suitable for the reforming reaction. The CO removing unit 5 removes carbon monoxide contained in the hydrogen-containing gas generated in the reforming unit 1. The CO removal unit 5 includes a CO shift unit that reduces carbon monoxide by a shift reaction and a CO selective oxidation unit that reduces carbon monoxide using air, but is not limited thereto.
[0043]
  A fuel gas supply passage (fuel supply passage) 4 for supplying the fuel gas to the reforming section 1 through the heat exchange section 3 is provided. The upstream end of the fuel gas supply passage 4 is connected to a fuel gas source 15 (city gas pipe), and supplies fuel gas containing at least one of methane, propane, butane and the like as a main component. The fuel gas supply passage 4 is provided with a dual valve 29 composed of two valves 27 and 28 arranged side by side, a fuel gas transfer pump 4p, a desulfurization section 4a, a valve 4b, and a junction section 4c. The merging section 4 c merges and mixes the fuel gas from the fuel gas supply passage 4 and the water vapor evaporated in the evaporation section 2, and supplies the mixed gas to the reforming section 1 through the heat exchange section 3.
[0044]
  A combustion unit communication passage 14 for supplying combustion fuel gas to the combustion unit 13 is provided. The combustion part communication path 14 connects the fuel gas supply path 4 and the combustion part 13 via the branch part 4m. The combustion unit communication passage 14 is provided with a pump 14 p as a gas transport source that transports combustion fuel gas toward the combustion unit 13. The fuel gas supplied from the fuel gas supply passage 4 is supplied to the combustion portion 13 via the combustion portion communication passage 14 by the pump 14p and is used for the combustion reaction in the combustion portion 13, so that the combustion portion 13 becomes high temperature. Since the reforming unit 10 is heated by the combustion unit 13, the temperature of the reforming unit 1 can be maintained in a temperature range so as to be suitable for the reforming reaction. Can be effectively generated.
[0045]
  As shown in FIG. 8, a fuel cell 8 is provided. The fuel cell 8 generates power using air (oxidant gas) as an oxygen-containing gas and a hydrogen-containing gas. The fuel cell 8 is of a polymer electrolyte type, and is composed of a stack in which a plurality of cells using proton conductive polymer membranes as electrolytes are stacked. A hydrogen supply passage 9 (fuel supply passage) for supplying the hydrogen-containing gas generated in the reforming unit 1 to the fuel electrode of the fuel cell 8 through the valve 9a is provided.
[0046]
  As shown in FIG. 8, an air supply passage 16 (oxidant supply passage) for supplying power generation air as an oxygen-containing gas to the air electrode of the fuel cell 8 is provided. The air supply passage 16 is provided with a filter 16a for air cleaning, a fan 16b for air conveyance, and a humidifying unit 20 for air humidification. The humidifying unit 20 humidifies air that is an oxygen-containing gas supplied to the fuel cell 8. If the electrolyte membrane of the fuel cell 8 is excessively dried, the power generation efficiency of the fuel cell 8 is reduced, so that the air supplied to the air electrode of the fuel cell 8 is humidified.
[0047]
  A fuel off-gas passage 12 is provided for flowing the off-gas of the hydrogen-containing gas after power generation discharged from the outlet 8 e of the fuel electrode of the fuel cell 8 to the combustion unit 13. The fuel off-gas passage 12 is provided with a valve 10a, a condensing part 10 on the fuel electrode side, and a valve 10c. The condensing unit 10 on the fuel electrode side is provided between the combustion unit 13 and the fuel cell 8 in the fuel off-gas passage 12, and the hydrogen-containing gas discharged from the fuel electrode outlet 8 e of the fuel cell 8. Remove moisture contained in the off-gas. As a result, the off-gas from which moisture has been removed is supplied to the combustion section 13 via the fuel off-gas passage 12 and used as a combustion reaction. Since the off-gas from which moisture has been removed is supplied to the combustion unit 13 and used as a combustion reaction, the off-gas of the hydrogen-containing gas can be reused. At this time, since the moisture contained in the off-gas of the hydrogen-containing gas is removed, the temperature drop of the combustion part 13 is suppressed, and the combustion reaction in the combustion part 13 can be performed satisfactorily.
[0048]
  An air off-gas passage (oxidant off-gas passage) 18 through which the off-gas of the generated air discharged from the air electrode of the fuel cell 8 flows and is discharged into the atmosphere is provided. A humidifying unit 20 is provided in the air off-gas passage 18.
[0049]
  A raw material water supply passage 7 for connecting a water pipe as a water supply source and the evaporation unit 2 is provided. The water supplied to the evaporation unit 2 from the raw water supply passage 7 is heated in the evaporation unit 2 to become water vapor, and is used for the reforming reaction in the reforming unit 1. The raw water supply passage 7 includes a raw water purification filter 7a, a valve 7b and a valve 7c, a water purification device 7d for increasing the purification degree of the raw water, a water tank 6, a raw water feed pump 7f, and an open / close control valve 7h. Is provided. The water tank 6 is disposed below the condensing unit 10, and the condensing unit 10 and the water tank 6 are connected via the discharge path 140. Water staying in the condensing unit 10 at the bottom surface 100 moves to the water tank 6 through the discharge path 140 and the check valve 200.
[0050]
  Further, as shown in FIG. 8, a cooling passage 22 for the battery through which the cooling water that takes the heat of the fuel cell 8 flows is provided. The battery cooling passage 22 is provided with a pump 22p and a heat exchange section 23. A hot water storage section 26 that deprives the heat generated in the entire fuel cell device and stores it as hot water is provided together with a hot water temperature sensor 26n. A heat exchange passage 31 extending from the discharge port 26i of the hot water storage section 26 is provided with a pump 31p for conveying cooling water and a condensing section 10 on the fuel side, and a plurality of unillustrated heats at appropriate portions. An exchange unit is provided. Therefore, the cooling water that has flowed from the hot water storage section 26 through the heat exchange passage 31 passes through the fuel-side condensing section 10, and further flows through a plurality of heat exchange sections (not shown) provided at appropriate portions, and is heated by heat exchange, It returns to the inlet 26o of the hot water storage section 26 through the exchange section 23. For this reason, the cooling water stored in the hot water storage section 26 is heated and becomes hot water. Hot water that is the cooling water of the hot water storage section 26 can be used as a hot water supply source for other purposes. The hot water storage section 26 is replenished with water from a water supply source through a supply passage 26k. Various signals (S1, S2, etc.) are input to the control device 39.
[0051]
  Also in this example, the check valve 200 serving as the discharge valve is closed at the normal time. When the check valve 200 is closed in this way, water staying on the bottom surface 100 of the chamber 10r of the condensing unit 10 is prevented from being discharged from the discharge port 120 to the discharge path 140. For this reason, a necessary amount of water stays on the bottom surface 100 of the condensing unit 10. As described above, if water stays on the bottom surface 100 of the condensing unit 10, the discharge port 120 of the bottom surface 100 is covered and sealed with the remaining water, so that the hydrogen-containing gas of the condensing unit 10 is sealed. The off gas is suppressed from leaking from the discharge port 120 on the bottom surface 100 to the discharge path 140 and the water tank 6 side.
[0052]
  When the operation of the fuel cell 8 is continued, the off gas of the hydrogen-containing gas is supplied to the condensing unit 10 one after another from the outlet 8e of the fuel electrode of the fuel cell 8, so that the amount of accumulated water in the chamber bottom surface 100 of the condensing unit 10 gradually increases. To increase. When the amount of accumulated water in the chamber bottom surface 100 of the condensing unit 10 exceeds the set value, the valve unit 202 of the check valve 200 is automatically opened, and the valve port 201 of the check valve 200 is opened. That is, the valve portion 202 of the check valve 200 is automatically opened in response to the water pressure based on the amount of water remaining on the bottom surface 100 of the chamber 10r of the condensing unit 10, and the water on the bottom surface 100 of the condensing unit 10 is The water is recovered in the water tank 6 through the discharge port 120 and the discharge path 140. This prevents excessive water from staying on the bottom surface 100 of the condensing unit 10, secures the volume of the chamber 10 r above the bottom surface 100 of the condensing unit 10, and supplies off-gas supplied to the chamber 10 r of the condensing unit 10. Can be dried by condensation. The water collected in the water tank 6 is sent to the evaporation unit 2 and reused as water vapor used for the reforming reaction.
[0053]
  When the amount of staying water in the chamber bottom surface 100 of the condensing unit 10 becomes less than the set value, the valve unit 202 of the check valve 200 is automatically closed by the spring force of the spring unit 203. That is, the check valve 200 is automatically closed in response to the amount of water remaining on the bottom surface 100 of the chamber 10r of the condensing unit 10. Therefore, a necessary amount of water remains on the bottom surface 100 of the condensing unit 10, and the discharge port 120 is covered and sealed with the remaining water, so that the off-gas of the hydrogen-containing gas in the condensing unit 10 is The leakage from the discharge port 120 on the bottom surface 100 to the discharge path 140 and the water tank 6 side is suppressed.
[0054]
  As described above, also in the fuel cell device according to this example, unlike the prior art, an electric high level sensor, a low level sensor, and an electromagnetic valve that is opened based on detection signals from these sensors are provided. Can be abolished. Therefore, it is advantageous in reducing power consumption and reducing the size. In particular, the solenoid valve is equipped with an excitation solenoid, which is disadvantageous in reducing power consumption and reducing the size. However, according to the fuel cell device of the present invention, the solenoid valve having the excitation solenoid can be eliminated. This is advantageous both in terms of power consumption reduction and size reduction.
[0055]
  (Other)
  In the first embodiment described above, the check valve 200 is provided in the discharge passage 140 extending from the condensing unit 10 through which the hydrogen-containing gas or off-gas flows. However, the present invention is not limited to this, and the hydrogen-containing gas or off-gas flows. A discharge path connecting the gas passage member other than the condensing unit 10 provided in the path and the water tank 6 may be provided, and a check valve may be provided in the discharge path.
[0056]
  In the first embodiment described above, the fuel gas source 15 is a city gas pipe. However, the fuel gas source 15 is not limited to this and may be a gas tank loaded with a fuel gas such as hydrogen gas. Although fuel gas (city gas etc.) is used as a fuel, it is not restricted to this. Although air is used as the oxygen-containing gas that is an oxidizing agent, the present invention is not limited to this. In the first embodiment described above, the check valve 200 is provided in the discharge passage 140 extending downward from the discharge port 120. However, the check valve 200 may be provided in the discharge port 120 itself. . In this case, it is necessary to retain water on the bottom surface 100 for applying water pressure for opening the check valve 200.
[0057]
  In the first embodiment described above, the water generated in the chamber 10r of the condensing unit 10 is retained on the bottom surface 100 of the chamber 10r of the condensing unit 10 as described above. Water may be retained only between the discharge port 120 and the check valve 200 in the passage 140, and the discharge port 120 may be sealed with the retained water.
[0058]
  The fuel cell device according to the present invention is not limited to the example having the piping system shown in the above-described embodiments and application examples. Moreover, although the application example described above is applied to a stationary fuel cell device, the present invention is not limited thereto, and may be applied to a fuel cell device mounted on a vehicle. In addition, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and can be implemented with appropriate modifications within a range not departing from the gist.
[0059]
  The following technical idea can also be grasped from the above description.
(Additional Item 1) A fuel cell having a fuel electrode and an oxidant electrode;
A chamber bottom surface in which water generated based on water contained in at least one of the fuel gas, the off gas, the oxidant gas, and the off gas thereof can stay, and a discharge port formed on the chamber bottom surface; A gas passage member having
  Water discharged from the discharge port of the gas passage member toward the drainage portion provided below the discharge port on the bottom surface of the chamber of the gas passage member and collected in the bottom surface of the chamber. In the fuel cell device comprising a discharge path for discharging from the drainage section to the drainage section, the discharge path or the discharge port includes:
  It is normally closed, and the discharge of water from the discharge passage to the drainage portion is prevented with the closing, and the drain is opened in response to the water pressure and the water is discharged to the drainage portion through the discharge passage with the opening. A fuel cell device comprising a water pressure responsive discharge valve.
(Additional Item 2) A fuel cell having a fuel electrode supplied with fuel and an oxidant electrode supplied with oxidant gas;
  A chamber bottom surface in which water generated based on water contained in at least one of the fuel gas, the off gas, the oxidant gas, and the off gas thereof can stay, and a discharge port formed on the chamber bottom surface; A gas passage member having
  To the drainage part such as a water tank provided below the discharge port on the bottom surface of the chamber of the gas passage member, extending downward from the discharge port on the bottom surface of the chamber of the gas passage member, A fuel cell device comprising a discharge passage for discharging water accumulated on the bottom surface of the chamber from the discharge port to the water tank;
  The discharge passage or the discharge port is normally closed, and the discharge port on the bottom surface of the chamber is sealed with water along with the closing, and is opened in response to the water pressure of the accumulated water on the bottom surface of the chamber. Accordingly, a fuel cell apparatus is provided with a water pressure responsive discharge valve for discharging water on the bottom surface of the chamber to the water tank through the discharge path.
(Additional Item 3) In each claim and each additional item, a water flow resistance portion is provided in the discharge passage. Excessive discharge of the remaining water can be suppressed.
[0060]
【The invention's effect】
  According to the fuel cell device of the present invention, the water pressure response type discharge valve is provided in the discharge path or the discharge port. This discharge valve is normally closed, and when the discharge valve is closed,Condensing partThe fuel gas supplied to the chamber or off gasCondensing partLeakage from the discharge port on the bottom of the chamber to the drain is suppressed. When the amount of accumulated water increases and the water pressure increases, the discharge valve opens in response to the increased water pressure, and the accumulated water is discharged to the drainage part such as a water tank through the discharge path, thereby discharging excess accumulated water. be able to.
[0061]
  According to such a fuel cell device of the present invention, the conventionally used electric high level sensor, low level sensor, and further, the solenoid valve that opens based on the detection signals from these sensors are eliminated. be able to. Therefore, it is advantageous in reducing power consumption and reducing the size. In particular, the solenoid valve is equipped with an excitation solenoid, which is disadvantageous in reducing power consumption and reducing the size. However, according to the fuel cell device of the present invention, the solenoid valve having the excitation solenoid can be eliminated. This is advantageous both in terms of power consumption reduction and size reduction.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a conceptual diagram of a fuel cell device according to a first embodiment.
FIG. 2 is a conceptual diagram of a fuel cell device according to a second embodiment.
FIG. 3 is a conceptual diagram of a fuel cell device according to a third embodiment.
FIG. 4 is a conceptual diagram of a fuel cell device according to a fourth embodiment.
FIG. 5 is a cross-sectional view schematically showing the inside of a check valve according to a fifth embodiment.
FIG. 6 is a cross-sectional view schematically showing the inside of a check valve according to a sixth embodiment.
FIG. 7 is a cross-sectional view schematically showing the inside of a check valve according to a seventh embodiment.
FIG. 8 is a conceptual diagram of a fuel cell device according to an application example.
[Explanation of symbols]
  In the figure, 6 is a water tank (drainage part), 8 is a fuel cell, 10 is a condensing part, 10r is a chamber, 100 is a chamber bottom, 120 is a discharge port, 140 is a discharge path, and 200 is a check valve (discharge valve). , 210 is a valve port, 202 is a valve portion, and 203 is a spring portion.

Claims (3)

燃料極と酸化剤極とを有する燃料電池と、
燃料ガスのオフガスが通過する室と、前記室の燃料ガスのオフガスに含まれている水分を凝縮させることにより生成された水が滞留可能な室底面と、前記室底面に形成された吐出ポートとを有すると共に、シールに必要な水が前記室底面に滞留して前記吐出ポートをシールする凝縮部と、
前記凝縮部の前記室底面の前記吐出ポートよりも下方に設けられた排水部に向けて前記凝縮部の前記吐出ポートから下方に延設され、前記室底面に溜まった水を前記吐出ポートから前記排水部に吐出する吐出路とを具備しており、
前記凝縮部の前記室底面は、前記吐出ポートに向けて水を流下させるように前記吐出ポートに向けて下降傾斜しており、
前記吐出路には、
通常時に閉鎖しており、閉鎖に伴い前記吐出路から前記排水部への水の吐出を阻止すると共に、水圧に応答して開放し開放に伴い水を前記吐出路を経て前記排水部に吐出させる水圧応答式の吐出弁が設けられており、
前記吐出弁は、前記吐出路に連通する弁ポートと、前記弁ポートを開閉可能な弁部と、前記弁部が前記弁ポートを閉鎖する方向に前記吐出路の水圧に抗して前記弁部を付勢する弾性部とを有しており、
前記凝縮部の前記室のガス圧力をP1とし、前記凝縮器の前記室底面に滞留している水の高さh1に基づく水圧をP2とし、前記吐出ポートから前記弁部までの水の高さh2に基づく水圧をP3とし、P1+P2+P3の合計圧を圧力PAとすると、
圧力PAは前記吐出弁の前記弁部にこれを開放させる開弁力として作用し、通常の状態では、前記吐出弁の前記弾性部の付勢力は圧力PAに打ち勝つように設定されており、前記吐出弁の前記弁部は通常時に前記弁ポートを閉鎖しており、
前記吐出弁の前記弾性部の付勢力に圧力PAが打ち勝つと、前記吐出弁の前記弁部は前記弁ポートを開放させることを特徴とする燃料電池装置。
A fuel cell having a fuel electrode and an oxidant electrode;
A chamber for passing the fuel gas Oh Fugasu, a chamber bottom water produced is capable residence by condensing the moisture contained in the chamber of the fuel gas Oh Fugasu, formed in the chamber bottom surface And a condensing part that seals the discharge port by retaining water necessary for sealing at the bottom of the chamber ,
The extended from the discharge port of the condenser section downward toward the drainage portion provided below the said discharge port of said chamber bottom surface of the condensing unit, the accumulated water in the chamber bottom surface from said discharge port A discharge path for discharging to the drainage part,
The chamber bottom surface of the condensing part is inclined downward toward the discharge port so that water flows down toward the discharge port,
In the discharge path,
It is closed during normal, in co when blocking the discharge of water from the discharge passage with the closing to the drainage unit, the water with the then open open in response to water pressure on the water discharge portion via the discharge passage A water pressure response type discharge valve is provided.
The discharge valve includes a valve port communicating with the discharge passage, a valve portion capable of opening and closing the valve port, and the valve portion against a water pressure of the discharge passage in a direction in which the valve portion closes the valve port. And an elastic part that biases
The gas pressure in the chamber of the condensing part is P1, the water pressure based on the height h1 of the water staying on the bottom surface of the condenser is P2, and the height of water from the discharge port to the valve part When the water pressure based on h2 is P3 and the total pressure of P1 + P2 + P3 is pressure PA,
The pressure PA acts as a valve opening force for opening the valve portion of the discharge valve, and in a normal state, the urging force of the elastic portion of the discharge valve is set to overcome the pressure PA, The valve portion of the discharge valve normally closes the valve port,
The fuel cell device according to claim 1, wherein when the pressure PA overcomes the urging force of the elastic portion of the discharge valve, the valve portion of the discharge valve opens the valve port .
請求項1において、通水に抵抗を与える通水抵抗部が前記吐出路のうち前記吐出弁よりも下方に設けられていることを特徴とする燃料電池装置。Fuel cell apparatus Oite to claim 1, the hydraulic resistance unit which gives resistance to the water flow, characterized in that provided below the discharge valve of the discharge passage. 請求項において、前記通水抵抗部は、前記吐出路の一部を曲成することにより形成されているか、または、絞りで形成されていることを特徴とする燃料電池装置。 3. The fuel cell device according to claim 2 , wherein the water flow resistance portion is formed by bending a part of the discharge passage or formed by a throttle.
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