JP5173302B2 - Fuel cell device - Google Patents

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Description

本発明は、燃料電池の発電により生じる排ガスと水との熱交換により生じた凝縮水を利用して発電を行なう燃料電池装置に関する。   The present invention relates to a fuel cell device that generates power using condensed water generated by heat exchange between exhaust gas and water generated by power generation of a fuel cell.

近年、次世代エネルギーとして、水素ガスと酸素含有ガス（通常、空気である）とを用いて電力を得ることができる燃料電池と、この燃料電池を稼動するための補機類とを外装ケースに収納してなる燃料電池装置およびその運転方法が種々提案されている。   In recent years, as a next-generation energy, a fuel cell capable of obtaining electric power using hydrogen gas and an oxygen-containing gas (usually air) and auxiliary equipment for operating the fuel cell are provided in an outer case. Various fuel cell devices that are housed and their operating methods have been proposed.

ここで、天然ガス等の炭化水素ガスから、燃料電池の発電に必要な水素を生成するための改質方法の１つとして水蒸気改質法が知られている。そして、燃料電池の発電により生じる排ガスと水とで熱交換するための熱交換器を具備し、熱交換により生成される凝縮水を改質器に供給して水蒸気改質を行い、生成された水素ガスと酸素含有ガスとを用いて発電を行なう燃料電池装置が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。   Here, a steam reforming method is known as one of reforming methods for generating hydrogen necessary for power generation of a fuel cell from a hydrocarbon gas such as natural gas. A heat exchanger for exchanging heat between the exhaust gas generated by the power generation of the fuel cell and water is provided, and the condensed water generated by the heat exchange is supplied to the reformer to perform steam reforming. A fuel cell device that generates power using hydrogen gas and oxygen-containing gas has been proposed (see, for example, Patent Document 1).

ところで、このように熱交換器によって生じる凝縮水には各種気体が溶存しているが、燃料電池の排ガス成分の一種である二酸化炭素が特に溶存している。そして、二酸化炭素が溶存している凝縮水を、凝縮水を純水に処理するための凝縮水処理手段に供給すると、凝縮水処理手段の寿命が短くなるおそれがある。   By the way, although various gases are dissolved in the condensed water generated by the heat exchanger in this way, carbon dioxide which is a kind of exhaust gas component of the fuel cell is particularly dissolved. If the condensed water in which carbon dioxide is dissolved is supplied to the condensed water treatment means for treating the condensed water into pure water, the life of the condensed water treatment means may be shortened.

それゆえ、凝縮水に溶解する二酸化炭素等の溶存気体を除去することを目的として、脱炭酸塔や脱炭酸装置を具備する燃料電池装置が提案されている（例えば、特許文献２、特許文献３参照。）。
特開２００６−１７９３８６号公報 特開平８−５０９０９号公報 特開平１１−９７０４６号公報 Therefore, for the purpose of removing dissolved gases such as carbon dioxide dissolved in the condensed water, fuel cell devices including a decarboxylation tower and a decarboxylation device have been proposed (for example, Patent Document 2 and Patent Document 3). reference.).
JP 2006-179386 A JP-A-8-50909 JP-A-11-97046

しかしながら、上記特許文献のような脱炭酸塔を具備する燃料電池装置においては、燃料電池装置が大型化することや、脱炭酸処理を行うための充填物のメンテナンスにおいて手間が生じることが想定される。   However, in the fuel cell device having the decarboxylation tower as in the above-mentioned patent document, it is assumed that the fuel cell device is increased in size and troublesome in maintenance of the packing for performing the decarbonation treatment. .

また、上記特許文献のような脱炭酸装置を具備する燃料電池装置においては、二酸化炭素等の気体が溶存した凝縮水を水タンクに貯水するとともに、その水タンクにおいて凝縮水に含まれる二酸化炭素等の溶存気体を脱気することから、水タンクの構成が複雑となるおそれがあった。   Further, in the fuel cell device equipped with the decarbonation device as in the above-mentioned patent document, the condensed water in which a gas such as carbon dioxide is dissolved is stored in the water tank, and the carbon dioxide contained in the condensed water in the water tank, etc. Since the dissolved gas was degassed, the configuration of the water tank could be complicated.

それゆえ本発明は、簡単な構造にて凝縮水に溶解する二酸化炭素等の溶存気体を脱気することができ、凝縮水を純水に処理するための凝縮水処理手段の寿命を長くすることができる燃料電池装置を提供することを目的とする。   Therefore, the present invention can degas the dissolved gas such as carbon dioxide dissolved in the condensed water with a simple structure, and prolong the life of the condensed water treatment means for treating the condensed water into pure water. An object of the present invention is to provide a fuel cell device capable of performing

本発明の燃料電池装置は、燃料電池と、該燃料電池に供給される改質ガスを生成するために水蒸気改質を行なう改質器と、前記燃料電池の発電により生じる排ガスと水とで熱交換を行なう熱交換器と、該熱交換器での熱交換により生じる凝縮水を純水に処理する凝縮水処理手段と、前記純水を貯水する水タンクと、前記熱交換器と前記凝縮水処理手段との間に設けられた凝縮水回収流路とを具備する燃料電池装置であって、前記凝縮水回収流路は、少なくとも流路の一部を蛇行させた蛇行部を備え、前記蛇行部の上流側には流路内に空気を導入するための空気導入口を備えるとともに、前記蛇行部の下流側には流路内の空気を排気するための空気排気口を備えており、かつ前記蛇行部の上流側が上方に位置し、下流側が下方に位置するように配置されていることを特徴とする。   A fuel cell device according to the present invention comprises a fuel cell, a reformer that performs steam reforming to generate reformed gas to be supplied to the fuel cell, and exhaust gas and water generated by power generation of the fuel cell. A heat exchanger for exchanging, condensed water treatment means for treating condensed water generated by heat exchange in the heat exchanger into pure water, a water tank for storing the pure water, the heat exchanger and the condensed water A condensate water recovery channel provided between the processing means, wherein the condensate water recovery channel includes a meandering portion in which at least a part of the channel meanders, and the meandering An air inlet for introducing air into the flow path on the upstream side of the section, and an air outlet for exhausting air in the flow path on the downstream side of the meandering section, and The upstream side of the meandering part is located above and the downstream side is located below. Characterized in that it is location.

このような燃料電池装置においては、熱交換器と凝縮水処理手段との間に設けられた凝縮水回収流路が、少なくとも流路の一部を蛇行させた蛇行部を備え、蛇行部の上流側に流路内に空気を導入するための空気導入口を備え、蛇行部の下流側に流路内の空気を排気するための空気排気口を備え、かつ蛇行部の上流側が上方に、蛇行部の下流側が下方に位置するように配置されていることから、凝縮水が蛇行部を流通する間に、蛇行部に供給されて流通する空気と接触し、凝縮水に溶解している二酸化炭素等の溶存気体が脱気されることとなる。   In such a fuel cell device, the condensed water recovery flow path provided between the heat exchanger and the condensed water treatment means includes a meandering portion that meanders at least a part of the flow path, and is upstream of the meandering portion. An air introduction port for introducing air into the flow path is provided on the side, an air exhaust port for exhausting air in the flow path is provided on the downstream side of the meandering portion, and the upstream side of the meandering portion is meandering upward. The carbon dioxide dissolved in the condensed water comes into contact with the air that is supplied to the meandering portion and flows while the condensed water flows through the meandering portion. The dissolved gas such as is degassed.

それゆえ、凝縮水中に溶解している二酸化炭素等の溶存気体を有効に脱気することができ、凝縮水処理手段の寿命を長くすることができる。   Therefore, dissolved gas such as carbon dioxide dissolved in the condensed water can be effectively degassed, and the life of the condensed water treatment means can be extended.

また、凝縮水と空気とが接触する流路が蛇行部となっていることから、凝縮水と空気との接触面積を増大することができ、効率よく凝縮水に溶解している二酸化炭素等の溶存気体を脱気することができる。   Moreover, since the flow path where the condensed water and the air are in contact with each other is a meandering portion, the contact area between the condensed water and the air can be increased, and carbon dioxide or the like dissolved in the condensed water efficiently. Dissolved gas can be degassed.

さらに、このような凝縮水に溶解している二酸化炭素等の溶存気体を脱気するにあたり、凝縮水回収管の一部を蛇行部としたことから、燃料電池装置を大型化することなく、凝縮水に溶解している二酸化炭素等の溶存気体を有効に脱気することができる。   Furthermore, when degassing the dissolved gas such as carbon dioxide dissolved in the condensed water, the condensed water recovery pipe is partly made to meander, so that the fuel cell device can be condensed without increasing the size. Dissolved gas such as carbon dioxide dissolved in water can be effectively degassed.

また、本発明の燃料電池装置は、前記空気導入口に空気を供給するための空気供給ブロアーを具備してなることが好ましい。   In addition, the fuel cell device of the present invention preferably includes an air supply blower for supplying air to the air inlet.

このような燃料電池装置においては、空気供給ブロアーにより空気導入口から空気を導入することができる。それにより、強制的に空気を供給することができることから、凝縮水と空気との接触を増加することができ、効率よく凝縮水に溶解している二酸化炭素等の溶存気体を脱気することができる。   In such a fuel cell device, air can be introduced from an air inlet by an air supply blower. Thereby, since air can be forcibly supplied, contact between condensed water and air can be increased, and dissolved gas such as carbon dioxide dissolved in condensed water can be efficiently degassed. it can.

また、本発明の燃料電池装置は、前記空気供給ブロアーは、前記燃料電池に酸素含有ガスを供給するためのモジュール空気供給ブロアーを兼ねていることが好ましい。   In the fuel cell device of the present invention, it is preferable that the air supply blower also serves as a module air supply blower for supplying an oxygen-containing gas to the fuel cell.

このような燃料電池装置においては、空気導入口より空気を強制的に供給する空気供給ブロアーが、燃料電池に酸素含有ガスを供給するためのモジュール空気供給ブロアーを兼ねていることから、効率の良い燃料電池装置とすることができるとともに、燃料電池装置が大型化することを抑制することができる。   In such a fuel cell device, the air supply blower forcibly supplying air from the air introduction port also serves as a module air supply blower for supplying an oxygen-containing gas to the fuel cell. While being able to set it as a fuel cell apparatus, it can suppress that a fuel cell apparatus enlarges.

また、本発明の燃料電池装置は、前記燃料電池が固体酸化物形燃料電池であることが好ましい。   In the fuel cell device of the present invention, the fuel cell is preferably a solid oxide fuel cell.

このような燃料電池装置においては、燃料電池装置に収納される燃料電池を固体酸化物形燃料電池とすることにより、燃料電池の発電温度および排ガス温度が高くなり、熱交換器において効率よく凝縮水を生成することができることから、凝縮水に溶解した二酸化炭素等の溶存気体を効率よく脱気することができる本発明の燃料電池装置において特に有用となる。   In such a fuel cell device, the fuel cell housed in the fuel cell device is a solid oxide fuel cell, so that the power generation temperature and exhaust gas temperature of the fuel cell are increased, and the condensed water is efficiently condensed in the heat exchanger. Therefore, it is particularly useful in the fuel cell device of the present invention that can efficiently degas dissolved gas such as carbon dioxide dissolved in condensed water.

本発明の燃料電池装置は、燃料電池の発電により生じる排ガスと水とでの熱交換により生じる凝縮水を改質器に供給する燃料電池装置において、熱交換器と凝縮水処理手段との間に設けられた凝縮水回収流路が、少なくとも流路の一部を蛇行させた蛇行部を備え、その蛇行部を構成する流路内を空気が流通するとともに、蛇行部は上流側が上方に、下流側が下流に位置するように配置されていることから、凝縮水が蛇行部を流通する間に、凝縮水に溶解している二酸化炭素等の溶存気体を効率よく脱気することができる。それにより、凝縮水を純水に処理するための凝縮水処理手段の寿命を長くすることができる。   The fuel cell device of the present invention is a fuel cell device that supplies condensed water generated by heat exchange between exhaust gas and water generated by power generation of a fuel cell to a reformer, between the heat exchanger and the condensed water treatment means. The provided condensate recovery flow path includes a meandering portion in which at least a part of the flow path is meandered, and air flows in the flow path constituting the meandering portion, and the meandering portion is upstream on the upstream side and downstream Since it arrange | positions so that the side may be located downstream, dissolved gas, such as a carbon dioxide dissolved in condensed water, can be efficiently deaerated while condensed water distribute | circulates a meander part. Thereby, the lifetime of the condensed water processing means for processing condensed water into pure water can be extended.

図１は、本発明の燃料電池装置（システム）の構成の一例を示した構成図である。本発明の燃料電池装置は、図１においては発電を行なう発電ユニットに相当し、熱交換後の湯水を貯湯する貯湯ユニット、これらのユニット間を水が循環するための循環ポンプおよび循環配管とあわせて、燃料電池システムが構成されている。なお、本発明の燃料電池装置を、発電ユニット、貯湯ユニットおよび循環配管の全てを具備したものとすることもできる。また、図１の説明においては、燃料電池システム全体を燃料電池装置と称して説明する。   FIG. 1 is a configuration diagram showing an example of the configuration of a fuel cell device (system) of the present invention. The fuel cell device of the present invention corresponds to a power generation unit that generates power in FIG. 1, and includes a hot water storage unit that stores hot water after heat exchange, a circulation pump and a circulation pipe for circulating water between these units. Thus, a fuel cell system is configured. Note that the fuel cell device of the present invention may include all of the power generation unit, the hot water storage unit, and the circulation pipe. In the description of FIG. 1, the entire fuel cell system will be referred to as a fuel cell device.

図１に示す燃料電池装置は、燃料電池１、天然ガスや灯油等の被改質ガスを供給する被改質ガス供給手段２、酸素含有ガスを燃料電池１に供給するための酸素含有ガス供給手段３、被改質ガスと水蒸気により水蒸気改質する改質器４を具備している。   The fuel cell apparatus shown in FIG. 1 includes a fuel cell 1, a reformed gas supply means 2 that supplies a gas to be reformed such as natural gas and kerosene, and an oxygen-containing gas supply for supplying an oxygen-containing gas to the fuel cell 1. Means 3 is provided with a reformer 4 for steam reforming with a gas to be reformed and steam.

また、図１に示す燃料電池装置においては、燃料電池１の発電により生じた排ガス（排熱）と水とで熱交換を行なう熱交換器１３、熱交換により生成された凝縮水を貯水する凝縮水タンク１９、熱交換器１３で生成された凝縮水を凝縮水タンク１９に回収（供給）するための凝縮水回収流路２１が設けられており、凝縮水タンク１９に貯水された凝縮水が改質器４に供給される。なお、凝縮水タンク１９に貯水される凝縮水処理手段（図示せず）は、凝縮水回収流路２１、凝縮水タンク１９中、さらには凝縮水供給管２０に設けることができる。   Further, in the fuel cell apparatus shown in FIG. 1, a heat exchanger 13 that performs heat exchange between exhaust gas (exhaust heat) generated by power generation of the fuel cell 1 and water, and a condensate that stores condensed water generated by the heat exchange. A condensed water recovery passage 21 is provided for recovering (supplying) the condensed water generated in the water tank 19 and the heat exchanger 13 to the condensed water tank 19, and the condensed water stored in the condensed water tank 19 is stored in the condensed water tank 19. It is supplied to the reformer 4. The condensed water treatment means (not shown) stored in the condensed water tank 19 can be provided in the condensed water recovery flow path 21, the condensed water tank 19, and further in the condensed water supply pipe 20.

一方、凝縮水タンク１９に貯水される凝縮水の量が少ない場合や凝縮水処理手段で処理された後の凝縮水の純度が低い場合においては、外部より供給される水（水道水等）を純水に処理して改質器４に供給することが好ましく、図１においては外部から供給される水を純水に処理する手段として水処理装置Ｘを具備している。   On the other hand, when the amount of condensed water stored in the condensed water tank 19 is small or when the purity of condensed water after being treated by the condensed water treatment means is low, water supplied from the outside (such as tap water) is used. It is preferable to treat it with pure water and supply it to the reformer 4. In FIG. 1, a water treatment device X is provided as means for treating the water supplied from the outside into pure water.

ここで、水処理装置Ｘは、水を浄化するための活性炭フィルタ装置７、逆浸透膜装置８（以下、ＲＯ膜装置とする）および浄化された水を純水にするためのイオン交換樹脂装置９の各装置の全てもしくはいずれかを具備する。そして、イオン交換樹脂装置９にて生成された純水は水タンク１０に貯水される。なお、図１においては、水処理装置Ｘとして、上記各装置全てを具備し、水道水等の外部から供給される水と凝縮水とを併用して用いる場合の例を示しており、凝縮水タンク１９と水タンク１０とが凝縮水供給管（タンク連結管）２０にて連結されている。なお、凝縮水のみを改質器４に供給する場合には、凝縮水タンク１９と改質器４とを水ポンプを介して接続することも可能である。   Here, the water treatment device X includes an activated carbon filter device 7 for purifying water, a reverse osmosis membrane device 8 (hereinafter referred to as RO membrane device), and an ion exchange resin device for converting purified water into pure water. All or any of 9 devices are provided. The pure water generated by the ion exchange resin device 9 is stored in the water tank 10. In addition, in FIG. 1, the example in the case of using all the said apparatuses as the water treatment apparatus X and using together the water supplied from the outside, such as tap water, and condensed water is shown. The tank 19 and the water tank 10 are connected by a condensed water supply pipe (tank connection pipe) 20. In addition, when supplying only condensed water to the reformer 4, it is also possible to connect the condensed water tank 19 and the reformer 4 via a water pump.

すなわち、本発明において、凝縮水処理手段にて処理された純水を貯水する水タンクとしては、凝縮水を直接改質器４に供給する場合は凝縮水タンク１９に相当し、水道水等の外部から供給される水を処理した純水と凝縮水を処理した純水とを併用する場合には水タンク１０に相当する。   That is, in the present invention, the water tank for storing the pure water treated by the condensed water treatment means corresponds to the condensed water tank 19 when supplying the condensed water directly to the reformer 4, such as tap water. When the pure water which processed the water supplied from the outside and the pure water which processed the condensed water are used together, it corresponds to the water tank 10.

また、図１に示す燃料電池装置においては、活性炭フィルタ装置７、ＲＯ膜装置８、イオン交換樹脂装置９および水タンク１０をこの順で接続する水供給管５が設けられており、水供給管５には、水供給管５に供給される水量を調整するための給水弁６が設けられている。なお図１においては、これら改質器４に水を供給するための手段を、一点鎖線により囲って示している。   Further, in the fuel cell device shown in FIG. 1, a water supply pipe 5 that connects the activated carbon filter device 7, the RO membrane device 8, the ion exchange resin device 9, and the water tank 10 in this order is provided. 5 is provided with a water supply valve 6 for adjusting the amount of water supplied to the water supply pipe 5. In FIG. 1, the means for supplying water to the reformer 4 is shown surrounded by a one-dot chain line.

さらに、燃料電池１にて発電された直流電力を交流電力に切り替え外部負荷に供給するためのパワーコンディショナ１２、熱交換器１３の出口に設けられ熱交換器１３の出口を流れる水（循環水流）の水温を測定するための出口水温センサ１５、パワーコンディショナ１２等を制御する制御装置１４により発電ユニットが構成されている。   Further, a power conditioner 12 for switching the DC power generated by the fuel cell 1 to AC power and supplying it to an external load, water provided at the outlet of the heat exchanger 13 (circulation water flow) flowing through the outlet of the heat exchanger 13 The power generation unit is configured by a control device 14 that controls the outlet water temperature sensor 15, the power conditioner 12, and the like for measuring the water temperature.

また貯湯ユニットは、熱交換後の湯水を貯湯するための貯湯タンク１８を具備して構成されている。   The hot water storage unit includes a hot water storage tank 18 for storing hot water after heat exchange.

さらに、熱交換器１３と貯湯タンク１８との間で水を循環させるための循環ポンプ１６、循環配管１７が設けられており、発電ユニット、貯湯ユニット、循環ポンプ１６、循環配管１７をあわせて本発明の燃料電池装置（システム）が構成される。   Furthermore, a circulation pump 16 and a circulation pipe 17 for circulating water between the heat exchanger 13 and the hot water storage tank 18 are provided, and the power generation unit, the hot water storage unit, the circulation pump 16 and the circulation pipe 17 are combined. The fuel cell device (system) of the invention is configured.

また、図中の矢印は、燃料、酸素含有ガス、水の各流れ方向を示したものであり、また破線は制御装置１４に伝送される主な信号経路、または制御装置１４より伝送される主な信号経路を示している。また、同一の構成については同一の番号を付するものとし、以下同様である。さらに図示していないが、被改質ガス供給手段２と改質器４との間に、被改質ガスを加湿するための被改質ガス加湿器を設けることも可能である。   The arrows in the figure indicate the flow directions of fuel, oxygen-containing gas, and water, and the broken lines indicate main signal paths transmitted to the control device 14 or main signals transmitted from the control device 14. Signal paths are shown. The same components are denoted by the same reference numerals, and so on. Although not shown, it is also possible to provide a reformed gas humidifier for humidifying the reformed gas between the reformed gas supply means 2 and the reformer 4.

ここで、図１に示した燃料電池装置を用いて、本発明の燃料電池装置の運転方法について説明する。   Here, the operation method of the fuel cell apparatus of the present invention will be described using the fuel cell apparatus shown in FIG.

燃料電池１の発電により生じた排ガス（排熱）は、主に燃料電池１の温度を高めるもしくは維持するために使用された後、燃料電池１より熱交換器１３に供給される。熱交換器１３においては、燃料電池１の発電により生じる排ガスと熱交換器１３内を通水（循環）する水（循環配管１７を流れる水）とで熱交換される。そして熱交換された水（湯水）は、循環配管１７を循環して貯湯タンク１８に貯湯される。   The exhaust gas (exhaust heat) generated by the power generation of the fuel cell 1 is mainly used to increase or maintain the temperature of the fuel cell 1 and then supplied from the fuel cell 1 to the heat exchanger 13. In the heat exchanger 13, heat exchange is performed between the exhaust gas generated by the power generation of the fuel cell 1 and the water that flows (circulates) through the heat exchanger 13 (water that flows through the circulation pipe 17). The heat-exchanged water (hot water) is circulated through the circulation pipe 17 and stored in the hot water storage tank 18.

一方、熱交換により生成される凝縮水は、凝縮水回収流路２１を流れて凝縮水タンク１９に貯水される。凝縮水タンク１９に貯水された凝縮水は、凝縮水タンク１９に備えられた凝縮水処理手段（図１においては図示せず）にて純水に処理された後、凝縮水供給管２０（タンク連結管２０ともいう）を流れて水タンク１０に供給される。水タンク１０に貯水された水は、改質器４で必要となる水の量に応じて、水ポンプ１１により改質器４に供給される。なお、凝縮水タンク１９に貯水された凝縮水のみを改質器４に供給する場合においては、凝縮水供給管２０を水ポンプ１１に接続すればよい。   On the other hand, the condensed water generated by heat exchange flows through the condensed water recovery passage 21 and is stored in the condensed water tank 19. The condensed water stored in the condensed water tank 19 is treated with pure water by condensed water treatment means (not shown in FIG. 1) provided in the condensed water tank 19 and then condensed water supply pipe 20 (tank). It is supplied to the water tank 10 through a connecting pipe 20. The water stored in the water tank 10 is supplied to the reformer 4 by the water pump 11 according to the amount of water required by the reformer 4. In the case where only the condensed water stored in the condensed water tank 19 is supplied to the reformer 4, the condensed water supply pipe 20 may be connected to the water pump 11.

改質器４においては、水ポンプ１１により供給された水と、被改質ガス供給手段２より供給される被改質ガス（燃料ガス）とにより水蒸気改質を行なう。改質器４にて生成された改質ガス（水素ガス）は、燃料電池１に供給され、酸素含有ガス供給手段３より供給される酸素含有ガスと反応して、燃料電池１の発電が行なわれる。そして、燃料電池１の発電で生じた電力は、パワーコンディショナ１２を通じて外部負荷に供給される。   In the reformer 4, steam reforming is performed using water supplied by the water pump 11 and a gas to be reformed (fuel gas) supplied from the gas to be reformed supply means 2. The reformed gas (hydrogen gas) generated in the reformer 4 is supplied to the fuel cell 1 and reacts with the oxygen-containing gas supplied from the oxygen-containing gas supply means 3 to generate power in the fuel cell 1. It is. The electric power generated by the power generation of the fuel cell 1 is supplied to an external load through the power conditioner 12.

一方、改質器４に対して外部より供給される水（水道水等）を供給する場合には、給水弁６が開放され、水供給管５を通して、外部から供給される水が活性炭フィルタ装置７に給水される。活性炭フィルタ装置７にて処理された水は、続いてＲＯ膜装置８に給水される。ＲＯ膜装置８にて処理された水は、続いてイオン交換樹脂装置９に供給・処理され純水が生成される。イオン交換樹脂装置９にて生成された純水は、水タンク１０に供給され、凝縮水を改質器４に供給する場合と同様に、改質器４で必要となる水の量に応じて、水ポンプ１１により改質器４に供給される。   On the other hand, when supplying water (tap water or the like) supplied from the outside to the reformer 4, the water supply valve 6 is opened, and the water supplied from the outside through the water supply pipe 5 is activated carbon filter device. 7 is supplied with water. The water treated by the activated carbon filter device 7 is subsequently supplied to the RO membrane device 8. The water treated by the RO membrane device 8 is subsequently supplied and treated to the ion exchange resin device 9 to produce pure water. The pure water produced in the ion exchange resin device 9 is supplied to the water tank 10 and the condensed water is supplied to the reformer 4 according to the amount of water required in the reformer 4. The water pump 11 supplies the reformer 4 with the water.

ところで、熱交換器１３での熱交換により生成される凝縮水には、二酸化炭素等の気体が溶存している。そして、二酸化炭素等の気体が溶存する凝縮水が、凝縮水処理手段であるイオン交換樹脂等により純水に処理されるが、その際、二酸化炭素（炭酸イオン）が凝縮水処理手段に吸着することで、凝縮水処理手段の処理負荷が大きくなり、寿命が短くなる。   By the way, gas such as carbon dioxide is dissolved in the condensed water generated by heat exchange in the heat exchanger 13. The condensed water in which a gas such as carbon dioxide is dissolved is processed into pure water by an ion exchange resin or the like that is a condensed water processing means. At that time, carbon dioxide (carbonate ions) is adsorbed on the condensed water processing means. As a result, the treatment load of the condensed water treatment means is increased and the life is shortened.

また、凝縮水処理手段に炭酸イオンが吸着することにより、凝縮水に含まれる他の成分（シリカ等）を除去することができなくなり、改質器４に水を供給する水供給管中や、改質器４中に配置されている水供給管中にそれら他の成分が析出して、水供給管が目詰まりするおそれもあった。   Further, by adsorbing carbonate ions to the condensed water treatment means, it becomes impossible to remove other components (silica and the like) contained in the condensed water, and in the water supply pipe for supplying water to the reformer 4, There was also a possibility that these other components were deposited in the water supply pipe disposed in the reformer 4 and the water supply pipe was clogged.

図２は、本発明の燃料電池装置の一部を抜粋して示したものであり、燃焼電池（セル）を収納する燃料電池モジュール２２の底面に、熱交換器１３が接続されている燃料電池装置を示している。なお、燃料電池モジュール２２の周囲には断熱材２３が設けられている。   FIG. 2 shows an excerpt of a part of the fuel cell device of the present invention, in which a heat exchanger 13 is connected to the bottom surface of a fuel cell module 22 that houses a combustion cell (cell). The device is shown. A heat insulating material 23 is provided around the fuel cell module 22.

燃料電池モジュール２２より排気される燃料電池の発電により生じる排ガスは、排ガス処理手段２４にて処理された後、熱交換器１３に供給される。ここで、排ガス処理手段２４としては、例えば内部に燃焼触媒を収納した容器等を用いることができ、この燃焼触媒により、排ガス中に含まれる一酸化炭素（ＣＯ）が二酸化炭素（ＣＯ２）に変換される。それゆえ、排ガス中には、燃料電池セルでの燃料反応により生じるＣＯ２のほか、ＣＯから変換されたＣＯ２が含まれることとなる。 The exhaust gas generated by the power generation of the fuel cell exhausted from the fuel cell module 22 is processed by the exhaust gas processing means 24 and then supplied to the heat exchanger 13. Here, as the exhaust gas treatment means 24, for example, a container containing a combustion catalyst can be used, and carbon monoxide (CO) contained in the exhaust gas is converted into carbon dioxide (CO 2 ) by the combustion catalyst. Converted. Therefore, in the exhaust gas, in addition to CO 2 generated by the fuel reaction in the fuel cell, and may include the CO 2 converted from CO.

このＣＯ２が含まれた排ガスは、続いて熱交換器１３に供給される。ここで、熱交換器１３においては、水導入口２５より供給され熱交換器１３の内部を下から上に流れる水と排ガスとが対向流となり、効率よく熱交換が行われる。そして熱交換後の水は、水排出口２６より排出される。 The exhaust gas containing CO 2 is then supplied to the heat exchanger 13. Here, in the heat exchanger 13, the water supplied from the water inlet 25 and flowing from the bottom to the top inside the heat exchanger 13 and the exhaust gas are counterflowed, and heat exchange is performed efficiently. The water after heat exchange is discharged from the water discharge port 26.

なお、熱交換器１３としては、燃料電池の発電により生じる排ガスと水とで熱交換を行うことができれば特に制限はなく、例えば板状の部材を複数積層してなるプレートフィン型の熱交換器や、配管の外壁に接して複数のフィンが設けられた熱交換器等を用いることができる。   The heat exchanger 13 is not particularly limited as long as heat exchange can be performed between exhaust gas and water generated by power generation of the fuel cell. For example, a plate fin type heat exchanger formed by laminating a plurality of plate-like members. Alternatively, a heat exchanger or the like provided with a plurality of fins in contact with the outer wall of the pipe can be used.

そして、排ガスと水とで熱交換した際に生じる凝縮水に、排ガス中に含まれていたＣＯ２等の気体が溶解する。そして、上述したように、凝縮水中に含まれるＣＯ２等の溶存気体は、凝縮水を純水に処理するためのイオン交換樹脂等の凝縮水処理手段の寿命を短くするおそれがあるため、凝縮水処理手段にて処理される前に、凝縮水からＣＯ２等の溶存気体を脱気することが好ましい。 Then, the condensed water generated when the heat exchange between the exhaust gas and the water to dissolve gases such as CO 2 contained in the exhaust gas. Since as described above, dissolved gas such as CO 2 contained in the condensed water, which is likely to shorten the life of the condensed water treatment means such as ion exchange resins for treating condensed water in pure water, condensed It is preferable to degas dissolved gas such as CO 2 from the condensed water before being treated by the water treatment means.

それゆえ図２においては、凝縮水を回収するための凝縮水回収流路２１の一部を、蛇行部２７とした例を示している。なお、以下蛇行部２７における流路を意味する場合には、蛇行流路と呼ぶ場合がある。   Therefore, FIG. 2 shows an example in which a part of the condensed water recovery passage 21 for recovering condensed water is a meandering portion 27. Hereinafter, when the flow path in the meandering portion 27 is meant, it may be referred to as a meandering flow path.

ここで、蛇行部２７の上流側に流路内に空気を導入するための空気導入口２８を備えるとともに、蛇行部２７の下流側に流路内の空気を排気するための空気排気口２９を備えている。また、蛇行部２７は上流側が上方に位置し、下流側が下方に位置するように配置されている。   Here, an air inlet 28 for introducing air into the flow path is provided on the upstream side of the meandering portion 27, and an air exhaust port 29 for exhausting air in the flow path is provided on the downstream side of the meandering portion 27. I have. Further, the meandering portion 27 is arranged so that the upstream side is located above and the downstream side is located below.

それにより、蛇行部２７を上方から下方へと流れる凝縮水と、空気導入口２８より供給され蛇行部２７を上方から下方へと流れる空気とが接触し、凝縮水中に含まれるＣＯ２等が空気側へと流れることにより、凝縮水中の溶存気体を有効に脱気することができる。 As a result, the condensed water that flows through the meandering portion 27 from below to the air that is supplied from the air inlet 28 and flows from the top to the bottom of the meandering portion 27 come into contact with each other. By flowing to the side, the dissolved gas in the condensed water can be effectively degassed.

また、凝縮水回収流路２１の一部を蛇行部２７とし、蛇行部２７にて凝縮水中の溶存気体を脱気することから、凝縮水と空気との接触面積を増大することができ、効率よくＣＯ２等の溶存気体を脱気することができる。 Further, since a part of the condensed water recovery passage 21 is a meandering portion 27 and the dissolved gas in the condensed water is degassed by the meandering portion 27, the contact area between the condensed water and air can be increased, and the efficiency It is possible to degas dissolved gases such as CO 2 well.

そして、凝縮水回収流路２１の一部を蛇行部２７とするという、単純な構成だけで、効率よく凝縮水中のＣＯ２等の溶存気体を脱気することができることから、凝縮水処理手段の寿命を長くすることができるとともに、燃料電池装置が大型化することを抑制できる。 And since the dissolved gas such as CO 2 in the condensed water can be efficiently degassed only with a simple configuration in which a part of the condensed water recovery passage 21 is the meandering portion 27, the condensed water treatment means It is possible to extend the life and suppress an increase in size of the fuel cell device.

なお、図２においては省略して示したが、熱交換器１３の排気側に、熱交換後の排ガスと凝縮水とを分離するための気液分離部材を設けることが好ましい。それにより、熱交換後の排ガスの排気と凝縮水の回収を容易に行うことができる。   Although omitted in FIG. 2, it is preferable to provide a gas-liquid separation member for separating the exhaust gas after heat exchange and the condensed water on the exhaust side of the heat exchanger 13. Thereby, exhaust of exhaust gas after heat exchange and recovery of condensed water can be easily performed.

図３は蛇行部２７の一部を抜粋して一部省略して示したものであり、上流側（上方）より供給される凝縮水が、折り返し流路にて折り返されながら、蛇行部２７を下流方向へと流通するとともに、蛇行部２７の上流側の空気導入口２８より流入した空気が、同様に蛇行部２７を流れて空気排気口２９より排気されることを示している。なお、図３において、斜線部分が凝縮水の流れを示し、矢印が空気の流れを示している。   FIG. 3 shows a part of the meandering part 27 omitted and a part thereof omitted. Condensed water supplied from the upstream side (upper side) is folded back in the folding channel, and the meandering part 27 is shown. While flowing in the downstream direction, the air flowing in from the air introduction port 28 on the upstream side of the meandering portion 27 similarly flows through the meandering portion 27 and is exhausted from the air exhaust port 29. In FIG. 3, the shaded portion indicates the flow of condensed water, and the arrow indicates the flow of air.

これにより、蛇行部２７を流れる凝縮水は、蛇行部２７を流れる空気と接触し、凝縮水中に含まれるＣＯ２等が空気側へと流れることにより、凝縮水中の溶存気体を有効に脱気することができる。 As a result, the condensed water flowing through the meandering portion 27 comes into contact with the air flowing through the meandering portion 27, and CO 2 or the like contained in the condensed water flows to the air side, thereby effectively degassing the dissolved gas in the condensed water. be able to.

なお、図３において、蛇行部２７の断面が凝縮水の流量に対してかなり大きい（太い）ものとして図示されているが、蛇行部２７は断面で見た場合に、凝縮水の最大量が流れる場合においても、空気が流れる空間を有する大きさとすることが好ましい。なお、凝縮水の最大量とは、熱交換により生成される凝縮水の最大量を意味し、燃料電池の発電量や熱交換器での熱交換率等により適宜変動するため、その最大量に合わせて蛇行部２７の大きさ（太さ）を定めることが好ましい。   In FIG. 3, the cross section of the meandering portion 27 is illustrated as being considerably large (thick) with respect to the flow rate of the condensed water. However, when the meandering portion 27 is viewed in cross section, the maximum amount of condensed water flows. Even in this case, it is preferable to have a size having a space through which air flows. The maximum amount of condensate means the maximum amount of condensate generated by heat exchange, which varies depending on the amount of power generated by the fuel cell, the heat exchange rate in the heat exchanger, etc. In addition, the size (thickness) of the meandering portion 27 is preferably determined.

また、例えば蛇行部２７の断面積を、蛇行部２７ではない部位の凝縮水回収流路２１の断面積よりも大きくすることもできる。それにより、蛇行部２７の空気が流れる空間を容易に確保することができる。なお、図３においては、凝縮水の蛇行部２７の流入口や流出口に比べて、蛇行部２７の断面積が大きくなっている例を示している。   Further, for example, the cross-sectional area of the meandering portion 27 can be made larger than the cross-sectional area of the condensed water recovery flow path 21 in a portion that is not the meandering portion 27. Thereby, the space where the air of the meander part 27 flows can be ensured easily. FIG. 3 shows an example in which the cross-sectional area of the meandering portion 27 is larger than the inlet and outlet of the meandering portion 27 of the condensed water.

なお、蛇行部２７の長さも、熱交換器１３での熱交換により得られる凝縮水の量（最大量）に応じて適宜調整することができ、また蛇行部２７の配置場所等により、折り返しごとにおける蛇行部の長さを変えることもできる。さらに蛇行部２７は、折り返し部を直線的な折り返しとするような蛇行部でもよい。   The length of the meandering portion 27 can also be adjusted as appropriate according to the amount (maximum amount) of condensed water obtained by heat exchange in the heat exchanger 13, and the length of the meandering portion 27 depends on the location of the meandering portion 27. It is also possible to change the length of the meandering portion. Further, the meandering part 27 may be a meandering part in which the folded part is a straight folded part.

図４は、蛇行部２７の一部を抜粋して一部省略して示したものであり、蛇行部２７の上流側に複数の空気導入口２８を備え、蛇行部２７の下流側に複数の空気排気口２９を備えた例を示す。蛇行部２７に空気を流通させるにあたり、複数の空気導入口２８および空気排気口２９を設けることが好ましい。それにより、蛇行部２７において空気がより流通しやすくなり、空気を強制的に蛇行部２７に供給するための部材（空気供給ブロアー等）を設けなくとも、蛇行部２７を空気が自然に流通することとなる。 FIG. 4 shows a portion of the meandering portion 27 extracted and partially omitted, and includes a plurality of air inlets 28 upstream of the meandering portion 27 and a plurality of downstream sides of the meandering portion 27. It shows an example with an air exhaust port 29. In order to allow air to flow through the meandering portion 27, it is preferable to provide a plurality of air introduction ports 28 and air exhaust ports 29. Thereby, air becomes easier to circulate in the meandering portion 27, and air naturally circulates in the meandering portion 27 without providing a member (such as an air supply blower) for forcibly supplying air to the meandering portion 27. It will be.

なお、図４においては、蛇行部２７の上流側の折り返しごとに空気導入口２８を備え、蛇行部２７の下流側の折り返しごとに空気排気口２９を備えている例を示している。なお、空気導入口２８および空気排気口２９の大きさは、蛇行部２７内の空気の流量等にあわせて適宜調整することができる。   FIG. 4 shows an example in which an air introduction port 28 is provided for each return on the upstream side of the meandering portion 27 and an air exhaust port 29 is provided for each return on the downstream side of the meandering portion 27. The sizes of the air introduction port 28 and the air exhaust port 29 can be appropriately adjusted in accordance with the flow rate of air in the meandering portion 27.

図５は、本発明の燃料電池装置の他の実施の形態の一例を示す図であり、図２で示した蛇行部を、内部に蛇行部３１が形成された柱状の部材３０（以下、柱部材という場合がある）により形成しているが、機能としては上述した蛇行部２７と同様である。なおここでいう柱部材とは、内部に蛇行部３１が形成されていれば、特に制限はなく、板状等の形状であってもよい。   FIG. 5 is a view showing an example of another embodiment of the fuel cell device of the present invention. The meandering portion shown in FIG. 2 is replaced with a columnar member 30 (hereinafter referred to as a pillar) having a meandering portion 31 formed therein. The function is the same as that of the meandering portion 27 described above. The column member here is not particularly limited as long as the meandering portion 31 is formed therein, and may have a plate shape or the like.

それにより、内部に蛇行部３１を形成した柱部材３０を、凝縮水回収流路２１に取り付けるだけで、蛇行部３１を形成することができ、凝縮水中のＣＯ２等の溶存気体を脱気することができる。 As a result, the meandering portion 31 can be formed simply by attaching the column member 30 having the meandering portion 31 formed therein to the condensed water recovery flow path 21, and degassed dissolved gas such as CO 2 in the condensed water. be able to.

また、柱部材３０にヒータ等を設けることもできる。それにより、蛇行部３１を流れる凝縮水の温度を温めることができ、さらに効率よく凝縮水中のＣＯ２等の溶存気体を脱気することができる。それにより、凝縮水処理手段の寿命を長くすることができる。なお、図５で示したのと同様に、複数の空気導入口および空気排気口を設けることもできる。 Further, a heater or the like can be provided on the column member 30. Thereby, it is possible to warm the temperature of the condensed water flowing in the meandering part 31, it is possible to further degassing the dissolved gas such as CO 2 efficiently condensed water. Thereby, the lifetime of the condensed water treatment means can be extended. Note that a plurality of air inlets and air outlets may be provided in the same manner as shown in FIG.

図６は、本発明の燃料電池装置３４を模式的に示した断面図である。なお、凝縮水回収流路２１は、蛇行部２７およびその近傍のみを省略して示している。   FIG. 6 is a cross-sectional view schematically showing the fuel cell device 34 of the present invention. In addition, the condensate collection | recovery flow path 21 has abbreviate | omitted and shown only the meander part 27 and its vicinity.

図６において、燃料電池装置３４は、外装ケース３５内に仕切部材３７を有し、仕切部材３７の上部に、複数の燃料電池セルを収納してなる燃料電池モジュール３６（以下、モジュールと略す）が配置された燃料電池モジュール収納室３８（以下、モジュール収納室と略す）が形成されている。また、仕切部材３７の下部にはモジュール３６を動作させるにあたり必要な補機類（図示せず）を収納するための補機収納室３９が形成されている。なお、仕切部材３７はモジュール収納室３８と補機収納室３９とを区画していればよく、モジュール収納室３８と補機収納室３９とが隙間を有して区画されていてもよい。また、モジュール３６の底面には断熱材４０が設けられている例を示したが、モジュール３６の全面を断熱材４０で覆うことがより好ましい。なお、補機収納室３９には、モジュール３６に空気（酸素含有ガス）を供給するためのモジュール空気供給ブロアー４１（以下ブロアー４１と略す）およびモジュール空気供給管４２が設けられている。   In FIG. 6, the fuel cell device 34 has a partition member 37 in an outer case 35, and a fuel cell module 36 (hereinafter abbreviated as a module) in which a plurality of fuel cell cells are housed in the upper portion of the partition member 37. A fuel cell module storage chamber 38 (hereinafter abbreviated as a module storage chamber) is formed. Further, an auxiliary equipment storage chamber 39 for storing auxiliary equipment (not shown) necessary for operating the module 36 is formed below the partition member 37. The partition member 37 only needs to partition the module storage chamber 38 and the accessory storage chamber 39, and the module storage chamber 38 and the accessory storage chamber 39 may be partitioned with a gap. Moreover, although the example in which the heat insulating material 40 was provided in the bottom face of the module 36 was shown, it is more preferable to cover the whole surface of the module 36 with the heat insulating material 40. The auxiliary equipment storage chamber 39 is provided with a module air supply blower 41 (hereinafter abbreviated as the blower 41) and a module air supply pipe 42 for supplying air (oxygen-containing gas) to the module 36.

図６において、熱交換器１３での熱交換により生じる凝縮水は、凝縮水回収流路２１の一部に設けられた蛇行部２７に供給される。そして、凝縮水が蛇行部２７内を流れる間に、蛇行部２７に供給される空気により、凝縮水中のＣＯ２等の溶存気体を脱気することができる。 In FIG. 6, the condensed water generated by heat exchange in the heat exchanger 13 is supplied to a meandering portion 27 provided in a part of the condensed water recovery passage 21. And while condensed water flows through the meandering part 27, dissolved gas such as CO 2 in the condensed water can be degassed by the air supplied to the meandering part 27.

しかしながら、蛇行部２７に設けられる空気導入口２８や空気排気口２９、さらには蛇行部２７の長さ等により、蛇行部２７に供給される空気が、蛇行部２７の内部を流れにくい場合がある。その場合、凝縮水中のＣＯ２等の溶存気体が、蛇行部２７に供給される空気により脱気することが困難となる場合がある。 However, depending on the length of the air introduction port 28 and the air exhaust port 29 provided in the meandering portion 27 and the meandering portion 27, the air supplied to the meandering portion 27 may not easily flow inside the meandering portion 27. . In that case, it may be difficult for the dissolved gas such as CO 2 in the condensed water to be degassed by the air supplied to the meandering portion 27.

それゆえ、図６に示す燃料電池装置においては、蛇行部２７が備える空気導入口２８に空気供給ブロアー４３（以下ブロアー４３と略す）を接続しており、強制的に空気を蛇行部２７に流すことで、蛇行部２７の内部を空気が流通することができる。それにより、凝縮水と空気との接触を増加することができ、効率よく凝縮水中のＣＯ２等の溶存気体を脱気することができる。それにより、凝縮水処理手段の寿命を長くすることができる。 Therefore, in the fuel cell device shown in FIG. 6, an air supply blower 43 (hereinafter abbreviated as “blower 43”) is connected to the air inlet 28 provided in the meandering portion 27, and air is forced to flow to the meandering portion 27. Thus, air can flow through the meandering portion 27. Thereby, it is possible to increase the contact between the condensate and the air efficiently dissolved gas such as CO 2 condensation water to be able to degas. Thereby, the lifetime of the condensed water treatment means can be extended.

なお、空気導入口２８に、より効率よく蛇行部２７の内部の空気を流通させるために、蛇行部２７を流れる空気を強制的に排気するための排気手段（排気ポンプ等）を設けることもできる。   In addition, in order to distribute the air inside the meandering portion 27 more efficiently at the air introduction port 28, an exhausting means (exhaust pump or the like) for forcibly exhausting the air flowing through the meandering portion 27 may be provided. .

図７は、図６に示した燃料電池装置のうち、ブロアー４３が、モジュール３６に空気（酸素含有ガス）を供給するためのブロアー４１を兼ねており、ブロアー４３により、モジュール３６と蛇行部２７に空気を供給する例を示す。   7, in the fuel cell apparatus shown in FIG. 6, the blower 43 also serves as the blower 41 for supplying air (oxygen-containing gas) to the module 36. An example of supplying air to is shown.

ここで、ブロアー４３よりモジュール空気供給管４２を通じてモジュール３６に空気（酸素含有ガス）を供給する。そして、モジュール空気供給管４２の一部に蛇行部２７に空気を供給するための管である蛇行部空気供給管４４の一端を接続し、他端を蛇行部２７の空気導入口２８に接続することで、ブロアー４３により供給される空気の一部が、蛇行部空気供給管４３を介して蛇行部２７に供給される。   Here, air (oxygen-containing gas) is supplied from the blower 43 to the module 36 through the module air supply pipe 42. Then, one end of a meandering part air supply pipe 44 that is a pipe for supplying air to the meandering part 27 is connected to a part of the module air supply pipe 42, and the other end is connected to the air introduction port 28 of the meandering part 27. Thus, part of the air supplied by the blower 43 is supplied to the meandering portion 27 via the meandering portion air supply pipe 43.

すなわち、ブロアー４３が燃料電池に酸素含有ガスを供給するためのブロアー４１を兼ねることにより、モジュール３６に空気（酸素含有ガス）を供給するとともに、蛇行部２７に強制的に空気を流すことができ、蛇行部２７の内部を空気が流通することができる。それゆえ、凝縮水と空気との接触を増加することができ、効率よく凝縮水中のＣＯ２等の溶存気体を脱気することができ、凝縮水処理手段の寿命を長くすることができる。またあわせて、燃料電池装置が大型化することを抑制できる。 That is, the blower 43 also serves as the blower 41 for supplying the oxygen-containing gas to the fuel cell, so that air (oxygen-containing gas) can be supplied to the module 36 and air can be forced to flow through the meandering portion 27. The air can flow through the meandering portion 27. Therefore, the contact between the condensed water and air can be increased, the dissolved gas such as CO 2 in the condensed water can be efficiently degassed, and the life of the condensed water treatment means can be extended. In addition, an increase in size of the fuel cell device can be suppressed.

なお、この場合においてブロアー４３よりモジュール３６に供給する空気（酸素含有ガス）と、蛇行部２７に供給する空気との量を調整すべく、モジュール空気供給管４２と蛇行部空気供給管４３との接続部に空気流量調整弁等を設けることができる。それにより、モジュール３６および蛇行部２７に適量の空気（酸素含有ガス）を供給することができる。   In this case, in order to adjust the amount of air (oxygen-containing gas) supplied from the blower 43 to the module 36 and the air supplied to the meandering part 27, the module air supply pipe 42 and the meandering part air supply pipe 43 An air flow rate adjusting valve or the like can be provided at the connecting portion. Thereby, an appropriate amount of air (oxygen-containing gas) can be supplied to the module 36 and the meandering portion 27.

ところで、蛇行部を流れる凝縮水中のＣＯ２等の溶存気体をより効率よく脱気するにあたっては、蛇行部の一部もしくは全体が空気と接触することができるような形状とすることが好ましい。 By the way, in order to degas more efficiently the dissolved gas such as CO 2 in the condensed water flowing through the meandering portion, it is preferable that a part or the whole of the meandering portion can be in contact with air.

ここで図８は、そのような蛇行部４９を有する部材の一例を示したものであり、箱状の部材４５の内部に仕切部４６を設けている。それにより、凝縮水流入管４７より箱状の部材４５内に流入する凝縮水は、仕切部４６に沿って流れることとなり、箱状の部材４５内を蛇行しながら流れることとなる。すなわち、図８においては、箱状の部材４５の底部と仕切部４６により蛇行流路が形成され、この蛇行流路が蛇行部４９として形成されている。また、この箱状の部材４５は、蛇行部４９を構成する蛇行流路の折り返し方向が水平となるように配置されている。   Here, FIG. 8 shows an example of a member having such a meandering portion 49, and a partition portion 46 is provided inside a box-shaped member 45. Thereby, the condensed water flowing into the box-shaped member 45 from the condensed water inflow pipe 47 flows along the partitioning portion 46 and flows while meandering in the box-shaped member 45. That is, in FIG. 8, a meandering channel is formed by the bottom of the box-shaped member 45 and the partition 46, and this meandering channel is formed as a meandering portion 49. The box-shaped member 45 is arranged so that the meandering direction of the meandering flow path constituting the meandering portion 49 is horizontal.

ここで、図８に示す箱状の部材４５においては、この蛇行部４９を構成する流路の上方、すなわち箱状の部材４５でいう蓋部は全部が開口している。それにより、蛇行部４９を流通する凝縮水は、常に空気と接触する状態となり、また接触する空気の量も特に制限されるものではないことから、より効率よく、凝縮水中のＣＯ２等の溶存気体を脱気することができ、凝縮水処理手段の寿命を長くすることができる。さらには、凝縮水が蛇行流路を流れることで攪拌され、凝縮水全体が効率良く空気に接触することができる。なお、凝縮水が箱状の部材４５より溢れないよう考慮して、上方は一部を開口する形状とすることもできる。そして、蛇行部４９を流れた凝縮水は、凝縮水流出管４８を通じて、凝縮水タンク１９側に流れることとなる。 Here, in the box-shaped member 45 shown in FIG. 8, the lid portion in the box-shaped member 45 is entirely opened above the flow path that forms the meandering portion 49. Thereby, the condensed water flowing through the meandering portion 49 is always in contact with the air, and the amount of the contacting air is not particularly limited, so that the dissolved water such as CO 2 is more efficiently dissolved. The gas can be degassed, and the life of the condensed water treatment means can be extended. Furthermore, the condensed water is stirred by flowing through the meandering flow path, and the entire condensed water can efficiently come into contact with air. In consideration of the fact that the condensed water does not overflow from the box-shaped member 45, the upper part may be formed in a partially open shape. Then, the condensed water flowing through the meandering portion 49 flows to the condensed water tank 19 side through the condensed water outflow pipe 48.

そして、蛇行部４９を構成する流路の上方の一部または全部が開口していることから、蛇行部４９に空気を供給するためのブロアーが不要となり、燃料電池装置が大型化することを抑制できる。   And since a part or all of the upper part of the flow path which comprises the meander part 49 is opening, the blower for supplying air to the meander part 49 becomes unnecessary, and it suppresses that a fuel cell apparatus enlarges. it can.

なお、箱状の部材４５の形状および仕切部４６の高さは、供給される凝縮水の最大量にあわせて適宜設定することができる。   In addition, the shape of the box-shaped member 45 and the height of the partition 46 can be appropriately set according to the maximum amount of condensed water to be supplied.

また、図８においては蛇行部４９を箱状の部材４５にて形成する例を示したが、蛇行部４９を管状の部材で形成し、管状の部材の上方の一部または全部を開口するようにしてもよい。   8 shows an example in which the meandering portion 49 is formed by the box-shaped member 45, but the meandering portion 49 is formed by a tubular member so that part or all of the upper portion of the tubular member is opened. It may be.

ここで、燃料電池１としては、各種燃料電池が知られているが、本発明の燃料電池装置を適用するにあたり、燃料電池を固体酸化物形燃料電池とすることが好ましい。燃料電池として固体酸化物形燃料電池とすることにより、燃料電池の発電温度および排ガス温度が非常に高くなり、熱交換器１３において効率よく凝縮水を生成できる。それにより、凝縮水に溶解したＣＯ２等の溶存気体を効率よく脱気することができる本発明の燃料電池装置において得に有用となる。 Here, various fuel cells are known as the fuel cell 1. However, in applying the fuel cell device of the present invention, the fuel cell is preferably a solid oxide fuel cell. By using a solid oxide fuel cell as the fuel cell, the power generation temperature and exhaust gas temperature of the fuel cell become very high, and condensed water can be efficiently generated in the heat exchanger 13. Thereby, it becomes useful in the fuel cell device of the present invention that can efficiently degas dissolved gas such as CO 2 dissolved in condensed water.

さらに、燃料電池を固体酸化物形燃料電池とすることにより、燃料電池のほか、燃料電池の動作に必要な補機類を小型化することができ、燃料電池装置を小型化することができる。またあわせて、家庭用燃料電池で求められる変動する負荷に追従する負荷追従運転を行なうことができる。   Furthermore, by making the fuel cell a solid oxide fuel cell, in addition to the fuel cell, auxiliary equipment necessary for the operation of the fuel cell can be reduced in size, and the fuel cell device can be reduced in size. At the same time, it is possible to perform a load following operation that follows a fluctuating load required for a household fuel cell.

以上、本発明について詳細に説明したが、本発明は上述の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々の変更、改良等が可能である。   Although the present invention has been described in detail above, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications and improvements can be made without departing from the scope of the present invention.

例えば、モジュール空気供給ブロアー４１と空気供給ブロアー４３とを別個に設ける燃料電池装置において、空気供給ブロアー４３にかえて排気ポンプを設けることもできる。   For example, in the fuel cell device in which the module air supply blower 41 and the air supply blower 43 are separately provided, an exhaust pump can be provided instead of the air supply blower 43.

また、箱状の部材４４は、凝縮水が凝縮水流入管４７より凝縮水流出管４８に向けてより流れるよう、傾けるようにして配置することもできる。   Further, the box-shaped member 44 can be disposed so as to be inclined so that the condensed water flows from the condensed water inflow pipe 47 toward the condensed water outflow pipe 48.

さらに、空気導入口２８および空気排気口２９は、蛇行部２７に設けるほか、蛇行部２７の前後に位置する凝縮水回収流路２１に設けることも可能である。   Furthermore, the air introduction port 28 and the air exhaust port 29 can be provided in the condensate recovery flow path 21 located in front of and behind the meandering portion 27 in addition to being provided in the meandering portion 27.

また、柱状の部材の内部にらせん状の流路を設け、その流路を蛇行部とすることも可能である。   Moreover, it is also possible to provide a spiral flow path inside the columnar member and use the flow path as a meandering portion.

本発明の燃料電池装置の構成の一例を示す構成図である。It is a block diagram which shows an example of a structure of the fuel cell apparatus of this invention. 凝縮水回収流路の一部が蛇行部を備えることを示す、本発明の燃料電池装置の一部を抜粋して示した図である。It is the figure which extracted and showed a part of fuel cell apparatus of this invention which shows that a part of condensed water collection | recovery flow path is provided with a meander part. 蛇行部における水の流れと空気の流れを説明する、本発明の燃料電池装置の一部を抜粋し一部省略して示した説明図である。It is explanatory drawing which extracted and partially abbreviate | omitted and shown a part of fuel cell apparatus of this invention explaining the flow of water and the flow of air in a meandering part. 蛇行部に複数の空気導入口および複数の空気排気口を設けている例を示す、本発明の燃料電池装置の一部を抜粋し一部省略して示した図であるIt is the figure which extracted and partially abbreviate | omitted and shown one part of the fuel cell apparatus of this invention which shows the example which has provided the several air inlet and the several air exhaust port in the meandering part. 柱状の部材の内部に蛇行部を有することを示す、本発明の燃料電池装置の一部を抜粋した他の一例を示す図である。It is a figure which shows another example which extracted a part of fuel cell apparatus of this invention which shows having a meander part inside a column-shaped member. 本発明の燃料電池装置を概略的に示した概略図である。It is the schematic which showed the fuel cell apparatus of this invention roughly. 本発明の燃料電池装置の他の一例を概略的に示した概略図である。It is the schematic which showed schematically another example of the fuel cell apparatus of this invention. 蛇行部が形成された箱状の部材を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the box-shaped member in which the meander part was formed.

符号の説明Explanation of symbols

１：燃料電池
１３：熱交換器
２１：凝縮水回収流路
２２：凝縮水排水手段
２３：凝縮水処理手段
２４：排ガス処理手段
２７、３１、４９：蛇行部
２８、３２：空気導入口
２９、３３：空気排気口
４１：モジュール空気供給ブロアー
４３：空気供給ブロアー
４６：仕切部 1: Fuel cell 13: Heat exchanger 21: Condensate recovery flow path 22: Condensate drainage means 23: Condensate treatment means 24: Exhaust gas treatment means 27, 31, 49: Meander part 28, 32: Air inlet 29, 33: Air exhaust port 41: Module air supply blower 43: Air supply blower 46: Partition

Claims (4)

燃料電池と、該燃料電池に供給される改質ガスを生成するために水蒸気改質を行なう改質器と、前記燃料電池の発電により生じる排ガスと水とで熱交換を行なう熱交換器と、該熱交換器での熱交換により生じる凝縮水を純水に処理する凝縮水処理手段と、前記純水を貯水する水タンクと、前記熱交換器と前記凝縮水処理手段との間に設けられた凝縮水回収流路とを具備する燃料電池装置であって、前記凝縮水回収流路は、少なくとも流路の一部を蛇行させた蛇行部を備え、前記蛇行部の上流側には流路内に空気を導入するための空気導入口を備えるとともに、前記蛇行部の下流側には流路内の空気を排気するための空気排気口を備えており、かつ前記蛇行部の上流側が上方に位置し、下流側が下方に位置するように配置されていることを特徴とする燃料電池装置。   A fuel cell, a reformer that performs steam reforming to generate reformed gas to be supplied to the fuel cell, a heat exchanger that performs heat exchange between the exhaust gas generated by the power generation of the fuel cell and water, Condensed water treatment means for treating condensed water generated by heat exchange in the heat exchanger into pure water, a water tank for storing the pure water, and provided between the heat exchanger and the condensed water treatment means. A condensate recovery flow path, wherein the condensate recovery flow path includes a meandering portion in which at least a part of the flow path is meandered, and a flow path is provided upstream of the meandering portion. An air introduction port for introducing air into the inside, and an air exhaust port for exhausting air in the flow path on the downstream side of the meandering portion, and an upstream side of the meandering portion facing upward It is located and is arranged so that the downstream side is located below Fuel cell device to be. 前記空気導入口に空気を供給するための空気供給ブロアーを具備してなることを特徴とする請求項１に記載の燃料電池装置。   The fuel cell device according to claim 1, further comprising an air supply blower for supplying air to the air inlet. 前記空気供給ブロアーは、前記燃料電池に酸素含有ガスを供給するためのモジュール空気供給ブロアーを兼ねていることを特徴とする請求項２に記載の燃料電池装置。   The fuel cell device according to claim 2, wherein the air supply blower also serves as a module air supply blower for supplying an oxygen-containing gas to the fuel cell. 前記燃料電池が固体酸化物形燃料電池であることを特徴とする請求項１乃至請求項３のうちいずれかに記載の燃料電池装置。 The fuel cell system according to any one of claims 1 to 3, characterized in that said fuel cell is a solid oxide fuel cell.
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