JP5501733B2 - Fuel cell system and its pure water replacement method - Google Patents
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Description
本発明は、システム内で循環使用している純水(プロセス水)の入れ替えが可能な燃料電池システム、及び、純水入れ替え方法に関する。 The present invention relates to a fuel cell system capable of replacing pure water (process water) used in circulation in the system, and a pure water replacement method.
家庭用の燃料電池システム(発電ユニット)は、炭化水素系の燃料(例えば都市ガス、LPG、灯油など)を水蒸気改質して水素を生成する改質器を含む水素製造装置と、生成した水素と空気中の酸素とから燃料電池反応により直流電流を発生させる燃料電池スタックと、燃料電池スタックで発生した直流電流を交流電流に変換するパワーコンディショナーと、燃料電池スタックなどで発生する熱を回収して給湯ユニット側と熱交換する熱交換器とを含んで構成される。 A household fuel cell system (power generation unit) includes a hydrogen production apparatus including a reformer that steam-reforms a hydrocarbon fuel (for example, city gas, LPG, kerosene, etc.) to generate hydrogen, and the generated hydrogen. Cell stack that generates a direct current from fuel and oxygen in the air by a fuel cell reaction, a power conditioner that converts the direct current generated in the fuel cell stack into an alternating current, and recovers heat generated in the fuel cell stack, etc. And a heat exchanger for exchanging heat with the hot water supply unit side.
また、燃料電池システム(発電ユニット)は、純水を貯留する純水タンクを備え、システム各部に純水を循環供給している。具体的には、純水タンクから改質器に水蒸気改質に必要な水を供給する一方、燃料電池スタックのオフガス中から凝縮器により水分を回収して純水タンクに戻している。また、純水タンク内の水は、燃料電池スタックなどの冷却水としても循環させ、熱交換器にて熱回収を行っている。 The fuel cell system (power generation unit) includes a pure water tank that stores pure water, and circulates and supplies pure water to each part of the system. Specifically, water necessary for steam reforming is supplied from the pure water tank to the reformer, while moisture is recovered from the off-gas of the fuel cell stack by a condenser and returned to the pure water tank. The water in the pure water tank is also circulated as cooling water for a fuel cell stack and the like, and heat recovery is performed by a heat exchanger.
ところで、上記の水としては、純水(水の物理的又は化学的な処理によって不純物を除去した純度の高い水)を使用するが、循環中にオフガスあるいは冷却系に由来する不純物が混入すると、改質触媒などの劣化要因となるため、水タンク内の純度を維持管理する必要がある。
このため、特許文献1に記載されているように、循環経路中にイオン交換樹脂を設けて濾過し、金属イオンを含む不純物を除去するようにしている。
By the way, as the above water, pure water (high purity water from which impurities have been removed by physical or chemical treatment of water) is used. However, when impurities derived from off-gas or cooling system are mixed in the circulation, It is necessary to maintain and manage the purity in the water tank because it causes deterioration of the reforming catalyst and the like.
For this reason, as described in
しかしながら、特許文献1に記載のイオン交換樹脂で濾過する方式では、(1)イオン交換樹脂の定期的な交換によるメンテナンス増、(2)イオン交換樹脂が寿命に達した場合に伝導度が急上昇してしまう、(3)イオン交換樹脂では濾過できない不純物がある(バクテリアなど)、という問題点がある。
また、特許文献1には、水タンク内の水の一部または全部を入れ替える制御を行うことが記載されているが、水供給ポンプを水入れ替え用に動作させる必要があるため、入れ替えのタイミングは「システムの運転開始時、停止時または所定の運転時間後」などに限定されてしまう。
However, in the method of filtering with the ion exchange resin described in
Moreover, although
本発明は、このような実状に鑑み、濾過装置(イオン交換樹脂)の搭載を不要とし、運転中であると停止中であるとを問わず、簡便に純水の入れ替えが可能な燃料電池システム、及び、純水入れ替え方法を提供することを課題とする。 In view of such a situation, the present invention eliminates the need for mounting a filtration device (ion exchange resin), and allows a simple replacement of pure water regardless of whether it is operating or stopped. It is an object of the present invention to provide a pure water replacement method.
上記の課題を解決するために、本発明は、システム筐体内に、純水を貯留して循環供給する純水タンクを備える燃料電池システムに、システム筐体外から筐体内の純水タンクの上部へ純水を注入可能な注水口と、純水タンクの底部から純水を排出可能な排水口と、システム筐体外から操作可能で、前記注水口及び前記排水口を開閉できる開閉機構とを装備させる構成とする。
ここにおいて、前記開閉機構は、前記注水口を開閉する注水口開閉弁と、前記排水口を開閉する排水口開閉弁とを含んで構成される。
前記注水口開閉弁と前記排水口開閉弁とは、互いに連動させると共に、連動に位相差を持たせ、開弁時は前記注水口開閉弁が開いてから、前記排水口開閉弁が開き、閉弁時は前記排水口開閉弁が閉じてから、前記注水口開閉弁が閉じるようにする。
In order to solve the above-described problems, the present invention provides a fuel cell system including a pure water tank that stores and circulates pure water in a system casing, and from the outside of the system casing to an upper portion of the pure water tank in the casing. Equipped with a water inlet that can inject pure water, a water outlet that can discharge pure water from the bottom of the water tank, and an open / close mechanism that can be operated from outside the system housing and that can open and close the water inlet and water outlet. The configuration.
Here, the opening / closing mechanism includes a water inlet opening / closing valve for opening / closing the water inlet and a drain opening / closing valve for opening / closing the water outlet.
The water inlet opening / closing valve and the water outlet opening / closing valve are interlocked with each other and have a phase difference in connection with each other. When the valve is opened, the water inlet opening / closing valve is opened, and then the water outlet opening / closing valve is opened and closed. At the time of valve operation, the drain opening / closing valve is closed and then the water injection opening / closing valve is closed.
また、本発明の純水入れ替え方法は、燃料電池システムが、システム筐体内に、純水を貯留して循環供給する純水タンクを備えることを前提に、システム筐体外から筐体内の純水タンクの上部へ純水を注入可能な注水口から、入れ替え用の純水を注入し、前記注入と連動させて、純水タンクの底部の排水口から純水を排出して、純水タンク内の純水を入れ替える。
ここにおいて、前記注水口から注入する純水の注水開始タイミングを、前記排水口から排出する純水の排水開始タイミングより、早く設定し、前記注水口から注入する純水の注水終了タイミングを、前記排水口から排出する純水の排水終了タイミングより、遅く設定する。
Further, the pure water replacement method of the present invention is based on the premise that the fuel cell system includes a pure water tank that stores and circulates pure water in the system casing and circulates it. Inject pure water for replacement from the water injection port that can inject pure water into the upper part of the water, and in conjunction with the injection, discharge pure water from the drain outlet at the bottom of the pure water tank. Replace pure water.
Here, the injection start timing of pure water injected from the water injection port is set earlier than the drain start timing of pure water discharged from the drain port, and the injection end timing of pure water injected from the water injection port is Set later than the end timing of draining pure water discharged from the drain outlet.
尚、ここでいう「入れ替え」とは、循環経路内の純水を全て入れ替える必要はなく、純水タンク内の純水の大部分を入れ替えることができればよい。 The “replacement” here does not need to replace all of the pure water in the circulation path, and it is sufficient if most of the pure water in the pure water tank can be replaced.
本発明によれば、運転中であると停止中であるとを問わず、言い換えれば、運転をしながらでも、システム筐体外から、簡便に、純水を入れ替えることができる。従って、ユーザーでも入れ替え可能となり、メンテナンスにかかる費用を大幅に低減できる。また、高価なイオン交換樹脂の削減が可能となる。
また、注水口から注入する純水の注水開始タイミングを、排水口から排出する純水の排水開始タイミングより、早く設定し、かつ、注水口から注入する純水の注水終了タイミングを、排水口から排出する純水の排水終了タイミングより、遅く設定することにより、過剰な排出を防止して、運転中の純水の入れ替えをより確実に支障なく行うことができる。
According to the present invention, it is possible to easily replace pure water from outside the system housing, regardless of whether the vehicle is in operation or stopped, in other words, while driving. Therefore, the user can also replace it, and the maintenance cost can be greatly reduced. Further, it is possible to reduce expensive ion exchange resins.
In addition, the timing for starting the injection of pure water injected from the water inlet is set earlier than the timing for starting the drain of pure water discharged from the water outlet, and the timing for ending the injection of pure water injected from the water inlet is set from the outlet. By setting later than the end timing of the drain of pure water to be discharged, excessive discharge can be prevented and replacement of pure water during operation can be performed more reliably without any trouble.
以下、本発明の実施の形態について、詳細に説明する。
図1は本発明の一実施形態を示す燃料電池システム(発電ユニット)の概略構成図である。
家庭用の燃料電池システム(発電ユニット)は、システム筐体1内に、水素製造装置(改質器)2と、燃料電池スタック3と、パワーコンディショナー(PCS)4と、熱交換器5とを備えて構成される。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail.
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a fuel cell system (power generation unit) showing an embodiment of the present invention.
A household fuel cell system (power generation unit) includes a hydrogen production apparatus (reformer) 2, a fuel cell stack 3, a power conditioner (PCS) 4, and a heat exchanger 5 in a
水素製造装置2は、炭化水素系の燃料(例えば都市ガス、LPG、灯油など)を改質触媒を用いて水蒸気供給下で水蒸気改質により水素(H2、CO2を含む水素リッチな燃料ガス)を生成する改質器を主体として構成される。また、改質反応(吸熱反応)のための改質器加熱用の燃焼器(バーナー)6を備え、燃焼器6では、燃料電池スタック3の燃料極側のオフガス(オフガス発生前は炭化水素系の燃料)を燃焼させる。 The hydrogen production apparatus 2 generates hydrogen (hydrogen-rich fuel gas containing H2 and CO2) by steam reforming a hydrocarbon fuel (for example, city gas, LPG, kerosene, etc.) using a reforming catalyst while steam is supplied. The reformer to be generated is the main component. In addition, a combustor (burner) 6 for heating a reformer for a reforming reaction (endothermic reaction) is provided. The fuel).
図示は省略するが、水素製造装置2は、この他、改質器の上流側に設けられて、改質前の炭化水素系の燃料に含まれる硫黄化合物を吸着剤を用いて吸着除去又は脱硫触媒を用いて変換除去する脱硫器と、改質器の下流側に設けられて、改質ガス中の副生COをシフト触媒により残留水蒸気と反応させてCO2とH2に変えるCOシフト反応器と、シフト反応後のガス中にわずかながら残存するCOを選択酸化触媒を用いて空気供給下で選択的に酸化してCO2に変えるCO選択酸化器と、を備える。 Although not shown, the hydrogen production device 2 is also provided upstream of the reformer, and adsorbs or removes sulfur compounds contained in the hydrocarbon-based fuel before reforming using an adsorbent. A desulfurizer that converts and removes using a catalyst, and a CO shift reactor that is provided downstream of the reformer and that converts by-product CO in the reformed gas to residual steam by a shift catalyst to convert it into CO2 and H2. A CO selective oxidizer that selectively oxidizes CO slightly remaining in the gas after the shift reaction into CO2 by selectively oxidizing it with an air supply using a selective oxidation catalyst.
燃料電池スタック3は、電解質層の一端側の燃料極に水素(水素リッチな燃料ガス)が供給され、電解質層の他端側の空気極に空気中の酸素が供給され、水素と酸素との化学反応(発熱反応)によって直流電流を発生させる。
パワーコンディショナー(PCS)4は、燃料電池スタック3で発生した直流電流を交流電流に変換して、系統電源と家庭内の負荷との間に設けられる分電盤に供給する。パワーコンディショナー4は、また、燃料電池を系統電源及び家庭内の負荷に連系させて発電量を制御する機能を備える。これにより、家庭内の負荷に、系統電源からの交流電力とパワーコンディショナー4からの交流電力とが同一の配電線を介して供給される。
In the fuel cell stack 3, hydrogen (hydrogen-rich fuel gas) is supplied to the fuel electrode on one end side of the electrolyte layer, oxygen in the air is supplied to the air electrode on the other end side of the electrolyte layer, and hydrogen and oxygen A direct current is generated by a chemical reaction (exothermic reaction).
A power conditioner (PCS) 4 converts a direct current generated in the fuel cell stack 3 into an alternating current, and supplies the alternating current to a distribution board provided between a system power supply and a household load. The
熱交換器5は、燃料電池の冷却系の一部を構成し、燃料電池スタック3にて発生する熱を回収して給湯ユニット(貯湯ユニット)との間で熱交換する。
燃料電池システム(発電ユニット)は、また、システム筐体1内に、純水(水の物理的又は化学的な処理によって不純物を除去した純度の高い水)を貯留する純水タンク7と、純水タンク7内の純水が循環供給される循環経路とを備える。
The heat exchanger 5 constitutes a part of the cooling system of the fuel cell, collects heat generated in the fuel cell stack 3, and exchanges heat with the hot water supply unit (hot water storage unit).
The fuel cell system (power generation unit) also includes a
具体的には、純水タンク7の底部の送出口Sからポンプ8により水素製造装置(改質器)2に水蒸気改質に必要な水を供給する一方、燃料電池スタック3の空気極側のオフガス中から凝縮器9により水分を回収して純水タンク7上部の戻し口Rから純水タンク7内に戻している。
また、純水タンク7内の水は、燃料電池スタック3などの冷却水としても循環させ、熱交換器5にて熱回収を行っている。すなわち、純水タンク7内の底部の送出口Sからポンプ10により純水(冷却水)を燃料電池スタック3の冷却器11に送り、ここで昇温した水を熱交換器5にて給湯ユニットからの水と熱交換した後、純水タンク7上部の戻し口Rから純水タンク7内に戻している。
Specifically, water necessary for steam reforming is supplied from a delivery port S at the bottom of the
The water in the
ここにおいて、純水タンク7には、純水(純度の高い水)を貯留しているが、循環使用することで、オフガスや冷却系に由来する不純物が含まれるようになり、純度の低下を招く。このため、定期的に、ユーザーが、純水タンク7内の純水を入れ替えることができるようにする。
純水タンク7内の純水を入れ替えるために、システム筐体1及び純水タンク7に備えられる構成と、これに基づく純水の入れ替え方法とについて、図2及び図3により、説明する。
Here, the
A configuration provided in the
図2は、燃料電池システム(発電ユニット)のシステム筐体1と、筐体1内に装備される純水タンク7とを概略的に示している。
純水タンク7には、図1に示したように、その底部に純水の循環経路への送出口Sが形成され、その上部に純水の循環経路からの戻り口Rが形成される他、図2に示すように、注水口12、排水口13、及び、オーバーフロー口14が形成される。
FIG. 2 schematically shows a
As shown in FIG. 1, the
注水口12は、純水タンク7の上部に一端を連通させたパイプの他端を、システム筐体1外に水平若しくは上向きに導出させてなり、システム筐体1外から筐体1内の純水タンク7の上部へ純水を注入可能に構成されている。
排水口13は、純水タンク7の底部に一端を連通させたパイプの他端を、システム筐体1外に水平若しくは下向きに導出させてなり、純水タンク7の底部から純水を排出可能に構成されている。
The
The
ここで、注水口12の流路断面積a1は、排水口13の流路断面積a2より大きく設定してある。言い換えれば、注水口12のパイプ径を、排水口13のパイプ径より大きくしてある。
オーバーフロー口14は、純水タンク7の所定のオーバーフローラインの位置に一端を連通させたパイプの他端を、システム筐体1外に水平若しくは下向きに導出させてなり、純水タンク7内の液面が所定のオーバーフローラインを超えたときに純水を溢流させるように構成されている。
Here, the channel cross-sectional area a <b> 1 of the
The
前記注水口12及び排水口13に対しては、各パイプのシステム筐体1外の位置に、それぞれ開閉弁15、16を設ける。これらの注水口開閉弁15及び排水口開閉弁16は、システム筐体1外から操作可能で、前記注水口12及び排水口13を開閉できる開閉機構を構成する。
ここで、これらの注水口開閉弁15と排水口開閉弁16とを互いに連動させて、いずれか一方(例えば注水口開閉弁15)の開弁操作で他方も開弁し、また一方の閉弁操作で他方も閉弁するようにするとよい。連動の場合は他方(例えば排水口開閉弁16)をシステム筐体1内に収納してもよい。
For the
Here, the water inlet opening / closing
また、連動に位相差を持たせ、開弁操作時は、注水口12が開いてから、排水口13が開き、閉弁操作時は、排水口13が閉じてから、注水口12が閉じるようにするとよい。注水口12から注入する純水の注水開始タイミングを、排水口13から排出する純水の排水開始タイミングより、早く設定し、注水口12から注入する純水の注水終了タイミングを、排水口13から排出する純水の排水終了タイミングより、遅く設定するのである。言い換えれば、排水開始タイミングを注水開始タイミングより遅く設定し、排水終了タイミングを注水終了タイミングより早く設定するのである。
In addition, a phase difference is given to the interlock, and when the valve opening operation is performed, the
また、前記注水口12の開口端は、取外し可能な防塵キャップ17によって閉止してある。
尚、前記排水口13及びオーバーフロー口14は、下水等への排水が可能であればよく、適当な配管を用いることで、必ずしも、図2のようにシステム筐体1の側面に開口端を露出させる必要はない。
The opening end of the
The
図3は、純水の入れ替え方法について示している。
入れ替え用の純水は、ペットボトルのような容器21に入れられて、ユーザーに提供される。この入れ替え用の純水の容器21の容量は、純水タンク7の容量より大きく設定してあり、純水タンク7に貯留される純水の量(オーバーフローラインまでの容量)をWとすると、この容器21には、W+αの量の純水を入れてある。
FIG. 3 shows a method for replacing pure water.
The pure water for replacement is put in a
また、この容器21の高さ方向と直交する断面積A1は、純水タンク7の高さ方向と直交する方向の断面積A2より小さく設定し、これにより、この容器21の高さ(水頭)を確保している。
また、この容器21には、容器本体からパイプ状に延びて先端が注ぎ口をなす可撓性の注水パイプ22が備えられてる。この注水パイプ22の開口端はキャップ(図示せず)により閉止されているが、キャップを取外すことで、ワンタッチで、前記注水口12に接続可能である。尚、注水パイプ22の径(流路断面積)は、前記注水口12と同じか、それより大きくする。
In addition, the cross-sectional area A1 orthogonal to the height direction of the
Further, the
純水タンク1内の純水を入れ替える際は、純水タンク7の注入口12の防塵キャップ17を外す。そして、入れ替え用の純水の容器21の注水パイプ22のキャップ(図示せず)を外し、入れ替え用の純水の容器21の注水パイプ22を純水タンク7の注水口12に接続する。
このとき、入れ替え用の純水の容器21を純水タンク7より高位に保持するため、入れ替え用の純水の容器21は、システム筐体1の上面1a上に載置する。従って、本実施形態では、システム筐体1の上面1aが、純水タンク7の注入口12に接続する入れ替え用の純水の容器21を、純水タンク7より高位に保持可能な保持部に相当する。これにより、入れ替え用の純水の容器21について、注水口12までの水頭高さh1を、(純水タンク7についての排水口13までの水頭高さh2に比べて、)十分に確保する。
When the pure water in the
At this time, the replacement
尚、システム筐体1に設ける保持部としては、システム筐体1の上面1aとする他、側面部に置き台などを設けてもよいし、適当な係止部(吊り下げ用のフック等)を設けるようにしてもい。
次に、注入口12の開閉弁15を開くと共に、排水口13の開閉弁16を開く。別々に手動操作する場合は、注入口12の開閉弁15を開いてから、排水口13の開閉弁16を開く。連動させる場合は、同時、又は、注水口12の開閉弁15の開弁に位相遅れをもって排水口13の開閉弁16が開くようにする。
In addition, as a holding part provided in the system housing |
Next, the opening / closing
開閉弁15、16が開くと、入れ替え用の純水の容器21内の新しい純水が、注入口12から純水タンク7の上部に注入される一方、純水タンク7内の古い純水が、底部の排出口13から排出される。これにより、入れ替えがなされる。
ここで、注水口12からの注水流量Q1と、排水口13からの排水流量Q2とについては、
Q1=a1×√(2g・h1)
Q2=a2×√(2g・h2)
となる。
When the on-off
Here, regarding the water injection flow rate Q1 from the
Q1 = a1 × √ (2 g · h1)
Q2 = a2 × √ (2 g · h2)
It becomes.
従って、注水口12の流路断面積a1を排水口13の流路断面積a2より大きく設定し(a1>a2)、容器21を純水タンク7より高位に保持して、容器21側の水頭高さh1を十分確保する(容器21内の液面が減少しても、h1>h2の関係を維持できるようにする)ことにより、Q1>Q2となる。
このようにして、注入口12から注入する純水の注水流量Q1を、排水口13から排出する純水の排水流量Q2より、大きくする。
Therefore, the channel cross-sectional area a1 of the
In this way, the flow rate Q1 of pure water injected from the
これにより、純水の排水流量より注水流量が多くなるので、純水の入れ替え中に、純水タンク7内の液面が低下することはなく、純水が不足して、燃料電池の運転に支障を生じることはない。
また、純水タンク7内に純水が余剰に供給されることになるが、純水タンク7内の液面が上昇して、所定のオーバーフローラインを超えると、余剰の純水はオーバーフロー口14から溢流する。従って、純水タンク7内の純水の貯留量は、最大でも、オーバーフローラインまでにとどめることができる。
As a result, the water injection flow rate is higher than the pure water drainage flow rate, so that the liquid level in the
In addition, excessive pure water is supplied into the
排水口13及びオーバーフロー口14からの排出される水は、下水等を含む適当な排水設備23によって回収・廃棄すればよい。
その後、入れ替え用の純水の容器21内の純水が消費されたところで、注入口12の開閉弁15を閉じると共に、排水口13の開閉弁16を閉じる。別々に手動操作する場合は、排水口13の開閉弁16を閉じてから、注水口12の開閉弁15を閉じる。連動させる場合は、同時、又は、排水口13の開閉弁16の閉弁に位相遅れをもって注水口12の開閉弁15が閉じるようにする。
What is necessary is just to collect | recover and discard the water discharged | emitted from the
Thereafter, when pure water in the replacement
この後、純水タンク7の注水口12から、入れ替え用の純水の容器21の注水パイプ22を取外し、注水口12に防塵キャップ17を取付けて、一連の純水入れ替え作業を終了する。
本実施形態によれば、燃料電池システムのシステム筐体1外から筐体1内の純水タンク7の上部へ純水を注入可能な注水口12と、純水タンク7の底部から純水を排出可能な排水口13と、システム筐体1外から操作可能で、前記注水口12及び前記排水口13を開閉できる開閉機構(開閉弁15、16)とを有する構成とすることにより、言い換えれば、システム筐体1外から筐体1内の純水タンク7の上部へ純水を注入可能な注水口12から、入れ替え用の純水を注入し、前記注入と同時に、純水タンク7の底部の排水口13から純水を排出して、純水タンク7内の純水を入れ替えることにより、燃料電池の運転中に、システム筐体1外から、簡便に、純水を入れ替えることができる。従って、メンテナンス員によらず、ユーザーでも入れ替え可能となり、メンテナンスにかかる費用を大幅に低減できる。また、高価なイオン交換樹脂の削減が可能となる。
Thereafter, the
According to this embodiment, the
また、本実施形態によれば、純水タンク7内の液面が所定のオーバーフローラインを超えたときに純水を溢流させるオーバーフロー口14を更に有する構成とすることにより、言い換えれば、純水タンク7内に余剰に注入される純水は、純水タンク7のオーバーフロー口14より溢流させることにより、安全を見込んで、注水量を多くしても、純水タンク7内に過剰に純水が注入されるのを防止することができる。
In addition, according to the present embodiment, the configuration further includes the
また、本実施形態によれば、注水口12に接続する入れ替え用の純水の容器21を、純水タンク7より高位に保持可能な保持部を更に有する構成とすることにより、言い換えれば、入れ替え用の純水の容器21を純水タンク7の注水口12に接続すると共に、当該容器21を純水タンク7より高位に保持して、当該容器21内の純水を注入することにより、純水の入れ替えをより確実なものとすることができる。
Further, according to the present embodiment, the replacement
また、本実施形態によれば、注水口12の流路断面積は排水口13の流路断面積より大きくすることにより、注水流量を排水流量より大として、運転中の純水の入れ替えをより確実に支障なく行い得るようにすることができる。
また、本実施形態によれば、前記開閉機構は、注水口12を開閉する注水口開閉弁15と、排水口13を開閉する排水口開閉弁16とを含んで構成されるので、簡単な機構で、注水及び排水をそれぞれ確実に管理できる。
In addition, according to the present embodiment, the flow passage cross-sectional area of the
Further, according to the present embodiment, the opening / closing mechanism includes the water inlet opening / closing
また、本実施形態によれば、前記注水口開閉弁15と前記排水口開閉弁16とは、互いに連動する構成とすることにより、操作を容易化し、操作忘れを含む誤操作を極力防止することができる。
また、本実施形態によれば、入れ替え用の純水の容器21の容量は、純水タンク7の容量より大きくすることにより、純水タンク7内の純水をより確実に入れ替え、入れ替え後の純度をより向上させることができる。
Further, according to the present embodiment, the water inlet opening / closing
Moreover, according to this embodiment, the capacity | capacitance of the
また、本実施形態によれば、注水口12から注入する純水の注水流量Q1を、排水口13から排出する純水の排水流量Q2より、大きく設定することにより、運転中の純水の入れ替えをより確実に支障なく行うことができる。
また、本実施形態によれば、注水口12から注入する純水の注水開始タイミングを、排水口から排出する純水の排水開始タイミングより、早く設定することにより、過剰な排出を防止して、運転中の純水の入れ替えをより確実に支障なく行うことができる。
Moreover, according to this embodiment, the pure water injection flow rate Q1 injected from the
In addition, according to the present embodiment, by setting the water injection start timing of pure water injected from the
また、本実施形態によれば、注水口12から注入する純水の注水終了タイミングを、排水口13から排出する純水の排水終了タイミングより、遅く設定することにより、過剰な排出を防止して、運転中の純水の入れ替えをより確実に支障なく行うことができる。
次に、本発明の他の実施形態について、図4及び図5により説明する。
図4及び図5の実施形態では、システム筐体1に、開閉可能な蓋部材(開閉扉)18により覆われる窓部19を設ける。蓋部材(開閉扉)18は、蝶番などによって開閉可能とする。
In addition, according to the present embodiment, excessive discharge is prevented by setting the end timing of pouring pure water injected from the
Next, another embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
4 and 5, the
注水口12は、システム筐体1内の純水タンク7の上部に一端を連通させたパイプの他端を、システム筐体1の窓部19に向けて水平若しくは下向きに配置してなる。従って、注水口12は、システム筐体1内に配置されるが、システム筐体1外から窓部19を介して筐体1内の純水タンク7の上部へ純水を注入可能に構成されている。
注水口開閉弁15も、システム筐体1内に配置されるが、システム筐体1外から窓部19を介して操作可能で、注水口12を開閉できる。
The
Although the water inlet opening / closing
排水口開閉弁16は、注水口開閉弁15との連動を前提として、システム筐体1内に配置してある。
従って、純水タンク7内の純水を入れ替える際に、蓋部材(開閉扉)18を開けて、窓部19を介して、注水口12への容器21の接続、開閉弁15の操作を行うことにより、図2及び図3の実施形態と同様に、純水の入れ替えを行うことができる。
The drain opening / closing
Therefore, when the pure water in the
特に本実施形態によれば、システム筐体1が、開閉可能な蓋部材18により覆われる窓部19を有し、注水口12が、前記窓部19を介して、システム筐体1外へ露出することにより、純水の注水口12が日常的に風雨などに直接曝されるのを防止することができ、維持管理が容易となる。
排水口13及びオーバーフロー口14についても、下水等への排水が可能であれば、適当な配管を用いることで、システム筐体1の側面に開口端を露出させる必要はない
本発明の更に他の実施形態としては、システム筐体への入れ替え用の純水の容器のセットにより、容器が純水タンク側の注水口に接続されると共に、容器内の純水の重みで、注水口開閉弁が自動的に開いて、注水が開始され、注水口開閉弁に連動して排水口開閉弁が開いて、排水も開始され、容器内の純水がなくなると、自動的に注水及び排水が終了するようにすることが考えられる。このようにすれば、ユーザーが、極めて簡便に、純水の入れ替えを行うことができる。
In particular, according to the present embodiment, the
The
尚、以上に本発明のいくつかの実施形態を図面に基づいて説明したが、図示の実施形態はあくまで本発明を例示するものであり、本発明は、説明した実施形態により直接的に示されるものに加え、特許請求の範囲内で当業者によりなされる各種の改良・変更を包含するものであることは言うまでもない。 Although several embodiments of the present invention have been described above with reference to the drawings, the illustrated embodiments are merely illustrative of the present invention, and the present invention is directly illustrated by the described embodiments. It goes without saying that various modifications and changes made by those skilled in the art are included within the scope of the claims.
1 システム筐体
2 水素製造装置(改質器)
3 燃料電池スタック
4 パワーコンディショナー
5 熱交換器
6 燃焼器
7 純水タンク
8 ポンプ
9 凝縮器
10 ポンプ
11 冷却器
12 注水口
13 排水口
14 オーバーフロー口
15 注水口開閉弁
16 排水口開閉弁
17 防塵キャップ
18 蓋部材(開閉扉)
19 窓部
21 入れ替え用の純水の容器
22 注水パイプ
23 排水設備
1 System housing 2 Hydrogen production equipment (reformer)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 3
19
Claims (12)
システム筐体外から筐体内の純水タンクの上部へ純水を注入可能な注水口と、
純水タンクの底部から純水を排出可能な排水口と、
システム筐体外から操作可能で、前記注水口及び前記排水口を開閉できる開閉機構と、
を有し、
前記開閉機構は、前記注水口を開閉する注水口開閉弁と、前記排水口を開閉する排水口開閉弁とを含んで構成され、
前記注水口開閉弁と前記排水口開閉弁とは、互いに連動させると共に、連動に位相差を持たせ、開弁時は前記注水口開閉弁が開いてから、前記排水口開閉弁が開き、閉弁時は前記排水口開閉弁が閉じてから、前記注水口開閉弁が閉じることを特徴とする、燃料電池システム。 A fuel cell system comprising a pure water tank that stores and circulates pure water in a system housing,
A water injection port capable of injecting pure water into the upper part of the pure water tank in the housing from outside the system housing;
A drainage outlet capable of discharging pure water from the bottom of the pure water tank;
An open / close mechanism that can be operated from outside the system housing and can open and close the water injection port and the drain port;
I have a,
The opening / closing mechanism includes a water inlet opening / closing valve that opens and closes the water inlet, and a drain opening / closing valve that opens and closes the water outlet.
The water inlet opening / closing valve and the water outlet opening / closing valve are interlocked with each other and have a phase difference in connection with each other. The fuel cell system is characterized in that when the valve is opened, the drain opening / closing valve is closed and then the water injection opening / closing valve is closed .
前記注水口は、前記窓部を介して、システム筐体外へ露出することを特徴とする、請求項1〜請求項5のいずれか1つに記載の燃料電池システム。 The system housing has a window portion covered with an openable / closable lid member,
The fuel cell system according to any one of claims 1 to 5 , wherein the water injection port is exposed to the outside of the system casing through the window portion.
システム筐体外から筐体内の純水タンクの上部へ純水を注入可能な注水口から、入れ替え用の純水を注入し、
前記注入と連動させて、純水タンクの底部の排水口から純水を排出して、純水タンク内の純水を入れ替える一方、
前記注水口から注入する純水の注水開始タイミングを、前記排水口から排出する純水の排水開始タイミングより、早く設定し、
前記注水口から注入する純水の注水終了タイミングを、前記排水口から排出する純水の排水終了タイミングより、遅く設定することを特徴とする、燃料電池システムの純水入れ替え方法。 In a fuel cell system including a pure water tank that stores and circulates pure water in a system housing, a pure water replacement method for replacing pure water in the pure water tank,
Inject pure water for replacement from the water injection port that can inject pure water from the outside of the system housing to the top of the pure water tank in the housing.
In conjunction with the injection, the pure water is discharged from the drain outlet at the bottom of the pure water tank, and the pure water in the pure water tank is replaced ,
The timing for starting the injection of pure water injected from the water inlet is set earlier than the timing for starting the drain of pure water discharged from the drain.
A pure water replacement method for a fuel cell system, characterized in that a timing for ending the injection of pure water injected from the water injection port is set later than a timing for ending drainage of pure water discharged from the drain port .
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