JP6167280B2 - Fuel cell system - Google Patents

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Description

本発明は、酸化剤ガスと燃料ガスとを用いて発電を行う燃料電池に関する。   The present invention relates to a fuel cell that generates power using an oxidant gas and a fuel gas.

燃料電池は水素を含む燃料ガスと酸素を含む酸化剤ガスとの電気化学的反応により発電して水と熱を発生する装置である。燃料電池は燃料の持つ化学エネルギーを力学的エネルギーに変換することなく直接電気エネルギーとして取り出せるので発電効率が高いことで注目されているが、いまだ十分にコストダウンが進んでいるとは言えず、燃料電池システムの普及にあたり、コストダウンを進めることが大きな課題となっていた。   A fuel cell is a device that generates water and heat by generating electricity through an electrochemical reaction between a fuel gas containing hydrogen and an oxidant gas containing oxygen. Fuel cells are attracting attention because of their high power generation efficiency because they can be directly taken out as electrical energy without converting the chemical energy of fuel into mechanical energy, but it cannot be said that the cost has been reduced sufficiently. Along with the popularization of battery systems, it has become a major issue to reduce costs.

燃料ガスと酸化剤ガスとを反応させて発電する発電部である燃料電池を備える燃料電池システムは、安定した発電を行うために、燃料電池を冷却するための冷却水を循環する第1循環経路と、冷却水を貯える冷却水タンクを備えている。そして、燃料電池本体から排出される酸化剤ガスであるオフ酸化剤ガスやバーナーから排出されるオフ燃焼ガスに含まれる水蒸気を凝縮させた生成水を回収する凝縮水タンクを備える燃料電池発電装置が知られている(例えば特許文献1と特許文献2参照)。   A fuel cell system including a fuel cell that is a power generation unit that generates power by reacting a fuel gas and an oxidant gas has a first circulation path for circulating cooling water for cooling the fuel cell in order to perform stable power generation. And a cooling water tank for storing cooling water. And a fuel cell power generator comprising a condensate water tank for recovering the produced water obtained by condensing water vapor contained in the off-oxidant gas that is the oxidant gas discharged from the fuel cell main body and the off-combustion gas discharged from the burner Known (see, for example, Patent Document 1 and Patent Document 2).

特許文献1は、燃料電池システムに必要な水を、燃料電池システムの外部からの水で自動的に満たす(以下、「自動給水」と称す)水張りモードを有することで、水を貯えるタンクに手間を掛けないで水を張ることが可能になるものである。また、特許文献2は、燃料電池システムの運転起動時および/または運転終了時に、冷却水タンクに供給する水の水質を水処理手段にて調整した後に、冷却水タンクに供給することで、水の水質を維持できるように構成されている。   Patent Document 1 has a water filling mode in which water necessary for a fuel cell system is automatically filled with water from the outside of the fuel cell system (hereinafter referred to as “automatic water supply”), so that a tank for storing water is troublesome. It is possible to add water without applying water. Patent Document 2 discloses that the water quality of water supplied to the cooling water tank is adjusted by the water treatment means at the start and / or end of the operation of the fuel cell system, and then supplied to the cooling water tank. It is configured to maintain the water quality.

特開2006−107893号公報JP 2006-107893 A 特開2002−141095号公報JP 2002-141095 A

従来の燃料電池システムでは、燃料電池システムを設置したときに動作させる場合(例えば設置後初めて動作させる場合やメンテナンスなどで水抜きをした後に動作させる場合。)は、燃料電池システムの運転に必要な水を冷却水タンクに給水する(以下、「水張り運転」と称す。)必要があった。このように、従来は、燃料電池システム外部から、市水の水道圧と市水を利用した自動給水で行なわれており、燃料電池システムの構成を簡素化し、かつ、安定した運転を実現する観点から改善の余地があった。   In a conventional fuel cell system, when operating when the fuel cell system is installed (for example, when operating for the first time after installation or when operating after draining water for maintenance, etc.), it is necessary for the operation of the fuel cell system. It was necessary to supply water to the cooling water tank (hereinafter referred to as “water filling operation”). Thus, conventionally, from the outside of the fuel cell system, it has been performed by city water tap pressure and automatic water supply using city water, the viewpoint of simplifying the configuration of the fuel cell system and realizing stable operation There was room for improvement.

本発明は、上記のように、燃料電池システムに手動で給水を行う場合において、燃料電池システムの構成を簡素化し、省スペース及び省電力化を図ることができ、作業性を改善しながらも、信頼性を損なうことなく、安定して運転することのできる発電システムを提供することを目的とする。   As described above, the present invention simplifies the configuration of the fuel cell system when manually supplying water to the fuel cell system, and can save space and power, improving workability, An object is to provide a power generation system that can be stably operated without impairing reliability.

本願発明者らは、従来の燃料電池システムの構成では、市水の水道圧を利用した自動給水では、自動給水後に閉止弁(電磁弁)で市水を封止する必要があることなどから、コストアップの要因になっていたこと、構成の簡略化、省スペース化及び、省電力化に改善の
余地があることを見出した。
In the configuration of the conventional fuel cell system, the inventors of the present application need to seal the city water with a stop valve (electromagnetic valve) after the automatic water supply in the automatic water supply using the city water tap pressure. It was found that there was room for improvement in terms of cost increase, simplification of configuration, space saving, and power saving.

一方で、燃料電池システムの運転に必要とされる水を人の手で供給するようにすること(以下、「手動給水」と称す。)により、閉止弁の廃止と浄化器の最小化が可能になる。   On the other hand, it is possible to eliminate the shut-off valve and minimize the purifier by supplying the water necessary for the operation of the fuel cell system by hand (hereinafter referred to as “manual water supply”). become.

そこで、例えば、手動給水を凝縮水タンクから行う方法が考えられる。しかしながら、水張り運転時に必要な水を、凝縮水タンクに貯えた後で冷却水タンクに供給する必要があることにより、凝縮水タンクの容量以上の給水ができず、給水回数が多くなり、燃料電池システムの水張り運転の時間が長くなり、作業性の改善という観点から課題があった。   Therefore, for example, a method of performing manual water supply from a condensed water tank can be considered. However, since it is necessary to store the water required for water filling operation in the condensate tank and then supply it to the cooling water tank, it is not possible to supply water that exceeds the capacity of the condensate water tank, and the number of water supply increases. The time required for water filling operation of the system became long, and there was a problem from the viewpoint of improving workability.

そこで、燃料電池システムの運転に必要な水に精製水を使用することで、従来は、凝縮水タンクから浄化器を介して冷却水タンクに供給していた水を、直接冷却水タンクに供給することが可能となり、水張り運転時の給水回数を減らし、水張り運転の時間などの作業性を改善することが可能となる。   Therefore, by using purified water as the water necessary for the operation of the fuel cell system, the water that was conventionally supplied from the condensed water tank to the cooling water tank via the purifier is directly supplied to the cooling water tank. It is possible to reduce the number of times of water supply during water filling operation and improve workability such as time for water filling operation.

しかしながら、精製水が供給されることを前提に構成されている燃料電池システムにおいて、万が一、燃料電池システムに供給される水に、浄化されていない水道水(以下、適宜「市水」と称す。)が誤使用された場合には、冷却水タンクから燃料電池の冷却水経路内に導電率の高い水が供給されてしまう。また、特許文献2に記載の燃料電池システムでは、燃料電池システムの運転起動時および/または運転終了時にイオン除去フィルターで水を浄化している。しかしながら、この方法では燃料電池システムが所定時間運転をした後に熱交換器から導電性イオンが溶け出すために運転起動時および/または運転終了時にイオン除去フィルターで冷却水の浄化しているものであるため、冷却水の浄化は所定時間運転した後に実行されることが前提になっている。そのため、手動給水後の試運転工程においては冷却水の浄化が実行されることはない。したがって、冷却水タンクへの手動給水においては導電率の高い水が燃料電池の冷却水経路内に導入されて、その水の導電により燃料電池の冷却水経路内がショートし、発電量が低下するという課題が発生することを本願発明者らは見出した。   However, in a fuel cell system configured on the assumption that purified water is supplied, the water supplied to the fuel cell system should be referred to as unpurified tap water (hereinafter referred to as “city water” as appropriate). Is misused, water with high conductivity is supplied from the cooling water tank into the cooling water path of the fuel cell. Moreover, in the fuel cell system described in Patent Document 2, water is purified by an ion removal filter when the fuel cell system starts up and / or ends. However, in this method, since the conductive ions are dissolved from the heat exchanger after the fuel cell system has been operated for a predetermined time, the cooling water is purified by the ion removal filter at the start of operation and / or at the end of the operation. Therefore, it is assumed that the purification of the cooling water is executed after operating for a predetermined time. Therefore, the cooling water is not purified in the trial operation process after manual water supply. Therefore, in manual water supply to the cooling water tank, water with high conductivity is introduced into the cooling water path of the fuel cell, and the conduction of the water causes a short circuit in the cooling water path of the fuel cell, resulting in a decrease in power generation. The present inventors have found that this problem occurs.

上記従来の課題を解決するために、本発明に係る燃料電池システムは、酸化剤ガスと燃料ガスとを用いて発電を行う燃料電池と、燃料電池が発生する熱を吸収する冷却水が循環する第1循環経路と、第1循環経路上に配置され、給水部を介して冷却水が供給されるように構成されている冷却水タンクと、冷却水タンクよりも低い位置に配置され、燃料電池から排出される燃料ガスであるオフ燃料ガスおよび前記燃料電池から排出される酸化剤ガスであるオフ酸化剤ガスのうちの少なくとも一方のオフガスに含まれる水分を貯める凝縮
水タンクと、冷却水タンクから排出された冷却水が凝縮水タンクを介して冷却水タンクに戻るように構成されている第2循環経路と、第2循環経路上に配置され、第2循環経路を流れる冷却水を浄化する水浄化器と、第2循環経路上に配置され、第2循環経路に冷却水を循環させる第1水循環ポンプと、冷却水タンクと凝縮水タンクを連通させ、冷却水タンクの冷却水を凝縮水タンクに戻す冷却水排水経路と、冷却水を水浄化器で浄化させる浄化ステップを実行する制御器と、を備え、制御器は、冷却水タンクへ給水が行われる給水工程中であって、かつ、冷却水タンクへの給水が開始された後に、第1水循環ポンプを作動させ、凝縮水タンク内の冷却水を水浄化器を流通させた後、第2循環経路を介して冷却水タンクに供給し、該冷却水タンク内の冷却水を冷却水排水経路を介して凝縮水タンクに戻す浄化ステップを実行させる、燃料電池システムである。
In order to solve the above-described conventional problems, a fuel cell system according to the present invention circulates a fuel cell that generates power using an oxidant gas and a fuel gas, and cooling water that absorbs heat generated by the fuel cell. A first circulation path, a cooling water tank disposed on the first circulation path and configured to be supplied with cooling water via a water supply unit ; a fuel cell disposed at a position lower than the cooling water tank; Condensation for storing water contained in at least one of the off-fuel gas that is discharged from the fuel cell and the off-oxidant gas that is the oxidant gas discharged from the fuel cell
A water tank, a second circulation path configured to return the cooling water discharged from the cooling water tank to the cooling water tank via the condensed water tank, and a second circulation path disposed on the second circulation path. A water purifier for purifying the cooling water flowing through the second circulation path, a first water circulation pump that circulates the cooling water in the second circulation path, and a cooling water tank and a condensed water tank in communication with each other. A cooling water drainage path for returning the cooling water of the tank to the condensate water tank, and a controller for executing a purification step for purifying the cooling water with the water purifier , wherein the controller supplies water to the cooling water tank. After the process is started and water supply to the cooling water tank is started, the first water circulation pump is operated, the cooling water in the condensed water tank is circulated through the water purifier, and then the second circulation path is set. To the cooling water tank, and the cooling water tank To perform the purification step of returning the cooling water in the click to the condensed water tank via the cooling water discharge passage, a fuel cell system.

本発明の燃料電池システムによれば、燃料電池システムに手動給水を行う場合において、市水を供給された場合でも、燃料電池を発電させる前に冷却水を浄化できるため、燃料電池システムの信頼性を向上させ、安定して運転させることが可能になる。   According to the fuel cell system of the present invention, when performing manual water supply to the fuel cell system, even when city water is supplied, the cooling water can be purified before power generation of the fuel cell. It is possible to improve and improve the stability of operation.

本発明の実施の形態1に係る燃料電池システムの概略構成を模式的に示すブロック図1 is a block diagram schematically showing a schematic configuration of a fuel cell system according to Embodiment 1 of the present invention. 本発明の実施の形態1における燃料電池システムのシーケンスを示すフローチャートThe flowchart which shows the sequence of the fuel cell system in Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態1の変形例1における燃料電池システムのシーケンスを示すフローチャートThe flowchart which shows the sequence of the fuel cell system in the modification 1 of Embodiment 1 of this invention. 実施の形態1の変形例2に係る燃料電池システムの概略構成を模式的に示すブロック図FIG. 2 is a block diagram schematically showing a schematic configuration of a fuel cell system according to Modification 2 of Embodiment 1. 実施の形態1の変形例2における燃料電池システムのシーケンスを示すフローチャートFlowchart showing the sequence of the fuel cell system in the second modification of the first embodiment. 実施の形態1の変形例3における燃料電池システムのシーケンスを示すフローチャートFlowchart showing the sequence of the fuel cell system in Modification 3 of Embodiment 1. 実施の形態1の変形例4における燃料電池システムのシーケンスを示すフローチャートFlowchart showing the sequence of the fuel cell system in Modification 4 of Embodiment 1.

第1の発明は、酸化剤ガスと燃料ガスとを用いて発電を行う燃料電池と、燃料電池が発生する熱を吸収する冷却水が循環する第1循環経路と、第1循環経路上に配置され、給水部を介して冷却水が供給されるように構成されている冷却水タンクと、冷却水タンクよりも低い位置に配置され、燃料電池から排出される燃料ガスであるオフ燃料ガスおよび前記燃料電池から排出される酸化剤ガスであるオフ酸化剤ガスのうちの少なくとも一方のオフガスに含まれる水分を貯める凝縮水タンクと、冷却水タンクから排出された冷却水が凝縮水タンクを介して冷却水タンクに戻るように構成されている第2循環経路と、第2循環経路上に配置され、第2循環経路を流れる冷却水を浄化する水浄化器と、第2循環経路上に配置され、第2循環経路に冷却水を循環させる第1水循環ポンプと、冷却水タンクと凝縮水タンクを連通させ、冷却水タンクの冷却水を凝縮水タンクに戻す冷却水排水経路と、冷却水を水浄化器で浄化させる浄化ステップを実行する制御器と、を備え、制御器は、冷却水タンクへ給水が行われる給水工程中であって、かつ、冷却水タンクへの給水が開始された後に、第1水循環ポンプを作動させ、凝縮水タンク内の冷却水を水浄化器を流通させた後、第2循環経路を介して冷却水タンクに供給し、該冷却水タンク内の冷却水を冷却水排水経路を介して凝縮水タンクに戻す浄化ステップを実行させる。この構成により、手動給水時に冷却水タンクに市水が供給された場合においても、燃料電池を発電させる前に市水を浄化器で浄化できるため、燃料電池の冷却水経路内の導電により、燃料電池の冷却水通路内のショートを防止することが可能となる。
また、この構成により、手動給水時に冷却水タンクから排出した冷却水は、凝縮水タンクにも供給され、凝縮水タンクに供給された冷却水は、水浄化器を介して冷却水タンクに戻る。そのため、従来の凝縮水タンクから冷却水タンクに水を供給する工程が不要となり、手動給水時の給水回数を低減することが可能となる。
また、この構成により、手動給水時に冷却水タンクに冷却水を供給する場合において、冷却水タンクから凝縮水タンクに重力を利用した自然落下で冷却水を供給することができ、新たな供給ポンプを追加することなく凝縮水タンクに冷却水を給水することが可能となる。
A first aspect of the invention is a fuel cell that generates power using an oxidant gas and a fuel gas, a first circulation path through which cooling water that absorbs heat generated by the fuel cell circulates, and a first circulation path. A cooling water tank configured to be supplied with cooling water through a water supply unit , an off-fuel gas that is disposed at a position lower than the cooling water tank and is discharged from the fuel cell, and A condensed water tank that stores moisture contained in at least one off-oxidant gas that is an oxidant gas discharged from the fuel cell, and cooling water discharged from the cooling water tank is cooled through the condensed water tank. A second circulation path configured to return to the water tank; a water purifier disposed on the second circulation path for purifying cooling water flowing through the second circulation path; and disposed on the second circulation path. Cooling to the second circulation path A first water circulation pump for circulating a cooling water tank the condensed water tank is communicated with a cooling water drain passage for returning the cooling water in the cooling water tank to the condensation water tank, a purifying step of purifying cooling water in the water purifier A controller that executes the first water circulation pump during the water supply process in which water is supplied to the cooling water tank and after the water supply to the cooling water tank is started , After circulating the cooling water in the condensed water tank through the water purifier, the cooling water is supplied to the cooling water tank via the second circulation path, and the cooling water in the cooling water tank is supplied to the condensed water tank via the cooling water drainage path. The purification step to return to is performed. With this configuration, even when city water is supplied to the cooling water tank during manual water supply, the city water can be purified by a purifier before generating power in the fuel cell. It becomes possible to prevent a short circuit in the cooling water passage of the battery.
Also, with this configuration, the cooling water discharged from the cooling water tank during manual water supply is also supplied to the condensed water tank, and the cooling water supplied to the condensed water tank returns to the cooling water tank via the water purifier. Therefore, the conventional process of supplying water from the condensed water tank to the cooling water tank becomes unnecessary, and the number of times of water supply during manual water supply can be reduced.
Also, with this configuration, when supplying cooling water to the cooling water tank during manual water supply, cooling water can be supplied from the cooling water tank to the condensed water tank by natural fall using gravity, and a new supply pump can be installed. It becomes possible to supply cooling water to the condensed water tank without adding.

の発明は、第の発明において、制御器は、冷却水タンクに手動で冷却水を供給する際に、冷却水タンク、凝縮水タンク、第2循環経路及び冷却水排水経路に蓄えられる貯水量である手動貯水量を予め記憶しており、浄化ステップにおいて、手動貯水量より多くの冷却水が前記水浄化器を通過するように第1水循環ポンプを制御する。この構成により、手動給水時に冷却水タンクを介して、市水が供給された場合においても、市水の浄化を貯水量以上に不足なく行うことができ、燃料電池の冷却水経路内の導電により、燃料電池の冷却水通路内の炭化を防止することが可能となるとともに、手動給水時の水張り運転時間を最短化することが可能となる。
In a second aspect based on the first aspect , the controller is stored in the cooling water tank, the condensed water tank, the second circulation path and the cooling water drainage path when manually supplying the cooling water to the cooling water tank. A manual water storage amount that is a water storage amount is stored in advance, and in the purification step, the first water circulation pump is controlled so that more cooling water than the manual water storage amount passes through the water purifier. With this configuration, even when city water is supplied via the cooling water tank during manual water supply, the city water can be purified without exceeding the amount of stored water, and the conductivity in the cooling water path of the fuel cell can be reduced. In addition, it is possible to prevent carbonization in the cooling water passage of the fuel cell and to minimize the water filling operation time during manual water supply.

の発明は、第1または第2の発明の発明において、冷却水の導電率を測定する導電率測定器を備え、制御器は、導電率測定器で計測した導電率値が予め定められる第1閾値以上の場合は、浄化ステップを実行するように制御する。この構成により、手動給水で供給される冷却水が導電率の高い市水の場合のみ、浄化ステップを実行できるように制御でき、手動給水時の水張り運転時間を最短化することが可能となる。
According to a third aspect of the present invention, in the first or second aspect of the present invention , a conductivity measuring device for measuring the conductivity of the cooling water is provided, and the controller has a predetermined conductivity value measured by the conductivity measuring device. If it is greater than or equal to the first threshold, control is performed to execute the purification step. With this configuration, it is possible to control so that the purification step can be executed only when the cooling water supplied by manual water supply is city water with high conductivity, and the water filling operation time during manual water supply can be minimized.

の発明は、第1〜第3の発明において、第1循環経路上に配置されている第2水循環ポンプを備え、制御器は、手動給水動作後に第2水循環ポンプを動作させる前に浄化ステップを完了させる場合、浄化ステップを完了させる。この構成により、手動給水で供給される冷却水が市水の場合においても、市水の浄化を完了した後で、第2水循環ポンプを動作させるため、燃料電池の冷却水経路内の導電により、燃料電池の冷却水通路内のショートを防止することが可能となる。
第5の発明は、第3の発明において、第1循環経路上に配置されている第2水循環ポンプを備え、制御器は、導電率値が予め定められる第1閾値以下に低下した場合、浄化ステップを完了させる。この構成により、手動給水で供給される冷却水が市水の場合においても、導電率が予め定められる第1閾値以下に低下の場合、浄化ステップを完了させることにより、不要な浄化運転による燃料電池システムの運転時間の減少を防止することが可能となる。
4th invention is equipped with the 2nd water circulation pump arrange | positioned on the 1st circulation path in 1st- 3rd invention, and a controller purifies before operating a 2nd water circulation pump after manual water supply operation | movement. when complete the step, to complete the purification step. With this configuration, even when the cooling water supplied by manual water supply is city water, after the purification of the city water is completed, the second water circulation pump is operated, so that the conduction in the cooling water path of the fuel cell It is possible to prevent a short circuit in the coolant passage of the fuel cell.
A fifth invention includes the second water circulation pump disposed on the first circulation path in the third invention, and the controller purifies the electrical conductivity when the conductivity value falls below a first threshold value set in advance. Complete the step. With this configuration, even when the cooling water supplied by manual water supply is city water, if the conductivity is lowered below a predetermined first threshold value, the fuel cell is operated by an unnecessary purification operation by completing the purification step. It is possible to prevent a reduction in system operation time.

の発明は、第1〜第の発明のいずれかの発明において、制御器は、燃料電池システムが設置されて試運転を行う場合、及びメンテナンス後の試運転を行う場合の内の少なくとも一方の場合、浄化ステップを実行するように制御する。この構成により燃料電池システムが浄化ステップを実行するのを、燃料電池システムが設置されて試運転を行う場合及び、メンテナンス後の試運転を行う場合に限定し、不要な浄化運転による燃料電池システムの運転時間の減少を防止することが可能となる。
第7の発明は、酸化剤ガスと燃料ガスとを用いて発電を行う燃料電池と、燃料電池が発生する熱を吸収する冷却水が循環する第1循環経路と、第1循環経路上に配置され、給水部を介して冷却水が供給されるように構成されている冷却水タンクと、冷却水タンクよりも低い位置に配置された第1水循環ポンプと、冷却水タンクから冷却水排水経路を経由して排出された冷却水を第1水循環ポンプを介して冷却水タンクに戻るように構成されている第2循環経路と、第2循環経路上に配置され、第2循環経路を流れる冷却水を浄化する水浄化器と、冷却水を水浄化器で浄化させる浄化ステップを実行する制御器と、を備え、制御器は、冷却水タンクへ手動給水が行われる給水工程中であって、かつ、冷却水タンクへの手動給水が開始された後に、第1水循環ポンプを作動させ、冷却水タンクから冷却水排水経路を経由して排出された冷却水を第1水循環ポンプを介して水浄化器を流通させた後、第2循環経路を介して冷却水タンクに戻す浄化ステップを実行させる。この構成により、手動給水時に冷却水タンクに市水が供給された場合においても、燃料電池を発電させる前に市水を浄化器で浄化できるため、燃料電池の冷却水経路内の導電により、燃料電池の冷却水通路内のショートを防止することが可能となる。
A sixth invention is the invention according to any one of the first to third inventions, wherein the controller is at least one of a case where the fuel cell system is installed and performing a test operation, and a case where a test operation after maintenance is performed. If so, control is performed to perform the purification step. With this configuration, the fuel cell system performs the purification step only when the fuel cell system is installed and a test operation is performed and when a test operation after maintenance is performed, and the operation time of the fuel cell system due to an unnecessary purification operation Can be prevented.
According to a seventh aspect of the invention, there is provided a fuel cell that generates power using an oxidant gas and a fuel gas, a first circulation path through which cooling water that absorbs heat generated by the fuel cell circulates, and a first circulation path A cooling water tank configured to be supplied with cooling water via a water supply unit, a first water circulation pump disposed at a position lower than the cooling water tank, and a cooling water drainage path from the cooling water tank. The cooling water discharged via the second circulation path configured to return to the cooling water tank via the first water circulation pump, and the cooling water arranged on the second circulation path and flowing through the second circulation path A water purifier that purifies the cooling water and a controller that executes a purification step for purifying the cooling water with the water purifier, and the controller is in a water supply process in which manual water is supplied to the cooling water tank, and After manual water supply to the cooling water tank is started The first water circulation pump is operated, and the cooling water discharged from the cooling water tank via the cooling water drainage path is circulated through the water purifier via the first water circulation pump and then cooled via the second circulation path. A purification step is performed to return to the water tank. With this configuration, even when city water is supplied to the cooling water tank during manual water supply, the city water can be purified by a purifier before generating power in the fuel cell. It becomes possible to prevent a short circuit in the cooling water passage of the battery.

以下、本発明の実施の形態を具体的に例示する。なお、全ての図面において、同一または相当部分には同一符号を付し、重複する説明は省略する。また、全ての図面において、本発明を説明するために必要となる構成要素のみを抜粋して図示しており、その他の構成要素については図示を省略している。さらに、本発明は以下の実施の形態に限定されない。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be specifically exemplified. In all the drawings, the same or corresponding parts are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted. Further, in all the drawings, only components necessary for explaining the present invention are extracted and illustrated, and other components are not illustrated. Furthermore, the present invention is not limited to the following embodiment.

(実施の形態1)
図1は、本発明の実施の形態1に係る燃料電池システムの概略構成を模式的に示すブロック図である。
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a block diagram schematically showing a schematic configuration of a fuel cell system according to Embodiment 1 of the present invention.

図1に示すように、本発明の実施の形態1に係る燃料電池システム100は、水素生成器1、燃料電池5、第1循環経路8、第2水循環ポンプ10、冷却水タンク11、凝縮水タンク12、第1水循環ポンプ13、浄化器14、第2循環経路15、給水部23、給水経路24、制御器101を備えている。また、水素生成器1と燃料電池5とを備えている燃料電池装置が配置されている。   As shown in FIG. 1, a fuel cell system 100 according to Embodiment 1 of the present invention includes a hydrogen generator 1, a fuel cell 5, a first circulation path 8, a second water circulation pump 10, a cooling water tank 11, and condensed water. A tank 12, a first water circulation pump 13, a purifier 14, a second circulation path 15, a water supply unit 23, a water supply path 24, and a controller 101 are provided. In addition, a fuel cell device including a hydrogen generator 1 and a fuel cell 5 is disposed.

水素生成器1は、改質器1aと該改質器を加熱するための燃焼器1bを有している。水素生成器1の燃焼器1bには、燃料電池5と燃焼器1bとを連通させるオフ燃料ガス経路4bが接続されている。燃焼器1bは、オフ燃料ガス経路4bを介して、燃料電池5から排出される燃料ガスであるオフ燃料ガスを燃焼して、燃焼排ガスを生成する。なお、燃焼器1bには別途原料を供給するための経路を直接形成してもよい。   The hydrogen generator 1 has a reformer 1a and a combustor 1b for heating the reformer. An off-fuel gas path 4 b that connects the fuel cell 5 and the combustor 1 b is connected to the combustor 1 b of the hydrogen generator 1. The combustor 1b burns off-fuel gas that is fuel gas discharged from the fuel cell 5 via the off-fuel gas path 4b to generate combustion exhaust gas. In addition, you may directly form the path | route for supplying a raw material separately in the combustor 1b.

ここで、原料とは、成分として少なくとも炭化水素を有する気体又は液体を意味し、例えば、天然ガス、石炭、石油、もしくはメタンハイドレートなどの化石燃料で、都市ガスなどである。   Here, the raw material means a gas or liquid having at least hydrocarbon as a component, for example, natural gas, coal, petroleum, fossil fuel such as methane hydrate, and city gas.

水素生成器1の燃焼器1bで生成された燃焼排ガスは、改質器1aを加熱した後にオフ燃焼ガス経路9に排出され、オフ燃焼ガス経路9から排気部22を介して、燃料電池システム100外に排出される。   The combustion exhaust gas generated by the combustor 1 b of the hydrogen generator 1 is heated to the reformer 1 a and then discharged to the off-combustion gas path 9, and from the off-combustion gas path 9 through the exhaust unit 22, the fuel cell system 100. Discharged outside.

水素生成器1の改質器1aには、原料供給部2と水供給器3が接続されている。原料供給部2は、その流量を調整しながら、改質器1aに気体状態の原料である原料ガスを供給するように構成されている。原料供給部2としては、例えば、流量調整弁とポンプで構成
されていてもよく、流量調整可能なポンプで構成されていてもよい。
A raw material supply unit 2 and a water supply unit 3 are connected to the reformer 1 a of the hydrogen generator 1. The raw material supply unit 2 is configured to supply a raw material gas, which is a gaseous raw material, to the reformer 1a while adjusting the flow rate. As the raw material supply part 2, for example, a flow rate adjusting valve and a pump may be configured, or a flow rate adjustable pump may be configured.

水供給器3には、凝縮水タンク12で貯えられている凝縮水を改質器1aに供給するための水供給器(図示せず)が設けられている。水供給器3としては、改質器1aにその流量を調整しながら、凝縮水を供給するように構成されていれば、どのような態様であってもよく、例えば、流量調整弁とポンプで構成されていてもよく、流量調整可能なポンプで構成されていてもよい。凝縮水タンク12に貯えられている凝縮水は、若干の不純物を含むため、イオン交換樹脂を供えている浄化器14を介して純水化され、水供給器3に供給される。   The water supply device 3 is provided with a water supply device (not shown) for supplying condensed water stored in the condensed water tank 12 to the reformer 1a. The water supply device 3 may be in any form as long as it is configured to supply condensed water while adjusting the flow rate to the reformer 1a. It may be comprised, and may be comprised with the pump which can adjust flow volume. Since the condensed water stored in the condensed water tank 12 contains some impurities, the condensed water is purified through the purifier 14 provided with an ion exchange resin and supplied to the water supplier 3.

そして、水素生成器1の改質器1aは、原料ガスと水を改質反応させて、水素を含む燃料ガスを生成するように構成されている。改質器1aで生成された燃料ガスは、燃料ガス供給経路4aを介して、燃料電池5のアノード(図示せず)に供給される。   The reformer 1a of the hydrogen generator 1 is configured to generate a fuel gas containing hydrogen by causing a reforming reaction between the raw material gas and water. The fuel gas generated by the reformer 1a is supplied to the anode (not shown) of the fuel cell 5 through the fuel gas supply path 4a.

燃料電池5は、アノードとカソード(図示せず)を有している。なお、燃料電池5は、高分子電解質形燃料電池や直接内部改質型固体酸化物形燃料電池や間接内部改質型固体酸化物形燃料電池等の各種の燃料電池を用いることができる。   The fuel cell 5 has an anode and a cathode (not shown). As the fuel cell 5, various fuel cells such as a polymer electrolyte fuel cell, a direct internal reforming solid oxide fuel cell, and an indirect internal reforming solid oxide fuel cell can be used.

また、本実施の形態1においては、水素生成器1と燃料電池5とを別々に構成する態様を採用したが、これに限定されず、固体酸化物形燃料電池のように水素生成器1と燃料電池5が一体で構成されていてもよい。この場合、水素生成器1と燃料電池5とが共通の断熱材で覆われた一つのユニットとして構成され、水素生成器1の燃焼器1bは、改質器1aだけでなく燃料電池5も加熱する。また、直接内部改質型固体酸化物形燃料電池においては、燃料電池5のアノードが改質器1aの機能を有することから、燃料電池5のアノードと水素生成器1の改質器1aとが一体で構成されていてもよい。さらに、燃料電池5の構成は、一般的な燃料電池と同様に構成されているため、その詳細な説明は省略する。   In the first embodiment, the hydrogen generator 1 and the fuel cell 5 are separately configured. However, the present invention is not limited to this, and the hydrogen generator 1 and the fuel cell 5 are not limited to this. The fuel cell 5 may be integrally formed. In this case, the hydrogen generator 1 and the fuel cell 5 are configured as one unit covered with a common heat insulating material, and the combustor 1b of the hydrogen generator 1 heats not only the reformer 1a but also the fuel cell 5. To do. Moreover, in the direct internal reforming solid oxide fuel cell, the anode of the fuel cell 5 has the function of the reformer 1a, so that the anode of the fuel cell 5 and the reformer 1a of the hydrogen generator 1 are connected. You may be comprised integrally. Furthermore, since the structure of the fuel cell 5 is the same as that of a general fuel cell, its detailed description is omitted.

燃料電池5のカソードには、ブロアー6から酸化剤ガス経路7を介して酸素を含む酸化剤ガス(本実施の形態では空気を用いている)が供給される。そして、アノードに供給された燃料ガスとカソードに供給された酸化剤ガスとが反応して、水が生成され、電気と熱が発生する。燃料電池5で使用されなかった燃料ガスは、オフ燃料ガスとして、オフ燃料ガス経路4bを介して、水素生成器1の燃焼器1bに供給される。また、燃料電池5で使用されなかった酸化剤ガス(図示せず)は、排空気経路及び排気部22を介して、燃料電池システム100外に排出される。   An oxidant gas containing oxygen (air is used in the present embodiment) is supplied from the blower 6 through the oxidant gas path 7 to the cathode of the fuel cell 5. Then, the fuel gas supplied to the anode and the oxidant gas supplied to the cathode react to generate water, and electricity and heat are generated. The fuel gas that has not been used in the fuel cell 5 is supplied to the combustor 1b of the hydrogen generator 1 through the off-fuel gas path 4b as off-fuel gas. Further, oxidant gas (not shown) that has not been used in the fuel cell 5 is discharged out of the fuel cell system 100 via the exhaust air path and the exhaust part 22.

なお、発生した電気は、図示されない電力調整器により、外部電力負荷(例えば、家庭の電気機器)に供給される。また、発生した熱は、第1循環経路8を通流する冷却水が回収する。   The generated electricity is supplied to an external power load (for example, home electrical equipment) by a power regulator (not shown). The generated heat is recovered by the cooling water flowing through the first circulation path 8.

排熱回収水経路27は、本実施の形態1においては、その一部が、燃料電池システム100外に位置するように設けられている。排熱回収水経路27には、排ガス熱交換器16、排空気熱交換器17、及び冷却水熱交換器18が、この順で設けられている。そして、排熱回収水経路27内の第1熱媒体は、各熱交換器で他の熱媒体と熱交換しながら、通流する。なお、第1熱媒体としては、水又は不凍液(例えば、エチレングリーコール含有液)等を用いることができる。   In the first embodiment, the exhaust heat recovery water path 27 is provided so that a part thereof is located outside the fuel cell system 100. In the exhaust heat recovery water path 27, an exhaust gas heat exchanger 16, an exhaust air heat exchanger 17, and a cooling water heat exchanger 18 are provided in this order. Then, the first heat medium in the exhaust heat recovery water passage 27 flows through each heat exchanger while exchanging heat with the other heat medium. As the first heat medium, water or an antifreeze liquid (for example, an ethylene glycol-containing liquid) can be used.

排ガス熱交換器16は、排熱回収水経路27とオフ燃焼ガス経路9とを接触するように設けられていて、排熱回収水経路27を通流する第1熱媒体とオフ燃焼ガス経路9を通流するオフ燃焼ガスとの間で熱交換するように構成されている。なお、排ガス熱交換器16で第1熱媒体と熱交換することにより、オフ燃焼ガス中の水蒸気が凝縮して、凝縮水が生
成される。生成された凝縮水は、排ガス凝縮水経路19を介して凝縮水タンク12に回収される。凝縮水が回収された後のオフ燃焼ガスは、排気部22を介して燃料電池システム100外に排出される。この構成にすることにより、オフ燃焼ガス中の凝縮水のみが凝縮水タンク12に回収される。
The exhaust gas heat exchanger 16 is provided so as to contact the exhaust heat recovery water path 27 and the off combustion gas path 9, and the first heat medium and the off combustion gas path 9 flowing through the exhaust heat recovery water path 27. It is configured to exchange heat with the off-combustion gas flowing therethrough. In addition, by exchanging heat with the first heat medium in the exhaust gas heat exchanger 16, the water vapor in the off-combustion gas is condensed to generate condensed water. The generated condensed water is collected in the condensed water tank 12 through the exhaust gas condensed water path 19. The off-combustion gas after the condensed water is recovered is discharged out of the fuel cell system 100 through the exhaust unit 22. With this configuration, only the condensed water in the off-combustion gas is collected in the condensed water tank 12.

また、排空気熱交換器17は、排熱回収水経路27と排空気経路(図示せず)を接触するように設けられていて、排熱回収水経路27を通流する第1熱媒体と排空気流路を通流するオフ酸化剤ガスとの間で熱交換するように構成されている。なお、排空気熱交換器17で第1熱媒体と熱交換することにより、オフ酸化剤ガス中の水蒸気が凝縮して、凝縮水が発生する。生成された凝縮水は、排空気凝縮水経路20を介して凝縮水タンク12に回収される。凝縮水が回収された後のオフ酸化剤ガスは、排気部22を介して燃料電池システム100外に排出される。この構成にすることにより、オフ酸化剤ガス中の凝縮水のみが凝縮水タンク12に回収される。   The exhaust air heat exchanger 17 is provided so as to contact the exhaust heat recovery water path 27 and the exhaust air path (not shown), and the first heat medium flowing through the exhaust heat recovery water path 27 Heat is exchanged with the off-oxidant gas flowing through the exhaust air flow path. In addition, by exchanging heat with the first heat medium in the exhaust air heat exchanger 17, the water vapor in the off-oxidant gas is condensed and condensed water is generated. The generated condensed water is collected in the condensed water tank 12 through the exhaust air condensed water path 20. The off-oxidant gas after the condensed water is recovered is discharged out of the fuel cell system 100 through the exhaust unit 22. With this configuration, only the condensed water in the off-oxidant gas is collected in the condensed water tank 12.

冷却水熱交換器18は、排熱回収水経路27と第1循環経路8を接触するように設けられていて、排熱回収水経路27を通流する第1熱媒体と第1循環経路8を通流する冷却水との間で熱交換するように構成されている。第2水循環ポンプ10は、第1循環経路8上に配置され、冷却水を燃料電池5と冷却水タンク11との間で循環する。この構成にすることにより、燃料電池5が発生する熱を排熱回収水経路27に回収することが可能となる。   The cooling water heat exchanger 18 is provided so as to contact the exhaust heat recovery water path 27 and the first circulation path 8, and the first heat medium and the first circulation path 8 flowing through the exhaust heat recovery water path 27. It is configured to exchange heat with the cooling water flowing therethrough. The second water circulation pump 10 is disposed on the first circulation path 8 and circulates cooling water between the fuel cell 5 and the cooling water tank 11. With this configuration, the heat generated by the fuel cell 5 can be recovered in the exhaust heat recovery water path 27.

次に本発明の特徴部分である冷却水タンク11及び凝縮水タンク12及び給水部23の構成について説明する。   Next, the structure of the cooling water tank 11, the condensed water tank 12, and the water supply part 23 which are the characterizing parts of this invention is demonstrated.

冷却水タンク11には、給水部23および給水経路24を介して冷却水が供給されるように構成されており、冷却水タンク11と凝縮水タンク12は、冷却水排水経路25を介して連通している。また、冷却水タンク11および給水部23は、凝縮水タンク12よりも鉛直方向上方の高い位置に配置されている。この構成にすることにより、給水部23から供給された冷却水は、冷却水タンク11に供給された後、冷却水排水経路25を介して凝縮水タンク12に供給される。凝縮水タンク12に供給された冷却水が過剰な場合は、排水経路26を介して燃料電池システム100外に排出される。なお、給水部23は漏斗式で構成されている形態を例示するが、給水ができればどのような態様であってもよい。   The cooling water tank 11 is configured to be supplied with cooling water via the water supply unit 23 and the water supply path 24, and the cooling water tank 11 and the condensed water tank 12 communicate with each other via the cooling water drain path 25. doing. Further, the cooling water tank 11 and the water supply unit 23 are arranged at a higher position in the vertical direction than the condensed water tank 12. With this configuration, the cooling water supplied from the water supply unit 23 is supplied to the cooling water tank 11 and then supplied to the condensed water tank 12 through the cooling water drainage path 25. When the cooling water supplied to the condensed water tank 12 is excessive, it is discharged out of the fuel cell system 100 via the drainage path 26. In addition, although the water supply part 23 illustrates the form comprised by the funnel type, as long as it can supply water, what kind of aspect may be sufficient as it.

また、凝縮水タンク12は、冷却水タンク11から排出された冷却水を冷却水タンク11に戻るように第2循環経路15で連通されており、浄化器14は、第2循環経路15上に配置され、冷却水を循環する第1水循環ポンプ13を備えている。この構成にすることにより、冷却水タンク11から排出された冷却水を、浄化器14を介した後で、冷却水タンク11に戻すことが可能となり、冷却水タンク11及び、凝縮水タンク12内の双方の冷却水を浄化器14で浄化することが可能となる。   Further, the condensed water tank 12 is communicated with the second circulation path 15 so that the cooling water discharged from the cooling water tank 11 returns to the cooling water tank 11, and the purifier 14 is placed on the second circulation path 15. The 1st water circulation pump 13 which is arrange | positioned and circulates cooling water is provided. With this configuration, the cooling water discharged from the cooling water tank 11 can be returned to the cooling water tank 11 after passing through the purifier 14, and the cooling water tank 11 and the condensed water tank 12 Both the cooling waters can be purified by the purifier 14.

制御器101は、燃料電池システム100を構成する各機器を制御する機器であれば、どのような形態であってもよい。制御器101は、マイクロプロセッサ、CPU等に例示される演算処理部と、各制御動作を実行するためのプログラムを格納した、メモリ等から構成される記憶部を備えている。そして、制御器101は、演算処理部が、記憶部に格納された所定の制御プログラムを読み出し、これを実行することにより、これらの情報を処理し、かつ、これらの制御を含む燃料電池システム100に関する各種の制御を行う。   The controller 101 may be in any form as long as it is a device that controls each device constituting the fuel cell system 100. The controller 101 includes an arithmetic processing unit exemplified by a microprocessor, a CPU, and the like, and a storage unit configured by a memory or the like that stores a program for executing each control operation. Then, in the controller 101, the arithmetic processing unit reads out a predetermined control program stored in the storage unit and executes it to process the information, and the fuel cell system 100 including these controls. Various controls are performed.

なお、制御器101は、単独の制御器で構成される形態だけでなく、複数の制御器が協働して燃料電池システム100の制御を実行する制御器群で構成される形態であっても構わない。また、制御器101は、マイクロコンピュータで構成されていてもよく、MPU
、PLC(Programmable Logic Controller)、論理回路等によって構成されていてもよい。
[燃料電池システムの動作]
次に、本実施の形態1に係る燃料電池システム100の動作について、図1及び図2を参照しながら説明する。なお、燃料電池システム100における発電動作は、一般的な燃料電池システムの発電動作と同様に行われるので、その詳細な説明は省略する。
Note that the controller 101 is not only configured as a single controller, but also configured as a controller group in which a plurality of controllers cooperate to execute control of the fuel cell system 100. I do not care. The controller 101 may be composed of a microcomputer, and an MPU
, PLC (Programmable Logic Controller), logic circuit, etc.
[Operation of fuel cell system]
Next, the operation of the fuel cell system 100 according to Embodiment 1 will be described with reference to FIGS. The power generation operation in the fuel cell system 100 is performed in the same manner as the power generation operation of a general fuel cell system, and thus detailed description thereof is omitted.

図2は、本実施の形態1に係る燃料電池システムの冷却水浄化動作を模式的に示すフローチャートである。   FIG. 2 is a flowchart schematically showing the cooling water purification operation of the fuel cell system according to the first embodiment.

図2に示すように、制御器101は、燃料電池システム100の試運転指令が入力されたか否かを確認する(ステップS101)。ここで、燃料電池システム100の試運転指令が入力される場合としては、例えば、燃料電池システム100の設置者が、図示されないリモコンを操作して、燃料電池システム100を設置後に試運転を作動させるように指示した場合や、燃料電池システム100の使用者が、長期不在の後に、燃料電池システム100の試運転を作動させるように指示した場合等が挙げられる。なお、本実施の形態1に係る燃料電池システムの冷却水浄化動作を示すフローチャートでは、燃料電池システムの試運転指令が入力されたか否かを確認する(ステップS101)態様を例示したが、図示されない給水部23の開閉検知器等で給水部23の開閉を検知し、燃料電池システム100の試運転指令が入力されたか否かの代替として確認してもよい。
また、手動給水において試運転を作動させる場合は、運転の前に予め手動給水による給水工程が完了している場合等が挙げられる。
As shown in FIG. 2, the controller 101 confirms whether or not a test operation command for the fuel cell system 100 has been input (step S101). Here, as a case where a test operation command for the fuel cell system 100 is input, for example, an installer of the fuel cell system 100 operates a remote controller (not shown) to activate the test operation after the fuel cell system 100 is installed. The case where it instruct | indicates, the case where the user of the fuel cell system 100 instruct | indicates to operate the test run of the fuel cell system 100 after a long absence, etc. are mentioned. In the flowchart showing the cooling water purification operation of the fuel cell system according to the first embodiment, an example in which it is confirmed whether or not a test operation command for the fuel cell system has been input (step S101) is illustrated. The opening / closing detector of the unit 23 may detect the opening / closing of the water supply unit 23 and confirm whether or not the trial operation command of the fuel cell system 100 has been input.
Moreover, when operating trial run in manual water supply, the case where the water supply process by manual water supply is completed previously before a driving | running is mentioned.

制御器101は、燃料電池システム100の試運転指令が入力されていない場合(ステップS101でNo)には、燃料電池システム100の試運転指令が入力されるまで、ステップS101を繰り返す。一方、制御器101は、燃料電池システム100の試運転指令が入力された場合には(ステップS101でYes)、ステップS102に進む。   When the test operation command for the fuel cell system 100 is not input (No in Step S101), the controller 101 repeats Step S101 until the test operation command for the fuel cell system 100 is input. On the other hand, when the test operation command for the fuel cell system 100 is input (Yes in Step S101), the controller 101 proceeds to Step S102.

ステップS102では、制御器101は、第1水循環ポンプを作動させる。これにより、凝縮水タンク12内の冷却水が、浄化器14を通流した後で、冷却水タンク11に供給される。また、凝縮水タンク12から冷却水タンク11に供給された冷却水は、冷却水タンク11と凝縮水タンク12を連通させている冷却水排水経路25を介して、凝縮水タンク12に戻ってくる。   In step S102, the controller 101 operates the first water circulation pump. Thus, the cooling water in the condensed water tank 12 is supplied to the cooling water tank 11 after flowing through the purifier 14. In addition, the cooling water supplied from the condensed water tank 12 to the cooling water tank 11 returns to the condensed water tank 12 through a cooling water drainage path 25 that connects the cooling water tank 11 and the condensed water tank 12. .

ステップS103では、手動給水で供給可能な冷却水の貯水量(以下、「手動貯水量」と称す)を予め記憶しておき、手動貯水量以上に浄化器14を通過したか否かを判断する。具体的には、手動貯水量は、供給される冷却水タンク11、凝縮水タンク12及び各冷却水供給経路を冷却水で満たす量となる。そのため、浄化器14に冷却水を供給する第1水循環ポンプ13の冷却水供給能力から、浄化器14を通過した冷却水が、手動貯水量以上となったかどうかを判断する。   In step S103, a storage amount of cooling water that can be supplied by manual water supply (hereinafter referred to as “manual storage amount”) is stored in advance, and it is determined whether or not the amount of water that has passed through the purifier 14 exceeds the manual storage amount. . Specifically, the manual water storage amount is an amount that fills the supplied cooling water tank 11, the condensed water tank 12, and each cooling water supply path with the cooling water. Therefore, it is determined from the cooling water supply capability of the first water circulation pump 13 that supplies cooling water to the purifier 14 whether or not the cooling water that has passed through the purifier 14 is equal to or greater than the manual water storage amount.

制御器101は、手動貯水量以上に浄化器14を通過した場合(ステップS103でYes)には、手動給水で供給された市水が全て浄化できているとみなすことができるので、本プログラムを終了する。   When the controller 101 passes the purifier 14 more than the manual water storage amount (Yes in step S103), it can be considered that all city water supplied by manual water supply has been purified, so this program is finish.

このように、本実施の形態1に係る燃料電池システム100では、手動給水で供給される冷却水に市水が供給された場合でも、冷却水タンク11及び、凝縮水タンク12内の双方の冷却水を燃料電池システム100の起動前に浄化することが可能になる。   Thus, in the fuel cell system 100 according to the first embodiment, both the cooling water tank 11 and the condensed water tank 12 are cooled even when city water is supplied to the cooling water supplied by manual water supply. Water can be purified before the fuel cell system 100 is started.

このため、本実施の形態1に係る燃料電池システム100では、浄化された冷却水のみ
が燃料電池5に供給されるため、燃料電池の冷却水経路内の導電により、燃料電池の冷却水通路内のショートを防止することが可能となり、燃料電池システム100の信頼性を損なうことなく、安定して運転することができる。
[変形例1]
次に、本実施の形態1に係る燃料電池システム100の変形例1について説明する。
For this reason, in the fuel cell system 100 according to the first embodiment, only the purified cooling water is supplied to the fuel cell 5, and therefore, in the cooling water passage of the fuel cell due to the conduction in the cooling water passage of the fuel cell. It is possible to prevent the short circuit, and it is possible to stably operate without impairing the reliability of the fuel cell system 100.
[Modification 1]
Next, Modification Example 1 of the fuel cell system 100 according to Embodiment 1 will be described.

図3は、本実施の形態1における変形例1の燃料電池システム100の冷却水浄化動作を模式的に示すフローチャートである。   FIG. 3 is a flowchart schematically showing the cooling water purification operation of the fuel cell system 100 of the first modification in the first embodiment.

本変形例1の燃料電池システム100は、実施の形態1に係る燃料電池システム100と基本的構成は同じであるが、フローチャートに第2水循環ポンプ10の動作が追加されている点のみが異なる。   The basic configuration of the fuel cell system 100 according to the first modification is the same as that of the fuel cell system 100 according to Embodiment 1, except that the operation of the second water circulation pump 10 is added to the flowchart.

図3に示すように、制御器101は、燃料電池システム100の試運転指令が入力されたか否かを確認する(ステップS201)。ここで、燃料電池システム100の試運転指令が入力される場合としては、例えば、燃料電池システム100の設置者が、図示されないリモコンを操作して、燃料電池システム100を設置後に試運転を作動させるように指示した場合や、燃料電池システム100の使用者が、長期不在の後に、燃料電池システム100の試運転を作動させるように指示した場合等が挙げられる。また、手動給水において試運転を作動させる場合は、試運転の前に予め手動給水による給水工程が完了している場合等が挙げられる。   As shown in FIG. 3, the controller 101 confirms whether or not a test operation command for the fuel cell system 100 has been input (step S201). Here, as a case where a test operation command for the fuel cell system 100 is input, for example, an installer of the fuel cell system 100 operates a remote controller (not shown) to activate the test operation after the fuel cell system 100 is installed. The case where it instruct | indicates, the case where the user of the fuel cell system 100 instruct | indicates to operate the test run of the fuel cell system 100 after a long absence, etc. are mentioned. Moreover, when operating trial run in manual water supply, the case where the water supply process by manual water supply is completed previously before trial run etc. is mentioned.

制御器101は、燃料電池システム100の試運転指令が入力されていない場合(ステップS201でNo)には、燃料電池システム100の試運転指令が入力されるまで、ステップS201を繰り返す。一方、制御器101は、燃料電池システム100の試運転指令が入力された場合には(ステップS201でYes)、ステップS202に進む。   When the test operation command for the fuel cell system 100 is not input (No in step S201), the controller 101 repeats step S201 until the test operation command for the fuel cell system 100 is input. On the other hand, when the test operation command for the fuel cell system 100 is input (Yes in Step S201), the controller 101 proceeds to Step S202.

ステップS202では、制御器101は、第1水循環ポンプを作動させる。これにより、凝縮水タンク12内の冷却水が、浄化器14を通流した後で、冷却水タンク11に供給される。また、凝縮水タンク12から冷却水タンク11に供給された冷却水は、冷却水タンク11と凝縮水タンク12を連通させている冷却水排水経路25を介して、凝縮水タンク12に戻ってくる。   In step S202, the controller 101 operates the first water circulation pump. Thus, the cooling water in the condensed water tank 12 is supplied to the cooling water tank 11 after flowing through the purifier 14. In addition, the cooling water supplied from the condensed water tank 12 to the cooling water tank 11 returns to the condensed water tank 12 through a cooling water drainage path 25 that connects the cooling water tank 11 and the condensed water tank 12. .

ステップS203では、手動給水で供給される冷却水の貯水量を予め記憶しておき、手動貯水量以上に浄化器14を通過したか否かを判断する。具体的には、手動貯水量は、供給される冷却水タンク11、凝縮水タンク12及び各冷却水供給経路を冷却水で満たす量となる。そのため、浄化器14に冷却水を供給する第1水循環ポンプ13の冷却水供給能力から、浄化器14を通過した冷却水が、手動貯水量以上となったかどうかを判断する。   In step S203, the storage amount of the cooling water supplied by manual water supply is stored in advance, and it is determined whether or not the purifier 14 has passed beyond the manual storage amount. Specifically, the manual water storage amount is an amount that fills the supplied cooling water tank 11, the condensed water tank 12, and each cooling water supply path with the cooling water. Therefore, it is determined from the cooling water supply capability of the first water circulation pump 13 that supplies cooling water to the purifier 14 whether or not the cooling water that has passed through the purifier 14 is equal to or greater than the manual water storage amount.

制御器101は、手動貯水量以上に浄化器14を通過した場合(ステップS203でYes)には、手動給水で供給された市水が全て浄化できているとみなすことができるので、ステップS204に進む。一方、手動貯水量以上に浄化器14を通過していない場合(ステップS203でNo)には、手動給水で供給された市水が全て浄化できていないため、ステップS203を繰り返す。   When the controller 101 passes through the purifier 14 more than the amount of manual water storage (Yes in step S203), it can be considered that all city water supplied by manual water supply has been purified, so the process proceeds to step S204. move on. On the other hand, when not passing through the purifier 14 more than the amount of manual water storage (No in step S203), the city water supplied by manual water supply has not been completely purified, and thus step S203 is repeated.

ステップS204では、制御器101は第2水循環ポンプ10を作動させる。これにより、浄化器14を通過し、浄化された冷却水が、第1循環経路8を介し、燃料電池5に供給され、本プログラムを終了する。   In step S204, the controller 101 operates the second water circulation pump 10. As a result, the purified cooling water that has passed through the purifier 14 is supplied to the fuel cell 5 via the first circulation path 8, and the program ends.

このように、本実施の形態1に係る燃料電池システム100の変形例1では、手動給水
で供給される冷却水に市水が供給された場合でも、浄化器14で冷却水を浄化した後で、燃料電池5に冷却水を供給することが可能になる。
Thus, in the first modification of the fuel cell system 100 according to the first embodiment, even when city water is supplied to the cooling water supplied by manual water supply, after the cooling water is purified by the purifier 14, The cooling water can be supplied to the fuel cell 5.

このため、本実施の形態1に係る燃料電池システム100の変形例1では、浄化された冷却水のみが燃料電池5に供給されるため、燃料電池の冷却水経路内の導電により、燃料電池の冷却水通路内のショートを防止することが可能となり、燃料電池システム100の信頼性を損なうことなく、安定して運転することができる。
[変形例2]
次に、本実施の形態1に係る燃料電池システム100の変形例2について説明する。
For this reason, in the first modification of the fuel cell system 100 according to the first embodiment, only the purified cooling water is supplied to the fuel cell 5, so that the conductivity of the fuel cell is reduced by the conduction in the cooling water path of the fuel cell. It is possible to prevent a short circuit in the cooling water passage, and the fuel cell system 100 can be stably operated without impairing the reliability of the fuel cell system 100.
[Modification 2]
Next, Modification Example 2 of the fuel cell system 100 according to Embodiment 1 will be described.

図4は、本実施の形態1に係る燃料電池システム100の変形例2の概略構成を示す模式図である。   FIG. 4 is a schematic diagram showing a schematic configuration of Modification 2 of the fuel cell system 100 according to Embodiment 1. As shown in FIG.

図4に示すように、本変形例2の燃料電池システム100は、実施の形態1に係る燃料電池システム100と基本的構成は同じであるが、冷却水タンク11内に、水の導電率を測定するための導電率測定器21が設けられており、導電率測定器21は、検知した導電率を制御器101に出力するように構成されている点が異なる。   As shown in FIG. 4, the basic configuration of the fuel cell system 100 of the second modification is the same as that of the fuel cell system 100 according to the first embodiment, but the conductivity of water is set in the cooling water tank 11. A conductivity measuring device 21 for measuring is provided, and the conductivity measuring device 21 is different in that it is configured to output the detected conductivity to the controller 101.

図5は、本実施の形態1における変形例2の燃料電池システム100の冷却水浄化動作を模式的に示すフローチャートである。   FIG. 5 is a flowchart schematically showing the cooling water purification operation of the fuel cell system 100 according to the second modification of the first embodiment.

図5に示すように、制御器101は、燃料電池システム100の試運転指令が入力されたか否かを確認する(ステップS301)。ここで、燃料電池システム100の試運転指令が入力される場合としては、例えば、燃料電池システム100の設置者が、図示されないリモコンを操作して、燃料電池システム100を設置後に試運転を作動させるように指示した場合や、燃料電池システム100の使用者が、長期不在の後に、燃料電池システム100の試運転を作動させるように指示した場合等が挙げられる。また、手動給水において試運転を作動させる場合は、試運転の前に予め手動給水による給水工程が完了している場合等が挙げられる。   As shown in FIG. 5, the controller 101 confirms whether or not a test operation command for the fuel cell system 100 has been input (step S301). Here, as a case where a test operation command for the fuel cell system 100 is input, for example, an installer of the fuel cell system 100 operates a remote controller (not shown) to activate the test operation after the fuel cell system 100 is installed. The case where it instruct | indicates, the case where the user of the fuel cell system 100 instruct | indicates to operate the test run of the fuel cell system 100 after a long absence, etc. are mentioned. Moreover, when operating trial run in manual water supply, the case where the water supply process by manual water supply is completed previously before trial run etc. is mentioned.

制御器101は、燃料電池システム100の試運転指令が入力されていない場合(ステップS301でNo)には、燃料電池システム100の試運転指令が入力されるまで、ステップS301を繰り返す。一方、制御器101は、燃料電池システム100の試運転指令が入力された場合には(ステップS301でYes)、ステップS302に進む。   When the test operation command for the fuel cell system 100 is not input (No in step S301), the controller 101 repeats step S301 until the test operation command for the fuel cell system 100 is input. On the other hand, when the test operation command for the fuel cell system 100 is input (Yes in Step S301), the controller 101 proceeds to Step S302.

ステップS302では、導電率測定器21が測定した導電率が、予め定められる第1閾値以上かどうかを判断する。具体的には、導電率測定器21は、手動給水で供給された供給水が市水か否かを判断するため、導電率の閾値には、一般的な水道水の導電率である約100〜200μS/cm以下の値が設定される。   In step S302, it is determined whether or not the conductivity measured by the conductivity measuring device 21 is equal to or greater than a predetermined first threshold value. Specifically, the conductivity measuring device 21 determines whether or not the supply water supplied by manual water supply is city water. Therefore, the conductivity threshold is about 100 which is the conductivity of general tap water. A value of ˜200 μS / cm or less is set.

制御器101は、導電率測定値の閾値が、第1閾値以下(ステップS302でNo)の場合には、冷却水タンク11内に市水が供給されていないとみなすことができるので、本プログラムを終了する。一方、制御器101は、導電率測定値の閾値が、第1閾値以上(ステップS302でYes)の場合には、ステップS303に進む。   When the threshold value of the conductivity measurement value is equal to or lower than the first threshold value (No in step S302), the controller 101 can consider that the city water is not supplied into the cooling water tank 11, so this program Exit. On the other hand, if the threshold value of the conductivity measurement value is equal to or greater than the first threshold value (Yes in step S302), the controller 101 proceeds to step S303.

ステップS303では、制御器101は、第1水循環ポンプを作動させる。これにより、凝縮水タンク12内の冷却水が、浄化器14を通流した後で、冷却水タンク11に供給される。また、凝縮水タンク12から冷却水タンク11に供給された冷却水は、冷却水タンク11と凝縮水タンク12を連通させている冷却水排水経路25を介して、凝縮水タンク12に戻ってくる。   In step S303, the controller 101 operates the first water circulation pump. Thus, the cooling water in the condensed water tank 12 is supplied to the cooling water tank 11 after flowing through the purifier 14. In addition, the cooling water supplied from the condensed water tank 12 to the cooling water tank 11 returns to the condensed water tank 12 through a cooling water drainage path 25 that connects the cooling water tank 11 and the condensed water tank 12. .

ステップS304では、手動給水で供給される冷却水の貯水量を予め記憶しておき、手動貯水量以上に浄化器14を通過したか否かを判断する。具体的には、手動貯水量は、供給される冷却水タンク11、凝縮水タンク12及び各冷却水供給経路を冷却水で満たす量となる。そのため、浄化器14に冷却水を供給する第1水循環ポンプ13の冷却水供給能力から、浄化器14を通過した冷却水が、手動貯水量以上となったかどうかを判断する。   In step S304, the storage amount of the cooling water supplied by manual water supply is stored in advance, and it is determined whether or not the purifier 14 has passed beyond the manual storage amount. Specifically, the manual water storage amount is an amount that fills the supplied cooling water tank 11, the condensed water tank 12, and each cooling water supply path with the cooling water. Therefore, it is determined from the cooling water supply capability of the first water circulation pump 13 that supplies cooling water to the purifier 14 whether or not the cooling water that has passed through the purifier 14 is equal to or greater than the manual water storage amount.

制御器101は、手動貯水量以上に浄化器14を通過した場合(ステップS304でYes)には、手動給水で供給された市水が全て浄化できているとみなすことができるので、ステップS305に進む。一方、手動貯水量以上に浄化器14を通過していない場合(ステップS304でNo)には、手動給水で供給された市水が全て浄化できていないため、ステップS303を繰り返す。   When the controller 101 passes through the purifier 14 more than the manual water storage amount (Yes in step S304), it can be considered that all city water supplied by manual water supply has been purified, so the process proceeds to step S305. move on. On the other hand, if the purifier 14 is not passed beyond the manual water storage amount (No in step S304), the city water supplied by manual water supply has not been completely purified, and step S303 is repeated.

ステップS305では、制御器101は第2水循環ポンプ10を作動させる。これにより、浄化器14を通過し、浄化された冷却水が、第1循環経路8を介し、燃料電池5に供給され、本プログラムを終了する。   In step S305, the controller 101 operates the second water circulation pump 10. As a result, the purified cooling water that has passed through the purifier 14 is supplied to the fuel cell 5 via the first circulation path 8, and the program ends.

このように、本実施の形態1における変形例2に係る燃料電池システム100では、燃料電池システム100の試運転時に、導電率測定器21で計測した導電率値で、市水が供給されたか否かを判断し、市水が供給された場合でも、浄化器14で冷却水を浄化した後で、燃料電池5に冷却水を供給することが可能になる。   Thus, in the fuel cell system 100 according to the second modification of the first embodiment, whether or not city water is supplied with the conductivity value measured by the conductivity measuring device 21 during the trial operation of the fuel cell system 100. Even if city water is supplied, the cooling water can be supplied to the fuel cell 5 after the cooling water is purified by the purifier 14.

このため、本実施の形態1における変形例2に係る燃料電池システム100では、浄化された冷却水のみが燃料電池5に供給されるため、燃料電池の冷却水経路内の導電により、燃料電池の冷却水通路内のショートを防止することが可能となり、燃料電池システム100の信頼性を損なうことなく、安定して運転することができる。   For this reason, in the fuel cell system 100 according to the second modification of the first embodiment, only the purified cooling water is supplied to the fuel cell 5, so that the conductivity of the fuel cell is reduced by the conduction in the cooling water path of the fuel cell. It is possible to prevent a short circuit in the cooling water passage, and the fuel cell system 100 can be stably operated without impairing the reliability of the fuel cell system 100.

このように構成された本変形例2の燃料電池システム100であれば、実施の形態1に係る燃料電池システム100と同様の作用効果を奏しながらも、手動給水時の水張り運転時間を最短化することが可能となる。
[変形例3]
次に、本実施の形態1に係る燃料電池システム100の変形例3について説明する。
With the fuel cell system 100 of Modification 2 configured as described above, the water filling operation time at the time of manual water supply is minimized while achieving the same effects as the fuel cell system 100 according to Embodiment 1. It becomes possible.
[Modification 3]
Next, Modification Example 3 of the fuel cell system 100 according to Embodiment 1 will be described.

図6は、本実施の形態1における変形例3の燃料電池システム100の冷却水浄化動作を模式的に示すフローチャートである。   FIG. 6 is a flowchart schematically showing the cooling water purification operation of the fuel cell system 100 of the third modification example in the first embodiment.

本変形例3の燃料電池システム100は、実施の形態1の変形例2に係る燃料電池システム100と基本的構成は同じであるが、フローチャートの動作が変更されている点のみが異なる。   The fuel cell system 100 of the third modification has the same basic configuration as that of the fuel cell system 100 according to the second modification of the first embodiment, except that the operation of the flowchart is changed.

図6は、本実施の形態1における変形例3の燃料電池システム100の冷却水浄化動作を模式的に示すフローチャートである。   FIG. 6 is a flowchart schematically showing the cooling water purification operation of the fuel cell system 100 of the third modification example in the first embodiment.

図6に示すように、制御器101は、燃料電池システム100の試運転指令が入力されたか否かを確認する(ステップS401)。ここで、燃料電池システム100の試運転指令が入力される場合としては、例えば、燃料電池システム100の設置者が、図示されないリモコンを操作して、燃料電池システム100を設置後に試運転を作動させるように指示した場合や、燃料電池システム100の使用者が、長期不在の後に、燃料電池システム100の試運転を作動させるように指示した場合等が挙げられる。また、手動給水において試運転を作動させる場合は、試運転の前に予め手動給水による給水工程が完了している
場合等が挙げられる。
As shown in FIG. 6, the controller 101 confirms whether or not a test operation command for the fuel cell system 100 has been input (step S401). Here, as a case where a test operation command for the fuel cell system 100 is input, for example, an installer of the fuel cell system 100 operates a remote controller (not shown) to activate the test operation after the fuel cell system 100 is installed. The case where it instruct | indicates, the case where the user of the fuel cell system 100 instruct | indicates to operate the test run of the fuel cell system 100 after a long absence, etc. are mentioned. Moreover, when operating trial run in manual water supply, the case where the water supply process by manual water supply is completed previously before trial run etc. is mentioned.

制御器101は、燃料電池システム100の試運転指令が入力されていない場合(ステップS401でNo)には、燃料電池システム100の試運転指令が入力されるまで、ステップS401を繰り返す。一方、制御器101は、燃料電池システム100の試運転指令が入力された場合には(ステップS401でYes)、ステップS402に進む。   If the test operation command for the fuel cell system 100 is not input (No in step S401), the controller 101 repeats step S401 until the test operation command for the fuel cell system 100 is input. On the other hand, when the test operation command for the fuel cell system 100 is input (Yes in Step S401), the controller 101 proceeds to Step S402.

ステップS402では、導電率測定器21が測定した導電率が、予め定められる第1閾値以上かどうかを判断する。具体的には、導電率測定器21は、手動給水で供給された供給水が市水か否かを判断するため、導電率の閾値には、一般的な水道水の導電率である約100〜200μS/cm以下の値が設定される。   In step S402, it is determined whether or not the conductivity measured by the conductivity measuring device 21 is equal to or greater than a predetermined first threshold value. Specifically, the conductivity measuring device 21 determines whether or not the supply water supplied by manual water supply is city water. Therefore, the conductivity threshold is about 100 which is the conductivity of general tap water. A value of ˜200 μS / cm or less is set.

制御器101は、導電率測定値の閾値が、第1閾値以下(ステップS402でNo)の場合には、冷却水タンク11内に市水が供給されていないとみなすことができるので、本プログラムを終了する。一方、制御器101は、導電率測定値の閾値が、第1閾値以上(ステップS402でYes)の場合には、ステップS403に進む。   When the threshold value of the measured conductivity value is equal to or lower than the first threshold value (No in step S402), the controller 101 can be regarded that the city water is not supplied into the cooling water tank 11, so this program Exit. On the other hand, if the threshold value of the conductivity measurement value is equal to or greater than the first threshold value (Yes in step S402), the controller 101 proceeds to step S403.

ステップS403では、制御器101は、第1水循環ポンプを作動させる。これにより、凝縮水タンク12内の冷却水が、浄化器14を通流した後で、冷却水タンク11に供給される。また、凝縮水タンク12から冷却水タンク11に供給された冷却水は、冷却水タンク11と凝縮水タンク12を連通させている冷却水排水経路25を介して、凝縮水タンク12に戻ってくる。   In step S403, the controller 101 operates the first water circulation pump. Thus, the cooling water in the condensed water tank 12 is supplied to the cooling water tank 11 after flowing through the purifier 14. In addition, the cooling water supplied from the condensed water tank 12 to the cooling water tank 11 returns to the condensed water tank 12 through a cooling water drainage path 25 that connects the cooling water tank 11 and the condensed water tank 12. .

ステップS404では、導電率測定器21が測定した導電率が、予め定められる第1閾値以下かどうかを判断する。具体的には、導電率測定器21は、手動給水で供給された供給水が十分に浄化されたか否かを判断するため、導電率の閾値には、一般的な水道水の導電率である約100〜200μS/cm以下の値が設定される。   In step S404, it is determined whether or not the conductivity measured by the conductivity measuring device 21 is equal to or less than a predetermined first threshold value. Specifically, the conductivity measuring device 21 determines whether or not the supply water supplied by manual water supply has been sufficiently purified, and therefore, the conductivity threshold is the conductivity of general tap water. A value of about 100 to 200 μS / cm or less is set.

制御器101は、導電率測定値の閾値が、第1閾値以下(ステップS404でYes)の場合には、冷却水タンク11内に市水が十分に浄化できているとみなすことができるので、ステップS405に進む。一方、導電率測定値の閾値が、第1閾値以上の場合(ステップS404でNo)には、手動給水で供給された市水が十分に浄化できていないため、ステップS403を繰り返す。   When the threshold value of the conductivity measurement value is equal to or lower than the first threshold value (Yes in step S404), the controller 101 can consider that the city water has been sufficiently purified in the cooling water tank 11, Proceed to step S405. On the other hand, if the threshold value of the conductivity measurement value is equal to or greater than the first threshold value (No in step S404), the city water supplied by manual water supply has not been sufficiently purified, and step S403 is repeated.

ステップS405では、制御器101は第2水循環ポンプ10を作動させる。これにより、浄化器14を通過し、浄化された冷却水が、第1循環経路8を介し、燃料電池5に供給され、本プログラムを終了する。   In step S405, the controller 101 operates the second water circulation pump 10. As a result, the purified cooling water that has passed through the purifier 14 is supplied to the fuel cell 5 via the first circulation path 8, and the program ends.

このように、本実施の形態1における変形例3に係る燃料電池システム100では、燃料電池システム100の試運転時に、導電率測定器21で計測した導電率値で、市水が供給されたか否かを判断し、市水が供給された場合でも、浄化器14で冷却水を浄化した後で、燃料電池5に冷却水を供給することが可能になる。また、冷却水の導電率の閾値により、十分に冷却水を浄化できたか否かを判断することが可能になる。   Thus, in the fuel cell system 100 according to the third modification of the first embodiment, whether or not city water is supplied with the conductivity value measured by the conductivity measuring device 21 during the trial operation of the fuel cell system 100. Even if city water is supplied, the cooling water can be supplied to the fuel cell 5 after the cooling water is purified by the purifier 14. Further, it is possible to determine whether or not the cooling water has been sufficiently purified based on the threshold value of the conductivity of the cooling water.

このため、本実施の形態1における変形例3に係る燃料電池システム100では、浄化された冷却水のみが燃料電池5に供給されるため、燃料電池の冷却水経路内の導電により、燃料電池の冷却水通路内のショートを防止することが可能となり、燃料電池システム100の信頼性を損なうことなく、安定して運転することができる。   For this reason, in the fuel cell system 100 according to the third modification of the first embodiment, only the purified cooling water is supplied to the fuel cell 5, and therefore, the fuel cell system is connected by the conduction in the cooling water path of the fuel cell. It is possible to prevent a short circuit in the cooling water passage, and the fuel cell system 100 can be stably operated without impairing the reliability of the fuel cell system 100.

このように構成された本変形例3の燃料電池システム100であれば、実施の形態1に
係る燃料電池システム100と同様の作用効果を奏しながらも、手動給水時の水張り運転時間を最短化することが可能となる。
[変形例4]
次に、本実施の形態1に係る燃料電池システム100の変形例4について説明する。
With the fuel cell system 100 of Modification 3 configured as described above, the water filling operation time at the time of manual water supply is minimized while achieving the same effects as the fuel cell system 100 according to Embodiment 1. It becomes possible.
[Modification 4]
Next, Modification 4 of the fuel cell system 100 according to Embodiment 1 will be described.

図7は、本実施の形態1における変形例4の燃料電池システム100の冷却水浄化動作を模式的に示すフローチャートである。   FIG. 7 is a flowchart schematically showing the cooling water purification operation of the fuel cell system 100 according to Modification 4 of Embodiment 1.

本変形例4の燃料電池システム100は、実施の形態1の変形例2に係る燃料電池システム100と基本的構成は同じであるが、フローチャートの動作が変更されている点のみが異なる。   The fuel cell system 100 according to the fourth modification has the same basic configuration as the fuel cell system 100 according to the second modification of the first embodiment, except that the operation of the flowchart is changed.

図7は、本実施の形態1における変形例4の燃料電池システム100の冷却水浄化動作を模式的に示すフローチャートである。   FIG. 7 is a flowchart schematically showing the cooling water purification operation of the fuel cell system 100 according to Modification 4 of Embodiment 1.

図7に示すように、制御器101は、燃料電池システム100に外部から水が供給されたか否かを確認する(ステップS501)。ここで、燃料電池システム100に外部から水が供給される場合としては、例えば、燃料電池システム100の設置者が、燃料電池システム100を設置後に追加で給水部23から水を供給した場合等が挙げられる。   As shown in FIG. 7, the controller 101 confirms whether or not water is supplied to the fuel cell system 100 from the outside (step S501). Here, as a case where water is supplied to the fuel cell system 100 from the outside, for example, when the installer of the fuel cell system 100 additionally supplies water from the water supply unit 23 after installing the fuel cell system 100, etc. Can be mentioned.

ステップS501では、導電率測定器21が測定した導電率が、予め定められる第1閾値以上かどうかを判断する。具体的には、導電率測定器21は、手動給水により追加で供給された供給水が市水か否かを判断するため、導電率の閾値には、一般的な水道水の導電率である約100〜200μS/cm以下の値が設定される。   In step S501, it is determined whether or not the conductivity measured by the conductivity measuring device 21 is equal to or greater than a predetermined first threshold value. Specifically, the conductivity measuring device 21 determines whether the supply water additionally supplied by manual water supply is city water or not, and therefore, the conductivity threshold is the conductivity of general tap water. A value of about 100 to 200 μS / cm or less is set.

制御器101は、導電率測定値の閾値が、第1閾値以下(ステップS501でNo)の場合には、冷却水タンク11内に市水が供給されていないとみなすことができるので、本プログラムを終了する。一方、制御器101は、導電率測定値の閾値が、第1閾値以上(ステップS501でYes)の場合には、ステップS502に進む。   When the threshold value of the conductivity measurement value is equal to or lower than the first threshold value (No in step S501), the controller 101 can be regarded that the city water is not supplied into the cooling water tank 11, so this program Exit. On the other hand, if the threshold value of the conductivity measurement value is equal to or greater than the first threshold value (Yes in step S501), the controller 101 proceeds to step S502.

ステップS502では、制御器101は、第1水循環ポンプを作動させる。これにより、凝縮水タンク12内の冷却水が、浄化器14を通流した後で、冷却水タンク11に供給される。また、凝縮水タンク12から冷却水タンク11に供給された冷却水は、冷却水タンク11と凝縮水タンク12を連通させている冷却水排水経路25を介して、凝縮水タンク12に戻ってくる。   In step S502, the controller 101 operates the first water circulation pump. Thus, the cooling water in the condensed water tank 12 is supplied to the cooling water tank 11 after flowing through the purifier 14. In addition, the cooling water supplied from the condensed water tank 12 to the cooling water tank 11 returns to the condensed water tank 12 through a cooling water drainage path 25 that connects the cooling water tank 11 and the condensed water tank 12. .

ステップS503では、導電率測定器21が測定した導電率が、予め定められる第1閾値以下かどうかを判断する。具体的には、導電率測定器21は、手動給水により追加で供給された供給水が十分に浄化されたか否かを判断するため、導電率の閾値には、一般的な水道水の導電率である約100〜200μS/cm以下の値が設定される。   In step S503, it is determined whether or not the conductivity measured by the conductivity measuring device 21 is equal to or less than a predetermined first threshold value. Specifically, the conductivity measuring device 21 determines whether or not the supply water additionally supplied by manual water supply has been sufficiently purified. Therefore, the conductivity threshold value includes the conductivity of general tap water. A value of about 100 to 200 μS / cm or less is set.

制御器101は、導電率測定値の閾値が、第1閾値以下(ステップS503でYes)の場合には、冷却水タンク11内に市水が十分に浄化できているとみなすことができるので、ステップS504に進む。一方、導電率測定値の閾値が、第1閾値以上の場合(ステップS503でNo)には、手動給水で供給された市水が十分に浄化できていないため、ステップS502を繰り返す。   When the threshold value of the conductivity measurement value is equal to or lower than the first threshold value (Yes in step S503), the controller 101 can consider that the city water has been sufficiently purified in the cooling water tank 11, The process proceeds to step S504. On the other hand, if the threshold value of the conductivity measurement value is equal to or greater than the first threshold value (No in step S503), the city water supplied by manual water supply has not been sufficiently purified, and step S502 is repeated.

ステップS504では、制御器101は第2水循環ポンプ10を作動させる。これにより、浄化器14を通過し、浄化された冷却水が、第1循環経路8を介し、燃料電池5に供給され、本プログラムを終了する。   In step S504, the controller 101 operates the second water circulation pump 10. As a result, the purified cooling water that has passed through the purifier 14 is supplied to the fuel cell 5 via the first circulation path 8, and the program ends.

このように、本実施の形態1における変形例4に係る燃料電池システム100では、燃料電池システム100に外部から水が供給された時に、導電率測定器21で計測した導電率値で、市水が供給されたか否かを判断し、市水が供給された場合でも、浄化器14で冷却水を浄化した後で、燃料電池5に冷却水を供給することが可能になる。また、冷却水の導電率の閾値により、十分に冷却水を浄化できたか否かを判断することが可能になる。   As described above, in the fuel cell system 100 according to the fourth modification of the first embodiment, when water is supplied to the fuel cell system 100 from the outside, the electric conductivity value measured by the conductivity measuring device 21 is used as the city water. Even when city water is supplied, it is possible to supply the cooling water to the fuel cell 5 after purifying the cooling water with the purifier 14. Further, it is possible to determine whether or not the cooling water has been sufficiently purified based on the threshold value of the conductivity of the cooling water.

このため、本実施の形態1における変形例4に係る燃料電池システム100では、浄化された冷却水のみが燃料電池5に供給されるため、燃料電池の冷却水経路内の導電により、燃料電池の冷却水通路内のショートを防止することが可能となり、燃料電池システム100の信頼性を損なうことなく、安定して運転することができる。   For this reason, in the fuel cell system 100 according to the fourth modification of the first embodiment, only the purified cooling water is supplied to the fuel cell 5, and therefore, the fuel cell system 100 It is possible to prevent a short circuit in the cooling water passage, and the fuel cell system 100 can be stably operated without impairing reliability.

このように構成された本変形例4の燃料電池システム100であれば、外部から水が供給された後の運転においても、実施の形態1に係る燃料電池システム100と同様の作用効果を奏することが可能となる。   In the fuel cell system 100 of the fourth modification configured as described above, the same operational effects as those of the fuel cell system 100 according to Embodiment 1 can be obtained even in operation after water is supplied from the outside. Is possible.

本発明の燃料電池システムは、手動給水時に市水を供給された場合であっても、信頼性を損なうことなく、安定して運転することができるため、燃料電池の分野で有用である。   The fuel cell system of the present invention is useful in the field of fuel cells because it can operate stably without impairing reliability even when city water is supplied during manual water supply.

1 水素生成器
1a 改質器
1b 燃焼器
2 原料供給部
3 水供給器
4a 燃料ガス供給経路
4b オフ燃料ガス経路
5 燃料電池
6 ブロアー
7 酸化剤ガス経路
8 第1循環経路
9 オフ燃焼ガス経路
10 第2水循環ポンプ
11 冷却水タンク
12 凝縮水タンク
13 第1水循環ポンプ
14 浄化器
15 第2循環経路
16 排ガス熱交換器
17 排空気熱交換器
18 冷却水熱交換器
19 排ガス凝縮水経路
20 排空気凝縮水経路
21 導電率測定器
22 排気部
23 給水部
24 給水経路
25 冷却水排水経路
26 排水経路
27 排熱回収水経路
100 燃料電池システム
101 制御器
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Hydrogen generator 1a Reformer 1b Combustor 2 Raw material supply part 3 Water supply device 4a Fuel gas supply path 4b Off fuel gas path 5 Fuel cell 6 Blower 7 Oxidant gas path 8 First circulation path 9 Off combustion gas path 10 Second water circulation pump 11 Cooling water tank 12 Condensed water tank 13 First water circulation pump 14 Purifier 15 Second circulation path 16 Exhaust gas heat exchanger 17 Exhaust air heat exchanger 18 Cooling water heat exchanger 19 Exhaust gas condensate path 20 Exhaust air Condensate path 21 Conductivity measuring instrument 22 Exhaust part 23 Water supply part 24 Water supply path 25 Cooling water drainage path 26 Drainage path 27 Waste heat recovery water path 100 Fuel cell system 101 Controller

Claims (7)

酸化剤ガスと燃料ガスとを用いて発電を行う燃料電池と、
前記燃料電池が発生する熱を吸収する冷却水が循環する第1循環経路と、
前記第1循環経路上に配置され、給水部を介して冷却水が供給されるように構成されている冷却水タンクと、
前記冷却水タンクよりも低い位置に配置され、前記燃料電池から排出される燃料ガスであるオフ燃料ガスおよび前記燃料電池から排出される酸化剤ガスであるオフ酸化剤ガスのうちの少なくとも一方のオフガスに含まれる水分を貯める凝縮水タンクと、
前記冷却水タンクから排出された冷却水が前記凝縮水タンクを介して前記冷却水タンクに戻るように構成されている第2循環経路と、
前記第2循環経路上に配置され、前記第2循環経路を流れる冷却水を浄化する水浄化器と、
前記第2循環経路上に配置され、前記第2循環経路に冷却水を循環させる第1水循環ポンプと、
前記冷却水タンクと前記凝縮水タンクを連通させ、前記冷却水タンクの冷却水を前記凝縮水タンクに戻す冷却水排水経路と、
前記冷却水を前記水浄化器で浄化させる浄化ステップを実行する制御器と、を備え、
前記制御器は、前記冷却水タンクへ給水が行われる給水工程中であって、かつ、前記冷却水タンクへの給水が開始された後に、前記第1水循環ポンプを作動させ、前記凝縮水タンク内の冷却水を前記水浄化器を流通させた後、前記第2循環経路を介して前記冷却水タンクに供給し、該冷却水タンク内の冷却水を前記冷却水排水経路を介して前記凝縮水タンクに戻す前記浄化ステップを実行させる、
燃料電池システム。
A fuel cell that generates power using oxidant gas and fuel gas;
A first circulation path through which cooling water that absorbs heat generated by the fuel cell circulates;
A cooling water tank disposed on the first circulation path and configured to be supplied with cooling water via a water supply unit;
An off-gas at least one of an off-fuel gas, which is a fuel gas discharged from the fuel cell, and an off-oxidant gas, which is an oxidant gas discharged from the fuel cell, is disposed at a position lower than the cooling water tank. A condensed water tank for storing water contained in
A second circulation path configured such that the cooling water discharged from the cooling water tank returns to the cooling water tank via the condensed water tank;
A water purifier disposed on the second circulation path and purifying cooling water flowing through the second circulation path;
A first water circulation pump disposed on the second circulation path and circulating cooling water through the second circulation path;
A cooling water drainage path for communicating the cooling water tank and the condensed water tank and returning the cooling water of the cooling water tank to the condensed water tank;
A controller for performing a purification step of purifying the cooling water with the water purifier ,
The controller is in a water supply process in which water is supplied to the cooling water tank, and after the water supply to the cooling water tank is started , the controller operates the first water circulation pump, and the inside of the condensed water tank After the cooling water is circulated through the water purifier, the cooling water is supplied to the cooling water tank through the second circulation path, and the cooling water in the cooling water tank is supplied to the condensed water through the cooling water drainage path. Causing the purification step to return to the tank ,
Fuel cell system.
前記制御器は、
前記冷却水タンクに手動で冷却水を供給する際に、前記冷却水タンク、前記凝縮水タンク、前記第2循環経路及び前記冷却水排水経路に蓄えられる貯水量である手動貯水量を予め記憶しており、
前記浄化ステップにおいて、前記手動貯水量より多くの冷却水が前記水浄化器を通過するように前記第1水循環ポンプを制御する、
請求項に記載の燃料電池システム。
The controller is
When manually supplying cooling water to the cooling water tank, a manual water storage amount that is stored in the cooling water tank, the condensed water tank, the second circulation path, and the cooling water drainage path is stored in advance. And
In the purification step, the first water circulation pump is controlled so that more cooling water than the manual water storage amount passes through the water purifier.
The fuel cell system according to claim 1 .
冷却水の導電率を測定する導電率測定器を備え、
前記制御器は、前記導電率測定器で計測した導電率値が予め定められる第1閾値以上の場合は、前記浄化ステップを実行するように制御する、
請求項1または請求項2に記載の燃料電池システム。
Equipped with a conductivity meter that measures the conductivity of the cooling water,
The controller is configured to perform the purification step when the conductivity value measured by the conductivity measuring device is equal to or greater than a predetermined first threshold;
The fuel cell system according to claim 1 or 2 .
前記第1循環経路上に配置されている第2水循環ポンプを備え、
前記制御器は、手動給水動作後に前記第2水循環ポンプを動作させる前に前記浄化ステップを完了させる場合、前記浄化ステップを完了させる、
請求項1〜のいずれか1項に記載の燃料電池システム。
A second water circulation pump disposed on the first circulation path;
Wherein the controller, when to complete the purification step before operating the second water circulation pump after a manual water supply operation, to complete the pre-Symbol purification step,
The fuel cell system according to any one of claims 1 to 3 .
前記第1循環経路上に配置されている第2水循環ポンプを備え、A second water circulation pump disposed on the first circulation path;
前記制御器は、導電率値が予め定められる前記第1閾値以下に低下した場合、前記浄化ステップを完了させる、The controller completes the purification step when a conductivity value falls below the predetermined first threshold;
請求項3に記載の燃料電池システム。The fuel cell system according to claim 3.
前記制御器は、前記燃料電池システムで設置されて試運転を行なう場合、及びメンテナンス後の試運転を行う場合の内の少なくとも一方の場合、前記浄化ステップを実行するように制御する、
請求項1〜のいずれか1項に記載の燃料電池システム。
The controller is configured to perform the purification step in at least one of a case where the fuel cell system is installed and a trial operation is performed and a trial operation after maintenance is performed,
The fuel cell system according to any one of claims 1 to 3 .
酸化剤ガスと燃料ガスとを用いて発電を行う燃料電池と、A fuel cell that generates power using oxidant gas and fuel gas;
前記燃料電池が発生する熱を吸収する冷却水が循環する第1循環経路と、A first circulation path through which cooling water that absorbs heat generated by the fuel cell circulates;
前記第1循環経路上に配置され、給水部を介して冷却水が供給されるように構成されている冷却水タンクと、A cooling water tank disposed on the first circulation path and configured to be supplied with cooling water via a water supply unit;
前記冷却水タンクよりも低い位置に配置された第1水循環ポンプと、A first water circulation pump disposed at a position lower than the cooling water tank;
前記冷却水タンクから冷却水排水経路を経由して排出された冷却水を前記第1水循環ポンプを介して前記冷却水タンクに戻るように構成されている第2循環経路と、A second circulation path configured to return the cooling water discharged from the cooling water tank via the cooling water drainage path to the cooling water tank via the first water circulation pump;
前記第2循環経路上に配置され、前記第2循環経路を流れる冷却水を浄化する水浄化器と、A water purifier disposed on the second circulation path and purifying cooling water flowing through the second circulation path;
前記冷却水を前記水浄化器で浄化させる浄化ステップを実行する制御器と、を備え、A controller for performing a purification step of purifying the cooling water with the water purifier,
前記制御器は、前記冷却水タンクへ手動給水が行われる給水工程中であって、かつ、前記冷却水タンクへの手動給水が開始された後に、前記第1水循環ポンプを作動させ、前記冷却水タンクから前記冷却水排水経路を経由して排出された冷却水を前記第1水循環ポンプを介して前記水浄化器を流通させた後、前記第2循環経路を介して前記冷却水タンクに戻す前記浄化ステップを実行させる、燃料電池システム。The controller operates the first water circulation pump during a water supply process in which manual water supply is performed to the cooling water tank and after manual water supply to the cooling water tank is started, and the cooling water tank The cooling water discharged from the tank via the cooling water drainage path is circulated through the water purifier via the first water circulation pump, and then returned to the cooling water tank via the second circulation path. A fuel cell system that performs a purification step.
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