JP6515131B2 - 燃料電池システム - Google Patents
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Description
以下、本発明の第1の実施形態に係る燃料電池システム10を図1、及び図2にしたがって説明する。本実施形態の燃料電池システム10は、一例として住宅に適用されるものである。
冷媒タンク付き燃料電池ユニット12は、筐体16の内部に、発電を行うと共に排ガスを排出する発電部17、排ガスによって冷媒W2を加熱する冷媒加熱部19、及び冷媒W2によって上水を加熱する上水加熱部21が設けられている。
1/2O2+2e− →O2− ・・・(1)
H2+O2− →H2O+2e− ・・・(2)
CO+O2− →CO2+2e− ・・・(3)
本実施形態のバックアップ熱源機ユニット14は、冷媒タンク付き燃料電池ユニット12から供給された湯を更に加熱して排出可能とした潜熱回収型の熱源機である。潜熱回収型の熱源機は、バーナ100の排気中の水蒸気を水(凝縮水)にすることにより、排気中の潜熱を回収して、熱効率を向上させたタイプの熱源機である。図1に示すように、バックアップ熱源機ユニット14の第1の筐体93の内部には、二次熱交換器91、一次熱交換器94、冷媒タンク付き燃料電池ユニット12からの湯を二次熱交換器91、一次熱交換器94に供給する配管96、一次熱交換器94を加熱する加熱装置としてのバーナ100、バーナ100に燃料ガスを供給する燃料ガス管102、熱交換器94を通った湯を排出する配管98、配管96の途中に接続された分岐管104と配管98とに接続された混合弁106、混合弁106から湯を排出する配管108、排出される湯の温度を計測する温度センサ109、制御装置110等が設けられている。制御装置110は、混合弁106、バーナ100へ送る燃料ガスの流量調整弁(図示せず)等の電装部品を制御する。
なお、図1において、冷媒タンク付き燃料電池ユニット12とバックアップ熱源機ユニット14とを接近させて記載されているが、実際の住宅においては、冷媒タンク付き燃料電池ユニット12とバックアップ熱源機ユニット14とはある程度離されている場合がある。
また、冷媒タンク付き燃料電池ユニット12の上水排出配管64とバックアップ熱源機ユニット14の配管96とは、接続配管114で接続されている。さらに、バックアップ熱源機ユニット14の配管108には、住宅の水機器に向けて湯を送る配管116が接続されている。
次に、本実施形態の燃料電池システム10の動作について説明する。
第一実施形態に係る燃料電池システム10では、改質触媒72から燃料ガスが燃料電池スタック76の燃料極78に供給されると共に、空気ブロワ86が作動して酸化ガス管88から酸化ガスとしての空気が燃料電池スタック76の空気極84に供給されると、この燃料電池スタック76において燃料ガス及び酸化ガスが反応し発電する。
次に、本発明の第2の実施形態に係る燃料電池システム10を図3に従って説明する。なお、第1の実施形態と同一構成には同一符号を付し、その説明は省略する。
以上、本発明の一例について説明したが、本発明は、上記に限定されるものでなく、上記以外にも、その主旨を逸脱しない範囲内において種々変形して実施可能であることは勿論である。
14 バックアップ熱源機ユニット(バックアップ熱源機)
24 改質水タンク
24A 液面レベルセンサ(液面検出装置、余剰水排出装置)
30 冷媒タンク
31 排気熱交換器
44 上水熱交換器
W1 改質水
70 制御装置(余剰水排出装置)
81 燃料電池セル(燃料電池)
128 排水受け(排水設備)
129 排水管(第1の排水管)
130 排水管(余剰水排出装置、第2の排水管)
132 排水ポンプ(余剰水排出装置)
133 余剰水排出装置
152 傾斜排水管(第2の排水管)
Claims (3)
- 燃料ガスと改質水とを供給して発電を行う燃料電池と、前記燃料電池の排ガスと冷媒とを排気熱交換器で熱交換して前記排ガス中の水分が凝縮して得られた水を改質水として貯留する改質水タンクと、前記排気熱交換器で加熱された前記冷媒と外部より供給された上水との間で熱交換を行い、加熱された前記上水を排出する上水熱交換器と、を収容した燃料電池ユニットと、
前記燃料電池ユニットとは別体とされ、前記上水熱交換器から排出された前記上水を加熱する潜熱回収型のバックアップ熱源機と、
前記バックアップ熱源機及び前記燃料電池ユニットの外部で、かつ前記バックアップ熱源機よりも下方に配置され、前記バックアップ熱源機から排出される排水を前記燃料電池ユニットの内部を通らずに前記バックアップ熱源機の外部の下方へ延設される第1の排水管を介して流入させて排出する排水設備と、
前記改質水タンクで余剰となった前記改質水を、前記燃料電池ユニットの外部へ延びる第2の排水管を介して前記排水設備へ排出する余剰水排出装置と、
を有する燃料電池システム。 - 前記余剰水排出装置は、前記改質水タンクから前記排水設備に向けて延びる前記第2の排水管と、前記改質水を送液する排水ポンプと、前記改質水タンクに設けられ予め設定した前記改質水の液面レベルの上限値を検知可能な液面検出装置と、前記液面検出装置からの液面レベル検知信号に基づいて前記排水ポンプを制御する制御装置とを含んで構成されている、請求項1に記載の燃料電池システム。
- 前記第2の排水管は、前記改質水タンクよりも下方に配置されており、前記改質水タンクから前記排水設備に向けて傾斜し、改質水タンク側の端部が前記改質水タンクにおける前記改質水の液面レベルの上限位置に開口している、請求項1に記載の燃料電池システム。
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