JP6765085B2 - 水素生成装置および燃料電池システム - Google Patents
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Description
[装置構成]
図1は、第1実施形態の水素生成装置の一例を示す図である。なお、図面において、便宜上、「上」および「下」が取られており、重力は上から下に作用するものとする。
以下、水素生成装置100の起動時の動作の一例について図1を参照しながら説明する。
図3は、第1実施形態の第1実施例の水素生成装置の一例を示す図である。
図4は、第1実施形態の第2実施例の水素生成装置の一例を示す図である。
図5は、第1実施形態の第3実施例の水素生成装置における貯留タンクの一例を示す図である。
図6は、第1実施形態の第4実施例の水素生成装置における貯留タンクの一例を示す図である。
図7は、第2実施形態の燃料電池システムの一例を示す図である。
図8は、第2実施形態の第1実施例の燃料電池システムの一例を示す図である。
図9および図10は、第2実施形態の第2実施例の燃料電池システムの一例を示す図である。
12 :凝縮水経路
12A :凝縮水経路
13 :循環水経路
14 :イオン交換樹脂フィルタ
14A :イオン交換樹脂
15 :分岐部
16 :改質水経路
17 :第1ポンプ
18 :第2ポンプ
30 :貯留タンク
30A :貯留タンク
30B :貯留タンク
30C :貯留タンク
30D :貯留タンク
31 :第1貯留部
32 :第2貯留部
32A :開口部
33 :第1流入口
34 :第1流出口
35 :第2流入口
36 :第2流出口
37 :第1連通部
37A :孔
37B :逆止弁
38 :隔壁
39 :第2連通部
40 :給水口
50 :燃料電池
50A :セルスタック
50B :固体酸化物形燃料電池
51 :排ガス経路
51A :排ガス経路
51B :排ガス経路
52 :凝縮器
52A :熱交換器
52B :第1熱交換器
52C :第2熱交換器
60 :冷却器
61 :貯湯タンク
100 :水素生成装置
200 :燃料電池システム
A :気泡
S1 :内部空間
S2 :内部空間
Claims (16)
- 原料ガスおよび改質水を用いて水素含有ガスを生成する改質器と、
水蒸気を含むガスが冷却されて発生する凝縮水が流通する凝縮水経路と、
循環水が循環する循環水経路と、
前記循環水経路に設けられ、前記循環水を脱イオン化するイオン交換樹脂フィルタと、
前記凝縮水経路に設けられた第1貯留部と前記循環水経路に設けられた第2貯留部とを備える貯留タンクと、
前記循環水経路の分岐部から分岐し、前記循環水を改質水として前記改質器へ供給するための改質水経路と、
を備え、
前記第1貯留部は、前記凝縮水が流入する第1流入口と前記凝縮水が外部へオーバーフローする第1流出口とを備え、
前記第2貯留部は、前記循環水が流入する第2流入口と前記循環水が流出する第2流出口とを備え、
前記凝縮水経路は、前記第1貯留部と前記第2貯留部のうち前記第1貯留部とのみ接続し、
前記第1貯留部および前記第2貯留部同士は、前記第1流出口より下方に設けられた第1連通部を介して連通しており、前記第1貯留部の内部空間と前記第2貯留部の内部空間とが同一圧力に保たれている水素生成装置。 - 前記第2貯留部の循環水は、外部へオーバーフローせずに前記循環水経路を流通している、請求項1に記載の水素生成装置。
- 前記第2流入口および前記第2流出口はいずれも、前記凝縮水経路とは接続されずに、前記循環水経路に接続されている、請求項1または2に記載の水素生成装置。
- 前記循環水経路に設けられた第1ポンプと、
前記改質水経路に設けられた第2ポンプと、
を備える、請求項1から3のいずれかに記載の水素生成装置。 - 前記分岐部は、前記循環水の流れ方向に対して、前記イオン交換樹脂フィルタの下流、かつ前記第2貯留部の上流の前記循環水経路に設けられている、請求項1から3のいずれかに記載の水素生成装置。
- 前記第1貯留部および前記第2貯留部同士は、前記第1流出口より上方に設けられた第2連通部を介して連通している、請求項1から5のいずれかに記載の水素生成装置。
- 前記第1貯留部および前記第2貯留部のそれぞれの内部空間は、大気に開放されている請求項1から5のいずれかに記載の水素生成装置。
- 前記貯留タンクは、前記貯留タンク内を前記第1貯留部と前記第2貯留部とに仕切る隔壁を備え、
前記第1連通部は、前記隔壁に設けられた孔で構成されている請求項1から7のいずれかに記載の水素生成装置。 - 前記貯留タンクは、前記貯留タンク内を前記第1貯留部と前記第2貯留部とに仕切る隔壁を備え、
前記第1連通部は、前記隔壁に設けられた逆止弁を備え、前記逆止弁は、前記第2貯留部から前記第1貯留部に向かう水の流れを遮断する、請求項1から7のいずれかに記載の水素生成装置。 - 原料ガスおよび改質水を用いて水素含有ガスを生成する改質器と、
前記水素含有ガスおよび酸化剤ガスを用いて発電する燃料電池と、
前記燃料電池から排出された排ガスが流通する排ガス経路と、
前記排ガスが冷却されて発生する凝縮水が流通する凝縮水経路と、
循環水が循環する循環水経路と、
前記循環水経路に設けられ、前記循環水を脱イオン化するイオン交換樹脂フィルタと、
前記凝縮水経路に設けられた第1貯留部と前記循環水経路に設けられた第2貯留部とを備える貯留タンクと、
前記循環水経路の分岐部から分岐し、前記循環水を改質水として前記改質器へ供給するための改質水経路と、
を備え、
前記第1貯留部は、前記凝縮水が流入する第1流入口と前記凝縮水が外部へオーバーフローする第1流出口とを備え、
前記第2貯留部は、前記循環水が流入する第2流入口と前記循環水が流出する第2流出口とを備え、
前記凝縮水経路は、前記第1貯留部と前記第2貯留部のうち前記第1貯留部とのみ接続し、
前記第1貯留部および前記第2貯留部同士は、前記第1流出口より下方に設けられた第1連通部を介して連通しており、前記第1貯留部の内部空間と前記第2貯留部の内部空間とが同一圧力に保たれている、
燃料電池システム。 - 前記循環水経路に設けられ、前記循環水を加熱する加熱器および前記循環水を冷却する冷却器を備える請求項10に記載の燃料電池システム。
- 前記加熱器は、前記燃料電池のセルスタックである請求項11に記載の燃料電池システム。
- 前記加熱器は、前記循環水と前記排ガスとが熱交換する第1熱交換器である請求項11に記載の燃料電池システム。
- 前記冷却器は、前記貯湯タンクに貯留する貯湯水と前記循環水とが熱交換する第2熱交換器を備える請求項12または13に記載の燃料電池システム。
- 前記循環水経路の循環水は、前記第2貯留部、前記冷却器、前記イオン交換樹脂フィルタ、前記分岐部および前記加熱器をこの順に流通している請求項11から14のいずれかに記載の燃料電池システム。
- 原料ガスおよび改質水を用いて水素含有ガスを生成する改質器と、
前記水素含有ガスおよび酸化剤ガスを用いて発電する固体酸化物形燃料電池と、
前記固体酸化物形燃料電池から排出された排ガスが流通する排ガス経路と、
前記排ガスが冷却されて発生する凝縮水が流通する凝縮水経路と、
循環水が循環する循環水経路と、
前記排ガス経路および前記循環水経路に設けられ、前記排ガスと前記循環水とが熱交換する第1熱交換器と、
前記循環水経路に設けられ、前記循環水を脱イオン化するイオン交換樹脂フィルタと、
前記循環水経路に設けられ、前記循環水と貯湯水とが熱交換する第2熱交換器と、
前記凝縮水経路に設けられた第1貯留部と前記循環水経路に設けられた第2貯留部とを備える貯留タンクと
前記循環水経路の分岐部から分岐し、前記循環水を改質水として前記改質器へ供給するための改質水経路と、
を備え、
前記第1貯留部は、前記凝縮水が流入する第1流入口と前記凝縮水が外部へオーバーフローする第1流出口とを備え、
前記第2貯留部は、前記循環水が流入する第2流入口と前記循環水が流出する第2流出口とを備え、
前記第1貯留部および前記第2貯留部同士は、前記第1流出口より下方に設けられた第1連通部を介して連通しており、前記第1貯留部および前記第2貯留部のそれぞれの内部空間が同一圧力に保たれている燃料電池システム。
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