JP6987865B2 - 燃料電池装置 - Google Patents

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Description

本開示は、燃料電池装置に関する。
燃料電池の構成として、収納容器内に、燃料ガス(水素含有ガス)と空気(酸素含有ガス)とを用いて電力を得ることができる燃料電池セルを複数積層したセルスタックを備える燃料電池モジュールと、該燃料電池モジュールおよびその動作に必要な補機類を外装ケース等の筐体に収納した燃料電池装置とが、種々提案されている。
このような燃料電池装置においては、発電に用いられなかった余剰の燃料ガスを燃焼させ、燃焼後の排ガスを熱交換器等に通して冷却するとともに、この熱交換時に、前記排ガスに含まれる水蒸気が凝縮して生成される凝縮水を、凝縮水回収器に回収してイオン交換樹脂により浄化処理して、改質水タンク等の水タンクに貯留し、貯留された処理水を、天然ガス等の原燃料を水蒸気改質する改質器に改質水として供給する、いわゆる水自立運転が行われる。
特許文献1には、凝縮水を浄化して改質水として貯留する凝縮水回収器として、イオン交換樹脂を収容する水精製部と、改質水を貯留する貯留部と、逆流防止部とが、ケーシング内に一体的に成型されたものが開示されている。
また、特許文献2には、水精製材(イオン交換樹脂)を収容する容器を有する水精製器と、水精製器で精製された水を貯留する水タンク(改質水タンク)とを備え、水精製器の容器と、水タンクとを外部接続して連結した燃料電池システムの水精製装置が開示されている。
特開2016−72056号公報 特開2013−182832号公報
本開示の燃料電池装置は、燃料電池セルと、原燃料を水蒸気改質する改質器とを有する燃料電池モジュールと、前記燃料電池モジュールから排出される排ガスに含まれる水を凝縮水として回収する凝縮水回収流路と、前記凝縮水回収流路を流れた凝縮水を貯留する凝縮水回収器と、前記凝縮水回収器に貯留された凝縮水を、前記改質器に供給する改質水供給流路と、を備え、
前記凝縮水回収器は、イオン交換樹脂を収容する第1のイオン交換容器と、前記第1のイオン交換容器を通過した凝縮水を貯留する第1の貯留容器と、を含み、
前記第1の貯留容器は、上面が開口する有底の容器であり、前記第1のイオン交換容器は、前記第1の貯留容器の内部に、前記第1の貯留容器と空間をあけて配設され、該第1の貯留容器に対して、前記上面の開口から着脱が可能である。
本開示の目的、特色、および利点は、下記の詳細な説明と図面とから、より明確になるであろう。
第1実施形態の燃料電池装置の概略構成図である。 第1実施形態の燃料電池装置における凝縮水回収器および改質水供給流路ならびに余剰水流路の構成を説明する図である。 第1実施形態の燃料電池装置における凝縮水回収器の構成を示す分解斜視図である。 図3に示す凝縮水回収器の構成を示す断面図である。 第2実施形態の燃料電池装置の概略構成図である。 第2実施形態の燃料電池装置における凝縮水回収器および改質水供給流路ならびに余剰水流路の構成を説明する図である。 第3実施形態の燃料電池装置の概略構成図である。 第3実施形態の燃料電池装置における凝縮水回収器および改質水供給流路ならびに余剰水流路の構成を説明する図である。 第3実施形態の燃料電池装置における凝縮水回収器の構成を示す分解斜視図である。 図9に示す凝縮水回収器の構成を示す断面図である。
以下、図面を参考にして、実施形態を詳細に説明する。
なお、同一の構成については、同一の符号を用いて説明を省略する。
図1〜図4は、第1実施形態の燃料電池装置の構成を説明する図である。
本実施形態の燃料電池装置は、天然ガス,LPガス等の原燃料と空気とを使用して発電を行なう燃料電池モジュール100の稼動による電力供給と、熱交換器103と、蓄熱槽104等からなる排熱回収システムを利用した温水の供給とを行うものである。なお、温水の供給を行なわない、いわゆるモノジェネレーションシステムとすることもできる。
燃料電池モジュール100は、内部に、複数の燃料電池セルが積層されたセルスタック101と、水蒸気を用いて原燃料の水蒸気改質を行う改質器102とを備える。また、外装ケース内には、空気を燃料電池モジュール100内に送給する送風機である空気ブロア110や、天然ガス,LPG等の原燃料を改質器102に送給するガスポンプ111、排熱回収システム内の熱媒を閉鎖系内で循環させる循環ポンプ112、熱交換器103から回収された凝縮水を、水蒸気改質用の原料水(以下、改質水)として改質器102に供給する改質水ポンプP1等が、配設される。
さらに、燃料電池モジュール100に隣接して熱交換器103が配設される。熱交換器103では、燃料電池モジュール100より排出された排ガスと、熱交換器103内を流れる熱媒とで熱交換を行ない、排ガスに含まれる水分が凝縮水として生じる。熱交換により生じた凝縮水は、凝縮水回収流路Cを介して、後記で説明する本実施形態の凝縮水回収器10に供給され、貯留される。
凝縮水回収器10に貯留された凝縮水は、改質水ポンプP1および改質水供給流路Mを通じて改質器102に供給され、原燃料の水蒸気改質に利用される。また、凝縮水回収器10は、水道水などの外部水を、外部水導入流路W等を介して導入する。さらに、排ガスは、排ガス流路Eを介して燃料電池装置の外に送出される。
図3は、第1実施形態の燃料電池装置における凝縮水回収器10の構成を示す分解斜視図であり、図4は、図3に示す凝縮水回収器10の断面図である。
凝縮水回収器10は、図3の分解斜視図に示すように、第1の貯留容器1と、第1のイオン交換容器2Aおよび第2のイオン交換容器2Bを含むイオン交換樹脂容器2と、第1の貯留容器1を蓋する蓋部3と、を備える。なお、図3においては、第1のイオン交換容器2Aおよび第2のイオン交換容器2Bの中に充填された、凝縮水処理用および外部水浄化用の各イオン交換樹脂の図示を省略している。
第1の貯留容器1は、図3の分解斜視図に示すような、上面が大きく開口する有底の箱状容器である(上面開口1aを参照)。その内部の凹状空間は、浄化処理後の改質水を貯留する貯留部1bになっている。また、図4の断面図に示すように、後記するイオン交換樹脂容器2または第1のイオン交換容器2Aを、第1の貯留容器1の内部に嵌め入れて取り付けた場合、このイオン交換樹脂容器2は、第1の貯留容器1と空間を空けて配設される。これにより、第1の貯留容器1の内部に、浄化処理後の改質水を直接貯めることができる。
そして、このイオン交換樹脂容器2は、第1の貯留容器1に対して、前述の上面開口1aから取り外すことができるようになっている。すなわち、この構成により、本実施形態の燃料電池装置は、イオン交換樹脂11Aが収容されたイオン交換樹脂容器2または第1のイオン交換容器2Aを、第1の貯留容器1から容易に着脱できる。したがって、第1実施形態の燃料電池装置を、メンテナンス性に優れたものとすることができる。
なお、第1のイオン交換容器2A上部の開口は、第1のイオン交換容器2Aと第1の貯留容器1とが連通する通気口2eである。また、第1の貯留容器1には、その側面または側壁の一面(図3では図示奥側の側面)に、貯留した改質水を改質水供給流路Mへ送出するための改質水流出口5が設けられる。
以降の説明において、改質水供給流路Mの始端となる導出口または流出口を、改質水流出口5とする。また、以降の各実施形態において、改質水流出口5を設ける容器が異なる場合がある。
さらに、図3では図示手前側の側面の、第1の貯留容器1の前面側には、貯留部1bが満水になった後の余剰の改質水(以下、余剰水)を流出させるための余剰水流出口6が設けられる。この余剰水流出口6に、排水流路である余剰水流路Dが接続される。
なお、以降の説明において、余剰水流路Dの始端となる流出口を余剰水流出口6とする。また、以降の各実施形態において、余剰水流出口6を設ける容器が異なる場合がある。
また、第1の貯留容器1の前面側には、上水道等から送給される水道水等を容器内に受け入れるための外部水受水口1cが、設けられる。そして、その内部の奥側には、この外部水受水口1cと、後記する第2のイオン交換容器2Bの外部水導入口2dとの間を連絡するための延設管1dが配設される。
本実施形態において、イオン交換樹脂容器2は、その中寄りの仕切り部または仕切り壁で2つのブロックに分画される。図示奥側の大きく深い分画が第1のイオン交換容器2Aであり、手前側の比較的小さなブロックが第2のイオン交換容器2Bである。なお、イオン交換樹脂容器2は、樹脂等を用いて一体に成形されていてもよい。
この構成により、2種または2つのイオン交換樹脂を、別々に収容する必要がなく、第1の貯留容器1内にコンパクトに収納することができる。また、第1のイオン交換容器2Aと第2のイオン交換容器2Bとに別々に収容されたイオン交換樹脂が、同時にかつ一度に交換される。したがって、第1実施形態の燃料電池装置は、メンテナンス性に優れたものとすることができる。
なお、奥側の第1のイオン交換容器2Aは、燃料電池モジュール100の熱交換器103から回収された凝縮水が主に流過する部分である。内部には、凝縮水処理用のイオン交換樹脂(11A,図3では図示省略)が充填される。なお、第1のイオン交換容器2A底部の下面には、イオン交換樹脂11Aにより処理された処理水を、貯留部1bに向けて流下および導出させる処理水導出口2cがある。なお、処理水導出口2cは、本開示における第1の送水口の一例である。
また、手前側の第2のイオン交換容器2Bは、先に述べた、底部の外部水導入口2dから導入された水道水等の外部水を浄化処理するためのものである。内部には、外部水浄化用のイオン交換樹脂(11B,図3では図示省略)が充填される。また、上から下に向けて凝縮水が流下する、前述の第1のイオン交換容器2Aに対して、この第2のイオン交換容器2Bは、下から流入した水道水が上に向けて流過し、処理済みの浄水が、上部に設けられた、本開示における第2の送水口である浄化水流出口2fから溢れて、貯留部1bに向けて流下する。なお、第2のイオン交換容器2Bは、水道水等の外部水を凝縮水回収器10に導入するための外部水導入流路Wの一部である。
このように、貯留部1bに加え、第2のイオン交換容器2Bを備えることで、貯留部1b内の凝縮水の量が減少した場合に、第2のイオン交換容器2Bから、水道水等の外部水を貯留部1bに補給することができる。なお、燃料電池装置の起動時には、第2のイオン交換容器2Bから、浄化された外部水を、改質水として貯留部1bに予め貯めておいてもよい。
ところで、従来のように外部水と凝縮水とを同じイオン交換樹脂で処理しようとすると、外部水は不純物等を多く含むため、本来、凝縮水を処理するために用いられるはずのイオン交換樹脂の寿命が、短くなるおそれがあった。これに対して、本実施形態では、凝縮水処理用のイオン交換樹脂11Aとは別に、外部水浄化用のイオン交換樹脂11Bを備えることから、凝縮水処理用のイオン交換樹脂11Aには、不純物等を多く含むと予想される水道水等が流れることがない。そのため、前述の凝縮水処理用のイオン交換樹脂11Aの寿命を、従来よりも延ばすことができる。
なお、第1の貯留容器1は、たとえば、外部水を必要としない場合は、その内部に第2のイオン交換容器2Bを備える必要はなく、第1の貯留容器1の内部には、第1のイオン交換容器2Aのみを備えた構造としてもよい。また、外部水を必要とする場合であっても、第2のイオン交換容器2Bは、第1の貯留容器1の外部に設けてもよい。
第1の貯留容器1の内部に、第1のイオン交換容器2Aのみを備えた構造であると、第2のイオン交換容器2Bをさらに備える場合に比べて、第1の貯留容器1の小型化が可能となる。さらに、第1のイオン交換容器2Aに加え、第2のイオン交換容器2Bを備える場合でも、第2のイオン交換容器2Bは、必ずしも第1のイオン交換容器2Aと一体に成形する必要はない。これらを別々とすれば、寿命が尽きた、一方のイオン交換樹脂のみを、それぞれのタイミングで容易に交換することが可能になる。
凝縮水回収器10の蓋部3は、大きく開口する第1の貯留容器1の上面開口1aの全面を覆うサイズに形成される。蓋部3には、熱交換器103から回収された凝縮水が流入する凝縮水導入口4と、ねじ止め等の、蓋部3の固定に用いる各穿孔3aとが、それぞれ設けられる。なお、蓋部3は、ねじ止め等により第1の貯留容器1に固定されるため、メンテナンス時は、簡単に取り外すことができる。
つぎに、図5,図6は、第2実施形態の燃料電池装置の構成を説明する図である。第2実施形態の燃料電池装置が、図1,図2に示す第1実施形態の燃料電池装置と異なるのは、凝縮水回収器10で余剰となった余剰水を外部に排出するための余剰水流路Dに、中和剤を収容する中和容器9と、余剰水を中和容器9に圧送する余剰水ポンプP2と、を備える点である。このように、装置外への排水のために、余剰水のpH調整が必要な場合は、中和容器9を備えてもよい。
この構成により、中和容器9の上流側にある余剰水ポンプP2によって、余剰水を下流側の中和容器9に圧送するので、中和容器9中の中和剤が余剰水ポンプP2に流入して、余剰水ポンプP2が詰まるのを防止することができる。なお、中和容器9が、図6のように、余剰水ポンプP2より上方にある場合、中和容器9から余剰水ポンプP2への排水の逆流を防止するために、余剰水流路Dの途中に、逆止弁等の逆流防止部材を配設してもよい。
つぎに、図7〜図10は、第3実施形態の燃料電池装置の構成を説明する図である。本実施形態の燃料電池装置における凝縮水回収器20が、第1,第2実施形態の凝縮水回収器10と異なるのは、図8に示すように、第1の貯留容器1と連通する第2の貯留容器7(サブタンクともいう)を備え、改質水供給流路Mの上流側端部(始端である改質水流出口5)が、この第2の貯留容器7に設けられている点である。なお、先に説明した図1および図6と同様、符号P1は改質水ポンプ、符号P2は余剰水ポンプ、Cは凝縮水回収流路、Dは余剰水流路、Mは改質水供給流路、Wは外部水導入流路であり、符号9は中和容器である。
また、第1の貯留容器1と第2の貯留容器7との間は、本開示における第3の送水口である、下部の改質水導出口1eと、受水口7cとの間が、水接続管8Aにより接続されている。
さらに、第1の貯留容器1と第2の貯留容器7との間の上部は、対向して設けられた空気流出口1fと空気流入口7dとの間に、これらの間を連通させる空気接続管8Bが配設されている。
第2の貯留容器7(サブタンク)について詳しく説明する。
第2の貯留容器7は、浄化処理済みの改質水を貯留する第1タンク7Aと、図中二点鎖線で示す第1タンク7Aの満水線からオーバーフローした余剰水を貯留する第2タンク7Bとから構成される。
第1タンク7Aは、水中に相当する下部で、先に述べた水接続管8Aを介して第1の貯留容器1と連通するとともに、空気接続管8Bを介して、第1タンク7Aと第1の貯留容器1の上部空間どうしが連通している。これにより、第1タンク7A内の水面の高さと、第1の貯留容器1内の水面の高さ、すなわち水位が同じになる。
そして、第1タンク7A下部で底部近傍に設けられた改質水流出口5には、前述の改質水供給流路Mの開始端である上流側端部が接続される。さらに、余剰水を貯留する第2タンク7Bの余剰水流出口6には、先に述べた余剰水流路Dの開始端である上流側端部が接続される。この構成により、第1の貯留容器1の貯水の満水を待つことなく、貯留された改質水を、すぐに利用し始めることができる。
ところで、燃料電池装置の水自立運転を安定して維持するためには、その発電容量に応じた改質水の貯水量が必要とされる。そのため、従来の燃料電池装置では、メンテナンスの必要な第1の貯留容器1の容量または容積が大きくなってしまう傾向があった。
しかしながら、本実施形態の燃料電池装置では、第1タンク7Aを有する第2の貯留容器7の存在により、前記メンテナンスの必要な第1の貯留容器1の容量および容積を、それほど大きくすることなく、必要な貯水量を、第2の貯留部である第1タンク7Aにいくらか割り振ることができる。したがって、メンテナンスの必要な第1の貯留容器1を、サブタンクがない場合に比べ、小型化することが可能となり、メンテナンスが容易になる。その結果、燃料電池装置全体のメンテナンス性が向上する。
一方、第3実施形態の燃料電池装置は、凝縮水回収器20本体の構成に注目すると、図9,図10に示すように、第1のイオン交換容器2Aは、第1の貯留容器1に嵌め入れられ、その上端部2gが、全周にわたって蓋部3と第1の貯留容器1の上端との間に挟み込まれて密封される。しかも、第1実施形態の凝縮水回収器10のような、第1のイオン交換容器2Aの内部と、その周りの第1の貯留容器1の内部空間とを連通させるための、通気口2e等の開口は設けられていない。
すなわち、第3実施形態の第1の貯留容器1において、凝縮水回収流路Cおよび熱交換器103に繋がる凝縮水導入口4は、前述の第1のイオン交換容器2A周りの、第1の貯留容器1の内部空間には直接連通しておらず、第1のイオン交換容器2A下部で底面の、第1の送水口である処理水導出口2cを介してのみ、気圧が連動する。言い換えれば、第1のイオン交換容器2Aは、凝縮水回収流路Cと第1の貯留容器1の上面開口1aとが連通しないように配設される。
これは、以下の理由による。すなわち、屋外の強い風が、排ガス流路Eに吹き込むと、排ガスが、排ガス流路E内部を逆流することがある。この場合、排ガス流路Eは、その上流側が凝縮水回収流路Cと繋がっているため、逆流した排ガスは、凝縮水回収流路Cを通って凝縮水回収器10または20に流入する。この逆流した排ガスには、硝酸等が含まれるため、これら排ガス中の硝酸等が、浄化処理後に第1のイオン交換容器2Aの周りの第1の貯留容器1内に貯留されている改質水に溶け込むと、浄化済みの改質水が汚染されてしまうことになる。上記構成のように、凝縮水回収流路Cと第1の貯留容器1の上面開口1aとの連通を遮断した構成とすると、先のように逆流した排ガスによる、浄化済み改質水の再汚染を、未然に防ぐことができる。
他方、排ガス流路Eから吹き込み、凝縮水回収流路Cを通った風の風圧によって、貯留された改質水の水面が押し下げられる場合もある。この場合、第1の貯留容器1内の改質水が、水接続管8Aを通って、第2の貯留容器7に向かって押し出され、第1タンク7Aの水位が上昇して、必要な改質水までもが、第2タンク7Bへ排出されてしまうおそれがある。
これに対しても、前述のように、第1のイオン交換容器2Aを、凝縮水回収流路Cと第1の貯留容器1の上面開口1aとが連通しないように配設することにより、この問題を解消することができる。すなわち、上述の構成とすることで、風圧により押し下げられるのは、凝縮水回収流路Cと連通している第1のイオン交換容器2A内の水面だけであり、第1のイオン交換容器2Aにはイオン交換樹脂11Aが収容されているため、第1のイオン交換容器2A内の水量は、第1の貯留容器1内の水量と比べると少ない。したがって、水面が押し下げられたことにより、排出される水量はわずかな量で済み、第1の貯留容器1内部の改質水が無駄に排出されることがなく、必要な量を確保しておくことができる。
また、先にも述べたように、第1の貯留容器1と第2の貯留容器7との間の上部は、空気流出口1fと空気流入口7dとの間に配設された空気接続管8Bにより連通している。この構成により、第1の貯留容器1に改質水が貯まり、水面が上昇すると、その体積分の空気が、空気接続管8Bを介して第2の貯留容器7に流入する。つまり、第1の貯留容器1と第2の貯留容器7との間の上部どうしを連通させることで、第1の貯留容器1が凝縮水回収流路Cと連通していなくても、第1の貯留容器1に、前述の風圧の影響を受けることなく、充分な量の改質水を貯めることができる。
以上、本開示の実施形態について詳細に説明したが、本開示は上述の実施の形態に限定されるものではなく、本開示の要旨を逸脱しない範囲内において、種々の変更、改良等が可能である。
たとえば、各貯留容器1,7や中和容器9の形状は、箱型に限らず、他の形状であってもよい。また、これらの配置も、互いの上下位置も含め、どのようにでも配置することができる。
さらに、本開示は、その精神または主要な特徴から逸脱することなく、他のいろいろな形態で実施できる。したがって、前述の実施形態はあらゆる点で単なる例示に過ぎず、本開示の範囲は請求の範囲に示すものであって、明細書本文には何ら拘束されない。さらに、請求の範囲に属する変形や変更は全て本開示の範囲内のものである。
1 第1の貯留容器
1a 上面開口
1b 貯留部
2 イオン交換樹脂容器
2A 第1のイオン交換容器
2B 第2のイオン交換容器
2c 処理水導出口(第1の送水口)
2f 浄化水流出口(第2の送水口)
7 第2の貯留容器
7A 第1タンク
7B 第2タンク
9 中和容器
10,20 凝縮水回収器
11A,11B イオン交換樹脂

Claims (7)

  1. 燃料電池セルと、原燃料を水蒸気改質する改質器とを有する燃料電池モジュールと、
    前記燃料電池モジュールから排出される排ガスに含まれる水を凝縮水として回収する凝縮水回収流路と、
    前記凝縮水回収流路を流れた凝縮水を貯留する凝縮水回収器と、
    前記凝縮水回収器に貯留された凝縮水を、前記改質器に供給する改質水供給流路と、を備え、
    前記凝縮水回収器は、
    イオン交換樹脂を収容する第1のイオン交換容器と、
    前記第1のイオン交換容器を通過した凝縮水を貯留する第1の貯留容器と、
    前記第1の貯留容器と連通する第2の貯留容器と、を含み、
    前記改質水供給流路の上流側端部が、前記第2の貯留容器に接続され、
    前記第1の貯留容器は、上面が開口する有底の容器であり、
    前記第1のイオン交換容器は、前記第1の貯留容器の内部に、前記第1の貯留容器と空間をあけて配設され、該第1の貯留容器に対して、前記上面の開口から着脱が可能であ
    前記第1の貯留容器は、その下部に、内部の凝縮水を前記第2の貯留容器に向けて導出する第3の送水口を備え、
    前記第2の貯留容器は、その下部に、前記第1の貯留容器内の凝縮水を受水する受水口を備え、
    前記第3の送水口と前記受水口とが接続管で接続され、
    前記第1のイオン交換容器において、前記凝縮水回収流路は前記第1の貯留容器の上面開口と連通しておらず、
    前記第1の貯留容器は、その上部に、内部の空気を前記第2の貯留容器に通気させる空気流出口を備え、
    前記第2の貯留容器は、前記第1の貯留容器内の空気を流入させる空気流入口を備え、
    前記空気流出口と前記空気流入口とが接続管で接続される、燃料電池装置。
  2. 前記第1のイオン交換容器は、その下部に、該第1のイオン交換容器を通過した凝縮水を導出する第1の送水口を備え、
    前記第1のイオン交換容器は、前記第1の貯留容器の底面と空間をあけて配設され、
    該空間が、前記第1の送水口より送水された凝縮水を貯留する貯留部である、請求項1に記載の燃料電池装置。
  3. 前記凝縮水回収器に、外部より供給される外部水を導入する外部水導入流路と、
    第2のイオン交換樹脂を収容する第2のイオン交換容器と、を備え、
    前記外部水導入流路の下流側端部が、前記第1の貯留容器に接続されており、
    前記第2のイオン交換容器は、前記外部水導入流路に配設される、請求項1または2に記載の燃料電池装置。
  4. 前記第2のイオン交換容器は、前記第1の貯留容器の内部に配置されて、該第1の貯留容器の上面の開口から着脱が可能であり、
    前記外部水導入流路の下流側端部が、前記第2のイオン交換容器の下部に接続されており、
    前記第2のイオン交換容器は、その上部に、前記第2のイオン交換容器を通過した外部水を前記貯留部に向けて導出する第2の送水口を備える、請求項2を引用する請求項3に記載の燃料電池装置。
  5. 前記第2のイオン交換容器と前記第1のイオン交換容器とは、一体である、請求項4に記載の燃料電池装置。
  6. 中和剤を収容する中和容器と、
    前記凝縮水回収器で余剰となった余剰水を前記中和容器に送水する余剰水流路と、
    前記余剰水を、前記余剰水流路を経由して前記中和容器に圧送する余剰水ポンプと、
    を備える、請求項1〜5のいずれか1つに記載の燃料電池装置。
  7. 前記第2の貯留容器は、
    前記改質器に供給される改質水を貯留する第1タンクと、
    該第1タンクよりオーバーフローした余剰水を貯留する第2タンクと、を備え、
    前記改質水供給流路の上流側端部が、前記第1タンクに接続されており、
    前記余剰水流路の上流側端部が、前記第2タンクに接続される、請求項6に記載の燃料電池装置。
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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000246015A (ja) * 1999-03-03 2000-09-12 Iic:Kk 浄水装置
JP4971130B2 (ja) * 2005-02-18 2012-07-11 パナソニック株式会社 燃料電池システム及びその運転方法
JP2007257953A (ja) * 2006-03-22 2007-10-04 Matsushita Electric Ind Co Ltd 燃料電池システム
JP5285946B2 (ja) * 2007-04-06 2013-09-11 パナソニック株式会社 水素生成装置の運転方法、及び燃料電池システムの運転方法
JP5142604B2 (ja) * 2007-06-27 2013-02-13 京セラ株式会社 燃料電池装置
EP2211411A4 (en) * 2007-10-11 2011-11-16 Panasonic Corp FUEL CELL SYSTEM
US8007948B2 (en) 2008-03-14 2011-08-30 GM Global Technology Operations LLC Ion exchange cartridge for fuel cell applications
CN102471055A (zh) * 2009-07-08 2012-05-23 松下电器产业株式会社 燃料电池系统
JP2011023168A (ja) * 2009-07-14 2011-02-03 Honda Motor Co Ltd 燃料電池システム
EP2509145A4 (en) * 2009-12-01 2017-04-05 Panasonic Corporation Fuel cell system and method of controlling fuel cell system
JP5618144B2 (ja) * 2010-12-20 2014-11-05 アイシン精機株式会社 燃料電池システム用浄化剤収容装置および燃料電池システム
JP2012155979A (ja) * 2011-01-25 2012-08-16 Noritz Corp 燃料電池システム
JP6089414B2 (ja) 2012-03-02 2017-03-08 アイシン精機株式会社 燃料電池システムの水精製装置
JP2013233499A (ja) 2012-05-08 2013-11-21 Toyota Motor Corp イオン交換器およびこれを含む燃料電池システム
JP6368607B2 (ja) * 2014-09-29 2018-08-01 オルガノ株式会社 袋状物、水処理装置及び水処理方法
JP2016072056A (ja) 2014-09-30 2016-05-09 アイシン精機株式会社 燃料電池システム
JP6765085B2 (ja) * 2015-12-14 2020-10-07 パナソニックIpマネジメント株式会社 水素生成装置および燃料電池システム
JP6694378B2 (ja) * 2016-12-26 2020-05-13 本田技研工業株式会社 燃料電池発電システムの純水精製装置

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