JP7791065B2 - fuel cell device - Google Patents
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Description
本発明は、燃料電池装置に関するものである。 The present invention relates to a fuel cell device.
水素を含有する燃料ガスと酸素含有ガス(空気)とを用いて発電を行ない、電気を外部に供給する燃料電池装置が知られている。このような燃料電池装置においては、発電によって燃料電池から水蒸気を含んだ排ガスが排出される。そこで、燃料電池から排出される排ガスを冷却することで水蒸気を凝縮させて回収し、この回収した凝縮水を浄化処理した後、改質器に供給して水蒸気改質を行うための改質水として利用する、いわゆる水自立運転が一般的に行われている。 Fuel cell devices are known that generate electricity using hydrogen-containing fuel gas and oxygen-containing gas (air) and supply the electricity to the outside. In such fuel cell devices, exhaust gas containing water vapor is emitted from the fuel cell during power generation. Therefore, a common method is to cool the exhaust gas emitted from the fuel cell to condense and recover the water vapor. After purifying the recovered condensed water, the water vapor is supplied to a reformer and used as reforming water for steam reforming. This is known as water-sustained operation.
回収された凝縮水は、イオン交換樹脂によって浄化処理されて水タンクに貯められる一方で、改質水として利用されなかった余剰の凝縮水は、排水として装置外に排出される。なお、凝縮水は、排ガスの一部である二酸化炭素等の気体が溶存しており、そのpH値が低下しているため、そのまま排水することができない。そこで、炭酸カルシウム等の中和剤によって中和処理を行い、pH値を上げてから排水される。したがって、水自立運転を行う燃料電池装置においては、凝縮水を浄化する浄化手段と、凝縮水を中和する中和手段とが必要となる。 The recovered condensed water is purified using ion exchange resin and stored in a water tank, while excess condensed water not used as reforming water is discharged outside the device as wastewater. However, since the condensed water contains dissolved gases such as carbon dioxide, which are part of the exhaust gas, and its pH value is low, it cannot be discharged as is. Therefore, it is neutralized using a neutralizing agent such as calcium carbonate to raise the pH value before being discharged. Therefore, a fuel cell device that operates independently of water requires a purification means for purifying the condensed water and a neutralization means for neutralizing the condensed water.
ところで、燃料電池装置には小型化が求められているが、凝縮水の浄化手段と中和手段をそれぞれ別の装置として設けると、筐体内には配置のためのスペースが必要になり、小型化が難しくなる。また、それぞれの装置を繋ぐための配管も必要になり、部品コストも上昇する。そこで、これらの問題を解決するため、一つの容器内に凝縮水の浄化手段と中和手段とを配設した凝縮水回収器が提案されている(例えば、特許文献1)。凝縮水回収器内に第1の隔壁と第2の隔壁を配置して、凝縮水処理室と、凝縮水貯留室と、凝縮水中和室とに区分している。 Fuel cell devices are expected to be compact, but if the condensed water purification means and neutralization means are provided as separate devices, space for their placement is required within the housing, making miniaturization difficult. Furthermore, piping is required to connect the individual devices, increasing component costs. To solve these problems, a condensed water recovery device has been proposed in which the condensed water purification means and neutralization means are arranged within a single container (see, for example, Patent Document 1). A first partition wall and a second partition wall are placed within the condensed water recovery device, dividing it into a condensed water treatment chamber, a condensed water storage chamber, and a condensed water Japanese-style chamber.
特許文献1では、凝縮水回収容器内を、隔壁によって横方向に連なる3つのエリアに分割している。そのため、中央のエリアは左右両隣の2つのエリアと連通するが、右端と左端のエリアは中央のエリアとしか連通していない。燃料電池装置は屋外に配置されるものであるため、外乱の影響等も考慮すると、容器内部におけるそれぞれのエリアの区画配置に関しては改善の余地があった。 In Patent Document 1, the interior of the condensed water collection container is divided into three horizontally connected areas by partition walls. As a result, the central area is connected to the two adjacent areas on either side, but the right and leftmost areas are only connected to the central area. Because fuel cell devices are installed outdoors, and taking into account the effects of external disturbances, there is room for improvement in the division and layout of each area within the container.
本発明は、上記課題を解決するためのもので、小型でありながら、外乱の影響を受けずに確実に凝縮水の処理と排水を行うことのできる凝縮水回収器を備えた燃料電池装置を提供することを目的とする。 The present invention aims to solve the above problems by providing a fuel cell device equipped with a condensate recovery device that is compact yet can reliably treat and drain condensate without being affected by external disturbances.
本発明は、燃料電池と、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水する凝縮水回収器と、を備え、
前記凝縮水回収器は、
イオン交換樹脂を備える処理室と、凝縮水を貯留する貯留室と、中和剤を備えるとともに余剰の凝縮水を排水する第1排水口を有する中和室と、を含み、
前記処理室と前記貯留室とを連通する第1連通口と、
前記処理室と前記中和室とを連通する第2連通口と、
前記貯留室と前記中和室とを連通する第3連通口と、を有する燃料電池装置である。
The present invention provides a fuel cell module having a fuel cell and a reformer for steam reforming a raw fuel;
a condensed water recovery passage that recovers water contained in the exhaust gas discharged from the fuel cell module as condensed water;
a condensed water recovery device that stores the condensed water that has flowed through the condensed water recovery flow path,
The condensate recovery device includes:
The system includes a treatment chamber provided with an ion exchange resin, a storage chamber for storing condensed water, and a neutralization chamber provided with a neutralizing agent and having a first drain port for draining excess condensed water,
a first communication port that communicates the treatment chamber with the storage chamber;
a second communication port communicating the treatment chamber with the neutralization chamber;
and a third communication port that communicates the storage chamber with the neutralization chamber.
上述のように構成することにより、凝縮水回収器を小型に構成しつつ、確実に凝縮水の処理と排水を行うことができるため、信頼性の高い燃料電池装置となる。 By configuring it as described above, the condensate recovery device can be made compact while still reliably treating and draining condensate, resulting in a highly reliable fuel cell device.
好適と考える本発明の実施形態を、本発明の作用を示して簡単に説明する。 We will briefly explain the preferred embodiment of the present invention, illustrating its operation.
本発明は、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器を有した燃料電池装置であって、凝縮水回収器はイオン交換樹脂を備える処理室と、凝縮水を貯留する貯留室と、中和剤を備えるとともに余剰の凝縮水を排水する第1排水口を有する中和室と、を含んでおり、処理室と貯留室とを連通する第1連通口と、処理室と中和室とを連通する第2連通口と、貯留室と中和室とを連通する第3連通口と、を有している。つまり、処理室、貯留室、中和室のそれぞれは、他の2室と連通口を介して連通している。これにより、例えば、外乱の影響を受けて処理室の水位が急激に上昇した場合には、処理室から中和室へ凝縮水を流入させて排水することができるので、凝縮水の処理と排水を確実に機能させることができる、信頼性の高い燃料電池装置となる。 The present invention relates to a fuel cell device equipped with a condensed water recovery device that recovers water contained in exhaust gas discharged from a fuel cell module as condensed water. The condensed water recovery device includes a treatment chamber containing ion exchange resin, a storage chamber that stores condensed water, and a neutralization chamber that contains a neutralizing agent and has a first drain port for draining excess condensed water. The device also has a first communication port connecting the treatment chamber to the storage chamber, a second communication port connecting the treatment chamber to the neutralization chamber, and a third communication port connecting the storage chamber to the neutralization chamber. In other words, the treatment chamber, storage chamber, and neutralization chamber each communicate with the other two chambers via a communication port. As a result, if the water level in the treatment chamber suddenly rises due to an external disturbance, for example, condensed water can be flowed from the treatment chamber into the neutralization chamber and drained, resulting in a highly reliable fuel cell device that can reliably treat and drain condensed water.
また、凝縮水回収器は、余剰の水を排水する第1排水口に加えて、水抜流路と接続される第2排水口と第3排水口を有しており、これら3つの排水口は凝縮水回収器の同じ面に設けられている。燃料電池装置には、メンテナンスを行うためのメンテナンス面が設けられていて、凝縮水回収器の排水口にはメンテナンス面に向かって延びる配管が接続される。凝縮水回収器は、排水口が設けられた面を燃料電池装置のメンテナンス面に向けて配置することで、排水のための配管長を短くすることができ、コストダウンを図ることができる。また、配管引き回しのスペースを小さくすることができるため、燃料電池装置をより小型に構成することができる。 In addition to the first drain outlet for draining excess water, the condensed water recovery device has a second drain outlet and a third drain outlet connected to the drainage flow path, and these three drain outlets are located on the same side of the condensed water recovery device. The fuel cell device is provided with a maintenance surface for maintenance, and the drain outlets of the condensed water recovery device are connected to piping that extends toward the maintenance surface. By positioning the condensed water recovery device so that the side with the drain outlet faces the maintenance surface of the fuel cell device, the length of the piping for drainage can be shortened, thereby reducing costs. Furthermore, because the space required for routing the piping can be reduced, the fuel cell device can be made more compact.
また、凝縮水回収器は、短側面と長側面を備えた直方体形状あって、第1排水口と第2排水口と第3排水口は短側面に設けられている。凝縮水回収器は、短側面をメンテナンス面に向けて配置することで、メンテナンスを必要とする他の部品との干渉を抑えて配置することができるため、メンテナンス性が向上する。そして、狭いスペースであっても、凝縮水回収器を容易に配置することができる。 The condensed water collector has a rectangular parallelepiped shape with short and long sides, with the first, second, and third drain outlets located on the short sides. By positioning the short sides of the condensed water collector facing the maintenance side, it can be positioned with minimal interference with other components that require maintenance, improving maintainability. Furthermore, the condensed water collector can be easily positioned even in a small space.
また、凝縮水回収器は、中和室と連通するオーバーフロー室を備え、オーバーフロー室は底面に第4排水口を有している。何らかの理由によって、第1排出口から正常に排水させることができなくなった場合には、オーバーフロー室を介して排水することができるので、凝縮水回収器から水が溢れてしまうことが防止できる。 The condensed water collector also has an overflow chamber that communicates with the neutralization chamber, and the overflow chamber has a fourth drain outlet on its bottom. If, for some reason, water cannot be drained normally from the first outlet, it can be drained through the overflow chamber, preventing water from overflowing from the condensed water collector.
また、オーバーフロー室は、凝縮水回収器の底面から突出する突出部を有し、筐体の底面には突出部と嵌合する嵌合孔が設けられている。オーバーフロー室に流入した余剰の凝縮水は、筐体内部を通ることなく速やかに筐体外に排出されるので、他の機器に悪影響を及ぼすことを回避することができる。 The overflow chamber also has a protrusion that protrudes from the bottom of the condensate collector, and the bottom of the housing has a fitting hole that fits into the protrusion. Any excess condensate that flows into the overflow chamber is quickly discharged outside the housing without passing through the interior of the housing, preventing it from adversely affecting other equipment.
また、凝縮水回収器と凝縮水回収流路とは弾性変形可能な接続部材を介して接続されるので、凝縮水回収器の着脱を容易に行うことができる。凝縮水回収器には、イオン交換樹脂や中和剤が収容されており、定期的なメンテナンスを必要とするが、着脱が容易になることでメンテナンス性が向上する。 In addition, the condensed water recovery device and the condensed water recovery channel are connected via an elastically deformable connecting member, making it easy to attach and detach the condensed water recovery device. The condensed water recovery device contains ion exchange resin and neutralizing agent, which require regular maintenance, but the ease of attachment and detachment improves maintainability.
以下、本発明の一実施例を図面により説明する。 One embodiment of the present invention is described below with reference to the drawings.
図1は本実施形態の燃料電池装置のシステム構成図である。燃料電池装置100は、燃料電池モジュール1を含み、燃料電池モジュール1を作動させるための、第1熱交換器2、蓄熱タンク3、凝縮水回収器4、放熱器5、空気供給装置14、燃料供給装置15、改質水供給装置16等の複数の補機が筐体50内に納められている。筐体50内には上述の装置全てが収められる必要はなく、例えば、第1熱交換器2や蓄熱タンク3を筐体50の外部に設けてもよい。また、上述の装置の一部を省略した燃料電池装置も可能である。 Figure 1 is a system configuration diagram of a fuel cell device according to this embodiment. The fuel cell device 100 includes a fuel cell module 1, and a number of accessories for operating the fuel cell module 1, such as a first heat exchanger 2, a heat storage tank 3, a condensate water recovery device 4, a radiator 5, an air supply device 14, a fuel supply device 15, and a reforming water supply device 16, are housed within a housing 50. It is not necessary for all of the above-mentioned devices to be housed within the housing 50; for example, the first heat exchanger 2 and the heat storage tank 3 may be located outside the housing 50. It is also possible to create a fuel cell device in which some of the above-mentioned devices are omitted.
燃料電池モジュール1は、箱状の収納容器10の内部に、燃料ガスと酸素含有ガスとで発電を行なう燃料電池11と、燃料電池11に供給する燃料ガスを生成する改質器12と、を収容して構成される。 The fuel cell module 1 is constructed by housing, inside a box-shaped storage container 10, a fuel cell 11 that generates electricity using fuel gas and oxygen-containing gas, and a reformer 12 that generates the fuel gas to be supplied to the fuel cell 11.
燃料電池11の構成については特に限定はしないが、例えば、複数の燃料電池セルが配列されてなるセルスタック構造を有していてもよい。セルスタック構造の燃料電池11は、例えば、各燃料電池セルの下端を、ガラスシール材等の絶縁性接合材を用いて、マニホールドに固定することによって構成される。 The configuration of the fuel cell 11 is not particularly limited, but it may have, for example, a cell stack structure in which multiple fuel cell units are arranged. A fuel cell 11 with a cell stack structure is constructed, for example, by fixing the lower end of each fuel cell unit to a manifold using an insulating bonding material such as a glass sealant.
改質器12は、天然ガス、LPガス等の原燃料ガスを水蒸気改質し、燃料電池11に供給する燃料ガスを生成する。改質器12には、原燃料ガスを供給する燃料供給装置15と、改質水を供給する改質水供装置16が接続されており、原燃料ガスと改質水は加熱された改質器12で改質反応し、水素を含む燃料ガスが生成される。 The reformer 12 steam-reforms raw fuel gas, such as natural gas or LP gas, to produce fuel gas that is supplied to the fuel cell 11. The reformer 12 is connected to a fuel supply device 15 that supplies the raw fuel gas and a reforming water supply device 16 that supplies reforming water. The raw fuel gas and reforming water undergo a reforming reaction in the heated reformer 12, producing fuel gas containing hydrogen.
燃料電池11には、改質器12で生成された燃料ガスと、空気供給装置14によって導入された空気(酸素含有ガス)が供給される。燃料ガスは、燃料電池セル内を通過するときに酸素含有ガスと反応して発電が行われる。発電に使用されなかった燃料ガスと酸素含有ガスは、燃料電池11の上部で合流して燃焼する。この燃料ガスの燃焼によって高温の排ガスが生成され、改質器12はこの熱によって加熱される。このようにして燃料電池モジュール1内で生じた排ガスは、第1熱交換器2に供給される。 The fuel cell 11 is supplied with fuel gas produced in the reformer 12 and air (oxygen-containing gas) introduced by the air supply device 14. As the fuel gas passes through the fuel cell, it reacts with the oxygen-containing gas to generate electricity. The fuel gas and oxygen-containing gas not used for power generation join together at the top of the fuel cell 11 and are combusted. This combustion of the fuel gas produces high-temperature exhaust gas, which heats the reformer 12. The exhaust gas produced in this way within the fuel cell module 1 is supplied to the first heat exchanger 2.
第1熱交換器2には配管を介して、蓄熱タンク3、熱媒ポンプP1および放熱器5が接続され、第1熱媒循環ラインHC1が形成されている。この第1熱媒循環ラインHC1には熱媒体が導入されており、第1熱交換器2ではこの熱媒体と前述の排ガスとで熱交換が行われて熱媒体が加熱される。熱媒体としては水などを用いることができ、蓄熱タンク3は熱交換により温度が上昇した熱媒体を蓄える。蓄熱タンク3に蓄えられた熱媒体は、放熱器5に送られて冷却され、再び第1熱交換器2で排ガスと熱交換を行った後、蓄熱タンク3に還流する。これにより、蓄熱タンク3には上部から温度の高い熱媒体が蓄えられ温度成層が形成される。 The first heat exchanger 2 is connected via piping to the heat storage tank 3, heat medium pump P1, and radiator 5, forming the first heat medium circulation line HC1. A heat medium is introduced into this first heat medium circulation line HC1, and in the first heat exchanger 2, heat exchange occurs between this heat medium and the exhaust gas mentioned above, heating the heat medium. Water or other materials can be used as the heat medium, and the heat storage tank 3 stores the heat medium whose temperature has been increased by heat exchange. The heat medium stored in the heat storage tank 3 is sent to the radiator 5 to be cooled, and then exchanges heat with the exhaust gas again in the first heat exchanger 2 before returning to the heat storage tank 3. As a result, high-temperature heat medium is stored in the heat storage tank 3 from the top, creating temperature stratification.
また、第1熱交換器2には、凝縮水回収流路20を介して凝縮水回収器4が接続されている。燃料電池モジュール1で発生した排ガスが熱交換によって冷却されると、排ガス中に含まれる水蒸気が水と気体に分離され、分離された水は、凝縮水回収流路20を通って凝縮水回収器4に回収される。凝縮水回収器4の詳細な構造については後述するが、凝縮水回収器4では、イオン交換樹脂によって回収した凝縮水から不純物を取り除いて純水化し、純水化した水を貯留する。凝縮水回収器4に貯められた水は、水供給装置16により改質器12に供給され、改質水として使用される。一方で、水分が取り除かれた気体は、排気流路21を通ってから筐体50の外に排出される。 The first heat exchanger 2 is also connected to the condensed water recovery device 4 via a condensed water recovery passage 20. When the exhaust gas generated in the fuel cell module 1 is cooled by heat exchange, the water vapor contained in the exhaust gas is separated into water and gas, and the separated water is recovered in the condensed water recovery device 4 through the condensed water recovery passage 20. The detailed structure of the condensed water recovery device 4 will be described later, but the condensed water recovery device 4 uses an ion exchange resin to remove impurities from the recovered condensed water, purifying it, and storing the purified water. The water stored in the condensed water recovery device 4 is supplied to the reformer 12 by the water supply device 16 and used as reforming water. Meanwhile, the gas from which the moisture has been removed passes through the exhaust passage 21 and is then discharged outside the housing 50.
凝縮水回収器4には、排水流路25と水抜流路26が接続されている。凝縮水の回収が過多になると、改質水として利用されなかった余剰の凝縮水は中和剤によって中和処理された後、凝縮水回収器4からオーバーフローし、排水流路25を通って筐体50の外に排出される。また、長期間にわたって燃料電池装置を運転しない場合などには、装置内部の水が凍結してしまうことを防止するため、水抜流路26を介して凝縮水回収器4内の凝縮水を筐体50の外部に排出することができるようになっている。水抜流路26には水抜栓26aが設けられており、水抜栓26aを開状態にすることで凝縮水回収器4の水抜きが行われる。 A drainage flow path 25 and a drainage flow path 26 are connected to the condensed water recovery device 4. If too much condensed water is recovered, the excess condensed water not used as reforming water is neutralized with a neutralizing agent, then overflows from the condensed water recovery device 4 and is discharged to the outside of the housing 50 through the drainage flow path 25. Furthermore, if the fuel cell device is not operated for an extended period of time, the condensed water in the condensed water recovery device 4 can be drained to the outside of the housing 50 via the drainage flow path 26 to prevent the water inside the device from freezing. A drainage valve 26a is provided in the drainage flow path 26, and the condensed water recovery device 4 is drained by opening the drainage valve 26a.
改質器12に原燃料を供給する燃料供給装置15は、燃料の供給源から繋がる原燃料流路22上に、第1電磁弁V1、圧力センサPS、脱硫器DS、ガス流量計FM1、燃料ポンプB1、第2電磁弁V2等の補機が設けられている。改質器12に改質水を供給する改質水供給装置16は、凝縮水回収器4から繋がる改質水流路23上に改質水ポンプP3等の補機が設けられている。燃料電池モジュール1に酸素含有ガスを供給する空気供給装置14は、酸素含有ガス流路24上に、空気流量計FM2、ブロワB2等の補機が設けられている。なお、ここに挙げた補機は一例であって、この他の補機を備える構成としてもよい。 The fuel supply device 15, which supplies raw fuel to the reformer 12, is provided with accessories such as a first solenoid valve V1, pressure sensor PS, desulfurizer DS, gas flow meter FM1, fuel pump B1, and second solenoid valve V2 on a raw fuel flow path 22 connected to the fuel supply source. The reforming water supply device 16, which supplies reforming water to the reformer 12, is provided with accessories such as a reforming water pump P3 on a reforming water flow path 23 connected to the condensed water recovery device 4. The air supply device 14, which supplies oxygen-containing gas to the fuel cell module 1, is provided with accessories such as an air flow meter FM2 and blower B2 on an oxygen-containing gas flow path 24. Note that the accessories listed here are merely examples, and other accessories may also be included.
さらに、燃料電池装置100には、各種機器の動作を制御する制御装置30が設けられているほか、燃料電池モジュール1にて発電された直流電力を交流電力に変換し、変換された電気の外部負荷への供給量を調整するための供給電力調整部(パワーコンディショナ)40を備えている。 Furthermore, the fuel cell device 100 is equipped with a control device 30 that controls the operation of various devices, as well as a power supply adjustment unit (power conditioner) 40 that converts the DC power generated by the fuel cell module 1 into AC power and adjusts the amount of converted electricity supplied to an external load.
また、燃料電池装置100は、第2熱交換器6、蓄熱タンク3から熱媒を循環させる与熱ポンプP2およびこれらを繋ぐ配管を含む第2熱媒循環ラインHC2を備えていてもよい。第2熱媒循環ラインHC2では、外部から供給流路27を介して供給された水道水を、蓄熱タンク3に貯留された高温の熱媒体を用いて第2熱交換器6で加温する。加温された水を外部の給湯器等の再加熱装置に向けて送給流路28を介して送給することができる。燃料電池装置100は、外部への温水供給を行わない、いわゆるモノジェネレーションシステムであってもよい。 Fuel cell device 100 may also be equipped with a second heat exchanger 6, a heat pump P2 that circulates the heat medium from the heat storage tank 3, and a second heat medium circulation line HC2 that includes piping connecting these. In the second heat medium circulation line HC2, tap water supplied from the outside via a supply flow path 27 is heated in the second heat exchanger 6 using the high-temperature heat medium stored in the heat storage tank 3. The heated water can be supplied via a supply flow path 28 to an external reheating device such as a water heater. The fuel cell device 100 may be a so-called monogeneration system that does not supply hot water to the outside.
図2は、本実施形態の凝縮水回収器の外観斜視図である。凝縮水回収器4は、上面が開口する有底箱状の回収器本体41と、回収器本体41の開口に着脱可能に取り付けられる回収器蓋42を備えている。回収器本体41は、横幅の短い短側面41a、41bと横幅の長い長側面41c、41dを備えた直方体形状であって、排水流路25が接続される第1排水口61と、水抜流路26が接続される第2排水口62および第3排水口63とが、同じ側面上に設けられている。本実施形態では、これら排水口が短側面41aに設けられた例を示している。 Figure 2 is an external perspective view of the condensed water recovery device of this embodiment. The condensed water recovery device 4 includes a bottomed, box-shaped recovery device body 41 with an open top, and a recovery device lid 42 that is detachably attached to the opening of the recovery device body 41. The recovery device body 41 has a rectangular parallelepiped shape with narrow short sides 41a, 41b and long sides 41c, 41d. A first drain outlet 61 to which the drainage flow path 25 is connected, and a second drain outlet 62 and a third drain outlet 63 to which the drainage flow path 26 is connected are provided on the same side. In this embodiment, these drain outlets are provided on the short side 41a.
回収器蓋42には、凝縮水回収流路20が接続される流入孔421が形成されている。燃料電池モジュール1で発生した排ガスを、第1熱交換器2で冷却することにより生成された凝縮水は、凝縮水回収流路20を流下し、この流入孔421から回収器本体41内に流入する。また、回収器蓋42には、回収器本体41内の所定位置の水位を検知するための水位センサ43、44が取り付けられている。水位センサ43はフロート式のセンサであり、水位センサ44は電極式のセンサである。なお、水位センサ43、44の取付位置は図示した位置に限らず、回収器本体41に取り付けられていてもよい。また、水位を検知する方式については、特定の方式に限定されるものではなく、種々のものを採用することができる。 The collector lid 42 has an inlet 421 to which the condensed water recovery passage 20 is connected. The condensed water generated by cooling the exhaust gas generated in the fuel cell module 1 in the first heat exchanger 2 flows down the condensed water recovery passage 20 and into the collector body 41 through the inlet 421. The collector lid 42 is also equipped with water level sensors 43 and 44 for detecting the water level at a predetermined position within the collector body 41. The water level sensor 43 is a float-type sensor, and the water level sensor 44 is an electrode-type sensor. The installation positions of the water level sensors 43 and 44 are not limited to the positions shown in the figure, and they may be attached to the collector body 41. The method for detecting the water level is not limited to a specific method, and various methods can be used.
図3は、本実施形態の凝縮水回収器における回収器本体の上面図である。凝縮水回収器4は、回収器本体41内に配設された隔壁によって複数のエリアに区画されている。具体的には、一方の短側面41aと他方の短側面41bとを繋ぐ平板状の第1隔壁411と、短側面41aと第1隔壁411とを繋ぐ屈曲部を有した第2隔壁412とを備えており、第1隔壁411と第2隔壁412とによって、イオン交換樹脂45を備える処理室71と、凝縮水を貯留する貯留室72と、中和剤46を備えるとともに余剰の凝縮水を排水する第1排水口61を有する中和室73と、を備えて構成されている。そして、水抜流路26に接続される第2排水口62と第3排水口63は、それぞれ貯留室72と中和室73に設けられている。 Figure 3 is a top view of the collector body of the condensed water collector of this embodiment. The condensed water collector 4 is divided into multiple areas by partitions arranged within the collector body 41. Specifically, it includes a flat first partition 411 connecting one short side surface 41a to the other short side surface 41b, and a second partition 412 with a bent portion connecting the short side surface 41a to the first partition 411. The first partition 411 and the second partition 412 define a treatment chamber 71 containing ion exchange resin 45, a storage chamber 72 for storing condensed water, and a neutralization chamber 73 containing a neutralizing agent 46 and having a first drain port 61 for draining excess condensed water. A second drain port 62 and a third drain port 63 connected to the drainage flow path 26 are provided in the storage chamber 72 and the neutralization chamber 73, respectively.
図3における矢印は、回収器本体41内の凝縮水の流れを示している。排ガスを冷却することで生成された凝縮水は、凝縮水回収流路20を流下し、回収器蓋42の流入孔421から処理室71内に流入する。そして、処理室71内に流入した凝縮水は、イオン交換樹脂45を通過することで不純物が取り除かれて純水化され、貯留室72に流入して貯められる。貯留室72は改質水流路23と接続されており、貯留室72に貯められた凝縮水は改質水ポンプP3の駆動によって改質器12に供給され、水蒸気改質のための改質水として使用される。改質水として利用されなかった余剰の凝縮水は、中和室73に流入し、中和剤46によって中和処理されたのち、第1排水口61から装置外部に排水される。 The arrows in Figure 3 indicate the flow of condensed water within the recovery unit body 41. Condensed water generated by cooling exhaust gas flows down the condensed water recovery flow path 20 and enters the treatment chamber 71 through the inlet hole 421 in the recovery unit lid 42. The condensed water that enters the treatment chamber 71 then passes through the ion exchange resin 45, where impurities are removed and the water is converted into purified water, which then flows into the storage chamber 72 and is stored there. The storage chamber 72 is connected to the reforming water flow path 23, and the condensed water stored in the storage chamber 72 is supplied to the reformer 12 by driving the reforming water pump P3 and used as reforming water for steam reforming. Excess condensed water that is not used as reforming water flows into the neutralization chamber 73, where it is neutralized by the neutralizing agent 46 and then drained to the outside of the device through the first drain outlet 61.
次に、図4から図6を用いて、凝縮水回収器4についてさらに詳しく説明する。図4は、図3のA-A線に沿った断面斜視図であり、処理室71の断面を示している。図5は、図3のB-B線に沿った断面斜視図であり、貯留室72の断面を示している。図6は、図3のC-C線に沿った断面斜視図であり、中和室73の断面を示している。 Next, the condensed water recovery device 4 will be described in more detail using Figures 4 to 6. Figure 4 is a cross-sectional perspective view taken along line A-A in Figure 3, showing a cross-section of the treatment chamber 71. Figure 5 is a cross-sectional perspective view taken along line B-B in Figure 3, showing a cross-section of the storage chamber 72. Figure 6 is a cross-sectional perspective view taken along line C-C in Figure 3, showing a cross-section of the neutralization chamber 73.
第1隔壁411の下部には、処理室71と貯留室72とを連通する第1連通口75が設けられており、第1隔壁411の上部には、処理室71と中和室73とを連通する第2連通口76が設けられている。そして、第2隔壁412の上部には、貯留室72と中和室73とを連通する第3連通口77が設けられている。つまり、処理室71、貯留室72、中和室73は、それぞれが他の2室と連通口を介して連通している。 A first communication port 75 is provided at the bottom of the first partition wall 411, connecting the processing chamber 71 and the storage chamber 72. A second communication port 76 is provided at the top of the first partition wall 411, connecting the processing chamber 71 and the neutralization chamber 73. A third communication port 77 is provided at the top of the second partition wall 412, connecting the storage chamber 72 and the neutralization chamber 73. In other words, the processing chamber 71, storage chamber 72, and neutralization chamber 73 each communicate with the other two chambers via a communication port.
また、図4に示すように、処理室71には、第1仕切壁711と第2仕切壁712が設けられており、この第1仕切壁711と第2仕切壁712とによって処理室71内に蛇行流路が形成されている。具体的には、第1仕切壁711は、第1隔壁411の上端とほぼ同じ高さを有していて、下端部には通水口713が設けられている。第2仕切壁712は、回収器本体41の底面から延びており、その高さは通水口713の上端よりも高く、かつ第1隔壁411よりも低く形成されていて、第2仕切壁712の上部空間を凝縮水が通過できるようになっている。凝縮水回収流路20から処理室71内に流入した凝縮水は、通水口713を通過して、第2仕切壁712の上部を通った後、第1連通口75から貯留室72に流入する。このように凝縮水の流れを蛇行させることで、凝縮水とイオン交換樹脂45とが接触する距離を長くしての凝縮水の浄化を効率よく行うことができる。 As shown in FIG. 4 , the treatment chamber 71 is provided with a first partition wall 711 and a second partition wall 712, which together form a serpentine flow path within the treatment chamber 71. Specifically, the first partition wall 711 has approximately the same height as the upper end of the first partition wall 411, and a water passage port 713 is provided at its lower end. The second partition wall 712 extends from the bottom surface of the collector body 41 and is formed to be higher than the upper end of the water passage port 713 but lower than the first partition wall 411, allowing condensed water to pass through the space above the second partition wall 712. Condensed water that flows into the treatment chamber 71 from the condensed water recovery flow path 20 passes through the water passage port 713, passes above the second partition wall 712, and then flows into the storage chamber 72 through the first communication port 75. By making the flow of condensed water meander in this way, the contact distance between the condensed water and the ion exchange resin 45 is increased, allowing for more efficient purification of the condensed water.
第1隔壁411の上部には、第2連通口76が設けられている。処理室71内の水位が上昇した場合には、凝縮水は第2連通口76から中和室73に流入し、装置外に排水される。例えば、屋外で強い風が吹いたとき、排気流路21に風が吹き込むことがあるが、排気流路21は凝縮水回収流路20を介して凝縮水回収容器4と繋がっているため、排気流路21から吹き込んだ風の風圧によって処理室71内に圧力がかかると、凝縮水の水位を変動させてしまう。この水位変動によって処理室71内の第1仕切壁711の下流側の水位が上昇すると、押し上げられた凝縮水が凝縮水回収器4の上面からあふれ出してしまうおそれがある。凝縮水があふれ出ないようにするためには、凝縮水回収容器4を密閉状態にする必要があるが、密閉するためには回収器本体41と回収器蓋42とを確実にシールしなければならず、コストアップにつながってしまう。 A second communication port 76 is provided at the top of the first partition wall 411. When the water level in the treatment chamber 71 rises, condensed water flows from the second communication port 76 into the neutralization chamber 73 and is drained outside the device. For example, when a strong wind blows outdoors, wind may blow into the exhaust passage 21. However, because the exhaust passage 21 is connected to the condensed water recovery container 4 via the condensed water recovery passage 20, wind pressure from the exhaust passage 21 exerts pressure inside the treatment chamber 71, causing the condensed water level to fluctuate. If this water level fluctuation causes the water level downstream of the first partition wall 711 in the treatment chamber 71 to rise, the condensed water may overflow from the top of the condensed water recovery container 4. To prevent the condensed water from overflowing, the condensed water recovery container 4 must be sealed. However, sealing the container body 41 and the container lid 42 must be securely sealed, which increases costs.
そこで、本実施形態においては第1隔壁411の上部に第2連通口76を設けており、処理室71内の水位が上昇した場合には、凝縮水を中和室73に流入させるようになっている。これにより、凝縮水を速やかに排水させることができるため、凝縮水回収器4の上面から凝縮水があふれ出すことが防止される。したがって、凝縮水回収器4は、コストの上昇を抑えつつ、外乱の影響を受けずに確実に凝縮水の処理と排水を行うことができる。 In this embodiment, therefore, a second communication port 76 is provided at the top of the first partition wall 411, allowing condensed water to flow into the neutralization chamber 73 when the water level in the treatment chamber 71 rises. This allows condensed water to be drained quickly, preventing it from overflowing from the top surface of the condensed water recovery device 4. Therefore, the condensed water recovery device 4 can reliably treat and drain condensed water without being affected by external disturbances, while minimizing increases in costs.
通水口713と第1連通口75には、イオン交換樹脂45の流出を防止するための流出防止部材(図示せず)が設けられる。排気流路21から風が吹き込むと、その風圧によってイオン交換樹脂45が流されて後段の室に移動してしまうおそれがある。イオン交換樹脂が移動すると、凝縮水との接触距離が短くなるので処理不良となり、その結果として燃料電池の性能低下を招くことになる。これに対して、流出防止部材を設けることで、イオン交換樹脂の移動を防止し、燃料電池の性能低下を抑制している。なお、流出防止部材の材質は、特に限定されるものではなく、不織布やメッシュフィルタなど、種々の部材を用いることができる。 An outflow prevention member (not shown) is provided at the water passage 713 and the first communication port 75 to prevent the outflow of the ion exchange resin 45. When wind blows in from the exhaust flow path 21, the wind pressure may cause the ion exchange resin 45 to be carried away and move to a subsequent chamber. If the ion exchange resin moves, the contact distance with the condensed water becomes shorter, resulting in poor treatment and a resulting decrease in fuel cell performance. In response to this, the provision of an outflow prevention member prevents the ion exchange resin from moving and suppresses a decrease in fuel cell performance. The material of the outflow prevention member is not particularly limited, and various materials such as nonwoven fabric and mesh filters can be used.
第2連通口76は、高い位置に配置するのがよい。本実施形態では、第1隔壁411の上端を切り欠いて第2連通口76が形成されている。風圧によって変動した水位は、風の吹き込みがなくなれば通常に戻る。よって、必要以上に凝縮水を排水してしまうことを抑えるため、第2連通口76は高い位置に配置される。 The second communication port 76 should be located at a high position. In this embodiment, the second communication port 76 is formed by cutting out the upper end of the first partition wall 411. The water level, which has fluctuated due to wind pressure, returns to normal when the wind stops blowing. Therefore, to prevent more condensed water than necessary from being drained, the second communication port 76 is located at a high position.
イオン交換樹脂45を通って浄化された凝縮水は、貯留室72に貯留される。貯留室72には、改質水流路23が接続されており、貯留室72内の凝縮水は改質器12に供給されて水蒸気改質のための改質水として使用される。貯留室72の水位が所定量以下になると、改質器12に改質水を供給することができなくなるため、水位センサ43は貯留室72内の水位を検知し、水位が所定量以下にならないように発電運転が制御される。また、発電運転を制御しても、貯留室72の水位が上昇しない場合は外部から水を補水する。 Condensed water purified through the ion exchange resin 45 is stored in the storage chamber 72. The reforming water flow path 23 is connected to the storage chamber 72, and the condensed water in the storage chamber 72 is supplied to the reformer 12 and used as reforming water for steam reforming. If the water level in the storage chamber 72 falls below a predetermined level, reforming water cannot be supplied to the reformer 12. Therefore, the water level sensor 43 detects the water level in the storage chamber 72 and controls the power generation operation so that the water level does not fall below the predetermined level. Furthermore, if the water level in the storage chamber 72 does not rise even when power generation operation is controlled, water is replenished from the outside.
図5に示すように、第2隔壁412の上部には第3連通口77が設けられている。回収される凝縮水の量が多くなり、貯留室72の水位が第3連通口77の高さを超えると、余剰の凝縮水は中和室73に流入する。中和室73に流入した凝縮水は、中和剤46によって中和処理された後、第1排水口61から装置外部に排水される。第1排水口61は、第3連通口77の下端よりも低い位置に設けられている。 As shown in FIG. 5, a third communication port 77 is provided at the top of the second partition wall 412. When the amount of condensed water collected increases and the water level in the storage chamber 72 exceeds the height of the third communication port 77, the excess condensed water flows into the neutralization chamber 73. The condensed water that flows into the neutralization chamber 73 is neutralized by the neutralizing agent 46 and then drained outside the device through the first drain port 61. The first drain port 61 is located at a lower position than the bottom end of the third communication port 77.
また、図6に示すように、中和室73には、第3仕切壁731が立設されており、第3仕切壁731の下端部には通水口732が設けられている。この第3仕切壁731によって中和室内に蛇行流路が形成されている。これにより、凝縮水と中和剤46とが接触する距離を長くして、中和処理を確実に行うことができる。中和室73の水位は、水位センサ44によって検知されており、水位が所定値を超えると、排水に異常があるとして報知するようにしてもよい。 As shown in Figure 6, a third partition wall 731 is erected in the neutralization chamber 73, and a water passage 732 is provided at the lower end of the third partition wall 731. This third partition wall 731 forms a serpentine flow path within the neutralization chamber. This increases the contact distance between the condensed water and the neutralizing agent 46, ensuring reliable neutralization. The water level in the neutralization chamber 73 is detected by the water level sensor 44, and if the water level exceeds a predetermined value, an alarm may be issued indicating an abnormality in the drainage.
中和室73には、中和剤46が流出するのを防止するための流出防止部材を設けることができる。流出防止部材としては、第1排水口に不織布やメッシュフィルタなどを設けてもよいし、中和剤46の上面を押さえる金属網や樹脂パーツ等を中和室内に配設してもよい。 The neutralization chamber 73 can be provided with an outflow prevention member to prevent the neutralizing agent 46 from leaking out. The outflow prevention member may be a nonwoven fabric or mesh filter provided at the first drain outlet, or a metal mesh or resin part that holds down the top surface of the neutralizing agent 46 may be placed inside the neutralization chamber.
なお、凝縮水回収器4における、処理室71、貯留室72、中和室73の配置は上述した構成に限らない。例えば、図7(A)、図7(B)は、回収器本体の他の一例を示す上面図である。いずれの例においても、処理室71、貯留室72、中和室73は、それぞれが他の2室と隔壁を挟んで隣り合っており、隔壁には各室を連通する連通口が設けられる。また、第1排水口61、第2排水口62、第3排水口63は、回収器本体41の短側面41aに設けられる。 The arrangement of the treatment chamber 71, storage chamber 72, and neutralization chamber 73 in the condensed water recovery device 4 is not limited to the configuration described above. For example, Figures 7(A) and 7(B) are top views showing other examples of the recovery device main body. In both examples, the treatment chamber 71, storage chamber 72, and neutralization chamber 73 are each adjacent to the other two chambers with a partition wall between them, and the partition wall has communication ports connecting the chambers. In addition, the first drain outlet 61, second drain outlet 62, and third drain outlet 63 are provided on the short side surface 41a of the recovery device main body 41.
凝縮水回収器4には、さらに第3隔壁413を設置してオーバーフロー室74を設けることができる。オーバーフロー室74は第4連通口78を介して中和室73と連通し、底面には第4排水口64を有している。通常、凝縮水回収器4内の余剰の凝縮水は、第1排水口61から排水されるようになっているが、何らかの理由によって第1排水口61から正常に排水させることができなくなった場合には、オーバーフロー室74を介して凝縮水回収器4の底面から排水することができる。これにより、第1排水口61に異常が発生した場合でも、凝縮水回収器4から水が溢れてしまうことが防止される。なお、オーバーフロー室74は中和室73とのみ連通し、処理室71および貯留室72とは連通していない。 The condensed water collector 4 can be further provided with an overflow chamber 74 by installing a third partition 413. The overflow chamber 74 is connected to the neutralization chamber 73 via a fourth communication port 78 and has a fourth drain port 64 on its bottom. Normally, excess condensed water in the condensed water collector 4 is drained through the first drain port 61, but if for some reason it is not possible to drain normally through the first drain port 61, it can be drained from the bottom of the condensed water collector 4 via the overflow chamber 74. This prevents water from overflowing from the condensed water collector 4 even if an abnormality occurs in the first drain port 61. The overflow chamber 74 is connected only to the neutralization chamber 73 and is not connected to the treatment chamber 71 or the storage chamber 72.
第4連通口78は、第3連通口77よりも低い位置に設けられる。中和室73の水位が上昇して第4連通口78の高さを超えると、凝縮水はオーバーフロー室74から排水されるので、中和剤を含んだ凝縮水が貯留室72に逆流することが防止される。 The fourth communication port 78 is located at a lower position than the third communication port 77. When the water level in the neutralization chamber 73 rises and exceeds the height of the fourth communication port 78, the condensed water is drained from the overflow chamber 74, preventing the condensed water containing the neutralizing agent from flowing back into the storage chamber 72.
図8は、凝縮水回収器が設置された筐体底面の断面図である。オーバーフロー室74は、凝縮水回収器4の底面から突出する突出部741を有しており、この突出部741の先端に第4排水口64が設けられている。そして、凝縮水回収器4が設置される筐体50の底板51には、この突出部741と嵌合する嵌合孔51aが設けられていて、嵌合孔51aに突出部741が嵌め込まれることで、第4排水口64は筐体50外に開口している。この構成により、オーバーフロー室74に流入した余剰の凝縮水は、筐体50内部を通ることなく速やかに筐体50外に排出されるので、余剰の凝縮水が他の機器に悪影響を及ぼすことを回避することができる。また、凝縮水回収器4は、嵌合孔51aに突出部741を挿入することで容易に位置決めをすることもできる。 Figure 8 is a cross-sectional view of the bottom of the housing in which the condensed water collector is installed. The overflow chamber 74 has a protrusion 741 that protrudes from the bottom surface of the condensed water collector 4, and the fourth drain port 64 is provided at the tip of this protrusion 741. The bottom plate 51 of the housing 50 in which the condensed water collector 4 is installed has a fitting hole 51a that fits with this protrusion 741. By fitting the protrusion 741 into the fitting hole 51a, the fourth drain port 64 opens to the outside of the housing 50. With this configuration, excess condensed water that flows into the overflow chamber 74 is quickly drained outside the housing 50 without passing through the interior of the housing 50, preventing the excess condensed water from adversely affecting other equipment. The condensed water collector 4 can also be easily positioned by inserting the protrusion 741 into the fitting hole 51a.
図9は、凝縮水回収器の設置位置を示す燃料電池装置の分解図であって、筐体50内に配置される燃料電池モジュール1や凝縮水回収器4以外の補機は図示を省略している。燃料電池装置100の筐体50は、直方体形状であって、凝縮水回収器が設置される底板51と、上面パネル52と、複数の側面パネル53~56を備えている。側面パネルは、左側面パネル53、右側面パネル54、正面パネル55、背面パネル56を備えており、底板51および各パネル52~56は、板金部材を折り曲げ加工して成型される。 Figure 9 is an exploded view of the fuel cell device showing the installation position of the condensed water collector. Auxiliary equipment other than the fuel cell module 1 and condensed water collector 4, which are placed inside the housing 50, are not shown. The housing 50 of the fuel cell device 100 is rectangular and includes a bottom plate 51 on which the condensed water collector is installed, a top panel 52, and multiple side panels 53-56. The side panels include a left side panel 53, a right side panel 54, a front panel 55, and a rear panel 56, and the bottom plate 51 and each of the panels 52-56 are formed by bending sheet metal.
燃料電池装置100には、メンテナンスを行うメンテナンス面があらかじめ設定されている。上面パネル52と、複数の側面パネル53~56の一部は、メンテナンス時に取り外されるメンテナンスパネルである。 The fuel cell device 100 has a pre-defined maintenance surface for maintenance. The top panel 52 and some of the side panels 53-56 are maintenance panels that are removed during maintenance.
本実施形態において、右側面パネル54は、メンテナンス時に取り外すメンテナンスパネルであって、分割可能な上下2つのパネルから構成されている。右側面パネル54は、上部パネル541と下部パネル542から構成されている。上部パネル541は、開閉可能なカバー部541aを備えていて、このカバー部541aを外すと燃料電池装置100の電源スイッチやブレーカスイッチを操作することができるようになっている。そして、メンテナンスの際には下部パネル542は取り付けたまま、上部パネル541だけを取り外すことができるようになっている。メンテナンス時に取り外しのできるパネルは、上述の上部パネル541に限らず、他のパネルも取り外しできるように設計することができる。また、下部パネル542には、燃料や水等の配管が継手を介して接続される。 In this embodiment, the right side panel 54 is a maintenance panel that can be removed during maintenance, and is composed of two separable panels, an upper panel and an lower panel. The right side panel 54 is composed of an upper panel 541 and a lower panel 542. The upper panel 541 has an openable cover 541a, and removing this cover 541a allows the power switch and breaker switch of the fuel cell device 100 to be operated. During maintenance, the upper panel 541 can be removed alone, while the lower panel 542 remains attached. The panels that can be removed during maintenance are not limited to the upper panel 541 described above; other panels can also be designed to be removable. Pipes for fuel, water, etc. are connected to the lower panel 542 via fittings.
凝縮水回収器4は、凝縮水を排出するための排水口として、余剰の凝縮水を排水する第1排水口61、水抜きの実行時に凝縮水が排水される第2排水口62と第3排水口63を有しており、これら3つの排水口は凝縮水回収器4の同じ面に設けられている。そして、これら排水口にはメンテナンス面に向かって延びる配管(図示せず)が接続される。凝縮水回収器4は、排水口が設けられた面を燃料電池装置100のメンテナンス面に向けて配置することで、排水のための配管長を短くすることができ、コストダウンを図ることができる。また、配管引き回しのスペースを小さくすることができるため、燃料電池装置100をより小型に構成することができる。 The condensed water recovery device 4 has three drainage outlets for discharging condensed water: a first drainage outlet 61 for draining excess condensed water, and a second drainage outlet 62 and a third drainage outlet 63 for draining condensed water during drainage. These three drainage outlets are located on the same side of the condensed water recovery device 4. These drainage outlets are connected to piping (not shown) that extends toward the maintenance surface. By positioning the condensed water recovery device 4 with the side with the drainage outlets facing the maintenance surface of the fuel cell device 100, the length of the piping for drainage can be shortened, thereby reducing costs. Furthermore, because the space required for routing the piping can be reduced, the fuel cell device 100 can be made more compact.
また、本実施形態では凝縮水回収器4の短側面41aに排水口が設けられている。メンテナンス面に対向する容器幅が狭いため、メンテナンスを必要とする他の部品との干渉を抑えて配置することができ、メンテナンス性が向上する。そして、狭いスペースであっても、凝縮水回収器4を容易に配置することができる。 In addition, in this embodiment, a drain outlet is provided on the short side 41a of the condensed water recovery device 4. Because the width of the container facing the maintenance surface is narrow, it can be positioned with minimal interference with other components that require maintenance, improving maintainability. Furthermore, the condensed water recovery device 4 can be easily positioned even in a small space.
図10は、凝縮水回収器と凝縮水回収流路との接続箇所の断面図である。凝縮水回収流路20の下端と回収器蓋42との間には空間が設けられており、この空間に接続部材47を介装して、凝縮水回収流路20と回収器蓋42とが接続されている。 Figure 10 is a cross-sectional view of the connection between the condensed water collector and the condensed water recovery passage. A space is provided between the lower end of the condensed water recovery passage 20 and the collector lid 42, and a connecting member 47 is inserted into this space to connect the condensed water recovery passage 20 and the collector lid 42.
接続部材47は、例えばゴム等の弾性変形可能な材料からなり、水平方向に延びるフランジ部471と、このフランジ部471の上方に設けられた第1筒部472と、フランジ部471の下方に設けられた第2筒部473とを備えている。さらに第2筒部473の下端部には、外方に張り出す張出部474が形成されている。第1筒部472には凝縮水回収流路20が挿入され、第2筒部473は回収器蓋42に設けられた流入孔421に挿入され、フランジ部471は流入孔421をシールする。また、回収器蓋42の流入孔421からは、凝縮水回収容器4内に凸となる凸部422が延出しており、この凸部422に張出部474が係止することで、回収器蓋42から接続部材47が外れてしまうことを防止している。 The connecting member 47 is made of an elastically deformable material such as rubber and includes a horizontally extending flange portion 471, a first cylindrical portion 472 provided above the flange portion 471, and a second cylindrical portion 473 provided below the flange portion 471. Furthermore, a protruding portion 474 extending outward is formed at the lower end of the second cylindrical portion 473. The condensed water recovery passage 20 is inserted into the first cylindrical portion 472, and the second cylindrical portion 473 is inserted into the inlet hole 421 provided in the collector lid 42, with the flange portion 471 sealing the inlet hole 421. Furthermore, a protruding portion 422 that protrudes into the condensed water recovery container 4 extends from the inlet hole 421 of the collector lid 42. The protruding portion 474 engages with this protruding portion 422, preventing the connecting member 47 from coming off the collector lid 42.
凝縮水回収器4と凝縮水回収流路20とは、弾性変形可能な接続部材47を介して接続されるため、接続部材47を変形させることで凝縮水回収器4を着脱することができる。凝縮水回収器4を取り外す場合は、そのまま引き抜くだけでよい。接続部材47と回収器蓋42との間には抜け止めの構造が設けられているので、接続部材47は回収器蓋42とともに取り外される。また、凝縮水回収器4を取り付ける場合は、凝縮水回収器4を少し傾斜させて、接続部材47の第1筒部472の先端を凝縮水回収流路20に当接させ、第1筒部472を凝縮水回収流路20に押し込んで変形させながら、凝縮水回収器4を設置位置に合わせる。このように、凝縮水回収器4の着脱を容易に行うことができる。凝縮水回収器4には、イオン交換樹脂45や中和剤46が収容されているため、定期的なメンテナンスを必要とするが、着脱が容易になることでメンテナンス性が向上する。 The condensed water recovery device 4 and the condensed water recovery channel 20 are connected via an elastically deformable connecting member 47, allowing the condensed water recovery device 4 to be attached or detached by deforming the connecting member 47. To remove the condensed water recovery device 4, simply pull it out. A retaining structure is provided between the connecting member 47 and the recovery device lid 42, allowing the connecting member 47 to be removed along with the recovery device lid 42. To install the condensed water recovery device 4, tilt the condensed water recovery device 4 slightly, bring the tip of the first cylindrical portion 472 of the connecting member 47 into contact with the condensed water recovery channel 20, and align the condensed water recovery device 4 to the installation position while pushing and deforming the first cylindrical portion 472 into the condensed water recovery channel 20. In this way, the condensed water recovery device 4 can be easily attached or detached. The condensed water recovery device 4 contains an ion exchange resin 45 and a neutralizing agent 46, which require periodic maintenance. However, easy attachment and detachment improves maintainability.
1 燃料電池モジュール
4 凝縮水回収器
11 燃料電池
12 改質器
20 凝縮水回収流路
26 水抜流路
41a、41b 短側面
41c、41d 長側面
45 イオン交換樹脂
46 中和剤
47 接続部材
50 筐体
51a 嵌合孔
61 第1排水口
62 第2排水口
63 第3排水口
64 第4排水口
71 処理室
72 貯留室
73 中和室
74 オーバーフロー室
75 第1連通口
76 第2連通口
77 第3連通口
421 流入孔
472 第1筒部
473 第2筒部
474 張出部
741 突出部
REFERENCE SIGNS LIST 1 fuel cell module 4 condensed water recovery device 11 fuel cell 12 reformer 20 condensed water recovery flow path 26 drainage flow path 41a, 41b short side 41c, 41d long side 45 ion exchange resin 46 neutralizing agent 47 connecting member 50 housing 51a fitting hole 61 first drain outlet 62 second drain outlet 63 third drain outlet 64 fourth drain outlet 71 treatment chamber 72 storage chamber 73 neutralization chamber 74 overflow chamber 75 first communication port 76 second communication port 77 third communication port 421 inlet hole 472 first cylindrical portion 473 second cylindrical portion 474 overhanging portion 741 protruding portion
Claims (6)
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水する凝縮水回収器と、を備え、
前記凝縮水回収器は、
イオン交換樹脂を備える処理室と、凝縮水を貯留する貯留室と、中和剤を備えるとともに余剰の凝縮水を排水する第1排水口を有する中和室と、を含み、
前記処理室と前記貯留室とを連通する第1連通口と、
前記処理室と前記中和室とを連通する第2連通口と、
前記貯留室と前記中和室とを連通する第3連通口と、を有する燃料電池装置。 a fuel cell module having a fuel cell and a reformer for steam reforming a raw fuel;
a condensed water recovery passage that recovers water contained in the exhaust gas discharged from the fuel cell module as condensed water;
a condensed water recovery device that stores the condensed water that has flowed through the condensed water recovery flow path,
The condensate recovery device includes:
The system includes a treatment chamber provided with an ion exchange resin, a storage chamber for storing condensed water, and a neutralization chamber provided with a neutralizing agent and having a first drain port for draining excess condensed water,
a first communication port that communicates the treatment chamber with the storage chamber;
a second communication port communicating the treatment chamber with the neutralization chamber;
a third communication port that communicates the storage chamber with the neutralization chamber;
前記貯留室は、前記複数の水抜流路の一つと接続される第2排水口を有し、
前記中和室は、前記複数の水抜流路の他の一つと接続される第3排水口を有し、
前記第1排水口と前記第2排水口と前記第3排水口は、前記凝縮水回収器の同じ面に設けられる請求項1記載の燃料電池装置。 A plurality of drainage channels are connected to the condensed water recovery device,
The storage chamber has a second drain outlet connected to one of the plurality of water drainage channels,
The neutralization chamber has a third drain outlet connected to another one of the plurality of water drainage channels,
2. The fuel cell device according to claim 1, wherein the first drain outlet, the second drain outlet, and the third drain outlet are provided on the same surface of the condensed water collector.
前記第1排水口と前記第2排水口と前記第3排水口は、前記短側面に設けられる請求項2記載の燃料電池装置。 The condensate collector has a rectangular parallelepiped shape with short and long sides,
3. The fuel cell device according to claim 2, wherein the first drain outlet, the second drain outlet, and the third drain outlet are provided on the short side surface.
前記オーバーフロー室は底面に第4排水口を有する請求項1記載の燃料電池装置。 the condensate collector includes an overflow chamber communicating with the neutralization chamber;
2. The fuel cell device according to claim 1, wherein the overflow chamber has a fourth drain port on the bottom surface.
筐体の底面には、前記突出部と嵌合する嵌合孔が設けられている請求項4記載の燃料電池装置。 the overflow chamber has a protrusion that protrudes from a bottom surface of the condensate collector,
5. The fuel cell device according to claim 4, wherein a fitting hole that fits onto the protrusion is provided on the bottom surface of the housing.
前記凝縮水回収器の上面には流入孔が形成されており、
前記接続部材は、前記凝縮水回収流路が挿入される第1筒部と、前記流入孔に挿入される第2筒部と、前記第2筒部の外周に形成された張出部を有する請求項1から5のいずれかに記載の燃料電池装置。 an elastically deformable connecting member interposed between the condensed water collector and the condensed water recovery channel;
An inlet hole is formed on the upper surface of the condensed water collector,
A fuel cell device as described in any one of claims 1 to 5, wherein the connecting member has a first cylindrical portion into which the condensed water recovery flow path is inserted, a second cylindrical portion inserted into the inlet hole, and a protrusion formed on the outer periphery of the second cylindrical portion.
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