(57)【要約】【課題】排気口に浸入した雨水を外部へ排出すると共に排気口から改質水タンクへの給水を可能とする。【解決手段】燃料電池システムは、燃料電池からの燃焼排ガスを凝縮させる凝縮器と、凝縮器で凝縮された凝縮水を改質水タンクへ供給する凝縮水路と、凝縮水路に設けられた水精製器と、筐体の上部に設けられた排気口と、凝縮器を通過した燃焼排ガスのガス成分を排気口へ送る排気路と、を備え、給水ボトルを用いて排気口から排気路および凝縮水路を介して改質水タンクに給水可能である。燃料電池システムは、更に排気口に接続されて排気口に浸入した水を外部へ排出する排水路を備え、排水路は、筒状の排気口の底面に接続され、排気路は、当該排気口の側面に接続される。そして、給水ボトルは、排気口に嵌合される筒状の嵌合部と、嵌合部が排気口に嵌合された状態で排気路と連通するように嵌合部の側面に形成される給水孔とを有する。【選択図】図６
2020184465.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
改質ガスと酸化剤ガスとに基づいて発電可能な燃料電池と、
改質水を用いて原燃料ガスを前記改質ガスに改質する改質器と、
前記原燃料ガスを前記改質器に供給する原燃料ガス供給装置と、
前記改質水を蓄える改質水タンクを有し、該改質水タンク内の改質水を前記改質器に供給する改質水供給装置と、
前記燃料電池を通過した改質ガスのオフガスを燃焼させる燃焼部と、
前記オフガスの燃焼により生成された燃焼排ガスを凝縮させる凝縮器と、
前記凝縮器と前記改質水タンクとに接続され、前記凝縮器で凝縮された凝縮水を前記改質水タンクへ供給する凝縮水路と、
前記凝縮水路に設けられ、前記凝縮水路を流れる水を精製する水精製器と、
筐体の上部に設けられ、上下方向に筒状に延出して開口する排気口と、
前記凝縮器と前記排気口とに接続され、前記凝縮器を通過した燃焼排ガスのガス成分を前記排気口へ送る排気路と、
を備え、
給水ボトルを用いて前記排気口から前記排気路および前記凝縮水路を介して前記改質水タンクに給水可能な燃料電池システムであって、
前記排気口に接続され、前記排気口に浸入した水を外部へ排出する排水路を有し、
前記排水路は、前記排気口の底面に接続され、
前記排気路は、前記排気口の側面に接続され、
前記給水ボトルは、前記改質水タンクに給水する際に前記排気口に嵌合される筒状の嵌合部と、前記嵌合部が前記排気口に嵌合された状態で前記排気路と連通するように前記嵌合部の側面に形成された給水孔と、を有する、
燃料電池システム。
【請求項２】
請求項１に記載の燃料電池システムであって、
前記給水ボトルは、前記嵌合部が前記排気口に嵌合された状態で前記排水路と連通するよう前記嵌合部の端面に形成された貫通孔と、前記貫通孔に接続されると共に該貫通孔から前記給水ボトルの内部に延出されて該給水ボトルの内部にエアを導入するホースと、を有する、
燃料電池システム。
【請求項３】
請求項２に記載の燃料電池システムであって、
前記給水ボトルは、前記嵌合部の端面における前記貫通孔の周囲にシール部を有し、
前記シール部は、前記嵌合部が前記排気口に嵌合された状態で、前記排気口の底面における前記排水路の開口の周囲と当接する、
燃料電池システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、給水ボトルを用いて改質水タンクに給水可能な燃料電池システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の燃料電池システムとしては、燃料電池を通過した燃焼排ガスを冷却して凝縮させる熱交換器と、燃焼排ガスの冷却により生成された凝縮水を改質水タンクへ供給する凝縮水流路と、凝縮水流路に設けられた水精製器と、筐体の上面に形成された排気口と、熱交換器により冷却された燃焼排ガスのガス成分を排気口へ送る排気ガス流路と、を備え、給水ボトルから排気口に水を注ぐことにより、排気ガス流路と凝縮水流路とを介して水精製器により精製しながら改質水タンクに給水可能なものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。この燃料電池システムでは、排気ガス流路を改質水タンクへ給水する際の給水路として用いることにより、専用の給水路を不要とし、簡易な構成にすることができる、としている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１９−２９３２３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上述した燃料電池システムでは、筐体の上面に排気口が形成されているため、排気口を介して排気ガス流路に雨水が浸入するおそれがある。
【０００５】
本発明の燃料電池システムは、排気口に浸入した雨水を外部へ排出することができ、排気口から改質水タンクへの給水が可能な燃料電池システムを提供することを主目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の燃料電池システムは、上述の主目的を達成するために以下の手段を採った。
【０００７】
本発明の燃料電池システムは、
改質ガスと酸化剤ガスとに基づいて発電可能な燃料電池と、
改質水を用いて原燃料ガスを前記改質ガスに改質する改質器と、
前記原燃料ガスを前記改質器に供給する原燃料ガス供給装置と、
前記改質水を蓄える改質水タンクを有し、該改質水タンク内の改質水を前記改質器に供給する改質水供給装置と、
前記燃料電池を通過した改質ガスのオフガスを燃焼させる燃焼部と、
前記オフガスの燃焼により生成された燃焼排ガスを凝縮させる凝縮器と、
前記凝縮器と前記改質水タンクとに接続され、前記凝縮器で凝縮された凝縮水を前記改質水タンクへ供給する凝縮水路と、
前記凝縮水路に設けられ、前記凝縮水路を流れる水を精製する水精製器と、
筐体の上部に設けられ、上下方向に筒状に延出して開口する排気口と、
前記凝縮器と前記排気口とに接続され、前記凝縮器を通過した燃焼排ガスのガス成分を前記排気口へ送る排気路と、
を備え、
給水ボトルを用いて前記排気口から前記排気路および前記凝縮水路を介して前記改質水タンクに給水可能な燃料電池システムであって、
前記排気口に接続され、前記排気口に浸入した水を外部へ排出する排水路を有し、
前記排水路は、前記排気口の底面に接続され、
前記排気路は、前記排気口の側面に接続され、
前記給水ボトルは、前記改質水タンクに給水する際に前記排気口に嵌合される筒状の嵌合部と、前記嵌合部が前記排気口に嵌合された状態で前記排気路と連通するように前記嵌合部の側面に形成された給水孔と、を有する、
ことを要旨とする。
【０００８】
この本発明の燃料電池システムは、燃料電池のオフガスの燃焼により生成される燃焼排ガスを凝縮させる凝縮器と、凝縮器で凝縮された凝縮水を改質水タンクへ供給する凝縮水路と、凝縮水路に設けられた水精製器と、燃料電池システムの筐体の上部に設けられた排気口と、凝縮器を通過した燃焼排ガスのガス成分を排気口へ送る排気路と、を備え、給水ボトルを用いて排気口から排気路および凝縮水路を介して改質水タンクに給水可能なものである。この燃料電池システムは、更に、排気口に接続されて排気口に浸入した水を外部へ排出する排水路を備え、排水路は、筒状の排気口の底面に接続され、排気路は、当該排気口の側面に接続される。そして、給水ボトルは、改質水タンクに給水する際に排気口に嵌合される筒状の嵌合部と、嵌合部が排気口に嵌合された状態で排気路と連通するように嵌合部の側面に形成される給水孔とを有する。これにより、給水ボトルに水を充填し、給水ボトルの嵌合部を筐体の上部に設けられた排気口に嵌合させることで、給水ボトルの給水孔と排気路とが連通し、給水ボトル内の水を給水孔から排気路，凝縮水路を介して改質水タンクへ供給することができる。また、筐体の上部に設けられた排気口に雨水が浸入しても、浸入した雨水を排気口の側面に接続される排気口へ流すことなく、排気口の底部に接続される排水路を介して外部へ排出することができる。
【０００９】
こうした本発明の燃料電池システムにおいて、前記給水ボトルは、前記嵌合部が前記排気口に嵌合された状態で前記排水路と連通するよう前記嵌合部の端面に形成された貫通孔と、前記貫通孔に接続されると共に該貫通孔から前記給水ボトルの内部に延出されて該給水ボトルの内部にエアを導入するホースと、を有するものとしてもよい。こうすれば、給水ボトル内の水はホースを介して給水ボトル内に導入されるエアによって給水孔から押し出されるため、改質水タンクへの給水を円滑に行なうことができる。
【００１０】
この態様の本発明の燃料電池システムにおいて、前記給水ボトルは、前記嵌合部の端面における前記貫通孔の周囲にシール部を有し、前記シール部は、前記嵌合部が前記排気口に嵌合された状態で、前記排気口の底面における前記排水路の開口の周囲と当接するものとしてもよい。こうすれば、給水ボトルの給水孔から吐出された水が排水路側へ漏れ出るのを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本実施形態の燃料電池システム２０の構成の概略を示す構成図である。
【図２】改質水タンク６１への給水経路を示す説明図である。
【図３】給水ボトル１００の外観斜視図である。
【図４】給水ボトル１００の分解斜視図である。
【図５】給水ボトル１００を排気筒２２にセットする様子を示す説明図である。
【図６】排気筒２２に給水ボトル１００をセットした状態の部分断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本発明を実施するための形態について図面を参照しながら説明する。
【００１３】
図１は本実施形態の燃料電池システム２０の構成の概略を示す構成図である。本実施形態の燃料電池システム２０は、図１に示すように、発電モジュール３０と、原燃料ガス供給装置４０と、エア供給装置５０と、改質水供給装置６０と、排熱回収装置７０と、制御装置８０と、を備える。
【００１４】
発電モジュール３０は、水素を含む燃料ガス（改質ガス）と酸素を含む酸化剤ガス（エア）との供給を受けて発電する燃料電池スタック３１と、改質水を蒸発させて水蒸気を生成すると共に原燃料ガス（例えば天然ガスやＬＰガス）を予熱する気化器３２と、原燃料ガスと水蒸気とから燃料ガス（改質ガス）を生成する改質器３３と、を有する。
【００１５】
燃料電池スタック３１は、酸素イオン伝導体からなる固体電解質と、固体電解質の一方の面に設けられたアノードと、固体電解質の他方の面に設けられたカソードとを備える燃料電池セルが積層された固体酸化物形燃料電池として構成されており、アノードに供給される燃料ガス中の水素とカソードに供給されるエア中の酸素とによる電気化学反応によって発電する。燃料電池スタック３１の出力端子は、図示しないパワーコンディショナを介して商用電源と負荷とを接続する電力ラインに接続されている。燃料電池スタック３１から出力端子に出力された直流電力は、パワーコンディショナによる電圧変換および直流／交流変換を経て商用電源からの交流電力に付加されて負荷に供給される。
【００１６】
改質器３３は、セラミックなどの担体に改質触媒（例えば、ＲｕまたはＮｉ系の触媒）が担持されて構成され、気化器３２を通過した原燃料ガスと水蒸気との混合ガスを水蒸気改質反応によって燃料ガス（改質ガス）に改質する。
【００１７】
原燃料ガス供給装置４０は、原燃料ガスを供給するガス供給源１０と気化器３２とを接続する原燃料ガス供給管４１と、原燃料ガス供給管４１にガス供給源１側から順に設けられる原燃料ガス供給弁４２（２連弁），原燃料ガスポンプ４３および脱硫器４４と、を有する。原燃料ガス供給装置４０は、原燃料ガス供給弁４２を開弁した状態で原燃料ガスポンプ４３を作動させることにより、ガス供給源１からの原燃料ガスを脱硫器４４を介して気化器３２へ供給する。脱硫器４４は、原燃料ガスに含まれる硫黄分を除去するものであり、例えば、硫黄化合物をゼオライトなどの吸着剤に吸着させて除去する常温脱硫方式などを採用することができる。気化器３２へ供給された原燃料ガスは、気化器３２で予熱された後、改質器３３へ供給され、燃料ガスへと改質される。そして、改質された燃料ガスは、マニホールド３６を介して燃料電池スタック３１のアノードへ供給される
【００１８】
エア供給装置５０は、外気と連通するフィルタ５１と燃料電池スタック３１とを接続するエア供給管５２と、エア供給管５２に設けられるエアブロワ５３と、を有する。エア供給装置５０は、エアブロワ５３を作動することにより、フィルタ５１を介して吸入したエアを燃料電池スタック３１のカソードへ供給する。
【００１９】
改質水供給装置６０は、改質水を貯留する改質水タンク６１と、改質水タンク６１と気化器３２とを接続する改質水供給管６２と、改質水供給管６２に設けられる改質水ポンプ６３と、を有する。改質水供給装置６０は、改質ポンプ５８を作動させることにより、改質水タンク６１の改質水を気化器３２へ供給する。気化器３２へ供給された改質水は、気化器３２で水蒸気とされ、改質器３３における水蒸気改質反応に利用される。改質水タンク６１には、貯留されている改質水の水位を検出するための水位センサ６４が設けられている。
【００２０】
燃料電池スタック３１と気化器３２と改質器３３とは、断熱材料により形成された箱型のモジュールケース３８に収容されている。モジュールケース３８内には、燃料電池スタック３１の起動や、気化器３２における水蒸気の生成、改質器３３における水蒸気改質反応に必要な熱を供給するための燃焼部３４が設けられている。燃焼部３４には燃料電池スタック３１を通過した燃料オフガス（アノードオフガス）と酸化剤オフガス（カソードオフガス）とが供給され、これらの混合ガスを点火ヒータ３５により点火して燃焼させることにより、燃焼熱を燃料電池スタック３１や気化器３２、改質器３３に供給する。燃料オフガスおよび酸化剤オフガスの燃焼により生成される燃焼排ガスは、燃焼触媒３７を介して熱交換器７５へ供給される。燃焼触媒３７は、燃焼部３４で燃え残ったオフガスを触媒によって再燃焼させる酸化触媒である。
【００２１】
排熱回収装置７０は、貯湯水を貯留する貯湯タンク７１と、熱交換器７５と、貯湯タンク７１と熱交換器７５とを接続して貯湯水の循環路を形成する循環配管７２と、循環配管７２に設けられた循環ポンプ７３と、を有する。排熱回収装置７０は、循環ポンプ７３を作動させて貯湯水を循環させることにより、貯湯タンク７１の下部から貯湯水を取り出して熱交換器７５にて燃焼排ガスとの熱交換により加温し、加温した貯湯水を貯湯タンク７１の上部へ戻す。熱交換器７５は凝縮水供給管７６を介して改質水タンク６１に接続されると共に排気配管２３を介して外気と連通されている。熱交換器７５に供給された燃焼排ガスは、貯湯水との熱交換によって冷却され、水蒸気成分が凝縮されて凝縮水供給管７６を介して改質水タンク６１に回収される。また、残りの排気ガスは、排気配管２３を介して外気へ排出される。
【００２２】
凝縮水供給管７６には、水精製器７７が設けられている。水精製器７７は、凝縮水が流入する流入口が上部に形成されると共に凝縮水が流出する流出口が下部に形成された収容容器にイオン交換樹脂７７ｉが充填されたものであり、凝縮水がイオン交換樹脂７７ｉを流通する際に凝縮水に含まれる不純物を除去して純水化する。イオン交換樹脂７７ｉは、陰イオン交換樹脂としてのアニオン樹脂と、陽イオン交換樹脂としてのカチオン樹脂とが所定の比率で混合されたものである。
【００２３】
排気配管２３は、一端側が熱交換器７５の排気ガス出口と接続され、他端側が上方に延びて筐体２１の上面に形成された排気筒２２と接続されており、熱交換器７５から排出された燃焼排ガスのガス成分を排気筒２２から外部へ排出する。排気筒２２は、上下に延びて上端で開口した円筒状（筒状）の部材であり、排気筒２２の側面には、排気配管２３が接続されており、排気筒２２の底面における中心部には、排気筒２２に浸入した水（雨水など）を外部へ排出するための排水配管２４が接続されている。
【００２４】
制御装置８０は、ＣＰＵを中心としたマイクロプロセッサとして構成されており、ＣＰＵの他に、ＲＯＭやＲＡＭ、入出力ポートを備える。制御装置８０には、原燃料ガス供給管４１を流れる原燃料ガスの単位時間当たりの流量を検出するガス流量センサやエア供給管５２を流れるエアの単位時間当たりの流量を検出するエア流量センサ、水位センサ６４等からの検出信号が入力ポートを介して入力されている。一方、制御装置８０からは、点火ヒータ３５や原燃料ガス供給弁４２、原燃料ガスポンプ４３、エアブロワ５３、改質水ポンプ６３、循環ポンプ７３等へ駆動信号が出力ポートを介して出力されている。
【００２５】
こうして構成された燃料電池システム２０は、改質水タンク６１の水位が所定水位以上である等のシステム起動条件が成立している状態で、システムの起動が要求されると、システム起動処理を実行する。システム起動処理は、例えば、対応する補機類を順次制御し、脱硫器４４に燃料成分を吸着させて混合ガスの空燃比ずれを抑制する燃料吸着処理、燃焼部３４のパージ処理、燃焼部３４におけるオフガスの着火処理、水蒸気改質処理などを順次実行することにより行なう。
【００２６】
燃料電池システム２０は、システムの起動が完了すると、発電処理を実行する。発電処理では、システム要求出力に基づいて目標ガス流量Ｑｇ＊を設定し、設定した目標ガス流量Ｑｇ＊により原燃料ガスが供給されるよう原燃料ガスポンプ４３を制御する原燃料ガス供給制御と、目標ガス流量Ｑｇ＊に対して所定の空燃比となるように目標エア流量Ｑａ＊を設定し、設定した目標エア流量Ｑａ＊によりエアが供給されるようエアブロワ５３を制御するエア供給制御と、システム要求出力に基づいて目標水量を設定し、設定した目標水量により改質水が供給されるよう改質水ポンプ６３を制御する改質水供給制御とが実行される。
【００２７】
ここで、燃料電池システム２０では、新規に設置された時など改質水タンク６１が空の状態であるとき、システムを起動するために改質水タンク６１への給水作業（水張り）が必要となる。図２は、改質水タンク６１への給水経路を示す説明図である。上述したように、排気筒２２には、排気配管２３が接続されており、排気配管２３には、熱交換器７５が接続されている。このため、給水作業として、排気筒２２に水（水道水）を注ぐことにより、排気筒２２から排気配管２３，熱交換器７５，凝縮水供給管７６を介して改質水タンク６１へ給水することができる。このとき、排気筒２２に注がれた水は、凝縮水供給管７６を通過する際に、凝縮水供給管７６に設けられた水精製器７７のイオン交換樹脂７７ｉによって精製される。上述したように、水精製器７７は、熱交換器７５において燃焼排ガスの冷却により凝縮された凝縮水の精製を行なうために凝縮水供給管７６に設けられている。したがって、凝縮水供給管７６を改質水タンク６１への給水作業時の給水経路に含めることにより、給水に用いる水（水道水）の精製と凝縮水の精製とを単一の水精製器７７で行なうことができる。
【００２８】
水精製器７７に充填するイオン交換樹脂７７ｉのアニオン樹脂とカチオン樹脂の混合比率は、以下のように決定される。例えば、水道水を用いて改質水タンク６１への給水を行なう場合、水精製器７７で水道水を処理するのに必要なアニオン樹脂とカチオン樹脂の混合比率は、１：１程度である。また、燃焼排ガスが凝縮された凝縮水を水精製器７７で処理するのに必要なアニオン樹脂とカチオン樹脂の混合比率は、１０：１程度である。ここで、水道水の処理と凝縮水の処理とを別々の水精製器を用いて行なう場合、水道水処理用の水精製器では、アニオン樹脂とカチオン樹脂とを１：１の混合比率で充填することができるが、凝縮水処理用の水精製器では、アニオン樹脂とカチオン樹脂の比率を１０：１のように大きく偏らせると、本来のイオン交換樹脂の吸着機能が低下してしまうため、アニオン樹脂とカチオン樹脂とを２：１程度の混合比率で充填されるのが一般的である。例えば、水道水処理用の水精製器では、アニオン樹脂の充填量は２とされると共にカチオン樹脂の充填量は２とされた場合、凝縮水処理用の水精製器では、アニオン樹脂の充填量は１０となると共にカチオン樹脂の充填量は５となり、必要なイオン交換樹脂の充填量は合計で１９となる。この場合、凝縮水処理用の水精製器におけるカチオン樹脂の充填量である５のうち１のみが利用され、４は利用されないことになる。これに対して、本実施形態のように、水道水の処理と凝縮水の処理とを単一の水精製器７７で行なう場合には、凝縮水の処理で利用されないカチオン樹脂を水道水の処理に利用することができる。すなわち、凝縮水処理用に必要なアニオン樹脂の充填量である１０に水道水処理用の必要なアニオン樹脂の充填量である２を加えて１２とすれば足り、水道水処理用にカチオン樹脂を加える必要がないため、イオン交換樹脂の充填量は合計で１７となる。このように、水質の異なる水道水と凝縮水とを１つの水精製器７７で精製することにより、凝縮水の処理で利用されないカチオン樹脂を、水道水の処理で利用することが可能となり、全体のイオン交換樹脂の充填量を低減することができる。
【００２９】
図３は、給水ボトル１００の外観斜視図であり、図４は、給水ボトル１００の分解斜視図である。また、図５は、給水ボトル１００を排気筒２２にセットする様子を示す説明図であり、図６は、排気筒２２に給水ボトル１００をセットした状態の部分断面図である。給水ボトル１００は、図示するように、円筒状の開口部１０１ａを有する軟質樹脂（例えばポリエチレン）により形成されたボトル本体１０１と、ボトル本体１０１の開口部１０１ａに連結される中空のジョイント１１０と、長尺かつ円筒状のエアホース１２０と、を備える。ジョイント１１０は、中空の段付き円筒部材として構成され、ボトル本体１０１の開口部１０１ａの外周面に形成された螺旋溝に螺合するように内周面に螺旋溝が形成された円筒状の連結部１１１と、排気筒２２の内径よりも若干小さな外径により円筒状に形成される有底円筒状の先端部１１２と、を有する。先端部１１２の側面には、円形の給水孔１１２ａが形成され、先端部１１２の端面における中心部には、円形のエア導入孔１１２ｂが形成されている。また、先端部１１２の端面におけるエア導入孔１１２ｂの周囲には、図５に示すように、ゴム等の弾性材料により形成される環状のシール部材１１３が設けられている。図４に示すように、エアホース１２０の一端側がジョイント１１０の裏側からエア導入孔１１２ｂに差し込まれた状態で、当該ジョイント１１０がボトル本体１０１に取り付けられることで、エアホース１２０の他端側は、図３に示すように、ボトル本体１０１の内部に突出する。
【００３０】
給水ボトル１００の組付けは、ボトル本体１０１に例えばホースを用いて水（水道水）を充填すると共に、ジョイント１１０の裏側からエア導入孔１１２ｂにエアホース１２０を差し込んだ後、ジョイント１１０の連結部１１１を螺合によりボトル本体１０１の開口部１０１ａに取り付けることにより行なう。そして、図５に示すように、給水ボトル１００を天地逆にしてジョイント１１０の先端部１１２を排気筒２２に差し込むことにより、給水ボトル１００を排気筒２２にセットする。給水ボトル１００を排気筒２２にセットすると、ジョイント１１０の先端部１１２の側面に形成された給水孔１１２ａが排気筒２２の側面に接続された排気配管２３と連通し、ボトル本体１０１内の水は、ジョイント１１０の先端部１１２の内周面とエアホース１２０の外周面との間に形成される空間を介して、給水孔１１２ａから排気配管２３へ向かって吐出される。給水孔１１２ａは、オリフィスとして形成されており、給水ボトル１００から吐出される水の量は、給水孔１１２ａ（オリフィス）によってコントロールされる。加えて、給水ボトル１００を排気筒２２にセットすると、ジョイント１１０の先端部１１２の端面に形成されたエア導入孔１１２ｂが排気筒２２の底面に接続された排水配管２４と連通し、排水配管２４内のエアがエアホース１２０を介してボトル本体１０１内に導入されるため、吐水に伴ってボトル本体１０１の内部に作用する負圧を低減させることができ、吐水速度を一定に保つことができる。
【００３１】
本実施形態の燃料電池システム１０では、排気筒２２と水精製器７７との間には熱交換器７５が配置され、熱交換器７５の燃焼排ガス用流路の上流側には燃焼触媒３７が配置されているため、給水ボトル１００から排気筒２２に多量の水道水が一度に注がれると、水精製器７７に流れ込む水道水が当該水精製器の処理能力を超えて溢れ、水面が熱交換器７５を超えて燃焼触媒３７まで達する場合がある。この場合、燃焼触媒３７は、水道水に含まれる塩素と反応するため、性能低下するおそれがある。本実施形態では、給水孔１１２ａ（オリフィス）により給水ボトル１００からは一定流量以上の吐水がなされず、且つ、エアホース１２０を介したエアの導入により吐水速度が一定に保たれるため、水精製器７７の処理能力に見合った量の水を給水ボトル１００から吐出することができ、水精製器７７に流れ込む水道水が当該水精製器７７の処理能力を超えて溢れ、燃焼触媒３７に達するのを良好に防止することができる。この結果、燃焼触媒３７を性能低下させることなく、給水作業を円滑に且つ短時間で行なうことができる。本実施形態では、水精製器７７の樹脂の利用率が６０％以上となるように、５００ｍＬ／ｍｉｎ以下の流量で給水を行なうものとした。これにより、余分な樹脂を充填する必要がなくなり、水精製器７７の小型化かつ低コスト化を図ることができる。
【００３２】
また、ジョイント１１０の先端部１１２の端面におけるエア導入孔１１２ｂの周囲には、シール部材１１３が設けられているから、給水ボトル１００が排気筒２２にセットされた状態で、シール部材１１３が排気筒２２の底面における排水配管２４の接続部（開口）の周囲と当接（密着）し、エア導入孔１１２ｂと排水配管２４とがシールされる。これにより、給水ボトル１００の給水孔１１２ａから吐出された水が排水配管２４側へ漏れ出るのを抑制することができる。
【００３３】
給水ボトル１００内の空になると、作業者は、給水ボトル１００を排気筒２２から引き抜き、給水ボトル１００をボトル本体１０１とジョイント１１０とエアホース１２０とに分解し、ボトル本体１０１を蛇腹状に折り畳んで、給水作業を完了する。そして、燃料電池システム２０を起動させる。給水ボトル１００が排気筒２２から取り外された状態では、排気筒２２は、筐体２１の上面で開口し、そこに雨水などの水が浸入するおそれがあるが、本実施形態では、排気配管２３は排気筒２２の側面に接続され、排水配管２４は排気筒２２の底面に接続されているから、排気筒２２に水が進入しても、進入した水を排気配管２３に向かわせることなく、排水配管２４を介して外部へ排出することができる。
【００３４】
以上説明した実施形態の燃料電池システム２０は、燃料電池スタック３１のオフガスの燃焼により生成される燃焼排ガスを凝縮させる熱交換器７５と、熱交換器７５で凝縮された凝縮水を改質水タンク６１へ供給する凝縮水供給管７６と、凝縮水供給管７６に設けられた水精製器７７と、筐体２１の上面に形成された排気筒２２と、熱交換器７５を通過した燃焼排ガスのガス成分を排気筒２２へ送る排気配管２３と、を備え、給水ボトル１００を用いて排気筒２２から排気配管２３および凝縮水供給管７６を介して水精製器７７で精製しながら改質水タンク６１に給水可能なものである。この燃料電池システム２０は、排気筒２２に接続されて排気筒２２に浸入した水を外部へ排出する排水配管２４を備え、排水配管２４は、排気筒２２の底面に接続され、排気配管２３は、当該排気筒２２の側面に接続される。そして、給水ボトル１００は、改質水タンク６１に給水する際に排気筒２２に嵌合される筒状の先端部１１２と、先端部１１２が排気筒２２に嵌合された状態で排気配管２３と連通するように先端部１１２の側面に形成される給水孔１１２ａとを有する。これにより、給水ボトル１００に水を充填し、給水ボトル１００の先端部１１２を排気筒２２に嵌合させることで、給水ボトル１００の給水孔１１２ａと排気配管２３とが連通し、給水ボトル１００内の水を給水孔１１２ａから排気配管２３，凝縮水供給管７６を介して改質水タンク６１へ供給することができる。また、排水配管２４は、排気筒２２の底部に接続されているから、排気筒２２に雨水などの水が浸入しても、浸入した水を排気配管２３に向かわせることなく、排水配管２４を介して外部へ排出することができる。
【００３５】
しかも、給水ボトル１００は、先端部１１２が排気筒２２に嵌合された状態で、排水配管２４と連通するよう先端部１１２の端面に形成されたエア導入孔１１２ｂと、エア導入孔１１２ｂに一端が接続されると共に他端がボトル本体１０１の内部に突出するエアホース１２０と、を備える。これにより、ボトル本体１０１内の水はエアホース１２０を介してボトル本体１０１内に導入されるエアによって給水孔１１２ａから押し出されるため、改質水タンク６１への給水を円滑に行なうことができる。
【００３６】
さらに、給水ボトル１００は、先端部１１２の端面におけるエア導入孔１１２ｂの周囲にシール部１１３を有し、シール部１１３は、先端部１１２が排気筒２２に嵌合された状態で、排気筒２２の底面における排水配管２４の開口の周囲と当接（密着）する。これにより、給水ボトル１００の給水孔１１２ａから吐出された水が排水配管２４側へ漏れ出るのを抑制することができる。
【００３７】
上述した実施形態では、給水ボトル１００は、ジョイント１１０の先端部１１２の端面に形成されたエア導入孔１１２ｂと、一端側がエア導入孔１１２ｂに接続されると共に他端側がボトル本体１０１の内部に延出されたエアホース１２０と、を備え、ジョイント１１０の先端部１１２が排気筒２２に嵌合された状態で、排気筒２２の底面に接続された排水配管２４とエア導入孔１１２ｂとが連通し、エアホース１２０を介してボトル本体１０１内にエアを導入するものとした。しかし、ボトル本体１０１の底部にエア導入孔が直接形成されてもよい。
【００３８】
実施形態の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係について説明する。実施形態では、燃料電池スタック３１が「燃料電池」に相当し、改質器３３が「改質器」に相当し、原燃料ガス供給装置４０が「原燃料ガス供給装置」に相当し、改質水供給装置６０が「改質水供給装置」に相当し、改質水タンク６１が「改質水タンク」に相当し、燃焼部３４が「燃料部」に相当し、熱交換器７５が「凝縮器」に相当し、凝縮水供給管７６が「凝縮水路」に相当し、水精製器７７が「水精製器」に相当し、排気筒２２が「排気口」に相当し、排気配管２３が「排気路」に相当し、筐体２１が「筐体」に相当し、排水配管２４が「排水路」に相当し、給水ボトル１００が「給水ボトル」に相当し、ジョイント１１０の先端部１１２が「嵌合部」に相当し、給水孔１１２ａが「給水孔」に相当する。また、エア導入孔１１２ｂが「貫通孔」に相当し、エアホース１２０が「ホース」に相当する。また、シール部材１１３が「シール部」に相当する。
【００３９】
なお、実施形態の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係は、実施形態が課題を解決するための手段の欄に記載した発明を実施するための形態を具体的に説明するための一例であることから、課題を解決するための手段の欄に記載した発明の要素を限定するものではない。即ち、課題を解決するための手段の欄に記載した発明についての解釈はその欄の記載に基づいて行なわれるべきものであり、実施形態は課題を解決するための手段の欄に記載した発明の具体的な一例に過ぎないものである。
【００４０】
以上、本発明を実施するための形態について実施形態を用いて説明したが、本発明はこうした実施形態に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々なる形態で実施し得ることは勿論である。
【産業上の利用可能性】
【００４１】
本発明は、燃料電池システムの製造産業などに利用可能である。
【符号の説明】
【００４２】
１０  ガス供給源、２０  燃料電池システム、２１  筐体、２２  排気筒、２３  排気ガス配管、２４  排水配管、３０  発電モジュール、３１  燃料電池スタック、３２  気化器、３３  改質器、３４  燃焼部、３５  点火ヒータ、３６  マニホールド、３７  燃焼触媒、３８  モジュールケース、４０  原燃料ガス供給装置、４１  原燃料ガス供給管、４２  原燃料ガス供給弁、４３  原燃料ガスポンプ、４４  脱硫器、５０  エア供給装置、５１  フィルタ、５２  エア供給管、５３  エアブロワ、６０  改質水供給装置、６１  改質水タンク、６２  改質水供給管、６３  改質水ポンプ、６４  水位センサ、７０  排熱回収装置、７１  貯湯タンク、７２  循環配管、７３  循環ポンプ、７５  熱交換器、７６  凝縮水供給管、７７  水精製器、７７ｉ  イオン交換樹脂、８０  制御装置、１００  給水ボトル、１０１  ボトル本体、１０１ａ  開口部、１１０  ジョイント、１１１  連結部、１１２  先端部、１１２ａ  給水孔、１１２ｂ  エア導入孔、１１３  シール部材、１２０  エアホース。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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