(57)【要約】 【課題】電気系統の設備の増設を抑制しつつ、計測対象の水の水位が所定の水準を超えたことを検出可能な計測装置、燃料電池発電ユニット、及び計測装置の計測方法を提供することである。【解決手段】本実施形態によれば、計測装置は、高圧側に接続されるプラス側導圧管内の気圧と、低圧側に接続されるマイナス側導圧管内の気圧と、の差圧を計測する差圧計測部と計測対象の水の水位が所定の第１高さを超えた場合に、水をマイナス側導圧管及びプラス側導圧管の少なくとも一方に排出する第１配管と、を備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
高圧側に接続されるプラス側導圧管内の気圧と、低圧側に接続されるマイナス側導圧管内の気圧と、の差圧を計測する差圧計測部と、
計測対象の水の水位が所定の第１高さを超えた場合に、前記水を前記マイナス側導圧管及び前記プラス側導圧管の少なくとも一方に排出する第１配管と、
を備える、計測装置。
【請求項２】
前記水を貯留する水タンクと、
前記水の水位が前記第１高さよりも鉛直下方の第２高さを超えた場合に、前記水を排出する第２配管と、
を更に備える、請求項１に記載の計測装置。
【請求項３】
前記マイナス側導圧管は、前記第１配管との合流部より鉛直下方にＵ字構造を形成し、前記合流部より鉛直上方の位置で逆Ｕ字構造を形成して、前記差圧計測部の低圧側の入口部に接続される、請求項２に記載の計測装置。
【請求項４】
前記逆Ｕ字構造の部分は接合部を介して着脱可能に前記マイナス側導圧管に接続される、請求項３に記載の計測装置。
【請求項５】
前記第２配管は、前記水タンクの底面から鉛直下方にＵ字構造を形成した後に鉛直上方に延長され、前記第２高さが最高位置である逆Ｕ字構造を形成した後に鉛直下方に延長され、
前記第１配管は、前記第２配管の分岐部と前記マイナス側導圧管の前記合流部との間に配置され、
前記第２配管の前記分岐部は、前記逆Ｕ字構造の最高高さの位置、又は、前記Ｕ字構造内の位置に形成され、
前記第１配管の鉛直方向の最高高さは前記第１高さである、請求項３又は４に記載の計測装置。
【請求項６】
請求項４又は５に記載の計測装置と、
水素含有ガスと酸素含有ガスを用いて発電する燃料電池本体部と、
前記燃料電池本体部の排気ガスと、前記燃料電池本体部を内包する筐体内の空気とを導入し、前記排気ガス及び前記空気を排気出口から前記筐体外に排気する排気ダクトと、
前記排気ダクトに配置され、前記空気を供給する換気ファンと、
前記排気ダクト内の前記排気出口と前記換気ファンとの間に配置される換気風量オリフィスと、を備え、
前記排気ダクトの前記換気風量オリフィスより上流側の第１開口部と前記プラス側導圧管は接続され、
前記排気ダクトの前記換気風量オリフィスより下流側の第２開口部と前記マイナス側導圧管は接続され、
前記第１配管は、前記水の水位が前記第１高さを超えた場合に、前記水を前記マイナス側導圧管に排出する、燃料電池発電ユニット。
【請求項７】
前記燃料電池本体部の冷却部の出口部と前記水タンクの入口部との間に配置される第４配管に接続され、前記第４配管内の前記水を前記水タンクに送り出す電池冷却水ポンプを更に備え、
前記第１配管は、前記水タンクの底部と前記燃料電池本体部の冷却部の入口部との間に配置される第５配管の分岐部と、前記マイナス側導圧管の前記合流部との間に配置される、請求項６に記載の燃料電池発電ユニット。
【請求項８】
前記燃料電池本体部から排出されるガス中の水分を凝縮させた前記水と、前記ガスから前記水分を除いた前記排気ガスとを出口部から排出する排ガス凝縮器を更に備え、
前記排気ダクトは、垂直管である第１排気ダクトと、前記換気ファン及び前記換気風量オリフィスが設けられている水平管である第２排気ダクトと、を有しており、
前記排気ダクトは、前記排気ダクト内に開口部を有する注水ラインを前記第１配管として形成しており、
前記排ガス凝縮器の前記出口部と前記水タンクの入口部との間に配置される第６配管の分岐部と、前記排気ダクトの前記排気ガスの入口部との間に配置される第７配管を介して前記排気ガスが前記第１排気ダクトに供給され、
前記第７配管の最高高さは前記第１高さである、請求項６に記載の燃料電池発電ユニット。
【請求項９】
前記注水ラインは、前記第１排気ダクトの側面から斜め下方に向けて延びる、請求項８に記載の燃料電池発電ユニット。
【請求項１０】
前記注水ラインの内径は、６ｍｍ以上であり、前記排気ガスの入口部から前記注水ラインの入口部までの鉛直高さ方向の距離が、前記第１排気ダクトの全長の６０％から９０％である、請求項８に記載の燃料電池発電ユニット。
【請求項１１】
前記注水ラインは、前記第２排気ダクトの底面から鉛直下方に延びている、請求項８に記載の燃料電池発電ユニット。
【請求項１２】
前記注水ラインの内径が６ｍｍ以上であり、前記第２排気ダクトの底面は、前記換気ファンから送出された前記空気の下流方向に対して水平もしくは上り勾配の傾斜を有する、請求項１１に記載の燃料電池発電ユニット。
【請求項１３】
前記第２排気ダクトの底部に設けられた前記注水ラインの入口部よりも下流側に、少なくも換気領域と底面側に水抜き孔領域とを有する仕切り板を設ける、請求項１２に記載の燃料電池発電ユニット。
【請求項１４】
前記換気ファンの風量に対応して予め定められた差圧と、前記差圧計測部が計測した前記差圧との差が所定値を超える場合に、前記水の水位が所定水準よりも上昇したことを示す警報の発報、及び前記燃料電池本体部における発電運転の停止の内の少なくとも一方を実行する制御部を更に備える、請求項６に記載の燃料電池発電ユニット。
【請求項１５】
高圧側の入口部に接続されるプラス側導圧管内の気圧と、低圧側の入口部に接続されるマイナス側導圧管内の気圧と、の差圧を計測する差圧計測部を有する計測装置の計測方法であって、
計測対象の水の水位が所定の高さを超えた場合に、前記水を前記マイナス側導圧管及び前記プラス側導圧管の少なくとも一方に排出する、計測装置の計測方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、燃料電池発電ユニット、及び燃料電池発電ユニットの制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
燃料電池発電ユニットは、燃料電池発電ユニットの筐体内で発生又は使用する水を水タンクに貯留する。また、水タンク内の水位が所定の水準を超えた場合に、筐体外に排出する配管を設けている。
【０００３】
ところが、配管から水が排出できなくなると、水が筐体内に溢れてしまう恐れがある。一方で、電気系統における故障の発生機会を低減するために、漏水測定に関する電気系統の設備を増設せずに、簡略化することが求められている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１９−２２３０３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明が解決しようとする課題は、電気系統の設備の増設を抑制しつつ、計測対象の水の水位が所定の水準を超えたことを検出可能な計測装置、燃料電池発電ユニット、及び計測装置の計測方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本実施形態によれば、計測装置は、高圧側に接続されるプラス側導圧管内の気圧と、低圧側に接続されるマイナス側導圧管内の気圧と、の差圧を計測する差圧計測部と計測対象の水の水位が所定の第１高さを超えた場合に、前記水を前記マイナス側導圧管及び前記プラス側導圧管の少なくとも一方に排出する第１配管と、を備える。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】第１実施形態に係る燃料電池発電ユニットのブロック図。
【図２Ａ】計測装置の測定値を模式的に示す図。
【図２Ｂ】プラス側導圧管に合流部を設けた場合の測定値を示す図。
【図３】第２実施形態に係る燃料電池発電ユニットのブロック図。
【図４】第３実施形態に係る燃料電池発電ユニットのブロック図。
【図５】第４実施形態に係る燃料電池発電ユニットのブロック図。
【図６】第５実施形態に係る燃料電池発電ユニットのブロック図。
【図７】第６実施形態に係る燃料電池発電ユニットのブロック図。
【図８】第７実施形態に係る燃料電池発電ユニットのブロック図。
【図９】図８のＡＡ断面を示す図。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、本発明の実施形態に係る燃料電池発電ユニットについて、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、以下に示す実施形態は、本発明の実施形態の一例であって、本発明はこれらの実施形態に限定して解釈されるものではない。また、本実施形態で参照する図面において、同一部分又は同様な機能を有する部分には同一の符号又は類似の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する場合がある。また、図面の寸法比率は説明の都合上実際の比率とは異なる場合や、構成の一部が図面から省略される場合がある。燃料電池発電ユニットは水素を燃料電池本体部において直接電気エネルギーに変換するシステムである。このシステムは化学反応による発電であるために発電効率が高く、汚染物質の排出および騒音が少なく、環境性に優れた発電装置として評価されている。
【０００９】
（第１実施形態）
図１は、第１実施形態に係る燃料電池発電ユニットの構成例を示すブロック図である。図１に示すように、燃料電池発電ユニット１は、筐体２０内の換気が可能であり、燃料電池本体部１０と、配管１０ｔ〜２２ｔと、筐体２０と、計測装置３５と、可燃ガス減少部４０ａと、排ガス凝縮器４０ｂと、排気ダクト５０と、換気ファン５０ｃと、換気風量オリフィス５０ｄと、制御部７０と、を備えて構成される。また、計測装置３５は、配管２０ｔ、２２ｔ、２６ｔと、マイナス側導圧管２４ｔと、プラス側導圧管２８ｔと、水タンク３０と、差圧計測部６０と、を備えて構成される。図１では、更に合流部５０ｅなどが図示されている。水平面に平行で互いに垂直なＸ方向およびＹ方向と、この水平面に垂直なＺ方向とを示している。本明細書では、＋Ｚ方向を鉛直上方向として取り扱い、−Ｚ方向を鉛直下方向として取り扱う。
【００１０】
燃料電池本体部１０は、酸素含有ガス１０ｆと水素含有ガス１０ｇとを用いて発電する。燃料電池本体部１０は、冷却部１０ａと、カソード１０ｂと、イオン伝導層１０ｃと、アノード１０ｄとを有する。カソード１０ｂには、酸素含有ガス１０ｆが供給され、アノード１０ｄには、水素含有ガス１０ｇが供給される。冷却部１０ａは、酸素含有ガス１０ｆと水素含有ガス１０ｇとの反応で発生した反応熱を熱媒体１０ｅ、例えば冷却水により除去する。イオン伝導層１０ｃは、電気絶縁性及びイオン伝導性がある物質であり、カソード１０ｂとアノード１０ｄとの隔壁を構成している。イオン伝導層１０ｃを構成する物質は、例えば陽イオン交換樹脂、酸性溶液、アルカリ性溶液、溶融炭酸塩、ジルコニア系セラミック等である。
【００１１】
イオン伝導層１０ｃが例えば陽イオン交換樹脂や酸性溶液等である場合、アノード１０ｄに水素含有ガス１０ｇを供給し、カソード１０ｂに酸素含有ガス１０ｆを供給した状態で、外部負荷を通じてアノード１０ｄとカソード１０ｂを電気的に接続すると、イオン化した水素がイオン伝導層１０ｃを通ってアノード１０ｄからカソード１０ｂに移動して酸素含有ガス１０ｆと反応する。そして、移動したイオン化した水素の電荷に相当する電流が外部負荷に流れる。
【００１２】
カソード１０ｂの出口部ｊ１０と合流部ｊ１２との間には配管１０ｔが配置されている。カソード１０ｂから排出されたガスは、配管１０ｔを介して合流部ｊ１２から配管１４ｔに排出される。
【００１３】
イオン伝導層１０ｃがアルカリ性溶液、溶融炭酸塩、ジルコニア系セラミック等である場合も、イオンの発生がカソード１０ｂ側で反応がアノード１０ｄ側であるほかは、先に挙げた例と同様の反応が生じる。
【００１４】
アノード１０ｄに供給される水素含有ガス１０ｇは、例えばパイプラインやボンベから供給される。なお、水素含有ガス１０ｇは炭化水素燃料を改質器で改質して生成してもよい。酸素含有ガス１０ｆは、例えば空気、酸素などである。
【００１５】
アノード１０ｄの出口部ｊ１４と可燃ガス減少部４０ａの入口部ｊ１６との間には配管１２ｔが配置されている。アノード１０ｄから排出されたガスは、配管１２ｔを介して入口部ｊ１６から可燃ガス減少部４０ａに供給される。
【００１６】
筐体２０は、例えば気密性のある部材であり、燃料電池本体部１０、水タンク３０、可燃ガス減少部４０ａ、ガスを排ガス凝縮器４０ｂ、排ガスダクト５０、差圧計測部６０などを収納する。水タンク３０は、排ガス凝縮器４０ｂにより分離された凝縮水を貯水する。なお、筐体２０には不図示の流入孔が設けられており、外部から酸素含有ガス１０ｆが導入される。
【００１７】
可燃ガス減少部４０ａには、配管１２ｔを介してアノード１０ｄから排出された排出ガスと、酸素含有ガス１０ｆとが供給される。可燃ガス減少部４０ａは、例えばバーナ、触媒燃焼器であり、酸素含有ガス１０ｆと排出ガスとを反応させる。これにより、排出ガスに含まれる未反応の水素含有ガス、炭化水素燃料に由来する水素以外の可燃性ガスが減少する。可燃ガス減少部４０ａを通過したガスには、元から含んでいた水分に加え、酸素含有ガス１０ｆとの反応で生成した水分が追加される。
【００１８】
可燃ガス減少部４０ａの出口部ｊ１８と排ガス凝縮器４０ｂの入口部ｊ２０との間には配管１４ｔが配置されている。可燃ガス減少部４０ａを通過したガスと、カソード１０ｂから排出されたガスが排ガス凝縮器４０ｂに供給される。
【００１９】
排ガス凝縮器４０ｂは、可燃ガス減少部４０ａを通過したガスと、カソード１０ｂから排出されたガスを熱媒体により冷却する。これにより、排ガス凝縮器４０ｂは、排ガス露点相当の水分をガスから分離し、凝縮水と、ガスから水分を分離した排ガスとを生成する。
【００２０】
排ガス凝縮器４０ｂの出口部ｊ２２と水タンク３０の底部における入口部ｊ２４との間にはＵ字状の配管１６ｔが配置されている。排ガス凝縮器４０ｂにより分離された凝縮水は、配管１６ｔを介して水タンク３０に回収される。
【００２１】
配管１８ｔ（排ガスパイプ）は、配管１６ｔの分岐部ｊ２６と、排気ダクト５０の入口部ｊ２８との間に配置される。配管１６ｔは、水タンク３０の水位ＷＬまで水封されている。このため、分離された排ガスが水タンク３０に流入することなく、配管１８ｔを介して排ガスダクト５０に排出される。
【００２２】
水タンク３０は、配管１６ｔを介して供給される水を貯水する。水タンク３０の排出部ｊ３０と排水出口部ｊ３２との間には、Ｕ字管状の配管２０ｔと配管２２ｔとが分岐部ｊ３４を介して配置されている。また、配管２２ｔは排水出口部ｊ３２を介して、筐体外のドレン排水ラインに接続されている。分岐部ｊ３４は、配管２０ｔ（オーバーフローパイプ）及び配管２２ｔの最高高さの位置に相当する。なお、本実施形態に係る配管２０ｔと配管２２ｔとが第２配管に対応する。
【００２３】
排ガス凝縮器４０ｂで分離された凝縮水により、水タンク３０の水位が管２０ｔ及び配管２２ｔの最高高さの位置を超えると、配管２０ｔ、及び配管２２ｔを介して余剰の水が排出される。また、配管２０ｔは、水タンク３０内のガスが排水出口部ｊ３２を通じて排出されることがないように、水タンク３０の水位ＷＬまで水封されている。このように、水タンク３０から配管２０ｔ、配管２２ｔを介して余剰の水が排出される。なお、本実施形態に係る管２０ｔ及び配管２２ｔの最高高さが第２高さに対応する。また、第２高さは、例えば水タンク３０の上面の高さ以下に設定される。
【００２４】
排気ダクト５０は、排ガスダクト５０ａと、換気ファン出口ダクト５０ｂと、とを有する。また、排気ダクト５０には、換気ファン５０ｃと、換気風量オリフィス５０ｄとが配置される。排ガスダクト５０ａは、例えば配管１８ｔを介して排ガスが導入される垂直管である。換気ファン出口ダクト５０ｂは、例えば換気ファン５０ｃ、及び換気風量オリフィス５０ｄが設けられている水平管である。なお、本実施形態に係る排ガスダクト５０ａが第１排気ダクトに対応し、換気ファン出口ダクト５０ｂが第２排気ダクトに対応する。
【００２５】
換気ファン５０ｃは、筐体２０内の空気を吸引し、排ガスダクト５０ａに導入する。この換気ファン５０ｃは、筐体２０内の換気風量を可変とすることが可能な換気装置である。また、燃料電池発電ユニット１の運転中は換気ファン５０ｃを稼働し、例えば燃料電池発電ユニット１外から換気を吸引し、排気口２０ｃを通じて排出する。これにより、燃料電池発電ユニット内に水素などの可燃ガスが漏出した場合でも、安全レベルに希釈することが可能である。
【００２６】
換気風量オリフィス５０ｄは、換気ファン５０ｃの下流側に配置されている。換気ファン５０ｃから換気風量オリフィス５０ｄを介して送り出された空気が換気ファン出口ダクト５０ｂを通過後、排ガスダクト５０ａから送出される排ガスに合流し、排気ダクト５０の排気出口を介して排出される。このように、排気ダクト５０は、燃料電池本体部１０の排気ガスと、燃料電池本体部１０を内包する筐体２０内の空気とを導入し、排気ガス及び空気を排気出口から筐体２０外に排気する。
【００２７】
換気風量オリフィス５０ｄは、前後の圧力差から、換気ファン５０ｃの換気風量を求めるために配置されている。マイナス側導圧管２４ｔは、換気風量オリフィス５０ｄの下流側出口部ｊ３６から差圧計測部６０の入口部ｊ３８の間に配置される導圧管である。分岐部ｊ３４と合流部５０ｅと間には、配管２６ｔが配置される。配管２６ｔは、気抜きラインと注水ラインとして機能する。
合流部５０ｅの高さは、上述の第２高さよりも鉛直上方である第１高さである。
【００２８】
また、プラス側導圧管２８ｔは、換気風量オリフィス５０ｄの上流側出口部ｊ４０から差圧計測部６０の入口部ｊ４２の間に配置される導圧管である。通常時には、水は、水タンク３０内の水位が上昇すると逆Ｕ字状の頂点部分である分岐部ｊ３４を乗り越えて、配管２２ｔに流出する。すなわち、分岐部ｊ３４の位置は上述の第２高さと同等である。なお、本実施形態に係る合流部５０ｅの高さが第１高さに対応し、配管２６ｔが第１配管に対応し、下流側出口部ｊ３６が第２開口部に対応し、上流側出口部ｊ４０第１開口部に対応する。
【００２９】
合流部５０ｅは、分岐部ｊ２６よりも鉛直下方、且つ分岐部ｊ３４よりも鉛直上方に設けられている。このため、排水出口部ｊ３２が詰まった場合、例えばドレン排水ラインが詰まった場合には、水タンク３０から溢れた水は、まず配管２０ｔ、配管２６ｔを介して合流部５０ｅから排出される。この場合、配管２０ｔ内の空気は配管２６ｔを通じてマイナス側導圧管２４ｔを逆流し、換気ファン出口ダクト５０ｂへ向けて排出されるので、配管２０ｔで気泡による閉塞が発生することは抑制される。
【００３０】
差圧計測部６０は、換気風量オリフィスの上流側と下流側との差圧を計測する。より詳細には、差圧計測部６０は、プラス側導圧管２８ｔ内の圧力と、マイナス側導圧管２４ｔ内の圧力との差圧を計測する。差圧計測部６０は、例えば差圧計、差圧スイッチなどにより構成される。
【００３１】
図２Ａは、計測装置３５の測定値を模式的に示す図である。図２Ｂは、プラス側導圧管２８ｔに合流部５０ｅを設けた場合の測定値を模式的に示す図である。図２Ａに示すように、マイナス側導圧管２４ｔの入口は換気ファン出口ダクト５０ｂの気相に開放されているので、配管２６ｔから水が進入すると、水の注入に際して押し出される空気が速やかに排出される。これにより、合流部５０ｅから注入された水の水頭ｈｄにより、マイナス側導圧管２４ｔの圧力が出口圧力ｐａに水頭ｈｄの重量分に相当する圧力ｐｃが加算される。このため、差圧計測部６０は、差圧ｐｃから水頭ｈｄの重量分に相当する圧力ｐｃを減算した計測値である圧力ｐｂ−ｐｃを差圧として計測する。燃料電池発電ユニットに計測装置３５を適用する場合には、配管２６ｔはマイナス側導圧管２４ｔに接続される。後述する様に、圧力ｐｂ−ｐｃを圧力ｐｂに戻すために、換気ファン５０ｃの風量を増加させるように制御されるためである。これにより、安全性が担保される。このため、以下の実施形態では、マイナス側導圧管２４ｔに計測対象の水が進入する例を説明する。
【００３２】
一方、計測対象の水が配管２６ｔから進入するか否かを検出する場合には、
図２Ｂに示すように、プラス側導圧管２８ｔに配管２６ｔを接続してもよい。
プラス側導圧管２８ｔの入口は換気ファン出口ダクト５０ｂの気相に開放されているので、配管２６ｔから水が進入すると、水の注入に際して押し出される空気が速やかに排出される。これにより、合流部５０ｅから注入された水の水頭ｈｄにより、プラス側導圧管２８ｔの圧力が出口圧力ｐａに差圧ｐｃと水頭ｈｄの重量分に相当する圧力ｐｃとが加算される。このため、差圧計測部６０は、差圧ｐｃと水頭ｈｄの重量分に相当する圧力ｐｃを加算した計測値である圧力ｐｂ＋ｐｃを差圧として計測する。すなわち、圧力ｐｂから圧力ｐｂ＋ｐｃに差圧が増加したことを検知することにより、計測対象の水の水位が所定の水準を超えたことを検知できる。なお、差圧計測部６０は、保護機能を有していてもよい。この保護機能が作動すると、例えば差圧計測部６０による差圧の変動が生じた場合に、測定動作を停止し、変動後の差圧を固定値として出力する。
【００３３】
このように、本実施形態に係る計測装置３５は、計測対象の水の水位が所定の第１高さを超えた場合に、水をマイナス側導圧管２４ｔ及びプラス側導圧管２８ｔの少なくとも一方に排出する配管２６ｔを備えることとした。これにより、漏水などを測定する電気系統を新たに設けることなく、計測対象の水の水位が所定の第１高さを超えたことを検知できる。
【００３４】
制御部７０は、換気ファン５０ｃに対して所定の操作量を与えることで換気ファン５０ｃを動作させる。制御部７０は、ＣＰＵ等の演算処理部と、各制御動作を実行するためのプログラムを格納した記憶部等から構成される。また、制御部７０は、燃料電池発電ユニット１の運転中に、差圧計測部６０により計測される換気風量の圧力、例えば差圧ｐｂが、予め設定された必要風量での圧力を下回ると、換気ファン５０ｃに与える操作量を、所定量ずつ順に増加させる。これにより、制御部７０は、必要風量以上となるような換気ファン５０ｃの操作量を、換気ファン５０ｃに与える。
【００３５】
このような制御により、マイナス側導圧管２４ｔに配管２６ｔから水が進入すると、差圧は例えば圧力ｐｂ−ｐｃになる。このため、制御部７０は、差圧をｐｂに戻すために、換気ファン５０ｃの風量を増加させる。しかし、換気ファン５０ｃの風量を増加させても差圧が増加しないため、換気ファン５０ｃの風量は最終的に最大風量となる。そして、制御部７０は、換気ファン５０ｃの風量が所定の閾値を超えて、予め定められた時間が経過すると、筐体内で発生又は使用する水の水位が上昇したことを示す警報を発すると共に、燃料電池発電ユニット１の発電運転を停止する。例えば、制御部７０は、換気ファン５０ｃの風量が最大風量の９０パーセントを超えて連続した５分を超えて動作した場合に、警報を発すると共に、燃料電池発電ユニット１の発電運転を停止する。より具体的には、燃料電池本体部１０の発電運転の停止を含め、発電に関する運転を停止する。なお、燃料電池発電ユニット１の発電運転が停止した後も、換気ファン５０ｃの動作を持続させてもよい。この場合、換気は維持されるので、例えば安全性を操作者により更に確認した上で停止することも可能となる。
【００３６】
このように、マイナス側導圧管２４ｔに配管２６ｔから水が進入すると、差圧計測部６０による差圧の計測値は低下する。これにより、水タンク３０から水が溢れたこと、すなわち配管（ドレン排水ライン）２２ｔのドレン閉塞を換気風量低下として検出できる。さらに、換気風量を下げずに換気による安全を担保しながら保護をかけることも可能となる。
【００３７】
また、制御部７０は、診断モードを有しても良く、診断モードでは、換気ファン５０ｃに与える操作量を増減させる。このとき、制御部７０は、増減させた操作量に対応して差圧計測部６０の計測結果が増減するか否かを確認する。この場合、制御部７０は、差圧計測部６０により計測される換気風量の圧力が、換気ファン５０ｃに与える操作量に応じて変動しない場合に、警報を発すると共に、燃料電池発電ユニット１の発電運転を停止する。マイナス側導圧管２４ｔに配管２６ｔから水が進入すると、差圧計測部６０による差圧の計測値は変動しなくなるので、水タンク３０から水が溢れたこと、すなわちドレン閉塞を検出できる。なお、差圧計測部６０の保護機能が作動した場合にも、差圧計測部６０の出力値は、変動しなくなるので、同様の制御結果を得ることができる。
【００３８】
なお、本実施形態に係る筐体２０をエアタイトとして構成し、強制給排気（ＦＦ）機能を持たせる場合について説明したが、これに限定されない。例えば、筐体２０をエアタイトとせず、屋内から吸引する空気で換気と燃料電池本体部１０、及び可燃ガス減少部４０ａでの酸素含有ガス１０ｆを賄う所謂ＦＥ式としてもよい。また、換気のみ屋内から吸引し、燃料電池本体部１０、及び可燃ガス減少部４０ａでの酸素含有ガス１０ｆは屋外から吸引する空気とする部分的なＦＦ式としてもよい。
【００３９】
以上のように、本実施形態によれば、配管２０ｔ、及び配管２２ｔが閉塞した場合に、配管２０ｔ、２２ｔで排水されない水は配管２６ｔに流入し、合流部５０ｅを介してマイナス側導圧管２４ｔの途中の合流部５０ｅに注入される。これにより、差圧計測部６０の差圧は低下し、筐体２０内で発生又は使用する水の水位が所定の水準を超えて上昇したことを検出することができる。この場合、換気風量を下げずに水位上昇を検出可能であるので、換気による安全を担保しながら警報を発することが可能となる。更に換気風量低下として水位上昇が検出されるので、より換気風量を増やすように制御され、安全性がより担保される。
【００４０】
（第２実施形態）
第１実施形態に係る燃料電池発電ユニット１は、注水ラインとして機能する配管２６ｔを配管２０ｔと配管２２ｔにおける水タンク３０の水位ＷＬよりも鉛直上方の配管から分岐させている。これに対し、第２実施形態に係る燃料電池発電ユニット１は、注水ラインとして機能する配管２６ｔを配管２０ｔにおける水タンク３０の水位ＷＬよりも鉛直下方の配管領域から分岐させることで第１実施形態に係る燃料電池発電ユニット１と相違する。以下では、第１実施形態に係る燃料電池発電ユニット１と相違する点について説明する。
【００４１】
図３は、第２実施形態に係る燃料電池発電ユニット１の構成例を示すブロック図である。図３に示すように、配管２６ｔは、タンク３０の水位ＷＬよりも鉛直下方に位置する配管２０との分岐部ｊ４４と合流部５０ｅとの間に配置される。より具体的には、分岐部ｊ４４は配管２０におけるＵ字構造内の位置に形成される。このため、燃料電池発電ユニット１の動作時には、第２実施形態に係る配管２６ｔは、水封される。
【００４２】
なお、第１実施形態に係る配管２６ｔ（図１）は、水封されていないので、排ガスがマイナス側導圧管２４ｔを逆流し、合流部５０ｅと配管２６ｔを経由して配管２２ｔに流出する。配管２２ｔは屋内環境に対して気密でない場合があり、排ガスが屋内に漏洩してしまう恐れがある。これに対して、第２実施形態に係る配管２６ｔは、水封されているので、排ガスが逆流して配管２２ｔに流出することはなく、配管２２ｔから屋内環境に排ガスが漏洩することが防がれる。
【００４３】
また、第１実施形態に係るマイナス側導圧管２４ｔ（図１）は、合流部５０ｅと配管２６ｔを経由して配管２２ｔと連通している。このため、換気風量オリフィス５０ｄの下流側の圧力は、室内の大気圧であるドレン排水ラインである配管２２ｔの圧力に逆流の圧損を加えた値になる。これにより、マイナス側導圧管２４ｔの圧力は換気風量オリフィス５０ｄの実際の出口圧力より低めとなり、差圧計測部６０の差圧は実際より高めとなる。このため、換気風量を実際より高めと判定してしまう恐れがある。これに対して、第２実施形態に係る配管２６ｔは、水封されているので、マイナス側導圧管２４ｔの圧力は換気風量オリフィス５０ｄの下流側における実際の圧力となり、差圧計測部６０の測定精度がより向上する。
【００４４】
更に気抜きライン３０ｔが設けられている点で、第１実施形態に係る燃料電池発電ユニット１と相違する。気抜きライン３０ｔは、配管２０ｔと配管２２ｔにおける水タンク３０の通常時の水位ＷＬよりも鉛直上方の分岐部ｊ４６から鉛直上方方向に配置される。気抜きライン３０ｔは、合流部５０ｅに接続されることなく、筐体２０内の大気に開放されている。気抜きライン３０ｔの出口は可能な限り高い位置で大気に対して開放する。また、水が噴出することがあるので、気抜きライン３０ｔの出口は、燃料電池発電ユニット１内に留めてユニット外には開口しないように構成する。これにより、水タンク３０の水位が一定以上になると、気抜きライン３０ｔを通じて余剰の水が筐体２０内に排出される。
【００４５】
以上のように、本実施形態によれば、注水ラインとして機能する配管２６ｔを、水タンク３０の通常時の水位ＷＬよりも鉛直下方にある配管２０ｔの分岐部ｊ４４から分岐させることとした。これにより、配管２６ｔは水封され、配管２６ｔから排ガスが逆流し、配管２２ｔから流出することが抑制される。
【００４６】
（第３実施形態）
第３実施形態に係る燃料電池発電ユニット１は、水タンク３０から供給される改質水と原燃料９０ａとを用いて、水素含有ガス１０ｇを生成する改質器９０を備える点で、第２実施形態に係る燃料電池発電ユニット１と相違している。以下では第２実施形態に係る燃料電池発電ユニット１と相違する点を説明する。
【００４７】
図４は、第３実施形態に係る燃料電池発電ユニット１の構成例を示すブロック図である。図４に示すように、燃料電池発電ユニット１は、改質水ポンプ８０と、改質器９０とを更に備える点で第２実施形態に係る燃料電池発電ユニット１と相違する。
【００４８】
配管３２ｔは、水タンク３０の底部の出口ｊ部４８と改質器９０の入口部ｊ５０との間に配置されている。配管３２ｔは、例えば、可撓性の樹脂で構成される。これにより、水タンク３０から改質器９０までの注水ラインの施工が容易となる。なお、本実施形態に係る配管３２ｔが第３配管に対応する。
【００４９】
配管２６ｔは、配管３２ｔの分岐部ｊ５２と合流部５０ｅとの間に配置される。分岐部ｊ５２は、水タンク３０の水位ＷＬよりも鉛直下方に位置する。このため、燃料電池発電ユニット１の動作時には、第３実施形態に係る配管２６ｔは、水封される。また、配管２６ｔの最高高さは、合流部５０ｅの位置であり、上述の第１高さに相当する。このため、本実施形態に係る配管２６ｔは、第２実施形態に係ると配管２６ｔと同様の効果を有する。
【００５０】
改質水ポンプ８０は、配管３２ｔに接続される。改質水ポンプ８０は、出口部の圧力を昇圧することにより、配管３２ｔ内の水を改質器９０に供給する。これにより、水タンク３０の底部の出口ｊ４８から改質水ポンプ８０入口部までの圧力は、改質水ポンプ８０を駆動しても、駆動前と同等圧に維持される。上述のように、配管２６ｔは、改質水ポンプ８０入口部よりも上流側の分岐部ｊ５２に接続される。このため、配管２６ｔ内の水圧は、改質水ポンプ８０を駆動しても、水タンク３０と同等圧に維持される。
【００５１】
改質器９０は、改質水ポンプ８０により水タンク３０から供給された改質水と原燃料９０ａを用いて、水素含有ガス１０ｇを生成する。改質器９０は、可燃ガス減少部４０ａで発生する熱を利用してもよい。この場合、より効率的に水素含有ガス１０ｇを生成可能となる。
【００５２】
以上のように、本実施形態によれば、注水ラインとして機能する配管２６ｔを、水タンク３０と改質器９０との間に配置される配管３２ｔの分岐部ｊ５２と合流部５０ｅとの間に配置する。これにより、配管２６ｔは水封され、配管２６ｔから排ガスが流出することが抑制される。
【００５３】
（第４実施形態）
第４実施形態に係る燃料電池発電ユニット１は、水タンク３０から供給される改質水を燃料電池本体部１０の冷却部１０ａに供給する点で、第１実施形態に係る燃料電池発電ユニット１と相違している。以下では第１実施形態に係る燃料電池発電ユニット１と相違する点を説明する。
【００５４】
図５は、第４実施形態に係る燃料電池発電ユニット１の構成例を示すブロック図である。図５に示すように、燃料電池発電ユニット１は、電池冷却水ポンプ１００を更に備える点で第１実施形態に係る燃料電池発電ユニット１と相違する。
【００５５】
配管３４ｔは、水タンク３０の底部の出口ｊ５４と冷却部１０ａの入口部ｊ５６との間に配置されている。配管３４ｔは、例えば、可撓性の樹脂で構成される。これにより、水タンク３０から冷却部１０ａまでの注水ラインの施工が容易となる。なお、本実施形態に係る配管３４ｔが第５配管に対応する。
【００５６】
配管２６ｔは、配管３４ｔの分岐部ｊ５８と合流部５０ｅとの間に配置される。分岐部ｊ５８は、水タンク３０の水位ＷＬよりも鉛直下方に位置する。このため、燃料電池発電ユニット１の動作時には、第４実施形態に係る配管２６ｔは、水封される。また、配管２６ｔの最高高さは、合流部５０ｅの位置であり、上述の第１高さに相当する。このように、第４実施形態に係る配管２６ｔは、第２、第３実施形態に係ると配管２６ｔと同様の効果を有する。
【００５７】
配管３６ｔは、冷却部１０ａの出口部ｊ６０と水タンク３０の上部の入口部ｊ６２との間に配置されている。なお、本実施形態に係る配管３６ｔが第４配管に対応する。
【００５８】
電池冷却水ポンプ１００は、配管３６ｔに接続される。電池冷却水ポンプ１００は、冷却部１０ａには圧損要素があるので、出口部の圧力を昇圧することにより、配管３６ｔ内の水を水タンク３０に供給する。これにより、冷却部１０ａの出口部ｊ６０から電池冷却水ポンプ１００の入口部までの圧力は、電池冷却水ポンプ１００を駆動しても、駆動前と同等圧に維持される。上述のように、配管２６ｔは、電池冷却水ポンプ１００入口部よりも上流側の分岐部ｊ５６に接続される。このため、配管２６ｔ内の水圧は、電池冷却水ポンプ１００を駆動しても、水タンク３０と同等圧に維持される。
【００５９】
以上のように、本実施形態によれば、注水ラインとして機能する配管２６ｔを、水タンク３０と燃料電池本体部１０の冷却部１０ａとの間に配置される配管３４ｔの分岐部ｊ５８と合流部５０ｅとの間に配置する。これにより、配管２６ｔは水封され、配管２６ｔから排ガスが流出することが抑制される。
【００６０】
（第５実施形態）
第５実施形態に係る燃料電池発電ユニット１は、マイナス側導圧管２４ｔの形状が、第４実施形態に係るマイナス側導圧管２４ｔの形状と相違する。以下では第４実施形態に係る燃料電池発電ユニット１と相違する点を説明する。
【００６１】
図６は、第５実施形態に係る燃料電池発電ユニット１の構成例を示すブロック図である。図６に示すように、換気風量オリフィス５０ｄの出口部ｊ３６から導出されたマイナス側導圧管２４ｔは鉛直下側に引き出され、合流部５０ｅで注水ライン５０ｆと接続され、更に鉛直下方に配置される。そして、Ｕ字状に折り返してマイナス側導圧管２４ｔのＵ字状折り返し部を形成し、鉛直上方に配置される。合流部５０ｅより鉛直上方で逆Ｕ字状に折り返し、マイナス側導圧管２４ｔの逆Ｕ字構造を形成し、鉛直下方に配置され、差圧計測部６０の低圧側に接続される。
【００６２】
マイナス側導圧管２４ｔの逆Ｕ字構造は、合流部５０ｅより鉛直上方に配置される。これにより、マイナス側導圧管２４ｔに注入された水が逆Ｕ字構造を超えることが抑制される。
【００６３】
接合部２４０は、マイナス側導圧管２４ｔのＵ字状折り返し部を着脱可能に接合する。合流部５０ｅからマイナス側導圧管２４ｔに水が注入された場合、交換復旧のためマイナス側導圧管２４ｔを取り外す必要がある。このように。マイナス側導圧管２４ｔを、マイナス側導圧管２４ｔの逆Ｕ字構造より換気風量オリフィス５０ｄ側、すなわち上流側で外せるので、注水された水をＵ字状折り返し部に貯めたまま取り外し可能となる。これにより、差圧計測部６０への水の流入を防ぐことができる。このように、接合部２４０によりマイナス側導圧管２４ｔの交換作業をより効率的に行うことが可能となる。また、本実施形態に係るマイナス側導圧管２４ｔの構成を全ての実施形態に対して適用してもよい。
【００６４】
以上のように、本実施形態によれば、マイナス側導圧管２４ｔにおける合流部５０ｅのＵ字状折り返し部を形成し、Ｕ字状折り返し部の下流側に合流部５０ｅより鉛直方向で逆Ｕ字状に折り返する逆Ｕ字構造を形成した。これにより、マイナス側導圧管２４ｔに注入された水が逆Ｕ字構造を超えることが抑制され、差圧計測部６０への注水を防ぐことができる。
【００６５】
（第６実施形態）
第６実施形態に係る燃料電池発電ユニット１は、注水ラインとして機能する配管２６ｔを設ける代わりに、排気ダクト５０からマイナス側導圧管２４ｔの合流部５０ｅに接続する注水ライン５０ｆを設けたことで第２実施形態に係る燃料電池発電ユニット１と相違する。以下では第２実施形態に係る燃料電池発電ユニット１と相違する点に関して説明する。
【００６６】
図７は、第６実施形態に係る燃料電池発電ユニット１の構成例を示すブロック図である。図７に示すように、注水ライン５０ｆは、排ガスダクト５０ａの側面部と合流部５０ｅとの間に配置される配管である。より詳細には、注水ライン５０ｆは、排ガスダクト５０ａの側面から斜め下方に延設され、合流部５０ｅに接続される。なお。本実形態に係る注水ライン５０ｆが第１配管に対応する。
【００６７】
配管２２ｔにドレン閉塞が発生すると、水タンク３０内の水位が上昇する。この場合、配管１６ｔ、１８ｔを介して排ガスダクト５０ａにも水が流入する。
燃料電池本体部１０のカソード１０ｂ及び可燃ガス減少部４０ａに供給されるガスは通常流量を一定とする制御が行なわれる。このため、排ガスダクト５０ａは水が流入しても閉塞されることはなく、流入した水を上方に吹き上げながら流通する。吹き上げられた水が排ガスダクト５０ａの側面に設けられた注水ライン５０ｆの接続口に水が達すると、この水は注水ライン５０ｆに流入して合流部５０ｅに達する。これにより、マイナス側導圧管２４ｔ内の圧力を上昇させるため、配管２２ｔのドレン閉塞を換気風量低下として検出することができる。なお、配管１８ｔの最高高さが、前述の第１高さに対応する。また、本実施形態に係る注水ライン５０ｆの構成を全ての実施形態に対して適用してもよい。
【００６８】
なお、第２〜第４実施形態に係る配管２６ｔは水封のため通常時も途中まで注水している。このため、気密試験などにより、誤って水を張った状態の水タンク３０に気圧をかける場合がある。この場合、配管２２ｔのドレン閉塞ではないにも関わらず合流部５０ｅから水が注入され、ドレン閉塞として誤検知が発生する恐れがある。また、水が侵入したマイナス側導圧管２４ｔの交換が必要になる。上述の誤操作と同様に、水タンク３０に貯水した状態で燃料電池発電ユニット１を郵送すると、液面の揺れなどにより、合流部５０ｅから水が注入され場合がある。これに対して、本実施形態に係る注水ライン５０ｆには通常時に注水されていないため、誤操作などで誤検知の発生や、マイナス側導圧管２４ｔの交換が必要になることは回避される。
【００６９】
より具体的には、燃料電池発電ユニット１の停止時には、可燃ガス減少部４０ａへのガスの供給も停止される。このため、排ガスダクト５０ａに流入した水の上方への吹き上げも停止される。これにより、注水ライン５０ｆの入口部は、水タンク３０の水面ＷＬより鉛直上方のより高い位置にあるため、気密試験などにより水タンク３０に気圧をかけても、水が到達する可能性が低下する。また、排ガスダクト５０ａが水で満たされるまで注水ライン５０ｆの入口部まで水が到達せず、注水ライン５０ｆの入口部に水が到達する可能性がより低下する。一方で、燃料電池発電ユニット１の通常動作時には、排ガスダクト５０ａ内を鉛直上方に排ガスが抜けるため、水が吹き上げられ、排ガスダクト５０ａを設けても着水を検知可能となる。このように、排ガスダクト５０ａの上部に注水ライン５０ｆの入口部を設けることにより、燃料電池発電ユニット１が稼働していない場合には、注水ライン５０ｆの入口部に水が到達する可能性がより低下し、稼働中には、排ガスダクト５０ａ内を鉛直上方に抜ける排ガスにより、着水をより短時間に検知可能となる。
【００７０】
マイナス側導圧管２４ｔは、換気風量オリフィス５０ｄ下流に接続し、換気風量オリフィス５０ｄ下流の圧力を測定する。また、マイナス側導圧管２４ｔは、注水ライン５０ｆから水が流入した際に管内の空気を排出し、水のマイナス側導圧管２４ｔへの注入を担保する。
【００７１】
注水ライン５０ｆから合流部５０ｅにかけて鉛直斜め下方に傾斜させるため、マイナス側導圧管２４ｔに円滑に水を注入することが可能である。また、注水ライン５０ｆの入口部の形状を漏斗状に形成してもよい。漏斗状に形成することにより、マイナス側導圧管２４ｔに円滑に水を注入することが可能となる。
【００７２】
また、注水ライン５０ｆの内径は６ｍｍ以上に形成してもよい。これにより、マイナス側導圧管２４ｔへの水の注入時の気泡による閉塞を避けることが可能となる。また、換気風量オリフィス５０ｄの低圧側圧力である合流部５０ｅの圧力は、換気風量オリフィス５０ｄ出口の圧力と同一ではなく排ガスダクト５０ａの注水ライン５０ｆの接続部の圧力の影響を受ける。このため注水ライン５０ｆの接続部は換気風量オリフィス５０ｄに近くなる従い、差圧計測部６０の測定精度が向上する。このため、注水ライン５０ｆは排ガスダクト５０ａの鉛直上方に接続することが望ましい。一方で、注水ライン５０ｆの入口部の位置が鉛直上方により高くなるに従い、ドレン閉塞の検知が遅れる。このため、排ガスダクト５０ａに設けられた注水ライン５０ｆの入口までの鉛直方向高さを、排ガスダクト５０ａの全長の７０％から９０％の間にしてもよい。これにより、ドレン閉塞の検知遅れを抑制しつつ、差圧計測部６０の測定精度を維持可能となる。なお、本実施形態に係るマイナス側導圧管２４ｔの構成は第５実施形態に係るマイナス側導圧管２４ｔの構成と同等であるが、これに限定されない。
【００７３】
以上のように、本実施形態によれば、排ガスダクト５０ａの上部からマイナス側導圧管２４ｔの合流部５０ｅに接続する注水ライン５０ｆを設けることとした。これにより、燃料電池発電ユニット１が稼働していない場合には、注水ライン５０ｆの入口部に水が到達する可能性がより低下し、稼働中には、排ガスダクト５０ａ内を鉛直上方に抜ける排ガスにより水分が鉛直上方に飛ばされるので、マイナス側導圧管２４ｔ内への着水をより短時間に検知可能となり、ドレン閉塞の検知をより短時間に行うことができる。
【００７４】
（第７実施形態）
第７実施形態に係る燃料電池発電ユニット１は、注水ライン５０ｈを換気ファン出口ダクト５０ｂの換気風量オリフィス５０ｄの出口側の鉛直下方に向けて設けたことで第６実施形態に係る燃料電池発電ユニット１と相違する。以下では第６実施形態に係る燃料電池発電ユニット１と相違する点を説明する。
【００７５】
図８は、第７実施形態に係る燃料電池発電ユニット１の構成例を示すブロック図である。図９は、図８のＡＡ断面を示す図である。
【００７６】
注水ライン５０ｈは、換気ファン出口ダクト５０ｂの換気風量オリフィス５０ｄの出口側の鉛直下方に向けて設けられる。  
また、換気風量オリフィス５０ｄの下流側出口部ｊ３６及び上流側出口部ｊ４０は、換気ファン出口ダクト５０ｂの上半側に設けられる。なお。本実形態に係る注水ライン５０ｈが第１配管に対応する。
【００７７】
すなわち、マイナス側導圧管２４ｔは、注水ライン５０ｈとは別ルートで換気風量オリフィス５０ｄの出口部ｊ３６に接続する。鉛直下方に導かれた注水ライン５０ｆの先に合流部５０ｅが設けられる。このように、マイナス側導圧管２４ｔは、合流部５０ｅで合流し、出口部ｊ３６と差圧計測部６０の入口部ｊ３８との間に配置される。
【００７８】
マイナス側導圧管２４ｔの入口は換気ファン出口ダクト５０ｂの側面上方に配置される。これにより、ドレン閉塞時に吹き上げられた水が付着しにくくなる。また、注水ライン５０ｈの入口部、及びマイナス側導圧管２４ｔの入口部の換気風量オリフィス５０ｄからの距離は、同一の距離に配置される。これにより、注水ライン５０ｆの気圧の影響を低減できる。
【００７９】
注水ライン５０ｈの内径は、６ｍｍ以上に構成される。これにより、水を円滑に流通することが可能となる。また、換気ファン出口ダクト５０ｂの底面は、換気風量出口オリフィスから排ガスダクト５０ａ側に向けて水平もしくは上り勾配として構成してもよい。これにより、排ガスダクト５０ａ側から流入した水を注水ライン５０ｈにより効率よく導くことが可能となる。
【００８０】
図９に示すように、仕切り板５０ｇが換気ファン出口ダクト５０ｂに配置される。より具体的には、仕切り板５０ｇは、注水ライン５０ｈの入口部の傾斜が始まる位置よりも排ガスダクト５０ａ側に配置される。また、仕切り板５０ｇには、換気領域と底面側に水抜き孔領域５０ｉが形成されている。
【００８１】
このような構成により、ドレン閉塞が発生すると、水タンク３０内の水位が上昇し、排ガスダクト５０ａ内を吹き上げられた水が換気ファンダクトの底面に沿って流れ、注水ライン５０ｈに達する。注水ライン５０ｈに流入した水は、注水ライン５０ｈ及びマイナス側導圧管２４ｔ内の空気を換気風量オリフィス５０ｄの出口に向けて押し出しながら流れ落ちた後、合流部５０ｅと入口部ｊ３８の間の管内空気を加圧して停止する。これにより、制御部７０は、差圧計測部６０の低圧側の圧力が上昇するため、ドレン閉塞を換気風量オリフィス５０ｄにおける差圧の低下、つまり換気風量低下として検出することができる。すなわち、制御部７０は、差圧計測部６０の低圧側の圧力が上昇するため、筐体２０内で発生する水、及び使用する水の少なくとも一方の水位が第１高さを超えたことを検知できる。
【００８２】
本実施形態に係る排ガスは、換気ファン出口ダクト５０ｂ側に注水ライン５０ｆの入口部が形成されているので、注水ライン５０ｆに水蒸気で飽和している排ガスが流入することが抑制される。これにより、注水ライン５０ｆ内に生じた結露により合流部５０ｅが水滴で閉塞されることが防がれる。このように、本実施形態では注水ライン５０ｈやマイナス側導圧管２４ｔ内の気体流通はほとんどないため、結露が生じるリスクを抑制できる。また注水ライン５０ｈ及びマイナス側導圧管２４ｔの入口部付近を流れるガスは乾燥した換気空気なので、結露が生じることが低減される。
【００８３】
また、換気ファン出口ダクト５０ｂの内部に仕切り板５０ｇを設置するので、
吹き上げた水を換気ファン出口ダクト５０ｂに逆流させずに、注水ライン５０ｈに流すことが可能となる。これにより、水の吹上げがマイナス側導圧管２４ｔの入口に達する高さに上昇する前に燃料電池発電ユニットを停止させることが可能である。また、仕切り板５０ｇは、マイナス側導圧管２４ｔの入口に、吹き上げた水がかかることを防いでいる。さらに、仕切り板６は、排気ダクトからの排ガスを整流し、注水ライン５０ｈ及びマイナス側導圧管２４ｔの入口の周囲に水蒸気で飽和した排ガスが流通することを防いでいる。これにより、排ガスによる結露が注水ライン５０ｈやマイナス側導圧管２４ｔに流入することを防ぐことが可能となる。
【００８４】
また、仕切り板５０ｇは、換気ファン出口ダクト５０ｂの底面との間に水抜き孔の領域５０ｉを形成するので、燃料電池発電ユニット１の停止後は換気ファン５０ｃ側に流入した水を長期間滞留することなく排ガスダクト５０ａ側に流出させることができる。さらにまた、排気ダクト５０の排気口は、排ガスダクト５０ａの上方に配置される。これにより、排ガスが換気ファン出口ダクト５０ｂに流入することが抑制される。なお、仕切り板５０ｇと注水ライン５０ｈとの間の換気ファン出口ダクト５０ｂは適切な長さに設定される。
【００８５】
本実施形態に係る燃料電池発電ユニット１は、換気風量オリフィス５０ｄの下流側出口部ｊ３６及び上流側出口部ｊ４０を換気ファン出口ダクト５０ｂの上半側に設け、且つ注水ライン５０ｈを、換気ファン出口ダクト５０ｂの換気風量オリフィス５０ｄの出口側の鉛直下方に向けて設けている。これにより、ドレン閉塞時に吹き上げられた水が下流側出口部ｊ３６及び上流側出口部ｊ４０に付着しにくくなる。また、注水ライン５０ｈの入口部、及びマイナス側導圧管２４ｔの入口部の換気風量オリフィス５０ｄからの距離を同一の距離に配置することが可能となり、注水ライン５０ｈの入口部、及びマイナス側導圧管２４ｔの入口部の気圧が同等となり、注水ライン５０ｈにおける気圧の差圧計測部６０に対する影響を低減できる
【００８６】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００８７】
１：燃料電池発電ユニット、１０：燃料電池本体部、２０：筐体、２０ｔ、２２ｔ、２６ｔ：配管、２４ｔ：マイナス側導圧管、２８ｔ：プラス側導圧管、３５：計測装置、４０ｂ：可燃ガス減少部４０ａ、５０：排気ダクト、５０ａ：排ガスダクト、５０ｂ：換気ファン出口ダクト、５０ｃ：換気ファン、５０ｄ：換気風量オリフィス、５０ｅ：合流部、５０ｆ、５０ｈ：注水ライン。
【図１】
2020177801.tif 000003
【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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