(57)【要約】【課題】燃料電池システムの熱回収時に生じる貯湯タンクからの膨張水を無駄なく利用する。【解決手段】貯湯タンク１０３の上方から配管によって貯湯タンク１０３内部の圧力上昇時に設定圧力を超えた分の膨張水を排水する第１の圧力逃がし弁１１５を有し、貯湯タンク１０３の湯水は、補給水タンク２０４につながる配管およびその配管に設けられた補給水弁２０２を介して補給水タンク２０４に給水可能な構成とし、補給水弁２０２を開くための設定圧力を、第１の圧力逃がし弁１１５を開くための設定圧力より低い設定とした。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料電池ユニット内の排熱回収を行う水および／または燃料電池に使用する湯水を貯える補給水タンクと、貯湯ユニットの貯湯タンクの上方から配管によって前記貯湯タンク内部の圧力上昇時に設定圧力を超えた分の膨張水を排水する第１の圧力逃がし弁とを有し、前記貯湯タンクの湯水は、前記補給水タンクにつながる配管およびその配管に設けられた第２の圧力逃がし弁を介して前記補給水タンクに給水可能な構成とし、前記第２の圧力逃がし弁を開くための設定圧力を、前記第１の圧力逃がし弁を開くための設定圧力より低い設定とした燃料電池システム。
【請求項２】
燃料電池ユニット内の排熱回収を行う水および／または燃料電池に使用する湯水を貯える補給水タンクと、貯湯ユニットの貯湯タンクの上方から配管によって前記貯湯タンク内部の圧力上昇時に設定圧力を超えた分の膨張水を排水する圧力逃がし弁とを有し、前記圧力逃がし弁につながる逃がし弁配管を前記補給水タンクにつないだ燃料電池システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は家庭用燃料電池システムの貯湯ユニットの内部圧力上昇を、貯湯水を貯湯ユニット外に排出することで低下させる場合の排出水の処理に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の燃料電池システムとしては、燃料電池システムの貯湯ユニットの貯湯タンク上部に配管を用いて安全弁といわれる圧力の逃がし弁としての機能と負圧保護弁の機能を持った弁体を配置し、その排水および吸気に用いる配管を貯湯ユニットのホッパーに導いている。図３は、既存の燃料電池システムを示すものである。
【０００３】
図３において、燃料電池システムの貯湯ユニット１０１は給水配管１０２によって貯湯タンク１０３に給水されている。
【０００４】
貯湯タンク１０３はその下部から熱回収配管Ａ１０４によって燃料電池ユニット１０５内部の循環ポンプ１０６を経て、燃料電池本体１０７の排熱の授受を行う熱交換器Ａ１０８や熱交換器Ｂ１０９そして余剰電力を消費する余剰電力ヒータ１１０を通り、熱回収配管Ｂ１１１を通って流路変更弁１１２を通り、熱回収配管Ｃ１１３から貯湯タンク１０３上部に通じる熱回収流路を構成している。
【０００５】
そして、循環ポンプ１０６を運転することで貯湯タンク１０３内の水を循環し、燃料電池本体１０７の排熱を熱交換器Ａ１０８や熱交換器Ｂ１０９で回収し、また燃料電池本体１０７の余剰電力によって過熱した余剰電力ヒータ１１０の熱を回収し、貯湯タンク１０３内に湯を貯湯している（例えば、特許文献１参照）。
【０００６】
ここで、貯湯タンク１０３内の水が湯になると熱膨張によって貯湯タンク１０３の内部圧力は上昇する。その圧力が一定以上昇圧されないように、貯湯タンク１０３の上部から逃がし弁配管Ａ１１４を介して第１の逃がし弁１１５を接続し、第１の逃がし弁１１５から排出された膨張水は排水として逃がし弁配管Ｂ１１６によって貯湯ホッパー１１７を経て排水配管１１８に流される。
【０００７】
貯湯タンク１０３の内部圧力が設定値を超えると第１の逃がし弁１１５は開いて貯湯タンク１０３内の湯を排水し、内部圧力が低下すると第１の逃がし弁１１５は閉止する。
【０００８】
ここで多くの場合、第１の逃がし弁１１５は貯湯タンク１０３が負圧時に逆に貯湯タンク１０３内部に外気を取り入れて負圧を解消する負圧保護機能を併せ持った安全弁が用いられている。
【特許文献１】特開２００５−２９１６２６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、前記従来の構成では、貯湯タンクからの膨張水はそのまま排水される構成になっており、利用価値のある上水をそのまま排水してしまうため量は少ないが無駄を生じる結果となる課題を有していた。
【００１０】
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、貯湯タンクからの膨張水をも燃料電池に使用可能とすることを可能とした燃料電池システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記従来の課題を解決するために、本発明の燃料電池システムは、燃料電池ユニット内の排熱回収を行う水および／または燃料電池に使用する湯水を貯える補給水タンクと、貯湯ユニットの貯湯タンクの上方から配管によって前記貯湯タンク内部の圧力上昇時に設定圧力を超えた分の膨張水を排水する第１の圧力逃がし弁とを有し、前記貯湯タンクの湯水は、前記補給水タンクにつながる配管およびその配管に設けられた第２の圧力逃がし弁を介して前記補給水タンクに給水可能な構成とし、前記第２の圧力逃がし弁を開くための設定圧力を、前記第１の圧力逃がし弁を開くための設定圧力より低い設定とした。
【００１２】
本構成によって逃がし弁から噴出した膨張水である排水は補給水タンクに流れ、燃料電池で再利用することができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の燃料電池システムによれば、燃料電池の発電によって生じる排熱を回収し蓄熱する際に熱膨張水の発生は避けられないが、この膨張水を従来のように排水するのではなく燃料電池の発電に使用するという本来の燃料電池システムに組み込むことができるものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
第１の発明は、燃料電池ユニット内の排熱回収を行う水および／または燃料電池に使用する湯水を貯える補給水タンクと、貯湯ユニットの貯湯タンクの上方から配管によって貯湯タンク内部の圧力上昇時に設定圧力を超えた分の膨張水を排水する第１の圧力逃がし弁とを有し、貯湯タンクの湯水は、補給水タンクにつながる配管およびその配管に設けられた第２の圧力逃がし弁を介して補給水タンクに給水可能な構成とし、第２の圧力逃がし弁を開くための設定圧力を、第１の圧力逃がし弁を開くための設定圧力より低い設定としたものである。
【００１５】
この構成によって逃がし弁から噴出する膨張水である排水は補給水弁を介して補給水タンクに流れ、燃料電池で再利用することができる。
【００１６】
第２の発明は、燃料電池ユニット内の排熱回収を行う水および／または燃料電池に使用する湯水を貯える補給水タンクと、貯湯ユニットの貯湯タンクの上方から配管によって貯湯タンク内部の圧力上昇時に設定圧力を超えた分の膨張水を排水する圧力逃がし弁とを有し、圧力逃がし弁につながる逃がし弁配管を補給水タンクにつないだものである。
【００１７】
この構成によって逃がし弁から噴出する膨張水である排水は補給水タンクに流れ、燃料電池で再利用することができる。
【００１８】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。
【００１９】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１における燃料電池システムの構成図である。図１において、従来と同じ構成要素については同じ符号を用いて、説明を省略する。
【００２０】
図１において、燃料電池ユニット１０５の熱回収配管Ｂ１１１から分岐した補給水配管Ａ２０１は補給水弁２０２に至り、さらに補給水配管Ｂ２０３によって補給水タンク２０４に配管されている。
【００２１】
逃がし弁配管Ｃ２０５は補給水配管Ａ２０１と同様に熱回収配管Ｂ１１１から分岐して第２の逃がし弁２０６に至り、さらに逃がし弁配管Ｄ２０７によって補給水配管Ｂ２０３に接続され補給水タンク２０４に至る。
【００２２】
ここで、第２の逃がし弁２０６は貯湯ユニット１０１の高圧時の保護のための第１の逃がし弁１１５の設定圧よりも低い設定圧力で開くように設定されていなければならない。
【００２３】
かかる構成によれば、貯湯タンク１０３内部の圧力上昇時には燃料電池ユニット１０５の第２の逃がし弁２０６が必ず貯湯ユニットの第１の逃がし弁１１５よりも先に開き噴出した膨張水は燃料電池ユニット１０５の補給水タンク２０４に補給されるため燃料電池ユニット１０５で利用することができる。
【００２４】
なお、本実施の形態において燃料電池ユニット１０５の補給水弁２０２の設定値を、貯湯タンク１０３の高圧時の保護のための第１の逃がし弁１１５の今までの設定値とし、貯湯ユニット１０１の第１の逃がし弁１１５の設定を今までの設定値、すなわち高圧時の保護のための設定値よりも高く設定することでも同様に膨張水を燃料電池ユニット１０５で利用するという結果を得ることができる。
【００２５】
また、この場合は貯湯ユニット１０１の第１の逃がし弁１１５を廃止するということも可能になり、貯湯ユニット１０１の第１の逃がし弁１１５に接続される配水管の工事が不要となり工事性も向上することになる。また、逃がし弁配管Ｄ２０７は、補給水配管Ｂ２０３に接続することなく、補給水タンク２０４に直接接続されてもよい。
【００２６】
（実施の形態２）
図２は、本発明の実施の形態２の燃料電池システムの構成図である。図２において、実施の形態１または従来と同じ構成要素については同じ符号を用い、説明を省略する。
【００２７】
図２において、貯湯ユニット１０１の貯湯タンク１０３の上部と逃がし弁配管Ａ１１４によって第１の逃がし弁１１５は接続され、さらに第１の逃がし弁１１５の排水側は逃がし弁配管Ｅ３０１によって燃料電池ユニット１０５の補給水タンク２０４に接続されている。
【００２８】
かかる構成によれば、貯湯タンク１０３内部の圧力上昇時には貯湯ユニットの第１の逃がし弁１１５が開き噴出した膨張水は燃料電池ユニット１０５の補給水タンク２０４に補給されるため燃料電池ユニット１０５で利用することができる。
【００２９】
本実施の形態では燃料電池ユニット１０５と貯湯ユニット１０１は近接または構成上一体化した構成で記載しているが、分離して配置された場合は、逃がし弁配管Ｅ３０１、熱回収配管Ａ１０４、熱回収配管Ｂ１１１等の接続配管部が延長されるが構成に変更なく実現可能である。
【００３０】
また、本実施の形態では第１の逃がし弁１１５が貯湯ユニット１０１内に配置されているが逃がし弁配管Ａ１１４を延長し、逃がし弁配管Ｅ３０１を短くして燃料電池ユニット１０５内部に配置してもよい。
【産業上の利用可能性】
【００３１】
本発明にかかる逃がし弁の構成は、定置式で家庭用の燃料電池システムにおいて従来は単純に排水として捨てられていたものを有効に利用することで相対的に排水を減らすことができ、さらに補給水を補助することから補給水弁の補給回数を減らすことで弁の耐久性に貢献でき、また貯湯ユニット側の排水量を減少させあるいは排水配管を減少させることから排水配管の工事性の向上にも有用である。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の実施の形態１における燃料電池システムの構成図
【図２】本発明の実施の形態２における燃料電池システムの構成図
【図３】従来の燃料電池システムの構成図
【符号の説明】
【００３３】
１０１    貯湯ユニット
１０３    貯湯タンク
１０４    熱回収配管Ａ
１０５    燃料電池ユニット
１０６    循環ポンプ
１１１    熱回収配管Ｂ
１１３    熱回収配管Ｃ
１１４    逃がし弁配管Ａ
１１５    第１の逃がし弁
１１６    逃がし弁配管Ｂ
２０１    補給水配管Ａ
２０２    補給水弁
２０３    補給水配管Ｂ
２０４    補給水タンク
２０５    逃がし弁配管Ｃ
２０６    第２の逃がし弁
２０７    逃がし弁配管Ｄ
３０１    逃がし弁配管Ｅ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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