(57)【要約】【課題】小型化が可能な燃料電池装置を提供する。【解決手段】本実施形態の燃料電池装置は、燃料電池セルと改質器とを有する燃料電池モジュールと、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、凝縮水を貯水する凝縮水回収器と、貯水された凝縮水を改質器に供給する改質水供給ラインとを備え、凝縮水回収器１０は、イオン交換樹脂１１を備える凝縮水処理室Ａと、凝縮水を貯留する凝縮水貯留室Ｂと、中和剤１２を備えるとともに余剰の凝縮水を排水する第１の排水部を有する凝縮水中和室Ｃと、を含む。【選択図】図２
2018032476.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料電池セルと原燃料を水蒸気改質する改質器とを有する燃料電池モジュールと、
該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、
該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、
該凝縮水回収器に貯水された凝縮水を前記改質器に供給する改質水供給ラインと、
を備え、
前記凝縮水回収器は、
イオン交換樹脂を備える凝縮水処理室と、凝縮水を貯留する凝縮水貯留室と、中和剤を備えるとともに余剰の凝縮水を排水する第１の排水部を有する凝縮水中和室と、を含むことを特徴とする燃料電池装置。
【請求項２】
前記凝縮水処理室と前記凝縮水貯留室とを分画する第１の隔壁と、前記凝縮水処理室または前記凝縮水貯留室のいずれかと前記凝縮水中和室とを分画する第２の隔壁とを備え、
前記凝縮水処理室と前記凝縮水貯留室とが、第１の流水用開口部により接続されており、前記凝縮水処理室または前記凝縮水貯留室のいずれかと前記凝縮水中和室とが、第２の流水用開口部により接続されている、ことを特徴とする請求項１に記載の燃料電池装置。
【請求項３】
前記凝縮水処理室または前記凝縮水貯留室のいずれか一方に凝縮水回収流路が接続され、前記凝縮水処理室または前記凝縮水貯留室のいずれか他方に改質水供給ラインが接続されていることを特徴とする請求項２に記載の燃料電池装置。
【請求項４】
前記第１の隔壁に前記第１の流水用開口部が設けられており、前記第２の隔壁における前記第１の流水用開口部よりも高い位置に前記第２の流水用開口部が設けられている、ことを特徴とする請求項２または３に記載の燃料電池装置。
【請求項５】
前記凝縮水処理室に前記凝縮水回収流路が接続されており、前記第１の隔壁の下端部または前記第１の隔壁の下方に前記第１の流水用開口が設けられていることを特徴とする請求項４に記載の燃料電池装置。
【請求項６】
前記凝縮水貯留室に前記凝縮水回収流路が接続されており、前記第１の隔壁の下端部または前記第１の隔壁の下方に前記第１の流水用開口が設けられているとともに、前記改質水供給ラインが、前記凝縮水処理室における前記イオン交換樹脂よりも高い位置に接続されていることを特徴とする請求項４に記載の燃料電池装置。
【請求項７】
前記凝縮水貯留室に前記凝縮水回収流路が接続されており、
前記第１の隔壁における前記イオン交換樹脂よりも高い位置に前記第１の流水用開口部が設けられていることを特徴とする請求項４に記載の燃料電池装置。
【請求項８】
前記第１の排水部が、前記第２の流水用開口部よりも低い位置に配設されていることを特徴とする請求項２〜７のいずれか１つに記載の燃料電池装置。
【請求項９】
前記凝縮水中和室は、その内部に第１の仕切り壁が配設され、前記第１の仕切り壁によって、前記中和剤を備える第１凝縮水中和室と、前記第１の排水部を有する第２凝縮水中和室とに分画され、
前記第１の仕切り壁の上端は、前記第１の排水部の位置を越える高さを有し、
前記第１の仕切り壁は、下端部に前記第１凝縮水中和室と前記第２凝縮水中和室とを接続する第３の流水用開口部を有していることを特徴とする請求項８に記載の燃料電池装置。
【請求項１０】
前記凝縮水回収器とは別体の貯水槽をさらに備え、前記貯水槽内には、中和剤を有さない第２の凝縮水中和室が配設され、
該第２の凝縮水中和室と前記第１の排水部とが接続され、
前記貯水槽には、余剰の凝縮水を排水する第２の排水部が配設され、前記第２の排水部が、前記第２の流水用開口部より低い位置に配設されていることを特徴とする請求項８に記載の燃料電池装置。
【請求項１１】
前記凝縮水処理室は、その内部に第２の仕切り壁が配設され、前記第２の仕切り壁によって、前記イオン交換樹脂が充填された第１凝縮水処理室と、該第１凝縮水処理室に隣接する第２凝縮水処理室とに分画され、
前記第２の仕切り壁は、下端部に前記第１凝縮水処理室と前記第２凝縮水処理室とを接続する第４の流水用開口部を有していることを特徴とする請求項１〜１０のいずれか１つに記載の燃料電池装置。
【請求項１２】
前記第４の流水用開口部の前後に、前記イオン交換樹脂の粒径より小さい開口径の通水孔を有する通水部材、または、透水性を有する不織布が配設されていることを特徴とする請求項１１に記載の燃料電池装置。
【請求項１３】
前記凝縮水処理室と前記凝縮水貯留室と前記凝縮水中和室とがこの順に配設されており、
前記第１の隔壁の上端部または前記第１の隔壁の上方には第１の流水用開口部が設けられており、前記第２の隔壁の上端部または前記第２の隔壁の上方には第２の流水用開口部が設けられていることを特徴とする請求項１１または１２に記載の燃料電池装置。
【請求項１４】
前記第１の流水用開口部の開口面積が、前記第２の流水用開口部の開口面積よりも大きいことを特徴とする請求項２〜１３のいずれか１つに記載の燃料電池装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料電池装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
燃料電池の構成として、収納容器内に、燃料ガス（水素含有ガス）と空気（酸素含有ガス）とを用いて電力を得ることができる燃料電池セルを複数積層したセルスタックを備える燃料電池モジュールと、該燃料電池モジュールおよびその動作に必要な補機類を外装ケース等の筐体に収納した燃料電池装置とが、種々提案されている。
【０００３】
このような燃料電池装置においては、発電に用いられなかった余剰の燃料ガスを燃焼させ、燃焼後の排ガスを熱交換器等に通して冷却するとともに、この熱交換時に、前記排ガスに含まれる水蒸気が凝縮して生成される凝縮水を、回収・浄化処理して水タンク等に貯留し、貯留された処理水（純水）を、天然ガス等の原燃料を水蒸気改質する改質器に改質用水として供給する、いわゆる水自立運転が行われている（特許文献１を参照）。
【０００４】
一方、改質用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。しかしながら、前記凝縮水は、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。そのため、環境に与える影響や下水処理に与える影響等を考慮して、前記余剰の凝縮水は、凝縮水以外の水を添加して薄めて排水される（特許文献２参照）か、あるいは、中和剤を充填した中和器を通してｐＨ値を上げてから排水される（特許文献３参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１４−２１６１８８号公報
【特許文献２】特開２０１１−９６４２２号公報
【特許文献３】特開２０１５−１２２２２７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、燃料電池装置は小型化が求められている。ここで、水自立運転を行なう燃料電池装置において、凝縮水の浄化を行う水処理手段、水タンク、中和剤を充填した中和器等をそれぞれ別個に設けた場合、筐体内のスペース効率や空間の有効利用率等が悪く、燃料電池装置の小型化が難しいという問題があった。
【０００７】
本発明の目的は、小型化が可能な燃料電池装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の実施態様に係る燃料電池装置は、燃料電池セルと原燃料を水蒸気改質する改質器とを有する燃料電池モジュールと、該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、該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、該凝縮水回収器に貯水された凝縮水を前記改質器に供給する改質水供給ラインと、を備え、前記凝縮水回収器は、イオン交換樹脂を備える凝縮水処理室と、凝縮水を貯留する凝縮水貯留室と、中和剤を備えるとともに余剰の凝縮水を排水する第１の排水部を有する凝縮水中和室と、を含むことを特徴とする燃料電池装置である。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の実施態様に係る燃料電池装置によれば、小型化が可能な燃料電池装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本実施形態の燃料電池装置の一例を示す概略構成図である。
【図２】本実施形態の燃料電池装置における凝縮水回収器の構成の一例を示す断面図である。
【図３】本実施形態の燃料電池装置における凝縮水回収器の構成の他の一例を示す断面図である。
【図４】本実施形態の燃料電池装置における凝縮水回収器の構成のさらに他の一例を示す断面図である。
【図５】本実施形態の燃料電池装置における凝縮水回収器の構成のさらに他の一例を示す断面図である。
【図６】本実施形態の燃料電池装置における凝縮水回収器の構成のさらに他の一例を示す断面図である。
【図７】本実施形態の燃料電池装置における凝縮水回収器の構成のさらに他の一例を示す断面図である。
【図８】本実施形態の燃料電池装置における凝縮水回収器の構成のさらに他の一例を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、図面を用いて本実施形態の燃料電池装置の一例について説明する。なお、同一の構成については同一の符号を用いて説明する。
【００１２】
図１は、本実施形態の燃料電池装置の一例を示す概略構成図であって、本実施形態の燃料電池装置は、天然ガス，ＬＰガス等の原燃料と空気とを使用して発電を行なう燃料電池モジュール１００の稼動による電力供給と、熱交換器１０３と、蓄熱槽１０８等からなる排熱回収システムを利用した温水の供給とを行うものである。なお、温水の供給を行なわない、いわゆるモノジェネレーションシステムとすることもできる。
【００１３】
燃料電池モジュール１００は、内部に、複数の燃料電池セルが積層されたセルスタック１０１と、水蒸気を用いて原燃料の水蒸気改質を行う改質器１０２とを備えている。また、外装ケース内には、空気（酸素含有ガス）を燃料電池モジュール１００内に送給する送風機（空気ブロア１１０）や、天然ガス，ＬＰＧ等の原燃料を改質器１０２に送給するガスポンプ１１１、排熱回収システム内の熱媒（不凍液等）を閉鎖系内で循環させる循環ポンプ１１２、熱交換器１０３から回収された凝縮水（純水）を、水蒸気改質用の原料水（以下、改質用水）として改質器１０２に供給する水ポンプ１１３等が、配設されている。
【００１４】
さらに、燃料電池モジュール１００に隣接して熱交換器１０３が配設されている。熱交換器１０３では、燃料電池モジュール１００より排出された排ガスと、熱交換器１０３内を流れる熱媒とで熱交換を行ない、排ガスに含まれる水分が凝縮水として生じる。熱交換により生じた凝縮水は、凝縮水回収流路１０４を介して凝縮水回収器１０に供給され、貯水される。凝縮水回収器１０に貯水された凝縮水は、水ポンプ１１３および改質水供給ライン１０７を通じて改質器１０２に供給され、原燃料の水蒸気改質に利用される。
【００１５】
本実施形態の燃料電池装置においては、上述の凝縮水回収器を特徴とするものであり、以下、図面を用いて凝縮水回収器について説明する。
【００１６】
図２は、本実施形態の凝縮水回収器の一例を示す断面図である。本実施形態の凝縮水回収器１０は、凝縮水処理室Ａと、凝縮水貯留室Ｂと、凝縮水中和室Ｃとを含んで構成されている。言い換えれば、凝縮水処理室Ａと、凝縮水貯留室Ｂと、凝縮水中和室Ｃとを一体化したものである。それにより、凝縮水回収器１０を小型化でき、ひいては燃料電池装置を小型化することができる。
【００１７】
図２に示す凝縮水回収器１０においては、有底箱形の容器１の中に、イオン交換樹脂１１を備える凝縮水処理室Ａと、凝縮水処理室Ａにて浄化処理された凝縮水を貯留する凝縮水貯留室Ｂと、中和剤１２備えるとともに余剰の凝縮水を排水する第１の排水部である余剰水排出口８を有する凝縮水中和室Ｃと、がこの順に設けられている。
【００１８】
また、凝縮水処理室Ａと凝縮水貯留室Ｂとは、第１の隔壁２により分画されており、凝縮水貯留室Ｂと凝縮水中和室Ｃとは、第２の隔壁３とで分画されている。なお、図２に示す凝縮水回収器１０においては、凝縮水回収流路１０４に繋がる凝縮水導入口６が凝縮水処理室Ａに配設されており、凝縮水貯留室Ｂの底部（容器底部１ｂ）には、改質水供給ライン１０７に繋がる凝縮水導出口７が配設されている。
【００１９】
ここで、第１の隔壁２の下端部には第１の流水用開口部２ａが設けられている。それにより、凝縮水回収流路１０４より滴下された凝縮水は、イオン交換樹脂１１を介して浄化された後、隣接する凝縮水貯留室Ｂに供給される。すなわち、第１の流水用開口部２ａにより、凝縮水処理室Ａと凝縮水貯留室Ｂとが接続されている。
【００２０】
なお、第１の流水用開口部２ａは第１の隔壁２の一部を開口させて設けてもよく、また第１の隔壁２の一端を、容器底部１ｂと離間させた状態で設けることで、その隙間を第１の流水用開口部２ａとしてもよい。これにより、イオン交換樹脂１１で処理された後の凝縮水は、第１の流水用開口部２ａを介して凝縮水貯留室Ｂの底部より貯水される。
【００２１】
また、第１の流水用開口部２ａから凝縮水処理室Ａに充填されたイオン交換樹脂１１が、凝縮水貯留室Ｂに流出しない構成とすることができる。たとえば、凝縮水処理室Ａの下方において、第１の流水用開口部２ａよりも高い位置に仕切板を設け、イオン交換樹脂１１を、仕切板より上に充填することができる。
【００２２】
さらには、後述するような不織布や綿状物、イオン交換樹脂の粒径より小さい開口径の通水孔を有するフィルム状，布状，綿状等の通水部材を設けることもできる。また、第１の流水用開口部２ａ自身を、イオン交換樹脂１１の粒子が通過不能なサイズのメッシュ状や、複数の小径孔の集合形状であるパンチングメタル状等で設けるなど、適宜設定することができる。
【００２３】
一方、第２の隔壁３の上部には、第２の流水用開口部３ａが設けられている。なお、第２の流水用開口部３ａは、第１の流水用開口部２ａよりも高い位置に設けられている。具体的には、第２の流水用開口部３ａの下端の容器底部１ｂ（図示高さＨ０）からの高さＨ３が、第１の流水用開口部２ａの上端の高さＨ２より高くなるように設けられている。なお、以降の記載において、各高さは「Ｈ０からの高さ」として、その記述を省略する。また、図２のように第１の流水用開口部２ａが容器底部１ｂに接している場合、第１の流水用開口部２ａの下端の高さＨ１は、Ｈ０と同じであるため記載を省略する。
【００２４】
なお、第２の流水用開口部３ａは、凝縮水貯留室Ｂでの貯水量を確保すべく、上端部に設けることができる。また、第２の流水用開口部３ａは、第２の隔壁３の一部を開口させて設けてもよく、また第２の隔壁３の一端を、容器蓋部１ａと離間させた状態で設けることで、その隙間を第２の流水用開口部３ａとしてもよい。
【００２５】
それにより、凝縮水貯留室Ｂに貯水された凝縮水は、その水位の上昇に伴ってオーバーフロー水として、凝縮水貯留室Ｂに隣接する凝縮水中和室Ｃに供給される。すなわち、凝縮水貯留室Ｂと凝縮水中和室Ｃとは、第２の流水用開口部３ａを介して接続されている。
【００２６】
なお、凝縮水処理室Ａに充填されたイオン交換樹脂１１の高さＨ１１は、第２の流水用開口部３ａの下端の高さＨ３よりも低いように充填することができる。これにより、凝縮水処理室Ａの水位を、イオン交換樹脂１１の充填上端よりも高い水位とすることができ、イオン交換樹脂１１の空気中への暴露を防止して、イオン交換樹脂１１の乾燥や不働化を抑制することができる。
【００２７】
そして、第２の流水用開口部３ａより凝縮水中和室Ｃに流入した凝縮水は、凝縮水中和室Ｃの下方に充填された中和剤１２により中和される。中和された凝縮水は、凝縮水中和室Ｃの下端に設けられ、排水流路１０６に繋がる、第１の排水部である余剰水排出口８より排出される。
【００２８】
なお、ここで排水流路１０６に目詰まり等の不具合が生じた場合であっても、第２の流水用開口部３ａと余剰水排出口８との高低差が大きいことから、中和後の凝縮水が凝縮水貯留室Ｂに逆流することが防止されている。
【００２９】
図３は、本実施形態の凝縮水回収器の他の一例を示す断面図である。本実施形態の凝縮水回収器２０は、有底箱形の容器１の中に、凝縮水貯留室Ｂと、イオン交換樹脂１１を備える凝縮水処理室Ａと、中和剤１２を備えるとともに余剰の凝縮水を排水する第１の排水部である余剰水排出口８を有する凝縮水中和室Ｃと、がこの順に設けられている。なお、以降の説明においては、図２に示す凝縮水回収器１０と異なる構成について説明する。
【００３０】
図３に示す凝縮水回収器２０においては、凝縮水処理室Ａと凝縮水貯留室Ｂとは、第１の隔壁２により分画されており、凝縮水処理室Ａと凝縮水中和室Ｃとは、第２の隔壁３で分画されている。なお、図３に示す凝縮水回収器２０においては、凝縮水回収流路１０４に繋がる凝縮水導入口６が凝縮水貯留室Ｂに配設されており、凝縮水処理室Ａの上方（容器蓋部１ａ）より水供給ライン１０７が挿入されている。なお、水供給ライン１０７は、その一端（下端）の高さＨ１０７が、凝縮水処理室Ａにおけるイオン交換樹脂１１の上端高さＨ１１よりも高い位置となるように配設されている。
【００３１】
ここで、第１の隔壁２の下端部には第１の流水用開口部２ａが設けられている。それにより、凝縮水回収流路１０４より滴下された凝縮水は、凝縮水貯留室Ｂに貯水された後、凝縮水処理室Ａに供給される。これにより、凝縮水貯留室Ｂに貯水された凝縮水は、第１の流水用開口部２ａを介して凝縮水処理室Ａの底部より貯水される。そして水位の上昇とともに、イオン交換樹脂１１での処理が進むこととなり、凝縮水処理室Ａの上方（イオン交換樹脂１１より上側）における水が、浄化された水となり、水供給ライン１０７に供給される。
【００３２】
一方、第２の隔壁３の上部には、第２の流水用開口部３ａが設けられている。なお、第２の流水用開口部３ａは、第１の流水用開口部２ａよりも高い位置に設けられている。具体的には、第２の流水用開口部３ａの下端高さＨ３が、第１の流水用開口部２ａの上端の高さＨ２より高くなるように設けられている。
【００３３】
なお、第２の流水用開口部３ａは、凝縮水貯留室Ｂでの貯水量を確保すべく、第２の隔壁３の上端部に設けることができる。また、第２の流水用開口部３ａは、第２の隔壁３の一部を開口させて設けてもよく、また第２の隔壁３の一端を、容器蓋部１ａと離間させた状態で設けることで、その隙間を第２の流水用開口部３ａとしてもよい。
【００３４】
ここで、第２の流水用開口部３ａの下端の高さＨ３は、水供給ライン１０７の下端の高さＨ１０７よりも高い位置とする。それにより、イオン交換樹脂１１にて浄化処理された凝縮水を、効率よく水供給ライン１０７に供給できる。
【００３５】
図４は、本実施形態の凝縮水回収器のさらに他の一例を示す断面図である。本実施形態の凝縮水回収器３０は、有底箱形の容器１の中に、イオン交換樹脂１１を備える凝縮水処理室Ａと、凝縮水を貯留する凝縮水貯留室Ｂと、中和剤１２を備えるとともに余剰の凝縮水を排水する第１の排水部である余剰水排出口８を有する凝縮水中和室Ｃと、がこの順に設けられている。なお、以降の説明においては、図２，図３に示す凝縮水回収器１０，２０と異なる構成について説明する。
【００３６】
図４に示す凝縮水回収器３０においては、凝縮水回収流路１０４に繋がる凝縮水導入口６が、中央部の凝縮水貯留室Ｂに配設されている。また、凝縮水処理室Ａの下方には、改質水供給ライン１０７に繋がる凝縮水導出口７が配設されている。
【００３７】
ここで、第１の隔壁２には第１の流水用開口部２ａが設けられている。一方、第２の隔壁３の上部には、第２の流水用開口部３ａが設けられている。なお、第２の流水用開口部３ａは、第１の流水用開口部２ａよりも高い位置に設けられている。具体的には、第２の流水用開口部３ａの下端の高さＨ３が第１の流水用開口部２ａの上端の高さＨ２より高くなるように設けられている。なお、第２の流水用開口部３ａは、凝縮水貯留室Ｂでの貯水量を確保すべく、上端部に設けることができる。
【００３８】
それにより、凝縮水回収流路１０４より滴下された凝縮水は、凝縮水貯留室Ｂの下方より貯水され、水位が上昇して第１の流水用開口部２ａの下端に達したところで、凝縮水処理室Ａに流入する。凝縮水処理室Ａに流入した凝縮水は、イオン交換樹脂１１を上方より下方に流れる間に浄化処理され、凝縮水処理室Ａの下方に設けられた凝縮水導出口７より改質水供給ライン１０７に流出する。一方で、水位がさらに上昇して、第２の流水用開口部３ａに達したところで、余剰の凝縮水が凝縮水中和室Ｃに流入する。
【００３９】
すなわち、凝縮水中和室Ｃに流入する余剰の凝縮水は、凝縮水回収器１０，２０とは異なり、イオン交換樹脂１１で処理されていない凝縮水が流入する。それゆえ、イオン交換樹脂１１は、改質水供給ライン１０７に供給する凝縮水のみを処理できることとなり、イオン交換樹脂１１の寿命を長くすることができる。
【００４０】
また、凝縮水処理室Ａに充填されたイオン交換樹脂１１の上端高さＨ１１は、第１の流水用開口部２ａの下端の高さＨ１よりも低くなるように充填することができる。これにより、凝縮水処理室Ａの水位を、イオン交換樹脂１１よりも高い水位とすることができ、イオン交換樹脂１１の空気中への暴露を防止して、イオン交換樹脂１１の乾燥や不働化を抑制することができる。
【００４１】
図５は、本実施形態の凝縮水回収器のさらに他の一例を示す断面図である。本実施形態の凝縮水回収器４０は、有底箱形の容器１の中に、凝縮水を貯留する凝縮水貯留室Ｂと、イオン交換樹脂１１を備える凝縮水処理室Ａと、中和剤１２を備えるとともに余剰の凝縮水を排水する第１の排水部である余剰水排出口８を有する凝縮水中和室Ｃと、がこの順に設けられている。なお、以降の説明においては、図２，図３，図４に示す凝縮水回収器１０，２０，３０と異なる構成について説明する。
【００４２】
図５に示す凝縮水回収器４０においては、凝縮水回収流路１０４に繋がる凝縮水導入口６が凝縮水処理室Ａに配設されており、凝縮水貯留室Ｂの底部（容器底部１ｂ）には、改質水供給ライン１０７に繋がる凝縮水導出口７が配設されている。
【００４３】
ここで、第１の隔壁２の下端部には第１の流水用開口部２ａが設けられている。一方、第２の隔壁３の上部には、第２の流水用開口部３ａが設けられている。そのため、第２の流水用開口部３ａは、第１の流水用開口部２ａよりも高い位置に設けられることになる。具体的には、第２の流水用開口部３ａの下端の高さＨ３が第１の流水用開口部２ａの上端の高さＨ２より高くなるように設けられている。なお、第２の流水用開口部３ａは、凝縮水貯留室Ｂでの貯水量を確保すべく、第２の隔壁３の上端部に設けることができる。
【００４４】
それにより、凝縮水回収流路１０４より滴下された凝縮水は、イオン交換樹脂１１を介して浄化された後、第１の流水用開口部２ａを介して隣接する凝縮水貯留室Ｂに流入する。凝縮水貯留室Ｂに流入した凝縮水は、凝縮水貯留室Ｂの底部に設けられた凝縮水導出口７より改質水供給ライン１０７に流れることになる。一方で、凝縮水処理室Ａの水位が上昇し、第２の流水用開口部３ａに達したところで、余剰の凝縮水が凝縮水中和室Ｃに流入する。
【００４５】
すなわち、凝縮水中和室Ｃには、イオン交換樹脂１１で処理されていない余剰の凝縮水が流入する。それゆえ、イオン交換樹脂１１は、改質水供給ライン１０７に供給する凝縮水のみを処理することとなり、イオン交換樹脂１１の寿命を長くすることができる。
【００４６】
なお、図５においては、凝縮水導出口７を凝縮水貯留室Ｂの底部（容器底部１ｂ）に設けた例を示しているが、たとえば、イオン交換樹脂１１の上端高さＨ１１よりも高い位置に設けることもできる。この場合には、凝縮水処理室Ａの水位を、イオン交換樹脂１１よりも高い水位とすることができ、イオン交換樹脂１１の空気中への暴露を防止して、イオン交換樹脂１１の乾燥や不働化を抑制することができる。
【００４７】
図６は、本実施形態の凝縮水回収器のさらに他の一例を示す断面図である。本実施形態の凝縮水回収器５０は、有底箱形の容器１の中に、凝縮水処理室Ａとして、イオン交換樹脂１１を備える第１凝縮水処理室Ａ１および第２凝縮水処理室Ａ２、凝縮水を貯留する凝縮水貯留室Ｂと、凝縮水中和室Ｃとして、中和剤１２を備える第１凝縮水中和室Ｃ１および余剰の凝縮水を排水する第１の排水部である余剰水排出口８を有する第２凝縮水中和室Ｃ２とが、この順に設けられている。なお、以降の説明においては、図２に示す凝縮水回収器１０と異なる構成について説明する。
【００４８】
凝縮水貯留室Ｂ内の上流側に位置する凝縮水処理室（Ａ）は、第２の仕切り壁４により、２つの区画に分画されており、その上流側の第１凝縮水処理室Ａ１には、凝縮水回収流路１０４に繋がる凝縮水導入口６が配設されている。
【００４９】
上流側の第１凝縮水処理室Ａ１と下流側の第２凝縮水処理室Ａ２とを分画する第２の仕切り壁４の下端には、第４の流水用開口部４ａが設けられており、これにより第１凝縮水処理室Ａ１と第２凝縮水処理室Ａ２とは連通している。そのため、第１凝縮水処理室Ａ１と下流側の第２凝縮水処理室Ａ２とは、図のように、第１の隔壁２の第１の流水用開口部２ａの下端高さＨ１を上限として、同じ水位になっている。
【００５０】
なお、上流側の第１凝縮水処理室Ａ１の下部には、凝縮水の浄化処理用のイオン交換樹脂１１が充填されており、このイオン交換樹脂１１の上端高さＨ１１は、第１の隔壁２の第１の流水用開口部２ａの下端高さＨ１より低くなっている。これは、イオン交換樹脂１１の空気中への暴露を防止して、イオン交換樹脂１１の乾燥や不働化を抑制するためである。それゆえ、本実施形態においては、第１の流水用開口部２ａは第１の隔壁２の上端部もしくはその上方に設けることがよい。それにより、イオン交換樹脂１１の乾燥や不働化を抑制しつつ、イオン交換樹脂１１の充填量を増やすことができる。
【００５１】
また、下流側の第２凝縮水処理室Ａ２の下部には、第１凝縮水処理室Ａ１下部のイオン交換樹脂１１が、この第２凝縮水処理室Ａ２内に流れ込んだり、さらに下流側（凝縮水貯留室Ｂ内）に流れて流失してしまわないようにするために、不織布１３が配設されている。なお、イオン交換樹脂１１の流出・流失等を防止する部材としては、特に限定されるものではなく、不織布や綿状物のほか、イオン交換樹脂の粒径より小さい開口径の通水孔を有するフィルム状，布状，綿状等の通水部材を用いてもよく、不織布や通水部材等を配設する代わりに、第４の流水用開口部４ａ自身を、イオン交換樹脂１１の粒子が通過不能なサイズのメッシュ状や、複数の小径孔の集合形状であるパンチングメタル状等で設けてもよい。
【００５２】
つぎに、凝縮水貯留室Ｂ内の下流側に位置する凝縮水中和室（Ｃ）は、第１の仕切り壁５により、２つの区画に分画されており、上流側の第１凝縮水中和室Ｃ１の下部には、中和剤１２が充填され、下流側の第２凝縮水中和室Ｃ２の容器側部１ｄには、排水流路１０６に繋がる第１の排水部である余剰水排出口８が配設されている。
【００５３】
なお、第１凝縮水中和室Ｃ１における中和剤１２は、その上端高さＨ１２が、余剰水排出口８の下端高さＨ８より低い高さとなるように設ける。後述するように、第１凝縮水中和室Ｃ１の水位は、余剰水排出口８の高さＨ８よりも低い水位となるため、中和剤１２の高さＨ１２を、余剰水排出口８の高さＨ８より低い高さとなるように設けることで、より効率よく中和剤１２を用いることができる。なお、中和剤１２の高さＨ１２は、余剰水排出口８の高さＨ８より高い高さとなっても、凝縮水の中和に影響を及ぼすものではないため、特に制限はない。
【００５４】
上流側の第１凝縮水中和室Ｃ１と下流側の第２凝縮水中和室Ｃ２とを分画する第１の仕切り壁５の下端には、第３の流水用開口部５ａが設けられており、これにより第１凝縮水中和室Ｃ１と第２凝縮水中和室Ｃ２とは連通している。この構成により、第１凝縮水中和室Ｃ１と第２凝縮水中和室Ｃ２とは、図６に示すように、余剰水排出口８の下端高さＨ８を上限として、同じ水位になっている。
【００５５】
ここで、凝縮水中和室（Ｃ）の水が凝縮水貯留室Ｂに逆流した場合、中和剤の成分が混入した凝縮水中和室の水が改質水供給ライン１０７を通って改質器１０２に供給され、改質器１０２やセルスタック１０１の故障の原因となる。そのため余剰水排出口８の高さＨ８は、第２の流水用開口部３ａの下端の高さＨ３より低い位置とされている。これにより、第１凝縮水中和室Ｃ１および第２凝縮水中和室Ｃ２側から第２の流水用開口部３ａを越えて凝縮水貯留室Ｂ側に向かって逆流が発生することが防がれている。
【００５６】
上記構成の凝縮水回収器５０によれば、各部材の高さは、
余剰水排出口８の高さＨ８  ＜  第２の流水用開口部３ａの下端高さＨ３  ＜  第１の流水用開口部２ａの下端高さＨ１
になっている。そのため、凝縮水導入口６から第１凝縮水処理室Ａ１に流入した凝縮水は、イオン交換樹脂１１を通過する間に浄化され、第２凝縮水処理室Ａ２から第１の流水用開口部２ａより、一方向流れとして凝縮水貯留室Ｂに流入し、貯留される。貯留された凝縮水（浄化処理済みの純水）は、容器底部１ｂに設けられた凝縮水導出口７から導出され、原燃料ガスの改質用水として利用されるとともに、余剰の凝縮水は、第２の流水用開口部３ａから、一方向流れとして第１凝縮水中和室Ｃ１に流入する。そして、余剰の凝縮水は、中和剤１２を通過する間に中和され、第２凝縮水中和室Ｃ２の余剰水排出口８を経て、排水流路１０６から燃料電池装置の外部に排出される。
【００５７】
このように、本実施形態の凝縮水回収器５０は、構造の複雑化を招くことがなく、少ない部品点数と省スペースで、燃料電池装置の水自立運転を可能とする。しかも、凝縮水の逆流が防止されるので、中和剤の成分が混入した水が改質器１０２に供給されてしまうのを防ぐことができる。したがって、本実施形態の燃料電池装置は、その小型化、コストダウンと同時に信頼性も維持することができる。
【００５８】
なお、本実施形態では、凝縮水回収器５０の内部構成が、凝縮水処理室Ａ、凝縮水貯留室Ｂ、凝縮水中和室Ｃがこの順に配置されている例について説明したが、順序はこの限りではなく、凝縮水処理室Ａと凝縮水貯留室Ｂの位置が入れ替わっていてもよい。なおこの場合、各種構造については図３や図５に示す凝縮水回収器を参考にすればよい。この場合であっても、中和処理された水だけを排水することができるとともに、中和剤の成分が混入した水が改質器１０２に供給されることを防止できる。
【００５９】
なお、図６に示す凝縮水回収器５０においては、第１の流水用開口部２ａの開口面積は、第２の流水用開口部３ａの開口面積より大きくすることができる。それにより、凝縮水処理室Ａにて処理された凝縮水は、より凝縮水貯留室Ｂに流れやすく、一方で、凝縮水貯留室Ｂに貯水された凝縮水は、凝縮水中和室Ｃには流れにくくすることができる。それゆえ、凝縮水をより有効に利用することができる。なお、第２の流水用開口部３ａの下端の高さＨ３は、第１の流水用開口部２ａの下端の高さＨ１と同じとすることもできる。
【００６０】
図７は、本実施形態の凝縮水回収器のさらに他の一例を示す断面図である。本実施形態の凝縮水回収器６０は、有底箱形の容器１の中に、凝縮水処理室Ａとして、第２凝縮水処理室Ａ２およびイオン交換樹脂１１を備える第１凝縮水処理室Ａ１、凝縮水を貯留する凝縮水貯留室Ｂと、凝縮水中和室Ｃとして、中和剤１２を備える第１凝縮水中和室Ｃ１および余剰の凝縮水を排水する第１の排水部である余剰水排出口８を有する第２凝縮水中和室Ｃ２と、がこの順に設けられている。なお、以降の説明においては、図６に示す凝縮水回収器５０と異なる構成について説明する。
【００６１】
図７に示す凝縮水回収器６０においては、凝縮水回収流路１０４に繋がる凝縮水導入口６が凝縮水貯留室Ｂに配設されている。
【００６２】
ここで、イオン交換樹脂１１が充填された第１凝縮水処理室Ａ１と凝縮水貯留室Ｂとを区画する第１の隔壁２には第１の流水用開口部２ａが設けられている。一方、第２の隔壁３の上部には、第２の流水用開口部３ａが設けられている。なお、第２の流水用開口部３ａは、第１の流水用開口部２ａよりも高い位置に設けられている。具体的には、第２の流水用開口部３ａの下端の高さＨ３が第１の流水用開口部２ａの上端の高さＨ２より高くなるように設けられている。なお、第２の流水用開口部３ａは、凝縮水貯留室Ｂでの貯水量を確保すべく、第２の隔壁３の上端部に設けることができる。
【００６３】
それにより、凝縮水回収流路１０４より滴下された凝縮水は、凝縮水貯留室Ｂの下方より貯水され、水位が上昇して第１の流水用開口部２ａの下端に達したところで、第１凝縮水処理室Ａ１に流入する。第１凝縮水処理室Ａ１に流入した凝縮水は、イオン交換樹脂１１を上方より下方に流れる間に浄化処理され、第２の仕切り壁４の下端に設けられた第４の流水用開口部４ａより第２凝縮水処理室Ａ２に流れる。そして第２凝縮水処理室Ａ２に流れた凝縮水は、第２凝縮水処理室Ａ２に設けられた凝縮水導出口７より改質水供給ライン１０７に流出する。
【００６４】
一方で、凝縮水貯留室Ｂの水位がさらに上昇して、第２の流水用開口部３ａに達したところで、余剰の凝縮水が凝縮水中和室（Ｃ）に流入する。すなわち、凝縮水中和室Ｃ１に流入する余剰の凝縮水は、凝縮水回収器５０とは異なり、イオン交換樹脂１１で処理されていない凝縮水が流入することとなる。それゆえ、イオン交換樹脂１１は、改質水供給ライン１０７に供給する凝縮水のみを処理することとなり、イオン交換樹脂１１の寿命を長くすることができる。
【００６５】
ここで、凝縮水導出口７は、たとえば、イオン交換樹脂１１の高さＨ１１よりも高い位置に設けることができる。この場合には、第１凝縮水処理室Ａ１の水位を、イオン交換樹脂１１よりも高い水位とすることができ、イオン交換樹脂１１の空気中への暴露を防止して、イオン交換樹脂１１の乾燥や不働化を抑制することができる。なお、この場合において、凝縮水導出口７は、イオン交換樹脂１１の上端高さＨ１１よりも高く、かつ第１の流水用開口部２ａの上端の高さＨ２より低い位置に設けることができる。それにより、凝縮水回収流路１０４より滴下された凝縮水が、効率よく第１凝縮水処理室Ａ１に流れる。
【００６６】
図８は、本実施形態のさらに他の一例を示す断面図である。本実施形態が、図６に示す凝縮水回収器５０と大きく異なる点は、第２凝縮水中和室Ｃ２に相当する部位を、凝縮水回収器７０に隣接する、別体の貯水槽９として設けていることにある。言い換えれば、貯水槽９は、中和剤１２を有さない第３凝縮水中和室Ｃ３として機能する。
【００６７】
なお、第１凝縮水中和室Ｃ１と第３凝縮水中和室Ｃ３とは、その下部に設けられた第１の排水部である中和室間接続管９Ａにより連通しているとともに、貯水槽９の側部には、第２の排水部としての余剰水排出口８Ａが配設されており、第１凝縮水中和室Ｃ１内および第３凝縮水中和室Ｃ３内は、図８に示すように、余剰水排出口８Ａの下端高さＨ８を上限として、同じ水位になっている。
【００６８】
また、中和剤１２により中和された凝縮水は、中和室間接続管９Ａを通じて第１凝縮水中和室Ｃ１から第３凝縮水中和室Ｃ３に送られ、余剰水排出口８Ａから排水流路１０６に流れて、燃料電池装置の外部に排出される。
【００６９】
さらに、余剰水排出口８Ａの高さＨ８は、第２の流水用開口部３ａの下端の高さＨ３より低い位置とされている。それにより、第１凝縮水中和室Ｃ１側から第２の流水用開口部３ａを越えて凝縮水貯留室Ｂ側に向かう逆流が生じることを防止できる。なお、本実施形態において、中和室間接続管９Ａは、第１凝縮水中和室Ｃ１の底部と連通しているがこれに限るものではなく、余剰水排出口８Ａの高さＨ８より低い位置に設けられていれば凝縮水の逆流を防止することができる。
【００７０】
なお、貯水槽９には、図８に示すように、別途他所からの雨水等を受け入れるための配管（他の排水流路１２０）等を接続することもできる。
【００７１】
本実施形態の構成によっても、構造の複雑化を招くことがなく、少ない部品点数と省スペースで、燃料電池装置の水自立運転を行うことができる。しかも、凝縮水の逆流を防止できるので、中和剤の成分が混入した水が改質器１０２に供給されてしまうのを防ぐことができる。よって、本実施形態の燃料電池装置も、その小型化、コストダウンと同時に信頼性も維持することができる。
【００７２】
以上、本発明の実施形態について詳細に説明したが、本発明は上述の実施の形態に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、種々の変更、改良等が可能である。
【００７３】
たとえば、容器１や貯水槽９の形状は、箱型に限らず、他の形状であってもよい。有底円筒状のケーシング内に同心円状の隔壁を複数設け、中心に近い内径側の分画から外径側に向けて凝縮水処理室−凝縮水貯留室−凝縮水中和室と構成することにより、凝縮水が順に流れるようにすることもできる。また、逆に、外径側から内径側に向けて凝縮水が流れるように構成してもよい。
【００７４】
また、前記実施形態では、凝縮水回収器の形状として、凝縮水が平面視略Ｉ字状（直線状またはストレート状）に流れる容器形状を採用したが、各室間の凝縮水の流路が折れ曲がる、平面視略Ｌ字状，略Ｎ字状，略Ｓ字状，略Ｕ字状，略Ｖ字状，略Ｗ字状等の容器形状とすることもできる。
【００７５】
また、凝縮水導出口７が設けられた部位においては、水ポンプ１１３を用いて凝縮水を改質器１０２に供給した場合に、その部位に空気が供給される構成とすることができる。さらに、たとえば、容器蓋部１ａのうち、凝縮水導出口７が設けられた部屋に対応する部位に、通気孔を設けることもできる。
【符号の説明】
【００７６】
１    容器
１ａ  蓋部
１ｂ  底部
１ｃ，１ｄ  側部
２    第１の隔壁
２ａ  第１の流水用開口部
３    第２の隔壁
３ａ  第２の流水用開口部
４    第２の仕切り壁
４ａ  第４の流水用開口部
５    第１の仕切り壁
５ａ  第３の流水用開口部
６    凝縮水導入口
７    凝縮水導出口
８    余剰水排出口
８Ａ  余剰水排出口
９    貯水槽
９Ａ  中和室間接続管
１０  凝縮水回収器
１１  イオン交換樹脂
１２  中和剤
１３  不織布
２０，３０，４０，５０，６０，７０  凝縮水回収器
１００  ホットモジュール
１０１  セルスタック
１０２  改質器
１０３  熱交換器
１０４  凝縮水回収流路
１０５  排ガス流路
１０６  排水流路
１０７  改質水供給ライン
１０８  蓄熱槽
１０９  ラジエータ
１１０  空気ブロア
１１１，１１２，１１３  ポンプ
Ａ    凝縮水処理室
Ａ１    第１凝縮水処理室
Ａ２    第２凝縮水処理室
Ｂ    凝縮水貯留室
Ｃ    凝縮水中和室
Ｃ１    第１凝縮水中和室
Ｃ２    第２凝縮水中和室
Ｃ３    第３凝縮水中和室
【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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【図７】
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【図８】
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