(57)【要約】【課題】凝縮タンクからの排出経路が詰まると、凝縮水が凝縮タンク本体より溢れ出してしまう。【解決手段】導入口１６より下方に伸び、かつ、他端が本体部１５の縁部１８の位置より下方に配置される第３排ガス経路１９を備えるため、排水経路１３に詰まりが生じ、凝縮水タンク１０内の水位が上昇した場合であっても、水位が本体部１５と縁部１８との接続位置に達する前に、第３排ガス経路１９の他端に達するよう構成されている。そのため、凝縮水タンク１０内の水位が本体部１５と縁部１８の位置に達する前に、排ガスの排出が困難となり、燃料電池システムの異常を検知できシステム停止することができるので、凝縮水９凝縮水タンク１０より溢れ出すことを抑制できる。【選択図】図１
2013222575.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
水素含有ガス及び酸化剤ガスを反応させて発電する燃料電池と、
前記燃料電池に水素含有ガスを供給する水素供給部と、
前記燃料電池及び水素供給部のうちの少なくとも一方から排出される排ガス中の水分を凝縮した凝縮水を貯める凝縮水タンクと、
前記排ガスを前記凝縮水タンクに供給する第１排ガス経路と、
前記排ガスを前記凝縮水タンクから排出する第２排ガス経路と、
前記凝縮水タンクから凝縮水を排出する排水経路と、
を備え、
前記凝縮水タンクは、底面部及び側壁部を有する本体部と、前記第１排ガス経路から前記排ガスを導入する導入口と、前記第２排ガス経路へ前記排ガスを排出する排気口と、前記排ガスが前記排水経路に流れないように水封する構造と、一端が前記導入口に接続され、前記第１排ガス経路から前記排ガスを導入する第３排ガス経路と、を備え、
前記第３排ガス経路は、前記導入口より下方に伸びるように配置され、かつ、その他端が前記本体部の側壁部の縁部より下方に配置される、燃料電池システム。
【請求項２】
前記第３排ガス経路は、前記本体部の縁部の位置まで凝縮水が達したときに、前記導入口での排ガスの最大圧力で水封構造を保つことができる位置まで、前記第３排ガス経路の他端を下方に伸ばした構成である、請求項１に記載の燃料電池システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水素と空気中の酸素とを用いて発電する燃料電池システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
燃料電池システムは、発電効率が高く、大気汚染物質もほとんど排出しないため、省エネ且つクリーンな発電装置として近年期待されている。特に、発電時に発生する熱を給湯や暖房等に回収利用する燃料電池システムは、総合的なエネルギー効率が高く、家庭用のエネルギー機器としての普及が望まれている。
【０００３】
以下に、従来の燃料電池システムの構成について、図３を用いて説明する。
【０００４】
図３は従来の燃料電池システムの構成の一例を示すブロック図である。
【０００５】
図３に示すように従来の燃料電池システムは、水素含有ガス１及び酸化剤ガス２を反応させて発電する燃料電池３と、燃料電池３に水素含有ガス１を供給する水素供給部４と、燃料電池３のアノード排ガス５と燃料電池３のカソード排ガス６及び水素供給部４の燃焼器７から排出される燃焼排ガス８中の水分を凝縮した凝縮水９を貯める凝縮水タンク１０と、アノード排ガス５、カソード排ガス６及び燃焼排ガス８のうちの少なくとも１つである排ガスを凝縮水タンク１０に供給する第１排ガス経路１１と、排ガスを凝縮水タンク１０から排出する第２排ガス経路１２と、凝縮水タンク１０から凝縮水９を排出する排水経路１３を備える。凝縮水タンク１０は、底面部及び側壁部を有する本体部１５と、第１排ガス経路１１から排ガスを導入する導入口１６と、第２排ガス経路１２へ排ガスを排出する排気口１７より構成され、排ガスは排水経路１３に流れないように水封する構造である。
【０００６】
水素供給部４は有機化合物を含む原料（原料ガス）と水（改質水）とを反応させ水素含有ガス１を生成する。また、水素供給部４の燃焼排ガス８ならびに燃料電池３のアノード排ガス５およびカソード排ガス６には、多量の水分が含まれており、これらの水分は凝縮して回収し再利用される。凝縮水９が排水経路１３の入口水位以上に溜まると排水経路１３より排水される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００４−１７２０１６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、前記従来の構成では、排水経路１３が詰まったときには、凝縮水タンク１０内の凝縮水９の水位が上昇し、本体部１５に凝縮水９が満水となり外部に流れ出るという課題を有していた。
【０００９】
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、排水経路が詰まった場合には運転を停止させ凝縮水の外部への排出を抑制する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】
【００１０】
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、水素含有ガス及び酸
化剤ガスを反応させて発電する燃料電池と、前記燃料電池に水素含有ガスを供給する水素供給部と、前記燃料電池及び水素供給部のうちの少なくとも一方から排出される排ガス中の水分を凝縮した凝縮水を貯める凝縮水タンクと、前記排ガスを前記凝縮水タンクに供給する第１排ガス経路と、前記排ガスを前記凝縮水タンクから排出する第２排ガス経路と、前記凝縮水タンクから凝縮水を排出する排水経路と、を備え、
前記凝縮水タンクは、底面部及び側壁部を有する本体部と、前記第１排ガス経路から前記排ガスを導入する導入口と、前記第２排ガス経路へ前記排ガスを排出する排気口と、前記排ガスが前記排水経路に流れないように水封する構造と、一端が前記導入口に接続され、前記第１排ガス経路から前記排ガスを導入する第３排ガス経路と、を備え、
前記第３排ガス経路は、前記導入口より下方に伸びるように配置され、かつ、その他端が前記本体部の側壁部の縁部より下方に配置されるものである。
【００１１】
これによって排水経路に詰まりが生じ、凝縮水タンク内の水位が上昇した場合であっても、本体部が満水に達する前に、第３排ガス経路の他端に達する。そのため、凝縮水タンク内の水位が本体部を満水にする前に、排ガスの排出が困難となり、燃料電池システムの異常を検知できシステム停止することができる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の燃料電池システムは、本体部が凝縮水で満水になることを抑制できるため、本体部より凝縮水が漏れることを抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施の形態における燃料電池システムの構成図
【図２】本発明の他の実施形態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
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本発明の燃料電池システムは、水素含有ガス及び酸化剤ガスを反応させて発電する燃料電池と、前記燃料電池に水素含有ガスを供給する水素供給部と、前記燃料電池及び水素供給部のうちの少なくとも一方から排出される排ガス中の水分を凝縮した凝縮水を貯める凝縮水タンクと、前記排ガスを前記凝縮水タンクに供給する第１排ガス経路と、前記排ガスを前記凝縮水タンクから排出する第２排ガス経路と、前記凝縮水タンクから凝縮水を排出する排水経路と、を備え、
前記凝縮水タンクは、底面部及び側壁部を有する本体部と、前記第１排ガス経路から前記排ガスを導入する導入口と、前記第２排ガス経路へ前記排ガスを排出する排気口と、前記排ガスが前記排水経路に流れないように水封する構造と、一端が前記導入口に接続され、前記第１排ガス経路から前記排ガスを導入する第３排ガス経路と、を備え、
前記第３排ガス経路は、前記導入口より下方に伸びるように配置され、かつ、その他端が前記本体部の側壁部の縁部より下方に配置されるものである。
【００１５】
この構成により、導入口より下方に伸び、かつ、他端が本体部の縁部より下方に配置される第３排ガス経路を備えるため、排水経路に詰まりが生じ、凝縮水タンク内の水位が上昇した場合であっても、本体部が満水に達する前に、第３排ガス経路の他端に達するよう構成されている。そのため、凝縮水タンク内の水位が本体部の縁部に達する前に、排ガスの排出が困難となり、燃料電池システムの異常を検知できシステム停止をすることができるので、本体部より凝縮水が漏れることを抑制できる。
【００１６】
また、前記第３排ガス経路は、前記本体部の縁部の位置まで凝縮水が達したときに、前記導入口での排ガスの最大圧力で水封構造を保つことができる位置まで、前記第３排ガス経路の他端を下方に伸ばした構成であってもよい。
【００１７】
この構成により、第２排ガス経路に排ガスが流れることがなくなり、より確実に燃料電池システムの異常を検知できシステム停止をすることができる。そのため、本体部より凝縮水が漏れることを抑制できる。
【００１８】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照にしながら説明する。なお、本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、燃料電池システムは、水素含有ガス１及び酸化剤ガス２を反応させて発電する燃料電池３と、燃料電池３に水素含有ガス１を供給する水素供給部４と、燃料電池３のアノード排ガス５、燃料電池３のカソード排ガス６及び水素供給部４の燃焼器７から排出される燃焼排ガス８のうちの少なくとも１つである排ガス中の水分を凝縮した凝縮水９を貯める凝縮水タンク１０と、排ガスを凝縮水タンク１０に供給する第１排ガス経路１１と、排ガスを凝縮水タンク１０から排出する第２排ガス経路１２と、凝縮水タンク１０から凝縮水９を排出する排水経路１３を備える。凝縮水タンク１０は、底面部及び側壁部を有する本体部１５と、第１排ガス経路１１から排ガスを導入する導入口１６と、第２排ガス経路１２へ排ガスを排出する排気口１７より構成され、排ガスが排水経路１３に流れないように水封する構造と、一端が導入口１６に接続され、第１排ガス経路１１から排ガスを導入する第３排ガス経路１９とを備え、第３排ガス経路１９は導入口１６より下方に伸びるように配置され、かつ、その他端が本体部１５の縁部１８より下方に配置される構造である。
【００２０】
水素供給部４は有機化合物を含む原料（原料ガス）と水（改質水）とを反応させ水素含有ガス１を生成する。また、水素供給部４の燃焼排ガス８ならびに燃料電池３のアノード排ガス５およびカソード排ガス６には、多量の水分が含まれているので、これらの水分は凝縮して回収し再利用される。凝縮水９が排水経路１３の入口水位以上に溜まると排水経路１３より排水される。
【００２１】
以上のように、本実施の形態においては、導入口１６より下方に伸び、かつ、他端が本体部１５の縁部１８より下方に配置される第３排ガス経路１９を備えるため、排水経路１３に詰まりが生じ、凝縮水タンク１０内の水位が上昇した場合であっても、水位が本体部１５の縁部１８に達する前に、第３排ガス経路１９の他端に達するよう構成されている。そのため、凝縮水タンク１０内の水位が本体部１５の縁部１８に達する前に、排ガスの排出が困難となり、燃料電池システムの異常を検知できシステム停止することができる。そのため、本体部１５が満水になることを抑制でき、本体部１５より凝縮水９が漏れることを抑制できる。
【００２２】
尚、本実施の形態では、導入口１６と第３排ガス経路１９とは接続構造としたが、導入口１６を凝縮水タンク１０内の下方に伸ばしても同様の効果が得られる。
【００２３】
尚、本発明の実施の形態では、導入口１６を凝縮水タンク１０の上部に設けているが、図２に示すように、導入口１６を凝縮水タンク１０の本体部１５の側面に設け、第３排ガス経路１９を凝縮水タンク１０内に設けても、同様の効果が得られる。
【００２４】
また、第１排ガス経路１１から導入口１６より凝縮水タンク１０に流入する排ガスの圧力が大きいと、水封構造が破壊し、排ガスが排気口１７より第２排ガス経路１２に流れることになり、燃料電池システムの異常を検知できにくくなる。それを回避するため、本体部１５の縁部の位置まで凝縮水９が達したときに、導入口１６での排ガスの最大圧力で水封構造を保つことができる位置まで、第３排ガス経路１９の他端を、下方に伸ばすことで
、第２排ガス経路１２に排ガスが流れることがなくなり、より確実に燃料電池システムの異常を検知できシステム停止をすることができるので、本体部１５より凝縮水９が漏れることを抑制できる。
【００２５】
なお、本実施の形態では、水素供給部４は燃焼器７を備え、燃焼排ガス８を排出する構成として説明したが、これに限定されない。例えば、水素供給部４は燃焼器７を備えておらず、燃焼排ガス８を排出しない構成であってもよい。この場合、排ガスは、アノード排ガス５及びカソード排ガス６のうちの少なくとも１つであればよい。
【００２６】
本発明の燃料電池システムによれば、凝縮水の排水経路が詰まっても、凝縮水の排出を抑制できる燃料電池システムを提供できる。
【産業上の利用可能性】
【００２７】
本発明の燃料電池システムは、例えば、固体高分子型燃料電池又は固体酸化物型燃料電池を用いた定置用燃焼電池システム及び自動車用燃料電池システムに適用できる。
【符号の説明】
【００２８】
１  水素含有ガス
２  酸化剤ガス
３  燃料電池
４  水素供給部
５  アノード排ガス
６  カソード排ガス
８  燃焼排ガス
９  凝縮水
１０  凝縮水タンク
１１  第１排ガス経路
１２  第２排ガス経路
１３  排水経路
１５  本体部
１６  導入口
１７  排気口
１８  縁部
１９  第３排ガス経路
【図１】
2013222575.tif 000003
【図２】
2013222575.tif 000004
【図３】
2013222575.tif 000005