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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2023100218
(43)【公開日】2023-07-18
(54)【発明の名称】タンクユニット及び燃料電池装置
(51)【国際特許分類】
   C02F 1/42 20230101AFI20230710BHJP
   H01M 8/0606 20160101ALI20230710BHJP
   H01M 8/04014 20160101ALI20230710BHJP
   H01M 8/04 20160101ALI20230710BHJP
【FI】
C02F1/42 A
H01M8/0606
H01M8/04014
H01M8/04 J
【審査請求】未請求
【請求項の数】14
【出願形態】OL
(21)【出願番号】P 2022000744
(22)【出願日】2022-01-05
(71)【出願人】
【識別番号】000006633
【氏名又は名称】京セラ株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100147485
【弁理士】
【氏名又は名称】杉村 憲司
(74)【代理人】
【識別番号】230118913
【弁護士】
【氏名又は名称】杉村 光嗣
(74)【代理人】
【識別番号】100132045
【弁理士】
【氏名又は名称】坪内 伸
(72)【発明者】
【氏名】内芝 宏文
(72)【発明者】
【氏名】鈴木 健吾
【テーマコード(参考)】
4D025
5H127
【Fターム(参考)】
4D025AA03
4D025AA07
4D025BA23
4D025BB07
4D025BB17
4D025BB18
4D025CA01
4D025CA04
4D025CA07
4D025CA08
4D025CA10
4D025DA10
5H127AB23
5H127AC03
5H127BA02
5H127BA12
5H127BA33
5H127BB02
5H127BB19
5H127EE23
5H127GG03
5H127GG09
(57)【要約】
【課題】液体の滞留を低減する。
【解決手段】タンクユニット10はイオン交換樹脂タンク19と貯留タンク20と中和タンク21とを有する。中和タンク21は貯留タンク20の底面から第1の方向における第1の位置を超えて排出される液体を中和する。第1の方向に向かって中和タンク21と貯留タンク20とイオン交換樹脂タンク19とが重なる。貯留タンク20とイオン交換樹脂タンク19及び中和タンク21とが連通する。
【選択図】図2
【特許請求の範囲】
【請求項1】
イオン交換樹脂を収容するイオン交換樹脂タンクと、
前記イオン交換樹脂タンクを通過する液体を貯留可能な貯留タンクと、
前記貯留タンクの底面から第1の方向における第1の位置を超えて排出される前記液体を中和する中和タンクと、を備え、
前記第1の方向に向かって、前記中和タンク、前記貯留タンク、及び前記イオン交換樹脂タンクが重なり、
前記貯留タンクと、前記イオン交換樹脂タンク及び前記中和タンクとが連通する
タンクユニット。
【請求項2】
請求項1に記載のタンクユニットにおいて、
前記イオン交換樹脂タンクと前記貯留タンクとを、前記第1の方向側から見た前記イオン交換樹脂タンク及び前記貯留タンクの外縁において連結する第1の連結部と、
前記貯留タンクと前記中和タンクとを、前記第1の方向側から見た前記貯留タンク及び前記中和タンクの外縁において前記第1の連結部とは異なる位置で連結する第2の連結部と、を更に備える
タンクユニット。
【請求項3】
請求項2に記載のタンクユニットにおいて、
前記イオン交換樹脂タンクを覆う蓋部と該イオン交換樹脂タンクとを、前記第1の方向側から見た前記イオン交換樹脂タンクの外縁において、前記第1の連結部及び前記第2の連結部とは異なる位置で結合させる結合部を、更に備える
タンクユニット。
【請求項4】
請求項1から3のいずれか1項に記載のタンクユニットにおいて、
前記イオン交換樹脂タンク、前記貯留タンク、及び前記中和タンクの少なくとも1つは、前記第1の方向に交わる方向に内部を仕切る計測用仕切板を有し、
前記計測用仕切板には計測用連通孔が形成され、
前記計測用連通孔に対向する位置に導電率計が設けられる
タンクユニット。
【請求項5】
請求項1から4のいずれか1項に記載のタンクユニットにおいて、
前記イオン交換樹脂タンク、前記貯留タンク、及び前記中和タンクの少なくとも1つの側壁には管状部を接続可能な排出口が形成され、
該少なくとも1つは、内部の底面から陥凹し且つ前記排出口に連通する陥凹部を有する
タンクユニット。
【請求項6】
請求項5に記載のタンクユニットにおいて、
前記管状部の内腔は、前記排出口に前記管状部が接続された状態で、前記底面よりも前記第1の方向側に位置する部分を有する
タンクユニット。
【請求項7】
請求項5又は6に記載のタンクユニットにおいて、
前記管状部の内腔は、前記排出口に前記管状部が接続された状態で、前記第1の方向において前記底面と同じ又は前記底面よりも前記第1の方向の逆側に位置する部分を有する
タンクユニット。
【請求項8】
請求項1から7のいずれか1項に記載のタンクユニットにおいて、
前記中和タンクは、第1の排出口、及び該第1の排出口より前記第1の方向側に位置する第2の排出口を有する
タンクユニット。
【請求項9】
請求項8に記載のタンクユニットにおいて、
前記第2の排出口の口径は、前記第1の排出口の口径より大きい
タンクユニット。
【請求項10】
請求項1から9のいずれか1項に記載のタンクユニットにおいて、
前記イオン交換樹脂タンクは、前記イオン交換樹脂を収容する収容室と、前記イオン交換樹脂タンク内の流路において前記収容室側に連通し且つ該流路において第1の連通部を介して前記貯留タンク側に連通する液面保持室と、を有し、
前記第1の連通部は、前記収容室より前記第1の方向側に位置する
タンクユニット。
【請求項11】
請求項10に記載のタンクユニットにおいて、
前記イオン交換樹脂タンクに導入される液体は、前記収容室を通過し、前記液面保持室を前記第1の方向に向かって流動し、前記第1の連通部を通過した後に前記第1の方向の逆方向に向かって流動する
タンクユニット。
【請求項12】
請求項1から11のいずれか1項に記載のタンクユニットにおいて、
前記イオン交換樹脂タンクは、
前記イオン交換樹脂タンクの流路において、前記イオン交換樹脂タンクの導入口側に第2の連通部を介して連通し、且つ前記貯留タンク側に第3の連通部を介して連通する室部と、
前記室部の前記第1の方向側の端から、前記第3の連通部よりも第1の方向の逆側に延在し、前記室部を第2の連通部側と第3の連通部側に仕切る防風板と、を有する
タンクユニット。
【請求項13】
請求項12に記載のタンクユニットにおいて、
前記防風板より前記第2の連通部側において、前記第3の連通部より前記第1の方向側に逃し孔が形成される
タンクユニット。
【請求項14】
改質水及び原燃料ガスを用いて燃料ガスを生成する改質器と、
前記燃料ガスを用いて発電する燃料電池と、
前記燃料電池の発電に伴う排ガス中の水蒸気から水を凝縮させる熱交換器と、
前記熱交換器が凝縮させた水が前記イオン交換樹脂タンクに供給され、且つ前記貯留タンクに貯留された水を前記改質水として前記改質器に供給する、請求項1から13のいずれか1項に記載のタンクユニットと、を備える
燃料電池装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、タンクユニット及び燃料電池装置に関するものである。
【背景技術】
【0002】
原燃料ガスを水蒸気改質させて生成する燃料ガスを用いて発電する燃料電池が知られている。燃料電池の排ガスに含まれる水蒸気は、熱交換器による冷却により凝縮させることにより、回収される。回収した水は、水蒸気改質に用いる水として再利用される。凝縮した水を水蒸気改質器に供給するために、凝縮した水を浄化するための凝縮水処理室、凝縮水を一時的に貯留する凝縮水貯留室、及び余剰の凝縮水を中和する凝縮水中和室を有する凝縮水回収器が提案されている(特許文献1参照)。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特許第6742194号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
特許文献1に提案の凝縮水回収器は、部分的に水の滞留が生じる可能性があった。
【0005】
従って、上記のような従来技術の問題点に鑑みてなされた本開示の目的は、導入口から導出口までの流路における液体の滞留を低減させるタンクユニット及び燃料電池装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0006】
上述した諸課題を解決すべく、第1の観点によるタンクユニットは、
イオン交換樹脂を収容するイオン交換樹脂タンクと、
前記イオン交換樹脂タンクを通過する液体を貯留可能な貯留タンクと、
前記貯留タンクの底面から第1の方向における第1の位置を超えて排出される前記液体を中和する中和タンクと、を備え、
前記第1の方向に向かって、前記中和タンク、前記貯留タンク、及び前記イオン交換樹脂タンクが重なり、
前記貯留タンクと、前記イオン交換樹脂タンク及び前記中和タンクとが連通する
【0007】
第2の観点による燃料電池装置は、
改質水及び原燃料ガスを用いて燃料ガスを生成する改質器と、
前記燃料ガスを用いて発電する燃料電池と、
前記燃料電池の発電に伴う排ガス中の水蒸気から水を凝縮させる熱交換器と、
前記熱交換器が凝縮させた水が前記イオン交換樹脂タンクに供給され、且つ前記貯留タンクに貯留された水を前記改質水として前記改質器に供給する、イオン交換樹脂を収容するイオン交換樹脂タンクと、前記イオン交換樹脂タンクを通過する液体を貯留可能な貯留タンクと、前記貯留タンクの底面から第1の方向における第1の位置を超えて排出される前記液体を中和する中和タンクと、を有し、前記第1の方向に向かって、前記中和タンク、前記貯留タンク、及び前記イオン交換樹脂タンクが重なり、前記貯留タンクと、前記イオン交換樹脂タンク及び前記中和タンクとが連通するタンクユニットと、を備える。
【発明の効果】
【0008】
上記のように構成された本開示に係るタンクユニット及び燃料電池装置によれば、液体の滞留が低減し得る。
【図面の簡単な説明】
【0009】
図1】本実施形態に係るタンクユニットを含む燃料電池装置の概略構成を示す機能ブロック図である。
図2図1のタンクユニットの外観を概略的に示す正面図である。
図3図2のIII―III線に沿った貯留タンクの断面図である。
図4図3のIV-IV線に沿った貯留タンクの断面図である。
図5図2のV―V線に沿ったイオン交換樹脂タンクの断面図である。
図6図5のVI-VI線に沿ったイオン交換樹脂タンク断面図である。
図7図2のイオン交換樹脂タンクにおける室部及び防風板の構成を概念的に示す断面図である。
図8図2のVIII-VIII線に沿った中和タンクの断面図である。
【発明を実施するための形態】
【0010】
以下、本開示を適用したタンクユニットの実施形態について、図面を参照して説明する。
【0011】
図1に示すように、本開示の一実施形態に係るタンクユニット10を有する燃料電池装置11は、改質器12、燃料電池13、熱交換器14、及びタンクユニット10を含んで構成される。燃料電池装置11は、更に、熱媒タンク15を含んで構成されてよい。燃料電池装置11では、設置時における地表に対する姿勢が定められている。本願明細書において、地表に対して定められた姿勢において鉛直上方となる燃料電池装置11における方向を、第1の方向と呼ぶ。
【0012】
改質器12は、炭化水素ガスなどの原燃料ガス及び改質水を用いて水蒸気改質することにより、水素を含む燃料ガスを生成する。燃料電池13は、複数の燃料電池セルを含んで構成されてよい。燃料電池セルは、燃料、及び空気に含まれる酸素等の酸化剤の電気化学反応により発電する。
【0013】
燃料電池セルは、電気化学反応により水を生成する。燃料電池セルから排出される未反応燃料及び未反応酸化剤は燃焼され、改質器12において水蒸気改質反応を行わせるエネルギーを付与してよい。燃料電池セルから排出される水は、未反応燃料及び未反応酸化剤の燃焼による排ガスと共に水蒸気として燃料電池13から排出される。したがって、燃料電池13は、発電に伴い水蒸気を含む排ガスを排出する。
【0014】
熱交換器14は、燃料電池13が排ガスを介して排出する排熱を、熱媒と熱交換させる。熱交換器14は、熱媒との熱交換により、排ガス中の水蒸気から水を凝縮させる。凝縮した水は、タンクユニット10に排出される。排ガスも、タンクユニット10に排出されてよい。タンクユニット10に排出された水は、ポンプ16により昇圧され改質器12に供給されてよい。
【0015】
熱媒は、熱交換器14及び熱媒タンク15の間で循環する。熱交換器14で加熱された熱媒は、例えば、給湯装置の熱源への使用、またはラジエータにおける放熱により冷却されてよい。
【0016】
図2に示すように、タンクユニット10には、導入口17及び導出口18が設けられてよい。導入口17及び導出口18は、後に詳細に説明される。タンクユニット10には、熱交換器14において凝縮した水が導入口17を介して導入される。タンクユニット10に導入された水は、タンクユニット10において精製され、導出口18を介してポンプ16を介して、改質器12に供給されてよい。
【0017】
タンクユニット10は、イオン交換樹脂タンク19、貯留タンク20、及び中和タンク21を含んで構成される。タンクユニット10は、更に、第1の連結部22、第2の連結部23、蓋部24、及び結合部25を含んで構成されてよい。
【0018】
タンクユニット10において、第1の方向に向かって、中和タンク21、貯留タンク20、及びイオン交換樹脂タンク19が重ねられる。
【0019】
イオン交換樹脂タンク19は、貯留タンク20と連通する。より具体的には、イオン交換樹脂タンク19における第1の方向の逆側の壁部及び貯留タンク20における第1の方向側の壁部には、互いに連続する第1の貫通孔26が形成される。第1の貫通孔26により、イオン交換樹脂タンク19及び貯留タンク20は連通する。
【0020】
貯留タンク20は、中和タンク21と連通する。より具体的には、貯留タンク20における第1の方向の逆側の壁部及び中和タンク21における第1の方向側の壁部には、互いに連続する第2の貫通孔27が形成される。第2の貫通孔27により、貯留タンク20及び中和タンク21は連通する。
【0021】
イオン交換樹脂タンク19、貯留タンク20、及び中和タンク21は、第1の方向に垂直な断面において長辺及び短辺を有する矩形であってよい。以後の説明において、イオン交換樹脂タンク19、貯留タンク20、及び中和タンク21の断面は長辺及び短辺を有する矩形であるものとして説明する。又、以後の説明において、第1の方向に垂直且つ長辺に平行な一方向を第2の方向と呼ぶ。又、第1の方向及び第2の方向に垂直な一方向を第3の方向と呼ぶ
【0022】
イオン交換樹脂タンク19、貯留タンク20、及び中和タンク21の少なくとも1つは、計測用仕切板及び導電率計を有してよい。以下に、貯留タンク20に設けられる計測用仕切板及び導電率計の構成を説明するが、イオン交換樹脂タンク19及び中和タンク21に設けられる構成も類似する。図3に示すように、貯留タンク20が、計測用仕切板28及び導電率計29を有してよい。
【0023】
計測用仕切板28は、貯留タンク20の内部に設けられ、第1の方向に交わる方向において貯留タンク20の内部を当該方向に仕切ってよい。計測用仕切板28は、例えば、第2の方向において、貯留タンク20内部を分割するように仕切ってよい。計測用仕切板28は、中和タンク21側の底面から第1の方向に向かって延在してよい。計測用仕切板28は、例えば、貯留タンク20を第1の貫通孔26側の部屋、言換えると第2の方向の逆側の部屋と、導出口18側の部屋、言換えると第2の方向側の部屋とに分割するように設けられてよい。計測用仕切板28は、導出口18側の部屋が第1の貫通孔26側の部屋よりも小さくなるように設けられてよい。
【0024】
計測用仕切板28には計測用連通孔30が、形成されてよい。計測用連通孔30は、中和タンク21側の底面近傍に形成されてよい。計測用連通孔29は、第1の方向側から見て、第1の貫通孔26から離れた位置に形成されてよい。例えば、後述するように、第1の貫通孔26は第3の方向の内壁近傍に位置しており、計測用連通孔29は第3の方向の逆側の内壁近傍に形成されてよい。
【0025】
導電率計29は、計測用連通孔30に対向する位置に設けられてよい。導電率計29は、導出口18側の部屋に設けられてよい。導電率計29は、貯留タンク20内の水の導電率を検出する。水の導電率は、イオン交換樹脂の劣化状況の推定に用いられてよい。
【0026】
イオン交換樹脂タンク19、貯留タンク20、及び中和タンク21の少なくとも1つは、側壁、言換えると、第1の方向を軸とした周囲の壁に、排出口が形成されてよい。以下に、貯留タンク20に設けられる排出口の構成を説明するが、イオン交換樹脂タンク19及び中和タンク21に設けられる構成も類似する。貯留タンク20の側壁に、排出口31が設けられてよい。なお、前述の導出口18も、排出口31として機能してよい。導出口18とは別に設けられる排出口31は、第1の貫通孔26側の部屋における第3の方向の側壁に設けられてよい。
【0027】
図4に示すように、排出口31は、管状部32に接続可能であってよい。なお、管状部32は、排出口31に直接接続される排水管であってよく、また排水管と排出口31とを接続する継手であってよい。例えば、排出口31に形成される雌螺子に、管状部32に形成される雄螺子を螺合することにより、排出口31は管状部32に接続されてよい。また、管状部32を継手とする構成において、排出口31に設けられた雌継手と、管状部32に設けられた雄継手とをファスナーにて固定してもよい。
【0028】
貯留タンク20の内部における中和タンク21側の底面bsには、排出口31に連通する陥凹部33が形成されてよい。陥凹部33は、当該底面bsから第1の方向の逆側に陥凹してよい。
【0029】
管状部32の内腔は、排出口31に管状部32が接続された状態で、底面bsよりも第1の方向側に位置する部分を有してよい。言換えると、第1の方向に垂直な方向から見て、底面bsは、管状部32の内周面において最も第1の方向側の位置p1よりも、第1の方向の逆側に位置してよい。
【0030】
管状部32の内腔は、排出口31に管状部32が接続された状態で、第1の方向において貯留タンク20の底面bsと同じ又は当該底面bsよりも第1の方向の逆側に位置する部分を有してよい。言換えると、第1の方向に垂直な方向から見て、底面bsは、管状部32の内周面において最も第1の方向の逆側の位置p2と同じ、又は第1の方向側に位置してよい。
【0031】
イオン交換樹脂タンク19は、イオン交換樹脂を収容する。図5に示すように、イオン交換樹脂タンク19は、収容室34及び液面保持室35を有してよい。イオン交換樹脂タンク19には、導入口17が設けられてよい。導入口17は、第2の方向側に設けられてよい。導入口17は、第2の方向側の側壁に設けられてよい。熱交換器14が凝縮させた水等の液体は、導入口17を介してイオン交換樹脂タンク19内に供給されてよい。イオン交換樹脂タンク19の流路において、収容室34は、液面保持室35よりも導入口17側に位置してよい。
【0032】
収容室34は、イオン交換樹脂を収容してよい。図6に示すように、イオン交換樹脂を収容する最大高さ位置となる第1の方向側の位置が収容室34の第1の方向の端の位置として定められてよい。当該位置は、導入口17よりも第1の方向の逆側に位置してよい。当該位置に液体が通過可能な収容蓋36が着脱可能に設けられてよい。収容蓋36は、例えば、枠に支持された金網によって構成されてよい。収容室34は、収容蓋36よりも第1の方向の逆側の位置に、液面保持室35と連通するための孔が形成されていてよい。孔には、イオン交換樹脂の漏出を防ぐために金網37が設けられていてよい。
【0033】
液面保持室35は、イオン交換樹脂タンク19の流路において収容室34側に連通してよい。例えば、液面保持室35は、連絡路38を介して間接的に収容室34に連通してよい。液面保持室35は、イオン交換樹脂タンク19の流路において第1の連通部39を介して貯留タンク20側に連通してよい。図5に示すように、第1の方向側から見て、液面保持室35と、液面保持室35よりも貯留タンク20、言換えると第1の貫通孔26に近づいた空間61とは、第3の方向において仕切られてよい。図6に示すように、第1の連通部39は、例えば、当該空間61と液面保持室35とを連通させる開口である。第1の連通部39は、収容室34より第1の方向側に位置してよい。言換えると、第1の連通部39における第1の方向の逆側の端は、収容室34の第1の方向側の端よりも第1の方向側に位置してよい。
【0034】
上述のような構成により、導入口17からイオン交換樹脂タンク19に導入される液体である水は、収容室34を通過し、液面保持室35を第1の方向に向かって流動してよい。更に、当該水は、第1の連通部39を通過した後に、第1の方向の逆方向に向かって流動してよい。
【0035】
図7に示すように、イオン交換樹脂タンク19は、室部40及び防風板41を有してよい。
【0036】
室部40は、イオン交換樹脂タンク19の流路において導入口17側に第2の連通部42を介して連通してよい。室部40は、イオン交換樹脂タンク19の流路においてイオン交換樹脂タンク19の流路において貯留タンク20側に第3の連通部43を介して連通してよい。
【0037】
防風板41は、室部40の第1の方向側の端から、第3の連通部43よりも第1の方向の逆側に延在してよい。言換えると、防風板41の第1の方向の逆側の端よりも、第3の連通部43の第1の方向の逆側の端は第1の方向側に位置してよい。防風板41は、室部40を第2の連通部42側の部屋と第3の連通部43側の部屋に仕切ってよい。イオン交換樹脂タンク19の第1の方向側の開口は、蓋部24により覆われていてよい。防風板41は、例えば、シールを介して蓋部24と密着してよい。
【0038】
例えば、イオン交換樹脂タンク19の内部空間すべてが、室部40を構成してよい。又、例えば、図6に示すように、イオン交換樹脂タンク19の第1の方向側の端から、第1の方向の逆側に延在する、収容室34及び液面保持室35を仕分ける内壁44が、防風板41を構成してよい。例示の構成においては、導入口17の内腔に連続するイオン交換樹脂タンク19の外壁に形成される孔が、第2の連通部42を構成してよい。又、例示の構成においては、第1の連通部39が第3の連通部43として機能してよい。又は、室部40及び防風板41は、収容室34及び液面保持室35とは別に独立して設けられてよい。
【0039】
イオン交換樹脂タンク19の流路において、防風板41より第2の連通部42側において、第3の連通部43より第1の方向側に逃し孔が形成されてよい。逃し孔は、イオン交換樹脂タンク19の第1の方向側の開口を覆う蓋部24、及びイオン交換樹脂タンク19の側壁の少なくとも一方に形成されてよい。例えば、逃し孔46は、蓋部45に形成される。
【0040】
イオン交換樹脂タンク19にも、排出口31が設けられてよい。又、イオン交換樹脂タンク19内部における貯留タンク20側の底面にも、陥凹部33が形成されてよい。イオン交換樹脂タンク19における陥凹部33は、例えば、連絡路38の貯留タンク20側の底面に形成されてよい。イオン交換樹脂タンク19における排出口31及び陥凹部33は、貯留タンク20における排出口31及び陥凹部33と類似した構成であってよい。
【0041】
イオン交換樹脂タンク19において、第1の貫通孔26は、第1の方向側から見て、導入口17から離れた位置に形成されてよい。例えば、上述の構成において、第1の貫通孔26は、イオン交換樹脂タンク19内の第2の方向の逆側の側壁近傍且つ第3の方向側の側壁近傍に形成されてよい。
【0042】
貯留タンク20は、イオン交換樹脂タンク19を通過する、例えば水等の液体を貯留可能である。図3に示すように、貯留タンク20は、前述のように、計測用仕切板28及び導電率計29を有してよい。又、図4に示すように、貯留タンク20は、排出口31が設けられてよく、貯留タンク20の内部に陥凹部33が形成されてよい。
【0043】
図3に示すように、貯留タンク20において、導出口18は、第1の方向側から見て、第1の貫通孔26から離れた位置に設けられてよい。例えば、導出口18は、貯留タンク20における第2の方向側の側壁に設けられてよい。又、導出口18は、第1の方向側から見て、計測用連通孔30から離れた位置に設けられてよい。例えば、導出口18は、貯留タンク20における第3の方向側の側壁近傍に設けられてよい。例えば、導出口18は、貯留タンク20において貯留された液体である水を、改質水として改質器12に供給するために貯留タンク20から導出させてよい。
【0044】
貯留タンク20の中和タンク21側の底面bsには、第2の貫通孔27が形成されていてよい。貯留タンク20は、中和タンク21側の底面bsから第1の方向における第1の位置を超えて排出される液体が第2の貫通孔27を介して中和タンク21に排出されるように構成されていてよい。例えば、貯留タンク20には、中和タンク21側の底面bsから第1の位置までの高さを有する内壁を含んで画定される溢出室47を有してよい。溢出室47は、例えば、第1の貫通孔26側の部屋に設けられてよい。又、溢出室47は、例えば、貯留タンク20における第3の方向の逆側の側壁近傍に設けられてよい。
【0045】
貯留タンク20には、液面センサが設けられてよい。液面センサは、貯留タンク20に貯留される液体の液面の位置を検出する。液面センサは、検出した液面の位置を、燃料電池装置11全体を制御するコントローラに通知してよい。
【0046】
中和タンク21は、前述のように、貯留タンク20の底面bsから第1の方向における第1の位置を超えて排出される液体を中和する。中和タンク21は、石灰などの中和剤を収容してよい。タンクユニット10を燃料電池装置11に適用する構成において、タンクユニット10に供給される液体は、排ガスと共に燃料電池13から排出される水であり、二酸化炭素を溶解していることが想定される。中和タンク21は、例えば、二酸化炭素が溶解して酸性である水を中和する。
【0047】
図2に示すように、中和タンク21には、第1の排出口48及び第2の排出口49が設けられてよい。第2の排出口49は、第1の排出口48よりも第1の方向側に位置してよい。図8に示すように、第1の排出口48及び第2の排出口49は、第1の方向側から見て、第2の貫通孔27から離れた位置に設けられてよい。第1の排出口48及び第2の排出口49は、例えば、中和タンク21における第3の方向側の側壁に設けられてよい。第2の排出口49の口径は、第1の排出口48の口径より大きくてよい。中和タンク21における第1の方向の逆側の底面には、第1の排出口48に連通する陥凹部33が形成されてよい。中和タンク21における陥凹部33の構成は、貯留タンク20に形成される陥凹部33と類似してよい。
【0048】
図2に示すように、第1の連結部22は、イオン交換樹脂タンク19及び貯留タンク20を連結してよい。第1の連結部22は、第1の方向から見たイオン交換樹脂タンク19及び貯留タンク20それぞれの外縁において連結してよい。
【0049】
第1の連結部22は、雄螺子であってよい。イオン交換樹脂タンク19の第1の方向の逆側の端には、第1の方向に垂直な方向に突出する第1の鍔50が外縁として設けられてよい。第1の鍔50には、第1の方向に貫通する孔が形成される第1の突出部51が設けられてよい。第1の突出部51は、第1の鍔50から更に突出してよい。貯留タンク20の第1の方向側の端には、第1の方向に垂直な方向に突出する第2の鍔52が外縁として設けられてよい。第2の鍔52には、第1の方向側から見て、第1の突出部51と同じ位置に、第2の鍔52から更に突出する第2の突出部53が設けられてよい。第2の突出部53には、雌螺子が形成されてよい。このような構成において、第1の連結部22をイオン交換樹脂タンク19における当該孔に挿通させて、貯留タンク20の当該雌螺子に螺合させることにより、イオン交換樹脂タンク19及び貯留タンク20は連結される。
【0050】
第2の連結部23は、貯留タンク20及び中和タンク21を連結してよい。第2の連結部23は、第1の方向から見た貯留タンク20及び中和タンク21それぞれの外縁において、第1の連結部22とは異なる位置で連結してよい。
【0051】
第2の連結部23は、雄螺子であってよい。貯留タンク20の第1の方向の逆側の端には、第1の方向に垂直な方向に突出する第3の鍔54が外縁として設けられてよい。第3の鍔54には、第1の方向に貫通する孔が形成される第3の突出部55が設けられてよい。第3の突出部55は、第3の鍔54から更に突出してよい。中和タンク21の第1の方向側の端には、第1の方向に垂直な方向に突出する第4の鍔56が外縁として設けられてよい。第4の鍔56には、第1の方向側から見て、第3の突出部55と同じ位置に、第4の鍔56から更に突出する第4の突出部57が設けられてよい。第4の突出部57には、雌螺子が形成されてよい。このような構成において、第2の連結部23を貯留タンク20における当該孔に挿通させて、中和タンク21の当該雌螺子に螺合させることにより、貯留タンク20及び中和タンク21は連結される。
【0052】
結合部25は、蓋部24及びイオン交換樹脂タンク19を結合させてよい。結合部25は、第1の方向から見たイオン交換樹脂タンク19の外縁において、第1の連結部22及び第2の連結部23とは異なる位置で結合させてよい。
【0053】
結合部25は、雄螺子であってよい。中和タンク21の第1の方向側の端には、第1の方向に垂直な方向に突出する第5の鍔58が外縁として設けられてよい。第5の鍔58には、第1の方向に垂直な方向に突出する第5の突出部59が設けられてよい。第5の突出部59には、雌螺子が形成されてよい。蓋部24の外縁は、第1の方向側から見て、第5の鍔58と同じ形状で合ってよい。蓋部24の外縁には、第1の方向側から見て第5の突出部59と同じ位置、第1の方向に垂直な方向に突出する第6の突出部60が設けられてよい。第6の突出部60には、第1の方向に貫通する孔が形成されてよい。このような構成において、結合部25を蓋部24における当該孔に挿通させて、イオン交換樹脂タンク19の当該雌螺子に螺合させることにより、蓋部24及びイオン交換樹脂タンク19は結合される。
【0054】
以上のような構成の本実施形態のタンクユニット10では、第1の方向に向かって中和タンク21、貯留タンク20、及びイオン交換樹脂タンク19が重なり、貯留タンク20とイオン交換樹脂タンク19及び中和タンク21とが連通する。このような構成により、タンクユニット10では、第1の方向が鉛直上方に向くようにタンクユニット10を設置することにより、タンクユニット10に導入する液体を鉛直方向に沿って流動させ得る。したがって、タンクユニット10は、導入口17から導出口18までの流路における液体の滞留を低減させ得る。また、タンクユニット10は、タンクユニット10内で分割された部屋間の流動を調整する仕切の位置の設計を容易にさせ得る。また、タンクユニット10は、上述の設置により、イオン交換樹脂タンク19、貯留タンク20、及び中和タンク21を鉛直方向に沿って並ぶように位置させるので、鉛直方向から見たタンクユニット10の設置面積を狭小化させ得る。また、タンクユニット10は、上述の設置により、イオン交換樹脂タンク19から貯留タンク20、貯留タンク20から中和タンク21への液体の流動に重量による自然落下を利用し得る。したがって、タンクユニット10は、貯留タンク20とイオン交換樹脂タンク19及び中和タンク21とを接続する配管を不要にし得るので、部品点数の削減を実行させ得る。
【0055】
また、本実施形態のタンクユニット10は、イオン交換樹脂タンク19及び貯留タンク20を連結する第1の連結部22と、貯留タンク20及び中和タンク21を第1の方向側から見て第1の連結部22とは異なる位置で連結する第2の連結部23とを更に備える。このような構成により、タンクユニット10は、第1の方向側から見て、第1の連結部22に干渉しない位置に第2の連結部23が位置するので、第1の方向側からの第2の連結部23の着脱を容易に行わせ得る。
【0056】
また、本実施形態のタンクユニット10は、蓋部24及びイオン交換樹脂タンク19を第1の方向側から見て第1の連結部22及び第2の連結部23とは異なる位置で結合させる結合部25を更に備える。このような構成により、タンクユニット10は、第1の方向側から見て、第1の連結部22及び第2の連結部23のいずれにも干渉しない位置に結合部25が位置するので、第1の方向側からの第1の連結部22及び第2の連結部23の着脱を容易に行わせ得る。
【0057】
また、本実施形態のタンクユニット10では、イオン交換樹脂タンク19、貯留タンク20、及び中和タンク21の少なくとも1つは計測用仕切板28を有し、計測用仕切板28には計測用連通孔30が形成され、計測用連通孔30に対向する位置に導電率計29が設けられる。このような構成により、タンクユニット10は、タンクユニット10内で動的な液体を導電率計29に接触させ得る。したがって、タンクユニット10は、イオン交換樹脂による精製直後の液体の導電率を正確に測定し得る。
【0058】
また、本実施形態のタンクユニット10では、イオン交換樹脂タンク19、貯留タンク20、及び中和タンク21の少なくとも1つの側壁には管状部32を接続可能な排出口31が形成され、当該少なくとも1つは陥凹部33を有する。このような構成により、タンクユニット10は、当該少なくとも1つから液体を抜く際に、液体の溜まりを低減し得る。
【0059】
また、本実施形態のタンクユニット10では、管状部32の内腔は排出口31に管状部32が接続された状態で底面bsよりも第1の方向側に位置する部分を有する。このような構成により、タンクユニット10は、液抜き後の管状部32に残る液体の量を低減し、管状部32の内腔に空気を残し得る。したがって、タンクユニット10は、液抜き後に管状部32における液体を充満させないので、液体の凍結時の体積膨張による管状部32の破損を防ぎ得る。
【0060】
また、本実施形態のタンクユニット10では、管状部32の内腔は排出口31に管状部32が接続された状態で第1の方向において底面bsと同じ又は底面bsよりも第1の方向の逆側に位置する部分を有する。このような構成により、タンクユニット10は、液抜き後に陥凹部33に残る液体の量を低減し得る。
【0061】
また、本実施形態のタンクユニット10では、中和タンク21は、第1の排出口48、及び第1の排出口48より第1の方向側に位置する第2の排出口49を有する。このような構成により、タンクユニット10は、第1の排出口48に閉塞が生じたとしても、第2の排出口49から液体を排出し得る。したがって、タンクユニット10は、第1の排出口48に閉塞が生じたとしても、貯留タンク20への逆流の可能性を低減し得る。
【0062】
また、本実施形態のタンクユニット10では、第2の排出口49の口径は、第1の排出口48の口径より大きい。このような構成により、タンクユニット10は、第1の排出口48の閉塞等により中和タンク21の液面が急上昇する状況であっても、多量の液体を排出し得るので、貯留タンク20への逆流の可能性を更に低減し得る。
【0063】
また、本実施形態のタンクユニット10では、イオン交換樹脂タンク19は、収容室34及び第1の連通部39を介して貯留タンク20側に連通する液面保持室35を有し、第1の連通部39は収容室34より第1の方向側に位置する。このような構成により、タンクユニット10は、イオン交換樹脂タンク19内を流動する液体の液面を第1の連通部39の位置に維持し得る。したがって、タンクユニット10は、収容室34全体を液体で満たし得るので、収容室34に収容するイオン交換樹脂が液体に浸る状態を維持し得る。その結果、タンクユニット10は、イオン交換樹脂の劣化を遅延させ得る。
【0064】
また、本実施形態のタンクユニット10では、イオン交換樹脂タンク19は、流路において導入口17側に第2の連通部42を介して連通し且つ貯留タンク20側に第3の連通部43を介して連通する室部40と、第3の連通部43よりも第1の方向の逆側に延在する防風板41とを有する。このような構成により、タンクユニット10は、液体と共にタンクユニット10に導入されるガスの貯留タンク20への流入を防ぐ。したがって、タンクユニット10は、貯留タンク20における液体の液面の、ガスの流入による変動を防ぐことにより、液面センサの挙動を安定化させ得る。
【0065】
また、本実施形態のタンクユニット10では、防風板41より第2の連通部42側において、第3の連通部43より第1の方向側に逃し孔46が形成される。このような構成により、タンクユニット10では、液体と共にタンクユニット10に導入されるガスを逃し孔46から排気させ得る。したがって、タンクユニット10では、イオン交換樹脂タンク19の圧力の過大な上昇が防がれ、液体及びガスが導入され得る。
【0066】
本開示に係る実施形態について説明する図は模式的なものである。図面上の寸法比率等は、現実のものとは必ずしも一致していない。
【0067】
本開示に係る実施形態について、諸図面及び実施例に基づき説明してきたが、当業者であれば本開示に基づき種々の変形又は改変を行うことが可能であることに注意されたい。従って、これらの変形又は改変は本開示の範囲に含まれることに留意されたい。例えば、各構成部等に含まれる機能等は論理的に矛盾しないように再配置可能であり、複数の構成部等を1つに組み合わせたり、或いは分割したりすることが可能である。
【0068】
本開示に記載された構成要件の全て、及び/又は、開示された全ての方法、又は、処理の全てのステップについては、これらの特徴が相互に排他的である組合せを除き、任意の組合せで組み合わせることができる。また、本開示に記載された特徴の各々は、明示的に否定されない限り、同一の目的、同等の目的、または類似する目的のために働く代替の特徴に置換することができる。したがって、明示的に否定されない限り、開示された特徴の各々は、包括的な一連の同一、又は、均等となる特徴の一例にすぎない。
【0069】
さらに、本開示に係る実施形態は、上述した実施形態のいずれの具体的構成にも制限されるものではない。本開示に係る実施形態は、本開示に記載された全ての新規な特徴、又は、それらの組合せ、あるいは記載された全ての新規な方法、又は、処理のステップ、又は、それらの組合せに拡張することができる。
【0070】
本開示において「第1」及び「第2」等の記載は、当該構成を区別するための識別子である。本開示における「第1」及び「第2」等の記載で区別された構成は、当該構成における番号を交換することができる。例えば、第1の連結部は、第2の連結部と識別子である「第1」と「第2」とを交換することができる。識別子の交換は同時に行われる。識別子の交換後も当該構成は区別される。識別子は削除してよい。識別子を削除した構成は、符号で区別される。本開示における「第1」及び「第2」等の識別子の記載のみに基づいて、当該構成の順序の解釈、小さい番号の識別子が存在することの根拠に利用してはならない。
【符号の説明】
【0071】
10 タンクユニット
11 燃料電池装置
12 改質器
13 燃料電池
14 熱交換器
15 熱媒タンク
16 ポンプ
17 導入口
18 導出口
19 イオン交換樹脂タンク
20 貯留タンク
21 中和タンク
22 第1の連結部
23 第2の連結部
24 蓋部
25 結合部
26 第1の貫通孔
27 第2の貫通孔
28 計測用仕切板
29 導電率計
30 計測用連通孔
31 排出口
32 管状部
33 陥凹部
34 収容室
35 液面保持室
36 収容蓋
37 金網
38 連絡路
39 第1の連通部
40 室部
41 防風板
42 第2の連通部
43 第3の連通部
44 内壁
45 蓋部
46 逃し孔
47 溢出室
48 第1の排出口
49 第2の排出口
50 第1の鍔
51 第1の突出部
52 第2の鍔
53 第2の突出部
54 第3の鍔
55 第3の突出部
56 第4の鍔
57 第4の突出部
58 第5の鍔
59 第5の突出部
60 第6の突出部
61 液面保持室より貯留タンクに近づいた空間
bs 底面
p1 管状部の内周面において最も第1の方向側の位置
p2 管状部の内周面において最も第1の方向の逆側の位置
図1
図2
図3
図4
図5
図6
図7
図8