特開 2024-43846 燃料電池装置

(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】P2024043846

(43)【公開日】2024-04-02

(54)【発明の名称】燃料電池装置

(51)【国際特許分類】

   H01M 8/04 20160101AFI20240326BHJP

   H01M 8/0606 20160101ALI20240326BHJP

【ＦＩ】

H01M8/04 N

H01M8/0606

【審査請求】未請求

【請求項の数】6

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022149052

(22)【出願日】2022-09-20

(71)【出願人】

【識別番号】000109026

【氏名又は名称】ダイニチ工業株式会社

(72)【発明者】

【氏名】早川 直

(72)【発明者】

【氏名】神林 達也

(72)【発明者】

【氏名】堀米 孝宏

【テーマコード（参考）】

5H127

【Ｆターム（参考）】

5H127AC03

5H127BA02

5H127BA05

5H127BA13

5H127BA18

5H127BA33

5H127BA34

5H127BA57

5H127BA59

5H127BB02

5H127BB12

5H127BB18

5H127BB19

5H127BB37

5H127EE02

5H127EE03

5H127EE23

5H127EE25

5H127EE29

5H127GG04

5H127GG09

(57)【要約】

【課題】小型でありながら、外乱の影響を受けずに確実に凝縮水の処理と排水を行うことのできる凝縮水回収器を備えた燃料電池装置を提供すること。
【解決手段】凝縮水回収器４はイオン交換樹脂を備える処理室７１と、凝縮水を貯留する貯留室７２と、中和剤を備え余剰の凝縮水を排水する第１排水口６１を有する中和室７３と、を含む。処理室７１と貯留室７２とを連通する第１連通口７５と、処理室７１と中和室７３とを連通する第２連通口７６と、貯留室７２と中和室７３とを連通する第３連通口７７を有し、処理室７１、貯留室７２、中和室７３は、他の２室と連通口を介して連通している。例えば、外乱の影響を受けて処理室７１の水位が急激に上昇した場合には、処理室７１から中和室７３へ凝縮水を流入させて排水することができるので、凝縮水の処理と排水を確実に機能させることができる。
【選択図】図３

【特許請求の範囲】

【請求項1】

燃料電池と、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、
前記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、
前記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、を備え、
前記凝縮水回収器は、
イオン交換樹脂を備える処理室と、凝縮水を貯留する貯留室と、中和剤を備えるとともに余剰の凝縮水を排水する第１排水口を有する中和室と、を含み、
前記処理室と前記貯留室とを連通する第１連通口と、
前記処理室と前記中和室とを連通する第２連通口と、
前記貯留室と前記中和室とを連通する第３連通口と、を有する燃料電池装置。

【請求項2】

前記凝縮水回収器には、複数の水抜流路が接続されており、
前記貯留室は、前記複数の水抜流路の一つと接続される第２排水口を有し、
前記中和室は、前記複数の水抜流路の他の一つと接続される第３排水口を有し、
前記第１排水口と前記第２排水口と前記第３排水口は、前記凝縮水回収器の同じ面に設けられる請求項１記載の燃料電池装置。

【請求項3】

前記凝縮水回収器は、短側面と長側面を備えた直方体形状あって、
前記第１排水口と前記第２排水口と前記第３排水口は、前記短側面に設けられる請求項２記載の燃料電池装置。

【請求項4】

前記凝縮水回収器は、前記中和室と連通するオーバーフロー室を備え、
前記オーバーフロー室は底面に第４排水口を有する請求項１記載の燃料電池装置。

【請求項5】

前記オーバーフロー室は、前記凝縮水回収器の底面から突出する突出部を有し、
筐体の底面には、前記突出部と嵌合する嵌合孔が設けられている請求項４記載の燃料電池装置。

【請求項6】

前記凝縮水回収器と前記凝縮水回収流路との間に介装される弾性変形可能な接続部材を備え、
前記凝縮水回収器の上面には流入孔が形成されており、
前記接続部材は、前記凝縮水回収流路が挿入される第１筒部と、前記流入孔に挿入される第２筒部と、前記第２筒部の外周に形成された張出部を有する請求項１から５のいずれか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ものである。

【背景技術】

【0002】

水素を含有する燃料ガスと酸素含有ガス（空気）とを用いて発電を行ない、電気を外部に供給する燃料電池装置が知られている。このような燃料電池装置においては、発電によって燃料電池から水蒸気を含んだ排ガスが排出される。そこで、燃料電池から排出される排ガスを冷却することで水蒸気を凝縮させて回収し、この回収した凝縮水を浄化処理した後、改質器に供給して水蒸気改質を行うための改質水として利用する、いわゆる水自立運転が一般的に行われている。

【0003】

回収された凝縮水は、イオン交換樹脂によって浄化処理されて水タンクに貯められる一方で、改質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。なお、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値が低下しているため、そのまま排水することができない。そこで、炭酸カルシウム等の中和剤によって中和処理を行い、ｐＨ値を上げてから排水される。したがって、水自立運転を行う燃料電池装置においては、凝縮水を浄化する浄化手段と、凝縮水を中和する中和手段とが必要となる。

【0004】

ところで、燃料電池装置には小型化が求められているが、凝縮水の浄化手段と中和手段をそれぞれ別の装置として設けると、筐体内には配置のためのスペースが必要になり、小型化が難しくなる。また、それぞれの装置を繋ぐための配管も必要になり、部品コストも上昇する。そこで、これらの問題を解決するため、一つの容器内に凝縮水の浄化手段と中和手段とを配設した凝縮水回収器が提案されている（例えば、特許文献１）。凝縮水回収器内に第１の隔壁と第２の隔壁を配置して、凝縮水処理室と、凝縮水貯留室と、凝縮水中和室とに区分している。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２０１８－３２４７６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

特許文献１では、凝縮水回収容器内を、隔壁によって横方向に連なる３つのエリアに分割している。そのため、中央のエリアは左右両隣の２つのエリアと連通するが、右端と左端のエリアは中央のエリアとしか連通していない。燃料電池装置は屋外に配置されるものであるため、外乱の影響等も考慮すると、容器内部におけるそれぞれのエリアの区画配置に関しては改善の余地があった。

【0007】

本発明は、上記課題を解決するためのもので、小型でありながら、外乱の影響を受けずに確実に凝縮水の処理と排水を行うことのできる凝縮水回収器を備えた燃料電池装置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】

【0008】

本発明は、燃料電池と、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、
前記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、
前記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、を備え、
前記凝縮水回収器は、
イオン交換樹脂を備える処理室と、凝縮水を貯留する貯留室と、中和剤を備えるとともに余剰の凝縮水を排水する第１排水口を有する中和室と、を含み、
前記処理室と前記貯留室とを連通する第１連通口と、
前記処理室と前記中和室とを連通する第２連通口と、
前記貯留室と前記中和室とを連通する第３連通口と、を有する燃料電池装置である。

【発明の効果】

【0009】

上述のように構成することにより、凝縮水回収器を小型に構成しつつ、確実に凝縮水の処理と排水を行うことができるため、信頼性の高い燃料電池装置となる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】本実施形態の燃料電池装置のシステム構成図である。

【図2】本実施形態の凝縮水回収器の外観斜視図である。

【図3】本実施形態の凝縮水回収器における回収器本体の上面図である。

【図4】図３のＡ－Ａ線に沿った断面斜視図である。

【図5】図３のＢ－Ｂ線に沿った断面斜視図である。

【図6】図３のＣ－Ｃ線に沿った断面斜視図である。

【図7】回収器本体の他の一例を示す上面図である。

【図8】凝縮水回収器が設置された筐体底面の断面図である。

【図9】凝縮水回収器の設置位置を示す燃料電池装置の分解図である。

【図10】凝縮水回収器と凝縮水回収流路との接続箇所の断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

好適と考える本発明の実施形態を、本発明の作用を示して簡単に説明する。

【0012】

本発明は、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器を有した燃料電池装置であって、凝縮水回収器はイオン交換樹脂を備える処理室と、凝縮水を貯留する貯留室と、中和剤を備えるとともに余剰の凝縮水を排水する第１排水口を有する中和室と、を含んでおり、処理室と貯留室とを連通する第１連通口と、処理室と中和室とを連通する第２連通口と、貯留室と中和室とを連通する第３連通口と、を有している。つまり、処理室、貯留室、中和室のそれぞれは、他の２室と連通口を介して連通している。これにより、例えば、外乱の影響を受けて処理室の水位が急激に上昇した場合には、処理室から中和室へ凝縮水を流入させて排水することができるので、凝縮水の処理と排水を確実に機能させることができる、信頼性の高い燃料電池装置となる。

【0013】

また、凝縮水回収器は、余剰の水を排水する第１排水口に加えて、水抜流路と接続される第２排水口と第３排水口を有しており、これら３つの排水口は凝縮水回収器の同じ面に設けられている。燃料電池装置には、メンテナンスを行うためのメンテナンス面が設けられていて、凝縮水回収器の排水口にはメンテナンス面に向かって延びる配管が接続される。凝縮水回収器は、排水口が設けられた面を燃料電池装置のメンテナンス面に向けて配置することで、排水のための配管長を短くすることができ、コストダウンを図ることができる。また、配管引き回しのスペースを小さくすることができるため、燃料電池装置をより小型に構成することができる。

【0014】

また、凝縮水回収器は、短側面と長側面を備えた直方体形状あって、第１排水口と第２排水口と第３排水口は短側面に設けられている。凝縮水回収器は、短側面をメンテナンス面に向けて配置することで、メンテナンスを必要とする他の部品との干渉を抑えて配置することができるため、メンテナンス性が向上する。そして、狭いスペースであっても、凝縮水回収器を容易に配置することができる。

【0015】

また、凝縮水回収器は、中和室と連通するオーバーフロー室を備え、オーバーフロー室は底面に第４排水口を有している。何らかの理由によって、第１排出口から正常に排水させることができなくなった場合には、オーバーフロー室を介して排水することができるので、凝縮水回収器から水が溢れてしまうことが防止できる。

【0016】

また、オーバーフロー室は、凝縮水回収器の底面から突出する突出部を有し、筐体の底面には突出部と嵌合する嵌合孔が設けられている。オーバーフロー室に流入した余剰の凝縮水は、筐体内部を通ることなく速やかに筐体外に排出されるので、他の機器に悪影響を及ぼすことを回避することができる。

【0017】

また、凝縮水回収器と凝縮水回収流路とは弾性変形可能な接続部材を介して接続されるので、凝縮水回収器の着脱を容易に行うことができる。凝縮水回収器には、イオン交換樹脂や中和剤が収容されており、定期的なメンテナンスを必要とするが、着脱が容易になることでメンテナンス性が向上する。

【実施例0018】

以下、本発明の一実施例を図面により説明する。

【0019】

図１は本実施形態の燃料電池装置のシステム構成図である。燃料電池装置１００は、燃料電池モジュール１を含み、燃料電池モジュール１を作動させるための、第１熱交換器２、蓄熱タンク３、凝縮水回収器４、放熱器５、空気供給装置１４、燃料供給装置１５、改質水供給装置１６等の複数の補機が筐体５０内に納められている。筐体５０内には上述の装置全てが収められる必要はなく、例えば、第１熱交換器２や蓄熱タンク３を筐体５０の外部に設けてもよい。また、上述の装置の一部を省略した燃料電池装置も可能である。

【0020】

燃料電池モジュール１は、箱状の収納容器１０の内部に、燃料ガスと酸素含有ガスとで発電を行なう燃料電池１１と、燃料電池１１に供給する燃料ガスを生成する改質器１２と、を収容して構成される。

【0021】

燃料電池１１の構成については特に限定はしないが、例えば、複数の燃料電池セルが配列されてなるセルスタック構造を有していてもよい。セルスタック構造の燃料電池１１は、例えば、各燃料電池セルの下端を、ガラスシール材等の絶縁性接合材を用いて、マニホールドに固定することによって構成される。

【0022】

改質器１２は、天然ガス、ＬＰガス等の原燃料ガスを水蒸気改質し、燃料電池１１に供給する燃料ガスを生成する。改質器１２には、原燃料ガスを供給する燃料供給装置１５と、改質水を供給する改質水供装置１６が接続されており、原燃料ガスと改質水は加熱された改質器１２で改質反応し、水素を含む燃料ガスが生成される。

【0023】

燃料電池１１には、改質器１２で生成された燃料ガスと、空気供給装置１４によって導入された空気（酸素含有ガス）が供給される。燃料ガスは、燃料電池セル内を通過するときに酸素含有ガスと反応して発電が行われる。発電に使用されなかった燃料ガスと酸素含有ガスは、燃料電池１１の上部で合流して燃焼する。この燃料ガスの燃焼によって高温の排ガスが生成され、改質器１２はこの熱によって加熱される。このようにして燃料電池モジュール１内で生じた排ガスは、第１熱交換器２に供給される。

【0024】

第１熱交換器２には配管を介して、蓄熱タンク３、熱媒ポンプＰ１および放熱器５が接続され、第１熱媒循環ラインＨＣ１が形成されている。この第１熱媒循環ラインＨＣ１には熱媒体が導入されており、第１熱交換器２ではこの熱媒体と前述の排ガスとで熱交換が行われて熱媒体が加熱される。熱媒体としては水などを用いることができ、蓄熱タンク３は熱交換により温度が上昇した熱媒体を蓄える。蓄熱タンク３に蓄えられた熱媒体は、放熱器５に送られて冷却され、再び第１熱交換器２で排ガスと熱交換を行った後、蓄熱タンク３に還流する。これにより、蓄熱タンク３には上部から温度の高い熱媒体が蓄えられ温度成層が形成される。

【0025】

また、第１熱交換器２には、凝縮水回収流路２０を介して凝縮水回収器４が接続されている。燃料電池モジュール１で発生した排ガスが熱交換によって冷却されると、排ガス中に含まれる水蒸気が水と気体に分離され、分離された水は、凝縮水回収流路２０を通って凝縮水回収器４に回収される。凝縮水回収器４の詳細な構造については後述するが、凝縮水回収器４では、イオン交換樹脂によって回収した凝縮水から不純物を取り除いて純水化し、純水化した水を貯留する。凝縮水回収器４に貯められた水は、水供給装置１６により改質器１２に供給され、改質水として使用される。一方で、水分が取り除かれた気体は、排気流路２１を通ってから筐体５０の外に排出される。

【0026】

凝縮水回収器４には、排水流路２５と水抜流路２６が接続されている。凝縮水の回収が過多になると、改質水として利用されなかった余剰の凝縮水は中和剤によって中和処理された後、凝縮水回収器４からオーバーフローし、排水流路２５を通って筐体５０の外に排出される。また、長期間にわたって燃料電池装置を運転しない場合などには、装置内部の水が凍結してしまうことを防止するため、水抜流路２６を介して凝縮水回収器４内の凝縮水を筐体５０の外部に排出することができるようになっている。水抜流路２６には水抜栓２６ａが設けられており、水抜栓２６ａを開状態にすることで凝縮水回収器４の水抜きが行われる。

【0027】

改質器１２に原燃料を供給する燃料供給装置１５は、燃料の供給源から繋がる原燃料流路２２上に、第１電磁弁Ｖ１、圧力センサＰＳ、脱硫器ＤＳ、ガス流量計ＦＭ１、燃料ポンプＢ１、第２電磁弁Ｖ２等の補機が設けられている。改質器１２に改質水を供給する改質水供給装置１６は、凝縮水回収器４から繋がる改質水流路２３上に改質水ポンプＰ３等の補機が設けられている。燃料電池モジュール１に酸素含有ガスを供給する空気供給装置１４は、酸素含有ガス流路２４上に、空気流量計ＦＭ２、ブロワＢ２等の補機が設けられている。なお、ここに挙げた補機は一例であって、この他の補機を備える構成としてもよい。

【0028】

さらに、燃料電池装置１００には、各種機器の動作を制御する制御装置３０が設けられているほか、燃料電池モジュール１にて発電された直流電力を交流電力に変換し、変換された電気の外部負荷への供給量を調整するための供給電力調整部（パワーコンディショナ）４０を備えている。

【0029】

また、燃料電池装置１００は、第２熱交換器６、蓄熱タンク３から熱媒を循環させる与熱ポンプＰ２およびこれらを繋ぐ配管を含む第２熱媒循環ラインＨＣ２を備えていてもよい。第２熱媒循環ラインＨＣ２では、外部から供給流路２７を介して供給された水道水を、蓄熱タンク３に貯留された高温の熱媒体を用いて第２熱交換器６で加温する。加温された水を外部の給湯器等の再加熱装置に向けて送給流路２８を介して送給することができる。燃料電池装置１００は、外部への温水供給を行わない、いわゆるモノジェネレーションシステムであってもよい。

【0030】

図２は、本実施形態の凝縮水回収器の外観斜視図である。凝縮水回収器４は、上面が開口する有底箱状の回収器本体４１と、回収器本体４１の開口に着脱可能に取り付けられる回収器蓋４２を備えている。回収器本体４１は、横幅の短い短側面４１ａ、４１ｂと横幅の長い長側面４１ｃ、４１ｄを備えた直方体形状であって、排水流路２５が接続される第１排水口６１と、水抜流路２６が接続される第２排水口６２および第３排水口６３とが、同じ側面上に設けられている。本実施形態では、これら排水口が短側面４１ａに設けられた例を示している。

【0031】

回収器蓋４２には、凝縮水回収流路２０が接続される流入孔４２１が形成されている。燃料電池モジュール１で発生した排ガスを、第１熱交換器２で冷却することにより生成された凝縮水は、凝縮水回収流路２０を流下し、この流入孔４２１から回収器本体４１内に流入する。また、回収器蓋４２には、回収器本体４１内の所定位置の水位を検知するための水位センサ４３、４４が取り付けられている。水位センサ４３はフロート式のセンサであり、水位センサ４４は電極式のセンサである。なお、水位センサ４３、４４の取付位置は図示した位置に限らず、回収器本体４１に取り付けられていてもよい。また、水位を検知する方式については、特定の方式に限定されるものではなく、種々のものを採用することができる。

【0032】

図３は、本実施形態の凝縮水回収器における回収器本体の上面図である。凝縮水回収器４は、回収器本体４１内に配設された隔壁によって複数のエリアに区画されている。具体的には、一方の短側面４１ａと他方の短側面４１ｂとを繋ぐ平板状の第１隔壁４１１と、短側面４１ａと第１隔壁４１１とを繋ぐ屈曲部を有した第２隔壁４１２とを備えており、第１隔壁４１１と第２隔壁４１２とによって、イオン交換樹脂４５を備える処理室７１と、凝縮水を貯留する貯留室７２と、中和剤４６を備えるとともに余剰の凝縮水を排水する第１排水口６１を有する中和室７３と、を備えて構成されている。そして、水抜流路２６に接続される第２排水口６２と第３排水口６３は、それぞれ貯留室７２と中和室７３に設けられている。

【0033】

図３における矢印は、回収器本体４１内の凝縮水の流れを示している。排ガスを冷却することで生成された凝縮水は、凝縮水回収流路２０を流下し、回収器蓋４２の流入孔４２１から処理室７１内に流入する。そして、処理室７１内に流入した凝縮水は、イオン交換樹脂４５を通過することで不純物が取り除かれて純水化され、貯留室７２に流入して貯められる。貯留室７２は改質水流路２３と接続されており、貯留室７２に貯められた凝縮水は改質水ポンプＰ３の駆動によって改質器１２に供給され、水蒸気改質のための改質水として使用される。改質水として利用されなかった余剰の凝縮水は、中和室７３に流入し、中和剤４６によって中和処理されたのち、第１排水口６１から装置外部に排水される。

【0034】

次に、図４から図６を用いて、凝縮水回収器４についてさらに詳しく説明する。図４は、図３のＡ－Ａ線に沿った断面斜視図であり、処理室７１の断面を示している。図５は、図３のＢ－Ｂ線に沿った断面斜視図であり、貯留室７２の断面を示している。図６は、図３のＣ－Ｃ線に沿った断面斜視図であり、中和室７３の断面を示している。

【0035】

第１隔壁４１１の下部には、処理室７１と貯留室７２とを連通する第１連通口７５が設けられており、第１隔壁４１１の上部には、処理室７１と中和室７３とを連通する第２連通口７６が設けられている。そして、第２隔壁４１２の上部には、貯留室７２と中和室７３とを連通する第３連通口７７が設けられている。つまり、処理室７１、貯留室７２、中和室７３は、それぞれが他の２室と連通口を介して連通している。

【0036】

また、図４に示すように、処理室７１には、第１仕切壁７１１と第２仕切壁７１２が設けられており、この第１仕切壁７１１と第２仕切壁７１２とによって処理室７１内に蛇行流路が形成されている。具体的には、第１仕切壁７１１は、第１隔壁４１１の上端とほぼ同じ高さを有していて、下端部には通水口７１３が設けられている。第２仕切壁７１２は、回収器本体４１の底面から延びており、その高さは通水口７１３の上端よりも高く、かつ第１隔壁４１１よりも低く形成されていて、第２仕切壁７１２の上部空間を凝縮水が通過できるようになっている。凝縮水回収流路２０から処理室７１内に流入した凝縮水は、通水口７１３を通過して、第２仕切壁７１２の上部を通った後、第１連通口７５から貯留室７２に流入する。このように凝縮水の流れを蛇行させることで、凝縮水とイオン交換樹脂４５とが接触する距離を長くしての凝縮水の浄化を効率よく行うことができる。

【0037】

第１隔壁４１１の上部には、第２連通口７６が設けられている。処理室７１内の水位が上昇した場合には、凝縮水は第２連通口７６から中和室７３に流入し、装置外に排水される。例えば、屋外で強い風が吹いたとき、排気流路２１に風が吹き込むことがあるが、排気流路２１は凝縮水回収流路２０を介して凝縮水回収容器４と繋がっているため、排気流路２１から吹き込んだ風の風圧によって処理室７１内に圧力がかかると、凝縮水の水位を変動させてしまう。この水位変動によって処理室７１内の第１仕切壁７１１の下流側の水位が上昇すると、押し上げられた凝縮水が凝縮水回収器４の上面からあふれ出してしまうおそれがある。凝縮水があふれ出ないようにするためには、凝縮水回収容器４を密閉状態にする必要があるが、密閉するためには回収器本体４１と回収器蓋４２とを確実にシールしなければならず、コストアップにつながってしまう。

【0038】

そこで、本実施形態においては第１隔壁４１１の上部に第２連通口７６を設けており、処理室７１内の水位が上昇した場合には、凝縮水を中和室７３に流入させるようになっている。これにより、凝縮水を速やかに排水させることができるため、凝縮水回収器４の上面から凝縮水があふれ出すことが防止される。したがって、凝縮水回収器４は、コストの上昇を抑えつつ、外乱の影響を受けずに確実に凝縮水の処理と排水を行うことができる。

【0039】

通水口７１３と第１連通口７５には、イオン交換樹脂４５の流出を防止するための流出防止部材（図示せず）が設けられる。排気流路２１から風が吹き込むと、その風圧によってイオン交換樹脂４５が流されて後段の室に移動してしまうおそれがある。イオン交換樹脂が移動すると、凝縮水との接触距離が短くなるので処理不良となり、その結果として燃料電池の性能低下を招くことになる。これに対して、流出防止部材を設けることで、イオン交換樹脂の移動を防止し、燃料電池の性能低下を抑制している。なお、流出防止部材の材質は、特に限定されるものではなく、不織布やメッシュフィルタなど、種々の部材を用いることができる。

【0040】

第２連通口７６は、高い位置に配置するのがよい。本実施形態では、第１隔壁４１１の上端を切り欠いて第２連通口７６が形成されている。風圧によって変動した水位は、風の吹き込みがなくなれば通常に戻る。よって、必要以上に凝縮水を排水してしまうことを抑えるため、第２連通口７６は高い位置に配置される。

【0041】

イオン交換樹脂４５を通って浄化された凝縮水は、貯留室７２に貯留される。貯留室７２には、改質水流路２３が接続されており、貯留室７２内の凝縮水は改質器１２に供給されて水蒸気改質のための改質水として使用される。貯留室７２の水位が所定量以下になると、改質器１２に改質水を供給することができなくなるため、水位センサ４３は貯留室７２内の水位を検知し、水位が所定量以下にならないように発電運転が制御される。また、発電運転を制御しても、貯留室７２の水位が上昇しない場合は外部から水を補水する。

【0042】

図５に示すように、第２隔壁４１２の上部には第３連通口７７が設けられている。回収される凝縮水の量が多くなり、貯留室７２の水位が第３連通口７７の高さを超えると、余剰の凝縮水は中和室７３に流入する。中和室７３に流入した凝縮水は、中和剤４６によって中和処理された後、第１排水口６１から装置外部に排水される。第１排水口６１は、第３連通口７７の下端よりも低い位置に設けられている。

【0043】

また、図６に示すように、中和室７３には、第３仕切壁７３１が立設されており、第３仕切壁７３１の下端部には通水口７３２が設けられている。この第３仕切壁７３１によって中和室内に蛇行流路が形成されている。これにより、凝縮水と中和剤４６とが接触する距離を長くして、中和処理を確実に行うことができる。中和室７３の水位は、水位センサ４４によって検知されており、水位が所定値を超えると、排水に異常があるとして報知するようにしてもよい。

【0044】

中和室７３には、中和剤４６が流出するのを防止するための流出防止部材を設けることができる。流出防止部材としては、第１排水口に不織布やメッシュフィルタなどを設けてもよいし、中和剤４６の上面を押さえる金属網や樹脂パーツ等を中和室内に配設してもよい。

【0045】

なお、凝縮水回収器４における、処理室７１、貯留室７２、中和室７３の配置は上述した構成に限らない。例えば、図７（Ａ）、図７（Ｂ）は、回収器本体の他の一例を示す上面図である。いずれの例においても、処理室７１、貯留室７２、中和室７３は、それぞれが他の２室と隔壁を挟んで隣り合っており、隔壁には各室を連通する連通口が設けられる。また、第１排水口６１、第２排水口６２、第３排水口６３は、回収器本体４１の短側面４１ａに設けられる。

【0046】

凝縮水回収器４には、さらに第３隔壁４１３を設置してオーバーフロー室７４を設けることができる。オーバーフロー室７４は第４連通口７８を介して中和室７３と連通し、底面には第４排水口６４を有している。通常、凝縮水回収器４内の余剰の凝縮水は、第１排水口６１から排水されるようになっているが、何らかの理由によって第１排水口６１から正常に排水させることができなくなった場合には、オーバーフロー室７４を介して凝縮水回収器４の底面から排水することができる。これにより、第１排水口６１に異常が発生した場合でも、凝縮水回収器４から水が溢れてしまうことが防止される。なお、オーバーフロー室７４は中和室７３とのみ連通し、処理室７１および貯留室７２とは連通していない。

【0047】

第４連通口７８は、第３連通口７７よりも低い位置に設けられる。中和室７３の水位が上昇して第４連通口７８の高さを超えると、凝縮水はオーバーフロー室７４から排水されるので、中和剤を含んだ凝縮水が貯留室７２に逆流することが防止される。

【0048】

図８は、凝縮水回収器が設置された筐体底面の断面図である。オーバーフロー室７４は、凝縮水回収器４の底面から突出する突出部７４１を有しており、この突出部７４１の先端に第４排水口６４が設けられている。そして、凝縮水回収器４が設置される筐体５０の底板５１には、この突出部７４１と嵌合する嵌合孔５１ａが設けられていて、嵌合孔５１ａに突出部７４１が嵌め込まれることで、第４排水口６４は筐体５０外に開口している。この構成により、オーバーフロー室７４に流入した余剰の凝縮水は、筐体５０内部を通ることなく速やかに筐体５０外に排出されるので、余剰の凝縮水が他の機器に悪影響を及ぼすことを回避することができる。また、凝縮水回収器４は、嵌合孔５１ａに突出部７４１を挿入することで容易に位置決めをすることもできる。

【0049】

図９は、凝縮水回収器の設置位置を示す燃料電池装置の分解図であって、筐体５０内に配置される燃料電池モジュール１や凝縮水回収器４以外の補機は図示を省略している。燃料電池装置１００の筐体５０は、直方体形状であって、凝縮水回収器が設置される底板５１と、上面パネル５２と、複数の側面パネル５３～５６を備えている。側面パネルは、左側面パネル５３、右側面パネル５４、正面パネル５５、背面パネル５６を備えており、底板５１および各パネル５２～５６は、板金部材を折り曲げ加工して成型される。

【0050】

燃料電池装置１００には、メンテナンスを行うメンテナンス面があらかじめ設定されている。上面パネル５２と、複数の側面パネル５３～５６の一部は、メンテナンス時に取り外されるメンテナンスパネルである。

【0051】

本実施形態において、右側面パネル５４は、メンテナンス時に取り外すメンテナンスパネルであって、分割可能な上下２つのパネルから構成されている。右側面パネル５４は、上部パネル５４１と下部パネル５４２から構成されている。上部パネル５４１は、開閉可能なカバー部５４１ａを備えていて、このカバー部５４１ａを外すと燃料電池装置１００の電源スイッチやブレーカスイッチを操作することができるようになっている。そして、メンテナンスの際には下部パネル５４２は取り付けたまま、上部パネル５４１だけを取り外すことができるようになっている。メンテナンス時に取り外しのできるパネルは、上述の上部パネル５４１に限らず、他のパネルも取り外しできるように設計することができる。また、下部パネル５４２には、燃料や水等の配管が継手を介して接続される。

【0052】

凝縮水回収器４は、凝縮水を排出するための排水口として、余剰の凝縮水を排水する第１排水口６１、水抜きの実行時に凝縮水が排水される第２排水口６２と第３排水口６３を有しており、これら３つの排水口は凝縮水回収器４の同じ面に設けられている。そして、これら排水口にはメンテナンス面に向かって延びる配管（図示せず）が接続される。凝縮水回収器４は、排水口が設けられた面を燃料電池装置１００のメンテナンス面に向けて配置することで、排水のための配管長を短くすることができ、コストダウンを図ることができる。また、配管引き回しのスペースを小さくすることができるため、燃料電池装置１００をより小型に構成することができる。

【0053】

また、本実施形態では凝縮水回収器４の短側面４１ａに排水口が設けられている。メンテナンス面に対向する容器幅が狭いため、メンテナンスを必要とする他の部品との干渉を抑えて配置することができ、メンテナンス性が向上する。そして、狭いスペースであっても、凝縮水回収器４を容易に配置することができる。

【0054】

図１０は、凝縮水回収器と凝縮水回収流路との接続箇所の断面図である。凝縮水回収流路２０の下端と回収器蓋４２との間には空間が設けられており、この空間に接続部材４７を介装して、凝縮水回収流路２０と回収器蓋４２とが接続されている。

【0055】

接続部材４７は、例えばゴム等の弾性変形可能な材料からなり、水平方向に延びるフランジ部４７１と、このフランジ部４７１の上方に設けられた第１筒部４７２と、フランジ部４７１の下方に設けられた第２筒部４７３とを備えている。さらに第２筒部４７３の下端部には、外方に張り出す張出部４７４が形成されている。第１筒部４７２には凝縮水回収流路２０が挿入され、第２筒部４７３は回収器蓋４２に設けられた流入孔４２１に挿入され、フランジ部４７１は流入孔４２１をシールする。また、回収器蓋４２の流入孔４２１からは、凝縮水回収容器４内に凸となる凸部４２２が延出しており、この凸部４２２に張出部４７４が係止することで、回収器蓋４２から接続部材４７が外れてしまうことを防止している。

【0056】

凝縮水回収器４と凝縮水回収流路２０とは、弾性変形可能な接続部材４７を介して接続されるため、接続部材４７を変形させることで凝縮水回収器４を着脱することができる。凝縮水回収器４を取り外す場合は、そのまま引き抜くだけでよい。接続部材４７と回収器蓋４２との間には抜け止めの構造が設けられているので、接続部材４７は回収器蓋４２とともに取り外される。また、凝縮水回収器４を取り付ける場合は、凝縮水回収器４を少し傾斜させて、接続部材４７の第１筒部４７２の先端を凝縮水回収流路２０に当接させ、第１筒部４７２を凝縮水回収流路２０に押し込んで変形させながら、凝縮水回収器４を設置位置に合わせる。このように、凝縮水回収器４の着脱を容易に行うことができる。凝縮水回収器４には、イオン交換樹脂４５や中和剤４６が収容されているため、定期的なメンテナンスを必要とするが、着脱が容易になることでメンテナンス性が向上する。

【符号の説明】

【0057】

１ 燃料電池モジュール
４ 凝縮水回収器
１１ 燃料電池
１２ 改質器
２０ 凝縮水回収流路
２６ 水抜流路
４１ａ、４１ｂ 短側面
４１ｃ、４１ｄ 長側面
４５ イオン交換樹脂
４６ 中和剤
４７ 接続部材
５０ 筐体
５１ａ 嵌合孔
６１ 第１排水口
６２ 第２排水口
６３ 第３排水口
６４ 第４排水口
７１ 処理室
７２ 貯留室
７３ 中和室
７４ オーバーフロー室
７５ 第１連通口
７６ 第２連通口
７７ 第３連通口
４２１ 流入孔
４７２ 第１筒部
４７３ 第２筒部
４７４ 張出部
７４１ 突出部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】