JP2008053209A - Fuel cell device - Google Patents
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Abstract
【課題】水道水が断水等により供給できない場合や、水道のインフラが整備されていない地域においても、水蒸気改質にて燃料電池の発電を行なうことができる燃料電池装置を提供する。
【解決手段】外装ケース2内に、燃料電池3と、燃料電池3に燃料を供給するための水蒸気改質を行なう改質器5と、純水を生成して改質器5に供給するための水供給手段を収納するとともに、水供給手段に供給する水を貯水するための貯水タンク12を具備することにより、水道水の供給等に影響されることなく、燃料電池の発電を行なうことができる。
【選択図】図1Provided is a fuel cell device capable of generating power from a fuel cell by steam reforming even when tap water cannot be supplied due to water interruption or in an area where water infrastructure is not established.
SOLUTION: A fuel cell 3, a reformer 5 for performing steam reforming for supplying fuel to the fuel cell 3, and pure water to be generated and supplied to the reformer 5 in an outer case 2. By storing the water supply means and storing the water tank 12 for storing the water supplied to the water supply means, the fuel cell can generate power without being affected by the supply of tap water or the like. it can.
[Selection] Figure 1
Description
本発明は、外装ケース内に燃料電池を収納した燃料電池装置に関する。 The present invention relates to a fuel cell device in which a fuel cell is housed in an outer case.
近年、次世代エネルギーとして、水素ガスと酸素含有ガス(通常、空気である)とを用いて電力を得ることができる燃料電池と、この燃料電池を稼動するための補機類とを外装ケースに収納してなる燃料電池装置およびその運転方法が種々提案されている。 In recent years, as a next-generation energy, a fuel cell capable of obtaining electric power using hydrogen gas and an oxygen-containing gas (usually air) and auxiliary equipment for operating the fuel cell are provided in an outer case. Various fuel cell devices that are housed and their operating methods have been proposed.
ここで、燃料電池の発電に必要な燃料(水素ガス)の生成方法の1つとして水蒸気改質法が知られており、この水蒸気改質法を採用する燃料電池装置においては、燃料(水素ガス)を生成するための改質器のほか、改質器に純水を供給するための水供給手段(水処理装置、水ポンプ、水タンク等)を具備することが知られている。 Here, a steam reforming method is known as one of the methods for generating fuel (hydrogen gas) necessary for power generation of a fuel cell. In a fuel cell device employing this steam reforming method, a fuel (hydrogen gas) is used. In addition to the reformer for generating a), it is known to include water supply means (water treatment device, water pump, water tank, etc.) for supplying pure water to the reformer.
ここで、水供給手段に対し水道水以外の水を用いる例として、例えば、太陽光や熱等の自然エネルギーを用いて発電し、発電した電気を用いて、雨水等を電気分解して水素と酸素を生成し、この水素と酸素を用いて燃料電池の発電を行なうことが提案されている。(例えば、特許文献1参照)。
ところで、水蒸気改質を行なう燃料電池装置に水を供給するにあたり、一般的には水道水を供給するが、例えば、地震や土砂災害等により水道設備が破損して水道水が断水し、その復旧に時間がかかる場合においては、燃料電池装置に水道水を供給することができないという問題がある。また、水道のインフラが整備されていない地域においては、水道水を供給することができないという問題がある。 By the way, in order to supply water to a fuel cell device that performs steam reforming, tap water is generally supplied. However, for example, tap water is shut down due to damage to water facilities caused by an earthquake or landslide disaster, and recovery is performed. When it takes a long time, there is a problem that tap water cannot be supplied to the fuel cell device. In addition, there is a problem that tap water cannot be supplied in areas where water supply infrastructure is not established.
このような場合に、改質器に水が供給されないことで、改質触媒や燃料電池セルに炭素等が析出し、改質触媒の改質能力の劣化や、燃料電池の発電効率の低下、さらには燃料電池装置が故障するおそれがある。 In such a case, because water is not supplied to the reformer, carbon or the like is deposited on the reforming catalyst or the fuel cell, so that the reforming ability of the reforming catalyst is deteriorated or the power generation efficiency of the fuel cell is reduced. Further, the fuel cell device may be damaged.
したがって、本発明の目的は、断水等により水道水を供給することができない場合であっても、安定して燃料電池の発電を行なうことができる燃料電池装置を提供することにある。さらには、水道のインフラが整備されていない地域においても、安定して燃料電池の発電を行なうことができる燃料電池装置を提供することにある。 Accordingly, an object of the present invention is to provide a fuel cell device capable of stably generating power even when tap water cannot be supplied due to water interruption or the like. It is another object of the present invention to provide a fuel cell device capable of stably generating power from a fuel cell even in an area where water supply infrastructure is not established.
本発明の燃料電池装置は、外装ケース内に、燃料電池と、該燃料電池に燃料を供給するための水蒸気改質を行なう改質器と、純水を生成して前記改質器に供給するための水供給手段を収納するとともに、該水供給手段に供給する水を貯水するための貯水タンクを具備することを特徴とする。 The fuel cell device according to the present invention includes a fuel cell, a reformer that performs steam reforming for supplying fuel to the fuel cell, and pure water in an outer case, and supplies the purified water to the reformer. And a water storage tank for storing water to be supplied to the water supply means.
このような燃料電池装置においては、純水を生成して改質器に供給するための水供給手段に水を供給するための貯水タンクを具備することから、例えば、地震や土砂災害等により水道設備が破損して水道水が断水し、その復旧に時間がかかる場合に、貯水タンクに水を適宜供給することで、燃料電池に供給される燃料ガス(プロパンガス、灯油等)を供給することさえできれば、燃料電池の発電を行なうことができ、災害等の場合の電力供給において有用とすることができる。 Such a fuel cell device has a water storage tank for supplying water to water supply means for generating pure water and supplying it to the reformer. Supplying fuel gas (propane gas, kerosene, etc.) supplied to the fuel cell by appropriately supplying water to the water storage tank when the equipment is damaged and the tap water is shut down and it takes time to recover. If it is possible, the fuel cell can generate power, which can be useful in power supply in the event of a disaster or the like.
また、貯水タンクに水道水を供給するほか、例えば、雨水、河川水、池水、湖水、地下水等の自然水やミネラルウォーター等の水道水以外の水を貯水タンクに貯水することもできることから、燃料電池に供給される燃料(ガス)を供給することができれば、水道のインフラを起因として使用できる環境が制限されることがない。 In addition to supplying tap water to the water storage tank, natural water such as rain water, river water, pond water, lake water, ground water, and mineral water other than tap water can be stored in the water storage tank. If the fuel (gas) supplied to the battery can be supplied, the environment in which the water infrastructure can be used is not limited.
また、本発明の燃料電池装置は、前記貯水タンクが、前記外装ケースの内部に収納されていることが好ましい。 In the fuel cell device of the present invention, it is preferable that the water storage tank is housed in the exterior case.
このような燃料電池装置においては、貯水タンクを外装ケースの内部に収納することで、燃料電池装置をコンパクトとすることができる。さらに貯水タンクを外装ケースの内部に収納することで、燃料電池装置の移動が容易となる。したがって、例えば電力が必要な場所に、燃料電池装置を容易に設置することが可能となる。 In such a fuel cell device, the fuel cell device can be made compact by housing the water storage tank in the exterior case. Furthermore, by storing the water storage tank inside the outer case, the fuel cell device can be easily moved. Therefore, for example, the fuel cell device can be easily installed in a place where electric power is required.
また、本発明の燃料電池装置は、前記外装ケースに、前記貯水タンクに水を取り入れるための外部水取入口が設けられていることが好ましい。 In the fuel cell device of the present invention, it is preferable that an external water inlet for taking water into the water storage tank is provided in the outer case.
このような燃料電池装置においては、貯水タンクを外装ケースの内部に設けるとともに、外装ケースに外部水取入口を設けることにより、容易に貯水タンクに水を供給することができる。さらに、例えば貯水タンクに雨水を貯水する場合においては、雨水にさらされる場所に燃料電池装置を配置することや、雨どいから排水される水を貯水タンクに供給するだけで雨水を貯水タンクに貯水できる。 In such a fuel cell device, water can be easily supplied to the water storage tank by providing the water storage tank inside the outer case and providing an external water inlet in the outer case. Furthermore, for example, when rainwater is stored in a water storage tank, the fuel cell device is placed in a location exposed to rainwater, or rainwater is stored in the water storage tank simply by supplying water drained from the rain gutter to the water storage tank. it can.
また、本発明の燃料電池装置は、前記水供給手段に水道水を供給するための水道水供給管が接続され、該水道水供給管に、前記貯水タンクに貯水された水を供給するための貯水タンク供給管が接続されていることが好ましい。 In the fuel cell device of the present invention, a tap water supply pipe for supplying tap water is connected to the water supply means, and water stored in the water storage tank is supplied to the tap water supply pipe. It is preferable that a water tank supply pipe is connected.
このような燃料電池装置においては、水供給手段に水道水を供給するための水道水供給管が接続されていることから、水道のインフラが整備されている地域においては、水道水を優先的に使用することができ、水供給手段に安定して水を供給することができることから、燃料電池の発電を安定的に行なうことができる。 In such a fuel cell apparatus, since a tap water supply pipe for supplying tap water is connected to the water supply means, tap water is preferentially used in areas where water supply infrastructure is established. Since it can be used and water can be stably supplied to the water supply means, power generation of the fuel cell can be performed stably.
また、水道水供給管に貯水タンク供給管が接続されていることから、例えば、通常は水道水を主たる水の供給源として使用し、貯水タンクに貯水された水を水道水の断水等の緊急的な場合に使用することができる。それゆえ、水道水の断水時に直ちに燃料電池装置が停止することを抑制できる。 In addition, since the storage tank supply pipe is connected to the tap water supply pipe, for example, tap water is usually used as the main water supply source, and the water stored in the storage tank is used for emergency such as a disconnection of tap water. Can be used in special cases. Therefore, it is possible to prevent the fuel cell device from immediately stopping when the tap water is shut off.
また、本発明の燃料電池装置は、前記貯水タンク供給管との接続部よりも上流側の前記水道水供給管において、水道水の供給量が所定の水量を下回るかまたは水道水が供給されない場合に、前記貯水タンクに貯水された水を前記水供給手段に供給するよう制御する制御装置を具備することが好ましい。 In the fuel cell device of the present invention, in the tap water supply pipe upstream of the connection portion with the water tank supply pipe, the supply amount of tap water is less than a predetermined amount or tap water is not supplied. In addition, it is preferable to provide a control device for controlling the water stored in the water storage tank to be supplied to the water supply means.
このような燃料電池装置においては、貯水タンク供給管との接続部よりも上流側の水道水供給管において、水道水の供給が所定の水量を下回るかまたは水道水が供給されない場合に、貯水タンクに貯水された水を水供給手段に供給するよう制御することにより、燃料電池の発電を安定に行なうことができる。 In such a fuel cell device, when the supply of tap water is less than a predetermined amount of water or tap water is not supplied in the tap water supply pipe upstream from the connection with the storage tank supply pipe, the storage tank By controlling so that the water stored in the water supply means is supplied to the water supply means, the fuel cell can generate power stably.
本発明の燃料電池装置は、外装ケース内に燃料電池、水蒸気改質を行なう改質器、改質器に純水を供給する水供給手段を収納し、さらに水供給手段に水を供給するための貯水タンクを具備することから、地震や土砂災害等により水道設備が破損して水道水が断水し、その復旧に時間がかかる場合や、水道のインフラが整備されていない地域等においても、燃料電池に供給される燃料ガス(プロパンガス、灯油等)を供給することさえできれば、燃料電池の発電を行なうことができる。 The fuel cell device of the present invention accommodates a fuel cell, a reformer for performing steam reforming, a water supply means for supplying pure water to the reformer, and further supplies water to the water supply means in an outer case. Since the water storage tank is equipped with a water storage tank, the water supply facilities are damaged due to an earthquake or earth and sand disaster, and the water supply is cut off. As long as the fuel gas (propane gas, kerosene, etc.) supplied to the battery can be supplied, the fuel cell can generate electricity.
図1は、本発明の燃料電池装置1を概略的に示した概略図であり、外装ケース2の前面板を取り外して燃料電池モジュール4の内部を見ることができるようにするとともに、貯水タンク12に貯水されていることが分かるよう貯水タンク12を断面図にて示している。なお、各構成部材については、一部省略して示している。なお、図1において矢印は水の流れを示しており、以下の図面においても同様である。また、同一の構成については同一の番号を付するものとし、以下同様である。
FIG. 1 is a schematic view schematically showing a
図1において、燃料電池装置1は、外装ケース2と外装ケース2の内部に設けられた仕切板9とにより、複数の燃料電池セルを収納してなる燃料電池モジュール4(以下、モジュールと略す)が配置された燃料電池モジュール収納室10と、水供給手段を収納する補機収納室11とが上下に区画して形成された燃料電池3と、水供給手段に水を供給するための貯水タンク12が、外装ケース2とは別に設けられて構成されている。なお、水供給手段については後述する。
In FIG. 1, a
ここで、モジュール4内には、複数の燃料電池セルを所定間隔をおいて並設して電気的に直列に接続した燃料電池セルスタック6(以下、セルスタックと略す)と、セルスタック6に燃料ガスを供給するための改質器5が収納されており、改質器5はセルスタック6の上部側に配置されている状態を示す。
Here, in the
ここで水供給手段は、改質器5にて水蒸気改質を行なうための水(純水)を供給する手段であり、例えば、水を浄化するための活性炭フィルタ装置、活性炭フィルタ装置で浄化された水をさらに浄化するための逆浸透膜装置、純水を生成するためのイオン交換樹脂装置、浄化された水や純水を一時的に貯水する水タンク、純水を改質器5に供給するための水ポンプ、これらの装置や改質器5に水を供給するための水供給管、水供給管に供給する水を調整するための給水弁等を具備することが好ましい。なお、図1においては、これらの水供給手段のうち水ポンプ7と水供給管8とを図示している。
Here, the water supply means is means for supplying water (pure water) for performing steam reforming in the
さらに、補機収納室11には、セルスタック6(モジュール4)にて発電された直流電力を交流電力に切り替え外部負荷に供給するためのパワーコンディショナ、セルスタック6の発電により生じた排ガス(排熱)と水とで熱交換を行なうための熱交換器等を収納することができる。なお、熱交換器を設ける場合には、あわせて燃料電池装置1とは別に、貯湯タンクや、貯湯タンクの水を、貯湯タンクと熱交換器との間を循環させるための循環配管や循環ポンプ等を設けることが好ましい。
Further, in the auxiliary
なお、燃料電池(セル)としては、各種燃料電池が知られているが、燃料電池を小型化する上で、固体酸化物形燃料電池を用いることが好ましい。それにより、燃料電池のほか、燃料電池の動作に必要な補機類を小型化することができ、あわせて燃料電池装置を小型化することができる。またあわせて、家庭用燃料電池で求められる変動する負荷に追従する負荷追従運転を行なうことができる。 Various fuel cells are known as the fuel cell (cell), but it is preferable to use a solid oxide fuel cell in order to reduce the size of the fuel cell. As a result, in addition to the fuel cell, auxiliary equipment necessary for the operation of the fuel cell can be reduced in size, and the fuel cell device can be reduced in size. At the same time, it is possible to perform a load following operation that follows a fluctuating load required for a household fuel cell.
図1において、貯水タンク12は、燃料電池3とは別個に設けられているため、その大きさに制限はなく、使用環境等により適宜設計することができる。例えば、水道水のインフラが整備されている地域においては、燃料電池装置1の小型化のために、貯水タンク12を小型化することも可能であり、また水道水のインフラが整備されていない地域においては、逆に貯水タンク12を大型化することも可能である。また、形状についても特に制限はなく、例えば円筒状、四角柱状等適宜設定できる。
In FIG. 1, since the
また、貯水タンク12には、貯水タンク12に貯水されている水の量(貯水量)を検知するための貯水量検知手段13が設けられている。
Further, the
貯水タンク12中の水が空となると改質器5に水を供給することができなくなり、その状態で燃料電池装置1の運転を継続すると、改質触媒や燃料電池セルに炭素等が析出し、改質触媒の改質能力の劣化や、燃料電池3の発電効率の低下、さらには燃料電池装置1が故障するおそれがある。それゆえ、貯水タンク12の貯水量を検知することが好ましい。
When the water in the
ここで、図1においては、貯水タンク12に貯水量検知手段13を設けることにより、貯水タンク12の貯水量を監視することができ、燃料電池装置1の故障等を抑制することができる。なお、このような貯水量検知手段13としては、例えば水量計、水量センサ、フロートスイッチ等があり、適宜選択して使用することができる。
Here, in FIG. 1, by providing the water storage amount detection means 13 in the
なお、貯水タンク12には、貯水タンク12の内部にゴミ等が入らないよう蓋体やフィルタ等を設けてもよく、さらには、貯水タンク12に貯水した水の品質が低下しないよう(腐らないよう)防腐剤を設ける、または防腐機能を有する素材を用いて貯水タンク12を形成する、虫や菌が発生しないよう防虫剤や殺菌剤(消毒剤)等を設ける等、適宜設定することができる。
The
ここで、水道水のインフラが整備されている地域においては、貯水タンク12に水道水を貯水することができる。この場合、貯水タンク12に水(水道水)を貯水しておくことができることから、例えば、水道水が断水等した場合に、直ちに燃料電池装置1の発電が停止すること等を抑制できる。なお、本発明において水道水とは、家庭や工場等の水道として浄水場より供給される上水道水を意味する。
Here, tap water can be stored in the
また、貯水タンク12には水道水以外の水を貯水することもできる。それゆえ、本発明の燃料電池装置1は、地震や土砂災害等により水道設備が破損して水道水が断水し、その復旧に時間がかかる場合や、水道のインフラが整備されていない地域等において、特に有効となる。なお、本発明において水道水以外の水とは、水道より常時供給可能な水以外の水を意味しており、例えば、雨水、河川水、池水、湖水、地下水(井戸水)等の自然水や一般にペットボトル等の形態で販売されているミネラルウォーター等を意味する。
In addition, water other than tap water can be stored in the
ここで、貯水タンク12に水道水以外の水を貯水する場合において、上述したように各種の水を供給することができるが、例えば、河川水、池水、湖水、地下水等を供給する場合にはそれぞれの水をバケツ等で汲んで貯水する、またミネラルウォーターにおいては、ペットボトル等より直接貯水することができるが、より効率的に貯水タンク12に貯水するためには、これらの水を貯水タンク12に貯水するための水供給管や水供給装置等を設けることが好ましいが、それにより燃料電池装置1がさらに大型化する場合がある。それゆえ、貯水タンク12に水道水以外の水として雨水を貯水することが、より安価で効率的となる。
Here, when water other than tap water is stored in the
貯水タンク12に雨水を貯水するにあたっては、例えば、雨水にさらされる場所に貯水タンク12を配置するだけで雨水を貯水タンク12に貯水できることから、貯水タンク12に水道水以外の水を供給するための装置等が不要となり、燃料電池装置1が大型化することを抑制できるとともに、安価とすることができる。また、より効率的に雨水を貯水するにあたって、雨水を雨どいから直接貯水タンク12に供給することもできる。それにより、貯水タンク12に、安価でかつ効率的に雨水(水道水以外の水)を貯水することができる。
In storing rainwater in the
以上のように、貯水タンク12には水道水や水道水以外の水を貯水することができることから、本発明の燃料電池装置1に燃料(都市ガス、プロパンガス、灯油等)を供給することができれば、燃料電池装置1を継続して運転することができ、水道のインフラを起因として使用できる環境が制限されないこととなる。なお、燃料電池装置1に供給できる燃料は、その使用状況により適宜設定することができ、例えば通常は都市ガスを使用し、地震等により都市ガスの供給が停止した場合に、プロパンガスや灯油等に切り替えることもできる。
As described above, since water other than tap water and tap water can be stored in the
図2は、外装ケース2の内部に貯水タンク14を収納した燃料電池装置21の一例を示したものである。なお図2において、貯水タンク14は、モジュール収納室10と補機収納室11とを貫通するように配置されている。
FIG. 2 shows an example of the
このような燃料電池装置21においては、外装ケース2の内部に貯水タンク14を配置したことにより、燃料電池装置21の景観や配置場所等の問題が生じることが抑制できる。
In such a
さらに、外装ケース2の内部に貯水タンク14を収納したことから、燃料電池装置21の移動や設置を容易に行なうことができる。それにより、電力の供給を必要とする場所で、適宜燃料電池装置の運転を行なうことができる。
Further, since the water storage tank 14 is housed inside the
なお、図2においては、外装ケース2に、貯水タンク14に水を取り入れるための外部水取入口15が設けられている。それにより、貯水タンク14に貯水する水(水道水、水道水以外の水)を、外部水取入口15に注ぎ込むだけで、貯水タンク14に容易に貯水することができる。
In FIG. 2, the
また、例えば貯水タンク14に雨水を貯水する場合においては、雨水にさらされる場所に燃料電池装置21を配置する、または雨どいを外部水取入口15に接続するだけで雨水を貯水タンク14に貯水できる。それゆえ、水道水以外の水を貯水タンク14に容易に貯水することができる。
For example, when rainwater is stored in the water storage tank 14, the rainwater is stored in the water storage tank 14 simply by placing the
また、外部水取入口15は、貯水タンク14側より外装ケース2の外側に広がった形状とすることができる。外部水取入口15をこのような形状とすることにより、外部水取入口15から貯水タンク14に水を供給する場合に、外部水取入口15から水が飛び跳ねるといったことを抑制でき、貯水タンク14により水を供給しやすい燃料電池装置21とすることができる。
Moreover, the
また、水道水以外の水として、貯水タンク14に雨水を貯水する場合には、外部水取入口15が貯水タンク14側より外装ケース2の外側に広がった形状となっていることから、雨水を効率的に集めて貯水することができる。
Further, when rainwater is stored in the water storage tank 14 as water other than tap water, the
また、貯水タンク14に雨水を貯水する場合等においては、燃料電池装置21を雨水にさらされる場所等に配置することにより、雨水に含まれる不純物以外に、例えば落ち葉等が貯水タンク14の内部に入るおそれがある。それゆえ、外部水取入口15には、貯水タンク14の内部にゴミ等が入らないよう蓋体やフィルタ等を設けることもでき、多くの場合そのほうが好ましい。それにより、貯水タンク14にゴミ等が入ることを抑制することができる。
Further, when rainwater is stored in the water storage tank 14, the
さらに、貯水タンク14は所定の貯水量を超えた場合に、貯水タンク14より燃料電池装置21内に水が溢れた場合には、燃料電池装置21の故障の原因となるおそれがあるため、所定の貯水量を超えた水を燃料電池装置21の外部に排水することが好ましい。それゆえ、貯水タンク14に、所定の貯水量を超えた水を排水するための排水管16を設けることができる。それにより、貯水タンク14の水が溢れることを抑制(防止)でき、例えば、パワーコンディショナ等の補機が漏電し、燃料電池装置21が故障することを抑制できる。
Further, when the water storage tank 14 exceeds a predetermined amount of water, if the water overflows into the
図3は、水供給手段に水道水を供給するための水道水供給管17が接続され、水道水供給管17に、貯水タンク19に貯水された水を供給するための貯水タンク水供給管20が接続されている燃料電池装置31の一例を示したものである。なお、貯水タンク19は、モジュール収納室10(仕切板9に固定して)に配置されており、貯水タンク水供給管20は、貯水タンク19の底面に接続されている。
In FIG. 3, a tap
水蒸気改質法を用いる燃料電池装置31においては、燃料電池3の発電を安定とし、また燃料電池3(セルスタック6)の劣化を抑制するため、モジュール4(改質器5)に対し、一定かつ安定的に水を供給することが好ましい。
In the
それゆえ、水道のインフラが整備されている地域においては、水道水を優先的に使用することが好ましい。それにより、水供給手段に安定して水を供給することができることから、燃料電池の発電を安定的に行なうことができる。この場合に、水道水を貯水タンク19に貯水し、貯水タンク19より改質器5に対して水を供給することも考えられるが、貯水タンク19中には、場合によっては雨水等の水道水以外の水を貯水する場合がある。その場合、一定の基準で生成された水道水が汚れる、または貯水タンク19にゴミが入るおそれがあるため、水道水を使用する場合は、水道水単独で水供給手段に供給されることが好ましい。
Therefore, it is preferable to use tap water preferentially in an area where water supply infrastructure is established. Thereby, since water can be stably supplied to the water supply means, the fuel cell can generate power stably. In this case, it is conceivable that tap water is stored in the
なおこの場合においては、貯水タンク19は、水道水が断水等を生じ改質器5に対し水を供給できない場合に、緊急的に使用されるリザーブタンクとして機能することとなる。それにより、水道水が断水しても直ちに燃料電池3(改質器5)に水を供給することができない状態を回避することができることから、水道水が断水した場合でも、燃料電池装置31を直ちに停止させることを回避できる。
In this case, the
また、図3において水道水供給管17に貯水タンク水供給管20が接続されている。ここで、水道水供給管17および貯水タンク水供給管20のそれぞれが、水供給手段に接続される構成であってもかまわないが、水道水供給管17と貯水タンク水供給管20とを連結した形状とすることにより、水供給手段に接続される水供給管8を1本とすることができ、燃料電池装置31を小型化することができる。
In FIG. 3, a water tank
ところで、水道水供給管17から供給される水道水や貯水タンク19に貯水される水(水道水外の水等)には、シリカやその他不純物が含まれているため、これら不純物を含有する水(水蒸気)を改質器5に供給する場合には、改質器5内に配置される水供給管に不純物の析出がおこり水供給管が詰まることや、改質触媒が劣化する等のおそれがある。それゆえ、水道水供給管17や貯水タンク水供給管20に、改質器5に供給する水を純水にするための水処理装置18を設けることが好ましい。
By the way, since the tap water supplied from the tap
ここで、水処理装置18としては、水道水供給管17より供給される水道水を純水に処理する場合には、上述したような、活性炭フィルタ装置、逆浸透膜装置、イオン交換樹脂装置等が挙げられ、そのような水処理装置を適宜使用することができる。また、雨水等を貯水する貯水タンク19の水を使用する場合には、上記水処理装置18に貯水タンクの水を供給する前に、貯水タンク19の水を浄化することが好ましく、貯水タンク19や貯水タンク水供給管20に不純物除去手段(図示せず)を設けることが好ましい。そのような不純物除去手段としては、例えば抗菌剤やフィルタの他、浄化の対象となる物質等に合わせて適宜選択して用いることができる。
Here, as the
なお、水道水供給管17より供給される水道水を純水に処理するための水処理装置18は、水道水供給管17と貯水タンク水供給管20との接続部よりも、水ポンプ7側に設けることが好ましい。それにより、水道水供給管17より供給される水道水と貯水タンク水供給管20より供給される貯水タンク19に貯水されている水の両方を水処理装置18により処理することにより、純水を改質器5に供給することができ、燃料電池装置31を小型化することができる。
The
そして、図3に示した燃料電池装置31においては、制御装置24が、貯水タンク供給管20との接続部よりも上流側(水道側)の水道水供給管17において、水道水の供給が所定の水量を下回るかまたは水道水が供給されない場合に、貯水タンク19に貯水されている水を水供給手段に供給するよう制御する。
In the
上述したように、水道のインフラが整備されている場所に燃料電池装置を設置する場合においては、水道水を優先的に使用することが好ましいが、貯水タンク供給管20との接続部よりも上流側(水道側)の水道水供給管17において、水道水の供給量が所定の水量を下回る場合(取水制限等)や水道水が供給されない場合(断水)に、貯水タンク19に貯水された水を水供給手段に供給することにより、燃料電池装置31が停止することを抑制できる。
As described above, in the case where the fuel cell device is installed in a place where water supply infrastructure is maintained, it is preferable to use tap water preferentially, but upstream of the connection with the water
通常、制御装置24は、燃料電池3の発電に必要な量の水を水供給手段に供給すべく、水道水供給管17に設けられる給水弁(図示せず)を制御して、水供給手段に一定量の水道水を供給する。
Usually, the
それゆえ、給水弁が単に開閉を行なうだけの給水弁である場合に、給水弁を開いた際に水道水給水管17より所定量の水道水が供給されているかを確認するため、図3においては、貯水タンク供給管20よりも上流側の水道水供給管17に水圧センサ22を設けている。なおあわせて、貯水タンク水供給管20に給水弁(以降、貯水管給水弁とする)22を設けている。
Therefore, in the case where the water supply valve is a water supply valve that simply opens and closes, in order to confirm whether a predetermined amount of tap water is supplied from the tap
ここで、水圧センサ22は、貯水タンク供給管20よりも上流側の水道水供給管17を流れる水道水の水圧を測定し、その水圧情報を制御装置24に伝送する。制御装置24は、水圧センサ22より伝送される水圧情報が所定の範囲外となった場合(水道水の供給が不足した状態となった場合)に、貯水管給水弁20に、貯水タンク19に貯水されている水を流すよう信号を伝送する。それにより、水供給手段に対し継続的に水を供給することができ、燃料電池3の発電を安定に行なうことができる。
Here, the
なお、図3においては、貯水タンク供給管20よりも上流側の水道水供給管17を流れる水道水の水量を検知するにあたり、水圧センサ22を用いた例を示したが、水圧センサの他、水量計や水流れセンサ等を設けることも可能であり、その場合においても上述したのと同様に、これらのセンサ類で測定される情報に基づき、制御装置24が貯水管給水弁23を制御する。
In FIG. 3, an example in which the
また、例えば貯水管給水弁23に変わり、水道水供給管17と貯水タンク水供給管20との接続部分を三方弁とし、制御装置24に伝送される水道水の供給量の情報に基づき、三方弁を制御することにより、貯水タンク19に貯水されている水を供給することも可能である。
Further, for example, instead of the storage pipe
なお、上述した実施形態においては、水道水供給管17より供給される水道水および貯水タンク19に貯水されている水が、枯渇しないことが前提となる。
In the above-described embodiment, it is assumed that the tap water supplied from the tap
例えば、水道水を主たる水の供給源として使用する場合において、水圧センサ22により測定された水道水の水圧が、一定の水圧以下となった場合に、制御装置24より、貯水管給水弁23を開放する指令が伝送され、貯水タンク19に貯水されている水が燃料電池3(改質器5)に供給されることとなる。
For example, in the case where tap water is used as a main water supply source, when the water pressure of the tap water measured by the
しかしながら、貯水タンク19には一定量の水が貯水できるものの、貯水タンク19に追加的に水道水以外の水等が供給されない場合には、貯水タンク19が枯渇する場合がある。すなわち、この状態においては、水道水供給管17および貯水タンク19の両者が枯渇することとなる。
However, although a certain amount of water can be stored in the
この場合、燃料電池3(改質器5)に水が供給されないことにより、改質器5内に充填されている改質触媒に炭素が析出し、改質触媒の改質能力が著しく低下し、燃料電池3の発電効率が低下するおそれがある。さらには、燃料電池セルに炭素が析出し、燃料電池セルそのものが劣化や破損を引き起こすことにより、燃料電池3(燃料電池装置31)が故障するおそれがある。したがって、貯水タンク19の貯水量を監視しておくことが好ましい。
In this case, since water is not supplied to the fuel cell 3 (reformer 5), carbon is deposited on the reforming catalyst filled in the
それゆえ、例えば、貯水タンク19の水位が所定の下限水位を下回った場合に、警告信号を発信する警告装置を設けてもよい。この場合においては、貯水タンク19の貯水量が不足していることを警告信号により認識することができる。
Therefore, for example, a warning device that transmits a warning signal when the water level of the
そのような警告信号としては、例えば、貯水タンク19の貯水量が一定以下となった場合に音を鳴らすブザーや、貯水タンク19の貯水量が不足していることを示す表示機器、さらには貯水タンク19の貯水量が不足していることを携帯電話やパソコンなどのメールに送信する機器等を、適宜選択して使用することができる。
Such warning signals include, for example, a buzzer that sounds when the amount of water stored in the
以上、本発明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。 Although the present invention has been described in detail above, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications and improvements can be made without departing from the scope of the present invention.
例えば、貯水タンク12が別個に設けられている場合において、貯水タンク12に貯水される水が、貯水タンク12から溢れださないよう、貯水タンク12に排水管を設けることもできる。
For example, when the
さらに、上述したように、水道水供給管17および貯水タンク19の両者が枯渇する状況においては、例えば、燃料ガスの改質方法を水蒸気改質法から部分酸化改質法に切り替える、もしくは燃料電池3(燃料電池装置31)の発電を停止することが好ましい。
Furthermore, as described above, in a situation where both the tap
すなわち、貯水量検知手段13により検知された貯水量を制御装置24に伝送し、水道水の水圧情報および貯水量が一定の値を下回った場合には、制御装置24により、原燃料の改質方法を水蒸気改質法から部分酸化改質法に切り替えることができることが好ましい。
That is, when the stored water amount detected by the stored water
このような原燃料の改質方法を切り替える方法としては、例えば、制御装置24より水ポンプ7に停止命令を伝送し、ブロアー25に空気を改質器5に供給するように命令を伝送することにより、部分改質による原燃料の改質を行い、燃料電池3を継続して運転することができる。
As a method for switching the raw fuel reforming method, for example, a stop command is transmitted from the
また、原燃料の改質方法を、水蒸気改質法から部分酸化改質法に切り替えることにより、改質効率は低下するものの、燃料電池3に安定して改質ガス(燃料)を供給することができることから、改質器5や燃料電池3の劣化や故障を有効に防止することができる。
Further, by switching the raw fuel reforming method from the steam reforming method to the partial oxidation reforming method, the reforming efficiency is lowered, but the reformed gas (fuel) is stably supplied to the
また、制御装置24により、燃料電池3(燃料電池装置31)の発電を停止した場合には、改質器5や燃料電池3の劣化や故障を有効に防止することができる。
Moreover, when the power generation of the fuel cell 3 (fuel cell device 31) is stopped by the
1、21、31:燃料電池装置
2:外装ケース
3:燃料電池
4:燃料電池モジュール
5:改質器
6:燃料電池セルスタック
7:水ポンプ
8:水供給管
9:支持板
10:モジュール収納室
11:補機収納室
12、14、19:貯水タンク
13:貯水量検知手段
15:外部水取入口
16:排水管
17:水道水供給管
18:水処理装置
20:貯水タンク水供給管
22:水圧センサ
23:貯水管給水弁
24:制御装置
1, 21, 31: Fuel cell device 2: Exterior case 3: Fuel cell 4: Fuel cell module 5: Reformer 6: Fuel cell stack 7: Water pump 8: Water supply pipe 9: Support plate 10: Module storage Chamber 11: Auxiliary
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