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公開番号2025155631
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-10-14
出願番号2024177415
出願日2024-10-09
発明の名称燃料電池システム
出願人株式会社アイシン
代理人弁理士法人アイテック国際特許事務所
主分類H01M 8/04 20160101AFI20251002BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】燃料オフガスから水蒸気を良好に除去すると共にシステムの小型化を図る。
【解決手段】燃料電池システムは、燃料電池スタックとモジュールケースとを含む複数の発電モジュールと、複数の発電モジュールに燃料ガスを供給する複数の燃料供給ラインを含む複数の燃料供給系と、複数の発電モジュールから排出される燃料オフガスをそれぞれの熱交換器に通過させた後、対応する燃料供給ラインに還流させる複数の還流ラインを含む複数の循環系と、複数の循環系において対応する熱交換器で燃料オフガスに含まれる水蒸気が凝縮することで得られた凝縮水を蓄える複数の凝縮水タンクと、複数の発電モジュールと複数の燃料供給系と複数の凝縮水タンクとを支持するフレームと、を備える。複数の凝縮水タンクは、フレームにおける複数の発電モジュールの設置位置よりも下方に画成される空間内に設置される。
【選択図】図2
特許請求の範囲【請求項１】
アノードに供給される燃料ガスとカソードに供給される酸化剤ガスとにより発電する燃料電池スタックと、当該燃料電池スタックを収容する断熱性のモジュールケースと、をそれぞれに含む複数の発電モジュールと、
前記複数の発電モジュールのそれぞれに燃料ガスを供給する複数の燃料供給ラインを含む複数の燃料供給系と、
前記複数の発電モジュールのそれぞれから排出される燃料オフガスをそれぞれの熱交換器に通過させた後、対応する前記燃料供給ラインに還流させる複数の還流ラインを含む複数の循環系と、
前記複数の循環系のそれぞれにおいて対応する前記熱交換器で燃料オフガスに含まれる水蒸気が凝縮することで得られた凝縮水を蓄える複数の凝縮水タンクと、
前記複数の発電モジュールと前記複数の燃料供給系と前記複数の凝縮水タンクとを支持するフレームと、
を備え、
前記複数の凝縮水タンクは、前記フレームにおける前記複数の発電モジュールの設置位置よりも下方に画成される空間内に設置される、
燃料電池システム。
続きを表示（約 670 文字）【請求項２】
請求項１に記載の燃料電池システムであって、
前記複数の凝縮水タンクは、前記複数の燃料供給系の下方に位置するように設置される、
燃料電池システム。
【請求項３】
請求項２に記載の燃料電池システムであって、
前記複数の燃料供給系は、それぞれ対応する前記発電モジュールと横方向に並ぶように設置され、
前記複数の凝縮水タンクは、前記複数の燃料供給系の下方において横方向に並ぶように設置される、
燃料電池システム。
【請求項４】
請求項１ないし３いずれか１項に記載の燃料電池システムであって、
前記複数の凝縮水タンクに接続される複数の凝縮水ラインを備え、
前記複数の循環系は、それぞれ、対応する前記発電モジュールから排出される燃料オフガスが流れる燃料オフガスラインと、前記燃料オフガスラインに設けられる前記熱交換器と、前記燃料オフガスラインにおける前記熱交換器の下流側と対応する前記燃料供給ラインとに接続される還流ラインと、を含み、
前記複数の凝縮水ラインは、それぞれ対応する前記循環系の燃料オフガスラインにおける前記熱交換器の下流側の分岐点から分岐して対応する前記凝縮水タンクに接続され、
前記複数の凝縮水ラインは、それぞれ対応する前記分岐点から下方に延出され、
前記複数の燃料オフガスラインは、それぞれの前記凝縮水ラインとの前記分岐点から上方に延出されて対応する前記還流ラインに接続される、
燃料電池システム。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本明細書は、燃料電池システムについて開示する。
続きを表示（約 2,300 文字）【背景技術】
【０００２】
従来、この種の燃料電池システムとしては、セルスタックと、セルスタックおよび燃焼器を収容する高温ハウジングと、燃料ガスポンプの作動によりセルスタックに燃料ガスを供給する燃料ガス供給流路と、セルスタックからの燃料オフガスを高温ハウジング外へ導いた後、再び高温ハウジング内に導入して燃焼器に供給する燃料オフガス送給流路と、燃料オフガス送給流路の中間部位（高温ハウジングの外）に配設された第２熱交換器と、燃料オフガス送給流路の第２熱交換器の下流側から分岐して燃料ガス供給流路における燃料ガスポンプと第２絞り部材との間に接続されるリサイクル流路と、リサイクル流路に設けられたリサイクル弁と、を備えるものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。この燃料電池システムでは、セルスタックからの燃料オフガスは、第２熱交換器にて冷却された後に燃焼器に送給され、第２熱交換器から燃焼器に送給される燃料オフガスの一部は、燃料ガスポンプの作動により発生する負圧によりリサイクル流路を通して燃料ガス供給流路に戻される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特許７２２１６４１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
燃料電池スタックからの燃料オフガスを熱交換器に通過させて燃料供給ラインに還流させる場合、燃料電池スタックの発電効率を良好にするため、還流させる燃料オフガスに含まれる水蒸気をできる限り少なくすることが望ましい。また、システムの出力を増大させるために複数の発電モジュールを連結する場合、燃料オフガスに含まれる水蒸気を少なくすることに加えて、システムの小型化することも要請される。
【０００５】
本開示は、燃料オフガスを熱交換器に通過させて燃料供給ラインに還流させるものにおいて、還流させる燃料オフガスから水蒸気を良好に除去すると共にシステムの小型化を図ることを主目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本開示は、上述の主目的を達成するために以下の手段を採った。
【０００７】
本開示の燃料電池システムは、
アノードに供給される燃料ガスとカソードに供給される酸化剤ガスとにより発電する燃料電池スタックと、当該燃料電池スタックを収容する断熱性のモジュールケースと、をそれぞれに含む複数の発電モジュールと、
前記複数の発電モジュールのそれぞれに燃料ガスを供給する複数の燃料供給ラインを含む複数の燃料供給系と、
前記複数の発電モジュールのそれぞれから排出される燃料オフガスをそれぞれの熱交換器に通過させた後、対応する前記燃料供給ラインに還流させる複数の還流ラインを含む複数の循環系と、
前記複数の循環系のそれぞれにおいて対応する前記熱交換器で燃料オフガスに含まれる水蒸気が凝縮することで得られた凝縮水を蓄える複数の凝縮水タンクと、
前記複数の発電モジュールと前記複数の燃料供給系と前記複数の凝縮水タンクとを支持するフレームと、
を備え、
前記複数の凝縮水タンクは、前記フレームにおける前記複数の発電モジュールの設置位置よりも下方に画成される空間内に設置される、
ことを要旨とする。
【０００８】
この本開示の燃料電池システムは、複数の発電モジュールと複数の発電モジュールのそれぞれに燃料ガスを供給する燃料供給系とを備えるものにおいて、各発電モジュールからの燃料オフガスをそれぞれの熱交換器に通過させた後、対応する燃料供給系の燃料供給ラインに還流させる複数の還流ラインと、それぞれの熱交換器で発生した凝縮水を蓄える複数の凝縮水タンクと、複数の発電モジュールと複数の燃料供給系と複数の凝縮水タンクとを支持するフレームと、を有する。そして、複数の凝縮水タンクは、フレームにおける複数の発電モジュールの設置位置よりも下方に画成される空間内に設置される。これにより、熱交換器で生成された凝縮水を凝縮水タンクに流れ易くして、燃料オフガスに含まれる水蒸気を良好に除去することができる。加えて、複数の凝縮水タンクを限られたスペースに効率よく配置することができ、システム全体を小型化することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
複数の燃料電池ユニットを含む燃料電池システムの外観斜視図である。
燃料電池ユニットの内部斜視図である。
燃料電池ユニットのフレームを除く内部斜視図である。
燃料電池ユニットの内部正面図である。
燃料電池ユニットのフレームを除く内部正面図である。
燃料電池ユニットの内部側面図である。
燃料電池ユニットのフレームを除く内部側面図である。
燃料電池ユニットの部分拡大図である。
燃料電池システムの概略構成図である。
燃料ブロワサブアセンブリの外観斜視図である。
エアブロワサブアセンブリの外観斜視図である。
凝縮水タンクサブアセンブリの外観斜視図である。
他の実施形態に係る燃料電池システムの一部の構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本開示を実施するための形態について図面を参照しながら説明する。
（【００１１】以降は省略されています）

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