JP2004200078A

JP2004200078A - 液体貯留タンク

Info

Publication number: JP2004200078A
Application number: JP2002368827A
Authority: JP
Inventors: Eishin Kameda; 英信亀田
Original assignee: Calsonic Kansei Corp
Current assignee: Marelli Corp
Priority date: 2002-12-19
Filing date: 2002-12-19
Publication date: 2004-07-15

Abstract

【課題】システムの停止時には水の循環経路内の水をタンクに集合させておき、システムの作動時にはタンク内で凍結した水を融解しつつ水の循環経路に供給することにより、システムの迅速な作動を可能とする液体貯留タンクを提供する。
【解決手段】液体の循環システム１００の作動停止に伴ってシステム１００内の液体Ｗを集合してタンク本体２０に貯留し、タンク本体２０内の凍結した液体を加熱手段３０で融解し、加熱手段３０により融解する度にタンク本体２０内の液体を導入して補助タンク４０に貯留し、供給手段５０によって補助タンク４０内の液体をシステム１００の作動時に供給することにより、融解した液体を迅速に供給してシステム１００の作動タイミングを早くし、また、システム１００内の液体を再利用しての作動が可能となり、システム１００内に氷塊の存在を無くしてシステム１００を損壊することなく円滑に作動させる。
【選択図】図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、貯留した液体が凍結した場合に、その凍結した液体を積極的に融解して用いるようにした液体貯留タンクに関する。
【０００２】
【従来の技術】
特許文献１に開示された燃料電池システムでは、燃料電池本体の空気極に加湿器を通して空気を供給するとともに、燃料極に燃料改質器によってメタノールから取り出した水素を供給し、空気中の酸素と水素とを化学反応させて電気を取り出すようになっている。
【０００３】
このとき、前記加湿器および前記燃料改質器には水タンクに貯留した水を供給するようになっており、加湿器は燃料電池本体に供給する空気に水を噴霧し、また、燃料改質器はメタノールと水を高温下で反応させて水素ガスを生成するようになっている。
【０００４】
ところで、前記加湿器に供給した水や電気を発生させる際に生成される純水は、通常（例えば、特許文献１参照）回収して前記水タンクに貯留するようになっており、このように水（水分を含む）を循環させることにより、その都度、水を供給することなく燃料電池システムを作動させることが可能となっている。
【０００５】
【特許文献１】
特開２０００−２０８１６０号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、寒冷時等にあって水タンクに貯留した水が凍結すると、加湿器および燃料改質器に水を供給できなくなるため、燃料電池システムを始動できなくなってしまう。
【０００７】
このため、前記特開２０００−１４９９７０号公報の燃料電池システムでは、水タンクにヒータを備えた補助タンクを設け、水が凍結している場合の始動時には凍結した水をヒータで融解して、補助タンクから融解した水を加湿器および燃料改質器に供給するようになっている。
【０００８】
ところが、タンク内の水が凍結する寒冷条件下では、燃料電池システムの水循環経路に残留した水も凍結することになり、補助タンク内の水を融解するのみでは燃料電池システムを作動することができない。
【０００９】
このため、特願平１０−７２４１４号公報には、水が凍結する恐れのある温度条件時に水の循環経路内に残留する水をタンク内に戻すとともに、このタンク内の水を外部に排出することにより、燃料電池システム内に水が残存しないようにして凍結を防止するようにしたものが提案されている。
【００１０】
しかし、このように水の循環経路内から水を排除する場合は、寒冷条件下では燃料電池システムを作動する度に新たな水をタンク内に補給する必要があり、特に車両の燃料電池システムとして用いるには、水の確保に著しい困難性を伴ってしまう。
【００１１】
そこで、本発明はかかる従来の課題に鑑みて、システムの停止時には水の循環経路内の水をタンクに集合させておき、システムの作動時にはタンク内で凍結した水を融解しつつ水の循環経路に供給することにより、システムの迅速な作動を可能とする液体貯留タンクを提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明にあっては、凍結し得る液体の循環システムに設けられ、このシステムの作動停止に伴ってシステム内の液体を集合して貯留するタンク本体と、
このタンク本体内の凍結した液体を融解する加熱手段と、
この加熱手段により融解する度にタンク本体内の液体を導入して貯留する補助タンクと、
この補助タンク内の液体をシステムの作動時にシステム内に供給する供給手段と、を備えたことを特徴としている。
【００１３】
請求項２の発明にあっては、請求項１に記載の液体貯留タンクにおいて、タンク本体に溜まった液体の温度を検出する温度検出手段と、タンク本体と補助タンクとの間に設けた開閉手段と、温度検出手段の検出値が第１の基準温度に達したときに開閉手段を開放して、タンク本体から補助タンクへの液体通過を許容する制御手段と、を備えたことを特徴としている。
【００１４】
請求項３の発明にあっては、請求項１または２に記載の液体貯留タンクにおいて、タンク本体には、少なくともそれの下部に、下方に向かって縮径する錐状部分を設け、その錐状部分の下端部に補助タンクに連通する液体排出口を設けたことを特徴としている。
【００１５】
請求項４の発明にあっては、請求項３に記載の液体貯留タンクにおいて、錐状部分の上方には、この錐状部分の上端から連続する広口部分を設けたことを特徴としている。
【００１６】
請求項５の発明にあっては、請求項３または４のいずれかに記載の液体貯留タンクにおいて、加熱手段を、錐状部分の形成範囲内の所定位置から下方部分に配置した下方加熱手段と、この下方加熱手段から上方部分に配置した上方加熱手段と、を備えて構成し、
上方加熱手段は、上方および下方の両加熱手段によって融解した液体が第２の基準温度に達した時点で加熱を停止することを特徴としている。
【００１７】
請求項６の発明にあっては、請求項５に記載の液体貯留タンクにおいて、下方加熱手段は、タンク本体の液体排出口に設けた排出液加熱手段を含むことを特徴としている。
【００１８】
請求項７の発明にあっては、請求項６に記載の液体貯留タンクにおいて、開閉手段を、前記排出液加熱手段の近傍に配置したことを特徴としている。
【００１９】
請求項８の発明にあっては、請求項１〜７のいずれかに記載の液体貯留タンクにおいて、制御手段は、タンク本体内に凍結した液体が残存する間は、タンク本体内に所定量の融解した液体が残存するように開閉手段を制御することを特徴としている。
【００２０】
請求項９の発明にあっては、請求項１〜８のいずれかに記載の液体貯留タンクにおいて、タンク本体の側壁を滑らかな曲面、若しくは球面で形成したことを特徴としている。
【００２１】
【発明の効果】
請求項１に記載の発明によれば、システムの作動停止に伴ってシステム内の液体がタンク本体に集合して貯留されるようになっており、このタンク本体内で液体が凍結すると、この凍結した液体を加熱手段によって融解して、融解する度に補助タンクに貯留して供給手段によってシステム内に供給するようにしたので、融解した液体を迅速にシステムに供給することができるとともに、システム内の液体を再利用して作動させることができるため、システムを作動する度に新たな液体を外方から供給するという煩わしさが無くなる。
【００２２】
このとき、システム内の液体はシステムの作動停止時にタンク本体内に集合させてあるため、システム内で液体が凍結するのを防止できるとともに、補助タンクから供給した液体によってシステムの作動タイミングを早くできるようになり、また、システムの停止時には純水の循環経路から純水が排除されていることから、始動時にこの循環経路に氷塊の存在を無くして、システムを損壊することなく円滑に作動させることができる。
【００２３】
請求項２に記載の発明によれば、請求項１の発明の効果に加えて、タンク本体に溜まった液体が加熱手段の加熱によって第１の基準温度に達したときに、制御手段により開閉手段を開放してタンク本体から補助タンクに液体を通過させるようになっているため、この補助タンクから第１の基準温度、つまり再凍結されない程度の温度に達した液体をシステムに供給することができるため、寒冷条件下でシステムに供給した液体が再凍結するのを防止して円滑な作動が可能となる。
【００２４】
請求項３に記載の発明よれば、請求項１，２の発明の効果に加えて、タンク本体の下部に錐状部分を設けたので、加熱手段で融解した液体を錐状部分の側壁を伝って下方の縮径部分に集中して集めることができるため、融解した液体を効率良く取り出すことが可能となって、補助タンクにシステムを作動するに必要な液体量を迅速に集めることができる。
【００２５】
請求項４に記載の発明によれば、請求項３の発明の効果に加えて、錐状部分の上方に広口部分を設けたので、タンク本体内で凍結した液体は加熱手段によって錐状部分および広口部分の内側形状に略沿って融解されるため、錐状部分内の凍結した液体の周囲が融解してタンク本体の側壁との間に隙間が生じた場合にも、広口部分の凍結した液体が錐状部分の傾斜した側壁の上端部に引っ掛かって落下を阻止し、その隙間に融解した液体を溜めることができるため、その隙間に溜めた液体を加熱手段によって効率良く加熱することができる。
【００２６】
請求項５に記載の発明よれば、請求項３，４の発明の効果に加えて、加熱手段を下方加熱手段と上方加熱手段とを備えて構成して、上方加熱手段による加熱を、融解した液体が第２の基準温度に達した時点で停止したので、タンク本体内で凍結した液体は、上方加熱手段に対応する部分を錐状部分の上方に残した状態で、下方加熱手段に対応する部分を融解して錐状部分の下部に液体を積極的に溜めることができ、そして、この溜めた液体を下方加熱手段によって効率良く加熱することができるため、凍結を避けるに十分な前記第１の基準温度まで迅速に上昇させることができる。
【００２７】
請求項６に記載の発明よれば、請求項５の発明の効果に加えて、タンク本体の液体排出口に設けた排出液加熱手段によって、タンク本体の下部に溜めた液体を更に加熱するとともに、補助タンクに供給する液体を更に加熱して、補助タンクに貯留する液体の温度を上昇させることができるため、システムを更に円滑に作動させることができるとともに、補助タンクに供給するタンク本体内の液体温度がより低い状態でも補助タンクに供給きるため、タンク本体の加熱手段を加熱作動してから液体をシステムに供給するタイミングを早めて、システムの作動を更に迅速に行うことができる。
【００２８】
請求項７に記載の発明よれば、請求項６の発明の効果に加えて、開閉手段が排出液加熱手段の近傍に配置されることにより、開閉手段が凍結している場合は排出液加熱手段の熱によっていち早く解凍して、その作動が可能となるため、迅速なシステムの作動が可能となる。
【００２９】
請求項８に記載の発明よれば、請求項１〜７の発明の効果に加えて、タンク本体内に凍結した液体が残存する間は、開閉手段を制御してタンク本体内に所定量の融解した液体が残存するようにしたので、タンク本体内で融解した液体の温度を効率良く上昇させることができる。
【００３０】
請求項９に記載の発明よれば、請求項１〜８の発明の効果に加えて、タンク本体の側壁を滑らかな曲面、若しくは球面で形成したので、タンク本体の側壁に略沿って外周から解凍途中にあるタンク本体内の凍結した液体、つまり氷塊が、振動等により移動してタンク本体の側壁に衝接した場合にも、その衝接面が滑らかであるため、側壁に与える衝撃を抑制してタンク本体の耐久性を向上することができる。
【００３１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を添付図面を参照して詳細に説明する。
【００３２】
図１〜図４は本発明の液体貯留タンクの基本的構造を示す実施形態で、図１は液体貯留タンクを用いた燃料電池システムの全体概略図、図２は液体貯留タンクの側面半断面図、図３は液体貯留タンクの排出口に設けた排出液加熱手段の拡大平面図、図４は図２中Ａ−Ａ線に沿った断面図である。
【００３３】
この実施形態の液体貯留タンクは、図１に示すように液体の循環システムとしての燃料電池システム１００に用いられる純水タンク１０である場合に例をとって説明し、この純水タンク１０で貯留する液体としての純水Ｗは、氷点下での寒冷時に燃料電池システム１００の作動を停止した状態で凍結するものとする。
【００３４】
図１に示す燃料電池システム１００は、燃料電池本体であるＦＣスタック１１０を備え、このＦＣスタック１１０は、圧縮水素タンク１２０から供給する水素を導入する燃料極１１１と、外方から取り入れた空気を導入する空気極１１２とを備え、これら燃料極１１１と空気極１１２に導入した水素と空気中の酸素とを、水の電気分解の逆の原理を利用して化学反応させることにより発電するシステムとなっている。
【００３５】
尚、この実施形態に示す燃料電池システム１００は、燃料として圧縮水素タンク１２０から供給される純水素を用いたものであり、この水素を改質装置を用いることなく直接燃料極１１１に供給するようになっている。
【００３６】
ＦＣスタック１１０では、水素と酸素の化学反応による発電に伴って純水Ｗが生成され、この純水Ｗを液体貯留タンクとしての純水タンク１０に貯留するようになっており、この純水タンク１０の純水Ｗは、ＦＣスタック１１０に導入する水素および空気を加湿する加湿器１３０に供給するようになっている。
【００３７】
また、加湿器１３０に供給した純水Ｗは、ＦＣスタック１１０で水素と酸素が化学反応した際に生成される前記純水Ｗとともに純水タンク１０に回収されることになる。
【００３８】
尚、加湿器１３０に供給した純水Ｗは、化学反応により生成した純水ＷとともにＦＣスタック１１０から排出する排気中に気体状態で混入されており、この排気を図外の凝縮器に通すことにより液化して回収され、純水タンク１０から加湿器１３０およびＦＣスタック１１０を循環する経路が構成される。勿論、余剰純水Ｗは適宜放出される。
【００３９】
前記ＦＣスタック１１０には、発電時に発生する熱を除去する熱交換器１１３が設けられ、この熱交換器１３とラジエータ１４０とを結ぶ冷却回路１４１に冷却媒体としての不凍液を循環するようになっており、この冷却回路１４１は前記純水タンク１０を巡らせて熱交換するようになっている。
【００４０】
尚、図１中、細い実線αは空気の流通経路、一点鎖線βは水素の流通経路、太い破線γは冷却回路１４１の不凍液の流通経路、太い実線δは加湿用の純水Ｗの流通経路を示す。
【００４１】
前記純水タンク１０は、図２，図３に示すように、前記燃料電池システム１００の作動停止に伴ってシステム内の純水Ｗを集合して貯留するタンク本体２０と、このタンク本体２０に設けた加熱手段としての電熱ヒータ３０と、タンク本体２０内の純水Ｗを貯留する補助タンク４０と、この補助タンク４０内の純水Ｗをシステム１００の作動時に加湿器１３０（図１参照）に供給する供給手段としてのポンプユニット５０と、を備えて構成してある。
【００４２】
前記タンク本体２０には、このタンク本体２０に溜まった純水Ｗの温度を検出する温度検出手段としての温度センサー６０と、タンク本体２０と補助タンク５０との間に設けた開閉手段としての電磁弁６１と、温度センサー６０の検出値が第１の基準温度に達したときに電磁弁６１を開放して、タンク本体２０から補助タンク４０への純水Ｗの通過を許容する制御手段６２と、を設けてある。
【００４３】
前記温度センサー６０で検出する第１の基準温度は、寒冷時にあって補助タンク４０から燃料電池システム１００に純水Ｗを供給した場合にも、燃料電池システム１００内で純水Ｗが再凍結するのを防止できる温度で、この実施形態では４゜Ｃ程度を設定してある。
【００４４】
前記タンク本体２０は、燃料電池システム１００内の純水Ｗを全て収容できる容量を持った大きさに形成され、このタンク本体２０の下部に設けられて下方に向かって縮径する錐状部分２１と、この錐状部分２１の上方に設けられてこの錐状部分２１の上端から連続して上方に立ち上がる広口部分２２とで構成し、錐状部分２１の下端部には補助タンク５０に連通する排出口２３を設けて、この排出口２３は前記電磁弁６１を設けた排出管２４を介して補助タンク５０に連通する。
【００４５】
また、タンク本体２０は図４に示すように滑らかな曲面を持った断面円形状に形成してあり、前記錐状部分２１は円錐状となり、また、前記広口部分２２は円筒状となっており、広口部分２２の上端開放口は天板２６によって閉塞してある。
【００４６】
前記電熱ヒータ３０は、錐状部分２１の形成範囲内の所定位置から下方部分に配置した下方加熱手段としての下方ヒータ３１と、この下方ヒータ３１から上方部分に配置した上方加熱手段としての上方ヒータ３２とによって構成してある。
【００４７】
下方ヒータ３１は、錐状部分２１の側壁２１ａの略下半部内周に取り付けた第１ヒータ３１ａと、前記排出口２３に取り付けた排出液加熱手段としての図３に示す格子状ヒータ３１ｂと、によって構成するとともに、上方ヒータ３２は、前記錐上部分２１の側壁２１ａの略上半部内周に取り付けた第２ヒータ３２ａと、前記広口部分２２の側壁２２ａの内周に取り付けた第３ヒータ３２ｂと、によって構成してある。
【００４８】
ここで、タンク本体２０内の純水Ｗが凍結している場合に、上方ヒータ３２は、下方ヒータ３１によって融解した純水Ｗが第２の基準温度に達した時点で加熱を停止するようになっており、この場合の第２の基準温度は、凍結した純水Ｗ（以下、氷塊Ｗｂと称する）が融解を開始する時の温度（０゜Ｃ以上）に設定してある。
【００４９】
つまり、寒冷条件下で燃料電池システム１００の図外の作動スイッチをＯＮした際に、まず、第１ヒータ３１ａおよび格子状ヒータ３１ｂからなる下方ヒータ３１と、第２，第３ヒータ３２ａ，３２ｂからなる上方ヒータ３２とからなる全体の電熱ヒータ３０を起動して発熱させ、氷塊Ｗｂを外周部から融解させてタンク本体２０の壁面２１ａ，２２ａから剥離させた後、温度センサー６０によって第２の基準温度（０゜Ｃ以上）を検出、つまり、氷塊Ｗｂの融解を検出した時点で、上方ヒータ３２の第２，第３ヒータ３２ａ，３２ｂによる加熱を停止するようになっている。
【００５０】
また、この実施形態では温度センサー６０が第３の基準温度（１０゜Ｃ以上）を検出した時には、氷塊Ｗｂが全て融解したと判断して、第１ヒータ３１ａ，格子状ヒータ３１ｂおよび第２，第３ヒータ３２ａ，３２ｂの全ての電熱ヒータ３０による加熱を停止するようになっている。
【００５１】
ところで、前記温度センサー６０は前記格子状ヒータ３１ｂから距離Ｈだけ上方に離隔した部分の水温を検出するとともに、前記電磁弁６１の弁部６１ａは格子状ヒータ３１ｂの近傍となる距離Ｄだけ下方に離隔した位置に設けてあり、距離Ｈは起動時に必要量の水かさとなる高さに設定するとともに、距離Ｄは格子状ヒータ３１ｂの熱を前記弁部６１ａに伝達できる範囲に設定してある。
【００５２】
また、電磁弁６１を開閉制御する前記制御手段６は、タンク本体２０内に氷塊Ｗｂが残存する間は、タンク本体２０内に所定量の融解した液体が残存するように電磁弁６１を制御するようになっている。
【００５３】
補助タンク４０は、前記ポンプユニット５０のポンプおよびストレーナを収容するとともに、燃料電池システム１００の始動時に必要な純水Ｗの量を貯留できる容量を持った大きさに形成され、この補助タンク４０の底面４０ａのポンプユニット５０から離隔する一部には、補助タンク４０内の残留水を集めて貯留する凹部４１を形成してある。
【００５４】
また、前記補助タンク４０には圧縮空気の導入パイプ４２を接続し、この導入パイプ４２を圧縮空気バルブ４３によって開閉するとともに、前記凹部４１の底部と前記ポンプユニット５０の吐出パイプ５１とを連通するパージパイプ４４を設け、このパージパイプ４４をパージバルブ４５によって開閉するようになっている。
【００５５】
そして、燃料電池システム１００の作動を停止した場合に、ポンプユニット５０を停止するとともに、前記電磁弁６１を閉弁してタンク本体２０からの液体流入を遮断した後、圧縮空気バルブ４３とパージバルブ４５を開弁し、導入パイプ４２から補助タンク４０内に導入した圧縮空気をパージパイプ４４および吐出パイプ５１に供給するようになっている。
【００５６】
この場合、前記圧縮空気により補助タンク４０から純水Ｗの循環経路に残存する純水Ｗを押し出して、タンク本体２０の上部に連通する純水Ｗの導入管２５からタンク本体２０内に取り込んで貯留しておくようになっている。
【００５７】
（作用）
以上の構成により本実施形態の純水タンク１０にあっては、燃料電池システム１００の作動停止に伴って、ポンプユニット５０を停止するとともに電磁弁６１を閉弁して、補助タンク４０に導入パイプ４２から圧縮空気を導入することにより、純水の循環経路内の純水Ｗをタンク本体２０内に集合させて貯留するようになっており、寒冷時にあってこのタンク本体２０内で純水Ｗが凍結すると、この氷塊Ｗｂを電熱ヒータ３０によって融解し、融解する度に純水Ｗを補助タンク４０に貯留する。
【００５８】
そして、前記補助タンク４０内に貯留した純水Ｗは、ポンプユニット５０によって燃料電池システム１００内、つまり加湿器１３０に供給することができるため、燃料電池システム１００の迅速な作動を可能とする。
【００５９】
また、燃料電池システム１００内に形成される純水Ｗの循環経路の純水Ｗを再利用して作動させることができるため、燃料電池システム１００を作動する度に新たな純水Ｗを供給するという煩わしさが無くなる。
【００６０】
このとき、燃料電池システム１００内の純水Ｗは、燃料電池システム１００の作動停止時にタンク本体２０内に集合させてあるため、前記燃料電池システム１００内で純水Ｗが凍結するのを防止できるとともに、補助タンク４０から供給する融解した純水Ｗによって燃料電池システム１００を迅速に作動できるようになり、また、停止時には燃料電池システム１００内の純水Ｗが排除されていることから、始動時に燃料電池システム１００内に氷塊が存在しないため、燃料電池システム１００を損壊することなく円滑に作動することができる。
【００６１】
また、電熱ヒータ３０の加熱によって氷塊Ｗｂの一部を融解してタンク本体２０に溜まった純水Ｗが第１の基準温度（略４゜Ｃ）に達したときに、制御手段６２により電磁弁６１を開弁してタンク本体２０から補助タンク４０に純水Ｗを通過させるようになっているため、この補助タンク４０には、氷塊Ｗｂを融解して第１の基準温度（略４゜Ｃ）に達する度にその純水Ｗを導入して貯留させることができる。
【００６２】
このため、補助タンク４０から第１の基準温度、つまり再凍結されない温度に達した純水Ｗを、いち早く燃料電池システム１００に供給して迅速な作動を可能とする。
【００６３】
また、寒冷条件下で燃料電池システム１００に供給した純水Ｗが再凍結するのを防止して円滑な作動を可能とするとともに、ポンプユニット５０が凍結した場合にも、第１の基準温度（略４゜Ｃ）以上となった補助タンク４０内の純水Ｗでいち早く融解して迅速な稼働が可能となる。
【００６４】
更に、タンク本体２０の下部に錐状部分２１を設けたので、電熱ヒータ３０で融解した純水Ｗを錐状部分２１の側壁２１ａを伝って下方の縮径部分に集中して集めることができるため、融解した純水Ｗを排出口２３から効率良く取り出すことが可能となって、補助タンク４０には燃料電池システム１００を作動するに必要な純水Ｗ量を迅速に集めることができる。
【００６５】
更にまた、錐状部分２１の上方に広口部分２２を設けたので、タンク本体２０内で氷塊Ｗｂは電熱ヒータ３０によって錐状部分２１および広口部分２２の内側形状に略沿って融解されるため、錐状部分２１内の氷塊Ｗｂの周囲が融解してタンク本体２０の側壁２１ａ，２２ａとの間に隙間δ（図２参照）が生じた場合にも、広口部分２２内の大径となった氷塊Ｗｂが錐状部分２１の傾斜した側壁２１ａの上端部に引っ掛かって落下を阻止することができる。
【００６６】
このため、錐状部分２１内の氷塊Ｗｂは、側壁２１ａとの間の隙間δに融解した純水Ｗを溜めることができるため、その隙間δに溜めた純水Ｗを第１，第２ヒータ３１ａ，３２ａによって効率良く加熱して、第１の基準温度にいち早く到達させることができる。
【００６７】
また、氷塊Ｗｂの落下を阻止できることにより、氷塊Ｗｂの荷重が排出口２３に設けた格子状ヒータ３１ｂに作用するのを防止して、この格子状ヒータ３１ｂの損壊を避けることができる。
【００６８】
更に、上方ヒータ３２による加熱を、融解した純水Ｗが第２の基準温度（０゜Ｃ以上）に達した時点で停止するようにしたので、タンク本体２０内の氷塊Ｗｂは上方ヒータ３２に対応する部分を錐状部分２１の上方に残した状態で、下方ヒータ３１に対応する部分を融解して、錐状部分２１の下部に純水Ｗを積極的に溜めることができる。
【００６９】
このため、錐状部分２１に溜めた純水Ｗを下方ヒータ３１によって効率良く加熱することができるため、凍結を避けるに十分な前記第１の基準温度（略４゜Ｃ）まで迅速に上昇させることができる。
【００７０】
更にまた、タンク本体２０の純水Ｗの排出口２３に設けた格子状ヒータ３１ｂによって、タンク本体２０の下部に溜めた純水Ｗを更に加熱するとともに、補助タンク４０に供給する純水Ｗを更に加熱することができるため、補助タンク４０に貯留する純水Ｗの温度を更に上昇させることができるため、燃料電池システム１００の更なる円滑作動を可能とするとともに、補助タンク４０に供給するタンク本体２０内の純水Ｗ温度がより低い状態でも補助タンク４０に供給きるため、タンク本体２０の電熱ヒータ３０を加熱作動してから純水Ｗを燃料電池システム１００にいち早く供給して、燃料電池システム１００の作動タイミングを更に早めることができる。
【００７１】
また、タンク本体２０と補助タンク４０との間に設けた電磁弁６１の弁体６１ａを前記格子状ヒータ３１ｂの近傍に配置したので、弁体６１ａが凍結している場合は、格子状ヒータ３１ｂの熱によっていち早く解凍してその作動が可能となるため、迅速な燃料電池システム１００の作動が可能となる。
【００７２】
更に、タンク本体２０内に氷塊Ｗｂが残存する間は、電磁弁６１を制御してタンク本体２０内に所定量の融解した純水Ｗが残存するようにしたので、タンク本体２０内で融解した純水Ｗの温度を効率良く上昇させることができる。
【００７３】
更にまた、タンク本体２０を滑らかな曲面となる断面円形状に形成したので、タンク本体２０内の氷塊Ｗｂがある程度融解した状態では、図４中２点鎖線に示すように融解した氷塊Ｗｂも断面円形状となるため、振動等により氷塊Ｗｂが移動してタンク本体２０の側壁に衝接した場合に、その衝接面が滑らかであるため、側壁２１ａ，２２ａに与える衝撃を抑制してタンク本体２０の耐久性を向上することができる。
【００７４】
この場合、タンク本体２０の側面２１ａ，２２ａは緩やかな球面形状としてもよい。
【００７５】
（他の実施形態）
ところで、前記実施形態のタンク本体２０では、錐状部分２１の下端部に設けた排出口２３をタンク本体２０の中心部分Ｃに配置した場合を示したが、これに限ることなく図５，図６に示すように、排出口２３をタンク本体２０の中心部分Ｃから偏心した位置に設けた純水タンク１０ａにあっても、前記実施形態と同様の作用・効果を奏することができる。
【００７６】
また、排出口２３をタンク本体２０の中心部分Ｃに配置した場合、および排出口２３をタンク本体２０の中心部分Ｃから偏心した位置に設けた場合にも、図７，図８にそれぞれ示す純水タンク１０ｂ，１０ｃのように、タンク本体２０を断面矩形状として形成してもよく、この場合は角張った氷塊がタンク本体２０に干渉するという恐れがあるものの、その他の作用・効果は前記実施形態と同様とすることができる。
【００７７】
更に、その他のタンク本体２０の形状としては、図９に示す純水タンク１０ｄのように、広口部分２２の側壁２２ａを、錐状部分２１の側壁２１ａと同一傾きをもって傾斜させることにより、錐状部分２１と広口部分２２とを全体的に錐状に形成することもできる。
【００７８】
更にまた、図１０に示す純水タンク１０ｅのように、錐状部分１２と広口部分２２の各側壁２１ａ，２２ａの傾きを異ならせることによっても、前記実施形態と同様の作用・効果を奏することができる。
【００７９】
ところで、本発明の液体貯留タンクは、前記各実施形態によって燃料電池システム１００に設けられる純水タンク１０，１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄ，１０ｅに例をとって説明したが、勿論これらに限ることなく本発明の要旨を逸脱しない範囲で各種実施形態を採ることができ、例えば、燃料電池システム１００以外の液体循環経路に設けた液体貯留タンクにあっても本発明を適用することができ、また、加熱手段としては電熱ヒータ３０に限ることなく、その他の加熱方法を用いることもできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態を示す液体貯留タンクを用いた燃料電池システムの全体概略図。
【図２】本発明の一実施形態を示す液体貯留タンクの側面半断面図。
【図３】本発明の一実施形態を示す液体貯留タンクの排出口に設けた排出液加熱手段の拡大平面図。
【図４】図２中Ａ−Ａ線に沿った断面図。
【図５】本発明の他の実施形態を示す液体貯留タンクの側面図。
【図６】図５中Ｂ−Ｂ線に沿った断面図。
【図７】本発明の他の実施形態を示す平面断面図。
【図８】本発明の他の実施形態を示す平面断面図。
【図９】本発明の他の実施形態を示す側面半断面図。
【図１０】本発明の他の実施形態を示す側面半断面図。
【符号の説明】
１０，１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄ，１０ｅ純水タンク（液体貯留タンク）
２０タンク本体
２１錐状部分
２２広口部分
２３液体排出口
３０電熱ヒータ（加熱手段）
３１下部ヒータ（下方加熱手段）
３１ａ第１ヒータ
３１ｂ格子状ヒータ（排出液加熱手段）
３２上部ヒータ（上方加熱手段）
３２ａ第２ヒータ
３２ｂ第３ヒータ
４０補助タンク
５０ポンプユニット（供給手段）
６０温度センサー（温度検出手段）
６１電磁弁（開閉手段）
６２制御手段
１００燃料電池システム（液体の循環システム）
Ｗ純水（液体）
Ｗｂ氷塊

Claims

凍結し得る液体の循環システム（１００）に設けられ、このシステム（１００）の作動停止に伴ってシステム（１００）内の液体（Ｗ）を集合して貯留するタンク本体（２０）と、
このタンク本体（２０）内の凍結した液体（Ｗ）を融解する加熱手段（３０）と、
この加熱手段（３０）により融解する度にタンク本体（２０）内の液体（Ｗ）を導入して貯留する補助タンク（４０）と、
この補助タンク（４０）内の液体（Ｗ）をシステム（１００）の作動時にシステム（１００）内に供給する供給手段（５０）と、を備えたことを特徴とする液体貯留タンク。
タンク本体（２０）に溜まった液体（Ｗ）の温度を検出する温度検出手段（６０）と、
タンク本体（２０）と補助タンク（４０）との間に設けた開閉手段（６１）と、
温度検出手段（６０）の検出値が第１の基準温度に達したときに開閉手段（６１）を開放して、タンク本体（２０）から補助タンク（４０）への液体（Ｗ）通過を許容する制御手段（６２）と、を備えたことを特徴とする請求項１に記載の液体貯留タンク。
タンク本体（２０）は、少なくともそれの下部に、下方に向かって縮径する錐状部分（２１）を有し、その錐状部分（２１）の下端部に補助タンク（４０）に連通する液体排出口（２３）を設けたことを特徴とする請求項１または２に記載の液体貯留タンク。
錐状部分（２１）の上方には、この錐状部分（２１）の上端から連続する広口部分（２２）を有することを特徴とする請求項３に記載の液体貯留タンク。
加熱手段（３０）は、錐状部分（２１）の形成範囲内の所定位置から下方部分に配置した下方加熱手段（３０）と、この下方加熱手段（３０）から上方部分に配置した上方加熱手段（３０）と、を備えて構成し、
上方加熱手段（３０）は、上方および下方の両加熱手段（３１，３２）によって融解した液体（Ｗ）が第２の基準温度に達した時点で加熱を停止することを特徴とする請求項３または４のいずれかに記載の液体貯留タンク。
下方加熱手段（３０）は、タンク本体（２０）の液体排出口（２３）に設けた排出液加熱手段（３０）を含むことを特徴とする請求項５に記載の液体貯留タンク。
開閉手段（６１）は、前記排出液加熱手段（３０）の近傍に配置したことを特徴とする請求項６に記載の液体貯留タンク。
制御手段（６２）は、タンク本体（２０）内に凍結した液体が残存する間は、タンク本体（２０）内に所定量の融解した液体が残存するように開閉手段（６１）を制御することを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の液体貯留タンク。
タンク本体（２０）の側壁（２１ａ，２２ａ）を滑らかな曲面、若しくは球面で形成したことを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載の液体貯留タンク。