JP2001185180A - Co treatment device and solid polymeric fuel cell power generation system - Google Patents

Co treatment device and solid polymeric fuel cell power generation system

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JP2001185180A
JP2001185180A JP37313099A JP37313099A JP2001185180A JP 2001185180 A JP2001185180 A JP 2001185180A JP 37313099 A JP37313099 A JP 37313099A JP 37313099 A JP37313099 A JP 37313099A JP 2001185180 A JP2001185180 A JP 2001185180A
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JP
Japan
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fuel cell
gas
remover
converter
unit case
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JP37313099A
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Japanese (ja)
Inventor
Taketoshi Ouki
丈俊 黄木
Akira Fujio
昭 藤生
Katsuyuki Makihara
勝行 槇原
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Sanyo Electric Co Ltd
Original Assignee
Sanyo Electric Co Ltd
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    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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    • Y02E60/30Hydrogen technology
    • Y02E60/50Fuel cells

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a CO treatment device and a solid polymeric fuel cell power generation system, offering small and compact construction and superior energy efficiency. SOLUTION: A CO transformer 4 for transforming carbon monoxide and a CO remover 5 for removing carbon monoxide are housed in a single unit case 310 and a combustor 311 is provided at the lower part. A combustion gas passage for the combustor 311 is formed in the unit case so that combustion gas is exhausted through an exhaust port 312 at the upper part of the unit case 310.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、家庭用の小型電源
システムとして好適なCO処理装置およびこれを用いた
固体高分子型燃料電池発電システムに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a CO processing apparatus suitable as a small household power supply system and a polymer electrolyte fuel cell power generation system using the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、天然ガス、都市ガス、メタノール
等の燃料ガスを水素に改質する改質器と、一酸化炭素を
変成するCO変成器と、一酸化炭素を除去するCO除去
器と、上記水素によって発電する燃料電池とを備えた固
体高分子型燃料電池発電システムが提案されている。従
来の燃料電池発電システムは、大型のものが一般的であ
り、上記システムの他に、その制御系と水タンクと各種
ポンプ類を含む補機とを別々に収納したケースを設置す
るスペースが必要になり、そのまま家庭用電源システム
に適用することは困難である。
2. Description of the Related Art In recent years, a reformer for reforming a fuel gas such as natural gas, city gas or methanol into hydrogen, a CO converter for converting carbon monoxide, and a CO remover for removing carbon monoxide have been proposed. There has been proposed a polymer electrolyte fuel cell power generation system including the above-described fuel cell that generates power using hydrogen. Conventional fuel cell power generation systems are generally large, and in addition to the above-mentioned systems, space is required to install a case that separately houses the control system and auxiliary equipment including water tanks and various pumps. Therefore, it is difficult to apply it to a home power supply system as it is.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】従来の構造では、CO
変成器、およびCO除去器がそれぞれ独立したケースを
持ち、しかもそれぞれのケースに燃焼装置が付設されて
いるので、装置自体が大型化し、これを家庭用電源シス
テムのように小形ケース内にコンパクトにまとめて収納
することが困難であった。
In the conventional structure, CO 2
Since the transformer and the CO remover each have independent cases, and each case is provided with a combustion device, the device itself becomes large, and this can be compactly housed in a small case like a home power supply system. It was difficult to store them all together.

【0004】また、各ケースに燃焼装置が付設されてい
るので、各燃焼装置での燃料消費量も多く、エネルギ効
率が悪かった。
[0004] Further, since a combustion device is attached to each case, the fuel consumption in each combustion device is large, and the energy efficiency is poor.

【0005】そこで、本発明の目的は、小型コンパクト
化が図れ、エネルギ効率に優れた、CO処理装置および
これを用いた固体高分子型燃料電池発電システムを提供
することにある。
SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a CO processing apparatus which can be reduced in size and size and has excellent energy efficiency, and a polymer electrolyte fuel cell power generation system using the same.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】請求項1記載の発明は、
一酸化炭素を変成するCO変成器と、一酸化炭素を除去
するCO除去器とを単一のユニットケースに収納し、こ
のユニットケースの下部に燃焼装置を設け、前記ユニッ
トケースの内部は燃焼装置の燃焼ガスの通路を形成し、
この燃焼ガスはユニットケースの上部の排気口を通じて
排気される構成とした、ことを特徴とするものである。
According to the first aspect of the present invention,
A CO converter for converting carbon monoxide and a CO remover for removing carbon monoxide are housed in a single unit case, and a combustion device is provided at a lower portion of the unit case. Forming a passage for the combustion gases of
The combustion gas is exhausted through an exhaust port at an upper part of the unit case.

【0007】請求項2記載の発明は、請求項1記載のも
のにおいて、CO変成器の上流部にはこのCO変成器に
導入される改質ガスを冷却する熱交換器を一体に有し、
このCO変成器の下流部が管路を介してCO除去器の上
流部に連結し、このCO除去器の上流部にはこのCO除
去器に導入される改質ガスを冷却する熱交換器を一体に
有した、ことを特徴とするものである。
According to a second aspect of the present invention, in the first aspect, a heat exchanger for cooling reformed gas introduced into the CO converter is integrally provided upstream of the CO converter,
A downstream portion of the CO converter is connected to an upstream portion of the CO remover via a pipe, and a heat exchanger for cooling reformed gas introduced into the CO remover is provided upstream of the CO remover. It is characterized by being integrally provided.

【0008】請求項3記載の発明は、請求項2記載のも
のにおいて、上記各熱交換器が水熱交換器である、こと
を特徴とするものである。
According to a third aspect of the present invention, in the second aspect, each of the heat exchangers is a water heat exchanger.

【0009】請求項4記載の発明は、天然ガス、都市ガ
ス、メタノール等の燃料ガスを化学反応させて水素に改
質する改質器と、一酸化炭素を変成するCO変成器と、
一酸化炭素を除去するCO除去器と、水素によって発電
する燃料電池とを備えた、固体高分子型燃料電池発電シ
ステムにおいて、CO変成器、およびCO除去器を単一
のユニットケースに収納し、このユニットケースの下部
に燃焼装置を設け、ユニットケースの内部は燃焼装置の
燃焼ガスの通路を形成し、この燃焼ガスはユニットケー
スの上部の排気口を通じて排気される構成とした、こと
を特徴とする。
According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a reformer for reforming a fuel gas such as natural gas, city gas, methanol or the like into hydrogen by chemical reaction, a CO converter for converting carbon monoxide,
In a polymer electrolyte fuel cell power generation system comprising a CO remover for removing carbon monoxide and a fuel cell for generating electricity using hydrogen, a CO converter and a CO remover are housed in a single unit case, A combustion device is provided at a lower portion of the unit case, a combustion gas passage of the combustion device is formed inside the unit case, and the combustion gas is exhausted through an exhaust port at an upper portion of the unit case. I do.

【0010】[0010]

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態を図面
に基づいて説明する。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS One embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0011】図1において、符号100は建家を示して
おり、この建家100には低圧電灯線101、電力量計
102、および分電盤103を経て、商用電源が供給さ
れている。この商用電源は、細線で示した第1のケーブ
ル104を経て、エアコン105、テレビジョン106
等に供給されている。
In FIG. 1, reference numeral 100 denotes a building. The building 100 is supplied with commercial power via a low-voltage lamp 101, a watt-hour meter 102, and a distribution board 103. This commercial power is supplied to the air conditioner 105 and the television 106 via the first cable 104 shown by a thin line.
And so on.

【0012】一方、本実施形態では、家庭用小型電源シ
ステムを構成する固体高分子型燃料電池発電システム
(ポリマ・エレクトロライト・フューエル・セル:PE
FC装置)Sが、建家100の外に設置されている。
On the other hand, in the present embodiment, a polymer electrolyte fuel cell power generation system (polymer electrolite fuel cell: PE) constituting a small household power supply system
FC device) S is installed outside the house 100.

【0013】この家庭用小型電源システムSは、図2に
示すように、PEFC装置のほかに熱回収装置を含んで
いる。この熱回収装置は、貯湯タンク112とイオン交
換樹脂125とを有し、このイオン交換樹脂125には
水道管を通じて市水が供給される。この市水はイオン交
換樹脂125で純水にされて、後述する水タンク21
(図3)に供給される。PEFC装置は、燃料供給装置
(改質器、CO変成器、CO除去器)121を有してい
る。
As shown in FIG. 2, the small household power supply system S includes a heat recovery device in addition to the PEFC device. This heat recovery device has a hot water storage tank 112 and an ion exchange resin 125, and city water is supplied to the ion exchange resin 125 through a water pipe. This city water is made into pure water by the ion-exchange resin 125, and is supplied to a water tank 21 described later.
(FIG. 3). The PEFC device has a fuel supply device (reformer, CO shift converter, CO remover) 121.

【0014】この燃料供給装置121には天然ガス、都
市ガス、メタノール、LPG、ブタン等の燃料ガスが供
給され、ここにはさらに後述する水タンク21(図3)
からの水が供給されて、水素が生成される。この水素は
燃料電池6に供給されて、ここで水素と空気中の酸素と
を化学反応させて発電が行われる。123は発電制御を
司る制御装置である。
The fuel supply device 121 is supplied with a fuel gas such as natural gas, city gas, methanol, LPG, butane, etc., and further includes a water tank 21 described later (FIG. 3).
Is supplied to produce hydrogen. This hydrogen is supplied to the fuel cell 6, where the hydrogen is chemically reacted with oxygen in the air to generate power. Reference numeral 123 denotes a control device that controls power generation.

【0015】この電力はDC/DCコンバータ124を
経て、180Vにまで昇圧され、系統連系インバータ1
11に送られ、ここから、図1に太線で示した第2のケ
ーブル107を通じて、パソコン108、照明109、
冷蔵庫110等に供給されている。この燃料電池発電シ
ステムSは、系統連系インバータ111を介して商用電
源に接続されている。
This power is boosted to 180 V via a DC / DC converter 124, and
11 and from there, through a second cable 107 shown in bold lines in FIG.
It is supplied to the refrigerator 110 and the like. This fuel cell power generation system S is connected to a commercial power supply via a system interconnection inverter 111.

【0016】この小型電源システムSでは、発電の過程
で熱が発生するので、この熱を利用して市水から温水を
生成し、この温水を、図2に示すように、貯湯槽112
に蓄える。この温水は、図1に示すように、風呂11
3、キッチン114等に供給される。この貯湯槽112
は、建家100の外に設置される。
In this small power supply system S, heat is generated in the process of power generation, and this heat is used to generate hot water from city water, and this hot water is stored in a hot water storage tank 112 as shown in FIG.
To store. This hot water is supplied to a bath 11 as shown in FIG.
3. It is supplied to the kitchen 114 and the like. This hot water tank 112
Is installed outside the house 100.

【0017】つぎに、本実施形態に係る固体高分子型燃
料電池発電システム(家庭用小型電源システム)Sにつ
いて、図3を参照して説明する。
Next, a polymer electrolyte fuel cell power generation system (small household power supply system) S according to this embodiment will be described with reference to FIG.

【0018】この家庭用小型電源システムSでは、天然
ガス、都市ガス、メタノール、LPG、ブタン等の燃料
ガス1が脱硫器2に供給され、ここで燃料ガスから硫黄
成分が除去される。この脱硫器2を経た燃料ガスは、昇
圧ポンプ10で昇圧されて改質器3に供給される。この
改質器3では、水素、二酸化炭素、および一酸化炭素を
含む改質ガスが生成される。この改質器3を経たガス
は、CO変成器4に供給され、ここでは改質ガスに含ま
れる一酸化炭素が二酸化炭素に変成される。
In this small household power supply system S, a fuel gas 1 such as natural gas, city gas, methanol, LPG, butane, etc. is supplied to a desulfurizer 2, where sulfur components are removed from the fuel gas. The fuel gas that has passed through the desulfurizer 2 is boosted in pressure by the booster pump 10 and supplied to the reformer 3. In this reformer 3, a reformed gas containing hydrogen, carbon dioxide, and carbon monoxide is generated. The gas that has passed through the reformer 3 is supplied to a CO converter 4, where carbon monoxide contained in the reformed gas is converted into carbon dioxide.

【0019】このCO変成器4を経たガスは、CO除去
器5に供給され、ここではCO変成器4を経たガス中の
未変成の一酸化炭素が除去される。
The gas that has passed through the CO converter 4 is supplied to a CO remover 5, where the unconverted carbon monoxide in the gas that has passed through the CO converter 4 is removed.

【0020】このCO除去器5を経た、当該一酸化炭素
が除去された後の水素が、固体高分子型の燃料電池6に
供給される。この燃料電池6は、燃料極(アノード)6
aと空気極(カソード)6bと冷却部6cとを備え、上
記水素は、アノード6aに供給される。この水素と、フ
ァン11を経て、カソード6bに供給された空気中に含
まれる酸素とが反応し、電力が発生する。
The hydrogen from the CO remover 5 from which the carbon monoxide has been removed is supplied to the polymer electrolyte fuel cell 6. The fuel cell 6 includes a fuel electrode (anode) 6
a, an air electrode (cathode) 6b, and a cooling unit 6c, and the hydrogen is supplied to the anode 6a. The hydrogen reacts with the oxygen contained in the air supplied to the cathode 6b via the fan 11 to generate electric power.

【0021】上記改質器3は、バーナ12を有し、ここ
にはパイプ13を介して原燃料が供給され、ファン14
を介して空気が供給され、パイプ15を介して、アノー
ド6aを経た未反応水素が供給される。
The reformer 3 has a burner 12 to which raw fuel is supplied via a pipe 13 and a fan 14.
And the unreacted hydrogen that has passed through the anode 6a via the pipe 15.

【0022】システム起動時には、バーナ12に、パイ
プ13を介して原燃料が供給されると共に、ファン14
を介して空気が供給され、起動後、システムが安定した
場合には、原燃料の供給が断たれて、バーナ12に、パ
イプ15を介して、アノード6aを経た未反応水素が供
給される。
When the system is started, raw fuel is supplied to the burner 12 via a pipe 13 and a fan 14
When the system is stabilized after startup, the supply of raw fuel is cut off, and the unreacted hydrogen via the anode 6 a is supplied to the burner 12 via the pipe 15.

【0023】上記した改質器3、CO変成器4、CO除
去器5、燃料電池6では、所定の反応温度を有する化学
反応が行われる。改質器3における化学反応は吸熱反応
であるので、バーナ12によって常時加熱しながら化学
反応を行う。
In the reformer 3, the CO shift converter 4, the CO remover 5, and the fuel cell 6, a chemical reaction having a predetermined reaction temperature is performed. Since the chemical reaction in the reformer 3 is an endothermic reaction, the chemical reaction is performed while constantly heating with the burner 12.

【0024】また、CO変成器4、CO除去器5で行わ
れる化学反応は発熱反応であるので、例えばCO除去器
5では、システム起動時のみバーナ(図示せず)を燃焼
させて、燃焼ガスを発生させ、このとき発生した燃焼ガ
スの熱でCO除去器5の温度を反応温度まで昇温し、こ
の反応温度まで昇温した後には、発熱反応の熱により反
応温度以上に昇温しないように冷却が行われる。
Since the chemical reaction performed in the CO converter 4 and the CO remover 5 is an exothermic reaction, for example, in the CO remover 5, a burner (not shown) is burned only when the system is started, and the combustion gas is burned. Is generated, and the temperature of the CO remover 5 is raised to the reaction temperature by the heat of the combustion gas generated at this time. After the temperature is raised to this reaction temperature, the temperature of the CO remover 5 is not raised to the reaction temperature or higher by the heat of the exothermic reaction. Is cooled.

【0025】燃料電池6では、電気化学反応が行われ、
この電気化学反応時の活性化過電圧、濃度過電圧、抵抗
過電圧により熱が発生する。
In the fuel cell 6, an electrochemical reaction takes place.
Heat is generated by activation overvoltage, concentration overvoltage, and resistance overvoltage during the electrochemical reaction.

【0026】上記した改質器3とCO変成器4間、CO
変成器4とCO除去器5間、CO除去器5と燃料電池6
間および燃料電池6の排気系26には、それぞれ熱交換
器18,19,20,27が接続されている。
Between the reformer 3 and the CO shift converter 4, the CO
Between the transformer 4 and the CO remover 5, the CO remover 5 and the fuel cell 6
Heat exchangers 18, 19, 20, and 27 are connected to the space and the exhaust system 26 of the fuel cell 6, respectively.

【0027】そして、各熱交換器18,19,20には
水タンク21の水が、ポンプ23,24,25を介して
循環し、これらの水で、改質器3、CO変成器4、CO
除去器5を経たガスがそれぞれ冷却される。熱交換器2
7には上記貯湯タンク112(図2)の水が、ポンプ2
8を介して循環する。
The water in the water tank 21 circulates through the heat exchangers 18, 19, and 20 via pumps 23, 24, and 25, and the reformer 3, the CO converter 4, CO
The gas passing through the remover 5 is cooled. Heat exchanger 2
7 is supplied with water from the hot water storage tank 112 (FIG. 2).
Circulate through 8.

【0028】燃料電池6の冷却部6cには、ポンプ48
を介して、水タンク21の水が循環し、この水で、燃料
電池6が冷却される。
The cooling section 6c of the fuel cell 6 includes a pump 48
The water in the water tank 21 circulates through the, and the water cools the fuel cell 6.

【0029】上記改質器3の排気系31には、熱交換器
17が接続され、水タンク21の水が、ポンプ22を介
して供給されると、この熱交換器17で水蒸気化し、こ
の水蒸気が、原燃料と混合して改質器3に供給される。
A heat exchanger 17 is connected to the exhaust system 31 of the reformer 3, and when the water in the water tank 21 is supplied via a pump 22, the water is converted into steam in the heat exchanger 17, Steam is mixed with the raw fuel and supplied to the reformer 3.

【0030】上記の排気系31には、熱交換器17の他
に、さらに別の熱交換器32が接続され、この熱交換器
32には、上記貯湯タンク112の水が、ポンプ33を
介して循環し、廃熱回収が行われる。
In addition to the heat exchanger 17, another heat exchanger 32 is connected to the exhaust system 31. The water in the hot water storage tank 112 is supplied to the heat exchanger 32 via a pump 33. Circulates to recover waste heat.

【0031】本システムでは、プロセスガス(PG)バ
ーナ34を備える。
The present system includes a process gas (PG) burner 34.

【0032】本システムの起動時には、改質器3、CO
変成器4、CO除去器5を経た改質ガスが安定していな
いので、それが安定するまでは、このガスを燃料電池6
に供給することができない。そこで、各反応器が安定す
るまでは、不安定な状態にあるガスを、このPGバーナ
34に導いて燃焼させる。そして、各反応器が安定した
後、燃料電池6に導入して発電を行う。燃料電池6での
発電に使用できなかった未反応ガスは、当初PGバーナ
34に導いて燃焼し、本システムの系が安定した後、改
質器3のバーナ12に導入して燃焼させる。
When the present system is started, the reformer 3, CO 2
Since the reformed gas that has passed through the transformer 4 and the CO remover 5 is not stable, the reformed gas is transferred to the fuel cell 6 until it becomes stable.
Can not be supplied. Therefore, the gas in an unstable state is guided to the PG burner 34 and burned until each reactor is stabilized. Then, after each reactor is stabilized, it is introduced into the fuel cell 6 to generate power. Unreacted gas that could not be used for power generation in the fuel cell 6 is first guided to the PG burner 34 and burned. After the system of the present system is stabilized, it is introduced into the burner 12 of the reformer 3 and burned.

【0033】PGバーナ34の制御系を説明すると、本
システムの起動後、各反応器が温度的に安定するまで
は、開閉弁91が閉じられて、改質ガスは管路35およ
び開閉弁36を通じてPGバーナ34に供給される。各
反応器が温度的に安定した場合、今度は、燃料電池6の
温度が安定するまで、開閉弁91が開かれ、開閉弁92
が閉じられて、改質ガスが管路38および開閉弁39を
通じてPGバーナ34に供給され、そこで燃焼される。
燃料電池6の温度が安定し、連続して発電が行われる場
合、開閉弁91,92が開かれ、開閉弁36,39が閉
じられて、燃料電池6を経た未反応ガスは管路15を経
てバーナ12に供給される。
The control system of the PG burner 34 will be described. After the start of the system, the on-off valve 91 is closed until the temperature of each reactor is stabilized, and the reformed gas passes through the pipe 35 and the on-off valve 36. Through the PG burner 34. When the temperature of each reactor is stabilized, the on-off valve 91 is opened and the on-off valve 92 is opened until the temperature of the fuel cell 6 is stabilized.
Is closed, the reformed gas is supplied to the PG burner 34 through the pipe 38 and the on-off valve 39, and is burned there.
When the temperature of the fuel cell 6 is stabilized and power is continuously generated, the open / close valves 91 and 92 are opened, the open / close valves 36 and 39 are closed, and the unreacted gas that has passed through the fuel cell 6 passes through the pipe 15. After that, it is supplied to the burner 12.

【0034】PGバーナ34の排気系45には、熱交換
器46が接続され、この熱交換器46には、ポンプ47
を介して、貯湯タンク112の水が循環する。
A heat exchanger 46 is connected to an exhaust system 45 of the PG burner 34, and a pump 47 is connected to the heat exchanger 46.
Circulates through the hot water storage tank 112.

【0035】水タンク21と貯湯タンク112間には、
熱交換器41が接続され、この熱交換器41には、ポン
プ42を介して水タンク21の水が循環し、ポンプ43
を介して貯湯タンク112の水が循環する。
Between the water tank 21 and the hot water storage tank 112,
The heat exchanger 41 is connected, and the water in the water tank 21 circulates through the heat exchanger 41 via a pump 42 and a pump 43
The water in the hot water storage tank 112 circulates through the.

【0036】この熱交換器41での熱交換によって、貯
湯タンク112の水の温度が上昇し、水タンク21の水
の温度が低下する。
By the heat exchange in the heat exchanger 41, the temperature of the water in the hot water storage tank 112 increases, and the temperature of the water in the water tank 21 decreases.

【0037】以上の構成では、家庭用小型電源システム
Sが、コージェネレーションシステムの形態をとるの
で、エネルギの有効活用が図られる。
In the above configuration, since the small household power supply system S takes the form of a cogeneration system, energy can be effectively used.

【0038】従って、高い総合熱効率が得られるので、
原燃料の消費量が減少し、二酸化炭素の排出量が低減さ
れる。
Accordingly, a high overall thermal efficiency can be obtained,
Raw fuel consumption is reduced and carbon dioxide emissions are reduced.

【0039】図4は、改質器3、CO変成器4およびC
O除去器5の構造を示す。
FIG. 4 shows the reformer 3, the CO converter 4 and the C
The structure of the O remover 5 is shown.

【0040】この改質器3には、昇圧ポンプ10(図
3)で昇圧された燃料ガスと、ポンプ22(図3)で圧
送され、熱交換器17で水蒸気化した水蒸気とが、混合
して供給される。この供給されたガスは、改質器本体3
01の予熱部301Aに入り、この予熱部301Aの一
方の管路302Aを経て予熱された後、つぎの改質部3
01Bに入る。この改質部301Bに入ったガスは、そ
こに充填された触媒層303で活性化されて改質ガスと
なり、この改質ガスは、予熱部301Aの他方の管路3
02Bを経て、下流に排出される。バーナ12への燃料
供給系、空気供給系は、上述した通りであるので説明を
省略する。
In the reformer 3, the fuel gas pressurized by the pressurizing pump 10 (FIG. 3) and the water vapor pressure-fed by the pump 22 (FIG. 3) and turned into steam by the heat exchanger 17 are mixed. Supplied. The supplied gas is supplied to the reformer body 3
01, and after being preheated through one pipe 302A of the preheating section 301A, the next reforming section 3
Enter 01B. The gas entering the reforming section 301B is activated by the catalyst layer 303 filled therein to become a reformed gas, and the reformed gas is supplied to the other conduit 3 of the preheating section 301A.
After passing through 02B, it is discharged downstream. Since the fuel supply system and the air supply system to the burner 12 are as described above, the description is omitted.

【0041】この改質器3を経て改質された燃料ガス
は、下流に位置するCO変成器4およびCO除去器5に
流入する。
The fuel gas reformed through the reformer 3 flows into a CO converter 4 and a CO remover 5 located downstream.

【0042】本実施形態では、CO変成器4およびCO
除去器5がユニット化され、CO処理装置を構成し、小
型化が図られる。
In the present embodiment, the CO transformer 4 and the CO
The remover 5 is unitized to constitute a CO processing device, and downsizing is achieved.

【0043】これらは単一のユニットケース310に収
納され、このユニットケース310の下部にはバーナ3
11が設置される。ユニットケース310の内部はバー
ナ311の燃焼ガスの通路を形成し、この燃焼ガスはユ
ニットケース310の上部の排気口312から排出され
る。なお、バーナ311はシステムの起動時にのみ燃焼
し、機器を暖める機能を果たす。
These are housed in a single unit case 310, and the burner 3
11 are installed. The inside of the unit case 310 forms a passage for the combustion gas of the burner 311, and the combustion gas is exhausted from an exhaust port 312 on the upper part of the unit case 310. The burner 311 burns only when the system is started, and performs a function of warming the equipment.

【0044】上記の改質器3を経た改質ガスは、管路3
13を介して、水熱交換器18に入り、ここで冷却され
た後、CO変成器4に入る。このCO変成器4には触媒
層314が充填され、ここでは改質ガスに含まれる一酸
化炭素が二酸化炭素に変成される。このCO変成器4を
経たガスは、管路315を介して、水熱交換器19に入
り、ここで冷却された後、CO除去器5に供給される。
The reformed gas that has passed through the reformer 3 is passed through a pipe 3
Via 13, it enters a water heat exchanger 18, where it is cooled before entering the CO converter 4. The CO converter 4 is filled with a catalyst layer 314, in which carbon monoxide contained in the reformed gas is converted into carbon dioxide. The gas that has passed through the CO converter 4 enters a water heat exchanger 19 via a pipe 315, is cooled here, and is supplied to the CO remover 5.

【0045】このCO除去器5には触媒層316が充填
され、ここではCO変成器4を経たガス中の未変成の一
酸化炭素が除去される。このCO除去器5を経た、当該
一酸化炭素が除去された後の水素が、管路317を経
て、固体高分子型の燃料電池6に供給される。
The CO remover 5 is filled with a catalyst layer 316. Here, unconverted carbon monoxide in the gas passed through the CO converter 4 is removed. The hydrogen from which the carbon monoxide has been removed through the CO remover 5 is supplied to the polymer electrolyte fuel cell 6 via the pipe 317.

【0046】本実施形態では、CO除去器5の入口側に
水熱交換器19が一体に設けられているので、触媒層3
16全域に亘って温度が適正に保持される。従って、C
O除去器5の出口の改質ガス濃度が略一定に維持され
る。
In this embodiment, since the water heat exchanger 19 is integrally provided on the inlet side of the CO remover 5, the catalyst layer 3
The temperature is properly maintained over the entire 16 regions. Therefore, C
The reformed gas concentration at the outlet of the O remover 5 is maintained substantially constant.

【0047】CO変成器4およびCO除去器5が単一の
ユニットケース310に収納され、しかもこのユニット
ケース310には、単一の燃焼装置12が付設されてい
るので、装置自体が小型化する。
Since the CO converter 4 and the CO remover 5 are housed in a single unit case 310, and the unit case 310 is provided with a single combustion device 12, the size of the device itself is reduced. .

【0048】また、従来の構成とは異なり、CO変成器
4用ケース、およびCO除去器5用ケースのように別々
にケースを設ける必要がなく、それぞれに燃焼装置(バ
ーナ)を付設するわけではないので、各燃焼装置での燃
料消費量が低減される、等の効果が得られる。
Further, unlike the conventional configuration, it is not necessary to provide separate cases as in the case for the CO transformer 4 and the case for the CO remover 5, and a combustion device (burner) is not provided for each case. Since there is no fuel consumption, effects such as a reduction in fuel consumption in each combustion device can be obtained.

【0049】上記家庭用小型電源システムSは、図5に
示すように、その各種機器類が一つの外装ケース200
内にまとめて収納されている。
As shown in FIG. 5, the household small-sized power supply system S is composed of a single external case 200 having various devices.
It is stored together in.

【0050】この外装ケース200の内部は仕切壁20
1を介して縦に仕切られる。仕切壁201で仕切られた
一方の室202には、図6〜図8に示すように、改質器
3、熱交換器17、ユニットケース310(CO変成器
4、CO除去器5)、PGバーナ34等が収納され、仕
切壁201で仕切られた他方の室203には、脱硫器
2、燃料電池6、その制御系51、水タンク21、各種
ポンプ類10,23〜25,28,43,47を含む補
機52が収納されている。
The interior of the outer case 200 is partitioned by a partition wall 20.
Vertically separated through 1. As shown in FIGS. 6 to 8, the one chamber 202 partitioned by the partition wall 201 has a reformer 3, a heat exchanger 17, a unit case 310 (CO converter 4, CO remover 5), PG The other chamber 203 containing the burner 34 and the like and partitioned by the partition wall 201 contains the desulfurizer 2, the fuel cell 6, its control system 51, the water tank 21, and various pumps 10, 23 to 25, 28, and 43. , 47 are stored.

【0051】改質器3、CO変成器4、CO除去器5、
燃料電池6では、上記のように、所定の反応温度を有す
る化学反応が行われる。
The reformer 3, the CO shift converter 4, the CO remover 5,
In the fuel cell 6, a chemical reaction having a predetermined reaction temperature is performed as described above.

【0052】この実施形態では、高温雰囲気となる改質
器3、CO変成器4、CO除去器5が、仕切壁201で
仕切られた一方の室202に収納され、そうでない比較
的低温雰囲気に設置すべき性質を有した残りの燃料電池
6、その制御系51、水タンク21、各種ポンプ類を含
む補機52が、他方の室203に収納される。
In this embodiment, the reformer 3, the CO converter 4, and the CO remover 5, which are in a high-temperature atmosphere, are housed in one of the chambers 202 partitioned by a partition wall 201. The remaining fuel cell 6 having the properties to be installed, its control system 51, the water tank 21, and the auxiliary machine 52 including various pumps are housed in the other chamber 203.

【0053】一方の室202には、図7に示すように、
略中央に改質器3が配置され、この改質器3の一方の側
にユニットケース310(CO変成器4、CO除去器
5)が配置され、改質器3の他方の側にPGバーナ34
が配置されている。
In one chamber 202, as shown in FIG.
The reformer 3 is disposed substantially at the center, the unit case 310 (the CO shift converter 4, the CO remover 5) is disposed on one side of the reformer 3, and the PG burner is disposed on the other side of the reformer 3. 34
Is arranged.

【0054】これらの機器はいずれもバーナによる燃焼
ガスの排気口を有し、図5に示すように、改質器3の排
気口317(図4)、ユニットケース310の排気口3
12(図4)、並びにPGバーナ34の排気口318
が、単一構成の箱形の排気ボックス319にそれぞれ接
続されている。
Each of these devices has an exhaust port for the combustion gas by a burner. As shown in FIG. 5, the exhaust port 317 of the reformer 3 (FIG. 4) and the exhaust port 3 of the unit case 310 are provided.
12 (FIG. 4) and the exhaust port 318 of the PG burner 34
Are connected to a box-shaped exhaust box 319 having a single configuration.

【0055】この排気ボックス319は、一方の室20
2の上部に配置され、そこに形成された排気トップ32
0に連通し、排気ボックス319に集中した排気ガス
は、この排気トップ320を通じて、一カ所から排気さ
れる。
This exhaust box 319 is connected to one chamber 20.
Exhaust top 32 disposed on top of and formed thereon
Exhaust gas communicating with the exhaust box 319 and concentrated in the exhaust box 319 is exhausted from one place through the exhaust top 320.

【0056】仕切壁201で仕切られた他方の室203
は、図8に示すように、上中下の3段に区別され、上段
に制御系51が、中段に燃料電池6および水タンク21
が、下段に各種ポンプ類を含む補機52がそれぞれ収納
されている。
The other chamber 203 partitioned by the partition wall 201
As shown in FIG. 8, the control system 51 is divided into upper, middle, and lower stages, and the control system 51 is arranged in the upper stage, and the fuel cell 6 and the water tank 21 are arranged in the middle stage.
However, auxiliary machines 52 including various pumps are stored in the lower stage.

【0057】本実施形態では、各種機器類が、一つの外
装ケース200内にまとめて収納されるので、設置スペ
ースの削減が図れ、家庭用電源システムSとして好適な
システムとなる。また、各種ポンプ類を含む補機52が
下段に配置されているので、ポンプ類のガス噛みが防止
される等の効果が得られる。
In this embodiment, since various devices are collectively stored in one outer case 200, the installation space can be reduced, and the system is suitable as the home power supply system S. In addition, since the auxiliary device 52 including various pumps is arranged in the lower stage, effects such as prevention of gas entrapment of the pumps can be obtained.

【0058】上述したように、燃料電池6の下面に当接
するように、扁平にした上記水タンク21が配置され
る。これによれば、燃料電池6から発生する熱によっ
て、水タンク21内の利用水が保温される。
As described above, the flattened water tank 21 is arranged so as to contact the lower surface of the fuel cell 6. According to this, the water used in the water tank 21 is kept warm by the heat generated from the fuel cell 6.

【0059】上記仕切壁201の上部201Aには、図
5に示すように、蛇行状に曲げた水冷パイプ205が付
設されている。この水冷パイプ205には、図示を省略
したパイプを介して、水タンク21或いは貯湯タンク1
12の水が循環する。これによれば、仕切壁201の上
部201Aが冷却されるので、一方の室202の熱が遮
られて、制御系51が熱から保護される。
As shown in FIG. 5, a water cooling pipe 205 bent in a meandering shape is attached to the upper portion 201A of the partition wall 201. The water cooling pipe 205 is connected to the water tank 21 or the hot water storage tank 1 via a pipe (not shown).
Twelve waters circulate. According to this, since the upper part 201A of the partition wall 201 is cooled, the heat of one chamber 202 is blocked, and the control system 51 is protected from the heat.

【0060】仕切壁201の下部201Bには開口20
8が形成され、この開口208を通じて、水配管等が実
施される。
An opening 20 is provided in the lower portion 201B of the partition wall 201.
8 are formed, and a water pipe or the like is implemented through the opening 208.

【0061】この仕切壁201は水冷することに限定さ
れず、その仕切壁201自体が発泡材を充填した断熱体
であってもよい。
The partition wall 201 is not limited to water cooling, and the partition wall 201 itself may be a heat insulator filled with a foam material.

【0062】以上、一実施形態に基づいて本発明を説明
したが、本発明はこれに限定されるものでないことは明
らかである。
Although the present invention has been described based on one embodiment, it is apparent that the present invention is not limited to this.

【0063】[0063]

【発明の効果】本発明では、CO変成器およびCO除去
器が単一のユニットケースに収納され、しかもこのユニ
ットケースには、単一の燃焼装置が付設されるので、装
置自体が小型化する。また、従来の構成とは異なり、C
O変成器用ケース、およびCO除去器用ケースのそれぞ
れに燃焼装置を付設するわけではないので、各燃焼装置
での燃料消費量が低減される。
According to the present invention, the CO converter and the CO remover are housed in a single unit case, and the unit case is provided with a single combustion device, so that the size of the device itself is reduced. . Also, unlike the conventional configuration, C
Since a combustion device is not added to each of the O-transformer case and the CO remover case, the fuel consumption of each combustion device is reduced.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明による固体高分子型燃料電池発電システ
ムを家庭に設置した場合の系統図である。
FIG. 1 is a system diagram when a polymer electrolyte fuel cell power generation system according to the present invention is installed at home.

【図2】図1の屋外部分を示す図である。FIG. 2 is a view showing an outdoor part of FIG. 1;

【図3】固体高分子型燃料電池発電システムの一実施形
態を示す回路図である。
FIG. 3 is a circuit diagram showing one embodiment of a polymer electrolyte fuel cell power generation system.

【図4】改質器、CO変成器およびCO除去器の構造を
示す図である。
FIG. 4 is a diagram showing the structures of a reformer, a CO shift converter, and a CO remover.

【図5】図3のシステムを外装ケースに収納した状態を
示す斜視図である。
FIG. 5 is a perspective view showing a state where the system of FIG. 3 is housed in an outer case.

【図6】外装ケースの側面図である。FIG. 6 is a side view of the outer case.

【図7】外装ケースの平面図である。FIG. 7 is a plan view of the outer case.

【図8】外装ケースの他方の室を示す図である。FIG. 8 is a diagram showing the other chamber of the outer case.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

3 改質器 4 CO変成器 5 CO除去器 6 燃料電池 18,19 水熱交換器 310 ユニットケース 311 バーナ(燃焼装置) 312 排気口 313 管路 S 固体高分子型燃料電池発電システム Reference Signs List 3 reformer 4 CO converter 5 CO remover 6 fuel cell 18, 19 water heat exchanger 310 unit case 311 burner (combustion device) 312 exhaust port 313 pipeline S solid polymer fuel cell power generation system

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 槇原 勝行 大阪府守口市京阪本通2丁目5番5号 三 洋電機株式会社内 Fターム(参考) 5H026 AA06 5H027 AA06 BA01 BA17 MM04 MM13 ────────────────────────────────────────────────── ─── Continued on the front page (72) Inventor Katsuyuki Makihara 2-5-5 Keihanhondori, Moriguchi-shi, Osaka Sanyo Electric Co., Ltd. F-term (reference) 5H026 AA06 5H027 AA06 BA01 BA17 MM04 MM13

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 一酸化炭素を変成するCO変成器と、一
酸化炭素を除去するCO除去器とを単一のユニットケー
スに収納し、このユニットケースの下部に燃焼装置を設
け、前記ユニットケースの内部は燃焼装置の燃焼ガスの
通路を形成し、この燃焼ガスはユニットケースの上部の
排気口を通じて排気される構成とした、 ことを特徴とするCO処理装置。
1. A CO converter for converting carbon monoxide and a CO remover for removing carbon monoxide are housed in a single unit case, and a combustion device is provided below the unit case. , Forming a passage of combustion gas of the combustion device, and the combustion gas is exhausted through an exhaust port at an upper portion of the unit case.
【請求項2】 CO変成器の上流部にはこのCO変成器
に導入される改質ガスを冷却する熱交換器を一体に有
し、このCO変成器の下流部が管路を介してCO除去器
の上流部に連結し、このCO除去器の上流部にはこのC
O除去器に導入される改質ガスを冷却する熱交換器を一
体に有した、 ことを特徴とする請求項1記載のCO処理装置。
2. A heat exchanger for cooling reformed gas introduced into the CO converter is integrally provided at an upstream portion of the CO converter, and a downstream portion of the CO converter is provided with a CO through a pipe. Connected to the upstream part of the CO remover, and the C
The CO treatment apparatus according to claim 1, further comprising an integrated heat exchanger for cooling the reformed gas introduced into the O remover.
【請求項3】 上記各熱交換器が水熱交換器である、こ
とを特徴とする請求項2記載のCO処理装置。
3. The CO treatment apparatus according to claim 2, wherein each of said heat exchangers is a water heat exchanger.
【請求項4】 天然ガス、都市ガス、メタノール等の燃
料ガスを化学反応させて水素に改質する改質器と、一酸
化炭素を変成するCO変成器と、一酸化炭素を除去する
CO除去器と、水素によって発電する燃料電池とを備え
た、固体高分子型燃料電池発電システムにおいて、 前記CO変成器、および前記CO除去器を単一のユニッ
トケースに収納し、このユニットケースの下部に燃焼装
置を設け、前記ユニットケースの内部は燃焼装置の燃焼
ガスの通路を形成し、この燃焼ガスはユニットケースの
上部の排気口を通じて排気される構成とした、 ことを特徴とする固体高分子型燃料電池発電システム。
4. A reformer for reforming hydrogen by chemically reacting a fuel gas such as natural gas, city gas, or methanol, a CO converter for converting carbon monoxide, and a CO removing device for removing carbon monoxide. And a fuel cell for generating electricity by hydrogen, in a polymer electrolyte fuel cell power generation system, wherein the CO converter and the CO remover are housed in a single unit case. A solid polymer type, wherein a combustion device is provided, and the inside of the unit case forms a passage of combustion gas of the combustion device, and the combustion gas is exhausted through an exhaust port at an upper portion of the unit case. Fuel cell power generation system.
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