JP2001332283A - Evaporator for fuel cell - Google Patents

Evaporator for fuel cell

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JP2001332283A
JP2001332283A JP2000151926A JP2000151926A JP2001332283A JP 2001332283 A JP2001332283 A JP 2001332283A JP 2000151926 A JP2000151926 A JP 2000151926A JP 2000151926 A JP2000151926 A JP 2000151926A JP 2001332283 A JP2001332283 A JP 2001332283A
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01BBOILING; BOILING APPARATUS ; EVAPORATION; EVAPORATION APPARATUS
    • B01B1/00Boiling; Boiling apparatus for physical or chemical purposes ; Evaporation in general
    • B01B1/005Evaporation for physical or chemical purposes; Evaporation apparatus therefor, e.g. evaporation of liquids for gas phase reactions

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an evaporator for the fuel cell, capable of minimizing the response time when controlling the operating conditions by changing the ratio of methanol to water. SOLUTION: An upper header 12A, equipped with 2 stairs of the supply pathways 10, 11 supplying methanol 30 and water 31 respectively, is provided just on all the top surface of the heat exchanger 9. On the lower surface of the supply pathways 10, 11, plural numbers of the supply holes 13a, 13b are provided to pass methanol 30, water 31 or mixture of methanol 30 and water 31.

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、燃料電池用蒸発器
に関し、特に燃料電池用蒸発器における液体原燃料の供
給構造に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a fuel cell evaporator, and more particularly to a structure for supplying a raw fuel liquid in a fuel cell evaporator.

【0002】[0002]

【従来の技術】液体原燃料を気化させて燃料電池本体の
燃料となる原燃料蒸気を生成する従来の気化部の構成と
して、例えば、図7に示すようなものが報告されている
(「固体高分子型燃料電池の研究開発」新エネルギー・
産業技術総合開発機構(平成10年3月))。
2. Description of the Related Art As a configuration of a conventional vaporizing section for producing a raw fuel vapor to be used as a fuel for a fuel cell body by vaporizing a liquid raw fuel, for example, the configuration shown in FIG. Research and development of polymer fuel cells "
National Institute of Advanced Industrial Science and Technology (March 1998)).

【0003】気化部は、基本的に、液体原燃料加熱部4
1、蒸発部42、熱回収部43から構成されている。こ
のうち、蒸発部42は、液体原燃料滴下板42aおよび
蒸発板42bにより構成され、液体原燃料滴下板42a
は液体原燃料が滴下する分散孔を面内に設けた構造であ
り、滴下した原燃料液滴が下部に設置した蒸発板42b
上で蒸発するようになっている。蒸発板42bは平面内
に凹凸状の伝熱フィンを有し、液滴を伝熱フィンの間に
滴下させ蒸発面上で蒸発させる。この際、メタノールと
水からなる液体原燃料は、気化部の上流側で混合した後
に、蒸発部42に供給する構成となっている。
[0003] The vaporizing section basically includes a liquid raw fuel heating section 4.
1, an evaporating section 42 and a heat recovery section 43. The evaporating section 42 includes a liquid fuel dropping plate 42a and an evaporating plate 42b.
Is a structure in which a dispersion hole into which liquid raw fuel is dropped is provided in the plane, and the dropped raw fuel droplet has an evaporating plate 42 b
It evaporates above. The evaporating plate 42b has uneven heat transfer fins in a plane, and droplets are dropped between the heat transfer fins to evaporate on the evaporation surface. At this time, the liquid raw fuel composed of methanol and water is configured to be mixed on the upstream side of the vaporizing section and then supplied to the evaporating section 42.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来技
術においては、液体原燃料であるメタノールと水を蒸発
部に供給する以前に混合して供給するようになっていた
ため、メタノールと水の混合比を変えて運転条件を制御
する場合には、原燃料供給配管に残存する原燃料を蒸発
部へ排出する時間だけ応答性が低下するという問題点が
あった。
However, in the prior art, since the liquid raw fuel, methanol and water, are mixed and supplied before being supplied to the evaporating section, the mixing ratio of methanol and water is reduced. When the operating conditions are controlled in a different manner, there is a problem that the responsiveness is reduced by the time required to discharge the raw fuel remaining in the raw fuel supply pipe to the evaporating section.

【0005】本発明は、上記に鑑みなされたもので、そ
の目的としては、メタノールと水の混合比を変えて運転
条件を制御する場合に応答遅れ時間を極力短縮すること
ができ、また熱交換部の蒸発性能低下を抑制することが
できる燃料電池用蒸発器を提供することにある。
The present invention has been made in view of the above, and has as its object to reduce the response delay time as much as possible when controlling the operating conditions by changing the mixing ratio of methanol and water. It is an object of the present invention to provide a fuel cell evaporator capable of suppressing a decrease in the evaporation performance of a fuel cell.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】請求項1記載の発明は、
上記課題を解決するため、メタノールおよび水からなる
液体原燃料を気化させて燃料電池本体の燃料となる原燃
料蒸気を生成する燃料電池用蒸発器において、前記メタ
ノールと水をそれぞれ供給する供給通路を2段に重ねた
上部ヘッダを熱交換部の直上全面にわたって設置し、前
記各供給通路の下面には前記メタノール、水、あるいは
メタノールと水の混合液を通過させる供給孔を複数個穿
設してなることを要旨とする。
According to the first aspect of the present invention,
In order to solve the above-mentioned problems, in a fuel cell evaporator that vaporizes a liquid raw fuel composed of methanol and water to produce a raw fuel vapor serving as a fuel of a fuel cell body, a supply passage for supplying the methanol and water is provided. A two-tiered upper header is installed over the entire surface immediately above the heat exchange part, and a plurality of supply holes for passing the methanol, water, or a mixed solution of methanol and water are formed in the lower surface of each supply passage. The gist is to become

【0007】請求項2記載の発明は、上記課題を解決す
るため、前記2段に重ねた各供給通路である上段供給通
路および下段供給通路の各下面は、ともに平板であるこ
とを要旨とする。
According to a second aspect of the present invention, in order to solve the above problems, the lower surfaces of the upper supply passage and the lower supply passage, which are the supply passages stacked in two stages, are both flat plates. .

【0008】請求項3記載の発明は、上記課題を解決す
るため、前記上段供給通路の供給孔と略同じ位置に前記
下段供給通路の供給孔を穿設してなることを要旨とす
る。
According to a third aspect of the present invention, in order to solve the above-mentioned problem, the gist of the invention is that a supply hole of the lower supply passage is formed at substantially the same position as a supply hole of the upper supply passage.

【0009】請求項4記載の発明は、上記課題を解決す
るため、前記上段供給通路の供給孔とは外れた位置に前
記下段供給通路の供給孔を穿設してなることを要旨とす
る。
According to a fourth aspect of the present invention, in order to solve the above-mentioned problem, a gist of the invention is that a supply hole of the lower supply passage is formed at a position separated from a supply hole of the upper supply passage.

【0010】請求項5記載の発明は、上記課題を解決す
るため、前記各供給通路の下面は、上段供給通路におい
ては波形板、下段供給通路においては平板とし、前記上
段供給通路における波形板の底部を前記下段供給通路の
平板と接合し、且つこの接合部において前記上段供給通
路の供給孔は前記下段供給通路の平板部を貫通して開口
してなることを要旨とする。
According to a fifth aspect of the present invention, in order to solve the above problems, the lower surface of each of the supply passages is a corrugated plate in the upper supply passage, a flat plate in the lower supply passage, and a corrugated plate in the upper supply passage. The gist of the invention is that the bottom is joined to the flat plate of the lower supply passage, and the supply hole of the upper supply passage is opened at the joint through the flat plate portion of the lower supply passage.

【0011】[0011]

【発明の効果】請求項1記載の本発明によれば、メタノ
ールと水をそれぞれ供給する供給通路を2段に重ねた上
部ヘッダを熱交換部の直上全面にわたって設置し、前記
各供給通路の下面には前記メタノール、水、あるいはメ
タノールと水の混合液を通過させる供給孔を複数個穿設
したので、メタノールと水が上部ヘッダ部分の各供給通
路に各別に供給され、下段の供給通路で混合されて熱交
換部に供給されることから、メタノールと水の混合比を
変えて運転条件を制御する場合に応答遅れ時間を極力短
縮することができる。
According to the first aspect of the present invention, an upper header in which supply passages for supplying methanol and water are stacked in two stages is installed over the entire surface immediately above the heat exchange section, and the lower surface of each supply passage is provided. Has a plurality of supply holes through which the methanol, water, or a mixture of methanol and water is passed, so that methanol and water are separately supplied to the respective supply passages in the upper header portion and mixed in the lower supply passage. Since it is supplied to the heat exchange section, the response delay time can be reduced as much as possible when controlling the operating conditions by changing the mixing ratio of methanol and water.

【0012】請求項2記載の本発明によれば、メタノー
ルと水をそれぞれ供給する供給通路を2段に重ねた上部
ヘッダを熱交換部の直上全面にわたって設置し、前記各
供給通路の下面には前記メタノール、水、あるいはメタ
ノールと水の混合液を通過させる供給孔を複数個穿設し
た構成において、前記2段に重ねた各供給通路である上
段供給通路および下段供給通路の各下面は、ともに平板
としたので、各供給通路の厚さを極力薄くして、各供給
通路の体積をメタノールおよび水の供給量に比べて小さ
くすることが可能となり、上段供給通路に供給されたメ
タノール又は水が下段供給通路内で混合された後に熱交
換部に均一に圧送供給されることから、メタノールと水
の混合比を変えて運転条件を制御する場合に応答遅れ時
間をさらに短縮することが可能となる。
According to the second aspect of the present invention, an upper header in which supply passages for supplying methanol and water are stacked in two stages is installed over the entire surface immediately above the heat exchange section. In the configuration in which a plurality of supply holes through which methanol, water, or a mixed solution of methanol and water is passed are formed, the lower surfaces of the upper supply passage and the lower supply passage, which are the supply passages stacked in two stages, are both formed. Because the plate is flat, the thickness of each supply passage can be made as small as possible, and the volume of each supply passage can be made smaller than the supply amount of methanol and water, so that the methanol or water supplied to the upper supply passage is reduced. After being mixed in the lower supply passage, it is uniformly fed to the heat exchange section under pressure, so that the response delay time can be further reduced when operating conditions are controlled by changing the mixing ratio of methanol and water. It becomes possible.

【0013】請求項3記載の本発明によれば、メタノー
ルと水をそれぞれ供給する供給通路を2段に重ねた上部
ヘッダを熱交換部の直上全面にわたって設置し、前記各
供給通路の下面には前記メタノール、水、あるいはメタ
ノールと水の混合液を通過させる供給孔を複数個穿設し
た構成において、上段供給通路の供給孔と略同じ位置に
下段供給通路の供給孔を穿設したので、上段供給通路か
らメタノールあるいは水が直接下段供給通路の供給孔を
経由して熱交換部へ供給されやすくなり、メタノールと
水の混合比を変えて運転条件を制御する場合に、所定の
混合比の原燃料を供給できるまでの応答遅れ時間をさら
に短縮することができる。
According to the third aspect of the present invention, an upper header in which supply passages for supplying methanol and water are stacked in two stages is provided over the entire surface immediately above the heat exchange section, and a lower surface of each of the supply passages is provided. In the configuration in which a plurality of supply holes through which methanol, water, or a mixed solution of methanol and water is passed are formed, the supply hole of the lower supply passage is formed at substantially the same position as the supply hole of the upper supply passage. Methanol or water is easily supplied from the supply passage directly to the heat exchange section via the supply hole of the lower supply passage, and when controlling the operation conditions by changing the mixture ratio of methanol and water, the original mixture having a predetermined mixture ratio is used. The response delay time until the fuel can be supplied can be further reduced.

【0014】請求項4記載の本発明によれば、メタノー
ルと水をそれぞれ供給する供給通路を2段に重ねた上部
ヘッダを熱交換部の直上全面にわたって設置し、前記各
供給通路の下面には前記メタノール、水、あるいはメタ
ノールと水の混合液を通過させる供給孔を複数個穿設し
た構成において、上段供給通路の供給孔とは外れた位置
に下段供給通路の供給孔を穿設したので、メタノールと
水の混合が下段供給通路で促進された後に熱交換部に供
給されることから、熱交換部の蒸発性能低下を抑制する
ことができる。
According to the present invention, an upper header in which supply passages for supplying methanol and water are stacked in two stages is provided over the entire surface immediately above the heat exchange section, and the lower surface of each supply passage is provided on the lower surface of each supply passage. In the configuration in which a plurality of supply holes for passing the methanol, water, or a mixed solution of methanol and water are formed, a supply hole for the lower supply passage is formed at a position separated from the supply hole for the upper supply passage. Since the mixture of methanol and water is supplied to the heat exchange unit after being promoted in the lower supply passage, a decrease in the evaporation performance of the heat exchange unit can be suppressed.

【0015】請求項5記載の本発明によれば、メタノー
ルと水をそれぞれ供給する供給通路を2段に重ねた上部
ヘッダを熱交換部の直上全面にわたって設置し、前記各
供給通路の下面には前記メタノール、水、あるいはメタ
ノールと水の混合液を通過させる供給孔を複数個穿設し
た構成において、前記各供給通路の下面は、上段供給通
路においては波形板、下段供給通路においては平板と
し、前記上段供給通路における波形板の底部を前記下段
供給通路の平板と接合し、且つこの接合部において前記
上段供給通路の供給孔は前記下段供給通路の平板部を貫
通して開口したので、メタノールと水をそれぞれ直接熱
交換部へ供給することができ、メタノールと水の混合比
を変える場合でも、所定の混合比の原燃料を供給するま
での応答遅れ時間をさらに短縮することができる。
According to the fifth aspect of the present invention, an upper header in which supply passages for supplying methanol and water are stacked in two stages is installed over the entire surface immediately above the heat exchange section, and the lower surface of each supply passage is provided on the lower surface of each supply passage. In the configuration in which a plurality of supply holes for passing the methanol, water, or a mixed solution of methanol and water are formed, the lower surface of each supply passage is a corrugated plate in the upper supply passage and a flat plate in the lower supply passage, Since the bottom of the corrugated plate in the upper supply passage is joined to the flat plate of the lower supply passage, and at this joint, the supply hole of the upper supply passage is opened through the flat plate portion of the lower supply passage, so that methanol and Water can be supplied directly to the heat exchange unit, and even when the mixing ratio of methanol and water is changed, the response delay time until the supply of raw fuel with a predetermined mixing ratio is reduced. It can be shortened in La.

【0016】[0016]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照して説明する。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0017】(第1の実施の形態)図1は、本発明の第
1の実施の形態に係る燃料電池用蒸発器を含む燃料電池
システムの構成を示す図である。まず、この燃料電池シ
ステムの構成から説明する。
(First Embodiment) FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a fuel cell system including a fuel cell evaporator according to a first embodiment of the present invention. First, the configuration of the fuel cell system will be described.

【0018】図1において、コンプレッサ1は、外部か
ら取り入れた空気(酸素)を燃料電池スタック2および
改質システム5に供給する。燃料電池スタック(燃料電
池本体)2には、アノード極3とカソード極4が備えら
れ、改質ガス中の水素と空気中の酸素を用いて発電す
る。
In FIG. 1, a compressor 1 supplies air (oxygen) taken in from the outside to a fuel cell stack 2 and a reforming system 5. The fuel cell stack (fuel cell main body) 2 is provided with an anode 3 and a cathode 4, and generates power using hydrogen in the reformed gas and oxygen in the air.

【0019】改質システム5には、蒸発器6、この蒸発
器6の熱源となる高温の排気ガス26を生成する燃焼触
媒21、その上流に順次設置されたミキサ22、気化ヒ
ータ23およびメタノール供給部24と気化ヒータ23
を駆動するバッテリ25とが備えられ、さらに蒸発器6
からの原燃料蒸気27および空気が供給されてメタノー
ル改質を行う改質部28およびこの改質部28からの改
質ガス中のCOを除去するCO除去部29が備えられて
いる。
The reforming system 5 includes an evaporator 6, a combustion catalyst 21 for generating a high-temperature exhaust gas 26 serving as a heat source of the evaporator 6, a mixer 22 installed sequentially upstream of the evaporator 6, a vaporization heater 23, and a methanol supply. Section 24 and vaporization heater 23
And a battery 25 for driving the evaporator 6.
And a CO removing unit 29 for removing CO in the reformed gas from the reforming unit 28 from which the raw fuel vapor 27 and the air are supplied to perform the methanol reforming.

【0020】メタノールタンクにはメタノール30が貯
留され、水タンクには水31が貯留されている。ポンプ
32a,32bは、メタノール30および水31を吸引
して流量調整弁33a,33bまで供給し、流量調整弁
33a,33bでは、蒸発器6で生成される原燃料蒸気
27が改質部28で必要とされる組成となるようにメタ
ノール30および水31の供給量を調整する。
In the methanol tank, methanol 30 is stored, and in the water tank, water 31 is stored. The pumps 32a and 32b suck the methanol 30 and the water 31 and supply them to the flow control valves 33a and 33b. In the flow control valves 33a and 33b, the raw fuel vapor 27 generated by the evaporator 6 is converted by the reforming section 28. The supply amounts of methanol 30 and water 31 are adjusted so as to have a required composition.

【0021】図2は、上記の蒸発器6の構成を示してい
る。
FIG. 2 shows the structure of the evaporator 6 described above.

【0022】図2において、冷媒側フィン7にはメタノ
ール30および水31からなる液体原燃料が流れ、熱媒
側フィン8には高温の排気ガス26が流れるようになっ
ており、この冷媒側フィン7と熱媒側フィン8の組付け
部により熱交換部9が構成されている。
In FIG. 2, a liquid raw fuel composed of methanol 30 and water 31 flows through the fins 7 on the refrigerant side, and a high-temperature exhaust gas 26 flows through the fins 8 on the heat medium side. A heat exchanging part 9 is constituted by an assembling part of the heat medium side fins 8 and 7.

【0023】また、熱交換部9にメタノール30を供給
する上段供給通路10と水を供給する下段供給通路11
とが上下2段に重ねられた上部ヘッダ12Aが熱交換部
9の直上全面にわたつて設置されている。上段供給通路
10の下面14aにはメタノール30を通過させる複数
の供給孔13aが下面全体にわたり均一に開口され、下
段供給通路11の下面14bにはメタノール30と水3
1の混合液(液体原燃料)を通過させる複数の供給孔1
3bが下面全体にわたって均一に開口されている。蒸発
器6の下部には下部ヘッダ15と原燃料蒸気排出口16
が設けられている。
An upper supply passage 10 for supplying methanol 30 to the heat exchange section 9 and a lower supply passage 11 for supplying water
The upper header 12 </ b> A in which the upper and lower parts are overlapped in two stages is installed over the entire surface immediately above the heat exchange unit 9. A plurality of supply holes 13a through which methanol 30 passes are uniformly opened on the lower surface 14a of the upper supply passage 10, and methanol 30 and water 3 are provided on the lower surface 14b of the lower supply passage 11.
A plurality of supply holes 1 through which the mixed liquid (liquid raw fuel) passes
3b is uniformly opened over the entire lower surface. In the lower part of the evaporator 6, a lower header 15 and a raw fuel vapor outlet 16 are provided.
Is provided.

【0024】次に、蒸発器6の作用を燃料電池システム
の動作とともに説明する。
Next, the operation of the evaporator 6 will be described together with the operation of the fuel cell system.

【0025】改質システム5の起動時においては、コン
プレッサ1により空気供給路34を介して空気35がミ
キサ22に供給開始された後、メタノール供給部24よ
りメタノール30が供給される。メタノール30は気化
ヒータ23で気化された後にミキサ22で空気35と混
合され、燃焼触媒21で燃焼する。
When the reforming system 5 is started, the supply of the air 35 to the mixer 22 via the air supply path 34 by the compressor 1 is started, and then the methanol 30 is supplied from the methanol supply section 24. The methanol 30 is vaporized by the vaporization heater 23, mixed with the air 35 by the mixer 22, and burned by the combustion catalyst 21.

【0026】また、起動後においては、燃料電池スタッ
ク2から排出されるアノードガス36およびカソードガ
ス37がミキサ22に導入されて混合され、燃焼触媒2
1で燃焼する。これらの各燃焼の際に生成される排気ガ
ス26の熱が蒸発器6の熱源として利用される。
After the start-up, the anode gas 36 and the cathode gas 37 discharged from the fuel cell stack 2 are introduced into the mixer 22 and mixed, and the combustion catalyst 2
Combustion at 1. The heat of the exhaust gas 26 generated during each of these combustions is used as a heat source of the evaporator 6.

【0027】蒸発器6では、メタノール30と水31
が、それぞれ流量調整弁33a,33bを介して上段供
給通路10と下段供給通路11に格別に供給される。メ
タノール30は上段供給通路10から供給孔13aを介
して一旦下段供給通路11へ供給され、下段供給通路1
1内で水と混合された後に供給孔13bを通過し、液体
原燃料として熱交換部9へ供給される。
In the evaporator 6, methanol 30 and water 31
Is supplied to the upper supply passage 10 and the lower supply passage 11 through the flow control valves 33a and 33b, respectively. The methanol 30 is temporarily supplied from the upper supply passage 10 to the lower supply passage 11 through the supply hole 13a,
After being mixed with the water in 1, the water passes through the supply hole 13b and is supplied to the heat exchange section 9 as a liquid raw fuel.

【0028】ここで、排気ガス26と熱交換が行われ、
気化した原燃料蒸気27は改質部28およびCO除去部
29を通って改質ガス38となり、燃料電池スタック2
のアノード極3に送られる。燃料電池スタック2のカソ
ード極4にコンプレッサ1により空気35が送られてお
り、ここで改質ガス38中の水素と空気35中の酸素を
用いて発電が行われる。
Here, heat exchange is performed with the exhaust gas 26,
The vaporized raw fuel vapor 27 passes through a reforming section 28 and a CO removing section 29 to become a reformed gas 38, and the fuel cell stack 2
To the anode 3. Air 35 is sent from the compressor 1 to the cathode 4 of the fuel cell stack 2, where power is generated using hydrogen in the reformed gas 38 and oxygen in the air 35.

【0029】蒸発器6は、上述のように作用し、メタノ
ール30と水31が上段供給通路10と下段供給通路1
1に各別に供給され、熱交換部9直前の下段供給通路1
1で混合されて熱交換部9に供給されることから、メタ
ノール30と水31の混合比を変えて運転条件を制御す
る場合に応答遅れ時間を極力短縮することができる。こ
こで、図2に示されているように、上部ヘッダ12Aに
おける上段供給通路10および下段供給通路11の各下
面14a,14bは、ともに平板になっており、複数の
供給孔13a,13bが、その下面14a,14bの全
体にわたりそれぞれ均一に開口されている。
The evaporator 6 operates as described above, and the methanol 30 and water 31 are supplied to the upper supply passage 10 and the lower supply passage 1.
, The lower supply passage 1 immediately before the heat exchange section 9
Since it is mixed at 1 and supplied to the heat exchange section 9, the response delay time can be reduced as much as possible when controlling the operating conditions by changing the mixing ratio of methanol 30 and water 31. Here, as shown in FIG. 2, the lower surfaces 14a, 14b of the upper supply passage 10 and the lower supply passage 11 in the upper header 12A are both flat plates, and a plurality of supply holes 13a, 13b are formed. Each of the lower surfaces 14a and 14b is uniformly opened over the entire lower surface 14a and 14b.

【0030】このため、上段および下段の各供給通路1
0,11の厚さを極力薄くして、各供給通路10,11
の体積をメタノール30および水31の供給量に比べて
充分小さくするこができる。これにより流量調整弁33
a,33bを介して上段供給通路10と下段供給通路1
1に各別に供給されたメタノール30と水31は、下段
供給通路11内で混合された後に熱交換部9に均一に圧
送供給される。
For this reason, each of the upper and lower supply passages 1
The thickness of each of the supply passages 10 and 11
Can be made sufficiently smaller than the supply amounts of methanol 30 and water 31. Thereby, the flow control valve 33
a, 33b via the upper supply passage 10 and the lower supply passage 1
The methanol 30 and the water 31 supplied separately to each other are mixed in the lower supply passage 11 and then uniformly supplied to the heat exchange unit 9 under pressure.

【0031】この結果、改質システム5の起動時におけ
る熱交換部9への原燃料供給応答遅れ、あるいはメタノ
ール30と水31の混合比を変えて運転条件を制御する
場合の応答遅れ時間をさらに短縮することができる。
As a result, the response delay time of the raw fuel supply to the heat exchange section 9 at the time of starting the reforming system 5 or the response delay time when controlling the operating conditions by changing the mixing ratio of methanol 30 and water 31 is further increased. Can be shortened.

【0032】また、図3に示されているように、上段供
給通路10の下面14aに開口された供給孔13aの位
置と下段供給通路11の下面14bに開口された供給孔
13bの位置とは同じ位置になっている。
As shown in FIG. 3, the position of the supply hole 13a opened in the lower surface 14a of the upper supply passage 10 and the position of the supply hole 13b opened in the lower surface 14b of the lower supply passage 11 are as follows. They are in the same position.

【0033】これにより、上段供給通路10からのメタ
ノール30が直接下段供給通路11の供給孔13bを経
由して熱交換部9へ供給されやすくなるため、原燃料の
混合比を変える場合において、所定の混合比の原燃料を
供給できるまでの応答遅れ時間をさらに短縮することが
できる。
As a result, the methanol 30 from the upper supply passage 10 is easily supplied directly to the heat exchange section 9 via the supply holes 13b of the lower supply passage 11, so that when the mixing ratio of the raw fuel is changed, a predetermined amount is required. The response delay time until the supply of the raw fuel having the mixing ratio of can be further reduced.

【0034】(第2の実施の形態)図4は、本発明の第
2の実施の形態に係る燃料電池用蒸発器の上部ヘッダ部
分の構成を示す図である。なお、第2の実施の形態およ
び後述する第3の実施の形態は、図2に示す第1の実施
の形態に対応する燃料電池用蒸発器と同様の基本的構成
を有しており、同一の構成要素には同一の符号を付し、
その説明を省略することとする。
(Second Embodiment) FIG. 4 is a diagram showing a configuration of an upper header portion of a fuel cell evaporator according to a second embodiment of the present invention. The second embodiment and a third embodiment described later have the same basic configuration as the fuel cell evaporator corresponding to the first embodiment shown in FIG. The same reference numerals are given to the components of
The description is omitted.

【0035】第2の実施の形態では、図4に示すよう
に、上部ヘッダ12Bの構成において、上段供給通路1
0の供給孔13aとは外れた位置に下段供給通路11の
供給孔13bが開口されている。
In the second embodiment, as shown in FIG. 4, in the configuration of the upper header 12B, the upper supply passage 1
The supply hole 13b of the lower supply passage 11 is opened at a position separated from the 0 supply hole 13a.

【0036】これにより、上段供給通路10から供給さ
れるメタノール30は直接熱交換部9へは供給されず
に、一旦下端供給通路11で保留されて水31との混合
が促進される。このため略均一に混合された原燃料が熱
交換部9に供給されて、熱交換部9の蒸発性能低下を抑
制することができる。
Thus, the methanol 30 supplied from the upper supply passage 10 is not directly supplied to the heat exchange unit 9 but is temporarily retained in the lower supply passage 11 to promote the mixing with the water 31. For this reason, the raw fuel mixed substantially uniformly is supplied to the heat exchanging unit 9, and it is possible to suppress a decrease in the evaporation performance of the heat exchanging unit 9.

【0037】(第3の実施の形態)図5は、本発明の第
3の実施の形態に係る燃料電池用蒸発器の構成を示す図
である。
(Third Embodiment) FIG. 5 is a view showing a configuration of a fuel cell evaporator according to a third embodiment of the present invention.

【0038】第3の実施の形態では、図5に示すよう
に、上部ヘッダ12Cにおける上段供給通路10の下面
は波形板17aとなっており、且つ波形板17aの底部
17bが下段供給通路11における平板からなる下面1
4bと接合されている。
In the third embodiment, as shown in FIG. 5, the lower surface of the upper supply passage 10 in the upper header 12C is a corrugated plate 17a, and the bottom 17b of the corrugated plate 17a is in the lower supply passage 11. Lower surface 1 made of a flat plate
4b.

【0039】そして、この接合部において上段供給通路
10の供給孔13aが下段供給通路11の下面14bを
貫通して開口されている。上段供給通路10は、下面の
波形板17aと平面状の上面板18との間に所定の間隔
を設けてあり、各波部17cが連通可能な構成となって
いる。
At this joint, the supply hole 13a of the upper supply passage 10 is opened through the lower surface 14b of the lower supply passage 11. The upper stage supply passage 10 is provided with a predetermined interval between the lower corrugated plate 17a and the planar upper plate 18 so that the corrugations 17c can communicate with each other.

【0040】図6に示すように、上段供給通路10にお
ける各波部17cの一端側は隔壁板19で閉塞されてい
る。下段供給通路11は、上段供給通路10における波
形板17aの裏面と平板からなる下面14bとの間に形
成される複数の角柱状中空部により構成され、この下段
供給通路11を構成する複数の角柱状中空部は仕切板2
0と平板からなる下面14bとの間の空間により連通し
ている。
As shown in FIG. 6, one end of each wave portion 17c in the upper supply passage 10 is closed by a partition plate 19. The lower supply passage 11 is constituted by a plurality of prismatic hollow portions formed between the back surface of the corrugated plate 17 a and the lower surface 14 b made of a flat plate in the upper supply passage 10. The columnar hollow part is the partition plate 2.
0 and the lower surface 14b made of a flat plate communicate with each other through a space.

【0041】第3の実施の形態は、このように構成され
ているので、上段供給通路10又は下段供給通路11か
ら直接熱交換部9にメタノール30又は水31を供給す
ることができる。
Since the third embodiment is configured as described above, methanol 30 or water 31 can be supplied to the heat exchange section 9 directly from the upper supply passage 10 or the lower supply passage 11.

【0042】このことにより、メタノール30および水
31の供給通路を上下に重ねて構成する場合でも、各々
個別に流量制御を行って熱交換部9に供給することがで
き、原燃料の混合比を変える場合でも応答遅れを抑制し
て制御することができる。
Thus, even when the supply passages for the methanol 30 and the water 31 are vertically stacked, they can be individually supplied to the heat exchange section 9 by controlling the flow rate, and the mixing ratio of the raw fuel can be reduced. Even when changing, control can be performed while suppressing response delay.

【0043】なお、上述した各実施の形態では、上段供
給通路10をメタノール通路、下段供給通路11を水供
給通路としてあるが、上段供給通路10を水供給通路、
下段供給通路11をメタノール供給通路としても作用、
効果は上記と同様である。
In each of the embodiments described above, the upper supply passage 10 is a methanol passage and the lower supply passage 11 is a water supply passage.
The lower supply passage 11 also functions as a methanol supply passage,
The effect is the same as above.

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

【図1】本発明の第1の実施の形態に係る燃料電池用蒸
発器を含む燃料電池システムの構成を示す図である。
FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a fuel cell system including a fuel cell evaporator according to a first embodiment of the present invention.

【図2】本発明の第1の実施の形態に係る燃料電池用蒸
発器の構成を示す斜視図である。
FIG. 2 is a perspective view showing a configuration of a fuel cell evaporator according to the first embodiment of the present invention.

【図3】第1の実施の形態の上部ヘッダ部分の構成を示
す図である。
FIG. 3 is a diagram illustrating a configuration of an upper header portion according to the first embodiment.

【図4】本発明の第2の実施の形態に係る燃料電池用蒸
発器の上部ヘッダ部分の構成を示す図である。
FIG. 4 is a diagram showing a configuration of an upper header portion of a fuel cell evaporator according to a second embodiment of the present invention.

【図5】本発明の第3の実施の形態に係る燃料電池用蒸
発器の構成を示す斜視図である。
FIG. 5 is a perspective view showing a configuration of a fuel cell evaporator according to a third embodiment of the present invention.

【図6】第3の実施の形態の上部ヘッダ部分の構成を示
す分解斜視図である。
FIG. 6 is an exploded perspective view showing a configuration of an upper header portion according to the third embodiment.

【図7】従来の燃料電池システムにおける気化部の基本
構成を示す図である。
FIG. 7 is a diagram showing a basic configuration of a vaporization unit in a conventional fuel cell system.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

2 燃料電池スタック(燃料電池本体) 6 蒸発器 9 熱交換部 10 上段供給通路 11 下段供給通路 12A,12B,12C 上部ヘッダ 13a,13b 供給孔 14a,14b 平板からなる下面 17a 波形板 17b 波形板の底部 30 メタノール 31 水 Reference Signs List 2 fuel cell stack (fuel cell main body) 6 evaporator 9 heat exchange unit 10 upper supply passage 11 lower supply passage 12A, 12B, 12C upper header 13a, 13b supply hole 14a, 14b flat lower surface 17a corrugated plate 17b corrugated plate Bottom 30 methanol 31 water

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 メタノールおよび水からなる液体原燃料
を気化させて燃料電池本体の燃料となる原燃料蒸気を生
成する燃料電池用蒸発器において、 前記メタノールと水をそれぞれ供給する供給通路を2段
に重ねた上部ヘッダを熱交換部の直上全面にわたって設
置し、前記各供給通路の下面には前記メタノール、水、
あるいはメタノールと水の混合液を通過させる供給孔を
複数個穿設してなることを特徴とする燃料電池用蒸発
器。
1. A fuel cell evaporator for producing a raw fuel vapor serving as fuel for a fuel cell main body by vaporizing a liquid raw fuel comprising methanol and water, wherein a supply passage for supplying methanol and water is provided in two stages. Is installed over the entire surface immediately above the heat exchange section, and the methanol, water,
Alternatively, a fuel cell evaporator is provided with a plurality of supply holes through which a mixture of methanol and water passes.
【請求項2】 前記2段に重ねた各供給通路である上段
供給通路および下段供給通路の各下面は、ともに平板で
あることを特徴とする請求項1記載の燃料電池用蒸発
器。
2. The fuel cell evaporator according to claim 1, wherein the lower surfaces of the upper supply passage and the lower supply passage, which are the supply passages stacked in two stages, are both flat plates.
【請求項3】 前記上段供給通路の供給孔と略同じ位置
に前記下段供給通路の供給孔を穿設してなることを特徴
とする請求項1又は2記載の燃料電池用蒸発器。
3. The fuel cell evaporator according to claim 1, wherein a supply hole of the lower supply passage is formed at substantially the same position as a supply hole of the upper supply passage.
【請求項4】 前記上段供給通路の供給孔とは外れた位
置に前記下段供給通路の供給孔を穿設してなることを特
徴とする請求項1又は2記載の燃料電池用蒸発器。
4. The fuel cell evaporator according to claim 1, wherein a supply hole of the lower supply passage is formed at a position separated from a supply hole of the upper supply passage.
【請求項5】 前記各供給通路の下面は、上段供給通路
においては波形板、下段供給通路においては平板とし、
前記上段供給通路における波形板の底部を前記下段供給
通路の平板と接合し、且つこの接合部において前記上段
供給通路の供給孔は前記下段供給通路の平板部を貫通し
て開口してなることを特徴とする請求項1記載の燃料電
池用蒸発器。
5. A lower surface of each of the supply passages is a corrugated plate in the upper supply passage, and a flat plate in the lower supply passage,
The bottom of the corrugated plate in the upper supply passage is joined to the flat plate of the lower supply passage, and the supply hole of the upper supply passage is opened at the joint by passing through the flat plate of the lower supply passage. The fuel cell evaporator according to claim 1, wherein
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