JP2003317780A - Fuel cell module - Google Patents

Fuel cell module

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JP2003317780A
JP2003317780A JP2002119734A JP2002119734A JP2003317780A JP 2003317780 A JP2003317780 A JP 2003317780A JP 2002119734 A JP2002119734 A JP 2002119734A JP 2002119734 A JP2002119734 A JP 2002119734A JP 2003317780 A JP2003317780 A JP 2003317780A
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Kenichiro Kosaka
健一郎 小阪
Yoshiaki Inoue
好章 井上
Osao Kudome
長生 久留
Katsumi Nagata
勝巳 永田
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To effectively utilize the heat generated in a fuel battery cell as the heat for heating air in a fuel cell module and an air preheater while suppressing the temperature of the wall surfaces of tube plates in feed chambers in the fuel cell module. <P>SOLUTION: This fuel cell module comprises a reformer 22 and a fuel cell module body 21. The reformer 22 reforms fuel gas 51. The fuel cell module body 21 generates power by using the reformed fuel gas 51 and oxidizer gas 52. The reformer 22 reforms by utilizing an oxidizer heat as the heat of the oxidizer gas 52 forced out from the fuel cell module body 21. The reformer 22 comprises a first reforming part 22-1 and a second reforming part 22-2. The first reforming part 22-1 reforms by utilizing the heat of the fuel gas 51 reformed by the second reforming part 22-2. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

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、燃料電池のモジュ
ールに関し、特に、熱の有効利用を考慮した燃料電池モ
ジュールに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a fuel cell module, and more particularly to a fuel cell module in which heat is effectively used.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来の円筒型固体電解質燃料電池モジュ
ール100の概略構成の一例を図11に示す。図11で
は、発電された電力の集電に関わる部分は省略してい
る。
2. Description of the Related Art FIG. 11 shows an example of a schematic structure of a conventional cylindrical solid oxide fuel cell module 100. In FIG. 11, the part relating to the collection of the generated power is omitted.

【0003】図11を参照して、燃料電池モジュール1
00は、燃料ガス供給部110と、酸化剤ガス供給室1
07と、発電部である燃料電池セル管103とを具備す
る。燃料ガス供給部110は、供給室108と排出室1
09とを有する。また、燃料電池セル管103は、外管
104及び内管105を有する。そして、酸化剤ガス供
給室107は、断熱体120、側板121及び底面板1
22を有する。
Referring to FIG. 11, the fuel cell module 1
00 is the fuel gas supply unit 110 and the oxidant gas supply chamber 1
07 and a fuel cell cell tube 103 which is a power generation unit. The fuel gas supply unit 110 includes a supply chamber 108 and an exhaust chamber 1.
09 and. Further, the fuel cell tube 103 has an outer tube 104 and an inner tube 105. The oxidant gas supply chamber 107 includes the heat insulator 120, the side plate 121, and the bottom plate 1.
22.

【0004】上面板112、側板113及び管板114
で構成される供給室108は、燃料電池セル管103に
燃料ガス101を供給する。また、管板114、側板1
16及び管板117で構成される排出室109は、燃料
電池セル管103で未使用の燃料ガス101を排出す
る。
Top plate 112, side plate 113 and tube plate 114
The supply chamber 108 configured by supplies the fuel gas 101 to the fuel cell tube 103. Also, the tube sheet 114 and the side sheet 1
The discharge chamber 109 constituted by 16 and the tube plate 117 discharges the unused fuel gas 101 in the fuel cell tube 103.

【0005】管板117、側板121と底面板122で
構成される酸化剤ガス供給室107は、管板117を熱
的に保護する断熱体120と燃料電池セル管103とを
含み、燃料電池セル管103へ酸化剤ガス102を供給
する。
The oxidant gas supply chamber 107 composed of the tube plate 117, the side plate 121, and the bottom plate 122 includes a heat insulator 120 that thermally protects the tube plate 117 and a fuel cell tube 103. The oxidant gas 102 is supplied to the pipe 103.

【0006】燃料電池セル管103の外管104は、一
端部を管板117に開放されて接続され、他端部を酸化
剤ガス供給室107へ延ばし閉止している。外管104
は、固定冶具により管板117に固定され、支持されて
いる。内管105は、一端部を管板114に開放されて
接続され、他端部を外管105の他端部近傍へ延ばし開
放されている。内管105は、固定冶具により管板11
4に固定され、支持されている。
One end of the outer tube 104 of the fuel cell tube 103 is opened and connected to the tube sheet 117, and the other end extends to the oxidant gas supply chamber 107 and is closed. Outer tube 104
Are fixed to and supported by the tube sheet 117 by a fixing jig. One end of the inner pipe 105 is opened and connected to the tube plate 114, and the other end thereof is extended to the vicinity of the other end of the outer pipe 105 and opened. The inner tube 105 is fixed to the tube sheet 11 by a fixing jig.
4 is fixed and supported.

【0007】排出室109の管板117は、燃料電池セ
ル管103の燃料電池セルのある側が、断熱体120に
より、熱的に保護されている。一方、管板117の排出
室109の中側や管板114は、熱的な保護はなされて
いない。そのため、供給される燃料ガス101及び使用
済みの燃料ガス101の温度が高温である場合には、管
板114及び管板117の材料を耐熱性の材料とする必
要がある。しかし、燃料電池セル管103の発電領域
(酸化剤ガス供給室107内)直前で燃料ガス101を
十分に昇温できる方法があれば、供給室108内の燃料
ガス101の温度をそれほど高くする必要が無くなる。
それに加えて、発電領域直後に使用済みの燃料ガス10
1の温度を十分に降温できる方法があれば、排出室10
9内の使用済みの燃料ガス101の温度が低くなる。す
なわち、管板114及び管板117の材料を高い耐熱性
を有するのものにする必要が無く、低コスト化が図れ
る。
In the tube sheet 117 of the discharge chamber 109, the side of the fuel cell tube 103 where the fuel cell is located is thermally protected by a heat insulator 120. On the other hand, the inside of the discharge chamber 109 of the tube sheet 117 and the tube sheet 114 are not thermally protected. Therefore, when the temperatures of the supplied fuel gas 101 and the used fuel gas 101 are high, the materials of the tube sheet 114 and the tube sheet 117 need to be heat resistant materials. However, if there is a method capable of sufficiently increasing the temperature of the fuel gas 101 immediately before the power generation region of the fuel cell tube 103 (inside the oxidant gas supply chamber 107), it is necessary to raise the temperature of the fuel gas 101 in the supply chamber 108 so much. Disappears.
In addition to that, spent fuel gas 10 immediately after the power generation region
If there is a method capable of sufficiently lowering the temperature of 1, the discharge chamber 10
The temperature of the spent fuel gas 101 in 9 becomes low. That is, it is not necessary to use materials having high heat resistance as the materials of the tube sheet 114 and the tube sheet 117, and the cost can be reduced.

【0008】そのような方法として、管板114の燃料
電池セル管103の断熱体120付近の内管105と外
管104との間での効果的な熱交換がある。その熱交換
により、供給室108及び排出室109での燃料ガス1
01を低温にすることが出来る。
As such a method, there is effective heat exchange between the inner tube 105 and the outer tube 104 near the heat insulator 120 of the fuel cell tube 103 of the tube sheet 114. Due to the heat exchange, the fuel gas 1 in the supply chamber 108 and the discharge chamber 109
01 can be low temperature.

【0009】ここで、燃料ガス101は、炭化水素系の
ガスを改質して用いる。改質された燃料ガス101の
(平衡)組成は、改質温度で決まる。燃料電池セルでの
発電に用いられる水素や一酸化炭素を多くするために
は、改質温度を高くすることが望ましい。
Here, the fuel gas 101 is obtained by reforming a hydrocarbon gas. The (equilibrium) composition of the reformed fuel gas 101 is determined by the reforming temperature. In order to increase the amount of hydrogen and carbon monoxide used for power generation in the fuel cell, it is desirable to raise the reforming temperature.

【0010】一方、高い改質温度を得るために多くのエ
ネルギーを投入すれば、エネルギーのロスが増え、エネ
ルギー効率が下がることが考えられる。従って、改質に
投入するエネルギーと改質された燃料ガスの組成などに
より、改質温度が決定される。
On the other hand, if a large amount of energy is input to obtain a high reforming temperature, energy loss may increase and energy efficiency may decrease. Therefore, the reforming temperature is determined by the energy input to the reforming and the composition of the reformed fuel gas.

【0011】しかし、その温度は、通常高い温度であ
り、その改質された燃料ガスをそのまま供給室108に
供給するには、管板114等に高い耐熱性を有する材料
を用いる必要がある。
However, the temperature is usually high, and in order to directly supply the reformed fuel gas to the supply chamber 108, it is necessary to use a material having high heat resistance for the tube sheet 114 or the like.

【0012】高い温度で改質された燃料ガス101を、
高い耐熱性を有する材料を用いないで作製された供給室
108に供給可能にする技術が望まれている。改質され
た高温の燃料ガス101を、その熱エネルギーを無駄に
することなく低温にする技術が望まれている。供給室1
08の管板114等の温度を低くすることが可能な技術
が求められている。
The fuel gas 101 reformed at high temperature is
A technique that enables supply to the supply chamber 108 manufactured without using a material having high heat resistance is desired. There is a demand for a technique for reducing the temperature of the reformed high-temperature fuel gas 101 without wasting its thermal energy. Supply room 1
There is a demand for a technique capable of lowering the temperature of the 08 tube plate 114 and the like.

【0013】固体電解質型の燃料電池セルでは、900
℃〜1000℃で運転されるため、その排熱(使用済み
の燃料ガス及び酸化剤ガスの有する熱)を熱交換等の手
法により有効利用することが考えられる。ただし、熱
は、燃料電池セルから離れるほど外部に散逸しやすくな
る。
In a solid oxide fuel cell, 900
Since it is operated at a temperature of from 1000 to 1000 ° C, it is conceivable that the exhaust heat (heat of the spent fuel gas and oxidant gas) is effectively used by a method such as heat exchange. However, the heat is more likely to be dissipated to the outside as the distance from the fuel cell increases.

【0014】また、ガスタービンや排熱回収ボイラなど
と組み合わせた複合発電システムの場合、燃料電池モジ
ュールに外から接続する配線や配管が少ないほど、全体
の設計がし易く、施工も容易となると考えられる。例え
ば、熱交換用の配管などは、出来るだけ少ないほうが良
い。
Further, in the case of a combined power generation system combined with a gas turbine, an exhaust heat recovery boiler, etc., the less wiring and piping to be connected to the fuel cell module from the outside, the easier the overall design and the easier the construction. To be For example, the number of heat exchange pipes should be as small as possible.

【0015】燃料電池セルで発生した熱を、燃料電池モ
ジュール内で有効利用する技術が求められている。燃料
電池モジュールに外部との熱交換を行う配管のような設
備を付加することなく、燃料電池セルで発生した熱を、
有効利用する技術が求められている。
There is a demand for a technique for effectively utilizing the heat generated in the fuel cell in the fuel cell module. The heat generated in the fuel cell can be transferred to the fuel cell module without adding equipment such as piping for heat exchange with the outside.
There is a demand for effective technology.

【0016】[0016]

【発明が解決しようとする課題】従って、本発明の目的
は、供給室の管板等の壁面の温度を低くすることが可能
な燃料電池モジュールを提供することである。
SUMMARY OF THE INVENTION Therefore, an object of the present invention is to provide a fuel cell module capable of lowering the temperature of the wall surface of the tube sheet or the like of the supply chamber.

【0017】また、本発明の他の目的は、高い温度で改
質された燃料ガスを、高い耐熱性を有する材料を用いな
いで作製された供給室に供給することが可能な燃料電池
モジュールを提供することである。
Another object of the present invention is a fuel cell module capable of supplying a fuel gas reformed at a high temperature to a supply chamber manufactured without using a material having high heat resistance. Is to provide.

【0018】本発明の更に他の目的は、改質された高温
の燃料ガスを、その熱エネルギーを有効に利用しながら
低温にすることが可能な燃料電池モジュールを提供する
ことである。
Still another object of the present invention is to provide a fuel cell module capable of lowering the temperature of the reformed high temperature fuel gas while effectively utilizing its thermal energy.

【0019】本発明の別の目的は、燃料電池セルで発生
した熱を、燃料電池モジュール内で有効利用することが
可能な燃料電池モジュールを提供することである。
Another object of the present invention is to provide a fuel cell module capable of effectively utilizing the heat generated in the fuel cell in the fuel cell module.

【0020】本発明の別の目的は、改質された高温の燃
料ガスの熱エネルギーを有効に利用して、燃料ガスの改
質を行うことが可能な燃料電池モジュールを提供するこ
とである。
Another object of the present invention is to provide a fuel cell module capable of reforming a fuel gas by effectively utilizing the thermal energy of the reformed high temperature fuel gas.

【0021】[0021]

【課題を解決するための手段】以下に、[発明の実施の
形態]で使用される番号・符号を用いて、課題を解決す
るための手段を説明する。これらの番号・符号は、[特
許請求の範囲]の記載と[発明の実施の形態]との対応
関係を明らかにするために括弧付で付加されたものであ
る。ただし、それらの番号・符号を、[特許請求の範
囲]に記載されている発明の技術的範囲の解釈に用いて
はならない。
[Means for Solving the Problems] Means for solving the problems will be described below by using the numbers and symbols used in the embodiments of the present invention. These numbers / codes are added in parentheses in order to clarify the correspondence between the description in the claims and the embodiments of the invention. However, those numbers and signs should not be used for the interpretation of the technical scope of the invention described in [Claims].

【0022】従って、上記課題を解決するために、本発
明の燃料電池モジュールは、改質器(22)と、燃料電
池モジュール本体(21)とを具備する。改質器(2
2)は、燃料ガス(51)の改質を行う。燃料電池モジ
ュール本体(21)は、その改質された燃料ガス(5
1)と酸化剤ガス(52)とを用いて発電を行う。そし
て、改質器(22)は、燃料電池モジュール本体(2
1)から送出された酸化剤ガス(52)の熱としての酸
化剤熱を利用してその改質を行う。
Therefore, in order to solve the above problems, the fuel cell module of the present invention comprises a reformer (22) and a fuel cell module main body (21). Reformer (2
2) reforms the fuel gas (51). The fuel cell module body (21) has the reformed fuel gas (5
Power generation is performed using 1) and the oxidant gas (52). The reformer (22) is connected to the fuel cell module body (2
The reforming is performed by utilizing the heat of the oxidizing gas as the heat of the oxidizing gas (52) sent from 1).

【0023】また、本発明の燃料電池モジュールは、改
質器(22)が、第1改質部(22−1)と、第2改質
部(22−2)とを具備する。第1改質部(22−1)
は、燃料ガス(51)を、第1温度で第1改質を行う。
第2改質部(22−2)は、第1改質部(22−1)の
後段に接続され、その第1改質をされた燃料ガス(5
1)を、その第1温度よりも高い第2温度で第2改質を
行う。そして、第2改質部(22−2)は、その酸化剤
熱を利用してその第2改質を行う。第1改質部(22−
1)は、その第2改質をされた燃料ガス(51)の熱と
しての燃料熱を利用してその第1改質を行う。
Further, in the fuel cell module of the present invention, the reformer (22) comprises a first reforming section (22-1) and a second reforming section (22-2). First reforming section (22-1)
Perform a first reforming of the fuel gas (51) at a first temperature.
The second reforming section (22-2) is connected to the latter stage of the first reforming section (22-1), and the first reformed fuel gas (5
The second reforming of 1) is performed at a second temperature higher than the first temperature. Then, the second reforming section (22-2) uses the heat of the oxidizing agent to perform the second reforming. First reforming section (22-
In 1), the first reforming is performed using the fuel heat as the heat of the second reformed fuel gas (51).

【0024】更に、本発明の燃料電池モジュールは、改
質器(22)から排出された酸化剤ガス(52)と燃料
電池モジュール本体(21)に供給される前の酸化剤ガ
ス(52)との熱交換を行う空気予熱器を(23)更に
具備する。
Further, in the fuel cell module of the present invention, the oxidant gas (52) discharged from the reformer (22) and the oxidant gas (52) before being supplied to the fuel cell module main body (21) are used. (23) further comprising an air preheater for exchanging heat.

【0025】更に、本発明の燃料電池モジュールは、そ
の改質された燃料ガス(51)と、燃料電池モジュール
本体(21)に供給される前の酸化剤ガス(52)との
熱交換を行う燃料冷却器(55)を更に具備する。
Further, the fuel cell module of the present invention performs heat exchange between the reformed fuel gas (51) and the oxidant gas (52) before being supplied to the fuel cell module main body (21). A fuel cooler (55) is further provided.

【0026】上記課題を解決するために、本発明の改質
器は、第1配管(12−3)と、第1改質部(22−1
a)と、第2配管(27−1)と、第2改質部(22−
2)と、第3配管(22−1b、27−2)とを具備す
る。第1配管(12−3)は、第1燃料ガス(51)を
供給する。第1改質部(22−1a)は、第1配管(1
2−3)に接続され、第1燃料ガス(51)を第2燃料
ガス(51)に改質する。第2配管(27−1)は、第
1改質部(22−1a)から第2燃料ガス(51)を送
出する。第2改質部(22−2)は、第2配管(27−
1)に接続され、第2燃料ガス(51)を第3燃料ガス
(51)に改質する。第3配管(22−1b、27−
2)は、第1改質部(22−1a)を含み、第2改質部
(22−2)から第3燃料ガス(51)を送出する。そ
して、第1改質部(22−1a)は、第3燃料ガス(5
1)の熱を利用して第1燃料ガス(51)のその改質を
行う。
In order to solve the above problems, the reformer of the present invention is provided with a first pipe (12-3) and a first reforming section (22-1).
a), the second pipe (27-1), and the second reforming section (22-
2) and the third pipe (22-1b, 27-2). The first pipe (12-3) supplies the first fuel gas (51). The first reforming section (22-1a) includes the first pipe (1
2-3), and reforms the first fuel gas (51) to the second fuel gas (51). The second pipe (27-1) delivers the second fuel gas (51) from the first reforming section (22-1a). The second reforming section (22-2) is connected to the second pipe (27-
1) and reforms the second fuel gas (51) to the third fuel gas (51). Third pipe (22-1b, 27-
2) includes a first reforming section (22-1a), and delivers a third fuel gas (51) from the second reforming section (22-2). Then, the first reforming section (22-1a) is connected to the third fuel gas (5
The heat of 1) is used to perform the reforming of the first fuel gas (51).

【0027】また、本発明の改質器は、第2改質部(2
2−2)が、内管(22−2a)と内管(22−2a)
を含む外管とを有する二重管と、内管(22−2a)の
外面とその外管の内面との間に設置された改質触媒部
(22−2b)とを備える。そして、その外管は、一端
部としての第1端部が第3配管(22−1b、27−
2)に接続され、他端部としての第2端部が閉塞されて
いる。内管(22−2a)は、一端部としての第3端部
が第2配管(27−1)に接続され、他端部としての第
4端部が第2端部の手前まで延びて開放されている。
Further, the reformer of the present invention comprises a second reforming section (2
2-2) is the inner pipe (22-2a) and the inner pipe (22-2a)
And a reforming catalyst section (22-2b) installed between the outer surface of the inner tube (22-2a) and the inner surface of the outer tube. Then, the outer pipe has a first end as the one end that is the third pipe (22-1b, 27-).
2), and the second end as the other end is closed. The inner pipe (22-2a) has a third end as one end connected to the second pipe (27-1), and a fourth end as the other end extends to the front of the second end and is open. Has been done.

【0028】上記課題を解決するために、本発明の燃料
電池モジュールは、改質器(22)と、第4配管(25
−1)と、燃料電池モジュール本体(21)とを具備す
る。改質器(22)は、前2項に記載している。第4配
管(25−1)は、第3配管(22−1b、27−2)
に接続され、第3燃料ガス(51)を供給する。燃料電
池モジュール本体(21)は、第4配管(25−1)
と、酸化剤ガス(52)を供給する第5配管(26−
1)とに接続され、第3燃料ガス(51)と酸化剤ガス
(52)とを用いて発電を行う。改質器(22)は、燃
料電池モジュール本体(21)近傍に設置されている。
改質器(22)の第2改質部(22−2)は、その外管
を覆うように設けられたガス流通部(22−2c)を更
に備えている。そして、燃料電池モジュール本体(2
1)からガス流通部(22−2c)に供給された酸化剤
ガス(52)の熱を利用して、第2燃料ガス(51)を
第3燃料ガス(51)に改質する。
In order to solve the above problems, the fuel cell module of the present invention comprises a reformer (22) and a fourth pipe (25).
-1) and a fuel cell module body (21). The reformer (22) is described in the preceding 2 items. The fourth pipe (25-1) is the third pipe (22-1b, 27-2).
And supplies a third fuel gas (51). The fuel cell module body (21) has a fourth pipe (25-1).
And the fifth pipe (26-
1) and is used to generate electricity using the third fuel gas (51) and the oxidant gas (52). The reformer (22) is installed near the fuel cell module body (21).
The second reforming section (22-2) of the reformer (22) further includes a gas flow section (22-2c) provided so as to cover the outer tube thereof. Then, the fuel cell module body (2
The second fuel gas (51) is reformed into the third fuel gas (51) by using the heat of the oxidant gas (52) supplied from 1) to the gas flow section (22-2c).

【0029】また、本発明の燃料電池モジュールは、第
6配管(26−3)と、空気予熱器(23)とを更に具
備する。第6配管(26−3)は、改質器(22)から
酸化剤ガス(52)を送出する。空気予熱器(23)
は、燃料電池モジュール本体(21)近傍に設置され、
改質器(22)から送出された酸化剤ガス(52)と、
燃料電池モジュール本体(21)に供給される前の酸化
剤ガス(52)との熱交換を行う。
The fuel cell module of the present invention further comprises a sixth pipe (26-3) and an air preheater (23). The sixth pipe (26-3) sends the oxidant gas (52) from the reformer (22). Air preheater (23)
Is installed near the fuel cell module body (21),
An oxidant gas (52) delivered from the reformer (22),
Heat exchange with the oxidant gas (52) before being supplied to the fuel cell module body (21) is performed.

【0030】更に、本発明の燃料電池モジュールは、燃
料電池モジュール本体(21)が、複数の燃料電池セル
管(33)と、第1燃料室(38)と、第2燃料室(3
9)と、空気室(37)とを具備する。複数の燃料電池
セル管(33)は、表面に燃料電池セル(41)を形成
されている。第1燃料室(38)は、第4配管(25−
1)が接続され、複数の燃料電池セル管(33)内に第
3燃料ガス(51)を供給する。第2燃料室(39)
は、第3燃料ガス(51)の内、複数の燃料電池セル管
(33)で使用済みのものを排出する。空気室(37)
は、第5配管(26−1)が接続され、第1燃料室(3
8)と第2燃料室(39)との間に設置され、複数の燃
料電池セル管(33)を含み、燃料電池セル(41)に
酸化剤ガス(52)を供給する。そして、第1燃料室
(38)は、複数の燃料電池セル管(33)の一端部が
第1燃料室(38)の一側面としての第1管板(34)
に開放され、嵌合された複数の第1嵌合部(38−2)
を含む。第2燃料室(39)は、複数の燃料電池セル管
(33)の他端部が第2燃料室(39)の一側面として
の第2管板(35)に開放され、嵌合された複数の第2
嵌合部(39−2)を含む。
Further, in the fuel cell module of the present invention, the fuel cell module body (21) has a plurality of fuel cell cell tubes (33), a first fuel chamber (38), and a second fuel chamber (3).
9) and an air chamber (37). Fuel cells (41) are formed on the surface of the plurality of fuel cell tubes (33). The first fuel chamber (38) has a fourth pipe (25-
1) is connected to supply the third fuel gas (51) into the plurality of fuel cell tubes (33). Second fuel chamber (39)
Of the third fuel gas (51) discharges the used fuel cell pipes (33). Air chamber (37)
Is connected to the fifth pipe (26-1), and the first fuel chamber (3
8) and the second fuel chamber (39), and includes a plurality of fuel battery cell tubes (33), and supplies an oxidant gas (52) to the fuel battery cells (41). Then, in the first fuel chamber (38), one end portion of the plurality of fuel cell tubes (33) serves as one side surface of the first fuel chamber (38) as a first tube sheet (34).
A plurality of first fitting portions (38-2) which are opened and fitted to each other
including. The other end of the plurality of fuel cell tubes (33) of the second fuel chamber (39) is opened and fitted to the second tube plate (35) as one side surface of the second fuel chamber (39). Multiple second
A fitting portion (39-2) is included.

【0031】更に、本発明の燃料電池モジュールは、改
質器(22)と、燃料冷却器(55)と、燃料電池モジ
ュール本体(21)とを具備する。改質器(22)は、
燃料ガス(51)を供給する配管(12−3)に接続さ
れ、燃料ガス(51)を改質する。燃料冷却器(55)
は、改質器(22)から改質された燃料ガス(51)を
送出する配管(25−1)と、酸化剤ガス(52)を供
給する配管(11−4)とに接続され、その改質された
燃料ガス(51)と酸化剤ガス(52)との熱交換を行
う。燃料電池モジュール本体(21)は、燃料冷却器
(55)からその熱交換した燃料ガス(51)を送出す
る配管(25−3)と、その熱交換した酸化剤ガス(5
2)を送出する配管(26−4(−1))とに接続さ
れ、その熱交換した燃料ガス(51)とその熱交換した
酸化剤ガス(52)とを用いて発電を行う。改質器(2
2)と燃料冷却器(55)とは、燃料電池モジュール本
体(21)近傍に設置されている。改質器(22)は、
燃料電池モジュール本体(21)から送出された酸化剤
ガス(52)の熱を用いて、燃料ガス(51)を改質す
る。
Further, the fuel cell module of the present invention comprises a reformer (22), a fuel cooler (55), and a fuel cell module body (21). The reformer (22) is
It is connected to a pipe (12-3) for supplying the fuel gas (51) and reforms the fuel gas (51). Fuel cooler (55)
Is connected to a pipe (25-1) for delivering the reformed fuel gas (51) from the reformer (22) and a pipe (11-4) for supplying the oxidant gas (52). Heat exchange between the reformed fuel gas (51) and the oxidant gas (52) is performed. The fuel cell module body (21) includes a pipe (25-3) for delivering the heat-exchanged fuel gas (51) from the fuel cooler (55) and the heat-exchanged oxidant gas (5).
2) is connected to a pipe (26-4 (-1)) for sending out, and heat generation is performed using the heat-exchanged fuel gas (51) and the heat-exchanged oxidant gas (52). Reformer (2
2) and the fuel cooler (55) are installed near the fuel cell module body (21). The reformer (22) is
The heat of the oxidant gas (52) delivered from the fuel cell module body (21) is used to reform the fuel gas (51).

【0032】上記課題を解決するために、本発明の複合
発電システムは、ガスタービン(2)と、燃料電池モジ
ュール(1)と、燃焼器(8)とを備える。ガスタービ
ン(2)は、発電機を有し、酸化剤ガス(52)を圧縮
を行う。燃料電池モジュール(1)は、その圧縮された
酸化剤ガス(52)と、燃料ガス(51)とにより発電
を行う、上述の各項のいずれか一項に記載している。燃
焼器(8)は、燃料電池モジュール(1)で使用済みの
燃料ガス(51)と酸化剤ガス(52)とを燃焼する。
そして、ガスタービン(2)は、燃焼器(8)により発
生した燃焼ガス(53)を用いてその圧縮を行い、その
発電機を駆動する。
In order to solve the above problems, the combined power generation system of the present invention comprises a gas turbine (2), a fuel cell module (1) and a combustor (8). The gas turbine (2) has a generator and compresses the oxidant gas (52). The fuel cell module (1) is described in any one of the above items, in which power is generated by the compressed oxidant gas (52) and the fuel gas (51). The combustor (8) burns the fuel gas (51) and the oxidant gas (52) used in the fuel cell module (1).
Then, the gas turbine (2) compresses the combustion gas (53) generated by the combustor (8) to drive the generator.

【0033】[0033]

【発明の実施の形態】以下、本発明である燃料電池モジ
ュールの実施の形態に関して、添付図面を参照して説明
する。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Embodiments of a fuel cell module according to the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.

【0034】本実施例において、筒型のうち円筒型の燃
料電池モジュールについて例を示して説明するが、他の
筒型構造を有する燃料電池にも適用が可能である。な
お、各実施の形態において同一又は相当部分には同一の
符号を付して説明する。
In the present embodiment, a cylindrical type fuel cell module will be described as an example, but the present invention can be applied to a fuel cell having another cylindrical structure. Note that the same or corresponding portions in the respective embodiments will be described with the same reference numerals.

【0035】(実施例1)図1は、本発明である燃料電
池モジュールを適用した複合発電システムの第1の実施
の形態を示す構成図である。複合発電システムは、燃料
電池モジュール1、ガスタービン2、三方弁3、空気圧
縮機4、1次燃料予熱器5、ポンプ6、三方弁7、燃焼
器8、三方弁9及び煙突10を備える。そして、それら
は図示しない制御部により制御され、酸化剤ガス配管1
1−1〜11−7、燃料ガス配管12−1〜12−9及
び燃焼ガス配管13−1〜13−3で接続されている。
(Embodiment 1) FIG. 1 is a configuration diagram showing a first embodiment of a combined power generation system to which a fuel cell module according to the present invention is applied. The combined power generation system includes a fuel cell module 1, a gas turbine 2, a three-way valve 3, an air compressor 4, a primary fuel preheater 5, a pump 6, a three-way valve 7, a combustor 8, a three-way valve 9 and a chimney 10. Then, they are controlled by a control unit (not shown), and the oxidant gas pipe 1
1-1 to 11-7, fuel gas pipes 12-1 to 12-9, and combustion gas pipes 13-1 to 13-3 are connected.

【0036】ガスタービン2は、タービンとコンプレッ
サと発電機を有する。ガスタービン2は、燃焼ガス配管
13−1を介して供給される燃焼ガス53(図示せず)
により、タービンを回転させる。そして、その回転によ
り発電機を動作させる。同時に、その回転によりコンプ
レッサを駆動し、酸化剤ガス配管11−1を介して供給
される酸化剤ガス52(本実施例では空気)を圧縮す
る。その後、酸化剤ガス52は、酸化剤ガス配管11−
2へ排出される。
The gas turbine 2 has a turbine, a compressor and a generator. The gas turbine 2 is provided with a combustion gas 53 (not shown) supplied via a combustion gas pipe 13-1.
Causes the turbine to rotate. Then, the rotation causes the generator to operate. At the same time, the rotation drives the compressor to compress the oxidant gas 52 (air in this embodiment) supplied through the oxidant gas pipe 11-1. After that, the oxidant gas 52 is supplied to the oxidant gas pipe 11-.
It is discharged to 2.

【0037】三方弁3は、酸化剤ガス配管11−2を介
して供給される酸化剤ガス52を、酸化剤ガス配管11
−3(燃料電池モジュール用)及び酸化剤ガス配管11
−6(燃焼器8用、酸化剤ガス配管11−5へ接続)へ
分岐する。制御部(図示せず)により、ガスタービン2
及び燃料電池モジュール1の運転条件に基づいて制御さ
れる。
The three-way valve 3 supplies the oxidant gas 52 supplied through the oxidant gas pipe 11-2 to the oxidant gas pipe 11
-3 (for fuel cell module) and oxidant gas pipe 11
-6 (for the combustor 8 and connected to the oxidant gas pipe 11-5). The gas turbine 2 is controlled by a control unit (not shown).
And is controlled based on the operating conditions of the fuel cell module 1.

【0038】空気圧縮機4は、酸化剤ガス配管11−3
を介して供給される酸化剤ガス52を、燃料電池モジュ
ール1の運転圧力まで、更に圧縮する。その後、酸化剤
ガス52は、酸化剤ガス配管11−4へ排出される。
The air compressor 4 includes an oxidant gas pipe 11-3.
The oxidant gas 52 supplied via the is further compressed to the operating pressure of the fuel cell module 1. Then, the oxidant gas 52 is discharged to the oxidant gas pipe 11-4.

【0039】三方弁9は、燃料ガス配管12−1を介し
て供給される燃料ガス51を、燃料ガス配管12−2
(燃料電池モジュール用)及び燃料ガス配管12−8
(燃焼器8用、燃料ガス配管12−7へ接続)へ分岐す
る。制御部(図示せず)により、ガスタービン2及び燃
料電池モジュール1の運転条件に基づいて制御される。
The three-way valve 9 supplies the fuel gas 51 supplied through the fuel gas pipe 12-1 to the fuel gas pipe 12-2.
(For fuel cell module) and fuel gas pipe 12-8
(Combustor 8 connection to fuel gas pipe 12-7). The control unit (not shown) controls the gas turbine 2 and the fuel cell module 1 based on operating conditions.

【0040】1次燃料予熱器5は、燃料ガス配管12−
2を介して供給される燃料ガス51(低温側)と、燃料
ガス配管12−4を介して燃料電池モジュール1から供
給される使用済みの燃料ガス51(高温側)とを熱交換
させる。低温側の燃料ガス51は、昇温され燃料ガス配
管12−3へ送出される。高温側の燃料ガス51は、降
温され燃料ガス配管12−5へ送出される。
The primary fuel preheater 5 includes a fuel gas pipe 12-
The fuel gas 51 (low temperature side) supplied via 2 and the used fuel gas 51 (high temperature side) supplied from the fuel cell module 1 via the fuel gas pipe 12-4 are heat-exchanged. The fuel gas 51 on the low temperature side is heated and sent to the fuel gas pipe 12-3. The high temperature side fuel gas 51 is cooled and sent to the fuel gas pipe 12-5.

【0041】ポンプ6は、燃料ガス配管12−5を介し
て供給される燃料ガス51を、燃料ガス配管12−6へ
送り出すポンプである。
The pump 6 is a pump for feeding the fuel gas 51 supplied through the fuel gas pipe 12-5 to the fuel gas pipe 12-6.

【0042】三方弁7は、燃料ガス配管12−6を介し
て供給される燃料ガス51を、燃料ガス配管12−9
(燃料電池モジュール用、燃料ガス配管12−3へ接
続)及び燃料ガス配管12−7(燃焼器8用)へ分岐す
る。制御部(図示せず)により、ガスタービン2及び燃
料電池モジュール1の運転条件に基づいて制御される。
The three-way valve 7 supplies the fuel gas 51 supplied through the fuel gas pipe 12-6 to the fuel gas pipe 12-9.
(For fuel cell module, connected to fuel gas pipe 12-3) and fuel gas pipe 12-7 (for combustor 8). The control unit (not shown) controls the gas turbine 2 and the fuel cell module 1 based on operating conditions.

【0043】燃料電池モジュール1は、酸化剤ガス配管
11−4を介して供給される酸化剤ガス52と、燃料ガ
ス配管12−3を介して供給される燃料ガス51とを用
いて発電を行う。燃料電池モジュール1で使用済みの燃
料ガス51(生成した水蒸気を含む)は、燃料ガス配管
12−4へ送出される。燃料電池モジュール1で使用済
みの酸化剤ガス52は、酸化剤ガス配管11−5へ送出
される。
The fuel cell module 1 uses the oxidant gas 52 supplied through the oxidant gas pipe 11-4 and the fuel gas 51 supplied through the fuel gas pipe 12-3 to generate electric power. . The fuel gas 51 (including the generated water vapor) used in the fuel cell module 1 is delivered to the fuel gas pipe 12-4. The oxidant gas 52 used in the fuel cell module 1 is sent to the oxidant gas pipe 11-5.

【0044】燃焼器8は、酸化剤ガス配管11−5を介
して供給される酸化剤ガス52と、燃料ガス配管12−
7を介して供給される燃料ガス51とを燃焼し、燃焼ガ
ス53を生成する。燃焼ガス53は、燃焼ガス配管13
−1へ送出される。
The combustor 8 includes an oxidant gas 52 supplied through an oxidant gas pipe 11-5 and a fuel gas pipe 12-.
The fuel gas 51 supplied via 7 is combusted to generate a combustion gas 53. The combustion gas 53 is the combustion gas pipe 13
-1.

【0045】煙突10は、ガスタービン2から燃焼ガス
配管13−2及び燃焼ガス配管13−3を介して供給さ
れる燃焼ガス53と、酸化剤ガス配管11−7及び燃焼
ガス配管13−3を介して供給される酸化剤ガス52と
を混合し、外部に排出する。
The chimney 10 includes a combustion gas 53 supplied from the gas turbine 2 through a combustion gas pipe 13-2 and a combustion gas pipe 13-3, an oxidant gas pipe 11-7 and a combustion gas pipe 13-3. It is mixed with the oxidant gas 52 supplied through and discharged to the outside.

【0046】ここで、燃料ガス51は、燃料電池モジュ
ール1の改質器までは、炭化水素のガスと水蒸気との混
合ガスである。炭化水素のガスは、メタン、プロパン、
ガソリン、灯油、軽油、メタノールに例示される。改質
器で改質後は、水素及び一酸化炭素を主成分とする燃料
ガス51となる。なお、燃料電池モジュール1で使用済
みの燃料ガス51は、燃料電池モジュール1で必要量の
燃料ガス51が消費された残りの燃料ガス51である。
酸化剤ガス52は、酸素を含むガスである。酸化剤ガス
52は、空気に例示される。
Here, the fuel gas 51 is a mixed gas of hydrocarbon gas and steam up to the reformer of the fuel cell module 1. Hydrocarbon gases are methane, propane,
Examples are gasoline, kerosene, light oil, and methanol. After reforming in the reformer, the fuel gas 51 contains hydrogen and carbon monoxide as main components. The fuel gas 51 used in the fuel cell module 1 is the remaining fuel gas 51 in which the required amount of fuel gas 51 has been consumed in the fuel cell module 1.
The oxidant gas 52 is a gas containing oxygen. The oxidant gas 52 is exemplified by air.

【0047】また、燃料電池モジュール1で使用済みの
酸化剤ガス52は、燃料電池モジュール1で必要量の酸
化剤ガス52が消費された残りの酸化剤ガス52であ
る。
The oxidant gas 52 used in the fuel cell module 1 is the remaining oxidant gas 52 after the required amount of the oxidant gas 52 is consumed in the fuel cell module 1.

【0048】次に、燃料電池モジュール1について説明
する。
Next, the fuel cell module 1 will be described.

【0049】図2は、本発明である燃料電池モジュール
の第1の実施の形態の構成を示す図(断面図)である。
燃料電池モジュール1は、燃料電池モジュール本体2
1、改質器22、空気予熱器23及び三方弁24を具備
する。そして、それらは燃料ガス配管25−1〜25−
2、酸化剤ガス配管26−1〜26−3及び改質配管2
7−1〜27−2で接続されている。
FIG. 2 is a diagram (cross-sectional view) showing the configuration of the first embodiment of the fuel cell module according to the present invention.
The fuel cell module 1 includes a fuel cell module body 2
1, a reformer 22, an air preheater 23, and a three-way valve 24. And, they are the fuel gas pipes 25-1 to 25-
2, oxidant gas pipes 26-1 to 26-3 and reforming pipe 2
It is connected by 7-1 to 27-2.

【0050】改質器22は、燃料ガス配管12−3を介
して供給される燃料ガス51を改質して、燃料ガス配管
25−1へ送出する。第1改質部22−1、第2改質部
22−2、改質配管27−1及び改質配管27−2を含
む。
The reformer 22 reforms the fuel gas 51 supplied through the fuel gas pipe 12-3 and sends it to the fuel gas pipe 25-1. The 1st reforming part 22-1, the 2nd reforming part 22-2, the reforming piping 27-1, and the reforming piping 27-2 are included.

【0051】第1改質部22−1は、燃料ガス配管12
−3を介して供給される燃料ガス51を、第2改質部2
2−2に比較して低温で、水蒸気改質を行う。第1改質
部22−1に投入されるエネルギーには、第2改質部2
2−2で改質された燃料ガス51の有する内部エネルギ
ーを用いる。燃料ガス51は、水蒸気改質により、水素
と一酸化炭素とを主成分とする燃料ガス51となり、改
質配管27−1へ送出される。
The first reforming section 22-1 includes the fuel gas pipe 12
The fuel gas 51 supplied through the second reforming unit 2
Steam reforming is performed at a lower temperature than 2-2. The energy input to the first reforming unit 22-1 includes the second reforming unit 2
The internal energy of the fuel gas 51 reformed in 2-2 is used. The fuel gas 51 becomes a fuel gas 51 containing hydrogen and carbon monoxide as main components by steam reforming and is sent to the reforming pipe 27-1.

【0052】第2改質部22−2は、改質配管27−1
を介して供給される燃料ガス51を、第1改質部22−
1に比較して高温で、水蒸気改質を行う。第2改質部2
2−2に投入されるエネルギーには、燃料電池モジュー
ル1から酸化剤ガス配管26−2を介して送出される酸
化剤ガス52の有する内部エネルギーを用いる。ここ
で、(第1改質部22−1で改質された燃料ガス51の
温度)<(酸化剤ガス配管26−2を介して送出される
酸化剤ガス52の温度)なので、燃料ガス51の水蒸気
改質後の組成は、第1改質部22−1での燃料ガス51
よりも水素と一酸化炭素の割合が高くなる。その後、燃
料ガス51は、改質配管27−2へ送出される。
The second reforming section 22-2 includes a reforming pipe 27-1.
The fuel gas 51 supplied via the first reforming unit 22-
Steam reforming is carried out at a higher temperature than in No. 1. Second reformer 2
The internal energy of the oxidant gas 52 sent from the fuel cell module 1 through the oxidant gas pipe 26-2 is used as the energy input to 2-2. Here, (the temperature of the fuel gas 51 reformed in the first reforming section 22-1) <(the temperature of the oxidant gas 52 sent through the oxidant gas pipe 26-2), the fuel gas 51 The composition after steam reforming of the fuel gas 51 in the first reforming section 22-1 is
The ratio of hydrogen to carbon monoxide is higher than that. Then, the fuel gas 51 is delivered to the reforming pipe 27-2.

【0053】空気予熱器23は、酸化剤ガス配管11−
4を介して供給される酸化剤ガス52(低温側)と、酸
化剤ガス配管26−3を介して改質器22から供給され
る酸化剤ガス52(高温側)とを熱交換させる。低温側
の酸化剤ガス52は、昇温され酸化剤ガス配管26−1
へ送出される。高温側の酸化剤ガス52は、降温され酸
化剤ガス配管11−5へ送出される。
The air preheater 23 is the oxidant gas pipe 11-.
The oxidant gas 52 (low temperature side) supplied via No. 4 and the oxidant gas 52 (high temperature side) supplied from the reformer 22 via the oxidant gas pipe 26-3 are heat-exchanged. The oxidant gas 52 on the low temperature side is heated and the oxidant gas pipe 26-1
Sent to. The oxidant gas 52 on the high temperature side is cooled and sent to the oxidant gas pipe 11-5.

【0054】燃料電池モジュール本体21は、酸化剤ガ
ス配管26−1を介して供給される酸化剤ガス52と、
燃料ガス配管25−1を介して供給される燃料ガス51
とを用いて発電を行う。燃料電池モジュール本体21で
使用済みの燃料ガス51(生成した水蒸気を含む)は、
燃料ガス配管25−2へ送出される。燃料電池モジュー
ル本体21で使用済みの酸化剤ガス52(生成した水蒸
気を含む)は、酸化剤ガス配管26−2へ送出される。
The fuel cell module main body 21 includes an oxidant gas 52 supplied through an oxidant gas pipe 26-1.
Fuel gas 51 supplied through the fuel gas pipe 25-1
Generate electricity using and. The fuel gas 51 (including generated steam) used in the fuel cell module main body 21 is
It is delivered to the fuel gas pipe 25-2. The oxidant gas 52 (including the generated water vapor) used in the fuel cell module main body 21 is delivered to the oxidant gas pipe 26-2.

【0055】三方弁24は、燃料ガス配管25−2を介
して供給される燃料ガス51を、燃料ガス配管25−3
(燃料電池モジュール21用、燃料ガス配管12−3へ
接続)及び燃料ガス配管12−4(1次燃料予熱器5
用)へ分岐する。制御部(図示せず)により、燃料電池
モジュール1の運転条件に基づいて制御される。
The three-way valve 24 supplies the fuel gas 51 supplied through the fuel gas pipe 25-2 to the fuel gas pipe 25-3.
(For the fuel cell module 21, connected to the fuel gas pipe 12-3) and the fuel gas pipe 12-4 (primary fuel preheater 5
For). A control unit (not shown) controls the fuel cell module 1 based on operating conditions.

【0056】次に、燃料電池モジュール1について更に
説明する。
Next, the fuel cell module 1 will be further described.

【0057】図3は、図2に示す本発明である燃料電池
モジュールの第1の実施の形態の構成をより詳細に示す
断面図である。燃料電池モジュール1は、燃料電池モジ
ュール本体21、改質器22、及び空気予熱器23(三
方弁24は省略)を備える。それらは燃料ガス配管25
−1〜25−2、酸化剤ガス配管26−1〜26−3及
び改質配管27−1〜27−2で接続されている。
FIG. 3 is a sectional view showing in more detail the configuration of the first embodiment of the fuel cell module according to the present invention shown in FIG. The fuel cell module 1 includes a fuel cell module body 21, a reformer 22, and an air preheater 23 (the three-way valve 24 is omitted). They are fuel gas pipes 25
-1 to 25-2, oxidant gas pipes 26-1 to 26-3, and reforming pipes 27-1 to 27-2 are connected.

【0058】改質器22は、第1改質部22−1及び第
2改質部22−2を備え、燃料電池モジュール本体21
に隣接して設置される。第1改質部22−1は、内側か
ら順に触媒部22−1aとガス流通部22−1bとを含
む2重管構造である。また、改質配管27−1と改質配
管27−2は、改質配管27−1が内側の2重管構造で
ある。第2改質部22−2は、内側から順にガス流通部
22−2aと触媒部22−2bとを含む2重管構造に、
更に、その2重管構造を囲むように形成されたガス流通
部22−2cを含む3重管構造である。
The reformer 22 includes a first reforming section 22-1 and a second reforming section 22-2, and includes the fuel cell module main body 21.
Is installed adjacent to. The first reforming section 22-1 has a double pipe structure including a catalyst section 22-1a and a gas circulation section 22-1b in order from the inside. Further, the reforming pipe 27-1 and the reforming pipe 27-2 have a double pipe structure in which the reforming pipe 27-1 is inside. The second reforming section 22-2 has a double pipe structure including a gas flow section 22-2a and a catalyst section 22-2b in order from the inside,
Further, the triple pipe structure includes a gas flow portion 22-2c formed so as to surround the double pipe structure.

【0059】2重管構造の内の内側には、一方の側を燃
料ガス配管12−3に接続された触媒部22−1a、触
媒部22−1aに接続された改質配管27−1、改質配
管27−1に接続されたガス流通部22−2aが連続的
に配置されている。ガス流通部22−2aの先は改質器
22の内部で開放されている。2重管構造の内の外側に
は、一方の側を燃料ガス配管12−3を一部含んだ燃料
ガス配管25−1に接続されたガス流通部22−1b、
ガス流通部22−1bに接続された改質配管27−2、
改質配管27−2に接続された触媒部22−2bが連続
的に配置されている。触媒部22−2bの先は閉塞され
ている。
Inside the double pipe structure, one side is a catalyst portion 22-1a connected to the fuel gas pipe 12-3, a reforming pipe 27-1 is connected to the catalyst portion 22-1a, The gas circulation unit 22-2a connected to the reforming pipe 27-1 is continuously arranged. The tip of the gas flow section 22-2a is open inside the reformer 22. On the outside of the double pipe structure, one side is connected to a fuel gas pipe 25-1 including a part of the fuel gas pipe 12-3, and a gas flow portion 22-1b,
A reforming pipe 27-2 connected to the gas distribution unit 22-1b,
The catalyst portion 22-2b connected to the reforming pipe 27-2 is continuously arranged. The tip of the catalyst portion 22-2b is closed.

【0060】更に、第2改質部22−2は、3重管目と
して、酸化剤ガス配管26−2及び酸化剤ガス配管26
−3を接続され、触媒部22−2bを囲むように設けら
れたガス流通部22−2を備える。
Further, the second reforming section 22-2 is, as a triple pipe, an oxidant gas pipe 26-2 and an oxidant gas pipe 26.
-3 is connected, and the gas distribution part 22-2 provided so as to surround the catalyst part 22-2b is provided.

【0061】触媒部22−1aは、燃料ガス配管12−
3を介して供給される燃料ガス51を、触媒部22−1
a内の触媒により水蒸気改質する。太さは燃料ガス配管
12−3よりも大きい。触媒は従来用いられる水蒸気改
質触媒(例示:ニッケル/アルミナ)を利用できる。水
蒸気改質による水素と一酸化炭素とを主成分とする燃料
ガス51を、改質配管27−1を介して、第2改質部2
2−2へ送出する。触媒部22−1aの外側のガス流通
部22−1bは、第2改質部22−2で改質された(高
温の)燃料ガス51を、触媒部22−1aの周りに流通
させる。その際、(高温の)燃料ガス51は、触媒部2
2−1aと熱交換することにより、内部エネルギーの一
部を触媒部22−1aへ放出する(熱交換する)。その
エネルギーが、第1改質部22−1の改質に用いられ
る。
The catalyst portion 22-1a is connected to the fuel gas pipe 12-
The fuel gas 51 supplied through the catalyst unit 22-1
Steam reforming is carried out by the catalyst in a. The thickness is larger than that of the fuel gas pipe 12-3. As the catalyst, a conventionally used steam reforming catalyst (eg nickel / alumina) can be used. The fuel gas 51 containing hydrogen and carbon monoxide as main components by steam reforming is passed through the reforming pipe 27-1 to the second reforming section 2
2-2. The gas flow section 22-1b outside the catalyst section 22-1a causes the (high-temperature) fuel gas 51 reformed by the second reforming section 22-2 to flow around the catalyst section 22-1a. At that time, the (high-temperature) fuel gas 51 flows into the catalyst portion 2
By exchanging heat with the 2-1a, a part of the internal energy is released (heat exchange) to the catalyst section 22-1a. The energy is used for reforming the first reforming section 22-1.

【0062】ガス流通部22−2aは、改質配管27−
1を介して供給される燃料ガス51を流通し、2重管構
造の閉塞した先端部へ輸送する。燃料ガス51は、そこ
で折り返して2重管構造の外側の触媒部22−2bへ流
入する。
The gas flow section 22-2a is provided with the reforming pipe 27-.
The fuel gas 51 supplied via 1 is circulated and transported to the closed tip of the double pipe structure. The fuel gas 51 turns back there and flows into the catalyst portion 22-2b outside the double pipe structure.

【0063】触媒部22−2bは、内部に有する触媒に
より燃料ガス51を更に水蒸気改質する。触媒は従来用
いられる水蒸気改質触媒(例示:ニッケル/アルミナ)
を利用できる。改質の温度は、第1改質部22−1より
も高温である。従って、水蒸気改質により、触媒部22
−1aでの改質よりも水素と一酸化炭素とを合わせた割
合が多い(高温の)燃料ガス51となる。その後、(高
温の)燃料ガス51は、改質配管27−2を介して、第
1改質部22−2のガス流通部22−1bへ送出する。
The catalyst section 22-2b further steam-reforms the fuel gas 51 with a catalyst contained therein. The catalyst is a steam reforming catalyst that has been used conventionally (example: nickel / alumina)
Is available. The reforming temperature is higher than that of the first reforming section 22-1. Therefore, the steam reforming causes the catalyst portion 22
The fuel gas 51 has a higher ratio of hydrogen and carbon monoxide combined (high temperature) than the reforming at -1a. After that, the (high-temperature) fuel gas 51 is delivered to the gas flow section 22-1b of the first reforming section 22-2 via the reforming pipe 27-2.

【0064】触媒部22−2bの外側のガス流通部22
−2cは、燃料電池モジュール本体21で使用済みの酸
化剤ガス52を、触媒部22−2bの周りに流通させ
る。酸化剤ガス52は、非常に温度が高く、触媒部22
−2bと熱交換することにより、内部エネルギーの一部
を触媒部22−2bへ放出する。そのエネルギーが、第
2改質部22−2の改質に用いられる。その後、酸化剤
ガス52は、酸化剤ガス配管26−3へ送出される。
Gas flow section 22 outside catalyst section 22-2b
-2c causes the oxidant gas 52 used in the fuel cell module main body 21 to flow around the catalyst portion 22-2b. The oxidant gas 52 has a very high temperature, and the catalyst portion 22
-2b, by exchanging heat with -2b, a part of the internal energy is released to the catalyst section 22-2b. The energy is used for reforming the second reforming section 22-2. Then, the oxidant gas 52 is sent to the oxidant gas pipe 26-3.

【0065】触媒部22−2bで改質された燃料ガス5
1は、改質配管27−2を介して第1改質部22−2の
ガス流通部22−1bに達する。そこで内部に有する内
部エネルギーの一部を触媒部22−1bへ放出し、温度
が低下する。そして、温度が低下した燃料ガス51は、
燃料ガス配管25−1を介して、燃料電池モジュール本
体21へ供給される。
Fuel gas 5 reformed by the catalyst section 22-2b
1 reaches the gas flow section 22-1b of the first reforming section 22-2 via the reforming pipe 27-2. Therefore, a part of the internal energy contained inside is released to the catalyst portion 22-1b, and the temperature is lowered. Then, the fuel gas 51 whose temperature has dropped is
It is supplied to the fuel cell module main body 21 through the fuel gas pipe 25-1.

【0066】なお、改質器22は、熱交換の熱を利用し
て改質を行うが、バーナーや電気ヒータなどの補助の加
熱装置を有していても良い。立ち上げ時の熱交換用の熱
が少ない場合や、急激に燃料供給量を増加する場合等
で、有用である。
The reformer 22 uses the heat of heat exchange for reforming, but may have an auxiliary heating device such as a burner or an electric heater. This is useful when there is little heat for heat exchange at startup or when the fuel supply amount is suddenly increased.

【0067】また、改質器22は、2段階で改質を行っ
ているが、更に多段階の改質を行うことも可能である。
その場合も、本実施例と同様に、熱交換を利用して実施
することが可能である。例えば3段の場合、記述の第1
改質部22−1を2つに分けることで実施できる。
Further, although the reformer 22 carries out reforming in two stages, it is also possible to carry out reforming in multiple stages.
Also in that case, it is possible to carry out by utilizing heat exchange as in the present embodiment. For example, in the case of 3 levels, the first description
This can be implemented by dividing the reforming section 22-1 into two.

【0068】水蒸気改質は、特に最初の改質部(本実施
例では第1改質部22−1の燃料ガス配管12−3に近
い側)での触媒劣化が大きい。そのため、最初の改質部
分を別にして、触媒交換容易に設計すれば、メインテナ
ンスも容易となる。
In the steam reforming, the catalyst deterioration is large especially in the first reforming section (in the present embodiment, the side of the first reforming section 22-1 near the fuel gas pipe 12-3). Therefore, if the catalyst is designed to be easily exchanged except for the first reforming portion, the maintenance becomes easy.

【0069】空気予熱器23は、内管と外管との間での
熱交換を行う。内管(高温側)には、酸化剤ガス配管2
6−3に接続され、第2改質部22−2で熱交換した酸
化剤ガス52が流通する。外管(低温側)には、酸化剤
ガス配管11−4に接続され、燃料電池モジュール本体
21へ供給される酸化剤ガス52が流通する。それによ
り、燃料電池モジュール本体21へ供給される酸化剤ガ
ス52を予熱する。内管の酸化剤ガス52は、降温され
酸化剤ガス配管11−5から送出される。外管の酸化剤
ガス52は、昇温され酸化剤ガス配管26−1から燃料
電池モジュール本体21へ送出される。
The air preheater 23 exchanges heat between the inner tube and the outer tube. The inner tube (high temperature side) has an oxidant gas pipe 2
The oxidant gas 52, which is connected to 6-3 and heat-exchanged in the second reforming section 22-2, flows. The oxidant gas 52, which is connected to the oxidant gas pipe 11-4 and is supplied to the fuel cell module main body 21, flows through the outer pipe (low temperature side). Thereby, the oxidant gas 52 supplied to the fuel cell module main body 21 is preheated. The oxidant gas 52 in the inner pipe is cooled and sent out from the oxidant gas pipe 11-5. The oxidant gas 52 in the outer tube is heated and sent to the fuel cell module main body 21 from the oxidant gas pipe 26-1.

【0070】燃料電池モジュール本体21は、複数の燃
料電池セル管33、酸化剤ガス供給室37、供給室3
8、排出室39、断熱体40(−1〜2)を備える。供
給室38は、管板A34、燃料ガス供給口38−1及び
(複数の)第1嵌合部38−2を有する。排出室39
は、管板B35、燃料ガス排出口39−1及び(複数
の)第2嵌合部39−2を有する。酸化剤ガス供給室3
7は、管板A34、管板B35、酸化剤ガス供給口37
−1及び酸化剤ガス排出口37−2を有する。なお、図
1の構成は、本図面においては、集電に関する構成につ
いて、省略している。
The fuel cell module main body 21 includes a plurality of fuel cell cell tubes 33, an oxidant gas supply chamber 37, and a supply chamber 3.
8, a discharge chamber 39, and a heat insulator 40 (-1 to 2). The supply chamber 38 has a tube plate A34, a fuel gas supply port 38-1, and a plurality of first fitting portions 38-2. Discharge chamber 39
Has a tube plate B35, a fuel gas outlet 39-1 and a second fitting portion 39-2. Oxidant gas supply chamber 3
7 is a tube plate A34, a tube plate B35, an oxidant gas supply port 37
-1 and an oxidant gas discharge port 37-2. Note that the configuration of FIG. 1 omits the configuration relating to current collection in the present drawing.

【0071】以下に各構成を詳細に説明する。Each configuration will be described in detail below.

【0072】燃料電池セル管33は、多孔質セラミック
スの円筒型の基体管である。外面上には、発電を行う燃
料電池セル41とリード膜43(後述)を有する。燃料
電池セル管33は、一端部を供給室38の管板A34
に、開放されて嵌合されている。同様に、他端部は排出
室39の管板B35に、開放されて嵌合されている。
The fuel cell cell tube 33 is a cylindrical base tube made of porous ceramics. The outer surface has a fuel cell 41 for generating power and a lead film 43 (described later). One end of the fuel cell tube 33 is a tube plate A34 of the supply chamber 38.
Is opened and fitted. Similarly, the other end is opened and fitted to the tube plate B35 of the discharge chamber 39.

【0073】第1燃料室としての供給室38は、燃料ガ
ス配管25−1から燃料ガス供給口38−1を介して燃
料ガス51を供給され、複数の各燃料電池セル管33の
各々へ均等に燃料ガス51を供給する。中空の直方体や
円柱等の形状を有する。供給室38を構成する管板A3
4を含む各板は、金属製である。本実施例では、ステン
レス製の直方体形状を有する。
The supply chamber 38 as the first fuel chamber is supplied with the fuel gas 51 from the fuel gas pipe 25-1 through the fuel gas supply port 38-1, and is evenly supplied to each of the plurality of fuel cell cell pipes 33. The fuel gas 51 is supplied to. It has a shape such as a hollow rectangular parallelepiped or a cylinder. Tube plate A3 forming the supply chamber 38
Each plate including 4 is made of metal. In this embodiment, it has a rectangular parallelepiped shape made of stainless steel.

【0074】第2燃料室としての排出室39は、燃料電
池セル管33から排出される使用済み燃料ガス51を収
集し、燃料ガス排出口39−1を介して燃料ガス配管2
5−2へ燃料ガス51を送出する。中空の直方体や円柱
等の形状を有する。排出室39を構成する管板B35を
含む各板は、金属製である。本実施例では、ステンレス
製の直方体形状を有する。
The discharge chamber 39 as the second fuel chamber collects the spent fuel gas 51 discharged from the fuel cell cell pipe 33 and feeds it through the fuel gas discharge port 39-1.
The fuel gas 51 is sent to 5-2. It has a shape such as a hollow rectangular parallelepiped or a cylinder. Each plate including the tube plate B35 that forms the discharge chamber 39 is made of metal. In this embodiment, it has a rectangular parallelepiped shape made of stainless steel.

【0075】空気室としての酸化剤ガス供給室37は、
酸化剤ガス配管26−1から酸化剤ガス供給口37−1
を介して酸化剤ガス52の供給を受け、燃料電池セル管
33に供給する。そして、使用済みの酸化剤ガス52を
酸化剤ガス排出口37−2を介して酸化剤ガス配管26
−2から送出する。供給室38(の管板A34)と排出
室39(の管板B35)との間にあり、それらと隔離さ
れ、燃料電池セル管33を含んでいる。管板A34及び
管板B35の近傍の内部に、断熱体40(断熱体A40
−1及び断熱体B40−2)を固定している。ステンレ
スや耐熱合金などの金属製の室である。
The oxidant gas supply chamber 37 as an air chamber is
From the oxidizing gas pipe 26-1 to the oxidizing gas supply port 37-1
The oxidant gas 52 is supplied to the fuel cell cell pipe 33 via the. Then, the used oxidant gas 52 is supplied to the oxidant gas pipe 26 through the oxidant gas outlet 37-2.
-2 to send. It is between (the tube plate A34 of) the supply chamber 38 and (the tube plate B35 of) the discharge chamber 39, and is isolated from them, and includes the fuel cell tube 33. Inside the vicinity of the tube sheet A34 and the tube sheet B35, the heat insulator 40 (heat insulator A40
-1 and the heat insulating body B40-2) are fixed. The room is made of metal such as stainless steel or heat-resistant alloy.

【0076】供給室38(第1燃料室)の一側面として
の第1管板である管板A34は、燃料電池セル管33を
接続するための孔が(その数だけ)開口している。そし
て、燃料電池セル管33の一端部と、ガスの出入りが出
来るように連結し、開放されて接合している。供給室3
8と酸化剤ガス供給室37とを隔てている。
The tube plate A34, which is the first tube plate as one side surface of the supply chamber 38 (first fuel chamber), has holes (for that number) for connecting the fuel cell tubes 33. Then, it is connected to one end of the fuel cell tube 33 so that gas can flow in and out, and is opened and joined. Supply room 3
8 and the oxidizing gas supply chamber 37 are separated from each other.

【0077】排出室39(第2燃料室)の一側面として
の第2管板である管板B35は、燃料電池セル管33を
接続するための孔が(その数だけ)開口している。燃料
電池セル管33の他端部とガスの出入りが出来るように
連結し、開放されて接合している。排出室39と酸化剤
ガス供給室37とを隔てている。
The tube plate B35, which is the second tube plate as one side surface of the discharge chamber 39 (second fuel chamber), has holes (for that number) for connecting the fuel cell tubes 33. The other end of the fuel cell tube 33 is connected so that gas can flow in and out, and is open and joined. The discharge chamber 39 and the oxidizing gas supply chamber 37 are separated from each other.

【0078】断熱体40は、管板A34及び管板B35
の近傍であって、供給室38及び排出室39の外側の酸
化剤ガス供給室37内に固定されている。管板A34側
が、断熱体A40−1であり、管板B35側が、断熱体
B40−2である。断熱体B40−2は、燃料電池セル
管33上の端部近傍において、管板B35と共に酸化剤
ガス52の流路を形成し、その流通を制限している。ま
た、断熱体40は、燃料電池セル管33の発電部41
(後述)側の熱を遮断し、管板A34及び管板B35、
あるいは、第1嵌合部38−2及び第2嵌合部39−2
を、熱的に保護する。断熱体40は、シリカ、アルミ
ナ、マグネシアなどを主成分とする断熱材に例示され
る。
The heat insulating body 40 includes a tube sheet A34 and a tube sheet B35.
Is fixed in the oxidant gas supply chamber 37 outside the supply chamber 38 and the discharge chamber 39. The tube sheet A34 side is the heat insulator A40-1, and the tube sheet B35 side is the heat insulator B40-2. The heat insulator B40-2 forms a flow path of the oxidant gas 52 together with the tube plate B35 in the vicinity of the end on the fuel cell tube 33, and restricts the flow thereof. In addition, the heat insulator 40 is the power generation unit 41 of the fuel cell tube 33.
The heat on the side (described later) is cut off, and the tube sheet A34 and the tube sheet B35,
Alternatively, the first fitting portion 38-2 and the second fitting portion 39-2
Is thermally protected. The heat insulator 40 is exemplified by a heat insulating material containing silica, alumina, magnesia or the like as a main component.

【0079】図6(b)に、断熱体40(断熱体A40
−1及び断熱体B40−2)の正面図示す。断熱体40
は千鳥格子状に燃料電池セル管33用の孔40−3が開
口している。断熱体B40−2の孔40−3の直径は、
燃料電池セル管33の直径よりもやや大きい。燃料電池
セル管33と断熱体40の孔との隙間を酸化剤ガス52
が通過するためである。断熱体A40−1の孔40−
3’の直径は、燃料電池セル管33の直径と実質的に等
しい。隙間を酸化剤ガス52が通過する必要がないから
である。
FIG. 6B shows a heat insulator 40 (heat insulator A40).
-1 and a heat insulator B40-2) are shown in a front view. Heat insulator 40
The holes 40-3 for the fuel cell tubes 33 are opened in a zigzag pattern. The diameter of the hole 40-3 of the heat insulating body B40-2 is
It is slightly larger than the diameter of the fuel cell tube 33. The gap between the fuel cell tube 33 and the hole of the heat insulator 40 is filled with the oxidant gas 52.
For passing through. Hole 40- of heat insulator A40-1
The diameter of 3'is substantially equal to the diameter of the fuel cell tube 33. This is because it is not necessary for the oxidizing gas 52 to pass through the gap.

【0080】ただし、本発明での燃料電池セル管33の
配置等が、図6(b)に限定されるものではない。
However, the arrangement of the fuel cell tube 33 in the present invention is not limited to that shown in FIG. 6 (b).

【0081】次に、図4を参照して、燃料電池セル管3
3の第2嵌合部39−2及びその周辺について説明す
る。
Next, referring to FIG. 4, the fuel cell tube 3
The 3rd 2nd fitting part 39-2 and its periphery are demonstrated.

【0082】図4は、図3の燃料電池セル管33の1本
分の第2嵌合部39−2及びその周辺について拡大した
断面図である。本図面においては、集電に関する構成に
ついて、省略している。
FIG. 4 is an enlarged sectional view of one second fitting portion 39-2 of the fuel cell tube 33 of FIG. 3 and its periphery. In the drawing, the configuration relating to the current collection is omitted.

【0083】第2嵌合部39−2は、燃料電池セル41
と発電部42とリード膜43’とを含む燃料電池セル管
33、管板B35、シール剤44’、第2嵌合リング4
6’及び充填材47’を備える。その周辺の酸化剤ガス
52の流れを断熱体B40−2が制限している。
The second fitting portion 39-2 is connected to the fuel cell 41.
A fuel cell cell tube 33 including a power generation part 42 and a lead film 43 ', a tube plate B35, a sealant 44', a second fitting ring 4
6'and filler 47 '. The heat insulator B40-2 restricts the flow of the oxidant gas 52 around it.

【0084】燃料電池セル41は、燃料電池セル管33
の外面上に、形成された燃料電池のセルである。燃料電
池セル41同士は、インターコネクタ膜(図示せず)で
接合されている。燃料電池セル管33の内側から拡散す
る燃料ガス51と、外側から供給される酸化剤ガス52
とにより発電を行う。
The fuel cell 41 is a fuel cell tube 33.
On the outer surface of the fuel cell. The fuel cells 41 are joined together by an interconnector film (not shown). Fuel gas 51 diffused from the inside of the fuel cell tube 33, and oxidant gas 52 supplied from the outside
Generate electricity by and.

【0085】発電部42は、燃料電池セル管33上の燃
料電池セル41が複数ある領域である。
The power generation section 42 is an area where a plurality of fuel battery cells 41 are provided on the fuel battery cell tube 33.

【0086】リード膜43’は、発電部42で発電され
た電力を導く一方の極としての導電性の膜である。供給
室38側にも同様にあり、両膜から引き出した電極から
電力を取り出す。
The lead film 43 ′ is a conductive film as one pole for guiding the electric power generated by the power generation section 42. In the same manner on the supply chamber 38 side, electric power is taken out from the electrodes drawn out from both films.

【0087】シール剤44’は、第2嵌合リング46’
の外面と管板B35の第2嵌合部39−2の内面と間の
領域に充填されるガスシール剤である。排出室39の燃
料ガス51と、酸化剤ガス供給室37の酸化剤ガス52
との間をガスシールする。その周辺の最高使用温度に合
わせたシール剤を用いる。
The sealant 44 'is the second fitting ring 46'.
Is a gas sealant filled in a region between the outer surface of the tube and the inner surface of the second fitting portion 39-2 of the tube sheet B35. Fuel gas 51 in the discharge chamber 39 and oxidant gas 52 in the oxidant gas supply chamber 37
Gas seal between Use a sealant that matches the maximum operating temperature around it.

【0088】なお、第2嵌合リング46’の表面と管板
B35の第2嵌合部39−2の内面とのすり合わせが非
常に高精度の場合には、シール剤を用いない場合もあ
る。
When the surface of the second fitting ring 46 'and the inner surface of the second fitting portion 39-2 of the tube plate B35 are rubbed with each other with extremely high precision, the sealant may not be used. .

【0089】第2嵌合リング46’は、その内径が燃料
電池セル管33よりもやや大きい円筒状のリングであ
る。その外面と管板B35の第2嵌合部39−2の内面
とが密接している。燃料電池セル管33の寸法ずれ、表
面凹凸を、第2嵌合リング46’と充填材47’とが緩
衝材として働き吸収する。
The second fitting ring 46 'is a cylindrical ring having an inner diameter slightly larger than that of the fuel cell tube 33. The outer surface thereof and the inner surface of the second fitting portion 39-2 of the tube sheet B35 are in close contact with each other. The second fitting ring 46 'and the filling material 47' act as a cushioning material and absorb the dimensional deviation and surface irregularities of the fuel cell tube 33.

【0090】充填材47’は、第2嵌合リング46’の
内面と燃料電池セル管33の外面との間の領域に充填さ
れるガスシール剤かつ接着材である。排出室39の燃料
ガス51と、酸化剤ガス供給室37の酸化剤ガス52と
の間をガスシールする。また、燃料電池セル管33の寸
法ずれを、その変形で吸収する。その周辺の最高使用温
度に合わせてハンダ、接着剤や樹脂などを埋め込む方法
などが使用できる。
The filling material 47 'is a gas sealant and an adhesive material filled in the region between the inner surface of the second fitting ring 46' and the outer surface of the fuel cell tube 33. The fuel gas 51 in the discharge chamber 39 and the oxidant gas 52 in the oxidant gas supply chamber 37 are gas-sealed. Further, the dimensional deviation of the fuel cell tube 33 is absorbed by the deformation. The method of embedding solder, adhesive, resin, etc. according to the maximum operating temperature around it can be used.

【0091】断熱体B40−2については既述の通りな
のでその説明を省略する。
Since the heat insulator B40-2 is as described above, its explanation is omitted.

【0092】管板B35は、第2嵌合リング46’(及
び燃料電池セル管33)を通す孔が、開口している。第
2嵌合部38−2の孔の直径は、第2嵌合リング46’
の直径より、やや小さい。このようにすることにより、
図4で示すように、その孔に第2嵌合リング46’を通
した時、管板B35の孔部の内周部分が、第2嵌合リン
グ46’を通した方向に内側に変形し、第2嵌合リング
46’の外周部と管板B35の孔部の内周部分が密着す
る。
The tube plate B35 has a hole through which the second fitting ring 46 '(and the fuel cell tube 33) is inserted. The diameter of the hole of the second fitting portion 38-2 is the second fitting ring 46 '.
It is slightly smaller than the diameter of. By doing this,
As shown in FIG. 4, when the second fitting ring 46 'is passed through the hole, the inner peripheral portion of the hole of the tube sheet B35 is deformed inward in the direction of passing the second fitting ring 46'. The outer peripheral portion of the second fitting ring 46 'and the inner peripheral portion of the hole of the tube sheet B35 are in close contact with each other.

【0093】ここで、管板B35について更に説明す
る。
Now, the tube sheet B35 will be further described.

【0094】図6(a)に、管板B35の正面図を示
す。図6(a)にあるように、管板B35は千鳥格子状
に第2嵌合リング46’(及び燃料電池セル管33)用
の孔49が開口している。各孔49の直径は、第2嵌合
リング46’の外径よりも小さい。
FIG. 6A shows a front view of the tube sheet B35. As shown in FIG. 6A, the tube sheet B35 has holes 49 for the second fitting ring 46 '(and the fuel cell tube 33) formed in a zigzag pattern. The diameter of each hole 49 is smaller than the outer diameter of the second fitting ring 46 '.

【0095】ただし、本発明での燃料電池セル管33の
配置等が、図6(a)に限定されるものではない。
However, the arrangement of the fuel cell tube 33 in the present invention is not limited to that shown in FIG. 6 (a).

【0096】管板B35に第2嵌合リング46’を通し
て密着させる方法として、深絞り加工や、焼嵌め加工な
どの締り嵌め加工がある。孔49は、締り嵌め加工を実
施できるように、その直径が第2嵌合リング46’の外
径よりも小さい。ただし、第2嵌合リング46’を用い
ず、直接燃料電池セル管33を通す場合には、燃料電池
セル管33の外径よりも小さくする。
As a method of bringing the second fitting ring 46 'into close contact with the tube sheet B35, there are deep drawing processing and shrink fitting processing such as shrink fitting processing. The diameter of the hole 49 is smaller than the outer diameter of the second fitting ring 46 'so that an interference fitting process can be performed. However, when the fuel cell tube 33 is directly passed through without using the second fitting ring 46 ′, the diameter is made smaller than the outer diameter of the fuel cell tube 33.

【0097】管板B35の孔49の内周部分は、第2嵌
合リング46’と密接する際、締り嵌めによる弾性力に
より、強く密着し、ガスシール性を発揮する。それと同
時に、第2嵌合リング46’(及びそれに接続している
燃料電池セル管33)を強力に保持する。
When the inner peripheral portion of the hole 49 of the tube plate B35 comes into close contact with the second fitting ring 46 ', the inner peripheral portion of the tube plate B35 strongly adheres to the second fitting ring 46' due to the elastic force due to the interference fitting, and exhibits a gas sealing property. At the same time, it strongly holds the second fitting ring 46 '(and the fuel cell tube 33 connected thereto).

【0098】管板B35は、第2嵌合部39−2が、燃
料電池セル管33を支持する役割があるので、ある程度
の強度を有する材料であることが好ましい。また、接合
部分(第2嵌合部39−2)が、燃料電池セル管33と
管板B35との隙間からガスをリークさせないように、
且つ、応力などによる位置ずれや振動や衝撃を吸収する
ことが可能なように、金属製の板のような弾性のある部
材であることが好ましい。その際、約600℃前後の酸
化雰囲気で使用することから、その雰囲気に耐えられる
部材であることがより好ましい。そのような材料とし
て、ステンレス系の金属材料が好ましい。より好ましく
は、SUS304やSUS316のようなオーステナイ
ト系ステンレス鋼である。
Since the second fitting portion 39-2 has a role of supporting the fuel cell tube 33, the tube sheet B35 is preferably made of a material having a certain strength. In addition, the joint portion (second fitting portion 39-2) does not allow gas to leak from the gap between the fuel cell tube 33 and the tube plate B35,
In addition, it is preferable that the member is an elastic member such as a metal plate so as to be able to absorb a positional displacement due to stress or the like and vibration or impact. At that time, since it is used in an oxidizing atmosphere at about 600 ° C., it is more preferable that the member can withstand the atmosphere. As such a material, a stainless metal material is preferable. More preferably, it is an austenitic stainless steel such as SUS304 or SUS316.

【0099】また、その厚みの上限は、締り嵌め加工が
可能な厚みであることから、また、下限は、燃料電池セ
ル管33を支持することが可能な厚みであることから、
それぞれ実験的に決定される。板の材料の種類により異
なる。例えば、オーステナイト系ステンレスでは、0.
1mm以上、2mm以下であることが好ましい。より好
ましくは0.2以上、1mm以下である。
Further, since the upper limit of the thickness is a thickness that allows interference fitting, and the lower limit is a thickness that can support the fuel cell tube 33,
Each is determined experimentally. It depends on the type of board material. For example, in austenitic stainless steel,
It is preferably 1 mm or more and 2 mm or less. More preferably, it is 0.2 or more and 1 mm or less.

【0100】第2嵌合リング46’の表面を滑らかにす
る、あるいは、シール剤44’を潤滑性(固体)のある
ものにすれば、管板B35の孔の内周面と第2嵌合リン
グ46’の外周面とを、ある大きさ以上の力で、互いに
滑らせる(摺動する)ようにすることも可能である。力
の大きさ及び滑り具合は、第2嵌合リング46’の表面
状態、シール剤44’の種類等に基づいて、実験的に決
定する。摺動可動になると、熱膨張係数の違いにより、
熱による伸びの相違が発生した場合でも、滑りで吸収す
ることが可能となる。
If the surface of the second fitting ring 46 'is made smooth, or if the sealant 44' is made to have lubricity (solid), the second fitting with the inner peripheral surface of the hole of the tube sheet B35 is made. It is also possible to cause the outer peripheral surface of the ring 46 'to slide (slide) with each other with a force of a certain magnitude or more. The magnitude of the force and the degree of sliding are experimentally determined based on the surface condition of the second fitting ring 46 ', the type of the sealant 44', and the like. When it becomes slidable, due to the difference in coefficient of thermal expansion,
Even if a difference in elongation occurs due to heat, it can be absorbed by slipping.

【0101】次に、図5を参照して、燃料電池セル管3
3の第1嵌合部38−2及びその周辺について説明す
る。図5は、図3の燃料電池セル管33の1本分の第1
嵌合部38−2及びその周辺について拡大した断面図で
ある。本図面においては、集電に関する構成について、
省略している。
Next, referring to FIG. 5, the fuel cell tube 3
The 3rd 1st fitting part 38-2 and its periphery are demonstrated. FIG. 5 shows a first portion of one of the fuel cell tubes 33 of FIG.
It is sectional drawing which expanded the fitting part 38-2 and its periphery. In this drawing, regarding the configuration related to current collection,
Omitted.

【0102】第1嵌合部38−2は、燃料電池セル41
と発電部42とリード膜43とを含む燃料電池セル管3
3、管板A34、シール剤44、第1嵌合リング46及
び充填材47を備える。その周辺の酸化剤ガス52は、
断熱体A40−1に制限され管板A34に達しない。
The first fitting portion 38-2 is the fuel cell 41.
Fuel cell cell tube 3 including a power generation part 42 and a lead film 43
3, a tube sheet A34, a sealant 44, a first fitting ring 46, and a filler 47. The oxidant gas 52 around it is
It is restricted by the heat insulator A40-1 and does not reach the tube sheet A34.

【0103】図5で示す燃料電池セル管33の第1嵌合
部38−2及びその周辺については、図4の第2嵌合部
39−2及びその周辺と同様であり、その説明を省略す
る。断熱体A40−1は、図3での説明のとおりなので
その説明を省略する。燃料電池セル41と発電部42と
を含む燃料電池セル管33は、図4の説明の通りなので
その説明を省略する。、管板A34、リード膜43、シ
ール剤44、第1嵌合リング46及び充填材47は、図
4の管板B35、リード膜43’、シール剤44’、第
2嵌合リング46’及び充填材47’と同様であるの
で、その説明を省略する。
The first fitting portion 38-2 and its periphery of the fuel cell tube 33 shown in FIG. 5 are the same as the second fitting portion 39-2 and its periphery of FIG. 4, and their explanations are omitted. To do. Since the heat insulator A40-1 is as described in FIG. 3, its description is omitted. The fuel battery cell tube 33 including the fuel battery cell 41 and the power generation unit 42 is as described in FIG. , The tube sheet A34, the lead film 43, the sealant 44, the first fitting ring 46 and the filler 47 are the tube sheet B35, the lead film 43 ', the sealant 44', the second fitting ring 46 'and the second fitting ring 46' of FIG. Since it is similar to the filler 47 ', the description thereof will be omitted.

【0104】本実施例では、上記図4のように、第2嵌
合リング46’と充填材47’を用いている。ただし、
燃料電池セル管33の寸法精度及び表面仕上げの状態に
よって、それらを用いず、直接、管板B35と燃料電池
セル管33とを第2嵌合部39−2で嵌合することも可
能である。その場合、部材の点数が減称するので部品コ
ストや製造コストを低減できる。
In this embodiment, as shown in FIG. 4, the second fitting ring 46 'and the filler 47' are used. However,
Depending on the dimensional accuracy and surface finish of the fuel cell tube 33, it is possible to directly fit the tube plate B35 and the fuel cell tube 33 at the second fitting portion 39-2 without using them. . In that case, since the number of members is reduced, the component cost and the manufacturing cost can be reduced.

【0105】図7に、嵌合リングを用いない場合の第2
嵌合部39−2及びその周辺の拡大した断面図を示す。
各符号の意味は図4と同様であるので、その説明を省略
する。
FIG. 7 shows the second case when the fitting ring is not used.
The expanded sectional view of the fitting part 39-2 and its periphery is shown.
The meanings of the respective symbols are the same as those in FIG.

【0106】同様に、本実施例では、上記図5のよう
に、第1嵌合リング46と充填材47を用いている。た
だし、それらを用いず、直接、管板A34と燃料電池セ
ル管33とを第1嵌合部38−2で嵌合することも可能
である。
Similarly, in this embodiment, as shown in FIG. 5, the first fitting ring 46 and the filler 47 are used. However, it is also possible to directly fit the tube plate A34 and the fuel cell tube 33 at the first fitting portion 38-2 without using them.

【0107】図8に、嵌合リングを用いない場合の第1
嵌合部38−1及びその周辺の拡大した断面図を示す。
各符号の意味は図4と同様であるので、その説明を省略
する。
FIG. 8 shows the first case when no fitting ring is used.
The expanded sectional view of the fitting part 38-1 and its periphery is shown.
The meanings of the respective symbols are the same as those in FIG. 4, and the description thereof will be omitted.

【0108】次に、本発明である燃料電池モジュールの
実施の形態の動作に関して、図1、(図2)、図3を参
照して説明する。
Next, the operation of the embodiment of the fuel cell module of the present invention will be described with reference to FIG. 1, (FIG. 2) and FIG.

【0109】酸化剤ガス52について説明する。The oxidant gas 52 will be described.

【0110】酸化剤ガス52は、酸化剤ガス配管11−
1を経由してガスタービン2に供給され、コンプレッサ
により圧縮される。その後、酸化剤ガス52は、酸化剤
ガス配管11−2を経由して三方弁3へ供給される。三
方弁3において、酸化剤ガス52の一部は、制御部(図
示せず)の制御により、燃焼器8における燃焼用として
酸化剤ガス配管11−6へ送出される。そして、残りの
酸化剤ガス52は、酸化剤ガス配管11−3へ送出され
る。酸化剤ガス配管11−3を経由した酸化剤ガス52
は、空気圧縮機4に供給され、更に圧縮される。その
後、酸化剤ガス52は、酸化剤ガス配管11−4経由で
燃料電池モジュール1へ供給される。
The oxidant gas 52 is the oxidant gas pipe 11-
It is supplied to the gas turbine 2 via 1 and compressed by the compressor. Then, the oxidant gas 52 is supplied to the three-way valve 3 via the oxidant gas pipe 11-2. In the three-way valve 3, a part of the oxidant gas 52 is sent to the oxidant gas pipe 11-6 for combustion in the combustor 8 under the control of a control unit (not shown). Then, the remaining oxidant gas 52 is sent to the oxidant gas pipe 11-3. Oxidant gas 52 via oxidant gas pipe 11-3
Is supplied to the air compressor 4 and further compressed. Then, the oxidant gas 52 is supplied to the fuel cell module 1 via the oxidant gas pipe 11-4.

【0111】燃料電池モジュール1へ供給された酸化剤
ガス52は、空気予熱器23の外管を流通する。その
時、内管を流通する高温の酸化剤ガス52と熱交換を行
い予熱される(例えば550℃程度)。予熱された酸化
剤ガス52は、酸化剤ガス配管26−1から燃料電池モ
ジュール本体21へ送出される。
The oxidant gas 52 supplied to the fuel cell module 1 flows through the outer tube of the air preheater 23. At that time, it is preheated by exchanging heat with the high temperature oxidant gas 52 flowing through the inner pipe (for example, about 550 ° C.). The preheated oxidant gas 52 is delivered to the fuel cell module main body 21 from the oxidant gas pipe 26-1.

【0112】燃料電池モジュール本体21へ供給された
酸化剤ガス52は、酸化剤ガス供給口37−1から酸化
剤ガス供給室37に入る。そして、断熱体B40−2と
管板B35とに挟まれ形成される流路を、管板B35に
沿って移動する。このときの、酸化剤ガス52の温度
は、550℃程度であり、燃料電池セル41の運転温度
(900〜1000℃)に比較して、非常に低い温度で
ある。また、管板B35は、発電部42の熱に対して断
熱体B40−2により保護されている。従って、管板B
35に用いる材料の耐熱性(耐酸化性)のレベルを低く
することが出来る。
The oxidant gas 52 supplied to the fuel cell module main body 21 enters the oxidant gas supply chamber 37 through the oxidant gas supply port 37-1. Then, the flow path formed between the heat insulator B40-2 and the tube sheet B35 is moved along the tube sheet B35. At this time, the temperature of the oxidant gas 52 is about 550 ° C., which is an extremely low temperature as compared with the operating temperature (900 to 1000 ° C.) of the fuel cell unit 41. The tube sheet B35 is protected by the heat insulator B40-2 against the heat of the power generation section 42. Therefore, the tube sheet B
The level of heat resistance (oxidation resistance) of the material used for 35 can be lowered.

【0113】排出室39側の複数の燃料電池セル管33
のいずれかに達した酸化剤ガス52は、第2嵌合部39
−2近傍において、断熱体B40−2の内面と燃料電池
セル管33の外面との間の孔40−3に入る。孔40−
3を通る酸化剤ガス52は、燃料電池セル管33の内部
を通る燃料ガス51との間で、燃料電池セル管33の基
体管を介して熱交換を行う。そして、酸化剤ガス52
は、孔40−3から出る時点で、発電に必要な温度(例
えば、850℃程度)に昇温される。更に、そこから発
電部42に達するまでに更に昇温される。
A plurality of fuel cell cell tubes 33 on the discharge chamber 39 side
The oxidant gas 52 that has reached either of the
In the vicinity of −2, it enters the hole 40-3 between the inner surface of the heat insulator B40-2 and the outer surface of the fuel cell tube 33. Hole 40-
The oxidant gas 52 passing through 3 exchanges heat with the fuel gas 51 passing through the inside of the fuel cell tube 33 through the base tube of the fuel cell tube 33. Then, the oxidant gas 52
Is heated to a temperature necessary for power generation (for example, about 850 ° C.) at the time of exiting from the hole 40-3. Further, the temperature is further raised by the time it reaches the power generation unit 42.

【0114】発電部42において、酸化剤ガス52は、
燃料電池セル41に供給され、発電に寄与する。その
際、燃料電池セル41は発熱するが、その熱は、酸化剤
ガス52により持ち去られるので、燃料電池セル41の
温度は900℃〜1000℃に保持される。また、酸化
剤ガス52は、燃料電池セル41から発電によって生じ
た熱を奪いながら温度を上昇させていく。そして、使用
済みの酸化剤ガス52は、高温(例えば、950℃)と
なり断熱体A40−1付近に達する。酸化剤ガス52
は、概ね断熱体A40−1の発電部42側の面に沿って
移動し、酸化剤ガス排出口37−2に達する。そして、
そこから酸化剤ガス配管26−2へ送出される。
In the power generation section 42, the oxidant gas 52 is
It is supplied to the fuel cell 41 and contributes to power generation. At this time, the fuel cell 41 generates heat, but the heat is carried away by the oxidant gas 52, so that the temperature of the fuel cell 41 is maintained at 900 ° C to 1000 ° C. In addition, the oxidant gas 52 increases the temperature while drawing heat generated by the power generation from the fuel cell 41. Then, the used oxidant gas 52 reaches a high temperature (for example, 950 ° C.) and reaches the vicinity of the heat insulator A40-1. Oxidant gas 52
Moves substantially along the surface of the heat insulator A40-1 on the power generation section 42 side and reaches the oxidant gas discharge port 37-2. And
From there, it is delivered to the oxidant gas pipe 26-2.

【0115】酸化剤ガス配管26−2経由で第2改質部
22−2に供給された酸化剤ガス52は、ガス流通部2
2−2c(高温側)を通過する。その際、触媒部22−
2b(低温側)を流通する燃料ガス51と熱交換を行
い、降温され(例えば、700℃程度)、酸化剤ガス配
管26−3から送出される。
The oxidant gas 52 supplied to the second reforming section 22-2 via the oxidant gas pipe 26-2 is the gas flow section 2
Pass 2-2c (high temperature side). At that time, the catalyst section 22-
Heat is exchanged with the fuel gas 51 flowing through 2b (low temperature side), the temperature is lowered (for example, about 700 ° C.), and the gas is delivered from the oxidant gas pipe 26-3.

【0116】酸化剤ガス配管26−3経由で空気予熱器
23に供給された酸化剤ガス52は、その内管(高温
側)を通過する。その際、外管(低温側)を通過する酸
化剤ガス52と熱交換を行い、降温され(例えば、55
0℃程度)、酸化剤ガス配管11−5から送出される。
送出された酸化剤ガス52は、燃焼器8へ供給される。
The oxidant gas 52 supplied to the air preheater 23 via the oxidant gas pipe 26-3 passes through its inner pipe (high temperature side). At that time, heat is exchanged with the oxidant gas 52 passing through the outer pipe (low temperature side) to lower the temperature (for example, 55
(About 0 ° C.), and sent from the oxidant gas pipe 11-5.
The sent oxidant gas 52 is supplied to the combustor 8.

【0117】次に、燃料ガス51について説明する。Next, the fuel gas 51 will be described.

【0118】燃料ガス51は、三方弁9へ供給される。
三方弁9において、燃料ガス51の一部は、制御部(図
示せず)の制御により、燃焼器8における燃焼用として
燃料ガス配管12−8へ送出される。そして、残りの燃
料ガス51は、燃料ガス配管12−2へ送出される。燃
料ガス配管12−2を経由した燃料ガス51は、1次燃
料予熱器5へ供給される。そして、1次燃料予熱器5に
おいて、燃料ガス配管12−2を介して供給される燃料
ガス51(低温側)と、燃料ガス配管12−4を介して
燃料電池モジュール1から供給される使用済みの燃料ガ
ス51(高温側)とが熱交換を行う。昇温(例えば、5
50℃程度)された燃料ガス51は、燃料ガス配管12
−3経由で燃料電池モジュール1へ送出される。
The fuel gas 51 is supplied to the three-way valve 9.
In the three-way valve 9, a part of the fuel gas 51 is delivered to the fuel gas pipe 12-8 for combustion in the combustor 8 under the control of a control unit (not shown). Then, the remaining fuel gas 51 is delivered to the fuel gas pipe 12-2. The fuel gas 51 passing through the fuel gas pipe 12-2 is supplied to the primary fuel preheater 5. Then, in the primary fuel preheater 5, the fuel gas 51 (low temperature side) supplied via the fuel gas pipe 12-2 and the used gas supplied from the fuel cell module 1 via the fuel gas pipe 12-4. And the fuel gas 51 (on the high temperature side) exchange heat. Temperature rise (eg 5
The fuel gas 51 heated to about 50 ° C. is the fuel gas pipe 12
It is sent to the fuel cell module 1 via -3.

【0119】燃料ガス配管12−3経由で燃料電池モジ
ュール1へ供給された燃料ガス51は、第1改質部22
−1の触媒部21−1aで水蒸気改質される。改質に使
用されるエネルギーは、ガス流通部22−1bを通過す
る第2改質部22−2で改質された燃料ガス51との熱
交換(触媒部21−1aが低温側、ガス流通部22−1
bが高温側)により得る。改質された燃料ガス51(例
えば、温度700℃程度)は、改質配管27−1へ送出
される。改質配管27−1経由で第2改質部22−2へ
供給された燃料ガス51は、ガス流通路22−2aを経
由して、触媒部22−2bに供給される。そして、触媒
部22−2bにおいて、改質部22−1aよりも高い温
度で水蒸気改質される。改質に使用されるエネルギー
は、ガス流通路22−2cを通過する燃料電池モジュー
ル本体21で使用された酸化剤ガス52との熱交換(触
媒部22−2bが低温側、ガス流通部22−2cが高温
側)により得る。改質された燃料ガス51(例えば、温
度750℃程度)は、改質配管27−2へ送出される。
改質配管27−2経由で第1改質部22−1へ供給され
た燃料ガス51は、ガス流通路22−1bにおいて、触
媒部22−1aと熱交換(触媒部21−1aが低温側、
ガス流通部22−1bが高温側)を行い、降温される。
降温された燃料ガス51(例えば、温度550℃程度)
は、燃料ガス配管25−1へ送出される。
The fuel gas 51 supplied to the fuel cell module 1 via the fuel gas pipe 12-3 is supplied to the first reforming section 22.
-1 of the catalyst portion 21-1a is steam reformed. The energy used for the reforming is heat exchange with the fuel gas 51 that has been reformed in the second reforming section 22-2 that passes through the gas circulation section 22-1b (the catalyst section 21-1a is on the low temperature side, the gas circulation is low). Part 22-1
b is the high temperature side). The reformed fuel gas 51 (for example, a temperature of about 700 ° C.) is sent to the reforming pipe 27-1. The fuel gas 51 supplied to the second reforming section 22-2 via the reforming pipe 27-1 is supplied to the catalyst section 22-2b via the gas flow passage 22-2a. Then, in the catalyst section 22-2b, steam reforming is performed at a higher temperature than in the reforming section 22-1a. The energy used for the reforming is heat exchange with the oxidant gas 52 used in the fuel cell module main body 21 passing through the gas flow passage 22-2c (the catalyst portion 22-2b is at a low temperature side, the gas flow portion 22- 2c is obtained on the high temperature side). The reformed fuel gas 51 (for example, a temperature of about 750 ° C.) is sent to the reforming pipe 27-2.
The fuel gas 51 supplied to the first reforming section 22-1 via the reforming pipe 27-2 exchanges heat with the catalyst section 22-1a in the gas flow passage 22-1b (the catalyst section 21-1a has a low temperature side). ,
The gas distribution part 22-1b is operated on the high temperature side and the temperature is lowered.
Fuel gas 51 whose temperature has been lowered (for example, temperature is about 550 ° C.)
Is sent to the fuel gas pipe 25-1.

【0120】燃料ガス配管25−1経由で燃料電池モジ
ュール本体21へ供給された燃料ガス51は、燃料ガス
供給口38−1から供給室38へ入り、供給室38に全
体に広がる。このときの、燃料ガス51の温度は、55
0℃以下であり、燃料電池セル41の運転温度(900
〜1000℃)に比較して、非常に低い温度である。ま
た、管板A34は、発電部42の熱に対して断熱体A4
0−1により保護されている。従って、管板A34に用
いる材料の耐熱性(耐酸化性)のレベルを低くすること
が出来る。
The fuel gas 51 supplied to the fuel cell module main body 21 via the fuel gas pipe 25-1 enters the supply chamber 38 through the fuel gas supply port 38-1 and spreads throughout the supply chamber 38. At this time, the temperature of the fuel gas 51 is 55
The temperature is 0 ° C. or lower, and the operating temperature of the fuel cell unit 41 (900
It is a very low temperature in comparison with (.about.1000 ° C.). In addition, the tube sheet A34 is a heat insulator A4 against the heat of the power generation unit 42.
Protected by 0-1. Therefore, the level of heat resistance (oxidation resistance) of the material used for the tube sheet A34 can be lowered.

【0121】供給室38に広がった燃料ガス51は、燃
料電池セル管33の一端部から、燃料電池セル管33内
へばらつきの無い流量で流入する。燃料ガス51は、断
熱体A10−1付近から発電部42付近で、燃料電池セ
ル管33の基体管を介して、燃料電池セル管33の外面
に沿って流れる酸化剤ガス52と熱交換を行う。そし
て、温度を上げて行き、発電部42付近に達する(例え
ば、温度700℃程度)。そして、そこから燃料電池セ
ル41に達するまでに更に昇温される。
The fuel gas 51 that has spread to the supply chamber 38 flows into the fuel cell cell pipe 33 from one end of the fuel cell cell pipe 33 at a uniform flow rate. The fuel gas 51 exchanges heat with the oxidant gas 52 flowing along the outer surface of the fuel cell tube 33 from the vicinity of the heat insulator A10-1 to the vicinity of the power generation section 42 via the base tube of the fuel cell tube 33. . Then, the temperature is raised to reach the vicinity of the power generation unit 42 (for example, the temperature is about 700 ° C.). Then, the temperature is further increased until the fuel cell 41 is reached.

【0122】発電部42において、燃料ガス51は、燃
料電池セル41に供給され、発電に寄与する。その際、
燃料電池セル41は発熱するが、その熱は、燃料電池セ
ル管33の外面を流れる酸化剤ガス52により持ち去ら
れるので、燃料電池セル41の温度は900℃〜100
0℃に保持される。そして、燃料ガス51も、温度が上
昇しない。燃料ガス51のうち、使用済みの燃料ガス5
1及び発電により発生した水蒸気は、断熱体B40−2
付近に達する。
In the power generation section 42, the fuel gas 51 is supplied to the fuel cell 41 and contributes to power generation. that time,
Although the fuel cell 41 generates heat, the heat is carried away by the oxidant gas 52 flowing on the outer surface of the fuel cell tube 33, so that the temperature of the fuel cell 41 is 900 ° C. to 100 ° C.
Hold at 0 ° C. The temperature of the fuel gas 51 does not rise, either. Used fuel gas 5 out of fuel gas 51
1 and steam generated by power generation are heat insulating materials B40-2
Reach near.

【0123】燃料ガス51は、断熱体B40−2付近か
ら第2嵌合部39−2付近で、燃料電池セル管33の基
体管を介して、燃料電池セル管33の外面に沿って流れ
る低温の酸化剤ガス52と熱交換を行う。そして、温度
を下げて行き、燃料電池セル管33の他端部に達する
(例えば、600℃程度)。そして、他端部から排出室
39へ送出される。
The fuel gas 51 flows from the vicinity of the heat insulator B40-2 to the vicinity of the second fitting portion 39-2 through the base tube of the fuel cell tube 33 along the outer surface of the fuel cell tube 33 at a low temperature. And heat exchange with the oxidant gas 52. Then, the temperature is lowered to reach the other end of the fuel cell tube 33 (for example, about 600 ° C.). Then, it is delivered from the other end to the discharge chamber 39.

【0124】送出された使用済みの燃料ガス51は、排
出室39で混合される。このときの、燃料ガス51の温
度は、600℃以下であり、燃料電池セル41の運転温
度(900〜1000℃)に比較して、非常に低い温度
である。また、管板B35は、発電部42の熱に対して
断熱体B40−2により保護されている。従って、管板
B35に用いる材料の耐熱性(耐酸化性)のレベルを低
くすることが出来る。排出室39の燃料ガス51は、燃
料ガス排出口39−1から燃料ガス配管25−2へ送出
される。
The spent fuel gas 51 sent out is mixed in the discharge chamber 39. At this time, the temperature of the fuel gas 51 is 600 ° C. or lower, which is an extremely low temperature as compared with the operating temperature (900 to 1000 ° C.) of the fuel cell unit 41. The tube sheet B35 is protected by the heat insulator B40-2 against the heat of the power generation section 42. Therefore, the level of heat resistance (oxidation resistance) of the material used for the tube sheet B35 can be lowered. The fuel gas 51 in the discharge chamber 39 is delivered from the fuel gas discharge port 39-1 to the fuel gas pipe 25-2.

【0125】燃料ガス配管25−2へ送出された燃料ガ
ス51は、制御部(図示せず)に制御された三方弁24
により、その一部が燃料ガス配管12−3へ供給され
る。使用済みの燃料ガス51の再循環により、燃料利用
率を向上させることが出来る。残りの燃料ガス51は、
燃料ガス配管12−4へ送出される。
The fuel gas 51 sent to the fuel gas pipe 25-2 is supplied to the three-way valve 24 controlled by the control unit (not shown).
As a result, a part thereof is supplied to the fuel gas pipe 12-3. By recirculating the used fuel gas 51, the fuel utilization rate can be improved. The remaining fuel gas 51 is
It is delivered to the fuel gas pipe 12-4.

【0126】燃料ガス配管12−4を経由した燃料ガス
51は、1次燃料予熱器5へ供給される。そして、1次
燃料予熱器5において、燃料ガス配管12−2を介して
供給される燃料ガス51(低温側)と、燃料ガス配管1
2−4を介して燃料電池モジュール1から供給される使
用済みの燃料ガス51(高温側)とが熱交換を行う。降
温(例えば、550℃程度)された燃料ガス51は、燃
料ガス配管12−5−ポンプ6−燃料ガス配管12−6
経由で三方弁7へ送出される。三方弁7において、燃料
ガス51の一部は、制御部(図示せず)の制御により、
燃料電池モジュール1用として燃料ガス配管12−3へ
送出される。そして、残りの燃料ガス51は、燃料ガス
配管12−7へ送出される。燃料ガス配管12−7の燃
料ガス51は、燃焼器8へ供給される。
The fuel gas 51 passing through the fuel gas pipe 12-4 is supplied to the primary fuel preheater 5. In the primary fuel preheater 5, the fuel gas 51 (low temperature side) supplied via the fuel gas pipe 12-2 and the fuel gas pipe 1
The spent fuel gas 51 (high temperature side) supplied from the fuel cell module 1 via 2-4 exchanges heat. The fuel gas 51 whose temperature has been lowered (for example, about 550 ° C.) is supplied to the fuel gas pipe 12-5, the pump 6 and the fuel gas pipe 12-6.
It is sent to the three-way valve 7 via the via. In the three-way valve 7, part of the fuel gas 51 is controlled by a controller (not shown).
It is delivered to the fuel gas pipe 12-3 for the fuel cell module 1. Then, the remaining fuel gas 51 is delivered to the fuel gas pipe 12-7. The fuel gas 51 in the fuel gas pipe 12-7 is supplied to the combustor 8.

【0127】次に、燃焼ガス53について説明する。Next, the combustion gas 53 will be described.

【0128】酸化剤ガス配管11−5から供給された酸
化剤ガス52と、燃料ガス配管12−7から供給された
燃料ガス51は、燃焼器8において混合され燃焼し、燃
焼ガス53を生成する。燃焼ガス53は、燃焼ガス配管
13−1を経由してガスタービン2へ供給される。燃焼
ガス配管13−1を経由した燃焼ガス53は、ガスター
ビン2のタービンを回転させる。この回転により、発電
機が動作する。同時に、その回転によりコンプレッサが
駆動し、酸化剤ガス配管11−1を介して供給される酸
化剤ガス52(本実施例では空気)が圧縮される。使用
済みの燃焼ガス53は、燃焼ガス配管13−2から排出
される。
The oxidant gas 52 supplied from the oxidant gas pipe 11-5 and the fuel gas 51 supplied from the fuel gas pipe 12-7 are mixed and burned in the combustor 8 to generate a combustion gas 53. . The combustion gas 53 is supplied to the gas turbine 2 via the combustion gas pipe 13-1. The combustion gas 53 passing through the combustion gas pipe 13-1 rotates the turbine of the gas turbine 2. This rotation causes the generator to operate. At the same time, the rotation drives the compressor, and the oxidant gas 52 (air in this embodiment) supplied through the oxidant gas pipe 11-1 is compressed. The used combustion gas 53 is discharged from the combustion gas pipe 13-2.

【0129】燃焼ガス配管13−2から排出された燃焼
ガス53は、酸化剤ガス配管11−7を介したガスター
ビン2のコンプレッサからの酸化剤ガス52と共に燃焼
ガス配管13−3を経由して煙突10へ送出される。そ
して、そこから外部へ排出される。
The combustion gas 53 discharged from the combustion gas pipe 13-2 passes through the combustion gas pipe 13-3 together with the oxidant gas 52 from the compressor of the gas turbine 2 via the oxidant gas pipe 11-7. It is delivered to the chimney 10. Then, it is discharged from there.

【0130】本発明により、燃料電池セル41で発生し
た熱を、燃料電池モジュール1内での熱交換、改質等に
有効利用することが出来る。すなわち、発生した熱を燃
料電池モジュール1の外部へ取り出し、有効利用を行う
ために、給湯用の水に例示される熱媒体を導入する等を
行う必要がない。そのため、燃料電池モジュール1に燃
料ガス51及び酸化剤ガス52用の配管以外の配管を接
続する必要がなくなる。従って、燃料電池モジュール1
の構造をより簡略に出来、製造コストや製造納期の低減
を図ることが可能となる。
According to the present invention, the heat generated in the fuel cell 41 can be effectively used for heat exchange, reforming and the like in the fuel cell module 1. That is, in order to take out the generated heat to the outside of the fuel cell module 1 and use it effectively, it is not necessary to introduce a heat medium such as water for hot water supply. Therefore, it becomes unnecessary to connect pipes other than the pipes for the fuel gas 51 and the oxidant gas 52 to the fuel cell module 1. Therefore, the fuel cell module 1
The structure can be made simpler, and the manufacturing cost and the delivery time can be reduced.

【0131】また、本発明により、供給室38及び排出
室39に供給される燃料ガス51の温度を低く抑えるこ
とが可能となる。すなわち、供給室38の管板A34及
び排出室39の管板B35の耐熱性(耐酸化性)のレベ
ルを低減することが可能となる。すなわち、より低級の
材料を用いることが出来、材料費や製造コストを低減す
ることが可能となる。
Further, according to the present invention, the temperature of the fuel gas 51 supplied to the supply chamber 38 and the discharge chamber 39 can be kept low. That is, the heat resistance (oxidation resistance) of the tube sheet A34 of the supply chamber 38 and the tube sheet B35 of the discharge chamber 39 can be reduced. That is, a lower-grade material can be used, and the material cost and the manufacturing cost can be reduced.

【0132】(実施例2)図1は、本発明である燃料電
池モジュールを適用した複合発電システムの第2の実施
の形態を示す構成図である。複合発電システムは、燃料
電池モジュール1、ガスタービン2、三方弁3、空気圧
縮機4、1次燃料予熱器5、ポンプ6、三方弁7、燃焼
器8、三方弁9及び煙突10を備える。
(Embodiment 2) FIG. 1 is a configuration diagram showing a second embodiment of a combined power generation system to which the fuel cell module according to the present invention is applied. The combined power generation system includes a fuel cell module 1, a gas turbine 2, a three-way valve 3, an air compressor 4, a primary fuel preheater 5, a pump 6, a three-way valve 7, a combustor 8, a three-way valve 9 and a chimney 10.

【0133】そして、それらは酸化剤ガス配管11−1
〜11−7、燃料ガス配管12−1〜12−9及び燃焼
ガス配管13−1〜13−3で接続されている。
Then, they are oxidant gas pipes 11-1.
11-11, fuel gas pipes 12-1 to 12-9, and combustion gas pipes 13-1 to 13-3.

【0134】図1の各構成は、実施例1と同様であるの
でその説明を省略する。
Since each structure of FIG. 1 is the same as that of the first embodiment, its explanation is omitted.

【0135】次に、燃料電池モジュール1について説明
する。
Next, the fuel cell module 1 will be described.

【0136】図9は、本発明である燃料電池モジュール
の第2の実施の形態の構成を示す図(断面図)である。
燃料電池モジュール1は、燃料電池モジュール本体2
1、改質器22、空気予熱器23及び燃料冷却器55を
具備する。そして、それらは燃料ガス配管25−1、2
5−3及び酸化剤ガス配管26−1〜26−4で接続さ
れている。
FIG. 9 is a diagram (cross-sectional view) showing the configuration of the second embodiment of the fuel cell module according to the present invention.
The fuel cell module 1 includes a fuel cell module body 2
1, a reformer 22, an air preheater 23, and a fuel cooler 55. And, they are the fuel gas pipes 25-1, 2
5-3 and the oxidant gas pipes 26-1 to 26-4 are connected.

【0137】改質器22は、燃料ガス配管12−3を介
して供給される燃料ガス51について水蒸気改質を行
う。改質器22に投入されるエネルギーには、燃料電池
モジュール1から酸化剤ガス配管26−2を介して送出
される酸化剤ガス52の有する内部エネルギーを用い
る。ここで、水蒸気改質後、燃料ガス51は、水素と一
酸化炭素とを主成分とするガスとなる。改質された燃料
ガス51は、燃料ガス配管25−1へ送出する。
The reformer 22 performs steam reforming on the fuel gas 51 supplied through the fuel gas pipe 12-3. As the energy input to the reformer 22, the internal energy of the oxidant gas 52 sent from the fuel cell module 1 via the oxidant gas pipe 26-2 is used. Here, after the steam reforming, the fuel gas 51 becomes a gas containing hydrogen and carbon monoxide as main components. The reformed fuel gas 51 is sent to the fuel gas pipe 25-1.

【0138】燃料冷却器55は、酸化剤ガス配管11−
4を介して供給される酸化剤ガス52(低温側)と、燃
料ガス配管25−1を介して改質器22から供給される
燃料ガス51(高温側)とを熱交換させる。低温側の酸
化剤ガス52は、昇温され酸化剤ガス配管26−4へ送
出される。高温側の燃料ガス51は、降温され燃料ガス
配管25−3へ送出される。
The fuel cooler 55 includes the oxidant gas pipe 11-
The heat is exchanged between the oxidant gas 52 (low temperature side) supplied via No. 4 and the fuel gas 51 (high temperature side) supplied from the reformer 22 via the fuel gas pipe 25-1. The oxidant gas 52 on the low temperature side is heated and sent to the oxidant gas pipe 26-4. The high temperature side fuel gas 51 is cooled and sent to the fuel gas pipe 25-3.

【0139】空気予熱器23は、酸化剤ガス配管26−
4を介して供給される酸化剤ガス52(低温側)と、酸
化剤ガス配管26−3を介して改質器22から供給され
る酸化剤ガス52(高温側)とを熱交換させる。低温側
の酸化剤ガス52は、昇温され酸化剤ガス配管26−1
へ送出される。高温側の酸化剤ガス52は、降温され酸
化剤ガス配管11−5へ送出される。
The air preheater 23 is composed of an oxidant gas pipe 26-
The oxidant gas 52 (low temperature side) supplied via No. 4 and the oxidant gas 52 (high temperature side) supplied from the reformer 22 via the oxidant gas pipe 26-3 are heat-exchanged. The oxidant gas 52 on the low temperature side is heated and the oxidant gas pipe 26-1
Sent to. The oxidant gas 52 on the high temperature side is cooled and sent to the oxidant gas pipe 11-5.

【0140】なお、燃料冷却器55により、酸化剤ガス
52の予熱が十分である場合には、空気予熱器23を設
置しなくても良い。その場合、配管が簡単となり、設備
及び製造コストも低減する。
When the fuel cooler 55 preheats the oxidant gas 52 sufficiently, the air preheater 23 may not be installed. In that case, piping is simplified, and equipment and manufacturing costs are reduced.

【0141】燃料電池モジュール本体21は、酸化剤ガ
ス配管26−1を介して供給される酸化剤ガス52と、
燃料ガス配管25−3を介して供給される燃料ガス51
とを用いて発電を行う。燃料電池モジュール本体21で
使用済みの燃料ガス51(生成した水蒸気を含む)は、
燃料ガス配管12−4へ送出される。燃料電池モジュー
ル本体21で使用されなかった酸化剤ガス52(生成し
た水蒸気を含む)は、酸化剤ガス配管26−2へ送出さ
れる。
The fuel cell module main body 21 includes an oxidant gas 52 supplied through the oxidant gas pipe 26-1 and
Fuel gas 51 supplied through the fuel gas pipe 25-3
Generate electricity using and. The fuel gas 51 (including generated steam) used in the fuel cell module main body 21 is
It is delivered to the fuel gas pipe 12-4. The oxidant gas 52 (including the generated water vapor) not used in the fuel cell module main body 21 is delivered to the oxidant gas pipe 26-2.

【0142】次に、燃料電池モジュール1について更に
説明する。
Next, the fuel cell module 1 will be further described.

【0143】図10は、図9に示す本発明である燃料電
池モジュールの第2の実施の形態の構成をより詳細に示
す断面図である。燃料電池モジュール1は、燃料電池モ
ジュール本体21、改質器22及び燃料冷却器55を備
える。それらは燃料ガス配管25−1〜25−2、及び
酸化剤ガス配管26−1〜26−3で接続されている。
なお、ここでは空気予熱器23を設置していない。
FIG. 10 is a sectional view showing in more detail the configuration of the second embodiment of the fuel cell module according to the present invention shown in FIG. The fuel cell module 1 includes a fuel cell module body 21, a reformer 22, and a fuel cooler 55. They are connected by fuel gas pipes 25-1 to 25-2 and oxidant gas pipes 26-1 to 26-3.
The air preheater 23 is not installed here.

【0144】改質器22は、燃料電池モジュール本体2
1に隣接して設置される。改質器22は、内管にガス流
通部22−a、中管に触媒部22−b、外管にガス流通
部22−cを含む3重管構造である。
The reformer 22 is the fuel cell module main body 2
It is installed adjacent to 1. The reformer 22 has a triple-tube structure including an inner tube including a gas flow section 22-a, an intermediate tube including a catalyst section 22-b, and an outer tube including a gas flow section 22-c.

【0145】中管の触媒部22−bは、燃料ガス配管1
2−3を介して供給される燃料ガス51を、内部の触媒
により水蒸気改質する。触媒は従来用いられる水蒸気改
質触媒(例示:ニッケル/アルミナ)を利用できる。そ
して、水蒸気改質による水素と一酸化炭素とを主成分と
する燃料ガス51を、外管の先端へ送出する。外管の先
端は閉塞され、その内側に内管の先端が開放されてい
る。
The catalyst portion 22-b of the middle pipe is the fuel gas pipe 1
The fuel gas 51 supplied via 2-3 is steam-reformed by an internal catalyst. As the catalyst, a conventionally used steam reforming catalyst (eg nickel / alumina) can be used. Then, the fuel gas 51 containing hydrogen and carbon monoxide as main components by steam reforming is delivered to the tip of the outer tube. The tip of the outer tube is closed and the tip of the inner tube is open inside.

【0146】外管のガス流通部22−cは、燃料電池モ
ジュール本体21で使用済みの酸化剤ガス52を、触媒
部22−bの周りに流通させる。酸化剤ガス52は、非
常に温度が高く、触媒部22−bと熱交換することによ
り、内部エネルギーの一部を触媒部22−bへ放出す
る。そのエネルギーが、改質22の改質に用いられる。
その後、酸化剤ガス52は、酸化剤ガス配管26−3へ
送出される。
The gas flow section 22-c of the outer tube allows the oxidant gas 52 used in the fuel cell module body 21 to flow around the catalyst section 22-b. The oxidant gas 52 has a very high temperature and exchanges heat with the catalyst portion 22-b to release a part of internal energy to the catalyst portion 22-b. The energy is used to reform the reformer 22.
Then, the oxidant gas 52 is sent to the oxidant gas pipe 26-3.

【0147】内管のガス流通部22−aは、触媒部22
−bで改質された燃料ガス51を燃料ガス配管25−1
へ送出する。
The gas flow section 22-a of the inner pipe is the catalyst section 22.
-B is the fuel gas 51 reformed in the fuel gas pipe 25-1
Send to.

【0148】燃料冷却器55は、内管と外管との間での
熱交換を行う。内管(高温側)には、燃料ガス配管25
−1に接続され、改質器22で改質した燃料ガス51が
流通する。外管(低温側)には、酸化剤ガス配管11−
4に接続され、燃料電池モジュール本体21へ供給され
る酸化剤ガス52が流通する。それにより、燃料電池モ
ジュール本体21へ供給される燃料ガス51を冷却す
る。それと同時に、酸化剤ガス52を予熱する。内管の
燃料ガス51は、降温され燃料ガス配管25−3から送
出される。外管の酸化剤ガス52は、昇温され酸化剤ガ
ス配管26−4から燃料電池モジュール本体21へ送出
される。
The fuel cooler 55 performs heat exchange between the inner pipe and the outer pipe. The fuel gas pipe 25 is provided on the inner pipe (high temperature side).
The fuel gas 51 is connected to -1 and reformed by the reformer 22 flows. The outer pipe (low temperature side) has an oxidant gas pipe 11-
4, the oxidant gas 52 supplied to the fuel cell module main body 21 flows. Thereby, the fuel gas 51 supplied to the fuel cell module main body 21 is cooled. At the same time, the oxidant gas 52 is preheated. The fuel gas 51 in the inner pipe is cooled and sent out from the fuel gas pipe 25-3. The oxidant gas 52 in the outer tube is heated and sent to the fuel cell module main body 21 from the oxidant gas pipe 26-4.

【0149】燃料電池モジュール本体21については、
実施例1と同様であるので、その説明を省略する。
Regarding the fuel cell module main body 21,
The description is omitted because it is similar to the first embodiment.

【0150】次に、本発明である燃料電池モジュールの
実施の形態の動作に関して、図1、(図9)、図10を
参照して説明する。
Next, the operation of the embodiment of the fuel cell module of the present invention will be described with reference to FIG. 1, (FIG. 9) and FIG.

【0151】ここで、燃料電池モジュール1以外の部分
については、実施例1と同様であるので、その説明を省
略する。
Here, the parts other than the fuel cell module 1 are the same as those in the first embodiment, and the description thereof will be omitted.

【0152】酸化剤ガス52について説明する。The oxidant gas 52 will be described.

【0153】酸化剤ガス配管11−4経由で燃料電池モ
ジュール1へ供給された酸化剤ガス52は、燃料冷却器
55の外管を流通する。その時、内管を流通する高温の
燃料ガス51と熱交換を行い予熱される(例えば550
℃程度)。予熱された酸化剤ガス52は、酸化剤ガス配
管26−4(26−1)から燃料電池モジュール本体2
1へ送出される。
The oxidant gas 52 supplied to the fuel cell module 1 via the oxidant gas pipe 11-4 flows through the outer pipe of the fuel cooler 55. At that time, heat is exchanged with the high temperature fuel gas 51 flowing through the inner pipe to be preheated (for example, 550).
℃). The preheated oxidant gas 52 is supplied from the oxidant gas pipe 26-4 (26-1) to the fuel cell module main body 2
Sent to 1.

【0154】燃料電池モジュール本体21及びそこでの
酸化剤ガス52については、実施例1と同様であるの
で、その説明を省略する。
The fuel cell module main body 21 and the oxidant gas 52 there are the same as those in the first embodiment, and the description thereof will be omitted.

【0155】酸化剤ガス配管26−2経由で改質器22
に供給された酸化剤ガス52は、ガス流通部22−c
(高温側)を通過する。その際、触媒部22−b(低温
側)を流通する燃料ガス51と熱交換を行い、降温され
(例えば、600℃程度)、酸化剤ガス配管26−3
(11−5)から送出される。送出された酸化剤ガス5
2は、燃焼器8へ供給される。
The reformer 22 is supplied through the oxidant gas pipe 26-2.
The oxidant gas 52 supplied to the gas circulation unit 22-c
Pass through (high temperature side). At that time, heat exchange is performed with the fuel gas 51 flowing through the catalyst portion 22-b (low temperature side), the temperature is lowered (for example, about 600 ° C.), and the oxidant gas pipe 26-3
It is sent from (11-5). Delivered oxidant gas 5
2 is supplied to the combustor 8.

【0156】次に、燃料ガス51について説明する。Next, the fuel gas 51 will be described.

【0157】燃料ガス配管12−3経由で燃料電池モジ
ュール1へ供給された燃料ガス51は、改質器22の触
媒部22−bで水蒸気改質される。改質に使用されるエ
ネルギーは、ガス流通路22−cを通過する燃料電池モ
ジュール本体21で使用された酸化剤ガス52との熱交
換(触媒部22−bが低温側、ガス流通部22−cが高
温側)により得る。改質された燃料ガス51(例えば、
温度750℃程度)は、ガス流通路22−a経由で燃料
ガス配管25−1へ送出される。
The fuel gas 51 supplied to the fuel cell module 1 via the fuel gas pipe 12-3 is steam-reformed by the catalyst section 22-b of the reformer 22. The energy used for reforming is exchanged with the oxidant gas 52 used in the fuel cell module main body 21 passing through the gas flow passage 22-c (the catalyst portion 22-b is on the low temperature side, the gas flow portion 22- c is obtained on the high temperature side). Reformed fuel gas 51 (eg,
(A temperature of about 750 ° C.) is sent to the fuel gas pipe 25-1 via the gas flow passage 22-a.

【0158】燃料ガス配管25−1経由で燃料冷却器5
5へ供給された燃料ガス51は、燃料冷却器55の内管
を流通する。その時、外管を流通する低温の酸化剤ガス
52と熱交換を行い降温される(例えば600℃程
度)。降温された燃料ガス51は、燃料ガス配管25−
3から燃料電池モジュール本体21へ送出される。
The fuel cooler 5 is passed through the fuel gas pipe 25-1.
The fuel gas 51 supplied to No. 5 flows through the inner pipe of the fuel cooler 55. At that time, the temperature is lowered by exchanging heat with the low temperature oxidant gas 52 flowing through the outer tube (for example, about 600 ° C.). The temperature of the fuel gas 51 is reduced by the fuel gas pipe 25-
3 to the fuel cell module main body 21.

【0159】燃料電池モジュール本体21及びそこでの
燃料ガス51については、実施例1と同様であるので、
その説明を省略する。
Since the fuel cell module main body 21 and the fuel gas 51 there are the same as those in the first embodiment,
The description is omitted.

【0160】実施例2についても、実施例1と同様に、
燃料電池セル41で発生した熱を、燃料電池モジュール
1内での熱交換、改質等に有効利用することが出来る。
すなわち、発生した熱を燃料電池モジュール1の外部へ
取り出し、有効利用を行うために、給湯用の水に例示さ
れる熱媒体を導入する等を行う必要がない。そのため、
燃料電池モジュール1に燃料ガス51及び酸化剤ガス5
2用の配管以外の配管を接続する必要がなくなる。従っ
て、燃料電池モジュール1の構造をより簡略に出来、製
造コストや製造納期の低減を図ることが可能となる。
Also in the second embodiment, as in the first embodiment,
The heat generated in the fuel cell 41 can be effectively used for heat exchange, reforming, etc. in the fuel cell module 1.
That is, in order to take out the generated heat to the outside of the fuel cell module 1 and use it effectively, it is not necessary to introduce a heat medium such as water for hot water supply. for that reason,
Fuel gas 51 and oxidant gas 5 are added to the fuel cell module 1.
There is no need to connect any pipe other than the pipe for 2. Therefore, the structure of the fuel cell module 1 can be further simplified, and the manufacturing cost and the delivery time can be reduced.

【0161】また、本発明により、供給室38及び排出
室39に供給される燃料ガス51の温度を低く抑えるこ
とが可能となる。すなわち、供給室38の管板A34及
び排出室39の管板B35の耐熱性(耐酸化性)のレベ
ルを低減することが可能となる。すなわち、より低級の
材料を用いることが出来、材料費や製造コストを低減す
ることが可能となる。
Further, according to the present invention, the temperature of the fuel gas 51 supplied to the supply chamber 38 and the discharge chamber 39 can be kept low. That is, the heat resistance (oxidation resistance) of the tube sheet A34 of the supply chamber 38 and the tube sheet B35 of the discharge chamber 39 can be reduced. That is, a lower-grade material can be used, and the material cost and the manufacturing cost can be reduced.

【0162】本発明においては、図3や図10に示すよ
うな燃料電池セル管33を竪置きした場合だけでなく、
横置きした場合(図3や図10の燃料電池モジュール3
3を横に90度倒した形)でも実施可能である。
In the present invention, not only when the fuel cell tube 33 as shown in FIGS. 3 and 10 is vertically placed,
When placed horizontally (the fuel cell module 3 of FIG. 3 or FIG. 10)
3 can also be carried out by tilting sideways 90 degrees).

【0163】また、燃料電池セル管33を両端で支持し
ている。そのため、燃料電池セル管33の構造が簡単と
なりメンテナンスがし易く、コストも低減する。
Further, the fuel cell tube 33 is supported at both ends. Therefore, the structure of the fuel cell tube 33 is simplified, maintenance is easy, and the cost is reduced.

【0164】[0164]

【発明の効果】燃料電池モジュール内の供給室の管板等
の壁面の温度を低く抑えながら、燃料電池セルで発生し
た熱を、燃料電池モジュール内と空気予熱器での空気加
熱用として有効利用する。
[Effects of the Invention] The heat generated in the fuel cell is effectively used for heating air in the fuel cell module and the air preheater while keeping the temperature of the wall surface of the tube sheet of the supply chamber in the fuel cell module low. To do.

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

【図1】本発明である燃料電池モジュールを適用した複
合発電システムの実施の形態を示す構成図である。
FIG. 1 is a configuration diagram showing an embodiment of a combined power generation system to which a fuel cell module according to the present invention is applied.

【図2】本発明である燃料電池モジュールの第1の実施
の形態の構成を示す図(断面図)である。
FIG. 2 is a diagram (cross-sectional view) showing a configuration of a first embodiment of a fuel cell module according to the present invention.

【図3】燃料電池モジュールの構成をより詳細に示す断
面図である。
FIG. 3 is a cross-sectional view showing the configuration of the fuel cell module in more detail.

【図4】燃料電池セル管の1本分の第2嵌合部及びその
周辺の拡大した断面図である。
FIG. 4 is an enlarged cross-sectional view of a second fitting portion for one fuel cell tube and its periphery.

【図5】燃料電池セル管の1本分の第1嵌合部及びその
周辺の拡大した断面図である。
FIG. 5 is an enlarged cross-sectional view of a first fitting portion for one fuel cell tube and its periphery.

【図6】(a)本発明である燃料電池モジュールの実施
の形態における管板の正面図である。(b)本発明であ
る燃料電池モジュールの実施の形態における断熱体の正
面図である。
FIG. 6 (a) is a front view of the tube sheet in the embodiment of the fuel cell module according to the present invention. (B) It is a front view of the heat insulator in the embodiment of the fuel cell module which is this invention.

【図7】嵌合リングを用いない場合の第2嵌合部及びそ
の周辺の拡大した断面図である。
FIG. 7 is an enlarged cross-sectional view of a second fitting portion and its periphery when a fitting ring is not used.

【図8】嵌合リングを用いない場合の第1嵌合部及びそ
の周辺の拡大した断面図である。
FIG. 8 is an enlarged cross-sectional view of a first fitting portion and its periphery when a fitting ring is not used.

【図9】本発明である燃料電池モジュールの第2の実施
の形態の構成を示す図(断面図)である。
FIG. 9 is a diagram (cross-sectional view) showing a configuration of a second embodiment of a fuel cell module according to the present invention.

【図10】燃料電池モジュールの構成をより詳細に示す
断面図である。
FIG. 10 is a cross-sectional view showing the configuration of the fuel cell module in more detail.

【図11】従来の円筒型固体電解質燃料電池モジュール
の概略構成の一例をに示す図である。
FIG. 11 is a diagram showing an example of a schematic configuration of a conventional cylindrical solid oxide fuel cell module.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 燃料電池モジュール 2 ガスタービン 3 三方弁 4 空気圧縮機 5 1次燃料予熱器 6 ポンプ 7 三方弁 8 燃焼器 9 三方弁 10 煙突 11−1〜11−7 酸化剤ガス配管 12−1〜12−9 燃料ガス配管 13−1〜13−3 燃焼ガス配管 21 燃料電池モジュール本体 22 改質器 22−a ガス流通部 22−b 触媒部 22−c ガス流通部 22−1 第1改質部 22−2 第2改質部 22−1a 触媒部 22−1b ガス流通部 22−2a ガス流通部 22−2b 触媒部 22−2c ガス流通部 23 空気予熱器 24 三方弁 25−1〜25−3 燃料ガス配管 26−1〜26−4 酸化剤ガス配管 27−1〜27−2 改質配管 33 燃料電池セル管 34 管板A 35 管板B 37 酸化剤ガス供給室 37−1 酸化剤ガス供給口 37−2 酸化剤ガス排出口 38 供給室 38−1 燃料ガス供給口 38−2 第1嵌合部 39 排出室 39−1 燃料ガス排出口 39−2 第2嵌合部 40 断熱体 40−1 断熱体A 40−2 断熱体B 40−3 孔 41 燃料電池セル 42 発電部 43(’) リード膜 44(’) シール剤 46 第1嵌合リング 46’ 第2嵌合リング 47(’) 充填材 49 孔 51 燃料ガス 52 酸化剤ガス 53 燃焼ガス 55 燃料冷却器 100 燃料電池モジュール 101 燃料ガス 102 酸化剤ガス 103 燃料電池セル管 104 外管 105 内管 107 酸化剤ガス供給室 108 供給室 109 排出室 110 燃料ガス供給部 112 上面板 113 側板 114 管板 116 側板 117 管板 120 断熱体 121 側板 122 底面板 1 Fuel cell module 2 gas turbine 3 three-way valve 4 air compressor 5 Primary fuel preheater 6 pumps 7 three-way valve 8 Combustor 9 three-way valve 10 chimney 11-1 to 11-7 Oxidant gas pipe 12-1 to 12-9 Fuel gas piping 13-1 to 13-3 Combustion gas piping 21 Fuel cell module body 22 reformer 22-a Gas distribution section 22-b Catalyst part 22-c Gas distribution section 22-1 First reforming unit 22-2 Second reforming section 22-1a Catalyst part 22-1b Gas distribution section 22-2a Gas distribution section 22-2b Catalyst part 22-2c Gas distribution section 23 Air preheater 24 three-way valve 25-1 to 25-3 Fuel gas piping 26-1 to 26-4 Oxidant gas piping 27-1 to 27-2 reforming pipe 33 Fuel cell tube 34 Tube Sheet A 35 Tube Sheet B 37 Oxidant gas supply chamber 37-1 Oxidant gas supply port 37-2 Oxidant gas outlet 38 supply room 38-1 Fuel gas supply port 38-2 1st fitting part 39 Discharge chamber 39-1 Fuel gas outlet 39-2 Second fitting part 40 heat insulator 40-1 Insulator A 40-2 Insulator B 40-3 hole 41 Fuel cell 42 Power Generation Department 43 (') lead film 44 (') sealant 46 First fitting ring 46 'second mating ring 47 (') filler 49 holes 51 Fuel gas 52 Oxidizer gas 53 Combustion gas 55 Fuel cooler 100 fuel cell module 101 Fuel gas 102 oxidant gas 103 Fuel cell tube 104 outer tube 105 inner tube 107 Oxidant gas supply chamber 108 supply room 109 discharge chamber 110 Fuel gas supply unit 112 Top plate 113 side plate 114 tube sheet 116 side plate 117 Tube Sheet 120 heat insulator 121 Side plate 122 Bottom plate

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) H01M 8/12 H01M 8/12 // H02P 9/04 H02P 9/04 P (72)発明者 井上 好章 長崎県長崎市深堀町五丁目717番1号 三 菱重工業株式会社長崎研究所内 (72)発明者 久留 長生 長崎県長崎市飽の浦町1番1号 三菱重工 業株式会社長崎造船所内 (72)発明者 永田 勝巳 長崎県長崎市飽の浦町1番1号 三菱重工 業株式会社長崎造船所内 Fターム(参考) 4G140 EA03 EA06 EB13 EB18 EB42 EB44 5H026 AA06 CV02 5H027 AA06 BA01 BA08 BA09 BA10 5H590 AA02 CA08 CA26 CA28 CA30─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of front page (51) Int.Cl. 7 Identification code FI theme code (reference) H01M 8/12 H01M 8/12 // H02P 9/04 H02P 9/04 P (72) Inventor Yoshiaki Inoue 5-717-1, Fukahori-cho, Nagasaki-shi, Nagasaki Sanryo Heavy Industries Co., Ltd. Nagasaki Research Institute (72) Inventor Kurume Nagasei 1-1, Atsunoura-cho, Nagasaki-shi, Nagasaki Mitsubishi Heavy Industries Ltd. Nagasaki Shipyard (72) Inventor Katsumi Nagata 1-1 1-1 Atsunoura-cho, Nagasaki-shi, Nagasaki Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. Nagasaki Shipyard F term (reference) 4G140 EA03 EA06 EB13 EB18 EB42 EB44 5H026 AA06 CV02 5H027 AA06 BA01 BA08 BA09 BA10 5H590 A28 CA08 CA08 CA08 CA28 CA08 CA26

Claims (11)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】燃料ガスの改質を行う改質器と、 前記改質された前記燃料ガスと酸化剤ガスとを用いて発
電を行う燃料電池モジュール本体と、 を具備し、 前記改質器は、前記燃料電池モジュール本体から送出さ
れた前記酸化剤ガスの熱としての酸化剤熱を利用して前
記改質を行う、 燃料電池モジュール。
1. A reformer for reforming fuel gas, and a fuel cell module main body for generating electricity using the reformed fuel gas and oxidant gas. The fuel cell module uses the oxidant heat as the heat of the oxidant gas delivered from the fuel cell module body to perform the reforming.
【請求項2】前記改質器は、 前記燃料ガスを、第1温度で第1改質を行う第1改質部
と、 前記第1改質部の後段に接続され、前記第1改質をされ
た前記燃料ガスを、前記第1温度よりも高い第2温度で
第2改質を行う第2改質部と、 を具備し、 前記第2改質部は、前記酸化剤熱を利用して前記第2改
質を行い、 前記第1改質部は、前記第2改質をされた前記燃料ガス
の熱としての燃料熱を利用して前記第1改質を行う、 請求項1に記載の燃料電池モジュール。
2. The reformer is connected to a first reforming unit that reforms the fuel gas at a first temperature at a first temperature, and is connected to a rear stage of the first reforming unit. A second reforming unit that performs a second reforming of the burned fuel gas at a second temperature higher than the first temperature, wherein the second reforming unit uses the oxidant heat. And performing the second reforming, and the first reforming unit performs the first reforming by using fuel heat as heat of the fuel gas that has been subjected to the second reforming. The fuel cell module described in 1.
【請求項3】前記改質器から排出された前記酸化剤ガス
と前記燃料電池モジュール本体に供給される前の前記酸
化剤ガスとの熱交換を行う空気予熱器を更に具備する、 請求項1又は2に記載の燃料電池モジュール。
3. The air preheater for exchanging heat between the oxidant gas discharged from the reformer and the oxidant gas before being supplied to the fuel cell module body. Or the fuel cell module according to item 2.
【請求項4】前記改質された前記燃料ガスと、前記燃料
電池モジュール本体に供給される前の前記酸化剤ガスと
の熱交換を行う燃料冷却器を更に具備する、 請求項1に記載の燃料電池モジュール。
4. The fuel cooler according to claim 1, further comprising a fuel cooler that exchanges heat between the reformed fuel gas and the oxidant gas before being supplied to the fuel cell module body. Fuel cell module.
【請求項5】第1燃料ガスを供給する第1配管と、 前記第1配管に接続され、前記第1燃料ガスを第2燃料
ガスに改質する第1改質部と、 前記第1改質部から前記第2燃料ガスを送出する第2配
管と、 前記第2配管に接続され、前記第2燃料ガスを前記第3
燃料ガスに改質する第2改質部と、 前記第1改質部を含み、前記第2改質部から前記第3燃
料ガスを送出する第3配管と、 を具備し、 前記第1改質部は、前記第3燃料ガスの熱を利用して前
記第1燃料ガスの前記改質を行う、 改質器。
5. A first pipe for supplying a first fuel gas; a first reformer connected to the first pipe for reforming the first fuel gas into a second fuel gas; A second pipe for delivering the second fuel gas from a quality part; and a second pipe connected to the second pipe for supplying the second fuel gas to the third pipe.
A second reforming section for reforming into fuel gas; and a third pipe including the first reforming section for delivering the third fuel gas from the second reforming section, the first modified section The reformer reforms the first fuel gas by utilizing the heat of the third fuel gas.
【請求項6】前記第2改質部は、 内管と前記内管を含む外管とを有する二重管と、 前記内管の外面と前記外管の内面との間に設置された改
質触媒部と、 を備え、 前記外管は、一端部としての第1端部が前記第3配管に
接続され、他端部としての第2端部が閉塞され、 前記内管は、一端部としての第3端部が前記第2配管に
接続され、他端部としての第4端部が第2端部の手前ま
で延びて開放されている、 請求項5に記載の改質器。
6. The second reforming section includes a double pipe having an inner pipe and an outer pipe including the inner pipe, and a modified pipe installed between an outer surface of the inner pipe and an inner surface of the outer pipe. A catalyst portion, and the outer pipe has a first end as one end connected to the third pipe, a second end as the other end closed, and the inner pipe has one end 6. The reformer according to claim 5, wherein the third end portion as is connected to the second pipe, and the fourth end portion as the other end portion is extended to the front side of the second end portion and opened.
【請求項7】請求項5又は6に記載の改質器と、 前記第3配管に接続され、前記第3燃料ガスを供給する
第4配管と、 前記第4配管と、酸化剤ガスを供給する第5配管とに接
続され、前記第3燃料ガスと前記酸化剤ガスとを用いて
発電を行う燃料電池モジュール本体と、 を具備し、 前記改質器は、前記燃料電池モジュール本体近傍に設置
され、 前記改質器の前記第2改質部は、前記外管を覆うように
設けられたガス流通部を更に備え、前記燃料電池モジュ
ール本体から前記ガス流通部に供給された前記酸化剤ガ
スの熱を利用して、前記第2燃料ガスを前記第3燃料ガ
スに改質する、 燃料電池モジュール。
7. The reformer according to claim 5 or 6, a fourth pipe connected to the third pipe for supplying the third fuel gas, the fourth pipe, and supplying an oxidant gas. A fuel cell module main body connected to a fifth pipe for generating electricity using the third fuel gas and the oxidant gas, the reformer being installed in the vicinity of the fuel cell module main body. The second reforming section of the reformer further comprises a gas flow section provided so as to cover the outer tube, and the oxidant gas supplied from the fuel cell module body to the gas flow section. A fuel cell module for reforming the second fuel gas into the third fuel gas using the heat of the.
【請求項8】前記改質器から前記酸化剤ガスを送出する
第6配管と、 前記燃料電池モジュール本体近傍に設置され、前記改質
器から送出された前記酸化剤ガスと、前記燃料電池モジ
ュール本体に供給される前の前記酸化剤ガスとの熱交換
を行う空気予熱器と、 を更に具備する、 請求項7に記載の燃料電池モジュール。
8. A sixth pipe for delivering the oxidant gas from the reformer, the oxidant gas delivered from the reformer, installed near the fuel cell module body, and the fuel cell module. The fuel cell module according to claim 7, further comprising: an air preheater that exchanges heat with the oxidant gas before being supplied to the main body.
【請求項9】前記燃料電池モジュール本体は、 表面に燃料電池セルを形成された複数の燃料電池セル管
と、 前記第4配管が接続され、前記複数の燃料電池セル管内
に前記第3燃料ガスを供給する第1燃料室と、 前記第3燃料ガスの内、前記複数の燃料電池セル管で使
用済みのものを排出する第2燃料室と、 前記第5配管が接続され、前記第1燃料室と前記第2燃
料室との間に設置され、前記複数の燃料電池セル管を含
み、前記燃料電池セルに前記酸化剤ガスを供給する空気
室と、 を具備し、 前記第1燃料室は、前記複数の燃料電池セル管の一端部
が前記第1燃料室の一側面としての第1管板に開放さ
れ、嵌合された複数の第1嵌合部を含み、 前記第2燃料室は、前記複数の燃料電池セル管の他端部
が前記第2燃料室の一側面としての第2管板に開放さ
れ、嵌合された複数の第2嵌合部を含む、 請求項7又は8のいずれか一項に記載の燃料電池モジュ
ール。
9. The fuel cell module main body has a plurality of fuel cell cell pipes having fuel cell cells formed on the surface thereof, and the fourth pipe connected to the plurality of fuel cell cell pipes. A first fuel chamber for supplying the first fuel chamber, a second fuel chamber for discharging spent fuel gas in the plurality of fuel cell cell pipes from the third fuel gas, the fifth pipe, and the first fuel chamber. An air chamber that is installed between a chamber and the second fuel chamber, includes the plurality of fuel cell tubes, and supplies the oxidant gas to the fuel cells, the first fuel chamber An end portion of the plurality of fuel cell tubes is opened to a first tube sheet as one side surface of the first fuel chamber and includes a plurality of fitted first fitting portions, and the second fuel chamber is The other end of each of the plurality of fuel cell tubes is a second side surface of the second fuel chamber. The fuel cell module according to claim 7, further comprising a plurality of second fitting portions that are opened and fitted to the tube sheet.
【請求項10】燃料ガスを供給する配管に接続され、前
記燃料ガスを改質する改質器と、 前記改質器から改質された前記燃料ガスを送出する配管
と、酸化剤ガスを供給する配管とに接続され、前記改質
された前記燃料ガスと前記酸化剤ガスとの熱交換を行う
燃料冷却器と、 前記燃料冷却器から前記熱交換した前記燃料ガス送出す
る配管と、前記熱交換した前記酸化剤ガスを送出する配
管とに接続され、前記熱交換した前記燃料ガスと前記熱
交換した前記酸化剤ガスとを用いて発電を行う燃料電池
モジュール本体と、 を具備し、 前記改質器と前記燃料冷却器とは、前記燃料電池モジュ
ール本体近傍に設置され、 前記改質器は、前記燃料電池モジュール本体から送出さ
れた前記酸化剤ガスの熱を用いて、前記燃料ガスを改質
する、 燃料電池モジュール。
10. A reformer connected to a pipe for supplying a fuel gas to reform the fuel gas, a pipe for delivering the reformed fuel gas from the reformer, and an oxidant gas supply A fuel cooler connected to the pipe for performing heat exchange between the reformed fuel gas and the oxidant gas; a pipe for delivering the heat-exchanged fuel gas from the fuel cooler; A fuel cell module main body that is connected to a pipe for delivering the exchanged oxidant gas, and that generates electricity using the heat-exchanged fuel gas and the heat-exchanged oxidant gas; The quality control device and the fuel cooler are installed near the fuel cell module body, and the reformer uses the heat of the oxidant gas sent from the fuel cell module body to modify the fuel gas. Quality, fuel cell Yuru.
【請求項11】発電機を有し、酸化剤ガスを圧縮を行う
ガスタービンと、 前記圧縮された前記酸化剤ガスと、燃料ガスとにより発
電を行う請求項1乃至4、7乃至10のいずれか一項に
記載の燃料電池モジュールと、 前記燃料電池モジュールで使用済みの前記燃料ガスと前
記酸化剤ガスとを燃焼する燃焼器と、 を備え、 前記ガスタービンは、前記燃焼器により発生した燃焼ガ
スを用いて前記圧縮を行い、前記発電機を駆動する、 複合発電システム。
11. A gas turbine having a generator for compressing an oxidant gas, and power generation using the compressed oxidant gas and a fuel gas. The fuel cell module according to claim 1, and a combustor that combusts the fuel gas and the oxidant gas that have been used in the fuel cell module, and the gas turbine includes combustion generated by the combustor. A combined power generation system in which the compression is performed using gas to drive the generator.
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Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2006046426A1 (en) * 2004-10-26 2006-05-04 Ngk Insulators, Ltd. Steam reforming apparatus and method for steam reforming using the same, and industrial furnace
WO2006137211A1 (en) * 2005-06-24 2006-12-28 Murata Manufacturing Co., Ltd. Reforming apparatus for fuel cell
JP2007134096A (en) * 2005-11-09 2007-05-31 Mitsubishi Heavy Ind Ltd Solid oxide fuel cell
JP2007179885A (en) * 2005-12-28 2007-07-12 Nippon Oil Corp Indirect internal reforming type solid oxide fuel cell
WO2007077780A1 (en) * 2005-12-28 2007-07-12 Nippon Oil Corporation Indirect internal reforming solid oxide fuel cell
WO2012032744A1 (en) * 2010-09-10 2012-03-15 パナソニック株式会社 Fuel cell system
JP2014107071A (en) * 2012-11-26 2014-06-09 Mitsubishi Heavy Ind Ltd Power generating system and power generating system operation method
JP2014163283A (en) * 2013-02-25 2014-09-08 Mitsubishi Heavy Ind Ltd Combined power generation system
JP2018006006A (en) * 2016-06-27 2018-01-11 三菱日立パワーシステムズ株式会社 Control device and control method of fuel battery, and power generation system

Cited By (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2006046426A1 (en) * 2004-10-26 2006-05-04 Ngk Insulators, Ltd. Steam reforming apparatus and method for steam reforming using the same, and industrial furnace
JPWO2006046426A1 (en) * 2004-10-26 2008-05-22 日本碍子株式会社 Steam reformer, steam reforming method using the same, and industrial furnace
JP4970949B2 (en) * 2004-10-26 2012-07-11 日本碍子株式会社 Steam reformer, steam reforming method using the same, and industrial furnace
WO2006137211A1 (en) * 2005-06-24 2006-12-28 Murata Manufacturing Co., Ltd. Reforming apparatus for fuel cell
JP2007134096A (en) * 2005-11-09 2007-05-31 Mitsubishi Heavy Ind Ltd Solid oxide fuel cell
JP2007179885A (en) * 2005-12-28 2007-07-12 Nippon Oil Corp Indirect internal reforming type solid oxide fuel cell
WO2007077780A1 (en) * 2005-12-28 2007-07-12 Nippon Oil Corporation Indirect internal reforming solid oxide fuel cell
WO2012032744A1 (en) * 2010-09-10 2012-03-15 パナソニック株式会社 Fuel cell system
JP2014107071A (en) * 2012-11-26 2014-06-09 Mitsubishi Heavy Ind Ltd Power generating system and power generating system operation method
JP2014163283A (en) * 2013-02-25 2014-09-08 Mitsubishi Heavy Ind Ltd Combined power generation system
JP2018006006A (en) * 2016-06-27 2018-01-11 三菱日立パワーシステムズ株式会社 Control device and control method of fuel battery, and power generation system

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