JP2006236779A - Humidifying system and fuel cell power generation system - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a humidifying system increasing the humidifying amount and favorable to stabilize the humidifying amount and to provide a fuel cell power generation system. <P>SOLUTION: The humidifying system is equipped with a humidifier 4 having a humidifying part 41 humidifying gas, an introduction port 44 introducing gas into the humidifying part 41, and a lead-out port 45 leading gas humidified with the humidifying part 41, an introduction passage 5 installed in the upstream part than the introduction port 44 of the humidifier 4, and a gas temperature control part 6 controlling the temperature by preheating gas flowing through the introduction passage 5. The humidifying system is applied to the fuel cell power generation system. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明はガスを加湿する加湿システム及び燃料電池発電システムに関する。   The present invention relates to a humidification system and a fuel cell power generation system for humidifying gas.

従来、ガスの加湿を行う加湿器として、ガスを加湿する加湿部と、加湿部にガスを導入する導入口と、加湿部で加湿されたガスを導出する導出口とを有するものが知られている。このような加湿器に関する技術として、特許文献1には、導水部材と導水部材の全面を被う透湿膜とからなる導水体の端部を樹脂製のセパレータで挟んだ加湿シートが開示されている。   Conventionally, as a humidifier for humidifying a gas, one having a humidifying part for humidifying gas, an inlet for introducing gas into the humidifying part, and an outlet for deriving gas humidified by the humidifying part is known. Yes. As a technique related to such a humidifier, Patent Document 1 discloses a humidifying sheet in which an end portion of a water guiding body including a water guiding member and a moisture permeable film covering the entire surface of the water guiding member is sandwiched between resin separators. Yes.

また、燃料電池発電システムとして、燃料が供給される燃料極と酸化剤ガスが供給される酸化剤極とを有する燃料電池と、燃料電池の酸化剤極に酸化剤を供給する酸化剤配管と、燃料電池の燃料極に燃料を供給する燃料配管と、酸化剤配管に配設された加湿システムとを有するものが知られている。更に、燃料電池発電システムに用いられる加湿技術として、特許文献2には、ガスを加湿する中空糸膜モジュールを有する加湿器のガス出口及びガス入口を暖める温水ライザーを設ける技術が開示されている。
特開2003−176939号公報 特開2004−165062号公報
Further, as a fuel cell power generation system, a fuel cell having a fuel electrode to which fuel is supplied and an oxidant electrode to which oxidant gas is supplied, an oxidant pipe for supplying an oxidant to the oxidant electrode of the fuel cell, 2. Description of the Related Art A fuel pipe that supplies fuel to the fuel electrode of a fuel cell and a humidification system that is disposed in an oxidizer pipe are known. Furthermore, as a humidification technique used in the fuel cell power generation system, Patent Document 2 discloses a technique in which a gas outlet of a humidifier having a hollow fiber membrane module that humidifies gas and a hot water riser that warms the gas inlet are disclosed.
JP 2003-176939 A JP 2004-165062 A

上記した装置によれば、外気を加湿器に導入している。ここで、外気の温度は必ずしも安定しておらず、空気に含まれる水蒸気量にムラが生じることがあった。殊に、気温が低い冬期または地域等においては、加湿器に導入される空気の温度が低いことがあり、この場合、空気の飽和蒸気圧が低いため、空気に含まれる水蒸気量の増加にも限界があり、加湿量の増加にも限界があった。   According to the apparatus described above, outside air is introduced into the humidifier. Here, the temperature of the outside air is not always stable, and the amount of water vapor contained in the air may be uneven. Especially in winter or in regions where the air temperature is low, the temperature of the air introduced into the humidifier may be low. In this case, since the saturated vapor pressure of the air is low, it also increases the amount of water vapor contained in the air. There was a limit, and there was a limit to the increase in the amount of humidification.

また、特許文献2に係る技術は、加湿器のガス出口及びガス入口を温水ライザーにより暖めることにしているため、加湿器の導入口に供給される前のガスを暖める方式ではなく、加湿器自体を加熱する方式である。このため加湿器に既に導入されたガスを加湿器内で暖めることになり、ガスの加熱には限界がある。このため燃料電池に供給される加湿量の増加、加湿量の安定化には限界がある。   Moreover, since the technique which concerns on patent document 2 heats the gas outlet and gas inlet of a humidifier with a warm water riser, it is not a system which warms the gas before being supplied to the inlet of a humidifier, but humidifier itself. Is a method of heating. For this reason, the gas already introduced into the humidifier is heated in the humidifier, and there is a limit to heating the gas. For this reason, there is a limit in increasing the humidification amount supplied to the fuel cell and stabilizing the humidification amount.

本発明は上記した実情に鑑みてなされたものであり、加湿器の導入口に供給される前のガスを暖めることができ、これにより加湿量を増加させると共に加湿量の安定化を図るのに有利な加湿システム及び燃料電池発電システムを提供することを課題とする。   The present invention has been made in view of the above circumstances, and can warm the gas before being supplied to the inlet of the humidifier, thereby increasing the humidification amount and stabilizing the humidification amount. It is an object of the present invention to provide an advantageous humidification system and fuel cell power generation system.

(1)本発明に係る加湿システムは、ガスを加湿する加湿部と加湿部にガスを導入する導入口と加湿部で加湿されたガスを導出する導出口とをもつ加湿器と、加湿器の導入口よりも上流に設けられた導入通路と、導入通路を流れるガスを予熱して温度調整するガス温度調整部とを具備していることを特徴とするものである。   (1) A humidification system according to the present invention includes a humidifier having a humidifier that humidifies gas, an inlet for introducing gas into the humidifier, and an outlet for deriving gas humidified by the humidifier. An introduction passage provided upstream from the introduction port and a gas temperature adjustment unit that preheats the gas flowing through the introduction passage and adjusts the temperature are provided.

本発明に係る加湿システムによれば、加湿されるガスは、加湿器の導入口から加湿器に流れ、加湿部で加湿された後に加湿器の導出口から導出される。ガスは、加湿器の導入口に導入される前に、ガス温度調整部により予熱されて暖められている。このため加湿器における加湿量を増加させると共に加湿量の安定化を図るのに有利である。   According to the humidifying system of the present invention, the gas to be humidified flows from the inlet of the humidifier to the humidifier, is humidified by the humidifier, and is led out from the outlet of the humidifier. Before the gas is introduced into the inlet of the humidifier, the gas is preheated and warmed by the gas temperature adjusting unit. For this reason, it is advantageous to increase the humidification amount in the humidifier and to stabilize the humidification amount.

(2)本発明に係る燃料電池発電システムは、燃料が供給される燃料極と酸化剤ガスが供給される酸化剤極とを有する燃料電池と、燃料電池の酸化剤極に酸化剤を供給する酸化剤配管と、燃料電池の燃料極に燃料を供給する燃料配管と、酸化剤配管及び燃料配管のうちの少なくとも一方に配設された加湿システムとを具備する燃料電池発電システムにおいて、
加湿システムは、燃料電池に供給されるガスを加湿する加湿部と加湿部にガスを導入する導入口と加湿部で加湿されたガスを導出する導出口とをもつ加湿器と、加湿器の導入口よりも上流に設けられた導入通路と、導入通路を流れるガスを予熱して温度調整するガス温度調整部とを具備していることを特徴とするものである。
(2) A fuel cell power generation system according to the present invention supplies a fuel cell having a fuel electrode to which fuel is supplied and an oxidant electrode to which an oxidant gas is supplied, and supplies an oxidant to the oxidant electrode of the fuel cell. In a fuel cell power generation system comprising an oxidant pipe, a fuel pipe for supplying fuel to the fuel electrode of the fuel cell, and a humidification system disposed in at least one of the oxidant pipe and the fuel pipe,
The humidification system includes a humidifier having a humidifier that humidifies the gas supplied to the fuel cell, an inlet for introducing gas into the humidifier, and an outlet for deriving gas humidified by the humidifier, and introduction of the humidifier An introduction passage provided upstream of the opening and a gas temperature adjustment section for preheating the gas flowing through the introduction passage and adjusting the temperature are provided.

本発明に係る燃料電池発電システムによれば、ガスは、加湿器の導入口から加湿器に流れ、加湿部で加湿された後に加湿器の導出口から導出され、燃料電池に供給される。従って、加湿されるガスは、加湿器の導入口に導入される前に、ガス温度調整部により予熱されて温度調整される。加湿器の導入口に到達したガスは、暖められている。このため加湿器における加湿量を増加させると共に加湿量の安定化を図るのに有利である。   According to the fuel cell power generation system of the present invention, the gas flows from the inlet of the humidifier to the humidifier, is humidified by the humidifier, and is led out from the outlet of the humidifier and supplied to the fuel cell. Therefore, the gas to be humidified is preheated by the gas temperature adjusting unit and the temperature is adjusted before being introduced into the inlet of the humidifier. The gas that has reached the inlet of the humidifier is warmed. For this reason, it is advantageous to increase the humidification amount in the humidifier and to stabilize the humidification amount.

本発明によれば、加湿量を増加させると共に加湿量の安定化を図るのに有利な加湿システム及び燃料電池発電システムを提供できる。   According to the present invention, it is possible to provide a humidification system and a fuel cell power generation system that are advantageous for increasing the humidification amount and stabilizing the humidification amount.

加湿システムは、ガスを加湿する加湿部と加湿部にガスを導入する導入口と加湿部で加湿されたガスを導出する導出口とをもつ加湿器と、加湿器の導入口よりも上流に設けられた導入通路と、導入通路を流れるガスを予熱して温度調整するガス温度調整部とを備えている。加湿部はガスを加湿できるものであれば良く、含水膜を用いても良いし、中空糸膜モジュールを用いても良い。   The humidifying system is provided with a humidifier having a humidifying section for humidifying the gas, an inlet for introducing the gas into the humidifying section, and an outlet for extracting the gas humidified by the humidifying section, and upstream of the inlet of the humidifier. And a gas temperature adjustment unit that preheats the gas flowing through the introduction passage and adjusts the temperature. The humidification part should just be what can humidify gas, may use a water-containing film | membrane, and may use a hollow fiber membrane module.

導入通路は、少なくとも2本に分岐された分岐通路を有する形態を例示することができる。この場合、ガス温度調整部は、一方の分岐通路を流れるガスの予熱量と、他方の分岐通路を流れるガスの予熱量とを異ならせるように設定されている形態を例示することができる。   The introduction passage may be exemplified by a form having at least two branch passages. In this case, the gas temperature adjustment part can illustrate the form set so that the amount of preheating of the gas which flows through one branch passage may differ from the amount of preheating of the gas which flows through the other branch passage.

また、導入通路は、少なくとも2本に分岐された分岐通路を有する形態を例示することができ、この場合、ガス温度調整部は、一方の分岐通路を流れるガスを、他方の分岐通路を流れるガスよりも予熱して温度調整する予熱量が大きくなるように設定されている形態を例示することができる。この場合、ガスの温度が低過ぎるときには、一方の分岐通路を流れるガスを予熱する予熱量を増加させることができる。またガスの温度が高過ぎるときには、一方の分岐通路を流れるガスを予熱する予熱量を減少させることができる。これにより加湿器の導入口に供給されるガスの温度を調整できる。   In addition, the introduction passage may be exemplified by a form having at least two branch passages. In this case, the gas temperature adjusting unit uses the gas flowing through one branch passage and the gas flowing through the other branch passage. The form set so that the amount of preheating which preheats and temperature-controls rather becomes larger can be illustrated. In this case, when the gas temperature is too low, the amount of preheating for preheating the gas flowing through one of the branch passages can be increased. When the gas temperature is too high, the amount of preheating for preheating the gas flowing through one branch passage can be reduced. Thereby, the temperature of the gas supplied to the inlet of the humidifier can be adjusted.

少なくとも2本に分岐された分岐通路をそれぞれ流れるガスの流量を可変とするガス流量可変要素が設けられている形態を例示することができる。この場合、各分岐通路を流れるガス流量を可変とすれば、加湿器の導入口に導入されるガスの温度を調整できる。この場合、導入通路を流れるガスまたは導入通路に供給されるの温度を検知する温度検出手段を設け、温度検出手段で検出されたガスの温度に基づいて、ガス温度調整部の温度調整量を可変とすることができる。   An example in which a gas flow rate variable element that makes the flow rate of the gas flowing through at least two branch passages variable is provided can be exemplified. In this case, if the flow rate of gas flowing through each branch passage is variable, the temperature of the gas introduced into the inlet of the humidifier can be adjusted. In this case, temperature detection means for detecting the temperature of the gas flowing through the introduction passage or supplied to the introduction passage is provided, and the temperature adjustment amount of the gas temperature adjustment unit is variable based on the temperature of the gas detected by the temperature detection means. It can be.

ガス温度調整部は、導入通路の少なくも一部に接触させる流体媒体を収容する収容部を備えており、流体媒体を介して導入通路の少なくも一部を加熱する形態を例示することができる。流体媒体としては水、アルコール等の液状物が好ましい。このように流体媒体を介して導入通路を加熱すれば、加熱の均一化に有利である。ガス温度調整部は、導入通路を流れるガスを直接的にまたは間接的に予熱できるように、導入通路に付設されたヒータを備えている形態を例示することができる。この場合、導入通路を流れるガスをヒータにより予熱することができる。ヒータについては、導入通路を直接的に加熱しても良いし、液状物等の流体媒体を介して導入通路を間接的に加熱しても良い。ヒータは加熱できる機能をもつものであれば、加熱源を問わない。   The gas temperature adjustment unit includes a storage unit that stores a fluid medium that is brought into contact with at least a part of the introduction passage, and can exemplify a mode in which at least a part of the introduction passage is heated via the fluid medium. . The fluid medium is preferably a liquid such as water or alcohol. Heating the introduction passage through the fluid medium in this way is advantageous for uniform heating. The gas temperature adjusting unit can be exemplified by a configuration including a heater attached to the introduction passage so that the gas flowing through the introduction passage can be preheated directly or indirectly. In this case, the gas flowing through the introduction passage can be preheated by the heater. As for the heater, the introduction passage may be directly heated, or the introduction passage may be indirectly heated through a fluid medium such as a liquid material. Any heater can be used as long as it has a function of heating.

ガス温度調整部は、導入通路を流れるガスの温度を検知する温度検出手段と、温度検出手段で検出されたガスの温度に基づいて、ガス温度調整部による温度調整量を可変とする制御装置とを備えている形態を例示することができる。この場合、温度検出手段で検出されたガスの温度に基づいて、制御装置はガス温度調整部の温度調整量を可変とすることができる。従って加湿器の導入口に導入されるガスの適温化を図り得る。温度検出手段で検出するガスの温度ガスとしては、ガス温度調整部を出たガスの温度、ガス温度調整部に入る前のガスの温度、加湿器の導入口に入る前のガスの温度等を例示できる。   A gas temperature adjustment unit configured to detect a temperature of the gas flowing through the introduction passage; and a control device configured to vary a temperature adjustment amount by the gas temperature adjustment unit based on the temperature of the gas detected by the temperature detection unit; The form provided with can be illustrated. In this case, the control device can vary the temperature adjustment amount of the gas temperature adjustment unit based on the gas temperature detected by the temperature detection means. Therefore, the temperature of the gas introduced into the inlet of the humidifier can be optimized. The gas temperature detected by the temperature detecting means includes the temperature of the gas exiting the gas temperature adjusting unit, the temperature of the gas before entering the gas temperature adjusting unit, the temperature of the gas before entering the inlet of the humidifier, etc. It can be illustrated.

本発明に係る燃料電池発電システムは、燃料が供給される燃料極と酸化剤ガスが供給される酸化剤極とを有する燃料電池と、燃料電池の酸化剤極に酸化剤を供給する酸化剤配管と、燃料電池の燃料極に燃料を供給する燃料配管と、酸化剤配管及び燃料配管のうちの少なくとも一方に配設された加湿システムとを備えている。加湿システムは、燃料電池に供給されるガスを加湿する加湿部と加湿部にガスを導入する導入口と加湿部で加湿されたガスを導出する導出口とをもつ加湿器と、加湿器の導入口よりも上流に設けられた導入通路と、導入通路を流れるガスを予熱して温度調整するガス温度調整部とを備える。加湿システムにより加湿されるガスとしては、酸化剤ガス、燃料ガスのいずれでも良い。燃料電池の種類によっては、酸化剤ガスのみならず燃料ガスを加湿させることもある。   A fuel cell power generation system according to the present invention includes a fuel cell having a fuel electrode to which fuel is supplied and an oxidant electrode to which an oxidant gas is supplied, and an oxidant pipe for supplying an oxidant to the oxidant electrode of the fuel cell. And a fuel pipe for supplying fuel to the fuel electrode of the fuel cell, and a humidifying system disposed in at least one of the oxidant pipe and the fuel pipe. The humidification system includes a humidifier having a humidifier that humidifies the gas supplied to the fuel cell, an inlet for introducing gas into the humidifier, and an outlet for deriving gas humidified by the humidifier, and introduction of the humidifier An introduction passage provided upstream of the opening and a gas temperature adjustment unit that preheats the gas flowing through the introduction passage and adjusts the temperature. The gas humidified by the humidification system may be either oxidant gas or fuel gas. Depending on the type of fuel cell, not only oxidant gas but also fuel gas may be humidified.

ガス温度調整部は、導入通路の少なくも一部を浸漬させる流体媒体(例えば水等)を収容する収容部を備えており、流体媒体を介して導入通路の少なくも一部を加熱する形態を例示することができる。収容部については、燃料電池を冷却する冷却液(例えば水等)を介して加熱された加熱水を貯留する容器とすることができる。容器としては貯湯槽を利用できる。この場合、貯湯槽の熱を有効利用できる。燃料電池に供給される燃料としては、改質部で改質原料を改質して形成した改質ガスでも良いし、あるいは、燃料貯蔵タンクから吐出される水素ガス又は水素含有ガス等の燃料でも良い。   The gas temperature adjustment unit includes a storage unit that stores a fluid medium (for example, water) that immerses at least a part of the introduction passage, and heats at least a part of the introduction passage through the fluid medium. It can be illustrated. About a accommodating part, it can be set as the container which stores the heating water heated via the cooling fluid (for example, water etc.) which cools a fuel cell. A hot water tank can be used as the container. In this case, the heat of the hot water tank can be used effectively. The fuel supplied to the fuel cell may be a reformed gas formed by reforming the reforming raw material in the reforming section, or a fuel such as hydrogen gas or hydrogen-containing gas discharged from the fuel storage tank. good.

本発明によれば、燃料を燃焼させる燃焼部と燃焼部により加熱され改質原料を改質させて発電用の燃料ガスを形成する改質部本体とを有する改質部が設けられている形態を例示することができる。この場合、ガス温度調整部は、燃焼部を経た燃焼排ガス及び改質された発電用の燃料ガスのうちの少なくとも一方が有する熱量により、導入通路の少なくも一部を加熱するように設定されている形態を例示することができる。これにより改質部で発生した熱を利用して導入通路を加熱できる。   According to the present invention, there is provided a reforming section having a combustion section that burns fuel and a reforming section body that is heated by the combustion section and reforms the reforming raw material to form fuel gas for power generation. Can be illustrated. In this case, the gas temperature adjustment unit is set to heat at least a part of the introduction passage by the amount of heat of at least one of the combustion exhaust gas that has passed through the combustion unit and the reformed fuel gas for power generation. The form which is present can be illustrated. Thereby, the introduction passage can be heated using heat generated in the reforming section.

以下、本発明の実施例を図1を参照して説明する。本実施例は燃料電池発電システムに適用したものである。図1に示すように、燃料電池発電システムは、燃料が供給される燃料極10と酸化剤ガスが供給される酸化剤極11とを有する燃料電池1と、燃料電池1の上流に設けられ燃料電池1の酸化剤極11に酸化剤を供給するために酸化剤を流す酸化剤配管13と、燃料電池1の上流に設けられ燃料電池1の燃料極10に燃料を供給するために燃料を流す燃料配管14と、酸化剤配管13に配設された加湿システム3とを備えている。酸化剤配管13及び燃料配管14は燃料電池1に接続されている。   An embodiment of the present invention will be described below with reference to FIG. This embodiment is applied to a fuel cell power generation system. As shown in FIG. 1, the fuel cell power generation system includes a fuel cell 1 having a fuel electrode 10 to which fuel is supplied and an oxidant electrode 11 to which an oxidant gas is supplied, and a fuel provided upstream of the fuel cell 1. An oxidant pipe 13 for supplying an oxidant to supply an oxidant to the oxidant electrode 11 of the battery 1, and a fuel for supplying fuel to the fuel electrode 10 of the fuel cell 1 provided upstream of the fuel cell 1. A fuel pipe 14 and a humidification system 3 disposed in the oxidant pipe 13 are provided. The oxidant pipe 13 and the fuel pipe 14 are connected to the fuel cell 1.

燃料電池1において燃料極10と酸化剤極11との間には電解質膜が設けられている。燃料配管14の先端は燃料貯蔵タンクまたは燃料ガス配管等の燃料源に繋がる。酸化剤配管13には酸化剤ガスを搬送するブロア等の酸化剤搬送源17が設けられている。酸化剤配管13においては、燃料電池1の上流に第1開閉バルブ21が設けられ、燃料電池1の下流には酸化剤ガスを排出するオフガス通路13cが設けられている。オフガス通路13cには第2開閉バルブ22が設けられている。燃料配管14には燃料を搬送するブロア等の燃料搬送源18が設けられている。燃料配管14においては、燃料電池1の上流に第3開閉バルブ23が設けられ、燃料電池1の燃料極10の下流には燃料ガスのオフガスを排出する配管14eが設けられ、この配管14eには第4開閉バルブ24が設けられている。   In the fuel cell 1, an electrolyte membrane is provided between the fuel electrode 10 and the oxidant electrode 11. The tip of the fuel pipe 14 is connected to a fuel source such as a fuel storage tank or a fuel gas pipe. The oxidant pipe 13 is provided with an oxidant transport source 17 such as a blower for transporting oxidant gas. In the oxidant pipe 13, a first opening / closing valve 21 is provided upstream of the fuel cell 1, and an off-gas passage 13 c for discharging oxidant gas is provided downstream of the fuel cell 1. A second open / close valve 22 is provided in the off gas passage 13c. The fuel pipe 14 is provided with a fuel transfer source 18 such as a blower for transferring fuel. In the fuel pipe 14, a third opening / closing valve 23 is provided upstream of the fuel cell 1, and a pipe 14 e for discharging off-gas of the fuel gas is provided downstream of the fuel electrode 10 of the fuel cell 1. A fourth open / close valve 24 is provided.

燃料電池1を冷却するための冷却系2が燃料電池1に付設されている。冷却系2は、燃料電池1に付設されている冷却部15の冷却水吐出ポート15a及び冷却水帰還ポート15cに繋がる冷却通路20と、冷却通路20を流れる冷却水を搬送して循環させるポンプなどの冷却水搬送源25と、冷却通路20のうちの一部で構成された加熱部26とを有する。冷却水搬送源25が駆動すると、冷却通路20の冷却水が冷却通路20及び冷却部15を循環して燃料電池1を冷却する。   A cooling system 2 for cooling the fuel cell 1 is attached to the fuel cell 1. The cooling system 2 includes a cooling passage 20 connected to the cooling water discharge port 15a and the cooling water return port 15c of the cooling unit 15 attached to the fuel cell 1, a pump for conveying and circulating the cooling water flowing through the cooling passage 20, and the like. The cooling water conveyance source 25 and the heating unit 26 constituted by a part of the cooling passage 20 are provided. When the coolant supply source 25 is driven, the coolant in the cooling passage 20 circulates through the cooling passage 20 and the cooling unit 15 to cool the fuel cell 1.

図1に示すように、加湿システム3は、酸化剤配管13を流れるガス(酸化剤ガス)を加湿する加湿器4と、加湿器4よりも上流に設けられ酸化剤配管13の一部を構成するた導入通路5と、加湿器4よりも上流に設けられ導入通路5を流れるガスの温度を調整するガス温度調整部6とを備えている。酸化剤ガスは空気を用いる。   As shown in FIG. 1, the humidification system 3 includes a humidifier 4 that humidifies a gas (oxidant gas) flowing through the oxidant pipe 13, and a part of the oxidant pipe 13 provided upstream of the humidifier 4. Therefore, an introduction passage 5 and a gas temperature adjustment unit 6 that is provided upstream of the humidifier 4 and adjusts the temperature of the gas flowing through the introduction passage 5 are provided. Air is used as the oxidant gas.

加湿器4は、基体40と、加湿室42及び吸湿室43を仕切る含水可能なシート状の加湿部41と、加湿器4の加湿室42にガスを導入する導入口44と、加湿部41で加湿されたガスを導出する導出口45とをもつ。加湿部41はシート状に限定されない。加湿器4の吸湿室43はオフガス通路13cに繋がる。従って、燃料電池1の酸化剤極11から吐出された酸化剤ガスの発電反応後のオフガスは、オフガス通路13cを経て加湿器4の吸湿室43に供給され、オフガスの水分は加湿部41に奪われ、加湿部41の水分は増加する。加湿器4の加湿室42に供給されたガスは加湿部41により加湿される。これにより燃料電池1の酸化剤極11に供給されるガスは加湿される。オフガスは加湿器4の排出口46から排出される。   The humidifier 4 includes a base 40, a moisture-containing sheet-like humidifying portion 41 that partitions the humidifying chamber 42 and the moisture absorbing chamber 43, an introduction port 44 for introducing gas into the humidifying chamber 42 of the humidifier 4, and the humidifying portion 41. It has an outlet 45 for deriving the humidified gas. The humidification part 41 is not limited to a sheet shape. The moisture absorption chamber 43 of the humidifier 4 is connected to the off gas passage 13c. Therefore, the off-gas after the power generation reaction of the oxidant gas discharged from the oxidant electrode 11 of the fuel cell 1 is supplied to the moisture absorption chamber 43 of the humidifier 4 through the off-gas passage 13c, and the moisture of the off-gas is deprived by the humidifier 41. In other words, the moisture in the humidifying unit 41 increases. The gas supplied to the humidifying chamber 42 of the humidifier 4 is humidified by the humidifying unit 41. Thereby, the gas supplied to the oxidant electrode 11 of the fuel cell 1 is humidified. The off gas is discharged from the discharge port 46 of the humidifier 4.

図1に示すように、導入通路5は、ガス予熱用の第1分岐通路51と、第1分岐通路51に並設されガス予熱を予定しない第2分岐通路52とに分岐されている。第1分岐通路51及び第2分岐通路52は分岐部53により分岐され、合流部54で合流している。ガス流量可変要素として導入バルブ55が導入通路5に設けられている。導入バルブ55は、第1分岐通路51を流れる単位時間当たりのガスの流量V1と、第2分岐通路52を流れる単位時間当たりのガスの流量V2とを連続的にまたは段階的に可変とする。このようにV1及びV2の比率を可変とすれば、加湿器4の導入口44に導入されるガスの温度を微調整できる。   As shown in FIG. 1, the introduction passage 5 is branched into a first branch passage 51 for gas preheating and a second branch passage 52 that is provided in parallel with the first branch passage 51 and does not plan gas preheating. The first branch passage 51 and the second branch passage 52 are branched by a branch portion 53 and joined at a junction portion 54. An introduction valve 55 is provided in the introduction passage 5 as a gas flow rate variable element. The introduction valve 55 changes the gas flow rate V1 per unit time flowing through the first branch passage 51 and the gas flow rate V2 per unit time flowing through the second branch passage 52 continuously or stepwise. Thus, if the ratio of V1 and V2 is variable, the temperature of the gas introduced into the inlet 44 of the humidifier 4 can be finely adjusted.

導入バルブ55は全閉・全開方式でもよいし、開口量を連続的または段階的に可変とする方式でも良い。   The introduction valve 55 may be a fully closed / fully opened system, or a system in which the opening amount is variable continuously or stepwise.

ガス温度調整部6は、導入通路5を構成する第1分岐通路51の少なくとも一部を浸漬させて第1分岐通路51に接触させる流体媒体としての水61を収容する容器60(収容部)と、容器60内の水61を加熱する電気式のヒータ62と、燃料電池1の冷却系2の冷却通路20の一部である加熱部26とを有する。容器60は非密閉式でも良いし、密閉式でも良い。容器60の内容量は適宜選択できる。容器60は通常の容器でも良いし、あるいは、保温性を有するように断熱層で覆われているタイプでも良い。水61に浸漬されている第1分岐通路51の部分はコイル状に図示されているが、コイル状に限定されるものではなく、要するに水61と熱交換可能とされていれば良い。   The gas temperature adjusting unit 6 includes a container 60 (accommodating unit) that stores water 61 as a fluid medium that immerses at least a part of the first branch passage 51 constituting the introduction passage 5 and makes contact with the first branch passage 51. The electric heater 62 that heats the water 61 in the container 60 and the heating unit 26 that is a part of the cooling passage 20 of the cooling system 2 of the fuel cell 1 are included. The container 60 may be a non-sealing type or a sealing type. The internal volume of the container 60 can be selected as appropriate. The container 60 may be a normal container or a type covered with a heat insulating layer so as to have heat retention. Although the portion of the first branch passage 51 immersed in the water 61 is illustrated in a coil shape, it is not limited to the coil shape, and it is only necessary that heat exchange with the water 61 is possible.

加熱部26は容器60内の水61(流体媒体,液状物)に浸漬されており、水61を加熱することができる。加熱部26はコイル状に模式化されているが、コイル状に限定されるものではない。ヒータ62は、容器60内の水61に浸漬させた状態で第1分岐通路51から離間しても良いし、あるいは、容器60内の水61に浸漬させた状態で第1分岐通路51に一体的に取り付けて、ヒータ62からの熱伝達性を高めても良い。後者の場合、ヒータ62を第1分岐通路51に巻き付けても良いし、第1分岐通路51に並走させても良い。   The heating unit 26 is immersed in water 61 (fluid medium, liquid material) in the container 60, and can heat the water 61. The heating unit 26 is schematically illustrated in a coil shape, but is not limited to a coil shape. The heater 62 may be separated from the first branch passage 51 while being immersed in the water 61 in the container 60, or may be integrated with the first branch passage 51 while being immersed in the water 61 in the container 60. For example, the heat transfer from the heater 62 may be improved. In the latter case, the heater 62 may be wound around the first branch passage 51 or may run in parallel with the first branch passage 51.

なお、図1では第1分岐通路51は1個のみ設けられているが、複数個の第1分岐通路51を水61に浸漬させても良い。また図1では、伝熱面積を増加させるために第1分岐通路51は螺旋的に巻回状態として図示されているが、これに限られるものでない。第1分岐通路51に伝熱面積を増加させる伝熱フィンを設けても良い。   In FIG. 1, only one first branch passage 51 is provided, but a plurality of first branch passages 51 may be immersed in water 61. In FIG. 1, the first branch passage 51 is illustrated in a spirally wound state in order to increase the heat transfer area, but is not limited thereto. A heat transfer fin that increases the heat transfer area may be provided in the first branch passage 51.

容器60内の水61はヒータ62で加熱されるばかりか、燃料電池1を冷却する冷却系2の冷却通路20の加熱部26によっても加熱される。第1分岐通路51は容器60内の水61に浸漬されているが、第2分岐通路52は容器60内の水61に浸漬されていない。本実施例によれば、容器60に収容されている水61を介して導入通路5の第1分岐通路51を間接的に加熱するため、急激加熱を抑制でき、更に、水61と第1分岐通路51との伝熱面積を増加でき、第1分岐通路51を流れるガスの均一加熱化に有利である。   The water 61 in the container 60 is heated not only by the heater 62 but also by the heating unit 26 of the cooling passage 20 of the cooling system 2 that cools the fuel cell 1. The first branch passage 51 is immersed in the water 61 in the container 60, but the second branch passage 52 is not immersed in the water 61 in the container 60. According to the present embodiment, since the first branch passage 51 of the introduction passage 5 is indirectly heated through the water 61 accommodated in the container 60, rapid heating can be suppressed, and further, the water 61 and the first branch can be suppressed. The heat transfer area with the passage 51 can be increased, which is advantageous for uniform heating of the gas flowing through the first branch passage 51.

容器60内の水61については、相対的に高温の水が上側に存在しがちであるため、第1分岐通路51を容器60内の水61の上側に設けることができる。場合によっては、第1分岐通路51は容器60内の水61の中間側または下側に設けることもできる。   As for the water 61 in the container 60, relatively high-temperature water tends to exist on the upper side, and therefore the first branch passage 51 can be provided on the upper side of the water 61 in the container 60. In some cases, the first branch passage 51 may be provided on the intermediate side or the lower side of the water 61 in the container 60.

本実施例によれば、加湿器4の導入口44に供給されるガスの温度を検知する温度検出手段90を加湿器4の導入口44の上流、つまり、ガス温度調整部6の出口側に設けている。具体的には、温度検出手段90は、ガス温度調整部6の出口から流れるガスの温度を検出する。温度検出手段90で検出されたガスの温度に基づいて、制御装置91は、ガス温度調整部6の温度調整量を可変とする。即ち、加湿器4の導入口44に導入される前(ガス温度調整部6を出た後)のガスの温度が適温よりも低過ぎるときには、第1分岐通路51を流れるガスを予熱する予熱量を増加させる。このため、制御装置91は、導入バルブ55の開放量を低減させたり導入バルブ55を閉鎖することにより第1分岐通路51を流れるガスの流量を増加させる指令を導入バルブ55に出力する。また、加湿器4の導入口44に導入される前(ガス温度調整部6を出た後)のガスの温度が適温よりも高過ぎるときには、第2分岐通路52にガスをバイパスさせる量を増加させることにより、第1分岐通路51を流れるガスを予熱する予熱量を減少させる。即ち、ガス温度調整部6の出口から流れるガスの温度に応じて、制御装置91は、導入バルブ55の開放量を増加させたり導入バルブ55を全開とすることにより、第1分岐通路51を流れるガスの流量を減少させたり0とする指令を導入バルブ55に出力する。このようにして加湿器4の導入口44に供給されるガスの温度を調整でき、加湿器4の導入口44に導入される前のガスの適温化を図り得る。   According to this embodiment, the temperature detection means 90 for detecting the temperature of the gas supplied to the inlet 44 of the humidifier 4 is located upstream of the inlet 44 of the humidifier 4, that is, on the outlet side of the gas temperature adjusting unit 6. Provided. Specifically, the temperature detection unit 90 detects the temperature of the gas flowing from the outlet of the gas temperature adjustment unit 6. Based on the gas temperature detected by the temperature detection means 90, the control device 91 makes the temperature adjustment amount of the gas temperature adjustment unit 6 variable. That is, when the temperature of the gas before being introduced into the inlet 44 of the humidifier 4 (after leaving the gas temperature adjusting unit 6) is too low than the appropriate temperature, the amount of preheating for preheating the gas flowing through the first branch passage 51. Increase. Therefore, the control device 91 outputs a command for increasing the flow rate of the gas flowing through the first branch passage 51 by reducing the opening amount of the introduction valve 55 or closing the introduction valve 55 to the introduction valve 55. Further, when the temperature of the gas before being introduced into the introduction port 44 of the humidifier 4 (after leaving the gas temperature adjusting unit 6) is too high than the appropriate temperature, the amount of bypassing the gas to the second branch passage 52 is increased. As a result, the amount of preheating for preheating the gas flowing through the first branch passage 51 is reduced. That is, according to the temperature of the gas flowing from the outlet of the gas temperature adjusting unit 6, the control device 91 flows through the first branch passage 51 by increasing the opening amount of the introduction valve 55 or fully opening the introduction valve 55. A command for decreasing the gas flow rate or setting it to 0 is output to the introduction valve 55. In this way, the temperature of the gas supplied to the inlet 44 of the humidifier 4 can be adjusted, and the temperature of the gas before being introduced into the inlet 44 of the humidifier 4 can be optimized.

また、温度検出手段90で検出されたガスの温度に基づいて、制御装置91は、ヒータ62の発熱量を可変とすることができる。具体的には、システムの起動直後等のように、加湿器4の導入口44に導入される前(ガス温度調整部6を出た後)のガスの温度が適温よりも低過ぎるときには、ヒータ62の発熱量を増加させる。また、加湿器4の導入口44に導入される前(ガス温度調整部6を出た後)のガスの温度が適温よりも高過ぎるときには、ヒータ62の発熱量を低下させたり、0にできる。   Further, based on the gas temperature detected by the temperature detecting means 90, the control device 91 can change the amount of heat generated by the heater 62. Specifically, when the temperature of the gas before being introduced into the introduction port 44 of the humidifier 4 (after exiting the gas temperature adjusting unit 6) is too low, such as immediately after the system is started, the heater The calorific value of 62 is increased. Further, when the temperature of the gas before being introduced into the introduction port 44 of the humidifier 4 (after exiting the gas temperature adjusting unit 6) is too high than the appropriate temperature, the heat generation amount of the heater 62 can be reduced or zero. .

本実施例では、容器60内の水61の温度を検出する温度検出手段95が設けられている。そして、温度検出手段95で検出された水61の温度に基づいて、制御装置91は、ヒータ62の発熱量を可変とすることができる。具体的には、システムの起動直後等のように、容器60内の水61の温度が適温よりも低過ぎるときには、ヒータ62の発熱量を増加させる。また、容器60内の水61の温度が適温よりも高過ぎるときには、ヒータ62の発熱量を低下させたり、0とする。これにより容器60内の水61の温度を一定領域に維持する。なお、温度検出手段90による制御が容易であるときには、温度検出手段95を廃止することもできる。   In the present embodiment, a temperature detecting means 95 for detecting the temperature of the water 61 in the container 60 is provided. Based on the temperature of the water 61 detected by the temperature detection means 95, the control device 91 can change the amount of heat generated by the heater 62. Specifically, when the temperature of the water 61 in the container 60 is too lower than the appropriate temperature, such as immediately after the system is started, the amount of heat generated by the heater 62 is increased. Further, when the temperature of the water 61 in the container 60 is too high, the amount of heat generated by the heater 62 is reduced or set to zero. Thereby, the temperature of the water 61 in the container 60 is maintained in a constant region. In addition, when the control by the temperature detection means 90 is easy, the temperature detection means 95 can also be abolished.

燃料電池1の発電運転時には、第1開閉バルブ21及び第2開閉バルブ22が開放し、酸化剤ガスが酸化剤配管13を介して燃料電池1の酸化剤極11に供給される。また、第3開閉バルブ23及び第4開閉バルブ24が開放し、燃料ガスが燃料配管14を介して燃料電池1の燃料極10に供給される。これにより発電が行われる。   During the power generation operation of the fuel cell 1, the first on-off valve 21 and the second on-off valve 22 are opened, and the oxidant gas is supplied to the oxidant electrode 11 of the fuel cell 1 through the oxidant pipe 13. Further, the third opening / closing valve 23 and the fourth opening / closing valve 24 are opened, and the fuel gas is supplied to the fuel electrode 10 of the fuel cell 1 through the fuel pipe 14. As a result, power generation is performed.

以上説明したように本実施例によれば、酸化剤ガスは、加湿器4の導入口44に導入される前に、ガス温度調整部6により予熱されて温度調整され、適温化される。このため加湿器4における加湿量を増加させると共に加湿量の安定化を図るのに有利である。殊に加湿器4それ自体を加熱する方式ではなく、加湿器4の導入口44に導入される直前のガスをガス温度調整部6の加熱された水61により暖める方式であるため、ガスを効果的に且つ均一的に暖めることができ、加湿量の増加、加湿量の安定化に有利である。故に、冬期または寒冷地であっても、加湿器4における加湿量を増加させると共に加湿量の安定化を図るのに有利である。これにより燃料電池1の早期運転を行うことができ、発電効率を安定化させ得る。   As described above, according to this embodiment, the oxidant gas is preheated and temperature-adjusted by the gas temperature adjusting unit 6 before being introduced into the introduction port 44 of the humidifier 4 to be an appropriate temperature. For this reason, it is advantageous to increase the humidification amount in the humidifier 4 and to stabilize the humidification amount. In particular, it is not a method of heating the humidifier 4 itself, but a method of heating the gas immediately before being introduced into the inlet 44 of the humidifier 4 by the heated water 61 of the gas temperature adjusting unit 6, so that the gas is effective. Can be warmed uniformly and uniformly, which is advantageous for increasing the humidification amount and stabilizing the humidification amount. Therefore, it is advantageous to increase the humidification amount in the humidifier 4 and stabilize the humidification amount even in winter or in a cold region. As a result, the fuel cell 1 can be operated at an early stage, and the power generation efficiency can be stabilized.

殊に、燃料電池発電システムの起動時には、容器60内の水61の温度が低かったり、燃料電池1の温度が低いため冷却系2の加熱部26の温度が低かったりすることがある。このような場合であっても、ヒータ62により容器60内の水61を迅速に加熱できるため、ガスの温度をガス温度調整部6により迅速に予熱することができる。燃料電池発電システムが起動時から定常運転に移行すれぱ、燃料電池1の温度が上昇するため、冷却系2の加熱部26の温度が上昇する。この場合、制御装置91は、ヒータ62の電力使用量を減少させるために、ヒータ62への給電量を減少させてヒータ62の発熱量を減少させたり0にすることができる。なお上記したようにガス温度調整部6の水61を利用しているが、水61は比熱が大きいため、水61の温度の変動頻度を抑制するのに有利であり、加湿量の安定化に貢献できる。   In particular, when the fuel cell power generation system is started, the temperature of the water 61 in the container 60 may be low, or the temperature of the heating unit 26 of the cooling system 2 may be low because the temperature of the fuel cell 1 is low. Even in such a case, since the water 61 in the container 60 can be rapidly heated by the heater 62, the gas temperature can be quickly preheated by the gas temperature adjusting unit 6. If the fuel cell power generation system shifts from startup to steady operation, the temperature of the fuel cell 1 rises, so the temperature of the heating unit 26 of the cooling system 2 rises. In this case, in order to reduce the amount of power used by the heater 62, the control device 91 can reduce the amount of heat generated by the heater 62 by reducing the amount of power supplied to the heater 62, or zero. Although the water 61 of the gas temperature adjusting unit 6 is used as described above, the water 61 has a large specific heat, which is advantageous for suppressing the fluctuation frequency of the temperature of the water 61 and for stabilizing the humidification amount. Can contribute.

図2は実施例2を模式的に示す。本実施例は実施例1と基本的には同様の構成、作用効果を有する。以下、異なる部分を中心として説明する。燃料電池1を冷却するための冷却系2が燃料電池1に付設されている。冷却系2は、燃料電池1の冷却水吐出ポート15a及び冷却水帰還ポート15cに繋がる冷却通路20と、冷却通路20を流れる冷却水を搬送して循環させるポンプなどの冷却水搬送源25と、冷却通路20のうちの一部で構成された加熱部26とを有する。冷却水搬送源25が駆動すると、冷却通路20の冷却水が冷却通路20を循環して燃料電池1を冷却する。   FIG. 2 schematically shows Example 2. The present embodiment basically has the same configuration and operational effects as the first embodiment. In the following, different parts will be mainly described. A cooling system 2 for cooling the fuel cell 1 is attached to the fuel cell 1. The cooling system 2 includes a cooling passage 20 connected to the cooling water discharge port 15a and the cooling water return port 15c of the fuel cell 1, a cooling water conveyance source 25 such as a pump for conveying and circulating the cooling water flowing through the cooling passage 20, And a heating unit 26 constituted by a part of the cooling passage 20. When the cooling water conveyance source 25 is driven, the cooling water in the cooling passage 20 circulates through the cooling passage 20 to cool the fuel cell 1.

図2に示すように、燃料電池1の排熱を有効利用する貯湯システム7の貯湯槽70が容器として設けられている。貯湯槽70は、実施例1の場合の容器60よりも水の収容量が大型化している。貯湯システム7は、貯湯槽70と、貯湯槽70の吐出ポート71と貯湯槽70の吸込ポート72とを繋ぐ循環通路73と、循環通路73に設けられ水を搬送するポンプなどの水搬送源74と、貯湯槽70の水が減少したときに貯湯槽70内に水道水等の水を補充する補水部75と、循環通路73に設けられた熱交換器76とを有する。熱交換器76は、循環通路73を流れる水と、冷却通路20を流れる冷却水とを熱交換し、循環通路73の水を加熱する。これにより貯湯槽70の水が温水として維持される。   As shown in FIG. 2, a hot water storage tank 70 of the hot water storage system 7 that effectively uses the exhaust heat of the fuel cell 1 is provided as a container. The hot water storage tank 70 has a larger water storage capacity than the container 60 in the first embodiment. The hot water storage system 7 includes a hot water storage tank 70, a circulation passage 73 that connects the discharge port 71 of the hot water storage tank 70 and the suction port 72 of the hot water storage tank 70, and a water conveyance source 74 such as a pump that is provided in the circulation passage 73 and conveys water. And a water replenishing section 75 for replenishing the hot water storage tank 70 with water such as tap water when the water in the hot water storage tank 70 decreases, and a heat exchanger 76 provided in the circulation passage 73. The heat exchanger 76 exchanges heat between the water flowing through the circulation passage 73 and the cooling water flowing through the cooling passage 20 to heat the water in the circulation passage 73. Thereby, the water in the hot water tank 70 is maintained as warm water.

複数の第1分岐通路51は貯湯槽70内の暖かい水61に浸漬されている。図2では、第1分岐通路51は伝熱面積を確保するため複数本とされているが、単数でも良い。第2分岐通路52は貯湯槽70の外方に配置されており、貯湯槽70の暖かい水61には浸漬されていないので、貯湯槽70によっては加熱されない。貯湯槽70内の水61を介して導入通路5の第1分岐通路51を間接的に加熱するため、伝熱面積が確保され、第1分岐通路51を流れるガスの均一加熱化に有利である。なお、貯湯槽70内では熱対流により上側の水温が高くなる傾向であるため、加熱効率を高めるためには、第1分岐通路51を貯湯槽70内の上側(貯湯槽70の1/2の高さよりも上側)に配置することが好ましい。   The plurality of first branch passages 51 are immersed in warm water 61 in the hot water tank 70. In FIG. 2, a plurality of first branch passages 51 are provided in order to secure a heat transfer area, but a single one may be used. Since the second branch passage 52 is disposed outside the hot water tank 70 and is not immersed in the warm water 61 of the hot water tank 70, it is not heated by the hot water tank 70. Since the first branch passage 51 of the introduction passage 5 is indirectly heated through the water 61 in the hot water storage tank 70, a heat transfer area is ensured, which is advantageous for uniform heating of the gas flowing through the first branch passage 51. . In the hot water tank 70, the upper water temperature tends to increase due to thermal convection. Therefore, in order to increase the heating efficiency, the first branch passage 51 is placed on the upper side of the hot water tank 70 (1/2 of the hot water tank 70. It is preferable to arrange it above the height).

貯湯槽70内にはヒータ62が設けられている。ヒータ62は第1分岐通路51に接近または接触しているため、貯湯槽70の水61の温度が低いときであっても、第1分岐通路51を流れるガスを早期に予熱することができる。ヒータ62より第1分岐通路51を流れるガスを予熱するとき、貯湯槽70内の水61も加熱できる。貯湯槽70内の水61の温度が適温であるときには、ヒータ62の発熱量を減少させたり0にすることができる。図2に示すように、貯湯槽70内を仕切部材70yにより、互いに連通する副貯湯室70wと主貯湯室70xに分けている。副貯湯室70wは主貯湯室70xの上側に位置している。そして、主貯湯室70xよりも容積が小さな副貯湯室70w内にヒータ62及び第1分岐通路51を浸漬させる。この場合、ヒータ62による加熱応答性を高めるのに有利である。なお、場合によっては副貯湯室70wを形成しなくても良い。   A heater 62 is provided in the hot water tank 70. Since the heater 62 approaches or contacts the first branch passage 51, the gas flowing through the first branch passage 51 can be preheated early even when the temperature of the water 61 in the hot water storage tank 70 is low. When the gas flowing through the first branch passage 51 is preheated by the heater 62, the water 61 in the hot water storage tank 70 can also be heated. When the temperature of the water 61 in the hot water tank 70 is an appropriate temperature, the amount of heat generated by the heater 62 can be reduced or reduced to zero. As shown in FIG. 2, the inside of the hot water storage tank 70 is divided into a sub hot water storage chamber 70w and a main hot water storage chamber 70x that communicate with each other by a partition member 70y. The auxiliary hot water storage chamber 70w is located above the main hot water storage chamber 70x. Then, the heater 62 and the first branch passage 51 are immersed in the sub hot water storage chamber 70w having a smaller volume than the main hot water storage chamber 70x. In this case, it is advantageous to improve the heating response by the heater 62. In some cases, the auxiliary hot water storage chamber 70w may not be formed.

図3は実施例3を模式的に示す。本実施例は実施例1と基本的には同様の構成、作用効果を有する。以下、異なる部分を中心として説明する。燃料配管14には、改質原料を改質させて発電用の燃料ガスを生成する改質部8が設けられている。改質部8は、燃焼用の燃料を燃焼させる燃焼部80と、燃焼部80により高温に加熱され改質原料を改質させて発電用の燃料ガスを形成する改質部本体82と、燃焼部80に繋がり燃焼部80で発生して高温の燃焼排ガスを外方に排気する排気管83とを有する。   FIG. 3 schematically shows Example 3. The present embodiment basically has the same configuration and operational effects as the first embodiment. In the following, different parts will be mainly described. The fuel pipe 14 is provided with a reforming unit 8 that reforms the reforming raw material to generate fuel gas for power generation. The reforming unit 8 includes a combustion unit 80 that burns fuel for combustion, a reforming unit body 82 that is heated to a high temperature by the combustion unit 80 to reform the reforming raw material to form a fuel gas for power generation, And an exhaust pipe 83 that is connected to the section 80 and that is generated in the combustion section 80 and exhausts high-temperature combustion exhaust gas outward.

図3に示すように、燃料配管14から分岐した配管14m及び第1燃料バルブ14nを介して、燃焼用の燃料は改質部8の燃焼部80に供給される。酸化剤配管13から分岐した配管13m及び空気バルブ13nを介して燃焼用の空気は、改質部8の燃焼部80に供給され、燃焼部80で燃焼に使用される。燃料配管14に設けられている第2燃料バルブ14pを介して、改質用の燃料は水蒸気と共に改質部本体82に供給され、水蒸気を利用した改質反応によって、改質ガスである発電用の燃料ガスとなる。発電用の燃料ガスは燃料配管14を介して燃料電池1の燃料極10に供給される。なお、図示はしないものの、改質された燃料ガスに含まれる一酸化炭素を低減させる浄化部が燃料配管14に設けられている。   As shown in FIG. 3, the combustion fuel is supplied to the combustion unit 80 of the reforming unit 8 through the pipe 14 m branched from the fuel pipe 14 and the first fuel valve 14 n. Combustion air is supplied to the combustion section 80 of the reforming section 8 through the pipe 13m branched from the oxidizer pipe 13 and the air valve 13n, and is used for combustion in the combustion section 80. The reforming fuel is supplied to the reforming unit main body 82 together with the steam through the second fuel valve 14p provided in the fuel pipe 14, and the reforming gas is used for power generation as a reformed gas by the reforming reaction using the steam. It becomes the fuel gas. The fuel gas for power generation is supplied to the fuel electrode 10 of the fuel cell 1 through the fuel pipe 14. Although not shown, a purification section that reduces carbon monoxide contained in the reformed fuel gas is provided in the fuel pipe 14.

図3に示すように、燃焼部80から導出された燃焼排ガスを排出するための排気管83は、排気加熱管83aと、排気加熱管83aに対して分岐された排気分岐管83bと、バルブ83cとを有する。バルブ83cは、排気加熱管83aを流れる燃焼排ガスの単位時間当たりの流量と、排気分岐管83bを流れる燃焼排ガスの単位時間当たりの流量とを可変とするものであり、流量調整手段として機能できる。排気分岐管83bは容器60内の水61に浸漬されていないが、排気加熱管83aは容器60内の水61に浸漬されて接触している。従って、排気加熱管83aを流れる燃焼排ガスの熱を容器60内の水61に伝達させることができる。   As shown in FIG. 3, the exhaust pipe 83 for discharging the combustion exhaust gas derived from the combustion unit 80 includes an exhaust heating pipe 83a, an exhaust branch pipe 83b branched from the exhaust heating pipe 83a, and a valve 83c. And have. The valve 83c varies the flow rate per unit time of the combustion exhaust gas flowing through the exhaust heating pipe 83a and the flow rate per unit time of the combustion exhaust gas flowing through the exhaust branch pipe 83b, and can function as a flow rate adjusting means. Although the exhaust branch pipe 83b is not immersed in the water 61 in the container 60, the exhaust heating pipe 83a is immersed in the water 61 in the container 60 and is in contact therewith. Therefore, the heat of the combustion exhaust gas flowing through the exhaust heating pipe 83a can be transmitted to the water 61 in the container 60.

本実施例では、ガス温度調整部6は、導入通路5を構成する第1分岐通路51を浸漬させている水61を収容する容器60と、容器60内の水61を加熱する電気式のヒータ62と、排気加熱管83aとを有する。故に、容器60内の水61はヒータ62で加熱されるばかりか、排気加熱管83aにより加熱される。   In the present embodiment, the gas temperature adjusting unit 6 includes a container 60 that houses water 61 in which the first branch passage 51 that constitutes the introduction passage 5 is immersed, and an electric heater that heats the water 61 in the container 60. 62 and an exhaust heating pipe 83a. Therefore, the water 61 in the container 60 is heated not only by the heater 62 but also by the exhaust heating pipe 83a.

燃料電池発電システムの起動時においては、改質部8の燃焼部80が早期に高温とされ、燃焼部80から排出される燃焼排ガスは高温である。上記したように改質部8の燃焼部80に繋がる排気管83の一部である排気加熱管83aを容器60内の水61に浸漬させて水に接触させてガス温度調整部6を形成しているため、排気加熱管83aを流れる燃焼排ガスの排熱により、容器60内の水61を効率よく短時間に加熱できる。従って、起動時においても、酸化剤ガスは、加湿器4の導入口44に導入される前にガス温度調整部6の水61により予熱されて温度調整され、適温化される。このため起動時においても、加湿器4における加湿量を増加させると共に加湿量の安定化を図るのに有利である。故に、冬期または寒冷地であっても、起動時から加湿器4における加湿量を増加させると共に加湿量の安定化を図るのに有利であり、燃料電池1における発電効率を安定化させ得る。   At the time of starting the fuel cell power generation system, the combustion unit 80 of the reforming unit 8 is quickly heated to a high temperature, and the combustion exhaust gas discharged from the combustion unit 80 is a high temperature. As described above, the exhaust gas heating pipe 83a, which is a part of the exhaust pipe 83 connected to the combustion section 80 of the reforming section 8, is immersed in the water 61 in the container 60 and brought into contact with water to form the gas temperature adjusting section 6. Therefore, the water 61 in the container 60 can be efficiently heated in a short time by the exhaust heat of the combustion exhaust gas flowing through the exhaust heating pipe 83a. Therefore, even at the time of start-up, the oxidant gas is preheated by the water 61 of the gas temperature adjusting unit 6 before being introduced into the introduction port 44 of the humidifier 4 to be temperature-adjusted. For this reason, even at the time of starting, it is advantageous to increase the humidification amount in the humidifier 4 and to stabilize the humidification amount. Therefore, even in the winter season or in a cold region, it is advantageous to increase the humidification amount in the humidifier 4 from the start and to stabilize the humidification amount, and the power generation efficiency in the fuel cell 1 can be stabilized.

また、ガス温度調整部6の出口から吐出される酸化剤ガスの温度が低すぎるとき、あるいは、容器60内の水61の温度が低すぎるときには、制御装置91はバルブ83cを制御し、排気加熱管83aを流れる燃焼排ガスの流量を増加すると共に、排気分岐管83bを流れる燃焼排ガスの流量を減少または0とする。また、ガス温度調整部6の出口から吐出されるガスの温度が高すぎたり、あるいは、容器60内の水61の温度が高すぎるときには、制御装置91はバルブ83cを制御し、排気加熱管83aを流れる燃焼排ガスの流量を減少または0とすると共に、排気分岐管83bを流れる燃焼排ガスの流量を増加させる。従って排気加熱管83a、排気分岐管83b及びバルブ83cは、改質部8の燃焼部80から排出される燃焼排ガスの排熱によりガス温度調整部6における予熱量を調整できる予熱量調整手段として機能できる。なお、実施例1のように、燃料電池1の冷却系2の冷却通路20の一部である加熱部26を利用して容器60内の水61を加熱する形態を併用しても良い。   When the temperature of the oxidant gas discharged from the outlet of the gas temperature adjusting unit 6 is too low, or when the temperature of the water 61 in the container 60 is too low, the control device 91 controls the valve 83c to heat the exhaust. The flow rate of the combustion exhaust gas flowing through the pipe 83a is increased, and the flow rate of the combustion exhaust gas flowing through the exhaust branch pipe 83b is decreased or made zero. Further, when the temperature of the gas discharged from the outlet of the gas temperature adjusting unit 6 is too high or the temperature of the water 61 in the container 60 is too high, the control device 91 controls the valve 83c and the exhaust heating pipe 83a. The flow rate of the combustion exhaust gas flowing through the exhaust gas branch pipe 83b is increased and the flow rate of the combustion exhaust gas flowing through the exhaust branch pipe 83b is increased. Therefore, the exhaust heating pipe 83a, the exhaust branch pipe 83b, and the valve 83c function as preheating amount adjusting means that can adjust the preheating amount in the gas temperature adjusting unit 6 by exhaust heat of the combustion exhaust gas discharged from the combustion unit 80 of the reforming unit 8. it can. Note that, as in the first embodiment, a mode in which the water 61 in the container 60 is heated using the heating unit 26 that is a part of the cooling passage 20 of the cooling system 2 of the fuel cell 1 may be used together.

図4は実施例4を模式的に示す。本実施例は実施例3と基本的には同様の構成、作用効果を有する。以下、異なる部分を中心として説明する。酸化剤配管13、第1分岐通路51、第2分岐通路52を切り替える三方バルブ57が設けられている。三方バルブ57は、第1分岐通路51を流れる単位時間当たりのガスの流量と第2分岐通路52を流れる単位時間当たりのガスの流量とを可変とするガス流量可変要素として機能できる。改質部8は、燃料を燃焼させる燃焼部80と、燃焼部80により加熱され改質原料を改質させて発電用の燃料ガスを形成する改質部本体82と、燃焼部80を経た燃焼排ガスを排気する排気管83とを有する。図4に示すように、排気管83の一部である排気加熱管83aを容器60内の水61に浸漬させて接触させている。   FIG. 4 schematically shows Example 4. The present embodiment basically has the same configuration and effect as the third embodiment. In the following, different parts will be mainly described. A three-way valve 57 for switching the oxidant pipe 13, the first branch passage 51, and the second branch passage 52 is provided. The three-way valve 57 can function as a gas flow rate variable element that varies the flow rate of gas per unit time flowing through the first branch passage 51 and the flow rate of gas per unit time flowing through the second branch passage 52. The reforming unit 8 includes a combustion unit 80 that burns fuel, a reforming unit body 82 that is heated by the combustion unit 80 to reform the reforming raw material to form fuel gas for power generation, and combustion that has passed through the combustion unit 80 And an exhaust pipe 83 for exhausting exhaust gas. As shown in FIG. 4, an exhaust heating pipe 83 a that is a part of the exhaust pipe 83 is immersed in water 61 in the container 60 and brought into contact therewith.

更に、図4に示すように燃料配管14は、本管14aと、本管14aに対して分岐され且つ合流部14fで合流する分岐管14b(燃料配管の一部)と、バルブ14cとを有する。バルブ14cは、本管14aを流れる燃料ガスの単位時間当たりの流量と、分岐管14bを流れる燃料ガスの単位時間当たりの流量とを可変とするものであり、流量調整手段として機能できる。   Further, as shown in FIG. 4, the fuel pipe 14 includes a main pipe 14 a, a branch pipe 14 b (part of the fuel pipe) that branches off from the main pipe 14 a and joins at a junction 14 f, and a valve 14 c. . The valve 14c varies the flow rate per unit time of the fuel gas flowing through the main pipe 14a and the flow rate per unit time of the fuel gas flowing through the branch pipe 14b, and can function as a flow rate adjusting means.

本実施例によれば、改質部本体82に繋がる燃料配管14の分岐管14bを容器60内の水61に浸漬させて接触させている。従ってガス温度調整部6は、第1分岐通路51を浸漬させる水61を収容する容器60と、容器60内の水61を加熱する電気式のヒータ62と、排気管83の一部である排気加熱管83aと、燃料配管14の一部である分岐管14bとを有する。故に容器60内の水はヒータ62で加熱されるばかりか、排気加熱管83a、燃料配管14の分岐管14bにより加熱される。   According to the present embodiment, the branch pipe 14 b of the fuel pipe 14 connected to the reforming unit main body 82 is immersed in the water 61 in the container 60 and brought into contact therewith. Therefore, the gas temperature adjusting unit 6 includes a container 60 that stores water 61 in which the first branch passage 51 is immersed, an electric heater 62 that heats the water 61 in the container 60, and an exhaust that is a part of the exhaust pipe 83. It has a heating pipe 83 a and a branch pipe 14 b that is a part of the fuel pipe 14. Therefore, the water in the container 60 is not only heated by the heater 62 but also heated by the exhaust heating pipe 83 a and the branch pipe 14 b of the fuel pipe 14.

燃料電池発電システムの起動時においては、改質部8の燃焼部80が高温であると共に、改質部本体82で生成される燃料ガスも高温である。このため起動時においても、排気加熱管83aを流れる燃焼排ガスの熱、燃料配管14を流れる改質ガスである燃料ガスの熱により、容器60内の水61を効率よく短時間に加熱することができる。従って、起動時においても、酸化剤ガスは、加湿器4の導入口44に導入される前にガス温度調整部6により予熱され、適温化される。このため起動時においても、加湿器4における加湿量を増加させると共に加湿量の安定化を図るのに有利である。故に、冬期または寒冷地であっても、起動時から加湿器4における加湿量を増加させると共に加湿量の安定化を図るのに有利であり、燃料電池1における発電効率を安定化させ得る。   At the start of the fuel cell power generation system, the combustion unit 80 of the reforming unit 8 is hot and the fuel gas generated in the reforming unit main body 82 is also hot. For this reason, even at startup, the water 61 in the container 60 can be efficiently heated in a short time by the heat of the combustion exhaust gas flowing through the exhaust heating pipe 83a and the heat of the fuel gas that is the reformed gas flowing through the fuel pipe 14. it can. Therefore, even at the time of start-up, the oxidant gas is preheated by the gas temperature adjusting unit 6 before being introduced into the introduction port 44 of the humidifier 4 and is brought to an appropriate temperature. For this reason, even at the time of starting, it is advantageous to increase the humidification amount in the humidifier 4 and to stabilize the humidification amount. Therefore, even in the winter season or in a cold region, it is advantageous to increase the humidification amount in the humidifier 4 from the start and to stabilize the humidification amount, and the power generation efficiency in the fuel cell 1 can be stabilized.

更に、改質部8において水蒸気改質反応により生成された改質ガスである燃料ガスは、水蒸気を多く含むことがある。このような水蒸気リッチな燃料ガスを燃料電池1の燃料極10に供給する前に、燃料ガスから必要以上の水蒸気を低減させたい場合がある。この場合、本実施例によれば、図4に示すように、燃料配管14の一部である分岐管14bを容器60内の水61に浸漬させているため、燃料配管14の分岐管14bを流れる燃料ガスの温度が水61の温度よりも高温であれば、分岐管14bを流れる燃料ガスを水61で冷却できる。このように燃料ガスを冷却すれば、燃料ガスに含まれている過剰な水蒸気を凝縮させて低減させることができる。なお凝縮させた水をトラップするトラップ機構を設けることが好ましい。   Furthermore, the fuel gas that is the reformed gas generated by the steam reforming reaction in the reforming unit 8 may contain a lot of steam. Before supplying such a fuel gas rich in water vapor to the fuel electrode 10 of the fuel cell 1, there is a case where it is desired to reduce water vapor more than necessary from the fuel gas. In this case, according to the present embodiment, as shown in FIG. 4, the branch pipe 14 b that is a part of the fuel pipe 14 is immersed in the water 61 in the container 60. If the temperature of the flowing fuel gas is higher than the temperature of the water 61, the fuel gas flowing through the branch pipe 14b can be cooled by the water 61. If the fuel gas is cooled in this way, excess water vapor contained in the fuel gas can be condensed and reduced. It is preferable to provide a trap mechanism for trapping condensed water.

なお本実施例によれば、ガス温度調整部6の出口から吐出される酸化剤ガスの温度が低すぎるとき、あるいは、容器60内の水61の温度が低すぎるときには、制御装置91はバルブ14cを制御し、分岐管14bを流れる燃料ガスの流量を増加すると共に、本管14aを流れる燃料ガスの流量を減少させる。また、ガス温度調整部6の出口から吐出されるガスの温度が高すぎたり、あるいは、容器60内の水61の温度が高すぎるときには、制御装置91はバルブ14cを制御し、分岐管14bを流れる燃料ガスの流量を減少または0とすると共に、本管14aを流れる燃料ガスの流量を増加させる。従って本管14a、分岐管14b及びバルブ14cは、燃料ガスの熱によりガス温度調整部6における予熱量を調整できる予熱量調整手段として機能できる。なお、実施例1のように、燃料電池1の冷却系2の冷却通路20の一部である加熱部26を利用して容器60内の水61を加熱する形態を併用しても良い。   According to the present embodiment, when the temperature of the oxidant gas discharged from the outlet of the gas temperature adjusting unit 6 is too low, or when the temperature of the water 61 in the container 60 is too low, the controller 91 controls the valve 14c. And the flow rate of the fuel gas flowing through the branch pipe 14b is increased, and the flow rate of the fuel gas flowing through the main pipe 14a is decreased. Further, when the temperature of the gas discharged from the outlet of the gas temperature adjusting unit 6 is too high, or when the temperature of the water 61 in the container 60 is too high, the control device 91 controls the valve 14c and sets the branch pipe 14b. While the flow rate of the flowing fuel gas is reduced or zero, the flow rate of the fuel gas flowing through the main pipe 14a is increased. Therefore, the main pipe 14a, the branch pipe 14b, and the valve 14c can function as preheating amount adjusting means that can adjust the preheating amount in the gas temperature adjusting unit 6 by the heat of the fuel gas. Note that, as in the first embodiment, a mode in which the water 61 in the container 60 is heated using the heating unit 26 that is a part of the cooling passage 20 of the cooling system 2 of the fuel cell 1 may be used together.

図5は実施例5を模式的に示す。本実施例は実施例1と基本的には同様の構成、作用効果を有する。以下、異なる部分を中心として説明する。本実施例では、導入通路5は分岐されていない。ガス温度調整部6は、導入通路5を浸漬させる流体媒体としての水61を収容する容器60と、容器60内の水61を加熱する電気式のヒータ62とを有する。燃料電池1を冷却する冷却系2の冷却通路20の一端20s及び他端20rは容器60内に連通している。故に容器60は冷却系2の冷却水を貯留する貯水タンクを兼用している。   FIG. 5 schematically shows Example 5. The present embodiment basically has the same configuration and operational effects as the first embodiment. In the following, different parts will be mainly described. In this embodiment, the introduction passage 5 is not branched. The gas temperature adjusting unit 6 includes a container 60 that stores water 61 as a fluid medium in which the introduction passage 5 is immersed, and an electric heater 62 that heats the water 61 in the container 60. One end 20 s and the other end 20 r of the cooling passage 20 of the cooling system 2 that cools the fuel cell 1 communicate with the inside of the container 60. Therefore, the container 60 also serves as a water storage tank for storing the cooling water of the cooling system 2.

図6は実施例6を模式的に示す。本実施例は実施例3と基本的には同様の構成、作用効果を有する。以下、異なる部分を中心として説明する。酸化剤配管13、第1分岐通路51、第2分岐通路52を切り替える三方バルブ57が設けられている。燃料配管14には改質部8が設けられている。改質部8は、燃焼部80と、発電用の燃料ガスを形成する改質部本体82と、燃焼部80を経た燃焼排ガスを排気する排気管83とを有する。酸化剤配管13から分岐した配管13m及び空気バルブ13nを介して燃焼用の空気は、燃焼部80に供給される。燃料配管14に設けられている燃料バルブ14pを介して燃焼用の燃料は、水蒸気と共に改質部本体82に供給され、水蒸気を利用した改質反応により、水素を主要成分とする改質ガスが生成される。改質ガスは発電用の燃料ガスとして燃料電池1の燃料極10に供給される。燃料配管14から分岐した配管14m及び燃料バルブ14nを介して燃焼用の燃料は燃焼部80に供給される。図6に示すように、排気管83の一部である排気加熱管83aを導入通路5の第1分岐通路51と接近または接触させることにより、ガス温度調整部6は形成されている。なお、排気管83の排気加熱管83a及び導入通路5の第1分岐通路51を並走させても良いし、互いに巻き付けても良い。   FIG. 6 schematically shows Example 6. The present embodiment basically has the same configuration and effect as the third embodiment. In the following, different parts will be mainly described. A three-way valve 57 for switching the oxidant pipe 13, the first branch passage 51, and the second branch passage 52 is provided. A reforming section 8 is provided in the fuel pipe 14. The reforming unit 8 includes a combustion unit 80, a reforming unit main body 82 that forms fuel gas for power generation, and an exhaust pipe 83 that exhausts combustion exhaust gas that has passed through the combustion unit 80. Combustion air is supplied to the combustion unit 80 through a pipe 13m branched from the oxidant pipe 13 and an air valve 13n. The fuel for combustion is supplied to the reforming unit main body 82 together with the steam through the fuel valve 14p provided in the fuel pipe 14, and the reformed gas containing hydrogen as a main component is formed by the reforming reaction using the steam. Generated. The reformed gas is supplied to the fuel electrode 10 of the fuel cell 1 as a fuel gas for power generation. Combustion fuel is supplied to the combustion section 80 through a pipe 14m branched from the fuel pipe 14 and a fuel valve 14n. As shown in FIG. 6, the gas temperature adjusting unit 6 is formed by bringing the exhaust heating pipe 83 a that is a part of the exhaust pipe 83 close to or in contact with the first branch passage 51 of the introduction passage 5. Note that the exhaust heating pipe 83a of the exhaust pipe 83 and the first branch passage 51 of the introduction passage 5 may run in parallel or may be wound around each other.

図6に示すように、燃焼部80から導出された排気管83は、排気加熱管83aと、排気分岐管83bと、バルブ83cとを有する。バルブ83cは、排気加熱管83aを流れる燃焼排ガスの単位時間当たりの流量と、排気分岐管83bを流れる燃焼排ガスの単位時間当たりの流量とを可変とする。排気分岐管83bは第1分岐通路51に接近していないが、排気加熱管83aは第1分岐通路51に接近または接触している。これにより排気加熱管83aを流れる燃焼排ガスの熱は第1分岐通路51に伝達される。   As shown in FIG. 6, the exhaust pipe 83 led out from the combustion unit 80 includes an exhaust heating pipe 83a, an exhaust branch pipe 83b, and a valve 83c. The valve 83c varies the flow rate per unit time of the combustion exhaust gas flowing through the exhaust heating pipe 83a and the flow rate per unit time of the combustion exhaust gas flowing through the exhaust branch pipe 83b. Although the exhaust branch pipe 83 b is not close to the first branch passage 51, the exhaust heating pipe 83 a is close to or in contact with the first branch passage 51. Thus, the heat of the combustion exhaust gas flowing through the exhaust heating pipe 83 a is transmitted to the first branch passage 51.

燃料電池発電システムの起動時においては、改質部8の燃焼部80が早期に高温とされ、燃焼部80から排出される燃焼排ガスは高温である。上記したように改質部8の燃焼部80に繋がる排気管83の一部である排気加熱管83aを導入通路5の第1分岐通路51に接近または接触させている。このため起動時においても、排気加熱管83aを流れる高温の燃焼排ガスの排熱により、導入通路5の第1分岐通路51のガスを効率よく加熱することができる。従って、起動時においても、酸化剤ガスは、加湿器4の導入口44に導入される前にガス温度調整部6により予熱されて温度調整され、適温化される。このため起動時においても、冬期または寒冷地等においても、加湿器4における加湿量を増加させると共に加湿量の安定化を図るのに有利である。   At the time of starting the fuel cell power generation system, the combustion unit 80 of the reforming unit 8 is quickly heated to a high temperature, and the combustion exhaust gas discharged from the combustion unit 80 is a high temperature. As described above, the exhaust heating pipe 83 a which is a part of the exhaust pipe 83 connected to the combustion unit 80 of the reforming unit 8 is brought close to or in contact with the first branch passage 51 of the introduction passage 5. For this reason, even during startup, the gas in the first branch passage 51 of the introduction passage 5 can be efficiently heated by the exhaust heat of the high-temperature combustion exhaust gas flowing through the exhaust heating pipe 83a. Therefore, even at the time of start-up, the oxidant gas is preheated by the gas temperature adjusting unit 6 before being introduced into the introduction port 44 of the humidifier 4, and the temperature is adjusted to an appropriate temperature. For this reason, it is advantageous to increase the humidification amount in the humidifier 4 and stabilize the humidification amount even at the start-up, in winter or in a cold region.

また、ガス温度調整部6の出口から吐出される酸化剤ガスの温度が高すぎるときには、制御装置91はバルブ83cを制御し、排気加熱管83aを流れる燃焼排ガスの流量を減少または0とすると共に、排気分岐管83bを流れる燃焼排ガスの流量を増加させる。従って排気加熱管83a、排気分岐管83b及びバルブ83cは、改質部8の燃焼部80から排出される燃焼排ガスの排熱によりガス温度調整部6における予熱量を調整できる予熱量調整手段として機能できる。   When the temperature of the oxidant gas discharged from the outlet of the gas temperature adjusting unit 6 is too high, the control device 91 controls the valve 83c to reduce or reduce the flow rate of the combustion exhaust gas flowing through the exhaust heating pipe 83a. The flow rate of the combustion exhaust gas flowing through the exhaust branch pipe 83b is increased. Therefore, the exhaust heating pipe 83a, the exhaust branch pipe 83b, and the valve 83c function as preheating amount adjusting means that can adjust the preheating amount in the gas temperature adjusting unit 6 by exhaust heat of the combustion exhaust gas discharged from the combustion unit 80 of the reforming unit 8. it can.

図7は実施例7を模式的に示す。本実施例は実施例1と基本的には同様の構成、作用効果を有する。以下、異なる部分を中心として説明する。導入通路5は、第1分岐通路51と第1分岐通路51に並設された第2分岐通路52とに分岐されている。ガス温度調整部6は、導入通路5を構成する第1分岐通路51を加熱する電気式のヒータ62を有する。ヒータ62は第1分岐通路51に接近または接触しており、第1分岐通路51を加熱するが、第2分岐通路52を加熱しない。ヒータ62が発熱すると、導入通路5を構成する第1分岐通路51を流れるガスがヒータ62により加熱される。水61を介さずに第1分岐通路51のガスを加熱するため、加熱応答性を高めるのに有利となる。
(その他)
上記した実施例1では、加湿器4は、加湿室42及び吸湿室43を仕切る含水可能なシート状の加湿部41を有する構成であるが、これに限定されず、中空通路を有する中空糸膜式でも良く、要するに加湿機能を有していれば良い。上記した実施例1では容器60内の水61をヒータ62で加熱できるようにされているが、ヒータ62を廃止しても良い。上記した実施例では導入通路5のうち第2分岐通路52に導入バルブ55が設けられているが、場合によっては、導入通路5のうち第1分岐通路51に導入バルブ55を設けても良い。また導入通路5のうち第1分岐通路51及び第2分岐通路52にそれぞれ導入バルブ55を設けても良い。一の実施例が、他の実施例が有する特徴を備えていないときには、当該一の実施例は、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で他の実施例の特徴を併有することができる。本発明は上記し且つ図面に示した実施例のみに限定されるものではなく、要旨を逸脱しない範囲内で適宜変更して実施できるものである。
FIG. 7 schematically shows Example 7. The present embodiment basically has the same configuration and operational effects as the first embodiment. In the following, different parts will be mainly described. The introduction passage 5 is branched into a first branch passage 51 and a second branch passage 52 provided in parallel with the first branch passage 51. The gas temperature adjusting unit 6 includes an electric heater 62 that heats the first branch passage 51 that constitutes the introduction passage 5. The heater 62 approaches or contacts the first branch passage 51 and heats the first branch passage 51 but does not heat the second branch passage 52. When the heater 62 generates heat, the gas flowing through the first branch passage 51 constituting the introduction passage 5 is heated by the heater 62. Since the gas in the first branch passage 51 is heated without passing through the water 61, it is advantageous for improving the heating responsiveness.
(Other)
In the first embodiment described above, the humidifier 4 is configured to include the moisture-containing sheet-like humidifying portion 41 that partitions the humidifying chamber 42 and the moisture absorbing chamber 43, but is not limited thereto, and is a hollow fiber membrane having a hollow passage. It may be a formula, and in short, it only needs to have a humidifying function. In the first embodiment described above, the water 61 in the container 60 can be heated by the heater 62, but the heater 62 may be eliminated. In the embodiment described above, the introduction valve 55 is provided in the second branch passage 52 of the introduction passage 5, but the introduction valve 55 may be provided in the first branch passage 51 of the introduction passage 5 depending on circumstances. In addition, an introduction valve 55 may be provided in each of the first branch passage 51 and the second branch passage 52 in the introduction passage 5. When one embodiment does not have the characteristics of the other embodiments, the one embodiment can have the characteristics of the other embodiments without departing from the gist of the present invention. The present invention is not limited to the embodiments described above and shown in the drawings, and can be implemented with appropriate modifications within the scope not departing from the gist.

本発明は加湿システムに利用できる。殊に、車両用、定置用、電気機器用、電子機器用、携帯用等の燃料電池発電システムに使用される加湿システムに利用できる。   The present invention can be used in a humidification system. In particular, it can be used in a humidifying system used in fuel cell power generation systems for vehicles, stationary devices, electric devices, electronic devices, and portable devices.

実施例1に係り、燃料電池発電シテスムを模式的に示す構成図である。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a configuration diagram schematically showing a fuel cell power generation system according to a first embodiment. 実施例2に係り、燃料電池発電シテスムを模式的に示す構成図である。FIG. 6 is a configuration diagram schematically showing a fuel cell power generation system according to a second embodiment. 実施例3に係り、燃料電池発電シテスムを模式的に示す構成図である。FIG. 10 is a configuration diagram schematically showing a fuel cell power generation system according to a third embodiment. 実施例4に係り、燃料電池発電シテスムを模式的に示す構成図である。FIG. 10 is a configuration diagram schematically showing a fuel cell power generation system according to a fourth embodiment. 実施例5に係り、燃料電池発電シテスムを模式的に示す構成図である。FIG. 10 is a configuration diagram schematically showing a fuel cell power generation system according to a fifth embodiment. 実施例6に係り、燃料電池発電シテスムを模式的に示す構成図である。FIG. 10 is a configuration diagram schematically showing a fuel cell power generation system according to Example 6. 実施例7に係り、燃料電池発電シテスムを模式的に示す構成図である。FIG. 10 is a configuration diagram schematically showing a fuel cell power generation system according to Example 7.

符号の説明Explanation of symbols

1は燃料電池、13は酸化剤配管、14は燃料配管、2は冷却系、20は冷却通路、26は加熱部、3は加湿システム、4は加湿器、41は加湿部、44は導入口、 45は導出口、55は導入バルブ(ガス流量可変要素)、6はガス温度調整部、60は容器(収容部)、61は水、62はヒータ、7は貯湯システム、70は貯湯槽、8は改質部、80は燃焼部、82は改質部本体、83は排気管、83aは排気加熱管を示す。   1 is a fuel cell, 13 is an oxidizer pipe, 14 is a fuel pipe, 2 is a cooling system, 20 is a cooling passage, 26 is a heating unit, 3 is a humidifying system, 4 is a humidifier, 41 is a humidifying unit, and 44 is an inlet. 45 is a lead-out port, 55 is an introduction valve (gas flow rate variable element), 6 is a gas temperature adjusting unit, 60 is a container (accommodating unit), 61 is water, 62 is a heater, 7 is a hot water storage system, 70 is a hot water tank, 8 is a reforming section, 80 is a combustion section, 82 is a reforming section main body, 83 is an exhaust pipe, and 83a is an exhaust heating pipe.

Claims (10)

ガスを加湿する加湿部と前記加湿部にガスを導入する導入口と前記加湿部で加湿されたガスを導出する導出口とをもつ加湿器と、
前記加湿器の前記導入口よりも上流に設けられた導入通路と、
前記導入通路を流れるガスを予熱して温度調整するガス温度調整部とを具備していることを特徴とする加湿システム。
A humidifier having a humidifying section for humidifying a gas, an inlet for introducing gas into the humidifying section, and an outlet for deriving gas humidified by the humidifying section;
An introduction passage provided upstream of the introduction port of the humidifier;
A humidification system comprising: a gas temperature adjusting unit that preheats the gas flowing through the introduction passage and adjusts the temperature.
請求項1において、前記導入通路は、少なくとも2本に分岐された分岐通路を有しており、前記ガス温度調整部は、一方の前記分岐通路を流れるガスを、他方の前記分岐通路を流れるガスよりも予熱する予熱量が大きくなるように設定されていることを特徴とする加湿システム。   2. The introduction passage according to claim 1, wherein the introduction passage has at least two branch passages, and the gas temperature adjustment unit uses a gas flowing through one of the branch passages and a gas flowing through the other branch passage. The humidification system is characterized in that the preheating amount to be preheated is set to be larger. 請求項2において、少なくとも2本に分岐された前記分岐通路をそれぞれ流れるガスの流量を可変とするガス流量可変要素が設けられていることを特徴とする加湿システム。   3. The humidification system according to claim 2, wherein a gas flow rate variable element is provided to change a flow rate of the gas flowing through each of the branch passages branched into at least two branches. 請求項1〜請求項3のうちのいずれか一項において、前記ガス温度調整部は、前記導入通路の少なくも一部に接触させる流体媒体を収容する収容部を備えており、前記流体媒体を介して前記導入通路の少なくも一部を加熱することを特徴とする加湿システム。   The gas temperature adjustment unit according to any one of claims 1 to 3, further comprising a storage unit that stores a fluid medium that is brought into contact with at least a part of the introduction passage. A humidification system characterized by heating at least a part of the introduction passage. 請求項1〜請求項4のうちのいずれか一項において、前記ガス温度調整部は、前記導入通路を流れるガスを直接または間接的に予熱するように、前記導入通路に付設されたヒータを備えていることを特徴とする加湿システム。   5. The gas temperature adjusting unit according to claim 1, wherein the gas temperature adjusting unit includes a heater attached to the introduction passage so as to directly or indirectly preheat the gas flowing through the introduction passage. Humidification system characterized by 請求項1〜請求項5のうちのいずれか一項において、前記ガス温度調整部は、前記導入通路を流れるガスまたは前記導入通路に供給されるガスの温度を検知する温度検出手段と、前記温度検出手段で検出されたガスの温度に基づいて、前記ガス温度調整部による温度調整量を可変とする制御装置とを備えていることを特徴とする加湿システム。   6. The temperature detection unit according to claim 1, wherein the gas temperature adjustment unit detects a temperature of a gas flowing through the introduction passage or a gas supplied to the introduction passage, and the temperature. A humidification system comprising: a control device that varies a temperature adjustment amount by the gas temperature adjustment unit based on a gas temperature detected by a detection means. 燃料が供給される燃料極と酸化剤ガスが供給される酸化剤極とを有する燃料電池と、
前記燃料電池の酸化剤極に酸化剤を供給する酸化剤配管と、
前記燃料電池の燃料極に燃料を供給する燃料配管と、
前記酸化剤配管及び前記燃料配管のうちの少なくとも一方に配設された加湿システムとを具備する燃料電池発電システムにおいて、
前記加湿システムは
前記燃料電池に供給されるガスを加湿する加湿部と前記加湿部にガスを導入する導入口と前記加湿部で加湿されたガスを導出する導出口とをもつ加湿器と、
前記加湿器の前記導入口よりも上流に設けられた導入通路と、
前記導入通路を流れるガスを予熱して温度調整するガス温度調整部とを具備していることを特徴とする燃料電池発電システム。
A fuel cell having a fuel electrode supplied with fuel and an oxidant electrode supplied with oxidant gas;
An oxidant pipe for supplying an oxidant to the oxidant electrode of the fuel cell;
Fuel piping for supplying fuel to the fuel electrode of the fuel cell;
In a fuel cell power generation system comprising a humidification system disposed in at least one of the oxidant pipe and the fuel pipe,
The humidification system comprises a humidifier having a humidifier that humidifies the gas supplied to the fuel cell, an inlet for introducing gas into the humidifier, and an outlet for deriving gas humidified by the humidifier.
An introduction passage provided upstream of the introduction port of the humidifier;
A fuel cell power generation system comprising: a gas temperature adjusting unit that preheats the gas flowing through the introduction passage and adjusts the temperature.
請求項7において、前記ガス温度調整部は、前記導入通路の少なくも一部に接触する流体媒体を収容する収容部を備えており、前記流体媒体を介して前記導入通路の少なくも一部を加熱することを特徴とする燃料電池発電システム。   In Claim 7, The said gas temperature adjustment part is equipped with the accommodating part which accommodates the fluid medium which contacts at least one part of the said introduction channel, A part of the said introduction channel via the said fluid medium A fuel cell power generation system characterized by heating. 請求項7において、前記収容部は、前記燃料電池を冷却する冷却液を介して加熱された加熱水を貯留する貯湯槽であることを特徴とする燃料電池発電システム。   8. The fuel cell power generation system according to claim 7, wherein the housing portion is a hot water storage tank that stores heated water heated via a coolant that cools the fuel cell. 請求項7〜請求項9のうちのいずれか一項において、更に、燃料を燃焼させる燃焼部と燃焼部により加熱され改質原料を改質させて発電用の燃料ガスを形成する改質部本体とを有する改質部が設けられており、
前記ガス温度調整部は、前記燃焼部を経た燃焼排ガス及び改質された発電用の燃料ガスのうちの少なくとも一方が有する熱量により、前記導入通路の少なくも一部を加熱するように設定されていることを特徴とする燃料電池発電システム。
10. The reforming unit body according to claim 7, further comprising a combustion unit that burns fuel and a reforming unit body that is heated by the combustion unit and reforms the reforming raw material to form fuel gas for power generation. And a reforming section having
The gas temperature adjusting unit is set to heat at least a part of the introduction passage by the amount of heat of at least one of the combustion exhaust gas that has passed through the combustion unit and the reformed fuel gas for power generation. A fuel cell power generation system.
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CN109254108A (en) * 2017-07-12 2019-01-22 株式会社堀场制作所 Analytical equipment and analysis method

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