JP2010198896A - Cell stack device, fuel cell module, and fuel cell device - Google Patents

Cell stack device, fuel cell module, and fuel cell device Download PDF

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a cell stack device, a fuel cell module, and a fuel cell device in which deterioration of a fuel battery cell can be suppressed, a long lifetime can be realized, and maintenance characteristics are improved. <P>SOLUTION: The device is equipped with the cell stack 3, in which a plurality of the hollow flat plate-like fuel battery cells 2 are aligned and electrically connected in an erected state; a manifold 4 for supplying a fuel gas to the fuel battery cells 2; and a reformer 6 which is arranged upward the cell stack 3 and has a vaporization part and a reforming part equipped with a reforming catalyst on its both sides. Since respective reforming parts and the manifold 4 are connected by fuel gas supply tubes 8, 9 and the fuel gas supply tubes 8, 9 are equipped with fuel gas flow rate adjusting means (flow rate adjusting valves) 10, 11 for adjusting the flow rate of the fuel gas, deterioration in the fuel battery cells 2 can be suppressed, the lifetime of the reformer 6 can be prolonged; and the maintenance characteristics can be improved. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、燃料電池セルに供給する燃料ガスを生成するための改質器を具備するセルスタック装置、燃料電池モジュールおよび燃料電池装置に関する。   The present invention relates to a cell stack device including a reformer for generating fuel gas to be supplied to a fuel cell, a fuel cell module, and a fuel cell device.

近年、次世代エネルギーとして、燃料ガス(水素含有ガス)と空気(酸素含有ガス)とを用いて電力を得ることができる燃料電池セルを収納容器内に収納してなる燃料電池モジュールが種々提案されている(例えば、特許文献1参照)。   In recent years, various fuel cell modules have been proposed in which fuel cells capable of obtaining power using fuel gas (hydrogen-containing gas) and air (oxygen-containing gas) are housed in a storage container as next-generation energy. (For example, refer to Patent Document 1).

ところで、燃料電池セルに供給する水素含有ガスを生成するにあたっては、例えば、天然ガス等の炭化水素を水蒸気と反応させて水素を生成する水蒸気改質法が知られており、そのような改質を行うための改質器も種々提案されている。   By the way, in generating a hydrogen-containing gas to be supplied to a fuel cell, for example, a steam reforming method is known in which hydrocarbons such as natural gas are reacted with steam to generate hydrogen, and such reforming is known. Various reformers for carrying out the above have been proposed.

図8は従来の燃料電池モジュール80を示す外観斜視図であり、収納容器81内に複数の燃料電池セル82を配列してなるセルスタック84を収納して燃料電池モジュール80が構成されている。   FIG. 8 is an external perspective view showing a conventional fuel cell module 80, in which a cell stack 84 formed by arranging a plurality of fuel cell cells 82 is accommodated in a storage container 81 to constitute the fuel cell module 80.

ここで、セルスタック84の上方にはUの字状の改質器85が配置されており、原燃料供給管87より供給された原燃料は、改質器85内にて水蒸気改質等の改質反応が行なわれて燃料ガス(水素含有ガス)に改質される。そして改質器85にて生成された燃料ガスは、燃料ガス供給管86を介してマニホールド83に供給され、マニホールド83から各燃料電池セル82に水素含有ガスが供給される。このような構成により、セルスタック装置88が構成されている。   Here, a U-shaped reformer 85 is disposed above the cell stack 84, and the raw fuel supplied from the raw fuel supply pipe 87 is subjected to steam reforming or the like in the reformer 85. A reforming reaction is performed to reform the fuel gas (hydrogen-containing gas). The fuel gas generated in the reformer 85 is supplied to the manifold 83 via the fuel gas supply pipe 86, and the hydrogen-containing gas is supplied from the manifold 83 to each fuel cell 82. With this configuration, the cell stack device 88 is configured.

ところで、上述の燃料電池モジュール80においては、改質器85で生成された燃料ガスが、マニホールド83の一端側に接続された燃料ガス供給管86よりマニホールド83内に供給されることから、燃料ガス供給管86より遠い位置に配置された燃料電池セル82に十分な燃料ガスを供給することができず、燃料電池セル82が劣化するおそれやセルスタック84の発電効率が低下するおそれがあった。   By the way, in the fuel cell module 80 described above, the fuel gas generated by the reformer 85 is supplied into the manifold 83 from the fuel gas supply pipe 86 connected to one end side of the manifold 83. Sufficient fuel gas could not be supplied to the fuel cells 82 arranged at a position farther from the supply pipe 86, and the fuel cells 82 might be deteriorated and the power generation efficiency of the cell stack 84 might be lowered.

それゆえ、本出願人は、筒状の容器の中央部に、原燃料が供給される原燃料供給口が設けられた気化部を有し、容器の両側部に、気化部より流入した原燃料を燃料ガスに改質する改質触媒を備えるとともに燃料ガスを送出する燃料ガス送出口が設けられた改質部をそれぞれ有する改質器を先に出願している。   Therefore, the present applicant has a vaporization portion provided with a raw fuel supply port through which a raw fuel is supplied at the central portion of the cylindrical container, and the raw fuel that has flowed in from the vaporization portion on both sides of the container. A reformer having a reforming catalyst provided with a reforming catalyst provided with a reforming catalyst for reforming the fuel gas into the fuel gas and provided with a fuel gas delivery port for delivering the fuel gas has been filed earlier.

特開2007−59377号公報JP 2007-59377 A

しかしながら、筒状の容器の中央部に気化部を有し、容器の両側部に改質部を備えた改質器においては、一方の改質部に備える改質触媒が劣化した場合に、精製度の低い燃料ガスが燃料電池セルに供給され、それにより燃料電池セルが劣化するおそれがある。   However, in a reformer having a vaporization part in the center of a cylindrical container and having reforming parts on both sides of the container, purification is performed when the reforming catalyst provided in one reforming part deteriorates. Low-grade fuel gas is supplied to the fuel cell, which may cause deterioration of the fuel cell.

また、この場合に他方の改質部が正常に改質反応を行なうことができる場合であっても、改質器の交換等を行なう必要が生じる。それにより、本来まだ改質器の使用が可能な状態の際に改質器を交換することから、改質器の長寿命化を図ることができず、またメンテナンス性が悪いという問題があった。   In this case, it is necessary to replace the reformer even if the other reforming section can normally perform the reforming reaction. As a result, the reformer is replaced when the reformer can still be used, so that the life of the reformer cannot be extended, and there is a problem that the maintainability is poor. .

それゆえ、本発明においては、筒状の容器の中央部に気化部を有し、容器の両側部に改質部を備えた改質器を具備するセルスタック装置において、燃料電池セルの劣化を抑制することができ、また改質器の寿命を向上するとともに、メンテナンス性が向上したセルスタック装置、燃料電池モジュールおよび燃料電池装置を提供することにある。   Therefore, in the present invention, in a cell stack device including a reformer having a vaporizer at the center of a cylindrical container and having reformers on both sides of the container, the deterioration of the fuel cell is prevented. An object of the present invention is to provide a cell stack device, a fuel cell module, and a fuel cell device that can be suppressed, improve the life of the reformer, and have improved maintainability.

本発明のセルスタック装置は、内部にガス流路を有する中空平板状の燃料電池セルを複数個立設させた状態で配列して電気的に接続してなるセルスタックと、前記燃料電池セルの下端を固定するとともに前記燃料電池セルに燃料ガスを供給するためのマニホールドと、前記セルスタックの上方に配置される改質器とを具備するセルスタック装置であって、前記改質器は、筒状の容器の中央部に、原燃料が供給される原燃料供給口が設けられた気化部を有し、前記容器の両側部に、前記気化部より流入した前記原燃料を燃料ガスに改質するための改質触媒を備える改質部を有し、それぞれの前記改質部と前記マニホールドとが燃料ガス供給管により接続されるとともに、該燃料ガス供給管に、前記燃料ガスの流量を調整するための燃料ガス流量調整手段を備えることを特徴とする。   A cell stack device according to the present invention comprises a cell stack formed by arranging and electrically connecting a plurality of hollow flat fuel cells having gas flow paths therein, and the fuel cells A cell stack apparatus comprising a manifold for fixing a lower end and supplying fuel gas to the fuel cell, and a reformer disposed above the cell stack, wherein the reformer is a cylinder A vaporization part provided with a raw fuel supply port through which the raw fuel is supplied at the center of the container, and reforming the raw fuel flowing from the vaporization part into a fuel gas on both sides of the container Each of the reforming sections and the manifold is connected by a fuel gas supply pipe, and the flow rate of the fuel gas is adjusted to the fuel gas supply pipe. Fuel gas flow for Characterized in that it comprises an integer unit.

このようなセルスタック装置においては、改質器の改質部とマニホールドとを接続する燃料ガス供給管に、燃料ガスの流量を調整するための燃料ガス流量調整手段を備えることから、改質部に備えられる改質触媒が劣化したと判断される場合に、燃料ガス流量調整手段を作動させることにより、マニホールドに精製度の低い燃料ガスが供給されることを抑制(停止)することができる。   In such a cell stack device, since the fuel gas supply pipe for connecting the reforming section of the reformer and the manifold is provided with fuel gas flow rate adjusting means for adjusting the flow rate of the fuel gas, the reforming section When it is determined that the reforming catalyst provided in the fuel tank has deteriorated, it is possible to suppress (stop) the supply of fuel gas having a low purity to the manifold by operating the fuel gas flow rate adjusting means.

それにより、燃料電池セルに精製度の低い燃料ガスが供給されることを抑制(停止)でき、燃料電池セルが劣化することを抑制できる。   Thereby, it can suppress (stop) that fuel gas with a low purity degree is supplied to a fuel cell, and it can control that a fuel cell deteriorates.

また、一方の改質部に備えられた改質触媒が劣化したと判断できるとともに、他方の改質部に備えられた改質触媒は正常に改質反応を行なうことができると判断される場合においては、一方の改質部より送出される燃料ガスがマニホールドに供給されることを抑制(停止)するとともに、他方の改質部より送出される燃料ガスを燃料電池セルに供給することができる。それにより、片方の改質部に備えられた改質触媒が劣化した場合であっても、他方の改質部をそのまま継続して使用することができることから、改質器の寿命を向上することができる。それにより、メンテナンス性を向上することができる。   In addition, when it can be determined that the reforming catalyst provided in one reforming unit has deteriorated, and the reforming catalyst provided in the other reforming unit can perform a reforming reaction normally. , The fuel gas delivered from one reforming section can be suppressed (stopped) from being supplied to the manifold, and the fuel gas delivered from the other reforming section can be supplied to the fuel cells. . Thereby, even when the reforming catalyst provided in one reforming part deteriorates, the other reforming part can be used as it is, thereby improving the life of the reformer. Can do. Thereby, maintainability can be improved.

また、本発明のセルスタック装置は、前記気化部は、気化させて前記原燃料と混合するための水が供給される水供給口を備えることが好ましい。   In the cell stack device of the present invention, it is preferable that the vaporization unit includes a water supply port to which water for vaporization and mixing with the raw fuel is supplied.

このようなセルスタック装置においては、気化部が、気化させて原料と混合するための水が供給される水供給口を備えることから、改質器において改質効率のよい水蒸気改質反応を行なうことができる。   In such a cell stack apparatus, since the vaporization section includes a water supply port to which water for vaporization and mixing with the raw material is supplied, a steam reforming reaction with high reforming efficiency is performed in the reformer. be able to.

また、本発明のセルスタック装置は、それぞれの前記改質部に、該改質部の温度を測定するための改質部温度計測手段が配置されていることが好ましい。   In the cell stack device of the present invention, it is preferable that a reforming unit temperature measuring means for measuring the temperature of the reforming unit is disposed in each reforming unit.

このようなセルスタック装置においては、改質部にて水蒸気改質を行なう場合において、水蒸気改質反応は吸熱反応であることから、改質部の温度が所定の温度以上となった場合に、改質触媒が劣化していると判断することができる。ここで、それぞれの改質部に、改質部の温度を測定するための改質部温度計測手段が配置されていることから、改質触媒の劣化を的確に把握することができる。   In such a cell stack device, when steam reforming is performed in the reforming unit, the steam reforming reaction is an endothermic reaction, so when the temperature of the reforming unit becomes a predetermined temperature or higher, It can be determined that the reforming catalyst has deteriorated. Here, since the reforming part temperature measuring means for measuring the temperature of the reforming part is arranged in each reforming part, it is possible to accurately grasp the deterioration of the reforming catalyst.

本発明の燃料電池モジュールは、前記セルスタック装置を収納容器内に収納して成ることから、燃料電池セルの劣化を抑制することができるとともに、改質器の寿命を向上することができ、またメンテナンス性が向上した燃料電池モジュールとすることができる。   Since the fuel cell module of the present invention is formed by storing the cell stack device in a storage container, it is possible to suppress deterioration of the fuel cell and improve the life of the reformer. A fuel cell module having improved maintainability can be obtained.

本発明の燃料電池装置は、上記の燃料電池モジュールと、前記燃料ガス流量調整手段の作動を制御するための制御装置とを具備してなる燃料電池装置であって、前記制御装置は、前記改質部温度計測手段により測定される一方の前記改質部の温度が所定の温度以上となった場合に、前記一方の改質部より前記マニホールドに供給される燃料ガスを停止するように前記燃料ガス流量調整手段の作動を制御することを特徴とする。   The fuel cell device of the present invention is a fuel cell device comprising the fuel cell module described above and a control device for controlling the operation of the fuel gas flow rate adjusting means. The fuel gas supplied to the manifold from the one reforming part is stopped when the temperature of the one reforming part measured by the mass part temperature measuring means becomes equal to or higher than a predetermined temperature. The operation of the gas flow rate adjusting means is controlled.

このような燃料電池装置においては、制御装置は、改質部温度計測手段により測定される一方の改質部の温度が所定の温度以上となった場合に、その一方の改質部に備える改質触媒が劣化していると判断する。そして、その一方の改質部に備える改質触媒が劣化していると判断された場合には、精製度の低い燃料ガスがマニホールドに供給されないように、一方の改質部よりマニホールドに供給される燃料ガスを停止するように燃料ガス流量調整手段の作動を制御する。   In such a fuel cell apparatus, when the temperature of one reforming part measured by the reforming part temperature measuring means becomes equal to or higher than a predetermined temperature, the control device is provided with a modification provided for the one reforming part. It is judged that the quality catalyst has deteriorated. When it is determined that the reforming catalyst provided in one reforming portion has deteriorated, fuel gas having a low degree of purification is supplied from one reforming portion to the manifold so as not to be supplied to the manifold. The operation of the fuel gas flow rate adjusting means is controlled so as to stop the fuel gas.

それにより、マニホールド(燃料電池セル)に精製度の低い燃料ガスが供給されることを停止することができることから、燃料電池セルの劣化を抑制することができるとともに、改質器の寿命を向上することができ、またメンテナンス性が向上した燃料電池装置とすることができる。   As a result, it is possible to stop the supply of fuel gas with low purity to the manifold (fuel cell), so that deterioration of the fuel cell can be suppressed and the life of the reformer is improved. In addition, a fuel cell device with improved maintainability can be obtained.

また、本発明の燃料電池装置は、前記改質器の交換時期を示す警報装置を備えるとともに、前記制御装置は、前記一方の改質部より前記マニホールドに供給される燃料ガスを停止するように前記燃料ガス流量調整手段を作動させた場合に、前記警報装置を作動させるように制御することが好ましい。   In addition, the fuel cell device of the present invention includes an alarm device that indicates the replacement time of the reformer, and the control device stops the fuel gas supplied to the manifold from the one reforming unit. It is preferable to control the alarm device to be activated when the fuel gas flow rate adjusting means is activated.

上述したように一方の改質部が備える改質触媒が劣化し、他方の改質部が備える改質触媒が正常に改質反応を行なうことができる場合において、他方の改質部にて改質反応を行なわせることにより、継続して燃料電池装置を稼働させることができるが、片方の改質部だけを作動させている場合には、改質効率が低下するため、燃料電池装置の発電効率が低下するおそれがある。   As described above, when the reforming catalyst included in one reforming unit deteriorates and the reforming catalyst included in the other reforming unit can perform the reforming reaction normally, the reforming catalyst is modified in the other reforming unit. By performing the quality reaction, the fuel cell device can be continuously operated. However, when only one reforming unit is operated, the reforming efficiency is lowered, so that the power generation of the fuel cell device Efficiency may be reduced.

それゆえ、改質器の交換時期を示す警報装置を備えるとともに、制御装置は、一方の改質部よりマニホールドに供給される燃料ガスを停止するように燃料ガス流量調整手段を作動させた場合に、改質器の交換時期を示す警報装置を作動させるように制御することにより、改質器の交換時期を適切に把握することができる。   Therefore, an alarm device indicating the replacement time of the reformer is provided, and the control device operates when the fuel gas flow rate adjusting means is operated so as to stop the fuel gas supplied from one reforming section to the manifold. By controlling the alarm device to indicate the replacement time of the reformer, it is possible to appropriately grasp the replacement time of the reformer.

本発明の燃料電池装置は、上記の燃料電池モジュールと、前記燃料ガス流量調整手段の作動を制御するための制御装置とを具備してなる燃料電池装置であって、前記制御装置は、前記改質部温度計測手段により測定されるそれぞれの前記改質部の温度が所定の温度以上となった場合に、前記燃料電池装置の運転を停止するように制御することを特徴とする。   The fuel cell device of the present invention is a fuel cell device comprising the fuel cell module described above and a control device for controlling the operation of the fuel gas flow rate adjusting means. Control is performed so that the operation of the fuel cell device is stopped when the temperature of each of the reforming portions measured by the mass portion temperature measuring means becomes equal to or higher than a predetermined temperature.

このような燃料電池装置においては、両方の改質部が備える改質触媒が劣化した場合に、継続して燃料電池装置を稼働させると、燃料電池装置が故障するおそれがある。   In such a fuel cell device, if the reforming catalyst provided in both reforming units deteriorates, the fuel cell device may fail if the fuel cell device is continuously operated.

それゆえ、制御装置は、それぞれの改質部の温度が所定の温度以上となった場合に、燃料電池装置の運転を停止するように制御することにより、燃料電池装置の故障を抑制することができる。   Therefore, the control device can suppress the failure of the fuel cell device by controlling the operation of the fuel cell device to stop when the temperature of each reforming section becomes equal to or higher than a predetermined temperature. it can.

本発明のセルスタック装置は、内部にガス流路を有する中空平板状の燃料電池セルを複数個立設させた状態で配列して電気的に接続してなるセルスタックと、前記燃料電池セルの下端を固定するとともに前記燃料電池セルに燃料ガスを供給するためのマニホールドと、前記セルスタックの上方に配置される改質器とを具備するセルスタック装置であって、前記改質器は、筒状の容器の中央部に、原燃料が供給される原燃料供給口が設けられた気化部を有し、前記容器の両側部に、前記気化部より流入した原燃料を燃料ガスに改質するための改質触媒を備える改質部を有し、それぞれの前記改質部と前記マニホールドとが燃料ガス供給管により接続されるとともに、該燃料ガス供給管に、前記燃料ガスの流量を調整するための燃料ガス流量調整手段を備えることから、燃料電池セルの劣化を抑制することができるとともに、改質器の寿命を向上することができ、またメンテナンス性を向上することができる。また、上記のセルスタック装置を備えることにより、燃料電池セルの劣化を抑制することができるとともに、改質器の寿命を向上することができ、またメンテナンス性を向上することができる燃料電池モジュールおよび燃料電池装置とすることができる。   A cell stack device according to the present invention comprises a cell stack formed by arranging and electrically connecting a plurality of hollow flat fuel cells having gas flow paths therein, and the fuel cells A cell stack apparatus comprising a manifold for fixing a lower end and supplying fuel gas to the fuel cell, and a reformer disposed above the cell stack, wherein the reformer is a cylinder A vaporization part provided with a raw fuel supply port through which the raw fuel is supplied at the center of the container, and reforms the raw fuel flowing from the vaporization part into a fuel gas on both sides of the container Each of the reforming units and the manifold is connected by a fuel gas supply pipe, and the flow rate of the fuel gas is adjusted in the fuel gas supply pipe Fuel gas flow adjustment for Since with a stage, it is possible to suppress degradation of the fuel cell, it is possible to improve the life of the reformer, also it is possible to improve the maintainability. In addition, by providing the cell stack device described above, a fuel cell module capable of suppressing deterioration of the fuel cell, improving the life of the reformer, and improving maintainability A fuel cell device can be obtained.

本発明のセルスタック装置の一例を示す外観斜視図である。It is an external appearance perspective view which shows an example of the cell stack apparatus of this invention. 図1に示すセルスタック装置の一部を抜粋して示す分解斜視図である。It is a disassembled perspective view which extracts and shows a part of cell stack apparatus shown in FIG. 図2に示す改質器の平面図である。FIG. 3 is a plan view of the reformer shown in FIG. 2. 本発明のセルスタック装置の他の一例を示す外観斜視図である。It is an external appearance perspective view which shows another example of the cell stack apparatus of this invention. 本発明の燃料電池モジュールの一例を示す外観斜視図である。It is an external appearance perspective view which shows an example of the fuel cell module of this invention. 図5に示す燃料電池モジュールの断面図である。It is sectional drawing of the fuel cell module shown in FIG. 本発明の燃料電池装置の一例を示す構成図である。It is a block diagram which shows an example of the fuel cell apparatus of this invention. 従来のセルスタック装置の一例を示す外観斜視図である。It is an external appearance perspective view which shows an example of the conventional cell stack apparatus.

図1は、本発明のセルスタック装置1の外観斜視図であり、図2は図1に示す改質器6および燃料ガス供給管8,9を抜粋し、改質器6の上蓋をはずした状態の分解斜視図であり、図3は図2で示す改質器6の平面図である。なお、以降の図において同一の部材については同一の番号を付するものとする。   FIG. 1 is an external perspective view of a cell stack apparatus 1 of the present invention. FIG. 2 is an extract of the reformer 6 and fuel gas supply pipes 8 and 9 shown in FIG. 1, and the upper lid of the reformer 6 is removed. FIG. 3 is a plan view of the reformer 6 shown in FIG. 2. In the following drawings, the same numbers are assigned to the same members.

図1に示すセルスタック装置1は、内部にガス流路を有する燃料電池セル2を複数個立設させた状態で、間に集電部材(図は省略)を介装して電気的に接続してなるセルスタック3を、セルスタック3を構成する燃料電池セル2の下端を燃料電池セル2に燃料ガスを供給するマニホールド4に、絶縁性の接着材により固定し、燃料電池セル2(セルスタック3)の上方に改質器6を配置するとともに、マニホールド4の両端部に、改質器6のそれぞれの燃料ガス送出口と接続される燃料ガス供給管8,9を具備する。なお、ここでいう端部とは、セルスタック3の端部からマニホールド4の端部までの空間およびマニホールド4の側面のうち燃料電池セル2配列方向と直交する側面を意味する。なお、セルスタック3の両端部には、燃料電池セル2の発電により生じた電流を収集して外部に引き出すための、電流引き出し部14を有する導電部材5が配置されている。   The cell stack apparatus 1 shown in FIG. 1 is electrically connected with a current collecting member (not shown) interposed between a plurality of fuel cells 2 each having a gas flow path. The lower end of the fuel cell 2 constituting the cell stack 3 is fixed to the manifold 4 that supplies fuel gas to the fuel cell 2 with an insulating adhesive, and the fuel cell 2 (cell The reformer 6 is disposed above the stack 3), and fuel gas supply pipes 8 and 9 connected to the respective fuel gas delivery ports of the reformer 6 are provided at both ends of the manifold 4. Here, the end portion means a side surface orthogonal to the arrangement direction of the fuel cells 2 among the space from the end portion of the cell stack 3 to the end portion of the manifold 4 and the side surface of the manifold 4. At both ends of the cell stack 3, conductive members 5 having current drawing portions 14 for collecting and drawing the current generated by the power generation of the fuel cell 2 to the outside are disposed.

ここで、燃料電池セル2としては、内部を燃料ガス(水素含有ガス)が長手方向に流通するガス流路を有する中空平板状で、支持体の表面に、燃料側電極層、固体電解質層および酸素側電極層を順に設けてなる固体酸化物形燃料電池セル2を例示している。   Here, the fuel battery cell 2 has a hollow flat plate shape having a gas flow path through which fuel gas (hydrogen-containing gas) circulates in the longitudinal direction. On the surface of the support, a fuel-side electrode layer, a solid electrolyte layer, and The solid oxide fuel cell 2 in which the oxygen side electrode layer is provided in order is illustrated.

上述のセルスタック3の上方に配置される改質器6は、筒状の容器内の中央部に原燃料が供給される原燃料供給口が設けられた気化部15を有し、原燃料供給口に原燃料供給管7が接続されている。また、容器の両側部(すなわち気化部15の両側)に改質触媒19を備える改質部17を有しており、それぞれの改質部17の気化部15と反対側の端部側に、原燃料を改質して生成される燃料ガスを送出するための燃料ガス送出口を有し、この燃料ガス送出口に燃料ガス供給管8,9が接続されている。なお、気化部15と改質部17とは、通気性のある壁16で分離されている。また、改質器6とマニホールド4とが、2本の燃料ガス供給管8,9により接続されていることから、改質器6とマニホールド4とを強固に接続することができる。   The reformer 6 disposed above the cell stack 3 includes a vaporization section 15 provided with a raw fuel supply port through which a raw fuel is supplied to a central portion in a cylindrical container. A raw fuel supply pipe 7 is connected to the mouth. Moreover, it has the reforming part 17 provided with the reforming catalyst 19 on both sides of the container (that is, on both sides of the vaporizing part 15), and on the end side opposite to the vaporizing part 15 of each reforming part 17, A fuel gas delivery port for delivering fuel gas produced by reforming the raw fuel is provided, and fuel gas supply pipes 8 and 9 are connected to the fuel gas delivery port. The vaporizing section 15 and the reforming section 17 are separated by a wall 16 having air permeability. Further, since the reformer 6 and the manifold 4 are connected by the two fuel gas supply pipes 8 and 9, the reformer 6 and the manifold 4 can be firmly connected.

また、図2および図3で示した改質器6においては、原燃料が改質器6内を流れる流路が蛇行流路となるように、気化部15および改質部17に仕切板18が配置されている。   In the reformer 6 shown in FIGS. 2 and 3, the partition plate 18 is provided in the vaporization section 15 and the reforming section 17 so that the flow path through which the raw fuel flows in the reformer 6 becomes a meandering flow path. Is arranged.

ここで、セルスタック3の発電に伴って、セルスタック3の中央部側の温度が高く、端部側の温度が低いという温度分布を生じる場合がある。それゆえ、仕切板18を燃料電池セル2の幅方向に沿って配置することにより、原燃料は温度の高い方から低い方へと流れることとなり、原燃料が繰返し温度変化することを抑制でき、改質効率を向上することができる。あわせて、仕切板18を伝熱性の高い部材とすることで、原燃料や改質触媒19への伝熱を促進することができ、改質効率を向上することができる。   Here, with the power generation of the cell stack 3, there may be a temperature distribution in which the temperature on the center side of the cell stack 3 is high and the temperature on the end side is low. Therefore, by arranging the partition plate 18 along the width direction of the fuel cell 2, the raw fuel flows from the higher temperature to the lower temperature, and the temperature change of the raw fuel can be suppressed repeatedly. The reforming efficiency can be improved. In addition, by making the partition plate 18 a member having high heat conductivity, heat transfer to the raw fuel and the reforming catalyst 19 can be promoted, and reforming efficiency can be improved.

また、図2および図3に示した改質器6においては、気化部15から改質部17の燃料ガス送出口までを1つの流路構造としている例を示している。このように、気化部15から改質部17の燃料ガス送出口までを1つの流路構造とすることにより、原燃料の偏流の発生を抑制(防止)することができる。それにより、効率よく原燃料を改質することができる。   In the reformer 6 shown in FIGS. 2 and 3, an example is shown in which one channel structure is formed from the vaporization section 15 to the fuel gas delivery port of the reforming section 17. In this way, by forming one flow path structure from the vaporization section 15 to the fuel gas delivery port of the reforming section 17, it is possible to suppress (prevent) the occurrence of raw fuel drift. Thereby, the raw fuel can be reformed efficiently.

なお、改質器6の大きさや改質触媒19の性能や量に基づいて、原燃料が流れる流路の一部のみを蛇行流路とすることもできるほか、蛇行流路を設けないように構成することもできる。   Note that, based on the size of the reformer 6 and the performance and quantity of the reforming catalyst 19, only a part of the flow path through which the raw fuel flows can be used as a meandering flow path. It can also be configured.

それにより、原燃料が流れる流路を長くすることができ、気化部15の両側に改質部17を備える構成の改質器6において、効率よく原燃料を改質することができる。   Accordingly, the flow path through which the raw fuel flows can be lengthened, and the raw fuel can be efficiently reformed in the reformer 6 having the reforming sections 17 on both sides of the vaporizing section 15.

なお、改質部17の内部に備える改質触媒19としては、改質効率や耐久性に優れた改質触媒を用いることが好ましく、例えば、γ−アルミナやα−アルミナやコージェライト等の多孔質担体にRu、Pt等の貴金属やNi、Fe等の卑金属を担持させた改質触媒等を用いることができる。なお、改質触媒19は、改質部17にて行なう改質反応にあわせて、適宜一般的に知られている改質触媒を用いることができる。   In addition, as the reforming catalyst 19 provided in the reforming unit 17, it is preferable to use a reforming catalyst excellent in reforming efficiency and durability. For example, a porous catalyst such as γ-alumina, α-alumina, or cordierite is used. A reforming catalyst or the like in which a noble metal such as Ru or Pt or a base metal such as Ni or Fe is supported on a porous carrier can be used. As the reforming catalyst 19, a generally known reforming catalyst can be used as appropriate in accordance with the reforming reaction performed in the reforming unit 17.

上述のセルスタック装置1においては、原燃料供給管7を介して供給される天然ガスや灯油等の原燃料を改質し、改質反応により得られる燃料ガス(水素含有ガス)を、燃料ガス供給管8,9を介してマニホールド4に供給し、マニホールド4に供給された燃料ガスが燃料電池セル2に供給される。一方、燃料電池セル2の外側より酸素含有ガスが供給される。それにより燃料電池セル2において発電が行なわれる。   In the cell stack device 1 described above, raw gas such as natural gas and kerosene supplied via the raw fuel supply pipe 7 is reformed, and fuel gas (hydrogen-containing gas) obtained by the reforming reaction is converted into fuel gas. The fuel gas supplied to the manifold 4 through the supply pipes 8 and 9 is supplied to the fuel cell 2. On the other hand, an oxygen-containing gas is supplied from the outside of the fuel cell 2. Thereby, power generation is performed in the fuel battery cell 2.

ところで、上述したような気化部15の両側に改質部17を備える改質器6においては、一方の改質部17に備える改質触媒19が劣化した場合に、精製度の低い燃料ガスがマニホールド4を介して燃料電池セル2に供給され、それにより燃料電池セル2が劣化するおそれがある。   By the way, in the reformer 6 provided with the reforming units 17 on both sides of the vaporizing unit 15 as described above, when the reforming catalyst 19 provided in one reforming unit 17 deteriorates, a fuel gas with a low purification degree is produced. The fuel cell 2 is supplied to the fuel cell 2 through the manifold 4, and the fuel cell 2 may be deteriorated.

また、一方の改質部17に備える改質触媒19が劣化した場合であっても、他方の改質部17に備える改質触媒19が劣化していない場合には、他方の改質部17にて正常に改質反応を行なうことができるが、一方の改質部17に備える改質触媒19が劣化することにより、改質器6を交換する必要が生じ、改質器6の長寿命化を図ることができず、またメンテナンス性が悪いという問題もある。   Further, even when the reforming catalyst 19 provided in one reforming portion 17 is deteriorated, when the reforming catalyst 19 provided in the other reforming portion 17 is not deteriorated, the other reforming portion 17 is provided. The reforming reaction can be carried out normally at the same time, but the reforming catalyst 19 provided in one reforming portion 17 deteriorates, so that it is necessary to replace the reformer 6, and the life of the reformer 6 is long. There is also a problem that it cannot be realized and maintenance is poor.

そこで、図1に示すセルスタック装置1においては、改質部17とマニホールド4とを接続する燃料ガス供給管8,9に、改質部17よりマニホールド4に供給される燃料ガスの流量を調整するための燃料ガス流量調整手段として、流量調整弁10,11をそれぞれ備えている。   Therefore, in the cell stack apparatus 1 shown in FIG. 1, the flow rate of the fuel gas supplied from the reforming unit 17 to the manifold 4 is adjusted to the fuel gas supply pipes 8 and 9 that connect the reforming unit 17 and the manifold 4. As fuel gas flow rate adjusting means for this purpose, flow rate adjusting valves 10 and 11 are provided, respectively.

それゆえ、例えば図1において左側に位置する改質部17が備える改質触媒19が劣化したと判断される場合には、流量調整弁10を作動させることで、マニホールド4に供給される燃料ガスを停止(もしくは減少)することができる。   Therefore, for example, when it is determined that the reforming catalyst 19 provided in the reforming unit 17 located on the left side in FIG. 1 has deteriorated, the fuel gas supplied to the manifold 4 is operated by operating the flow rate adjusting valve 10. Can be stopped (or decreased).

それにより、燃料電池セル2に精製度の低い燃料ガスが供給されることを抑制でき、燃料電池セル2が劣化することを抑制(防止)することができる。また、この場合において図1において右側に位置する改質部17が備える改質触媒19が正常に改質反応を行なうことができる場合においては、流量調整弁11を作動させることなく、そのまま継続して改質反応を行なうことで、右側に位置する改質部17にて生成された燃料ガスは、燃料ガス供給管9を流れてマニホールド4に供給された後、燃料電池セル2に供給される。   Thereby, it can suppress that fuel gas with a low purity degree is supplied to the fuel cell 2, and can suppress (prevent) that the fuel cell 2 deteriorates. Further, in this case, when the reforming catalyst 19 provided in the reforming unit 17 located on the right side in FIG. 1 can normally perform the reforming reaction, the flow rate adjusting valve 11 is not operated and is continued as it is. By performing the reforming reaction, the fuel gas generated in the reforming unit 17 located on the right side flows through the fuel gas supply pipe 9 and is supplied to the manifold 4 and then supplied to the fuel cell 2. .

それゆえ、改質器6を交換することなく燃料電池セル2の発電を継続して行なうことができ、改質器6の寿命を延ばすことができるとともに、改質器6の交換作業の回数を減らすことができることから、メンテナンス性を向上することができる。   Therefore, the power generation of the fuel cell 2 can be continuously performed without replacing the reformer 6, the life of the reformer 6 can be extended, and the number of replacement operations of the reformer 6 can be reduced. Since it can be reduced, maintainability can be improved.

なお、流量調整弁10,11としては、燃料ガス供給管8,9を流れる燃料ガスの流量を調整することができるものであればよく、例えば燃料ガス供給管8,9を流れる燃料ガスの流量そのものを調整できる電磁弁や、燃料ガス供給管8,9を介してマニホールド4に供給される燃料ガスを停止することができるバタフライ弁等を適宜用いることができる。   Note that the flow rate adjusting valves 10 and 11 may be any valve that can adjust the flow rate of the fuel gas flowing through the fuel gas supply pipes 8 and 9, for example, the flow rate of the fuel gas flowing through the fuel gas supply pipes 8 and 9. An electromagnetic valve that can adjust itself or a butterfly valve that can stop the fuel gas supplied to the manifold 4 via the fuel gas supply pipes 8 and 9 can be used as appropriate.

ところで、改質器6において効率のよい改質反応である水蒸気改質を行なうにあたっては、気化部15に水を供給して気化させ、気化させた水と原燃料とを混合させることが好ましい。それゆえ、気化部15には、気化させて原燃料と混合するための水が供給される水が供給される水供給口を備えるとともに、水供給口には水供給管が接続されていることが好ましい(図示せず)。それにより、改質部17で効率のよい水蒸気改質反応を行なうことができ、発電効率を向上することができる。   By the way, when performing the steam reforming which is an efficient reforming reaction in the reformer 6, it is preferable to supply water to the vaporizing section 15 to vaporize it, and to mix the vaporized water and raw fuel. Therefore, the vaporization unit 15 includes a water supply port to which water for vaporization and mixing with raw fuel is supplied, and a water supply pipe is connected to the water supply port. Is preferred (not shown). Thereby, an efficient steam reforming reaction can be performed in the reforming unit 17, and the power generation efficiency can be improved.

ここで、水蒸気改質反応は吸熱反応であることから、改質触媒19が劣化すると、水蒸気改質反応の程度が低くなり、改質部17の温度が上昇することとなる。そして、改質器6に水を供給した後に、改質部17の温度が所定の温度を超える場合には、改質触媒19が劣化していると判断することができる。   Here, since the steam reforming reaction is an endothermic reaction, when the reforming catalyst 19 is deteriorated, the degree of the steam reforming reaction is reduced, and the temperature of the reforming unit 17 is increased. Then, after supplying water to the reformer 6, when the temperature of the reforming unit 17 exceeds a predetermined temperature, it can be determined that the reforming catalyst 19 has deteriorated.

それゆえ、それぞれの改質部17には、それぞれの改質部17の温度を測定するための改質部温度計測手段12,13が配置されている。それにより、改質部温度計測手段12,13が計測する温度に基づいて、改質触媒19の劣化を判断することができる。なお、改質部温度計測手段12,13としては、例えば熱電対や温度センサ等を用いることができる。   Therefore, the reforming unit temperature measuring means 12 and 13 for measuring the temperature of each reforming unit 17 are arranged in each reforming unit 17. Thereby, the deterioration of the reforming catalyst 19 can be determined based on the temperature measured by the reforming unit temperature measuring means 12 and 13. For example, a thermocouple or a temperature sensor can be used as the reforming part temperature measuring means 12 and 13.

図4は、本発明のセルスタック装置の他の一例を示す外観斜視図であり、流量調整弁10,11に、流量調整弁10,11を動作させるための動作手段21,22が接続されている。   FIG. 4 is an external perspective view showing another example of the cell stack device of the present invention, in which operating means 21 and 22 for operating the flow rate adjusting valves 10 and 11 are connected to the flow rate adjusting valves 10 and 11. Yes.

ここで、改質部17での改質反応により生成され、燃料ガス供給管8,9を流れる燃料ガスが高温となる場合がある。それゆえ、流量調整弁10,11は耐熱性の高い部材とすることが好ましい。   Here, the fuel gas generated by the reforming reaction in the reforming unit 17 and flowing through the fuel gas supply pipes 8 and 9 may become high temperature. Therefore, it is preferable that the flow control valves 10 and 11 are members having high heat resistance.

しかしながら、耐熱性の高い流量調整弁10,11(例えば、バタフライ弁等)を用いる場合に、別途流量調整弁10,11を動作させるための動作手段を設け、その動作手段を作動させることにより、流量調整弁10,11を作動させることが望ましい場合がある。   However, when using flow control valves 10 and 11 having high heat resistance (for example, butterfly valves), an operating means for operating the flow control valves 10 and 11 is provided separately, and by operating the operation means, It may be desirable to operate the flow control valves 10,11.

それゆえ、図4に示すセルスタック装置20においては、流量調整弁10,11を作動させるための動作手段21,22がそれぞれの流量調整弁10,11に接続されている。なお、この構成においては、燃料ガス流量調整手段は、流量調整弁10,11と動作手段21,22とから構成される。そして、動作手段21,22を作動させることで、流量調整弁10,11を作動させることができる。   Therefore, in the cell stack apparatus 20 shown in FIG. 4, operating means 21 and 22 for operating the flow rate adjusting valves 10 and 11 are connected to the flow rate adjusting valves 10 and 11, respectively. In this configuration, the fuel gas flow rate adjusting means includes the flow rate adjusting valves 10 and 11 and the operating means 21 and 22. And the flow control valves 10 and 11 can be operated by operating the operation means 21 and 22.

それにより、上述のセルスタック装置1と同様に、燃料電池セル2が劣化することを抑制(防止)することができ、改質器6の寿命を延ばすことができるとともに、メンテナンス性を向上することができる。なお、動作手段21,22としては、流量調整弁10,11を作動させることができればよく、例えば流量調整弁10,11がバタフライ弁の場合に、そのバタフライ弁を回転させることができるものであればよく、図4においては回転動作を行なうことができる棒状の部材を示している。   Thereby, similarly to the above-described cell stack device 1, it is possible to suppress (prevent) the deterioration of the fuel cell 2 and to extend the life of the reformer 6 and to improve the maintainability. Can do. The operation means 21 and 22 only need to be able to operate the flow rate adjusting valves 10 and 11, for example, if the flow rate adjusting valves 10 and 11 are butterfly valves, the butterfly valves can be rotated. FIG. 4 shows a rod-shaped member capable of rotating.

なお、上記の流量調整弁10,11や動作手段21,22の動作については後述する。   In addition, operation | movement of said flow regulating valve 10 and 11 and the operation means 21 and 22 is mentioned later.

図5は、収納容器24内に、上述したセルスタック装置20を収納してなる本発明の燃料電池モジュール23(以下、モジュールという場合がある。)の一例を示す外観斜視図である。なお、図5においては、改質器6を収納容器24の上壁の内面に接続しており、セルスタック装置20としては、改質器6を取り外した状態を示している。   FIG. 5 is an external perspective view showing an example of the fuel cell module 23 (hereinafter sometimes referred to as a module) of the present invention in which the above-described cell stack device 20 is stored in the storage container 24. In FIG. 5, the reformer 6 is connected to the inner surface of the upper wall of the storage container 24, and the cell stack device 20 is shown with the reformer 6 removed.

また、図5に示すモジュール23においては、収納容器24の一部(前後面)を取り外し、内部に収納されるセルスタック装置20(図5においては改質器6を取りはずして示している)を後方に取り出した状態を示している。なお、動作手段21,22は収納容器24の外部より挿入され、流量調整弁10,11に接続されている。以下に、モジュール23を構成する収納容器24について説明する。   Further, in the module 23 shown in FIG. 5, a part (front and rear surfaces) of the storage container 24 is removed, and the cell stack device 20 (shown with the reformer 6 removed in FIG. 5) stored inside. The state taken out backward is shown. The operating means 21 and 22 are inserted from the outside of the storage container 24 and connected to the flow rate adjusting valves 10 and 11. Below, the storage container 24 which comprises the module 23 is demonstrated.

図6は、モジュール23の一例を概略的に示す断面図である。モジュール23を構成する収納容器24は、外壁25にて収納容器24の外枠が形成され、内部に燃料電池セル2(セルスタック3)を収納する発電室32が形成されている。   FIG. 6 is a cross-sectional view schematically showing an example of the module 23. In the storage container 24 constituting the module 23, an outer frame of the storage container 24 is formed by an outer wall 25, and a power generation chamber 32 for storing the fuel cell 2 (cell stack 3) is formed therein.

このような収納容器24においては、セルスタック3を構成する燃料電池セル2の配列方向に沿う側部と、該側部に対向する収納容器24の外壁との間に、空気や排ガスを流すための流路を備えている。   In such a storage container 24, air or exhaust gas is allowed to flow between the side portion along the arrangement direction of the fuel cells 2 constituting the cell stack 3 and the outer wall of the storage container 24 facing the side portion. The flow path is provided.

ここで、収納容器24は、外壁25の内側に所定間隔をあけて第1の壁26が形成されており、第1の壁26の内側に所定間隔をあけて第2の壁27が配置されており、さらに第2の壁27の内側に所定間隔をあけて第3の壁28が配置されている。   Here, in the storage container 24, a first wall 26 is formed inside the outer wall 25 with a predetermined interval, and a second wall 27 is arranged inside the first wall 26 with a predetermined interval. Furthermore, a third wall 28 is arranged inside the second wall 27 with a predetermined interval.

それにより、外壁25と第1の壁26とで形成された空間が第1の流路29となり、第2の壁27と第3の壁28とで形成された空間が第2の流路30となり、第1の壁26と第2の壁27とで形成された空間が第3の流路31となる。   Thereby, the space formed by the outer wall 25 and the first wall 26 becomes the first flow path 29, and the space formed by the second wall 27 and the third wall 28 becomes the second flow path 30. Thus, the space formed by the first wall 26 and the second wall 27 becomes the third flow path 31.

なお、図6に示した収納容器24においては、第1の壁26の上端部が第2の壁27に接続されており、第2の壁27が収容容器24の上壁(外壁25)と接続されており、第3の壁28の上端部が第2の壁27と接続されている。   In the storage container 24 shown in FIG. 6, the upper end portion of the first wall 26 is connected to the second wall 27, and the second wall 27 is connected to the upper wall (outer wall 25) of the storage container 24. The upper end of the third wall 28 is connected to the second wall 27.

また、収納容器24の底部には、空気(酸素含有ガス)を収納容器24内に供給するための空気供給管33が接続されており、空気供給管33より供給される空気は空気導入部38に流れる。空気導入部38は空気導入口39により第1の流路29とつながっているため、空気導入部38を流れる空気は、空気導入口39を通して、第1の流路29に流れる。第1の流路29を上方に向けて流れた空気は、第2の壁27に設けられた空気流通口34を通して、第2の流路30に流れる。そして、第2の流路30を下方に向けて流れた空気は、第3の壁28に設けられた空気吹き出し口37を通して、発電室32内に供給される。   In addition, an air supply pipe 33 for supplying air (oxygen-containing gas) into the storage container 24 is connected to the bottom of the storage container 24, and the air supplied from the air supply pipe 33 is an air introduction part 38. Flowing into. Since the air introduction part 38 is connected to the first flow path 29 by the air introduction port 39, the air flowing through the air introduction part 38 flows to the first flow path 29 through the air introduction port 39. The air that has flowed upward in the first flow path 29 flows into the second flow path 30 through the air circulation port 34 provided in the second wall 27. The air flowing downward through the second flow path 30 is supplied into the power generation chamber 32 through the air outlet 37 provided in the third wall 28.

一方、燃料電池セル2より排出される排ガスや、燃料電池セル2の上端部側で余剰の燃料ガスを燃焼させることにより生じる排ガスは、第2の壁27に設けられた排ガス流通口35を通して第3の流路31に流入する。そして、第3の流路31を下方に向けて流れた排ガスは、排ガス収集口41を通して排ガス収集部40に流れた後、排ガス収集部40に接続された排ガス排気管42を通して収納容器24の外部に排気される。   On the other hand, the exhaust gas discharged from the fuel cell 2 or the exhaust gas generated by burning excess fuel gas on the upper end side of the fuel cell 2 passes through the exhaust gas circulation port 35 provided in the second wall 27. 3 flows into the third flow path 31. The exhaust gas flowing downward through the third flow path 31 flows to the exhaust gas collection unit 40 through the exhaust gas collection port 41 and then passes through the exhaust gas exhaust pipe 42 connected to the exhaust gas collection unit 40 to the outside of the storage container 24. Exhausted.

それゆえ、空気導入管33より供給される空気は、空気導入部38を流れる間に、排ガス収集部40を流れる排ガスと熱交換され、第1の流路29を流れる間に、第3の流路31を流れる排ガスと熱交換され、第2の流路30を流れる間に、発電室32内の熱とで熱交換されることとなる。   Therefore, the air supplied from the air introduction pipe 33 is heat-exchanged with the exhaust gas flowing through the exhaust gas collection unit 40 while flowing through the air introduction unit 38, and then flows through the third flow path 29 while flowing through the first flow path 29. Heat exchange with the exhaust gas flowing through the passage 31 is performed, and heat exchange is performed with the heat in the power generation chamber 32 while flowing through the second flow passage 30.

なお、図6において、空気導入管33の内部に排ガス排気管42が位置するように設けた例を示しているが、排ガス排気管42の内部に空気導入管33が位置するように設けることもでき、さらには、空気導入管33と排ガス排気管42とは、それぞれ位置をずらして設けることもできる。   6 shows an example in which the exhaust gas exhaust pipe 42 is located inside the air introduction pipe 33, but it is also possible to provide the air introduction pipe 33 so as to be located inside the exhaust gas exhaust pipe 42. Further, the air introduction pipe 33 and the exhaust gas exhaust pipe 42 can be provided with their positions shifted.

ここで、図6に示すモジュール23においては、第3の流路31のうち、第2の壁27側に断熱材36(図中において断熱材36は斜線にて示している)が固着して配置されている。それにより、第2の流路30を流れる空気と第3の流路31を流れる排ガスとの熱交換を抑制することができ、第2の流路30を流れる空気の温度が低下することを抑制できる。   Here, in the module 23 shown in FIG. 6, the heat insulating material 36 (the heat insulating material 36 is indicated by hatching in the drawing) is fixed to the second channel 27 side in the third flow path 31. Has been placed. Thereby, heat exchange between the air flowing through the second flow path 30 and the exhaust gas flowing through the third flow path 31 can be suppressed, and the temperature of the air flowing through the second flow path 30 is prevented from decreasing. it can.

それにより、燃料電池セル2に供給される空気の温度が低下することを抑制でき、高温の空気を燃料電池セル2に供給することができることから、発電効率の高いモジュール23とすることができる。   Thereby, it can suppress that the temperature of the air supplied to the fuel cell 2 falls, and since it can supply high temperature air to the fuel cell 2, it can be set as the module 23 with high electric power generation efficiency.

なお、第3の流路31に配置される断熱材36は、好ましくは、セルスタック3を構成する燃料電池セル2の配列方向に沿う側部の外形以上の大きさとすることが好ましい。それにより、第2の流路30を流れる空気と第3の流路31を流れる排ガスとの熱交換を効率よく抑制することができる。   The heat insulating material 36 disposed in the third flow path 31 is preferably larger than the outer shape of the side portion along the arrangement direction of the fuel cells 2 constituting the cell stack 3. Thereby, heat exchange between the air flowing through the second flow path 30 and the exhaust gas flowing through the third flow path 31 can be efficiently suppressed.

また断熱材36は、第3の流路31以外にも、収納容器24内の熱が極端に放熱され、燃料電池セル2(セルスタック3)の温度が低下して発電量が低減しないように適宜設けることができ、図6においては、第3の流路31以外に、マニホールド4の底部と、燃料電池セル2(セルスタック3)の両側面側と、収納容器24の上壁(外壁25)と改質器6との間とに設けている例を示している。   In addition to the third flow path 31, the heat insulating material 36 prevents the heat in the storage container 24 from being extremely dissipated and the temperature of the fuel cell 2 (cell stack 3) is lowered to prevent the amount of power generation from being reduced. In FIG. 6, in addition to the third flow path 31, the bottom of the manifold 4, both side surfaces of the fuel cell 2 (cell stack 3), and the upper wall (outer wall 25) of the storage container 24. ) And the reformer 6.

ここで、セルスタック3(燃料電池セル2)の両側面側に配置されている断熱材36においては、空気吹き出し口37に対応して、空気を燃料電池セル2側に流すための孔が設けられている。   Here, in the heat insulating material 36 arranged on both side surfaces of the cell stack 3 (fuel cell 2), a hole for allowing air to flow to the fuel cell 2 side is provided corresponding to the air blowing port 37. It has been.

そして空気吹き出し口37より発電室32内に供給された空気は、燃料電池セル2の下端側から上端部側に向けて流れることとなり、効率よく燃料電池セル2の発電を行なうことができる。   The air supplied from the air outlet 37 into the power generation chamber 32 flows from the lower end side of the fuel cell 2 toward the upper end side, so that the fuel cell 2 can efficiently generate power.

セルスタック装置20を上述のような収納容器の発電室32内に収納することにより、発電効率の向上したモジュール23とすることができる。   By storing the cell stack device 20 in the power generation chamber 32 of the storage container as described above, the module 23 with improved power generation efficiency can be obtained.

そして、本発明においては上述したモジュール23とセルスタック装置20を動作させるための補機とを外装ケース内に収納することで、本発明の燃料電池装置とすることができる。なお、外装ケースは仕切部材により上下に区分し、上側の部屋にモジュール23を収納し、下側の部屋にセルスタック装置20を動作させるための補機を収納することで、コンパクトな燃料電池装置とすることができる。   And in this invention, it can be set as the fuel cell apparatus of this invention by accommodating the module 23 mentioned above and the auxiliary machine for operating the cell stack apparatus 20 in an exterior case. The exterior case is divided into upper and lower parts by a partition member, the module 23 is accommodated in the upper room, and the auxiliary equipment for operating the cell stack device 20 is accommodated in the lower room. It can be.

図7は、本発明の燃料電池装置を具備する燃料電池システムの構成の一例を示した構成図である。   FIG. 7 is a configuration diagram showing an example of a configuration of a fuel cell system including the fuel cell device of the present invention.

本発明の燃料電池装置は、図7においては発電を行なう発電ユニットに相当し、熱交換後の湯水を貯湯する貯湯ユニット、これらのユニット間を水が循環するための循環配管とあわせて、燃料電池システムが構成されている。   The fuel cell device of the present invention corresponds to a power generation unit that generates power in FIG. 7, and includes a hot water storage unit for storing hot water after heat exchange, and a circulation pipe for circulating water between these units. A battery system is configured.

図7に示す燃料電池システムは、上述した燃料電池セル2、天然ガスや灯油等の原燃料を供給する原燃料供給手段43、酸素含有ガスを燃料電池セル2に供給するための酸素含有ガス供給手段44、原燃料と水蒸気により水蒸気改質する改質器6、燃料電池セル2の発電に伴って生じる排ガスと水とで熱交換を行なう熱交換器54を具備している。   The fuel cell system shown in FIG. 7 includes the above-described fuel cell 2, raw fuel supply means 43 that supplies raw fuel such as natural gas and kerosene, and oxygen-containing gas supply for supplying oxygen-containing gas to the fuel cell 2. Means 44, a reformer 6 for steam reforming with raw fuel and steam, and a heat exchanger 54 for exchanging heat between the exhaust gas and water generated by the power generation of the fuel cell 2 are provided.

また、図7に示す燃料電池システムにおいては、燃料電池セル2の複数個、改質器6、上述した改質器6のそれぞれの改質部17の温度を測定するための改質部温度計測手段12,13、燃料ガス供給管8,9、燃料ガス供給管8,9を流れる燃料ガスの流量を調整する流量調整弁10,11が収納容器24内に収納されてモジュール23が構成されており、図7においては二点鎖線にて示している。   Further, in the fuel cell system shown in FIG. 7, the reformer temperature measurement for measuring the temperatures of the plurality of fuel cells 2, the reformer 6, and the reformers 17 of the reformer 6 described above. Means 12, 13, fuel gas supply pipes 8, 9, flow rate adjusting valves 10, 11 for adjusting the flow rate of the fuel gas flowing through the fuel gas supply pipes 8, 9 are housed in the housing container 24, and the module 23 is configured. In FIG. 7, it is indicated by a two-dot chain line.

なお、流量調整弁10,11を動作させるための動作手段21,22はモジュール23を構成する収納容器24よりも外側に延びて配置されるため、図7においてはモジュール23を示す二点鎖線の枠外に配置して説明する。   The operating means 21 and 22 for operating the flow rate adjusting valves 10 and 11 are arranged so as to extend outward from the storage container 24 constituting the module 23. Therefore, in FIG. A description will be given by arranging it outside the frame.

また、主に改質部温度計測手段12,13、動作手段21,22(流量調整弁10,11)の動作や、後述する警報装置58の動作を制御する制御装置53が配置されている。   Further, a control device 53 for controlling the operations of the reforming part temperature measuring means 12 and 13 and the operating means 21 and 22 (flow rate adjusting valves 10 and 11) and the operation of an alarm device 58 described later is arranged.

また、図7に示す燃料電池装置(発電ユニット)においては、熱交換器54での熱交換により生成された凝縮水を処理するための凝縮水処理装置60、熱交換器54で生成された凝縮水を凝縮水処理装置60に供給するための凝縮水供給管61が設けられており、凝縮水処理装置60にて純水に処理された凝縮水は、水タンク50に貯水された後、水ポンプ59により改質器6に供給される。   Further, in the fuel cell device (power generation unit) shown in FIG. 7, the condensed water treatment device 60 for treating the condensed water generated by the heat exchange in the heat exchanger 54, the condensation generated in the heat exchanger 54. A condensed water supply pipe 61 for supplying water to the condensed water treatment device 60 is provided, and the condensed water processed into pure water by the condensed water treatment device 60 is stored in the water tank 50 and then water. It is supplied to the reformer 6 by a pump 59.

一方、凝縮水処理装置60に供給される凝縮水の量が少ない場合や凝縮水処理装置60で処理された後の凝縮水の純度が低い場合においては、外部より供給される水(水道水等)を純水に処理して改質器6に供給することもでき、図7においては外部から供給される水を純水に処理する手段として各外部水処理装置を具備している。   On the other hand, when the amount of condensed water supplied to the condensed water treatment device 60 is small or when the purity of condensed water after being treated by the condensed water treatment device 60 is low, water supplied from the outside (such as tap water) ) Can be processed into pure water and supplied to the reformer 6. In FIG. 7, each external water treatment device is provided as means for processing the water supplied from the outside into pure water.

ここで、外部より供給される水を改質器6に供給するための各外部水処理装置としては、水を浄化するための活性炭フィルタ装置47、逆浸透膜装置48および浄化された水を純水にするためのイオン交換樹脂装置49の各装置のうち、少なくともイオン交換樹脂装置49(好ましくは全ての装置)を具備する。そして、イオン交換樹脂装置49にて生成された純水は水タンク50に貯水される。なお、図7に示す燃料電池装置(発電ユニット)おいては、外部より供給される水の量を調整するための給水弁46が設けられている。また、凝縮水処理装置60と水タンク50とがタンク連結管59にて連結されている。なお、凝縮水のみを改質器6に供給する場合には、凝縮水処理装置60と改質器6とを水ポンプ51を介して接続することも可能である。   Here, as each external water treatment device for supplying water supplied from the outside to the reformer 6, the activated carbon filter device 47 for purifying the water, the reverse osmosis membrane device 48, and the purified water are purified. Among the devices of the ion exchange resin device 49 for making water, at least the ion exchange resin device 49 (preferably all devices) is provided. The pure water generated by the ion exchange resin device 49 is stored in the water tank 50. In the fuel cell device (power generation unit) shown in FIG. 7, a water supply valve 46 for adjusting the amount of water supplied from the outside is provided. Further, the condensed water treatment device 60 and the water tank 50 are connected by a tank connecting pipe 59. In the case where only condensed water is supplied to the reformer 6, the condensed water treatment device 60 and the reformer 6 can be connected via the water pump 51.

また、改質器6に供給する水を処理するための各外部水処理装置および凝縮水処理装置を一点鎖線により囲って示している。なお、改質器6と各水処理装置とを接続する給水管45、タンク連結管59、凝縮水供給管61も含めて水供給装置Xとして示している。   In addition, each external water treatment device and condensate treatment device for treating water supplied to the reformer 6 are surrounded by a one-dot chain line. In addition, the water supply apparatus 45 including the water supply pipe 45, the tank connection pipe 59, and the condensed water supply pipe 61 that connect the reformer 6 and each water treatment apparatus is shown.

さらに図7に示す燃料電池装置は、燃料電池セル2にて発電された直流電力を交流電力に切り替え外部負荷に供給するためのパワーコンディショナ52、熱交換器54の出口に設けられ熱交換器54の出口を流れる水(循環水流)の水温を測定するための出口水温センサ55が設けられており、循環ポンプ56とあわせて発電ユニットが構成されている。そして、これら発電ユニットを構成する各装置を、外装ケース内に収納することで、設置や持ち運び等が容易な燃料電池装置とすることができる。また図示していないが、原燃料供給手段43と改質器6との間に、原燃料を加湿するための原燃料加湿器を設けることも可能である。なお、貯湯ユニットは、熱交換後の湯水を貯湯するための貯湯タンク58を具備して構成されている。   Further, the fuel cell device shown in FIG. 7 is provided at the outlet of the power conditioner 52 and the heat exchanger 54 for switching the DC power generated in the fuel cell 2 to AC power and supplying it to an external load. An outlet water temperature sensor 55 for measuring the water temperature of the water flowing through the outlet 54 (circulated water stream) is provided, and a power generation unit is configured together with the circulation pump 56. And each apparatus which comprises these electric power generation units can be set as a fuel cell apparatus with easy installation, carrying, etc. by accommodating in an exterior case. Although not shown, it is also possible to provide a raw fuel humidifier for humidifying the raw fuel between the raw fuel supply means 43 and the reformer 6. The hot water storage unit includes a hot water storage tank 58 for storing hot water after heat exchange.

なお、図中の矢印は、原燃料、酸素含有ガス、水の流れ方向を示したものであり、また破線は制御装置58に伝送される主な信号経路、または制御装置58より伝送される主な信号経路を示している。   The arrows in the figure indicate the flow directions of the raw fuel, the oxygen-containing gas, and water, and the broken line indicates the main signal path transmitted to the control device 58 or the main signal transmitted from the control device 58. Signal paths are shown.

ここで、図7に示した燃料電池システムの動作方法について説明する。燃料電池セル2の発電に用いられる燃料ガスを生成するために水蒸気改質を行なうにあたり、改質器6で使用される主な水(純水)は、熱交換器54において燃料電池セル2の稼動に伴って生じた排ガスと循環配管57を流れる水との熱交換により生成される凝縮水が用いられる。熱交換器54にて生成された凝縮水は、凝縮水供給管61を流れて凝縮水処理装置60に供給される。凝縮水処理装置60に備える凝縮水処理手段(イオン交換樹脂等)にて処理された凝縮水(純水)は、タンク連結管59を介して水タンク50に供給される。水タンク50に貯水された水は、水ポンプ51により改質器6に供給され、原燃料供給手段43より供給される原燃料とで水蒸気改質が行われ、生成された燃料ガスが燃料ガス供給管8,9、マニホールド4を介して燃料電池セル2に供給される。燃料電池セル2においては、燃料ガスと酸素含有ガス供給手段44より供給される酸素含有ガスとを用いて発電が行われる。以上の一連の動作により、凝縮水を有効に利用して水自立運転を行なうことができる。   Here, an operation method of the fuel cell system shown in FIG. 7 will be described. In performing steam reforming to generate fuel gas used for power generation of the fuel cell 2, main water (pure water) used in the reformer 6 is supplied to the fuel cell 2 in the heat exchanger 54. Condensed water generated by heat exchange between exhaust gas generated during operation and water flowing through the circulation pipe 57 is used. The condensed water generated in the heat exchanger 54 flows through the condensed water supply pipe 61 and is supplied to the condensed water treatment device 60. Condensed water (pure water) processed by the condensed water processing means (ion exchange resin or the like) provided in the condensed water processing apparatus 60 is supplied to the water tank 50 via the tank connecting pipe 59. The water stored in the water tank 50 is supplied to the reformer 6 by the water pump 51, steam reforming is performed with the raw fuel supplied from the raw fuel supply means 43, and the generated fuel gas is the fuel gas. It is supplied to the fuel cell 2 through the supply pipes 8 and 9 and the manifold 4. In the fuel cell 2, power generation is performed using the fuel gas and the oxygen-containing gas supplied from the oxygen-containing gas supply unit 44. By the above series of operations, the water self-sustained operation can be performed by effectively using the condensed water.

一方で、凝縮水の生成量が少ない場合や、凝縮水処理装置60にて処理された凝縮水の純度が低い場合においては、外部より供給される水(水道水等)を用いることもできる。   On the other hand, when the amount of condensed water produced is small, or when the purity of condensed water treated by the condensed water treatment device 60 is low, water (such as tap water) supplied from the outside can also be used.

この場合においては、まず制御装置58より発信される信号に基づいて、給水弁46(例えば、電磁弁等)が開放され、水道水等の外部から供給される水が、給水管45を通して活性炭フィルタ装置47に供給される。活性炭フィルタ装置47にて処理された水は、続いて逆浸透膜装置48に供給される。逆浸透膜装置48にて処理された水は、引き続きイオン交換樹脂装置49に供給され、イオン交換樹脂装置49で処理されることにより生成された純水が、水タンク50に貯水される。水タンク50に貯水された純水は、上述した動作により、燃料電池セル3の発電に利用される。   In this case, first, based on a signal transmitted from the control device 58, the water supply valve 46 (for example, an electromagnetic valve) is opened, and water supplied from the outside such as tap water passes through the water supply pipe 45 to activate the activated carbon filter. Supplied to the device 47. The water treated by the activated carbon filter device 47 is subsequently supplied to the reverse osmosis membrane device 48. The water treated by the reverse osmosis membrane device 48 is continuously supplied to the ion exchange resin device 49, and pure water generated by being treated by the ion exchange resin device 49 is stored in the water tank 50. The pure water stored in the water tank 50 is used for power generation of the fuel cell 3 by the above-described operation.

なお、改質器6にて部分酸化改質やオートサーマル改質を行なう場合においては、燃料電池セル2(モジュール23)に酸素含有ガスを供給する酸素含有ガス供給手段44が改質器6に酸素含有ガスを供給するように構成することもできる。   When partial oxidation reforming or autothermal reforming is performed in the reformer 6, oxygen-containing gas supply means 44 that supplies an oxygen-containing gas to the fuel cell 2 (module 23) is provided in the reformer 6. An oxygen-containing gas may be supplied.

ところで、上述したように改質器6が、気化部15とその両側に改質触媒を備える改質部11をそれぞれ有する形状の改質器6の場合において、一方の改質部17の改質触媒19が劣化したと判断される場合には、一方の改質部17で生成される精製度の低い燃料ガスが燃料電池セル2に供給されることで燃料電池セル2が劣化するおそれがある。また、他方の改質部17が備える改質触媒19が正常に改質反応を行なうことができる場合には、片方の改質部11の改質反応を継続し、一方の改質部17よりマニホールド4に供給される燃料ガスを停止するように制御することで、改質器6の寿命を延ばすことができるとともに、メンテナンス性を向上することができる。   By the way, in the case where the reformer 6 has the shape of the reformer 6 having the vaporization section 15 and the reforming sections 11 each having the reforming catalyst on both sides as described above, the reforming of one reforming section 17 is performed. When it is determined that the catalyst 19 has deteriorated, the fuel cell 2 may be deteriorated by supplying the low-purity fuel gas generated in one reforming unit 17 to the fuel cell 2. . In addition, when the reforming catalyst 19 provided in the other reforming unit 17 can normally perform the reforming reaction, the reforming reaction of the one reforming unit 11 is continued, By controlling the fuel gas supplied to the manifold 4 to stop, the life of the reformer 6 can be extended and the maintainability can be improved.

特に改質器6(改質部11)で水蒸気改質を行う場合には、水蒸気改質反応は吸熱反応であることから、改質触媒19が劣化すると、水蒸気改質反応の程度が低くなり、改質部17の温度が上昇することとなる。そして、改質器6に水を供給した後に、改質部17の温度が所定の温度を超える場合には、改質触媒19が劣化していると判断することができる。   In particular, when steam reforming is performed in the reformer 6 (the reforming unit 11), the steam reforming reaction is an endothermic reaction. Therefore, when the reforming catalyst 19 deteriorates, the degree of the steam reforming reaction decreases. As a result, the temperature of the reforming unit 17 increases. Then, after supplying water to the reformer 6, when the temperature of the reforming unit 17 exceeds a predetermined temperature, it can be determined that the reforming catalyst 19 has deteriorated.

それゆえ、制御装置58は、それぞれの改質部17の温度を測定する改質部温度計測手段12,13より伝送される一方の改質部17の温度が所定の温度を超えた場合に、改質触媒19が劣化していると判断し、その一方の改質部17よりマニホールド4に供給される燃料ガスを抑制(停止)するように、動作手段21,22を動作させる信号を発信する。それにより、流量調整弁10,11が作動し、改質触媒19が劣化した改質部17からの燃料ガスの供給を抑制することができ、燃料電池セル2が劣化することを抑制できる。   Therefore, when the temperature of one reforming unit 17 transmitted from the reforming unit temperature measuring means 12 and 13 for measuring the temperature of each reforming unit 17 exceeds a predetermined temperature, the control device 58 It is determined that the reforming catalyst 19 has deteriorated, and a signal for operating the operation means 21 and 22 is transmitted so as to suppress (stop) the fuel gas supplied to the manifold 4 from one reforming portion 17. . As a result, the flow rate adjusting valves 10 and 11 are operated, the supply of the fuel gas from the reforming unit 17 in which the reforming catalyst 19 has deteriorated can be suppressed, and the deterioration of the fuel cell 2 can be suppressed.

なお、燃料電池セル2への影響が少ない流量で、改質触媒19が劣化した改質部17からの燃料ガスを継続して供給することも可能であるが、燃料電池セル2が劣化することを効率よく抑制するにあたっては、制御装置58は、一方の改質部17が備える改質触媒19が劣化していると判断された場合には、その一方の改質部17よりマニホールド4に供給される燃料ガスを停止するように、動作手段21,22を動作させる信号を発信することが好ましい。   Although it is possible to continuously supply the fuel gas from the reforming unit 17 where the reforming catalyst 19 has deteriorated at a flow rate that has little influence on the fuel battery cell 2, the fuel cell 2 deteriorates. When the reforming catalyst 19 included in one reforming unit 17 is determined to be deteriorated, the control device 58 supplies the manifold 4 from the one reforming unit 17. It is preferable to send a signal for operating the operating means 21 and 22 so as to stop the fuel gas.

具体的には、例えば制御装置58は、改質部温度計測手段12より伝送される改質部17(図4における左側の改質部17)の温度が、800℃以上となった場合に改質触媒19が劣化していると判断する。この場合、制御装置58は動作手段21を動作させる信号を発信し、流量調整弁10を作動させて、左側の改質部17よりマニホールド4に供給される燃料ガスを停止するように制御する。それにより、精製度の低い燃料ガスが燃料電池セル2に供給されることを停止でき、燃料電池セル2が劣化することを抑制できる。   Specifically, for example, the control device 58 improves the temperature when the temperature of the reforming unit 17 (the reforming unit 17 on the left side in FIG. 4) transmitted from the reforming unit temperature measuring means 12 becomes 800 ° C. or higher. It is determined that the quality catalyst 19 has deteriorated. In this case, the control device 58 transmits a signal for operating the operating means 21 and operates the flow rate adjusting valve 10 to control the fuel gas supplied from the left reforming unit 17 to the manifold 4 to be stopped. Thereby, it can stop that fuel gas with a low purity degree is supplied to fuel cell 2, and it can control that fuel cell 2 deteriorates.

一方で、この場合に改質部温度計測手段13により伝送される改質部17(図4における右側の改質部17)の温度が、800℃未満の場合には改質触媒19は劣化していないと判断し、動作手段22を動作させる信号は発信しない。   On the other hand, if the temperature of the reforming unit 17 (the reforming unit 17 on the right side in FIG. 4) transmitted by the reforming unit temperature measuring means 13 in this case is less than 800 ° C., the reforming catalyst 19 deteriorates. It is determined that it is not, and a signal for operating the operating means 22 is not transmitted.

それにより、一方の改質部17の改質触媒19が劣化し、他方の改質部17の改質触媒19が劣化していない場合には、他方の改質部17により生成された燃料ガスを燃料電池セル2に供給することで、継続して燃料電池セル2の運転を行なうことができる。それゆえ、改質器6の寿命を延ばすことができ、メンテナンス性を向上することができる。   As a result, when the reforming catalyst 19 of one reforming part 17 deteriorates and the reforming catalyst 19 of the other reforming part 17 does not deteriorate, the fuel gas generated by the other reforming part 17 The fuel cell 2 can be continuously operated by supplying to the fuel cell 2. Therefore, the life of the reformer 6 can be extended and the maintainability can be improved.

ただし、一方の改質部17のみで改質反応を行なう場合、両方の改質部17で改質反応を行なっている場合に比べると改質効率が低下し、燃料電池セル2の発電効率が低下するおそれがある。   However, when the reforming reaction is performed by only one reforming unit 17, the reforming efficiency is lower than when the reforming reaction is performed by both reforming units 17, and the power generation efficiency of the fuel cell 2 is reduced. May decrease.

それゆえ、改質器6の交換時期を示す警報装置58を備えるとともに、制御装置53は、燃料ガスの供給を停止するように流量調整弁10,11を作動させた場合(もしくは動作手段21,22を作動させた場合)に、警報装置58を作動させるように制御することが好ましい。それにより、改質器6の交換時期を適切に把握することができる。   Therefore, the alarm device 58 indicating the replacement time of the reformer 6 is provided, and the control device 53 operates the flow rate adjusting valves 10 and 11 so as to stop the supply of the fuel gas (or the operation means 21, It is preferable to control the alarm device 58 to be activated when the system 22 is activated. Thereby, the replacement time of the reformer 6 can be properly grasped.

なお、警報装置58としては、例えばブザーや、改質器6の交換時期を示すランプ等を適宜用いることができ、燃料電池装置に備え付けられた液晶表示等に改質器6の交換時期を示す表示を行なうようにしてもよい。   As the alarm device 58, for example, a buzzer or a lamp indicating the replacement time of the reformer 6 can be used as appropriate, and the replacement time of the reformer 6 is indicated on a liquid crystal display or the like provided in the fuel cell device. Display may be performed.

さらに、両方の改質部17が備える改質触媒19が劣化と判断される場合に、そのまま運転を継続すると、燃料電池装置が故障するおそれがある。それゆえ、制御装置53は、改質部温度計測手段12,13により測定されるそれぞれの改質部17の温度が、所定の温度以上(例えば800℃以上)となった場合には、燃料電池装置の運転を停止するように制御することが好ましい。それにより、燃料電池装置が故障することを抑制できる。   Furthermore, if it is determined that the reforming catalyst 19 provided in both reforming sections 17 is deteriorated, the fuel cell device may break down if the operation is continued as it is. Therefore, when the temperature of each reforming unit 17 measured by the reforming unit temperature measuring means 12 and 13 is equal to or higher than a predetermined temperature (for example, 800 ° C. or higher), the control device 53 determines the fuel cell. It is preferable to control to stop the operation of the apparatus. Thereby, it can suppress that a fuel cell apparatus fails.

なお、この場合において制御装置53は、改質器6の交換時期(もしくは燃料電池装置の運転停止の状態)を示すよう、制御装置58を作動させるように制御することもできる。   In this case, the control device 53 can also control the control device 58 to operate so as to indicate the replacement time of the reformer 6 (or the state where the operation of the fuel cell device is stopped).

なお、燃料電池装置の停止は、まず制御装置53は、改質器6に供給する原燃料の供給量を減らす信号を原燃料供給手段43に発信する。原燃料の供給量の減少に伴い、モジュール23の温度が低下する。モジュール23の温度が第1の温度まで低下すると、制御装置53は、原燃料供給手段43の動作と水供給装置X(水ポンプ51)の動作を停止する制御を行なう。それにより、モジュール23の温度がさらに低下する。モジュール23の温度が、第1の温度よりも低い第2の温度まで低下した場合に、制御装置53は、酸素含有ガス供給手段44の動作を停止する制御を行なう。それにより、燃料電池装置を停止することができる。なお、モジュール23の温度とは、収納容器24内に複数個の燃料電池セル2からなるセルスタック3が収納されている場合には、セルスタック3の中心温度とすることができる。また第1の温度と第2の温度は、モジュール23の構造や改質器6等に基づいて適宜設定することができ、例えば第1の温度を300〜500℃、第2の温度を50〜150℃とすることができる。   In order to stop the fuel cell device, first, the control device 53 transmits a signal for reducing the amount of raw fuel supplied to the reformer 6 to the raw fuel supply means 43. As the raw fuel supply amount decreases, the temperature of the module 23 decreases. When the temperature of the module 23 decreases to the first temperature, the control device 53 performs control to stop the operation of the raw fuel supply means 43 and the operation of the water supply device X (water pump 51). Thereby, the temperature of the module 23 further decreases. When the temperature of the module 23 decreases to a second temperature lower than the first temperature, the control device 53 performs control to stop the operation of the oxygen-containing gas supply unit 44. Thereby, the fuel cell device can be stopped. The temperature of the module 23 can be the center temperature of the cell stack 3 when the cell stack 3 composed of a plurality of fuel cells 2 is stored in the storage container 24. The first temperature and the second temperature can be appropriately set based on the structure of the module 23, the reformer 6 and the like. For example, the first temperature is 300 to 500 ° C., and the second temperature is 50 to 50 ° C. It can be 150 degreeC.

以上、本発明について詳細に説明したが、本発明は上述の実施の形態の例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々の変更、改良等が可能である。   Although the present invention has been described in detail above, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications and improvements can be made without departing from the scope of the present invention. .

たとえば、制御装置53の流量調整弁10,11の作動の制御について、改質器6にて水蒸気改質を行なう場合について説明したが、改質器6において部分酸化改質を行なう場合にも同様の制御をすることができる。なお、この場合には、改質部6に供給される酸素含有ガスの供給量等も勘案して、流量調整弁10,11の作動制御条件を適宜設定することができる。   For example, the control of the operation of the flow rate adjusting valves 10 and 11 of the control device 53 has been described for the case where steam reforming is performed in the reformer 6, but the same applies to the case where partial reforming reforming is performed in the reformer 6. Can be controlled. In this case, the operation control conditions of the flow rate adjusting valves 10 and 11 can be appropriately set in consideration of the supply amount of the oxygen-containing gas supplied to the reforming unit 6 and the like.

1、20:セルスタック装置
2:燃料電池セル
3:セルスタック
4:マニホールド
6:改質器
7:原燃料供給管
8、9:燃料ガス供給管
10、11:流量調整弁
12、13:改質部温度計測手段
15:気化部
17:改質部
19:改質触媒
21,22:動作手段
23:燃料電池モジュール
24:収納容器





1, 20: Cell stack device 2: Fuel cell 3: Cell stack 4: Manifold 6: Reformer 7: Raw fuel supply pipe 8, 9: Fuel gas supply pipe 10, 11: Flow rate adjusting valves 12, 13: Modified Material temperature measuring means 15: vaporization part 17: reforming part 19: reforming catalyst 21, 22: operation means 23: fuel cell module 24: storage container





Claims (7)

内部にガス流路を有する中空平板状の燃料電池セルを複数個立設させた状態で配列して電気的に接続してなるセルスタックと、前記燃料電池セルの下端を固定するとともに前記燃料電池セルに燃料ガスを供給するためのマニホールドと、前記セルスタックの上方に配置される改質器とを具備するセルスタック装置であって、前記改質器は、筒状の容器の中央部に、原燃料が供給される原燃料供給口が設けられた気化部を有し、前記容器の両側部に、前記気化部より流入した前記原燃料を燃料ガスに改質するための改質触媒を備える改質部を有し、それぞれの前記改質部と前記マニホールドとが燃料ガス供給管により接続されるとともに、該燃料ガス供給管に、前記燃料ガスの流量を調整するための燃料ガス流量調整手段を備えることを特徴とするセルスタック装置。   A cell stack in which a plurality of hollow flat fuel cells having gas flow paths are arranged and electrically connected in a standing state, and a lower end of the fuel cells are fixed and the fuel cell A cell stack device comprising a manifold for supplying fuel gas to a cell and a reformer disposed above the cell stack, wherein the reformer is disposed at a central portion of a cylindrical container, A vaporization section provided with a raw fuel supply port through which raw fuel is supplied is provided, and a reforming catalyst for reforming the raw fuel flowing from the vaporization section into fuel gas is provided on both sides of the container. A fuel gas flow rate adjusting means for adjusting the flow rate of the fuel gas to the fuel gas supply pipe having a reforming section, the reforming section and the manifold being connected by a fuel gas supply pipe Characterized by comprising That cell stack device. 前記気化部は、気化させて前記原燃料と混合するための水が供給される水供給口を備えることを特徴とする請求項1に記載のセルスタック装置。   The cell stack apparatus according to claim 1, wherein the vaporization unit includes a water supply port to which water for vaporization and mixing with the raw fuel is supplied. それぞれの前記改質部に、該改質部の温度を測定するための改質部温度計測手段が配置されていることを特徴とする請求項2に記載のセルスタック装置。   The cell stack apparatus according to claim 2, wherein a reforming unit temperature measuring means for measuring the temperature of the reforming unit is arranged in each reforming unit. 請求項3に記載のセルスタック装置を収納容器内に収納してなる燃料電池モジュール。   A fuel cell module comprising the cell stack device according to claim 3 housed in a housing container. 請求項4に記載の燃料電池モジュールと、前記燃料ガス流量調整手段の作動を制御するための制御装置とを具備してなる燃料電池装置であって、前記制御装置は、前記改質部温度計測手段により測定される一方の前記改質部の温度が所定の温度以上となった場合に、前記一方の改質部より前記マニホールドに供給される燃料ガスを停止するように前記燃料ガス流量調整手段の作動を制御することを特徴とする燃料電池装置。   5. A fuel cell device comprising the fuel cell module according to claim 4 and a control device for controlling the operation of the fuel gas flow rate adjusting means, wherein the control device measures the reformer temperature. When the temperature of one of the reforming parts measured by the means becomes equal to or higher than a predetermined temperature, the fuel gas flow rate adjusting means is arranged to stop the fuel gas supplied from the one reforming part to the manifold. A fuel cell device that controls the operation of the fuel cell. 前記改質器の交換時期を示す警報装置を備えるとともに、前記制御装置は、前記一方の改質部より前記マニホールドに供給される燃料ガスを停止するように前記燃料ガス流量調整手段を作動させた場合に、前記警報装置を作動させるように制御することを特徴とする請求項5に記載の燃料電池装置。   In addition to providing an alarm device for indicating the replacement time of the reformer, the control device actuates the fuel gas flow rate adjusting means so as to stop the fuel gas supplied to the manifold from the one reforming section. 6. The fuel cell device according to claim 5, wherein the alarm device is controlled so as to be activated. 請求項4に記載の燃料電池モジュールと、前記燃料ガス流量調整手段の作動を制御するための制御装置とを具備してなる燃料電池装置であって、前記制御装置は、前記改質部温度計測手段により測定されるそれぞれの前記改質部の温度が所定の温度以上となった場合に、前記燃料電池装置の運転を停止するように制御することを特徴とする燃料電池装置。





5. A fuel cell device comprising the fuel cell module according to claim 4 and a control device for controlling the operation of the fuel gas flow rate adjusting means, wherein the control device measures the reformer temperature. The fuel cell device is controlled so as to stop the operation of the fuel cell device when the temperature of each of the reforming portions measured by the means becomes equal to or higher than a predetermined temperature.





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