JP2010238446A - Fuel cell system - Google Patents

Fuel cell system Download PDF

Info

Publication number
JP2010238446A
JP2010238446A JP2009083336A JP2009083336A JP2010238446A JP 2010238446 A JP2010238446 A JP 2010238446A JP 2009083336 A JP2009083336 A JP 2009083336A JP 2009083336 A JP2009083336 A JP 2009083336A JP 2010238446 A JP2010238446 A JP 2010238446A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
exhaust gas
passage
unit
fuel cell
purification
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2009083336A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP5705414B2 (en
Inventor
Satoshi Endo
聡 遠藤
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toyota Motor Corp
Aisin Corp
Original Assignee
Aisin Seiki Co Ltd
Toyota Motor Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Aisin Seiki Co Ltd, Toyota Motor Corp filed Critical Aisin Seiki Co Ltd
Priority to JP2009083336A priority Critical patent/JP5705414B2/en
Publication of JP2010238446A publication Critical patent/JP2010238446A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP5705414B2 publication Critical patent/JP5705414B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30Hydrogen technology
    • Y02E60/50Fuel cells

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a fuel cell system which is advantageous in carrying out water vaporization in an evaporator, for heating the evaporator by receiving exhaust heat of exhaust gas generated in the power generation operation and receiving reaction heat of a purifying catalyst of a fuel cell. <P>SOLUTION: The fuel cell system has an evaporator 5, which evaporates reforming water and generates steam; a reformer 4, which reforms fuel raw material by steam generated in the evaporator 5 and produces an anode gas; and an exhaust gas passage 6, which discharges the exhaust gas generated accompanied with power generation operation of the fuel cell. An evaporation chamber 50 of the evaporator 5 is installed, capable of heat exchanging with the exhaust gas flowing in the passage portion 64, making a part of the exhaust gas passage 6 and generates steam by being heated by the exhaust gas. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、改質水を気化させて水蒸気を生成させる蒸発部を有する燃料電池システムに関する。   The present invention relates to a fuel cell system having an evaporation section that vaporizes reformed water to generate water vapor.

特許文献1,2には、燃料電池から吐出された発電反応後のアノードオフガスを燃焼させた燃焼火炎で加熱される蒸発部および改質部を有する燃料電池システムが開示されている。この場合には、燃料電池から吐出された発電反応後のアノードオフガスを燃焼させた燃焼火炎で蒸発部が加熱される方式が採用されているため、燃料電池の真上に蒸発部が配置されている構造となる。この場合、蒸発部は気化熱による吸熱作用を果たすため、燃料電池の昇温には限界があるおそれがある。   Patent Documents 1 and 2 disclose a fuel cell system having an evaporation section and a reforming section that are heated by a combustion flame in which an anode off-gas after power generation reaction discharged from a fuel cell is combusted. In this case, since the evaporation section is heated by a combustion flame in which the anode off gas after the power generation reaction discharged from the fuel cell is combusted, the evaporation section is disposed directly above the fuel cell. It becomes a structure. In this case, since the evaporating part performs an endothermic action by the heat of vaporization, there is a possibility that the temperature rise of the fuel cell may be limited.

また、特許文献3には、水素リッチなアノードガスを生成させる改質器と、水加熱手段と、燃料電池とを備えており、燃料電池から排出される排気ガスから水および熱を回収する回収器と、回収器が回収した水を蓄える回収水用タンクと、回収水用タンクから水加熱手段に水を供給させるポンプとを有する燃料電池システムが開示されている。特許文献3によれば、燃料電池の発電反応により発生した高温の排気ガスが蒸発部や脱硫器に向かい、蒸発部や脱硫器を加熱させる通路が図示されている。   Patent Document 3 includes a reformer that generates a hydrogen-rich anode gas, a water heating means, and a fuel cell, and recovers water and heat from exhaust gas discharged from the fuel cell. A fuel cell system is disclosed that includes a tank, a recovered water tank that stores the water recovered by the recovery device, and a pump that supplies water from the recovered water tank to the water heating means. According to Patent Document 3, a passage through which high-temperature exhaust gas generated by a power generation reaction of a fuel cell is directed to an evaporation unit or a desulfurizer and the evaporation unit or the desulfurizer is heated is illustrated.

また、特許文献4には、水蒸気発生器は、燃料電池からの排ガスを熱源とする熱交換器を備えており、且つ、この熱交換器の排ガス流路に、起動時に排ガス中の未燃ガスを燃焼させる燃焼触媒が設けられている燃料電池システムが開示されている。   In Patent Document 4, the water vapor generator includes a heat exchanger that uses exhaust gas from the fuel cell as a heat source, and an unburned gas in the exhaust gas at the time of startup is provided in the exhaust gas flow path of the heat exchanger. There is disclosed a fuel cell system provided with a combustion catalyst for burning the fuel.

特開2007−12313号公報JP 2007-12313 A 特開2007−207446号公報JP 2007-207446 A 特開2006−309982号公報JP 2006-309982 A 特開2007−80761号公報JP 2007-80761 A

上記した従来技術に係る燃料電池システムを更に一歩進めた燃料電池システムの開発が要望されている。   There is a demand for development of a fuel cell system that is a step further than the above-described conventional fuel cell system.

本発明は上記した実情に鑑みてなされたものであり、燃料電池の発電運転で発生する排気ガスの排熱および浄化触媒の反応熱を受熱して蒸発部を加熱させ、蒸発部における水蒸気化を実行させるのに有利な燃料電池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 receives the exhaust heat of exhaust gas generated in the power generation operation of the fuel cell and the reaction heat of the purification catalyst, heats the evaporation section, and steams the evaporation section. It is an object of the present invention to provide a fuel cell system advantageous for execution.

本発明に係る燃料電池システムは、改質水を気化させて水蒸気を生成させる蒸発部と、蒸発部で生成された水蒸気で燃料原料を改質させてアノードガスを生成させる改質部と、改質部で生成されたアノードガスとカソードガスとで発電する固体酸化物形の燃料電池と、燃料電池の発電運転に伴って発生する排気ガスを排出させる排気ガス通路と、排気ガス通路に設けられ前記排気ガス通路を流れる排気ガスに含まれる環境影響成分を低減させて排気ガスを浄化させる浄化触媒を有する浄化部とを具備しており、蒸発部は、排気ガス通路を流れる排気ガスの排熱および浄化触媒の反応熱を受熱可能に設けられた水蒸気生成用気化室を有する。   The fuel cell system according to the present invention includes an evaporation section that vaporizes reformed water to generate steam, a reforming section that reforms a fuel material with the steam generated in the evaporation section to generate anode gas, and a modification. A solid oxide fuel cell that generates electricity using the anode gas and cathode gas generated in the mass part, an exhaust gas passage that discharges exhaust gas generated during power generation operation of the fuel cell, and an exhaust gas passage. A purification unit having a purification catalyst for purifying the exhaust gas by reducing an environmental influence component contained in the exhaust gas flowing through the exhaust gas passage, and the evaporation unit is configured to exhaust heat of the exhaust gas flowing through the exhaust gas passage. And a vapor generation chamber for steam generation provided to receive the reaction heat of the purification catalyst.

蒸発部は、改質水を気化させて水蒸気を生成させる気化室をもつ。改質部は、蒸発部で生成された水蒸気で燃料原料を水蒸気改質させてアノードガスを生成させる。アノードガスは燃料電池に供給されて発電運転に使用される。燃料電池は固体酸化物形であり、改質部で生成されたアノードガスとカソードガスとで発電する。排気ガス通路は、燃料電池の発電運転に伴って発生した排気ガスを外部に排出させる。   The evaporating section has a vaporizing chamber that vaporizes the reformed water to generate water vapor. The reforming unit steam-reforms the fuel material with the steam generated in the evaporation unit to generate anode gas. The anode gas is supplied to the fuel cell and used for power generation operation. The fuel cell is in the form of a solid oxide and generates electricity with the anode gas and the cathode gas generated in the reforming section. The exhaust gas passage discharges the exhaust gas generated with the power generation operation of the fuel cell to the outside.

蒸発部の気化室は、排気ガス通路を流れる排気ガスの排熱および浄化部の反応熱を受熱可能に設けられている。このため蒸発部の気化室は、排気ガス通路を流れる排気ガスの排熱および浄化部の反応熱の双方を受熱するため、気化室の昇温性が確保され、ひいては気化室の水蒸気生成性が確保される。気化室で生成された水蒸気は改質部に供給され、改質部における水蒸気改質に使用され、ガス状または液状の燃料原料がアノードガスとされる。   The vaporizing chamber of the evaporation unit is provided so as to receive the exhaust heat of the exhaust gas flowing through the exhaust gas passage and the reaction heat of the purification unit. For this reason, the vaporization chamber of the evaporation section receives both the exhaust heat of the exhaust gas flowing through the exhaust gas passage and the reaction heat of the purification section, so that the temperature rising property of the vaporization chamber is secured, and consequently the water vapor generation property of the vaporization chamber is ensured. Secured. The steam generated in the vaporization chamber is supplied to the reforming section, used for steam reforming in the reforming section, and the gaseous or liquid fuel material is used as the anode gas.

本発明によれば、蒸発部の気化室は、排気ガス通路を流れる排気ガスの排熱および浄化部の反応熱を受熱可能に設けられている。従って、排気ガスおよび浄化部の温度を低下させることができる。従って、浄化部が浄化反応により発熱するときであっても、浄化部における過熱が抑制され、過熱に起因する浄化触媒の劣化が抑制され、浄化触媒の耐久性の向上を図り得る。   According to the present invention, the vaporizing chamber of the evaporation unit is provided so as to receive the exhaust heat of the exhaust gas flowing through the exhaust gas passage and the reaction heat of the purification unit. Therefore, the exhaust gas and the temperature of the purification unit can be lowered. Therefore, even when the purification unit generates heat due to the purification reaction, overheating in the purification unit is suppressed, deterioration of the purification catalyst due to overheating is suppressed, and durability of the purification catalyst can be improved.

本発明によれば、燃料電池の発電運転で発生する排気ガスの排熱および浄化触媒の反応熱を受熱して蒸発部を加熱させ、蒸発部における水蒸気化を実行させるのに有利な燃料電池システムを提供できる。   Advantageous Effects of Invention According to the present invention, a fuel cell system that is advantageous for receiving exhaust heat of exhaust gas generated during power generation operation of a fuel cell and reaction heat of a purification catalyst to heat the evaporation section and to perform steaming in the evaporation section. Can provide.

実施形態1に係り、燃料電池システムを模式的に示す図である。1 is a diagram schematically showing a fuel cell system according to Embodiment 1. FIG. 実施形態1に係り、燃料電池システムのスタック付近を模式的に示す斜視図である。1 is a perspective view schematically showing a vicinity of a stack of a fuel cell system according to Embodiment 1. FIG. 実施形態2に係り、燃料電池システムを模式的に示す図である。FIG. 6 is a diagram schematically showing a fuel cell system according to Embodiment 2. 実施形態3に係り、燃料電池システムを模式的に示す図である。FIG. 10 is a diagram schematically showing a fuel cell system according to Embodiment 3. 実施形態4に係り、燃料電池システムを模式的に示す図である。FIG. 10 is a diagram schematically showing a fuel cell system according to a fourth embodiment. 実施形態5に係り、燃料電池システムの浄化部付近を模式的に示す断面図である。FIG. 10 is a cross-sectional view schematically showing the vicinity of a purification unit of a fuel cell system according to Embodiment 5. 実施形態6に係り、燃料電池システムの浄化部付近を模式的に示す断面図である。FIG. 10 is a cross-sectional view schematically showing the vicinity of a purification unit of a fuel cell system according to Embodiment 6. 実施形態7に係り、燃料電池システムの排気ガス通路付近を水平方向に沿って切断した部分を模式的に示す部分断面図である。FIG. 10 is a partial cross-sectional view schematically showing a portion obtained by cutting the vicinity of the exhaust gas passage of the fuel cell system along the horizontal direction according to the seventh embodiment.

好ましい形態によれば、燃料電池と蒸発部との間には断熱層が設けられていることが好ましい。断熱層は、燃料電池と蒸発部との間における断熱性を高めることにより、蒸発部の気化熱が燃料電池に与える影響を抑制させる断熱材料を基材とする。好ましい形態によれば、蒸発部は、気化室に連通すると共に液状の改質水を溜める貯水部をもつ。好ましい形態によれば、排気ガス通路の通路部分は、浄化部の下流に位置し且つ流路断面積を浄化部の上流の流路断面積よりも小さくした流路絞り部をもち、貯水部の貯水断面積は流路絞り部により増加されている。この場合、貯水部の貯水量が確保される。   According to a preferred embodiment, it is preferable that a heat insulating layer is provided between the fuel cell and the evaporation section. The heat insulation layer is based on a heat insulation material that suppresses the influence of the heat of vaporization of the evaporation section on the fuel cell by enhancing the heat insulation between the fuel cell and the evaporation section. According to a preferred embodiment, the evaporation section has a water storage section that communicates with the vaporization chamber and stores liquid reforming water. According to a preferred embodiment, the passage portion of the exhaust gas passage has a flow passage restriction portion that is located downstream of the purification portion and has a flow passage cross-sectional area that is smaller than a flow passage cross-sectional area upstream of the purification portion. The water storage cross-sectional area is increased by the flow restrictor. In this case, the amount of water stored in the water storage unit is secured.

貯湯系が設けられていることが好ましい。貯湯系は、貯湯タンクと、貯湯タンクの水を循環させる循環通路と、循環通路の水を循環させる水搬送源と、循環通路の水と排気ガス通路の排気ガスとを熱交換させて循環通路の水を加熱させる貯湯用熱交換器とを有することが好ましい。この場合、蒸発部は貯湯用熱交換器と燃料電池との間に配置されていることが好ましい。すなわち、排気ガス通路を流れる排気ガスの流れ方向において、蒸発部は貯湯用熱交換器の上流に配置されていることが好ましい。ここで、単位時間あたり、排気ガスと蒸発部とが熱交換する熱交換量をQ1とし、排気ガスと貯湯用熱交換器とが熱交換する熱交換量をQ2とすると、Q1<Q2の関係とされている。殊にQ1<<Q2の関係とされている。このため貯湯用熱交換器における熱交換量に大きな影響を与えない。従って、排気ガスの熱を利用して蒸発部において水蒸気化を実行しつつも、貯湯タンクの水の温度を高温に維持させるのに貢献できる。   A hot water storage system is preferably provided. The hot water storage system is a circulation passage by exchanging heat between a hot water storage tank, a circulation passage for circulating water in the hot water storage tank, a water conveyance source for circulating water in the circulation passage, and water in the circulation passage and exhaust gas in the exhaust gas passage. It is preferable to have a hot water storage heat exchanger for heating the water. In this case, it is preferable that the evaporator is disposed between the hot water storage heat exchanger and the fuel cell. That is, it is preferable that the evaporator is disposed upstream of the hot water storage heat exchanger in the flow direction of the exhaust gas flowing through the exhaust gas passage. Here, assuming that the heat exchange amount for exchanging heat between the exhaust gas and the evaporation unit per unit time is Q1, and the heat exchange amount for exchanging heat between the exhaust gas and the hot water storage heat exchanger is Q2, the relationship of Q1 <Q2 is satisfied. It is said that. In particular, the relationship is Q1 << Q2. For this reason, the heat exchange amount in the hot water storage heat exchanger is not greatly affected. Therefore, it is possible to contribute to maintaining the temperature of the water in the hot water storage tank at a high temperature while performing steaming in the evaporation section using the heat of the exhaust gas.

好ましい形態によれば、排気ガス通路の通路部分は、排気ガス通路に対して着脱可能な通路形成部材を有する。好ましくは、通路形成部材は、排気ガスを通過させる通路とをもつ第1筒体と、通路に配置され浄化触媒を有するガス透過性をもつ浄化部と、第1筒体に隣設された気化室を形成する蒸発部とを備えていることができる。浄化部および蒸発部は一体化されており、排気ガス通路に対して着脱可能となり、メンテナンスに適する。なお、隣設とは伝熱可能に隣設されていることを意味し、直接に隣設されている形態、壁部等の他の部材を介して隣設されている形態を含む。好ましくは、気化室と浄化部とは金属等の壁を介して隣設されている。気化室と浄化部との間の伝熱性が向上する。また気化室と浄化部との間には断熱層が配置されていても良い。浄化部のマイルド冷却を図り得る。なお、浄化部について排気ガスの流れ方向の寸法をLとし、排気ガスの流れ方向と垂直方向の寸法をDとすると、L/Dの値は1以下、0.7以下が例示され、2以上、4以上が例示される。   According to a preferred embodiment, the passage portion of the exhaust gas passage has a passage forming member that can be attached to and detached from the exhaust gas passage. Preferably, the passage forming member includes a first cylinder having a passage through which exhaust gas passes, a gas permeable purification unit disposed in the passage and having a purification catalyst, and a vaporization disposed adjacent to the first cylinder. And an evaporation section that forms a chamber. The purification unit and the evaporation unit are integrated and can be attached to and detached from the exhaust gas passage, which is suitable for maintenance. The term “adjacent installation” means that it is installed next to each other so that heat can be transferred, and includes a configuration in which it is installed directly next to it, and a configuration in which it is installed next to another member such as a wall. Preferably, the vaporization chamber and the purification unit are adjacent to each other via a metal wall. Heat transfer between the vaporizing chamber and the purification unit is improved. Further, a heat insulating layer may be disposed between the vaporizing chamber and the purification unit. Mild cooling of the purification section can be achieved. Assuming that the dimension in the flow direction of the exhaust gas is L and the dimension in the direction perpendicular to the flow direction of the exhaust gas is D, the value of L / D is exemplified as 1 or less, 0.7 or less. 4 or more are exemplified.

(実施形態1)
図1は実施形態1の概念図を示す。本実施形態は、固体酸化物形の燃料電池システムに適用している。まず、燃料電池装置から説明する。燃料電池装置1は、発電室30をもつ殻体3と、発電室30に配置された燃料電池セル20で形成されたスタック2と、スタック2から吐出されたアノードオフガスを燃焼部27で燃焼させた燃焼火炎28で加熱される改質部4と、改質部4に水蒸気を供給させる蒸発部5と、燃焼火炎28の排気ガスを排出させる排気ガス通路6と、排気ガス通路6と熱交換するように排気ガス通路6に隣設されたカソードガス通路7と、スタック2の横部に設けられた断熱材料で形成された第1断熱層37と、スタック2の下部に設けられた断熱材料で形成された第2断熱層38とを有する。発電室30はスタック2、第1断熱層37、第2断熱層38、改質部4を収容するが、下記の蒸発部5を収容していない。第1断熱層37および第2断熱層38などにより発電室30の内部は高温に維持される。
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a conceptual diagram of the first embodiment. This embodiment is applied to a solid oxide fuel cell system. First, the fuel cell device will be described. The fuel cell device 1 causes the combustion section 27 to combust the shell 3 having the power generation chamber 30, the stack 2 formed of the fuel cells 20 disposed in the power generation chamber 30, and the anode off-gas discharged from the stack 2. Heat exchange with the reforming section 4 heated by the combustion flame 28, the evaporation section 5 for supplying water vapor to the reforming section 4, the exhaust gas passage 6 for discharging the exhaust gas of the combustion flame 28, and the exhaust gas passage 6 The cathode gas passage 7 adjacent to the exhaust gas passage 6, the first heat insulating layer 37 formed of a heat insulating material provided on the lateral portion of the stack 2, and the heat insulating material provided on the lower portion of the stack 2. And a second heat insulating layer 38 formed of The power generation chamber 30 accommodates the stack 2, the first heat insulation layer 37, the second heat insulation layer 38, and the reforming unit 4, but does not contain the following evaporation unit 5. The inside of the power generation chamber 30 is maintained at a high temperature by the first heat insulating layer 37 and the second heat insulating layer 38.

図2に示すように、発電室30に収容されているスタック2は、カソードガスが流れる通路30rを介して複数の燃料電池セル20を並設して形成されている。隣接する燃料電池セル20は図示しない導電部材によって電気的に接続されている。燃料電池セル20は、燃料極として機能するアノード21と、酸化剤極として機能するカソード22と、アノード21およびカソード22で挟まれた固体酸化物を母材とする電解質23と、アノードガスが供給される通路24rを有する多孔質導電部24と、コネクタ25とを有する。カソード22は、カソードガスが流れる通路30rに対面する。電解質23を構成する固体酸化物は、酸素イオン(O2−)を伝導させる性質性をもつものであり、YSZ等のジルコニア系、ランタンガレート系が例示される。アノード21は、ニッケル−セリア系のサーメット、導電性セラミックス等が例示される。カソード22は、サマリウムコバルタイト、ランタンマンガナイトが例示される。材質は上記に限定されるものではない。コネクタ25は緻密質の導電性セラミックスで形成できる。 As shown in FIG. 2, the stack 2 accommodated in the power generation chamber 30 is formed by arranging a plurality of fuel cells 20 in parallel through a passage 30r through which the cathode gas flows. Adjacent fuel cells 20 are electrically connected by a conductive member (not shown). The fuel cell 20 is supplied with an anode 21 that functions as a fuel electrode, a cathode 22 that functions as an oxidant electrode, an electrolyte 23 based on a solid oxide sandwiched between the anode 21 and the cathode 22, and an anode gas. A porous conductive portion 24 having a passage 24r, and a connector 25. The cathode 22 faces the passage 30r through which the cathode gas flows. The solid oxide constituting the electrolyte 23 has a property of conducting oxygen ions (O 2− ), and examples thereof include zirconia and lanthanum gallates such as YSZ. Examples of the anode 21 include nickel-ceria cermets and conductive ceramics. Examples of the cathode 22 include samarium cobaltite and lanthanum manganite. The material is not limited to the above. The connector 25 can be formed of dense conductive ceramics.

なお、スタック2の下部にはアノードガスマニホルド13が形成されている。改質部4とアノードガスマニホルド13とはアノードガス通路14で接続されている。改質部4で生成されたアノードガスはアノードガス通路14を経てアノードガスマニホルド13に流れ、更に多孔質導電部24の通路24rに流れ、アノード21に供給される。   An anode gas manifold 13 is formed in the lower part of the stack 2. The reformer 4 and the anode gas manifold 13 are connected by an anode gas passage 14. The anode gas generated in the reforming unit 4 flows through the anode gas passage 14 to the anode gas manifold 13, further flows into the passage 24 r of the porous conductive unit 24, and is supplied to the anode 21.

図1に示すように、排気ガス通路6は、スタック2の発電運転に伴い発生する排気ガス(燃焼火炎28の排気ガス)を発電室30から外部に排出させるものであり、発電室30に繋がる第1排気ガス通路61および第2排気ガス通路62を合流させた合流通路63と、合流通路63に繋がる通路部分64とを有する。通路部分64の排出口である先端部65は、外気に連通する。   As shown in FIG. 1, the exhaust gas passage 6 discharges exhaust gas (exhaust gas of the combustion flame 28) generated during power generation operation of the stack 2 from the power generation chamber 30 to the outside, and is connected to the power generation chamber 30. A merge passage 63 is formed by joining the first exhaust gas passage 61 and the second exhaust gas passage 62, and a passage portion 64 is connected to the merge passage 63. A distal end portion 65 that is a discharge port of the passage portion 64 communicates with the outside air.

通路部分64の途中部には蒸発部5が隣設されている。図面上、通路部分64および蒸発部5は、互いに同軸的な配置として図示されているが、これに限定されるものではない。蒸発部5は、スタック2の下方に第2断熱層38を介して配置されている。蒸発部5は、通路部分64に隣設された気化室50と、気化室50を形成する包囲壁部51と、気化室50の下方において気化室50に連通すると共に液状の改質水56を溜める貯水部52とを有する。貯水部52は気化室50の底部を構成する。気化室50は通路部分64と同軸的に筒形状に配置とされていることが好ましい。蒸発部5は、保温用の第3断熱層39で被覆することができる。但しこれに限定されるものではない。   In the middle of the passage portion 64, the evaporating section 5 is provided next to the passage section 64. In the drawing, the passage portion 64 and the evaporator 5 are illustrated as being coaxial with each other, but the present invention is not limited to this. The evaporation unit 5 is disposed below the stack 2 via the second heat insulating layer 38. The evaporating unit 5 communicates with the vaporizing chamber 50 adjacent to the passage portion 64, the surrounding wall 51 forming the vaporizing chamber 50, the vaporizing chamber 50 below the vaporizing chamber 50, and liquid reforming water 56. And a water storage section 52 for storing. The water reservoir 52 constitutes the bottom of the vaporizing chamber 50. The vaporizing chamber 50 is preferably arranged in a cylindrical shape coaxially with the passage portion 64. The evaporation part 5 can be covered with a third heat insulating layer 39 for heat insulation. However, it is not limited to this.

図1に示すように、改質水を供給させる改質水系40は、改質部4における水蒸気改質において水蒸気として消費される改質水を蒸発部5を介して改質部4に供給するものである。改質水系40は、システムで発生する凝縮水等の水を浄化させ得るイオン交換樹脂等の精製材料41aを有する水精製器41と、水精製器41と連通していると共に水精製器41で生成された水を改質水42wとして溜める改質水タンク42と、改質水タンク42と蒸発部5とを結ぶ改質水供給通路43と、改質水ポンプ44(改質水搬送源)と、給水バルブ45とを有する。   As shown in FIG. 1, the reforming water system 40 that supplies reforming water supplies reforming water that is consumed as water vapor in steam reforming in the reforming unit 4 to the reforming unit 4 via the evaporation unit 5. Is. The reforming water system 40 is in communication with the water purifier 41 having a purification material 41a such as an ion exchange resin that can purify water such as condensed water generated in the system, and the water purifier 41. A reformed water tank 42 that stores the generated water as the reformed water 42w, a reformed water supply passage 43 that connects the reformed water tank 42 and the evaporator 5, and a reformed water pump 44 (reformed water transport source). And a water supply valve 45.

給水バルブ45が開放した状態で、改質水ポンプ44が作動すれば、改質水タンク42の水は改質水供給通路43を介して給水ポート53から蒸発部5の気化室50の給水ポート53に供給される。給水ポート53および放出ポート55は、蒸発部5の貯水部52の改質水56の水面56wよりも上方に位置することが好ましい。但し、これに限定されるものではない。なお、図1から理解できるように、貯水部52は、排気ガス通路6において浄化部66よりも下流の部位に対向するように配置されている。   If the reforming water pump 44 is operated with the water supply valve 45 opened, the water in the reforming water tank 42 is supplied from the water supply port 53 through the reforming water supply passage 43 to the water supply port of the vaporization chamber 50 of the evaporation unit 5. 53. The water supply port 53 and the discharge port 55 are preferably positioned above the water surface 56w of the reformed water 56 of the water storage section 52 of the evaporation section 5. However, it is not limited to this. As can be understood from FIG. 1, the water storage section 52 is disposed in the exhaust gas passage 6 so as to face a portion downstream of the purification section 66.

改質部4は、容器4aと、容器4a内に収容されたセラミックスで形成された担体と、担体に担持された改質用の触媒とを有することが好ましい。担体はモノリス状でも、ペレット状でも良い。改質用の触媒は、貴金属触媒でも、卑金属触媒でも良い。貴金属触媒としては、白金、パラジウム、ロジウム、ルテニウム等が例示される。担体のセラミックスとしては、アルミナ、マグネシア、シリカなどが例示される。   The reforming unit 4 preferably includes a container 4a, a carrier formed of ceramics accommodated in the container 4a, and a reforming catalyst carried on the carrier. The carrier may be monolithic or pellet-shaped. The reforming catalyst may be a noble metal catalyst or a base metal catalyst. Examples of the noble metal catalyst include platinum, palladium, rhodium, ruthenium and the like. Examples of the ceramic for the carrier include alumina, magnesia, and silica.

排気ガス通路6の通路部分64は、浄化触媒を有する浄化部66を有する。浄化部66は、発電運転時に発生した排気ガスに含まれる環境影響成分(一般的には一酸化炭素等)を燃焼させて排気ガスを浄化させるものである。浄化反応は酸化反応であるため、発熱を伴う。浄化部66は、セラミックスで形成された担体と、担体に担持された浄化用の浄化触媒とを有することが好ましい。担体はモノリス状でも、ペレット状でも良い。浄化用の浄化触媒は、貴金属触媒でも、卑金属触媒でも良い。貴金属触媒としては、白金、パラジウム、ロジウム、ルテニウム等が例示される。担体のセラミックスとしては、アルミナ、マグネシア、シリカなどが例示される。浄化用の浄化触媒の活性温度領域としては100〜400℃の範囲内、150〜350℃の範囲内が例示される。但しこれに限定されるものではない。   The passage portion 64 of the exhaust gas passage 6 has a purification unit 66 having a purification catalyst. The purifying unit 66 purifies the exhaust gas by combusting environmental impact components (generally carbon monoxide or the like) contained in the exhaust gas generated during the power generation operation. Since the purification reaction is an oxidation reaction, it generates heat. The purification unit 66 preferably has a carrier made of ceramics and a purification catalyst for purification carried on the carrier. The carrier may be monolithic or pellet-shaped. The purification catalyst for purification may be a noble metal catalyst or a base metal catalyst. Examples of the noble metal catalyst include platinum, palladium, rhodium, ruthenium and the like. Examples of the ceramic for the carrier include alumina, magnesia, and silica. Examples of the activation temperature range of the purification catalyst for purification include a range of 100 to 400 ° C and a range of 150 to 350 ° C. However, it is not limited to this.

図1に示すように、蒸発部5および浄化部66は、スタック2の重力方向の下方に配置されている。蒸発部5の気化室50は金属製の筒形状の外壁59で区画されている。気化室50は、排気ガス通路6の通路部分64および浄化部66に対して、金属製の筒形状の包囲壁部51を介して対向しており、気化室50は浄化部66に伝熱可能に隣設されている。このため、排気ガスの通路部分64を流れる排気ガスの熱は、蒸発部5の気化室50ひいては貯水部52に伝達され易い。この場合、排気ガス通路6の通路部分64を流れる排気ガスの排熱により気化室50の内部は加熱される。更に、排気ガスが浄化部66の浄化反応で浄化されるとき、浄化反応(酸化反応,発熱反応)に基づく反応熱も気化室50の内部に伝達される。この結果、貯水部52に溜められている改質水を効果的に加熱させ、気化室50において水蒸気を良好に生成させることができる。   As shown in FIG. 1, the evaporation unit 5 and the purification unit 66 are arranged below the stack 2 in the gravitational direction. The vaporization chamber 50 of the evaporation unit 5 is partitioned by a metal cylindrical outer wall 59. The vaporizing chamber 50 is opposed to the passage portion 64 and the purification portion 66 of the exhaust gas passage 6 via a metal cylindrical surrounding wall portion 51, and the vaporization chamber 50 can transfer heat to the purification portion 66. It is next to. For this reason, the heat of the exhaust gas flowing through the exhaust gas passage portion 64 is easily transmitted to the vaporization chamber 50 of the evaporation unit 5 and thus to the water storage unit 52. In this case, the inside of the vaporizing chamber 50 is heated by the exhaust heat of the exhaust gas flowing through the passage portion 64 of the exhaust gas passage 6. Further, when the exhaust gas is purified by the purification reaction of the purification unit 66, reaction heat based on the purification reaction (oxidation reaction, exothermic reaction) is also transmitted to the inside of the vaporizing chamber 50. As a result, the reformed water stored in the water storage section 52 can be effectively heated, and water vapor can be generated satisfactorily in the vaporization chamber 50.

なお、排気ガスの熱が蒸発部5にさらに伝達され易くするために、伝熱フィン、伝熱促進ボールなどの伝熱促進部材を設けてもよい。例えば、排気ガス通路6の通路部分64の外周で蒸発部5内部(気化室50、貯水部52)の部分に伝熱フィンを設けたり、蒸発部5の内部(気化室50、貯水部52)にアルミナボールなどの伝熱促進ボールを収容したりすればよい。   In order to make it easier for the heat of the exhaust gas to be transmitted to the evaporation section 5, a heat transfer promotion member such as a heat transfer fin or a heat transfer promotion ball may be provided. For example, heat transfer fins are provided in the inside of the evaporation section 5 (vaporization chamber 50, water storage section 52) on the outer periphery of the passage portion 64 of the exhaust gas passage 6, or inside the evaporation section 5 (vaporization chamber 50, water storage section 52). A heat transfer promoting ball such as an alumina ball may be accommodated in the container.

排気ガスに含まれている環境影響成分を浄化部66が酸化させて低減させるにあたり、浄化部66が発熱する。このとき、浄化部66と蒸発部5とは互いに熱交換される。従って、浄化部66から蒸発部5の気化室50に伝熱され、浄化部66の過熱が抑制される。ひいては過熱に起因する浄化触媒の劣化が抑制され、浄化触媒の耐久性の向上を図り得る。なお、蒸発部5は浄化部66の外周側に同軸的に配置されているため、蒸発部5の気化室50の径方向(矢印DA方向)のサイズが確保され、気化室50の容積が確保される。更に、蒸発部5の全周が熱伝達経路となり、通路部分64および浄化部66から気化室50への伝熱面積が確保されやすく、気化室50の加熱に貢献できる。   When the purification unit 66 oxidizes and reduces the environmental impact components contained in the exhaust gas, the purification unit 66 generates heat. At this time, the purification unit 66 and the evaporation unit 5 exchange heat with each other. Therefore, heat is transferred from the purification unit 66 to the vaporization chamber 50 of the evaporation unit 5, and overheating of the purification unit 66 is suppressed. As a result, deterioration of the purification catalyst due to overheating is suppressed, and durability of the purification catalyst can be improved. In addition, since the evaporation part 5 is coaxially arrange | positioned at the outer peripheral side of the purification | cleaning part 66, the size of the radial direction (arrow DA direction) of the vaporization chamber 50 of the evaporation part 5 is ensured, and the volume of the vaporization chamber 50 is ensured. Is done. Furthermore, the entire circumference of the evaporation section 5 becomes a heat transfer path, and a heat transfer area from the passage portion 64 and the purification section 66 to the vaporization chamber 50 is easily secured, which can contribute to heating of the vaporization chamber 50.

図1に示すように、排気ガス通路6の通路部分64は流路絞り部67をもつ。流路絞り部67は、浄化部66の下流に位置しており、蒸発部5の気化室50に包囲されている。流路絞り部67の流路断面積S1は、浄化部66の上流の流路断面積S2よりも小さくされている。このため貯水部52の径方向(矢印DA方向)の断面積は、気化室50の径方向(矢印DA方向)の断面積よりも増加されている。これらの断面積は、排気ガス通路6の通路部分64を流れる排気ガスの流れ方向(A3方向)に直交する断面の面積ともいえる。すなわち貯水部52の片側の断面積D1は、気化室50の片側の断面積D2よりも増加されている。故に、流路絞り部67が形成されていない場合に比較して、筒形状の貯水部52の内径が小さくなり、総断面積は増加されて大き目にされている。このため貯水部52における貯水量が確保される。更に、浄化部66の外径で規定された断面積も流路断面積S2と同等程度確保されるため、浄化部66が排気ガスを浄化させる浄化効果を高めることができる。但し、流路絞り部67は必要に応じて設ければ良いものであり、流路絞り部67を廃止し、通路部分64の内径をこれの長さ方向において同一にしても良い。   As shown in FIG. 1, the passage portion 64 of the exhaust gas passage 6 has a flow restrictor 67. The flow path narrowing part 67 is located downstream of the purification part 66 and is surrounded by the vaporization chamber 50 of the evaporation part 5. The channel cross-sectional area S1 of the channel restricting portion 67 is smaller than the channel cross-sectional area S2 upstream of the purification unit 66. For this reason, the cross-sectional area of the water storage part 52 in the radial direction (arrow DA direction) is larger than the cross-sectional area of the vaporization chamber 50 in the radial direction (arrow DA direction). These cross-sectional areas can also be said to be the cross-sectional areas perpendicular to the flow direction (A3 direction) of the exhaust gas flowing through the passage portion 64 of the exhaust gas passage 6. That is, the cross-sectional area D1 on one side of the water storage section 52 is larger than the cross-sectional area D2 on one side of the vaporization chamber 50. Therefore, compared with the case where the flow path restricting portion 67 is not formed, the inner diameter of the cylindrical water storage portion 52 is reduced, and the total cross-sectional area is increased and increased. For this reason, the water storage amount in the water storage part 52 is ensured. Furthermore, since the cross-sectional area defined by the outer diameter of the purifying unit 66 is secured to the same extent as the flow path cross-sectional area S2, the purifying effect of the purifying unit 66 purifying the exhaust gas can be enhanced. However, the flow restrictor 67 may be provided as necessary, and the flow restrictor 67 may be eliminated and the inner diameter of the passage portion 64 may be the same in the length direction thereof.

なお、図1に示すように、流路絞り部67が浄化部66の下流に設けられているため、浄化部66の断面積が流路断面積S2と同等程度確保され、大きめに確保される。よって浄化部66を通過する排気ガスの流速が過剰に速くなることが抑制される。ひいては、浄化部66における浄化触媒と排気ガスとの接触反応時間が確保され、浄化部66における浄化反応に要する時間が確保され、浄化効果が高められる。   As shown in FIG. 1, since the flow restrictor 67 is provided downstream of the purification unit 66, the cross-sectional area of the purification unit 66 is ensured to be approximately the same as the flow cross-sectional area S2, and is secured to be large. . Therefore, it is possible to suppress the flow rate of the exhaust gas passing through the purification unit 66 from being excessively increased. As a result, the contact reaction time between the purification catalyst and the exhaust gas in the purification unit 66 is secured, the time required for the purification reaction in the purification unit 66 is secured, and the purification effect is enhanced.

更に、浄化部66の径方向(矢印DA方向)における浄化反応のばらつきを低減させることを考慮すると、浄化部66の径方向(矢印DA方向)において、中央領域と外縁領域とで、排気ガスの流速のばらつきを低減させることが好ましい。ここで、圧損の要因となる流路絞り部67が浄化部66の下流に設けられている。このため、浄化部66の径方向(矢印DA方向)において、中央領域と外縁領域とで排気ガスの流速のばらつきが過剰に増加することが抑制される。この場合、浄化部66において、径方向(矢印DA方向)の中央領域と外縁領域とで浄化反応のばらつきが低減され、径方向における浄化むらが低減される。   Further, in consideration of reducing the variation in purification reaction in the radial direction (arrow DA direction) of the purification unit 66, in the radial direction (arrow DA direction) of the purification unit 66, the exhaust gas is discharged between the central region and the outer edge region. It is preferable to reduce variations in flow rate. Here, a flow passage restricting portion 67 that causes pressure loss is provided downstream of the purifying portion 66. For this reason, in the radial direction (arrow DA direction) of the purification unit 66, it is possible to suppress an excessive increase in the variation in the exhaust gas flow velocity between the central region and the outer edge region. In this case, in the purification unit 66, variation in purification reaction is reduced between the central region and the outer edge region in the radial direction (arrow DA direction), and purification unevenness in the radial direction is reduced.

なお、図1に示すように、排気ガス通路6は第1排気ガス通路61および第2排気ガス通路62に分岐されており、カソードガス供給96を流れるカソードガスを複数箇所で熱交換させて予熱できる。このように分岐していた第1排気ガス通路61および第2排気ガス通路62を合流させた合流通路63に浄化部66は連通する。このため浄化部66は、分岐されている第1排気ガス通路61および第2排気ガス通路62の双方に共通する共通浄化部であり、浄化部66の数を低減させ得る。   As shown in FIG. 1, the exhaust gas passage 6 is branched into a first exhaust gas passage 61 and a second exhaust gas passage 62, and the cathode gas flowing through the cathode gas supply 96 is preheated by exchanging heat at a plurality of locations. it can. The purifying unit 66 communicates with the joining passage 63 obtained by joining the first exhaust gas passage 61 and the second exhaust gas passage 62 that have been branched in this way. For this reason, the purification | cleaning part 66 is a common purification | cleaning part which is common to both the 1st exhaust gas passage 61 and the 2nd exhaust gas passage 62 which are branched, and can reduce the number of the purification | cleaning parts 66. FIG.

図1に示すように、貯湯系8が設けられている。貯湯系8は、貯湯タンク80と、貯湯タンク80の水を循環させる循環通路81と、循環通路81の水を循環させる水搬送源として機能する貯湯ポンプ82と、循環通路81の水と排気ガス通路6の排気ガスとを熱交換させて水を加熱させる熱交換通路81aをもつ貯湯用熱交換器83とを有する。この場合、蒸発部5は、貯湯用熱交換器83とスタック2との間に配置されている。すなわち、排気ガス通路6の通路部分64を流れる排気ガスの流れ方向(矢印A2,A3,A4方向)において、蒸発部5は貯湯用熱交換器83の上流に配置されている。   As shown in FIG. 1, a hot water storage system 8 is provided. The hot water storage system 8 includes a hot water storage tank 80, a circulation passage 81 that circulates water in the hot water storage tank 80, a hot water storage pump 82 that functions as a water conveyance source for circulating water in the circulation passage 81, and water and exhaust gas in the circulation passage 81. It has a hot water storage heat exchanger 83 having a heat exchange passage 81a that heats water by exchanging heat with the exhaust gas in the passage 6. In this case, the evaporator 5 is disposed between the hot water storage heat exchanger 83 and the stack 2. That is, the evaporator 5 is disposed upstream of the hot water storage heat exchanger 83 in the flow direction of the exhaust gas flowing in the passage portion 64 of the exhaust gas passage 6 (in the directions of arrows A2, A3, and A4).

ここで、単位時間(例えば1分間)あたり、ポンプ44が作動して蒸発部5に供給される改質水の流量をV1とし、貯湯用熱交換器83に供給される貯湯水の流量をV2とすると、V1<V2の関係とされている。殊にV1<<V2の関係とされている。また、単位時間(例えば1分間)あたり、排気ガスおよび浄化部66からの伝熱により蒸発部5において熱交換される熱交換量をQ1とし、貯湯用熱交換器83の熱交換通路81aにおいて熱交換される熱交換量をQ2とすると、Q1<Q2の関係とされている。殊にQ1<<Q2の関係とされている。このため、蒸発部5の貯水部52に溜められている改質水を、通路部分64の排気ガスおよび浄化部66の熱で加熱させて気化させたとしても、排気ガスの温度低下は過剰ではない。従って、貯湯用熱交換器83の熱交換通路81aにおける熱交換量に大きな影響を与えない。このため、排気ガスおよび浄化部66の熱で蒸発部5を加熱させて蒸発部5の改質水を水蒸気化させつつも、貯湯タンク80の温水温度をできるだけ高温に維持させるのに貢献できる。   Here, per unit time (for example, 1 minute), the flow rate of the reforming water supplied to the evaporation unit 5 when the pump 44 is operated is V1, and the flow rate of the hot water supplied to the hot water storage heat exchanger 83 is V2. Then, the relationship of V1 <V2 is established. In particular, the relationship is V1 << V2. In addition, the heat exchange amount exchanged in the evaporation unit 5 by heat transfer from the exhaust gas and the purification unit 66 per unit time (for example, 1 minute) is defined as Q1, and the heat is exchanged in the heat exchange passage 81a of the hot water storage heat exchanger 83. When the exchanged heat exchange amount is Q2, the relationship is Q1 <Q2. In particular, the relationship is Q1 << Q2. For this reason, even if the reformed water stored in the water storage section 52 of the evaporation section 5 is vaporized by heating with the exhaust gas in the passage portion 64 and the heat of the purification section 66, the temperature drop of the exhaust gas is not excessive. Absent. Therefore, the heat exchange amount in the heat exchange passage 81a of the hot water storage heat exchanger 83 is not greatly affected. Therefore, it is possible to contribute to maintaining the hot water temperature of the hot water storage tank 80 as high as possible while heating the evaporation unit 5 with the heat of the exhaust gas and the purification unit 66 to vaporize the reformed water in the evaporation unit 5.

図1に示すように、燃料原料供給系9は、炭化水素系のガス状または液状の燃料原料を改質部4に供給させるために燃料源93に繋がる燃料原料供給通路90と、入口バルブ91と、燃料原料ポンプ(燃料原料搬送源)92とを有する。カソードガス供給糸95は、空気であるカソードガスをスタック2のカソードに供給するカソードガス供給通路96と、カソードガスポンプ(カソードガス搬送源)97とを有する。カソードガス供給通路96に繋がるカソードガス通路7は、第1排気ガス通路61および第2排気ガス通路62と熱交換する第1通路71と、第2通路72と、スタック2間に挟まれた第3通路73とを有する。第3通路73の先端側の導出口74は、発電室30に対面し、ひいては発電室30に収容されているスタック2のセル20間に形成されているカソードガス通過用の隙間30rに対面する。   As shown in FIG. 1, the fuel material supply system 9 includes a fuel material supply passage 90 connected to a fuel source 93 for supplying a hydrocarbon-based gaseous or liquid fuel material to the reforming unit 4, and an inlet valve 91. And a fuel material pump (fuel material conveyance source) 92. The cathode gas supply yarn 95 includes a cathode gas supply passage 96 that supplies a cathode gas that is air to the cathode of the stack 2, and a cathode gas pump (cathode gas conveyance source) 97. The cathode gas passage 7 connected to the cathode gas supply passage 96 includes a first passage 71 that exchanges heat with the first exhaust gas passage 61 and the second exhaust gas passage 62, a second passage 72, and a first passage sandwiched between the stacks 2. 3 passages 73. The lead-out port 74 on the distal end side of the third passage 73 faces the power generation chamber 30, and thus faces the gap 30 r for passing the cathode gas formed between the cells 20 of the stack 2 accommodated in the power generation chamber 30. .

さてスタック2の起動時には、入口バルブ91が開放した状態において燃料原料ポンプ92が駆動し、ガス状または液状の燃料原料が燃料原料供給通路90を介して改質部4に供給される。改質部4に供給された燃料原料はアノードガス通路14、アノードガスマニホルド13を介してアノード21に供給される。一方、カソードガスポンプ97が駆動し、カソードガス供給通路96、カソードガス通路7を介してカソードガス(空気)がカソード22に供給される。起動直後においては、燃料電池セル20の温度は低温であるため、発電反応は起こらず燃料原料、カソードガスはそのままスタック2の上部の燃焼部27に供給され、燃料原料がカソードガスにより燃焼して燃焼火炎28を発生させ、改質部4を加熱させる。この場合、図略の空気通路から空気が燃料原料と共に改質部4に供給される。これにより燃料原料は空気に含まれる酸素により部分酸化反応(例えば、2CH+O→4H+CO)されて発熱すると共に、水素含有ガス(可燃性ガス)を生成する。水素含有ガスはスタック2の上部の燃焼部27において、空気により燃焼して燃焼火炎28を発生させ、改質部4を加熱させる。このような起動時において、燃焼火炎28の排気ガスは排気ガス通路6を矢印A1,A2,A3,A4方向に流れて排気ガス通路6の先端部65(排気口)からシステム外に排出される。この場合、高温の排気ガスにより浄化部66および蒸発部5は熱交換されて予熱される。なお、起動開始時には、蒸発部5の貯水部52には改質水は存在しない方が好ましい。気化熱による吸熱作用が浄化部66の昇温に影響を与えることを抑制するためである。この場合、浄化部66の浄化触媒を迅速に活性温度領域に昇温させて起動させるのに有利である。燃料電池装置1の発電運転が停止されるとき、スタック2の発電温度が高いため、余熱がある。一般的には、運転停止中において余熱が長時間にわたり蒸発部5まで伝達されるため、貯水部52に残留する改質水は蒸発されて空となる。 When the stack 2 is started, the fuel material pump 92 is driven with the inlet valve 91 opened, and gaseous or liquid fuel material is supplied to the reforming unit 4 via the fuel material supply passage 90. The fuel material supplied to the reforming unit 4 is supplied to the anode 21 via the anode gas passage 14 and the anode gas manifold 13. On the other hand, the cathode gas pump 97 is driven, and cathode gas (air) is supplied to the cathode 22 through the cathode gas supply passage 96 and the cathode gas passage 7. Immediately after startup, since the temperature of the fuel cell 20 is low, no power generation reaction takes place, and the fuel material and cathode gas are supplied as they are to the combustion section 27 at the top of the stack 2, and the fuel material burns with the cathode gas. A combustion flame 28 is generated and the reforming unit 4 is heated. In this case, air is supplied to the reforming unit 4 together with the fuel material from an unillustrated air passage. As a result, the fuel raw material undergoes a partial oxidation reaction (for example, 2CH 4 + O 2 → 4H 2 + CO) with oxygen contained in the air to generate heat and generate a hydrogen-containing gas (combustible gas). The hydrogen-containing gas is combusted by air in the combustion section 27 at the top of the stack 2 to generate a combustion flame 28 and heat the reforming section 4. During such startup, the exhaust gas of the combustion flame 28 flows through the exhaust gas passage 6 in the directions of arrows A1, A2, A3, and A4, and is discharged from the front end portion 65 (exhaust port) of the exhaust gas passage 6 to the outside of the system. . In this case, the purification unit 66 and the evaporation unit 5 are heat-exchanged and preheated by the high-temperature exhaust gas. At the start of startup, it is preferable that no reforming water exists in the water storage section 52 of the evaporation section 5. This is to prevent the endothermic effect due to the heat of vaporization from affecting the temperature rise of the purification unit 66. In this case, it is advantageous to quickly start the purification catalyst of the purification unit 66 by raising the temperature to the activation temperature region. When the power generation operation of the fuel cell device 1 is stopped, there is residual heat because the power generation temperature of the stack 2 is high. In general, since the remaining heat is transmitted to the evaporation unit 5 over a long period of time while the operation is stopped, the reformed water remaining in the water storage unit 52 is evaporated and becomes empty.

改質水ポンプ44が作動し、蒸発部5の貯水部52に改質水が供給され、気化室50において水蒸気が生成され、水蒸気は水蒸気通路57を介して改質部4に供給される。更に、前述したように燃料原料ポンプ92が駆動し、燃料原料が燃料原料供給通路90を介して改質部4に供給される。このとき改質部4に供給されていた空気は遮断される。改質部4は、蒸発部5から供給された水蒸気により燃料原料を水蒸気改質させ、水素リッチなアノードガスを生成させる。燃料原料がメタン系である場合には、水蒸気改質ではアノードガスの生成は、次の(1)式に基づくと考えられている。この反応は吸熱反応である。固体酸化物形のスタック21では、H他にCOも燃料となりうる。 The reforming water pump 44 is activated, reforming water is supplied to the water storage unit 52 of the evaporation unit 5, steam is generated in the vaporizing chamber 50, and the steam is supplied to the reforming unit 4 through the steam passage 57. Further, as described above, the fuel material pump 92 is driven, and the fuel material is supplied to the reforming unit 4 via the fuel material supply passage 90. At this time, the air supplied to the reforming unit 4 is blocked. The reforming unit 4 performs steam reforming of the fuel material with the steam supplied from the evaporation unit 5 to generate a hydrogen-rich anode gas. When the fuel raw material is methane-based, it is considered that the generation of the anode gas in the steam reforming is based on the following equation (1). This reaction is an endothermic reaction. In the solid oxide stack 21 may CO becomes a fuel into H 2 others.

(1)…CH+2HO→4H+CO
CH+HO→3H+CO
生成されたアノードガスは、アノードガス通路14およびアノードガスマニホルド13を介して、スタック2のアノード21側の多孔質導電部24の通路24r(図2参照)に供給されてアノード21の発電反応に使用される。またカソードガスポンプ97が駆動しているため、外気がカソードガスとして除塵フィルタ98およびカソードガス供給通路96を介して発電室30に供給される。これによりスタック2は発電する。
(1) ... CH 4 + 2H 2 O → 4H 2 + CO 2
CH 4 + H 2 O → 3H 2 + CO
The generated anode gas is supplied to the passage 24r (see FIG. 2) of the porous conductive portion 24 on the anode 21 side of the stack 2 via the anode gas passage 14 and the anode gas manifold 13 to generate power generation reaction of the anode 21. used. Since the cathode gas pump 97 is driven, outside air is supplied as cathode gas to the power generation chamber 30 through the dust filter 98 and the cathode gas supply passage 96. As a result, the stack 2 generates power.

発電反応においては、水素含有ガスで供給されるアノード21では基本的には(2)の反応が発生すると考えられている。酸素が供給されるカソード22では基本的には(3)の反応が発生すると考えられている。カソード22において発生した酸素イオン(O2−)がカソード22からアノード21に向けて電解質23を伝導する。 In the power generation reaction, it is considered that the reaction (2) basically occurs at the anode 21 supplied with the hydrogen-containing gas. It is considered that the reaction (3) basically occurs at the cathode 22 to which oxygen is supplied. Oxygen ions (O 2− ) generated at the cathode 22 conduct through the electrolyte 23 from the cathode 22 toward the anode 21.

(2)…H+O2−→HO+2e
COが含まれている場合には、CO+O2−→CO+2e
(3)…1/2O+2e→O2−
発電反応後のアノードオフガスは可燃成分を有しており、スタック2の上方の燃焼部27に排出され、燃焼火炎28を燃焼部27において形成する。燃焼火炎28の排気ガスは、発電室30から第1排気ガス通路61および第2排気ガス通路62に流れ、矢印A1,A2,A3,A4方向に流れ、すなわち、合流通路63で合流した後、通路部分64に流れる。このとき浄化部66において、排気ガスに含まれている環境影響成分が浄化反応(酸化反応,発熱反応)により除去され、排気ガスが浄化される。環境影響成分としては未燃焼成分が挙げられ、例えば一酸化酸素等が例示される。
(2) ... H 2 + O 2− → H 2 O + 2e
When CO is contained, CO + O 2− → CO 2 + 2e
(3)... 1 / 2O 2 + 2e → O 2−
The anode off-gas after the power generation reaction has a combustible component and is discharged to the combustion part 27 above the stack 2 to form a combustion flame 28 in the combustion part 27. The exhaust gas of the combustion flame 28 flows from the power generation chamber 30 to the first exhaust gas passage 61 and the second exhaust gas passage 62 and flows in the directions of arrows A1, A2, A3, and A4. It flows to the passage portion 64. At this time, in the purifying unit 66, the environmental influence component contained in the exhaust gas is removed by the purification reaction (oxidation reaction, exothermic reaction), and the exhaust gas is purified. Examples of the environmental impact component include unburned components, and examples thereof include oxygen monoxide.

浄化された排気ガスは、貯湯用熱交換器83に流れ、循環通路81の水と熱交換した後、更に排気ガス通路6の先端部65から外気に放出される。排気ガスが貯湯用熱交換器83を流れるとき冷却されるため、排気ガスに含まれている水分が凝縮水として凝縮する。凝縮水は、貯湯用熱交換器83から導出される凝縮水通路84から水精製器41に供給され、水精製器41で精製される。精製された水は、改質水タンク42に改質水として貯留される。   The purified exhaust gas flows into the hot water storage heat exchanger 83, exchanges heat with the water in the circulation passage 81, and then is discharged from the front end portion 65 of the exhaust gas passage 6 to the outside air. Since the exhaust gas is cooled when flowing through the hot water storage heat exchanger 83, the moisture contained in the exhaust gas is condensed as condensed water. The condensed water is supplied to the water purifier 41 from the condensed water passage 84 led out from the hot water storage heat exchanger 83 and purified by the water purifier 41. The purified water is stored in the reforming water tank 42 as reforming water.

上記したようにスタック2の上部からアノードオフガスが燃焼部27に吐出されて燃焼火炎28を形成し、改質部4を加熱させる。従って、アノードガス(燃料原料)の流量としては、スタック2のアノード21における発電反応で使用される流量と、燃焼部27においてアノードオフガスが燃焼火炎28を形成する流量とを加算した流量が設定されている。発電室30に供給されるカソードガスの流量としては、スタック2のカソードにおける発電反応で使用される流量と、燃焼部30において燃焼用空気として燃焼火炎28を形成する流量と、余裕流量とを加算した流量が設定されている。なお、固体酸化物形のスタック2を搭載するシステムによれば、定格運転におけるスタック2の作動温度は電解質23の材質等の要因にもよるが、400〜1100℃の範囲内、500〜800℃の範囲内である。   As described above, the anode off gas is discharged from the upper part of the stack 2 to the combustion unit 27 to form the combustion flame 28, and the reforming unit 4 is heated. Therefore, the flow rate of the anode gas (fuel material) is set to a flow rate obtained by adding the flow rate used in the power generation reaction at the anode 21 of the stack 2 and the flow rate at which the anode off gas forms the combustion flame 28 in the combustion unit 27. ing. As the flow rate of the cathode gas supplied to the power generation chamber 30, the flow rate used in the power generation reaction at the cathode of the stack 2, the flow rate for forming the combustion flame 28 as combustion air in the combustion unit 30, and the surplus flow rate are added. The set flow rate is set. In addition, according to the system in which the solid oxide stack 2 is mounted, the operating temperature of the stack 2 in rated operation depends on factors such as the material of the electrolyte 23, but is within the range of 400 to 1100 ° C, 500 to 800 ° C. Is within the range.

本実施形態によれば、発電運転時において、排気ガス通路6の通路部分64を流れる排気ガスの温度(浄化部66の上流)は高温であり、スタック2の材質,種類、発電条件などにもよるが、例えば200〜900℃の範囲内、250〜800℃の範囲内である。このような高温の排気ガスは蒸発部5を効率よく加熱させる。すると、貯水部52の改質水56が加熱され、気化室50において水蒸気化が促進される。この結果、蒸発部5の気化室50で生成された水蒸気は放出ポート55を介して水蒸気通路57に放出され、改質部4の入口ポート4iに供給される。   According to the present embodiment, during the power generation operation, the temperature of the exhaust gas flowing through the passage portion 64 of the exhaust gas passage 6 (upstream of the purification unit 66) is high, and the material, type, power generation conditions, etc. of the stack 2 are also considered. However, for example, it is in the range of 200 to 900 ° C. and in the range of 250 to 800 ° C. Such a high-temperature exhaust gas efficiently heats the evaporation unit 5. Then, the reformed water 56 in the water storage section 52 is heated, and steaming is promoted in the vaporizing chamber 50. As a result, the water vapor generated in the vaporization chamber 50 of the evaporation unit 5 is discharged to the water vapor passage 57 via the discharge port 55 and supplied to the inlet port 4 i of the reforming unit 4.

以上説明したように本実施形態によれば、システムの発電運転時において、蒸発部5は、排気ガス通路6の一部をなす通路部分64を流れる排気ガスの排熱および浄化部66の反応熱を直接的または間接的に受熱可能に設けられている。すなわち、蒸発部5は、排気ガス通路6の一部をなす通路部分64を流れる排気ガスの排熱および浄化部66の反応熱と直接的または間接的に熱交換可能に設けられている。このように蒸発部5は加熱されて水蒸気を生成させる気化室50を有する。水蒸気は水蒸気通路57を介して改質部4に供給され、改質部4における水蒸気改質に使用される。このようにガス状または液状の燃料原料がアノードガスとされる。   As described above, according to the present embodiment, during the power generation operation of the system, the evaporation unit 5 exhausts exhaust gas flowing through the passage portion 64 that forms part of the exhaust gas passage 6 and reaction heat of the purification unit 66. Is provided so that it can receive heat directly or indirectly. That is, the evaporation unit 5 is provided so as to be able to exchange heat directly or indirectly with the exhaust heat of the exhaust gas flowing through the passage portion 64 that forms part of the exhaust gas passage 6 and the reaction heat of the purification unit 66. Thus, the evaporation part 5 has the vaporization chamber 50 which is heated and produces | generates water vapor | steam. The steam is supplied to the reforming unit 4 through the steam passage 57 and is used for steam reforming in the reforming unit 4. Thus, the gaseous or liquid fuel material is used as the anode gas.

蒸発部5において水が気化するときにおいて、水の気化熱の影響が大きいため、発電条件によってはスタック2の温度を低下させるおそれがあり、スタック2の燃料電池セル20の発電反応に影響を与えるおそれがある。しかしながら本実施形態によれば、スタック2の発電運転で発生された排気ガスの排熱および浄化部66の反応熱により蒸発部5を加熱させる。このため、蒸発部5における気化熱による吸熱がスタック2に与える影響が抑制される。また、過剰に高温の排気ガスをシステム外にそのまま外気に放出させることは好ましくない。この点本実施形態によれば、排気ガスの熱は蒸発部5における気化熱として奪われるため、排気ガス通路6の先端部65から排出される排気ガスの温度を低下させることを期待できる。従って排気ガスを冷却させて排気ガスに含まれる水分が凝縮水として回収される回収効率が高まるばかりか、冬季や寒冷地等においても外気に放出される排気ガスが急冷されて白煙化することが抑制される。   When water is vaporized in the evaporating unit 5, the influence of the heat of vaporization of water is large, so that the temperature of the stack 2 may be lowered depending on the power generation conditions, which affects the power generation reaction of the fuel cells 20 of the stack 2. There is a fear. However, according to the present embodiment, the evaporation unit 5 is heated by the exhaust heat of the exhaust gas generated in the power generation operation of the stack 2 and the reaction heat of the purification unit 66. For this reason, the influence which the heat absorption by the vaporization heat in the evaporation part 5 has on the stack 2 is suppressed. Further, it is not preferable to discharge the excessively high temperature exhaust gas as it is outside the system. In this respect, according to the present embodiment, the heat of the exhaust gas is taken away as the heat of vaporization in the evaporation unit 5, so that it can be expected that the temperature of the exhaust gas discharged from the front end portion 65 of the exhaust gas passage 6 is lowered. Therefore, the exhaust gas is cooled so that the moisture contained in the exhaust gas is recovered as condensed water. In addition, the exhaust gas released to the outside air is rapidly cooled to white smoke in winter and cold districts. Is suppressed.

本実施形態によれば、図1に示すように、スタック2と蒸発部5との間には第2断熱層38が介在している。このため、スタック2と蒸発部5とが距離的に離れるばかりか、蒸発部5における気化熱に伴う吸熱がスタック2の発電温度に影響を与えることが抑制される。よって発電運転において、吸熱を伴う蒸発部5の影響を回避しつつ、スタック2の温度を安定的に且つ高めに維持させるのに貢献できる。更に図1に示すように、スタック2の上部に改質部4が配置され、スタック2の下部に蒸発部5が配置されている。このため改質部4と蒸発部5とが過剰に接近していない。故に、蒸発部5の液状の改質水が改質部4に送られることが抑制され、改質部4の改質触媒や担体が液状の改質水で劣化することが抑制される。   According to this embodiment, as shown in FIG. 1, the second heat insulating layer 38 is interposed between the stack 2 and the evaporation unit 5. For this reason, not only the stack 2 and the evaporation unit 5 are separated from each other, but also the heat absorption due to the vaporization heat in the evaporation unit 5 is suppressed from affecting the power generation temperature of the stack 2. Therefore, in the power generation operation, it is possible to contribute to maintaining the temperature of the stack 2 stably and at a high level while avoiding the influence of the evaporation unit 5 accompanied by heat absorption. Further, as shown in FIG. 1, the reforming unit 4 is disposed above the stack 2, and the evaporation unit 5 is disposed below the stack 2. For this reason, the reforming part 4 and the evaporation part 5 are not approaching excessively. Therefore, the liquid reforming water in the evaporation unit 5 is suppressed from being sent to the reforming unit 4, and the reforming catalyst and carrier of the reforming unit 4 are suppressed from being deteriorated by the liquid reforming water.

浄化部66の浄化触媒はその活性温度領域よりもかなり高温に維持されると、劣化するおそれがある。この点について本実施形態によれば、浄化部66は蒸発部5の気化熱で冷却される。このため、浄化部66に収容されている担体および浄化触媒の過熱が抑えられ、担体および浄化触媒の長寿命化が図られる。なお改質水は液体であり、高い比熱をもつため、高い冷却能を有する。   If the purification catalyst of the purification unit 66 is maintained at a temperature considerably higher than its activation temperature region, there is a risk of deterioration. In this regard, according to the present embodiment, the purification unit 66 is cooled by the heat of vaporization of the evaporation unit 5. For this reason, overheating of the carrier and the purification catalyst accommodated in the purification unit 66 is suppressed, and the life of the carrier and the purification catalyst is extended. The reforming water is a liquid and has a high specific heat, and therefore has a high cooling capacity.

また本実施形態によれば、貯水部52に溜められる改質水56の水面56wの高さよりも、浄化部66は上方に配置されている。従って、高さ方向(矢印H方向)において、浄化部66および貯水部52は互いにずれており、浄化部66は貯水部52に重複しない。このため浄化部66の浄化触媒が貯水部52の液状の改質水の気化熱で直接急冷されることが抑制される。故に、浄化部66の全体のマイルドな冷却を蒸発部5により図りつつ、浄化部66を過剰に急冷させることが抑制されている。このため浄化部66の浄化触媒をこれの活性温度領域に維持させるのに有利となる。   Moreover, according to this embodiment, the purification | cleaning part 66 is arrange | positioned rather than the height of the water surface 56w of the reforming water 56 stored in the water storage part 52. FIG. Therefore, in the height direction (arrow H direction), the purification unit 66 and the water storage unit 52 are shifted from each other, and the purification unit 66 does not overlap the water storage unit 52. For this reason, the rapid cooling of the purification catalyst of the purification unit 66 by the heat of vaporization of the liquid reforming water of the water storage unit 52 is suppressed. Therefore, excessive cooling of the purification unit 66 is suppressed while the evaporation unit 5 performs mild cooling of the entire purification unit 66. For this reason, it is advantageous to maintain the purification catalyst of the purification unit 66 in the active temperature region.

但し、担体や浄化触媒の種類などよっては、貯水部52に溜められる改質水の高さと、浄化部66とを対応させても良い。すなわち、高さ方向において、浄化部66および貯水部52は互いに同程度の位置とし、浄化部66が貯水部52に重複する構造としても良い。この場合には、浄化部66の浄化触媒が貯水部52の液状の改質水の気化熱で直接冷却されるため、浄化部66の過熱抑制に貢献できる。なお、必要に応じて、浄化部66および蒸発部5を一体的に組み付けてユニット化した組付品とし、組付品を排気ガス通路6に対して着脱可能にしても良い。   However, the height of the reformed water stored in the water storage unit 52 may correspond to the purification unit 66 depending on the type of the carrier and the purification catalyst. That is, in the height direction, the purification unit 66 and the water storage unit 52 may be positioned at the same level, and the purification unit 66 may overlap the water storage unit 52. In this case, the purification catalyst of the purification unit 66 is directly cooled by the heat of vaporization of the liquid reforming water in the water storage unit 52, which can contribute to the suppression of overheating of the purification unit 66. Note that, if necessary, the purification unit 66 and the evaporation unit 5 may be integrated into a united assembly, and the assembly may be detachable from the exhaust gas passage 6.

(実施形態2)
図3は実施形態2を示す。本実施形態は実施形態1と基本的には同様の構成および同様の作用効果を有する。以下、異なる部分を中心として説明する。浄化部66の径方向(矢印DA方向)において外周側は蒸発部5の気化室50で冷却される。このため排気ガスの流れ方向における浄化部66の寸法をLとし、浄化部66の径寸法をDとするとき、L/Dが小さいと、浄化部66の径方向(矢印DA方向)において、浄化部66の外周部と中央域との温度のばらつきが増加するため、浄化効果の均一化のためには改善の余地がある。
(Embodiment 2)
FIG. 3 shows a second embodiment. This embodiment has basically the same configuration and the same operation and effect as the first embodiment. In the following, different parts will be mainly described. The outer peripheral side of the purification unit 66 in the radial direction (arrow DA direction) is cooled in the vaporization chamber 50 of the evaporation unit 5. For this reason, when the dimension of the purification part 66 in the exhaust gas flow direction is L and the diameter dimension of the purification part 66 is D, if L / D is small, the purification part 66 is purified in the radial direction (arrow DA direction). Since the variation in temperature between the outer peripheral portion and the central region of the portion 66 increases, there is room for improvement in order to make the purification effect uniform.

この点本実施形態によれば、図3に示すように、浄化部66の軸長寸法が増加されている。すなわち、浄化部66について、排気ガスの流れ方向の寸法Lが増加され、径Dが小さくされ、結果として、L/Dの値が1以上に増加され、例えば1.5以上、2以上、3以上、4以上に増加されている。このため浄化部66の径方向において外周部と中央域との温度のばらつきが抑制されている。この場合、径方向(矢印DA方向)における浄化効果の均一化に貢献できる。   In this regard, according to the present embodiment, as shown in FIG. 3, the axial length of the purifying unit 66 is increased. That is, for the purification unit 66, the dimension L in the exhaust gas flow direction is increased, the diameter D is decreased, and as a result, the value of L / D is increased to 1 or more, for example, 1.5 or more, 2 or more, 3 As mentioned above, it is increased to 4 or more. For this reason, the dispersion | variation in the temperature of an outer peripheral part and a center area in the radial direction of the purification | cleaning part 66 is suppressed. In this case, it can contribute to the uniform purification effect in the radial direction (arrow DA direction).

しかし上記したようにL/Dの値が増加されると、浄化部66の長さが長くなるため、浄化部66の上流領域66u(長さ方向の一端側)の温度に対して下流領域66d(長さ方向の他端側)の温度が高くなる傾向がある。浄化部66の浄化反応は酸化反応であり、発熱を伴うためである。この点本実施形態によれば、排気ガスは浄化部66に対して下向き(矢印A2,A3方向)に流れるのに対して、蒸発部5における改質水および/または水蒸気は上向き(矢印E方向,排気ガスの流れ方向と逆方向)に流れる。このため排気ガスの流れと、改質水および/または水蒸気の流れとは、互いに反対向きの対向流となる。このため蒸発部5においてできるだけ低温の改質水および/または水蒸気(蒸発部5の上流領域5u)が、浄化部66のうち相対的に高温となり易い下流領域66dに対面している。このため、浄化部66のうち相対的に高温となり易い下流領域66dの過熱を抑制させるのに有利となる。この意味において、下流領域66dの浄化触媒の長寿命化に貢献でき、浄化部66のうち排気ガスの流れ方向における温度のばらつきも低減される。なお、必要に応じて、浄化部66および蒸発部5を一体的に組み付けてユニット化した組付品とし、組付品を排気ガス通路6に対して着脱可能にしても良い。   However, as described above, when the value of L / D is increased, the length of the purification unit 66 becomes longer, so the downstream region 66d with respect to the temperature of the upstream region 66u (one end side in the length direction) of the purification unit 66. The temperature on the other end side in the length direction tends to increase. This is because the purification reaction of the purification unit 66 is an oxidation reaction and generates heat. In this regard, according to this embodiment, the exhaust gas flows downward (in the directions of arrows A2 and A3) with respect to the purification unit 66, whereas the reforming water and / or water vapor in the evaporation unit 5 is upward (in the direction of arrow E). , Flows in the direction opposite to the exhaust gas flow direction). For this reason, the flow of exhaust gas and the flow of reforming water and / or steam are counterflows in opposite directions. For this reason, as low as possible reformed water and / or water vapor (upstream region 5 u of the evaporation unit 5) in the evaporation unit 5 faces the downstream region 66 d of the purification unit 66 that tends to be relatively hot. For this reason, it becomes advantageous in suppressing the overheating of the downstream region 66d that tends to be relatively high in the purification unit 66. In this sense, it is possible to contribute to extending the life of the purification catalyst in the downstream region 66d, and the temperature variation in the exhaust gas flow direction in the purification unit 66 is also reduced. Note that, if necessary, the purification unit 66 and the evaporation unit 5 may be integrated into a united assembly, and the assembly may be detachable from the exhaust gas passage 6.

(実施形態3)
図4は実施形態3を示す。本実施形態は上記した実施形態と基本的には同様の構成および同様の作用効果を有する。以下、異なる部分を中心として説明する。蒸発部5の貯水部52は、第1貯水部52f、第1貯水部52fに連通する第2貯水部52sとを備えている。第1貯水部52fの改質水は、排気ガス通路6の排気ガスにより加熱される。第2貯水部52sと排気ガス通路6との間には空気断熱層で形成された断熱層52mが形成されている。このため、排気ガス通路6を流れる排気ガスの熱は第1貯水部52fの改質水に伝達されるものの、第2貯水部52sに直接的には伝達されない。故に、第2貯水部52fの改質水は予備的な水となる。故に、スタック2の発電条件が急激に変化したとしても、蒸発部5における水枯れは第2貯水部52sの改質水56により抑えられる。なお、断熱層52mは空気断熱層に限定されず、断熱材料で形成しても良い。なお、必要に応じて、浄化部66および蒸発部5を一体的に組み付けてユニット化した組付品とし、組付品を排気ガス通路6に対して着脱可能にしても良い。
(Embodiment 3)
FIG. 4 shows a third embodiment. This embodiment basically has the same configuration and the same operation and effect as the above-described embodiment. In the following, different parts will be mainly described. The water storage section 52 of the evaporation section 5 includes a first water storage section 52f and a second water storage section 52s communicating with the first water storage section 52f. The reformed water in the first water reservoir 52f is heated by the exhaust gas in the exhaust gas passage 6. Between the second water reservoir 52s and the exhaust gas passage 6, a heat insulating layer 52m formed of an air heat insulating layer is formed. For this reason, although the heat of the exhaust gas flowing through the exhaust gas passage 6 is transmitted to the reformed water in the first water reservoir 52f, it is not directly transmitted to the second water reservoir 52s. Therefore, the reforming water in the second water storage section 52f becomes preliminary water. Therefore, even if the power generation conditions of the stack 2 change suddenly, water drainage in the evaporation unit 5 is suppressed by the reformed water 56 of the second water storage unit 52s. The heat insulating layer 52m is not limited to the air heat insulating layer, and may be formed of a heat insulating material. Note that, if necessary, the purification unit 66 and the evaporation unit 5 may be integrated into a united assembly, and the assembly may be detachable from the exhaust gas passage 6.

(実施形態4)
図5は実施形態4を示す。本実施形態は上記した実施形態と基本的には同様の構成および同様の作用効果を有する。以下、異なる部分を中心として説明する。図5に示すように、高さ方向(矢印H方向)において、蒸発部5の貯水部52は、包囲壁部51を介して浄化部66に対向する位置に設けられている。すなわち、貯水部52および浄化部66は、包囲壁部51を介して互いに対向する位置に配置されている。このため浄化部66における浄化反応の発熱を速やかに貯水部52の液状の改質水56に伝達できる。このため改質水56の水蒸気化が促進されるばかりか、浄化部66の過熱を抑制させるにも貢献できる。よって浄化部66の担体および浄化触媒の熱劣化が効果的に抑制される。起動時において浄化部66が冷えすぎるときには、ヒータを設け、ヒータの発熱を浄化部66に伝熱させることにしても良い。起動時には貯水部52には改質水56が存在しない方が好ましい。なお浄化部66および蒸発部5を一体的に組み付けてユニット化した組付品とし、組付品を排気ガス通路6に対して着脱可能にしても良い。
(Embodiment 4)
FIG. 5 shows a fourth embodiment. This embodiment basically has the same configuration and the same operation and effect as the above-described embodiment. In the following, different parts will be mainly described. As shown in FIG. 5, in the height direction (arrow H direction), the water storage part 52 of the evaporation part 5 is provided at a position facing the purification part 66 through the surrounding wall part 51. That is, the water storage part 52 and the purification | cleaning part 66 are arrange | positioned in the position which mutually opposes via the surrounding wall part 51. FIG. Therefore, the heat generated by the purification reaction in the purification unit 66 can be quickly transmitted to the liquid reforming water 56 in the water storage unit 52. For this reason, not only the steaming of the reforming water 56 is promoted, but also it can contribute to suppressing the overheating of the purification unit 66. Therefore, the thermal deterioration of the carrier of the purification unit 66 and the purification catalyst is effectively suppressed. When the purification unit 66 is too cold at the time of start-up, a heater may be provided so that the heat generated by the heater is transferred to the purification unit 66. It is preferable that the reforming water 56 does not exist in the water storage section 52 at the time of startup. The purification unit 66 and the evaporation unit 5 may be integrated into a united assembly, and the assembly may be detachable from the exhaust gas passage 6.

(実施形態5)
図6は実施形態5を示す。本実施形態は上記した実施形態と基本的には同様の構成および同様の作用効果を有する。以下、異なる部分を中心として説明する。図6は、排気ガス通路6の通路部分64の一部を形成する通路形成部材600を示す。通路形成部材600はユニット化された組付品とされており、排気ガス通路6の通路部分64に対して着脱可能とされている。通路形成部材600は、排気ガスを通過させる通路603とをもつ金属を基材とする筒状の包囲壁部604と、通路603に同軸的に配置され浄化触媒を有するガス透過性を有する浄化部66と、筒状の包囲壁部604の外周部に同軸的に形成され筒形状の気化室50を形成する筒状の蒸発部5とを備えている。筒状の包囲壁部604は、上側の第1フランジ601(第1取付部)および下側の第2フランジ602(第1取付部)を有する。
(Embodiment 5)
FIG. 6 shows a fifth embodiment. This embodiment basically has the same configuration and the same operation and effect as the above-described embodiment. In the following, different parts will be mainly described. FIG. 6 shows a passage forming member 600 that forms part of the passage portion 64 of the exhaust gas passage 6. The passage forming member 600 is a unitized assembly and can be attached to and detached from the passage portion 64 of the exhaust gas passage 6. The passage forming member 600 has a cylindrical surrounding wall portion 604 made of a metal having a passage 603 for allowing exhaust gas to pass therethrough, and a gas permeable purification portion that is disposed coaxially with the passage 603 and has a purification catalyst. 66 and a cylindrical evaporation section 5 that is coaxially formed on the outer peripheral portion of the cylindrical surrounding wall section 604 and forms a cylindrical vaporization chamber 50. The cylindrical surrounding wall portion 604 has an upper first flange 601 (first attachment portion) and a lower second flange 602 (first attachment portion).

図6に示すように、気化室50の貯水部52が浄化部66に対向するように、貯水部52の高さ位置は浄化部66の高さ位置に重複されている。これにより発電運転時において、貯水部52の改質水56により浄化部66が効果的に冷却され、浄化部66の過熱が抑制される。浄化反応が発熱を伴うことを考慮すると、浄化部66における上流領域66uよりも下流領域66dは高温となる。本実施形態によれば、改質水56を溜める貯水部52は下流領域66dに対向しており、下流領域66dとほぼ同じ高さ位置とされている。このため、高温となりがちの下流領域66dの過熱が抑制される。   As shown in FIG. 6, the height position of the water storage section 52 is overlapped with the height position of the purification section 66 so that the water storage section 52 of the vaporization chamber 50 faces the purification section 66. Accordingly, during the power generation operation, the purification unit 66 is effectively cooled by the reforming water 56 of the water storage unit 52, and overheating of the purification unit 66 is suppressed. Considering that the purification reaction is accompanied by heat generation, the downstream region 66d of the purification unit 66 has a higher temperature than the upstream region 66u. According to the present embodiment, the water reservoir 52 that stores the reformed water 56 is opposed to the downstream region 66d, and is located at substantially the same height as the downstream region 66d. For this reason, overheating of the downstream region 66d, which tends to be high temperature, is suppressed.

筒状の包囲壁部604の外側の外壁59は、気化室50に連通すると共に改質水が気化室50に供給される給水ポート53と、気化室50に連通すると共に気化室50で発生された蒸気を吐出させる放出ポート55を有する。なお放出ポート55は給水ポート53の上方に位置するが、これに限定されるものではない。第1フランジ601は複数の第1取付孔631をもつ。第2フランジ602は複数の第2取付孔632をもつ。浄化部66をメンテナンスするために取り外すときには、第1取付孔631に挿入されている第1取付具641(単数のみ図示)を外すと共に、第2取付孔632に挿入されている第2取付具642(単数のみ図示)を外す。これにより浄化部66をもつ通路形成部材600を、排気ガス通路6の配管の相手フランジ690および相手フランジ695から外す。相手フランジ690はリング状のシール部691を有する。相手フランジ695はリング状のシール部696を有する。浄化部66が新品と交換またはメンテナンスされた後には、浄化部66は通路603に挿入される。浄化部66は、筒状の包囲壁部604の底部付近に突設されているストッパ66xに係合されて位置決めされる。   An outer wall 59 outside the cylindrical surrounding wall portion 604 communicates with the vaporizing chamber 50 and is supplied to the water supply port 53 through which reforming water is supplied to the vaporizing chamber 50, and is generated in the vaporizing chamber 50. And a discharge port 55 for discharging the steam. In addition, although the discharge port 55 is located above the water supply port 53, it is not limited to this. The first flange 601 has a plurality of first mounting holes 631. The second flange 602 has a plurality of second mounting holes 632. When removing the cleaning portion 66 for maintenance, the first attachment 641 (only one is shown) inserted into the first attachment hole 631 is removed and the second attachment 642 inserted into the second attachment hole 632 is removed. Remove (only one is shown). As a result, the passage forming member 600 having the purifying portion 66 is removed from the mating flange 690 and the mating flange 695 of the piping of the exhaust gas passage 6. The mating flange 690 has a ring-shaped seal portion 691. The mating flange 695 has a ring-shaped seal portion 696. After the purification unit 66 is replaced with a new one or maintained, the purification unit 66 is inserted into the passage 603. The purifying part 66 is positioned by being engaged with a stopper 66x protruding near the bottom of the cylindrical surrounding wall part 604.

この状態で、取付孔693および第1取付孔631に第1取付具641(単数のみ図示)を挿入させると共に、取付孔698および第2取付孔632に第2取付具642(単数のみ図示)を挿入させる。これにより浄化部66をもつ通路形成部材600の第1フランジ601を排気ガス通路6の配管の相手フランジ690に着脱可能に取り付けると共に、第2フランジ602を排気ガス通路6の配管の相手フランジ695に着脱可能に取り付ける。通路部分64には、伸縮可能な蛇腹部64kが形成されているため、通路形成部材600の着脱性が確保される。このように本実施形態によれば、浄化部66および蒸発部5を一体的に組み付けてユニット化した組付品とし、組付品を排気ガス通路6に対して着脱可能に取り付けることにしている。この場合、メンテナンスに有利である。   In this state, the first attachment 641 (only one is shown) is inserted into the attachment hole 693 and the first attachment hole 631, and the second attachment 642 (only one is shown) is inserted into the attachment hole 698 and the second attachment hole 632. Insert it. Thus, the first flange 601 of the passage forming member 600 having the purification section 66 is detachably attached to the mating flange 690 of the exhaust gas passage 6 and the second flange 602 is attached to the mating flange 695 of the exhaust gas passage 6. Removably attach. Since the path portion 64 is formed with an expandable / contractible bellows part 64k, the detachability of the path forming member 600 is ensured. As described above, according to the present embodiment, the purification unit 66 and the evaporation unit 5 are integrally assembled into a united product, and the product is detachably attached to the exhaust gas passage 6. . In this case, it is advantageous for maintenance.

図6に示すように、気化室50の上部は第1フランジ601に対向しており、下部は第2フランジ602に対向している。従って、気化室50は金属製のフランジ601,602を冷却できる。このため、フランジ601,602に保持されているシール材料で形成されているシール部691,696の過熱が抑制され、シール部691,696の耐久性が向上される。なお、径方向(矢印DA方向)において、気化室50はシール部691,696とほぼ同じ位置しているため、シール部691,696は効率よく冷却される。シール部691,696は第1フランジ601,602に保持されていても良い。本実施形態によれば、貯水部52の高さ位置は浄化部66の下流領域66dの位置に重複して、貯水部52は浄化部66に対向しているが、これに限らず、非対向でも良い。   As shown in FIG. 6, the upper portion of the vaporizing chamber 50 faces the first flange 601 and the lower portion faces the second flange 602. Therefore, the vaporizing chamber 50 can cool the metal flanges 601 and 602. For this reason, overheating of the seal portions 691 and 696 formed of the seal material held by the flanges 601 and 602 is suppressed, and the durability of the seal portions 691 and 696 is improved. In the radial direction (arrow DA direction), since the vaporizing chamber 50 is located at substantially the same position as the seal portions 691 and 696, the seal portions 691 and 696 are efficiently cooled. The seal portions 691 and 696 may be held by the first flanges 601 and 602. According to the present embodiment, the height position of the water storage section 52 overlaps with the position of the downstream region 66d of the purification section 66, and the water storage section 52 faces the purification section 66, but this is not restrictive. But it ’s okay.

(実施形態6)
図7は実施形態6を示す。本実施形態は上記した実施形態5と基本的には同様の構成および同様の作用効果を有する。気化室50と浄化部66との間には、壁66tmで仕切られた断熱層66tが形成されている。壁66tmおよび断熱層66tは浄化部66の外周を覆うように同軸的に筒状に設けられており、空気断熱層とされているが、石綿、ガラス繊維、セラミックス等の断熱材料で形成されていても良い。例えば、浄化部66に保持されている浄化触媒の活性温度領域が比較的高めであるとき等には、スタックの発電運転において、気化室50の改質水および/または水蒸気で浄化部66を冷却させつつも、急冷させるよりも、マイルドに冷却させた方が好ましいことがある。断熱層66tは浄化部66をマイルドに冷却させるのに有利となる。
(Embodiment 6)
FIG. 7 shows a sixth embodiment. The present embodiment basically has the same configuration and the same function and effect as the fifth embodiment described above. A heat insulating layer 66t partitioned by a wall 66tm is formed between the vaporizing chamber 50 and the purification unit 66. The wall 66tm and the heat insulating layer 66t are coaxially provided so as to cover the outer periphery of the purification unit 66 and are an air heat insulating layer, but are formed of a heat insulating material such as asbestos, glass fiber, ceramics, and the like. May be. For example, when the active temperature region of the purification catalyst held in the purification unit 66 is relatively high, the purification unit 66 is cooled with the reforming water and / or water vapor in the vaporization chamber 50 in the power generation operation of the stack. In some cases, however, it is preferable to cool gently rather than quench. The heat insulating layer 66t is advantageous for cooling the purification part 66 mildly.

(実施形態7)
図8は実施形態7を示す。本実施形態は上記した実施形態と基本的には同様の構成および同様の作用効果を有する。水蒸気通路57の少なくとも一部57eは、燃料電池装置1の内部に形成されている排気ガス通路6に伝熱可能に隣設されている。水蒸気通路57はカソードガス通路7から離間させることが好ましい。このため水蒸気通路57を流れて改質部4の入口ポート4iに向かう水蒸気を、排気ガス通路6の排気ガスにより加熱でき、改質部4の改質効率を向上させるのに有利となる。更に、水蒸気通路57を流れて改質部4の入口ポート4iに向かう水蒸気が冷却されて凝縮することが抑制され、液状の凝縮水が改質部4に供給されることが抑制される。
(Embodiment 7)
FIG. 8 shows a seventh embodiment. This embodiment basically has the same configuration and the same operation and effect as the above-described embodiment. At least a portion 57e of the water vapor passage 57 is adjacent to the exhaust gas passage 6 formed inside the fuel cell device 1 so that heat can be transferred. The water vapor passage 57 is preferably separated from the cathode gas passage 7. For this reason, the water vapor flowing through the water vapor passage 57 toward the inlet port 4i of the reforming section 4 can be heated by the exhaust gas in the exhaust gas passage 6, which is advantageous in improving the reforming efficiency of the reforming section 4. Further, the water vapor flowing through the water vapor passage 57 toward the inlet port 4 i of the reforming unit 4 is suppressed from being cooled and condensed, and liquid condensed water is prevented from being supplied to the reforming unit 4.

(その他)
本発明は上記し且つ図面に示した実施形態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。燃料電池装置1の構造は図面に示した構造に限定されるものではない。スタック2は、カソードガス通路7の第3通路73を挟むように2列に設けられているが、これに限らず、1列でも、3列でも、4列でも良い。スタックは平板のアノード、カソードを組み付けて形成された積層構造であるが、これに限らず、アノード、電解質およびカソードをロール状に巻回したチューブ型でも良い。上記したポンプはコンプレッサ、ファンとしても良い。燃料原料はガス状でも液状でも良い。本明細書の記載から次の技術的思想も把握できる。
(Other)
The present invention is not limited only to the embodiment described above and shown in the drawings, and can be implemented with appropriate modifications within a range not departing from the gist. The structure of the fuel cell device 1 is not limited to the structure shown in the drawings. The stack 2 is provided in two rows so as to sandwich the third passage 73 of the cathode gas passage 7, but is not limited thereto, and may be one row, three rows, or four rows. The stack has a laminated structure formed by assembling flat anodes and cathodes. However, the stack is not limited thereto, and may be a tube type in which the anode, the electrolyte, and the cathode are wound in a roll shape. The pump described above may be a compressor or a fan. The fuel material may be gaseous or liquid. The following technical idea can also be grasped from the description of this specification.

[付記項1]改質水を気化させて水蒸気を生成させる蒸発部と、前記蒸発部で生成された水蒸気で燃料原料を改質させてアノードガスを生成させる改質部と、前記改質部で生成された前記アノードガスとカソードガスとで発電する固体酸化物形の燃料電池と、前記燃料電池の発電運転に伴って発生する排気ガスを排出させる排気ガス通路と、とを具備しており、前記蒸発部は、前記排気ガス通路を流れる排気ガスの排熱を受熱可能に設けられた水蒸気生成用気化室を有する燃料電池システム。排気ガスの排熱で蒸発部を働かせることができる。   [Additional Item 1] An evaporation unit that vaporizes reformed water to generate water vapor, a reforming unit that reforms a fuel material with the water vapor generated in the evaporation unit to generate anode gas, and the reforming unit A solid oxide fuel cell that generates electric power with the anode gas and the cathode gas generated in step 1, and an exhaust gas passage that discharges exhaust gas generated during the power generation operation of the fuel cell. The evaporating section has a water vapor generating vaporization chamber provided to receive the exhaust heat of the exhaust gas flowing through the exhaust gas passage. The evaporation section can be operated by exhaust heat of the exhaust gas.

[付記項2]付記項1において、前記排気ガス通路を流れる前記排気ガスに含まれる環境影響成分を低減させて前記排気ガスを浄化させる浄化触媒を有する浄化部が前記排気ガス通路に設けられている燃料電池システム。浄化部の浄化反応の発熱を蒸発部に伝達させることができる。   [Additional Item 2] In Additional Item 1, a purification unit having a purification catalyst for purifying the exhaust gas by reducing an environmental influence component contained in the exhaust gas flowing through the exhaust gas passage is provided in the exhaust gas passage. The fuel cell system. The heat generated by the purification reaction of the purification unit can be transmitted to the evaporation unit.

本発明は例えば定置用、車両用、電子機器用、電気機器用の燃料電池システムに利用することができる。   The present invention can be used in, for example, fuel cell systems for stationary use, vehicles, electronic equipment, and electrical equipment.

1は燃料電池装置、2はスタック、20は燃料電池セル、21はアノード、22はカソード、3は殻体、30は発電室、4は改質部、27は燃焼部、28は燃焼火炎、40は改質水系、41は水精製器、413改質水供給通路、44は改質水ポンプ、42は改質水タンク、5は蒸発部、50は気化室、51は包囲壁部、52は貯水部、57は水蒸気通路、95はカソードガス供給系、96はカソードガス供給通路、97はカソードガスポンプ、8は貯湯系、80は貯湯タンク、82は貯湯ポンプ(水搬送源)、83は貯湯用熱交換器、6は排気ガス通路、63は合流通路、64は通路部分、66は浄化部、67は流路絞り部、7はカソードガス通路、81は第1断熱層、82は第2断熱層を示す。   1 is a fuel cell device, 2 is a stack, 20 is a fuel cell, 21 is an anode, 22 is a cathode, 3 is a shell, 30 is a power generation chamber, 4 is a reforming unit, 27 is a combustion unit, 28 is a combustion flame, 40 is a reforming water system, 41 is a water purifier, 413 reforming water supply passage, 44 is a reforming water pump, 42 is a reforming water tank, 5 is an evaporating section, 50 is a vaporizing chamber, 51 is a surrounding wall section, 52 Is a water storage section, 57 is a water vapor passage, 95 is a cathode gas supply system, 96 is a cathode gas supply passage, 97 is a cathode gas pump, 8 is a hot water storage system, 80 is a hot water storage tank, 82 is a hot water storage pump (water transport source), 83 is A heat exchanger for hot water storage, 6 is an exhaust gas passage, 63 is a confluence passage, 64 is a passage portion, 66 is a purification portion, 67 is a flow passage restriction portion, 7 is a cathode gas passage, 81 is a first heat insulating layer, and 82 is a first passage 2 shows a heat insulation layer.

Claims (7)

改質水を気化させて水蒸気を生成させる蒸発部と、前記蒸発部で生成された水蒸気で燃料原料を改質させてアノードガスを生成させる改質部と、前記アノードガスとカソードガスとで発電する固体酸化物形の燃料電池と、前記燃料電池の発電運転に伴って発生する排気ガスを排出させる排気ガス通路と、前記排気ガス通路に設けられ前記排気ガス通路を流れる前記排気ガスに含まれる環境影響成分を低減させて前記排気ガスを浄化させる浄化触媒を有する浄化部とを具備しており、
前記蒸発部は、前記排気ガス通路を流れる排気ガスの排熱および前記浄化触媒の反応熱を受熱可能に設けられた水蒸気生成用気化室を有する燃料電池システム。
Electric power is generated by an evaporator that vaporizes reformed water to generate water vapor, a reformer that reforms a fuel material with water vapor generated in the evaporator and generates anode gas, and the anode gas and cathode gas Included in the solid oxide fuel cell, an exhaust gas passage for exhausting exhaust gas generated during power generation operation of the fuel cell, and the exhaust gas provided in the exhaust gas passage and flowing through the exhaust gas passage A purification unit having a purification catalyst for purifying the exhaust gas by reducing environmental impact components,
The evaporating unit includes a vapor generation chamber for generating water vapor provided to receive exhaust heat of exhaust gas flowing through the exhaust gas passage and reaction heat of the purification catalyst.
請求項1において、前記燃料電池と前記蒸発部との間には断熱層が設けられており、前記断熱層は、前記燃料電池と前記蒸発部との間における断熱性を高めることにより、前記蒸発部の気化熱が前記燃料電池に与える影響を抑制させる断熱材料を基材とする燃料電池システム。   In Claim 1, the heat insulation layer is provided between the said fuel cell and the said evaporation part, and the said heat insulation layer improves the heat insulation between the said fuel cell and the said evaporation part, and the said evaporation. The fuel cell system which uses as a base material the heat insulation material which suppresses the influence which the vaporization heat of a part gives to the said fuel cell. 請求項1または2において、前記蒸発部は、前記気化室に連通すると共に液状の改質水を溜める貯水部をもち、前記貯水部は前記浄化部から熱を奪うように前記浄化部と対向している燃料電池システム。   3. The evaporation unit according to claim 1, wherein the evaporation unit includes a water storage unit that communicates with the vaporization chamber and stores liquid reforming water, and the water storage unit faces the purification unit so as to remove heat from the purification unit. Fuel cell system. 請求項3において、前記排気ガス通路の通路部分は、前記浄化部の下流に位置し且つ流路断面積を前記浄化部の上流の流路断面積よりも小さくした流路絞り部をもち、前記貯水部の貯水断面積は前記流路絞り部により増加されている燃料電池システム。   In Claim 3, the passage portion of the exhaust gas passage has a flow passage restriction portion that is located downstream of the purification portion and has a flow passage cross-sectional area smaller than a flow passage cross-sectional area upstream of the purification portion, The fuel cell system in which the water storage cross-sectional area of the water storage section is increased by the flow path restricting section. 請求項1〜4のうちの一項において、貯湯系が設けられており、前記貯湯系は、前記貯湯タンクと、前記貯湯タンクの水を循環させる循環通路と、前記循環通路の水を循環させる水搬送源と、前記循環通路の水と前記排気ガス通路の前記排気ガスとを熱交換させて前記循環通路の前記水を加熱させる前記貯湯用熱交換器とを有しており、
前記蒸発部は前記貯湯用熱交換器と前記燃料電池との間に配置されている燃料電池システム。
5. The hot water storage system according to claim 1, wherein the hot water storage system circulates the hot water storage tank, a circulation passage for circulating water in the hot water storage tank, and water in the circulation passage. A water transfer source, and the hot water storage heat exchanger that heats the water in the circulation passage by exchanging heat between the water in the circulation passage and the exhaust gas in the exhaust gas passage,
The evaporation unit is a fuel cell system arranged between the hot water storage heat exchanger and the fuel cell.
請求項1〜5のうちの一項において、前記排気ガス通路の前記通路部分は、前記排気ガス通路に対して着脱可能な通路形成部材を有しており、前記通路形成部材は、排気ガスを通過させる通路とをもつ筒体と、前記通路に配置され前記浄化触媒を有するガス透過性をもつ前記浄化部と、前記筒体に隣設され前記気化室を形成する前記蒸発部とを備えている燃料電池システム。   6. The passage portion of the exhaust gas passage according to claim 1, wherein the passage portion of the exhaust gas passage has a passage forming member that can be attached to and detached from the exhaust gas passage. A cylinder having a passage to be passed through, the purification unit having gas permeability disposed in the passage and having the purification catalyst, and the evaporation unit which is adjacent to the cylinder and forms the vaporization chamber. The fuel cell system. 請求項1〜6のうちの一項において、前記気化室と前記浄化部との間には断熱層が配置されている燃料電池システム。   The fuel cell system according to claim 1, wherein a heat insulating layer is disposed between the vaporization chamber and the purification unit.
JP2009083336A 2009-03-30 2009-03-30 Fuel cell system Active JP5705414B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2009083336A JP5705414B2 (en) 2009-03-30 2009-03-30 Fuel cell system

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2009083336A JP5705414B2 (en) 2009-03-30 2009-03-30 Fuel cell system

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2010238446A true JP2010238446A (en) 2010-10-21
JP5705414B2 JP5705414B2 (en) 2015-04-22

Family

ID=43092611

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2009083336A Active JP5705414B2 (en) 2009-03-30 2009-03-30 Fuel cell system

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP5705414B2 (en)

Cited By (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2012137931A1 (en) * 2011-04-06 2012-10-11 Jx日鉱日石エネルギー株式会社 Fuel cell module
WO2012137934A1 (en) * 2011-04-06 2012-10-11 Jx日鉱日石エネルギー株式会社 Fuel cell module
KR20120114982A (en) * 2011-04-08 2012-10-17 대우조선해양 주식회사 Fuel cell system for ship
JP2013178923A (en) * 2012-02-28 2013-09-09 Osaka Gas Co Ltd Fuel cell system
JP2013181651A (en) * 2012-03-05 2013-09-12 Aisin Seiki Co Ltd Duct connection device
JP2013217509A (en) * 2012-04-04 2013-10-24 Dainichi Co Ltd Cogeneration system
JP2015018750A (en) * 2013-07-12 2015-01-29 Toto株式会社 Solid oxide fuel cell device
JP2015225830A (en) * 2014-05-30 2015-12-14 Toto株式会社 Fuel battery module
JP2016143647A (en) * 2015-02-05 2016-08-08 本田技研工業株式会社 Fuel battery module
JP2017183135A (en) * 2016-03-31 2017-10-05 Toto株式会社 Solid oxide fuel cell device
JP2018133169A (en) * 2017-02-14 2018-08-23 東京瓦斯株式会社 Fuel cell system
JP2020092096A (en) * 2020-02-18 2020-06-11 森村Sofcテクノロジー株式会社 Solid oxide fuel cell device

Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001135331A (en) * 1999-11-05 2001-05-18 Honda Motor Co Ltd Fuel evaporator
JP2004149407A (en) * 2002-10-10 2004-05-27 Matsushita Electric Ind Co Ltd Hydrogen generating apparatus and power generating apparatus using the same
JP2004164976A (en) * 2002-11-12 2004-06-10 Matsushita Electric Ind Co Ltd Reformer and reforming method
JP2004309031A (en) * 2003-04-08 2004-11-04 Honda Motor Co Ltd Heat exchanger and evaporator
JP2005353348A (en) * 2004-06-09 2005-12-22 Aisin Seiki Co Ltd Fuel cell system
JP2006086053A (en) * 2004-09-17 2006-03-30 Mitsubishi Materials Corp Solid oxide fuel cell
JP2006147517A (en) * 2004-10-22 2006-06-08 Tokyo Gas Co Ltd Power generating device
JP2007059212A (en) * 2005-08-24 2007-03-08 Toshiba Fuel Cell Power Systems Corp Fuel cell power generating system and heat exchanger built-in type catalyst combustion device
JP2007080761A (en) * 2005-09-16 2007-03-29 Mitsubishi Materials Corp Fuel cell and its starting method
JP2008287959A (en) * 2007-05-16 2008-11-27 Nippon Oil Corp Indirect internal reform type high-temperature type fuel cell
JP2009037871A (en) * 2007-08-01 2009-02-19 Honda Motor Co Ltd Fuel cell system and its operation method

Patent Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001135331A (en) * 1999-11-05 2001-05-18 Honda Motor Co Ltd Fuel evaporator
JP2004149407A (en) * 2002-10-10 2004-05-27 Matsushita Electric Ind Co Ltd Hydrogen generating apparatus and power generating apparatus using the same
JP2004164976A (en) * 2002-11-12 2004-06-10 Matsushita Electric Ind Co Ltd Reformer and reforming method
JP2004309031A (en) * 2003-04-08 2004-11-04 Honda Motor Co Ltd Heat exchanger and evaporator
JP2005353348A (en) * 2004-06-09 2005-12-22 Aisin Seiki Co Ltd Fuel cell system
JP2006086053A (en) * 2004-09-17 2006-03-30 Mitsubishi Materials Corp Solid oxide fuel cell
JP2006147517A (en) * 2004-10-22 2006-06-08 Tokyo Gas Co Ltd Power generating device
JP2007059212A (en) * 2005-08-24 2007-03-08 Toshiba Fuel Cell Power Systems Corp Fuel cell power generating system and heat exchanger built-in type catalyst combustion device
JP2007080761A (en) * 2005-09-16 2007-03-29 Mitsubishi Materials Corp Fuel cell and its starting method
JP2008287959A (en) * 2007-05-16 2008-11-27 Nippon Oil Corp Indirect internal reform type high-temperature type fuel cell
JP2009037871A (en) * 2007-08-01 2009-02-19 Honda Motor Co Ltd Fuel cell system and its operation method

Cited By (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2696417A4 (en) * 2011-04-06 2014-12-10 Jx Nippon Oil & Energy Corp Fuel cell module
WO2012137934A1 (en) * 2011-04-06 2012-10-11 Jx日鉱日石エネルギー株式会社 Fuel cell module
JP2012221659A (en) * 2011-04-06 2012-11-12 Jx Nippon Oil & Energy Corp Fuel cell module
WO2012137931A1 (en) * 2011-04-06 2012-10-11 Jx日鉱日石エネルギー株式会社 Fuel cell module
JP6030547B2 (en) * 2011-04-06 2016-11-24 京セラ株式会社 Fuel cell module
CN103460478A (en) * 2011-04-06 2013-12-18 吉坤日矿日石能源株式会社 Fuel cell module
EP2696417A1 (en) * 2011-04-06 2014-02-12 JX Nippon Oil & Energy Corporation Fuel cell module
KR20120114982A (en) * 2011-04-08 2012-10-17 대우조선해양 주식회사 Fuel cell system for ship
KR101956240B1 (en) * 2011-04-08 2019-03-11 대우조선해양 주식회사 Fuel cell system for ship
JP2013178923A (en) * 2012-02-28 2013-09-09 Osaka Gas Co Ltd Fuel cell system
JP2013181651A (en) * 2012-03-05 2013-09-12 Aisin Seiki Co Ltd Duct connection device
JP2013217509A (en) * 2012-04-04 2013-10-24 Dainichi Co Ltd Cogeneration system
JP2015018750A (en) * 2013-07-12 2015-01-29 Toto株式会社 Solid oxide fuel cell device
JP2015225830A (en) * 2014-05-30 2015-12-14 Toto株式会社 Fuel battery module
JP2016143647A (en) * 2015-02-05 2016-08-08 本田技研工業株式会社 Fuel battery module
JP2017183135A (en) * 2016-03-31 2017-10-05 Toto株式会社 Solid oxide fuel cell device
JP2018133169A (en) * 2017-02-14 2018-08-23 東京瓦斯株式会社 Fuel cell system
JP2020092096A (en) * 2020-02-18 2020-06-11 森村Sofcテクノロジー株式会社 Solid oxide fuel cell device

Also Published As

Publication number Publication date
JP5705414B2 (en) 2015-04-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5705414B2 (en) Fuel cell system
JP4906242B2 (en) How to shut down the fuel cell
US20100261074A1 (en) Fuel processor for fuel cell systems
JP2006302881A (en) Fuel cell assembly
JP5851863B2 (en) Fuel cell module
JP2009099437A (en) Fuel cell module
JP2010238444A (en) Fuel battery device
JP2008159362A (en) Solid oxide fuel cell system
JP4942952B2 (en) Operation method of high temperature fuel cell
JP5476392B2 (en) Fuel cell system
JP2005317405A (en) Operation method of fuel cell structure
JPWO2009096291A1 (en) Fuel cell module and fuel cell device
JP4745618B2 (en) Operation method of fuel cell structure
JP6280470B2 (en) Fuel cell module
JP5312224B2 (en) Fuel cell device
JP2012233609A (en) Hot water storage tank for fuel cell, and power generation system
JP2010238416A (en) Fuel cell system
JP2007080761A (en) Fuel cell and its starting method
JP2005213133A (en) Reforming device and fuel cell system
JP2013178923A (en) Fuel cell system
JP5435191B2 (en) Fuel cell module and fuel cell including the same
JP5700978B2 (en) Cell stack device, fuel cell module and fuel cell device
JP4045196B2 (en) Catalytic combustion burner and fuel cell system
JP2014022230A (en) Solid oxide fuel cell device
US10790522B2 (en) Fuel cell module

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20120323

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20130719

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20130723

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20130913

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20140107

A711 Notification of change in applicant

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A711

Effective date: 20140325

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20140327

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A821

Effective date: 20140325

A911 Transfer to examiner for re-examination before appeal (zenchi)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A911

Effective date: 20140422

A912 Re-examination (zenchi) completed and case transferred to appeal board

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A912

Effective date: 20140516

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20150114

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20150225

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 5705414

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150