JP2015210861A - Fuel battery system - Google Patents

Fuel battery system Download PDF

Info

Publication number
JP2015210861A
JP2015210861A JP2014090035A JP2014090035A JP2015210861A JP 2015210861 A JP2015210861 A JP 2015210861A JP 2014090035 A JP2014090035 A JP 2014090035A JP 2014090035 A JP2014090035 A JP 2014090035A JP 2015210861 A JP2015210861 A JP 2015210861A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
gas
fuel cell
flow path
housing
gas flow
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.)
Pending
Application number
JP2014090035A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
森田 純司
Junji Morita
純司 森田
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.)
Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Original Assignee
Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
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 Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd filed Critical Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Priority to JP2014090035A priority Critical patent/JP2015210861A/en
Publication of JP2015210861A publication Critical patent/JP2015210861A/en
Pending legal-status Critical Current

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

Landscapes

  • Fuel Cell (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a fuel battery system that can more effectively utilize heat of exhaust gas from a fuel battery unit as compared with prior arts.SOLUTION: A fuel battery system 100 has a fuel battery unit 103 having a fuel battery 101, a first gas flow passage through which exhaust gas discharged from the fuel battery unit 103 flows, a second gas flow passage 105 through which oxygen-containing gas supplied to the fuel battery unit 103 flows, a housing 106 in which the fuel battery unit 103, the first gas flow passage 104 and a second gas flow passage 105 are mounted, a ventilator 107 for ventilating the inside of the housing, a gas inlet 109 provided to the housing 106, and an exhaust port 110 which is provided to the housing 106 and discharges exhaust gas. The first gas flow passage 104 is disposed above the flow of ventilated gas occurring in the housing when the ventilator 107 operates, and at least a part of the ventilated gas passing through the first gas flow passage 104 flows into the second gas flow passage 105.

Description

本発明は燃料電池システムに関する。   The present invention relates to a fuel cell system.

燃料電池システムは水素含有ガスと酸素含有ガスを用いて発電する。例えば、固体酸化物形燃料電池システムでは、燃料電池ユニットは、発電部である燃料電池を備える。そして、燃料電池ユニットは、水素と酸素を燃料電池の発電に用い、燃料電池のアノードオフガスの燃焼熱を燃料電池の加熱に用いる。そして、燃料電池の発電反応を効率良く行うため、燃料電池ユニットは高温(例えば、600℃−800℃)で動作される。   The fuel cell system generates power using a hydrogen-containing gas and an oxygen-containing gas. For example, in a solid oxide fuel cell system, the fuel cell unit includes a fuel cell that is a power generation unit. The fuel cell unit uses hydrogen and oxygen for power generation of the fuel cell, and uses combustion heat of the anode off-gas of the fuel cell for heating the fuel cell. In order to efficiently perform the power generation reaction of the fuel cell, the fuel cell unit is operated at a high temperature (for example, 600 ° C. to 800 ° C.).

このように、燃料電池システムの高効率に運転するには、燃料電池を最適な温度に維持する必要がある。   Thus, in order to operate the fuel cell system with high efficiency, it is necessary to maintain the fuel cell at an optimum temperature.

しかし、発電に用いる空気は燃料電池システムの外部から取り入れるため、燃料電池システムの設置環境温度(常温)とほぼ同等であり、そのまま供給されると燃料電池の温度が低下し、燃料電池システムの効率が低下する。   However, since the air used for power generation is taken from the outside of the fuel cell system, it is almost the same as the installation environment temperature (normal temperature) of the fuel cell system, and if supplied as it is, the temperature of the fuel cell decreases, and the efficiency of the fuel cell system Decreases.

そこで、上記の影響を抑える手段として、燃料電池ユニットの放熱を利用して空気の温度を上げた後、燃料電池ユニットに空気を供給する技術が提案されている(例えば、特許文献1)。   Therefore, as a means for suppressing the above-described effect, a technique has been proposed in which air is supplied to the fuel cell unit after raising the temperature of the air by using heat radiation of the fuel cell unit (for example, Patent Document 1).

特開2007−207441号公報JP 2007-207441 A

しかし、特許文献1では、燃料電池ユニットからの排ガスの熱を有効に利用する点については検討されていない。   However, in patent document 1, the point which utilizes the heat | fever of the waste gas from a fuel cell unit effectively is not examined.

本発明の一態様(aspect)は、このような事情に鑑みてなされたものであり、従来に比べ、燃料電池ユニットからの排ガスの熱を有効に利用し得る燃料電池システムを提供することを目的とする。   An aspect of the present invention has been made in view of such circumstances, and an object of the present invention is to provide a fuel cell system that can effectively use the heat of exhaust gas from a fuel cell unit as compared with the prior art. And

本発明の一態様の燃料電池システムは、燃料電池を備える燃料電池ユニットと、前記燃料電池ユニットから排出される排ガスが流れる第1ガス流路と、前記燃料電池ユニットに供給される酸素含有ガスが流れる第2ガス流路と、前記燃料電池ユニットと前記第1ガス流路と第2ガス流路とを収納する筐体と、前記筐体内を換気する換気器と、前記筐体に設けられた給気口と、前記筐体に設けられ、前記排ガスが排出する排気口と、を備え、前記第1ガス流路が、前記換気器を動作しているときに前記筐体内に生じる換気ガスの流れ上に配置されるとともに、前記第1ガス流路を通過した前記換気ガスの少なくとも一部が前記第2ガス流路に流入するように構成されている。   A fuel cell system according to an aspect of the present invention includes a fuel cell unit including a fuel cell, a first gas passage through which exhaust gas discharged from the fuel cell unit flows, and an oxygen-containing gas supplied to the fuel cell unit. A second gas channel that flows; a housing that houses the fuel cell unit, the first gas channel, and the second gas channel; a ventilator that ventilates the interior of the housing; and the housing. An air supply port and an exhaust port provided in the housing for exhausting the exhaust gas, wherein the first gas flow path is configured to supply ventilation gas generated in the housing when the ventilator is operating. The ventilation gas that is disposed on the flow and that has passed through the first gas passage is configured to flow into the second gas passage.

本発明の一態様の燃料電池システムは、従来に比べ、燃料電池ユニットからの排ガスの熱を有効に利用し得る。   The fuel cell system of one embodiment of the present invention can effectively use the heat of the exhaust gas from the fuel cell unit as compared with the conventional one.

図1は、第1実施形態の燃料電池システムの一例を示す図である。FIG. 1 is a diagram illustrating an example of a fuel cell system according to the first embodiment. 図2は、第2実施形態の燃料電池システムの一例を示す図である。FIG. 2 is a diagram illustrating an example of a fuel cell system according to the second embodiment. 図3は、第2実施形態の燃料電池システムの一例を示す図である。FIG. 3 is a diagram illustrating an example of a fuel cell system according to the second embodiment. 図4は、第3実施形態の燃料電池システムの一例を示す図である。FIG. 4 is a diagram illustrating an example of a fuel cell system according to the third embodiment. 図5は、第4実施形態の燃料電池システムの一例を示す図である。FIG. 5 is a diagram illustrating an example of a fuel cell system according to the fourth embodiment.

(第1実施形態)
本発明者らは、燃料電池ユニットからの排ガスの熱を有効に利用する点については鋭意検討し、以下の知見を得た。
(First embodiment)
The present inventors diligently studied to effectively use the heat of exhaust gas from the fuel cell unit, and obtained the following knowledge.

上記特許文献1では、燃料電池ユニットの加熱に利用した後の排ガスをそのまま、システム外に放出している。つまり、燃料電池ユニットからの排ガスの熱が有効に利用されておらず、燃料電池システムの効率の向上が十分ではない。   In Patent Document 1, the exhaust gas after being used for heating the fuel cell unit is discharged out of the system as it is. That is, the heat of the exhaust gas from the fuel cell unit is not effectively used, and the efficiency of the fuel cell system is not sufficiently improved.

そこで、本実施形態の燃料電池システムは、燃料電池を備える燃料電池ユニットと、燃料電池ユニットから排出される排ガスが流れる第1ガス流路と、燃料電池ユニットに供給される酸素含有ガスが流れる第2ガス流路と、燃料電池ユニットと第1ガス流路と第2ガス流路とを収納する筐体と、筐体内を換気する換気器と、筐体に設けられた給気口と、筐体に設けられ、排ガスが排出する排気口と、を備え、第1ガス流路が、換気器を動作しているときに筐体内に生じる換気ガスの流れ上に配置されるとともに、第1ガス流路を通過した換気ガスの少なくとも一部が第2ガス流路に流入するように構成されている。   Therefore, the fuel cell system of the present embodiment includes a fuel cell unit including a fuel cell, a first gas passage through which exhaust gas discharged from the fuel cell unit flows, and an oxygen-containing gas supplied to the fuel cell unit. A housing containing the two gas passages, the fuel cell unit, the first gas passage and the second gas passage, a ventilator for ventilating the inside of the housing, an air supply port provided in the housing, The first gas flow path is disposed on the flow of the ventilation gas generated in the housing when the ventilator is operating, and the first gas is provided in the body. At least a part of the ventilation gas that has passed through the flow path is configured to flow into the second gas flow path.

かかる構成により、従来に比べ、燃料電池ユニットからの排ガスの熱を有効に利用し得る。具体的には、換気ガスが第1ガス流路を通過するとき、第1ガス流路内の排ガスの熱が換気ガスにより回収される。よって、かかる換気ガスが第2ガス流路に流入すると、燃料電池ユニットの発電に換気ガスを使用可能となり、燃料電池ユニットの発電において、排ガスの熱を有効に利用できる。   With this configuration, the heat of the exhaust gas from the fuel cell unit can be used more effectively than in the past. Specifically, when the ventilation gas passes through the first gas flow path, the heat of the exhaust gas in the first gas flow path is recovered by the ventilation gas. Therefore, when such ventilation gas flows into the second gas flow path, the ventilation gas can be used for power generation of the fuel cell unit, and the heat of the exhaust gas can be effectively used in power generation of the fuel cell unit.

[装置構成]
図1は、第1実施形態の燃料電池システムの一例を示す図である。
[Device configuration]
FIG. 1 is a diagram illustrating an example of a fuel cell system according to the first embodiment.

図1に示す例では、本実施形態の燃料電池システム100は、燃料電池ユニット103と、第1ガス流路104と、第2ガス流路105と、筐体106と、換気器107と、給気口109と、排気口110とを備える。   In the example shown in FIG. 1, the fuel cell system 100 of the present embodiment includes a fuel cell unit 103, a first gas flow path 104, a second gas flow path 105, a housing 106, a ventilator 107, A vent 109 and an exhaust 110 are provided.

燃料電池ユニット103は、燃料電池101を備える。燃料電池ユニット103は、原料を用いて改質反応により水素含有ガスを生成する改質器を備えてもよい。改質器を備えない場合は、水素含有ガスを貯蔵する容器、水素インフラ等の水素含有ガスの供給源から水素含有ガスが燃料電池ユニット103に供給される形態であってもよい。また、燃料電池101内で改質反応により水素含有ガスが生成される形態であってもよい。このような例として、内部改質形の固体酸化物燃料電池が挙げられる。なお、固体酸化物燃料電池の場合、改質反応及び燃料電池の運転温度が、高温(例えば、600℃−800℃)であるので、燃料電池ユニット103の周囲を断熱材で覆い、外部への熱放出を抑える構成を取ることが多い。また、燃料電池ユニット103は、燃料電池101の他、燃料電池ユニット103の内部の高温を利用して発電用の空気を加熱する空気加熱器を備えてもよい。   The fuel cell unit 103 includes a fuel cell 101. The fuel cell unit 103 may include a reformer that generates a hydrogen-containing gas by a reforming reaction using raw materials. When the reformer is not provided, the hydrogen-containing gas may be supplied to the fuel cell unit 103 from a hydrogen-containing gas supply source such as a hydrogen storage gas storage container or a hydrogen infrastructure. Alternatively, the hydrogen-containing gas may be generated by the reforming reaction in the fuel cell 101. As such an example, an internal reforming type solid oxide fuel cell can be mentioned. In the case of a solid oxide fuel cell, the reforming reaction and the operating temperature of the fuel cell are high temperatures (for example, 600 ° C.-800 ° C.), so the periphery of the fuel cell unit 103 is covered with a heat insulating material and exposed to the outside. In many cases, the heat release is reduced. In addition to the fuel cell 101, the fuel cell unit 103 may include an air heater that heats power generation air using the high temperature inside the fuel cell unit 103.

燃料電池ユニット103における改質反応は、いずれの形態であってもよい。例えば、改質反応として、水蒸気改質反応、オートサーマル反応又は部分酸化反応等が例示される。図1には示されていないが、各改質反応において必要となる機器は適宜設けられる。例えば、改質反応が水蒸気改質反応であれば、水蒸気を生成する蒸発器、及び蒸発器に水を供給する水供給器等が設けられる。改質反応が部分酸化、またはオートサーマル反応であれば、更に、空気を供給する空気供給器が設けられる。   The reforming reaction in the fuel cell unit 103 may take any form. For example, steam reforming reaction, autothermal reaction, partial oxidation reaction, etc. are illustrated as reforming reaction. Although not shown in FIG. 1, equipment required for each reforming reaction is provided as appropriate. For example, if the reforming reaction is a steam reforming reaction, an evaporator that generates steam and a water supply unit that supplies water to the evaporator are provided. If the reforming reaction is partial oxidation or autothermal reaction, an air supply device for supplying air is further provided.

なお、原料は、メタンを主成分とする都市ガス、天然ガス又はLPG等の少なくとも炭素及び水素から構成される有機化合物を含む。この原料を改質反応に使用する際は、付臭剤として使用される硫黄化合物を除去して用いる。よって、燃料電池システム100は、一般的に、原料中の硫黄化合物を除去する脱硫器(図示せず)備える。   In addition, a raw material contains the organic compound comprised from carbon and hydrogen at least, such as city gas which has methane as a main component, natural gas, or LPG. When this raw material is used for the reforming reaction, the sulfur compound used as an odorant is removed and used. Therefore, the fuel cell system 100 generally includes a desulfurizer (not shown) that removes sulfur compounds in the raw material.

燃料電池ユニット103の燃料電池101は、いずれの種類であっても構わない。燃料電池101として、例えば、高分子電解質形燃料電池、固体酸化物形燃料電池、及び燐酸形燃料電池等を例示できる。また、燃料電池101を構成するセルの構造も、いずれの種類であっても構わない。セルの構造として、例えば、平板型、円筒型、又は円筒平板型等が例示される。   The fuel cell 101 of the fuel cell unit 103 may be any type. Examples of the fuel cell 101 include a polymer electrolyte fuel cell, a solid oxide fuel cell, and a phosphoric acid fuel cell. Moreover, the structure of the cells constituting the fuel cell 101 may be any type. Examples of the cell structure include a flat plate type, a cylindrical type, and a cylindrical flat plate type.

以上により、燃料電池ユニット103の燃料電池101は、水素含有ガスを用いて発電できる。   As described above, the fuel cell 101 of the fuel cell unit 103 can generate power using the hydrogen-containing gas.

第1ガス流路104は、燃料電池ユニット103から排出される排ガスが流れる。排ガスは、アノードオフガスを燃焼した燃焼排ガス、アノードオフガス、及びカソードオフガスの少なくともいずれか一つとなる。排ガスが燃焼排ガスであるとき、燃料電池ユニット103は、燃焼器を備える。   The exhaust gas discharged from the fuel cell unit 103 flows through the first gas flow path 104. The exhaust gas is at least one of a combustion exhaust gas obtained by burning the anode off gas, an anode off gas, and a cathode off gas. When the exhaust gas is combustion exhaust gas, the fuel cell unit 103 includes a combustor.

なお、第1ガス流路104に燃焼排ガスが流れる場合、燃焼排ガスの温度が高温(例えば、200℃−300℃)であること、及び、燃焼排ガスが酸性ガスであることから、第1ガス流路104を形成する流路部材は、耐熱性及び耐食性を備える材料で構成する方がよい。本流路部材の材料として、例えば、ステンレススチール等の金属材料等が例示される。   In addition, when combustion exhaust gas flows into the 1st gas flow path 104, since the temperature of combustion exhaust gas is high temperature (for example, 200 degreeC-300 degreeC) and combustion exhaust gas is acidic gas, 1st gas flow The flow path member forming the path 104 is preferably composed of a material having heat resistance and corrosion resistance. Examples of the material of the flow path member include metal materials such as stainless steel.

第2ガス流路105は、燃料電池ユニット103に供給される酸素含有ガスが流れる。酸素含有ガスとして、例えば、空気が例示される。これにより、燃料電池ユニット103の燃料電池101は、酸素含有ガスを用いて発電できる。   The oxygen-containing gas supplied to the fuel cell unit 103 flows through the second gas channel 105. For example, air is exemplified as the oxygen-containing gas. Thereby, the fuel cell 101 of the fuel cell unit 103 can generate power using the oxygen-containing gas.

なお、第2ガス流路105を形成する流路部材は、100℃程度の耐熱性の材料で構成できる。本流路部材の材料として、例えば、ステンレススチールの金属材料、又はポリエチレン、シリコーン、又はフッ素等の樹脂材料等が例示される。   The channel member forming the second gas channel 105 can be made of a heat resistant material of about 100 ° C. Examples of the material of the flow path member include a stainless steel metal material or a resin material such as polyethylene, silicone, or fluorine.

筐体106は、燃料電池ユニット103と第1ガス流路104と第2ガス流路105とを収納する。
筐体106は、燃料電池システム100を外部環境と隔離する部材である。よって、筐体106は、剛性及び耐食性を備える材料で構成する方がよい。筐体106の材料として、例えば、ステンレススチール等の金属材料等が例示される。なお、筐体106の内面に、断熱材を配置しても構わない。
The housing 106 accommodates the fuel cell unit 103, the first gas channel 104, and the second gas channel 105.
The housing 106 is a member that isolates the fuel cell system 100 from the external environment. Therefore, the housing 106 is preferably made of a material having rigidity and corrosion resistance. Examples of the material of the housing 106 include metal materials such as stainless steel. Note that a heat insulating material may be disposed on the inner surface of the housing 106.

換気器107は、筐体106内を換気する。換気器107は、筐体106内を換気できれば、いかなる構成であっても構わない。具体的には、換気器107は、筐体106内の補機及び基板等の温度を使用温度範囲内に維持でき、かつ排ガスから熱を十分に回収できる換気ガス量を確保できれば、いかなる構成であってもよい。   The ventilator 107 ventilates the inside of the housing 106. The ventilator 107 may have any configuration as long as the inside of the housing 106 can be ventilated. Specifically, the ventilator 107 can be configured in any configuration as long as the temperature of the auxiliary machine and the substrate in the housing 106 can be maintained within the operating temperature range and a sufficient amount of ventilation gas can be secured to recover heat from the exhaust gas. There may be.

例えば、換気器107は、送風器と開口構造とを備える。開口構造により、筐体106外に換気ガスが排出される。また、送風器として、例えば、ファン等が例示される。ファンとして、例えば、シロッコファン又はDCファン等が例示される。   For example, the ventilator 107 includes a blower and an opening structure. Due to the opening structure, the ventilation gas is discharged out of the housing 106. Moreover, a fan etc. are illustrated as an air blower, for example. Examples of the fan include a sirocco fan and a DC fan.

給気口109は、筐体106に設けられている。給気口109は開口構造を備え、本開口構造により、筐体106内に換気ガスが流入する。換気ガスとして、例えば、外気等が例示される。   The air supply port 109 is provided in the housing 106. The air supply port 109 has an opening structure, and ventilation gas flows into the housing 106 by this opening structure. As ventilation gas, outside air etc. are illustrated, for example.

排気口110は、筐体106に設けられ、上記の排ガスが排出する。排気口110は、開口構造を備える。開口構造は、第1ガス流路104に連通しており、本開口構造により、筐体106外に排ガスが排出される。   The exhaust port 110 is provided in the housing 106 and exhausts the exhaust gas. The exhaust port 110 has an opening structure. The opening structure communicates with the first gas flow path 104, and exhaust gas is discharged out of the housing 106 by this opening structure.

図1に示すように、本実施形態では、第1ガス流路104が、換気器107を動作しているときに筐体106内に生じる換気ガスの流れ上に配置されている。具体的には、給気口109から流入した直後の換気ガスの一部が、筐体106の壁部に沿って上方に向かい、第1ガス流路104を通過する。これにより、換気ガスは、第1ガス流路104内の排ガスの熱により加熱される。つまり、換気ガスが、第1ガス流路104を流れる排ガスの熱を回収する。   As shown in FIG. 1, in the present embodiment, the first gas flow path 104 is disposed on the flow of ventilation gas generated in the housing 106 when the ventilator 107 is operating. Specifically, a part of the ventilation gas immediately after flowing in from the air supply port 109 moves upward along the wall portion of the housing 106 and passes through the first gas flow path 104. Thereby, the ventilation gas is heated by the heat of the exhaust gas in the first gas flow path 104. That is, the ventilation gas collects the heat of the exhaust gas flowing through the first gas flow path 104.

そして、第1ガス流路104を通過した換気ガスの少なくとも一部が第2ガス流路105に流入する。例えば、第2ガス流路105に設けられた、図示しない酸素含有ガス供給器等が動作することで、換気ガスの少なくとも一部を第2ガス流路105に流入し得る。   Then, at least a part of the ventilation gas that has passed through the first gas flow path 104 flows into the second gas flow path 105. For example, at least a part of the ventilation gas can flow into the second gas flow path 105 by operating an oxygen-containing gas supply device (not shown) provided in the second gas flow path 105.

酸素含有ガス供給器は、燃料電池ユニット103のカソードガス流路に酸化剤ガスを供給する酸化剤ガス供給器であってもよい。また、燃料電池ユニット103内の改質器(図示せず)に改質反応に使用される空気を供給する空気供給器であってもよい。空気が使用される改質反応としては、部分酸化、オートサーマル等が例示される。また、酸素含有ガス供給器は、燃料電池ユニット103内の燃焼器(図示せず)に燃焼用空気を供給する空気供給器であってもよい。   The oxygen-containing gas supply device may be an oxidant gas supply device that supplies an oxidant gas to the cathode gas flow path of the fuel cell unit 103. Further, an air supply unit that supplies air used for the reforming reaction to a reformer (not shown) in the fuel cell unit 103 may be used. Examples of the reforming reaction in which air is used include partial oxidation and autothermal. Further, the oxygen-containing gas supply device may be an air supply device that supplies combustion air to a combustor (not shown) in the fuel cell unit 103.

以上により、従来に比べ、燃料電池ユニット103からの排ガスの熱を有効に利用し得る。具体的には、換気ガスが第1ガス流路104を通過するとき、第1ガス流路104内の排ガスの熱が換気ガスにより回収される。よって、このような換気ガスが第2ガス流路105に流入すると、燃料電池ユニット103の発電に換気ガスを用いることが可能となり、発電において、排ガスの熱を有効に利用できる。   As described above, the heat of the exhaust gas from the fuel cell unit 103 can be used more effectively than in the past. Specifically, when the ventilation gas passes through the first gas channel 104, the heat of the exhaust gas in the first gas channel 104 is recovered by the ventilation gas. Therefore, when such ventilation gas flows into the second gas flow path 105, the ventilation gas can be used for power generation of the fuel cell unit 103, and the heat of the exhaust gas can be effectively used in power generation.

(第2実施形態)
本実施形態の燃料電池システムは、第1実施形態の燃料電池システムにおいて、筐体内を、燃料電池ユニットを備える第1室と第1ガス流路及び排気口を備える第2室とに分割する隔壁と、隔壁に設けられ、第1室と第2室とを連通する連通口とを備える。
(Second Embodiment)
The fuel cell system according to the present embodiment is a partition wall that divides the inside of the housing into a first chamber having a fuel cell unit and a second chamber having a first gas flow path and an exhaust port in the fuel cell system of the first embodiment. And a communication port provided in the partition wall for communicating the first chamber and the second chamber.

かかる構成により、筐体内を第1室と第2室に分割しない場合に比べ、熱容量が大きい発熱体である燃料電池ユニットの熱を回収するための換気ガス経路を第1室内に適切に形成し得る。また、第1ガス流路を流れる排ガスの熱を回収するための換気ガス経路を第2室内に適切に形成し得る。更に、換気ガスが通過する第1室及び第2室の順番を適宜、選択できる。よって、筐体内を第1室と第2室に分割しない場合に比べ、燃料電池ユニット及び排ガスの熱を換気ガスにより効率的に回収し得る。   With this configuration, a ventilation gas path for recovering the heat of the fuel cell unit, which is a heating element having a large heat capacity, is appropriately formed in the first chamber as compared with the case where the housing is not divided into the first chamber and the second chamber. obtain. Further, a ventilation gas path for recovering the heat of the exhaust gas flowing through the first gas flow path can be appropriately formed in the second chamber. Furthermore, the order of the first chamber and the second chamber through which the ventilation gas passes can be selected as appropriate. Therefore, compared with the case where the inside of the housing is not divided into the first chamber and the second chamber, the heat of the fuel cell unit and the exhaust gas can be efficiently recovered by the ventilation gas.

本実施形態の燃料電池システムは、上記特徴以外は、第1実施形態の燃料電池システムと同様に構成してもよい。   The fuel cell system of the present embodiment may be configured in the same manner as the fuel cell system of the first embodiment except for the above features.

[装置構成]
図2及び図3は、第2実施形態の燃料電池システムの一例を示す図である。
[Device configuration]
2 and 3 are diagrams illustrating an example of the fuel cell system according to the second embodiment.

図2及び図3に示す例では、燃料電池システム100は、燃料電池ユニット103と、第1ガス流路104と、第2ガス流路105と、筐体106と、換気器107と、給気口109と、排気口110と、隔壁201と、連通口204と、を備える。   In the example shown in FIGS. 2 and 3, the fuel cell system 100 includes a fuel cell unit 103, a first gas channel 104, a second gas channel 105, a housing 106, a ventilator 107, and an air supply A port 109, an exhaust port 110, a partition wall 201, and a communication port 204 are provided.

燃料電池ユニット103、第1ガス流路104、第2ガス流路105、筐体106、換気器107、給気口109及び排気口110については第1実施形態と同様であるので説明を省略する。   Since the fuel cell unit 103, the first gas flow path 104, the second gas flow path 105, the housing 106, the ventilator 107, the air supply port 109, and the exhaust port 110 are the same as those in the first embodiment, description thereof is omitted. .

隔壁201は、筐体106内を、燃料電池ユニット103を備える第1室202と第1ガス流路104及び排気口110を備える第2室203とに分割する。隔壁201は、筐体106内を第1室202と第2室203とに分割できれば、いかなる構成であっても構わない。かかる隔壁201により、第1室202と第2室203との間の換気ガスの流れを制御できる。   The partition wall 201 divides the inside of the housing 106 into a first chamber 202 including the fuel cell unit 103 and a second chamber 203 including the first gas flow path 104 and the exhaust port 110. The partition wall 201 may have any configuration as long as the inside of the housing 106 can be divided into the first chamber 202 and the second chamber 203. The partition wall 201 can control the flow of ventilation gas between the first chamber 202 and the second chamber 203.

なお、筐体106の材料として、例えば、ステンレススチール等の金属材料等が例示される。これにより、隔壁201を用いて筐体106の剛性を高めることができる。   In addition, as a material of the housing | casing 106, metal materials, such as stainless steel, etc. are illustrated, for example. Accordingly, the rigidity of the housing 106 can be increased using the partition wall 201.

連通口204は、隔壁201に設けられ、第1室202と第2室203とを連通する。   The communication port 204 is provided in the partition wall 201 and communicates the first chamber 202 and the second chamber 203.

連通口204は、第1室202と第2室203とを連通できれば、いかなる構成であっても構わない。かかる連通口204により、隔壁201の特定の場所から換気ガスを通過させることができる。連通口204として、例えば、単一の開口、又はパンチメタル等の微小なパンチング穴を含む開口等が例示される。   The communication port 204 may have any configuration as long as the first chamber 202 and the second chamber 203 can communicate with each other. Such communication port 204 allows ventilation gas to pass from a specific location of the partition wall 201. Examples of the communication port 204 include a single opening or an opening including a minute punching hole such as a punch metal.

図2に示す例では、給気口109が、第1室202の側壁の上方に設けられ、換気器107が、第2室203の側壁の上方に設けられ、連通口204が、隔壁201の下方に設けられている。よって、換気ガスは、給気口109から第1室202に入り、燃料電池ユニット103の熱を回収する。その後、換気ガスは、連通口204を通過し、第2室203に入り、第1ガス流路104を流れる排ガスの熱を回収する。そして、換気ガスの少なくとも一部が、第2ガス流路105に流入する。   In the example shown in FIG. 2, the air supply port 109 is provided above the side wall of the first chamber 202, the ventilator 107 is provided above the side wall of the second chamber 203, and the communication port 204 is connected to the partition wall 201. It is provided below. Therefore, the ventilation gas enters the first chamber 202 from the air supply port 109 and recovers the heat of the fuel cell unit 103. Thereafter, the ventilation gas passes through the communication port 204, enters the second chamber 203, and recovers the heat of the exhaust gas flowing through the first gas flow path 104. Then, at least a part of the ventilation gas flows into the second gas flow path 105.

図3に示す例では、給気口109が、第2室203の側壁の下方に設けられ、換気器107が、第1室202の側壁の上方に設けられ、連通口204が、隔壁201の上方に設けられている。よって、換気ガスは、給気口109から第2室203に入り、第1ガス流路104を流れる排ガスの熱を回収する。その後、換気ガスは、連通口204を通過し、第1室202に入り、燃料電池ユニット103の熱を回収する。そして、換気ガスの少なくとも一部が、第2ガス流路105に流入する。   In the example shown in FIG. 3, the air supply port 109 is provided below the side wall of the second chamber 203, the ventilator 107 is provided above the side wall of the first chamber 202, and the communication port 204 is connected to the partition wall 201. It is provided above. Therefore, the ventilation gas enters the second chamber 203 from the air supply port 109 and recovers the heat of the exhaust gas flowing through the first gas flow path 104. Thereafter, the ventilation gas passes through the communication port 204, enters the first chamber 202, and recovers the heat of the fuel cell unit 103. Then, at least a part of the ventilation gas flows into the second gas flow path 105.

以上により、筐体106内を第1室202と第2室203に分割しない場合に比べ、熱容量が大きい発熱体である燃料電池ユニット103の熱を回収するための換気ガス経路を第1室202内に適切に形成し得る。また、第1ガス流路104を流れる排ガスの熱を回収するための換気ガス経路を第2室203内に適切に形成し得る。更に、換気ガスが通過する第1室202及び第2室203の順番を適宜、選択できる。よって、筐体内を第1室と第2室に分割しない場合に比べ、燃料電池ユニット103及び排ガスの熱を換気ガスにより効率的に回収し得る。   As described above, the first chamber 202 has a ventilation gas path for recovering the heat of the fuel cell unit 103, which is a heating element having a large heat capacity, as compared with the case where the housing 106 is not divided into the first chamber 202 and the second chamber 203. Can be formed appropriately within. Further, a ventilation gas path for recovering the heat of the exhaust gas flowing through the first gas flow path 104 can be appropriately formed in the second chamber 203. Furthermore, the order of the first chamber 202 and the second chamber 203 through which the ventilation gas passes can be appropriately selected. Therefore, the heat of the fuel cell unit 103 and the exhaust gas can be efficiently recovered by the ventilation gas as compared with the case where the inside of the housing is not divided into the first chamber and the second chamber.

なお、上記の隔壁201は、例示であって、本例に限定されない。例えば、隔壁が、2以上の連通部を備えても構わない。   In addition, said partition 201 is an illustration and is not limited to this example. For example, the partition may include two or more communication portions.

(実施例)
第2実施形態の実施例の燃料電池システムは、第2実施形態の燃料電池システムにおいて、換気ガスが、第1室の上方に溜まった熱気を取り込んだ後、第2ガス流路に流入するように構成されている。
(Example)
In the fuel cell system according to the example of the second embodiment, in the fuel cell system of the second embodiment, the ventilation gas flows into the second gas flow path after taking in hot air accumulated above the first chamber. It is configured.

燃料電池ユニットにより加熱された熱気は、第1室の上方に滞留する。そこで、換気ガスが、第1室の上方に溜まった熱気を取り込んだ後、第2ガス流路に流入することで、燃料電池ユニットの熱を換気ガスにより効率的に回収し得る。   The hot air heated by the fuel cell unit stays above the first chamber. Therefore, the ventilation gas takes in the hot air accumulated above the first chamber and then flows into the second gas flow path, whereby the heat of the fuel cell unit can be efficiently recovered by the ventilation gas.

本実施例の燃料電池システムは、上記特徴以外は、第2実施形態の燃料電池システムと同様に構成してもよい。   The fuel cell system of this example may be configured in the same manner as the fuel cell system of the second embodiment except for the above features.

[装置構成]
本実施例の燃料電池システム100の装置構成は、第2実施形態と同様である。
[Device configuration]
The apparatus configuration of the fuel cell system 100 of this example is the same as that of the second embodiment.

図2に示す例では、換気ガスは、給気口109から第1室202に入り、燃料電池ユニット103の熱を回収する。このとき、燃料電池ユニット103により加熱された熱気は、第1室202の上方に滞留している。そして、本例では、給気口109を第1室202の側壁の上方に設けているので、換気ガスが、第1室202の上方に溜まった熱気を取り込み得る。その後、第2室203において、換気ガスの少なくとも一部が、第2ガス流路105に流入する。   In the example shown in FIG. 2, the ventilation gas enters the first chamber 202 from the air supply port 109 and recovers the heat of the fuel cell unit 103. At this time, the hot air heated by the fuel cell unit 103 stays above the first chamber 202. In this example, since the air supply port 109 is provided above the side wall of the first chamber 202, the ventilation gas can take in hot air accumulated above the first chamber 202. Thereafter, in the second chamber 203, at least a part of the ventilation gas flows into the second gas flow path 105.

図3に示す例では、換気ガスは、連通口204を通過し、第1室202に入る。このとき、燃料電池ユニット103により加熱された熱気は、第1室202の上方に滞留している。そして、本例では、連通口204を隔壁201の上方に設けているので、換気ガスが、第1室202の上方に溜まった熱気を取り込み得る。その後、換気ガスの少なくとも一部が、第2ガス流路105に流入する。   In the example shown in FIG. 3, the ventilation gas passes through the communication port 204 and enters the first chamber 202. At this time, the hot air heated by the fuel cell unit 103 stays above the first chamber 202. In this example, since the communication port 204 is provided above the partition wall 201, the ventilation gas can take in hot air accumulated above the first chamber 202. Thereafter, at least part of the ventilation gas flows into the second gas flow path 105.

以上により、換気ガスが、第1室202の上方に溜まった熱気を取り込んだ後、第2ガス流路105に流入することで、燃料電池ユニット103の熱を換気ガスにより効率的に回収し得る。   As described above, the ventilation gas takes in the hot air accumulated above the first chamber 202 and then flows into the second gas flow path 105, whereby the heat of the fuel cell unit 103 can be efficiently recovered by the ventilation gas. .

(第3実施形態)
第3実施形態の燃料電池システムは、第2実施形態又は第2実施形態の実施例の燃料電池システムにおいて、酸素含有ガスを供給する酸素含有ガス供給器と、燃料電池ユニットに供給される原料が流れる第3ガス流路と、原料を供給する原料供給器と、を備え、酸素含有ガス供給器及び原料供給器の少なくとも一つは、第2室に設けられている。
(Third embodiment)
The fuel cell system according to the third embodiment is the fuel cell system according to the second embodiment or the example of the second embodiment, wherein an oxygen-containing gas supplier for supplying an oxygen-containing gas and a raw material supplied to the fuel cell unit are provided. A flowing third gas channel and a raw material supplier for supplying the raw material are provided, and at least one of the oxygen-containing gas supplier and the raw material supplier is provided in the second chamber.

かかる構成により、酸素含有ガス供給器及び原料供給器の少なくとも一つを、発熱体である燃料電池ユニットを収納する第1室から隔離できる。よって、酸素含有ガス供給器及び原料供給器を第1室に設ける場合に比べ、酸素含有ガス供給器及び原料供給器の少なくとも一方への熱負荷による性能低下を抑制できる。   With this configuration, at least one of the oxygen-containing gas supply device and the raw material supply device can be isolated from the first chamber that houses the fuel cell unit that is a heating element. Therefore, compared with the case where an oxygen-containing gas supply device and a raw material supply device are provided in the first chamber, it is possible to suppress performance degradation due to a thermal load on at least one of the oxygen-containing gas supply device and the raw material supply device.

本実施形態の燃料電池システムは、上記特徴以外は、第2実施形態又は第2実施形態の実施例の燃料電池システムと同様に構成してもよい。   The fuel cell system according to the present embodiment may be configured in the same manner as the fuel cell system according to the second embodiment or the example of the second embodiment except for the above characteristics.

[装置構成]
図4は、第3実施形態の燃料電池システムの一例を示す図である。
[Device configuration]
FIG. 4 is a diagram illustrating an example of a fuel cell system according to the third embodiment.

図4に示す例では、本実施形態の燃料電池システム100は、燃料電池ユニット103と、第1ガス流路104と、第2ガス流路105と、筐体106と、換気器107と、給気口109と、排気口110と、隔壁201と、連通口204と、酸素含有ガス供給器401と、第3ガス流路402と、原料供給器403と、を備える。   In the example shown in FIG. 4, the fuel cell system 100 of the present embodiment includes a fuel cell unit 103, a first gas flow path 104, a second gas flow path 105, a housing 106, a ventilator 107, The air port 109, the exhaust port 110, the partition wall 201, the communication port 204, an oxygen-containing gas supply unit 401, a third gas flow path 402, and a raw material supply unit 403 are provided.

燃料電池ユニット103、第1ガス流路104、第2ガス流路105、筐体106、換気器107、給気口109、排気口110、隔壁201及び連通口204については第2実施形態と同様であるので説明を省略する。   The fuel cell unit 103, the first gas flow path 104, the second gas flow path 105, the housing 106, the ventilator 107, the air supply port 109, the exhaust port 110, the partition wall 201, and the communication port 204 are the same as in the second embodiment. Therefore, explanation is omitted.

酸素含有ガス供給器401は、酸素含有ガスを供給する。酸素含有ガス供給器401により、酸素含有ガスが燃料電池ユニット103に供給される。酸素含有ガス供給器401は、燃料電池ユニット103のカソードガス流路に酸化剤ガスを供給する酸化剤ガス供給器であってもよい。また、燃料電池ユニット103内の改質器(図示せず)に改質反応に使用される空気を供給する空気供給器であってもよい。空気が使用される改質反応としては、部分酸化、オートサーマル等が例示される。また、酸素含有ガス供給器401は、燃料電池ユニット103内の燃焼器(図示せず)に燃焼用空気を供給する空気供給器であってもよい。
また、酸素含有ガス供給器401は、酸素含有ガスを供給できれば、いかなる構成であっても構わない。酸素含有ガス供給器401として、例えば、ポンプ又はファン等が例示される。ポンプとして、例えば、電磁誘導式のダイアフラムポンプ等が例示される。ファンとして、例えば、シロッコファン等が例示される。
The oxygen-containing gas supply unit 401 supplies an oxygen-containing gas. Oxygen-containing gas is supplied to the fuel cell unit 103 by the oxygen-containing gas supply device 401. The oxygen-containing gas supply unit 401 may be an oxidant gas supply unit that supplies an oxidant gas to the cathode gas flow path of the fuel cell unit 103. Further, an air supply unit that supplies air used for the reforming reaction to a reformer (not shown) in the fuel cell unit 103 may be used. Examples of the reforming reaction in which air is used include partial oxidation and autothermal. Further, the oxygen-containing gas supply unit 401 may be an air supply unit that supplies combustion air to a combustor (not shown) in the fuel cell unit 103.
Further, the oxygen-containing gas supply unit 401 may have any configuration as long as it can supply an oxygen-containing gas. Examples of the oxygen-containing gas supply device 401 include a pump or a fan. Examples of the pump include an electromagnetic induction diaphragm pump. An example of the fan is a sirocco fan.

第3ガス流路402は、燃料電池ユニット103に供給される原料が流れる。原料は、上記のとおり、メタンを主成分とする都市ガス、天然ガス又はLPG等の少なくとも炭素及び水素から構成される有機化合物を含む。原料は、原料供給源より供給される。原料供給源は、所定の供給圧を有しており、例えば、原料ボンベ、又は原料インフラ等が例示される。   In the third gas flow path 402, the raw material supplied to the fuel cell unit 103 flows. As described above, the raw material contains an organic compound composed of at least carbon and hydrogen, such as city gas, natural gas, or LPG mainly composed of methane. The raw material is supplied from a raw material supply source. The raw material supply source has a predetermined supply pressure, and examples thereof include a raw material cylinder or a raw material infrastructure.

原料供給器403は、原料を供給する。原料供給器403により、原料が燃料電池ユニット103に供給される。原料供給器403は、原料を供給できれば、いかなる構成であっても構わない。原料供給器403として、例えば、ポンプ等が例示される。ポンプとして、電磁誘導式のダイアフラムポンプ又はモーター式のベローズ型ポンプ等が例示される。   The raw material supplier 403 supplies raw materials. The raw material is supplied to the fuel cell unit 103 by the raw material supplier 403. The raw material supplier 403 may have any configuration as long as the raw material can be supplied. An example of the raw material supplier 403 is a pump. Examples of the pump include an electromagnetic induction type diaphragm pump or a motor type bellows type pump.

また、本実施形態では、酸素含有ガス供給器401及び原料供給器403は、第2室203に設けられている。具体的には、酸素含有ガス供給器401は、第2室203内の第2ガス流路105に配されており、原料供給器403は、第2室203内の第3ガス流路402に配されている。   In the present embodiment, the oxygen-containing gas supply device 401 and the raw material supply device 403 are provided in the second chamber 203. Specifically, the oxygen-containing gas supply unit 401 is disposed in the second gas flow path 105 in the second chamber 203, and the raw material supply unit 403 is connected to the third gas flow path 402 in the second chamber 203. It is arranged.

以上により、酸素含有ガス供給器401及び原料供給器403を、発熱体である燃料電池ユニット103を収納する第1室202から隔離できる。よって、酸素含有ガス供給器401及び原料供給器403を第1室202に設ける場合に比べ、酸素含有ガス供給器401及び原料供給器403への熱負荷による性能低下を抑制できる。   As described above, the oxygen-containing gas supply device 401 and the raw material supply device 403 can be isolated from the first chamber 202 in which the fuel cell unit 103 that is a heating element is stored. Therefore, compared with the case where the oxygen-containing gas supply unit 401 and the raw material supply unit 403 are provided in the first chamber 202, it is possible to suppress the performance degradation due to the thermal load on the oxygen-containing gas supply unit 401 and the raw material supply unit 403.

なお、上記の酸素含有ガス供給器401及び原料供給器403の配置は例示であって、本例に限定されない。例えば、酸素含有ガス供給器401のみを第2室203に設けることでも、酸素含有ガス供給器401への熱負荷による性能低下を抑制できる。また、原料供給器403のみを第2室203に設けることでも、原料供給器403への熱負荷による性能低下を抑制できる。   In addition, arrangement | positioning of said oxygen containing gas supply device 401 and raw material supply device 403 is an illustration, Comprising: It is not limited to this example. For example, even if only the oxygen-containing gas supply unit 401 is provided in the second chamber 203, it is possible to suppress the performance degradation due to the heat load on the oxygen-containing gas supply unit 401. Further, by providing only the raw material supply unit 403 in the second chamber 203, it is possible to suppress the performance degradation due to the thermal load on the raw material supply unit 403.

(第4実施形態)
第4実施形態の燃料電池システムは、第1実施形態、第2実施形態、第2実施形態の実施例及び第3実施形態のいずれかの燃料電池システムにおいて、第1ガス流路の排ガスから熱を回収する熱回収器を備え、熱回収器は、換気器を動作しているときに筐体内に生じる換気ガスの流れの上に配置されるとともに、熱回収器を通過した換気ガスの少なくとも一部が第2ガス流路に流入するように構成されている。
(Fourth embodiment)
The fuel cell system according to the fourth embodiment is the fuel cell system according to any one of the first embodiment, the second embodiment, the example of the second embodiment, and the fuel cell system according to the third embodiment. The heat recovery device is disposed on the flow of ventilation gas generated in the housing when the ventilator is operated, and at least one of the ventilation gas that has passed through the heat recovery device. The part is configured to flow into the second gas flow path.

かかる構成により、熱回収器を用いて第1ガス流路を流れる排ガスから換気ガスへの伝熱性能を向上する。よって、かかる熱回収器を用いない場合に比べ、第1ガス流路を流れる排ガスの熱を換気ガスにより効率的に回収し得る。   With this configuration, the heat transfer performance from the exhaust gas flowing through the first gas flow path to the ventilation gas using the heat recovery device is improved. Therefore, compared with the case where this heat recovery device is not used, the heat of the exhaust gas flowing through the first gas flow path can be efficiently recovered by the ventilation gas.

本実施形態の燃料電池システムは、上記特徴以外は、第1実施形態、第2実施形態、第2実施形態の実施例及び第3実施形態のいずれかの燃料電池システムと同様に構成してもよい。   The fuel cell system of the present embodiment may be configured in the same manner as the fuel cell system of any of the first embodiment, the second embodiment, the example of the second embodiment, and the third embodiment except for the above characteristics. Good.

[装置構成]
図5は、第4実施形態の燃料電池システムの一例を示す図である。
[Device configuration]
FIG. 5 is a diagram illustrating an example of a fuel cell system according to the fourth embodiment.

図5に示す例では、本実施形態の燃料電池システム100は、燃料電池ユニット103と、第1ガス流路104と、第2ガス流路105と、筐体106と、換気器107と、給気口109と、排気口110と、熱回収器501と、を備える。   In the example shown in FIG. 5, the fuel cell system 100 of the present embodiment includes a fuel cell unit 103, a first gas channel 104, a second gas channel 105, a housing 106, a ventilator 107, The air inlet 109, the exhaust outlet 110, and the heat recovery device 501 are provided.

燃料電池ユニット103、第1ガス流路104、第2ガス流路105、筐体106、換気器107、給気口109及び排気口110については第1実施形態と同様であるので説明を省略する。   Since the fuel cell unit 103, the first gas flow path 104, the second gas flow path 105, the housing 106, the ventilator 107, the air supply port 109, and the exhaust port 110 are the same as those in the first embodiment, description thereof is omitted. .

熱回収器501は、第1ガス流路104の排ガスから熱を回収する。また、熱回収器501は、換気器107を動作しているときに筐体106内に生じる換気ガスの流れ上に配置されている。そして、熱回収器501を通過した換気ガスの少なくとも一部が、第2ガス流路105に流入するように構成されている。具体的には、熱回収器501は、第1ガス流路104に設けられ、給気口109から流入した直後の換気ガスの一部が、筐体106の壁部に沿って上方に向かい、第1ガス流路104上の熱回収器501を通過する。   The heat recovery unit 501 recovers heat from the exhaust gas in the first gas flow path 104. Further, the heat recovery unit 501 is disposed on the flow of ventilation gas generated in the housing 106 when the ventilator 107 is operating. Then, at least a part of the ventilation gas that has passed through the heat recovery device 501 is configured to flow into the second gas flow path 105. Specifically, the heat recovery device 501 is provided in the first gas flow path 104, and a part of the ventilation gas immediately after flowing in from the air supply port 109 is directed upward along the wall portion of the housing 106, It passes through the heat recovery unit 501 on the first gas flow path 104.

熱回収器501は、第1ガス流路104の排ガスから熱を回収できれば、いかなる構成であっても構わない。熱回収器501として、例えば、放熱器又は熱交換器等が例示される。放熱器として、例えば、金属製の冷却フィン等が例示される。熱交換器として、例えば、排ガスを1次側、換気ガスを2次側とするプレート式熱交換器等が例示される。   The heat recovery device 501 may have any configuration as long as heat can be recovered from the exhaust gas in the first gas flow path 104. Examples of the heat recovery device 501 include a radiator or a heat exchanger. Examples of the heat radiator include metal cooling fins. Examples of the heat exchanger include a plate heat exchanger having exhaust gas as a primary side and ventilation gas as a secondary side.

以上により、熱回収器501を用いて第1ガス流路104を流れる排ガスから換気ガスへの伝熱性能を向上する。よって、かかる熱回収器501を用いない場合に比べ、第1ガス流路104を流れる排ガスの熱を換気ガスにより効率的に回収し得る。   As described above, the heat transfer performance from the exhaust gas flowing through the first gas flow path 104 to the ventilation gas using the heat recovery device 501 is improved. Therefore, compared to the case where such a heat recovery device 501 is not used, the heat of the exhaust gas flowing through the first gas flow path 104 can be efficiently recovered by the ventilation gas.

(第5実施形態)
第4実施形態の燃料電池システムは、第1実施形態、第2実施形態、第2実施形態の実施例、第3実施形態及び第4実施形態のいずれかの燃料電池システムにおいて、換気器を動作しているときに筐体内に生じる換気ガスの流量は、燃料電池ユニットに供給される酸素含有ガスの流量よりも多い。
(Fifth embodiment)
The fuel cell system according to the fourth embodiment operates the ventilator in the fuel cell system according to any one of the first embodiment, the second embodiment, the example of the second embodiment, the third embodiment, and the fourth embodiment. In this case, the flow rate of the ventilation gas generated in the housing is larger than the flow rate of the oxygen-containing gas supplied to the fuel cell unit.

かかる構成により、酸素含有ガスよりも流量が多い換気ガスにより、第1ガス流路の排ガスの熱を回収できる。   With this configuration, the heat of the exhaust gas in the first gas flow path can be recovered with the ventilation gas having a higher flow rate than the oxygen-containing gas.

本実施形態の燃料電池システムは、上記特徴以外は、第1実施形態、第2実施形態、第2実施形態の実施例、第3実施形態及び第4実施形態のいずれかの燃料電池システムと同様に構成してもよい。   The fuel cell system of this embodiment is the same as the fuel cell system of any one of the first embodiment, the second embodiment, the example of the second embodiment, the third embodiment, and the fourth embodiment, except for the above features. You may comprise.

[装置構成]
本実施形態の燃料電池システム100の装置構成は、第1実施形態、第2実施形態、第2実施形態の実施例、第3実施形態及び第4実施形態のいずれかと同様である。
[Device configuration]
The apparatus configuration of the fuel cell system 100 of the present embodiment is the same as that of any of the first embodiment, the second embodiment, the example of the second embodiment, the third embodiment, and the fourth embodiment.

本実施形態では、換気器107を動作しているときに筐体106内に生じる換気ガスの流量は、燃料電池ユニット103に供給される酸素含有ガスの流量よりも多い。   In the present embodiment, the flow rate of the ventilation gas generated in the housing 106 when the ventilator 107 is operating is larger than the flow rate of the oxygen-containing gas supplied to the fuel cell unit 103.

かかる構成により、酸素含有ガスよりも流量が多い換気ガスにより、第1ガス流路104の排ガスの熱を回収できる。   With this configuration, the heat of the exhaust gas in the first gas channel 104 can be recovered by the ventilation gas having a higher flow rate than the oxygen-containing gas.

本発明の一態様は、従来に比べ、燃料電池ユニットからの排ガスの熱を有効に利用し得る。よって、本発明の一態様は、例えば、燃料電池システム等に利用できる。   According to one embodiment of the present invention, heat of exhaust gas from a fuel cell unit can be used more effectively than in the past. Thus, one embodiment of the present invention can be used in, for example, a fuel cell system.

100 燃料電池システム
101 燃料電池
103 燃料電池ユニット
104 第1ガス流路
105 第2ガス流路
106 筐体
107 換気器
109 給気口
110 排気口
201 隔壁
202 第1室
203 第2室
204 連通口
401 酸素含有ガス供給器
402 第3ガス流路
403 原料供給器
501 熱回収器
DESCRIPTION OF SYMBOLS 100 Fuel cell system 101 Fuel cell 103 Fuel cell unit 104 1st gas flow path 105 2nd gas flow path 106 Housing | casing 107 Ventilator 109 Supply port 110 Exhaust port 201 Partition 202 First chamber 203 Second chamber 204 Communication port 401 Oxygen-containing gas supply unit 402 Third gas flow path 403 Raw material supply unit 501 Heat recovery unit

Claims (6)

燃料電池を備える燃料電池ユニットと、
前記燃料電池ユニットから排出される排ガスが流れる第1ガス流路と、
前記燃料電池ユニットに供給される酸素含有ガスが流れる第2ガス流路と、
前記燃料電池ユニットと前記第1ガス流路と第2ガス流路とを収納する筐体と、
前記筐体内を換気する換気器と、
前記筐体に設けられた給気口と、
前記筐体に設けられ、前記排ガスが排出する排気口と、を備え、
前記第1ガス流路が、前記換気器を動作しているときに前記筐体内に生じる換気ガスの流れ上に配置されるとともに、前記第1ガス流路を通過した前記換気ガスの少なくとも一部が前記第2ガス流路に流入するように構成されている燃料電池システム。
A fuel cell unit comprising a fuel cell;
A first gas flow path through which exhaust gas discharged from the fuel cell unit flows;
A second gas passage through which an oxygen-containing gas supplied to the fuel cell unit flows;
A housing that houses the fuel cell unit, the first gas flow path, and the second gas flow path;
A ventilator for ventilating the inside of the housing;
An air supply opening provided in the housing;
An exhaust port provided in the housing and from which the exhaust gas is discharged;
The first gas flow path is disposed on the flow of ventilation gas generated in the housing when the ventilator is operating, and at least a part of the ventilation gas that has passed through the first gas flow path Is a fuel cell system configured to flow into the second gas flow path.
前記筐体内を、前記燃料電池ユニットを備える第1室と前記第1ガス流路及び前記排気口を備える第2室とに分割する隔壁と、
前記隔壁に設けられ、前記第1室と前記第2室とを連通する連通口と、を備える請求項1に記載の燃料電池システム。
A partition that divides the inside of the housing into a first chamber including the fuel cell unit and a second chamber including the first gas flow path and the exhaust port;
2. The fuel cell system according to claim 1, further comprising: a communication port provided in the partition wall and communicating with the first chamber and the second chamber.
前記換気ガスが、前記第1室の上方に溜まった熱気を取り込んだ後、前記第2ガス流路に流入するように構成されている請求項2に記載の燃料電池システム。   The fuel cell system according to claim 2, wherein the ventilation gas is configured to flow into the second gas flow path after taking in hot air accumulated above the first chamber. 前記酸素含有ガスを供給する酸素含有ガス供給器と、
前記燃料電池ユニットに供給される原料が流れる第3ガス流路と、
前記原料を供給する原料供給器と、を備え、
前記酸素含有ガス供給器及び前記原料供給器の少なくとも一つは、前記第2室に設けられている請求項2又は3に記載の燃料電池システム。
An oxygen-containing gas supplier for supplying the oxygen-containing gas;
A third gas flow path through which the raw material supplied to the fuel cell unit flows;
A raw material supplier for supplying the raw material,
The fuel cell system according to claim 2 or 3, wherein at least one of the oxygen-containing gas supply device and the raw material supply device is provided in the second chamber.
前記第1ガス流路の排ガスから熱を回収する熱回収器を備え、
前記熱回収器は、前記換気ガスの流れ上に配置されるとともに、前記熱回収器を通過した換気ガスの少なくとも一部が前記第2ガス流路に流入するように構成されている、請求項1−4のいずれかに記載の燃料電池システム。
A heat recovery device for recovering heat from the exhaust gas of the first gas flow path;
The heat recovery unit is disposed on the flow of the ventilation gas, and is configured such that at least a part of the ventilation gas that has passed through the heat recovery unit flows into the second gas flow path. The fuel cell system according to any one of 1-4.
前記換気ガスの流量は、前記酸素含有ガスの流量よりも多い請求項1−5のいずれかに記載の燃料電池システム。   The fuel cell system according to claim 1, wherein a flow rate of the ventilation gas is larger than a flow rate of the oxygen-containing gas.
JP2014090035A 2014-04-24 2014-04-24 Fuel battery system Pending JP2015210861A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2014090035A JP2015210861A (en) 2014-04-24 2014-04-24 Fuel battery system

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2014090035A JP2015210861A (en) 2014-04-24 2014-04-24 Fuel battery system

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2015210861A true JP2015210861A (en) 2015-11-24

Family

ID=54612928

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2014090035A Pending JP2015210861A (en) 2014-04-24 2014-04-24 Fuel battery system

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2015210861A (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2013122124A1 (en) Fuel cell system
JP4958080B2 (en) Fuel cell with heat shield container
JP7340753B2 (en) fuel cell system
JP5098372B2 (en) Fuel cell power generation system
JP5206206B2 (en) Fuel cell system
TW201607133A (en) Fuel cell power generating system
JP2012155978A (en) Fuel cell system
JP2013206857A (en) Fuel cell system, and fuel cell system emergency stop method
JP2010262746A (en) Fuel cell power generation system
JP6304601B2 (en) Fuel cell cogeneration system
KR101675204B1 (en) Fuel cell system
JP2015210861A (en) Fuel battery system
JP6635854B2 (en) Fuel cell system
JP2016046224A (en) Fuel cell power generation device
EP2139060B1 (en) Fuel battery system and its operating method
EP3073559B1 (en) Fuel-cell system
JP2016110723A (en) Fuel battery cogeneration system
JP6478208B2 (en) Fuel cell cogeneration system
KR20140001204A (en) Method and arrangement for avoiding anode oxidation in a high temperature fuel cell system
JP2008258024A (en) Package type fuel cell
JP2014123523A (en) Fuel cell system
JP2016046222A (en) Fuel cell power generation device
JP2007018859A (en) Fuel cell power generation system
JP2005251759A (en) Polymer electrolyte fuel cell system
JP2005071834A (en) Exhaust heat recovery system of fuel cell system