JP2017216201A - Fuel cell system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、燃料電池システムに関するものである。 The present invention relates to a fuel cell system.
パッケージ型の燃料電池発電装置として、燃料電池からの排気を、換気ファンからの吹き出し空気と混合させてからパッケージ外へ放出するものが知られている(例えば、特許文献1、2参照)。
As a package type fuel cell power generation device, one that exhausts from a fuel cell is mixed with air blown from a ventilation fan and then released outside the package is known (see, for example,
燃料電池からの排気が高温高湿になる場合には、燃料電池からの排気と換気ファンからの吹き出し空気とが十分に攪拌されなければ、燃料電池からの排気の温度・湿度が十分に低下せずに、排気経路において結露が生じるという問題がある。 If the exhaust from the fuel cell becomes hot and humid, the temperature and humidity of the exhaust from the fuel cell will drop sufficiently if the exhaust from the fuel cell and the air blown from the ventilation fan are not sufficiently stirred. In addition, there is a problem that condensation occurs in the exhaust path.
本発明が解決しようとする課題は、燃料電池からの排気の温度・湿度を十分に低下させることができる燃料電池システムを提供することである。 The problem to be solved by the present invention is to provide a fuel cell system capable of sufficiently reducing the temperature and humidity of the exhaust gas from the fuel cell.
[1]本発明に係る燃料電池システムは、燃料電池と、前記燃料電池を収容し、排気孔を有する収容体と、前記燃料電池からの排気を前記排気孔から前記収容体の外部に排気する排気装置とを備える燃料電池システムであって、前記排気装置は、前記収容体の内部に前記排気孔に面して設けられ、前記排気孔を通して前記収容体の外部に向けて送風する送風機と、前記燃料電池からの前記排気を、前記送風機の送風領域に導入する排気管と、前記排気管による前記送風領域への前記排気の導入位置を挟んで前記送風機と対向するように配され、前記送風機からの送風と前記排気管により導入された前記排気とを攪拌する攪拌機構とを備える。 [1] A fuel cell system according to the present invention includes a fuel cell, a housing that houses the fuel cell and has an exhaust hole, and exhausts exhaust from the fuel cell to the outside of the housing through the exhaust hole. A fuel cell system comprising an exhaust device, wherein the exhaust device is provided inside the housing so as to face the exhaust hole and blows air toward the outside of the housing through the exhaust hole; An exhaust pipe that introduces the exhaust from the fuel cell into a blower area of the blower, and an exhaust pipe introduced to the blower area by the exhaust pipe so as to face the blower, and the blower And an agitation mechanism for agitating the exhaust air introduced from the exhaust pipe and the exhaust gas introduced by the exhaust pipe.
[2]上記発明において、前記排気管の前記排気の吹き出し方向と、前記送風機の送風方向とが一致してもよい。 [2] In the above invention, the exhaust blow-out direction of the exhaust pipe may coincide with the blow-out direction of the blower.
[3]上記発明において、前記排気管の吹き出し口と前記攪拌機構とは、前記送風領域の中心に配されてもよい。 [3] In the above invention, the outlet of the exhaust pipe and the stirring mechanism may be arranged at the center of the blowing area.
[4]上記発明において、前記排気装置は、前記攪拌機構が内部に設けられたケーシングを備えてもよい。 [4] In the above invention, the exhaust device may include a casing in which the stirring mechanism is provided.
[5]上記発明において、前記攪拌機構は、回転可能に設けられた回転羽根であってもよい。 [5] In the above invention, the stirring mechanism may be a rotating blade provided rotatably.
[6]上記発明において、前記攪拌機構は、固定状態で設けられた固定羽根であってもよい。 [6] In the above invention, the stirring mechanism may be a fixed blade provided in a fixed state.
本発明によれば、燃料電池からの排気と送風機からの送風とを十分に混合することができるので、燃料電池からの排気の温度・湿度を十分に低下させることができる。 According to the present invention, the exhaust from the fuel cell and the air from the blower can be sufficiently mixed, so that the temperature and humidity of the exhaust from the fuel cell can be sufficiently reduced.
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
図1は本発明の一実施形態に係る燃料電池システム10の概略構成を示す図である。この図に示すように、燃料電池システム10は、外部負荷(図示省略)に対して電力を供給するためのシステムであり、燃料電池12と、燃料タンク14と、燃料ポンプ16と、ブロワ18と、凝縮器20と、水タンク22と、水ポンプ23と、外部燃料タンク24と、外部燃料ポンプ26と、排気処理装置28と、ラジエータ30と、排気装置100とを備えている。この燃料電池システム10において、燃料電池12と、燃料タンク14と、燃料ポンプ16と、ブロワ18と、凝縮器20と、水タンク22と、水ポンプ23と、排気処理装置28と、ラジエータ30とは装置筐体11に収容され、外部燃料タンク24と、外部燃料ポンプ26とは、装置筐体11外に設置されている。
FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of a
燃料電池12は、ダイレクトメタノール型の燃料電池(DMFC:Direct Methanol Fuel Cell)である発電セル121が積層された発電装置であり、家庭・産業用の電源等として用いられ、外部負荷(図示省略)に対して電力を供給する。この燃料電池12は、積層された複数の発電セル121と、複数の発電セル121をその積層方向に挟む一対の集電体122と、発電セル121および一対の集電体122を発電セル121の積層方向に挟む一対のエンドプレート123とを備えている。
The
燃料電池12は、燃料供給口12Aと、空気供給口12Bと、燃料排出口12Cと、空気排出口12Dとを備えている。燃料供給口12Aは、燃料ポンプ16を介して燃料タンク14に連通されている。また、空気供給口12Bは、ブロワ18を介してシステム外部に連通されている。また、燃料排出口12Cは、燃料タンク14に連通されている。さらに、空気排出口12Dは、凝縮器20を介して水タンク22に連通されている。
The
燃料タンク14には、数重量%に希釈化されたメタノール水溶液(MeOH)が貯蔵されている。システムが起動されると、燃料ポンプ16により、メタノール水溶液が、燃料タンク14から燃料供給口12Aを通してアノード(燃料極)に供給され、ブロワ18により、外部の空気が空気供給口12Bを通してカソード(空気極)に供給される。
The
アノードでは、下記(1)式で示すように、触媒による酸化反応により二酸化炭素、水素イオン、及び電子が生成される。アノードで生成された電子が外部の回路を通ることで、ユーザ側の電子機器等の外部負荷に電力が供給される。一方、アノードで生成された水素イオンは、高分子電解質膜を経過してカソードに移動する。カソードでは、下記(2)式で示すように、触媒による酸素の還元反応により水が生成される。
CH3OH+H2O→CO2+6H++6e− ・・・(1)
3/2O2+6H++6e−→3H2O ・・・(2)
At the anode, as shown by the following formula (1), carbon dioxide, hydrogen ions, and electrons are generated by an oxidation reaction with a catalyst. The electrons generated at the anode pass through an external circuit, whereby electric power is supplied to an external load such as an electronic device on the user side. On the other hand, hydrogen ions generated at the anode move to the cathode through the polymer electrolyte membrane. At the cathode, as shown by the following formula (2), water is generated by a reduction reaction of oxygen by the catalyst.
CH 3 OH + H 2 O → CO 2 + 6H + + 6e − (1)
3 / 2O 2 + 6H + + 6e − → 3H 2 O (2)
燃料電池12で生じた未反応のメタノール及び二酸化炭素は、燃料排出口12Cから排出されて燃料タンク14に戻される。燃料タンク14に戻されたメタノールは、燃料タンク14に留まり、一方、燃料タンク14に戻された二酸化炭素は、システム外部に放出される。燃料電池12で生じた水蒸気は、空気排出口12Dから排出され、凝縮器20において液化される。
Unreacted methanol and carbon dioxide generated in the
凝縮器20は、熱交換器であり、ラジエータ30から冷却水が供給される。この凝縮器20は、空気排出口12Dから排出された水蒸気を冷却して液化させる。凝縮器20で生じた水は、水タンク22に供給される。なお、ラジエータ30は、装置筐体11の排気孔11Aに面して配されている。
The
水タンク22は、水を収容しており、水ポンプ23を介して燃料タンク14に連通されている。また、外部燃料タンク24は、高濃度のメタノール水溶液を収容しており、外部燃料ポンプ26を介して燃料タンク14に連通されている。外部燃料タンク24内の高濃度のメタノール水溶液が、外部燃料ポンプ26により燃料タンク14に供給されると共に、水タンク22内の水が、水ポンプ23により燃料タンク14に供給されることにより、数重量%の濃度に希釈化されたメタノール水溶液が、燃料タンク14に収容される。
The
ここで、アノードからの排出物には、未反応の液体燃料(水及びメタノール)が液相成分として含まれ、二酸化炭素とアノード不完全酸化物とが気相成分として含まれている。このアノード不完全酸化物には、メタノールが完全酸化されずに反応中間体として副生されるホルムアルデヒドや蟻酸が含まれている。また、カソードからの排出物には、主として水が液相成分として含まれ、未反応の空気とカソード不完全酸化物とが気相成分として含まれている。このカソード不完全酸化物には、アノードからカソードへ透過したメタノールが酸化反応して生成される二酸化炭素と、メタノールが完全酸化されずに反応中間体として副生されるホルムアルデヒドや蟻酸とが含まれている。 Here, the discharge from the anode contains unreacted liquid fuel (water and methanol) as liquid phase components and carbon dioxide and incomplete anode oxide as gas phase components. This incomplete anode oxide contains formaldehyde and formic acid, which are by-produced as a reaction intermediate without methanol being completely oxidized. Further, the discharge from the cathode mainly contains water as a liquid phase component, and unreacted air and incomplete cathode oxide as a gas phase component. This incomplete cathode oxide includes carbon dioxide produced by the oxidation reaction of methanol permeated from the anode to the cathode, and formaldehyde and formic acid that are by-produced as reaction intermediates without methanol being completely oxidized. ing.
従って、燃料排出口12C又は空気排出口12Dから排出される気相成分(以下、燃料電池12からの排気EGという)には、アノード不完全酸化物やカソード不完全酸化物が含まれているので、燃料電池12からの排気EGを浄化する必要がある。ここで、燃料排出口12Cからの排気EGは、燃料タンク14を経由して水タンク22に流れ、空気排出口12Dからの排気EGは、凝縮器20を経由して水タンク22に流れる。また、水タンク22は、排気装置100を介して外部に連通している。そこで、本実施形態に係る燃料電池システム10では、水タンク22と排気装置100とを連通させる排気経路32に排気処理装置28が設けられ、この排気処理装置28により燃料電池12からの排気EGが浄化される。
Therefore, the gas phase component discharged from the
排気処理装置28は、反応部281と、吸着部282とを備えている。反応部281は、排気EGに含まれる不完全酸化物を酸化させて水と二酸化炭素に変換する機能を有する。排気EGの酸化反応に用いられる酸化剤としては、ブロワ18により燃料電池12に供給され、当該燃料電池12での反応に寄与することなく排出された空気(酸素)が用いられる。この反応部281では、不完全酸化物の他に、排気EGに同伴され排気処理装置28に入り込んだ未反応のメタノール蒸気も酸化され、水と二酸化炭素に分解される。
The
このような反応部281は、触媒を担持させたステンレス製のメッシュ構造物、ハニカム構造物、又は発泡金属等を積層したもの等が用いられる。触媒としては、比較的低温状態(たとえば、50℃)でメタノール蒸気や不完全酸化物の酸化反応に利用できるものが好ましく、具体的には、白金微粒子をカーボン担体に担持したものを用いることができる。
As such a
吸着部282は、燃料電池12の上記(1)式及び(2)式の反応を阻害する阻害物を吸着する機能を有する。阻害物としては、燃料電池12のカソードに供給される空気に含まれる微量の窒素酸化物(NO,NOx)、硫黄酸化物(SOx)、アンモニア、硫化水素、有機溶剤蒸気やタール等の有機物、及び一酸化炭素等がある。このような阻害物が燃料電池12に入り込むと、電極触媒が被毒し劣化してしまい、燃料電池12の寿命が短くなる。そこで、本実施形態の燃料電池システム10では、吸着部282により阻害物を吸着除去することによって、阻害物が燃料電池12に入り込むことを抑制し、電極触媒の被毒を防いで、燃料電池12の長寿命化を実現している。このような吸着部282としては、活性炭等の多孔質体を用いることができる。
The adsorbing
ここで、燃料電池12からの排気EGを、排気処理装置28の反応部281の触媒反応により浄化する際、燃料電池12の排気EGは、高温高湿(例えば、100℃、湿度100%)になる。この高温高湿の排気EGは、後述の排気管102を含む排気経路32を通って排気装置100に至る。この排気装置100は、燃料電池12からの排気EGを、温度及び湿度を低下させて装置筐体11外に放出する機能を有する。以下、排気装置100について説明する。
Here, when the exhaust EG from the
排気装置100は、排気経路32の下流側を構成する排気管102と、ラジエータ冷却ファン104と、攪拌機構106と、ケーシング108とを備えている。排気管102の上流端は、排気処理装置28の排気口に接続され、排気管102の下流端は、ラジエータ冷却ファン104の送風領域(図中に破線のハッチングで示す領域)104Aに配されている。
The
ラジエータ冷却ファン104は、ラジエータ30と装置筐体11の排気孔11Aとの間に、ラジエータ30のコア面及び排気孔11Aに面して配されている。このラジエータ冷却ファン104は、排気孔11Aを通して装置筐体11の内側から外側へ送風することにより、ラジエータ30を冷却する。本実施形態のラジエータ冷却ファン104は、プロペラ型の軸流ファンであり、回転軸がラジエータ30のコア面に対して直交するように配されている。このようなラジエータ冷却ファン104の風量は、燃料電池12の温度や外気温や装置筐体11内の温度等に応じて制御されている。
The
攪拌機構106は、プロペラ型の軸流ファンであり、ラジエータ冷却ファン104に対向するように配されている。また、攪拌機構106とラジエータ冷却ファン104とは同軸に配されており、攪拌機構106の回転軸と、ラジエータ冷却ファン104の回転軸の延長線とが一致する。これにより、攪拌機構106は、ラジエータ冷却ファン104の送風領域104Aの中心に位置する。ここで、攪拌機構106の回転半径は、ラジエータ冷却ファン104の回転半径と比較して小さく設定されている。本実施形態では、攪拌機構106の回転半径は、ラジエータ冷却ファン104の回転半径の1/2以下に設定されている。
The
ケーシング108は、排気EGと送風Wとの攪拌混合を促進する観点から、ラジエータ冷却ファン104の送風領域104Aを包囲するように円環状に構成されている。このケーシング108の軸心に攪拌機構106が配されている。
The
ここで、排気管102の下流端(以下、吹き出し口という)102Aは、ラジエータ冷却ファン104の送風領域104Aの中心に、ラジエータ冷却ファン104の送風方向及び攪拌機構106の回転中心に向けて配されている。本実施形態では、排気管102が、送風領域104Aの側方から送風領域104Aの中心まで延び、送風方向及び攪拌機構106の回転中心に向けて屈曲している。
Here, the
排気装置100では、ラジエータ冷却ファン104と攪拌機構106との間において、排気管102の吹き出し口102Aから攪拌機構106に向けて、高温高湿の排気EGが吹き出される。排気管102の吹き出し口102Aが送風領域104Aの中心に配されていることにより、吹き出し口102Aから吹き出された直後の高温高湿の排気EGは、ラジエータ冷却ファン104からの送風Wの中心に集中する。ラジエータ冷却ファン104の送風Wの温度は、室温より20℃程度高い温度であり、吹き出し口102Aから吹き出される排気EGと比較して低い。また、ラジエータ冷却ファン104の送風Wの湿度は、吹き出し口102Aから吹き出される排気EGの湿度と比較して低い。即ち、排気装置100では、吹き出し口102Aから吹き出された直後の高温高湿の排気EGが、この排気EGと比較して低温低湿である送風Wの中心に集中する。つまり、排気EGは、送風Wで包まれるように、送風Wの中心に集中して存在する(図2参照)。
In the
ラジエータ冷却ファン104の送風Wの中心に集中した排気EGは、攪拌機構106を通過する際に、攪拌機構106により送風領域104Aにおいて広範囲に亘って分散される。これにより、高温高湿の排気EGと、この排気EGと比較して低温低湿である送風Wとが混合された排気EGWが、装置筐体11外に放出される(図3参照)。装置筐体11外に放出された排気EGWは、吹き出し口102Aから吹き出された直後の排気EGと比較して、低温低湿になる。
The exhaust gas EG concentrated on the center of the air blow W of the
図2は、図1のII−II断面図であり、吹き出し口102Aと攪拌機構106との間での排気の分布を示す図である。この図に示すように、吹き出し口102Aと攪拌機構106との間では、高温高湿の排気EGが、この排気EGと比較して低温低湿である送風Wの中心の広範囲を占めることになる。
FIG. 2 is a cross-sectional view taken along the line II-II in FIG. 1 and shows a distribution of exhaust gas between the
図3は、図1のIII−III断面図であり、装置筐体11外へ放出された直後の排気の分布を示す図である。この図に示すように、攪拌機構106よりも下流側では、吹き出し口102Aと攪拌機構106との間と比較して、高温高湿の排気EGの排気全体に占める割合が低くなり、排気EGと送風Wとが混合された排気EGWの排気全体に占める割合が高くなる。
FIG. 3 is a cross-sectional view taken along the line III-III in FIG. 1 and shows the distribution of the exhaust gas immediately after being discharged out of the
それに対して、攪拌機構106を備えない場合には、高温高湿の排気EGが、送風Wの中心に集中した状態(即ち、図2に示す状態)のまま、装置筐体11外に放出される。即ち、高温高湿の排気EGが、送風Wと十分に混合されることなく装置筐体11外に放出される。そのため、ケーシング108の外部に存在する排気フード等に高温高湿の排気EGが衝突し、排気フード等のケーシング108の外部に存在する物において結露が生じる。
On the other hand, when the
以上説明したように、本実施形態に係る燃料電池システム10の排気装置100では、ラジエータ冷却ファン104が、装置筐体11の排気孔11Aに面して設けられており、排気孔11Aを通して装置筐体11の外部に向けて送風し、排気管102が、ラジエータ冷却ファン104の送風領域104Aに燃料電池12からの排気EGを導入する。そして、攪拌機構106が、排気管102による送風領域104Aへの排気EGの導入位置を挟んでラジエータ冷却ファン104と対向するように配されており、ラジエータ冷却ファン104からの送風Wと排気管102により導入された排気EGとを攪拌する。これによって、排気管102の吹き出し口102Aから吹き出された高温高湿の排気EGと、排気EGと比較して低温低湿であるラジエータ冷却ファン104からの送風Wとを十分に混合して、温度・湿度を低下させた排気EGWをケーシング108の外部に放出することができる。従って、ケーシング108の外部に存在する排気フード等において、高温高湿の排気EGが衝突することにより生じる結露を抑制できる。
As described above, in the
また、本実施形態に係る燃料電池システム10の排気装置100では、排気管102の排気EGの吹き出し方向と、ラジエータ冷却ファン104の送風方向とが一致している。これによって、ラジエータ冷却ファン104と攪拌機構106との間で排気EGが送風Wの中心に送風Wに包まれるように排気の分布を制御することが容易になり、攪拌機構106に排気EGが向かうように、排気EGと攪拌機構106との位置関係を設定することが容易になる。従って、排気管102の吹き出し口102Aから吹き出された高温高湿の排気EGと、当該排気EGを包むように存在するラジエータ冷却ファン104の送風Wとを、攪拌機構106によって、排気EGWがより一層送風領域104Aの広範囲に分散されるように攪拌することができ、ケーシング108の外部に放出する混合された排気EGWの温度・湿度をより一層低下させることが可能になる。
Further, in the
ここで、ラジエータ冷却ファン104の風量は、燃料電池12の温度や外気温等に応じて(例えば、ラジエータ冷却ファン104の近傍に配されたセンサの検出値に応じて)制御されていることから、排気管102からラジエータ冷却ファン104の送風領域104Aに導入する排気EGにより、ラジエータ冷却ファン104の排気効率が低下されることは好ましくない。そこで、本実施形態に係る燃料電池システム10の排気装置100では、排気管102の排気EGの吹き出し方向と、ラジエータ冷却ファン104の送風方向とを一致させることによって、送風領域104Aに導入された排気EGにより、ラジエータ冷却ファン104の排気効率が低下されることを抑制し、ラジエータ冷却ファン104の風量制御の精度の低下を抑制している。
Here, the air volume of the
また、排気管102の吹き出し口102Aを、ラジエータ冷却ファン104の送風領域104Aに配置したことにより、吹き出し口102Aから吹き出された排気EGが、ラジエータ冷却ファン104の近傍に設けられたセンサに向かって流れることを防止できる。従って、センサの温度の誤検出を防止でき、ラジエータ冷却ファン104の風量制御の精度の低下を抑制することができる。
Further, by arranging the
また、本実施形態に係る燃料電池システム10の排気装置100では、排気管102の吹き出し口102Aをラジエータ冷却ファン104の送風領域104Aの中心に配することにより、吹き出し口102Aから吹き出された排気EGが、ラジエータ冷却ファン104の送風領域104Aの中心に集中する。そして、攪拌機構106を送風領域104Aの中心に配することにより、送風領域104Aの中心に集中した排気EGを攪拌機構106の位置を通過させる。これによって、排気EGが、送風領域104Aの外側に偏って存在せずに、送風Wで包まれるように送風領域104Aの中心に集中して存在し易くなる。このため、高温高湿の排気EGと、排気EGと比較して低温低湿であるラジエータ冷却ファン104の送風Wとを、より一層効果的に攪拌することができ、ケーシング108の外部に放出する混合された排気EGWの温度・湿度をより一層低下させることが可能になる。また、高温高湿の排気EGがケーシング108の内周壁面に衝突することを抑制でき、ケーシング108の内周壁面において生じる結露を抑制できる。
Further, in the
また、本実施形態に係る燃料電池システム10の排気装置100では、攪拌機構106が、ラジエータ冷却ファン104の送風領域104Aに回転可能に設けられた回転羽根であることにより、回転によるエネルギーを排気EG及び送風Wに付与することができるので、排気EGおよび送風Wの風速を向上することが可能になる。従って、排気EGおよび送風Wの攪拌性能をより一層向上することが可能となる。
Further, in the
攪拌機構106がケーシング108の内部に設けられていることから、攪拌機構106により外周方向に排出された排気EGおよび送風Wがケーシング108の内壁面に衝突し、その際に排気EGおよび送風Wが混合され易くなる。そのため、より一層温度・湿度を低下させた状態で排気EGWをケーシング108の外部に放出することができる。また、ケーシング108の内壁面に衝突した排気EGおよび送風Wが排気装置100の中心部に向かって流れ易くなる。そのため、ケーシング108の内壁面から送風領域104Aの中心に向かって流れる排気EGおよび送風Wと、送風領域104Aの中心を流れる排気EGおよび送風Wとが衝突して混合される。従って、排気EGと送風Wとがより一層混合され易くなるので、より一層温度・湿度を低下させた状態で排気EGWをケーシング108の外部に放出することができる。
Since the
ここで、攪拌機構106の回転半径が、ラジエータ冷却ファン104の回転半径以上に設定された場合、ラジエータ冷却ファン104からの送風Wと燃料電池12からの排気EGとが、相互に同じ位相で旋回することになり、相互に十分に混合することなく外部に放出される可能性がある。これに対して、攪拌機構106の回転半径が、ラジエータ冷却ファン104の回転半径よりも小さく設定された場合、攪拌機構106は、主として排気EGを攪拌し、送風Wについては攪拌し難くなるので、ラジエータ冷却ファン104からの送風Wと燃料電池12からの排気EGとが、相互に異なる位相で旋回することになり、相互に十分に混合した状態で外部に放出されることが可能となる。このため、より優れた攪拌性能を得ることが可能となる。
Here, when the rotation radius of the agitating
本実施形態における「燃料電池システム10」が、本発明における「燃料電池システム」の一例に相当し、本実施形態における「燃料電池12」は、本発明における「燃料電池」の一例に相当し、本実施形態における「装置筐体11」は、本発明における「収容体」の一例に相当し、本実施形態における「排気孔11A」は、本発明における「排気孔」の一例に相当し、本実施形態における「排気装置100」は、本発明における「排気装置」の一例に相当し、本実施形態における「排気EG」は、本発明における「燃料電池からの排気」の一例に相当する。
The “
本実施形態における「ラジエータ冷却ファン104」は、本発明における「送風機」の一例に相当し、本実施形態における「送風領域104A」は、本発明における「送風領域」の一例に相当し、本実施形態における「送風W」は、本発明における「送風機からの送風」の一例に相当し、本実施形態における「排気管102」は、本発明における「排気管」の一例に相当し、本実施形態における「吹き出し口102A」は、本発明における「排気管の吹き出し口」の一例に相当し、本実施形態における「攪拌機構106」は、本発明における「攪拌機構」の一例に相当する。
The “
なお、以上に説明した実施形態は、本発明の理解を容易にするために記載されたものであって、本発明を限定するために記載されたものではない。したがって、上記の実施形態に開示された各要素は、本発明の技術的範囲に属する全ての設計変更や均等物をも含む趣旨である。 The embodiment described above is described for facilitating the understanding of the present invention, and is not described for limiting the present invention. Therefore, each element disclosed in the above embodiment is intended to include all design changes and equivalents belonging to the technical scope of the present invention.
例えば、上述の実施形態に係る燃料電池システム10は、ダイレクトメタノール型の燃料電池12と、この燃料電池12からの排気EGを処理する排気処理装置28とを備えるが、燃料電池からの排気がシステム外部に至るまでに高温高湿となる燃料電池システムであれば、本発明を適用できる。即ち、燃料電池12は、ダイレクトメタノール型には限定されず、燃料を水素とする固体高分子型の燃料電池等の他の燃料電池としてもよい。また、排気処理装置28を備えることは必須ではない。
For example, the
また、上述の実施形態に係る燃料電池システム10では、ラジエータ冷却ファン104を送風機としたが、これには限定されず、装置筐体11内を換気する換気ファンを送風機としてもよい。また、排気管102からの排気EGの吹き出し方向をラジエータ冷却ファン104の送風方向と一致させることは必須ではなく、排気管102から吹き出された排気EGがラジエータ冷却ファン104の送風Wによって攪拌機構106に供給されればよく、排気管102からの排気EGの吹き出し方向とラジエータ冷却ファン104の送風方向とが交差する関係であってもよい。また、排気管102からの排気EGの吹き出し位置と攪拌機構106とをラジエータ冷却ファン104の送風領域104Aの中心に配することは必須ではなく、排気管102から吹き出された排気EGがラジエータ冷却ファン104の送風Wによって攪拌機構106に供給されればよく、排気管102からの排気EGの吹き出し位置と攪拌機構106の設置位置とをラジエータ冷却ファン104の送風領域104Aの中心からずらして配してもよい。
In the
また、上述の実施形態に係る燃料電池システム10では、攪拌機構106を、プロペラ型の軸流ファンとしたが、プロペラ型の斜流ファン等の他の構成の回転羽根としてもよく、固定状態の固定羽根としてもよく、停止状態とした回転羽根としてもよい。攪拌機構106を固定羽根とする場合には、ケーシング108の内部に設けることが好ましく、かかる場合には、ケーシング108の排気口に固定状態で設ければよい。ここで、攪拌機構106を固定羽根とした場合には、排気EGが固定羽根の延在方向にそって排気装置100の外側に跳ね上げられ、ラジエータ冷却ファン104からの送風Wに巻き込まれて混合される。また、攪拌機構106を、排気EGおよび送風Wで回転される回転羽根や、停止状態の回転羽根や、固定羽根とした場合には、モーターや駆動装置が不要となり、さらに、これらを駆動する為の電力が不要となるので、小型軽量化および消費電力低減化が実現された燃料電池システムを得ることが可能となる。
Further, in the
10…燃料電池システム
11…装置筐体
11A…排気孔11A
12…燃料電池
12A…燃料供給口
12B…空気供給口
12C…燃料排出口
12D…空気排出口
121…発電セル
122…集電体
123…エンドプレート
14…燃料タンク
16…燃料ポンプ
18…ブロワ
20…凝縮器
22…水タンク
23…水ポンプ
24…外部燃料タンク
26…外部燃料ポンプ
28…排気処理装置
281…反応部
282…吸着部
30…ラジエータ
32…排気経路
100…排気装置
102…排気管
102A…吹き出し口
104…ラジエータ冷却ファン
104A…送風領域
106…攪拌機構
108…ケーシング
EG…排気
W…送風
EGW…混合された排気
DESCRIPTION OF
DESCRIPTION OF
Claims (6)
前記燃料電池を収容し、排気孔を有する収容体と、
前記燃料電池からの排気を前記排気孔から前記収容体の外部に排気する排気装置と
を備える燃料電池システムであって、
前記排気装置は、
前記収容体の内部に前記排気孔に面して設けられ、前記排気孔を通して前記収容体の外部に向けて送風する送風機と、
前記燃料電池からの前記排気を、前記送風機の送風領域に導入する排気管と、
前記排気管による前記送風領域への前記排気の導入位置を挟んで前記送風機と対向するように配され、前記送風機からの送風と前記排気管により導入された前記排気とを攪拌する攪拌機構と
を備える燃料電池システム。 A fuel cell;
A container containing the fuel cell and having an exhaust hole;
An exhaust device that exhausts exhaust from the fuel cell to the outside of the housing through the exhaust hole, and a fuel cell system comprising:
The exhaust device is
A blower that is provided inside the container so as to face the exhaust hole and blows air toward the outside of the container through the exhaust hole;
An exhaust pipe for introducing the exhaust from the fuel cell into a blower area of the blower;
A stirring mechanism that is arranged to face the blower across the position where the exhaust is introduced into the blower area by the exhaust pipe, and stirs the blown air from the blower and the exhaust introduced by the exhaust pipe; A fuel cell system provided.
前記排気管の前記排気の吹き出し方向と、前記送風機の送風方向とが一致している燃料電池システム。 The fuel cell system according to claim 1,
A fuel cell system in which a direction in which the exhaust from the exhaust pipe is blown out coincides with a direction in which the blower blows air.
前記排気管の吹き出し口と前記攪拌機構とは、前記送風領域の中心に配されている燃料電池システム。 The fuel cell system according to claim 1 or 2,
The fuel cell system in which the outlet of the exhaust pipe and the stirring mechanism are arranged in the center of the blowing area.
前記排気装置は、前記攪拌機構が内部に設けられたケーシングを備える燃料電池システム。 The fuel cell system according to any one of claims 1 to 3,
The exhaust device is a fuel cell system including a casing in which the stirring mechanism is provided.
前記攪拌機構は、回転可能に設けられた回転羽根である燃料電池システム。 The fuel cell system according to any one of claims 1 to 4, wherein
The fuel cell system, wherein the stirring mechanism is a rotating blade provided rotatably.
前記攪拌機構は、固定状態で設けられた固定羽根である燃料電池システム。 The fuel cell system according to any one of claims 1 to 4, wherein
The fuel cell system, wherein the stirring mechanism is a fixed blade provided in a fixed state.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2016110802A JP2017216201A (en) | 2016-06-02 | 2016-06-02 | Fuel cell system |
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2020119789A (en) * | 2019-01-25 | 2020-08-06 | パナソニックIpマネジメント株式会社 | Fuel cell system |
JP2020136012A (en) * | 2019-02-18 | 2020-08-31 | パナソニックIpマネジメント株式会社 | Fuel cell system |
-
2016
- 2016-06-02 JP JP2016110802A patent/JP2017216201A/en active Pending
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