JP5239994B2 - Fuel cell device - Google Patents

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Description

本発明は、電気化学反応により発電を行なう燃料電池装置に関する。   The present invention relates to a fuel cell device that generates power by an electrochemical reaction.

近年、新発電システムの一つとして、例えば特許文献1や特許文献2に開示されるように、発電が容易な燃料電池装置が考えられている。こうした燃料電池装置は、酸化器と、気体の電気化学反応により発電を行なう燃料電池などを、基本的な構成として備えている。また、上記基本的な構成において、各々の構成要素を円滑に動作させるために、改質装置や、燃料電池に送る水中の不要物を除去する浄化体や、イオン交換体などの、さまざまな補助機器が配置されている。   In recent years, as one of new power generation systems, as disclosed in, for example, Patent Document 1 and Patent Document 2, a fuel cell device that can easily generate power has been considered. Such a fuel cell device includes an oxidizer, a fuel cell that generates power by a gas electrochemical reaction, and the like as basic components. In addition, in the above basic configuration, in order to smoothly operate each component, various auxiliary devices such as a reformer, a purifier for removing unnecessary substances in water to be sent to the fuel cell, and an ion exchanger. Equipment is in place.

特開平3−108266号公報Japanese Patent Laid-Open No. 3-108266 特開2008−277308号公報JP 2008-277308 A

しかし、上記構成において、酸化器に導入する気体は所定温度まで温度を変える必要があり、気体に含まれる蒸気の凝縮によって、凝縮水が発生する。この凝縮水が酸化器に流入すると、酸化反応を阻害して、一酸化炭素を十分に除去していない気体が燃料電池に供給されるから、当該凝縮水を排出する必要が生じる。また、気体の取出しと、酸化反応のための気体の取入れが必要なため、複雑な配管を必要とし、配管コストの増加と組立性の著しい悪化をもたらすという問題点を有していた However, in the above configuration, the temperature of the gas introduced into the oxidizer needs to be changed to a predetermined temperature, and condensed water is generated by condensation of the vapor contained in the gas. When this condensed water flows into the oxidizer, the oxidation reaction is hindered, and gas that does not sufficiently remove carbon monoxide is supplied to the fuel cell, so that it is necessary to discharge the condensed water. Further, since it is necessary to take out the gas and to take in the gas for the oxidation reaction, complicated piping is required, resulting in an increase in piping cost and a significant deterioration in assemblability .

本発明は上記問題点に鑑み、酸化反応を阻害することがなく、さらには配管に関するコストの低減を図ると同時に、組立性を犠牲にすることなく小型化が実現可能な燃料電池装置を提供することを、その第1の目的とする In view of the above problems, the present invention provides a fuel cell device that does not hinder the oxidation reaction, further reduces the cost of piping, and can be miniaturized without sacrificing assembly. This is the first purpose .

本発明の請求項1における燃料電池装置では、気体を熱交換器によって温度変更を行ない、この熱交換器で凝縮された水が分離器で分離および排出され、凝縮水を含まない気体が酸化器に導入される。したがって、酸化器に水が浸入して酸化反応を阻害するのを防止できる。   In the fuel cell device according to claim 1 of the present invention, the temperature of the gas is changed by the heat exchanger, the water condensed in the heat exchanger is separated and discharged by the separator, and the gas not containing the condensed water is oxidized. To be introduced. Therefore, it is possible to prevent water from entering the oxidizer and inhibiting the oxidation reaction.

本発明の請求項1または2における燃料電池装置では、分離器に導入された凝縮水と気体は、所定方向に導かれる過程で凝縮水だけが所定方向に流れ、気体だけが前記所定方向と異なる方向に排出され、酸化器に送り出される。よって、酸化器に水が浸入して酸化反応を阻害するのを確実に防止できる。 In the fuel cell device according to claim 1 or 2 of the present invention, the condensed water and the gas introduced into the separator flow only in the predetermined direction in the process of being guided in the predetermined direction, and only the gas is different from the predetermined direction. In the direction and sent to the oxidizer. Therefore, it is possible to reliably prevent water from entering the oxidizer and inhibiting the oxidation reaction.

本発明の請求項における燃料電池装置では、気液分離後の気体の流路に、脱硫反応用の気体出口と、酸化反応用の気体入口とを一体に備えたことで、複雑な配管が不要になって簡素化され、配管コストの低減と組立性の向上が可能になると共に、小型化が可能になる In the fuel cell device according to claim 1 of the present invention, the gas flow path after gas-liquid separation is integrally provided with a gas outlet for desulfurization reaction and a gas inlet for oxidation reaction, so that complicated piping is provided. It becomes unnecessary and simplified, and it is possible to reduce the piping cost and improve the assemblability, and to reduce the size .

本発明の請求項1によれば、酸化反応を阻害することがない燃料電池装置を提供できる。   According to claim 1 of the present invention, it is possible to provide a fuel cell device that does not inhibit the oxidation reaction.

本発明の請求項1または2によれば、酸化器に水が浸入して酸化反応を阻害するのを確実に防止することが可能な燃料電池装置を提供できる。 According to claim 1 or 2 of the present invention, it is possible to provide a fuel cell device capable of reliably preventing water from entering the oxidizer and inhibiting the oxidation reaction.

本発明の請求項によれば、配管に関するコストの低減を図ると同時に、組立性を犠牲にすることなく小型化が実現可能な燃料電池装置を提供できる According to the first aspect of the present invention, it is possible to provide a fuel cell device that can be reduced in size without sacrificing assembly while simultaneously reducing the cost related to piping .

本発明の燃料電池装置の詳細な説明図である。It is detailed explanatory drawing of the fuel cell apparatus of this invention. 同上、燃料電池装置の概略を示すブロック構成図である。It is a block block diagram which shows the outline of a fuel cell apparatus same as the above. 同上、燃料電池装置の外観を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the external appearance of a fuel cell apparatus same as the above. 同上、気液分離器の外観斜視図である。It is an external appearance perspective view of a gas-liquid separator same as the above. 同上、気液分離器の内部構造を示す図4のA−A線断面図である。FIG. 5 is a cross-sectional view taken along line AA of FIG. 4 showing the internal structure of the gas-liquid separator.

以下、本発明における燃料電池装置の好ましい実施形態について、添付図面を参照しながら説明する。本装置の構成を示す図1において、1は燃料ガスを昇圧する昇圧ブロアで、この昇圧ブロア1の吐出口には活性炭などからなる脱硫器2が接続される。また脱硫器2の出口には、触媒からなる改質部とこの改質部を加熱するバーナー部とにより構成される改質器3の入口が接続され、改質器3の出口には、触媒からなるCOシフト反応器4の入口が接続される。さらに、反応器たるCOシフト反応器4の出口は、ポンプたる循環ポンプ5の出口からの冷水を冷媒とした熱交換器6の入口に接続され、当該熱交換器6の出口は気液分離器7を介して、触媒からなるCO選択酸化器8の入口に接続される。酸化器たるCO選択酸化器5の出口は燃料電池9のアノード10に接続され、アノード10の出口は改質器3のバーナー部に接続される。   Hereinafter, a preferred embodiment of a fuel cell device according to the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. In FIG. 1 showing the configuration of this apparatus, reference numeral 1 denotes a booster blower for boosting fuel gas, and a desulfurizer 2 made of activated carbon or the like is connected to a discharge port of the booster blower 1. The outlet of the desulfurizer 2 is connected to an inlet of a reformer 3 composed of a reforming section made of a catalyst and a burner section for heating the reforming section. The inlet of the CO shift reactor 4 consisting of Furthermore, the outlet of the CO shift reactor 4 as a reactor is connected to the inlet of a heat exchanger 6 using cold water from the outlet of a circulation pump 5 as a refrigerant as a refrigerant, and the outlet of the heat exchanger 6 is a gas-liquid separator. 7 is connected to the inlet of a CO selective oxidizer 8 made of a catalyst. The outlet of the CO selective oxidizer 5 as an oxidizer is connected to the anode 10 of the fuel cell 9, and the outlet of the anode 10 is connected to the burner portion of the reformer 3.

燃料電池9は、触媒を担持した電極としてのアノード10とカソード11との間に、固体高分子からなる電解質膜12を挟持すると共に、アノード7およびカソード8のそれぞれに燃料ガスや空気を送り込むための流路を形成したセパレータ(図示せず)を備えて構成される。また14は、空気供給装置としての空気ブロアで、これは燃料電池9のカソード11へ接続され、他に別な空気供給装置であるバーナー空気ブロア15が、改質器3のバーナー部へ接続され、さらに別な他の空気供給装置である選択酸化空気ブロア16が、気液分離器5を介してCO選択酸化器8へそれぞれ接続される。これらの各空気ブロア14,15,16は、空気浄化装置17を介して吸気している。   The fuel cell 9 sandwiches an electrolyte membrane 12 made of a solid polymer between an anode 10 and a cathode 11 as an electrode carrying a catalyst, and sends fuel gas and air to each of the anode 7 and the cathode 8. A separator (not shown) in which the flow path is formed is provided. Reference numeral 14 denotes an air blower as an air supply device, which is connected to the cathode 11 of the fuel cell 9, and a burner air blower 15, which is another air supply device, is connected to the burner portion of the reformer 3. Further, a selective oxidation air blower 16, which is still another air supply device, is connected to the CO selective oxidizer 8 via the gas-liquid separator 5. Each of these air blowers 14, 15, 16 takes in air through an air purification device 17.

燃料電池9を構成するカソード11のガス口すなわちカソード排気ガスの出口は、熱回収装置としての排熱利用熱交換器21のガス口に接続される。また、排熱利用熱交換器21には、フィルター(孔径1ミクロン)などからなる浄化装置22と、イオン交換樹脂からなるイオン交換装置23と、水ポンプ24が順次接続される。水ポンプ24の吐出口は2方向に分岐され、一方の吐出口は燃料電池9のアノード10に接続され、他方の吐出口は水蒸気発生用熱交換器25を経由して、改質器3の入口に接続される。   A gas port of the cathode 11 constituting the fuel cell 9, that is, an outlet of the cathode exhaust gas, is connected to a gas port of a heat exchanger 21 that uses exhaust heat as a heat recovery device. Further, a purification device 22 made of a filter (pore diameter 1 micron), an ion exchange device 23 made of an ion exchange resin, and a water pump 24 are sequentially connected to the exhaust heat utilization heat exchanger 21. The discharge port of the water pump 24 is branched in two directions, one discharge port is connected to the anode 10 of the fuel cell 9, and the other discharge port is connected to the reformer 3 via the water vapor generating heat exchanger 25. Connected to the entrance.

改質器3を構成するバーナー部の燃焼排気ガスの出口は、水蒸気発生用熱交換器25の入口に接続される。そして、この改質器3のバーナー部からの燃焼排気ガスは、水蒸気発生用熱交換器25を経由して燃料電池9のカソード11のガス口に接続されることで、燃料電池9からのカソード排気ガスと共に、排熱利用熱交換器21に送り出されるようになっている。   The outlet of the combustion exhaust gas in the burner section constituting the reformer 3 is connected to the inlet of the heat exchanger 25 for generating steam. The combustion exhaust gas from the burner portion of the reformer 3 is connected to the gas port of the cathode 11 of the fuel cell 9 through the heat exchanger 25 for generating steam, so that the cathode from the fuel cell 9 Together with the exhaust gas, it is sent to the exhaust heat utilization heat exchanger 21.

27は市水の流入量を制御する電磁弁で、その出口は前記熱交換器6と排熱利用熱交換器21とを順次経由し、熱利用外部機器である貯湯槽28の温水入口29と、放熱装置(クーリングモジュール)30の温水入口31にそれぞれ接続される。また32は、貯湯槽28の温水出口である。そして、貯湯槽28の冷水出口33と放熱装置30の冷水出口34は、三方弁35を経由して循環ポンプ5の入口に接続され、循環ポンプ5の出口は熱交換器6を経由して排熱利用熱交換器21に接続される。放熱装置30には放熱用ファン36が設けられており、放熱装置30に導入された温水を外部から取り込んだ空気の強制対流により冷却し、冷水として冷水出口34より排出するようになっている。さらに37は、図3に示す燃料電池装置の外郭たるパッケージ38内の空気を強制対流で外部に放出する送風装置としての換気ファンである。   27 is an electromagnetic valve for controlling the inflow of city water, and its outlet sequentially passes through the heat exchanger 6 and the exhaust heat utilization heat exchanger 21 and is connected to a hot water inlet 29 of a hot water storage tank 28 which is a heat utilization external device. These are connected to the hot water inlet 31 of the heat dissipation device (cooling module) 30, respectively. Reference numeral 32 denotes a hot water outlet of the hot water tank 28. The cold water outlet 33 of the hot water storage tank 28 and the cold water outlet 34 of the heat dissipation device 30 are connected to the inlet of the circulation pump 5 via a three-way valve 35, and the outlet of the circulation pump 5 is discharged via the heat exchanger 6. It is connected to the heat utilization heat exchanger 21. The heat dissipating device 30 is provided with a heat dissipating fan 36, which cools the hot water introduced into the heat dissipating device 30 by forced convection of air taken from outside and discharges it as cold water from the cold water outlet 34. Further, reference numeral 37 denotes a ventilation fan as a blower that discharges the air in the outer package 38 of the fuel cell apparatus shown in FIG. 3 to the outside by forced convection.

その他、この図1には図示していないが、後に図2において示すように、ガス,空気および水の流れや温度を制御するためのセンサー,コントローラおよび開閉器(例えば電磁弁)などの補助機器41や、燃料電池9で得た直流発電電力を交流電力に変換するインバータ42や、装置の運転を制御する制御装置(図示せず)なども、本装置内に配置・接続される。   In addition, although not shown in FIG. 1, as shown in FIG. 2 later, auxiliary devices such as sensors, controllers, and switches (for example, solenoid valves) for controlling the flow and temperature of gas, air, and water are used. 41, an inverter 42 for converting the DC generated power obtained by the fuel cell 9 into AC power, a control device (not shown) for controlling the operation of the device, and the like are also arranged and connected in the device.

図2に装置全体の概略構成を表しており、43は天然ガスなどの燃料ガス(原燃料)から水素ガスを生成する改質装置であり、この改質装置43は図1に示す昇圧ブロア1、脱硫器2、改質器3、COシフト反応器4、熱交換器6、気液分離器7、CO選択酸化器8、水蒸気発生用熱交換器25などから構成されるものである。   FIG. 2 shows a schematic configuration of the entire apparatus, in which 43 is a reformer that generates hydrogen gas from fuel gas (raw fuel) such as natural gas, and this reformer 43 is a booster blower 1 shown in FIG. , A desulfurizer 2, a reformer 3, a CO shift reactor 4, a heat exchanger 6, a gas-liquid separator 7, a CO selective oxidizer 8, a steam generating heat exchanger 25, and the like.

酸化剤ガスとしての酸素(空気)を供給する空気供給装置としての空気ブロワ14からの酸素と改質装置43からの水素ガスが、燃料電池9により電気化学反応を起こし、燃料電池9内で発電を行なうようになっている。また42は、燃料電池9で発生した電気エネルギー(直流電力)を商用電圧・周波数の交流電力に変換する電力変換装置としてのインバータである。改質装置43や燃料電池9で発生する熱(排ガス)は回収装置すなわち熱回収装置である排熱利用熱交換器21により回収され、交換器である熱交換器(図示せず)に接続可能な外部の熱利用機器である例えば温水器としての貯湯槽28や床暖房機器などの熱利用外部機器に供給される。その他、これらの各構成要素を円滑に動作させるために、例えばポンプや、電磁弁や、これらのポンプおよび電磁弁などを制御する制御器としてのコントローラなどの補助機器41が設けられている。   Oxygen from the air blower 14 serving as an air supply device for supplying oxygen (air) as an oxidant gas and hydrogen gas from the reforming device 43 cause an electrochemical reaction in the fuel cell 9, and power is generated in the fuel cell 9. Is supposed to do. Reference numeral 42 denotes an inverter as a power conversion device that converts electric energy (DC power) generated in the fuel cell 9 into AC power having a commercial voltage and frequency. Heat (exhaust gas) generated in the reformer 43 and the fuel cell 9 is recovered by a recovery device, that is, a waste heat utilization heat exchanger 21 that is a heat recovery device, and can be connected to a heat exchanger (not shown) that is an exchanger. It is supplied to an external heat utilization device such as a hot water storage tank 28 as a water heater or a floor heating device. In addition, in order to operate each of these components smoothly, auxiliary equipment 41 such as a pump, a solenoid valve, and a controller as a controller for controlling these pump and solenoid valve is provided.

図4および図5は、上記気液分離器7を示したものである。気液分離器7は前述したように、熱交換器6とCO選択酸化器8との間に接続され、熱交換器6が燃料ガスを冷却することで得られる凝縮水を、ここで排水する機構が設けられている。具体的には、ここでの気液分離器7は、上下方向に連通して延びる直線状の本管51と、一端が本管51の上部側面に接続され、選択酸化空気ブロア16からの選択酸化反応用の空気を取入れるために、開口した取入口52Aを他端に有する直線状の第1の分岐管52と、一端が本管51の略中央側面に接続され、熱交換器6からの凝縮水と燃料ガスの混合流体を取入れるために、開口した取入口53Aを他端に有する直線状の第2の分岐管53と、一端が前記取入口53Aとは別の周方向に位置して、本管51の略中央側面に接続され、脱硫器2への脱硫反応用ガスを取出すために、開口した取出口54Aを他端に有するL字状に屈曲した第3の分岐管54とにより構成される。また本管51の内部には、第2の分岐管53の他端を囲うように、断面がL字状をなす分離片55が形成される。この分離片55は、本管51の内部において、第2の分岐管53の他端に連通して下方を開口した導流路56を部分的に形成しており、導流路56の下端が本管51内の他の部分である上下方向の流路57と連通している。   4 and 5 show the gas-liquid separator 7. As described above, the gas-liquid separator 7 is connected between the heat exchanger 6 and the CO selective oxidizer 8, and drains the condensed water obtained by the heat exchanger 6 cooling the fuel gas. A mechanism is provided. Specifically, the gas-liquid separator 7 here includes a straight main pipe 51 that extends in the vertical direction and one end connected to the upper side surface of the main pipe 51 and is selected from the selective oxidizing air blower 16. In order to take in the air for the oxidation reaction, a straight first branch pipe 52 having an open inlet 52A at the other end, one end is connected to the substantially central side surface of the main pipe 51, and the heat exchanger 6 In order to take in the mixed fluid of the condensed water and the fuel gas, a straight second branch pipe 53 having an open inlet 53A at the other end and one end positioned in a circumferential direction different from the inlet 53A The third branch pipe 54 connected to the substantially central side surface of the main pipe 51 and bent into an L shape having an open outlet 54A at the other end in order to take out the desulfurization reaction gas to the desulfurizer 2. It consists of. A separation piece 55 having an L-shaped cross section is formed inside the main pipe 51 so as to surround the other end of the second branch pipe 53. The separation piece 55 partially forms a guide channel 56 that communicates with the other end of the second branch pipe 53 and opens downward in the main pipe 51. It communicates with a channel 57 in the vertical direction, which is another part in the main pipe 51.

さらに、本管51の一端すなわち下端には、本管51内で分離した凝縮水の出口58が開口形成され、本管51の他端すなわち上端には、本管51内で分離した燃料ガスの出口59が開口形成される。出口58は浄化装置22の入口に連通接続すると共に、出口59はCO選択酸化器8の入口に連通接続する。   Further, an outlet 58 of condensed water separated in the main pipe 51 is formed at one end, that is, the lower end of the main pipe 51, and the fuel gas separated in the main pipe 51 is formed at the other end, that is, the upper end of the main pipe 51. An outlet 59 is formed. The outlet 58 is connected to the inlet of the purification device 22, and the outlet 59 is connected to the inlet of the CO selective oxidizer 8.

次に、上記実施例における浄化装置22およびイオン交換装置23について、添付の図6および図7を参照しながら、その構造をさらに詳しく説明する。ここでは、多数の開口を有するメッシュ体61と、このメッシュ体62を保持する保持体63と、別な多数の開口を有するメッシュ体64を保持する内蓋65とにより、前述した水が通過する浄化装置22を構成する一方で、図示しないイオン交換樹脂と、このイオン交換樹脂を充填する中空円筒状のカラム66とにより、浄化装置22に連結したイオン交換装置23を構成している。筒状体としてのカラム66は、円筒以外の形状でもよい。   Next, the structure of the purification device 22 and the ion exchange device 23 in the above embodiment will be described in more detail with reference to FIGS. 6 and 7. Here, the above-described water passes through the mesh body 61 having a large number of openings, the holding body 63 that holds the mesh body 62, and the inner lid 65 that holds the mesh body 64 having another large number of openings. While constituting the purification device 22, an ion exchange device 23 connected to the purification device 22 is constituted by an ion exchange resin (not shown) and a hollow cylindrical column 66 filled with the ion exchange resin. The column 66 as a cylindrical body may have a shape other than a cylinder.

前記保持体63はメッシュ体62を囲むように略円環状をなし、その外周部には内蓋65に係脱する弾性変形可能な爪71が複数箇所設けられる。この爪71に対応して、内蓋65の下部には鍔状の嵌合部72が形成されると共に、内蓋65がカラム66の一端を塞いだ時に、当該カラム66の上端に当接するフランジ73が、内蓋65の中間部に形成される。さらにフランジ73の上方に突出して、内蓋65の上部にはメッシュ体64を装着するためのキャップ状の装着部74が形成される。   The holding body 63 has a substantially annular shape so as to surround the mesh body 62, and a plurality of elastically deformable claws 71 which are engaged with and disengaged from the inner lid 65 are provided on the outer peripheral portion thereof. Corresponding to the claw 71, a hook-like fitting portion 72 is formed at the lower portion of the inner lid 65, and a flange that comes into contact with the upper end of the column 66 when the inner lid 65 closes one end of the column 66. 73 is formed at an intermediate portion of the inner lid 65. Further, a cap-shaped mounting portion 74 for mounting the mesh body 64 is formed on the inner lid 65 so as to protrude above the flange 73.

ここでは、内蓋65に従来の浄化部としてのメッシュ体64を持たせ、これとは別部品である保持体63の爪71を内蓋65の嵌合部72に圧入嵌合して、2つのメッシュ体62,64を有する浄化装置22としての組立が行なわれる。保持体63の爪71を内蓋65の嵌合部72に圧入するだけで、メッシュ体64を有する内蓋65に対する保持体63の位置決めがなされ、メッシュ体62を含む保持体63の芯ずれを防止できる。   Here, the inner lid 65 is provided with a mesh body 64 as a conventional purifying section, and a claw 71 of the holding body 63 which is a separate part is press-fitted and fitted into the fitting section 72 of the inner lid 65. The purification device 22 having the two mesh bodies 62 and 64 is assembled. By simply press-fitting the claw 71 of the holding body 63 into the fitting portion 72 of the inner lid 65, the holding body 63 is positioned with respect to the inner lid 65 having the mesh body 64, and the center of the holding body 63 including the mesh body 62 is misaligned. Can be prevented.

また、浄化装置22の組立後において、カラム66の内壁面に保持体63の爪71を挿入して、浄化装置22をイオン交換装置23に装着する際に、前記カラム66が爪71の止め部すなわち開き止めとなるような形状を有することが望ましい。本実施例では、爪71の外面に当接して、この爪71の外方への開きを規制するカラム66の内壁面が上記止め部に相当し、それにより組立後における浄化装置22の外れを防止できる。爪71の弾性に抗して、内蓋65のフランジ73がカラム66の一端に当接する位置にまで、カラム66の一側から浄化装置22を挿入することで、イオン交換装置23に対する浄化押す地22の組立が完了する。このとき、カラム66の内壁面が爪71を外側から押圧して、組立後に浄化装置22がカラム66から外れるのを防止できる。また、内蓋65をカラム66に組立てた後は、内蓋65のメッシュ体64から保持体63のメッシュ体62を経てカラム66に至る流路75が形成される。   Further, after the purification device 22 is assembled, when the claw 71 of the holding body 63 is inserted into the inner wall surface of the column 66 and the purification device 22 is mounted on the ion exchange device 23, the column 66 is fixed to the claw 71. In other words, it is desirable to have a shape that prevents the opening. In this embodiment, the inner wall surface of the column 66 that abuts on the outer surface of the claw 71 and restricts the opening of the claw 71 to the outside corresponds to the stopper, thereby preventing the purification device 22 from being detached after assembly. Can be prevented. By inserting the purification device 22 from one side of the column 66 to the position where the flange 73 of the inner lid 65 abuts against one end of the column 66 against the elasticity of the claw 71, The assembly of 22 is completed. At this time, the inner wall surface of the column 66 presses the claw 71 from the outside, and the purification device 22 can be prevented from being detached from the column 66 after assembly. Further, after the inner lid 65 is assembled to the column 66, a flow path 75 is formed from the mesh body 64 of the inner lid 65 through the mesh body 62 of the holding body 63 to the column 66.

なお、本実施例におけるメッシュ体62,64のメッシュ径(オープニング幅)は、何れも155μmである。これは、従来構造のメッシュ体64だけのものに比べて、別なメッシュ体62が増えることで、約28倍の開口面積に拡大でき、メッシュ体62,64への詰まりを効果的に抑制できる。   Note that the mesh diameters (opening widths) of the mesh bodies 62 and 64 in the present embodiment are both 155 μm. This is because the number of other mesh bodies 62 is increased as compared with the mesh body 64 having a conventional structure alone, so that the opening area can be increased to about 28 times, and clogging of the mesh bodies 62 and 64 can be effectively suppressed. .

さらに上記構成の燃料電池装置では、改質装置43のバーナー排ガス出口(図示せず)を、熱回収装置である排熱利用熱交換器21のバーナー排ガス入口(図示せず)よりも高い位置に設けてもよい。また、燃料電池9のカソード排ガス出口(図示せず)を、熱回収装置である排熱利用熱交換器21のカソード排ガス入口(図示せず)よりも高い位置に設けてもよい。さらに、改質装置43のバーナー排ガス出口(図示せず)と熱回収装置である排熱利用熱交換器21のバーナー排ガス入口(図示せず)との間を連結するバーナー排ガス配管(図示せず)を、排熱利用熱交換器11側に下り勾配となるように傾斜させて配管してもよい。また、燃料電池9のカソード排ガス出口(図示せず)と熱回収装置である排熱利用熱交換器21のカソード排ガス入口(図示せず)との間を連結するカソード排ガス配管(図示せず)を、排熱利用熱交換器21側に下り勾配となるように傾斜させて配管してもよい。   Further, in the fuel cell device having the above-described configuration, the burner exhaust gas outlet (not shown) of the reformer 43 is positioned higher than the burner exhaust gas inlet (not shown) of the exhaust heat utilization heat exchanger 21 that is a heat recovery device. It may be provided. Further, the cathode exhaust gas outlet (not shown) of the fuel cell 9 may be provided at a position higher than the cathode exhaust gas inlet (not shown) of the exhaust heat utilization heat exchanger 21 that is a heat recovery device. Furthermore, a burner exhaust gas pipe (not shown) that connects between a burner exhaust gas outlet (not shown) of the reformer 43 and a burner exhaust gas inlet (not shown) of the exhaust heat utilization heat exchanger 21 that is a heat recovery device. ) May be inclined to the exhaust heat utilization heat exchanger 11 side so as to have a downward slope. Further, a cathode exhaust gas pipe (not shown) that connects between a cathode exhaust gas outlet (not shown) of the fuel cell 9 and a cathode exhaust gas inlet (not shown) of the exhaust heat utilization heat exchanger 21 that is a heat recovery device. May be inclined to the exhaust heat utilization heat exchanger 21 side so as to have a downward slope.

次に、上記構成についてその作用を説明する。燃料電池装置としての運転を開始すると、燃料ガスが改質装置43の昇圧ブロア1に入って昇圧され、脱硫器2に送り出される。ここで燃料ガスに含まれる硫黄分が脱硫剤の吸着作用により取り除かれる。なお、本実施例では脱硫剤として活性炭を用いたが、他の触媒を用いてもよく、要するに燃料ガス中に含まれる硫黄分を除去できればよい。脱硫器2により硫黄分を除去する目的は、その後の改質器3などの触媒が燃料硫黄分により劣化するのを防止することにある。   Next, the effect | action is demonstrated about the said structure. When the operation as the fuel cell device is started, the fuel gas enters the booster blower 1 of the reformer 43 to be pressurized and sent to the desulfurizer 2. Here, sulfur contained in the fuel gas is removed by the adsorption action of the desulfurizing agent. In this embodiment, activated carbon is used as the desulfurizing agent. However, other catalysts may be used as long as the sulfur contained in the fuel gas can be removed. The purpose of removing the sulfur content by the desulfurizer 2 is to prevent the subsequent catalyst such as the reformer 3 from being deteriorated by the fuel sulfur content.

脱硫器2を通過した燃料ガスは、水蒸気発生用熱交換器25で発生した水蒸気と混合され、改質器3の改質部に入る。この改質部はバーナー部により約750℃前後に加熱されており、燃料ガスはここで触媒の作用により水素ガスと炭酸ガス(二酸化炭素)とに変化する。しかし、ここで生成したガスには、一酸化炭素も若干含まれているが、後述する固体高分子型の燃料電池9は、一酸化炭素によりその性能が著しく低下するため、一酸化炭素の濃度を一定値以下にする必要がある。   The fuel gas that has passed through the desulfurizer 2 is mixed with the steam generated in the steam generating heat exchanger 25 and enters the reforming section of the reformer 3. This reforming section is heated to about 750 ° C. by the burner section, and the fuel gas is changed into hydrogen gas and carbon dioxide (carbon dioxide) by the action of the catalyst. However, although the gas produced here contains a little amount of carbon monoxide, the performance of the polymer electrolyte fuel cell 9 described later is significantly reduced by carbon monoxide. Must be below a certain value.

改質器3を通過した燃料ガスは、次のCOシフト反応器4に入り、ここでも触媒の作用により一酸化炭素は水蒸気と反応して水素ガスと二酸化炭素とに変化し、一酸化炭素の濃度はかなり低いレベルにまで低下する。COシフト反応器4を通過した燃料ガスは、次の熱交換器6を通過する際に、開放した電磁弁27を経由して送られてくる市水や、循環ポンプ5から送られてくる冷水によって、必要な温度にまで冷却され、凝縮水と燃料ガスとによる混合流体として気液分離器7に送り出される。気液分離器7では、前記混合流体から凝縮水を排出する一方、凝縮水を含まない燃料ガスと、選択酸化空気ブロア16から送り込まれた空気(酸素)と混合して、CO選択反応器8に送り出し、それにより混合気体の中に含まれる一酸化炭素が触媒の作用により二酸化炭素に変化する。この時点で初めて燃料電池9に悪影響を及ぼさない濃度まで、燃料ガス中に含まれる一酸化炭素の濃度を下げることができる。   The fuel gas that has passed through the reformer 3 enters the next CO shift reactor 4, where carbon monoxide reacts with water vapor by the action of the catalyst to change into hydrogen gas and carbon dioxide, and the carbon monoxide The concentration drops to a fairly low level. When the fuel gas that has passed through the CO shift reactor 4 passes through the next heat exchanger 6, city water sent through the opened electromagnetic valve 27 or cold water sent from the circulation pump 5. Thus, it is cooled to a required temperature and sent out to the gas-liquid separator 7 as a mixed fluid of condensed water and fuel gas. In the gas-liquid separator 7, the condensed water is discharged from the mixed fluid, while the fuel gas not containing the condensed water is mixed with the air (oxygen) sent from the selective oxidizing air blower 16, and the CO selective reactor 8 is mixed. Thus, carbon monoxide contained in the mixed gas is converted into carbon dioxide by the action of the catalyst. At this time, the concentration of carbon monoxide contained in the fuel gas can be lowered to a concentration that does not adversely affect the fuel cell 9 for the first time.

CO選択反応器8を通過した燃料ガスは、燃料電池9の一方の電極であるアノード10に送り込まれる。また、他方の電極であるカソード11には、空気ブロア14により酸化剤ガスとしての空気(酸素)が送り込まれる。アノード10の水素は触媒の作用によりイオン化し、電解膜質12を通ってカソード11側の酸素と結び付く。これにより、水が生成されると同時に反応熱が発生する。またこの電気化学反応によって、アノード10にマイナス極、カソード11にプラス極の電位が生じ、燃料電池9より電力を取り出すことができる。   The fuel gas that has passed through the CO selective reactor 8 is sent to the anode 10 that is one electrode of the fuel cell 9. Air (oxygen) as an oxidant gas is fed into the cathode 11 as the other electrode by the air blower 14. Hydrogen in the anode 10 is ionized by the action of the catalyst, and is combined with oxygen on the cathode 11 side through the electrolyte membrane 12. Thereby, reaction heat is generated simultaneously with the generation of water. Further, due to this electrochemical reaction, a negative electrode potential is generated at the anode 10 and a positive electrode potential is generated at the cathode 11, and electric power can be taken out from the fuel cell 9.

アノード10を通過した燃料ガスは、大部分の水素ガスが消費されているが、まだかなりの濃度で水素ガスを含んでおり、これを改質器3のバーナー部に戻して、バーナー空気ブロア15により送り込まれた空気と混合させ、バーナー部で燃焼する。これにより、残留する水素ガスを改質器3の昇温に用いることができる。こうして、燃料電池9からの蒸気凝縮水が保有する熱エネルギーを効率よく利用することができる。   The fuel gas that has passed through the anode 10 consumes most of the hydrogen gas, but still contains a considerable concentration of hydrogen gas, which is returned to the burner section of the reformer 3 to burner air blower 15. It mixes with the air sent in by and burns in the burner part. Thereby, the remaining hydrogen gas can be used for raising the temperature of the reformer 3. In this way, the thermal energy possessed by the steam condensed water from the fuel cell 9 can be used efficiently.

カソード11を通過した空気は、燃料電池9で発生した水(水蒸気)と熱を有しており、この空気は排熱利用熱交換器21を通過して水に戻り、その後、この水は浄化装置22を通過することにより不純物が除去される。さらに、次のイオン交換装置23により水中の電解質が除去された状態で、水ポンプ24によって燃料電池9のアノード10に送り込まれ、固体高分子膜(電解質膜12)の加湿および燃料電池9の冷却に使用される。同じく水ポンプ24により、水蒸気発生用熱交換器25に送り込まれた水は、改質器3のバーナー部から排出されるバーナー排ガスによって加熱され、水蒸気となって昇圧ブロア1からの燃料ガスと共に改質器3の改質部に入る。その際、燃料電池9のカソード排ガス出口(図示せず)は、排熱利用熱交換器21のカソード排ガス入口(図示せず)よりも高い位置に設けられており、しかもカソード排ガス配管(図示せず)は、排熱利用熱交換器21側に下り勾配となるように傾斜配管されているので、カソード排ガス配管(図示せず)を通過する蒸気凝縮水は途中で逆流することなく、スムーズに排熱利用熱交換器21に送り出される。その結果、排ガス中の蒸気凝縮水が燃料電池9に逆流することを防止して、発電性能を低下させること無く安全な運転を可能とすることができる。 The air that has passed through the cathode 11 has water (water vapor) generated in the fuel cell 9 and heat, and this air passes through the exhaust heat utilization heat exchanger 21 to return to water, and then this water is purified. Impurities are removed by passing through the device 22 . Further, in a state in which the electrolyte in the water is removed by the next ion exchange device 23, the water pump 24 sends the water to the anode 10 of the fuel cell 9 to humidify the solid polymer membrane (electrolyte membrane 12) and cool the fuel cell 9. Used for. Similarly, the water fed to the steam generating heat exchanger 25 by the water pump 24 is heated by the burner exhaust gas discharged from the burner portion of the reformer 3, becomes steam, and is reformed together with the fuel gas from the booster blower 1. Enter the reforming section of the mass device 3. At that time, the cathode exhaust gas outlet (not shown) of the fuel cell 9 is provided at a position higher than the cathode exhaust gas inlet (not shown) of the exhaust heat utilization heat exchanger 21 and the cathode exhaust gas pipe (not shown). Since the slanted pipe is inclined downward toward the exhaust heat utilization heat exchanger 21 side, the steam condensate passing through the cathode exhaust pipe (not shown) flows smoothly without flowing back in the middle. It is sent to the exhaust heat utilization heat exchanger 21. As a result, it is possible to prevent the steam condensate in the exhaust gas from flowing back to the fuel cell 9 and to enable safe operation without degrading the power generation performance.

水蒸気発生用熱交換器25を通過したバーナー排気ガスは、カソード11からの排気ガスと一緒になって排熱利用熱交換器21に送り込まれ、そこで持っている熱エネルギーを放出する。ここでも、改質装置43のバーナー排ガス出口(図示せず)は、排熱利用熱交換器21のバーナー排ガス入口(図示せず)よりも高い位置に設けられており、しかもバーナー排ガス配管(図示せず)は、排熱利用熱交換器21側に下り勾配となるように傾斜配管されているので、バーナー排ガス配管(図示せず)を通過する蒸気凝縮水は途中で逆流することなく、スムーズに排熱利用熱交換器21に送り出される。   The burner exhaust gas that has passed through the water vapor generating heat exchanger 25 is sent together with the exhaust gas from the cathode 11 to the exhaust heat utilization heat exchanger 21 where the heat energy it has is released. Here, the burner exhaust gas outlet (not shown) of the reformer 43 is provided at a position higher than the burner exhaust gas inlet (not shown) of the exhaust heat utilization heat exchanger 21, and the burner exhaust gas pipe (see FIG. Is not inclined to the exhaust heat utilization heat exchanger 21 side, so that the steam condensate passing through the burner exhaust gas pipe (not shown) does not flow back in the middle and smoothly. To the exhaust heat utilization heat exchanger 21.

その他、貯湯槽28を含む熱利用外部機器の動作について説明すると、先ず、燃料電池装置の運転前に電磁弁27を開放して、貯湯槽28に市水を満たしておく。その後、燃料電池装置の運転を開始すると循環ポンプ5が作動し、この循環ポンプ5によって貯湯槽28内の冷水が熱交換器6および排熱利用熱交換器21に送り込まれ、COシフト反応器4からの燃料ガスの他に、燃料電池9のカソード11や改質器3のバーナー部からの排気ガスの熱エネルギーを貰って温水となる。この温水は排熱利用熱交換器21から貯湯槽28の温水入口29に送り出され、再び貯湯槽28に戻る。貯湯槽28の内部は水温の違いにより2層状態になっており、貯水槽28の上層にある温水を使用することが可能になる。   In addition, the operation of the heat-utilizing external device including the hot water tank 28 will be described. First, the electromagnetic valve 27 is opened before the fuel cell device is operated, and the hot water tank 28 is filled with city water. Thereafter, when the operation of the fuel cell device is started, the circulation pump 5 is operated, and the cold water in the hot water storage tank 28 is sent to the heat exchanger 6 and the exhaust heat utilization heat exchanger 21 by the circulation pump 5, and the CO shift reactor 4 In addition to the fuel gas from, the heat energy of the exhaust gas from the cathode 11 of the fuel cell 9 and the burner portion of the reformer 3 is used to produce hot water. This hot water is sent from the exhaust heat utilization heat exchanger 21 to the hot water inlet 29 of the hot water storage tank 28 and returns to the hot water storage tank 28 again. The inside of the hot water storage tank 28 is in a two-layer state due to the difference in water temperature, and it is possible to use the hot water in the upper layer of the water storage tank 28.

また必要に応じて、排熱利用熱交換器21からの温水を冷却するために、放熱用ファン36を動作させた放熱装置30に温水を通過させ、ここで得られた冷却水を三方弁35から循環ポンプ5に戻すことができる。   Further, if necessary, in order to cool the hot water from the exhaust heat utilization heat exchanger 21, the hot water is passed through the heat radiating device 30 in which the heat radiating fan 36 is operated, and the cooling water obtained here is passed through the three-way valve 35. Can be returned to the circulation pump 5.

上記一連の動作において、熱交換器6から排出される凝縮水を含んだガス(混合流体)は、気液分離器7において取入口53Aから第2の分岐管53に取入れられるが、当該気液分離器7はこの凝縮水を含んだガスを、第2の分岐管53に連通する導流路56によって、一度本管51の内部で下方に導いた後、導流路56から本管51内の流路57に達したところで、凝縮水と燃料ガスの密度差を利用して、凝縮水だけを自重落下させ、凝縮水と燃料ガスとの分離を促進する。これにより、本管51内の流路57では、凝縮水が下方の出口58に達して、浄化装置22の入口に導かれる一方で、燃料ガスが上方の出口59に達して、そこからCO選択酸化器8の入口に導かれる。結果として、CO選択酸化器8には凝縮水を含まない燃料ガスだけが送り込まれることとなり、CO選択酸化器8に水が侵入して、触媒による酸化反応が阻害する従来の問題を一掃することができる。   In the above series of operations, the gas (mixed fluid) containing the condensed water discharged from the heat exchanger 6 is taken into the second branch pipe 53 from the intake port 53A in the gas-liquid separator 7. The separator 7 once guides the gas containing the condensed water downward in the main pipe 51 by the guide passage 56 communicating with the second branch pipe 53, and then the inside of the main pipe 51 from the guide passage 56. When the flow path 57 is reached, the density difference between the condensed water and the fuel gas is utilized to cause only the condensed water to fall by its own weight, thereby promoting the separation of the condensed water and the fuel gas. Thereby, in the flow path 57 in the main pipe 51, the condensed water reaches the lower outlet 58 and is guided to the inlet of the purifier 22, while the fuel gas reaches the upper outlet 59 from which the CO is selected. It is led to the inlet of the oxidizer 8. As a result, only the fuel gas that does not contain condensed water is sent to the CO selective oxidizer 8, and water penetrates into the CO selective oxidizer 8, thereby eliminating the conventional problem that inhibits the oxidation reaction by the catalyst. Can do.

一方、本管51内において、導流路56の開口より上方に位置する気液分離後のガス流路57には、第1の分岐管52と第3の分岐管54がそれぞれ接続される。そのため、本館51内で分離された凝縮水を含まない燃料ガスは、共通する配管である本管51から、CO選択酸化器8のみならず第3の分岐管54を通して、脱硫反応用ガスとして脱硫器2に送り出すことができる。さらに、本管51の上部において、選択酸化空気ブロア16からの選択酸化反応用の空気が第1の分岐管52を通して送り込まれ、この空気と凝縮水を含まない燃料ガスが流路57内で合流して、共通する配管である本管51から、CO選択酸化器8に送り出すことが可能になる。   On the other hand, in the main pipe 51, a first branch pipe 52 and a third branch pipe 54 are connected to a gas flow path 57 after gas-liquid separation located above the opening of the guide flow path 56, respectively. Therefore, the fuel gas containing no condensed water separated in the main building 51 is desulfurized as a desulfurization reaction gas from the main pipe 51 which is a common pipe through the third branch pipe 54 as well as the CO selective oxidizer 8. Can be sent to the vessel 2. Further, in the upper portion of the main pipe 51, air for selective oxidation reaction from the selective oxidation air blower 16 is sent through the first branch pipe 52, and this fuel gas containing no condensed water joins in the flow path 57. Thus, the main pipe 51 which is a common pipe can be sent to the CO selective oxidizer 8.

以上のように本実施例では、何れも気体である燃料ガスと酸化剤ガスとの電気化学反応により発電を行なう燃料電池装置において、COシフト反応器4から送り出される燃料ガスの温度を例えば下げるように変え、その燃料ガス中に含まれる水蒸気を凝縮する熱交換器6と、この熱交換器6の後段に設けられ、液体としての水である凝縮水と、気体としての燃料ガスであるガスとを分離する分離器たる気液分離器7とを、酸化器であるCO選択酸化器8の前段に設け、これらの熱交換器6と気液分離器7とにより凝縮水を排水して、凝縮水を含まない燃料ガスをCO選択酸化器8に送り出す構成となっている。   As described above, in this embodiment, the temperature of the fuel gas sent out from the CO shift reactor 4 is lowered, for example, in the fuel cell device that generates power by the electrochemical reaction between the fuel gas and the oxidant gas which are both gases. And a heat exchanger 6 that condenses water vapor contained in the fuel gas, a condensed water that is water as a liquid, and a gas that is a fuel gas as a gas. The gas-liquid separator 7 as a separator for separating the water is provided in the preceding stage of the CO selective oxidizer 8 that is an oxidizer, and the condensed water is drained by the heat exchanger 6 and the gas-liquid separator 7 to condense. The fuel gas not containing water is sent to the CO selective oxidizer 8.

この場合、燃料ガスを熱交換器6によって冷却などの温度変更を行なった後、この熱交換器6で凝縮された水が気液分離器7で分離および排出され、凝縮水を含まない燃料ガスがCO選択酸化器8に導入される。したがって、CO選択酸化器8に水が浸入して酸化反応を阻害するのを防止できる。   In this case, after the temperature of the fuel gas is changed by cooling or the like by the heat exchanger 6, the water condensed by the heat exchanger 6 is separated and discharged by the gas-liquid separator 7, and the fuel gas does not contain condensed water. Is introduced into the CO selective oxidizer 8. Therefore, it is possible to prevent water from entering the CO selective oxidizer 8 and inhibiting the oxidation reaction.

また、本実施例における気液分離器7は、凝縮水を含んだ燃料ガスを所定方向である例えば下方に導いた後、気液分離後の燃料ガスを所定方向とは異なる例えば上方に排出する構造を有しており、具体的には、上下方向に配設する本管51内に分離片55を形成し、この分離片55によって、凝縮水を含んだ燃料ガスを下方に導いて、本管51内の流路57に送り出す導流路56を形成している。   Further, the gas-liquid separator 7 in the present embodiment guides the fuel gas containing the condensed water downward in a predetermined direction, for example, and then discharges the fuel gas after the gas-liquid separation different from the predetermined direction, for example, upward. Specifically, a separation piece 55 is formed in a main pipe 51 arranged in the vertical direction, and the separation piece 55 guides fuel gas containing condensed water downward, thereby A guide channel 56 is formed to be sent to the channel 57 in the pipe 51.

こうすると、気液分離器7に導入された凝縮水と燃料ガスの混合流体は、例えば双方の密度差を利用して、所定方向である下方に導かれる過程で凝縮水だけが自重落下などにより所定方向に流れ、その後、燃料ガスだけが所定方向とは異なる方向である上方に排出され、後段のCO選択酸化器8に送り出される。よって、CO選択酸化器8に水が浸入して酸化反応を阻害するのを確実に防止できる。   In this way, the condensed fluid introduced into the gas-liquid separator 7 and the fuel gas mixed fluid, for example, by using the density difference between the two, the condensed water alone is dropped by its own weight in the process of being guided downward in a predetermined direction. After flowing in a predetermined direction, only the fuel gas is discharged upward in a direction different from the predetermined direction, and sent to the CO selective oxidizer 8 at the subsequent stage. Therefore, it is possible to reliably prevent water from entering the CO selective oxidizer 8 and inhibiting the oxidation reaction.

さらに本実施例では、気液分離後の前記燃料ガスの流路57に、脱流器2における脱硫反応用の気体出口である取出口54Aを有する第3の分岐管54と、CO選択酸化器8における酸化反応用の気体入口である取入口52Aを有する第1の分岐管52とを一体に備えている。   Furthermore, in this embodiment, the fuel gas flow path 57 after gas-liquid separation has a third branch pipe 54 having an outlet 54A that is a gas outlet for desulfurization reaction in the desulfurizer 2, and a CO selective oxidizer. 8 is integrally provided with a first branch pipe 52 having an intake 52A which is a gas inlet for oxidation reaction.

こうすると、気液分離後のガスの流路57に、脱硫反応用の取出口54Aと、酸化反応用の取入口52Aとを一体に備えたことで、気液分離器7における複雑な配管が不要になって簡素化され、配管コストの低減と組立性の向上が可能になると共に、気液分離器7への配管の集約化により、小型化が可能になる。   In this way, the gas flow path 57 after gas-liquid separation is integrally provided with the desulfurization reaction outlet 54A and the oxidation reaction inlet 52A, so that complicated piping in the gas-liquid separator 7 can be obtained. It becomes unnecessary and simplified, and the piping cost can be reduced and the assemblability can be improved, and the size of the gas-liquid separator 7 can be reduced by integrating the piping.

本実施例では、何れも気体である燃料ガスと酸化剤ガスとの電気化学反応により発電を行なう燃料電池装置において、イオン交換体としてのイオン交換樹脂を収納して充填する収納体としてのカラム66により浄化装置22を構成し、この浄化装置22と、メッシュたるメッシュ体62を有する浄化体としての保持体63とにより、流体である水を浄化して水中の電解質を除去する流路75を形成し、保持体63は別なメッシュ体64付きの蓋である内蓋65に例えば圧入で収納され、カラム66の例えば内壁面に保持体63の止め部を形成している。   In this embodiment, in a fuel cell device that generates power by an electrochemical reaction between a fuel gas that is a gas and an oxidant gas, a column 66 as a storage body that stores and fills an ion exchange resin as an ion exchanger. The purification device 22 is constituted by this, and the purification device 22 and the holding body 63 as a purification body having the mesh body 62 as a mesh form a flow path 75 for purifying water as a fluid and removing electrolyte in the water. The holding body 63 is accommodated, for example, by press-fitting in an inner lid 65 that is a lid with another mesh body 64, and a stopper portion of the holding body 63 is formed on the inner wall surface of the column 66, for example.

この場合、保持体63に設けたメッシュ体62によって、イオン交換樹脂がカラム66から漏れるのを防止し、且つカラム66と共に浄化装置22を液体などの流路75とすることができる。また、保持体63を内蓋65に収納してなる浄化装置22には、内蓋65に設けられるメッシュ部としてのメッシュ体62の他に、保持体63のメッシュとして別なメッシュ体64が設けられるので、流路75中のメッシュ面積が増加し、メッシュ体62,64における目詰まり発生を防止できる。さらに、保持体63を内蓋65に収納するだけの簡単な組立で、内蓋65に対する浄化装置22の芯ずれを防ぐことができると共に、浄化装置22をカラム66に組立てた後は、保持体63の止め部が浄化装置22の外れ止めとして機能し、当該浄化装置22ひいては内蓋65の外れを防止できる。   In this case, the mesh body 62 provided on the holding body 63 can prevent the ion exchange resin from leaking from the column 66, and the purification device 22 can be used as the flow path 75 of liquid or the like together with the column 66. Further, in the purification device 22 in which the holding body 63 is accommodated in the inner lid 65, in addition to the mesh body 62 as a mesh portion provided in the inner lid 65, another mesh body 64 is provided as a mesh of the holding body 63. Therefore, the mesh area in the flow path 75 is increased, and clogging in the mesh bodies 62 and 64 can be prevented. Furthermore, the simple assembly of only storing the holding body 63 in the inner lid 65 can prevent the purification device 22 from being misaligned with respect to the inner lid 65, and after the purification device 22 is assembled to the column 66, the holding body. The stop portion 63 functions as a detachment stop for the purification device 22, and the detachment of the purification device 22 and thus the inner lid 65 can be prevented.

なお、本発明は、上記実施例に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で変更可能である。例えば図6および図7で説明した浄化装置22やイオン交換装置23の構造は、図1において、熱交換器6および気液分離器7を含まない燃料電池装置に適用しても構わない。この場合、電磁弁27の出口は排熱利用熱交換器21の入口に直接接続され、またCO選択酸化器8には空気ブロア14からの空気が投入されると共に、気液分離器7への選択酸化空気ブロア16を含む空気流路は省略される。   In addition, this invention is not limited to the said Example, It can change in the range which does not deviate from the meaning of this invention. For example, the structures of the purification device 22 and the ion exchange device 23 described in FIGS. 6 and 7 may be applied to a fuel cell device that does not include the heat exchanger 6 and the gas-liquid separator 7 in FIG. In this case, the outlet of the electromagnetic valve 27 is directly connected to the inlet of the exhaust heat utilization heat exchanger 21, and the air from the air blower 14 is input to the CO selective oxidizer 8 and also to the gas-liquid separator 7. The air flow path including the selective oxidizing air blower 16 is omitted.

6 熱交換器
7 気液分離器(分離器)
8 酸化器(CO選択酸化器)
57 流路
52A 取入口(気体入口)
54A 取出口(気体出口)
6 Heat exchanger 7 Gas-liquid separator (separator)
8 Oxidizer (CO selective oxidizer)
57 Channel 52A Inlet (Gas Inlet)
54A Outlet (Gas outlet)

Claims (2)

空気と燃料ガスとの電気化学反応により発電を行なう燃料電池装置において、前記燃料ガスの温度を変え、水蒸気を凝縮する熱交換器と、前記熱交換器の後段に設けられ、凝縮水前記燃料ガスの混合流体を分離する分離器とを、一酸化炭素の濃度を下げる酸化器の前段に設け、前記熱交換器と前記分離器とにより前記凝縮水を排水する構成とし、
前記分離器は、上下方向に延び、一端と他端にそれぞれ下方の出口と上方の出口とを形成した直線状の本管と、一端が前記本管の上部側面に接続され、空気を取入れるために他端を開口した第1の分岐管と、一端が前記本管の略中央側面に接続され、前記混合流体を取入れるために他端を開口した第2の分岐管と、該第2の分岐管とは別の周方向に位置して前記本管の略中央側面に接続され、脱硫反応用の気体出口を他端に開口した第3の分岐管とにより構成し、前記混合流体より分離した前記凝縮水が前記下方の出口に導かれ、前記混合流体より分離した前記燃料ガスが前記上方の出口に導かれることを特徴とする燃料電池装置。
In a fuel cell device that generates electricity by an electrochemical reaction between air and fuel gas, a heat exchanger that changes the temperature of the fuel gas and condenses water vapor, and is provided at a stage subsequent to the heat exchanger, and the condensed water and the fuel and a separator for separating a mixed fluid of gas, provided before the oxidizer to reduce the concentration of carbon monoxide, a structure for draining the condensed water by said separator and said heat exchanger,
The separator extends in the vertical direction, and has a straight main pipe formed with a lower outlet and an upper outlet at one end and the other end, respectively , and one end connected to the upper side surface of the main pipe to take in air a first branch pipe which is open at the other end to one end connected to a substantially central side surface of the main pipe, a second branch pipe which is open at the other end to incorporate the mixed fluid, the second the branch pipes are connected are located in different circumferential direction substantially in the center side of the main, constituted by a third branch pipe having an open gas outlet of the desulfurizing reaction in the other end, from the fluid mixture The fuel cell device , wherein the separated condensed water is guided to the lower outlet, and the fuel gas separated from the mixed fluid is guided to the upper outlet .
前記分離器は、前記第2の分岐管の端部を囲うように前記本管内部に設けられた分離片をさらに備え、該分離片は導流路を形成し、前記第2の分岐管に取入れられた前記混合流体を前記導流路によって下方に導き、前記凝縮水と前記燃料ガスとに分離することを特徴とする請求項1記載の燃料電池装置。 The separator further includes a separation piece provided inside the main pipe so as to surround an end portion of the second branch pipe , and the separation piece forms a guide channel, and the second branch pipe is connected to the second branch pipe. guided downwardly intake was the mixed fluid by the guide passage, a fuel cell system according to claim 1, wherein that you separated into the fuel gas and the condensed water.
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