JP5260938B2 - Fuel cell device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、燃料電池の発電により生じる排ガスを処理するための排ガス処理装置および熱交換器を具備する燃料電池装置に関する。 The present invention relates to an exhaust gas treatment device for treating exhaust gas generated by power generation of a fuel cell and a fuel cell device including a heat exchanger.
近年、次世代エネルギーとして、燃料電池セルを複数個配列してなる燃料電池セルスタックを収納容器内に収納した燃料電池装置やその運転方法(システム)が種々提案されている。 2. Description of the Related Art In recent years, various fuel cell devices in which a fuel cell stack formed by arranging a plurality of fuel cells is accommodated in a storage container and its operation method (system) have been proposed as next-generation energy.
そして、このような燃料電池装置においては、天然ガス等の原燃料を水素含有ガスに改質するための改質器を具備しており、この水素含有ガスと酸素含有ガスが燃料電池セルに供給されて燃料電池セルの発電が行なわれる。 In such a fuel cell apparatus, a reformer for reforming raw fuel such as natural gas into a hydrogen-containing gas is provided, and the hydrogen-containing gas and the oxygen-containing gas are supplied to the fuel cell. Then, power generation of the fuel battery cell is performed.
ところで、改質器において、天然ガス等の原燃料に含まれる成分を水素含有ガスに改質する際、不純物である一酸化炭素が生じる場合がある。また、燃料電池装置の稼動時(起動処理時、発電時、停止処理時)において、高効率発電時(即ち高い燃料利用率での運転時)や高い空気利用率での運転時における不完全燃焼等により一酸化炭素等を含有する排ガスを生じる場合がある。 By the way, when reforming a component contained in a raw fuel such as natural gas into a hydrogen-containing gas in a reformer, carbon monoxide as an impurity may be generated. Also, incomplete combustion during high-efficiency power generation (that is, operation at a high fuel utilization rate) or operation at a high air utilization rate during operation of the fuel cell device (during start-up processing, power generation, and stop processing) In some cases, exhaust gas containing carbon monoxide or the like may be generated.
それゆえ、一酸化炭素等の有害成分を含有する排ガスが燃料電池装置の外部に排気されないよう、例えば、ハウジング内に複数の固体酸化物形燃料電池セルを収納するとともに、燃料電池セルより排出された燃焼排ガスを浄化する浄化装置を具備する燃料電池が提案されている(例えば、特許文献1参照。)。 Therefore, in order to prevent exhaust gas containing harmful components such as carbon monoxide from being exhausted outside the fuel cell device, for example, a plurality of solid oxide fuel cells are housed in the housing and discharged from the fuel cells. There has been proposed a fuel cell including a purification device that purifies the combustion exhaust gas (see, for example, Patent Document 1).
一方、燃焼排ガスと水とで熱交換するための熱交換器を具備し、熱交換により生成される凝縮水を改質器に供給する燃料電池装置も知られている(例えば、特許文献2参照。)。
ところで、燃料電池装置の稼動に伴って生じる排ガスを処理するにあたり、排ガス処理装置を収納容器の外面に接続し、その排ガス処理装置に熱交換器を接続する構成の燃料電池装置においては、燃料電池装置が大型化するという問題があった。 By the way, in processing the exhaust gas generated by the operation of the fuel cell device, the fuel cell device configured to connect the exhaust gas processing device to the outer surface of the storage container and connect the heat exchanger to the exhaust gas processing device. There was a problem that the apparatus was enlarged.
また、排ガス処理装置が燃料電池モジュールの外面に接続されることから、排ガスの温度が低くなり、燃料電池セルの発電等により生じる排ガスを処理するにあたり、効率が悪いという問題もあった。 In addition, since the exhaust gas treatment device is connected to the outer surface of the fuel cell module, there has been a problem that the temperature of the exhaust gas is lowered and the efficiency is poor when treating the exhaust gas generated by power generation of the fuel cell.
それゆえ、本発明の目的は、小型化可能で、かつ効率よく排ガスの処理を行うことができる燃料電池装置を提供することにある。 SUMMARY OF THE INVENTION Therefore, an object of the present invention is to provide a fuel cell device that can be miniaturized and can efficiently treat exhaust gas.
本発明の燃料電池装置は、排ガスを排気するための排気孔を備えてなる収納容器内に複数の燃料電池セルを所定間隔をおいて配列してなる燃料電池セルスタックを収納するとと
もに、前記収納容器から排気される排ガスを処理するための排ガス処理装置と、該排ガス処理装置で処理された後の排ガスと水とで熱交換するための熱交換器と、を備え、前記排ガス処理装置が、前記排気孔内に設けられたハニカム型の燃焼触媒であり、前記熱交換器が、前記収納容器の外部に位置するように前記排気孔に接続されていることを特徴とする。
The fuel cell device of the present invention is to house the fuel cell stack formed by arranging at predetermined intervals a plurality of fuel cells to the exhaust hole made comprises a storage container for exhausting exhaust gas, before Symbol An exhaust gas treatment device for treating the exhaust gas exhausted from the storage container; and a heat exchanger for exchanging heat between the exhaust gas after being treated by the exhaust gas treatment device and water , the exhaust gas treatment device comprising: A honeycomb type combustion catalyst provided in the exhaust hole, wherein the heat exchanger is connected to the exhaust hole so as to be located outside the storage container .
このような燃料電池装置においては、燃料電池装置の稼動に伴って生じる排ガスを処理するための排ガス処理装置が、収納容器に備えられた排気孔内に設けられていることから、燃料電池装置を小型化することができる。 In such a fuel cell device, since the exhaust gas treatment device for treating the exhaust gas generated with the operation of the fuel cell device is provided in the exhaust hole provided in the storage container, the fuel cell device is It can be downsized.
また、排ガス処理装置が、収納容器の排気孔内に設けられていることから、温度の高い排ガスを排ガス処理装置で処理することができ、排ガスを効率よく処理することができる。 Moreover, since the exhaust gas treatment device is provided in the exhaust hole of the storage container, the exhaust gas having a high temperature can be treated by the exhaust gas treatment device, and the exhaust gas can be treated efficiently.
さらに、排気孔に熱交換器が接続されていることから、排気孔より排気された排気ガスは、直ちに熱交換器に供給され、効率よく熱交換を行うことができる。 Further, since the heat exchanger is connected to the exhaust hole, the exhaust gas exhausted from the exhaust hole is immediately supplied to the heat exchanger, and heat exchange can be performed efficiently.
またさらに、排ガス処理装置がハニカム型の燃焼触媒であることから、効率よく排ガスを処理することができるとともに、燃料電池装置を安価なものとすることができる。
Furthermore , since the exhaust gas treatment device is a honeycomb type combustion catalyst, exhaust gas can be treated efficiently and the fuel cell device can be made inexpensive.
また、本発明の燃料電池装置は、前記ハニカム型の燃焼触媒の外周面と前記排気孔との隙間に断熱材が設けられていることが好ましい。
In the fuel cell device of the present invention, it is preferable that a heat insulating material is provided in a gap between the outer peripheral surface of the honeycomb type combustion catalyst and the exhaust hole .
このような燃料電池装置においては、収納容器の排気孔とハニカム型の燃焼触媒との隙間から、ハニカム型の燃焼触媒にて処理されていない排ガスが収納容器の外部に排気されることを抑制することができる。
In such a fuel cell system, suppress the from the gap between the exhaust hole and the honeycomb combustion catalyst retract and the container, exhaust gas that has not been processed in a honeycomb-type combustion catalyst is discharged to the outside of the container can do.
さらには、ハニカム型の燃焼触媒の外周面に断熱材を設けることにより、燃焼触媒の保温効果を得ることができ、効率よく排ガスを処理することができる。 Furthermore, by providing a heat insulating material on the outer peripheral surface of the honeycomb type combustion catalyst, the heat retention effect of the combustion catalyst can be obtained, and the exhaust gas can be treated efficiently.
また、本発明の燃料電池装置は、前記排気孔もしくはその近傍に、前記排ガス処理装置を前記排気孔内部に固定するための固定部材が設けられていることが好ましい。
In the fuel cell device of the present invention, it is preferable that a fixing member for fixing the exhaust gas treatment device inside the exhaust hole is provided at or near the exhaust hole .
このような燃料電池装置においては、排気孔もしくはその近傍に、排ガス処理装置を排気孔内部に固定するための固定部材が設けられていることから、排ガス処理装置を排気孔内部に強固に固定することができ、燃料電池装置の運搬時等に、排ガス処理装置が外れることや落下することを防止することができる。
In such a fuel cell device, since a fixing member for fixing the exhaust gas treatment device inside the exhaust hole is provided at or near the exhaust hole , the exhaust gas treatment device is firmly fixed inside the exhaust hole. It is possible to prevent the exhaust gas treatment device from being detached or dropped during transportation of the fuel cell device.
また、本発明の燃料電池装置は、前記収納容器は、内部底面および前記燃料電池セルの配列方向に沿って形成された内部側面に対して所定間隔を空けて並設された排ガス用内壁により排ガス流路が形成されており、前記排気孔は、前記排ガス流路と通じているとともに、前記収納容器の底に設けられていることが好ましい。 Further, in the fuel cell device of the present invention, the storage container has an exhaust gas by an inner wall for exhaust gas arranged at a predetermined interval with respect to an inner bottom surface and an inner side surface formed along the arrangement direction of the fuel cells. It is preferable that a flow path is formed, and the exhaust hole communicates with the exhaust gas flow path and is provided at the bottom of the storage container.
このような燃料電池装置においては、内部底面および燃料電池セルの配列方向に沿って形成された内部側面に対して所定間隔を空けて並設された排ガス用内壁により排ガス流路が形成され、排気孔が排ガス流路と通じているとともに、収納容器の底に設けられていることから、収納容器の底に熱交換器を接続することができ、燃料電池装置をコンパクトとすることができる。 In such a fuel cell apparatus, an exhaust gas flow path is formed by an inner wall for exhaust gas arranged in parallel at a predetermined interval with respect to the inner bottom surface and the inner side surface formed along the arrangement direction of the fuel cells. Since the hole communicates with the exhaust gas flow path and is provided at the bottom of the storage container, the heat exchanger can be connected to the bottom of the storage container, and the fuel cell device can be made compact.
本発明の燃料電池装置は、排ガスを排気するための排気孔を備えてなる収納容器内に複数の燃料電池セルを所定間隔をおいて配列してなる燃料電池セルスタックを収納するとともに、前記収納容器から排気される排ガスを処理するための排ガス処理装置と、該排ガス処理装置で処理された後の排ガスと水とで熱交換するための熱交換器と、を備え、前記排ガス処理装置が、前記排気孔内に設けられたハニカム型の燃焼触媒であり、前記熱交換器が、前記収納容器の外部に位置するように前記排気孔に接続されていることから、燃料電池装置を小型化することができるとともに、燃料電池セルの発電等により生じる排ガスを効率よく処理することができる。
The fuel cell device of the present invention is to house the fuel cell stack formed by arranging at predetermined intervals a plurality of fuel cells to the exhaust hole made comprises a storage container for exhausting exhaust gas, before Symbol An exhaust gas treatment device for treating the exhaust gas exhausted from the storage container; and a heat exchanger for exchanging heat between the exhaust gas after being treated by the exhaust gas treatment device and water , the exhaust gas treatment device comprising: The honeycomb type combustion catalyst provided in the exhaust hole, and the heat exchanger is connected to the exhaust hole so as to be located outside the storage container, thereby reducing the size of the fuel cell device In addition, it is possible to efficiently treat exhaust gas generated by power generation of the fuel cell.
図1は、本発明の燃料電池装置1を概略的に示す側面図であり、一部外装ケースを構成する側面部を取り外して、外装ケースの内部が見えるようにして示している。なお、以降の図において同一の部材については同一の番号を付するものとする。
FIG. 1 is a side view schematically showing a
図1において、燃料電池装置1は、外装ケース2内に仕切部材3を有し、仕切部材3の上部に燃料電池モジュール4(以下、モジュールという場合がある。)が配置された燃料電池モジュール収納室5(以下、モジュール収納室と略す)が形成されている。また、仕切部材3の下部にはモジュール4を動作させるにあたり必要な補機類(図1においては、モジュール4に空気を供給するためのブロアーのみを示している。)を収納するための補機収納室6が形成されている。なお、仕切部材3はモジュール収納室5と補機収納室6とを区画していればよく、モジュール収納室5と補機収納室6とが隙間を有して区画されていてもよい。
In FIG. 1, a
また、例えば外装ケース2を仕切部材3により左右に区画するとともに、一方がモジュール4を収納する燃料電池モジュール収納室5、他方が補機類を収納する補機収納室6とした燃料電池装置1とすることもできる。
Further, for example, the
なお、図1に示したような仕切部材3を用いて、外装ケース2を上下に区画した形状とすることにより、燃料電池装置1をコンパクトな形状とすることができる。
In addition, the
また、図1においてはモジュール4の底面に、モジュール4より排気される排ガス(後述する排ガス処理装置にて処理された後の排ガス)と水とで熱交換するための熱交換器8が接続されている。なお、モジュール4と熱交換器8との接続についての詳細は後述する。
In FIG. 1, a
なお図1においては、モジュール4の底面に断熱材8を設けた例を示しているが、モジュール4の輻射熱をより効果的に断熱すべく、モジュール4の全面を覆うように断熱材8を配置することが好ましい。
In addition, although the example which provided the
図2は、図1に示したモジュール4を抜粋して示した外観斜視図である。モジュール4は、直方体状の収納容器9の内部に、複数の燃料電池セル10を立設させた状態で所定間隔をおいて配列し、隣接する燃料電池セル10間に集電部材(図示せず)を介して電気的に直列に接続するとともに、燃料電池セル10の下端をガラスシール材等の絶縁性接合材(図示せず)でマニホールド11に固定してなる燃料電池セルスタック12(以下、セルスタックという場合がある。)を収納して構成されている。なお、図2においては、燃料電池セル10として、内部をガスが流通するガス流路を有するとともに、ガス流路を長手方向に燃料ガスが流れる中空平板型で、支持体の表面に、燃料側電極、固体電解質及び酸素側電極を順に設けてなる固体酸化物形の燃料電池セル10を例示している。
FIG. 2 is an external perspective view showing the
また、燃料電池セル10にて使用する水素含有ガスを得るために、天然ガスや灯油等の燃料を改質して燃料ガス(水素含有ガス)を生成するための改質器13をセルスタック12の上部に配置している。そして、改質器13で生成された燃料ガスは、ガス流通管14によりマニホールド11に供給され、マニホールド11を介して燃料電池セル10の内部に設けられたガス流路に供給される。そして、これらの構成により燃料電池セルスタック装置15が構成されている。
In addition, in order to obtain a hydrogen-containing gas used in the
なお、図2においては、収納容器9の一部(前後面)を取り外し、内部に収納されている燃料電池セルスタック装置15を後方に取り出した状態を示している。ここで、図2に示したモジュール4においては、燃料電池セルスタック装置15を、収納容器9内にスライドして収納することが可能である。
FIG. 2 shows a state in which a part (front and rear surfaces) of the
図3は、図2で示すモジュール4の断面図であり、図4は、図3で示すモジュール4と排ガス処理装置26および熱交換器7との接続について概略的に示すために、モジュール4、排ガス処理装置26および熱交換器7を抜粋して示した正面図である。まず図3を用いてモジュール4について説明する。
FIG. 3 is a cross-sectional view of the
モジュール4を構成する収納容器9は、内壁16と外壁17を有する二重構造で、外壁17により収納容器9の外枠が形成されるとともに、内壁16によりセルスタック12(燃料電池セルスタック装置15)を収納する発電室18が形成されている。
The
さらにモジュール4においては、内壁16と外壁17との間を、燃料電池セル10に導入する反応ガスの流路としており、例えば、燃料電池セル10に導入する酸素含有ガスが流れる。
Further, in the
ここで内壁16には、内壁16の上面よりセルスタック12の側面側にまで延び、セルスタック12の配列方向における幅に対応し、内壁16と外壁17とで形成される流路に通じて、セルスタック12に反応ガスを導入するための反応ガス導入部材19が備えられている。また、反応ガス導入部材19の下端側(燃料電池セル10の下端側)には、燃料電池セル10に反応ガスを導入するための吹出口20が設けられている。
Here, the
なお図3において、反応ガス導入部材19は、互いに所定間隔を空けて並設された一対の板部材により反応ガス導入流路を形成し、下端側で底部材に接合して形成されている。また、図3においては、反応ガス導入部材19は、収納容器9の内部に並置された2つのセルスタック12(燃料電池セルスタック装置15)間に位置するように配置されている。なお、反応ガス導入部材19は、収納されるセルスタック12の数により、例えばセルスタック12の両側面から挟み込むように配置してもよい。
In FIG. 3, the reaction
そして、反応ガス導入部材19の内部に、温度センサ21の測温部22が位置するよう、温度センサ21が収納容器9の上面側より挿入されている。なお、温度センサ21としては、例えば熱電対を用いることができる。
The
ここで、燃料電池セル10は所定の温度範囲で運転されるため、発電室18内(好ましくはセルスタック12もしくはその近傍)の温度を測定するとともに、その温度管理を行なうことが必要となる。特に燃料電池セル10が、固体酸化物形燃料電池セル10の場合においては、その運転温度が非常に高く、燃料電池セル10(セルスタック12)の温度が過度に上昇すると、発電量が低下する、さらには劣化や熱応力により燃料電池セル10(セルスタック12)に破損等を生じるおそれがあるため、セルスタック10近傍の温度を効果的に測定するとともに、その温度管理を行なうことが特に必要となる。それゆえ、温度センサ21は、測温部22がセルスタック12の最も高い温度となる中央部側(セルスタック12の配列方向の中央部で、かつ燃料電池セル10の長手方向における中央部に位置する部位)を測定できるように配置することが好ましい。
Here, since the
また発電室18内には、モジュール4内の熱が極端に放散され、燃料電池セル10(セルスタック12)の温度が低下して発電量が低減しないよう、モジュール4内の温度を高温に維持するための断熱材23が適宜設けられている。
Further, in the
ここで、燃料電池セル10(セルスタック12)の温度を高温で維持すべく、断熱材23をセルスタック12の近傍に配置することが好ましく、特には、燃料電池セル10の配列方向に沿ってセルスタック12の側面側に並設するとともに、セルスタック12の側面の外形と同等またはそれ以上の大きさを有する断熱材23を並設することが好ましい。なお、好ましくは、セルスタック12の両側面側に並設することが好ましい。それにより、セルスタック12の温度が低下することを効果的に抑制できる。
Here, in order to maintain the temperature of the fuel cell 10 (cell stack 12) at a high temperature, it is preferable to arrange the
また、セルスタック12の側面側に、セルスタック12の側面の外形と同等またはそれ以上の大きさを有する断熱材23を設けることにより、反応ガス導入部材19より供給されるガスが、セルスタック12の側面側より排出されることを抑制でき、セルスタック12を構成する燃料電池セル10間の反応ガスの流れを促進することができる。
Further, by providing a
なお、反応ガス導入部材19側に配置する断熱材23の下端側には、反応ガスを燃料電池セル10に供給するための切り欠き部を有していることが好ましい。
In addition, it is preferable to have a notch for supplying the reaction gas to the
また、内壁16により形成される底面(内部底面)および燃料電池セル10の配列方向に沿って形成された側面(内部側面)に対して所定間隔を空けて併設された排ガス用内壁24により排ガス流路が形成され、さらに収納容器9の底に設けられた排気孔25と排ガス流路が通じている。
Further, the exhaust gas flow is caused by the exhaust gas
それにより、燃料電池装置1の稼動(起動処理時、発電時、停止処理時)に伴って生じる排ガスは、排ガス流路を流れた後、排気孔25より排気される構成となっている。
Thereby, the exhaust gas generated with the operation of the fuel cell device 1 (during start-up processing, power generation, and stop processing) flows through the exhaust gas passage and is then exhausted from the
なお、排気孔25は収納容器9の底の一部を切り欠くようにして形成してもよく、また管状の部材を設けることにより形成してもよい。
The
そして、図4に示したように、排気孔25より排気される排ガスは、後述する排ガス処理手段26にて処理された後、処理後の排ガスと水とで熱交換する熱交換器7に供給されて熱交換が行われる。そして、排気孔25を収納容器9の底に設けることにより、収納容器9の底(底面)に熱交換器7を接続することができ、燃料電池装置1をコンパクトとすることができる。
Then, as shown in FIG. 4, the exhaust gas exhausted from the
なお、図4(図1)において、熱交換器7としてプレートフィン型熱交換器を例示している。
In FIG. 4 (FIG. 1), a plate fin type heat exchanger is illustrated as the
ここで、プレートフィン型熱交換器7においては、熱交換器7の側面(プレートが積層されている面以外の面)の下部側に、内部に設けられた水流通路を水が下から上に流れるよう水導入部27が設けられており、熱交換器7の側面の上部側に熱交換後水供給部28が設けられている。そして、これら水導入部27と熱交換後水供給部28には、それぞれ水供給管が接続され(図示せず)、燃料電池装置の外部に設けられる貯湯タンクに、熱交換後の水(お湯)が貯水されることとなる。
Here, in the plate fin
なお、図4において、熱交換後水供給部28はモジュール4の外周面(特には底部)に設けられた断熱材8と断面図にて重なる領域(すなわち、断熱材28で囲まれた領域)に配置されており、この場合、熱交換後水供給部28に接続する水供給管は、モジュール4の底面に設けられた断熱材8の一部を切り欠いて配置することとなる。そのため、熱交換器7を排気孔25に接続するにあたって、熱交換後水供給部28が断面図において重ならない領域に配置することが好ましい。そのため場合によっては、排気孔25と熱交換器7との間に接続部材を介して排気孔25と熱交換器7とを接続してもよい。
In FIG. 4, the
また熱交換器7の下部には、処理後の排ガスと水とでの熱交換により生成される凝縮水と、熱交換後の排ガスとを分離するための気液分離部材29が設けられており、熱交換器7の側面方向に熱交換後の排ガスを排気し、熱交換器7の下方向に凝縮水を排水することができる。
A gas-
そして、熱交換器7での熱交換により生じた凝縮水(気液分離部材29で分離された凝縮水)を、水処理装置等(図示せず)にて処理した後、改質器13に供給することにより、発電効率が向上した燃料電池装置とすることができる。なお、燃料電池装置1の構造により気液分離部材29の構造は適宜調整することができる。
And after processing the condensed water (condensed water isolate | separated by the gas-liquid separation member 29) produced by the heat exchange in the
ところで、燃料電池装置1の稼動に伴って生じる排ガスには、一酸化炭素等の有害成分を含む場合があり、これらの有害成分を含む排ガスが燃料電池装置1の外部に排気されないよう、排ガス処理装置にて処理した後に、外部に排気する必要がある。
By the way, the exhaust gas generated by the operation of the
ここで、排ガス処理装置をモジュール4(収納容器9)の外面(底面等)に接続し、その排ガス処理装置に熱交換器7を接続する構成の燃料電池装置1においては、燃料電池装置1が大型化するという問題がある。さらに排ガス処理装置をモジュール4(収納容器9)の外面に接続することから、排ガス処理装置に供給される排ガス温度が低下し、排ガスの処理を行うにあたり、効率が悪くなるおそれがある。
Here, in the
それゆえ、図3および図4に示したように、本発明の燃料電池装置1においては、モジュール4(収納容器9)内の排ガスを排気するための排気孔25内に排ガス処理装置26を設けていることを特徴とする。
Therefore, as shown in FIGS. 3 and 4, in the
このような燃料電池装置1においては、排ガス処理装置26を排気孔25内に設け、排気孔25に熱交換器7を接続することから、燃料電池装置1を小型化することができる。
In such a
またあわせて、排ガス処理装置26が排気孔25内に設けられていることから、温度の高い排ガスが排ガス処理装置26に供給され、効率よく排ガスを処理することができる。
In addition, since the exhaust
なお、排気孔25内に設ける排ガス処理装置26としては、一般的に知られるハニカム型の燃焼触媒(以下、ハニカム触媒と略す)であることが好ましい。それにより、効率よく排ガスの処理を行うことができるとともに、安価とすることができる。なお、ハニカム触媒としては、排ガスの温度等により、セラミックスよりなるハニカム触媒や、金属製のハニカム触媒(メタルハニカム触媒)等を適宜使用することができ、特には取り扱い上の容易性等よりメタルハニカム触媒を用いることが好ましい。なお、以下の説明においては排ガス処理装置26としてハニカム触媒を用いて説明するものとし、同じ符号を付与して説明する。
The exhaust
ところで、ハニカム触媒26を排気孔25内に設けるにあたり、排気孔25とハニカム触媒26とに隙間を生じると、ハニカム触媒26にて処理されていない排ガスが収納容器9(モジュール4)の外部に排気されてしまうおそれがある。また、排気孔25とハニカム触媒26との隙間より、モジュール4内の熱が外部に放熱され、モジュール4内の温度が低下するおそれもある。
By the way, when the
それゆえ、ハニカム触媒26の外周面に断熱材を設ける(図示せず)ことが好ましい。それにより、排気孔25とハニカム触媒26とに隙間を生じることが抑制でき、ハニカム触媒26で処理されていない排ガスが、収納容器9の外部に排気されることを抑制できる。さらに、ハニカム触媒26の外周面に断熱材を設けることにより、モジュール4内の温度が低下することを抑制できる。
Therefore, it is preferable to provide a heat insulating material (not shown) on the outer peripheral surface of the
さらには、ハニカム触媒26の外周面に断熱材を設けることにより、ハニカム触媒26の保温効果を得ることができ、効率よく排ガスを処理することができる。
Furthermore, by providing a heat insulating material on the outer peripheral surface of the
なお、ハニカム触媒26の外周面に設ける断熱材としては、例えば板状の断熱材からハニカム触媒26の形状をくり貫いた形状とすることや、ウール状の断熱材を用いることができるが、特に排気孔25とハニカム触媒26とに隙間が生じることを抑制する点で、ウール状の断熱材を用いることが好ましい。
In addition, as the heat insulating material provided on the outer peripheral surface of the
ところで、ハニカム触媒26の外周面に断熱材を設けることにより、燃料電池装置1を稼動している際(例えば、家庭用の燃料電池装置として家屋に設置されて運転が行なわれている場合等)には、ハニカム触媒26は排気孔25内に設けられているが、例えばトラック等で運搬した場合に、運搬時の振動等によりハニカム触媒26が外れる(落下する)おそれがある。それゆえ、本発明においてはさらに、ハニカム触媒(排ガス処理装置)26を固定するための固定部材を有することが好ましい。
By the way, by providing a heat insulating material on the outer peripheral surface of the
図5は、固定部材30をモジュール4(収納容器9)の底面(外面側)に設けた場合の例を示しており、図6はハニカム触媒26と固定部材30とを抜粋して示す斜視図である。なお図6においてハニカム触媒26は一部省略して示している。
FIG. 5 shows an example in which the fixing
ここで、モジュール4(収納容器9)の底面に固定部材30を設けることにより、運搬時の振動等によりハニカム触媒26が排気孔25内より外れることを抑制(防止)できる。
Here, by providing the fixing
ところで、固定部材30はハニカム触媒26にて処理された後の排ガスを、熱交換器7に効率よく流通させる必要がある。それゆえ、図6に示した固定部材30においては、板状の部材31の一部をくり貫いて空洞部とし、その空洞部に十字状の保持部材32を設けた例を示している。
By the way, the fixing
それにより、ハニカム触媒26で処理された後の排ガスは、板状部材31の空洞部をスムーズに流れることができ、処理後の排ガスが熱交換器7にスムーズに流れることができる。
Thereby, the exhaust gas after being treated with the
なお、板状部材31に設ける空洞部の大きさ(面積)は、少なくともハニカム触媒26の底面と同じ大きさ(面積)か、もしくはそれ以上の大きさ(面積)とすることが好ましい。それにより、ハニカム触媒26で処理された後の排ガスが、スムーズに熱交換器7に流れることができる。
The size (area) of the hollow portion provided in the plate-
なお、図6においては、板状部材31の空洞部に十字状の保持部材32を設けた例を示したが、ハニカム触媒26で処理された後の排ガスの流れが抵抗を受けることがない、もしくはわずかな抵抗を受ける程度であれば、別の形状の保持部材31を用いることもでき、例えば網目状の保持部材31とすることもできる。
In addition, in FIG. 6, although the example which provided the cross-shaped holding
図7は、固定部材33を排気孔25内に設けたハニカム触媒26の下方に設けた例を示しており、図8は固定部材33の斜視図である。
FIG. 7 shows an example in which the fixing
例えば、ハニカム触媒26が排気孔25よりも高さ方向の長さが短い場合に、排気孔25内のハニカム触媒26の下部に固定部材33を設けることもできる。それにより、モジュール4が大型化することを抑制できる。
For example, when the
ここで、図8は排気孔25が円柱状の場合における、排気孔25に接続するための固定部材33の一例を示したものであり、円錐状の部材の上部側を底面と平行に切断した形状である。このような形状の固定部材は、例えば上辺と下辺の長さの異なる板状部材34の端部を接合することにより形成することができる。
Here, FIG. 8 shows an example of the fixing
それにより、固定部材33は内部が空洞の形状となることから、ハニカム触媒26で処理された後の排ガスは、固定部材33の内部を流れて、熱交換器7へと供給される。なお、この場合に固定部材33の上面側が、排気孔25内に挿入可能な大きさとするのが好ましく、さらには排気孔25とほぼ同じ大きさとすることが好ましい。
Thereby, since the inside of the fixing
また、固定部材33の上面側には、保持部材35が形成されている。それにより、燃料電池装置1の運搬時の振動等により、ハニカム触媒26が外れる(落下する)ことを抑制(防止)できる。なお、保持部材35は、ハニカム触媒26にて処理された後の排ガスの流れが抵抗を受けない、もしくはわずかな抵抗を受ける程度であれば、別の形状の保持部材31を用いることもでき、例えば網目状や十字状の保持部材35とすることもできる。
A holding
また、板状部材34には、底面側よりスリット36が設けられていることが好ましい。それにより、固定部材33を排気孔25内に挿入した場合に、固定部材33が強固に固定されることとなる。
The plate-
それにより、燃料電池装置1の運搬時の振動等により、ハニカム触媒26が外れる(落下する)ことを抑制(防止)できる。
Accordingly, it is possible to suppress (prevent) the
以上、本発明について詳細に説明したが、本発明は上述の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々の変更、改良等が可能である。 Although the present invention has been described in detail above, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications and improvements can be made without departing from the scope of the present invention.
例えば、排気孔25の上部側にハニカム触媒26が所定の位置で固定できるよう、留め部材を設けることもできる。それにより、燃料電池セル10の発電等により生じる排ガスを効率よく処理することができる。
For example, a fastening member can be provided on the upper side of the
1:燃料電池装置
4:燃料電池モジュール
7:熱交換器
9:収納容器
10:燃料電池セル
13:改質器
25:排気孔
26:排ガス処理装置(ハニカム触媒)
30、33:固定部材
1: Fuel cell device 4: Fuel cell module 7: Heat exchanger 9: Storage container 10: Fuel cell 13: Reformer 25: Exhaust hole 26: Exhaust gas treatment device (honeycomb catalyst)
30, 33: Fixing member
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