JP5342763B2 - Fuel cell device - Google Patents

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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、有害成分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、特に高効率発電時(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排気中に一酸化炭素等を含有する場合がある。   By the way, in a reformer, when a component contained in a raw fuel such as natural gas is reformed to a hydrogen-containing gas, carbon monoxide which is a harmful component may be generated. Also, incomplete operation during operation of the fuel cell device (during start-up processing, power generation, and stop processing), especially during high-efficiency power generation (that is, operation at a high fuel utilization rate) or at a high air utilization rate In some cases, carbon monoxide or the like is contained in the exhaust due to combustion or the like.

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。)。
特開2006−32291号公報 特開2006−179386号公報
On the other hand, a fuel cell device that includes a heat exchanger for exchanging heat between combustion exhaust gas and water and supplies condensed water generated by heat exchange to a reformer is also known (see, for example, Patent Document 2). .)
JP 2006-32291 A JP 2006-179386 A

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、燃焼触媒を触媒収納ケースに収納してなる排ガス処理装置を用いる燃料電池装置において、燃料電池装置の停止処理(燃料電池セルの発電停止処理)の際に、排ガス中に含まれる水が凝縮水として生じ、その凝縮水が燃焼触媒の内部に浸透する、もしくは燃焼触媒の表面に付着する場合がある。   By the way, in the treatment of exhaust gas generated by the operation of the fuel cell device, in the fuel cell device using the exhaust gas treatment device in which the combustion catalyst is housed in the catalyst housing case, the stop processing of the fuel cell device (power generation of the fuel cell) In the stop process), water contained in the exhaust gas is generated as condensed water, and the condensed water may penetrate into the combustion catalyst or adhere to the surface of the combustion catalyst.

ここで、特に燃焼触媒の内部に水が浸透した状態で燃料電池装置を再起動すると、燃焼触媒の温度上昇に伴って水が気化する際に、燃焼触媒が破損するおそれがある。さらに、これら破損した燃焼触媒や排ガス中に含まれる成分等が付着して塊状となり、排ガスの処理を効率よく行なうことが難しい場合がある。   Here, in particular, when the fuel cell device is restarted in a state where water has permeated into the combustion catalyst, the combustion catalyst may be damaged when water vaporizes as the temperature of the combustion catalyst rises. Furthermore, the damaged combustion catalyst, components contained in the exhaust gas, and the like may adhere to form a lump, and it may be difficult to efficiently treat the exhaust gas.

さらに、触媒収納ケース内で排ガス中に含まれる水が凝縮した場合に、その凝縮水が触媒収納ケースの底部に溜まり、燃焼触媒が濡れてしまうおそれがある。   Furthermore, when the water contained in the exhaust gas is condensed in the catalyst storage case, the condensed water may accumulate at the bottom of the catalyst storage case and the combustion catalyst may get wet.

それゆえ、本発明の目的は、燃料電池装置を停止して再起動する場合において生じる、燃焼触媒の破損を抑制する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 suppress damage to a combustion catalyst that occurs when the fuel cell device is stopped and restarted.

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個の固体酸化物形の燃料電池セルおよび該燃料電池セルに供給する燃料ガスを生成するための改質器を収納してなる燃料電池モジュールと、該燃料電池モジュールの前記排気孔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
た処理後の排ガスと水とで熱交換するための熱交換器とを具備し、該熱交換器での熱交換により生じる第1の凝縮水を前記改質器に供給する燃料電池装置であって、前記排ガス処理装置は、燃焼触媒と該燃焼触媒を収納するための触媒収納ケースとを具備し、該触媒収納ケースは、上部側に前記燃焼触媒を収納するための収納部を備え、下部側に前記燃料電池装置の運転停止処理において、排ガスの温度低下に伴って前記触媒収納ケース内に生じる第2の凝縮水を回収するための凝縮水回収部を備えてなるとともに、前記排ガス処理装置は、前記燃料電池モジュールの下方に設けられた断熱材に取り囲まれるように設置され、前記熱交換器は、前記排ガス処理装置より下方に設置されるとともに、前記排ガス処理装置を構成する前記触媒収納ケースは、上面に前記燃料電池モジュールより排気された排ガスを流入させるための排ガス流入部を備え、下面に前記触媒収納ケース内を流通して処理された排ガスおよび前記凝縮水回収部にて回収された凝縮水を排出するための排出部を備えることを特徴とする。
A fuel cell device of the present invention is for generating a plurality of solid oxide fuel cells and fuel gas to be supplied to the fuel cells in a storage container having an exhaust hole for exhausting exhaust gas. A fuel cell module containing a reformer, an exhaust gas treatment device for treating exhaust gas exhausted from the exhaust hole of the fuel cell module, and an exhaust gas and water after being treated by the exhaust gas treatment device A heat exchanger for exchanging heat with the heat exchanger, and supplying the first condensate generated by the heat exchange in the heat exchanger to the reformer, wherein the exhaust gas treatment device comprises: And a catalyst storage case for storing the combustion catalyst, the catalyst storage case having a storage portion for storing the combustion catalyst on the upper side and the fuel cell device on the lower side. In the shutdown process Together comprising comprises a condensed water recovery unit for recovering the second condensate with temperature decrease of the exhaust gas generated in said catalyst housing case, the exhaust gas treatment apparatus provided below the fuel cell module The heat exchanger is installed below the exhaust gas treatment device, and the catalyst storage case constituting the exhaust gas treatment device is exhausted from the fuel cell module on the upper surface. An exhaust gas inflow part for allowing the exhaust gas to flow in is provided, and an exhaust part for discharging exhaust gas that has been circulated and processed in the catalyst storage case and condensed water recovered in the condensed water recovery part is provided on the lower surface. It is characterized by that.

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、燃焼触媒と燃焼触媒を収納するための触媒収納ケースを具備するとともに、触媒収納ケースは、上部側に燃焼触媒を収納するための収納部を備え、下部側に燃料電池装置の運転停止処理において、排ガスの温度低下に伴って触媒収納ケース内に生じる第2の凝縮水を回収するための凝縮水回収部を備えてなることから、燃料電池装置の運転停止処理により、燃料電池モジュールから排気される排ガスの温度が低下し、排ガス中に含まれる水が凝縮水(第2の凝縮水)として生じる場合に、生じた凝縮水は凝縮水回収部に流れることとなる。   In such a fuel cell device, the exhaust gas treatment device for treating the exhaust gas generated during operation of the fuel cell device includes a combustion catalyst and a catalyst storage case for storing the combustion catalyst, and a catalyst storage case Has a storage part for storing the combustion catalyst on the upper side, and collects the second condensed water generated in the catalyst storage case as the exhaust gas temperature decreases in the operation stop processing of the fuel cell device on the lower side. Since the condensate recovery unit is provided, the temperature of the exhaust gas exhausted from the fuel cell module is lowered by the operation stop processing of the fuel cell device, and the water contained in the exhaust gas is condensed water (second condensed When generated as water), the generated condensed water flows to the condensed water recovery unit.

それにより、燃料電池装置の運転停止処理において、排ガスの温度低下に伴い生じる凝縮水(第2の凝縮水)が、燃焼触媒を収納する収納部に溜まることを抑制でき、また燃焼触媒間を流れる水(第2の凝縮水)は、凝縮水回収部に向けて流れやすくなることから、燃焼触媒に第2の凝縮水が浸透するもしくは表面に付着することを抑制でき、燃料電池装置の再起動時において燃焼触媒が破損することを抑制できる。   Thereby, in the operation stop processing of the fuel cell device, it is possible to suppress the condensed water (second condensed water) generated due to the temperature decrease of the exhaust gas from being collected in the storage unit for storing the combustion catalyst, and to flow between the combustion catalysts. Since water (second condensed water) tends to flow toward the condensed water recovery unit, it is possible to prevent the second condensed water from penetrating into the combustion catalyst or adhering to the surface, and restarting the fuel cell device It is possible to prevent the combustion catalyst from being damaged at times.

また、本発明の燃料電池装置は、前記排ガス処理装置は、前記燃料電池モジュール下方に設けられた断熱材に取り囲まれるように設置され、前記熱交換器は、前記排ガス処理装置より下方に設置されるとともに、前記排ガス処理装置を構成する前記触媒収納ケースは、上面に前記燃料電池モジュールより排気された排ガスを流入させるための排ガス流入部を備え、下面に前記触媒収納ケース内を流通して処理された排ガスおよび前記凝縮水回収部にて回収された凝縮水を排出するための排出部を備える。
In the fuel cell device of the present invention, the exhaust gas treatment device is installed so as to be surrounded by a heat insulating material provided below the fuel cell module , and the heat exchanger is installed below the exhaust gas treatment device. In addition, the catalyst storage case constituting the exhaust gas treatment apparatus has an exhaust gas inflow portion for allowing the exhaust gas exhausted from the fuel cell module to flow into the upper surface, and flows through the catalyst storage case on the lower surface. the condensed water recovered by the treated exhaust gas and the condensed water recovery unit Ru provided with a discharge portion for discharging.

このような燃料電池装置においては、燃料電池モジュールの下方に設けられた断熱材に取り囲まれるように排ガス処理装置が設けられ、その下方に熱交換器が設けられるとともに、排ガス処理装置を構成する触媒収納ケースは、上面に排ガスを流入させるための排ガス流入部を備え、下面に触媒収納ケースを流通して処理された排ガスおよび凝縮水回収部にて回収された凝縮水を排出するための排出部を備えることから、燃料電池モジュールより排気された排ガスは、排ガス流入部より触媒収納ケース内に流入し、収納部に収納された燃焼触媒により処理された後、処理された排ガスが排ガス流入部より排気されて、熱交換器に供給されることとなる。それにより、燃料電池装置の稼動に伴って生じる排ガスの処理と、処理後の排ガスと水とでの熱交換を効率よく行うことができる。
In such a fuel cell device, an exhaust gas treatment device is provided so as to be surrounded by a heat insulating material provided below the fuel cell module, a heat exchanger is provided below the catalyst, and a catalyst constituting the exhaust gas treatment device The storage case has an exhaust gas inflow part for allowing exhaust gas to flow into the upper surface, and an exhaust part for discharging the exhaust gas processed through the catalyst storage case on the lower surface and the condensed water recovered by the condensed water recovery unit Therefore, the exhaust gas exhausted from the fuel cell module flows into the catalyst storage case from the exhaust gas inflow part, and after being processed by the combustion catalyst stored in the storage part, the processed exhaust gas is from the exhaust gas inflow part. It is exhausted and supplied to the heat exchanger. Thereby, it is possible to efficiently perform the treatment of the exhaust gas generated along with the operation of the fuel cell device and the heat exchange between the treated exhaust gas and water.

あわせて、触媒収納ケース内で生成され、凝縮水回収部に回収された凝縮水(第2の凝縮水)は、排出部を通じて熱交換器に供給され、熱交換器で生成された凝縮水(第1の凝縮水)とあわせて改質器に供給されることから、凝縮水を効率よく回収することができる。   In addition, the condensed water (second condensed water) generated in the catalyst storage case and recovered in the condensed water recovery unit is supplied to the heat exchanger through the discharge unit, and the condensed water generated in the heat exchanger ( Since it is supplied to the reformer together with the first condensed water), the condensed water can be recovered efficiently.

また、本発明の燃料電池装置は、前記凝縮水回収部の底面の少なくとも一部に凹部を有し、該凹部と前記排出部とが通じていることが好ましい。   In the fuel cell device of the present invention, it is preferable that at least a part of the bottom surface of the condensed water recovery portion has a recess, and the recess and the discharge portion communicate with each other.

このような燃料電池装置においては、凝縮水回収部の底面の少なくとも一部に凹部を有し、凹部と排出部とが通じていることから、凝縮水回収部に回収された凝縮水は凹部を介して排出部に向けて流れやすくなる。また、凹部と排出部が通じていることから、凹部を流れる凝縮水(第2の凝縮水)は、排出部より排出されて熱交換器に供給される。それゆえ、燃焼触媒に凝縮水(第2の凝縮水)が浸透するもしくは表面に付着することを抑制でき、燃料電池装置の再起動時において燃焼触媒が破損することを抑制できる。   In such a fuel cell device, the condensate recovered at the condensate recovery unit has a recess because at least a part of the bottom surface of the condensate recovery unit has a recess and the recess and the discharge part communicate with each other. It becomes easy to flow toward the discharge part. Moreover, since the recessed part and the discharge part are connected, the condensed water (2nd condensed water) which flows through a recessed part is discharged | emitted from a discharge part, and is supplied to a heat exchanger. Therefore, it is possible to prevent the condensed water (second condensed water) from penetrating into the combustion catalyst or adhere to the surface, and to prevent the combustion catalyst from being damaged when the fuel cell device is restarted.

また、本発明の燃料電池装置は、前記収納部に、前記排ガス流入部より流入する排ガスを整流するための整流部材を具備することが好ましい。   In the fuel cell device of the present invention, it is preferable that a rectifying member for rectifying the exhaust gas flowing in from the exhaust gas inflow portion is provided in the storage portion.

このような燃料電池装置においては、収納部に排ガス流入部より流入する排ガスを整流するための整流部材を具備することから、排ガスが燃焼触媒を収納する収納部の特定部位だけを流れることを抑制することができる。それにより、効率よく排ガス処理を行うことができる。   In such a fuel cell device, since the storage portion includes a rectifying member for rectifying the exhaust gas flowing from the exhaust gas inflow portion, the exhaust gas is prevented from flowing only in a specific part of the storage portion for storing the combustion catalyst. can do. Thereby, exhaust gas treatment can be performed efficiently.

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に複数個の燃料電池セルおよび燃料電池セルに供給するための改質器を収納してなる燃料電池モジュールと、燃料電池モジュールの排気孔から排気される排ガスを処理するための、燃焼触媒と燃焼触媒を収納するための触媒収納ケースを具備する排ガス処理装置と、排ガス処理装置で処理された排ガスと水とで熱交換するための熱交換器とを具備するとともに、触媒収納ケースは、上部側に燃焼触媒を収納するための収納部を備え、下部側に燃料電池装置の運転停止処理において、排ガスの温度低下に伴って触媒収納ケース内に生じる第2の凝縮水を回収するための凝縮水回収部を備えてなることから、燃料電池装置の停止処理において触媒収納ケース内で生じる凝縮水(第2の凝縮水)を有効に回収することができ、燃料電池装置の再起動において燃焼触媒が破損することを抑制できる。   A fuel cell device of the present invention includes a fuel cell module in which a plurality of fuel cells and a reformer for supplying fuel cells are housed in a storage container having an exhaust hole for exhausting exhaust gas. An exhaust gas treatment apparatus comprising a combustion catalyst and a catalyst storage case for containing the combustion catalyst for treating the exhaust gas exhausted from the exhaust hole of the fuel cell module; and exhaust gas and water treated by the exhaust gas treatment apparatus; The catalyst storage case has a storage portion for storing the combustion catalyst on the upper side, and the temperature of the exhaust gas in the operation stop processing of the fuel cell device on the lower side. A condensate recovery unit is provided for recovering the second condensate generated in the catalyst storage case in accordance with the decrease, and thus occurs in the catalyst storage case in the stop processing of the fuel cell device. Condensed water (second condensed water) can be effectively recovered, can be suppressed combustion catalyst may be damaged at the restart of the fuel cell apparatus.

図1は、本発明の燃料電池装置を構成する燃料電池モジュール1(以下、モジュールという場合がある。)の一例を示す外観斜視図である。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。モジュール1は、直方体状の収納容器2の内部に、内部をガスが流通するガス流路を有する燃料電池セル3を立設させた状態で配列し、隣接する燃料電池セル3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3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4に固定してなる燃料電池セルスタック5(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1においては、燃料電池セル3として、燃料電池セル3の内部に設けられた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3を具備している。
FIG. 1 is an external perspective view showing an example of a fuel cell module 1 (hereinafter sometimes referred to as a module) constituting a fuel cell device of the present invention. In the following drawings, the same numbers are assigned to the same members. The module 1 is arranged in a state where a fuel cell 3 having a gas flow path through which gas flows is erected in a rectangular parallelepiped storage container 2, and a current collecting member between adjacent fuel cells 3 A fuel cell stack which is electrically connected in series via (not shown) and the lower end of the fuel cell 3 is fixed to the manifold 4 with an insulating bonding material (not shown) such as a glass sealing material 5 (hereinafter sometimes referred to as a cell stack). In FIG. 1, the fuel battery cell 3 is a hollow plate type in which fuel gas flows in a longitudinal direction through a gas flow path provided inside the fuel battery cell 3. and comprises a fuel cell 3 of the solid oxide formed by providing an electrolyte and the oxygen-side electrode in this order.

また、燃料電池セル3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6をセルスタック5の上部に配置している。そして、改質器6で生成された燃料ガスは、ガス流通管7によりマニホールド4に供給され、マニホールド4を介して燃料電池セル3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8が構成されている。   Further, in order to obtain a hydrogen-containing gas used in the fuel cell 3, a reformer 6 for reforming a fuel such as natural gas or kerosene to generate a fuel gas (hydrogen-containing gas) is provided in the cell stack 5. Arranged at the top of the. The fuel gas generated by the reformer 6 is supplied to the manifold 4 through the gas flow pipe 7 and supplied to the gas flow path provided inside the fuel battery cell 3 via the manifold 4. And the fuel cell stack apparatus 8 is comprised by these structures.

なお、図1においては、収納容器2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8を後方に取り出した状態を示している。ここで、図1に示したモジュール1においては、燃料電池セルスタック装置8を、収納容器2内にスライドして収納することが可能である。   FIG. 1 shows a state in which a part (front and rear surfaces) of the storage container 2 is removed and the fuel cell stack device 8 stored inside is taken out rearward. Here, in the module 1 shown in FIG. 1, the fuel cell stack device 8 can be slid and stored in the storage container 2.

図2は、図1で示すモジュール1の断面図であり、内部に温度センサ15を配置してなるモジュール1の一例を示す。   FIG. 2 is a cross-sectional view of the module 1 shown in FIG. 1 and shows an example of the module 1 in which the temperature sensor 15 is arranged.

モジュール1を構成する収納容器2は、内壁10と外壁11を有する二重構造で、外壁11により収納容器2の外枠が形成されるとともに、内壁10によりセルスタック5(燃料電池セルスタック装置8)を収納する発電室9が形成されている。   The storage container 2 constituting the module 1 has a double structure having an inner wall 10 and an outer wall 11, and an outer frame of the storage container 2 is formed by the outer wall 11, and a cell stack 5 (fuel cell stack apparatus 8 is formed by the inner wall 10. ) Is formed.

さらにモジュール1においては、内壁10と外壁11との間を、燃料電池セル3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3に導入する酸素含有ガス等の反応ガスが流れる。   Further, in the module 1, a reaction gas flow path introduced into the fuel cell 3 is formed between the inner wall 10 and the outer wall 11, and for example, a reaction gas such as an oxygen-containing gas introduced into the fuel cell 3 flows.

ここで内壁10には、内壁10の上面よりセルスタック5の側面側にまで延び、セルスタック5の配列方向における幅に対応し、内壁10と外壁11とで形成される流路に通じて、セルスタック5に反応ガスを導入するための反応ガス導入部材13が備えられている。また、反応ガス導入部材13の下端側(燃料電池セル3の下端側)には、燃料電池セル3に反応ガスを導入するための吹出口14が設けられている。   Here, the inner wall 10 extends from the upper surface of the inner wall 10 to the side surface side of the cell stack 5, corresponds to the width in the arrangement direction of the cell stack 5, and leads to a flow path formed by the inner wall 10 and the outer wall 11. A reaction gas introduction member 13 for introducing a reaction gas into the cell stack 5 is provided. Further, an outlet 14 for introducing a reaction gas into the fuel cell 3 is provided at the lower end side of the reaction gas introduction member 13 (the lower end side of the fuel cell 3).

なお図2において、反応ガス導入部材13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2においては、反応ガス導入部材13は、収納容器2の内部に並置された2つのセルスタック5(燃料電池セルスタック装置8)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13は、収納されるセルスタック5の数により、例えばセルスタック5を挟み込むように配置してもよい。   In FIG. 2, the reaction gas introduction member 13 is formed by forming a reaction gas introduction flow path by a pair of plate members arranged in parallel at a predetermined interval and joining the bottom member on the lower end side. In FIG. 2, the reaction gas introduction member 13 is disposed so as to be positioned between two cell stacks 5 (fuel cell stack device 8) juxtaposed inside the storage container 2. Note that the reaction gas introduction member 13 may be arranged so as to sandwich the cell stack 5, for example, depending on the number of cell stacks 5 accommodated.

そして、反応ガス導入部材13の内部に、温度センサ15の測温部16が位置するよう、温度センサ15が収納容器2の上面側より挿入されている。なお、温度センサ15としては、例えば熱電対を用いることができる。   The temperature sensor 15 is inserted into the reaction gas introduction member 13 from the upper surface side of the storage container 2 so that the temperature measuring unit 16 of the temperature sensor 15 is located. For example, a thermocouple can be used as the temperature sensor 15.

ここで、燃料電池セル3は所定の温度範囲で運転されるため、発電室9内(好ましくはセルスタック4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。特に燃料電池が、固体酸化物形燃料電池であるので、その運転温度が非常に高く、燃料電池セル3(セルスタック5)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3(セルスタック5)に破損等を生じるおそれがあるため、セルスタック5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15は、測温部16がセルスタック5の最も高い温度となる中央部側(セルスタック5の配列方向の中央部で、かつ燃料電池セル3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 fuel cell 3 is operated in a predetermined temperature range, it is necessary to measure the temperature in the power generation chamber 9 (preferably the cell stack 4 or the vicinity thereof) and to manage the temperature. Particularly fuel cells, since it is a solid oxide fuel cell, the operating temperature is very high, the temperature of the fuel cell 3 (the cell stack 5) is excessively increased, the power generation amount is decreased, Ya further deterioration Since the fuel cell 3 (cell stack 5) may be damaged due to thermal stress, it is particularly necessary to effectively measure the temperature in the vicinity of the cell stack 5 and manage the temperature. Therefore, the temperature sensor 15 is positioned at the center side where the temperature measuring unit 16 reaches the highest temperature of the cell stack 5 (the center portion in the arrangement direction of the cell stack 5 and the center portion in the longitudinal direction of the fuel cell 3). It is preferable to arrange so that the portion to be measured can be measured.

また発電室9内には、モジュール1内の熱が極端に放散され、燃料電池セル3(セルスタック5)の温度が低下して発電量が低減しないよう、モジュール1内の温度を高温に維持するための断熱材17が適宜設けられている。   Also, in the power generation chamber 9, the temperature in the module 1 is maintained at a high temperature so that the heat in the module 1 is extremely dissipated and the temperature of the fuel cell 3 (cell stack 5) is lowered and the power generation amount is not reduced. A heat insulating material 17 is appropriately provided.

ここで、燃料電池セル3(セルスタック5)の温度を高温で維持すべく、断熱材をセルスタック5の近傍に配置することが好ましく、特には、燃料電池セル3の配列方向に沿ってセルスタック5の側面側に並設するとともに、セルスタック5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17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5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5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 3 (cell stack 5) at a high temperature, it is preferable to arrange a heat insulating material in the vicinity of the cell stack 5, and in particular, the cells along the arrangement direction of the fuel cell 3 It is preferable that the heat insulating material 17 having a size equal to or larger than the outer shape of the side surface of the cell stack 5 is provided in parallel with the side surface of the stack 5. In addition, it is preferable that the cell stack 5 is arranged in parallel on both side surfaces. Thereby, it can suppress effectively that the temperature of the cell stack 5 falls.

また、セルスタック5の側面側に、セルスタック5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17を設けることにより、反応ガス導入部材13より供給されるガスが、セルスタック5の側面側より排出されることを抑制でき、セルスタック5を構成する燃料電池セル3間の反応ガスの流れを促進することができる。   Further, by providing a heat insulating material 17 having a size equal to or larger than the outer shape of the side surface of the cell stack 5 on the side surface side of the cell stack 5, the gas supplied from the reaction gas introduction member 13 is allowed to flow. It is possible to suppress the discharge from the side surface side of the fuel cell, and the flow of the reaction gas between the fuel cells 3 constituting the cell stack 5 can be promoted.

なお、反応ガス導入部材13側に配置する断熱材17の下端側には、反応ガスを燃料電池セル3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 that the lower end side of the heat insulating material 17 arrange | positioned at the reaction gas introduction member 13 side has a notch part for supplying reaction gas to the fuel cell 3. FIG.

また内壁10のさらに内側には、内壁10の底面(内部底面)および燃料電池セル3の配列方向に沿った側面側に位置する内壁10(内部側面)に対して、それぞれ所定間隔を空けて並設された排ガス用内壁12により排ガス流路が形成され、燃料電池装置の稼動(起動処理時、発電時、停止処理時)に伴って生じる排ガスを、収納容器2の底面側に設けられた排気孔18より排気する構成となっている。   Further, on the inner side of the inner wall 10, the inner wall 10 (inner side surface) and the inner wall 10 (inner side surface) positioned on the side surface along the arrangement direction of the fuel cells 3 are arranged with a predetermined interval therebetween. The exhaust gas flow path is formed by the provided exhaust gas inner wall 12, and the exhaust gas generated on the bottom surface side of the storage container 2 is exhaust gas generated with the operation of the fuel cell device (during start-up processing, power generation, stop processing). It is configured to exhaust from the hole 18.

図3は、上述したモジュール1を具備する本発明の燃料電池装置19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。   FIG. 3 is a side view schematically showing the fuel cell device 19 of the present invention including the module 1 described above, in which a part of the outer case is removed so that the inside of the outer case can be seen. Show.

図3において、燃料電池装置19は、外装ケース20内に仕切部材21を有し、仕切部材21の上部にモジュール1が配置された燃料電池モジュール収納室22(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21の下部にはモジュール1を動作させるにあたり必要な補機類(図3においては、モジュール1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24が形成されている。なお、仕切部材21はモジュール収納室22と補機収納室24とを区画していればよく、モジュール収納室22と補機収納室24とが隙間を有して区画されていてもよい。   In FIG. 3, the fuel cell device 19 includes a partition member 21 in an outer case 20, and a fuel cell module storage chamber 22 (hereinafter abbreviated as a module storage chamber) in which the module 1 is disposed on the partition member 21. Is formed. Further, an auxiliary machine for housing auxiliary equipment (only a blower for supplying air to the module 1 is shown in FIG. 3) necessary for operating the module 1 below the partition member 21. A storage chamber 24 is formed. The partition member 21 only needs to partition the module storage chamber 22 and the accessory storage chamber 24, and the module storage chamber 22 and the accessory storage chamber 24 may be partitioned with a gap.

また、例えば外装ケース20を仕切部材21により左右に区画するとともに、一方がモジュール1を収納する燃料電池モジュール収納室22、他方が補機類を収納する補機収納室24とした燃料電池装置19とすることもできる。   Further, for example, the outer casing 20 is divided into left and right portions by a partition member 21, and one is a fuel cell module housing chamber 22 for housing the module 1, and the other is an auxiliary machinery housing chamber 24 for storing auxiliary machinery. It can also be.

なお、図3に示したような仕切部材21を用いて、外装ケースを上下に区画した形状とすることにより、燃料電池装置19をコンパクトな形状とすることができる。   In addition, the fuel cell apparatus 19 can be made into a compact shape by using the partition member 21 as shown in FIG.

ここで、燃料電池装置19の稼動に伴って生じる排ガスは、排ガス中に含まれる一酸化炭素などの有害成分を除去すべく排ガス処理装置25に供給され、排ガス処理装置25で処理された排ガスが続いて熱交換器26に供給される。それにより排ガスの処理を効率よく行なうとともに、排ガスの熱を効率よく回収することができる。   Here, the exhaust gas generated by the operation of the fuel cell device 19 is supplied to the exhaust gas treatment device 25 in order to remove harmful components such as carbon monoxide contained in the exhaust gas, and the exhaust gas treated by the exhaust gas treatment device 25 is supplied. Subsequently, the heat exchanger 26 is supplied. As a result, the exhaust gas can be treated efficiently and the heat of the exhaust gas can be efficiently recovered.

それゆえ、本発明の燃料電池装置19においては、モジュール1(収容容器2の排気孔18)の下方に排ガス処理装置25を設け、排ガス処理装置25よりも下方に熱交換器26を設ける。 Therefore, in the fuel cell system 19 of the present invention, the exhaust gas treatment apparatus 25 provided below the module 1 (exhaust port 18 of the container 2), Ru provided a heat exchanger 26 below the exhaust gas treatment apparatus 25.

なお、図3においてはモジュール1(収納容器2)の底面に、排ガス処理装置25(後述する触媒収納ケース30)の上端が接続され、排ガス処理装置25の下端に熱交換器26の上端が接続されている。このように、モジュール1、排ガス処理装置25、熱交換器26のそれぞれを直接接続することにより、排ガスの流れが直線的となり、排ガスを効率よく処理することができるとともに、熱交換器での処理後の排ガスと水とでの熱交換を効率よく行うことができる。   In FIG. 3, the upper end of the exhaust gas treatment device 25 (catalyst storage case 30 described later) is connected to the bottom surface of the module 1 (storage container 2), and the upper end of the heat exchanger 26 is connected to the lower end of the exhaust gas treatment device 25. Has been. In this way, by directly connecting each of the module 1, the exhaust gas treatment device 25, and the heat exchanger 26, the flow of the exhaust gas becomes linear, and the exhaust gas can be processed efficiently, and the processing in the heat exchanger is performed. The heat exchange between the later exhaust gas and water can be performed efficiently.

図4は、上述したように、モジュール1、排ガス処理装置25、熱交換器26のそれぞれを直接接続する場合について概略的に示すために、モジュール1、排ガス処理装置25および熱交換器26を抜粋して示した正面図を示している。   FIG. 4 shows the module 1, the exhaust gas treatment device 25, and the heat exchanger 26 in order to schematically show the case where the module 1, the exhaust gas treatment device 25, and the heat exchanger 26 are directly connected as described above. FIG.

ここで、モジュール1の周囲には断熱材17が設けられており、モジュール1の底面(下面)に排ガス処理装置25と熱交換器26とが、排ガス処理装置25で処理された排ガスが熱交換器26の排ガス流通路を上から下に流通するように、熱交換器26に設けられた排ガス流通路が上下方向を向くように順に接続されている。なお、詳細は後述するが、排ガス処理装置25の下面には排出部35が備えられており、排出部35と熱交換器26とが接続されている。そして、排ガス処理装置25と熱交換器26との接続は、ネジやリベット等の固定部材(図示せず)を介して接続することができる。また、モジュール1の底面(もしくは底面に設けられている断熱材17)が仕切部材21に固定されている。   Here, a heat insulating material 17 is provided around the module 1, the exhaust gas treatment device 25 and the heat exchanger 26 are disposed on the bottom surface (lower surface) of the module 1, and the exhaust gas treated by the exhaust gas treatment device 25 exchanges heat. The exhaust gas flow passages provided in the heat exchanger 26 are connected in order so as to face the vertical direction so that the exhaust gas flow passages of the vessel 26 flow from the top to the bottom. In addition, although mentioned later for details, the exhaust part 35 is provided in the lower surface of the waste gas processing apparatus 25, and the exhaust part 35 and the heat exchanger 26 are connected. The exhaust gas treatment device 25 and the heat exchanger 26 can be connected via a fixing member (not shown) such as a screw or a rivet. The bottom surface of the module 1 (or the heat insulating material 17 provided on the bottom surface) is fixed to the partition member 21.

なお図3および図4で示した熱交換器26として、プレートフィン型熱交換器を例示している。   In addition, the plate fin type heat exchanger is illustrated as the heat exchanger 26 shown in FIG. 3 and FIG.

ここで、プレートフィン型熱交換器26においては、熱交換器26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26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19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 type heat exchanger 26, the water flows from the bottom to the top on the lower side of the side surface of the heat exchanger 26 (the surface other than the surface on which the plates are laminated). A water introduction part 27 is provided to flow, and a water supply part 28 after heat exchange is provided on the upper side of the side surface of the heat exchanger 26. A water supply pipe is connected to each of the water introduction part 27 and the post-heat exchange water supply part 28 (not shown), and the water after heat exchange (to the hot water storage tank provided outside the fuel cell device 19 ( Hot water) will be stored.

また熱交換器26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(第1の凝縮水)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26の側面方向に熱交換後の排ガスを排気し、熱交換器26の下方向に凝縮水を排水することができる。   A gas-liquid separation for separating condensed water (first condensed water) generated by heat exchange between the treated exhaust gas and water and the exhaust gas after heat exchange is provided below the heat exchanger 26. A member 29 is provided, and exhaust gas after heat exchange can be exhausted in the side surface direction of the heat exchanger 26, and condensed water can be drained downward in the heat exchanger 26.

そして、熱交換器26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、改質器6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19とすることができる。なお、燃料電池装置19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。   Then, by supplying the reformed water (condensed water separated by the gas-liquid separation member 29) generated by heat exchange in the heat exchanger 26 to the reformer 6, the fuel cell device 19 having improved power generation efficiency, can do. The structure of the gas-liquid separation member 29 can be adjusted as appropriate depending on the structure of the fuel cell device 19.

図5は、本発明の燃料電池装置19における排ガス処理装置25を抜粋して示したものであり、触媒収納ケース30の内部に設けられた網目状の仕切部材31により、上部側に燃焼触媒32を収納するための収納部33と、下部側に燃料電池装置19の運転停止処理において、排ガスの温度低下に伴って触媒収納ケース30内に生じる第2の凝縮水を回収するための凝縮水回収部34とを備えている。   FIG. 5 shows an extracted exhaust gas treatment device 25 in the fuel cell device 19 of the present invention, and a combustion catalyst 32 on the upper side by a mesh-like partition member 31 provided inside the catalyst storage case 30. And a condensate recovery for recovering the second condensate generated in the catalyst storage case 30 as the temperature of the exhaust gas decreases in the operation stop processing of the fuel cell device 19 on the lower side. Part 34.

さらに、触媒収納ケース30の上面にモジュール1の排気孔18より排気される排ガスを流入させるための排ガス流入部36が設けられており、触媒収納ケース30の下面に、収納部33に収納された燃焼触媒32にて処理された排ガスおよび凝縮水回収部34にて回収された凝縮水(第2の凝縮水)を排出するための排出部35が設けられている。   Further, an exhaust gas inflow portion 36 for allowing exhaust gas exhausted from the exhaust hole 18 of the module 1 to flow in is provided on the upper surface of the catalyst storage case 30, and stored in the storage portion 33 on the lower surface of the catalyst storage case 30. A discharge unit 35 for discharging the exhaust gas treated by the combustion catalyst 32 and the condensed water (second condensed water) recovered by the condensed water recovery unit 34 is provided.

燃料電池装置19の稼動に伴って生じる排ガス中には、一酸化炭素等の有害成分が含まれる場合がある。それゆえ、排ガスを排ガス処理装置25(収納部33)に配置された燃焼触媒32により、無害化して排気する必要がある。   There are cases where harmful components such as carbon monoxide are contained in the exhaust gas generated by the operation of the fuel cell device 19. Therefore, it is necessary to make the exhaust gas harmless by the combustion catalyst 32 disposed in the exhaust gas processing device 25 (the storage unit 33) and exhaust the exhaust gas.

ここで、燃焼触媒32としては、一般的に知られている燃焼触媒32を用いることができる。それにより燃料電池装置19の稼動に伴って生じる排ガスを無害化することができる。しかしながら、例えば多孔質の担持体に貴金属類等を担持させた燃焼触媒32(貴金属類は担持体の表面や内部に担持される)を利用する場合に、燃焼触媒32の種類によっては(例えばγ−アルミナなどの多孔質担体に触媒を担持させた燃焼触媒の場合など)、燃料電池装置19の停止処理の際(燃料電池セル3の発電停止処理の際)に、排ガスの温度低下に伴い、排ガス中に含まれる水が触媒収納ケース30内に第2の凝縮水として生じ、その第2の凝縮水が燃焼触媒32の内部に浸透する、もしくは燃焼触媒32の表面に付着する場合がある。   Here, as the combustion catalyst 32, a generally known combustion catalyst 32 can be used. Thereby, the exhaust gas generated with the operation of the fuel cell device 19 can be rendered harmless. However, for example, when using a combustion catalyst 32 in which a noble metal or the like is supported on a porous support (the noble metal is supported on or inside the support), depending on the type of the combustion catalyst 32 (for example, γ -In the case of a combustion catalyst in which a catalyst is supported on a porous carrier such as alumina), during the stop process of the fuel cell device 19 (at the time of power generation stop process of the fuel cell 3), Water contained in the exhaust gas may be generated as second condensed water in the catalyst storage case 30, and the second condensed water may penetrate into the combustion catalyst 32 or adhere to the surface of the combustion catalyst 32.

そして、燃焼触媒32の内部に水が浸透した状態で燃料電池装置19を再起動すると、燃焼触媒32の温度上昇に伴い、燃焼触媒32中に浸透した水の気化に伴う体積膨張により、燃焼触媒32が破損する場合がある。さらに、これらの破損した燃焼触媒32や排ガス中に含まれる成分が付着して塊状となり、排ガス処理装置25での排ガスを効率よく処理できなくなるおそれがある。   When the fuel cell device 19 is restarted in a state where water has permeated into the combustion catalyst 32, as the temperature of the combustion catalyst 32 rises, the combustion catalyst is caused by volume expansion accompanying vaporization of the water that has penetrated into the combustion catalyst 32. 32 may be damaged. Furthermore, the components contained in the damaged combustion catalyst 32 and the exhaust gas may be attached to form a lump, and the exhaust gas in the exhaust gas treatment device 25 may not be efficiently processed.

また、燃料電池装置19の停止処理に伴い触媒収納ケース30内に第2の凝縮水が生じた場合に、凝縮水が排ガス処理装置25(触媒収納ケース30)の底部に溜まり、その溜まった凝縮水により燃焼触媒32が濡れるおそれがある。   Further, when the second condensed water is generated in the catalyst storage case 30 due to the stop processing of the fuel cell device 19, the condensed water is collected at the bottom of the exhaust gas processing device 25 (catalyst storage case 30), and the accumulated condensation. The combustion catalyst 32 may get wet with water.

それゆえ、本発明の燃料電池装置19においては、排ガス処理装置25として、燃焼触媒32と燃焼触媒32を収納する触媒収納ケース30とを具備するとともに、触媒収納ケース30は、上部側に燃焼触媒32を収納するための収納部33と、下部側に排ガスの温度低下に伴って触媒収納ケース30内に生じる凝縮水(第2の凝縮水)を回収するための凝縮水回収部34を備えて構成される。   Therefore, in the fuel cell device 19 of the present invention, the exhaust gas treatment device 25 includes a combustion catalyst 32 and a catalyst storage case 30 for storing the combustion catalyst 32, and the catalyst storage case 30 is located on the upper side. And a condensate recovery unit 34 for recovering condensate (second condensate) generated in the catalyst storage case 30 as the exhaust gas temperature decreases. Composed.

それにより、燃料電池装置19の停止処理の際に生じる第2の凝縮水は、凝縮水回収部34に流れることとなり、燃焼触媒32を収納する収納部33に溜まることを抑制することができる。また、収納部33を触媒収納ケース30の下部側に設けることから、燃焼触媒32間を流れる水(凝縮水)が、凝縮水回収部34に向けて流れやすくなる。   As a result, the second condensed water generated during the stop process of the fuel cell device 19 flows into the condensed water recovery unit 34, and can be prevented from collecting in the storage unit 33 that stores the combustion catalyst 32. Further, since the storage portion 33 is provided on the lower side of the catalyst storage case 30, the water (condensed water) flowing between the combustion catalysts 32 is likely to flow toward the condensed water recovery portion 34.

それにより、燃焼触媒32に凝縮水が浸透するもしくは燃焼触媒32の表面に付着することを抑制でき、燃料電池装置19の再起動時において燃焼触媒32が破損することを抑制できる。   Thereby, it is possible to prevent the condensed water from penetrating into the combustion catalyst 32 or adhere to the surface of the combustion catalyst 32, and to prevent the combustion catalyst 32 from being damaged when the fuel cell device 19 is restarted.

なお、触媒収納ケース30の下面(底面)には、凝縮水回収部34にて回収された凝縮水および燃焼触媒32にて処理された排ガスを熱交換器27に供給するための排出部35を具備している。また仕切部材31、排出部35および触媒収納ケース30の上面に設けられた排ガス流入部36は、それぞれ排ガスが効率よく流通することができる形状であることが好ましく、例えば網目状とすることができ、図5においては、排ガス流入部36と仕切部材31とを網目状で示している。   A discharge unit 35 for supplying the condensed water recovered by the condensed water recovery unit 34 and the exhaust gas treated by the combustion catalyst 32 to the heat exchanger 27 is provided on the lower surface (bottom surface) of the catalyst storage case 30. It has. Further, the exhaust gas inflow part 36 provided on the upper surface of the partition member 31, the discharge part 35, and the catalyst storage case 30 is preferably in a shape that allows the exhaust gas to circulate efficiently, for example, can have a mesh shape. 5, the exhaust gas inflow portion 36 and the partition member 31 are shown in a mesh shape.

そして、収納容器2(モジュール1)の底面(下面)に排ガス流入部36(触媒収納ケース30の上面)が接続され、触媒収納ケース30の下面に設けられた排出部35に熱交換器26が接続されることにより、燃料電池装置19の稼動に伴って生じる排ガスの流れがより直線的となり、排ガスの処理と、処理後の排ガスと水とでの熱交換を効率よく行うことができる。   The exhaust gas inflow portion 36 (upper surface of the catalyst storage case 30) is connected to the bottom surface (lower surface) of the storage container 2 (module 1), and the heat exchanger 26 is connected to the discharge portion 35 provided on the lower surface of the catalyst storage case 30. By being connected, the flow of the exhaust gas generated along with the operation of the fuel cell device 19 becomes more linear, and the exhaust gas treatment and the heat exchange between the treated exhaust gas and water can be performed efficiently.

また、燃料電池装置19の停止処理に伴って生じる第2の凝縮水が、凝縮水回収部34を通じて熱交換器26に供給され、熱交換器26で生成された第1の凝縮水とあわせて改質器6に供給することにより、凝縮水を効率よく回収することができる。   In addition, the second condensate generated along with the stop process of the fuel cell device 19 is supplied to the heat exchanger 26 through the condensate recovery unit 34, and is combined with the first condensate generated by the heat exchanger 26. By supplying to the reformer 6, the condensed water can be efficiently recovered.

図6は、排ガス処理装置25の他の実施の形態を示したものであり、触媒収納ケース30の下面に排出部37が設けられているとともに、凝縮水回収部34の底面の少なくとも一部に凹部38を有し、凹部38と排出部37とが通じている触媒収納ケース30を示している。   FIG. 6 shows another embodiment of the exhaust gas treatment device 25, in which a discharge portion 37 is provided on the lower surface of the catalyst storage case 30 and at least a part of the bottom surface of the condensed water recovery portion 34. The catalyst storage case 30 which has the recessed part 38 and the recessed part 38 and the discharge part 37 are connecting is shown.

それにより、燃料電池装置19の停止処理に伴い生じる第2の凝縮水は、凝縮水回収部34の底面の少なくとも一部に設けられた凹部38をつたって排出部37に向けて流れやすくなる。それにより、凝縮水回収部34に回収された第2の凝縮水は、熱交換器26に流れやすくなることから、第2の凝縮水が燃焼触媒30に浸透するもしくは表面に付着することを抑制でき、燃料電池装置19の再起動時において燃焼触媒30が破損することを抑制できる。   Thereby, the second condensed water generated by the stop process of the fuel cell device 19 easily flows toward the discharge portion 37 through the concave portion 38 provided in at least a part of the bottom surface of the condensed water recovery portion 34. As a result, the second condensed water recovered in the condensed water recovery unit 34 easily flows into the heat exchanger 26, and thus the second condensed water is prevented from penetrating the combustion catalyst 30 or adhering to the surface. This can prevent the combustion catalyst 30 from being damaged when the fuel cell device 19 is restarted.

なお、凝縮水回収部34の底面に設けられる凹部38は、底面の一部が凹部となっていてもよく、また底面の全体を凹部38としてもよい。   In addition, as for the recessed part 38 provided in the bottom face of the condensed water collection | recovery part 34, a part of bottom face may become a recessed part, and it is good also considering the whole bottom face as the recessed part 38. FIG.

図7は、触媒収納ケース30(収納部33)に、排ガス流入部36より流入する排ガスを整流するための整流部材39を設けた例を示しており、整流部材39を排ガス流入部36に接続している。   FIG. 7 shows an example in which a rectifying member 39 for rectifying the exhaust gas flowing in from the exhaust gas inflow portion 36 is provided in the catalyst storage case 30 (storage portion 33), and the rectifying member 39 is connected to the exhaust gas inflow portion 36. doing.

触媒収納ケース30に供給される排ガスは、圧損抵抗の少ない部位を流れる特性を有するため、触媒収納ケース30(収納部33)に収納された燃焼触媒32の特定部位を特に流れる傾向にある。この場合、排ガスが流れやすい領域の燃焼触媒32の劣化が早まるとともに、排ガスが流れにくい領域に位置する燃焼触媒32は寿命が長くなり、排ガスの処理を効率よく行なうことが難しくなる場合がある。また、燃料電池装置の再起動時に燃焼触媒30が破損して塊状となった場合に、排ガスの処理を効率よく行うことができないおそれがある。   Since the exhaust gas supplied to the catalyst storage case 30 has a characteristic of flowing through a portion having a low pressure loss resistance, the exhaust gas tends to flow particularly in a specific portion of the combustion catalyst 32 stored in the catalyst storage case 30 (storage portion 33). In this case, the deterioration of the combustion catalyst 32 in the region where the exhaust gas easily flows is accelerated, and the life of the combustion catalyst 32 located in the region where the exhaust gas is difficult to flow becomes long, and it may be difficult to efficiently process the exhaust gas. Further, when the combustion catalyst 30 is damaged and becomes a lump when the fuel cell device is restarted, the exhaust gas may not be efficiently processed.

それゆえ、図7に示した排ガス処理装置25においては、排ガス流入部36より流入する排ガスを整流するための整流部材39を設けることにより、排ガスが収納部30の特定部位だけを流れることを抑制することにより、効率よく排ガスを処理することができる。   Therefore, in the exhaust gas treatment device 25 shown in FIG. 7, by providing a rectifying member 39 for rectifying the exhaust gas flowing in from the exhaust gas inflow portion 36, it is possible to suppress the exhaust gas from flowing only in a specific part of the storage unit 30. By doing so, exhaust gas can be treated efficiently.

なお、図7においては、四角錐形状の整流部材39を示したが、例えば板状であってもよく、また排ガスの流量等に応じて適宜配置場所や設置する数量を設定することができる。   In FIG. 7, the quadrangular pyramid-shaped rectifying member 39 is shown, but it may be, for example, a plate shape, and the arrangement location and the quantity to be installed can be appropriately set according to the flow rate of the exhaust gas.

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、図3において、燃料電池セル3の近傍、特には内壁11と排ガス用内壁12により形成される排ガス流路の排ガス流入口に、別の排ガス処理装置(第2の排ガス処理装置)を設けることもできる。この場合には、燃料電池装置19の起動時の排ガス温度が低い場合に、排ガス流路の排ガス流入口に設けられた排ガス処理装置(第2の排ガス処理装置)により排ガスを処理することができ、それにより、効率よく排ガスの処理を行なうことができる。   For example, in FIG. 3, another exhaust gas treatment device (second exhaust gas treatment device) is provided in the vicinity of the fuel cell 3, particularly at the exhaust gas inlet of the exhaust gas passage formed by the inner wall 11 and the exhaust gas inner wall 12. You can also In this case, when the exhaust gas temperature at the start of the fuel cell device 19 is low, the exhaust gas can be treated by the exhaust gas treatment device (second exhaust gas treatment device) provided at the exhaust gas inlet of the exhaust gas passage. Thereby, the exhaust gas can be treated efficiently.

また、この場合、排ガス流路の排ガス流入口の排ガス温度は、排気孔21より排気される排ガスの温度よりも高温となるため、排ガス処理装置17で用いる燃焼触媒30よりも作動温度が高温の燃焼触媒を用いることができ、それにより、効率よく排ガスの処理を行なうことができる。   Further, in this case, the exhaust gas temperature at the exhaust gas inlet of the exhaust gas channel is higher than the temperature of the exhaust gas exhausted from the exhaust hole 21, so that the operating temperature is higher than that of the combustion catalyst 30 used in the exhaust gas treatment device 17. A combustion catalyst can be used, whereby exhaust gas can be treated efficiently.

本発明の燃料電池装置における燃料電池モジュールを抜粋して示した外観斜視図である。It is the external appearance perspective view which extracted and showed the fuel cell module in the fuel cell apparatus of this invention. 本発明の燃料電池装置における燃料電池モジュールの断面図である。It is sectional drawing of the fuel cell module in the fuel cell apparatus of this invention. 本発明の燃料電池装置の一例を示す概略図である。It is the schematic which shows an example of the fuel cell apparatus of this invention. 排ガス処理装置と熱交換器との接続を示す、本発明の燃料電池装置の一部を抜粋した正面図である。It is the front view which extracted a part of fuel cell device of the present invention which shows connection with an exhaust gas processing device and a heat exchanger. 本発明の燃料電池装置における排ガス処理装置を抜粋して示す斜視図である。It is a perspective view which extracts and shows the exhaust gas processing apparatus in the fuel cell apparatus of this invention. 本発明の燃料電池装置における排ガス処理装置の他の一例を示す斜視図である。It is a perspective view which shows another example of the waste gas processing apparatus in the fuel cell apparatus of this invention. 本発明の燃料電池装置における排ガス処理装置のさらに他の一例を示す斜視図である。It is a perspective view which shows another example of the waste gas processing apparatus in the fuel cell apparatus of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

1:燃料電池モジュール
2:収納容器
3:燃料電池セル
6:改質器
18:排気孔
19:燃料電池装置
25:排ガス処理装置
26:熱交換器
30:触媒収納ケース
32:燃焼触媒
33:収納部
34:凝縮水回収部
35、37:排出部
36:排ガス流入部
38:凹部
39:整流部材
1: fuel cell module 2: storage container 3: fuel cell 6: reformer 18: exhaust hole 19: fuel cell device 25: exhaust gas treatment device 26: heat exchanger 30: catalyst storage case 32: combustion catalyst 33: storage Part 34: Condensed water recovery part 35, 37: Discharge part 36: Exhaust gas inflow part 38: Concave part 39: Rectification member

Claims (3)

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個の固体酸化物形の燃料電池セルおよび該燃料電池セルに供給する燃料ガスを生成するための改質器を収納してなる燃料電池モジュールと、該燃料電池モジュールの前記排気孔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処理後の排ガスと水とで熱交換するための熱交換器とを具備し、該熱交換器での熱交換により生じる第1の凝縮水を前記改質器に供給する燃料電池装置であって、前記排ガス処理装置は、燃焼触媒と該燃焼触媒を収納するための触媒収納ケースとを具備し、該触媒収納ケースは、上部側に前記燃焼触媒を収納するための収納部を備え、下部側に前記燃料電池装置の運転停止処理において、排ガスの温度低下に伴って前記触媒収納ケース内に生じる第2の凝縮水を回収するための凝縮水回収部を備えてなるとともに、前記排ガス処理装置は、前記燃料電池モジュールの下方に設けられた断熱材に取り囲まれるように設置され、前記熱交換器は、前記排ガス処理装置より下方に設置されるとともに、前記排ガス処理装置を構成する前記触媒収納ケースは、上面に前記燃料電池モジュールより排気された排ガスを流入させるための排ガス流入部を備え、下面に前記触媒収納ケース内を流通して処理された排ガスおよび前記凝縮水回収部にて回収された凝縮水を排出するための排出部を備えることを特徴とする燃料電池装置。 A plurality of solid oxide fuel cells and a reformer for generating fuel gas to be supplied to the fuel cells are housed in a storage container having exhaust holes for exhausting exhaust gas. Heat for exchanging heat between the fuel cell module, the exhaust gas treatment device for treating the exhaust gas exhausted from the exhaust hole of the fuel cell module, and the treated exhaust gas and water treated by the exhaust gas treatment device A fuel cell device that supplies first reformed water generated by heat exchange in the heat exchanger to the reformer, wherein the exhaust gas treatment device includes a combustion catalyst and the combustion catalyst. A catalyst storage case for storing, the catalyst storage case having a storage portion for storing the combustion catalyst on the upper side, and in the operation stop processing of the fuel cell device on the lower side, the temperature of the exhaust gas With decline Together comprising comprises a condensed water recovery unit for recovering the second condensate occurring within the catalyst housing case, the exhaust gas treatment apparatus, as surrounded by the heat insulating material provided below the fuel cell module The heat exchanger is installed below the exhaust gas treatment device, and the catalyst storage case constituting the exhaust gas treatment device is configured to allow the exhaust gas exhausted from the fuel cell module to flow into the upper surface. A fuel cell comprising an exhaust gas inflow portion, and having a discharge portion for discharging exhaust gas that has been distributed and processed in the catalyst storage case and condensed water recovered by the condensed water recovery portion on a lower surface. apparatus. 前記凝縮水回収部の底面の少なくとも一部に凹部を有し、該凹部と前記排出部とが通じていることを特徴とする請求項に記載の燃料電池装置。 2. The fuel cell device according to claim 1 , wherein a recess is formed in at least a part of a bottom surface of the condensed water recovery unit, and the recess and the discharge unit communicate with each other. 前記収納部に、前記排ガス流入部より流入する排ガスを整流するための整流部材を具備することを特徴とする請求項1または2に記載の燃料電池装置。 3. The fuel cell device according to claim 1, wherein a rectifying member for rectifying the exhaust gas flowing in from the exhaust gas inflow portion is provided in the storage portion.
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