JP5845977B2 - Duct coupling device - Google Patents
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Description
本発明は、高温の蒸気、ガス等の気体が流れるダクト間にガスケットを介在させたダクト結合装置に関する。 The present invention relates to a duct coupling device in which a gasket is interposed between ducts through which a gas such as high-temperature steam or gas flows.
近年、300℃〜400℃程度の高温気体用として耐熱性を有するガスケットとしては、膨張黒鉛ガスケット、その他 無機材料を基材としたガスケット等が使用されている。 In recent years, expanded graphite gaskets, gaskets based on other inorganic materials, and the like have been used as heat-resistant gaskets for high-temperature gases of about 300 ° C to 400 ° C.
例えば特許文献1が開示する技術では、ガスケットは少なくとも複数組のボルトとナットにて装着される構造である。 For example, in the technique disclosed in Patent Document 1, the gasket has a structure that is mounted with at least a plurality of sets of bolts and nuts.
しかしながら、特許文献1に開示される技術では、その様な高温気体用ガスケットは、可撓性を有して表面が柔らかいため、ガスケットを所定の面圧にて装着するには、複数組のボルトに対するナットの締めを順次徐に行なうもので1組当たりボルトに対するナットの締めは2〜3回程度を必要としている。従って、1つのガスケットを所定の装着を行うには、この1組当たりのナットの締め2〜3回を複数組のナットでも行わなければならないため煩雑な作業となる課題があった。なお、ボルトに対する各ナットの締めが不均等であると、ガスケットは所定の面圧が得られず、シール性を確保できないものである。 However, in the technology disclosed in Patent Document 1, such a high-temperature gas gasket is flexible and has a soft surface. Therefore, in order to mount the gasket at a predetermined surface pressure, a plurality of bolts are used. The nut is gradually tightened with respect to the bolt, and tightening of the nut with respect to the bolt per pair requires about 2 to 3 times. Therefore, in order to perform a predetermined mounting of one gasket, there is a problem that a complicated operation is required since the tightening of the nuts per set is performed two or three times with a plurality of sets of nuts. In addition, if the tightening of the nuts to the bolts is uneven, the gasket cannot obtain a predetermined surface pressure and cannot secure a sealing property.
本発明は上記の課題に鑑みてなされたものであり、ボルトとナットにてガスケットを均一で所定の面圧で装着したガスケットを介在させてダクトを結合するために、ボルトに対するナットの締め付けの調整の手間を減らすことができるダクト結合装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and adjustment of tightening of a nut with respect to a bolt in order to couple a duct with a gasket in which a gasket is uniformly mounted with a predetermined surface pressure by bolts and nuts. It is an object of the present invention to provide a duct coupling device that can reduce the labor of the operation.
上記課題を解決するため、請求項1に係るダクト結合装置は、高温流体が流れる第1ダクトと第2ダクトとをガスケットを介在させて結合するダクト結合装置であって、
前記第1ダクトの端部に流路の開口から外方に延在するように設けられた第1フランジと、
前記第1フランジに当該第1フランジと直角で前記第1ダクトから離間する方向に突設され、前記第1フランジの当接面から所定長さの間は嵌合直径を有する嵌合軸部と、前記第1フランジの当接面から前記所定長さを越えて離れるに連れて直径が漸減するテーパ部と、先端側にはナットが螺合する雄ねじが刻設された雄ねじ部とを有し、前記開口を取り囲むように配置された複数の連結ボルトと、
前記第2ダクトの端部に流路の開口から外方に延在するように設けられた第2フランジと、
前記第1フランジおよび第2フランジが接近すると前記テーパ部と当接して前記第1フランジおよび第2フランジの対向する当接面の距離を規制するように前記第2フランジの当接面側に形成されたテーパ穴部と、前記連結ボルトの前記雄ねじ部が貫通するように前記第2フランジに前記テーパ穴部に続いて形成された貫通穴部とを有し、前記第2フランジに前記複数の連結ボルトと対向する位置に形成された連結穴と、
前記複数の連結ボルトと対向する位置に形成され前記嵌合軸部と嵌合する複数の嵌合穴が形成され、前記複数の連結ボルトに前記複数の嵌合穴が嵌合された状態で、前記第1フランジおよび第2フランジの対向する当接面間に介在され、前記複数の雄ねじに前記ナットが螺合されて、前記第1フランジと前記第2フランジとが接近されると前記第1フランジおよび第2フランジの対向する当接面によって押圧されて厚さ方向に圧縮されるガスケットと、を備え、
前記第2ダクトは、燃料電池システムのホットモジュールに設けられ、前記開口は前記燃料システムの背面側に向けて開口してスタックオフガスを導出し、前記開口から鉛直方向に外方に延在するように前記第2フランジが設けられたコンデンサダクトであり、
前記第1ダクトは、前記燃料電池システムのホットモジュールに接続される熱交換器の本体に設けられたダクトであり、前記熱交換器を前記コンデンサダクトに取り付ける状態において前記開口は前記燃料システムの前面側に向けて開口して前記スタックオフガスが導入され、前記開口から鉛直方向に外方に延在するように前記第1フランジが設けられており、
前記熱交換器を前記コンデンサダクトに取り付ける状態で前記燃料電池システムの前面側に向けて突出する前記複数の連結ボルトに前記複数の嵌合穴を嵌合させて前記ガスケットを前記第1フランジに保持させ、前記複数の連結ボルトを前記燃料電池システムの背面側から前記連結穴に挿通させ、前記複数の雄ねじに前記ナットを前記燃料電池システムの前面側から締結して前記ガスケットを前記第1フランジと前記第2フランジとの当接面によって押圧することを要旨とする。
In order to solve the above problems, a duct coupling device according to claim 1 is a duct coupling device that couples a first duct and a second duct through which a high-temperature fluid flows with a gasket interposed therebetween,
A first flange provided at the end of the first duct so as to extend outward from the opening of the flow path;
A fitting shaft portion protruding from the first flange in a direction perpendicular to the first flange and away from the first duct, and having a fitting diameter between a predetermined length from the contact surface of the first flange; And a tapered portion having a diameter that gradually decreases from the contact surface of the first flange beyond the predetermined length, and a male screw portion in which a male screw into which a nut is screwed is engraved on the tip side. A plurality of connecting bolts arranged to surround the opening;
A second flange provided at the end of the second duct so as to extend outward from the opening of the flow path;
Formed on the contact surface side of the second flange so that when the first flange and the second flange approach each other, the taper portion contacts and the distance between the contact surfaces facing each other is regulated. A tapered hole portion, and a through hole portion formed in the second flange subsequent to the tapered hole portion so that the male screw portion of the connection bolt penetrates, and the second flange includes the plurality of the plurality of tapered hole portions. A connection hole formed at a position facing the connection bolt;
A plurality of fitting holes that are formed at positions facing the plurality of connecting bolts and are fitted to the fitting shaft portion are formed, and the plurality of fitting holes are fitted to the plurality of connecting bolts, The first flange and the second flange are interposed between opposing contact surfaces, and when the nut is screwed into the plurality of male screws, the first flange and the second flange approach each other. comprising a gasket that is compressed in the thickness direction is pressed by the contact surface facing the flange and a second flange, and
The second duct is provided in a hot module of the fuel cell system, and the opening opens toward the back side of the fuel system to lead out stack off gas and extends outward from the opening in the vertical direction. Is a capacitor duct provided with the second flange,
The first duct is a duct provided in a main body of a heat exchanger connected to a hot module of the fuel cell system, and the opening is a front surface of the fuel system in a state where the heat exchanger is attached to the condenser duct. The stack off gas is introduced by opening toward the side, and the first flange is provided so as to extend outward from the opening in the vertical direction;
With the heat exchanger attached to the capacitor duct, the plurality of fitting holes are fitted into the plurality of connecting bolts that protrude toward the front side of the fuel cell system, and the gasket is held by the first flange. The plurality of connection bolts are inserted into the connection holes from the back side of the fuel cell system, the nuts are fastened to the plurality of male screws from the front side of the fuel cell system, and the gasket is connected to the first flange. The gist is to press the contact surface with the second flange .
上記課題を解決するため、請求項2に係るダクト結合装置は、請求項1において、前記熱交換器を前記コンデンサダクトに取り付ける状態において前記第1フランジは、前記複数の連結ボルトが前記燃料電池システムの前面側に向かって上方に傾斜するように傾斜され、
前記コンデンサダクトに設けられた前記第2フランジも前記第1フランジと同じ角度傾
斜されていることを要旨とする。
To solve the above problems, the duct coupling device according to claim 2, in claim 1, wherein the first flange in a state of mounting the heat exchanger to the condenser duct, the plurality of connecting bolts the fuel cell system It is inclined to incline upward toward the front side of
The gist is that the second flange provided in the capacitor duct is also inclined at the same angle as the first flange.
請求項1に係るダクト結合装置の発明によれば、第1ダクトに設けられた第1フランジから突設した連結ボルトへのナットの螺合にて、連結ボルトのテーパ部と第2ダクトに設けられた第2フランジのテーパ穴部とが当接して第1フランジと第2フランジとのメタルタッチが得られ、そのメタルタッチにて第1フランジ及び第2フランジの対向する当接面の距離を規制して、各ボルトによるガスケットの締め代を均一としてガスケットを第1フランジと第2フランジ間に均一で所定の面圧にての装着ができて第1ダクトと第2ダクトとを結合できるため、ボルトに対するナットの締め付けの調整の手間を減らすことができる。また、連結ボルトのテーパ部はガイドとしても機能するもので、ガスケットの嵌合穴を連結ボルトの嵌合軸部へ案内できるため、ガスケットの咬みこみを生じることなく、ガスケットを容易に装着できる。ガスケットが第2フランジの背側で第2フランジの存在にて隠れた位置に配置された場合即ちガスケットの装着を行うに目視作業が難しい位置にガスケットが配置される場合であっても、複数の連結ボルトが突出した側なる位置である燃料電池システムの前面側からナットの締め付け及びその取り外しができるため、熱交換器の取付、点検及び交換等の保守が容易となる。 According to the invention of the duct coupling device according to claim 1, the nut is screwed into the connecting bolt projecting from the first flange provided in the first duct, and is provided in the tapered portion of the connecting bolt and the second duct. The taper hole portion of the second flange is brought into contact with each other to obtain a metal touch between the first flange and the second flange, and the distance between the facing contact surfaces of the first flange and the second flange is determined by the metal touch. Since the tightening allowance of the gasket by each bolt is made uniform and the gasket can be mounted between the first flange and the second flange at a uniform and predetermined surface pressure, the first duct and the second duct can be coupled. The trouble of adjusting the tightening of the nut with respect to the bolt can be reduced. Further, the taper portion of the connecting bolt also functions as a guide, and since the fitting hole of the gasket can be guided to the fitting shaft portion of the connecting bolt, the gasket can be easily mounted without causing the gasket to be bitten. Even when the gasket is arranged on the back side of the second flange in a hidden position due to the presence of the second flange, that is, when the gasket is arranged at a position where visual work is difficult to perform the gasket mounting, Since the nut can be tightened and removed from the front side of the fuel cell system where the connecting bolt protrudes, maintenance such as installation, inspection and replacement of the heat exchanger is facilitated.
請求項2に係るダクト結合装置の発明によれば、連結ボルトが燃料電池システムの前面側に向かって上方に傾斜しているため、ガスケットの連結ボルトからの落下を防止でき、ガスケットを装着する際にガスケットを手等にて支える必要もない。 According to the invention of the duct coupling equipment according to claim 2, connecting bolts for inclined upward toward the front side of the fuel cell system can be prevented from falling from the connecting bolt of the gasket to a gasket There is no need to support the gasket by hand.
本発明に係る実施形態を、図面を参照して以下に説明する。ダクト結合装置10は、図1に示す如く、高温気体が流れる第1ダクト11と第2ダクト12とは、ガスケット13を介在して、連結ボルト14とナット15との螺合にて結合される。第1ダクト11の端部には流路の開口11aから外方に延在するように第1フランジ11bが設けられている。又第2ダクト12の端部には流路の開口12aから外方に延在するように第2フランジ12bが設けられている。
Embodiments according to the present invention will be described below with reference to the drawings. In the
連結ボルト14は、図2に示す如く、第1フランジ11bに第1フランジ11bと直角で第1ダクト11から離間する方向に突設されている。連結ボルト14は第1フランジの当接面から所定長さの間は嵌合直径を有する嵌合軸部14aと、第1フランジの当接面から前記所定長さを越えて離れるに連れて直径が漸減するテーパ部14bと、先端側にはテーパ部14bの最小直径と同直径又はそれより小なる直径で雄ねじが刻設された雄ねじ部14cとを有する。連結ボルト14は、開口11aを取り囲むように複数個配置されている。なお連結ボルト14は第1フランジ11bにろう付け等にて設けることができる。又連結ボルト14は両端にねじ部を有するスタッドボルトにて構成し、第1フランジ11bに螺合にて設けることができる。
As shown in FIG. 2, the connecting
第2フランジ12bは、図2に示す如く、複数の連結ボルト14と対向する位置には、連結ボルト14が挿通される連結穴12cが形成されている。連結穴12cは、第1フランジ11bと第2フランジ12bとが接近するとテーパ部14bと当接して第1フランジ11bおよび第2フランジ12bの対向する当接面の距離を規制するように第2フランジ12bの当接面側に形成されたテーパ穴部12dと、連結ボルト14の雄ねじ部14cが貫通するように第2フランジ12bにテーパ穴部12dに続いて形成された貫通穴部12eとを有する。
As shown in FIG. 2, the
ガスケット13には、例えば膨張黒鉛等が使用される。ガスケット13は、図2に示す如く、複数の連結ボルト14と対向する位置には、連結ボルト14の嵌合軸部14aと嵌合する複数の嵌合穴13aが形成されている。ガスケット13は、複数の連結ボルト14に複数の嵌合穴13aが嵌合された状態で、第1フランジ11bおよび第2フランジ12bの対向する当接面間に介在される。ガスケット13は、複数の雄ねじ部14cにナット15が螺合されて、第1フランジ11bと第2フランジ12bとが接近されると第1フランジ11bおよび第2フランジ12bの対向する当接面によって押圧されて厚さ方向に圧縮されるもので、テーパ部14bとテーパ穴部12dとの当接にて、第1フランジ11bと第2フランジ12bとがメタルタッチとなる。
For the
この第1フランジ11bと第2フランジ12bとのメタルタッチにて、第1フランジ11b及び第2フランジ12bの対向する当接面の距離を規制して、ガスケット13の締め代を均一としてガスケット13を第1フランジ11bと第2フランジ12b間に均一で所定の面圧にてシール性を確保して装着ができ、第1ダクト11と第2ダクト12と結合される。
By the metal touch between the
次に第1ダクト11と第2ダクト12との結合を解除する場合を説明する。複数の連結ボルト14の各雄ねじ部14cに螺合した各ナット15を緩めて、連結ピン14を第2フランジ12bから抜く方向に操作することにより、第1フランジ11bと第2フランジ12bとは引き離されて、第1ダクト11と第2ダクト12との結合を解除できる。
Next, a case where the coupling between the
次に、ダクト結合装置10を燃料電池システムに適用した例を図1及び図2に基づいて説明する。第2ダクト12は、燃料電池システムのホットモジュールのケーシングの底部31aに設けられ、300℃〜400℃の高温気体なるスタックオフガスが導出される開口12aが燃料電池システムの背面側(図1及び図2の右側)に向けて開口し、その開口12aから鉛直方向に外方に延在するように第2フランジ12bが設けられたコンデンサダクトである。
Next, an example in which the
第1ダクト11は、燃料電池システムのホットモジュールに接続される熱交換器17のケーシング17aに設けられた熱交換器ダクトである。熱交換器ダクト11は熱交換器17をコンデンサダクト12に取り付ける状態においてスタックオフガスが導入される開口11aが燃料電池システムの前面側(図1及び図2の左側)に向けて開口し、その開口11aから鉛直方向に外方に延在するように第1フランジ11bが設けられている。
The
熱交換器17をコンデンサダクト12への取り付けに係るダクト結合について説明する。熱交換器17をコンデンサダクト12取り付ける状態で燃料電池システムの前面方向(図1及び図2の左方向)に突出する複数の連結ボルト14に複数の嵌合穴13aを嵌合させてガスケット13を第1フランジ11bに保持させる。燃料電池システムの前面(図1及ぶ図2の左側)側からの作業にて、複数の連結ボルト14を燃料電池システムの背面側(図1右側)から第2フランジ12の複数の連結穴12cに挿通し、複数の雄ねじ部14cの雄ねじに各ナット15を燃料電池システムの前面側(図1左側)から締結する。その締結にて、ガスケット13は第1フランジ11bと第2フランジ12bとの当接面によって押圧される。
The duct coupling relating to the mounting of the
このナット15の螺合による第1フランジ11bに取り付けた連結ボルト14のテーパ部14bと第2フランジ12bのテーパ穴部12dとの当接にて、第1フランジ11bと第2フランジ12bとがメタルタッチとなる。この第1フランジ11bと第2フランジ12bとのメタルタッチにて、ガスケット13は均一で所定の面圧となりシール性を確保して熱交換器ダクトト11とコンデンサダクト12とが結合される。その結果、熱交換器17のコンデンサダクト12への取付けが終了する。
The
次に熱交換器17をコンデンサダクト12から取り外す場合を説明する。燃料電池システムの前面側(図1及び図2の左側)側からの作業にて、複数の連結ボルト14の各雄ねじ部14cに螺合した各ナット15を緩めて、連結ピン14を第2フランジ12bをから抜く方向に操作することにより、第1フランジ11bと第2フランジ12bとは引き離されて、熱交換器ダクト11とコンデンサダクト12の結合を解除できる。その結果熱交換器17をコンデンサダクト12から取り外すことができる。
Next, the case where the
又、第1フランジ11b及び第2フランジ12bを以下に示す如く構成することもできる。熱交換器17をコンデンサダクト12に取り付ける状態において第1フランジ11bは、複数の連結ボルト14が燃料電池システムの前面側(図1及び図2の左側)に向かって、図1に示す如く上方に傾斜させる。そして、コンデンサダクト12に設けられた第2フランジ12bも図1に示す如く第1フランジ11bと同じ角度傾斜して構成することができる。この構成によれば、先端が上方に向いた連結ボルト14にガスケット13の嵌合穴13aが通されてガスケット13が連結ボルト14に支承されるため、ガスケット13の連結ボルト14からの落下を防止でき、ガスケット13を装着する際にガスケット13を手等にて支える必要もなくなる。
Further, the
以下、ダクト結合装置10を適用可能な燃料電池システムを図3に基づいて説明する。この燃料電池システムは、箱状の筐体20、ホットモジュール30、排熱回収システム40、インバータ装置50および制御装置60を備えている。
Hereinafter, a fuel cell system to which the
ホットモジュール30は、ケーシング31、蒸発部32、改質部33および燃料電池34を備えている。ケーシング31内には、蒸発部32、改質部33、燃料電池34および燃焼部36が配設されている。
The
蒸発部32は、後述する燃焼ガスにより加熱されて、供給された改質水を蒸発させて水蒸気を生成するとともに、供給された改質用原料を予熱するものである。蒸発部32は、このように生成された水蒸気と予熱された改質用原料を混合して改質部33に供給するものである。改質用原料としては天然ガス、LPガスなどの改質用気体燃料、灯油、ガソリン、メタノールなどの改質用液体燃料があり、本実施形態においては天然ガスにて説明する。
The evaporating
この蒸発部32には、一端(下端)が水タンク73内に配設された給水管71の他端が接続されて、改質水ポンプ71aにて改質水が水タンク73から蒸発部32に供給される。
One end (lower end) of the
また、蒸発部32には、改質用原料の供給源Gsからの改質用原料が改質用原料供給管72を介して供給されている。供給源Gsは、例えば都市ガスのガス供給管、LPガスのガスボンベである。改質用原料供給管72には、原料ポンプ72aが設けられて、原料ポンプ72aは、燃料電池34に燃料(改質用原料)を供給する。
Further, the reforming material from the reforming material supply source Gs is supplied to the
改質部33は、後述する燃焼ガスにより加熱されて水蒸気改質反応に必要な熱が供給されることで、蒸発部32から供給された混合ガス(改質用原料、水蒸気)から改質ガスを生成して導出するものである。改質部33内には、触媒(例えば、RuまたはNi系の触媒)が充填されており、混合ガスが触媒によって反応し改質されて水素ガスと一酸化炭素ガスが生成されている(いわゆる水蒸気改質反応)。これと同時に、水蒸気改質反応にて生成された一酸化炭素と水蒸気が反応して水素ガスと二酸化炭素とに変成するいわゆる一酸化炭素シフト反応が生じている。これら生成されたガス(いわゆる改質ガス)は燃料電池34の燃料極に導出されるようになっている。改質ガスは、水素、一酸化炭素、二酸化炭素、水蒸気、未改質の天然ガス(メタンガス)、改質に使用されなかった改質水(水蒸気)を含んでいる。なお、水蒸気改質反応は吸熱反応であり、一酸化炭素シフト反応は発熱反応である。
The reforming
燃料電池34は、燃料極、空気極(酸化剤極)、および両極の間に介装された電解質からなる複数のセル34aが積層されて構成されている。本実施形態の燃料電池は、固体酸化物形燃料電池であり、電解質として固体酸化物の一種である酸化ジルコニウムを使用している。燃料電池34の燃料極には、燃料として水素、一酸化炭素、メタンガスなどが供給される。動作温度は400℃〜1000℃程度である。水素だけではなく天然ガスや石炭ガスなども直接燃料として用いることが可能である。この場合、改質部33は省略することができる。
The
セル34aの燃料極側には、燃料である改質ガスが流通する燃料流路34bが形成されている。セル34aの空気極側には、酸化剤ガスである空気(カソードエア)が流通する空気流路34cが形成されている。
On the fuel electrode side of the
燃料電池34は、マニホールド35上に設けられている。マニホールド35には、改質部33からの改質ガスが改質ガス供給管73を介して供給される。燃料流路34bは、その下端(一端)がマニホールド35の燃料導出口に接続されており、その燃料導出口から導出される改質ガスが下端から導入され上端から導出されるようになっている。カソードエアブロワ74aによって送出されたカソードエアはカソードエア供給管74を介して供給され、空気流路34cの下端から導入され上端から導出されるようになっている。
The
燃料電池34においては、燃料極に供給された燃料と空気極に供給された酸化剤ガスによって発電が行われる。すなわち、空気極で生成した酸化物イオン(O2−)が電解質を透過し、燃料極で水素と反応することにより電気エネルギーを発生させている。したがって、燃料流路34bおよび空気流路34cからは、発電に使用されなかった改質ガスおよび酸化剤ガス(空気)が導出する。
In the
そして、燃料流路34bおよび空気流路34cから導出した、発電に使用されなかった改質ガス(アノードオフガス)は、燃料電池34と蒸発部32(改質部33)の間の燃焼空間36にて、発電に使用されなかった酸化剤ガス(カソードオフガス)によって燃焼され、その燃焼ガス(火炎37)によって蒸発部32および改質部33が加熱される。さらには、ホットモジュール30内を動作温度に加熱している。その後、燃焼ガスはスタックオフガスとして、ホットモジュール30のケーシング31の底部31aに取り付けられたコンデンサダクト12を介してホットモジュール30のケーシング31の外方へと排気される。
Then, the reformed gas (anode off gas) that is derived from the
排熱回収システム40は、燃料電池34の排熱と貯湯水との間で熱交換することで排熱を貯湯水に回収して蓄える排熱回収系である。排熱回収システム40は、貯湯水を貯湯する貯湯槽41と、貯湯水が循環する貯湯水循環ライン42と、ホットモジュール30からの300℃〜400℃のスタックオフガスと貯湯水との間で熱交換が行われる熱交換器17と、が備えられている。貯湯水循環ライン42上には、貯湯水循環手段である貯湯水循環ポンプ42aが設けられている。
The exhaust
熱交換器17は、ホットモジュール30から排気されるスタックオフガスが供給されるとともに貯湯槽41からの貯湯水が供給されてスタックオフガスと貯湯水が熱交換する熱交換器である。熱交換器17は、ホットモジュール30の下部に設けられている。
The
熱交換器17は、ケーシング17aを備え。そのケーシング17aの上部に熱交換器ダクト11が設けられている。熱交換器ダクト11はホットモジュール30のケーシング31の底部31aに設けられスタックオフガスが導出されるコンデンサダクト12とは、図1等に基づいて前述した如くダクト結合装置10にて結合されるもので、ここでのダクト結合に関する説明は省略する。ケーシング17aの底部には、純水器74に接続されている凝縮水供給管77が接続されている。ケーシング17a内には、貯湯水循環ライン42に接続されている熱交換部(凝縮部)17bが配設されている。
The
このように構成された熱交換器17においては、ホットモジュール30からのスタックオフガスは、コンデンサダクト12及び熱交換器ダクト11を通ってケーシング17a内に導入され、貯湯水が流通する熱交換部17bを通る際に貯湯水との間で熱交換が行われ凝縮されるとともに冷却される。凝縮後のスタックオフガスは排気管76を通って排気口20aから外部に排出される。また、凝縮された凝縮水は、凝縮水供給管77を通って純水器74に供給される(自重で落水する)。一方、熱交換部17bに流入した貯湯水は、加熱されて流出される。
In the
また、燃料電池システムは、水タンク73および純水器74を備えている。水タンク73は、純水器74から導出された純水を貯めておくものである。純水器74は、配管78を介して水タンク73に連通しており、純水器74内の純水は配管78を通って水タンク73に導出される。
The fuel cell system also includes a
さらに、燃料電池システムは、インバータ装置50を備えている。インバータ装置50は、燃料電池34から出力される直流電圧を入力し所定の交流電圧に変換して交流の系統電源51および外部電力負荷53に接続されている電源ライン52に出力する第1機能と、系統電源51からの交流電圧を電源ライン52を介して入力し所定の直流電圧に変換して補機や制御装置60に出力する第2機能と、を有している。
Further, the fuel cell system includes an
系統電源(または商用電源)51は、該系統電源51に接続された電源ライン52を介して電力負荷53に電力を供給するものである。燃料電池24はインバータ装置50を介して電源ライン52に接続されている。電力負荷53は、交流電源で駆動される負荷であり、例えばドライヤ、冷蔵庫、テレビなどの電化製品である。
The system power supply (or commercial power supply) 51 supplies power to the
補機は、ホットモジュール30に改質用原料、水、空気を供給するためのモータ駆動のポンプ72a,42a、およびカソードエアブロワ74aなどから構成されている。この補機は直流電圧にて駆動されるものである。
The auxiliary equipment includes motor-driven
燃料電池システムの制御装置60はマイクロコンピュータ(図示省略)を有しており、マイクロコンピュータは、バスを介してそれぞれ接続された入出力インターフェース、CPU、RAMおよびROM(いずれも図示省略)を備えている。CPUは、燃料電池システムの運転を実施している。RAMは同プログラムの実行に必要な変数を一時的に記憶するものであり、ROMは前記プログラムを記憶するものである。
The
なお、燃料電池システムの前面側は図3において左側であり、又燃料電池システムの背面側とは図3において右側を指す。燃料電池システムの筐体20の背面側(図3において右側)は、排熱回収システム40が存在して、利用可能な空きスペースがない。 又、燃料電池システムの筐体20の内部は、ホットモジュール30、熱交換器17、インバータ50、制御装置60、水タンク73および純水器74、ポンプ72a,42a、およびカソードエアブロワ74a及びそれらを結ぶ配線及び配管が設けられ、筐体20の前面側(図3において左側)からは、ダクト結合装置10に向けて、熱交換器17及び工具を出し入れ可能なスペースが存在する配置とされている。従って、筐体20の前面側(図3において左側)即ち燃料システムの前面側から、熱交換器ダクト11とコンデンサダクト12とを結合し、熱交換器17の取付、点検及び交換等の保守ができる。
The front side of the fuel cell system is the left side in FIG. 3, and the back side of the fuel cell system is the right side in FIG. The exhaust
10・・・ダクト結合装置、11・・・第1ダクト(熱交換器ダクト)、11a・・・開口、11b・・・第1フランジ、12・・・第2ダクト(コンデンサダクト)、12a・・・開口、12b・・・第2フランジ、12c・・・連結穴、12d・・・テーパ穴部、13・・・ガスケット、13a・・・嵌合穴、14・・・連結ボルト, 14a・・・嵌合軸部、14b・・・テーパ部、14c・・・雄ねじ部、15・・・ナット、31a・・・燃料電池システムのホットモジュールのケーシングの底部、17・・・熱交換器
DESCRIPTION OF
Claims (2)
前記第1ダクトの端部に流路の開口から外方に延在するように設けられた第1フランジと、
前記第1フランジに当該第1フランジと直角で前記第1ダクトから離間する方向に突設され、前記第1フランジの当接面から所定長さの間は嵌合直径を有する嵌合軸部と、前記第1フランジの当接面から前記所定長さを越えて離れるに連れて直径が漸減するテーパ部と、先端側にはナットが螺合する雄ねじが刻設された雄ねじ部とを有し、前記開口を取り囲むように配置された複数の連結ボルトと、
前記第2ダクトの端部に流路の開口から外方に延在するように設けられた第2フランジと、
前記第1フランジおよび第2フランジが接近すると前記テーパ部と当接して前記第1フランジおよび第2フランジの対向する当接面の距離を規制するように前記第2フランジの当接面側に形成されたテーパ穴部と、前記連結ボルトの前記雄ねじ部が貫通するように前記第2フランジに前記テーパ穴部に続いて形成された貫通穴部とを有し、前記第2フランジに前記複数の連結ボルトと対向する位置に形成された連結穴と、
前記複数の連結ボルトと対向する位置に形成され前記嵌合軸部と嵌合する複数の嵌合穴が形成され、前記複数の連結ボルトに前記複数の嵌合穴が嵌合された状態で、前記第1フランジおよび第2フランジの対向する当接面間に介在され、前記複数の雄ねじに前記ナットが螺合されて、前記第1フランジと前記第2フランジとが接近されると前記第1フランジおよび第2フランジの対向する当接面によって押圧されて厚さ方向に圧縮されるガスケットと、を備え、
前記第2ダクトは、燃料電池システムのホットモジュールに設けられ、前記開口は前記燃料システムの背面側に向けて開口してスタックオフガスを導出し、前記開口から鉛直方向に外方に延在するように前記第2フランジが設けられたコンデンサダクトであり、
前記第1ダクトは、前記燃料電池システムのホットモジュールに接続される熱交換器の本体に設けられたダクトであり、前記熱交換器を前記コンデンサダクトに取り付ける状態において前記開口は前記燃料システムの前面側に向けて開口して前記スタックオフガスが導入され、前記開口から鉛直方向に外方に延在するように前記第1フランジが設けられており、
前記熱交換器を前記コンデンサダクトに取り付ける状態で前記燃料電池システムの前面側に向けて突出する前記複数の連結ボルトに前記複数の嵌合穴を嵌合させて前記ガスケットを前記第1フランジに保持させ、前記複数の連結ボルトを前記燃料電池システムの背面側から前記連結穴に挿通させ、前記複数の雄ねじに前記ナットを前記燃料電池システムの前面側から締結して前記ガスケットを前記第1フランジと前記第2フランジとの当接面によって押圧するダクト結合装置。 A duct coupling device for coupling a first duct and a second duct through which a high-temperature fluid flows with a gasket interposed therebetween,
A first flange provided at the end of the first duct so as to extend outward from the opening of the flow path;
A fitting shaft portion protruding from the first flange in a direction perpendicular to the first flange and away from the first duct, and having a fitting diameter between a predetermined length from the contact surface of the first flange; And a tapered portion having a diameter that gradually decreases from the contact surface of the first flange beyond the predetermined length, and a male screw portion in which a male screw into which a nut is screwed is engraved on the tip side. A plurality of connecting bolts arranged to surround the opening;
A second flange provided at the end of the second duct so as to extend outward from the opening of the flow path;
Formed on the contact surface side of the second flange so that when the first flange and the second flange approach each other, the taper portion contacts and the distance between the contact surfaces facing each other is regulated. A tapered hole portion, and a through hole portion formed in the second flange subsequent to the tapered hole portion so that the male screw portion of the connection bolt penetrates, and the second flange includes the plurality of the plurality of tapered hole portions. A connection hole formed at a position facing the connection bolt;
A plurality of fitting holes that are formed at positions facing the plurality of connecting bolts and are fitted to the fitting shaft portion are formed, and the plurality of fitting holes are fitted to the plurality of connecting bolts, The first flange and the second flange are interposed between opposing contact surfaces, and when the nut is screwed into the plurality of male screws, the first flange and the second flange approach each other. comprising a gasket that is compressed in the thickness direction is pressed by the contact surface facing the flange and a second flange, and
The second duct is provided in a hot module of the fuel cell system, and the opening opens toward the back side of the fuel system to lead out stack off gas and extends outward from the opening in the vertical direction. Is a capacitor duct provided with the second flange,
The first duct is a duct provided in a main body of a heat exchanger connected to a hot module of the fuel cell system, and the opening is a front surface of the fuel system in a state where the heat exchanger is attached to the condenser duct. The stack off gas is introduced by opening toward the side, and the first flange is provided so as to extend outward from the opening in the vertical direction;
With the heat exchanger attached to the capacitor duct, the plurality of fitting holes are fitted into the plurality of connecting bolts that protrude toward the front side of the fuel cell system, and the gasket is held by the first flange. The plurality of connection bolts are inserted into the connection holes from the back side of the fuel cell system, the nuts are fastened to the plurality of male screws from the front side of the fuel cell system, and the gasket is connected to the first flange. A duct coupling device pressed by a contact surface with the second flange .
前記コンデンサダクトに設けられた前記第2フランジも前記第1フランジと同じ角度傾斜されている請求項1に記載のダクト結合装置。 In a state where the heat exchanger is attached to the capacitor duct, the first flange is inclined such that the plurality of connecting bolts are inclined upward toward the front side of the fuel cell system,
The duct coupling device according to claim 1, wherein the second flange provided in the capacitor duct is also inclined at the same angle as the first flange.
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