JP5942692B2 - Fuel cell power generator - Google Patents

Fuel cell power generator Download PDF

Info

Publication number
JP5942692B2
JP5942692B2 JP2012178541A JP2012178541A JP5942692B2 JP 5942692 B2 JP5942692 B2 JP 5942692B2 JP 2012178541 A JP2012178541 A JP 2012178541A JP 2012178541 A JP2012178541 A JP 2012178541A JP 5942692 B2 JP5942692 B2 JP 5942692B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
fuel cell
cooler
fuel
exhaust
heat exchanger
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP2012178541A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2014036007A (en
Inventor
厚 早坂
厚 早坂
上原 昌徳
昌徳 上原
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Denso Corp
Original Assignee
Denso Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Denso Corp filed Critical Denso Corp
Priority to JP2012178541A priority Critical patent/JP5942692B2/en
Publication of JP2014036007A publication Critical patent/JP2014036007A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP5942692B2 publication Critical patent/JP5942692B2/en
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30Hydrogen technology
    • Y02E60/50Fuel cells

Landscapes

  • Fuel Cell (AREA)

Description

本発明は、燃料電池に隣接して該燃料電池を冷却する冷却器が設けられ、冷却器に熱交換後の排気の少なくとも一部を流して、燃料電池を冷却する燃料電池発電装置に関するものである。特に、固体酸化物型燃料電池(SOFCとも言う)の、燃料用熱交換器(改質器等)通過後の排気または空気予熱後の排気を利用し、燃料電池の冷却を行う燃料電池発電装置に関する。   The present invention relates to a fuel cell power generator that is provided with a cooler that cools a fuel cell adjacent to the fuel cell, and cools the fuel cell by flowing at least part of the exhaust gas after heat exchange in the cooler. is there. In particular, a fuel cell power generator that cools a fuel cell using exhaust gas after passing through a heat exchanger (such as a reformer) or after preheating air of a solid oxide fuel cell (also referred to as SOFC) About.

燃料電池を成すSOFCに、発電室冷却用のラインを追加した場合、SOFCの運用コストや効率などを考慮して、発電室の冷却に用いた流体である空気を、そのまま発電室に供給する方法が考えられる。   When a power generation chamber cooling line is added to the SOFC that constitutes a fuel cell, the air that is the fluid used for cooling the power generation chamber is supplied to the power generation chamber as it is in consideration of the operating cost and efficiency of the SOFC. Can be considered.

しかしながら、この方法では、発電室の冷却に用いる冷却用空気の流量と、発電室に供給される発電用空気の流量とが等しくなるため、発電室の内部における温度調整が難しくなるおそれがあった。   However, in this method, since the flow rate of the cooling air used for cooling the power generation chamber is equal to the flow rate of the power generation air supplied to the power generation chamber, it may be difficult to adjust the temperature inside the power generation chamber. .

つまり、温度調整のパラメータである冷却用空気の量と、発電用空気の量とが同一であって個別に調節できないため、発電室の内部における温度調整の自由度が低くなることから、温度調整が難しくなる。   In other words, the amount of cooling air, which is a parameter for temperature adjustment, and the amount of air for power generation are the same and cannot be adjusted individually. Becomes difficult.

また、SOFCのシステム効率を上げるためには、冷却用空気の量と、発電用空気の量との合計の空気量を減らすことが望ましい。しかしながら、冷却用空気の量と、発電用空気の量とを同時に減らすと、発電室の温度を適正な範囲に保つことが困難になるおそれがあった。   Moreover, in order to increase the system efficiency of SOFC, it is desirable to reduce the total amount of air including the amount of cooling air and the amount of power generation air. However, if the amount of cooling air and the amount of power generation air are simultaneously reduced, it may be difficult to keep the temperature of the power generation chamber within an appropriate range.

つまり、発電用空気の量を減らすと、発電用空気により外部に持ち去られていた熱が減り、発電室の温度が上昇する。この温度上昇を抑えるためには、冷却用空気の量を増やす必要がある。よって、冷却用空気の量と、発電用空気の量とを同時に減らすと、発電室の温度が適正な範囲から外れ、その一方で、発電室の温度を適正な範囲に保つと、冷却用空気の量と、発電用空気の量とを減らすことが困難になるという問題があった。   That is, when the amount of power generation air is reduced, the heat that has been carried outside by the power generation air is reduced, and the temperature of the power generation chamber is increased. In order to suppress this temperature rise, it is necessary to increase the amount of cooling air. Therefore, if the amount of cooling air and the amount of power generation air are reduced at the same time, the temperature of the power generation chamber will deviate from the proper range, while if the temperature of the power generation chamber is kept within the proper range, There is a problem that it becomes difficult to reduce the amount of air and the amount of power generation air.

特許文献1に記載の固体酸化物形燃料電池は、上記の課題を解決するためになされたものであって、発電室に供給される空気の量、および、発電室の冷却に用いられる空気の量の合計を減らすとともに、発電室内部の温度調整を容易にすることができる固体酸化物形燃料電池を提供している。   The solid oxide fuel cell described in Patent Document 1 has been made in order to solve the above-described problems, and is an amount of air supplied to the power generation chamber and the amount of air used for cooling the power generation chamber. Provided is a solid oxide fuel cell that can reduce the total amount and easily adjust the temperature inside the power generation chamber.

特許文献1では、発電を行う複数の発電セルが内部に収納された発電室と、発電室と熱的に接続して配置された冷却部と、発電セルにおける発電に用いられる空気を供給する空気供給部とを有する。   In Patent Document 1, a power generation chamber in which a plurality of power generation cells that generate power are housed, a cooling unit that is arranged in thermal connection with the power generation chamber, and air that supplies air used for power generation in the power generation cell And a supply unit.

更に、空気供給部を流れる空気の少なくとも一部を冷却部に導く分岐部と、空気供給部および分岐部を流れる空気の流量を制御する冷却用調整部とが設けられている。これにより、発電室に供給される空気の量、および、発電室の冷却に用いられる空気の量の合計を減らすとともに、発電室内部の温度調整を容易にすることができる固体酸化物形燃料電池が得られる。   Further, there are provided a branch part that guides at least a part of the air flowing through the air supply part to the cooling part, and a cooling adjustment part that controls the flow rate of the air flowing through the air supply part and the branch part. As a result, the total amount of air supplied to the power generation chamber and the amount of air used for cooling the power generation chamber can be reduced, and the temperature inside the power generation chamber can be easily adjusted. Is obtained.

特開2010−140750号公報JP 2010-140750 A

特許文献1は、カソード側への空気の一部(カソードラインの空気の一部)を冷却器に導入し、合計の空気量を低減するものである。また、カソード側への空気の一部を分岐し、冷却用に使用することで空気量を低減すると共に発電室内部の温度調整を容易にしている。しかし、冷却用の空気をカソードラインからの分岐で供給すると、発電室内部の温度調整を容易にすることができても冷却用の空気自体の温度調整を実施することが困難となる。つまり、空気の一部を分岐して発電用と冷却用に使用しているため、元の空気温度自体は同じであり、流量を制御するのみでは冷却用の空気の温度をうまく調整できないことがある。そこで、発電用の空気とは別のガスで冷却器を冷却することが望まれる。   In Patent Document 1, a part of the air to the cathode side (a part of the air in the cathode line) is introduced into a cooler to reduce the total amount of air. Further, a part of the air to the cathode side is branched and used for cooling, thereby reducing the amount of air and facilitating temperature adjustment in the power generation chamber. However, if the cooling air is supplied by branching from the cathode line, it becomes difficult to adjust the temperature of the cooling air itself even if the temperature inside the power generation chamber can be easily adjusted. In other words, since a part of the air is branched and used for power generation and cooling, the original air temperature itself is the same, and the temperature of the cooling air cannot be adjusted well only by controlling the flow rate. is there. Therefore, it is desirable to cool the cooler with a gas other than the power generation air.

本発明は、このような従来の技術に存在する問題点に着目して成されたものであり、その目的は、発電用の空気とは別のガスで冷却器を冷却することができ、発電用の空気の温度に直接的な影響を受けないで、冷却器の冷却を実施することが容易となる燃料電池発電装置を得ることにある。   The present invention has been made paying attention to such problems existing in the prior art, and its purpose is to cool the cooler with a gas other than the air for power generation. An object of the present invention is to obtain a fuel cell power generator that can be easily cooled by a cooler without being directly affected by the temperature of the air used.

従来技術として列挙された特許文献の記載内容は、この明細書に記載された技術的要素の説明として、参照によって導入ないし援用することができる。   Descriptions of patent documents listed as prior art can be introduced or incorporated by reference as explanations of technical elements described in this specification.

本発明は上記目的を達成するために、下記の技術的手段を採用する。すなわち、請求項に記載の発明では、燃料と空気が供給されて作動する燃料電池(1)、燃料電池(1)を冷却する冷却器(7)、燃料電池(1)を通過した燃料および空気が供給されて燃焼する燃焼器(3)、燃焼器(3)の排気の熱によって燃料電池(1)に供給される前の燃料を加熱する燃料用熱交換器(2)、燃料用熱交換器(2)との熱交換によって燃料電池(1)の作動温度よりも温度低下した燃焼器(3)の排気の少なくとも一部を、冷却器(7)に流す燃料電池冷却配管(10a、10b)を備え、更に、燃焼器(3)の排気の熱によって燃料電池(1)に供給される前の空気を加熱する空気用熱交換器(6)を有し、燃料用熱交換器(2)との熱交換によって燃料電池(1)の作動温度よりも温度低下した燃焼器(3)の排気の少なくとも一部を、冷却器(7)を介して空気用熱交換器(6)に流す燃料電池冷却配管(10b)を備えたことを特徴としている。
また、燃料と空気が供給されて作動する燃料電池(1)、燃料電池(1)を冷却する冷却器(7)、燃料電池(1)を通過した燃料および空気が供給されて燃焼する燃焼器(3)、燃焼器(3)の排気の熱によって燃料電池(1)に供給される前の燃料を加熱する燃料用熱交換器(2)、燃料用熱交換器(2)との熱交換によって燃料電池(1)の作動温度よりも温度低下した燃焼器(3)の排気の少なくとも一部を、冷却器(7)に流す燃料電池冷却配管(10a、10b)を備え、燃料用熱交換器(2)との熱交換によって燃料電池(1)の作動温度よりも温度低下した燃焼器(3)の排気の少なくとも一部を、冷却器(7)に圧送する排気圧送手段(17)を備えることを特徴としている。
In order to achieve the above object, the present invention employs the following technical means. That is, in the invention described in the claims, the fuel cell (1) that is operated by being supplied with fuel and air, the cooler (7) that cools the fuel cell (1), and the fuel and air that have passed through the fuel cell (1) Combustor (3) that is supplied and burns, heat exchanger for fuel (2) that heats the fuel before being supplied to the fuel cell (1) by the heat of the exhaust of the combustor (3), heat exchange for fuel Fuel cell cooling pipes (10a, 10b) for flowing at least a part of the exhaust gas of the combustor (3), whose temperature is lower than the operating temperature of the fuel cell (1) by heat exchange with the combustor (2), to the cooler (7) And an air heat exchanger (6) for heating the air before being supplied to the fuel cell (1) by the heat of the exhaust gas from the combustor (3), and the fuel heat exchanger (2). Of the combustor (3) whose temperature is lower than the operating temperature of the fuel cell (1) due to heat exchange with At least a portion of the air, is characterized by comprising a fuel cell cooling pipe flow to the cooler (7) air heat exchanger via a (6) (10b).
Also, a fuel cell (1) that is operated by being supplied with fuel and air, a cooler (7) that cools the fuel cell (1), and a combustor that is supplied with fuel and air that has passed through the fuel cell (1) and combusts. (3) Heat exchange with the fuel heat exchanger (2) and the fuel heat exchanger (2) for heating the fuel before being supplied to the fuel cell (1) by the heat of the exhaust gas from the combustor (3) Is provided with fuel cell cooling pipes (10a, 10b) for flowing at least a part of the exhaust gas of the combustor (3), which has fallen below the operating temperature of the fuel cell (1), to the cooler (7), and heat exchange for fuel Exhaust pumping means (17) for pumping at least a part of the exhaust gas of the combustor (3) whose temperature is lower than the operating temperature of the fuel cell (1) by heat exchange with the cooler (2) to the cooler (7). It is characterized by providing .

この発明によれば、燃料用熱交換器との熱交換によって温度が燃料電池の作動温度よりも低下した燃焼器の排気の少なくとも一部を、冷却器を介して空気用熱交換器に流す燃料電池冷却配管を備えたから、発電用の空気とは別のガスである燃焼器の排気で冷却器を冷却することができ、発電用の空気の温度に直接的な影響を受けないで、冷却器の温度調整を実施することが容易となる。   According to the present invention, the fuel that flows at least a part of the exhaust of the combustor whose temperature is lower than the operating temperature of the fuel cell by heat exchange with the fuel heat exchanger to the air heat exchanger via the cooler Since the battery cooling pipe is provided, the cooler can be cooled by the exhaust of the combustor, which is a gas different from the air for power generation, and it is not directly affected by the temperature of the air for power generation. It becomes easy to carry out the temperature adjustment.

請求項に記載の発明では、燃料用熱交換器(2)との熱交換によって燃料電池(1)の作動温度よりも温度低下した燃焼器(3)の排気と、冷却器(7)に圧送され冷却器(7)を通過した排気とを混合した混合排気の少なくとも一部を冷却器(7)に圧送する排気圧送手段(17)を備えたことを特徴としている。   In the invention described in the claims, the exhaust gas from the combustor (3) whose temperature is lower than the operating temperature of the fuel cell (1) due to heat exchange with the fuel heat exchanger (2), and the pressure pump to the cooler (7) The exhaust gas feeding means (17) for pumping at least a part of the mixed exhaust gas mixed with the exhaust gas passed through the cooler (7) to the cooler (7) is provided.

この発明によれば、燃焼器の排気と、冷却器を通過した排気とを混合してから混合された排気の少なくとも一部を、例えばブロワから成る排気圧送手段を介して冷却器に供給するから、冷却器に供給する冷却用のガスとなる排気の温度を燃料電池の作動温度に一層近い温度で供給可能となりサーマルショックを低減できる。   According to the present invention, at least a part of the mixed exhaust gas after the combustor exhaust gas is mixed with the exhaust gas that has passed through the cooler is supplied to the cooler via the exhaust pressure feeding means composed of, for example, a blower. Thus, the temperature of the exhaust gas, which is a cooling gas supplied to the cooler, can be supplied at a temperature closer to the operating temperature of the fuel cell, and thermal shock can be reduced.

請求項に記載の発明では、燃料用熱交換器(2)との熱交換後の排気の下流側に設けられ、排気から吸熱する下流側熱交換器(6)と、下流側熱交換器(6)が吸熱した排気を大気中に排出する排気排出手段(22〜24)を備え、排気圧送手段(17)は、燃料用熱交換器(2)を通過した高温の排気と、下流側熱交換器(6)を通過した低温の排気とを排気圧送手段(17)側に配置された複数の排気圧送手段側バルブ(26、27)を介して選択的に吸引しながら冷却器(7)に供給することを特徴としている。   In the invention described in the claims, a downstream heat exchanger (6) that is provided downstream of the exhaust after heat exchange with the fuel heat exchanger (2) and absorbs heat from the exhaust, and a downstream heat exchanger ( 6) Exhaust discharge means (22 to 24) for discharging the heat absorbed by the atmosphere into the atmosphere, and the exhaust pressure sending means (17) includes the high-temperature exhaust gas that has passed through the fuel heat exchanger (2) and the downstream heat. The cooler (7) while selectively sucking the low-temperature exhaust gas that has passed through the exchanger (6) through a plurality of exhaust pumping means side valves (26, 27) arranged on the exhaust pumping means (17) side. It is characterized by being supplied to.

この発明によれば、排気圧送手段側バルブを制御することにより排気圧送手段が吸引する排気の温度を制御できるから、冷却器に供給する排気の温度を調整することができる。   According to this invention, the temperature of the exhaust gas sucked by the exhaust pressure feeding means can be controlled by controlling the exhaust pressure feeding means side valve, so that the temperature of the exhaust gas supplied to the cooler can be adjusted.

請求項に記載の発明では、冷却器(7)に圧送され冷却器(7)を通過した排気を、冷却器(7)の二次側に配置された複数の冷却器側バルブ(31、32)を介して、燃料用熱交換器(2)を通過した高温の排気と下流側熱交換器(6)を通過した低温の排気とのうちのいずれかに選択的に混合し、選択的に混合された排気を複数の排気圧送手段側バルブ(26、27)を介して選択的に排気圧送手段(17)で吸引しながら冷却器(7)に供給することを特徴としている。   In the invention described in the claims, the plurality of cooler side valves (31, 32) arranged on the secondary side of the cooler (7) are exhausted by being pumped to the cooler (7) and passing through the cooler (7). ) To selectively mix either the high-temperature exhaust gas that has passed through the fuel heat exchanger (2) and the low-temperature exhaust gas that has passed through the downstream heat exchanger (6). The mixed exhaust gas is supplied to the cooler (7) while being selectively sucked by the exhaust pressure feeding means (17) through a plurality of exhaust pressure feeding means side valves (26, 27).

この発明によれば、排気圧送手段側バルブのみでなく冷却器側バルブによっても冷却器に供給する排気の温度を制御することができる。また、燃料用熱交換器を通過した高温の排気のみでなく、下流側熱交換器を通過した低温の排気の一部を冷却器に流して、該冷却器の温度を排気圧送手段側バルブおよび冷却器側バルブで細かく制御することができる。   According to the present invention, the temperature of the exhaust gas supplied to the cooler can be controlled not only by the exhaust pressure feeding means side valve but also by the cooler side valve. Further, not only the high-temperature exhaust gas that has passed through the fuel heat exchanger, but also a part of the low-temperature exhaust gas that has passed through the downstream heat exchanger is allowed to flow to the cooler, and the temperature of the cooler is adjusted to the exhaust pressure feeding means side valve and Fine control is possible with the cooler side valve.

なお、特許請求の範囲および上記各手段に記載の括弧内の符号ないし説明は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を分かり易く示す一例であり、発明の内容を限定するものではない。   In addition, the code | symbol in parentheses described in a claim and each said means is an example which shows the correspondence with the specific means as described in embodiment mentioned later easily, and limits the content of invention is not.

本発明燃料電池発電装置の第1実施形態を示す配管系統図である。1 is a piping system diagram showing a first embodiment of a fuel cell power generator of the present invention. 本発明燃料電池発電装置の第2実施形態を示す配管系統図である。It is a piping system diagram which shows 2nd Embodiment of this invention fuel cell electric power generating apparatus. 本発明燃料電池発電装置の第3実施形態を示す配管系統図である。It is a piping system diagram showing a third embodiment of the fuel cell power generator of the present invention. 本発明燃料電池発電装置の第4実施形態を示す配管系統図である。It is a piping system diagram which shows 4th Embodiment of this invention fuel cell electric power generating apparatus. 本発明燃料電池発電装置の第5実施形態を示す配管系統図である。It is a piping system diagram showing a fifth embodiment of the fuel cell power generator of the present invention. 本発明燃料電池発電装置の第6実施形態を示す配管系統図である。It is a piping system diagram which shows 6th Embodiment of this invention fuel cell electric power generating apparatus. 本発明燃料電池発電装置の第7実施形態を示す配管系統図である。It is a piping system diagram showing a seventh embodiment of the fuel cell power generator of the present invention.

以下に、図面を参照しながら本発明を実施するための複数の形態を説明する。各形態において先行する形態で説明した事項に対応する部分には同一の参照符号を付して重複する説明を省略する場合がある。各形態において構成の一部のみを説明している場合は、構成の他の部分については先行して説明した他の形態を適用することができる。   A plurality of modes for carrying out the present invention will be described below with reference to the drawings. In each embodiment, parts corresponding to the matters described in the preceding embodiment may be denoted by the same reference numerals, and redundant description may be omitted. When only a part of the configuration is described in each mode, the other modes described above can be applied to the other parts of the configuration.

各実施形態で具体的に組合せが可能であることを明示している部分同士の組合せばかりではなく、特に組合せに支障が生じなければ、明示していなくても実施形態同士を部分的に組合せることも可能である。   Not only combinations of parts that clearly indicate that the combination is possible in each embodiment, but also the embodiments are partially combined even if they are not clearly specified unless there is a problem with the combination. It is also possible.

(第1実施形態)
以下、本発明の第1実施形態について詳細に説明する。図1において、燃料電池発電装置100におけるSOFC(固体酸化物形燃料電池)から成る燃料電池1は、イオン導電性酸化物をなすセラミックスを電解質としている。
(First embodiment)
Hereinafter, a first embodiment of the present invention will be described in detail. In FIG. 1, a fuel cell 1 made of SOFC (solid oxide fuel cell) in the fuel cell power generation apparatus 100 uses ceramics forming an ion conductive oxide as an electrolyte.

この燃料電池1は、内部に電極として、正極(アノードまたは燃料極とも言い、Anとも記す)と負極(カソードまたは空気極とも言い、Caとも記す)を有している。これらの電極は、導電性セラミックスで形成されている。また、アノードとカソードに挟まれて固体電解質が設けられている。カソードには空気が供給される。アノードには、水素もしくは一酸化炭素COが供給される。これらの水素やCOは、炭化水素系の燃料(都市ガスのメタン等)から作られる。   This fuel cell 1 has a positive electrode (also referred to as an anode or a fuel electrode, also referred to as An) and a negative electrode (also referred to as a cathode or air electrode, also referred to as Ca) as electrodes. These electrodes are made of conductive ceramics. A solid electrolyte is provided between the anode and the cathode. Air is supplied to the cathode. Hydrogen or carbon monoxide CO is supplied to the anode. These hydrogen and CO are made from hydrocarbon fuel (such as city gas methane).

燃料はポンプによって供給される。改質反応には主に水蒸気改質、部分酸化改質が挙げられる。水蒸気改質を例にとると、燃料は、水蒸気と混入されて蒸気として改質器2に送り込まれる。   Fuel is supplied by a pump. The reforming reaction mainly includes steam reforming and partial oxidation reforming. Taking steam reforming as an example, the fuel is mixed with steam and sent to the reformer 2 as steam.

改質前の燃料を改質前原料と呼び、改質後の燃料を改質燃料と呼ぶことがある。改質器2における改質反応(水蒸気改質の場合は吸熱反応)でもって改質前原料を改質して、水素とCOに分解している。勿論、ほかにも生成物が形成される。改質時の吸熱反応のために、熱を供給する必要がある。   The fuel before reforming may be referred to as a pre-reforming raw material, and the fuel after reforming may be referred to as a reformed fuel. The raw material before reforming is reformed by the reforming reaction in the reformer 2 (endothermic reaction in the case of steam reforming) and decomposed into hydrogen and CO. Of course, other products are formed. It is necessary to supply heat for the endothermic reaction during the reforming.

改質器2に熱を供給する手段は、燃焼器3から成る。改質器2内の熱交換器によって、燃焼器3からの燃焼ガスから熱が取出される。燃料電池1で全ての燃料を消費するのでなく、一部未反応の水素とCOとを燃料電池1から放出している。   The means for supplying heat to the reformer 2 comprises a combustor 3. Heat is extracted from the combustion gas from the combustor 3 by the heat exchanger in the reformer 2. The fuel cell 1 does not consume all the fuel, but partially unreacted hydrogen and CO are released from the fuel cell 1.

放出された水素とCOとを、残った空気とともに燃焼器3で燃焼させる。こうして燃焼器3内で熱をつくりだし、改質器2に供給して改質反応をおこなわせる。その他、熱の供給には燃料電池1の発熱を利用し供給することもできる。   The released hydrogen and CO are burned in the combustor 3 together with the remaining air. In this way, heat is generated in the combustor 3 and supplied to the reformer 2 to cause a reforming reaction. In addition, the heat can be supplied using the heat generated by the fuel cell 1.

燃焼器3から出た燃焼ガスを使用して、改質器2、燃料予熱器4、第1第2空気予熱器5、6等と称される熱交換器で燃料や空気が予熱される。例えば、第1第2空気予熱器5、6内で空気温度が上昇する。予熱された空気は、燃料電池1に供給される。予熱する目的は、燃料電池が、比較的高温(700℃から800℃)で作動するためである。供給される空気温度が燃料電池1の作動温度より低すぎると燃料電池1内に温度分布が生じ発電効率が悪化するからである。   The combustion gas emitted from the combustor 3 is used to preheat fuel and air in a heat exchanger called a reformer 2, a fuel preheater 4, a first second air preheater 5, 6 and the like. For example, the air temperature rises in the first and second air preheaters 5 and 6. The preheated air is supplied to the fuel cell 1. The purpose of preheating is that the fuel cell operates at a relatively high temperature (700 ° C. to 800 ° C.). This is because if the supplied air temperature is too lower than the operating temperature of the fuel cell 1, the temperature distribution is generated in the fuel cell 1 and the power generation efficiency deteriorates.

また、燃料電池1は、セラミックが一般的な材質である。700℃ないし800℃のセラミックの中に常温の空気が入ってしまうと、サーマルショックで割れることが危惧される。従って、ある程度予熱された空気等を燃料電池1に供給している。予熱された空気等は、燃料電池1から燃焼器3を通過し、更に改質器2、燃料予熱器4と言う燃料予熱手段2、4と第1第2空気予熱器5、6から成る空気予熱手段5、6とを通過して大気中に排出される。   The fuel cell 1 is generally made of ceramic. If air at room temperature enters a ceramic at 700 ° C. to 800 ° C., there is a risk of cracking due to thermal shock. Accordingly, air or the like preheated to some extent is supplied to the fuel cell 1. Preheated air or the like passes through the combustor 3 from the fuel cell 1, and further comprises air comprising fuel preheating means 2 and 4, which are called a reformer 2 and a fuel preheater 4, and first and second air preheaters 5 and 6. It passes through the preheating means 5 and 6 and is discharged into the atmosphere.

上述のように燃料電池発電装置100は、燃料と空気の供給により発電する固体電解質型の燃料電池1を有している。燃料電池1にはアノードとカソードからなる電極が設けられている。これらの電極および電解質は、いずれもセラミックまたはセラミックとメタルの複合材からなる。   As described above, the fuel cell power generation apparatus 100 includes the solid electrolyte fuel cell 1 that generates power by supplying fuel and air. The fuel cell 1 is provided with an electrode composed of an anode and a cathode. These electrodes and electrolyte are both made of ceramic or a composite of ceramic and metal.

燃料電池1に供給される燃料が流れる配管となるアノードラインを介して、燃料がアノードに供給される。アノードラインには、燃料電池1に燃料が流入する入口側と、燃料電池1に燃料が流出する出口側とを有している。   The fuel is supplied to the anode through an anode line serving as a pipe through which the fuel supplied to the fuel cell 1 flows. The anode line has an inlet side through which fuel flows into the fuel cell 1 and an outlet side through which fuel flows out to the fuel cell 1.

更にカソードには、図示しない空気ポンプと第1第2空気予熱器5、6を介して空気が供給される。更に、アノードには、図示しない燃料ポンプを介して燃料予熱器4と改質器2とを介して燃料電池1に燃料が供給される。   Furthermore, air is supplied to the cathode via an air pump (not shown) and first and second air preheaters 5 and 6. Further, the anode is supplied with fuel to the fuel cell 1 via the fuel preheater 4 and the reformer 2 via a fuel pump (not shown).

改質器2は、天然ガス、メタノール、ガソリンなどの燃料から水素を取り出す反応装置であり、燃焼器3からの燃焼ガスの熱によって改質前原料を改質燃料に改質している。この実施形態では、改質前原料として水蒸気と都市ガスを使用している。改質反応では、例えば水3に対してカーボン1の割合(S/C=3/1)になるように改質前原料(素ガス)を供給している。   The reformer 2 is a reaction device that extracts hydrogen from fuels such as natural gas, methanol, and gasoline, and reforms the raw material before reforming into reformed fuel by the heat of the combustion gas from the combustor 3. In this embodiment, steam and city gas are used as raw materials before reforming. In the reforming reaction, the raw material before reforming (raw gas) is supplied so that the ratio of carbon 1 to water 3 (S / C = 3/1), for example.

また、アノードには、図示しない水ポンプと、燃料予熱器4と改質器2とを介して水蒸気が供給される。燃料電池本体2には、アノードの温度を検知する図示しないアノード温度検出手段を成す温度センサを有する。   Further, water vapor is supplied to the anode via a water pump (not shown), the fuel preheater 4 and the reformer 2. The fuel cell main body 2 has a temperature sensor that constitutes anode temperature detection means (not shown) that detects the temperature of the anode.

燃料電池1内のカソードを通過した空気とアノードを通過した燃料とは、燃焼器3に送られ、燃焼器3内で燃料が燃焼される。高温の燃焼ガスから成る排気は、改質器2を通過して温度低下した後、冷却器7を通過して燃料電池1を冷却する。そして、排気は、第2空気予熱器6と燃料予熱器4と第1空気予熱器5とを経由して大気中に排出される。   The air that has passed through the cathode in the fuel cell 1 and the fuel that has passed through the anode are sent to the combustor 3 where the fuel is combusted. Exhaust gas composed of high-temperature combustion gas passes through the reformer 2 and drops in temperature, and then passes through the cooler 7 to cool the fuel cell 1. The exhaust is discharged into the atmosphere via the second air preheater 6, the fuel preheater 4, and the first air preheater 5.

このように、燃料用熱交換器となる改質器2との熱交換によって温度が燃料電池1の作動温度よりも低下した燃焼器3の排気の少なくとも一部(第1実施形態では全部)を、冷却器7を介して空気用熱交換器と成る第2空気予熱器6に流す燃料電池冷却配管10a、10bを備える。燃料電池冷却配管10a、10bのうち10aは一次側燃料電池冷却配管であり、10bは二次側燃料電池冷却配管である。   As described above, at least a part (all in the first embodiment) of the exhaust gas from the combustor 3 whose temperature is lower than the operating temperature of the fuel cell 1 due to the heat exchange with the reformer 2 serving as a fuel heat exchanger. The fuel cell cooling pipes 10a and 10b are supplied to the second air preheater 6 serving as an air heat exchanger via the cooler 7. Of the fuel cell cooling pipes 10a and 10b, 10a is a primary side fuel cell cooling pipe and 10b is a secondary side fuel cell cooling pipe.

更に、燃料が天然ガス、石炭ガス等でなく水素でも直接発電できる。水素を使用する場合のように燃料の改質が不要な場合は、改質器2は無くてもよい。この場合は、改質器に代わり最も高温の熱交換器(空気予熱器または燃料予熱器)が配置される。   Furthermore, it is possible to directly generate power using hydrogen instead of natural gas or coal gas. When reforming of fuel is not required as in the case of using hydrogen, the reformer 2 may be omitted. In this case, the hottest heat exchanger (air preheater or fuel preheater) is arranged instead of the reformer.

図1から判明するように、第1空気予熱器5に、図示しない外部の空気ポンプで空気が供給される。また、第1空気予熱器5には、燃料予熱器4を経由した燃焼ガスが供給される。この燃料予熱器4を経由した高温の燃焼ガスと空気とが第1空気予熱器5内で熱交換される。   As can be seen from FIG. 1, the first air preheater 5 is supplied with air by an external air pump (not shown). Further, the first air preheater 5 is supplied with combustion gas via the fuel preheater 4. The high-temperature combustion gas and air that have passed through the fuel preheater 4 are heat-exchanged in the first air preheater 5.

更に、第2空気予熱器6に、第1熱交換器5からの空気が供給される。また、第2空気予熱器6の二次側において、燃料電池1の温度を調整する温調用空気が追加される。次に、第2空気予熱器6には、改質器2を経由した燃焼ガスが供給される。この改質器2を経由した高温の燃焼ガスと空気とが第2空気予熱器6内で熱交換される。   Further, the air from the first heat exchanger 5 is supplied to the second air preheater 6. Further, on the secondary side of the second air preheater 6, temperature adjustment air for adjusting the temperature of the fuel cell 1 is added. Next, the combustion gas that has passed through the reformer 2 is supplied to the second air preheater 6. The high-temperature combustion gas and air that have passed through the reformer 2 are heat-exchanged in the second air preheater 6.

上記構成では、燃焼器3の改質器2通過後の排気で冷却器7を冷却する考え方であるため、カソードラインの空気を使用して冷却器7を冷却する考え方と比較すると、燃料電池1のカソードラインの空気量を低減できる。この空気量の低減により、ブロア動力の低減効果と排気熱損失の低減効果が発揮される。空気量が多いと同じ温度で排気しても、流量が多い分、熱ロスが多くなってしまうため、空気量の低減は排気熱損失の低減に寄与する。   In the above configuration, since the cooler 7 is cooled by the exhaust gas after passing through the reformer 2 of the combustor 3, the fuel cell 1 is compared with the concept of cooling the cooler 7 using the air of the cathode line. The amount of air in the cathode line can be reduced. By reducing the amount of air, an effect of reducing blower power and an effect of reducing exhaust heat loss are exhibited. Even if exhaust is performed at the same temperature when the amount of air is large, the heat loss increases as the flow rate increases. Therefore, the reduction of the air amount contributes to the reduction of the exhaust heat loss.

なお、燃料電池1を全て空気で冷却しようとすると、発電に必要な空気量に対して約10倍程度の空気を供給する必要がある。よって、燃焼器3の改質器2通過後の排気で冷却することにより空気の供給量を大幅に減らすことができる。   Note that if the fuel cell 1 is all cooled with air, it is necessary to supply about ten times as much air as that required for power generation. Therefore, cooling with the exhaust gas after passing through the reformer 2 of the combustor 3 can greatly reduce the amount of air supplied.

そして、空気量が減った影響で、同じ温度まで燃料電池1を昇温するのに必要な熱量が減少する。燃料電池1の排気についても空気流量が減った分、同じだけの熱量を持っているとすると排気の温度が上昇し、この温度が上昇した排気を利用する熱交換器では、熱交換が容易となる。従って、温度が上昇した排気と熱交換する第1第2熱交換器5、6および燃料予熱器4を小型化することができる。   And the amount of heat required to raise the temperature of the fuel cell 1 to the same temperature decreases due to the influence of the decrease in the amount of air. The exhaust of the fuel cell 1 also has the same amount of heat as the air flow rate is reduced, and the temperature of the exhaust rises. In the heat exchanger using the exhaust whose temperature has increased, heat exchange is easy. Become. Therefore, the first and second heat exchangers 5 and 6 and the fuel preheater 4 that exchange heat with exhaust gas whose temperature has increased can be reduced in size.

特に、第1空気予熱器5を通過する空気量が減る影響で、同じ温度まで昇温するのに必要な熱量が減少する。更に、第1空気予熱器5を通過する排気についても空気流量が減った分、同じだけの熱量を持っているとすると、排気温度が上昇し、第1空気予熱器5における空気と排気との熱交換がしやすくなるという効果がある。   In particular, the amount of heat required to raise the temperature to the same temperature is reduced due to the effect of reducing the amount of air passing through the first air preheater 5. Furthermore, if the exhaust gas passing through the first air preheater 5 has the same amount of heat as the air flow rate is reduced, the exhaust temperature rises, and the air and exhaust gas in the first air preheater 5 There is an effect that heat exchange is facilitated.

(第1実施形態の作用効果)
上述のように第1実施形態においては、燃料と空気が供給されて作動温度で作動する燃料電池1を有する。また、この燃料電池1を冷却する冷却器7と、燃料電池1を通過した燃料および空気が供給されて燃焼する燃焼器3と、燃焼器3の排気によって加熱され燃料電池1に供給される前の燃料を加熱する燃料用熱交換器2となる改質器2を有する。
(Operational effects of the first embodiment)
As described above, the first embodiment includes the fuel cell 1 that is supplied with fuel and air and operates at the operating temperature. Also, a cooler 7 that cools the fuel cell 1, a combustor 3 that is supplied with fuel and air that has passed through the fuel cell 1 and combusts, and before being heated and supplied to the fuel cell 1 by the exhaust of the combustor 3 It has the reformer 2 used as the heat exchanger 2 for fuel which heats this fuel.

そして、燃料用熱交換器2との熱交換によって温度が燃料電池1の作動温度よりも低下した燃焼器3の排気の少なくとも一部を、冷却器7を介して第2空気用熱交換器に流す燃料電池冷却配管10a、10bを備える。   Then, at least a part of the exhaust of the combustor 3 whose temperature is lower than the operating temperature of the fuel cell 1 due to heat exchange with the fuel heat exchanger 2 is passed through the cooler 7 to the second air heat exchanger. Fuel cell cooling pipes 10a and 10b are provided.

これによれば、燃料電池1の作動温度よりも低下した燃焼器3の排気の少なくとも一部(または全部)を、冷却器7を介して空気用熱交換器(第2空気予熱器6)に流す燃料電池冷却配管10a、10bを備えたから、発電用の空気とは別のガスである燃焼器3の排気で冷却器7を冷却することができ、発電用の空気の温度に直接的な影響を受けないで、冷却器7の温度調整を実施することが容易となる。   According to this, at least a part (or all) of the exhaust gas of the combustor 3 that has fallen below the operating temperature of the fuel cell 1 is transferred to the air heat exchanger (second air preheater 6) via the cooler 7. Since the fuel cell cooling pipes 10a and 10b that flow are provided, the cooler 7 can be cooled by the exhaust of the combustor 3, which is a gas different from the power generation air, and directly affects the temperature of the power generation air. It is easy to adjust the temperature of the cooler 7 without receiving the heat.

また、燃料電池1の作動温度は約800℃であり、冷却器7に供給される燃焼器3と改質器2とを通る排気の温度は700℃である。このように、冷却器7に供給される燃焼器の排気の温度(700℃)と燃料電池1の作動温度(800℃)の差は300℃以内である。これによれば、温度の差を300℃以内に抑えることにより、冷却に当たりサーマルショックを与えることがないため、耐久性に優れた燃料電池発電装置100が得られる。   The operating temperature of the fuel cell 1 is about 800 ° C., and the temperature of the exhaust gas passing through the combustor 3 and the reformer 2 supplied to the cooler 7 is 700 ° C. Thus, the difference between the exhaust temperature (700 ° C.) of the combustor supplied to the cooler 7 and the operating temperature (800 ° C.) of the fuel cell 1 is within 300 ° C. According to this, since the temperature difference is suppressed within 300 ° C., no thermal shock is given to the cooling, so that the fuel cell power generator 100 with excellent durability can be obtained.

更に、燃料用熱交換器2となる改質器2は、燃料電池1に供給する燃料の予熱を行う予熱器である。これによれば、予熱器から成る改質器2と熱交換され温度が下がった燃焼器3の排気を冷却器7に供給することができる。   Further, the reformer 2 serving as the fuel heat exchanger 2 is a preheater that preheats the fuel supplied to the fuel cell 1. According to this, the exhaust gas of the combustor 3 whose temperature has been lowered by heat exchange with the reformer 2 composed of a preheater can be supplied to the cooler 7.

加えて、燃料用熱交換器2は、燃料電池に供給する燃料の改質を行う改質器でもあるから、冷却器7に供給される燃焼器3の排気の温度が下がり過ぎることがない。なお、改質器2通過後(二次側の)排気の全てを冷却器7内に供給したが、一部を第2空気予熱器6に供給して残部を冷却器7に供給しても良い。   In addition, since the fuel heat exchanger 2 is also a reformer that reforms the fuel supplied to the fuel cell, the temperature of the exhaust gas from the combustor 3 supplied to the cooler 7 does not drop too much. Although all of the exhaust (secondary side) exhaust gas after passing through the reformer 2 is supplied into the cooler 7, a part of the exhaust gas may be supplied to the second air preheater 6 and the rest may be supplied to the cooler 7. good.

(第2実施形態)
次に、本発明の第2実施形態について説明する。なお、以降の各実施形態においては、上述した第1実施形態と同一の構成要素には同一の符号を付して説明を省略し、異なる構成および特徴について説明する。
(Second Embodiment)
Next, a second embodiment of the present invention will be described. In the following embodiments, the same components as those in the first embodiment described above are denoted by the same reference numerals, description thereof will be omitted, and different configurations and features will be described.

図2において、冷却器7に供給される前の燃焼器3の排気に温度調節のために温調用空気を混合する空気混合手段を成す排気空気混合弁15を有する。これによれば、温度調節のために温調用空気が、冷却器7に供給される前の燃焼器3の排気に混合されることにより、冷却器7に供給される前の燃焼器3の排気の温度を任意に調整することができる。   In FIG. 2, it has the exhaust air mixing valve 15 which comprises the air mixing means which mixes temperature-control air for temperature control with the exhaust_gas | exhaustion of the combustor 3 before being supplied to the cooler 7. In FIG. According to this, the temperature adjustment air is mixed with the exhaust of the combustor 3 before being supplied to the cooler 7 for temperature adjustment, so that the exhaust of the combustor 3 before being supplied to the cooler 7. The temperature of can be adjusted arbitrarily.

この場合、単一配管により供給された温調用空気を排気空気混合弁15と空気供給弁16と空気追加弁14とで、空気供給ラインおよび一次側燃料電池冷却配管10aの一部に所定量の空気を供給することができる。   In this case, the temperature adjustment air supplied by the single pipe is supplied to the air supply line and a part of the primary side fuel cell cooling pipe 10a by the exhaust air mixing valve 15, the air supply valve 16, and the air additional valve 14. Air can be supplied.

また、熱交換器2で熱交換した後の排気を冷却器7へ流入させ、燃料電池7を冷却する。そして、燃料電池7を冷却するカソード側の空気量を低減している。ちなみに、カソード側の空気量を多くして冷却器7に供給して燃料電池7を冷却すると空気量が膨大と成り燃料電池1や燃焼器3の排気温度が低下する。従って、カソード側の空気量の低減に伴う排気温度上昇で、熱交換器2の小型化が達成できる。   Further, the exhaust gas after heat exchange by the heat exchanger 2 flows into the cooler 7 to cool the fuel cell 7. Then, the amount of air on the cathode side for cooling the fuel cell 7 is reduced. Incidentally, when the amount of air on the cathode side is increased and supplied to the cooler 7 to cool the fuel cell 7, the amount of air becomes enormous and the exhaust temperature of the fuel cell 1 and the combustor 3 decreases. Therefore, downsizing of the heat exchanger 2 can be achieved by the exhaust gas temperature increase accompanying the reduction of the air amount on the cathode side.

(第2実施形態の作用効果)
上記第2実施形態においては、冷却器7に供給される前の燃焼器3の排気の全部または少なくとも一部に温度調節のために温調用空気を混合する排気空気混合弁15を有する。従って、温度調節のために温調用空気が、冷却器7に供給される前の燃焼器3の排気に混合されることにより、冷却器7に供給される前の燃焼器3の排気の温度を任意に調整することができる。
(Operational effect of the second embodiment)
In the said 2nd Embodiment, it has the exhaust air mixing valve 15 which mixes the temperature adjustment air for all or at least one part of the exhaust_gas | exhaustion of the combustor 3 before supplying to the cooler 7 for temperature control. Therefore, the temperature adjustment air is mixed with the exhaust gas of the combustor 3 before being supplied to the cooler 7 for temperature adjustment, so that the temperature of the exhaust gas of the combustor 3 before being supplied to the cooler 7 is adjusted. It can be adjusted arbitrarily.

(第3実施形態)
次に、本発明の第3実施形態について説明する。上述した実施形態と異なる特徴部分を説明する。図3において、燃料用熱交換器となる改質器2との熱交換によって温度が燃料電池1の作動温度よりも低下した燃焼器3の排気を、冷却器7に圧送する排気圧送手段となるブロワ17を備える。
(Third embodiment)
Next, a third embodiment of the present invention will be described. Features different from the above-described embodiment will be described. In FIG. 3, exhaust pressure feeding means for pumping the exhaust gas of the combustor 3 whose temperature is lower than the operating temperature of the fuel cell 1 by heat exchange with the reformer 2 serving as a heat exchanger for fuel to the cooler 7. A blower 17 is provided.

これによれば、燃料用熱交換器となる改質器2との熱交換によって温度が燃料電池1の作動温度よりも低下した燃焼器3の排気を、例えばブロワから成る排気圧送手段17を介して冷却器7に供給するから、燃焼器3の排気の少なくとも一部が逆流することなく確実に冷却器7に供給できる。   According to this, the exhaust gas of the combustor 3 whose temperature is lower than the operating temperature of the fuel cell 1 due to heat exchange with the reformer 2 serving as a heat exchanger for fuel is passed through the exhaust pressure feeding means 17 made of, for example, a blower. Therefore, at least part of the exhaust gas from the combustor 3 can be reliably supplied to the cooler 7 without flowing back.

なおこの場合、排気圧送手段17を成すブロワの流量を制御して冷却器7に供給する排気の流量を制御することができる。これによれば、例えば、ブロワモータの回転数を制御してブロワ17の流量を所望の値にして冷却器7の冷却作用を調整することができる。   In this case, the flow rate of the exhaust gas supplied to the cooler 7 can be controlled by controlling the flow rate of the blower constituting the exhaust pressure feeding means 17. According to this, for example, it is possible to adjust the cooling action of the cooler 7 by controlling the number of rotations of the blower motor and setting the flow rate of the blower 17 to a desired value.

また、第1空気予熱器5を通過した排気を廃熱利用機18と成る例えば給湯器を介して大気中に放出しても良い。なお、21は第1排気混合配管である。この改質器2の出口側配管21内において、改質器2を出た排気と冷却器7を経由した排気とが一部混合される。そして、混同された排気をブロワ17で冷却器7に再圧送している。   Moreover, you may discharge | release the exhaust gas which passed the 1st air preheater 5 in air | atmosphere through the hot water heater which becomes the waste heat utilization machine 18, for example. Reference numeral 21 denotes a first exhaust mixing pipe. In the outlet side pipe 21 of the reformer 2, the exhaust gas that has exited the reformer 2 and the exhaust gas that has passed through the cooler 7 are partially mixed. Then, the confused exhaust gas is re-pumped to the cooler 7 by the blower 17.

(第3実施形態の作用効果)
また、燃料用熱交換器2との熱交換によって温度が燃料電池1の作動温度よりも低下した燃焼器3の排気の少なくとも一部を、冷却器7に圧送する排気圧送手段17を備える。これによれば、燃料用熱交換器(改質器)2との熱交換によって温度が燃料電池1の作動温度よりも低下した燃焼器3の排気の少なくとも一部を、排気圧送手段17をなす例えばブロワ(又はポンプ)を介して冷却器7に圧送するから、燃焼器3の排気の少なくとも一部を逆流することなく確実に冷却器7に供給できる。
(Operational effect of the third embodiment)
Further, exhaust pressure feeding means 17 for pumping at least a part of the exhaust gas of the combustor 3 whose temperature is lower than the operating temperature of the fuel cell 1 by heat exchange with the fuel heat exchanger 2 to the cooler 7 is provided. According to this, at least a part of the exhaust gas of the combustor 3 whose temperature is lower than the operating temperature of the fuel cell 1 due to heat exchange with the fuel heat exchanger (reformer) 2 forms the exhaust pressure feeding means 17. For example, since pressure is supplied to the cooler 7 via a blower (or pump), at least a part of the exhaust gas of the combustor 3 can be reliably supplied to the cooler 7 without flowing back.

そして、排気圧送手段17の流量を制御して冷却器7に供給される排気の少なくとも一部の流量を制御している。従って、排気圧送手段17をなす例えばブロワモータの回転数を制御して流量制御することにより冷却器7の冷却作用を調整することができる。   Then, the flow rate of the exhaust pumping means 17 is controlled to control the flow rate of at least part of the exhaust gas supplied to the cooler 7. Therefore, the cooling action of the cooler 7 can be adjusted by controlling the flow rate by controlling, for example, the rotational speed of the blower motor constituting the exhaust pressure feeding means 17.

更に、燃料用熱交換器2との熱交換によって温度が燃料電池1の作動温度よりも低下した燃焼器3の排気と、冷却器7を通過した排気とを混合してから混合された排気の少なくとも一部を冷却器1に圧送する排気圧送手段17を備えている。   Further, the exhaust gas of the combustor 3 whose temperature is lower than the operating temperature of the fuel cell 1 by heat exchange with the fuel heat exchanger 2 and the exhaust gas that has passed through the cooler 7 are mixed and then mixed. Exhaust pumping means 17 for pumping at least a part to the cooler 1 is provided.

これによれば、燃焼器2の排気と、冷却器7を経由した排気とを混合してから混合された排気の少なくとも一部を、例えばブロワから成る排気圧送手段17を介して冷却器7に供給するから、冷却器7に供給する冷却用のガスとなる排気の温度を燃料電池1の作動温度に一層近い温度で供給可能となりサーマルショックを低減できる。   According to this, at least a part of the mixed exhaust gas after mixing the exhaust gas of the combustor 2 and the exhaust gas via the cooler 7 is transferred to the cooler 7 via the exhaust pressure feeding means 17 made of, for example, a blower. Since the gas is supplied, the temperature of the exhaust gas, which is the cooling gas supplied to the cooler 7, can be supplied at a temperature closer to the operating temperature of the fuel cell 1, and thermal shock can be reduced.

(第4実施形態)
次に、本発明の第4実施形態について説明する。上述した実施形態と異なる特徴部分を説明する。図4において、燃料用熱交換器となる改質器2との熱交換によって温度が燃料電池1の作動温度よりも低下した燃焼器3の排気と、冷却器7と二次側燃料電池冷却配管10bとを通過した排気とを混合してから、混合後の下流側の排気を、排気圧送手段17となるブロワによって冷却器7に供給している。
(Fourth embodiment)
Next, a fourth embodiment of the present invention will be described. Features different from the above-described embodiment will be described. In FIG. 4, the exhaust of the combustor 3 whose temperature is lower than the operating temperature of the fuel cell 1 due to heat exchange with the reformer 2 serving as a heat exchanger for fuel, the cooler 7, and the secondary fuel cell cooling pipe After the exhaust gas having passed through 10b is mixed, the downstream exhaust gas after mixing is supplied to the cooler 7 by a blower serving as the exhaust pressure feeding means 17.

このように、燃料用熱交換器となる改質器2の排気通路に、二次側燃料電池冷却配管10bからの冷却器通過排気を混入してから下流側で、一次側燃料電池冷却配管10aと排気圧送手段17とを経由して、混合排気が冷却器7に供給される。   In this way, after the cooler passage exhaust gas from the secondary fuel cell cooling pipe 10b is mixed into the exhaust passage of the reformer 2 serving as a heat exchanger for fuel, the primary side fuel cell cooling pipe 10a is downstream. The mixed exhaust gas is supplied to the cooler 7 via the exhaust gas pressure feeding means 17.

これによれば、燃焼器3の排気と、冷却器7を通過した冷却用の排気とを混合してから下流側で、混合排気の少なくとも一部を、排気圧送手段17を介して冷却器7に供給するから、第3実施形態に比べ、冷却器7に供給する冷却用のガスとなる排気の温度をより高めることができ、冷却器7に供給する冷却用のガスとなる排気の温度を燃料電池1の作動温度に近い温度で供給可能となりサーマルショックを低減できる。   According to this, after mixing the exhaust gas of the combustor 3 and the exhaust gas for cooling that has passed through the cooler 7, at least a part of the mixed exhaust gas is passed through the exhaust pressure feeding means 17 on the downstream side. Therefore, compared with the third embodiment, the temperature of the exhaust gas serving as the cooling gas supplied to the cooler 7 can be further increased, and the temperature of the exhaust gas serving as the cooling gas supplied to the cooler 7 can be increased. It becomes possible to supply at a temperature close to the operating temperature of the fuel cell 1, and thermal shock can be reduced.

(第5実施形態)
次に、本発明の第5実施形態について説明する。上述した実施形態と異なる特徴部分を説明する。図5において、燃料用熱交換器となる改質器2を通過した排気を、更にその他の熱交換器(下流側熱交換器)となる第2空気予熱器6と熱交換した排気を、排気管22、23、24を介して大気中に排出している。排気管22、23、24は、排気排出手段を構成している。
(Fifth embodiment)
Next, a fifth embodiment of the present invention will be described. Features different from the above-described embodiment will be described. In FIG. 5, the exhaust gas that has passed through the reformer 2 that is a heat exchanger for fuel and the exhaust gas that has been heat-exchanged with the second air preheater 6 that is another heat exchanger (downstream heat exchanger) are exhausted. It is discharged into the atmosphere via the tubes 22, 23 and 24. The exhaust pipes 22, 23, and 24 constitute exhaust exhaust means.

排気圧送手段17を成すブロワは、燃料用熱交換器となる改質器2を通過した高温の排気と、その他の熱交換器(下流側熱交換器)と成る第2空気予熱器6を通過した低温の排気とをブロワ17の一次側に配置された複数の排気圧送手段側バルブ26、27を介して選択的に吸引しながら冷却器7に供給している。これによれば、排気圧送手段側バルブ26、27の開閉を制御することにより、ブロワ17が吸引する排気の温度を制御できるから、冷却器7に供給する排気の温度を細かく調整することができる。   The blower constituting the exhaust pressure feeding means 17 passes through the high-temperature exhaust gas that has passed through the reformer 2 serving as a fuel heat exchanger and the second air preheater 6 serving as another heat exchanger (downstream heat exchanger). The low-temperature exhaust gas thus supplied is supplied to the cooler 7 while being selectively sucked through a plurality of exhaust pressure feeding means side valves 26 and 27 arranged on the primary side of the blower 17. According to this, the temperature of the exhaust gas sucked by the blower 17 can be controlled by controlling the opening and closing of the exhaust pressure sending means side valves 26 and 27, so that the temperature of the exhaust gas supplied to the cooler 7 can be finely adjusted. .

(第5実施形態の作用効果)
燃料用熱交換器2を通過した排気を、更にその他の熱交換器(下流側熱交換器)6と熱交換してから大気中に排出する排気排出手段22〜24を備え、排気圧送手段17は、燃料用熱交換器2を通過した高温の排気と、その他の熱交換器(下流側熱交換器)6を通過した低温の排気とを排気圧送手段17側に配置された複数の排気圧送手段側バルブ26、27を介して選択的に吸引しながら冷却器7に供給している。これによれば、排気圧送手段側バルブ26、27を制御することにより排気圧送手段17側が吸引する排気の温度を制御できるから、冷却器7に供給する排気の温度を調整することができる。
(Operational effects of the fifth embodiment)
Exhaust discharge means 22 to 24 for exhausting the exhaust gas that has passed through the fuel heat exchanger 2 with the other heat exchanger (downstream heat exchanger) 6 and then discharging it into the atmosphere are provided. The high-temperature exhaust gas that has passed through the fuel heat exchanger 2 and the low-temperature exhaust gas that has passed through other heat exchangers (downstream heat exchangers) 6 are disposed on the exhaust pressure-feeding means 17 side. It is supplied to the cooler 7 while selectively sucking through means-side valves 26 and 27. According to this, the temperature of the exhaust gas sucked by the exhaust pressure feeding means 17 side can be controlled by controlling the exhaust pressure feeding means side valves 26 and 27, so that the temperature of the exhaust gas supplied to the cooler 7 can be adjusted.

(第6実施形態)
次に、本発明の第6実施形態について説明する。上述した実施形態と異なる特徴部分を説明する。図6において、冷却器7を通過した排気を、冷却器7の二次側に配置された複数の冷却器側バルブ31、32を介して燃料用熱交換器となる改質器2を通過した高温の排気およびその他の熱交換器(下流側熱交換器)となる第2空気予熱器6を通過した低温の排気のうちいずれかに選択的に混入させてから大気に排気管23、24を介して排出している。
(Sixth embodiment)
Next, a sixth embodiment of the present invention will be described. Features different from the above-described embodiment will be described. In FIG. 6, the exhaust gas that has passed through the cooler 7 has passed through the reformer 2 that serves as a fuel heat exchanger via a plurality of cooler-side valves 31 and 32 arranged on the secondary side of the cooler 7. The exhaust pipes 23 and 24 are inserted into the atmosphere after being selectively mixed with either the high-temperature exhaust gas or the low-temperature exhaust gas that has passed through the second air preheater 6 serving as another heat exchanger (downstream heat exchanger). Are discharged through.

この場合、排気管22は、冷却器7を通過した排気を冷却器7側に配置された冷却器側バルブ32を介して燃料用熱交換器となる改質器2および第2空気予熱器6をシリーズに通過した低温の排気に選択的に混入させた排気を流す第2排気混合配管22となる。   In this case, the exhaust pipe 22 includes the reformer 2 and the second air preheater 6 that serve as a heat exchanger for fuel via the cooler side valve 32 disposed on the cooler 7 side after the exhaust gas that has passed through the cooler 7. Becomes the second exhaust mixing pipe 22 through which the exhaust gas selectively mixed with the low-temperature exhaust gas passing through the series flows.

更に、複数の冷却器側バルブ31、32を介して選択的に混入され、かつその他の複数の熱交換器6、4、5を通過した排気をブロワ側(排気圧送手段17側)バルブ26、27、35、36を介して選択的にブロワ17で吸引しながら冷却器7に供給している。これによれば、ブロワ側バルブ26、27、35、36のみでなく冷却器側バルブ31、32によっても冷却器7に供給する排気の温度を制御することができる。また、その他の熱交換器(下流側熱交換器)と成る第2空気予熱器6、燃料予熱器4、および第1空気予熱器5を流れる排気の温度または流量を複数の冷却器側バルブ31、32およびブロワ側バルブ26、27、35、36で制御することができる。   Further, the exhaust gas selectively mixed through the plurality of cooler side valves 31 and 32 and passed through the other plurality of heat exchangers 6, 4 and 5 is blower side (exhaust pressure feeding means 17 side) valve 26, The air is supplied to the cooler 7 while being selectively sucked by the blower 17 through 27, 35, and 36. According to this, the temperature of the exhaust gas supplied to the cooler 7 can be controlled not only by the blower side valves 26, 27, 35, 36 but also by the cooler side valves 31, 32. Further, the temperature or flow rate of the exhaust gas flowing through the second air preheater 6, the fuel preheater 4, and the first air preheater 5 serving as other heat exchangers (downstream heat exchangers) is set to a plurality of cooler side valves 31. , 32 and the blower side valves 26, 27, 35, 36.

(第6実施形態の作用効果)
第6実施形態においては、冷却器7を通過した排気を、冷却器7の二次側に配置された複数の冷却器側バルブ31、32を介して、燃料用熱交換器2を通過した高温の排気とその他の熱交換器(下流側熱交換器)6を通過した低温の排気とのうちのいずれかに選択的に混合し、選択的に混合された排気を複数の排気圧送手段側バルブ26、27を介して選択的に排気圧送手段17で吸引しながら冷却器7に供給している。
(Operational effects of the sixth embodiment)
In the sixth embodiment, the exhaust gas that has passed through the cooler 7 passes through the heat exchanger 2 for fuel via the plurality of cooler-side valves 31 and 32 disposed on the secondary side of the cooler 7. And the other low-temperature exhaust gas that has passed through the other heat exchanger (downstream heat exchanger) 6 are selectively mixed, and the selectively mixed exhaust gas is a plurality of exhaust-pressure-feeding-unit-side valves. The air is supplied to the cooler 7 while being selectively sucked by the exhaust pressure feeding means 17 through the nozzles 26 and 27.

これによれば、排気圧送手段側バルブ26、27のみでなく冷却器側バルブ31、32によっても冷却器7に供給する排気の温度を制御することができる。また、燃料用熱交換器2を通過した高温の排気のみでなく、その他の熱交換器(下流側熱交換器)6等を通過した低温の排気の一部を冷却器7に流して、該冷却器7の温度を排気圧送手段側バルブ26、27等および冷却器側バルブ31、32で細かく制御することができる。   According to this, the temperature of the exhaust gas supplied to the cooler 7 can be controlled not only by the exhaust pressure feeding means side valves 26 and 27 but also by the cooler side valves 31 and 32. In addition, not only the high-temperature exhaust gas that has passed through the fuel heat exchanger 2 but also a part of the low-temperature exhaust gas that has passed through other heat exchangers (downstream heat exchangers) 6 and the like flow to the cooler 7, The temperature of the cooler 7 can be finely controlled by the exhaust pressure feeding means side valves 26 and 27 and the cooler side valves 31 and 32.

(第7実施形態)
次に、本発明の第7実施形態について説明する。上述した実施形態と異なる特徴部分を説明する。第7実施形態となる図7においては、図6に比し、冷却器側バルブ37、38を追加している。これにより、冷却器7を通過した排気を冷却器7の二次側に配置された複数の冷却器側バルブ31、32、37、38を介して、燃料用熱交換器となる改質器2を通過した高温の排気およびその他の熱交換器(下流側熱交換器)となる第2空気予熱器6、燃料予熱器4、第1空気予熱器5を通過した低温の排気のうちいずれかに選択的に混入させてから大気に排気管24を介して排出できる。
(Seventh embodiment)
Next, a seventh embodiment of the present invention will be described. Features different from the above-described embodiment will be described. In FIG. 7 which is the seventh embodiment, cooler side valves 37 and 38 are added as compared to FIG. As a result, the exhaust gas that has passed through the cooler 7 passes through the plurality of cooler-side valves 31, 32, 37, 38 disposed on the secondary side of the cooler 7, and the reformer 2 that serves as a fuel heat exchanger. The high-temperature exhaust gas that has passed through the second air preheater 6, the fuel preheater 4, and the low-temperature exhaust gas that has passed through the first air preheater 5 that serve as other heat exchangers (downstream heat exchangers). After being selectively mixed, it can be discharged to the atmosphere via the exhaust pipe 24.

この場合、排気管22は、冷却器7を通過した排気を、冷却器側バルブ32を介して、第2空気予熱器6を通過した低温の排気に選択的に混入させる第2排気混合配管22となる。また、排気管23、24は夫々第3第4排気混合配管となる。   In this case, the exhaust pipe 22 selectively mixes the exhaust gas that has passed through the cooler 7 with the low-temperature exhaust gas that has passed through the second air preheater 6 via the cooler side valve 32. It becomes. Further, the exhaust pipes 23 and 24 serve as third and fourth exhaust mixing pipes, respectively.

更に、複数の冷却器側バルブ31、32、37、38を介して選択的に混入され、かつその他の複数の熱交換器6、4、5を通過した排気を、ブロワ側バルブ26、27、35、36を介して選択的にブロワ17で吸引しながら冷却器7に供給している。これによれば、ブロワ側バルブ26、27、35、36のみでなく冷却器側バルブ31、32、37、38によっても冷却器7に供給する排気の温度を細かく制御することができる。また、その他の熱交換器(下流側熱交換器)と成る第2空気予熱器6、燃料予熱器4、第1空気予熱器5を流れる排気の温度または流量を複数の冷却器側バルブ31、32、37、38および排気圧送手段側バルブ26、27、35、36で制御することができる。   Further, the exhaust gas selectively mixed through the plurality of cooler side valves 31, 32, 37, 38 and passed through the other plurality of heat exchangers 6, 4, 5 is sent to the blower side valves 26, 27, The air is supplied to the cooler 7 while being selectively sucked by the blower 17 through 35 and 36. According to this, the temperature of the exhaust gas supplied to the cooler 7 can be finely controlled not only by the blower side valves 26, 27, 35, 36 but also by the cooler side valves 31, 32, 37, 38. Further, the temperature or flow rate of the exhaust gas flowing through the second air preheater 6, the fuel preheater 4, and the first air preheater 5 serving as other heat exchangers (downstream heat exchangers) is set to a plurality of cooler side valves 31, 32, 37, 38 and the exhaust pressure feeding means side valves 26, 27, 35, 36.

この第7実施形態によれば、熱交換器2、6、4、5で熱交換した後の排気をバルブ26、27、35、36で選択的に冷却器7へ流入させ、燃料電池7を冷却する。そして、燃料電池7を冷却するカソード側の空気量を低減している。ちなみに、カソード側の空気量を多くして冷却器7に供給して燃料電池7を冷却すると空気量が膨大と成り燃料電池1や燃焼器3の排気温度が低下する。従って、カソード側の空気量の低減および排気温度上昇で、熱交換器2、6、4、5の小型化が達成できる。   According to the seventh embodiment, the exhaust gas after the heat exchange with the heat exchangers 2, 6, 4 and 5 is selectively introduced into the cooler 7 with the valves 26, 27, 35 and 36, and the fuel cell 7 is Cooling. Then, the amount of air on the cathode side for cooling the fuel cell 7 is reduced. Incidentally, when the amount of air on the cathode side is increased and supplied to the cooler 7 to cool the fuel cell 7, the amount of air becomes enormous and the exhaust temperature of the fuel cell 1 and the combustor 3 decreases. Therefore, the heat exchangers 2, 6, 4, and 5 can be downsized by reducing the amount of air on the cathode side and increasing the exhaust temperature.

また、排気圧送手段側バルブ26、27、35、36のみでなく冷却器側バルブ31、32、37、38によっても冷却器7に供給する排気の温度を制御することができる。また、燃料用熱交換器2を通過した高温の排気のみでなく、その他の熱交換器(下流側熱交換器)6、4、5を通過した低温の排気の一部を冷却器7に流して、該冷却器7の温度を排気圧送手段側バルブ26、27、35、36および冷却器側バルブ31、32、37、38で細かく制御することができる。   In addition, the temperature of the exhaust gas supplied to the cooler 7 can be controlled not only by the exhaust pressure sending means side valves 26, 27, 35, 36 but also by the cooler side valves 31, 32, 37, 38. In addition to the high-temperature exhaust gas that has passed through the fuel heat exchanger 2, a part of the low-temperature exhaust gas that has passed through other heat exchangers (downstream heat exchangers) 6, 4, and 5 is allowed to flow to the cooler 7. Thus, the temperature of the cooler 7 can be finely controlled by the exhaust pressure feeding means side valves 26, 27, 35, 36 and the cooler side valves 31, 32, 37, 38.

(その他の実施形態)
本発明は上述した実施形態にのみ限定されるものではなく、次のように変形または拡張することができる。例えば、上記各実施形態では、改質器を用いたが、燃料の種類によって改質が不要な場合は改質器の代わりに、燃料が排気と熱交換する燃料熱交換器または燃料用の予熱器を使用することができる。
(Other embodiments)
The present invention is not limited to the above-described embodiments, and can be modified or expanded as follows. For example, in each of the above embodiments, a reformer is used, but when reforming is not required depending on the type of fuel, a fuel heat exchanger in which the fuel exchanges heat with exhaust gas or preheating for fuel is used instead of the reformer. Can be used.

2 燃料用熱交換器(予熱器、改質器)
6 その他の熱交換器(下流側熱交換器)
5、6 空気用熱交換器
10a、10b 燃料電池冷却配管
15 排気空気混合弁
17 排気圧送手段
22〜24 排気排出手段
26、27、35、36 排気圧送手段側の複数のバルブ
31、32、37、38 複数の冷却器側バルブ
2 Fuel heat exchanger (preheater, reformer)
6 Other heat exchangers (downstream heat exchangers)
5, 6 Heat exchanger for air 10a, 10b Fuel cell cooling piping 15 Exhaust air mixing valve 17 Exhaust pressure feeding means 22-24 Exhaust discharge means 26, 27, 35, 36 Plural valves 31, 32, 37 on the exhaust pressure feeding means side 38 Multiple cooler side valves

Claims (12)

燃料と空気が供給されて作動する燃料電池(1)、
前記燃料電池(1)を冷却する冷却器(7)、
前記燃料電池(1)を通過した前記燃料および前記空気が供給されて燃焼する燃焼器(3)、
前記燃焼器(3)の排気の熱によって前記燃料電池(1)に供給される前の前記燃料を加熱する燃料用熱交換器(2)、
前記燃料用熱交換器(2)との熱交換によって前記燃料電池(1)の作動温度よりも温度低下した前記燃焼器(3)の前記排気の少なくとも一部を、前記冷却器(7)に流す燃料電池冷却配管(10a、10b)を備え、
更に、前記燃焼器(3)の前記排気の熱によって前記燃料電池(1)に供給される前の前記空気を加熱する空気用熱交換器(6)を有し、
前記燃料用熱交換器(2)との熱交換によって前記燃料電池(1)の作動温度よりも温度低下した前記燃焼器(3)の前記排気の少なくとも一部を、前記冷却器(7)を介して前記空気用熱交換器(6)に流す燃料電池冷却配管(10b)を備えたことを特徴とする燃料電池発電装置。
A fuel cell (1) that operates with fuel and air supplied;
A cooler (7) for cooling the fuel cell (1);
A combustor (3) that is supplied with the fuel and air that has passed through the fuel cell (1) and burns;
A fuel heat exchanger (2) for heating the fuel before being supplied to the fuel cell (1) by the heat of the exhaust gas of the combustor (3);
At least a part of the exhaust gas of the combustor (3) that has fallen in temperature from the operating temperature of the fuel cell (1) due to heat exchange with the fuel heat exchanger (2) is transferred to the cooler (7). fuel cell cooling pipe (10a, 10b) to flow Bei give a,
Furthermore, it has an air heat exchanger (6) for heating the air before being supplied to the fuel cell (1) by the heat of the exhaust of the combustor (3),
At least a part of the exhaust of the combustor (3) that has fallen in temperature from the operating temperature of the fuel cell (1) due to heat exchange with the heat exchanger for fuel (2), the cooler (7) And a fuel cell cooling pipe (10b) flowing through the air heat exchanger (6) .
更に、前記冷却器(7)の二次側に配置された複数の冷却器側バルブ(31、32)を備え、
前記冷却器(7)に圧送され前記冷却器(7)を通過した前記排気を、前記複数の冷却器側バルブ(31、32)を介して、前記燃料用熱交換器(2)を通過した高温の前記排気と前記空気用熱交換器(6)を通過した低温の前記排気とのうちのいずれかに選択的に混合することを特徴とする請求項1に記載の燃料電池発電装置。
And a plurality of cooler side valves (31, 32) arranged on the secondary side of the cooler (7),
The exhaust gas pressure-fed to the cooler (7) and passed through the cooler (7) passed through the fuel heat exchanger (2) via the plurality of cooler side valves (31, 32). 2. The fuel cell power generator according to claim 1, wherein the fuel cell power generator is selectively mixed with either the high-temperature exhaust gas and the low-temperature exhaust gas that has passed through the air heat exchanger (6) . 3.
燃料と空気が供給されて作動する燃料電池(1)、
前記燃料電池(1)を冷却する冷却器(7)、
前記燃料電池(1)を通過した前記燃料および前記空気が供給されて燃焼する燃焼器(3)、
前記燃焼器(3)の排気の熱によって前記燃料電池(1)に供給される前の前記燃料を加熱する燃料用熱交換器(2)、
前記燃料用熱交換器(2)との熱交換によって前記燃料電池(1)の作動温度よりも温度低下した前記燃焼器(3)の前記排気の少なくとも一部を、前記冷却器(7)に流す燃料電池冷却配管(10a、10b)を備え、
前記燃料用熱交換器(2)との熱交換によって前記燃料電池(1)の作動温度よりも温度低下した前記燃焼器(3)の前記排気の少なくとも一部を、前記冷却器(7)に圧送する排気圧送手段(17)を備えることを特徴とする燃料電池発電装置。
A fuel cell (1) that operates with fuel and air supplied;
A cooler (7) for cooling the fuel cell (1);
A combustor (3) that is supplied with the fuel and air that has passed through the fuel cell (1) and burns;
A fuel heat exchanger (2) for heating the fuel before being supplied to the fuel cell (1) by the heat of the exhaust gas of the combustor (3);
At least a part of the exhaust gas of the combustor (3) that has fallen in temperature from the operating temperature of the fuel cell (1) due to heat exchange with the fuel heat exchanger (2) is transferred to the cooler (7). A fuel cell cooling pipe (10a, 10b)
At least a part of the exhaust gas of the combustor (3) that has fallen in temperature from the operating temperature of the fuel cell (1) due to heat exchange with the fuel heat exchanger (2) is transferred to the cooler (7). fuel cell power generation system you further comprising a exhaust pressure feed means for pumping (17).
更に、前記燃焼器(3)の前記排気の熱によって前記燃料電池(1)に供給される前の前記空気を加熱する空気用熱交換器(6)を有し、
前記燃料用熱交換器(2)との熱交換によって前記燃料電池(1)の作動温度よりも温度低下した前記燃焼器(3)の前記排気の少なくとも一部を、前記冷却器(7)を介して前記空気用熱交換器(6)に流す燃料電池冷却配管(10b)を備えたことを特徴とする請求項に記載の燃料電池発電装置。
Furthermore, it has an air heat exchanger (6) for heating the air before being supplied to the fuel cell (1) by the heat of the exhaust of the combustor (3),
At least a part of the exhaust of the combustor (3) that has fallen in temperature from the operating temperature of the fuel cell (1) due to heat exchange with the heat exchanger for fuel (2), the cooler (7) The fuel cell power generator according to claim 3 , further comprising a fuel cell cooling pipe (10 b) flowing through the air heat exchanger (6) .
前記排気圧送手段(17)の流量を制御して前記冷却器(7)に供給される前記排気の少なくとも一部の流量を制御することを特徴とする請求項3または4に記載の燃料電池発電装置。 The fuel cell power generation according to claim 3 or 4 , wherein a flow rate of at least a part of the exhaust gas supplied to the cooler (7) is controlled by controlling a flow rate of the exhaust pressure feeding means (17). apparatus. 前記燃料用熱交換器(2)との熱交換によって前記燃料電池(1)の前記作動温度よりも温度低下した前記燃焼器(3)の前記排気と、前記冷却器(7)に圧送され前記冷却器(7)を通過した前記排気とを混合した混合排気の少なくとも一部を前記冷却器(7)に圧送する前記排気圧送手段(17)を備えたことを特徴とする請求項ないし5のいずれか一項に記載の燃料電池発電装置。 The exhaust gas of the combustor (3), which has fallen in temperature from the operating temperature of the fuel cell (1) due to heat exchange with the heat exchanger for fuel (2), and pressure-fed to the cooler (7) it claims 3, characterized in that with the exhaust pressure feed unit cooler the exhaust and at least a portion of the mixture was mixed evacuated passing through (7) for pumping the cooler (7) (17) 5 The fuel cell power generator according to any one of the above. 前記燃料用熱交換器(2)との前記熱交換後の前記排気の下流側に設けられ、前記排気から吸熱する空気用熱交換器(6)を含む下流側熱交換器(6)と、
前記下流側熱交換器(6)が吸熱した前記排気を大気中に排出する排気排出手段(22〜24)を備え、
前記排気圧送手段(17)は、前記燃料用熱交換器(2)を通過した高温の前記排気と、前記下流側熱交換器(6)を通過した低温の前記排気とを前記排気圧送手段(17)側に配置された複数の排気圧送手段側バルブ(26、27)を介して選択的に吸引しながら前記冷却器(7)に供給することを特徴とする請求項ないし6のいずれか一項に記載の燃料電池発電装置。
The fuel heat exchanger (2) and provided on the downstream side of the exhaust after the heat exchange, downstream the heat exchanger comprising an air heat exchanger for heat absorption (6) from the exhaust (6),
Exhaust discharge means (22-24) for discharging the exhaust heat absorbed by the downstream heat exchanger (6) into the atmosphere,
The exhaust pressure feeding means (17) converts the high temperature exhaust gas that has passed through the fuel heat exchanger (2) and the low temperature exhaust gas that has passed through the downstream heat exchanger (6) into the exhaust pressure feeding means ( it claims 3, characterized in that to be supplied to the cooler (7) while selectively sucked through 17) of a plurality arranged in a side exhaust pressure feed means side valve (26, 27) 6 either The fuel cell power generator according to one item.
前記冷却器(7)に圧送され前記冷却器(7)を通過した前記排気を、前記冷却器(7)の二次側に配置された複数の冷却器側バルブ(31、32)を介して、前記燃料用熱交換器(2)を通過した高温の前記排気と前記下流側熱交換器(6)を通過した低温の前記排気とのうちのいずれかに選択的に混合し、この混合された前記排気を前記複数の排気圧送手段側バルブ(26、27)を介して選択的に前記排気圧送手段(17)で吸引しながら前記冷却器(7)に供給することを特徴とする請求項7に記載の燃料電池発電装置。 The exhaust gas pressure-fed to the cooler (7) and passed through the cooler (7) is passed through a plurality of cooler side valves (31, 32) arranged on the secondary side of the cooler (7). The high temperature exhaust gas that has passed through the fuel heat exchanger (2) and the low temperature exhaust gas that has passed through the downstream heat exchanger (6) are selectively mixed and mixed. The exhaust gas is supplied to the cooler (7) while being selectively sucked by the exhaust pressure feeding means (17) through the plurality of exhaust pressure feeding means side valves (26, 27). 8. The fuel cell power generator according to 7. 冷却器(7)に供給される前の燃焼器(3)の排気の全部または一部に温度調節のために温調用空気を混合する排気空気混合弁(15)を有することを特徴とする請求項1及び3ないし8のいずれか一項に記載の燃料電池発電装置。 An exhaust air mixing valve (15) for mixing temperature adjustment air for temperature adjustment to all or a part of the exhaust of the combustor (3) before being supplied to the cooler (7). Item 9. The fuel cell power generator according to any one of Items 1 and 3 to 8 . 前記冷却器(7)に供給される前記燃焼器(3)の前記排気の温度と前記燃料電池(1)の作動温度の差は300℃以内であることを特徴とする請求項ないし9のいずれか一項に記載の燃料電池発電装置。 The cooler (7) the combustor is supplied to the (3) the temperature and the fuel cell (1) according to claim 1 to 9 in which the difference between the operating temperature may be equal to within 300 ° C. of the exhaust The fuel cell power generator according to any one of claims. 前記燃料用熱交換器(2)は、前記燃料電池(1)に供給する前記燃料の予熱を行う予熱器(2)であることを特徴とする請求項1ないし10のいずれか一項に記載の燃料電池発電装置。 The said heat exchanger (2) for fuels is a preheater (2) which preheats the said fuel supplied to the said fuel cell (1), It is any one of Claim 1 thru | or 10 characterized by the above-mentioned. Fuel cell power generator. 前記燃料用熱交換器(2)は、前記燃料電池(1)に供給する前記燃料の改質を行う改質器(2)であることを特徴とする請求項1ないし10のいずれか一項に記載の燃料電池発電装置。 The fuel heat exchanger (2) is any one of claims 1 to 10, wherein said a reformer that performs reforming of the fuel supplied to the fuel cell (1) (2) The fuel cell power generator described in 1.
JP2012178541A 2012-08-10 2012-08-10 Fuel cell power generator Expired - Fee Related JP5942692B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2012178541A JP5942692B2 (en) 2012-08-10 2012-08-10 Fuel cell power generator

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2012178541A JP5942692B2 (en) 2012-08-10 2012-08-10 Fuel cell power generator

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2014036007A JP2014036007A (en) 2014-02-24
JP5942692B2 true JP5942692B2 (en) 2016-06-29

Family

ID=50284850

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2012178541A Expired - Fee Related JP5942692B2 (en) 2012-08-10 2012-08-10 Fuel cell power generator

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP5942692B2 (en)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109565063B (en) * 2016-08-10 2022-02-25 日产自动车株式会社 Fuel cell system and control method of fuel cell system

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5327693B2 (en) * 2008-03-19 2013-10-30 Toto株式会社 Fuel cell system
JP2010020965A (en) * 2008-07-09 2010-01-28 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> Fuel cell power generation system, and operation method thereof
JP5066020B2 (en) * 2008-07-09 2012-11-07 日本電信電話株式会社 Fuel cell power generation system and operation method thereof
JP2010044960A (en) * 2008-08-13 2010-02-25 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> Fuel cell power generation system and power generation method of fuel cell
JP5539754B2 (en) * 2010-02-26 2014-07-02 Jx日鉱日石エネルギー株式会社 Method for heating fuel cell desulfurizer and fuel cell system

Also Published As

Publication number Publication date
JP2014036007A (en) 2014-02-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6431908B2 (en) Improved fuel cell system and method
JP4786528B2 (en) Thermally integrated fuel cell system
JP2005276836A (en) Method and system for start and transient operation of fuel cell-gas turbine combined system
CN109860660B (en) High-efficiency solid oxide fuel cell system
US10193170B2 (en) Fuel cell module
US10381665B2 (en) Device and method for heating fuel cell stack and fuel cell system having the device
US11196059B2 (en) Fuel cell system
JP6064782B2 (en) Fuel cell device
JP5643711B2 (en) Fuel cell module
CN109964351B (en) Integrated fuel cell block with modified fuel cell cycle for integrated reforming fuel cell
KR20220108796A (en) Improved fuel cell systems and methods
JP5942692B2 (en) Fuel cell power generator
JP2007317544A (en) Solid oxide fuel cell system
KR101392971B1 (en) Complex system consisting of fuel cell and boiler
JP2008078144A (en) Fuel cell-gas turbine generator set and combined generator set
JP2003132903A (en) Combined system of industrial furnace and solid oxide fuel cell
KR101439671B1 (en) Heating integration type fuel cell module
KR20140081123A (en) Fuel cell module for high efficiency
JP2012219008A (en) Thermal treatment system
US10333160B2 (en) Integrated fuel cell block with a revised fuel cell cycle for in block reforming fuel cells
JPWO2010134317A1 (en) Hydrogen generator and fuel cell system
JP2009067645A (en) Hydrogen manufacturing device and fuel cell system using the same
JP2017027682A (en) Fuel battery system
WO2014199658A1 (en) Fuel cell module
JP6361910B2 (en) Fuel cell system and operation method thereof

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20141128

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20151021

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20151104

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20151217

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20160426

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20160509

R151 Written notification of patent or utility model registration

Ref document number: 5942692

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees