JPH04190567A - Fuel cell power generation plant - Google Patents

Fuel cell power generation plant

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JPH04190567A
JPH04190567A JP2319786A JP31978690A JPH04190567A JP H04190567 A JPH04190567 A JP H04190567A JP 2319786 A JP2319786 A JP 2319786A JP 31978690 A JP31978690 A JP 31978690A JP H04190567 A JPH04190567 A JP H04190567A
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JP
Japan
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manifold
air
piping
fuel gas
diameter
Prior art date
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JP2319786A
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Japanese (ja)
Inventor
Masaru Tanaka
勝 田中
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Publication date
Application filed by Toshiba Corp filed Critical Toshiba Corp
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Publication of JPH04190567A publication Critical patent/JPH04190567A/en
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/24Grouping of fuel cells, e.g. stacking of fuel cells
    • H01M8/2465Details of groupings of fuel cells
    • H01M8/2484Details of groupings of fuel cells characterised by external manifolds
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
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    • H01M8/24Grouping of fuel cells, e.g. stacking of fuel cells
    • H01M8/249Grouping of fuel cells, e.g. stacking of fuel cells comprising two or more groupings of fuel cells, e.g. modular assemblies
    • 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
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Abstract

PURPOSE:To make a device compact and of a low cost by installing manifolds to cell stacks through a plural takeout seats of a sufficiently small diameter to the manifold diameter and of a uniform mouth diameter respectively. CONSTITUTION:Air inlet manifolds 33 and air outlet manifolds 36 are installed to a plural rows of cell stacks 1 through a plural inlet takeout seats 38 or outlet takeout seats 39 of a sufficiently small diameter to the manifold diameter and of a uniform bore diameter respectively. Piping systems composed for different transfer mediums separately are thus stacked in order of the bore diameter form a cooling water piping system, a fuel gas piping system, and an air piping system in such a way that the pipings do not interfere with each other. A compact and low cost fuel cell power generation plant can thus be composed, and a flow of air, fuel gas and cooling water can be distributed uniformly at a low pressure loss.

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の目的〕 (産業上の利用分野) 本発明は、電力事業用に好適する都市近郊地域立地形の
燃料電池発電プラントに関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Object of the Invention] (Field of Industrial Application) The present invention relates to a fuel cell power generation plant located in a suburban area of a city that is suitable for electric power business.

(従来の技術) 電力事業用に供されるMW級(メガワットクラス)以上
の大容量の燃料電池発電プラントは複数個の電池スタッ
クから構成されている。例えば、]、OMW級の発電プ
ラントでは、700 KW級電池スタック18台を1列
6台、3列で構成している。
(Prior Art) A large-capacity fuel cell power generation plant of MW class (megawatt class) or higher used for electric power business is composed of a plurality of cell stacks. For example, in an OMW class power generation plant, 18 700 KW class battery stacks are arranged in three rows of six stacks per row.

第2図は]列6台の電池スタックの内、片側3台の電池
スタック1の夫々に空気、燃料ガスおよび冷却水を供給
・排出する多数の配管、配管部品、イ」属部品などから
成る配管システムを示している。
Figure 2 consists of a large number of piping, piping parts, and other parts that supply and discharge air, fuel gas, and cooling water to each of the three battery stacks 1 on one side among the six battery stacks in a row. Shows the piping system.

同図において、各電池スタック1には、酸化剤として空
気を電池空気極に供給する空気配管11が接続されてい
る。各空気配管11にはレジューサ12が介挿されてい
る。また、各電池スタック1には、燃料として炭化水素
系燃料を改質した水素リッチな改質ガスを燃料極に供給
し、排出する燃料ガス配管13か接続されている。各燃
料ガス配管13にもレジューサ]2か介挿されている。
In the figure, each battery stack 1 is connected to an air pipe 11 that supplies air as an oxidizing agent to the battery air electrode. A reducer 12 is inserted into each air pipe 11. Each cell stack 1 is also connected to a fuel gas pipe 13 that supplies and discharges hydrogen-rich reformed gas obtained by reforming hydrocarbon fuel to the fuel electrode. A reducer] 2 is also inserted into each fuel gas pipe 13.

電池スタック1は、複数個積層された単位電池のブロッ
クの間に、適当な間隔毎に冷却板を介挿して構成されて
いるが、これらの冷却板に冷却水等の冷媒を供給・排出
する冷却水配管14にもレジューサ12が介挿されてい
る。
The battery stack 1 is constructed by inserting cooling plates at appropriate intervals between blocks of a plurality of stacked unit batteries, and coolant such as cooling water is supplied to and discharged from these cooling plates. A reducer 12 is also inserted into the cooling water pipe 14.

その他の配管としては、電池スタック容器の空間へ漏洩
した燃料ガスをパージするパージガス給排気配管、電池
スタック容器の底部に溜まるドレン水を排水するドレン
排出配管(いずれも図示せず)などがあるが、これらの
配管にもレジューサが介挿されている。
Other piping includes purge gas supply and exhaust piping to purge fuel gas leaking into the space of the battery stack container, and drain discharge piping to drain drain water that collects at the bottom of the battery stack container (both not shown). , reducers are also inserted in these pipes.

上記の各配管は、それぞれ異なった口径で1列6台の電
池スタック1に均等に流量配分する必要があり、また、
分配・分岐・合流の度に配管サイズが適当な口径にダウ
ンまたはアップされるためレデューサ12を介して接続
される。
Each of the above pipings has a different diameter, and it is necessary to evenly distribute the flow rate to the six battery stacks 1 in one row.
Each time the pipe is distributed, branched, or merged, the pipe size is reduced or increased to an appropriate diameter, so the pipe is connected via the reducer 12.

(発明が解決しようとする課題) 上記において、各電池スタック1への配管ルーi・とル
ート長は大幅に異なり、それぞれの配管抵抗も異なって
くるので、これを調整するためのオリフィス、バルブ、
計器などが必要である。またそれらを設置する配管ルー
トの形成のために、配管エルボや適当な長さの直管を確
保する等、配管システムの設置スペースと容積か大きく
なり、スペースファクタが増大する上、特に空気・燃料
ガス配管系では、低圧損化による圧縮機容量を抑えた設
計への悪材料となり、全体のコストアップ要因となって
いる。
(Problem to be Solved by the Invention) In the above, the length of the piping route i to each battery stack 1 is significantly different, and the resistance of each piping is also different.
Instruments etc. are required. In addition, in order to form the piping route for installing them, the installation space and volume of the piping system will increase, such as securing piping elbows and straight pipes of appropriate length, increasing the space factor, especially for air and fuel In gas piping systems, this is a bad influence on designs that reduce compressor capacity due to lower pressure loss, and is a factor in increasing overall costs.

本発明は従来技術における上述のごとき欠点を解決すべ
くなされたもので、燃料電池スタックの配管システムの
設置スペースと容積の増大要因やそのための配管材料、
加工工数アップなどコストアップ要因の弊害を排除し、
コンパクトで低コストの燃料電池発電プラントを提供す
ることを目的とする。
The present invention has been made to solve the above-mentioned drawbacks in the prior art, and includes factors that increase the installation space and volume of the piping system of a fuel cell stack, piping materials for the same, and
Eliminate the negative effects of cost increase factors such as increased processing man-hours,
The objective is to provide a compact, low-cost fuel cell power generation plant.

〔発明の構成〕[Structure of the invention]

(課題を解決するための手段) 上記目的を達成するために、本発明の燃料電池発電プラ
ントは、空気加圧システム、燃料処理システム、冷却サ
ブシステムを付属する燃料電池スタックシステムと周辺
装置を備えた燃料電池発電プラントにおいて、入口・出
口間で同一圧損となるように設計、製作された複数台の
電池スタックと、空気配管系、燃料ガス配管系、冷却水
配管系のそれぞれを2または3系列化された電池スタッ
ク群に均等分配する入口ヘッダーと、各系列の電池スタ
ックそれぞれに均等に流量分配するために均圧化するマ
ニホールドと、これらのヘッダーとマニホールドを接続
する配管レデューサと、前記各系列のマニホールドと各
電池スタックの間に介挿され、これらのマニホールド径
に対して十分に小径で同口径のマニホールド取出座と、
前記マニホールドを電池スタック直径の範囲内において
段積み構造にした電池スタックパレットとを具備するこ
とを特徴とする。
(Means for Solving the Problems) In order to achieve the above object, a fuel cell power generation plant of the present invention includes a fuel cell stack system and peripheral equipment including an air pressurization system, a fuel processing system, and a cooling subsystem. In a fuel cell power generation plant, multiple battery stacks are designed and manufactured to have the same pressure drop between the inlet and outlet, and two or three lines each of the air piping system, fuel gas piping system, and cooling water piping system are installed. an inlet header that evenly distributes the flow rate to the group of battery stacks, a manifold that equalizes the pressure to evenly distribute the flow rate to the battery stacks of each series, a piping reducer that connects these headers and manifolds, and a pipe reducer that connects these headers and manifolds; A manifold extraction seat is inserted between the manifold and each battery stack, and has a sufficiently small diameter and the same diameter as these manifold diameters,
The present invention is characterized by comprising a battery stack pallet in which the manifolds are stacked in a stacked structure within a range of battery stack diameters.

(作 用) 上述のように本発明によれば、コンパクトかつ低コスト
で燃料電池発電プラントを構成でき、しかも空気、燃料
ガスおよび冷却水の流量を低圧損で均等に配分すること
ができる。
(Function) As described above, according to the present invention, a compact and low-cost fuel cell power generation plant can be configured, and the flow rates of air, fuel gas, and cooling water can be evenly distributed with low pressure loss.

(実施例) 次に、図面を参照して本発明の詳細な説明する。(Example) Next, the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

第1図は1台当りの電気容量か1,0OOKWの電池ス
タックを12台用い、1列4台×3列構成としたIOM
W級発電プラントの例を示すもので、第1図(A)は冷
却水配管系を、同図(B)は燃料ガス配管系を、同図(
C)は空気配管系を示している。また、第1図(D)は
、同図(A)〜(C)の配管系を上から順に段積みして
構成した時のD−D矢視図である。
Figure 1 shows an IOM that uses 12 battery stacks with an electric capacity of 1,000KW per unit, and has a configuration of 4 units per row x 3 rows.
This shows an example of a W-class power plant. Figure 1 (A) shows the cooling water piping system, Figure 1 (B) shows the fuel gas piping system, and Figure 1 (B) shows the fuel gas piping system.
C) shows the air piping system. Moreover, FIG. 1(D) is a DD arrow view when the piping systems of FIG. 1(A) to (C) are stacked in order from the top.

第1図(A)において、冷却水入口ヘッダー2と3本の
冷却水入口マニホールド3の間はそれぞれ冷却水入口ヘ
ッダー・マニホールド間レジューサ4で接続されている
。出口側も同様で、冷却水出口ヘッダ−5と3本の冷却
水出口マニホールド6の間はそれぞれ冷却水出口ヘッダ
ー・マニホールド間レジューサ7で接続されている。冷
却水入口マニホールド3と冷却水出口マニホールド6と
は、それらのマニホールド径に比して十分に小径で同口
径の、4個ずつの人口取出塵または出口取出圧9を介し
て、各列4台の・電池スタック1に取付けられている。
In FIG. 1(A), the cooling water inlet header 2 and the three cooling water inlet manifolds 3 are connected by cooling water inlet header-manifold reducers 4, respectively. The same applies to the outlet side, and the cooling water outlet header 5 and the three cooling water outlet manifolds 6 are connected by respective cooling water outlet header-to-manifold reducers 7. The cooling water inlet manifold 3 and the cooling water outlet manifold 6 are connected to four units in each row through four artificial extraction dust or outlet extraction pressures 9 that are sufficiently smaller in diameter than the manifold diameter and have the same diameter. - Attached to battery stack 1.

第1図(B)において、燃料ガス入口ヘッダ−22と3
本の燃料ガス入口マニホールド23の間は、それぞれ燃
料ガス入口ヘッダー・マニホールド間レジューサ24で
接続されている。出口側も同様で、燃料ガス出口ヘッダ
−25と3本の燃料ガス出口マニホールド26の間は、
それぞれ燃料ガス出口ヘッダー・マニホールド間レジュ
ーサ27で接続されている。燃料ガス入口マニホールド
23と燃料ガス出口マニホールド26とは、それらのマ
ニホールド径に比して十分に小径で同口径の、4個ずつ
の入口堰出座28または出口取出圧29を介して、各列
4台の電池スタック1に取付けられている。
In FIG. 1(B), fuel gas inlet headers 22 and 3
The two fuel gas inlet manifolds 23 are connected by fuel gas inlet header-to-manifold reducers 24, respectively. The same goes for the outlet side, between the fuel gas outlet header 25 and the three fuel gas outlet manifolds 26.
They are connected by a reducer 27 between the fuel gas outlet header and the manifold. The fuel gas inlet manifold 23 and the fuel gas outlet manifold 26 are connected to each row through four inlet weir outlets 28 or four outlet outlet ports 29 that are sufficiently smaller than the manifold diameter and have the same diameter. It is attached to four battery stacks 1.

第1図(C)において、空気入口ヘッダ−32と3本の
空気入口マニホールド33の間は、それぞれ空気入口ヘ
ッダー・マニホールド間レジユーザ34で接続されてい
る。出口側も同様で、空気出口ヘッダ−35と3本の空
気出口マニホールド36の間は、それぞれ空気出口ヘッ
ダー・マニホールド間レジューサ37で接続されている
。空気入口マニホールド33と空気出口マニホールド3
6とは、それらのマニホールド径に比して十分に小径で
同口径の、4個ずつの入口堰出座38または出口取出圧
39を介して、各列4台の電池スタック1に取付けられ
ている。
In FIG. 1C, the air inlet header 32 and the three air inlet manifolds 33 are connected by air inlet header-manifold register users 34, respectively. The same goes for the outlet side, and the air outlet header 35 and the three air outlet manifolds 36 are connected by air outlet header-manifold reducers 37, respectively. Air inlet manifold 33 and air outlet manifold 3
6 means that the battery stacks 1 are attached to four battery stacks 1 in each row through four inlet weir outlets 38 or outlet outlet pressures 39 that are sufficiently smaller in diameter than those manifold diameters and have the same diameter. There is.

本発明においては、上述のように各移送媒体別に構成れ
た配管系を、口径の小さな順に上がら、冷却水配管系(
第1図(A)) 、燃料ガス配管系(第1図(B)) 
、空気配管系(第1図(C))と段積みし、互いの配管
が干渉しないように構築する。
In the present invention, the piping systems configured for each transfer medium as described above are arranged in descending order of diameter, and the cooling water piping system (
Figure 1 (A)), fuel gas piping system (Figure 1 (B))
, and the air piping system (Fig. 1 (C)), and construct them so that the piping does not interfere with each other.

この場合、各電池スタック容器1の底部に溜まるドレン
水を各列毎に一本の配管に集めて排水する集合排水管4
0か、各列電池スタック中心最低部の下側に、他の配管
に干渉しないように、かつ傾斜して配置されている。
In this case, a collection drain pipe 4 collects and drains the drain water accumulated at the bottom of each battery stack container 1 into one pipe for each row.
0 or below the lowest center of each row of battery stacks so as not to interfere with other pipes and at an angle.

次に、本発明プラントの作動を、第1図(B)の燃料ガ
ス配管系を例にとって説明すると、発電プラントの燃料
処理系で改質された改質ガスは、燃料ガス入口ヘッダ−
22から、燃料ガス入口ヘッダー・マニホールド間レジ
ューサ24を介して3本の燃料ガス入口マニホールド2
3に分流して均圧化され、各列の4台の電池スタック1
に均等配分される。出口側においても同様で、各電池ス
タック1から排出される燃料ガスは各列の燃料ガス出口
マニホールド26と燃料ガス出口ヘッダー・マニホール
ド間レデューサ27を流れ、燃料ガス出口マニホールド
25で合流した後、共通の一本の配管から排出される。
Next, the operation of the plant of the present invention will be explained using the fuel gas piping system shown in FIG. 1(B) as an example.
22 to three fuel gas inlet manifolds 2 via a fuel gas inlet header-manifold reducer 24.
The pressure is equalized by dividing the flow into four battery stacks 1 in each row.
will be distributed evenly. The same goes for the outlet side, and the fuel gas discharged from each cell stack 1 flows through the fuel gas outlet manifold 26 of each row and the fuel gas outlet header/manifold reducer 27, and after merging at the fuel gas outlet manifold 25, the fuel gas is discharged from the common fuel gas outlet manifold 26. is discharged from one pipe.

この場合、各列4個ずつの入口堰出座28と出口取出圧
29は、燃料ガス入口マニホールド23および燃料ガス
出口マニホールド25の径に比して十分に小径で、かつ
同径であり、電池スタック1と同一圧損、同一条件で取
合うので、均等な流量分配を可能にする。
In this case, the four inlet weir outlets 28 and the outlet pressure 29 in each row are sufficiently smaller in diameter than the diameters of the fuel gas inlet manifold 23 and the fuel gas outlet manifold 25, and have the same diameter. Since it has the same pressure drop and the same conditions as stack 1, it enables equal flow distribution.

なお、第1図(A)の冷却水配管系と、同図(C)の空
気配管系についても、上述した燃料ガス配管系と同様の
作用をもって機能するので、説明は省略する。
Note that the cooling water piping system shown in FIG. 1A and the air piping system shown in FIG.

第3図と第4図は、上述した本発明プラントにおける電
池スタックまわりの配管システムを設置するための電池
スタック・パレットを例示している。
3 and 4 illustrate battery stack pallets for installing the piping system around the battery stack in the plant of the invention described above.

これらの図において、1列4台×3列構成の電池スタッ
ク1を据付けるパレット架台4]には床中間部42を設
け、そこに段積みした配管ヘッダ35.25.5と、マ
ニホールド3,23.33とを−L場において予め組立
て据付けし、パレットを単位として気密テスト等の検査
まで終えた後、半製品として現地へ輸送する。
In these figures, the pallet mount 4 on which the battery stacks 1 of 4 batteries in 1 row x 3 rows are installed is provided with a floor intermediate section 42, on which are stacked piping headers 35, 25, 5, manifolds 3, 23 and 33 are preassembled and installed at the -L site, and after completing inspections such as airtightness tests as a pallet unit, they are transported to the site as semi-finished products.

このようにパレット構造として予め組込まれた配管シス
テムは、−括または適当な大きさに分割されて現地へ輸
送、据付けられ、パレット架台1]上に12台の電池ス
タック]を据付けられると共に、パレット架台41の床
面近傍まで引用された電池スタック1の取出配管座と、
パレット架台3]側に据付けられた配管側取合座とを、
それぞれの配管毎に接続することにより据付けを完了す
る。
The piping system, which has been pre-assembled as a pallet structure in this way, is transported and installed to the site as a whole or divided into appropriate sizes, and 12 battery stacks are installed on the pallet frame 1. The outlet piping seat of the battery stack 1 extends to the vicinity of the floor surface of the pedestal 41,
with the piping side joint seat installed on the pallet frame 3] side,
Complete the installation by connecting each pipe.

従来の燃料電池発電プラントにおいては、例えば空気・
燃料ガス配管系において、空気・燃料ガスを、低圧損か
つ均等に、各電池スタックへ流量分配する場合、配管ル
ートの違いから圧損が異なるため、これを調整するのに
オリフィス、バルブおよび計器等が必要となり、そのた
めに配管ルートか変わる上、ルート長も長くなり、設置
容積が増大し、コストかアップしていたか、本発明にお
いては、各配管系を配管ヘッダ、均圧マニホールドおよ
び、より少ないレデューサで構成しているので、従来技
術における上述の弊害が排除され、プラント全体に占め
る割合いが大きい電池スタック・パレットをコンパクト
に、かつ低コストで実現でき、従ってコンパクトで低コ
ストの燃料電池発電プラントを構成することができる。
In conventional fuel cell power plants, for example, air
In a fuel gas piping system, when distributing air and fuel gas to each battery stack evenly and with low pressure loss, the pressure drop varies depending on the piping route, so orifices, valves, instruments, etc. are used to adjust this. Therefore, in addition to changing the piping route, the route length became longer, the installation volume increased, and the cost increased.In the present invention, each piping system is equipped with a piping header, a pressure equalizing manifold, and fewer reducers. Since the above-mentioned disadvantages of the conventional technology are eliminated, the battery stack/pallet that occupies a large proportion of the entire plant can be realized compactly and at low cost, thus creating a compact and low-cost fuel cell power generation plant. can be configured.

なお、上記実施例は4電池スタック/列×3列の構成例
であるが、トータル電圧を高くとり、電流をそれぞれ小
さくしても同一電気容量 (KW)を実現できるため、
6電池スタック/列×2列で構成してもよい。この場合
、電池スタック・パレットは、第3図に比べて、電池ス
タック2台分だけ長平方向に長くなり、それと直角方向
は電池スタックの1列分だけ細めのパレット構造となる
Note that although the above embodiment is an example of a configuration of 4 battery stacks/rows x 3 rows, the same electric capacity (KW) can be achieved even if the total voltage is set high and the current is reduced respectively.
It may be configured with 6 battery stacks/row x 2 rows. In this case, the battery stack pallet has a pallet structure that is longer in the longitudinal direction by two battery stacks than in FIG. 3, and narrower in the perpendicular direction by one row of battery stacks.

第5図の実施例は、均圧マニホールドとして、家庭用ガ
スコンロから想像される円環マニホールドを使用し、3
ユニツトの円環マニホールド上にそれぞれ4台の電池ス
タッド1を配置した場合における1ユニツト分の概略図
を示し、第6図はこの1ユニツト分の円環マニホールド
の段積み状態を示す。
The embodiment shown in Fig. 5 uses a circular manifold, which is similar to a household gas stove, as a pressure equalizing manifold.
A schematic view of one unit is shown in which four battery studs 1 are arranged on each of the annular manifolds of the unit, and FIG. 6 shows a stacked state of the annular manifolds for one unit.

これらの図において、空気入口分岐配管52には空気入
口円環マニホールド53が空気配管エルボ54を介して
接続されている。また空気出口分岐配管55には空気出
口円環マニホールド56が空気配管エルボ57を介して
接続されている。
In these figures, an air inlet annular manifold 53 is connected to the air inlet branch pipe 52 via an air pipe elbow 54 . Further, an air outlet annular manifold 56 is connected to the air outlet branch pipe 55 via an air pipe elbow 57.

燃料ガス入口分岐配管62には燃料ガス入口円環マニホ
ールド63が燃料ガス配管エルボを介して接続されてい
る。また燃料ガス出口分岐配管65には燃料ガス出口円
環マニホールド66が燃料ガス配管工ルホを介して接続
されている。
A fuel gas inlet annular manifold 63 is connected to the fuel gas inlet branch pipe 62 via a fuel gas pipe elbow. Further, a fuel gas outlet annular manifold 66 is connected to the fuel gas outlet branch pipe 65 via a fuel gas plumber.

冷却水入口分岐配管72には冷却水入口円環マニホール
ド73が冷却水配管工ルホを介して接続されている。ま
た冷却水出口分岐配管75には冷却水出口円環マニホー
ルド76か冷却水配管エルボを介して接続されている。
A cooling water inlet annular manifold 73 is connected to the cooling water inlet branch pipe 72 via a cooling water plumber. Further, the cooling water outlet branch pipe 75 is connected to the cooling water outlet annular manifold 76 or through a cooling water pipe elbow.

空気人口円環マニホールド53、燃料ガス入口円環マニ
ホールド63、冷却水入口円環マニホールド73、空気
出口円環マニホールド56、燃料ガス出口円環マニホー
ルド66、および冷却水出口円環マニホールド76は、
電池スタック]の直−] 2 − 径の範囲内において同心状に、かつ電池スタック取合配
管座と垂直方向に接続できるよう段積みして配置され、
それらの上に設置された4台の電池スタック1に取出座
58,68,78,59゜69.79を介して接続され
ている。これらの各取出座58,68,78,59,6
9.79は円環マニホールドの径に比して十分に小径で
あり、かつ同一ユニット内の4台の電池スタック1に対
して同口径とされている。
The air population annular manifold 53, the fuel gas inlet annular manifold 63, the cooling water inlet annular manifold 73, the air outlet annular manifold 56, the fuel gas outlet annular manifold 66, and the cooling water outlet annular manifold 76,
battery stack] are arranged concentrically within the range of the diameter of the battery stack and in a stacked manner so that they can be connected perpendicularly to the battery stack joint piping seat;
It is connected to four battery stacks 1 installed above them via ejection seats 58, 68, 78, 59°69.79. Each of these extraction seats 58, 68, 78, 59, 6
9.79 is sufficiently smaller in diameter than the diameter of the annular manifold, and has the same diameter for the four battery stacks 1 in the same unit.

なお、空気入口円環マニホールド53、燃料ガス入口円
環マニホールド63、冷却水入口円環マニホールド73
は、この順に円環径か増大するように寸法を定められ、
同心円上に段積みされている。また、空気出口円環マニ
ホールド56、燃料ガス出口円環マニホールド66、お
よび冷却水出口円環マニホールド76は、この順に円環
径が縮小するように寸法を定められ、同心円上に段積み
されている。
Note that the air inlet annular manifold 53, the fuel gas inlet annular manifold 63, and the cooling water inlet annular manifold 73
are dimensioned so that the annular diameter increases in this order,
They are stacked in concentric circles. Further, the air outlet annular manifold 56, the fuel gas outlet annular manifold 66, and the cooling water outlet annular manifold 76 are dimensioned so that the annular diameters decrease in this order, and are stacked concentrically. .

次に、上記構成の実施例の作用を、空気配管系を例にと
って説明する。
Next, the operation of the embodiment having the above configuration will be explained by taking an air piping system as an example.

この実施例においては、空気供給母管(図示せず)から
3本に分岐された内の1本の空気入口分岐配管52か、
空気入口円環マニホールド53上に導かれ、同マニホー
ルド取出座まで、配管エルボ54をはさんで接続されて
おり、空気が円環マニホールド53に導かれると、相当
・の空気ボリュームをもつ円環マニホールド53内で空
気は均圧化され、充分に小さな口径の取出塵を通して4
台の各電池スタック]内の空気マニホールドを経由して
空気極へ供給される。酸素を部分消費された(Jl気空
気は、出口側の前述とは逆方向の経路を通して空気山口
円環マニホールド56へ導かれ、空気出口分岐配管55
へ排出される。
In this embodiment, one of the three air inlet branch pipes 52 branched from the air supply main pipe (not shown),
The air is guided onto the air inlet ring manifold 53 and connected to the manifold outlet seat across the piping elbow 54, and when the air is led to the ring manifold 53, it is connected to the ring manifold 53, which has a considerable air volume. The air is pressure-equalized in 53 and passed through a sufficiently small aperture to remove the dust.
The air is supplied to the air electrode via the air manifold in each battery stack. The air whose oxygen has been partially consumed is led to the air outlet branch pipe 55 through a path in the opposite direction to that described above on the outlet side.
is discharged to.

燃料ガス配管系および冷却水配管系についても同様であ
る。
The same applies to the fuel gas piping system and the cooling water piping system.

なお、上記実施例は第5図および第6図の円環マニホー
ルドを3ユニツト、独立して平面上に配置した例である
が、さら′に別の変形例としては、これらの円環マニホ
ールドユニットを積上げ、3段の階層構造とすることに
より、設置面積をさらに小さくすることもできる。
The above embodiment is an example in which three units of the annular manifolds shown in FIGS. 5 and 6 are arranged independently on a plane, but as another modification, these annular manifold units The installation area can be further reduced by stacking them to form a three-tiered hierarchical structure.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

従来の配管、配管部、付属品からなる電池スタックまわ
り配管システムは、各電池スタックへの配管ルートの違
いからそれぞれの配管圧損が異なるため、各電池スタッ
クへ均等に流量を分配するための調整手段が必要であり
、このためさらに圧損要素か追加となり、いたちごっこ
で設置容積とコストが増えたが、本発明では、これら従
来の配管システムを改め、配管ヘッダー、直線状または
円環状の均圧マニホールド、およびより少ないレゾユー
ザで構成すると共に、各マニホールドを、それらのマニ
ホールド径に比して十分に小径で同口径の複数個ずつの
取出塵を介して電池スタックに取イ・jけるようにして
いるので、配管ルートの違いや流量調整手段の追加など
圧損要素を調節する必要か排除され、電池スタック・パ
レット全体かコンパクトで安価になり、結果的にコンパ
クトで安価な燃料電池発電プラントを構成することがで
きる。
Conventional piping systems around battery stacks, which consist of piping, piping sections, and accessories, have different pressure drops due to the different piping routes to each battery stack, so adjustment means are needed to evenly distribute the flow rate to each battery stack. Therefore, an additional pressure drop element was added, which increased the installation volume and cost in a cat-and-mouse game.However, in the present invention, these conventional piping systems have been modified to include piping headers, linear or annular pressure equalizing manifolds, In addition, each manifold has a sufficiently small diameter compared to the manifold diameter, and can be taken into the battery stack through multiple extraction dust of the same diameter. This eliminates the need to adjust pressure drop factors such as different piping routes and adding flow rate adjustment means, making the entire battery stack/pallet more compact and inexpensive, and as a result, it is possible to construct a compact and inexpensive fuel cell power generation plant. can.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図(A)、  (B)、  (C)は本発明におけ
る電池スタック廻りの冷却水配管系、燃料ガス配管系、
空気配管系の伝送媒体別分割説明図、第1図(D)は同
図(A)−〜(C)の各配管系を段積みし、電池スタッ
クと取合い配管で接続した状態で示すD−D矢視図、第
2図は従来の電池スタックまイつりの配管系統図、第3
図は本発明の実施例を示す電池スタック・パレットの正
面図、第4図は、第3図に示す電池スタック・パレット
の側面図、第5図は本発明の他の実施例を示す説明図、
第6図は第5図における円環マニホールドを拡大して示
す断面図である。 1・・・電池スタック、2・・・冷却水入口ヘッダー、
3・・・冷却水入口マニホールド、4,7・・・レジユ
ーザ、5・・冷却水出口ヘッダー、6・・・冷却水出ロ
マニホールト、8・・・冷却水入ロマニホールド取出座
、9・・・冷却水出ロマニホールト取入座、22・・燃
料ガス入ロヘノダー、23・・・燃料ガス入口マニホー
ルド、24.27・レジューサ、25・・・燃料ガス出
口ヘッダー、26・・・燃料ガス出口マニホールド、2
8・燃料ガス入ロマニホールド取出座、29・・・燃料
ガス出ロマニホールド取入座、32・・空気入口ヘッダ
ー、33・・・空気入口マニホールド、34゜37・・
レジューサ、35・・・空気出口ヘッダー、36・・空
気出口マニホールド、38・・・空気入ロマニボールド
取出座、39・・・空気用ロマニホールド取入座、40
・・・集合排水配管、41・・・パレット架台、42・
・床中間部、52・・・空気入口分岐配管、53・・・
空気入口円環マニホールド、54.57・・・空気配管
エルボ、55・・・空気出口分岐配管、56・・・空気
出口円環マニホールド、58,59,68゜69.78
.79・・・取付座、62・・・燃料ガス入口分岐配管
、63・・燃料ガス入口円環マニホールド、65・・・
燃料ガス出口分岐配管、66・・・燃料ガス出口円環マ
ニホールド、72・冷却水入口分岐配管、73・・冷却
水入口円環マニホールド、75・・・冷却水出口分岐配
管、76・・冷却水出口円環マニホールド。 出願人代理人  佐  藤  −雄
Figures 1 (A), (B), and (C) show a cooling water piping system, a fuel gas piping system, and a fuel gas piping system around the battery stack in the present invention.
FIG. 1 (D) is an explanatory diagram of the division of the air piping system by transmission medium. D arrow view, Figure 2 is a piping system diagram of a conventional battery stack, Figure 3
The figure is a front view of a battery stack/pallet showing an embodiment of the present invention, Fig. 4 is a side view of the battery stack/pallet shown in Fig. 3, and Fig. 5 is an explanatory diagram showing another embodiment of the present invention. ,
FIG. 6 is an enlarged cross-sectional view of the annular manifold in FIG. 5. FIG. 1...Battery stack, 2...Cooling water inlet header,
3... Cooling water inlet manifold, 4, 7... Register user, 5... Cooling water outlet header, 6... Cooling water out Roman manifold, 8... Cooling water inlet Roman manifold extraction seat, 9...・Cooling water outlet romanifold intake seat, 22...Fuel gas inlet rohenoder, 23...Fuel gas inlet manifold, 24.27.Reducer, 25...Fuel gas outlet header, 26...Fuel gas outlet manifold, 2
8. Fuel gas inlet manifold extraction seat, 29... Fuel gas outlet manifold intake seat, 32... Air inlet header, 33... Air inlet manifold, 34° 37...
Reducer, 35...Air outlet header, 36...Air outlet manifold, 38...Romani-bold intake seat for air, 39...Romani-fold intake seat for air, 40
...collective drainage piping, 41...pallet mount, 42.
- Floor middle part, 52... Air inlet branch piping, 53...
Air inlet annular manifold, 54.57 Air piping elbow, 55 Air outlet branch piping, 56 Air outlet annular manifold, 58, 59, 68° 69.78
.. 79...Mounting seat, 62...Fuel gas inlet branch pipe, 63...Fuel gas inlet circular manifold, 65...
Fuel gas outlet branch piping, 66... Fuel gas outlet annular manifold, 72... Cooling water inlet branch piping, 73... Cooling water inlet annular manifold, 75... Cooling water outlet branch piping, 76... Cooling water Outlet annular manifold. Applicant's agent Mr. Sato

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 空気加圧システム、燃料処理システム、冷却サブシステ
ムを付属する燃料電池スタックシステムと周辺装置を備
えた燃料電池発電プラントにおいて、入口・出口間で同
一圧損となるように設計、製作された複数台の電池スタ
ックと、空気配管系、燃料ガス配管系および冷却水配管
系のそれぞれを2または3系列化された電池スタック群
に均等分配する入口ヘッダーと、各系列の電池スタック
それぞれに均等に流量分配するために均圧化するマニホ
ールドと、これらのヘッダーとマニホールドを接続する
配管レデューサと、前記各系列のマニホールドと各電池
スタックの間に取付けられ、これらのマニホールド径に
対して十分に小径で同口径のマニホールド取出座と、前
記マニホールドを電池スタック直径の範囲内において段
積み構造にした電池スタックパレットとを具備すること
を特徴とする燃料電池発電プラント。
In a fuel cell power plant equipped with a fuel cell stack system and peripheral equipment that includes an air pressurization system, fuel processing system, and cooling subsystem, multiple units are designed and manufactured to have the same pressure drop between the inlet and outlet. An inlet header that equally distributes the battery stack, air piping system, fuel gas piping system, and cooling water piping system to two or three series of battery stack groups, and equally distributes the flow rate to each battery stack in each series. A manifold that equalizes the pressure, a piping reducer that connects these headers and manifolds, and a piping reducer that is installed between each series of manifolds and each battery stack, and that is sufficiently small and of the same diameter as the manifold diameter. 1. A fuel cell power generation plant comprising: a manifold extraction seat; and a battery stack pallet in which the manifolds are stacked in a stacked structure within a range of a battery stack diameter.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5676922A (en) * 1992-10-29 1997-10-14 Hitachi, Ltd. Chemical reactor replacement method
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