JPH05109422A - 燃料電池発電プラントの熱交換装置 - Google Patents
燃料電池発電プラントの熱交換装置Info
- Publication number
- JPH05109422A JPH05109422A JP3264211A JP26421191A JPH05109422A JP H05109422 A JPH05109422 A JP H05109422A JP 3264211 A JP3264211 A JP 3264211A JP 26421191 A JP26421191 A JP 26421191A JP H05109422 A JPH05109422 A JP H05109422A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- heat
- fuel cell
- carbon monoxide
- exhaust air
- reformed gas
- 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.)
- Pending
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Classifications
-
- Y—GENERAL 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
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/30—Hydrogen technology
- Y02E60/50—Fuel cells
Landscapes
- Fuel Cell (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 一酸化炭素変成器に流れる改質ガスと燃料電
池排空気との熱交換に伴う安全上の不備をなくし、かつ
双方の間で効率良く熱交換を果たすことができる燃料電
池発電プラントの熱変換装置を提供する。 【構成】 高温一酸化炭素変成器１と低温一酸化炭素変
成器２との間の改質ガス経路に第１のヒートパイプ熱交
換器４を設ける。また、燃料電池排空気経路に第２のヒ
ートパイプ熱交換器５を設け、双方の熱交換器４，５の
間に循環経路を形成する循環配管６を接続する。
池排空気との熱交換に伴う安全上の不備をなくし、かつ
双方の間で効率良く熱交換を果たすことができる燃料電
池発電プラントの熱変換装置を提供する。 【構成】 高温一酸化炭素変成器１と低温一酸化炭素変
成器２との間の改質ガス経路に第１のヒートパイプ熱交
換器４を設ける。また、燃料電池排空気経路に第２のヒ
ートパイプ熱交換器５を設け、双方の熱交換器４，５の
間に循環経路を形成する循環配管６を接続する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は燃料電池発電プラントの
改質ガスの保有する熱を燃料電池排空気に回収する熱交
換装置に関する。
改質ガスの保有する熱を燃料電池排空気に回収する熱交
換装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】図３を用いて従来の技術を説明する。天
然ガスなどの炭化水素系原燃料は本図に示さない改質器
により水素を豊富に含んだガスである改質ガスに改質さ
れ、熱交換器（図示せず）により温度調節された後、高
温一酸化炭素変成器１に供給され、本反応器内で触媒の
存在下でガス中の水蒸気と一酸化炭素が次の一酸化炭素
変成反応を生じる。
然ガスなどの炭化水素系原燃料は本図に示さない改質器
により水素を豊富に含んだガスである改質ガスに改質さ
れ、熱交換器（図示せず）により温度調節された後、高
温一酸化炭素変成器１に供給され、本反応器内で触媒の
存在下でガス中の水蒸気と一酸化炭素が次の一酸化炭素
変成反応を生じる。
【０００３】
【化１】
【０００４】更に改質ガスは一酸化炭素分を低下させる
ための低温一酸化炭素変成器２に至る手前に設けられた
冷却器３を通して温度が下げられ、その後低温一酸化炭
素変成器２を経て燃料電池本体に無害となる量まで一酸
化炭素分を低減し、燃料電池に送気している。このと
き、冷却器３では高温側ガスである改質ガスから低温側
ガスに移動する熱を燃料電池発電プラントの系内で有効
に利用するために燃料電池の空気極からの排空気を低温
側ガスとしており、改質ガスの保有する熱を排空気に回
収して図示しない燃料電池本体に圧縮空気を送気するた
めの、一軸または多軸のターボコンプレッサ（図示せ
ず）のタービン駆動熱源の一部としている。
ための低温一酸化炭素変成器２に至る手前に設けられた
冷却器３を通して温度が下げられ、その後低温一酸化炭
素変成器２を経て燃料電池本体に無害となる量まで一酸
化炭素分を低減し、燃料電池に送気している。このと
き、冷却器３では高温側ガスである改質ガスから低温側
ガスに移動する熱を燃料電池発電プラントの系内で有効
に利用するために燃料電池の空気極からの排空気を低温
側ガスとしており、改質ガスの保有する熱を排空気に回
収して図示しない燃料電池本体に圧縮空気を送気するた
めの、一軸または多軸のターボコンプレッサ（図示せ
ず）のタービン駆動熱源の一部としている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】以上に説明した冷却器
３は可燃性の水素を豊富に含む改質ガスと、支燃性の燃
料電池排空気と間の熱交換器であり、一方から他方への
ガスの漏洩による混入が問題となる。この漏洩を検知す
る方法は冷却器３にガス検知器を設置し、万一漏洩が検
知されたならばプラントを自動的に停止するなどの処置
が取られる。しかし、プラント停止後も残留する可能性
のある可燃性ガス・支燃性ガスの反応が冷却器３内で発
生する危険性は残っており、漏洩検知後プラントを再起
動する場合にはその排出と、安全の確認とに多くの時間
をかけねばならない。
３は可燃性の水素を豊富に含む改質ガスと、支燃性の燃
料電池排空気と間の熱交換器であり、一方から他方への
ガスの漏洩による混入が問題となる。この漏洩を検知す
る方法は冷却器３にガス検知器を設置し、万一漏洩が検
知されたならばプラントを自動的に停止するなどの処置
が取られる。しかし、プラント停止後も残留する可能性
のある可燃性ガス・支燃性ガスの反応が冷却器３内で発
生する危険性は残っており、漏洩検知後プラントを再起
動する場合にはその排出と、安全の確認とに多くの時間
をかけねばならない。
【０００６】一方、改質ガスと空気との間で熱交換する
ための安全上の配慮として、双方の機器はできるだけ離
隔して配置するのが望ましいが、従来技術の系統構成は
こうした配置に適してなく、安全性に欠けるのが難点と
なっている。
ための安全上の配慮として、双方の機器はできるだけ離
隔して配置するのが望ましいが、従来技術の系統構成は
こうした配置に適してなく、安全性に欠けるのが難点と
なっている。
【０００７】本発明の目的は一酸化炭素変成器に流れる
改質ガスと燃料電池排空気との熱交換に伴う安全上の不
備をなくし、かつ双方の間で効率良く熱交換を果たすこ
とのできる燃料電池発電プラントの熱変換装置を提供す
ることにある。
改質ガスと燃料電池排空気との熱交換に伴う安全上の不
備をなくし、かつ双方の間で効率良く熱交換を果たすこ
とのできる燃料電池発電プラントの熱変換装置を提供す
ることにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明に係る熱交換装置
は改質ガス系の高温一酸化炭素変成器の下流側にヒート
パイプを内蔵する第１の熱交換器を設けると共に、燃料
電池排空気系にヒートパイプを内蔵する第２の熱交換器
を設け、双方の熱交換器同士を循環配管で結び、熱媒体
のための循環経路を構成したことを特徴とする。
は改質ガス系の高温一酸化炭素変成器の下流側にヒート
パイプを内蔵する第１の熱交換器を設けると共に、燃料
電池排空気系にヒートパイプを内蔵する第２の熱交換器
を設け、双方の熱交換器同士を循環配管で結び、熱媒体
のための循環経路を構成したことを特徴とする。
【０００９】
【作用】分離型ヒートパイプ熱交換器を用いるならば、
高温側ガスである改質ガスと低温側ガスである燃料電池
排空気との間で間接的な熱交換が果たされ、双方のガス
の混入が生じないので安全性を高めることができる。
高温側ガスである改質ガスと低温側ガスである燃料電池
排空気との間で間接的な熱交換が果たされ、双方のガス
の混入が生じないので安全性を高めることができる。
【００１０】
【実施例】以下、本発明の特徴を最も良く示す図１及び
ヒートパイプによる熱交換を説明するための図２を参照
して本発明の実施例を説明する。
ヒートパイプによる熱交換を説明するための図２を参照
して本発明の実施例を説明する。
【００１１】図１において、改質ガス経路に配置された
高温一酸化炭素変成器１と低温一酸化炭素変成器２との
間に第１のヒートパイプ熱交換器４を設ける。また、燃
料電池排空気経路に第２のヒートパイプ熱交換器５を設
け、双方の熱交換器４，５の間に循環経路を形成する循
環配管６を接続する。
高温一酸化炭素変成器１と低温一酸化炭素変成器２との
間に第１のヒートパイプ熱交換器４を設ける。また、燃
料電池排空気経路に第２のヒートパイプ熱交換器５を設
け、双方の熱交換器４，５の間に循環経路を形成する循
環配管６を接続する。
【００１２】双方のヒートパイプ熱交換器４，５にはヒ
ートパイプが内蔵され、そこに封入されている熱媒体が
循環配管６を通って循環させられる。すなわち、図２は
図１における双方のヒートパイプ熱交換器４，５及び循
環配管６の機能がより明瞭となるように記した説明図で
あって、双方のヒートパイプ熱交換器４，５及び循環配
管６を満たすように改質ガス温度と燃料電池排空気温度
とがそれぞれ蒸発温度以上、凝縮温度以下であるよう適
切に選択された熱媒体が封入される。次に、上記構成に
よる作用を説明する。
ートパイプが内蔵され、そこに封入されている熱媒体が
循環配管６を通って循環させられる。すなわち、図２は
図１における双方のヒートパイプ熱交換器４，５及び循
環配管６の機能がより明瞭となるように記した説明図で
あって、双方のヒートパイプ熱交換器４，５及び循環配
管６を満たすように改質ガス温度と燃料電池排空気温度
とがそれぞれ蒸発温度以上、凝縮温度以下であるよう適
切に選択された熱媒体が封入される。次に、上記構成に
よる作用を説明する。
【００１３】高温側の第１の分離型ヒートパイプ熱交換
器４で当該熱媒体は蒸発するとともに改質ガスを冷却す
る。蒸発した熱媒体は低温側の第２の分離型ヒートパイ
プ熱交換器５で燃料電池排空気を冷却するとともに、凝
縮する。凝縮流体は第１の分離型ヒートパイプ熱交換器
４に戻る。これらヒートパイプ内の熱媒体の流れは使用
するヒートパイプの型式に特有の考慮を適切に行えばヒ
ートパイプの機構上、駆動力は不要である。
器４で当該熱媒体は蒸発するとともに改質ガスを冷却す
る。蒸発した熱媒体は低温側の第２の分離型ヒートパイ
プ熱交換器５で燃料電池排空気を冷却するとともに、凝
縮する。凝縮流体は第１の分離型ヒートパイプ熱交換器
４に戻る。これらヒートパイプ内の熱媒体の流れは使用
するヒートパイプの型式に特有の考慮を適切に行えばヒ
ートパイプの機構上、駆動力は不要である。
【００１４】図１に返って、以上に説明した作用により
改質ガスは所要温度だけ冷却されて低温一酸化炭素変成
器２に送気されるとともに燃料電池排空気に熱回収が行
われ、有効にターボコンプレッサーのタービン駆動熱源
の一部として利用することができる。
改質ガスは所要温度だけ冷却されて低温一酸化炭素変成
器２に送気されるとともに燃料電池排空気に熱回収が行
われ、有効にターボコンプレッサーのタービン駆動熱源
の一部として利用することができる。
【００１５】本実施例の具体的な効果を挙げると以下の
とおりとなる。すなわち、可燃性ガスの改質ガスと支燃
性ガスの燃料電池排空気との間で直接熱交換せずヒート
パイプにより伝熱媒体を介した間接的熱交換のため安全
性が向上する。しかもこれが従来例の目的としていた改
質ガスの燃料電池排空気系への熱回収を可能とし、ター
ボコンプレッサのタービン駆動熱源の一部として有効に
使用するという目的を新たな動力源を有しないヒートパ
イプにより達成できる。燃料電池発電プラントの機器配
置において、空気側配管と改質ガス配管とが直接接続さ
れる熱交換器でなく双方をヒートパイプで接続すればよ
いため可燃性ガス系統と空気系統を分離した配置とする
ことで安全で自由度の高い機器配置も可能になる。
とおりとなる。すなわち、可燃性ガスの改質ガスと支燃
性ガスの燃料電池排空気との間で直接熱交換せずヒート
パイプにより伝熱媒体を介した間接的熱交換のため安全
性が向上する。しかもこれが従来例の目的としていた改
質ガスの燃料電池排空気系への熱回収を可能とし、ター
ボコンプレッサのタービン駆動熱源の一部として有効に
使用するという目的を新たな動力源を有しないヒートパ
イプにより達成できる。燃料電池発電プラントの機器配
置において、空気側配管と改質ガス配管とが直接接続さ
れる熱交換器でなく双方をヒートパイプで接続すればよ
いため可燃性ガス系統と空気系統を分離した配置とする
ことで安全で自由度の高い機器配置も可能になる。
【００１６】
【発明の効果】本発明によれば、燃料電池発電プラント
における低温一酸化炭素変成器入口改質ガスから与えら
れる熱を燃料電池排空気効率良く回収することができ、
しかも安全性を大きく向上させることが可能になる。
における低温一酸化炭素変成器入口改質ガスから与えら
れる熱を燃料電池排空気効率良く回収することができ、
しかも安全性を大きく向上させることが可能になる。
【図１】本発明による燃料電池発電プラントの熱変換装
置を示す系統図。
置を示す系統図。
【図２】図１に示される熱交換装置の作用を説明するた
めの図。
めの図。
【図３】従来の改質ガス系に備えられる機器を示す系統
図。
図。
１…高温一酸化炭素変成器 ２…低温一酸化炭素変成器 ４…第１の分離型ヒートパイプ熱交換器 ５…第２の分離型ヒートパイプ熱交換器
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 長妻 宏 東京都港区芝浦一丁目１番１号 株式会社 東芝本社事務所内
Claims (1)
- 【請求項１】 改質ガス系の高温一酸化炭素変成器の下
流側にヒートパイプを内蔵する第１の熱交換器を設ける
と共に、燃料電池排空気系にヒートパイプを内蔵する第
２の熱交換器を設け、双方の熱交換器同士を循環配管で
結び、熱媒体のための循環経路を構成してなる燃料電池
発電プラントの熱交換装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3264211A JPH05109422A (ja) | 1991-10-14 | 1991-10-14 | 燃料電池発電プラントの熱交換装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3264211A JPH05109422A (ja) | 1991-10-14 | 1991-10-14 | 燃料電池発電プラントの熱交換装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05109422A true JPH05109422A (ja) | 1993-04-30 |
Family
ID=17400037
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3264211A Pending JPH05109422A (ja) | 1991-10-14 | 1991-10-14 | 燃料電池発電プラントの熱交換装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05109422A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH10312821A (ja) * | 1997-05-14 | 1998-11-24 | Sanyo Electric Co Ltd | 燃料電池システム |
| WO2001047801A1 (fr) * | 1999-12-28 | 2001-07-05 | Daikin Industries, Ltd. | Dispositif modificateur |
-
1991
- 1991-10-14 JP JP3264211A patent/JPH05109422A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH10312821A (ja) * | 1997-05-14 | 1998-11-24 | Sanyo Electric Co Ltd | 燃料電池システム |
| WO2001047801A1 (fr) * | 1999-12-28 | 2001-07-05 | Daikin Industries, Ltd. | Dispositif modificateur |
| US6814944B1 (en) | 1999-12-28 | 2004-11-09 | Daikin Industries, Ltd. | Modifying device |
| JP4736299B2 (ja) * | 1999-12-28 | 2011-07-27 | ダイキン工業株式会社 | 変成装置 |
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