JPH07243776A - 燃料電池用直接接触式熱交換器および燃料電池システム - Google Patents
燃料電池用直接接触式熱交換器および燃料電池システムInfo
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- JPH07243776A JPH07243776A JP6038286A JP3828694A JPH07243776A JP H07243776 A JPH07243776 A JP H07243776A JP 6038286 A JP6038286 A JP 6038286A JP 3828694 A JP3828694 A JP 3828694A JP H07243776 A JPH07243776 A JP H07243776A
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- 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
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- Fuel Cell (AREA)
Abstract
を、筺体の外壁内面部分、筺体内部、排ガス熱伝達部上
壁部で行い直接接触式熱交換器をコンパクト化した燃料
電池用直接接触式熱交換器および燃料電池システムを提
供することにある。 【構成】本発明は、高温の排ガスと熱回収水との間で熱
交換を行う、燃料電池用直接接触式熱交換器において、
前記直接接触式熱交換器3の内壁面で、前記熱交換が行
われてなることを特徴とするものである。
Description
ら、筐体の外壁内面部分で熱交換を行い、熱回収する燃
料電池用直接接触式熱交換器および燃料電池システムに
関するものである。
電池に接続した例を示す。燃料電池1における水素の製
造には、原燃料である都市ガスと電池冷却水から供給さ
れる水蒸気を触媒上で反応させる水蒸気改質反応を利用
しており、この反応が吸熱反応であるので改質器15を
一定温度に維持するため、燃料極から排出される水素を
改質器15のバーナで燃焼させる。この結果、改質器1
5からはこの改質器15の燃焼排ガスが排出される。ま
た、空気極からは発電反応に使われた空気の排ガスが排
出される。これらの燃料電池からの高温排ガスは、燃料
電池排ガス供給配管2へ導かれ、燃料電池排ガス供給配
管2より熱交換器3内に供給され、熱交換器3内を上昇
し、充填材6および流水仕切板7からなる熱交換部にお
いて熱回収水の散水手段5により散水された熱回収水と
対向流で直接接触することにより熱交換を行う。熱交換
によって温められた熱回収水は、熱交換器3内を流下
し、熱回収水貯水部8にたまり、ここから循環ポンプ1
0により吸収式冷凍機11に導かれる。図6中、4は熱
回収水入口、9は温水供給配管、12は高温排ガス入
口、13は低温排ガス排出口である。
来の直接接触式熱交器により燃料電池の高温排ガスから
熱回収を行い、吸収式冷凍機の熱源として使おうとした
場合には、充填材および流水仕切板からなる熱交換部を
必要とするため、直接接触式熱交換器が大きくなり直接
接触式熱交換器を燃料電池の外部に設置し、改質器燃焼
排ガス供給配管を、燃料電池から直接接触式熱交換器ま
で設ける必要がある。この結果燃料電池の外部に直接接
触式熱交換器等を設置するためのスペースと、燃料電池
排ガス供給配管等の工事に多額のコストがかかるという
欠点があった。
交換を、筺体の外壁内面部分、筺体内部、排ガス熱伝達
部上壁部で行い直接接触式熱交換器をコンパクト化した
燃料電池用直接接触式熱交換器および燃料電池システム
を提供することにある。
温排ガスと、熱回収水とを直接接触させて熱交換する直
接接触式熱交換器で、筐体上部から順に排ガスの排出
口、熱回収水の散水手段、排ガス入口、熱回収水の貯水
部、熱回収水供給配管を設けた構造とし、散水手段から
熱回収水を筐体の外壁内面に吹きつけ流下させ、排ガス
は、熱回収貯水部の上部から筐体の外壁内面に吹きつけ
上昇させることにより熱回収水と排ガスが対向流し、そ
の際に熱交換を行うことを特徴とする。
を直接接触させて熱交換する直接接触式熱交換器であっ
て、筺体上部から順に、低温排ガス排出口、熱回収水散
水手段、排ガス熱伝達部、温水貯水部、温水供給配管を
設けた構造とし、熱回収水は熱回収水散水手段から筺体
の外壁内面に流下させるとともに筺体内部にも落下さ
せ、下部にある排ガス熱伝達部上壁上面に達し、排ガス
熱伝達部上壁上面を緩やかに流下した後、温水貯水部ま
で落下して貯留され、ここから温水供給配管で吸収式冷
凍機に供給される。一方、高温排ガスは、温水貯水部の
上部から筺体に入り、排ガス熱伝達部上壁下面に吹きつ
けられた後、排ガス熱伝達部上壁と熱回収水散水手段と
の間を水平方向に流れ、その後低温排ガス排出口から排
出される。熱回収水は、熱回収水散水手段から筺体の外
壁内面を流下、及び筺体内部を落下するときに、水平方
向に流れてくる高温排ガスと直行するかたちで直接接触
し熱交換を行い温度を上昇させ、さらに、高温排ガスが
排ガス熱伝達部上壁下面に吹きつけられることにより加
熱している排ガス熱伝達部上壁上面を流下する際に、排
ガス熱伝達部上壁部から熱を受け取ることで、一層温度
を上昇させる。このように、直接接触式熱交換器筺体の
外壁内面部、筺体の内部及び、排ガス熱伝達部上壁部で
熱交換を行い、熱回収水の温度を上昇させることを特徴
とする。また、筺体の水平断面形状は、熱回収水と高温
排ガスとが、直接接触する場所である熱回収水散水手段
と排ガス熱伝達部との間の水平経路が長くなるようにす
るために細長い長方形とすることが望ましい。
内部に熱交換部として充填材が投入されてあり、全体と
して大型なものであるため、熱交換器は燃料電池の外部
に設置する必要があり、それにともなって、燃料電池の
高温排ガスを熱交換器まで導くための長大な燃料電池排
ガス供給配管を設けなければならなかった。しかし、本
発明の燃料電池用直接接触式熱交換器では、熱交換器筺
体外壁内面部、筺体内部、排ガス熱交換部上壁部を熱交
換部として利用することにより充填材が不要となり、筐
体の形状も薄型の直方体または、薄型の楕円柱とするこ
とができる。したがって、直接接触式熱交換器の小型化
により、燃料電池パッケージ内部に設置が可能となり、
燃料電池排ガス配管にかかるコストが削減できる。この
ように、本発明の燃料電池用直接接触式熱交換器は、従
来の技術とは、充填材を不要とし、筐体の薄型化を可能
とした点が最も異なる。
と、燃料電池排ガス供給配管より熱交換器内に導かれた
高温排ガスは、筐体の外壁内面に吹きつけられることに
より外壁面内を加熱させる。一方、熱回収水は、熱回収
水散水手段により外壁内面へ吹きつけられることによ
り、外壁内面から熱を受け取り、温度上昇しながら流下
していく。すなわち、熱交換器筐体の外壁内面を熱交換
部として利用することにより、充填材を必要とせず熱交
換が可能となる。
と、高温排ガス供給配管より熱交換器内に導かれた高温
排ガスは、排ガス熱伝達部上壁下面に吹きつけられるこ
とにより排ガス熱伝達部上壁を加熱させ、その後、熱回
収水散水手段により筺体外壁内部を流下する熱回収水及
び、筺体内部を落下する熱回収水と直行するかたちで直
接接触することにより熱交換を行い、低温排ガス排出口
より排出される。一方、熱回収水は、熱回収水散水手段
により、筺体外壁内部を流下するとともに、筺体内部を
落下する。その際に高温排ガスと直行するかたちで直接
接触することにより熱交換を行い温度を上昇させる。そ
の後、高温排ガスにより高温に加熱している排ガス熱伝
達部上壁上面に達し、そこで熱を受け取ることでさらに
温度上昇して温水貯水部へ落下する。すなわち、熱交換
器の筺体外壁内面部、筺体内部及び、排ガス熱伝達部上
壁部を熱交換部として利用することにより充填材を必要
とせず熱交換が可能となる。なお、外壁内面及び、排ガ
ス入口上壁部はどのような形状でもよく、平面でもよい
し、波板状であってもよい。
り、筐体301の形状を薄型直方体とし、筐体上部から
順に、排ガス排出管13、熱回収水散水手段5、排ガス
入口12、熱回収水の貯水部8、熱回収水供給配管9を
設けた構造とする。
の作用について説明する。燃料電池の高温排ガスは、燃
料電池排ガス供給配管2により熱交換器3内に導かれ、
排ガス入口12から筐体301の外壁内面へ吹きつけら
れ、筐体301の内部を上昇して排ガス排出管13から
排出される。一方、吸収式冷凍機11から出た熱回収水
は、側面に穴を多数開けた配管である熱回収散水手段5
により、熱交換器筐体301の外壁内面へ吹きつけられ
外壁内面を流下し、流下の途中において熱回収を行い、
温められて熱回収水貯水部8へ落下する。熱回収水貯水
部8へ貯められた熱回収水は、循環ポンプ10により吸
収式冷凍機11の熱源として使用される。
る図であり、図2は熱交換器の透視図、図3は熱交換器
のA断面図、図4は熱交換器のB断面見上図、図5は熱
交換器のB断面伏せ図を示す。即ち、筺体301の形状
を薄型直方体とし、筺体上部から順に、低温排ガス排出
口13、穴を有する金属板16と穴を有する他の金属板
17から構成される熱回収水散水手段5、排ガス熱伝達
部14、温水貯水部8、温水供給配管9を設けた構造と
する。先ず、この直接接触式熱交換器の作用について説
明する。吸収式冷凍機11から出た熱回収水は、熱回収
水散水手段5により筺体301の外壁内面に流下させる
とともに、筺体301の内部にも落下させる。一方、燃
料電池高温排ガスは、燃料電池高温排ガス供給配管2に
より直接接触式熱交換器筺体301内に導かれ、排ガス
熱伝達部14の上壁部を加熱した後、筺体301の外壁
内面を流下する熱回収水及び、筺体301の内部を落下
する熱回収水と直行するかたちで直接接触することによ
り熱交換を行いながら筺体301の内部を上昇し、低温
排ガス排出口13から排出される。この際高温排ガスか
ら熱回収を行い温められた熱回収水は、高温に加熱され
た排ガス入口12の上壁部まで流下及び落下し、排ガス
熱伝達部14の上壁部から熱を受け取ることによりさら
に温められて温水貯水部8へ落下する。温水貯水部8へ
貯留された温水は、循環ポンプ10により吸収式冷凍機
11の熱源として使用される。
料電池内部で燃料電池排ガス配管に直接接触式熱交換器
を設けることが可能となり、従来のように大型の直接接
触式熱交換器を燃料電池の外部に設置することに比べ
て、熱交換器の専有スペースが小さくなるとともに、燃
料電池排ガス供給配管も短くなりそれに伴う保温工事も
簡単になり、コストの低減を図ることができる。
る。
Claims (5)
- 【請求項1】 高温の排ガスと熱回収水との間で熱交換
を行う、燃料電池用直接接触式熱交換器において、 前記直接接触式熱交換器の内壁面で、前記熱交換が行わ
れてなることを特徴とする燃料電池用直接接触式熱交換
器。 - 【請求項2】 高温の排ガスと熱回収水との間で熱交換
を行う、燃料電池用直接接触式熱交換器において、 前記直接接触式熱交換器内面に、前記熱回収水を直接吹
き付け散水、流下する手段と、前記直接接触式熱交換器
内面に、前記排ガスを直接吹き付け、上昇させる手段と
を、前記直接接触式熱交換器内部に設けてなることを特
徴とする燃料電池用直接接触式熱交換器。 - 【請求項3】 前記熱交換器の内壁面が、波板形状であ
ることを特徴とする請求項1または2記載の燃料電池用
直接接触式熱交換器。 - 【請求項4】 高温排ガスと熱回収水とを直接接触させ
て熱交換することにより高温の温水を回収する燃料電池
用直接接触式熱交換器であって、前記直接接触式熱交換
器の筺体が直方体であり、前記筺体上部に低温排ガス排
出口を設け、前記筺体の側壁面上部から順に、熱回収水
入口、複数の穴を有する長方形の金属板で、4辺のうち
の3辺が各々前記筺体の3側壁内面に接し、残りの一辺
には複数の穴を有する他の金属板が上方向に取り付けら
れた構造の熱回収水散水手段、長方形の金属板で、4辺
のうちの3辺が各々前記熱回収水散水手段の他の金属板
側の3側壁面内面に接し、前記他の金属板側から前記金
属板の前記筺体側壁内面に接していない残りの一辺の方
向に次第に低くなるように勾配を与えるとともに、側面
端部に下方向に金属板が取り付けられた構造の排ガス熱
伝達部、前記熱回収水散水手段の他の金属板と同側面側
に設けられ、前記高温排ガスが前記筺体内斜め上部に向
かうように勾配を付与した配管と接続される高温排ガス
入口部、熱交換後の温水を貯留させる温水貯水部、熱回
収水を吸収式冷凍機に供給するための温水供給配管を設
けたことを特徴とする燃料電池用直接接触式熱交換器。 - 【請求項5】 空気極と燃料極から構成される燃料電池
本体と、改質器、水蒸気分離器および熱交換器とから主
として構成されてなる燃料電池システムにおいて、 前記熱交換器は、請求項1、2、3、または4記載の燃
料電池用直接接触式熱交換器であることを特徴とする燃
料電池システム。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP03828694A JP3265799B2 (ja) | 1994-03-09 | 1994-03-09 | 燃料電池用直接接触式熱交換器および燃料電池システム |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP03828694A JP3265799B2 (ja) | 1994-03-09 | 1994-03-09 | 燃料電池用直接接触式熱交換器および燃料電池システム |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH07243776A true JPH07243776A (ja) | 1995-09-19 |
JP3265799B2 JP3265799B2 (ja) | 2002-03-18 |
Family
ID=12521074
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP03828694A Expired - Lifetime JP3265799B2 (ja) | 1994-03-09 | 1994-03-09 | 燃料電池用直接接触式熱交換器および燃料電池システム |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3265799B2 (ja) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO1998004011A3 (en) * | 1996-07-19 | 1998-04-23 | Ztek Corp | Fuel cell system for electric generation, heating, cooling and ventilation |
JP2005100942A (ja) * | 2003-08-20 | 2005-04-14 | Kyocera Corp | 燃料電池組立体 |
KR100726760B1 (ko) * | 2000-11-06 | 2007-06-11 | 삼성테크윈 주식회사 | 냉각수분사형 열교환기 |
CN109899269A (zh) * | 2017-12-07 | 2019-06-18 | 深圳市富能新能源科技有限公司 | 余热回收装置 |
-
1994
- 1994-03-09 JP JP03828694A patent/JP3265799B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO1998004011A3 (en) * | 1996-07-19 | 1998-04-23 | Ztek Corp | Fuel cell system for electric generation, heating, cooling and ventilation |
KR100726760B1 (ko) * | 2000-11-06 | 2007-06-11 | 삼성테크윈 주식회사 | 냉각수분사형 열교환기 |
JP2005100942A (ja) * | 2003-08-20 | 2005-04-14 | Kyocera Corp | 燃料電池組立体 |
CN109899269A (zh) * | 2017-12-07 | 2019-06-18 | 深圳市富能新能源科技有限公司 | 余热回收装置 |
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