JP2001068135A - Fuel cell reforming system - Google Patents
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 原料ガスを改質して燃料電池本体に供給する
燃料電池用改質システムにおいて、反応器の熱損失の低
減を図り、反応器からの排熱を有効活用する。
【解決手段】 改質器(13)、高温変成器(14)、低温変成
器(15)及び選択酸化器(16)は、それぞれ内側断熱材(9)
で覆われている。さらに、これら反応器(13),(14),(1
5),(16) の全体は、外側断熱材(29)によって覆われてい
る。内側断熱材(9)と外側断熱材(29)との間に、反応器
(13),(14),(15),(16) の排熱を回収する熱回収熱交換器
(31)が設けられている。
(57) [PROBLEMS] To reduce heat loss in a reactor and effectively utilize exhaust heat from the reactor in a fuel cell reforming system for reforming a source gas and supplying the reformed gas to a fuel cell body. . SOLUTION: The reformer (13), the high-temperature transformer (14), the low-temperature transformer (15) and the selective oxidizer (16) each have an inner heat insulator (9).
Covered with. Furthermore, these reactors (13), (14), (1
The entirety of (5) and (16) is covered with an outer heat insulating material (29). The reactor is located between the inner insulation (9) and the outer insulation (29).
(13), (14), (15), (16) heat recovery heat exchanger for recovering waste heat
(31) is provided.
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、原料ガスを改質し
て燃料電池に供給するための燃料電池用改質システムに
関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a fuel cell reforming system for reforming a raw material gas and supplying the reformed gas to a fuel cell.
【0002】[0002]
【従来の技術】従来より、例えば特開平10−3349
35号公報に開示されているように、病院、学校、ビル
等の施設の電力源として燃料電池発電システムが利用さ
れている。2. Description of the Related Art Conventionally, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 10-3349
As disclosed in Japanese Patent Publication No. 35, a fuel cell power generation system is used as a power source for facilities such as hospitals, schools, and buildings.
【0003】図15は、固体高分子型燃料電池を利用し
た燃料電池発電システム(100) の構成を概略的に示す配
管系統図である。この燃料電池発電システム(100) に
は、都市ガスに水蒸気を加えて当該ガスを改質する改質
器(101) と、改質器(101) で発生した一酸化炭素を二酸
化炭素に変成するための変成器(102) と、変成器(102)
からの改質ガス中に含まれる一酸化炭素をさらに酸化さ
せる選択酸化器(103) と、燃料電池本体(104)とが順に
設けられている。FIG. 15 is a piping diagram schematically showing the configuration of a fuel cell power generation system (100) using a polymer electrolyte fuel cell. The fuel cell power generation system (100) has a reformer (101) that adds water vapor to city gas to reform the gas, and converts carbon monoxide generated in the reformer (101) into carbon dioxide. Transformer (102) and transformer (102)
A selective oxidizer (103) for further oxidizing carbon monoxide contained in the reformed gas from the fuel cell and a fuel cell main body (104) are provided in this order.
【0004】改質器(101) においては、脱硫された都市
ガスと水蒸気との混合ガスが燃焼器(105) で加熱され、
触媒の存在下で二酸化炭素と水素とを含む改質ガスが生
成される。その際、燃料電池本体(104) で反応しきれな
かった水素を含むアノード排ガスと空気を含むカソード
排ガスとが改質器(101) に戻され、燃焼器(105) の燃焼
源とされる。改質器(101) からの改質ガスには一酸化炭
素も含まれており、この一酸化炭素は変成器(102) によ
って二酸化炭素に変えられる。また、システムの効率の
低下を招く一酸化炭素の量を更に減少させるために、変
成器(102) からの改質ガスは選択酸化器(103) において
空気と混合され、改質ガス中に残存する一酸化炭素は酸
化し、改質ガス中の一酸化炭素が更に除去される。この
結果、燃料電池本体(104) には、一酸化炭素の含有量が
極めて少ない改質ガスが供給される。燃料電池本体(10
4) では、選択酸化器(103) から送られる改質ガス中の
水素と、供給空気に含まれる酸素とが結合し、そのとき
に生じるイオンをカソード(106) 及びアノード(107) の
電荷に変えることにより、電力が得られる。In a reformer (101), a mixed gas of desulfurized city gas and steam is heated in a combustor (105).
A reformed gas containing carbon dioxide and hydrogen is generated in the presence of the catalyst. At this time, the anode exhaust gas containing hydrogen and the cathode exhaust gas containing air, which have not completely reacted in the fuel cell main body (104), are returned to the reformer (101), and are used as combustion sources for the combustor (105). The reformed gas from the reformer (101) also contains carbon monoxide, and this carbon monoxide is converted into carbon dioxide by the shift converter (102). Also, in order to further reduce the amount of carbon monoxide, which causes a reduction in the efficiency of the system, the reformed gas from the shift converter (102) is mixed with air in the selective oxidizer (103) and remains in the reformed gas. The resulting carbon monoxide is oxidized, and the carbon monoxide in the reformed gas is further removed. As a result, a reformed gas having a very low carbon monoxide content is supplied to the fuel cell body (104). Fuel cell body (10
In (4), the hydrogen in the reformed gas sent from the selective oxidizer (103) is combined with the oxygen contained in the supply air, and the ions generated at that time are converted to the charges of the cathode (106) and the anode (107). By changing, power is obtained.
【0005】[0005]
【発明が解決しようとする課題】ところで、改質器(10
1) 、変成器(102) 、選択酸化器(103) における反応温
度は、例えば、それぞれ800℃、400〜200℃、
150℃程度であり、いずれも高温である。そのため、
これら反応器(101),(102),(103) から常温の外気へは多
くの熱が放出され、システム全体として多くの熱損失が
生じている。The reformer (10)
1) The reaction temperatures in the transformer (102) and the selective oxidizer (103) are, for example, 800 ° C., 400-200 ° C., respectively.
The temperature is about 150 ° C., and both are high temperatures. for that reason,
A large amount of heat is released from these reactors (101), (102), and (103) to the outside air at room temperature, and a large amount of heat loss occurs in the entire system.
【0006】本発明は、かかる点に鑑みてなされたもの
であり、その目的とするところは、反応器の熱損失の低
減を図り、システムの効率を向上することにある。[0006] The present invention has been made in view of the above points, and an object of the present invention is to reduce the heat loss of the reactor and improve the efficiency of the system.
【0007】[0007]
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、個々の反応器をそれぞれ内側断熱材で覆
うと共に、内側断熱材に覆われた複数の反応器の全体を
外側断熱材で一体的に覆うこととした。また、反応器か
らの排熱を有効活用するために、排熱を回収する熱回収
熱交換器を設けることとした。In order to achieve the above object, the present invention provides a method for covering an individual reactor with an inner heat insulating material and simultaneously covering the whole of the plurality of reactors covered with the inner heat insulating material with the outer heat insulating material. It was decided to cover it integrally with the material. Further, in order to effectively utilize the exhaust heat from the reactor, a heat recovery heat exchanger for recovering the exhaust heat is provided.
【0008】具体的には、本発明に係る燃料電池用改質
システムは、改質器(13)と変成器(14,15) と選択酸化器
(16)とを含む少なくとも3つの反応器を有する燃料電池
用改質システムであって、少なくとも2つの反応器をそ
れぞれ個別に覆う内側断熱材(9) と、内側断熱材(9) に
覆われた反応器を含む少なくとも2つの反応器を一体的
に覆う外側断熱材(29)とを備えていることとしたもので
ある。Specifically, the reforming system for a fuel cell according to the present invention comprises a reformer (13), a transformer (14, 15), and a selective oxidizer.
16. A fuel cell reforming system having at least three reactors comprising: (16) an inner heat insulator (9) for individually covering at least two reactors; and And an outer heat insulating material (29) for integrally covering at least two reactors including the above reactor.
【0009】このことにより、少なくとも2つの反応器
はそれぞれ内側断熱材(9) に覆われると共に外側断熱材
(29)に覆われるので、これら反応器の熱損失は低減す
る。特に、反応器の温度は外気に比べて高温であるた
め、内側断熱材(9) と外側断熱材(29)との間(内側断熱
材(9) の外側且つ外側断熱材(29)の内側)には、高温領
域が形成される。その結果、内側断熱材(9) の内外温度
差が小さくなるため、断熱材(9,29)の全体の使用量が同
じ場合に、個々の反応器を断熱材で覆うだけの態様より
も断熱が効率的に行われる。また、内側断熱材(9) と外
側断熱材(29)との間にスペースが確保されるので、排熱
回収のための機器を設置することが容易になる。As a result, the at least two reactors are each covered by an inner insulation (9) and at the same time an outer insulation is provided.
Since they are covered by (29), the heat loss of these reactors is reduced. In particular, since the temperature of the reactor is higher than the outside air, the temperature between the inner heat insulator (9) and the outer heat insulator (29) (outside the inner heat insulator (9) and inside the outer heat insulator (29)) is increased. ), A high-temperature region is formed. As a result, the temperature difference between the inside and outside of the inner heat insulating material (9) becomes smaller, so that when the total amount of the heat insulating material (9, 29) is the same, the heat insulation is more effective than the case where the individual reactors are simply covered with the heat insulating material. Is performed efficiently. Further, since a space is secured between the inner heat insulating material (9) and the outer heat insulating material (29), it becomes easy to install equipment for heat recovery.
【0010】外側断熱材(29)に覆われた反応器のうち少
なくとも2つは、互いに一体化されて1つの内側断熱材
(9) に覆われていてもよい。このことにより、反応器の
全体が小型化し、ひいてはシステム全体の小型化が促進
される。また、反応器の表面積が小さくなり、熱損失が
低減する。[0010] At least two of the reactors covered by the outer insulation (29) are integrated with each other to form one inner insulation.
(9) It may be covered. This reduces the overall size of the reactor and thus the overall size of the system. Also, the surface area of the reactor is reduced and heat loss is reduced.
【0011】外側断熱材(29)の内側には、改質用の水を
貯留するためのタンク(22)が設けられていてもよい。こ
のことにより、外側断熱材(29)の内側には、少なくとも
2つの反応器とタンク(22)とが収容され、タンク(22)の
熱損失が低減する。A tank (22) for storing water for reforming may be provided inside the outer heat insulating material (29). Thereby, at least two reactors and the tank (22) are accommodated inside the outer heat insulating material (29), and the heat loss of the tank (22) is reduced.
【0012】外側断熱材(29)の内側または内部には、反
応器(13,14,15,16) の排熱を回収するための熱回収熱交
換器(30)が設けられていてもよい。このことにより、熱
回収熱交換器(30)を介して反応器の排熱が回収され、反
応器の熱損失を低減しつつ排熱の有効利用が図られる。A heat recovery heat exchanger (30) for recovering exhaust heat of the reactor (13, 14, 15, 16) may be provided inside or inside the outer heat insulating material (29). . Thereby, the exhaust heat of the reactor is recovered via the heat recovery heat exchanger (30), and the effective use of the exhaust heat is achieved while reducing the heat loss of the reactor.
【0013】熱回収熱交換器(30)は、内側断熱材(9) の
外側且つ外側断熱材(29)の内側に設けられた第1熱交換
器(31)を含んでいてもよい。このことにより、排熱回収
用の第1熱交換器(31)が内側断熱材(9) と外側断熱材(2
9)との間に設けられるので、内側断熱材(9) と外側断熱
材(29)との間のスペースが有効に活用される。The heat recovery heat exchanger (30) may include a first heat exchanger (31) provided outside the inner heat insulator (9) and inside the outer heat insulator (29). As a result, the first heat exchanger (31) for recovering exhaust heat has the inner heat insulator (9) and the outer heat insulator (2).
9), the space between the inner heat insulating material (9) and the outer heat insulating material (29) is effectively utilized.
【0014】熱回収熱交換器(30)は、外側断熱材(29)に
覆われた反応器の少なくとも1つに、または外側断熱材
(29)に覆われた反応器の間の改質ガス流路(42)に設けら
れた第2熱交換器(32)を含んでいてもよい。このことに
より、排熱回収用の第2熱交換器(32)が反応器または改
質ガス流路(42)に設けられているので、排熱が改質ガス
から直接的に回収され、排熱の有効利用が図られる。The heat recovery heat exchanger (30) may be connected to at least one of the reactors covered by the outer heat insulator (29) or to the outer heat insulator.
It may include a second heat exchanger (32) provided in the reformed gas flow path (42) between the reactors covered by (29). Thus, since the second heat exchanger (32) for exhaust heat recovery is provided in the reactor or the reformed gas flow path (42), the exhaust heat is directly collected from the reformed gas, Effective utilization of heat is achieved.
【0015】改質器(13)には燃焼器(19)が設けられ、熱
回収熱交換器(30)は、上記燃焼器(19)の排ガスの排熱を
回収するための第3熱交換器(33)を含んでいてもよい。
このことにより、第3熱交換器(33)を介して燃焼器(19)
の排ガスから排熱が回収され、排熱の有効利用が図られ
る。The reformer (13) is provided with a combustor (19), and the heat recovery heat exchanger (30) is provided with a third heat exchanger for recovering exhaust heat of exhaust gas from the combustor (19). A vessel (33) may be included.
This allows the combustor (19) to pass through the third heat exchanger (33).
Exhaust heat is recovered from the exhaust gas, and the exhaust heat is effectively used.
【0016】熱回収熱交換器(30)は、外側断熱材(29)に
埋設された第4熱交換器(34)を含んでいてもよい。この
ことにより、第4熱交換器(34)を介して外側断熱材(29)
を通過する排熱が回収され、排熱の有効利用が図られ
る。The heat recovery heat exchanger (30) may include a fourth heat exchanger (34) embedded in the outer heat insulating material (29). As a result, the outer heat insulator (29) is connected via the fourth heat exchanger (34).
The exhaust heat passing through is recovered, and the exhaust heat is effectively used.
【0017】熱回収熱交換器(30)は、プレート式熱交換
器(35)を含んでいてもよい。このことにより、プレート
式熱交換器(35)は熱交換効率が高く且つコンパクトであ
るので、システムの全体が小型化すると共に、排熱の回
収効率が向上する。The heat recovery heat exchanger (30) may include a plate heat exchanger (35). As a result, the plate heat exchanger (35) has a high heat exchange efficiency and is compact, so that the entire system is reduced in size and the efficiency of recovering exhaust heat is improved.
【0018】熱回収熱交換器(30)は、反応器(13,14,15,
16) に直接接触するように配設された伝熱管(36)を含ん
でいてもよい。このことにより、伝熱管(36)を介して反
応器と伝熱管(36)内部の流体との間で熱交換が行われ
る。その結果、反応器の排熱が伝熱管(36)の内部を流れ
る流体に回収される。従って、熱回収熱交換器(30)が簡
易かつ安価な構成により得られる。The heat recovery heat exchanger (30) comprises a reactor (13, 14, 15,
16) may include a heat transfer tube (36) arranged to directly contact the heat transfer tube. Thereby, heat exchange is performed between the reactor and the fluid inside the heat transfer tube (36) via the heat transfer tube (36). As a result, the exhaust heat of the reactor is recovered by the fluid flowing inside the heat transfer tube (36). Therefore, the heat recovery heat exchanger (30) can be obtained with a simple and inexpensive configuration.
【0019】熱回収熱交換器(30)は、外側断熱材(29)に
覆われた反応器の少なくとも1つに、または外側断熱材
(29)に覆われた反応器の間の改質ガス流路(42)に設けら
れた第2熱交換器(32)を含み、第1熱交換器(31)と上記
第2熱交換器(32)とは、所定の熱媒体が流通するように
熱媒体流路(43)を介して互いに接続されていてもよい。
このことにより、熱媒体は第1熱交換器(31)において外
側断熱材(29)の内側の暖気から排熱を回収すると共に、
第2熱交換器(32)において反応器または改質ガス流路の
改質ガスから排熱を回収する。The heat recovery heat exchanger (30) may be connected to at least one of the reactors covered by the outer heat insulator (29) or to the outer heat insulator.
A second heat exchanger (32) provided in a reformed gas flow path (42) between the reactors covered by the (29), the first heat exchanger (31) and the second heat exchanger (32) may be connected to each other via a heat medium flow path (43) so that a predetermined heat medium flows.
Thereby, the heat medium recovers exhaust heat from the warm air inside the outer heat insulator (29) in the first heat exchanger (31),
In the second heat exchanger (32), exhaust heat is recovered from the reformed gas in the reactor or the reformed gas flow path.
【0020】改質器(13)には燃焼器(19)が設けられ、熱
回収熱交換器(30)は、上記燃焼器(19)の排ガスの排熱を
回収するための第3熱交換器(33)を含み、第1熱交換器
(31)と上記第3熱交換器(33)とは、所定の熱媒体が流通
するように熱媒体流路(43)を介して互いに接続されてい
てもよい。このことにより、熱媒体は第1熱交換器(31)
において外側断熱材(29)の内側の暖気から排熱を回収す
ると共に、第3熱交換器(33)において燃焼器(19)の排ガ
スから排熱を回収する。The reformer (13) is provided with a combustor (19), and the heat recovery heat exchanger (30) is provided with a third heat exchanger for recovering exhaust heat of the exhaust gas from the combustor (19). First heat exchanger, including a heat exchanger (33)
(31) and the third heat exchanger (33) may be connected to each other via a heat medium flow path (43) so that a predetermined heat medium flows. As a result, the heat medium is transferred to the first heat exchanger (31).
In (3), exhaust heat is recovered from warm air inside the outer heat insulating material (29), and exhaust heat is recovered from exhaust gas of the combustor (19) in the third heat exchanger (33).
【0021】上記燃料電池用改質システムは、給湯用タ
ンク(50)と、上記給湯用タンク(50)の水を該給湯用タン
ク(50)と熱回収熱交換器(30)との間で循環させる水循環
回路(53)とを備えていてもよい。このことにより、排熱
によって給湯用タンク(50)の水が加熱され、反応器の排
熱が給湯の熱源として有効利用される。In the fuel cell reforming system, the hot water tank (50) and the water in the hot water tank (50) are transferred between the hot water tank (50) and the heat recovery heat exchanger (30). A water circulation circuit (53) for circulation. As a result, the water in the hot water supply tank (50) is heated by the exhaust heat, and the exhaust heat of the reactor is effectively used as a heat source for the hot water supply.
【0022】外側断熱材(29)は、該外側断熱材(29)と内
側断熱材(9) との間に排熱回収用の熱媒体が流通する流
通空間(40)を形成するように設けられ、上記外側断熱材
(29)には、上記熱媒体の上記流通空間(40)の流入口(44)
及び流出口(45)が形成されていてもよい。このことによ
り、外側断熱材(29)によって熱媒体の流通空間(40)が区
画形成され、外側断熱材(29)と内側断熱材(9) とによっ
て熱回収のための熱交換機構が形成される。The outer heat insulator (29) is provided so as to form a flow space (40) through which a heat medium for exhaust heat recovery flows between the outer heat insulator (29) and the inner heat insulator (9). The above outer insulation
(29) has an inlet (44) for the circulation space (40) for the heat medium.
And an outlet (45) may be formed. As a result, the outer heat insulating material (29) defines a circulation space (40) for the heat medium, and the outer heat insulating material (29) and the inner heat insulating material (9) form a heat exchange mechanism for heat recovery. You.
【0023】上記燃料電池用改質システムは、外側断熱
材(29)との間に排熱回収用の熱媒体が流通する流通空間
(47)を形成するように該外側断熱材(29)を覆うケーシン
グ(46)を備え、上記ケーシング(46)には、上記熱媒体の
上記流通空間(47)の流入口(48)及び流出口(49)が形成さ
れていてもよい。このことにより、ケーシング(46)によ
って熱媒体の流通空間(47)が区画形成され、ケーシング
(46)と外側断熱材(29)とによって熱回収のための熱交換
機構が形成される。The fuel cell reforming system has a flow space in which a heat medium for exhaust heat recovery flows between the fuel cell and the outer heat insulating material (29).
A casing (46) that covers the outer heat insulating material (29) so as to form (47), wherein the casing (46) has an inlet (48) and an outlet of the flow space (47) for the heat medium. An outlet (49) may be formed. As a result, the heat medium circulation space (47) is defined by the casing (46),
The heat exchange mechanism for heat recovery is formed by (46) and the outer heat insulating material (29).
【0024】熱媒体は、燃料電池本体(12)に供給される
空気であってもよい。このことにより、反応器の排熱が
燃料電池本体(12)に供給される空気の予熱に利用され、
排熱の有効利用が図られる。The heat medium may be air supplied to the fuel cell body (12). As a result, the exhaust heat of the reactor is used for preheating the air supplied to the fuel cell body (12),
Effective utilization of waste heat is achieved.
【0025】熱回収熱交換器(30)は、システム全体の余
剰熱を放出するための放熱機構を兼用していてもよい。
このことにより、熱回収熱交換器(30)が排熱と共にシス
テム全体の余剰熱をも回収することになるため、余剰熱
の放出のための特別な放熱機構(放熱器や放熱ファン
等)を設置する必要がなくなる。The heat recovery heat exchanger (30) may also serve as a heat radiating mechanism for releasing excess heat of the entire system.
As a result, the heat recovery heat exchanger (30) recovers the excess heat of the entire system together with the exhaust heat, so that a special heat radiation mechanism (radiator, heat radiation fan, etc.) for releasing the excess heat is used. No need to install.
【0026】[0026]
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて説明する。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
【0027】<実施形態1>図1に示すように、本実施
形態に係る燃料電池用改質システム(11)は、燃料電池発
電システム(10)の一部であって、原料ガスとしての都市
ガスを改質して燃料電池本体(12)に供給するものであ
る。本燃料電池用改質システム(11)は、脱硫器(17)、改
質器(13)、高温変成器(14)、低温変成器(15)、選択酸化
器(16)、空気圧縮機(18)、及び水タンク(22)を備えてい
る。<Embodiment 1> As shown in FIG. 1, a fuel cell reforming system (11) according to this embodiment is a part of a fuel cell power generation system (10), The gas is reformed and supplied to the fuel cell body (12). The fuel cell reforming system (11) includes a desulfurizer (17), a reformer (13), a high-temperature transformer (14), a low-temperature transformer (15), a selective oxidizer (16), an air compressor ( 18) and a water tank (22).
【0028】空気圧縮機(18)は、空気供給源(21)からの
空気を圧縮して供給するものであり、改質器(13)の燃焼
器(19)、低温変成器(15)と選択酸化器(16)との間の改質
ガス流路(42)、及び燃料電池本体(12)に接続されてい
る。なお、燃料電池本体(12)は、改質器(13)の燃焼器(1
9)に接続され、改質器(13)に排ガスを送り込むように構
成されている。The air compressor (18) compresses and supplies air from an air supply source (21), and includes a combustor (19) of a reformer (13) and a low-temperature transformer (15). The reformed gas flow path (42) between the selective oxidizer (16) and the fuel cell main body (12) are connected. The fuel cell body (12) is connected to the combustor (1) of the reformer (13).
9) and is configured to send exhaust gas to the reformer (13).
【0029】脱硫器(17)は、都市ガス供給源(20)から送
られる都市ガス中の硫黄成分を取り除くものであり、都
市ガス供給源(20)と改質器(13)との間に設けられてい
る。The desulfurizer (17) removes a sulfur component in the city gas sent from the city gas source (20), and is provided between the city gas source (20) and the reformer (13). Is provided.
【0030】改質器(13)は、脱硫器(17)から送られる都
市ガスと水タンク(22)から送られる水とを燃焼器(19)で
加熱しながら反応させ、主として二酸化炭素と水素とを
含む改質ガスを生成する反応器である。より詳しくは、
改質器(13)は、燃料電池本体(12)からの排ガス(水素ガ
スを含むアノード排ガスと、水蒸気及び空気を含むカソ
ード排ガス)と空気圧縮機(18)から送られてくる圧縮空
気とを混合させて燃焼器(19)で燃焼させながら、改質器
(13)内に設けた図示しない改質触媒の存在下で、脱硫し
た都市ガスと水とを加熱して改質ガスを生成する。な
お、改質器(13)の燃焼器(19)には、燃焼器(19)からの排
ガスの熱を回収するための第3熱交換器(33)が接続され
ている。The reformer (13) reacts city gas sent from the desulfurizer (17) with water sent from the water tank (22) while heating it in the combustor (19), and mainly produces carbon dioxide and hydrogen. And a reactor for producing a reformed gas containing: More specifically,
The reformer (13) converts the exhaust gas (anode exhaust gas containing hydrogen gas and the cathode exhaust gas containing steam and air) from the fuel cell body (12) and the compressed air sent from the air compressor (18). While mixing and burning in the combustor (19), the reformer
The desulfurized city gas and water are heated in the presence of a not-shown reforming catalyst provided in (13) to generate a reformed gas. Note that a third heat exchanger (33) for recovering heat of exhaust gas from the combustor (19) is connected to the combustor (19) of the reformer (13).
【0031】高温変成器(14)及び低温変成器(15)は、改
質ガス中の一酸化炭素を二酸化炭素に変成するための反
応器であり、改質ガス流路(42)を介して上流側から下流
側に改質器(13)、高温変成器(14)、低温変成器(15)の順
に設けられている。The high-temperature converter (14) and the low-temperature converter (15) are reactors for converting carbon monoxide in the reformed gas into carbon dioxide, and are connected via a reformed gas flow path (42). A reformer (13), a high-temperature converter (14), and a low-temperature converter (15) are provided in this order from the upstream side to the downstream side.
【0032】選択酸化器(16)は改質ガス中の一酸化炭素
を除去するために当該一酸化炭素を更に酸化させる反応
器であり、低温変成器(15)と燃料電池本体(12)との間に
設けられている。The selective oxidizer (16) is a reactor for further oxidizing the carbon monoxide in order to remove the carbon monoxide in the reformed gas, and comprises a low-temperature shift converter (15) and a fuel cell body (12). It is provided between.
【0033】燃料電池本体(12)は、カソード(24)とアノ
ード(23)とを有し、選択酸化器(16)から送られる二酸化
炭素と水素との混合ガスと、空気圧縮機(18)から送られ
る空気中の酸素との結合により、アノード(23)とカソー
ド(24)間で電子をやりとりする電極反応を行わせる。そ
して、水素と酸素とが結合するときに生じるイオンをカ
ソード(24)、アノード(23)の電荷に変えることにより、
電力が得られる。なお、この反応によって生じた水は回
収され、改質器(13)に供給される。(25)は燃料電池本体
(12)を冷却するための冷却器、(26)は冷却水の放熱のた
めの放熱器であり、図示しない水ポンプと共に、配管を
介して水タンク(22)の水が循環するように互いに接続さ
れている。The fuel cell main body (12) has a cathode (24) and an anode (23). The mixed gas of carbon dioxide and hydrogen sent from the selective oxidizer (16) and the air compressor (18) An electrode reaction for exchanging electrons between the anode (23) and the cathode (24) is performed by bonding with oxygen in the air sent from the air. Then, by changing the ions generated when hydrogen and oxygen are combined into charges of the cathode (24) and the anode (23),
Power is obtained. The water generated by this reaction is collected and supplied to the reformer (13). (25) is the fuel cell body
A cooler for cooling (12) and a radiator (26) for radiating cooling water are provided together with a water pump (not shown) so that water in the water tank (22) circulates through piping. It is connected.
【0034】なお、燃料電池本体(12)には、燃料電池本
体(12)で生じた電力を供給するために、DC/DCコン
バータやインバータ等を含む電力供給機構(27)が接続さ
れている。電力供給機構(27)には電力供給線(28)が設け
られ、この電力供給線(28)を通じて電力が供給されるよ
うに構成されている。A power supply mechanism (27) including a DC / DC converter and an inverter is connected to the fuel cell main body (12) to supply electric power generated in the fuel cell main body (12). . The power supply mechanism (27) is provided with a power supply line (28), and is configured to supply power through the power supply line (28).
【0035】改質器(13)、高温変成器(14)、低温変成器
(15)及び選択酸化器(16)の各反応器は、それぞれ内側断
熱材(9) に覆われ、互いに隣接して配置されている。そ
して、内側断熱材(9) に覆われたこれら反応器(13),(1
4),(15),(16) は、更にその全体が外側断熱材(29)によ
って覆われている。言い換えると、内側断熱材(9) に覆
われた4つの反応器(13),(14),(15),(16) は、一つの外
側断熱材(29)によって覆われている。各内側断熱材(9)
と外側断熱材(29)との間には所定の隙間が設けられてお
り、その結果、内側断熱材(9) と外側断熱材(29)との間
には、高温の暖気が滞留する空間(40)が形成されてい
る。内側断熱材(9) または外側断熱材(29)には、例えば
セラミックウール等の断熱材を用いることができる。Reformer (13), high temperature transformer (14), low temperature transformer
Each of the reactors (15) and the selective oxidizer (16) is covered with an inner heat insulating material (9) and arranged adjacent to each other. These reactors (13), (1
4), (15), and (16) are further entirely covered with an outer heat insulating material (29). In other words, the four reactors (13), (14), (15), (16) covered by the inner insulation (9) are covered by one outer insulation (29). Each inner insulation (9)
A predetermined gap is provided between the inner heat insulator (29) and the outer heat insulator (29). As a result, there is a space between the inner heat insulator (9) and the outer heat insulator (29) in which high-temperature warm air stays. (40) is formed. As the inner heat insulating material (9) or the outer heat insulating material (29), for example, a heat insulating material such as ceramic wool can be used.
【0036】次に、本燃料電池用改質システム(11)の動
作とともに、燃料電池発電システム(10)の動作を説明す
る。Next, the operation of the fuel cell power generation system (10) will be described together with the operation of the fuel cell reforming system (11).
【0037】まず、脱硫器(17)において都市ガスの硫黄
成分が取り除かれ、この都市ガスが改質器(13)に送られ
る。改質器(13)では、燃料電池本体(12)からのカソード
排ガス及びアノード排ガスと空気圧縮機(18)からの圧縮
空気とが混合され、燃焼器(19)で加熱されて燃焼する。
そして、改質器(13)内に設けられた図示しない触媒の存
在下で都市ガスと水とが加熱されて反応し、主として二
酸化炭素と水素とを含む改質ガスが生成される。First, the sulfur component of the city gas is removed in the desulfurizer (17), and the city gas is sent to the reformer (13). In the reformer (13), the cathode exhaust gas and the anode exhaust gas from the fuel cell body (12) and the compressed air from the air compressor (18) are mixed, and heated and burned in the combustor (19).
Then, the city gas and water are heated and reacted in the presence of a catalyst (not shown) provided in the reformer (13), and a reformed gas mainly containing carbon dioxide and hydrogen is generated.
【0038】この改質ガスには上述したように一酸化炭
素も含まれているが、この一酸化炭素成分は高温変成器
(14)及び低温変成器(15)において減少する。さらに、選
択酸化器(16)において一酸化炭素を酸化して除去した
後、二酸化炭素と水素の混合ガスが燃料電池本体(12)に
供給される。燃料電池本体(12)では、選択酸化器(16)か
ら送られてきた水素と、空気圧縮機(18)から送られてき
た圧縮空気中の酸素とが結合して、そのときに生じるイ
オンがカソード(24)とアノード(23)の電荷に変えられる
ことで電力が得られる。The reformed gas also contains carbon monoxide, as described above.
(14) and the low temperature transformer (15). Further, after oxidizing and removing carbon monoxide in the selective oxidizer (16), a mixed gas of carbon dioxide and hydrogen is supplied to the fuel cell body (12). In the fuel cell body (12), hydrogen sent from the selective oxidizer (16) and oxygen in the compressed air sent from the air compressor (18) are combined, and ions generated at that time are combined. Electric power is obtained by being converted into charges of the cathode (24) and the anode (23).
【0039】上記の動作において、改質器(13)、高温変
成器(14)、低温変成器(15)、選択酸化器(16)の温度は、
それぞれ800℃程度、400℃程度、200℃程度、
150℃程度の高温になる。そのため、これら反応器(1
3),(14),(15),(16) から外部に向かって熱が放出される
ことになる。ところが、各反応器(13),(14),(15),(16)
は内側断熱材(9) に覆われているので、各反応器(13),
(14),(15),(16) の放熱量は減少する。また、内側断熱
材(9) の外側には外側断熱材(29)が設けられているの
で、外側断熱材(29)の外側に放出される熱量は極めて少
なくなる。In the above operation, the temperatures of the reformer (13), the high-temperature transformer (14), the low-temperature transformer (15), and the selective oxidizer (16) are:
About 800 ° C, about 400 ° C, about 200 ° C,
The temperature rises to about 150 ° C. Therefore, these reactors (1
3), (14), (15), and (16) release heat to the outside. However, each reactor (13), (14), (15), (16)
Is covered with inner insulation (9), so each reactor (13),
The heat radiation of (14), (15) and (16) decreases. Further, since the outer heat insulator (29) is provided outside the inner heat insulator (9), the amount of heat released to the outside of the outer heat insulator (29) is extremely small.
【0040】特に、本システム(10)では、内側断熱材
(9) と外側断熱材(29)との間に空間(40)が形成されてい
るので、当該空間(40)内の空気は各反応器(13),(14),(1
5),(16)からの放熱により高温となる。そのため、各反
応器(13),(14),(15),(16)と当該空間(40)内空気との温
度差は、外側断熱材(29)を設けない場合に比べて小さく
なるので、各反応器(13),(14),(15),(16)から内側断熱
材(9) を通過して当該空間(40)内空気に放出される熱量
は、極めて少なくなる。従って、反応器(13),(14),(1
5),(16)の熱損失は低減する。In particular, in the present system (10), the inner insulating material
Since a space (40) is formed between (9) and the outer heat insulating material (29), the air in the space (40) flows into each of the reactors (13), (14), (1).
5) The temperature rises due to heat radiation from (16). Therefore, the temperature difference between each reactor (13), (14), (15), (16) and the air in the space (40) is smaller than when the outer heat insulating material (29) is not provided. The amount of heat released from the reactors (13), (14), (15), and (16) through the inner heat insulator (9) to the air in the space (40) is extremely small. Therefore, reactors (13), (14), (1
5) and (16) reduce the heat loss.
【0041】−変形例− 上記実施形態ではすべての反応器(13),(14),(15),(16)
に内側断熱材(9) を設けていたが、必ずしも内側断熱材
(9) をすべての反応器(13),(14),(15),(16) に設ける必
要はなく、改質器(13)、高温変成器(14)、低温変成器(1
5)、選択酸化器(16)のうちの1〜3の反応器のみを内側
断熱材(9) で覆うようにしてもよい。-Modifications- In the above embodiment, all the reactors (13), (14), (15), (16)
Was provided with an inner insulating material (9),
It is not necessary to provide (9) in all the reactors (13), (14), (15), and (16); the reformer (13), the high-temperature transformer (14), and the low-temperature
5) Only the first to third reactors of the selective oxidizer (16) may be covered with the inner heat insulating material (9).
【0042】また、すべての反応器(13),(14),(15),(1
6) を外側断熱材(29)に収容する必要はなく、2または
3の反応器のみを外側断熱材(29)の内側に設けるように
してもよい。Further, all the reactors (13), (14), (15), (1
6) need not be accommodated in the outer heat insulator (29), and only two or three reactors may be provided inside the outer heat insulator (29).
【0043】図2に示すように、改質器(13)、高温変成
器(14)、低温変成器(15)及び選択酸化器(16)に加えて、
水タンク(22)も外側断熱材(29)の内側に設けるようにし
てもよい。これにより、水タンク(22)の熱損失を低減す
ることができる。As shown in FIG. 2, in addition to the reformer (13), the high-temperature shifter (14), the low-temperature shifter (15) and the selective oxidizer (16),
The water tank (22) may also be provided inside the outer heat insulating material (29). Thereby, the heat loss of the water tank (22) can be reduced.
【0044】図3に示すように、改質器(13)と高温変成
器(14)とを一体化してもよい。つまり、個別に形成され
た改質器(13)及び高温変成器(14)の代わりに、改質器(1
3)と高温変成器(14)とが一体化されてなる反応器(41)を
設けてもよい。この場合、反応器(41)には、当該反応器
(41)を一体的に覆う内側断熱材(9) を設ければよい。As shown in FIG. 3, the reformer (13) and the high-temperature shifter (14) may be integrated. In other words, instead of the individually formed reformer (13) and the high-temperature shifter (14), the reformer (1)
A reactor (41) in which 3) and the high-temperature converter (14) are integrated may be provided. In this case, the reactor (41)
What is necessary is just to provide the inner heat insulating material (9) which integrally covers (41).
【0045】<実施形態2>実施形態2に係る燃料電池
用改質システム(11)は、外側断熱材(29)の内側または内
部に熱回収熱交換器(30)を設けたものである。<Embodiment 2> The fuel cell reforming system (11) according to Embodiment 2 is provided with a heat recovery heat exchanger (30) inside or inside an outer heat insulator (29).
【0046】図4に示すように、本実施形態では、高温
変成器(14)に熱回収熱交換器(30)として第2熱交換器(3
2)が設けられている。これにより、第2熱交換器(32)を
介して高温変成器(14)の排熱を直接的に回収することが
できる。また、第2熱交換器(32)の熱交換量を調節する
ことにより、高温変成器(14)の反応温度を調節すること
ができる。つまり、第2熱交換器(32)は、高温変成器(1
4)の反応温度を調節する役割をも果たすものである。As shown in FIG. 4, in the present embodiment, the second heat exchanger (3) is used as the heat recovery heat exchanger (30) in the high-temperature transformer (14).
2) is provided. Thereby, the exhaust heat of the high-temperature converter (14) can be directly recovered via the second heat exchanger (32). Further, by adjusting the heat exchange amount of the second heat exchanger (32), the reaction temperature of the high-temperature transformer (14) can be adjusted. That is, the second heat exchanger (32) is connected to the high-temperature transformer (1).
It also plays the role of regulating the reaction temperature of 4).
【0047】なお、各反応器の温度レベルに基づき、第
2熱交換器(32)を改質器(13)、低温変成器(15)または選
択酸化器(16)に設けてもよいことは勿論である。また、
第2熱交換器(32)を反応器に直接設けるのではなく、反
応器の間の改質ガス流路(42)(図1参照。図4では図示
せず)に設けてもよい。It should be noted that the second heat exchanger (32) may be provided in the reformer (13), the low-temperature shift converter (15) or the selective oxidizer (16) based on the temperature level of each reactor. Of course. Also,
Instead of providing the second heat exchanger (32) directly in the reactor, the second heat exchanger (32) may be provided in a reformed gas channel (42) (see FIG. 1; not shown in FIG. 4) between the reactors.
【0048】また、図5に示すように、改質器(13)の排
ガスから排熱を回収するための第3熱交換器(33)を外側
断熱材(29)の内側に設けるようにしてもよい。As shown in FIG. 5, a third heat exchanger (33) for recovering exhaust heat from the exhaust gas of the reformer (13) is provided inside the outer heat insulating material (29). Is also good.
【0049】図6に示すように、内側断熱材(9) と外側
断熱材(29)との間に形成された空間(40)に、熱回収熱交
換器(30)として第1熱交換器(31)を設けるようにしても
よい。つまり、上記空間(40)の暖気から熱を回収するよ
うにしてもよい。As shown in FIG. 6, a first heat exchanger as a heat recovery heat exchanger (30) is provided in a space (40) formed between the inner heat insulator (9) and the outer heat insulator (29). (31) may be provided. That is, heat may be recovered from the warm air in the space (40).
【0050】また、図7に示すように、外側断熱材(29)
の内部に熱回収熱交換器(30)としての第4熱交換器(34)
を埋設するようにしてもよい。言い換えると、外側断熱
材(29)から熱を回収するようにしてもよい。As shown in FIG. 7, the outer heat insulating material (29)
The fourth heat exchanger (34) as a heat recovery heat exchanger (30) inside
May be embedded. In other words, heat may be recovered from the outer heat insulating material (29).
【0051】また、図8に示すように、外側断熱材(29)
の内側に第1熱交換器(31)及び第2熱交換器(32)を設
け、これら両熱交換器(31),(32) を、熱媒体の流通配管
(43)を介して互いに接続するようにしてもよい。As shown in FIG. 8, the outer heat insulating material (29)
A first heat exchanger (31) and a second heat exchanger (32) are provided inside the heat exchanger, and these two heat exchangers (31) and (32) are connected to a heat medium flow pipe.
They may be connected to each other via (43).
【0052】また、図9に示すように、外側断熱材(29)
の内側に第1熱交換器(31)及び第3熱交換器(33)を設
け、これら両熱交換器(31),(33) を、熱媒体の流通配管
(43)を介して互いに接続するようにしてもよい。As shown in FIG. 9, the outer heat insulating material (29)
A first heat exchanger (31) and a third heat exchanger (33) are provided inside the heat exchanger, and these two heat exchangers (31) and (33) are connected to a heat medium flow pipe.
They may be connected to each other via (43).
【0053】なお、熱回収熱交換器(30)は、図10に示
すように、プレート式熱交換器で構成されていてもよ
い。これにより、熱回収熱交換器(30)を小型化すること
ができ、システム(11)の全体の小型化を図ることができ
る。また、熱回収熱交換器(30)は、図11に示すよう
に、反応器(13),(14),(15),(16) に直接接触するように
配設された伝熱管(36)によって構成されていてもよい。
図11に示すように、伝熱管(36)はすべての反応器(1
3),(14),(15),(16) を一体的に巻き付けるように配設さ
れていてもよく、各反応器(13),(14),(15),(16) のそれ
ぞれに巻き付けられていてもよい。伝熱管(36)の内部に
水等の熱媒体を流通させることにより、この熱媒体によ
って排熱を回収することができる。The heat recovery heat exchanger (30) may be constituted by a plate heat exchanger as shown in FIG. Thereby, the heat recovery heat exchanger (30) can be reduced in size, and the entire system (11) can be reduced in size. Further, as shown in FIG. 11, a heat recovery heat exchanger (30) is provided with a heat transfer tube (36) disposed so as to be in direct contact with the reactors (13), (14), (15), and (16). ).
As shown in FIG. 11, the heat transfer tube (36) is connected to all the reactors (1).
3), (14), (15), and (16) may be arranged so as to be wound integrally, and each reactor (13), (14), (15), (16) It may be wound. By circulating a heat medium such as water inside the heat transfer tube (36), exhaust heat can be recovered by the heat medium.
【0054】また、熱回収熱交換器(30)を流れる熱媒体
の温度や流量等を調節することにより、熱回収熱交換器
(30)における熱交換量を調節することが可能である。そ
こで、システム(10)の全体の余剰熱量に応じて熱回収熱
交換器(30)の熱交換量を調節することにより、熱回収熱
交換器(30)をシステム(10)の全体の放熱機構として利用
することができる。つまり、熱回収熱交換器(30)にシス
テムの放熱機構を兼用させることができる。Further, by adjusting the temperature and the flow rate of the heat medium flowing through the heat recovery heat exchanger (30),
It is possible to adjust the heat exchange amount in (30). Therefore, by adjusting the heat exchange amount of the heat recovery heat exchanger (30) in accordance with the total surplus heat amount of the system (10), the heat recovery heat exchanger (30) is dissipated by the entire heat dissipation mechanism of the system (10). Can be used as That is, the heat recovery heat exchanger (30) can be used also as the heat radiation mechanism of the system.
【0055】<実施形態3>図12に示すように、実施
形態3は、外側断熱材(29)に熱媒体の流入口(44)及び流
出口(45)を形成し、外側断熱材(29)と内側断熱材(9) と
の間の空間(40)を熱媒体の流通空間としたものである。
言い換えると、本実施形態は、外側断熱材(29)と内側断
熱材(9) とにより熱回収用の熱交換機構が形成されてい
るものである。熱媒体は流入口(44)から流通空間(40)に
流入し、内側断熱材(9) から漏れる熱を回収する。熱を
回収した熱媒体は、流出口(45)を通じて流通空間(40)か
ら流出する。ここでは、熱媒体として空気が用いられて
いるが、熱媒体としての流体は空気に限らず、他の流体
であってもよいことは勿論である。空気圧縮機(18)から
燃料電池本体(12)に供給される空気を熱媒体として利用
することとすれば、反応器(13),(14),(15),(16) の排熱
を供給空気の予熱に利用することができ、特に好適であ
る。<Third Embodiment> As shown in FIG. 12, in the third embodiment, an inlet (44) and an outlet (45) for the heat medium are formed in the outer heat insulator (29), and the outer heat insulator (29) is formed. The space (40) between the inner heat insulating material (9) and the inner heat insulating material (9) is used as a heat medium circulation space.
In other words, in this embodiment, a heat exchange mechanism for heat recovery is formed by the outer heat insulator (29) and the inner heat insulator (9). The heat medium flows into the circulation space (40) from the inflow port (44) and recovers heat leaking from the inner heat insulating material (9). The heat medium from which heat has been recovered flows out of the circulation space (40) through the outlet (45). Here, air is used as the heat medium, but the fluid as the heat medium is not limited to air, but may be another fluid. If the air supplied from the air compressor (18) to the fuel cell body (12) is used as a heat medium, the exhaust heat of the reactors (13), (14), (15), (16) can be reduced. It can be used for preheating the supply air and is particularly suitable.
【0056】<実施形態4>図13に示すように、実施
形態4は、外側断熱材(29)をケーシング(46)で覆い、こ
のケーシング(46)と外側断熱材(29)との間の空間(47)を
熱媒体の流通空間としたものである。ケーシング(46)に
は、熱媒体の流入口(48)及び流出口(49)が形成されてい
る。流入口(48)から流入した熱媒体は外側断熱材(29)と
熱交換を行い、流通空間(47)において外側断熱材(29)か
ら漏れる熱を回収する。そして、外側断熱材(29)から漏
れる熱を回収した熱媒体は、流出口(49)から流出する。
このようにして、反応器(13),(14),(15),(16) の排熱が
回収される。<Fourth Embodiment> As shown in FIG. 13, in a fourth embodiment, an outer heat insulating material (29) is covered with a casing (46), and a space between the casing (46) and the outer heat insulating material (29) is provided. The space (47) is used as a heat medium circulation space. The casing (46) has an inlet (48) and an outlet (49) for the heat medium. The heat medium flowing from the inflow port (48) exchanges heat with the outer heat insulator (29), and recovers heat leaking from the outer heat insulator (29) in the flow space (47). Then, the heat medium that has recovered the heat leaking from the outer heat insulating material (29) flows out from the outlet (49).
In this way, the exhaust heat of the reactors (13), (14), (15), (16) is recovered.
【0057】<実施形態5>図14に示すように、実施
形態5は、熱回収熱交換器(30)で回収した排熱を給湯の
熱源に利用したものである。<Fifth Embodiment> As shown in FIG. 14, in the fifth embodiment, waste heat recovered by the heat recovery heat exchanger (30) is used as a heat source for hot water supply.
【0058】実施形態5では、給湯タンク(50)と循環ポ
ンプ(51)と熱回収熱交換器(30)とが順に接続されて水循
環回路(53)が形成されている。つまり、熱回収熱交換器
(30)は、排熱によって給湯タンク(50)の水を加熱するよ
うに構成されている。これにより、熱回収熱交換器(30)
において循環水が加熱され、給湯タンク(50)には温水が
貯留されることになり、排熱が給湯の熱源として有効利
用されることになる。In the fifth embodiment, a water circulation circuit (53) is formed by connecting a hot water supply tank (50), a circulation pump (51) and a heat recovery heat exchanger (30) in this order. In other words, the heat recovery heat exchanger
(30) is configured to heat the water in the hot water supply tank (50) by exhaust heat. This allows the heat recovery heat exchanger (30)
In this case, the circulating water is heated, hot water is stored in the hot water supply tank (50), and the exhaust heat is effectively used as a heat source for hot water supply.
【0059】<その他の実施形態>なお、改質器(13)
は、水蒸気改質を行う改質器に限らず、部分酸化改質を
行う改質器であってもよい。<Other Embodiments> The reformer (13)
Is not limited to a reformer that performs steam reforming, but may be a reformer that performs partial oxidation reforming.
【0060】変成器は高温変成器(14)と低温変成器(15)
との2段に分離しているものに限らず、1段の変成器や
3段以上の変成器であってもよい。The transformers are a high-temperature transformer (14) and a low-temperature transformer (15).
The transformer is not limited to the two-stage transformer and may be a single-stage transformer or a transformer having three or more stages.
【0061】[0061]
【発明の効果】以上のように、本発明によれば、少なく
とも2つの反応器をそれぞれ内側断熱材で覆い、それら
全体をさらに外側断熱材によって一体的に覆うこととし
たので、反応器からの熱損失を少なくすることができ
る。また、内側断熱材と外側断熱材との間にスペースを
確保することができ、このスペースを利用して排熱回収
のための機器を容易に設置することができる。As described above, according to the present invention, at least two reactors are respectively covered with the inner heat insulating material, and the whole thereof is further integrally covered with the outer heat insulating material. Heat loss can be reduced. Further, a space can be secured between the inner heat insulating material and the outer heat insulating material, and equipment for exhaust heat recovery can be easily installed by using this space.
【0062】外側断熱材に覆われた反応器のうち少なく
とも2つを一体化することにより、システムを小型化す
ることができると共に、熱損失を更に低減することがで
きる。By integrating at least two of the reactors covered with the outer heat insulating material, the system can be miniaturized and the heat loss can be further reduced.
【0063】また、改質用の水を貯留するためのタンク
を外側断熱材の内側に設けることにより、タンクの熱損
失をも低減することができる。By providing a tank for storing the reforming water inside the outer heat insulating material, the heat loss of the tank can be reduced.
【0064】外側断熱材の内側または内部に熱回収熱交
換器を設けることにより、排熱の有効利用を図ることが
できる。By providing the heat recovery heat exchanger inside or inside the outer heat insulating material, it is possible to effectively use the exhaust heat.
【0065】熱回収熱交換器としてプレート式熱交換器
を利用することにより、システム全体を小型化すること
ができると共に、排熱の回収効率を向上させることがで
きる。By using a plate heat exchanger as the heat recovery heat exchanger, it is possible to reduce the size of the entire system and to improve the efficiency of recovering exhaust heat.
【0066】熱回収熱交換器として伝熱管を利用するこ
とにより、熱回収熱交換器を簡易かつ安価な構成により
実現することができる。By using a heat transfer tube as the heat recovery heat exchanger, the heat recovery heat exchanger can be realized with a simple and inexpensive configuration.
【0067】水を給湯用タンクと熱回収熱交換器との間
で循環させる水循環回路を備えることにより、熱回収熱
交換器で回収した排熱を給湯に利用することができる。By providing a water circulation circuit for circulating water between the hot water supply tank and the heat recovery heat exchanger, waste heat recovered by the heat recovery heat exchanger can be used for hot water supply.
【0068】外側断熱材と内側断熱材との間に熱媒体の
流通空間を形成することにより、熱回収のための熱交換
機構を外側断熱材と内側断熱材とにより構成することが
できる。By forming a flow space for the heat medium between the outer heat insulator and the inner heat insulator, a heat exchange mechanism for heat recovery can be constituted by the outer heat insulator and the inner heat insulator.
【0069】外側断熱材を覆うケーシングを設け、ケー
シングと外側断熱材との間に熱媒体の流通空間を形成す
ることにより、熱回収のための熱交換機構を外側断熱材
とケーシングとにより構成することができる。By providing a casing for covering the outer heat insulating material and forming a heat medium circulation space between the casing and the outer heat insulating material, a heat exchange mechanism for heat recovery is constituted by the outer heat insulating material and the casing. be able to.
【0070】燃料電池本体に供給される空気を熱媒体と
して利用することにより、反応器の排熱を利用して空気
を予熱することができる。By utilizing the air supplied to the fuel cell body as a heat medium, the air can be preheated by utilizing the exhaust heat of the reactor.
【0071】熱回収熱交換器にシステム全体の余剰熱を
放出するための放熱機構を兼用させることにより、余剰
熱の放出のための特別な放熱機構を不要にすることがで
きる。By using the heat recovery heat exchanger as a heat radiating mechanism for releasing the excess heat of the entire system, a special heat radiating mechanism for releasing the excess heat can be eliminated.
【図1】実施形態1に係る燃料電池発電システムの機器
構成を示すブロック図である。FIG. 1 is a block diagram illustrating a device configuration of a fuel cell power generation system according to a first embodiment.
【図2】実施形態1に係る燃料電池用改質システムの一
部のブロック図である。FIG. 2 is a block diagram of a part of the fuel cell reforming system according to the first embodiment.
【図3】実施形態1の変形例に係る図2相当図である。FIG. 3 is a diagram corresponding to FIG. 2 according to a modification of the first embodiment.
【図4】実施形態2に係る図2相当図である。FIG. 4 is a diagram corresponding to FIG. 2 according to the second embodiment.
【図5】実施形態2の変形例に係る図2相当図である。FIG. 5 is a diagram corresponding to FIG. 2 according to a modification of the second embodiment.
【図6】実施形態2の変形例に係る図2相当図である。FIG. 6 is a diagram corresponding to FIG. 2 according to a modification of the second embodiment.
【図7】実施形態2の変形例に係る図2相当図である。FIG. 7 is a diagram corresponding to FIG. 2 according to a modification of the second embodiment.
【図8】実施形態2の変形例に係る図2相当図である。FIG. 8 is a diagram corresponding to FIG. 2 according to a modification of the second embodiment.
【図9】実施形態2の変形例に係る図2相当図である。FIG. 9 is a diagram corresponding to FIG. 2 according to a modification of the second embodiment.
【図10】実施形態2の変形例に係る図2相当図であ
る。FIG. 10 is a diagram corresponding to FIG. 2 according to a modification of the second embodiment.
【図11】実施形態2の変形例に係る図2相当図であ
る。FIG. 11 is a diagram corresponding to FIG. 2 according to a modification of the second embodiment.
【図12】実施形態3に係る図2相当図である。FIG. 12 is a diagram corresponding to FIG. 2 according to the third embodiment.
【図13】実施形態4に係る図2相当図である。FIG. 13 is a diagram corresponding to FIG. 2 according to the fourth embodiment.
【図14】実施形態5に係る燃料電池用改質システムの
一部のブロック図である。FIG. 14 is a block diagram of a part of a fuel cell reforming system according to a fifth embodiment.
【図15】従来の燃料電池発電システムの機器構成を示
すブロック図である。FIG. 15 is a block diagram showing a device configuration of a conventional fuel cell power generation system.
(9) 内側断熱材 (12) 燃料電池本体 (13) 改質器 (14) 高温変成器 (15) 低温変成器 (16) 選択酸化器 (17) 脱硫器 (18) 空気圧縮機 (19) 燃焼器 (20) 都市ガス供給源 (21) 空気供給源 (22) 水タンク (29) 外側断熱材 (9) Inner insulation material (12) Fuel cell body (13) Reformer (14) High temperature transformer (15) Low temperature transformer (16) Selective oxidizer (17) Desulfurizer (18) Air compressor (19) Combustor (20) City gas supply (21) Air supply (22) Water tank (29) Outer insulation
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 池上 周司 大阪府堺市金岡町1304番地 ダイキン工業 株式会社堺製作所金岡工場内 Fターム(参考) 5H027 AA06 BA01 BA09 BA16 BA17 DD06 ────────────────────────────────────────────────── ─── Continuing on the front page (72) Inventor Shuji Ikegami 1304 Kanaokacho, Sakai-shi, Osaka Daikin Industries, Ltd. Sakai Seisakusho Kanaoka Factory F-term (reference) 5H027 AA06 BA01 BA09 BA16 BA17 DD06
Claims (17)
器(16)とを含む少なくとも3つの反応器を有する燃料電
池用改質システムであって、 少なくとも2つの反応器をそれぞれ個別に覆う内側断熱
材(9) と、 内側断熱材(9) に覆われた反応器を含む少なくとも2つ
の反応器を一体的に覆う外側断熱材(29)とを備えている
燃料電池用改質システム。1. A fuel cell reforming system comprising at least three reactors including a reformer (13), a transformer (14, 15), and a selective oxidizer (16), wherein at least two reactors are provided. A fuel comprising: an inner insulating material (9) covering each of the reactors; and an outer insulating material (29) integrally covering at least two reactors including the reactor covered by the inner insulating material (9). Battery reforming system.
少なくとも2つは、互いに一体化されて1つの内側断熱
材(9) に覆われている請求項1に記載の燃料電池用改質
システム。2. The fuel cell according to claim 1, wherein at least two of the reactors covered by the outer insulation (29) are integrated with one another and covered by one inner insulation (9). For reforming system.
を貯留するためのタンク(22)が設けられている請求項1
または2のいずれか一つに記載の燃料電池用改質システ
ム。3. A tank (22) for storing reforming water is provided inside the outer heat insulating material (29).
Or the reforming system for a fuel cell according to any one of 2.
反応器(13,14,15,16) の排熱を回収するための熱回収熱
交換器(30)が設けられている請求項1〜3のいずれか一
つに記載の燃料電池用改質システム。4. Inside or inside the outer insulation (29),
The fuel cell reformer according to any one of claims 1 to 3, further comprising a heat recovery heat exchanger (30) for recovering exhaust heat of the reactor (13, 14, 15, 16). system.
の外側且つ外側断熱材(29)の内側に設けられた第1熱交
換器(31)を含んでいる請求項4に記載の燃料電池用改質
システム。5. The heat recovery heat exchanger (30) includes an inner heat insulator (9).
5. The fuel cell reforming system according to claim 4, further comprising a first heat exchanger (31) provided outside and inside the outside heat insulator (29). 6.
に覆われた反応器の少なくとも1つに、または外側断熱
材(29)に覆われた反応器の間の改質ガス流路(42)に設け
られた第2熱交換器(32)を含んでいる請求項4または5
のいずれか一つに記載の燃料電池用改質システム。6. The heat recovery heat exchanger (30) includes an outer heat insulating material (29).
A second heat exchanger (32) provided in at least one of the reactors covered by or in the reformed gas flow path (42) between the reactors covered by the outer heat insulator (29). Claim 4 or 5
The fuel cell reforming system according to any one of the above.
を回収するための第3熱交換器(33)を含んでいる請求項
4〜6のいずれか一つに記載の燃料電池用改質システ
ム。7. A reformer (13) is provided with a combustor (19), and a heat recovery heat exchanger (30) is a third heat recovery heat exchanger for recovering exhaust heat of exhaust gas from the combustor (19). The reforming system for a fuel cell according to any one of claims 4 to 6, further comprising a heat exchanger (33).
に埋設された第4熱交換器(34)を含んでいる請求項4〜
7のいずれか一つに記載の燃料電池用改質システム。8. The heat recovery heat exchanger (30) includes an outer heat insulating material (29).
And a fourth heat exchanger (34) embedded in the housing.
8. The reforming system for a fuel cell according to any one of items 7 to 7.
換器(35)を含んでいる請求項4〜8のいずれか一つに記
載の燃料電池用改質システム。9. The fuel cell reforming system according to claim 4, wherein the heat recovery heat exchanger (30) includes a plate heat exchanger (35).
4,15,16) に直接接触するように配設された伝熱管(36)
を含んでいる請求項4〜9のいずれか一つに記載の燃料
電池用改質システム。10. The heat recovery heat exchanger (30) comprises a reactor (13,1).
Heat transfer tubes (36) arranged to directly contact
The reforming system for a fuel cell according to any one of claims 4 to 9, comprising:
9)に覆われた反応器の少なくとも1つに、または外側断
熱材(29)に覆われた反応器の間の改質ガス流路(42)に設
けられた第2熱交換器(32)を含み、 第1熱交換器(31)と上記第2熱交換器(32)とは、所定の
熱媒体が流通するように熱媒体流路(43)を介して互いに
接続されている請求項5に記載の燃料電池用改質システ
ム。11. The heat recovery heat exchanger (30) includes an outer heat insulator (2).
A second heat exchanger (32) provided in at least one of the reactors covered by 9) or in the reformed gas flow path (42) between the reactors covered by the outer insulation (29) The first heat exchanger (31) and the second heat exchanger (32) are connected to each other via a heat medium flow path (43) so that a predetermined heat medium flows. 6. The reforming system for a fuel cell according to 5.
れ、 熱回収熱交換器(30)は、上記燃焼器(19)の排ガスの排熱
を回収するための第3熱交換器(33)を含み、 第1熱交換器(31)と上記第3熱交換器(33)とは、所定の
熱媒体が流通するように熱媒体流路(43)を介して互いに
接続されている請求項5に記載の燃料電池用改質システ
ム。12. The reformer (13) is provided with a combustor (19), and the heat recovery heat exchanger (30) is provided with a third gas for recovering exhaust heat of the exhaust gas from the combustor (19). The first heat exchanger (31) and the third heat exchanger (33) include a heat exchanger (33). The first heat exchanger (31) and the third heat exchanger (33) are mutually connected via a heat medium flow path (43) so that a predetermined heat medium flows. The fuel cell reforming system according to claim 5, which is connected.
収熱交換器(30)との間で循環させる水循環回路(53)とを
備えている請求項4〜12のいずれか一つに記載の燃料
電池用改質システム。13. A hot water supply tank (50), and a water circulation circuit (53) for circulating water in the hot water supply tank (50) between the hot water supply tank (50) and the heat recovery heat exchanger (30). The fuel cell reforming system according to any one of claims 4 to 12, comprising:
と内側断熱材(9) との間に排熱回収用の熱媒体が流通す
る流通空間(40)を形成するように設けられ、上記外側断
熱材(29)には、上記熱媒体の上記流通空間(40)の流入口
(44)及び流出口(45)が形成されている請求項1〜3のい
ずれか一つに記載の燃料電池用改質システム。14. The outer heat insulating material (29), wherein the outer heat insulating material (29)
The heat insulating medium for exhaust heat recovery is provided so as to form a flow space (40) between the heat insulating medium and the inner heat insulating material (9). Inlet of space (40)
The fuel cell reforming system according to any one of claims 1 to 3, wherein the (44) and the outlet (45) are formed.
熱媒体が流通する流通空間(47)を形成するように該外側
断熱材(29)を覆うケーシング(46)を備え、 上記ケーシング(46)には、上記熱媒体の上記流通空間(4
7)の流入口(48)及び流出口(49)が形成されている請求項
1〜3のいずれか一つに記載の燃料電池用改質システ
ム。15. A casing (46) for covering the outer heat insulating material (29) so as to form a flow space (47) through which a heat medium for exhaust heat recovery flows between the outer heat insulating material (29) and the outer heat insulating material (29). The casing (46) is provided in the circulation space (4
The reforming system for a fuel cell according to any one of claims 1 to 3, wherein the inlet (48) and the outlet (49) of (7) are formed.
れる空気である請求項14または15のいずれか一つに
記載の燃料電池用改質システム。16. The fuel cell reforming system according to claim 14, wherein the heat medium is air supplied to the fuel cell main body (12).
の余剰熱を放出するための放熱機構を兼用している請求
項4〜16のいずれか一つに記載の燃料電池用改質シス
テム。17. The reformer for a fuel cell according to claim 4, wherein the heat recovery heat exchanger (30) also functions as a heat radiating mechanism for releasing excess heat of the entire system. system.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23771599A JP2001068135A (en) | 1999-08-25 | 1999-08-25 | Fuel cell reforming system |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23771599A JP2001068135A (en) | 1999-08-25 | 1999-08-25 | Fuel cell reforming system |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001068135A true JP2001068135A (en) | 2001-03-16 |
Family
ID=17019436
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP23771599A Pending JP2001068135A (en) | 1999-08-25 | 1999-08-25 | Fuel cell reforming system |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2001068135A (en) |
Cited By (10)
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-
1999
- 1999-08-25 JP JP23771599A patent/JP2001068135A/en active Pending
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