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JP2011014293A - Fuel cell system - Google Patents

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JP2011014293A JP2009155544A JP2009155544A JP2011014293A JP 2011014293 A JP2011014293 A JP 2011014293A JP 2009155544 A JP2009155544 A JP 2009155544A JP 2009155544 A JP2009155544 A JP 2009155544A JP 2011014293 A JP2011014293 A JP 2011014293A
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heat insulating
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heat
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隆 川鍋
Yoshinobu Nishimura
佳展 西村
Kazusane Kobayashi
和実 小林
Masanobu Numao
正信 沼尾
Shinichi Tamaoki
伸一 玉男木
Takashi Saito
尚 齋藤
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Eneos Celltech Co Ltd
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Abstract

【課題】小型化を図ることができる燃料電池システムを提供する。
【解決手段】原燃料を改質することにより生成された改質ガスを用いて発電を行う燃料電池システムであって、改質ガスを用いて発電する電池セルを複数個積層してなる燃料電池スタック21を有する燃料電池3と、燃料電池3に接続され、燃料電池3のドレンを流通させるドレン用配管26と、燃料電池3に接続され、冷却水を流通させる冷却水用配管25と、を備え、ドレン用配管26及び冷却水用配管25のうち少なくとも一方が、電池セルの積層方向における燃料電池スタック21の端部側に配置され、端部側に配置されたドレン用配管26及び冷却水用配管25のうち少なくとも一方を保温する断熱部材、及び燃料電池スタック21の端部を保温する断熱部材が1つの断熱部材22で兼用されていることを特徴として構成される。
【選択図】図3
A fuel cell system that can be miniaturized is provided.
A fuel cell system that generates power using a reformed gas generated by reforming raw fuel, wherein the fuel cell is formed by stacking a plurality of battery cells that generate power using the reformed gas. A fuel cell 3 having a stack 21, a drain pipe 26 connected to the fuel cell 3 for circulating the drain of the fuel cell 3, and a cooling water pipe 25 connected to the fuel cell 3 for circulating cooling water. And at least one of the drain pipe 26 and the cooling water pipe 25 is arranged on the end side of the fuel cell stack 21 in the stacking direction of the battery cells, and the drain pipe 26 and the cooling water arranged on the end side. The heat insulating member that keeps at least one of the pipes 25 for use and the heat insulating member that keeps the end of the fuel cell stack 21 are also used as one heat insulating member 22.
[Selection] Figure 3

Description

本発明は、燃料電池システムに関する。   The present invention relates to a fuel cell system.

従来の燃料電池システムとして、灯油や液化石油ガス等の原燃料を改質することにより、水素を含有する改質ガスを生成する改質器と、その改質ガス中の水素と空気中の酸素とを電気化学反応させることにより発電を行う燃料電池と、を備えるものが知られている(例えば、特許文献1参照)。   As a conventional fuel cell system, a reformer that generates reformed gas containing hydrogen by reforming raw fuel such as kerosene and liquefied petroleum gas, hydrogen in the reformed gas, and oxygen in the air And a fuel cell that generates electricity by causing them to undergo an electrochemical reaction (see, for example, Patent Document 1).

特開2002−170591号公報JP 2002-170591 A

上述したような燃料電池システムは、近年、一般家庭に普及しつつあり、そのため、更なる構造の単純化が望まれている。そこで、本発明は、小型化を図ることができる燃料電池システムを提供することを課題とする。   In recent years, the fuel cell system as described above is becoming popular in ordinary households, and therefore, further simplification of the structure is desired. Then, this invention makes it a subject to provide the fuel cell system which can achieve size reduction.

上記課題を解決するため、本発明に係る燃料電池システムは、原燃料を改質することにより生成された改質ガスを用いて発電を行う燃料電池システムであって、改質ガスを用いて発電する電池セルを複数個積層してなる燃料電池スタックを有する燃料電池と、燃料電池に接続され、燃料電池のドレンを流通させるドレン用流路と、燃料電池に接続され、冷却水を流通させる冷却水用流路と、を備え、ドレン用流路及び冷却水用流路のうち少なくとも一方が、電池セルの積層方向における燃料電池スタックの端部側に配置され、端部側に配置されたドレン用流路及び冷却水用流路のうち少なくとも一方を保温する断熱部材、及び燃料電池スタックの端部を保温する断熱部材が1つの断熱部材で兼用されていることを特徴とする。   In order to solve the above problems, a fuel cell system according to the present invention is a fuel cell system that generates power using a reformed gas generated by reforming raw fuel, and generates power using the reformed gas. A fuel cell having a fuel cell stack formed by stacking a plurality of battery cells, a drain channel connected to the fuel cell for circulating the drain of the fuel cell, and a cooling connected to the fuel cell for circulating cooling water A drain channel disposed on the end side, at least one of the drain channel and the cooling water channel is disposed on the end side of the fuel cell stack in the stacking direction of the battery cells. One heat insulating member is also used as the heat insulating member that keeps at least one of the main flow path and the cooling water flow path and the heat insulating member that keeps the end of the fuel cell stack.

この燃料電池システムでは、燃料電池に接続されるドレン用流路及び冷却水用流路が、電池セルの積層方向における燃料電池スタックの端部側に配置され、流路用の断熱部材と燃料電池用の断熱部材とが1つの断熱部材で兼用されている。これにより、部品点数を減少することが可能となる。従って、燃料電池システムの小型化を図ることができる。   In this fuel cell system, a drain channel and a cooling water channel connected to the fuel cell are disposed on the end side of the fuel cell stack in the stacking direction of the battery cells, and the heat insulating member for the channel and the fuel cell One heat insulating member is also used as the heat insulating member. As a result, the number of parts can be reduced. Therefore, it is possible to reduce the size of the fuel cell system.

ここで、断熱部材は、燃料電池スタックの端部及びドレン用流路もしくは冷却水用流路の間に配置され、連結凹部を有する第1断熱部材と、第1断熱部材との間にドレン用流路又は冷却水用流路を挟み込むように配置され、連結凹部に嵌合する連結凸部を有するクリップ状部材によって挟まれて第1断熱部材に固定される第2の断熱部材と、を有することが好適である。   Here, the heat insulating member is disposed between the end portion of the fuel cell stack and the drain flow path or the cooling water flow path, and is for the drain between the first heat insulating member having the connection recess and the first heat insulating member. A second heat insulating member that is disposed so as to sandwich the flow path or the cooling water flow path and is fixed to the first heat insulating member by being sandwiched by a clip-shaped member having a connection convex portion that fits into the connection concave portion. Is preferred.

このように構成することで、第1の断熱部材とクリップ状部材との連結を外すことにより、第1の断熱部材に固定された第2の断熱部材を取り外すことができる。このため、メンテナンス性を向上させることができる。   By comprising in this way, the 2nd heat insulation member fixed to the 1st heat insulation member can be removed by removing connection with the 1st heat insulation member and a clip-like member. For this reason, maintainability can be improved.

更に、燃料電池システムにおいて、電池セルの積層方向における燃料電池スタックの他方の端部側には、冷却水用流路から熱を回収する熱交換器、及び熱交換器に接続される流路が配置され、他方の端部側に配置された熱交換器及び熱交換器に接続される流路を保温する断熱部材、及び燃料電池スタックの端部を保温する断熱部材が1つの断熱部材で兼用されていることが好適である。   Further, in the fuel cell system, on the other end side of the fuel cell stack in the stacking direction of the battery cells, there is a heat exchanger that recovers heat from the cooling water flow channel, and a flow channel that is connected to the heat exchanger. One heat insulating member is also used as a heat insulating member that keeps the heat exchanger arranged on the other end side and the heat insulating member that keeps the channel connected to the heat exchanger, and the heat insulating member that keeps the end of the fuel cell stack. It is preferred that

このように構成することで、冷却水用流路から熱を回収する熱交換器及びその流路が、電池セルの積層方向における燃料電池スタックの他方の端部側に配置され、熱交換器及びその流路用の断熱部材と燃料電池用の断熱部材とを1つの断熱部材で兼用することができる。これにより、部品点数を減少することが可能となる。従って、燃料電池システムの一層の小型化を図ることができる。   With this configuration, the heat exchanger that recovers heat from the cooling water flow path and the flow path are arranged on the other end side of the fuel cell stack in the stacking direction of the battery cells, and the heat exchanger and The heat insulating member for the flow path and the heat insulating member for the fuel cell can be shared by one heat insulating member. As a result, the number of parts can be reduced. Therefore, further miniaturization of the fuel cell system can be achieved.

本発明によれば、燃料電池システムの小型化を図ることができる。   According to the present invention, the fuel cell system can be downsized.

本発明に係る燃料電池システムの一実施形態の正面図である。1 is a front view of an embodiment of a fuel cell system according to the present invention. 図1の燃料電池システムの平面図である。It is a top view of the fuel cell system of FIG. 図2のX方向からみた燃料電池の斜視図である。It is a perspective view of the fuel cell seen from the X direction of FIG. 図2のY方向からみた燃料電池の斜視図である。It is a perspective view of the fuel cell seen from the Y direction of FIG. クリップ状部材の斜視図である。It is a perspective view of a clip-shaped member.

以下、本発明の好適な実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、各図において同一又は相当部分には同一符号を付し、重複する説明を省略する。   DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In addition, in each figure, the same code | symbol is attached | subjected to the same or an equivalent part, and the overlapping description is abbreviate | omitted.

図1は、本発明に係る燃料電池システムの一実施形態の正面図であり、図2は、図1の燃料電池システムの平面図である。図1,2に示されるように、燃料電池システム1は、原燃料を改質することにより改質ガスを生成する改質器2と、改質ガスを用いて発電を行う固体高分子形の燃料電池3と、を備えている。燃料電池システム1は、家庭用の電力供給源として利用され、原燃料としては、液化石油ガス(LPG)が用いられる。   FIG. 1 is a front view of one embodiment of a fuel cell system according to the present invention, and FIG. 2 is a plan view of the fuel cell system of FIG. As shown in FIGS. 1 and 2, a fuel cell system 1 includes a reformer 2 that generates reformed gas by reforming raw fuel, and a solid polymer type that generates power using the reformed gas. And a fuel cell 3. The fuel cell system 1 is used as a household power supply source, and liquefied petroleum gas (LPG) is used as a raw fuel.

改質器2の前側には、脱硫器4が配置されている。脱硫器4は、外部から導入された原燃料に対し、脱硫触媒によって脱硫を施す。脱硫器4によって硫黄分が除去された原燃料は、改質器2に導入される。改質器2は、改質触媒によって原燃料を水蒸気改質させて、水素を含有する改質ガスを生成する。なお、水蒸気改質反応は吸熱反応であるため、改質器2には、改質触媒を加熱するためのバーナが設けられている。   A desulfurizer 4 is disposed on the front side of the reformer 2. The desulfurizer 4 desulfurizes the raw fuel introduced from the outside with a desulfurization catalyst. The raw fuel from which the sulfur content has been removed by the desulfurizer 4 is introduced into the reformer 2. The reformer 2 steam-reforms the raw fuel with a reforming catalyst to generate a reformed gas containing hydrogen. Since the steam reforming reaction is an endothermic reaction, the reformer 2 is provided with a burner for heating the reforming catalyst.

改質器2によって生成された改質ガスは、改質器2の前側に配置されたCO変成器5及びCO除去器6に順次に導入される。CO変成器5は、改質ガス中の一酸化炭素濃度を低下させるために、改質ガスに含まれる一酸化炭素を水素シフト反応させて、水素及び二酸化炭素に転換する。CO除去器6は、改質ガス中の一酸化炭素濃度を更に低下させるために、改質ガスに含まれる一酸化炭素を選択的に酸化して、二酸化炭素に転換する。   The reformed gas generated by the reformer 2 is sequentially introduced into a CO converter 5 and a CO remover 6 arranged on the front side of the reformer 2. The CO converter 5 converts carbon monoxide contained in the reformed gas into hydrogen and carbon dioxide by performing a hydrogen shift reaction on the reformed gas in order to reduce the concentration of carbon monoxide in the reformed gas. The CO remover 6 selectively oxidizes carbon monoxide contained in the reformed gas and converts it into carbon dioxide in order to further reduce the carbon monoxide concentration in the reformed gas.

CO変成器5及びCO除去器6よって処理された改質ガスは、燃料電池3の前側に配置された加湿器7に導入される。加湿器7に導入された改質ガスは、加湿器7内に貯留された水を気泡として通過することにより加湿され、燃料電池3のアノードに供給される。   The reformed gas processed by the CO converter 5 and the CO remover 6 is introduced into a humidifier 7 disposed on the front side of the fuel cell 3. The reformed gas introduced into the humidifier 7 is humidified by passing the water stored in the humidifier 7 as bubbles and supplied to the anode of the fuel cell 3.

改質器2に対し燃料電池3と反対側には、エアポンプ8が配置されている。エアポンプ8によって圧送された空気は、燃料電池3の前側において加湿器7と並設された加湿器9に導入される。加湿器9に導入された空気は、加湿器9内に貯留された水を気泡として通過することにより加湿され、燃料電池3のカソードに供給される。   An air pump 8 is disposed on the opposite side of the reformer 2 from the fuel cell 3. The air pumped by the air pump 8 is introduced into a humidifier 9 provided in parallel with the humidifier 7 on the front side of the fuel cell 3. The air introduced into the humidifier 9 is humidified by passing water stored in the humidifier 9 as bubbles and supplied to the cathode of the fuel cell 3.

燃料電池3は、複数の電池セルが積層されたスタック構造として構成されている。各電池セルは、アノード、カソード、及びそれらの間に配置された高分子膜を有している。上述したように、燃料電池3に供給される改質ガス及び空気が加湿されるのは、燃料電池3の電解質である高分子膜が高い伝導性を維持するためには高分子膜が加湿される必要があるからである。燃料電池3の各電池セルにおいては、アノードに供給された改質ガス中の水素とカソードに供給された空気中の酸素とが電気化学反応を起こして、直流の電力が発生する。   The fuel cell 3 is configured as a stack structure in which a plurality of battery cells are stacked. Each battery cell has an anode, a cathode, and a polymer membrane disposed therebetween. As described above, the reformed gas and air supplied to the fuel cell 3 are humidified because the polymer membrane is humidified in order to maintain high conductivity of the polymer membrane that is the electrolyte of the fuel cell 3. It is necessary to do this. In each battery cell of the fuel cell 3, hydrogen in the reformed gas supplied to the anode and oxygen in the air supplied to the cathode cause an electrochemical reaction to generate DC power.

燃料電池3で発生した電力は、エアポンプ8の下側に配置されたコンバータ11及びインバータ12を介して、家庭に供給される。コンバータ11は、直流の電力の電圧を変圧する。インバータ12は、変圧された電力を直流から交流に変換する。   The electric power generated in the fuel cell 3 is supplied to the home via a converter 11 and an inverter 12 arranged below the air pump 8. The converter 11 transforms the voltage of DC power. The inverter 12 converts the transformed power from direct current to alternating current.

ところで、改質ガス中に気化して燃料電池3のアノードに供給された水のうちの余剰分は、循環して、再び加湿器7内に貯留される。一方、空気中に気化して燃料電池3のカソードに供給された水のうちの余剰分(カソードドレン)は、水回収タンク13内に貯留される。水回収タンク13は、燃料電池3の下側に設けられた収容部10内に配置されている。   By the way, the excess of the water vaporized into the reformed gas and supplied to the anode of the fuel cell 3 circulates and is stored again in the humidifier 7. On the other hand, the surplus (cathode drain) of the water vaporized in the air and supplied to the cathode of the fuel cell 3 is stored in the water recovery tank 13. The water recovery tank 13 is disposed in the accommodating portion 10 provided on the lower side of the fuel cell 3.

各加湿器7,9内に貯留された水は、水回収タンク13及びイオン交換器14を含む水処理系に所定時間毎に導入される。イオン交換器14は、水回収タンク13と同様に、収容部10内に配置されている。各加湿器7,9から水処理系に導入された水は、イオン交換器14に循環供給されて処理された後、各加湿器7,9に戻される。   The water stored in the humidifiers 7 and 9 is introduced into the water treatment system including the water recovery tank 13 and the ion exchanger 14 every predetermined time. Similar to the water recovery tank 13, the ion exchanger 14 is disposed in the storage unit 10. The water introduced into the water treatment system from the humidifiers 7 and 9 is circulated and supplied to the ion exchanger 14 and processed, and then returned to the humidifiers 7 and 9.

また、燃料電池3のアノードに供給された改質ガスのうちの余剰分(いわゆるオフガス)は、改質触媒を加熱するために改質器2に設けられたバーナの燃料として利用される。このバーナは、燃料電池システム1の起動時には、脱硫器4によって脱硫された原燃料を利用する。一方、燃料電池3のカソードに供給された空気のうちの余剰分は、外部に排気される。   The surplus (so-called off gas) of the reformed gas supplied to the anode of the fuel cell 3 is used as fuel for the burner provided in the reformer 2 in order to heat the reforming catalyst. This burner uses raw fuel desulfurized by the desulfurizer 4 when the fuel cell system 1 is started. On the other hand, surplus of the air supplied to the cathode of the fuel cell 3 is exhausted to the outside.

更に、燃料電池システム1には、家庭用の水が貯留される貯湯ユニットAが接続される。貯湯ユニットA内に貯留された水は、導入口15から熱回収系に導入され、熱回収系を循環した後、導出口16から貯湯ユニットAに戻される。収容部10内には、熱回収系の一部を構成する余剰電力ヒータ17が配置されている。余剰電力ヒータ17は、燃料電池3で発生した電力のうちの余剰分を利用して、熱回収系に導入された水(貯湯水)を加熱する。熱回収系は、これに加え、燃料電池3の排熱等も利用して、導入された貯湯水を加熱する。   Further, the fuel cell system 1 is connected to a hot water storage unit A in which household water is stored. The water stored in the hot water storage unit A is introduced into the heat recovery system from the introduction port 15, circulated through the heat recovery system, and then returned to the hot water storage unit A from the outlet port 16. In the accommodating part 10, the surplus electric power heater 17 which comprises a part of heat recovery system is arrange | positioned. The surplus power heater 17 heats the water (hot water storage water) introduced into the heat recovery system by using the surplus power generated in the fuel cell 3. In addition to this, the heat recovery system also uses the exhaust heat of the fuel cell 3 to heat the introduced hot water storage.

以上の燃料電池システム1の構成機器類は、いわゆるアングル材からなるフレーム体18によって支持され、直方体箱状の外装体19内に収容されている。なお、収容部10内には、水回収タンク13、イオン交換器14及び余剰電力ヒータ17の他、各種ポンプや電磁弁等の電装機器類20が配置されている。電装機器類20は、改質器2や燃料電池3等の動作に用いられる。   The components of the fuel cell system 1 described above are supported by a frame body 18 made of a so-called angle member and are accommodated in a rectangular parallelepiped box-shaped exterior body 19. In addition to the water recovery tank 13, the ion exchanger 14, and the surplus power heater 17, electrical equipment 20 such as various pumps and electromagnetic valves is disposed in the storage unit 10. The electrical equipment 20 is used for the operation of the reformer 2, the fuel cell 3, and the like.

上述した燃料電池3の排熱の利用形態の一例を説明する。燃料電池3には、加湿器9内に貯留された水が冷却水として供給される。冷却水は、燃料電池3が発生する熱によって加熱され、熱回収系を循環した後、加湿器9に戻される。熱回収系は、冷却水と貯湯水との間で熱交換を行う熱交換器を備えている。このため、冷却水により回収された燃料電池3の熱は、貯湯ユニットAに戻される貯湯水へ授受される。   An example of the utilization form of the exhaust heat of the fuel cell 3 described above will be described. The fuel cell 3 is supplied with water stored in the humidifier 9 as cooling water. The cooling water is heated by the heat generated by the fuel cell 3, circulates through the heat recovery system, and then returned to the humidifier 9. The heat recovery system includes a heat exchanger that exchanges heat between cooling water and hot water storage. For this reason, the heat of the fuel cell 3 recovered by the cooling water is transferred to the hot water stored in the hot water storage unit A.

燃料電池3の排熱を回収する熱回収系について詳細を説明する。図3は、図2に示されるX方向から見た燃料電池3の斜視図、図4は、図2に示されるY方向から見た燃料電池3の斜視図である。図3に示されるように、燃料電池3内には、長尺平板形状体の電池セルを、矢印L方向(積層方向)に平行に複数個配列させて積層してなる燃料電池スタック21が配置されている。この燃料電池スタック21の積層方向の一方の端部側には、冷却水を流通させる冷却水用配管(冷却水用流路)25が配置されている。冷却水用配管25は、加湿器9内に貯留された水を燃料電池スタック21の冷却水として流通させる。なお、ドレン用配管(ドレン用流路)26は、カソードドレンを再び加湿器7内に貯留するために流通させるものである。   Details of the heat recovery system for recovering the exhaust heat of the fuel cell 3 will be described. 3 is a perspective view of the fuel cell 3 seen from the X direction shown in FIG. 2, and FIG. 4 is a perspective view of the fuel cell 3 seen from the Y direction shown in FIG. As shown in FIG. 3, a fuel cell stack 21 in which a plurality of long flat plate-like battery cells are arranged in parallel in the arrow L direction (stacking direction) is disposed in the fuel cell 3. Has been. On one end side in the stacking direction of the fuel cell stack 21, a cooling water pipe (cooling water flow path) 25 through which the cooling water flows is disposed. The cooling water pipe 25 circulates the water stored in the humidifier 9 as cooling water for the fuel cell stack 21. The drain pipe (drain flow path) 26 circulates the cathode drain in order to store it in the humidifier 7 again.

また、図4に示されるように、燃料電池スタック21の積層方向の他方の端部側には、熱交換器27及び排熱回収配管28が配置されている。排熱回収配管28は、熱交換器27に接続されており、貯湯水を熱交換器27内に導入する。また、熱交換器27には、燃料電池スタック21の熱を回収した冷却水の出口(不図示)が接続されている。熱交換器27は、その内部で冷却水の熱を貯湯水へ授受させる。なお、排熱回収配管28上に設けられたバルブ29の開閉操作によって、熱交換器27内に導入される貯湯水の量が調整される。   As shown in FIG. 4, a heat exchanger 27 and an exhaust heat recovery pipe 28 are disposed on the other end side in the stacking direction of the fuel cell stack 21. The exhaust heat recovery pipe 28 is connected to the heat exchanger 27 and introduces hot water storage into the heat exchanger 27. The heat exchanger 27 is connected to an outlet (not shown) of cooling water that has recovered the heat of the fuel cell stack 21. The heat exchanger 27 transfers the heat of the cooling water to the hot water stored therein. Note that the amount of stored hot water introduced into the heat exchanger 27 is adjusted by opening and closing a valve 29 provided on the exhaust heat recovery pipe 28.

上述した冷却水用配管25、ドレン用配管26、熱交換器27及び排熱回収配管28は、熱回収系の効率性向上のため、断熱部材で覆われて保温されている。電池セルの積層方向における燃料電池スタック21の一方の端部側に配置された冷却水用配管25及びドレン用配管26は断熱部材22で覆われ、他方の端部側に配置された熱交換器27及び排熱回収配管28は断熱部材23で覆われている。以下、断熱部材22,23の詳細について説明する。   The cooling water pipe 25, the drain pipe 26, the heat exchanger 27, and the exhaust heat recovery pipe 28 described above are covered with a heat insulating member and kept warm in order to improve the efficiency of the heat recovery system. The cooling water pipe 25 and the drain pipe 26 arranged on one end side of the fuel cell stack 21 in the stacking direction of the battery cells are covered with the heat insulating member 22, and the heat exchanger arranged on the other end side. 27 and the exhaust heat recovery pipe 28 are covered with a heat insulating member 23. Hereinafter, the details of the heat insulating members 22 and 23 will be described.

断熱部材22,23は、例えば、ポリエチレンフォームにより形成され、長方形薄板状の内側断熱部材(第1断熱部材)22a,23a、及び長方形薄板状の外側断熱部材(第2断熱部材)22b,23bを有している。内側断熱部材22a,23aは、電池セルの積層方向における燃料電池スタック21の端部と配管との間に配置されており、配管側に接するその主面に、配管の形状にあわせて抉られた溝部が形成されている。同様に、外側断熱部材22b,23bは、配管側に接するその主面に、配管の形状にあわせて抉られた溝部が形成されている。なお、外側断熱部材23bには、排熱回収配管28が断熱材で覆われた状態で上述したバルブ29の開閉操作を可能とすべく、バルブ29の形状に合わせた穴部31が形成されている。   The heat insulating members 22 and 23 are made of, for example, polyethylene foam, and include rectangular thin plate-shaped inner heat insulating members (first heat insulating members) 22a and 23a, and rectangular thin plate-shaped outer heat insulating members (second heat insulating members) 22b and 23b. Have. The inner heat insulating members 22a and 23a are disposed between the end portion of the fuel cell stack 21 in the stacking direction of the battery cells and the pipe, and the main surface contacting the pipe side is beaten according to the shape of the pipe. Grooves are formed. Similarly, the outer heat insulating members 22b and 23b have grooves formed in accordance with the shape of the pipe on the main surface thereof in contact with the pipe side. The outer heat insulating member 23b is formed with a hole 31 that matches the shape of the valve 29 so that the valve 29 can be opened and closed while the exhaust heat recovery pipe 28 is covered with the heat insulating material. Yes.

内側断熱部材22a,23a及び外側断熱部材22b,23bは、溝部が形成された主面同士をそれぞれ対向させ、溝部に配管をはめ込んだ状態で、クリップ状部材24により取り外し可能にそれぞれ連結され、固定されている。内側断熱部材22a,23aの両側面には、クリップ状部材24と連結する連結凹部30が複数形成されている。クリップ状部材24は、図5に示されるように、長方形薄板状の支持部24a、及びその長手方向における両端に立設された長方形薄板状の腕部24b、その腕部24bの先端部に内側断熱部材22a,23aの連結凹部30と連結する連結凸部24cを備えている。クリップ状部材24は、例えば薄板を折り曲げることで一体的に形成されている。内側断熱部材22aと外側断熱部材22bとの間に冷却水用配管25及びドレン用配管26をはめ込んだ状態で、外側断熱部材22bの側面をクリップ状部材24の腕部24bで挟み込み、連結凸部24cが内側断熱部材22aの連結凹部30に引っかかることで、外側断熱部材22bが内側断熱部材22aに固定されている。同様に、内側断熱部材23aと外側断熱部材23bとの間に熱交換器27及び排熱回収配管28をはめ込んだ状態で、外側断熱部材23bの側面をクリップ状部材24の腕部24bで挟み込み、連結凸部24cが内側断熱部材23aの連結凹部30に引っかかることで、外側断熱部材23bが内側断熱部材23aに固定されている。   The inner heat insulating members 22a and 23a and the outer heat insulating members 22b and 23b are removably connected and fixed by the clip-shaped member 24 in a state where the main surfaces on which the groove portions are formed face each other and pipes are fitted in the groove portions. Has been. A plurality of connecting recesses 30 that are connected to the clip-like member 24 are formed on both side surfaces of the inner heat insulating members 22a and 23a. As shown in FIG. 5, the clip-shaped member 24 includes a rectangular thin plate-like support portion 24a, a rectangular thin plate-like arm portion 24b erected at both ends in the longitudinal direction, and an inner end at the tip of the arm portion 24b. A connecting convex portion 24c that connects to the connecting concave portion 30 of the heat insulating members 22a and 23a is provided. The clip-shaped member 24 is integrally formed, for example, by bending a thin plate. In a state where the cooling water pipe 25 and the drain pipe 26 are fitted between the inner heat insulating member 22a and the outer heat insulating member 22b, the side surface of the outer heat insulating member 22b is sandwiched between the arm portions 24b of the clip-like member 24, and the connecting convex portion The outer heat insulating member 22b is fixed to the inner heat insulating member 22a by 24c being caught in the connecting recess 30 of the inner heat insulating member 22a. Similarly, with the heat exchanger 27 and the exhaust heat recovery pipe 28 fitted between the inner heat insulating member 23a and the outer heat insulating member 23b, the side surface of the outer heat insulating member 23b is sandwiched between the arm portions 24b of the clip-shaped member 24, The outer side heat insulating member 23b is being fixed to the inner side heat insulation member 23a because the connection convex part 24c is caught in the connection recessed part 30 of the inner side heat insulation member 23a.

上述した断熱部材22,23は、燃料電池スタック21の積層方向の端部にそれぞれ配置されることから、燃料電池スタック21の断熱部材として機能する。電池セルを複数積層してなる燃料電池スタック21にあっては、発電の安定性を考慮すると、電池セルそれぞれの温度条件が同一であることが好ましい。積層構造の両端部は、隣接する電池セルが存在しないため、両端部以外の電池セルと温度条件を同一とすべく、断熱部材を用いて温度条件を調整する必要がある。配管を保温する断熱部材22,23は、電池セルの積層方向において燃料電池スタック21の両端部に配置されるため、燃料電池スタック21の断熱部材を兼用する。   The heat insulating members 22 and 23 described above function as heat insulating members of the fuel cell stack 21 because they are disposed at the ends of the fuel cell stack 21 in the stacking direction. In the fuel cell stack 21 in which a plurality of battery cells are stacked, it is preferable that the temperature conditions of the respective battery cells are the same in consideration of the stability of power generation. Since there are no adjacent battery cells at both ends of the laminated structure, it is necessary to adjust the temperature conditions using a heat insulating member so that the temperature conditions are the same as the battery cells other than both ends. Since the heat insulating members 22 and 23 for keeping the pipe warm are arranged at both ends of the fuel cell stack 21 in the battery cell stacking direction, the heat insulating members for the fuel cell stack 21 are also used.

以上、実施形態に係る燃料電池システム1では、燃料電池3に接続されるドレン用配管26及び冷却水用配管25が、電池セルの積層方向における燃料電池スタック21の端部側に配置されているのでコンパクト化することができる。そして、配管用の断熱部材と燃料電池3用の断熱部材とを1つの断熱部材で兼用することが可能となる。これにより、部品点数を減少することができる。従って、燃料電池システム1の小型化、小スペース化を図ることが可能となるとともに、製造コストを低減させることができる。また、配管と燃料電池スタック21の端部とが同時に保温されることで、燃料電池スタック21端部の放熱を抑制することができる。   As described above, in the fuel cell system 1 according to the embodiment, the drain pipe 26 and the cooling water pipe 25 connected to the fuel cell 3 are disposed on the end side of the fuel cell stack 21 in the battery cell stacking direction. So it can be made compact. And it becomes possible to combine the heat insulation member for piping, and the heat insulation member for fuel cells 3 with one heat insulation member. Thereby, the number of parts can be reduced. Therefore, the fuel cell system 1 can be reduced in size and space, and the manufacturing cost can be reduced. In addition, since the piping and the end of the fuel cell stack 21 are kept at the same time, heat dissipation at the end of the fuel cell stack 21 can be suppressed.

また、実施形態に係る燃料電池システム1では、外側断熱部材22b,23bがクリップ状部材24によって内側断熱部材22a,23aに固定されているため、内側断熱部材22a,23aとクリップ状部材24との連結を外すことにより、内側断熱部材22a,23aに固定された外側断熱部材22b,23bを容易に取り外すことができる。そして、外側断熱部材22b,23bを容易に内側断熱部材22a,23aに取りつけることが可能となる。このようなワンタッチ構成により、組み付け及び取り外しが容易となるので、メンテナンス性を向上させることができる。   In the fuel cell system 1 according to the embodiment, since the outer heat insulating members 22b and 23b are fixed to the inner heat insulating members 22a and 23a by the clip-shaped member 24, the inner heat insulating members 22a and 23a and the clip-shaped member 24 By removing the connection, the outer heat insulating members 22b and 23b fixed to the inner heat insulating members 22a and 23a can be easily removed. The outer heat insulating members 22b and 23b can be easily attached to the inner heat insulating members 22a and 23a. Such a one-touch configuration facilitates assembly and removal, thereby improving maintainability.

更に、実施形態に係る燃料電池システム1では、冷却水用配管25から熱を回収する熱交換器27及び排熱回収配管28が、電池セルの積層方向における燃料電池スタック21の端部側に配置され、熱交換器27及び排熱回収配管28用の断熱部材と燃料電池3用の断熱部材とを1つの断熱部材で兼用することができる。これにより、部品点数を減少することが可能となる。従って、燃料電池システムの一層の小型化を図ることができる。また、配管と燃料電池スタック21の端部とが同時に保温されることで、スタック端部の放熱を抑制することができる。   Furthermore, in the fuel cell system 1 according to the embodiment, the heat exchanger 27 and the exhaust heat recovery pipe 28 for recovering heat from the cooling water pipe 25 are arranged on the end side of the fuel cell stack 21 in the battery cell stacking direction. In addition, the heat insulating member for the heat exchanger 27 and the exhaust heat recovery pipe 28 and the heat insulating member for the fuel cell 3 can be combined with one heat insulating member. As a result, the number of parts can be reduced. Therefore, further miniaturization of the fuel cell system can be achieved. In addition, since the piping and the end portion of the fuel cell stack 21 are kept warm at the same time, heat dissipation at the stack end portion can be suppressed.

本発明は、上述した実施形態に限定されるものではない。   The present invention is not limited to the embodiment described above.

改質器2は、水蒸気改質するものに限定されず、部分酸化改質やオートサーマル改質するものであっても良く、原燃料として、灯油、天然ガス、都市ガス、メタノール或いはブタン等を用いるものであっても良い。   The reformer 2 is not limited to one that performs steam reforming, and may be one that undergoes partial oxidation reforming or autothermal reforming. As raw fuel, kerosene, natural gas, city gas, methanol, butane, or the like is used. It may be used.

また、燃料電池3は、固体高分子形に限定されず、アルカリ電解質形、リン酸形、溶融炭酸塩形或いは固体酸化物形等であっても良い。   The fuel cell 3 is not limited to the solid polymer type, and may be an alkaline electrolyte type, a phosphoric acid type, a molten carbonate type, a solid oxide type, or the like.

また、上述した実施形態では、内側断熱部材22aと外側断熱部材22bとの間に冷却水用配管25及びドレン用配管26を挟み込む例を説明したが、冷却水用配管25及びドレン用配管26の何れか一方を挟み込む場合であってもよい。同様に、内側断熱部材23aと外側断熱部材23bとの間に熱交換器27及び排熱回収配管28を挟み込む例を説明したが、熱交換器27及び排熱回収配管28の何れか一方を挟み込む場合であってもよい。   In the above-described embodiment, the example in which the cooling water pipe 25 and the drain pipe 26 are sandwiched between the inner heat insulating member 22a and the outer heat insulating member 22b has been described. Any one of them may be sandwiched. Similarly, the example in which the heat exchanger 27 and the exhaust heat recovery pipe 28 are sandwiched between the inner heat insulation member 23a and the outer heat insulation member 23b has been described, but either the heat exchanger 27 or the exhaust heat recovery pipe 28 is sandwiched. It may be the case.

また、上述した実施形態では、断熱材22,23が内側断熱部材22a,23a及び外側断熱部材22b,23bを有する例を説明したが、断熱材22,23は一体的に形成されていてもよい。   Moreover, although the heat insulating materials 22 and 23 demonstrated the example which has the inner side heat insulating members 22a and 23a and the outer side heat insulating members 22b and 23b in embodiment mentioned above, the heat insulating materials 22 and 23 may be formed integrally. .

1…燃料電池システム、3…燃料電池、21…燃料電池スタック、22,23…断熱部材、22a,23a…内側断熱部材(第1断熱部材)、22b,23b…外側断熱部材(第2断熱部材)、24…クリップ状部材、24c…連結凸部、27…熱交換器、28…排熱回収配管(熱交換器に接続される流路)、30…連結凹部。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Fuel cell system, 3 ... Fuel cell, 21 ... Fuel cell stack, 22, 23 ... Heat insulation member, 22a, 23a ... Inner heat insulation member (1st heat insulation member), 22b, 23b ... Outer heat insulation member (2nd heat insulation member) ), 24... Clip-like member, 24 c .. connection convex part, 27... Heat exchanger, 28... Waste heat recovery pipe (flow path connected to the heat exchanger), 30.

Claims (3)

原燃料を改質することにより生成された改質ガスを用いて発電を行う燃料電池システムであって、
前記改質ガスを用いて発電する電池セルを複数個積層してなる燃料電池スタックを有する燃料電池と、
前記燃料電池に接続され、前記燃料電池のドレンを流通させるドレン用流路と、
前記燃料電池に接続され、冷却水を流通させる冷却水用流路と、
を備え、
前記ドレン用流路及び前記冷却水用流路のうち少なくとも一方が、前記電池セルの積層方向における前記燃料電池スタックの端部側に配置され、
前記端部側に配置された前記ドレン用流路及び前記冷却水用流路のうち少なくとも一方を保温する断熱部材、及び前記燃料電池スタックの端部を保温する断熱部材が1つの断熱部材で兼用されていること、
を特徴とする燃料電池システム。
A fuel cell system that generates power using reformed gas generated by reforming raw fuel,
A fuel cell having a fuel cell stack formed by laminating a plurality of battery cells that generate power using the reformed gas;
A drain flow path connected to the fuel cell and for circulating the drain of the fuel cell;
A flow path for cooling water connected to the fuel cell and circulating the cooling water;
With
At least one of the drain flow path and the cooling water flow path is disposed on the end side of the fuel cell stack in the stacking direction of the battery cells,
The heat insulating member that keeps at least one of the drain channel and the cooling water channel arranged on the end side, and the heat insulating member that keeps the end of the fuel cell stack are combined into one heat insulating member. is being done,
A fuel cell system.
前記断熱部材は、
前記燃料電池スタックの端部及び前記ドレン用流路もしくは前記冷却水用流路の間に配置され、連結凹部を有する第1断熱部材と、
前記第1断熱部材との間に前記ドレン用流路又は前記冷却水用流路を挟み込むように配置され、前記連結凹部に嵌合する連結凸部を有するクリップ状部材によって挟まれて前記第1断熱部材に固定される第2の断熱部材と、
を有することを特徴とする請求項1記載の燃料電池システム。
The heat insulating member is
A first heat insulating member disposed between an end of the fuel cell stack and the drain channel or the cooling water channel and having a connection recess;
The drain channel or the cooling water channel is disposed between the first heat insulating member, and the first channel is sandwiched between clip-shaped members having connection convex portions that fit into the connection concave portions. A second heat insulating member fixed to the heat insulating member;
The fuel cell system according to claim 1, comprising:
前記電池セルの積層方向における前記燃料電池スタックの他方の端部側には、前記冷却水用流路から熱を回収する熱交換器、及び前記熱交換器に接続される流路が配置され、
他方の前記端部側に配置された前記熱交換器及び前記熱交換器に接続される流路を保温する断熱部材、及び前記燃料電池スタックの端部を保温する断熱部材が1つの断熱部材で兼用されていること、
を特徴とする請求項1又は2記載の燃料電池システム。
On the other end side of the fuel cell stack in the stacking direction of the battery cells, a heat exchanger that recovers heat from the cooling water flow path, and a flow path connected to the heat exchanger are disposed,
One heat insulating member is a heat insulating member that keeps the heat exchanger disposed on the other end side, a heat insulating member that keeps the flow path connected to the heat exchanger, and a heat insulating member that keeps the end of the fuel cell stack. Being used together,
The fuel cell system according to claim 1 or 2.
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