JPH113722A - Steam separator for fuel cells - Google Patents
Steam separator for fuel cellsInfo
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- JPH113722A JPH113722A JP9151311A JP15131197A JPH113722A JP H113722 A JPH113722 A JP H113722A JP 9151311 A JP9151311 A JP 9151311A JP 15131197 A JP15131197 A JP 15131197A JP H113722 A JPH113722 A JP H113722A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 パッケージされる燃料電池発電装置内に占め
る空間およびレイアウト上のデッドスペースが少ない、
小型の燃料電池用水蒸気分離器を提供することを目的と
する。
【解決手段】 気液二相流を気相と液相とに分離する水
蒸気分離器であって、水蒸気分離器が、少なくとも気液
二相流を水蒸気分離器へ取り込むための気液二相流吹き
出し口、気相排出開口部および冷却水出口とを水蒸気分
離器の容器に備えてなり、水蒸気分離器の容器内壁面の
一部を気液分離面として利用する。
(57) [Summary] [PROBLEMS] To reduce the space occupied in a packaged fuel cell power generator and dead space in layout,
An object of the present invention is to provide a small-sized steam separator for a fuel cell. A steam separator for separating a gas-liquid two-phase stream into a gaseous phase and a liquid phase, wherein the steam separator separates at least the gas-liquid two-phase stream into the steam separator. An outlet, a gas-phase discharge opening, and a cooling water outlet are provided in a container of a steam separator, and a part of the inner wall surface of the container of the steam separator is used as a gas-liquid separation surface.
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、パッケージ型のオ
ンサイト用リン酸型燃料電池発電装置に関し、特に、燃
料電池本体で発生した熱を除去するため供給された冷却
水の二相流体を水と水蒸気とに分離する燃料電池用水蒸
気分離器に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a package type on-site phosphoric acid fuel cell power generator, and more particularly to a two-phase fluid of cooling water supplied to remove heat generated in a fuel cell body. TECHNICAL FIELD The present invention relates to a fuel cell steam separator for separating fuel and steam.
【0002】[0002]
【従来の技術】リン酸型燃料電池発電装置では、発電時
に発生した熱を冷却水を循環させて除去することによ
り、燃料電池本体の運転温度を一定に維持するととも
に、燃料電池本体で発生した熱を回収して有効利用を図
っている。2. Description of the Related Art In a phosphoric acid type fuel cell power generator, heat generated during power generation is removed by circulating cooling water so that the operating temperature of the fuel cell main body is maintained at a constant level and generated by the fuel cell main body. The heat is recovered for effective use.
【0003】図4に、従来の燃料電池発電装置の冷却水
を循環させる系の概要を示す。図4において、燃料電池
本体1は模式的に示されており、単電池(図示せず)を
複数個重ねるごとに冷却管を備えた冷却板2を配設する
構成となっている。冷却管には、水蒸気分離器3から排
出された冷却水が冷却水循環ポンプ4によって送られ
る。冷却水は、発電に伴って発生した熱を吸収し燃料電
池本体の温度を下げると同時に一部が蒸気となり、水/
蒸気の二相流となる。燃料電池の冷却板に配設された冷
却管の出口から排出された水/蒸気の二相流は、水蒸気
分離器3へと循環する。また、この水蒸気分離器3は燃
料改質用の蒸気を供給し、原燃料と混合して改質器5へ
送るとともに、一方で外部の廃熱処理設備6へ蒸気を送
り込み熱を放出して凝縮水を受け取る。このように水蒸
気分離器3は、燃料電池本体で発生した熱を受け取り、
その熱を改質器へ送り、燃料改質用に供しつつ熱的なバ
ランスを保っている。なお、水蒸気分離器3には加熱用
のヒータ7が組み込まれていて必要に応じて水を加熱し
水蒸気分離器内の蒸気量を調節して内部圧力を制御して
いる。FIG. 4 shows an outline of a system for circulating cooling water of a conventional fuel cell power generator. In FIG. 4, the fuel cell main body 1 is schematically shown, and has a configuration in which a cooling plate 2 provided with a cooling pipe is provided every time a plurality of cells (not shown) are stacked. The cooling water discharged from the steam separator 3 is sent to the cooling pipe by a cooling water circulation pump 4. The cooling water absorbs the heat generated by the power generation and lowers the temperature of the fuel cell body, and at the same time, partly turns into steam,
It becomes a two-phase flow of steam. The two-phase flow of water / steam discharged from the outlet of the cooling pipe provided on the cooling plate of the fuel cell circulates to the steam separator 3. The steam separator 3 supplies steam for fuel reforming, mixes with the raw fuel and sends it to the reformer 5, while sending steam to the external waste heat treatment equipment 6 to release heat and condense. Receive the water. Thus, the steam separator 3 receives the heat generated in the fuel cell body,
The heat is sent to the reformer, which is used for fuel reforming while maintaining a thermal balance. The steam separator 3 incorporates a heater 7 for heating and controls the internal pressure by heating water as needed and adjusting the amount of steam in the steam separator.
【0004】図5に、従来の水蒸気分離器3の概略形状
を模式的に示す。水蒸気分離器3は加圧状態で使用され
るので、内圧に対して強固な構造とする必要がある。そ
のため、円筒状の容器を横向きに配置した円筒状の胴3
aの左右両側に球面上の鏡板3b,3cを配置して容器
が形成されている。蒸気相に接する水蒸気分離器の上部
には、燃料電池本体から水/蒸気の二相流として排出さ
れた冷却水を受け入れる冷却水入口9、燃料改質用の蒸
気を改質器5(図4に図示)に供給する改質用蒸気出口
10、ならびに廃熱処理設備6(図4に図示)へ蒸気を
放出する熱回収用蒸気出口11が設置されており、液相
に接する水蒸気分離器の下部には、燃料電池本体に冷却
水を送る冷却水出口8と廃熱処理設備6で熱を失い凝集
した水を取り入れる凝縮水入口12が設置されている。FIG. 5 schematically shows a schematic configuration of a conventional steam separator 3. Since the steam separator 3 is used in a pressurized state, it is necessary to make the structure strong against the internal pressure. Therefore, the cylindrical body 3 in which the cylindrical containers are arranged horizontally.
A container is formed by disposing spherical end plates 3b and 3c on both left and right sides of a. At the upper part of the steam separator in contact with the vapor phase, a cooling water inlet 9 for receiving cooling water discharged as a two-phase flow of water / steam from the fuel cell body, and steam for fuel reforming to the reformer 5 (FIG. 4) And a heat recovery steam outlet 11 for discharging steam to the waste heat treatment equipment 6 (shown in FIG. 4). The lower part of the steam separator in contact with the liquid phase is provided. A cooling water outlet 8 for sending cooling water to the fuel cell body and a condensed water inlet 12 for taking in water that has lost heat in the waste heat treatment equipment 6 and condensed.
【0005】水蒸気分離器内の気液分離性能は、気液接
触面が広いほどよくなり、その面積の大きさに依存す
る。従って、出力100kWのリン酸型燃料電池発電装
置に用いられている水蒸気分離器3においては、気液接
触面の面積を確保するために、胴3aの部分の直径(図
中のD)が約600mm、長さ(図中のL)が600〜
700mm必要であり、このような水蒸気分離器3をパ
ッケージ型のオンサイト用燃料電池発電装置に組み込む
場合、発電装置中のかなり広い空間が占有されていた。
また、収納した水蒸気分離器の周辺にデッドスペースが
できて、効率的なレイアウトができないという問題があ
った。[0005] The gas-liquid separation performance in the steam separator becomes better as the gas-liquid contact surface is wider, and depends on the size of the area. Accordingly, in the steam separator 3 used in the phosphoric acid type fuel cell power generator having an output of 100 kW, the diameter of the body 3a (D in the figure) is about 10 mm in order to secure the area of the gas-liquid contact surface. 600 mm, length (L in the figure) is 600-
700 mm is required, and when such a steam separator 3 is incorporated into a package type on-site fuel cell power generator, a considerably large space in the power generator is occupied.
In addition, there is a problem that a dead space is formed around the stored steam separator and an efficient layout cannot be performed.
【0006】[0006]
【発明が解決しようとする課題】本発明は上記問題点を
解決すべくなされたものであり、本発明の目的はパッケ
ージされる燃料電池発電装置内に占有する空間およびレ
イアウト上のデッドスペースが少ない、小型の燃料電池
用水蒸気分離器を提供することにある。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to reduce the space occupied in a packaged fuel cell power generator and the dead space in layout. Another object of the present invention is to provide a small-sized steam separator for a fuel cell.
【0007】[0007]
【課題を解決するための手段】請求項1の発明は、気液
二相流を気相と液相とに分離する水蒸気分離器であっ
て、水蒸気分離器が、少なくとも気液二相流を水蒸気分
離器へ取り込むための気液二相流吹き出し口、気相排出
開口部および冷却水出口とを水蒸気分離器の容器に備え
てなり、水蒸気分離器の容器内壁面の一部を気液分離面
として利用することを特徴とする。The invention of claim 1 is a steam separator for separating a gas-liquid two-phase flow into a gas phase and a liquid phase, wherein the steam separator separates at least the gas-liquid two-phase flow. A vapor-liquid two-phase flow outlet for taking in the steam separator, a gas-phase discharge opening, and a cooling water outlet are provided in the vessel of the steam separator, and a part of the inner wall surface of the vessel of the steam separator is subjected to gas-liquid separation. It is characterized in that it is used as a surface.
【0008】ここで、容器の水平断面形状は円形であ
り、気液二相流が保有する流れ方向の慣性力を利用し
て、気液二相流を容器内壁面の円周方向に沿って流すこ
とにより気相と液相とを分離してもよい。Here, the horizontal cross-sectional shape of the container is circular, and the gas-liquid two-phase flow is applied along the circumferential direction of the inner wall surface of the container by utilizing the inertial force of the gas-liquid two-phase flow in the flow direction. The gas phase and the liquid phase may be separated by flowing.
【0009】さらに、容器が立円筒形状を有し、気液二
相流吹き出し口が、立円筒形状の中心線に対して偏心し
た位置に配設されていてもよい。Further, the container may have an upright cylindrical shape, and the gas-liquid two-phase flow outlet may be disposed at a position eccentric with respect to the center line of the upright cylindrical shape.
【0010】また、気液二相流吹き出し口は容器の側面
に設けられていてもよい。[0010] The gas-liquid two-phase flow outlet may be provided on a side surface of the container.
【0011】また、気相排出開口部が容器の上方部であ
って、容器の中心線を含む位置に配置されていてもよ
い。Further, the gas-phase discharge opening may be arranged at a position above the container and including the center line of the container.
【0012】ここで、気相排出開口部の一方の先端は、
容器の内部に挿入された管により、容器内の気相中で開
口されていることができる。Here, one end of the gas-phase discharge opening is
The tube can be opened in the gas phase inside the container by a tube inserted inside the container.
【0013】また、気液二相流吹き出し口と気相排出開
口部との間に、気液二相流吹き出し口から取り込まれた
二相流を容器内壁面へ導く障壁を有することができる。A barrier may be provided between the gas-liquid two-phase flow outlet and the gas-phase discharge opening to guide the two-phase flow taken in from the gas-liquid two-phase flow outlet to the inner wall surface of the container.
【0014】ここで、障壁は気相排出開口部の周囲に円
形状に配設されていてもよい。Here, the barrier may be arranged in a circular shape around the gas-phase discharge opening.
【0015】請求項9の発明は、請求項1に記載の燃料
電池用水蒸気分離器であって、気液二相流吹き出し口か
ら気液二相流を容器内壁面に吹き付け、液相を容器内壁
面に沿って自由落下させることにより、気相と液相とを
分離することを特徴とする。According to a ninth aspect of the present invention, there is provided the fuel cell steam separator according to the first aspect, wherein the gas-liquid two-phase flow is blown from the gas-liquid two-phase flow outlet to the inner wall surface of the container, and the liquid phase is discharged from the container. The gas phase and the liquid phase are separated by free fall along the inner wall surface.
【0016】[0016]
【発明の実施の形態】本発明の水蒸気分離器は容器内壁
面の一部を気液分離面として利用する。そのためには、
気液二相流が保有する流れ方向の慣性力を利用して気液
分離面を形成するか、または重力を利用して気液二相流
を自由落下させ、気液分離面を形成することが好まし
い。容器内の一部を気液分離面として利用できる形態で
あればいかなる構成の水蒸気分離器であってもよいが、
例えば立円筒形状の水蒸気分離器を用いて、気液二相流
の吹き出し口を立円筒の中心線から偏心した位置に配置
することにより効果的に達成することができる。また
は、立円筒形状の水蒸気分離器の中央部に、小孔を有す
る気液二相流の吹き出し口を設置することにより達成さ
れる。なお、水蒸気分離器の形状は、立円筒形状に限定
されるものではなく、例えば球形でもよい。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The steam separator of the present invention utilizes a part of the inner wall surface of a container as a gas-liquid separation surface. for that purpose,
Forming a gas-liquid separation surface using the inertial force of the gas-liquid two-phase flow in the flow direction, or free-falling the gas-liquid two-phase flow using gravity to form a gas-liquid separation surface Is preferred. A steam separator of any configuration may be used as long as a part of the container can be used as a gas-liquid separation surface,
For example, by using a vertical cylindrical steam separator, the outlet of the gas-liquid two-phase flow is disposed at a position eccentric from the center line of the vertical cylinder. Alternatively, this is achieved by providing a gas-liquid two-phase flow outlet having small holes in the center of a vertical cylindrical steam separator. The shape of the steam separator is not limited to a vertical cylindrical shape, and may be, for example, a spherical shape.
【0017】実施例1 図1に、本発明による燃料電池用水蒸気分離器の第1の
実施例を模式的に示す。図1(a)は水蒸気分離器の基
本構成を示した立断面図であり、(b)は図1(a)に
おけるX−X面で切断した状態を上から見た平断面図で
ある。また図2に本発明の水蒸気分離器を用いた燃料電
池発電装置の冷却水系統図を示す。ただし、図4および
図5と同様の機能を有する部品については同一番号を付
してあり、これについては説明を省略する。Embodiment 1 FIG. 1 schematically shows a first embodiment of a steam separator for a fuel cell according to the present invention. FIG. 1A is a vertical sectional view showing the basic configuration of the steam separator, and FIG. 1B is a plan sectional view of the state cut along the XX plane in FIG. 1A as viewed from above. FIG. 2 shows a cooling water system diagram of a fuel cell power generator using the steam separator of the present invention. However, components having the same functions as those in FIGS. 4 and 5 are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted.
【0018】図1において、水蒸気分離器31(図1に
図示)は、容器内壁面21の一部を気液分離面として利
用することにより、気液二相流を気相と液相とに分離す
る。気液分離面となる容器内壁面21の断面形状は円形
であり、気液二相流が保有する流れ方向の慣性力を利用
して気液二相流を容器の内壁表面に導くような構造とな
っている。具体的には、容器形状を立円筒として、気液
二相流を受け入れるための開口部22を、立円筒側面で
あって立円筒の中心線から偏心した位置に配設する。開
口部22の中心線が立円筒の半径の法線となるような位
置関係で配設されることが好ましい。開口部22が偏心
位置に配設されると二相流は円筒内の内壁に沿って円を
描くように流れる。容器内における開口部の高さは二相
流が保有する流れ方向の慣性力を利用できる位置であれ
ば特に限定はなく、図1の実施例においては、開口部2
2の中心が管24の下端位置よりやや上になるような位
置に配置したが、下端位置よりずっと上の位置でも、下
端位置より下の位置でもよい。なお、本発明において、
鏡板は分離した液相が容易に落下して下方で集め易いよ
うに曲面であることが好ましい。In FIG. 1, a steam separator 31 (shown in FIG. 1) converts a gas-liquid two-phase flow into a gas phase and a liquid phase by using a part of the inner wall surface 21 of the vessel as a gas-liquid separation surface. To separate. The cross-sectional shape of the container inner wall surface 21 serving as a gas-liquid separation surface is circular, and a structure in which the gas-liquid two-phase flow is guided to the inner wall surface of the container by using the inertial force in the flow direction held by the gas-liquid two-phase flow. It has become. Specifically, an opening 22 for receiving a gas-liquid two-phase flow is disposed on a side surface of the vertical cylinder and eccentric from a center line of the vertical cylinder, with the container shape being a vertical cylinder. It is preferable that the openings 22 are arranged in a positional relationship such that the center line thereof is normal to the radius of the vertical cylinder. When the opening 22 is disposed at the eccentric position, the two-phase flow flows in a circular shape along the inner wall in the cylinder. The height of the opening in the container is not particularly limited as long as the inertia force in the flow direction held by the two-phase flow can be used. In the embodiment of FIG.
Although the center of 2 is arranged at a position slightly above the lower end position of the tube 24, it may be a position far above the lower end position or a position below the lower end position. In the present invention,
The head plate is preferably curved so that the separated liquid phase easily falls and is easily collected below.
【0019】分離された気相を排出するための開口部2
3は、容器上部であって、かつ、この立円筒の中心線を
含む位置に設けられることが好ましい。気相を排出する
ための開口部23の先端を、立円筒中心線に沿って容器
内部に挿入するように配設された管24を介して、容器
上壁部から離れた位置に配設することが好ましい。ただ
し、その開口部の下端位置、すなわち管24の長さにつ
いては下端部が気相内にある限り特に限定されるもので
はなく、適宜設計することができる。本発明において
は、二相流吹き出し口22と、分離された気相を排出す
るための開口部23との間に障壁25を設けることが好
ましい。ここで気液二相流吹き出し口と気相排出開口部
との間とは、気液二相流吹き出し口の容器内壁最接近部
(気液二相流吹き出し口の管部分であって、円筒形状中
心または球形状中心から最も遠い部分)より内側であっ
て、気相排出開口部の管壁より外側をいう。障壁を設け
ることにより、気液分離面で形成した凝縮水と気相との
分離が容易になる。この障壁は二相流の流れ方向を円筒
内壁に導くのに役立つように設計されており、例えば開
口部23の周囲に円形状に配設されてもよい。また、障
壁の大きさ、位置等については流量等を考慮して適宜決
定される。Opening 2 for discharging the separated gas phase
Numeral 3 is preferably provided at the upper part of the container and at a position including the center line of the vertical cylinder. The distal end of the opening 23 for discharging the gaseous phase is disposed at a position away from the upper wall portion of the container via a pipe 24 arranged to be inserted into the container along the center line of the vertical cylinder. Is preferred. However, the lower end position of the opening, that is, the length of the tube 24 is not particularly limited as long as the lower end is in the gas phase, and can be appropriately designed. In the present invention, it is preferable to provide a barrier 25 between the two-phase flow outlet 22 and the opening 23 for discharging the separated gas phase. Here, between the gas-liquid two-phase flow outlet and the gas-phase discharge opening is the closest part of the inner wall of the container of the gas-liquid two-phase flow outlet (the pipe part of the gas-liquid two-phase flow outlet, (Part farthest from the center of the shape or the center of the spherical shape) and outside the wall of the gas-phase discharge opening. The provision of the barrier facilitates separation of the condensed water formed on the gas-liquid separation surface from the gas phase. This barrier is designed to help direct the flow direction of the two-phase flow to the inner wall of the cylinder and may be arranged, for example, in a circular shape around the opening 23. The size and position of the barrier are appropriately determined in consideration of the flow rate and the like.
【0020】開口部22から流入した気液二相流は、気
液二相流が保有する流れ方向の慣性力を利用して立円筒
状容器内を円周方向に沿って流れる。気液二相流が円周
方向に沿って流れている間に、円筒内壁面付近で凝縮が
行われる。この軌跡の周辺部分が気液分離面となる。The gas-liquid two-phase flow flowing from the opening 22 flows in the vertical cylindrical container in the circumferential direction by utilizing the inertial force of the gas-liquid two-phase flow in the flow direction. While the gas-liquid two-phase flow is flowing along the circumferential direction, condensation occurs near the inner wall surface of the cylinder. The peripheral portion of this trajectory becomes the gas-liquid separation surface.
【0021】得られた凝縮水は、円筒内壁を伝わって下
方に貯まる。一方凝縮しなかった気相は、気相を排出す
るための開口部23から外へ排出され、一部は原燃料と
一緒に改質器5(図2に図示)へ送られ、一部は廃熱処
理設備6(図2に図示)へ送られる。The condensed water thus obtained is accumulated below the inner wall of the cylinder. On the other hand, the non-condensed gas phase is discharged to the outside through the opening 23 for discharging the gas phase, a part is sent to the reformer 5 (shown in FIG. 2) together with the raw fuel, and a part is It is sent to the waste heat treatment equipment 6 (shown in FIG. 2).
【0022】図2において、本発明の水蒸気分離器31
には、従来の水蒸気分離器と同じ配管が設置されるが、
加熱用電気ヒータ7は、水蒸気分離器31の中には設置
されず、冷却水循環ラインの燃料電池本体1出口側に設
置される。また、ここでは廃熱処理設備6に接続される
蒸気および凝縮水ラインは、それぞれ燃料改質用蒸気ラ
インおよび冷却水出口ラインから分岐しているが、従来
例で示した図5の場合と同様に水蒸気分離器にノズルを
設けて単独でラインを出してもよい。In FIG. 2, the steam separator 31 of the present invention is used.
Has the same piping as the conventional steam separator,
The heating electric heater 7 is not installed in the steam separator 31 but is installed on the outlet side of the fuel cell main body 1 in the cooling water circulation line. Further, here, the steam and condensed water lines connected to the waste heat treatment equipment 6 are branched from the fuel reforming steam line and the cooling water outlet line, respectively, but similar to the case of FIG. 5 shown in the conventional example. A nozzle may be provided in the steam separator to output the line independently.
【0023】本発明の上記構成とすれば、容器内壁面2
1を気液分離面とすることができるので、従来の気液分
離性能を維持したまま水蒸気分離器の容積を非常に小さ
くすることができる。従って、水面を気液分離面とする
従来の水蒸気分離器と比較して、水蒸気分離器の容器を
小型化することができた。また、燃料電池発電装置に組
み込まれたときに占有する面積が小さくて済み、かつ、
デッドスペースが小さくなるので効率的なレイアウトが
可能となった。例えば、出力100kWのリン酸型燃料
電池発電装置では、従来の水蒸気分離器の内容積が24
0リットルであるのに対して、本発明の水蒸気分離器の
内容積は39リットルでよい。According to the above construction of the present invention, the inner wall surface 2 of the container
Since 1 can be a gas-liquid separation surface, the volume of the steam separator can be extremely reduced while maintaining the conventional gas-liquid separation performance. Therefore, compared with a conventional steam separator having a water surface as a gas-liquid separation surface, the size of the vessel of the steam separator could be reduced. In addition, the area occupied when assembled into the fuel cell power generator can be reduced, and
Since the dead space is reduced, an efficient layout is possible. For example, in a phosphoric acid fuel cell power generator with an output of 100 kW, the internal volume of a conventional steam separator is 24
While the volume is 0 liter, the internal volume of the steam separator of the present invention may be 39 liters.
【0024】実施例2 図3に、本発明の燃料電池用水蒸気分離器の第2の実施
例の基本構造を示す。この燃料電池用水蒸気分離器は、
二相流を受け入れるための吹き出し口22が多数の小口
径の穴41で構成されている。小穴から吹き出された二
相流は、重力を利用して内壁面に沿って自由落下する。
この場合、開口部22の吹き出し口は二相流が円筒内壁
面に到達して液相が自由落下できるような大きさ、形
状、数等であれば特に限定はなく、円筒容器内壁面がで
きるだけ広く気液分離面となるように適宜決定されるこ
とが好ましい。この自由落下により凝縮の生じる円筒内
壁面部分が気液分離面となる。また、容器内部への吹き
出し口は多数の小口径の穴の代わりにスリットにしても
よい。ただし、この場合の実施例は図示しない。Embodiment 2 FIG. 3 shows a basic structure of a second embodiment of the steam separator for a fuel cell according to the present invention. This fuel cell steam separator is
An outlet 22 for receiving a two-phase flow is constituted by a number of small-diameter holes 41. The two-phase flow blown out from the small hole falls freely along the inner wall surface using gravity.
In this case, the outlet of the opening 22 is not particularly limited as long as the size, shape, number, and the like of the two-phase flow can reach the inner wall surface of the cylinder and the liquid phase can freely fall. It is preferable that the temperature is appropriately determined so as to provide a wide gas-liquid separation surface. The inner wall surface of the cylinder where condensation occurs due to the free fall becomes a gas-liquid separation surface. In addition, the outlet into the container may be a slit instead of a large number of small-diameter holes. However, an embodiment in this case is not shown.
【0025】円周方向の円筒容器内壁面全体が広く気液
分離面となるように吹き出し口は中心線を含む中央部付
近に配置することが好ましい。なお、燃料電池発電装置
の冷却水系の基本系統図は図2と同様である。The outlet is preferably arranged near the center including the center line so that the entire inner wall surface of the cylindrical container in the circumferential direction becomes a wide gas-liquid separation surface. The basic system diagram of the cooling water system of the fuel cell power generator is the same as that of FIG.
【0026】[0026]
【発明の効果】以上詳しく説明したように、本発明によ
れば、容器内壁面を気液分離面として利用することによ
って、パッケージ内におけるレイアウト上のデッドスペ
ースが少ない、小型の燃料電池用水蒸気分離器を提供す
ることができた。As described in detail above, according to the present invention, by utilizing the inner wall surface of the container as a gas-liquid separation surface, a small dead space in the layout in the package and a small water vapor separation for a fuel cell can be obtained. Vessel could be provided.
【0027】なお、気液接触面の面積を考慮すると、横
円筒形状の容器の方が立円筒形状の容器より面積を広く
取り易い、と考えられる。そのため、従来の水蒸気分離
器の形状としては横円筒の形状が主流であった。しか
し、立円筒形状の容器の方がレイアウトが容易で、デッ
ドスペースも少なくすることができる、という利点があ
る。本発明によれば、立円筒形状でも、気液分離能を上
げることができたので、かかる利点を有することにもな
る。In consideration of the area of the gas-liquid contact surface, it is considered that the horizontal cylindrical container is easier to have a larger area than the vertical cylindrical container. Therefore, the shape of the conventional steam separator has been mainly a horizontal cylinder. However, there is an advantage in that the vertical cylindrical container is easier to lay out and the dead space can be reduced. According to the present invention, the gas-liquid separation ability can be improved even in the shape of a vertical cylinder, so that such an advantage is also obtained.
【図1】(a)は本発明の燃料電池用水蒸気分離器の基
本構成を示した立断面図であり、(b)は(a)におけ
るX−X面で切断したときの平断面図である。FIG. 1 (a) is a vertical sectional view showing a basic configuration of a fuel cell steam separator of the present invention, and FIG. 1 (b) is a plan sectional view taken along the line XX in FIG. 1 (a). is there.
【図2】本発明の水蒸気分離器を用いた燃料電池発電装
置の冷却水系統図である。FIG. 2 is a cooling water system diagram of a fuel cell power generator using the steam separator of the present invention.
【図3】本発明の他の燃料電池用水蒸気分離器の基本構
成を示した立断面図である。FIG. 3 is an elevational sectional view showing a basic configuration of another fuel cell steam separator of the present invention.
【図4】従来の燃料電気発電装置の冷却水を循環させる
基本系統図である。FIG. 4 is a basic system diagram for circulating cooling water of a conventional fuel electric power generator.
【図5】従来の水蒸気分離器の概略形状を示す模式図で
ある。FIG. 5 is a schematic diagram showing a schematic shape of a conventional steam separator.
1 燃料電池本体 2 冷却板 3 水蒸気分離器 3a 円筒胴 3b,3c 鏡板 4 冷却水循環ポンプ 5 改質器 6 廃熱処理設備 7 加熱用電気ヒータ 8 冷却水出口 9 冷却水入口 10 改質蒸気出口 11 熱回収用蒸気出口 12 凝縮水入口 21 容器内壁面 22 二相流吹き出し口 23 気相出口開口部 24 管 25 障壁 26 冷却水出口 31 水蒸気分離器 41 小穴 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Fuel cell main body 2 Cooling plate 3 Steam separator 3a Cylindrical body 3b, 3c End plate 4 Cooling water circulation pump 5 Reformer 6 Waste heat treatment equipment 7 Electric heater for heating 8 Cooling water outlet 9 Cooling water inlet 10 Reforming steam outlet 11 Heat Recovery steam outlet 12 Condensed water inlet 21 Container inner wall surface 22 Two-phase flow outlet 23 Gas phase outlet opening 24 Tube 25 Barrier 26 Cooling water outlet 31 Steam separator 41 Small hole
Claims (9)
蒸気分離器において、前記水蒸気分離器が、少なくとも
気液二相流を前記水蒸気分離器へ取り込むための気液二
相流吹き出し口、気相排出開口部および冷却水出口とを
水蒸気分離器の容器に備えてなり、水蒸気分離器の容器
内壁面の一部を気液分離面として利用することを特徴と
する燃料電池用水蒸気分離器。1. A steam separator for separating a gas-liquid two-phase stream into a gaseous phase and a liquid phase, wherein the steam separator has at least a gas-liquid two-phase stream for taking at least the gas-liquid two-phase stream into the steam separator. A fuel cell comprising a steam outlet, a gas-phase discharge opening, and a cooling water outlet provided in a vessel of a steam separator, and using a part of the inner wall surface of the vessel of the steam separator as a gas-liquid separation surface. For steam separator.
気液二相流が保有する流れ方向の慣性力を利用して、気
液二相流を前記容器内壁面の円周方向に沿って流すこと
により気相と液相とを分離することを特徴とする請求項
1に記載の燃料電池用水蒸気分離器。2. The container has a circular horizontal cross-sectional shape,
The gas-liquid two-phase flow is separated by separating the gaseous phase and the liquid phase by flowing the gas-liquid two-phase flow along the circumferential direction of the inner wall surface of the container using the inertial force in the flow direction held by the gas-liquid two-phase flow. The steam separator for a fuel cell according to claim 1, wherein
二相流吹き出し口が、前記立円筒形状の中心線に対して
偏心した位置に配設されていることを特徴とする請求項
2に記載の燃料電池用水蒸気分離器。3. The container according to claim 1, wherein the container has a vertical cylindrical shape, and the gas-liquid two-phase flow outlet is disposed at a position eccentric with respect to a center line of the vertical cylindrical shape. Item 3. A steam separator for a fuel cell according to item 2.
側面に設けられたことを特徴とする請求項2または3に
記載の燃料電池用水蒸気分離器。4. The steam separator for a fuel cell according to claim 2, wherein the gas-liquid two-phase flow outlet is provided on a side surface of the container.
であって、前記容器の中心線を含む位置に配置されてな
ることを特徴とする請求項1ないし4のいずれかに記載
の燃料電池用水蒸気分離器。5. The container according to claim 1, wherein the gas-phase discharge opening is located above the container and includes a center line of the container. Steam separator for fuel cells.
記容器の内部に挿入された管により、容器内の気相中で
開口されていることを特徴とする請求項5に記載の燃料
電池用水蒸気分離器。6. The container according to claim 5, wherein one end of the gas-phase discharge opening is opened in a gas phase in the container by a tube inserted into the container. Steam separator for fuel cells.
出開口部との間に、気液二相流吹き出し口から取り込ま
れた二相流を前記容器内壁面へ導く障壁を有することを
特徴とする請求項1ないし6のいずれかに記載の燃料電
池用水蒸気分離器。7. A barrier for guiding a two-phase flow taken from the gas-liquid two-phase flow outlet to the inner wall surface of the container, between the gas-liquid two-phase flow outlet and the gas-phase discharge opening. The steam separator for a fuel cell according to any one of claims 1 to 6, wherein:
円形状に配設されていることを特徴とする請求項7に記
載の燃料電池用水蒸気分離器。8. The steam separator for a fuel cell according to claim 7, wherein the barrier is disposed in a circular shape around the gas-phase discharge opening.
流を前記容器内壁面に吹き付け、液相を容器内壁面に沿
って自由落下させることにより、気相と液相とを分離す
ることを特徴とする請求項1に記載の燃料電池用水蒸気
分離器。9. A gas-liquid two-phase flow is blown from the gas-liquid two-phase flow outlet to the inner wall surface of the container, and the liquid phase is allowed to freely fall along the inner wall surface of the container, thereby separating the gas phase and the liquid phase. The steam separator for a fuel cell according to claim 1, wherein:
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9151311A JPH113722A (en) | 1997-06-09 | 1997-06-09 | Steam separator for fuel cells |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9151311A JPH113722A (en) | 1997-06-09 | 1997-06-09 | Steam separator for fuel cells |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH113722A true JPH113722A (en) | 1999-01-06 |
Family
ID=15515886
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9151311A Pending JPH113722A (en) | 1997-06-09 | 1997-06-09 | Steam separator for fuel cells |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH113722A (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002373699A (en) * | 2001-06-15 | 2002-12-26 | Kojima Press Co Ltd | Gas-liquid separator for fuel cells |
| KR100916393B1 (en) * | 2006-12-11 | 2009-09-07 | 현대자동차주식회사 | Fuel Cell Automotive Water Trap |
| JP2010003603A (en) * | 2008-06-23 | 2010-01-07 | Honda Motor Co Ltd | Fuel cell stack |
-
1997
- 1997-06-09 JP JP9151311A patent/JPH113722A/en active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002373699A (en) * | 2001-06-15 | 2002-12-26 | Kojima Press Co Ltd | Gas-liquid separator for fuel cells |
| KR100916393B1 (en) * | 2006-12-11 | 2009-09-07 | 현대자동차주식회사 | Fuel Cell Automotive Water Trap |
| JP2010003603A (en) * | 2008-06-23 | 2010-01-07 | Honda Motor Co Ltd | Fuel cell stack |
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