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JP2001313048A - Electric power generating device using solid state macromolecular electrolyte fuel cell - Google Patents

Electric power generating device using solid state macromolecular electrolyte fuel cell

Info

Publication number
JP2001313048A
JP2001313048A JP2000130407A JP2000130407A JP2001313048A JP 2001313048 A JP2001313048 A JP 2001313048A JP 2000130407 A JP2000130407 A JP 2000130407A JP 2000130407 A JP2000130407 A JP 2000130407A JP 2001313048 A JP2001313048 A JP 2001313048A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
fuel cell
polymer electrolyte
solid polymer
electrolyte fuel
air
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2000130407A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Hideto Ikeda
英人 池田
Minoru Koga
実 古賀
Kazunori Kobayashi
和典 小林
Akio Yamanishi
晃郎 山西
Hiroshi Imaizumi
浩 今泉
Yukitaka Hamada
行貴 濱田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
IHI Corp
Original Assignee
IHI Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by IHI Corp filed Critical IHI Corp
Priority to JP2000130407A priority Critical patent/JP2001313048A/en
Publication of JP2001313048A publication Critical patent/JP2001313048A/en
Pending legal-status Critical Current

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    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02ATECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
    • Y02A30/00Adapting or protecting infrastructure or their operation
    • Y02A30/27Relating to heating, ventilation or air conditioning [HVAC] technologies
    • Y02A30/274Relating to heating, ventilation or air conditioning [HVAC] technologies using waste energy, e.g. from internal combustion engine
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30Hydrogen technology
    • Y02E60/50Fuel cells

Landscapes

  • Fuel Cell (AREA)
  • Sorption Type Refrigeration Machines (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an electric power generating device using a solid state macromolecular electrolyte fuel cell utilizing high temperature waste water wasted from a solid state macromolecular electrolyte fuel cell efficiently. SOLUTION: The solid state macromolecular electrolyte fuel cell I and a membrane-separating hydrogen producing device II are installed. An air preheater 26 is installed at an air introduction line 52 branching from an air supply line 29 to a cathode. The air, introduced into the membrane-separating hydrogen producing device II through the air introduction line 52, is burned and supplied to a reforming chamber of a reforming device. The high temperature waste water WH wasted from a cooling part of the solid state macromolecular electrolyte fuel cell I is introduced into the air preheater 26 and utilized for the preheat of the air, and afterwards, it is stored in a warm water tank and recycled to the cooling part.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は燃料の有する化学エ
ネルギーを直接電気エネルギーに変換するエネルギー部
門で用いる燃料電池のうち、特に、固体高分子電解質を
用いた定置式燃料電池の発電装置に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a fuel cell used in the energy sector for directly converting chemical energy of fuel into electric energy, and more particularly to a power generator for a stationary fuel cell using a solid polymer electrolyte. is there.

【0002】[0002]

【従来の技術】固体高分子電解質型燃料電池は、100
℃以下という低温で発電が行われ、出力密度が高く、低
温で作動するので、電池構成材料の劣化が少ないこと、
起動が容易であること、等の長所があることから、近
年、自動車等の輸送体の動力源として使用されるように
なって来ている。
2. Description of the Related Art A solid polymer electrolyte fuel cell has a capacity of 100.
Power generation is performed at a low temperature of ℃ or lower, the output density is high, and it operates at a low temperature, so that there is little deterioration of battery constituent materials,
In recent years, it has been used as a power source for vehicles such as automobiles because of its advantages such as easy start-up.

【0003】上記固体高分子電解質型燃料電池を用いた
発電装置として従来知られているものに、図9に一例を
示す如きシステム構成としたものがある。この固体高分
子電解質型燃料電池発電装置は、固体高分子電解質膜1
の両面をカソード(空気極)2とアノード(燃料極)3
の両ガス拡散電極で挟持させてなるセルをセパレータを
介して積層してスタックとし、且つ数セルに1つずつの
冷却部4を備えてなる固体高分子電解質型燃料電池Iの
アノード3の入口側に、改質器5、熱交換器6、シフト
コンバータ7、CO除去器8を上流側から順に設置し、
メタノールタンク9から供給される原料としてのメタノ
ールを、メタノール供給ライン11によりメタノール蒸
発器10を経て改質器5の改質室に導入させるように
し、一方、水タンク12からの水の一部を蒸気発生器1
3で水蒸気にしてから送る水蒸気ライン14を、上記メ
タノール供給ライン11に接続して、メタノールと水蒸
気を混合して改質器5の改質室に供給して水蒸気改質を
行わせるようにすると共に、水タンク12からの水の他
の一部を、冷却用として熱交換器6とCO除去器8を通
過させて水タンク12に戻すようにしてある。又、上記
改質器5の改質室からの改質ガス(燃料ガス)は、熱交
換器6で冷却水との熱交換で冷却されてから200℃で
運転されるシフトコンバータ7でシフト反応され、更
に、CO除去器8でCO除去処理された後、加湿器15
を経て固体高分子電解質型燃料電池のアノード3へ供給
されるようにしてある。一方、固体高分子電解質型燃料
電池Iのカソード2の入口側には、空気Aをターボチャ
ージャ16のコンプレッサ17で圧縮して加湿器15を
通してから供給するようにすると共に、空気Aの一部を
分岐させてCO除去器8に入れてCOの燃焼に用いるよ
うにしてあり、又、上記カソード2から排出されたカソ
ード排ガスCGの全量とアノード3から排出されたアノ
ード排ガスAGの一部を、燃焼器19で燃焼させた後、
改質器5の加熱室に導入して、該改質器5の改質室内の
メタノールを改質触媒の存在下で250℃になるように
熱を吸熱して反応させることにより燃料ガスに改質する
ようにしてある。
[0003] As a power generation apparatus using the above-mentioned solid polymer electrolyte fuel cell, there is a power generation apparatus having a system configuration as shown in Fig. 9 as an example. The solid polymer electrolyte fuel cell power generator includes a solid polymer electrolyte membrane 1
The cathode (air electrode) 2 and anode (fuel electrode) 3
The cell sandwiched by the two gas diffusion electrodes is stacked with a separator interposed therebetween to form a stack, and the inlet of the anode 3 of the solid polymer electrolyte fuel cell I comprising one cooling unit 4 in several cells On the side, a reformer 5, a heat exchanger 6, a shift converter 7, and a CO remover 8 are installed in order from the upstream side,
Methanol as a raw material supplied from the methanol tank 9 is introduced into the reforming chamber of the reformer 5 via the methanol evaporator 10 through the methanol supply line 11, while a part of the water from the water tank 12 is supplied. Steam generator 1
A steam line 14, which feeds steam after the steam is sent in 3, is connected to the methanol supply line 11 so that methanol and steam are mixed and supplied to the reforming chamber of the reformer 5 to perform steam reforming. At the same time, another part of the water from the water tank 12 is returned to the water tank 12 through the heat exchanger 6 and the CO remover 8 for cooling. The reformed gas (fuel gas) from the reforming chamber of the reformer 5 is cooled by heat exchange with the cooling water in the heat exchanger 6 and then shifted by the shift converter 7 operated at 200 ° C. After the CO is removed by the CO remover 8, the humidifier 15
To the anode 3 of the solid polymer electrolyte fuel cell. On the other hand, air A is compressed by the compressor 17 of the turbocharger 16 and supplied from the humidifier 15 to the inlet side of the cathode 2 of the solid polymer electrolyte fuel cell I, and a part of the air A is supplied. It is branched and put into a CO remover 8 to be used for CO combustion. Further, the entire amount of the cathode exhaust gas CG discharged from the cathode 2 and a part of the anode exhaust gas AG discharged from the anode 3 are burned. After burning in vessel 19,
The fuel gas is introduced into the heating chamber of the reformer 5, and the methanol in the reforming chamber of the reformer 5 is heated to 250 ° C. in the presence of the reforming catalyst by absorbing heat to react with the fuel gas. Quality.

【0004】又、改質器5の加熱室から排出された排ガ
スは、アノード3から排出されたアノード排ガスAGの
一部とともに燃焼器20で燃焼させられた後にタービン
18に導かれてコンプレッサ17を駆動させるように
し、タービン18から排出された排ガスは、蒸気発生器
13、メタノール蒸発器10を通して排出されるように
してある。
The exhaust gas discharged from the heating chamber of the reformer 5 is combusted in a combustor 20 together with a part of the anode exhaust gas AG discharged from the anode 3, and then guided to a turbine 18 for a compressor 17. The exhaust gas discharged from the turbine 18 is driven through the steam generator 13 and the methanol evaporator 10 so as to be discharged.

【0005】更に、水タンク12からの冷却水の一部
は、スタックの冷却部4に導入された後、冷却部4の下
流側にある冷却器21で冷却されて水タンク12へ入れ
られるようにしてあり、又、カソード排ガスライン22
中の気水分離器23及びアノード排ガスライン24中の
気水分離器25で各々分離された水は、水タンク12へ
戻されるようにしてある。
Further, after a part of the cooling water from the water tank 12 is introduced into the cooling section 4 of the stack, the cooling water is cooled by the cooler 21 downstream of the cooling section 4 so as to enter the water tank 12. And the cathode exhaust gas line 22
The water separated by the steam separator 23 in the inside and the steam separator 25 in the anode exhaust gas line 24 is returned to the water tank 12.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】ところが、上記従来の
固体高分子電解質型燃料電池発電装置では、固体高分子
電解質型燃料電池Iの冷却部4に冷却水が導入されて温
水として冷却部4から排出されると、直ちに冷却器21
で冷却して水タンク12に戻すようにしてあり、燃料電
池Iで生成されて排出される温排水の利用が図られてお
らず、したがって、従来では、熱エネルギーの有効利用
が図られていないのが実状である。
However, in the above-mentioned conventional solid polymer electrolyte fuel cell power generator, cooling water is introduced into the cooling section 4 of the solid polymer electrolyte fuel cell I, and the cooling water is supplied from the cooling section 4 as warm water. Upon discharge, the cooler 21
And the water is returned to the water tank 12, and the use of the hot waste water generated and discharged by the fuel cell I is not attempted. Therefore, conventionally, the effective use of heat energy has not been achieved. This is the actual situation.

【0007】そこで、本発明は、固体高分子電解質型燃
料電池から排出される温排水の有効利用が図れるように
した固体高分子電解質型燃料電池発電装置を提供しよう
とするものである。
Accordingly, an object of the present invention is to provide a solid polymer electrolyte fuel cell power generation device capable of effectively utilizing hot waste water discharged from a solid polymer electrolyte fuel cell.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解
決するために、固体高分子電解質膜をカソードとアノー
ドで挟んでなるセルをセパレータを介して積層し、且つ
数セルごとに冷却部を有し、更に、カソードへ供給され
る空気の加湿器を備えている固体高分子電解質型燃料電
池の上記冷却部から温排水を取り出すようにし、改質室
に都市ガスを導入すると共に加熱室に燃焼ガスを導入す
るようにしてある改質器と、該改質器で改質されたガス
から水素ガスを取り出すようにしてある高温シフトコン
バータを備える水素製造装置で製造された水素ガスをア
ノードに供給するようにし、且つカソードへの空気供給
ラインより分岐させて空気を上記水素製造装置へ供給し
て改質器の加熱室への燃焼ガス用とする空気導入ライン
を設けて、該ライン途中に、空気予熱器を設け、上記冷
却部から取り出された温排水を、該空気予熱器で空気の
予熱に使用した後、冷却部へ循環させるようにした構成
とする。
According to the present invention, in order to solve the above-mentioned problems, a cell in which a solid polymer electrolyte membrane is sandwiched between a cathode and an anode is laminated via a separator, and a cooling unit is provided every several cells. Having a humidifier for air supplied to the cathode, and extracting warm waste water from the cooling section of the solid polymer electrolyte fuel cell, introducing city gas into the reforming chamber and heating the chamber. A hydrogen gas produced by a hydrogen production apparatus including a reformer configured to introduce combustion gas into the gas and a high-temperature shift converter configured to extract hydrogen gas from the gas reformed by the reformer is used as an anode. And an air introduction line that branches off from an air supply line to the cathode and supplies air to the hydrogen production apparatus to supply combustion air to the heating chamber of the reformer. In the middle, an air preheater is provided, the heated effluent taken from the cooling unit, after using the preheating of the air in the air preheater, and was set to circulate to the cooling unit configuration.

【0009】固体高分子電解質型燃料電池の冷却部から
の温排水を空気予熱器へ導いて、水素製造装置における
改質器の加熱用とされる空気の予熱に用いるため、熱エ
ネルギーを有効利用できるようになる。
[0009] Since the hot waste water from the cooling section of the polymer electrolyte fuel cell is led to an air preheater and used for preheating air used for heating the reformer in the hydrogen production apparatus, thermal energy is effectively used. become able to.

【0010】又、固体高分子電解質膜をカソードとアノ
ードで挟んでなるセルをセパレータを介して積層し、且
つ数セルごとに冷却部を有し、更に、カソードへ供給さ
れる空気の加湿器を備えている固体高分子電解質型燃料
電池の上記冷却部から温排水を取り出すようにし、改質
室に都市ガスを導入すると共に加熱室に燃焼ガスを導入
するようにしてある改質器と、該改質器で改質されたガ
スから水素ガスのみを取り出すようにしてある高温シフ
トコンバータを備える水素製造装置で製造された水素ガ
スをアノードに供給するようにし、且つ上記冷却部から
取り出された温排水を吸着式冷凍機に供給して冷水製造
に使用した後、冷却部へ戻すよう循環させるようにした
構成とすることにより、固体高分子電解質型燃料電池の
冷却部からの温排水を、吸着式冷凍機で冷水を製造する
ための駆動熱源として利用することができて、熱エネル
ギーを有効利用できるようになる。
In addition, cells comprising a solid polymer electrolyte membrane sandwiched between a cathode and an anode are laminated via a separator, a cooling unit is provided for every several cells, and a humidifier for air supplied to the cathode is provided. A reformer configured to take out warm waste water from the cooling section of the provided solid polymer electrolyte fuel cell, introduce a city gas into the reforming chamber, and introduce a combustion gas into the heating chamber; A hydrogen gas produced by a hydrogen production apparatus having a high-temperature shift converter configured to extract only hydrogen gas from the gas reformed by the reformer is supplied to the anode, and the temperature extracted from the cooling unit is supplied to the anode. After the wastewater is supplied to the adsorption refrigerator and used for the production of cold water, it is circulated back to the cooling unit, so that the warm exhaust from the cooling unit of the solid polymer electrolyte fuel cell is achieved. Was converted, can be utilized as a driving heat source for the production of cold water in the adsorption chiller, it becomes possible to effectively utilize the thermal energy.

【0011】更に、吸着式冷凍機として、吸着剤を保持
した円柱状の回転式吸脱着器を、密閉構造とした円筒状
の固定ケーシング内に回転駆動可能に収納させ、該固定
ケーシングを通し、回転式吸脱着器の軸方向に温水と冷
却水とを領域別に流し、又、径方向に冷媒を流通させる
ことにより再生工程と吸着工程を連続的に行うことがで
きるようにしてある吸着剤熱交換器を組み込んだ構成の
ものを用いることにより、1台の吸着剤熱交換器で、バ
ルブの切り替え操作を行うことなしに、再生工程と吸着
工程を連続して行わせることができるので、効率を向上
させることができる。
Further, as an adsorption type refrigerator, a cylindrical rotary adsorption / desorption device holding an adsorbent is rotatably housed in a cylindrical fixed casing having a closed structure, and is passed through the fixed casing. The adsorbent heat is such that the hot water and the cooling water are flowed in each region in the axial direction of the rotary adsorption / desorption device and the refrigerant is circulated in the radial direction so that the regeneration step and the adsorption step can be continuously performed. By using a heat exchanger with a built-in heat exchanger, the regeneration process and the adsorption process can be performed continuously with one adsorbent heat exchanger without performing valve switching operation. Can be improved.

【0012】更に又、固体高分子電解質膜をカソードと
アノードで挟んでなるセルをセパレータを介して積層
し、且つ数セルごとに冷却部を有し、更に、カソードへ
供給される空気の加湿器を備えている固体高分子電解質
型燃料電池の上記冷却部から温排水を取り出すように
し、改質室に都市ガスを導入すると共に加熱室に燃焼ガ
スを導入するようにしてある改質器と、該改質器で改質
されたガスから水素ガスのみを取り出すようにしてある
高温シフトコンバータを備える水素製造装置で製造され
た水素ガスをアノードに供給するようにし、且つ上記冷
却部から取り出された温排水を昇温して吸収式冷凍機に
供給するようにする温排水ラインを接続して温排水を冷
水製造に使用した後、冷却部へ戻すよう循環させるよう
に温排水戻しラインを接続した構成とすることにより、
固体高分子電解質型燃料電池の冷却部からの温排水を、
吸収式冷凍機で冷水を製造するための駆動熱源として利
用することができて、熱エネルギーを有効利用できるよ
うになる。
Further, cells comprising a solid polymer electrolyte membrane sandwiched between a cathode and an anode are stacked with a separator interposed therebetween, and a cooling unit is provided for every several cells, and a humidifier for air supplied to the cathode is further provided. A reformer that is configured to take out warm waste water from the cooling section of the solid polymer electrolyte fuel cell including: introducing a city gas into the reforming chamber and introducing a combustion gas into the heating chamber; The hydrogen gas produced by the hydrogen production apparatus having a high-temperature shift converter which is configured to take out only hydrogen gas from the gas reformed by the reformer is supplied to the anode, and is taken out from the cooling unit. After connecting the hot wastewater line that raises the temperature of the hot wastewater and supplies it to the absorption refrigerator, the hot wastewater is used for cold water production, and then the hot wastewater return line is circulated back to the cooling section. By the connection with the structure,
The hot waste water from the cooling section of the polymer electrolyte fuel cell is
It can be used as a driving heat source for producing chilled water by an absorption refrigerator, and thermal energy can be used effectively.

【0013】又、吸収式冷凍機で用いる吸収器、再生
器、凝縮器、蒸発器の各熱交換部をプレートフィン型と
した構成とすることにより、吸収式冷凍機のコンパクト
化を図ることができる。
Further, by making each heat exchange part of the absorber, regenerator, condenser and evaporator used in the absorption refrigerator a plate-fin type, the absorption refrigerator can be made more compact. it can.

【0014】更に、吸収器と再生器との間の吸収液循環
ラインに、吸収器内の吸収液を強制循環させるための吸
収液循環ポンプを設置した構成とすることにより、吸収
式冷凍機よりコンパクト化を図ることができる。
[0014] Further, an absorption liquid circulating pump for forcibly circulating the absorption liquid in the absorber is provided in the absorption liquid circulating line between the absorber and the regenerator, so that the absorption refrigerator can be improved. Compactness can be achieved.

【0015】[0015]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照して説明する。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0016】図1及び図2は本発明の実施の一形態を示
すもので、図1に概要を示す如く、固体高分子電解質型
燃料電池Iと膜分離型水素製造装置IIを設置し、該膜分
離型水素製造装置IIの高温シフトコンバータで取り出さ
れた燃料ガスFGとしての水素ガスを固体高分子電解質
型燃料電池Iのアノードに供給すると共に、固体高分子
電解質型燃料電池Iのカソードには空気供給ラインより
供給される空気を加湿して導入するようにし、固体高分
子電解質型燃料電池Iの冷却部から排出された温排水を
空気予熱器26に通して、空気供給ラインより分岐され
て膜分離型水素製造装置IIの改質器の改質室へ供給され
る空気の予熱に使用した後、固体高分子電解質型燃料電
池Iの温水タンクに貯蔵させてから冷却部へリサイクル
させるようにする。
FIGS. 1 and 2 show an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, a solid polymer electrolyte fuel cell I and a membrane separation type hydrogen production apparatus II are installed. The hydrogen gas as the fuel gas FG extracted by the high-temperature shift converter of the membrane separation type hydrogen production apparatus II is supplied to the anode of the solid polymer electrolyte fuel cell I, and the cathode of the solid polymer electrolyte fuel cell I is supplied to the anode. The air supplied from the air supply line is humidified and introduced, and the hot waste water discharged from the cooling section of the solid polymer electrolyte fuel cell I is passed through the air preheater 26 and branched from the air supply line. After being used for preheating of the air supplied to the reforming chamber of the reformer of the membrane separation type hydrogen production apparatus II, it is stored in the hot water tank of the polymer electrolyte fuel cell I and then recycled to the cooling section. I do.

【0017】詳述すると、図2に一例を示す如く、上記
固体高分子電解質型燃料電池Iは、固体高分子電解質膜
1をカソード(空気極)2とアノード(燃料極)3の両
電極で両面から挟持させてなるセルをセパレータ(図示
せず)を介し積層してスタックとし、且つ数セルごとに
冷却部4を設け、更に、空気加湿器27を設けて、空気
Aを凝縮器28を経て空気供給ライン29により空気加
湿器27に通してからカソード2の入口側よりカソード
2に供給し、該カソード2からカソード排ガスライン3
1に排出されるカソード排ガスCGのうち、大気へ放出
する一部のカソード排ガスCGを上記凝縮器28でフレ
ッシュな空気Aと熱交換させて大気へ放出させるように
すると共に、残りのカソード排ガスCGを循環ライン3
2によりカソード2にリサイクルさせるようにし、一
方、アノード3から排出されたアノード排ガスAGは、
一部を循環ライン30にてリサイクルさせると共に、他
の一部を系外へ取り出すようにしてある。
More specifically, as shown in FIG. 2, in the solid polymer electrolyte fuel cell I, the solid polymer electrolyte membrane 1 is composed of a cathode (air electrode) 2 and an anode (fuel electrode) 3. The cells sandwiched from both sides are stacked with a separator (not shown) interposed therebetween to form a stack, and a cooling unit 4 is provided for every several cells, an air humidifier 27 is further provided, and air A is supplied to a condenser 28. After passing through an air humidifier 27 through an air supply line 29, the air is supplied to the cathode 2 from the inlet side of the cathode 2, and from the cathode 2 to the cathode exhaust gas line 3.
A part of the cathode exhaust gas CG discharged to the atmosphere out of the cathode exhaust gas CG discharged to the first exhaust gas CG is exchanged with fresh air A in the condenser 28 to be released to the atmosphere, and the remaining cathode exhaust gas CG is discharged. The circulation line 3
The anode exhaust gas AG discharged from the anode 3 is recycled to the cathode 2 by the anode 2.
A part is recycled in the circulation line 30, and another part is taken out of the system.

【0018】又、膜分離型水素製造装置IIは、改質触媒
を充填して改質原料ガスとして都市ガスTGを流すよう
にした改質室33bと伝熱促進用の充填物としてアルミ
ナボールを充填して燃焼ガスを流すようにした加熱室3
3aとを金属製隔壁を介して積層してなる改質器33の
ほかに、都市ガスTGを改質ガスRGと熱交換させるプ
レート型熱交換器34と、高温シフト触媒としてアルミ
ナボールを充填して改質ガスRGを通しシフト反応させ
るようにしたシフト反応室35とプレート型の水素ガス
室36との間に、水素のみを選択的に通過させるように
する水素透過膜としてのパラジウム膜を多孔質板の片面
にコーティング又はメッキしてなる隔壁37を、パラジ
ウム膜がシフト反応室35側となるように積層してなる
プレート型の高温シフトコンバータ38と、空気予熱器
39と、燃焼器40と、蒸気発生器としてのボイラ41
と、水素ガス冷却器42とを備えて、都市ガスTGを、
圧縮機43で圧縮した後、脱硫器44で脱硫して、熱交
換器34の低温室45に、ボイラ41からの水蒸気Sと
ともに導入して、高温室46を通る改質ガスRGと熱交
換させてから改質器33の改質室33bに導入させるよ
うにすると共に、該改質器33の改質室33bで改質さ
れた高温(約780℃)の改質ガスRGを、高温シフト
コンバータ38の作動温度である300〜500℃に熱
交換器34で調整してから、高温シフトコンバータ38
のシフト反応室35に導入させるようにし、該シフト反
応室35でのシフト反応により生じた水素のみをパラジ
ウム膜を表面に有する多孔質状の隔壁37を通して水素
ガス室36に流出させ、上記ボイラ41からの水蒸気S
の一部と一緒に水素ガス室36より取り出し、水素ガス
冷却器42にて冷却するようにしてある。又、空気A
は、ブロワ47から空気予熱器39の低温室48aへ導
かれて予熱された後、燃焼器40へ導入されて、ここで
上記シフト反応室35で水素が分離された残りの改質ガ
スRGとともに燃焼させられ、その燃焼ガスEGを改質
器33の加熱室33aに供給して、改質器33で吸熱に
より改質反応が行われるようにし、改質器33の加熱室
33aを出た燃焼ガスEGが空気予熱器39の高温室4
8b、ボイラ41へ導かれた後、大気へ放出されるよう
にする。
The membrane separation type hydrogen production apparatus II comprises a reforming chamber 33b which is filled with a reforming catalyst and flows city gas TG as a reforming raw material gas, and an alumina ball as a heat transfer promoting filler. Heating chamber 3 filled with combustion gas
In addition to a reformer 33 formed by laminating 3a with a metal partition wall, a plate heat exchanger 34 for exchanging heat of the city gas TG with the reformed gas RG, and an alumina ball as a high-temperature shift catalyst are filled. A palladium membrane as a hydrogen permeable membrane for selectively passing only hydrogen is provided between a shift reaction chamber 35 in which a shift reaction is performed through the reformed gas RG and a plate-type hydrogen gas chamber 36. A plate-type high-temperature shift converter 38 in which a partition wall 37 formed by coating or plating on one surface of a metal plate such that a palladium film is on the shift reaction chamber 35 side, an air preheater 39, and a combustor 40 , Boiler 41 as steam generator
And a hydrogen gas cooler 42, and the city gas TG is
After being compressed by the compressor 43, it is desulfurized by the desulfurizer 44, introduced into the low temperature chamber 45 of the heat exchanger 34 together with the steam S from the boiler 41, and exchanges heat with the reformed gas RG passing through the high temperature chamber 46. And then the high temperature (about 780 ° C.) reformed gas RG reformed in the reforming chamber 33b of the reformer 33 is supplied to the high-temperature shift converter. The temperature is adjusted by the heat exchanger 34 to the operating temperature of 300 to 500 ° C.
, And only hydrogen generated by the shift reaction in the shift reaction chamber 35 flows out to the hydrogen gas chamber 36 through the porous partition wall 37 having a palladium film on the surface thereof. Water vapor S from
Is taken out of the hydrogen gas chamber 36 together with a part of the hydrogen gas, and cooled by a hydrogen gas cooler 42. Also, air A
Is introduced from the blower 47 to the low temperature chamber 48a of the air preheater 39, where it is preheated, and then introduced into the combustor 40, where it is mixed with the remaining reformed gas RG from which hydrogen has been separated in the shift reaction chamber 35. The combustion gas EG is supplied to the heating chamber 33a of the reformer 33 so that the reforming reaction is performed by heat absorption in the reformer 33, and the combustion gas exits the heating chamber 33a of the reformer 33. The gas EG is supplied to the high temperature chamber 4 of the air preheater 39.
8b, after being guided to the boiler 41, it is released to the atmosphere.

【0019】更に、水Wは、水ポンプ49でボイラ41
へ送られて水蒸気Sとなるようにしてある。
Further, the water W is supplied to the boiler 41 by a water pump 49.
To be converted to water vapor S.

【0020】かかる構成を有する膜分離型水素製造装置
IIで製造されて水素ガス冷却器42で冷却された水素ガ
スHのライン53を、固体高分子電解質型燃料電池Iの
アノード排ガスAGの循環ライン30に接続して、膜分
離型水素製造装置IIで製造された水素ガスHを、燃料ガ
スFGとしてアノード3に供給できるようにすると共
に、固体高分子電解質型燃料電池I側に温水タンク50
を設置して、該温水タンク50からの温水(約74℃)
を水ポンプ51により温水供給ライン54を通して冷却
部4に導入し、該冷却部4で昇温されて排出された温排
水HW(約78℃)を温排水ライン55により空気予熱
器26に導いてから温水タンク50に貯蔵させるように
して、カソード2へ空気Aを供給する空気供給ライン2
9より分岐させた空気導入ライン52により膜分離型水
素製造装置IIのブロワ47に接続して、改質器33の加
熱室33aへの燃焼ガスEGを作る燃焼器40へ供給す
る空気Aを、上記冷却部4からの温排水HWを使用して
予熱させるようにし、又、上記温水タンク50の温水
を、ボイラ41のボイラ用水の一部として使用させるよ
うにする。
A membrane-separated hydrogen production apparatus having such a configuration.
A line 53 of hydrogen gas H produced in II and cooled by the hydrogen gas cooler 42 is connected to the circulation line 30 of the anode exhaust gas AG of the solid polymer electrolyte fuel cell I, and the membrane separation type hydrogen production apparatus II is connected. The hydrogen gas H produced in the above can be supplied to the anode 3 as the fuel gas FG, and the hot water tank 50 is provided on the solid polymer electrolyte fuel cell I side.
And warm water (about 74 ° C.) from the hot water tank 50
Is introduced into the cooling unit 4 by the water pump 51 through the hot water supply line 54, and the hot waste water HW (about 78 ° C.) which has been heated and discharged in the cooling unit 4 is led to the air preheater 26 by the hot waste water line 55. From the air supply line 2 for supplying air A to the cathode 2 so as to store the air A in the hot water tank 50.
9 is connected to the blower 47 of the membrane-separated hydrogen production apparatus II via an air introduction line 52 branched from the air supply line 9 to supply air A to the combustor 40 for producing combustion gas EG to the heating chamber 33a of the reformer 33. Preheating is performed using the hot waste water HW from the cooling unit 4, and hot water in the hot water tank 50 is used as a part of the boiler water of the boiler 41.

【0021】なお、56は固体高分子電解質型燃料電池
Iで得られた直流電気を交流に変換するインバータであ
り、照明、空調用に取り出すようにしてある。
Reference numeral 56 denotes an inverter for converting DC power obtained by the solid polymer electrolyte fuel cell I into AC, which is extracted for lighting and air conditioning.

【0022】この実施の形態によれば、固体高分子電解
質型燃料電池Iの冷却部4から取り出される温排水HW
を、温水タンク50に貯蔵させる前に空気予熱器26に
導いて、膜分離型水素製造装置IIの改質器33の加熱用
として燃焼器40へ導く空気Aの予熱に使用するように
するので、熱エネルギーの有効利用を図ることができ
る。又、カソード排ガスCGは、アノード3からの水素
と空気中の酸素が反応し水蒸気がリッチな状態となって
いて相当量の熱量が含まれているが、カソード排ガスC
Gをリサイクルさせると共に、大気へ放出させる一部を
凝縮器28でフレッシュ空気と熱交換させるようにして
いるので、エネルギー効率を高めることができる。
According to this embodiment, the hot waste water HW taken out of the cooling section 4 of the solid polymer electrolyte fuel cell I
Before being stored in the hot water tank 50, the air is preheated to the air preheater 26, and is used for preheating the air A guided to the combustor 40 for heating the reformer 33 of the membrane separation type hydrogen production apparatus II. Thus, effective use of heat energy can be achieved. Further, the cathode exhaust gas CG contains a considerable amount of heat because the hydrogen from the anode 3 reacts with the oxygen in the air and the water vapor is in a rich state.
Since G is recycled and a part of the gas discharged to the atmosphere is exchanged with fresh air in the condenser 28, energy efficiency can be improved.

【0023】次に、図3は本発明の実施の他の形態を示
すもので、図1及び図2に示したと同様な構成としてあ
る固体高分子電解質型燃料電池発電装置において、固体
高分子電解質型燃料電池Iの冷却部4から排出された温
排水HWを膜分離型水素製造装置IIの改質器33の加熱
室33aへの燃焼ガスEGとする燃焼器40へ導く空気
Aの予熱に用いるようにすることに代えて、吸着式冷凍
機IIIにて冷水CWを製造する際の駆動熱源として用い
るようにしたものである。
FIG. 3 shows another embodiment of the present invention. In the solid polymer electrolyte fuel cell power generator having the same structure as shown in FIGS. 1 and 2, a solid polymer electrolyte is used. Wastewater HW discharged from the cooling unit 4 of the fuel cell I is used for preheating the air A which is guided to a combustor 40 which is used as a combustion gas EG to a heating chamber 33a of a reformer 33 of a membrane separation type hydrogen production apparatus II. Instead of this, it is used as a driving heat source when producing the cold water CW by the adsorption refrigerator III.

【0024】詳述すると、上記吸着式冷凍機IIIとして
は、2台の吸着剤熱交換器を用いて、吸着剤を駆動熱源
としての温水で加熱し、吸着していた冷媒を脱着させ、
凝縮器にて、冷媒蒸気を凝縮温度で液化させる再生工程
と、該再生工程とは逆に、吸着剤を冷却水QWで冷却
し、蒸発器にて、蒸発温度で蒸発した冷媒蒸気を吸着剤
に吸着させる吸着行程とを、上記温水の供給、排出ライ
ンや冷却水の供給、排出ラインに設けられているバルブ
を切り替え操作することにより交互に行うようにし、蒸
発器において、冷媒が系外より熱を奪って蒸気気化する
ときの冷却により冷水CWを製造するようにしてある従
来公知の型式のものを採用することができ、上記温水の
供給ラインに固体高分子電解質型燃料電池Iの冷却部4
からの温排水ライン55を接続して、冷却部4から排出
された温排水HWを、膜分離型水素製造装置IIのボイラ
41で発生させた水蒸気Sの一部を混入させることによ
り温度を高めた状態(約85℃)として、駆動熱源とし
て供給するようにし、温水戻しライン57を、冷却部4
への温水供給ライン54に接続して、再生工程で使用し
た後の温排水HW(約74℃)を直接冷却部4へリサイ
クルできるように構成したものである。なお、図3にお
いて、58は冷媒を冷却するクーリングユニットを示
す。
More specifically, as the adsorption refrigerator III, two adsorbent heat exchangers are used to heat the adsorbent with hot water as a driving heat source to desorb the adsorbed refrigerant.
A regeneration step of liquefying the refrigerant vapor at the condensation temperature in the condenser, and conversely to the regeneration step, cooling the adsorbent with cooling water QW, and evaporating the refrigerant vapor evaporated at the evaporation temperature in the evaporator. And the adsorption process is performed by alternately switching the valves provided on the supply of the hot water, the supply of the discharge line and the supply of the cooling water, and the discharge line. A conventionally known type in which cold water CW is manufactured by cooling when heat is taken off and vaporized can be adopted, and the cooling section of the solid polymer electrolyte fuel cell I is connected to the hot water supply line. 4
The temperature is increased by mixing a part of the steam S generated by the boiler 41 of the membrane separation type hydrogen production apparatus II with the hot waste water HW discharged from the cooling unit 4 by connecting the hot drain line 55 from In a heated state (about 85 ° C.), and the hot water return line 57 is connected to the cooling unit 4.
The hot wastewater HW (about 74 ° C.) used in the regeneration step can be directly recycled to the cooling unit 4 by connecting to a hot water supply line 54 to the cooling unit 4. In FIG. 3, reference numeral 58 denotes a cooling unit for cooling the refrigerant.

【0025】図3に示すようなシステム構成とした場
合、固体高分子電解質型燃料電池Iから排出される温排
水HWにより、吸着式冷凍機IIIを用いて、空調や商品
冷蔵用の冷水CWを製造することができ、熱エネルギー
の有効利用を図ることができる。
In the case of the system configuration shown in FIG. 3, cold water CW for air-conditioning and refrigeration of commodities is generated by the adsorption chiller III by the hot effluent HW discharged from the solid polymer electrolyte fuel cell I. It can be manufactured, and thermal energy can be effectively used.

【0026】図4(イ)(ロ)は図3に示す固体高分子
電解質型燃料電池発電装置の吸着式冷凍機IIIで用いる
吸着剤熱交換器の一例を示すもので、主として、円筒状
の固定ケーシング59と、該固定ケーシング59の両端
の蓋となるエンドプレート60,61と、固定ケーシン
グ59内に回転可能に収納させた円柱状の回転式吸脱着
器62とからなる。
FIGS. 4A and 4B show an example of an adsorbent heat exchanger used in the adsorption refrigerator III of the solid polymer electrolyte fuel cell power generator shown in FIG. The fixed casing 59 includes end plates 60 and 61 serving as lids at both ends of the fixed casing 59, and a cylindrical rotary adsorption / desorption device 62 rotatably housed in the fixed casing 59.

【0027】上記固定ケーシング59は、長手方向の一
端と他端にフランジ部63と64を有し、周壁部の左右
対向位置の一方に、冷媒入口管65を連通接続した冷媒
導入部66を、又、他方に、冷媒出口管67を連通接続
した冷媒導出部68を、それぞれ所要の領域をもって外
方へ膨むように形成し、冷媒入口管65に、蒸発器から
の冷媒ラインを接続すると共に、冷媒出口管67に、凝
縮器への冷媒ラインを接続するようにしてある。
The fixed casing 59 has flange portions 63 and 64 at one end and the other end in the longitudinal direction, and a refrigerant introduction portion 66 connected to a refrigerant inlet pipe 65 at one of the left and right opposing positions of the peripheral wall portion. On the other hand, a refrigerant outlet portion 68 connected to and connected to a refrigerant outlet pipe 67 is formed so as to expand outward with a required area, and a refrigerant line from an evaporator is connected to a refrigerant inlet pipe 65, and a refrigerant is provided. The outlet pipe 67 is connected to a refrigerant line to the condenser.

【0028】上記一方のエンドプレート60は、中心部
に回転軸挿通孔69を有し、且つ固定ケーシング59へ
の取付面側となる内面部の上記回転軸挿通孔69を挟む
上下の位置の一方に、温水入口管70を連通接続した温
水導入部71を、又、他方に、冷却水入口管72を連通
接続した冷却水導入部73を、それぞれ所要の角度領域
だけ外面側へ後退させるように形成し、更に、内面部側
の外周部に、固定ケーシング59への取付フランジ部7
4を設けた構成としてある。
The one end plate 60 has a rotary shaft insertion hole 69 at the center, and one of the upper and lower positions sandwiching the rotary shaft insertion hole 69 on the inner surface on the mounting surface side to the fixed casing 59. The hot water inlet 71 connected to the hot water inlet pipe 70 is connected to the outside, and the cooling water inlet 73 connected to the cooling water inlet pipe 72 is connected to the outside by a required angle area. Formed on the outer peripheral portion on the inner surface side, and a mounting flange portion 7 to the fixed casing 59.
4 is provided.

【0029】又、上記他方のエンドプレート61は、エ
ンドプレート60に対峙させて、それぞれ回転軸挿通孔
75、温水出口管76、温水導出部77、冷却水出口管
78、冷却水導出部79、取付フランジ部80を有する
構成としてある。
The other end plate 61 faces the end plate 60 and has a rotary shaft insertion hole 75, a hot water outlet pipe 76, a hot water outlet section 77, a cooling water outlet pipe 78, a cooling water outlet section 79, The configuration has a mounting flange portion 80.

【0030】回転式吸脱着器62は、上記両エンドプレ
ート60,61の回転軸挿通孔69,75に回転自在に
挿通支持させるようにした回転軸81上に、固定ケーシ
ング59の内径よりも僅かに小さい直径の2枚のヘッダ
ー板82の中心部を固定ケーシング59の長さに合わせ
た間隔で取り付け、且つ該2枚のヘッダー板82の間の
空間部に、多数枚のベーン83を回転軸81と平行に放
射状に取り付けて、周方向等間隔に多数の脱着室84を
形成し、更に、該各脱着室84内に、フィンチューブ型
吸着器85を収納させて、該フィンチューブ型吸着器8
5のチューブ86の両端部を、上記2枚のヘッダー板8
2に開口支持させるようにしてある。
The rotary adsorption / desorption device 62 is mounted on a rotary shaft 81 rotatably inserted and supported in the rotary shaft insertion holes 69 and 75 of the end plates 60 and 61, and is slightly smaller than the inner diameter of the fixed casing 59. The center portions of the two small-diameter header plates 82 are attached at intervals corresponding to the length of the fixed casing 59, and a large number of vanes 83 are mounted on the rotation shaft in the space between the two header plates 82. A plurality of desorption chambers 84 are radially attached in parallel with 81 to form a plurality of desorption chambers 84 at equal intervals in the circumferential direction, and a fin tube type adsorber 85 is housed in each of the desorption chambers 84. 8
5 with the two header plates 8
An opening is supported at 2.

【0031】上記フィンチューブ型吸着器85は、図4
(ロ)に詳細を示す如く、温水や冷却水QWの通路とな
るチューブ86の外周に、表面に遠赤外線素子をコーテ
ィングした多数枚の円形のフィン87を所要間隔で取り
付けてフィンチューブとし、且つ上記チューブ86の外
周部の各フィン87間の位置に、吸着剤としての粉体状
のシリカゲル88を充填し、更に、シリカゲル88を充
填したフィンチューブの外周を金網89で被覆した構成
としてある。上記フィン87は、遠赤外線素子のコーテ
ィング面を更にフォイルで包むようにしてもよい。
The fin tube type adsorber 85 is shown in FIG.
As shown in (b) in detail, a large number of circular fins 87 having a surface coated with a far-infrared ray element are attached to the outer periphery of a tube 86 serving as a passage for hot water or cooling water QW at required intervals to form a fin tube, and A position between the respective fins 87 on the outer peripheral portion of the tube 86 is filled with a powdery silica gel 88 as an adsorbent, and the outer periphery of the fin tube filled with the silica gel 88 is covered with a wire mesh 89. The fin 87 may further wrap the coating surface of the far-infrared ray element with a foil.

【0032】又、上記エンドプレート60,61の回転
軸挿通孔69,75から突出する回転軸81の一端にプ
ーリ90を取り付け、該プーリ90とモータ91の出力
軸に取り付けた駆動プーリ92との間に、ベルト93を
無端状に掛け回し、モータ91の駆動力を順に駆動プー
リ92からベルト93、プーリ90、回転軸81へと伝
えることにより、回転式吸脱着器62がエンドプレート
60,61で密閉された固定ケーシング59内で回転さ
せられるようにしてある。
A pulley 90 is attached to one end of a rotating shaft 81 protruding from the rotating shaft insertion holes 69 and 75 of the end plates 60 and 61, and the pulley 90 is connected to a driving pulley 92 attached to an output shaft of a motor 91. In between, the belt 93 is wound around endlessly, and the driving force of the motor 91 is sequentially transmitted from the driving pulley 92 to the belt 93, the pulley 90, and the rotating shaft 81, so that the rotary suction / detachable / desorber 62 can move the end plates 60 and 61. And can be rotated in a fixed casing 59 which is sealed.

【0033】なお、図4(イ)において、94はそれぞ
れシール材を示す。
In FIG. 4A, reference numeral 94 denotes a sealing material.

【0034】上記構成としてある吸着剤熱交換器を組み
込んだ吸着式冷凍機IIIを図3の実施の形態の如く用い
る場合は、温水入口管70に、固体高分子電解質型燃料
電池Iの冷却部4からの温排水ライン55を接続し、冷
却部4への温水戻しライン57を温水出口管76に接続
して用いるようにする。
When the adsorption type refrigerator III incorporating the adsorbent heat exchanger having the above configuration is used as in the embodiment of FIG. 3, the cooling section of the solid polymer electrolyte fuel cell I is connected to the hot water inlet pipe 70. 4 is connected to a hot water outlet pipe 76 and a hot water return line 57 to the cooling unit 4 is used.

【0035】モータ91の駆動により回転式吸脱着器6
2を所要の速度で回転させた状態で運転を行うと、温水
入口管70から固定ケーシング59内に供給された温排
水HWは、温水導入部71と対応位置する部分のチュー
ブ86内を流通することになり、このとき、チューブ8
6及びフィン87の放射伝熱によりシリカゲル88が加
熱されるため、吸着していた冷媒Rは脱着させられて冷
媒出口管67を通り凝縮器へ送られることにより再生工
程が行われる。一方、冷却水入口管72から固定ケーシ
ング59内に供給された冷却水QWは、冷却水導入部7
3と対応位置する部分のチューブ86内を流通すること
になり、このとき、チューブ86及びフィン87を介し
てシリカゲル88が冷却されるため、蒸発器から送られ
た気化状態の冷媒Rはシリカゲル88に吸着させられる
ことにより吸着工程が行われる。因に、温排水HWが流
れている再生部の圧力は1330Pa以上、冷却水QWが
流れている吸着部の圧力は再生部の圧力よりもかなり低
い圧力とするのがよい。
The rotary adsorption / desorption device 6 is driven by the motor 91.
2 is rotated at a required speed, the hot water HW supplied from the hot water inlet pipe 70 into the fixed casing 59 flows through the tube 86 corresponding to the hot water inlet 71. At this time, the tube 8
Since the silica gel 88 is heated by the radiant heat transfer of the fins 6 and the fins 87, the adsorbed refrigerant R is desorbed and sent to the condenser through the refrigerant outlet pipe 67 to perform the regeneration step. On the other hand, the cooling water QW supplied from the cooling water inlet pipe 72 into the fixed casing 59 is supplied to the cooling water introduction section 7.
Since the silica gel 88 is cooled through the tube 86 and the fins 87 at the portion corresponding to the portion 3, the vaporized refrigerant R sent from the evaporator is supplied to the silica gel 88. The adsorbing step is performed by being adsorbed. Incidentally, it is preferable that the pressure of the regenerating section in which the hot waste water HW flows is 1330 Pa or more, and the pressure of the adsorbing section in which the cooling water QW flows is a pressure considerably lower than the pressure of the regenerating section.

【0036】上記再生工程と吸着工程は回転式吸脱着器
62の回転により連続して行われるため、従来のバルブ
の切り替えによる再生工程と吸着工程の切り替え操作が
不要であり、極めて有利となる。すなわち、従来の吸着
式冷凍機の作動はバッチ方式であり、2台の吸着剤熱交
換器による吸着、脱着をバルブの切り替え操作で行うよ
うにしていたが、上記のような回転式吸脱着器62を有
する1台の吸着剤熱交換器の採用により、バルブ操作な
しに吸着剤の連続吸脱着プロセスが可能となり、且つコ
ンパクト化を図ることができる。更に、再生工程終了時
のシリカゲル88と吸着工程終了時のシリカゲル88の
差圧に起因する冷媒移動により、熱回収を回転式吸脱着
器62の回転工程で行うことができるので、効率を高め
ることができる。又、吸着式冷凍能力は粉体であるシリ
カゲル88とフィン87との伝熱速度にも依存すること
になるが、フィン87の表面には遠赤外線素子がコーテ
ィングしてあるため、放熱伝熱を促進することができ
る。
Since the regeneration step and the adsorption step are performed continuously by the rotation of the rotary adsorption / desorption device 62, there is no need to switch between the regeneration step and the adsorption step by switching the conventional valve, which is extremely advantageous. That is, the operation of the conventional adsorption refrigerator is a batch system, and adsorption and desorption by two adsorbent heat exchangers are performed by switching valves, but the rotary adsorption / desorption device as described above is used. By adopting one adsorbent heat exchanger having 62, a continuous adsorption / desorption process of the adsorbent becomes possible without valve operation, and downsizing can be achieved. Further, the heat transfer can be performed in the rotation process of the rotary adsorption / desorption device 62 by the refrigerant movement caused by the pressure difference between the silica gel 88 at the end of the regeneration process and the silica gel 88 at the end of the adsorption process. Can be. In addition, the adsorption type refrigeration capacity also depends on the heat transfer rate between the powdered silica gel 88 and the fins 87, but since the surface of the fins 87 is coated with a far-infrared ray element, the heat radiation and heat transfer can be reduced. Can be promoted.

【0037】次いで、図5は図4(イ)(ロ)に示した
吸着剤熱交換器の他の例を示すもので、回転式脱着器6
2の構成部品である各ベーン82を、回転軸81に対し
ねじれ角を形成するように所要角度傾斜配置し、且つこ
れに伴わせてフィンチューブ型吸着器85も傾斜させて
配置したものである。
Next, FIG. 5 shows another example of the adsorbent heat exchanger shown in FIGS. 4 (a) and 4 (b).
The vanes 82 as the second component are arranged at a required angle so as to form a torsion angle with respect to the rotating shaft 81, and the fin tube type adsorber 85 is also arranged at an angle with the inclination. .

【0038】図5に示すような構成とした場合、図4
(イ)(ロ)に示したものよりも、フィンチューブ型吸
着器85のチューブ86の長さを長くできるので、チュ
ーブ86内を流れる温排水HW、冷却水QWの滞留時間
を延ばすことができ、熱効率を向上させることができ
る。
In the case of the configuration shown in FIG.
(B) Since the length of the tube 86 of the fin tube type adsorber 85 can be made longer than that shown in (B), the residence time of the hot water HW and the cooling water QW flowing in the tube 86 can be extended. , The heat efficiency can be improved.

【0039】又、図6は本発明の実施の更に他の形態を
示すもので、図3に示した実施の形態における吸着式冷
凍機IIIに代えて、吸収式冷凍機IVを用い、且つ固体高
分子電解質型燃料電池Iの冷却部4から排出され温排水
HWを昇温して吸収式冷凍機IVへ導くようにしたもので
ある。
FIG. 6 shows still another embodiment of the present invention, in which an absorption type refrigerator IV is used instead of the adsorption type refrigerator III in the embodiment shown in FIG. The temperature of the hot waste water HW discharged from the cooling section 4 of the polymer electrolyte fuel cell I is raised and guided to the absorption refrigerator IV.

【0040】詳述すると、上記吸収式冷凍機IVとして
は、冷却水QWが通る吸収器95内の臭化リチウム水溶
液の如き吸収液96を、熱交換器97を経て再生器98
に送り、該再生器98で吸収液96を加熱して水の如き
冷媒Rだけを水蒸気として放出させるようにし、次に、
この水蒸気を凝縮器99及び蒸発器100を通して、再
び冷媒Rに吸収させるようにするサイクルによって、蒸
発器100で冷水CWを得るようにしてある従来公知の
型式のものを採用することができるが、更に、上記吸収
器95内の吸収液96を強制循環させるために、吸収器
95と再生器98との間の吸収液循環ライン96´に吸
収液循環ポンプ103を設置し、上記再生器98の加熱
ラインに、固体高分子電解質型燃料電池Iの冷却部4か
らの温排水ライン55を、膜分離型水素製造装置IIの水
素ガス冷却器42を経由させてから接続して、たとえ
ば、冷却部4から82℃として排出された温排水HWを
84℃と温度を高めて再生器98に駆動熱源として供給
するようにし、該再生器98で使用されて、たとえば、
78℃となった温排水HWを、温排水戻りライン57を
通し温水タンク50に導いて、冷却部4へリサイクルさ
せるようにする。
More specifically, as the absorption refrigerator IV, an absorption liquid 96 such as an aqueous solution of lithium bromide in an absorber 95 through which cooling water QW passes passes through a heat exchanger 97 and a regenerator 98.
The regenerator 98 heats the absorbing liquid 96 so that only the refrigerant R such as water is released as water vapor.
A conventionally well-known type in which cold water CW is obtained in the evaporator 100 by a cycle in which the water vapor is again absorbed in the refrigerant R through the condenser 99 and the evaporator 100 can be adopted. Further, in order to forcibly circulate the absorbent 96 in the absorber 95, an absorbent circulating pump 103 is installed in an absorbent circulating line 96 ′ between the absorber 95 and the regenerator 98, A hot drain line 55 from the cooling unit 4 of the solid polymer electrolyte fuel cell I is connected to the heating line via the hydrogen gas cooler 42 of the membrane separation type hydrogen production apparatus II, and then connected to, for example, a cooling unit. The temperature of the hot waste water HW discharged from 4 to 82 ° C. is increased to 84 ° C. and supplied to the regenerator 98 as a driving heat source.
The hot waste water HW of 78 ° C. is led to the hot water tank 50 through the hot waste water return line 57 and is recycled to the cooling unit 4.

【0041】又、カソード2からカソード排ガスライン
31に排出されたカソード排ガスCGの一部を、空気供
給ライン29により空気加温器27を通した後の空気A
と共に循環ライン32によりカソード2へリサイクルさ
せるようにすると共に、カソード排ガスCGの一部を、
空気予熱器26に導いて、空気導入ライン52を通して
膜分離型水素製造装置IIの燃焼器40へ供給する空気A
を予熱させるようにし、且つ上記空気予熱器26を通し
た後のカソード排ガスCGを熱交換器101に導いてか
ら大気へ排出させるようにして、熱交換器101で約2
0℃の水から約50℃の温水を製造できるようにし、更
に、アノード排ガスAGを循環させる循環ライン30の
途中に熱交換器102を設けて、該熱交換器102にて
も約20℃の水から約50℃の温水を製造できるように
する。
A part of the cathode exhaust gas CG discharged from the cathode 2 to the cathode exhaust gas line 31 is supplied to the air A after passing through the air heater 27 through the air supply line 29.
Together with the circulation line 32 to recycle to the cathode 2, and a part of the cathode exhaust gas CG,
The air A supplied to the air preheater 26 and supplied to the combustor 40 of the membrane separation type hydrogen production apparatus II through the air introduction line 52
The cathode exhaust gas CG after passing through the air preheater 26 is led to the heat exchanger 101 and then discharged to the atmosphere.
Hot water of about 50 ° C. can be produced from water of 0 ° C. Further, a heat exchanger 102 is provided in the middle of a circulation line 30 for circulating the anode exhaust gas AG. Make it possible to produce about 50 ° C. hot water from water.

【0042】図6に示すようなシステム構成とした場
合、固体高分子電解質型燃料電池Iのから排出される温
排水HWを昇温して、吸収式冷凍機IVを導いて、空調や
プロセス冷却用の冷水CWを製造することができ、熱エ
ネルギーの有効利用を図ることができる。又、カソード
排ガスCGとアノード排ガスAGのいずれからも温水を
製造できるので、総合熱効率を向上させることができ
る。更に、吸収液循環ポンプの採用により、従来では自
然循環させていた吸収液96を強制循環させることがで
きるので、高さを低く抑えることができてコンパクト化
を図ることができる。
In the case of the system configuration as shown in FIG. 6, the temperature of the hot waste water HW discharged from the solid polymer electrolyte fuel cell I is raised, and the absorption chiller IV is guided to perform air conditioning and process cooling. Chilled water CW can be manufactured, and thermal energy can be effectively used. Further, since hot water can be produced from both the cathode exhaust gas CG and the anode exhaust gas AG, the overall thermal efficiency can be improved. Further, by employing the absorption liquid circulation pump, the absorption liquid 96 that has been naturally circulated in the past can be forcedly circulated, so that the height can be kept low and the size can be reduced.

【0043】次いで、図7及び図8は本発明の実施の更
に別の形態を示すもので、図6に示したものと同様な構
成において、吸収式冷凍機IVを構成する吸収器、熱交換
器、再生器、凝縮器、蒸発器として、いずれも熱交換部
をプレートフィン型とした吸収器95´、熱交換器97
´、再生器98´、凝縮器99´、蒸発器100´を採
用し、且つ吸収器95´内の吸収液を強制循環させるた
めに、吸収液循環ライン96´に吸収液循環ポンプ10
3を設置したものである。
FIGS. 7 and 8 show still another embodiment of the present invention. In the same construction as that shown in FIG. 6, an absorber constituting an absorption refrigerator IV and a heat exchanger are shown. Absorber 95 ′, heat exchanger 97, each of which has a plate-fin heat exchanger as a heat exchanger, regenerator, condenser, and evaporator
′, A regenerator 98 ′, a condenser 99 ′, an evaporator 100 ′, and an absorbing liquid circulating pump 96 ′ for forcibly circulating the absorbing liquid in the absorber 95 ′.
3 is installed.

【0044】上記吸収器95´や再生器98´等は、い
ずれもプレートフィン型熱交換器の構成を基本としてお
り、図8に一例を示す如く、コルゲート板からなるプレ
ートフィン104と、隔離板105とを交互に積層して
ろう付けし、各層ごとにプレートフィン104と隔離板
105との間に形成される空間部を、交互に、高温側流
路106と低温側流路107とし、一方のヘッダ108
の高温側流体入口110から導入した高温流体111
を、上記高温側流路106を通して他方のヘッダ109
の高温側流体出口112より排出させるようにすると共
に、他方のヘッダ109の低温側流体入口113から導
入した低温流体114を、上記低温側流路107を通し
て一方のヘッダ108の低温側流体出口115より排出
させるようにし、上記高温側流路106内を流れる高温
流体111と低温側流路107内を流れる低温流体11
4とがプレートフィン104及び隔離板105を介し間
接的に接触させられて熱交換されるようにしてある。し
たがって、再生器98´を例にとると、高温側流体入口
110に温排水ライン55を、又、高温側流体出口11
2に温排水戻りライン57をそれぞれ接続し、一方、低
温側流体入口113に吸収液循環ポンプ103を設置し
た吸収液循環ライン96´の往路部を、又、低温側流体
出口115に吸収液循環ライン96´の復路部をそれぞ
れ接続した構成とする。
Each of the absorber 95 'and the regenerator 98' has a plate-fin type heat exchanger structure. As shown in FIG. 8, a plate fin 104 made of a corrugated plate and a separator plate are provided. 105 are alternately laminated and brazed, and a space formed between the plate fin 104 and the separator 105 for each layer is alternately referred to as a high-temperature side flow path 106 and a low-temperature side flow path 107. Header 108
High temperature fluid 111 introduced from the high temperature side fluid inlet 110
To the other header 109 through the high temperature side channel 106.
And the low-temperature fluid 114 introduced from the low-temperature fluid inlet 113 of the other header 109 is passed through the low-temperature channel 107 to the low-temperature fluid outlet 115 of one header 108. The high-temperature fluid 111 flowing in the high-temperature channel 106 and the low-temperature fluid 11 flowing in the low-temperature channel 107 are discharged.
4 are indirectly contacted with each other via the plate fins 104 and the separator 105 to exchange heat. Therefore, taking the regenerator 98 'as an example, the hot drain port 55 is connected to the high-temperature fluid inlet 110, and the high-temperature fluid outlet 11 is
2 is connected to the hot wastewater return line 57, while the low-temperature side fluid inlet 113 is connected to the outgoing portion of the absorbent circulating line 96 'in which the absorbent circulating pump 103 is installed, and the low-temperature side fluid outlet 115 is circulated to the low-temperature side fluid outlet 115. The configuration is such that the return sections of the line 96 'are connected to each other.

【0045】図7及び図8に示すように、吸収式冷凍機
IVの各作動機器の熱交換部をプレートフィン型とするこ
とにより、吸収式冷凍機IVを全体的にコンパクトに設計
することができて、高性能化を図ることができる。又、
吸収液循環ポンプ103の採用により、吸収液を強制循
環させることができるので、高さをより低く抑えること
ができて、上記プレートフィン型とすることと相俟っ
て、よりコンパクト化に寄与することができ、更に、吸
収器95´及び凝縮器99´がコンパクト化されること
により、冷却水QWを製造するクーリングユニットもコ
ンパクト化できて、高性能化を図ることができるという
利点がある。
As shown in FIGS. 7 and 8, an absorption refrigerator
By making the heat exchange part of each operation device of the IV a plate fin type, the absorption refrigerator IV can be designed to be compact as a whole and high performance can be achieved. or,
The absorption liquid can be forcedly circulated by adopting the absorption liquid circulation pump 103, so that the height can be kept lower, and in combination with the plate fin type, it contributes to more compactness. Further, since the absorber 95 'and the condenser 99' are made compact, there is an advantage that the cooling unit for producing the cooling water QW can also be made compact, and high performance can be achieved.

【0046】なお、本発明は上記実施の形態にのみ限定
されるものではなく、図4(ロ)に示したフィンチュー
ブ型吸着器85のフィン87の形状は円形に限られるも
のではないこと、又、図6、図7の実施の形態におい
て、吸収式冷凍機IVの再生器98,98´へ供給するた
めの温排水HWは、図3の実施の形態の如く、膜分離型
水素製造装置IIのボイラ41で発生させた水蒸気Sの一
部を混入させて昇温させるようにしてもよいこと、図8
に熱交換部のプレートフィン型の一例を示したが、これ
以外の構成のものでもよいこと、その他本発明の要旨を
逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿
論である。
The present invention is not limited to the above embodiment, and the shape of the fin 87 of the fin tube type adsorber 85 shown in FIG. 4B is not limited to a circle. Further, in the embodiment of FIGS. 6 and 7, the hot waste water HW to be supplied to the regenerators 98 and 98 'of the absorption refrigerator IV is provided by a membrane separation type hydrogen production apparatus as in the embodiment of FIG. The temperature may be increased by mixing a part of the steam S generated in the boiler 41 of FIG.
FIG. 1 shows an example of a plate fin type heat exchange section, but it is a matter of course that various other modifications may be made without departing from the spirit of the present invention.

【0047】[0047]

【発明の効果】以上述べた如く、本発明の固体高分子電
解質型燃料電池発電装置によれば、固体高分子電解質膜
をカソードとアノードで挟んでなるセルをセパレータを
介して積層し、且つ数セルごとに冷却部を有し、更に、
カソードへ供給される空気の加湿器を備えている固体高
分子電解質型燃料電池の上記冷却部から温排水を取り出
すようにし、改質室に都市ガスを導入すると共に加熱室
に燃焼ガスを導入するようにしてある改質器と、該改質
器で改質されたガスから水素ガスを取り出すようにして
ある高温シフトコンバータを備える水素製造装置で製造
された水素ガスをアノードに供給するようにし、且つカ
ソードへの空気供給ラインより分岐させて空気を上記水
素製造装置へ供給して改質器の加熱室への燃焼ガス用と
する空気導入ラインを設けて、該ライン途中に、空気予
熱器を設け、上記冷却部から取り出された温排水を、該
空気予熱器で空気の予熱に使用した後、冷却部へ循環さ
せるようにした構成としてあるので、固体高分子電解質
型燃料電池の冷却部から排出される温排水を膜分離型水
素製造装置における改質器の加熱用とする空気の予熱の
ために使用することができて、熱エネルギーの有効利用
を図ることができ、又、固体高分子電解質膜をカソード
とアノードで挟んでなるセルをセパレータを介して積層
し、且つ数セルごとに冷却部を有し、更に、カソードへ
供給される空気の加湿器を備えている固体高分子電解質
型燃料電池の上記冷却部から温排水を取り出すように
し、改質室に都市ガスを導入すると共に加熱室に燃焼ガ
スを導入するようにしてある改質器と、該改質器で改質
されたガスから水素ガスのみを取り出すようにしてある
高温シフトコンバータを備える水素製造装置で製造され
た水素ガスをアノードに供給するようにし、且つ上記冷
却部から取り出された温排水を吸着式冷凍機に供給して
冷水製造に使用した後、冷却部へ戻すよう循環させるよ
うにした構成とすることにより、固体高分子電解質型燃
料電池の冷却部から排出される温排水を、冷水を製造す
る吸着式冷凍機の駆動熱源として用いることができて、
温排水の有効利用を図ることができ、更に、吸着式冷凍
機として、吸着剤を保持した円柱状の回転式吸脱着器
を、密閉構造とした円筒状の固定ケーシング内に回転駆
動可能に収納させ、該固定ケーシングを通し、回転式吸
脱着器の軸方向に温水と冷却水とを領域別に流し、又、
径方向に冷媒を流通させることにより再生工程と吸着工
程を連続的に行うことができるようにしてある吸着剤熱
交換器を組み込んだ構成のものを用いるようにすること
により、バルブ操作なしに吸着剤の連続吸脱着プロセス
を可能とすることができて有利となり、更に又、固体高
分子電解質膜をカソードとアノードで挟んでなるセルを
セパレータを介して積層し、且つ数セルごとに冷却部を
有し、更に、カソードへ供給される空気の加湿器を備え
ている固体高分子電解質型燃料電池の上記冷却部から温
排水を取り出すようにし、改質室に都市ガスを導入する
と共に加熱室に燃焼ガスを導入するようにしてある改質
器と、該改質器で改質されたガスから水素ガスのみを取
り出すようにしてある高温シフトコンバータを備える水
素製造装置で製造された水素ガスをアノードに供給する
ようにし、且つ上記冷却部から取り出された温排水を昇
温して吸収式冷凍機に供給するようにする温排水ライン
を接続して温排水を冷水製造に使用した後、冷却部へ戻
すよう循環させるように温排水戻しラインを接続した構
成とすることにより、固体高分子電解質型燃料電池の冷
却部から排出される温排水を、冷水を製造する吸収式冷
凍機の駆動熱源として用いることができて、温排水の有
効利用を図ることができ、又、吸収式冷凍機で用いる吸
収器、再生器、凝縮器、蒸発器の各熱交換部をプレート
フィン型とした構成とすることにより、吸収式冷凍機の
コンパクト化を図ることができ、更に、吸収器と再生器
との間の吸収液循環ラインに、吸収器内の吸収液を強制
循環させるための吸収液循環ポンプを設置した構成とす
ることにより、吸収式冷凍機のよりコンパクト化を図る
ことができる、という優れた効果を発揮する。
As described above, according to the solid polymer electrolyte fuel cell power generator of the present invention, cells each having a solid polymer electrolyte membrane sandwiched between a cathode and an anode are stacked with a separator interposed therebetween. Having a cooling unit for each cell,
In the solid polymer electrolyte fuel cell having a humidifier for air supplied to the cathode, hot waste water is taken out from the cooling section, and city gas is introduced into the reforming chamber and combustion gas is introduced into the heating chamber. A reformer and a hydrogen gas produced by a hydrogen production apparatus having a high-temperature shift converter that is configured to extract hydrogen gas from the gas reformed by the reformer are supplied to the anode, And an air introduction line is provided for supplying air to the hydrogen production apparatus by branching from an air supply line to the cathode and supplying it to the heating chamber of the reformer for combustion gas, and an air preheater is provided in the middle of the line. Since the hot wastewater taken out from the cooling section is used for preheating air in the air preheater and then circulated to the cooling section, the cooling of the solid polymer electrolyte fuel cell is performed. The wastewater discharged from the system can be used for preheating air used for heating the reformer in the membrane-separated hydrogen production system, so that heat energy can be used effectively, A solid polymer electrolyte in which a cell in which a molecular electrolyte membrane is sandwiched between a cathode and an anode is stacked via a separator, and a cooling unit is provided for every several cells, and further, a humidifier for air supplied to the cathode is provided. A reformer configured to take out warm waste water from the cooling section of the fuel cell, introduce city gas into the reforming chamber, and introduce combustion gas into the heating chamber. Hydrogen gas produced by a hydrogen production apparatus having a high-temperature shift converter configured to extract only hydrogen gas from the discharged gas is supplied to the anode, and the hot wastewater extracted from the cooling unit is adsorbed. By supplying water to the freezer and using it for producing cold water, it is circulated back to the cooling section, producing hot water discharged from the cooling section of the solid polymer electrolyte fuel cell to produce cold water. Can be used as a driving heat source for adsorption refrigerators
Effective utilization of hot wastewater can be achieved. Furthermore, as an adsorption refrigerator, a cylindrical rotary adsorption / desorption device holding an adsorbent is rotatably housed in a cylindrical fixed casing with a closed structure. Through the fixed casing, flowing hot water and cooling water in the axial direction of the rotary adsorption and desorption device for each region,
Adsorption without valve operation is achieved by using a structure that incorporates an adsorbent heat exchanger that allows the regeneration process and the adsorption process to be performed continuously by circulating a refrigerant in the radial direction. This is advantageous because a continuous adsorption / desorption process of the agent can be made possible.Furthermore, a cell in which a solid polymer electrolyte membrane is sandwiched between a cathode and an anode is laminated via a separator, and a cooling unit is provided every few cells. Having a humidifier for air supplied to the cathode, and taking out warm waste water from the cooling section of the solid polymer electrolyte fuel cell, introducing city gas into the reforming chamber, and introducing heat into the heating chamber. Manufactured by a hydrogen production apparatus including a reformer configured to introduce a combustion gas and a high-temperature shift converter configured to extract only hydrogen gas from the gas reformed by the reformer Hot water discharged to the anode, and connected to a hot water drain line for raising the temperature of the hot wastewater taken out from the cooling section and supplying it to the absorption refrigerator. After using, the hot waste water return line is connected so as to circulate back to the cooling part, so that the hot waste water discharged from the cooling part of the solid polymer electrolyte fuel cell can be cooled, It can be used as a driving heat source for the refrigerator, and can make effective use of hot wastewater. In addition, each heat exchange part of the absorber, regenerator, condenser, and evaporator used in the absorption refrigerator is a plate fin. By adopting a mold-type configuration, the absorption refrigerator can be made more compact, and the absorption liquid in the absorber is forcibly circulated through the absorption liquid circulation line between the absorber and the regenerator. Absorbent circulation pump With installed configuration, it is possible to achieve a more compact absorption chiller, there is exhibited an excellent effect that.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の固体高分子電解質型燃料電池発電装置
の実施の一形態を示す概略図である。
FIG. 1 is a schematic view showing an embodiment of a solid polymer electrolyte fuel cell power generator according to the present invention.

【図2】図1に示す装置の一例を具体的に示したシステ
ム系統構成図である。
FIG. 2 is a system configuration diagram specifically showing an example of the apparatus shown in FIG. 1;

【図3】本発明の実施の他の形態を示す概略図である。FIG. 3 is a schematic view showing another embodiment of the present invention.

【図4】図3に示した吸着式冷凍機で用いる吸着剤熱交
換器の一例を示すもので、(イ)は分解斜視図、(ロ)
はフィンチューブ型吸着器の概要図である。
4 shows an example of an adsorbent heat exchanger used in the adsorption refrigerator shown in FIG. 3, wherein (a) is an exploded perspective view and (b)
FIG. 2 is a schematic view of a fin tube type adsorber.

【図5】吸着剤熱交換器の他の例を示す回転式吸脱着器
の斜視図である。
FIG. 5 is a perspective view of a rotary adsorption / desorption device showing another example of the adsorbent heat exchanger.

【図6】本発明の実施の更に他の形態を示すシステム系
統構成図である。
FIG. 6 is a system configuration diagram showing still another embodiment of the present invention.

【図7】本発明の実施の更に別の形態を示すシステム系
統構成図である。
FIG. 7 is a system configuration diagram showing still another embodiment of the present invention.

【図8】図7に示した吸収式冷凍機で用いる再生器等の
構成を示す斜視図である。
8 is a perspective view showing a configuration of a regenerator and the like used in the absorption refrigerator shown in FIG.

【図9】従来の固体高分子電解質型燃料電池発電装置の
一例を示す概略図である。
FIG. 9 is a schematic diagram showing an example of a conventional solid polymer electrolyte fuel cell power generator.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

I 固体高分子電解質型燃料電池 II 膜分離型水素製造装置(水素製造装置) III 吸着式冷凍機 IV 吸収式冷凍機 1 固体高分子電解質膜 2 カソード 3 アノード 4 冷却部 26 空気予熱器 27 加湿器 29 空気供給ライン 33 改質器 33a 加熱室 33b 改質室 38 高温シフトコンバータ 52 空気導入ライン 55 温排水ライン 57 温排水戻しライン 59 固定ケーシング 62 回転式吸脱着器 85 フィンチューブ型吸着器 88 シリカゲル(吸着剤) 95´ 吸収器 96´ 吸収液循環ライン 98´ 再生器 99´ 凝縮器 100´ 蒸発器 103 吸収液循環ポンプ A 空気 TG 都市ガス EG 燃焼ガス RG 改質ガス H 水素ガス HW 温排水 QW 冷却水 R 冷媒 I Solid Polymer Electrolyte Fuel Cell II Membrane Separation Type Hydrogen Production System (Hydrogen Production System) III Adsorption Refrigerator IV Absorption Refrigerator 1 Solid Polymer Electrolyte Membrane 2 Cathode 3 Anode 4 Cooling Unit 26 Air Preheater 27 Humidifier 29 Air supply line 33 Reformer 33a Heating chamber 33b Reforming chamber 38 High temperature shift converter 52 Air introduction line 55 Hot drainage line 57 Hot drainage return line 59 Fixed casing 62 Rotary adsorption / desorption device 85 Fin tube type adsorber 88 Silica gel ( (Adsorbent) 95 'Absorber 96' Absorbent circulation line 98 'Regenerator 99' Condenser 100 'Evaporator 103 Absorbent circulation pump A Air TG City gas EG Combustion gas RG Reformed gas H Hydrogen gas HW Hot water QW Cooling Water R refrigerant

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小林 和典 東京都江東区豊洲三丁目2番16号 石川島 播磨重工業株式会社東京エンジニアリング センター内 (72)発明者 山西 晃郎 神奈川県横浜市磯子区新中原町1番地 石 川島播磨重工業株式会社機械・プラント開 発センター内 (72)発明者 今泉 浩 東京都江東区豊洲三丁目2番16号 石川島 播磨重工業株式会社東京エンジニアリング センター内 (72)発明者 濱田 行貴 東京都江東区豊洲三丁目2番16号 石川島 播磨重工業株式会社東京エンジニアリング センター内 Fターム(参考) 3L093 AA04 BB01 BB26 BB29 BB43 MM00 NN04 PP02 PP04 PP15 PP19 RR01 RR04 5H026 AA06 5H027 AA06 BA01 BA16 BA17 BA19 BC19 CC06  ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Inventor Kazunori Kobayashi 3-2-1-16 Toyosu, Koto-ku, Tokyo Ishikawajima Harima Heavy Industries, Ltd. Tokyo Engineering Center (72) Inventor Akio Yamanishi Shin-Nakahara-cho, Isogo-ku, Yokohama-shi, Kanagawa No. 1 Ishikawajima Harima Heavy Industries, Ltd. Machinery & Plant Development Center (72) Inventor Hiroshi Imaizumi 3-2-1, Toyosu, Koto-ku, Tokyo Ishikawajima Harima Heavy Industries, Ltd. Tokyo Engineering Center (72) Inventor Yukitaka Hamada F-term (reference) 3L093 AA04 BB01 BB26 BB29 BB43 MM00 NN04 PP02 PP04 PP15 PP19 RR01 RR04 5H026 AA06 5H027 AA06 BA01 CC

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 固体高分子電解質膜をカソードとアノー
ドで挟んでなるセルをセパレータを介して積層し、且つ
数セルごとに冷却部を有し、更に、カソードへ供給され
る空気の加湿器を備えている固体高分子電解質型燃料電
池の上記冷却部から温排水を取り出すようにし、改質室
に都市ガスを導入すると共に加熱室に燃焼ガスを導入す
るようにしてある改質器と、該改質器で改質されたガス
から水素ガスを取り出すようにしてある高温シフトコン
バータを備える水素製造装置で製造された水素ガスをア
ノードに供給するようにし、且つカソードへの空気供給
ラインより分岐させて空気を上記水素製造装置へ供給し
て改質器の加熱室への燃焼ガス用とする空気導入ライン
を設けて、該ライン途中に、空気予熱器を設け、上記冷
却部から取り出された温排水を、該空気予熱器で空気の
予熱に使用した後、冷却部へ循環させるようにした構成
を有することを特徴とする固体高分子電解質型燃料電池
発電装置。
1. A cell in which a solid polymer electrolyte membrane is sandwiched between a cathode and an anode is laminated via a separator, a cooling unit is provided for every several cells, and a humidifier for air supplied to the cathode is provided. A reformer configured to take out warm waste water from the cooling section of the provided solid polymer electrolyte fuel cell, introduce a city gas into the reforming chamber, and introduce a combustion gas into the heating chamber; The hydrogen gas produced by the hydrogen production apparatus having a high-temperature shift converter configured to extract hydrogen gas from the gas reformed by the reformer is supplied to the anode, and branched from the air supply line to the cathode. An air introduction line is provided for supplying air to the hydrogen production apparatus and supplying combustion gas to the heating chamber of the reformer, and an air preheater is provided in the middle of the line, and is taken out of the cooling unit. A solid polymer electrolyte fuel cell power generator, wherein the heated wastewater is used for preheating air by the air preheater and then circulated to a cooling unit.
【請求項2】 固体高分子電解質膜をカソードとアノー
ドで挟んでなるセルをセパレータを介して積層し、且つ
数セルごとに冷却部を有し、更に、カソードへ供給され
る空気の加湿器を備えている固体高分子電解質型燃料電
池の上記冷却部から温排水を取り出すようにし、改質室
に都市ガスを導入すると共に加熱室に燃焼ガスを導入す
るようにしてある改質器と、該改質器で改質されたガス
から水素ガスのみを取り出すようにしてある高温シフト
コンバータを備える水素製造装置で製造された水素ガス
をアノードに供給するようにし、且つ上記冷却部から取
り出された温排水を吸着式冷凍機に供給して冷水製造に
使用した後、冷却部へ戻すよう循環させるようにした構
成を有することを特徴とする固体高分子電解質型燃料電
池発電装置。
2. A cell in which a solid polymer electrolyte membrane is sandwiched between a cathode and an anode is stacked via a separator, a cooling unit is provided for every several cells, and a humidifier for air supplied to the cathode is provided. A reformer configured to take out warm waste water from the cooling section of the provided solid polymer electrolyte fuel cell, introduce a city gas into the reforming chamber, and introduce a combustion gas into the heating chamber; A hydrogen gas produced by a hydrogen production apparatus having a high-temperature shift converter configured to extract only hydrogen gas from the gas reformed by the reformer is supplied to the anode, and the temperature extracted from the cooling unit is supplied to the anode. A solid polymer electrolyte fuel cell power generator having a configuration in which wastewater is supplied to an adsorption refrigerator and used for cold water production, and then circulated back to a cooling unit.
【請求項3】 吸着式冷凍機として、吸着剤を保持した
円柱状の回転式吸脱着器を、密閉構造とした円筒状の固
定ケーシング内に回転駆動可能に収納させ、該固定ケー
シングを通し、回転式吸脱着器の軸方向に温水と冷却水
とを領域別に流し、又、径方向に冷媒を流通させること
により再生工程と吸着工程を連続的に行うことができる
ようにしてある吸着剤熱交換器を組み込んだ構成のもの
を用いるようにする請求項2記載の固体高分子電解質型
燃料電池発電装置。
3. As an adsorption type refrigerator, a cylindrical rotary adsorption / desorption device holding an adsorbent is rotatably housed in a cylindrical fixed casing having a closed structure, and is passed through the fixed casing. The adsorbent heat is such that the hot water and the cooling water are flowed in each region in the axial direction of the rotary adsorption / desorption device and the refrigerant is circulated in the radial direction so that the regeneration step and the adsorption step can be continuously performed. 3. The solid polymer electrolyte fuel cell power generator according to claim 2, wherein the power generator has a configuration in which an exchanger is incorporated.
【請求項4】 固体高分子電解質膜をカソードとアノー
ドで挟んでなるセルをセパレータを介して積層し、且つ
数セルごとに冷却部を有し、更に、カソードへ供給され
る空気の加湿器を備えている固体高分子電解質型燃料電
池の上記冷却部から温排水を取り出すようにし、改質室
に都市ガスを導入すると共に加熱室に燃焼ガスを導入す
るようにしてある改質器と、該改質器で改質されたガス
から水素ガスのみを取り出すようにしてある高温シフト
コンバータを備える水素製造装置で製造された水素ガス
をアノードに供給するようにし、且つ上記冷却部から取
り出された温排水を昇温して吸収式冷凍機に供給するよ
うにする温排水ラインを接続して温排水を冷水製造に使
用した後、冷却部へ戻すよう循環させるように温排水戻
しラインを接続した構成を有することを特徴とする固体
高分子電解質型燃料電池発電装置。
4. A cell in which a solid polymer electrolyte membrane is sandwiched between a cathode and an anode is laminated via a separator, a cooling unit is provided for every several cells, and a humidifier for air supplied to the cathode is provided. A reformer configured to take out warm waste water from the cooling section of the provided solid polymer electrolyte fuel cell, introduce a city gas into the reforming chamber, and introduce a combustion gas into the heating chamber; A hydrogen gas produced by a hydrogen production apparatus having a high-temperature shift converter configured to extract only hydrogen gas from the gas reformed by the reformer is supplied to the anode, and the temperature extracted from the cooling unit is supplied to the anode. A hot water drain line was connected to connect the hot waste water line to raise the temperature of the waste water and supply it to the absorption refrigerator. After using the hot waste water for cold water production, a hot waste water return line was connected to circulate it back to the cooling section. A polymer electrolyte fuel cell power generator having a configuration.
【請求項5】 吸収式冷凍機で用いる吸収器、再生器、
凝縮器、蒸発器の各熱交換部をプレートフィン型とした
請求項4記載の固体高分子電解質型燃料電池発電装置。
5. An absorber, a regenerator, and an absorber used in an absorption refrigerator.
5. The solid polymer electrolyte fuel cell power generator according to claim 4, wherein each heat exchange part of the condenser and the evaporator is of a plate fin type.
【請求項6】 吸収器と再生器との間の吸収液循環ライ
ンに、吸収器内の吸収液を強制循環させるための吸収液
循環ポンプを設置した請求項4又は5記載の固体高分子
電解質型燃料電池発電装置。
6. The solid polymer electrolyte according to claim 4, wherein an absorbent circulating pump for forcibly circulating the absorbent in the absorber is provided in the absorbent circulating line between the absorber and the regenerator. Type fuel cell power generator.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR100757443B1 (en) 2006-07-06 2007-09-11 엘지전자 주식회사 Fuel cell system
JP2012127594A (en) * 2010-12-16 2012-07-05 Fujitsu Ltd Adsorption heat pump

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