JP4362272B2 - Condenser for fuel cell system - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、燃料電池から流出する排ガス中の水蒸気を再利用水として回収する燃料電池システム用凝縮器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近時、燃料電池を用いた自動車の開発が行われており、このような燃料電池自動車では、燃料電池から流出する排ガス中の水蒸気を再利用水として回収することが行われている。
【０００３】
図１７は、従来の純水回収システムを概略的に示すもので、この純水回収システムでは、燃料電池１で発生した排ガスが、空冷の凝縮器２に導かれ、空気により冷却され凝縮水を含んだ排ガスになる。
【０００４】
凝縮水を含んだ排ガスは、気水分離器３に導かれ、凝縮水と排ガスとに分離され、分離された排ガスは、大気中に排出される。
【０００５】
一方、分離された凝縮水は、水タンク４に導かれ、純水として回収される。
【０００６】
水タンク４内の純水は、水ポンプ５により冷却器６に循環され、所定の温度に冷却される。
【０００７】
そして、水タンク４内の純水は、水ポンプ７により、燃料電池１側に供給され、例えば、空気供給系の加湿、冷却系の冷却水として使用される。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような従来の純水回収システムでは、空冷の凝縮器２により、排ガス中の水蒸気を凝縮し、気水分離器３により凝縮水とガスとを分離しているため、凝縮器２の他に、気水分離器３が必要になり、システムが大掛かりになるという問題があった。
【０００９】
また、凝縮器２の出口では、凝縮水を含んだ排ガスは、通常過熱状態にあるため、この排ガスを、配管８により気水分離器３に移送すると、移送中に凝縮水がミストになり、排ガス中に蒸発し、気水分離器３で分離される凝縮水の量が減少するという問題があった。
【００１０】
本発明は、かかる従来の問題を解決するためになされたもので、気水分離器を不要にすることができる燃料電池システム用凝縮器を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
請求項１の燃料電池システム用凝縮器は、チューブとフィンとを交互に積層したコア部の両側に、前記チューブに連通するタンクを配置するとともに、ガス流入口から入口側タンク部に流入した燃料電池からの水蒸気を含んだ排ガスを、前記チューブを介して出口側タンク部に導き、出口側タンク部のガス流出口から前記排ガスを流出する燃料電池システム用凝縮器において、前記出口側タンク部内に、前記チューブから流出した排ガスから凝縮水を分離する気水分離手段を配置するとともに、前記出口側タンク部に、分離された前記凝縮水を排出する排出口を設けてなることを特徴とする。
【００１２】
請求項２の燃料電池システム用凝縮器は、請求項１記載の燃料電池システム用凝縮器において、前記気水分離手段は、前記チューブから前記出口側タンク部内に流出した排ガスを水平方向にジグザグ状に導くエリミネータを有していることを特徴とする。
【００１３】
請求項３の燃料電池システム用凝縮器は、請求項１記載の燃料電池システム用凝縮器において、前記気水分離手段は、前記チューブから前記出口側タンク部内に流出した排ガスを上下方向に向きを変えて流す複数の案内板を備えたエリミネータを有し、前記排ガスを上方に案内する案内板の間隔が、前記排ガスを下方に案内する案内板の間隔より広くされていることを特徴とする。
【００１４】
請求項４の燃料電池システム用凝縮器は、請求項２または請求項３記載の燃料電池システム用凝縮器において、前記気水分離手段は、前記エリミネータを通過した排ガスに衝突し排ガスの流れを迂回させて前記ガス流出口に導くバッフルプレートを有していることを特徴とする。
【００１５】
請求項５の燃料電池システム用凝縮器は、請求項２ないし請求項４のいずれか１項記載の燃料電池システム用凝縮器において、前記気水分離手段は、前記エリミネータで分離された前記凝縮水を前記排ガスの流れから分離するドレンボードを有していることを特徴とする。
【００１６】
（作用）
請求項１の燃料電池システム用凝縮器では、燃料電池からの水蒸気を含んだ排ガスが、ガス流入口から入口側タンク部に流入し、チューブを介して出口側タンク部に導かれる間に、コア部を通過する空気と熱交換して冷却され、排ガス中の水蒸気が凝縮され、凝縮水を含んだ排ガスになる。
【００１７】
そして、凝縮水を含んだ排ガスが、チューブから出口側タンク部に流出すると、出口側タンク部内に配置される気水分離手段により、排ガスから凝縮水が分離され、凝縮水を分離された排ガスは、ガス流出口から大気中に排出され、凝縮水は、排出口から排出される。
【００１８】
請求項２の燃料電池システム用凝縮器では、エリミネータにより、チューブから出口側タンク部内に流出した排ガスが、水平方向にジグザグ状に導かれ、これにより排ガスから凝縮水が確実に分離される。
【００１９】
請求項３の燃料電池システム用凝縮器では、エリミネータの案内板により、チューブから出口側タンク部内に流出した排ガスが上下方向に向きを変えて流され、これにより、排ガスから凝縮水が分離される。
【００２０】
そして、排ガスを上方に案内する案内板の間隔を、排ガスを下方に案内する案内板の間隔より広くしたので、排ガスの上昇時の流速が、下降時の流速より遅くなり、これにより、凝縮水の液滴の上昇が防止され、液滴の下降が促進される。
【００２１】
請求項４の燃料電池システム用凝縮器では、エリミネータを通過した排ガスが、バッフルプレートに衝突すると、エリミネータで除去されずに排ガス中に残存していた小さな水滴が滴下され、排ガスから凝縮水がより確実に分離される。
【００２２】
請求項５の燃料電池システム用凝縮器では、ドレンボードにより、エリミネータで分離された凝縮水が、排ガスの流れから分離され、排出口に導かれる。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の詳細を図面に示す実施形態について説明する。
【００２４】
図１および図２は、図３の要部の詳細を示しており、図３は、本発明の燃料電池システム用凝縮器の第１の実施形態を示している。
【００２５】
図３において符号１１は、水平に配置されるコア部を示している。
【００２６】
このコア部１１は、例えば、ステンレス鋼からなる扁平状のチューブ１３と、コルゲートフィン１５とを交互に積層して構成されている。
【００２７】
コア部１１の両側には、例えば、ステンレス鋼製の円筒状のパイプからなるタンク１７，１９が軸長方向を水平にして配置されている。
【００２８】
タンク１７，１９には、軸長方向に間隔を置いて、チューブ１３の端部が挿入されるチューブ穴１７ａ，１９ａが形成されている。
【００２９】
この実施形態では、一方のタンク１７が仕切板２１により仕切られ、入口側タンク部２３と出口側タンク部２５が形成されている。
【００３０】
入口側タンク部２３には、燃科電池からの水蒸気を含んだ排ガスＧを流人するための入口パイプ２７が開口されている。
【００３１】
そして、出口側タンク部２５内には、チューブ１３から流出した排ガスから凝縮水を分離する気水分離手段２９が配置されている。
【００３２】
図１および図２は、出口側タンク部２５および気水分離手段２９の詳細を示すもので、気水分離手段２９は、例えば、ステンレス鋼からなるエリミネータ３１，バッフルプレート３３およびドレンボード３５を有している。
【００３３】
エリミネータ３１は、チューブ１３から出口側タンク部２５内に流出した排ガスＧを水平方向にジグザグ状に導く作用をする。
【００３４】
このエリミネータ３１は、図１に示すように、多数のくの字状の案内板３７を、出口側タンク部２５の軸長方向に間隔を置いて、平行に配置して構成されている。
【００３５】
また、各案内板３７は、図２に示すように、出口側タンク部２５内に垂直に配置され、案内板３７の折曲部３７ａが、出口側タンク部２５の略中央に位置されている。
【００３６】
案内板３７の上端の両側は、出口側タンク部２５の内面に当接されている。
【００３７】
出口側タンク部２５のチューブ１３と反対側の側面には、ガス流出口１７ｂが形成され、このガス流出口１７ｂに出口パイプ３９が水平に接続されている。
【００３８】
そして、出口側タンク部２５内のエリミネータ３１とガス流出口１７ｂとの間に、バッフルプレート３３が垂直に配置されている。
【００３９】
このバッフルプレート３３は、エリミネータ３１を通過した排ガスに衝突し排ガスの流れを迂回させてガス流出口１７ｂに導く作用をする。
【００４０】
バッフルプレート３３の上端は、ガス流出口１７ｂの上端より多少上方に位置されている。
【００４１】
また、バッフルプレート３３の下部には、図４に示すように、出口側タンク部２５の軸長方向に間隔を置いて、多数の穴部３３ａが形成されている。
【００４２】
この小径穴３３ａは、図２に示すように、ガス流出口１７ｂの下端より下方となる位置に形成されている。
【００４３】
出口側タンク部２５内におけるエリミネータ３１の下方には、ドレンボード３５が水平に配置されている。
【００４４】
このドレンボード３５は、エリミネータ３１で分離された凝縮水Ｗを排ガスの流れから分離する作用をする。
【００４５】
ドレンボード３５は、図２に示すように、チューブ穴１７ａおよびガス流出口１７ｂより下方となる位置に配置されている。
【００４６】
このドレンボード３５には、多数の穴部３５ａが形成されている。
【００４７】
出口側タンク部２５の下面には、分離された凝縮水を排出する排出口１７ｃが形成されている。
【００４８】
この排出口１７ｃには、排出パイプ４１が垂直に接続されている。
【００４９】
なお、この実施形態では、気水分離手段２９は、エリミネータ３１の案内板３７およびバッフルプレート３３を、ドレンボード３５にろう付けして製造されている。
【００５０】
上述した燃料電池システム用凝縮器では、図３に示したように、燃料電池からの水蒸気を含んだ排ガスＧが、入口パイプ２７から入口側タンク部２３に流入し、チューブ１３およびタンク１９を介して出口側タンク部２５に導かれる間に、コア部１１を通過する空気と熱交換して冷却され、排ガス中の水蒸気が凝縮され、凝縮水を含んだ排ガスになる。
【００５１】
そして、凝縮水を含んだ排ガスＧが、図１および図２に示したように、チューブ１３から出口側タンク部２５に流出すると、出口側タンク部２５内に配置されるエリミネータ３１により、チューブ１３から出口側タンク部２５内に流出した排ガスが、水平方向にジグザグ状に導かれ、これにより排ガスから凝縮水Ｗが分離され、案内板３７に沿って下方に滴下する。
【００５２】
さらに、エリミネータ３１を通過した排ガスが、バッフルプレート３３に衝突すると、エリミネータ３１で除去されずに排ガス中に残存していた小さな水滴がバッフルプレート３３に沿って滴下され、排ガスから凝縮水がより確実に分離される。
【００５３】
そして、凝縮水を分離された排ガスは、出口パイプ３９から大気中に排出される。
【００５４】
なお、出口パイプ３９側に流出した排ガス中の小さな水滴は、バッフルプレート３３の下部に形成される穴部３３ａからドレンボード３５側に導かれる。
【００５５】
一方、エリミネータ３１の案内板３７を滴下した凝縮水の水滴、および、バッフルプレート３３を滴下した凝縮水の水滴は、ドレンボード３５の穴部３５ａを通り下方に落下し、排ガスの流れから分離され、排出口１７ｃの排出パイプ４１から排出される。
【００５６】
図５は、上述した燃料電池システム用凝縮器を用いた燃料電池の純水回収システムを概略的に示すもので、この純水回収システムでは、燃料電池４３で発生した排ガスが、上述した燃料電池システム用凝縮器４５に導かれる。
【００５７】
そして、冷却ファン４７によりコア部１１に吸引される空気により冷却され凝縮水を含んだ排ガスになり、出口側タンク部２５において凝縮水と排ガスとに分離され、分離された排ガスは、出口パイプ３９から大気中に排出される。
【００５８】
一方、分離された凝縮水は、排出パイプ４１から水タンク４９に導かれ、純水として回収される。
【００５９】
水タンク４９内の純水は、水ポンプ５１により冷却器５３に循環され、所定の温度に冷却される。
【００６０】
そして、水タンク４９内の純水は、水ポンプ５５により、燃料電池４３側に供給され、例えば、空気供給系の加湿、冷却系の冷却水として使用される。
【００６１】
上述した燃料電池システム用凝縮器では、出口側タンク部２５内に、チューブ１３から流出した排ガスから凝縮水を分離する気水分離手段２９を配置し、出口側タンク部２５に、分離された凝縮水を排出する排出口１７ｃを設けたので、気水分離器を不要にすることができる。
【００６２】
そして、気水分離器が不要になるため、気水分離器に付随して配置される配管、ブラケット等の部品を無くすことができ、スペース、重量、コスト、組み付け工数等を従来より大幅に削減することができる。
【００６３】
また、排ガスを配管により気水分離器に移送する必要がなくなるため、移送中に凝縮水がミストになり、排ガス中に蒸発することがなくなり、排ガスから凝縮水を確実に分離することができる。
【００６４】
そして、上述した燃料電池システム用凝縮器では、エリミネータ３１により、チューブ１３から出口側タンク部２５内に流出した排ガスを水平方向にジグザグ状に導くようにしたので、排ガスから凝縮水を確実に分離することができる。
【００６５】
さらに、上述した燃料電池システム用凝縮器では、出口側タンク部２５内に、エリミネータ３１を通過した排ガスに衝突し排ガスの流れを迂回させてガス流出口１７ｂに導くバッフルプレート３３を配置したので、排ガスから凝縮水をより確実に分離することができる。
【００６６】
また、上述した燃料電池システム用凝縮器では、ドレンボード３５により、エリミネータ３１で分離された凝縮水が、排ガスの流れから分離され排出口１７ｃに導かれるため、排出口１７ｃ側に排ガスが流入することを確実に防止することができる。
【００６７】
そして、上述した燃料電池システム用凝縮器では、エリミネータ３１を、チューブ１３から流出する排ガスの流速が最も低下する出口側タンク部２５の中央部に配置したので、凝縮水の液滴をエリミネータ３１により最も効率的に捕獲することができる。
【００６８】
すなわち、チューブ１３から流出する排ガスは、凝縮水の液滴とガスとの混合物であるが、流速が低下すると液滴は、気流で移動される力が弱くなり、効率的に落下し、また、案内板３７に衝突付着した液滴も気流速度が遅いため案内板３７に沿って効率的に落下することになる。
【００６９】
また、上述した燃料電池システム用凝縮器では、チューブ１３を偏平状にし、出口側タンク部２５を円筒状にしたので、チューブ１３からの排ガスが出口側タンク部２５に流出すると、流路断面積が急激に増加し、排ガスの流速が大きく減少するため、凝縮水の液滴をより効率的に落下させることができる。
【００７０】
図６および図７は、本発明の燃料電池システム用凝縮器の第２の実施形態を示すもので、この実施形態では、気水分離手段２９Ａを構成するエリミネータ３１Ａが、チューブ１３から出口側タンク部２５内に流出した排ガスを上下方向に向きを変えて流す複数の案内板５７，５９により構成されている。
【００７１】
すなわち、出口側タンク部２５内には、複数の案内板５７，５９が、出口側タンク部２５の径方向に間隔を置いて配置されている。
【００７２】
また、各案内板５７，５９は、出口側タンク部２５内に垂直に配置され、隣接する一方の案内板５７の下端がドレンボード３５に当接されている。
【００７３】
他方の案内板５９には、図８に示すように、案内板５９の下端に突出部５９ａが形成され、この突出部５９ａの下端がドレンボード３５に当接されている。
【００７４】
従って、ドレンボード３５と案内板５９との間には、図７に示すように、間隙部５９ｂが形成されている。
【００７５】
この案内板５９の上端は、出口側タンク部２５の内面に当接されている。
【００７６】
そして、排ガスを上方に案内する案内板５７，５９の間隔Ｗ１が、排ガスを下方に案内する案内板５７，５９の間隔Ｗ２より広くされている。
【００７７】
そして、気水分離手段２９Ａは、エリミネータ３１Ａの案内板５７，５９およびバッフルプレート３３を、ドレンボード３５にろう付けして製造されている。
【００７８】
なお、この実施形態において第１の実施形態と同一の部材には、同一の符号を付して詳細な説明を省略する。
【００７９】
この実施形態の燃料電池システム用凝縮器では、エリミネータ３１Ａの案内板５７，５９により、チューブ１３から出口側タンク部２５内に流出した排ガスが上下方向に向きを変えて流され、これにより、排ガスから凝縮水が分離される。
【００８０】
そして、排ガスを上方に案内する案内板５７，５９の間隔Ｗ１を、排ガスを下方に案内する案内板５７，５９の間隔Ｗ２より広くしたので、排ガスの上昇時の流速が、下降時の流速より遅くなり、これにより、凝縮水の液滴の上昇が防止され、液滴の下降が促進される。
【００８１】
この実施形態においても第１の実施形態と同様の効果を得ることができるが、この実施形態では、エリミネータ３１Ａを流れる排ガスの通路を長くすることが容易に可能になり、気水分離性能をより向上することができる。
【００８２】
また、この実施形態では、排ガスを上方に案内する案内板５７，５９の間隔Ｗ１を、排ガスを下方に案内する案内板５７，５９の間隔Ｗ２より広くしたので、凝縮水の液滴の上昇を防止し、液滴の下降を促進することが可能になり、排ガスから凝縮水をより確実に分離することができる。
【００８３】
図９〜図１６は本発明の燃料電池システム用凝縮器を垂直に配置した実施形態を示すもので、図９〜図１２に示す第３の実施形態では前記第１，第２の実施形態における一方のタンク１７を下側に、他方のタンク１９を上側にしてコア部１１を垂直に配置してある。
【００８４】
そして、この一方のタンク１７の出口側タンク部２５内にチューブ１３より下向きに流出した排ガスから凝縮水を分離する気水分離手段２９が配置されている。
【００８５】
この気水分離手段２９は前記第１の実施形態と同様に、多数のくの字状の案内板３７を、出口側タンク部２５の軸長方向に間隔を置いて平行に配置して構成したエリミネータ３１と、バッフルプレート３３およびドレンボード３５を備え、前記各案内板３７は図１０に示すように出口側タンク部２５の略中央に垂直に配置されている。
【００８６】
ガス流出口１７ｂと出口パイプ３９は出口側タンク部２５の一側面に設けられ、このガス流出口１７ｂと前記エリミネータ３１との間にバッフルプレート３３が垂直に配置されている。
【００８７】
このバッフルプレート３３は前記各実施形態と同様に、その上端はガス流出口１７ｂの上端より多少上方に位置され、下部にはガス流出口１７ｂの下端より下方となる位置に、出口側タンク部２５の軸長方向に間隔を置いて多数の小径穴３３ａが形成されている。
【００８８】
出口側タンク部２５内の上方には、上方のチューブ１３から流出される排ガスを、ガス流出口１７ｂと反対側でエリミネータ３１の側方へ偏向させるための偏向板６１が斜状に設けられている。
【００８９】
エリミネータ３１の上端はこの偏向板６１の下面に当接されている。
【００９０】
また、出口側タンク部２５内におけるエリミネータ３１の下方には、多数の穴部３５ａが形成されたドレンボード３５が配置され、該出口側タンク部２５の下面には、分離された凝縮水を排出する排出口１７ｃと排出パイプ４１が設けられることは前記第１、第２の実施形態と同様であるが、この出口側タンク部２５内のエリミネータ３１の側方で、前記偏向板６１で偏向された排ガスが吹き当る位置にも、多数の穴部６２ａが形成されたドレンボード６２が配置されている。
【００９１】
このドレンボード６２は出口側タンク部２５の周壁と同じ曲率で湾曲して形成され、下端が前記ドレンボード３５の一側端部上に接合され、出口側タンク部２５の内面から適宜の間隔を置いて配置されている。
【００９２】
上述した燃料電池システム用凝縮器では、図１１に示したように、燃料電池からの水蒸気を含んだ排ガスＧが、入口パイプ２７から入口側タンク部２３に流入し、垂直のチューブ１３および上側のタンク１９を介して出口側タンク部２５に導かれる間に、コア部１１を通過する空気と熱交換して冷却され、排ガス中の水蒸気が凝縮され、凝縮水を含んだ排ガスになる。
【００９３】
そして、凝縮水を含んだ排ガスＧが、図９および図１０に示したように、チューブ１３から出側タンク部２５に流出すると、偏向板６１によってエリミネータ３１の一側方に偏向され、このエリミネータ３１により前記偏向された排ガスが、水平方向にジグザグ状に導かれ、これにより排ガスから凝縮水Ｗが分離され、案内板３７に沿って下方に滴下する。
【００９４】
さらに、エリミネータ３１を通過した排ガスが、バッフルプレート３３に衝突すると、エリミネータ３１で除去されずに排ガス中に残存していた小さな水滴がバッフルプレート３３に沿って滴下され、排ガスから凝縮水がより確実に分離される。
【００９５】
そして、凝縮水が分離された排ガスは、出口パイプ３９から大気中に排出される。
【００９６】
なお、この出口パイプ３９側に流出した排ガス中の小さな水滴は、バッフルプレート３３の下部に形成された穴部３３ａからドレンボード３５側に導かれる。
【００９７】
ここで、前記偏向板６１で偏向された排ガスが、ドレンボード６２に衝突することによっても、該排ガスから凝縮水Ｗが分離される。
【００９８】
このドレンボード６２の穴部６２ａを通って下方に滴下した凝縮水の水滴、およびエリミネータ３１の案内板３７やバッフルプレート３３を滴下した凝縮水の水滴は、ドレンボード３５の穴部３５ａを通り下方に落下し、排ガスの流れから分離され、排出口１７ｃの排出パイプ４１から排出される。
【００９９】
図１２は、上述した燃料電池システム用凝縮器４５を用いた燃料電池の純水回収システムを概略的に示すもので、燃料電池システム用凝縮器４５が、前記出口側タンク部２５を下側にして垂直に配置されている点を除いて、前記図５に示した第１の実施形態と同様であるので、詳しい説明は省略する。
【０１００】
図１３は本発明の第４の実施形態を示すもので、本実施形態では前記第３の実施形態におけるエリミネータ３１と偏向板６１が、出口側タンク部２５内の中央位置に所要の間隔をおいて左右方向に対称的に一対設けられていると共に、バッフルプレート３３、およびガス流出口１７ｂと出口パイプ３９が左右方向に対称的に各一対設けられている。
【０１０１】
偏向板６１，６１は、チューブ１３から流出される排ガスを、２つのエリミネータ３１，３１間に偏向ガイドできるように、出口側タンク部２５の中央側に下側に向けて傾斜配置されている。
【０１０２】
従って、この第４の実施形態ではチューブ１３から流出して偏向板６１，６１によってエリミネータ３１，３１間に偏向ガイドされた排ガスは、これらエリミネータ３１，３１を通って気水分離され、凝縮水が分離された排ガスは左右の出口パイプ３９，３９から大気に排出され、分離された凝縮水はドレンボード３５を通って排出パイプ４１から排出される。
【０１０３】
図１４，１５は本発明の第５の実施形態を示すもので、本実施形態では前記第３の実施形態におけるエリミネータ３１に替えて、前記図６〜図８に示した第２の実施形態と同様に、エリミネータ３１Ａを、チューブ１３から出口側タンク部２５内に流出した排ガスを上下方向に向きを変えて流す複数の案内板５７，５９により構成したものである。
【０１０４】
一方の案内板５７は下端がドレンボード３５に当接され、上端は偏向板６１の下面近傍に配置されている。
【０１０５】
他方の案内板５９は図８に示したものと同様に下端に突出部５９ａが形成され、この突出部５９ａの下端がドレンボード３５に当接されて該ドレンボード３５と案内板５９との間に間隙５９ｂが形成され、該案内板５９の上端は偏向板６１の下面に当接されている。
【０１０６】
偏向板６１の先端部分６１ａは下方に向けて略垂直に曲折して形成され、この先端部分６１ａと、ドレンボード６２および案内板５９との間にそれぞれガス流路が形成されている。
【０１０７】
従って、この実施形態では前記偏向板６１の先端部分６１ａおよびバッフルプレート３３が案内板としての機能を併有している。
【０１０８】
この実施形態の場合も排ガスを上方に案内する案内板６１ａ、５７間および案内板５９，３３間の間隔Ｗ１が、排ガスを下方に案内する案内板５７，５９の間隔Ｗ２より広くされている。
【０１０９】
この第５の実施形態では、チューブ１３から出口側タンク部２５内に流出した排ガスは偏向板６１により該出口側タンク部２５内の一側のドレンボード６２側に偏向され、エリミネータ３１Ａの案内板６１ａ，５７，５９により、排ガスが上下方向に向きを変えて流され、これにより排ガスから凝縮水が分離されて、前記第２の実施形態と同様の効果を得ることができる。
【０１１０】
図１６は本発明の第６の実施形態を示すもので、本実施形態では前記第５の実施形態におけるエリミネータ３１Ａと偏向板６１が、出口側タンク部２５内の中央位置に所要の間隔をおいて左右方向に対称的に一対設けられていると共に、バッフルプレート３３、およびガス流出口１７ｂと出口パイプ３９が左右方向に対称的に各一対設けられている。
【０１１１】
偏向板６１，６１は、チューブ１３から流出される排ガスを、２つのエリミネータ３１，３１間に偏向ガイドできるように、出口側タンク部２５の中央側に下側に向けて傾斜配置されている。
【０１１２】
従って、この第６の実施形態ではチューブ１３から流出して偏向板６１，６１によってエリミネータ３１，３１間に偏向ガイドされた排ガスは、これらエリミネータ３１，３１を通って気水分離され、凝縮水が分離された排ガスは左右の出口パイプ３９，３９から大気に排出され、分離された凝縮水はドレンボード３５を通って排出パイプ４１から排出される。
【０１１３】
なお、上述した各実施形態では、一方のタンク１７を仕切板により仕切り、入口側タンク部２３と出口側タンク部２５を形成した例について説明したが、本発明はかかる実施形態に限定されるものではなく、例えば、一方のタンクに入口側タンク部を形成し、他方のタンクに出口側タンク部を形成しても良い。
【０１１４】
また、上述した実施形態では、入口側タンク部２３の排ガスを１回ターンして出口側タンク部２５に導いた例について説明したが、本発明はかかる実施形態に限定されるものではなく、複数回ターンするように構成しても良い。
【０１１５】
さらに、上述した実施形態では、チューブ１３、タンク１７，１９、エリミネータ３１，３１Ａ、バッフルプレート３３，ドレンボード３５等をステンレス鋼により形成した例について説明したが、本発明はかかる実施形態に限定されるものではなく、例えば、アルミニウム，樹脂等により形成しても良い。
【０１１６】
【発明の効果】
以上述べたように、請求項１の燃料電池システム用凝縮器では、出口側タンク部内に、チューブから流出した排ガスから凝縮水を分離する気水分離手段を配置し、出口側タンク部に、分離された凝縮水を排出する排出口を設けたので、気水分離器を不要にすることができる。
【０１１７】
請求項２の燃料電池システム用凝縮器では、エリミネータにより、チューブから出口側タンク部内に流出した排ガスを水平方向にジグザグ状に導くようにしたので、排ガスから凝縮水を確実に分離することができる。
【０１１８】
請求項３の燃料電池システム用凝縮器では、エリミネータの案内板により、チューブから出口側タンク部内に流出した排ガスを上下方向に向きを変えて流すようにしたので、排ガスから凝縮水を確実に分離することができる。
【０１１９】
そして、排ガスを上方に案内する案内板の間隔を、排ガスを下方に案内する案内板の間隔より広くしたので、凝縮水の液滴の上昇を防止し、液滴の下降を促進することが可能になり、排ガスから凝縮水をより確実に分離することができる。
【０１２０】
請求項４の燃料電池システム用凝縮器では、出口側タンク部内に、エリミネータを通過した排ガスに衝突し排ガスの流れを迂回させてガス流出口に導くバッフルプレートを配置したので、排ガスから凝縮水をより確実に分離することができる。
【０１２１】
請求項５の燃料電池システム用凝縮器では、ドレンボードにより、エリミネータで分離された凝縮水が、排ガスの流れから分離され排出口に導かれるため、排出口側に排ガスが流入することを確実に防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図３の出口側タンク部および気水分離手段の詳細を示す横断面図である。
【図２】図３の出口側タンク部および気水分離手段の詳細を示す横断面図である。
【図３】本発明の燃料電池システム用凝縮器の第１の実施形態を示す断面図である。
【図４】図１のバッフルプレートの詳細を示す正面図である。
【図５】図３の燃料電池システム用凝縮器を燃料電池の純水回収システムに配置した状態を示す説明図である。
【図６】本発明の燃料電池システム用凝縮器の第２の実施形態の要部を示す横断面図である。
【図７】図６の横断面図である。
【図８】図６の案内板の詳細を示す正面図である。
【図９】図１１の出口側タンク部および気水分離手段の詳細を示す縦断面図である。
【図１０】図９の出口側タンク部および気水分離手段の詳細を示す縦断面図である。
【図１１】本発明の燃料電池システム用凝縮器の第３の実施形態を示す断面図である。
【図１２】図１１の燃料電池システム用凝縮器を燃料電池の純水回収システムに配置した状態を示す説明図である。
【図１３】本発明の燃料電池システム用凝縮器の第４の実施形態の要部を示す縦断面図である。
【図１４】本発明の燃料電池システム用凝縮器の第５の実施形態における出口側タンク部および気水分離手段の詳細を示す縦断面図である。
【図１５】図１４の出口側タンク部および気水分離手段の詳細を示す縦断面図である。
【図１６】本発明の燃料電池システム用凝縮器の第６の実施形態を示す図１５と同様の断面図である。
【図１７】従来の燃料電池の純水回収システムを示す説明図である。
【符号の説明】
１１…コア部
１３…チューブ
１５…コルゲートフィン
１７，１９…タンク
１７ｂ…ガス流出口
１７ｃ…排出口
２３…入口側タンク部
２５…出口側タンク部
２７…入口パイプ
２９，２９Ａ…気水分離手段
３１，３１Ａ…エリミネータ
３３…バッフルプレート
３５…ドレンボード
３７，５７，５９…案内板[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a condenser for a fuel cell system that recovers water vapor in exhaust gas flowing out from a fuel cell as recycled water.
[0002]
[Prior art]
Recently, an automobile using a fuel cell has been developed, and in such a fuel cell automobile, water vapor in exhaust gas flowing out from the fuel cell is recovered as reused water.
[0003]
FIG. 17 schematically shows a conventional pure water recovery system. In this pure water recovery system, the exhaust gas generated in the fuel cell 1 is led to an air-cooled condenser 2 and cooled by air to remove condensed water. It contains exhaust gas.
[0004]
The exhaust gas containing condensed water is guided to the steam separator 3 and separated into condensed water and exhaust gas, and the separated exhaust gas is discharged into the atmosphere.
[0005]
On the other hand, the separated condensed water is guided to the water tank 4 and collected as pure water.
[0006]
The pure water in the water tank 4 is circulated to the cooler 6 by the water pump 5 and cooled to a predetermined temperature.
[0007]
The pure water in the water tank 4 is supplied to the fuel cell 1 side by the water pump 7 and is used, for example, as humidification for an air supply system or cooling water for a cooling system.
[0008]
[Problems to be solved by the invention]
However, in such a conventional pure water recovery system, the water vapor in the exhaust gas is condensed by the air-cooled condenser 2 and the condensed water and the gas are separated by the steam separator 3. In addition, there is a problem that the steam separator 3 is required and the system becomes large.
[0009]
Moreover, since the exhaust gas containing condensed water is usually in an overheated state at the outlet of the condenser 2, when this exhaust gas is transferred to the steam-water separator 3 through the pipe 8, the condensed water becomes mist during the transfer, There was a problem that the amount of condensed water that evaporated into the exhaust gas and separated by the steam separator 3 decreased.
[0010]
The present invention has been made to solve such a conventional problem, and an object thereof is to provide a fuel cell system condenser that can eliminate the need for a steam separator.
[0011]
[Means for Solving the Problems]
The fuel cell system condenser according to claim 1, wherein a tank communicating with the tube is disposed on both sides of a core portion in which tubes and fins are alternately stacked, and the fuel that has flowed into the inlet side tank portion from the gas inlet. In the condenser for a fuel cell system, the exhaust gas containing water vapor from the battery is led to the outlet side tank part through the tube, and the exhaust gas flows out from the gas outlet of the outlet side tank part. In addition, an air / water separation means for separating condensed water from the exhaust gas flowing out from the tube is disposed, and an outlet for discharging the separated condensed water is provided in the outlet side tank portion.
[0012]
The fuel cell system condenser according to claim 2 is the fuel cell system condenser according to claim 1, wherein the steam separator separates the exhaust gas flowing out from the tube into the outlet side tank portion in a horizontal direction. It has an eliminator that leads to
[0013]
The fuel cell system condenser according to claim 3 is the fuel cell system condenser according to claim 1, wherein the steam separator separates the exhaust gas flowing out of the tube into the outlet side tank portion in the vertical direction. It has an eliminator provided with a plurality of guide plates that flow in a different manner, and the interval between the guide plates that guide the exhaust gas upward is wider than the interval between the guide plates that guide the exhaust gas downward.
[0014]
The fuel cell system condenser according to claim 4 is the fuel cell system condenser according to claim 2 or claim 3, wherein the steam-water separation means collides with the exhaust gas that has passed through the eliminator and bypasses the flow of the exhaust gas. And having a baffle plate that leads to the gas outlet.
[0015]
The fuel cell system condenser according to claim 5 is the fuel cell system condenser according to any one of claims 2 to 4, wherein the steam-water separation means is the condensed water separated by the eliminator. It has the drain board which isolate | separates from the flow of the said waste gas.
[0016]
(Function)
In the fuel cell system condenser according to claim 1, the exhaust gas containing water vapor from the fuel cell flows into the inlet side tank part from the gas inlet and is guided to the outlet side tank part via the tube. It is cooled by exchanging heat with the air passing through the section, and the water vapor in the exhaust gas is condensed to become exhaust gas containing condensed water.
[0017]
When the exhaust gas containing condensed water flows out from the tube to the outlet side tank part, the condensed water is separated from the exhaust gas by the steam-water separating means arranged in the outlet side tank part, and the exhaust gas from which the condensed water is separated is The gas is discharged from the gas outlet to the atmosphere, and the condensed water is discharged from the outlet.
[0018]
In the fuel cell system condenser according to the second aspect, the exhaust gas flowing out from the tube into the outlet side tank portion is guided in a zigzag shape in the horizontal direction by the eliminator, so that the condensed water is reliably separated from the exhaust gas.
[0019]
In the fuel cell system condenser according to claim 3, the exhaust gas flowing out from the tube into the outlet side tank portion is caused to flow in the vertical direction by the guide plate of the eliminator, and thereby the condensed water is separated from the exhaust gas. .
[0020]
Since the interval between the guide plates for guiding the exhaust gas upward is made larger than the interval between the guide plates for guiding the exhaust gas downward, the flow rate when the exhaust gas rises is slower than the flow rate when the exhaust gas descends. The drop of the liquid droplet is prevented from rising and the liquid drop is promoted.
[0021]
In the fuel cell system condenser according to claim 4, when the exhaust gas that has passed through the eliminator collides with the baffle plate, small water droplets remaining in the exhaust gas without being removed by the eliminator are dripped, and more condensed water is extracted from the exhaust gas. Securely separated.
[0022]
In the fuel cell system condenser according to the fifth aspect, the condensed water separated by the eliminator is separated from the flow of the exhaust gas by the drain board and led to the discharge port.
[0023]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention shown in the drawings will be described in detail.
[0024]
FIG. 1 and FIG. 2 show details of the main part of FIG. 3, and FIG. 3 shows a first embodiment of the condenser for a fuel cell system of the present invention.
[0025]
In FIG. 3, the code | symbol 11 has shown the core part arrange | positioned horizontally.
[0026]
The core portion 11 is configured by alternately laminating flat tubes 13 made of stainless steel and corrugated fins 15, for example.
[0027]
On both sides of the core portion 11, tanks 17 and 19 made of, for example, stainless steel cylindrical pipes are disposed with the axial length direction horizontal.
[0028]
The tanks 17 and 19 are formed with tube holes 17a and 19a into which the end portions of the tubes 13 are inserted at intervals in the axial direction.
[0029]
In this embodiment, one tank 17 is partitioned by a partition plate 21, and an inlet side tank portion 23 and an outlet side tank portion 25 are formed.
[0030]
In the inlet side tank portion 23, an inlet pipe 27 is opened for flowing the exhaust gas G containing water vapor from the fuel cell.
[0031]
And in the outlet side tank part 25, the steam-water separation means 29 which isolate | separates condensed water from the waste gas which flowed out from the tube 13 is arrange | positioned.
[0032]
FIGS. 1 and 2 show details of the outlet side tank unit 25 and the steam / water separation means 29. The steam / water separation means 29 has, for example, an eliminator 31, a baffle plate 33 and a drain board 35 made of stainless steel. is doing.
[0033]
The eliminator 31 acts to guide the exhaust gas G flowing out from the tube 13 into the outlet side tank unit 25 in a zigzag shape in the horizontal direction.
[0034]
As shown in FIG. 1, the eliminator 31 is configured by arranging a large number of dog-shaped guide plates 37 in parallel in the axial length direction of the outlet side tank portion 25.
[0035]
Further, as shown in FIG. 2, each guide plate 37 is disposed vertically in the outlet side tank portion 25, and the bent portion 37 a of the guide plate 37 is positioned at the approximate center of the outlet side tank portion 25. .
[0036]
Both sides of the upper end of the guide plate 37 are in contact with the inner surface of the outlet side tank portion 25.
[0037]
A gas outlet 17b is formed on a side surface of the outlet side tank portion 25 opposite to the tube 13, and an outlet pipe 39 is connected horizontally to the gas outlet 17b.
[0038]
A baffle plate 33 is arranged vertically between the eliminator 31 in the outlet side tank unit 25 and the gas outlet 17b.
[0039]
The baffle plate 33 acts to collide with the exhaust gas that has passed through the eliminator 31 to bypass the exhaust gas flow and guide it to the gas outlet 17b.
[0040]
The upper end of the baffle plate 33 is located slightly above the upper end of the gas outlet 17b.
[0041]
In addition, as shown in FIG. 4, a large number of holes 33 a are formed in the lower portion of the baffle plate 33 at intervals in the axial length direction of the outlet side tank portion 25.
[0042]
As shown in FIG. 2, the small diameter hole 33a is formed at a position below the lower end of the gas outlet 17b.
[0043]
A drain board 35 is disposed horizontally below the eliminator 31 in the outlet side tank unit 25.
[0044]
The drain board 35 acts to separate the condensed water W separated by the eliminator 31 from the flow of exhaust gas.
[0045]
As shown in FIG. 2, the drain board 35 is disposed at a position below the tube hole 17a and the gas outlet 17b.
[0046]
A large number of holes 35 a are formed in the drain board 35.
[0047]
A discharge port 17 c for discharging the separated condensed water is formed on the lower surface of the outlet side tank unit 25.
[0048]
A discharge pipe 41 is vertically connected to the discharge port 17c.
[0049]
In this embodiment, the air / water separator 29 is manufactured by brazing the guide plate 37 and the baffle plate 33 of the eliminator 31 to the drain board 35.
[0050]
In the above-described condenser for a fuel cell system, as shown in FIG. 3, the exhaust gas G containing water vapor from the fuel cell flows into the inlet side tank portion 23 from the inlet pipe 27 and passes through the tube 13 and the tank 19. Then, while being led to the outlet side tank unit 25, it is cooled by exchanging heat with the air passing through the core unit 11, the water vapor in the exhaust gas is condensed, and the exhaust gas contains condensed water.
[0051]
Then, as shown in FIGS. 1 and 2, when the exhaust gas G containing condensed water flows out from the tube 13 to the outlet side tank unit 25, the eliminator 31 disposed in the outlet side tank unit 25 causes the tube 13. Exhaust gas that has flowed out into the outlet side tank unit 25 is guided in a zigzag shape in the horizontal direction, whereby the condensed water W is separated from the exhaust gas and dripped downward along the guide plate 37.
[0052]
Further, when the exhaust gas that has passed through the eliminator 31 collides with the baffle plate 33, small water droplets remaining in the exhaust gas without being removed by the eliminator 31 are dripped along the baffle plate 33, so that the condensed water is more reliably generated from the exhaust gas. Separated.
[0053]
The exhaust gas from which the condensed water has been separated is discharged from the outlet pipe 39 into the atmosphere.
[0054]
It should be noted that small water droplets in the exhaust gas flowing out to the outlet pipe 39 side are guided to the drain board 35 side through a hole 33a formed in the lower part of the baffle plate 33.
[0055]
On the other hand, the water droplets of the condensed water dropped on the guide plate 37 of the eliminator 31 and the water droplets of the condensed water dropped on the baffle plate 33 fall down through the hole 35a of the drain board 35 and are separated from the flow of the exhaust gas. And is discharged from the discharge pipe 41 of the discharge port 17c.
[0056]
FIG. 5 schematically shows a pure water recovery system for a fuel cell using the above-described fuel cell system condenser. In this pure water recovery system, the exhaust gas generated in the fuel cell 43 is converted into the fuel cell described above. Guided to system condenser 45.
[0057]
Then, it is cooled by air sucked into the core portion 11 by the cooling fan 47 and becomes exhaust gas containing condensed water, and is separated into condensed water and exhaust gas in the outlet side tank portion 25, and the separated exhaust gas is discharged into the outlet pipe 39. From the atmosphere.
[0058]
On the other hand, the separated condensed water is led from the discharge pipe 41 to the water tank 49 and recovered as pure water.
[0059]
The pure water in the water tank 49 is circulated to the cooler 53 by the water pump 51 and cooled to a predetermined temperature.
[0060]
The pure water in the water tank 49 is supplied to the fuel cell 43 side by the water pump 55, and is used, for example, as humidification for the air supply system and cooling water for the cooling system.
[0061]
In the fuel cell system condenser described above, the steam / water separation means 29 for separating the condensed water from the exhaust gas flowing out from the tube 13 is disposed in the outlet side tank unit 25, and the condensed condensation separated in the outlet side tank unit 25. Since the discharge port 17c for discharging water is provided, the steam separator can be dispensed with.
[0062]
And since the air / water separator is not required, parts such as pipes and brackets attached to the air / water separator can be eliminated, and the space, weight, cost, assembly man-hours, etc. are greatly reduced compared to the conventional one. can do.
[0063]
Further, since it is not necessary to transfer the exhaust gas to the steam separator through the pipe, the condensed water becomes a mist during the transfer and does not evaporate in the exhaust gas, so that the condensed water can be reliably separated from the exhaust gas.
[0064]
In the above-described condenser for a fuel cell system, the exhaust gas flowing out from the tube 13 into the outlet side tank unit 25 is guided in a zigzag manner in the horizontal direction by the eliminator 31, so that the condensed water is reliably separated from the exhaust gas. can do.
[0065]
Further, in the fuel cell system condenser described above, the baffle plate 33 that collides with the exhaust gas that has passed through the eliminator 31 and bypasses the exhaust gas flow to guide the gas to the gas outlet 17b is disposed in the outlet side tank unit 25. The condensed water can be more reliably separated from the exhaust gas.
[0066]
Further, in the above-described condenser for the fuel cell system, the condensed water separated by the eliminator 31 is separated from the flow of the exhaust gas by the drain board 35 and guided to the exhaust port 17c, so that the exhaust gas flows into the exhaust port 17c side. This can be surely prevented.
[0067]
In the above-described condenser for a fuel cell system, the eliminator 31 is arranged at the center of the outlet side tank 25 where the flow velocity of the exhaust gas flowing out from the tube 13 is the lowest. Can be captured most efficiently.
[0068]
That is, the exhaust gas flowing out from the tube 13 is a mixture of condensed water droplets and gas, but when the flow velocity is reduced, the droplets are less efficiently moved by the airflow and fall efficiently, The droplets that collide and adhere to the guide plate 37 also fall efficiently along the guide plate 37 because the airflow velocity is slow.
[0069]
In the fuel cell system condenser described above, the tube 13 is flattened and the outlet side tank portion 25 is cylindrical. Therefore, when the exhaust gas from the tube 13 flows into the outlet side tank portion 25, Increases rapidly and the flow rate of the exhaust gas greatly decreases, so that the droplets of condensed water can be dropped more efficiently.
[0070]
6 and 7 show a second embodiment of the fuel cell system condenser of the present invention. In this embodiment, the eliminator 31A constituting the steam separator 29A is connected to the outlet side tank from the tube 13. FIG. It comprises a plurality of guide plates 57 and 59 that flow the exhaust gas flowing into the section 25 in a vertical direction.
[0071]
That is, a plurality of guide plates 57 and 59 are arranged in the outlet side tank portion 25 at intervals in the radial direction of the outlet side tank portion 25.
[0072]
The guide plates 57 and 59 are vertically arranged in the outlet side tank portion 25, and the lower ends of the adjacent guide plates 57 are in contact with the drain board 35.
[0073]
As shown in FIG. 8, the other guide plate 59 is formed with a protrusion 59 a at the lower end of the guide plate 59, and the lower end of the protrusion 59 a is in contact with the drain board 35.
[0074]
Therefore, a gap 59b is formed between the drain board 35 and the guide plate 59 as shown in FIG.
[0075]
The upper end of the guide plate 59 is in contact with the inner surface of the outlet side tank portion 25.
[0076]
The interval W1 between the guide plates 57 and 59 for guiding the exhaust gas upward is set wider than the interval W2 between the guide plates 57 and 59 for guiding the exhaust gas downward.
[0077]
The air / water separation means 29A is manufactured by brazing the guide plates 57 and 59 of the eliminator 31A and the baffle plate 33 to the drain board 35.
[0078]
In this embodiment, the same members as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.
[0079]
In the fuel cell system condenser of this embodiment, the exhaust gas flowing out from the tube 13 into the outlet side tank portion 25 is caused to flow in the vertical direction by the guide plates 57 and 59 of the eliminator 31A. Condensate is separated from the water.
[0080]
Since the interval W1 between the guide plates 57 and 59 for guiding the exhaust gas upward is wider than the interval W2 between the guide plates 57 and 59 for guiding the exhaust gas downward, the flow rate when the exhaust gas rises is higher than the flow rate when the exhaust gas descends. This slows down, thereby preventing the condensate droplets from rising and facilitating the drop.
[0081]
In this embodiment, the same effect as that of the first embodiment can be obtained. However, in this embodiment, it is possible to easily lengthen the passage of the exhaust gas flowing through the eliminator 31A, thereby further improving the steam-water separation performance. Can be improved.
[0082]
Further, in this embodiment, the interval W1 between the guide plates 57 and 59 for guiding the exhaust gas upward is made larger than the interval W2 between the guide plates 57 and 59 for guiding the exhaust gas downward, so that the condensed water droplets rise. It is possible to prevent the liquid droplet from descending, and to more reliably separate the condensed water from the exhaust gas.
[0083]
9 to 16 show an embodiment in which the condenser for a fuel cell system according to the present invention is arranged vertically, and the third embodiment shown in FIGS. 9 to 12 is the same as in the first and second embodiments. The core portion 11 is arranged vertically with one tank 17 on the lower side and the other tank 19 on the upper side.
[0084]
A steam / water separation means 29 for separating the condensed water from the exhaust gas flowing downward from the tube 13 is disposed in the outlet side tank portion 25 of the one tank 17.
[0085]
As in the first embodiment, the air / water separation means 29 is configured by arranging a number of dog-shaped guide plates 37 in parallel in the axial length direction of the outlet side tank portion 25 at intervals. An eliminator 31, a baffle plate 33, and a drain board 35 are provided, and each guide plate 37 is disposed vertically at the approximate center of the outlet side tank portion 25 as shown in FIG. 10.
[0086]
The gas outlet 17 b and the outlet pipe 39 are provided on one side surface of the outlet side tank portion 25, and a baffle plate 33 is vertically disposed between the gas outlet 17 b and the eliminator 31.
[0087]
As in the above embodiments, the baffle plate 33 has an upper end positioned slightly above the upper end of the gas outlet 17b and a lower portion below the lower end of the gas outlet 17b. A large number of small-diameter holes 33a are formed at intervals in the axial length direction.
[0088]
Above the outlet side tank section 25, a deflecting plate 61 for deflecting the exhaust gas flowing out from the upper tube 13 toward the side of the eliminator 31 on the side opposite to the gas outlet 17b is provided obliquely. Yes.
[0089]
The upper end of the eliminator 31 is in contact with the lower surface of the deflection plate 61.
[0090]
In addition, a drain board 35 having a large number of holes 35 a is disposed below the eliminator 31 in the outlet side tank unit 25, and the condensed water is discharged to the lower surface of the outlet side tank unit 25. The discharge port 17c and the discharge pipe 41 are provided in the same manner as in the first and second embodiments, but are deflected by the deflection plate 61 on the side of the eliminator 31 in the outlet side tank unit 25. A drain board 62 having a large number of holes 62a is also disposed at a position where the exhaust gas is blown.
[0091]
This drain board 62 is curved and formed with the same curvature as the peripheral wall of the outlet side tank unit 25, and the lower end is joined to one side end part of the drain board 35, with an appropriate distance from the inner surface of the outlet side tank unit 25. It is placed and placed.
[0092]
In the above-described condenser for a fuel cell system, as shown in FIG. 11, the exhaust gas G containing water vapor from the fuel cell flows into the inlet side tank unit 23 from the inlet pipe 27, and the vertical tube 13 and the upper side While being led to the outlet side tank part 25 through the tank 19, it is cooled by exchanging heat with the air passing through the core part 11, and the water vapor in the exhaust gas is condensed to become exhaust gas containing condensed water.
[0093]
Then, as shown in FIGS. 9 and 10, when the exhaust gas G containing condensed water flows out from the tube 13 to the outlet tank 25, it is deflected to one side of the eliminator 31 by the deflection plate 61, and this eliminator The exhaust gas deflected by 31 is guided in a zigzag shape in the horizontal direction, whereby the condensed water W is separated from the exhaust gas and dripped downward along the guide plate 37.
[0094]
Further, when the exhaust gas that has passed through the eliminator 31 collides with the baffle plate 33, small water droplets remaining in the exhaust gas without being removed by the eliminator 31 are dripped along the baffle plate 33, so that the condensed water is more reliably generated from the exhaust gas. Separated.
[0095]
The exhaust gas from which the condensed water has been separated is discharged from the outlet pipe 39 into the atmosphere.
[0096]
It should be noted that small water droplets in the exhaust gas flowing out to the outlet pipe 39 side are guided to the drain board 35 side from a hole 33a formed in the lower part of the baffle plate 33.
[0097]
Here, the condensed water W is also separated from the exhaust gas when the exhaust gas deflected by the deflecting plate 61 collides with the drain board 62.
[0098]
The water droplets of the condensed water dripped downward through the hole 62a of the drain board 62 and the water droplets of the condensed water dropped on the guide plate 37 and the baffle plate 33 of the eliminator 31 pass through the hole 35a of the drain board 35. And is separated from the flow of the exhaust gas and discharged from the discharge pipe 41 of the discharge port 17c.
[0099]
FIG. 12 schematically shows a pure water recovery system for a fuel cell using the above-described fuel cell system condenser 45. The fuel cell system condenser 45 has the outlet side tank portion 25 on the lower side. The second embodiment is the same as that of the first embodiment shown in FIG.
[0100]
FIG. 13 shows a fourth embodiment of the present invention. In this embodiment, the eliminator 31 and the deflection plate 61 in the third embodiment are spaced from each other at a central position in the outlet side tank unit 25. And a pair of baffle plates 33, gas outlets 17b and outlet pipes 39 are provided symmetrically in the left-right direction.
[0101]
The deflecting plates 61 and 61 are inclined and arranged downward on the center side of the outlet side tank unit 25 so that the exhaust gas flowing out from the tube 13 can be deflected and guided between the two eliminators 31 and 31.
[0102]
Therefore, in the fourth embodiment, the exhaust gas that flows out from the tube 13 and is deflected and guided between the eliminators 31 and 31 by the deflecting plates 61 and 61 is separated into gas and water through the eliminators 31 and 31, and the condensed water is discharged. The separated exhaust gas is discharged to the atmosphere from the left and right outlet pipes 39, 39, and the separated condensed water is discharged from the discharge pipe 41 through the drain board 35.
[0103]
14 and 15 show a fifth embodiment of the present invention. In this embodiment, instead of the eliminator 31 in the third embodiment, the second embodiment shown in FIGS. Similarly, the eliminator 31A is configured by a plurality of guide plates 57 and 59 that flow the exhaust gas flowing out from the tube 13 into the outlet side tank portion 25 while changing the direction in the vertical direction.
[0104]
One guide plate 57 has a lower end in contact with the drain board 35 and an upper end disposed near the lower surface of the deflection plate 61.
[0105]
The other guide plate 59 is formed with a protruding portion 59a at the lower end in the same manner as shown in FIG. 8, and the lower end of the protruding portion 59a is brought into contact with the drain board 35 so that the drain board 35 and the guide plate 59 are not in contact with each other. The guide plate 59 is in contact with the lower surface of the deflection plate 61.
[0106]
The front end portion 61a of the deflection plate 61 is formed to be bent substantially vertically downward, and a gas flow path is formed between the front end portion 61a, the drain board 62, and the guide plate 59, respectively.
[0107]
Therefore, in this embodiment, the tip portion 61a of the deflecting plate 61 and the baffle plate 33 also have a function as a guide plate.
[0108]
Also in this embodiment, the interval W1 between the guide plates 61a, 57 that guide the exhaust gas upward and the guide plates 59, 33 are wider than the interval W2 of the guide plates 57, 59 that guide the exhaust gas downward.
[0109]
In the fifth embodiment, the exhaust gas flowing out from the tube 13 into the outlet side tank unit 25 is deflected by the deflection plate 61 toward the drain board 62 on the one side in the outlet side tank unit 25, and the guide plate of the eliminator 31A. 61a, 57, 59 causes the exhaust gas to flow in a vertical direction, whereby the condensed water is separated from the exhaust gas, and the same effect as in the second embodiment can be obtained.
[0110]
FIG. 16 shows a sixth embodiment of the present invention. In this embodiment, the eliminator 31A and the deflecting plate 61 in the fifth embodiment are spaced apart from each other at a central position in the outlet side tank unit 25. FIG. And a pair of baffle plates 33, gas outlets 17b and outlet pipes 39 are provided symmetrically in the left-right direction.
[0111]
The deflecting plates 61 and 61 are inclined and arranged downward on the center side of the outlet side tank unit 25 so that the exhaust gas flowing out from the tube 13 can be deflected and guided between the two eliminators 31 and 31.
[0112]
Therefore, in the sixth embodiment, the exhaust gas that flows out from the tube 13 and is deflected and guided between the eliminators 31 and 31 by the deflecting plates 61 and 61 is separated into air and water through the eliminators 31 and 31, and the condensed water is discharged. The separated exhaust gas is discharged to the atmosphere from the left and right outlet pipes 39, 39, and the separated condensed water is discharged from the discharge pipe 41 through the drain board 35.
[0113]
In each of the embodiments described above, an example in which one tank 17 is partitioned by a partition plate and the inlet side tank portion 23 and the outlet side tank portion 25 are formed has been described, but the present invention is limited to such an embodiment. Instead, for example, the inlet side tank portion may be formed in one tank and the outlet side tank portion may be formed in the other tank.
[0114]
In the above-described embodiment, the example in which the exhaust gas in the inlet side tank portion 23 is turned once and led to the outlet side tank portion 25 has been described. However, the present invention is not limited to such an embodiment, You may comprise so that it may turn.
[0115]
Further, in the above-described embodiment, the example in which the tube 13, the tanks 17 and 19, the eliminators 31, 31A, the baffle plate 33, the drain board 35, and the like are formed of stainless steel has been described. However, the present invention is limited to such an embodiment. For example, it may be formed of aluminum, resin, or the like.
[0116]
【The invention's effect】
As described above, in the condenser for a fuel cell system according to claim 1, the steam / water separation means for separating the condensed water from the exhaust gas flowing out from the tube is disposed in the outlet side tank portion, and the separation is performed in the outlet side tank portion. Since the outlet for discharging the condensed water is provided, the steam separator can be dispensed with.
[0117]
In the fuel cell system condenser according to claim 2, the exhaust gas flowing out from the tube into the outlet side tank portion is guided in a zigzag shape in the horizontal direction by the eliminator, so that the condensed water can be reliably separated from the exhaust gas. .
[0118]
In the condenser for a fuel cell system according to claim 3, the exhaust gas flowing out from the tube into the outlet side tank portion is made to flow in the vertical direction by the guide plate of the eliminator, so that the condensed water is reliably separated from the exhaust gas. can do.
[0119]
And since the interval between the guide plates that guide the exhaust gas upward is wider than the interval between the guide plates that guide the exhaust gas downward, it is possible to prevent the condensate water droplets from rising and promote the liquid droplets to descend. Thus, the condensed water can be more reliably separated from the exhaust gas.
[0120]
In the fuel cell system condenser according to claim 4, the baffle plate that collides with the exhaust gas that has passed through the eliminator and bypasses the exhaust gas flow to guide the gas outlet is disposed in the outlet side tank portion. Separation can be performed more reliably.
[0121]
In the fuel cell system condenser according to claim 5, since the condensed water separated by the eliminator is separated from the flow of the exhaust gas by the drain board and guided to the discharge port, it is ensured that the exhaust gas flows into the discharge port side. Can be prevented.
[Brief description of the drawings]
1 is a cross-sectional view showing details of an outlet side tank section and a steam / water separation means in FIG. 3;
2 is a cross-sectional view showing details of an outlet side tank section and a steam / water separation means in FIG. 3; FIG.
FIG. 3 is a cross-sectional view showing a first embodiment of a condenser for a fuel cell system of the present invention.
4 is a front view showing details of the baffle plate of FIG. 1; FIG.
5 is an explanatory diagram showing a state in which the fuel cell system condenser of FIG. 3 is arranged in a pure water recovery system of a fuel cell. FIG.
FIG. 6 is a cross-sectional view showing a main part of a second embodiment of the fuel cell system condenser of the present invention.
7 is a cross-sectional view of FIG. 6. FIG.
FIG. 8 is a front view showing details of the guide plate of FIG. 6;
9 is a longitudinal sectional view showing details of the outlet side tank section and the steam / water separation means of FIG. 11. FIG.
10 is a longitudinal sectional view showing details of the outlet side tank section and the steam / water separation means of FIG. 9. FIG.
FIG. 11 is a cross-sectional view showing a third embodiment of a fuel cell system condenser of the present invention.
12 is an explanatory diagram showing a state in which the fuel cell system condenser of FIG. 11 is arranged in a pure water recovery system of a fuel cell. FIG.
FIG. 13 is a longitudinal sectional view showing a main part of a fourth embodiment of a fuel cell system condenser of the present invention.
FIG. 14 is a longitudinal sectional view showing details of an outlet side tank section and air-water separation means in a fifth embodiment of a condenser for a fuel cell system of the present invention.
15 is a longitudinal sectional view showing details of the outlet side tank section and the steam / water separation means of FIG. 14;
FIG. 16 is a cross-sectional view similar to FIG. 15, showing a sixth embodiment of a condenser for a fuel cell system of the present invention.
FIG. 17 is an explanatory view showing a conventional pure water recovery system for a fuel cell.
[Explanation of symbols]
11 ... Core part
13 ... Tube
15 ... corrugated fin
17, 19 ... Tank
17b ... Gas outlet
17c ... Discharge port
23 ... Inlet side tank
25 ... Exit side tank
27 ... Inlet pipe
29, 29A ... Air-water separation means
31, 31A ... Eliminator
33 ... Baffle plate
35 ... Drain board
37, 57, 59… Guide board

Claims (5)

チューブ（１３）とフィン（１５）とを交互に積層したコア部（１１）の両側に、前記チューブ（１３）に連通するタンク（１７，１９）を配置するとともに、ガス流入口（２７）から入口側タンク部（２３）に流入した燃料電池（４３）からの水蒸気を含んだ排ガスを、前記チューブ（１３）を介して出口側タンク部（２５）に導き、出口側タンク部（２５）のガス流出口（１７ｂ）から前記排ガスを流出する燃料電池システム用凝縮器において、
前記出口側タンク部（２５）内に、前記チューブ（１３）から流出した排ガスから凝縮水を分離する気水分離手段（２９，２９Ａ）を配置するとともに、前記出口側タンク部（２５）に、分離された前記凝縮水を排出する排出口（１７ｃ）を設けてなることを特徴とする燃料電池システム用凝縮器。Tanks (17, 19) communicating with the tube (13) are arranged on both sides of the core (11) in which the tubes (13) and fins (15) are alternately stacked, and from the gas inlet (27). The exhaust gas containing water vapor from the fuel cell (43) flowing into the inlet side tank part (23) is led to the outlet side tank part (25) via the tube (13), and the outlet side tank part (25) In the condenser for a fuel cell system for discharging the exhaust gas from the gas outlet (17b),
In the outlet side tank part (25), there is disposed a steam / water separation means (29, 29A) for separating condensed water from the exhaust gas flowing out from the tube (13), and in the outlet side tank part (25), A fuel cell system condenser comprising a discharge port (17c) for discharging the separated condensed water. 請求項１記載の燃料電池システム用凝縮器において、
前記気水分離手段（２９）は、前記チューブ（１３）から前記出口側タンク部（２５）内に流出した排ガスを水平方向にジグザグ状に導くエリミネータ（３１）を有していることを特徴とする燃料電池システム用凝縮器。The condenser for a fuel cell system according to claim 1,
The steam / water separation means (29) has an eliminator (31) for guiding the exhaust gas flowing out from the tube (13) into the outlet side tank (25) in a zigzag shape in the horizontal direction. Condenser for fuel cell system. 請求項１記載の燃料電池システム用凝縮器において、
前記気水分離手段（２９Ａ）は、前記チューブ（１３）から前記出口側タンク部（２５）内に流出した排ガスを上下方向に向きを変えて流す複数の案内板（５７，５９）を備えたエリミネータ（３１Ａ）を有し、前記排ガスを上方に案内する案内板（５７，５９）の間隔（Ｗ１）が、前記排ガスを下方に案内する案内板（５７，５９）の間隔（Ｗ２）より広くされていることを特徴とする燃料電池システム用凝縮器。The condenser for a fuel cell system according to claim 1,
The steam / water separation means (29A) includes a plurality of guide plates (57, 59) for flowing the exhaust gas flowing out from the tube (13) into the outlet side tank portion (25) in a vertical direction. The gap (W1) between the guide plates (57, 59) having an eliminator (31A) and guiding the exhaust gas upward is wider than the interval (W2) between the guide plates (57, 59) guiding the exhaust gas downward. A condenser for a fuel cell system. 請求項２または請求項３記載の燃料電池システム用凝縮器において、
前記気水分離手段（２９，２９Ａ）は、前記エリミネータ（３１，３１Ａ）を通過した排ガスに衝突し排ガスの流れを迂回させて前記ガス流出口（１７ｂ）に導くバッフルプレート（３３）を有していることを特徴とする燃料電池システム用凝縮器。The condenser for a fuel cell system according to claim 2 or 3,
The steam-water separation means (29, 29A) has a baffle plate (33) that collides with the exhaust gas that has passed through the eliminator (31, 31A), bypasses the flow of the exhaust gas, and guides it to the gas outlet (17b). A condenser for a fuel cell system. 請求項２ないし請求項４のいずれか１項記載の燃料電池システム用凝縮器において、
前記気水分離手段（２９，２９Ａ）は、前記エリミネータ（３１，３１Ａ）で分離された前記凝縮水を前記排ガスの流れから分離するドレンボード（３５）を有していることを特徴とする燃料電池システム用凝縮器。The fuel cell system condenser according to any one of claims 2 to 4,
The steam-water separation means (29, 29A) has a drain board (35) for separating the condensed water separated by the eliminator (31, 31A) from the exhaust gas flow. Condenser for battery system.

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