JP2003151609A - 固体酸化物形燃料電池システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 システムの小型化・低廉化が可能で、システ
ム排ガスの有効利用が図れる工業的に優れた適用性を有
する固体酸化物形燃料電池（ＳＯＦＣ）システムを提供
する。 【解決手段】 燃焼ガス排気型ＳＯＦＣ（２）と、前記
ＳＯＦＣ用酸化剤供給経路と、前記ＳＯＦＣ用燃料
（５）供給経路と、前記ＳＯＦＣの燃焼済み排ガスの排
出経路（６）と、前記排出経路を流通する燃焼済み排ガ
スの一部を前記ＳＯＦＣ用酸化剤供給経路（４）に搬送
する循環経路（８）と、を備えてなるＳＯＦＣシステム
によって上記課題の解決が可能である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、固体酸化物形燃料
電池システムに関し、より詳しくは、簡素な構成を有す
る燃焼ガス排気型固体酸化物形燃料電池を備えたシステ
ムに関する。

【０００２】

【従来の技術】固体酸化物形燃料電池（Ｓｏｌｉｄ Ｏ
ｘｉｄｅ Ｆｕｅｌ Ｃｅｌｌ：以下「ＳＯＦＣ」とも
記載）は、電解質としてイットリア安定化ジルコニアな
どの酸化物イオン導電性固体電解質を用い、その両面に
多孔性電極を取り付け、これを隔壁として一方の側にＳ
ＯＦＣ用燃料、他方の側にＳＯＦＣ用酸化剤（空気、酸
素等）を供給し、９００〜１０００℃程度で動作する燃
料電池である。

【０００３】ＳＯＦＣは、高出力および高発電効率の
達成が可能、燃料ガスとして水素に加え一酸化炭素の
使用が可能、高温で動作、電解質が固体であるため
電解質散逸の問題がない等の特徴を有し、分散型エネル
ギー源として注目されている。

【０００４】図４に、ＳＯＦＣの排空気でＳＯＦＣ用酸
化剤を加熱する熱交換器110が設けられてなる、従来の
燃料・空気分離型ＳＯＦＣシステム101の一実施形態の
模式図を示す。図中、102はＳＯＦＣであり、103はＳＯ
ＦＣ用酸化剤原料であり、105はＳＯＦＣ用燃料であ
り、107はシステム排ガスであり、111は発電済み酸化剤
であり、112はＳＯＦＣの発電済み燃料であり、113は燃
焼器である。

【０００５】従来のＳＯＦＣシステムにおいて、ＳＯＦ
Ｃ102の作動温度は、主にＳＯＦＣ102に供給されるＳＯ
ＦＣ用酸化剤の流量および温度で制御されている。ＳＯ
ＦＣは高温で作動する燃料電池であり、ＳＯＦＣの作動
温度を高温に維持するためには、燃料電池に供給するＳ
ＯＦＣ用酸化剤の温度を高くする必要がある。一方、Ｓ
ＯＦＣ102に供給されるＳＯＦＣ用酸化剤の流量が少な
いと、ＳＯＦＣ102内部のＳＯＦＣセルにおいて大きな
温度分布が生じ、ＳＯＦＣセルの耐久性が低下してしま
う。このため、通常はＳＯＦＣセルの温度分布を抑制し
得る程度に多量のＳＯＦＣ用酸化剤をＳＯＦＣ102に供
給する必要がある。このように、ＳＯＦＣ102には、高
温かつ多量のＳＯＦＣ用酸化剤を投入する必要がある。
従って、多量のＳＯＦＣ用酸化剤を高温にまで昇温する
ために用いられる熱交換器110が大型化し、ＳＯＦＣシ
ステム101の設備コストおよび設置面積の増大を招来し
ていた。ＳＯＦＣのシステム排ガス107でＳＯＦＣ用酸
化剤原料103を加熱する熱交換器（図示せず）をさらに
設けることもできるが、この場合であってもＳＯＦＣシ
ステム101の設備コストが増大することは避けられな
い。ＳＯＦＣの発電済み酸化剤111および発電済み燃料1
12は燃焼器113を経て、システム排ガス107として排出さ
れる。実際に工業的に適用するに際しては、排出された
ＳＯＦＣのシステム排ガス107を熱源として利用するこ
とによって、総合効率の向上を図る場合が多い。しかし
ながら、システム排ガス107の温度は、一般にシステム
排ガス流量が少ないほど高温であり、システム排ガス10
7の熱利用を考慮するとシステム排ガス流量（即ち、Ｓ
ＯＦＣ用酸化剤原料103の流量）が少ない方が好まし
い。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明は上記事項に鑑
みなされたものであり、システムの小型化・低廉化が可
能で、システム排ガスの有効利用が図れるなど、工業的
に優れた適用性を有するＳＯＦＣシステムを提供するこ
とを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、ＳＯＦＣ
から排出される排ガスの温度のＳＯＦＣシステム構成に
与える影響などについて鋭意検討した。そして、ＳＯＦ
Ｃシステムに組み込まれるＳＯＦＣとして、燃焼ガス排
気型ＳＯＦＣを適用し、該燃焼ガス排気型ＳＯＦＣの排
ガスの一部をＳＯＦＣ用酸化剤として再利用することに
よって、上記課題の解決が可能なことを見出し、本発明
を完成させた。即ち、燃焼ガス排気型ＳＯＦＣから排出
されるＳＯＦＣの燃焼済み排ガスは、燃料・空気分離型
ＳＯＦＣから排出される発電済み酸化剤と比較して高温
である。このような高温の排ガスの有する熱量を有効利
用することによって、工業的に優れた適用性を有するＳ
ＯＦＣシステムの構築が可能なことを見出し、本発明を
完成させた。本発明の具体的な構成は以下の通りであ
る。

【０００８】本発明は、燃焼ガス排気型ＳＯＦＣと、前
記ＳＯＦＣ用酸化剤供給経路と、前記ＳＯＦＣ用燃料供
給経路と、前記ＳＯＦＣの燃焼済み排ガスの排出経路
と、前記排出経路を流通する燃焼済み排ガスの一部を前
記ＳＯＦＣ用酸化剤供給経路に搬送する循環経路と、を
備えてなるＳＯＦＣシステムである。

【０００９】また本発明は、前記排出経路を流通する燃
焼済み排ガスを用いて前記ＳＯＦＣ用酸化剤供給経路を
流通するＳＯＦＣ用酸化剤原料を加熱するための熱交換
器を備えてなる前記記載のＳＯＦＣシステムである。

【００１０】

【発明の実施の形態】本発明は、燃焼ガス排気型ＳＯＦ
Ｃと、前記ＳＯＦＣ用酸化剤供給経路と、前記ＳＯＦＣ
用燃料供給経路と、前記ＳＯＦＣの燃焼済み排ガスの排
出経路と、前記排出経路を流通する燃焼済み排ガスの一
部を前記ＳＯＦＣ用酸化剤供給経路に搬送する循環経路
と、を備えてなるＳＯＦＣシステムである。

【００１１】まず、本発明に係るＳＯＦＣシステム1に
ついて、図１を参照しながら簡単に説明する。ＳＯＦＣ
2にはＳＯＦＣ用酸化剤およびＳＯＦＣ用燃料5が供給さ
れる。ＳＯＦＣ用酸化剤は、ＳＯＦＣ用酸化剤原料3お
よび循環経路8を経由して供給された燃焼済みのＳＯＦ
Ｃの燃焼済み排ガスを、混合手段9を用いて混合したも
のが使用される。ＳＯＦＣの燃焼済み排ガスは、ＳＯＦ
Ｃの燃焼済み排ガスの排出経路6を流通し、一部が上述
のように循環経路8に流れ、他がＳＯＦＣのシステム排
ガス7として排出される。なお、システム排ガス7とは、
ＳＯＦＣの燃焼済み排ガスのうち、ＳＯＦＣシステム1
で再利用されないで排出される成分をいう。

【００１２】排ガスの一部をＳＯＦＣ用酸化剤としてリ
サイクルするための循環経路8を有さない従来のＳＯＦ
Ｃシステムにおいては、ＳＯＦＣセルに生じる温度分布
を抑制するために、大量のＳＯＦＣ用酸化剤がＳＯＦＣ
に供給され、ＳＯＦＣ用酸化剤中には発電に必要な量よ
りも過剰の酸素が含まれていた。従って、ＳＯＦＣセル
の温度分布を抑制できる量のＳＯＦＣ用酸化剤が供給で
きれば、ＳＯＦＣセルに供給される酸素量は少なくても
良いといえる。本発明は、上述のように循環経路8を設
けて、ＳＯＦＣの燃焼済み排ガス排出経路6を流れるＳ
ＯＦＣの燃焼済み排ガスをＳＯＦＣ用酸化剤として再利
用するものである。しかも、燃焼ガス排気型ＳＯＦＣシ
ステムからの排ガスは高温であるため、ＳＯＦＣ用酸化
剤として再利用した場合、ＳＯＦＣ用酸化剤の効率的な
昇温が可能である。このような効率的な昇温が可能にな
る結果、ＳＯＦＣシステムから熱交換器を省略すること
が可能である。省略できない場合であっても、より小型
の熱交換器でＳＯＦＣシステムを連続運転させることが
可能である。このため、ＳＯＦＣシステムの小型化・低
廉化が図れ、工業的に有用なＳＯＦＣシステムの構築が
可能である。また、ＳＯＦＣシステム1がＳＯＦＣの燃
焼済み排ガスでＳＯＦＣ用酸化剤原料3を加熱する熱交
換器を有さない場合、または、小型の熱交換器である場
合、ＳＯＦＣシステム1から排出されるＳＯＦＣのシス
テム排ガス7は、高温状態が維持される。このため、Ｓ
ＯＦＣの燃焼済み排ガスを熱源として利用する装置を設
置する場合に効率良い利用が図れる。この点からも、本
発明に係るＳＯＦＣシステムは、工業的に優れた有用性
を有しているといえる。

【００１３】以下、上述した本発明のＳＯＦＣシステム
1の構成およびガスの流れについて分説して詳細に説明
する。なお、本発明のＳＯＦＣシステム1には、各種公
知技術を適用することが可能であり、以下の実施形態に
限定されるものではない。また、ＳＯＦＣシステム1を
流通するガスの流量は、ＳＯＦＣ2の発電効率やＳＯＦ
Ｃシステム1の工業的規模を考慮して決定すればよく、
特に限定されるものではない。

【００１４】ＳＯＦＣ2には、ＳＯＦＣ燃料5が供給され
る。ＳＯＦＣ用燃料5は、直接発電反応をする水素・一
酸化炭素や、改質を必要とする都市ガス等の炭化水素系
燃料が使用できる。改質を必要とする炭化水素系燃料を
用いる場合には、内部改質器や外部改質器を設けて改質
反応を進行させる必要がある。内部改質器としては、水
蒸気が存在する発電反応後の燃料ガスおよびＳＯＦＣ発
電反応熱を利用するものなどが使用できるが、この形態
に限定されるものではなく、各種公知の内部改質器を用
いることができる。外部改質器を用いる場合には、外部
熱源（ＳＯＦＣで生じる排熱など）および水蒸気を供給
すればよい。その際には、別途熱量および水蒸気供給手
段を設けても良いが、ＳＯＦＣ2を含む系全体のエネル
ギー効率を考慮すると、ＳＯＦＣ2や隣接する装置で発
生する余剰の熱量および水蒸気をリサイクルすることが
好ましいといえる。

【００１５】ＳＯＦＣ2には、燃料とは別の経路を通じ
て酸化剤が供給される。ＳＯＦＣシステム1の系外から
供給されるＳＯＦＣ用酸化剤原料3としては、空気や酸
素が挙げられる。ＳＯＦＣシステム1の作動コストを考
慮するとＳＯＦＣ用酸化剤原料3は空気であることが好
ましいが、空気に限定されるものではなく、酸素濃度を
高めるために酸素ガスを混入させてもよい。ＳＯＦＣ用
酸化剤原料3の供給方法は特に限定されるものではな
く、ブロワ等各種公知技術を用いることができる。

【００１６】ＳＯＦＣ2には、ＳＯＦＣ用酸化剤供給経
路4を通じてＳＯＦＣ用酸化剤が供給される。なお、
「ＳＯＦＣ用酸化剤」とは、実際にＳＯＦＣ2に供給さ
れる成分比を有するガスを意味する。従って、ＳＯＦＣ
用酸化剤原料3に他の成分が混入する場合（混合手段9よ
り下流側のＳＯＦＣ用酸化剤供給経路4を流れるガスな
ど）には、「ＳＯＦＣ用酸化剤」の成分と「ＳＯＦＣ用
酸化剤原料」の成分とは異なるものとなる。ただし、
「ＳＯＦＣ用酸化剤供給経路」とは、ＳＯＦＣ用酸化剤
原料3とＳＯＦＣセルとを繋ぐ経路全体を意味する。従
って、ＳＯＦＣ用酸化剤供給経路中には、ＳＯＦＣ用酸
化剤のみならず、ＳＯＦＣ用酸化剤原料も流通する。つ
まり、本発明においては、ＳＯＦＣの燃焼済み排ガスの
排出経路6を流通するＳＯＦＣの燃焼済み排ガスが循環
経路8を通じてＳＯＦＣ用酸化剤供給経路4に供給され、
ＳＯＦＣ用酸化剤原料3と混合される。そして、ＳＯＦ
Ｃ用酸化剤がＳＯＦＣ2に設けられてなるＳＯＦＣセル
の発電部に供給される。

【００１７】ＳＯＦＣ用酸化剤原料3とＳＯＦＣの燃焼
済み排ガスとは、混合手段9を用いて混合することがで
きる。混合手段9としては、エゼクターや循環ポンプ等
が挙げられる。エゼクターは、循環経路8を通じて混合
手段9に供給されるＳＯＦＣの燃焼済み排ガスの温度に
応じて材質を選択すればよい。具体的には、供給される
ＳＯＦＣの燃焼済み排ガスの温度が８００℃以上もの高
温である場合には、インコネル、セラミック、ＳＵＳ３
１０Ｓ等の材料を用いることができる。８００℃未満で
ある場合にはＳＵＳ３１０Ｓ、ＳＵＳ３１６Ｌ等のステ
ンレス材を好適に用いることができる。混合手段9でＳ
ＯＦＣ用酸化剤原料3とＳＯＦＣの燃焼済み排ガスとを
混合することにより、ＳＯＦＣ2の作動温度を維持する
に必要な酸化剤温度・流量が作り出される。ＳＯＦＣ用
酸化剤原料3とＳＯＦＣの燃焼済み排ガスとの混合比
は、ＳＯＦＣ用酸化剤原料3およびＳＯＦＣの燃焼済み
排ガスの温度・酸素残存量、ＳＯＦＣ2が必要とする酸
化剤温度・酸素濃度などに応じて決定されるものであ
り、一義的に規定できるものではない。ＳＯＦＣシステ
ム設計において、仮想システムを用いた算出などの公知
手段を適宜用いればよい。

【００１８】ＳＯＦＣ用酸化剤およびＳＯＦＣ燃料を用
いて、ＳＯＦＣ2において発電反応が行われる。本発明
において「燃焼ガス排気型ＳＯＦＣ」とは、ＳＯＦＣ内
部においてＳＯＦＣ用酸化剤とＳＯＦＣ用燃料とが混合
され、燃焼する形式のＳＯＦＣをいい、縦縞円筒型ＳＯ
ＦＣなどが挙げられる。ただし、これに限定されるもの
ではなく、使用用途や、設置環境に応じて適宜選択でき
る。以下、縦縞円筒型ＳＯＦＣにおける発電反応につい
て図２を用いて簡単に説明する。ＳＯＦＣ用燃料および
ＳＯＦＣ用酸化剤がそれぞれ別の供給口からＳＯＦＣ2
に供給される。ＳＯＦＣ用燃料が炭化水素系燃料である
場合には、エゼクター18を用いて、水蒸気が存在する発
電済み燃料（排燃料）15の一部を吸引し、ＳＯＦＣ用燃
料の水蒸気改質が行われる（改質器は図示せず）。この
ように、混合手段としてのエゼクターがＳＯＦＣ内部に
設けられていてもよく、当該実施形態も本発明の技術的
範囲に包含されるものである。ＳＯＦＣ用燃料およびＳ
ＯＦＣ用酸化剤は、ＳＯＦＣセル14に搬送され、ＳＯＦ
Ｃセル14において発電反応が進行した後、排燃料15およ
び排酸化剤16として燃焼室17に流入する。燃焼室17にお
いて、排燃料15および排酸化剤16は燃焼し、ＳＯＦＣの
燃焼済み排ガスとしてＳＯＦＣ2外部に排出される。燃
焼済み排ガスの温度はＳＯＦＣのタイプによって異なる
が、８００〜１０００℃程度である。

【００１９】ＳＯＦＣから排出された８００〜１０００
℃の燃焼済み排ガスは、ＳＯＦＣの燃焼済み排ガスの排
出経路6を流通する。この燃焼済み排ガスの排出経路6を
流通する排ガスの一部が循環経路8に流れ、前記混合手
段9を用いてＳＯＦＣ用酸化剤原料3と混合されることと
なる。一方、循環経路8に流通しない残りの排ガスは、
システム排ガス7として排出される。循環経路8へ流れる
ガスの流量は、予め最適な流量を計算した上で、所定量
の排ガスが流通するように配管のサイズを決定してもよ
い。ＳＯＦＣの運転状況が変化する場合には、循環経路
8に分岐する部分に弁を設けて流量を制御することがで
きる。弁の制御により、ＳＯＦＣシステムの総合効率が
最大になるように、ガス流量を迅速に制御することがで
きる。弁は、高温のＳＯＦＣの燃焼済み排ガスが流通し
ても損傷しない程度の耐熱性を有している必要があり、
ステンレス、ニッケル合金、セラミック等の耐熱材料か
らなる開閉率制御の可能なバタフライ弁などが挙げられ
る。なお、各種ガス流通経路を構成するラインは、これ
らに限定されるものではないが、耐火ライニングを施し
たステンレスなどの材料を用いて、各装置を繋ぐ配管に
フランジによるボルト接合や溶接接合により接続すると
よい。

【００２０】ＳＯＦＣシステム1が、ＳＯＦＣの燃焼済
み排ガスでＳＯＦＣ用酸化剤原料を加熱する熱交換器を
有さない場合に、本発明の効果（ＳＯＦＣシステムの設
備コスト減、ＳＯＦＣシステムの小型化等）は最も大き
いといえるが、本願は熱交換器を有する場合を排除する
ものではない。例えば、ＳＯＦＣ2が、高温のＳＯＦ
Ｃ用酸化剤を必要とし、循環経路8を経由して供給され
るＳＯＦＣの燃焼済み排ガスの顕熱のみではＳＯＦＣ用
酸化剤の昇温が充分に図れない場合、ＳＯＦＣの燃焼
済み排ガスの割合上昇に伴いＳＯＦＣの発電反応に支障
が及ぶ場合、などには、図３に示すように、ＳＯＦＣの
燃焼排ガスの排出経路6を流通するＳＯＦＣの燃焼済み
排ガスを用いてＳＯＦＣ用酸化剤原料供給経路を流通す
るＳＯＦＣ用酸化剤原料3を加熱する熱交換器10を設け
た実施形態とすることができる。なお、図３には、熱交
換器10が設けられる位置を循環経路8への分岐点よりＳ
ＯＦＣの燃焼済み排ガスの流れに関して下流側に設ける
構成としたが、場合によっては循環経路8への分岐点よ
り上流側に設けても良い。このように熱交換器10を設け
た場合であっても、本発明のＳＯＦＣシステム1におい
ては、ＳＯＦＣの燃焼済み排ガスがＳＯＦＣ用酸化剤と
して再利用されるため、設置される熱交換器10は小型の
ものを使用でき、コスト的にも設備面積的にも有利であ
る。また、原料供給に要するラインも小型のものを使用
できる。図４に示す従来のＳＯＦＣシステム101におい
ては、多量のＳＯＦＣ用酸化剤原料を投入する必要があ
り、それに伴いシステム排ガス107の流量も多量になっ
ていた。一方、図３に示す本発明のＳＯＦＣシステムに
おいては、循環経路8を経由して供給されるＳＯＦＣの
燃焼済み排ガスと熱交換器10で昇温されたＳＯＦＣ用酸
化剤原料により、ＳＯＦＣ酸化剤が構成される。このた
め、ＳＯＦＣ用酸化剤原料の削減が図れ、システム排ガ
スも削減される。したがって、図３に示すような熱交換
器10を設けた場合であっても、図４に示す従来のＳＯＦ
Ｃシステムと比べれば、システム排ガスを高温で取り出
せる利点がある。

【００２１】熱交換器10は、向流熱交換器、並流熱交換
器などの各種公知の熱交換器を単独または組み合わせて
用いることができ、特に限定されるものではない。

【００２２】本発明は、上記構成に種々の改良を加えて
も良く、改良形態も本発明の技術的範囲に含まれるもの
である。例えば、図１には混合手段9がＳＯＦＣの外部
に存在する実施形態について記載しているが、混合手段
9をＳＯＦＣ内部に設けてもよい。この場合には、ＳＯ
ＦＣ2にはＳＯＦＣ用酸化剤原料3の供給口およびＳＯＦ
Ｃの燃焼済み排ガスの供給口を設けた構成とすることが
できる。

【００２３】本発明のＳＯＦＣシステムは、新たに設備
を構築する場合であっても優れた総合効率を有すること
は勿論であるが、既存のＳＯＦＣシステムに本発明を適
用することも可能である。例えば、図４に示すＳＯＦＣ
システムが稼動している場合に、循環経路や流量制御弁
を設けることによって図３と同様の構成とすることがで
きる。このように従来のＳＯＦＣシステムを改良する場
合、従来のブロワやラインを利用することができるた
め、より少ない設備投資で本発明に係るＳＯＦＣシステ
ムを構築できるという利点を有する。また、熱交換器11
0が故障等の理由により交換を余儀なくされた場合など
にも有効である。新たに必要になる熱交換器は小型かつ
低廉なもので済み、また、高温のシステム排ガスが得ら
れるからである。

【００２４】

【実施例】以下、燃焼ガス排気型ＳＯＦＣを用いた図３
のＳＯＦＣシステム（実施例）の有用性を、燃料・空気
分離排気型ＳＯＦＣを用いた図５のＳＯＦＣシステム
（比較例）と比較することによって説明する。なお、図
３および図５において、ＳＯＦＣシステムに供給される
ＳＯＦＣ用酸化剤原料(3,103)の組成・流量・温度、Ｓ
ＯＦＣ用燃料(5,105)の組成・温度、ＳＯＦＣが必要と
するＳＯＦＣ用酸化剤流量は同一とする。従って、循環
経路(8,108)を流通するガス流量も同一である。また、1
09は混合手段である。

【００２５】上記のような類似のＳＯＦＣシステムを構
築した場合であっても、燃焼ガス排気型ＳＯＦＣ2から
排出されるＳＯＦＣの燃料済み排ガスの温度は、燃料・
空気分離型ＳＯＦＣ102から排出されるＳＯＦＣの発電
済み酸化剤温度より高温になる。したがって、熱交換器
(10,110)の能力が同一であると、ＳＯＦＣ102に供給さ
れるＳＯＦＣ用酸化剤の温度はいきおい低下せざるを得
ない。循環経路108を流通するＳＯＦＣの排ガス流量を
増加させる手段もあるが、この場合、ＳＯＦＣ用酸化剤
に含まれる酸素量の減少といった新たな弊害が生じる。
従って、熱交換器110を大型にしてＳＯＦＣ用酸化剤原
料103の昇温を図る必要があるが、この場合もＳＯＦＣ
システム101の大型化・設備コストの上昇といった弊害
を招来する。また、システム排ガス107として取り出さ
れる熱エネルギーの減少を招く。

【００２６】このように、ＳＯＦＣとして燃焼ガス排気
型ＳＯＦＣを用い、かつ、ＳＯＦＣの燃焼済み排ガスの
一部をＳＯＦＣ用酸化剤として再利用するための循環経
路を設けた本発明のＳＯＦＣシステムは、工業的に優れ
た有用性を有しているといえる。

【００２７】

【発明の効果】本発明のＳＯＦＣにおいては、循環経路
を設けて、ＳＯＦＣの燃焼済み排ガス流通経路を流れる
ＳＯＦＣの燃焼済み排ガスをＳＯＦＣ用酸化剤として再
利用できる。しかも、燃焼ガス排気型ＳＯＦＣシステム
からの排ガスは、燃料・空気分離型ＳＯＦＣの発電済み
排ガスより高温であり、ＳＯＦＣ用酸化剤として再利用
した場合、ＳＯＦＣ用酸化剤の効率的な昇温が可能であ
る。このような効率的な昇温が可能になる結果、ＳＯＦ
Ｃシステムから熱交換器を省略することが可能である。
また、ＳＯＦＣシステムに供給されるＳＯＦＣ用酸化剤
原料を削減できるため、ＳＯＦＣシステム排ガスを高温
で取り出すことができる。このため、ＳＯＦＣの燃焼済
み排ガスを熱源として利用する装置を設置する場合に効
率良い利用が図れる。

【００２８】また、ＳＯＦＣの燃焼排ガスの排出経路を
流通するＳＯＦＣの燃焼済み排ガスを用いてＳＯＦＣ用
酸化剤原料供給経路を流通するＳＯＦＣ用酸化剤原料を
加熱する熱交換器をさらに設けた実施形態とした場合で
あっても、コスト的にも設備面積的にも有利である。シ
ステム排ガスの温度を高温で取り出せる利点もある。

【００２９】以上説明したように、本発明に係るＳＯＦ
Ｃシステムは、工業的に極めて高い有用性を有している
ものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明に係るＳＯＦＣシステムの一実施形態
の模式図である。

【図２】 縦縞円筒型ＳＯＦＣにおける発電状態を示す
模式図である。

【図３】 熱交換器を設けた、本発明に係るＳＯＦＣシ
ステムの他の実施形態の模式図である。

【図４】 従来のＳＯＦＣシステムの模式図である。

【図５】 循環経路を設けた従来のＳＯＦＣシステムの
模式図である。

【符号の説明】

1、101 ＳＯＦＣシステム 2、102 固体酸化物形燃料電池（ＳＯＦＣ） 3、103 ＳＯＦＣ用酸化剤原料 4 ＳＯＦＣ用酸化剤供給経路 5、105 ＳＯＦＣ用燃料 6 ＳＯＦＣの燃焼済み排ガスの排出経路 7、107 システム排ガス 8、108 循環経路 9、109 混合手段 10、110 熱交換器 111 発電済み酸化剤 112 発電済み燃料 113 燃焼器 14 ＳＯＦＣセル 15 排燃料 16 排酸化剤 17 燃焼室 18 エゼクター

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 義若 秀彦 東京都千代田区大手町２−６−３ 新日本 製鐵株式会社内 (72)発明者 篠原 善隆 東京都千代田区大手町２−６−３ 新日本 製鐵株式会社内 Ｆターム(参考） 5H026 AA06 EE13 5H027 AA06 BC20 CC02 MM03

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 燃焼ガス排気型ＳＯＦＣと、前記ＳＯＦ
   Ｃ用酸化剤供給経路と、前記ＳＯＦＣ用燃料供給経路
   と、前記ＳＯＦＣの燃焼済み排ガスの排出経路と、前記
   排出経路を流通するＳＯＦＣの燃焼済み排ガスの一部を
   前記ＳＯＦＣ用酸化剤供給経路に搬送する循環経路と、
   を備えてなるＳＯＦＣシステム。
2. 【請求項２】 前記排出経路を流通する燃焼済み排ガス
   を用いて前記ＳＯＦＣ用酸化剤供給経路を流通するＳＯ
   ＦＣ用酸化剤原料を加熱するための熱交換器を備えてな
   る請求項１に記載のＳＯＦＣシステム。