JP2011501867A - 燃料電池設備用の改質されるべき燃焼ガスを加湿および加熱するための装置 - Google Patents
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Abstract
Description
1a 下部管床
1b 上部管床
2 入口
3 出口
4 熱交換器
5 スペース
5a 上部壁
5b 開口部
6 蒸気流動経路
7 燃焼ガス用の流動経路
7a バッフルプレート
7b バッフルプレート
7c 蒸気/凝縮水収集器
8 ハウジングの上部領域
11 フード
12 フード
Claims (16)
- 燃料電池設備用の改質されるべき燃焼ガスを加湿および加熱するための装置であって、加湿および加熱されるべき燃焼ガスが所定の流動経路を貫流するハウジング(1)と、熱交換器(4)と、燃焼ガスの加湿のために用いられる水を供給するための装置とを具備し、前記ハウジングが、燃焼ガス用に上部領域に配置された入口(2)と下方に配置された出口(3)とを有し、かつ、前記熱交換器が、ハウジング(1)の内部に配置されており、この熱交換器の中を、加湿および加熱されるべき燃焼ガスとは逆方向に、必要な熱を供給する熱媒体が下方から上方に貫流することができる装置において、
加湿のために用いられる水を供給するための前記装置が、ハウジング(1)の下部領域に配置された、加湿用の水を収容するスペース(5)を有し、このスペースにおいて、前記水が、加熱のために熱交換器(4)の下部領域に伝熱接触し、かつ、水を供給するための前記装置が、上記スペース(5)で気化された水をハウジングの上部領域へ搬送するために、上記スペース(5)から上方へ延びる蒸気流動経路(6)を有していること、および、加湿および加熱されるべき燃焼ガス用の所定の前記流動経路(7)が、ハウジング(1)の上部領域(8)において前記蒸気流動経路(6)に接続されており、さらに、この蒸気流動経路(6)から分かれて、熱交換器(4)に伝熱接触しながら下方に向かって、加湿および加熱済みの燃焼ガス用の出口(3)へ延びていることを特徴とする装置。 - 前記蒸気流動経路(6)が、ハウジング(1)内において前記スペース(5)から上方へ延びる通路によって形成されていることを特徴とする請求項1に記載の装置。
- 前記蒸気流動経路(6)を形成する通路が、ハウジング(1)内の中央に配置されており、前記熱交換器(4)が、前記蒸気流動経路(6)を包囲する間隙に配置されていることを特徴とする請求項2に記載の装置。
- 前記蒸気流動経路(6)を包囲する間隙が、加湿および加熱されるべき燃焼ガス用の所定の前記流動経路(7)を形成することを特徴とする請求項3に記載の装置。
- 加湿および加熱されるべき燃焼ガスを、上方に位置する前記入口(2)から下方に位置する前記出口(3)まで強制的に導くための構成要素(7a、7b)が、前記蒸気流動経路(6)を包囲する間隙に備えられていることを特徴とする請求項4に記載の装置。
- 前記構成要素(7a、7b)がバッフルプレートによって形成されており、これらのバッフルプレートが、前記蒸気流動経路(6)を包囲する間隙において、前記蒸気流動経路(6)を形成する通路とハウジング(1)との間に延びていることを特徴とする請求項5に記載の装置。
- 前記バッフルプレート(7a、7b)が、それぞれ、前記蒸気流動経路(6)を形成する通路の周囲の一部分にわたって延設されており、互いに高さをずらして配置されていることを特徴とする請求項6に記載の装置。
- 前記バッフルプレート(7a、7b)が、前記蒸気流動経路(6)を形成する通路の周囲の一部分にわたって延設された、水平に配置されている第1の部分を有することを特徴とする請求項7に記載の装置。
- 前記バッフルプレート(7a、7b)が、前記蒸気流動経路(6)を包囲する間隙の高さの一部分にわたって延設された、垂直に配置されている第2の部分を有し、これにより、加湿および加熱されるべき燃焼ガス用の所定の前記流動経路(7)が、前記蒸気流動経路(6)を形成する通路を包囲した、複数の段を有する螺旋の形態に構成されていることを特徴とする請求項7または8に記載の装置。
- 前記熱交換器(4)が、熱媒体が貫流可能な、垂直に延設された複数の管を有する管束熱交換器として形成されていることを特徴とする請求項1〜9のいずれか1つに記載の装置。
- 前記熱交換器(4)の管が、前記バッフルプレート(7a、7b)を垂直に貫通することによって、加湿および加熱されるべき燃焼ガス用の所定の前記流動経路を形成する、前記蒸気流動経路(6)を包囲した間隙に配置されていることを特徴とする、請求項6〜9のいずれか1つと関連している、請求項10に記載の装置。
- 前記熱交換器(4)の管が、下部管床(1a)と上部管床(1b)との間に延びるように配置されていて、これらの管床(1a、1b)に対して密封されていること、および、前記管床(1a、1b)が、ハウジング(1)の下端および/または上端に設けられたフード(11、12)と共に、熱交換器(4)の管を貫流する熱媒体用のそれぞれ入口側および出口側の収集スペースを形成することを特徴とする請求項10または11に記載の装置。
- 加湿のために備えられる水を収容するために用いられる前記スペース(5)が、前記下部管床(1a)の上方に設けられており、前記熱交換器(4)の管の下部領域によって加熱可能であって、熱交換器のこれらの管が、前記下部管床(1a)から出て、前記スペース(5)内を通っていることを特徴とする請求項12に記載の装置。
- 前記スペース(5)が上部壁(5a)を有し、この上部壁が、加湿および加熱されるべき燃焼ガス用の前記流動経路(7)側において前記スペースを画定し、また、この上部壁が開口部(5b)を有し、この開口部において、前記蒸気流動経路(6)を形成する通路が前記スペース(5)に接続されていることを特徴とする請求項13に記載の装置。
- 加湿および加熱されるべきガス用の前記流動経路(7)の下部領域が、蒸気/凝縮水収集器(7c)として形成されていることを特徴とする請求項1〜14のいずれか1つに記載の装置。
- 前記熱交換器(4)が、熱媒体として用いられる高温カソード排ガスを受け取るために、燃料電池設備のカソード出口に接続されていることを特徴とする請求項1〜15のいずれか1つに記載の装置。
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