JP2013229203A - 固体酸化物形燃料電池システム - Google Patents

Abstract

【課題】水自立が可能な水蒸気改質型の固体酸化物形燃料電池システムを提供する。
【解決手段】固体酸化物形燃料電池システム(10)は、原料ガス供給器(32)と、改質器(38)と、酸化剤ガス供給器(24)と、固体酸化物形燃料電池スタック(28)と、分岐部(29)と、燃焼器(30)と、燃焼排ガス経路(21)と、吸収式冷凍機(14)と、第１熱交換器(42)と、凝縮部(43)と、回収水タンク(46)と、改質水送出器(50)と、蒸発器(52)と、を備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、固体酸化物形燃料電池システムに関し、特に、固体酸化物形燃料電池の排ガスからの水の回収構造物形に関する。

水蒸気改質型の固体酸化物形燃料電池システムでは、改質器において原料ガスが水蒸気で燃料ガスに改質される。

一方、燃料電池スタックにおいて燃料ガスと酸化剤ガスとの酸化還元反応により発電と同時に生成される水を燃料電池スタックからの排ガスから回収している。この回収した水を原料ガスの改質に用いるシステムが知られている。

たとえば、燃料電池スタックからの排ガスは、熱交換器で空気と熱交換し、蒸発器で水と熱交換し、凝縮器で貯湯タンクの冷媒体と熱交換する。これにより、排ガスに含まれる水蒸気は、水に凝縮されて、水容器に導入される。この水は、原料ガスを改質する水として、蒸発器を介して改質器に供給される（例えば、特許文献１参照）。

また、燃料電池からの排ガスは、熱交換器で貯湯タンクの水と熱交換される。これにより、排ガスに含まれる水蒸気が水に凝縮し、この水は水タンクに送られて蓄えられる。そして、水は、原料ガスを改質する水として、改質器に供給される（例えば、特許文献２参照）。

特開２０１０−２５７６４４号公報 特開２０１２−４０８５号公報

しかしながら、上述のいずれの従来例においても、排ガス中の水蒸気を水に凝縮させるために、貯湯タンクの水により排ガスが冷却される。この貯湯タンクには上水などが供給されるため、上水を供給するインフラストラクチャ(infrastructure)が必要となる。従って、郊外などの水を供給するインフラストラクチャがない場所には水蒸気改質型の燃料電池システムを設けることができない。

また、水を供給するインフラストラクチャが無くても、外気または不凍液などの２次冷媒を介して外気で排ガスを冷却することも考えられる。しかし、外気温度が、たとえば、４０℃と高い場所では、水蒸気改質反応に必要な量の水を回収できず、水蒸気改質型の燃料電池システムを設けることができない。

本発明はこのような課題を解決するためになされたものであり、水自立が可能な水蒸気改質型の固体酸化物形燃料電池システムを提供することを目的としている。

本発明のある態様に係る、固体酸化物形燃料電池システムは、原料ガスを供給する原料ガス供給器と、前記原料ガス供給器から供給された原料ガスと水蒸気とから燃料ガスを生成する改質器と、酸化剤ガスを供給する酸化剤ガス供給器と、アノードおよびカソードを含み、かつ前記アノードに前記改質器から供給された燃料ガスと前記カソードに前記酸化剤ガス供給器により供給された酸化剤ガスとを利用して発電する固体酸化物形燃料電池スタックと、前記固体酸化物形燃料電池スタックのカソードから排出されたカソード排ガスを第１経路および第２経路に分流する分岐部と、前記第１経路から供給された第１カソード排ガスと前記燃料ガス電池スタックのアノードから排出されたアノード排ガスとを燃焼する燃焼器と、前記燃焼器における燃焼により生成された燃焼排ガスを排出するための燃焼排ガス経路と、前記燃焼排ガス経路に設けられ、前記燃焼排ガスによりその再生加熱部が加熱されて駆動されるとともに当該燃焼排ガスを当該再生加熱部により冷却する吸収式冷凍機と、前記吸収式冷凍機より下流に位置するように前記燃焼排ガス経路に設けられ、前記吸収式冷凍機の再生加熱部により冷却された燃焼排ガスの熱により前記改質器へ前記水蒸気として供給されるべき改質水を加熱するとともに当該改質水により当該燃焼排ガスを冷却する第１熱交換器と、前記第１熱交換器より下流に位置するように前記燃焼排ガス経路に設けられ、前記第１熱交換器により冷却された燃焼排ガスに含まれる水蒸気を大気及び前記吸収式冷凍機の気化部の少なくともいずれかを用いて凝縮する凝縮部と、前記凝縮部において凝縮された水である回収水を貯留する回収水タンクと、前記回収水タンクに貯留された回収水を前記改質水として前記第１熱交換器に送出する改質水送出器と、前記吸収式冷凍機より上流に位置するように前記燃焼排ガス経路に設けられ、前記燃焼排ガスにより前記第１熱交換器により加熱された改質水をさらに加熱し、前記改質器に供給される原料ガスに添加する前記水蒸気を生成する蒸発器と、を備える。

本発明は、水蒸気改質型の固体酸化物形燃料電池システムにおいて水自立が可能であるという効果を奏する。

本発明の上記目的、他の目的、特徴、及び利点は、添付図面参照の下、以下の好適な実施態様の詳細な説明から明らかにされる。

本発明の実施の形態１に係る固体酸化物形燃料電池システムの構成を示す機能ブロック図である。 本発明の実施の形態２に係る固体酸化物形燃料電池システムの構成を示す機能ブロック図である。 本発明の実施の形態３に係る固体酸化物形燃料電池システムの構成を示す機能ブロック図である。 本発明の実施の形態４に係る固体酸化物形燃料電池システムの構成を示す機能ブロック図である。 本発明の実施の形態５に係る固体酸化物形燃料電池システムの構成を示す機能ブロック図である。

本発明のある実施の態様に係る固体酸化物形燃料電池システムは、原料ガスを供給する原料ガス供給器と、前記原料ガス供給器から供給された原料ガスと水蒸気とから燃料ガスを生成する改質器と、酸化剤ガスを供給する酸化剤ガス供給器と、アノードおよびカソードを含み、かつ前記アノードに前記改質器から供給された燃料ガスと前記カソードに前記酸化剤ガス供給器により供給された酸化剤ガスとを利用して発電する固体酸化物形燃料電池スタックと、前記固体酸化物形燃料電池スタックのカソードから排出されたカソード排ガスを第１経路および第２経路に分流する分岐部と、前記第１経路から供給された第１カソード排ガスと前記燃料ガス電池スタックのアノードから排出されたアノード排ガスとを燃焼する燃焼器と、前記燃焼器における燃焼により生成された燃焼排ガスを排出するための燃焼排ガス経路と、前記燃焼排ガス経路に設けられ、前記燃焼排ガスによりその再生加熱部が加熱されて駆動されるとともに当該燃焼排ガスを当該再生加熱部により冷却する吸収式冷凍機と、前記吸収式冷凍機より下流に位置するように前記燃焼排ガス経路に設けられ、前記吸収式冷凍機の再生加熱部により冷却された燃焼排ガスの熱により前記改質器へ前記水蒸気として供給されるべき改質水を加熱するとともに当該改質水により当該燃焼排ガスを冷却する第１熱交換器と、前記第１熱交換器より下流に位置するように前記燃焼排ガス経路に設けられ、前記第１熱交換器により冷却された燃焼排ガスに含まれる水蒸気を大気及び前記吸収式冷凍機の気化部の少なくともいずれかを用いて凝縮する凝縮部と、前記凝縮部において凝縮された水である回収水を貯留する回収水タンクと、前記回収水タンクに貯留された回収水を前記改質水として前記第１熱交換器に送出する改質水送出器と、前記吸収式冷凍機より上流に位置するように前記燃焼排ガス経路に設けられ、前記燃焼排ガスにより前記第１熱交換器により加熱された改質水をさらに加熱し、前記改質器に供給される原料ガスに添加する前記水蒸気を生成する蒸発器と、を備える。

この構成によれば、燃焼器における燃焼により生成された燃焼排ガスは、固体酸化物形燃料電池スタックのアノードに供給される燃料ガスの流量および組成に応じた量の水を含む。そして、この燃焼排ガスの水が、大気及び吸収式冷凍機の気化部の少なくともいずれかを用いて凝縮される。吸収式冷凍機は燃焼排ガスによって駆動される。従って、従来技術のように水の供給インフラストラクチャを必要とすることなく、燃焼排ガスから水を回収することができる。しかも、カソード排ガスの一部を第２経路に分流して、燃焼器に供給するカソード排ガスの流量を減少させる。これにより、カソード排ガスの分流比率を高くして、燃焼器に供給されるカソード排ガスの流量を減少させるほど、燃焼排ガスの露点を高くすることができる。露点が高いほど、同量の水を凝縮するために必要な冷却熱量が少なくて済む。したがって、外気温度が高い状態でも、水蒸気改質に必要なだけの水量を凝縮する温度まで吸収式冷凍機によって燃焼排ガスを冷却することができる。よって、水蒸気改質型の固体酸化物形燃料電池システムにおいて水自立が可能である。ここで「水自立」とは、自身が必要とする量の水を自身で生成して賄うことを意味する。

固体酸化物形燃料電池システムは、前記吸収式冷凍機より上流に位置するように前記燃焼排ガス経路に設けられ、前記燃焼排ガスにより前記固体酸化物形燃料電池スタックのカソードへ供給される酸化剤ガスを加熱する酸化剤ガス予熱器と、前記第１熱交換器により加熱された改質水を前記原料ガス供給器から供給される原料ガスに添加する加湿器と、前記蒸発器より上流に位置するように前記燃焼排ガス経路に設けられ、前記蒸発器により生成された水蒸気と前記加湿器により改質水が添加された原料ガスとが混合された混合ガスを前記燃焼排ガスにより加熱する原料ガス予熱器と、前記吸収式冷凍機より上流に位置するように前記燃焼排ガス経路に設けられ、前記燃焼排ガスにより前記改質器により生成された燃料ガスを加熱する燃料ガス予熱器と、をさらに備え、前記凝縮部が、前記第１熱交換器により冷却された燃焼排ガスを大気により冷却するラジエタと、前記ラジエタで冷却された前記燃焼排ガスを冷却する前記吸収式冷凍機の気化部とを含んでもよい。

前記第１熱交換器は、前記吸収式冷凍機の再生加熱部により冷却された燃焼排ガスに加えて、前記第２経路を流れる第２カソード排ガスにより前記改質器へ前記水蒸気として供給されるべき改質水を加熱するよう構成されていてもよい。

固体酸化物形燃料電池システムは、前記第１熱交換器において加熱された改質水を、前記第２経路を流れる第２カソード排ガスの熱により加熱する第２熱交換器をさらに備えていてもよい。

固体酸化物形燃料電池システムは、空気経路と、前記空気経路に空気を供給する空気供給器と、前記第２経路を流れる第２カソード排ガスにより前記空気経路を流れる空気を加熱する第３熱交換器と、をさらに備え、前記第１熱交換器は、前記燃焼排ガスに加えて、前記空気経路を流れる、前記第３熱交換器により加熱された空気により前記改質器へ前記水蒸気として供給されるべき改質水を加熱するよう構成されていてもよい。

固体酸化物形燃料電池システムは、空気経路と、前記空気経路に空気を供給する空気供給器と、前記第２経路を流れる第２カソード排ガスにより前記空気経路を流れる空気を加熱する第３熱交換器と、前記第１熱交換器において加熱された改質水を、前記空気経路を流れる、前記第３熱交換器により加熱された空気により加熱する第２熱交換器をさらに備えていてもよい。

以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しながら具体的に説明する。

なお、以下では全ての図面を通じて同一又は相当する要素には同一の参照符号を付して、その重複する説明を省略する。

（実施の形態１）
［構成］
図１は、実施の形態１に係る固体酸化物形燃料電池システムの構成を示す機能ブロック図である。

固体酸化物形燃料電池システム（以下、「燃料電池システム」と称する。）１０は、発電装置として機能するホットモジュール１２と、熱負荷としての吸収式冷凍機１４と、補機と、これらを繋ぐ流体経路と、これらを制御する制御器（図示せず）と、を備える。燃料電池システム１０は、バックアップ用の蓄電池（図示せず）および補助電源としてのディーゼルエンジン（図示せず）をさらに具備していてもよい。

制御器は、演算処理機能を備えるものであればよい。制御装置として、マイクロコントローラ、ＣＰＵ、ＭＰＵ、論理回路、ＰＬＣ(Programmable Logic Controller)等が例示される。

流体経路は、たとえば、酸化剤ガスが流れる酸化剤ガス経路１６と、カソード排ガスが流れるカソード排ガスが流れるカソード排ガス経路１７と、原料ガスが流れる原料ガス経路１８と、燃料ガスが流れる燃料ガス経路１９と、アノード排ガス経路２０と、燃焼排ガスが流れる燃焼排ガス経路２１と、改質用の水および水蒸気が流れる水経路２２と、を含む。これらの流体経路は、たとえば、当該経路に設けられる機器とこれらの機器を接続する配管、ホース等で構成される。

酸化剤ガス経路１６は、酸化剤ガス供給器２４を固体電解質形燃料電池スタック（以下、「スタック」と称す。）２８のカソード５６に接続する。酸化剤ガス経路１６には酸化剤ガス予熱器２６が設けられる。カソード排ガス経路１７は、スタック２８のカソードを燃焼器３０に接続する。カソード排ガス経路１７は分岐部２９を有し、分岐部２９において、第１経路１７ａと第２経路１７ｂとに分岐する。第１経路１７ａの下流端は燃焼器３０に接続される。第２経路１７ｂの下流端は大気に開放される。原料ガス経路１８は、原料ガス供給器３２を水蒸気改質器（以下、「改質器」と称す。）３８に接続する。原料ガス経路１８には、加湿器３４及び原料ガス予熱器３６が設けられる。燃料ガス経路１９は、改質器３８をスタック２８のアノード５４に接続する。燃料ガス経路１９には、燃料ガス予熱器４０が設けられる。アノード排ガス経路２０は、スタック２８のアノード５４を燃焼器３０に接続する。燃焼排ガス経路２１は、上流端が燃焼器３０に接続され、下流端が大気に開放される。燃焼排ガス経路２１には、たとえば、酸化剤ガス予熱器２６、燃料ガス予熱器４０、原料ガス予熱器３６、蒸発器５２、吸収式冷凍機１４、第１熱交換器４２およびラジエタ４４が設けられる。水経路２２は、ドレインタンク（回収水タンク）４６を原料ガス予熱器３６に接続する。水経路２２には、たとえば、イオン交換樹脂４８、ポンプ５０、第１熱交換器４２、加湿器３４および蒸発器５２が設けられる。

スタック２８、改質器３８、燃焼器３０、酸化剤ガス予熱器２６、燃料ガス予熱器４０、原料ガス予熱器３６および蒸発器５２は、ホットモジュール１２として構成されている。

また、酸化剤ガス供給器２４、原料ガス供給器３２、加湿器３４、第１熱交換器４２、ラジエタ４４、ポンプ５０、イオン交換樹脂４８およびドレインタンク４６は補機を構成している。

酸化剤ガス供給器２４は、酸化剤ガス経路１６を介してスタック２８のカソード５６に酸化剤ガスを供給する。酸化剤ガスとしては、たとえば、空気や酸素などが挙げられる。酸化剤ガス供給器２４には、たとえば、空気を送風するファンやブロアなどの送風機、酸素ボンベなどが用いられる。

酸化剤ガス予熱器２６は、酸化剤ガス経路１６と燃焼排ガス経路２１とに共通に設けられる。酸化剤ガス予熱器２６は、燃焼排ガス経路２１を流れる燃焼排ガスによりスタック２８へ供給される酸化剤ガスを加熱する。

原料ガス供給器３２は、原料ガス経路１８を介して改質器３８に接続され、改質器３８に原料ガスを供給する。原料ガスとしては、たとえば、天然ガス等の炭化水素系ガス、プロパンガス等の他の炭化水素系ガス、灯油等の常温で液体の炭化水素系燃料、メタノールなどの炭化水素以外の有機系燃料が挙げられる。

加湿器３４は、原料ガス経路１８と水経路２２とに共通に設けられる。加湿器３４は、原料ガス供給器３２から供給される原料ガスを第１熱交換器４２で加熱された水によって加湿する。加湿器３４は、たとえば、全熱交換器で構成され、選択透過膜の一方の側を流れる水が選択透過膜を透過して選択透過膜の他方の側を流れる燃料ガスへ移動する。これにより、原料ガスは、加熱されると共に、加湿される。

蒸発器５２は、水経路２２と燃焼排ガス経路２１とに共通に設けられる。蒸発器５２は、水経路２２において加湿器３４と原料ガス予熱器３６との間に介在する。また、蒸発器５２は、燃焼排ガス経路２１において、たとえば、原料ガス予熱器３６と吸収式冷凍機１４の再生加熱部１４ａとの間に介在する。この蒸発器５２は、燃焼排ガス経路２１を流れる燃焼排ガスにより加湿器３４で消費されなかった水を加熱し、水蒸気を生成する。生成された水蒸気は、原料ガス予熱器３６に供給される。

原料ガス予熱器３６は、水経路２２と燃焼排ガス経路２１とに共通に設けられる。原料ガス予熱器３６は、水経路２２において蒸発器５２と改質器３８との間に介在し、燃焼排ガス経路２１において燃焼器３０と蒸発器５０との間に介在する。この原料ガス予熱器３６は、蒸発器５２から供給される水蒸気が加湿器３４から供給される原料ガスに添加された混合ガスを、燃焼排ガス経路２１を流れる燃焼排ガスにより加熱して昇温させる。昇温された混合ガスは改質器３８へ供給される。

改質器３８は、水蒸気改質型の改質器である。水蒸気改質型の改質器は、水蒸気改質方式の改質器とオートサーマル方式の改質器との双方を含む。また、水蒸気改質型の改質器を含む燃料電池システムを、便宜上、「水蒸気改質型の燃料電池システム」と呼ぶ。改質器３８は、たとえば、スタック２８および燃焼器３０の近傍に配置され、これらからの熱により加熱される。加熱により高温になった改質器３８は、原料ガスを改質して、水素や一酸化炭素を含む燃料ガスを生成し、燃料ガスを、燃料ガス経路１９を介してスタック２８に供給する。なお、オートサーマル方式の改質器では、原料ガスに加え酸化剤ガスも酸化剤ガス供給器２４などから供給経路（図示せず）を介して改質器２４へ供給される。

燃料ガス予熱器４０は、燃料ガス経路１９と燃焼排ガス経路２１とに共通に設けられる。燃料ガス予熱器４０は、燃料ガス経路１９において、改質器３８とスタック２８との間に介在する。また、燃料ガス予熱器４０は、燃焼排ガス経路２１において、たとえば、酸化剤ガス予熱器２６と原料ガス予熱器３６との間に介在する。燃料ガス予熱器４０は、燃焼排ガス経路２１を流れる燃焼排ガスによりスタック２８へ供給される燃料ガスを加熱して昇温させる。

スタック２８は、固体酸化物形燃料電池スタックであればよく、その構造は限定されない。スタック２８として、平板型（積層型）、円筒型、フラットチューブ型等の周知のタイプの固体酸化物形燃料電池スタックを用いることができる。これらの構造は周知であるので、その詳しい説明は省略する。

スタック２８は、複数のセル（図示せず）を含む。セルは、アノード５４と、カソード５６と、これらの間に挟まれる電解質５８とを有する。電解質５８には、YSZ（イットリア安定化ジルコニア）などの固体酸化物が用いられる。スタック２８においては、カソード５６に接触して酸化剤ガスが流れるように酸化剤ガス流路（図示せず）が形成される。酸化剤ガス流路の上流端および下流端は、それぞれ、酸化剤ガス経路１６及びカソード排ガス経路１７に接続される。また、アノード５４に接触して燃料ガスが流れるように燃料ガス流路（図示せず）が形成される。燃料ガス流路の上流端および下流端は、それぞれ、燃料ガス経路１９およびアノード排ガス経路２０に接続される。そして、燃料ガス流路からアノード５４に燃料ガスが供給され、酸化剤ガス流路からカソード５６に酸化剤ガスが供給される。スタック２８は燃料ガスと酸化剤ガスとを酸化還元反応させることにより発電する。そして、発電（酸化還元反応）に用いられなかった酸化剤ガス及び燃料ガスは、それぞれ、カソード排ガス経路１７およびアノード排ガス経路２０に排出される。

分岐部２９は、カソード排ガス経路１７におけるスタック２８のカソード５６と燃焼器３０との間に介在する。分岐部２９は、カソード排ガス経路１７を第１経路１７ａと第２経路１７ｂとに分岐する。これにより、スタック２８から排出されたカソード排ガスは、第１経路１７ａおよび第２経路１７ｂに分流される。第１経路１７ａと第２経路１７ｂと流れるカソード排ガスの流量比は、たとえば第１経路１７ａと第２経路１７ｂと流路径の比によって調整される。第２経路１７ｂを流れる第２カソード排ガスはシステム外へ排出される。一方、第１経路１７ａを流れる第１カソード排ガスは、燃焼器３０に供給される。

燃焼器３０は酸化剤ガス経路１６の第１経路１７ａによりスタック２８の酸化剤ガス流路に接続される。燃焼器３０にスタック２８から排出される酸化剤ガスが供給される。第１カソード排ガスには、スタック２８において酸化還元反応に用いられなかった酸化剤ガスが含まれる。また、燃焼器３０はアノード排ガス経路２０によりスタック２８の燃料ガス流路に接続される。燃焼器３０にスタック２８から排出される燃料ガスが供給される。アノード排ガスには、スタック２８において酸化還元反応に用いられなかった燃料ガスと、酸化還元反応で発生した水蒸気とが含まれる。燃焼器３０は、第１カソード排ガスおよびアノード排ガスを燃焼することにより、近傍に配置されるスタック２８および改質器３８を加熱する。燃焼器３０に燃焼排ガス経路２１が接続され、燃焼器３０は第１カソード排ガスおよびアノード排ガスを燃焼した後の燃焼排ガスを燃焼排ガス経路２１に排出する。

第１熱交換器４２は、燃焼排ガス経路２１と水経路２２とに共通に設けられる。第１熱交換器４２は、燃焼排ガス経路２１において、吸収式冷凍機１４の再生加熱部１４ａと凝縮部４３との間に介在する。また、第１熱交換器４２は、水経路２２において、ドレインタンク４６と加湿器３４との間に介在する。第１熱交換器４２は、燃焼排ガス経路２１を流れる、吸収式冷凍機１４の再生加熱部１４ａで冷却された燃焼排ガスにより加湿器３４へ供給される改質水を加熱する。

凝縮部４３は、燃焼排ガス経路２１において、第１熱交換器４２の下流に設けられる。
凝縮部４３は、第１熱交換器４２により冷却された燃焼排ガスに含まれる水蒸気を大気および吸収式冷凍機１４の気化部１４ｄの少なくともいずれかを用いて凝縮する。燃焼排ガスに含まれる水蒸気を、大気を用いて放熱するための機器として、たとえば、ラジエタ４４が用いられる。ラジエタ４４は、燃焼排ガス経路２１により第１熱交換器４２に接続される。ラジエタ４４は、第１熱交換器４２により冷却された燃焼排ガスの熱を大気に放出することにより当該燃焼ガスを冷却する。それにより、当該燃焼排ガス中の水蒸気が凝縮されて水が生成される。この水は回収水としてドレインタンク４６に貯留される。吸収式冷凍機１４の気化部１４ｄは、燃焼排ガス経路２１において、ラジエタ４４の下流に設けられ、ラジエタ４４により冷却された燃焼排ガスを冷却する。それにより、当該燃焼排ガス中の水蒸気が凝縮されて水が生成される。この水は回収水としてドレインタンク４６に貯留される。

なお、本実施の形態では、燃焼排ガスに含まれる水蒸気を大気及び吸収式冷凍機１４の気化部１４ｄの双方を用いて凝縮する形態を例示したが、いずれか一方のみを用いてもよい。たとえば、気温が低い地域に固体酸化物形燃料電池システム１０が設置される場合には、大気（ラジエタ４４）のみを用いてもよい。また、たとえば、凝縮機能の低下を抑制しつつ構成を簡略化するような場合には、吸収式冷凍機１４の気化部１４ｄのみを用いてもよい。吸収式冷凍機１４については、後で詳しく説明する。

凝縮部４３によりその水分が凝縮水として除去された燃焼排ガスは、燃焼排ガス経路２１の末端から大気に放出される。

ドレインタンク４６は、上述のように、ラジエタ４４および吸収式冷凍機１４からの凝縮水を回収水として貯留する。

イオン交換樹脂４８は、水経路２２において、たとえば、ドレインタンク４６と第１熱交換器４２との間に介在する。イオン交換樹脂４８は、ドレインタンク４６からの改質水を精製する。精製された改質水は第１熱交換器４２に供給される。

ポンプ（改質水送出器）５０は、水経路２２において、たとえば、ドレインタンク４６と第１熱交換器４２との間に介在する。ポンプ５０は、ドレインタンク４６の回収水を、改質水として水経路２２を通流させる。これにより、ドレインタンク４６からの改質水が第１熱交換器４２へ送出される。なお、水経路２２におけるイオン交換樹脂４８およびポンプ５０の位置は任意である。

吸収式冷凍機１４は、上述のように、再生加熱部１４ａが燃焼排ガス経路２１において第１熱交換器４２の上流に位置し、かつ気化部１４ｄが燃焼排ガス経路２１において、第１熱交換器４２の下流に位置するように設けられる。

吸収式冷凍機１４は、蒸発器５２を通過した燃焼排ガスによりその再生加熱部１４ａが加熱されて駆動されるとともに当該燃焼排ガスを当該再生加熱部１４ａにより冷却する。また、吸収式冷凍機１４の気化部１４ｄは、上述のように、第１熱交換器４２（ここではラジエタ４４）を通過した燃焼排ガスを冷却して凝縮水を生成する。

具体的には、吸収式冷凍機１４は、再生加熱部１４ａ、精留部１４ｂ、凝縮部１４ｃ、気化部１４ｄおよび吸収部１４ｅを備える。吸収式冷凍機１４は、たとえば、アンモニア水溶液を作動流体として用いる。この吸収式冷凍機１４の再生加熱部１４ａにおいて、アンモニア水溶液は、蒸発器５２を通過した燃焼排ガスの熱を奪って気化する。気化したアンモニア水溶液は精留部１４ｂで分留される。沸点の高い水は、精留部１４ｂから吸収部１４ｅに還流する。一方、沸点の低いアンモニアの蒸気は精留部１４ｂから凝縮部１４ｃに供給される。凝縮部１４ｃではアンモニアの蒸気が、空気などにより冷却されて液化する。液化したアンモニアは気化部１４ｄに供給される。気化部１４ｄにおいてアンモニアは、減圧され気化する。この際、アンモニアは、ラジエタ４４から供給される燃焼排ガスの熱を奪い、気化する。そして、気化したアンモニアは、吸収部１４ｅへ供給される。このアンモニアの濃度が高いため、アンモニアは、吸収部１４ｅにおいて水を吸収する。このサイクルを連続的に行うことによって、吸収式冷凍機１４は、再生加熱部１４ａおよび気化部１４ｄにおいて第１熱交換器４２（ここではラジエタ４４）を通過した燃焼排ガスから熱を奪って、当該燃焼排ガスを冷却する。

［動作］
上記のように構成された燃料電池システム１０は、以下のように動作する。なお、酸化剤ガスとして空気を用い、燃料としてＬＰガスを用いた場合について説明する。

燃料電池システム１０の水経路２２では、ドレインタンク４６に貯留された回収水は、ポンプ５０によって改質水として蒸発器５２へ送り出される。この際、改質水は、イオン交換樹脂４８を通り精製された後、第１熱交換器４２へ供給される。改質水は、第１熱交換器４２において吸収式冷凍機１４の再生加熱部１４ａを通過した燃焼排ガスと熱交換を行い、昇温され、加湿器３４へ供給される。この加湿器３４において、第１熱交換器４２からの改質水により原料ガスが加湿される。加湿された原料ガスは、原料ガス予熱器３６へ供給される。また、加湿器３４で原料ガスの加湿に使用されなかった改質水は、蒸発器５２へ供給される。蒸発器５２では、改質水は、原料ガス予熱器３６を通過した燃焼排ガスの熱によって加熱され、水蒸気になる。水蒸気は、原料ガス予熱器３６へ供給され、原料ガスと混合される。そして、改質器３８において、水蒸気は原料ガスの改質に利用される。

燃料電池システム１０の酸化剤ガス経路１６では、酸化剤ガスとしての空気が、酸化剤ガス供給器２４からスタック２８のカソード５６へ供給される。この際、空気は、酸化剤ガス予熱器２６において燃焼器３０からの燃焼排ガスと熱交換し、たとえば、７００℃に加熱されてから、スタック２８のカソード５６に供給される。そして、空気は、スタック２８で発電反応８に利用されるとともに、スタック２８の冷却に用いられる。発電反応で消費されなかった空気は、カソード排ガスとしてスタック２８から排出される。この時の温度は、たとえば、８２０℃の高温である。カソード排ガスは分岐部２９において第１経路１７ａと第２経路１７ｂに分流される。第１経路１７ａを流れる第１カソード排ガスは燃焼器３０へ供給される。第２経路１７ｂを流れる第２カソード排ガスはシステム外に排出される。これにより、燃焼器３０に供給される空気の流量は減少する。そして、第１経路１７ａを流れる第１カソード排ガスは、燃焼器３０においてアノード排ガスと共に燃焼されて、燃焼排ガスとして燃焼器３０から排出される。

燃料電池システム１０の原料ガス経路１８では、原料ガスは、原料ガス供給器３２から供給され、加湿器３４で加湿される。加湿された原料ガスは、燃焼排ガスの熱によって加熱されるとともに、原料ガス予熱器３６において蒸発器５２からの水蒸気と混合される。そして、原料ガスは、たとえば、６５０℃に加熱された改質器３８において水蒸気により燃料ガスに改質される。燃料ガスは、燃料ガス予熱器４０で燃焼排ガスにより、たとえば、７００℃に加熱された後、スタック２８のアノード５４に供給される。アノード５４では燃料ガスが酸化されて、水が生成される。この反応は発熱反応であるとともに、スタック２８は燃焼器３０などにより加熱されている。これらの熱により生成した水は水蒸気となる。水蒸気は、アノード排ガスの一部として燃焼器３０に供給される。このため、アノード排ガスの露点は高くなる。そして、アノード排ガスは、燃焼器３０において第１カソード排ガスと燃焼される。この際、アノード排ガスに含まれる水素が酸化されることにより水がさらに生成される。この水は燃焼熱によって加熱され、水蒸気になる。このため、燃焼器３０から排出される燃焼排ガスは、スタック２８における酸化還元反応で生成した水分と、燃焼器３０における燃焼で生成した水分とを含む。

燃料電池システム１０の燃焼排ガス経路では、燃焼器３０から排出された燃焼排ガスは酸化剤ガス予熱器２６において空気に熱を与え、燃焼排ガスの温度は低下する。続いて、酸化剤ガス予熱器２６から排出された燃焼排ガスは燃料ガス予熱器４０において燃焼排ガスにより燃料ガスに熱を与え、燃焼排ガスの温度は低下する。さらに、燃料ガス予熱器４０から排出された燃焼排ガスは、原料ガス予熱器３６において原料ガスおよびこれに含まれる水蒸気に熱を与え、燃焼排ガスの温度は低下する。そして、原料ガス予熱器３６を通過した燃焼排ガスは蒸発器５２において水に熱を与え、燃焼排ガスの温度は低下する。この蒸発器５２から排出された燃焼排ガスは、吸収式冷凍機１４へ供給される。

吸収式冷凍機１４では、燃焼排ガスは再生加熱部１４ａにおいてアンモニア水溶液に熱を与える。これにより、燃焼排ガスは、たとえば、３００℃から１５０℃に冷却される。次に、吸収式冷凍機１４から排出された燃焼排ガスは第１熱交換器４２で水に熱を与え、燃焼排ガスの温度は、たとえば、７０℃に低下する。さらに、第１熱交換器４２から排出された燃焼排ガスは、ラジエタ４４において空気により冷却される。この際、燃焼排ガスに含まれる水の一部が凝縮し、凝縮した水はドレインタンク４６に流入する。ここでは、燃焼排ガスに含まれる水が全て凝縮されないため、ラジエタ４４から排出された燃焼排ガスは再び吸収式冷凍機１４の気化部１４ｄへ供給される。吸収式冷凍機１４内の気化部１４ｄにおいて、燃焼排ガスは、たとえば、３０℃に冷却される。これにより、燃焼排ガス中の水が凝縮されて、燃焼排ガスはシステム外へ排出される。

凝縮した水は、ドレインタンク４６へ導入されて貯留される。このようにして、ドレインタンク４６には、ラジエタ４４および吸収式冷凍機１４から水が回収される。この水は、再び、ドレインタンク４６から改質器３８へ改質水として供給される。

［作用効果］
上記のように構成された燃料電池システム１０によれば、カソード排ガスが第１経路１７ａと第２経路１７ｂとに分岐部２９で分流されたことにより、燃焼排ガスから効率的に水を回収することができる。つまり、アノード排ガスには酸化反応により生成された水が含まれるため、アノード排ガスの露点は高い。また、燃焼器３０では、アノード排ガスに含まれる水素が燃焼されて水が生成し、燃焼排ガスの露点を高めている。これに対し、カソード排ガスには水分が少ない上、燃焼器３０において水分を生成する成分もほとんど含んでいない。このため、燃焼器３０に供給されるカソード排ガスの流量が多いほど、燃焼排ガスの露点が低くなる。そこで、分岐部２９により燃焼器３０に供給されるカソード排ガスの流量を減らすことにより、燃焼排ガスの露点が高くなる。露点が高いほど、燃焼排ガス中の水を凝縮するために必要な冷却到達温度が高くなる。よって、燃焼排ガスから水を回収しやすくなる。

また、ラジエタ４４おいて空気で燃焼排ガスが冷却されるため、吸収式冷凍機１４で燃焼排ガスを凝縮するために必要な熱量が少なくて済む。

また、ラジエタ４４は、燃焼排ガスの水を、大気によって冷却して凝縮する。吸収式冷凍機１４は燃焼排ガスによって駆動される。従って、従来技術のように水の供給インフラストラクチャを必要とすることなく、燃焼排ガスから水を回収することができる。よって、水蒸気改質型の固体酸化物形燃料電池システム１０において水自立が可能である。

（実施の形態２）
実施の形態１に係る燃料電池システム１０では、第２経路１７ｂを通過する第２カソード排ガスはシステム外に排出された。これに対し、実施の形態２に係る燃料電池システム１０では、第２カソード排ガスは第１熱交換器４２において水を加熱するために用いられる。

図２は、実施の形態２に係る燃料電池システム１０の構成を示す機能ブロック図である。

第２経路１７ｂは、その上流端が分岐部２９に接続され、その下流端が大気に開放される。そして、第２経路１７ｂに共通する（共有される）第１熱交換器４２が設けられる。

第１熱交換器４２は、燃焼排ガス経路２１と水経路２２と第２経路１７ｂとに共通に設けられる。この第１熱交換器４２において水経路２２を流れる水は、燃焼排ガス経路２１を流れる第１カソード排ガスを含む燃焼排ガスと第２経路１７ｂを流れる第２カソード排ガスとにより加熱される。そして、加湿器３４へ供給される水の温度は実施の形態２に比べて上昇し、加湿器３４で水蒸発になる水の量が増える。このため、加湿器３４で水蒸気にならずに蒸発器５２に供給される水の量が減り、蒸発器５２で水蒸気になる水の量が少なくなる。よって、蒸発器５２において水が水蒸気になるために水が燃焼排ガスから奪う熱量が減少する。吸収式冷凍機１４へ供給される燃焼排ガスの温度が高くなる。これにより、吸収式冷凍機１４の再生加熱部１４ａにおいてアンモニア水溶液と第１カソード排ガスとの温度差が大きくなり、第１カソード排ガスからアンモニア水溶液への熱伝達率が上がる。この再生加熱部１４ａにおいて熱交換器のサイズを小さくすることができ、延いては、吸収式冷凍機１４の小型化および低コスト化が図れる。

第２カソード排ガスは、第１熱交換器４２を通過した後、燃焼排ガス経路２１に流入することなく、システム外へ排出される。このため、燃焼排ガス経路２１を流れる燃焼排ガス中の水蒸気濃度が第２カソード排ガスによって薄められることがない。これにより。燃焼排ガスの露点が低いまま維持される。よって、吸収式冷凍機１４およびラジエタ４４において燃料排ガス中の水蒸気は効率的に凝縮される。

（実施の形態３）
実施の形態２に係る燃料電池システム１０では、第２経路１７ｂにも共通するように第１熱交換器４２が設けられた。これに対し、実施の形態３に係る燃料電池システム１０では、第２経路１７ｂに第２熱交換器５９がさらに設けられる。

図３は、実施の形態３に係る燃料電池システム１０の構成を示す機能ブロック図である。

第２熱交換器５９は、第２経路１７ｂと水経路２２とに共通に設けられる。第２熱交換器５９は、水経路２２において第１熱交換器４２と加湿器３４とのに介在する。

第２経路１７ｂは、その上流端が分岐部２９に接続され、その下流端が大気に開放される。第２経路１７ｂに第２熱交換器５９が設けられる。

第２熱交換器５９では、第１熱交換器４２から供給された水が第２カソード排ガスにより加熱される。この第２熱交換器５９における第２カソード排ガスの温度は、たとえば、８００℃と非常に高い。これに対し、燃焼排排ガスは第１熱交換器４２に至るまでの間に酸化剤ガスや燃料ガスなどと熱交換し、第１熱交換器４２における燃焼排ガスの温度は、たとえば、１５０℃と低くなっている。このため、第２熱交換器５９に供給される水は第１熱交換器４２で第１カソード排ガスにより加熱されているが、その温度は燃焼排ガスより低い。このため、第２熱交換器５９における水と第２カソード排ガスとの温度差は、第１熱交換器４２における水と燃焼排ガスとの温度差より大きい。よって、各排ガスから水への伝熱率は、第１熱交換器４２に比べて第２熱交換器５９の方が高い。したがって、第１熱交換器４２だけを設けた場合に比べて、第１および第２熱交換器４２、５９を設けた場合の方が、各熱交換器のサイズを小さくすることができる。また、実施の形態２で説明したように、吸収式冷凍機１４の小型化および低コスト化が図れる。

また、第２経路１７ｂを通過した第２カソード排ガスは、水経路２２を流れる水と熱交換してから、システム外へ排出される。このように、第２カソード排ガスが燃焼排ガス経路２１に流入しないため、燃焼排ガスの露点が低いまま維持され、燃料排ガス中の水蒸気は効率的に凝縮される。

（実施の形態４）
実施の形態４に係る燃料電池システム１０では、実施の形態２に係る燃料電池システム１０において、空気経路６４、第３熱交換器６０および空気供給器６２がさらに設けられる。

空気経路６４は、たとえば、その上流端が空気供給器６２に接続され、その下流端が大気に開放される。空気経路６４には、第３熱交換器６０および第１熱交換器４２が設けられる。

空気供給器６２は、空気経路６４を介して第３熱交換器６０に空気を供給する。空気供給器６２には、たとえば、空気を送風するファンやブロアなどの送風機などが用いられる。空気供給器６２は空気の流量を調整する機能を有し、これにより第３熱交換器６０に供給される空気の流量が調整される。なお、空気経路６４における空気供給器６２の位置は任意である。但し、空気供給器６２を空気経路６４において第３熱交換器６０より上流に設けると、耐熱性が要求されないので好ましい。

第３熱交換器６０は、第２経路１７ｂと空気経路６４とに共通に設けられる。第３熱交換器６０は、空気経路６４において、空気供給器６２と第１熱交換器４２との間に介在する。第３熱交換器６０は、第２経路１７ｂを流れる第２カソード排ガスにより空気経路６４を流れる空気を加熱する。

第２カソード排ガスは、第３熱交換器６０で空気供給器６２からの空気を加熱した後、システム外に排出される。一方、第３熱交換器６０で第２カソード排ガスにより加熱された空気は、第１熱交換器４２で水経路２２を流れる水を加熱する。この際、空気供給器６２は第１熱交換器４２に供給される空気の流量を調整することにより、第１熱交換器４２で空気が水に与える熱量が変化する。このため、第１熱交換器４２において空気により加熱される水の温度を調整することができる。このように、水の温度が調整されると、加湿器３４における加湿量が変化し、加湿器３４で蒸発せずに蒸発器５２に流入する水の量を変化する。このため、蒸発器５２において水と燃焼排ガスとの熱交換量が変化し、蒸発器５２で熱交換後の燃焼排ガスの温度、つまり、吸収式冷凍機１４の再生加熱部１４ａにおける燃焼排ガスの温度が調整される。よって、吸収式冷凍機１４の冷凍能力を燃焼排ガスの温度によって調整でき、燃焼排ガスの冷却到達温度を調整することができる。たとえば、外気温度が低い場合、吸収式冷凍機１４が燃焼排ガスを冷却し過ぎてしまうと、吸収式冷凍機１４の気化部１４bにおいて霜が発生し、流路の閉塞を招く可能性がある。この場合、吸収式冷凍機１４の再生加熱部１４ａにおける燃焼排ガスの温度を高めることにより、吸収式冷凍機１４における流路の閉塞を防止することができる。

（実施の形態５）
実施の形態５に係る燃料電池システム１０では、実施の形態３に係る燃料電池システム１０において、空気経路６５、第３熱交換器６０および空気供給器６２がさらに設けられる。

空気経路６５は、たとえば、その上流端が空気供給器６２に接続され、その下流端が大気に開放される。空気経路６５には、第３熱交換器６０および第２熱交換器５９が設けられる。

空気供給器６２は、空気経路６４を介して第３熱交換器６０に空気を供給する。空気供給器６２には、たとえば、空気を送風するファンやブロアなどの送風機などが用いられる。空気供給器６２は空気の流量を調整する機能を有し、これにより第３熱交換器６０に供給される空気の流量が調整される。なお、空気経路６４における空気供給器６２の位置は任意である。但し、第３熱交換器６０より上流に設けると、耐熱性が要求されないので好ましい。

第３熱交換器６０は、第２経路１７ｂと空気経路６５とに共通に設けられる。第３熱交換器６０は、空気経路６５において、空気供給器６２と第２熱交換器５９との間に介在する。第３熱交換器６０は、第２経路１７ｂを流れる第２カソード排ガスにより空気経路６５を流れる空気を加熱する。

第２カソード排ガスは、第３熱交換器６０で空気供給器６２からの空気を加熱した後、システム外に排出される。一方、第３熱交換器６０で第２カソード排ガスにより加熱された空気は、第２熱交換器５９で水経路２２を流れる水を加熱する。この際、空気供給器６２は第２熱交換器５９に供給される空気の流量を調整することにより、第２熱交換器５９で空気が水に与える熱量が変化する。このため、第２熱交換器５９において空気により加熱される水の温度を調整することができる。これにより、加湿器３４における加湿量、蒸発器５２における水と燃焼排ガスとの熱交換量、および吸収式冷凍機１４の再生加熱部１４ａにおける燃焼排ガスの温度が調整される。この結果、吸収式冷凍機１４の冷凍能力を燃焼排ガスの温度によって調整でき、燃焼排ガスの冷却到達温度を調整することができる。

なお、上記全実施の形態では、燃焼排ガスに含まれる水蒸気が凝縮した水を回収する回収水タンクとしてドレインタンク４６が用いられたが、これに限定されない。回収水タンクの形態は任意であり、たとえば、他の目的のタンクと共用してもよい。

また、上記全実施の形態では、加湿器３４で加湿された原料ガスが原料ガス予熱器３６に供給された。これに対し、加湿器３４で加湿された原料ガスが蒸発器５２に供給されてもよい。この場合、蒸発器５２は、加湿器３４で消費されなかった水から水蒸気を生成するとともに、この水蒸気を加湿器３４から供給される原料ガスに添加する。このため、蒸発器５２は、原料ガス予熱器３６を兼用してもよいし、原料ガス予熱器３６と別に設けられてもよい。別に設けられる場合は、蒸発器５２で混合されたガスは、さらに原料ガス予熱器３６で加熱される。

さらに、上記全実施の形態は、互いに相手を排除しない限り、互いに組み合わせてもよい。

上記説明から、当業者にとっては、本発明の多くの改良や他の実施形態が明らかである。従って、上記説明は、例示としてのみ解釈されるべきであり、本発明を実行する最良の態様を当業者に教示する目的で提供されたものである。本発明の精神を逸脱することなく、その構造及び／又は機能の詳細を実質的に変更できる。

本発明の固体酸化物形燃料電池システムは、水自立が可能な固体酸化物形燃料電池システム等として有用である。

１０ 固体酸化物形燃料電池システム
１４ 吸収式冷凍機
１７ａ 第１経路
１７ｂ 第２経路
２１ 燃焼排ガス経路
２４ 酸化剤ガス供給器
３２ 原料ガス供給器
２６ 酸化剤ガス予熱器
２８ 固体酸化物形燃料電池スタック
２９ 分岐部
３０ 燃焼器
３４ 加湿器
３６ 原料ガス予熱器
３８ 改質器
４０ 燃料ガス予熱器
４２ 第１熱交換器
４３ 凝縮部
４４ ラジエタ
４６ ドレインタンク（水回収タンク）
５０ ポンプ（改質水送出器）
５２ 蒸発器
５４ アノード
５６ カソード
５９ 第２熱交換器
６０ 第３熱交換器
６２ 空気供給器
６４ 空気経路
６５ 空気経路

Claims (6)

1. 原料ガスを供給する原料ガス供給器と、
   前記原料ガス供給器から供給された原料ガスと水蒸気とから燃料ガスを生成する改質器と、
   酸化剤ガスを供給する酸化剤ガス供給器と、
   アノードおよびカソードを含み、かつ前記アノードに前記改質器から供給された燃料ガスと前記カソードに前記酸化剤ガス供給器により供給された酸化剤ガスとを利用して発電する固体酸化物形燃料電池スタックと、
   前記固体酸化物形燃料電池スタックのカソードから排出されたカソード排ガスを第１経路および第２経路に分流する分岐部と、
   前記第１経路から供給された第１カソード排ガスと前記燃料ガス電池スタックのアノードから排出されたアノード排ガスとを燃焼する燃焼器と、
   前記燃焼器における燃焼により生成された燃焼排ガスを排出するための燃焼排ガス経路と、
   前記燃焼排ガス経路に設けられ、前記燃焼排ガスによりその再生加熱部が加熱されて駆動されるとともに当該燃焼排ガスを当該再生加熱部により冷却する吸収式冷凍機と、
   前記吸収式冷凍機より下流に位置するように前記燃焼排ガス経路に設けられ、前記吸収式冷凍機の再生加熱部により冷却された燃焼排ガスの熱により前記改質器へ前記水蒸気として供給されるべき改質水を加熱するとともに当該改質水により当該燃焼排ガスを冷却する第１熱交換器と、
   前記第１熱交換器より下流に位置するように前記燃焼排ガス経路に設けられ、前記第１熱交換器により冷却された燃焼排ガスに含まれる水蒸気を大気及び前記吸収式冷凍機の気化部の少なくともいずれかを用いて凝縮する凝縮部と、
   前記凝縮部において凝縮された水である回収水を貯留する回収水タンクと、
   前記回収水タンクに貯留された回収水を前記改質水として前記第１熱交換器に送出する改質水送出器と、
   前記吸収式冷凍機より上流に位置するように前記燃焼排ガス経路に設けられ、前記燃焼排ガスにより前記第１熱交換器により加熱された改質水をさらに加熱し、前記改質器に供給される原料ガスに添加する前記水蒸気を生成する蒸発器と、を備える固体酸化物形燃料電池システム。
2. 前記吸収式冷凍機より上流に位置するように前記燃焼排ガス経路に設けられ、前記燃焼排ガスにより前記固体酸化物形燃料電池スタックのカソードへ供給される酸化剤ガスを加熱する酸化剤ガス予熱器と、
   前記第１熱交換器により加熱された改質水を前記原料ガス供給器から供給される原料ガスに添加する加湿器と、
   前記蒸発器より上流に位置するように前記燃焼排ガス経路に設けられ、前記蒸発器により生成された水蒸気と前記加湿器により改質水が添加された原料ガスとが混合された混合ガスを前記燃焼排ガスにより加熱する原料ガス予熱器と、
   前記吸収式冷凍機より上流に位置するように前記燃焼排ガス経路に設けられ、前記燃焼排ガスにより前記改質器により生成された燃料ガスを加熱する燃料ガス予熱器と、をさらに備え、
   前記凝縮部が、前記第１熱交換器により冷却された燃焼排ガスを大気により冷却するラジエタと、前記ラジエタで冷却された前記燃焼排ガスを冷却する前記吸収式冷凍機の気化部とを含む、請求項１に記載の固体酸化物形燃料電池システム。
3. 前記第１熱交換器は、前記吸収式冷凍機の再生加熱部により冷却された燃焼排ガスに加えて、前記第２経路を流れる第２カソード排ガスにより前記改質器へ前記水蒸気として供給されるべき改質水を加熱するよう構成されている、請求項１または２に記載の固体酸化物形燃料電池システム。
4. 前記第１熱交換器において加熱された改質水を、前記第２経路を流れる第２カソード排ガスの熱により加熱する第２熱交換器をさらに備える、請求項１または２に記載の固体酸化物形燃料電池システム。
5. 空気経路と、
   前記空気経路に空気を供給する空気供給器と、
   前記第２経路を流れる第２カソード排ガスにより前記空気経路を流れる空気を加熱する第３熱交換器と、をさらに備え、
   前記第１熱交換器は、前記燃焼排ガスに加えて、前記空気経路を流れる、前記第３熱交換器により加熱された空気により前記改質器へ前記水蒸気として供給されるべき改質水を加熱するよう構成されている、請求項１または２に記載の固体酸化物形燃料電池システム。
6. 空気経路と、
   前記空気経路に空気を供給する空気供給器と、
   前記第２経路を流れる第２カソード排ガスにより前記空気経路を流れる空気を加熱する第３熱交換器と、
   前記第１熱交換器において加熱された改質水を、前記空気経路を流れる、前記第３熱交換器により加熱された空気により加熱する第２熱交換器をさらに備える、請求項１または２に記載の固体酸化物形燃料電池システム。

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