JP2013239404A - 固体酸化物形燃料電池システム - Google Patents

Abstract

【課題】従来に比べて長寿命化が可能なリモート電源用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１００は、改質ガスを用いて発電する固体酸化物形燃料電池１０と、燃料ガスを改質して改質ガスを生成する改質器２０と、固体酸化物形燃料電池１０のアノードオフガスを冷却する冷却系統１５０と、を備え、冷却系統１５０において、アノードオフガス中の水が回収され、回収水を用いて、改質器２０での燃料ガスの改質が行われる。
【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する。

固体酸化物型燃料電池システム（以下、「ＳＯＦＣシステム」という場合がある。）は、大別すると、定置用とポータブル用の二種類のシステムがある。

定置用システムは、主に、都市ガス（都市で配管を用いて供給されるガス）および市水等のインフラが整備された地域におけるコージェネレーションシステムに用いられ、ＳＯＦＣシステムにおける電力および熱が利用される（例えば、特許文献１を参照。）。よって、定置用システムでは、グリッド電力との比較におけるユーザーメリットが十分に発揮できるよう、発電高効率化、長寿命化、低コスト化、等が求められる。それ故、水蒸気改質（Steam Reforming：SR）が常用される。これは、水蒸気改質が、最も高効率な改質方法であること、グリッドガス（都市ガス）の主成分がメタン故、適切なスチームカーボン比（Ｓ／Ｃ）によって数万時間レベルの長寿命化が図れること、改質水が市水から容易に得られること、等の理由による。

ポータブル用システムは、上記インフラに寄らずに自立して運転可能なように、例えば、レジャー、車載ＡＰＵ、軍事用等の電源として開発されている（例えば、特許文献２を参照。）。ポータブル用システムでは、簡素な構成による軽量化およびコンパクト化、インフラに依存しない自立運転の実現、等が求められる。それ故、部分酸化改質（Partially Oxidization Reforming：POX）が常用される。これは、部分酸化改質が、水インフラを必要としないこと、水系統を必要としないため構成が簡素であること、発熱反応であるため燃料電池スタックから改質器に対する熱の供給を行う必要がなく、定置用システムと異なり、燃料電池スタックと改質器との複合ユニットであるホットボックスを形成する必要がないこと、等の理由による。

特開２００６−７３４１６号公報 特開２００４−００６３１２号公報

ところで、ＳＯＦＣシステムでは、都市ガスおよび市水等のインフラに寄らない場合、通常、ＬＰＧやカセットガス等の可搬燃料が用いられる。これらのガスの主成分はプロパン、ブタン等であって、メタンに比べて炭素析出（コーキング）を起し易いという欠点がある。そして、このことが、リモート電源用のＳＯＦＣシステムの長寿命化への阻害要因の一つになっているが、上記のとおり、このタイプのＳＯＦＣシステムの長寿命化の要求は緩和される場合が多く（例えば、電池に要求される寿命は１０００ＨＲ内外）、電池寿命が問題視されることは、今まで少なかった。

しかし、本件発明者等は、かかるリモート電源用のＳＯＦＣシステムにおいても、長寿命化への潜在的な要求は存在すると考えている。換言すると、リモート電源用のＳＯＦＣシステムの長寿命化を可能にする技術の確立によって、新規なマーケットを開拓できると期待している。

なお、本明細書において、リモートとは、都市ガスおよび市水等のインフラに寄らずに自立して運転する機器やシステムの使用環境のことを指すものとする。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、従来に比べて長寿命化が可能なリモート電源用のＳＯＦＣシステムを提供することを目的とする。

本発明のある態様（aspect）の固体酸化物形燃料電池システムは、改質ガスを用いて発電する固体酸化物形燃料電池と、燃料ガスを改質して前記改質ガスを生成する改質器と、前記固体酸化物形燃料電池のアノードオフガスを冷却する冷却系統と、を備え、前記冷却系統において、前記アノードオフガス中の水が回収され、前記回収水を用いて、前記改質器での前記燃料ガスの改質が行われる。

本発明は、従来に比べて長寿命化が可能なリモート電源用のＳＯＦＣシステムを提供す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。

図１は、実施の形態１のＳＯＦＣシステムの一例を示すブロック図である。 図２は、実施の形態１の変形例のＳＯＦＣシステムの一例を示すブロック図である。 図３は、実施の形態２のＳＯＦＣシステムの一例を示すブロック図である。 図４は、実施の形態２の変形例のＳＯＦＣシステムの一例を示すブロック図である。 図５は、実施の形態３のＳＯＦＣシステムの一例を示すブロック図である。 図６は、従来のＳＯＦＣシステムの一例を示すブロック図である。

まず、各実施の形態１−３の具体的な構成及び動作を説明する前に、本実施の形態に至った経緯を説明する。

本実施の形態では、上記のとおり、リモート電源用のＳＯＦＣシステムの長寿命化、とりわけ、ＬＰＧ改質を行う場合の改質系統の長寿命化が意図されている。この場合、鍵となるのは、一つは、十分な生成水回収技術の確立であり、他の一つは、ＬＰＧの脱硫技術の確立であると考えられる。

［生成水回収について］
ＬＰＧの主成分は、プロパン（Ｃ_３Ｈ_８）およびブタン（Ｃ_４Ｈ_１０）であるが、自動車用ＬＰＧガスの国際規格（IS14861-2000）に参照すると、若干量のＣ_５以上の成分を含む。この重組成炭化水素の存在により、ＬＰＧ改質はメタン改質等に比べてコーキング（炭素析出）を起し易いので、大量の酸化剤が必要である。このため、不足の水に加えて、酸素（空気）を添加して行われるオートサーマル改質（Auto Thermal Reforming：ATR）が、コーキングを防止する好適な方法である。

なお、本明細書では、オートサーマル状態のことを、その源義通りに、水蒸気改質の吸熱反応と部分酸化改質の発熱反応の均衡状態を指すのではなく、単に水蒸気改質と部分酸化改質が併用される状態を指すものとする。

このとき、オートサーマル改質における水および空気の適量は、概ね、Ｓ／Ｃ（スチームカーボン比）が２．０−３．０程度、Ｏ／Ｃ（酸素カーボン比）が０．３−０．８程度となる量であって、水蒸気改質の基本条件に、水蒸気クラッキングで消費される水を補填するために空気を添加するような量論比で行われる。なお、Ｏ／Ｃが上がるほど、改質効率は落ちるので、空気添加は最低限の量で行う方が好ましい。

このような状況において、リモート電源用のＳＯＦＣシステムを前提とした場合（つまり、水自立を必須とする場合）、従来のＳＯＦＣシステムでは、ＳＯＦＣシステムの改質に用いる水回収は極めて難しいと考えられる。

これは、以下の理由による。

まず、固体酸化物形燃料電池（以下、「ＳＯＦＣ」という場合がある。）では、改質ガス（水素）と空気（酸素）とが発電反応することにより、アノードにおいてのみ水が生成する。そして、従来、図６に例示する如く、ＳＯＦＣ５０の高温のアノードオフガスはそのまま、アフターバーナ５２において、ＳＯＦＣ５０のカソードオフガスとともに燃焼され、燃焼排ガスが予熱器５３に送られる。

一方、冷却のため、ＳＯＦＣ５０のカソードには、量論比に対して大幅に過剰な空気（空気利用率Ｕｏ＝０．２−０．３程度）の供給を必要とする。

よって、図６の例に倣い、多量のカソードオフガスを用いて、ＳＯＦＣ５０のアノードオフガスをそのまま、アフターバーナ５２で燃焼させると、アノードオフガス中のＳＯＦＣの生成水が空気（例えば、窒素ガス）によって希釈される。

つまり、図６に示す如く、アノードオフガスをそのまま、アフターバーナ５２で燃焼させた場合、ガスの水蒸気分圧が大幅に低下する（つまり、ガスの露点が大幅に低下する）。

従って、図６に示す如く、アノードオフガスをそのまま、アフターバーナ５２で燃焼させた場合、水蒸気分圧の低い燃焼排ガスが多量に発生することとなり、燃焼排ガス中の水を回収すべく、多量の燃焼排ガスを露点以下にまで冷却するのが困難である。
以上の点で、従来のＳＯＦＣシステムは、効率的な水回収が困難である。

［ＬＰＧの脱硫について］
自動車用ＬＰＧガスの国際規格（IS14861-2000）を参照すると、ＬＰＧの揮発性硫黄成分の濃度は、規格上１５０ＰＰＭが許容され、典型的には２５ＰＰＭ程度である。これは、例えば、日本の都市ガス中の付臭剤濃度（５ＰＰＭ）の数倍であり、かつ、ＬＰＧは、石油由来の雑多な硫黄化合物を含む。そして、このことは、常温吸着型の脱硫器を用いる場合、複数種の吸着剤が必要であること、および、吸着剤の頻繁な交換が必要となることを意味する。

よって、ＬＰＧの脱硫には、ＬＰＧ中の様々な硫黄成分をまとめて、水添反応（還元反応）を用いて硫化水素に転化し、その後、硫化水素を一括して除去する水添脱硫方式が、常温脱硫方式に比べて適している。

ところが、ＬＰＧの水添脱硫を行うには、従来のＳＯＦＣシステムにおいて、以下の特別な機構が必要である。よって、従来のＳＯＦＣシステムの設計思想を単に踏襲しても、以下の要件全てを満たすのは、甚だ困難であると考えられる。

第１に、改質ガスの一部ないしアフターバーナで燃焼される前のアノードオフガスの一部を分岐させ、これらのガスを、水添反応用の水素として燃料ガスに添加させるリターン経路が必要である。ところが、上記のガスの温度は、ＳＯＦＣの温度（６００−１０００℃）に近い高温なので、リターン経路中の様々な機構部品（例えば、ポンプ等）の耐熱設計に、特段の配慮が必要となる。

第２に、水添脱硫器を水添反応に適した温度（２５０−３００℃）に保つ熱機構が必要である。ところが、この温度は、上記のＳＯＦＣの温度とはかけ離れており、ＳＯＦＣシステムの温度制御が容易ではない。

第３に、アノードオフガス中の水素を水添反応に用いるには、アノードオフガス中の水を極力除去することが必要である。つまり、水添脱硫器に供給されるガス中に水が多く含まれる場合、水との競合反応によって水添脱硫の効率が損なわれる問題、および、本競合反応によって硫化水素の吸着剤の交換容量が損なわれる問題がある。

そこで、本件発明者等は、上記の生成水回収の問題点およびＬＰＧの脱硫の問題点を考慮すると、リモート電源用のＳＯＦＣシステムの長寿命化には、従来のＳＯＦＣシステムの構成の抜本的な見直しが不可欠であると判断している。

よって、第１の態様の固体酸化物形燃料電池システムは、改質ガスを用いて発電する固体酸化物形燃料電池と、燃料ガスを改質して改質ガスを生成する改質器と、固体酸化物形燃料電池のアノードオフガスを冷却する冷却系統と、を備え、冷却系統において、アノードオフガス中の水が回収され、回収水を用いて、改質器での燃料ガスの改質が行われる。
かかる構成により、従来に比べて長寿命化が可能なリモート電源用の固体酸化物形燃料電池システムが得られる。

例えば、本態様の固体酸化物形燃料電池システムでは、アノードオフガス中の水を回収してから、アノードオフガスをアフターバーナで燃焼できる。よって、アノードオフガスの露点が低下し、水回収が困難になるという問題を解消できる。その結果、水インフラに寄らずに固体酸化物形燃料電池システムの水自立運転が可能になり、固体酸化物形燃料電池システムにおいて、炭素析出（コーキング）が起こりにくい改質（例えば、水蒸気改質やオートサーマル改質）の適用が容易になる。

また、第２の態様の固体酸化物形燃料電池システムは、第１の態様において、改質器に供給される空気を用いて、改質器での前記燃料ガスの改質が行われてもよい。
かかる構成により、固体酸化物形燃料電池ＳＯＦＣシステムにおいて、コーキングが起こりにくいオートサーマル改質を適用できる。

また、第３の態様の固体酸化物形燃料電池システムは、第１の態様および第２の態様のいずれかにおいて、上記冷却系統は、燃料ガス中の硫黄成分を除去する水添脱硫器を備えてもよく、水添脱硫器は、アノードオフガスの熱によって放熱を賄うように構成され、上記冷却系統を通過したアノードオフガスが、リターン経路を介して水添脱硫器に供給されてもよい。

かかる構成により、従来に比べて長寿命化が可能なリモート電源用の固体酸化物形燃料電池システムが得られる。

例えば、本態様の固体酸化物形燃料電池システムでは、冷却系統を通過したアノードオフガスが、リターン経路を介して水添脱硫器に供給される。よって、リターン経路を流れるアノードオフガスを適温に調整できるので、リターン経路中の機構部品（例えば、ポンプ等）の耐熱設計が容易になる。また、上記冷却系統の適切な設計により、水添脱硫器を水添反応に適した温度（例えば、２５０−３００℃）に保つ熱機構を容易に構築することができる。更に、冷却系統を用いて、アノードオフガス中の水を十分に除去できるので、水との競合反応によって水添脱硫の効率が損なわれる問題、および、本競合反応によって硫化水素の吸着剤の交換容量が損なわれる問題を改善できる。

以上の結果、固体酸化物形燃料電池システムにおいて、燃料ガス中に含まれる様々な硫黄成分を一括して除去可能な水添脱硫法の適用が容易になる。

また、第４の態様の固体酸化物形燃料電池システムは、第３の態様において、回収水を、水添脱硫器と改質器との間の経路に供給してもよい。

かかる構成により、第４の態様の固体酸化物形燃料電池システムでは、水添脱硫器において、改質用の水との競合反応によって水添脱硫の効率が損なわれる問題、本競合反応によって硫化水素の吸着剤の交換容量が損なわれる問題を改善できる。

また、第５の態様の固体酸化物形燃料電池システムは、第２の態様において、上記冷却系統が、アノードオフガスと空気との間で熱および水蒸気を同時に交換する全熱交換器を備えてもよい。

かかる構成により、第５の態様の固体酸化物形燃料電池システムでは、アノードオフガスを冷却できるとともに、オートサーマル改質用の空気をアノードオフガスの熱および水を用いて加熱および加湿できる。

また、第６の態様の固体酸化物形燃料電池システムは、第１の態様−第５の態様のいずれかにおいて、固体酸化物形燃料電池のカソードオフガスおよび上記冷却系統を通過したアノードオフガスを燃焼する燃焼器を備えてもよい。

また、第７の態様の固体酸化物形燃料電池システムは、第１の態様−第６の態様のいずれかにおいて、上記冷却系統は、アノードオフガスを冷却する吸収式冷凍サイクルの蒸発器を備えてもよく、吸収式冷凍サイクルの再生器が、燃焼器の燃焼排ガスの熱を用いて駆動されてもよい。

かかる構成により、第７の態様の固体酸化物形燃料電池システムでは、アノードオフガスを外気温に関係なく、強制的に適温（例えば、３０℃内外）まで冷却できる。また、燃焼器の燃焼排ガスの熱を、吸収式冷凍サイクルの冷媒の再生に有効に利用できる。

また、第８の態様の固体酸化物形燃料電池システムは、第１の態様−第７の態様のいずれかにおいて、上記冷却系統は、燃料ガスとアノードオフガスとの間で熱交換する燃料予熱器を備えてもよい。

かかる構成により、第８の態様の固体酸化物形燃料電池システムでは、アノードオフガスを冷却できるとともに、オートサーマル改質や水蒸気改質用の燃料ガスをアノードオフガスの熱を用いて加熱できる。

以下、各実施の形態１−３の具体例について図面を参照しながら説明する。

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場合がある。

（実施の形態１）
［装置構成］
図１は、実施の形態１のＳＯＦＣシステムの一例を示すブロック図である。

図１に示すように、ＳＯＦＣシステム１００は、ＳＯＦＣ１０と、ＳＯＦＣ１０の燃料系統と、ＳＯＦＣ１０の酸化剤ガス（空気）系統と、制御器４０と、を備える。

ＳＯＦＣ１０は、固体酸化物形燃料電池であれば、どのような構造のものでもよい。例えば、平板型（積層型）、円筒型、フラットチューブ型等の公知の様々なタイプの固体酸化物形燃料電池を用いることができる。よって、ＳＯＦＣ１０の詳細な説明および図示は省略する。

制御器４０は、ＳＯＦＣシステム１００の動作を制御する。制御器４０は、制御機能を有するものであればよく、演算処理部（図示せず）と、制御プログラムを記憶する記憶部（図示せず）と、を備える。演算処理部としては、ＭＰＵ、ＣＰＵ等が例示される。記憶部としては、メモリーが例示される。制御器４０は、集中制御を行う単独の制御装置で構成されていてもよく、互いに協働して分散制御を行う複数の制御装置で構成されていてもよい。

ＳＯＦＣ１０の燃料系統は、図１に示す如く、ＳＯＦＣ１０のアノードオフガスを冷却する冷却系統１５０と、改質器２０と、を備える。そして、この冷却系統１５０は、燃料予熱器２１と、第１オフガス冷却器２２と、全熱交換器２３と、第２オフガス冷却器２４と、ドレインタンク２５と、を備える。

改質器２０は、燃料ガスを改質して、水素含有ガスである改質ガスを生成する。具体的には、改質器２０において、燃料ガスの改質反応が行われ、改質ガスが生成される。改質反応は、本例では、オートサーマル改質反応が例示されている。よって、ＳＯＦＣシステム１００には、さらに、改質器２０に空気を供給する空気供給器（図示せず）が設けられ、これにより、改質器２０に供給される空気を用いて、改質器２０でのオートサーマル改質が行われる。改質器２０からの改質ガスは、ＳＯＦＣ１０のアノードに送られ、ＳＯＦＣ１０の発電反応に用いられる。なお、燃料ガスは、プロパンおよびブタンを主成分とするＬＰＧ等の少なくとも炭素及び水素から構成される有機化合物を含むガスである。

燃料予熱器２１は、ＬＰＧ等の燃料ガスとアノードオフガスとの間で熱交換することを目的とした機器である。つまり、低温の燃料ガスが、燃料予熱器２１の受熱流体であり、高温のアノードオフガスが、燃料予熱器２１の加熱流体である。これにより、ＳＯＦＣ１０を出た直後の高温（例えば、６００−１０００℃）のアノードオフガスが、燃料予熱器２１を用いて冷却される。換言すると、改質器２０に供給される前のオートサーマル改質用の燃料ガスが、燃料予熱器２１を用いて加熱される。なお、本例では、燃料予熱器２１に入る前の燃料ガスに、オートサーマル改質用の空気および水が添加されている。

第１オフガス冷却器２２は、燃料予熱器２１からのアノードオフガスを適温（例えば、１００℃内外）にまで冷却する。そして、第１オフガス冷却器２２からのアノードオフガスは全熱交換器２３へ送られる。これにより、全熱交換器２３の前段側で、アノードオフガスを、全熱交換器２２の使用に適した温度（例えば、１００℃内外）にまで冷却できる。

なお、第１オフガス冷却器２２は、上記アノードオフガスを冷却できる機器であればいなかる構成でも構わない。第１オフガス冷却器２２は、例えば、アノードオフガスの熱を外部に放熱するラジエータでもよい。

全熱交換器２３は、アノードオフガスとオートサーマル改質用の空気との間で熱および水を同時に交換することを目的とした機器である。

つまり、全熱交換器２３は、アノードオフガスの冷却器として機能する。また、全熱交換器２３は、図示しない選択透過膜を備え、アノードオフガスの熱および水を用いて、上記空気を加熱および加湿する機器としても機能する。この場合、低温の空気が、全熱交換器２３の受熱流体であり、高温のアノードオフガスが、全熱交換器２３の加熱流体である。これにより、燃料予熱器２１からのアノードオフガスが、全熱交換器２３を用いて適温（例えば、５０℃内外）にまで冷却される。一方、全熱交換器２３において、アノードオフガス中の水が選択透過膜を透過して空気へ移動し、これにより、燃料ガスと混合する前の空気が、アノードオフガスの熱および水を用いて加熱および加湿される。

なお、全熱交換器２３の作動流体に、オートサーマル改質用の燃料ガスではなく、本実施の形態の如く、オートサーマル改質用の空気を用いる方が、以下の理由により好ましい。

オートサーマル改質では、燃料ガスの量に比べて空気の量が圧倒的に多い。よって、全熱交換器２３の作動流体に空気を用いる方が、燃料ガスを用いる場合に比べて、アノードオフガス中の水を多量に回収でき、このような回収水をオートサーマル改質反応に利用できる。また、全熱交換器２３での水の回収量が多い程、全熱交換器２３の後段の第２オフガス冷却器２４の容量を小さくできる。

第２オフガス冷却器２４は、全熱交換器２３からのアノードオフガスを適温（例えば、３０℃内外）にまで冷却する。そして、第２オフガス冷却器２４からのアノードオフガスは、ＳＯＦＣ１０の酸化剤ガス系統へ送られる。

なお、第２オフガス冷却器２４は、上記アノードオフガスを冷却できる機器であればいなかる構成でも構わない。第２オフガス冷却器２４は、例えば、アノードオフガスの熱を外部に放熱するラジエータでもよい。

このようにして、ＳＯＦＣ１０のアノードオフガスを上記適温（例えば、３０℃内外）にまで冷却することにより、アノードオフガスから適量の水を回収できる。その結果、水インフラに寄らずにＳＯＦＣシステム１００の水自立運転が可能になる。
ドレインタンク２５は、上記アノードオフガスの冷却により、アノードオフガス中の水蒸気の凝縮に基づいて発生する凝縮水を回収し貯留する。回収水は、燃料予熱器２１に入る前の燃料ガスに添加され、これにより、回収水を用いて、改質器２０での燃料ガスのオートサーマル改質が行われる。

一方、ＳＯＦＣ１０の酸化剤ガス系統は、図１に示す如く、アフターバーナ３０と、酸化剤ガス予熱器３１と、を備える。

アフターバーナ３０は、ＳＯＦＣ１０のカソードオフガスおよび上記冷却系統１５０を通過したアノードオフガスを燃焼する燃焼器である。本実施の形態では、図１に示すように、冷却系統１５０を用いて、アノードオフガス中の水を回収してから、アフターバーナ３０でアノードオフガスが燃焼される。アフターバーナ３０の高温の燃焼排ガスは、酸化剤ガス予熱器３１に送られる。

酸化剤ガス予熱器３１は、酸化剤ガス（ここでは、空気）と燃焼排ガスとの間で熱交換することを目的とした機器である。つまり、低温の酸化剤ガスが、酸化剤ガス予熱器３１の受熱流体であり、高温の燃焼排ガスが、酸化剤ガス予熱器３１の加熱流体である。これにより、酸化剤ガス供給器（図示せず）からの酸化剤ガスが、酸化剤ガス予熱器２１を用いて、適温（例えば、７００℃）にまで加熱され、その後、酸化剤ガスは、ＳＯＦＣ１０のカソードに送られ、ＳＯＦＣ１０の発電反応に用いられる。

このようにして、本実施の形態のＳＯＦＣシステム１００は、上記構成により、冷却系統１５０において、アノードオフガス中の適量の水を回収できる。つまり、本実施の形態のＳＯＦＣシステム１００では、ＳＯＦＣ１０内の生成水は全てアノードオフガス中に含まれること、アノードオフガスの水蒸気分圧が極めて高いこと（アノードオフガスの露点は通常、８０−９０℃程度）、アノードオフガス量が、アフターバーナ３０の燃焼排ガス量に比べて少量であること、等の理由により、アノードオフガス中の水蒸気を効率的に凝縮でき、効率的な水回収を行うことができる。

以上により、本実施の形態のＳＯＦＣシステム１００において、Ｓ／Ｃ（スチームカーボン比）が２．０−３．０程度、Ｏ／Ｃ（酸素カーボン比）が０．３−０．８程度のオートサーマル改質が可能となる。その結果、本実施の形態のＳＯＦＣシステム１００の寿命を、従来のリモート電源用のＳＯＦＣシステムに比べて長寿命化できる。

［動作］
以下、本実施の形態のＳＯＦＣシステム１００の動作の一例を説明する。なお、以下の動作は、制御器４０の制御によって行われる。

図示しない燃料供給源から、ＬＰＧ等の燃料ガスが燃料予熱器２１に供給される。このとき、図示しない空気供給器から燃料ガスに空気が添加され、ドレインタンク２５から燃料ガスに水が添加される。燃料予熱器２１において燃料ガスが加熱され、その後、燃料ガスは、改質器２０に供給される。改質器２０において、燃料ガスをオートサーマル改質して改質ガスが生成される。なお、ＳＯＦＣ１０は、改質器２０で生成された改質ガスを用いて発電する。

ＳＯＦＣ１０のアノードオフガスは、冷却系統１５０において冷却される。このとき、冷却系統１５０の燃料予熱器２１において、アノードオフガスの熱が、オートサーマル改質用の燃料ガスの加熱に利用される。

次いで、アノードオフガスは、第１オフガス冷却器２２で冷却された後、冷却系統１５０の全熱交換器２３において、アノードオフガスの熱および水が、オートサーマル改質用の空気の加熱および加湿に利用される。

次いで、アノードオフガスは、第２オフガス冷却器２４で冷却される。

なお、冷却系統１５０のドレインタンク２５において、アノードオフガス中の水が回収され、オートサーマル改質用の水として再利用される。

一方、図示しない酸化剤ガス供給源から、酸化剤ガス（空気）が酸化剤ガス予熱器３１に供給される。酸化剤ガス予熱器３１において、酸化剤ガスが加熱される。なお、ＳＯＦＣ１０は、酸化剤ガス予熱器３１で加熱された酸化剤ガスを用いて発電する。
ＳＯＦＣ１０のカソードオフガスは、アフターバーナ３０において、冷却系統１５０を通過したアノードオフガスと混合され、混合ガスが燃焼される。アフターバーナ３０の燃焼排ガスの熱は、酸化剤ガス予熱器３１において、ＳＯＦＣ１０の発電反応用の酸化剤ガスの加熱に利用される。

（変形例）
［装置構成］
図２は、実施の形態１の変形例のＳＯＦＣシステムの一例を示すブロック図である。

図２に示すように、ＳＯＦＣシステム１００Ａは、ＳＯＦＣ１０と、ＳＯＦＣ１０の燃料系統と、ＳＯＦＣ１０の酸化剤ガス（空気）系統と、制御器４０と、を備える。ＳＯＦＣ１０、ＳＯＦＣ１０の酸化剤ガス系統および制御器４０については、実施の形態１と同じなので説明を省略する。

ＳＯＦＣ１０の燃料系統は、図２に示す如く、改質器２０と、ＳＯＦＣ１０のアノードオフガスを冷却する冷却系統１５０Ａと、を備える。改質器２０については、実施の形態１と同じなので説明を省略する。

冷却系統１５０Ａは、燃料予熱器２１と、水添脱硫器２６と、全熱交換器２３と、第２オフガス冷却器２４と、ドレインタンク２５と、を備える。燃料予熱器２１、全熱交換器２３、第２オフガス冷却器２４およびトレインタンク２５については、実施の形態１と同じなので説明を省略する。つまり、本例では、実施の形態１の第１オフガス冷却器２２に代えて、水添脱硫器２６が配されている。

水添脱硫器２６は、ＬＰＧ等の燃料ガス中の硫黄成分を除去する。つまり、水添脱硫器２６の容器には、適宜の水添脱硫剤が充填されている。これにより、水添脱硫器２６は、燃料ガス中の硫黄成分を硫化水素に転化する水添反応の機能と、硫化水素を吸着する吸着剤の機能と、を備える。

このとき、水添脱硫器２６は、アノードオフガスの熱によって放熱を賄うように構成されている。よって、水添脱硫器２６は、燃料予熱器２１からのアノードオフガスの温度制御に基づいて、水添脱硫器２６の水添反応に適した温度（例えば、２５０−３００℃）に保たれる。つまり、水添脱硫器２６による脱硫プロセス自体は、熱を消費しない反応であるが、水添脱硫器２６の容器からの放熱を燃料予熱器２１からのアノードオフガスの熱で賄い、アノードオフガス自体は冷却されて全熱交換器２３に送られる。

このようにして、本変形例のＳＯＦＣシステム１００Ａは、水添脱硫器を水添反応に適した温度（例えば、２５０−３００℃）に保つ熱機構を容易に構築することができる。
また、図２に示すように、冷却系統１５０Ａを通過したアノードオフガスが、リターン経路２７を介して水添脱硫器２６に供給される。つまり、リターン経路２７は、冷却系統１５０Ａの第２オフガス冷却器２４からのアノードオフガスの一部を水添脱硫器２６よりも上流の燃料ガス経路に供給するための流路である。

このようにして、本変形例のＳＯＦＣシステム１００Ａでは、アノードオフガス中の水素を、水添脱硫器２６の水添反応に用いている。また、本例では、冷却系統１５０Ａを用いて、アノードオフガス中の水を十分に回収できるので、水添脱硫器２６において、水との競合反応によって水添脱硫の効率が損なわれる問題、および、本競合反応によって硫化水素の吸着剤の交換容量が損なわれる問題を改善できる。更に、本例では、アノードオフガスを冷却系統１５０Ａにおいて十分に冷却できるので、リターン経路２７中の様々な機構部品（例えば、ポンプ等）の耐熱設計が容易になる。

また、本変形例のＳＯＦＣシステム１００Ａは、ドレインタンク２５の回収水は、水添脱硫器２６と燃料予熱器２１（改質器２０）との間の燃料ガス経路に供給される。これにより、水添脱硫器２６において、オートサーマル改質用の水との競合反応によって水添脱硫の効率が損なわれる問題、および、本競合反応によって硫化水素の吸着剤の交換容量が損なわれなる問題を改善できる。

以上の結果、本変形例のＳＯＦＣシステム１００Ａにおいて、ＬＰＧ等の燃料ガス中に含まれる様々な硫黄成分を一括して除去可能な水添脱硫法の適用が容易になる。

［動作］
以下、実施の形態１の変形例のＳＯＦＣシステム１００Ａの動作の一例を説明する。なお、以下の動作は、制御器４０の制御によって行われる。

図示しない燃料供給源から、ＬＰＧ等の燃料ガスが水添脱硫器２６に供給される。このとき、リターン経路２７を用いて、冷却系統１５０Ａを通過したアノードオフガスの一部が、水添脱硫器２６に供給される。また、水添脱硫器２６は、アノードオフガスからの伝熱により適温（例えば、２５０−３００℃）に保たれる。

よって、水添脱硫器２６において、適宜の水添脱硫剤（例えば、ＣｕＺｎ系触媒）を用いて、燃料ガス中の硫黄成分が硫化水素に転化され、硫化水素が吸着される。なお、水添脱硫剤は、ＣｕＺｎ系触媒に限定されるものではない。例えば、水添脱硫剤は、燃料ガス中の硫黄成分を硫化水素に転化するＣｏＭｏ系触媒と、ＣｏＭｏ系触媒の下流に設けられる、硫化水素を吸着除去するＺｎＯ系触媒またはＣｕＺｎ系触媒であってもよい。

水添脱硫器２６からの燃料ガスは、燃料予熱器２１を経て改質器２０へ供給され、水添脱硫器２６からのアノードオフガスは、全熱交換器２３へ供給される。

本変形例のＳＯＦＣシステム１００Ａの動作は、上記の点以外は、実施の形態１と同様の動作であってもよい。

（実施の形態２）
［装置構成］
図３は、実施の形態２のＳＯＦＣシステムの一例を示すブロック図である。

図３に示すように、ＳＯＦＣシステム２００は、ＳＯＦＣ１０と、ＳＯＦＣ１０の燃料系統と、ＳＯＦＣ１０の酸化剤ガス（空気）系統と、制御器４０と、を備える。ＳＯＦＣ１０、ＳＯＦＣ１０の酸化剤ガス系統および制御器４０については、実施の形態１と同じなので説明を省略する。

ＳＯＦＣ１０の燃料系統は、図３に示す如く、改質器２２０と、ＳＯＦＣ１０のアノードオフガスを冷却する冷却系統２５０と、を備える。

改質器２２０は、燃料ガスを改質して、水素含有ガスである改質ガスを生成する。具体的には、改質器２２０において、ＬＰＧ等の燃料ガスの改質反応が行われ、改質ガスが生成される。改質反応は、本例では、水蒸気改質反応が例示されている。

冷却系統２５０は、燃料予熱器２１と、第３オフガス冷却器２８と、ドレインタンク２５と、を備える。燃料予熱器２１およびトレインタンク２５については、実施の形態１と同じなので説明を省略する。つまり、本例のＳＯＦＣシステム２００の燃料系統では、実施の形態１の第１オフガス冷却器２２、全熱交換器２３および第２オフガス冷却器２４に代えて、第３オフガス冷却器２８が配されている。

第３オフガス冷却器２８は、燃料予熱器２１からのアノードオフガスを適温（例えば、３０℃内外）にまで冷却する。第３オフガス冷却器２８からのアノードオフガスは、ＳＯＦＣ１０の酸化剤ガス系統へ送られる。

なお、第３オフガス冷却器２８は、上記アノードオフガスを冷却できる機器であればいなかる構成でも構わない。第３オフガス冷却器２８は、例えば、アノードオフガスの熱を外部に放熱するラジエータでもよい。但し、本例では、第３オフガス冷却器２８の冷却性能を、燃料予熱器２１からのアノードオフガスを上記適温にまで冷却できるよう、実施の形態１の第１オフガス冷却器２２、全熱交換器２３および第２オフガス冷却器２４のそれぞれの冷却性能を発揮できるレベルにまで格段に向上させる必要がある。

このようにして、本実施の形態のＳＯＦＣシステム２００は、上記構成により、冷却系統２５０において、アノードオフガス中の適量の水を回収できる。よって、本実施の形態のＳＯＦＣシステム２００では、ＳＯＦＣ１０内の生成水は全てアノードオフガス中に含まれること、アノードオフガスの水蒸気分圧が極めて高いこと（アノードオフガスの露点は通常、８０−９０℃程度）、アノードオフガス量がアフターバーナ３０での燃焼排ガス量に比べて少量であること、等の理由により、アノードオフガス中の水蒸気を効率的に凝縮でき、効率的な水回収を行うことができる。

以上により、本実施の形態のＳＯＦＣシステム２００において、Ｓ／Ｃ（スチームカーボン比）が２．０−３．０程度の水蒸気改質が可能となる。その結果、本実施の形態のＳＯＦＣシステム２００の寿命を、従来のリモート電源用のＳＯＦＣシステムに比べて長寿命化できる。

［動作］
以下、本実施の形態のＳＯＦＣシステム２００の動作の一例を説明する。なお、以下の動作は、制御器４０の制御によって行われる。

図示しない燃料供給源から、ＬＰＧ等の燃料ガスが燃料予熱器２１に供給される。このとき、ドレインタンク２５から燃料ガスに水が添加される。燃料予熱器２１において燃料ガスは加熱された後、改質器２２０に供給される。改質器２２０において、燃料ガスを水蒸気改質して改質ガスが生成される。

ＳＯＦＣ１０のアノードオフガスは、冷却系統２５０において冷却される。このとき、冷却系統２５０の燃料予熱器２１において、アノードオフガスの熱が、水蒸気改質用の燃料ガスの加熱に利用される。

次いで、燃料予熱器２１からのアノードオフガスは、第３オフガス冷却器２８で冷却される。

なお、冷却系統２５０のドレインタンク２５において、アノードオフガス中の水が回収され、水蒸気改質用の水として再利用される。

本実施の形態のＳＯＦＣシステム２００の動作は、上記の点以外は、実施の形態１と同様の動作であってもよい。

（変形例）
［装置構成］
図４は、実施の形態２の変形例のＳＯＦＣシステムの一例を示すブロック図である。
図４に示すように、ＳＯＦＣシステム２００Ａは、ＳＯＦＣ１０と、ＳＯＦＣ１０の燃料系統と、ＳＯＦＣ１０の酸化剤ガス（空気）系統と、制御器４０と、を備える。ＳＯＦＣ１０、ＳＯＦＣ１０の酸化剤ガス系統および制御器４０については、実施の形態１の変形例と同じなので説明を省略する。

ＳＯＦＣ１０の燃料系統は、図４に示す如く、改質器２２０と、ＳＯＦＣ１０のアノードオフガスを冷却する冷却系統２５０Ａと、を備える。改質器２２０については、実施の形態２と同じなので説明を省略する。

冷却系統２５０Ａは、燃料予熱器２１と、水添脱硫器２６と、第４オフガス冷却器２９と、ドレインタンク２５と、を備える。燃料予熱器２１、水添脱硫器２６およびトレインタンク２５については、実施の形態１の変形例と同じなので説明を省略する。つまり、本例のＳＯＦＣシステム２００Ａの燃料系統では、実施の形態１の変形例の全熱交換器２３および第２オフガス冷却器２４に代えて、第４オフガス冷却器２９が配されている。
第４オフガス冷却器２９は、水添脱硫器２６からのアノードオフガスを適温（例えば、３０℃内外）にまで冷却する。第４オフガス冷却器２９からのアノードオフガスは、ＳＯＦＣ１０の酸化剤ガス系統へ送られる。

なお、第４オフガス冷却器２９は、上記アノードオフガスを冷却できる機器であればいなかる構成でも構わない。第４オフガス冷却器２９は、例えば、アノードオフガスの熱を外部に放熱するラジエータでもよい。但し、本例では、第４オフガス冷却器２９の冷却性能は、水添脱硫器２６からのアノードオフガスを上記適温にまで冷却できるよう、実施の形態１の変形例の全熱交換器２３および第２オフガス冷却器２４のそれぞれの冷却性能を発揮できるレベルにまで向上させる必要がある。

このようにして、本変形例のＳＯＦＣシステム２００Ａでは、アノードオフガス中の水素を水添脱硫器２６の水添反応に用いている。また、本例では、冷却系統２５０Ａを用いて、アノードオフガス中の水を十分に回収できるので、水添脱硫器２６において、水との競合反応によって水添脱硫の効率が損なわれる問題、および、本競合反応によって硫化水素の吸着剤の交換容量が損なわれる問題を改善できる。更に、本例では、アノードオフガスを冷却系統２５０Ａにおいて十分に冷却できるので、リターン経路２７中の様々な機構部品（例えば、ポンプ等）の耐熱設計が容易になる。

また、本変形例のＳＯＦＣシステム２００Ａは、ドレインタンク２５の回収水は、水添脱硫器２６と燃料予熱器２１（改質器２０）との間の燃料ガス経路に供給される。これにより、水添脱硫器２６において、水蒸気改質用の水との競合反応によって水添脱硫の効率が損なわれる問題、および、本競合反応によって硫化水素の吸着剤の交換容量が損なわれる問題を改善できる。

以上の結果、本変形例のＳＯＦＣシステム２００Ａにおいて、ＬＰＧ等の燃料ガス中に含まれる様々な硫黄成分を一括して除去可能な水添脱硫法の適用が容易になる。

［動作］
以下、本実施の形態の変形例のＳＯＦＣシステム２００Ａの動作の一例を説明する。なお、以下の動作は、制御器４０の制御によって行われる。

図示しない燃料供給源から、ＬＰＧ等の燃料ガスが水添脱硫器２６に供給される。このとき、リターン経路２７を用いて、冷却系統２５０Ａを通過したアノードオフガスの一部が、水添脱硫器２６に供給される。また、水添脱硫器２６は、アノードオフガスからの伝熱により適温（例えば、２５０−３００℃）に保たれる。よって、水添脱硫器２６において、適宜の水添脱硫剤（例えば、ＣｕＺｎ系触媒）を用いて、燃料ガス中の硫黄成分が硫化水素に転化され、硫化水素が吸着される。なお、水添脱硫剤は、上記のとおり、ＣｕＺｎ系触媒に限定されるものではない。

水添脱硫器２６からの燃料ガスは、燃料予熱器２１を経て改質器２２０へ供給され、水添脱硫器２６からのアノードオフガスは、第４オフガス冷却器２９へ供給される。そして、アノードオフガスは、第４オフガス冷却器２９で冷却される。
なお、冷却系統２５０Ａのドレインタンク２５において、アノードオフガス中の水が回収され、水蒸気改質用の水として再利用される。

本変形例のＳＯＦＣシステム２００Ａの動作は、上記の点以外は、実施の形態２と同様の動作であってもよい。

（実施の形態３）
［装置構成］
図５は、実施の形態３のＳＯＦＣシステムの一例を示すブロック図である。

図５に示すように、ＳＯＦＣシステム３００は、ＳＯＦＣ１０と、ＳＯＦＣ１０の燃料系統と、ＳＯＦＣ１０の酸化剤ガス（空気）系統と、制御器４０と、を備える。ＳＯＦＣ１０および制御器４０については、実施の形態１と同じなので説明を省略する。

ＳＯＦＣ１０の燃料系統は、図５に示す如く、改質器２０と、ＳＯＦＣ１０のアノードオフガスを冷却する冷却系統３５０と、を備える。改質器２０については、実施の形態１の変形例と同じなので説明を省略する。

冷却系統３５０は、燃料予熱器２１と、水添脱硫器２６と、全熱交換器２３と、第２オフガス冷却器２４と、ドレインタンク２５と、吸収式冷凍サイクル３２の蒸発器３２Ａと、を備える。燃料予熱器２１、水添脱硫器２６、全熱交換器２３、第２オフガス冷却器２４およびトレインタンク２５については、実施の形態１の変形例と同じなので説明を省略する。

一方、ＳＯＦＣ１０の酸化剤ガス系統は、アフターバーナ３０と、酸化剤ガス予熱器３１と、吸収式冷凍サイクル３２の再生器３２Ｂと、を備える。アフターバーナ３０および酸化剤ガス予熱器３１については、実施の形態１の変形例と同じなので説明を省略する。

このように、図５では、実施の形態１の変形例（図２）において、吸収式冷凍サイクル３２が組み込まれた例が示されている。なお、かかる吸収式冷凍サイクルを、実施の形態１（図１）、実施の形態２（図３）および実施の形態２の変形例（図４）のいずれかに組み込んでも構わない。

吸収式冷凍サイクル３２の蒸発器３２Ａは、適宜の冷媒（例えば、アンモニア）が蒸発（気化）することにより、第２オフガス冷却器２４からのアノードオフガスを冷却する。これにより、アノードオフガスを外気温に関係なく、強制的に適温（例えば、３０℃内外）まで冷却できる。

吸収式冷凍サイクル３２の再生器３２Ｂは、アフターバーナ３０の燃焼排ガスの熱を用いて駆動され、これにより、アンモニア液が再生される。よって、アフターバーナ３０の燃焼排ガスの熱を、アンモニア液の再生に有効に利用できる。

つまり、吸収式冷凍サイクル３２は、上記の蒸発器３２Ａおよび再生器３２Ｂ以外にも様々な機器（例えば、凝縮器や吸収器）を備え、蒸発器３２Ａの中でアンモニアが蒸発（気化）するときの気化熱を上手く利用して、アノードオフガスを冷却する。但し、このような吸収式冷凍サイクルの構成自体は周知なので、ここでは、詳細な図示および説明は省略する。

このようにして、本実施の形態のＳＯＦＣシステム３００は、上記構成により、外気温に関係なく、吸収式冷凍サイクル３２を用いて、アノードオフガスを強制的に適温（例えば、３０℃内外）にまで冷却できる。つまり、外気温が高温故、第２オフガス冷却器２４を用いてアノードオフガスを十分に冷却できないような場合に、本実施の形態は有益である。

以上により、本実施の形態のＳＯＦＣシステム３００は、外気温が高温の環境においても、アノードオフガスから適量の水を回収できる。その結果、外気温が高温の環境において、水インフラに寄らずにＳＯＦＣシステム３００の水自立運転が可能となる。

［動作］
以下、本実施の形態のＳＯＦＣシステム３００の動作の一例を説明する。なお、以下の動作は、制御器４０の制御によって行われる。また、吸収式冷凍サイクル３２の冷媒にアンモニアを用い、アンモニアの吸収液に水を用いる場合を例説する。
吸収式冷凍サイクル３２の蒸発器３２Ａにおいて、アンモニアの蒸発（気化）により、第２オフガス冷却器２４からのアノードオフガスの熱が奪われる。つまり、アノードオフガスが冷却される。このとき、アンモニアの蒸気は水に吸収され、この溶液が、吸収式冷凍サイクル３２の再生器３２Ｂに送られる。

吸収式冷凍サイクル３２の再生器３２Ｂにおいて、酸化剤ガス予熱器３１からの高温（例えば、２００−３００℃）の燃焼排ガスの熱によりアンモニアおよび水を含む上記の溶液が加熱され、これにより、アンモニアが分留される。そして、アンモニア液が蒸発器３２Ａに送られる。

本実施の形態のＳＯＦＣシステム３００の動作は、上記の点以外は、実施の形態１および実施の形態２のいずれかと同様の動作であってもよい。

なお、上記の各実施の形態１、２およびこれらの変形例、並びに実施の形態３では、アノードオフガスに含まれる水蒸気の凝縮による凝縮水を回収し貯留するドレインタンク２５を用いる例を述べたが、これに限定されない。ドレインタンク２５の配設は任意である。例えば、アノードオフガス中の凝縮水が適宜の配管内において回収され、このような回収水を、重力の作用により燃料ガスに適量、添加できるよう、ＳＯＦＣシステムの配管を設計可能であれば、ドレインタンク２５を設けなくても構わない。

また、上記の各実施の形態１、２およびこれらの変形例、並びに実施の形態３では、ＳＯＦＣ１０のアノードオフガスを冷却する冷却系統として、様々な冷却器（熱交換器）が例示されているが、本冷却系統は、上記の具体的な構成に限定されない。
つまり、冷却系統は、アノードオフガスの温度を適温（例えば、３０℃）にまで冷却できるものであれば、どのような構成であっても構わない。

更に、上記の各実施の形態１、２およびこれらの変形例、並びに実施の形態３は、互いに相手を排除しない限り、互いに組み合わせても構わない。

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。

本発明の一態様は、水自立運転が可能なＳＯＦＣシステム等として有用である。

１０ 固体酸化物形燃料電池（ＳＯＦＣ）
２０、２２０ 改質器
２１ 燃料予熱器
２２ 第１オフガス冷却器
２３ 全熱交換器
２４ 第２オフガス冷却器
２５ ドレインタンク
２６ 水添脱硫器
２７ リターン経路
２８ 第３オフガス冷却器
２９ 第４オフガス冷却器
３０ アフターバーナ
３１ 酸化剤ガス予熱器
３２ 吸収式冷凍サイクル
３２Ａ 蒸発器
３２Ｂ 再生器
４０ 制御器
１５０、１５０Ａ、２５０、２５０Ａ、３５０ 冷却系統
１００、１００Ａ、２００、２００Ａ、３００ 固体酸化物形燃料電池(ＳＯＦＣシステム)

Claims (8)

1. 改質ガスを用いて発電する固体酸化物形燃料電池と、
   燃料ガスを改質して前記改質ガスを生成する改質器と、
   前記固体酸化物形燃料電池のアノードオフガスを冷却する冷却系統と、を備え、
   前記冷却系統において、前記アノードオフガス中の水が回収され、前記回収水を用いて、前記改質器での前記燃料ガスの改質が行われる、固体酸化物形燃料電池システム。
2. 前記改質器に供給される空気を用いて、前記改質器での前記燃料ガスの改質が行われる、請求項１に記載の固体酸化物形燃料電池システム。
3. 前記冷却系統は、前記燃料ガス中の硫黄成分を除去する水添脱硫器を備え、
   前記水添脱硫器は、前記アノードオフガスの熱によって放熱を賄うように構成され、
   前記冷却系統を通過したアノードオフガスが、リターン経路を介して前記水添脱硫器に供給される、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. 前記回収水は、前記水添脱硫器と前記改質器との間の経路に供給される、請求項３に記載の固体酸化物形燃料電池システム。
5. 前記冷却系統は、前記アノードオフガスと前記空気との間で熱および水を同時に交換する全熱交換器を備える、請求項２に記載の固体酸化物形燃料電池システム。
6. 前記固体酸化物形燃料電池のカソードオフガスおよび前記冷却系統を通過したアノードオフガスを燃焼する燃焼器を備える、請求項１−５のいずれかに記載の固体酸化物形燃料電池システム。
7. 前記冷却系統は、前記アノードオフガスを冷却する吸収式冷凍サイクルの蒸発器を備え、
   前記吸収式冷凍サイクルの再生器が、前記燃焼器の燃焼排ガスの熱を用いて駆動される、請求項６に記載の固体酸化物形燃料電池システム。
8. 前記冷却系統は、前記燃料ガスと前記アノードオフガスとの間で熱交換する燃料予熱器を備える、請求項１−７のいずれかに記載の固体酸化物形燃料電池システム。
   

Images