JP2016046247A5

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Publication number: JP2016046247A5
Application number: JP2015151575A
Authority: JP
Filing date: 2015-07-31
Publication date: 2016-08-18
Anticipated expiration: 2035-07-31

Description

上記課題を解決するために本発明に係る燃料電池装置は、燃料ガス及び酸化剤ガスによって発電する燃料電池装置であって、原料ガスを改質して燃料ガスを生成する改質器（３０２）と、酸化剤ガスを通し加熱するための加熱流路（４０，４０Ｂ，４０Ｄ，４０Ｅ，４０Ｅ２）と、燃料ガスと加熱流路によって加熱された酸化剤ガスとの供給を受けて発電するセルスタック（ＣＳ）と、セルスタックから排出された燃料ガスを燃焼させた燃焼排ガスを通すための排出流路（４１，４１Ｂ，４１Ｄ，４１Ｅ）と、を備える。加熱流路の一端側に設けられた流入口（４０１ａ，４０１Ｂａ，４０１Ｄａ，４０Ｅａ）から流入した酸化剤ガスは、セルスタック及び排出流路から受熱して加熱流路の他端側に設けられた流出口（４０３ｂ，４０３Ｂｂ，４０３Ｄｂ，４０Ｅｂ）から流出する。この燃料電池装置には、他端側における酸化剤ガスの熱を一端側における酸化剤ガスに戻す熱戻し部（５０，５０Ｂ，５０Ｄ，５０Ｅ，５０Ｅ１，５０Ｅ２）が設けられている。前記熱戻し部（５０，５０Ｂ，５０Ｄ）は、少なくとも前記加熱流路が折り返され、前記一端側と前記他端側とが近接配置されることによって構成されている。前記加熱流路は、第１流路部分（４０１，４０１Ｂ，４０１Ｄ）と、前記第１流路部分に繋がり前記第１流路部分に対し反対方向に向かう第２流路部分（４０３，４０３Ｂ，４０３Ｄ）とを有している。前記排出流路は、第３流路部分（４１１，４１１Ｂ，４１１Ｄ）と、前記第３流路部分に繋がり前記第３流路部分に対し反対方向に向かう第４流路部分（４１２，４１２Ｂ，４１２Ｄ）とを有している。前記第２流路部分は前記セルスタックを囲むように配置されることで前記セルスタックからの輻射熱を受けるように構成され、前記第２流路部分の外側には順に、前記第３流路部分、前記第４流路部分、前記第１流路部分が配置されることで、前記第１流路部分は前記第４流路部分から受熱し、前記第２流路部分は前記第３流路部分から受熱するように構成されている。

Claims

燃料ガス及び酸化剤ガスによって発電する燃料電池装置であって、
原料ガスを改質して前記燃料ガスを生成する改質器（３０２）と、
前記酸化剤ガスを通し加熱するための加熱流路（４０，４０Ｂ，４０Ｄ，４０Ｅ，４０Ｅ２）と、
前記燃料ガスと前記加熱流路によって加熱された酸化剤ガスとの供給を受けて発電するセルスタック（ＣＳ）と、
前記セルスタックから排出された前記燃料ガスを燃焼させた燃焼排ガスを通すための排出流路（４１，４１Ｂ，４１Ｄ，４１Ｅ）と、を備え、
前記加熱流路の一端側に設けられた流入口（４０１ａ，４０１Ｂａ，４０１Ｄａ，４０Ｅａ）から流入した前記酸化剤ガスは、前記セルスタック及び前記排出流路から受熱して前記加熱流路の他端側に設けられた流出口（４０３ｂ，４０３Ｂｂ，４０３Ｄｂ，４０Ｅｂ）から流出するものであって、
前記他端側における前記酸化剤ガスの熱を前記一端側における前記酸化剤ガスに戻す熱戻し部（５０，５０Ｂ，５０Ｄ，５０Ｅ，５０Ｅ１，５０Ｅ２）が設けられており、
前記熱戻し部（５０，５０Ｂ，５０Ｄ）は、少なくとも前記加熱流路が折り返され、前記一端側と前記他端側とが近接配置されることによって構成され、
前記加熱流路は、第１流路部分（４０１，４０１Ｂ，４０１Ｄ）と、前記第１流路部分に繋がり前記第１流路部分に対し反対方向に向かう第２流路部分（４０３，４０３Ｂ，４０３Ｄ）とを有し、
前記排出流路は、第３流路部分（４１１，４１１Ｂ，４１１Ｄ）と、前記第３流路部分に繋がり前記第３流路部分に対し反対方向に向かう第４流路部分（４１２，４１２Ｂ，４１２Ｄ）とを有し、
前記第２流路部分は前記セルスタックを囲むように配置されることで前記セルスタックからの輻射熱を受けるように構成され、
前記第２流路部分の外側には順に、前記第３流路部分、前記第４流路部分、前記第１流路部分が配置されることで、前記第１流路部分は前記第４流路部分から受熱し、前記第２流路部分は前記第３流路部分から受熱するように構成されている、燃料電池装置。
前記第１流路部分は下方から上方に向かって酸化剤ガスが流れ、前記第２流路部分は上方から下方に向かって酸化剤ガスが流れ、前記第３流路部分は下方から上方に向かって燃焼排ガスが流れ、前記第４流路部分は上方から下方に向かって燃焼排ガスが流れる、請求項１に記載の燃料電池装置。
前記第１流路部分は上方から下方に向かって酸化剤ガスが流れ、前記第２流路部分は下方から上方に向かって酸化剤ガスが流れ、前記第３流路部分は上方から下方に向かって燃焼排ガスが流れ、前記第４流路部分は下方から上方に向かって燃焼排ガスが流れる、請求項１に記載の燃料電池装置。
前記第１流路部分を通る間の前記酸化剤ガスの温度上昇量が、前記第２流路部分を通る間の前記酸化剤ガスの温度上昇量よりも大きい、請求項１から３のいずれか１項に記載の燃料電池装置。
前記第１流路部分及び前記第４流路部分の少なくとも一方に、伝熱面積拡大部（４２０，４２０Ａ）が設けられている、請求項１から３のいずれか１項に記載の燃料電池装置。
前記第１流路部分（４０１Ｂ）の流路幅は前記第２流路部分（４０３Ｂ）の流路幅よりも狭くなるように構成されている、請求項１から３のいずれか１項に記載の燃料電池装置。
前記第４流路部分（４１２Ｂ）の流路幅は前記第３流路部分（４１１Ｂ）の流路幅よりも狭くなるように構成されている、請求項６に記載の燃料電池装置。