JP2017069067A - 固体酸化物形燃料電池装置 - Google Patents
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Abstract
Description
上記構成の本発明によれば、モジュール容器の下方から上昇する酸化剤ガスを、より安定して酸化剤ガス遮蔽部材の上方に誘導することができる。これにより、より安定的な燃焼部の着火を実現できる。
上記構成の本発明によれば、酸化剤ガス遮蔽部材と、酸化剤ガス誘導部の間隔が狭くなるため、酸化剤ガスをより効率良く、酸化剤ガス遮蔽部材の上方へと誘導することが可能になる。さらに、上記構成の本発明によれば、酸化剤ガス遮蔽部材の上方かつ、キャップの排出端よりも低い位置に酸化剤ガス誘導部が位置しているため、装置の搬送時などに酸化剤ガス遮蔽部材が離脱してモジュール容器の底部に落下するのを防止できる。
仮に挿通孔の断面が矩形であり、酸化剤ガス誘導部の下面が水平平面状である場合には、酸化剤ガス遮断部材の上方へ酸化剤ガスを良好に誘導できるものの、酸化剤ガスの流れを阻害しすぎるため、広範囲において酸化剤ガスの流れを乱してしまう。これに対して、上記構成の本発明によれば、必要最低限の酸化剤ガスを酸化剤ガス遮蔽部材の上方に誘導することができ、最低限の範囲の酸化剤ガスの流れのみが乱され、広範囲にわたり酸化剤ガスの流れに大きな影響を与えることがない。
例えば、バーリング加工によりモジュール容器の一側面に着火装置のための挿通孔を形成すれば、モジュール容器の内側に円筒状に立設された円筒部が形成される。上記構成の本発明によれば、着火装置のために必要な挿通孔を形成することにより、酸化剤ガス誘導部として機能する円筒部も形成することができるため、簡単な構成で安定的に燃焼部に着火することが可能になる。
酸化剤ガス誘導部の下面を挿通孔と同心の弧面とした場合には、酸化剤ガスが直下から酸化剤ガス誘導部に向かって送られないと、十分に酸化剤ガス遮断部材上の着火装置まで酸化剤ガスを供給することができない。これに対して、上記構成の本発明によれば、酸化剤ガス供給手段は、挿通孔が設けられた一側面を挟んで対向するモジュール容器の二側面のそれぞれの下方に設けられているため、対向する二側面に設けられた酸化剤ガス供給手段から供給された酸化剤ガスが中央で合流し、上方に向かって流れる。このため、酸化剤ガスが酸化剤ガス誘導部の直下から上方に向かって流れることとなり、着火装置に確実に酸化剤ガスを供給することができる。
ガス排出部120Cでは、燃料ガスが燃料ガス供給管64、及び、水添脱硫器用水素取出管65へ排出される。
これに対して、モジュールケース8の側板8eに沿って上方に流れる発電用空気は、立ち上がり部8hにおいてモジュールケース8の中心側(すなわち、図10における左側に向けて誘導される。これにより、側板8eに沿って上方に流れる発電用空気は、スタックプレート190の上方に向けて斜め上方に流れる。これにより、スタックプレート190の上方に、点火装置83により発火するのに十分な量の発電用酸素が供給される。
本実施形態によれば、モジュールケース8の閉鎖側板8eに形成された立ち上がり部8hにより、発電用空気がスタックプレート190の上方に誘導される。これにより、点火装置83により安定的に燃焼室18に着火することができる。このように、本実施形態によれば、点火装置83の周囲に新たな装置を設けることなく、モジュールケース8の小型化を実現しつつ、安定的な燃焼室18の着火を実現できる。
例えば、バーリング加工によりモジュールケース8の閉鎖側板8eに点火装置83のための挿通孔8gを形成すれば、モジュールケース8の内側に円筒状に立設された立ち上がり部8hが形成される。このように本実施形態によれば、点火装置83のために必要な挿通孔8gを形成することにより、酸化剤ガス誘導部として機能する立ち上がり部8hも形成することができるため、簡単な構成で安定的に燃焼室18に着火することが可能になる。
2 燃料電池モジュール
4 補機ユニット
6 ハウジング
7 断熱材
8 モジュールケース
8a 天板
8b 側板
8c 底板
8d 閉鎖側板
8e 閉鎖側板
8f 吹出口
8g 挿通孔
8h 立ち上がり部
10 発電室
12 燃料電池セル集合体
16 燃料電池セルユニット
18 燃焼室
24 水供給源
26 純水タンク
28 水流量調整ユニット
30 燃料供給源
32 ガス遮断弁
36 脱硫器
38 燃料流量調整ユニット
39 バルブ
40 空気供給源
42 電磁弁
44 改質用空気流量調整ユニット
45 発電用空気流量調整ユニット
46 第1ヒータ
48 第2ヒータ
50 温水製造装置
52 制御ボックス
54 インバータ
63 燃料供給配管
64 燃料ガス供給管
64a 水平部
64b 燃料供給孔
65 水添脱硫器用水素取出管
66 マニホールド
68 下支持板
74 発電用空気導入管
82 排気ガス排出管
83 点火装置
84 燃料電池セル
86 内側電極端子
88 燃料ガス流路
90 内側電極層
92 外側電極層
94 電解質層
96 シール材
98 燃料ガス流路細管
111 排気口
112 混合ガス供給管
120 改質器
120A 混合ガス受入部
120B 改質部
120C ガス排出部
120a 混合ガス供給口
120b 貫通孔
121 上側ケース
122 下側ケース
123a 仕切り板
123b 仕切り板
130 排気ガス誘導部材
131 下部誘導板
131a 凸状段部
132 上部誘導板
132a 凹部
133 連結板
134 連結板
135 ガス断熱層(ガス溜)
140 蒸発器
140A 排気通路部
140B 蒸発部
140C 混合部
141 蒸発器ケース
142 上側ケース
143 下側ケース
144 中間板
144a 開口
160 空気通路カバー
160a 天板
160b 側板
161a 空気通路
161b 空気通路
162 プレートフィン
163 プレートフィン
167 開口部
171 排気管
172a 第1排気通路
172b 第2排気通路
173 第3排気通路
174 第4排気通路
175a プレートフィン
175b プレートフィン
176 排気集中部
180 点火装置本体
181 点火部材
182 円筒部材
190 スタックプレート
Claims (6)
- 固体酸化物形燃料電池であって、
原料ガスを水蒸気改質して燃料ガスを生成する改質器と、
外表面に供給された酸化剤ガスと、前記改質器から内部流路に供給された燃料ガスとの反応により発電する複数の燃料電池セルと、
前記複数の燃料電池セルの下方に位置し、前記燃料電池セルに前記酸化剤ガスを上方に向けて供給する酸化剤ガス供給手段と、
前記複数の燃料電池セルを収容するモジュール容器と、
前記モジュール容器内の前記複数の燃料電池セルの上方に設けられ、前記複数の燃料電池セルの発電に寄与しなかった酸化剤ガス及び燃料ガスを燃焼させ排ガスを生成する燃焼部と、
前記モジュール容器の一側面に形成された挿通孔を挿通するように設置され、前記燃焼部において前記酸化剤ガス及び前記燃料ガスに着火する着火装置と、
前記着火装置の下方に位置する前記燃料電池セルの上端には、前記酸化剤ガス供給手段から供給された酸化剤の前記燃焼部への流れを遮断する酸化剤ガス遮蔽部材と、を備え、
前記着火装置は前記酸化剤ガス遮蔽部材の上方において前記酸化剤ガス及び前記燃料ガスに着火し、
さらに、前記酸化剤ガス供給手段により供給される酸化剤ガスを、前記酸化剤ガス遮蔽部材の上方へ誘導する酸化剤ガス誘導部を備える、固体酸化物形燃料電池装置。 - 上面視において、前記酸化剤ガス誘導部は、前記酸化剤ガス遮蔽部材と重なり合っている、請求項1に記載の固体酸化物形燃料電池装置。
- 前記燃料電池セルの上端には、前記内部流路に接続され、前記発電に寄与しなかった燃料ガスを排出する前記燃料電池セルよりも小径の排出端を有するキャップが設けられ、
前記酸化剤ガス遮蔽部材は前記キャップに支持され、
前記酸化剤ガス誘導部の下端の位置は、前記酸化剤ガス遮蔽部材の上面の位置よりも高く、前記排出端の位置よりも低い、請求項2に記載の固体酸化物形燃料電池装置。 - 前記挿通孔の断面は円形であり、前記酸化剤ガス誘導部の下面は前記挿通孔と同心の弧面形状である、請求項3に記載の固体酸化物形燃料電池装置。
- 前記モジュール容器の一側面には内側に向かって円筒状に立設された円筒部が形成され、
前記挿通孔は前記円筒部内に形成されており、
前記円筒部の下面が前記酸化剤ガス誘導部として機能する、請求項4に記載の固体酸化物形燃料電池装置。 - 前記モジュール容器は水平断面が矩形状であり、
前記酸化剤ガス供給手段は、前記挿通孔が設けられた一側面を挟んで対向する前記モジュール容器の二側面のそれぞれの下方に設けられており、
前記挿通孔は上面視において前記酸化剤ガス供給手段の中間位置に設けられている、請求項4に記載の固体酸化物形燃料電池装置。
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