JP2017174658A - 燃料電池ホットモジュール - Google Patents
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Abstract
Description
図1に、本発明の一実施形態にかかる燃料電池ホットモジュール(以下、単に「ホットモジュール」と称する場合がある)1の概略を示す。
空気熱交換器40は、マニホールド部48と、熱交換部41とを、一体に有している。熱交換部41で予熱された空気Aが、マニホールド部48を介して、セルスタック10を構成する各燃料電池単セルのカソードに供給される。
上記のように、本実施形態にかかるホットモジュール1においては、燃焼器30での燃料ガスFの燃焼によって発生した高温の燃焼ガスCを、空気熱交換器40の熱交換部41に導入している。そして、ホットモジュール1の外部から取り込んだ低温の空気Aと、高温の燃焼ガスCの間で熱交換を起こさせることで、空気Aを予熱している。そして、予熱した空気Aを、マニホールド部48を介して、セルスタック10を構成する各燃料電池単セルのカソードに供給している。
本実施形態にかかるホットモジュール1においては、セルスタック10に空気Aを導入する外部マニホールドである入口マニホールドを、独立した部材として設けるのではなく、マニホールド部48が、熱交換部41と一体となって、空気熱交換器40の一部位として構成されている。そして、その空気熱交換器40が、セルスタック10等、ホットモジュール1を構成する他の機器から分離されて据え置かれるのではなく、セルスタック10に接触して配置されている。これらの構成により、上記のように、セルスタック10から発せられる熱を空気Aの予熱に効率的に利用できるという効果に加え、ホットモジュール1を小型化できるという効果が得られる。つまり、空気熱交換器40がセルスタック10から独立しておらず、しかもマニホールド部48を内包するものであることにより、ホットモジュール1全体が占める空間を従来よりも小さくすることができる。その結果、ホットモジュール1を囲むケースも小型化することができる。
10 セルスタック
20 改質器
30 燃焼器
40 空気熱交換器
41 熱交換部
42 被加熱流路(空気流路)
43 空気入口
44 熱源流路(燃焼ガス流路)
45 燃焼ガス入口
46 燃焼ガス出口
48 マニホールド部
50 出口マニホールド
a1〜a4 第一連結路
b1〜b4 第二連結路
c1〜c4 交差路
A 空気
C 燃焼ガス
F 燃料
La 空気流路
Lc 燃焼ガス流路
Lf 燃料流路
Claims (5)
- アノードに供給される燃料ガスとカソードに供給される空気を用いて発電を行う燃料電池を複数積層したセルスタックと、
前記セルスタックの前記アノードから排出される燃料ガスを燃焼させる燃焼器と、
前記燃焼器において前記燃料ガスが燃焼されて生成した燃焼ガスを流通させる燃焼ガス流路と、
空気熱交換器と、を有し、
前記空気熱交換器は、
前記カソードに空気を供給するマニホールド部と、
前記マニホールド部に空気を供給する空気流路を備えるとともに、前記燃焼ガス流路を引き込まれ、前記空気流路を流れる空気と前記燃焼ガス流路を流れる前記燃焼ガスとの間で熱交換を行う熱交換部と、を一体に有し、
前記セルスタックに接触して配置されていることを特徴とする燃料電池ホットモジュール。 - 前記空気熱交換器は、前記マニホールド部が設けられた部位において、前記セルスタックに接触していることを特徴とする請求項1に記載の燃料電池ホットモジュール。
- 前記熱交換部において、前記空気流路を流れる空気は、前記マニホールド部に向かって下流側へと流れるほど、前記燃焼ガス流路の上流側を流れる燃焼ガスとの間で熱交換を受けることを特徴とする請求項1または2に記載の燃料電池ホットモジュール。
- 前記熱交換部において、前記燃焼ガス流路は、前記空気流路と交差する流路である交差路を複数有し、前記複数の交差路は、前記マニホールド部に近い位置から遠い位置まで並んで配置されており、前記燃焼ガスは、前記マニホールドに近い交差路から、前記マニホールドから遠い交差路へと順に流れながら、前記空気流路を流れる空気との間で熱交換を行うことを特徴とする請求項3に記載の燃料電池ホットモジュール。
- 前記熱交換部において、前記空気流路と前記燃焼ガス流路は、直交流型のプレートフィン構造をとっていることを特徴とする請求項1から4のいずれか1項に記載の燃料電池ホットモジュール。
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