JP2021036489A - 燃焼器、及び、燃料電池モジュール - Google Patents
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Abstract
【解決手段】燃料電池セルにおける発電反応に使用されなかった残余燃料ガスと酸化剤ガスが供給され、酸化剤ガスとともに残余燃料ガスを燃焼させるための燃焼器12は、上方に向かって延び、上端の燃料ガス噴出ポート48Cから残余燃料ガスを噴出する燃料ガス噴出部48を備え、酸化剤ガスは燃料ガス噴出ポート48Cより下方において噴出され、酸化剤ガスは燃料ガス噴出部48の側壁部48Aに沿うような向きに案内される。
【選択図】図5
Description
上記構成の本発明によれば、酸化剤ガスが十分に供給されるため、安定した燃焼が実現される。
上記構成の本発明によれば、新たに外部から酸化剤ガスを供給するための構成(配管等)を設ける必要がなくなる。
上記構成の本発明によれば、燃料ガスのが濃度が高い状態で燃料ガス噴出ポートから噴出されるため、より安定した燃焼が実現される。
上記構成の本発明によれば、列方向に均一な燃焼を実現することができるとともに、燃焼器で発生した熱をより効率よく、改質器の加熱等に利用することができる。
上記構成の本発明によれば、燃焼器における安定した燃焼が実現されるため、改質器において確実に原燃料ガスの改質を行うことができる。
上記構成の本発明によれば、燃料電池セルに対する燃焼器による熱影響を低減できる。
以下、本発明の第1実施形態による燃料電池モジュールをの図面を参照しながら、詳細に説明する。図1は、本発明の第1実施形態による燃料電池モジュールの概略構成を示す図である。なお、図1において、燃料ガス(原燃料ガス及び残余燃料ガスを含む)の流れを一点鎖線で示し、空気(残余酸化剤ガスを含む)の流れを実線で示し、排気ガスの流れを破線で示す。
図1に示すように、本発明の実施形態による燃料電池モジュール1は、発電反応を行う燃料電池セルスタック2と、この燃料電池セルスタック2に、原燃料ガスを改質した燃料ガス、及び加熱した酸化剤ガスである空気を供給する流体供給装置4と、を有する。流体供給装置4は、蒸発器4a及び改質・加熱器4bから構成されている。
図2〜図4に示すように、燃焼器12は残余燃料ガス及び残余酸化剤ガスを噴出するマニホールドからなり、このマニホールドは、ハウジング6の底面6a上に配置された第1の燃焼器形成部材42及び第2の燃焼器形成部材44により構成される。ハウジング6の底面6aには、酸化剤ガス排出通路36が接続される酸化剤ガス開口6Bと、燃料排出通路34が接続される燃料開口6Cとが形成されている。
縁部49は平坦であり、外形がハウジング6の底面6aと略等しくなっている。
本実施形態によれば、残余酸化剤ガスは燃料ガス噴出ポート48Cの下方において噴出され、噴出された酸化剤ガスが、燃料ガス噴出部48の側壁部48Aに沿うような向きに案内される。このように酸化剤ガスが燃料ガス噴出部48の側壁部48Aに沿うような向きに案内されるため、酸化剤ガスが燃料ガス噴出部48の炎に直接吹き付けられることを抑止でき、安定した燃焼が実現される。
以下、本発明の第2実施形態による燃料電池モジュールについて説明する。第2実施形態による燃料電池モジュールの構成は、燃焼器の構成のみが第1実施形態と異なっている。なお、第1実施形態と同様の構成については、同じ符号を付して詳細な説明を省略する。
縁部149は平坦であり、外形がハウジング6の底面6aと略等しくなっている。
本実施形態によれば、残余酸化剤ガスは燃料ガス噴出ポート148Cと同じ高さから噴出され、残余酸化剤ガスは燃料ガス噴出部148の側壁部48Aに沿うような向きに案内される。このように酸化剤ガスが燃料ガス噴出部148の円筒側壁部148Dに沿うような向きに案内されるため、酸化剤ガスが燃料ガス噴出部148の炎に直接吹き付けられることを抑止でき、安定した燃焼が実現される。
2 燃料電池セルスタック
4 流体供給装置
4a 蒸発器
4b 改質・加熱器
6 ハウジング
6A 空気流路
6B 酸化剤ガス開口
6C 燃料開口
6a 底面
8 断熱材
10 改質器
12 燃焼器
20 水供給用配管
22 原燃料ガス供給配管
23 排気ガス排出管
24 空気供給パイプ
26 排気ガス配管
28 混合ガス導管
30 燃料供給通路
32 酸化剤ガス供給通路
34 燃料排出通路
36 酸化剤ガス排出通路
42 第1の燃焼器形成部材
42A 平板部
42B 管状部
44 第2の燃焼器形成部材
46 酸化剤ガス案内部
46A 側壁部
46B 平板部
47 酸化剤ガス噴出部
47A 酸化剤ガス噴出ポート
48 燃料ガス噴出部
48A 側壁部
48B 天面部
48C 燃料ガス噴出ポート
48D 円筒側壁部
49 縁部
50 酸化剤ガス供給空間
52 燃料ガス供給空間
112 燃焼器
142 第1の燃焼器形成部材
142A 平板部
142B 管状部
143 台座部
144 第2の燃焼器形成部材
146 酸化剤ガス案内部
146A 側壁部
146B 平板部
147 酸化剤ガス噴出開口
147A 酸化剤ガス噴出ポート
148 燃料ガス噴出部
148A 側壁部
148B 天面部
148C 燃料ガス噴出ポート
148D 円筒側壁部
149 縁部
150 酸化剤ガス供給空間
152 燃料ガス供給空間
Claims (8)
- 燃料電池セルにおける発電反応に使用されなかった残余燃料ガスと酸化剤ガスが供給され、前記酸化剤ガスとともに前記残余燃料ガスを燃焼させるための燃焼器であって、
上方に向かって延び、上端の燃料ガス噴出ポートから前記残余燃料ガスを噴出する燃料ガス噴出部を備え、
前記酸化剤ガスは前記燃料ガス噴出ポートと同じ高さ又は下方において噴出され、
前記酸化剤ガスは前記燃料ガス噴出部の側壁に沿うような向きに案内される、
ことを特徴とする燃焼器。 - さらに、内部空間に酸化剤ガスが供給され、供給された前記酸化剤ガスを案内する酸化剤ガス案内部を備え、
前記酸化剤ガス案内部は、前記燃料ガス噴出部を形成する前記側壁に向かって前記酸化剤ガスを案内する、
請求項1に記載の燃焼器。 - 前記燃料ガス噴出ポートの開口面積よりも、前記酸化剤ガスが前記内部空間から噴出される酸化剤ガス噴出ポートの開口面積の方が大きい、
請求項2に記載の燃焼器。 - 前記噴出された酸化剤ガスは、前記燃料電池セルにおける発電反応に使用されなかった残余酸化剤ガスである、
請求項1〜3の何れか1項に記載の燃焼器。 - 前記燃料ガス噴出部に供給される前記残余燃料ガスは、燃料電池セルにおける発電反応に使用されなかった残余燃料ガスに酸化剤ガスが予混合されていない、
請求項1〜4の何れか1項に記載の燃焼器。 - 前記燃料ガス噴出部には、複数の燃料ガス噴出ポートが一列に並ぶように設けられている、
請求項1〜5の何れか1項に記載の燃焼器。 - 燃料電池セルと、
前記燃料電池セルにおける発電反応に使用されなかった残余燃料ガスを酸化剤ガスとともに燃焼させる請求項1〜6の何れか1項に記載の燃焼器と、
前記燃焼器の上方に配置され、前記燃焼器の燃焼熱により、原燃料ガスを改質して前記燃料電池セルに供給する燃料ガスを生成する改質器と、を備える、
燃料電池モジュール。 - さらに、前記燃焼器及び前記改質器が収容されたハウジングを有し、
前記燃料電池セルは前記ハウジングと独立して前記ハウジングの外部に配置されている、
請求項7に記載の燃料電池モジュール。
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