JP5427568B2 - 発電装置 - Google Patents
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Description
特許文献1の発電装置では、気化器に水を供給するとともに気化器を加熱して水蒸気を発生させる。気化器は、送水管と、高熱容量のセラミック粒状物が充填されている充填部を備えている。充填部は送水管の周囲に配置されている。気化器に供給された水は、送水管から充填部を流れる際に、熱源によって加熱されて蒸発する。発生した水蒸気は、燃料ガスとともに改質器に供給され、その混合ガスが改質器において改質されて改質ガスとなる。この発電装置では、改質ガスが固体酸化物型の燃料電池セルにおいて有酸素ガスと反応することにより発電するようにしている。
このようにして上記構成では、発電量が脈動することを抑制しつつ、始動時において短時間のうちに発電可能な状態にまで準備することができる。
(特徴1) 気化器と改質器と燃料電池ユニットは、平面視したときの形状がほぼ同じである。これにより、燃料電池ユニットの上に改質器と気化器とを積層した状態では、これら3つの部材の側面が略同一面上に位置し、これらの何れかの部材が他の部材よりも側方に突出する形状とはならない。発電ユニットのケーシングに対する収容性が向上する。
(特徴2) 気化器を構成するプレート式熱交換器は金属製である。これにより、気化器が加熱されやすくなるため、発電装置の始動時の早期において、気化器において発電に必要とされる量の水蒸気を発生させることができる。
図1は本実施例に係る発電装置の内部に収容されている発電ユニット10を示す斜視図である。なお、以下の説明においては、便宜上、図1の矢印Aで示す側を奥側、矢印Bで示す側を手前側、矢印Cで示す側を右側、矢印Dで示す側を左側という。また、その他の矢印は、発電ユニット10内の流体の流れを示している。
発電装置が始動されると、水供給管90を通じて、発電装置に要求される発電量に応じた量の水が気化器60に供給される。この水の供給は、図4(a)に示すように間欠的に行われる。あるいは供給水量が脈動する。
また、本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時の請求項記載の組合せに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は、複数目的を同時に達成するものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。
20:燃料電池ユニット
21:セルスタック
22:燃料電池セル
40:改質器
45:燃料ガス供給管
46:水蒸気供給管
48:排ガス孔
60:気化器
70:多重屈曲路
71:蒸発部
72:脈動抑制部
90:水供給管
Claims (3)
- 水を加熱して水蒸気を発生させる気化器と、
その水蒸気と燃料ガスとの混合ガスを改質ガスに改質する改質器と、
その改質ガスを有酸素ガスと反応させて発電する固体酸化物型の燃料電池セルとを備えており、
気化器が、屈曲が繰り返されている多重屈曲路が形成されているプレート式熱交換器で構成されており、
多重屈曲路が、最大発電量に対応する量の水を蒸発させる長さを備えている蒸発部と、その蒸発部に続くとともに気化器から流出する水蒸気の流出量が脈動することを抑制する長さを備えている脈動抑制部とを備えており、
気化器と、改質器と、燃料電池セルは、下から燃料電池セル、改質器、気化器の順に重ねて設けられ、
燃料電池セルの端部において燃料電池セルを通過したオフガスが燃焼され、多重屈曲路は、オフガスが燃焼されることによって発生する排ガスの通過方向と直交する方向に沿って配置されている、
ことを特徴とする発電装置。 - 気化器を加熱する熱源が、燃料電池セルを通過したオフガスの燃焼熱であり、
改質器は、水蒸気と燃料ガスを混合する混合部と、混合ガスを改質する改質部とを備えており、
気化器に流入した直後の水と混合部で混合される混合ガスとが熱交換し、
混合部から改質部に移行する混合ガスの温度が400℃以下に冷却されることを特徴とする請求項1に記載の発電装置。 - 前記燃料電池セルにおけるオフガスが燃焼している上端部側において、改質器が燃料電池セルに隣接しており、さらに改質器の上方に気化器が隣接していることを特徴とする請求項1または2に記載の発電装置。
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