JP5755992B2 - 燃料電池モジュール - Google Patents
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Description
14…原燃料供給装置 16…酸化剤ガス供給装置
18…水供給装置 20…制御装置
22…燃料電池 24…燃料電池スタック
26…電解質 28…カソード電極
30…アノード電極 32…電解質・電極接合体
34…カソード側セパレータ 36…アノード側セパレータ
38…酸化剤ガス流路 40…燃料ガス流路
46…改質器 48…蒸発器
50…熱交換器 52…排ガス燃焼器
54…起動用燃焼器 56…FC周辺機器
57…原燃料通路 58…酸化剤ガス通路
59…水通路 66…燃料ガス通路
70…燃焼ガス通路
74、106、130、140、150…熱電変換部
80a、80b…酸化剤ガス供給路部 82…酸化剤ガス供給通路
86…酸化剤排ガス通路 88…燃料排ガス通路
88a、164…燃料排ガス分岐通路 89…燃料排ガス調整弁
104…冷却通路部
112、114、132、134、142、144、152、154…通路部材
112c、132c、142c、152c…酸化剤ガス蛇行流路
114c、134c、144c、154c…燃焼ガス蛇行通路
116a〜116c、136、146、156…熱電変換素子
118…酸化剤ガス調整弁 120…原燃料調整弁
Claims (11)
- 燃料ガスと酸化剤ガスとの電気化学反応により発電する燃料電池スタックと、
炭化水素を主体とする原燃料と水蒸気との混合ガスを改質して前記燃料ガスを生成するとともに、前記燃料電池スタックに前記燃料ガスを供給する改質器と、
水を蒸発させるとともに、水蒸気を前記改質器に供給する蒸発器と、
燃焼ガスとの熱交換により前記酸化剤ガスを昇温させるとともに、前記燃料電池スタックに前記酸化剤ガスを供給する熱交換器と、
前記燃料電池スタックから排出される前記燃料ガスである燃料排ガスと前記酸化剤ガスである酸化剤排ガスとを燃焼させ、前記燃焼ガスを発生させる排ガス燃焼器と、
前記原燃料と前記酸化剤ガスとを燃焼させて前記燃焼ガスを発生させる起動用燃焼器と、
を備える燃料電池モジュールであって、
前記燃料電池モジュールは、前記燃料排ガスを、前記排ガス燃焼器に供給する燃料排ガス通路と、
前記燃料排ガス通路から分岐し、前記燃料排ガスを前記改質器の上流側に供給する燃料排ガス分岐通路と、
前記燃焼ガスと前記酸化剤ガスとの温度差により熱電変換を行う熱電変換部と、
を備え、
前記排ガス燃焼器で生じた前記燃焼ガスを前記改質器に流動させて、前記燃料排ガス分岐通路を介して前記改質器に流入した前記燃料排ガスを加熱し、さらに前記燃焼ガスを前記改質器から前記熱電変換部に流動させて前記熱電変換を行うものであり、
前記改質器は、前記排ガス燃焼器に隣接して設けられ、
前記燃料排ガス通路と前記燃料排ガス分岐通路との境界部位には、前記燃料排ガスを前記燃料排ガス通路と前記燃料排ガス分岐通路とに分配して供給するための燃料排ガス調整弁が配設され、
前記燃料排ガス通路が前記排ガス燃焼器に供給する前記燃料排ガスの流量W1と、前記燃料排ガス分岐通路が前記改質器に供給する前記燃料排ガスの流量W2とは、流量W1/流量W2≧10の関係に設定されることを特徴とする燃料電池モジュール。 - 請求項1記載の燃料電池モジュールにおいて、前記燃焼ガスを前記熱交換器、前記改質器及び前記蒸発器に、順次、供給する燃焼ガス通路と、
前記酸化剤ガスを前記熱交換器から前記燃料電池スタックに供給する酸化剤ガス通路と、
を備えるとともに、
前記熱電変換部は、前記燃焼ガス通路の前記蒸発器の下流側に、且つ、前記酸化剤ガス通路の前記熱交換器の上流側に設けられることを特徴とする燃料電池モジュール。 - 請求項2記載の燃料電池モジュールにおいて、前記酸化剤ガス通路は、前記熱交換器の上流側に前記起動用燃焼器を冷却する冷却通路部を有するとともに、
前記熱電変換部は、前記冷却通路部の上流側に設けられることを特徴とする燃料電池モジュール。 - 請求項3記載の燃料電池モジュールにおいて、前記起動用燃焼器内には、別の熱電変換部が設けられることを特徴とする燃料電池モジュール。
- 請求項1〜4のいずれか1項に記載の燃料電池モジュールにおいて、前記熱電変換部は、前記燃焼ガスと前記酸化剤ガスとが互いに並行流に設定されるとともに、
異なる熱電変換温度に設定された複数の熱電変換素子を備えることを特徴とする燃料電池モジュール。 - 請求項1〜4のいずれか1項に記載の燃料電池モジュールにおいて、前記熱電変換部は、前記燃焼ガスと前記酸化剤ガスとが互いに対向流に設定されるとともに、
所定の熱電変換温度に設定された複数の熱電変換素子を備えることを特徴とする燃料電池モジュール。 - 請求項1〜4のいずれか1項に記載の燃料電池モジュールにおいて、前記熱電変換部は、前記燃焼ガスと前記酸化剤ガスとが互いに交差する流れ又は対称の流れに設定されるとともに、
所定の熱電変換温度に設定された複数の熱電変換素子を備えることを特徴とする燃料電池モジュール。 - 請求項2〜4のいずれか1項に記載の燃料電池モジュールにおいて、前記酸化剤ガス通路は、前記熱交換器に前記酸化剤ガスを供給する第1酸化剤ガス供給路部と、
前記起動用燃焼器に前記酸化剤ガスを供給する第2酸化剤ガス供給路部と、
に分岐するとともに、
分岐部位には、前記酸化剤ガスの分配量を調整する酸化剤ガス調整弁が配設されることを特徴とする燃料電池モジュール。 - 請求項1〜8のいずれか1項に記載の燃料電池モジュールにおいて、前記原燃料を前記改質器に供給する原燃料通路を備え、
前記原燃料を前記起動用燃焼器に供給する原燃料分岐通路部が前記原燃料通路から分岐するとともに、
分岐部位には、前記原燃料の分配量を調整する原燃料調整弁が配設されることを特徴とする燃料電池モジュール。 - 請求項1〜9のいずれか1項に記載の燃料電池モジュールにおいて、前記熱交換器内には、前記排ガス燃焼器が一体に設けられるとともに、
起動用燃焼器は、前記熱交換器の一端に隣接して設けられる燃料電池モジュール。 - 請求項1〜10のいずれか1項に記載の燃料電池モジュールにおいて、前記燃料電池モジュールは、固体酸化物形燃料電池モジュールであることを特徴とする燃料電池モジュール。
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