JP6446910B2 - 燃料電池システム及び気体流量制限器 - Google Patents
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Description
以下、本発明の実施形態における燃料電池システム1、及び気体流量制限器について、図1〜3を参照して説明する。本発明の実施形態に係る気体流量制限器は、燃料電池システム1に係る水蒸気流量制限部30に対応する。そのため、以下では、気体流量制限器として、水蒸気流量制限部30を説明する。
燃料ガス供給ラインL1においては、燃料ガス供給ラインL1の一端部は、都市ガス等の燃料ガスG1を供給可能な燃料ガス供給部(図示せず)に接続され、燃料ガス供給ラインL1の他端部は改質器21に接続されている。燃料ガスG1は、燃料ガス供給部から燃料ガス供給ラインL1を流通して、改質器21に供給される。
燃料電池11としては、固体酸化物型燃料電池(SOFC)が用いられる。燃料電池11は、燃料電池スタック(図示せず)を有している。燃料電池スタックは、複数の発電セル(図示せず)とセパレータ(図示せず)とを交互に積層することで形成される。
なお、水蒸気流量制限部30(30a、30b、及び30c)の内部構成は実質的に同じであるため、以下の説明では、1つの水蒸気流量制限部30のみを説明する。
また、以下の説明では、初期状態(流量調整体32が蒸発水W21からの力を受けていない状態)における、流量調整体32の下端部32aの位置を、第2位置x2とする。また、下端部32aが内面壁部33の上端部33cと接触している場合における、下端部32aの位置を、第1位置x1とする。ここで「蒸発水W21からの力」とは、上流水供給ラインL22の流通空間において、蒸発水W21が膨張することにより生じる力」を示す。
蒸発水W21からの力が急激に大きくなると、下端部32aの位置は、第2位置x2から急に第1位置x1となる。
蒸発水W21からの力が徐々に小さくなると、下端部32aの位置は、第1位置x1からゆっくりと第2位置x2に近づく。
下端部32aの位置が、第1位置x1から第2位置x2にゆっくりと近づくと、下端部32aと上端部33cとの距離は、徐々に広がる。そのため、蒸発水W21の流量は、下端部32aの位置が第1位置x1から第2位置x2に近づくに連れて、徐々に多くなる。
本実施形態の燃料電池システム1は、燃料電池11と、触媒上で燃料G1と水とを反応させて、燃料電池11に供給される改質ガスG2を生成する改質器21と、改質器21へ水を供給可能な水供給部と、水供給部からの水を改質器21に向けて流通する流通空間を有する水供給ラインL2と、水供給ラインL2に接続され、水供給ラインL2に流通する水を気化させて水蒸気として改質器21へ供給する蒸発器22と、蒸発器22と改質器21との間の水供給ラインL2(L22、L23)の部分に接続された水蒸気流量制限部30と、を備えている。水蒸気流量制限部30は、水供給ラインL2において、水供給ラインL2の流通空間の流路断面積を第1の断面積S2とする第1位置x1と、水供給ラインL2の流通空間の流路断面積を第1の断面積S2よりも広い第2の断面積(S1+S2)とする第2位置x2と、の間で移動可能な流量調整体32と、流量調整体32(32a)を第2位置x2に配置させるように流量調整体32を付勢する付勢部材35と、を有する。
30 水蒸気流量制限部(気体流量制限器)
31 円筒部
32 流量調整体
33 内面壁部
33a 中央開口
33b 貫通孔
x1 第1位置
x2 第2位置
35 付勢部材
36 付勢部材支持部
L22 上流水供給ライン(水供給ライン)
L23 下流水供給ライン(水供給ライン)
W21、W22 蒸発水(改質水、水)
Claims (3)
- 燃料電池と、
触媒上で燃料と水とを反応させて、前記燃料電池に供給される改質ガスを生成する改質器と、
前記改質器へ水を供給可能な水供給部と、
前記水供給部からの水を前記改質器に向けて流通する流通空間を有する水供給ラインと、
前記水供給ラインに接続され、前記水供給ラインに流通する水を気化させて水蒸気として前記改質器へ供給する蒸発器と、
前記蒸発器と前記改質器との間の前記水供給ラインの部分に接続された水蒸気流量制限部と、を備え、
前記水蒸気流量制限部は、
(i)前記水供給ラインにおいて、前記水供給ラインの前記流通空間の流路断面積を第1の断面積とする第1位置と、前記水供給ラインの前記流通空間の流路断面積を第1の断面積よりも広い第2の断面積とする第2位置と、の間で移動可能な流量調整体と、
(ii)前記流量調整体を前記第2位置に配置させるように前記流量調整体を付勢する付勢部材と、
(iii)前記水供給ラインの前記流通空間において水蒸気の流れを阻害するように前記水供給ラインの内面から前記流通空間に突出すると共に前記水供給ラインの内面の周方向に沿って一周するように設けられた内面壁部であって、中央開口を形成する内面壁部と、
(iv)前記内面壁部に形成された貫通孔と、
(v)前記水供給ラインの前記流通空間における、前記内面壁部よりも下流側に設けられた付勢部材支持部と、を有し、
前記流量調整体は、前記流量調整体が前記第1位置にあるときに前記流量調整体が前記内面壁部に接触して、前記貫通孔が開放されたままの状態で前記中央開口を塞ぎ、前記流量調整体が前記第2位置にあるときに前記貫通孔が開放されたままの状態で前記中央開口を開放し、
前記流量調整体は、盤状の部材から構成され、前記内面壁部よりも上流側に設けられ、水蒸気から受ける力によって移動するものであり、
前記付勢部材は、前記中央開口を挿通して配置され、前記付勢部材の一端部は、前記付勢部材支持部に接続され、前記付勢部材の他端部は、前記流量調整体に接続されている、燃料電池システム。 - 前記水蒸気流量制限部を複数有している請求項1に記載の燃料電池システム。
- 複数の前記水蒸気流量制限部は、直列に接続されている請求項2に記載の燃料電池システム。
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