JP6504357B2 - 固体酸化物形燃料電池装置 - Google Patents
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Description
しかしながら、このようにモジュールケースとガス断熱層との間の排気通路に熱交換促進部材を設けると、排気通路の熱交換促進部材が設けられた部分の圧力損失が大きくなるため、熱交換促進部材の手前の部分に排気ガスが滞留してしまう。このため、第1排気通路内のみに排気側熱交換促進部材を設けた場合には、第2排気通路に排気ガスが滞留してしまう。第2排気通路に排気ガスが滞留してしまうと、第2排気通路内に滞留する排気ガスからガス断熱層への排熱の散逸が生じてしまい排気ガスと空気との熱交換の効率が低下してしまう。
改質部120Bでは、低速で移動する混合ガスが改質触媒により燃料ガスに改質され、この燃料ガスが仕切り板123bを通過してガス排出部120Cに供給される。
ガス排出部120Cでは、燃料ガスが燃料ガス供給管64、及び、水添脱硫器用水素取出管65へ排出される。
上部誘導板132は、上部誘導板132の側面と側板8bと所定の水平方向距離を隔てて配置されており、上部誘導板132の側面と側板8bとの間には、長手方向及び上下方向に延びる第2排気通路172bが形成されている。第2排気通路172bは上部において第1排気通路172aと連通している。第2排気通路172b内にも、空気通路161a、161b内のプレートフィン162、163と同様なプレートフィン175bが配置されている。このプレートフィン175bは、下端が下部誘導板131の高さまで延びている。
本実施形態では、モジュールケース8の天板8aと改質器120との間に、周囲が金属製の下部誘導板131及び上部誘導板132で画成されたガス断熱層135を設け、これによりガス断熱層135とモジュールケース8の天板8a及び側板8bとの間に第1排気通路172a及び第2排気通路172bが形成されている。これにより、改質器120の貫通孔120bを通過した第4排気通路174内の(すなわち、上流側の)高温の排気ガスから、第1排気通路172a内の(すなわち、下流側の)低温の排気ガスへ熱が移動するのを抑止することができ、高温な排気ガスが排気集中部176から第2排気通路172b及び第1排気通路172aへ流れこむ。このため、熱交換性能が向上され、短い熱交換距離であっても排気ガスと空気との間で十分な熱交換を行うことができる。
2 燃料電池モジュール
4 補機ユニット
6 ハウジング
7 断熱材
8 モジュールケース
8a 天板
8b 側板
8c 底板
8d 閉鎖側板
8e 閉鎖側板
8f 吹出口
10 発電室
12 燃料電池セル集合体
16 燃料電池セルユニット
18 燃焼室
24 水供給源
26 純水タンク
28 水流量調整ユニット
30 燃料供給源
32 ガス遮断弁
36 脱硫器
38 燃料流量調整ユニット
39 バルブ
40 空気供給源
42 電磁弁
44 改質用空気流量調整ユニット
45 発電用空気流量調整ユニット
46 第1ヒータ
48 第2ヒータ
50 温水製造装置
52 制御ボックス
54 インバータ
63 燃料供給配管
64 燃料ガス供給管
64a 水平部
64b 燃料供給孔
65 水添脱硫器用水素取出管
66 マニホールド
68 下支持板
74 発電用空気導入管
82 排気ガス排出管
83 点火装置
84 燃料電池セル
86 内側電極端子
88 燃料ガス流路
90 内側電極層
92 外側電極層
94 電解質層
96 シール材
98 燃料ガス流路細管
111 排気口
112 混合ガス供給管
120 改質器
120A 混合ガス受入部
120B 改質部
120C ガス排出部
120a 混合ガス供給口
120b 貫通孔
121 上側ケース
122 下側ケース
123a 仕切り板
123b 仕切り板
130 排気ガス誘導部材
131 下部誘導板
131a 凸状段部
132 上部誘導板
132a 凹部
133 連結板
134 連結板
135 ガス断熱層(ガス溜)
140 蒸発器
140A 排気通路部
140B 蒸発部
140C 混合部
141 蒸発器ケース
142 上側ケース
143 下側ケース
144 中間板
144a 開口
160 空気通路カバー
160a 天板
160b 側板
161a 空気通路
161b 空気通路
162 プレートフィン
163 プレートフィン
164 流路方向調整部
167 開口部
171 排気管
172a 第1排気通路
172b 第2排気通路
173 第3排気通路
174 第4排気通路
175a プレートフィン
175b プレートフィン
176 排気集中部
202 突出部
202b 天板部
203 突起部
204 突出部
204b 天板部
205 突起部
Claims (4)
- 原料ガスを改質して得られた燃料ガスと空気との反応により発電する固体酸化物形燃料電池装置において、
互いに電気的に接続された複数の燃料電池セルユニットと、
天板及び側板を含み、前記複数の燃料電池セルユニットを収容するモジュールケースと、
前記モジュールケース内の前記燃料電池セルユニットの上方において、前記複数の燃料電池セルユニットの発電に寄与しなかった燃料ガスを燃焼させる燃焼部と、
前記モジュールケース内の前記燃焼部の上方に配置され、前記燃焼部において燃料ガスを燃焼させることにより発生した排気ガスを下方から上方へ通過させる開口を有し、前記原料ガスを水蒸気を用いて改質して前記燃料ガスを生成する改質器と、
前記モジュールケースの天板に形成され、前記排気ガスを前記モジュールケース外に排出する排気口と、
前記モジュールケースの上方から前記モジュールケースの下部まで前記モジュールケースの側板の外面に沿って形成され、空気を前記複数の燃料電池セルに供給する空気供給通路と、
前記モジュールケースの天板と前記改質器との間に設けられ、周囲が金属製の部材で構成されたガス断熱層と、を備え、
前記ガス断熱層と前記モジュールケースの天板との間に形成され、前記排気口に連通する第1排気通路と、
前記ガス断熱層と前記モジュールケースの側板との間に形成され、前記第1排気通路に連通する第2排気通路と、
前記改質器の上方、かつ、前記第2排気通路の下方に形成され、前記第2排気通路に排気を導入する排気集中部と、が形成され、
前記排気ガスは、前記第1排気通路、前記第2排気通路、及び前記排気集中部を通過して前記排気口から排気され、
前記第1排気通路、前記第2排気通路、及び前記排気集中部は、内部を通過する前記排気ガスと前記空気供給通路内の空気との間で熱交換を行うように形成され、
前記第1排気通路、及び、前記第2排気通路には、前記排気ガスと前記空気供給通路内の空気との間の熱交換を促進する排気側熱交換促進部材が設けられている、ことを特徴とする固体酸化物形燃料電池装置。 - 前記空気供給通路内の前記第1排気通路及び前記第2排気通路に対応する部分には、前記排気ガスと前記空気供給通路内の空気との間の熱交換を促進する空気側熱交換促進部材が設けられている、請求項1記載の固体酸化物形燃料電池装置。
- 前記改質器と前記モジュールケースの側板との間に第3排気通路が形成され、
前記第3排気通路は前記排気集中部に連通している、請求項2記載の固体酸化物形燃料電池装置。 - 前記排気側熱交換促進部材は、前記ガス断熱層よりも前記空気供給通路へ熱を伝達するように構成されている、請求項3記載の固体酸化物形燃料電池装置。
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