JP6519807B2 - 固体酸化物形燃料電池装置 - Google Patents
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Description
モジュール容器の側壁面に沿う第一の面と、モジュール容器の天面に沿う第二の面とを一部材として形成すると、熱交換促進部材に対して熱交換を行うモジュール容器と反対側の空間内の排ガス又は空気は熱交換が行われにくくなってしまう。これに対して、上記構成の本発明によれば、気体取り込み穴を介して、モジュール容器側と反対側との間で排ガス又は空気が流通することができるため、全ての排ガス又は空気の熱交換が実現できる。
上記構成の本発明によれば、第一の面、第二の面のどちらからでも排ガスを、熱交換が行われる排気通路のモジュール容器の壁面側へと送ることができる。
上記構成の本発明によれば、側面と天面との間の角部における圧力損失を一層緩和することができ、熱交換性能を向上することができる。また、一枚の板状の部材を折り曲げて熱交換促進部材を形成する場合には、容易に折り曲げ作業を行うことができる。このように容易に折り曲げ作業を行うことができるため、取付前までは熱交換促進部材を折り曲げずに積み重ねて保管しておくことができる。
そして、発電用空気は、モジュールケース8の天板8a及び側板8bの外壁に沿って空気通路161a,161bを通って、吹出口8fから燃料電池セル集合体12に向けて発電室10内に噴射される(図3、図4参照)。
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。
なお、本実施形態では、第1及び第2排気通路172a、172b内に配置されるプレートフィン175の第一及び第二の面175a、175bに第2の気体取り込み穴175d及び第3の気体取り込み穴175eを設け、これら第2の気体取り込み穴175d及び第3の気体取り込み穴175eを通じて、プレートフィン162の溶接しろとしての突出部162d1、162e1をモジュールケース8にスポット溶接したが本発明はこれに限られない。空気通路161a,161bに配置されるプレートフィン162の第一及び第二の面162a、162bに気体取り込み穴を設け、第1及び第2排気通路172a、172b内に配置されるプレートフィン175に溶接しろを設けておき、プレートフィン162の気体取り込み穴を利用して、プレートフィン175をモジュールケース8にスポット溶接してもよい。
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
2 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
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
90a 上部
90b 外周面
90c 上端面
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
135 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
160c 開口部
161a 空気通路
161b 空気通路
162 プレートフィン
162a 第1の面
162b 第2の面
162c 気体取り込み穴
167 開口部
171 排気管
172a 第1排気通路
172b 第2排気通路
175 プレートフィン
175a 第1の面
175b 第2の面
175c 第1の気体取り込み穴
175d 第2の気体取り込み穴
175e 第3の気体取り込み穴
176 排気集中部
180 空気分配部材
180A 天板
180B 側壁部
180C 基部
180a 排気管用開口
180b 導入開口
180c 開口
182 空気分配室
200 本体部
202 突出部
202a 傾斜部
202b 連結部
202c 通過穴
204 突出部
204a 傾斜部
204b 連結部
204c 通過穴
210 電極
300 空気通路
302 排気通路
304 モジュール容器
304A 側壁
304B 天面
306 熱交換促進部材
310 ケース
Claims (6)
- 原燃料ガスを改質して得られた燃料ガスと、発電用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であって、
互いに電気的に接続され、前記燃料ガスと、前記発電用空気との反応により発電する複数の燃料電池セルと、
前記複数の燃料電池セルを収容するモジュール容器と、
前記モジュール容器内に配置され、水蒸気改質により前記原燃料ガスから前記燃料ガスを生成する改質器と、
前記複数の燃料電池セルの発電に寄与しなかった燃料ガスを、前記燃料電池セルの上部で燃焼させ、発生した排ガスにより前記改質器を加熱する燃焼部と、
前記モジュール容器の外面に沿って設けられ、前記複数の燃料電池セルに前記発電用空気を供給する空気通路と、
前記モジュール容器の内面に沿って設けられ、前記モジュール容器の排ガスの排気口まで前記排ガスが流通し、前記モジュール容器を挟んで前記空気通路内の空気と、内部を流れる排ガスとの間で熱交換が行われる排気通路と、を備え、
前記空気通路及び前記排気通路は、前記モジュール容器の天面及び側壁面の上部に沿って形成されており、
前記空気通路及び前記排気通路には、それぞれ、熱交換促進部材が設けられ、
前記熱交換促進部材は、前記モジュール容器の前記側壁面に沿う第一の面と、前記モジュール容器の前記天面に沿う第二の面とからなり、前記第一の面と前記第二の面とは一部材として形成されている、固体酸化物形燃料電池装置。 - 前記熱交換促進部材には、当該熱交換促進部材の内側と外側との間で排ガス又は空気が通過するための気体取り込み穴が形成されている、
請求項1に記載の固体酸化物形燃料電池装置。 - 前記空気通路又は前記排気通路の一方に設けられた熱交換促進部材の、前記空気通路又は前記排気通路の他方に設けられた熱交換促進部材に形成された気体取り込み穴に、前記モジュール容器を挟んで対向する位置には、スポット溶接のための溶接しろが設けられている、
請求項2に記載の固体酸化物形燃料電池装置。 - 前記改質器の中央には前記排ガスが流通可能な流通孔が形成されており、
前記排気通路に設けられた熱交換促進部材の前記気体取り込み穴は、前記モジュール容器の前記側壁面に沿って上昇した排ガスと、前記改質器の前記流通孔を通って上昇した排ガスとの合流領域に形成されている、
請求項3に記載の固体酸化物形燃料電池装置。 - 前記排気通路に設けられた熱交換促進部材は、前記第一の面及び前記第二の面に気体取り込み穴が設けられている、請求項4に記載の固体酸化物形燃料電池装置。
- 前記空気通路及び前記排気通路に設けられた熱交換促進部材は、前記第一の面と前記第二の面との境界に気体取り込み穴が設けられている、請求項4に記載の固体酸化物形燃料電池装置。
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