JP6804361B2 - 固体酸化物形燃料電池装置 - Google Patents
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Description
上記構成の本発明によれば、他端部で分岐した空気が少なくとも一端部に到達するまで天板に沿って流れるため、発電用空気の流路長が長くなり、熱交換の効率を向上することができる。
他端側で折り返して一端側まで到達した空気は、空気供給管近傍を通過する際に空気供給管から供給された空気により冷却されるおそれがある。これに対して、上記構成の本発明によれば、一対の側面側において排気ガスが高温となっており、対向する一対の側面側から短辺方向中央の排気口に向かって流れるため、他端側で折り返して一端側まで到達した空気の温度が低下するのを抑制できる。
上記構成の本発明によれば、それぞれの側面に向かって流れる排気ガスの流れが上面視における短辺の中央を結ぶ線に対して線対称であるため、それぞれの側面に向かって流れる排気ガスの流路の圧力損失が等しくなり、第2の空気通路に向かって均等な量の空気を流すことができる。
第1の空気通路で空気を蛇行して流させると、第2の空気通路に空気が偏って流入してしまい、第2の空気通路全体で熱交換が行われず、熱交換効率が低下するおそれがある。これに対して、上記構成の本発明によれば、拡散手段により第2の空気通路内に流入した空気が拡散されるため、熱交換効率を向上することができる。
上記構成の本発明によれば、第2の空気通路の下部に空気噴出口が形成されているため、拡散手段により十分に拡散された空気を燃料電池セルユニットに供給することができる。
上記構成の本発明によれば、伝熱部材により熱交換が促進され、発電用空気をより効率良く昇温させることができる。
上記構成の本発明によれば、空気供給管近傍には圧損の原因となる伝熱部材が設けられていないため、空気供給管からの空気供給が伝熱部材により阻害されるのを防止できる。
上記構成の本発明によれば、伝熱部材が発電用空気を拡散させることにより、さらに熱交換効率を向上することができる。
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。
図7に示すように、燃料電池セルユニット16は、燃料電池セル84と、この燃料電池セル84の両端部にそれぞれ接続されたキャップである内側電極端子86とを備えている。
本実施形態によれば、第1の空気通路161a内において仕切り板180、181により発電用空気が長手方向に折り返して蛇行する構成となり、最も加熱された排気ガスの到達するモジュールケース8の天板8aで、より効率のよい熱交換を行うことができる。ここで、第1の空気通路を蛇行流路にする場合に、短辺方向で折り返しを行う構成とすることが考えられるが、このようにすると第1の空気通路の出口は一方の側面側に位置してしまうため、一対の第2の空気通路に均等に空気を分配することができない。これに対して、本実施形態によれば、空気供給管74がモジュールケースの長辺方向一端部の短辺方向中央に設けられており、第1の空気通路161a内において空気が仕切り板180、181により長手方向に折り返して蛇行する構成であるため、一対の側板8bに沿う第2の空気通路161bのそれぞれに向けて均等に空気を分配することができる。
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 空気噴出口
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 空気導入管
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
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
135 ガス断熱層
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
161a 空気通路
161a 内側空気通路
161a1 内側空気通路
161a2 外側空気通路
161b 空気通路
162 プレートフィン
163 プレートフィン
167 開口部
168 開口部
171 排気管
172a 第1の排気通路
172b 第2の排気通路
173 第3の排気通路
174 第4の排気通路
175a プレートフィン
175b プレートフィン
176 排気集中部
180 仕切り板
181 仕切り板
182 開口
182 空気通路
183 整流板
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 (9)
- 直方体状のモジュールケース内に複数の燃料電池セルユニット及び改質器を収容する共に、前記複数の燃料電池セルユニットの上端の燃焼部でオフガスを燃焼させて生成した排気ガスの燃焼熱により前記改質器を加熱するセルバーナー方式の固体酸化物形燃料電池装置であって、
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の外部に排出する排気口と、
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た改質器と、
前記モジュールケースの天板の上面に沿って設けられた第1の空気通路と、
前記モジュールケースの少なくとも上面視における長辺側の対向する一対の側面に沿ってそれぞれ設けられ、前記第1の空気通路と連通する第2の空気通路と、
前記モジュールケースの天板の下面に沿って設けられ、前記排気口へ流れる排気ガスと、前記第1の空気通路を流れる空気との間で熱交換が行われるように構成されている排気通路と、
上面視における前記モジュールケースの長辺方向の一端側の短辺方向中央で、前記第1の空気通路に空気を供給する空気供給管と、
前記空気供給管から前記第1の空気通路に供給された空気が、上面視における前記モジュールケースの長辺方向の他端側に向けて流れ、前記対向する一対の側面のそれぞれ向けて分岐した後、折り返して前記長辺方向の一端側に向かって流れるように案内する仕切り板と、を備える、ことを特徴とする固体酸化物形燃料電池装置。 - 前記仕切り板の前記長辺方向の一端側又は他端側に下流に向かって開口する開口部が形成されている、請求項1に記載の固体酸化物形燃料電池装置。
- 前記排気ガスは、前記対向する一対の側面側から上面視における短辺方向の中央に形成された前記排気口に向かって前記排気通路を流れる、請求項2に記載の固体酸化物形燃料電池装置。
- 前記第1の空気通路における前記対向する一対の側面のそれぞれ向けて分岐した後、折り返して前記長辺方向の一端側に向かって流れる空気の流れは、上面視における短辺の中央を結ぶ線に対して線対称である、請求項3に記載の固体酸化物形燃料電池装置。
- 前記第1の空気通路から前記第2の空気通路へ流入した空気を、前記第2の空気通路内で均等に拡散させる拡散手段をさらに備える、請求項4に記載の固体酸化物形燃料電池装置。
- 前記モジュールケースの前記第2の空気通路の下部に、前記燃料電池セルユニットへ空気を噴出するための空気噴出口が形成されている、請求項5に記載の固体酸化物形燃料電池装置。
- 前記第1の空気通路及び/又は前記第2の空気通路には伝熱部材が設けられている、請求項1〜6の何れか1項に記載の固体酸化物形燃料電池装置。
- 前記伝熱部材は、前記第1の空気通路の前記対向する一対の側面のそれぞれ向けて分岐した後に折り返した位置よりも下流側にのみ設けられている、請求項7に記載の固体酸化物形燃料電池装置。
- 前記伝熱部材は、前記空気が流れる際に拡散させるように構成されている、請求項7に記載の固体酸化物形燃料電池装置。
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