JP6865082B2 - 固体酸化物形燃料電池装置 - Google Patents
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Description
上述の通り、外側の流路は圧力損失が大きくなる。このため、上記構成の本発明によれば、開口を通じて外側の流路から内側の流路に発電用空気が流入し、熱交換効率をより向上することができる。
上記構成の本発明によれば、角部において発電用空気を内側の流路に通過させることができるため、熱交換効率をより向上することができる。
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の外壁に沿って第1及び第2の空気通路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2、図3参照)。
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。
そして、角部を通過した発電用空気は第2の空気通路161b内を下方に向かって流れる。
具体的には、排ガスは、第3排気通路173と第4排気通路174とに分岐して、改質器120の外側面とモジュールケース8の側板8bとの間、及び、改質器120の貫通孔120bから改質器120と排ガス誘導部材130との間をそれぞれ通過する。このとき、第4排気通路174を通過する排ガスは、改質器120の貫通孔120bの上方に配置された凸状段部131aによって幅方向に二分され、排ガス誘導部材130の下部に留まることなく第3排気通路173に向けて誘導され、排気集中部176において第3排気通路173を流れる排ガスに合流する。ここで、プレートフィン175の第一の面175aには、排気集中部176に相当する高さ位置に第2の気体取り込み穴175dが形成されているため、第2排気通路172bのモジュールケース8側に効率良く排ガスを送り込むことができる。
本実施形態では、モジュールケース8の角部8gにおいて、モジュールケース8の天板8aと側板8bとが曲率を有して折れ曲がっており、空気通路カバー160の角部160bにおいて天板160aと側板160bとが曲率を有して折れ曲がっている。このため、角部においても空気流路161a、161bの幅が大きく拡がることがなく、空気の流動性が低下することを防止できる。さらに、本実施形態では、プレートフィン162の角部162fにおいて、第一の面162aと第二の面162bとが曲率を有して折れ曲がっているため、プレートフィン162により区画される内側の流路及び外側の流路も、空気流路の幅が大きく拡がることがなく、空気の流動性が低下することを防止できる。
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
7a 一部分
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
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
160d 角部
161a 第1の空気通路
161b 第2の空気通路
162 プレートフィン
162a 第一の面
162b 第二の面
162c 気体取り込み穴
162d 対向する領域
162d1 突出部
162e 対向する領域
162e1 突出部
162f 角部
167 開口部
171 排気管
172a 第1の排気通路
172b 第2の排気通路
175 プレートフィン
175a 第一の面
175b 第二の面
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
175f 角部
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
Claims (4)
- 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、
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、
前記モジュール容器の天面及び側壁面が連結される角部において、前記空気通路の外側面及び内側面は曲率を有して折れ曲がっており、
前記空気通路には、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、前記第一の面に連結され、前記モジュール容器の前記天面に沿う第二の面とを有し、
前記第一の面と前記第二の面とが連結される角部において、前記熱交換促進部材は曲率を有して折れ曲がっており、前記空気通路を内側の流路と外側の流路とに区画し、前記空気通路の少なくとも一部において、前記熱交換促進部材により区画される内側の流路の幅は、前記熱交換促進部材により区画される外側の流路の幅よりも大きい、ことを特徴とする固体酸化物形燃料電池装置。 - 前記第一の面と前記第二の面とが連結される角部において、前記熱交換促進部材により区画される内側の流路の幅は、前記熱交換促進部材により区画される外側の流路の幅よりも大きい、請求項1に記載の固体酸化物形燃料電池装置。
- 前記熱交換促進部材は、前記発電用空気が通過できる開口を有する、請求項2に記載の固体酸化物形燃料電池装置。
- 前記熱交換促進部材は、前記第一の面と前記第二の面とが連結される角部に開口を有する請求項3に記載の固体酸化物形燃料電池装置。
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