200919815 九、發明說明 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於具有固體氧化物型燃料電池本體之燃料 電池裝置。尤其是，與使用液體燃料之燃料電池裝置相關 【先前技術】 使用液體燃料之固體氧化物型燃料電池裝置時，必須 進行液體燃料之改質而發生含有氫、一氧化碳、甲烷之氣 體。因此，有利用部分氧化之方法及利用蒸氣重組之方法 等，考慮效率時，以利用蒸氣重組之方法爲佳。蒸氣重組 ’係製作氣化之燃料及蒸氣之混合物，使其接觸觸媒來實 施。氣化之燃料’可以藉由與高溫蒸氣混合而獲得，以得 到此種高温蒸氣爲目的之方法係大家所熟知（例如，參照 文獻1:日本特開2002-053305號公報）。 文獻1之固體高分子型燃料電池系統，將煤油燃料氣 體改質成以氫爲主要成份之改質氣體時，因爲發生高溫之 燃燒氣體’利用該發生之高溫燃燒氣體使水產生水蒸氣， 利用水蒸氣之熱來使煤油燃料氣體氣化。 另一方面’固體氧化物型燃料電池裝置時，對水進行 加熱之構成係大家所熟知（例如，參照文獻2 :曰本特開 2005 - 1 00942 號公報）。 文獻2所sH載之燃料電池組合體時，具備熱交換器、 及®池堆。熱父換器，形成從接近電池堆側朝向外側之3 -4- 200919815 層流路，具有用以流通從內側對電池堆供應含氧 一流路、用以流通從電池堆排出燃燒氣體之第二 及用以流通廢熱發電用之水之第三流路。 然而，文獻1所記載之方法時，因爲係固體 燃料電池系統，必須爲發生可適用於固體氧化物 池裝置之水蒸氣的構成。 此外，文獻2所記載之熱交換器時，對流過 之水進行加熱，然而，係廢熱發電用之水加熱， 改質用之蒸氣。即使可以，亦無法得到使液體燃 充份溫度之蒸氣。 以液體燃料做爲燃料時，因爲與液體燃料混 必須使水氣化，所以也有例如，以其他構件構成 氣爲目的之水氣化器。然而，此種構成時，燃燒 熱所造成之損失較多，此外，也無法小型化。 有鑑於以上之問題等，本發明之目的係提供 液體燃料混合前發生使液體燃料氣化爲目的之水 成，抑制燃燒氣體之放熱所造成的損失之小型固 型燃料電池裝置。 【發明內容】 本發明之固體氧化物型燃料電池裝置，係具 區隔形成用以收容：將混合著水蒸氣而氣化之液 質成以氫爲主要成份之改質氣體的改質裝置；及 質氣體與空氣產生反應而發電且燃燒殘留之前述 氣體之第 流路、以 高分子型 型燃料電 第三流路 無法發生 料氣化之 合之前， 以發生蒸 氣體之放 具備於與 蒸氣的構 體氧化物 有將內部 體燃料改 使前述改 改質氣體 -5- 200919815 之氫來進行前述改質裝置之加熱之固體氧化物型燃料電 本體的發電室；之框體的燃料電池裝置，其特徵爲具備 鄰接於前述框體內之前述發電室之外側，以使從前述框 之外部所供應之水可流通之配設，藉由與利用前述殘留 改質氣體之氫之燃燒而加熱之前述發電室的熱交換，從 述水生成供應給前述改質裝置之前述水蒸氣的水流路部 以大致沿著與前述水流路部之前述水之流通方向相反之 向使前述殘留之改質氣體之氫燃燒的燃燒氣體進行流通 鄰接前述水流路部地配設於前述框體內，藉由與流通於 述水流路部之前述水及前述水蒸氣的熱交換，來冷卻前 燃燒氣體並排氣至前述框體外之燃燒氣體流路部；以及 大致沿著與前述燃燒氣體流路部之前述燃燒氣體之流通 向相反之方向使從前述框體之外部所供應之前述空氣流 而鄰接前述燃燒氣體流路部地配設於前述框體內，藉由 流通於前述燃燒氣體流路部之前述燃燒氣體的熱交換， 冷卻前述燃燒氣體，且對前述流通之空氣進行加熱並供 給前述燃料電池本體之空氣流路部。 所以，水流路部，係鄰接於發電室之外周側且鄰接 燃燒氣體流路部之方式配設，此外，係以流通於水流路 之水與流通於燃燒氣體流路部之燃燒氣體之流通方向相 之方向的狀態進行配設，故可提高發電室與燃燒氣體流 部的熱交換效率，而產生高溫之水蒸氣。藉此，可抑制 燒氣體之放熱所造成的損失。 其次，水流路部鄰接於發電室之外周側而吸收發電 池 體 之 前 j 方 而 、/· 刖 述 以 方 通 與 來 (Λ 於 部 反 路 燃 室 -6 - 200919815 所發生之熱，故釋放至外部之熱的量減少，而抑制 。此外，利用水流路部所得到之高溫之水蒸氣，可 燃料充份氣化，而得到安定之改質處理。 此外，因爲水流路部、燃燒氣體流路部、及空 部互相鄰接，可得到有效率的熱交換，不但可抑制 ，尙可實現燃料電池裝置之小型化。 其次，流通於燃燒氣體流路部燃燒氣體，從流 路部之水不但可以得到以產生使液體燃料充份氣化 水蒸氣爲目的之熱，殘留之熱，亦可利用於以改質 之空氣加熱，藉由有效率的熱交換而得到優良之熱 而且，可以充份冷卻燃燒氣體並進行排氣。 此外，前述燃燒氣體流路部、前述水流路部、 空氣流路部，以於內部分別形成流路，沿著前述各 流通方向的側面係大致互相平行，且大致沿著前述 之外面配設爲佳。 所以，因爲水流路部之平面係沿著發電室之外 ，可以從側面有效率地吸收發電室所發生的熱。 此外，使燃燒氣體流路部、水流路部、及空氣 分別略呈矩形狀，容易得到最佳設計。例如，將水 之體積、及燃燒氣體流路部之抵接面積設計成特定 即可得到特定溫度之水蒸氣。 此外，燃燒氣體流路部之各側面抵接於水流路 面及空氣流路部之側面時，可進一步抑制燃燒氣體 所導致的損失。 熱損失 使液體 氣流路 熱損失 過水流 之高溫 爲目的 效率， 及前述 流路之 發電室 面配設 流路部 流路部 大小， 部之側 之放熱 200919815 此外，於燃燒氣體流路部之側面，配設著導熱片，該 導熱片亦可連續構成於水流路部之側面、及空氣流路部之 側面。此時，燃燒氣體之熱介由導熱片而有效率地傳導至 水流路部及空氣流路部。 其次，前述水流路部，供前述水流入前述水之流通方 向之一端的流入口，係位於比前述改質裝置更爲下方的位 置而面臨前述框體之外面地形成開口，另一端則連結於前 述改質裝置。 所以，流過水流路部之水，被流過燃燒氣體流路部之 燃燒氣體進行加熱而成爲水蒸氣，水蒸氣，流向配設於與 改質裝置大致等高之位置的流出口。所以，水蒸氣容易介 由流出口流入改質裝置，而可有效率地供應水蒸氣。 此外，前述水流路部之內部，具有垂直方向交互形成 凹凸之波浪狀區隔板，利用前述區隔板，區隔形成使流通 之前述水大致沿著前述發電室之外面而以蛇行狀態進行流 通之前述流路。 所以，因爲流通於水流路部之水之流路爲蛇行，流路 較長，可與發電室及燃燒氣體流路部有良好的熱交換。此 外，因爲流通於燃燒氣體流路部之燃燒氣體亦以蛇行方式 流動，可與流通於水流路部之水及水蒸氣進行熱交換，而 得到良好的冷卻。其次，流通於空氣流路部之空氣亦以蛇 行方式流動，可與流通於燃燒氣體流路部之燃燒氣體進行 熱交換，而得到良好的加熱。此外，藉由形成波浪狀之區 隔板，容易得到蛇行之流路，以簡單構成很容易即可得到 -8- 200919815 水流路部。 此外，前述水流路部，以於垂直方向折返之狀態 配設之管構件所形成爲佳。 所以，因爲水流路部折返，使水流路部之流路長 長，可與發電室進行良好的熱交換。 此外，前述燃料電池本體，以配設於前述改質裝 垂直方向之下方的位置爲佳。 所以，燃料電池本體之燃燒氣體，可有效率地對 上方之改質器進行加熱，因爲以改質爲目的之高溫燃 體於發電室之外側之水流路部進行熱交換，可藉由燃 體之改質所利用後之排熱份而有效率地產生高溫之水 。此外，不會發生改質裝置之熱量不足等問題，而有 地從液體燃料轉換成電能。 此外，前述改質裝置，配設於前述燃料電池本體 平方向的位置，前述框體應具有：軸方向大致沿著垂 向而配設，於內周面側區隔形成前述發電室前述發電 筒狀體A ;直徑大於該筒狀體A，以大致同軸地配設 述筒狀體A之外周面側，於與前述筒狀體A之間區 成前述水流路部之筒狀體B ;直徑大於該筒狀體B， 致同軸地配設於前述筒狀體B之外周面側，於與前述 體B之間區隔形成前述燃燒氣體流路部之筒狀體C ; 直徑大於該筒狀體C以大致同軸地配設於前述筒狀 之外周面側，於與前述筒狀體C之間區隔形成前述空 路部之筒狀體D。 進行 度變 置之 位於 料氣 燒氣 蒸氣 效率 之水 直方 室之 於前 隔形 以大 筒狀 以及 體C 氣流 -9- 200919815 傳統上，除了矩形體形狀以外’圓形平板層積型之燃 料電池本體係大家所熟知。所以，因爲筒狀體A爲筒狀 ，可以將圓形平板層積型之燃料電池本體配設於筒狀體A 之內部，此外，亦可配設圓筒型電池束連結成矩形體形狀 者’亦即，亦可配設被稱爲柄電池（handle )之燃料電池 本體。 此外，以軸方向大致沿著垂直方向地配設，於內周面 側區隔形成前述發電室之筒狀體A，只要發電室存在於筒 狀體A之內周面側即可，亦可於發電室與筒狀體A之間 ，配設隔熱材料、或1以上之筒狀體。 此外，例如，亦可以於筒狀體B與筒狀體A之間， 配設1以上之筒狀體，以該筒狀體之外周面及筒狀體B之 內周面，形成水流路部。亦即，筒狀體B，係大致同軸地 配設於筒狀體A之外周面側，與筒狀體A之間，區隔形 成水流路部。燃燒氣體流路部亦相同，亦可以於筒狀體C 與筒狀體B之間，配設1以上之筒狀體，以該筒狀體之外 周面及筒狀體C之內周面，形成燃燒氣體流路部。亦即， 筒狀體C，係大致同軸地配設於筒狀體B之外.周面側，與 筒狀體B之間’區隔形成燃燒氣體流路部。空氣流路部亦 相同，亦可以於筒狀體D與筒狀體C之間，配設1以上 之筒狀體，以該筒狀體之外周面及筒狀體D之內周面， 形成空氣流路部。亦即，筒狀體D，係大致同軸地配設於 筒狀體C之外周面側’與筒狀體C之間，區隔形成空氣 流路部。 -10- 200919815 其次，以具備：以與沿著前述空氣流路部 加熱之空氣之流通方向大致相同方向使從前述 應之水流通於前述框體內而鄰接前述空氣流路 設，藉由流通於前述空氣流路部之前述經過加 熱交換，對前述流通之水進行加熱，並對前述 溫水之第二水流路部；爲佳。 所以，流過空氣流路部之空氣，被流過燃 部之燃燒氣體進行加熱，流過第二水流路部之 空氣流路部之經過加熱之空氣進行加熱。因此 地利用燃燒氣體之熱。 此外，流過第二水流路部之水，被介由空 行加熱，而處於比流過水流路部之水低溫的狀 流過第二水流路部之水，可以當做例如熱水來 此外，前述框體，應具有用以區隔前述發 側面及底面之隔熱材料，於區隔前述發電室之 材料外面側，配設前述水流路部。 所以，藉由將水流路部配設於隔熱材料之 抑制以發電室所發生之熱使水流路之水過度加 其次，可以防止過高溫度之水蒸氣被導入改質 改質裝置內部之觸媒受損的問題。 此外，前述液體燃料以煤油爲佳。 所以，固體氧化物型之燃料電池裝置之燃 煤油。此外，除了煤油以外，也可利用輕油及 各種液體燃料。 之前述經過 框體外所供 部之方式配 熱之空氣的 框體外供應 燒氣體流路 水’被流過 ，可更有效 氣流路部進 態。因此， 利用。 電室之至少 側面之隔熱 外面側，可 熱的情形。 裝置，而使 料可以利用 石腦油等之 -11 - 200919815 【實施方式】 以下’針對本發明之固體氧化物型之燃料電池裝置（ 以下，亦簡稱爲「燃料電池裝置」）的第一實施形態進行 說明。 此外’本實施形態時，液體燃料係以利用煤油之燃料 電池裝置的構成爲例，然而，並未限制爲煤油，亦可利用 於以輕油及石腦油等之各種液體燃料爲對象之各種燃料電 池裝置。 第1圖係第一實施形態之燃料電池裝置之槪略構成方 塊圖。 [第一實施形態] 如第1圖所示，燃料電池裝置1 00，具備：用以供流 水、排出氣體、及空氣流過之熱交換器1 1 〇 ;用以混合熱 交換器110所發生之水蒸氣及液體燃料的混合器120;用 以將利用混合器1 20氣化之燃料改質成改質氣體之改質器 130;以利用改質氣體及熱交換器11〇加熱之空氣進行發 電之燃料電池本體的發電裝置140;藉由使從發電裝置 140所流出之改質氣體之氫燃燒而產生燃燒氣體用以收容 改質器130及發電裝置140之發電室的燃燒室150。 熱交換器1 1 〇，係形成3層流路，具有：供從外部流 入之水流通之水流路部1 1 1 ;供從發電裝置1 40介由燃燒 室1 5 0流出之燃燒氣體流通之燃燒氣體流路部1 1 2 ;以及 -12- 113。 200919815 供從外部流入之空氣流通之空氣流路部 流過水流路部11 1之水，被在燃燒 氣體之熱、及流過燃燒氣體流路部1 1 2 行加熱而成爲水蒸氣。水蒸氣，介由水 流入混合器1 20。此外，對混合器1 20 到液體燃料與水蒸氣之混合氣體。 其次，該混合氣體，介由混合氣體 改質器1 3 0。此外，利用改質器1 3 0進 而發生之改質氣體，介由改質氣體流路 裝置1 4 0。此外，流過空氣流路部1 1 3 體流路部1 1 2進行加熱，經過加熱之空 流路部1 13 A流入發電裝置140。 其次，從發電裝置1 40流出之改質 氣體而流入燃燒室1 5 0，對改質器1 3 0 流入熱交換器1 1 〇之燃燒氣體流路部1 1 其次，針對燃料電池裝置1 〇〇之構 第2圖係第一實施形態之燃料電池 。第3圖係第一實施形態之燃料電池裝 第4圖係第一實施形態之熱交換器的正 係第一實施形態之熱交換器的透視圖。 如第2、3圖所示，燃料電池裝置 體形狀之框體1 60，具有：用以封閉框ί 之上面的上隔熱壁1 6 1 ;用以封閉框體 下面的下隔熱壁1 62 ;以及從下隔熱壁 室1 5 0燃燒之燃燒 之燃燒氣體之熱進 .蒸氣流路部1 1 1 A 供應液體燃料而得 流路部1 2 0 A流入 行混合氣體之改質 部130A流入發電 之空氣，被燃燒氣 氣，介由加熱空氣 氣體，被當做燃燒 進行加熱，同時， 2 ° 成進行說明。 裝置的正面剖面圖 置的側面剖面圖。 面剖面圖。第5圖 100具有略呈矩形 濃160之垂直方向 160之垂直方向之 162之端部朝垂直 -13- 200919815 方向豎立而形成之用以封閉側面的側隔熱壁1 63、前隔熱 壁164、及後隔熱壁165。此外，框體160，具有藉由上 隔熱壁1 6 1、下隔熱壁1 62、側隔熱壁1 63、前隔熱壁1 64 、以後隔熱壁165而區隔形成做爲發電室之燃燒室150。 此外，上隔熱壁161，亦可配設可開關之上蓋（未圖示） 。藉由開啓該上蓋，很容易即可進行燃料電池裝置1 00之 內部的維修。 於側隔熱壁1 63、前隔熱壁1 64、及後隔熱壁1 65之 燃燒室1 5 0側，分別配設著隔熱內壁1 6 6 A、1 6 6 B、1 6 6 C 、1 6 6 D 〇
燃燒室150，具有：配設於大致中央之略呈矩形體形 狀之發電裝置140A、140B;配置於發電裝置140A、140B 之上方位置，第1圖所示之混合器120與改質器130爲一 體形成之改質裝置170A、170B;位於發電裝置140A與 隔熱內壁1 6 6 A之間，大致沿著隔熱內壁1 66 A配設之矩 形狀之熱交換器Π0Α ;以及位於發電裝置140B與隔熱內 壁1 6 6 Β之間，大致沿著隔熱內壁1 6 6 Β配設之矩形狀之 熱交換器1 10Β。 發電裝置140Α、140Β，係連結著複數個分別於垂直 方向延伸成細長之圓筒狀或圓筒平板型之電池140Α1、 140Β1者。於圓筒狀、或圓筒平板型之電池140Α1、 140Β1內部，形成1個或複數個氣孔。 如第3圖所示，改質裝置170Α、170Β係於前隔熱壁 1 64及後隔熱壁1 65之相對方向延伸之細長之矩形體形狀 -14- 200919815 ，於內部，收容著以將做爲液體燃料之經過改質之煤油（以 下，亦簡稱爲「煤油」）改質成富氫之改質氣體的觸媒。 改質裝置170B之前隔熱壁164側之側端部，連結著 從配設於外部之未圖示之去硫器供應煤油之燃料供應管 171B。此外，雖然未圖示，然而，改質裝置170A亦同樣 連結著燃料供應管。 於改質裝置170A、170B之上方，以跨跨隔熱內壁 1 66 A之上端部及隔熱內壁1 66B之上端部的狀態，配設著 略呈矩形狀之加熱空氣流路部1 1 3 A。於加熱空氣流路部 113A，分別配設著前端部位於發電裝置14〇A、140B之下 端部附近的加熱空氣導引管113B1、113B2、113B3。 沿著發電裝置1 4〇A之側面配設著複數加熱空氣導引 管113B1，沿著發電裝置140A之側面及發電裝置140B 之側面配設著複數加熱空氣導引管113B2，而沿著發電裝 置140B之側面配設著複數加熱空氣導引管n3B3。 其次，於加熱空氣導引管113B1與熱交換器U0A之 間，配設著隔熱材料167A，於加熱空氣導引管1 13B3與 熱交換器1 1 0B之間，配設著隔熱材料1 67B。其次，以抵 接於發電裝置140A、140B之各前側之側面的狀態配設著 隔熱材料167C。此外，以抵接於發電裝置14〇A、140B 之各後側之側面的狀態配設著隔熱材料1 67D。其次，於 發電裝置140A、140B之下端部與下隔熱壁162之間，配 知者上述發電裝置140A、140B之各氣孔、及連通至改質 裝置170A、170B之改質氣體流路部130A。 -15- 200919815 熱交換器110A、110B，如第2圖所示，以與發電裝 置1 40A、1 40B側隔離而互相鄰接之狀態配設著水流路部 1 1 1 B、1 U C，燃燒氣體流路部1 1 2 A ' 1 1 2B ’空氣流路部 113C、ll3D。燃燒氣體流路部112A、112B、水流路部 1 1 1 B、1 1丨C、及空氣流路部1 1 3 C、1 1 3 D，係分別爲中空 矩形狀，以燃燒氣體流路部1 1 2 A、1 1 2B、水流路部η ! B 、1 1 1 c、及空氣流路部1 1 3 C、11 3 D之平面大致平行而沿 著隔熱材料167 A、16 7B之側面配設。 於水流路部1 1 1 C之下端部，如第4、5圖所示，形成 著供水從外部流入之流入口 1 1 1 D 1，於上端部，則形成供 藉由以燃燒氣體流路部1 1 2B進行加熱而發生之水蒸氣流 出的水蒸氣流出口 1 1 1 D2。水流路部1 U C，介由水蒸氣 流出口 111D2而連通至改質裝置170B。 此外，水流路部1 1 1 C，係略呈矩形狀，上端部位於 比燃燒氣體流路部112B之上緣稍爲下方之位置。此外， 水流路部1 1 1 C之下端部則位於比燃燒氣體流路部1 1 2B 之下端緣稍爲上方之位置。從水流路部111C之下端緣至 上端緣爲止之長度爲h，從燃燒氣體流路部112B之下端 緣至水流路部111C之下端緣爲止之長度爲h’ 。 此外，於水流路部111C與燃燒氣體流路部112B之 間，充塡著導熱膠1 1 4。 燃燒氣體流路部112B，於上端部且與發電裝置140B 相對之側部，具有流入口 Π 2 C 1，流入口 1 1 2 C 1開口於燃 燒室1 5 0。此外，於燃燒氣體流路部1 1 2 B之下端部’形 -16- 200919815 成著供燃燒氣體流出之流出口 112C2’而連通至框體160 之外部。 空氣流路部1 1 3 D之下端部’形成供空氣從外部流入 之流入口 1 1 3 E 1，於上端部，則連通著供利用燃燒氣體流 路部1 1 2B進行加熱之空氣流入的加熱空氣流路部1 1 3 A。 水流路部1 1 1 C之構造，如第5圖所示，配設著於上 下方向具有間隔而於水平方向延伸之3片區隔板111E。 藉此’水流路部1 1 1 C之內部’全體係形成爲使水以曲折 之蛇行方式流動。 燃燒氣體流路部1 1 2B之構造亦相同，配設著於上下 方向具有間隔而於水平方向延伸之6片區隔板丨丨2D。藉 此’燃燒氣體流路部1 1 2B之內部，全體係形成爲使燃燒 氣體以曲折狀流動。 空氣流路部1 1 3 D之構造亦相同，配設著於上下方向 具有間隔而於水平方向延伸之5片區隔板1 1 3 F。藉此， 空氣流路部1 1 3 D之內部’全體係形成爲使空氣以曲折之 蛇行方式流動。 此外，熱交換器1 1 〇 A之水流路部1 1丨B、燃燒氣體流 路部112A、及空氣流路部113C之構造並未圖示，然而， 熱交換器110B之水流路部111C、燃燒氣體流路部n2B 、空氣流路部113D也以相同方式形成。 [第一實施形態之動作] [燃料電池裝置之驅動動作] -17- 200919815 驅動燃料電池裝置100時，首先，藉由未圖示之氫導 入管，將氫導入改質裝置170A、170B。該氫直接通過改 質裝置170A、170B及發電裝置140A、140B而在燃燒室 150進行燃燒。在該狀態下，於改質裝置170A、170B達 到可進行改質之溫度，且水流路部1 1 1 B、1 1 1 C達到可發 生水蒸氣之溫度的階段，供應水及液體燃料並開始進行改 質反應且停止氫之供應。此外，於燃燒室1 5 0之內部之溫 度達到可以發電之溫度的階段，開始進行發電。 因爲水流過水流路部1 1 1 C時，燃燒氣體流過燃燒氣 體流路部1 1 2C，於燃燒氣體與水之間進行熱交換。水流 路部1 1 1 C，如第5圖所示，因爲係曲折狀，故流路長度 較長而於燃燒氣體與水之間可以進行充份之熱交換。其次 ，水被加熱而成爲水蒸氣並被送至改質裝置170B。 改質裝置1 70B，則使煤油與水蒸氣混合並氣化。其 次，氣化之煤油與水蒸氣之混合氣體，經過改質後被供應 給發電裝置140B。 另一方面，空氣通過空氣流路部1 1 3 D而供應給發電 裝置140B。因爲空氣流過空氣流路部1 13D時，燃燒氣體 流過燃燒氣體流路部U 2B，故於燃燒氣體與空氣之間， 進行熱交換。空氣流路部1 1 3D因爲係曲折狀，故流路長 度較長而於燃燒氣體與水之間可以進行充份之熱交換。其 次，空氣被加熱而成爲高溫之空氣並被送至發電裝置 140B。 發電之電力通過適當之取出管線被取出。因爲發電裝 -18- 200919815 置14 0A、140B之發電、及改質氣體與空氣之燃燒而導致 燃燒室150內成爲高溫。改質裝置i7〇A、170B配設於燃 燒室1 5 0內，因此’可以有效地將燃燒室i 5〇內所產生的 高溫利用於氣化之燃料的改質。 [第一實施形態之效果] 本發明之固體氧化物型燃料電池裝置100，具有將內 部區隔形成用以收容：將混合著水蒸氣而氣化之液體燃料 改質成以氫爲主要成份之改質氣體的改質裝置170A、 17〇Β ;及使改質氣體與空氣產生反應而發電且燃燒殘留之 改質氣體之氫來加熱改質裝置170A、170B之固體氧化物 型發電裝置140A、140B的燃燒室150;之框體160，且 具備：鄰接於燃燒室150之外側，以使從框體160之外部 所供應之水可流通之方式配設，藉由與利用殘留之改質氣 體之氫之燃燒而加熱之燃燒室1 5 0的熱交換，從水生成水 蒸氣並供應給改質裝置1 7 0 A、1 7 0 B之水流路部1 1 1 B、 1 1 1 C ;以大致沿著與水流路部1丨丨b、1 1 1 C之水之流通方 向相反之方向使殘留之改質氣體之氫燃燒的燃燒氣體進行 流通而鄰接水流路部1 1 1 B、1 1 1 C地配設於框體1 6 0內， 藉由與流通於水流路部1 1 1 B、1 1 1 C之水及水蒸氣的熱交 換，來冷卻燃燒氣體並排氣至框體1 6 0外之燃燒氣體流路 部1 1 2 A、1 1 2 B ;以及以大致沿著與燃燒氣體流路部1 1 2 A 、：Π2Β之燃燒氣體之流通方向相反之方向使從框體160 之外部所供應之空氣流通而鄰接燃燒氣體流路部1 1 2 A、 -19- 200919815 1 12B地配設於框體1 60內，藉由與流通於燃燒氣體 部1 12A、1 12B之燃燒氣體的熱交換’來冷卻燃燒氣 且對流通之空氣進行加熱並供應給發電裝置1 40A ' 之空氣流路部1 1 3 c、1 1 3 D。 所以，水流路部1 1 1 B、1 1 1 C ’係以鄰接於燃 150之外周側且鄰接於燃燒氣體流路部112A、112B 設，此外，流通於水流路部1 1 1 B、1 1 1 c之水’係以 沿著流通於燃燒氣體流路部u 2 A、1 1 2B之燃燒氣體 通方向相反之方向的狀態配設，可提高燃燒室1 50與 氣體流路部的熱交換效率，生成高溫之水蒸氣。藉此 以抑制燃燒氣體之放熱所導致的損失。 其次，因爲水流路部1 1 1 B、1 1 1 C鄰接於燃燒室 之外周側而吸收燃燒室1 50所發生之熱，故釋放至外 熱量較少，而抑制熱損失。此外，水流路部1 1 1 B、 所得到之高溫水蒸氣，可充份使液體燃料氣化，而得 定之改質處理。 此外，因爲水流路部1 1 1 B、1 1 1 C、燃燒氣體流 112A、112B、及空氣流路部U3C、113D互相鄰接， 到有效率之熱交換，不但可抑制熱損失，尙可實現燃 池裝置100之小型化。 其次，流通於燃燒氣體流路部1 1 2 A、1 1 2 B之燃 體’不但具有可以流過水流路部n丨B、1丨丨C之水以 使液體燃料充份氣化之高溫水蒸氣爲目的之熱，殘留 ’尙可利用於空氣之加熱，實現有效率的熱交換而得 流路 體， 1 40B 燒室 地配 大致 之流 燃燒 ，可 150 部的 1 1 1 C 到安 路部 而得 料電 燒氣 生成 之熱 到優 -20- 200919815 良之熱效率，此外，可充份冷卻燃燒氣體並排氣並爲流過 空氣流路部1 1 3 C、1 1 3 D之空氣所吸收’故可充份冷卻燃 燒氣體並排氣。 此外，發電裝置140 A、140B之燃燒氣體，可以有效 率地對位於上方之改質裝置170A、170B進行加熱，改質 後之高溫燃料氣體於燃燒室1 5 0之外側之水流路部1 1 1 B 、1 1 1 C進行熱交換，故藉由利用於燃燒氣體之改質後之 排熱份，可以有效率地生成高溫水蒸氣，不會發生改質裝 置170A、170B之熱量不足等問題，而可有效率地從液體 燃料轉換成電能。 此外，水流路部1 1 1 B、1 1 1 C、燃燒氣體流路部1 1 2 A 、1 1 2B、及空氣流路部1 1 3 C、1 1 3 D，其內部係分別形成 流路之略呈矩形狀，沿著各流路之流通方向的平面大致互 相平行，且沿著前述發電室之外面配設。 所以，因爲水流路部1 1 1 B、1 1 1 C之平面沿著燃燒室 1 5 0之外面配設，故燃燒室1 5 0所發生之熱可以利用平面 而有效率地吸收。其次，燃燒氣體流路部1 1 2A、1 1 2B、 水流路部1 1 1 B、1 1 1 C、及空氣流路部1 1 3 C、1 1 3 D，因爲 分別爲略呈矩形狀，可以當做發電裝置140A、140B之外 壁來利用。 此外，燃燒氣體流路部Π2Α、112B之各平面抵接於 水流路部1 1 1 B、1 1 1 C之平面及空氣流路部1 1 3 C、1 1 3 D 之各平面時，可進一步抑制燃燒氣體之放熱所導致的損失 -21 - 200919815 此外，燃燒氣體流路部1 1 2 A、1 1 2 B、水流路部1 1 1 B 、111C、及空氣流路部113C、113D，因爲分別爲略呈矩 形狀，容易得到最佳設計。例如，將水流路部1 1 1 B、 1 1 1 C之體積、及燃燒氣體流路部1 1 2 A、1 1 2 B之抵接面 積設計成特定大小’即可得到特定溫度之水蒸氣。例如， 從水流路部iiic之下端緣至上端緣爲止之長度爲h，從 燃燒氣體流路部Π2Β之下端緣至水流路部niC之下端 緣爲止之長度爲h’ 。 所以，將h及h ’設定成任意値，很容易即可設計可 得到必要之水蒸氣熱的熱交換器1 1 0 B。此外，熱交換器 1 1 0 A之水流路部1 1 1 B，亦可相同方式設計。 水流路部1 π B、1 1 1 c，使水流入水之流通方向之一 端的流入口 1 11D1，係位於比改質裝置170A、170B更爲 下方之位置而面臨框體1 60之外面形成開口，另一端則連 結於改質裝置17〇A、170B。 所以，流過水流路部1 1 1 B、1 1 1 C之水，被流過燃燒 氣體流路部112A、112B之燃燒氣體加熱而成爲水蒸氣， 水蒸氣朝配設於與改質裝置170A、170B爲大致相同高度 之位置的流出口 1 1 1 D 2流動。所以，水蒸氣容易介由流 出口 1 1 1D2流入改質裝置1 70A、1 70B，而有效率地將水 蒸氣供應給改質裝置170A、170B。 此外，發電裝置 140A、140B，係配設於改質裝置 170A、170B之垂直方向之下方的位置。 所以，發電裝置140A、140B之燃燒氣體，可有效率 -22- 200919815 地對位於上方之改質裝置170A、170B進行加熱’以改質 爲目的之高溫燃料氣體於燃燒室1 5 0之外側之水流路部 111B、111C進行熱交換，故藉由利用於燃燒氣體之改質 後之排熱份，可有效率地生成高溫水蒸氣。此外，不會發 生改質裝置170A、170B之熱量不足等問題，可將液體燃 料有效率地轉換成電能。 其次，框體160，具有用以區隔燃燒室150之側面的 隔熱材料167A、167B、167C、及167D，於區隔前述發電 室之側面的隔熱材料之外面側，配設著前述水流路部。 所以，藉由將水流路部1 1 1 B、1 1 1 C配設於隔熱材料 167A、167B之外面側，可以防止因爲燃燒室150所發生 之熱導致水流路部1 1 1 B、1 1 1 C之水被過度加熱。其次， 可以防止過熱溫度之水蒸氣被導入改質裝置170A、170B 而造成改質裝置170A、170B內部之觸媒受損的問題。此 外，可以防止燃燒室1 5 0之溫度降低而導致發電性能降低 〇 此外，液體燃料係煤油。此外，除了煤油以外，尙可 使用輕油及石腦油等之各種液體燃料。 [第一實施形態之變形例] 此外，以上所說明之實施形態，只是本發明之一實施 形態而已，本發明並未受限於前述實施形態，於可達成本 發明之目的及效果之範圍內的變形及改良，當然也包含在 本發明之內容內。此外，以實施本發明之具體構造及形狀 -23- 200919815 等，於可達成本發明之目的及效果的範圍內，亦可以其他 構造及形狀。 第6圖係其他實施形態之燃料電池裝置之熱交換器之 槪略構成的透視圖。第7圖係其他實施形態之燃料電池裝 置之熱交換器之槪略構成的剖面圖。 第一實施形態時，熱交換器1 1 0B係形成具有水流路 部1 1 1C、燃燒氣體流路部1 12B、及空氣流路部1 13D之 3層構成，然而，並未受限於此。例如’如第6圖所示’ 框體160內，亦可具備以沿著與空氣流路部1 13D之經過 加熱之空氣之流通方向大致相同方向而可流通從框體1 6〇 外所供應之水且鄰接於空氣流路部1 1 3 D之方式配設的第 二水流路部4 1 4。 第二水流路部4 1 4，係藉由與流通於空氣流路部 1 1 3 D之經過加熱之空氣的熱交換’對流通之水進行加熱 並對框體160外供應溫水。 於第二水流路部4 1 4之下端部，配設著供水流入之未 圖示的流入開口，於上端部，則配設著供水流出之未圖示 的流出口。 此時，流過空氣流路部1 1 3 D之空氣’被流過燃燒氣 體流路部112B之燃燒氣體加熱’流過第二水流路部414 之水，則被流過空氣流路部之經過加熱之空氣加熱。因此 ，可以更有效地利用燃燒氣體之熱。 此外，流過第二水流路部4 1 4之水’因爲被加熱成低 於流過水流路部1 1 1 C之水之溫度的狀態，例如’可以當 -24- 200919815 做溫水利用。此時，熱交換器1 1 〇B亦可當做熱水器來利 用。 此外，水流路部1 1 1 C係由以於垂直方向朝上下方向 折返之狀態配設的管構件所形成。 所以，因爲水流路部1 1 1 C之折返，使水流路部π 1 C 之流路長度變長，而與燃燒室1 5 0有良好的熱交換。 此外，第一實施形態之水流路部1 1 1 C、燃燒氣體流 路部1 1 2 B、及空氣流路部11 3 D時，係配設著複數區隔板 之構成，然而，並未受限於此。例如，如第7圖所示，於 水流路部1 1 1 c、燃燒氣體流路部1 1 2B、及空氣流路部 1 1 3 D之內部，亦可分別配設於垂直方向交互形成凹凸之 波浪狀區隔板2 1 1的構成。水流路部11 1 C時，藉由該區 隔板2 1 1使流通之水大致沿著燃燒室1 5 0之外面而曲折蛇 行地流動。此外，燃燒氣體流路部112B亦相同，燃燒氣 體曲折蛇行地流動，空氣流路部1 1 3 C亦相同，空氣曲折 蛇行地流動。 此時，因爲流通於水流路部1 1 1 c之水之流路爲蛇行 ，故流路較長，與燃燒室150及燃燒氣體流路部112B有 良好的熱交換。此外，因爲流通於燃燒氣體流路部1 1 2 B 之燃燒氣體係蛇行流動，流通於水流路部1 1 1 C之水與水 蒸氣進行熱交換，而獲得良好的冷卻。其次，因爲流通於 空氣流路部1 1 3 C之空氣係蛇行流動，與流通於燃燒氣體 流路部1 1 2B燃燒氣體進行熱交換，而獲得良好之加熱。 此外，因爲藉由形成波浪狀之區隔板2 1 1而得到蛇行 -25- 200919815 之流路，故以簡單構成很容易即可得到燃燒氣體 1 1 2 B、水流路部1 1 1 C、及空氣流路部1 1 3 C。 [第二實施形態] 其次，參照圖式，針對本發明之第二實施形態 電池裝置進行說明。 第8圖係第二實施形態之燃料電池裝置之槪略 。第9圖係第二實施形態之燃料電池裝置之從正面 時之槪略剖面圖。 此外，第二實施形態時，與第一實施形態大致 構成，賦予相同符號並簡化或省略其說明。 第二實施形態之燃料電池裝置5 00，具備與第 形態之燃料電池裝置1 00大致相同之構成，係將第 形態之熱交換器1 1 0之形狀從矩形體狀改變成圓筒 如第8、9圖所示，燃料電池裝置5 0 0具備： 大致沿著垂直方向之配設於同軸上的6個筒狀體； 該等筒狀體之框體508。 第一筒狀體5〇2、第二筒狀體5 03、本發明之 A之第三筒狀體504、本發明之筒狀體B之第四 505、本發明之筒狀體c之第五筒狀體506'本發 狀體D之第六筒狀體507、以及框體508，皆爲圓 。第一筒狀體502被直徑大於第一筒狀體502之大 地配設於前述第一筒狀體之外周面側之第二筒狀體 環繞’第二筒狀體503被直徑大於第二筒狀體5 03 流路部 之燃料 平面圖 側觀看 相同之 一實施 一實施 狀者。 軸方向 及環繞 筒狀體 筒狀體 明之筒 筒形狀 致同軸 5 03所 之大致 -26- 200919815 同軸地配設於前述第二筒狀體之外周面側之第三筒狀體 5 04所環繞，第三筒狀體5 04被直徑大於第三筒狀體504 之大致同軸地配設於前述第一筒狀體之外周面側之第四筒 狀體5 05所環繞，第四筒狀體5 05被直徑大於第四筒狀體 505之大致同軸地配設前述第一筒狀體之外周面側之第五 筒狀體506所環繞，第五筒狀體506被直徑大於第五筒狀 體5 06之大致同軸地配設於前述第一筒狀體之外周面側之 第六筒狀體507所環繞，第六筒狀體507被直徑大於第六 筒狀體5 0 7之大致同軸地配設於前述第一筒狀體之外周面 側之框體5 0 8所環繞。 圓板層積型堆體501形成發電裝置540。於圓板層積 型堆體501與第一筒狀體5 02之間，區隔形成著燃燒室 5 5 0。於第一筒狀體5 02與第二筒狀體503之間，區隔形 成著充塡有改質觸媒之改質觸媒層570。於第二筒狀體 5 03與第三筒狀體504之間，區隔形成著隔熱材料5 67。 於第三筒狀體504與第四筒狀體5 05之間，區隔形成著連 通於改質觸媒層5 70之從下方朝上方流動之水流路部5 1 1 。於第四筒狀體5 05與第五筒狀體506之間，區隔形成著 連通於燃燒室5 5 0之從上方朝下方流動之燃燒氣體流路部 5 12。於第五筒狀體5 06與第六筒狀體5 07之間，區隔形 成著對發電裝置540供應空氣之使空氣從下方朝上方流動 之空氣流路部513。於第六筒狀體5 07與框體5 08之間， 區隔形成著用以流通廢熱發電用之水之廢熱發電水流路部 -27- 514 ° 200919815 [第二實施形態之效果] 依據此種構成，因爲圓板層積型堆體5 01爲筒狀，可 以於圓板層積型堆體5 0 1之內部配設圓形平板層積型之發 電裝置5 4 0。 此外，因爲圓筒型電池束連結成矩形體形狀，故可配 設被稱爲柄電池之發電裝置。 【圖式簡單說明】 第1圖係第一實施形態之燃料電池裝置之槪略構成的 方塊圖。 第2圖係第一實施形態之燃料電池燃料裝置的正面剖 面圖。 第3圖係第一實施形態之燃料電池裝置的側面剖面圖 〇 第4圖係第一實施形態之熱交換器的正面剖面圖。 第5圖係第一實施形態之熱交換器的透視圖。 第6圖他之實施形態之燃料電池裝置之熱交換器之槪 略構成的透視圖。 第7圖他之實施形態之燃料電池裝置之熱交換器之槪 略構成的剖面圖。 第8圖係第二實施形態之燃料電池裝置之槪略平面圖 〇 第9圖係第二實施形態之燃料電池裝置之正面側觀看 -28- 200919815 時之槪略剖面圖。 【主要元件符號說明】 1 〇 〇 :燃料電池裝置 1 10 :熱交換器 1 10A :熱交換器 110B :熱交換器 1 1 1 :水流路部 I 1 1 A :水流路部 II 1 B :水流路部 1 1 1 C :水流路部 1 1 1 D 1 :流入口 1 1 1 D 2 :流出口 1 1 1 E :區隔板 1 1 2 :燃燒氣體流路部 1 12A :燃燒氣體流路部 1 12B :燃燒氣體流路部 1 1 2 C 1 :流入口 1 1 2 C 2 :流出口 1 1 2 D :區隔板 1 1 3 :空氣流路部 1 1 3 A :空氣流路部 1 13B1 :加熱空氣導引管 113B2 :加熱空氣導引管 -29 200919815 113B3 :加熱空氣導引管 1 1 3 C :空氣流路部 1 1 3 D :空氣流路部 1 1 3 E 1 :流入口 1 1 3 F :區隔板 1 14 :導熱膠 1 2 0 :混合器 1 3 0 :改質器 130A :改質氣體流路部 140 :發電裝置 140 A :發電裝置 140B :發電裝置 1 5 0 :燃燒室 1 6 0 :框體 1 6 1 :上隔熱壁 162 :下隔熱壁 1 6 3 :側隔熱壁 1 6 4 :前隔熱壁 165 :後隔熱壁 1 66 A ：隔熱內壁 1 6 6 B :隔熱內壁 1 6 6 C :隔熱內壁 1 6 6 D :隔熱內壁 1 6 7 A :隔熱材料 -30 200919815 1 6 7 B :隔熱材料 167C :隔熱材料 167D :隔熱材料 170A :改質裝置 17 0B :改質裝置 1 7 1 B :燃料供應管 4 1 4 :第二水流路部 5 0 0 :燃料電池裝置 5 0 1 :堆體 5 02 :第一筒狀體 5 03 :第二筒狀體 5 0 4 :第三筒狀體 5 0 5 :第四筒狀體 5 0 6 :第五筒狀體 5 0 7 :第六筒狀體 5 0 8 :框體 5 1 1 :水流路部 5 1 2 :燃燒氣體流路部 5 1 3 :空氣流路部 5 1 4 :廢熱發電水流路部 540 :發電裝置 5 5 0 :燃燒室 5 6 7 :隔熱材料 5 70 :改質觸媒層 -31 -