(57)【要約】      （修正有）【課題】燃焼排ガスにより加熱される改質器を小型化することが可能な固体酸化物形燃料電池システムを提供する。【解決手段】アノード１２へ供給される水素含有ガスと、カソード１４へ供給される空気とを用いて発電する固体酸化物形燃料電池と、アノードから排出されるアノードオフガスを放熱させて凝縮水を回収するアノードオフガス放熱器１６と、アノードオフガス放熱器に供給される前のアノードオフガスとアノードオフガス放熱器から排出された後のアノードオフガスとを熱交換させる第１熱交換器１８と、アノードオフガス放熱器から排出された後にさらに第１熱交換器を通過したアノードオフガスを燃焼させる燃焼器２０と、燃焼器から排出される燃焼排ガスにより加熱され、原料とアノードオフガス放熱器から供給される凝縮水とを用いて水素含有ガスを生成し、該水素含有ガスをアノードへ供給する改質器２２と、を備える、固体酸化物形燃料電池システム。【選択図】図１
2014154442.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
アノードとカソードとを備える固体酸化物形燃料電池であって、前記アノードへ供給される水素含有ガスと、前記カソードへ供給される空気とを用いて発電する固体酸化物形燃料電池と、
前記アノードから排出されるアノードオフガスを放熱させて凝縮水を回収するアノードオフガス放熱器と、
前記アノードオフガス放熱器に供給される前のアノードオフガスと前記アノードオフガス放熱器から排出された後のアノードオフガスとを熱交換させる第１熱交換器と、
前記アノードオフガス放熱器から排出された後にさらに前記第１熱交換器を通過したアノードオフガスを燃焼させる燃焼器と、
前記燃焼器から排出される燃焼排ガスにより加熱され、原料と前記アノードオフガス放熱器から供給される凝縮水とを用いて水素含有ガスを生成し、該水素含有ガスを前記アノードへ供給する改質器と、を備える、
固体酸化物形燃料電池システム。
【請求項２】
前記燃焼器は、前記カソードから排出されるカソードオフガスを用いて前記アノードオフガスを燃焼させるように構成されている、
請求項１に記載の固体酸化物形燃料電池システム。
【請求項３】
さらに、前記改質器を加熱した後の燃焼排ガスと前記カソードへ供給される空気とを熱交換させる第２熱交換器を備える、
請求項１または２に記載の固体酸化物形燃料電池システム。
【請求項４】
さらに、前記改質器へ供給される原料および前記改質器へ供給される凝縮水と前記第２熱交換器から排出される燃焼排ガスとを熱交換させる第３熱交換器を備える、
請求項３に記載の固体酸化物形燃料電池システム。
【請求項５】
さらに、前記改質器へ供給される原料および前記改質器へ供給される凝縮水と前記第１熱交換器から排出された後でありかつ前記アノードオフガス放熱器へ供給される前のアノードオフガスとを熱交換させる第４熱交換器を備える、
請求項１ないし４のいずれかに記載の固体酸化物形燃料電池システム。
【請求項６】
さらに、前記アノードオフガス放熱器から排出された後でありかつ前記第１熱交換器から排出される前のアノードオフガスに空気を添加する空気添加器を備える、
請求項１ないし５のいずれかに記載の固体酸化物形燃料電池システム。
【請求項７】
前記改質器は、空気を用いずに原料から水素含有ガスを生成する水蒸気改質反応を進行させるように構成されている、
請求項１ないし６のいずれかに記載の固体酸化物形燃料電池システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、固体酸化物形燃料電池システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１は、改質器と、改質器と熱的に統合された（thermally integrated）燃焼器と、アノード排出ガス（anode exhaust stream）によってアノード供給ガス（fuel inlet stream）を加熱する燃料予熱熱交換器（fuel preheater heat exchanger）と、アノード排出ガス中の水分を凝縮させる凝縮器とを備え、凝縮水を再利用して蒸発器（evaporator）へ供給する固体酸化物形燃料電池システムを開示する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】米国特許第７８５８２５６号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、固体酸化物形燃料電池システムにおいて、燃焼排ガスによって加熱される改質器を小型化することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の固体酸化物形燃料電池システムの一態様（ａｓｐｅｃｔ）は、アノードとカソードとを備える固体酸化物形燃料電池であって、前記アノードへ供給される水素含有ガスと、前記カソードへ供給される空気とを用いて発電する固体酸化物形燃料電池と、前記アノードから排出されるアノードオフガスを放熱させて凝縮水を回収するアノードオフガス放熱器と、前記アノードオフガス放熱器に供給される前のアノードオフガスと前記アノードオフガス放熱器から排出された後のアノードオフガスとを熱交換させる第１熱交換器と、前記アノードオフガス放熱器から排出された後にさらに前記第１熱交換器を通過したアノードオフガスを燃焼させる燃焼器と、前記燃焼器から排出される燃焼排ガスにより加熱され、原料と前記アノードオフガス放熱器から供給される凝縮水とを用いて水素含有ガスを生成し、該水素含有ガスを前記アノードへ供給する改質器と、を備える。
【発明の効果】
【０００６】
本発明の一態様によれば、固体酸化物形燃料電池システムにおいて、燃焼排ガスによって加熱される改質器を小型化するこができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】図１は、第１実施形態にかかる固体酸化物形燃料電池システムの概略構成の一例を示すブロック図である。
【図２】図２は、第２実施形態にかかる固体酸化物形燃料電池システムの概略構成の一例を示すブロック図である。
【図３】図３は、第３実施形態にかかる固体酸化物形燃料電池システムの概略構成の一例を示すブロック図である。
【図４】図４は、第４実施形態にかかる固体酸化物形燃料電池システムの概略構成の一例を示すブロック図である。
【図５】図５は、第５実施形態にかかる固体酸化物形燃料電池システムの概略構成の一例を示すブロック図である。
【図６】図６は、第６実施形態にかかる固体酸化物形燃料電池システムの概略構成の一例を示すブロック図である。
【図７】図７は、空気添加器を設けた場合と設けない場合とにおける、それぞれのガスの濃度の一例を示す表である。
【図８】図８は、第１実施例の固体酸化物形燃料電池システムの概略構成を示すブロック図である。
【図９】図９は、比較例の固体酸化物形燃料電池システムの概略構成を示すブロック図である。
【図１０】図１０は、第２実施例の固体酸化物形燃料電池システムの概略構成を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
発明者らは、固体酸化物形燃料電池システムにおいて、燃焼排ガスによって加熱される改質器を小型化すべく、鋭意検討を行った。その結果、以下の知見を得た。
【０００９】
（第１実施形態）
第１実施形態の固体酸化物形燃料電池システムは、アノードとカソードとを備える固体酸化物形燃料電池であって、アノードへ供給される水素含有ガスと、カソードへ供給される空気とを用いて発電する固体酸化物形燃料電池と、アノードから排出されるアノードオフガスを放熱させて凝縮水を回収するアノードオフガス放熱器と、アノードオフガス放熱器に供給される前のアノードオフガスとアノードオフガス放熱器から排出された後のアノードオフガスとを熱交換させる第１熱交換器と、アノードオフガス放熱器から排出された後にさらに第１熱交換器を通過したアノードオフガスを燃焼させる燃焼器と、燃焼器から排出される燃焼排ガスにより加熱され、原料とアノードオフガス放熱器から供給される凝縮水とを用いて水素含有ガスを生成し、該水素含有ガスをアノードへ供給する改質器と、を備える。
【００１０】
かかる構成では、固体酸化物形燃料電池システムにおいて、燃焼排ガスによって加熱される改質器を小型化するこができる。
【００１１】
上記固体酸化物形燃料電池システムにおいて、改質器は、空気を用いずに原料から水素含有ガスを生成する水蒸気改質反応を進行させるように構成されていてもよい。
【００１２】
かかる構成では、酸化的水蒸気改質反応（ＯＳＲ）を進行させる場合に比べ、固体酸化物形燃料電池システムの効率を高めることができる。
【００１３】
上記固体酸化物形燃料電池システムにおいて、改質器は、空気と水を用いて原料から水素含有ガスを生成する酸化的水蒸気改質反応（ＯＳＲ）を進行させるように構成されていてもよい。
【００１４】
かかる構成では、改質器での改質反応を進行させるために必要な、外部から加える熱量が少なくできるので、改質器を更に小型化することができる。
【００１５】
図１は、第１実施形態にかかる固体酸化物形燃料電池システムの概略構成の一例を示すブロック図である。以下、図１を参照しつつ、第１実施形態の固体酸化物形燃料電池システム１００について説明する。
【００１６】
図１に示す例において、固体酸化物形燃料電池システム１００は、固体酸化物形燃料電池１０と、アノードオフガス放熱器１６と、第１熱交換器１８と、燃焼器２０と、改質器２２と、を備えている。
【００１７】
固体酸化物形燃料電池１０は、アノード１２とカソード１４とを備える。固体酸化物形燃料電池１０は、アノード１２へ供給される水素含有ガスと、カソード１４へ供給される空気とを用いて発電する。固体酸化物形燃料電池１０は、複数のセルを積層させたセルスタックを備えていてもよい。
【００１８】
セルには、例えば、イットリア安定化ジルコニア（ＹＳＺ）を電解質等に用いた公知の構成を採用しうる。セルの材料としては、イットリビウムやスカンジウムをドープしたジルコニア、あるいはランタンガレート系の固体電解質を用いることもできる。イットリア安定化ジルコニアを用いたセルでは、電解質の厚みにも依存するが、例えば、摂氏６００度から摂氏１０００度程度の温度範囲で発電反応が行われる。
【００１９】
セルスタックとしては、例えば、平板型セル及びインターコネクタ等の部材を積層した平板型スタックを用いてもよいし、円筒型セル及びインターコネクタ等の部材をバンドル（束にして固定）した円筒型スタックであってもよい。
【００２０】
固体酸化物形燃料電池１０の発電により得られた電力は、セルスタックに設けられた図示されない２つの端子を介して外部負荷へ供給される。該端子と外部負荷との間に、ＤＣ／ＤＣコンバータやＤＣ／ＡＣインバータが設けられてもよい。
【００２１】
固体酸化物形燃料電池１０において、アノード１２に供給される水素含有ガス（改質ガス）とカソード１４に供給される空気中の酸素による下記の電気化学反応により、電力が生成される。
【００２２】
Ｈ２＋０．５Ｏ２→Ｈ２Ｏ
ＣＯ＋０．５Ｏ２→ＣＯ２
固体酸化物形燃料電池では、カソードからアノードへ酸素イオンが電解質を通って移動して、上記反応を行うため、上記反応はいずれもアノード１２にて発生する。上記反応により生成したＨ２とＣＯ２、及び上記反応で消費されなかった水素含有ガスは、アノードオフガスとしてアノード１２から排出され、第１熱交換器１８へ供給される。
【００２３】
改質器２２とアノード１２とを接続する水素含有ガス供給流路が設けられていてもよい。この場合、改質器２２から排出された水素含有ガスは、水素含有ガス供給流路を介して、アノード１２へ供給されうる。
【００２４】
空気は、カソード空気供給流路を介して、固体酸化物形燃料電池システム１００の外部からカソード１４へ供給される。固体酸化物形燃料電池システム１００は、空気供給器（図示せず）を備え、空気供給器が固体酸化物形燃料電池システム１００の外部から取り込んだ空気をカソード空気供給流路を介してカソード１４へ供給してもよい。空気供給器としては、例えばブロワ、ポンプ等を使用することができる。
【００２５】
アノードオフガス放熱器１６は、アノード１２から排出されるアノードオフガスを放熱させて凝縮水を回収する。アノードオフガス放熱器１６としては、例えば、フィンアンドチューブ熱交換器を採用することができる。アノードオフガス放熱器１６における冷温源としては、例えば外気を利用することができる。アノードオフガス放熱器１６の構成は上記に限られたものでなく、アノードオフガスを不凍液などの二次冷媒で冷却し、その二次冷媒を大気と熱交換する構成としてもよい。
【００２６】
凝縮水は、アノードオフガス放熱器１６と改質器２２とを接続する凝縮水流路を介して、改質器２２へ供給されてもよい。凝縮水流路は、水タンク、水ポンプ、イオン交換樹脂フィルタ等の水処理系統を備えていてもよい。凝縮水は、改質器２２へ直接的に供給されてもよい。凝縮水は、改質器２２の上流側に供給されることにより、改質器２２に間接的に供給されてもよい（図８参照）。
【００２７】
第１熱交換器１８は、アノードオフガス放熱器１６に供給される前のアノードオフガスとアノードオフガス放熱器１６から排出された後のアノードオフガスとを熱交換させる。第１熱交換器１８としては、例えば、プレート積層式熱交換器およびシェルアンドチューブ式熱交換器等を採用することができる。第１熱交換器１８は、燃焼器２０に供給される前のアノードオフガスを予熱する、アノードオフガス予熱器として機能しうる。
【００２８】
アノード１２と第１熱交換器１８の高温流体側の入口とを接続する第１アノードオフガス流路が設けられていてもよい。この場合、アノード１２から排出されたアノードオフガスは、第１アノードオフガス流路を介して、第１熱交換器１８の高温流体側の入口へ供給されうる。
【００２９】
第１熱交換器１８の高温度流体側の出口とアノードオフガス放熱器１６の入口とを接続する第２アノードオフガス流路が設けられていてもよい。この場合、第１熱交換器１８の高温流体側の出口から排出されたアノードオフガスは、第２アノードオフガス流路を介して、アノードオフガス放熱器１６の入口へ供給されうる。
【００３０】
アノードオフガス放熱器１６の出口と第１熱交換器１８の低温流体側の入口とを接続する第３アノードオフガス流路が設けられていてもよい。この場合、アノードオフガス放熱器１６の出口から排出されたアノードオフガス（凝縮により水が除去されたアノードオフガス）は、第３アノードオフガス流路を介して、第１熱交換器１８の低温流体側の入口へ供給されうる。
【００３１】
第１熱交換器１８の高温流体側の入口へ、アノードオフガス放熱器１６に供給される前のアノードオフガスが供給されてもよい。第１熱交換器１８の低温流体側の入口へ、アノードオフガス放熱器１６から排出された後のアノードオフガスが供給されてもよい。
【００３２】
アノードオフガス放熱器１６に供給される前のアノードオフガスは、アノードオフガス放熱器１６から排出された後のアノードオフガスよりも高温である。アノードオフガス放熱器１６は、アノードオフガスを冷却するからである。すなわち、高温流体とは、アノードオフガス放熱器１６に供給される前のアノードオフガスとしうる。低温流体とは、アノードオフガス放熱器１６から排出された後のアノードオフガスとしうる。
【００３３】
第１熱交換器１８では、アノードオフガス放熱器１６から排出された後のアノードオフガスが、アノードオフガス放熱器１６に供給される前のアノードオフガスにより加熱されうる。
【００３４】
別の言い方をすれば、アノード１２から排出されるアノードオフガスは、第１熱交換器１８内部の高温側流路へ供給されてもよい。アノードオフガス放熱器１６から排出されるアノードオフガスは、第１熱交換器１８内部の低温側流路へ供給されてもよい。高温側流路を通流するアノードオフガスは、低温側流路を通流するアノードオフガスと熱交換することにより、低温側流路を通流するアノードオフガスを加熱してもよい。
【００３５】
燃焼器２０は、アノードオフガス放熱器１６から排出された後にさらに第１熱交換器１８を通過したアノードオフガスを燃焼させる。燃焼器２０としては、例えば、拡散燃焼器および触媒燃焼器等を採用することができる。燃焼器２０は、燃焼により発生した燃焼排ガスを排出する。
【００３６】
第１熱交換器１８の低温流体側の出口と燃焼器２０の燃料入口とを接続する第４アノードオフガス流路が設けられていてもよい。この場合、第１熱交換器１８の低温流体側の出口から排出されたアノードオフガス（第１熱交換器１８において加熱されたアノードオフガス）は、第４アノードオフガス流路を介して、燃焼器２０の燃料入口へ供給されうる。
【００３７】
燃焼器２０は、第１熱交換器１８から供給されるアノードオフガスを燃焼させる。該燃焼に用いられる空気等の酸化剤ガスは特に限定されない。具体的には例えば、固体酸化物形燃料電池システム１００の外部から取り込んだ空気、カソード１４から排出されるカソードオフガス等を用いることができる。
【００３８】
燃焼器２０は、固体酸化物形燃料電池システム１００の外部から取り込んだ空気（フレッシュ空気）を用いてアノードオフガスを燃焼させてもよい。この場合において、燃焼器２０から排出される燃焼排ガスは、カソードオフガスと混合されて、改質器２２等の加熱に用いられてもよい。この場合でも、混合されたガスに含まれる燃焼排ガスにより、改質器２２が加熱される。
【００３９】
改質器２２は、燃焼器２０から排出される燃焼排ガスにより加熱される。改質器２２は、例えば、燃焼排ガスにより直接的に加熱されてもよいし、燃焼排ガスと熱交換する熱交換器（改質器加熱器）を介して間接的に加熱されてもよい。後者の場合には、改質器２２が該熱交換器を含むものと考えることもできる。
【００４０】
改質器２２は、アノードオフガス放熱器１６から供給される凝縮水と原料とを用いて水素含有ガスを生成し、該水素含有ガスをアノード１２へ供給する。
【００４１】
原料は、例えば、ＬＰＧガス、プロパンガス、ブタンガス、メタンを主成分とする都市ガス等の少なくとも炭素及び水素から構成される有機化合物を含むガス、灯油、アルコール等とすることができる。灯油、アルコール等の液体燃料を用いる場合には、改質器２２に供給される前に、加熱されて気化されてもよい。
【００４２】
改質器２２では、例えば、空気を利用せずに原料と水とを用いて水蒸気改質反応が行われてもよいし、原料と加湿された空気に含まれる水と酸素とを用いて酸化的水蒸気改質反応（Oxidative Steam Reforming）が行われてもよい。
【００４３】
改質器２２は、例えば、容器中に改質触媒が充填されて構成される。改質触媒は、例えば、白金及びルテニウムの少なくとも一方を含浸したアルミナ担体を用いることができる。なお、改質触媒は特に限定されず、例えば、水蒸気改質または酸化的水蒸気改質反応を進行させることのできる多様な触媒を用いることができる。水蒸気改質の場合はニッケルを触媒として用いてもよい。
【００４４】
燃焼器２０の燃焼排ガス出口と改質器２２の燃焼排ガス入口とを接続する第１燃焼排ガス流路が設けられていてもよい。この場合、燃焼器２０から排出された燃焼排ガスは、第１燃焼排ガス流路を介して、改質器２２の燃焼排ガス入口へ供給されうる。
【００４５】
第１実施形態の固体酸化物形燃料電池システムでは、アノードオフガス放熱器１６で冷却されて低温になったアノードオフガスが、第１熱交換器１８で加熱されて燃焼器２０に供給される。このため、燃焼器２０の温度はより高温となり、燃焼器２０から排出される燃焼排ガスもより高温となる。燃焼排ガスの温度が高いほど、改質器２２における加熱媒体と被加熱媒体との間の温度差が大きくなる。その結果、燃焼排ガスによる改質器２２の加熱効率が向上し、改質器２２を小型化できる。
【００４６】
改質器２２は、原料流路を介して、原料供給器（図示せず）に接続されていてもよい。原料供給器としては、例えば、ＬＰＧガスボンベ等を用いることができる。ＬＰＧガスボンベから原料流路への原料の流量制御は、レギュレータを介して行なわれうる。
【００４７】
改質器２２の原料入口に接続された原料流路に、原料中の硫黄化合物を水添脱硫反応により除去する水添脱硫器が設けられていてもよい。この場合、水添脱硫器が、第１熱交換器１８の高温流体側の出口からアノードオフガス放熱器１６に至るアノードオフガス流路を通流するアノードオフガスにより加熱されてもよい。
【００４８】
水添脱硫器は、原料中の硫黄化合物を除去する。より具体的には、水添脱硫器は、原料中の硫黄化合物を下記の式（１）および（２）に例示される反応により除去する。水添脱硫器は、容器に水添脱硫触媒が充填され構成されうる。水添脱流触媒は、例えば、原料中の硫黄化合物を硫化水素に変換するＣｏＭｏ系触媒と、その下流に設けられて、変換された硫化水素を吸着する吸着剤であるＺｎＯ系触媒及びＣｕＺｎ系触媒の少なくともいずれか一方とで構成されうる。水添脱硫触媒は、本例に限定されるものではなく、例えば、硫黄化合物を硫化水素に変換する機能と硫化水素を吸着する機能を共に有するＣｕＺｎ系触媒のみで構成されてもよい。
【００４９】
硫黄化合物は、付臭成分として人為的に原料へ添加されるものであってもよいし、原料自体に由来する天然の硫黄化合物であってもよい。具体的には、ターシャリブチルメルカプタン（ＴＢＭ：tertiary-butylmercaptan）、ジメチルスルフィド（ＤＭＳ：dimethyl sulfide）、テトラヒドロチオフェン（ＴＨＴ：Tetrahydrothiophene）、硫化カルボニル（ＣＯＳ：carbonyl sulfide）、硫化水素（hydrogen sulfide）等が例示される。
【００５０】
例えば、原料に付臭剤としてＤＭＳが含有されている場合、このＤＭＳは、水添脱硫器において、以下の反応式（式（１）、（２））により、ＺｎＳに変換されたり、Ｈ２Ｓが吸着剤表面に物理吸着されたりすることで、脱硫剤に除去される。
【００５１】
Ｃ２Ｈ６Ｓ＋２Ｈ２→２ＣＨ４＋Ｈ２Ｓ      ・・・（１）
Ｈ２Ｓ＋ＺｎＯ→Ｈ２Ｏ＋ＺｎＳ          ・・・（２）
銅及び亜鉛を含む脱硫剤を用いる場合は、水添脱硫器は、１０〜４００℃程度、好ましくは２００〜３００℃ 程度の温度範囲で脱硫を行なう。この場合、脱硫後の原料に含まれる硫黄含有量は、１vol ppb（parts per billion）以下、通常は0.1vol ppb以下となる。
【００５２】
原料に含まれる硫黄化合物の濃度は通常はppmレベルであるため、水添脱硫反応によって、水添脱硫器の温度が変動することはほとんどない。しかしながら、水添脱硫器から大気への放熱によって熱が失われる。水添脱硫器の温度が低下して、所望の動作温度である200〜250℃よりも低温になってしまうと、脱硫反応が十分に行えなくなる可能性がある。そこで、第１熱交換器１８の高温流体側の出口からアノードオフガス放熱器１６に至るアノードオフガス流路を通流するアノードオフガスにより水添脱硫器を加熱することにより、水添脱硫器の温度が下がりすぎる可能性を低減する。
【００５３】
かかる構成とすることにより、燃料中の硫黄化合物を安定的に除去しながら運転することができる。
【００５４】
（第２実施形態）
第２実施形態の固体酸化物形燃料電池システムは、第１実施形態の固体酸化物形燃料電池システムであって、燃焼器が、カソードから排出されるカソードオフガスを用いてアノードオフガスを燃焼させるように構成されている。
【００５５】
かかる構成では、燃焼排ガスの流量が増大する。すなわち、燃焼排ガスの比熱流量が大きくなる。よって、改質器で熱交換後の排ガス温度が上昇する。これにより、改質器でのＬＭＴＤ（対数平均温度差：Log Mean Temperature Difference）が大きくなるため、燃焼排ガスによる改質器２２の加熱効率が向上し、改質器２２を小型化できる。
【００５６】
図２は、第２実施形態にかかる固体酸化物形燃料電池システムの概略構成の一例を示すブロック図である。以下、図２を参照しつつ、第２実施形態の固体酸化物形燃料電池システム２００について説明する。
【００５７】
図２に示す例において、燃焼器２０は、カソード１４から排出されるカソードオフガスを用いてアノードオフガスを燃焼させるように構成されている。燃焼器２０は、カソード１４から排出されるカソードオフガスと、アノードオフガスとを混合させた後で燃焼させてもよい。
【００５８】
カソード１４の出口と、燃焼器２０の酸化剤ガス入口とを接続するカソードオフガス流路が設けられていてもよい。この場合、カソード１４から排出されるカソードオフガスは、カソードオフガス流路を介して、燃焼器２０へ供給されうる。より具体的には、カソード１４の出口から排出されるカソードオフガスは、カソードオフガス流路を介して、燃焼器２０の酸化剤ガス入口へ供給されうる。
【００５９】
以上の点を除けば、第２実施形態の固体酸化物形燃料電池システム２００の装置構成及び動作は、第１実施形態の固体酸化物形燃料電池システム１００と同様とすることができる。よって、図１と図２とで共通する構成要素については、同一の符号及び名称を付して、詳細な説明を省略する。
【００６０】
第２実施形態では、燃焼排ガスの流量が増大する。すなわち、燃焼排ガスの比熱流量が大きくなる。よって、改質器で熱交換後の排ガス温度が上昇する。これにより、改質器でのＬＭＴＤが大きくなるため、燃焼排ガスによる改質器２２の加熱効率が向上し、改質器２２を小型化できる。
【００６１】
第２実施形態においても、第１実施形態と同様の変形が可能である。
【００６２】
（第３実施形態）
第３実施形態の固体酸化物形燃料電池システムは、第１実施形態、第２実施形態、それらの変形例のいずれかの固体酸化物形燃料電池システムであって、さらに、改質器を加熱した後の燃焼排ガスとカソードへ供給される空気とを熱交換させる第２熱交換器を備える。
【００６３】
かかる構成では、カソードへ供給される空気を事前に加熱することで、例えば、スタック内の温度勾配が小さくなり、熱応力により生じるクラッキング等の問題が低減される。該加熱を、改質器を加熱した後の燃焼排ガスにより行うことで、燃料電池システムのエネルギー効率をさらに向上させることができる。すなわち、廃棄するエネルギーを少なくすることができる。
【００６４】
図３は、第３実施形態にかかる固体酸化物形燃料電池システムの概略構成の一例を示すブロック図である。以下、図３を参照しつつ、第３実施形態の固体酸化物形燃料電池システム３００について説明する。
【００６５】
図３に示す例において、固体酸化物形燃料電池システム３００は、第２熱交換器２４を備えている。
【００６６】
第２熱交換器２４は、改質器２２を加熱した後の燃焼排ガスとカソード１４へ供給される空気とを熱交換させる。第２熱交換器２４としては、例えば、プレート積層式熱交換器およびシェルアンドチューブ式熱交換器等を採用することができる。第２熱交換器２４は、カソード１４へ供給される空気を予熱する、空気予熱器として機能しうる。
【００６７】
第２熱交換器２４の内部では、改質器２２を加熱した後の燃焼排ガスにより、カソード１４へ供給される空気が加熱される。
【００６８】
改質器２２の燃焼排ガス出口と第２熱交換器２４の燃焼排ガス入口とを接続する第２燃焼排ガス流路が設けられていてもよい。この場合、改質器２２から排出された燃焼排ガスは、第２燃焼排ガス流路を介して、第２熱交換器２４へ供給されうる。より具体的には、改質器２２の燃焼排ガス出口から排出された燃焼排ガスは、第２燃焼排ガス流路を介して、第２熱交換器２４の燃焼排ガス入口へ供給されうる。
【００６９】
以上の点を除けば、第３実施形態の固体酸化物形燃料電池システム３００の装置構成及び動作は、第１実施形態の固体酸化物形燃料電池システム１００と同様とすることができる。よって、図１と図３とで共通する構成要素については、同一の符号及び名称を付して、詳細な説明を省略する。
【００７０】
第３実施形態では、カソードへ供給される空気を事前に加熱することで、例えば、スタック内の温度勾配が小さくなり、熱応力により生じるクラッキング等の問題が低減される。該加熱を、改質器を加熱した後の燃焼排ガスにより行うことで、燃料電池システムのエネルギー効率をさらに向上させることができる。すなわち、廃棄するエネルギーを少なくすることができる。
【００７１】
第３実施形態においても、第１実施形態及び第２実施形態と同様の変形が可能である。
【００７２】
（第４実施形態）
第４実施形態の固体酸化物形燃料電池システムは、第１実施形態、第２実施形態、第３実施形態、及びそれらの変形例のいずれかの固体酸化物形燃料電池システムであって、さらに、改質器へ供給される原料および改質器へ供給される凝縮水と第２熱交換器から排出される燃焼排ガスとを熱交換させる第３熱交換器を備えてもよい。
【００７３】
かかる構成では、システム外に放出される燃焼排ガスの保有する熱量が減少し、燃料電池システムのエネルギー効率が向上する。
【００７４】
図４は、第４実施形態にかかる固体酸化物形燃料電池システムの概略構成の一例を示すブロック図である。以下、図４を参照しつつ、第４実施形態の固体酸化物形燃料電池システム４００について説明する。
【００７５】
図４に示す例において、固体酸化物形燃料電池システム４００は、第３熱交換器２６を備えている。
【００７６】
第３熱交換器２６は、改質器２２へ供給される原料と第２熱交換器２４から排出される燃焼排ガスとを熱交換させる。第３熱交換器２６としては、例えば、プレート積層式熱交換器およびシェルアンドチューブ式熱交換器等を採用することができる。第３熱交換器２６は、改質器に供給される前の原料を予熱する、原料予熱器として機能しうる。
【００７７】
第３熱交換器２６の内部では、第２熱交換器２４の内部において空気を加熱することで冷却されて第２熱交換器２４から排出された後の燃焼排ガスにより、改質器２２へ供給される原料が加熱される。
【００７８】
第２熱交換器２４の燃焼排ガス出口と第３熱交換器２６の燃焼排ガス入口とを接続する第３燃焼排ガス流路が設けられていてもよい。この場合、第２熱交換器２４から排出された燃焼排ガスは、第３燃焼排ガス流路を介して、第３熱交換器２６へ供給されうる。より具体的には、第２熱交換器２４の燃焼排ガス出口から排出された燃焼排ガスは、第３燃焼排ガス流路を介して、第３熱交換器２６の燃焼排ガス入口へ供給されうる。
【００７９】
以上の点を除けば、第４実施形態の固体酸化物形燃料電池システム４００の装置構成及び動作は、第３実施形態の固体酸化物形燃料電池システム３００と同様とすることができる。よって、図３と図４とで共通する構成要素については、同一の符号及び名称を付して、詳細な説明を省略する。
【００８０】
第４実施形態では、改質器へ供給される原料を事前に加熱することで、エネルギー効率をさらに向上させることができる。特に、燃焼排ガスにより原料が加熱されるため、システム外に放出される燃焼排ガスの保有する熱量が減少し、システム全体のエネルギー効率が向上する。
【００８１】
第４実施形態においても、第１実施形態、第２実施形態、及び第３実施形態と同様の変形が可能である。例えば、改質器から第３熱交換器に至る燃焼排ガス流路に他の熱交換器等が設けられていてもよい。
【００８２】
（第５実施形態）
第５実施形態の固体酸化物形燃料電池システムは、第１実施形態、第２実施形態、第３実施形態、第４実施形態、及びそれらの変形例のいずれかの固体酸化物形燃料電池システムであって、さらに、改質器へ供給される原料および改質器へ供給される凝縮水と第１熱交換器から排出された後でありかつアノードオフガス放熱器へ供給される前のアノードオフガスとを熱交換させる第４熱交換器を備える。
【００８３】
かかる構成では、アノードオフガス放熱器で大気に廃棄される熱量が減少し、燃料電池システムのエネルギー効率が向上する。
【００８４】
図５は、第５実施形態にかかる固体酸化物形燃料電池システムの概略構成の一例を示すブロック図である。以下、図５を参照しつつ、第５実施形態の固体酸化物形燃料電池システム５００について説明する。
【００８５】
図５に示す例において、固体酸化物形燃料電池システム５００は、第４熱交換器２８を備えている。
【００８６】
第４熱交換器２８は、改質器２２へ供給される原料と第１熱交換器１８から排出された後でありかつアノードオフガス放熱器１６へ供給される前のアノードオフガスとを熱交換させる。第４熱交換器２８としては、例えば、プレート積層式熱交換器およびシェルアンドチューブ式熱交換器等を採用することができる。第４熱交換器２８は、いわゆる原料予熱器として機能しうる。
【００８７】
第４熱交換器２８の内部では、第１熱交換器１８から排出された後でありかつアノードオフガス放熱器１６に供給される前のアノードオフガスにより、改質器２２へ供給される原料が加熱される。
【００８８】
第４熱交換器２８の原料出口と改質器２２の原料入口とを接続する第１原料流路が設けられていてもよい。この場合、第４熱交換器２８から排出された原料は、第１原料流路を介して、改質器２２へ供給されうる。より具体的には、第４熱交換器２８の原料出口から排出された原料は、第１原料流路を介して、改質器２２の原料入口へ供給されうる。
【００８９】
第４熱交換器２８は、第２原料流路を介して、原料供給器（図示せず）に接続されていてもよい。原料供給器としては、例えば、ＬＰＧガスボンベ等を用いることができる。
【００９０】
第１熱交換器１８の高温流体側の出口と第４熱交換器２８のアノードオフガス入口とを接続する第５アノードオフガス流路が設けられていてもよい。この場合、第１熱交換器１８の高温流体側の出口から排出されたアノードオフガスは、第５アノードオフガス流路を介して、第４熱交換器２８のアノードオフガス入口へ供給されうる。
【００９１】
第４熱交換器２８のアノードオフガス出口とアノードオフガス放熱器１６の入口とを接続する第６アノードオフガス流路が設けられていてもよい。この場合、第４熱交換器２８から排出されたアノードオフガスは、第６アノードオフガス流路を介して、アノードオフガス放熱器１６へ供給されうる。より具体的には、第４熱交換器２８のアノードオフガス出口から排出されたアノードオフガスは、第６アノードオフガス流路を介して、アノードオフガス放熱器１６の入口へ供給されうる。
【００９２】
以上の点を除けば、第５実施形態の固体酸化物形燃料電池システム５００の装置構成及び動作は、第１実施形態の固体酸化物形燃料電池システム１００と同様とすることができる。よって、図１と図５とで共通する構成要素については、同一の符号及び名称を付して、詳細な説明を省略する。
【００９３】
第５実施形態では、改質器の温度設定を容易に行うことができる。改質器へ供給される原料を事前に加熱することで、燃料電池システムのエネルギー効率をさらに向上させることができる。特に、アノードオフガスにより原料が加熱されるため、アノードオフガス放熱器で大気に廃棄される熱量が減少し、燃料電池システムのエネルギー効率が向上する。
【００９４】
第５実施形態においても、第１実施形態、第２実施形態、第３実施形態、及び第４実施形態と同様の変形が可能である。
【００９５】
改質器２２の原料入口に接続された原料流路に、原料中の硫黄化合物を水添脱硫反応により除去する水添脱硫器が設けられていてもよい。この場合、水添脱硫器が、第４熱交換器２８のアノードオフガス出口からアノードオフガス放熱器１６の入口に至る第６アノードオフガス流路に設けられ、第６アノードオフガス流路を通流するアノードオフガスにより水添脱硫器が加熱されてもよい。さらに第３熱交換器２６が設けられる構成では、第３熱交換器２６が水添脱硫器と第４熱交換器２８とを接続する原料流路に設けられてもよい。
【００９６】
（第６実施形態）
第６実施形態の固体酸化物形燃料電池システムは、第１実施形態、第２実施形態、第３実施形態、第４実施形態、第５実施形態、及びそれらの変形例のいずれかの固体酸化物形燃料電池システムであって、さらに、アノードオフガス放熱器から排出された後でありかつ第１熱交換器から排出される前のアノードオフガスに空気を添加する空気添加器を備える。
【００９７】
かかる構成では、第１熱交換器１８の内部において炭素が析出する可能性を低減することができる。
【００９８】
図６は、第６実施形態にかかる固体酸化物形燃料電池システムの概略構成の一例を示すブロック図である。以下、図６を参照しつつ、第６実施形態の固体酸化物形燃料電池システム６００について説明する。
【００９９】
図６に示す例において、固体酸化物形燃料電池システム６００は、空気添加器３０を備えている。
【０１００】
空気添加器３０は、アノードオフガス放熱器１６から排出された後でありかつ第１熱交換器１８から排出される前のアノードオフガスに空気を添加する。
【０１０１】
アノードオフガス放熱器１６の出口と第１熱交換器１８の低温流体側の入口とを接続する第３アノードオフガス流路が設けられる構成では、空気添加器３０の出口と第３アノードオフガス流路とを接続する第１空気流路が設けられてもよい。この場合、第１空気流路は、第３アノードオフガス流路と合流する。この場合、空気添加器３０から排出される空気は、第１空気流路を介して、第３アノードオフガス流路を通流するアノードオフガスに添加される。
【０１０２】
空気添加器３０は、空気を第１熱交換器１８に直接供給してもよい。この場合、空気添加器３０の出口と第１熱交換器１８の空気入口とを接続する第２空気流路が設けられてもよい。この場合、空気添加器３０から排出される空気は、第２空気流路を介して、第１熱交換器１８の内部を通流するアノードオフガスに添加される。この場合、第１熱交換器１８の内部において、第１熱交換器１８の空気入口と第１熱交換器１８内部のアノードオフガス流路とを接続する空気流路が設けられていてもよい。
【０１０３】
空気添加器３０の入口には、大気開放された第３空気流路が接続されていてもよい。この場合、空気は、固体酸化物形燃料電池システム６００の外部から、第３空気流路を介して、空気添加器３０へ供給されうる。
【０１０４】
図７は、空気添加器３０を設けた場合と設けない場合とにおける、それぞれのガスの濃度の一例を示す表である。同表を作成するためのシミュレーションにおいて、装置構成は図６と同様の構成（空気供給有り）及び図６から空気添加器３０を省略した構成（空気供給無し）とし、Ｓ／Ｃ＝２．５（Ｓ／Ｃ＝水蒸気と原料中の炭素原子とのモル比）、改質器２２の温度は摂氏６００度、セルスタックにおける燃料利用率Ｕｆ＝７５％、空気供給流量は１０ＳＬＭ（Standard Liter per Minute）としている。
【０１０５】
図に示す例において、アノードオフガスには、アノードオフガスの流量と同量の空気が添加されている。かかる添加により、酸素濃度は０％から１０％に増加し、窒素濃度は０％から３９％へ増加している。一方、一酸化炭素濃度は６％から３％へ減少し、二酸化炭素濃度は４１％から２１％へ減少している。一酸化炭素濃度が減少することで、第１熱交換器の内部での炭素析出の可能性が低減される。
【０１０６】
第１熱交換器の内部で炭素が析出すると、圧力損失の増大や熱交換器の流路閉塞を引き起こし、システムの動作不良が発生しうる。
【０１０７】
以上の点を除けば、第６実施形態の固体酸化物形燃料電池システム６００の装置構成及び動作は、第１実施形態の固体酸化物形燃料電池システム１００と同様とすることができる。よって、図１と図６とで共通する構成要素については、同一の符号及び名称を付して、詳細な説明を省略する。
【０１０８】
第６実施形態では、アノードオフガス放熱器から排出されたアノードオフガス（水分含量の少ないアノードオフガス）が、第１熱交換器に供給される前に、空気が添加される。空気によって一酸化炭素が希釈されることにより、第１熱交換器の内部での化学平衡（Boudouard反応：２ＣＯ⇔ＣＯ２＋Ｃ［固体］）が、炭素の析出しにくい方向へシフトする。第１熱交換器の流路にニッケルが含まれる場合には特に炭素が析出しやすいが、本実施形態ではかかる構成でも、第１熱交換器内部の流路上で炭素が析出する可能性を低減できる。
【０１０９】
第６実施形態においても、第１実施形態、第２実施形態、第３実施形態、第４実施形態、及び第５実施形態と同様の変形が可能である。
【０１１０】
（検討）
［第１実施例］
図８は、第１実施例の固体酸化物形燃料電池システム８００の概略構成を示すブロック図である。固体酸化物形燃料電池システム８００は、第３実施形態と第５実施形態とを組合せて、さらに凝縮水を第４熱交換器２８の上流側の原料流路に供給するように構成したものであり、各構成要素は、第３実施形態（図３）及び第５実施形態（図５）と同様とすることができる。よって、図８と図３及び図５とで共通する構成要素については、同一の符号及び名称を付して詳細な説明を省略する。
【０１１１】
第１実施例について行なったシミュレーションの内容を以下に示す。ＬＭＴＤは、加熱媒体と被加熱媒体との間の温度差の指標であり、熱交換器の出入口における高温流体と低温流体の温度差を用いて以下の式であらわされる。
【０１１２】
ＬＭＴＤ＝[(Th_in-Tc_out)-(Th_out-Tc_in)]/LN[(Th_in-Tc_out)/(Th_out-Tc_in)]
なおここで、Th_inは高温流体の入口側の温度であり、Th_outは高温流体の出口側の温度であり、Tc_inは低温流体の入口側の温度であり、Tc_outは低温流体の出口側の温度である。熱交換量は、熱伝達係数と伝熱面積とＬＭＴＤとの積に等しい。改質器２２等の熱交換器において、構成材料と熱交換量とが等しければ、ＬＭＴＤが大きい方が伝熱面積を小さくでき、熱交換器を小型化できる。
【０１１３】
シミュレーション結果は、以下の通りである。
【０１１４】
原料：プロパン（Ｃ３Ｈ８）とプロパン（Ｃ４Ｈ１０）とをモル比１：１に混合したガス
原料の供給温度：摂氏３０度
原料の供給流量：１．３７ＳＬＭ
外部からの空気の供給温度：摂氏３０度
外部からの空気の供給流量は１５６ＳＬＭ
改質器２２へ供給される原料の温度：摂氏１５０度
改質器２２における改質反応：水蒸気改質反応
改質器２２内の温度：摂氏６００度
改質器２２内のＳ／Ｃ：２．５
改質器２２における熱交換量：６０９Ｗ
アノード１２へ供給される水素含有ガスの温度：摂氏６００度
カソード１４へ供給される空気の温度：摂氏６５０度
スタック発電量：１１９０Ｗ（ＤＣ）
スタック発電効率：４５．８％ＨＨＶ
Ｕｆ（燃料利用率［fuel utilization］）：７５％
Ｕｏ（酸素利用率［oxygen utilization］）：１８％
固体酸化物形燃料電池１０内の温度：摂氏８５０度
アノード１２から供給されるアノードオフガスの温度：摂氏８００度
アノード１２から供給されるアノードオフガスの露点：摂氏８８度
アノード１２から供給されるアノードオフガスの流量：２３．０ＳＬＭ
カソード１４から供給されるカソードオフガスの温度：摂氏８００度
カソード１４から供給されるカソードオフガスの流量：１５０ＳＬＭ
アノードオフガス放熱器１６における凝縮水の生成量：１２．９ＳＬＭ
アノードオフガス放熱器１６から原料流路へ供給される凝縮水の流量：１２．０ＳＬＭ
アノードオフガス放熱器１６から原料流路へ供給される凝縮水の温度：摂氏３０度
アノードオフガス放熱器１６から供給されるアノードオフガスの温度：摂氏６０度
アノードオフガス放熱器１６から第１熱交換器１８へ供給されるアノードオフガスの流量：１０．１ＳＬＭ
燃焼器２０におけるλ：１４
第２熱交換器２４における熱交換量：２６３６Ｗ
第２熱交換器２４から排出される燃焼排ガスの流量：１５８ＳＬＭ
改質器２２から供給される燃焼排ガスの温度：摂氏８２０度
改質器２２におけるＬＭＴＤ：４８３Ｋ
アノード１２へ供給される水素含有ガスの流量：２０．８ＳＬＭ
第１熱交換器１８における熱交換量：１８６Ｗ
第１熱交換器１８におけるＬＭＴＤ：２４１Ｋ
第１熱交換器１８から第４熱交換器２８へ供給されるアノードオフガスの温度：摂氏５３５度
第１熱交換器１８から燃焼器２０へ供給されるアノードオフガスの温度：摂氏７００度
第４熱交換器２８における熱交換量：４３９Ｗ
第４熱交換器２８におけるＬＭＴＤ：１６８Ｋ
第４熱交換器２８へ供給される原料の温度：摂氏２８度
第４熱交換器２８から供給されるアノードオフガスの温度：摂氏８４度
アノードオフガス放熱器１６における熱交換量：２６７Ｗ
燃焼器２０から排出される燃焼排ガスの温度：摂氏９３４度
第２熱交換器２４におけるＬＭＴＤ：２０１Ｋ
第２熱交換器２４から排出される燃焼排ガスの温度：２６６度
なお、第４熱交換器２８へ供給される原料の温度が原料の供給温度よりも低い理由は、凝縮水の添加と蒸発により原料から蒸発熱が奪われるためである。この点は比較例においても同様である。
【０１１５】
上記シミュレーションにおいて、独立変数は適宜に選択しうる。具体的には例えば、原料組成、原料の供給温度、外部からの空気の供給温度、改質器２２へ供給される原料の温度（摂氏１５０度）、改質器２２内の温度、改質器２２内のＳ／Ｃ、第１熱交換器１８から燃焼器２０へ供給されるアノードオフガスの温度、スタック発電量、セル電圧（０．７０Ｖ）、燃料利用率、アノード１２へ供給される水素含有ガスの温度、アノード１２から供給されるアノードオフガスの温度、カソード１４へ供給される空気の温度、カソード１４から供給されるカソードオフガスの温度、アノードオフガス放熱器１６から供給されるアノードオフガスの温度等を独立変数とし、他の変数を従属変数とすることができる。この点は他の比較例および実施例においても同様である。
【０１１６】
［比較例］
図９は、比較例の固体酸化物形燃料電池システム９００の概略構成を示すブロック図である。固体酸化物形燃料電池システム９００は、第１実施例の固体酸化物形燃料電池システム８００から第１熱交換器１８を省略したものである。その他の各構成要素は、第１実施例（図８）と同様とすることができる。よって、図９と図８とで共通する構成要素については、同一の符号及び名称を付して詳細な説明を省略する。
【０１１７】
比較例について行なったシミュレーションの内容を以下に示す。シミュレーション結果は、以下の通りである。記載のないパラメータは第１実施例と同様である。
【０１１８】
改質器２２から供給される燃焼排ガスの温度：摂氏７８４度
改質器２２におけるＬＭＴＤ：４４６Ｋ
アノード１２へ供給される水素含有ガスの流量：２０．８ＳＬＭ
第４熱交換器２８における熱交換量：４３９Ｗ
第４熱交換器２８におけるＬＭＴＤ：３０６Ｋ
第４熱交換器２８へ供給される原料の温度：摂氏２８度
第４熱交換器２８から供給されるアノードオフガスの温度：摂氏１３９度
アノードオフガス放熱器１６における熱交換量：４５３Ｗ
燃焼器２０から排出される燃焼排ガスの温度：摂氏８９９度
第２熱交換器２４におけるＬＭＴＤ：１６１Ｋ
第２熱交換器２４から排出される燃焼排ガスの温度：２２２度
【０１１９】
［第２実施例］
図１０は、第２実施例の固体酸化物形燃料電池システム１０００の概略構成を示すブロック図である。固体酸化物形燃料電池システム１０００は、第４実施形態と第５実施形態とを組合せて、さらに凝縮水を第３熱交換器２６に供給するように構成したものであり、各構成要素は、第４実施形態（図４）及び第５実施形態（図５）と同様とすることができる。よって、図１０と図４及び図５とで共通する構成要素については、同一の符号及び名称を付して詳細な説明を省略する。
【０１２０】
第２実施例について行なったシミュレーションの内容を以下に示す。シミュレーション結果は、以下の通りである。記載のないパラメータは第１実施例と同様である。
【０１２１】
改質器２２から供給される燃焼排ガスの温度：摂氏８２０度
改質器２２におけるＬＭＴＤ：４８３Ｋ
アノード１２へ供給される水素含有ガスの流量：２０．８ＳＬＭ
第１熱交換器１８における熱交換量：１８６Ｗ
第１熱交換器１８におけるＬＭＴＤ：２４１Ｋ
第１熱交換器１８から第４熱交換器２８へ供給されるアノードオフガスの温度：摂氏５３５度
第１熱交換器１８から燃焼器２０へ供給されるアノードオフガスの温度：摂氏７００度
アノードオフガス放熱器１６における熱交換量：７０６Ｗ
燃焼器２０から排出される燃焼排ガスの温度：摂氏９３４度
第２熱交換器２４におけるＬＭＴＤ：２０１Ｋ
第２熱交換器２４から供給される燃焼排ガスの温度：２６６度
第２熱交換器２４から供給される燃焼排ガスの流量：１５８ＳＬＭ
第３熱交換器２６における熱交換量：４３９Ｗ
第３熱交換器２６におけるＬＭＴＤ：１２４Ｋ
第３熱交換器２６から排出される燃焼排ガスの温度：摂氏１６０度
第３熱交換器２６から排出される燃焼排ガスの流量：１５８ＳＬＭ
【０１２２】
［対比］
実施例と比較例とを比べることで以下の点が分かる。すなわち、燃焼器２０から排出される燃焼排ガスの温度は、比較例では摂氏８９９度となっているのに対し、第１実施例及び第２実施例では摂氏９３４度と、比較例よりも３５度高くなっている。また、改質器２２におけるＬＭＴＤも、比較例では４４６Ｋとなっているのに対し、第１実施例及び第２実施例では４８３Ｋと、３０度近く高くなっている。以上のことから、実施例では比較例よりも改質器２２を小型化することができることが分かる。
【０１２３】
上記説明から、当業者にとっては、本発明の多くの改良や他の実施形態が明らかである。従って、上記説明は、例示としてのみ解釈されるべきであり、本発明を実行する最良の態様を当業者に教示する目的で提供されたものである。本発明の精神を逸脱することなく、その構造及び／又は機能の詳細を実質的に変更できる。
【産業上の利用可能性】
【０１２４】
本発明の一態様は、燃焼排ガスによって加熱される改質器を小型化するこができる固体酸化物形燃料電池システムとして有用である。
【符号の説明】
【０１２５】
１０  固体酸化物形燃料電池
１２  アノード
１４  カソード
１６  アノードオフガス放熱器
１８  第１熱交換器
２０  燃焼器
２２  改質器
２４  第２熱交換器
２６  第３熱交換器
２８  第４熱交換器
３０  空気添加器
１００、２００、３００、４００、５００、６００、８００、９００、１０００  固体酸化物形燃料電池システム
【図１】
2014154442.tif 000003
【図２】
2014154442.tif 000004
【図３】
2014154442.tif 000005
【図４】
2014154442.tif 000006
【図５】
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【図６】
2014154442.tif 000008
【図７】
2014154442.tif 000009
【図８】
2014154442.tif 000010
【図９】
2014154442.tif 000011
【図１０】
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