【手続補正書】
【提出日】平成26年12月25日(2014.12.25)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱交換器であって、
指型プレート又はエンドキャップを含む上端筐体、
指型プレート又はエンドキャップを含む下端筐体、及び
上記上端及び下端筐体の間の波形シートを含み、
上記熱交換器は、第１の流体が前記波形シートの第１の面上を流れ、且つ、第２の流体が前記波形シートの反対の面上を流れるように構成された、
前記熱交換器。
【請求項２】
前記上端及び下端筐体はそれぞれ指型プレート又はエンドキャップのいずれかを含み、或いは、
前記上端及び下端筐体の１つは指型プレートを含み、且つ、前記上端及び下端筐体の他方はエンドキャップを含み、
前記熱交換器は固体酸化物型燃料電池システムのためのアノード冷却器熱交換器を含み、
前記第１の流体は固体酸化物型燃料電池スタックからの燃料排気を含み、且つ、
前記第２の流体は前記固体酸化物型燃料電池スタックのための空気吸気を含む、
請求項１に記載の熱交換器。
【請求項３】
前記上端筐体は上端指型プレートを含み、
前記下端筐体は下端指型プレートを含み、
前記波形シートは円柱形状金属シートを含み、
前記上端指型プレートは、中空リング形状プレートであって、同リングの内部へ伸びる指型形状の伸長部を有するものを含み、
前記下端指型プレートは、中空リング形状プレートであって、同リングの内部へ伸びる指型形状の伸長部を有するものを含み、且つ、
前記上端指型プレートの指型が、前記波形シート内の内側又は外側のいずれかに向いた凹部の全て覆うように、且つ、前記下端指型プレートの指型が、前記波形シート内の内側又は外側に向いた凹部の他方を全て覆うように、前記上端及び下端指型プレートは１つの波形によってお互いを相殺する、
請求項２に記載の熱変換器。
【請求項４】
前記波形シートの前記第１の面は、固体酸化物型燃料電池スタックの燃料排気と接続された燃料排気導管と流体連通し、且つ、アノード復熱交換器からの排気導管と流体連通し、且つ、
前記波形シートの前記第２の面は、空気吸気流動導管と流体連通している、
請求項２に記載の熱交換器。
【請求項５】
前記熱交換器が、一体式集合体を含むカソード復熱器ユニ−シェル熱交換器を含み、かつ
前記波形シートが、単一の円柱波形フィンプレートを含む
請求項１記載の熱交換器。
【請求項６】
前記上端及び下端筐体はそれぞれ、指型プレート又はエンドキャップのいずれかを含み、或いは、
前記上端及び下端筐体の１つは指型プレートを含み、且つ、前記上端及び下端筐体の他方はエンドキャップを含む、
請求項５に記載の熱交換器。
【請求項７】
前記上端筐体は上端エンドキャップを含み、
前記下端筐体は下端エンドキャップを含み、
前記上端キャップ及び前記下端キャップは、前記第１の流体及び前記第２の流体に、前記単一の円柱波形フィンプレートに沿って流れる前に、０角ではない角度の回転をさせるように構成された、
請求項６に記載の熱交換器。
【請求項８】
前記０度ではない角度の回転は、円柱形状を有する前記カソード復熱器ユニ−シェルに対して、半径方向の流れの方向から軸方向の流れの方向まで、約９０度の回転を含む、請求項７に記載の熱交換器。
【請求項９】
前記カソード復熱器ユニ−シェルは、固体酸化物型燃料電池スタックのコラムに対する内部圧縮を供給するコラム支持体に支えられている、請求項５に記載の熱交換器。
【請求項１０】
複数の燃料電池コラムに作用するため、前記カソード復熱器ユニ−シェルの重量をもたらす、バネ又は重力加重システムの少なくとも１つを含む内部圧縮システム、及び、
前記カソード復熱器ユニ−シェルを支持する円柱にある拡張蛇腹、
をさらに備える請求項５に記載の熱交換器。
【請求項１１】
前記カソード復熱器ユニ−シェルの上に位置する蒸気発生器をさらに備える、請求項５に記載の熱交換器。
【請求項１２】
前記蒸気発生器は、前記カソード復熱器ユニ−シェルの内側蓋及び外側蓋の間に、或いは、前記カソード復熱器の出口プレナム内に、位置する、請求項１１に記載の熱交換器。
【請求項１３】
前記蒸気発生器は、蒸気発生器コイルを含み、
前記蒸気発生器コイルは、前記カソード復熱器の出口から出て行く、スタックのカソード排気流動の熱を利用する、同コイル内における水から蒸気への変換を許容するため、前記カソード復熱器のカソード排気出口と流体連通している、
請求項１１に記載の熱交換器。
【請求項１４】
前記蒸気発生器コイルはバッフルプレートによって支持されている、請求項１３に記載の熱交換器。
【請求項１５】
燃料電池システムであって、
ホットボックス、
前記ホットボックス内に位置する燃料電池スタック、および
前記ホットボックス内に位置する少なくとも１つの請求項５のカソード復熱器ユニ−シェル熱交換器、
を含み、
前記単一の円柱形状の波形フィンプレートの山と谷とが、前記円柱形状の波形フィンプレートの軸方向に並行に並び、
前記カソード復熱器ユニ−シェル熱交換器の空気吸気流動の出口が、前記燃料電池スタックの中間部にある１つ又はそれより多いポイントに隣接し、前記カソード復熱器ユニ−シェル熱交換器から出る空気吸気流動が、前記燃料電池スタックの中間部分に向けられるようになっている、
前記燃料電池システム。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３１】
別の実施形態は、中心軸に関してリング形状構造を形づくるように配置された、複数の角度をつけて離れた燃料電池スタックを含む燃料電池システムに関する。個々の前記燃料電池スタックは、中心軸に対して平行に伸びるスタック方向、及び、前記リング形状構造の中間に面する内側面におけるカソード出口を有する。燃料電池スタックの内側面を離れて中心軸へ向かうカソード排気流動への渦を生成するため、前記角度をつけて離れた複数の燃料電池スタックの前記内側面が半径方向に整列しないように、前記角度をつけて離れた複数の燃料電池スタックの少なくともいくつかは、それらの軸の周りを０度角ではない角度回転している。
[本発明1001]
熱交換器であって、
指型プレート又はエンドキャップを含む上端筐体、
指型プレート又はエンドキャップを含む下端筐体、及び
上記上端及び下端筐体の間の波形シートを含み、
上記熱交換器は、第1の流体が前記波形シートの第1の面上を流れ、且つ、第2の流体が前記波形シートの反対の面上を流れるように構成された、
熱交換器。
[本発明1002]
本発明1001の熱交換器において、
前記上端及び下端筐体はそれぞれ指型プレート又はエンドキャップのいずれかを含み、或いは、
前記上端及び下端筐体の1つは指型プレートを含み、且つ、前記上端及び下端筐体の他方はエンドキャップを含み、
前記熱交換器は固体酸化物型燃料電池システムのためのアノード冷却器熱交換器を含み、
前記第1の流体は固体酸化物型燃料電池スタックからの燃料排気を含み、且つ、
前記第2の流体は前記固体酸化物型燃料電池スタックのための空気吸気を含む、
熱交換器。
[本発明1003]
本発明1002の熱交換器において、
前記上端筐体は上端指型プレートを含み、
前記下端筐体は下端指型プレートを含み、
前記波形シートは円柱形状金属シートを含み、
前記上端指型プレートは、中空リング形状プレートであって、同リングの内部へ伸びる指型形状の伸長部を有するものを含み、
前記下端指型プレートは、中空リング形状プレートであって、同リングの内部へ伸びる指型形状の伸長部を有するものを含み、且つ、
前記上端指型プレートの指型が、前記波形シート内の内側又は外側のいずれかに向いた凹部の全て覆うように、且つ、前記下端指型プレートの指型が、前記波形シート内の内側又は外側に向いた凹部の他方を全て覆うように、前記上端及び下端指型プレートは1つの波形によってお互いを相殺する、
熱変換器。
[本発明1004]
本発明1002の熱交換器において、
前記波形シートの前記第1の面は、固体酸化物型燃料電池スタックの燃料排気と接続された燃料排気導管と流体連通し、且つ、アノード復熱交換器からの排気導管と流体連通し、且つ、
前記波形シートの前記第2の面は、空気吸気流動導管と流体連通している、
熱交換器。
[本発明1005]
カソード復熱器ユニ−シェルであって、
単一の円柱波形フィンプレートを含む単一の一体式集合体、
指型プレート又はエンドキャップを含む上端筐体、及び、
指型プレート又はエンドキャップを含む下端筐体を含み、
前記カソード復熱器ユニ−シェルは、第1の流体が前記単一の円柱波形フィンプレートの第1の面上を流れ、且つ、第2の流体が前記単一の円柱波形フィンプレートの他方の面上を流れるように構成された、
カソード復熱器ユニ−シェル。
[本発明1006]
本発明1005のカソード復熱器ユニ−シェルにおいて、
前記上端及び下端筐体はそれぞれ、指型プレート又はエンドキャップのいずれかを含み、或いは、
前記上端及び下端筐体の1つは指型プレートを含み、且つ、前記上端及び下端筐体の他方はエンドキャップを含む、
カソード復熱器ユニ−シェル。
[本発明1007]
本発明1006のカソード復熱器ユニ−シェルにおいて、
前記上端筐体は上端エンドキャップを含み、
前記下端筐体は下端エンドキャップを含み、
前記上端キャップ及び前記下端キャップは、前記第1の流体及び前記第2の流体に、前記単一の円柱波形フィンプレートに沿って流れる前に、0角ではない角度の回転をさせるように構成された、
カソード復熱器ユニ−シェル。
[本発明1008]
本発明1007のカソード復熱器ユニ−シェルにおいて、
前記0度ではない角度の回転は、円柱形状を有する前記カソード復熱器ユニ−シェルに対して、半径方向の流れの方向から軸方向の流れの方向まで、約90度の回転を含む、
カソード復熱器ユニ−シェル。
[本発明1009]
本発明1005のカソード復熱器ユニ−シェルにおいて、
前記カソード復熱器ユニ−シェルは、固体酸化物型燃料電池スタックのコラムに対する内部圧縮を供給するコラム支持体に支えられている、
カソード復熱器ユニ−シェル。
[本発明1010]
本発明1005のカソード復熱器ユニ−シェルであって、
複数の燃料電池コラムに作用するため、前記カソード復熱器ユニ−シェルの重量をもたらす、バネ又は重力加重システムの少なくとも1つを含む内部圧縮システム、及び、
前記カソード復熱器ユニ−シェルを支持する円柱にある拡張蛇腹、
を備えるカソード復熱器ユニ−シェル。
[本発明1011]
本発明1005のカソード復熱器ユニ−シェルであって、
前記カソード復熱器ユニ−シェルの上に位置する蒸気発生器を備えるカソード復熱器ユニ−シェル。
[本発明1012]
本発明1011のカソード復熱器ユニ−シェルにおいて、
前記蒸気発生器は、前記カソード復熱器ユニ−シェルの内側蓋及び外側蓋の間に、或いは、前記カソード復熱器の出口プレナム内に、位置するカソード復熱器ユニ−シェル。
[本発明1013]
本発明1011のカソード復熱器ユニ−シェルにおいて、
前記蒸気発生器は、蒸気発生器コイルを含み、
前記蒸気発生器コイルは、前記カソード復熱器の出口から出て行く、スタックのカソード排気流動の熱を利用する、同コイル内における水から蒸気への変換を許容するため、前記カソード復熱器のカソード排気出口と流体連通している、
カソード復熱器ユニ−シェル。
[本発明1014]
本発明1013のカソード復熱器ユニ−シェルにおいて、
前記蒸気発生器コイルはバッフルプレートによって支持されているカソード復熱器ユニ−シェル。
[本発明1015]
カソード排気蒸気発生器であって、
燃料電池システムのカソード復熱交換器の内側蓋及び外側蓋の間のホットボックス内に位置する蒸気発生器コイルを有するカソード排気蒸気発生器。
[本発明1016]
本発明1015の蒸気発生器において、
前記蒸気発生器コイルは、ストレート管、部分的に波形の管、又は、全体的に波形の管を含む蒸気発生器。
[本発明1017]
本発明1016の蒸気発生器において、
前記蒸気発生器コイルは、らせんコイル、又は、少なくとも1つのＵターンを含む1つ
若しくはそれ以上のコイル、を含み、且つ、
前記蒸気発生器コイルは、前記カソード復熱器の出口から出て行く、カソード排気流動の熱を利用する、同コイル内における水から蒸気への変換を許容するため、前記カソード復熱器のカソード排気出口と流体連通している、
蒸気発生器。
[本発明1018]
本発明1017の蒸気発生器において、
前記蒸気発生器コイルは、同コイルを横断する流れの均一性を高めるため、燃料電池スタックのカソード排気流動に前記蒸気発生器コイルの周りを通過させるように構成された、バッフルプレートによって支持されている蒸気発生器。
[本発明1019]
予備改質器であって、
蒸気メタン改質触媒で部分的或いは全体的にコーティングされたフィンを含む、アノード改質熱交換器の燃料吸気側、の一部である、或いは、に加えられた、予備改質器。
[本発明1020]
予備改質器であって、
蒸気メタン改質触媒でコーティングされたワイヤーを含み、
前記ワイヤーは、アノード復熱交換器の少なくとも1つの燃料吸気側、及び、同アノード復熱器の燃料吸気出口を、少なくとも1つの燃料電池スタックの燃料吸気に接続する、少なくとも1つの燃料吸気管、に位置する、
予備改質器。
[本発明1021]
本発明1020の予備改質器の管挿入触媒であって、
前記ワイヤーは、縫うように続くらせん又は一連のワイヤーのバラ結びを含む予備改質器の管挿入触媒。
[本発明1022]
アノード流のハブ構造であって、溝付きベース、並びに、複数の燃料吸気及び出口パイプを含む、アノード流のハブ構造。
[本発明1023]
本発明1022のアノード流のハブ構造において、
前記ベースは鋳物ベースであり、且つ、
前記燃料吸気及び出口パイプは、燃料電池スタックの燃料吸気及び出口と、それぞれ流体的に接続されている、
アノード流のハブ構造。
[本発明1024]
アノード排ガス酸化器（ＡＴＯ）のミキサー要素であって、
前記ＡＴＯに入る空気流動を方位角方向に回転させるように構成されたベーンを含む、要素。
[本発明1025]
本発明1024の要素において、
前記要素は、上端及び下端が開いた円柱を含み、且つ、
前記ベーンは、前記円柱の外側及び内側の壁の間に位置するベーンを含む、
要素。
[本発明1026]
本発明1024の要素において、
前記ベーンは、前記円柱の軸方向に対して10から80度の間で傾斜している、要素。
[本発明1027]
本発明1024の要素において、
前記円柱の下端の開口部が、前記ＡＴＯと流体連通し、且つ、
前記円柱の上端の開口部が、少なくとも1つの燃料電池スタックのカソード排気出口と流体連通するように、前記要素が前記ＡＴＯの上に位置している、
要素。
[本発明1028]
アノード排ガス酸化器（ＡＴＯ）燃料スプリッター噴射装置であって、
1つ又はそれより多くのスリットを含み、
燃料電池スタックのアノード排気流動の第1の部分を前記ＡＴＯの中に噴射するように構成される一方、アノード排気流動の残りが同ＡＴＯに供給されることなく前記スプリッター噴射装置を通過することを許容する、
スプリッター噴射装置。
[本発明1029]
本発明1028のスプリッター噴射装置において、
前記スプリッター噴射装置は、ＡＴＯに入る空気流動を方位角方向に回転させるように構成されたベーンを含むＡＴＯミキサー要素と一体であり、且つ、
前記スプリッター噴射装置は前記ミキサーと前記ＡＴＯとの間に位置する、
スプリッター噴射装置。
[本発明1030]
燃料電池スタックの電気端子であって、
燃料電池スタックの支持ベースを開口部まで延長するブリッジ管を有する同ベース、及び、
燃料電池スタックから前記ベースの外側へ前記ブリッジ管を通過する電流コレクタ、
を含む端子。
[本発明1031]
本発明1030の端子において、
前記ベースは、鋳物ベースを含み、
前記管は、前記ベースの開口部において、流動性のある絶縁体で覆われた、セラミック管を含む、
端子。
[本発明1032]
燃料電池ホットボックス機構の絶縁方法であって、
流動性のある絶縁物質を燃料電池ホットボックス機構及び隣接した機構の間の隙間の中に注ぐこと、及び、
前記流動性のある絶縁物質が凝固することを許容すること、
を含む方法。
[本発明1033]
本発明1032の方法において、
前記機構は、電流コレクタを含むブリッジ管を含み、且つ、
前記隣接した機構は、燃料電池スタック支持ベースを含む、
方法。
[本発明1034]
本発明1032の方法において、
前記機構は、少なくとも1つのホットボックス円柱を含み、且つ、
前記隣接した機構は、隣接した円柱を含む、
方法。
[本発明1035]
固体酸化物型燃料電池システムの運転方法であって、
固体酸化物型燃料電池スタックのアノード排気流動をアノード排ガス酸化器（ＡＴＯ）へ供給すること、及び、
前記ＡＴＯ内の前記アノード排気流動を酸化するため、固体酸化物型燃料電池スタックのカソード排気流動を同ＡＴＯへ供給すること、
を含み、
前記アノード排気流動以外の外部燃料が前記ＡＴＯへ供給されない、
方法。
[本発明1036]
本発明1035の方法において、
前記カソード排気流動以外の外部空気が前記ＡＴＯへ供給されない、方法。
[本発明1037]
本発明1035の方法において、
前記燃料電池システム内に入る空気吸気流動の規模を制御することによって、前記固体酸化物型燃料電池スタックの温度を制御することを更に含む、方法。
[本発明1038]
本発明1035の方法において、
燃料吸気流動を前記燃料電池スタックに供給すること、
空気吸気流動を前記燃料電池スタックに供給すること、
前記燃料吸気流動が前記燃料電池スタックに到達する前に前記燃料吸気流動を加熱するため、アノード排気流動を前記燃料電池スタックからアノード復熱交換器内へ供給すること、
前記アノード排気流動を前記アノード復熱器からスプリッター内へ供給すること、
前記アノード排気流動の第1の部分を前記スプリッターから前記ＡＴＯ内へ供給すること、
前記空気吸気流動を、それが前記燃料電池スタックに到達する前に、予熱するため、前記アノード排気流動の第2の部分を前記スプリッターからアノード冷却器熱交換器内へ供給すること、及び、
前記空気吸気流動が前記燃料電池スタックに到達する前に前記空気吸気流動をＡＴＯ排気流動を用いて加熱するため、前記空気吸気流動を前記アノード冷却器からカソード復熱交換器内へ供給すること、
を含む方法。
[本発明1039]
本発明1038の方法において、
前記スプリッター、前記固体酸化物型燃料電池スタック、前記アノード復熱器、前記アノード冷却器、及び、前記カソード復熱器が、同一のホットボックス内に位置する、方法。
[本発明1040]
固体酸化物型燃料電池システムの運転方法であって、
燃料吸気流動を固体酸化物型燃料電池スタック内に供給すること、
空気吸気流動を前記燃料電池スタック内に供給すること、
アノード排気流動を前記燃料電池スタックからスプリッター内へ供給すること、
前記アノード排気流動の第1の部分を前記スプリッターからＡＴＯ内へ供給すること、及び、
前記空気吸気流動を、それが前記燃料電池スタックに到達する前に、予熱するため、前記アノード排気流動の第2の部分を前記スプリッターからアノード冷却器熱交換器内へ供給すること、
を含み、
前記スプリッター、前記固体酸化物型燃料電池スタック、前記アノード冷却器が、同一のホットボックス内に位置し、且つ、前記アノード排気流動の前記第1及び前記第2の部分が前記ホットボックス内部で分割された、方法。
[本発明1041]
本発明1040の方法において、
前記燃料吸気流動が前記燃料電池スタックに到達する前に、前記燃料吸気流動を加熱するため、前記アノード排気流動を前記燃料電池スタックからアノード復熱交換器内へ供給すること、
前記アノード排気流動を前記アノード復熱器から前記スプリッター内へ供給すること、及び、
前記空気吸気流動が前記燃料電池スタックへ到達する前に、前記空気吸気流動をＡＴＯ排気流動を用いて加熱するため、前記空気吸気流動を前記アノード冷却器からカソード復熱交換器内へ供給すること、
を更に含む方法。
[本発明1042]
本発明1041の方法において、
前記ＡＴＯ、前記アノード復熱器、及び、前記カソード復熱器が、前記スプリッター、前記固体酸化物型燃料電池スタック、及び、前記アノード冷却器として、同一のホットボックス内に位置する方法。
[本発明1043]
燃料電池システムであって、
ホットボックス、及び、
前記ホットボックス内に位置する、燃料電池スタック、ＡＴＯ、アノード排気流動スプリッター、及び、アノード冷却器熱交換器、
を含み、
前記スプリッターが、燃料電池スタックのアノード排気流の第1の部分をＡＴＯの中に噴射するように構成される一方、アノード排気流の残りがＡＴＯに供給されることなく同スプリッターを通過して前記アノード冷却器内に入ることを許容する、
システム。
[本発明1044]
燃料電池システムであって、
ホットボックス、
前記ホットボックス内に位置する燃料電池スタック、
前記ホットボックス内に位置する少なくとも1つのユニ−シェル熱交換器、
概ね円柱形状の波形シートの処理ガス分離器を含む、前記少なくとも1つのユニ−シェル熱交換器、
を含み、
前記円柱形状の波形シートの処理ガス分離器の山と谷とが、前記円柱形状の波形シートの処理ガス分離器の軸方向に並行に並ぶ、
システム。
[本発明1045]
本発明1044のシステムにおいて、
前記熱交換器は、より高温の処理ガス及びより低温の処理ガスが、前記ガス分離器の反対側の表面上をそれぞれ流れることを許容するように構成され、且つ、
前記より高温の処理ガス流動は、前記ガス分離器への対流熱伝導、前記ガス分離器の厚さを介した対流熱伝導、及び、前記ガス分離器から前記より低温の処理ガス流動への対流熱伝導、を供給するように構成された、
システム。
[本発明1046]
本発明1044のシステムにおいて、
前記少なくとも1つのユニ−シェル熱交換器は、概ね円柱形状のアノード冷却器ユニ−シェル熱交換器、及び、概ね円柱形状のカソード復熱器ユニ−シェル熱交換器を含み、
前記アノード冷却器が、実質的に軸方向の燃料電池スタックのアノード排気流動及び空気吸気流動がアノード冷却器内に入ることを許容するように構成され、且つ、
前記カソード復熱器が、実質的に軸方向と異なる方向のＡＴＯ排気流動及び前記空気吸気流動が前記カソード復熱器内に入ることを許容するように構成された、
システム。
[本発明1047]
燃料電池システムであって、
少なくとも1つの燃料電池スタック又はコラム、及び、
前記少なくとも1つの燃料電池スタック又はコラムへの空気吸気流動が、前記少なくとも1つの燃料電池スタック又はコラムからの空気排気流動によって加熱されるカソード復熱交換器、を含み、
前記カソード復熱交換器の前記空気吸気流動の出口が、前記燃料電池スタック又はコラムの中間部にある1つ又はそれより多いポイントに隣接し、前記カソード復熱交換器から出る前記空気吸気流動が、前記少なくとも1つの燃料電池スタック又はコラムの中間部分に向けられるようになっている、
システム。
[本発明1048]
燃料電池システムであって、
中心軸に関してリング形状構造を形づくるように配置された、角度をつけて離れた複数の燃料電池スタック、
中心軸に対して並行に伸びるスタック方向、及び、前記リング形状構造の中間に面する内側面におけるカソード出口、を有する、個々の前記燃料電池スタック、
を含み、
燃料電池スタックの内側面を離れて向かうカソード排気流への渦を生成するため、前記角度をつけて離れた複数の燃料電池スタックの前記内側面が半径方向に整列しないように、前記角度をつけて離れた複数の燃料電池スタックの少なくともいくつかは、それらの軸の周りを0度角ではない角度回転している、
燃料電池システム。
[本発明1049]
本発明1048の燃料電池システムであって、
前記燃料電池スタックの前記内側面が、前記リング形状構造の前記内側を形成する円に接していない、燃料電池システム。