(57)【要約】  本発明の主な対象は、ＳＯＥＣ／ＳＯＦＣ型の固体酸化物スタック（２０）を含むアセンブリ（８０）、及び、スタック（２０）用のクランプシステム（６０）である。前記クランプシステムは、少なくとも２つのクランプロッド（５５）を含み、上部クランププレート（４５）及び下部クランププレート（４６）の組み立てに使用できる。アセンブリ（８０）は、クランプシステム（６０）の少なくとも２つの中空クランプロッド（５５）によって少なくとも部分的に形成される熱交換システム（４０）をさらに含み、過熱又は予熱される流体がそこを通って流れる。【選択図】図６
2021500470.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
以下を含むアセンブリ（８０）であって：
−  高温で作用するＳＯＥＣ／ＳＯＦＣ型の固体酸化物スタック（２０）であって、以下を備えたスタック（２０）：
−  カソード、アノード、及び、カソードとアノードの間に設置された電解質によってそれぞれ形成された複数の電気化学セル（４１）と、隣接する２つの電気化学セル（４１）の間にそれぞれ配置された複数の中間インターコネクタ（４２）；
−  複数の電気化学セル（４１）と複数の中間インターコネクタ（４２）がその間に把持される上端プレート（４３）及び下端プレート（４４）；
−  ＳＯＥＣ／ＳＯＦＣ型の固体酸化物スタック（２０）がその間に把持される上部クランププレート（４５）及び下部クランププレート（４６）を備え、各クランププレート（４５，４６）が少なくとも２つのクランプオリフィス（５４）を有する、ＳＯＥＣ／ＳＯＦＣ型の固体酸化物スタック（２０）を把持するためのシステム（６０）であって、さらに以下を備えたシステム（６０）：
−  上部（４５）と下部（４６）のクランププレートを一緒に組み立てることを可能とするために、上部クランププレート（４５）のクランプオリフィス（５４）と、下部クランププレート（４６）の対応するクランプオリフィス（５４）をそれぞれ通って延長することを目的とした少なくとも２つのクランプロッド（５５）；
−  上部（４５）と下部（４６）のクランププレートを一緒に組み立てることを可能とするために、前記少なくとも２つのクランプロッド（５５）と連携することを目的とした上部（４５）及び下部（４６）クランププレートの各クランプオリフィス（５４）におけるクランプ手段（５６，５７，５８）；
内部に過熱又は予熱される流体が循環するクランプシステム（６０）の少なくとも２つの中空クランプロッド（５５）によって少なくとも部分的に形成された熱交換システム（４０）を備えることを特徴とし、
前記少なくとも２つの中空クランプロッド（５５）が、それぞれ、予熱される熱伝達流体（ＦＥ）のための入口端部（５５ａ）と、予熱された熱伝達流体（ＦＳ）用の出口端部（５５ｂ）を備え、及び／又は、
熱交換システム（４０）が、ＳＯＥＣ／ＳＯＦＣ型の固体酸化物スタック（２０）の入口で気体を過熱するためのシステム（４０）であり、内部に過熱される気体又は液体（ＧＥ）が循環するクランプシステム（６０）の少なくとも２つの中空クランプロッド（５５）によって少なくとも部分的に形成され、
少なくとも１つの中空クランプロッド（５５）に流体的に接続されたスタック（２０）内への入口パイプ（９０）を含むことを特徴とするアセンブリ（８０）。
【請求項２】
前記少なくとも２つの中空クランプロッド（５５）が、それぞれ、予熱される熱伝達流体（ＦＥ）の入口用の端部（５５ａ）と、予熱された熱伝達流体（ＦＳ）の出口用の端部（５５ｂ）を含むことを特徴とする、請求項１に記載のアセンブリ。
【請求項３】
各クランプロッド（５５）の入口端部（５５ａ）及び出口端部（５５ｂ）のそれぞれにおいて、クランプシステム（６０）が、クランプロッド（５５）の対応する端部（５５ａ，５５ｂ）の周囲に配置された力伝達管（７０）と、クランプ手段（５８）、特にクランプワッシャ（５８）を備え、力伝達管（７０）が、クランプワッシャ（５８）と対応するクランププレート（４５，４６）の間に配置されることを特徴とする、請求項２に記載のアセンブリ。
【請求項４】
各クランプロッド（５５）の入口端部（５５ａ）及び出口端部（５５ｂ）のそれぞれにおいて、クランプシステム（６０）が、クランプロッド（５５）の対応する端部（５５ａ，５５ｂ）の周囲に配置された、特にセラミック製の断熱部材（１２０）を備え、該断熱部材（１２０）が、対応するクランププレート（４５，４６）と接触して配置されることを特徴とする、請求項２に記載のアセンブリ。
【請求項５】
熱交換システム（４０）が、過熱される気体又は液体（ＧＥ）が内部を循環するクランプシステム（６０）の少なくとも２つの中空クランプロッド（５５）によって少なくとも部分的に形成されたＳＯＥＣ／ＳＯＦＣ型の固体酸化物スタック（２０）の入口で気体を過熱するためのシステム（４０）であり、アセンブリ（８０）が、少なくとも１つの中空クランプロッド（５５）に流体的に接続されたスタックに入るためのパイプ（９０）を含むことを特徴とする、請求項１に記載のアセンブリ。
【請求項６】
過熱システム（４０）が、入口パイプ（９０）と中空クランプロッド（５５）の一端（５５ｂ）を流体的に接続する簡易取付接続パイプ（９１）を含み、中空クランプロッド（５５）の他端（５５ａ）が、過熱する気体（ＧＥ）の供給用のパイプ（９９）に流体的に接続されている、いわゆる簡易取付型であることを特徴とする、請求項５に記載のアセンブリ。
【請求項７】
過熱システム（４０）が、直列取付用のパイプ（９２ａ，９２ｂ）のセットを含む、いわゆる直列取付型であり、第１の中空クランプロッド（５５’）の第１の端部（５５ａ’）を第２の中空クランプロッド（５５）の第１の端部（５５ａ）に流体的に接続する直列取付用の第１のパイプ（９２ａ）と、第１のクランプロッド（５５’）の第２の端部（５５ｂ’）をスタック（２０）に入るためのパイプ（９０）に流体的に接続する直列取付用の第２のパイプ（９２ｂ）を含み、第２の中空クランプロッド（５５）の第２の端部（５５ｂ）が、過熱される気体（ＧＥ）を入れるためのパイプ（９９）に流体的に接続されていることを特徴とする、請求項５に記載のアセンブリ。
【請求項８】
過熱システム（４０）が、並列取付パイプ（９３ａ，９３ｂ，９３ｃ）のセットを含む、いわゆる並列取付型であり、第１の中空クランプロッド（５５’）の第１の端部（５５ａ’）と第２の中空クランプロッド（５５）の第１の端部（５５ａ）を流体的に接続する第１の並列取付接続パイプ（９３ａ）と、第１のクランプロッド（５５’）の第２の端部（５５ｂ’）と第２の中空クランプロッド（５５）の第２の端部（５５ｂ）を流体的に接続する第２の並列取付接続パイプ（９３ｂ）を含み、第２の並列取付接続パイプ（９３ｂ）がスタック（２０）に入るためのパイプ（９０）に流体的に接続され、特に、接続パイプ（９３ｃ）自体がスタック（２０）に入るためのパイプ（９０）に流体的に接続され、第１の並列取付接続パイプ（９３ａ）が過熱される気体（ＧＥ）を入れるためのパイプ（９９）に流体的に接続されていることを特徴とする、請求項５に記載のアセンブリ。
【請求項９】
前記少なくとも２つの中空クランプロッド（５５）が、過熱又は予熱される流体との熱交換を増加させるために、スワール手段（９８）を含むことを特徴とする、請求項１〜８のいずれか一項に記載のアセンブリ。
【請求項１０】
クランプシステム（６０）が、中空クランプロッド（５５）の各端部（５５ａ，５５ｂ，５５ａ’，５５ｂ’）に、クランププレート（４５，４６）と接触するクランプ手段（５８）、特にクランプワッシャ（５８）を含むことを特徴とする、請求項５〜９のいずれか一項に記載のアセンブリ。
【請求項１１】
流体パイプ（９１，９２ａ，９２ｂ，９３ａ，９３ｂ，９３ｃ，９０，９９）の間及び／又は流体パイプ（９１，９２ａ，９２ｂ，９３ａ，９３ｂ，９３ｃ，９０，９９）と中空クランプロッド（５５，５５’）の間の流体接続が、１つ以上の脱着可能な流体気密性の継手（９５）によって作られることを特徴とする、請求項５〜１０のいずれか一項に記載のアセンブリ。
【請求項１２】
少なくとも１つの熱交換システム（４０）、特に、請求項１〜１１のいずれか一項に記載のアセンブリ（８０）のＳＯＥＣ／ＳＯＦＣ型の固体酸化物スタック（２０）の入口で気体（ＧＥ）を過熱するためのシステム（４０）又は熱伝達流体を予熱するためのシステム（４０）の製造方法であって、
複数の中空クランプロッド（５５）を形成すること、及び、中空クランプロッド（５５）内の流体の循環を可能とするように、１つ以上の流体パイプ（９１，９２ａ，９２ｂ，９３ａ，９３ｂ，９３ｃ，９０，９９）を中空クランプロッド（５５）と流体的に接続することからなる工程を含むことを特徴とする製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高温電気分解（ＨＴＥ）、特に高温水蒸気電気分解（ＨＴＳＥ）、二酸化炭素（ＣＯ2）の電気分解、又は、さらには二酸化炭素（ＣＯ2）との高温電気分解（ＨＴＥ）の共電解の全般的な分野に関する。
【０００２】
より詳細には、本発明は、高温固体酸化物電解槽電池（ＳＯＥＣ）の分野に関する。
【０００３】
また、本発明は、高温固体酸化物燃料電池（ＳＯＦＣ）の分野に関する。
【０００４】
したがって、より一般的には、本発明は、高温で作用するＳＯＥＣ／ＳＯＦＣ型の固体酸化物スタックの分野に言及する。
【０００５】
より詳細には、本発明は、ＳＯＥＣ／ＳＯＦＣ型の固体酸化物スタックと、このスタックを一体化された熱交換システムでクランプするシステムを含むアセンブリ、及びこの熱交換システムの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００６】
ＳＯＥＣ型の高温固体酸化物電解槽に関しては、同じ電気化学デバイス内で、電流によって、水蒸気（Ｈ2Ｏ）を二水素（Ｈ2）と二酸素（Ｏ2）に変換し、及び／又は、二酸化炭素（ＣＯ2）を一酸化炭素（ＣＯ）と二酸素（Ｏ2）にも変換する状態にある。ＳＯＦＣ型の高温固体酸化物燃料電池に関しては、二水素（Ｈ2）及び二酸素（Ｏ2）、典型的には空気と、天然ガス、すなわちメタン（ＣＨ4）を供給することによって電流と熱を生成するために、作用は逆である。簡単にするために、以下の説明は、主に、水の電気分解を行うＳＯＥＣ型の高温固体酸化物電解槽の作用に関連するものである。しかしこの作用は、二酸化炭素（ＣＯ2）の電気分解や、二酸化炭素（ＣＯ2）との高温電気分解（ＨＴＥ）の共電解にも適用可能である。また当該作用は、ＳＯＦＣ型の高温固体酸化物燃料電池の場合にも置き換え可能である。
【０００７】
水の電気分解を行うためには、液体の水よりも水蒸気を電気分解する方が有利であり、また反応に必要なエネルギーの一部を電気よりも安価な熱で賄うことができるため、高温、典型的には６００〜１００００℃で行うことが有利である。
【０００８】
高温電気分解（ＨＴＥ）を実施するために、ＳＯＥＣ型の高温固体酸化物電解槽は、上下に重ねたアノード／電解質／カソードの３つの層からなる固体酸化物電解セル又は電気化学セルを各々含む基本パターンのスタックと、金属合金製の相互接続プレート（バイポールプレート又はインターコネクタとも呼ばれる）からなる。各電気化学セルは、２枚の相互接続プレートの間に把持されている。そして、ＳＯＥＣ型の高温固体酸化物電解槽は、電気化学セルとインターコネクタの交互スタックである。ＳＯＦＣ型の高温固体酸化物燃料電池は、基本パターンのスタックと同じタイプからなる。この高温技術は可逆的であり、同じスタックが電気分解モードで作用して水と電気から水素と酸素を生成することができ、又は、燃料電池モードでは水素と酸素から電気を生成することができる。
【０００９】
各電気化学セルは電解質／電極アセンブリに対応し、それらは典型的には多層セラミックアセンブリであり、その電解質は中央のイオン伝導層によって形成され、該層は固体であり、高密度であり、不浸透性であり、電極を形成する２つの多孔質層の間に把持されている。補助的な層が存在することもできるが、それは既に記載された層の１つ以上の層の改良のみに役立ことに留意すべきである。
【００１０】
電気的及び流体的な相互接続装置は、電気的観点から見て、基本パターンのスタック内の各基本パターンの電気化学セルの接続を提供し、一方のセルの面とカソードの間の電気的接触及び次のセルの他方の面とアノードの間の電気的接触を保証し、そして流体的観点から見て、このように各セルの生成物を結びつける電子伝導体である。このようにしてインターコネクタは、電流をもたらして収集し、分配及び／又は収集のために、気体循環コンパートメントを区画する機能を果たす。
【００１１】
より詳細には、インターコネクタの主な作用は、電流の通過だけでなく、各セルの周辺の気体の循環（すなわち、（ＨＴＥ）電気分解のために抽出された水蒸気、水素及び酸素の注入、ＳＯＦＣ電池のために抽出され注入された水素及び水を含む空気及び燃料）を提供し、隣接する２つのセルのアノード及びカソードのコンパートメントを分離して、セルのアノード及びカソードにそれぞれ沿った気体を循環させるためのコンパートメントである。
【００１２】
特に、ＳＯＥＣ型の高温固体酸化物電解槽では、カソードコンパートメントは水蒸気と電気化学反応の生成物である水素を含み、一方、アノードコンパートメントはパージガス（存在する場合）と電気化学反応の別の生成物である酸素を含む。ＳＯＦＣ型の高温固体酸化物燃料電池の場合、アノードコンパートメントは燃料を含み、カソードコンパートメントは酸化剤を含む。
【００１３】
高温水蒸気電解（ＨＴＳＥ）を行うために、カソードコンパートメントに水蒸気（Ｈ2Ｏ）を注入する。セルに流れる電流の影響で、水素電極（カソード）と電解質の界面で水蒸気の形で水分子の分解が引き起こされ、この分解により二水素ガス（Ｈ2）と酸素イオン（Ｏ2-）が生成する。二水素（Ｈ2）は、水素コンパートメントの出口で回収され排出される。酸素イオン（Ｏ2-）は電解質を通過して移動し、電解質と酸素電極（アノード）の界面で酸素（Ｏ2）として再結合する。空気などのパージガスをアノードで循環させることができ、それにより、ガス状で生成した酸素をアノードで回収することができる。
【００１４】
固体酸化物燃料電池（ＳＯＦＣ）の機能を提供するために、セルのカソードコンパートメントに空気（酸素）を注入し、アノードコンパートメントに水素を注入する。空気中の酸素は分解してＯ2-イオンになる。これらのイオンは、電解質中をカソードからアノードへと移動し、水素を酸化して水を生成し、同時に電気を発生させる。ＳＯＦＣ電池では、ＳＯＥＣ電気分解と同様に、水蒸気は二水素（Ｈ2）コンパートメントに位置している。極性のみが逆になる。
【００１５】
実例として、図１は、ＳＯＥＣ型の高温固体酸化物電解槽の動作原理を示す模式図である。この電解槽の機能は、以下の電気化学反応に従って、水蒸気を水素と酸素に変換することである：２Ｈ2Ｏ→２Ｈ2＋Ｏ2
【００１６】
この反応は、電解槽のセル内で電気化学的に達成される。図１に模式的に示すように、各基本電解セル１は、固体電解質３の各々の側に配置されたカソード２とアノード４によって形成される。２つの電極（カソード及びアノード）２及び４は、多孔質材料からなる電子及び／又はイオンの導電体であり、電解質３は気密構造であり、電子に対して絶縁体であり、イオンに対して導電性を有する。電解質３は、特にアニオン性導電体、より正確にはＯ2-イオンのアニオン性導電体であってもよく、そしてプロトン性電解質（Ｈ+）とは対照的に、電解槽はアニオン性電解槽と称される。
【００１７】
電気化学反応は、電子伝導体とイオン伝導体のそれぞれの界面で行われる。
【００１８】
カソード２では、セミリアクションは以下となる：２Ｈ2Ｏ＋４ｅ-→２Ｈ2＋２Ｏ2-
【００１９】
アノード４では、セミリアクションは以下となる：２Ｏ2-→Ｏ2＋４ｅ-
【００２０】
電極２と４との間に設置された電解質３は、アノード４とカソード２との間に与えられる電位差によって生じる電界の影響下で、Ｏ2-イオンが移動する部位である。
【００２１】
図１の括弧内に示されるように、カソードに入る水蒸気は水素Ｈ2を伴っていてもよく、出口で生成及び回収される水素は水蒸気を伴っていてもよい。同様に、破線で示すように、生成した酸素を排出するために、入口に空気などのパージガスを注入してもよい。パージガスの注入は、温度調整器の役割を果たすという付加的な作用を有する。
【００２２】
基本電解槽又は電解反応器は、上述のように、カソード２と、電解質３と、アノード４を有する基本セルと、電気、水力、温度分布の機能を果たす２つのインターコネクタから成る。
【００２３】
生成される水素及び酸素の流れを増加させるために、複数の基本電解セルをインターコネクタによって分離しながら互いに重ねて積層することが知られている。アセンブリは、電解槽（電解反応器）への電気供給及び気体供給を支持する２つの端部の相互接続プレートの間に配置されている。
【００２４】
このように、ＳＯＥＣ型の高温固体酸化物電解槽は、少なくとも１つ、一般的には複数の電解セルが互いに積み重ねられており、各基本電解セルは電解質、カソード及びアノードによって形成されており、電解質はアノードとカソードの間に設置されている。
【００２５】
先に示したように、一般に、１つ以上の電極と電気的に接触している流体的及び電気的相互接続装置は、電流をもたらして収集し、１つ以上の気体循環コンパートメントを区画する機能を果たす。
【００２６】
このように、いわゆるカソードコンパートメントの機能は、電流と水蒸気の分配と、接触しているカソードでの水素の回収である。
【００２７】
いわゆるアノードコンパートメントの機能は、電流の分配と、接触したアノードで生成された酸素の回収であり、任意にパージガスを使用する。
【００２８】
図２は、先行技術に従ったＳＯＥＣ型の高温固体酸化物電解槽の基本パターンの分解組立図である。この電解槽は、インターコネクタ５と交互に積層された固体酸化物（ＳＯＥＣ）型の複数の基本電解セルＣ１，Ｃ２を含む。各セルＣ１，Ｃ２は、カソード２．１、２．２とアノード（セルＣ２のアノード４．２のみを図示する）からなり、その間に電解質（セルＣ２の電解質３．２のみを図示する）が配置されている。
【００２９】
インターコネクタ５は、金属合金部材であり、インターコネクタ５と隣接するカソード２．１との間に存在する空間の量（ｖｏｌｕｍｅ）、及び、インターコネクタ５と隣接するアノード４．２との間に存在する空間の量（ｖｏｌｕｍｅ）によってそれぞれ定義される、カソードコンパートメント５０とアノードコンパートメント５１の間の分離を提供する。また、それは、セルへの気体の分配をも提供する。各々の基本パターンにおける水蒸気の注入は、カソードコンパートメント５０内で行われる。カソード２．１，２．２で生成された水素と水蒸気の残余の回収は、それによる水蒸気の分解後、セルＣ１，Ｃ２の下流のカソードコンパートメント５０内で達成される。アノード４．２で生成された酸素の回収は、それによる水蒸気の分解後、セルＣ１，Ｃ２の下流のアノードコンパートメント５１内で達成される。インターコネクタ５は、隣接する電極との直接接触によって、すなわちアノード４．２とカソード２．１との間で、セルＣ１，Ｃ２間の電流の通過を提供する。
【００３０】
高温固体酸化物電解槽（ＳＯＥＣ）と固体酸化物燃料電池（ＳＯＦＣ）の運転条件が非常に似ており、同じ技術的制約が判明した。
【００３１】
すなわち、高温で作用するＳＯＥＣ／ＳＯＦＣ型の固体酸化物スタックを正しく作用させるために、主に以下の点を満たす必要がある。
【００３２】
第一に、連続する２つのインターコネクタの間に電気的絶縁が必要であり（そうしないと電気化学セルが短絡する）、それだけではなく、良好な電気的接触と、セルとインターコネクタの間の十分な接触面が必要である。セルとインターコネクタの間には、可能な限り低いオーム抵抗が求められる。
【００３３】
さらに、アノードコンパートメントとカソードコンパートメントの間に不浸透性を持たせる必要がある。そうしないと生成した気体の再結合が起こり、生成量の低下、特にスタックにダメージを与えるホットスポットの出現を引き起こす。
【００３４】
最後に、入口と生成物回収時の両方で気体を良好に分配することが不可欠であり、そうしないと生成量の低下、様々な基本パターンにおける圧力と温度の不均一、あるいは電気化学セルの許容できない劣化が生じる。
【００３５】
高温で作用する高温電解スタック（ＳＯＥＣ）又は燃料電池（ＳＯＦＣ）の流入及び流出ガスは、図３を参照して説明した炉などの適切な装置を用いて管理することができる。
【００３６】
すなわち、炉１０は、低温部ＰＦと高温部ＰＣを含み、後者は、炉床１１と、気体の流入口及び流出口を管理するループ管１２と、高温電解（ＳＯＥＣ）又は燃料電池（ＳＯＦＣ）スタック２０を備える。
【００３７】
従来、高温電解スタック（ＳＯＥＣ）や燃料電池（ＳＯＦＣ）の入口ガスの過熱を実施するために、主に２つの技術が存在する。
【００３８】
まず第一に、図３のループ管１２によって概略的に描写されるように、高温部ＰＣにおいて、炉１０の発熱体に沿ってコイル状に巻かれた管の長さを使用することができる。気体は、これがシステムによって提供される場合には、熱交換器からの出口で約５００℃の温度まで前もって上昇しているであろう。次いで、気体を過熱するための当該管１２は、スタック２０に導入される前に、炉１０及びスタック２０の発熱体の熱放射を利用して、さらに約３００℃の温度を得ることを可能にする。
【００３９】
さらに、図４に描写されるもののように電気ヒータ３０に気体を通過させることも知られている。この電気ヒータ３０は、スチールの慣性質量体３１と、発熱体３２と、慣性質量体３１にコイル状に巻かれた気体を導通させるための管３３を含む固体アセンブリに類似する。また図４は、流入ガスＧＥと流出ガスＧＳを示す。これらの電気ヒータ３０は、流出ガスＧＳをスタック２０に導入する前に、２０℃の流入ガスＧＥを約８００℃の温度に加熱する役割を果たす。
【００４０】
どちらの場合も、アセンブリの正しい作用を保証するために、スタック２０への導入におい非常に正確な温度が必要である。
【００４１】
気体が熱交換器を通過した後、炉の発熱体からの放射を収集し、気体を正確なスタックの入口の温度に上昇させる最初の技術では、約３ｍの長さのコイルを作る必要がある（例えば、活性表面の表面積１０ｃｍ×１０ｃｍの２５セルのスタック）。これにより、狭い空間の的確な場所に管が届くことを確実にするために曲げに複雑さが加わるという欠点が生じ、炉のサイズはかなり大きくなる。このように正確である必要があり、通常３１６Ｌステンレス鋼又はＩｎｃｏｎｅｌ  ６００で作られた直径１０／１２の管は非常に剛性が高いため、実装は複雑になる。また、気体過熱ループを作ると非常に多くの空間を占有し、必然的に電流供給、熱電対の通路、及び、電解槽の出口管と干渉するため、炉内のスペース不足を理由に、これらのラインが短くされることが多々ある。さらに、これらのループの接続部を解体することは破壊的であるため、新しいスタックごとに再度同じ曲げ作業を行う必要がある。
【００４２】
一般的なルールとして、正確な温度とスタック２０への入口を得るために、そして約１０ｍｍの管１２の内径のために、ガスライン（典型的にはＨ2Ｏ及びＮ2Ｏ2）の入口あたり約３ｍの改良した長さが必要である。これは５〜１５Ｎｍ3／ｓの流量である。この約３ｍの長さは結果として炉の温度調節を達成することを可能にし、高温電解スタック（ＳＯＥＣ）モード又は燃料電池（ＳＯＦＣ）モードの両方で作用し、スタックへの入口での正確な温度を保証する。
【００４３】
また、３１６Ｌステンレス鋼を使用した場合、酸化現象による汚染を避けるために、これらのガスラインはアルミナ蒸着による高価で長時間の処理を行う必要がある。気体流に取り込まれた粒子（クロム、バナジウム等）はこのセルに固定され、ＳＯＥＣ／ＳＯＦＣ型の固体酸化物スタックの性能を低下させる可能性がある。
【００４４】
さらに、第２の技術では、気体の入口ごとに１つの過熱器３０を必要とする。しかし、コンパクトなシステムが主流であるのに対し、これらは巨大なアセンブリであり、非常に多くのスペースを占有する。したがって気体の入口の数と同じ数の電気過熱器があり、これは、炉の周辺部材の統合という状況において深刻な問題を引き起こしている。したがって、加熱アームによるラインのトレースを避けるために、この電気ヒータ３０の気体の出口をスタックの入口に可能な限り近くに配置する必要がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００４５】
本発明の目的は、先行技術の実施形態に関連する上述したこれらの要求及び欠点を少なくとも部分的に是正することである。
【００４６】
特に本発明は、特に高温電解スタック（ＳＯＥＣ）又は燃料電池（ＳＯＦＣ）用の気体の過熱又は予熱のための統合されたアセンブリ又はスタックと熱交換システムの設計を、外部部品の必要性を制限すること又は排除することと同時に実現することに関する。したがって、このシステムは、フランス国特許出願ＦＲ３０４５２１５  Ａ１に記載のように、プラグアンドプレイ（ＰｎＰ）型、セルフクランプシステムの特徴を有するスタックに統合が可能でなければならない。
【課題を解決するための手段】
【００４７】
したがって、本発明の対象は、その態様の１つによれば、以下を含むアセンブリであって：
−  高温で作用するＳＯＥＣ／ＳＯＦＣ型の固体酸化物スタックであって、以下を備えたスタック：
−  カソード、アノード、及び、カソードとアノードの間に設置された電解質によってそれぞれ形成された複数の電気化学セルと、隣接する２つの電気化学セルの間にそれぞれ配置された複数の中間インターコネクタ；
−  複数の電気化学セルと複数の中間インターコネクタがその間に把持される上端プレート及び下端プレート；
−  ＳＯＥＣ／ＳＯＦＣ型の固体酸化物スタックがその間に把持される上部クランププレート及び下部クランププレートを備え、各クランププレートが少なくとも２つのクランプオリフィスを有する、ＳＯＥＣ／ＳＯＦＣ型の固体酸化物スタックを把持するためのシステムであって、さらに以下を備えたシステム：
−  上部と下部のクランププレートを一緒に組み立てることを可能とするために、上部クランププレートのクランプオリフィスと、下部クランププレートの対応するクランプオリフィスをそれぞれ通って延長することを目的とした少なくとも２つのクランプロッド；
−  上部と下部のクランププレートを一緒に組み立てることを可能とするために、前記少なくとも２つのクランプロッドと連携することを目的とした上部及び下部クランププレートの各クランプオリフィスにおけるクランプ手段；
内部に過熱又は予熱される流体が循環するクランプシステムの少なくとも２つの中空クランプロッドによって少なくとも部分的に形成された熱交換システムを備えることを特徴とするアセンブリである。
【００４８】
したがって、有利には、本発明は、１つ以上の流体を過熱又は予熱するための熱交換器を形成するために、クランプロッドを中空にすることによって、クランプロッドを使用することを可能にすることができる。この流体は、液体又は気体であってもよく、好ましくは気体である。
【００４９】
本発明の結果、第１の気体過熱技術に関連して先に記載したように、使用する複雑な管状コイルを省略することが可能となる。したがって、サイズに関して大きな利益が得られる。本発明によれば、外部部品を追加することなく過熱又は予熱の原理をクランプシステムに組み込むことができ、これにより炉のサイズを範囲内におさめることが可能となる。また、スワール手段の使用により熱効率を高めることができる。
【００５０】
さらに、熱交換システムはクランプシステムの一部を形成するので、新しいスタックごとに管状コイルを作り直すことを避けることができる。一方、第１の先行技術に従った管状ループのシステムは回収不可能である。有利には、熱交換システムは、別のスタックに使用することができる。
【００５１】
本発明によるアセンブリは、単独で、又は、全ての可能な技術的組み合わせに従って取り込まれる以下の特徴のうちの１つ以上をさらに含むことができる。
【００５２】
本発明の第１の態様によれば、前記少なくとも２つの中空クランプロッドは、それぞれ、予熱される熱伝達流体の入口用の端部と、予熱された熱伝達流体の出口用の端部を含むことができる。
【００５３】
また各クランプロッドの入口端部及び出口端部のそれぞれにおいて、クランプシステムは、クランプロッドの対応する端部の周囲に配置された力伝達管と、クランプ手段、特にクランプワッシャを含む（力伝達管は、クランプワッシャと対応するクランププレートの間に配置される）ことができる。これにより、低温領域におけるクランプをオフセットすることが可能となる。この場合、炉から出して再投入する必要があるため、気体の予熱の役割を果たすことができるのみである。また例えば、ＳＯＦＣモードでスタックの発熱性を利用して、スタックを熱運動化して水を加熱するために、気体とは独立してこの回路を使用することも想定できる。
【００５４】
さらに、各クランプロッドの入口端部及び出口端部のそれぞれにおいて、クランプシステムは、クランプロッドの対応する端部の周囲に配置された、特にセラミック製の断熱部材を含む（断熱部材は、対応するクランププレートと接触して配置される）ことができる。
【００５５】
またさらに本発明の第２の態様によれば、熱交換システムは、過熱される気体又は液体が内部を循環するクランプシステムの少なくとも２つの中空クランプロッドによって少なくとも部分的に形成されたＳＯＥＣ／ＳＯＦＣ型の固体酸化物スタックの入口で気体を過熱するためのシステムであってもよい（アセンブリは、少なくとも１つの中空クランプロッドに流体的に接続されたスタックに入るためのパイプを含む）。
【００５６】
有利には、過熱システムは、流体回路ごとに少なくとも１つの中空クランプロッドによって形成される。
【００５７】
また過熱システムは、入口パイプと中空クランプロッドの一端を流体的に接続する簡易取付接続パイプを含み、中空クランプロッドの他端が、過熱する気体の供給用のパイプに流体的に接続されている、いわゆる簡易取付型であってもよい。
【００５８】
また過熱システムは直列取付用のパイプのセットを含む、いわゆる直列取付型であってもよい。これは、第１の中空クランプロッドの第１の端部を第２の中空クランプロッドの第１の端部に流体的に接続する直列取付用の第１のパイプと、第１のクランプロッドの第２の端部をスタックに入るためのパイプに流体的に接続する直列取付用の第２のパイプを含み、第２の中空クランプロッドの第２の端部が、過熱される気体を入れるためのパイプに流体的に接続されている。
【００５９】
また過熱システムは、並列取付パイプのセットを含む、いわゆる並列取付型であってもよい。これは、第１の中空クランプロッドの第１の端部と第２の中空クランプロッドの第１の端部を流体的に接続する第１の並列取付接続パイプと、第１のクランプロッドの第２の端部と第２の中空クランプロッドの第２の端部を流体的に接続する第２の並列取付接続パイプを含み、第２の並列取付接続パイプはスタックに入るためのパイプに流体的に接続され、特に、接続パイプ自体がスタックに入るためのパイプに流体的に接続され、第１の並列取付接続パイプは過熱される気体を入れるためのパイプに流体的に接続されている。
【００６０】
さらに中空クランプロッドは、有利には、過熱又は予熱される流体との熱交換を増加させるために、スワール手段を含むことができる。
【００６１】
中空クランプロッドにおけるスワール手段の存在は、熱交換効率を高めることを可能にしうる。これは、クランプロッドの通常の長さが、流体の過熱又は予熱を可能にするのに不十分であることが判明する可能性があるためである。これは、例えば、過熱される気体の５０℃から８００℃への変化に相当しうる。
【００６２】
スワール手段は、中空クランプロッドに挿入された長い撚りリボンの形態であってもよく、取り付けが簡単であるという利点がある。それらは、特に望ましく圧力損失の増加を制限しながら、同じ流れに対して、所定の長さの流体の滞留時間を増加させることを可能にする。
【００６３】
さらに、クランプシステムは、中空クランプロッドの各端部に、クランププレートと接触するクランプ手段、特にクランプワッシャを含むことができる。
【００６４】
さらに、流体パイプの間及び／又は流体パイプと中空クランプロッドの間の流体接続は、１つ以上の脱着可能な流体気密性の継手によって行うことができる。
【００６５】
有利には、クランプロッドの端部は、ねじ状である。したがって、ねじ山を備えた脱着可能な流体気密性の継手をそこに固定することが可能であろう。
【００６６】
脱着可能な流体気密性の継手は、特に、以下を含む高温で流体気密性の結合システムによって形成することができる：
−  第１の流体パイプ又は中空クランプロッドに固定することを意図した、ねじ状ベースと呼ばれる、少なくとも部分的にその外面にねじ切りされた中空ベースであって、第１の流体パイプ又はクランプロッドと流体連通するためのオリフィスを含むねじ状ベース；
−  第２の流体パイプ又は中空クランプロッドに固定することを意図した、平滑ベースと呼ばれる、少なくとも部分的に平滑な外面を有する中空ベースであって、第２の流体パイプ又は中空クランプロッドと流体連通するためのオリフィスを含む平滑ベース（平滑ベース及びねじ状ベースが、それぞれ、それらを互いに流体連通するためのオリフィスを含む）；
−  ねじ状ベースと連携してねじ／ナットシステムを形成することができ、且つ、平滑ベースに対してスライドすることができるねじ状ナットであって、その内面に、ねじ状ベース上のねじ山と連携する第１のねじ状部分と、平滑ベースの平滑な外面上でスライド接触する第２の平滑部分を有するねじ状ナット。
【００６７】
この脱着可能な流体気密性の継手は、特にフランス国特許出願第１７５００９号に記載されている。
【００６８】
好ましくは、中空クランプロッドの有用な断面積は、スタックの低温クランプによって引き起こされる可能性のある高温における全てのクリープに耐えるのに十分である。
【００６９】
さらに、また本発明の対象は、本発明の別の態様によれば、少なくとも１つの熱交換システム、特に、先に定義されたアセンブリのＳＯＥＣ／ＳＯＦＣ型の固体酸化物スタックの入口で気体を過熱するためのシステム又は熱伝達流体を予熱するためのシステムの製造方法であって、複数の中空クランプロッドを形成すること、及び、中空クランプロッド内の流体の循環を可能とするように、１つ以上の流体パイプを中空クランプロッドと流体的に接続することからなる工程を含むことを特徴とする製造方法である。
【００７０】
本発明によるアセンブリ及び製造方法は、単独で、又は、他の特徴との技術的に可能な全ての組み合わせに従って取り込まれる本明細書に記載された特徴のいずれかを含むことができる。
【００７１】
本発明は、その実施の非限定的な実施例の以下の詳細な説明を読解し、並びに、添付の図面の概略図及び部分図を検討することから、よりよく理解されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００７２】
【図１】図１は、高温固体酸化物電解槽（ＳＯＥＣ）の動作原理を示す概略図である。
【図２】図２は、先行技術に従ったインターコネクタを含む高温固体酸化物電解槽（ＳＯＥＣ）の一部の分解組立図である。
【図３】図３は、高温で作用する高温電解スタック（ＳＯＥＣ）又は燃料電池（ＳＯＦＣ）が配置された炉の構造の原理を説明する図である。
【図４】図４は、先行技術に従った気体の電気ヒータの原理を説明する図である。
【図５】図５は、ＳＯＥＣ／ＳＯＦＣ型の固体酸化物スタックと、スタックをクランプするシステムを含む本発明によるアセンブリの一例を透視図法で示す図である。これは、図６から図１０を参照して示すように、１つ以上の熱交換システムを含むことができる。
【図６】図６は、図５に示されるもの等のアセンブリで使用できる本発明による熱交換システムの例を部分的に、模式的に、そして断面的に説明する図である。
【図７】図７は、図５に示されるもの等のアセンブリで使用できる本発明による熱交換システムの例を部分的に、模式的に、そして断面的に説明する図である。
【図８】図８は、図５に示されるもの等のアセンブリで使用できる本発明による熱交換システムの例を部分的に、模式的に、そして断面的に説明する図である。
【図９】図９は、図５に示されるもの等のアセンブリで使用できる本発明による熱交換システムの例を部分的に、模式的に、そして断面的に説明する図である。
【図１０】図１０は、図５に示されるもの等のアセンブリで使用できる本発明による熱交換システムの例を部分的に、模式的に、そして断面的に説明する図である。
【図１１】図１１は、本発明によるアセンブリ用の、高温において流体気密な結合システムの形態の脱着可能な流体気密性の継手の一例を、部分的に、断面的に、且つ、透視的に説明する図である。
【００７３】
これら全ての図において、同一の参照は、同一又は類似の部材を指定することができる。
【００７４】
また、図中に描写された様々な部材は、図を見やすくするために、必ずしも一様な縮尺に従っているわけではない。
【発明を実施するための形態】
【００７５】
図１〜図４については、先行技術に関連する部分及び本発明の技術的文脈において既に述べた。図１及び図２について、水蒸気Ｈ2Ｏの供給及び二水素Ｈ2、酸素Ｏ2、空気及び電流の分配及び収集のための記号及び矢印は、図示された装置の作用を説明するため、明瞭さ及び情報を提供するために示されたことが記載されている。
【００７６】
また所定の電気化学セルの全ての構成要素（アノード／電極／カソード）は、好ましくはセラミックスであることに留意すべきである。高温ＳＯＥＣ／ＳＯＦＣ型のスタックの動作温度は、さらに典型的には６００〜１００００℃である。
【００７７】
また本明細書では、「上」及び「下」なる用語は、ＳＯＥＣ／ＳＯＦＣ型のスタックを使用する構成の場合、通常の向きに応じて理解されるものとする。
【００７８】
図５に関しては、ＳＯＥＣ／ＳＯＦＣ型の固体酸化物スタック２０とクランプシステム６０を含むアセンブリ８０の一例を図示する。このアセンブリ８０は、図６から図１０を参照して以下に説明する熱交換システム４０の１つ以上を備えることができる。
【００７９】
有利には、本発明によるアセンブリ８０は、ここでは熱交換システムの存在とは別に、フランス国特許出願ＦＲ３０４５２１５  Ａ１に記載されたアセンブリと同様の構造を有する。すなわち、このスタック２０は「プラグアンドプレイ」（ＰｎＰ）型の特性を有する。
【００８０】
したがって、以下に説明する本発明の様々な実施形態に共通する方法で、図５に示すように、アセンブリ８０は、高温で作用するＳＯＥＣ／ＳＯＦＣ型の固体酸化物スタック２０を備える。
【００８１】
このスタック２０は、カソード、アノード、及びカソードとアノードの間に設置された電解質によってそれぞれ形成された複数の電気化学セル４１と、隣接する２つの電気化学セル４１の間に配置された複数の中間インターコネクタ４２を含む。この電気化学セル４１と中間コネクター４２のアセンブリは、スタックと称することもできる。
【００８２】
また、スタック２０は、複数の電気化学セル４１と複数の中間インターコネクタ４２がその間に把持される、すなわちスタックがその間に位置する上端プレート４３及び下端プレート４４（それぞれ上端スタックプレート４３及び下端スタックプレート４４ともいう）を含む。
【００８３】
さらに、アセンブリ８０はまた、ＳＯＥＣ／ＳＯＦＣ型の固体酸化物スタック２０をクランプするシステム６０を含み、これは、ＳＯＥＣ／ＳＯＦＣ型の固体酸化物スタック２０がその間に把持される上部クランププレート４５と下部クランププレート４６を含む。
【００８４】
クランプシステム６０の各クランププレート４５，４６は、４つのクランプオリフィス５４を含む。
【００８５】
またクランプシステム６０は、上部クランププレート４５のクランプオリフィス５４を通り、そして下部クランププレート４６の対応するクランプオリフィス５４を通って延びる４つのクランプロッド５５又はタイロッドをさらに含む。これにより、上部クランププレート４５と下部クランププレート４６を一緒に組み立てることができる。
【００８６】
またクランプシステム６０は、上部クランププレート４５及び下部クランププレート４６の各クランプオリフィス５４にクランプ手段５６、５７、５８を含む。これらはクランプロッド５５と連携して、上部クランププレート４５及び下部クランププレート４６を一緒に組み立てることを可能にする。
【００８７】
より詳細には、クランプ手段は、上部クランププレート４５の各クランプオリフィス５４において、クランプオリフィス５４を通して挿入された対応するクランプロッド５５と連携する第１のクランプナット５６を含む。またクランプ手段は、下部クランププレート４６の各クランプオリフィス５４において、クランプワッシャ５８と関連する第２のクランプナット５７を含む。これらはクランプオリフィス５４を通して挿入された対応するクランプロッド５５と連携する。クランプワッシャ５８は、第２のクランプナット５７と下部クランププレート４６の間に位置する。
【００８８】
本発明に従って、アセンブリ８０は、過熱又は予熱される流体が内部で循環するクランプシステム６０の中空クランプロッド５５によって少なくとも部分的に形成された、少なくとも１つの熱交換システム４０（例えば、図６から図１０に関しては記載されているが、図５では可視化されていない）を含む。
【００８９】
したがって、熱交換システム４０の様々な可能性について、図６から図１０を参照して説明する。
【００９０】
第一に、図６、図７、図８に関しては、熱交換システム４０は、ＳＯＥＣ／ＳＯＦＣ型の固体酸化物スタック２０の入口で気体を過熱するシステム４０であってもよい。
【００９１】
したがって、それは過熱される気体ＧＥが内部で循環するクランプシステム６０の少なくとも１つの中空クランプロッド５５によって少なくとも部分的に形成されてもよく、アセンブリ８０は、少なくとも１つの中空クランプロッド５５に流体的に接続されたスタック２０内への入口パイプ９０をさらに含む。有利には、過熱システム４０は、少なくとも２つの中空クランプロッド５５によって形成される。すなわち、流体回路ごとに少なくとも１つの中空クランプロッド５５が形成される。
【００９２】
図６に関しては、過熱システム４０は、簡易取付型であってもよい。すなわち、それは、スタック２０内への入口パイプ９０に流体的に接続する簡易取付接続パイプ９１と、中空クランプロッド５５の一端５５ｂ、過熱される気体ＧＥを供給するパイプ９９に流体的に接続された中空クランプロッド５５の他端５５ａを含む。
【００９３】
図６に示すように、簡易取付接続パイプ９１は、曲がった形状を有していてもよい。また入口パイプ９０と簡易取付接続パイプ９１の間、及び、簡易取付接続パイプ９１と中空クランプロッド５５の間、さらに、中空クランプロッド５５と過熱される気体ＧＥを供給するパイプ９９の間の接続は、以下に特に図１１を参照して説明するように、脱着可能な流体気密性の継手９５を用いて行うことができる。
【００９４】
さらにクランプロッド５５は、クランプワッシャ５８の形態のクランプ手段５８を用いて、上部クランププレート４５及び下部クランププレート４６に部分的に固定されていてもよい。
【００９５】
図６の例では、簡易取付型過熱システム４０は、気体ごとに１本の中空クランプロッド５５を使用するのみであり、したがって、一般的には、流体回路ごとに１組ずつ、２本の中空クランプロッドを使用することになる。
【００９６】
しかしながら、気体の過熱度を高めるために、以下に図７及び図８を参照して説明するように、少なくとも２本の中空クランプロッド５５，５５’を使用することができる。より詳細には、図７は直列に取り付けた場合を示し、図８は並列に取り付けた場合を示す。
【００９７】
したがって、図７に関しては、過熱システム４０は直列に取り付けられてもよい。そして、それは直列取付パイプ９２ａと９２ｂのセットを含み、それは、第１の中空クランプロッド５５’の第１の端部５５ａ’と第２の中空クランプロッド５５の第１の端部５５ａを流体的に接続する第１の直列取付接続パイプ９２ａと、第１のクランプロッド５５’の第２の端部５５ｂ’とスタック２０内への入口パイプ９０を流体的に接続する第２の直列取付接続パイプ９２ｂを含む。また、第２の中空クランプロッド５５の第２の端部５５ｂは、過熱される気体ＧＥのための入口パイプ９９に流体的に接続されている。
【００９８】
図７に示すように、第１の直列取付接続パイプ９２ａと第２の直列取付接続パイプ９２ｂは、曲がった形状を有していてもよい。また、入口パイプ９０と第２の直列取付接続パイプ９２ｂの間、及び、第２の直列取付接続パイプ９２ｂと第１の中空クランプロッド５５’の間、及び、第１の中空クランプロッド５５’と第１の直列取付接続パイプ９２ａの間、及び、第１の直列取付接続パイプ９２ａと第２の中空クランプロッド５５の間、及び最後に、第２の中空クランプロッド５５と過熱される気体ＧＥを供給するパイプ９９の間の接続は、以下に特に図１１を参照して説明するように、脱着可能な流体気密性の継手９５を用いて行うことができる。
【００９９】
さらに、クランプロッド５５は、クランプワッシャ５８の形態のクランプ手段５８を用いて、上部クランププレート４５及び下部クランププレート４６に部分的に固定されていてもよい。
【０１００】
しかしながら、簡易取付のために単一の中空クランプロッド５を使用すること、又は、直列取付のために２つの中空クランプロッド５５，５５’を使用することは、スタック２０の熱に影響を与える可能性がある。これは、クランプロッドを通る気体の通過が局所的に温度を変化させて、スタック２０の平面上で温度勾配のリスクが生じうるからである。したがって、スタック２０の熱への影響を少なくするように、２つの中空クランプロッド５５，５５’を並列に使用することが可能であろう。
【０１０１】
したがって、図８に関しては、過熱システム４０は平行に取り付けられる型のものであってもよい。それは並列取付パイプ９３ａ、９３ｂ、９３ｃのセットを含み、それは、第１の中空クランプロッド５５’の第１の端部５５ａ’と第２の中空クランプロッド５５の第１の端部５５ａを流体的に接続する第１の並列取付接続パイプ９３ａ、及び、第１の中空クランプロッド５５’の第２の端部５５ｂ’と第２の中空クランプロッド５５の第２の端部５５ｂを流体的に接続する第２の並列取付接続パイプ９３ｂを含む。また第２の並列取付接続パイプ９３ｂは、それ自体がスタック２０内への入口パイプ９０に流体的に接続されている接続パイプ９３ｃを用いて、スタック２０内の入口パイプ９０に流体的に接続されている。さらに、第１の平行取付接続パイプ９３ａは、過熱される気体ＧＥを供給するためのパイプ９９に流体的に接続されている。
【０１０２】
図８に示すように、第１の平行取付接続パイプ９３ａと第２の平行取付接続パイプ９３ｂは、曲がった形状を有していてもよい。また、入口パイプ９０と接続パイプ９３ｃの間、及び、第２の平行取付接続パイプ９３ｂと第１の中空クランプロッド５５’の間、及び、第１の中空クランプロッド５５’と第１の平行取付接続パイプ９３ａの間、及び、第１の平行取付接続パイプ９３ａと第２の中空クランプロッド５５の間、及び、第２の中空クランプロッド５５と第２の平行取付接続パイプ９３ｂの間の接続は、以下に特に図１１を参照して説明するように、脱着可能な流体気密性の継手９５を用いて行うことができる。その部分の入口パイプ９９は、第１の平行取付接続パイプ９３ａ上に直接形成されてもよい。
【０１０３】
図６〜図８を参照して上述した各々の熱交換システム４０は、図３を参照して先に説明したように、炉１０に関連するＳＯＥＣ／ＳＯＦＣ型のスタック２０への入口における気体の加熱を実現することが可能である。
【０１０４】
さらに、有利には、中空クランプロッド５５は、別の作用のために意図された液体又は気体の熱伝達流体を予熱するために使用することができる。これにより、クランプロッド又はロッド５５内の熱伝達流体の循環は、流体気密性を強化するために、その冷却にも使用することができる。
【０１０５】
したがって、図１０に関しては、中空クランプロッド５５は、予熱される熱伝達流体ＦＥ用の入口端部５５ａと、予熱された熱伝達流体ＦＳ用の出口端部５５ｂを含む。中空クランプロッド５５を通って熱伝達流体が通過することにより、熱伝達流体の加熱と中空クランプロッド５５の冷却がもたらされる。
【０１０６】
クランプロッド５５の入口５５ａ及び出口５５ｂのそれぞれの端部において、クランプシステム６０は、クランプロッド５５の対応する端部５５ａ又は５５ｂの周囲に配置された力伝達管７０と、クランプワッシャ５８の形態のクランプ手段を含む。力伝達管７０は、クランプワッシャ５８と対応するクランププレート４５又は４６の間に配置されている。
【０１０７】
熱伝達流体がスタック２０の使用に関係しない場合、スタック２０の発熱性に応じて、クランプロッド５５の温度を一定に保つように熱伝達流体の流量を調節することができる。
【０１０８】
さらに、ＳＯＥＣ／ＳＯＦＣ型の固体酸化物スタック２０を有するアセンブリ８０の原理は、高温領域におけるクランプを達成するための条件を与える。しかしながら、クランプロッド５５を通る低温の熱伝達流体の通過は、図１０に示されるように、温度を低下させることを可能にし、したがって、低温領域ＺＦからのクランプをオフセットすることを可能にできるであろう。
【０１０９】
さらに、図９に示すように、クランプロッド５５の入口５５ａ及び出口５５ｂのそれぞれの端部において、クランプシステム６０は、クランプロッド５５の対応する端部５５ａ又は５５ｂの周囲に配置された、特にセラミック製の断熱部材１２０を備えることができる。この断熱部材１２０は、対応するクランププレート４５又は４６と接触して配置される。
【０１１０】
したがって、本発明の原理は、熱伝達流体、特に気体の予熱を可能にすることに有利である。これは、自己熱を超えるＳＯＥＣ又はＳＯＦＣモードにおいて、スタック２０は発熱性であり、熱を発生し、そしてスタック２０の温度上昇を制限するために、この熱を放出しなければならないからである。この熱の一部は、高温領域からの熱損失によって放出されるが、本発明の原理は、動作温度よりもはるかに低温の、典型的には２００℃未満の中空クランプロッド５５に入る熱伝達流体、特に気体を予熱することによって、この熱の大部分を放出することを可能にすることができる。
【０１１１】
またこれは、クランプロッド５５の温度を低下させ、したがってクリープのリスクを増加させ、したがってクランプシステム６０の信頼性を向上させるという結果をもたらす。したがって、クランプロッド５５の断面積を小さくすることが可能となる。しかしながら、熱伝達流体がスタック２０を過度に冷却する傾向を有するであろう場合には、優先的にセラミック製の断熱部１２０は、図９に示すように、クランプシステム６０のクランププレート４５，４６と、例えば脱着可能な流体気密性の継手９５の間に設置することができる。
【０１１２】
さらに、図６、図７、図８及び図１０の全てに示されるように、中空クランプロッド５５は、有利には、過熱又は予熱される流体との熱交換を増加させるために、スワール手段９８を含むことができる。
【０１１３】
中空クランプロッド５５におけるスワール手段９８の存在は、熱交換効率を高めることを可能にしうる。これは、クランプロッド５５の通常の長さが、流体の過熱又は予熱を可能にするのに不十分であることが判明する可能性があるためである。これは、例えば、過熱される気体の５０℃から８００℃への変化に相当しうる。
【０１１４】
スワール手段９８は、中空クランプロッド５５に挿入された長い撚りリボンの形態であってもよく、取り付けが簡単であるという利点がある。それらは、特に望ましく圧力損失の増加を制限しながら、同じ流れに対して、所定の長さの流体の滞留時間を増加させることを可能にする。
【０１１５】
さらに、図１１は、本発明によるアセンブリ８０用の、高温において流体気密な結合システムの形態の脱着可能な流体気密性の継手９５の一例を、部分的に、断面的に、且つ、透視的に説明する。この継手９５は、流体パイプ９１、９２ａ、９２ｂ、９３ａ、９３ｂ、９３ｃ、９０もしくは９９の間、又は、これらの流体パイプ９１、９２ａ、９２ｂ、９３ａ、９３ｂ、９３ｃ、９０もしくは９９と中空クランプロッド５５、５５’の間の流体接続を提供することを可能にすることができる。この継手９５は、特にフランス国特許出願第１７５００９号に記載されている。
【０１１６】
したがって、有利には、この継手９５は以下を含む：
−  流体パイプ９１、９２ａ、９２ｂ、９３ａ、９３ｂ、９３ｃ、９０、９９又は中空クランプロッド５５、５５’に固定することを意図した、ねじ状ベースと呼ばれる、少なくとも部分的にその外面にねじ山Ｆ１が形成された中空ベース１０１であって、この流体パイプ又はクランプロッドと流体連通するためのオリフィス１１１を含むねじ状ベース１０１；
−  別の流体パイプ９１、９２ａ、９２ｂ、９３ａ、９３ｂ、９３ｃ、９０、９９又は別の中空クランプロッド５５、５５’に固定することを意図した、平滑ベースと呼ばれる、少なくとも部分的に平滑な外面Ｌ３を有する中空ベース１０２であって、この流体パイプ又は中空クランプロッドと流体連通するためのオリフィス１１２を含む平滑ベース１０２（平滑ベース１０２及びねじ状ベース１０１が、それぞれ、それらを互いに流体連通するためのオリフィス１１１、１１２を含む）；
−  ねじ状ベース１０１と連携してねじ／ナットシステムを形成することができ、且つ、平滑ベース１０２に対してスライドすることができるねじ状ナット１０３であって、その内面に、ねじ状ベース１０１上のねじ山Ｆ１と連携する第１のねじ状部分Ｓ１と、平滑ベース１０２の平滑な外面Ｌ３上でスライド接触する第２の平滑部分Ｓ２を有するねじ状ナット１０３。
【０１１７】
当然に、本発明は、先に記載した例示的な実施形態に限定されるものではない。当業者によって、様々な変更を加えることができる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【国際調査報告】
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