(57)【要約】【課題】従来の円筒構造固体酸化物形燃料電池システムには、ハウジング側壁とセルスタックとの間にセルスタックの燃焼済み排ガスの排出流路を形成しているので、ハウジングが大型化し、ひいては円筒構造固体酸化物形燃料電池システムが大型化するという問題があることに鑑み、円筒構造固体酸化物形燃料電池システムの小型化を可能とするセルスタックの燃焼済み排ガスの排出手段を提供する。【解決手段】円筒構造固体酸化物形燃料電池システムのセルスタックに空気を供給する円筒構造固体酸化物形燃料電池システム用給気マニホールドであって、セルスタックの燃焼済み排ガスの排気流路が内部に形成されている。【選択図】　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
円筒構造固体酸化物形燃料電池システムのセルスタックに空気を供給する円筒構造固体酸化物形燃料電池システム用給気マニホールドであって、セルスタックの燃焼済み排ガスの排気流路が内部に形成されていることを特徴とする給気マニホールド。
【請求項２】
セルスタックの燃焼済み排ガスとの熱交換により燃料電池用原燃料を予熱する第１熱交換器と、セルスタックの燃焼済み排ガスとの熱交換により前記空気を予熱する第２熱交換器とに一体に組み付けられていることを特徴とする請求項１に記載の円筒構造固体酸化物形燃料電池システム用給気マニホールド。
【請求項３】
第１熱交換器は給気マニホールドに隣接し、第２熱交換器は第１熱交換器に隣接していることを特徴とする請求項２に記載の円筒構造固体酸化物形燃料電池システム用給気マニホールド。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、円筒構造固体酸化物形燃料電池システム用給気マニホールドに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
【特許文献１】特開平６−０４４９９２号
円筒構造固体酸化物形燃料電池システムのセルスタックの燃焼済み排ガスを、セルスタックを収容するハウジングの側壁とセルスタックとの間に形成した流路を介して排出するように構成された円筒構造固体酸化物形燃料電池システムが特許文献１に開示されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
特許文献１の円筒構造固体酸化物形燃料電池システムには、ハウジング側壁とセルスタックとの間にセルスタックの燃焼済み排ガスの排出流路を形成しなければならないので、ハウジングが大型化し、ひいては円筒構造固体酸化物形燃料電池システムが大型化するという問題がある。
本発明は上記問題に鑑みてなされたものであり、円筒構造固体酸化物形燃料電池システムの小型化を可能とするセルスタックの燃焼済み排ガスの排出手段を提供することを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明においては、円筒構造固体酸化物形燃料電池システムのセルスタックに空気を供給する円筒構造固体酸化物形燃料電池システム用給気マニホールドであって、セルスタックの燃焼済み排ガスの排気流路が内部に形成されていることを特徴とする給気マニホールドを提供する。
円筒構造固体酸化物形燃料電池システムにおいては、セルスタックに空気を供給する給気マニホールドがセルスタックに対峙して配設される。前記給気マニホールド内にセルスタックの燃焼済み排ガスの排気流路を形成すれば、セルスタックを収容するハウジングとセルスタックとの間にセルスタックの燃焼済み排ガスの排出流路を形成する必要がないので、ハウジングが小型化され、ひいては円筒構造固体酸化物形燃料電池システムが小型化される。
【０００５】
本発明の好ましい態様においては、給気マニホールドは、セルスタックの燃焼済み排ガスとの熱交換により燃料電池用原燃料を予熱する第１熱交換器と、セルスタックの燃焼済み排ガスとの熱交換によりセルスタックに供給される空気を予熱する第２熱交換器とに一体に組み付けられている。
セルスタックの燃焼済み排ガスとの熱交換により燃料電池用原燃料を予熱する第１熱交換器と、セルスタックの燃焼済み排ガスとの熱交換によりセルスタックに供給される空気を予熱する第２熱交換器とを配設する場合には、給気マニホールドと第１熱交換器と第２熱交換器とを一体に組み付けることにより、円筒構造固体酸化物形燃料電池システムが小型化される。
【０００６】
本発明の好ましい態様においては、第１熱交換器は給気マニホールドに隣接し、第２熱交換器は第１熱交換器に隣接している。
第１熱交換器を給気マニホールドと第２熱交換器とで挟むことにより、燃料電池用原燃料を確実に予熱することができる。
【０００７】
【発明の実施の形態】
本発明の実施例に係る円筒構造固体酸化物形燃料電池システム用給気マニホールドを説明する。
図１に示すように、円筒構造固体酸化物形燃料電池システムは、一端が閉鎖された円筒構造固体酸化物形燃料電池１ａの集合体であるセルスタック１を備えている。
燃料電池１ａの開放端側でセルスタック１に隣接して、給気マニホールド２が配設されている。給気マニホールド２からセルスタック１の各燃料電池１ａ内に給気パイプ２ａが延びている。一端が給気マニホールド２のセルスタック１に対峙する壁面に開口し他端が給気マニホールド２の前記壁面とは反対側の壁面に開口する複数の排気流路２ｂが給気マニホールド２内に形成されている。
円筒構造固体酸化物形燃料電池１ａの閉鎖端側でセルスタック１に隣接して、燃料改質器３が配設されている。
セルスタック１と燃料改質器３とはハウジング４内に収容されている。
給気マニホールド２に隣接して、原燃料予熱用の第１熱交換器５が配設され、第１熱交換器５に隣接して給気予熱用の第２熱交換器６が配設されている。給気マニホールド２と第１熱交換器５と第２熱交換器６とは一体に組み付けられている。
第１熱交換器５は図示しない流路を介して燃料改質器３に接続し、第２熱交換器６は図示しない流路を介して給気マニホールド２に接続している。
【０００８】
上記構成を有する円筒構造固体酸化物形燃料電池システムにおいては、図示しない燃料供給源から供給されたＬＰＧ等の原燃料が、第１熱交換器５を通過して予熱され、燃料改質器３でＨ２、ＣＯ等の燃料へ改質される。燃料はセルスタック１に流入する。
図示しない空気供給源から供給された空気が、第２熱交換器６を通過して予熱され、給気マニホールド２に流入し、給気パイプ２ａを通って各円筒構造固体酸化物形燃料電池１ａの内部空間に流入する。
円筒構造固体酸化物形燃料電池１ａの内側を流れる空気中の酸素と、円筒構造固体酸化物形燃料電池１ａの外側を流れるＨ２、ＣＯ等の燃料との間の電気化学反応により起電力が発生する。
電気化学反応に関与しなかった残余の燃料は、セルスタック１と給気マニホールド２との間の空間で燃焼する。セルスタック１の燃焼済み排ガスは、給気マニホールド２内に形成された排気流路２ａを通り、第１熱交換器５へ流入して燃料改質器３に供給される原燃料を予熱し、次いで第２熱交換器６へ流入して給気マニホールド２に供給される空気を予熱する。
【０００９】
本実施例に係る円筒構造固体酸化物形燃料電池システムにおいては、給気マニホールド２内にセルスタック１の燃焼済み排ガスの排気流路２ａが形成されているので、セルスタック１を収容するハウジング４とセルスタック１との間にセルスタック１の燃焼済み排ガスの排出流路を形成する必要がない。この結果、ハウジング４が小型化され、ひいては円筒構造固体酸化物形燃料電池システムが小型化されている。
【００１０】
本実施例に係る円筒構造固体酸化物形燃料電池システムにおいては、セルスタック１の燃焼済み排ガスとの熱交換により原燃料を予熱する第１熱交換器５と、セルスタック１の燃焼済み排ガスとの熱交換によりセルスタック１に供給される空気を予熱する第２熱交換器６とが、給気マニホールド２と一体に組み付けられているので、これらが別個独立に配設される場合に比べて、円筒構造固体酸化物形燃料電池システムが小型化されている。
【００１１】
給気マニホールド２と第２熱交換器６とに挟まれた第１熱交換器５内の温度分布は略一定であり、且つ第１熱交換器５には隣接する排気流路２ａから高温の燃焼排ガスが供給されるので、原燃料は第１熱交換器５を通過することにより確実に予熱される。他方、空気に比べて流量の少ない原燃料の熱交換量は比較的小さいので、第２熱交換器６に供給される熱量が過少になるおそれは無い。空気は第２熱交換器６を通過して予熱されると共に給気マニホールド２内においても排気流路２ａを流れる燃焼排ガスにより予熱されることにより、十分に予熱される。
【００１２】
【発明の効果】
上記説明から分かるように、本発明においては、円筒構造固体酸化物形燃料電池システム用給気マニホールド内にセルスタックの燃焼済み排ガスの排気流路を形成したので、セルスタックを収容するハウジングとセルスタックとの間にセルスタックの燃焼済み排ガスの排出流路を形成する必要がなくなり、ハウジングが小型化され、ひいては円筒構造固体酸化物形燃料電池システムが小型化された。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例に係る給気マニホールドを備える円筒構造固体酸化物形燃料電池システムの機器構成図である。
【符号の説明】
１　セルスタック
２　給気マニホールド
２ｂ　排気流路
３　燃料改質器
４　ハウジング
５　第１熱交換器
６　第２熱交換器
【図１】
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