(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
固体酸化物型の燃料電池スタックと、前記燃料電池スタックからのオフガスを燃焼する燃焼器と、からなり、発電時の運転温度が高温となる高温部と、
触媒上で燃料と水とを反応させて、前記燃料電池スタックに供給される改質ガスを生成する改質器と、水を気化させて前記改質器へ供給する蒸発器と、からなり、発電時の運転温度が前記高温部よりも低温となる低温部と、
前記高温部の近傍及び前記低温部の近傍に配置され、発電時に前記高温部と前記低温部との温度差により溶融塩が循環される熱循環ラインと、
前記高温部、前記低温部、及び、前記熱循環ラインを囲う断熱壁部材であって、断熱壁部材の内側の空間と外側の空間との間の断熱を行う断熱壁部材と、を備える燃料電池システム。
【請求項２】
前記溶融塩は、溶融状態のＬｉＦ−ＢｅＦ２又はＮａＣｌである請求項１に記載の燃料電池システム。
【請求項３】
前記熱循環ラインは、その流路断面積が一定に形成される請求項１〜請求項２のいずれかに記載の燃料電池システム。
【請求項４】
前記低温部は、前記高温部よりも高い位置に配置され、
前記熱循環ラインの上端は、前記低温部の上端よりも高い位置に配置され、前記熱循環ラインの下端は、前記高温部の下端よりも低い位置に配置される請求項１〜請求項３のいずれかに記載の燃料電池システム。
【請求項５】
前記熱循環ラインは、前記高温部の近傍において前記断熱壁部材に対して固定されると共に、前記低温部の近傍において前記断熱壁部材に対して固定され、前記熱循環ラインの部分であって、前記高温部の近傍と前記低温部の近傍との間の部分は前記断熱壁部材に対して非固定状態である請求項１〜請求項４のいずれかに記載の燃料電池システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料電池システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
燃料電池（固体酸化物型燃料電池：ＳＯＦＣ（Ｓｏｌｉｄ  Ｏｘｉｄｅ  Ｆｕｅｌ  Ｃｅｌｌ）等）は、水素を含有する水素含有ガスと空気とを電気化学的に反応させて、発電を行う。このような燃料電池に加え、蒸発器、改質器、及び燃焼器を備えた燃料電池システムが知られている。例えば、特許文献１には、改質器及び燃料電池を内部に配置した燃料電池システムが記載されている。
【０００３】
燃料電池システムにおいては、蒸発器は、供給された改質水を蒸発（気化）させて改質器に供給する。改質器は、蒸発させた改質水と、都市ガスなどの炭化水素系燃料に基づいて、触媒上で、水素含有ガスを生成する。改質器は、生成した水素含有ガスを燃料電池に供給する。燃焼器は、燃料電池から排出されるオフガスを燃焼処理する。
【０００４】
このような燃料電池システムでは、その内部構成を、運転中の温度が低い構成要素からなる低温部と、低温部の構成要素より運転中の温度が高い構成要素からなる高温部に分けることができる。低温部は、例えば、改質器及び蒸発器より構成される。また、高温部は、例えば、燃料電池及び燃焼器より構成される。改質器及び蒸発器の運転中の温度は、燃料電池及び燃焼器の運転中の温度よりも低い。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１０−１６０９２９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、このような燃料電池システムでは、低温部と高温部のレイアウトの関係から、低温部から高温部への温度分布が均一でない場合がある。この状態で、燃料電池システムを運転させると、例えば、高温部の燃料電池が破損したり、または低温部の改質器が炭化水素系燃料を十分に改質できないことが起きる。
【０００７】
本発明は、燃料電池システム内において、燃料電池システム内部の温度分布の均一化が図られた燃料電池システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、固体酸化物型の燃料電池スタックと、前記燃料電池スタックからのオフガスを燃焼する燃焼器と、からなり、発電時の運転温度が高温となる高温部と、触媒上で燃料と水とを反応させて、前記燃料電池スタックに供給される改質ガスを生成する改質器と、水を気化させて前記改質器へ供給する蒸発器と、からなり、発電時の運転温度が前記高温部よりも低温となる低温部と、前記高温部の近傍及び前記低温部の近傍に配置され、発電時に前記高温部と前記低温部との温度差により溶融塩が循環される熱循環ラインと、前記高温部、前記低温部、及び、前記熱循環ラインを囲う断熱壁部材であって、断熱壁部材の内側の空間と外側の空間との間の断熱を行う断熱壁部材と、を備える燃料電池システムに関する。
【００１０】
また、前記溶融塩は、溶融状態のＬｉＦ−ＢｅＦ２又はＮａＣｌであることが好ましい。
【００１１】
また、前記熱循環ラインは、その流路断面積が一定に形成されることが好ましい。
【００１２】
また、前記低温部は、前記高温部よりも高い位置に配置され、前記熱循環ラインの上端は、前記低温部の上端よりも高い位置に配置され、前記熱循環ラインの下端は、前記高温部の下端よりも低い位置に配置されることが好ましい。
【００１３】
また、前記熱循環ラインは、前記高温部の近傍において前記断熱壁部材に対して固定されると共に、前記低温部の近傍において前記断熱壁部材に対して固定され、前記熱循環ラインの部分であって、前記高温部の近傍と前記低温部の近傍との間の部分は前記断熱壁部材に対して非固定状態であることが好ましい。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、本発明は、燃料電池システム内において、燃料電池システム内部の温度分布の均一化が図られた燃料電池システムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の第１実施形態の燃料電池システム１を示す概略図である。
【図２】本発明の第２実施形態の燃料電池システム１ａを示す概略図である。
【図３】本発明の第３実施形態の燃料電池システム１ｂを示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
［第１実施形態］
以下、本発明の第１実施形態における燃料電池システム１について、図１を参照して説明する。図１は、本発明の第１実施形態における燃料電池システム１の構成を示す概略図である。
【００１７】
図１に示すように、燃料電池システム１は、高温部１０、低温部２０、熱循環ライン３０、及び断熱壁部材４０を備える。
【００１８】
高温部１０は、運転中の温度が高い構成要素を有している。具体的には、高温部１０は、燃料電池１１及び燃焼器１２を有している。低温部２０は、運転中の温度が、高温部１０を構成するいずれの構成要素よりも低い構成要素を有している。具体的には、低温部２０は、改質器２１及び蒸発器２２を有している。改質器２１及び蒸発器２２の運転中の温度も、燃料電池１１及び燃焼器１２の運転中の温度よりも低い。なお、高温部１０及び低温部２０は、仮想的に二点鎖線で囲ったものであり、実際の燃料電池システム１内には、高温部１０と低温部２０とを区別する物理的な囲い等は存在しない。
【００１９】
また、燃料電池システム１は、燃料ガス供給ラインＬ１と、水供給ラインＬ２と、蒸発水供給ラインＬ３、改質ガス供給ラインＬ４、空気供給ラインＬ５、燃焼前オフガス排出ラインＬ６、及び燃焼後オフガス排出ラインＬ７を備える。なお、「ライン」とは、流路、経路、及び管路等の総称である。
【００２０】
［ラインの説明］
燃料ガス供給ラインＬ１においては、燃料ガス供給ラインＬ１の一端部は、都市ガス等の燃料ガスＧ１を供給可能な燃料ガス供給部（図示せず）に接続され、燃料ガス供給ラインＬ１の他端部は改質器２１に接続されている。すなわち、燃料ガスＧ１は、燃料ガス供給部から燃料ガス供給ラインＬ１を流通して、改質器２１に供給される。
【００２１】
水供給ラインＬ２の一端部は、水貯留部（図示せず）に接続され、水供給ラインＬ２の他端部は、蒸発器２２に接続されている。水供給ラインＬ２の途中には、ポンプ５１が接続されている。ポンプ５１は、蒸発器２２に改質水Ｗ１を供給するために、水貯留部からの改質水Ｗ１を加圧する。すなわち、水貯留部内の改質水Ｗ１は、ポンプ５１の駆動によって、水貯留部から水供給ラインＬ２を流通して、蒸発器２２へ供給される。
【００２２】
蒸発水供給ラインＬ３においては、蒸発水供給ラインＬ３の一端部は、蒸発器２２に接続され、蒸発水供給ラインＬ３の他端部は、改質器２１に接続されている。すなわち、蒸発器２２により蒸発された改質水Ｗ１（以下、「蒸発水Ｗ２」という）は、蒸発器２２から蒸発水供給ラインＬ３を流通して、改質器２１へ供給される。
【００２３】
改質ガス供給ラインＬ４においては、改質ガス供給ラインＬ４の一端部は改質器２１に接続され、改質ガス供給ラインＬ４の他端部は燃料電池１１に接続されている。すなわち、改質器２１において生成される水素を含む改質ガスＧ２は、改質ガス供給ラインＬ４を流通して、燃料電池１１に供給され、発電に用いられる。
【００２４】
空気供給ラインＬ５においては、空気供給ラインＬ５の一端部は、酸素を含む空気Ａ１を燃料電池１１に供給するための空気供給部としてのブロワ（図示せず）及びフィルタ（図示せず）に接続されている。空気供給ラインＬ５の他端部は燃料電池１１に接続されている。すなわち、空気Ａ１は、ブロワからフィルタを通過し、空気供給ラインＬ５を流通して、燃料電池１１に供給される。
【００２５】
燃焼前オフガス排出ラインＬ６（以下、「オフガス排出ラインＬ６」という）においては、オフガス排出ラインＬ６の一端部は、燃料電池１１に接続され、オフガス排出ラインＬ６の他端部は、燃焼器１２に接続されている。すなわち、燃料電池１１から排出された燃焼前オフガスＧ３は、オフガス排出ラインＬ６を流通して、燃焼器１２に供給される。
【００２６】
燃焼後オフガス排出ラインＬ７（以下、「オフガス排出ラインＬ７」という）においては、オフガス排出ラインＬ７の一端部は、燃焼器１２に接続され、オフガス排出ラインＬ７の他端部は、屋外（図示せず）に開放されている。すなわち、燃焼器１２により燃焼された燃焼前オフガスＧ３（燃焼後オフガスＧ４）は、オフガス排出ラインＬ７を流通して、屋外に排出される。
【００２７】
［各装置の説明］
燃料電池１１としては、固体酸化物型燃料電池（ＳＯＦＣ）が用いられる。燃料電池１１は、燃料電池スタック（図示せず）を有している。燃料電池スタックは、複数の発電セル（図示せず）とセパレータ（図示せず）とを交互に積層することで形成される。
【００２８】
発電セルは、アノードと、カソードと、アノードとカソードとの間に設けられた電解質層と、を有する。アノードは、ニッケル等から形成されている。
【００２９】
燃料電池１１は、改質器２１から改質ガス供給ラインＬ４を介してアノードに供給される改質ガスＧ２と、空気供給ラインＬ５からカソードに供給される空気Ａ１中の酸素とを反応させることにより、発電を行なうことができる。燃料電池１１による発電時の温度である運転温度は、５００℃〜１０００℃程度である。燃料電池１１によって発電された電気は、パワーコンディショナ（図示せず）に送られ、ＡＣ電圧に変換される。
【００３０】
燃料電池１１は、アノードからのオフガスであるアノードオフガス、及びカソードからのオフガスであるカソードオフガスを排出する。アノードオフガス（燃焼前オフガスＧ３）は、アノードガス（水素）を含んでいる。そのため、アノードガス（水素）を不活化するために燃焼器１２によって燃焼処理を行う。
【００３１】
燃焼されたアノードオフガス（燃焼後オフガスＧ４）、及びカソードオフガスは、燃焼器１２の下流側に接続されたオフガス排出ラインＬ７を介して、屋外に排出される。
【００３２】
燃焼器１２は、バーナーや炉等により構成される。オフガス排出ラインＬ６を通じて供給された燃焼前オフガスＧ３が燃焼されて、すなわち、アノードオフガス及びカソードオフガスが燃焼されて、高温の燃焼後オフガスＧ４が生成される。燃焼器１２の運転温度は７００℃〜１１００℃程度である。
【００３３】
改質器２１は、燃料ガス供給ラインＬ１から供給された燃料ガスＧ１及び蒸発水供給ラインＬ３から供給された蒸発水Ｗ２に基づいて、触媒上で、水素を含む改質ガスＧ２を生成する。改質器２１によって生成された水素を含む改質ガスＧ２は、改質ガス供給ラインＬ４を介して燃料電池１１へ供給される。改質器２１の運転温度は、５００℃から８００℃程度である。
【００３４】
蒸発器２２は、水供給ラインＬ２から供給された改質水Ｗ１を蒸発（気化）させる。蒸発器２２により蒸発（気化）させられた改質水Ｗ１（蒸発水Ｗ２）は、蒸発水供給ラインＬ３を介して改質器２１に供給される。蒸発器２２の運転温度は１５０℃〜４００℃程度である。
【００３５】
熱循環ライン３０は、運転中の温度が高い高温部１０の近傍と、運転中の温度が低い低温部２０の近傍を循環するように配置されている。具体的には、図１に示すように、熱循環ライン３０は、燃料電池１１、燃焼器１２、改質器２１、及び蒸発器２２を取り囲むように、且つ、運転中の温度が高い高温部１０の近傍、及び運転中の温度が低い低温部２０の近傍を循環するように（図１の点線矢印参照）配置されている。熱循環ライン３０には、熱伝達媒体３１が充填されている。ここで、高温部１０の近傍、及び低温部２０の近傍とは、高温部１０、低温部２０の周囲の雰囲気を介して高温部１０、低温部２０と熱循環ライン３０との間で熱交換できる程度に、高温部１０、低温部２０の近くであることを意味する。
また、燃料電池システム１の構成要素のうち、燃料電池１１、燃焼器１２、改質器２１、及び蒸発器２２は、互いに実質的な高低差が生じないように燃料電池システム１内に配置されている。また、熱循環ライン３０は、高温部１０から低温部２０に向けて登りの傾斜を持つように、及び低温部２０から高温部１０に向けて降りの傾斜を持つように、燃料電池システム１内に配置されている。
【００３６】
熱循環ライン３０として、例えば、本実施形態では、先端と終端が接続された中空のループ状のパイプが採用される。熱循環ライン３０は、この形状に限定されず、例えば、先端と終端とが接続された中空の帯状のパイプであってもよい。また、熱循環ライン３０における熱伝達媒体３１の流路断面積は、熱伝達媒体３１の流通方向における熱循環ライン３０の各部において一定となっている。熱伝達媒体３１の流路断面の形状として、例えば、円形、楕円形、及びクサビ形等を採用してもよい。
【００３７】
また、熱伝達媒体３１は、改質器２１、蒸発器２２、燃料電池１１、及び燃焼器１２の運転温度で液体の状態となり、液体の状態で熱せられた場合に熱膨張率の小さい物質であることが好ましい。熱伝達媒体３１として、例えば、塩を採用してもよい。塩は熱せられると液状の溶融塩となる。液状である溶融塩は熱膨張率も比較的小さい。塩としては、例えば、ＮａＣｌ、または、ＬｉＦ−ＢｅＦ２（通称：フリーベ）を採用してもよい。
【００３８】
断熱壁部材４０は、高温部１０、低温部２０、及び熱循環ライン３０を収容するように配置されている。断熱壁部材４０は、断熱壁部材４０の内側（熱循環ライン３０の外側）と外側との間の断熱を行う。
【００３９】
第１実施形態の燃料電池システム１によれば、例えば、以下の効果が奏される。
本実施形態の燃料電池システム１は、燃料電池１１と、燃料電池１１からのオフガスＧ３を燃焼する燃焼器１２と、触媒上で燃料Ｇ１と水Ｗ２とを反応させて、燃料電池１１に供給される改質ガスＧ２を生成する改質器２１と、水Ｗ１を気化させて改質器２１へ供給する蒸発器２２と、燃料電池１１及び燃焼器１２の近傍と、改質器２１及び蒸発器２２の近傍と、を循環するように配置され、内部に、燃料電池１１、燃焼器１２、改質器２１、及び、蒸発器２２の運転温度で液体の状態となる熱伝達媒体３１が充填された熱循環ライン３０と、燃料電池１１、燃焼器１２、改質器２１、蒸発器２２、及び、熱循環ライン３０を覆う断熱壁部材であって、断熱壁部材４０の内側の空間と外側の空間との間の断熱を行う断熱壁部材４０と、を備える。
【００４０】
具体的には、熱循環ライン３０は、運転中の温度の高い高温部１０の右端部分、及び運転中の温度の低い低温部の左端部分を循環するように配置されている。この構成によれば、高温部１０の運転温度の高い部分の熱が、低温部２０の運転温度が低い部分へと熱循環ライン３０を介して熱伝導する。また、高温部１０の近傍に配置されている熱循環ライン３０内の熱伝達媒体３１は、熱伝導に応じて低温部２０へ流動するので、この熱伝達媒体３１の流れによっても高温部１０の熱が低温部２０へと流動する。一方、運転中の温度の低い低温部２０の熱は、運転中の温度の高い高温部１０へと流動する。つまり、熱循環ライン３０内の熱伝達媒体３１が、高温部１０から低温部２０、及び低温部２０から高温部１０へと反時計回りで熱循環ライン３０内を循環することになる（図１の点線矢印を参照）。
【００４１】
この反時計周りの熱伝達媒体３１の循環により、高温部１０の運転温度が高い部分の熱が低温部２０の運転温度が低い部分へと移動し、また、低温部２０の運転温度が低い部分の熱が高温部１０の運転温度の高い部分へと順次的に移動するので、燃料電池システム１内における温度分布の不均一状態を減少させることができる。
【００４２】
また、本実施形態の燃料電池システム１によれば、熱伝達媒体３１は、溶融塩により構成されている。このため、高温部１０の近傍に配置された熱循環ライン３０内の熱伝達媒体３１は、密度が低くなるため、低温部２０に流れやすく、更に、低温部２０へ流動した熱循環ライン３０内の熱伝達媒体３１は、密度が高くなるため、高温部１０に流れやすい。
【００４３】
つまり、本実施形態の燃料電池システム１によれば、高温部１０の運転温度が高い部分の熱が、低温部２０の運転温度が低い部分に流れやすく、低温部２０の運転温度が低い部分の熱が、高温部１０の運転温度が高い部分に流れやすい。
【００４４】
また、本実施形態の燃料電池システム１によれば、溶融塩は、フリーベ又は食塩により構成されている。フリーベ又は食塩は液状の状態での熱膨張率が低いため、自身の熱膨張により熱循環ライン３０を破損させる可能性が少ない。
【００４５】
また、本実施形態の燃料電池システム１によれば、熱循環ライン３０における熱伝達媒体の流路断面積は、熱伝達媒体３１の流通方向における熱循環ライン３０の各部において一定となっている。このため、熱循環ライン３０内を流れる熱伝達媒体３１の量は、各部において一定となっている。つまり、ここでは、熱循環ライン３０内における熱伝達媒体３１の一定の量の流れにより、燃料電池システム１内の熱循環が均等に行われることになるので、燃料電池システム１内の温度分布の不均一状態を、更に減少させることができる。
【００４６】
［第２実施形態］
次に、本発明の第２実施形態における燃料電池システム１ａについて、図２を参照して説明する。図２は、第２実施形態における燃料電池システム１ａを示す概略図である。
【００４７】
第２実施形態における燃料電池システム１ａにおいては、低温部２０に対する高温部１０の位置が、第１実施形態とは異なり、また、熱循環ライン３０ａの形状が異なる。これ以外の構成については、第１実施形態の構成と同様であるため、同一の符号を付し、説明を省略する。また、図２では、説明の簡単化のため、断熱壁部材４０、及び各種ラインＬ１〜Ｌ７の図示を省略している。
【００４８】
第２実施形態における燃料電池システム１ａでは、低温部２０は、高温部１０よりも高い位置に配置されている。すなわち、改質器２１及び蒸発器２２は、燃料電池１１及び燃焼器１２よりも高い位置に配置されている。
また、低温部２０においては、改質器２１が蒸発器２２より上側に配置され、高温部１０においては、燃料電池１１が燃焼器１２より上側に配置されている。
更に、熱循環ライン３０ａの上端ａは、改質器２１及び蒸発器２２の上端よりも高い位置に配置され、熱循環ライン３０ａの下端ｂは、燃料電池１１及び燃焼器１２の下端よりも低い位置に配置されている。
【００４９】
つまり、第２実施形態では、燃料電池システム１ａ内で、低温部２０が高温部１０よりも物理的（空間的）に高い位置に配置されている。なお、ここでは、熱循環ライン３０ａとして、上述した帯状のパイプが記載されているが、熱循環ライン３０ａの形状はこれに限定されない。
【００５０】
この構成によると、熱循環ライン３０ａに設けられた低温部２０から高温部１０に向かう降りの傾斜により、低温部２０から高温部１０に向けての熱伝達媒体３１の物理的な移動が更に促進される。また、高温部１０の運転温度の高い部分の熱が低温部２０の運転温度が低い部分へと移動しやすくなっている。
したがって、第２実施形態における燃料電池システム１ａでは、燃料電池システム１ａ内での温度分布の不均一状態が更に減少されている。
【００５１】
［第３実施形態］
次に、本発明の第３実施形態における燃料電池システム１ｂについて、図３を参照して説明する。図３は、第３実施形態における燃料電池システム１ｂを示す概略図である。
【００５２】
第３実施形態における燃料電池システム１ｂでは、第１実施形態における燃料電池システム１と比較して、熱循環ライン３０ｂの一部分が断熱壁部材４０に固定されている点で異なる。これ以外の構成については、第１実施形態の構成と同様であるため、同一の符号を付し、説明を省略する。また、図３では、説明の簡単化のため、各種ラインＬ１〜Ｌ７の図示を省略している。
【００５３】
第３実施形態における燃料電池システム１ｂは、熱循環ライン３０ｂは、燃料電池１１及び燃焼器１２の近傍において断熱壁部材４０に対して固定されると共に、改質器２１及び蒸発器２２の近傍において断熱壁部材４０に対して固定され、且つ熱循環ライン３０ｂの部分であって、燃料電池１１及び燃焼器１２の近傍と改質器２１及び蒸発器２２の近傍との間の部分は断熱壁部材４０に対して非固定状態である。
【００５４】
具体的には、熱循環ライン３０ｂは、高温部１０の近傍ｄにおいて断熱壁部材４０に対して固定されると共に、低温部２０の近傍ｃにおいて断熱壁部材４０に対して固定されている。更に、熱循環ライン３０ｂの部分であって、高温部１０の近傍と低温部２０の近傍との間の部分は、断熱壁部材４０に対して固定されていない。
【００５５】
このように、熱循環ライン３０ｂが、燃料電池システム１ｂ内の所定の位置に固定されていると、燃料電池システム１ｂが運転されている状態で、その配置がズレてしまう可能性が少なくなる。したがって、第３実施形態の燃料電池システム１ｂによれば、設計した熱の移動を確実に行わせることができる。
【００５６】
また、第３実施形態の燃料電池システム１ｂによれば、高温部１０の近傍と低温部２０の近傍との間の部分は、断熱壁部材４０に対して非固定状態なので、熱循環ライン３０ｂ内の熱伝達媒体３１が熱膨張すると、断熱壁部材４０に対する熱循環ライン３０ｂの非固定部分が、熱伝達媒体３１の熱膨張に応じて動くことになる。つまり、第３実施形態の燃料電池システム１ｂによれば、熱移動を確実に行わせるとことに加え、膨張した熱伝達媒体３１が熱循環ライン３０を破壊してしまう可能性を少なくすることができる。
【００５７】
なお、図３に示す例では、熱循環ライン３０ｂを、高温部１０側で１か所、及び低温部２０側で１か所のみ、断熱壁部材４０に対して固定している。しかし、高温部１０側及び低温部２０側で、熱循環ライン３０ｂの複数個所を断熱壁部材４０に対して固定してもよい。
【００５８】
以上、好適な実施形態について説明したが、本発明は、前述した実施形態に限定されることなく、種々の形態で実施することができる。例えば、第２実施形態と、第３実施形態とを組み合わせた形態を採用してもよい。すなわち、傾斜のある熱循環ライン３０ａ（第２実施形態）の部分のみを、高温部１０の近傍及び低温部２０近傍において、断熱壁部材４０に固定する（第３実施形態）ことができる。
【００５９】
また、第１実施形態、第２実施形態、及び第３実施形態では、説明の簡単化のため、熱循環ラインを１つとして説明した。しかし、本発明では、形状の異なる、または形状の同じループ状のパイプを、熱循環ラインとして複数本用意し、用意した熱循環ライン燃料電池システム内の異なる場所に独立して配置させることもできる。また、それぞれのパイプ内に異なる、または同じ熱伝達媒体３１を充填することもできる。
【００６０】
また、熱循環ライン３０、３０ａ、３０ｂの形状として、燃料電池１１、燃焼器１２、改質器２１、及び蒸発器２２を取り囲むような楕円形状としたが、熱循環ライン３０、３０ａ、３０ｂの形状はこれに限定されない。例えば、熱循環ライン３０、３０ａ、３０ｂの形状として、高温部１０及び低温部２０を取り囲むことなく、温度が高い高温部１０の近傍、及び温度が低い低温部２０の近傍を循環するような、Ｓ字形状を採用してもよい。
【００６１】
また、熱循環ライン３０、３０ａ、３０ｂに、高温に耐え得るポンプが接続されてもよい。熱循環ライン３０、３０ａ、３０ｂにポンプが接続されると、熱伝達媒体３１を強制的に所定の方向に流動させることができる。つまり、この態様によれば、燃料電池システム１、１ａ、１ｂ内の熱の流動を強制的に促進させることができる。
【００６２】
図２に示す例では、高温部１０においては、燃料電池１１が燃焼器１２より物理的（空間的）に上側に配置されるようになっているが、燃焼器１２が燃料電池１１より物理的（空間的）上側に配置されてもよい。
【符号の説明】
【００６３】
１，１ａ，１ｂ  燃料電池システム
１０  高温部
１１  燃料電池
１２  燃焼器
２０  低温部
２１  改質器
２２  蒸発器
３０，３０ａ，３０ｂ  熱循環ライン
３１  熱伝達媒体
４０  断熱壁部材
Ｇ１  燃料ガス
Ｇ２  改質ガス
Ｇ３  燃焼前オフガス（オフガス）
Ｗ１  改質水（水）
Ｗ２  蒸発水（水）
【図１】
0006409413.tif 000002
【図２】
0006409413.tif 000003
【図３】
0006409413.tif 000004