(57)【要約】【課題】燃料電池発電装置において、低コストで且つ簡単な構造でもって高温領域に配置された脱硫器の一部を冷却可能な構造を備えたもの、脱硫器に流入する前の常温の燃料ガスを加熱可能な構造を備えたもの、等を提供することである。【解決手段】燃料電池発電装置１は、燃料電池発電部２１と、この燃料電池発電部２１に燃料ガスを供給する燃料ガス供給通路１５と、燃料ガス中の硫黄分を除去する脱硫器２２を備え、燃料電池発電部２１の発電運転中に高温となる高温領域に脱硫器２２を配置し、脱硫器２２より上流側の燃料ガス供給通路１５と脱硫器２２の一部とが熱交換するように構成され、脱硫器２２内の燃料ガスの流速が低い部分に対応する脱硫器２２の一部と燃料ガス供給通路１５とが熱交換するように構成されている。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料電池発電部と、この燃料電池発電部に燃料ガスを供給する燃料ガス供給通路と、前記燃料ガス中の硫黄分を除去する脱硫器とを備え、前記燃料電池発電部の発電運転中に高温となる高温領域に前記脱硫器を配置した燃料電池発電装置において、
前記脱硫器より上流側の前記燃料ガス供給通路と前記脱硫器の一部とが熱交換するように構成されていることを特徴とする燃料電池発電装置。
【請求項２】
前記脱硫器内の前記燃料ガスの流速が低い部分に対応する前記脱硫器の一部と前記燃料ガス供給通路とが熱交換するように構成されていることを特徴とする請求項１に記載の燃料電池発電装置。
【請求項３】
前記高温領域の熱分布の温度が高い部分に対応する前記脱硫器の一部と前記燃料ガス供給通路とが熱交換するように構成されていることを特徴とする請求項１に記載の燃料電池発電装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は燃料電池発電装置に関し、特に燃料ガスの脱硫を行う脱硫器を燃料電池発電部の近傍の高温領域に配置したものに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、空気と改質燃料ガス（水素含有ガス）との酸化還元反応によって化学エネルギーを電気エネルギーに変換することで電力を発生させ、この発電の際に副次的に発生する排熱を湯水として回収する燃料電池コージェネレーションシステムが実用に供されている。この燃料電池コージェネレーションシステムは、発電を行なう燃料電池発電装置、排熱回収による熱交換後の湯水を貯湯する貯湯給湯装置、燃料電池発電装置と貯湯給湯装置との間に湯水を循環させる排熱回収循環回路等を備えている。
【０００３】
上記の燃料電池発電装置は、空気と改質燃料ガスとで発電を行なう燃料電池セルスタックとこの燃料電池セルスタックに供給する改質燃料ガスを純水（水蒸気）と燃料ガスから生成する燃料改質器及び蒸発器を有する燃料電池発電部、この燃料電池発電部からの排気ガスを外部に排出する排気通路、この排気通路に設置され且つ燃料電池発電部からの排気ガスと貯湯給湯装置の貯湯タンクに蓄えられた湯水との間で熱交換する排熱回収熱交換器等を備えている。
【０００４】
ところで、上記の燃料改質器に供給される燃料ガスには、付臭材として硫黄化合物が混合されている都市ガスやＬＰＧ等が使用されている。このため、燃料改質器に硫黄化合物を含んだ燃料ガスが直接供給されると、燃料改質器の触媒が硫黄化合物によって劣化してしまうという問題がある。そこで、従来では、燃料ガス中の硫黄化合物を除去する為に、燃料ガス供給通路の途中部に脱硫器が設けられている。
【０００５】
上記の脱硫器には、一般的に、燃料ガス中の硫黄化合物を吸着するゼオライトやシリカゲル、活性炭等の常温で機能を発揮する吸着型の常温脱硫剤が搭載されている。しかし、燃料電池発電装置をメンテナンスフリーとする為には、脱硫器に装置寿命に相当する膨大な量の常温脱硫剤を搭載する必要があるので、脱硫器が極端に大型化（大容量化）してしまうという問題がある。
【０００６】
そこで、従来から、脱硫前の燃料ガスに水素を添加してから、超高次脱硫剤（水素添加型脱硫剤）を使用して脱硫を行う技術が実用に供されている。この超高次脱硫剤は、常温脱硫剤と比較して脱硫剤量を極端に減量化（例えば常温脱硫剤の１／１０程度）することができる。ところが、超高次脱硫剤は、高温（２００〜３００℃程度）環境下で性能を最も発揮する高温脱硫剤である。このため、脱硫器を燃料電池発電部の近傍の高温領域に配置し、燃料電池発電部の発電に伴う熱を利用して脱硫器を加熱する技術が一般に知られている（特許文献１参照）。
【０００７】
しかし、上記の燃料電池発電部の熱を利用して脱硫器を加熱する場合、燃料電池発電部と脱硫器との間に断熱材を挿入して脱硫器内の高温脱硫剤にとって好適な作動温度になるように温度調整を行うが、燃料電池発電部の各種の器具の配置構造に応じて、断熱材が部分的に加熱され、高温脱硫剤の一部が作動温度以上（例えば３４０℃以上）になる虞があり、この場合、高温脱硫剤が焼結して脱硫性能が大幅に低下するという問題がある。
【０００８】
そこで、上記の問題を解決する為に、例えば、特許文献１の固体酸化物形燃料電池システムにおいては、脱硫器の温度が所定の温度以上になった場合、外部から供給される空気を利用して脱硫器を冷却させる構造が開示されている。特に、特許文献１の図５には、発電用空気供給通路に冷却用空気熱交換器を設置し、この冷却用空気熱交換器を脱硫器に対して隣接状に配置し、発電用空気を利用して脱硫器を冷却させる構造が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２０１４−１０７１８７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかし、特許文献１の固体酸化物形燃料電池システムでは、高温領域に配置された脱硫器を冷却する為に、何れの構造においても空気供給通路の途中部に冷却用空気熱交換器を設置する構造であるので、燃料電池発電装置に冷却専用の部品を追加的に組み込む必要があり、部品点数が増加し、コスト高となるという問題がある。
【００１１】
しかも、脱硫器の内部を流れる燃料ガスに偏流が発生していたり、脱硫器を配置した高温領域の熱分布に応じて脱硫器が部分的に加熱され過ぎていると、脱硫器の内部の高温脱硫剤の温度分布にも偏りが生じるので、特許文献１の固体酸化物形燃料電池システムのように、脱硫器の全体を均一に冷却する構造では、脱硫器の過熱部分を冷却可能ではあるが、同時に脱硫器の作動温度範囲内にある部分も冷却することになり、高温脱硫剤の性能を十分に発揮できなくなる虞がある。
【００１２】
本発明の目的は、燃料電池発電装置において、低コストで且つ簡単な構造でもって高温領域に配置された脱硫器の一部を冷却可能な構造を備えたもの、脱硫器の過熱部分のみを冷却可能な構造を備えたもの、脱硫器に流入する前の常温の燃料ガスを加熱可能な構造を備えたもの、等を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
請求項１の燃料電池発電装置は、燃料電池発電部と、この燃料電池発電部に燃料ガスを供給する燃料ガス供給通路と、前記燃料ガス中の硫黄分を除去する脱硫器とを備え、前記燃料電池発電部の発電運転中に高温となる高温領域に前記脱硫器を配置した燃料電池発電装置において、前記脱硫器より上流側の前記燃料ガス供給通路と前記脱硫器の一部とが熱交換するように構成されていることを特徴としている。
【００１４】
請求項２の燃料電池発電装置は、請求項１の発明において、前記脱硫器内の前記燃料ガスの流速が低い部分に対応する前記脱硫器の一部と前記燃料ガス供給通路とが熱交換するように構成されていることを特徴としている。
【００１５】
請求項３の燃料電池発電装置は、請求項１の発明において、前記高温領域の熱分布の温度が高い部分に対応する前記脱硫器の一部と前記燃料ガス供給通路とが熱交換するように構成されていることを特徴としている。
【発明の効果】
【００１６】
請求項１の発明によれば、燃料電池発電装置は、脱硫器より上流側の燃料ガス供給通路と脱硫器の一部とが熱交換するように構成されているので、燃料ガス供給通路を流れる脱硫器に流入する前の燃料ガスを利用して、脱硫器の一部を冷却することができ、また、脱硫器を利用することで、脱硫器に流入する前の燃料ガスを加熱することができる。
【００１７】
従って、既存の燃料ガス供給通路を利用して、高温領域に配置された脱硫器を冷却することができるので、冷却専用の部材を追加的に設ける必要がなくなり、低コストで且つ簡単な構造でもって脱硫器の冷却構造を実現することができる。また、高温領域に配置された脱硫器を利用して、脱硫器に流入する前の燃料ガスを加熱することができるので、脱硫器に常温の燃料ガスが流入するのを防止することができ、脱硫器の内部の入口近傍の脱硫剤の脱硫性能の低下を防止することができる。
【００１８】
請求項２の発明によれば、脱硫器内の燃料ガスの流速が低い部分に対応する脱硫器の一部と燃料ガス供給通路とが熱交換するように構成されているので、脱硫器の燃料ガスの流速が低く燃料ガスが滞留して過熱状態になり易い部分を、燃料ガス供給通路を流れる燃料ガスによって冷却することができる。
【００１９】
請求項３の発明によれば、高温領域の熱分布の温度が高い部分に対応する脱硫器の一部と燃料ガス供給通路とが熱交換するように構成されているので、脱硫器の高温領域の熱分布に応じて過熱状態になり易い部分を、燃料ガス供給通路を流れる燃料ガスによって冷却することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の実施例に係る燃料電池発電装置の概略構成図である。
【図２】燃料電池発電モジュールの概略構成図である。
【図３】燃料電池発電モジュールの概略斜視図である。
【図４】燃料電池発電モジュールの概略側面図である。
【図５】高温領域に配置された脱硫器の熱分布図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明を実施するための形態について実施例に基づいて説明する。
【実施例】
【００２２】
先ず、燃料電池発電装置１の全体構成について説明する。
図１に示すように、燃料電池発電装置１は、燃料電池発電モジュール２、改質用空気供給装置３、発電用空気供給装置４、燃料ガス供給装置５、排熱回収装置６、純水供給装置７、パワーコンディショナユニット８、制御ユニット９等を備え、燃料電池発電モジュール２にて発電された直流電力がパワーコンディショナユニット８を介して交流電力に変換されて外部に出力される。
【００２３】
図１に示すように、燃料電池発電装置１は、各種器具や各種配管等が外装ケース１１に収納されて構成されている。外装ケース１１の内部は、フレーム部材１２によって、燃料電池発電モジュール２が収納された上側発電室１１Ａと、各種の供給装置３〜５，７や排熱回収装置６等の補機類、パワーコンディショナユニット８、制御ユニット９等が収納された下側補機室１１Ｂとに仕切られている。
【００２４】
尚、この燃料電池発電装置１は、例えば、排熱回収装置６の熱交換器による熱交換後の湯水を貯湯する貯湯給湯装置と、この貯湯給湯装置と燃料電池発電装置１とに亙って湯水を循環させる為の排熱回収循環回路等と組み合わせることで燃料電池コージェネレーションシステムを構成することができるが、燃料電池発電装置１以外の構成の詳細な説明は省略する。
【００２５】
改質用空気供給装置３は、外部から燃料改質用の空気を改質用空気ブロワに取り込み、この取り込まれた空気を、改質用空気通路１３を介して燃料電池発電部２１の蒸発器２１ｂ及び燃料改質器２１ｃに供給し、発電用空気供給装置４は、外部から発電用空気を発電用空気ブロワに取り込み、この取り込まれた空気を、発電用空気通路１４を介して燃料電池発電部２１の空気用熱交換器２１ｅに供給する（図２参照）。
【００２６】
燃料ガス供給装置５は、図示外のガス供給源からの燃料ガスに水素を添加し、この水素が添加された燃料ガスを、燃料昇圧ブロワに取り込み、この昇圧された燃料ガスを、後述する脱硫器２２が設けられた燃料ガス供給通路１５を介して燃料電池発電部２１の蒸発器２１ｂ及び燃料改質器２１ｃに供給する（図２参照）。
【００２７】
排熱回収装置６は、排気通路１６の途中部に設けられ、排熱回収循環回路を流れる湯水を利用して、排気通路１６を流れる排気から排熱を回収する。純水供給装置７は、排熱回収装置６で凝縮された凝縮水を回収し、凝縮水から不純物を取り除き、凝縮水から生成された純水を貯留した後に純水供給通路１７を介して燃料電池発電部２１の蒸発器２１ｂ及び燃料改質器２１ｃに供給する（図２参照）。
【００２８】
次に、燃料電池発電モジュール２について説明する。
図１，図２に示すように、燃料電池発電モジュール２は、燃料電池発電部２１、この燃料電池発電部２１に供給される燃料ガス中の硫黄分を除去する脱硫器２２、燃料電池発電部２１と脱硫器２２等を収納した薄鋼板製の直方体状のケース部材２３等を備えている。ケース部材２３の内部には、燃料電池発電部２１と脱硫器２２の周囲を覆うように石膏ボードからなる断熱材２４が収納されている。
【００２９】
図２に示すように、燃料電池発電部２１は、複数の燃料電池セルで構成された燃料電池セルスタック２１ａ、燃料ガスに混合する為の水蒸気を生成する蒸発器２１ｂ、燃料ガスと空気と水蒸気とを混合して反応（所謂、水蒸気改質）させて改質燃料ガスを生成する燃料改質器２１ｃ、燃料電池セルスタック２１ａによる発電に伴い生じる残余燃料ガスを燃焼処理するオフガス燃焼室２１ｄ、このオフガス燃焼室２１ｄの燃焼ガスによって加熱される空気用熱交換器２１ｅ等を備え、燃料改質器２１ｃによって改質された改質燃料ガス及び酸化剤としての空気を燃料電池セルスタック２１ａで高温の環境下で化学反応させることで発電を行うものである。
【００３０】
燃料電池発電部２１の各種の器具は、発電部ケース２１ｆに収納されている。各種の器具の配置構造を簡単に説明すると、図３，図４に示すように、発電部ケース２１ｆの内部において、蒸発器２１ｂと燃料改質器２１ｃと空気用熱交換器２１ｅ等は上部に配置され、燃料電池セルスタック２１ａは下部に配置されている。発電部ケース２１ｆの下端部は外側に突出状に形成され、この発電部ケース２１ｆの突出部の内部に燃料電池セルスタック２１ａが載置されたベース台２１ｇが収容されている。
【００３１】
燃料電池発電部２１から排出される排気ガスは、排気通路１６に設けられた排熱回収装置６の熱交換器にて排熱回収循環回路を循環する湯水との間で熱交換され温度が低下した後に外部に排出される。蒸発器２１ｂは、燃料ガスに混合する為の水蒸気を生成して燃料改質器２１ｃに供給するものである。燃料改質器２１ｃは、ニッケルや白金等の改質触媒を有し、脱硫された燃料ガスと空気と水蒸気とを混合して反応させて改質燃料ガスを生成する。
【００３２】
次に、脱硫器２２について説明する。
図２に示すように、脱硫器２２は、燃料改質器２１ｃに供給される燃料ガスに含まれる硫黄化合物の除去（脱硫）を行う為のものであり、ケース部材２３の内部において断熱材２４に挟まれるように、燃料ガス供給通路１５の途中部に設けられている。この脱硫器２２は、燃料電池発電部２１の発電運転中に高温となる燃料電池発電部２１の近傍の高温領域（例えば２００〜３２０℃程度）に配置されている。
【００３３】
図３，図４に示すように、脱硫器２２は、燃料電池発電部２１との間に断熱材２４を挟んで対向状に縦向き姿勢にて高温領域に設けられている。脱硫器２２の上端部は、蒸発器２１ｂと燃料改質器２１ｃと空気用熱交換器２１ｅ等の近傍に位置し、脱硫器２２の中段部から下端部に掛けては、燃料電池セルスタック２１ａの近傍に位置し、脱硫器２２の下端部は、他の部分と比較して薄い断熱材２４を挟んでベース台２１ｇの近傍に位置する。尚、図３，図５に示す脱硫器２２の燃料電池発電部２１とは反対側の断熱材２４の図示は省略している。
【００３４】
脱硫器２２は、薄鋼板製の直方体状の扁平な箱状に構成され、高温で性能を発揮する高温脱硫剤が収納されている。高温脱硫剤は、金属酸化物や金属成分担持酸化物等を含有する公知の超高次脱硫剤であるが、高温で性能を発揮するものであれば、特に材料は限定されるものではない。尚、超高次脱硫剤は、２００〜３００℃程度の高温状態で優れた脱硫作用を発揮するものである。高温脱硫剤の脱硫剤量は１Ｌ程度に設定されているが、特にこの脱硫剤量に限定する必要はない。
【００３５】
燃料ガス供給通路１５は、脱硫器２２の上流側の上流側通路部１５ａ、脱硫器２２の下流側の下流側通路部１５ｂを備え、脱硫器２２の上端部には、上流側通路部１５ａから硫黄分を含む燃料ガスが導入される導入口２２ａと、下流側通路部１５ｂへ脱硫後の燃料ガスが導出される導出口２２ｂが設けられている。
【００３６】
脱硫器２２の内部には、上下方向に延びる縦向きの仕切り板２２ｃが設けられ、この仕切り板２２ｃによって、燃料ガス流の流れ方向の上流側の上流側脱硫剤室２２Ａと、燃料ガス流の流れ方向の下流側の下流側脱硫剤室２２Ｂとに仕切られている。仕切り板２２ｃの下端と脱硫器２２の底面との間に隙間が形成され、上流側脱硫剤室２２Ａの下端部（下流側端部）と下流側脱硫剤室２２Ｂの下端部（上流側端部）とは連結されている。
【００３７】
燃料電池発電部２１は、発電運転中は７００℃以上の高温状態になるため、高温状態の燃料電池発電部２１を収容したケース部材２３の内部の２００〜３２０℃程度の高温領域に、脱硫器２２を配置することで、高温脱硫剤（超高次脱硫剤）の反応が活性となる高温状態に維持することができる。脱硫器２２に流入する燃料ガス中には、水素が数％程度の濃度となるように含まれているので、超高次脱硫剤の脱硫作用が安定して発揮され、燃料ガス中の硫黄分を効率良く除去することができる。
【００３８】
脱硫器２２は、ケース部材２３の内部の高温領域において全体的に加熱されるが、燃料電池発電部２１の各種の器具の配置構造の影響によって高温領域には熱分布が生じるので、脱硫器２２は不均一に加熱されることになる。即ち、燃料電池発電部２１において、各種の器具のうち上部に配置された蒸発器２１ｂと燃料改質器２１ｃと空気用熱交換器２１ｅは、燃料電池発電部２１の熱を吸熱する構造であるのに対して、各種の器具のうち下部に配置された燃料電池セルスタック２１ａやオフガス燃焼室２１ｄは発熱部であるので、発電部ケース２１ｆの内部では上部より下部の方が高温状態になり、さらに、ベース台２１ｇの位置で断熱材２４が最も薄くなるので、脱硫器２２が配置された高温領域の熱分布は、上端部から下端部に向かって温度が上昇する熱分布となる（図５参照）。
【００３９】
次に、加熱ヒータ２６，２７について説明する。
図２，図３に示すように、ケース部材２３の内部において、燃料ガス供給通路１５の上流側通路部１５ａには、上流側通路部１５ａを流れる燃料ガスを加熱可能な加熱ヒータ２６が設置されている。燃料電池発電装置１の起動時に、加熱ヒータ２６によって燃料ガスを加熱して脱硫器２２に供給することで、脱硫器２２内の導入口２２ａ近傍の高温脱硫剤の性能低下を防止することができる。
【００４０】
図３に示すように、脱硫器２２の下端部には、脱硫器２２内の高温脱硫剤を加熱可能な平板状の加熱ヒータ２７が設置されている。燃料電池発電装置１の起動時に、加熱ヒータ２７によって前回の発電運転時の予熱が最も残っている可能性のある部分（燃料電池セルスタック２１ａやベース台２１ｆの近傍部分）を加熱することで、起動時に脱硫作用を発揮する高温脱硫剤を迅速に確保することができる。
【００４１】
次に、脱硫器２２と燃料ガス供給通路１５との設置構造について説明する。
図２，図３に示すように、脱硫器２２より上流側の燃料ガス供給通路１５（上流側通路部１５ａ）と脱硫器２２の一部とが熱交換するように構成されている。即ち、ケース部材２３の内部において、燃料ガス供給通路１５の上流側通路部１５ａの大部分は、脱硫器２２の下端部と一側部とに沿うようにＬ字形状に配置され、脱硫器２２の下端部と一側部にロウ付けされ、燃料ガス供給通路１５と脱硫器２２との間で熱交換可能に固定されている。
【００４２】
具体的に、脱硫器２２の一部は、脱硫器２２内の燃料ガスの流速が低く（燃料ガスの流量が少なく）、燃料ガスが滞留し易い部分（例えば脱硫器２２の隅部３１ａ，３１ｂ）と脱硫器２２が設置された高温領域の熱分布の温度が高い部分（例えば脱硫器２２の下端部）との少なくとも一方に対応している。即ち、脱硫器２２の一部は、脱硫器２２の内部の高温脱硫剤に生じた温度の偏りのうちの高温部分であって高温脱硫剤に焼結が発生する可能性のある過熱部分に対応している。燃料ガス供給通路１５の上流側通路部１５ａは、脱硫器２２の過熱部分と接触し、常温の燃料ガスと高温の脱硫器２２との間で熱交換するように設けられる。
【００４３】
次に、本発明の燃料電池発電装置１の作用及び効果について説明する。
図２に示すように、脱硫器２２の内部において、導入口２２ａから導入された燃料ガスは、上流側脱硫剤室２２Ａ内を仕切り板２２ｃに沿って下方に向かって流れ、上流側脱硫剤室２２Ａの下端部から隙間を介して下流側脱硫剤室２２Ｂの下端部に流れ込み、下流側脱硫剤室２２Ｂ内を仕切り板２２ｃに沿って上方に向かって流れ、導出口２２ｂから下流側通路部１５ｂに導出される。
【００４４】
即ち、脱硫器２２の内部において、燃料ガスは仕切り板２２ｃに沿うようにＵ字状に流れるので、脱硫器２２の内部を流れる燃料ガスは偏流して不均一な流れとなる。特に、脱硫器２２の内部のうちの下端部の対向する隅部３１ａ，３１ｂでは、燃料ガスの流速は著しく低くなり、燃料ガスが滞留する虞がある。このため、脱硫器２２内の隅部３１ａ，３１ｂの高温脱硫剤は、脱硫剤温度が徐々に上昇して、脱硫作用を発揮する温度を越えた過熱状態になって焼結する虞がある。
【００４５】
本発明の燃料電池発電モジュール２において、脱硫器２２の燃料ガスの偏流に基づく過熱部分であって、燃料ガスの流速が低い部分（脱硫器２２内の隅部３１ａ，３１ｂ）に対応する脱硫器２２の下端部（脱硫器２２の一部）は、燃料ガス供給通路１５の上流側通路部１５ａと熱交換可能であるので、燃料ガスによって脱硫器２２の下端部を冷却することで高温脱硫剤を冷却して焼結を防止することができる。
【００４６】
ところで、図５に示すように、脱硫器２２が配置された高温領域の熱分布は、脱硫器２２の上端部から下端部に掛けて温度が上昇する。特に、ベース台２１ｇに近接する部分の断熱材２４は薄くて脱硫器２２に熱が伝わりやすい状態であるため、脱硫器２２の下端部が最も高温状態（作動温度３４０℃以上）になる虞がある。このため、脱硫器２２内の下端部の高温脱硫剤は、脱硫作用を発揮する温度を越えた過熱状態になって焼結する虞がある。
【００４７】
本発明の燃料電池発電モジュール２において、脱硫器２２の熱分布に基づく過熱部分であって、高温領域の熱分布の温度が高い部分に対応する脱硫器２２の下端部（脱硫器２２の一部）は、燃料ガス供給通路１５の上流側通路部１５ａと熱交換可能であるので、燃料ガスによって脱硫器２２の下端部を冷却することで高温脱硫剤を冷却して焼結を防止することができる。
【００４８】
一方、図５に示すように、脱硫器２２の上端部では、熱分布の温度が低いため高温脱硫剤の脱硫性能が低下する虞があるが、燃料ガス供給通路１５の上流側通路部１５ａを流れる燃料ガスは、脱硫器２２の下端部と一側部からの伝熱によって加熱されるので、脱硫器２２の上端部の導入口２２ａ近傍の高温脱硫剤の温度を上昇させることができる。
【００４９】
以上説明したように、燃料電池発電装置１は、脱硫器２２より上流側の燃料ガス供給通路１５と脱硫器２２の一部とが熱交換するように構成されているので、燃料ガス供給通路１５を流れる脱硫器２２に流入する前の燃料ガスを利用して、脱硫器２２の一部を冷却することができ、また、脱硫器２２を利用することで、脱硫器２２に流入する前の燃料ガスを加熱することができる。
【００５０】
従って、既存の燃料ガス供給通路１５を利用して、高温領域に配置された脱硫器２２を冷却することができるので、冷却専用の部材を追加的に設ける必要がなくなり、低コストで且つ簡単な構造でもって脱硫器２２の冷却構造を実現することができる。また、高温領域に配置された脱硫器２２を利用して、脱硫器２２に流入する前の燃料ガスを加熱することできるので、脱硫器２２に常温の燃料ガスが流入するのを防止することができ、脱硫器２２の内部の入口近傍の脱硫剤の脱硫性能の低下を防止することができる。
【００５１】
また、脱硫器２２内の燃料ガスの流速が低い部分に対応する脱硫器２２の一部と燃料ガス供給通路１５とが熱交換するように構成されているので、脱硫器２２の燃料ガスの流速が低く燃料ガスが滞留して過熱状態になり易い部分を、燃料ガス供給通路１５を流れる燃料ガスによって冷却することができる。
【００５２】
さらに、高温領域の熱分布の温度が高い部分に対応する脱硫器２２の一部と燃料ガス供給通路１５とが熱交換するように構成されているので、脱硫器２２の高温領域の熱分布に応じて過熱状態になり易い部分を、燃料ガス供給通路１５を流れる燃料ガスによって冷却することができる。
【００５３】
次に、前記実施例を部分的に変更した形態について説明する。
［１］前記実施例において、脱硫器２２内の燃料ガスの流速が低い部分に対応する脱硫器２２の一部や高温領域の熱分布の温度が高い部分に対応する脱硫器２２の一部は、ほんの一例を示したに過ぎず、脱硫器２２の過熱状態になり易い部分に燃料ガス供給通路１５を熱交換するように設けた構造であれば、適宜変更可能である。
【００５４】
［２］前記実施例において、脱硫器２２は、ケース部材２３の内部に収納されているが、特にこの箇所に限定する必要はなく、燃料電池発電部２１の発電運転中に高温となる高温領域になる箇所であれば、脱硫器２２をケース部材２３の周囲に配置しても良く、適宜変更可能である。
【００５５】
［３］その他、当業者であれば、本発明の趣旨を逸脱することなく、前記実施例に種々の変更を付加した形態で実施可能であり、本発明はそのような変更形態を包含するものである。
【符号の説明】
【００５６】
１              燃料電池発電装置
２              燃料電池発電モジュール
１５            燃料ガス供給通路
２１            燃料電池発電部
２２            脱硫器
【図１】
2016066557.tif 000003
【図２】
2016066557.tif 000004
【図３】
2016066557.tif 000005
【図４】
2016066557.tif 000006
【図５】
2016066557.tif 000007