[发明专利]固体氧化物型燃料电池装置

说明书

本发明提供一种在能够解除燃料电池模块的温度不均的同时，确保蒸发器中的水的蒸发性能，并且提高换热器中的热交换性，从而实现起动时的有效的升温的固体氧化物型燃料电池装置。具体而言，固体氧化物型燃料电池装置具有：多个燃料电池单电池单元；模块箱体，收容多个燃料电池单电池单元；绝热材料，被设置为覆盖模块箱体的周围；重整器，利用水蒸气对原燃料气体进行重整从而生成燃料气体；燃烧室，使残余的燃料气体燃烧从而加热重整器；换热器，在氧化剂气体和排放气体之间进行热交换；及蒸发器，被设置在绝热材料内且在模块箱体的外部，在刚刚在换热器中进行了热交换之后的排放气体和水之间进行热交换从而生成水蒸气。

技术领域

本发明涉及一种固体氧化物型燃料电池装置，尤其涉及在收容多个燃料电池单电池的模块箱体的外部设置有蒸发器的固体氧化物型燃料电池装置。

背景技术

固体氧化物型燃料电池(Solid Oxide Fuel Cell：以下也称为“SOFC”)装置是将氧化物离子导电性固体电解质用作电解质，在其两侧安装电极，在一侧供给燃料气体，在另一侧供给氧化剂气体(空气、氧等)，并在较高的温度下进行动作的燃料电池。

在日本国特开2012-221659号公报(专利文献1)中，记载有单电池燃烧器方式的固体氧化物型燃料电池装置，其在模块箱体内配置有多个燃料电池单电池，并在这些多个燃料电池单电池的上方使未被利用于发电而剩余的燃料气体(剩余气体)燃烧，以便利用燃烧热加热模块箱体内的重整器。尤其，在专利文献1所记载的固体氧化物型燃料电池装置中，从如下观点出发，即抑制因生成向重整器供给的水蒸气的蒸发器(汽化器)夺走大量的周围的热量而引起的起动工序中的模块内温度的升温性能的恶化、燃料电池模块的温度不均(热不均)等观点，而将蒸发器设置在模块箱体外部的绝热材料内。

专利文献1：日本国特开2012-221659号公报

在此，以往是利用燃烧剩余气体后的排放气体来使氧化剂气体升温，具体而言，是使用换热器(空气换热器)在排放气体和换热器内的氧化剂气体之间进行热交换来使氧化剂气体升温，并通过将该氧化剂气体供给到燃料电池单电池来实现在起动时等的固体氧化物型燃料电池装置的运行温度的上升。在所述的专利文献1所记载的固体氧化物型燃料电池装置中，将换热器设置在排放气体的流动方向上蒸发器的下游侧，也就是说，将蒸发器中进行热交换后的排放气体供给到换热器，并在该排放气体和氧化剂气体之间进行热交换。

但是，在将换热器设置在蒸发器的下游侧的专利文献1所记载的构成中，由于在上游侧的蒸发器中夺走了大量的排放气体的热，因此下游侧的换热器中的热交换性(热的回收性能)降低，从而不能在换热器中使氧化剂气体适当地升温。因此，不能迅速地提高在起动时等的固体氧化物型燃料电池装置的运行温度，从而导致在起动时的升温上花费时间。此外，在试图加快起动时的升温时，需要更多地导入热量自足用的剩余气体等，则存在有提高固体氧化物型燃料电池装置的运行成本的倾向。

发明内容

因而，本发明所要解决的技术问题是，提供一种在能够解除燃料电池模块的温度不均的同时，确保蒸发器中的水的蒸发性能，并同时提高换热器中的热交换性以便使其在起动时有效地升温，且能够降低发电时的运行成本(提高发电效率)的固体氧化物型燃料电池装置。