CN1291514C

CN1291514C - 燃料电池发电装置

Info

Publication number: CN1291514C
Application number: CNB2004100715477A
Authority: CN
Inventors: 向井裕二; 鹈饲邦弘; 前西晃; 麻生智伦; 吉田丰
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2003-07-15
Filing date: 2004-07-09
Publication date: 2006-12-20
Anticipated expiration: 2024-07-09
Also published as: EP1498974A2; EP1498974B1; EP1498974A3; US7556875B2; US20050053806A1; DE602004031179D1; CN1577933A

Abstract

本发明提供能够从废气中适当分离包含于废气中的水蒸气并且加以去除，可靠地抑制废气中生成水滴的情况发生的燃料电池发电装置。该装置具有：由原料气体和水生成含氢的改性气体的改性催化剂构件(5)、消耗所述改性气体的氢发电的燃料电池(9)、以及以从所述燃料电池(9)送出的含氢废气作为燃料气体，用于加热所述改性催化剂构件(5)生成燃烧气体的燃烧器(6)，该装置在从所述废气中分离水蒸气后，对所述废气进行加热，将所述加热的废气作为燃料气体提供给所述燃烧器(6)，另一方面，将所述分离的水蒸气以凝集水的形态排出到外部。

Description

燃料电池发电装置

技术领域

本发明涉及用含氢的改性气体发电的燃料电池发电装置。

背景技术

氢生成器主要利用充填由原料气体(碳氢化合物)和水利用水蒸汽改性反应生成包含氢的改性气体用的改性催化剂的改性催化剂构件、利用热交换加热该改性催化剂构件用的生成燃烧气体的燃烧器、以及去除利用改性催化剂生成的改性气体中包含的一氧化碳气体用的一氧化碳去除装置构成。

利用一氧化碳去除装置去除了一氧化碳气体的改性气体被提供给燃料电池的阳极。然后燃料电池消耗改性气体(氢气)进行发电。

在这里，作为生成燃烧气体的所述燃烧器的燃料气体，使用包含在燃料电池内部不消耗而从燃料电池排出的残留的氢的废气。

这样的废气中，通常除了包含残留的氢以外还包含处于饱和状态的水蒸汽。为此，燃料电池与燃烧器之间的废气流过的路径采用隔热措施，以此尽量防止废气中的水蒸汽发生凝集。

但是，这样的隔热处理无论在废气路径上如何实施，由于废气的温度(约70～80℃)高于周围环境温度，所以难以避免废气的热量向外部环境发散，因此饱和状态下的水蒸汽的一部分必然会发生凝集。由于水蒸汽的凝集而产生的微小的水滴一边在废气中浮游，一边随着废气流动流向燃烧器。

另一方面，如果在燃烧器中混入水滴，相应于使水滴蒸发用的蒸发潜热的热量被燃烧器所消耗，因此导致氢生成器的热效率下降。而且在燃烧器中的燃料气体的燃烧状态因水滴的存在而容易变得不稳定，燃烧器的火焰有可能熄灭。

在这里，已知有一种能够防止浮游在废气中的水滴混入燃烧器中，使燃烧器稳定燃烧的装置(参照例如作为已有技术例的专利文献1：日本特开2001-229952号公报)。

这种装置，在将高温的废气提供给燃烧器之前进行冷却，因此能够事先促进废气中的水蒸汽凝集分离，以此可以使燃烧器的燃烧状态不稳定的情况得以防止。

但是，在所述已有例中所示的装置中，在热交换部(废气冷却部)发生的微小水滴要完全去除是困难的。而且通过该热交换部的废气中的水蒸汽对于冷却后的温度依然处于饱和状态，流入热交换部与燃烧器之间的路径的废气向外部环境气氛的放热如果引起其温度的下降，则处于饱和状态的水蒸汽发生凝集，水滴再度发生。

发明内容

本发明是鉴于这样的情况而作出的，其目的是提供能够将废气中含有的水蒸汽从该废气中适当的分离并去除，防止引入燃烧器的废气中产生水滴的燃料电池发电装置。

本发明的燃料电池发电装置，具备：由原料气体和水生成含氢的改性气体的改性催化剂构件、消耗所述改性气体进行发电的燃料电池、以及以从所述燃料电池送出的含氢废气作为燃料气体，用于加热所述改性催化剂构件生成燃烧气体的燃烧器，在从所述废气中分离水蒸汽后，对所述废气进行加热，将所述加热的废气作为燃料气体提供给所述燃烧器，另一方面，将所述分离的水蒸汽作为凝集水排出到外部。

更具体地说，燃料电池发电装置具备：由原料气体和水生成含氢的改性气体的改性催化剂构件、消耗所述改性气体进行发电的燃料电池、从所述燃料电池送出的含氢废气中分离水蒸汽，同时使所述分离的水蒸汽凝集然后排出到外部的水分离去除部、利用热交换加热从所述水分离去除部送出的废气的加热用热交换部、以及以在所述加热用热交换部加热的废气作为燃料气体，用于加热所述改性催化剂构件生成燃烧气体的燃烧器。

还有，也可以在这里具备利用热交换使所述废气冷却的冷却用热交换部，利用在所述冷却用热交换部对所述废气进行冷却，进行所述水蒸汽的分离。

这样，在利用水分离去除部可靠地分离废气中的水蒸汽之后，利用废气加热器对其进行热交换加热，因此能够可靠地去除伴随废气的微小水滴。

从而，可得到能够有效应对伴随废气的水滴造成的燃烧器燃料气体的燃烧状态不稳定这样的已有技术的存在问题的燃料电池发电装置。

也可以采用这样的结构，即通过所述加热用热交换部，并且提供给所述燃烧器之前的废气的温度，被加热到在所述加热用热交换部的上游侧而且是所述水分离部的下游侧的地方的废气的温度以上。

利用废气加热器将废气加热到其露点温度以上，即使是通过废气加热器流过燃料配管的废气在从废气加热器被引向燃烧器时放热，也能够可靠地防止废气温度下降到其露点以下。

又可以是能够利用与所述原料气体、所述水、和燃料电池用冷却水中的任一种致冷剂的热交换，在所述冷却用热交换部冷却所述废气的装置。

所述水分离去除部之一例是，具有贮存从所述废气中分离水蒸汽得到的凝集水的筒状的凝集水箱，一边使所述废气流入所述凝集水箱内部，一边通过所述冷却用热交换部使所述凝集水箱的外圆周面得到冷却。

所述水分离去除部的另一例子是，具有贮存从所述废气中分离水蒸汽得到的凝集水的筒状的凝集水箱，所述凝集水箱内部的所述废气流入的路径上配置充填了致冷剂的作为所述热交换部的配管。

另一方面，在这里，所述加热用热交换部形成能够利用与所述燃烧气体的热交换对所述废气进行加热的结构。

作为与这样的燃烧器进行热交换的加热用热交换部的一个例子，所述废气通往所述燃烧器的供给配管，配置于使所述燃烧器生成的燃烧气体流过的路径的内部，在所述路径的内部，所述废气与所述燃烧气体进行热交换。

又，作为另一例子，具备覆盖使利用所述燃烧器生成的燃烧气体流过的路径的隔热材料，所述废气通往所述燃烧器的供给配管配置于所述隔热材料的内侧，在所述隔热材料的内侧，所述废气与所述燃烧气体进行热交换。

还有，作为再一个例子，所述废气通往所述燃烧器的供给配管，与构成所述燃烧器的壁构件接触，在所述供给配管和所述壁构件相接触的部分，所述废气与所述燃烧气体进行热交换。

还有，检测所述燃烧器的燃烧状态的火焰测量杆使用时，使废气的水滴蒸发，以此防止火焰测量杆的电流检测精度降低。

又可以采用这样的结构，即去除所述水蒸汽得到的凝集水被提供给所述改性催化剂构件。

采用本发明，能够得到可将废气中包含的水蒸汽从该废气中可靠地分离、去除，防止导入燃烧器的废气生成水滴的燃料电池发电装置。

附图说明

图1是本发明实施形态1的燃料电池发电装置的结构方框图。

图2是表示水分离去除部的内部结构之一例的剖面图。

图3是表示水分离去除部内部结构的另一例的剖面图。

图4是本发明实施形态2的燃料电池发电装置的结构方框图。

图5是本发明实施形态3的燃料电池发电装置的结构方框图。

图6是本发明实施形态4的燃料电池发电装置的结构方框图。

图7是本发明实施形态5的燃烧器的结构说明图。

符号说明

1 城市煤气供给配管

2 水供给配管

3、36 水转发器

4 改性器

5 改性催化剂构件

6 燃烧器

7 改性气体配管

8 一氧化碳去除装置

9 燃料电池

9a 阳极

9c 阴极

10-1 空气供给配管

10-2 改性气体供给配管

11 废气配管

11-1 废气通道

11-2 致冷剂通道

12、21 废气冷却器

13 空气冷却风扇

14 凝集水箱

15、20、75 废气加热器

16 燃料配管

17 燃烧用空气供给配管

18 燃烧气体配管

19 凝集水

30 第1温度测定部

31 第2温度测定部

32 水排出阀

33 控制装置

35 燃烧气体流路

40 废气入口配管

41 废气出口配管

42 挡板

43 致冷剂通道

45 通过区域

46 致冷剂入口部

48 配管

50 水分离去除部

60 燃烧筒

61 外壁

62 隔热材料

70 火焰测量杆

71-1、-2、-3、-4 壁构件

72 燃烧器燃料配管

72p 盖

72h 废气排出孔

73 火焰区域

74 燃烧器用空气配管

76-1、-2 空气缓冲器

76h-1、-2 空气喷出孔

81 水循环配管

100、110、120、130 燃料电池发电装置

具体实施方式

本最佳实施形态的特征在于，通过使从燃料电池送出的包含有残存氢的废气冷却的方法，促进废气中含有的水蒸汽的凝集分离，将水蒸汽凝集排出到外部，同时将分离了水蒸汽的废气的温度加热到比露点高足够多，使可能伴随废气发生的微小水滴完全蒸发。在这里，废气得到充分加热，以至于即使是在废气提供给燃烧器的中途发生废气向外部环境气氛释放热量的情况，到达燃烧器的废气的温度也不会降低到露点以下。

下面参照附图对本发明的实施形态进行详细说明。

实施形态1

图1是本发明实施形态1的燃料电池发电装置的结构方框图。

燃料电池发电装置100的改性气体和氧化剂气体的供给系统，主要由以下部分构成，即具有使用原料气体(都市煤气)和水蒸汽利用改性反应生成含氢的改性气体用的改性催化剂构件5的改性器4、作为向改性器4提供都市煤气用的原料供给部的都市煤气供给配管1、作为向改性器4供给水的水供给部的水供给配管2、使流入水供给配管2的水蒸发用的水蒸发器3、使从供给空气供给配管17引入的空气与废气(将在下面说明)的混合气体燃烧，生成加热改性催化剂构件5用的燃烧气体的燃烧器6、将利用改性器4生成的改性气体引向下游侧的改性气体配管7、去除改性器4送来的改性气体中所包含的一氧化碳气体的一氧化碳去除装置8、在阴极9c消耗氧化剂气体(空气)并且在阳极9a消耗改性气体(氢气)进行发电的燃料电池9、从氧化剂供给手段(未图示)向燃料电池9的阴极9c引入氧化剂气体的空气供给配管10-1、以及从一氧化碳去除装置8向燃料电池9的阳极引入改性气体的改性气体供给配管10-2。

又，燃料电池发电装置100的废气的处理系统，主要由以下部分构成，即将含有在燃料电池9的内部没有消耗掉的残留氢气的约70～80℃的废气从阳极9a向下游侧引向的废气配管11、连接于废气配管11，通过与空冷风扇13送来的空气(致冷剂)的热交换降低废气温度的废气冷却器(冷却用热交换部)12、贮存使废气中存在的水蒸汽凝集、液化得到的凝集水19，同时利用水排出阀32的开闭动作将该凝集水19排向外部加以去除的凝集水箱14、将从凝集水箱14送出的废气引向燃烧器6的燃料配管16、将由燃烧器6生成的燃烧气体从改性器4引向外部的燃烧气体配管18、连接于燃料配管16和燃烧气体配管18上，利用与在燃烧气体配管18中流动的燃烧气体的热交换加热流过燃料配管的废气的废气加热器(加热用热交换部)15、在废气加热器15的上游侧，而且是在凝集水箱14的下游侧(出口近旁)的地方的废气的温度测定用的第一温度测定部30、测定通过废气加热器15的提供给燃烧器6的所述废气的温度用的第二温度测定部31、以及根据第一和第二温度测定部30、31的检测温度，利用流量调整阀(未图示)控制废气和燃烧气体的流量的控制装置33。还有，控制装置33根据规定的检测信号(气体温度和气体流量)也对燃料电池发电装置100的动作进行恰当的控制(未图示)。

又，从燃料电池9送出的含氢的废气中分离水蒸汽，同时使分离的水蒸汽凝集后向外部排出的水分离去除部50，由废气冷却器12、空冷风扇13、凝集水箱14构成。

在这里，利用空冷风扇13送来的空气冷却与废气配管11连接的废气冷却器12(例如通废气的配管等)，以此使流过废气冷却器12的废气的温度在热交换中降低。利用这样的废气冷却器12的废气放热促进效应，使废气的温度迅速下降到规定温度，废气中含有的水蒸汽在废气中凝集为水滴之后，这些水滴汇集成凝集水19滞留于凝集水箱14内部。

下面参照图1说明具有如上所述结构的燃料电池发电装置100的废气处理系统的动作。

燃料电池9的发电和对燃料电池9的气体供应等，采用已有技术进行，在这里省略对其动作的说明。

从燃料电池9的阳极9a送出的，约70～80℃的废气中，含有在燃料电池9中未消耗的氢气和在改性器4中生成氢气时生成的二氧化碳气体及处于饱和状态的水蒸汽。

这样的废气通过废气配管11被提供给废气冷却器12，在该废气冷却器12与空冷风扇13送来的空气进行热交换，被冷却到约50～60℃。在这里，从废气中分离水蒸汽的凝集水箱14出口近旁的废气，包含有相当于约50～60℃的饱和水蒸汽。

这时，废气中存在的水蒸汽凝集液化，以此从废气中分离水蒸汽得到的凝集水19滞留于凝集水箱14。

其后，废气被提供给废气加热器(加热用热交换部)15，在该废气加热器15，使其与燃烧气体配管18流过的高温燃烧气体进行热交换，以此将该废气加热到80～90℃左右。以此将废气的温度提高到比露点温度(约50～60℃)高得足够多的温度。然后在该状态下将废气通过燃料配管16提供给燃烧器6。

凝集水箱14的出口近旁的废气温度通过第一温度测定部30检测，而通过废气加热器15的，提供给燃烧器6之前的废气温度利用第二温度测定部31检测。又，这些检测温度利用控制装置33监视，控制装置33进行控制以维持合适的废气温度。例如，通过废气加热器15的加热后的废气的温度由于某种重要原因(废气/燃烧气体的温度和流量的变化)而发生偏移的情况下，控制装置33对废气及/或燃烧气体的流量进行恰当的控制，以使其能够迅速到达其目标值。

被引向燃烧器6内部的废气、与流过燃烧用空气供给配管17流入燃烧器6内部的空气混合之后，该混合气体在燃烧器6的内部燃烧生成高温燃烧气体。其后，利用热交换对改性催化剂构件5进行加热的燃烧气体通过燃烧气体配管18，如上面已经作出的说明所述，作为废气加热器15的废气加热源使用，然后向大气中排出。

还有，也可以将凝集水箱14中贮存的凝集水19作为提供给改性器4的水使用(参照图6)。

利用上面所说明的燃料电池发电装置100的废气处理系统的动作，在利用水分离去除部50恰当分离废气中的水蒸汽之后，利用废气加热器15对其进行热交换加热，因此能够确实使伴随废气的水滴蒸发。

而且，通过将废气加热到比其露点温度高足够多的温度，即使是在通过废气加热器15流过燃料配管16的废气在被引向燃烧器6时放热，也能够恰当防止废气温度降低到其露点温度之下的情况发生。

这样，能够得到可以恰当应对因伴随废气而来的水滴而引起的燃烧器6中的燃料气体燃烧状态不稳定的已有技术的存在问题的燃料电池发电装置100。

又，在上述实施形态1中，通过废气加热器15的废气的温度以80～90℃为例，但是，这是随装置结构而变化的，因此，并不意味着废气的理想的加热条件被限定于这样的温度范围。

总而言之，这里的加热条件，其意思是加热到在废气到达燃烧器6的时刻由于废气的放热而引起的废气温度下降也不导致废气温度低于其露点。但是有必要将通过废气加热器15提供给燃烧器6之前的废气温度至少提高到凝集水箱14的下游侧(出口近旁)的废气温度以上。

水分离去除部50的变形例

如图1所示，可以分别配置使用空冷风扇13的废气冷却器12和凝集水箱14，但是，作为其变形例，也可以如图2和图3所示，将相当于废气冷却器的冷却用热交换器与凝集水箱14连接，将两者形成一体配置。以使可以将燃料电池发电装置100的水分离去除部50的结构加以简化。

图2和图3都是表示具有连接冷却用热交换部的冷凝水箱的水分离去除部的内部结构例的剖面图。

如图2所示，水分离去除部50具备如下所述部分，即具有盖部和底部，贮存从废气中分离水蒸汽得到的凝集水19的筒状的凝集水箱14、与废气配管11(参照图1)连接，以将废气引向凝集水箱14内部，设置于凝集水箱14的盖部的废气入口配管40、连接于燃料配管16(参照图1)，以将通过凝集水箱14内部的废气引向其外部，设置于凝集水箱14的盖部的废气出口配管41、配置于废气出入口配管40、41的近旁的凝集水箱14的内部，遮挡废气气流使废气流速降低，以使废气中含有的水滴容易滴下的挡板42、以及为了将滞留在凝集水箱14内部的凝集水19定期引向外部，与水排出阀32(参照图1)连接，设置于凝集水箱14底部的水出口配管(未图示)。

还有，在这里凝集水箱14的大约上半部内部形成废气通过的通过区域45(凝集水箱14的内部的废气流通路径)。

又，配置致冷剂通道43(冷却用热交换部)，在与凝集水箱14的外圆周面之间形成致冷剂流动的空间，使得从致冷剂入口部46引入的致冷剂(液体和气体)沿着凝集水箱14的外圆周面流动，以此使得废气在通过区域45流动时废气与流过致冷剂流路43的致冷剂冷却的凝集水箱14的外圆周面接触，废气温度因而下降。也就是说，由于与流过致冷剂流路43内部的致冷剂的热交换，废气得以冷却。

或者也可以如图2所示，同时采用空冷风扇13向凝集水箱14外围送风，使其与空气(致冷剂)进行热交换的方法，使废气的温度更快下降。

利用这样的冷却流路43对废气放热的促进效果，使得废气中含有的水蒸汽在废气中凝集为水滴，然后水滴汇集在凝集水箱14内作为凝集水19滞留。

又如图3所示，作为水分离去除部50的另一例子，充填了致冷剂的配管(冷却用热交换部)48，从外部到凝集水箱14的内部的通过区域45，并且从通过区域45向外延伸地大致配置为“U”字状，这样，在废气流过通过区域45时，废气与流过致冷剂的配管48接触，以此与该致冷剂进行热交换，以使废气冷却。还有，配管48以外的图3所示的水分离去除部50的结构与图2所示的情况相同，两者相同的结构其说明省略。

实施形态2

图4是本发明实施形态2的燃料电池发电装置的结构方框图。

在图4中，与图1相同的结构要素标以相同的符号。

从图1与图4(a)的比较可以了解到，实施形态2的燃料电池发电装置110的结构与上述实施形态1的燃料电池发电装置100的结构不同之处在于，将水蒸发部36配置于改性器4的内部的燃烧气体流路35上、以及将作为废气提供给燃烧器6的供给配管的废气加热器20配置于改性器4的燃烧气体流路35上。通过将水蒸发部36配置于改性器4的燃烧气体流路35上，可以谋求提高燃料电池发电装置100的热效率。又，通过将废气加热器20配置于改性器4的燃烧气体流路35上，可以谋求简化废气加热器20的结构。

在这里，参照图4(b)对水蒸发部36和废气加热器20的结构进行说明。还有，省略这些结构以外的与实施形态1相同的结构的说明。

图4(b)是实施形态2的改性器的燃烧气体流路中的水蒸发部和废气加热器的配置结构的模式图。

在由外壁61包围的改性器4的内部，配置有与燃烧器6(参照图4(a))连接，将燃烧器6生成的燃烧气体引向下游的筒状的燃烧筒60，以此在燃烧筒60和外壁61之间形成筒状的燃烧气体流路35。而且在燃烧筒60的外圆周面近旁配置筒状的水蒸发部36，另一方面废气加热器20的一部分向燃烧气体流路35的内部延伸，配置得能够通过该处。还有，废气加热器20与外壁61的连接处利用适当的方法密封以避免燃烧气体泄漏。

在这样的燃烧气体流路35中，如图4(b)所示的两点锁线所示，从燃烧筒60流出的燃烧气体通过燃烧筒60与水蒸发部36之间的筒状的空间，然后使其方向改变180°，该燃烧气体通过水蒸发部36与外壁61之间的筒状空间，被引向燃烧气体配管18。

这样，在燃烧气体流过燃烧气体流路35时，在其内部，如图4(b)的一点锁线所示流过水蒸发部36的水(正确地说，如图4(a)所示流过都市煤气供给管1的都市煤气与流过水供给管2的水的混合物)通过与燃烧气体进行热交换而被加热，同时如图4(b)的箭头所示流过废气加热器20的废气通过与燃烧气体的热交换而被加热。

实施形态3

图5是本发明实施形态3的燃料电池发电装置的结构方框图。

图5中，与图4相同的结构要素标以相同的符号。

从图5与图4的比较可以了解到，实施形态3的燃料电池发电装置120的结构与上述实施形态2的燃料电池发电装置110的结构不同之处在于，将隔热材料62配置于改性器4的外壁61的周围、以及将作为废气提供给燃烧器6的供给配管的废气加热器20配置于该隔热材料62内侧(正确地说在隔热材料62上形成凹部，在该凹部收容废气加热器20，再用别的隔热材料覆盖废气加热部20。通过配置隔热材料62，能够恰当控制流过改性器4的燃烧气体流路35的燃烧气体的放热，同时，能够用在隔热材料62内侧配置废气加热器20的简易结构进行废气与燃烧气体的热交换。也就是说，对废气加热器20和隔热材料62之间的连接处不进行密封等处理，可以将废气加热器配置在隔热材料62的内侧。

在这里，参照图5(b)对水蒸发部36与废气加热器20的结构进行说明。

图5(b)是实施形态3的改性器的燃烧气体流路中的水蒸发部与废气加热器的配置结构的示意图。

与实施形态2一样，在燃烧筒60与改性器4的外壁61之间形成筒状的燃烧气体流路35。然后与该外壁61接触配置隔热材料62将其覆盖，废气加热器20的一部分向该隔热材料62的内侧延伸，以通过该处的状态配置。

还有，与实施形态2相同，在燃烧筒60的外圆周近旁配置圆筒状的水蒸发部36。

在这样的燃烧气体流路35上，如图5(b)的二点锁线所示，从燃烧筒60流出的燃烧气体通过燃烧筒60与水蒸发部36之间的筒状的空间之后，其方向改变180°，该燃烧气体通过水蒸发部36与外壁61之间的筒状的空间被引向燃烧气体配管18。

这样，在燃烧气体流过燃烧气体流路35时，在其内部，如图5(b)的一点锁线所示流过水蒸发部36的水(正确地说，如图5(a)所示流过都市煤气供给管1的都市煤气与流过水供给管2的水的混合物)通过与燃烧气体进行热交换而被加热，同时如图5(b)的箭头所示流过废气加热器20的废气通过与燃烧气体的热交换而被加热。

实施形态4

图6是本发明实施形态4的燃料电池发电装置的结构方框图。

图6中，与图1相同的结构要素标以相同的符号。

从图1与图6的比较可以了解到，实施形态4的燃料电池发电装置130的结构与上述实施形态1的燃料电池发电装置100的结构不同之处在于，不使用图1所示的空冷风扇13，设置利用废气流过的废气通道11-1与致冷剂流过的致冷剂通道11-2连接的废气冷却器(冷却用热交换部)21、以及将水排出阀32连接于水蒸发部3。又，分离燃料电池9送出的含氢的废气中的水蒸汽，同时，使分离的水蒸汽凝集后排向外部的水分离去除部50，由废气冷却器21和凝集水箱14构成。

这样就可以不使用空冷风扇13，减少零部件数目，同时，流过废气通道11-1的废气和流过致冷剂通道11-2的致冷剂能够通过废气冷却器21进行热交换以得到冷却。

还有，实施形态4中的与实施形态1相同的结构的说明省略。

在这里，如图6所示，废气冷却器21上连接的致冷剂通道11-2中的从废气冷却器21向下游延伸的部分与水供给配管2连接，以此可以将提供给改性器4的供给水作为致冷剂使用。

又，废气冷却器21上连接的致冷剂通道11-2中的从废气冷却器21向下游延伸的部分与都市煤气供给配管1连接，以此可以将提供给改性器4的都市煤气(原料气体)作为致冷剂使用。

或者，废气冷却器21上连接的致冷剂通道11-2中的从废气冷却器21向下游延伸的部分与燃料电池用冷却水配管80连接，以此可以将提供给燃料电池9的冷却水作为致冷剂使用。

又，作为图2或图3所示的凝集水箱14的致冷剂通道43或配管48流过的致冷剂，也可以使用例如提供给这样的改性器4的水、提供给改性器4的原料气体、或提供给燃料电池9的冷却水。

而且如图6所示将水排出阀32与水供给配管2用水循环配管81连接，借助于此，滞留于凝集水箱14中的凝集水19通过该水循环配管81流回水蒸发部3。于是，从废气中去除水蒸汽得到的凝集水19能够作为提供给改性催化剂5的水再利用。

实施形态5

如图7所示，配置作为向燃烧器6提供废气的配管的废气加热器75，使其与构成燃烧器6的壁构件接触。这是图1所示的燃料配管16与燃烧气体配管18连接的废气加热器15的变形例。

还有，在这里，参照图7对燃烧器6的内部结构进行说明，其它的结构与实施形态1相同，因此，这些结构的说明省略。

燃烧器6主要具有设置为在通过废气加热器75的废气流通配管上连接，能够将废气引向火焰区域73的燃烧器燃料配管72、以及多个壁构件71-1、71-2、71-3、71-4构成，设置为能够将空气引向火焰区域的空气缓冲器76-1、76-2、将燃烧用空气供给配管17(参照图1)与空气缓冲器76-1连接，能够将空气引向空气缓冲器76-1的燃烧器用空气配管74、以及检测空气与废气构成的混合气体的燃烧状态的火焰测量杆70。

又，在燃料配管72的废气下游侧端上安装盖72p，使其遮挡废气流，并且在该盖72p的近旁的燃烧器燃料配管72的侧壁上，在圆周方向上等间隔地设置多个废气喷出孔72h，借助于此，如图7的箭头所示，利用盖72p将通过燃烧器燃料配管72内部上升的废气被遮挡，被遮挡的废气能够从废气喷出孔72h均匀地向火焰区域73喷出。

又，筒状的空气缓冲器76-1和中央有凹部的环状的空气缓冲器76-2利用在筒状的壁构件71-2的圆周方向上等间隔设置的空气喷出孔76h-1连通。又在空气缓冲器76-2的凹部，在其深度方向上和其圆周方向上等间隔设置多个空气喷出孔76h-2。利用这样的结构，如图7的虚线所示，从空气缓冲器76-1通过空气喷出孔76h-1向空气缓冲器76-2输送的空气，能够从空气喷出孔76h-2均匀地向火焰区域73喷出。

这样，废气与空气在火焰区域73混合。然后，混合气体在火焰区域73燃烧，生成高温的燃烧气体。

还有，该混合气体的燃烧状态利用火焰测量杆70检测，根据火焰测量杆70输出的检测信号，控制装置33(参照图1)恰当地控制着火焰区域73的混合气体的燃烧。

在这里，如图7所示，废气加热器20在与构成燃烧器6的空气缓冲器76-1、76-2的下壁的壁构件71-1接触的状态下配置。因此，在火焰区域73生成的热的一部分被传递出去，壁构件71-1受到加热，以此可以实现流过废气加热器20的废气与壁构件71-1的热交换，从而能够进行加热。

利用这样的结构，可以使通过废气加热器75的、提供给燃烧器6之前的废气得到加热，成为温度比其露点温度高得足够多的气体。

从而，利用废气加热器75使伴随废气发生的水滴确实蒸发之后，能够将这样的废气提供给燃烧器6的火焰区域73，因此，能够适当应对使燃烧器6的火焰区域73的废气燃烧状态不稳定这样的已有的存在问题。

还有，在这里，火焰测量杆70能够通过对火焰施加电压以检测火焰中流过的碳离子电流，以判定燃烧器6的火焰区域73中的燃料气体的燃烧状态。

但是，作为燃料气体的废气中，大量含有氢气，废气的燃烧中，与都市煤气等的燃烧相比，相对说来，处于氢离子较多，碳离子较少的状态，因此，火焰测量杆70的碳离子电流检测精度不好。

在这样的状态下，如果不能利用废气加热器75使废气中的水滴确实蒸发掉，则由于该水滴的影响，火焰测量杆70的碳离子电流检测精度可能进一步下降。

在本实施形态5，由于能够在向燃烧器提供之前确实去除废气中的水滴，因此，除了能够使废气燃烧状态稳定外，而且具有抑制火焰测量杆70的碳离子电流检测精度下降的效果。当然，这样提高火焰测量杆70的检测精度的效果，只要使用火焰测量杆70，在实施形态1～4所述的燃料电池发电装置中也能够得到。

Claims

1.一种燃料电池发电装置，其特征在于，

具备

由原料气体和水生成含氢的改性气体的改性催化剂构件、

消耗所述改性气体进行发电的燃料电池、

从所述燃料电池送出的含氢废气分离水蒸汽，同时使所述分离的水蒸汽凝集然后将其排出到外部的水分离去除部、

利用热交换对所述水分离去除部送出的废气进行加热的加热用热交换部、以及

以在所述加热用热交换部加热的废气作为燃料气体，用于对所述改性催化剂构件进行加热生成燃烧气体的燃烧器。

2.如权利要求1所述的燃料电池发电装置，其特征在于，通过所述加热用热交换部，并且提供给所述燃烧器之前的废气的温度，被加热到在所述加热用热交换部的上游侧而且是所述水分离部的下游侧的地方的废气的温度以上。

3.如权利要求1所述的燃料电池发电装置，其特征在于，具备利用热交换使所述废气冷却的冷却用热交换部，通过在所述冷却用热交换部冷却所述废气，进行所述水蒸汽的分离。

4.如权利要求3所述的燃料电池发电装置，其特征在于，利用与所述原料气体、所述水、和燃料电池用冷却水中的任一种致冷剂的热交换，在所述冷却用热交换部冷却所述废气。

5.如权利要求3所述的燃料电池发电装置，其特征在于，所述水分离去除部具有贮存从所述废气中分离水蒸汽得到的凝集水的筒状的凝集水箱，一边使所述废气流入所述凝集水箱内部，一边通过所述冷却用热交换部使所述凝集水箱的外圆周面得到冷却。

6.如权利要求3所述的燃料电池发电装置，其特征在于，所述水分离去除部具有贮存从所述废气中分离水蒸汽得到的凝集水的筒状的凝集水箱，所述凝集水箱内部的所述废气流入的路径上配置充填了致冷剂的作为所述冷却用热交换部的配管。

7.如权利要求1所述的燃料电池发电装置，其特征在于，所述加热用热交换部形成能够利用与所述燃烧气体的热交换对所述废气进行加热的结构。

8.如权利要求7所述的燃料电池发电装置，其特征在于，所述废气通往所述燃烧器的供给配管配置于使所述燃烧器生成的燃烧气体流过的路径的内部，在所述路径的内部，所述废气与所述燃烧气体进行热交换。

9.如权利要求7所述的燃料电池发电装置，其特征在于，具备覆盖使利用所述燃烧器生成的燃烧气体流过的路径的隔热材料，所述废气通往所述燃烧器的供给配管配置于所述隔热材料的内侧，在所述隔热材料的内侧，所述废气与所述燃烧气体进行热交换。

10.如权利要求7所述的燃料电池发电装置，其特征在于，所述废气通往所述燃烧器的供给配管，与构成所述燃烧器的壁构件接触，在所述供给配管和所述壁构件相接触的部分，所述废气与所述燃烧气体进行热交换。

11.如权利要求1所述的燃料电池发电装置，其特征在于，检测所述燃烧器的火焰区域的燃料气体的燃烧状态的火焰测量杆被插入所述火焰区域。

12.如权利要求1所述的燃料电池发电装置，其特征在于，去除所述水蒸汽得到的凝集水被提供给所述改性催化剂构件。