JP2011070982A - Cell stack device, fuel cell module and fuel cell device using the cell stack device - Google Patents

Cell stack device, fuel cell module and fuel cell device using the cell stack device Download PDF

Info

Publication number
JP2011070982A
JP2011070982A JP2009221861A JP2009221861A JP2011070982A JP 2011070982 A JP2011070982 A JP 2011070982A JP 2009221861 A JP2009221861 A JP 2009221861A JP 2009221861 A JP2009221861 A JP 2009221861A JP 2011070982 A JP2011070982 A JP 2011070982A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
fuel gas
fuel
cell stack
cell
reforming
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2009221861A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP5334776B2 (en
Inventor
Mitsuhiro Nakamura
光博 中村
Takashi Ono
孝 小野
Narikado Takahashi
成門 高橋
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Kyocera Corp
Original Assignee
Kyocera Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Kyocera Corp filed Critical Kyocera Corp
Priority to JP2009221861A priority Critical patent/JP5334776B2/en
Publication of JP2011070982A publication Critical patent/JP2011070982A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP5334776B2 publication Critical patent/JP5334776B2/en
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30Hydrogen technology
    • Y02E60/50Fuel cells

Landscapes

  • Fuel Cell (AREA)
  • Hydrogen, Water And Hydrids (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a cell stack device, a fuel cell module, and a fuel cell device, efficiently supplying fuel gas to each fuel cell constituting a cell stack. <P>SOLUTION: The cell stack device 1 is equipped with: the cell stack 3 formed by electrically connecting a plurality of fuel cells 2 and configured to burn on one end side of the fuel cell 2; a manifold 4 equipped with fuel gas inlets on both ends; a reformer 6 separately arranged on one end side of the cell stack 3 and equipped with a reforming part having a raw fuel gas heating part 12 and a reforming catalyst 14; a fuel gas branch channel 10 bonded to the reformer 6 on an outer surface of its central portion and equipped with fuel gas supply ports 11 provided to both ends; and a fuel gas supply tube 8 connecting the fuel gas supply ports 11 and the fuel gas inlets. The device thereby supplies a sufficient amount of the fuel gas to each fuel cell constituting the cell stack 3 to form the cell stack device with an improved power generation efficiency. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、燃料電池セルに供給する燃料ガスを生成するための改質器と燃料電池セルに燃料ガスを供給するためのマニホールドとを具備するセルスタック装置およびこれを用いた燃料電池モジュールならびに燃料電池装置に関する。   The present invention relates to a cell stack device including a reformer for generating fuel gas to be supplied to a fuel battery cell and a manifold for supplying fuel gas to the fuel battery cell, and a fuel cell module and fuel using the same. The present invention relates to a battery device.

近年、次世代エネルギーとして、燃料ガス(水素含有ガス)と空気(酸素含有ガス)とを用いて電力を得ることができる燃料電池セルを複数個配列してなるセルスタックと、該セルスタックに供給する燃料ガスを生成するための改質器とを備えるセルスタック装置や、該セルスタック装置を収納容器内に収納してなる燃料電池モジュールが種々提案されている(例えば、特許文献1参照。)。   In recent years, as a next generation energy, a fuel cell (hydrogen-containing gas) and air (oxygen-containing gas) are used, and a cell stack in which a plurality of fuel cells that can obtain electric power are arranged and supplied to the cell stack Various cell stack devices including a reformer for generating fuel gas to be produced and fuel cell modules in which the cell stack devices are housed in a housing container have been proposed (for example, see Patent Document 1). .

ところで、燃料電池セルに供給する燃料ガスを生成するにあたっては、例えば、天然ガス等の炭化水素系ガスと水蒸気とを反応させて燃料ガスを生成する水蒸気改質法等が知られており、そのような改質反応を行うための改質器も種々提案されている。   By the way, in generating the fuel gas to be supplied to the fuel cell, for example, a steam reforming method for generating a fuel gas by reacting a hydrocarbon-based gas such as natural gas with water vapor is known. Various reformers for performing such reforming reactions have also been proposed.

図10は従来の燃料電池モジュール70を示す外観斜視図であり、収納容器71よりセルスタック装置80を後方に引出した状態を示している。   FIG. 10 is an external perspective view showing a conventional fuel cell module 70, and shows a state in which the cell stack device 80 is pulled backward from the storage container 71.

セルスタック装置80は、複数の燃料電池セル72を配列してなるセルスタック73を有しており、セルスタック73の上方にはUの字状の改質器75が配置されている。改質器75は、気化部78と改質触媒を備える改質部79とを具備し、原燃料供給管77より供給された原燃料は、気化部78を通り、改質部79内にて水蒸気改質等の改質反応により燃料ガス(水素含有ガス)に改質される。そして、気化部78と改質部79を具備する改質器75にて生成された燃料ガスは、燃料ガス供給管76を介してマニホールド74に供給され、マニホールド74から各燃料電池セル72に燃料ガスが供給されるようになっている。   The cell stack device 80 has a cell stack 73 formed by arranging a plurality of fuel cells 72, and a U-shaped reformer 75 is disposed above the cell stack 73. The reformer 75 includes a vaporization unit 78 and a reforming unit 79 including a reforming catalyst. The raw fuel supplied from the raw fuel supply pipe 77 passes through the vaporization unit 78 and is inside the reforming unit 79. The fuel gas (hydrogen-containing gas) is reformed by a reforming reaction such as steam reforming. The fuel gas generated by the reformer 75 including the vaporization unit 78 and the reforming unit 79 is supplied to the manifold 74 via the fuel gas supply pipe 76, and fuel is supplied from the manifold 74 to each fuel cell 72. Gas is supplied.

特開2007−59377号公報JP 2007-59377 A

しかしながら、上述の燃料電池モジュール70においては、改質器75により生成された燃料ガスが、マニホールド74の一端部とだけ接続された燃料ガス供給管76によりマニホールド74内に供給されることから、燃料ガス供給管76より遠い位置に配置された燃料電池セル72に十分な量の燃料ガスを供給することができず、セルスタック装置80の発電効率が低下するおそれがあった。   However, in the above-described fuel cell module 70, the fuel gas generated by the reformer 75 is supplied into the manifold 74 through the fuel gas supply pipe 76 connected only to one end of the manifold 74. A sufficient amount of fuel gas cannot be supplied to the fuel cells 72 arranged at a position farther from the gas supply pipe 76, and the power generation efficiency of the cell stack device 80 may be reduced.

それゆえ、本発明においては、セルスタックを構成する各燃料電池セルに効率よく燃料ガスを供給することができるセルスタック装置およびこれを用いた燃料電池モジュールならびに燃料電池装置を提供することにある。   Therefore, an object of the present invention is to provide a cell stack device capable of efficiently supplying fuel gas to each fuel cell constituting the cell stack, a fuel cell module using the cell stack device, and a fuel cell device.

すなわち、本発明のセルスタック装置は、内部に燃料ガス流路を有し、燃料ガスと酸素含有ガスとで発電する柱状の燃料電池セルを、複数個立設させた状態で配列して電気的に接続してなり、前記燃料電池セルの一端部側で発電に使用されなかった前記燃料ガスを燃焼させる構成のセルスタックと、前記燃料電池セルの他端部を固定するとともに、前記燃料電池セルの配列方向に沿った両端部に燃料ガス流入口を備え、前記燃料電池セルに前記燃料ガスを供給するためのマニホールドと、前記燃料電池セルの一端部側と離間して配置されており、外部より供給される原燃料に熱を与えて温度の上昇した原燃料ガスを生成するための原燃料ガス昇温部および該原燃料ガス昇温部から送られる前記原燃料ガスを前記燃料ガスに改質するための改質触媒を備える改質部を有する改質器と、前記燃料電池セルの一端部側と離間して配置されており、前記燃料電池セルの配列方向に沿った両端部に燃料ガス流出口を備え、前記燃料電池セルの配列方向に沿った中央部に前記改質器で改質された前記燃料ガスが供給される燃料ガス供給口を備える燃料ガス分岐流路と、該燃料ガス分岐流路の前記両端部に設けられた前記燃料ガス流出口と、前記マニホールドの前記両端部に設けられた前記燃料ガス流入口とをそれぞれ接続する燃料ガス供給管と、を備えることを特徴とする。   That is, the cell stack device of the present invention has an internal fuel gas flow path, and is electrically arranged by arranging a plurality of columnar fuel cells that generate electricity with the fuel gas and the oxygen-containing gas in a standing manner. A cell stack configured to burn the fuel gas that is not used for power generation on one end side of the fuel cell, and to fix the other end of the fuel cell, and to the fuel cell The fuel gas inflow ports are provided at both ends along the arrangement direction of the fuel cell, the manifold for supplying the fuel gas to the fuel cell, and the one end side of the fuel cell are spaced apart from each other, The raw fuel gas temperature raising unit for applying heat to the supplied raw fuel to generate a raw fuel gas having a raised temperature, and the raw fuel gas sent from the raw fuel gas temperature raising unit are changed to the fuel gas. To improve quality A reformer having a reforming section comprising a medium, and disposed at a distance from one end side of the fuel cell, and provided with a fuel gas outlet at both ends along the arrangement direction of the fuel cell, A fuel gas branch passage having a fuel gas supply port to which the fuel gas reformed by the reformer is supplied at a central portion along the arrangement direction of the fuel cells, and the fuel gas branch passage And a fuel gas supply pipe connecting the fuel gas outlets provided at both ends and the fuel gas inlets provided at both ends of the manifold, respectively.

このようなセルスタック装置においては、燃料ガス分岐流路によって、改質器で生成された燃料ガスを分岐してマニホールドの両端部から燃料ガスを供給することができる。そのため、セルスタックを構成する各燃料電池セルに十分な量の燃料ガスを供給することができる。また、改質器で改質された燃料ガスは、燃料ガス分岐流路のうち燃料電池セルの配列方向に沿った中央部に設けられた燃料ガス供給口より供給されるため、マニホールドの両端部へ供給する燃料ガスの量を均一に近づけることができる。そのため、発電効率の向上したセルスタック装置とすることができる。   In such a cell stack device, the fuel gas generated by the reformer can be branched by the fuel gas branch flow path, and the fuel gas can be supplied from both ends of the manifold. Therefore, a sufficient amount of fuel gas can be supplied to each fuel cell constituting the cell stack. In addition, since the fuel gas reformed by the reformer is supplied from the fuel gas supply port provided at the center of the fuel gas branching channel along the arrangement direction of the fuel cells, both ends of the manifold The amount of fuel gas supplied to can be made close to uniform. Therefore, a cell stack device with improved power generation efficiency can be obtained.

また、本発明のセルスタック装置において、前記改質器は、前記燃料電池セルの配列方向に沿った中央部に配置された前記原燃料ガス昇温部と、該原燃料ガス昇温部の前記燃料電池セルの配列方向に沿った両側に配置された前記改質触媒を備える第1改質部と、前記セルスタックの上方に配置され、前記各第1改質部に接続された燃料ガス混合部とを備えるとともに、該燃料ガス混合部が前記燃料ガス分岐流路の前記燃料ガス供給口と接続されていることが好ましい。   Further, in the cell stack device of the present invention, the reformer includes the raw fuel gas temperature raising portion disposed in a central portion along the arrangement direction of the fuel cells, and the raw fuel gas temperature raising portion. A first reforming unit including the reforming catalyst disposed on both sides along the arrangement direction of the fuel cells, and a fuel gas mixture disposed above the cell stack and connected to the first reforming unit. It is preferable that the fuel gas mixing part is connected to the fuel gas supply port of the fuel gas branch flow path.

このようなセルスタック装置においては、改質器が、燃料電池セルの配列方向に沿った中央部に配置された原燃料ガス昇温部と、原燃料ガス昇温部の両側に配置された改質触媒を備える第1改質部と、燃料電池セルの配列方向に沿って設けられ、各第1改質部に接続された燃料ガス混合部とを備えることから、均質な燃料ガスを効率よく生成することができる。また、原燃料ガス昇温部の両側に第1改質部を配置した場合、各第1改質部を流れる原燃料ガスの量が異なるおそれがあり、この場合に、各第1改質部で生成される燃料ガスの量やガス濃度が異なるおそれがあるが、燃料電池セルの配列方向に沿って設けられ、各第1改質部と接続された燃料ガス混合部をさらに備えることから、一方の第1改質部にて生成された燃料ガスと他方の第1改質部にて生成された燃料ガスとを混合することができるため、燃料ガス分岐流路へ供給する燃料ガスの量やガス濃度が異なることを防ぐことができる。そのため、燃料ガス分岐流路の両端部からマニホールドの両端部へ供給される燃料ガスの量やガス濃度を均一に近づけることができ、セルスタック装置の発電効率を向上させることができる。   In such a cell stack apparatus, the reformer is provided with a raw fuel gas temperature raising portion arranged at the center along the arrangement direction of the fuel cells, and a reformer arranged on both sides of the raw fuel gas temperature raising portion. Since the first reforming section including the catalyst and the fuel gas mixing section provided along the arrangement direction of the fuel cells and connected to each first reforming section are provided, the homogeneous fuel gas is efficiently obtained. Can be generated. In addition, when the first reforming units are disposed on both sides of the raw fuel gas temperature raising unit, the amount of the raw fuel gas flowing through each first reforming unit may be different. In this case, each first reforming unit may be different. There is a possibility that the amount and gas concentration of the fuel gas generated in the above will differ, but further provided with a fuel gas mixing part provided along the arrangement direction of the fuel cells and connected to each first reforming part, Since the fuel gas generated in one of the first reforming sections and the fuel gas generated in the other first reforming section can be mixed, the amount of fuel gas supplied to the fuel gas branch flow path And different gas concentrations can be prevented. Therefore, the amount and gas concentration of the fuel gas supplied from the both ends of the fuel gas branch flow path to the both ends of the manifold can be made uniform, and the power generation efficiency of the cell stack device can be improved.

さらに、本発明のセルスタック装置において、前記燃料ガス混合部にも前記改質触媒が備えられていることが好ましい。   Furthermore, in the cell stack device of the present invention, it is preferable that the fuel gas mixing section is also provided with the reforming catalyst.

このようなセルスタック装置においては、燃料ガス混合部にも改質触媒が備えられていることから、改質触媒の量を増加させることができ、改質効率を向上させることができることから、セルスタック装置の発電効率を向上させることができる。   In such a cell stack apparatus, since the reforming catalyst is also provided in the fuel gas mixing section, the amount of the reforming catalyst can be increased and the reforming efficiency can be improved. The power generation efficiency of the stack device can be improved.

さらにまた、本発明のセルスタック装置において、前記燃料ガス混合部が前記第1改質部および前記原燃料ガス昇温部の下方に接して配置されており、前記燃料ガス分岐流路が前記燃料ガス混合部の下方に接して配置されていることが好ましい。   Furthermore, in the cell stack device of the present invention, the fuel gas mixing unit is disposed below and in contact with the first reforming unit and the raw fuel gas temperature raising unit, and the fuel gas branch flow path is the fuel. It is preferable that the gas mixing part is disposed in contact with the lower part.

このようなセルスタック装置においては、発電に使用されなかった燃料ガスを燃焼させることにより生じた燃焼熱を利用して、燃料ガス分岐流路内を流れる燃料ガスを効率的に温めることができる。そのため、温度が上昇した燃料ガスを燃料電池セルに供給できることから、発電効率の向上したセルスタック装置とすることができる。   In such a cell stack device, it is possible to efficiently warm the fuel gas flowing in the fuel gas branch flow path by utilizing the combustion heat generated by burning the fuel gas that has not been used for power generation. Therefore, since the fuel gas whose temperature has increased can be supplied to the fuel cell, a cell stack device with improved power generation efficiency can be obtained.

さらにまた、本発明のセルスタック装置は、前記燃料ガス混合部が前記第1改質部および前記原燃料ガス昇温部の下方に接して配置されており、前記燃料ガス分岐流路が前記燃料ガス混合部の下方に離間して配置されていることが好ましい。   Furthermore, in the cell stack device of the present invention, the fuel gas mixing section is disposed below the first reforming section and the raw fuel gas temperature raising section, and the fuel gas branch flow path is the fuel. It is preferable that the gas mixing part is disposed below the gas mixing part.

このようなセルスタック装置においては、発電に使用されなかった燃料ガスを燃焼させることにより生じた燃焼熱を利用して、燃料ガス分岐流路内を流れる燃料ガスを効率的に温めることができるとともに、燃焼熱と接する燃料ガス分岐流路および燃料ガス混合部の表面積を増加させることができ、より効率的に原燃料ガスや燃料ガスを温めることができる。それにより、発電効率の向上したセルスタック装置とすることができる。   In such a cell stack device, it is possible to efficiently heat the fuel gas flowing in the fuel gas branch flow path by utilizing the combustion heat generated by burning the fuel gas that has not been used for power generation. In addition, the surface area of the fuel gas branch passage and the fuel gas mixing portion in contact with the combustion heat can be increased, and the raw fuel gas and the fuel gas can be warmed more efficiently. Thereby, a cell stack device with improved power generation efficiency can be obtained.

さらにまた、本発明のセルスタック装置は、前記燃料ガス混合部が前記第1改質部および前記原燃料ガス昇温部の上方に接して配置されており、前記燃料ガス分岐流路が前記燃料ガス混合部の上方に接して配置されていることが好ましい。   Furthermore, in the cell stack device of the present invention, the fuel gas mixing section is disposed in contact with the first reforming section and the raw fuel gas temperature raising section, and the fuel gas branch flow path is the fuel. It is preferable that the gas mixing part is disposed in contact with the upper part.

このようなセルスタック装置においては、燃焼熱により第1改質部および原燃料ガス昇温部を温めることができ、原燃料を効率的に温めて原燃料ガスを生成することができるとともに、原燃料ガスを効率的に燃料ガスへ改質することができ、発電効率の向上したセルスタック装置とすることができる。   In such a cell stack device, the first reforming section and the raw fuel gas temperature raising section can be warmed by the combustion heat, the raw fuel can be efficiently heated to generate the raw fuel gas, and the raw fuel gas can be generated. The fuel gas can be efficiently reformed into the fuel gas, and a cell stack device with improved power generation efficiency can be obtained.

さらにまた、本発明のセルスタック装置は、前記燃料ガス混合部が前記第1改質部および前記原燃料ガス昇温部の上方に接して配置されており、前記燃料ガス分岐流路が前記燃料ガス混合部の上方に離間して配置されていることが好ましい。   Furthermore, in the cell stack device of the present invention, the fuel gas mixing section is disposed in contact with the first reforming section and the raw fuel gas temperature raising section, and the fuel gas branch flow path is the fuel. It is preferable that the gas mixing unit is spaced apart from the gas mixing unit.

このようなセルスタック装置においては、燃料ガス分岐流路および燃料ガス混合部の表面積を増加させることができ、より効率的に燃料ガスを温めることができる。それにより、発電効率の向上したセルスタック装置とすることができる。   In such a cell stack device, the surface area of the fuel gas branch channel and the fuel gas mixing part can be increased, and the fuel gas can be warmed more efficiently. Thereby, a cell stack device with improved power generation efficiency can be obtained.

本発明の燃料電池モジュールは、上記のセルスタック装置を収納容器内に収納してなることから、発電効率の向上した燃料電池モジュールとすることができる。   Since the fuel cell module of the present invention is formed by housing the cell stack device in a storage container, it can be a fuel cell module with improved power generation efficiency.

本発明の燃料電池装置は、上記の燃料電池モジュールと、セルスタック装置を作動させるための補機とを、外装ケース内に収納してなることから、発電効率の向上した燃料電池装置とすることができる。   The fuel cell device of the present invention is a fuel cell device with improved power generation efficiency because the fuel cell module and the auxiliary machine for operating the cell stack device are housed in an outer case. Can do.

本発明のセルスタック装置によれば、燃料ガス分岐流路によって改質器で改質された燃料ガスを分岐してマニホールドの両端部より燃料ガスを供給することができ、セルスタックを構成する各燃料電池セルに十分な量の燃料ガスを供給することができる。また、改質器で改質された燃料ガスは、燃料ガス分岐流路のうち燃料電池セルの配列方向に沿った中央部に設けられた燃料ガス供給口より供給されるため、マニホールドの両端部へ供給する燃料ガスの量やガス濃度を均一化することができる。そのため、発電効率の向上したセルスタック装置とすることができる。
また、本発明の燃料電池モジュールは、発電効率の向上したセルスタック装置を収納容器内に収納してなることから、発電効率の向上した燃料電池モジュールとすることができる。さらに、本発明の燃料電池装置は、発電効率の向上した燃料電池モジュールと、前記セルスタック装置を作動させるための補機とを、外装ケース内に収納してなることから、発電効率の向上した燃料電池装置とすることができる。
According to the cell stack device of the present invention, the fuel gas reformed by the reformer can be branched by the fuel gas branch flow path, and the fuel gas can be supplied from both ends of the manifold. A sufficient amount of fuel gas can be supplied to the fuel cell. In addition, since the fuel gas reformed by the reformer is supplied from the fuel gas supply port provided at the center of the fuel gas branching channel along the arrangement direction of the fuel cells, both ends of the manifold The amount of fuel gas supplied to the gas and the gas concentration can be made uniform. Therefore, a cell stack device with improved power generation efficiency can be obtained.
Moreover, the fuel cell module of the present invention can be a fuel cell module with improved power generation efficiency because the cell stack device with improved power generation efficiency is housed in the storage container. Furthermore, the fuel cell device according to the present invention has the power generation efficiency improved because the fuel cell module with improved power generation efficiency and the auxiliary machine for operating the cell stack device are housed in the outer case. A fuel cell device can be obtained.

本発明のセルスタック装置の一例を示す外観斜視図である。It is an external appearance perspective view which shows an example of the cell stack apparatus of this invention. 図1に示すセルスタック装置の改質器と燃料ガス分岐流路を抜粋して示す断面図である。It is sectional drawing which extracts and shows the reformer and fuel gas branch flow path of the cell stack apparatus shown in FIG. 本発明の他の一例であるセルスタック装置の改質器と燃料ガス分岐流路を抜粋して示す断面図である。It is sectional drawing which extracts and shows the modifier and fuel gas branch flow path of the cell stack apparatus which is another example of this invention. 本発明のさらに他の一例であるセルスタック装置を示す外観斜視図である。It is an external appearance perspective view which shows the cell stack apparatus which is another example of this invention. 図4に示すセルスタック装置の改質器と燃料ガス分岐流路を抜粋して示す断面図である。It is sectional drawing which extracts and shows the reformer and fuel gas branch flow path of the cell stack apparatus shown in FIG. 本発明のさらに他の一例であるセルスタック装置の改質器と燃料ガス分岐流路を抜粋して示す断面図である。It is sectional drawing which extracts and shows the modifier and fuel gas branch flow path of the cell stack apparatus which is another example of this invention. 本発明の燃料電池モジュールの一例を示す外観斜視図である。It is an external appearance perspective view which shows an example of the fuel cell module of this invention. 図7に示す燃料電池モジュールの断面図である。It is sectional drawing of the fuel cell module shown in FIG. 本発明の燃料電池装置の一例を示す構成図である。It is a block diagram which shows an example of the fuel cell apparatus of this invention. 従来のセルスタック装置の一例を示す外観斜視図である。It is an external appearance perspective view which shows an example of the conventional cell stack apparatus.

図1は、本発明のセルスタック装置の一例を示す外観斜視図である。図2は、図1に示すセルスタック装置1を構成する改質器6、原燃料供給管7、燃料ガス分岐流路10および燃料ガス供給管8の一部を抜粋して示す断面図である。なお、以降の図において同一の部材については同一の番号を付するものとする。   FIG. 1 is an external perspective view showing an example of the cell stack device of the present invention. FIG. 2 is a cross-sectional view showing a part of the reformer 6, the raw fuel supply pipe 7, the fuel gas branch flow path 10, and the fuel gas supply pipe 8 that constitute the cell stack device 1 shown in FIG. 1. . In the following drawings, the same numbers are assigned to the same members.

図1に示すセルスタック装置1は、内部に燃料ガス流路(図示せず)を有する燃料電池セル2を複数個立設させた状態で、燃料電池セル2間に集電部材(図示せず)を介して電気的に直列に接続してなるセルスタック3を、セルスタック3を構成する燃料電池セル2の他端部を燃料電池セル2に燃料ガスを供給するマニホールド4に絶縁性の接着材により固定し、燃料電池セル2の一端部側に、燃料電池セル2と離間して改質器6を配置するとともに、改質器6の下面に接するように配置された燃料ガス分岐流路10が設けられている。燃料ガス分岐流路10は、燃料電池セル2の配列方向(以下、セル配列方向と略す場合がある。)に沿った両端部に燃料ガス流出口11を有している。また、マニホールド4のセル配列方向に沿った両端部には、内部に燃料ガスが流入するための燃料ガス流入口18が設けられており、燃料ガス分岐流路10に設けられたそれぞれの燃料ガス流出口11とマニホールド4に設けられたそれぞれの燃料ガス流入口18とが、燃料ガス供給管8により接続されている。   A cell stack device 1 shown in FIG. 1 has a current collecting member (not shown) between fuel cells 2 in a state where a plurality of fuel cells 2 each having a fuel gas flow path (not shown) are erected. ) And the other end of the fuel cell 2 constituting the cell stack 3 is insulatively bonded to the manifold 4 for supplying fuel gas to the fuel cell 2. The reformer 6 is disposed on one end side of the fuel cell 2 so as to be separated from the fuel cell 2 and is disposed so as to contact the lower surface of the reformer 6. 10 is provided. The fuel gas branch flow path 10 has fuel gas outlets 11 at both ends along the arrangement direction of the fuel cells 2 (hereinafter sometimes abbreviated as the cell arrangement direction). Further, fuel gas inflow ports 18 through which fuel gas flows are provided at both ends along the cell arrangement direction of the manifold 4, and each fuel gas provided in the fuel gas branch flow path 10 is provided. The outflow port 11 and each fuel gas inflow port 18 provided in the manifold 4 are connected by a fuel gas supply pipe 8.

なお、ここでいうマニホールド4のセル配列方向に沿った端部とは、セルスタック3の端部からマニホールド4の端部までの空間およびマニホールド4の側面のうちセル配列方向と直交する側面を意味し、燃料ガス分岐流路10のセル配列方向に沿った端部とは、燃料ガス分岐流路10のセル配列方向に沿った端部の底面および燃料ガス分岐流路10の側面のうちセル配列方向と直交する側面を意味する。また、セルスタック3の両端部には、燃料電池セル2の発電により生じた電流を収集して外部に引き出すための、電流引き出し部9を有する導電部材5が配置されている。   In addition, the edge part along the cell arrangement direction of the manifold 4 here means the side surface orthogonal to the cell arrangement direction among the space from the edge part of the cell stack 3 to the edge part of the manifold 4 and the side face of the manifold 4. The end of the fuel gas branch channel 10 along the cell arrangement direction is the cell arrangement of the bottom surface of the end of the fuel gas branch channel 10 along the cell arrangement direction and the side surface of the fuel gas branch channel 10. It means the side surface orthogonal to the direction. Further, at both ends of the cell stack 3, conductive members 5 having current drawing portions 9 for collecting and drawing the current generated by the power generation of the fuel cell 2 to the outside are arranged.

ここで、燃料電池セル2としては、内部を燃料ガス(水素含有ガス)が燃料電池セル2の長手方向における一端部から他端部に流れる燃料ガス流路を有する中空平板状で、支持体の表面に、燃料側電極層、固体電解質層および酸素側電極層を順に設けてなる固体酸化物形の燃料電池セル2を例示している。   Here, the fuel battery cell 2 has a hollow flat plate shape having a fuel gas flow path through which fuel gas (hydrogen-containing gas) flows from one end to the other end in the longitudinal direction of the fuel battery cell 2. Illustrated is a solid oxide fuel cell 2 in which a fuel-side electrode layer, a solid electrolyte layer, and an oxygen-side electrode layer are sequentially provided on the surface.

また、セルスタック装置1は、燃料電池セル2の一端部側において、燃料電池セル2の発電に使用されなかった燃料ガスを燃焼させる構成とされている。それにより、後述する改質器6や燃料ガス分岐流路10の温度を効率よく上昇させることができる。   Further, the cell stack device 1 is configured such that fuel gas that has not been used for power generation of the fuel cell 2 is combusted at one end of the fuel cell 2. Thereby, the temperature of the reformer 6 and the fuel gas branch passage 10 described later can be increased efficiently.

図2において、セルスタック3の一端部側と離間して配置される改質器6は、箱状の形状をしており、外部より供給される原燃料に熱を与えて温度の上昇した原燃料ガスとするための原燃料ガス昇温部12と、原燃料ガス昇温部12の両側に配置され内部に原燃料ガスを燃料ガスに改質するための改質触媒14を備える第1改質部13と、第1改質部13を流れた燃料ガスを、後述する燃料ガス分岐流路10のセル配列方向に沿った中央部の上面に設けられた燃料ガス供給口16に向けて流すとともに、改質触媒14を備える第2改質部を有する燃料ガス混合部15とを備えている。なお、燃料ガス混合部15の改質触媒を備える部位が第2改質部となっている。   In FIG. 2, the reformer 6 disposed away from the one end side of the cell stack 3 has a box shape, and heat is applied to the raw fuel supplied from the outside to increase the temperature of the raw material. A first fuel gas temperature raising unit 12 for making a fuel gas and a reforming catalyst 14 disposed on both sides of the raw fuel gas temperature raising unit 12 for reforming the raw fuel gas into a fuel gas are provided. The fuel gas that has flowed through the mass portion 13 and the first reforming portion 13 flows toward the fuel gas supply port 16 provided on the upper surface of the central portion along the cell arrangement direction of the fuel gas branch passage 10 described later. In addition, a fuel gas mixing section 15 having a second reforming section including the reforming catalyst 14 is provided. In addition, the site | part provided with the reforming catalyst of the fuel gas mixing part 15 is a 2nd reforming part.

なお、図2に示す改質器6において、一方の改質部(第1改質部13および第2改質部)28および他方の改質部(第1改質部13および第2改質部)29は、改質器6の両側に左右対称となるように設けられていることが好ましい。それにより、改質器6において、原燃料ガスを効率よく燃料ガスに改質することができる。なお、左右に設けられた一方の改質部28と他方の改質部29との容積および内部に配置される改質触媒14の量が同じとなれば左右対称でなくともよい。   In the reformer 6 shown in FIG. 2, one reformer (first reformer 13 and second reformer) 28 and the other reformer (first reformer 13 and second reformer). Part) 29 is preferably provided so as to be symmetrical on both sides of the reformer 6. Thereby, in the reformer 6, the raw fuel gas can be efficiently reformed into the fuel gas. Note that the left and right reforming units 28 and the other reforming unit 29 may not be symmetrical as long as the volume and the amount of the reforming catalyst 14 disposed inside are the same.

原燃料ガス昇温部12は、上面中央部に外部より原燃料ガス昇温部12に原燃料を供給するための原燃料供給管7が接続されており、外部より供給された原燃料は、原燃料ガス昇温部12にて熱が与えられることで温度の上昇した原燃料ガスとされた後、原燃料ガス昇温部12の両側方に設けられた第1改質部13に向けて流れる。   The raw fuel gas temperature raising unit 12 is connected to a raw fuel gas supply pipe 7 for supplying raw fuel to the raw fuel gas temperature raising unit 12 from the outside at the center of the upper surface, and the raw fuel supplied from the outside is After the raw fuel gas temperature raising unit 12 is heated, the temperature of the raw fuel gas is increased, and then toward the first reforming unit 13 provided on both sides of the raw fuel gas temperature raising unit 12. Flowing.

第1改質部13は、内部に改質触媒14を備え、改質器6の上面に沿って設けられており、原燃料ガス昇温部12から送出された原燃料ガスは、内部に備えた改質触媒14により燃料ガスに改質されつつ、改質器6のセル配列方向に沿った両端部に向けて流れる。   The first reforming unit 13 includes a reforming catalyst 14 inside and is provided along the upper surface of the reformer 6. The raw fuel gas sent from the raw fuel gas temperature raising unit 12 is provided inside. While being reformed into fuel gas by the reforming catalyst 14, it flows toward both ends of the reformer 6 along the cell arrangement direction.

燃料ガス混合部15は、第1改質部13および原燃料ガス昇温部12の下面に接して配置され、燃料ガス混合部15(改質器6)の下面中央部にて、後述する燃料ガス分岐流路10の燃料ガス供給口16と接続される。第1改質部13を流れた燃料ガスは、改質器6の両側方より燃料ガス供給口16(改質器6のセル配列方向における中央部)に向けて流れる。   The fuel gas mixing unit 15 is disposed in contact with the lower surfaces of the first reforming unit 13 and the raw fuel gas temperature raising unit 12, and a fuel described later at the center of the lower surface of the fuel gas mixing unit 15 (reformer 6). The fuel gas supply port 16 of the gas branch flow path 10 is connected. The fuel gas that has flowed through the first reforming section 13 flows from both sides of the reformer 6 toward the fuel gas supply port 16 (the central portion of the reformer 6 in the cell arrangement direction).

燃料ガス分岐流路10は、燃料ガス混合部15(改質器6)の下面に接するように配置されるとともに、上面の中央部に燃料ガス供給口16が設けられ、改質器6(燃料ガス混合部15)と燃料ガス供給口16とが接続されており、セル配列方向に沿った両端部に燃料ガス流出口11が設けられている。燃料ガス混合部15に設けられたそれぞれの第2改質部から送出される混合された燃料ガスは、燃料ガス供給口16を介して燃料ガス分岐流路10に流入し、燃料ガス分岐流路10の両端部に設けられ燃料ガス流出口11へ向けて流れる。そして、燃料ガス分岐流路10を流れた燃料ガスは、燃料ガス流出口11に接続された燃料ガス供給管8を流れ、マニホールド4に供給される。   The fuel gas branch flow path 10 is disposed so as to be in contact with the lower surface of the fuel gas mixing unit 15 (reformer 6), and a fuel gas supply port 16 is provided at the center of the upper surface. A gas mixing section 15) and a fuel gas supply port 16 are connected, and fuel gas outlets 11 are provided at both ends along the cell arrangement direction. The mixed fuel gas delivered from the respective second reforming sections provided in the fuel gas mixing section 15 flows into the fuel gas branch flow path 10 through the fuel gas supply port 16, and the fuel gas branch flow path 10 is provided at both ends of the fuel cell 10 and flows toward the fuel gas outlet 11. The fuel gas that has flowed through the fuel gas branch channel 10 flows through the fuel gas supply pipe 8 connected to the fuel gas outlet 11 and is supplied to the manifold 4.

なお、原燃料ガス昇温部12の両側部および燃料ガス混合部15のセル配列方向に沿った中央部に図2において破線で示した通気性のある壁が設けられている。具体的には金属製のメッシュ等を用いることができる。   In addition, the air-permeable wall shown with the broken line in FIG. 2 is provided in the both sides of the raw fuel gas temperature rising part 12 and the center part along the cell arrangement direction of the fuel gas mixing part 15. Specifically, a metal mesh or the like can be used.

外部より原燃料ガス昇温部12に供給される原燃料としては、都市ガス等の炭化水素系ガスや灯油等の液体燃料があげられる。なお、原燃料として炭化水素系ガス等の気体燃料を用いた場合には、原燃料ガスは原燃料ガス昇温部12にて熱が与えられ温度の上昇した原燃料ガスとなる。   Examples of the raw fuel supplied from the outside to the raw fuel gas temperature raising unit 12 include hydrocarbon gas such as city gas and liquid fuel such as kerosene. Note that when a gaseous fuel such as a hydrocarbon-based gas is used as the raw fuel, the raw fuel gas becomes a raw fuel gas whose temperature has been increased by being heated by the raw fuel gas temperature raising unit 12.

ここで、図10に示したように従来のセルスタック装置80においては、従来の改質器75により生成された燃料ガスが、マニホールド73の一端部とだけ接続された燃料ガス供給管76よりマニホールド74内に供給されることから、燃料ガス供給管76より遠い位置に配置された燃料電池セル72に十分な燃料ガスを供給することができず、セルスタック装置80の発電効率が低下するおそれがあった。   Here, as shown in FIG. 10, in the conventional cell stack apparatus 80, the fuel gas generated by the conventional reformer 75 is connected to the manifold through the fuel gas supply pipe 76 connected only to one end of the manifold 73. Since the fuel gas is supplied into the fuel cell 74, sufficient fuel gas cannot be supplied to the fuel cells 72 arranged farther than the fuel gas supply pipe 76, and the power generation efficiency of the cell stack device 80 may be reduced. there were.

本発明のセルスタック装置1は、改質器6を流れた燃料ガスを、セル配列方向の両端部側に向けて流すとともに、燃料ガス流出口11および燃料ガス供給管8を介して、マニホールド4の両端部に設けられたそれぞれの燃料ガス流入口18に流すための燃料ガス分岐流路10を有することから、各燃料電池セル2に十分な量の燃料ガスを供給することができる。   The cell stack device 1 according to the present invention allows the fuel gas that has flowed through the reformer 6 to flow toward both ends in the cell arrangement direction, and is connected to the manifold 4 via the fuel gas outlet 11 and the fuel gas supply pipe 8. Since the fuel gas branch passages 10 for flowing into the respective fuel gas inlets 18 provided at both ends of the fuel cell 2 are provided, a sufficient amount of fuel gas can be supplied to each fuel cell 2.

さらに、本発明のセルスタック装置1は、改質器6の両側方に設けられたそれぞれの改質部(一方の改質部28および他方の改質部29)を流れた燃料ガスを、燃料ガス混合部15および燃料ガス分岐流路10内、特には燃料ガス供給口16近傍にて十分に混合することできるから、マニホールド4の両側部より供給される燃料ガスの量やガス濃度のばらつきを抑制することができる。それにより、発電効率の向上したセルスタック装置1とすることができる。   Furthermore, the cell stack apparatus 1 of the present invention uses the fuel gas that has flowed through the respective reforming sections (one reforming section 28 and the other reforming section 29) provided on both sides of the reformer 6 as fuel. Since the gas can be sufficiently mixed in the gas mixing section 15 and the fuel gas branch flow path 10, particularly in the vicinity of the fuel gas supply port 16, the amount of fuel gas supplied from both sides of the manifold 4 and the variation in gas concentration can be reduced. Can be suppressed. Thereby, the cell stack device 1 with improved power generation efficiency can be obtained.

また、燃料ガス分岐流路10が改質器6の下面と接するように配置されることから、燃料電池セル2の一端部側(燃料ガス分岐流路10の下方側)において、燃料電池セル2の発電に使用されなかった燃料ガスを燃焼させることにより生じる燃焼熱により、効果的に燃料ガス分岐流路10を流れる燃料ガスを温めることができる。それにより、温度の上昇した燃料ガスをマニホールドの両端部に供給することができ、セルスタック装置1の発電効率を向上させることができる。   Further, since the fuel gas branch flow path 10 is disposed so as to be in contact with the lower surface of the reformer 6, the fuel battery cell 2 is disposed at one end side of the fuel battery cell 2 (below the fuel gas branch flow path 10). The fuel gas flowing through the fuel gas branch passage 10 can be effectively warmed by the combustion heat generated by burning the fuel gas that has not been used for power generation. Thereby, the fuel gas whose temperature has risen can be supplied to both ends of the manifold, and the power generation efficiency of the cell stack device 1 can be improved.

さらに、改質器6がそれぞれ一方の改質部28、他方の改質部29を有することから、効率よく改質を行なうことができる。それにより、セルスタック装置1の発電効率を向上させることができる。   Furthermore, since each reformer 6 has one reforming section 28 and the other reforming section 29, reforming can be performed efficiently. Thereby, the power generation efficiency of the cell stack apparatus 1 can be improved.

また、燃料ガス分岐流路10が改質器6の下面と接するように配置されることから、改質器6と燃料ガス分岐流路10とを一体的に作製することができ、セルスタック装置1の製造工程を簡略化することができる。なお、改質器6の作製方法としては、箱状の部材の内部に原燃料ガス昇温部12、第1改質部13、燃料ガス混合部15および燃料ガス分岐流路10を仕切るように、仕切り板を設けて作製してもよく、改質器6と燃料ガス分岐流路10とを別途作製し、溶接等により接合して作製してもよい。   Further, since the fuel gas branch flow path 10 is disposed so as to be in contact with the lower surface of the reformer 6, the reformer 6 and the fuel gas branch flow path 10 can be integrally manufactured, and the cell stack device. 1 manufacturing process can be simplified. The reformer 6 is manufactured in such a manner that the raw fuel gas temperature raising section 12, the first reforming section 13, the fuel gas mixing section 15 and the fuel gas branch flow path 10 are partitioned inside a box-shaped member. Alternatively, a partition plate may be provided, or the reformer 6 and the fuel gas branch channel 10 may be separately manufactured and bonded by welding or the like.

なお、改質触媒14としては、改質効率や耐久性に優れた改質触媒を用いることが好ましく、例えば、γ−アルミナ、α−アルミナまたはコージェライト等の多孔質担体にRu、Pt等の貴金属やNi、Fe等の卑金属を担持させた改質触媒等を用いることができる。   As the reforming catalyst 14, it is preferable to use a reforming catalyst having excellent reforming efficiency and durability. For example, a porous carrier such as γ-alumina, α-alumina or cordierite is used, and Ru, Pt or the like is used. A reforming catalyst carrying a noble metal or a base metal such as Ni or Fe can be used.

なお、図示していないが、原燃料ガス昇温部12はセラミックボール等を備えることが好ましい。それにより、原燃料ガス昇温部12内の表面積を増加させることができ、効率的に原燃料を温度の上昇した原燃料ガスとすることができるほか、改質部(一方の改質部28および他方の改質部29)にて水蒸気改質を行なうために、原燃料ガス昇温部12内に水を供給する場合には、水を効率よく昇温させ、水蒸気に気化させることができる。また、原燃料ガス昇温部12の両側部および燃料ガス混合部のセル配列方向に沿った中央部に金属製のメッシュ等からなる通気性の壁を設けた例を示したが、通気性の壁は、改質触媒14がセルスタック装置1を運搬する際等に、移動することを抑制するように適宜設ければよい。   Although not shown, the raw fuel gas temperature raising unit 12 preferably includes a ceramic ball or the like. Thereby, the surface area in the raw fuel gas temperature raising unit 12 can be increased, and the raw fuel can be efficiently converted into the raw fuel gas whose temperature has been increased, and the reforming unit (one reforming unit 28). In order to perform steam reforming in the other reforming unit 29), when water is supplied into the raw fuel gas temperature raising unit 12, the water can be efficiently heated and vaporized into steam. . Moreover, although the example which provided the air permeable wall which consists of metal mesh etc. in the center part along the cell arrangement direction of the fuel gas mixing part and the both sides of the raw fuel gas temperature rising part 12 was shown, The wall may be provided as appropriate so as to prevent the reforming catalyst 14 from moving when the cell stack apparatus 1 is transported.

また、セルスタック装置1においては、第1改質部13および燃料ガス混合流路15の全域に改質触媒14を設けた例を示したが、第1改質部13および燃料ガス混合流路15の全域に改質触媒14を設けなくともよい。改質触媒14の量は、必要な燃料ガスの量に応じて適宜設定すればよい。   Moreover, in the cell stack apparatus 1, although the example which provided the reforming catalyst 14 in the whole region of the 1st reforming part 13 and the fuel gas mixing flow path 15 was shown, the 1st reforming part 13 and the fuel gas mixing flow path were shown. The reforming catalyst 14 may not be provided in the entire area 15. What is necessary is just to set the quantity of the reforming catalyst 14 suitably according to the quantity of required fuel gas.

図3は本発明の他の一例のセルスタック装置を構成する改質器20、原燃料供給管7、燃料ガス分岐流路21および燃料ガス供給管8の一部を抜粋して示す断面図である。   FIG. 3 is a cross-sectional view showing a part of the reformer 20, the raw fuel supply pipe 7, the fuel gas branch flow path 21, and the fuel gas supply pipe 8 that constitute a cell stack device of another example of the present invention. is there.

図3に示すセルスタック装置17は、改質器20の下方に燃料ガス分岐流路21を配置し、改質器20(燃料ガス混合部15)のセル配列方向に沿った中央部と、燃料ガス分岐流路21の上面中央部に設けられた燃料ガス供給口16とを連結部材19で接続している。それにより、改質器20および燃料ガス分岐流路21における、発電に使用されなかった燃料ガスを燃焼させることにより生じた燃焼熱と接する面積を増加させることができ、さらに改質器20および燃料ガス分岐流路21を温めることができる。そのため、燃料電池セル2に温度の上昇した燃料ガスを供給することができ、セルスタック装置17の発電効率をさらに向上させることができる。   A cell stack device 17 shown in FIG. 3 has a fuel gas branch passage 21 disposed below the reformer 20, a center portion along the cell arrangement direction of the reformer 20 (fuel gas mixing unit 15), a fuel A fuel gas supply port 16 provided at the center of the upper surface of the gas branch channel 21 is connected by a connecting member 19. Thereby, the area in contact with the combustion heat generated by burning the fuel gas not used for power generation in the reformer 20 and the fuel gas branch flow path 21 can be increased. The gas branch channel 21 can be warmed. Therefore, the fuel gas whose temperature has risen can be supplied to the fuel battery cell 2, and the power generation efficiency of the cell stack device 17 can be further improved.

より具体的には、図3に示したセルスタック装置17においては、改質器6(燃料ガス混合部15)の下面に燃料ガス分岐流路10が接するように配置されたセルスタック装置1に比べ、改質器20の底面積、燃料ガス分岐流路21の改質器20の底面積に対応する面積および連結部材19の表面積に相当する面積を増加することができる。   More specifically, in the cell stack device 17 shown in FIG. 3, the cell stack device 1 arranged so that the fuel gas branch flow path 10 is in contact with the lower surface of the reformer 6 (fuel gas mixing unit 15). In comparison, the bottom area of the reformer 20, the area corresponding to the bottom area of the reformer 20 in the fuel gas branch passage 21, and the area corresponding to the surface area of the connecting member 19 can be increased.

なお、図3に示す改質器20においては、第1改質部13のみに改質触媒14を備えた例を示したが、燃料ガス混合部15に改質触媒14を備え、第2改質部(図示せず)を設けてもよい。それにより、さらに原燃料ガスを燃料ガスに改質することができ、発電効率の向上したセルスタック装置19とすることができる。   In the reformer 20 shown in FIG. 3, an example in which the reforming catalyst 14 is provided only in the first reforming unit 13 is shown. However, the reforming catalyst 14 is provided in the fuel gas mixing unit 15, and the second reformer 14 is provided. A mass part (not shown) may be provided. Thereby, the raw fuel gas can be further reformed into the fuel gas, and the cell stack device 19 with improved power generation efficiency can be obtained.

図4は、本発明のセルスタック装置のさらに他の一例を示す斜視図であり、図5は、図4に示すセルスタック装置23を構成する改質器24、原燃料供給管7、燃料ガス分岐流路25および燃料ガス供給管8の一部を抜粋して示す断面図である。   FIG. 4 is a perspective view showing still another example of the cell stack device of the present invention, and FIG. 5 is a reformer 24, raw fuel supply pipe 7, fuel gas constituting the cell stack device 23 shown in FIG. FIG. 4 is a cross-sectional view showing a part of a branch flow path 25 and a fuel gas supply pipe 8 extracted.

図5に示す改質器24は、セル配列方向に沿った中央部に原燃料ガス昇温部12を有し、第1改質部13が原燃料ガス昇温部12の両側方に改質器24の下面に沿って設けられており、さらに、第1改質部13の上面に接するように燃料ガス混合部15が配置されている。原燃料ガス昇温部12より送出された原燃料ガスは、第1改質部13をセル配列方向に沿った両端部に向けて流れ、内部に改質触媒14を備えた燃料ガス混合部15(第2改質部)をセル配列方向に沿った中央部の上面に向けて流れている。   A reformer 24 shown in FIG. 5 has a raw fuel gas temperature raising portion 12 in the center along the cell arrangement direction, and the first reforming portion 13 is reformed on both sides of the raw fuel gas temperature raising portion 12. The fuel gas mixing unit 15 is disposed along the lower surface of the vessel 24 and in contact with the upper surface of the first reforming unit 13. The raw fuel gas sent from the raw fuel gas temperature raising unit 12 flows through the first reforming unit 13 toward both ends along the cell arrangement direction, and the fuel gas mixing unit 15 including the reforming catalyst 14 therein. The (second modified portion) flows toward the upper surface of the central portion along the cell arrangement direction.

燃料ガス分岐流路25は、改質器24の上面に接するように配置され、セル配列方向に沿った中央部下面に設けられた燃料ガス供給口16と改質器24(燃料ガス混合部15)とが接続されており、セル配列方向に沿った両端部に燃料ガス流出口11が設けられている。それぞれの改質部(一方の改質部28および他方の改質部29)にて生成された燃料ガスは、燃料ガス供給口16を介して燃料ガス分岐流路25の中央部に流入する。なお、燃料ガス混合部15と燃料ガス分岐流路25にて一方の改質部(第1改質部13および第2改質部)28および他方の改質部(第1改質部13および第2改質部)29にて生成された燃料ガスが混合される。より詳しくは、燃料ガス混合部15および燃料ガス分岐流路25における接続部(燃料ガス供給口16)近傍にて燃料ガスが混合される。混合された燃料ガスは、燃料ガス分岐流路25の両端部に設けられたそれぞれの燃料ガス流出口11に向けて流れ、燃料ガス供給管8を流れた後、マニホールド4に供給される。なお、燃料ガス供給口16の径は、原燃料供給管7より大きい径を有しており、平面視して原燃料供給管7と同心円状に設けられている。また、図4で示すように、燃料ガス供給管8は燃料ガス混合部15を貫通して第1改質部13に接続されている。   The fuel gas branch flow path 25 is disposed so as to be in contact with the upper surface of the reformer 24, and the fuel gas supply port 16 and the reformer 24 (the fuel gas mixing section 15) provided on the lower surface of the central portion along the cell arrangement direction. And a fuel gas outlet 11 is provided at both ends along the cell arrangement direction. The fuel gas generated in each reforming section (one reforming section 28 and the other reforming section 29) flows into the central portion of the fuel gas branch passage 25 via the fuel gas supply port 16. In the fuel gas mixing section 15 and the fuel gas branch passage 25, one reforming section (first reforming section 13 and second reforming section) 28 and the other reforming section (first reforming section 13 and The fuel gas generated in the second reforming unit 29 is mixed. More specifically, the fuel gas is mixed in the vicinity of the connecting portion (fuel gas supply port 16) in the fuel gas mixing portion 15 and the fuel gas branch passage 25. The mixed fuel gas flows toward the respective fuel gas outlets 11 provided at both ends of the fuel gas branch flow path 25, flows through the fuel gas supply pipe 8, and is then supplied to the manifold 4. The diameter of the fuel gas supply port 16 is larger than that of the raw fuel supply pipe 7 and is provided concentrically with the raw fuel supply pipe 7 in plan view. Further, as shown in FIG. 4, the fuel gas supply pipe 8 passes through the fuel gas mixing unit 15 and is connected to the first reforming unit 13.

ここで、改質器24において水蒸気改質をする場合において、原燃料供給管7に原燃料および水を供給し、原燃料ガス昇温部12にて、原燃料に熱を与えて温度の上昇した原燃料ガスとするとともに、水を水蒸気に気化させて、それぞれの改質部28、29に原燃料ガスおよび水蒸気を供給し、所定の改質触媒14により水蒸気改質を行なう。その際、原燃料ガス昇温部12の温度が水を水蒸気に気化させるのに十分な温度でないと、気化されていない水が改質部に供給されてしまい、改質触媒14の気孔中に水が入り込むこみ、それにより、改質触媒14中の水の気化に伴って改質触媒14が破損することにより、改質触媒14を劣化させてしまうおそれがある。   Here, when steam reforming is performed in the reformer 24, the raw fuel and water are supplied to the raw fuel supply pipe 7, and the raw fuel gas temperature raising unit 12 applies heat to the raw fuel to increase the temperature. The raw fuel gas is vaporized into water vapor, the raw fuel gas and water vapor are supplied to the reforming sections 28 and 29, and steam reforming is performed by a predetermined reforming catalyst 14. At that time, if the temperature of the raw fuel gas temperature raising unit 12 is not sufficient to vaporize water into water vapor, water that has not been vaporized is supplied to the reforming unit, and the reforming catalyst 14 has pores. There is a possibility that the reforming catalyst 14 may be deteriorated due to the water entering, and thereby the reforming catalyst 14 being damaged as the water in the reforming catalyst 14 is vaporized.

図4および図5に示したセルスタック装置23においては、原燃料ガス昇温部12を発電に使用されなかった燃料ガスを燃焼させて生じる燃焼熱により直接温めることができるため、原燃料ガス昇温部12に供給された原燃料を効率よく温度の上昇した原燃料ガスとするとともに、水を水蒸気に効率よく気化することができ、効率のよい改質を行なうことができるとともに、改質触媒14の劣化を抑制することができる。それにより、セルスタック装置23の発電効率を向上させることができる。   In the cell stack device 23 shown in FIGS. 4 and 5, the raw fuel gas temperature raising unit 12 can be directly heated by the combustion heat generated by burning the fuel gas not used for power generation. While the raw fuel supplied to the warm section 12 is efficiently used as a raw fuel gas whose temperature has risen, water can be efficiently vaporized into water vapor, efficient reforming can be performed, and a reforming catalyst 14 deterioration can be suppressed. Thereby, the power generation efficiency of the cell stack device 23 can be improved.

なお、原燃料ガス昇温部12に水を供給するにあたり、原燃料供給管7とは別に水供給管を設けることもできる。この場合、原燃料供給管7と水供給管を2重管とすることが好ましい。   In addition, when water is supplied to the raw fuel gas temperature raising unit 12, a water supply pipe can be provided separately from the raw fuel supply pipe 7. In this case, the raw fuel supply pipe 7 and the water supply pipe are preferably double pipes.

ここで、セルスタック3の発電に伴って、セルスタック3のセル配列方向における中央部の温度が高く、端部の温度が低いという温度分布を生じる場合がある。その場合においても、セル配列方向の中央部に設けられた原燃料ガス昇温部12における原燃料を温度の上昇した原燃料ガスとするとするための吸熱や、水が気化する際の気化熱等により、セルスタック3のセル配列方向における中央部の温度を低下させることができ、セルスタック3の燃料電池セル2の配列方向における温度分布を抑制することができる。それにより、温度の高い燃料電池セル2に生じる電流集中を抑制することができ、燃料電池セル2の劣化を抑制することができる。そのため、発電効率の向上したセルスタック装置23とすることができる。   Here, accompanying the power generation of the cell stack 3, there may be a temperature distribution in which the temperature of the central portion in the cell arrangement direction of the cell stack 3 is high and the temperature of the end portion is low. Even in such a case, heat absorption for changing the raw fuel in the raw fuel gas temperature raising section 12 provided in the central portion in the cell arrangement direction to a raw fuel gas whose temperature has been increased, heat of vaporization when water is vaporized, etc. Thereby, the temperature of the center part of the cell stack 3 in the cell arrangement direction can be lowered, and the temperature distribution in the arrangement direction of the fuel cells 2 of the cell stack 3 can be suppressed. Thereby, current concentration occurring in the fuel cell 2 having a high temperature can be suppressed, and deterioration of the fuel cell 2 can be suppressed. Therefore, the cell stack device 23 with improved power generation efficiency can be obtained.

また燃料ガス混合部15の上方に接するように燃料ガス分岐流路25が設けられていることから、改質器24と燃料ガス分岐流路25を一体化することができ、セルスタック装置23の製造工程を簡略化することができる。   Further, since the fuel gas branch flow path 25 is provided so as to be in contact with the upper side of the fuel gas mixing section 15, the reformer 24 and the fuel gas branch flow path 25 can be integrated, and the cell stack device 23 The manufacturing process can be simplified.

なお、改質器24の作製方法としては、箱状の部材の内部に仕切り部材等により原燃料ガス昇温部12、第1改質部13、燃料ガス混合部15および燃料ガス分岐流路25が設けられるように、仕切り板を設けて作製してもよく、改質器6と燃料ガス分岐流路10とを別途作製し、溶接等により接合して作製してもよい。また、燃料ガス供給管8を改質器24の内部(第1改質部13および燃料ガス混合部15)を貫通するように設けてもよく、改質器24の外側に設けてもよい。   As a method for producing the reformer 24, the raw fuel gas temperature raising unit 12, the first reforming unit 13, the fuel gas mixing unit 15, and the fuel gas branch channel 25 are formed inside a box-shaped member by a partition member or the like. The reformer 6 and the fuel gas branch flow path 10 may be separately manufactured and manufactured by welding or the like. Further, the fuel gas supply pipe 8 may be provided so as to pass through the inside of the reformer 24 (the first reforming unit 13 and the fuel gas mixing unit 15), or may be provided outside the reformer 24.

なお、原燃料ガス昇温部12が水を気化するために十分な温度かどうかを確認するために熱電対等を設けてもよい。   A thermocouple or the like may be provided in order to check whether the raw fuel gas temperature raising unit 12 has a temperature sufficient for vaporizing water.

図6は、本発明のさらに他の一例を示すセルスタック装置26を構成する改質器24、原燃料供給管7、燃料ガス分岐流路25および燃料ガス供給管8の一部を抜粋して示す断面図である。   FIG. 6 is a partial extract of the reformer 24, the raw fuel supply pipe 7, the fuel gas branch flow path 25, and the fuel gas supply pipe 8 constituting the cell stack device 26 showing still another example of the present invention. It is sectional drawing shown.

セルスタック装置26は、燃料ガス分岐流路27が改質器24の上方に離間して配置されており、改質器24の上面中央部と、燃料ガス分岐流路27のセル配列方向における中央部下面に設けられた燃料ガス供給口16とが連結部材19によって接続されており、燃料ガス分岐流路27の燃料ガス流入口11に接続された燃料ガス供給管8が、改質器24のセル配列方向に沿った外側に設けられている。   In the cell stack device 26, the fuel gas branch flow path 27 is disposed so as to be spaced above the reformer 24, and the center portion of the upper surface of the reformer 24 and the center of the fuel gas branch flow path 27 in the cell arrangement direction. The fuel gas supply port 16 provided on the lower surface of the unit is connected by a connecting member 19, and the fuel gas supply pipe 8 connected to the fuel gas inlet 11 of the fuel gas branch flow path 27 is connected to the reformer 24. It is provided outside along the cell arrangement direction.

それにより、改質器24および燃料ガス分岐流路27における発電に使用されなかった燃料ガスを燃焼させることにより生じた燃焼熱と接する面積を増加させることができ、さらに改質器24および燃料ガス分岐流路27を温めることができる。そのため、燃料電池セル2に温度の上昇した燃料ガスを供給することができ、セルスタック装置26の発電効率をさらに向上させることができる。   Thereby, the area in contact with the combustion heat generated by burning the fuel gas that has not been used for power generation in the reformer 24 and the fuel gas branch flow path 27 can be increased, and the reformer 24 and the fuel gas can be increased. The branch channel 27 can be warmed. Therefore, the fuel gas whose temperature has risen can be supplied to the fuel battery cell 2, and the power generation efficiency of the cell stack device 26 can be further improved.

より具体的には、図6に示したセルスタック装置26においては、改質器24(燃料ガス混合部15)の上面に燃料ガス分岐流路25が接するように配置されたセルスタック装置23に比べ、改質器24の上面積、燃料ガス分岐流路27の改質器24の上面積に対応する面積および連結部材19の表面積に相当する面積を増加することができる。   More specifically, in the cell stack device 26 shown in FIG. 6, the cell stack device 23 arranged so that the fuel gas branch flow path 25 is in contact with the upper surface of the reformer 24 (fuel gas mixing unit 15). In comparison, the upper area of the reformer 24, the area corresponding to the upper area of the reformer 24 of the fuel gas branch flow path 27, and the area corresponding to the surface area of the connecting member 19 can be increased.

図7は、収納容器31内に、上述したセルスタック装置1を収納してなる本発明の燃料電池モジュール30(以下、モジュールという場合がある。)の一例を示す外観斜視図である。図7に示すモジュール30においては、収納容器31の一部(前後面)を取り外し、内部に収納されるセルスタック装置1(図7においては改質器6を取りはずして示している)を後方に取り出した状態を示している。なお、改質器6は収納容器31の上壁の内面に接続されている。以下に、まずモジュール30を構成する収納容器31について説明する。   FIG. 7 is an external perspective view showing an example of the fuel cell module 30 (hereinafter sometimes referred to as a module) of the present invention in which the above-described cell stack device 1 is stored in the storage container 31. In the module 30 shown in FIG. 7, a part (front and rear surfaces) of the storage container 31 is removed, and the cell stack device 1 (shown with the reformer 6 removed in FIG. 7) stored inside is moved backward. The removed state is shown. The reformer 6 is connected to the inner surface of the upper wall of the storage container 31. Below, the storage container 31 which comprises the module 30 is demonstrated first.

図8は、モジュール30の一例を概略的に示す断面図である。モジュール30を構成する収納容器31は、外壁32にて収納容器31の外枠が形成され、内部に燃料電池セル2(セルスタック3)を収納する発電室49が形成されている。   FIG. 8 is a cross-sectional view schematically showing an example of the module 30. The storage container 31 constituting the module 30 is formed with an outer frame of the storage container 31 by an outer wall 32, and a power generation chamber 49 for storing the fuel cell 2 (cell stack 3) is formed therein.

このような収納容器31においては、セルスタック3を構成する燃料電池セル2の配列方向に沿う側部と、該側部に対向する収納容器31の外壁との間に、空気や排ガスを流すための流路を備えている。   In such a storage container 31, air or exhaust gas is allowed to flow between the side part along the arrangement direction of the fuel cells 2 constituting the cell stack 3 and the outer wall of the storage container 31 facing the side part. The flow path is provided.

ここで、収納容器31は、外壁32の内側に所定間隔をあけて第1の壁33が形成されており、第1の壁33の内側に所定間隔をあけて第2の壁34が配置されており、さらに第2の壁34の内側に所定間隔をあけて第3の壁35が配置されている。   Here, in the storage container 31, a first wall 33 is formed inside the outer wall 32 with a predetermined interval, and a second wall 34 is arranged inside the first wall 33 with a predetermined interval. Furthermore, a third wall 35 is arranged inside the second wall 34 with a predetermined interval.

それにより、外壁32と第1の壁33とで形成された空間が第1の収納容器流路36となり、第2の壁34と第3の壁35とで形成された空間が第2の収納容器流路37となり、第1の壁33と第2の壁34とで形成された空間が第3の収納容器流路38となる。   Thereby, the space formed by the outer wall 32 and the first wall 33 becomes the first storage container flow path 36, and the space formed by the second wall 34 and the third wall 35 is the second storage. A space formed by the first wall 33 and the second wall 34 becomes the container flow path 37, and becomes a third storage container flow path 38.

なお、図8に示した収納容器31においては、第1の壁33の上端部が第2の壁34に接続されており、第2の壁34が収容容器31の上壁(外壁32)と接続されており、第3の壁35の上端部が第2の壁34と接続されている。   In the storage container 31 shown in FIG. 8, the upper end of the first wall 33 is connected to the second wall 34, and the second wall 34 is connected to the upper wall (outer wall 32) of the storage container 31. The upper end of the third wall 35 is connected to the second wall 34.

また、収納容器31の底部には、空気(酸素含有ガス)を収納容器31内に供給するための空気供給管39が接続されており、空気供給管39より供給される空気は空気導入部40に流れる。空気導入部40は空気導入口41により第1の収納容器流路36とつながっているため、空気導入部40を流れる空気は、空気導入口41を通して、第1の収納容器流路36に流れる。第1の収納容器流路36を上方に向けて流れた空気は、第2の壁34に設けられた空気流通口42を通して、第2の収納容器流路37に流れる。そして、第2の収納容器流路37を下方に向けて流れた空気は、第3の壁35に設けられた空気吹き出し口43を通して、発電室49内に供給される。   In addition, an air supply pipe 39 for supplying air (oxygen-containing gas) into the storage container 31 is connected to the bottom of the storage container 31, and the air supplied from the air supply pipe 39 is the air introduction part 40. Flowing into. Since the air introduction part 40 is connected to the first storage container flow path 36 by the air introduction port 41, the air flowing through the air introduction part 40 flows to the first storage container flow path 36 through the air introduction port 41. The air that has flowed upward in the first storage container flow path 36 flows into the second storage container flow path 37 through the air circulation port 42 provided in the second wall 34. The air flowing downward through the second storage container channel 37 is supplied into the power generation chamber 49 through the air outlet 43 provided in the third wall 35.

一方、燃料電池セル2より排出される排ガスや、燃料電池セル2の上端部側で発電に使用されなかった燃料ガスを燃焼させることにより生じる排ガスは、第2の壁34に設けられた排ガス流通口44を通して第3の収納容器流路38に流入する。そして、第3の収納容器流路38を下方に向けて流れた排ガスは、排ガス収集口45を通して排ガス収集部46に流れた後、排ガス収集部46に接続された排ガス排気管47を通して収納容器31の外部に排気される。   On the other hand, the exhaust gas discharged from the fuel cell 2 or the exhaust gas generated by burning the fuel gas not used for power generation on the upper end side of the fuel cell 2 is the exhaust gas circulation provided on the second wall 34. It flows into the third storage container flow path 38 through the port 44. The exhaust gas flowing downward through the third storage container flow path 38 flows to the exhaust gas collection unit 46 through the exhaust gas collection port 45 and then passes through the exhaust gas exhaust pipe 47 connected to the exhaust gas collection unit 46. Exhausted outside.

それゆえ、空気導入管39より供給される空気は、空気導入部40を流れる間に、排ガス収集部46を流れる排ガスと熱交換され、第1の収納容器流路36を流れる間に、第3の収納容器流路38を流れる排ガスと熱交換され、第2の収納容器流路37を流れる間に、発電室49内の熱とで熱交換されることとなる。   Therefore, the air supplied from the air introduction pipe 39 is heat-exchanged with the exhaust gas flowing through the exhaust gas collection unit 46 while flowing through the air introduction unit 40, and the third Heat exchange with the exhaust gas flowing through the storage container flow path 38 and heat exchange with the heat in the power generation chamber 49 while flowing through the second storage container flow path 37.

なお、図8において、空気導入管39の内部に排ガス排気管47が位置するように設けた例を示しているが、排ガス排気管47の内部に空気導入管39が位置するように設けることもでき、さらには、空気導入管39と排ガス排気管47とは、それぞれ位置をずらして設けることもできる。   8 shows an example in which the exhaust gas exhaust pipe 47 is located inside the air introduction pipe 39, but it is also possible to provide the air introduction pipe 39 so as to be located inside the exhaust gas exhaust pipe 47. Further, the air introduction pipe 39 and the exhaust gas exhaust pipe 47 can be provided with their positions shifted.

ここで、図8に示すモジュール30においては、第3の収納容器流路38のうち、第2の壁38側に断熱材48(図中において断熱材48は斜線にて示している)が固着して配置されている。それにより、第2の収納容器流路37を流れる空気と第3の収納容器流路38を流れる排ガスとの熱交換を抑制することができ、第2の収納容器流路37を流れる空気の温度が低下することを抑制できる。それにより、高温の空気を燃料電池セル2に供給することができることから、発電効率の高いモジュール30とすることができる。   Here, in the module 30 shown in FIG. 8, a heat insulating material 48 (the heat insulating material 48 is indicated by hatching in the drawing) is fixed to the second wall 38 side in the third storage container flow path 38. Are arranged. Thereby, heat exchange between the air flowing through the second storage container flow path 37 and the exhaust gas flowing through the third storage container flow path 38 can be suppressed, and the temperature of the air flowing through the second storage container flow path 37 can be suppressed. Can be suppressed. Thereby, since high-temperature air can be supplied to the fuel battery cell 2, the module 30 with high power generation efficiency can be obtained.

なお、第3の収納容器流路38に配置される断熱材48は、好ましくは、セルスタック3を構成する燃料電池セル2の配列方向に沿う側部の外形以上の大きさとすることが好ましい。それにより、第2の収納容器流路37を流れる空気と第3の収納容器流路38を流れる排ガスとの熱交換を効率よく抑制することができる。   The heat insulating material 48 disposed in the third storage container flow path 38 is preferably larger than the outer shape of the side portion along the arrangement direction of the fuel cells 2 constituting the cell stack 3. Thereby, heat exchange between the air flowing through the second storage container channel 37 and the exhaust gas flowing through the third storage container channel 38 can be efficiently suppressed.

また断熱材48は、第3の収納容器流路38以外にも、収納容器31内の熱が極端に放熱され、燃料電池セル2(セルスタック3)の温度が低下して発電量が低減しないように適宜設けることができ、図7においては、第3の収納容器流路38以外に、マニホールド4の底部と、燃料電池セル2(セルスタック3)の両側面側と、収納容器31の上壁(外壁32)と改質器6との間とに設けている例を示している。   In addition to the third storage container flow path 38, the heat insulating material 48 radiates the heat in the storage container 31 extremely, and the temperature of the fuel cell 2 (cell stack 3) decreases and the power generation amount does not decrease. In FIG. 7, in addition to the third storage container flow path 38, the bottom of the manifold 4, both side surfaces of the fuel cell 2 (cell stack 3), and the top of the storage container 31 are shown in FIG. 7. The example provided between the wall (outer wall 32) and the reformer 6 is shown.

ここで、セルスタック3(燃料電池セル2)の両側面側に配置されている断熱材48においては、空気吹き出し口36に対応して、空気を燃料電池セル2側に流すための孔が設けられている。   Here, in the heat insulating material 48 arranged on both side surfaces of the cell stack 3 (fuel cell 2), a hole for allowing air to flow to the fuel cell 2 side is provided corresponding to the air outlet 36. It has been.

そして空気吹き出し口43より発電室49内に供給された空気は、燃料電池セル2の下端側から上端部側に向けて流れることとなり、効率よく燃料電池セル2の発電を行なうことができる。   The air supplied from the air outlet 43 into the power generation chamber 49 flows from the lower end side of the fuel cell 2 toward the upper end side, so that the fuel cell 2 can generate power efficiently.

図7および図8に示すモジュール30においては、発電効率の向上したセルスタック装置1を上述のような収納容器の発電室49内に収納することにより、発電効率の向上したモジュール30とすることができる。   In the module 30 shown in FIG. 7 and FIG. 8, the cell stack device 1 with improved power generation efficiency can be stored in the power generation chamber 49 of the storage container as described above to obtain the module 30 with improved power generation efficiency. it can.

そして、本発明においては上述したモジュール30とセルスタック装置1を動作させるための補機とを外装ケース内に収納することで、本発明の燃料電池装置とすることができる。なお、外装ケースは仕切部材により上下に区分し、上側の部屋にモジュール30を収納し、下側の部屋にセルスタック装置1を動作させるための補機を収納することで、コンパクトな燃料電池装置とすることができる。   And in this invention, it can be set as the fuel cell apparatus of this invention by accommodating the module 30 mentioned above and the auxiliary machine for operating the cell stack apparatus 1 in an exterior case. The exterior case is divided into upper and lower parts by a partition member, the module 30 is accommodated in the upper room, and an auxiliary machine for operating the cell stack device 1 is accommodated in the lower room, so that a compact fuel cell device is provided. It can be.

図9は、外装ケース内に図8で示したモジュール30と、モジュール30を動作させるための補機(図示せず)とを収納してなる本発明の燃料電池装置の一例を示す分解斜視図である。なお、図9においては一部構成を省略して示している。   FIG. 9 is an exploded perspective view showing an example of the fuel cell device of the present invention in which the module 30 shown in FIG. 8 and an auxiliary machine (not shown) for operating the module 30 are housed in the outer case. It is. In FIG. 9, a part of the configuration is omitted.

図9に示す燃料電池装置55は、支柱56と外装板57から構成される外装ケース内を仕切板58により上下に区画し、その上方側を上述したモジュール30を収納するモジュール収納室59とし、下方側をモジュール30を動作させるための補機を収納する補機収納室60として構成されている。なお、補機収納室60に収納する補機を省略して示している。   The fuel cell device 55 shown in FIG. 9 divides the interior of the outer case made up of support posts 56 and an outer plate 57 by a partition plate 58, and the upper side serves as a module storage chamber 59 for storing the module 30 described above. The lower side is configured as an auxiliary equipment storage chamber 60 for storing auxiliary equipment for operating the module 30. In addition, the auxiliary machine accommodated in the auxiliary machine storage chamber 60 is abbreviate | omitted and shown.

また、仕切板58には、補機収納室60の空気をモジュール収納室59側に流すための空気流通口61が設けられており、モジュール収納室59を構成する外装板57の一部に、モジュール収納室59内の空気を排気するための排気口62が設けられている。   In addition, the partition plate 58 is provided with an air circulation port 61 for allowing the air in the auxiliary machine storage chamber 60 to flow toward the module storage chamber 59, and a part of the exterior plate 57 constituting the module storage chamber 59 is An exhaust port 62 for exhausting the air in the module storage chamber 59 is provided.

このような燃料電池装置55においては、上述したように、発電効率の向上したモジュール30をモジュール収納室59に収納し、モジュール30を動作させるための補機を補機収納室60に収納して構成されることにより、発電効率の向上した燃料電池装置55とすることができる。   In such a fuel cell device 55, as described above, the module 30 with improved power generation efficiency is stored in the module storage chamber 59, and auxiliary equipment for operating the module 30 is stored in the auxiliary equipment storage chamber 60. By being configured, the fuel cell device 55 with improved power generation efficiency can be obtained.

以上、本発明について詳細に説明したが、本発明は上述の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々の変更、改良等が可能である。   Although the present invention has been described in detail above, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications and improvements can be made without departing from the scope of the present invention.

例えば、原燃料ガス昇温部12に接続された原燃料供給管7に、原燃料または水を原燃料ガス昇温部12の両側方に設けられたそれぞれの改質部28、29側に流すための流通方向調整部材を設けることも可能である。   For example, the raw fuel or water is supplied to the raw fuel gas supply pipe 7 connected to the raw fuel gas temperature raising section 12 to the respective reforming sections 28 and 29 provided on both sides of the raw fuel gas temperature raising section 12. It is also possible to provide a flow direction adjusting member for the purpose.

なお流通方向調整部材としては、底部を有する筒状の容器の左右に穴を有する部材のほか、先端が二手に分かれたパイプ等、適宜左右2方向に空気を流すことのできる部材とすることができる。   As the flow direction adjusting member, in addition to a member having holes on the left and right sides of a cylindrical container having a bottom, a member that can appropriately flow air in two directions on the left and right, such as a pipe whose tip is divided into two hands, is used. it can.

また、この場合において流通調整方向部材の吹き出し口は、原燃料ガス昇温部12の下面と対向しないように設けることが好ましい。それにより、原燃料ガス昇温部12の一部の温度が急激に低下し、原燃料ガス昇温部12での水の気化効率が悪くなることを抑制できる。   In this case, it is preferable that the outlet of the flow adjustment direction member is provided so as not to face the lower surface of the raw fuel gas temperature raising portion 12. Thereby, the temperature of a part of the raw fuel gas temperature raising unit 12 is rapidly decreased, and it is possible to suppress deterioration of the water vaporization efficiency in the raw fuel gas temperature raising unit 12.

また例えば、収納容器31は、外壁32と第1の壁33とで第1の収納容器流路36を形成し、第4の壁34と第3の壁35とで第2の収納容器流路37を形成し、第1の壁33と第2の壁34とで第3の収納容器流路38を形成していればよく、適宜空気流通口47や排ガス流通口49の位置を変更することもできる。   Further, for example, in the storage container 31, the first storage container flow path 36 is formed by the outer wall 32 and the first wall 33, and the second storage container flow path is formed by the fourth wall 34 and the third wall 35. 37, and the third storage container flow path 38 may be formed by the first wall 33 and the second wall 34, and the positions of the air circulation port 47 and the exhaust gas circulation port 49 are appropriately changed. You can also.

また、例えば第1の壁33と第2の壁34との間に第1の収納容器流路36と第2の収納容器流路37とをつなぐ空気流通路を設けてもよく、第2の壁34と第3の壁35との間に、発電室49と第3の収納容器流路38とをつなぐ排ガス流通路を設けてもよい。   Further, for example, an air flow passage that connects the first storage container flow path 36 and the second storage container flow path 37 may be provided between the first wall 33 and the second wall 34. An exhaust gas flow passage that connects the power generation chamber 49 and the third storage container flow path 38 may be provided between the wall 34 and the third wall 35.

1、17、23、26、78:セルスタック装置
2、72:燃料電池セル
3、73:セルスタック
4、74:マニホールド
6、20、24、75:改質器
7、76:原燃料供給管
8、76:燃料ガス供給管
10、21、25、27:燃料ガス分岐流路
11:燃料ガス流出口
13:第1改質部
14:改質触媒
15:燃料ガス混合部
16:燃料ガス供給口
18:燃料ガス流入口
19:連結部材
28:一方の改質部
29:他方の改質部
30、70:燃料電池モジュール
55:燃料電池装置

1, 17, 23, 26, 78: Cell stack device 2, 72: Fuel cell 3, 73: Cell stack 4, 74: Manifold 6, 20, 24, 75: Reformer 7, 76: Raw fuel supply pipe 8, 76: Fuel gas supply pipes 10, 21, 25, 27: Fuel gas branch flow path 11: Fuel gas outlet 13: First reforming part 14: Reforming catalyst 15: Fuel gas mixing part 16: Fuel gas supply Port 18: Fuel gas inlet 19: Connecting member 28: One reforming part 29: The other reforming part 30, 70: Fuel cell module 55: Fuel cell device

Claims (9)

内部に燃料ガス流路を有し、燃料ガスと酸素含有ガスとで発電する柱状の燃料電池セルを、複数個立設させた状態で配列して電気的に接続してなり、前記燃料電池セルの一端部側で発電に使用されなかった前記燃料ガスを燃焼させる構成のセルスタックと、
前記燃料電池セルの他端部を固定するとともに、前記燃料電池セルの配列方向に沿った両端部に燃料ガス流入口を備え、前記燃料電池セルに前記燃料ガスを供給するためのマニホールドと、
前記燃料電池セルの一端部側と離間して配置されており、外部より供給される原燃料に熱を与えて温度の上昇した原燃料ガスを生成するための原燃料ガス昇温部および該原燃料ガス昇温部から送られる前記原燃料ガスを前記燃料ガスに改質するための改質触媒を備える改質部を有する改質器と、
前記燃料電池セルの一端部側と離間して配置されており、前記燃料電池セルの配列方向に沿った両端部に燃料ガス流出口を備え、前記燃料電池セルの配列方向に沿った中央部に前記改質器で改質された前記燃料ガスが供給される燃料ガス供給口を備える燃料ガス分岐流路と、
該燃料ガス分岐流路の前記両端部に設けられた前記燃料ガス流出口と、前記マニホールドの前記両端部に設けられた前記燃料ガス流入口とをそれぞれ接続する燃料ガス供給管と、を備えることを特徴とするセルスタック装置。
A plurality of columnar fuel cells each having a fuel gas flow path and generating electricity with fuel gas and oxygen-containing gas are arranged and electrically connected in a standing state, and the fuel cell A cell stack configured to burn the fuel gas that was not used for power generation on one end side of the
Fixing the other end portion of the fuel cell, and having a fuel gas inlet at both ends along the arrangement direction of the fuel cell, and a manifold for supplying the fuel gas to the fuel cell,
A raw fuel gas temperature raising unit that is disposed apart from one end side of the fuel battery cell and generates raw fuel gas having an increased temperature by applying heat to the raw fuel supplied from the outside, and the raw fuel gas A reformer having a reforming section including a reforming catalyst for reforming the raw fuel gas sent from a fuel gas temperature raising section to the fuel gas;
The fuel cell is disposed away from one end side of the fuel cell, and has fuel gas outlets at both ends along the arrangement direction of the fuel cell, and at a central portion along the arrangement direction of the fuel cell. A fuel gas branch passage provided with a fuel gas supply port to which the fuel gas reformed by the reformer is supplied;
A fuel gas supply pipe that connects the fuel gas outlets provided at both ends of the fuel gas branch flow path and the fuel gas inlets provided at both ends of the manifold, respectively. A cell stack device characterized by the above.
前記改質器は、前記燃料電池セルの配列方向に沿った中央部に配置された前記原燃料ガス昇温部と、該原燃料ガス昇温部の前記燃料電池セルの配列方向に沿った両側に配置された前記改質触媒を備える第1改質部と、前記セルスタックの上方に配置され、前記各第1改質部に接続された燃料ガス混合部とを備えるとともに、該燃料ガス混合部が前記燃料ガス分岐流路の前記燃料ガス供給口と接続されていることを特徴とする請求項1に記載のセルスタック装置。   The reformer includes the raw fuel gas temperature raising portion disposed at a central portion along the arrangement direction of the fuel cells, and both sides of the raw fuel gas temperature raising portion along the arrangement direction of the fuel cells. And a fuel gas mixing section disposed above the cell stack and connected to each of the first reforming sections, and the fuel gas mixing section The cell stack device according to claim 1, wherein a portion is connected to the fuel gas supply port of the fuel gas branch passage. 前記燃料ガス混合部にも前記改質触媒が備えられていることを特徴とする請求項2に記載のセルスタック装置。   The cell stack device according to claim 2, wherein the reforming catalyst is also provided in the fuel gas mixing unit. 前記燃料ガス混合部が前記第1改質部および前記原燃料ガス昇温部の下方に接して配置されており、前記燃料ガス分岐流路が前記燃料ガス混合部の下方に接して配置されていることを特徴とする請求項3に記載のセルスタック装置。   The fuel gas mixing section is disposed below the first reforming section and the raw fuel gas temperature raising section, and the fuel gas branch flow path is disposed below the fuel gas mixing section. The cell stack device according to claim 3, wherein the cell stack device is provided. 前記燃料ガス混合部が前記第1改質部および前記原燃料ガス昇温部の下方に接して配置されており、前記燃料ガス分岐流路が前記燃料ガス混合部の下方に離間して配置されていることを特徴とする請求項3に記載のセルスタック装置。   The fuel gas mixing part is disposed in contact with the lower part of the first reforming part and the raw fuel gas temperature raising part, and the fuel gas branch flow path is spaced apart from the fuel gas mixing part. The cell stack device according to claim 3, wherein the cell stack device is provided. 前記燃料ガス混合部が前記第1改質部および前記原燃料ガス昇温部の上方に接して配置されており、前記燃料ガス分岐流路が前記燃料ガス混合部の上方に接して配置されていることを特徴とする請求項3に記載のセルスタック装置。   The fuel gas mixing section is disposed in contact with the first reforming section and the raw fuel gas temperature raising section, and the fuel gas branch channel is disposed in contact with the fuel gas mixing section. The cell stack device according to claim 3, wherein the cell stack device is provided. 前記燃料ガス混合部が前記第1改質部および前記原燃料ガス昇温部の上方に接して配置されており、前記燃料ガス分岐流路が前記燃料ガス混合部の上方に離間して配置されていることを特徴とする請求項3に記載のセルスタック装置。   The fuel gas mixing section is disposed in contact with the first reforming section and the raw fuel gas temperature raising section, and the fuel gas branch flow path is spaced apart from the fuel gas mixing section. The cell stack device according to claim 3, wherein the cell stack device is provided. 請求項1乃至請求項7のいずれかに記載のセルスタック装置を収納容器内に収納してなることを特徴とする燃料電池モジュール。   8. A fuel cell module comprising the cell stack device according to claim 1 housed in a housing container. 請求項8に記載の燃料電池モジュールと、前記セルスタック装置を作動させるための補機とを、外装ケース内に収納してなることを特徴とする燃料電池装置。   9. A fuel cell device comprising: the fuel cell module according to claim 8; and an auxiliary device for operating the cell stack device, which is housed in an outer case.
JP2009221861A 2009-09-28 2009-09-28 Cell stack device, fuel cell module and fuel cell device using the same Expired - Fee Related JP5334776B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2009221861A JP5334776B2 (en) 2009-09-28 2009-09-28 Cell stack device, fuel cell module and fuel cell device using the same

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2009221861A JP5334776B2 (en) 2009-09-28 2009-09-28 Cell stack device, fuel cell module and fuel cell device using the same

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2011070982A true JP2011070982A (en) 2011-04-07
JP5334776B2 JP5334776B2 (en) 2013-11-06

Family

ID=44016066

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2009221861A Expired - Fee Related JP5334776B2 (en) 2009-09-28 2009-09-28 Cell stack device, fuel cell module and fuel cell device using the same

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP5334776B2 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012028098A (en) * 2010-07-21 2012-02-09 Kyocera Corp Cell stack device, fuel battery module, and fuel battery device
JP2014089889A (en) * 2012-10-30 2014-05-15 Kyocera Corp Fuel cell module

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002313370A (en) * 2001-04-19 2002-10-25 Mitsubishi Materials Corp Separator for use in solid electrolyte fuel cell and solid electrolyte fuel cell with such separator incorporated therein
JP2006236600A (en) * 2005-02-22 2006-09-07 Jfe Steel Kk Solid oxide fuel cell
JP2007328989A (en) * 2006-06-07 2007-12-20 Hitachi Ltd Solid oxide fuel cell system and its starting method
JP2008084683A (en) * 2006-09-27 2008-04-10 Kyocera Corp Fuel cell
WO2009119616A1 (en) * 2008-03-26 2009-10-01 京セラ株式会社 Reformer, cell stack device, fuel cell module, and fuel cell device

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002313370A (en) * 2001-04-19 2002-10-25 Mitsubishi Materials Corp Separator for use in solid electrolyte fuel cell and solid electrolyte fuel cell with such separator incorporated therein
JP2006236600A (en) * 2005-02-22 2006-09-07 Jfe Steel Kk Solid oxide fuel cell
JP2007328989A (en) * 2006-06-07 2007-12-20 Hitachi Ltd Solid oxide fuel cell system and its starting method
JP2008084683A (en) * 2006-09-27 2008-04-10 Kyocera Corp Fuel cell
WO2009119616A1 (en) * 2008-03-26 2009-10-01 京セラ株式会社 Reformer, cell stack device, fuel cell module, and fuel cell device

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012028098A (en) * 2010-07-21 2012-02-09 Kyocera Corp Cell stack device, fuel battery module, and fuel battery device
JP2014089889A (en) * 2012-10-30 2014-05-15 Kyocera Corp Fuel cell module

Also Published As

Publication number Publication date
JP5334776B2 (en) 2013-11-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5235986B2 (en) Reformer, cell stack device, fuel cell module, and fuel cell device
US20110053019A1 (en) Fuel Cell Module and Fuel Cell Apparatus
JP5294778B2 (en) Fuel cell module and fuel cell device
JP5495544B2 (en) Fuel cell module and fuel cell device
JP5550453B2 (en) Fuel cell module and fuel cell device
JP5427568B2 (en) Power generator
JP5424983B2 (en) Cell stack device, fuel cell module and fuel cell device
JP5606165B2 (en) Cell stack device, fuel cell module and fuel cell device
JP5700978B2 (en) Cell stack device, fuel cell module and fuel cell device
JP2010277746A (en) Cell stack device and fuel cell module, and fuel cell device
JP2010245049A (en) Fuel cell assembly
JP5334776B2 (en) Cell stack device, fuel cell module and fuel cell device using the same
JP2012094417A (en) Fuel cell carburetor, fuel cell reformer, cell stack device, fuel cell module, fuel cell device, and filling material housing case
JP5662769B2 (en) FUEL CELL CELL DEVICE, FUEL CELL MODULE, AND FUEL CELL DEVICE
JP5620173B2 (en) Cell stack device, fuel cell module and fuel cell device
JP5317756B2 (en) Reformer, cell stack device, fuel cell module, and fuel cell device
JP2011096433A (en) Cell stack device, fuel battery module using the same, and fuel battery device
JP4829665B2 (en) Fuel cell system reformer
JP2013157216A (en) Fuel cell module
JP6315954B2 (en) Solid oxide fuel cell
JP2010080152A (en) Fuel cell module and fuel cell device
JP2011029074A (en) Fuel cell module
JP2017183134A (en) Solid oxide fuel cell device
JP2017183133A (en) Solid oxide fuel cell device
JP2017183130A (en) Solid oxide fuel cell device

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20120416

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20130619

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20130702

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20130730

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 5334776

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees