JP2011096433A - Cell stack device, fuel battery module using the same, and fuel battery device - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a cell stack device capable of effectively supplying a fuel gas to a fuel battery cell, a fuel battery module using the cell stack device, and a fuel battery device. <P>SOLUTION: The cell stack device 1 includes a box-shaped heating chamber 6 for sending out a raw fuel gas from a raw fuel gas sending-out port 12 located at an upper part of a center section, fuel gas supply pipes 8 wherein respective one ends are connected with a fuel gas sending-in port 10 and the other ends are located above than an upper end of a fuel battery cell 2, and a passage member 11 having a reforming section arranged along an arrangement direction of fuel battery cells 2 at a lower part or a side part of the heating chamber 6, wherein the center section is connected with the raw fuel gas sending-out port 12 and both end sections are connected with the fuel gas supply pipes 8 and a reforming section is existed in a middle section. Thus, a connection section between the heating chamber 6 and the passage member 11 can restrain from directly heating-up with combustion heat generated by burning the fuel gas not used for power generation, and the connection section between the heating chamber 6 and the passage member 11 can be restrained from excessive temperature rise. <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部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 reforming unit for generating fuel gas to be supplied to a fuel cell, a fuel cell module using the cell stack device, and a fuel cell 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を水蒸気と反応させて燃料ガスを生成する水蒸気改質法や部分酸化改質法が知られており、そのような改質を行なうための改質器も種々提案されている。   By the way, when generating fuel gas to be supplied to a fuel cell, for example, a steam reforming method or a partial oxidation reforming method in which a hydrocarbon gas such as natural gas is reacted with steam to generate a fuel gas is known. Various reformers for performing such reforming have been proposed.

図11は従来の燃料電池モジュール60を示す外観斜視図であり、収納容器61よりセルスタック装置68を後方に引出した状態を示している。   FIG. 11 is an external perspective view showing a conventional fuel cell module 60, and shows a state in which the cell stack device 68 is pulled out rearward from the storage container 61.

セルスタック装置68は、複数の燃料電池セル62を配列してなるセルスタック63を有しており、セルスタック63の上方にはUの字状の改質器65が配置されている。改質器65において、原燃料供給管67より供給された原燃料は、気化部69にて温度の上昇した原燃料ガスとされたのち、改質部70内にて水蒸気改質等の改質反応が行なわれて燃料ガス(水素含有ガス)に改質される。そして気化部69と改質部70とからなる改質器65にて生成された燃料ガスは、燃料ガス供給管66を介してマニホールド64に供給され、マニホールド64から各燃料電池セル62に燃料ガスが供給される。このような構成により、セルスタック装置68が構成されている。   The cell stack device 68 has a cell stack 63 formed by arranging a plurality of fuel cells 62, and a U-shaped reformer 65 is disposed above the cell stack 63. In the reformer 65, the raw fuel supplied from the raw fuel supply pipe 67 is converted into a raw fuel gas whose temperature has risen in the vaporization unit 69, and then reformed such as steam reforming in the reforming unit 70. The reaction is performed to reform the fuel gas (hydrogen-containing gas). The fuel gas generated by the reformer 65 including the vaporization unit 69 and the reforming unit 70 is supplied to the manifold 64 via the fuel gas supply pipe 66, and the fuel gas is supplied from the manifold 64 to each fuel cell 62. Is supplied. With this configuration, the cell stack device 68 is configured.

特開2007−59377号公報JP 2007-59377 A

しかしながら、セルスタック装置68においては、気化部69および気化部69と改質部70の接続部がセルスタック63の直上にあるため、改質部入口(接続部)の温度の上昇に伴って、過剰に温度の上昇した原燃料ガスが改質部70に供給されるおそれがある。それにより、改質部70内に設けられた改質触媒が過昇温により劣化し、セルスタック装置68の耐久性が低下するおそれがある。   However, in the cell stack device 68, since the vaporization unit 69 and the connection part of the vaporization unit 69 and the reforming unit 70 are directly above the cell stack 63, as the temperature of the reforming unit inlet (connection unit) increases, There is a possibility that the raw fuel gas whose temperature has excessively increased is supplied to the reforming unit 70. As a result, the reforming catalyst provided in the reforming unit 70 may deteriorate due to excessive temperature rise, and the durability of the cell stack device 68 may be reduced.

それゆえ、本発明においては、耐久性の低下を抑制し、長期信頼性が向上した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, it is an object of the present invention to provide a cell stack device, a fuel cell module using the same, and a fuel cell device using the same, in which deterioration in durability is suppressed and long-term reliability is improved.

本発明のセルスタック装置は、内部に長手方向に沿って燃料ガスを下端部から上端部へ流すための燃料ガス流路を備え、前記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るとともに、発電に使用されなかった前記燃料ガスを前記燃料電池セルの上端部側で燃焼させる構成のセルスタックと、前記燃料電池セルの下端部を固定するとともに、前記燃料電池セルの配列方向の両端部に燃料ガス流入口を備えて、前記燃料電池セルに前記燃料ガスを供給するマニホールドと、前記セルスタックの上方に前記燃料電池セルの上端部と離間した状態で配置され、外部より供給される原燃料を加熱して原燃料ガスとするとともに、該原燃料ガスを前記燃料電池セルの配列方向における中央部の上方に位置する原燃料ガス送出口から送出する箱状の昇温室と、前記燃料ガス流入口にそれぞれの一端が接続され、前記燃料電池セルの長手方向に沿って他端が前記燃料電池セルの上端よりも上に位置する燃料ガス供給管と、前記セルスタックの上方で前記昇温室の下方または側方に前記燃料電池セルの上端部と離間した状態で前記燃料電池セルの配列方向に沿って配置され、前記燃料電池セルの配列方向における中央部側が前記原燃料ガス送出口に接続され、両端部がそれぞれ前記燃料ガス供給管に接続されており、内部に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てなる改質部を有する流路部材を備えることを特徴とする。   A cell stack device according to the present invention includes a fuel gas channel for flowing a fuel gas from a lower end portion to an upper end portion along a longitudinal direction therein, and a columnar fuel cell that generates electric power using the fuel gas and an oxygen-containing gas. And a fuel cell stack configured to burn the fuel gas that has not been used for power generation on the upper end side of the fuel cell, and the fuel. A fixed lower end of the battery cell, a fuel gas inflow port provided at both ends in the arrangement direction of the fuel battery cell, a manifold for supplying the fuel gas to the fuel battery cell, and the above the cell stack The fuel cell is disposed in a state of being separated from the upper end of the fuel cell, and the raw fuel supplied from the outside is heated to become a raw fuel gas, and the raw fuel gas is arranged in the arrangement direction of the fuel cells. One end of each of the box-shaped heating chamber that is sent out from the raw fuel gas outlet located above the unit and the fuel gas inlet is connected to the fuel gas inlet, and the other end is connected to the fuel cell along the longitudinal direction of the fuel cell. A fuel gas supply pipe located above the upper end of the cell, and in the arrangement direction of the fuel cell in a state of being separated from the upper end of the fuel cell above the cell stack and below or on the side of the heating chamber. The fuel cell unit is connected to the raw fuel gas delivery port at the center side in the arrangement direction of the fuel cells, and both ends are connected to the fuel gas supply pipe. A flow path member having a reforming portion including a reforming catalyst for reforming into gas is provided.

このようなセルスタック装置においては、セルスタック装置が、原燃料ガスを前記燃料電池セルの配列方向における中央部の上方に位置する原燃料ガス送出口から送出する箱状の昇温室と、燃料ガス流入口にそれぞれの一端が接続され、燃料電池セルの長手方向に沿って他端が燃料電池セルの上端よりも上に位置する燃料ガス供給管と、セルスタックの上方で昇温室の下方または側方に燃料電池セルの上端部と離間した状態で燃料電池セルの配列方向に沿って配置され、燃料電池セルの配列方向における中央部側が原燃料ガス送出口に接続され、両端部がそれぞれ燃料ガス供給管に接続されており、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を備えてなる改質部を有する流路部材を備えることから、昇温室と流路部材との接続部が、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られることを抑制することができ、昇温室と流路部材との接続部の温度が過剰に上昇することを抑制することができる。   In such a cell stack device, the cell stack device sends a raw fuel gas from a raw fuel gas delivery port located above a central portion in the arrangement direction of the fuel cells, and a fuel gas A fuel gas supply pipe having one end connected to the inflow port and the other end positioned above the upper end of the fuel cell along the longitudinal direction of the fuel cell, and below or on the side of the heating chamber above the cell stack The fuel cell is arranged along the direction of arrangement of the fuel cells in a state of being separated from the upper end of the fuel cell, the central side in the direction of arrangement of the fuel cells is connected to the raw fuel gas delivery port, and both ends are respectively fuel gas Since it is connected to the supply pipe and includes a flow path member having a reforming portion including a reforming catalyst for reforming the raw fuel gas into fuel gas, the temperature rising chamber and the flow path member Connection In addition, it is possible to suppress direct heating by combustion heat generated by burning fuel gas that has not been used for power generation, and to suppress an excessive increase in the temperature of the connection portion between the temperature raising chamber and the flow path member Can do.

それにより、流路部材内に過剰に温度が上昇した原燃料ガスが供給されることを抑制することができることから、流路部材(改質部)内に備える改質触媒の過昇温による劣化を抑制することができ、セルスタック装置の耐久性が低下することを抑制することができる。そのため、長期信頼性の向上したセルスタック装置とすることができる。   As a result, it is possible to suppress the supply of the raw fuel gas whose temperature has risen excessively into the flow path member, so that the reforming catalyst provided in the flow path member (reforming section) is deteriorated due to excessive temperature rise. It is possible to suppress the deterioration of the durability of the cell stack device. Therefore, a cell stack device with improved long-term reliability can be obtained.

また、本発明のセルスタック装置は、前記流路部材の前記改質部が前記昇温室との接続部まで延長されていることが好ましい。   In the cell stack device of the present invention, it is preferable that the reforming portion of the flow path member is extended to a connection portion with the temperature raising chamber.

このようなセルスタック装置においては、流路部材の改質部が昇温室との接続部まで延長されていることから、昇温室にて生成された温度の上昇した原燃料ガスを直ちに改質することができ、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。   In such a cell stack apparatus, since the reforming portion of the flow path member is extended to the connection portion with the temperature raising chamber, the raw fuel gas having a raised temperature generated in the temperature raising chamber is immediately reformed. The raw fuel gas can be efficiently reformed into the fuel gas.

また、本発明のセルスタック装置は、前記流路部材は、前記改質部の一部が蛇行流路とされていることが好ましい。   In the cell stack device of the present invention, it is preferable that a part of the reforming portion of the flow path member is a meandering flow path.

このようなセルスタック装置においては、流路部材は、改質部の一部が蛇行流路とされていることから、改質部の長さを長くすることができ、改質部内に配置する改質触媒の量を増加させることができ、原燃料ガスをさらに効率よく燃料ガスに改質することができる。   In such a cell stack apparatus, since the flow path member has a part of the reforming section that is a meandering flow path, the length of the reforming section can be increased and disposed in the reforming section. The amount of the reforming catalyst can be increased, and the raw fuel gas can be more efficiently reformed into the fuel gas.

また、本発明のセルスタック装置は、前記原燃料ガス送出口と前記改質部との間または前記原燃料ガス送出口に、前記原燃料ガスの流量を調整する流量調整部材が設けられていることが好ましい。   In the cell stack device of the present invention, a flow rate adjusting member for adjusting the flow rate of the raw fuel gas is provided between the raw fuel gas delivery port and the reforming unit or at the raw fuel gas delivery port. It is preferable.

このようなセルスタック装置においては、原燃料ガス送出口と改質部との間または原燃料ガス送出口に、原燃料ガスの流量を調整する流量調整部材が設けられていることから、改質部に効率よく原燃料ガスを流入させることができ、原燃料ガスをさらに効率よく燃料ガスに改質することができる。   In such a cell stack apparatus, since a flow rate adjusting member for adjusting the flow rate of the raw fuel gas is provided between the raw fuel gas delivery port and the reforming unit or at the raw fuel gas delivery port, the reforming is performed. The raw fuel gas can be efficiently flowed into the section, and the raw fuel gas can be further efficiently reformed into the fuel gas.

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、長期信頼性の向上した燃料電池モジュールとすることができる。   The fuel cell module of the present invention can be a fuel cell module with improved long-term reliability since the cell stack device is housed in a housing container.

本発明の燃料電池装置は、上記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から、セルスタック発電効率の低下を抑制することができ、長期信頼性の向上した燃料電池装置とすることができる。   The fuel cell device according to the present invention includes the above-described fuel cell module and an auxiliary device for operating the cell stack device in an outer case, thereby suppressing a decrease in cell stack power generation efficiency. Thus, a fuel cell device with improved long-term reliability can be obtained.

本発明のセルスタック装置は、原燃料ガスを前記燃料電池セルの配列方向における中央部の上方に位置する原燃料ガス送出口から送出する箱状の昇温室と、燃料ガス流入口にそれぞれの一端が接続され、燃料電池セルの長手方向に沿って他端が燃料電池セルの上端よりも上に位置する燃料ガス供給管と、セルスタックの上方で昇温室の下方または側方に燃料電池セルの上端部を離間した状態で燃料電池セルの配列方向に沿って配置され、燃料電池セルの配列方向における中央部側が原燃料ガス送出口に接続され、両端部がそれぞれ燃料ガス供給管に接続されており、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を備えてなる改質部を有する流路部材を備えることから、昇温室と流路部材との接続部が、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られることを抑制することができ、昇温室と流路部材との接続部の温度が過剰に上昇することを抑制することができる。   The cell stack device according to the present invention includes a box-shaped heating chamber for sending raw fuel gas from a raw fuel gas outlet located above a central portion in the arrangement direction of the fuel cells, and one end of each of the fuel gas inlet and the fuel gas inlet. A fuel gas supply pipe whose other end is located above the upper end of the fuel cell along the longitudinal direction of the fuel cell, and the fuel cell in the upper part of the cell stack and below or on the side of the heating chamber. Arranged along the arrangement direction of the fuel cells in a state where the upper end portion is separated, the central portion side in the arrangement direction of the fuel cells is connected to the raw fuel gas delivery port, and both ends are connected to the fuel gas supply pipes, respectively. And a flow path member having a reforming portion including a reforming catalyst for reforming the raw fuel gas into the fuel gas inside, the connecting portion between the heating chamber and the flow path member is used for power generation. Unused fuel A scan by burning can be suppressed to be warmed directly by the combustion heat generated, the temperature at the connection of the temperature raising chamber and the flow path member can be prevented from being excessively increased.

また、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、長期信頼性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、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、長期信頼性の向上した燃料電池装置とすることができる。   In addition, the fuel cell module of the present invention can be a fuel cell module with improved long-term reliability since the cell stack device is housed in a housing container. Furthermore, the fuel cell device according to the present invention has the above-described fuel cell module and an auxiliary device for operating the cell stack device housed in an outer case, so that the fuel cell device has improved long-term reliability. It can be.

本発明のセルスタック装置の一例を示す斜視図である。It is a 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一部を抜粋して示すA−A’線断面図である。FIG. 2 is a cross-sectional view taken along line A-A ′ showing a part of the cell stack device shown in FIG. 1. 本発明のセルスタック装置の他の一例を示す斜視図である。It is a perspective view which shows another example of the cell stack apparatus of this invention. 図3に示すセルスタック装置の一部を抜粋して示すB−B’線断面図である。FIG. 4 is a cross-sectional view taken along line B-B ′ showing a part of the cell stack device shown in FIG. 3. 本発明のセルスタック装置のさらに他の一例の一部を抜粋して示す断面図である。It is sectional drawing which extracts and shows a part of other example of the cell stack apparatus of this invention. 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る。It is a perspective view which shows another example of the cell stack apparatus of this invention. 図6に示すセルスタック装置の一部を抜粋して示すC−C’線断面図である。FIG. 7 is a cross-sectional view taken along line C-C ′ showing a part of the cell stack device shown in FIG. 6. 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8に示す燃料電池モジュールのD−D’線断面図である。It is D-D 'sectional view taken on the line 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り、図2は、図1に示すセルスタック装置1を構成する昇温室6、原燃料供給管7、流路部材11および燃料ガス供給管8の一部を抜粋して示すA−A’線断面図である。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, and FIG. 2 is a temperature raising chamber 6, a raw fuel supply pipe 7, a flow path member 11, and a cell stack device 1 shown in FIG. FIG. 3 is a cross-sectional view taken along line AA ′ showing a part of the fuel gas supply pipe 8. 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、内部に長手方向に沿って下端部から上端部に貫通する燃料ガス流路を有する燃料電池セル2を複数個立設させた状態で、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が、セルスタック3を構成する燃料電池セル2の下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されている。また、燃料電池セル2の上端部側には、燃料電池セル2と離間して、外部より供給される原燃料を温度の上昇した原燃料ガスとするとともに、該原燃料ガスを送出する原燃料ガス送出口12を備えた箱状の昇温室6と、内部に改質触媒13を有する改質部を備え、昇温室6と接続された流路部材11とが配置されている。さらに、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。)に沿った両端部には、燃料電池セル2の長手方向に沿って配置され、一端がマニホールド4に設けられた燃料ガス流入口10にそれぞれ接続され、他端が、燃料電池セル2の上端よりも上に位置するとともに、流路部材11にそれぞれ接続された燃料ガス供給管8が配置されている。   A cell stack device 1 shown in FIG. 1 includes a plurality of fuel battery cells 2 each having a fuel gas flow path penetrating from a lower end portion to an upper end portion along a longitudinal direction, and a current collecting member therebetween. A cell stack 3 electrically connected in series via (not shown) insulates the lower end of the fuel cell 2 constituting the cell stack 3 from a manifold 4 that supplies fuel gas to the fuel cell 2. It is fixed by the adhesive material. Further, on the upper end portion side of the fuel cell 2, the raw fuel that is separated from the fuel cell 2 and is supplied from outside is used as a raw fuel gas whose temperature has been increased, and the raw fuel gas is sent out. A box-shaped heating chamber 6 having a gas delivery port 12 and a flow path member 11 having a reforming section having a reforming catalyst 13 inside and connected to the heating chamber 6 are arranged. Further, at both ends along the arrangement direction of the fuel cells 2 (hereinafter sometimes abbreviated as cell arrangement direction), the fuel cells 2 are arranged along the longitudinal direction of the fuel cells 2, and one end is provided in the manifold 4. A fuel gas supply pipe 8 is connected to the fuel gas inlet 10 and the other end is located above the upper end of the fuel cell 2 and connected to the flow path member 11.

なお、ここでいうマニホールド4の燃料電池セル2の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の側面のうち燃料電池セル2配列方向と直交する側面を意味する。なお、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。   Here, the end of the manifold 4 along the arrangement direction of the fuel cells 2 refers to the space from the end of the cell stack 3 to the end of the manifold 4 and the arrangement of the fuel cells 2 in the side surface of the manifold 4. It means the side surface orthogonal to the direction. 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)が長手方向に沿って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 in which fuel gas (hydrogen-containing gas) flows along the longitudinal direction, and a fuel-side electrode layer, a solid electrolyte is formed on the surface of the support. A solid oxide fuel cell 2 in which a layer and an oxygen-side electrode layer are sequentially provided is illustrated.

また、セルスタック装置1は、燃料電池セル2の上端部側において、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、後述する昇温室6や流路部材11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 battery cell 2 is combusted on the upper end portion side of the fuel battery cell 2. Thereby, the temperature of the temperature rising chamber 6 and the flow path member 11 to be described later can be increased efficiently.

図2において、セルスタック3の上方におけるセル配列方向の中央部に、燃料電池セル2の上端部と離間して配置される昇温室6は、箱状の形状からなり、上面中央部に外部から原燃料を供給する原燃料供給管7が接続されており、底面のセル配列方向に沿った両端部に原燃料ガス送出口12をそれぞれ備えている。原燃料供給管7より供給された原燃料は、昇温室6にて温められ、温度の上昇した原燃料ガスとなり、原燃料ガス送出口12から流路部材11に送出される。なお、セルスタック3の上方におけるセル配列方向の中央部に、昇温室6が配置されることから、原燃料を効率よく温度の上昇した原燃料ガス(昇温室6の温度を効率よく上昇する)することができる。   In FIG. 2, the temperature raising chamber 6 disposed at the center in the cell arrangement direction above the cell stack 3 and spaced from the upper end of the fuel cell 2 has a box-like shape and is externally provided at the center on the upper surface. A raw fuel supply pipe 7 for supplying raw fuel is connected, and a raw fuel gas delivery port 12 is provided at each end of the bottom surface along the cell arrangement direction. The raw fuel supplied from the raw fuel supply pipe 7 is heated in the temperature raising chamber 6 to become a raw fuel gas whose temperature has risen, and is sent from the raw fuel gas delivery port 12 to the flow path member 11. In addition, since the temperature raising chamber 6 is disposed at the center in the cell arrangement direction above the cell stack 3, the raw fuel gas in which the temperature of the raw fuel is efficiently increased (the temperature of the temperature increasing chamber 6 is efficiently increased). can do.

図1および図2において示す流路部材11は、それぞれ原燃料ガス送出口12と接続される2つの部材からなり、中央部側が昇温室6の底面(原燃料ガス送出口12)と接続され、昇温室6の下方(燃料電池セル2側)に向けて延びた後、セル配列方向に沿ってセルスタック3の端に配置された燃料電池セル2側(セルスタック装置1の端部側)に向けて延び、両端部がそれぞれ燃料ガス供給管8と接続されている。   The flow path member 11 shown in FIG. 1 and FIG. 2 consists of two members each connected to the raw fuel gas delivery port 12, and the center side is connected to the bottom surface (raw fuel gas delivery port 12) of the temperature raising chamber 6, After extending toward the lower side of the temperature raising chamber 6 (fuel cell 2 side), the fuel cell 2 side (end side of the cell stack device 1) arranged at the end of the cell stack 3 along the cell arrangement direction The both ends are connected to the fuel gas supply pipe 8.

図1および図2においては、一方の部材の一端が一方の原燃料ガス送出口12と接続され、一方の部材の他端が一方の燃料ガス供給管8と接続され、他方の部材の一端が他方の原燃料ガス送出口12と接続され、他方の部材の他端が他方の燃料ガス供給管8と接続されている。   1 and 2, one end of one member is connected to one raw fuel gas delivery port 12, the other end of one member is connected to one fuel gas supply pipe 8, and one end of the other member is The other raw fuel gas delivery port 12 is connected, and the other end of the other member is connected to the other fuel gas supply pipe 8.

流路部材11は、内部の全域に改質触媒13を有する改質部17を備えるとともに、セル配列方向に沿った端部側(燃料ガス供給管8との接続部)に燃料ガス送出口14を備えている。原燃料ガス送出口12から送出された原燃料ガスは、改質触媒13により燃料ガスに改質されながら、下方に向けて流れた後、セル配列方向に沿った端部側に向けて流れる。生成された燃料ガスは、燃料ガス送出口14に接続された燃料ガス供給管8を下方に向けて流れ、マニホールド4の両端部に設けられた燃料ガス流入口10からマニホールド4内に供給され、セルスタック3を構成する各燃料電池セル2に供給される。   The flow path member 11 includes a reforming portion 17 having a reforming catalyst 13 in the entire area inside, and a fuel gas delivery port 14 on the end side (connecting portion with the fuel gas supply pipe 8) along the cell arrangement direction. It has. The raw fuel gas delivered from the raw fuel gas delivery port 12 flows downward while being reformed into the fuel gas by the reforming catalyst 13, and then flows toward the end along the cell arrangement direction. The generated fuel gas flows downward through the fuel gas supply pipe 8 connected to the fuel gas delivery port 14, and is supplied into the manifold 4 from the fuel gas inlets 10 provided at both ends of the manifold 4. It is supplied to each fuel cell 2 constituting the cell stack 3.

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、原燃料ガスは炭化水素系ガスを意味する。   Examples of the raw fuel include hydrocarbon gas such as city gas and liquid fuel such as kerosene. In addition, when gaseous fuels, such as hydrocarbon gas, are used as raw fuel, raw fuel gas means hydrocarbon gas.

図1および図2に示すセルスタック装置1においては、流路部材11の改質部17において生成された燃料ガスは、マニホールド4の両端部側よりセルスタック3を構成する各燃料電池セル2に供給されることとなる。それにより、セルスタック3を構成する各燃料電池セル2に十分な量の燃料ガスを供給することができ、セルスタック3の発電効率を向上することができる。   In the cell stack device 1 shown in FIGS. 1 and 2, the fuel gas generated in the reforming portion 17 of the flow path member 11 is supplied to each fuel cell 2 constituting the cell stack 3 from both ends of the manifold 4. Will be supplied. Thereby, a sufficient amount of fuel gas can be supplied to each fuel cell 2 constituting the cell stack 3, and the power generation efficiency of the cell stack 3 can be improved.

また、流路部材11および昇温室6とマニホールド4とが、2本の燃料ガス供給管8により接続されていることから、流路部材11および昇温室6とマニホールド4とを強固に接続することができる。   Further, since the flow path member 11 and the temperature raising chamber 6 and the manifold 4 are connected by the two fuel gas supply pipes 8, the flow path member 11 and the temperature raising chamber 6 and the manifold 4 are firmly connected. Can do.

なお、図2に示すセルスタック装置1において、流路部材11(改質部17)は、左右対称となるように設けることが好ましい。それにより、マニホールド4の両端部側より供給される燃料ガスの量を均一に近づけることができ、セルスタック3を構成する各燃料電池セル2に十分な量の燃料ガスを供給することができ、セルスタック3の発電効率を向上することができる。また、流路部材11の容積および内部に配置される改質触媒13の量が同じとなれば左右対称でなくともよい。   In addition, in the cell stack apparatus 1 shown in FIG. 2, it is preferable to provide the flow path member 11 (modification part 17) so that it may become symmetrical. As a result, the amount of fuel gas supplied from both ends of the manifold 4 can be made to be uniform, and a sufficient amount of fuel gas can be supplied to each fuel cell 2 constituting the cell stack 3, The power generation efficiency of the cell stack 3 can be improved. Further, if the volume of the flow path member 11 and the amount of the reforming catalyst 13 disposed inside are the same, it does not have to be symmetrical.

改質部17の内部に備える改質触媒13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 13 provided inside the reforming section 17, it is preferable to use a reforming catalyst excellent in reforming efficiency and durability. For example, a porous carrier such as γ-alumina, α-alumina or cordierite. A reforming catalyst or the like in which a noble metal such as Ru or Pt or a base metal such as Ni or Fe is supported can be used.

ここで、流路部材11(改質部17)内に過剰に温度の上昇した原燃料ガスが供給された場合に、流路部材11(改質部17)内に備える改質触媒13が過昇温されて劣化が生じるおそれがある。それにより、セルスタック3の長期信頼性が低下するおそれがあった。   Here, when the raw fuel gas whose temperature has excessively increased is supplied into the flow path member 11 (reforming section 17), the reforming catalyst 13 provided in the flow path member 11 (reforming section 17) is excessive. There is a risk of deterioration due to temperature rise. As a result, the long-term reliability of the cell stack 3 may be reduced.

図1および図2に示すセルスタック装置1において、流路部材11の中央部側が、流路部材11における最も高い位置にて昇温室6と接続されていることから、昇温室6と流路部材11との接続部が、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て生じる燃焼熱により直接温められることを抑制することができる。それにより、流路部材11(改質部17)内に過剰に温度の上昇した原燃料ガスが供給されることを抑制することができることから、改質触媒13の過昇温による劣化が生じることを抑制でき、セルスタック3の長期信頼性を向上させることができ、長期信頼性の向上したセルスタック装置1とすることができる。   In the cell stack device 1 shown in FIG. 1 and FIG. 2, since the central portion side of the flow path member 11 is connected to the temperature increase chamber 6 at the highest position in the flow path member 11, the temperature increase chamber 6 and the flow path member 11 can be prevented from being heated directly by the combustion heat generated by burning the fuel gas not used for power generation on the upper end side of the fuel battery cell 2. As a result, it is possible to suppress the supply of the raw fuel gas whose temperature has excessively increased into the flow path member 11 (the reforming unit 17), so that the reforming catalyst 13 is deteriorated due to excessive temperature rise. Thus, the long-term reliability of the cell stack 3 can be improved, and the cell stack device 1 with improved long-term reliability can be obtained.

また、改質部17が昇温室6との接続部まで延長されている(改質部17と昇温室6とが接続されている)ことから、昇温室6にて生成された温度の上昇した原燃料ガスを直ちに改質することができ、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。   Moreover, since the reforming part 17 is extended to the connection part with the temperature raising chamber 6 (the reforming part 17 and the temperature raising chamber 6 are connected), the temperature generated in the temperature raising chamber 6 has increased. The raw fuel gas can be immediately reformed, and the raw fuel gas can be efficiently reformed into the fuel gas.

ここで、図11に示した従来の燃料電池モジュール60では、気化部69が燃料電池セル62の直上に設けられていることから、過剰に温度の上昇した原燃料ガスが改質部70に供給され、改質触媒が過昇温により劣化するおそれがあった。それにより、改質効率が低下し、セルスタック63の長期信頼性が低下するおそれがあった。   Here, in the conventional fuel cell module 60 shown in FIG. 11, since the vaporization unit 69 is provided immediately above the fuel cell 62, the raw fuel gas whose temperature has excessively increased is supplied to the reforming unit 70. As a result, the reforming catalyst may deteriorate due to excessive temperature rise. As a result, the reforming efficiency is lowered, and the long-term reliability of the cell stack 63 may be lowered.

一方、図1および図2に示すセルスタック装置1は、昇温室6が流路部材11の上方に配置されている(昇温室6が、従来のセルスタック装置68における気化部69よりも高い位置に設けられていることとなる。)ことから、過剰に温度の上昇した原燃料ガスが改質部17に供給されることを抑制することができる。それにより、改質触媒13の過昇温による劣化を抑制し、セルスタック3の長期信頼性を向上させることができる。   On the other hand, in the cell stack device 1 shown in FIGS. 1 and 2, the temperature raising chamber 6 is disposed above the flow path member 11 (the temperature raising chamber 6 is positioned higher than the vaporization section 69 in the conventional cell stack device 68. Therefore, it is possible to prevent the raw fuel gas whose temperature has excessively increased from being supplied to the reforming unit 17. As a result, the deterioration of the reforming catalyst 13 due to excessive temperature rise can be suppressed, and the long-term reliability of the cell stack 3 can be improved.

ここで、流路部材11(改質部17)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、昇温室6にて原燃料を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た後、原燃料ガス送出口12を介して流路部材11に原燃料ガスおよび水蒸気を供給し、改質部17にて所定の改質触媒13により水蒸気改質を行なう。その際、昇温室6の大きさ(容積)が不十分であると、気化不良をおこす可能性があり、改質部17に気化されていない水が供給されてしまい、改質触媒13の気孔中に水が入り込むおそれがある。この場合に、改質部17の温度上昇に伴い、改質触媒13中の水が気化することで、改質触媒13が破損して劣化するおそれがある。   Here, when steam reforming is performed in the flow path member 11 (the reforming unit 17), the raw fuel and water are supplied to the raw fuel supply pipe 7, and the raw fuel whose temperature has been increased in the temperature raising chamber 6. After the gas is vaporized and water is vaporized, the raw fuel gas and water vapor are supplied to the flow path member 11 through the raw fuel gas delivery port 12, and the water vapor is supplied by the predetermined reforming catalyst 13 in the reforming unit 17. Perform reforming. At that time, if the size (volume) of the temperature raising chamber 6 is insufficient, there is a possibility that vaporization failure may occur, and water that has not been vaporized is supplied to the reforming unit 17, and the pores of the reforming catalyst 13. There is a risk of water getting inside. In this case, as the temperature of the reforming unit 17 rises, the water in the reforming catalyst 13 is vaporized, so that the reforming catalyst 13 may be damaged and deteriorated.

図1および図2に示すセルスタック装置1は、流路部材11の上方に昇温室6を設けることから、昇温室6を十分な大きさを有する構成とすることができ、改質部17に水が供給されることを抑制し、改質触媒13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1の長期信頼性を向上させることができる。   Since the cell stack apparatus 1 shown in FIGS. 1 and 2 is provided with the temperature raising chamber 6 above the flow path member 11, the temperature raising chamber 6 can be configured to have a sufficient size. It is possible to suppress the supply of water and suppress the deterioration of the reforming catalyst 13. Thereby, the long-term reliability of the cell stack device 1 can be improved.

なお、昇温室6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 supplying water to the temperature raising chamber 6, 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.

また、図示していないが、昇温室6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、昇温室6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、水を効率よく水蒸気に気化させることができる。   Although not shown, the temperature raising chamber 6 preferably includes a ceramic ball or the like. Thereby, the surface area in the temperature raising chamber 6 can be increased, the raw fuel can be efficiently converted into the raw fuel gas whose temperature has been increased, and water can be efficiently vaporized into water vapor.

なお、図2に示すセルスタック装置1においては、流路部材11の全域に改質触媒13を備え、流路部材11の全域が改質部17となる例を示したが、流路部材11の一部のみを改質部17としてもよい。必要となる燃料ガスの量に合わせて改質触媒13の量を適宜設定し、流路部材11内に改質部17を設ければよい。   In the cell stack device 1 shown in FIG. 2, the example in which the reforming catalyst 13 is provided in the entire area of the flow path member 11 and the entire area of the flow path member 11 becomes the reforming unit 17 is shown. Only a part of these may be used as the reforming unit 17. The amount of the reforming catalyst 13 may be appropriately set according to the amount of fuel gas required, and the reforming unit 17 may be provided in the flow path member 11.

また、図2に示すセルスタック装置1においては、改質部17が原燃料ガス送出口12との接続部まで延長している構成を示したが、改質部17が原燃料ガス送出口12との接続部まで延長していなくてもよい。   In the cell stack apparatus 1 shown in FIG. 2, the reforming unit 17 extends to the connection part with the raw fuel gas delivery port 12. However, the reforming unit 17 is connected to the raw fuel gas delivery port 12. It does not have to be extended to the connection part.

図3は、本発明のセルスタック装置の他の一例を示す外観斜視図であり、図4は図3に示すセルスタック装置15を構成する昇温室6、原燃料供給管7、流路部材16および燃料ガス供給管8の一部を抜粋して示すB−B’線断面図である。   3 is an external perspective view showing another example of the cell stack device of the present invention, and FIG. 4 is a temperature raising chamber 6, a raw fuel supply pipe 7, and a flow path member 16 constituting the cell stack device 15 shown in FIG. FIG. 5 is a cross-sectional view taken along line BB ′ showing a part of the fuel gas supply pipe 8.

図3に示すセルスタック装置15は、セル配列方向における中央部に、燃料電池セル2の上端部と離間して配置された箱状の昇温室6の両側方に、流路部材16が燃料電池セル2の上端部と離間して配置されている。昇温室6のセル配列方向と直交する両側面の上端部側にそれぞれ原燃料ガス送出口12が設けられており、原燃料ガス送出口12が両側方に配置された流路部材16の中央部側と接続されている。   The cell stack apparatus 15 shown in FIG. 3 has a flow path member 16 on the both sides of a box-shaped heating chamber 6 disposed at a central portion in the cell arrangement direction and spaced from the upper end of the fuel cell 2. The cell 2 is disposed apart from the upper end portion. Raw fuel gas delivery ports 12 are respectively provided at the upper end portions of both side surfaces orthogonal to the cell arrangement direction of the temperature raising chamber 6, and the central portion of the flow path member 16 in which the raw fuel gas delivery ports 12 are arranged on both sides. Connected with the side.

流路部材16は、原燃料ガス送出口12から送出された原燃料を燃料電池セル2側に向けて流した後に、セル配列方向と直交する両側面に設けられた燃料ガス送出口14に向けてセル配列方向に沿って原燃料ガスを流す。   The flow path member 16 flows the raw fuel sent from the raw fuel gas outlet 12 toward the fuel cell 2 side, and then toward the fuel gas outlet 14 provided on both side surfaces orthogonal to the cell arrangement direction. The raw fuel gas flows along the cell arrangement direction.

図3および図4に示すセルスタック装置15において、原燃料ガス送出口12が、昇温室6のセル配列方向と直交する側面における上端部側に設けられており、接続された流路部材16が原燃料ガスを燃料電池セル2側に向けて流した後、セル配列方向に沿った両端部に向けて流すことから、流路部材16の入り口(原燃料ガス送出口12)が、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直接温められることを抑制することができ、流路部材16(改質部17)に過剰に温度の上昇した原燃料ガスが供給されることを抑制することができることから、改質触媒13の過昇温による劣化を抑制することができ、改質効率の低下を抑制することができる。それにより、セルスタック3の長期信頼性を向上させることができ、長期信頼性の向上したセルスタック装置15とすることができる。   In the cell stack device 15 shown in FIGS. 3 and 4, the raw fuel gas delivery port 12 is provided on the upper end side of the side surface orthogonal to the cell arrangement direction of the temperature raising chamber 6, and the connected flow path member 16 is provided. After the raw fuel gas flows toward the fuel cell 2 side, it flows toward both ends along the cell arrangement direction, so that the inlet (raw fuel gas outlet 12) of the flow path member 16 is used for power generation. It is possible to suppress direct heating by the combustion heat generated by burning the fuel gas that has not been burned, and the raw fuel gas whose temperature has excessively increased is supplied to the flow path member 16 (the reforming unit 17). Therefore, the deterioration of the reforming catalyst 13 due to excessive temperature rise can be suppressed, and the reduction in reforming efficiency can be suppressed. Thereby, the long-term reliability of the cell stack 3 can be improved, and the cell stack device 15 with improved long-term reliability can be obtained.

図3および図4に示す昇温室6は、セルスタック3の上方にセル配列方向の中央部に位置するように配置されている。セルスタック3の発電に伴って、セルスタック3の燃料電池セル2の配列方向における中央部側の温度が高く、端部側の温度が低いという温度分布を生じる場合がある。ここで、図3および図4に示す昇温室6は、セル配列方向の中央部に位置するように配置されていることから、特に改質部17にて水蒸気改質を行う場合において、昇温室6での水が気化する際の気化熱により、セルスタック3の中央部側の温度を低下させることができ、セルスタック3のセル配列方向における温度分布が生じること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、長期信頼性の向上したセルスタック装置15とすることができる。   The heating chamber 6 shown in FIGS. 3 and 4 is arranged above the cell stack 3 so as to be located at the center in the cell arrangement direction. Along with the power generation of the cell stack 3, there may be a temperature distribution in which the temperature on the center side in the arrangement direction of the fuel cells 2 of the cell stack 3 is high and the temperature on the end side is low. 3 and 4 is disposed so as to be located at the center portion in the cell arrangement direction. Therefore, particularly when steam reforming is performed in the reforming unit 17, the heating chamber 6 is used. 6 can reduce the temperature on the center side of the cell stack 3 due to the heat of vaporization when water is vaporized, and can suppress the occurrence of temperature distribution in the cell arrangement direction of the cell stack 3. 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 15 with improved long-term reliability can be obtained.

ここで、図1および図2において示す流路部材11を構成する昇温室6の左右に配置された各部材の容積、形状および改質触媒13の充填状態のばらつき等により、各部材の圧力損失が異なった場合に、昇温室6から各部材に送出される原燃料ガスの量が異なるおそれがあり、それにより、マニホールド4にそれぞれ設けられた燃料ガス流入口10に供給される燃料ガスの量が異なり、各燃料電池セル2に供給される燃料ガスの量にばらつきが生じ、燃料電池セル2が劣化するおそれがある。   Here, the pressure loss of each member due to variations in the volume and shape of each member disposed on the left and right of the temperature raising chamber 6 constituting the flow path member 11 shown in FIGS. May differ from each other in the amount of raw fuel gas delivered from the temperature raising chamber 6 to each member, and thereby the amount of fuel gas supplied to the fuel gas inlet 10 provided in the manifold 4 respectively. However, the amount of fuel gas supplied to each fuel cell 2 varies, and the fuel cell 2 may be deteriorated.

図4に示すセルスタック装置15は、原燃料ガス送出口12に流量調整部材23として細管を用いている。それにより、各部材に原燃料ガスを効率よく均一に分配させることができ、セルスタック装置15を構成する各燃料電池セル2に供給される燃料ガスの量を均一に近づけることができ、さらに効率のよい改質を行なうことができ、発電効率の向上したセルスタック装置15とすることができる。   The cell stack apparatus 15 shown in FIG. 4 uses a thin tube as the flow rate adjusting member 23 at the raw fuel gas delivery port 12. Thereby, the raw fuel gas can be efficiently and uniformly distributed to each member, and the amount of fuel gas supplied to each fuel cell 2 constituting the cell stack device 15 can be made closer to the uniform, further improving the efficiency. Thus, the cell stack device 15 with improved power generation efficiency can be obtained.

なお、流量調整部材23として、細管を用いる例を示したが、他にもオリフィス、層流素子または多孔質部材等を用いることもできる。なお、流量調整部材23として細管を用いる場合には、管径、穴数または長さ等を適宜設定することにより、昇温室6から各部材に送出される原燃料ガスの量を調整することができる。好ましくは、各部材に送出される原燃料ガスの量を均一に近づけるために、それぞれの流量調整部材23(細管)は、管径および長さが等しいことが好ましい。   In addition, although the example which uses a thin tube was shown as the flow volume adjustment member 23, an orifice, a laminar flow element, a porous member, etc. can also be used. When a thin tube is used as the flow rate adjusting member 23, the amount of raw fuel gas delivered from the temperature raising chamber 6 to each member can be adjusted by appropriately setting the tube diameter, the number of holes or the length. it can. Preferably, in order to make the amount of raw fuel gas delivered to each member uniform, the flow rate adjusting members 23 (thin tubes) preferably have the same tube diameter and length.

また、図4に示すセルスタック装置15のように改質部17が昇温室6との接続部まで延長されている場合においては、流量調整部材23は原燃料ガス送出口12に設ければよく、改質部17が昇温室6との接続部まで延長されていない場合においては、原燃料ガス送出口12と改質部17との間または原燃料ガス送出口12に設ければよい。いずれの場合においても、それぞれの改質部17に流入する燃料ガスの量が均一に近づくように流量調整部材23を設ければよい。   In the case where the reforming unit 17 is extended to the connection with the temperature raising chamber 6 as in the cell stack device 15 shown in FIG. 4, the flow rate adjusting member 23 may be provided at the raw fuel gas delivery port 12. When the reforming part 17 is not extended to the connection part with the temperature raising chamber 6, it may be provided between the raw fuel gas outlet 12 and the reforming part 17 or at the raw fuel gas outlet 12. In any case, the flow rate adjusting member 23 may be provided so that the amount of the fuel gas flowing into the respective reforming portions 17 approaches uniformly.

図5は、本発明のセルスタック装置のさらに他の一例のセルスタック装置18を構成する昇温室6、原燃料供給管7、流路部材19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. 5 shows a part of the temperature raising chamber 6, the raw fuel supply pipe 7, the flow path member 19 and the fuel gas supply pipe 8 constituting the cell stack apparatus 18 of still another example of the cell stack apparatus of the present invention. It is sectional drawing shown.

図5に示すセルスタック装置18は、昇温室6の両側方に流路部材19が配置されており、流路部材19の中央部側が原燃料送出口12と接続されている。昇温室6のセル配列方向と直交する側面における上端部側に原燃料ガス送出口12を備えるとともに、流路部材19(改質部17)内が、原燃料ガスを上下方向に蛇行するように流す蛇行流路となっており、原燃料ガスは流路部材19内を蛇行しながらセル配列方向に沿って流れている。それにより、改質部17の長さを長くする(改質触媒13の量を増加する)ことができ、改質効率をさらに向上させることができる。   In the cell stack device 18 shown in FIG. 5, a flow path member 19 is disposed on both sides of the temperature raising chamber 6, and a central portion side of the flow path member 19 is connected to the raw fuel delivery port 12. The raw fuel gas delivery port 12 is provided on the upper end side of the side surface orthogonal to the cell arrangement direction of the temperature raising chamber 6, and the inside of the flow path member 19 (reforming part 17) meanders the raw fuel gas in the vertical direction. The raw fuel gas flows along the cell arrangement direction while meandering in the flow path member 19. Thereby, the length of the reforming unit 17 can be increased (the amount of the reforming catalyst 13 can be increased), and the reforming efficiency can be further improved.

このような流路部材19においても、原燃料ガス送出口12から送出された原燃料ガスは燃料電池セル2側に向けて流れた後、流路部材の19のセル配列方向における両端部に設けられた燃料ガス送出口14に向けて流れることとなる。図5に示すセルスタック装置18は、流路部材19のセル配列方向に沿って流す部位が蛇行流路となっている。   Also in such a flow path member 19, the raw fuel gas delivered from the raw fuel gas outlet 12 flows toward the fuel cell 2 side, and then provided at both ends of the flow path member 19 in the cell arrangement direction. It flows toward the fuel gas delivery port 14 that has been made. In the cell stack device 18 shown in FIG. 5, the portion of the flow path member 19 that flows along the cell arrangement direction is a meandering flow path.

ここで、セルスタック装置18は、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構成とされており、その燃焼熱で効率的に昇温室6および流路部材19の温度を上昇させることができ、原燃料を効率よく温度の上昇した原燃料ガスとすることができるほか、原燃料ガスの改質を効率よく行なうことができる。   Here, the cell stack device 18 is configured to combust fuel gas that has not been used for power generation on the upper end side of the fuel cell 2, and the temperature rise chamber 6 and the flow path member 19 are efficiently used by the combustion heat. Thus, the raw fuel can be efficiently converted into a raw fuel gas having a raised temperature, and the reforming of the raw fuel gas can be performed efficiently.

図5に示すセルスタック装置18は、原燃料ガスが流路部材19内(改質部17内)を蛇行するように流れることから、改質部17内に備えられる改質触媒13の量(原燃料ガスと改質触媒13とが接する時間)を増加させることができ、改質効率をさらに向上させることができる。それにより、セルスタック3の発電効率を向上させることができ、発電効率の向上したセルスタック装置18とすることができる。   In the cell stack device 18 shown in FIG. 5, since the raw fuel gas flows in a meandering manner in the flow path member 19 (in the reforming unit 17), the amount of the reforming catalyst 13 provided in the reforming unit 17 ( The time during which the raw fuel gas and the reforming catalyst 13 are in contact with each other can be increased, and the reforming efficiency can be further improved. Thereby, the power generation efficiency of the cell stack 3 can be improved, and the cell stack device 18 with improved power generation efficiency can be obtained.

なお、図5においては、原燃料ガスを上下方向に蛇行する蛇行流路を設けた流路部材19を示したが、蛇行流路は、セル配列方向に沿ってもしくは、燃料電池セル2の幅方向に沿って蛇行する蛇行流路とすることもできる。この場合においても、改質部17の長さを長くする(改質触媒13の量を増加する)ことができ、改質効率を向上させることができる。   5 shows the flow path member 19 provided with the meandering flow path for meandering the raw fuel gas in the vertical direction, the meandering flow path is along the cell arrangement direction or the width of the fuel cell 2. It can also be a meandering flow path that meanders along the direction. Even in this case, the length of the reforming unit 17 can be increased (the amount of the reforming catalyst 13 can be increased), and the reforming efficiency can be improved.

また、昇温室6内に仕切部材(図示せず)を設けて原燃料ガスが上下方向に蛇行するように流れるための蛇行流路を設けてもよい。この場合においても、原燃料ガスが蛇行するように流れることから、原燃料が昇温室6内を流れる距離を増加させることができ、発電に使用されなかった燃料ガスを燃焼させた際に生じる燃焼熱により、効率的に原燃料ガスの温度を上昇させることができることから、改質効率をさらに向上させることができる。   Further, a partition member (not shown) may be provided in the temperature raising chamber 6 to provide a meandering channel for flowing the raw fuel gas so as to meander in the vertical direction. Even in this case, since the raw fuel gas flows in a meandering manner, the distance that the raw fuel flows through the temperature raising chamber 6 can be increased, and the combustion that occurs when the fuel gas that has not been used for power generation is burned. Since the temperature of the raw fuel gas can be efficiently increased by heat, the reforming efficiency can be further improved.

なお、図5に示すセルスタック装置18においては、改質部17の全域に蛇行流路を設けた例を示したが、改質部17の一部のみを蛇行流路としてもよい。   In the cell stack device 18 shown in FIG. 5, the example in which the meandering flow path is provided in the entire reforming unit 17 is shown, but only a part of the reforming unit 17 may be the meandering flow path.

また、流路部材19の改質触媒13が配置されていない部位(改質部17ではない部位)を蛇行流路としてもよい。この場合においても、燃料ガスを蛇行させて流すことができ、燃料ガスの温度を効率よく上昇させることができ、温度の上昇した燃料ガスを燃料電池セル2に供給することができる。それによりセルスタック装置18の発電効率を向上させることができる。   Further, a portion of the flow path member 19 where the reforming catalyst 13 is not disposed (a portion that is not the reforming unit 17) may be a meandering flow path. Also in this case, the fuel gas can be caused to meander and flow, the temperature of the fuel gas can be increased efficiently, and the fuel gas having an increased temperature can be supplied to the fuel cell 2. Thereby, the power generation efficiency of the cell stack device 18 can be improved.

図6は、本発明のセルスタック装置のさらに他の一例を示す外観斜視図であり、図7は図6に示すセルスタック装置20を構成する昇温室6、原燃料供給管7、流路部材21および燃料ガス供給管8の一部を抜粋して示すC−C’線断面図である。   6 is an external perspective view showing still another example of the cell stack device of the present invention, and FIG. 7 is a temperature raising chamber 6, a raw fuel supply pipe 7, and a flow path member constituting the cell stack device 20 shown in FIG. 21 is a cross-sectional view taken along line CC ′ showing a part of the fuel gas supply pipe 21 and a part of the fuel gas supply pipe 8.

図6に示すセルスタック装置20は、セル配列方向における中央部に配置された昇温室6の底面中央部に原燃料ガス送出口12が設けられており、原燃料ガス送出口12に管状の流路部材21が接続されている。   The cell stack apparatus 20 shown in FIG. 6 is provided with a raw fuel gas outlet 12 at the center of the bottom surface of the heating chamber 6 arranged at the center in the cell arrangement direction. A road member 21 is connected.

流路部材21は、昇温室6の下方に燃料電池セル2と離間した状態で配置され、中央部に原燃料ガス送出口12に接続する連結部22を有し、連結部22(中央部側)は原燃料送出口12に接続されている。流路部材21は、両端部に燃料ガス送出口14を備え、燃料ガス送出口14は燃料ガス供給管8と接続されている。そのため、流路部材21は、連結部22を燃料電池セル2側に向けて流れた原燃料ガスをセル配列方向における両端部に設けられた燃料ガス送出口14に向けて流した後、セルスタック3の両端部側に配置されたそれぞれの燃料ガス供給管8に流すように設けられている。セルスタック装置20においては、流路部材21と燃料ガス供給管8は一体的に設けられている。   The flow path member 21 is disposed below the temperature raising chamber 6 in a state of being separated from the fuel cell 2, and has a connecting portion 22 connected to the raw fuel gas delivery port 12 at the center portion. ) Is connected to the raw fuel delivery port 12. The flow path member 21 includes fuel gas delivery ports 14 at both ends, and the fuel gas delivery port 14 is connected to the fuel gas supply pipe 8. Therefore, the flow path member 21 causes the cell stack to flow after the raw fuel gas that has flowed toward the fuel cell 2 side through the connecting portion 22 flows toward the fuel gas outlets 14 provided at both ends in the cell arrangement direction. 3 are provided so as to flow through the respective fuel gas supply pipes 8 disposed on both ends. In the cell stack device 20, the flow path member 21 and the fuel gas supply pipe 8 are provided integrally.

それにより、流路部材21と燃料ガス供給管8とを別々に作製した後、溶接等により接続する工程を簡略化することができ、セルスタック装置20の製造工程を簡略化することができる。   Thereby, after the flow path member 21 and the fuel gas supply pipe 8 are separately manufactured, the process of connecting them by welding or the like can be simplified, and the manufacturing process of the cell stack device 20 can be simplified.

なお、図6および図7に示すセルスタック装置20は、昇温室6と改質部17とが直接接続されていない。この場合においても、昇温室6と流路部材21との接続部が、発電に使用されなかった燃料ガスを燃焼させて生じた燃焼熱により直接温められることを抑制することができ、昇温室6と流路部材21との接続部の温度が過剰に上昇することを抑制することができる。それにより、改質部17に過剰に温度が上昇した燃料ガスが供給されることを抑制することができ、改質触媒13が劣化することを抑制することができる。   In the cell stack device 20 shown in FIGS. 6 and 7, the temperature raising chamber 6 and the reforming unit 17 are not directly connected. Even in this case, it is possible to prevent the connection portion between the heating chamber 6 and the flow path member 21 from being directly heated by the combustion heat generated by burning the fuel gas that has not been used for power generation. It is possible to suppress an excessive increase in the temperature of the connecting portion between the flow path member 21 and the flow path member 21. Thereby, it can suppress that the fuel gas which temperature rose excessively to the reforming part 17 can be suppressed, and it can suppress that the reforming catalyst 13 deteriorates.

図8は、収納容器28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27(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。なお、図8においては、昇温室6および流路部材11を収納容器28の上壁の内面に接続しており、セルスタック装置1としては、昇温室6および流路部材11を取り外した状態を示している。   FIG. 8 is an external perspective view showing an example of the fuel cell module 27 (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 28. In FIG. 8, the temperature raising chamber 6 and the flow path member 11 are connected to the inner surface of the upper wall of the storage container 28, and the cell stack device 1 is in a state where the temperature rising chamber 6 and the flow path member 11 are removed. Show.

また、図8に示すモジュール27においては、収納容器28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8においては昇温室6および流路部材11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。以下に、モジュール27を構成する収納容器28について説明する。   Further, in the module 27 shown in FIG. 8, a part (front and rear surfaces) of the storage container 28 is removed, and the cell stack apparatus 1 (in FIG. 8, the temperature raising chamber 6 and the flow path member 11 are removed and shown). Is taken out backward. Below, the storage container 28 which comprises the module 27 is demonstrated.

図9は、図8に示すモジュール27の示すD−D’線断面を概略的に示した断面図である。モジュール27を構成する収納容器28は、外壁30にて収納容器28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42が形成されている。   FIG. 9 is a cross-sectional view schematically showing a cross section taken along line D-D ′ of the module 27 shown in FIG. 8. In the storage container 28 constituting the module 27, an outer frame of the storage container 28 is formed by the outer wall 30, and a power generation chamber 42 for storing the fuel cell 2 (cell stack 3) is formed therein.

このような収納容器28においては、セルスタック3を構成するセル配列方向に沿う側部と、該側部に対向する収納容器28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 28, a flow path for flowing air or exhaust gas is provided between a side portion along the cell arrangement direction constituting the cell stack 3 and an outer wall of the storage container 28 facing the side portion. I have.

ここで、収納容器28は、外壁30の内側に所定間隔をあけて第1の壁31が形成されており、第1の壁31の内側に所定間隔をあけて第2の壁32が配置されており、さらに第2の壁32の内側に所定間隔をあけて第3の壁33が配置されている。   Here, in the storage container 28, a first wall 31 is formed inside the outer wall 30 with a predetermined interval, and a second wall 32 is arranged inside the first wall 31 with a predetermined interval. Further, a third wall 33 is arranged inside the second wall 32 with a predetermined interval.

それにより、外壁30と第1の壁31とで形成された空間が第1の流路34となり、第2の壁32と第3の壁33とで形成された空間が第2の流路35となり、第1の壁31と第2の壁32とで形成された空間が第3の流路36となる。   Thereby, the space formed by the outer wall 30 and the first wall 31 becomes the first flow path 34, and the space formed by the second wall 32 and the third wall 33 becomes the second flow path 35. Thus, the space formed by the first wall 31 and the second wall 32 becomes the third flow path 36.

なお、図9に示した収納容器28においては、第1の壁31の上端部が第2の壁32に接続されており、第2の壁32が収容容器28の上壁(外壁30)と接続されており、第3の壁33の上端部が第2の壁32と接続されている。   In the storage container 28 shown in FIG. 9, the upper end of the first wall 31 is connected to the second wall 32, and the second wall 32 is connected to the upper wall (outer wall 30) of the storage container 28. The upper end of the third wall 33 is connected to the second wall 32.

また、収納容器28の底部には、空気(酸素含有ガス)を収納容器28内に供給するための空気供給管37が接続されており、空気供給管37より供給される空気は空気導入部38に流れる。空気導入部38は空気導入口39により第1の流路34とつながっているため、空気導入部38を流れる空気は、空気導入口39を通して、第1の流路34に流れる。第1の流路34を上方に向けて流れた空気は、第2の壁32に設けられた空気流通口40を通して、第2の流路35に流れる。そして、第2の流路35を下方に向けて流れた空気は、第3の壁33に設けられた空気吹き出し口41を通して、発電室42内に供給される。   In addition, an air supply pipe 37 for supplying air (oxygen-containing gas) into the storage container 28 is connected to the bottom of the storage container 28, and the air supplied from the air supply pipe 37 is an air introduction part 38. Flowing into. Since the air introduction part 38 is connected to the first flow path 34 by the air introduction port 39, the air flowing through the air introduction part 38 flows to the first flow path 34 through the air introduction port 39. The air flowing upward in the first flow path 34 flows into the second flow path 35 through the air circulation port 40 provided in the second wall 32. The air flowing downward through the second flow path 35 is supplied into the power generation chamber 42 through the air outlet 41 provided in the third wall 33.

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32に設けられた排ガス流通口43を通して第3の流路36に流入する。そして、第3の流路36を下方に向けて流れた排ガスは、排ガス収集口44を通して排ガス収集部45に流れた後、排ガス収集部45に接続された排ガス排気管46を通して収納容器28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 32. It flows into the third flow path 36 through the port 43. The exhaust gas flowing downward through the third flow path 36 flows through the exhaust gas collection port 44 to the exhaust gas collection unit 45, and then passes through the exhaust gas exhaust pipe 46 connected to the exhaust gas collection unit 45 to the outside of the storage container 28. Exhausted.

それゆえ、空気導入管37より供給される空気は、空気導入部38を流れる間に、排ガス収集部45を流れる排ガスと熱交換され、第1の流路34を流れる間に、第3の流路36を流れる排ガスと熱交換され、第2の流路35を流れる間に、発電室42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 37 is heat-exchanged with the exhaust gas flowing through the exhaust gas collection unit 45 while flowing through the air introduction unit 38, and the third flow is passed through the first flow path 34. Heat exchange with the exhaust gas flowing through the passage 36 is performed, and heat exchange is performed with the heat in the power generation chamber 42 while flowing through the second flow passage 35.

なお、図9において、空気導入管37の内部に排ガス排気管46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46の内部に空気導入管37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37と排ガス排気管46とは、それぞれ位置をずらして設けることもできる。   Although FIG. 9 shows an example in which the exhaust gas exhaust pipe 46 is located inside the air introduction pipe 37, the air introduction pipe 37 may be provided inside the exhaust gas exhaust pipe 46. Further, the air introduction pipe 37 and the exhaust gas exhaust pipe 46 can be provided with their positions shifted.

ここで、図9に示すモジュール27においては、第3の流路36のうち、第2の壁27側に断熱材47(図中において断熱材47は斜線にて示している)が配置されている。それにより、第2の流路35を流れる空気と第3の流路36を流れる排ガスとの熱交換を抑制することができ、第2の流路35を流れる空気の温度が低下することを抑制できる。   Here, in the module 27 shown in FIG. 9, a heat insulating material 47 (the heat insulating material 47 is indicated by hatching in the drawing) is arranged on the second wall 27 side in the third flow path 36. Yes. Thereby, heat exchange between the air flowing through the second flow path 35 and the exhaust gas flowing through the third flow path 36 can be suppressed, and the temperature of the air flowing through the second flow path 35 is prevented from decreasing. it can.

それにより、燃料電池セル2に供給される空気の温度が低下することを抑制でき、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27とすることができる。   Thereby, it can suppress that the temperature of the air supplied to the fuel cell 2 falls, and since it can supply high temperature air to the fuel cell 2, it can be set as the module 27 with high electric power generation efficiency.

なお、第3の流路36に配置される断熱材47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の流路35を流れる空気と第3の流路36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 47 arranged in the third flow path 36 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 flow path 35 and the exhaust gas flowing through the third flow path 36 can be efficiently suppressed.

また断熱材47は、第3の流路36以外にも、収納容器28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9においては、第3の流路36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28の上壁(外壁48)と昇温室6との間とに設けている例を示している。   In addition to the third flow path 36, the heat insulating material 47 prevents the heat in the storage container 28 from being extremely dissipated so that the temperature of the fuel cell 2 (cell stack 3) decreases and the power generation amount does not decrease. In FIG. 9, in addition to the third flow path 36, in addition to the third flow path 36, the bottom of the manifold 4, both side surfaces of the fuel cell 2 (cell stack 3), and the upper wall (outer wall 48) of the storage container 28. ) And the temperature raising chamber 6.

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47においては、空気吹き出し口41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 47 arranged on both side surfaces of the cell stack 3 (fuel cell 2), a hole for flowing air to the fuel cell 2 side is provided corresponding to the air outlet 41. It has been.

そして空気吹き出し口41より発電室42内に供給された空気は、燃料電池セル2の下端部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。   Then, the air supplied from the air outlet 41 into the power generation chamber 42 flows from the lower end side to the upper end side of the fuel cell 2, so that the fuel cell 2 can efficiently generate power.

長期信頼性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42内に収納することにより、長期信頼性の向上したモジュール27とすることができる。   By storing the cell stack device 1 with improved long-term reliability in the power generation chamber 42 of the storage container as described above, the module 27 with improved long-term reliability can be obtained.

図10は、外装ケース内に図9で示したモジュール27と、モジュール27を動作させるための補機(図示せず)とを収納してなる燃料電池装置の一例を示す分解斜視図である。なお、図10においては一部構成を省略して示している。   FIG. 10 is an exploded perspective view showing an example of a fuel cell device in which the module 27 shown in FIG. 9 and an auxiliary machine (not shown) for operating the module 27 are housed in an outer case. In FIG. 10, a part of the configuration is omitted.

図10に示す燃料電池装置50は、支柱51と外装板52から構成される外装ケース内を仕切板53により上下に区画し、その上方側を上述したモジュール27を収納するモジュール収納室54とし、下方側をモジュール27を動作させるための補機を収納する補機収納室55として構成されている。なお、補機収納室55に収納する補機を省略して示している。それにより、コンパクトな燃料電池装置50とすることができる。   A fuel cell device 50 shown in FIG. 10 divides the interior of the exterior case composed of the columns 51 and the exterior plate 52 into upper and lower portions by a partition plate 53, and the upper side thereof serves as a module housing chamber 54 that houses the above-described module 27. The lower side is configured as an auxiliary equipment storage chamber 55 for storing auxiliary equipment for operating the module 27. In addition, the auxiliary machine stored in the auxiliary machine storage chamber 55 is omitted. Thereby, the compact fuel cell device 50 can be obtained.

また、仕切板53には、補機収納室55の空気をモジュール収納室54側に流すための空気流通口56が設けられており、モジュール収納室54を構成する外装板52の一部に、モジュール収納室54内の空気を排気するための排気口57が設けられている。   In addition, the partition plate 53 is provided with an air circulation port 56 for flowing the air in the auxiliary machine storage chamber 55 to the module storage chamber 54 side, and a part of the exterior plate 52 constituting the module storage chamber 54 An exhaust port 57 for exhausting air in the module storage chamber 54 is provided.

このような燃料電池装置50においては、上述したように、長期信頼性の向上したモジュール27をモジュール収納室54に収納し、モジュール27を動作させるための補機を補機収納室55に収納して構成されることにより、長期信頼性の向上した燃料電池装置50とすることができる。   In such a fuel cell device 50, as described above, the module 27 with improved long-term reliability is stored in the module storage chamber 54, and an auxiliary machine for operating the module 27 is stored in the auxiliary machine storage chamber 55. Thus, the fuel cell device 50 with improved long-term reliability 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、昇温室6の原燃料供給管7に、原燃料または水を流路部材11に向けて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, a flow direction adjusting member for flowing the raw fuel or water toward the flow path member 11 can be provided in the raw fuel supply pipe 7 of the temperature raising chamber 6.

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方向に原燃料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 a hole on the left and right of a cylindrical container having a bottom, a member that can appropriately flow raw fuel in the left and right directions, such as a pipe having a bifurcated tip, etc. Can do.

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、昇温室6の底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、昇温室6の一部の温度が急激に低下し、昇温室6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 to provide the outlet of the flow adjustment direction member so as not to face the bottom surface of the temperature raising chamber 6. Thereby, the temperature of a part of the temperature rising chamber 6 is rapidly decreased, and it is possible to suppress the deterioration of water vaporization efficiency in the temperature rising chamber 6.

また例えば原燃料ガス送出口12に原燃料が十分に気化されずに改質部17に流入することを抑制する原燃料流入抑制部材を設けてもよい。   Further, for example, a raw fuel inflow suppressing member that suppresses the raw fuel from flowing into the reforming unit 17 without being sufficiently vaporized may be provided at the raw fuel gas outlet 12.

原燃料流入抑制部材としては、蓋を有する筒状の容器の左右に穴を有する部材等があげられ、特に、原燃料供給管7と原燃料ガス送出口12とが平面視して同一線上にある場合に特に有効に用いることができる。   Examples of the raw fuel inflow suppressing member include a member having holes on the left and right sides of a cylindrical container having a lid. In particular, the raw fuel supply pipe 7 and the raw fuel gas outlet 12 are on the same line in plan view. It can be used particularly effectively in some cases.

また例えば、収納容器28は、外壁30と第1の壁31とで第1の流路34を形成し、第2の壁32と第3の壁33とで第2の流路35を形成し、第1の壁31と第2の壁32とで第3の流路36を形成していればよく、適宜空気流通口41や排ガス流通口43の位置を変更することもできる。   For example, in the storage container 28, the outer wall 30 and the first wall 31 form a first flow path 34, and the second wall 32 and the third wall 33 form a second flow path 35. As long as the first channel 31 and the second wall 32 form the third flow path 36, the positions of the air circulation port 41 and the exhaust gas circulation port 43 can be changed as appropriate.

また、例えば第1の壁31と第2の壁32との間に第1の流路34と第2の流路35とをつなぐ空気流通路を設けてもよく、第2の壁32と第3の壁33との間に、発電室42と第3の流路33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 flow path 34 and the second flow path 35 may be provided between the first wall 31 and the second wall 32, and the second wall 32 and the second wall 32 may be provided. An exhaust gas flow passage that connects the power generation chamber 42 and the third flow path 33 may be provided between the third wall 33 and the third wall 33.

1、15、18、20、68:セルスタック装置
2、62:燃料電池セル
3、63:セルスタック
4、64:マニホールド
6:昇温室
7、67:原燃料供給管
8、66:燃料ガス供給管
10:燃料ガス流入口
11、16、19、21:流路部材
12:原燃料ガス送出口
13:改質触媒
14:燃料ガス送出口
17:改質部
23:流量調整部材
27、60:燃料電池モジュール
50:燃料電池装置
1, 15, 18, 20, 68: Cell stack device 2, 62: Fuel cell 3, 63: Cell stack 4, 64: Manifold 6: Temperature raising chamber 7, 67: Raw fuel supply pipe 8, 66: Fuel gas supply Pipe 10: Fuel gas inlet 11, 16, 19, 21: Channel member 12: Raw fuel gas outlet 13: Reforming catalyst 14: Fuel gas outlet 17: Reforming unit 23: Flow rate adjusting members 27, 60: Fuel cell module 50: Fuel cell device

Claims (6)

内部に長手方向に沿って燃料ガスを下端部から上端部へ流すための燃料ガス流路を備え、前記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るとともに、発電に使用されなかった前記燃料ガスを前記燃料電池セルの上端部側で燃焼させる構成のセルスタックと、
前記燃料電池セルの下端部を固定するとともに、前記燃料電池セルの配列方向の両端部に燃料ガス流入口を備えて、前記燃料電池セルに前記燃料ガスを供給するマニホールドと、
前記セルスタックの上方に前記燃料電池セルの上端部と離間した状態で配置され、外部より供給される原燃料を加熱して原燃料ガスとするとともに、該原燃料ガスを前記燃料電池セルの配列方向における中央部の上方に位置する原燃料ガス送出口から送出する箱状の昇温室と、
前記燃料ガス流入口にそれぞれの一端が接続され、前記燃料電池セルの長手方向に沿って他端が前記燃料電池セルの上端よりも上に位置する燃料ガス供給管と、
前記セルスタックの上方で前記昇温室の下方または側方に前記燃料電池セルの上端部と離間した状態で前記燃料電池セルの配列方向に沿って配置され、前記燃料電池セルの配列方向における中央部側が前記原燃料ガス送出口に接続され、両端部がそれぞれ前記燃料ガス供給管に接続されており、内部に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てなる改質部を有する流路部材を備えることを特徴とするセルスタック装置。
A state in which a fuel gas flow path for flowing fuel gas from the lower end portion to the upper end portion along the longitudinal direction is provided inside, and a plurality of columnar fuel cells that generate power with the fuel gas and the oxygen-containing gas are erected. And a cell stack configured to burn the fuel gas not used for power generation on the upper end side of the fuel cell,
A manifold for fixing the lower end of the fuel cell, and having a fuel gas inlet at both ends in the arrangement direction of the fuel cell, and supplying the fuel gas to the fuel cell,
The fuel cell is disposed above the cell stack so as to be separated from the upper end of the fuel cell, and the raw fuel supplied from the outside is heated to be a raw fuel gas, and the raw fuel gas is arranged in the fuel cell. A box-shaped heating chamber that is sent out from the raw fuel gas outlet located above the center in the direction;
A fuel gas supply pipe having one end connected to the fuel gas inlet and the other end positioned above the upper end of the fuel cell along the longitudinal direction of the fuel cell;
Arranged in the arrangement direction of the fuel cells in the arrangement direction of the fuel cells in a state of being separated from the upper end portion of the fuel cells in the upper side of the temperature increasing chamber above the cell stack or on the side The reformer is connected to the raw fuel gas delivery port, both ends are respectively connected to the fuel gas supply pipe, and a reforming catalyst for reforming the raw fuel gas into the fuel gas is provided inside. A cell stack device comprising a flow path member having a mass part.
前記流路部材の前記改質部が前記昇温室の前記原燃料ガス送出口との接続部まで延長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 cell stack device according to claim 1, wherein the reforming portion of the flow path member is extended to a connection portion with the raw fuel gas delivery port of the temperature raising chamber. 前記流路部材は、前記改質部の一部が蛇行流路とされていることを特徴とする請求項1または2に記載のセルスタック装置。   3. The cell stack device according to claim 1, wherein a part of the reforming portion of the flow path member is a meandering flow path. 前記原燃料ガス送出口と前記改質部との間または前記原燃料ガス送出口に、前記原燃料ガスの流量を調整するための流量調整部材が設けられていることを特徴とする請求項1乃至3のいずれかに記載のセルスタック装置。   2. A flow rate adjusting member for adjusting a flow rate of the raw fuel gas is provided between the raw fuel gas delivery port and the reforming unit or at the raw fuel gas delivery port. The cell stack device according to any one of 1 to 3. 請求項1乃至4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。   5. A fuel cell module comprising the cell stack device according to claim 1 stored in a storage container. 請求項5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。
6. A fuel cell device comprising: the fuel cell module according to claim 5; and an auxiliary device for operating the cell stack device, housed in an outer case.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011113743A (en) * 2009-11-25 2011-06-09 Rinnai Corp Generation device
JP2012028098A (en) * 2010-07-21 2012-02-09 Kyocera Corp Cell stack device, fuel battery module, and fuel battery device
JP2018092840A (en) * 2016-12-06 2018-06-14 日本碍子株式会社 Manifold

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002029705A (en) * 2000-07-10 2002-01-29 Babcock Hitachi Kk Reforming device
JP2007179884A (en) * 2005-12-28 2007-07-12 Nippon Oil Corp Indirect internal reforming type solid oxide fuel cell
JP2009021014A (en) * 2007-07-10 2009-01-29 Tokyo Gas Co Ltd High temperature operation type fuel cell system
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 (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002029705A (en) * 2000-07-10 2002-01-29 Babcock Hitachi Kk Reforming device
JP2007179884A (en) * 2005-12-28 2007-07-12 Nippon Oil Corp Indirect internal reforming type solid oxide fuel cell
JP2009021014A (en) * 2007-07-10 2009-01-29 Tokyo Gas Co Ltd High temperature operation type fuel cell system
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 (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011113743A (en) * 2009-11-25 2011-06-09 Rinnai Corp Generation device
JP2012028098A (en) * 2010-07-21 2012-02-09 Kyocera Corp Cell stack device, fuel battery module, and fuel battery device
JP2018092840A (en) * 2016-12-06 2018-06-14 日本碍子株式会社 Manifold

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