JP2018092765A - 燃料電池モジュールおよび燃料電池装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 発電効率が高い燃料電池モジュールを提供する。【解決手段】 セルスタック５と、底壁２１Ａと、上壁２１Ｃと、燃料電池セルの配列方向に沿って対をなす第一側壁２１Ｂ１と第二側壁２１Ｂ２とから構成され、セルスタック５を収納する収納室２０を有する収納容器２と、酸素含有ガスを送入する酸素含有ガス送入口２４と、酸素含有ガス送入口２４から送入された酸素含有ガスの全量が流れる酸素含有ガス流路Ｐ１と、収納室２０より排出された排ガスの全量が流れる排ガス流路Ｐ２と、を備え酸素含有ガス流路Ｐ１は底壁２１Ａ、第一側壁２１Ｂ１及び上壁２１Ｃに沿って設けられ、排ガス流路Ｐ２は、第一側壁２１Ｂ１及び底壁２１Ａに沿って、酸素含有ガス流路Ｐ１と隣接して設けられ、酸素含有ガス流路Ｐ１の下流側の端は上壁２１Ｃにおける第二側壁２１Ｂ２側の端部には設けられていないことを特徴とする燃料電池モジュール。【選択図】 図２

Description

本発明は、燃料電池モジュールおよび燃料電池装置に関する。

近年、次世代エネルギーとして、燃料ガス（水素含有ガス）と酸素含有ガス（空気）とを用いて電力を得ることができる燃料電池セルが複数配列されたセルスタック装置が収納装置内に収納してなる燃料電池モジュールや燃料電池モジュールを外装ケース内に収納してなる燃料電池装置が種々提案されている。

燃料電池モジュールは、収納容器内にセルスタック装置が収納された構成であり、セルスタック装置に供給する供給ガスを流すための流路および外部へと高温の排ガスを排出するための流路が収納容器の外壁に沿って設けられている。供給ガスと高温の排ガスとはそれぞれ隣接する流路を流れることで、供給ガスと排ガスとで熱交換することができる。

特開２００７−５９３７７号公報

ところで、収納容器の外壁に沿って供給ガスを流す流路を有する燃料電池モジュールは場所によっては、高温の排ガスとの熱交換で得た供給ガスの熱を燃料電池モジュールの外部に放熱してしまい、燃料電池モジュール内で発生する熱を効率良く利用できないおそれがあった。すなわち、温度の高い供給ガスをセルに供給することができず、燃料電池モジュールの発電効率が低くなるおそれがあった。

本開示の燃料電池モジュールは、燃料ガスと酸素含有ガスとで発電を行なう複数の燃料電池セルが、互いに電気的に接続され、配列されてなるセルスタックと、底壁と、上壁と、燃料電池セルの配列方向に沿って対をなす第一側壁と第二側壁と、を含む壁から構成され、前記セルスタックを収納する収納室を有する収納容器と、外部から該収納容器内へと酸素含有ガスを送入する酸素含有ガス送入口と、前記酸素含有ガス送入口から送入された酸素含有ガスの全量が流れる酸素含有ガス流路と、前記収納室より排出された排ガスの全量が流れる排ガス流路と、を備え、前記酸素含有ガス流路は前記底壁、前記第一側壁及び前記上壁に沿って設けられ、前記排ガス流路は、前記第一側壁及び前記底壁に沿って、前記酸素含有ガス流路の内側に隣接して設けられ、前記酸素含有ガス流路の下流側の端は前記上壁における前記第二側壁側の端部には設けられていないことを特徴とする。

また、本開示の燃料電池モジュールは、燃料ガスと酸素含有ガスとで発電を行なう複数の燃料電池セルが、互いに電気的に接続され、配列されてなるセルスタックと、底壁と、上壁と、燃料電池セルの配列方向に沿って対をなす第一側壁と第二側壁と、を含む壁から構成され、前記セルスタックを収納する収納室を有する収納容器と、外部から該収納容器内へと酸素含有ガスを送入する酸素含有ガス送入口と、前記酸素含有ガス送入口から送入された酸素含有ガスの全量が流れる酸素含有ガス流路と、前記収納室より排出された排ガスの全量が流れる排ガス流路と、を備え、前記酸素含有ガス流路は、前記底壁、前記第一側壁、前記上壁及び前記第二側壁に沿って設けられ、前記排ガス流路は、前記第一側壁及び前記底壁に沿って、前記酸素含有ガス流路の内側に隣接して設けられ、前記酸素含有ガ
ス流路の下流側の端は前記第二側壁における前記収納室の底面側の端部には設けられていないことを特徴とする燃料電池モジュール。

収納容器の外壁に沿ったガス流路における外部への放熱を抑制し、温度の高い供給ガスをセルに供給することができる。そのため、発電効率が高い燃料電池モジュールを提供することができる。

本実施形態の燃料電池モジュールの一例を示す斜視図である。 本実施形態の燃料電池モジュールの一例を示す断面図である。 本実施形態の燃料電池モジュールの他の例を示す断面図である。 図３に示す燃料電池モジュールの下方の水平断面図である。 本実施形態の燃料電池モジュールの他の例を示す断面図である。 本実施形態の燃料電池装置の一例を概略的に示す分解斜視図である。

以下、図面を用いて本実施形態の燃料電池モジュールおよび燃料電池装置について説明する。なお、異なる図中の共通の構成要素については、同一の符号を付与するものとする。

図１は、本実施形態の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（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１に示すモジュール１においては、収納容器２の内部に、セルである燃料電池セル４を立設させた状態で一列に配列し、隣接する燃料電池セル４間が集電部材（図１においては図示せず）を介して電気的に直列に接続されているとともに、燃料電池セル４の下端をガラスシール材等の絶縁性接合材（図示せず）でマニホールド６に固定してなるセルスタック５を１つ備えるセルスタック装置３が収納されている。

また、セルスタック装置３は、セルスタック５の上方に配置され、燃料電池セル４に供給する燃料ガスを生成するための改質器８を備えている。なお、改質器８を別に設けて、セルスタック装置３としては改質器８を備えていない構成としてもよい。

また、セルスタック５の両端側には、セルスタック５（燃料電池セル４）の発電により生じた電流を集電して外部に引き出すための、電流引き出し部１１を有する導電部材７が配置されている。なお、図１においては、セルスタック装置３が１つのセルスタック５を備えている場合を示しているが、適宜その個数は変更することができ、例えばセルスタック５を２つ以上備えていてもよい。

また、図１においては、燃料電池セル４として、内部を長手方向に貫通し、燃料ガスが流通するガス流路を複数有する中空平板型で、ガス流路を有する支持体の表面に、燃料極層、固体電解質層および酸素極層を順に積層してなる固体酸化物形の燃料電池セル４を例示している。なお、燃料電池セル４の間に空気等の酸素含有ガスが流通する。

なお、本実施形態のモジュール１（セルスタック装置３）においては、中空平板型の燃料電池セル４を例示しているが、例えば平板型、円筒型又は一般に横縞型と呼ばれる複数の発電素子部を支持体上に設けてなる横縞型の燃料電池セルを用いることもでき、あわせて収納容器２の形状も適宜変更することができる。

また図１においては、収納容器２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３を後方に取り出した状態を示している。ここで、図１に示したモジュール１においては、セルスタック装置３を、収納容器２内にスライドして収納することが可能である。

また、図１に示す改質器８においては、原燃料供給管９を介して改質器８の内部に天然ガスやメタンガス、さらには灯油等の原燃料が供給され、水供給管（図示せず）を介して水が供給され、原燃料と水とで水蒸気改質を行ない、燃料ガスを生成する。それゆえ、改質器８は、効率のよい改質反応である水蒸気改質を行うことができる構造とされ、水を気化させるための気化部８ａと、原燃料を燃料ガスに改質するための改質触媒（図示せず）が配置された改質部８ｂとを備えている。

なお、燃料電池セル４の上方にて、燃料電池セルの発電に使用されなかった燃料ガスと酸素含有ガスとを燃焼させることで、燃料電池セル４の上方に配置された改質器８を効率よく加熱することができ、改質器８での改質効率を向上することができる。

改質器８は、燃料ガス流通管１０を介してマニホールド６と接続されており、改質器８で生成された燃料ガスがマニホールド６に供給され、マニホールド６より燃料電池セル４の内部に設けられたガス流路に供給される。なお、図示していないが、改質器８の改質部８ｂには、セラミックボールやペレット等からなる担持体にＲｕやＰｔ等の金属を担持させた粒状や粉状の改質触媒が充填されている。なお、気化部８ａにおいても水の気化を効率よく行なうべく、セラミックボールを配置してもよい。

図２は、本実施形態のモジュールの一例を示す断面図である。本実施形態のモジュール１Ａは、収納容器２が有する収納室２０にセルスタック装置３を収納してなる。セルスタック装置３は、図２に示すように、セルスタック５の下方にマニホールド６が位置し、セルスタック５の上方に改質器８が位置するように収納されている。

収納容器２は直方体形状であり、上壁２１Ｃと、底壁２１Ａと、側壁２１Ｂ１、２１Ｂ２を含む外壁２１から構成されている。側壁２１Ｂ１，２１Ｂ２は、燃料電池セルの配列方向に沿って対をなす二つの側壁をそれぞれ第一側壁２１Ｂ１と第二側壁２１Ｂ２とする。また、収納容器２は、外壁２１の内側に設けられた内壁２２を有する。内壁２２は、収納容器２の底壁２１Ａの内側に設けられた底内壁２２Ａと、第一側壁２１Ｂ１の内側に設けられた第一側内壁２２Ｂ、上壁２１Ｃの内側に設けられた上内壁２２Ｃを含む。また、収納容器２は、第一側内壁２２Ｂの内側に設けられた収納壁２３を有する。収納壁２３は、底内壁２２Ａに隣接する底収納壁２３Ａ及び第一側内壁２２Ｂの内側に設けられた第一側収納壁２３Ｂから構成される。

本実施形態の燃料電池モジュール１Ａにおいては、改質器８とセルスタック５（燃料電池セル４）との間に燃焼部２０Ａが設けられており、燃料電池セル４において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、改質器８の温度、収納容器２内の温度を効率よく上昇させることができる。

燃料電池モジュール１Ａにおける酸素含有ガスおよび排ガスの流れについて、それぞれの流路の構成とともに説明する。本実施形態では、酸素含有ガスは、燃料電池モジュール１Ａの外部に存在する酸素含有ガス（空気）である。この酸素含有ガスを外部から燃料電池モジュール内へと供給するための管状の酸素含有ガス送入口２４が収納容器２の底壁２１Ａに設けられている。

収納容器２は、酸素含有ガスが流れる酸素含有ガス流路Ｐ１と、収納室２０より排出さ
れる排ガスが流れる排ガス流路Ｐ２とを備えている。酸素含有ガス流路Ｐ１は、収納容器２の底壁２１Ａ、第一側壁２１Ｂ１及び上壁２１Ｃに沿って設けられており、排ガス流路Ｐ２は、収納容器２の第一側壁２１Ｂ１（第一側内壁２２Ｂ）及び底壁２１Ａ（底内壁２２Ａ）に沿って設けられており、酸素含有ガス流路Ｐ１及び排ガス流路Ｐ２は対向流路となる部分を有する。本実施形態においては、内方側、すなわち収納室２０側に設けられるガス流路が排ガス流路Ｐ２である。また、外方側に設けられるガス流路が酸素含有ガス流路Ｐ１である。

なお、以下では、底壁２１Ａに沿った酸素含有ガス流路Ｐ１を第一流路Ｐ１Ａ、第一側壁２１Ｂ１に沿った酸素含有ガス流路Ｐ１を第二流路Ｐ１Ｂ、上壁２１Ｃに沿った酸素含有ガス流路Ｐ１を第三流路Ｐ１Ｃ、第一側壁２１Ｂ１沿った排ガス流路Ｐ２を第四流路Ｐ２Ｂ、底壁２１Ａに沿った排ガス流路Ｐ２を第五流路Ｐ２Ａとする場合がある。

第一流路Ｐ１Ａは底壁２１Ａと底内壁２２Ａとの間の空間であり、第二流路Ｐ１Ｂは第一側壁２１Ｂ１と第一側内壁２２Ｂとの間の空間であり、第三流路Ｐ１Ｃは上壁２１Ｃと上内壁２２Ｃとの間の空間であり、第四流路は第一側収納壁２３Ｂと第一側内壁２２Ｂとの間の空間であり、第五流路Ｐ２Ａは底収納壁２３Ａと底内壁２２Ａとの間の空間である。

本実施形態では、酸素含有ガスを収納容器２内に送入するための酸素含有ガス送入口２４は、第一流路Ｐ１Ａに連通されている。酸素含有ガス送入口２４から送入された酸素含有ガスの全量が、第一流路Ｐ１Ａ、第二流路Ｐ１Ｂ及び第三流路Ｐ１Ｃの順に流れる。なお、酸素含有ガス流路Ｐ１を蛇行流路にすることもできる。そして、酸素含有ガス流路Ｐ１の流れ方向の下流側である、第三流路Ｐ１Ｃにおいて酸素含有ガス導入板２５に接続される。

酸素含有ガス導入板２５は、例えば、２つの板状部材を、隙間を空けて外周を接合したものであって、上端側に酸素含有ガスが流入するための酸素含有ガス流入口とフランジ部２５Ｂとを備え、下端部に燃料電池セル４の下端部に酸素含有ガスを導入するための酸素含有ガス導入口２５Ａが設けられている。また、セルスタック５に対して酸素含有ガスである酸素含有ガスを供給するための酸素含有ガス導入口２５Ａのみが開放され、それ以外は閉塞されている。この酸素含有ガス導入板２５は、収納容器２の上部より、上内壁２２Ｃを貫通して挿入されて固定されている。なお、フランジ部２５Ｂと上内壁２２Ｃとの間には断熱部材２５Ｃが配置されている。

酸素含有ガス導入板２５に流入した酸素含有ガスは、収納容器２の側壁２１Ｂに沿って下方に向かって流れ、流れ方向下流端部に設けられた酸素含有ガス導入口２５Ａから吐出され、セルスタック５の燃料電池セル４間に供給される。酸素含有ガス導入板２５の下端は、マニホールド６に向けて延設されており、酸素含有ガス導入口２５Ａから吐出された酸素含有ガスは、セルスタック５の下方端部付近に供給される。

燃料電池セル４間に供給された酸素含有ガスは、燃料電池セル４において、改質器８からマニホールド６を介して供給される燃料ガスとともに発電反応に供される。

発電反応で使用されなかった燃料ガスと酸素含有ガスとは、セルスタック５と改質器８との間の燃焼部２０Ａにおいて、例えば、着火ヒータなどの着火装置によって着火して燃焼され、高温の排ガスを生じる。この際、収納室２０の高温の排ガスと第三流路Ｐ１Ｃを流れる酸素含有ガスとが熱交換されることにより酸素含有ガスの温度が高くなる。それにより温度の高い酸素含有ガスをセルスタック５に供給することができるため発電効率を高めることができる。

ところで、収納容器２の外壁に沿って酸素含有ガスを流す流路を有する燃料電池モジュールは場所によっては、高温の排ガスとの熱交換で得た酸素含有ガスの熱を燃料電池モジュールの外部に放熱してしまい、燃料電池モジュール内で発生する熱を効率良く利用できないおそれがあった。

そこで、図２で示す実施形態においては、酸素含有ガス流路Ｐ１は底壁２１Ａ、第一側壁２１Ｂ１及び上壁２１Ｃに沿って設けられ、排ガス流路Ｐ２は、第一側壁２１Ｂ２及び底壁２１Ａに沿って、酸素含有ガス流路Ｐ１の内側に隣接して設けられ、酸素含有ガス流路Ｐ１の下流側の端は上壁２１Ｃにおける第二側壁２１Ｂ２側の端部には設けられていない。この構成により、酸素含有ガス流路における酸素含有ガスの熱が外部に放熱することを抑制することができる。

特に、酸素含有ガス流路Ｐ１の下流側の端は上壁２１Ｃにおける第二側壁２１Ｂ２側の端部には設けられていない。このため、酸素含有ガス導入板２５より下流側の第三流路Ｐ１Ｃに滞留する燃料電池セル４に供給されにくい酸素含有ガスの量を低減できる。すなわち、燃料電池セル４に供給されにくい酸素含有ガスを介して燃料電池モジュール１Ａ内で発生した高温の排ガスの熱が放熱することを抑制し、当該排ガスの熱を燃料電池セル４に供給される酸素含有ガスの加熱に利用することができる。

なお、『酸素含有ガス流路Ｐ１の下流側の端は上壁２１Ｃにおける第二側壁２１Ｂ２側の端部には設けられていない』とは、言い換えれば、第三流路Ｐ１Ｃの下流側の端が第二側壁２１Ｂ２と離間していることをさす。

収納室２０から排出された排ガスの全量は、酸素含有ガス導入板２５の上壁２１Ｃ側に設けられた燃料電池セル４の配列方向に延びる貫通口２５Ｄを貫通して第四流路Ｐ２Ｂに流入し下方に流れる。また、熱交換された排ガスの全量が、第五流路Ｐ２Ａに設けられた排出口２６からモジュール１の外部へと排出される。なお、酸素含有ガス送入口２４から流入した酸素含有ガスが、第四流路Ｐ２Ｂ及び第五流路Ｐ２Ａに隣接する第一流路Ｐ１Ａ及び第二流路Ｐ１Ｂを流れるため比較的低温の酸素含有ガスと比較的高温の排ガスとの間で熱交換され、酸素含有ガスが暖められるとともに排ガスが冷却される。

排出口２６から排出された排ガスは、熱交換器（図示せず）に供給される。熱交換器では、外部より供給される水とで熱交換を行い、加熱された湯水は例えば給湯装置（図示せず）に利用され、排ガスを熱交換することにより生じる凝縮水は、その後改質器８での水蒸気改質に再利用される。

また収納容器２内には、燃料電池モジュール１Ａ内の熱が極端に放散され、燃料電池セル４の温度が低下して発電量が低減しないよう、燃料電池モジュール１Ａ内の温度を高温に維持するための断熱材が適宜設けられている。

第１断熱材２７Ａは、セルスタック５の下方に設けられている。第２断熱材２７Ｂは、酸素含有ガス導入板２５と第一側収納壁２３Ｂとの間に設けられている。第３断熱材２７Ｃは、セルスタック５と第二側壁２１Ｂ２との間に設けられている。つまりセルスタック５は、第１断熱材２７Ａ、第２断熱材２７Ｂおよび第２断熱材２７Ｃによって三方を囲まれ、さらに、上方には、燃焼部２０Ａが設けられるので、熱の放散による燃料電池セル４の温度低下が抑制される。

ここで、図２で示す実施形態においては、酸素含有ガス流路Ｐ１の下流側の端と、第二側壁２１Ｂ２との間まで第３断熱材２７Ｃが延設されている。この構成により、上壁２１
Ｃのうち酸素含有ガス流路Ｐ１が設けられていない第二側壁２１Ｂ２側の端部から収納室２０内の熱が放熱し、収納室２０内の温度が低下することをさらに抑制することができる。

さらに、酸素含有ガス導入板２５とセルスタック５との間には、セルスタック５の配列方向に沿って延びる帯状の第４断熱材２７Ｄが、上下に間隔を空けて２本平行に配置されている。また、第３断熱材２７Ｃとセルスタック５との間にも、帯状の第４断熱材２７Ｄが、上下に間隔を空けて２本平行に配置されている。

図３は他の実施形態の燃料電池モジュール１Ｂを示す断面図であり、図４は図３に示すモジュール１Ｂの下方における水平断面図である。

図３及び４で示す実施形態においては、収納室２０の下方に酸素含有ガス流路Ｐ１と排ガス流路Ｐ２とが水平方向に並置されてなるガス室２９を有する。この構成により、上下方向における燃料電池モジュール１Ｂの小型化することができる。

ガス室２９は、酸素含有ガス送入口２４と、第二流路Ｐ１Ｂと接続されて酸素含有ガスが流れ出る酸素含有ガス出口３０と、第四流路Ｐ２Ｂと接続されて排ガスが流れ込む排ガス入口３１と、排出口２６とを有する。また、ガス室２９は、酸素含有ガス流路Ｐ１と排ガス流路Ｐ２を隔てる仕切板３２を有している。

図３及び４で示す実施形態の様に、ガス室２９中の酸素含有ガス流路Ｐ１と排ガス流路Ｐ２とは隣接して設けられており、水平方向の断面におけるガス室２９中の酸素含有ガス流路Ｐ１と排ガス流路Ｐ２とが接する長さ（すなわち、仕切板３２の全長）は、ガス室２９の水平方向の断面における最長直線距離Ｍより長くなっていてもよい。この構成により、ガス室２９内における酸素含有ガスと排ガスとの熱交換の効率を向上させることができる。なお、本実施形態におけるガス室２９の水平断面は矩形状であるため最長直線距離Ｍは対角線となる。

すなわち、酸素含有ガス送入口２４から送入された酸素含有ガスは、図４で示す矢印の通り、水平方向における周縁部に沿って酸素含有ガス出口３０へと流れる。また、排ガス入口３１から流れ込んだ排ガスは、図４で示す矢印の通り、水平方向における中心部に設けられた排出口２６へと流れる。

図５は他の実施形態の燃料電池モジュール１Ｃを示す断面図である。なお、図２及び３で示す実施形態と重複する部分については説明を省略する。

図５で示す実施形態の燃料電池モジュール１Ｃは第二側壁側の内壁２２Ｄを有する。すなわち、第三流路Ｐ１Ｃが、上壁２１Ｃにおける第二側壁２１Ｂ２側の端部にまで設けられており、第二側壁２１Ｂ２に沿う酸素含有ガス流路Ｐ１Ｄと接続されている。酸素含有ガス流路Ｐ１Ｄは、第二側壁側の内壁２２Ｄと第二側側壁２１Ｂ２との間の空間である。酸素含有ガス流路Ｐ１Ｄに流入した酸素含有ガスは、収納容器２の第二側壁２１Ｂ２に沿って下方に向かって流れ、流れ方向下流端部に設けられた酸素含有ガス導入口２２Ｅから吐出され、セルスタック５の燃料電池セル４間に供給される。なお、第二側壁２１Ｂ２に沿う酸素含有ガス流路Ｐ１Ｄを設けることで酸素含有ガス導入板を別途設ける必要がない。

ここで、燃料電池モジュール１の上方は排ガスの燃焼熱により高温となるが、下方は上方と比較し低温であるため、燃料電池モジュール１の下方の酸素含有ガス流路Ｐ１の酸素含有ガスから放熱される熱量は、加熱される熱量より大きくなるおそれがある。

そのため、酸素含有ガス流路Ｐ１Ｄの下流側の端は第二側壁２１Ｂ２における収納室２０の底面（底収納壁２３Ａ）側の端部には設けられていない。この構成により、酸素含有ガス流路における酸素含有ガスの放熱による温度低下を抑制することができる。すなわち、燃料電池セル４に流入する酸素含有ガスの温度を高くすることができるため発電効率が高い燃料電池モジュール１Ｃを提供することができる。

なお、『酸素含有ガス流路Ｐ１Ｄの下流側の端は第二側壁２１Ｂ２における底壁２１Ａ側の端部には設けられていない』とは、言い換えれば、酸素含有ガス流路Ｐ１Ｄの下流側の端が底収納壁２３Ａと離間していることをさす。

また、図５で示すように、酸素含有ガス流路Ｐ１Ｄの下流側の端と、収納室２０の底収納壁２３Ａとの間に第五断熱材２７Ｅが設けられてもよい。この構成により、第二側壁２１Ｂ２のうち酸素含有ガス流路Ｐ１が設けられていない底収納壁２３Ａ側の端部から収納室２０内の熱が放熱し、収納室２０内の温度が低下することをさらに抑制することができる。

図６は、外装ケース内にモジュール１と、モジュール１を動作させるための補機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６においては一部構成を省略して示している。

図６に示す燃料電池装置５３は、支柱５４と外装板５５とから構成される外装ケース内を仕切板５６により上下に区画し、その上方側を上述した各モジュールを収納するモジュール収納室５７とし、下方側を各モジュールを動作させるための補機類を収納する補機収納室５８として構成されている。なお、補機収納室５８に収納する補機類は省略して示している。

また、仕切板５６には、補機収納室５８の空気をモジュール収納室５７側に流すための空気流通口５９が設けられており、モジュール収納室５７を構成する外装板５７の一部に、モジュール収納室５７内の空気を排気するための排気口６０が設けられている。

このような燃料電池装置では、上述したような各モジュールを外装ケース内に収納することにより、量産性が向上するとともに、コストを低減した燃料電池装置５３とすることができる。

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。

例えば、上述の説明において、発電室３４内に１つのセルスタック５を備えるセルスタック装置３を収納した例を用いて説明したが、セルスタック装置を複数個収納してもよい。この場合、改質器の形状は適宜変更すればよい。

また、上述の例では、酸素含有ガスを酸素含有ガス送入口２４より導入するケースについて説明したが、例えば燃料ガスを導入してもよい。この場合、マニホールド６には酸素含有ガスを供給し、燃料電池セル４を内側電極を酸素極層とし、外側電極を燃料極層とすればよい。

１（１Ａ、１Ｂ、１Ｃ）：モジュール
２：収納容器
３：セルスタック装置
４：燃料電池セル
２０：収納室
２１：外壁
２１Ａ：底壁
２１Ｂ１：第一側壁
２１Ｂ２：第二側壁
２１Ｃ：上壁
２４：酸素含有ガス送入口
Ｐ１：酸素含有ガス流路
Ｐ１Ａ：第一流路
Ｐ１Ｂ：第二流路
Ｐ１Ｃ：第三流路
Ｐ１Ｄ：第二側壁に沿う酸素含有ガス導入流路
Ｐ２：排ガス流路
Ｐ２Ｂ：第四流路
Ｐ２Ａ：第五流路
２７：断熱材
２７Ｃ：第二断熱材
２７Ｅ：第五断熱材
２９：ガス室
Ｍ：最長直線距離
５３：燃料電池装置

Claims (7)

1. 燃料ガスと酸素含有ガスとで発電を行なう複数の燃料電池セルが、互いに電気的に接続され、配列されてなるセルスタックと、
   底壁と、上壁と、燃料電池セルの配列方向に沿って対をなす第一側壁と第二側壁と、を含む壁から構成され、前記セルスタックを収納する収納室を有する収納容器と、
   外部から該収納容器内へと酸素含有ガスを送入する酸素含有ガス送入口と、
   前記酸素含有ガス送入口から送入された酸素含有ガスの全量が流れる酸素含有ガス流路と、
   前記収納室より排出された排ガスの全量が流れる排ガス流路と、を備え
   前記酸素含有ガス流路は前記底壁、前記第一側壁及び前記上壁に沿って設けられ、
   前記排ガス流路は、前記第一側壁及び前記底壁に沿って、前記酸素含有ガス流路に隣接して設けられ、
   前記酸素含有ガス流路の下流側の端は前記上壁における前記第二側壁側の端部には設けられていないことを特徴とする燃料電池モジュール。
2. 前記酸素含有ガス流路の下流側の端と、前記第二側壁との間に断熱材が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の燃料電池モジュール。
3. 燃料ガスと酸素含有ガスとで発電を行なう複数の燃料電池セルが、互いに電気的に接続され、配列されてなるセルスタックと、
   底壁と、上壁と、燃料電池セルの配列方向に沿って対をなす第一側壁と第二側壁と、を含む壁から構成され、前記セルスタックを収納する収納室を有する収納容器と、
   外部から該収納容器内へと酸素含有ガスを送入する酸素含有ガス送入口と、
   前記酸素含有ガス送入口から送入された酸素含有ガスの全量が流れる酸素含有ガス流路と、
   前記収納室より排出された排ガスの全量が流れる排ガス流路と、を備え
   前記酸素含有ガス流路は、前記底壁、前記第一側壁、前記上壁及び前記第二側壁に沿って設けられ、
   前記排ガス流路は、前記第一側壁及び前記底壁に沿って、前記酸素含有ガス流路に隣接して設けられ、
   前記酸素含有ガス流路の下流側の端は前記第二側壁における前記収納室の底面側の端部には設けられていないことを特徴とする燃料電池モジュール。
4. 前記酸素含有ガス流路の下流側の端と、前記収納室の底面との間に断熱材が設けられていることを特徴とする請求項３に記載の燃料電池モジュール。
5. 前記収納室の下方に、前記酸素含有ガス流路と前記排ガス流路とが水平方向に並置されてなるガス室を有することを特徴とする請求項１〜４のうちいずれかに記載の燃料電池モジュール。
6. 前記ガス室中の前記酸素含有ガス流路と前記排ガス流路とは隣接して設けられており、前記ガス室の水平方向の断面における前記酸素含有ガス流路と前記排ガス流路とが接する長さは、前記ガス室の水平方向の断面における最長直線距離より長いことを特徴とする請求項５に記載の燃料電池モジュール。
7. 請求項１〜６のうちいずれかに記載のモジュールと、該モジュール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。

Images