JP2020098743A - Fuel cell module - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、燃料電池モジュールに関し、特に、供給された燃料ガスと酸化剤ガスを反応させることにより発電する燃料電池モジュールに関する。 The present invention relates to a fuel cell module, and more particularly to a fuel cell module that generates electricity by reacting a supplied fuel gas with an oxidant gas.
従来より、燃料ガスと酸化剤ガスを反応させることにより発電する燃料電池モジュールが広く知られている。このような燃料電池モジュールとして、特許文献1には、燃料電池セルスタックと、燃料電池セルスタックから排出された燃料ガスが供給される燃焼器と、燃焼器による熱による原燃料を改質して燃料ガスを生成する改質器と、を備えており、これらがハウジングに収容された燃料電池モジュールが開示されている。
BACKGROUND ART Conventionally, a fuel cell module that generates power by reacting a fuel gas with an oxidant gas is widely known. As such a fuel cell module, in
また、特許文献2には、燃料電池セルスタックと、燃料電池セルスタックから排出された燃料ガスが供給されるバーナーと、バーナーの熱により燃料の改質を行う改質器と、燃料電池セルスタック、バーナー及び改質器を収容する断熱容器とを備え、断熱容器内の空間を、バーナー及び改質器が収容された空間と、燃料電池セルスタックが収容された空間とに仕切る防炎壁が設けられた燃料電池モジュールが開示されている。
Further, in
このように特許文献1、2には、燃焼器、改質器及び燃料電池セルスタックが同一のハウジングに収容された燃料電池モジュールが開示されている。これに対して、近年、燃料電池セルにおける温度分布を均一化するために、燃料電池セルスタックを第1のハウジングに収容し、燃焼器及び改質器を第1のハウジングとは分離独立して設けられた第2のハウジングに収容した構成の燃料電池モジュールが開発されている。そして、このように燃料電池セルを分離独立したハウジングに収容した場合に、燃料電池セルに均等に空気を供給することができる構成が求められている。
As described above,
本発明は、上記の問題に鑑みなされたものであり、その目的は燃料電池セルを分離独立したハウジングに収容した場合に、燃料電池セルに均等に空気を供給することができるようにすることである。 The present invention has been made in view of the above problems, and an object thereof is to allow air to be uniformly supplied to fuel cells when the fuel cells are housed in separate housings. is there.
本発明の燃料電池モジュールは、供給された燃料ガスと酸化剤ガスを反応させることにより発電する燃料電池モジュールであって、長手方向が平行になるように配置された複数の燃料電池セルを備えた燃料電池セルスタックと、燃料電池セルスタックを内部空間に収容する第1のハウジングと、原燃料ガスを改質して、水素を含む燃料ガスを生成し、燃料電池セルスタックに供給する改質器と、燃料電池セルスタックにおいて発電に使用されずに残った残余燃料ガスを燃焼させ、改質器を加熱する燃焼器と、改質器及び燃焼器を内部空間に収容する第2のハウジングと、を有し、燃料電池セルスタックを収容する第1のハウジングは、改質器及び燃焼器を収容する第2のハウジングとは分離独立して、第2のハウジングの外部に配置されており、第1のハウジングは、長手方向の側方から、内部空間に収容された燃料電池セルスタックに空気を供給するための空気供給口を有する、ことを特徴とする。
上記構成の本発明によれば、燃料電池セルスタックが収容された第1のハウジングにおいて、燃料電池セルの長手方向の側方から空気を供給する空気供給口が設けられているため、燃料電池セルに対して長手方向に均等に空気を供給することができる。
The fuel cell module of the present invention is a fuel cell module that generates electric power by reacting a supplied fuel gas with an oxidant gas, and includes a plurality of fuel cell cells arranged so that their longitudinal directions are parallel to each other. A fuel cell stack, a first housing that accommodates the fuel cell stack in an internal space, and a reformer that reforms raw fuel gas to generate fuel gas containing hydrogen and supplies the fuel gas to the fuel cell stack. A combustor that burns a residual fuel gas that is not used for power generation in the fuel cell stack and heats the reformer; and a second housing that houses the reformer and the combustor in an internal space, And a first housing containing the fuel cell stack, the first housing being separated from the second housing containing the reformer and the combustor and being independent of the second housing. The first housing is characterized by having an air supply port for supplying air to the fuel cell stack housed in the internal space from the side in the longitudinal direction.
According to the present invention having the above-described configuration, in the first housing in which the fuel cell stack is housed, the air supply port for supplying air from the lateral side in the longitudinal direction of the fuel cell is provided. The air can be evenly supplied in the longitudinal direction.
本発明において、好ましくは、第1のハウジングには、燃料電池セルの発電に使用されずに残った残余酸化剤ガスを内部空間から排出するための排出口が設けられており、空気供給口は、排出口が設けられた面以外の面に設けられている。
上記構成の本発明によれば、空気供給口と排出口との間に燃料電池セルが位置するため、空気供給口から内部空間に供給された空気が確実に燃料電池セルに供給される。これにより、第1ハウジング内の熱分布の不均一を低減できる。
In the present invention, preferably, the first housing is provided with an exhaust port for exhausting the residual oxidant gas remaining without being used for power generation of the fuel cell unit from the internal space, and the air supply port is , Provided on a surface other than the surface on which the discharge port is provided.
According to the present invention having the above-described configuration, since the fuel cell unit is located between the air supply port and the exhaust port, the air supplied from the air supply port to the internal space is reliably supplied to the fuel cell unit. As a result, it is possible to reduce uneven heat distribution in the first housing.
本発明において、好ましくは、第1のハウジングには、燃料電池セルの間に空気導入部材が設けられており、空気供給口は空気導入部材に設けられている。
上記構成の本発明によれば、燃料電池セルの間に配置された空気導入部材から空気が供給されるため、各燃料電池セルに空気を行きわたらせることができる。
In the present invention, preferably, the first housing is provided with an air introducing member between the fuel cells, and the air supply port is provided in the air introducing member.
According to the present invention having the above-described configuration, air is supplied from the air introducing member arranged between the fuel cells, so that the air can be distributed to each fuel cell.
本発明において、好ましくは、空気供給口は、第1のハウジングの排出口が設けられた面に対向する面に設けられている。
上記構成の本発明によれば、対向する面の間で空気が流れるため、第1のハウジングの内部空間内に広く空気を行きわたらせることができる。
In the present invention, preferably, the air supply port is provided on the surface of the first housing that faces the surface on which the discharge port is provided.
According to the present invention having the above-described configuration, since air flows between the opposing surfaces, it is possible to widely spread the air in the internal space of the first housing.
本発明において、好ましくは、複数の燃料電池セルは長手方向が横向きになるように配置されている。
上記構成の本発明によれば、各燃料電池セルにおいて均等に空気が供給されるため、燃料電池セルにおける熱分布の不均一を低減することができる。
In the present invention, preferably, the plurality of fuel battery cells are arranged such that the longitudinal direction is horizontal.
According to the present invention having the above configuration, since air is uniformly supplied to each fuel battery cell, it is possible to reduce uneven heat distribution in the fuel battery cell.
本発明において、好ましくは、空気供給口は、第1のハウジングの内部空間を形成する底面に設けられている。
上記構成の本発明によれば、底面から空気が上昇するため、燃料電池セルが収容された第1のハウジング内の内部空間全体にわたって空気を供給することができる。
In the present invention, preferably, the air supply port is provided on the bottom surface forming the internal space of the first housing.
According to the present invention having the above-described configuration, since the air rises from the bottom surface, it is possible to supply the air to the entire internal space in the first housing in which the fuel cell unit is housed.
本発明において、好ましくは、空気供給口は、燃料電池セルスタックの外方の面に設けられている。
上記構成の本発明によれば、空気供給口が燃料電池セルスタックの外方に設けられているため、各燃料電池セルに均等に空気を供給することができる。
In the present invention, preferably, the air supply port is provided on the outer surface of the fuel cell stack.
According to the present invention having the above-described configuration, since the air supply port is provided outside the fuel cell stack, air can be uniformly supplied to each fuel cell.
本発明によれば、燃料電池セルを分離独立したハウジングに収容した場合に、燃料電池セルに均等に空気を供給することができるようにすることができる。 According to the present invention, when the fuel cells are housed in separate housings, it is possible to uniformly supply air to the fuel cells.
次に、添付図面を参照して、本発明の好ましい実施形態を説明する。なお、各実施形態において、共通又は対応する構成については同じ符号を付して繰り返しの説明は省略する。
<第1実施形態>
図1は本発明の第1実施形態による燃料電池モジュール全体を示す斜視図である。図2は、図1に示す燃料電池モジュールの正面図である。図3は、図1に示す燃料電池モジュールの側面図である。図4は、図3におけるIV−IV断面図である。図5は、図2におけるV−V断面図である。図6は、図2におけるVI−VI断面図である。
Next, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. In addition, in each embodiment, common or corresponding configurations are denoted by the same reference numerals, and repeated description is omitted.
<First Embodiment>
FIG. 1 is a perspective view showing the entire fuel cell module according to the first embodiment of the present invention. FIG. 2 is a front view of the fuel cell module shown in FIG. FIG. 3 is a side view of the fuel cell module shown in FIG. FIG. 4 is a sectional view taken along line IV-IV in FIG. FIG. 5 is a sectional view taken along line VV in FIG. FIG. 6 is a sectional view taken along line VI-VI in FIG.
図1に示すように、本発明の第1実施形態による燃料電池モジュール1は、発電反応を行う燃料電池セルスタックが収容された燃料電池セル装置2と、この燃料電池セル装置2に原燃料ガスを改質した燃料ガス、及び加熱した酸化剤ガスである空気を供給する流体供給装置4と、を有する。また、流体供給装置4は、蒸発器4a及び改質・加熱器4bから構成されている。蒸発器4aは、供給された水を蒸発させて水蒸気を生成すると共に、この水蒸気を原燃料ガスと混合するように構成されており、改質・加熱器4bは蒸発器4aから供給された混合ガスを水蒸気改質して、水素を含む燃料ガスを生成し、燃料電池セル装置2に供給するように構成されている。
As shown in FIG. 1, a
また、改質・加熱器4bは概ね直方体形状の金属製のハウジング6(第2のハウジング)によって覆われており、燃料電池セル装置2、その上方に配置された改質・加熱器4bのハウジング6、及び蒸発器4aは、鉛直方向に並べて配置されている。これらの燃料電池セル装置2、ハウジング6、及び蒸発器4aは断熱材(図示せず)によって夫々包囲されており、燃料電池セル装置2は、ハウジング6及び蒸発器4aから熱的に隔離されている。
Further, the reforming/
図4〜図6に示すように、燃料電池セル装置2は、ハウジング50(第1のハウジング)と、ハウジングに収容された燃料電池セルスタック60と、を備える。
As shown in FIGS. 4 to 6, the
燃料電池セルスタック60は、複数の燃料電池セルにキャップが取り付けられた燃料電池セルユニット70が、長手方向が水平かつ平行に延びるように、幅方向に複数列、高さ方向に複数段に配置されて構成されている。燃料電池セルスタック60を構成する燃料電池セルユニット70は、幅方向中央よりも燃料供給通路12側に位置する上流側燃料電池セルスタック60Aと、燃料排出通路14側に位置する下流側燃料電池セルスタック60Bとに分けられている。
In the
図7は、図1に示す燃料電池モジュールに用いられる燃料電池セルユニットを示す長手方向断面図である。図7に示すように、燃料電池セルユニット70は、燃料電池セル84と、この燃料電池セル84の両端部にそれぞれ接続されたキャップである内側電極端子86とを備えている。燃料電池セル84は、上下方向に延びる管状構造体であり、内部に燃料ガス流路88を形成する円筒形の内側電極層90と、円筒形の外側電極層92と、内側電極層90と外側電極層92との間にある電解質層94とを備えている。この内側電極層90は、燃料ガスが通過する燃料極であり、(−)極となり、一方、外側電極層92は、空気と接触する空気極であり、(+)極となっている。
FIG. 7 is a longitudinal sectional view showing a fuel cell unit used in the fuel cell module shown in FIG. As shown in FIG. 7, the
燃料電池セル84の上端側と下端側に取り付けられた内側電極端子86は、同一構造であるため、ここでは、上端側に取り付けられた内側電極端子86について具体的に説明する。内側電極層90の上部90aは、電解質層94と外側電極層92に対して露出された外周面90bと上端面90cとを備えている。内側電極端子86は、導電性のシール材96を介して内側電極層90の外周面90bと接続され、さらに、内側電極層90の上端面90cとは直接接触することにより、内側電極層90と電気的に接続されている。内側電極端子86の中心部には、内側電極層90の燃料ガス流路88と連通する燃料ガス流路細管98が形成されている。
Since the
内側電極層90は、例えば、Niと、CaやY、Sc等の希土類元素から選ばれる少なくとも一種をドープしたジルコニアとの混合体、Niと、希土類元素から選ばれる少なくとも一種をドープしたセリアとの混合体、Niと、Sr、Mg、Co、Fe、Cuから選ばれる少なくとも一種をドープしたランタンガレートとの混合体、の少なくとも一種から形成される。 The inner electrode layer 90 includes, for example, a mixture of Ni and zirconia doped with at least one selected from rare earth elements such as Ca, Y, and Sc, Ni, and ceria doped with at least one selected from rare earth elements. It is formed of at least one of a mixture, Ni, and a mixture of lanthanum gallate doped with at least one selected from Sr, Mg, Co, Fe, and Cu.
電解質層94は、例えば、Y、Sc等の希土類元素から選ばれる少なくとも一種をドープしたジルコニア、希土類元素から選ばれる少なくとも一種をドープしたセリア、Sr、Mgから選ばれる少なくとも一種をドープしたランタンガレート、の少なくとも一種から形成される。 The electrolyte layer 94 includes, for example, zirconia doped with at least one selected from rare earth elements such as Y and Sc, ceria doped with at least one selected from rare earth elements, and lanthanum gallate doped with at least one selected from Sr and Mg, Of at least one of
外側電極層92は、例えば、Sr、Caから選ばれた少なくとも一種をドープしたランタンマンガナイト、Sr、Co、Ni、Cuから選ばれた少なくとも一種をドープしたランタンフェライト、Sr、Fe、Ni、Cuから選ばれた少なくとも一種をドープしたランタンコバルタイト、銀、などの少なくとも一種から形成される。
The
燃料電池セルスタック60は、各燃料電池セルユニット70の燃料極である内側電極層90に取り付けられた内側電極端子86が、他の燃料電池セルユニット70の空気極である外側電極層92の外周面に電気的に接続されることにより、複数の燃料電池セルユニット70の全てが直列接続されて構成される。なお、本実施形態では、燃料電池セルユニット70を直列接続するものとしたが、並列接続としてもよいし、並列及び直列接続を併用してもよい。
In the
図1〜図6に示すように、ハウジング50は、ハウジング本体52と、ハウジング本体52を覆うように設けられた空気通路カバー54と、ハウジング本体52の長手方向の両端部の2つの対向する側板を覆う一対の燃料通路カバー56A、56Bと、を備える。
As shown in FIGS. 1 to 6, the
図6に示すように、ハウジング本体52は、略矩形の天板52a、底板52c、これらの長手方向に延びる辺同士を連結する対向する一対の側板52bからなる筒状体と、この筒状体の長手方向の両端部の2つの対向する開口部を塞ぎ、天板52a及び底板52cの幅方向に延びる辺同士を連結する閉鎖側板52d、52eと、からなる。ハウジング本体52内には、発電室としての内部空間53が形成され、内部空間53内に燃料電池セルスタック60が収容されている。天板52aには排出口が形成されており、この排出口には酸化剤ガス排出通路18が接続されている。
As shown in FIG. 6, the housing
また、ハウジング50は、空気通路カバー54によって天板52a、側板52b、及び底板52cが覆われている。空気通路カバー54は、天板54aと、天板54aの両側から下方に延びる、対向する一対の側板54bと、一対の側板54bの下縁の間を結ぶ底板54cと、を有する。天板54aの幅方向中心には、酸化剤ガス排出通路18を貫通させるための排出口54a1が設けられている。また、天板54aには、酸化剤ガス供給通路16が接続される開口部54a2が設けられている。
Further, in the
天板52aと天板54aとの間、側板52bと側板54bとの間、及び底板52cと底板54cとの間は、所定の距離だけ離間した状態となっている。これにより、ハウジング本体52の天板52a、側板52b、及び底板52cと、空気通路カバー54の天板54a、側板54b、及び底板54cとの間には、ハウジング本体52の天板52a、側板52b、及び底板52cの外面に沿って、酸化剤ガス供給通路としての空気通路57a、57b、57cが形成されている(図6参照)。
The
ハウジング本体52の底板52cには、複数の貫通孔である空気供給口58が設けられている(図6参照)。空気供給口58は、幅方向(図5の左右方向)において、燃料電池セルユニット70の間に配置されるのが好ましく、長手方向(図4の左右方向)において等間隔に配置されるのが好ましい。
発電用空気は、空気通路カバーの天板54aの開口部54a2に接続された酸化剤ガス供給通路16から空気通路57a内に供給され、空気通路57aを長手方向に広がりながら流れる。そして、発電用空気は、空気通路57a、57b、57cを通って、底板52cの空気供給口58から燃料電池セルスタック60に向けて内部空間53内に噴射される。
The
The power generation air is supplied into the
なお、本実施形態では、空気供給口58をハウジング本体52の底板52cのみに設けているが、これに限らず、側板52bに設けてもよいし、天板52aに設けてもよく、要するに燃料電池セルユニット70(燃料電池セル)の長手方向の側方から空気を供給するように構成されていればよい。ただし、酸化剤ガス排出通路18が接続される排出口が設けられた天板52a以外の面に設けることが好ましい。さらに、本実施形態のように、酸化剤ガス排出通路18が接続される排出口が設けられた面と対向する底板52cに設けることがより好ましい。
In the present embodiment, the
ハウジング本体52の閉鎖側板52d、52eには、それぞれ開口が形成されており、各開口には燃料電池セルユニット70を構成する燃料電池セルユニット70の内側電極端子86の端部が嵌め込まれている。燃料電池セルユニット70は両端が閉鎖側板52d、52eの開口に嵌め込まれることにより、保持されている。
Openings are formed in the
燃料通路カバー56A、56Bは、それぞれ、一方が開口する略直方体形状を有する。燃料通路カバー56Aは開口する側がハウジング本体52の閉鎖側板52dに接続されている。また、一方の燃料通路カバー56Aの中央には燃料通路カバー56Aの内部空間を分割するように仕切板51が設けられており、これにより、燃料通路カバー56Aと閉鎖側板52dとの間には、上流側燃料ガス流路62Aと、下流側燃料ガス流路62Bが形成されている。一方の燃料通路カバー56Aの天板の上流側燃料ガス流路62Aの上部に当たる部分には、燃料供給通路12が接続されており、下流側燃料ガス流路62Bの上部に当たる部分には、燃料排出通路14が接続されている。
Each of the fuel passage covers 56A and 56B has a substantially rectangular parallelepiped shape with one opening. The open side of the
また、燃料通路カバー56Bは開口する側がハウジング本体52の閉鎖側板52eに接続されている。なお、他方の燃料通路カバー56B内には仕切板は設けられていない。
これにより、燃料通路カバー56Bとハウジング本体52の閉鎖側板52eとの間には、中流側燃料ガス流路64が形成されている。
The open side of the
As a result, a middle-flow side
図5に示すように、上流側燃料ガス流路62Aは燃料供給通路12と連通しており、さらに、上流側燃料電池セルスタック60Aを構成する燃料電池セルユニット70の燃料ガス流路88の一端(上流側端部)と連通している。また、下流側燃料ガス流路62Bは燃料排出通路14と連通しており、さらに、下流側燃料電池セルスタック60Bを構成する燃料電池セルユニット70の燃料ガス流路88の一端(下流側端部)と連通している。
As shown in FIG. 5, the upstream fuel
また、中流側燃料ガス流路64は、上流側燃料電池セルスタック60Aを構成する燃料電池セルユニット70の燃料ガス流路88の他端(下流側端部)と連通し、さらに、下流側燃料電池セルスタック60Bを構成する燃料電池セルユニット70の燃料ガス流路88の他端(上流側端部)と連通している。
Further, the middle-stream side fuel
このような構成により、燃料電池セル装置2に燃料供給通路12から供給された燃料ガスは、上流側燃料ガス流路62Aを介して上流側燃料電池セルスタック60Aを構成する燃料電池セルユニット70に供給される。そして、上流側燃料電池セルスタック60Aを構成する燃料電池セルユニット70から排出された燃料ガスは、中流側燃料ガス流路64で回収され、下流側燃料電池セルスタック60Bを構成する燃料電池セルユニット70に供給される。そして、下流側燃料電池セルスタック60Bを構成する燃料電池セルユニット70から排出された燃料ガスは、下流側燃料ガス流路62Bで回収され、燃料排出通路14に送られる。
With such a configuration, the fuel gas supplied to the
燃料電池セル装置2のハウジング50には、燃料供給通路12と、燃料排出通路14と、酸化剤ガス供給通路16と、酸化剤ガス排出通路18が夫々接続されている。これらの4本の通路は、燃料電池セル装置2と改質・加熱器4bのハウジング6の間に挟まれた空間内に延びている。即ち、これらの通路は、燃料電池セル装置2のハウジング50の上面から上方に延び、燃料電池セル装置2の上方に配置されたハウジング6の単一の面である底面に接続されている。従って、燃料供給通路12、燃料排出通路14、酸化剤ガス供給通路16、及び酸化剤ガス排出通路18は、燃料電池セル装置2とハウジング6の間に配置されている断熱材を貫通して延びでいる。なお、改質・加熱器4bのハウジング6は、燃料電池セル装置2に対し、これら4本の通路(燃料供給通路12、燃料排出通路14、酸化剤ガス供給通路16、及び酸化剤ガス排出通路18)のみによって連結され、支持されている。
A
燃料供給通路12は、ハウジング50の燃料通路カバー56Aに取り付けられ、鉛直上方に直線状に延び、ハウジング6の底面を貫通して改質器36に接続されている。改質・加熱器4bにおいて改質された燃料ガスは、燃料供給通路12を介して燃料電池セル装置2に供給され、燃料電池セルユニット70における発電に用いられる。
The
また、燃料排出通路14は、ハウジング50の燃料通路カバー56Aに取り付けられ、鉛直上方に直線状に延びている。燃料電池セルユニット70において発電に使用されずに残った残余の燃料ガスは、ハウジング50の燃料通路カバー56Aに取り付けられた燃料排出通路14を介して改質・加熱器4bに排出される。燃料排出通路14はハウジング6の底面を貫通し、残余燃料ガス分散部材38aにより形成された残余燃料ガス分散空間に接続されている。
Further, the
図4に示すように、酸化剤ガス供給通路16は、一端がハウジング50の空気通路カバー54の天板54aの開口部54a2に接続されており、鉛直上方に直線状に延び、他端がハウジング6の底部の外壁板6bに接続されている。改質・加熱器4bにおいて加熱された空気は、酸化剤ガス供給通路16を介して燃料電池セル装置2に供給され、燃料電池セル装置2内の各燃料電池セルユニット70に供給される。
As shown in FIG. 4, one end of the oxidant
また、酸化剤ガス排出通路18は、一端がハウジング50のハウジング本体52の天板52aに接続されており、鉛直上方に直線状に延び、ハウジング6の底部の外壁板6bを貫通して、内壁板6aに接続されている。各燃料電池セルユニット70において発電に使用されずに残った残余の空気は、ハウジング本体52の天板52aに取り付けられた酸化剤ガス排出通路18を介して改質・加熱器4bに排出される。
One end of the oxidant
なお、燃料供給通路12、燃料排出通路14、酸化剤ガス供給通路16、及び酸化剤ガス排出通路18は、夫々、配管用ねじを使用した連結構造を有しており、連結用のナットを緩めることにより分離可能に構成されている。このように、燃料供給通路12、燃料排出通路14、酸化剤ガス供給通路16、及び酸化剤ガス排出通路18は、改質・加熱器4bのハウジング6に対し、取り外し可能に連結されている。或いは、これら4本の通路のうちの一部又は全部をハウジング6の底面から延びるように構成し、それらの通路を燃料電池セル装置2に対して取り外し可能に連結することもできる。
The
次に、蒸発器4aの構造を説明する。図1〜図5に示すように蒸発器4aには、水を供給するための水供給用配管20と、原燃料ガスを供給するための原燃料ガス供給配管22と、排気ガスを排出するための排気ガス排出管24が接続されている。また、改質・加熱器4bのハウジング6と、その外部の蒸発器4aとは配管により接続されており、この配管は改質・加熱器4bから蒸発器4aへ排気ガスを供給する排気ガス配管26と、この内側に配置された混合ガス導管28の二重管構造となっている(図4)。混合ガス導管28は、蒸発器4a内で生成された水蒸気と、蒸発器4aに供給された原燃料ガスを混合した混合ガスを改質・加熱器4b内に導入するように構成されている。また、蒸発器4aの側面周囲三辺には、蒸発器4aを補助的に加熱するための電気ヒータ29が巻回されている。
Next, the structure of the
図4に示すように、蒸発器4aは、金属板により直方体状の箱形に形成されており、内部には、蒸発室30aと、混合室30bと、排気ガス室30cが形成されている。蒸発室30aは、蒸発器4aの天井面の直下に形成された薄型の空間であり、蒸発器4aの天井面に接続された水供給用配管20及び原燃料ガス供給配管22から夫々供給された水及び原燃料ガスが蒸発室30a内に流入するように構成されている。
As shown in FIG. 4, the
混合室30bは、細い通路30dを介して蒸発室30aの下流側に連通した空間として形成されている。蒸発室30a内で生成された水蒸気と、蒸発室30a内に供給された原燃料ガスは、細い通路30dを通って混合室30b内に流入することにより混合される。
混合室30bの底面には、混合ガス導管28が接続されており、混合室30b内で混合された水蒸気及び原燃料ガスは混合ガス導管28を通って改質・加熱器4b内に導入される。
The mixing
A
排気ガス室30cは、蒸発器4aの下部に設けられた空間であり、蒸発器4aの底面に接続された排気ガス配管26を介して排気ガスが流入するように構成されている。排気ガス室30cに流入した排気ガスは、排気ガス室30cの上側に設けられた蒸発室30aの床面を加熱して、蒸発器4aの側面端部に接続された排気ガス排出管24から排出される。蒸発室30aに供給された水は、排気ガス室30c内を流れる排気ガスによって蒸発室30aの床面が加熱されることにより蒸発される。
The
排気ガス室30cの下流側は、流入した排気ガスが蒸発室30aの床面(排気ガス室30cの天井面)に沿って流れるように、薄型にされている。この薄型にされた空間には、排気ガス室30cを流れる排気ガスの熱が蒸発室30aの床面に効率良く伝わるように、伝熱用のフィン30eが配置されている。このように、排気ガス室30cの一端に接続された排気ガス配管26から流入した排気ガスは、他端に接続された排気ガス排出管24に向かって(図4の左から右へ)流れる。一方、蒸発室30aの、排気ガス排出管24側の端部に接続された水供給用配管20から供給された水は、蒸発室30a内で蒸発されながら、他端部に向かって(図4の右から左へ)流れる。このように、蒸発器4a内を流れる水蒸気と排気ガスは反対方向に流れるので、それらの間でカウンターフロー型の熱交換が行われ、効率良く熱交換がなされる。
The downstream side of the
次に、図1〜図5を参照して、改質・加熱器4bの構造を説明する。
改質・加熱器4bは、金属製のハウジング6によって囲まれた直方体状の箱形に形成されており、その上面には発電用の酸化剤ガスである空気を供給するための空気供給パイプ32が接続されている。また、上述したように、ハウジング6の上面には排気ガス配管26と混合ガス導管28の二重管(図4)、底面には、燃料供給通路12、燃料排出通路14、酸化剤ガス供給通路16、及び酸化剤ガス排出通路18が接続されている。また、ハウジング6の一方の側面には、点火用のセラミックヒータ34が取り付けられている。
Next, the structure of the reforming/
The reforming/
改質・加熱器4bは、混合ガス導管28から導入された混合ガスを水蒸気改質して燃料ガスを生成し、燃料供給通路12を介して燃料電池セル装置2に供給すると共に、空気供給パイプ32を介して導入された空気を加熱し、酸化剤ガス供給通路16を介して燃料電池セル装置2に供給するように構成されている。また、燃料電池セル装置2において発電に使用されずに残った残余燃料ガス及び残余空気(残余酸化剤ガス)は、夫々、燃料排出通路14及び酸化剤ガス排出通路18を介して改質・加熱器4bに排出される。燃料排出通路14及び酸化剤ガス排出通路18を介して排出された残余燃料ガス及び残余空気は、改質・加熱器4b内で燃焼され、この燃焼熱により、空気供給パイプ32から導入された空気を加熱する。燃焼により生成された燃焼ガスは、排気ガス配管26を介して排気ガスとして蒸発器4aへ導入される。
The reforming/
次に、図4及び図5を参照して、改質・加熱器4bの内部構造を説明する。
図4及び図5に示すように、改質・加熱器4bを形成するハウジング6の内部には、改質器36と、燃焼器38を収容する密閉空間が形成されている。
Next, the internal structure of the reforming/
As shown in FIGS. 4 and 5, a sealed space that houses the
改質器36は、上面視で長方形の断面を有し、中央に長方形の開口が設けられた金属製の環状容器であり、その一端部には混合ガスを導入するための混合ガス導管28が接続され、他端部には改質された燃料ガスを流出させる燃料供給通路12が接続(図5)されている。蒸発器4aからハウジング6内に延びる混合ガス導管28は、ハウジング6内で90度屈曲され、水平方向に延びた後、鉛直下方に向けて90度屈曲して、改質器36の天井面に接続されている。燃料供給通路12は、混合ガス導管28とは反対側の端部の、改質器36の底面に接続(図5)され、ハウジング6内で90度屈曲され、水平方向に延びた後、鉛直下方に向けて90度屈曲して、ハウジング6の底面を貫通して鉛直下方に延び、燃料電池セル装置2に接続されている。改質器36の内部には改質触媒が充填されている。混合ガス導管28から流入した原燃料ガスと水蒸気の混合ガスは、改質触媒と接触することにより水蒸気改質され、水素ガスを豊富に含む燃料ガスが生成される。改質器36内で水蒸気改質された燃料ガスは燃料供給通路12に流入し、燃料電池セル装置2に供給される。
The
燃焼器38は、燃料電池セル装置2と隣接しているハウジング6の底壁面の内側に設けられており、燃料排出通路14を介して排出された残余燃料ガスを、酸化剤ガス排出通路18を介して排出された残余空気により燃焼させるように構成されている。
The
図6に示すように、燃焼器38は、残余燃料ガスを噴出する残余燃料ガス分散部材38aと、残余空気をハウジング6内に分散させる残余空気分散部材38bと、を有する。
As shown in FIG. 6, the
残余空気分散部材38bは、ハウジング6の底壁面に沿って設けられ、内部にハウジング6の底壁面に沿うような平坦な残余空気分散空間を形成する部材である。残余空気分散部材38bは、ハウジング6の底壁面の幅方向(図5の左右方向)に略全幅にわたるように、かつ、ハウジング6の底壁面の長手方向(図4の左右方向)に、セラミックヒータ34側の端部から、燃料供給通路12及び燃料排出通路14の近傍にわたって、設けられている。図4に示すように、残余空気分散部材38bにより構成される残余空気分散空間は、酸化剤ガス排出通路18と連通しており、酸化剤ガス排出通路18を介して燃料電池セル装置2から排出された残余空気ガスが供給される。残余空気分散部材38bのハウジング6の内部空間に露出する部分には、多数の細孔が形成されており、この細孔を通じて残余空気分散空間内に供給された残余空気ガスがハウジング6の内部空間に噴出される。
The residual
残余燃料ガス分散部材38aは、残余空気分散部材38bの上面に沿って設けられており、内部に残余空気分散部材38bの上面に沿うような、平面視で環状の残余燃料ガス分散空間を形成する部材である。図5に示すように、残余燃料ガス分散部材38aの幅は、残余空気分散部材38bの幅よりも狭く、残余空気分散部材38bの両側部及び中央部はハウジング6の内部空間に露出している。残余燃料ガス分散部材38aにより形成された残余燃料ガス分散空間は、燃料排出通路14と連通しており、燃料排出通路14を介して燃料電池セル装置2から排出された残余燃料ガスが供給される。残余燃料ガス分散部材38aの上面には、多数の細孔が形成されており、この細孔を通じて残余燃料ガス分散空間内に供給された残余燃料ガスがハウジング6の内部空間に噴出される。
The residual fuel
図4に示すように、ハウジング6の側壁面にはセラミックヒータ34が取り付けられており、その先端部が残余燃料ガス分散部材38aの上方まで延びている。
燃料電池モジュール1の起動時において、残余燃料ガス分散部材38aの各細孔から残余燃料ガスが噴出し、残余空気分散部材38bの各細孔から残余空気が噴出している状態でセラミックヒータ34に通電することにより、噴出している残余燃料ガスに点火することができる。これにより、ハウジング6内で燃焼器38の上方に配置された改質器36を加熱することができる。(なお、燃料電池モジュール1の起動時においては、改質器36が昇温されていないため、改質器36内で改質反応は発生せず、燃料電池セル装置2による発電も行われていない。)
As shown in FIG. 4, a
When the
図5に示すように、ハウジング6はその壁面の一部が二重壁構造に構成されており、この二重壁の内側に発電用の空気を流すことにより、燃焼器38が生成した燃焼ガスで内部を流れる空気を加熱している。即ち、ハウジング6の上面の一部、長手方向の側壁面の一部、及び底壁面の一部は、内壁板6aと、外壁板6bの二枚の金属板から形成されている。これら内壁板6aと外壁板6bの間には、伝熱用のフィン(図示せず)が配置されており、内壁板6aの熱が内壁板6aと外壁板6bの間の空間に効率良く伝わるようになっている。従って、内壁板6a、外壁板6b、及び伝熱用のフィン(図示せず)は、供給された酸化剤ガスである空気を、燃焼器38によって生成された燃焼ガスにより加熱して燃料電池セル装置2に供給する酸化剤ガス熱交換器として機能する。
As shown in FIG. 5, a part of the wall surface of the
空気供給パイプ32から供給された空気は、ハウジング6の上壁面を構成する内壁板6aと外壁板6bの間の空間に流入し、ここからハウジング6の短手方向に広がって、ハウジング6の側壁面を構成する内壁板6aと外壁板6bの間の空間に流入する。ハウジング6の側壁面の中に流入した空気は下方に下り、ハウジング6の底壁面を構成する内壁板6aと外壁板6bの間の空間に流入する。ハウジング6の底壁面の中に流入した空気は、ハウジング6の底壁面の短手方向中央に接続された酸化剤ガス供給通路16(図3)を通って燃料電池セル装置2に供給される。従って、ハウジング6の上壁面、側壁面、及び底壁面の一部が酸化剤ガス熱交換器として機能し、これらの壁面に酸化剤ガス熱交換器が設けられていることになる。
The air supplied from the
次に、本実施形態による燃料電池モジュール1の作用を説明する。
まず、燃料電池モジュール1の起動時においては、原燃料ガス供給配管22を介して流体供給装置4の蒸発器4aに原燃料ガスが供給されると共に、空気供給パイプ32を介して発電用の空気が流体供給装置4の改質・加熱器4bに供給される。図4に示すように、供給された原燃料ガス(実線で示す)は、蒸発器4aの蒸発室30a、混合室30bを通って混合ガス導管28に流入し、さらに、改質・加熱器4bの改質器36の中に流入する。なお、燃料電池モジュール1の起動初期においては、改質器36の温度が低いため、原燃料ガスを改質する反応は発生しない。改質器36に流入した原燃料ガスは、燃料供給通路12(図5)を通って燃料電池セル装置2の上流側燃料ガス流路62Aに流入する。上流側燃料電池セルスタック60Aを構成する燃料電池セルユニット70から排出された燃料ガスは、中流側燃料ガス流路64で回収され、下流側燃料電池セルスタック60Bを構成する燃料電池セルユニット70に供給される。そして、下流側燃料電池セルスタック60Bを構成する燃料電池セルユニット70から排出された燃料ガスは、下流側燃料ガス流路62Bで回収され、燃料排出通路14に送られる。
Next, the operation of the
First, when the
一方、空気供給パイプ32を介して改質・加熱器4bに供給された空気(破線で示す)は、ハウジング6の内壁板6aと外壁板6bの間の空間を通って酸化剤ガス供給通路16(図5)を通って燃料電池セル装置2の内部に流入する。燃料電池セル装置2装置内に流入した原燃料ガス及び空気は、空気通路57a、57b、57cを通り、ハウジング本体52の底板52cの空気供給口58から燃料電池セルスタック60に向けて内部空間53内に噴射される。内部空間53内に噴射された空気は上昇し、酸化剤ガス排出通路18を介して夫々改質・加熱器4bに排出される。なお、燃料電池モジュール1の起動初期においては、燃料電池セル装置2の温度が低いため、燃料電池セル装置2において発電反応は発生しない。
On the other hand, the air (shown by the broken line) supplied to the reforming/
燃料排出通路14を通って改質・加熱器4bに流入した原燃料ガスは、燃焼器38の残余燃料ガス分散部材38aにより形成された残余燃料ガス分散空間に流入し、その細孔から噴出する。一方、酸化剤ガス排出通路18を通って改質・加熱器4bに排出された空気は、残余空気分散部材38bにより構成される残余空気分散空間に流入し、その細孔から噴出する。また、燃料電池モジュール1の起動時においては、セラミックヒータ34に通電され、残余燃料ガス分散部材38aの細孔から噴出した原燃料ガスがセラミックヒータ34の熱により点火される。これにより燃焼器38が燃焼熱を生成するようになる。
The raw fuel gas flowing into the reformer/
燃焼器38が点火されると、その上方に配置された改質器36が加熱され、内部の改質触媒の温度が上昇する。また、燃焼により生成される燃焼ガスにより、ハウジング6の内壁板6aと外壁板6bによって構成される酸化剤ガス熱交換器が加熱され、内部を流れる空気が加熱される。加熱された空気は燃料電池セル装置2に流入するので、この熱により燃料電池セル装置2の燃料電池セルユニット70が加熱される。ここで、流体供給装置4のハウジング6は、断熱材によって包囲されているので、ハウジング6からの輻射熱等による燃料電池セル装置2の加熱は殆どなく、燃料電池セル装置2は実質的に、流体供給装置4から供給される流体(空気及び燃料ガス)のみによって加熱される。
When the
また、ハウジング6内で生成された燃焼ガスは、排気ガス配管26を通って排気ガスとして蒸発器4aに流入する。蒸発器4a内に流入した排気ガスは、排気ガス室30cを通って排気ガス排出管24から排出される。この際、排気ガス室30cの上側に設けられた蒸発室30aが加熱される。このように、蒸発器4aに供給された水は、燃焼器38によって生成され、排気ガス配管26によって供給された燃焼ガスにより加熱される。蒸発室30aの温度が上昇した後、水供給用配管20からの水の供給が開始され、蒸発室30a内で水蒸気が生成されるようになる。なお、燃料電池モジュール1の起動時において、蒸発室30aの加熱を補助するために電気ヒータ29に通電を行っても良い。
Further, the combustion gas generated in the
蒸発室30aにおいて水蒸気が生成されるようになると、原燃料ガスと水蒸気の混合ガスが、改質器36に供給されるようになる。また、改質器36の温度が十分に上昇すると、改質触媒により水蒸気改質反応が誘発されて、原燃料ガスから水素ガスを豊富に含む燃料ガスが生成される。生成された燃料ガスは、上流側燃料ガス流路62Aを介して上流側燃料電池セルスタック60Aを構成する燃料電池セルユニット70に供給される。そして、上流側燃料電池セルスタック60Aを構成する燃料電池セルユニット70から排出された燃料ガスは、中流側燃料ガス流路64で回収され、下流側燃料電池セルスタック60Bを構成する燃料電池セルユニット70に供給される。そして、下流側燃料電池セルスタック60Bを構成する燃料電池セルユニット70から排出された燃料ガスは、下流側燃料ガス流路62Bで回収され、燃料排出通路14に送られる。
When steam is generated in the
燃料電池セル装置2の温度が十分に上昇すると、各燃料電池セルユニット70を通る燃料ガスと、改質・加熱器4bにおいて加熱され、空気供給口58から燃料電池セルスタック60に向けて内部空間53に噴出された空気により発電反応が発生するようになる。燃料電池セル装置2の温度が発電可能な温度まで上昇した状態において、燃料電池セル装置2から電力が取り出され、発電が開始される。
When the temperature of the
本実施形態によれば、以下の効果が奏される。
本実施形態では、燃料電池セルスタック60が収容されたハウジング50において、燃料電池セルユニット70の長手方向の側方から空気を供給する空気供給口58が設けられているため、燃料電池セルに対して長手方向に均等に空気を供給することができる。
According to this embodiment, the following effects are exhibited.
In the present embodiment, the
また、本実施形態では、ハウジング50には、燃料電池セルユニット70の発電に使用されずに残った残余酸化剤ガスを内部空間53から排出するための排出口が設けられており、空気供給口58は、排出口が設けられた天板52a以外の面に設けられている。このような本実施形態によれば、空気供給口58と排出口との間に燃料電池セルユニット70が位置するため、空気供給口58から内部空間53に供給された空気が確実に燃料電池セルユニット70に供給される。これにより、ハウジング50内の熱分布の不均一を低減できる。
Further, in the present embodiment, the
また、本実施形態では、空気供給口58は、ハウジング50の排出口が設けられた天板52aに対向する底板52cに設けられている。これにより、対向する天板52a及び底板52cの間で空気が流れるため、ハウジング50の内部空間53内に広く空気を行きわたらせることができる。
Further, in this embodiment, the
また、本実施形態では、複数の燃料電池セルユニット70は長手方向が横向きになるように配置されている。これにより、各燃料電池セルユニット70において均等に空気が供給されるため、燃料電池セルユニット70における熱分布の不均一を低減することができる。
Further, in the present embodiment, the plurality of fuel
また、本実施形態では、空気供給口58は、ハウジング50の内部空間53を形成する底板52cに設けられている。これにより、底板52cから空気が上昇するため、燃料電池セルユニット70が収容されたハウジング52内の内部空間53全体にわたって空気を供給することができる。
Further, in the present embodiment, the
また、本実施形態では、空気供給口58は、燃料電池セルスタック60の外方の底板52cに設けられているため、各燃料電池セルユニット70に均等に空気を供給することができる。
Further, in the present embodiment, since the
<第2実施形態>
以下、本発明の第2実施形態について説明する。なお、第1実施形態と同様の構成については同じ符号を付して説明を省略する。
図8は、本発明の第2実施形態による燃料電池モジュールを示す、幅方向中央における鉛直断面図である。また、図9及び図10はそれぞれ図8におけるIX−IX断面図及びX−X断面図である。図8〜図10に示すように、第2実施形態の燃料電池モジュール101は、燃料電池セル装置102のハウジング150の構成のみが第1実施形態と異なっている。
<Second Embodiment>
The second embodiment of the present invention will be described below. The same components as those in the first embodiment are designated by the same reference numerals and the description thereof will be omitted.
FIG. 8 is a vertical cross-sectional view showing the fuel cell module according to the second embodiment of the present invention at the center in the width direction. 9 and 10 are an IX-IX sectional view and an XX sectional view in FIG. 8, respectively. As shown in FIGS. 8 to 10, the
図8〜図10に示すように、ハウジング150は、ハウジング本体152と、ハウジング本体152を覆うように設けられた空気通路カバー154と、ハウジング本体152の長手方向の一方の側板を覆う一方の燃料通路カバー156Aと、ハウジング本体152内に設けられた保持板159を覆う他方の燃料通路カバー156Bと、を備える。
As shown in FIGS. 8 to 10, the
ハウジング本体152は、第1実施形態と同様に、略矩形の天板152a、底板152c、これらの長手方向に延びる辺同士を連結する対向する一対の側板152bからなる筒状体と、この筒状体の長手方向の両端部の2つの対向する開口部を塞ぎ、天板52a及び底板52cの幅方向に延びる辺同士を連結する閉鎖側板152d、152eと、からなる。ハウジング本体52内には、発電室としての内部空間153が形成され、内部空間153内に燃料電池セルスタック60が収容されている。天板152aには排出口が形成されており、この排出口には酸化剤ガス排出通路18が接続されている。
As in the first embodiment, the
また、ハウジング150の燃料電池セルスタック60に当たる長手方向の範囲は、空気通路カバー154によって天板152a、側板、及び底板152cが覆われている。空気通路カバー154は、第1実施形態と同様に、天板154aと、天板154aの両側から下方に延びる、対向する一対の側板154bと、一対の側板154bの下縁の間を結ぶ底板154cと、を有する。天板154aの幅方向中心には、酸化剤ガス排出通路18を貫通させるための排出口154a1が設けられている。また、天板154aには、酸化剤ガス供給通路16が接続される開口部154a2が設けられている。
Further, in the range of the
天板152aと天板154aとの間、側板152bと側板154bとの間、及び底板152cと底板154cとの間は、所定の距離だけ離間した状態となっている。これにより、ハウジング本体152の天板152a、側板152b、及び底板152cと、空気通路カバー154の天板154a、側板154b、及び底板154cとの間には、ハウジング本体152の天板152a、側板152b、及び底板152cの外面に沿って、酸化剤ガス供給通路としての空気通路157a、157cが形成されている。
The
ハウジング本体152の底板152cには、複数の貫通孔である空気供給口158が設けられている。なお、空気供給口158の配置については第1実施形態と同様である。発電用空気は、空気通路カバー154の天板154aの開口部154a2に接続された酸化剤ガス供給通路16から空気通路内に供給され、空気通路157aを長手方向に広がりながら流れる。そして、発電用空気は、空気通路157a、157b、157cを通って、底板152cの空気供給口158から燃料電池セルスタック60に向けて内部空間153内に噴射される。そして、各燃料電池セルユニット70において発電に使用されずに残った残余の空気は、ハウジング本体152の天板152aに取り付けられた酸化剤ガス排出通路18を介して改質・加熱器4bに排出される。
The
なお、第1実施形態と同様に、空気供給口158は側板152bに設けてもよいし、天板152aに設けてもよいが、酸化剤ガス排出通路18が接続される排出口が設けられた天板52a以外の面に設けることが好ましくに、酸化剤ガス排出通路18が接続される排出口が設けられた面と対向する底板152cに設けることがより好ましい。
As in the first embodiment, the
ハウジング本体152の閉鎖側板152dには、開口が形成されており、各開口には燃料電池セルユニット70を構成する燃料電池セルユニット70の内側電極端子86の一端部が嵌め込まれている。また、ハウジング本体152内の燃料電池セルユニット70の端部に当たる位置には、保持板159が閉鎖側板152eと平行に設けられている。閉鎖側板152eには、開口が形成されており、各開口には燃料電池セルユニット70を構成する燃料電池セルユニット70の内側電極端子86の他端部が嵌め込まれている。燃料電池セルユニット70は両端が閉鎖側板52d及び保持板159の開口に嵌め込まれることにより、保持されている。
An opening is formed in the
燃料通路カバー156A、156Bは、それぞれ、一方が開口する略直方体形状を有する。燃料通路カバー156Aは開口する側がハウジング本体152の閉鎖側板152dに接続されている。また、一方の燃料通路カバー156Aの中央には燃料通路カバー156Aの内部空間を分割するように仕切板151が設けられており、これにより、第1実施形態と同様に、燃料通路カバー156Aと閉鎖側板152dとの間には、上流側燃料ガス流路62Aと、下流側燃料ガス流路62Bが形成されている。一方の燃料通路カバー156Aの天板の上流側燃料ガス流路62Aの上部に当たる部分には、燃料供給通路12が接続されており、下流側燃料ガス流路62Bの上部に当たる部分には、燃料排出通路14が接続されている。
Each of the fuel passage covers 156A and 156B has a substantially rectangular parallelepiped shape with one opening. The open side of the
また、燃料通路カバー156Bは開口する側がハウジング本体152内の保持板159に接続されている。なお、他方の燃料通路カバー156B内には仕切板は設けられていない。これにより、燃料通路カバー156Bと保持板159との間には、中流側燃料ガス流路164が形成されている。
Further, the opening side of the
第1実施形態と同様に、上流側燃料ガス流路62Aは燃料供給通路12と連通しており、さらに、上流側燃料電池セルスタック60Aを構成する燃料電池セルユニット70の燃料ガス流路88の一端(上流側端部)と連通している。また、下流側燃料ガス流路62Bは燃料排出通路14と連通しており、さらに、下流側燃料電池セルスタック60Bを構成する燃料電池セルユニット70の燃料ガス流路88の一端(下流側端部)と連通している。
Similar to the first embodiment, the upstream fuel
また、中流側燃料ガス流路164は、上流側燃料電池セルスタック60Aを構成する燃料電池セルユニット70の燃料ガス流路88の他端(下流側端部)と連通し、さらに、下流側燃料電池セルスタック60Bを構成する燃料電池セルユニット70の燃料ガス流路88の他端(上流側端部)と連通している。
Further, the middle-stream side fuel
このような構成により、燃料電池セル装置102に燃料供給通路12から供給された燃料ガスは、上流側燃料ガス流路62Aを介して上流側燃料電池セルスタック60Aを構成する燃料電池セルユニット70に供給される。そして、上流側燃料電池セルスタック60Aを構成する燃料電池セルユニット70から排出された燃料ガスは、中流側燃料ガス流路164で回収され、下流側燃料電池セルスタック60Bを構成する燃料電池セルユニット70に供給される。そして、下流側燃料電池セルスタック60Bを構成する燃料電池セルユニット70から排出された燃料ガスは、下流側燃料ガス流路62Bで回収され、燃料排出通路14に送られる。
With such a configuration, the fuel gas supplied to the
なお、本実施形態による燃料電池モジュール101の作用は第1実施形態と同様である。
本実施形態によっても、第1実施形態と同様の効果が奏される。
The operation of the
According to this embodiment, the same effect as that of the first embodiment can be obtained.
<第3実施形態>
以下、本発明の第3実施形態について説明する。なお、第1実施形態と同様の構成については同じ符号を付して説明を省略する。
図11は、本発明の第3実施形態による燃料電池モジュールを示す、幅方向中央における鉛直断面図である。また、図12及び図13はそれぞれ図11におけるXII−XII断面図及びXIII−XIII断面図である。図11〜図13に示すように、第2実施形態の燃料電池モジュール201は、燃料電池セル装置202のハウジング250の構成のみが第1実施形態と異なっている。
<Third Embodiment>
The third embodiment of the present invention will be described below. The same components as those in the first embodiment are designated by the same reference numerals and the description thereof will be omitted.
FIG. 11 is a vertical cross-sectional view showing the fuel cell module according to the third embodiment of the present invention at the center in the width direction. 12 and 13 are XII-XII sectional view and XIII-XIII sectional view in FIG. 11, respectively. As shown in FIGS. 11 to 13, the
ハウジング250は、ハウジング本体252と、空気導入部材254と、ハウジングの長手方向の両端部の2つの対向する側板を覆う一対の燃料通路カバー56A、56Bと、を備える。
The
ハウジング本体252は、略矩形の天板252a、底板252c、これらの長手方向に延びる辺同士を連結する対向する一対の側板252bからなる筒状体と、この筒状体の長手方向の両端部の2つの対向する開口部を塞ぎ、天板252a及び底板252cの幅方向に延びる辺同士を連結する閉鎖側板252d、252eと、からなる。ハウジング本体252内には、発電室としての内部空間253が形成され、内部空間253内に燃料電池セルスタック60が収容されている。ハウジング本体252の天板252aの幅方向中央には長手方向に所定の長さ延びるような長孔252a1が形成されている。また、天板252aの空気導入部材254に覆われていない位置には、開口が形成されており、この開口には酸化剤ガス排出通路18が接続されている。
The
また、空気導入部材254は、入口部材254aと、空気流路形成部材254bとを有する。入口部材254aは、下部が開口する平坦な矩形状の部材からなり、長孔252a1を覆うように、下縁がハウジング本体252の天板252aに接続されている。これにより、入口部材254aと天板252aとの間に水平方向に広がる入口空間が形成されている。入口部材254aには開口254cが形成されており、この開口254cに酸化剤ガス供給通路16が接続されている。
The
空気流路形成部材254bは、内部に平坦な内部流路が形成された矩形状の部材からなり、上部が開口している。空気流路形成部材254bの上部は天板252aに形成された長孔252a1に接続されており、空気流路形成部材254bの内部流路と、入口部材254aにより形成された入口空間とが連通している。空気流路形成部材254bは、上流側燃料電池セルスタック60Aと、下流側燃料電池セルスタック60Bとの間を長手方向に延びるように天板252aから垂下されている。
The air flow
図13に示すように、空気流路形成部材254bの下端部には、複数の貫通孔である空気供給口258が設けられている。空気供給口258は、長手方向(図11の左右方向)において等間隔に配置されるのが好ましい。
酸化剤ガス供給通路16から供給された発電用空気は、入口部材254a内の入口空間に供給され、長手方向に広がる。そして、発電用空気は、入口空間から長孔252a1を通って空気流路形成部材254b内に流れ込み、空気流路形成部材254bの下端部の空気供給口258から、側方に燃料電池セルスタック60に向けて内部空間253内に噴射される。発電に使用されなかった残余空気は、酸化剤ガス排出通路18に流れ込む。
As shown in FIG. 13, an
The power-generating air supplied from the oxidant
なお、本実施形態では、空気供給口258を空気流路形成部材254bの下端部のみに設けているが、これに限らず、空気流路形成部材254bの両側面に設けてもよい。このような場合には、空気供給口が、高さ方向において、燃料電池セルユニット70の間に位置するように配置するとよい。
In the present embodiment, the
ハウジング本体252の閉鎖側板252d、252eには、それぞれ開口が形成されており、各開口には燃料電池セルユニット70を構成する燃料電池セルユニット70の内側電極端子86の端部が嵌め込まれている。燃料電池セルユニット70は両端が閉鎖側板252d、252eの開口に嵌め込まれることにより、保持されている。
Openings are formed in the
燃料通路カバー256A、256Bは、それぞれ、一方が開口する略直方体形状を有する。燃料通路カバー256Aは開口する側がハウジング本体252の閉鎖側板252dに接続されている。また、一方の燃料通路カバー256Aの中央には燃料通路カバー256Aの内部空間を分割するように仕切板251が設けられており、これにより、燃料通路カバー256Aと閉鎖側板252dとの間には、上流側燃料ガス流路62Aと、下流側燃料ガス流路62Bが形成されている。一方の燃料通路カバー256Aの天板の上流側燃料ガス流路62Aの上部に当たる部分には、燃料供給通路12が接続されており、下流側燃料ガス流路62Bの上部に当たる部分には、燃料排出通路14が接続されている。
Each of the fuel passage covers 256A and 256B has a substantially rectangular parallelepiped shape with one opening. The opening of the
また、燃料通路カバー256Bは開口する側がハウジング本体252の閉鎖側板252eに接続されている。なお、他方の燃料通路カバー256B内には仕切板は設けられていない。これにより、燃料通路カバー256Bとハウジング本体252の閉鎖側板252eとの間には、中流側燃料ガス流路64が形成されている。
The open side of the
図12に示すように、上流側燃料ガス流路62Aは燃料供給通路12と連通しており、さらに、上流側燃料電池セルスタック60Aを構成する燃料電池セルユニット70の燃料ガス流路88の一端(上流側端部)と連通している。また、下流側燃料ガス流路62Bは燃料排出通路14と連通しており、さらに、下流側燃料電池セルスタック60Bを構成する燃料電池セルユニット70の燃料ガス流路88の一端(下流側端部)と連通している。
As shown in FIG. 12, the upstream
また、中流側燃料ガス流路64は、上流側燃料電池セルスタック60Aを構成する燃料電池セルユニット70の燃料ガス流路88の他端(下流側端部)と連通し、さらに、下流側燃料電池セルスタック60Bを構成する燃料電池セルユニット70の燃料ガス流路88の他端(上流側端部)と連通している。
Further, the middle-stream side fuel
このような構成により、燃料電池セル装置2に燃料供給通路12から供給された燃料ガスは、上流側燃料ガス流路62Aを介して上流側燃料電池セルスタック60Aを構成する燃料電池セルユニット70に供給される。そして、上流側燃料電池セルスタック60Aを構成する燃料電池セルユニット70から排出された燃料ガスは、中流側燃料ガス流路64で回収され、下流側燃料電池セルスタック60Bを構成する燃料電池セルユニット70に供給される。そして、下流側燃料電池セルスタック60Bを構成する燃料電池セルユニット70から排出された燃料ガスは、下流側燃料ガス流路62Bで回収され、燃料排出通路14に送られる。
なお、本実施形態による燃料電池モジュール201の作用は、ハウジング250内における空気供給口の位置が異なるものの、その他は第1実施形態と同様である。
With such a configuration, the fuel gas supplied to the
The operation of the
本実施形態によれば、以下の効果が奏される。
本実施形態では、燃料電池セルスタック60が収容されたハウジング250において、燃料電池セルユニット70の長手方向の側方から空気を供給する空気供給口258が設けられているため、燃料電池セルに対して長手方向に均等に空気を供給することができる。
According to this embodiment, the following effects are exhibited.
In the present embodiment, since the
また、本実施形態では、ハウジング250には、燃料電池セルユニット70の発電に使用されずに残った残余酸化剤ガスを内部空間253から排出するための排出口が設けられており、空気供給口258は、排出口が設けられた天板252a以外の面に設けられている。このような本実施形態によれば、空気供給口258と排出口との間に燃料電池セルユニット70が位置するため、空気供給口258から内部空間253に供給された空気が確実に燃料電池セルユニット70に供給される。これにより、ハウジング250内の熱分布の不均一を低減できる。
Further, in the present embodiment, the
また、本実施形態では、ハウジング250には、燃料電池セルユニット70の間に空気導入部材254が設けられており、空気供給口258は空気導入部材254に設けられている。これにより、燃料電池セルユニット70の間に配置された空気導入部材254から空気が供給されるため、各燃料電池セルユニット70に空気を行きわたらせることができる。
Further, in the present embodiment, the
また、本実施形態では、複数の燃料電池セルユニット70は長手方向が横向きになるように配置されている。これにより、各燃料電池セルユニット70において均等に空気が供給されるため、燃料電池セルユニット70における熱分布の不均一を低減することができる。
Further, in the present embodiment, the plurality of fuel
<第4実施形態>
以下、本発明の第4実施形態について説明する。なお、第1実施形態と同様の構成については同じ符号を付して説明を省略する。図14は、本発明の第4実施形態による燃料電池モジュールを示す、幅方向中央における鉛直断面図である。また、図15〜図17はそれぞれ図14におけるXV−XV断面図、XVI−XVI断面図及びXVII−XVII断面図である。図14〜図17に示すように、第4実施形態の燃料電池モジュール301は、燃料電池セル装置302の燃料電池セルユニット370の構成、及び、ハウジング350の構成のみが第1実施形態と異なっている。
<Fourth Embodiment>
The fourth embodiment of the present invention will be described below. The same components as those in the first embodiment are designated by the same reference numerals and the description thereof will be omitted. FIG. 14 is a vertical cross-sectional view at the center in the width direction showing the fuel cell module according to the fourth embodiment of the present invention. 15 to 17 are an XV-XV sectional view, an XVI-XVI sectional view, and an XVII-XVII sectional view in FIG. 14, respectively. As shown in FIGS. 14 to 17, the
まず、第4実施形態で用いられている燃料電池セルユニット370について、図18〜図20を参照して説明する。図18〜図20は図14に示す燃料電池モジュールに用いられる燃料電池セルユニットを示し、図18は斜視図、図19は正面図、図20は長手方向断面図である。
First, the
図18〜図20に示すように、燃料電池セルユニット370は略直方体形状に形成されている。燃料電池セルユニット370は、燃料極支持体372と、仕切部374と、電解質部376と、燃料極378と、を備えている。
As shown in FIGS. 18 to 20, the
燃料極支持体372は、第1実施形態における燃料極である内側電極層90と同様の材料により形成されている。燃料極支持体372には一端側から矩形状の内部空間372Aが形成されている。内部空間372Aは、一端側(図18の手前側)は開口しており、他端側は閉塞されている。
The
仕切部374は、ペロブスカイト型酸化物からなる空気極材料(例えばLaCoO3、LaMnO3、LaFeO3等であって、SrやCa等をLaサイトにドープしたもの、あるいはドープしないもの、又はそれらの複合材等)や、銀、金、タングステン、ロジウム、イリジウムを少なくとも1種以上含む合金、またはそれらの複合材などで空気極支持体よりも低い透過率で形成される材料からなり、熱膨張係数が燃料極支持体372と略同一である板状体として形成されている。図19に示すように、仕切部374は、燃料極支持体372の内部空間372Aを上下に分割するように、内部空間372Aの幅方向全体にわたって延びている。また、図20に示すように、仕切部374は、内部空間372Aの一端(図20の左側端部)から延び、内部空間372Aの他端の手前で終端している。これにより、内部空間372Aは、仕切部374の上方の上流側空間372A1と、仕切部374の下方の下流側空間372A2とに分割され、上流側空間372A1と下流側空間372A2とは、内部空間372Aの奥部において連通した構成となっている。
The
電解質部376は、燃料極支持体372の内部空間372Aが開口する面以外の面を覆うように層状に形成されている。電解質部376は、第1実施形態の電解質層94と同様の材料により形成されている。
The
燃料極378は、電解質部376の外周面を環状に覆うように層状に形成されている。具体的には、燃料極378は、長手方向に電解質部376の長さよりも短い長さ範囲にわたって形成されている。燃料極378は、第1実施形態の燃料極である内側電極層90と同様の材料により構成されている。
The
このような構成により、燃料電池セルユニット370の一端側から上流側空間372A1に流入された燃料ガスは、内部空間372Aの他端側において折り返されて、下流側空間372A2の一端側から排出される。
With such a configuration, the fuel gas flowing into the upstream space 372A1 from one end side of the
燃料電池セルスタック360は、複数の燃料電池セルユニット370が幅方向に複数列、高さ方向に二段、配列されて構成されている。各燃料電池セルユニット370は、仕切部374が鉛直になり、上流側空間372A1と下流側空間372A2が幅方向に並ぶように配置されている。また、各燃料電池セルユニット370は内部空間372が所定の方向(図14の左側)に向くように配置されている。
The
図14〜図18に示すように、ハウジング350は、ハウジング本体352と、ハウジング本体352を覆うように設けられた空気通路カバー354と、ハウジング本体352の長手方向の一端部の側板を覆う燃料通路カバー356Aと、を備える。
As shown in FIGS. 14 to 18, the
ハウジング本体352は、略矩形の天板352a、底板352c、これらの長手方向に延びる辺同士を連結する対向する一対の側板352bからなる筒状体と、この筒状体の長手方向の両端部の2つの対向する開口部を塞ぎ、天板352a及び底板352cの幅方向に延びる辺同士を連結する閉鎖側板352d、352eと、からなる。ハウジング本体352内には、発電室としての内部空間353が形成され、内部空間353内に燃料電池セルスタック360が収容されている。天板352aには排出口が形成されており、この排出口には酸化剤ガス排出通路18が接続されている。
The housing
また、ハウジング350は、空気通路カバー354によって天板352a、側板352b、及び底板352cが覆われている。空気通路カバー354は、天板354aと、天板354aの両側から下方に延びる、対向する一対の側板354bと、一対の側板354bの下縁の間を結ぶ底板354cと、を有する。天板354aの幅方向中心には、酸化剤ガス排出通路18を貫通させるための排出口354a1が設けられている。また、天板54aには、酸化剤ガス供給通路16が接続される開口部354a2が設けられている。
Further, in the
天板352aと天板354aとの間、側板352bと側板354bとの間、及び底板352cと底板354cとの間は、所定の距離だけ離間した状態となっている。これにより、ハウジング本体352の天板352a、側板352b、及び底板352cと、空気通路カバー354の天板354a、側板354b、及び底板354bとの間には、ハウジング本体352の天板352a、側板352b、及び底板352cの外面に沿って、酸化剤ガス供給通路としての空気通路357a、357b、357cが形成されている(図6参照)。
The
ハウジング本体352の底板352cには、複数の貫通孔である空気供給口358が設けられている(図17参照)。空気供給口358は、幅方向(図17の左右方向)において、燃料電池セルユニット370の間に配置されるのが好ましく、長手方向(図14の左右方向)において等間隔に配置されるのが好ましい。
発電用空気は、空気通路カバーの天板354aの開口部354a2に接続された酸化剤ガス供給通路16から空気通路357a内に供給され、空気通路357aを長手方向に広がりながら流れる。そして、発電用空気は、空気通路357a、357b、357cを通って、底板352cの空気供給口358から燃料電池セルスタック360に向けて内部空間353内に噴射される。各燃料電池セルユニット70において発電に使用されずに残った残余の空気は、ハウジング本体352の天板352aに取り付けられた酸化剤ガス排出通路18を介して改質・加熱器4bに排出される。
The
The power generating air is supplied into the
なお、本実施形態では、空気供給口358をハウジング本体352の底板352cのみに設けているが、これに限らず、側板352bに設けてもよいし、天板352aに設けてもよく、要するに燃料電池セルユニット370(燃料電池セル)の長手方向の側方から空気を供給するように構成されていればよい。ただし、酸化剤ガス排出通路18が接続される排出口が設けられた天板352a以外の面に設けることが好ましい。さらに、本実施形態のように、酸化剤ガス排出通路18が接続される排出口が設けられた面と対向する底板352cに設けることがより好ましい。
Although the
燃料通路カバー356Aは、一方が開口する略直方体形状を有する。燃料通路カバー356Aは開口する側がハウジング本体352の閉鎖側板352dに接続されている。また、燃料通路カバー356Aの長手方向(図14の左右方向)の中間には、仕切り板359が設けられている。これにより、燃料通路カバー356Aと閉鎖側板352dとの間の空間が長手方向に、仕切り板359に対して閉鎖側板352d側の上流側空間375Aと、反対側の下流側空間375Bとに分割されている。
The
閉鎖側板352dには、各燃料電池セルユニット370の上流側空間372A1及び下流側空間372A2に対応する形状の開口373A、373Bが形成されている。また、仕切り板359には、下流側空間372A2に対応する形状の開口359Bが形成されている。閉鎖側板352dと仕切り板359との間には、閉鎖側板352dの開口373Bと、仕切り板359の開口359Bとを連結する筒状部材361が設けられている。
The closing
各燃料電池セルユニット370は、上流側空間372A1及び下流側空間372A2が閉鎖側板352dの開口373A、373Bにそれぞれ接続されるように、配置されている。これにより、上流側空間372A1が、燃料通路カバー356A及び仕切り板359により形成された上流側空間375Aに連通し、下流側空間372A2が、閉鎖側板352dと仕切り板359との間に形成された下流側空間375Bに連通する。
Each
図15に示すように、燃料通路カバー356Aの上流側空間375Aに当たる部分の上部には開口356A1が形成され、この開口356A1には燃料供給通路12が接続されている。また、図14に示すように、燃料通路カバー356Aの下流側空間375Bに当たる部分の上部には開口356A2が形成され、この開口356A2には燃料排出通路14が接続されている。
As shown in FIG. 15, an opening 356A1 is formed in an upper portion of a portion of the
このような構成により、燃料電池セル装置302に燃料供給通路12から供給された燃料ガスは、上流側空間375Aを介して燃料電池セルユニット370の上流側空間372A1内に流れこむ。燃料電池セルユニット370の上流側空間372A1に流れこんだ燃料ガスは、内部空間372Aの端部で折り返されて、下流側空間372A2を通って、下流側空間375Bに排出される。下流側空間375Bに排出された残余燃料ガスは、燃料排出通路14に送られる。
なお、本実施形態による燃料電池モジュール301の作用は、燃料電池セル装置302に流入した燃料ガス(混合ガス)が、上流側空間375A、燃料電池セルユニット370の上流側空間372A1、燃料電池セルユニット370の下流側空間372A2、下流側空間375B、燃料排出通路14の順で流れる点で相違するものの、その他は第1実施形態と同様である。
With such a configuration, the fuel gas supplied from the
The operation of the
本実施形態によっても、第1実施形態と同様の効果が奏される。 According to this embodiment, the same effect as that of the first embodiment can be obtained.
1 燃料電池モジュール
2 燃料電池セル装置
4 流体供給装置
4a 蒸発器
4b 加熱器
6 ハウジング
6a 内壁板
6b 外壁板
12 燃料供給通路
14 燃料排出通路
16 酸化剤ガス供給通路
18 酸化剤ガス排出通路
20 水供給用配管
22 原燃料ガス供給配管
24 排気ガス排出管
26 排気ガス配管
28 混合ガス導管
29 電気ヒータ
30a 蒸発室
30b 混合室
30c 排気ガス室
30d 通路
30e フィン
32 空気供給パイプ
34 セラミックヒータ
36 改質器
38 燃焼器
38a 残余燃料ガス分散部材
38b 残余空気分散部材
50 ハウジング
51 仕切板
52 ハウジング本体
52a 天板
52b 側板
52c 底板
52d 閉鎖側板
52e 閉鎖側板
53 内部空間
54 空気通路カバー
54a 天板
54a1 排出口
54a2 開口部
54b 側板
54c 底板
56A 燃料通路カバー
56B 燃料通路カバー
57a 空気通路
57b 空気通路
57c 空気通路
58 空気供給口
60 燃料電池セルスタック
60A 上流側燃料電池セルスタック
60B 下流側燃料電池セルスタック
62A 上流側燃料ガス流路
62B 下流側燃料ガス流路
64 中流側燃料ガス流路
70 燃料電池セルユニット
84 燃料電池セル
86 内側電極端子
88 燃料ガス流路
90 内側電極層
90a 上部
90b 外周面
90c 上端面
92 外側電極層
94 電解質層
96 シール材
98 燃料ガス流路細管
101 燃料電池モジュール
102 燃料電池セル装置
150 ハウジング
151 仕切板
152 ハウジング本体
152a 天板
152b 側板
152c 底板
152d 閉鎖側板
152e 閉鎖側板
153 内部空間
154 空気通路カバー
154a 天板
154a1 排出口
154a2 開口部
154b 側板
154c 底板
156A 燃料通路カバー
156B 燃料通路カバー
157a 空気通路
157b 空気通路
157c 空気通路
158 空気供給口
159 保持板
164 中流側燃料ガス流路
201 燃料電池モジュール
202 燃料電池セル装置
250 ハウジング
251 仕切板
252 ハウジング本体
252a 天板
252b 側板
252c 底板
252d 閉鎖側板
252a1 長孔
252e 閉鎖側板
253 内部空間
254 空気導入部材
254a 入口部材
254b 空気流路形成部材
254c 開口
256A 燃料通路カバー
256B 燃料通路カバー
258 空気供給口
301 燃料電池モジュール
302 燃料電池セル装置
350 ハウジング
352 ハウジング本体
352a 天板
352b 側板
352c 底板
352d 閉鎖側板
352e 閉鎖側板
353 内部空間
354 空気通路カバー
354a 天板
354a1 排出口
354a2 開口部
354b 側板
354c 底板
356A 燃料通路カバー
356A1 開口
356A2 開口
357a 空気通路
357b 空気通路
357c 空気通路
358 空気供給口
359 仕切り板
359B 開口
360 燃料電池セルスタック
361 筒状部材
370 燃料電池セルユニット
372 燃料極支持体
372A 内部空間
372A1 上流側空間
372A2 下流側空間
373A 開口
373B 開口
374 仕切部
375A 上流側空間
375B 下流側空間
376 電解質部
378 燃料極
1 Fuel Cell Module 2 Fuel Cell Device 4 Fluid Supply Device 4a Evaporator 4b Heater 6 Housing 6a Inner Wall Plate 6b Outer Wall Plate 12 Fuel Supply Passage 14 Fuel Discharge Passage 16 Oxidizing Gas Supply Passage 18 Oxidizing Gas Discharge Passage 20 Water Supply Pipe 22 for raw fuel gas supply pipe 24 Exhaust gas discharge pipe 26 Exhaust gas pipe 28 Mixed gas conduit 29 Electric heater 30a Evaporation chamber 30b Mixing chamber 30c Exhaust gas chamber 30d Passage 30e Fin 32 Air supply pipe 34 Ceramic heater 36 Reformer 38 Combustor 38a Residual fuel gas dispersion member 38b Residual air dispersion member 50 Housing 51 Partition plate 52 Housing body 52a Top plate 52b Side plate 52c Bottom plate 52d Closure side plate 52e Closure side plate 53 Internal space 54 Air passage cover 54a Top plate 54a1 Discharge port 54a2 Opening 54b Side plate 54c Bottom plate 56A Fuel passage cover 56B Fuel passage cover 57a Air passage 57b Air passage 57c Air passage 58 Air supply port 60 Fuel cell stack 60A Upstream fuel cell stack 60B Downstream fuel cell stack 62A Upstream fuel gas flow Channel 62B Downstream fuel gas channel 64 Middle-stream fuel gas channel 70 Fuel cell unit 84 Fuel cell 86 Inner electrode terminal 88 Fuel gas channel 90 Inner electrode layer 90a Upper part 90b Outer peripheral surface 90c Upper end surface 92 Outer electrode layer 94 Electrolyte layer 96 Sealing material 98 Fuel gas channel thin tube 101 Fuel cell module 102 Fuel cell device 150 Housing 151 Partition plate 152 Housing body 152a Top plate 152b Side plate 152c Bottom plate 152d Closing side plate 152e Closing side plate 153 Internal space 154 Air passage cover 154a Top Plate 154a1 Discharge port 154a2 Opening 154b Side plate 154c Bottom plate 156A Fuel passage cover 156B Fuel passage cover 157a Air passage 157b Air passage 157c Air passage 158 Air supply port 159 Holding plate 164 Middle flow side fuel gas passage 201 Fuel cell module 202 Fuel cell cell Device 250 Housing 251 Partition plate 252 Housing main body 252a Top plate 252b Side plate 252c Bottom plate 252d Closing side plate 252a1 Long hole 252e Closing side plate 253 Internal space 254 Air introducing member 254a Inlet member 254b Air passage forming member 254c Opening 256A Fuel passage cover 256B Fuel passage cover Mosquito Bar 258 Air supply port 301 Fuel cell module 302 Fuel cell device 350 Housing 352 Housing body 352a Top plate 352b Side plate 352c Bottom plate 352d Closing side plate 352e Closing side plate 353 Internal space 354 Air passage cover 354a Top plate 354a1 Discharge port 354a2 Opening portion 354b Side plate 354c Bottom plate 356A Fuel passage cover 356A1 Opening 356A2 Opening 357a Air passage 357b Air passage 357c Air passage 358 Air supply port 359 Partition plate 359B Opening 360 Fuel cell stack 361 Cylindrical member 370 Fuel cell unit 372 Fuel electrode support 372A Internal space 372A1 upstream space 372A2 downstream space 373A opening 373B opening 374 partition part 375A upstream space 375B downstream space 376 electrolyte part 378 fuel electrode
Claims (7)
長手方向が平行になるように配置された複数の燃料電池セルを備えた燃料電池セルスタックと、
前記燃料電池セルスタックを内部空間に収容する第1のハウジングと、
原燃料ガスを改質して、水素を含む燃料ガスを生成し、前記燃料電池セルスタックに供給する改質器と、
前記燃料電池セルスタックにおいて発電に使用されずに残った残余燃料ガスを燃焼させ、前記改質器を加熱する燃焼器と、
前記改質器及び前記燃焼器を内部空間に収容する第2のハウジングと、を有し、
前記燃料電池セルスタックを収容する前記第1のハウジングは、前記改質器及び前記燃焼器を収容する前記第2のハウジングとは分離独立して、前記第2のハウジングの外部に配置されており、
前記第1のハウジングは、前記長手方向の側方から、前記内部空間に収容された前記燃料電池セルスタックに空気を供給するための空気供給口を有する、ことを特徴とする燃料電池モジュール。 A fuel cell module for generating power by reacting a supplied fuel gas with an oxidant gas,
A fuel cell stack comprising a plurality of fuel cells arranged so that their longitudinal directions are parallel,
A first housing that houses the fuel cell stack in an internal space;
A reformer that reforms the raw fuel gas to generate a fuel gas containing hydrogen and supplies the fuel gas to the fuel cell stack,
A combustor that burns the residual fuel gas that is not used for power generation in the fuel cell stack and that heats the reformer,
A second housing that houses the reformer and the combustor in an internal space,
The first housing that accommodates the fuel cell stack is arranged outside the second housing separately from and independent of the second housing that accommodates the reformer and the combustor. ,
The fuel cell module, wherein the first housing has an air supply port for supplying air to the fuel cell stack housed in the internal space from the lateral side in the longitudinal direction.
前記空気供給口は、前記排出口が設けられた面以外の面に設けられている、請求項1に記載の燃料電池モジュール。 The first housing is provided with an exhaust port for exhausting the residual oxidant gas remaining without being used for power generation of the fuel cell from the internal space,
The fuel cell module according to claim 1, wherein the air supply port is provided on a surface other than a surface on which the exhaust port is provided.
前記空気供給口は前記空気導入部材に設けられている、請求項1又は2に記載の燃料電池モジュール。 An air introducing member is provided between the fuel cells in the first housing,
The fuel cell module according to claim 1, wherein the air supply port is provided in the air introduction member.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2018237103A JP2020098743A (en) | 2018-12-19 | 2018-12-19 | Fuel cell module |
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2018237103A JP2020098743A (en) | 2018-12-19 | 2018-12-19 | Fuel cell module |
Publications (1)
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JP2020098743A true JP2020098743A (en) | 2020-06-25 |
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ID=71106105
Family Applications (1)
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JP2018237103A Pending JP2020098743A (en) | 2018-12-19 | 2018-12-19 | Fuel cell module |
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Country | Link |
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JP (1) | JP2020098743A (en) |
-
2018
- 2018-12-19 JP JP2018237103A patent/JP2020098743A/en active Pending
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