JP2021036487A - 燃料電池モジュール - Google Patents

Abstract

【課題】燃料電池セルスタックの劣化を抑制できる燃料電池モジュールを提供する。
【解決手段】燃料電池モジュール１において、ハウジング６から燃料電池セルスタック２へ燃料ガスを供給する燃料供給通路３０、及び、ハウジング６から燃料電池セルスタック２へ酸化剤ガスを供給する酸化剤ガス供給通路３４と、燃料電池セルスタック２からハウジング６へ残余燃料ガスを排出する燃料排出通路３４、及び、燃料電池セルスタック２において発電に使用されずに残った残余酸化剤ガスをハウジング６へ排出する酸化剤ガス排出通路３６と、が一体の通路形成部材４０内に形成されている。
【選択図】図５

Description

本発明は、燃料電池モジュールに関する。

従来より、燃料電池セルにより燃料ガスと酸化剤ガスを反応させることで発電する燃料電池モジュールが知られている。また、このような燃料電池モジュールに関して、燃焼器において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、改質器において燃焼器の燃焼熱により原燃料ガスを改質して、水素を含む燃料ガスを生成するものが知られている。

このような燃料電池モジュールとして、例えば、特許文献１には、ハウジング内に燃焼器と改質器を収容し、燃料電池セルスタックをハウジングとは独立して外部に配置した構成が開示されている。特許文献１に記載された燃料電池モジュールでは、ハウジングから燃料電池セルスタックに燃料供給配管及び酸化剤ガス供給配管を通じて燃料ガス及び酸化剤ガスが供給され、燃料電池セルスタックから燃料排出配管及び酸化剤ガス排出配管を通じて発電に使用されなかった残余燃料ガス及び残余酸化剤ガスがハウジングの燃焼器に供給される。

特開２０１９−０９１６８３号公報。

しかしながら、特許文献１に記載された発明では、起動時には、燃焼器及び改質器において高温となった燃料ガス及び酸化剤ガスが、低温の燃料電池セルスタックに供給される。このため、燃料電池セルスタックの一部が高温の燃料ガス及び酸化剤ガスにより急激に加熱されて温度ムラが生じてしまい、燃料電池セルスタックが劣化するおそれがある。

本発明は、上記の問題に鑑みなされたものであり、燃料電池セルスタックの劣化を抑制できる燃料電池モジュールを提供することを目的としている。

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、燃料電池セルスタックと、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収容する空間が内部に形成されたハウジングと、を有し、燃料電池セルスタックはハウジングとは独立して、ハウジングの外部に配置されており、ハウジングから燃料電池セルスタックへ燃料ガスを供給する燃料供給通路と、燃料電池セルスタックからハウジングへ残余燃料ガスを排出する燃料排出通路、又は、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酸化剤ガスをハウジングへ排出する酸化剤ガス排出通路の少なくとも何れか一方と、が一体の通路形成部材内に形成されている、ことを特徴とする。

上記構成の本発明によれば、燃料電池モジュールの起動時において燃料供給通路を通る高温の燃料ガスと、燃料排出通路を流れる残余燃料ガス、又は、酸化剤ガス排出通路を流れる残余酸化剤ガスの少なくとも何れか一方との間で、一体の通路形成部材を介して熱交換が行われるため、燃料ガスが冷却される。このため、高温の燃料ガスが燃料電池セルスタックに供給されて燃料電池セルが劣化するのを防止できる。さらに、燃料電池モジュールの発電時には、燃料排出通路を流れる高温な残余燃料ガス、又は、酸化剤ガス排出通路を流れる高温な残余酸化剤ガスの少なくとも何れか一方と、燃料供給通路を通る燃料ガスとの間で一体の通路形成部材を介して熱交換が行われるため、燃料ガスが加熱される。このため、十分に加熱された燃料ガスが燃料電池セルに供給され、発電効率を向上することができる。

本発明において、好ましくは、燃料供給通路と、燃料排出通路とが一体の通路形成部材内に形成されている。

上記構成によれば、燃料電池セルスタックに供給される燃料ガスと、燃料電池セルスタックから排出される残余燃料ガスとの間で熱交換を行うことができる。

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、燃料電池セルスタックと、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る燃焼器と、燃焼器を収容する空間が内部に形成されるとともに酸化剤ガスが流れる酸化剤ガス流路を有するハウジングと、を有し、燃料電池セルスタックはハウジングとは独立して、ハウジングの外部に配置されており、ハウジングから燃料電池セルスタックへ酸化剤ガスを供給する酸化剤ガス供給通路と、燃料電池セルスタックからハウジングへ残余燃料ガスを排出する燃料排出通路、又は、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酸化剤ガスをハウジングへ排出する酸化剤ガス排出通路の少なくとも何れか一方と、が一体の通路形成部材内に形成されている、ことを特徴とする。

上記構成の本発明によれば、燃料電池モジュールの起動時において酸化剤ガス供給通路を通る高温の酸化剤ガスと、燃料排出通路を流れる残余燃料ガス、又は、酸化剤ガス排出通路を流れる残余酸化剤ガスの少なくとも何れか一方との間で、一体の通路形成部材を介して熱交換が行われるため、酸化剤ガスが冷却される。このため、高温の酸化剤ガスが燃料電池セルスタックに供給されて燃料電池セルが劣化するのを防止できる。さらに、燃料電池モジュールの発電時には、燃料排出通路を流れる高温な残余燃料ガス、又は、酸化剤ガス排出通路を流れる高温な残余酸化剤ガスの少なくとも何れか一方と、酸化剤ガス供給通路を通る酸化剤ガスとの間で一体の通路形成部材を介して熱交換が行われるため、酸化剤ガスが加熱される。このため、十分に加熱された酸化剤ガスが燃料電池セルに供給され、発電効率を向上することができる。

本発明において、好ましくは、酸化剤ガス供給通路と、酸化剤ガス排出通路とが一体の通路形成部材内に形成されている。

上記構成によれば、燃料電池セルスタックに供給される酸化剤ガスと、燃料電池セルスタックから排出される残余酸化剤ガスとの間で熱交換を行うことができる。

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、燃料電池セルスタックと、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収容する空間が内部に形成されるとともに酸化剤ガスが流れる酸化剤ガス流路を有するハウジングと、を有し、燃料電池セルスタックはハウジングとは独立して、ハウジングの外部に配置されており、ハウジングから燃料電池セルスタックへ燃料ガスを供給する燃料供給通路、又は、ハウジングから燃料電池セルスタックへ酸化剤ガスを供給する酸化剤ガス供給通路の少なくとも何れか一方と、燃料電池セルスタックからハウジングへ残余燃料ガスを排出する燃料排出通路、又は、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酸化剤ガスをハウジングへ排出する酸化剤ガス排出通路の少なくとも何れか一方と、が一体の通路形成部材内に形成されている、ことを特徴とする。

上記構成の本発明によれば、燃料電池モジュールの起動時において燃料供給通路を通る燃料ガス、又は、酸化剤ガス供給通路を通る高温の酸化剤ガスの少なくとも何れか一方と、燃料排出通路を流れる残余燃料ガス、又は、酸化剤ガス排出通路を流れる残余酸化剤ガスの少なくとも何れか一方との間で、一体の通路形成部材を介して熱交換が行われるため、燃料ガス、又は、酸化剤ガスの少なくとも何れか一方が冷却される。このため、高温の燃料ガス、又は、酸化剤ガスが燃料電池セルスタックに供給されて燃料電池セルが劣化するのを防止できる。さらに、燃料電池モジュールの発電時には、燃料排出通路を流れる高温な残余燃料ガス、又は、酸化剤ガス排出通路を流れる高温な残余酸化剤ガスの少なくとも何れか一方と、燃料供給通路を通る燃料ガス、又は、酸化剤ガス供給通路を通る高温の酸化剤ガスの少なくとも何れか一方との間で一体の通路形成部材を介して熱交換が行われるため、酸化剤ガスが加熱される。このため、十分に加熱された燃料ガス又は酸化剤ガスが燃料電池セルに供給され、発電効率を向上することができる。

本発明において、好ましくは、燃料供給通路と、燃料排出通路と、酸化剤ガス供給通路と、酸化剤ガス排出通路とが一体の通路形成部材内に形成されている。

上記構成の本発明によれば、燃料ガス及び酸化剤ガスと、残余燃料ガス及び残余酸化剤ガスとの間で熱交換が行われるため、起動時における燃料電池セルの劣化をより確実に防止できるととともに、発電時における発電効率をより確実に向上できる。

本発明において、好ましくは、ハウジングから燃料電池セルスタックに流体を供給する燃料供給通路及び酸化剤ガス供給通路と、燃料電池セルスタックからハウジングに流体を排出する酸化剤ガス供給通路及び酸化剤ガス排出通路とが交互に配置されている。

上記構成の本発明によれば、燃料ガス及び酸化剤ガスと、残余燃料ガス及び残余酸化剤ガスとの間で熱交換がより促進される。

本発明において、好ましくは、通路形成部材は、ハウジングから燃料電池セルスタックへ燃料ガスを供給する燃料供給通路、又は、ハウジングから燃料電池セルスタックへ酸化剤ガスを供給する酸化剤ガス供給通路の少なくとも何れか一方と、燃料電池セルスタックからハウジングへ残余燃料ガスを排出する燃料排出通路、又は、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酸化剤ガスをハウジングへ排出する酸化剤ガス排出通路の少なくとも何れか一方とが、伝熱部材により接続されて構成されている。

上記構成の本発明によれば、簡単な構成で供給通路と排出通路との間で熱交換を行うことができる。

本発明によれば、燃料電池セルスタックの劣化を抑制できる燃料電池モジュールを提供できる。

本発明の第１実施形態による燃料電池モジュールの概略構成を示す図である。 図１に示す燃料電池モジュールのハウジングと、燃料電池セルスタックと、これらを結ぶ通路形成部材を示す平面図である。 図１に示す燃料電池モジュールのハウジングと、燃料電池セルスタックと、これらを結ぶ通路形成部材を示す立面図である。 図１に示す燃料電池モジュールのハウジングと、燃料電池セルスタックと、これらを結ぶ通路形成部材を示す側面図である。 図１に示す燃料電池モジュールのハウジングと、燃料電池セルスタックと、これらを結ぶ通路形成部材を示す底面図である。 図２に示すハウジングと燃料電池セルスタックを結ぶ通路形成部材を示す取り付け状態における下方から見た図である。 図２に示すハウジングと燃料電池セルスタックを結ぶ通路形成部材を示す取り付けた状における上方から見た図である。 図２に示すハウジングと燃料電池セルスタックを結ぶ通路形成部材を示す図７におけるＡ−Ａ断面図である。 図２に示すハウジングと燃料電池セルスタックを結ぶ通路形成部材を示す図７におけるＢ−Ｂ断面図である。 本発明の第２実施形態による燃料電池モジュールのハウジングと、燃料電池セルスタックと、これらを結ぶ通路形成部材を示す平面図である。 本発明の第２実施形態による燃料電池モジュールのハウジングと、燃料電池セルスタックと、これらを結ぶ通路形成部材を示す側面図である。 本発明の第２実施形態による燃料電池モジュールのハウジングと、燃料電池セルスタックと、これらを結ぶ通路形成部材を示す底面図である。

＜第１実施形態＞
以下、本発明の第１実施形態による燃料電池モジュールを図面を参照しながら、詳細に説明する。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の概略構成を示す図である。なお、図１において、燃料ガス（原燃料ガス及び残余燃料ガスを含む）の流れを一点鎖線で示し、空気（残余酸化剤ガスを含む）の流れを実線で示し、排気ガスの流れを破線で示す。

図１に示すように、本発明の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２と、この燃料電池セルスタック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。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２３が接続されている。また、蒸発器４ａには、改質・加熱器４ｂのハウジング６から蒸発器４ａへ排気ガスを供給する排気ガス配管２６と、蒸発器４ａから改質器１０へ混合ガスを供給する混合ガス導管２８とが接続されている。

蒸発器４ａは、排気ガス配管２６を通じて供給された排気ガスの熱により、水供給用配管２０から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供給配管２２から供給された原燃料ガスと混合するように構成されている。蒸発器４ａにおいて水蒸気と混合された原燃料ガスは、混合ガス導管２８を通じて改質器１０に供給される。なお、水を加熱した排気ガスは排気ガス排出管２３を通じて外部に排出される。

改質・加熱器４ｂはハウジング６を備えており、このハウジング６が燃料電池セルスタック２の上方に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スタック２、及びハウジング６は、断熱材８によって包囲されているとともに、燃料電池セルスタック２とハウジング６との間にも断熱材８が設けられているため、燃料電池セルスタック２は、ハウジング６（流体供給装置４）から熱的に隔離されている。この燃料電池セルスタック２及びハウジング６を包囲している断熱材８は、燃料電池モジュール１の最表面を構成しており、断熱材８の外側を覆う金属製の容器等は設けられていてもよいが、設けられていなくてもよい。また、ハウジング６によって密閉された空間内には、改質器１０、燃焼器１２が収容されている。

ハウジング６は、二重壁構造となっており内壁と外壁の間に空気流路６Ａが形成されている。ハウジング６の天面には空気供給パイプ２４が接続されており、外部から空気供給パイプ２４を通じて酸化剤ガスとしての空気が供給される。空気流路６Ａに供給された空気（酸化剤ガス）は、空気流路６Ａを流れる間に、燃焼器１２の燃焼熱により加熱される。空気流路６Ａ内において加熱された空気は、酸化剤ガス供給通路３２を介して燃料電池セルスタック２に供給される。

改質・加熱器４ｂと燃料電池セルスタック２との間には、改質器１０から燃料電池セルスタック２の燃料ガスを供給する燃料供給通路３０が設けられ、ハウジング６の空気流路６Ａから加熱された空気を燃料電池セルスタック２に供給する酸化剤ガス供給通路３２が設けられている。また、改質・加熱器４ｂと燃料電池セルスタック２との間には、燃料電池セルスタック２において発電に使用されなかったオフガスである残燃料ガスを燃焼器１２に供給するための燃料排出通路３４と、燃料電池セルスタック２において発電に使用されなかった酸化剤ガスを燃焼器１２に供給するための酸化剤ガス排出通路３６が接続されている。

改質器１０には、改質触媒（図示せず）が充填されており、蒸発器４ａから混合ガス導管２８を通じて水蒸気が混合された原燃料ガスが供給され、燃焼器１２の燃焼熱により原燃料ガスを水蒸気改質して、水素を豊富に含む燃料ガスを生成するように構成されている。改質器１０において生成された燃料ガスは燃料電池セルスタック２に送られ、燃料電池セルスタック２において発電に使用される。この燃料ガスは、改質器１０と燃料電池セルスタック２の間に延びる燃料供給通路３０を介して燃料電池セルスタック２に供給される。ここで、改質器１０はハウジング６内に収容され、ハウジング６は断熱材８によって包囲されているので、燃料ガスを供給する燃料供給通路３０は、ハウジング６及び断熱材８を貫通して燃料電池セルスタック２へ延びている。

燃焼器１２は、燃料電池セルスタック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を燃焼させるように構成されている。燃料電池セルスタック２において発電に使用されずに残った燃料は、燃焼器１２と燃料電池セルスタック２の間に延びる燃料排出通路３４を介して燃焼器１２へ排出される。この燃料排出通路３４も、ハウジング６及び断熱材８を貫通して燃料電池セルスタック２から燃焼器１２へ延びている。燃焼器１２へ排出された残余燃料は、燃焼器１２によって燃焼され、燃焼器１２の上方に配置された改質器１０を加熱する。これにより、改質器１０内の改質触媒（図示せず）が水蒸気改質可能な温度に加熱される。

一方、発電用の酸化剤ガスである空気も外部から空気供給パイプ２４を通じてハウジング６に供給され、空気流路６Ａを通る間に燃焼器１２の燃焼熱によって加熱され、高温になった状態で燃料電池セルスタック２へ供給される。流体供給装置４において加熱された発電用の空気は、ハウジング６から延びる酸化剤ガス供給通路３２を介して燃料電池セルスタック２に供給される。この酸化剤ガス供給通路３２も、ハウジング６を包囲する断熱材８を貫通してハウジング６から燃料電池セルスタック２へ延びている。

燃料電池セルスタック２は、平板型セルスタックであり、複数の長方形の平板型燃料電池セル２ａ（図３）を積層して構成されている。燃料電池セルスタック２は、ハウジング６の外部に独立して設けられている。各燃料電池セル２ａは、酸化物イオン導電体で構成された平板状の電解質の両面に、燃料極及び空気極（酸化剤ガス極）の電極を夫々設けることにより構成され、各燃料電池セル２ａの間にはセパレータ２ｂが配置されている。また、積層された複数の燃料電池セル２ａの上端にはトップエンドプレート２ｃが配置され、下端にはボトムエンドプレート２ｄが配置されている。このように複数の燃料電池セル２ａを積層して得られた燃料電池セルスタック２の内部には、各燃料電池セル２ａに燃料ガスを供給するための燃料ガス供給通路（図示せず）と、酸化剤ガスである空気を供給するための酸化剤ガス供給通路（図示せず）が形成されている。ボトムエンドプレート２ｄに、燃料供給通路３０及び酸化剤ガス供給通路３２と、燃料排出通路３４及び酸化剤ガス排出通路３６と、が接続されている。ボトムエンドプレート２ｄにおいて、燃料供給通路３０及び燃料排出通路３４は各燃料電池セル２ａに燃料ガスを供給するための燃料ガス供給通路に接続されており、酸化剤ガス供給通路３２及び酸化剤ガス排出通路３６が、各燃料電池セル２ａに酸化剤ガスを供給するための酸化剤ガス供給通路に接続されている。各燃料電池セル２ａには、燃料供給通路３０及び酸化剤ガス供給通路３２を通じて燃料ガス及び酸化剤ガスが供給され、燃料電池セルによる発電が行われる。燃料電池セルスタック２において発電に使用されなかった残余燃料ガス及び残余酸化剤ガスは、燃料排出通路３４及び酸化剤ガス排出通路３６に排出される。

燃料電池セルスタック２に供給され、発電に使用されずに残った残余の燃料ガスは、上述の通り、燃料排出通路３４を介して燃焼器１２へ排出される。また、燃料電池セルスタック２に供給され、発電に使用されずに残った残余の空気は、酸化剤ガス排出通路３６を介して燃焼器１２へ排出される。この酸化剤ガス排出通路３６も、ハウジング６を包囲する断熱材８を貫通して燃料電池セルスタック２から燃焼器１２へ延びている。燃焼器１２へ排出された残余空気は、燃焼器１２における燃焼に使用される。燃焼により生成された燃焼ガスは、排気ガスとして排気ガス配管２６を通じて蒸発器４ａに排出される。蒸発器４ａに排出された排気ガスは、水を蒸発するのに用いられた後に、排気ガス排出管２３から外部に排出される。

本実施形態におけるハウジング６と燃料電池セルスタック２とを結ぶ燃料供給通路３０、酸化剤ガス供給通路３２、燃料排出通路３４、及び、酸化剤ガス排出通路３６が、ハウジング６と燃料電池セルスタック２との間に設けられた通路形成部材内に形成されている。以下、この通路形成部材の構成について説明する。

図２〜図５は、図１に示す燃料電池モジュールのハウジングと、燃料電池セルスタックと、これらを結ぶ通路形成部材を示し、図２は平面図、図３は立面図、図４は側面図、図５は底面図である。図２〜図５に示すように、本実施形態では、燃料電池セルスタック２は、平板型燃料電池セル２ａが水平になるように配置されている。また、改質・加熱器４ｂは、改質・加熱器４ｂの底面と、燃料電池セルスタック２の底面とが同じ高さになるように、燃料電池セルスタック２の側方に配置されている。これにより、全ての平板型燃料電池セル２ａの延長平面上に改質・加熱器４ｂのハウジング６が位置している。なお、平板型燃料電池セル２ａの延長平面上に位置するとは、平板型燃料電池セル２ａの表面又は裏面を延長した場合に、延長面と交差するこという。

また、本実施形態では、ハウジング６と、燃料電池セルスタック２とを連結するように通路形成部材４０が設けられている。通路形成部材４０は、ハウジング６の側面の底部と、燃料電池セルスタック２のボトムエンドプレート２ｄの側面との間に設けられている。

図６〜図９は、図２に示すハウジングと燃料電池セルスタックを結ぶ通路形成部材を示し、図６は取り付け状態における下方から見た図、図７は取り付けた状における上方から見た図、図８は図７におけるＡ−Ａ断面図、図９は図７におけるＢ−Ｂ断面図である。図６〜図９に示すように、通路形成部材４０は、第１の板材４２と、第２の板材５０とが重ね合わされて一体に形成されている。

第１の板材４２は、矩形状に形成されており、横方向の一側部（図６及び図７の左側部）に、縦方向（図６及び図７の上下方向）に等間隔で４つの円形の開口が形成されている。これら開口には縁に沿って円筒状の第１〜第４の管状部材４４Ａ〜４４Ｄが取り付けられている。また、横方向の他側部（図６及び図７の右側部）に、縦方向（図６及び図７の上下方向）に等間隔で４つの円形の開口が形成されている。これら開口には縁に沿って円筒状の第５〜第８の管状部材４６Ａ〜４６Ｄが取り付けられている。第１〜第４の管状部材４４Ａ〜４４Ｄと、第５〜第８の管状部材４６Ａ〜４６Ｄとはそれぞれ横方向に整列して設けられている。

第２の板材５０は平板状であり、縦方向に等間隔で第１〜第４の突部５２Ａ〜５２Ｄが形成されている。第１〜第４の突部５２Ａ〜５２Ｄは、それぞれ下方にむかって突出し、横方向に延びるように形成されている。

図８に示すように、第１の板材４２と第２の板材５０とが重ね合わされることにより、第１の板材４２と第２の板材５０の第１の突部５２Ａとの間に横方向に延びる通路が形成されている。この通路は、一端が第１の管状部材４４Ａの内部通路と連通し、他端が第５の管状部材４６Ａの内部通路と連通している。これにより、第１の管状部材４４Ａから第５の管状部材４６Ａまで延びる燃料供給通路３０が形成されている。

これと同様に、第１の板材４２と第２の板材５０とが重ね合わされることにより、第１の板材４２と第２の板材５０の第２の突部５２Ｂとの間に横方向に延びる通路が形成されている。この通路は、一端が第２の管状部材４４Ｂの内部通路と連通し、他端が第６の管状部材４６Ｂの内部通路と連通している。これにより、第２の管状部材４４Ｂから第６の管状部材４６Ｂまで延びる燃料排出通路３４が形成されている。

また、第１の板材４２と第２の板材５０とが重ね合わされることにより、第１の板材４２と第２の板材５０の第３の突部５２Ｃとの間に横方向に延びる通路が形成されている。この通路は、一端が第３の管状部材４４Ｃの内部通路と連通し、他端が第７の管状部材４６Ｃの内部通路と連通している。これにより、第３の管状部材４４Ｃから第７の管状部材４６Ｃまで延びる酸化剤ガス供給通路３２が形成されている。

また、第１の板材４２と第２の板材５０とが重ね合わされることにより、第１の板材４２と第２の板材５０の第４の突部５２Ｄとの間に横方向に延びる通路が形成されている。この通路は、一端が第４の管状部材４４Ｄの内部通路と連通し、他端が第８の管状部材４６Ｄの内部通路と連通している。これにより、第４の管状部材４４Ｄから第８の管状部材４６Ｄまで延びる酸化剤ガス排出通路３６が形成されている。

このように、通路形成部材４０内には、ハウジング６から燃料電池セルスタック２に流体を供給する燃料供給通路３０及び酸化剤ガス供給通路３２と、燃料電池セルスタック２からハウジング６へ流体を排出する燃料排出通路３４及び酸化剤ガス排出通路３６とが交互に配置されている。

第１〜第４の管状部材４４Ａ〜４４Ｄの端部はハウジング６に接続されており、第５〜第８の管状部材４６Ａ〜４６Ｄの端部は燃料電池セルスタック２に接続されている。

ハウジング６内の改質器１０から排出された燃料ガスは、燃料供給通路３０を通じて燃料電池セルスタック２に供給される。すなわち、燃料ガスは、第１の管状部材４４Ａを通り、第１の板材４２と第２の板材５０の第１の突部５２Ａとの間の空間を通り、第５の管状部材４６Ａを通り、燃料電池セルスタック２に供給される。

燃料電池セルスタック２から排出された残余燃料ガスは、燃料排出通路３４を通じてハウジング６内の燃焼器１２に排出される。すなわち、残余燃料ガスは、第６の管状部材４６Ｂを通り、第１の板材４２と第２の板材５０の第２の突部５２Ｂとの間の空間を通り、第２の管状部材４４Ｂを通り、ハウジング６内の燃焼器１２に供給される。

ハウジング６内の空気流路６Ａから排出された酸化剤ガスは、酸化剤ガス供給通路３２を通じて燃料電池セルスタック２に供給される。すなわち、酸化剤ガスは、第３の管状部材４４Ｃを通り、第１の板材４２と第２の板材５０の第３の突部５２Ｃとの間の空間を通り、第７の管状部材４６Ｃを通り、燃料電池セルスタック２に供給される。

燃料電池セルスタック２から排出された残余酸化剤ガスは、酸化剤ガス排出通路３６を通じてハウジング６内の燃焼器１２に排出される。すなわち、残余酸化剤ガスは、第８の管状部材４６Ｄを通り、第１の板材４２と第２の板材５０の第４の突部５２Ｄとの間の空間を通り、第４の管状部材４４Ｄを通り、ハウジング６内の燃焼器１２に供給される。

次に、本発明の実施例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２４を介して発電用の空気が改質器１０に供給される。図１に示すように、供給された原燃料ガスは、蒸発器を通って混合ガス導管２８に流入し、さらに、改質器１０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１０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１０に流入した原燃料ガスは、燃料供給通路３０を通って燃料電池セルスタック２の内部に流入する。

一方、空気供給パイプ２４を介してハウジング６に供給された空気は、ハウジング６の空気流路６Ａを通り、さらに、酸化剤ガス供給通路３２を通って燃料電池セルスタック２の内部に流入する。燃料電池セルスタック２内に流入した原燃料ガス及び空気は、内部の通路を通り、燃料排出通路３４及び酸化剤ガス排出通路３６を介して燃焼器１２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、燃料電池セルスタック２の温度が低いため、燃料電池セルスタック２において発電反応は発生しない。

燃料排出通路３４を通って燃焼器１２に流入した原燃料ガスは、酸化剤ガス排出通路３６を介して燃焼器１２に流入した酸化剤ガスとともに燃焼器３８において燃焼され、燃焼熱を生成するようになる。

燃焼器１２が点火されると、その上方に配置された改質器１０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の空気流路６Ａが加熱され、内部を流れる空気が加熱される。改質器１０及び空気流路６Ａにおいて急加熱された燃料ガス及び酸化剤ガスは、通路形成部材４０内の燃料供給通路３０及び酸化剤ガス供給通路３２をそれぞれ通過する。この際、燃料排出通路３４及び酸化剤ガス排出通路３６を通る燃料ガス及び酸化剤ガスは温度が低いため、燃料供給通路３０及び酸化剤ガス供給通路３２を通る燃料ガス及び酸化剤ガスと、燃料排出通路３４及び酸化剤ガス排出通路３６を通る燃料ガス及び酸化剤ガスとの間で、通路形成部材４０を介して熱交換が行われる。これにより、燃料供給通路３０及び酸化剤ガス供給通路３２を通る燃料ガス及び酸化剤ガスが冷却され、燃料電池セルが急加熱されて劣化するのを防止できる。

また、このように燃焼器１２において残余燃料ガスと残余酸化剤ガスによる燃焼が開始されると、ハウジング６の底面が加熱され、ハウジング６の底面からの放熱により燃料電池セルスタック２の上面が加熱される。これに対して、本実施形態では、平板型燃料電池セル２の延長平面上にハウジング６が位置しているため、各平板型燃料電池セル２には温度分布が発生するものの、それぞれの平板型燃料電池セル２に同じ傾向の温度分布が発生するため、平板型燃料電池セル２間に熱応力が発生するのを防止できる。

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、水供給用配管２０を通じて蒸発器４ａに供給された水を蒸発させて水蒸気を発生させた後、排気ガス排出管２３から排出される。

蒸発器４ａ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１０に供給されるようになる。また、改質器１０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、燃料電池セルスタック２に供給される。燃料電池セルスタック２の温度が十分に上昇すると、燃料ガスと、改質・加熱器４ｂにおいて加熱された空気により発電反応が発生するようになる。燃料電池セルスタック２の温度が発電可能な温度まで上昇した状態において、燃料電池セルスタック２から電力が取り出され、発電が開始される。

燃料電池セルスタック２における発電が開始されると、燃料電池セルスタック２が発電反応により高温になるため、燃料排出通路３４及び酸化剤ガス排出通路３６を通る残余燃料ガス及び残余酸化剤ガスが、燃料供給通路３０及び酸化剤ガス供給通路３２を通る燃料ガス及び酸化剤ガスよりも高温になる。

これにより、燃料供給通路３０及び酸化剤ガス供給通路３２を通る燃料ガス及び酸化剤ガスと、燃料排出通路３４及び酸化剤ガス排出通路３６を通る燃料ガス及び酸化剤ガスとの間で、通路形成部材４０を介して熱交換が行われる。このため、燃料供給通路３０及び酸化剤ガス供給通路３２を通って燃料電池セルスタック２に供給される燃料ガス及び酸化剤ガスがさらに加熱され、発電反応がより促進される。

また、このように燃料電池セルスタック２における発電が開始されると燃料電池セルスタック２における温度が上昇する。これに対して、燃料電池セルスタック２における温度が上昇すると、燃料電池セルスタック２のハウジング６に近い側の側面からハウジングへの放熱が起こり、燃料電池セルスタック２のハウジング６に近い側の温度が低下してしまう。これに対して、本実施形態では、平板型燃料電池セル２の延長平面上にハウジング６が位置しているため、各平板型燃料電池セル２には温度分布が発生するものの、それぞれの平板型燃料電池セル２に同じ傾向の温度分布が発生するため、平板型燃料電池セル２間に熱応力が発生するのを防止できる。

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、ハウジング６から燃料電池セルスタック２に流体を供給する燃料供給通路３０及び酸化剤ガス供給通路３２と、燃料電池セルスタック２からハウジング６へ流体を排出する燃料排出通路３４及び酸化剤ガス排出通路３６と通路形成部材４０内に形成されている。これにより、燃料電池モジュール１の起動時において燃料供給通路３０を通る燃料ガス、及び、酸化剤ガス供給通路３４を通る高温の酸化剤ガスと、燃料排出通路３２を流れる残余燃料ガス、及び、酸化剤ガス排出通路３６を流れる残余酸化剤ガスとの間で、通路形成部材４０を介して熱交換が行われるため、燃料ガス及び酸化剤ガスが冷却される。このため、高温の燃料ガス及び酸化剤ガスが燃料電池セルスタック１に供給されて燃料電池セルが劣化するのを防止できる。さらに、燃料電池モジュール１の発電時には、燃料排出通路３２を流れる高温な残余燃料ガス及び酸化剤ガス排出通路３６を流れる高温な残余酸化剤ガスと、燃料供給通路３０を通る燃料ガス、及び、酸化剤ガス供給通路３４を通る高温の酸化剤ガスとの間で通路形成部材４０を介して熱交換が行われるため、酸化剤ガスが加熱される。このため、十分に加熱された燃料ガス又は酸化剤ガスが燃料電池セルに供給され、発電効率を向上することができる。

また、本実施形態では、燃料供給通路３０と、燃料排出通路３４と、酸化剤ガス供給通路３２と、酸化剤ガス排出通路３６とが通路形成部材４０内に形成されている。これにより、燃料ガス及び酸化剤ガスと、残余燃料ガス及び残余酸化剤ガスとの間で熱交換が行われるため、起動時における燃料電池セルの劣化をより確実に防止できるととともに、発電時における発電効率をより確実に向上できる。

また、本実施形態では、燃料供給通路３０及び酸化剤ガス供給通路３４と、酸化剤ガス供給通路３２及び酸化剤ガス排出通路３６とが交互に配置されているため、燃料ガス及び酸化剤ガスと、残余燃料ガス及び残余酸化剤ガスとの間で熱交換がより促進される。

＜第２実施形態＞
以下、本発明の第２実施形態による燃料電池モジュールを図面を参照しながら説明する。なお、第２実施形態による燃料電池モジュールは、通路形成部材の構成のみが第１実施形態と異なる。第１実施形態と同様の構成については、同じ符号を付して詳細な説明を省略する。

図１０及び図１１は、本発明の第２実施形態による燃料電池モジュールのハウジングと、燃料電池セルスタックと、これらを結ぶ通路形成部材を示し、図１０は平面図、図１１は側面図、図１２は底面図である。

図１０〜図１２に示すように、本実施形態では、ハウジング６と燃料電池セルスタック２とは略同じ高さ位置に設けられており、ハウジング６の底部と、燃料電池セルスタック２の底部とを連結するように第１の通路形成部材１４０Ａ及び第２の通路形成部材１４０Ｂが設けられている。

第１の通路形成部材１４０Ａは、第１の板材１４２Ａと、第２の板材１５０Ａとが重ね合わされて一体に形成されている。また、第２の通路形成部材１４０Ｂは、第１の板材１４２Ｂと、第２の板材１５０Ｂとが重ね合わされて一体に形成されている。

第１の通路形成部材１４０Ａを形成する第１の板材１４２Ａは、矩形状に形成されており、横方向の一側部（図１２左側部）に、縦方向（図１２の上下方向）に並ぶように２つの円形の開口が形成されている。これら開口には縁に沿って円筒状の第１〜第２の管状部材１４４Ａ〜１４４Ｂが取り付けられている。また、横方向の他側部（図１２の右側部）に、縦方向（図１２の上下方向）に並ぶように２つの円形の開口が形成されている。これら開口には縁に沿って円筒状の第５〜第６の管状部材１４６Ａ〜１４６Ｂが取り付けられている。第１〜第２の管状部材１４４Ａ〜１４４Ｂと、第５〜第６の管状部材１４６Ａ〜１４６Ｂとはそれぞれ横方向に整列して設けられている。

第１の通路形成部材１４０Ａを形成する第２の板材１５０Ａは平板状であり、縦方向に並ぶように第１〜第２の突部１５２Ａ〜１５２Ｂが形成されている。第１〜第２の突部１５２Ａ〜１５２Ｂは、それぞれ下方にむかって突出し、横方向に延びるように形成されている。

第１の通路形成部材１４０Ａにおいて、第１の板材１４２Ａと第２の板材１５０Ａとが重ね合わされることにより、第１の板材１４２Ａと第２の板材１５０Ａの第１の突部１５２Ａとの間に横方向に延びる通路が形成されている。この通路は、一端が第１の管状部材１４４Ａの内部通路と連通し、他端が第５の管状部材１４６Ａの内部通路と連通している。これにより、第１の管状部材１４４Ａから第５の管状部材１４６Ａまで延びる燃料供給通路３０が形成されている。

これと同様に、第１の通路形成部材１４０Ａにおいて、第１の板材１４２Ａと第２の板材１５０とが重ね合わされることにより、第１の板材１４２Ａと第２の板材１５０の第２の突部１５２Ｂとの間に横方向に延びる通路が形成されている。この通路は、一端が第２の管状部材１４４Ｂの内部通路と連通し、他端が第６の管状部材１４６Ｂの内部通路と連通している。これにより、第２の管状部材１４４Ｂから第６の管状部材１４６Ｂまで延びる燃料排出通路３４が形成されている。

第２の通路形成部材１４０Ｂを形成する第１の板材１４２Ｂは、矩形状に形成されており、横方向の一側部（図１２左側部）に、縦方向（図１２の上下方向）に並ぶように２つの円形の開口が形成されている。これら開口には縁に沿って円筒状の第３〜第４の管状部材１４４Ｃ〜１４４Ｄが取り付けられている。また、横方向の他側部（図１２の右側部）に、縦方向（図１２の上下方向）に並ぶように２つの円形の開口が形成されている。これら開口には縁に沿って円筒状の第７〜第８の管状部材１４６Ｃ〜１４６Ｄが取り付けられている。第３〜第４の管状部材１４４Ｃ〜１４４Ｄと、第７〜第８の管状部材１４６Ｃ〜１４６Ｄとはそれぞれ横方向に整列して設けられている。

第２の通路形成部材１４０Ｂを形成する第２の板材１５０Ｂは平板状であり、縦方向に並ぶように第３〜第４の突部１５２Ｃ〜１５２Ｄが形成されている。第３〜第４の突部１５２Ｃ〜１５２Ｄは、それぞれ下方にむかって突出し、横方向に延びるように形成されている。

第２の通路形成部材１４０Ｂにおいて、第１の板材１４２Ｂと第２の板材１５０Ｂとが重ね合わされることにより、第１の板材１４２Ｂと第２の板材１５０Ｂの第３の突部５２Ｃとの間に横方向に延びる通路が形成されている。この通路は、一端が第３の管状部材１４４Ｃの内部通路と連通し、他端が第７の管状部材１４６Ｃの内部通路と連通している。これにより、第３の管状部材１４４Ｃから第７の管状部材１４６Ｃまで延びる酸化剤ガス供給通路３２が形成されている。

これと同様に、第２の通路形成部材１４０Ｂにおいて、第１の板材１４２Ｂと第２の板材１５０Ｂとが重ね合わされることにより、第１の板材１４２Ｂと第２の板材１５０Ｂの第４の突部１５２Ｄとの間に横方向に延びる通路が形成されている。この通路は、一端が第４の管状部材１４４Ｄの内部通路と連通し、他端が第８の管状部材１４６Ｄの内部通路と連通している。これにより、第４の管状部材１４４Ｄから第８の管状部材１４６Ｄまで延びる酸化剤ガス排出通路３６が形成されている。

第１の通路形成部材１４０Ａの第１〜第２の管状部材１４４Ａ〜１４４Ｂの端部はハウジング６に接続されており、第５〜第６の管状部材１４６Ａ〜１４６Ｂの端部は燃料電池セルスタック２に接続されている。また、第２の通路形成部材１４０Ｂの第３〜第４の管状部材１４４Ｃ〜１４４Ｄの端部はハウジング６に接続されており、第７〜第８の管状部材１４６Ｃ〜１４６Ｄの端部は燃料電池セルスタック２に接続されている。

ハウジング６内の改質器１０から排出された燃料ガスは、燃料供給通路３０を通じて燃料電池セルスタック２に供給される。すなわち、燃料ガスは、第１の通路形成部材１４０Ａの第１の管状部材１４４Ａを通り、第１の板材１４２Ａと第２の板材１５０Ａの第１の突部１５２Ａとの間の空間を通り、第５の管状部材１４６Ａを通り、燃料電池セルスタック２に供給される。

燃料電池セルスタック２から排出された残余燃料ガスは、燃料排出通路３４を通じてハウジング６内の燃焼器１２に排出される。すなわち、残余燃料ガスは、第１の通路形成部材１４０Ａの第６の管状部材１４６Ｂを通り、第１の板材１４２Ａと第２の板材１５０Ａの第２の突部１５２Ｂとの間の空間を通り、第２の管状部材１４４Ｂを通り、ハウジング６内の燃焼器１２に供給される。

ハウジング６内の空気流路６Ａから排出された酸化剤ガスは、酸化剤ガス供給通路３２を通じて燃料電池セルスタック２に供給される。すなわち、酸化剤ガスは、第２の通路形成部材１４０Ｂの第３の管状部材１４４Ｃを通り、第１の板材１４２Ｂと第２の板材１５０Ｂの第３の突部１５２Ｃとの間の空間を通り、第７の管状部材１４６Ｃを通り、燃料電池セルスタック２に供給される。

燃料電池セルスタック２から排出された残余酸化剤ガスは、酸化剤ガス排出通路３６を通じてハウジング６内の燃焼器１２に排出される。すなわち、残余酸化剤ガスは、第８の管状部材１４６Ｄを通り、第１の板材１４２Ｂと第２の板材１５０Ｂの第４の突部１５２Ｄとの間の空間を通り、第４の管状部材１４４Ｄを通り、ハウジング６内の燃焼器１２に供給される。

本実施形態においても、起動時には、改質器１０において急加熱された燃料ガス及び酸化剤ガスは、第１の通路形成部材１４０Ａ内の燃料供給通路３０を通過する。この際、燃料排出通路３４を通る燃料ガスは温度が低いため、燃料供給通路３０を通る燃料ガスと、燃料排出通路３４を通る燃料ガスとの間で、第１の通路形成部材１４０Ａを介して熱交換が行われる。これにより、燃料供給通路３０を通る燃料ガスが冷却され、燃料電池セルが急加熱されて劣化するのを防止できる。

これと同様に、空気流路６Ａにおいて急加熱された酸化剤ガスは、第２の通路形成部材１４０Ｂ内の酸化剤ガス供給通路３２を通過する。この際、酸化剤ガス排出通路３６を通る酸化剤ガスは温度が低いため、酸化剤ガス供給通路３２を通る酸化剤ガスと、酸化剤ガス排出通路３６を通る酸化剤ガスとの間で、第２の通路形成部材１４０Ｂを介して熱交換が行われる。これにより、酸化剤ガス供給通路３２を通る酸化剤ガスが冷却され、燃料電池セルが急加熱されて劣化するのを防止できる。

燃料電池セルスタック２における発電時には、燃料供給通路３０を通る燃料ガスと、燃料排出通路３４を通る燃料ガスとの間で、第１の通路形成部材１４０Ａを介して熱交換が行われる。このため、燃料供給通路３０を通って燃料電池セルスタック２に供給される燃料ガス及び酸化剤ガスがさらに加熱され、発電反応がより促進される。これと同様に、酸化剤ガス供給通路３２を通る酸化剤ガスと、酸化剤ガス排出通路３６を通る酸化剤ガスとの間で、第２の通路形成部材１４０Ｂを介して熱交換が行われる。このため、酸化剤ガス供給通路３２を通って燃料電池セルスタック２に供給される酸化剤ガスがさらに加熱され、発電反応がより促進される。

なお、本実施形態では、第１の通路形成部材１４０Ａに燃料供給通路３０及び燃料排出通路３４を形成し、ハウジング６から燃料電池セルスタック２に供給される燃料ガスと、燃料電池セルスタック２からハウジング６に排出される残余燃料ガスとの間で熱交換可能にしたが、本発明はこれに限られない。第１の通路形成部材１４０Ａに燃料供給通路３０及び酸化剤ガス排出通路３６を形成し、ハウジング６から燃料電池セルスタック２に供給される燃料ガスと、燃料電池セルスタック２からハウジング６に排出される残余酸化剤ガスとの間で熱交換可能にしてもよい。

また、本実施形態では、第２の通路形成部材１４０Ｂに酸化剤ガス供給通路３２及び酸化剤ガス排出通路３６を形成し、ハウジング６から燃料電池セルスタック２に供給される酸化剤ガスと、燃料電池セルスタック２からハウジング６に排出される残余酸化剤ガスとの間で熱交換可能にしたが、本発明はこれに限られない。第２の通路形成部材１４０Ｂに酸化剤ガス供給通路３２及び燃料排出通路３４を形成し、ハウジング６から燃料電池セルスタック２に供給される酸化剤ガスと、燃料電池セルスタック２からハウジング６に排出される残余燃料ガスとの間で熱交換可能にしてもよい。

すなわち、本発明は、燃料供給通路３０を流れる燃料ガス、又は、酸化剤ガス供給通路３２を流れる酸化剤ガスの少なくとも何れか一方と、燃料排出通路３４を流れる残余燃料ガス、又は、酸化剤ガス排出通路３６を流れる残余酸化剤ガスの少なくとも何れか一方とが熱交換可能であればよい。

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、燃料供給通路３０と、燃料排出通路３４とが第１の通路形成部材１４０Ａ内に形成されている。これにより、燃料電池モジュールの起動時において燃料供給通路３０を通る高温の燃料ガスと、燃料排出通路３４を流れる残余燃料ガスとの間で、第１の通路形成部材１４０Ａを介して熱交換が行われるため、燃料ガスが冷却される。このため、高温の燃料ガスが燃料電池セルスタック２に供給されて燃料電池セルが劣化するのを防止できる。さらに、燃料電池モジュール１の発電時には、燃料排出通路３４を流れる高温な残余燃料ガスと、燃料供給通路３０を通る燃料ガスとの間で第１の通路形成部材１４０Ａを介して熱交換が行われるため、燃料ガスが加熱される。このため、十分に加熱された燃料ガスが燃料電池セルに供給され、発電効率を向上することができる。

また、本実施形態では、燃料供給通路３０と、燃料排出通路３４とが第１の通路形成部材１４０Ａ内に形成されているため、燃料電池セルスタック２に供給される燃料ガスと、燃料電池セルスタック２から排出される残余燃料ガスとの間で熱交換を行うことができる。

また、本実施形態では、酸化剤ガス供給通路３２と酸化剤ガス排出通路３６と、が第２の通路形成部材１４０Ｂ内に形成されている。これにより、燃料電池モジュールの起動時において酸化剤ガス供給通路３２を通る高温の酸化剤ガスと、酸化剤ガス排出通路３６を流れる残余酸化剤ガスとの間で、第２の通路形成部材１４０Ｂを介して熱交換が行われるため、酸化剤ガスが冷却される。このため、高温の酸化剤ガスが燃料電池セルスタック２に供給されて燃料電池セルが劣化するのを防止できる。さらに、燃料電池モジュール１の発電時には、酸化剤ガス排出通路３６を流れる高温な残余酸化剤ガスと、酸化剤ガス供給通路３２を通る酸化剤ガスとの間で第２の通路形成部材１４０Ｂを介して熱交換が行われるため、酸化剤ガスが加熱される。このため、十分に加熱された酸化剤ガスが燃料電池セルに供給され、発電効率を向上することができる。

また、本実施形態では、酸化剤ガス供給通路３２と、酸化剤ガス排出通路３６とが第２の通路形成部材１４０Ｂ内に形成されているため、燃料電池セルスタック２に供給される酸化剤ガスと、燃料電池セルスタック２から排出される残余酸化剤ガスとの間で熱交換を行うことができる。

なお、上記各実施形態では、通路形成部材を第１の部材及び第２の部材により形成しているが、本発明はこれに限られない。すなわち、燃料供給通路３０又は酸化剤ガス供給通路３２の少なくとも一方と、燃料排出通路３４又は酸化剤ガス排出通路３６の少なくとも一方の間で熱交換が可能な構成であればよく、伝熱部材で供給通路と排出通路とを接続してもよい。すなわち、本発明における一体の部材とは、空隙等により分離されていない部材を意味するものである。なお、このように、燃料供給通路３０又は酸化剤ガス供給通路３２の少なくとも一方と、燃料排出通路３４又は酸化剤ガス排出通路３６の少なくとも一方の間を伝熱部材で結ぶ構成によれば、簡単な構成で熱交換が可能になる。

１ 燃料電池モジュール
２ 燃料電池セルスタック
２ａ 燃料電池セル
２ｂ セパレータ
４ 流体供給装置
４ａ 蒸発器
４ｂ 改質・加熱器
６ ハウジング
６Ａ 空気流路
８ 断熱材
１０ 改質器
１２ 燃焼器
２０ 水供給用配管
２２ 原燃料ガス供給配管
２３ 排気ガス排出管
２４ 空気供給パイプ
２６ 排気ガス配管
２８ 混合ガス導管
３０ 燃料供給通路
３２ 酸化剤ガス供給通路
３４ 燃料排出通路
３６ 酸化剤ガス排出通路
３８ 燃焼器
４０ 通路形成部材
４２ 第１の板材
４４Ａ 第１の管状部材
４４Ｂ 第２の管状部材
４４Ｃ 第３の管状部材
４４Ｄ 第４の管状部材
４６Ａ 第５の管状部材
４６Ｂ 第６の管状部材
４６Ｃ 第７の管状部材
４６Ｄ 第８の管状部材
５０ 第２の板材
５２Ａ 第１の突部
５２Ｂ 第２の突部
５２Ｃ 第３の突部
５２Ｄ 第４の突部
１４０Ａ 第１の通路形成部材
１４０Ｂ 第２の通路形成部材
１４２Ａ 第１の板材
１４２Ｂ 第１の板材
１４４Ａ 第１の管状部材
１４４Ｂ 第２の管状部材
１４４Ｃ 第３の管状部材
１４４Ｄ 第４の管状部材
１４６Ａ 第５の管状部材
１４６Ｂ 第６の管状部材
１４６Ｃ 第７の管状部材
１４６Ｄ 第８の管状部材
１５０Ａ 第２の板材
１５０Ｂ 第２の板材
１５２Ａ 第１の突部
１５２Ｂ 第２の突部
１５２Ｃ 第３の突部
１５２Ｄ 第４の突部

Claims (8)

1. 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、
   燃料電池セルスタックと、
   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収容する空間が内部に形成されたハウジングと、を有し、
   前記燃料電池セルスタックは前記ハウジングとは独立して、前記ハウジングの外部に配置されており、
   前記ハウジングから前記燃料電池セルスタックへ前記燃料ガスを供給する燃料供給通路と、
   前記燃料電池セルスタックから前記ハウジングへ前記残余燃料ガスを排出する燃料排出通路、又は、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酸化剤ガスを前記ハウジングへ排出する酸化剤ガス排出通路の少なくとも何れか一方と、が一体の通路形成部材内に形成されている、ことを特徴とする燃料電池モジュール。
2. 前記燃料供給通路と、前記燃料排出通路とが一体の通路形成部材内に形成されている、
   請求項１に記載の燃料電池モジュール。
3. 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、
   燃料電池セルスタックと、
   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る燃焼器と、
   前記燃焼器を収容する空間が内部に形成されるとともに前記酸化剤ガスが流れる酸化剤ガス流路を有するハウジングと、を有し、
   前記燃料電池セルスタックは前記ハウジングとは独立して、前記ハウジングの外部に配置されており、
   前記ハウジングから前記燃料電池セルスタックへ前記酸化剤ガスを供給する酸化剤ガス供給通路と、
   前記燃料電池セルスタックから前記ハウジングへ前記残余燃料ガスを排出する燃料排出通路、又は、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酸化剤ガスを前記ハウジングへ排出する酸化剤ガス排出通路の少なくとも何れか一方と、が一体の通路形成部材内に形成されている、ことを特徴とする燃料電池モジュール。
4. 前記酸化剤ガス供給通路と、前記酸化剤ガス排出通路とが一体の通路形成部材内に形成されている、
   請求項３に記載の燃料電池モジュール。
5. 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、
   燃料電池セルスタックと、
   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収容する空間が内部に形成されるとともに前記酸化剤ガスが流れる酸化剤ガス流路を有するハウジングと、を有し、
   前記燃料電池セルスタックは前記ハウジングとは独立して、前記ハウジングの外部に配置されており、
   前記ハウジングから前記燃料電池セルスタックへ前記燃料ガスを供給する燃料供給通路、又は、前記ハウジングから前記燃料電池セルスタックへ前記酸化剤ガスを供給する酸化剤ガス供給通路の少なくとも何れか一方と、
   前記燃料電池セルスタックから前記ハウジングへ前記残余燃料ガスを排出する燃料排出通路、又は、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酸化剤ガスを前記ハウジングへ排出する酸化剤ガス排出通路の少なくとも何れか一方と、が一体の通路形成部材内に形成されている、ことを特徴とする燃料電池モジュール。
6. 前記燃料供給通路と、前記燃料排出通路と、前記酸化剤ガス供給通路と、前記酸化剤ガス排出通路とが一体の通路形成部材内に形成されている、
   請求項５に記載の燃料電池モジュール。
7. 前記ハウジングから前記燃料電池セルスタックに流体を供給する前記燃料供給通路及び前記酸化剤ガス供給通路と、前記燃料電池セルスタックから前記ハウジングに流体を排出する前記燃料排出通路及び前記酸化剤ガス排出通路とが交互に前記通路形成部材に配置されている、
   請求項６に記載の燃料電池モジュール。
8. 前記通路形成部材は、
   前記ハウジングから前記燃料電池セルスタックへ前記燃料ガスを供給する燃料供給通路、又は、前記ハウジングから前記燃料電池セルスタックへ前記酸化剤ガスを供給する酸化剤ガス供給通路の少なくとも何れか一方と、
   前記燃料電池セルスタックから前記ハウジングへ前記残余燃料ガスを排出する燃料排出通路、又は、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酸化剤ガスを前記ハウジングへ排出する酸化剤ガス排出通路の少なくとも何れか一方とが、伝熱部材により接続されて構成されている、
   請求項５に記載の燃料電池モジュール。

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