JP5361177B2

JP5361177B2 - 燃料電池装置

Info

Publication number: JP5361177B2
Application number: JP2007315539A
Authority: JP
Inventors: 光博中村
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 2007-06-27
Filing date: 2007-12-06
Publication date: 2013-12-04
Anticipated expiration: 2027-12-06
Also published as: JP2009032652A

Description

本発明は、ガスから熱の回収を行う熱交換器およびそれを具備する燃料電池装置に関する。

近年、次世代エネルギーとして、水素含有ガスと酸素含有ガス（通常、空気である）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収納してなる燃料電池モジュールと、この燃料電池を稼動するための補機類とを外装ケースに収納してなる燃料電池装置が種々提案されている。

このような燃料電池装置においては、燃料電池装置の稼動に伴って生じる排ガスを浄化するための排ガス処理装置と、排ガス処理装置にて処理された後の排ガスの排熱を効果的に回収し、回収した熱と水とで熱交換するための熱交換器を具備することが知られている。

そして、このような排ガス処理装置としては、例えば燃焼触媒を用いる排ガス処理装置が提案されており（例えば、特許文献１参照）、熱交換器としては、例えば、プレートを所定間隔で配置してフィンを組み合わせたプレートフィン型熱交換器等が提案されている（例えば、特許文献２参照）。

また図１２は、従来の燃料電池装置の概略図を示したものであり、外装ケース１０２の内部に設けられた仕切部材１０４により、外装ケース１０２が上下に区画して形成されている。そして、燃料電池モジュール１０３は仕切部材１０４の上部に設置されているとともに、燃料電池モジュール１０３の底面に、排ガス処理装置１０７と熱交換器１０８とが順に接続されている。

そして図１３は、図１２で示した燃料電池装置より、燃料電池モジュール１０３、排ガス処理装置１０７、熱交換器１０８を抜粋して示した概略図（側面図）であり、燃料電池モジュール１０３と排ガス処理装置１０７とがネジにより固定されるとともに、排ガス処理装置１０７と熱交換器１０８とがネジにより固定されていることを示している。なお、図１３において、燃料電池モジュール１０３の外面には断熱材１０９が設けられており、断熱材１０９を斜線で示している。
特開２００２−２３１２８５号公報特開２００６−１２７７８４号公報

ところで、熱交換器においてガスの熱と水とで熱交換を行うことにより、ガスの熱を有効利用することができるが、その際、熱交換器よりガスの熱が拡散すると、熱交換器での熱交換率が悪くなるといった問題や安全性といった問題が生じる。それゆえ、熱交換器の周囲に断熱材を設け、熱交換率や安全性を向上することが知られているが、その場合、熱交換器の組み立てが煩雑となるとともに、コストが高くなるという問題があった。

一方、図１２および図１３で示したような熱交換器１０８を具備する燃料電池装置においては、燃料電池モジュール１０３や熱交換器１０８のメンテナンスにおいて、燃料電池モジュール１０３（排ガス処理装置１０７）と熱交換器１０８とを取り外す場合があり、その場合に、排ガス処理装置１０７と熱交換器１０８との接続部の周囲に配置されている断熱材１０９を取り外した後、排ガス処理装置１０７と熱交換器１０８とを接続するネジを取り外すこととなり、燃料電池モジュールのメンテナンスにおける作業効率が悪いという問題があった。

したがって、本発明の目的は、熱交換率を向上することができるとともにコスト削減が可能な熱交換器を提供するとともに、該熱交換器を具備し、燃料電池モジュールのメンテナンス時の作業効率を向上することができる燃料電池装置を提供することにある。

本発明の燃料電池装置は、外装ケース内に、複数の燃料電池セルを収納容器の内部に収納してなる燃料電池モジュールと、該燃料電池モジュールより排気される排ガスを処理するための排ガス処理装置と、該排ガス処理装置で処理された後の排ガスと水とで熱交換するための熱交換器とを具備する燃料電池装置であって、前記燃料電池モジュールを構成す
る前記収納容器が、内部の排ガスを排気するための排気孔を備え、該排気孔内に前記排ガス処理装置が設けられており、前記熱交換器が、前記燃料電池モジュールより排気される排ガスの熱を回収するための熱交換ユニットと、該熱交換ユニットを収納するための収納容器とを備え、前記熱交換器を構成する前記収納容器が、前記熱交換ユニットを収納するための内側筒状容器と、前記内側筒状容器との間に空間部を有して配置された外側筒状容器との二重構造であるとともに、前記空間部が真空であって、前記熱交換器を構成する前記収納容器の一端側開口部と他端側開口部とがそれぞれ逆方向を向くように開口しており、前記排気孔と、前記熱交換器を構成する前記収納容器の前記一端側開口部とが、各々対応する螺子形状であるとともに、前記排気孔と前記熱交換器を構成する前記収納容器とが螺合して接続されていることを特徴とする燃料電池装置。

このような燃料電池装置においては、燃料電池モジュールより排気される排ガスと水とで熱交換するための熱交換器が、熱交換ユニットと、熱交換ユニットを収納する収納容器とを備え、熱交換器を構成する収納容器が、熱交換ユニットを収納するための内側筒状容器と、内側筒状容器との間に空間部を有して配置された外側筒状容器との二重構造であるとともに、内側筒状容器と外側筒状容器との間の空間部が真空であることから、排ガスの熱が熱交換器の外部に向けて拡散することを抑制することができる。

それにより、熱交換器の内部や外部に断熱材を設けなくとも、排ガスの熱の拡散を抑制することができることから、熱交換率を向上した燃料電池装置とすることができるとともに、燃料電池装置のコストを削減することができる。

また、本発明の燃料電池装置は、前記燃料電池モジュールを構成する前記収納容器が、内部の排ガスを排気するための排気孔を備え、該排気孔内に前記排ガス処理装置が設けられており、前記熱交換器を構成する前記収納容器の一端側開口部と他端側開口部とがそれぞれ逆方向を向くように開口しており、前記排気孔と、前記熱交換器を構成する前記収納容器の前記一端側開口部とが、各々対応する螺子形状であるとともに、前記排気孔と前記熱交換器を構成する前記収納容器とが螺合して接続されている。

このような燃料電池装置においては、燃料電池装置を小型化することができる。さらに、熱交換器を構成する収納容器を回転させるだけで、工具類を用いることなく容易に燃料電池モジュールと熱交換器とを着脱することができる。したがって、熱交換器を容易に着脱することができることから、燃料電池モジュールのメンテナンスにおける作業効率が向上した燃料電池装置とすることができる。

本発明の燃料電池装置は、外装ケース内に、複数の燃料電池セルを収納容器の内部に収納してなる燃料電池モジュールと、該燃料電池モジュールより排気される排ガスを処理するための排ガス処理装置と、該排ガス処理装置で処理された後の排ガスと水とで熱交換するための熱交換器とを具備する燃料電池装置であって、前記燃料電池モジュールを構成する前記収納容器が、内部の排ガスを排気するための排気孔を備え、前記熱交換器が、前記排ガス処理装置と、前記燃料電池モジュールより排気される排ガスの熱を回収するための熱交換ユニットと、前記排ガス処理装置および前記熱交換ユニットを収納するための収納容器とを備え、前記熱交換器を構成する前記収納容器が、前記熱交換ユニットを収納するための内側筒状容器と、前記内側筒状容器との間に空間部を有して配置された外側筒状容器との二重構造であるとともに、前記空間部が真空であって、前記熱交換器を構成する前記収納容器の一端側開口部と他端側開口部とがそれぞれ逆方向を向くように開口しており、前記排気孔と、前記熱交換器を構成する前記収納容器の前記一端側開口部とが、各々対応する螺子形状であるとともに、前記排気孔と前記熱交換器を構成する前記収納容器とが螺合して接続されていることを特徴とする。

このような燃料電池装置においては、燃料電池モジュールより排気される排ガスと水とで熱交換するための熱交換器が、排ガス処理装置と、熱交換ユニットと、熱交換ユニットを収納する収納容器とを備え、熱交換器を構成する収納容器が、排ガス処理装置および熱交換ユニットを収納するための内側筒状容器と、内側筒状容器との間に空間部を有して配置された外側筒状容器との二重構造であるとともに、内側筒状容器と外側筒状容器との間の空間部が真空であることから、排ガスの熱が熱交換器の外部に向けて拡散することを抑制することができる。

また、本発明の燃料電池装置は、前記燃料電池モジュールを構成する前記収納容器が、内部の排ガスを排気するための排気孔を備え、前記熱交換器を構成する前記収納容器の一端側開口部と他端側開口部とがそれぞれ逆方向を向くように開口しており、前記排気孔と、前記熱交換器を構成する前記収納容器の前記一端側開口部とが、各々対応する螺子形状であるとともに、前記排気孔と前記熱交換器を構成する前記収納容器とが螺合して接続されている。

また、本発明の燃料電池装置は、前記熱交換器を構成する前記収納容器の前記他端側開口部に、前記熱交換ユニットでの熱交換後の排ガスと熱交換により生成される凝縮水とを分離する気液分離部材が接続されていることが好ましい。

このような燃料電池装置においては、熱交換により生成された凝縮水と熱交換後の排ガスとを分離して排出することができる。

また、本発明の燃料電池装置は、前記外装ケースは、内部に設けられた仕切部材により上下に区画されているとともに、前記燃料電池モジュールが前記仕切部材の上部に設置されていることが好ましい。

このような燃料電池装置においては、燃料電池装置をコンパクトとすることができる。

本発明の燃料電池装置は、外装ケース内に、複数の燃料電池セルを収納容器の内部に収納してなる燃料電池モジュールと、該燃料電池モジュールより排気される排ガスを処理するための排ガス処理装置と、該排ガス処理装置で処理された後の排ガスと水とで熱交換するための熱交換器とを具備する燃料電池装置であって、燃料電池モジュールを構成する収納容器が、内部の排ガスを排気するための排気孔を備え、該排気孔内に排ガス処理装置が設けられており、熱交換器が、燃料電池モジュールより排気される排ガスの熱を回収するための熱交換ユニットと、該熱交換ユニットを収納するための収納容器とを備え、熱交換器を構成する収納容器が、熱交換ユニットを収納するための内側筒状容器と、内側筒状容器との間に空間部を有して配置された外側筒状容器との二重構造であるとともに、空間部が真空であって、熱交換器を構成する収納容器の一端側開口部と他端側開口部とがそれぞれ逆方向を向くように開口しており、排気孔と、熱交換器を構成する収納容器の一端側開口部とが、各々対応する螺子形状であるとともに、排気孔と熱交換器を構成する収納容器とが螺合して接続されていることから、排ガスの熱が熱交換器の外部に向けて拡散することを抑制でき、熱交換率を向上した燃料電池装置とすることができるとともに、燃料電池装置のコストを削減することができる。あわせて、熱交換器を容易に着脱することができることから、燃料電池モジュールのメンテナンスにおける作業効率が向上した燃料電池装置とすることができる。

また、本発明の燃料電池装置は、外装ケース内に、複数の燃料電池セルを収納容器の内部に収納してなる燃料電池モジュールと、該燃料電池モジュールより排気される排ガスを処理するための排ガス処理装置と、該排ガス処理装置で処理された後の排ガスと水とで熱交換するための熱交換器とを具備する燃料電池装置であって、燃料電池モジュールを構成する収納容器が、内部の排ガスを排気するための排気孔を備え、熱交換器が、排ガス処理装置と、燃料電池モジュールより排気される排ガスの熱を回収するための熱交換ユニットと、排ガス処理装置および熱交換ユニットを収納するための収納容器とを備え、熱交換器を構成する収納容器が、熱交換ユニットを収納するための内側筒状容器と、内側筒状容器との間に空間部を有して配置された外側筒状容器との二重構造であるとともに、空間部が真空であって、熱交換器を構成する収納容器の一端側開口部と他端側開口部とがそれぞれ逆方向を向くように開口しており、排気孔と、熱交換器を構成する収納容器の一端側開口部とが、各々対応する螺子形状であるとともに、排気孔と熱交換器を構成する収納容器とが螺合して接続されていることから、排ガスの熱が熱交換器の外部に向けて拡散することを抑制でき、熱交換率を向上した燃料電池装置とすることができるとともに、燃料電池装置のコストを削減することができる。あわせて、熱交換器を容易に着脱することができることから、燃料電池モジュールのメンテナンスにおける作業効率が向上した燃料電池装置とすることができる。

図１は、熱交換器１を概略的に示したものであり、（ａ）は分解斜視図、（ｂ）は縦断面図を示している。なお（ａ）においては、熱交換器１を構成する側面部の一部を取り外して、熱交換器の内部が見えるように示している。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。

図１において、熱交換器１は、ガスと水とで熱交換を行う熱交換ユニット２、熱交換ユニット２を収納する収納容器３とから構成されており、収納容器３は、熱交換ユニット２を収納する内側筒状容器４、内側筒状容器４と空間部を有して配置された外側筒状容器５より構成されている。なお、以降収納容器３という場合には、熱交換器１を構成する収納容器３を意味するものとする。

ガスと水とで熱交換を行う熱交換ユニット２は、ガスの流れ方向を軸として蛇行形状に水が流通する配管６と、ガス流れ方向に平行に配管６の外壁に接して複数のフィン７が設けられている。なお、図１においては、収納容器３の上部から下部に向かってガスが流れ（図１においては太い矢印にて示す）、逆に収納容器３の下部から上部に向かって水が流れる（図１においては細い矢印にて示す）、いわゆる対向流となっている。

ここで配管６は、熱交換の効率を向上するため、収納容器３内に密に収納されているのが好ましく、例えば、蛇行形状、螺旋形状、波型形状等の形状にて作製することができるが、熱交換器１の形状をコンパクトにする上で蛇行形状であるのが好ましい。なお、配管６の材質としては、ガスの熱を効率的に回収するため、銅、アルミニウム、ステンレス等の金属類を用いることができる。

さらに、ガスから配管６の内側を流れる水への伝熱面積を増加させるために、配管６の外壁に接してフィン７が設けられることが好ましく、より効率的に伝熱面積を増加すべく複数のフィン７が設けられることが好ましい。

また、フィン７は、収納容器３内を流れるガスの圧力損失を少なくするよう、配管６の屈曲部位には設けられずに、ガス流れ方向に垂直な方向の直線部位に、ガス流れ方向に平行に配置されている。

複数のフィン７が設けられる場合には、ガスの圧力損失を防止すべく、これらフィン７は所定の間隔で配置されることが好ましい。ここで、この間隔が狭すぎる場合には、ガス中の水蒸気が液化して生じる凝縮水がフィンの間隙に溜まり、熱交換率が低下するおそれがあり、間隔が広すぎる場合には、排熱の回収効率が悪く、熱交換率が低下するおそれがある。したがって、フィン７の間隔は、１〜数ｍｍ程度とするのが好ましい。

また、フィン７の形状としては、熱交換ユニット２全体で均等に熱交換が行なわれるよう設計すればよく、例えば、正方形状、長方形状、円盤状等のフィンを適宜選択して使用することができる。さらに、フィン７の材質としては、銅、アルミニウム、ステンレス等の金属類を用いることができる。

また、熱交換ユニット２の配管６を流れる水の流量としては、熱交換後に得られる湯水の温度が予め設定された温度範囲となるよう適宜設定される。

例えば、収納容器３（内側筒状容器４）に流入するガス温度が２１２℃の場合、そのガス熱量は６６．１ＫＪ／ｍｉｎと計算される。この場合、熱交換ユニット２の配管６を流れる水の流量を０．２リットル／分以下とすることにより、熱交換器１出口での水温を８０℃〜９０℃とすることができる。

ここで収納容器３は、熱交換ユニット２を収納するための内側筒状容器４と、内側筒状容器４と空間部を有して配置された外側筒状容器５との二重構造であり、両端部は開口端とされている。そして、内側筒状容器４の一端部（図１においては一端側開口部１０である上端側）と外側筒状容器５の一端部とが接合（溶接）されている。さらに図１においては、内側筒状容器４の他端部側（図１においては他端側開口部１１である下端側）は、外側筒状容器５の底部を貫通して（突出部９を有して）配置されている。それにより、内側筒状容器４と外側筒状容器５とが空間部８を有して接合（溶接）されている。

ここで、内側筒状容器４と外側筒状容器５とを接合（溶接）した後、空間部内の空気を脱気することにより、空間部８が真空となる。それにより、ガスの熱が、空間部８（真空）により熱交換器１の外部に拡散することを抑制（防止）でき、熱交換器１（収納容器３）の内部や外部に断熱材を設けることなく、熱交換ユニット２による熱交換を効率よく行うことができるとともに、熱交換器１を安価なものとすることができる。また、ガスの熱を熱交換器１の外部に拡散することが抑制できることから、熱交換器１の安全性を向上することもできる。なお、本発明において真空とは、通常の大気圧より低い圧力で満たされた空間内の状態をいう（ＪＩＳＺ８１２６−１：１９９９参照）。

また、内側筒状容器４と外側筒状容器５との空間部８を真空とするにあたっては、外側筒状容器５の底部や側面部に小さな孔を設けておき、内側筒状容器４と外側筒状容器５とを接合（溶接）した後その小さな孔より脱気を行い、脱気完了後その小さな孔を塞ぐことにより真空とすることができる。

なお、収納容器３は、例えばアルミニウム、チタン、ステンレス等の金属のほか、例えばポリエーテルエーテルケトン、ポリエーテルケトン、ポリフェニレンサルファイド、ポリカーボネート、ＡＢＳ等の一般的に知られている耐熱性樹脂により形成することができる。

なお、収納容器３を上記金属で形成する場合には収納容器３（熱交換器１）を安価に形成することができ、収納容器３を耐熱性樹脂にて形成した場合には、ガスの熱交換に伴って生じる凝縮水により収納容器３が腐食することを抑制できる。

図２は、収納容器３の一端側開口部１０側を抜粋して拡大した断面図であり、（ａ）は内側筒状容器４の一端部側が螺子形状（雌）１２である場合を、（ｂ）は外側筒状容器５の一端部側が螺子形状（雄）１２である場合を示している。

このような収納容器３においては、収納容器３の一端側開口部１０の内面または外面が螺子形状となっていることから、熱交換器１を取り付ける他の部材においても対応する螺子形状とすることで、熱交換器１を回転して螺合させるだけで、容易に熱交換器１を着脱することができる。それゆえ、熱交換器１の着脱において作業効率を向上することができる。

なお、例えば内側筒状容器４の一端側開口部を外側筒状容器５の一端側開口部に対して突出した形状とした場合においては、内側筒状容器４の一端側開口部の内面または外面を螺子形状とすればよく、逆に外側筒状容器５の一端側開口部を内側筒状容器４の一端側開口部に対して突出した形状とした場合においては、外側筒状容器５の一端側開口部の内面または外面を螺子形状とすればよい。

ここで、熱交換器１と他の部材とが螺合により接続されることから、熱交換器１と他の部材とは強固に接続される。それゆえ、熱交換器１と他の部材との接続部より、ガスが漏出することを抑制できるが、特に図２に示したように内側筒状容器４の一端部と外側筒状容器５の一端部とが接合（溶接）されている熱交換器１においては、図２（ａ）に示したように内側筒状容器４の一端部を螺子形状（雌）１２とした場合に、さらに排ガスの漏出を抑制することができる。なお、さらにガスの漏出を抑制すべく、熱交換器１と他の部材との螺合部にガスケット部材（シール部材）を設けることも可能である。

以上、熱交換器１について詳述したが、熱交換器１は、燃料電池装置の稼動に伴って生じる排ガスと水とでの熱交換のために用いる場合により有効となり、熱交換器１を燃料電池装置に具備することにより、メンテナンスにおける作業効率が向上した燃料電池装置とすることができる。以下に、熱交換器１を具備する燃料電池装置について詳述する。

図３は、熱交換器１を具備する燃料電池装置１３を模式的に示した断面図である。

図３において、燃料電池装置１３は、外装ケース１４内に仕切部材１６を有し（なお、仕切部材１６を外装ケース１４の一部とすることもできる）、仕切部材１６の上部に、複数の燃料電池セルを収納してなる燃料電池モジュール１５（以下、モジュールと略す）が配置された燃料電池モジュール収納室１７（以下、モジュール収納室と略す）が形成されている。また、仕切部材１６の下部にはモジュール１５を動作させるにあたり必要な補機類を収納するための補機収納室１８が形成されている。

なお、仕切部材１６は、モジュール収納室１７と補機収納室１８とを区画することができればよく、例えば、内部に空気が流通することが可能な空洞部を有する板状の部材や、モジュール１５を載置するためのモジュール載置台を枠状の部材の一部に接続してなる形状が挙げられる。

また、例えば外装ケース１４を仕切部材１６により左右に区画するとともに、一方が燃料電池モジュール１５を収納する燃料電池モジュール収納室１７、他方が補機類を収納する補機収納室１８とした燃料電池装置とすることもできる。

なお、図３に示したような仕切部材１６を用いて、外装ケースを上下に区画した形状とすることにより、燃料電池装置をコンパクトな形状とすることができる。

ここで、燃料電池装置１３の稼動に伴って生じる排ガス（モジュール１５より排気される排ガス）は、排ガス中に含まれる一酸化炭素などの有害成分を排ガス処理装置にて処理する必要があり、排ガス処理装置で処理された後の排ガスと水とで熱交換が行われることとなる。それゆえ、図３においては、モジュール１５より排気される排ガスは排ガス処理装置１９に供給され、排ガス処理装置１９で処理された後の排ガス（以降、処理後排ガスという場合がある）が続いて熱交換器１に供給され、熱交換器１にて熱交換器１内を流れる水と処理後排ガスとで熱交換される場合の燃料電池装置１３を示している。

なお、熱交換器１としては、上述したような、熱交換ユニット２と、収納容器３とを具備し、収納容器３が、熱交換ユニット２を収納するための内側筒状容器４と、内側筒状容器４との間に空間部８（真空）を有して配置された外側筒状容器５との二重構造である熱交換器１を用いることが好ましい。

それにより、熱交換器１の内部や外部に断熱材を設けなくとも、排ガスの熱の拡散を抑制することができることから、熱交換率を向上した燃料電池装置１３とできるとともに、燃料電池装置１３のコストを低減することができる。

排ガス処理装置１９としては、内部をモジュール１５より排気される排ガスが流通可能な容器（例えば、ガス導入用開口部とガス排出用開口部を有する容器等）に、例えば一般的に知られている燃焼触媒を含有したものを用いることができる。燃焼触媒としては、担持体に、例えば、白金、パラジウム等の貴金属類の他、マンガン、コバルト、銀、銅、ニッケル等を担時させた燃焼触媒等を用いることができ、適宜選択して使用することができる。

そして、燃料電池装置１３においては、モジュール１５、排ガス処理装置１９、熱交換器１が順に接続されている構成とすることが好ましく、図３においては、モジュール１５の底面に、排ガス処理装置１９と熱交換器１とを順に接続し、モジュール１５より排気される排ガスが、熱交換器１の内部を上から下に向けて流通する構成を示している。それにより、処理後排ガスが熱交換器１の内部をスムーズに流れることができ、より効率よく熱交換を行うことができる。

それゆえ、図３に示す燃料電池装置１３においては、少なくとも熱交換器１は補機収納室１８に位置することとなり（排ガス処理装置１９の一部も補機収納室１８に位置する場合もある。なお、図３においては、排ガス処理装置１９の全体がモジュール収納室１７内に収納されている場合を示している。）、外装ケースの大きさ（横幅や奥行き）をよりコンパクトとすることができる。なお、熱交換器１と排ガス処理装置１９との接続については、後に詳述するものとする。

なお、図には示していないが、仕切部材１６の上部で、モジュール１５の側面に排ガス処理装置１９および熱交換器１を順に接続するように配置することもできる。この場合においては、モジュール１５の排ガスが熱交換器１の内部を左右に流れるよう、熱交換器１を横向きに並置することができる。

また図３においては、補機収納室１８内に、モジュール１５に酸素含有ガス（通常は空気である）を供給するためのブロア２１が設けられており、酸素含有ガス供給管２２を通じて、ブロア２１より酸素含有ガスがモジュール１５に供給される。

そしてモジュール１５の周囲には、モジュール１５の発電により生じる輻射熱を断熱すべく断熱材２０が設けられており、図３においてはモジュール１５の底面に断熱材２０が設けられている例を示している。ここで断熱材２０は、モジュール１５の発電量（輻射熱の温度）に合わせて適宜設けることができるが、より効率よく輻射熱の伝熱を抑制するため、モジュール１５の全面に設けることが好ましい。

ところで、モジュール１５内に収納される燃料電池セルが、固体酸化物形燃料電池セルである場合、燃料電池セルの発電時における温度が非常に高温となるため、モジュール１５から排気される排ガスの温度も非常に高温となる。それゆえ、熱交換器１を有効に利用することができるが、排ガス処理装置１９の周囲には断熱材を設けることが好ましい。そ
の際、モジュール１５の底面側に設けられる断熱材２０により、排ガス処理装置１９の周囲を覆うように設けることが、燃料電池装置１３のメンテナンスを容易とする上で好ましい。

なお、収納容器３（内側筒状容器４）に流入するモジュール１５より排気される排ガスの温度としては、２５０℃以下であるのが好ましく、さらには２００℃以下であるのがより好ましい。この温度域であれば、ボイラーと定義されるものではないため、熱交換器を具備する燃料電池装置１３において、より安全な燃料電池装置１３とすることができる。以降、まず燃料電池装置１３におけるモジュール１５について説明する。

図４は、図３に示したモジュール１５を抜粋して示した外観斜視図である。モジュール１５は、直方体状の収納容器２３の内部に、内部をガスが流通するガス流路を有する燃料電池セル２４を立設させた状態で配列し、隣接する燃料電池セル２４間に集電部材（図示せず）を介して電気的に直列に接続するとともに、燃料電池セル２４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２５に固定してなる燃料電池セルスタック２６（以下、セルスタックという場合がある。）を収納して構成されている。なお、以降収納容器２３という場合には、モジュール１５を構成する収納容器２３を意味するものとする。また、図４においては、燃料電池セル２４として、燃料電池セル２４の内部に設けられたガス流路を長手方向に燃料ガスが流れる中空平板型で、支持体の表面に、燃料側電極、固体電解質及び酸素側電極を順に設けてなる固体酸化物形燃料電池セル２４を例示している。

また、燃料電池セル２４にて使用する水素ガスを得るために、天然ガスや灯油等の燃料を改質して燃料ガス（水素含有ガス）を生成するための改質器２７をセルスタック２６の上部に配置している。そして、改質器２７で生成された燃料ガスは、ガス流通管２８によりマニホールド２５に供給され、マニホールド２５を介して燃料電池セル２４の内部に設けられたガス流路に供給される。そして、これらの構成により燃料電池セルスタック装置２９が構成されている。

なお、図４においては、収納容器２３の一部（前後面）を取り外し、内部に収納されている燃料電池セルスタック装置２９を後方に取り出した状態を示している。ここで、図４に示したモジュール１５においては、燃料電池セルスタック装置２９を、収納容器２３内にスライドして収納することが可能である。

図５は、図４で示すモジュール１５の断面図である。モジュール１５を構成する収納容器２３は、内壁３１と外壁３２を有する二重構造で、外壁３２により収納容器２３の外枠が形成されるとともに、内壁３１によりセルスタック２６（燃料電池セルスタック装置２９）を収納する発電室３０が形成されている。

さらにモジュール１５においては、内壁３１と外壁３２との間を、燃料電池セル２４に導入する反応ガスの流路としており、例えば、燃料電池セル２４に導入する酸素含有ガス等の反応ガスが流れる。

ここで内壁３１には、内壁３１の上面よりセルスタック２６の側面側にまで延び、セルスタック２４の配列方向における幅に対応し、内壁３１と外壁３２とで形成される流路に連通して、セルスタック２６に反応ガスを導入するための反応ガス導入部材３４が備えられている。また、反応ガス導入部材３４の下端側（燃料電池セル２４の下端側）には、燃料電池セル２４に反応ガスを導入するための吹出口３５が設けられている。

なお図５において、反応ガス導入部材３４は、互いに所定間隔を空けて並設された一対の板部材により反応ガス導入流路を形成し、下端側で底部材に接合して形成されている。また、図５においては、反応ガス導入部材３４は、収納容器２３の内部に並置された２つのセルスタック２６（燃料電池セルスタック装置２９）間に位置するように配置されている。なお、反応ガス導入部材３４は、収納されるセルスタック２６の数により、例えばセルスタック２６を挟み込むように配置してもよい。

そして、反応ガス導入部材３４の内部に、温度センサ３６の測温部３７が位置するよう、温度センサ３６が収納容器２３の上面側より挿入されている。なお、温度センサ３６としては、例えば熱電対を用いることができる。

ここで、燃料電池セル２４は所定の温度範囲で運転されるため、発電室３０内（好ましくはセルスタック２６もしくはその近傍）の温度を測定するとともに、その温度管理を行なうことが必要となる。特に燃料電池セル２４が、固体酸化物形燃料電池セル２４の場合においては、その運転温度が非常に高く、燃料電池セル２４（セルスタック２６）の温度が過度に上昇すると、発電量が低下する、さらには劣化や熱応力により燃料電池セル２４（セルスタック２６）に破損等を生じるおそれがあるため、セルスタック２６近傍の温度を効果的に測定するとともに、その温度管理を行なうことが特に必要となる。それゆえ、温度センサ３６は、測温部３７がセルスタック２６の最も高い温度となる中央部側（セルスタック２６の配列方向の中央部で、かつ燃料電池セル２４の長手方向における中央部に位置する部位）を測定できるように配置することが好ましい。

また発電室３０内には、モジュール１５内の熱が極端に放散され、燃料電池セル２４（セルスタック２６）の温度が低下して発電量が低減しないよう、モジュール１５内の温度を高温に維持するための断熱材３８が適宜設けられている。

ここで、燃料電池セル２４（セルスタック２６）の温度を高温で維持すべく、断熱材３８をセルスタック２６の近傍に配置することが好ましく、特には、燃料電池セル２４の配列方向に沿ってセルスタック２６の側面側に並設するとともに、セルスタック２６の側面の外形と同等またはそれ以上の大きさを有する断熱材３８を並設することが好ましい。なお、好ましくは、セルスタック２６の両側面側に並設することが好ましい。それにより、セルスタック２６の温度が低下することを効果的に抑制できる。

また、セルスタック２６の側面側に、セルスタック２６の側面の外形と同等またはそれ以上の大きさを有する断熱材３８を設けることにより、反応ガス導入部材３４より供給されるガスが、セルスタック２６の側面側より排出されることを抑制でき、セルスタック２６を構成する燃料電池セル２４間の反応ガスの流れを促進することができる。

なお、反応ガス導入部材３４側に配置する断熱材３８の下端側には、反応ガスを燃料電池セル２４に供給するための切り欠き部を有していることが好ましい。

また、内壁３１により形成される底面（内部底面）および燃料電池セル２４の配列方向に沿って形成された側面（内部側面）に対して所定間隔を空けて併設された排ガス用内壁３３により排ガス流路が形成され、さらに収納容器２３の底部に設けられた排気孔３９と排ガス流路が通じている。

それにより、燃料電池装置１３の稼動（起動処理時、発電時、停止処理時）に伴って生じる排ガスは、排ガス流路を流れた後、排気孔３９より排気される構成となっている。

なお、排気孔３９は収納容器２３の底（底面）の一部を切り欠くようにして形成してもよく、また管状の部材を設けることにより形成してもよい。

そして、図３に示したように、排気孔３９より排気される排ガスは、後述する排ガス処理装置１９にて処理された後、処理後の排ガスと水とで熱交換する熱交換器１に供給されて熱交換が行われる。そして、排気孔３９を収納容器２３の底に設けることにより、収納容器２３の底面に直接または後述する排ガス処理装置を介して熱交換器１を接続することができ、燃料電池装置１３をコンパクトとすることができる。

なお、排ガス流路を流れる排ガスは非常に高温であることから、内壁３１と外壁３２との間を流れる反応ガスと熱交換することができ、さらに効率よく熱交換するにあたり、例えば、排ガス流路や、内壁３１と外壁３２とで形成される空間を蛇行流路とすることもできる。なお、図４においては、排ガス流路や、内壁３１と外壁３２とで形成される空間に、蛇行流路を形成するための部材を設けている例を示している。

ところで、燃料電池装置１３の稼動に伴って生じる排ガスには、一酸化炭素等の有害成分を含む場合があり、これらの有害成分を含む排ガスが燃料電池装置１３の外部に排気されないよう、排ガス処理装置１９等にて処理した後に、外部に排気する必要がある。

ここで、図６においては、燃料電池装置１３のうち、モジュール１５に接続される排ガス処理装置１９と熱交換器１との接続について概略的に示すために、モジュール１５、排ガス処理装置１９および熱交換器１を抜粋して示した側面図を示している。

ここで、モジュール１５の周囲には断熱材２０が設けられており、モジュール１５の底面に排ガス処理装置１９と熱交換器１とが順に接続され、排ガス処理装置１９で処理された後の排ガスが熱交換器１の内部を上から下に流通する。

そして、図６に示した熱交換器１においては、熱交換器1内に設けられた熱交換ユニット（図１等参照）２が設けられており、配管６を水が下から上に流れることとなる。そして、熱交換器１の内部を上から下に流通する排ガスと対向流として配管６を流れて熱交換された水（お湯）は、燃料電池装置１３の外部に設けられる貯湯タンクに、熱交換後の水（お湯）が貯水されることとなる。

なお、図６においては、熱交換器１の他端側開口部１１（下端部側）に、気液分離部材４０が接続されている（詳細は後述する）。ここで、気液分離部材４０は、熱交換後の排ガス（以降、熱交換後排ガスという）と、熱交換により生じる凝縮水とを分離して排出するための部材であるため、熱交換器１は、収納容器３の両端部が開口しているとともに、その一端側開口部１０と他端側開口部１１とは逆方向を向くように開口していることが好ましく、図６に示した燃料電池装置１３においては、排ガス処理装置１９がモジュール１５の底面に固定されるとともに、排ガス処理装置１９のガス排出用開口部に、収納容器３の一端側開口部１０が接続されている。

それにより、モジュール１５より排気される排ガスは、排ガス処理装置１９にて処理された後、収納容器３の内部をスムーズに（直線的に）に流れることで、より効率よく熱交換を行うことができる。

ところで、燃料電池装置１においてモジュール１５のメンテナンスを行なう必要が生じる場合がある。ここで、図３や図６に示した燃料電池装置においては、モジュール１５のメンテナンスを行なうにあたり、モジュール１５を仕切部材１６より取り外すこととなるが、その際モジュール１５を上側に持ち上げて取り外すこととなる。それゆえ、モジュール１５の重量や取り外しにおける利便性を考慮して、熱交換器１を取り外した後にモジュール１５を仕切部材１６より取り外すことで、モジュール１５のメンテナンスにおける作業効率が向上するが、図１２や図１３に示したように、排ガス処理装置１０７と熱交換器１０８とがネジにて固定されている場合には、排ガス処理装置１０７や熱交換器１０８の周囲に設けられた断熱材を取り除き、排ガス処理装置１０７と熱交換器１０８とを接続するネジを取り外す作業が必要となり、作業効率性が悪いという問題がある。

また、排ガス処理装置１０７と熱交換器１０８とがネジにて固定される場合においては、排ガス処理装置１０７と熱交換器１０８とに板状の固定部材（フランジ等、図１３参照）を設けるとともに、その固定部材をネジで固定する形状となるため、モジュール１０３の底面に設ける断熱材が、排ガス処理装置１０７の近傍にまで配置することが難しくなり、モジュール１０３の断熱効果が悪くなるという問題もある。

それゆえ、燃料電池装置１３においては、モジュール１５のメンテナンスを容易に行なうことができるよう、すなわち熱交換器１を容易に着脱できることが好ましい。

図７は、熱交換器１を容易に着脱できる燃料電池装置１３の一例を示したものであり、排ガス処理装置１９、熱交換器１および気液分離部材４０を抜粋して拡大して示す断面図である。ここで、（ａ）は収納容器３の一端側開口部１０において、内側筒状容器４の一端部が螺子形状（雌）１２であり、排ガス処理装置１９のガス排出用開口部が雄螺子である場合を、（ｂ）は収納容器３の一端側開口部１０において、外側筒状容器５の一端部側が螺子形状（雄）１２であり、排ガス処理装置１９のガス排出用開口部が雌螺子である場合を示している。すなわち、本発明において各々対応する螺子形状であるとは、一方が雄螺子で他方が雌螺子のようにそれぞれを螺合できる形状であることを意味し、以下同意である。

それにより、内部に熱交換ユニット２を収納してなる収納容器３が、排ガス処理装置１９と螺合により強固に接続されるとともに、熱交換器１を回転させるだけで、工具類を使用することなく排ガス処理装置１９と熱交換器１とを取り外すことができ、排ガス処理装置１９と熱交換器１とを着脱自在に容易に接続することができる。それゆえ、モジュール１５のメンテナンスにおける作業効率を向上することができる。

また、排ガス処理装置１９と熱交換器１とを螺合により接続することから、排ガス処理装置１９と熱交換器１とをネジで固定する場合に必要なフランジ等が必要なくなるため、モジュール１５の底面に設ける断熱材２０を、排ガス処理装置１９の近傍にまで配置することができ、モジュール１５の断熱効果を向上することができる。

なお、モジュール１５と排ガス処理装置１９との固定は、ネジでの固定の他、リベット等や溶接等により適宜固定することができる。

また、熱交換器１と排ガス処理装置１９とを螺合により接続することから、熱交換器１と排ガス処理装置１９との接続部より、排ガスが漏出することを抑制できるが、さらに排ガスの漏出を抑制すべく、熱交換器１と排ガス処理装置１９との螺合部にガスケット部材（シール部材）を設けることも可能である。

図８は、熱交換器１を容易に着脱できる燃料電池装置１３の他の一例を一部抜粋して示した正面図（断面図）であり、図９は図８で示した燃料電池装置１３のうち、収納容器２３の排気孔３９に、熱交換器１の一端側開口部１０が接続されている状態の一部を抜粋して示したものである。

ここで、図８および図９においては、モジュール１５（収納容器２３）内部の排ガスを排気するための排気孔３９に排ガス処理装置４３を設けている例を示している。

このような燃料電池装置１３においては、排ガス処理装置４３を排気孔３９に設けることで、熱交換器１を排気孔３９に接続することができ、燃料電池装置１３を小型化することができる。

そして、排ガス処理装置４３を排気孔３９に設けることにより、温度の高い排ガスが排ガス処理装置４３に供給され、効率よく排ガスを処理することができる。

なお、このように排気孔３９に設けることができる排ガス処理装置４３としては、一般的に知られるハニカム型の燃焼触媒（以下、ハニカム触媒と略す）を例示することができる。それにより、効率よく排ガスの処理を行うことができるとともに、安価とすることができる。なお、ハニカム触媒としては、排ガスの温度等により、セラミックスよりなるハニカム触媒や、金属製のハニカム触媒（メタルハニカム触媒）等を適宜使用することができ、特には取り扱い上の容易性等よりメタルハニカム触媒を用いることが好ましい。

そして、収納容器２３の排気孔３９に排ガス処理装置４３を設ける場合にあたっては、熱交換器１を排気孔３９に容易に着脱できることが好ましく、それゆえ、排気孔３９および熱交換器１の一端側開口部１０に各々対応する螺子を設け、排気孔３９と熱交換器１（収納容器３）とを螺合にて接続することが好ましい。

それにより、内部に熱交換ユニット２を収納してなる収納容器３が、排気孔３９と螺合により強固に接続されるとともに、熱交換器１を回転させるだけで、工具類を使用することなく熱交換器１を取り外すことができ、収納容器２３（排気孔３９）と熱交換器１とを着脱自在に容易に接続することができる。それゆえ、モジュール１５のメンテナンスにおける作業効率を向上することができる。

なお、排気孔３９に熱交換器１を螺合にて接続するにあたっては、排気孔３９および熱交換器１の一端側開口部１０を、適宜雄螺子または雌螺子とすることができる。ただし、熱交換器１を構成する収納容器３の一端側開口部１０において、外側筒状容器５の一端部側が雄螺子である場合には、モジュール１５より排気される排ガスが、排気孔３９と熱交換器１との接続部より漏出することを抑制すべく、排気孔３９と熱交換器１との螺合部にガスケット部材（シール部材）を設けることも可能である。

また、熱交換器１が収納容器２３（排気孔３９）に接続されることから、モジュール１５の底面側に設ける断熱材は、熱交換器１を挿入できる孔をくり貫いた形状の断熱材とすればよく、より効果的にモジュール１５の断熱効果を向上することができる。

なお、燃料電池装置１３の運搬時等に、排気孔３９より排ガス処理装置４３が脱落することを抑制（防止）すべく、排気孔３９に脱落防止部材を設けることもできる。

図１０は、上述した排ガス処理装置４３を、熱交換器１を構成する収納容器３の内部に設けた場合を示しており、収納容器２３の排気孔３９に、熱交換器１の一端側開口部１０が接続されている状態の一部を抜粋して示したものである。

このような、燃料電池装置１３においては、上述したのと同様に、熱交換器１と排気孔３９とを容易に着脱できるよう、排気孔３９および熱交換器１の一端側開口部１０に各々対応する螺子を設け、排気孔３９と熱交換器１（収納容器３）とを螺合にて接続することが好ましい。

なお、収納容器３の内部には、排ガス処理装置４３が落下することを防止すべく、落下防止部材４４を設けることが好ましい。

また、熱交換器１が収納容器２３（排気孔３９）に接続されることから、モジュール１５に設ける断熱材は、熱交換器１を挿入できる孔をくり貫いた形状の断熱材とすればよく、より効果的にモジュール１５の断熱効果を向上することができる。

ところで、上述した熱交換器１においては、熱交換ユニット２において、排ガスと配管６を流れる水とで熱交換するが、それにより熱交換後の排ガス（以後、熱交換後排ガスという場合がある）と、熱交換により生成される凝縮水とが生じる。それゆえ、収納容器３の他端側開口部１１に、気液分離部材４０が接続されていることが好ましい。

ここで、図７および図１０に示した気液分離部材４０においては、熱交換により生じる凝縮水と熱交換後排ガスとを別方向に排出するため、ジャバラ部を有している。それにより、熱交換後排ガスを目的とする部位に排気することができる。

また、気液分離部材４０は、熱交換により生じる凝縮水を回収するための凝縮水回収管４１と、熱交換後排ガスを排気するための排気部４２を具備している。それにより、熱交換により生じる凝縮水は凝縮水回収管４１により回収することができ、凝縮水を有効利用することができる。なお、凝縮水回収管４１は効率よく凝縮水を回収すべく、気液分離部材４０の最も下側となる部位に設けることが好ましい。

図１１は、熱交換器１に気液分離部材４０を接続する場合の他の態様を示した断面図であり、内側筒状容器４の他端側開口部側１１が外側筒状容器５の他端側開口部側１１と接合され、外側筒状容器５と気液分離部材４０とが接続されている。

熱交換器１と気液分離部材４０との接続を、外側筒状容器５と気液分離部材４０とが接続される構成とした場合においても、熱交換により生じる凝縮水は凝縮水回収管４１により効率よく回収できるとともに、熱交換後排ガスは排気部４２より排気することができる。

なお、図７および図１０においては、内側筒状容器４の突出部９と気液分離部材４０とが嵌合により接続されている場合を、図１１においては外側筒状容器５と気液分離部材４０とが嵌合により接続されている場合を示しているが、例えば突出部９や外側筒状容器５の他端側開口部１１と気液分離部材４０の端部を各々対応する螺子形状とし、これらを螺合することにより接続することもできる。

上述したように、本発明の燃料電池装置においては、上述した熱交換器１を具備することにより、熱交換器１を容易に着脱できることから、モジュール１５のメンテナンスにおける作業効率が向上するため、熱交換器１を燃料電池装置１３に具備するとともに、燃料電池装置１３の稼動に伴って生じる排ガスと水とでの熱交換に用いることで、より有効な熱交換器１、さらには燃料電池装置１３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、熱交換器１において、内側筒状容器４と外側筒状容器５との間に空間部８（真空）を設け、排ガスの熱の拡散を抑制しているが、より効率よく熱交換を行うために、収納容器３（外側筒状容器５）の外周に断熱材を設けることもできる。

熱交換器の一例を示す図であり、（ａ）は一部分解斜視図であり、（ｂ）は断面図である。熱交換器の一端側開口部に設けられた螺子形状を拡大して示した断面図であり、（ａ）は内側筒状容器の一端側開口部が螺子形状である例であり、（ｂ）は外側筒状容器の一端側開口部が螺子形状である例である。燃料電池装置の一例を示す概略図である。燃料電池装置を構成する燃料電池モジュールの一例を示す外観斜視図である。燃料電池装置を構成する燃料電池モジュールの一例を示す断面図である。燃料電池装置の一例を示し、燃料電池モジュールと熱交換器との接続を示す側面図である。排ガス処理装置と熱交換器との接続の一例を示す、燃料電池装置の一部を抜粋した断面図であり、（ａ）は内側筒状容器の一端側開口部が螺子形状である例であり、（ｂ）は外側筒状容器の一端側開口部が螺子形状である例である。燃料電池モジュールと熱交換器との接続の一例を示す、本発明の燃料電池装置の一部を抜粋した断面図である。燃料電池モジュールと熱交換器との接続の一例を示す、本発明の燃料電池装置の一部を抜粋した断面図である。熱交換器の内部に排ガス処理装置が収納されていることを示す、熱交換器の一例を示す断面図である。外側筒状容器に気液分離部材が接続されている熱交換器の一例を示す断面図である。従来の燃料電池装置の一例を示す概略図である。従来の排ガス処理装置と熱交換器との接続を示す燃料電池装置の一部を抜粋した側面図である。

符号の説明

１：熱交換器
２：熱交換ユニット
３：（熱交換器を構成する）収納容器
４：内側筒状容器
５：外側筒状容器
６：配管
７：フィン
８：空間部
１０：一端側開口部
１１：他端側開口部
１２：螺子
１３：燃料電池装置
１４：外装ケース
１５：燃料電池モジュール
１６：仕切部材
１９、４３：排ガス処理装置
２３：（燃料電池モジュールを構成する）収納容器
２４：燃料電池セル
３９：排気孔
４０：気液分離部材

Claims

外装ケース内に、複数の燃料電池セルを収納容器の内部に収納してなる燃料電池モジュールと、該燃料電池モジュールより排気される排ガスを処理するための排ガス処理装置と、該排ガス処理装置で処理された後の排ガスと水とで熱交換するための熱交換器とを具備する燃料電池装置であって、
前記燃料電池モジュールを構成する前記収納容器が、内部の排ガスを排気するための排気孔を備え、該排気孔内に前記排ガス処理装置が設けられており、
前記熱交換器が、前記燃料電池モジュールより排気される排ガスの熱を回収するための熱交換ユニットと、該熱交換ユニットを収納するための収納容器とを備え、前記熱交換器を構成する前記収納容器が、前記熱交換ユニットを収納するための内側筒状容器と、前記内側筒状容器との間に空間部を有して配置された外側筒状容器との二重構造であるとともに、前記空間部が真空であって、前記熱交換器を構成する前記収納容器の一端側開口部と他端側開口部とがそれぞれ逆方向を向くように開口しており、
前記排気孔と、前記熱交換器を構成する前記収納容器の前記一端側開口部とが、各々対応する螺子形状であるとともに、前記排気孔と前記熱交換器を構成する前記収納容器とが螺合して接続されていることを特徴とする燃料電池装置。
外装ケース内に、複数の燃料電池セルを収納容器の内部に収納してなる燃料電池モジュールと、該燃料電池モジュールより排気される排ガスを処理するための排ガス処理装置と、該排ガス処理装置で処理された後の排ガスと水とで熱交換するための熱交換器とを具備する燃料電池装置であって、
前記燃料電池モジュールを構成する前記収納容器が、内部の排ガスを排気するための排気孔を備え、
前記熱交換器が、前記排ガス処理装置と、前記燃料電池モジュールより排気される排ガスの熱を回収するための熱交換ユニットと、前記排ガス処理装置および前記熱交換ユニットを収納するための収納容器とを備え、前記熱交換器を構成する前記収納容器が、前記熱交換ユニットを収納するための内側筒状容器と、前記内側筒状容器との間に空間部を有して配置された外側筒状容器との二重構造であるとともに、前記空間部が真空であって、前記熱交換器を構成する前記収納容器の一端側開口部と他端側開口部とがそれぞれ逆方向を向くように開口しており、
前記排気孔と、前記熱交換器を構成する前記収納容器の前記一端側開口部とが、各々対応する螺子形状であるとともに、前記排気孔と前記熱交換器を構成する前記収納容器とが螺合して接続されていることを特徴とする燃料電池装置。
前記熱交換器を構成する前記収納容器の前記他端側開口部に、前記熱交換ユニットでの熱交換後の排ガスと熱交換により生成される凝縮水とを分離する気液分離部材が接続されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の燃料電池装置。
前記外装ケースは、内部に設けられた仕切部材により上下に区画されているとともに、前記燃料電池モジュールが前記仕切部材の上部に設置されていることを特徴とする請求項１ないし請求項３のうちいずれかに記載の燃料電池装置。