JP5561656B2 - 燃料電池装置 - Google Patents

Description

本発明は、燃料ガスと酸化剤ガスにより発電を行う燃料電池装置に関する。

固体酸化物型燃料電池（Solid Oxide Fuel Cell：以下「ＳＯＦＣ」とも言う）は、電解質として酸化物イオン導電性固体電解質を用い、その両側に電極を取り付け、一方の側に燃料ガスを供給し、他方の側に酸化剤ガス（空気、酸素等）を供給して、比較的高温で発電反応を生じさせて発電を行う燃料電池装置である。

この燃料電池装置は、具体的には、燃料ガスと酸化剤ガスとが一端側から他端側へと流れることによって作動する複数の燃料電池セルを備えた燃料電池セル集合体を有し、外部から原料ガスである被改質ガス（都市ガス等）が供給され、その都市ガス等を改質触媒が収められた改質器に導入し、水素リッチな燃料ガスに改質した後に、燃料電池セル集合体へと供給している。

燃料電池装置においては、燃料ガスと酸化剤ガスの何れか一方を外部ガスとして燃料電池セルの外部に供給し、他方を内部ガスとして燃料電池セルの内部に供給するようになっている。例えば、特許文献１には、管状の燃料電池セルの管内には燃料ガスを供給し、管外には酸素含有ガスを供給して発電する燃料電池装置が提案されている。燃料ガスは、燃料電池セルが立設されているガスタンクによって、それぞれの燃料電池セルの管内に供給される。また、燃料電池セル及びガスタンクを覆うように、容器（流路部材）が設けられている。そして、容器の内壁面側から酸化剤ガスを吹き出し、燃料電池セルの外側面に供給している。

特開２０１０−１１８２６１号公報

特許文献１に提案されている燃料電池装置では、容器をコンパクトに構成すると、燃料電池セルと容器の内壁面との距離が小さくなり、酸化剤ガスを介して燃料電池セルと容器の内壁面とが通電し、漏電が生じてしまうおそれがある。したがって、この漏電が生じない程度に、燃料電池セルと容器の内壁面との距離が確保されるよう、容器の大きさを設定する必要がある。

一方、燃料電池セルが立設されるガスタンクにおいては、燃料電池セルの管内に効率良く燃料ガスを供給するため、コンパクトに構成することが好ましい。しかしながら、上述のように燃料電池セルと容器の内壁面との距離が確保される容器にてガスタンクを覆うと、ガスタンクと容器の内壁面との間に空間が生じ、これが発電効率低下の原因となるおそれがある。すなわち、容器の内壁面側から酸化剤ガスを吹き出しても、酸化剤ガスがこの空間に流入してしまい、燃料電池セルまで至らないといった問題があった。

本発明はかかる課題の認識に基づいてなされたものであり、コンパクトで発電効率の高い燃料電池装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明は、燃料ガス及び酸化剤ガスの供給を受けて発電を行う燃料電池装置において、燃料ガスと酸化剤ガスの一方である内部ガスがその内部に供給され、他方である外部ガスがその外側面に供給され、発電反応させる複数の燃料電池セルと、上記燃料電池セルを支持して上記内部ガスを供給する燃料ガスタンクと、上記燃料電池セル及び燃料ガスタンクを収容する本体ケーシングと、上記本体ケーシングの内壁面側から上記燃料電池セルの外側面に上記外部ガスを吹き出す外部ガス供給手段とを備え、上記燃料ガスタンクは、上記複数の燃料電池セルに燃料ガスを分配する箱状のガスタンクケーシングを有し、上記ガスタンクケーシングは、その上面を形成し上記燃料電池セルを下方から支持するガスタンク天板と、該ガスタンク天板と接合され上記ガスタンクケーシングの側面を形成するガスタンク側板とを有し、上記ガスタンク天板の端部には、上記ガスタンク側板よりも上記本体ケーシングの内壁面側に向かって延出したガスタンク延出部が形成されていることを特徴とする。

このように構成された本発明によれば、ガスタンク延出部によって、燃料ガスタンクと本体ケーシングとの間が覆われるため、外部ガス供給手段によって吹き出される外部ガスが、そこに流入してしまうことを防止できる。さらに、このガスタンク延出部は、燃料電池セルの下方を支持するガスタンク天板の端部を延出したものであるため、外部ガスはガスタンク天板に沿って流れて燃料電池セルまで導かれる。したがって、燃料ガスタンクをコンパクトに構成しながらも、外部ガスを燃料電池セルに確実に供給することができる。

本発明において、好ましくは、上記ガスタンク延出部は、上記ガスタンク天板及びガスタンク側板の端部を重合させた重合部を溶接することで形成されている

このように構成された本発明によれば、溶接にも用いることで、ガスタンク延出部を外部ガスの確実な供給のためだけでなく、燃料ガスタンクの組立性に寄与するものとすることができる。すなわち、ガスタンク延出部はガスタンク側板よりも本体ケーシングの内壁面側に向かって延出させたものであるため、溶接作業が行いやすいことから、ガスタンク天板とガスタンク側板とを溶接する位置として適しており、燃料ガスタンクの組立てが容易になる。

本発明において、好ましくは、上記ガスタンク側板の端部には、上記ガスタンク天板に沿う方向で、且つ、上記本体ケーシングの内壁面側に向かって延出したフランジ部が形成されており、該フランジ部の上面が上記ガスタンク天板の端部の下面と重合し、上記ガスタンク側板が上記ガスタンク天板を支持している。

このように構成された本発明によれば、複数の燃料電池セルの自重を受けるガスタンク天板を、ガスタンク側板のフランジ部によって強固に支持することができる。すなわち、ガスタンク延出部を、燃料電池セルへ外部ガスを確実に供給するだけでなく、ガスタンク天板の支持にも寄与するものとすることができる。

本発明によれば、コンパクトで発電効率の高い燃料電池装置を提供することができる。

本発明の一実施形態による燃料電池装置を示す全体構成図である。 本発明の一実施形態による燃料電池装置のハウジングが外された状態の燃料電池モジュールを示す斜視図である。 本発明の一実施形態による燃料電池装置の燃料電池モジュールを図２のＡ方向から見た断面図である。 本発明の一実施形態による燃料電池装置の燃料電池モジュールを図２のＢ方向から見た断面図である。 本発明の一実施形態による燃料電池装置の燃料電池セルユニットを示す正面図である。 図２に示す燃料電池モジュールから燃料電池セル集合体を覆う本体ケーシングを取り外した状態を示す燃料電池モジュールの斜視図である。 本発明の一実施形態による燃料電池装置の燃料電池モジュールを図２のＢ方向から見た概略図である。 本発明の一実施形態による燃料電池装置の燃料電池モジュールを図２のＡ方向から見た概略図である。 本発明の一実施形態による燃料電池装置の改質器の分解斜視図及び断面図である。 本発明の一実施形態による燃料電池装置の燃料ガスタンクの分解斜視図及び断面図である。 本発明の他の実施形態による燃料電池装置の改質器の分解斜視図及び断面図である。

次に、添付図面を参照して、本発明の一実施形態による燃料電池装置である固体酸化物型燃料電池（以下「燃料電池装置」又は「ＳＯＦＣ」と言う。）を説明する。
図１は、本発明の一実施形態によるＳＯＦＣを示す全体構成図である。この図１に示すように、本発明の一実施形態によるＳＯＦＣ１は、燃料電池モジュール２と、補機ユニット４を備えている。

燃料電池モジュール２は、ハウジング６を備え、このハウジング６内部には、断熱材（図示せず）を介して密封空間８が形成されている。この密閉空間８の下方部分である発電室１０には、燃料ガスと酸化剤ガス（空気）とにより発電反応を行う燃料電池セル集合体１２が配置されている。
この燃料電池セル集合体１２は、図６に示すように、１０個の燃料電池セルスタック１４を備え、この燃料電池セルスタック１４は、１６本の燃料電池セルユニット１６（図５参照）から構成されている。このように、燃料電池セル集合体１２は、１６０本の燃料電池セルユニット１６を有し、これらの燃料電池セルユニット１６の全てが直列接続されている。

燃料電池モジュール２の密封空間８の上述した発電室１０の上方には、燃焼室１８が形成され、この燃焼室１８で、発電反応に使用されなかった残余の燃料ガスと残余の酸化剤ガス（空気）とが燃焼し、燃焼ガス（排気ガス）を生成するようになっている。
また、この燃焼室１８の上方には、燃料ガス（原料ガス）を改質する改質器２０が配置され、上述した燃焼ガスの燃焼熱によって改質器２０を改質反応が可能な温度となるように加熱している。さらに、この改質器２０の上方には、燃焼ガスの熱により外部から導入される酸化剤ガス（発電用空気）を加熱する熱交換器２２が配置されている。

次に、補機ユニット４は、水道等の水供給源２４からの水を貯水してフィルターにより純水とする純水タンク２６と、この貯水タンクから供給される水の流量を調整する水流量調整ユニット２８（モータで駆動される「水ポンプ」等）を備えている。また、補機ユニット４は、都市ガス等の燃料供給源３０から供給された燃料ガスを遮断するガス遮断弁３２と、燃料ガスから硫黄を除去するための脱硫器３６と、燃料ガスの流量を調整する燃料流量調整ユニット３８（モータで駆動される「燃料ポンプ」等）を備えている。さらに、補機ユニット４は、空気供給源４０から供給される酸化剤ガスである空気を遮断する電磁弁４２と、空気の流量を調整する改質用空気流量調整ユニット４４（モータで駆動される「空気ブロア」等）及び発電用空気流量調整ユニット４５（モータで駆動される「空気ブロア」等）と、改質器２０に供給される改質用空気を加熱する第１ヒータ４６と、発電室に供給される発電用空気を加熱する第２ヒータ４８とを備えている。これらの第１ヒータ４６と第２ヒータ４８は、起動時の昇温を効率よく行うために設けられているが、省略しても良い。

次に、燃料電池モジュール２には、燃焼ガスが供給される温水製造装置５０が接続されている。この温水製造装置５０には、水供給源２４から水道水が供給され、この水道水が燃焼ガスの熱により温水となり、図示しない外部の給湯器の貯湯タンクへ供給されるようになっている。
また、燃料電池モジュール２には、燃料ガスの供給量等を制御するための制御ボックス５２が取り付けられている。
さらに、燃料電池モジュール２には、燃料電池モジュールにより発電された電力を外部に供給するための電力取出部（電力変換部）であるインバータ５４が接続されている。

次に、図２乃至図４、図６により、本発明の実施形態によるＳＯＦＣの燃料電池モジュール２の内部構造を説明する。図２は本発明の一実施形態による燃料電池装置のハウジング６が取り外された状態の燃料電池モジュール２を示す斜視図であり、図３は本発明の一実施形態による燃料電池装置の燃料電池モジュール２を図２のＡ方向から見た断面図であり、図４は本発明の一実施形態による燃料電池装置の燃料電池モジュール２を図２のＢ方向から見た断面図であり、図６は図２に示す燃料電池モジュールから燃料電池セル集合体を覆う本体ケーシング５６を取り外した状態を示す燃料電池モジュールの斜視図である。

先ず、図２乃至図４に示すように、燃料電池モジュール２の燃料電池セル集合体１２及び燃料ガスタンク６８は、本体ケーシング５６に収容され、その全体が覆われている。ここで、図６に示すように、燃料電池セル集合体１２は、Ｂ方向よりＡ方向の方が長いほぼ直方体形状であり、上面１２ａ、下面１２ｂ、図２のＡ方向に沿って延びる長辺側面１２ｃと、図２のＢ方向に沿って延びる短辺側面１２ｄを備えている。

次に、燃料電池モジュール２の最下方部分には、蒸発混合器５８が燃料電池セル集合体１２の長辺側面１２ｃに沿って設けられている。この蒸発混合器５８は、後述するように、燃焼ガスにより加熱して、水を水蒸気にすると共に、この水蒸気と、被改質ガスである燃料ガス（都市ガス）と酸化剤ガスである空気とを混合するためのものである。この蒸発混合器５８の一端側には、図２、図４に示すように、被改質ガス供給管６０と、水供給管６２が接続され、被改質ガス供給管６０は、燃料流量調整ユニット３８及び改質用空気流量調整ユニット４４から、被改質ガス（燃料ガス）及び改質用空気を導入するようになっている。

蒸発混合器５８の他端側には、図４に示すように、燃料供給管６４の下端が接続され、この燃料供給管６４の上端は、改質器２０の上流端に接続され、この燃料供給管６４により、燃料ガスが蒸発混合器５８から改質器２０へ供給されるようになっている。改質器２０内には多数の球状の改質触媒ＲＦが収容されており、供給される燃料ガスを改質する。改質器２０の下流端には燃料供給管６６の上端が接続され、この燃料供給管６６の下端側６６ａは、燃料ガスタンク６８内に進入して、水平方向に延びている。

燃料ガスタンク６８は、図３及び図４に示すように、燃料電池セル集合体１２を下方から支持している。また、燃料ガスタンク６８内に挿入された燃料供給管６６の下端側６６ａの外周には、長手方向（Ａ方向）に沿って複数の小穴（図示せず）が形成されており、改質器２０で改質された燃料ガスが、燃料ガスタンク６８内に長手方向に均一に供給されるようになっている。燃料ガスタンク６８に供給された燃料ガスは、後述するように、燃料電池セルユニット１６の内側にある燃料ガス流路８８（図５参照）内に供給され、燃料電池セルユニット１６内を上昇して、燃焼室１８に至るようになっている。

次に、発電用空気を燃料電池モジュール２へ供給するための構造を説明する。先ず、図２乃至４に示すように、改質器２０の上方に、燃料電池モジュール２の燃料電池セル集合体１２の上面１２ａ及び短辺側面１２ｄ（図２及び図４の右側短辺側面）に沿って、上述した熱交換器２２が設けられている。熱交換器２２には、詳細は後述する複数の燃焼ガス配管７０と、この燃焼ガス配管７０の周囲に形成された発電用空気流路７２が設けられている。

なお、本実施形態においては、熱交換器２２は、燃料電池セル集合体１２の上面１２ａ及び右側の短辺側面１２ｄに沿って設けるようにしているが、これに限らず、熱交換器２２を、右側の短辺側面１２ｄのみに沿って設けても良いし、右側及び左側の両方の短辺側面１２ｄのみに沿って設けても良いし、さらに、上面１２ａ及び両側の短辺側面１２ｄに沿って設けるようにしても良い。

熱交換器２２の短辺側面１２ｄに沿って設けられた部分の下端の一端側には、図２に示すように、発電用空気導入管７４の導入口７４ａが取り付けられており、この発電用空気導入管７４により、発電用空気流量調整ユニット４５から、発電用空気が、熱交換器２２内に導入されるようになっている。

また、図４に示すように、熱交換器２２の上側の他端側には、発電用空気流路７２の出口ポート７２ａが形成され、さらに、図３に示すように、燃料電池モジュール２の本体ケーシング５６の幅方向（Ｂ方向：短辺側面方向）の両側の外側には、発電用空気供給路７６が形成され、上述した発電用空気流路７２の出口ポート７２ａから、発電用空気が供給されるようになっている。この発電用空気供給路７６は、燃料電池セル集合体１２の長手方向（長辺側面１２ｃ方向）に沿って形成され、さらに、その下方側であり且つ燃料電池セル集合体１２の下方側に対応する位置に、発電室１０内の燃料電池セル集合体１２の各燃料電池セルユニット１６に向けて発電用空気を吹き出すための複数の吹出口７８が、本体ケーシング５６の内壁面５６ｗの長手方向に沿って、等間隔に、形成されている。これらの吹出口７８から吹き出された発電用空気は、各燃料電池セルユニット１６の外側に沿って、下方から上方へ流れるようになっている。

次に、燃料ガスと発電用空気（酸化剤ガス）が燃焼して生成される燃焼ガスを排出するための構造を説明する。上述したように、熱交換器２２内には、燃焼室１８で燃料ガスと発電用空気（酸化剤ガス）が燃焼して生成された燃焼ガスを排出するための複数の燃焼ガス配管７０が設けられている。図４に示すように、これらの燃焼ガス配管７０の下流端側には、燃料電池セル集合体１２の下方に位置し長手方向に延びる燃焼ガス排出室８０が形成され、燃焼ガス配管７０の下端側と燃焼ガス排出室８０が２本の接続管７１によって接続されている。なお、この燃焼ガス排出室８０内に、上述した蒸発混合器５８が配置され、この蒸発混合器５８内の燃料ガスが、高温の燃焼ガスにより、長手方向に沿って、加熱されるようになっている。さらに、燃焼ガス排出室８０の下面には、燃焼ガス排出管８２が接続され、燃焼ガスが外部に排出されるようになっている。

次に図５により燃料電池セルユニット１６について説明する。図５は、本発明の一実施形態によるＳＯＦＣの燃料電池セルユニットを示す部分断面図である。
図５に示すように、燃料電池セルユニット１６は、燃料電池セル８４と、この燃料電池セル８４の上下方向端部にそれぞれ接続された内側電極端子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、内側（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。

燃料電池セル１６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９８が形成されている。

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ドとの混合体、の少なくとも一種から形成される。

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。

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。

次に、図２、図７、図８により、熱交換器２２の詳細構造を説明する。図７は本発明の一実施形態による燃料電池装置の燃料電池モジュール２を図２のＢ方向から見た概略図であり、図８は本発明の一実施形態による燃料電池装置の燃料電池モジュール２を図２のＡ方向から見た概略図である。

熱交換器２２内において、複数の燃焼ガス配管７０は、流路抵抗を小さくするために、ほぼ直線状に延びるように配置されている。さらに、これらの燃焼ガス配管７０が直線状に延びる方向に対して直角方向に延びる複数（具体的には７枚）のガイド板１００が取り付けられている。これらのガイド板１００は、燃焼ガス配管７０の長手方向に沿って、ほぼ等間隔に、千鳥状に配置されている。これらのガイド板１００は、燃焼ガス配管７０を支持する支持部材としても機能している。これらのガイド板１００を設けることにより、発電用空気流路７２は、蛇行した流路となり、発電用空気は、燃焼ガス配管７０と複数回交差して流れるようになっている。

図７に示すように、熱交換器２２の燃焼ガス配管７０の上流側には、燃焼ガス入口ポート１０２が形成され、燃焼室１８で生成された燃焼ガスが、燃焼室１８より低圧の燃焼ガス入口ポート１０２に向かって、流れるようになっている。本実施形態においては、この燃焼ガス入口ポート１０２と、燃焼室１８との間に、流路抵抗付与部材である有孔板１０４が設けられている。

この有孔板１０４には、複数の貫通孔１０６が形成されている。この貫通孔１０６の形成位置は、図８に示すように、改質器２０の上方で且つ改質器２０に対向する位置である。

次に、図６、図８及び図９により、改質器２０の詳細構造を説明する。図９は本発明の一実施形態による燃料電池装置の改質器２０の分解斜視図及び断面図である。

図９（ａ）の分解斜視図に示すように、改質器２０は、原料ガスを改質する改質触媒ＲＦ（図３及び図４参照）を収容する改質器ケーシング２０Ｃを有する。箱状の改質器ケーシング２０Ｃは、上面を形成する改質器天板２１、底面を形成する改質器底板２３、側面を形成する改質器側板２５等の外殻部材から構成され、本実施形態では、改質器底板２３と改質器側板２５は一体的に形成されている。
図６、図８に示すように、改質器ケーシング２０Ｃの上面の両端部には、その上方（すなわち燃焼室１８から遠ざかる方向）に向けて延出する２つの改質器延出部２０Ｅが設けられている。この改質器延出部２０Ｅは、図９（ｂ）の断面図に示すように、改質器天板２１の屈曲された端部２１ｅと、改質器側板２５の端部２５ｅを重合させた重合部を、溶接することで形成されている。

ここで、改質器ケーシング２０Ｃの上面、すなわち改質器天板２１上には、燃料ガスを燃焼させた際に発生する煤や、燃料電池セル集合体１２に吹き出される発電用空気に含まれる埃などの異物Ｄが溜まりやすい。この異物Ｄが、改質器ケーシング２０Ｃの下方に配置された燃料電池セル集合体１２に付着すると種々の問題が生じうるが、この改質器ケーシング２０Ｃでは、改質器延出部２０Ｅによってこの異物Ｄの落下を抑制している。これにより、燃料電池セル集合体１２に異物Ｄが付着することによる性能低下や故障を抑制することができる。

また、改質器延出部２０Ｅが延出する方向を上方（すなわち燃焼室１８から遠ざかる方向）としたことで、改質器ケーシング２０Ｃの上面からの異物の落下を、より効果的に抑制できるだけでなく、燃焼室１８から受ける熱の影響を小さくし、重合部における溶接強度の低下を抑制することができる。

次に、図６、図８及び図１０により、燃料ガスタンク６８の詳細構造を説明する。図１０は本発明の一実施形態による燃料電池装置の燃料ガスタンクの分解斜視図及び断面図である。

図１０（ａ）の分解斜視図に示すように、燃料ガスタンク６８は、燃料供給管６６の下端側６６ａが進入して水平方向に延びるガスタンクケーシング６８Ｃを有する。箱状のガスタンクケーシング６８Ｃは、上面を形成し燃料電池セル集合体１２を下方から支持するガスタンク天板６１、底面を形成するガスタンク底板６３、側面を形成するガスタンク側板６５等の外殻部材から構成され、本実施形態では、ガスタンク底板６３とガスタンク側板６５は一体的に形成されている。これらの外殻部材は、いずれもステンレス等の耐熱性の高い金属材料で形成されている。
図６、図８に示すように、燃料ガスタンク６８の上面には、本体ケーシング５６の内壁面５６ｗに向けて略水平方向に延出する２つのガスタンク延出部６８Ｅが設けられている。このガスタンク延出部６８Ｅは、図１０（ｂ）の断面図に示すように、ガスタンク天板６１の延出された端部６１ｅの下面と、ガスタンク側板６５の端部で略水平方向に延出するフランジ部６５ｅの上面を重合させ、溶接することで形成されている。

ここで、燃料電池セル集合体１２と本体ケーシング５６の内壁面５６ｗとの距離Ｌ１（図８参照）が小さくなると、その間発電用空気を介して通電し、漏電が生じてしまうおそれがある。したがって、この漏電が生じない程度に、距離Ｌ１が確保されるよう、本体ケーシング５６の大きさを設定する必要がある。
一方、燃料電池セル集合体１２が立設される燃料ガスタンク６８においては、燃料電池セル集合体１２の内部に効率良く燃料ガスを供給するため、コンパクトに構成することが好ましい。しかしながら、上述のように燃料電池セル集合体１２と本体ケーシング５６の内壁面５６ｗとの距離Ｌ１が確保される本体ケーシング５６にて燃料ガスタンク６８を覆うと、その間に距離Ｌ２の空間６９が生じ、これが発電効率低下の原因となるおそれがある。すなわち、本体ケーシング５６の内壁面５６ｗに形成された吹出口７８から発電用空気を吹き出しても、発電用空気が下方のこの空間６９内に流入してしまい、燃料電池セル集合体１２まで至らないといった問題があった。

そこで、本実施形態の燃料ガスタンク６８によれば、本体ケーシング５６の内壁面５６ｗに向けて延出する２つのガスタンク延出部６８Ｅによって空間６９を上方から覆い、発電用空気の流入を抑制している。さらに、このガスタンク延出部６８Ｅは、燃料電池セル集合体１２の下方を支持するガスタンク天板の端部を延出したものであるため、吹出口７８から吹き出された発電用空気は、ガスタンク天板６１に沿って流れて燃料電池セル集合体１２まで導かれる。したがって、燃料ガスタンク６８をコンパクトに構成しながらも、発電用空気を燃料電池セル集合体１２に確実に供給することができる。

また、ガスタンク延出部６８Ｅを溶接にも用いることで、発電用空気の確実な供給のためだけでなく、燃料ガスタンク６８の組立性に寄与するものとすることができる。すなわち、ガスタンク延出部６８Ｅはガスタンク側板６５よりも本体ケーシング５６の内壁面５６ｗ側に向かって延出させたものであるため、溶接作業が行いやすいことから、ガスタンク天板６１とガスタンク側板６５とを溶接する位置として適しており、ガスタンクの組立てが容易になる。

また、ガスタンク側板６５のフランジ部６５ｅの上面がスタンク天板６１の端部６１ｅの下面と重合し、ガスタンク側板６５がガスタンク天板６１を支持することによって、燃料電池セル集合体１２の自重を受けるガスタンク天板６１を、ガスタンク側板６５のフランジ部６５ｅによって強固に支持することができる。すなわち、ガスタンク延出部６８ｅを、燃料電池セル集合体１２へ発電用空気を確実に供給するだけでなく、ガスタンク天板６１の支持にも寄与するものとすることができる。

次に、図１１により、改質器の別の実施形態について説明する。図１１は本発明の他の実施形態による燃料電池装置の改質器２０Ｃ’の分解斜視図及び断面図である。

図１１（ａ）の分解斜視図に示すように、改質器２０’は、原料ガスを改質する改質触媒ＲＦ（図３及び図４参照）を収容する改質器ケーシング２０Ｃ’を有する。箱状の改質器ケーシング２０Ｃ’は、上面を形成する改質器天板３１、底面を形成する改質器底板３３、側面を形成する改質器側板３５等の外殻部材から構成され、本実施形態では、改質器底板３３と改質器側板３５は一体的に形成されている。
図１１（ｂ）の断面図に示すように、改質器２０’の上面には、本体ケーシング５６の内壁面５６ｗに向け、略水平に延出する２つの改質器延出部２０Ｅ’が設けられている。この改質器延出部２０Ｅ’は、改質器天板２１の屈曲された端部２１ｅと、改質器側板２５の端部２５ｅを重合させ、溶接することで形成されている。

この延出する改質器延出部２０Ｅ’により、改質器ケーシング２０Ｃ’の上面、すなわち改質器天板３１上の異物Ｄの落下を抑制することができる。さらに、改質器２０’の下方の燃焼室１８にて発生する燃焼ガスは、図１１（ｂ）の矢印Ｇのように、この改質器延出部２０Ｅ’を迂回するように流れる。したがって、改質器天板３１の上面の異物Ｄへの、燃焼ガスの気流の影響が軽減され、異物Ｄの落下抑制を確実なものとすることができる。

１ 燃料電池装置（ＳＯＦＣ）
２ 燃料電池モジュール
６ ハウジング
１０ 発電室
１２ 燃料電池セル集合体
１４ 燃料電池セルスタック
１６ 燃料電池セルユニット
１８ 燃焼室（燃焼部）
２０、２０’ 改質器
２０Ｃ、２０Ｃ’ 改質器ケーシング
２０Ｅ、２０Ｅ’ 改質器延出部（重合部）
２１、３１ 改質器天板
２２ 熱交換器
２５、３５ 改質器側板
５６ 本体ケーシング
５６ｗ 本体ケーシングの内壁面
５８ 蒸発混合器
６０ 被改質ガス供給管
６１ ガスタンク天板
６４、６６ 燃料供給管
６５ ガスタンク側板
６５ｅ フランジ部
６８ 燃料ガスタンク
６８Ｃ ガスタンクケーシング
６８Ｅ ガスタンク延出部
７０ 燃料ガス配管
７２ 発電用空気流路
７４ 発電用空気導入管
７４ａ 導入口
７６ 発電用空気供給路
７８ 吹出口
８０ 燃焼ガス排出室
８２ 燃焼ガス排出管
８４ 燃料電池セル

Claims (3)

1. 燃料ガス及び酸化剤ガスの供給を受けて発電を行う燃料電池装置において、
   燃料ガスがその内部に供給され、酸化剤ガスがその外側面に供給され、発電反応させる複数の燃料電池セルと、
   上記燃料電池セルを支持して上記内部ガスを供給する燃料ガスタンクと、
   上記燃料電池セル及び燃料ガスタンクを収容する本体ケーシングと、
   上記本体ケーシングの内壁面に設けられた吹出口から上記燃料電池セルの外側面に上記酸化剤ガスを吹き出す酸化剤ガス供給手段と、を備え、
   上記燃料ガスタンクは、上記複数の燃料電池セルに燃料ガスを分配する箱状のガスタンクケーシングを有し、
   上記ガスタンクケーシングは、その上面を形成し上記燃料電池セルを下方から支持するガスタンク天板と、該ガスタンク天板と接合され上記ガスタンクケーシングの側面を形成するガスタンク側板とを有し、
   上記ガスタンク天板の端部には、上記ガスタンク側板と上記本体ケーシングの内壁面との間の空間に上記酸化剤ガスが流入することを抑制するために、上記ガスタンク側板よりも上記吹出口が設けられた上記本体ケーシングの内壁面側に向かって延出したガスタンク延出部が形成されていることを特徴とする燃料電池装置。
2. 上記ガスタンク延出部は、上記ガスタンク天板及びガスタンク側板の端部を重合させた重合部を溶接することで形成されている請求項１記載の燃料電池装置。
3. 上記ガスタンク側板の端部には、上記ガスタンク天板に沿う方向で、且つ、上記本体ケーシングの内壁面側に向かって延出したフランジ部が形成されており、該フランジ部の上面が上記ガスタンク天板の端部の下面と重合し、上記ガスタンク側板が上記ガスタンク天板を支持している請求項２記載の燃料電池装置。

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