JP5620173B2 - Cell stack device, fuel cell module and fuel cell device - Google Patents

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Description

本発明は、改質器で生成された燃料ガスを用いて発電を行うセルスタック装置、燃料電池モジュールおよび燃料電池装置に関する。   The present invention relates to a cell stack device, a fuel cell module, and a fuel cell device that generate power using fuel gas generated by a reformer.

近年、次世代エネルギー生成装置として、燃料ガス(水素含有ガス)と空気(酸素含有ガス)とを用いて電力を得ることができる燃料電池セルを収納容器内に収納してなる燃料電池モジュールが種々提案されている。   2. Description of the Related Art Recently, various types of fuel cell modules in which fuel cell cells capable of obtaining power using fuel gas (hydrogen-containing gas) and air (oxygen-containing gas) are stored in storage containers as next-generation energy generation devices. Proposed.

燃料電池セルに供給する水素含有ガスを生成するにあたっては、たとえば、天然ガス等の炭化水素を水蒸気と反応させて水素を生成する水蒸気改質法が知られており、燃料電池モジュールは、水蒸気改質を行うための改質器を備える。   In generating a hydrogen-containing gas to be supplied to a fuel battery cell, for example, a steam reforming method is known in which a hydrocarbon such as natural gas is reacted with steam to generate hydrogen. It is equipped with a reformer for quality.

特許文献1記載の改質器は、筒状の容器内の中央部に気化部を有し、容器の両側部に改質部を有している。原燃料は、気化部にて必要に応じて気化された後、容器の両側部に位置する改質部に流れて、改質部の内部に備える改質触媒により改質され、燃料ガスが生成される。1つの改質器の内部に、2箇所の改質部を有することから、効率よく改質反応を行うことができる。   The reformer described in Patent Document 1 has a vaporization section in the center of a cylindrical container, and has reforming sections on both sides of the container. The raw fuel is vaporized as necessary in the vaporization section, then flows to the reforming sections located on both sides of the container, and is reformed by the reforming catalyst provided in the reforming section to generate fuel gas. Is done. Since one reformer has two reforming sections, a reforming reaction can be performed efficiently.

国際公開第2009/119616号International Publication No. 2009/119616

特許文献1記載の改質器では、中央部の気化部で気化した原燃料のガスが、両側部の改質部に流れて改質されることになるが、この両側部それぞれへの気化した原燃料のガスの分配は、ガスの圧力に依存する。したがって、改質器内で圧力が不均一であると、両側部それぞれに流れる原燃料のガスの分配が不均一となる。分配が不均一になると、それぞれの改質部で生成される燃料ガスが不均一となり、セルスタックへの燃料ガスの供給が不均一となって発電効率が低下してしまう。   In the reformer described in Patent Document 1, the raw fuel gas vaporized in the central vaporization section flows into the reforming sections on both sides and is reformed. The distribution of the raw fuel gas depends on the gas pressure. Therefore, if the pressure is non-uniform in the reformer, the distribution of the raw fuel gas flowing to both sides is non-uniform. If the distribution becomes non-uniform, the fuel gas generated in each reforming unit becomes non-uniform, and the supply of the fuel gas to the cell stack becomes non-uniform, resulting in a decrease in power generation efficiency.

本発明の目的は、改質器で生成された燃料ガスを均一に供給することで発電効率を向上させたセルスタック装置、燃料電池モジュールおよび燃料電池装置を提供することである。   An object of the present invention is to provide a cell stack device, a fuel cell module, and a fuel cell device in which power generation efficiency is improved by uniformly supplying fuel gas generated by a reformer.

本実施形態のセルスタック装置は、燃料電池セルを複数個配列して電気的に接続してなるセルスタックと、
前記燃料電池セルの下端を固定するとともに、前記燃料電池セルに燃料ガスを供給するためのガスケースと、
該セルスタックを構成する前記燃料電池セルの上端と所定の間隔をあけて配置され、内部が上下に一方領域と他方領域とに仕切り部材によって仕切られた中空の容器体であって、一方領域と他方領域とは前記仕切り部材の両端部側でそれぞれ連通しており、前記一方領域が、前記セルスタック側に配置され、外部より供給される原燃料を気化して原燃料ガスを生成する気化部であり、前記他方領域が、前記気化部上に配置され、該気化部にて生成された原燃料ガスを改質して燃料ガスを生成する改質ガス生成部である改質器とを備える。
The cell stack device of the present embodiment is a cell stack formed by arranging and electrically connecting a plurality of fuel cells,
A gas case for fixing a lower end of the fuel cell and supplying fuel gas to the fuel cell;
A hollow container body that is disposed at a predetermined interval from the upper end of the fuel cell constituting the cell stack, and whose interior is vertically divided into one region and the other region by a partition member , The other region communicates with both end portions of the partition member, and the one region is disposed on the cell stack side and vaporizes raw fuel supplied from outside to generate raw fuel gas. The other region includes a reformer that is disposed on the vaporization unit and is a reformed gas generation unit that reforms the raw fuel gas generated in the vaporization unit to generate fuel gas. .

また本実施形態の燃料電池モジュールは、収納容器と、
該収納容器に収納される上記のセルスタック装置とを具備する。
The fuel cell module of the present embodiment includes a storage container,
And the cell stack device stored in the storage container.

また本実施形態の燃料電池装置は、外装ケースと、
該外装ケース内に収納される上記の燃料電池モジュールと、
該燃料電池モジュールを作動させるための補機とを具備する。
Further, the fuel cell device of the present embodiment includes an exterior case,
The above fuel cell module housed in the exterior case;
And an auxiliary machine for operating the fuel cell module.

本実施形態のセルスタック装置によれば、セルスタックは、燃料電池セルを複数個配列して電気的に接続して構成され、ガスケースが前記燃料電池セルの下端を固定するとともに、前記燃料電池セルに燃料ガスを供給する。 According to the cell stack device of the present embodiment, the cell stack is configured by arranging and electrically connecting a plurality of fuel cells , and a gas case fixes the lower end of the fuel cell , and the fuel cell. Supply fuel gas to the cell.

改質器は、該セルスタックを構成する前記燃料電池セルの上端と所定の間隔をあけて配置され、内部が上下に一方領域と他方領域とに仕切り部材によって仕切られた中空の容器体であって、一方領域と他方領域とは前記仕切り部材の両端部側でそれぞれ連通する。前記一方領域が、前記セルスタック側に配置され、外部より供給される原燃料を気化して原燃料ガスを生成する気化部であり、前記他方領域が、前記気化部上に配置され、前記気化部にて生成された原燃料ガスを改質して燃料ガスを生成する改質ガス生成部である。 The reformer is a hollow container body that is disposed at a predetermined interval from the upper end of the fuel cell constituting the cell stack, and whose interior is vertically divided into one region and the other region by a partition member. Thus, the one region and the other region communicate with each other at both end portions of the partition member . The one region is a vaporization unit that is disposed on the cell stack side and vaporizes raw fuel supplied from the outside to generate raw fuel gas, and the other region is disposed on the vaporization unit, and the vaporization It is a reformed gas generation unit that generates a fuel gas by reforming the raw fuel gas generated in the unit.

気化部で気化された原燃料ガスおよび水蒸気は、改質ガス生成部において、容器体の前記仕切り部材の両端側から改質反応を起こしながら燃料ガスとして中央部へと流れ込む。これにより、改質ガス生成部からガスケースへ供給される燃料ガスが不均一となることを防止することができ、発電効率を向上させることができる。 The raw fuel gas and water vapor vaporized in the vaporization section flow into the central portion as fuel gas while causing a reforming reaction from both ends of the partition member of the container body in the reformed gas generation section. Thereby, it can prevent that the fuel gas supplied to a gas case from a reformed gas production | generation part becomes non-uniform | heterogenous, and can improve electric power generation efficiency.

また本実施形態の燃料電池モジュールおよび燃料電池装置によれば、発電効率を向上することができるセルスタック装置を備えることにより、発電効率の向上した燃料電池モジュールおよび燃料電池装置とすることができる。   Further, according to the fuel cell module and the fuel cell device of the present embodiment, the fuel cell module and the fuel cell device with improved power generation efficiency can be provided by including the cell stack device that can improve the power generation efficiency.

本発明の第1実施形態であるセルスタック装置1の外観を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the external appearance of the cell stack apparatus 1 which is 1st Embodiment of this invention. 図1の切断面線A−Aで切断した改質器14の構成を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the structure of the modifier 14 cut | disconnected by cut surface line AA of FIG. 本発明の第2実施形態であるセルスタック装置1が備える改質器15の断面図である。It is sectional drawing of the reformer 15 with which the cell stack apparatus 1 which is 2nd Embodiment of this invention is provided. 本発明の第3実施形態であるセルスタック装置1が備える改質器16の断面図である。It is sectional drawing of the reformer 16 with which the cell stack apparatus 1 which is 3rd Embodiment of this invention is provided. 本発明の第4の実施形態の燃料電池モジュール22を示す外観斜視図である。It is an external appearance perspective view which shows the fuel cell module 22 of the 4th Embodiment of this invention. 燃料電池モジュール22の一例を概略的に示す断面図である。2 is a cross-sectional view schematically showing an example of a fuel cell module 22. FIG. 図6で示す収納容器23のうちの側面側および底面側を一部抜粋して示す外観斜視図である。It is an external appearance perspective view which extracts and shows a part of side surface side and bottom face side among the storage containers 23 shown in FIG. 本発明の第5の実施形態である燃料電池装置120を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the fuel cell apparatus 120 which is the 5th Embodiment of this invention.

以下図面を参考にして本発明の好適な実施形態を詳細に説明する。
図1は、本発明の第1実施形態であるセルスタック装置1の外観を示す斜視図である。図2は、図1の切断面線A−Aで切断した改質器14の構成を示す断面図である。
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
FIG. 1 is a perspective view showing an appearance of a cell stack device 1 according to the first embodiment of the present invention. FIG. 2 is a cross-sectional view showing the configuration of the reformer 14 cut along the cutting plane line AA of FIG.

セルスタック装置1は、原燃料を気化したのちに改質して燃料ガスを生成する改質器14と、燃料電池セル17を複数個配列して電気的に接続してなるセルスタック18と、燃料電池セル17に燃料ガスを供給するためのガスケースであるマニホールド20とを備える。   The cell stack device 1 includes a reformer 14 that reforms the raw fuel after being vaporized to generate fuel gas, a cell stack 18 that is formed by electrically connecting a plurality of fuel cells 17, And a manifold 20 which is a gas case for supplying fuel gas to the fuel battery cell 17.

改質器14について詳細は後述するが、たとえば、炭化水素ガスである天然ガス、メタノール、灯油などの原燃料および水を気化させる気化部と、気化した原燃料ガスを水蒸気改質して水素ガスを含む燃料ガスを生成する改質部とを備え、燃料電池セル17(セルスタック18)の上方に所定の間隔をあけて配置される。   Although details of the reformer 14 will be described later, for example, a hydrogen gas obtained by steam reforming the vaporized raw fuel gas and a vaporizing section that vaporizes raw fuel and water such as natural gas, methanol, kerosene, etc., which are hydrocarbon gases. And a reforming section that generates a fuel gas containing the fuel gas and disposed above the fuel cell 17 (cell stack 18) at a predetermined interval.

セルスタック18は、内部にガス流路を有する燃料電池セル17を複数個立設させた状態で、間に集電部材(図は省略)を介装して電気的に接続して構成される。   The cell stack 18 is configured such that a plurality of fuel cells 17 each having a gas flow path are erected and are electrically connected with a current collecting member (not shown) interposed therebetween. .

ガスケースとしてのマニホールド20は、セルスタック18を構成する燃料電池セル17の下端を固定するとともに、各燃料電池セル17に、改質器14で生成された燃料ガスを供給する。   The manifold 20 as a gas case fixes the lower end of the fuel cell 17 constituting the cell stack 18 and supplies the fuel gas generated by the reformer 14 to each fuel cell 17.

改質器14は、中空の容器体2と、容器体2の内部に設けられる仕切り部材3と、原燃料供給管4とを備える。容器体2は、仕切り部材3によって上部側の領域(一方領域)と下部側の領域(他方領域)に仕切られており、一方領域と他方領域とは仕切り部材3の両端部側でそれぞれ連通している。たとえば、直方体状の容器体2において、互いに向かい合う2つの側部、本実施形態では容器体2を上方から見たときの短辺を成す2つの側部2a,2bと、仕切り部材3との間に形成される連通路3a,3bによって、一方領域と他方領域とが連通する。容器体2において、下部側の他方領域が気化部5となり、上部側の一方領域が改質ガス生成部6となる。 The reformer 14 includes a hollow container body 2, a partition member 3 provided inside the container body 2, and a raw fuel supply pipe 4. The container body 2 is divided into an upper region (one region) and a lower region (the other region) by a partition member 3 , and the one region and the other region communicate with each other at both end portions of the partition member 3. ing. For example, in the rectangular parallelepiped container body 2, between the two side parts facing each other, in this embodiment, the two side parts 2 a and 2 b that form the short side when the container body 2 is viewed from above, and the partition member 3. The one region and the other region communicate with each other through the communication passages 3a and 3b formed in the above. In the container body 2, the other region on the lower side serves as the vaporization unit 5, and the one region on the upper side serves as the reformed gas generation unit 6.

本実施形態の原燃料供給管4は、円筒状部材からなり、容器体2の上壁2cの中央を厚み方向に貫通し、さらに改質ガス生成部6を貫通して、気化部5に開口するように設けられる。原燃料供給管4によって改質器14の外部と気化部5とを連通している。原燃料供給管4の一方の開口端から原燃料および水(または水蒸気)が導入され、原燃料供給管4を通って気化部5へと供給される。   The raw fuel supply pipe 4 of the present embodiment is made of a cylindrical member, penetrates the center of the upper wall 2c of the container body 2 in the thickness direction, and further penetrates the reformed gas generator 6 and opens to the vaporizer 5. To be provided. The raw fuel supply pipe 4 communicates the outside of the reformer 14 with the vaporizer 5. Raw fuel and water (or water vapor) are introduced from one open end of the raw fuel supply pipe 4 and supplied to the vaporizer 5 through the raw fuel supply pipe 4.

下部の気化部5では、供給された原燃料および水を必要に応じて気化する。気化部5の中央に供給された原燃料および水は、気化して原燃料ガスと水蒸気となって仕切り部材3の両端部へと流れ、両端部で連通路3a,3bを通って改質ガス生成部6に流入する。上部の改質ガス生成部6では、内部に配置された改質触媒6aと原燃料ガスおよび水蒸気とが接触して、水蒸気改質反応が生じる。水蒸気改質反応では、一酸化炭素、二酸化炭素、および水素と、残存成分であるメタンおよび水蒸気とを含んだ改質ガスが得られる。
The lower vaporization unit 5 vaporizes the supplied raw fuel and water as necessary. Central to the supplied raw fuel and water vaporization portion 5 flows into both ends of the partition member 3 becomes vaporized in the raw fuel gas and steam, reforming through communication passage 3a, and 3b at both ends It flows into the gas generator 6. In the upper reformed gas generation unit 6, the reforming catalyst 6a disposed inside contacts with the raw fuel gas and the steam to cause a steam reforming reaction. In the steam reforming reaction, a reformed gas containing carbon monoxide, carbon dioxide, and hydrogen, and methane and steam as remaining components is obtained.

水蒸気改質反応によって発生した上述の改質ガスは、容器体2の両端部から中央部に向かって移動し、容器体2の中央部から燃料ガス供給管7を通ってマニホールド20へと供給される。   The above-described reformed gas generated by the steam reforming reaction moves from both ends of the container body 2 toward the central portion, and is supplied from the central portion of the container body 2 to the manifold 20 through the fuel gas supply pipe 7. The

燃料ガス供給管7は、容器体2において、互いに向かい合う2つの側部、本実施形態では容器体2を上方から見たときの長辺を成す2つの側部2d,2eの中央部に、一端が接続され、他端がマニホールド20の中央部に接続される。燃料ガス供給管7の一端が側部2d,2eに接続されて改質ガス生成部6に開口する。燃料ガス供給管7の他端は、マニホールド20内に開口する。改質ガス生成部6の中央部には、生成した改質ガスが連続的に流れ込み、燃料ガス供給管7に対して連続的に排出される。   The fuel gas supply pipe 7 is provided at one end of two side portions of the container body 2 facing each other, in the center of the two side portions 2d and 2e forming the long sides when the container body 2 is viewed from above in this embodiment. Are connected, and the other end is connected to the central portion of the manifold 20. One end of the fuel gas supply pipe 7 is connected to the side parts 2 d and 2 e and opens to the reformed gas generation part 6. The other end of the fuel gas supply pipe 7 opens into the manifold 20. The generated reformed gas continuously flows into the central portion of the reformed gas generator 6 and is continuously discharged to the fuel gas supply pipe 7.

本実施形態の改質器14では、原燃料ガスおよび水蒸気が、容器体2の両端側から改質反応を起こしながら燃料ガスとして中央部へと流れ込むので、改質ガス生成部6からマニホールド20へ供給される燃料ガスが不均一となることを防止することができ、発電効率を向上させることができる。   In the reformer 14 of the present embodiment, the raw fuel gas and water vapor flow from the both ends of the container body 2 into the central portion as the fuel gas while undergoing a reforming reaction. It is possible to prevent the supplied fuel gas from becoming non-uniform and improve the power generation efficiency.

また、容器体2の上部側全体を改質ガス生成部6として利用できるので、効率よく改質反応を生じさせることができる。   Further, since the entire upper side of the container body 2 can be used as the reformed gas generator 6, the reforming reaction can be efficiently generated.

改質ガス生成部6の内部に配置された改質触媒6aとしては、改質効率や耐久性に優れた改質触媒を用いることが好ましく、たとえば、γ−アルミナ、α−アルミナおよびコージェライトなどのいずれか一種からなる多孔質担体に、Ru、Ptなどの貴金属やNi、Feなどの卑金属を担持させた改質触媒を用いることができる。なお、改質触媒6aは、改質ガス生成部6にて行う改質反応にあわせて、適宜一般的に知られている改質触媒を用いることができる。   As the reforming catalyst 6a disposed inside the reformed gas generation unit 6, it is preferable to use a reforming catalyst excellent in reforming efficiency and durability. For example, γ-alumina, α-alumina, cordierite, etc. A reforming catalyst in which a noble metal such as Ru or Pt or a base metal such as Ni or Fe is supported on a porous carrier made of any one of the above can be used. As the reforming catalyst 6a, a generally known reforming catalyst can be used as appropriate in accordance with the reforming reaction performed in the reformed gas generation unit 6.

改質触媒6aが、改質ガス生成部6から連通路3a,3bを通って気化部5へと落下しないように、改質ガス生成部6の内壁、仕切り部材3の表面、図示しない固定部材などに固定してもよく、固定しない場合には、燃料ガスおよび水蒸気が通過可能な程度の通気性を有し、改質触媒6aが通過できないような部材で連通路3a,3bを覆うことが好ましい。   The inner wall of the reformed gas generator 6, the surface of the partition member 3, and a fixing member (not shown) so that the reformed catalyst 6a does not fall from the reformed gas generator 6 to the vaporizer 5 through the communication passages 3a and 3b. If it is not fixed, the communication passages 3a and 3b may be covered with a member that has sufficient air permeability to allow the fuel gas and water vapor to pass therethrough and cannot pass the reforming catalyst 6a. preferable.

マニホールド20の両側部中央に、燃料ガス供給管7が接続され、燃料ガス供給管7を通って供給される水素ガスを含む燃料ガスは、マニホールド20から燃料電池セル17それぞれに供給される。   A fuel gas supply pipe 7 is connected to the center of both sides of the manifold 20, and a fuel gas containing hydrogen gas supplied through the fuel gas supply pipe 7 is supplied from the manifold 20 to each fuel cell 17.

セルスタック18の両端部側には、燃料電池セル17の発電により生じた電流を収集して外部に引き出すための、電流引き出し部を有する集電部材19が配置されている。   On both ends of the cell stack 18, current collecting members 19 having current drawing portions for collecting the current generated by the power generation of the fuel cell 17 and drawing it to the outside are arranged.

また図1に示したセルスタック装置1においては、改質器14とマニホールド20とが、2本の燃料ガス供給管7により接続されていることから、改質器14とマニホールド20とを強固に接続することができる。   Further, in the cell stack apparatus 1 shown in FIG. 1, the reformer 14 and the manifold 20 are connected by the two fuel gas supply pipes 7, so that the reformer 14 and the manifold 20 are firmly connected. Can be connected.

また、セルスタック装置1は、燃料電池セル17の上端部側の燃焼領域では、発電に使用されなかった余剰の燃料ガスを燃焼させるように構成され、改質器14の気化部5がこの燃焼領域に対向するように改質器14が設けられている。   Further, the cell stack device 1 is configured to burn excess fuel gas that has not been used for power generation in the combustion region on the upper end side of the fuel battery cell 17, and the vaporizer 5 of the reformer 14 performs this combustion. A reformer 14 is provided so as to face the region.

このように改質器14を配置することで、燃焼領域で発生した燃焼熱によって改質器14の気化部5の温度を上昇させることができる。それにより、改質器14にて効率よく改質反応を行うことができる。   By arranging the reformer 14 in this way, the temperature of the vaporizing section 5 of the reformer 14 can be raised by the combustion heat generated in the combustion region. Thereby, the reforming reaction can be efficiently performed in the reformer 14.

燃料電池セル17の発電に伴い燃料電池セル17(セルスタック18)に熱が生じるが、その発電により生じた熱は、隣接する燃料電池セル17間等から放熱されることとなる。   Although heat is generated in the fuel cell 17 (cell stack 18) with the power generation of the fuel cell 17, the heat generated by the power generation is dissipated from between adjacent fuel cells 17 or the like.

しかしながら、燃料電池セル17を複数個並設し電気的に直列に接続してなるセルスタック18においては、セルスタック18を構成する燃料電池セル17の配列方向の端部に配置される燃料電池セル17は放熱しやすいが、セルスタック18を構成する燃料電池セル17の配列方向の中央部側に配置される燃料電池セル17は放熱しにくいため、セルスタック18全体として、セル配列方向中央部側の温度が高く、配列方向端部側の温度が低いという不均一な温度分布を生じる場合がある。   However, in a cell stack 18 in which a plurality of fuel cells 17 are juxtaposed and electrically connected in series, the fuel cells arranged at the end in the arrangement direction of the fuel cells 17 constituting the cell stack 18. 17 is easy to dissipate heat, but since the fuel cell 17 disposed on the center side in the arrangement direction of the fuel cells 17 constituting the cell stack 18 is difficult to dissipate, the cell stack 18 as a whole is located on the center side in the cell arrangement direction. May cause a non-uniform temperature distribution in which the temperature at the end in the arrangement direction is low.

また、燃料電池セル17の上端部側に燃焼領域を設け、燃料電池セル17より排出される余剰の燃料ガスを燃焼させる構成では、燃料電池セル17の上端部側の温度が高く、下端部側の温度が低いという不均一な温度分布を生じる場合がある。   Further, in the configuration in which a combustion region is provided on the upper end portion side of the fuel battery cell 17 and the surplus fuel gas discharged from the fuel battery cell 17 is burned, the temperature on the upper end portion side of the fuel battery cell 17 is high, and the lower end side May cause a non-uniform temperature distribution with a low temperature.

ここで、図1に示したセルスタック装置1においては、水蒸気改質を行うための改質器14をセルスタック18の上方に配置していることから、改質器14の気化部5が、セルスタック18側に配置されることになる。原燃料および水は、気化部5の中央部に供給されるので、気化部5の中央部は両端部に比べて比較的温度が低くなる。改質器14をセルスタック18の上方に配置することで、セルスタック18の中央部側(特には中央部側に位置する燃料電池セル17の上端部側)の温度を低下させることができるので、セルスタック18を構成する燃料電池セル17の配列方向における温度分布を均一な分布に近づけることができる。また、燃料電池セル17の上下方向における温度分布を均一な分布に近づけることができる。これにより、セルスタック18の発電効率を向上させることができるセルスタック装置1を実現できる。   Here, in the cell stack apparatus 1 shown in FIG. 1, since the reformer 14 for performing the steam reforming is disposed above the cell stack 18, the vaporization unit 5 of the reformer 14 It is arranged on the cell stack 18 side. Since the raw fuel and water are supplied to the central part of the vaporizing unit 5, the temperature of the central part of the vaporizing unit 5 is relatively lower than both ends. By arranging the reformer 14 above the cell stack 18, the temperature on the center side of the cell stack 18 (particularly the upper end side of the fuel cell 17 located on the center side) can be lowered. The temperature distribution in the arrangement direction of the fuel cells 17 constituting the cell stack 18 can be made closer to a uniform distribution. In addition, the temperature distribution in the vertical direction of the fuel cells 17 can be made closer to a uniform distribution. Thereby, the cell stack apparatus 1 which can improve the power generation efficiency of the cell stack 18 is realizable.

なお、図1においては、燃料電池セル17としては、内部を燃料ガス(水素含有ガス)が長手方向に流通するガス流路を有する中空平板型で、支持体の表面に、燃料側電極層、固体電解質層および酸素側電極層を順に設けてなる固体酸化物形燃料電池セル17を例示している。   In FIG. 1, the fuel battery cell 17 is a hollow flat plate type having a gas flow path through which fuel gas (hydrogen-containing gas) flows in the longitudinal direction. A fuel side electrode layer, A solid oxide fuel cell 17 in which a solid electrolyte layer and an oxygen side electrode layer are provided in this order is illustrated.

特に、燃料電池セル17として固体酸化物形燃料電池セル17を用いる場合にあっては、燃料電池セル17の発電温度が、600℃〜1000℃程度と非常に高温となり、それに伴い燃料電池セル17の配列方向における温度分布、燃料電池セル17の上下方向における温度分布が不均一となりやすくなる。   In particular, when the solid oxide fuel cell 17 is used as the fuel cell 17, the power generation temperature of the fuel cell 17 is as high as about 600 ° C. to 1000 ° C., and accordingly the fuel cell 17 The temperature distribution in the arrangement direction and the temperature distribution in the vertical direction of the fuel cells 17 are likely to be non-uniform.

ここで、上述したセルスタック装置1においては、セルスタック18の中央部側(特には中央部側に位置する燃料電池セル17の上端部側)の温度を低下させることができることから、セルスタック18を構成する燃料電池セル17の配列方向における温度分布や、燃料電池セル17の上下方向における温度分布をより均一に近づけることできる。それゆえ、燃料電池セル17として固体酸化物形燃料電池セルを用いる場合に特に有用となる。   Here, in the cell stack apparatus 1 described above, the temperature on the center side of the cell stack 18 (particularly, the upper end side of the fuel cell 17 positioned on the center side) can be lowered. It is possible to make the temperature distribution in the arrangement direction of the fuel battery cells 17 constituting the above and the temperature distribution in the vertical direction of the fuel battery cells 17 more uniform. Therefore, it is particularly useful when a solid oxide fuel cell is used as the fuel cell 17.

なお、燃料電池セル17としては、上記以外にたとえば円筒状、平板状の燃料電池セルを用いることもでき、また支持体の表面に酸素側電極層、固体電解質層および燃料側電極層を順に設けてなる固体酸化物形燃料電池セルとすることもできる。   As the fuel cell 17, in addition to the above, for example, a cylindrical or flat fuel cell can be used, and an oxygen side electrode layer, a solid electrolyte layer, and a fuel side electrode layer are sequentially provided on the surface of the support. A solid oxide fuel cell can be obtained.

図3は、本発明の第2実施形態であるセルスタック装置1が備える改質器15の断面図である。第2実施形態は第1実施形態と改質器15の構成が異なるのみで、他の構成は同様の構成である。よって、第2実施形態については、改質器15の構成についてのみ説明し、他の構成の説明は省略する。   FIG. 3 is a cross-sectional view of the reformer 15 provided in the cell stack device 1 according to the second embodiment of the present invention. The second embodiment is different from the first embodiment only in the configuration of the reformer 15, and the other configurations are the same. Therefore, about 2nd Embodiment, only the structure of the reformer 15 is demonstrated and description of another structure is abbreviate | omitted.

本実施形態では、気化部5に供給された原燃料が気化部5の両端部に向けて均等に流れるように調整するための調整部材4aを備えている。調整部材4aは、原燃料供給管4の気化部5側の先端に設けられる板状の部材、いわゆる邪魔板であり、原燃料供給管4の調整部材4a直前位置において管側壁に吹き出し孔4bを設けている。原燃料供給管4の軸線方向に沿って流れる原燃料は、調整部材4aによって軸線方向とは略垂直な方向、すなわち容器体2の長手方向にその流れ方向が変更され、管側壁に設けられた吹き出し孔4bから容器体2両端部に向かって流すことができる。   In this embodiment, the adjustment member 4a for adjusting so that the raw fuel supplied to the vaporization part 5 flows equally toward the both ends of the vaporization part 5 is provided. The adjustment member 4a is a so-called baffle plate provided at the tip of the raw fuel supply pipe 4 on the vaporization section 5 side, and a blowing hole 4b is formed on the side wall of the raw fuel supply pipe 4 immediately before the adjustment member 4a. Provided. The flow direction of the raw fuel flowing along the axial direction of the raw fuel supply pipe 4 is changed by the adjusting member 4a in a direction substantially perpendicular to the axial direction, that is, in the longitudinal direction of the container body 2, and provided on the side wall of the pipe. It can flow toward the both ends of the container body 2 from the blowing hole 4b.

調整部材4aを設けることで、原燃料供給管4から供給される原燃料を、連通路3a,3bが設けられた両端部に向けて均等に流すことができ、改質ガス生成部6に両端側からそれぞれ流入する原燃料ガスおよび水蒸気の量を等しくすることができる。これにより、改質ガス生成部6において均一な改質反応を生じさせることができるので、改質ガス生成部6における温度分布を均一化することができる。   By providing the adjusting member 4 a, the raw fuel supplied from the raw fuel supply pipe 4 can be evenly flown toward the both ends where the communication paths 3 a and 3 b are provided, and both ends of the reformed gas generation unit 6 are supplied to both ends. The amounts of raw fuel gas and water vapor flowing in from the sides can be made equal. Thereby, since a uniform reforming reaction can be caused in the reformed gas generation unit 6, the temperature distribution in the reformed gas generation unit 6 can be made uniform.

また、原燃料供給管4より供給される原燃料を、両端側に効率よく供給するにあたり、原燃料供給管4を気化部5内に突出するように設けることが好ましい。   In order to efficiently supply the raw fuel supplied from the raw fuel supply pipe 4 to both ends, it is preferable to provide the raw fuel supply pipe 4 so as to protrude into the vaporization section 5.

なお、調整部材4aとしては、上記ように邪魔板のほか、二又状の管など、反対方向に原燃料を流すことのできる部材を用いることができる。   In addition to the baffle plate as described above, a member that can flow the raw fuel in the opposite direction, such as a bifurcated tube, can be used as the adjustment member 4a.

調整部材4aを設けるにあたり、吹き出し孔4bは、気化部5の底面と対向しないように設けられていることが好ましい。吹き出し孔4bが、気化部5の底面に対向し原燃料が底面に直接吹き付けるような場合、気化部5の一部の温度が急激に低下し、気化部5での気化効率が低下するおそれがある。また、特に改質器15を燃料電池セル17の上方に配置する場合には、温度が低下した底面に対向する位置の燃料電池セル17の温度が急激に低下し、燃料電池セルの発電効率が低下するおそれがある。   In providing the adjustment member 4 a, it is preferable that the blowout hole 4 b is provided so as not to face the bottom surface of the vaporizing unit 5. When the blowing hole 4b faces the bottom surface of the vaporizing unit 5 and the raw fuel is directly sprayed on the bottom surface, the temperature of a part of the vaporizing unit 5 may be drastically decreased, and the vaporization efficiency in the vaporizing unit 5 may be decreased. is there. In particular, when the reformer 15 is disposed above the fuel battery cell 17, the temperature of the fuel battery cell 17 at the position facing the bottom surface where the temperature has decreased sharply decreases, and the power generation efficiency of the fuel battery cell is reduced. May decrease.

吹き出し孔4bを、気化部5の底面と対向しないようにして設けることにより、気化部5の一部の温度が低下することを抑制でき、また改質器15を燃料電池セル17の上方に配置する場合に、気化部5の下方に位置する燃料電池セル17の温度が急激に低下することを抑制することができる。   By providing the blowout hole 4 b so as not to face the bottom surface of the vaporization unit 5, it is possible to suppress a decrease in the temperature of a part of the vaporization unit 5, and the reformer 15 is disposed above the fuel cell 17. When it does, it can suppress that the temperature of the fuel cell 17 located under the vaporization part 5 falls rapidly.

なお、調整部材4aは、原燃料供給管4に直接接続される構成にはされず、たとえば仕切り部材3の下面から垂下して設けるような構成であってもよい。   The adjustment member 4a is not configured to be directly connected to the raw fuel supply pipe 4, but may be configured to be suspended from the lower surface of the partition member 3, for example.

図4は、本発明の第3実施形態であるセルスタック装置1が備える改質器16の断面図である。第3実施形態は第1実施形態と改質器16の構成が異なるのみで、他の構成は同様の構成である。よって、第3実施形態については、改質器16の構成についてのみ説明し、他の構成の説明は省略する。   FIG. 4 is a cross-sectional view of the reformer 16 provided in the cell stack device 1 according to the third embodiment of the present invention. The third embodiment is different from the first embodiment only in the configuration of the reformer 16, and the other configurations are the same. Therefore, about 3rd Embodiment, only the structure of the reformer 16 is demonstrated and description of another structure is abbreviate | omitted.

本実施形態において、改質器16は、気化部5の両端部に、気化部5で生成された原燃料ガスを改質ガス生成部6へ流すための流れ方向調整部材8を備える。   In the present embodiment, the reformer 16 includes flow direction adjusting members 8 for flowing the raw fuel gas generated in the vaporizer 5 to the reformed gas generator 6 at both ends of the vaporizer 5.

流れ方向調整部材8は、気化部5の両端部において、容器体2の底部2fと、側部2a,2bとの接続部近傍に設けられ、底部2fおよび側部2a,2bに対して傾斜した傾斜面8aを有している。   The flow direction adjusting member 8 is provided in the vicinity of the connecting portion between the bottom portion 2f of the container body 2 and the side portions 2a and 2b at both ends of the vaporizing portion 5, and is inclined with respect to the bottom portion 2f and the side portions 2a and 2b. It has an inclined surface 8a.

原燃料供給管4を通って気化部5に供給された原燃料は、底部2fの表面に沿って、中央部から両端部に向かって気化しながら流れる。この流れは、流れ方向に垂直な側部2a,2bに原燃料ガスが衝突することで、急激に上向きに方向が変わり、連通路3a,3bから改質ガス生成部6へと流入する。この急激な流れ方向の変化により、原燃料ガスおよび水蒸気が側部2a,2b付近に滞留し、改質ガス生成部6への流入が妨げられたり、連通路3a,3bそれぞれから改質ガス生成部6へ流入する流入量が不均一になるおそれがある。原燃料の供給速度が比較的遅い場合は、原燃料ガスの流れ方向が緩やかに変化して改質ガス生成部6へと流入するが、供給速度が速くなると、このような不具合が発生する。   The raw fuel supplied to the vaporization unit 5 through the raw fuel supply pipe 4 flows along the surface of the bottom 2f while being vaporized from the center to both ends. This flow suddenly changes in the upward direction due to the collision of the raw fuel gas with the side portions 2a and 2b perpendicular to the flow direction, and flows into the reformed gas generation unit 6 from the communication passages 3a and 3b. Due to this sudden change in the flow direction, the raw fuel gas and water vapor stay in the vicinity of the side portions 2a and 2b, and the inflow to the reformed gas generating unit 6 is prevented, or reformed gas is generated from the communication passages 3a and 3b, respectively. There is a possibility that the inflow amount flowing into the portion 6 becomes non-uniform. When the supply speed of the raw fuel is relatively slow, the flow direction of the raw fuel gas changes gently and flows into the reformed gas generation unit 6. However, when the supply speed increases, such a problem occurs.

流れ方向調整部材8は、その傾斜面8aにより、原燃料の供給速度が速い場合であっても、側部2a,2b近傍において原燃料ガスの流れ方向を緩やかに変化させ、側部2a,2b付近での滞留を防止し、改質ガス生成部6への両端部における均一な流入を実現する。   Due to the inclined surface 8a, the flow direction adjusting member 8 gently changes the flow direction of the raw fuel gas in the vicinity of the side portions 2a and 2b even when the supply speed of the raw fuel is high, and the side portions 2a and 2b. A stay in the vicinity is prevented, and a uniform inflow at both ends to the reformed gas generation unit 6 is realized.

図5は、収納容器23内に、上述したセルスタック装置1を収納してなる本発明の第4の実施形態の燃料電池モジュール22を示す外観斜視図である。なお、図5においては、改質器14,15,16を収納容器23の上壁の内面側に設けており、セルスタック装置1としては、改質器14,15,16を取り外した状態を示している。   FIG. 5 is an external perspective view showing a fuel cell module 22 according to a fourth embodiment of the present invention in which the above-described cell stack device 1 is stored in a storage container 23. In FIG. 5, the reformers 14, 15, 16 are provided on the inner surface side of the upper wall of the storage container 23, and the cell stack device 1 is in a state in which the reformers 14, 15, 16 are removed. Show.

また、図5に示す燃料電池モジュール22においては、収納容器23の一部(前後面)を取り外し、内部に収納されるセルスタック装置1(図5においては改質器14,15,16を取りはずして示している)を後方に取り出した状態を示している。以下に、燃料電池モジュール22を構成する収納容器23について説明する。   Also, in the fuel cell module 22 shown in FIG. 5, a part (front and rear surfaces) of the storage container 23 is removed, and the cell stack device 1 (in FIG. 5, the reformers 14, 15, 16 are removed). Shows the state of taking it out backward. Below, the storage container 23 which comprises the fuel cell module 22 is demonstrated.

図6は、燃料電池モジュール22の一例を概略的に示す断面図であり、図7は図6で示す収納容器23のうちの側面側および底面側を一部抜粋して示す外観斜視図である。   6 is a cross-sectional view schematically showing an example of the fuel cell module 22, and FIG. 7 is an external perspective view showing a part of the side surface and bottom surface of the storage container 23 shown in FIG. .

燃料電池モジュール22を構成する収納容器23では、外壁24にて収納容器23の外枠が形成され、内部に燃料電池セル17(セルスタック18)を収納する発電室31が形成されている。   In the storage container 23 constituting the fuel cell module 22, an outer frame of the storage container 23 is formed on the outer wall 24, and a power generation chamber 31 that stores the fuel battery cell 17 (cell stack 18) is formed inside.

このような収納容器23においては、セルスタック18を構成する燃料電池セル17の配列方向に沿う側部と、該側部に対向する収納容器23の外壁24との間に、空気や排ガスを流すための流路を備えている。   In such a storage container 23, air or exhaust gas is allowed to flow between the side portion along the arrangement direction of the fuel cells 17 constituting the cell stack 18 and the outer wall 24 of the storage container 23 facing the side portion. The flow path for this is provided.

ここで、収納容器23では、外壁24の内側に所定間隔をあけて第1の壁25が形成されており、第1の壁25の内側に所定間隔をあけて第2の壁26が配置されており、さらに第2の壁26の内側に所定間隔をあけて第3の壁27が配置されている。   Here, in the storage container 23, the first wall 25 is formed inside the outer wall 24 with a predetermined interval, and the second wall 26 is arranged inside the first wall 25 with a predetermined interval. Furthermore, a third wall 27 is arranged inside the second wall 26 with a predetermined interval.

それにより、外壁24と第1の壁25との間に形成された空間が第1の流路28となり、第2の壁26と第3の壁27との間に形成された空間が第2の流路29となり、第1の壁25と第2の壁26との間に形成された空間が第3の流路30となる。   Thereby, the space formed between the outer wall 24 and the first wall 25 becomes the first flow path 28, and the space formed between the second wall 26 and the third wall 27 is the second. And the space formed between the first wall 25 and the second wall 26 becomes the third flow path 30.

なお、図6に示した収納容器23においては、第1の壁25の上端部が第2の壁26に接続されており、第2の壁26が収納容器23の上壁(外壁24)と接続されており、第3の壁27の上端部が第2の壁26と接続されている。   In the storage container 23 shown in FIG. 6, the upper end of the first wall 25 is connected to the second wall 26, and the second wall 26 is connected to the upper wall (outer wall 24) of the storage container 23. The upper end of the third wall 27 is connected to the second wall 26.

また、収納容器23の底部には、酸素含有ガス(空気)を収納容器23内に供給するための空気供給管32が接続されており、空気供給管32より供給される空気は底部に設けられた空気導入部38に流れる。空気導入部38は空気導入口39を介して第1の流路28と連通しており、空気導入部38を流れる空気は、空気導入口39を通って、第1の流路28に流入する。下部から流入した空気は第1の流路28を上方に向けて流れ、第2の壁26上部に設けられた空気流通口33を通って、第2の流路29に流入する。そして、上部から流入した空気は、第2の流路29を下方に向けて流れ、第3の壁27下部に設けられた空気供給口34を通って、発電室31内に供給される。   An air supply pipe 32 for supplying oxygen-containing gas (air) into the storage container 23 is connected to the bottom of the storage container 23, and the air supplied from the air supply pipe 32 is provided at the bottom. The air flows into the air inlet 38. The air introduction part 38 communicates with the first flow path 28 through the air introduction port 39, and the air flowing through the air introduction part 38 flows into the first flow path 28 through the air introduction port 39. . The air flowing in from the lower part flows upward in the first flow path 28 and flows into the second flow path 29 through the air circulation port 33 provided in the upper part of the second wall 26. The air flowing in from the upper part flows downward in the second flow path 29 and is supplied into the power generation chamber 31 through the air supply port 34 provided in the lower part of the third wall 27.

一方、燃料電池セル17より排出される排ガスや、燃料電池セル17の上端部の燃焼領域17aで余剰の燃料ガスを燃焼させることにより生じる排ガスは、第2の壁26上部で空気流通口33の下方に設けられた排ガス流通口35を通って第3の流路30に流入する。そして、上部から流入した排ガスは、第3の流路30を下方に向けて流れ、下部に設けられた排ガス収集口41を通って、底部に、空気供給管32に隣接して設けられる排ガス収集部40に流入し、排ガス収集部40に連接された排ガス排気管36(図5参照)を通って収納容器23の外部に排気される。   On the other hand, the exhaust gas discharged from the fuel cell 17 and the exhaust gas generated by burning surplus fuel gas in the combustion region 17a at the upper end of the fuel cell 17 are formed in the air circulation port 33 above the second wall 26. It flows into the third flow path 30 through the exhaust gas flow port 35 provided below. The exhaust gas flowing in from the top flows downward through the third flow path 30, passes through the exhaust gas collection port 41 provided in the lower part, and collects the exhaust gas provided at the bottom adjacent to the air supply pipe 32. It flows into the section 40 and is exhausted to the outside of the storage container 23 through the exhaust gas exhaust pipe 36 (see FIG. 5) connected to the exhaust gas collection section 40.

空気供給管32より供給される空気は、空気導入部38を流れる間に、排ガス収集部40を流れる排ガスと熱交換され、第1の流路28を流れる間に、第3の流路30を流れる排ガスと熱交換され、第2の流路29を流れる間に、第3の流路30を流れる排ガスと発電室31とで熱交換されることとなる。   The air supplied from the air supply pipe 32 undergoes heat exchange with the exhaust gas flowing through the exhaust gas collection unit 40 while flowing through the air introduction unit 38, and passes through the third flow channel 30 while flowing through the first flow channel 28. While exchanging heat with the flowing exhaust gas and flowing through the second flow path 29, heat is exchanged between the exhaust gas flowing through the third flow path 30 and the power generation chamber 31.

それにより、効率よく空気の温度を高めることができ、加熱された空気を燃料電池セル17に供給できることから、燃料電池セル17の発電効率を向上することができる。   Thereby, the temperature of the air can be increased efficiently, and the heated air can be supplied to the fuel battery cell 17, so that the power generation efficiency of the fuel battery cell 17 can be improved.

また、燃料電池モジュール22を、燃料電池セル17の燃焼領域17aで余剰の燃料ガスを燃焼させる構成とすることで、余剰の燃料ガスが燃焼することにより生じる燃焼熱にて改質器14,15,16の温度を上昇させることができる。それにより、改質器14,15,16にて効率よく改質反応を行うことができる。   Further, by configuring the fuel cell module 22 to burn surplus fuel gas in the combustion region 17a of the fuel cell 17, the reformers 14 and 15 are caused by combustion heat generated by burning surplus fuel gas. , 16 can be raised. Thereby, the reforming reaction can be efficiently performed in the reformers 14, 15, and 16.

図7には、空気流通口33および排ガス流通口35を複数個設けている例を示している。このような構成とすることで第1の流路28を流れる空気は、効率よく第2の流路29に流れて発電室31内に供給される。また発電室31内の排ガスは、効率よく第3の流路30を流れて、収納容器23の外部に排気することができる。   FIG. 7 shows an example in which a plurality of air circulation ports 33 and exhaust gas circulation ports 35 are provided. With such a configuration, the air flowing through the first flow path 28 efficiently flows into the second flow path 29 and is supplied into the power generation chamber 31. Further, the exhaust gas in the power generation chamber 31 can efficiently flow through the third flow path 30 and be exhausted to the outside of the storage container 23.

なお、セルスタック18(燃料電池セル17)の両側面側に配置されている断熱材37には、空気供給口34に対応して、空気を燃料電池セル17側に流すための孔が設けられている。   In addition, the heat insulating material 37 arranged on both side surfaces of the cell stack 18 (fuel cell 17) is provided with holes for flowing air to the fuel cell 17 side corresponding to the air supply port 34. ing.

そして空気供給口34より発電室31内に供給された空気は、燃料電池セル17の下端部側から上端部側に向けて流れ、その一部は、燃料電池セル17の間に配置される集電部材の内部を下端部側から上端部側へと向けて流れることとなり、効率よく燃料電池セル17の発電を行うことができる。   The air supplied from the air supply port 34 into the power generation chamber 31 flows from the lower end side to the upper end side of the fuel cell 17, and a part of the air is disposed between the fuel cells 17. The inside of the electric member flows from the lower end side toward the upper end side, so that the fuel cell 17 can generate power efficiently.

なお、断熱材37は、収納容器23内の熱が極端な放熱によって、燃料電池セル17(セルスタック18)の温度が低下して発電量が低減しないように適宜設けることができ、図6においては、マニホールド20の底部と、燃料電池セル17(セルスタック18)の両側面側と、収納容器23の上壁(外壁24)と改質器14,15,16との間とに設けている例を示している。すなわち、改質器14,15,16は断熱材37を介して収納容器23の上壁(外壁24)の内面と接続されている。   Note that the heat insulating material 37 can be provided as appropriate so that the temperature of the fuel cell 17 (cell stack 18) is not lowered due to the extreme heat dissipation of the storage container 23 and the power generation amount is not reduced. Are provided at the bottom of the manifold 20, on both side surfaces of the fuel cell 17 (cell stack 18), and between the upper wall (outer wall 24) of the storage container 23 and the reformers 14, 15, 16. An example is shown. That is, the reformers 14, 15, 16 are connected to the inner surface of the upper wall (outer wall 24) of the storage container 23 via the heat insulating material 37.

なお、図6においては一列のセルスタック18を有するセルスタック装置1を発電室31内に収納した例を示しており、この場合、燃料電池セル17の両側面側より空気が導入されることとなる。   FIG. 6 shows an example in which the cell stack device 1 having the cell stack 18 in one row is housed in the power generation chamber 31. In this case, air is introduced from both side surfaces of the fuel cell 17. Become.

また、図6において、空気供給管32と排ガス排気管36とがそれぞれ位置をずらして設けた例を示したが、空気供給管32の内部に排ガス排気管36が位置するように設けることもできる。   6 shows an example in which the air supply pipe 32 and the exhaust gas exhaust pipe 36 are provided with their positions shifted from each other, but the exhaust gas exhaust pipe 36 may be provided inside the air supply pipe 32. .

図8は、本発明の第5の実施形態である燃料電池装置120を示す斜視図である。なお、図8においては一部の構成を省略して示している。   FIG. 8 is a perspective view showing a fuel cell device 120 according to the fifth embodiment of the present invention. In FIG. 8, a part of the configuration is omitted.

図8に示すように、燃料電池装置120は、支柱121と外装板122とから構成される外装ケース内を仕切板123により上下に区画し、その上方側を上述した燃料電池モジュール22を収納するモジュール収納室124とし、下方側を燃料電池モジュールを作動させるための補機を収納する補機収納室125として構成されている。なお、補機収納室125に収納する補機は、省略している。   As shown in FIG. 8, the fuel cell device 120 divides the interior of the exterior case composed of the support columns 121 and the exterior plate 122 by a partition plate 123 and houses the above-described fuel cell module 22 on the upper side. A module storage chamber 124 is provided, and the lower side is configured as an auxiliary machine storage chamber 125 that stores auxiliary equipment for operating the fuel cell module. In addition, the auxiliary machine accommodated in the auxiliary machine storage chamber 125 is abbreviate | omitted.

また、仕切板123には、補機収納室125の空気をモジュール収納室124側に流すための空気流通口126が設けられており、モジュール収納室124を構成する外装板122の一部に、モジュール収納室124内の空気を排気するための排気口127が設けられている。   Further, the partition plate 123 is provided with an air circulation port 126 for flowing the air in the auxiliary machine storage chamber 125 to the module storage chamber 124 side, and a part of the exterior plate 122 constituting the module storage chamber 124 An exhaust port 127 for exhausting air in the module storage chamber 124 is provided.

このような燃料電池装置120においては、上述したように、発電効率を向上することができる燃料電池モジュール22をモジュール収納室124に収納して構成されることにより、発電効率の向上した燃料電池装置120とすることができる。   In such a fuel cell device 120, as described above, the fuel cell module 22 capable of improving the power generation efficiency is configured to be stored in the module storage chamber 124, thereby improving the power generation efficiency. 120.

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。   Although the present invention has been described in detail above, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications and improvements can be made without departing from the scope of the present invention.

たとえば、収納容器23に収納するセルスタック装置1として、上記では燃料電池セル17を複数個配列したセルスタック18をマニホールド20上に1つだけ配置した例を示したが、マニホールド20上にセルスタック18を2つ並置することもできる。この場合においては、それぞれのセルスタック18の側面側に位置する空気供給口34より燃料電池セル17に空気が供給されることとなる。   For example, as the cell stack device 1 stored in the storage container 23, the example in which only one cell stack 18 in which a plurality of fuel cells 17 are arranged is arranged on the manifold 20 is shown above. Two 18 can be juxtaposed. In this case, air is supplied to the fuel cell 17 from the air supply port 34 located on the side surface side of each cell stack 18.

またたとえば、収納容器23は、外壁24と第1の壁25との間に第1の流路28を形成し、第2の壁26と第3の壁27との間に第2の流路29を形成し、第1の壁25と第2の壁26との間に第3の流路30を形成していればよく、適宜空気流通口や排ガス流通口の位置を変更することもできる。   Further, for example, the storage container 23 forms a first flow path 28 between the outer wall 24 and the first wall 25, and a second flow path between the second wall 26 and the third wall 27. 29, and the third flow path 30 may be formed between the first wall 25 and the second wall 26, and the positions of the air circulation port and the exhaust gas circulation port can be changed as appropriate. .

1 セルスタック装置
2 容器体
3 仕切り部材
4 原燃料供給管
4a 調整部材
5 気化部
6 改質ガス生成部
6a 改質触媒
7 燃料ガス供給管
8 方向調整部材
8a 傾斜面
14,15,16 改質器
17 燃料電池セル
17a 燃焼領域
18 セルスタック
19 集電部材
20 マニホールド
22 燃料電池モジュール
23 収納容器
120 燃料電池装置
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Cell stack apparatus 2 Container body 3 Partition member 4 Raw fuel supply pipe 4a Adjustment member 5 Vaporization part 6 Reformed gas generation part 6a Reforming catalyst 7 Fuel gas supply pipe 8 Direction adjustment member 8a Inclined surface 14, 15, 16 Reformation 17 Fuel cell 17a Combustion region 18 Cell stack 19 Current collecting member 20 Manifold 22 Fuel cell module 23 Storage container 120 Fuel cell device

Claims (8)

燃料電池セルを複数個配列して電気的に接続してなるセルスタックと、
前記燃料電池セルの下端を固定するとともに、前記燃料電池セルに燃料ガスを供給するためのガスケースと、
該セルスタックを構成する前記燃料電池セルの上端と所定の間隔をあけて配置され、内部が上下に一方領域と他方領域とに仕切り部材によって仕切られた中空の容器体であって、一方領域と他方領域とは前記仕切り部材の両端部側でそれぞれ連通しており、前記一方領域が、前記セルスタック側に配置され、外部より供給される原燃料を気化して原燃料ガスを生成する気化部であり、前記他方領域が、前記気化部上に配置され、該気化部にて生成された原燃料ガスを改質して燃料ガスを生成する改質ガス生成部である改質器とを備えることを特徴とするセルスタック装置。
A cell stack in which a plurality of fuel cells are arranged and electrically connected;
A gas case for fixing a lower end of the fuel cell and supplying fuel gas to the fuel cell;
A hollow container body that is disposed at a predetermined interval from the upper end of the fuel cell constituting the cell stack, and whose interior is vertically divided into one region and the other region by a partition member , The other region communicates with both end portions of the partition member, and the one region is disposed on the cell stack side and vaporizes raw fuel supplied from outside to generate raw fuel gas. The other region includes a reformer that is disposed on the vaporization unit and is a reformed gas generation unit that reforms the raw fuel gas generated in the vaporization unit to generate fuel gas. A cell stack apparatus characterized by that.
前記改質器と前記セルスタックとの間が、前記燃料電池セルの発電に使用されなかった燃料ガスを燃焼させる燃焼領域とされていることを特徴とする請求項1記載のセルスタック装置。 Wherein between the reformer and the cell stack, the cell stack device according to claim 1, wherein Tei Rukoto is a combustion region for combusting the fuel gas that was not used for power generation of the fuel cell. 前記改質器は、前記改質ガス生成部を貫通して外部と前記気化部とが連通された、前記原燃料を外部から前記気化部に導入するための原燃料導入管を備えることを特徴とする請求項2記載のセルスタック装置。   The reformer includes a raw fuel introduction pipe for introducing the raw fuel from the outside into the vaporization unit, the external gas and the vaporization unit communicating with each other through the reformed gas generation unit. The cell stack apparatus according to claim 2. 前記改質器は、一端が前記改質ガス生成部の側方から見た中央部に接続され、他端が前記ガスケースの側方から見た中央部に接続された、前記燃料ガスを前記改質ガス生成部から前記ガスケースに供給するための燃料ガス供給管を備えることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1つに記載のセルスタック装置。 The reformer has one end connected to a central portion viewed from the side of the reformed gas generation unit and the other end connected to a central portion viewed from the side of the gas case. The cell stack device according to any one of claims 1 to 3, further comprising a fuel gas supply pipe for supplying the reformed gas generation unit to the gas case. 前記改質器は、前記気化部に供給された前記原燃料が前記気化部の両端部に向けて流れるように調整するための調整部材を備えることを特徴とする請求項1〜4のいずれか1つに記載のセルスタック装置。   The said reformer is provided with the adjustment member for adjusting so that the said raw fuel supplied to the said vaporization part may flow toward the both ends of the said vaporization part, The any one of Claims 1-4 characterized by the above-mentioned. The cell stack apparatus according to one. 前記改質器は、前記気化部の両端部に、該気化部で生成された前記原燃料ガスを前記改質ガス生成部へ流すための流れ方向調整部材を備えることを特徴とする請求項1〜5のいずれか1つに記載のセルスタック装置。   The said reformer is provided with the flow direction adjusting member for flowing the said raw fuel gas produced | generated by this vaporization part to the said reformed gas production | generation part in the both ends of the said vaporization part. The cell stack apparatus as described in any one of -5. 収納容器と、
該収納容器に収納される請求項1〜6のいずれか1つに記載のセルスタック装置とを具備することを特徴とする燃料電池モジュール。
A storage container;
A fuel cell module comprising the cell stack device according to any one of claims 1 to 6 housed in the housing container.
外装ケースと、
該外装ケース内に収納される請求項7記載の燃料電池モジュールと、
該燃料電池モジュールを作動させるための補機とを具備することを特徴とする燃料電池装置。
An exterior case,
The fuel cell module according to claim 7 housed in the exterior case;
A fuel cell apparatus comprising: an auxiliary machine for operating the fuel cell module.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6301957B2 (en) * 2013-11-27 2018-03-28 京セラ株式会社 Reformer, cell stack device, fuel cell module and fuel cell device
JP6177359B2 (en) * 2016-01-29 2017-08-09 大阪瓦斯株式会社 Solid oxide fuel cell
EP3474360A4 (en) * 2016-06-20 2020-02-26 Kyocera Corporation Fuel cell module and fuel cell device

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4848677B2 (en) * 2005-03-17 2011-12-28 大日本印刷株式会社 Hydrogen production apparatus and production method thereof
JP5021229B2 (en) * 2006-04-14 2012-09-05 本田技研工業株式会社 Fuel cell system
JP2009059658A (en) * 2007-09-03 2009-03-19 Nippon Oil Corp Indirect interior-reformed solid oxide fuel cell
EP2273594B1 (en) * 2008-03-26 2016-09-21 Kyocera Corporation Reformer, cell stack device, fuel cell module, and fuel cell device
JP2010080155A (en) * 2008-09-25 2010-04-08 Hitachi Ltd Solid-oxide fuel cell power generation system
JP5334776B2 (en) * 2009-09-28 2013-11-06 京セラ株式会社 Cell stack device, fuel cell module and fuel cell device using the same
JP2011096433A (en) * 2009-10-28 2011-05-12 Kyocera Corp Cell stack device, fuel battery module using the same, and fuel battery device
JP5383550B2 (en) * 2010-02-24 2014-01-08 京セラ株式会社 Fuel cell module

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