JP5744349B2 - 燃料電池モジュールおよび燃料電池装置 - Google Patents

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Description

本発明は、燃料電池モジュールおよび燃料電池装置に関する。
近年、次世代エネルギーとして、燃料ガス（水素含有ガス）と酸素含有ガス（空気）とを用いて電力を得ることができる燃料電池セルが種々提案されている。さらに、燃料電池セルを複数個配列してなるセルスタック装置を収納容器内に収納してなる燃料電池モジュール、ならびに燃料電池モジュールを外装ケース内に収納してなる燃料電池装置が種々提案されている。
従来の燃料電池モジュールとしては、例えば、収納容器内に４つのセルスタック装置を備えてなる燃料電池モジュールが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
特開２００６−３３１９７７号公報
ところで、特許文献１に記載の燃料電池モジュールにおいては、燃料電池セルの発電に使用されなかった排ガスを外部に流すための排ガス排出路が、セルスタック装置の配列方向に沿った両端側にしか設けられていない。このため、特に収納容器内に複数個のセルスタック装置を収納してなる燃料電池装置においては、燃料電池セルの発電に使用されなかった排ガスを効率よく排気することが難しく、それに伴い発電量が低下する、もしくは発電量が向上しないという問題があった。
それゆえ、本発明は、燃料電池セルの発電に使用されなかった排ガスを効率よく排気することができ、発電量を向上できる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を目的とする。
本発明の燃料電池モジュールは、収納容器内に、複数個のセルスタック装置を配列してなるとともに、前記セルスタック装置が、燃料ガスと酸素含有ガスとで発電を行なう燃料電池セルを複数個配列してなるセルスタックを具備し、前記セルスタック装置の間に、前記燃料電池セルからの排ガスを排出するための排ガス排出部材が設けられていることを特徴とする。
また、本発明の燃料電池装置は、外装ケース内に、上記の燃料電池モジュールと、該燃料電池モジュールの運転を行なうための補機とを収納してなることを特徴とする。
本発明の燃料電池モジュールは、収納容器内に、複数個のセルスタック装置を配列してなるとともに、セルスタック装置の間に、燃料電池セルからの排ガスを排出するための排ガス排出部材が設けられていることから、排ガスを効率よく排気することができ、発電量を向上することができる。
また、本発明の燃料電池装置は、上記した燃料電池モジュールと、該燃料電池モジュールの運転を行なうための補機とを収納してなることから、発電量の向上した燃料電池装置を提供できる。
本実施形態の燃料電池モジュールを構成するセルスタック装置の一例を示す外観斜視図である。 図１に示すセルスタック装置を一部抜粋して示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）の破線で囲った部分の一部拡大平面図、（ｃ）は（ａ）のＢ−Ｂ断面図である。 本実施形態の燃料電池モジュールの一例を示す縦断面図である。 本実施形態の燃料電池モジュールの他の一例を示す縦断面図である。 （ａ）は、図４の燃料電池モジュールの排ガス排出路とセルスタック装置との関係を示す説明図、（ｂ）は中空平板状の排ガス排出部材を示す斜視図である。 （ａ）は本実施形態の燃料電池モジュールを構成する排ガス貯留室の一例を抜粋して示す平面図、（ｂ）は排ガス貯留室の他の例を示す平面図である。 本実施形態の燃料電池装置の一例を概略的に示す分解斜視図である。 燃料電池モジュールのさらに他の例の縦断面を示す説明図である。 （ａ）は２個のセルスタックを有するセルスタック装置を２個並列配置した状態を示す平面図、（ｂ）はマニホールドに２個のセルスタックを設けたセルスタック装置の斜視図である。 改質器を示すもので、（ａ）は斜視図、（ｂ）は平面図である。 セルスタック装置およびその近傍を示す側面図である。 原燃料ガス供給管およびその近傍の改質器を示すもので、（ａ）は横断面を示す説明図、（ｂ）は縦断面を示す説明図である。 （ａ）は原燃料ガス供給管が気化改質部連結路内に突出していない形態の改質器を示す平面図、（ｂ）は気化部復路内の仕切板を、セルスタックの燃料電池セルの配列方向中央部よりも、原燃料ガス供給管側に位置させた改質器を示す平面図である。 気化部往路と気化部復路との端面同士、および改質部往路と改質部復路との端面同士を補強板で連結した改質器を示す斜視図である。 気化部復路と改質部往路との間の空間の上端部を連結板で塞ぎ、この連結板の下方に低所排ガス流通路を設けた燃料電池モジュールの縦断面を示す説明図である。 気化部復路と改質部往路との間の連結板に排ガス流通孔を形成し、この排ガス流通孔の下方に低所排ガス排出路を設けた燃料電池モジュールの縦断面を示す説明図である。 燃料電池モジュールのさらに他の例を示す縦断面を示す説明図である。 図１７の改質器を示すもので、（ａ）は斜視図、（ｂ）は平面図である。 気化部復路と改質部往路との間の空間の上端部を連結板で塞ぎ、この連結板の排ガス流通孔に排ガス排出路を連結した燃料電池モジュールの縦断面を示す説明図である。 排ガス流通路の両側に設けた断熱材と、その上方の改質器との間を排ガスが通過しないように阻止部材を設けた燃料電池モジュールの縦断面を示す説明図である。
図１は、本実施形態の燃料電池モジュール（以下、モジュールという場合がある。）を構成するセルスタック装置の一例を示す外観斜視図であり、図２は、図１に示すセルスタック装置を一部抜粋して示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）の破線で囲った部分の一部を拡大して示す断面図、（ｃ）は（ａ）のＢ−Ｂ断面図である。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、図２に示すセルスタック装置１は、セルスタック３を２個備えており、これらのセルスタック３は、燃料電池セル２を立設させた状態で一列に配列し、隣接する燃料電池セル２間が集電部材１８を介して電気的に直列に接続して構成されている。燃料電池セル２は、内部を燃料ガスが一端から他端に流通するガス流路１１を有しており、燃料電池セル２の下端部をガラスシール材等の絶縁性接合材１９でマニホールド４に固定してセルスタック装置１が構成されている。セルスタック３の上方には、燃料電池セル２に供給する燃料ガスを生成するための改質器５が配置されている。
図１、２においては、燃料電池セル２として、内部を燃料ガスが長手方向に流通するガス流路１１を複数有する中空平板型で、ガス流路１１を有する導電性支持基板１２の表面に、燃料極層１３、固体電解質層１４および酸素極層１５を順に積層してなる固体酸化物形の燃料電池セル２を例示している。燃料電池セル２の間を酸素含有ガス（空気）が流通する。燃料電池セル２の構成については後述する。
なお、本実施形態の燃料電池モジュールにおいては、燃料電池セル２は、例えば平板型や円筒型とすることもでき、あわせてセルスタック装置１の形状も適宜変更することができる。
また、セルスタック３の最も外側に位置する燃料電池セル２に端部集電部材１８ｂが接着されており、この端部集電部材１８ｂの外側には、端部集電部材１８ｂに接着して電気的に接続されたセルスタック支持部材２１（以下、スタック支持部材２１と略することがある）が存在する。スタック支持部材２１の外側には保護カバー２２がある。保護カバー２２は、セルスタック３の周囲に配置された断熱材との接触や外部からの衝撃に対して、スタック支持部材２１およびセルスタック３を保護する。また、スタック支持部材２１にはセルスタック３の外側に突出する電流引き出し部２３が接続されている。
なお、図１、２においては、セルスタック装置１が２つのセルスタック３を備えている場合を示しているが、適宜その個数は変更することができ、例えばセルスタック３を１個だけ備えていてもよい。また、セルスタック装置１を、改質器５を含むとすることもできる。
また、マニホールド４は燃料電池セル２に供給する燃料ガスを貯留するもので、開口部を上面に有するガスケース２４と、内側に燃料電池セル２を固定するとともに、ガスケース２４に固定される枠体２０とを備えている。
燃料電池セル２の一端部（図２（ａ）の下端部）は枠体２０で囲まれており、枠体２０の内側に充填された絶縁性接合材１９で燃料電池セル２の下端部の外周が固定されている。つまり、セルスタック３は、枠体２０の内側に複数の燃料電池セル２の下端部を並べて収容し、絶縁性接合材１９で枠体２０に接着されている。なお、絶縁性接合材１９は、ガラス等の材料からなり、熱膨張係数を加味して所定のフィラーを添加したものを用いることができる。
マニホールド４を構成するガスケース２４は、開口部２５を上面に有しており、枠体２０内に接着されたセルスタック３が開口部２５を塞ぐように環状の枠体２０の一端部がガスケース２４の開口部２５を取り囲むように形成された溝部２６に挿入され固定されている。そして、枠体２０の一端部がガスケース２４の溝部２６内の絶縁性接合材２９に埋設された状態で接着されており、燃料電池セル２のガス流路１１以外の部分が気密に封止されている。なお、溝部２６は、ガスケース２４の開口部２５（言い換えれば枠体２０）を取り囲むように環状に形成されている。
この構成では、セルスタック３をガスケース２４に接着する前に、別途、燃料電池セル２の一端部を絶縁性接合材１９で枠体２０に接着し、その後で枠体２０を絶縁性接合材２９でガスケース２４に接着して封止することが可能である。
また、図１に示すＵ字状の改質器５においては、原燃料ガス供給管９を介して供給される天然ガスや灯油等の原燃料を改質して燃料ガスを生成する。なお、改質器５は、効率のよい改質反応である水蒸気改質を行うことができる構造とすることが好ましく、水を気化させるための気化部６と、原燃料を燃料ガスに改質するための改質触媒（図示せず）が配置された改質部７とを備えている。そして、改質器５で生成された燃料ガスは、改質ガス導出管８を介してマニホールド４に供給され、マニホールド４より燃料電池セル２の内部に設けられたガス流路１１に供給される。
また図１、２に示すセルスタック装置１は、後述する収納容器内にスライドして収納することが可能である。
ここで、燃料電池セル２は、図２（ｂ）に示すように、一対の対向する平坦面をもつ柱状の導電性支持基板１２（以下、支持基板１２と略す場合がある）の一方の平坦面上に燃料極層１３、固体電解質層１４及び酸素極層１５を順次積層してなる柱状（中空平板状等）からなる。また、燃料電池セル２の他方の平坦面上にはインターコネクタ１６が設けられており、インターコネクタ１６の外面（上面）にはＰ型半導体層１７が設けられている。Ｐ型半導体層１７を介して、集電部材１８ａをインターコネクタ１６に接続させることにより、両者の接触がオーム接触となり、電位降下を少なくし集電性能の低下を有効に回避することが可能となる。なお、図２（ａ）では集電部材１８ａ、端部集電部材１８ｂの記載を省略している。また、支持基板は燃料極層を兼ねるものとし、その表面に固体電解質層および酸素極層を順次積層してセルを構成することもできる。
燃料極層１３は、一般的に公知のものを使用することができ、多孔質の導電性セラミックス、例えば希土類元素が固溶しているＺｒＯ２（安定化ジルコニアと称し、部分安定化も含むものとする）とＮｉおよび／またはＮｉＯとから形成することができる。
固体電解質層１４は、燃料極層１３、酸素極層１５間の電子の橋渡しをする電解質としての機能を有していると同時に、燃料ガスと酸素含有ガスとのリークを防止するためにガス遮断性を有することが必要とされ、３〜１５モル％の希土類元素が固溶したＺｒＯ２から形成される。なお、上記特性を有する限りにおいては、他の材料等を用いて形成してもよい。
酸素極層１５は、一般的に用いられるものであれば特に制限はなく、例えば、いわゆるＡＢＯ３型のペロブスカイト型酸化物からなる導電性セラミックスから形成することができる。酸素極層１５はガス透過性を有していることが必要であり、開気孔率が２０％以上、特に３０〜５０％の範囲にあることが好ましい。
支持基板１２としては、燃料ガスを燃料極層１３まで透過するためにガス透過性であること、さらには、インターコネクタ１６を介して集電するために導電性であることが要求される。したがって、支持基板１２としては、導電性セラミックスやサーメット等を用いることができる。燃料電池セル２を作製するにあたり、燃料極層１３または固体電解質層１４との同時焼成により支持基板１２を作製する場合においては、鉄族金属成分と特定希土類酸化物とから支持基板１２を形成することが好ましい。
また、図２に示した燃料電池セル２において、柱状（中空平板状）の支持基板１２は、立設方向に細長く延びる板状片であり、平坦な両面と半円形状の両側面を有する。また、支持基板１２は、ガス透過性を備えるために開気孔率が３０％以上、特に３５〜５０％の範囲にあるのが好適であり、そしてまたその導電率は３００Ｓ／ｃｍ以上、特に４４０Ｓ／ｃｍ以上であるのが好ましい。また、支持基板１２の形状は柱状であれば良く、円筒状であってもよい。
Ｐ型半導体層１７としては、遷移金属ペロブスカイト型酸化物からなる層を例示することができる。具体的には、インターコネクタ１６を構成する材料よりも電子伝導性が大きいもの、例えば、ＢサイトにＭｎ、Ｆｅ、Ｃｏなどが存在するＬａＭｎＯ３系酸化物、ＬａＦｅＯ３系酸化物、ＬａＣｏＯ３系酸化物などの少なくとも一種からなるＰ型半導体セラミックスを使用することができる。このようなＰ型半導体層１７の厚みは、一般に、３０〜１００μｍの範囲にあることが好ましい。
インターコネクタ１６は、上述したとおり、ランタンクロマイト系のペロブスカイト型酸化物（ＬａＣｒＯ３系酸化物）、もしくは、ランタンストロンチウムチタン系のペロブスカイト型酸化物（ＬａＳｒＴｉＯ３系酸化物）が好適に使用される。これらの材料は、導電性を有し、かつ燃料ガス（水素含有ガス）および酸素含有ガス（空気等）と接触しても還元も酸化もされない。また、インターコネクタ１６は支持基板１２に形成されたガス流路１１を流通する燃料ガス、および支持基板１２の外側を流通する酸素含有ガスのリークを防止するために緻密質でなければならず、９３％以上、特に９５％以上の相対密度を有していることが好ましい。
そして、燃料電池セル２を電気的に接続するために介装される集電部材１８ａおよび端部集電部材１８ｂは、弾性を有する金属または合金からなる部材あるいは金属繊維または合金繊維から成るフェルトに所要の表面処理を加えた部材から構成することができる。
図３は、本実施形態の燃料電池モジュール（以下、モジュールということがある）の一例を示す縦断面図である。この図３に示すように、モジュール２７を構成する収納容器２８は、内壁２９と外壁３０とを有する二重構造で、外壁３０により収納容器２８の外枠が形成されるとともに、内壁２９によりセルスタック装置１を収納する発電室３１が形成されている。なお、図３に示すモジュール２７においては、発電室３１内に図１に示すセルスタック装置１を４個収納してなる例を示している。
図３に示す収納容器２８においては、内壁２９と外壁３０との間を、燃料電池セル２に導入する酸素含有ガスが流通する酸素含有ガス導入路３２としている。
ここで、収納容器２８内には、中空平板状の酸素含有ガス導入部材３５が、内壁２９を貫通してマニホールド４に並置されたセルスタック３の間に挿入されて固定されている。この酸素含有ガス導入部材３５は、上端側に酸素含有ガスが流入するための酸素含有ガス流入口（図示せず）とフランジ部３３とを備え、下端部に燃料電池セル２の下端部に酸素含有ガスを導入するための酸素含有ガス流出口３４が設けられてなる。それにより、酸素含有ガスが燃料電池セル２の側方を下端部から上端部に向けて流れることとなる。なお、フランジ部３３と内壁２９との間には断熱部材３６が配置されている。
なお、図３においては、酸素含有ガス導入部材３５が、２個のセルスタック３間に位置するように配置されているが、収納容器２８内に収納するセルスタック装置１の数や、セルスタック装置１を構成するセルスタック３の数により、適宜配置することができる。
また発電室３１内には、モジュール２７内の熱が極端に放散され、燃料電池セル２（セルスタック３）の温度が低下して発電量が低減しないよう、モジュール２７内の温度を高温に維持するための断熱部材３６が適宜設けられている。
断熱部材３６は、セルスタック３の近傍に配置することが好ましく、特には、燃料電池セル２の配列方向ｘに沿ってセルスタック３の側面側に配置するとともに、セルスタック３の側面における燃料電池セル２の配列方向ｘに沿った幅と同等またはそれ以上の幅を有する断熱部材３６を配置することが好ましい。セルスタック３の両側面側に断熱部材３６を配置することが好ましい。
それにより、セルスタック３の温度が低下することを効果的に抑制できる。さらには、酸素含有ガス導入部材３５より導入される酸素含有ガスが、セルスタック３の側面側より排出されることを抑制でき、セルスタック３を構成する燃料電池セル２間の酸素含有ガスの流れを促進することができる。図３においては、セルスタック３の両側面側に配置された断熱部材３６においては、燃料電池セル２に供給される酸素含有ガスの流れを調整し、燃料電池セル２の長さ方向ｙおよび燃料電池セル２の配列方向ｘにおける温度分布を低減するための開口部３７が設けられている。
ここで、燃料電池セル２の配列方向ｘに沿った内壁２９の内側、言い換えれば、セルスタック装置１の配列方向ｓにおける内壁２９の内側には、排ガス用内壁３８が設けられており、内壁２９と排ガス用内壁３８との間が、発電室３１内の排ガスが上方から下方に向けて流れる排ガス排出路３９とされている。さらに、言い換えると、４個のセルスタック装置１の配列方向ｓの両端部に位置するセルスタック装置１と、収納容器２８の内壁２９との間に、排ガス排出路３９が設けられており、排ガス排出路３９は排ガス用内壁３８を具備する排ガス排出部材で構成されている。
ところで、収納容器２８内に複数のセルスタック装置１を収納してなる場合には、特に中央部側に位置するセルスタック装置１における燃料電池セル２から、上記の排ガス排出路３９までの距離が長くなってしまい、中央部側に位置するセルスタック装置１における燃料電池セル２から排出される排ガスを、効率よく外部に排出することが難しい場合がある。
特に燃料電池セル２の上端側で、発電に使用されなかった燃料ガスを燃焼させて、その燃焼熱によって燃料電池セル２の温度を高温に維持する構成の燃料電池モジュールでは、燃料電池セル２の上端側に排ガスが滞留することで、発電に使用されなかった燃料ガスをうまく燃焼させることができず、失火するおそれがある。特に失火を生じた場合には、燃料電池セル２の温度が上昇せず、もしくは高温に維持することができず、結果として燃料電池セル２（セルスタック装置１）の発電量が低下してしまうおそれがある。
それゆえ、図３に示す本実施形態のモジュール２７においては、上記の排ガス排出路３９に加えて、隣接するセルスタック装置１の間に、発電に使用されなかった排ガスを排出するための排ガス排出路４０がそれぞれ設けられている。
この排ガス排出路４０は、図５（ｂ）に示すように、中空平板状の排ガス排出部材で構成されており、上端部に発電室３１と連通する排ガス流入口４１を両側方に備えるとともに、下端である排気口４６が発電室３１の下方に設けられた排ガス貯留室４２と連通している。なお、図５（ｂ）においては、直方体状（中空平板状）の排ガス排出部材にて排ガス排出路４０を形成した例を示しているが、円筒状の排ガス排出部材を複数配列した構成としてもよい。
すなわち、それぞれのセルスタック装置１の側方には、セルスタック装置１に沿って排ガス排出路３９もしくは排ガス排出路４０のいずれかが配置されており、発電で使用されなかった排ガスは、それぞれのセルスタック装置１を構成するセルスタック３にとって近い側の排ガス排出路３９、４０に効率よく流れることとなる。
それにより、燃料電池セル２の上端側に排ガスが滞留することを抑制でき、排ガスを効率よく排気することができるとともに、燃料電池セル２の上方で燃焼させる構成のセルスタック装置１においては、失火を抑制することができることから、発電量が向上したモジュール２７とすることができる。
なお、排ガス排出路３９、４０は、排ガス貯留室４２を介して、収納容器２８の底部に設けられた排気孔４７と通じている。
それにより、モジュール２７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、排ガス排出路３９、４０を流れて排ガス貯留室４２に一旦集められた後、排気孔４７より排気される構成となっている。なお、排気孔４７は収納容器２８の底部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。
燃料電池セル２に供給する酸素含有ガスは、収納容器２８の底部に設けられた酸素含有ガス導入口（図示せず）より、排ガス貯留室４２の下方に設けられた酸素含有ガス導入室４３に供給される。酸素含有ガス導入室４３に供給された酸素含有ガスは、続いて排ガス排出路３９の側方に位置する酸素含有ガス導入路３２を流れて発電室３１の上方の酸素含有ガス導入路に流れた後、それぞれの酸素含有ガス導入部材３５を介して燃料電池セル２に供給される。
それにより、酸素含有ガス導入室４３を流れる間に排ガス貯留室４２の排ガスと熱交換され、酸素含有ガス導入路３２を流れる間に排ガス排出路３９を流れる排ガスと熱交換され、さらに発電室３１上方の酸素含有ガス導入路および酸素含有ガス導入部材３５を流れる間に、発電室３１の熱とで熱交換される。それにより、温度の高い酸素含有ガスを燃料電池セル２に供給することができ、発電効率を向上することができる。
なお、酸素含有ガス導入部材３５の内部には、セルスタック３近傍の温度を測定するための熱電対４４が、その測温部４５が燃料電池セル２の長さ方向ｙの中央部でかつ燃料電池セル２の配列方向ｘにおける中央部に位置するように配置されている。
また、上述の構成のモジュール２７においては、燃料電池セル２におけるガス流路１１より排出される発電に使用されなかった燃料ガスと酸素含有ガス（空気）とを燃料電池セル２の上端と改質器５との間で燃焼させることにより、燃料電池セル２の温度を上昇・維持させることができるほか、あわせて、燃料電池セル２（セルスタック３）の上方に配置された改質器５を温めることができ、改質器５で効率よく改質反応を行なうことができる。なお、通常発電時においては、上記燃焼や燃料電池セル２の発電に伴い、モジュール２７内の温度は５００〜８００℃程度となる。
図４は、本実施形態の燃料電池モジュールの他の一例を示す断面図である。この図４に示すモジュール４８は、図３に示すモジュール２７と比較して、セルスタック装置１間に配置された排ガス排出路の断面積が、セルスタック装置１の配列方向ｓにおける発電室３１の中央部側における流路の断面積が、セルスタック装置１の配列方向ｓにおける発電室３１の端部側における流路の断面積よりも大きい点で異なっている。
収納容器内に複数個のセルスタック装置を収納してなるモジュールにおいては、セルスタック装置１の配列方向ｓにおける発電室３１の中央部側の温度が高くなる温度分布を生じ、発電効率が低下するおそれがある。
それゆえ、図４に示すモジュール４８においては、セルスタック装置１の配列方向ｓにける発電室３１の中央部側における排ガス排出路４０の幅Ｂを、セルスタック装置１の配列方向ｓにおける発電室３１の端部側における排ガス排出路４０の幅Ｂよりも大きくすることで、中央部側の断面積を大きくしている例を示している。
図５（ａ）に、セルスタック装置１および排ガス排出路４０を形成する中空平板状の排ガス排出部材との関係を示す。この図５（ａ）は、図４のモジュール４８をセルスタック装置１の上方から見た図である。また、図５（ｂ）に、排ガス排出路４０を形成する排ガス排出部材の斜視図を記載する。
それにより、セルスタック装置１の配列方向ｓにおける発電室３１の中央部側における温度の高い排ガスがより多く排出されることとなることから、セルスタック装置１の配列方向ｓにおける発電室３１の中央部側の温度を下げることができ、温度分布を緩和することができる。よって、モジュール４８の発電効率を向上することができる。
なお、上記の例では排ガス排出路４０の燃料電池セル２の配列方向ｘに沿った長さＬは同じとして幅Ｂを変えた例を用いて説明したが、セルスタック装置１の配列方向ｓにおける発電室３１の中央部側における排ガス排出路４０の断面積が、セルスタック装置１の配列方向ｓにおける発電室３１の端部側における排ガス排出路４０の断面積よりも大きければよく、幅Ｂを同じとして長さＬを変えるほか、幅Ｂおよび長さＬの両方を変える等、適宜変更することができる。セルスタック装置１の配列方向ｓにおける発電室３１の中央部側における排ガス排出路４０からの排ガス排出量が、端部側よりも多くなるように構成されていれば良い。
図６（ａ）は、本実施形態のモジュールを構成する排ガス貯留室４９を抜粋して示す平面図である。
図３、４に示したモジュール２７、４８の排ガス貯留室４２を流れる排ガスと、酸素含有ガス導入室４３を流れる酸素含有ガスとで効率よく熱交換を行なうことで、温度の高い酸素含有ガスを燃料電池セル２に供給することができ、発電効率を向上したモジュールとすることができる。それゆえ、排ガス貯留室４２は、その内部において排ガスが流れる距離を極力長くすることが好ましい。
ここで、図６（ａ）に示す排ガス貯留室４９においては、排ガス排出路３９、４０の一端である排気口４６から、排ガスを外部に排出するための排気孔５０に向けて排ガスが流れる流路の一部が蛇行流路とされている例を示している。
具体的には図６（ａ）を用いて説明すると、排ガス貯留室４９内にガイド５１が設けられており、排気口４６より排ガス貯留室４９内に流れた排ガスは、ガイド５１に沿って排ガス貯留室４９の側壁側へ流れたのち手前側に流れ（図６（ａ）における下側）、さらにそこで中央部側に流れが変化した後、排気孔５０を介して外部に排出されることとなる。すなわち、排ガス貯留室４９内の流路の一部が蛇行流路とされている。
それにより、排ガス貯留室４９内を流れる排ガスと、酸素含有ガス導入室４３を流れる酸素含有ガスとで効率よく熱交換を行なうことができ、燃料電池セル２に温度の高い酸素含有ガスを供給することができることから、発電効率の向上したモジュールとすることができる。
なお、排ガス貯留室４９内の流路は、その大きさや構成により適宜設定することができ、必ずしも蛇行流路に限られるものではなく、例えば放射状の流路とすることもできる。酸素含有ガス導入室４３についても同様に、蛇行流路や放射状の流路とすることができる。
図６（ｂ）に、排ガス貯留室４９の他の例を示す。この排ガス貯留室４９には、直線状のガイド５１が配置されており、このガイド５１の排気口５０側に位置する排ガス排出路４０の排気口４６の部分は塞がれ、ガイド５１の排気口５０と反対側に位置する排ガス排出路４０の部分が開口し、これにより排ガス貯留室４９内の流路が蛇行流路とされている。
図７は、外装ケース内に図１で示した燃料電池モジュール２７と、燃料電池モジュール２７を動作させるための補機（図示せず）とを収納してなる本実施形態の燃料電池装置の一例を示す分解斜視図である。なお、図７においては一部構成を省略して示している。
図７に示す燃料電池装置５２は、支柱５３と外装板５４から構成される外装ケース内を仕切板５５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２７を収納するモジュール収納室５６とし、下方側を燃料電池モジュール２７を動作させるための補機を収納する補機収納室５７として構成されている。なお、補機収納室５７に収納する補機を省略して示している。
また、仕切板５５には、補機収納室５７の空気をモジュール収納室５６側に流すための空気流通口５８が設けられており、モジュール収納室５６を構成する外装板５４の一部に、モジュール収納室５６内の空気を排気するための排気孔５９が設けられている。
このような燃料電池装置５２においては、上述したように、長期信頼性の向上した燃料電池モジュール２７、４８をモジュール収納室５６に収納し、燃料電池モジュール２７、４８を動作させるための補機を補機収納室５７に収納して構成されることにより、発電量の向上した燃料電池装置５２とすることができる。
図８は、燃料電池モジュールのさらに他の例の縦断面を示す説明図である。なお、異なる図中の同一の構成要素については、同一の符号を付与するものとする。
図８のモジュール６１は、直方体状の収納容器６２の内部に、４個のセルスタック６５を収納して構成されている。セルスタック６５は、図９に示すように、燃料ガス流路を有する燃料電池セル６３を立設させた状態で一列に配列し、隣接する燃料電池セル６３間に集電部材（図示せず）を介して電気的に直列に接続してなる。
４個のセルスタック６５のそれぞれの両端には、図９（ａ）に示すように、引出部６５ａが接続され、一方側の引出部６５ａ同士は連結部材６５ｂで連結され、４個のセルスタック６５が電気的に直列に接続されている。
また、図８、９の燃料電池セル６３は、図２で示した燃料電池セル２と同様の構造を有しており、燃料電池セル６３にて使用する改質ガスを得るために、図１０に示すように、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Ｗ字状（ミアンダ形状）の改質器６６が４個のセルスタック６５の上方に配置されている。そして、図１１に示すように、改質器６６で生成された燃料ガス（改質ガス）は、改質ガス導出管６７により２個のマニホールド６４に供給され、マニホールド６４を介して燃料電池セル６３の内部に設けられた燃料ガス流路に供給される。これにより、セルスタック装置６８が構成されている。すなわち、セルスタック装置６８は、図８に示したように、マニホールド６４と、マニホールド６４に固定されたセルスタック６５とを具備して構成されている。
燃料電池セル６３の燃料ガス流路に供給され、発電に使用されなかった余剰の燃料ガスは、燃料電池セル６３の上方に放出される。余剰の燃料ガスは、燃料電池セル６３の外部に供給された酸素含有ガス（空気）と反応させ燃焼させることができる。
改質器６６は、図１０に示したように、水を気化して水蒸気を生成する気化部６６ａと該気化部６６ａで発生した水蒸気を用いて原燃料ガスを水蒸気改質する改質部６６ｂとを具備している。
気化部６６ａは、水を供給するための水供給管７３が接続された気化部往路６６ａ１と水蒸気が流れる気化部復路６６ａ２とを具備し、原燃料ガス供給管７５により供給された原燃料ガスが改質される改質部往路６６ｂ１と改質ガスを導出するための改質ガス導出管６７が接続された改質部復路６６ｂ２とを具備している。水供給管７３、原燃料ガス供給管７５および改質ガス導出管６７は、改質器６６の一方側に接続され、同じ方向に引き出されている。
気化部往路６６ａ１、気化部復路６６ａ２、改質部往路６６ｂ１および改質部復路６６ｂ２の下方には、４個のセルスタック６５がそれぞれ配置されており、セルスタック６５を構成する燃料電池セル６３の配列方向ｘに沿って、気化部往路６６ａ１、気化部復路６６ａ２、改質部往路６６ｂ１および改質部復路６６ｂ２が延設されている。図１０（ｂ）にセルスタック６５を一点鎖線で示す。
気化部往路６６ａ１と気化部復路６６ａ２とが気化部連結路６６ｃ１で連結され、気化部復路６６ａ２と改質部往路６６ｂ１とが気化改質部連結路６６ｃ２で連結され、改質部往路６６ｂ１と改質部復路６６ｂ２とが改質部連結路６６ｃ３で連結されており、原燃料ガス供給管７５が気化改質部連結路６６ｃ２に接続されている。
このように、原燃料ガス供給管７５が、水供給管７３が接続された気化部往路６６ａ１よりも下流側の気化改質部連結路６６ｃ２に接続されているため、原燃料ガスが低温であったとしても、原燃料ガスが追加混合される時には、供給された水が殆ど気化しており、改質器６６の一部（気化部往路６６ａ１）における低温化を抑制できる。これにより改質器６６の気化部往路６６ａ１下方におけるセルスタック６５の低温化を抑制して発電性能が低下することを抑制でき、モジュール６１全体としての発電性能を向上できる。
改質器６６は燃料電池セル６３の反応熱および燃料電池セル６３からの余剰の燃料ガスの燃焼熱で加熱されるため、気化部往路６６ａ１に供給された水は水蒸気となり、気化部連結路６６ｃ１、気化部復路６６ａ２、気化改質部連結路６６ｃ２、改質部往路６６ｂ１を順に流れ、また、気化改質部連結路６６ｃ２では、原燃料ガス供給管７５から原燃料ガスが供給され、気化改質部連結路６６ｃ２で水蒸気と混合され、改質部往路６６ｂ１、改質部連結路６６ｃ３、改質部復路６６ｂ２を流れる間に改質され、水素を含む改質ガス（燃料ガス）が生成され、改質ガス導出管６７から各マニホールド６４に導出される。
気化部往路６６ａ１、気化部復路６６ａ２、改質部往路６６ｂ１、改質部復路６６ｂ２、気化部連結路６６ｃ１、気化改質部連結路６６ｃ２、改質部復路６６ｃ３は、横断面が矩形状の管体から構成されている。気化部往路６６ａ１を構成する管体と気化部復路６６ａ２を構成する管体との間、および改質部往路６６ｂ１を構成する管体と改質部復路６６ｂ２を構成する管体との間には、空間からなる排ガス流通路７８が形成されており、この排ガス流通路７８を、図８に示したように、酸素含有ガス導入部材７２が挿通し、その先端がセルスタック６５間の下部に位置している。
一方、気化部復路６６ａ２を構成する管体と改質部往路６６ｂ１を構成する管体との間は連結板７７で塞がれている。
気化部往路６６ａ１および気化部復路６６ａ２内の、燃料電池セル６３の配列方向ｘ中央部に仕切板６６ａ１１、６６ａ２１がそれぞれ設けられ、これらの仕切板６６ａ１１、６６ａ２１間が気化室とされており、水供給管７３の先端部（供給部）は、図１０（ｂ）に示すように、仕切板６６ａ１１の上流側に位置し、気化室の手前に水を供給する。気化室内には、気化を促進するためセラミックボールが収納されており、仕切板６６ａ１１、６６ａ２１は、水蒸気は通過するが、セラミックボールは通過しないように形成されている。水供給管７３は、セルスタック６５の燃料電池セル６３の配列方向ｘ中央部の上方における気化室に水を供給するように構成されている。燃料電池セル６３の配列方向ｘ中央部は温度が高くなり易いため、気化を促進できる。
さらに、改質部往路６６ｂ１および改質部復路６６ｂ２にも、それぞれ仕切板６６ｂ１１、６６ｂ２１が配置され、仕切板６６ｂ１１、６６ｂ２１間に位置する改質部往路６６ｂ１、改質部連結路６６ｃ３、改質部復路６６ｂ２が改質室とされ、この改質室には改質触媒が収納されている。仕切板６６ｂ１１、６６ｂ２１は、水蒸気、原燃料ガス、改質ガス等のガスは通過できるが、改質触媒は通過できないように構成されている。
また、気化改質部連結路６６ｃ２に接続した原燃料ガス供給管７５は、気化改質部連結路６６ｃ２を構成する管体の壁を貫通し、先端部が気化改質部連結路６６ｃ２内に突出した突出部７５ａを有しており、この突出部７５ａは、図１２に示すように、上下に貫通孔７５ａ１が複数所定間隔をおいて形成されている。水蒸気は、貫通孔７５ａ１が形成された原燃料ガス供給管７５の突出部７５ａの外面を滑るように流れ、この際に、貫通孔７５ａ１から出てきた原燃料ガスと混合するように構成されている。突出部７５ａの先端は開口していても良く、閉塞していても良いが、開口している場合には、開口部が管壁近傍に位置していることが望ましい。
すなわち、原燃料ガス供給管７５は、気化改質部連結路６６ｃ２の流路内に、原燃料ガス供給管７５内の原燃料ガスの流れ方向が水蒸気の流れ方向と交差する突出部７５ａを有している。それぞれの貫通孔７５ａ１から原燃料ガスが流れ出し、水蒸気との混合を促進できる。
さらに、改質器６６から導出された燃料ガスは、図１１に示すように、改質ガス導出管６７により、分配器７９を介して２つのマニホールド６４に供給される。すなわち、改質ガス導出管６７は、改質器６６から分配器７９までのＵ字状の第１改質ガス導出管６７ａと、分配器７９から下方の２つのマニホールド６４にそれぞれ延びる第２改質ガス導出管６７ｂとを具備している。第１改質ガス導出管６７ａ、第２改質ガス導出管６７ｂは、改質ガスをマニホールド６４に均等に供給すべく、同じ長さ同じ断面積（圧力損失）とされている。
燃料電池モジュール６１は、図８に示したように、収納容器６２の内部に２個のセルスタック装置６８を収納してなるもので、セルスタック６５からの排ガスをセルスタック６５の上方から下方に流す排ガス排出路８９を具備している。
この排ガス排出路８９は、セルスタック装置６８と交互に配置されており、排ガス排出路８９は、流入口が改質器６６と同じ高さかまたは上方に位置する高所排ガス排出路８３と、流入口が改質器６６の下方に位置する低所排ガス排出路８４とを具備している。高所排ガス排出路８３は第１の排ガス排出部材で形成され、低所排ガス排出路８４は第２の排ガス排出部材で形成されている。
すなわち、セルスタック６５の配列方向ｓ（燃料電池セル６３の配列方向ｘと直交する方向）の両側における収納容器６２の側壁には、外側から酸素含有ガス導入路８１、高所排ガス排出路８３が形成されている。酸素含有ガス導入路８１は、収納容器６２の底部から側部を介して上部まで形成され、酸素含有ガス導入部材７２に酸素含有ガスを供給するように構成されている。
一方、高所排ガス排出路８３は、収納容器６２の側部から底部まで形成され、燃料電池セル６３の上端からの排ガスが、気化部往路６６ａ１を構成する管体と気化部復路６６ａ２を構成する管体との間、および改質部往路６ｂ１を構成する管体と改質部復路６ｂ２を構成する管体との間に形成された排ガス流通路７８を通過し、改質器６６の上方に位置する排ガスが、収納容器６２の側部から高所排ガス排出路８３を介して排気孔から排出されるように構成されている。酸素含有ガスが酸素含有ガス導入路８１を流れる間に、高所排ガス排出路８３を流れる排ガスにより加熱される。
また、改質器６６の下方に位置する排ガスをセルスタック６５の下方に排出するための低所排ガス排出路８４が、気化部復路６６ａ１と改質部往路６６ｂ１との間の連結板７７の下方に配置されている。すなわち、気化部復路６６ａ２を構成する管体と改質部往路６６ｂ１を構成する管体との間の下側（セルスタック６５側）が連結板７７で塞がれており、この連結板７７の下方に、下端が高所排ガス排出路８３の下流側に接続された低所排ガス排出路８４が設けられている。
高所排ガス排出路８３と低所排ガス排出路８４とで排ガス排出路８９が構成されており、排ガス排出路８９と、２個のセルスタック装置６８とが交互に配置されており、セルスタック装置６８の一方側には高所排ガス排出路８３が、他方側には低所排ガス排出路８４が配置されている。
以上のようなモジュール６１では、セルスタック数が多くても、高所排ガス排出路８３および低所排ガス排出路８４により、排ガスを十分に排出することができるとともに、気化部往路６６ａ１、気化部復路６６ａ２、改質部往路６６ｂ１、気化部復路６６ａ２の上下面および側面を排ガスが沿って流れ、改質器６６を排ガスで効率的に加熱することができる。
なお、上記例では、原燃料ガス供給管７５を気化改質部連結路６６ｃ２に接続したが、これに限定されるものではなく、原燃料ガス供給管７５による原燃料ガスの供給位置は、水供給管７３が接続された気化部往路６６ａ１よりも下流側であれば良く、例えば、原燃料ガス供給管７５を気化部復路６６ａ２の下流側に接続しても良く、さらには、改質部往路６６ｂ１の上流側端に接続しても良い。
また、上記例では、原燃料ガス供給管７５が、気化改質部連結路６６ｃ２内に突出した突出部７５ａを有する場合について説明したが、図１３（ａ）に示すように、突出部を有しない場合であっても、原燃料ガス供給管７５により原燃料ガスを改質器６６の気化改質部連結路６６ｃ２内に供給でき、水蒸気と混合できる。
さらに、上記例では、気化部復路６６ａ２内の仕切板６６ａ２１は、セルスタック６５の燃料電池セル６３の配列方向ｘ中央部に位置させたが、図１３（ｂ）に示すように、セルスタック６５の燃料電池セル６３の配列方向ｘ中央部よりも、原燃料ガス供給管７５側に位置することが、セルスタック６５の燃料電池セル６３の配列方向ｘ中央部の熱を水の気化に有効利用できるため望ましい。
また、改質器６６は、図１４に示すように、気化部往路６６ａ１と気化部復路６６ａ２との端面同士、および改質部往路６６ｂ１と改質部復路６６ｂ２との端面同士を補強板８５で連結することが望ましい。これにより、改質器６６を補強できる。
さらに、上記図８の例では、気化部復路６６ａ２を構成する管体と改質部往路６６ｂ１を構成する管体との間の下側（セルスタック６５側）を連結板７７で塞ぎ、この連結板７７の下方に低所排ガス排出路８４を設けた例について説明したが、図１５に示すように、気化部復路６６ａ２を構成する管体と改質部往路６６ｂ１を構成する管体との間の上側（収納容器６２の壁側）を連結板７７で塞ぎ、この連結板７７の下方に低所排ガス排出路８４を設けても良い。なお、低所排ガス排出路８４は、改質器６６の下方にあれば良く、連結板７７は無くても良い。
このような燃料電池モジュール１では、燃料電池セル６３の上端からの排ガスが、気化部復路６６ａ２、改質部往路６６ｂ１の下面および側面を通って加熱した後、排ガス導出管９１から排出することができ、これにより、気化部復路６６ａ２および改質部往路６６ｂ１をさらに加熱できる。
また、上記図８の例では、気化部復路６６ａ２を構成する管体と改質部往路６６ｂ１を構成する管体との間の下側（セルスタック６５側）を連結板７７で塞ぎ、この連結板７７の下方に低所排ガス排出路８４を設けた例について説明したが、図１６に示すように、気化部復路６６ａ２を構成する管体と改質部往路６６ｂ１を構成する管体との間の下側（セルスタック６５側）を連結板９１で連結し、この連結板９１に排ガス流通孔９３を設け、この排ガス流通孔９３の下方に低所排ガス排出路８４を設けても良い。
このような燃料電池モジュール６１では、燃料電池セル６３の上端からの排ガスが、気化部復路６６ａ２、改質部往路６６ｂ１の下面および側面を通って加熱した後、低所排ガス排出路８４から排出することができるとともに、気化部復路６６ａ２、改質部往路６６ｂ１の上面を通った排ガスも、低所排ガス排出路８４から排出することができ、これにより、気化部復路６６ａ２および改質部往路６６ｂ１をさらに加熱できる。
このような燃料電池装置では、上述したようなモジュール６１を外装ケース内に収納することにより、発電効率を向上した燃料電池装置とすることができる。
図１７は燃料電池モジュール６１のさらに他の例を示すもので、このモジュール６１は、図１７に示すように、収納容器６２の内部に２個のセルスタック装置６８を収納してなるもので、セルスタック６５の配列方向（燃料電池セル６３の配列方向ｘと直交する方向）の両側における収納容器６２の側壁には、外側から酸素含有ガス導入路８１、排ガス排出路８３が形成されている。酸素含有ガス導入路８１は、収納容器６２の底部から側部を介して上部まで形成され、酸素含有ガス導入部材７２に酸素含有ガスを供給するように構成されている。
２個のセルスタック装置６８の上方には、１個の改質器６６が配置されており、この改質器６６は、図１８に示すように、連結板８７に排ガス流通孔８７ａが形成されている点を除き、図１０の改質器６６と同一構造とされている。
排ガス排出路８３は、収納容器６２の側部から底部まで形成され、燃料電池セル６３の上端からの排ガスが、気化部往路６６ａ１を構成する管体と気化部復路６６ａ２を構成する管体との間、および改質部往路６６ｂ１を構成する管体と改質部復路６６ｂ２を構成する管体との間の排ガス流通路７８を通過し、改質器６６の上方に位置する排ガスが、収納容器６２の側部から底部の排ガス排出路８３を介して排気孔から排出されるように構成されている。酸素含有ガスが酸素含有ガス導入路８１を流れる間に、排ガス排出路８３を流れる排ガスにより加熱される。
また、気化部復路６６ａ１と改質部往路６６ｂ１との間の連結板８７の排ガス流通孔８７ａには、下端が排ガス排出路８３の下流側に接続された排ガス排出路８９が設けられている。
ガス排出路８３、８９と、２個のセルスタック装置６５とが交互に配置されており、セルスタック装置６の一方側には排ガス排出路８３が、他方側には排ガス排出路８９が配置されている。
以上のようなセルスタック装置では、セルスタック数が多くても、排ガス排出路８３、８９により、排ガスを十分に排出することができるとともに、気化部往路６６ａ１、気化部復路６６ａ２、改質部往路６６ｂ１、気化部復路６６ａ２の上下面および側面に沿って排ガスが流れ、改質器６６を排ガスで効率的に加熱することができる。
なお、上記図１７の例では、気化部復路６６ａ２を構成する管体と改質部往路６６ｂ１を構成する管体との間の下側（セルスタック６５側）を連結板８７で塞ぎ、この連結板８７の排ガス流通路８７ａに排ガス排出路８９を接続した例について説明したが、図１９に示すように、気化部復路を構成する管体と改質部往路を構成する管体との間の上側（収納容器の側壁側）を連結板８７で塞ぎ、この連結板８７の排ガス流通路８７ａに排ガス排出路８９を接続しても良い。
また、図２０に示すように、排ガス排出路８９の開口部を改質器６６の下方に位置させ、排ガス排出路８９の両側に配置させた断熱材９５と、その上方の改質器６６との間を通過しないように、その間に阻止部材９７を設け、改質器６６の上方に位置する排ガスのみを、阻止部材９７間、排ガス排出路８９を介して排出するようにしても良い。
上記図８〜２０のモジュールは、図７に示すような燃料電池装置のモジュール室５６内に配置されて、燃料電池装置が構成される。
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。
上述の図１〜２０の例では、いわゆる縦縞型と呼ばれる燃料電池セルを用いて説明したが、複数の発電素子部を絶縁性の支持基板上に設けてなる、いわゆる横縞型の燃料電池セルに適用することもできる。
また、上記図１〜６の例では、４個のセルスタック装置１を有するモジュール２７、４８について説明したが、２個または３個、あるいは５個以上のセルスタック装置１を有するモジュールであっても良い。さらに、上記図１〜６の例では、全てのセルスタック装置１間に排ガス排出路４０を設けたが、必ずしも全てのセルスタック装置１間に排ガス排出路４０を設ける必要はなく、例えば、セルスタック装置１間に一つ置きに排ガス排出路４０を設けても良い。
また、上記図８、１７の例では、４個のセルスタック６５の上方に１個の改質器６６を配置した例について説明したが、例えば、２個または３個のセルスタックの上方に１個の改質器を配置しても良く、さらに、５個以上のセルスタックの上方に１個の改質器６を配置しても良い。
さらに、上記図８、１７の例では、１個のマニホールド６４に２個のセルスタック５を配置したが、１個のマニホールドに１個のセルスタックを配置しても良く、また、１個のマニホールドに３個以上のセルスタックを配置しても良い。
また、上記図８、１７の例では、２個のセルスタック６５を具備するセルスタック装置６８を用いたが、１個のセルスタック６５を具備するセルスタック装置６８でも良く、また３個以上のセルスタック６５を具備するセルスタック装置６８でも良い。
また、上記図８の例では、２個の高所排ガス排出路８３と１個の低所排ガス排出路８４とで排ガス排出路８９を構成したが、排ガス排出路を、３個以上の高所排ガス排出路と１個の低所排ガス排出路とで、または２個の高所排ガス排出路と２個以上の低所排ガス排出路とで、あるいは３個以上の高所排ガス排出路と２個以上の低所排ガス排出路とで構成しても良い。
さらに、上記図８の例では、収納容器６２の側壁に高所排ガス排出路８３を形成したが、収納容器の側壁に低所排ガス排出路を形成しても良い。例えば、図８の場合では、収納容器６２の側壁に低所排ガス排出路を、セルスタック装置６８間に、高所排ガス排出路を形成しても良い。
また、上記図８、１７の例では、２個のセルスタック装置６８を有するモジュールについて説明したが、３個以上のセルスタック装置６８を有するモジュールであって、セルスタック装置間に、排ガス排出路８９を設けても良い。
また、上記図８、１７の例では、Ｗ字状の改質器を有するモジュールについて説明したが、改質器の構造については限定されるものではなく、例えば、Ｕ字状の改質器であっても良いことは勿論である。
１、６８：セルスタック装置
２、６３：燃料電池セル
３、６５：セルスタック
４、６４：マニホールド
２７、４８、６１：燃料電池モジュール
２８、６２：収納容器
３９、４０、８３、８４、８９：排ガス排出路
４２、４９：排ガス貯留室
４３：酸素含有ガス導入室
４６：排気口
４７、５０：排気孔
５２：燃料電池装置
５、６６：改質器
６、６６ａ：気化部
７、６６ｂ：改質部
８、６７：改質ガス導出管
３５、７２：酸素含有ガス供給部材
７３：水供給管
９、７５：原燃料ガス供給管
７５ａ：突出部
７５ａ１：貫通孔

Claims (11)

  1. 収納容器内に、複数個のセルスタック装置を配列してなるとともに、前記セルスタック装置が、燃料ガスと酸素含有ガスとで発電を行なう燃料電池セルを複数個配列してなるセルスタックを具備し、前記セルスタック装置の間に、前記燃料電池セルからの排ガスを排出するための排ガス排出部材が設けられていることを特徴とする燃料電池モジュール。
  2. 前記複数個のセルスタック装置の配列方向の両端部に位置する前記セルスタック装置と、前記収納容器との間に、前記排ガス排出部材が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の燃料電池モジュール。
  3. 前記複数個のセルスタック装置のそれぞれの側方に前記排ガス排出部材が設けられていることを特徴とする請求項１または２に記載の燃料電池モジュール。
  4. 前記収納容器内であって、前記セルスタックの上方に改質器を有することを特徴とする請求項２または３に記載の燃料電池モジュール。
  5. 前記排ガス排出部材は、流入口が前記改質器の下面と同じかまたは該下面よりも上方に位置する第１の前記排ガス排出部材と、流入口が前記改質器の下方に位置する第２の前記排ガス排出部材とを具備することを特徴とする請求項４に記載の燃料電池モジュール。
  6. 前記複数個のセルスタック装置のうち少なくとも一部の前記セルスタック装置の前記配列方向の一方側に前記第１の排ガス排出部材が設けられ、前記配列方向の他方側に前記第２の排ガス排出部材が設けられていることを特徴とする請求項５に記載の燃料電池モジュール。
  7. 前記改質器は、前記燃料電池セルからの排ガスを前記改質器の上方に導出する排ガス流通路を有しており、前記改質器の上方に位置する排ガスを排出するための前記排ガス排出部材を、前記セルスタック装置と交互に設けてなることを特徴とする請求項４に記載の燃料電池モジュール。
  8. 前記改質器が、水を気化する気化部と該気化部で発生した水蒸気を用いて原燃料ガスを改質する改質部とを具備し、前記気化部が、水供給管が接続された気化部往路および前記水蒸気が流れる気化部復路とを具備し、前記改質部が、前記原燃料ガスが改質される改質部往路および改質ガスを導出する改質ガス導出管が接続された改質部復路とを具備すると
    ともに、前記気化部往路と前記気化部復路とが気化部連結路で連結され、前記気化部復路と前記改質部往路とが気化改質部連結路で連結され、前記改質部往路と前記改質部復路とが改質部連結路で連結されていることを特徴とする請求項４乃至７のうちいずれかに記載の燃料電池モジュール。
  9. ４個以上の前記セルスタック装置を前記収納容器内に配列してなるとともに、前記セルスタック装置の配列方向の中央部における前記排ガス排出部材の排出路の断面積が、前記配列方向の端部における前記排ガス排出部材の排出路の断面積よりも大きいことを特徴とする請求項１乃至８のうちいずれかに記載の燃料電池モジュール。
  10. 前記収納容器内における前記セルスタック装置の下方に、前記排ガス排出部材の一端である排気口と連通するとともに、前記排ガスを外部に排出するための排気孔を有する排ガス貯留室を備えており、前記排気口から前記排気孔に向けて流れる前記排ガスの流路の少なくとも一部が蛇行流路とされていることを特徴とする請求項１乃至９のうちいずれかに記載の燃料電池モジュール。
  11. 外装ケース内に、請求項１乃至１０のうちいずれかに記載の燃料電池モジュールと、該燃料電池モジュールの運転を行なうための補機とを収納してなることを特徴とする燃料電池装置。

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