JP6093392B2 - Fuel cell module - Google Patents

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Description

本発明は、燃料ガスと酸化剤ガスとの電気化学反応により発電する複数の燃料電池を設けた燃料電池スタックを備える燃料電池モジュールに関する。   The present invention relates to a fuel cell module including a fuel cell stack provided with a plurality of fuel cells that generate electricity by an electrochemical reaction between a fuel gas and an oxidant gas.

通常、固体酸化物形燃料電池（ＳＯＦＣ）は、固体電解質に酸化物イオン導電体、例えば、安定化ジルコニアを用いている。固体電解質の両側にアノード電極とカソード電極とを配設した電解質・電極接合体（ＭＥＡ）は、セパレータ（バイポーラ板）によって挟持されている。燃料電池は、通常、電解質・電極接合体とセパレータとが所定数だけ積層された燃料電池スタックとして使用されている。   Usually, a solid oxide fuel cell (SOFC) uses an oxide ion conductor, for example, stabilized zirconia, as a solid electrolyte. An electrolyte / electrode assembly (MEA) in which an anode electrode and a cathode electrode are disposed on both sides of a solid electrolyte is sandwiched between separators (bipolar plates). A fuel cell is usually used as a fuel cell stack in which a predetermined number of electrolyte / electrode assemblies and separators are stacked.

燃料電池スタックは、周辺機器（補機類）とともに筐体内に収容される場合がある。その際、ＳＯＦＣは、他の燃料電池に比べて運転温度が比較的高温である。このため、筐体内を高温に維持する必要があり、前記筐体内に断熱構造を設ける工夫が行われている。   The fuel cell stack may be housed in a casing together with peripheral devices (auxiliary devices). At that time, the operating temperature of SOFC is relatively high compared to other fuel cells. For this reason, it is necessary to maintain the inside of a housing | casing at high temperature, and the device which provides a heat insulation structure in the said housing | casing is performed.

例えば、特許文献１に開示されている断熱構造が知られている。この断熱構造では、ケーシングの内側に、炉外側から炉内側に向かって第１断熱材、第２断熱材及び第３断熱材が配置されている。   For example, a heat insulating structure disclosed in Patent Document 1 is known. In this heat insulating structure, the first heat insulating material, the second heat insulating material, and the third heat insulating material are arranged inside the casing from the outside of the furnace toward the inside of the furnace.

また、特許文献２に開示されている水素生成装置が知られている。この水素生成装置では、炭化水素を含んでいる原燃料を改質して、水素を主成分とする改質ガスを生成するための改質部を有する反応器を備えている。そして、反応器を内部に収容する外装容器と、前記反応器との間には、顆粒状断熱材が充填されている。   Further, a hydrogen generator disclosed in Patent Document 2 is known. This hydrogen generator is provided with a reactor having a reforming section for reforming raw fuel containing hydrocarbons to generate a reformed gas containing hydrogen as a main component. And between the exterior container which accommodates a reactor inside, and the said reactor, the granular heat insulating material is filled.

特開２００８−１６２６４号公報JP 2008-16264 A 特開２０１３−８２６０３号公報JP 2013-82603 A

上記の特許文献１では、それぞれブロック状断熱材である第１断熱材、第２断熱材及び第３断熱材が用いられている。しかしながら、燃料電池スタックや周辺機器は、複雑形状を有している場合が多く、これらの形状に沿って確実に断熱することができないおそれがある。このため、断熱効果が低下するとともに、周辺機器は、互いの熱の授受が行われ易く、想定外の熱不足や熱過剰が惹起するという問題がある。   In said patent document 1, the 1st heat insulating material which is a block-shaped heat insulating material, the 2nd heat insulating material, and the 3rd heat insulating material are used, respectively. However, the fuel cell stack and peripheral devices often have complex shapes, and there is a possibility that heat insulation cannot be reliably performed along these shapes. For this reason, there is a problem in that the heat insulating effect is reduced and the peripheral devices are easily exchanged with each other, and unexpected heat shortage and excessive heat are caused.

また、上記の特許文献２では、外装容器と反応容器との間に、顆粒状断熱材が充填されているだけである。従って、外装容器からの放熱が発生し易くなり、断熱効果が低下するという問題がある。   Moreover, in said patent document 2, the granular heat insulating material is only filled between the exterior container and the reaction container. Accordingly, there is a problem that heat radiation from the outer container is likely to occur and the heat insulation effect is lowered.

本発明は、この種の問題を解決するものであり、コンパクト且つ経済的な構成で、放熱を抑制して断熱効率を良好に向上させることが可能な燃料電池モジュールを提供することを目的とする。   The present invention solves this type of problem, and an object thereof is to provide a fuel cell module that can improve heat insulation efficiency by suppressing heat dissipation with a compact and economical configuration. .

本発明に係る燃料電池モジュールは、燃料電池スタック、改質器、蒸発器、排ガス燃焼器、起動用燃焼器及び空気予熱器を備え、これらが筐体内に収容されている。燃料電池スタックは、燃料ガスと酸化剤ガスとの電気化学反応により発電する複数の燃料電池を設けている。改質器は、炭化水素を主体とする原燃料を改質し、燃料電池スタックに供給される燃料ガスを生成している。   The fuel cell module according to the present invention includes a fuel cell stack, a reformer, an evaporator, an exhaust gas combustor, a start-up combustor, and an air preheater, which are housed in a casing. The fuel cell stack includes a plurality of fuel cells that generate electric power by an electrochemical reaction between a fuel gas and an oxidant gas. The reformer reforms raw fuel mainly composed of hydrocarbons, and generates fuel gas to be supplied to the fuel cell stack.

蒸発器は、水を蒸発させるとともに、水蒸気を改質器に供給している。排ガス燃焼器は、燃料電池スタックから排出される燃料ガスである燃料排ガスと酸化剤ガスである酸化剤排ガスとを燃焼させ、燃焼排ガスを発生させている。起動用燃焼器は、原燃料と酸化剤ガスとを燃焼させて燃焼ガスを発生させている。空気予熱器は、燃焼ガス又は燃焼排ガスの少なくともいずれか一方との熱交換により酸化剤ガスを昇温させるとともに、燃料電池スタックに昇温された酸化剤ガスを供給している。   The evaporator evaporates water and supplies water vapor to the reformer. The exhaust gas combustor burns fuel exhaust gas that is fuel gas discharged from the fuel cell stack and oxidant exhaust gas that is oxidant gas, and generates combustion exhaust gas. The start-up combustor burns raw fuel and oxidant gas to generate combustion gas. The air preheater raises the temperature of the oxidant gas by heat exchange with at least one of the combustion gas and the combustion exhaust gas, and supplies the heated oxidant gas to the fuel cell stack.

筐体は、複数枚のパネルにより構成されるとともに、少なくとも１枚のパネルは、空気予熱器に流入させる前の酸化剤ガスを流動させる内部空間を有している。そして、筐体の内側には、顆粒状断熱材が充填される一方、前記筐体の外側は、ブロック状断熱材により覆われている。   The casing is composed of a plurality of panels, and at least one panel has an internal space in which the oxidant gas before flowing into the air preheater flows. And the inside of a housing | casing is filled with a granular heat insulating material, On the other hand, the outer side of the said housing | casing is covered with the block-shaped heat insulating material.

また、燃料電池スタックは、平板状の固体電解質型燃料電池が積層されるとともに、前記燃料電池スタックは、電力取り出し用の電極バーを備えていることが好ましい。少なくとも１枚のパネルには、電極バーを外部に露呈させるために、該電極バーを非接触状態で挿入させる貫通口が形成されていることが好ましい。貫通口を形成する貫通口内壁面と電極バーとの間には、該電極バーが前記貫通口に挿入された状態で、上下方向に隙間が形成されることが好ましい。   The fuel cell stack is preferably formed by laminating flat solid oxide fuel cells, and the fuel cell stack includes an electrode bar for extracting power. In order to expose the electrode bar to the outside, at least one panel is preferably formed with a through-hole through which the electrode bar is inserted in a non-contact state. It is preferable that a gap is formed in the vertical direction between the inner wall surface of the through hole that forms the through hole and the electrode bar in a state where the electrode bar is inserted into the through hole.

平板積層型のＳＯＦＣを備える燃料電池スタックは、運転時に高温となる際、上下方向の熱膨張が相当に大きくなっている。このため、燃料電池スタックから延出される電極バーは、上下に移動し易いが、前記電極バーは、該電極バーと貫通口内壁面との間に上下方向に形成された隙間を介して前記貫通口内壁面に接触することがない。従って、電極バーと筐体との接触による短絡等を可及的に抑制することができる。   A fuel cell stack including a flat plate type SOFC has a considerably large thermal expansion in the vertical direction when it becomes high temperature during operation. For this reason, the electrode bar extending from the fuel cell stack easily moves up and down. However, the electrode bar passes through the gap formed in the vertical direction between the electrode bar and the inner wall surface of the through hole. There is no contact with the wall. Therefore, a short circuit caused by contact between the electrode bar and the housing can be suppressed as much as possible.

さらに、この燃料電池モジュールでは、筐体の内部に、貫通口の内側に位置して配置される絶縁性プレートを備えることが好ましい。その際、絶縁性プレートは、電極バーが挿入されるプレート側貫通口を有するとともに、前記プレート側貫通口と前記電極バーとは、該電極バーの延出方向に移動可能に密着されることが好ましい。   Furthermore, in this fuel cell module, it is preferable to provide an insulating plate disposed inside the through hole inside the housing. At that time, the insulating plate has a plate-side through-hole into which the electrode bar is inserted, and the plate-side through-hole and the electrode bar are in close contact with each other so as to be movable in the extending direction of the electrode bar. preferable.

筐体の内側には、顆粒状断熱材が充填されているため、絶縁性プレートは、前記顆粒状断熱材に押圧されてパネル内面に密着することができる。これにより、顆粒状断熱材がパネルの貫通口から筐体の外部に排出されることを確実に抑制することが可能になる。しかも、絶縁性プレートであるため、筐体との短絡を阻止することができる。その上、絶縁性プレートは、電極バーの延出方向に移動可能であり、該延出方向への熱膨張にも良好に対応することができる。   Since the inside of the housing is filled with a granular heat insulating material, the insulating plate can be pressed against the granular heat insulating material to be in close contact with the inner surface of the panel. Thereby, it becomes possible to suppress reliably that a granular heat insulating material is discharged | emitted from the through-hole of a panel to the exterior of a housing | casing. And since it is an insulating plate, a short circuit with a housing | casing can be prevented. In addition, the insulating plate can move in the extending direction of the electrode bar, and can cope with the thermal expansion in the extending direction.

さらにまた、少なくとも１枚のパネルは、内部空間を形成する内側パネル部及び外側パネル部を備え、前記内側パネル部と前記外側パネル部とは、互いに密着して薄肉状の閉塞部が形成されることが好ましい。その際、閉塞部に貫通口が形成されている。電極バーが絶縁性プレートのプレート側貫通口に挿入された状態で、閉塞部の上下方向の寸法は、前記絶縁性プレートの上下方向の寸法よりも大きく設定されることが好ましい。   Furthermore, at least one panel includes an inner panel portion and an outer panel portion that form an internal space, and the inner panel portion and the outer panel portion are in close contact with each other to form a thin-walled blocking portion. It is preferable. In that case, the through-hole is formed in the obstruction | occlusion part. In the state where the electrode bar is inserted into the plate-side through-hole of the insulating plate, it is preferable that the vertical dimension of the closing portion is set larger than the vertical dimension of the insulating plate.

このため、燃料電池スタックが上下方向に熱膨張して電極バーが上下に移動する際、絶縁性プレートは、前記電極バーと一体に上下方向に移動することができる。   For this reason, when the fuel cell stack thermally expands in the vertical direction and the electrode bar moves up and down, the insulating plate can move in the vertical direction integrally with the electrode bar.

また、絶縁性プレートとブロック状断熱材との間には、閉塞部を覆って断熱材が設けられることが好ましい。閉塞部には、空気流路となる内部空間が存在しないため、前記閉塞部を覆って断熱材が設けられることにより、断熱効果を維持することが可能になる。   Moreover, it is preferable that a heat insulating material is provided between the insulating plate and the block-shaped heat insulating material so as to cover the closed portion. Since there is no internal space serving as an air flow path in the closed portion, a heat insulating effect can be maintained by providing a heat insulating material covering the closed portion.

さらに、筐体内の上部には、燃料電池スタックが配設されるとともに、前記筐体内の下部には、改質器、蒸発器、排ガス燃焼器、起動用燃焼器及び空気予熱器が配設されることが好ましい。従って、下方の周辺機器からの熱が上方の燃料電池スタックに伝熱されるため、前記燃料電池スタックを高温に維持することができる。しかも、排気からの凝縮水が燃料電池スタックに流れることを抑制することが可能になる。   Further, a fuel cell stack is disposed in the upper part of the casing, and a reformer, an evaporator, an exhaust gas combustor, a start-up combustor, and an air preheater are disposed in the lower part of the casing. It is preferable. Accordingly, since heat from the lower peripheral device is transferred to the upper fuel cell stack, the fuel cell stack can be maintained at a high temperature. Moreover, it is possible to suppress the condensed water from the exhaust from flowing into the fuel cell stack.

本発明によれば、筐体の内側には、顆粒状断熱材が充填されるとともに、前記筐体を構成する少なくとも１枚のパネルには、酸化剤ガスを流通させる内部空間が形成されている。さらに、筐体の外側は、ブロック状断熱材により覆われている。このため、燃料電池モジュールから筐体の外部への放熱を可及的に抑制することができ、熱効率の向上が容易に図られる。   According to the present invention, the inside of the housing is filled with granular heat insulating material, and at least one panel constituting the housing is formed with an internal space through which an oxidant gas flows. . Furthermore, the outside of the housing is covered with a block-shaped heat insulating material. For this reason, the heat radiation from the fuel cell module to the outside of the housing can be suppressed as much as possible, and the thermal efficiency can be easily improved.

しかも、顆粒状断熱材及び内部空間の断熱効果により、最外郭のブロック状断熱材の使用量を削減させることが可能になり、燃料電池モジュール全体のコンパクト化が容易に遂行される。その上、難加工性のブロック状断熱材は、筐体の外側に設けられるため、前記ブロック状断熱材の形状が簡素化されて加工コストの削減が容易に図られる。   Moreover, due to the heat insulating effect of the granular heat insulating material and the internal space, it becomes possible to reduce the amount of the outermost block heat insulating material used, and the entire fuel cell module can be easily made compact. In addition, since the difficult-to-process block heat insulating material is provided outside the housing, the shape of the block heat insulating material is simplified and the processing cost can be easily reduced.

さらに、顆粒状断熱材は、燃料電池モジュールの複雑形状に倣って確実に充填させることができる。従って、断熱効果が向上するとともに、周辺部品は、互いの熱の授受が抑制され、想定外の熱不足や熱過剰を抑制することができる。さらにまた、内部空間は、空気予熱器に流入させる前の酸化剤ガスを流動させるため、燃料電池モジュールの排熱により前記酸化剤ガスを昇温させることができ、熱効率の向上が図られる。   Furthermore, the granular heat insulating material can be reliably filled following the complicated shape of the fuel cell module. Accordingly, the heat insulating effect is improved, and the peripheral components are prevented from receiving and transferring heat with each other, and unexpected heat shortage and heat excess can be suppressed. Furthermore, since the oxidant gas before flowing into the air preheater flows in the internal space, the temperature of the oxidant gas can be raised by the exhaust heat of the fuel cell module, thereby improving the thermal efficiency.

これにより、コンパクト且つ経済的な構成で、放熱を抑制して断熱効率を良好に向上させることが可能になる。   Thereby, it becomes possible to improve heat insulation efficiency satisfactorily by suppressing heat radiation with a compact and economical configuration.

本発明の実施形態に係る燃料電池モジュールの概略構成説明図である。It is a schematic structure explanatory view of a fuel cell module concerning an embodiment of the present invention. 前記燃料電池モジュールの概略斜視説明図である。It is a schematic perspective view of the fuel cell module. 前記燃料電池モジュールの要部を拡大した断面斜視図である。It is the cross-sectional perspective view which expanded the principal part of the said fuel cell module. 図３に示す前記燃料電池モジュールの要部の断面側面説明図である。FIG. 4 is an explanatory cross-sectional side view of the main part of the fuel cell module shown in FIG. 3.

図１に示すように、本発明の実施形態に係る燃料電池モジュール１０は、定置用の他、車載用等の種々の用途に用いられる。燃料電池モジュール１０は、燃料電池スタック１２、改質器１４、蒸発器１６、排ガス燃焼器１８、起動用燃焼器２０及び空気予熱器２２を備え、これらが筐体２４内に収容される。   As shown in FIG. 1, the fuel cell module 10 according to the embodiment of the present invention is used for various uses such as in-vehicle use as well as stationary use. The fuel cell module 10 includes a fuel cell stack 12, a reformer 14, an evaporator 16, an exhaust gas combustor 18, an activation combustor 20, and an air preheater 22, which are housed in a housing 24.

筐体２４内の上部には、燃料電池スタック１２が配設されるとともに、前記筐体２４内の下部には、改質器１４、蒸発器１６、排ガス燃焼器１８、起動用燃焼器２０及び空気予熱器２２が配設される。   The fuel cell stack 12 is disposed in the upper part of the casing 24, and the reformer 14, the evaporator 16, the exhaust gas combustor 18, the start-up combustor 20, and the lower part in the casing 24. An air preheater 22 is provided.

燃料電池スタック１２は、燃料ガス（水素ガスにメタン、一酸化炭素が混合した気体）と酸化剤ガス（空気）との電気化学反応により発電する複数の燃料電池２６を設ける。燃料電池２６は、平板状の固体電解質型燃料電池であり、鉛直方向（矢印Ａ方向）又は水平方向（矢印Ｂ方向）に積層される。   The fuel cell stack 12 includes a plurality of fuel cells 26 that generate power by an electrochemical reaction between a fuel gas (a gas obtained by mixing methane and carbon monoxide with hydrogen gas) and an oxidant gas (air). The fuel cell 26 is a flat solid electrolyte fuel cell and is stacked in the vertical direction (arrow A direction) or the horizontal direction (arrow B direction).

燃料電池２６は、例えば、安定化ジルコニア等の酸化物イオン導電体で構成される電解質の両面に、カソード電極及びアノード電極が設けられた電解質・電極接合体（ＭＥＡ）を備える。電解質・電極接合体の両側には、カソードセパレータとアノードセパレータとが配設される。カソードセパレータには、カソード電極に酸化剤ガスを供給する酸化剤ガス流路が形成されるとともに、アノードセパレータには、アノード電極に燃料ガスを供給する燃料ガス流路が形成される。   The fuel cell 26 includes, for example, an electrolyte / electrode assembly (MEA) in which a cathode electrode and an anode electrode are provided on both surfaces of an electrolyte composed of an oxide ion conductor such as stabilized zirconia. A cathode separator and an anode separator are disposed on both sides of the electrolyte / electrode assembly. The cathode separator is formed with an oxidant gas flow path for supplying oxidant gas to the cathode electrode, and the anode separator is formed with a fuel gas flow path for supplying fuel gas to the anode electrode.

燃料電池スタック１２は、燃料電池２６の積層方向両端に電力取り出し用の電極バー２８ａ、２８ｂを備える。電極バー２８ａ、２８ｂは、燃料電池スタック１２の側部から外方（矢印Ｂ方向）に延出し、それぞれの先端が筐体２４の外部に露呈する。   The fuel cell stack 12 includes electrode bars 28 a and 28 b for extracting power at both ends of the fuel cell 26 in the stacking direction. The electrode bars 28 a and 28 b extend outward (in the direction of arrow B) from the side portion of the fuel cell stack 12, and the respective tips are exposed to the outside of the housing 24.

改質器１４は、燃料電池スタック１２に隣接して略コ字状に配置されるとともに、前記改質器１４の内部には、排ガス燃焼器１８が配置される。改質器１４は、炭化水素を主体とする原燃料（例えば、都市ガスである１３Ａ）と水蒸気との混合ガスを改質（水蒸気改質）し、燃料電池スタック１２に供給される燃料ガスを生成する。   The reformer 14 is disposed in a substantially U shape adjacent to the fuel cell stack 12, and an exhaust gas combustor 18 is disposed inside the reformer 14. The reformer 14 reforms (steam reforms) a mixed gas of a raw fuel mainly composed of hydrocarbons (for example, city gas 13A) and water vapor, and supplies the fuel gas supplied to the fuel cell stack 12 to the fuel cell stack 12. Generate.

蒸発器１６は、水を蒸発させるとともに、生成された水蒸気を改質器１４に供給する。排ガス燃焼器１８は、燃料電池スタック１２から排出される燃料ガスである燃料排ガスと酸化剤ガスである酸化剤排ガスとを燃焼させ、燃焼排ガスを発生させる。   The evaporator 16 evaporates water and supplies the generated water vapor to the reformer 14. The exhaust gas combustor 18 burns fuel exhaust gas that is fuel gas discharged from the fuel cell stack 12 and oxidant exhaust gas that is oxidant gas, and generates combustion exhaust gas.

改質器１４には、燃料電池スタック１２とは反対側に隣接して起動用燃焼器２０及び空気予熱器２２が配置されるとともに、前記空気予熱器２２には、蒸発器１６が積層される。起動用燃焼器２０は、原燃料と酸化剤ガスとを燃焼させて燃焼ガスを発生させる。空気予熱器２２は、燃焼ガス又は燃焼排ガスの少なくともいずれか一方との熱交換により酸化剤ガスを昇温させるとともに、燃料電池スタック１２に昇温された酸化剤ガスを供給する。   In the reformer 14, an activation combustor 20 and an air preheater 22 are disposed adjacent to the opposite side of the fuel cell stack 12, and an evaporator 16 is stacked on the air preheater 22. . The start-up combustor 20 burns raw fuel and oxidant gas to generate combustion gas. The air preheater 22 raises the temperature of the oxidant gas by heat exchange with at least one of the combustion gas and the combustion exhaust gas, and supplies the heated oxidant gas to the fuel cell stack 12.

排ガス燃焼器１８には、第１グロープラグ（点火部材）３０ａが配置されるとともに、起動用燃焼器２０には、第２グロープラグ（点火部材）３０ｂが配置される。第１グロープラグ３０ａは、燃料排ガスと酸化剤排ガスとの混合ガスを点火させる。第２グロープラグ３０ｂは、原燃料と酸化剤ガスとの混合ガスを点火させる。   The exhaust gas combustor 18 is provided with a first glow plug (ignition member) 30a, and the start-up combustor 20 is provided with a second glow plug (ignition member) 30b. The first glow plug 30a ignites a mixed gas of fuel exhaust gas and oxidant exhaust gas. The second glow plug 30b ignites a mixed gas of raw fuel and oxidant gas.

図１及び図２に示すように、筐体２４は、複数枚、例えば、６枚のパネル２４ａ〜２４ｆにより構成される。天板であるパネル２４ｆ以外のパネル２４ａ〜２４ｅは、空気予熱器２２に流入させる前の酸化剤ガスを流動させる内部空間３２を有する。パネル２４ａの上部には、内部空間３２に酸化剤ガス（空気）を供給する空気導入管３３が形成される。なお、内部空間３２は、筐体２４を構成する６面の中、１面以上に設けてもよい。   As shown in FIG.1 and FIG.2, the housing | casing 24 is comprised by multiple sheets, for example, six panels 24a-24f. The panels 24 a to 24 e other than the panel 24 f that is the top plate have an internal space 32 in which the oxidant gas before flowing into the air preheater 22 flows. An air introduction pipe 33 for supplying an oxidant gas (air) to the internal space 32 is formed in the upper part of the panel 24a. The internal space 32 may be provided on one or more of the six surfaces constituting the housing 24.

パネル２４ａ〜２４ｅは、内部空間３２を形成する内側パネル部３４ａ及び外側パネル部３４ｂを備える。パネル２４ａでは、内側パネル部３４ａと外側パネル部３４ｂとが互いに密着して、薄肉状の閉塞部３６ａ、３６ｂを形成する（図２参照）。   The panels 24 a to 24 e include an inner panel portion 34 a and an outer panel portion 34 b that form the inner space 32. In the panel 24a, the inner panel portion 34a and the outer panel portion 34b are in close contact with each other to form thin-walled blocking portions 36a and 36b (see FIG. 2).

図２及び図３に示すように、閉塞部３６ａは、横長の略長方形状を有し、前記閉塞部３６ａには、横長の長方形状を有する貫通口３８ａが形成される。図３及び図４に示すように、電極バー２８ａは、貫通口３８ａに挿入されるとともに、前記貫通口３８ａを形成する貫通口内壁面３８ａｆには、前記電極バー２８ａが非接触状態で配置される。貫通口内壁面３８ａｆと電極バー２８ａとの間には、該電極バー２８ａが貫通口３８ａに挿入された状態で、上方向及び下方向にそれぞれ隙間Ｓ１、Ｓ２が形成される（図４参照）。   As shown in FIGS. 2 and 3, the blocking portion 36a has a horizontally long and substantially rectangular shape, and the blocking portion 36a is formed with a through hole 38a having a horizontally long rectangular shape. As shown in FIGS. 3 and 4, the electrode bar 28a is inserted into the through hole 38a, and the electrode bar 28a is disposed in a non-contact state on the inner surface 38af of the through hole that forms the through hole 38a. . Between the through-hole inner wall surface 38af and the electrode bar 28a, gaps S1 and S2 are formed in the upward and downward directions, respectively, with the electrode bar 28a inserted into the through-hole 38a (see FIG. 4).

燃料電池スタック１２は、運転時に高温となる際、上下方向に熱膨張するため、該熱膨張により上下方向に移動する電極バー２８ａが貫通口内壁面３８ａｆに接触しないように、隙間Ｓ１、Ｓ２が設定される。   Since the fuel cell stack 12 thermally expands in the vertical direction when it becomes hot during operation, the gaps S1 and S2 are set so that the electrode bar 28a that moves in the vertical direction due to the thermal expansion does not contact the inner wall surface 38af of the through-hole. Is done.

パネル２４ａの内方（筐体２４の内部）には、貫通口３８ａの内側に位置して絶縁性プレート、例えば、マイカプレート４０ａが配置される。マイカプレート４０ａは、横長の長方形状を有し、中央部には、電極バー２８ａが挿入される横長スリット状のプレート側貫通口４０ａｈを設ける。プレート側貫通口４０ａｈと電極バー２８ａとは、前記電極バー２８ａの延出方向（矢印Ｂ方向）に移動可能に密着される。図４に示すように、電極バー２８ａがマイカプレート４０ａのプレート側貫通口４０ａｈに挿入された状態で、閉塞部３６ａの上下方向の寸法ｈ１は、マイカプレート４０ａの上下方向の寸法ｈ２よりも大きく設定される。   An insulating plate such as a mica plate 40a is disposed inside the through-hole 38a inside the panel 24a (inside the housing 24). The mica plate 40a has a horizontally long rectangular shape, and is provided with a horizontally long slit-shaped plate-side through-hole 40ah into which the electrode bar 28a is inserted at the center. The plate-side through hole 40ah and the electrode bar 28a are in close contact with each other so as to be movable in the extending direction (arrow B direction) of the electrode bar 28a. As shown in FIG. 4, in the state where the electrode bar 28a is inserted into the plate side through-hole 40ah of the mica plate 40a, the vertical dimension h1 of the closing portion 36a is larger than the vertical dimension h2 of the mica plate 40a. Is set.

図１に示すように、筐体２４内には、周辺部品である改質器１４、蒸発器１６及び空気予熱器２２同士の熱の授受を抑制するために、顆粒状断熱材４２が充填される。筐体２４の外側は、ブロック状断熱材４４により覆われる。ブロック状断熱材４４は、温度域、放熱量及びコスト等の観点から設定され、例えば、樹脂断熱材、珪酸カルシウム断熱材又はヒュームシリカ系ナノ断熱材等が使用される。   As shown in FIG. 1, the casing 24 is filled with a granular heat insulating material 42 in order to suppress the transfer of heat between the reformer 14, the evaporator 16 and the air preheater 22 which are peripheral components. The The outside of the housing 24 is covered with a block-shaped heat insulating material 44. The block-shaped heat insulating material 44 is set from the viewpoint of the temperature range, the heat radiation amount, the cost, and the like. For example, a resin heat insulating material, a calcium silicate heat insulating material, a fume silica-based nano heat insulating material, or the like is used.

図４に示すように、パネル２４ａでは、閉塞部３６ａを構成する内側パネル部３４ａ及び外側パネル部３４ｂに、それぞれガラステープ４６ａ、４６ｂが貼り付けられる。ブロック状断熱材４４には、ガラステープ４６ｃが貼り付けられる。ガラステープ４６ａ、４６ｂ及び４６ｃには、電極バー２８ａを挿入するスリットが形成される。マイカプレート４０ａとブロック状断熱材４４との間には、閉塞部３６ａを覆って断熱材、例えば、ウール４８が設けられる。ウール４８は、実質的に、電極バー２８ａの周囲の空間領域を埋めるように配置される。   As shown in FIG. 4, in the panel 24a, glass tapes 46a and 46b are attached to the inner panel portion 34a and the outer panel portion 34b constituting the closing portion 36a, respectively. A glass tape 46 c is affixed to the block-shaped heat insulating material 44. In the glass tapes 46a, 46b and 46c, slits for inserting the electrode bars 28a are formed. Between the mica plate 40a and the block-shaped heat insulating material 44, a heat insulating material such as wool 48 is provided so as to cover the blocking portion 36a. The wool 48 is arranged so as to substantially fill the space area around the electrode bar 28a.

なお、貫通口３８ｂ及び電極バー２８ｂ側は、上記の貫通口３８ａ及び電極バー２８ａ側と同様に構成されており、同一の構成要素には、同一の参照数字にａに代えてｂを付し、その詳細な説明は省略する。   The through hole 38b and the electrode bar 28b side are configured in the same manner as the through hole 38a and the electrode bar 28a side, and the same reference numerals are denoted by b instead of a in the same reference numerals. Detailed description thereof will be omitted.

このように構成される燃料電池モジュール１０の動作について、以下に説明する。   The operation of the fuel cell module 10 configured as described above will be described below.

燃料電池モジュール１０の起動時には、図１に示すように、空気導入管３３を介してパネル２４ａ内の内部空間３２に空気が導入され、前記空気は、空気予熱器２２に供給される。そして、起動用燃焼器２０の第２グロープラグ３０ｂがオンされる。   When starting the fuel cell module 10, as shown in FIG. 1, air is introduced into the internal space 32 in the panel 24 a through the air introduction pipe 33, and the air is supplied to the air preheater 22. Then, the second glow plug 30b of the start-up combustor 20 is turned on.

空気予熱器２２に供給された空気は、後述する起動用燃焼器２０からの燃焼ガスにより昇温された後、燃料電池スタック１２の酸化剤ガス系流路を流通する。空気は、燃料電池スタック１２から排ガス燃焼器１８に送られ、さらに改質器１４を通って起動用燃焼器２０に供給される。   The air supplied to the air preheater 22 is heated by a combustion gas from a starting combustor 20 described later, and then flows through the oxidant gas system flow path of the fuel cell stack 12. Air is sent from the fuel cell stack 12 to the exhaust gas combustor 18, and further supplied to the start-up combustor 20 through the reformer 14.

起動用燃焼器２０には、原燃料が供給される。具体的には、例えば、都市ガス（ＣＨ4、Ｃ2Ｈ6、Ｃ3Ｈ8、Ｃ4Ｈ10を含む）等の原燃料が供給される。このため、起動用燃焼器２０には、空気と原燃料とが供給されるとともに、前記原燃料と前記空気との混合ガスは、第２グロープラグ３０ｂの作用下に着火される。従って、起動用燃焼器２０での燃焼が開始され、燃焼ガスが生成される。燃焼ガスは、空気予熱器２２及び蒸発器１６に供給され、これらの機器の昇温が開始される。 Raw fuel is supplied to the start-up combustor 20. Specifically, for example, raw fuel such as city gas (including CH 4 , C 2 H 6 , C 3 H 8 , and C 4 H 10 ) is supplied. For this reason, air and raw fuel are supplied to the start-up combustor 20, and a mixed gas of the raw fuel and the air is ignited under the action of the second glow plug 30b. Accordingly, combustion in the start-up combustor 20 is started and combustion gas is generated. The combustion gas is supplied to the air preheater 22 and the evaporator 16, and the temperature rise of these devices is started.

空気予熱器２２では、起動用燃焼器２０から供給される燃焼ガスを熱源とし、空気が加熱昇温される。昇温された空気は、燃料電池スタック１２の酸化剤ガス系流路に供給され、前記燃料電池スタック１２を昇温させる。   The air preheater 22 uses the combustion gas supplied from the start-up combustor 20 as a heat source, and the temperature of the air is increased by heating. The heated air is supplied to the oxidant gas system flow path of the fuel cell stack 12 to raise the temperature of the fuel cell stack 12.

次いで、改質器１４が水蒸気改質を行うことができる温度に昇温されると、蒸発器１６には、水が供給される。これにより、原燃料は、蒸発器１６で水蒸気と混合された状態で、改質器１４に供給される。このため、改質器１４では、原燃料が水蒸気改質され、Ｃ2+の炭化水素が除去（改質）されてメタンを主成分とする改質ガスが得られる。改質ガスは、燃料電池スタック１２の燃料ガス系流路に供給される。 Next, when the temperature of the reformer 14 is increased to a temperature at which steam reforming can be performed, water is supplied to the evaporator 16. As a result, the raw fuel is supplied to the reformer 14 while being mixed with water vapor in the evaporator 16. Therefore, in the reformer 14, the raw fuel is steam reformed, and C 2+ hydrocarbons are removed (reformed) to obtain a reformed gas mainly composed of methane. The reformed gas is supplied to the fuel gas system flow path of the fuel cell stack 12.

燃料電池スタック１２の酸化剤排ガス出口から排ガス燃焼器１８に比較的高温の空気が供給される。一方、燃料電池スタック１２の燃料排ガス出口から排ガス燃焼器１８に比較的高温の燃料ガスが供給される。高温の空気及び高温の燃料ガスは、改質器１４から起動用燃焼器２０に供給され、燃焼ガスが生成される。   Air of relatively high temperature is supplied to the exhaust gas combustor 18 from the oxidant exhaust gas outlet of the fuel cell stack 12. On the other hand, a relatively high temperature fuel gas is supplied to the exhaust gas combustor 18 from the fuel exhaust gas outlet of the fuel cell stack 12. High-temperature air and high-temperature fuel gas are supplied from the reformer 14 to the start-up combustor 20 to generate combustion gas.

燃料電池スタック１２は、昇温されており、この燃料電池スタック１２の温度が発電可能温度に至ると、前記燃料電池スタック１２の運転が開始される。燃料電池スタック１２を構成する各燃料電池２６では、燃料ガスと空気との化学反応により発電が行われる。発電反応により燃料電池スタック１２から排出される燃料ガスである燃料排ガス及び前記燃料電池スタック１２から排出される酸化剤ガスである酸化剤排ガスは、排ガス燃焼器１８に導入される。   The temperature of the fuel cell stack 12 is raised, and when the temperature of the fuel cell stack 12 reaches a temperature at which power generation is possible, the operation of the fuel cell stack 12 is started. Each fuel cell 26 constituting the fuel cell stack 12 generates power by a chemical reaction between fuel gas and air. A fuel exhaust gas that is a fuel gas discharged from the fuel cell stack 12 due to a power generation reaction and an oxidant exhaust gas that is an oxidant gas discharged from the fuel cell stack 12 are introduced into the exhaust gas combustor 18.

従って、排ガス燃焼器１８では、燃料排ガスと酸化剤排ガスとが混合されて燃焼され、燃焼排ガスが発生する。この燃焼排ガスは、改質器１４、起動用燃焼器２０、空気予熱器２２及び蒸発器１６に供給され、これらの機器が昇温される。   Accordingly, in the exhaust gas combustor 18, the fuel exhaust gas and the oxidant exhaust gas are mixed and burned to generate combustion exhaust gas. The combustion exhaust gas is supplied to the reformer 14, the start-up combustor 20, the air preheater 22, and the evaporator 16, and the temperature of these devices is increased.

この場合、本実施形態では、図１に示すように、筐体２４の内側には、顆粒状断熱材４２が充填されるとともに、前記筐体２４を構成するパネル２４ａ〜２４ｅには、酸化剤ガスを流通させる内部空間３２が形成されている。さらに、筐体２４の外側は、ブロック状断熱材４４により覆われている。このため、燃料電池モジュール１０から筐体２４の外部への放熱を可及的に抑制することができ、熱効率の向上が容易に図られる。   In this case, in this embodiment, as shown in FIG. 1, the inside of the casing 24 is filled with a granular heat insulating material 42, and the panels 24 a to 24 e constituting the casing 24 are filled with an oxidizing agent. An internal space 32 through which gas is circulated is formed. Furthermore, the outside of the housing 24 is covered with a block-shaped heat insulating material 44. For this reason, heat radiation from the fuel cell module 10 to the outside of the casing 24 can be suppressed as much as possible, and thermal efficiency can be easily improved.

しかも、顆粒状断熱材４２及び内部空間３２の断熱効果により、最外郭のブロック状断熱材４４の使用量を削減させることが可能になり、燃料電池モジュール１０全体のコンパクト化が容易に遂行される。その上、難加工性のブロック状断熱材４４は、筐体２４の外側に設けられるため、前記ブロック状断熱材４４の形状が簡素化されて加工コストの削減が容易に図られる。   Moreover, the heat insulating effect of the granular heat insulating material 42 and the internal space 32 makes it possible to reduce the amount of the outermost block heat insulating material 44 used, and the entire fuel cell module 10 can be easily made compact. . In addition, since the difficult-to-process block heat insulating material 44 is provided outside the housing 24, the shape of the block heat insulating material 44 is simplified and the processing cost can be easily reduced.

さらに、顆粒状断熱材４２は、燃料電池モジュール１０の各機器（周辺部品）の複雑形状に倣って確実に充填させることができる。従って、断熱効果が向上するとともに、各機器は、互いの熱の授受が抑制され、想定外の熱不足や熱過剰を抑制することができる。さらにまた、内部空間３２には、空気予熱器２２に流入させる前の酸化剤ガスを流動させるため、燃料電池モジュール１０の排熱により前記酸化剤ガスを昇温させることができ、熱効率の向上が図られる。   Furthermore, the granular heat insulating material 42 can be reliably filled following the complicated shape of each device (peripheral parts) of the fuel cell module 10. Therefore, the heat insulation effect is improved, and each device can suppress the exchange of heat with each other, and can suppress unexpected heat shortage and heat excess. Furthermore, since the oxidant gas before flowing into the air preheater 22 is caused to flow into the internal space 32, the temperature of the oxidant gas can be raised by the exhaust heat of the fuel cell module 10, thereby improving the thermal efficiency. Figured.

これにより、本実施形態では、燃料電池モジュール１０は、コンパクト且つ経済的な構成で、放熱を抑制して断熱効率を良好に向上させることが可能になるという効果が得られる。   Thereby, in this embodiment, the fuel cell module 10 has the effect of being able to improve heat insulation efficiency satisfactorily by suppressing heat dissipation with a compact and economical configuration.

また、燃料電池スタック１２は、平板状の固体電解質型燃料電池２６が積層されるとともに、前記燃料電池スタック１２は、電力取り出し用の電極バー２８ａ、２８ｂを備えている。そして、少なくとも１枚のパネル２４ａには、電極バー２８ａ、２８ｂを外部に露呈させるために、該電極バー２８ａ、２８ｂを非接触状態で挿入させる貫通口３８ａ、３８ｂが形成されている。   The fuel cell stack 12 is formed by laminating flat solid oxide fuel cells 26, and the fuel cell stack 12 includes electrode bars 28a and 28b for extracting power. The at least one panel 24a is formed with through holes 38a and 38b through which the electrode bars 28a and 28b are inserted in a non-contact state in order to expose the electrode bars 28a and 28b to the outside.

図３及び図４に示すように、貫通口３８ａ、３８ｂを形成する貫通口内壁面３８ａｆ、３８ｂｆと電極バー２８ａ、２８ｂとの間には、該電極バー２８ａ、２８ｂが前記貫通口３８ａ、３８ｂに挿入された状態で、上方向及び下方向にそれぞれ隙間Ｓ１、Ｓ２が形成されている。   As shown in FIGS. 3 and 4, between the through-hole inner wall surfaces 38af, 38bf forming the through-holes 38a, 38b and the electrode bars 28a, 28b, the electrode bars 28a, 28b are connected to the through-holes 38a, 38b. In the inserted state, gaps S1 and S2 are formed in the upward and downward directions, respectively.

平板積層型のＳＯＦＣ（燃料電池２６）を備える燃料電池スタック１２は、運転時に高温となる際、上下方向の熱膨張が相当に大きくなっている。このため、燃料電池スタック１２から延出される電極バー２８ａ、２８ｂは、上下に移動し易い。   When the fuel cell stack 12 including the flat plate-type SOFC (fuel cell 26) becomes hot during operation, the thermal expansion in the vertical direction is considerably large. For this reason, the electrode bars 28a and 28b extending from the fuel cell stack 12 are easy to move up and down.

ここで、電極バー２８ａ、２８ｂは、前記電極バー２８ａ、２８ｂと貫通口内壁面３８ａｆ、３８ｂｆとの間に上下方向に形成された隙間Ｓ１、Ｓ２を介し、前記貫通口内壁面３８ａｆ、３８ｂｆに接触することがない。従って、電極バー２８ａ、２８ｂと筐体２４との接触による短絡等を可及的に抑制することができる。   Here, the electrode bars 28a and 28b come into contact with the through-hole inner wall surfaces 38af and 38bf through gaps S1 and S2 formed in the vertical direction between the electrode bars 28a and 28b and the through-hole inner wall surfaces 38af and 38bf. There is nothing. Therefore, a short circuit caused by contact between the electrode bars 28a and 28b and the housing 24 can be suppressed as much as possible.

さらに、筐体２４の内部には、貫通口３８ａ、３８ｂの内側に位置してマイカプレート４０ａ、４０ｂが配置されている。その際、マイカプレート４０ａ、４０ｂは、電極バー２８ａ、２８ｂが挿入されるプレート側貫通口４０ａｈ、４０ｂｈを有している。そして、プレート側貫通口４０ａｈ、４０ｂｈと電極バー２８ａ、２８ｂとは、該電極バー２８ａ、２８ｂの延出方向（矢印Ｂ方向）に移動可能に密着されている。   Furthermore, mica plates 40a and 40b are arranged inside the through holes 38a and 38b inside the housing 24. At that time, the mica plates 40a and 40b have plate side through holes 40ah and 40bh into which the electrode bars 28a and 28b are inserted. The plate-side through holes 40ah and 40bh and the electrode bars 28a and 28b are in close contact with each other so as to be movable in the extending direction (arrow B direction) of the electrode bars 28a and 28b.

ここで、筐体２４の内側には、顆粒状断熱材４２が充填されているため、マイカプレート４０ａ、４０ｂは、前記顆粒状断熱材４２に押圧されて内側パネル部３４ａ（パネル内面）に密着することができる。これにより、顆粒状断熱材４２が貫通口３８ａ、３８ｂから筐体２４の外部に排出されることを確実に抑制することが可能になる。   Here, since the granular heat insulating material 42 is filled inside the casing 24, the mica plates 40 a and 40 b are pressed by the granular heat insulating material 42 and are in close contact with the inner panel portion 34 a (panel inner surface). can do. Thereby, it becomes possible to reliably suppress the granular heat insulating material 42 from being discharged from the through holes 38a and 38b to the outside of the housing 24.

しかも、マイカプレート４０ａ、４０ｂは、絶縁性プレートであるため、筐体２４との短絡を阻止することができる。その上、マイカプレート４０ａ、４０ｂは、電極バー２８ａ、２８ｂの延出方向（矢印Ｂ方向）に移動可能であり、該延出方向への熱膨張にも良好に対応することができる。   Moreover, since the mica plates 40a and 40b are insulating plates, a short circuit with the housing 24 can be prevented. In addition, the mica plates 40a and 40b can move in the extending direction (arrow B direction) of the electrode bars 28a and 28b, and can cope with the thermal expansion in the extending direction.

さらにまた、少なくとも１枚のパネル２４ａは、内部空間３２を形成する内側パネル部３４ａ及び外側パネル部３４ｂを備えている。そして、内側パネル部３４ａと外側パネル部３４ｂとは、互いに密着して薄肉状の閉塞部３６ａ、３６ｂが形成されている。その際、閉塞部３６ａ、３６ｂに貫通口３８ａ、３８ｂが形成されるとともに、前記閉塞部３６ａ、３６ｂの上下方向の寸法ｈ１は、マイカプレート４０ａの上下方向の寸法ｈ２よりも大きく設定されている（図４参照）。   Furthermore, at least one panel 24 a includes an inner panel portion 34 a and an outer panel portion 34 b that form the inner space 32. The inner panel portion 34a and the outer panel portion 34b are in close contact with each other to form thin-walled blocking portions 36a and 36b. At this time, through holes 38a and 38b are formed in the closed portions 36a and 36b, and the vertical dimension h1 of the closed portions 36a and 36b is set larger than the vertical dimension h2 of the mica plate 40a. (See FIG. 4).

このため、燃料電池スタック１２が上下方向に熱膨張して電極バー２８ａ、２８ｂが上下に移動する際、マイカプレート４０ａは、前記電極バー２８ａ、２８ｂと一体に上下方向に移動することができる。   For this reason, when the fuel cell stack 12 is thermally expanded in the vertical direction and the electrode bars 28a and 28b move up and down, the mica plate 40a can move in the vertical direction integrally with the electrode bars 28a and 28b.

また、マイカプレート４０ａとブロック状断熱材４４との間には、閉塞部３６ａを覆って断熱材、例えば、ウール４８が設けられている。ウール４８は、実質的に、電極バー２８ａの周囲の空間領域を埋めるように配置されている。閉塞部３６ａ、３６ｂには、空気流路となる内部空間３２が存在しないため、前記閉塞部３６ａ、３６ｂを覆ってウール４８が設けられることにより、断熱効果を維持することが可能になる。   Further, between the mica plate 40a and the block-shaped heat insulating material 44, a heat insulating material, for example, wool 48, is provided so as to cover the blocking portion 36a. The wool 48 is disposed so as to substantially fill the space area around the electrode bar 28a. Since the closed portions 36a and 36b do not have the internal space 32 serving as an air flow path, the thermal insulation effect can be maintained by providing the wool 48 so as to cover the closed portions 36a and 36b.

さらに、筐体２４内の上部には、燃料電池スタック１２が配設されるとともに、前記筐体２４内の下部には、改質器１４、蒸発器１６、排ガス燃焼器１８、起動用燃焼器２０及び空気予熱器２２が配設されている。従って、下方の各機器からの熱が上方の燃料電池スタック１２に伝熱されるため、前記燃料電池スタック１２を高温に維持することができる。しかも、排気からの凝縮水が燃料電池スタック１２に流れることを抑制することが可能になる。   Further, the fuel cell stack 12 is disposed in the upper part of the casing 24, and the reformer 14, the evaporator 16, the exhaust gas combustor 18, and the start-up combustor are disposed in the lower part of the casing 24. 20 and an air preheater 22 are arranged. Therefore, heat from each lower device is transferred to the upper fuel cell stack 12, and thus the fuel cell stack 12 can be maintained at a high temperature. Moreover, it is possible to suppress the condensed water from the exhaust from flowing into the fuel cell stack 12.

１０…燃料電池モジュール １２…燃料電池スタック
１４…改質器 １６…蒸発器
１８…排ガス燃焼器 ２０…起動用燃焼器
２２…空気予熱器 ２４…筐体
２４ａ〜２４ｆ…パネル ２６…燃料電池
２８ａ、２８ｂ…電極バー ３２…内部空間
３４ａ…内側パネル部 ３４ｂ…外側パネル部
３６ａ、３６ｂ…閉塞部 ３８ａ…貫通口
４０ａ…マイカプレート ４０ａｈ…プレート側貫通口
４２…顆粒状断熱材 ４４…ブロック状断熱材
４８…ウール DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Fuel cell module 12 ... Fuel cell stack 14 ... Reformer 16 ... Evaporator 18 ... Exhaust gas combustor 20 ... Start-up combustor 22 ... Air preheater 24 ... Housing 24a-24f ... Panel 26 ... Fuel cell 28a, 28b ... Electrode bar 32 ... Internal space 34a ... Inner panel part 34b ... Outer panel part 36a, 36b ... Closure part 38a ... Through port 40a ... Mica plate 40ah ... Plate side through hole 42 ... Granular heat insulating material 44 ... Block-shaped heat insulating material 48 ... wool

Claims (6)

燃料ガスと酸化剤ガスとの電気化学反応により発電する複数の燃料電池を設けた燃料電池スタックと、
炭化水素を主体とする原燃料を改質し、前記燃料電池スタックに供給される前記燃料ガスを生成する改質器と、
水を蒸発させるとともに、水蒸気を前記改質器に供給する蒸発器と、
前記燃料電池スタックから排出される前記燃料ガスである燃料排ガスと前記酸化剤ガスである酸化剤排ガスとを燃焼させ、燃焼排ガスを発生させる排ガス燃焼器と、
前記原燃料と前記酸化剤ガスとを燃焼させて燃焼ガスを発生させる起動用燃焼器と、
前記燃焼ガス又は前記燃焼排ガスの少なくともいずれか一方との熱交換により前記酸化剤ガスを昇温させるとともに、前記燃料電池スタックに昇温された前記酸化剤ガスを供給する空気予熱器と、
を備え、これらが筐体内に収容される燃料電池モジュールであって、
前記筐体は、複数枚のパネルにより構成されるとともに、
少なくとも１枚のパネルは、内側パネル部及び外側パネル部を備え、
前記少なくとも１枚のパネルは、前記内側パネル部と前記外側パネル部との間に形成され、前記空気予熱器に流入させる前の前記酸化剤ガスを流動させる内部空間を有し、
前記筐体の内側には、顆粒状断熱材が充填される一方、
前記筐体の外側は、ブロック状断熱材により覆われることを特徴とする燃料電池モジュール。 A fuel cell stack provided with a plurality of fuel cells that generate electricity by an electrochemical reaction between a fuel gas and an oxidant gas;
A reformer for reforming raw fuel mainly composed of hydrocarbons and generating the fuel gas supplied to the fuel cell stack;
An evaporator for evaporating water and supplying water vapor to the reformer;
An exhaust gas combustor that generates a combustion exhaust gas by burning a fuel exhaust gas that is the fuel gas discharged from the fuel cell stack and an oxidant exhaust gas that is the oxidant gas;
A start-up combustor that generates combustion gas by burning the raw fuel and the oxidant gas;
An air preheater that raises the temperature of the oxidant gas by heat exchange with at least one of the combustion gas and the combustion exhaust gas, and that supplies the heated oxidant gas to the fuel cell stack;
These are fuel cell modules accommodated in a housing,
The housing is composed of a plurality of panels,
At least one panel includes an inner panel portion and an outer panel portion,
The at least one panel is formed between the inner panel portion and the outer panel portion, and has an internal space for flowing the oxidant gas before flowing into the air preheater,
While the inside of the housing is filled with granular heat insulating material,
The outside of the housing is covered with a block-shaped heat insulating material. 請求項１記載の燃料電池モジュールにおいて、前記燃料電池スタックは、平板状の固体電解質型燃料電池が積層されるとともに、
前記燃料電池スタックは、電力取り出し用の電極バーを備え、
前記少なくとも１枚のパネルには、前記電極バーを外部に露呈させるために、該電極バーを非接触状態で挿入させる貫通口が形成され、
前記貫通口を形成する貫通口内壁面と前記電極バーとの間には、該電極バーが前記貫通口に挿入された状態で、上下方向に隙間が形成されることを特徴とする燃料電池モジュール。 2. The fuel cell module according to claim 1, wherein the fuel cell stack is formed by laminating flat solid oxide fuel cells,
The fuel cell stack includes an electrode bar for power extraction,
The at least one panel is formed with a through-hole through which the electrode bar is inserted in a non-contact state in order to expose the electrode bar to the outside.
A fuel cell module characterized in that a gap is formed in the vertical direction between the inner wall surface of the through hole forming the through hole and the electrode bar in a state where the electrode bar is inserted into the through hole. 請求項２記載の燃料電池モジュールにおいて、前記筐体の内部に、前記貫通口の内側に位置して配置される絶縁性プレートを備え、
前記絶縁性プレートは、前記電極バーが挿入されるプレート側貫通口を有するとともに、
前記プレート側貫通口と前記電極バーとは、該電極バーの延出方向に移動可能に密着されることを特徴とする燃料電池モジュール。 The fuel cell module according to claim 2, further comprising an insulating plate disposed inside the through hole inside the housing.
The insulating plate has a plate side through hole into which the electrode bar is inserted,
The plate-side through hole and the electrode bar are in close contact with each other so as to be movable in the extending direction of the electrode bar. 請求項３記載の燃料電池モジュールにおいて、前記内側パネル部と前記外側パネル部とは、互いに密着して薄肉状の閉塞部が形成され、
前記閉塞部に前記貫通口が形成されるとともに、
前記電極バーが前記絶縁性プレートの前記プレート側貫通口に挿入された状態で、前記閉塞部の上下方向の寸法は、前記絶縁性プレートの上下方向の寸法よりも大きく設定されることを特徴とする燃料電池モジュール。 The fuel cell module according to claim 3, the pre-Symbol inner panel and the outer panel portion, the closing portion of the thin-walled is formed in close contact with each other,
The through-hole is formed in the closed portion,
In the state where the electrode bar is inserted into the plate side through-hole of the insulating plate, the vertical dimension of the closing portion is set larger than the vertical dimension of the insulating plate. Fuel cell module. 請求項４記載の燃料電池モジュールにおいて、前記絶縁性プレートと前記ブロック状断熱材との間には、前記閉塞部を覆って断熱材が設けられることを特徴とする燃料電池モジュール。   5. The fuel cell module according to claim 4, wherein a heat insulating material is provided between the insulating plate and the block heat insulating material so as to cover the blocking portion. 請求項２〜５のいずれか１項に記載の燃料電池モジュールにおいて、前記筐体内の上部には、前記燃料電池スタックが配設されるとともに、
前記筐体内の下部には、前記改質器、前記蒸発器、前記排ガス燃焼器、前記起動用燃焼器及び前記空気予熱器が配設されることを特徴とする燃料電池モジュール。 The fuel cell module according to any one of claims 2 to 5, wherein the fuel cell stack is disposed in an upper portion of the housing.
The fuel cell module, wherein the reformer, the evaporator, the exhaust gas combustor, the start-up combustor, and the air preheater are disposed in a lower part of the housing.
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