JP6246088B2 - Fuel cell module - Google Patents

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Description

本発明は、燃料電池モジュールに関する。   The present invention relates to a fuel cell module.

燃料電池モジュールとは別に設けられると共に原燃料を気化させて原燃料ガスを燃料電池モジュールに供給する気化装置としては、例えば、特許文献1に記載のものがある。   As a vaporizer that is provided separately from the fuel cell module and vaporizes the raw fuel and supplies the raw fuel gas to the fuel cell module, for example, there is one described in Patent Document 1.

一方、気化部を備える燃料電池モジュールとしては、例えば、特許文献2に記載のように気化部としての螺旋管を備えるものや、特許文献3に記載のように渦巻き状の流路が形成された気化器を備えるものなどがある。これらの燃料電池モジュールでは、気化部としての個別の構造を有するため、部品点数が増加し高コストになる。   On the other hand, as a fuel cell module provided with a vaporization part, for example, those provided with a spiral tube as a vaporization part as described in Patent Document 2, and spiral flow paths as described in Patent Document 3 were formed. Some have a vaporizer. Since these fuel cell modules have an individual structure as a vaporizing section, the number of parts increases and the cost increases.

なお、このような気化部を備える燃料電池モジュールでは、気化部における気化の促進及び安定性を確保できることが望ましい。   In addition, in a fuel cell module provided with such a vaporization part, it is desirable to be able to ensure the promotion and stability of vaporization in a vaporization part.

特開2003−282117号公報JP 2003-282117 A 特開2014−78348号公報JP 2014-78348 A 特開2011−175853号公報JP 2011-175853 A 特開2010−157498号公報JP 2010-157498 A 特開2010−129411号公報JP 2010-129411 A 特開2011−178620号公報JP 2011-178620 A

本発明は、上記事情に鑑みて成されたものであり、部品点数を削減して低コスト化できると共に、気化部における気化の促進及び安定性を確保できる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 has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a fuel cell module that can reduce the number of parts and reduce the cost, and can ensure the promotion and stability of vaporization in the vaporization section. To do.

前記目的を達成するために、請求項1に記載の燃料電池モジュールは、酸化剤ガスと燃料ガスとの電気化学反応により発電する燃料電池セルスタックと、前記燃料電池セルスタックから排出されたスタック排ガスを燃焼し、前記燃焼排ガスを排出する燃焼部と、互いの間に隙間を有する少なくとも三重の円筒状又は楕円筒状の筒状壁によって構成されると共に、前記三重の筒状壁における内側の筒状壁及び外側の筒状壁のうちの一方と中央の筒状壁との間に炭化水素系燃料及び水を含む原燃料が投入される気化流路を有し、前記内側の筒状壁及び前記外側の筒状壁のうちの他方と前記中央の筒状壁との間に前記原燃料に対して気化熱を与える前記燃焼排ガスが流れる燃焼排ガス流路を有し、前記燃焼部よりも上側に配置された気化部と、を備える。 In order to achieve the object, the fuel cell module according to claim 1 includes a fuel cell stack that generates electric power by an electrochemical reaction between an oxidant gas and a fuel gas, and a stack exhaust gas discharged from the fuel cell stack. And at least a triple cylindrical or elliptical cylindrical wall having a gap between each other and an inner cylinder in the triple cylindrical wall A vaporization channel into which a raw fuel containing hydrocarbon fuel and water is introduced between one of the cylindrical wall and the outer cylindrical wall and the central cylindrical wall, and the inner cylindrical wall and Between the other of the outer cylindrical walls and the central cylindrical wall, there is a combustion exhaust gas flow path through which the combustion exhaust gas for giving vaporization heat to the raw fuel flows, and above the combustion part Bei and a vaporization section disposed That.

この燃料電モジュールによれば、気化部は、少なくとも三重の円筒状又は楕円筒状の筒状壁によって構成されており、この三重の筒状壁によって気化流路及び燃焼排ガス流路が形成されている。従って、例えば、気化流路及び燃焼排ガス流路が別々の構造によって構成される場合に比して、部品点数を削減して低コスト化することができる。   According to this fuel electric module, the vaporizing section is configured by at least a triple cylindrical or elliptical cylindrical wall, and a vaporization flow path and a combustion exhaust gas flow path are formed by the triple cylindrical wall. Yes. Therefore, for example, as compared with the case where the vaporization flow path and the combustion exhaust gas flow path are configured by separate structures, the number of parts can be reduced and the cost can be reduced.

請求項9のように、気化流路を前記気化部の軸方向回りに螺旋状に形成する螺旋形成部とすることにより、気化流路が螺旋状に形成された分、原燃料が気化流路を流れる時間を長くすることができると共に、気化流路における圧力損失も増えるので、気化部における気化の促進及び安定性を確保することができる。 According to the ninth aspect of the present invention, since the vaporization flow path is a spiral forming portion that spirally forms around the axial direction of the vaporization portion , the raw fuel is vaporized flow path as much as the vaporization flow path is formed spirally. The flow time of the gas can be lengthened, and the pressure loss in the vaporization flow path is also increased, so that the vaporization in the vaporization section can be promoted and stable.

なお、請求項16に記載の燃料電池モジュールのように、燃料電池モジュールにおいて、前記気化部は、前記三重の筒状壁の内側から外側へ順に、断熱空間、前記気化流路、及び、前記燃焼排ガス流路を有していても良い。 The fuel cell module according to claim 16 , wherein the vaporization section includes a heat insulating space, the vaporization flow path, and the combustion in order from the inside to the outside of the triple cylindrical wall. You may have an exhaust gas flow path.

この構成によれば、気化流路の内側に断熱空間が形成されているので、気化流路については、径方向の厚さを薄くすることで、容積に対して伝熱面積を大きく確保することができる。これにより、気化部を径方向及び軸方向に小型化しつつ、気化流路において原燃料を安定して気化させることができる。   According to this configuration, since the heat insulating space is formed inside the vaporization flow path, the heat transfer area is ensured to be large with respect to the volume by reducing the radial thickness of the vaporization flow path. Can do. Thereby, the raw fuel can be stably vaporized in the vaporization flow path while reducing the vaporization portion in the radial direction and the axial direction.

また、請求項17に記載の燃料電池モジュールのように、燃料電池モジュールにおいて、前記気化部は、前記三重の筒状壁を含み互いの間に隙間を有する四重の円筒状又は楕円筒状の筒状壁によって構成されると共に、該四重の筒状壁の内側から外側へ順に、断熱空間、前記気化流路、前記燃焼排ガス流路、及び、前記燃焼排ガスとの間で熱交換される前記酸化剤ガスが流れる酸化剤ガス流路を有していても良い。 The fuel cell module according to claim 17 , wherein the vaporizing section is a quadruple cylindrical or elliptical cylinder including the triple cylindrical wall and having a gap therebetween. It is constituted by a cylindrical wall, and heat is exchanged between the heat insulation space, the vaporization flow path, the combustion exhaust gas flow path, and the combustion exhaust gas in order from the inside to the outside of the quadruple cylindrical wall. You may have the oxidant gas flow path through which the oxidant gas flows.

この構成によれば、気化部は、四重の円筒状又は楕円筒状の筒状壁によって構成されており、この四重の筒状壁によって断熱空間、気化流路、燃焼排ガス流路、及び、酸化剤ガス流路が形成されている。従って、例えば、断熱空間、気化流路、燃焼排ガス流路、及び、酸化剤ガス流路が別々の構造によって構成される場合に比して、部品点数を削減して低コスト化することができる。   According to this configuration, the vaporizing section is configured by a quadruple cylindrical or elliptical cylindrical wall, and by the quadruple cylindrical wall, an adiabatic space, a vaporization channel, a combustion exhaust gas channel, and An oxidant gas flow path is formed. Therefore, for example, the number of parts can be reduced and the cost can be reduced as compared with the case where the heat insulation space, the vaporization flow path, the combustion exhaust gas flow path, and the oxidant gas flow path are configured by separate structures. .

また、燃焼排ガス流路の径方向の両側に気化流路及び酸化剤ガス流路が形成されているので、燃焼排ガス流路の熱を、気化流路と酸化剤ガス流路とに振り分けることができる。これにより、気化流路の過昇温、ひいては、改質流路の入口の過昇温を抑制することができる。   Further, since the vaporization passage and the oxidant gas passage are formed on both sides in the radial direction of the combustion exhaust gas passage, the heat of the combustion exhaust passage can be distributed to the vaporization passage and the oxidant gas passage. it can. As a result, it is possible to suppress an excessive temperature increase in the vaporization channel, and thus an excessive temperature increase at the inlet of the reforming channel.

また、請求項18に記載の燃料電池モジュールのように、燃料電池モジュールにおいて、前記気化流路は、鉛直方向上側を上流側として形成されていても良い。 Further, as the fuel cell module according to claim 18, in the fuel cell module, the vaporizing flow path may be formed in the vertical direction upper side as the upstream side.

この構成によれば、気化流路は、鉛直方向上側を上流側として形成されており、この気化流路には、原燃料が鉛直方向上側から下側に流れる。従って、気化流路にて液溜りが生じることを抑制することができる。また、気化流路では、原燃料に含まれる水が水滴状態(表面積が大きい状態)で流れるので、この水を突沸させることなく静かに気化させることができる。   According to this configuration, the vaporization flow path is formed with the upper side in the vertical direction as the upstream side, and the raw fuel flows through the vaporization flow path from the upper side in the vertical direction to the lower side. Therefore, it is possible to suppress the occurrence of liquid accumulation in the vaporization flow path. In addition, since the water contained in the raw fuel flows in a water droplet state (in a state where the surface area is large) in the vaporization flow path, the water can be gently vaporized without causing bumping.

また、請求項10に記載の燃料電池モジュールのように、燃料電池モジュールにおいて、前記螺旋形成部は、前記三重の筒状壁のうち前記気化流路を形成する一対の筒状壁の間に設けられると共に、前記気化部の軸方向回りに螺旋状に形成され、且つ、前記一対の筒状壁の少なくとも一方に密着された丸棒部材でも良い。 The fuel cell module according to claim 10 , wherein the spiral forming portion is provided between a pair of cylindrical walls forming the vaporization flow path in the triple cylindrical walls. In addition, a round bar member that is formed in a spiral shape around the axial direction of the vaporizing section and is in close contact with at least one of the pair of cylindrical walls may be used.

この構成によれば、気化流路を螺旋状に形成するために螺旋状の丸棒部材を用いているので、螺旋状の気化流路を簡単な構造で実現できるので、コストダウンすることができる。また、丸棒部材が気化流路を形成する一対の筒状壁の少なくとも一方に密着されているので、気化流路を流れる原燃料が丸棒部材と筒状壁との間をすり抜けること(ショートパスすること)を安価な構造で抑制することができる。   According to this configuration, since the spiral round bar member is used to form the vaporization flow path in a spiral shape, the spiral vaporization flow path can be realized with a simple structure, so that the cost can be reduced. . In addition, since the round bar member is in close contact with at least one of the pair of cylindrical walls forming the vaporization flow path, the raw fuel flowing through the vaporization flow path passes between the round bar member and the cylindrical wall (short circuit). Pass) can be suppressed with an inexpensive structure.

また、請求項11に記載の燃料電池モジュールのように、燃料電池モジュールにおいて、前記螺旋形成部は、前記三重の筒状壁のうち前記気化流路を形成する一対の筒状壁の間に設けられると共に、前記気化部の軸方向回りに螺旋状に形成され、且つ、ワイヤー状のメッシュ材により形成されたワイヤーメッシュでも良い。 The fuel cell module according to claim 11 , wherein the spiral forming portion is provided between a pair of cylindrical walls forming the vaporization flow path in the triple cylindrical walls. In addition, a wire mesh formed in a spiral shape around the axial direction of the vaporization portion and formed of a wire mesh material may be used.

この構成によれば、気化流路に投入された原燃料に含まれる水の流れをワイヤーメッシュにより抑制することができるので、気化流路における水の滞留時間を延ばすことができると共に、水とメッシュ部(金属部)との接触面積(伝熱面積)を大きくすることができる。これにより、気化部における気化の促進及び安定性を向上させることができる。   According to this configuration, since the flow of water contained in the raw fuel introduced into the vaporization channel can be suppressed by the wire mesh, the residence time of the water in the vaporization channel can be extended, and the water and the mesh The contact area (heat transfer area) with the part (metal part) can be increased. Thereby, promotion and stability of vaporization in a vaporization part can be improved.

また、請求項12に記載の燃料電池モジュールのように、燃料電池モジュールにおいて、前記螺旋形成部は、前記三重の筒状壁のうち前記気化流路を形成する一対の筒状壁の間に設けられると共に、前記気化部の軸方向回りに螺旋状に形成され、且つ、前記一対の筒状壁の少なくとも一方に密着された丸棒部材と、前記一対の筒状壁の間に前記丸棒部材に沿って設けられると共に、前記丸棒部材によって支持され、且つ、ワイヤー状のメッシュ材により形成されたワイヤーメッシュとを有していても良い。 Further, as in the fuel cell module according to claim 12 , in the fuel cell module, the spiral forming portion is provided between a pair of cylindrical walls forming the vaporization flow path among the triple cylindrical walls. And a round bar member formed in a spiral shape around the axial direction of the vaporizing portion and in close contact with at least one of the pair of cylindrical walls, and the round bar member between the pair of cylindrical walls And a wire mesh supported by the round bar member and formed of a wire mesh material.

この構成によれば、丸棒部材が気化流路を形成する一対の筒状壁の少なくとも一方に密着されているので、気化流路を流れる原燃料が丸棒部材と筒状壁との間をすり抜けること(ショートパスすること)を安価な構造で抑制することができる。   According to this configuration, since the round bar member is in close contact with at least one of the pair of cylindrical walls forming the vaporization flow path, the raw fuel flowing through the vaporization flow path is between the round bar member and the cylindrical wall. It is possible to suppress slipping through (short pass) with an inexpensive structure.

また、気化流路に投入された原燃料に含まれる水の流れをワイヤーメッシュにより抑制することができるので、気化流路における水の滞留時間を延ばすことができると共に、水とメッシュ部(金属部)との接触面積(伝熱面積)を大きくすることができる。これにより、気化部における気化の促進及び安定性を向上させることができる。   In addition, since the flow of water contained in the raw fuel introduced into the vaporization flow path can be suppressed by the wire mesh, the residence time of water in the vaporization flow path can be extended, and water and the mesh part (metal part) ) And the contact area (heat transfer area) can be increased. Thereby, promotion and stability of vaporization in a vaporization part can be improved.

さらに、ワイヤーメッシュが丸棒部材によって支持されているので、ワイヤーメッシュを位置決めすることができると共に、ワイヤーメッシュの変形を抑制することができる。   Furthermore, since the wire mesh is supported by the round bar member, the wire mesh can be positioned and deformation of the wire mesh can be suppressed.

また、請求項13に記載の燃料電池モジュールのように、燃料電池モジュールにおいて、前記螺旋形成部は、前記三重の筒状壁のうち前記気化流路を形成する一対の筒状壁の間に設けられると共に、前記気化部の軸方向回りに螺旋状に形成されたガイド部と、前記三重の筒状壁のうち前記気化流路を形成する一対の筒状壁の間に充填されると共に、前記ガイド部によって前記気化部の軸方向回りに螺旋状に配列された複数の球体とを有していても良い。 Further, as in the fuel cell module according to claim 13 , in the fuel cell module, the spiral forming portion is provided between a pair of cylindrical walls forming the vaporization flow path among the triple cylindrical walls. In addition, the guide portion formed in a spiral shape around the axial direction of the vaporization portion and a pair of cylindrical walls forming the vaporization flow path among the triple cylindrical walls are filled, and You may have the several spherical body arranged in the spiral shape around the axial direction of the said vaporization part by the guide part.

この構成によれば、気化流路に投入された原燃料に含まれる水の流れを複数の球体の間に形成された凹凸形状により抑制することができるので、気化流路における水の滞留時間を延ばすことができる。これにより、気化部における気化の促進及び安定性を向上させることができる。   According to this configuration, since the flow of water contained in the raw fuel input to the vaporization flow path can be suppressed by the uneven shape formed between the plurality of spheres, the residence time of water in the vaporization flow path can be reduced. Can be extended. Thereby, promotion and stability of vaporization in a vaporization part can be improved.

また、請求項14に記載の燃料電池モジュールのように、燃料電池モジュールにおいて、前記螺旋形成部は、前記三重の筒状壁のうち前記気化流路を形成する一対の筒状壁の少なくとも一方から膨出すると共に、前記気化部の軸方向回りに螺旋状に形成されたコルゲート部でも良い。 Further, as in the fuel cell module according to claim 14 , in the fuel cell module, the spiral forming portion is formed from at least one of a pair of cylindrical walls forming the vaporization flow path among the triple cylindrical walls. A corrugated portion that bulges and spirals around the axial direction of the vaporizing portion may be used.

この構成によれば、螺旋形状部として、内側の筒状壁及び外側の筒状壁の少なくとも一方から膨出して形成されたコルゲート部が用いられているので、気化部の部品点数を削減することができる。   According to this configuration, since the corrugated portion formed by bulging from at least one of the inner cylindrical wall and the outer cylindrical wall is used as the spiral-shaped portion, the number of parts of the vaporizing portion can be reduced. Can do.

また、請求項15に記載の燃料電池モジュールのように、燃料電池モジュールにおいて、前記螺旋形成部は、前記三重の筒状壁のうち前記気化流路を形成する一対の筒状壁における外側の筒状壁に形成されると共に、前記気化部の軸方向回りに螺旋状に形成された溶接金属でも良い。 The fuel cell module according to claim 15 , wherein the spiral forming portion is an outer cylinder of a pair of cylindrical walls forming the vaporization flow path in the triple cylindrical walls. It may be a weld metal formed in the shape of a wall and spirally formed around the vaporization portion in the axial direction.

この構成によれば、螺旋形状部として、外側の筒状壁に形成された溶接金属が用いられているので、螺旋状の気化流路を容易に形成することができる。   According to this configuration, since the weld metal formed on the outer cylindrical wall is used as the spiral-shaped portion, the spiral vaporization flow path can be easily formed.

また、溶接金属が外側の筒状壁に一体に形成されているので、気化流路を流れる原燃料が溶接金属と外側の筒状壁との間をすり抜けること(ショートパスすること)を抑制することができる。   In addition, since the weld metal is integrally formed on the outer cylindrical wall, the raw fuel flowing in the vaporization flow path is prevented from passing between the weld metal and the outer cylindrical wall (short path). be able to.

また、請求項2に記載の燃料電池モジュールのように、酸化剤ガスと燃料ガスとの電気化学反応により発電する燃料電池セルスタックと、前記燃料電池セルスタックから排出されたスタック排ガスを燃焼し、前記燃焼排ガスを排出する燃焼部と、互いの間に隙間を有する少なくとも三重の円筒状又は楕円筒状の筒状壁によって構成されると共に、前記三重の筒状壁における内側の筒状壁及び外側の筒状壁のうちの一方と中央の筒状壁との間に炭化水素系燃料及び水を含む原燃料が投入される気化流路を有し、前記内側の筒状壁及び前記外側の筒状壁のうちの他方と前記中央の筒状壁との間に前記原燃料に対して気化熱を与える前記燃焼排ガスが流れる燃焼排ガス流路を有し、前記燃料電池セルスタックよりも上側に配置された気化部と、前記気化部の下方且つ前記燃料電池セルスタックの上側に設けられると共に、前記気化流路と連通し前記気化流路にて生成された原燃料ガスから前記燃料ガスを生成するための改質触媒層が設けられた改質流路を有する改質部と、を備えても良い。 Further, as in the fuel cell module according to claim 2 , a fuel cell stack that generates electric power by an electrochemical reaction between an oxidant gas and a fuel gas, and burning the stack exhaust gas discharged from the fuel cell stack, The combustion section that discharges the combustion exhaust gas and at least a triple cylindrical or elliptical cylindrical wall having a gap between each other, and an inner cylindrical wall and an outer side of the triple cylindrical wall A gasification flow path into which raw fuel containing hydrocarbon fuel and water is introduced between one of the cylindrical walls and the central cylindrical wall, and the inner cylindrical wall and the outer cylinder A combustion exhaust gas flow path through which the combustion exhaust gas that gives vaporization heat to the raw fuel flows between the other of the cylindrical walls and the central cylindrical wall, and is disposed above the fuel cell stack a vaporizing section that is, the And a reforming catalyst layer for generating the fuel gas from the raw fuel gas generated in the vaporization flow path, which is provided below the vaporization section and above the fuel cell stack. And a reforming section having a reforming channel provided.

この燃料電モジュールによれば、気化部は、少なくとも三重の円筒状又は楕円筒状の筒状壁によって構成されており、この三重の筒状壁によって気化流路及び燃焼排ガス流路が形成されている。従って、例えば、気化流路及び燃焼排ガス流路が別々の構造によって構成される場合に比して、部品点数を削減して低コスト化することができる。   According to this fuel electric module, the vaporizing section is configured by at least a triple cylindrical or elliptical cylindrical wall, and a vaporization flow path and a combustion exhaust gas flow path are formed by the triple cylindrical wall. Yes. Therefore, for example, as compared with the case where the vaporization flow path and the combustion exhaust gas flow path are configured by separate structures, the number of parts can be reduced and the cost can be reduced.

また、請求項3に記載の燃料電池モジュールのように、燃料電池モジュールにおいて、前記気化部と前記改質部との間に設けられると共に、前記気化流路の下端部と連通するオリフィスと、前記オリフィスに対する前記改質流路側に設けられ前記オリフィスと対向する対向壁部とを有する混合部とをさらに備えていても良い。 Further, as the fuel cell module according to claim 3, the fuel cell module smell Te, along with the pre-Symbol vaporizing section is provided between the reforming portion, and an orifice communicating with the lower portion of the vaporizing flow path And a mixing portion provided on the reforming channel side with respect to the orifice and having an opposing wall portion facing the orifice.

この構成によれば、気化流路で気化された原燃料ガスは、オリフィスを通過する際に流速が高められて噴流となり、対向壁部に衝突する。従って、原燃料ガスが対向壁部に衝突することにより乱流を生じさせることができるので、原燃料ガスに含まれる炭化水素系ガス及び水蒸気を混合させることができる。   According to this configuration, when the raw fuel gas vaporized in the vaporization flow path passes through the orifice, the flow velocity is increased to become a jet and collide with the opposing wall portion. Therefore, since the turbulent flow can be generated when the raw fuel gas collides with the opposing wall portion, the hydrocarbon-based gas and the water vapor contained in the raw fuel gas can be mixed.

また、請求項4に記載の燃料電池モジュールのように、燃料電池モジュールにおいて、前記オリフィスは、水平方向に貫通し、前記オリフィスに対する下方には、前記気化流路の下端部と連通する空間を有する凹状のトラップ部が設けられていても良い。 Further, as in the fuel cell module according to claim 4 , in the fuel cell module, the orifice penetrates in a horizontal direction and has a space communicating with a lower end portion of the vaporization flow path below the orifice. A concave trap portion may be provided.

この構成によれば、オリフィスに対する下方には、気化流路の下端部と連通する空間を有する凹状のトラップ部が設けられている。従って、気化流路において未蒸発の水滴が生じた場合でも、この水滴をトラップ部にて捕集することができるので、この水滴が改質流路に流入することを抑制することができる。これにより、この気化流路において未蒸発の水滴が改質触媒層に侵入して、改質触媒層の内部の改質触媒の表面で気化することを抑制することができるので、熱衝撃で改質触媒が損傷することを抑制することができる。   According to this configuration, the concave trap portion having a space communicating with the lower end portion of the vaporization flow path is provided below the orifice. Therefore, even when non-evaporated water droplets are generated in the vaporization flow path, the water droplets can be collected in the trap portion, so that the water droplets can be prevented from flowing into the reforming flow path. As a result, it is possible to suppress unevaporated water droplets from entering the reforming catalyst layer in this vaporization flow path and vaporizing on the surface of the reforming catalyst inside the reforming catalyst layer. It can suppress that a quality catalyst is damaged.

また、請求項5に記載の燃料電池モジュールのように、燃料電池モジュールにおいて、前記混合部は、前記オリフィスを一つのみ有していても良い。 Further, as in the fuel cell module according to claim 5 , in the fuel cell module, the mixing unit may have only one orifice.

この構成によれば、混合部は、オリフィスを一つのみ有するので、例えば、原燃料ガスの流量やスチームカーボン比(S/C比)に変動があっても、原燃料ガスに含まれる炭化水素系ガス及び水蒸気をより一層効果的に混合させることができる。これにより、改質触媒層の転化率低下や改質触媒層内に局所的に温度が高くなる箇所が生じることによる改質触媒層の劣化を抑制することができる。   According to this configuration, since the mixing section has only one orifice, for example, even if the flow rate of the raw fuel gas and the steam carbon ratio (S / C ratio) vary, the hydrocarbons contained in the raw fuel gas The system gas and water vapor can be mixed more effectively. As a result, it is possible to suppress deterioration of the reforming catalyst layer due to a decrease in the conversion rate of the reforming catalyst layer or a portion where the temperature locally increases in the reforming catalyst layer.

また、請求項6に記載の燃料電池モジュールのように、燃料電池モジュールにおいて、前記改質部は、前記気化部の下方に前記気化部と同軸上に設けられると共に、互いの間に隙間を有する少なくとも三重の円筒状又は楕円筒状の筒状壁によって構成され、且つ、該三重の筒状壁の内側から外側へ順に、断熱空間、前記燃焼排ガスが流れる燃焼排ガス流路、及び、前記改質流路を有し、前記オリフィスは、前記気化流路の径方向外側に位置していても良い。 Further, as in the fuel cell module according to claim 6 , in the fuel cell module, the reforming unit is provided coaxially with the vaporization unit below the vaporization unit and has a gap therebetween. It is composed of at least a triple cylindrical or elliptical cylindrical wall, and in order from the inside to the outside of the triple cylindrical wall, a heat insulating space, a combustion exhaust gas passage through which the combustion exhaust gas flows, and the reforming It has a flow path, The said orifice may be located in the radial direction outer side of the said vaporization flow path.

この構成によれば、オリフィスは、気化流路の径方向外側に位置するので、このオリフィスを通じて気化流路と連通される改質流路を気化流路よりも径方向外側に拡大することができる。これにより、改質流路においてにおける伝熱面積を増加させることができる。   According to this configuration, since the orifice is located on the radially outer side of the vaporization flow path, the reforming flow path that communicates with the vaporization flow path through the orifice can be expanded radially outward from the vaporization flow path. . Thereby, the heat transfer area in the reforming channel can be increased.

また、請求項7に記載の燃料電池モジュールのように、燃料電池モジュールにおいて、前記オリフィスは、水平方向に貫通し、前記改質流路の入口には、前記改質流路の周方向に間隔を空けて並び鉛直方向に貫通する複数のオリフィスを有する分散部が設けられていても良い。 The fuel cell module according to claim 7 , wherein the orifice penetrates in a horizontal direction, and the inlet of the reforming channel is spaced in the circumferential direction of the reforming channel. Dispersions having a plurality of orifices that are arranged with a gap between them and penetrating in the vertical direction may be provided.

この構成によれば、原燃料ガスは、対向壁部に衝突することにより径方向外側から鉛直方向下側に向きを変え、改質流路の入口に形成された複数のオリフィスを通じて改質流路に流入する。このとき、複数のオリフィスが改質流路の周方向に間隔を空けて並ぶことにより、原燃料ガスが周方向に分散される。従って、改質流路に流入する原燃料ガスの周方向への偏り(原燃料ガスの偏流)を抑制することができる。   According to this configuration, the raw fuel gas changes its direction from the radially outer side to the vertically lower side by colliding with the opposing wall portion, and passes through the plurality of orifices formed at the inlet of the reforming channel. Flow into. At this time, the plurality of orifices are arranged at intervals in the circumferential direction of the reforming flow path, whereby the raw fuel gas is dispersed in the circumferential direction. Therefore, the deviation of the raw fuel gas flowing into the reforming channel in the circumferential direction (the deviation of the raw fuel gas) can be suppressed.

また、燃料電池モジュールは、前記気化部の下方に前記気化部と同軸上に設けられると共に、互いの間に隙間を有する少なくとも三重の円筒状又は楕円筒状の筒状壁によって構成され、且つ、該三重の筒状壁の内側から外側へ順に、断熱空間、前記燃焼排ガスが流れる燃焼排ガス流路、及び、前記気化流路と連通し前記気化流路にて生成された原燃料ガスから前記燃料ガスを生成するための改質触媒層が設けられた改質流路を有する改質部と、前記改質流路の入口に設けられ、前記改質流路の周方向に間隔を空けて並び鉛直方向に貫通する複数のオリフィスを有する分散部とをさらに備えていても良い。 The fuel cell module, as well as provided before Symbol the vaporizing part below the vaporization part coaxially, is constituted by at least a triple cylindrical or elliptical cylindrical shape of the cylindrical wall having a gap between them, and From the inside to the outside of the triple cylindrical wall, the heat insulating space, the combustion exhaust gas passage through which the combustion exhaust gas flows, and the raw fuel gas generated in the vaporization passage in communication with the vaporization passage A reforming section having a reforming channel provided with a reforming catalyst layer for generating a fuel gas; and provided at an inlet of the reforming channel and spaced in the circumferential direction of the reforming channel You may further provide the dispersion | distribution part which has several orifices penetrated in the alignment perpendicular direction.

この構成によれば、原燃料ガスは、改質流路の入口に形成された複数のオリフィスを通じて改質流路に流入する。このとき、複数のオリフィスが改質流路の周方向に間隔を空けて並ぶことにより、原燃料ガスが周方向に分散される。従って、改質流路に流入する原燃料ガスの周方向への偏り(原燃料ガスの偏流)を抑制することができる。   According to this configuration, the raw fuel gas flows into the reforming channel through the plurality of orifices formed at the inlet of the reforming channel. At this time, the plurality of orifices are arranged at intervals in the circumferential direction of the reforming flow path, whereby the raw fuel gas is dispersed in the circumferential direction. Therefore, the deviation of the raw fuel gas flowing into the reforming channel in the circumferential direction (the deviation of the raw fuel gas) can be suppressed.

また、請求項8に記載の燃料電池モジュールのように、請求項16又は請求項17に記載の燃料電池モジュールにおいて、前記改質流路の入口には、前記分散部が鉛直方向に間隔を空けて複数設けられていても良い。 Further, as in the fuel cell module according to claim 8 , in the fuel cell module according to claim 16 or 17, the dispersion portion is spaced apart in the vertical direction at the inlet of the reforming channel. A plurality of them may be provided.

この構成によれば、改質流路の入口には、分散部が鉛直方向に間隔を空けて複数設けられているので、改質流路の入口に形成された複数のオリフィスを通じて原燃料ガスを周方向により一層効果的に分散させることができる。   According to this configuration, since a plurality of dispersion portions are provided at intervals in the vertical direction at the inlet of the reforming channel, the raw fuel gas is passed through the plurality of orifices formed at the inlet of the reforming channel. It can be more effectively dispersed in the circumferential direction.

以上詳述したように、本発明の燃料電池モジュールによれば、部品点数を削減して低コスト化できると共に、気化部における気化の促進及び安定性を確保できる。   As described above in detail, according to the fuel cell module of the present invention, the number of parts can be reduced and the cost can be reduced, and the promotion and stability of vaporization in the vaporization section can be ensured.

第一実施形態に係る燃料電池モジュールの縦断面を含む斜視図である。1 is a perspective view including a longitudinal section of a fuel cell module according to a first embodiment. 図1に示される燃料電池モジュールの縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view of the fuel cell module shown by FIG. 図2の要部拡大図である。FIG. 3 is an enlarged view of a main part of FIG. 2. 図2の要部拡大図である。FIG. 3 is an enlarged view of a main part of FIG. 2. 図2の要部拡大図である。FIG. 3 is an enlarged view of a main part of FIG. 2. 第二実施形態に係る燃料電池モジュールの縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view of the fuel cell module which concerns on 2nd embodiment. 図6の要部拡大図である。It is a principal part enlarged view of FIG. 第三実施形態に係る燃料電池モジュールの縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view of the fuel cell module which concerns on 3rd embodiment. 図8の要部拡大図である。It is a principal part enlarged view of FIG. 図8の要部拡大図である。It is a principal part enlarged view of FIG. 第四実施形態に係る燃料電池モジュールの縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view of the fuel cell module which concerns on 4th embodiment. 図11の要部拡大図である。It is a principal part enlarged view of FIG. 図11の要部拡大図である。It is a principal part enlarged view of FIG. 図11の要部拡大図である。It is a principal part enlarged view of FIG. 第五実施形態に係る燃料電池モジュールの縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view of the fuel cell module which concerns on 5th embodiment. 図15の要部拡大図である。It is a principal part enlarged view of FIG. 図15の要部拡大図である。It is a principal part enlarged view of FIG. 第六実施形態に係る燃料電池モジュールの縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view of the fuel cell module which concerns on 6th embodiment. 図18の要部拡大図である。It is a principal part enlarged view of FIG. 図18の要部拡大図である。It is a principal part enlarged view of FIG. 図18の要部拡大図である。It is a principal part enlarged view of FIG. 丸棒部材により気化流路を螺旋状に形成する例を示す図である。It is a figure which shows the example which forms a vaporization flow path helically by a round bar member. ワイヤーメッシュにより気化流路を螺旋状に形成する例を示す図である。It is a figure which shows the example which forms a vaporization flow path spirally with a wire mesh. 丸棒部材及びワイヤーメッシュにより気化流路を螺旋状に形成する例を示す図である。It is a figure which shows the example which forms a vaporization flow path helically with a round bar member and a wire mesh. 複数の球体により気化流路を螺旋状に形成する例を示す図である。It is a figure which shows the example which forms a vaporization flow path spirally with a some spherical body. コルゲート部により気化流路を螺旋状に形成する例を示す図である。It is a figure which shows the example which forms a vaporization flow path helically by a corrugated part. 一対のコルゲート部により気化流路を螺旋状に形成する例を示す図である。It is a figure which shows the example which forms a vaporization flow path helically by a pair of corrugated part. 溶接金属により気化流路を螺旋状に形成する例を示す図である。It is a figure which shows the example which forms a vaporization flow path helically with a weld metal.

[第一実施形態]
はじめに、本発明の第一実施形態について説明する。
[First embodiment]
First, a first embodiment of the present invention will be described.

<燃料電池モジュール>
図1,図2に示されるように、第一実施形態に係る燃料電池モジュールM1は、燃料電池セルスタック10と、容器20と、断熱層130と、断熱材140とを備える。
<Fuel cell module>
As shown in FIGS. 1 and 2, the fuel cell module M <b> 1 according to the first embodiment includes a fuel cell stack 10, a container 20, a heat insulating layer 130, and a heat insulating material 140.

<燃料電池セルスタック>
燃料電池セルスタック10には、一例として、固体酸化物形燃料電池(SOFC)が適用されている。この燃料電池セルスタック10は、一例として、鉛直方向に積層された複数の平板形のセル12と、マニホールド14と有している。各セル12は、燃料極、電解質層、空気極を有する。
<Fuel battery cell stack>
As an example, a solid oxide fuel cell (SOFC) is applied to the fuel cell stack 10. As an example, the fuel cell stack 10 includes a plurality of flat-plate cells 12 and a manifold 14 stacked in the vertical direction. Each cell 12 has a fuel electrode, an electrolyte layer, and an air electrode.

各セル12の燃料極には、改質ガスが供給され、各セル12の空気極には、酸化剤ガスが供給される。各セル12は、酸化剤ガスと燃料ガスとの電気化学反応により発電すると共に、発電に伴い発熱する。   The reformed gas is supplied to the fuel electrode of each cell 12, and the oxidant gas is supplied to the air electrode of each cell 12. Each cell 12 generates power by an electrochemical reaction between the oxidant gas and the fuel gas, and generates heat as the power is generated.

<容器>
容器20は、複数(九個)の管材21〜29により構成されている。この複数の管材21〜29は、いずれも横断面が真円形状である円筒状に形成され、伝熱性の高い金属で形成される。この複数の管材21〜29は、容器20の内側から外側に順に配置されている。
<Container>
The container 20 includes a plurality (nine pieces) of pipe materials 21 to 29. Each of the plurality of pipe materials 21 to 29 is formed in a cylindrical shape having a perfect circular cross section, and is formed of a metal having high heat conductivity. The plurality of pipe materials 21 to 29 are arranged in order from the inside to the outside of the container 20.

一番目の管材21は、燃料電池セルスタック10の上方から容器20の上端部に亘って設けられている。二番目の管材22及び三番目の管材23は、一番目の管材21の上部に対応する長さで形成されており、二番目の管材22は、一番目の管材21の外側から管材21の上部に接合されている。四番目の管材24は、容器20の高さ方向の中央部に設けられており、五番目の管材25及び六番目の管材26は、容器20の下端部から上端部に亘って設けられている。七番目の管材27、八番目の管材28、及び、九番目の管材29は、容器20の高さ方向の中央部から上端部に亘って設けられている。   The first pipe material 21 is provided from above the fuel cell stack 10 to the upper end of the container 20. The second tube material 22 and the third tube material 23 are formed with a length corresponding to the upper portion of the first tube material 21, and the second tube material 22 is formed from the outside of the first tube material 21 to the upper portion of the tube material 21. Are joined. The fourth pipe member 24 is provided at the center of the container 20 in the height direction, and the fifth pipe member 25 and the sixth pipe member 26 are provided from the lower end portion to the upper end portion of the container 20. . The seventh tube material 27, the eighth tube material 28, and the ninth tube material 29 are provided from the center in the height direction of the container 20 to the upper end.

六番目の管材26と七番目の管材27とは、水平方向に延びる連結部31(第一連結部)を介して連結され、五番目の管材25と八番目の管材28とは、水平方向に延びる連結部32(第二連結部)を介して連結されている。また、九番目の管材29の上端部は、水平方向に延びる連結部33を介して三番目の管材23の上端部に固定されている。   The sixth pipe member 26 and the seventh pipe member 27 are connected via a connecting part 31 (first connecting part) extending in the horizontal direction, and the fifth pipe member 25 and the eighth pipe member 28 are connected in the horizontal direction. It connects via the extending connection part 32 (2nd connection part). Further, the upper end portion of the ninth pipe member 29 is fixed to the upper end portion of the third tube member 23 via a connecting portion 33 extending in the horizontal direction.

五番目の管材25の下端部は、底壁部34に固定されており、六番目の管材26の下端部は、底壁部35に固定されている。底壁部34には、燃料電池セルスタック10が載置されており、また、底壁部34と底壁部35とは、スペーサ36により固定されている。底壁部34,35には、燃料電池セルスタック10から延びる出力線17が貫通している。出力線17が貫通する底壁部34,35の穴の内周と出力線17の外周との間は、適宜シールされる。   The lower end portion of the fifth pipe member 25 is fixed to the bottom wall portion 34, and the lower end portion of the sixth pipe member 26 is fixed to the bottom wall portion 35. The fuel cell stack 10 is placed on the bottom wall portion 34, and the bottom wall portion 34 and the bottom wall portion 35 are fixed by a spacer 36. An output line 17 extending from the fuel cell stack 10 passes through the bottom walls 34 and 35. The space between the inner periphery of the hole in the bottom wall portions 34 and 35 through which the output line 17 passes and the outer periphery of the output line 17 are appropriately sealed.

この複数の管材21〜29によって構成される容器20は、機能別には、気化部40と、改質部60と、燃焼部90と、予熱部100(収容部)と、熱交換部110とを有する。   The container 20 composed of the plurality of pipe materials 21 to 29 includes, for each function, a vaporization unit 40, a reforming unit 60, a combustion unit 90, a preheating unit 100 (accommodating unit), and a heat exchange unit 110. Have.

<気化部>
気化部40は、図2〜図4に示されるように、四重の筒状壁41〜44によって構成されている。四重の筒状壁41〜44のうち最も内側に位置する筒状壁41は、一番目の管材21の上部と、二番目の管材22とによって構成され、四重の筒状壁41〜44のうち内側から二番目の筒状壁42は、三番目の管材23によって構成されている。また、四重の筒状壁41〜44のうち内側から三番目の筒状壁43は、五番目の管材25の上部によって構成され、四重の筒状壁41〜44のうち最も外側の筒状壁44は、六番目の管材26の上部によって構成されている。
<Vaporization part>
As shown in FIGS. 2 to 4, the vaporizing unit 40 is configured by quadruple cylindrical walls 41 to 44. The innermost tubular wall 41 of the quadruple tubular walls 41 to 44 is constituted by the upper portion of the first tubular member 21 and the second tubular member 22, and the quadruple tubular walls 41 to 44. Among them, the second cylindrical wall 42 from the inside is constituted by the third pipe member 23. In addition, the third cylindrical wall 43 from the inside of the quadruple cylindrical walls 41 to 44 is constituted by the upper part of the fifth tubular material 25, and the outermost cylinder among the quadruple cylindrical walls 41 to 44. The shaped wall 44 is constituted by the upper part of the sixth pipe member 26.

この四重の筒状壁41〜44によって構成された気化部40は、後述する改質部60の上方に改質部60と同軸上に設けられている。図3に示されるように、この気化部40を構成する四重の筒状壁41〜44は、互いの間に隙間を有しており、この四重の筒状壁41〜44の内側から外側には、断熱空間45、気化流路46、燃焼排ガス流路47、及び、酸化剤ガス流路48が順に形成されている。   The vaporizing section 40 constituted by the quadruple cylindrical walls 41 to 44 is provided coaxially with the reforming section 60 above the reforming section 60 described later. As shown in FIG. 3, the quadruple cylindrical walls 41 to 44 constituting the vaporizing section 40 have a gap between each other, and from the inside of the quadruple cylindrical walls 41 to 44. On the outside, a heat insulating space 45, a vaporization passage 46, a combustion exhaust gas passage 47, and an oxidant gas passage 48 are formed in this order.

つまり、一番目の筒状壁41の内側の空間は、断熱空間45として形成され、一番目の筒状壁41と、二番目の筒状壁42との間の隙間は、気化流路46として形成されている。また、二番目の筒状壁42と、三番目の筒状壁43との間の隙間は、燃焼排ガス流路47として形成され、三番目の筒状壁43と、四番目の筒状壁44との間の隙間は、酸化剤ガス流路48として形成されている。図3において、断熱空間45は、空洞とされているが、この断熱空間45には、断熱材49が充填されても良い。   That is, the space inside the first cylindrical wall 41 is formed as a heat insulating space 45, and the gap between the first cylindrical wall 41 and the second cylindrical wall 42 is a vaporization channel 46. Is formed. Further, a gap between the second cylindrical wall 42 and the third cylindrical wall 43 is formed as a combustion exhaust gas flow path 47, and the third cylindrical wall 43 and the fourth cylindrical wall 44 are formed. Is formed as an oxidant gas flow path 48. In FIG. 3, the heat insulating space 45 is hollow, but the heat insulating space 45 may be filled with a heat insulating material 49.

気化流路46の上端部には、容器20の径方向外側に延びる原燃料供給管50が接続されている。原燃料供給管50は、連結部31〜33の上方に位置する。気化流路46は、鉛直方向上側を上流側として形成されており、この気化流路46には、原燃料供給管50から供給された原燃料161が鉛直方向上側から下側に流れる。原燃料供給管50から供給される原燃料161としては、例えば、都市ガス等の炭化水素系ガス又は炭化水素系液体である炭化水素系燃料に改質用の水が混合されたものが使用される。   A raw fuel supply pipe 50 extending outward in the radial direction of the container 20 is connected to the upper end portion of the vaporization flow path 46. The raw fuel supply pipe 50 is located above the connecting portions 31 to 33. The vaporization passage 46 is formed with the upper side in the vertical direction as the upstream side, and the raw fuel 161 supplied from the raw fuel supply pipe 50 flows from the upper side in the vertical direction to the lower side in the vaporization passage 46. As the raw fuel 161 supplied from the raw fuel supply pipe 50, for example, a hydrocarbon-based fuel such as a city gas or a hydrocarbon-based liquid that is a hydrocarbon-based liquid is mixed with water for reforming. The

この気化流路46には、気化部40の軸方向回りに螺旋状に形成された螺旋凸部51(螺旋形成部)が設けられており、この螺旋凸部51により、気化流路46は、気化部40の軸方向回りに螺旋状に形成されている。螺旋凸部51は、気化流路46を形成する筒状壁41,42の両方と接触しており、筒状壁41及び筒状壁42の間に介在するスペーサの役割を果たしている。   The vaporization flow path 46 is provided with a spiral convex part 51 (spiral formation part) formed in a spiral shape around the axial direction of the vaporization part 40, and the vaporization flow path 46 causes the vaporization flow path 46 to be It is formed in a spiral shape around the axial direction of the vaporizing section 40. The spiral convex portion 51 is in contact with both the cylindrical walls 41 and 42 forming the vaporization flow path 46, and serves as a spacer interposed between the cylindrical wall 41 and the cylindrical wall 42.

図4に示されるように、気化部40の下端部には、トラップ部54が設けられている。このトラップ部54は、後述する連結管81(オリフィス82)に対する下方に位置している。このトラップ部54は、気化流路46の下端部と連通する空間を有する凹状に形成されている。気化流路46の幅W1、すなわち、一番目の筒状壁41と、二番目の筒状壁42との間の隙間は、後述する改質部60に形成された改質流路67の幅W2よりも狭くなっている。   As shown in FIG. 4, a trap portion 54 is provided at the lower end portion of the vaporizing portion 40. The trap portion 54 is located below a connecting pipe 81 (orifice 82) described later. The trap portion 54 is formed in a concave shape having a space communicating with the lower end portion of the vaporization flow path 46. The width W1 of the vaporization channel 46, that is, the gap between the first cylindrical wall 41 and the second cylindrical wall 42 is the width of the reforming channel 67 formed in the reforming unit 60 described later. It is narrower than W2.

燃焼排ガス流路47の下端部は、後述する改質部60に形成された燃焼排ガス流路66(図4参照)を介して燃焼部90に形成された燃焼室94(図5参照)と連通されている。燃焼排ガス流路47は、鉛直方向下側を上流側として形成されており、この燃焼排ガス流路47には、燃焼部90から排出されると共に改質部60の燃焼排ガス流路66を通じて供給された燃焼排ガス166が鉛直方向下側から上側に流れる。   A lower end portion of the combustion exhaust gas passage 47 communicates with a combustion chamber 94 (see FIG. 5) formed in the combustion portion 90 via a combustion exhaust gas passage 66 (see FIG. 4) formed in the reforming portion 60 described later. Has been. The combustion exhaust gas channel 47 is formed with the lower side in the vertical direction as the upstream side. The combustion exhaust gas channel 47 is discharged from the combustion unit 90 and supplied through the combustion exhaust gas channel 66 of the reforming unit 60. Combustion exhaust gas 166 flows from the lower side to the upper side in the vertical direction.

燃焼排ガス流路47の上端部には、この燃焼排ガス流路47の周方向に沿って環状に形成された整流板52が設けられている。この整流板52には、周方向に間隔を空けて複数のオリフィス53が形成されている。この複数のオリフィス53は、整流板52の板厚方向に貫通している。なお、この整流板52は、省かれても良い。   A rectifying plate 52 formed in an annular shape along the circumferential direction of the combustion exhaust gas channel 47 is provided at the upper end portion of the combustion exhaust gas channel 47. A plurality of orifices 53 are formed in the current plate 52 at intervals in the circumferential direction. The plurality of orifices 53 penetrates the current plate 52 in the thickness direction. The rectifying plate 52 may be omitted.

酸化剤ガス流路48の上端部は、後述する熱交換部110に形成された酸化剤ガス流路117と連通されている。この酸化剤ガス流路48は、鉛直方向上側を上流側として形成されており、この酸化剤ガス流路48には、熱交換部110の酸化剤ガス流路117から供給された酸化剤ガス164が鉛直方向上側から下側に流れる。   An upper end portion of the oxidant gas channel 48 is in communication with an oxidant gas channel 117 formed in the heat exchange unit 110 described later. The oxidant gas channel 48 is formed with the upper side in the vertical direction as the upstream side. The oxidant gas channel 164 supplied from the oxidant gas channel 117 of the heat exchange unit 110 is connected to the oxidant gas channel 48. Flows from the upper side to the lower side in the vertical direction.

<改質部>
改質部60は、上述の気化部40の下方に設けられた四重の筒状壁61〜64によって構成されている。四重の筒状壁61〜64のうち最も内側に位置する筒状壁61は、一番目の管材21の下部によって構成され、四重の筒状壁61〜64のうち内側から二番目の筒状壁62は、四番目の管材24によって構成されている。また、四重の筒状壁61〜64のうち内側から三番目の筒状壁63は、五番目の管材25における高さ方向の中央部によって構成され、四重の筒状壁61〜64のうち最も外側の筒状壁64は、六番目の管材26における高さ方向の中央部によって構成されている。
<Reforming section>
The reforming unit 60 is configured by quadruple cylindrical walls 61 to 64 provided below the vaporization unit 40 described above. The cylindrical wall 61 located on the innermost side of the quadruple cylindrical walls 61 to 64 is constituted by the lower portion of the first tubular member 21, and the second cylinder from the inner side among the quadruple cylindrical walls 61 to 64. The shaped wall 62 is constituted by the fourth pipe member 24. Moreover, the third cylindrical wall 63 from the inside of the quadruple cylindrical walls 61 to 64 is constituted by a center portion in the height direction of the fifth tubular member 25, and the quadruple cylindrical walls 61 to 64. Of these, the outermost cylindrical wall 64 is constituted by a central portion in the height direction of the sixth pipe member 26.

この四重の筒状壁61〜64によって構成された改質部60は、後述する燃焼部90(図5参照)の上方に燃焼部90と同軸上に設けられている。この改質部60を構成する四重の筒状壁61〜64は、互いの間に隙間を有している。そして、この四重の筒状壁61〜64の内側から外側には、断熱空間65、燃焼排ガス流路66、改質流路67、及び、酸化剤ガス流路68が順に形成されている。   The reforming section 60 constituted by the quadruple cylindrical walls 61 to 64 is provided coaxially with the combustion section 90 above a combustion section 90 (see FIG. 5) described later. The quadruple cylindrical walls 61 to 64 constituting the reforming part 60 have a gap between them. A heat insulating space 65, a combustion exhaust gas channel 66, a reforming channel 67, and an oxidant gas channel 68 are formed in this order from the inside to the outside of the quadruple cylindrical walls 61 to 64.

つまり、一番目の筒状壁61の内側の空間は、断熱空間65として形成され、一番目の筒状壁61と、二番目の筒状壁62との間の隙間は、燃焼排ガス流路66として形成されている。また、二番目の筒状壁62と、三番目の筒状壁63との間の隙間は、改質流路67として形成され、三番目の筒状壁63と、四番目の筒状壁64との間の隙間は、酸化剤ガス流路68として形成されている。   That is, the space inside the first cylindrical wall 61 is formed as a heat insulating space 65, and the gap between the first cylindrical wall 61 and the second cylindrical wall 62 is a combustion exhaust gas flow channel 66. It is formed as. Further, a gap between the second cylindrical wall 62 and the third cylindrical wall 63 is formed as a reforming channel 67, and the third cylindrical wall 63 and the fourth cylindrical wall 64 are formed. Is formed as an oxidant gas flow path 68.

断熱空間65は、上述の気化部40の断熱空間45と連通している。図4において、断熱空間65は、空洞とされているが、この断熱空間65には、断熱材69が充填されても良い。燃焼排ガス流路66の下端部は、後述する燃焼部90に形成された燃焼室94(図5参照)と連通されている。燃焼排ガス流路66は、鉛直方向下側を上流側として形成されており、この燃焼排ガス流路66には、後述する燃焼部90から排出された燃焼排ガス166が鉛直方向下側から上側に流れる。   The heat insulation space 65 communicates with the heat insulation space 45 of the vaporization unit 40 described above. In FIG. 4, the heat insulating space 65 is hollow, but the heat insulating space 65 may be filled with a heat insulating material 69. The lower end portion of the combustion exhaust gas channel 66 is in communication with a combustion chamber 94 (see FIG. 5) formed in a combustion portion 90 described later. The combustion exhaust gas channel 66 is formed with the lower side in the vertical direction as the upstream side, and in this combustion exhaust gas channel 66, the combustion exhaust gas 166 discharged from the combustion unit 90 described later flows from the lower side in the vertical direction to the upper side. .

<混合部及び分散部>
改質部60の上端部には、鉛直方向上側に延長された混合部80が形成されている。この混合部80は、気化部40と改質部60との間、すなわち、より具体的には、改質部60の上側且つ気化部40の下端部の径方向外側に位置する。気化部40の下端部における周方向の一部からは、連結管81が径方向外側に延びている。連結管81は、混合部80における気化部40との接続部を構成しており、この連結管81の内側は、水平方向に貫通するオリフィス82として形成されている。連結管81(オリフィス82)は、気化流路46の径方向外側に位置しており、気化流路46の下端部と連通する。混合部80は、連結管81(オリフィス82)を一つのみ有する。混合部80には、オリフィス82に対する改質流路67側(径方向外側)に位置しオリフィス82と対向する対向壁部86が設けられている。
<Mixing part and dispersion part>
A mixing unit 80 extending upward in the vertical direction is formed at the upper end of the reforming unit 60. The mixing unit 80 is located between the vaporizing unit 40 and the reforming unit 60, that is, more specifically, on the upper side of the reforming unit 60 and the radially outer side of the lower end of the vaporizing unit 40. A connecting pipe 81 extends radially outward from a part of the lower end portion of the vaporizing unit 40 in the circumferential direction. The connecting pipe 81 constitutes a connecting portion with the vaporizing section 40 in the mixing section 80, and the inside of the connecting pipe 81 is formed as an orifice 82 penetrating in the horizontal direction. The connection pipe 81 (orifice 82) is located on the radially outer side of the vaporization flow path 46 and communicates with the lower end portion of the vaporization flow path 46. The mixing unit 80 has only one connecting pipe 81 (orifice 82). The mixing portion 80 is provided with an opposing wall portion 86 that is located on the reforming channel 67 side (radially outside) with respect to the orifice 82 and faces the orifice 82.

改質流路67の入口(上端)は、混合部80及び連結管81を介して気化流路46と連通されている。改質流路67は、鉛直方向上側を上流側として形成されており、この改質流路67には、気化流路46から供給された原燃料ガス162が鉛直方向上側から下側に流れる。   The inlet (upper end) of the reforming channel 67 is in communication with the vaporizing channel 46 via the mixing unit 80 and the connecting pipe 81. The reforming channel 67 is formed with the upper side in the vertical direction as the upstream side, and the raw fuel gas 162 supplied from the vaporization channel 46 flows from the upper side in the vertical direction to the lower side in the reforming channel 67.

この改質流路67の入口には、改質流路67の周方向に沿って環状に形成された仕切板83が設けられている。この仕切板83には、周方向に一定の間隔を空けて複数のオリフィス84が形成されている。この複数のオリフィス84は、仕切板83の板厚方向(鉛直方向)に貫通しており、改質流路67には、複数のオリフィス84を通じて原燃料ガス162が流入する。この仕切板83は、鉛直方向に間隔を空けて複数設けられていても良い。   A partition plate 83 formed in an annular shape along the circumferential direction of the reforming channel 67 is provided at the inlet of the reforming channel 67. A plurality of orifices 84 are formed in the partition plate 83 at regular intervals in the circumferential direction. The plurality of orifices 84 penetrates in the plate thickness direction (vertical direction) of the partition plate 83, and the raw fuel gas 162 flows into the reforming channel 67 through the plurality of orifices 84. A plurality of the partition plates 83 may be provided at intervals in the vertical direction.

この改質流路67の入口の径方向外側には、酸化剤ガス流路68が位置している。改質流路67には、原燃料ガス162から燃料ガス(改質ガス)を生成するための改質触媒層70が改質流路67の周方向及び軸方向の全長に亘って設けられている。改質触媒層70には、例えば、活性金属としてニッケル、ルテニウム、白金、ロジウム等の金属を担持した粒状触媒又はハニカム触媒等が用いられる。   An oxidant gas flow path 68 is located outside the reforming flow path 67 in the radial direction. A reforming catalyst layer 70 for generating fuel gas (reformed gas) from the raw fuel gas 162 is provided in the reforming channel 67 over the entire length in the circumferential direction and the axial direction of the reforming channel 67. Yes. For the reforming catalyst layer 70, for example, a granular catalyst or a honeycomb catalyst carrying a metal such as nickel, ruthenium, platinum, or rhodium as an active metal is used.

酸化剤ガス流路68の上端部は、上述の気化部40に形成された酸化剤ガス流路48と連通されている。この酸化剤ガス流路68は、鉛直方向上側を上流側として形成されており、この酸化剤ガス流路68には、気化部40の酸化剤ガス流路48から供給された酸化剤ガス164が鉛直方向上側から下側に流れる。   The upper end portion of the oxidant gas flow path 68 is in communication with the oxidant gas flow path 48 formed in the vaporization section 40 described above. The oxidant gas flow path 68 is formed with the upper side in the vertical direction as the upstream side, and the oxidant gas 164 supplied from the oxidant gas flow path 48 of the vaporization unit 40 is formed in the oxidant gas flow path 68. It flows from the upper side to the lower side in the vertical direction.

<燃焼部>
図5に示されるように、燃焼部90は、上述の改質部60の下方に設けられており、周壁部91と、点火電極92と、隔壁部93とを有する。周壁部91は、上述の改質部60を構成する四重の筒状壁61〜64のうち最も内側の筒状壁61を除く残りの筒状壁62〜64に一体に形成されている。
<Combustion part>
As shown in FIG. 5, the combustion unit 90 is provided below the above-described reforming unit 60 and includes a peripheral wall portion 91, an ignition electrode 92, and a partition wall portion 93. The peripheral wall portion 91 is integrally formed with the remaining cylindrical walls 62 to 64 excluding the innermost cylindrical wall 61 among the quadruple cylindrical walls 61 to 64 constituting the reforming portion 60 described above.

つまり、四重の筒状壁61〜64のうち最も内側の筒状壁61を除く残りの筒状壁62〜64は、内側の筒状壁61に対して下方に延びている。そして、この筒状部62〜64における下方に延びた延長部分は、燃焼部90の周壁部91として形成されている。この周壁部91を構成する三重の筒状壁62〜64において、筒状壁62と筒状壁63との間には、改質部60の改質流路67が延長して形成されており、筒状壁63と筒状壁64との間には、改質部60の酸化剤ガス流路68が延長して形成されている。   That is, the remaining cylindrical walls 62 to 64 excluding the innermost cylindrical wall 61 among the quadruple cylindrical walls 61 to 64 extend downward with respect to the inner cylindrical wall 61. And the extension part extended in the downward direction in these cylindrical parts 62-64 is formed as the surrounding wall part 91 of the combustion part 90. As shown in FIG. In the triple cylindrical walls 62 to 64 constituting the peripheral wall portion 91, a reforming channel 67 of the reforming portion 60 is formed to extend between the cylindrical wall 62 and the cylindrical wall 63. Between the cylindrical wall 63 and the cylindrical wall 64, an oxidant gas flow path 68 of the reforming unit 60 is formed to extend.

この周壁部91は、燃料電池セルスタック10の上方に位置すると共に、後述する燃料電池セルスタック10の周囲を囲う予熱部100と同軸上に設けられている。この周壁部91の内側は、燃焼室94として形成されており、この燃焼室94は、後述する予熱部100の内側空間104と、上述の改質部60の燃焼排ガス流路66とに連通されている。   The peripheral wall portion 91 is located above the fuel cell stack 10 and is provided coaxially with a preheating portion 100 surrounding the fuel cell stack 10 described later. The inner side of the peripheral wall portion 91 is formed as a combustion chamber 94, and the combustion chamber 94 is communicated with an inner space 104 of the preheating unit 100 described later and a combustion exhaust gas channel 66 of the reforming unit 60 described above. ing.

周壁部91の内側には、テーパ部95が設けられている。このテーパ部95は、上述の改質部60を構成する四重の筒状壁61〜64のうち最も内側の筒状壁61の下端部に一体に形成されている。このテーパ部95は、改質部60の側から燃焼部90の側に突出すると共に、燃焼部90の側から改質部60の側に向かうに従って拡径するテーパ状に形成されている、   A tapered portion 95 is provided inside the peripheral wall portion 91. The tapered portion 95 is formed integrally with the lower end portion of the innermost cylindrical wall 61 among the quadruple cylindrical walls 61 to 64 constituting the reforming portion 60 described above. The taper portion 95 is formed in a tapered shape that protrudes from the reforming portion 60 side to the combustion portion 90 side and expands in diameter from the combustion portion 90 side toward the reforming portion 60 side.

点火電極92は、テーパ部95の先端部(下端部)から燃焼室94内に突出されており、燃焼室94の中心部に配置されている。この点火電極92は、燃料電池セルスタック10の上方に燃料電池セルスタック10と離間して設けられている。上述の気化部40及び改質部60を構成する一番目の管材21の内側には、パイプ150が収容され、このパイプ150の内側には、点火電極92と接続され碍子で絶縁された導電部151が挿入されている。   The ignition electrode 92 protrudes from the tip (lower end) of the tapered portion 95 into the combustion chamber 94 and is disposed at the center of the combustion chamber 94. The ignition electrode 92 is provided above the fuel cell stack 10 and separated from the fuel cell stack 10. A pipe 150 is accommodated inside the first pipe member 21 constituting the vaporizing section 40 and the reforming section 60, and a conductive section connected to the ignition electrode 92 and insulated by an insulator is disposed inside the pipe 150. 151 is inserted.

隔壁部93は、周壁部91の内周面に沿って環状に形成されている。この隔壁部93は、点火電極92と燃料電池セルスタック10との間に開口する絞り孔96を有している。この絞り孔96には、燃料電池セルスタック10から排出されたスタック排ガス165が通過する。絞り孔96を通過したスタック排ガス165は、点火電極92とパイプ150等との間に形成されるスパークによって燃焼される。燃焼室94にて発生した燃焼排ガス166は、上方(燃料電池セルスタック10と反対側)に排出され、テーパ部95に沿って改質部60の燃焼排ガス流路66に流入する。   The partition wall portion 93 is formed in an annular shape along the inner peripheral surface of the peripheral wall portion 91. The partition wall 93 has a throttle hole 96 that opens between the ignition electrode 92 and the fuel cell stack 10. The stack exhaust gas 165 discharged from the fuel cell stack 10 passes through the throttle hole 96. The stack exhaust gas 165 that has passed through the throttle hole 96 is burned by a spark formed between the ignition electrode 92 and the pipe 150 or the like. The flue gas 166 generated in the combustion chamber 94 is discharged upward (on the side opposite to the fuel cell stack 10) and flows into the flue gas passage 66 of the reforming unit 60 along the taper portion 95.

<予熱部>
予熱部100(収容部)は、上述の燃焼部90の下方に設けられた二重の筒状壁101,102によって構成されている。二重の筒状壁101,102のうち内側の筒状壁101は、五番目の管材25の下部によって構成され、二重の筒状壁101,102のうち外側の筒状壁102は、六番目の管材26の下部によって構成されている。
<Preheating part>
The preheating part 100 (accommodating part) is composed of double cylindrical walls 101 and 102 provided below the combustion part 90 described above. The inner cylindrical wall 101 of the double cylindrical walls 101 and 102 is constituted by the lower part of the fifth tubular material 25, and the outer cylindrical wall 102 of the double cylindrical walls 101 and 102 is six. It is constituted by the lower part of the second pipe member 26.

この予熱部100は、燃料電池セルスタック10の周囲に設けられており、燃料電池セルスタック10を収容している。予熱部100の内側には、内側空間104が形成されており、予熱部100を構成する二重の筒状壁101,102の間には、予熱流路105が形成されている。   The preheating unit 100 is provided around the fuel cell stack 10 and accommodates the fuel cell stack 10. An inner space 104 is formed inside the preheating unit 100, and a preheating flow path 105 is formed between the double cylindrical walls 101 and 102 constituting the preheating unit 100.

この予熱流路105には、予熱部100の軸方向回りに螺旋状に形成された螺旋凸部106が設けられており、この螺旋凸部106により、予熱流路105は、予熱部100の軸方向回りに螺旋状に形成されている。螺旋凸部106は、予熱流路105を形成する筒状壁101,102の両方と接触しており、筒状壁101及び筒状壁102の間に介在するスペーサの役割を果たしている。   The preheating channel 105 is provided with a spiral convex portion 106 formed in a spiral shape around the axial direction of the preheating unit 100, and the spiral projection 106 allows the preheating channel 105 to be connected to the axis of the preheating unit 100. It is formed in a spiral around the direction. The spiral convex portion 106 is in contact with both the cylindrical walls 101 and 102 that form the preheating flow path 105, and serves as a spacer interposed between the cylindrical wall 101 and the cylindrical wall 102.

この予熱流路105の上端部は、上述の改質部60の酸化剤ガス流路68と連通され、予熱流路105の下端部は、図2に示される底壁部34と底壁部35との間に形成された導入路37を通じて燃料電池セルスタック10の酸化剤ガス取入口15と連通されている。図5に示されるように、予熱流路105は、鉛直方向上側を上流側として形成されており、この予熱流路105には、改質部60の酸化剤ガス流路68を通じて供給された酸化剤ガス164が鉛直方向上側から下側に流れる。   The upper end of the preheating channel 105 communicates with the oxidant gas channel 68 of the reforming unit 60 described above, and the lower end of the preheating channel 105 is the bottom wall 34 and the bottom wall 35 shown in FIG. Are communicated with the oxidant gas intake 15 of the fuel cell stack 10 through an introduction path 37 formed between the two. As shown in FIG. 5, the preheating channel 105 is formed with the upper side in the vertical direction as the upstream side, and the oxidation heat supplied through the oxidant gas channel 68 of the reforming unit 60 is supplied to the preheating channel 105. The agent gas 164 flows from the upper side to the lower side in the vertical direction.

また、予熱部100の内側には、上述の改質流路67と、燃料電池セルスタック10の燃料ガス取入口16(図2参照)とを接続する燃料ガス配管107が設けられている。上述の隔壁部93の外周部には、水平方向に延在する仕切板97が一体に形成されており、この仕切板97には、鉛直方向に貫通するオリフィス98が仕切板97の周方向に間隔を空けて複数形成されている。改質流路67と燃料ガス配管107の内側とは、オリフィス98を通じて連通されている。   In addition, a fuel gas pipe 107 that connects the above-described reforming channel 67 and the fuel gas inlet 16 (see FIG. 2) of the fuel cell stack 10 is provided inside the preheating unit 100. A partition plate 97 extending in the horizontal direction is integrally formed on the outer peripheral portion of the partition wall portion 93, and an orifice 98 penetrating in the vertical direction is formed in the partition plate 97 in the circumferential direction of the partition plate 97. A plurality are formed at intervals. The reforming flow path 67 and the inside of the fuel gas pipe 107 communicate with each other through an orifice 98.

<熱交換部>
図3に示されるように、熱交換部110は、上述の改質部60及び気化部40の周囲に設けられた三重の筒状壁111〜113によって構成されている。三重の筒状壁111〜113における内側の筒状壁111は、七番目の管材27によって構成され、三重の筒状壁111〜113における中央の筒状壁112は、八番目の管材28によって構成され、三重の筒状壁111〜113における外側の筒状壁113は、九番目の管材29によって構成されている。
<Heat exchange part>
As shown in FIG. 3, the heat exchanging unit 110 includes triple tubular walls 111 to 113 provided around the reforming unit 60 and the vaporizing unit 40 described above. The inner cylindrical wall 111 in the triple cylindrical walls 111 to 113 is configured by the seventh tube material 27, and the central cylindrical wall 112 in the triple cylindrical walls 111 to 113 is configured by the eighth tube material 28. In addition, the outer cylindrical wall 113 of the triple cylindrical walls 111 to 113 is configured by a ninth tube material 29.

この熱交換部110を構成する三重の筒状壁111〜113は、互いの間に隙間を有している。そして、内側の筒状壁111と中央の筒状壁112との間には、酸化剤ガス流路117が形成され、外側の筒状壁113と中央の筒状壁112との間には、燃焼排ガス流路118が形成されている。   The triple cylindrical walls 111 to 113 constituting the heat exchanging unit 110 have a gap therebetween. An oxidant gas flow path 117 is formed between the inner cylindrical wall 111 and the central cylindrical wall 112, and between the outer cylindrical wall 113 and the central cylindrical wall 112, A combustion exhaust gas flow path 118 is formed.

酸化剤ガス流路117には、熱交換部110の軸方向回りに螺旋状に形成された螺旋凸部120(螺旋形成部)が設けられており、この螺旋凸部120により、酸化剤ガス流路117は、熱交換部110の軸方向回りに螺旋状に形成されている。同様に、燃焼排ガス流路118には、熱交換部110の軸方向回りに螺旋状に形成された螺旋凸部121(螺旋形成部)が設けられており、この螺旋凸部121により、燃焼排ガス流路118は、熱交換部110の軸方向回りに螺旋状に形成されている。   The oxidant gas flow path 117 is provided with a spiral convex portion 120 (spiral forming portion) formed in a spiral shape around the axial direction of the heat exchanging portion 110, and the spiral convex portion 120 causes the oxidant gas flow to flow. The path 117 is formed in a spiral shape around the axial direction of the heat exchange unit 110. Similarly, the flue gas flow path 118 is provided with a spiral convex portion 121 (spiral forming portion) formed in a spiral shape around the axial direction of the heat exchanging portion 110, and the spiral convex portion 121 causes a flue gas to be emitted. The flow path 118 is formed in a spiral shape around the axial direction of the heat exchange unit 110.

酸化剤ガス流路117及び燃焼排ガス流路118は、気化流路46よりも螺旋のピッチが大きくなっている。螺旋凸部120は、酸化剤ガス流路117を形成する筒状壁111,112の両方と接触しており、筒状壁111及び筒状壁112の間に介在するスペーサの役割を果たしている。同様に、螺旋凸部121は、燃焼排ガス流路118を形成する筒状壁112,113の両方と接触しており、筒状壁112及び筒状壁113の間に介在するスペーサの役割を果たしている。   The oxidant gas channel 117 and the combustion exhaust gas channel 118 have a helical pitch larger than that of the vaporization channel 46. The spiral convex portion 120 is in contact with both the cylindrical walls 111 and 112 that form the oxidant gas flow path 117, and serves as a spacer interposed between the cylindrical wall 111 and the cylindrical wall 112. Similarly, the spiral convex portion 121 is in contact with both the cylindrical walls 112 and 113 forming the combustion exhaust gas flow path 118, and serves as a spacer interposed between the cylindrical wall 112 and the cylindrical wall 113. Yes.

酸化剤ガス流路117の下端部には、容器20の径方向外側に延びる酸化剤ガス供給管122(図2参照)が接続されている。連結部31と連結部32との間の隙間は、容器20の径方向に延びる連結流路38として形成されており、酸化剤ガス流路117の上端部は、連結流路38を介して上述の気化部40に形成された酸化剤ガス流路48と連通されている。酸化剤ガス流路117は、鉛直方向下側を上流側として形成されており、この酸化剤ガス流路117には、酸化剤ガス供給管122(図2参照)から供給された酸化剤ガス164が鉛直方向下側から上側に流れる。   An oxidant gas supply pipe 122 (see FIG. 2) extending outward in the radial direction of the container 20 is connected to the lower end portion of the oxidant gas flow path 117. The gap between the connecting portion 31 and the connecting portion 32 is formed as a connecting flow path 38 extending in the radial direction of the container 20, and the upper end portion of the oxidizing gas flow path 117 is described above via the connecting flow path 38. Are communicated with an oxidant gas flow path 48 formed in the vaporizing section 40 of the gas. The oxidant gas channel 117 is formed with the lower side in the vertical direction as the upstream side, and the oxidant gas 164 supplied from the oxidant gas supply pipe 122 (see FIG. 2) is supplied to the oxidant gas channel 117. Flows from the lower side in the vertical direction to the upper side.

また、連結部32と連結部33との間の隙間は、容器20の径方向に延びる連結流路39として形成されており、燃焼排ガス流路118の上端部は、連結流路39を介して上述の気化部40に形成された燃焼排ガス流路47と連通されている。この燃焼排ガス流路118の下端部には、容器20の径方向外側に延びるガス排出管123(図2参照)が接続されている。燃焼排ガス流路118は、鉛直方向上側を上流側として形成されており、この燃焼排ガス流路118には、気化部40の燃焼排ガス流路47から供給された燃焼排ガス166が鉛直方向上側から下側に流れる。   Further, the gap between the connecting portion 32 and the connecting portion 33 is formed as a connecting flow path 39 extending in the radial direction of the container 20, and the upper end portion of the combustion exhaust gas flow path 118 is connected via the connecting flow path 39. The combustion exhaust gas flow path 47 formed in the vaporization part 40 is communicated. A gas exhaust pipe 123 (see FIG. 2) extending outward in the radial direction of the container 20 is connected to the lower end portion of the combustion exhaust gas passage 118. The combustion exhaust gas passage 118 is formed with the upper side in the vertical direction as the upstream side, and the combustion exhaust gas 166 supplied from the combustion exhaust gas passage 47 of the vaporization unit 40 is lowered from the upper side in the vertical direction to the combustion exhaust gas passage 118. Flows to the side.

<断熱層>
図2に示されるように、改質部60及び気化部40と、熱交換部110とは、容器20の径方向に離間しており、この改質部60及び気化部40と熱交換部110との間には、円筒状の断熱層130が介在されている。この断熱層130は、気化部40及び改質部60を外側から覆っている。
<Insulation layer>
As shown in FIG. 2, the reforming unit 60, the vaporization unit 40, and the heat exchange unit 110 are separated from each other in the radial direction of the container 20, and the reforming unit 60, the vaporization unit 40, and the heat exchange unit 110 are separated. Between them, a cylindrical heat insulating layer 130 is interposed. The heat insulating layer 130 covers the vaporizing part 40 and the reforming part 60 from the outside.

<断熱材>
断熱材140は、円筒状の本体部141と、円盤状の上部142及び下部143とを有し、容器20を覆っている。つまり、本体部141は、容器20の周囲に設けられており、容器20を外側から覆っている。上部142は、本体部141を鉛直方向上側から覆うと共に、容器20の上部の周囲に設けられている。上部142は、鉛直方向上側から固定部材144により固定されている。下部143は、容器20及び本体部141を鉛直方向下側から覆っている。この断熱材140の表面は、被覆シート145によって覆われている。
<Insulation material>
The heat insulating material 140 has a cylindrical main body portion 141, a disk-shaped upper portion 142 and a lower portion 143, and covers the container 20. That is, the main body 141 is provided around the container 20 and covers the container 20 from the outside. The upper part 142 covers the main body part 141 from the upper side in the vertical direction and is provided around the upper part of the container 20. The upper part 142 is fixed by a fixing member 144 from the upper side in the vertical direction. The lower part 143 covers the container 20 and the main body part 141 from the lower side in the vertical direction. The surface of the heat insulating material 140 is covered with a covering sheet 145.

次に、第一実施形態に係る燃料電池モジュールM1の動作について説明する。   Next, the operation of the fuel cell module M1 according to the first embodiment will be described.

図2に示される原燃料供給管50を通じて図3に示される気化流路46に原燃料161(炭化水素系燃料に改質用の水が混合されたもの)が供給されると、この原燃料161は、螺旋状に形成された気化流路46を鉛直方向上側から下側へ流れる。このとき、気化部40では、燃焼部90(図5参照)から排出された燃焼排ガス166が燃焼排ガス流路47を鉛直方向下側から上側に流れる。気化流路46に隣接する燃焼排ガス流路47に燃焼排ガス166が流れると、気化流路46を流れる原燃料161と燃焼排ガス166との間で熱交換される(燃焼排ガス166から原燃料161に気化熱が与えられる)。そして、気化流路46では、原燃料161が気化されて原燃料ガス162(図4参照)が生成される。   When raw fuel 161 (a mixture of hydrocarbon-based fuel and water for reforming) is supplied to the vaporization flow path 46 shown in FIG. 3 through the raw fuel supply pipe 50 shown in FIG. 161 flows through the vaporization flow path 46 formed in a spiral shape from the upper side to the lower side in the vertical direction. At this time, in the vaporization unit 40, the combustion exhaust gas 166 discharged from the combustion unit 90 (see FIG. 5) flows through the combustion exhaust gas channel 47 from the lower side in the vertical direction to the upper side. When the combustion exhaust gas 166 flows through the combustion exhaust gas channel 47 adjacent to the vaporization flow channel 46, heat exchange is performed between the raw fuel 161 and the combustion exhaust gas 166 flowing through the vaporization flow channel 46 (from the combustion exhaust gas 166 to the raw fuel 161). Heat of vaporization is given). And in the vaporization flow path 46, the raw fuel 161 is vaporized and the raw fuel gas 162 (refer FIG. 4) is produced | generated.

図4に示されるように、気化流路46で気化された原燃料ガス162は、連結管81の内側に形成されたオリフィス82を通り、改質部60の上方に形成された混合部80の内側空間85に流入する。このとき、気化流路46で気化された原燃料ガス162は、連結管81の内側のオリフィス82を通過する際に流速が高められて噴流となり、混合部80における径方向外側の対向壁部86に衝突する。そして、原燃料ガス162が対向壁部86に衝突することにより乱流が生じ、原燃料ガス162に含まれる炭化水素系ガス及び水蒸気が混合される。   As shown in FIG. 4, the raw fuel gas 162 vaporized in the vaporization flow path 46 passes through the orifice 82 formed inside the connecting pipe 81 and passes through the mixing unit 80 formed above the reforming unit 60. It flows into the inner space 85. At this time, the raw fuel gas 162 vaporized in the vaporization flow path 46 becomes a jet flow with an increased flow velocity when passing through the orifice 82 inside the connecting pipe 81, and the opposed wall portion 86 on the radially outer side in the mixing portion 80. Collide with. Then, the raw fuel gas 162 collides with the opposing wall portion 86 to generate a turbulent flow, and the hydrocarbon-based gas and water vapor contained in the raw fuel gas 162 are mixed.

このようにして混合された原燃料ガス162は、対向壁部86に衝突することにより径方向外側から鉛直方向下側に向きを変え、改質流路67の入口に形成された複数のオリフィス84を通じて改質流路67に流入する。複数のオリフィス84は、改質流路67の周方向に一定の間隔を空けて並んでいるので、この複数のオリフィス84を通過することで、改質流路67には、原燃料ガス162が周方向に分散して流入する。   The raw fuel gas 162 mixed in this manner changes its direction from the radially outer side to the vertically lower side by colliding with the opposing wall portion 86, and a plurality of orifices 84 formed at the inlet of the reforming channel 67. Through the reforming flow path 67. Since the plurality of orifices 84 are arranged at regular intervals in the circumferential direction of the reforming passage 67, the raw fuel gas 162 is passed through the reforming passage 67 by passing through the plurality of orifices 84. Inflow in the circumferential direction.

また、このとき、改質部60では、燃焼部90(図5参照)から排出された燃焼排ガス166が燃焼排ガス流路66を鉛直方向下側から上側に流れる。改質流路67に隣接する燃焼排ガス流路66に燃焼排ガス166が流れると、改質流路67を流れる原燃料ガス162と燃焼排ガス166との間で熱交換される。そして、改質流路67では、燃焼排ガス166の熱を利用して改質触媒層70により原燃料ガス162から燃料ガス163(改質ガス)が生成される。   At this time, in the reforming unit 60, the combustion exhaust gas 166 discharged from the combustion unit 90 (see FIG. 5) flows through the combustion exhaust gas channel 66 from the vertical lower side to the upper side. When the combustion exhaust gas 166 flows through the combustion exhaust gas channel 66 adjacent to the reforming channel 67, heat exchange is performed between the raw fuel gas 162 flowing through the reforming channel 67 and the combustion exhaust gas 166. In the reforming channel 67, fuel gas 163 (reformed gas) is generated from the raw fuel gas 162 by the reforming catalyst layer 70 using the heat of the combustion exhaust gas 166.

改質流路67にて生成された燃料ガス163は、図5に示されるように、仕切板97に形成されたオリフィス98を通過し、燃料ガス配管107の内側に流入する。そして、この燃料ガス163は、燃料ガス配管107を通じて燃料電池セルスタック10の燃料ガス取入口16(図2参照)に供給される。   As shown in FIG. 5, the fuel gas 163 generated in the reforming channel 67 passes through the orifice 98 formed in the partition plate 97 and flows into the fuel gas pipe 107. The fuel gas 163 is supplied to the fuel gas intake 16 (see FIG. 2) of the fuel cell stack 10 through the fuel gas pipe 107.

一方、このとき、図3に示される熱交換部110では、酸化剤ガス供給管122(図2参照)を通じて酸化剤ガス流路117に酸化剤ガス164が供給される。この酸化剤ガス164は、螺旋状に形成された酸化剤ガス流路117を鉛直方向下側から上側に流れる。このとき、熱交換部110では、燃焼部90(図5参照)から排出された燃焼排ガス166が燃焼排ガス流路118を鉛直方向上側から下側に流れる。この燃焼排ガス166は、図2に示されるガス排出管123を通じて燃料電池モジュールM1の外部に排出される。   On the other hand, at this time, in the heat exchange unit 110 shown in FIG. 3, the oxidant gas 164 is supplied to the oxidant gas flow path 117 through the oxidant gas supply pipe 122 (see FIG. 2). The oxidant gas 164 flows from the lower side in the vertical direction to the upper side through the oxidant gas channel 117 formed in a spiral shape. At this time, in the heat exchange unit 110, the combustion exhaust gas 166 discharged from the combustion unit 90 (see FIG. 5) flows through the combustion exhaust gas flow path 118 from the upper side in the vertical direction to the lower side. This combustion exhaust gas 166 is discharged to the outside of the fuel cell module M1 through the gas discharge pipe 123 shown in FIG.

図3に示されるように、酸化剤ガス流路117に隣接する燃焼排ガス流路118に燃焼排ガス166が流れると、酸化剤ガス流路117を流れる酸化剤ガス164と燃焼排ガス166との間で熱交換される。そして、燃料電池モジュールM1の外部へ排出される燃焼排ガス166の温度が低下され、燃料電池モジュールM1の外部への放熱が抑制される。一方、酸化剤ガス164は、燃焼排ガス166の熱を吸収し、予熱される。この熱交換部110にて予熱された酸化剤ガス164は、連結流路38を通じて気化部40の酸化剤ガス流路48に流入し、その後、気化部40の酸化剤ガス流路48及び改質部60の酸化剤ガス流路68(図4,図5参照)を鉛直方向上側から下側に流れる。   As shown in FIG. 3, when the flue gas 166 flows through the flue gas passage 118 adjacent to the oxidant gas passage 117, the oxidant gas 164 flowing through the oxidant gas passage 117 and the flue gas 166 are between. Heat exchanged. Then, the temperature of the combustion exhaust gas 166 discharged to the outside of the fuel cell module M1 is lowered, and heat dissipation to the outside of the fuel cell module M1 is suppressed. On the other hand, the oxidant gas 164 absorbs the heat of the combustion exhaust gas 166 and is preheated. The oxidant gas 164 preheated in the heat exchange unit 110 flows into the oxidant gas channel 48 of the vaporization unit 40 through the connection channel 38, and then the oxidant gas channel 48 and the reforming of the vaporization unit 40. The oxidant gas flow path 68 (see FIGS. 4 and 5) of the unit 60 flows from the upper side to the lower side in the vertical direction.

図4に示される気化部40では、上述の通り、燃焼部90(図5参照)から排出された燃焼排ガス166が燃焼排ガス流路47を鉛直方向下側から上側に流れる。酸化剤ガス流路48に隣接する燃焼排ガス流路47に燃焼排ガス166が流れると、酸化剤ガス流路48を流れる酸化剤ガス164と燃焼排ガス166との間で熱交換され、酸化剤ガス164がさらに予熱される。   In the vaporization unit 40 shown in FIG. 4, as described above, the combustion exhaust gas 166 discharged from the combustion unit 90 (see FIG. 5) flows through the combustion exhaust gas channel 47 from the lower side in the vertical direction to the upper side. When the combustion exhaust gas 166 flows through the combustion exhaust gas flow channel 47 adjacent to the oxidant gas flow channel 48, heat is exchanged between the oxidant gas 164 flowing through the oxidant gas flow channel 48 and the combustion exhaust gas 166, and the oxidant gas 164 is exchanged. Is further preheated.

同様に、改質部60では、燃焼部90(図5参照)から排出された燃焼排ガス166が燃焼排ガス流路66を鉛直方向下側から上側に流れる。改質流路67を挟んだ酸化剤ガス流路68と反対側の燃焼排ガス流路66に燃焼排ガス166が流れると、酸化剤ガス流路68を流れる酸化剤ガス164と燃焼排ガス166とが改質流路67(改質触媒層70)を介して熱交換し、このことによっても、酸化剤ガス164が予熱される。   Similarly, in the reforming unit 60, the combustion exhaust gas 166 discharged from the combustion unit 90 (see FIG. 5) flows through the combustion exhaust gas flow channel 66 from the vertical lower side to the upper side. When the combustion exhaust gas 166 flows through the combustion exhaust gas flow channel 66 opposite to the oxidant gas flow channel 68 across the reforming flow channel 67, the oxidant gas 164 and the combustion exhaust gas 166 flowing through the oxidant gas flow channel 68 are modified. Heat exchange is performed through the mass passage 67 (the reforming catalyst layer 70), and this also preheats the oxidant gas 164.

このように酸化剤ガス流路48,68を流れることで予熱された酸化剤ガス164は、図5に示される予熱流路105に流入し、この螺旋状に形成された予熱流路105を鉛直方向上側から下側に流れる。この予熱流路105を流れる酸化剤ガス164は、燃料電池セルスタック10の熱によってさらに予熱される。そして、この予熱流路105にて予熱された酸化剤ガス164は、燃料電池セルスタック10の酸化剤ガス取入口15(図2参照)に供給される。   The oxidant gas 164 preheated by flowing through the oxidant gas channels 48 and 68 in this way flows into the preheat channel 105 shown in FIG. 5, and vertically passes through the spirally formed preheat channel 105. Flows from the upper side to the lower side. The oxidant gas 164 flowing through the preheating channel 105 is further preheated by the heat of the fuel cell stack 10. The oxidant gas 164 preheated in the preheat flow path 105 is supplied to the oxidant gas inlet 15 (see FIG. 2) of the fuel cell stack 10.

以上のようにして、図2に示される燃料電池セルスタック10の燃料ガス取入口16に燃料ガスが供給されると共に、燃料電池セルスタック10の酸化剤ガス取入口15に酸化剤ガスが供給されると、燃料電池セルスタック10では、各セル12において、酸化剤ガスと燃料ガスとの電気化学反応により発電する。また、各セル12は、発電に伴い発熱する。   As described above, the fuel gas is supplied to the fuel gas inlet 16 of the fuel cell stack 10 shown in FIG. 2 and the oxidant gas is supplied to the oxidant gas inlet 15 of the fuel cell stack 10. Then, in the fuel cell stack 10, power is generated in each cell 12 by an electrochemical reaction between the oxidant gas and the fuel gas. Each cell 12 generates heat with power generation.

図5に示されるように、燃料電池セルスタック10からは、燃料極排ガス及び空気極排ガスを含むスタック排ガス165が排出される。この燃料電池セルスタック10から排出されたスタック排ガス165は、隔壁部93に形成された絞り孔96を通じて燃焼部90の内側に形成された燃焼室94に流入する。このとき、燃料極排ガス及び空気極排ガスを含むスタック排ガス165は、絞り孔96を通過することで混合される。   As shown in FIG. 5, the stack exhaust gas 165 including the fuel electrode exhaust gas and the air electrode exhaust gas is discharged from the fuel cell stack 10. The stack exhaust gas 165 discharged from the fuel cell stack 10 flows into a combustion chamber 94 formed inside the combustion section 90 through a throttle hole 96 formed in the partition wall section 93. At this time, the stack exhaust gas 165 including the fuel electrode exhaust gas and the air electrode exhaust gas is mixed by passing through the throttle hole 96.

この燃焼室94に流入したスタック排ガス165には、各セル12において未反応の水素及び酸素が含まれており、この水素を含むスタック排ガス165は、点火電極92とパイプ150等との間に形成されるスパークによって燃焼される。点火電極92は、燃料電池セルスタック10と鉛直方向に離間しているため、スタック排ガス165は、燃料電池セルスタック10から離れた位置で燃焼される。   The stack exhaust gas 165 flowing into the combustion chamber 94 contains unreacted hydrogen and oxygen in each cell 12, and the stack exhaust gas 165 containing hydrogen is formed between the ignition electrode 92 and the pipe 150 or the like. Will be burned by sparks. Since the ignition electrode 92 is separated from the fuel cell stack 10 in the vertical direction, the stack exhaust gas 165 is burned at a position away from the fuel cell stack 10.

そして、このようにして燃焼室94においてスタック排ガス165が燃焼されると、燃焼室94にて燃焼排ガス166が発生する。この燃焼室94にて発生した燃焼排ガス166は、上方(燃料電池セルスタック10と反対側)に排出され、テーパ部95に沿って改質部60の燃焼排ガス流路66に流入する。また、この燃焼部90から排出され改質部60の燃焼排ガス流路66に流入した燃焼排ガス166は、上述の通り、改質部60の燃焼排ガス流路66、気化部40の燃焼排ガス流路47(図4参照)、連結流路39及び熱交換部110の燃焼排ガス流路118(図3参照)を流れた後、図2に示されるガス排出管123を通じて燃料電池モジュールM1の外部に排出される。   When the stack exhaust gas 165 is burned in the combustion chamber 94 in this way, the combustion exhaust gas 166 is generated in the combustion chamber 94. The flue gas 166 generated in the combustion chamber 94 is discharged upward (on the side opposite to the fuel cell stack 10), and flows into the flue gas passage 66 of the reforming unit 60 along the tapered portion 95. Further, the combustion exhaust gas 166 discharged from the combustion unit 90 and flowing into the combustion exhaust gas channel 66 of the reforming unit 60 is the combustion exhaust gas channel 66 of the reforming unit 60 and the combustion exhaust gas channel of the vaporization unit 40 as described above. 47 (see FIG. 4), after flowing through the connection flow path 39 and the combustion exhaust gas flow path 118 (see FIG. 3) of the heat exchanging section 110, it is discharged outside the fuel cell module M1 through the gas discharge pipe 123 shown in FIG. Is done.

次に、第一実施形態の作用及び効果について説明する。   Next, the operation and effect of the first embodiment will be described.

以上詳述したように、第一実施形態に係る燃料電池モジュールM1によれば、予熱部100と、燃焼部90の周壁部91と、改質部60と、気化部40とは、互いに同軸上に設けられている。また、改質部60は、四重の筒状壁61〜64によって構成され、この四重の筒状壁61〜64に、改質部60における断熱空間65、燃焼排ガス流路66、改質流路67、及び、酸化剤ガス流路68が形成されている。同様に、気化部40は、四重の筒状壁41〜44によって構成され、この四重の筒状壁41〜44に、気化部40における断熱空間45、気化流路46、燃焼排ガス流路47、及び、酸化剤ガス流路48が形成されている。さらに、改質部60及び気化部40の周囲に設けられた熱交換部110は、三重の筒状壁111〜113によって構成され、この三重の筒状壁111〜113に、熱交換部110における酸化剤ガス流路117及び燃焼排ガス流路118が形成されている。以上より、燃料電池モジュールM1が径方向に拡がることを抑制できるので、この燃料電池モジュールM1によれば、径方向に小型化することができる。   As described above in detail, according to the fuel cell module M1 according to the first embodiment, the preheating unit 100, the peripheral wall 91 of the combustion unit 90, the reforming unit 60, and the vaporizing unit 40 are coaxial with each other. Is provided. The reforming unit 60 is constituted by quadruple cylindrical walls 61 to 64, and the quadruple cylindrical walls 61 to 64 are provided with a heat insulating space 65, a combustion exhaust gas channel 66, a reforming in the reforming unit 60. A flow path 67 and an oxidant gas flow path 68 are formed. Similarly, the vaporization part 40 is comprised by the quadruple cylindrical walls 41-44, and the heat insulation space 45 in the vaporization part 40, the vaporization flow path 46, and a combustion exhaust gas flow path are comprised by this quadruple cylindrical walls 41-44. 47 and an oxidant gas flow path 48 are formed. Furthermore, the heat exchanging unit 110 provided around the reforming unit 60 and the vaporizing unit 40 is configured by triple cylindrical walls 111 to 113, and the triple cylindrical walls 111 to 113 are connected to the heat exchanging unit 110. An oxidant gas passage 117 and a combustion exhaust gas passage 118 are formed. As described above, since the fuel cell module M1 can be prevented from expanding in the radial direction, the fuel cell module M1 can be downsized in the radial direction.

しかも、上述の通り、改質部60、気化部40、及び、熱交換部110は、多重の筒状壁によって構成されており、この多重の筒状壁によって各流路が形成されている。従って、例えば、各流路が別々の構造によって構成される場合に比して、部品点数を削減して低コスト化することができる。   Moreover, as described above, the reforming unit 60, the vaporization unit 40, and the heat exchange unit 110 are configured by multiple cylindrical walls, and each flow path is formed by the multiple cylindrical walls. Therefore, for example, the number of parts can be reduced and the cost can be reduced as compared with the case where each flow path is configured by a separate structure.

また、気化流路46は、螺旋凸部51によって気化部40の軸方向回りに螺旋状に形成されている。従って、気化流路46が螺旋状に形成された分、原燃料161が気化流路46を流れる時間を長くすることができると共に、気化流路46における圧力損失も増えるので、気化部40における気化の促進及び安定性を確保することができる。   Further, the vaporization channel 46 is formed in a spiral shape around the axial direction of the vaporization unit 40 by the spiral convex portion 51. Therefore, since the vaporization flow path 46 is formed in a spiral shape, it is possible to lengthen the time for the raw fuel 161 to flow through the vaporization flow path 46 and to increase the pressure loss in the vaporization flow path 46. Promotion and stability can be ensured.

また、気化流路46の内側には、断熱空間45が形成されている。従って、気化流路46については、径方向の厚さを薄くすることで、容積に対して伝熱面積を大きく確保することができる。これにより、気化部40を径方向及び軸方向に小型化しつつ、気化流路46において原燃料を安定して気化させることができる。   Further, a heat insulating space 45 is formed inside the vaporization flow path 46. Therefore, the vaporization flow path 46 can secure a large heat transfer area with respect to the volume by reducing the thickness in the radial direction. Thereby, raw fuel can be stably vaporized in the vaporization flow path 46, reducing the vaporization part 40 in a radial direction and an axial direction.

また、気化部40では、燃焼排ガス流路47の径方向の両側に気化流路46及び酸化剤ガス流路48が形成されている。従って、燃焼排ガス流路47の熱を、気化流路46と酸化剤ガス流路48とに振り分けることができる。これにより、気化流路46の過昇温、ひいては、改質流路67の入口の過昇温を抑制することができる。   In the vaporization section 40, a vaporization flow path 46 and an oxidant gas flow path 48 are formed on both sides of the combustion exhaust gas flow path 47 in the radial direction. Therefore, the heat of the combustion exhaust gas passage 47 can be distributed to the vaporization passage 46 and the oxidant gas passage 48. Thereby, it is possible to suppress an excessive temperature increase in the vaporization flow path 46 and, consequently, an excessive temperature increase at the inlet of the reforming flow path 67.

また、気化流路46は、鉛直方向上側を上流側として形成されており、この気化流路46には、原燃料161が鉛直方向上側から下側に流れる。従って、気化流路46にて液溜りが生じることを抑制することができる。また、気化流路46では、原燃料161に含まれる改質用の水が水滴状態(表面積が大きい状態)で流れるので、この改質用の水を突沸させることなく静かに気化させることができる。   Further, the vaporization passage 46 is formed with the upper side in the vertical direction as the upstream side, and the raw fuel 161 flows from the upper side in the vertical direction to the lower side in the vaporization passage 46. Therefore, it is possible to suppress the occurrence of liquid accumulation in the vaporization flow path 46. Further, in the vaporization channel 46, the reforming water contained in the raw fuel 161 flows in the form of water droplets (in a state where the surface area is large), so that the reforming water can be gently vaporized without causing bumping. .

また、気化流路46で気化された原燃料ガス162は、オリフィス82を通過する際に流速が高められて噴流となり、対向壁部86に衝突する。従って、原燃料ガス162が対向壁部86に衝突することにより乱流を生じさせることができるので、原燃料ガス162に含まれる炭化水素系ガス及び水蒸気を混合させることができる。   Further, the raw fuel gas 162 vaporized in the vaporization flow path 46 becomes a jet flow with an increased flow velocity when passing through the orifice 82, and collides with the opposing wall portion 86. Therefore, since the turbulent flow can be generated by the collision of the raw fuel gas 162 with the opposing wall portion 86, the hydrocarbon-based gas and water vapor contained in the raw fuel gas 162 can be mixed.

また、オリフィス82に対する下方には、気化流路46の下端部と連通する空間を有する凹状のトラップ部54が設けられている。従って、気化流路46において未蒸発の水滴が生じた場合でも、この水滴をトラップ部54にて捕集することができるので、この水滴が改質流路67に流入することを抑制することができる。これにより、この気化流路46において未蒸発の水滴が改質触媒層70に侵入して、改質触媒層70の内部の改質触媒の表面で気化することを抑制することができるので、熱衝撃で改質触媒が損傷することを抑制することができる。   Further, a concave trap portion 54 having a space communicating with the lower end portion of the vaporization flow path 46 is provided below the orifice 82. Therefore, even when non-evaporated water droplets are generated in the vaporization channel 46, the water droplets can be collected by the trap unit 54, and thus the water droplets can be prevented from flowing into the reforming channel 67. it can. As a result, it is possible to prevent unevaporated water droplets from entering the reforming catalyst layer 70 in this vaporization flow path 46 and vaporizing on the surface of the reforming catalyst inside the reforming catalyst layer 70. Damage to the reforming catalyst due to impact can be suppressed.

また、混合部80は、オリフィス82を一つのみ有するので、例えば、原燃料ガス162の流量やスチームカーボン比(S/C比)に変動があっても、原燃料ガス162に含まれる炭化水素系ガス及び水蒸気をより一層効果的に混合させることができる。これにより、改質触媒層70の転化率低下や改質触媒層70内に局所的に温度が高くなる箇所が生じることによる改質触媒層70の劣化を抑制することができる。   Further, since the mixing unit 80 has only one orifice 82, for example, even if the flow rate of the raw fuel gas 162 and the steam carbon ratio (S / C ratio) vary, hydrocarbons contained in the raw fuel gas 162 are included. The system gas and water vapor can be mixed more effectively. Thereby, deterioration of the reforming catalyst layer 70 due to a decrease in the conversion rate of the reforming catalyst layer 70 or a portion where the temperature locally increases in the reforming catalyst layer 70 can be suppressed.

また、オリフィス82は、気化流路46の径方向外側に位置するので、このオリフィス82を通じて気化流路46と連通される改質流路67を気化流路46よりも径方向外側に拡大することができる。これにより、改質流路67における伝熱面積を増加させることができる。   Further, since the orifice 82 is located on the radially outer side of the vaporization flow path 46, the reforming flow path 67 communicated with the vaporization flow path 46 through the orifice 82 is expanded more radially outward than the vaporization flow path 46. Can do. Thereby, the heat transfer area in the reforming channel 67 can be increased.

また、原燃料ガス162は、対向壁部86に衝突することにより径方向外側から鉛直方向下側に向きを変え、改質流路67の入口に形成された複数のオリフィス84を通じて改質流路67に流入する。このとき、複数のオリフィス84が改質流路67の周方向に間隔を空けて並ぶことにより、原燃料ガス162が周方向に分散される。従って、改質流路67に流入する原燃料ガス162の周方向への偏り(原燃料ガスの偏流)を抑制することができる。   Further, the raw fuel gas 162 changes its direction from the radially outer side to the vertically lower side by colliding with the opposing wall portion 86, and through the plurality of orifices 84 formed at the inlet of the reforming channel 67, the reforming channel. 67. At this time, the plurality of orifices 84 are arranged at intervals in the circumferential direction of the reforming channel 67, whereby the raw fuel gas 162 is dispersed in the circumferential direction. Accordingly, it is possible to suppress the deviation in the circumferential direction of the raw fuel gas 162 flowing into the reforming passage 67 (the deviation of the raw fuel gas).

また、気化流路46、予熱流路105、酸化剤ガス流路117、及び、燃焼排ガス流路118の各流路に設けられた螺旋凸部51、106、120、121は、各流路の両側に位置する筒状壁間の間に介在するスペーサの役割を果たしている。従って、この螺旋凸部51、106、120、121によって各流路の幅を維持することができ、各流路の周方向で温度差が生じることを抑制することができる。   Further, the spiral protrusions 51, 106, 120, 121 provided in the vaporization channel 46, the preheating channel 105, the oxidant gas channel 117, and the combustion exhaust gas channel 118 are It plays the role of a spacer interposed between the cylindrical walls located on both sides. Accordingly, the width of each flow path can be maintained by the spiral convex portions 51, 106, 120, and 121, and the occurrence of a temperature difference in the circumferential direction of each flow path can be suppressed.

[第二実施形態]
次に、本発明の第二実施形態について説明する。
[Second Embodiment]
Next, a second embodiment of the present invention will be described.

図6に示される第二実施形態に係る燃料電池モジュールM2は、上述の第一実施形態に係る燃料電池モジュールM1に対し、次のように構造が変更されている。   The structure of the fuel cell module M2 according to the second embodiment shown in FIG. 6 is changed as follows with respect to the fuel cell module M1 according to the first embodiment described above.

すなわち、第二実施形態に係る燃料電池モジュールM2において、容器20は、上述の第一実施形態よりも一つ少ない八個の管材21〜28により構成されている。一番目の管材21、五番目の管材25、及び、六番目の管材26は、容器20の上側へ延長されている。七番目の管材27は、一番目の管材21における上方への延長部分の外側に設けられており、八番目の管材28は、七番目の管材27と五番目の管材25との間に設けられている。   That is, in the fuel cell module M <b> 2 according to the second embodiment, the container 20 is configured by eight pipe members 21 to 28 that are one fewer than those in the first embodiment. The first tube material 21, the fifth tube material 25, and the sixth tube material 26 are extended to the upper side of the container 20. The seventh tube member 27 is provided outside the upwardly extending portion of the first tube member 21, and the eighth tube member 28 is provided between the seventh tube member 27 and the fifth tube member 25. ing.

七番目の管材27の下端部は、二番目の管材22の上端部に固定され、八番目の管材28の下端部は、三番目の管材23の上端部に固定されている。八番目の管材28の上端部は、七番目の管材27の上端部に固定され、五番目の管材25の上端部は、八番目の管材28の上端部に固定され、六番目の管材26の上端部は、五番目の管材25の上端部に固定されている。   The lower end portion of the seventh tube member 27 is fixed to the upper end portion of the second tube member 22, and the lower end portion of the eighth tube member 28 is fixed to the upper end portion of the third tube member 23. The upper end of the eighth pipe 28 is fixed to the upper end of the seventh pipe 27, the upper end of the fifth pipe 25 is fixed to the upper end of the eighth pipe 28, and the sixth pipe 26 The upper end is fixed to the upper end of the fifth pipe member 25.

熱交換部110は、気化部40の上方に気化部40と同軸上に設けられており、容器20の上部に設けられた四重の筒状壁111〜114によって構成されている。四重の筒状壁111〜114のうち最も内側に位置する筒状壁111は、七番目の管材27によって構成され、四重の筒状壁111〜114のうち内側から二番目の筒状壁112は、八番目の管材28によって構成されている。また、四重の筒状壁111〜114のうち内側から三番目の筒状壁113は、五番目の管材25の上部によって構成され、四重の筒状壁111〜114のうち最も外側に位置する筒状壁114は、六番目の管材26の上部によって構成されている。   The heat exchanging unit 110 is provided coaxially with the vaporizing unit 40 above the vaporizing unit 40, and is configured by quadruple cylindrical walls 111 to 114 provided on the upper portion of the container 20. The cylindrical wall 111 located on the innermost side among the quadruple cylindrical walls 111 to 114 is constituted by the seventh tubular material 27, and the second cylindrical wall from the inner side among the quadruple cylindrical walls 111 to 114. Reference numeral 112 denotes an eighth pipe material 28. In addition, the third cylindrical wall 113 from the inside of the quadruple cylindrical walls 111 to 114 is constituted by the upper part of the fifth tubular material 25 and is located on the outermost side of the quadruple cylindrical walls 111 to 114. The cylindrical wall 114 is formed by the upper part of the sixth pipe member 26.

図7に示されるように、この熱交換部110を構成する四重の筒状壁111〜114は、互いの間に隙間を有しており、この四重の筒状壁111〜114の内側から外側には、断熱空間115、原燃料流路116、燃焼排ガス流路118、及び、酸化剤ガス流路117が順に形成されている。   As shown in FIG. 7, the quadruple cylindrical walls 111 to 114 constituting the heat exchanging portion 110 have a gap between each other, and the inside of the quadruple cylindrical walls 111 to 114 is inside. The heat insulation space 115, the raw fuel flow path 116, the combustion exhaust gas flow path 118, and the oxidant gas flow path 117 are formed in this order from the outside.

つまり、一番目の筒状壁111の内側の空間は、断熱空間115として形成され、一番目の筒状壁111と、二番目の筒状壁112との間の隙間は、原燃料流路116として形成されている。また、二番目の筒状壁112と、三番目の筒状壁113との間の隙間は、燃焼排ガス流路118として形成され、三番目の筒状壁113と、四番目の筒状壁111〜114との間の隙間は、酸化剤ガス流路117として形成されている。図7において、断熱空間115は、空洞とされているが、この断熱空間115には、断熱材124が充填されても良い。   That is, the space inside the first cylindrical wall 111 is formed as a heat insulating space 115, and the gap between the first cylindrical wall 111 and the second cylindrical wall 112 is the raw fuel flow path 116. It is formed as. Further, a gap between the second cylindrical wall 112 and the third cylindrical wall 113 is formed as a combustion exhaust gas flow path 118, and the third cylindrical wall 113 and the fourth cylindrical wall 111 are formed. ˜114 is formed as an oxidant gas flow path 117. In FIG. 7, the heat insulating space 115 is hollow, but the heat insulating space 115 may be filled with a heat insulating material 124.

原燃料流路116の上端部には、容器20の径方向外側に延びる原燃料供給管50(図6参照)が接続されている。原燃料流路116は、鉛直方向上側を上流側として形成されており、この原燃料流路116には、原燃料供給管50から供給された原燃料161が鉛直方向上側から下側に流れる。原燃料流路116の下端部は、気化流路46と連通されている。   A raw fuel supply pipe 50 (see FIG. 6) extending outward in the radial direction of the container 20 is connected to the upper end portion of the raw fuel flow path 116. The raw fuel flow path 116 is formed with the upper side in the vertical direction as the upstream side, and the raw fuel 161 supplied from the raw fuel supply pipe 50 flows from the upper side in the vertical direction to the lower side in the raw fuel flow path 116. The lower end portion of the raw fuel channel 116 is in communication with the vaporization channel 46.

気化流路46の入口(上端)には、気化流路46の周方向に沿って環状に形成された整流筒171が設けられている。この整流筒171によって、気化流路46の入口には、連通路172が形成されている。なお、この整流筒171は、省かれても良い。   A rectifying cylinder 171 formed in an annular shape along the circumferential direction of the vaporization channel 46 is provided at the inlet (upper end) of the vaporization channel 46. A communication passage 172 is formed at the inlet of the vaporization flow path 46 by the rectifying cylinder 171. The rectifying cylinder 171 may be omitted.

酸化剤ガス流路117の上端部には、容器20の径方向外側に延びる酸化剤ガス供給管122(図6参照)が接続されており、酸化剤ガス流路117の下端部は、気化部40に形成された酸化剤ガス流路48と連通されている。酸化剤ガス流路117は、鉛直方向上側を上流側として形成されており、この酸化剤ガス流路117には、酸化剤ガス供給管122から供給された酸化剤ガス164が鉛直方向上側から下側に流れる。   An oxidant gas supply pipe 122 (see FIG. 6) extending outward in the radial direction of the container 20 is connected to an upper end portion of the oxidant gas flow channel 117, and a lower end portion of the oxidant gas flow channel 117 is a vaporization unit. The oxidant gas flow path 48 formed in 40 is communicated. The oxidant gas flow path 117 is formed with the upper side in the vertical direction as the upstream side, and the oxidant gas 164 supplied from the oxidant gas supply pipe 122 is lowered from the upper side in the vertical direction to the oxidant gas flow path 117. Flows to the side.

燃焼排ガス流路118の上端部には、容器20の径方向外側に延びるガス排出管123(図6参照)が接続されており、燃焼排ガス流路118の下端部は、気化部40に形成された燃焼排ガス流路47と連通されている。燃焼排ガス流路118は、鉛直方向下側を上流側として形成されており、この燃焼排ガス流路118には、気化部40の燃焼排ガス流路47から供給された燃焼排ガス166が鉛直方向下側から上側に流れる。   A gas exhaust pipe 123 (see FIG. 6) extending outward in the radial direction of the container 20 is connected to the upper end portion of the combustion exhaust gas passage 118, and the lower end portion of the combustion exhaust gas passage 118 is formed in the vaporization unit 40. The combustion exhaust gas flow path 47 communicates with the exhaust gas flow path 47. The combustion exhaust gas passage 118 is formed with the lower side in the vertical direction as the upstream side, and the combustion exhaust gas 166 supplied from the combustion exhaust gas passage 47 of the vaporization unit 40 is in the vertical lower side in the combustion exhaust gas passage 118. From the top to the top.

この第二実施形態に係る燃料電池モジュールM2は、熱交換部110が気化部40の上方に設けられた以外は、第一実施形態に係る燃料電池モジュールM1と同様の構造であり、第一実施形態に係る燃料電池モジュールM1と同様に動作する。また、この第二実施形態に係る燃料電池モジュールM2は、第一実施形態に係る燃料電池モジュールM1と同様の構造については、この燃料電池モジュールM1と同様の作用及び効果を奏する。   The fuel cell module M2 according to the second embodiment has the same structure as that of the fuel cell module M1 according to the first embodiment, except that the heat exchange unit 110 is provided above the vaporization unit 40. It operates similarly to the fuel cell module M1 according to the embodiment. In addition, the fuel cell module M2 according to the second embodiment has the same operations and effects as the fuel cell module M1 with respect to the same structure as the fuel cell module M1 according to the first embodiment.

この第二実施形態に係る燃料電池モジュールM2のように、熱交換部110が気化部40の上方に設けられていると、五番目の管材25と六番目の管材26を容器20の上側へ直線状に延長することにより、この五番目の管材25の上部と六番目の管材26の上部で熱交換部110の外周側の壁部を構成することができる。これにより、容器20の製造が容易になると共に容器20を構成する管材の数を減らすことができるので、コストダウンすることができる。   When the heat exchange unit 110 is provided above the vaporization unit 40 as in the fuel cell module M2 according to the second embodiment, the fifth pipe member 25 and the sixth pipe member 26 are straightened to the upper side of the container 20. By extending in the shape, a wall portion on the outer peripheral side of the heat exchanging portion 110 can be constituted by the upper portion of the fifth tube member 25 and the upper portion of the sixth tube member 26. Thereby, manufacture of the container 20 becomes easy and the number of pipes constituting the container 20 can be reduced, so that the cost can be reduced.

また、熱交換部110が気化部40の上方に気化部40と同軸上に設けられているので、この燃料電池モジュールM2によれば、径方向により一層小型化することができる。   Further, since the heat exchanging unit 110 is provided coaxially with the vaporizing unit 40 above the vaporizing unit 40, the fuel cell module M2 can be further downsized in the radial direction.

[第三実施形態]
次に、本発明の第三実施形態について説明する。
[Third embodiment]
Next, a third embodiment of the present invention will be described.

図8に示される第三実施形態に係る燃料電池モジュールM3は、上述の第二実施形態に係る燃料電池モジュールM2に対し、次のように構造が変更されている。   The structure of the fuel cell module M3 according to the third embodiment shown in FIG. 8 is changed as follows with respect to the fuel cell module M2 according to the second embodiment described above.

すなわち、第三実施形態に係る燃料電池モジュールM3において、六番目の管材26は、鉛直方向の長さが縮められており、容器20の下部にのみ設けられている。そして、予熱部100を構成する二重の筒状壁101,102のうち内側の筒状壁101は、五番目の管材25の下部によって構成され、二重の筒状壁101のうち外側の筒状壁102は、六番目の管材26によって構成されている。   That is, in the fuel cell module M3 according to the third embodiment, the sixth pipe member 26 has a reduced length in the vertical direction and is provided only at the lower portion of the container 20. The inner cylindrical wall 101 of the double cylindrical walls 101 and 102 constituting the preheating unit 100 is configured by the lower part of the fifth tubular material 25, and the outer cylindrical wall of the double cylindrical wall 101 is formed. The wall 102 is constituted by the sixth pipe material 26.

六番目の管材26が容器20の下部にのみ設けられることにより、図9に示される如く、熱交換部110は、三重の筒状壁111〜113によって構成されている。同様に、気化部40は、三重の筒状壁41〜43によって構成され、図10に示されるように、改質部60は、三重の筒状壁61〜63によって構成されている。熱交換部110、気化部40、及び、改質部60がそれぞれ三重の筒状壁によって構成されることにより、熱交換部110、気化部40、及び、改質部60からは、酸化剤ガス流路がそれぞれ省かれている。   Since the sixth pipe member 26 is provided only at the lower part of the container 20, the heat exchanging unit 110 is configured by triple cylindrical walls 111 to 113 as shown in FIG. Similarly, the vaporization part 40 is comprised by the triple cylindrical walls 41-43, and the modification | reformation part 60 is comprised by the triple cylindrical walls 61-63 as FIG. 10 shows. Since the heat exchange unit 110, the vaporization unit 40, and the reforming unit 60 are each formed of a triple cylindrical wall, the heat exchange unit 110, the vaporization unit 40, and the reforming unit 60 provide an oxidant gas. Each flow path is omitted.

図10に示されるように、予熱流路105の上端部には、容器20の径方向外側に延びる酸化剤ガス供給管122が接続されている。予熱流路105を流れる酸化剤ガスの予熱は、燃料電池セルスタック10からの輻射、燃料極及び空気極から排出された排ガスからの伝熱、及び、燃焼部90からの伝熱によって賄われる。   As shown in FIG. 10, an oxidant gas supply pipe 122 extending outward in the radial direction of the container 20 is connected to the upper end portion of the preheating channel 105. Preheating of the oxidant gas flowing through the preheating channel 105 is provided by radiation from the fuel cell stack 10, heat transfer from the exhaust gas discharged from the fuel electrode and the air electrode, and heat transfer from the combustion unit 90.

この第三実施形態に係る燃料電池モジュールM3は、熱交換部110、気化部40、及び、改質部60から酸化剤ガス流路がそれぞれ省かれた以外は、第二実施形態に係る燃料電池モジュールM2と同様の構造であり、第二実施形態に係る燃料電池モジュールM2と同様に動作する。また、この第三実施形態に係る燃料電池モジュールM3は、第二実施形態に係る燃料電池モジュールM2と同様の構造については、この燃料電池モジュールM1と同様の作用及び効果を奏する。   The fuel cell module M3 according to the third embodiment is a fuel cell according to the second embodiment, except that the oxidant gas flow path is omitted from the heat exchange unit 110, the vaporization unit 40, and the reforming unit 60, respectively. The structure is the same as that of the module M2, and the same operation as that of the fuel cell module M2 according to the second embodiment is performed. In addition, the fuel cell module M3 according to the third embodiment has the same operations and effects as the fuel cell module M1 with respect to the same structure as the fuel cell module M2 according to the second embodiment.

この第三実施形態に係る燃料電池モジュールM3のように、熱交換部110、気化部40、及び、改質部60から酸化剤ガス流路がそれぞれ省かれていると、燃焼部90から排出された燃焼排ガス166の熱を酸化剤ガスで吸収することができないが、熱交換部110、気化部40、及び、改質部60の構造を簡素化することができるので、これにより、コストダウンすることができる。   As in the fuel cell module M3 according to the third embodiment, when the oxidant gas flow paths are omitted from the heat exchange unit 110, the vaporization unit 40, and the reforming unit 60, they are discharged from the combustion unit 90. Although the heat of the flue gas 166 cannot be absorbed by the oxidant gas, the structure of the heat exchange unit 110, the vaporization unit 40, and the reforming unit 60 can be simplified, thereby reducing the cost. be able to.

また、気化部40及び改質部60から酸化剤ガス流路が省かれることにより、気化部40及び改質部60では、燃焼排ガス166が改質反応と気化とに熱を奪われるのみであるので、これにより、気化部40及び改質部60の伝熱面積を小さくすることができる。   Further, by omitting the oxidant gas flow path from the vaporization section 40 and the reforming section 60, the combustion exhaust gas 166 only takes heat away from the reforming reaction and vaporization in the vaporization section 40 and the reforming section 60. Therefore, the heat transfer area of the vaporization part 40 and the modification part 60 can be made small by this.

また、気化部40及び改質部60から酸化剤ガス流路が省かれて、予熱流路105の上端部に酸化剤ガス供給管122が接続されることにより、予熱流路105を流れる酸化剤ガス164の温度は、気化部40及び改質部60に酸化剤ガス流路が設けられている場合に比して低くなる。従って、燃料電池セルスタック10の放熱を、温度の低い酸化剤ガスで吸収することができるので、燃料電池セルスタック10から外部への放熱を抑制でき、ひいては、燃料電池モジュールM3の発電効率を向上させることができる。   Further, the oxidant gas flow path is omitted from the vaporization section 40 and the reforming section 60, and the oxidant gas supply pipe 122 is connected to the upper end of the preheat flow path 105, whereby the oxidant flowing through the preheat flow path 105 is obtained. The temperature of the gas 164 is lower than when the oxidant gas flow path is provided in the vaporization unit 40 and the reforming unit 60. Therefore, since the heat radiation of the fuel cell stack 10 can be absorbed by the oxidant gas having a low temperature, the heat radiation from the fuel cell stack 10 to the outside can be suppressed, and the power generation efficiency of the fuel cell module M3 is improved. Can be made.

[第四実施形態]
次に、本発明の第四実施形態について説明する。
[Fourth embodiment]
Next, a fourth embodiment of the present invention will be described.

図11に示される第四実施形態に係る燃料電池モジュールM4は、上述の第二実施形態に係る燃料電池モジュールM2に対し、次のように構造が変更されている。   The structure of the fuel cell module M4 according to the fourth embodiment shown in FIG. 11 is changed as follows with respect to the fuel cell module M2 according to the second embodiment described above.

すなわち、第四実施形態に係る燃料電池モジュールM4において、容器20は、上述の第二実施形態よりもさらに二つ少ない六個の管材21〜26により構成されている。一番目の管材21は、容器20の高さ方向の中央部に設けられており、二番目の管材22及び三番目の管材23は、一番目の管材21の上側且つ外側に配置されている。   That is, in the fuel cell module M4 according to the fourth embodiment, the container 20 is configured by six pipe members 21 to 26 that are two fewer than the second embodiment described above. The first tube material 21 is provided at the center in the height direction of the container 20, and the second tube material 22 and the third tube material 23 are arranged on the upper side and the outside of the first tube material 21.

三番目の管材23は、二番目の管材22よりも上方に延びている。四番目の管材24は、一番目の管材21の外側で、且つ、二番目の管材22及び三番目の管材23よりも下側に配置されている。五番目の管材25、及び、六番目の管材26は、三番目の管材23及び四番目の管材24の外側に配置され、容器20の上端部から下端部に亘って設けられている。   The third pipe member 23 extends upward from the second pipe member 22. The fourth tubular material 24 is disposed outside the first tubular material 21 and below the second tubular material 22 and the third tubular material 23. The fifth pipe member 25 and the sixth pipe member 26 are disposed outside the third tube member 23 and the fourth tube member 24, and are provided from the upper end portion to the lower end portion of the container 20.

三番目の管材23の上端部と、五番目の管材25の上端部は、容器20の上端部に設けられた天壁部181に固定され、六番目の管材26の上端部は、五番目の管材25の上端部に固定されている。   The upper end of the third pipe 23 and the upper end of the fifth pipe 25 are fixed to the top wall 181 provided at the upper end of the container 20, and the upper end of the sixth pipe 26 is the fifth It is fixed to the upper end of the tube 25.

熱交換部110は、三重の筒状壁111〜113によって構成されている。三重の筒状壁111〜113における内側の筒状壁111は、三番目の管材23の上部によって構成され、三重の筒状壁111〜113における中央の筒状壁112は、五番目の管材25の上部によって構成されている。また、三重の筒状壁111〜113における外側の筒状壁113は、六番目の管材26の上部によって構成されている。   The heat exchanging unit 110 is configured by triple cylindrical walls 111 to 113. The inner cylindrical wall 111 in the triple cylindrical walls 111 to 113 is constituted by the upper part of the third tubular material 23, and the central cylindrical wall 112 in the triple cylindrical walls 111 to 113 is the fifth tubular material 25. It is composed of the upper part. Further, the outer cylindrical wall 113 in the triple cylindrical walls 111 to 113 is constituted by the upper portion of the sixth pipe member 26.

図12に示されるように、熱交換部110を構成する三重の筒状壁111〜113は、互いの間に隙間を有しており、この三重の筒状壁111〜113の内側から外側には、断熱空間115、燃焼排ガス流路118、及び、酸化剤ガス流路117が順に形成されている。   As FIG. 12 shows, the triple cylindrical walls 111-113 which comprise the heat exchanging part 110 have a clearance gap between each other, and the triple cylindrical walls 111-113 are arranged from the inside to the outside. The heat insulating space 115, the combustion exhaust gas flow path 118, and the oxidant gas flow path 117 are formed in this order.

気化部40は、四重の筒状壁41〜44によって構成されている。四重の筒状壁41〜44のうち最も内側に位置する筒状壁41は、二番目の管材22によって構成され、四重の筒状壁41〜44のうち内側から二番目の筒状壁42は、三番目の管材23によって構成されている。また、四重の筒状壁41〜44のうち内側から三番目の筒状壁43は、五番目の管材25の高さ方向の中央部によって構成され、四重の筒状壁41〜44のうち最も外側に位置する筒状壁44は、六番目の管材26の高さ方向の中央部によって構成されている。   The vaporization part 40 is comprised by the quadruple cylindrical walls 41-44. The tubular wall 41 located on the innermost side among the quadruple tubular walls 41 to 44 is constituted by the second tubular material 22, and the second tubular wall from the inside among the quadruple tubular walls 41 to 44. Reference numeral 42 denotes a third pipe material 23. The third cylindrical wall 43 from the inside of the quadruple cylindrical walls 41 to 44 is constituted by the central portion in the height direction of the fifth tubular member 25, and the quadruple cylindrical walls 41 to 44 of the quadruple cylindrical walls 41 to 44. The cylindrical wall 44 located on the outermost side is constituted by the central portion of the sixth pipe member 26 in the height direction.

この気化部40を構成する四重の筒状壁41〜44は、互いの間に隙間を有しており、この四重の筒状壁41〜44の内側から外側には、断熱空間45、気化流路46、燃焼排ガス流路47、及び、酸化剤ガス流路48が順に形成されている。気化流路46の上端部には、容器20の内側を通る原燃料供給管50が接続されている。気化流路46は、原燃料161を気化させるために必要な長さを有する。   The quadruple cylindrical walls 41 to 44 constituting the vaporizing section 40 have a gap between each other, and from the inner side to the outer side of the quadruple cylindrical walls 41 to 44, a heat insulating space 45, A vaporization channel 46, a combustion exhaust gas channel 47, and an oxidant gas channel 48 are formed in this order. A raw fuel supply pipe 50 passing through the inside of the container 20 is connected to the upper end portion of the vaporization flow path 46. The vaporization channel 46 has a length necessary for vaporizing the raw fuel 161.

図13に示されるように、改質部60の上端部には、鉛直方向上側に延長された混合部190が形成されている。この混合部190は、容器20の高さ方向における気化部40と改質部60との間に位置する。混合部190には、混合部190の周方向に沿って環状に形成された整流筒191が設けられており、この整流筒191には、整流筒191の径方向(水平方向)に貫通するオリフィス192が形成されている。このオリフィス192は、気化流路46の径方向外側に位置しており、気化流路46の下端部と連通する。混合部190は、オリフィス192を一つのみ有する。混合部190には、オリフィス192に対する改質流路67側(径方向外側)に位置しオリフィス192と対向する対向壁部196が設けられている。   As shown in FIG. 13, a mixing unit 190 extending upward in the vertical direction is formed at the upper end of the reforming unit 60. The mixing unit 190 is located between the vaporizing unit 40 and the reforming unit 60 in the height direction of the container 20. The mixing unit 190 is provided with a rectifying cylinder 191 formed in an annular shape along the circumferential direction of the mixing unit 190, and the rectifying cylinder 191 has an orifice penetrating in the radial direction (horizontal direction) of the rectifying cylinder 191. 192 is formed. The orifice 192 is located on the radially outer side of the vaporization flow path 46 and communicates with the lower end portion of the vaporization flow path 46. The mixing unit 190 has only one orifice 192. The mixing portion 190 is provided with an opposing wall portion 196 that faces the orifice 192 and is located on the reforming channel 67 side (radially outside) with respect to the orifice 192.

改質流路67の入口(上端)は、オリフィス192、及び、混合部190の内側空間195を介して気化流路46と連通されている。改質流路67の入口には、改質流路67の周方向に沿って環状に形成された一対の仕切板193(分散部)が設けられている。この一対の仕切板193は、鉛直方向に並んでいる。各仕切板193には、周方向に一定の間隔を空けて複数のオリフィス194が形成されている。この複数のオリフィス194は、仕切板193の板厚方向(鉛直方向)に貫通しており、改質流路67には、複数のオリフィス194を通じて原燃料ガス162が流入する。なお、仕切板193は、一枚でも良い。   The inlet (upper end) of the reforming channel 67 is in communication with the vaporizing channel 46 via the orifice 192 and the inner space 195 of the mixing unit 190. A pair of partition plates 193 (dispersing portions) formed in an annular shape along the circumferential direction of the reforming channel 67 are provided at the inlet of the reforming channel 67. The pair of partition plates 193 are arranged in the vertical direction. In each partition plate 193, a plurality of orifices 194 are formed at regular intervals in the circumferential direction. The plurality of orifices 194 penetrates in the plate thickness direction (vertical direction) of the partition plate 193, and the raw fuel gas 162 flows into the reforming channel 67 through the plurality of orifices 194. One partition plate 193 may be used.

気化流路46で気化された原燃料ガス162は、オリフィス192を通り、改質部60の上方に形成された混合部190の内側空間195に流入する。このとき、気化流路46で気化された原燃料ガス162は、オリフィス192を通過する際に流速が高められ、混合部190における径方向外側の対向壁部196に衝突する。そして、原燃料ガス162が混合部190における径方向外側の対向壁部196に衝突することにより乱流が生じ、原燃料ガス162に含まれる炭化水素系ガス及び水蒸気が混合される。   The raw fuel gas 162 vaporized in the vaporization channel 46 passes through the orifice 192 and flows into the inner space 195 of the mixing unit 190 formed above the reforming unit 60. At this time, the raw fuel gas 162 vaporized in the vaporization flow path 46 is increased in flow velocity when passing through the orifice 192 and collides with the opposing wall portion 196 on the radially outer side in the mixing portion 190. Then, the raw fuel gas 162 collides with the opposing wall portion 196 on the radially outer side in the mixing portion 190 to generate turbulent flow, and the hydrocarbon-based gas and water vapor contained in the raw fuel gas 162 are mixed.

このようにして混合された原燃料ガス162は、対向壁部196に衝突することにより径方向外側から鉛直方向下側に向きを変え、改質流路67の入口に形成された複数のオリフィス194を通じて改質流路67に流入する。複数のオリフィス194は、改質流路67の周方向に一定の間隔を空けて並んでいるので、この複数のオリフィス194を通過することで、改質流路67には、原燃料ガス162が分散して流入する。   The raw fuel gas 162 mixed in this manner changes its direction from the radially outer side to the vertically lower side by colliding with the opposing wall portion 196, and a plurality of orifices 194 formed at the inlet of the reforming channel 67. Through the reforming flow path 67. Since the plurality of orifices 194 are arranged at regular intervals in the circumferential direction of the reforming channel 67, the raw fuel gas 162 is passed through the reforming channel 67 by passing through the plurality of orifices 194. It flows in dispersedly.

また、改質部60と気化部40との間には、より具体的には、流路切替部300が設けられている。流路切替部300は、改質部60及び気化部40と同軸上に設けられると共に、互いの間に隙間を有する五重の筒状壁301〜305によって構成されている。   More specifically, a flow path switching unit 300 is provided between the reforming unit 60 and the vaporizing unit 40. The flow path switching unit 300 is provided on the same axis as the reforming unit 60 and the vaporizing unit 40, and includes five-fold cylindrical walls 301 to 305 having a gap therebetween.

この五重の筒状壁301〜305のうち内側から一番目の筒状壁301は、改質部60を構成する四重の筒状壁61〜64のうち内側から一番目の筒状壁61を上方に延長にして形成されており、流路切替部300を構成する五重の筒状壁301〜305のうち内側から二番目の筒状壁302は、気化部40を構成する四重の筒状壁41〜44のうち内側から一番目の筒状壁41を下方に延長にして形成されている。   Among the five-fold cylindrical walls 301 to 305, the first cylindrical wall 301 from the inside is the first cylindrical wall 61 from the inside among the four-fold cylindrical walls 61 to 64 constituting the reforming unit 60. The second cylindrical wall 302 from the inside of the five-fold cylindrical walls 301 to 305 constituting the flow path switching unit 300 is a quadruple that constitutes the vaporization unit 40. Of the cylindrical walls 41 to 44, the first cylindrical wall 41 is extended downward from the inside.

また、流路切替部300を構成する五重の筒状壁301〜305のうち内側から三番目の筒状壁303は、気化部40を構成する四重の筒状壁41〜44のうち内側から三番目の筒状壁43を下方に延長にして形成されており、流路切替部300を構成する五重の筒状壁301〜305のうち内側から四番目の筒状壁304は、気化部40を構成する四重の筒状壁41〜44のうち内側から三番目の筒状壁43と、改質部60を構成する四重の筒状壁61〜64のうち内側から三番目の筒状壁63とに連続して形成されている。   The third cylindrical wall 303 from the inner side among the five-fold cylindrical walls 301 to 305 constituting the flow path switching unit 300 is the inner side among the four-fold cylindrical walls 41 to 44 constituting the vaporizing unit 40. The third cylindrical wall 43 is formed by extending the third cylindrical wall 43 downward, and the fourth cylindrical wall 304 from the inside of the five-fold cylindrical walls 301 to 305 constituting the flow path switching unit 300 is vaporized. The third cylindrical wall 43 from the inner side among the four cylindrical walls 41 to 44 constituting the portion 40 and the third from the inner side among the four cylindrical walls 61 to 64 constituting the reforming portion 60. It is formed continuously with the cylindrical wall 63.

流路切替部300を構成する五重の筒状壁301〜305のうち内側から一番目の筒状壁301と内側から二番目の筒状壁302との間には、改質部60の燃焼排ガス流路66を上方に延長した上方延長排ガス流路306が形成されており、流路切替部300を構成する五重の筒状壁301〜305のうち内側から三番目の筒状壁303と内側から四番目の筒状壁304との間には、気化部40の燃焼排ガス流路47を下方に延長した下方延長排ガス流路307が形成されている。   Of the five-fold cylindrical walls 301 to 305 constituting the flow path switching unit 300, the combustion of the reforming unit 60 is between the first cylindrical wall 301 from the inner side and the second cylindrical wall 302 from the inner side. An upper extended exhaust gas channel 306 is formed by extending the exhaust gas channel 66 upward, and among the five-fold cylindrical walls 301 to 305 constituting the channel switching unit 300, the third cylindrical wall 303 from the inside Between the fourth cylindrical wall 304 from the inside, a lower extended exhaust gas passage 307 is formed by extending the combustion exhaust gas passage 47 of the vaporization section 40 downward.

流路切替部300を構成する五重の筒状壁301〜305のうち内側から二番目の筒状壁302と三番目の筒状壁303には、連通管197が接続されている。この連通管197は、容器20の周方向の一部に設けられており、流路切替部300の径方向を軸方向として配置されている。上方延長排ガス流路306と下方延長排ガス流路307とは、連通管197の内側を通じて連通されており、改質部60の燃焼排ガス流路66を流れる燃焼排ガス166は、上方延長排ガス流路306、連通管197の内側、及び、下方延長排ガス流路307を通じて気化部40の燃焼排ガス流路47に流入する。   A communication pipe 197 is connected to the second cylindrical wall 302 and the third cylindrical wall 303 from the inside of the five-fold cylindrical walls 301 to 305 constituting the flow path switching unit 300. The communication pipe 197 is provided in a part of the container 20 in the circumferential direction, and is arranged with the radial direction of the flow path switching unit 300 as the axial direction. The upper extended exhaust gas channel 306 and the lower extended exhaust gas channel 307 are communicated with each other through the inside of the communication pipe 197, and the combustion exhaust gas 166 flowing through the combustion exhaust gas channel 66 of the reforming unit 60 is connected to the upper extended exhaust gas channel 306. Then, the gas flows into the combustion exhaust gas passage 47 of the vaporization section 40 through the inside of the communication pipe 197 and the lower extension exhaust gas passage 307.

流路切替部300を構成する五重の筒状壁300〜305のうち内側から二番目の筒状壁302の下端部302Aは、改質部60を構成する四重の筒状壁61〜64のうち内側から二番目の筒状壁62の上端部62Aに例えば溶接等により結合されている。   Of the five-fold cylindrical walls 300 to 305 that constitute the flow path switching unit 300, the lower end portion 302 </ b> A of the second cylindrical wall 302 from the inside is the quadruple cylindrical walls 61 to 64 that constitute the reforming unit 60. Are joined to the upper end 62A of the second cylindrical wall 62 from the inside by welding or the like.

また、混合部190には、トラップ部198が設けられている。このトラップ部198は、上述のオリフィス192に対する下方に位置している。このトラップ部198は、気化流路46の下端部と連通する空間を有する凹状に形成されている。   The mixing unit 190 is provided with a trap unit 198. The trap portion 198 is located below the orifice 192 described above. The trap portion 198 is formed in a concave shape having a space communicating with the lower end portion of the vaporization flow path 46.

図14に示されるように、燃焼部90には、ノズル部材200が設けられている。このノズル部材200は、燃料電池セルスタック10の上面に設けられ、燃料極排ガスノズル201及び空気極排ガスノズル202を有する。ノズル部材200は、点火電極92と燃料電池セルスタック10との間に位置する隔壁部203を有し、燃料極排ガスノズル201は、この隔壁部203の中心部に形成されている。   As shown in FIG. 14, the combustion member 90 is provided with a nozzle member 200. The nozzle member 200 is provided on the upper surface of the fuel cell stack 10 and includes a fuel electrode exhaust gas nozzle 201 and an air electrode exhaust gas nozzle 202. The nozzle member 200 has a partition wall portion 203 positioned between the ignition electrode 92 and the fuel cell stack 10, and the fuel electrode exhaust gas nozzle 201 is formed at the center of the partition wall portion 203.

燃料極排ガスノズル201は、燃料電池セルスタック10における燃料極の排ガス排出口と連通され、空気極排ガスノズル202は、燃料電池セルスタック10における空気極の排ガス排出口と連通されている。燃料極排ガスノズル201は、燃焼部90における径方向の中心部に位置しており、空気極排ガスノズル202は、燃料極排ガスノズル201の周囲に複数設けられている。なお、燃料極排ガスノズル201は、例えば、円板状に形成された隔壁部203の径方向に並んで複数形成されていても良く、また、隔壁部203に分散して複数形成されていても良い。   The fuel electrode exhaust gas nozzle 201 communicates with the exhaust gas exhaust port of the fuel electrode in the fuel cell stack 10, and the air electrode exhaust gas nozzle 202 communicates with the exhaust gas exhaust port of the air electrode in the fuel cell stack 10. The fuel electrode exhaust gas nozzle 201 is located in the center of the combustion section 90 in the radial direction, and a plurality of air electrode exhaust gas nozzles 202 are provided around the fuel electrode exhaust gas nozzle 201. In addition, the fuel electrode exhaust gas nozzle 201 may be formed in a plurality of, for example, in the radial direction of the partition wall 203 formed in a disk shape, or may be formed in a distributed manner in the partition wall 203. good.

燃料極排ガスノズル201は、鉛直方向上側に開口し、空気極排ガスノズル202は、燃焼部90の径方向内側に開口する。つまり、燃料極排ガスノズル201と空気極排ガスノズル202とは、互いに直交する方向に開口している。   The fuel electrode exhaust gas nozzle 201 opens to the upper side in the vertical direction, and the air electrode exhaust gas nozzle 202 opens to the radially inner side of the combustion unit 90. That is, the fuel electrode exhaust gas nozzle 201 and the air electrode exhaust gas nozzle 202 are opened in directions orthogonal to each other.

点火電極92は、複数の空気極排ガスノズル202の中心部に燃料極排ガスノズル201と対向して配置されている。燃料極排ガスノズル201及び空気極排ガスノズル202から排出されたガスは、混合され、スタック排ガス165が生成される。このスタック排ガス165は、点火電極92と隔壁部203との間に形成されるスパークによって燃焼される。点火電極92は、燃料電池セルスタック10と鉛直方向に離間しているため、スタック排ガス165は、燃料電池セルスタック10から離れた位置で燃焼される。   The ignition electrode 92 is disposed opposite to the fuel electrode exhaust gas nozzle 201 at the center of the plurality of air electrode exhaust gas nozzles 202. The gases discharged from the fuel electrode exhaust gas nozzle 201 and the air electrode exhaust gas nozzle 202 are mixed to generate a stack exhaust gas 165. The stack exhaust gas 165 is burned by a spark formed between the ignition electrode 92 and the partition wall 203. Since the ignition electrode 92 is separated from the fuel cell stack 10 in the vertical direction, the stack exhaust gas 165 is burned at a position away from the fuel cell stack 10.

この第四実施形態に係る燃料電池モジュールM4は、上記構成以外は、第二実施形態に係る燃料電池モジュールM2と同様の構造であり、第二実施形態に係る燃料電池モジュールM2と同様に動作する。また、この第四実施形態に係る燃料電池モジュールM4は、第二実施形態に係る燃料電池モジュールM2と同様の構造については、この燃料電池モジュールM1と同様の作用及び効果を奏する。   The fuel cell module M4 according to the fourth embodiment has the same structure as the fuel cell module M2 according to the second embodiment except for the above-described configuration, and operates in the same manner as the fuel cell module M2 according to the second embodiment. . In addition, the fuel cell module M4 according to the fourth embodiment has the same operations and effects as the fuel cell module M1 with respect to the same structure as the fuel cell module M2 according to the second embodiment.

この第四実施形態に係る燃料電池モジュールM4のように、熱交換部110が気化部40の上方に設けられていると、三番目の管材23、五番目の管材25、及び、六番目の管材26を容器20の上側へ直線状に延長することにより、これらの管材23,25,26で熱交換部110を構成することができる。これにより、容器20の製造が容易になると共に容器20を構成する管材の数を減らすことができるので、コストダウンすることができる。   As in the fuel cell module M4 according to the fourth embodiment, when the heat exchange unit 110 is provided above the vaporization unit 40, the third tube member 23, the fifth tube member 25, and the sixth tube member. By extending 26 in a straight line to the upper side of the container 20, the heat exchanger 110 can be configured by these pipe materials 23, 25, and 26. Thereby, manufacture of the container 20 becomes easy and the number of pipes constituting the container 20 can be reduced, so that the cost can be reduced.

また、気化流路46で気化された原燃料ガス162は、オリフィス192を通過する際に流速が高められて噴流となり、対向壁部196に衝突する。従って、原燃料ガス162が対向壁部196に衝突することにより乱流を生じさせることができるので、原燃料ガス162に含まれる炭化水素系ガス及び水蒸気を混合させることができる。   Further, the raw fuel gas 162 vaporized in the vaporization flow path 46 becomes a jet flow with an increased flow velocity when passing through the orifice 192, and collides with the opposing wall portion 196. Therefore, since the turbulent flow can be generated when the raw fuel gas 162 collides with the opposing wall portion 196, the hydrocarbon-based gas and water vapor contained in the raw fuel gas 162 can be mixed.

また、混合部190は、オリフィス192を一つのみ有するので、例えば、原燃料ガス162の流量やスチームカーボン比(S/C比)に変動があっても、原燃料ガス162に含まれる炭化水素系ガス及び水蒸気をより一層効果的に混合させることができる。これにより、改質触媒層70の転化率低下や改質触媒層70内に局所的に温度が高くなる箇所が生じることによる改質触媒層70の劣化を抑制することができる。   Further, since the mixing unit 190 has only one orifice 192, for example, even if the flow rate of the raw fuel gas 162 and the steam carbon ratio (S / C ratio) vary, the hydrocarbons contained in the raw fuel gas 162 The system gas and water vapor can be mixed more effectively. Thereby, deterioration of the reforming catalyst layer 70 due to a decrease in the conversion rate of the reforming catalyst layer 70 or a portion where the temperature locally increases in the reforming catalyst layer 70 can be suppressed.

また、オリフィス192は、気化流路46の径方向外側に位置するので、このオリフィス192を通じて気化流路46と連通される改質流路67を気化流路46よりも径方向外側に拡大することができる。これにより、改質流路67における伝熱面積を増加させることができる。   Further, since the orifice 192 is located on the radially outer side of the vaporization flow path 46, the reforming flow path 67 communicated with the vaporization flow path 46 through the orifice 192 is expanded more radially outward than the vaporization flow path 46. Can do. Thereby, the heat transfer area in the reforming channel 67 can be increased.

また、原燃料ガス162は、対向壁部196に衝突することにより径方向外側から鉛直方向下側に向きを変え、改質流路67の入口に形成された複数のオリフィス194を通じて改質流路67に流入する。このとき、複数のオリフィス194が改質流路67の周方向に間隔を空けて並ぶことにより、原燃料ガス162が周方向に分散される。従って、改質流路67に流入する原燃料ガス162の周方向への偏り(原燃料ガスの偏流)を抑制することができる。   In addition, the raw fuel gas 162 changes its direction from the radially outer side to the vertically lower side by colliding with the opposing wall portion 196, and the reforming channel is passed through the plurality of orifices 194 formed at the inlet of the reforming channel 67. 67. At this time, the raw fuel gas 162 is dispersed in the circumferential direction by arranging the plurality of orifices 194 at intervals in the circumferential direction of the reforming channel 67. Accordingly, it is possible to suppress the deviation in the circumferential direction of the raw fuel gas 162 flowing into the reforming passage 67 (the deviation of the raw fuel gas).

また、改質流路67の入口には、仕切板193が鉛直方向に間隔を空けて複数設けられているので、改質流路67の入口に形成された複数のオリフィス194を通じて原燃料ガス162を周方向により一層効果的に分散させることができる。   In addition, since a plurality of partition plates 193 are provided at the inlet of the reforming channel 67 at intervals in the vertical direction, the raw fuel gas 162 is passed through the plurality of orifices 194 formed at the inlet of the reforming channel 67. Can be more effectively dispersed in the circumferential direction.

また、気化流路46は、二番目の管材22及び三番目の管材23によって形成されているが、二番目の管材22の上端の位置は、容器20の高さ方向の制約が無いので、これにより、気化流路46の長さを容易に変更することができる。この結果、気化流路46の長さを最適化することができるので、気化流路46の下流側に位置する改質流路67(図13参照)の入口を通過する原燃料ガス162の温度が上昇し過ぎることを抑制することができる。   Further, the vaporization flow path 46 is formed by the second tube material 22 and the third tube material 23, but the position of the upper end of the second tube material 22 is not restricted in the height direction of the container 20. Thus, the length of the vaporization channel 46 can be easily changed. As a result, the length of the vaporization channel 46 can be optimized, so that the temperature of the raw fuel gas 162 passing through the inlet of the reforming channel 67 (see FIG. 13) located on the downstream side of the vaporization channel 46. Can be prevented from rising too much.

また、改質部60と気化部40との間には、気化流路46の内側に位置する燃焼排ガス流路66と気化流路46の外側に位置する燃焼排ガス流路47とを連通させるための連通管197が接続されている。この連通管197は、流路切替部300を構成する五重の筒状壁301〜305のうち内側から二番目の筒状壁302と三番目の筒状壁303に接続されているが、この連通管197は、流路切替部300の周方向の一部に設けられているため、この連通管197と筒状壁302,303との接続部に応力が集中する虞がある。しかしながら、流路切替部300を構成する五重の筒状壁300〜305のうち内側から二番目の筒状壁302の下端部302Aは、改質部60を構成する四重の筒状壁61〜64のうち内側から二番目の筒状壁62の上端部62Aに例えば溶接等により結合されている。従って、連通管197の近傍にて筒状壁302の下端部302Aが筒状壁62の上端部62Aに結合されているので、連通管197と筒状壁302,303との接続部に応力が集中することを抑制することができる。   In addition, between the reforming unit 60 and the vaporizing unit 40, a combustion exhaust gas channel 66 positioned inside the vaporization channel 46 and a combustion exhaust gas channel 47 positioned outside the vaporization channel 46 are communicated. The communication pipe 197 is connected. The communication pipe 197 is connected to the second cylindrical wall 302 and the third cylindrical wall 303 from the inside of the five-fold cylindrical walls 301 to 305 constituting the flow path switching unit 300. Since the communication pipe 197 is provided in a part of the circumferential direction of the flow path switching unit 300, stress may concentrate on the connection part between the communication pipe 197 and the cylindrical walls 302 and 303. However, the lower end portion 302 </ b> A of the second cylindrical wall 302 from the inside out of the five-fold cylindrical walls 300 to 305 constituting the flow path switching unit 300 is a quadruple cylindrical wall 61 constituting the reforming unit 60. To 64 are coupled to the upper end portion 62A of the second cylindrical wall 62 from the inside by, for example, welding. Therefore, since the lower end portion 302A of the cylindrical wall 302 is coupled to the upper end portion 62A of the cylindrical wall 62 in the vicinity of the communication tube 197, stress is applied to the connection portion between the communication tube 197 and the cylindrical walls 302 and 303. Concentration can be suppressed.

[第五実施形態]
次に、本発明の第五実施形態について説明する。
[Fifth embodiment]
Next, a fifth embodiment of the present invention will be described.

図15に示される第五実施形態に係る燃料電池モジュールM5は、上述の第二実施形態に係る燃料電池モジュールM2に対し、次のように構造が変更されている。   The structure of the fuel cell module M5 according to the fifth embodiment shown in FIG. 15 is changed as follows with respect to the fuel cell module M2 according to the second embodiment described above.

すなわち、第五実施形態に係る燃料電池モジュールM5において、容器20は、上述の第二実施形態よりもさらに三つ少ない五個の管材21〜25により構成されている。一番目の管材21及び二番目の管材22は、容器20の高さ方向の中央部から上端部に亘って設けられており、二番目の管材22は、一番目の管材21の外側に配置されている。   That is, in the fuel cell module M5 according to the fifth embodiment, the container 20 is configured by five pipe members 21 to 25 that are three fewer than the second embodiment described above. The first tube material 21 and the second tube material 22 are provided from the central portion in the height direction of the container 20 to the upper end portion, and the second tube material 22 is disposed outside the first tube material 21. ing.

三番目の管材23及び四番目の管材24は、二番目の管材22の外側に配置されている。三番目の管材23は、二番目の管材22の上部に対応する長さで形成されている。四番目の管材24は、容器20の高さ方向の中央部から下端部に亘って設けられており、三番目の管材23の下側に配置されている。五番目の管材25は、四番目の管材24の下部に対応する長さで形成され、四番目の管材24の下部の外側に配置されている。   The third tube member 23 and the fourth tube member 24 are disposed outside the second tube member 22. The third pipe material 23 is formed with a length corresponding to the upper part of the second pipe material 22. The fourth pipe member 24 is provided from the center in the height direction of the container 20 to the lower end, and is disposed below the third pipe member 23. The fifth pipe member 25 is formed with a length corresponding to the lower part of the fourth pipe member 24, and is disposed outside the lower part of the fourth tube member 24.

一番目の管材21の上端部と、二番目の管材22の上端部は、容器20の上端部に設けられた天壁部181に固定され、三番目の管材23の上端部は、二番目の管材22の上端部に固定されている。四番目の管材24の下端部は、底壁部34に固定され、五番目の管材25の下端部は、底壁部35に固定されている。   The upper end of the first tube 21 and the upper end of the second tube 22 are fixed to a top wall 181 provided at the upper end of the container 20, and the upper end of the third tube 23 is the second It is fixed to the upper end of the tube material 22. The lower end portion of the fourth pipe member 24 is fixed to the bottom wall portion 34, and the lower end portion of the fifth pipe member 25 is fixed to the bottom wall portion 35.

容器20からは、熱交換部が省かれており、この容器20には、気化部40と、改質部60と、燃焼部90と、予熱部100(収容部)とが設けられている。   The heat exchange part is omitted from the container 20, and the container 20 is provided with a vaporization part 40, a reforming part 60, a combustion part 90, and a preheating part 100 (accommodating part).

気化部40は、三重の筒状壁41〜43によって構成されている。三重の筒状壁41〜43における内側の筒状壁41は、一番目の管材21の上部によって構成され、三重の筒状壁41〜43における中央の筒状壁42は、二番目の管材22の上部によって構成されている。また、三重の筒状壁41〜43における外側の筒状壁43は、三番目の管材23によって構成されている。   The vaporization part 40 is comprised by the triple cylindrical walls 41-43. The inner cylindrical wall 41 in the triple cylindrical walls 41 to 43 is constituted by the upper portion of the first tubular material 21, and the central cylindrical wall 42 in the triple cylindrical walls 41 to 43 is the second tubular material 22. It is composed of the upper part. Further, the outer cylindrical wall 43 in the triple cylindrical walls 41 to 43 is constituted by the third pipe member 23.

図16に示されるように、この気化部40を構成する三重の筒状壁41〜43は、互いの間に隙間を有しており、内側の筒状壁41と中央の筒状壁42との間には、燃焼排ガス流路47が形成され、外側の筒状壁43と中央の筒状壁42との間には、気化流路46が形成されている。燃焼排ガス流路47の上端部には、容器20の径方向外側に延びるガス排出管123(図15参照)が接続され、気化流路46の上端部には、容器20の径方向外側に延びる原燃料供給管50(図15参照)が接続されている。   As FIG. 16 shows, the triple cylindrical walls 41-43 which comprise this vaporization part 40 have a clearance gap between each other, and the inner cylindrical wall 41 and the center cylindrical wall 42, and A combustion exhaust gas channel 47 is formed between them, and a vaporization channel 46 is formed between the outer cylindrical wall 43 and the central cylindrical wall 42. A gas exhaust pipe 123 (see FIG. 15) that extends outward in the radial direction of the container 20 is connected to the upper end portion of the combustion exhaust gas flow path 47, and extends to the radial outer side of the container 20 at the upper end portion of the vaporization flow path 46. A raw fuel supply pipe 50 (see FIG. 15) is connected.

また、気化流路46には、気化部40の軸方向回りに螺旋状に形成された螺旋凸部51が設けられており、この螺旋凸部51により、気化流路46は、気化部40の軸方向回りに螺旋状に形成されている。同様に、燃焼排ガス流路47には、気化部40の軸方向回りに螺旋状に形成された螺旋凸部55が設けられており、この螺旋凸部55により、燃焼排ガス流路47は、気化部40の軸方向回りに螺旋状に形成されている。   Further, the vaporization flow path 46 is provided with a spiral convex portion 51 formed in a spiral shape around the axial direction of the vaporization section 40, and the vaporization flow path 46 allows the vaporization flow path 46 to be connected to the vaporization section 40. It is formed in a spiral around the axial direction. Similarly, the combustion exhaust gas flow channel 47 is provided with a spiral convex portion 55 formed in a spiral shape around the axial direction of the vaporization portion 40, and the combustion exhaust gas flow channel 47 is vaporized by the spiral convex portion 55. The portion 40 is formed in a spiral shape around the axial direction.

改質部60は、三重の筒状壁61〜63によって構成されている。三重の筒状壁61〜63における内側の筒状壁61は、一番目の管材21の下部によって構成され、三重の筒状壁61〜63における中央の筒状壁62は、二番目の管材22の下部によって構成されている。また、三重の筒状壁61〜63における外側の筒状壁63は、四番目の管材24の上部によって構成されている。   The reforming part 60 is configured by triple cylindrical walls 61 to 63. The inner cylindrical wall 61 in the triple cylindrical walls 61 to 63 is constituted by the lower portion of the first tubular material 21, and the central cylindrical wall 62 in the triple cylindrical walls 61 to 63 is the second tubular material 22. It consists of the lower part. Further, the outer cylindrical wall 63 of the triple cylindrical walls 61 to 63 is constituted by the upper portion of the fourth tubular material 24.

この改質部60を構成する三重の筒状壁61〜63は、互いの間に隙間を有しており、内側の筒状壁61と中央の筒状壁62との間には、燃焼排ガス流路66が形成され、外側の筒状壁63と中央の筒状壁62との間には、改質流路67が形成されている。   The triple cylindrical walls 61 to 63 constituting the reforming portion 60 have a gap between each other, and combustion exhaust gas is interposed between the inner cylindrical wall 61 and the central cylindrical wall 62. A flow path 66 is formed, and a reforming flow path 67 is formed between the outer cylindrical wall 63 and the central cylindrical wall 62.

改質流路67の入口には、改質部60の周方向に沿って環状に形成された一対の仕切板212(分散部)が設けられている。この一対の仕切板212は、鉛直方向に並んでいる。各仕切板212には、周方向に一定の間隔を空けて複数のオリフィス213が形成されている。オリフィス213は、仕切板212の板厚方向(鉛直方向)に貫通しており、改質流路67には、複数のオリフィス213を通じて原燃料ガス162が流入する。   A pair of partition plates 212 (dispersing parts) formed in an annular shape along the circumferential direction of the reforming part 60 are provided at the inlet of the reforming channel 67. The pair of partition plates 212 are arranged in the vertical direction. In each partition plate 212, a plurality of orifices 213 are formed at regular intervals in the circumferential direction. The orifice 213 penetrates in the thickness direction (vertical direction) of the partition plate 212, and the raw fuel gas 162 flows into the reforming channel 67 through the plurality of orifices 213.

複数のオリフィス213は、改質流路67の周方向に一定の間隔を空けて並んでいるので、この複数のオリフィス213を通過することで、改質流路67には、原燃料ガス162が分散して流入する。なお、仕切板212は、一枚でも良い。   Since the plurality of orifices 213 are arranged at regular intervals in the circumferential direction of the reforming flow path 67, the raw fuel gas 162 is passed through the reforming flow path 67 by passing through the plurality of orifices 213. It flows in dispersedly. Note that the partition plate 212 may be a single sheet.

図17に示されるように、予熱部100は、二重の筒状壁101,102によって構成されている。二重の筒状壁101,102のうち内側の筒状壁101は、四番目の管材24の下部によって構成され、二重の筒状壁101,102のうち外側の筒状壁102は、五番目の管材25によって構成されている。予熱流路105の上端部には、容器20の径方向外側に延びる酸化剤ガス供給管122が接続されている。   As shown in FIG. 17, the preheating unit 100 includes double cylindrical walls 101 and 102. The inner cylindrical wall 101 of the double cylindrical walls 101 and 102 is constituted by the lower part of the fourth tubular material 24, and the outer cylindrical wall 102 of the double cylindrical walls 101 and 102 is five. The second pipe member 25 is used. An oxidant gas supply pipe 122 extending outward in the radial direction of the container 20 is connected to the upper end portion of the preheating channel 105.

予熱流路105を流れる酸化剤ガス164の予熱は、燃料電池セルスタック10からの輻射、燃料極及び空気極から排出された排ガスからの伝熱、及び、燃焼部90からの伝熱によって賄われる。   Preheating of the oxidant gas 164 flowing through the preheating channel 105 is provided by radiation from the fuel cell stack 10, heat transfer from the exhaust gas discharged from the fuel electrode and the air electrode, and heat transfer from the combustion unit 90. .

五番目の管材25が容器20の下部にのみ設けられることにより、上述の如く、気化部40は、三重の筒状壁41〜43によって構成され、改質部60は、三重の筒状壁61〜63によって構成されている。また、気化部40及び改質部60がそれぞれ三重の筒状壁によって構成されることにより、気化部40及び改質部60からは、酸化剤ガス流路がそれぞれ省かれている。   By providing the fifth pipe member 25 only at the lower part of the container 20, as described above, the vaporizing section 40 is configured by the triple cylindrical walls 41 to 43, and the reforming section 60 is configured by the triple cylindrical wall 61. ~ 63. In addition, since the vaporization unit 40 and the reforming unit 60 are each formed of a triple cylindrical wall, the oxidant gas flow path is omitted from the vaporization unit 40 and the reforming unit 60, respectively.

この第五実施形態に係る燃料電池モジュールM5は、上記構成以外は、第二実施形態に係る燃料電池モジュールM2と同様の構造であり、第二実施形態に係る燃料電池モジュールM2と同様に動作する。また、この第五実施形態に係る燃料電池モジュールM5は、第二実施形態に係る燃料電池モジュールM2と同様の構造については、この燃料電池モジュールM1と同様の作用及び効果を奏する。   The fuel cell module M5 according to the fifth embodiment has the same structure as the fuel cell module M2 according to the second embodiment except for the above-described configuration, and operates in the same manner as the fuel cell module M2 according to the second embodiment. . In addition, the fuel cell module M5 according to the fifth embodiment has the same operations and effects as those of the fuel cell module M1 with respect to the same structure as the fuel cell module M2 according to the second embodiment.

この第五実施形態に係る燃料電池モジュールM5のように、気化部40及び改質部60から酸化剤ガス流路がそれぞれ省かれていると、燃焼部90から排出された燃焼排ガス166の熱を酸化剤ガスで吸収することができないが、気化部40及び改質部60の構造を簡素化することができるので、これにより、コストダウンすることができる。   As in the fuel cell module M5 according to the fifth embodiment, when the oxidant gas flow path is omitted from the vaporization unit 40 and the reforming unit 60, the heat of the combustion exhaust gas 166 discharged from the combustion unit 90 is reduced. Although it cannot absorb with oxidizing gas, since the structure of the vaporization part 40 and the modification part 60 can be simplified, it can reduce a cost by this.

また、原燃料ガス162は、改質流路67の入口に形成された複数のオリフィス213を通じて改質流路67に流入する。このとき、複数のオリフィス213が改質流路67の周方向に間隔を空けて並ぶことにより、原燃料ガス162が周方向に分散される。従って、改質流路67に流入する原燃料ガス162の周方向への偏り(原燃料ガスの偏流)を抑制することができる。   The raw fuel gas 162 flows into the reforming channel 67 through a plurality of orifices 213 formed at the inlet of the reforming channel 67. At this time, the raw fuel gas 162 is dispersed in the circumferential direction by arranging the plurality of orifices 213 at intervals in the circumferential direction of the reforming channel 67. Accordingly, it is possible to suppress the deviation in the circumferential direction of the raw fuel gas 162 flowing into the reforming passage 67 (the deviation of the raw fuel gas).

また、改質流路67の入口には、仕切板212が鉛直方向に間隔を空けて複数設けられているので、改質流路67の入口に形成された複数のオリフィス213を通じて原燃料ガス162を周方向により一層効果的に分散させることができる。   In addition, since a plurality of partition plates 212 are provided at the inlet of the reforming channel 67 at intervals in the vertical direction, the raw fuel gas 162 is passed through the plurality of orifices 213 formed at the inlet of the reforming channel 67. Can be more effectively dispersed in the circumferential direction.

また、気化部40及び改質部60から酸化剤ガス流路が省かれることにより、気化部40及び改質部60では、燃焼排ガス166が改質反応と気化とに熱を奪われるのみであるので、これにより、気化部40及び改質部60の伝熱面積を小さくすることができる。   Further, by omitting the oxidant gas flow path from the vaporization section 40 and the reforming section 60, the combustion exhaust gas 166 only takes heat away from the reforming reaction and vaporization in the vaporization section 40 and the reforming section 60. Therefore, the heat transfer area of the vaporization part 40 and the modification part 60 can be made small by this.

また、気化部40及び改質部60から酸化剤ガス流路が省かれて、予熱流路105の上端部に酸化剤ガス供給管122が接続されることにより、予熱流路105を流れる酸化剤ガス164の温度は、気化部40及び改質部60に酸化剤ガス流路が設けられている場合に比して低くなる。従って、燃料電池セルスタック10の放熱を、温度の低い酸化剤ガスで吸収することができるので、燃料電池セルスタック10から外部への放熱を抑制でき、ひいては、燃料電池モジュールM5の発電効率を向上させることができる。   Further, the oxidant gas flow path is omitted from the vaporization section 40 and the reforming section 60, and the oxidant gas supply pipe 122 is connected to the upper end of the preheat flow path 105, whereby the oxidant flowing through the preheat flow path 105 is obtained. The temperature of the gas 164 is lower than when the oxidant gas flow path is provided in the vaporization unit 40 and the reforming unit 60. Accordingly, since the heat radiation of the fuel cell stack 10 can be absorbed by the oxidant gas having a low temperature, the heat radiation from the fuel cell stack 10 to the outside can be suppressed, and the power generation efficiency of the fuel cell module M5 is improved. Can be made.

[第六実施形態]
次に、本発明の第六実施形態について説明する。
[Sixth embodiment]
Next, a sixth embodiment of the present invention will be described.

図18に示される第六実施形態に係る燃料電池モジュールM6は、上述の第一実施形態に係る燃料電池モジュールM1に対し、次のように構造が変更されている。   The structure of the fuel cell module M6 according to the sixth embodiment shown in FIG. 18 is changed as follows with respect to the fuel cell module M1 according to the first embodiment described above.

すなわち、第六実施形態に係る燃料電池モジュールM6において、容器20は、上述の第一実施形態よりも二つ少ない七個の管材21〜27により構成されている。一番目の管材21及び二番目の管材22は、燃料電池セルスタック10の上方から容器20の上端部に亘って設けられており、三番目の管材23及び四番目の管材24は、容器20の高さ方向の中央部から上端部に亘って設けられている。   That is, in the fuel cell module M6 according to the sixth embodiment, the container 20 is composed of seven pipe materials 21 to 27 that are two fewer than those in the first embodiment. The first tube material 21 and the second tube material 22 are provided from the upper side of the fuel cell stack 10 to the upper end portion of the container 20, and the third tube material 23 and the fourth tube material 24 are provided in the container 20. It is provided from the center in the height direction to the upper end.

図19に示されるように、一番目の管材21から四番目の管材24の上部には、鉛直方向上側に向かうに従って縮径する縮径部221〜224がそれぞれ形成されている。この複数の縮径部221〜224のうち、二番目から四番目の管材22〜24に形成された縮径部222〜224の上方には、円筒状の接続部225〜227がそれぞれ形成されている。   As shown in FIG. 19, diameter-reduced portions 221 to 224 that are reduced in diameter toward the upper side in the vertical direction are formed on the upper portion of the first tube material 21 to the fourth tube material 24, respectively. Cylindrical connection portions 225 to 227 are respectively formed above the reduced diameter portions 222 to 224 formed in the second to fourth pipe members 22 to 24 among the plurality of reduced diameter portions 221 to 224. Yes.

一番目の管材21に形成された縮径部221の上端部、及び、二番目の管材22に設けられた接続部225の上端部は、パイプ150の上部にそれぞれ固定されている。また、三番目の管材23に設けられた接続部226の上端部は、二番目の管材22に設けられた接続部225の上端部に固定され、四番目の管材24に設けられた接続部227の上端部は、三番目の管材23に設けられた接続部226の上端部に固定されている。また、この接続部225〜227のうち、三番目の管材23及び四番目の管材24に設けられた接続部226,227には、蛇腹状のベローズ228,229がそれぞれ形成されている。   The upper end portion of the reduced diameter portion 221 formed in the first tube material 21 and the upper end portion of the connection portion 225 provided in the second tube material 22 are respectively fixed to the upper portion of the pipe 150. Further, the upper end portion of the connection portion 226 provided in the third pipe material 23 is fixed to the upper end portion of the connection portion 225 provided in the second tube material 22, and the connection portion 227 provided in the fourth tube material 24. Is fixed to the upper end portion of the connection portion 226 provided on the third pipe member 23. In addition, bellows-shaped bellows 228 and 229 are respectively formed in the connection portions 226 and 227 provided in the third tube member 23 and the fourth tube member 24 among the connection portions 225 to 227.

図18に示されるように、五番目の管材25及び六番目の管材26は、三番目の管材23及び四番目の管材24の下方から容器20の下端部に亘って設けられており、七番目の管材27は、二番目の管材22の下方で燃料電池セルスタック10と五番目の管材25のとの間に設けられている。二番目の管材22の下端部は、七番目の管材27の上端部に固定され、五番目の管材25の下端部、六番目の管材26の下端部、及び、七番目の管材27の下端部は、容器20の下壁部を構成するマニホールド14に固定されている。   As shown in FIG. 18, the fifth pipe member 25 and the sixth pipe member 26 are provided from the lower side of the third pipe member 23 and the fourth pipe member 24 to the lower end portion of the container 20. The tube material 27 is provided between the fuel cell stack 10 and the fifth tube material 25 below the second tube material 22. The lower end of the second tube 22 is fixed to the upper end of the seventh tube 27, the lower end of the fifth tube 25, the lower end of the sixth tube 26, and the lower end of the seventh tube 27. Is fixed to the manifold 14 constituting the lower wall portion of the container 20.

熱交換部110は、気化部40の上方に気化部40と同軸上に設けられており、容器20の上部に設けられた四重の筒状壁111〜114によって構成されている。四重の筒状壁111〜114のうち最も内側に位置する筒状壁111は、一番目の管材21の上部によって構成され、四重の筒状壁111〜114のうち内側から二番目の筒状壁112は、二番目の管材22の上部によって構成されている。また、四重の筒状壁111〜114のうち内側から三番目の筒状壁113は、三番目の管材23の上部によって構成され、四重の筒状壁111〜114のうち最も外側に位置する筒状壁114は、四番目の管材24の上部によって構成されている。   The heat exchanging unit 110 is provided coaxially with the vaporizing unit 40 above the vaporizing unit 40, and is configured by quadruple cylindrical walls 111 to 114 provided on the upper portion of the container 20. The cylindrical wall 111 located on the innermost side of the quadruple cylindrical walls 111 to 114 is constituted by the upper portion of the first tubular material 21, and the second cylinder from the inner side among the quadruple cylindrical walls 111 to 114. The shaped wall 112 is constituted by the upper part of the second pipe material 22. In addition, the third cylindrical wall 113 from the inside of the quadruple cylindrical walls 111 to 114 is constituted by the upper part of the third tubular material 23, and is located on the outermost side of the quadruple cylindrical walls 111 to 114. The cylindrical wall 114 is formed by the upper part of the fourth pipe member 24.

図19に示されるように、この熱交換部110を構成する四重の筒状壁111〜114は、互いの間に隙間を有しており、この四重の筒状壁111〜114の内側から外側には、断熱空間115、燃焼排ガス流路118、原燃料流路116、及び、酸化剤ガス流路117が順に形成されている。   As FIG. 19 shows, the quadruple cylindrical walls 111-114 which comprise this heat exchange part 110 have a clearance gap between each other, and the inside of this quadruple cylindrical walls 111-114 A heat insulating space 115, a combustion exhaust gas flow path 118, a raw fuel flow path 116, and an oxidant gas flow path 117 are formed in this order from the outside.

つまり、一番目の筒状壁111の内側の空間は、断熱空間115として形成され、一番目の筒状壁111と、二番目の筒状壁112との間の隙間は、燃焼排ガス流路118として形成されている。また、二番目の筒状壁112と、三番目の筒状壁113との間の隙間は、原燃料流路116として形成され、三番目の筒状壁113と、四番目の筒状壁114との間の隙間は、酸化剤ガス流路117として形成されている。   That is, the space inside the first cylindrical wall 111 is formed as a heat insulating space 115, and the gap between the first cylindrical wall 111 and the second cylindrical wall 112 is a combustion exhaust gas flow path 118. It is formed as. Further, a gap between the second cylindrical wall 112 and the third cylindrical wall 113 is formed as a raw fuel flow path 116, and the third cylindrical wall 113 and the fourth cylindrical wall 114 are formed. Is formed as an oxidant gas flow path 117.

燃焼排ガス流路118の上端部は、パイプ150と接続部225との間に形成された接続流路231と連通され、この接続流路231の上端部には、容器20の径方向外側に延びるガス排出管123が接続されている。燃焼排ガス流路118は、鉛直方向下側を上流側として形成されており、この燃焼排ガス流路118には、気化部40の燃焼排ガス流路47(図20参照)から供給された燃焼排ガス166が鉛直方向下側から上側に流れる。   An upper end portion of the flue gas passage 118 is communicated with a connection passage 231 formed between the pipe 150 and the connection portion 225, and the upper end portion of the connection passage 231 extends outward in the radial direction of the container 20. A gas exhaust pipe 123 is connected. The combustion exhaust gas passage 118 is formed with the lower side in the vertical direction as the upstream side. The combustion exhaust gas passage 166 supplied from the combustion exhaust gas passage 47 (see FIG. 20) of the vaporization unit 40 is connected to the combustion exhaust gas passage 118. Flows from the lower side in the vertical direction to the upper side.

原燃料流路116の上端部は、接続部225と接続部226との間に形成された接続流路232と連通され、この接続流路232の上端部には、容器20の径方向外側に延びる原燃料供給管50が接続されている。原燃料流路116は、鉛直方向上側を上流側として形成されており、この原燃料流路116には、原燃料供給管50から接続流路232を通じて供給された原燃料161が鉛直方向上側から下側に流れる。原燃料流路116の下端部は、気化流路46(図20参照)と連通されている。   The upper end portion of the raw fuel flow passage 116 is communicated with a connection flow passage 232 formed between the connection portion 225 and the connection portion 226, and the upper end portion of the connection flow passage 232 is disposed on the radially outer side of the container 20. An extending raw fuel supply pipe 50 is connected. The raw fuel flow path 116 is formed with the upper side in the vertical direction as the upstream side, and the raw fuel 161 supplied from the raw fuel supply pipe 50 through the connection flow path 232 is supplied to the raw fuel flow path 116 from the upper side in the vertical direction. Flows downward. The lower end portion of the raw fuel flow path 116 is in communication with the vaporization flow path 46 (see FIG. 20).

酸化剤ガス流路117の上端部は、接続部226と接続部227との間に形成された接続流路233と連通されている。この接続流路233の上端部には、容器20の径方向外側に延びる酸化剤ガス供給管122が接続されており、酸化剤ガス流路117の下端部は、気化部40に形成された酸化剤ガス流路48(図20参照)と連通されている。酸化剤ガス流路117は、鉛直方向上側を上流側として形成されており、この酸化剤ガス流路117には、酸化剤ガス供給管122から接続流路233を通じて供給された酸化剤ガス164が鉛直方向上側から下側に流れる。   The upper end portion of the oxidant gas flow channel 117 communicates with a connection flow channel 233 formed between the connection portion 226 and the connection portion 227. An oxidant gas supply pipe 122 extending outward in the radial direction of the container 20 is connected to the upper end portion of the connection flow channel 233, and the lower end portion of the oxidant gas flow channel 117 is an oxidation formed in the vaporization unit 40. The agent gas flow path 48 (see FIG. 20) is communicated. The oxidant gas flow path 117 is formed with the upper side in the vertical direction as the upstream side, and the oxidant gas 164 supplied from the oxidant gas supply pipe 122 through the connection flow path 233 is formed in the oxidant gas flow path 117. It flows from the upper side to the lower side in the vertical direction.

原燃料流路116には、熱交換部110の軸方向回りに螺旋状に形成された螺旋凸部119が設けられており、この螺旋凸部119により、原燃料流路116は、熱交換部110の軸方向回りに螺旋状に形成されている。同様に、酸化剤ガス流路117には、熱交換部110の軸方向回りに螺旋状に形成された螺旋凸部120が設けられており、この螺旋凸部120により、酸化剤ガス流路117は、熱交換部110の軸方向回りに螺旋状に形成されている。同様に、燃焼排ガス流路118には、熱交換部110の軸方向回りに螺旋状に形成された螺旋凸部121が設けられており、この螺旋凸部121により、燃焼排ガス流路118は、熱交換部110の軸方向回りに螺旋状に形成されている。   The raw fuel flow path 116 is provided with a spiral convex portion 119 formed in a spiral shape around the axial direction of the heat exchanging section 110, and the raw fuel flow path 116 is formed by the spiral convex section 119. 110 is formed in a spiral shape around the axial direction. Similarly, the oxidant gas flow channel 117 is provided with a spiral convex portion 120 formed in a spiral shape around the axial direction of the heat exchange unit 110, and the oxidant gas flow channel 117 is formed by the spiral convex portion 120. Is formed in a spiral shape around the axial direction of the heat exchange unit 110. Similarly, the combustion exhaust gas flow path 118 is provided with a spiral convex portion 121 formed in a spiral shape around the axial direction of the heat exchange unit 110, and the combustion exhaust gas flow path 118 is formed by the spiral convex portion 121. The heat exchanger 110 is formed in a spiral shape around the axial direction.

原燃料流路116のうち螺旋凸部119により螺旋状に形成された部分(螺旋流路)は、原燃料流路116の下流に位置する気化流路46よりも螺旋のピッチが小さくなっている。螺旋凸部119は、原燃料流路116を形成する筒状壁112,113の両方と接触しており、筒状壁112及び筒状壁113の間に介在するスペーサの役割を果たしている。   A portion of the raw fuel flow path 116 formed in a spiral shape by the spiral convex portion 119 (spiral flow path) has a smaller helical pitch than the vaporization flow path 46 located downstream of the raw fuel flow path 116. . The spiral convex portion 119 is in contact with both the cylindrical walls 112 and 113 that form the raw fuel flow path 116, and serves as a spacer interposed between the cylindrical wall 112 and the cylindrical wall 113.

なお、燃焼排ガス流路118のうち螺旋凸部121により螺旋状に形成された部分のピッチ(螺旋凸部121のピッチ)は、交換伝熱量に応じて変更することが可能である。また、伝熱量の多い気化部40に形成された気化流路46の螺旋のピッチ(螺旋凸部51のピッチ)は、細かくすると好適である。   In addition, the pitch of the part helically formed by the spiral convex part 121 in the flue gas passage 118 (the pitch of the spiral convex part 121) can be changed according to the exchange heat transfer amount. Further, it is preferable that the spiral pitch of the vaporization flow path 46 formed in the vaporization section 40 having a large amount of heat transfer (pitch of the spiral projection 51) be fine.

図18に示されるように、気化部40は、四重の筒状壁41〜44によって構成されている。四重の筒状壁41〜44のうち最も内側に位置する筒状壁41は、一番目の管材21の高さ方向の中央部によって構成され、四重の筒状壁41〜44のうち内側から二番目の筒状壁42は、二番目の管材22の高さ方向の中央部によって構成されている。また、四重の筒状壁41〜44のうち内側から三番目の筒状壁43は、三番目の管材23の下部によって構成され、四重の筒状壁41〜44のうち最も外側に位置する筒状壁44は、四番目の管材24の下部によって構成されている。   As illustrated in FIG. 18, the vaporizing unit 40 is configured by quadruple cylindrical walls 41 to 44. The tubular wall 41 located on the innermost side of the quadruple tubular walls 41 to 44 is constituted by the central portion in the height direction of the first tube member 21, and is located on the inner side of the quadruple tubular walls 41 to 44. The second cylindrical wall 42 is constituted by a central portion in the height direction of the second tubular material 22. The third cylindrical wall 43 from the inside of the quadruple cylindrical walls 41 to 44 is constituted by the lower portion of the third tubular material 23 and is located on the outermost side of the quadruple cylindrical walls 41 to 44. The cylindrical wall 44 is configured by the lower part of the fourth pipe member 24.

図20に示されるように、この気化部40を構成する四重の筒状壁41〜44は、互いの間に隙間を有しており、この四重の筒状壁41〜44の内側から外側には、断熱空間45、燃焼排ガス流路47、気化流路46、及び、酸化剤ガス流路48が順に形成されている。   As shown in FIG. 20, the quadruple cylindrical walls 41 to 44 constituting the vaporizing unit 40 have a gap between each other, and from the inside of the quadruple cylindrical walls 41 to 44. A heat insulating space 45, a combustion exhaust gas channel 47, a vaporization channel 46, and an oxidant gas channel 48 are sequentially formed on the outside.

気化流路46、酸化剤ガス流路48、及び、燃焼排ガス流路47には、螺旋凸部119,120,121が設けられており、この螺旋凸部119,120,121により、気化流路46、酸化剤ガス流路48、及び、燃焼排ガス流路47は、気化部40の軸方向回りに螺旋状に形成されている。   The vaporization flow path 46, the oxidant gas flow path 48, and the combustion exhaust gas flow path 47 are provided with spiral convex portions 119, 120, and 121. 46, the oxidizing gas channel 48, and the combustion exhaust gas channel 47 are formed in a spiral shape around the axial direction of the vaporizing unit 40.

図18に示されるように、改質部60は、四重の筒状壁61〜64によって構成されている。四重の筒状壁61〜64のうち最も内側に位置する筒状壁61は、一番目の管材21の下部によって構成され、四重の筒状壁61〜64のうち内側から二番目の筒状壁62は、二番目の管材22の下部によって構成されている。また、四重の筒状壁61〜64のうち内側から三番目の筒状壁63は、五番目の管材25の上部によって構成され、四重の筒状壁61〜64のうち最も外側に位置する筒状壁64は、六番目の管材26の上部によって構成されている。   As shown in FIG. 18, the reforming unit 60 is configured by quadruple cylindrical walls 61 to 64. The cylindrical wall 61 located on the innermost side of the quadruple cylindrical walls 61 to 64 is constituted by the lower portion of the first tubular member 21, and the second cylinder from the inner side among the quadruple cylindrical walls 61 to 64. The shaped wall 62 is constituted by the lower part of the second pipe material 22. The third cylindrical wall 63 from the inside of the quadruple cylindrical walls 61 to 64 is constituted by the upper part of the fifth tubular member 25, and is located on the outermost side of the quadruple cylindrical walls 61 to 64. The cylindrical wall 64 is configured by the upper part of the sixth pipe member 26.

図20に示されるように、改質部60を構成する四重の筒状壁61〜64は、互いの間に隙間を有しており、この四重の筒状壁61〜64の内側から外側には、断熱空間65、燃焼排ガス流路66、改質流路67、及び、酸化剤ガス流路68が順に形成されている。   As shown in FIG. 20, the quadruple cylindrical walls 61 to 64 constituting the reforming unit 60 have a gap between each other, and from the inside of the quadruple cylindrical walls 61 to 64. On the outside, a heat insulating space 65, a combustion exhaust gas channel 66, a reforming channel 67, and an oxidant gas channel 68 are formed in this order.

改質流路67の入口(上端)には、改質部60の周方向に沿って環状に形成された一対の仕切板234(分散部)が設けられている。この一対の仕切板234は、鉛直方向に並んでいる。各仕切板234には、周方向に一定の間隔を空けて複数のオリフィス235が形成されている。オリフィス235は、仕切板234の板厚方向(鉛直方向)に貫通しており、改質流路67には、複数のオリフィス235を通じて原燃料ガス162が流入する。   A pair of partition plates 234 (dispersing parts) formed in an annular shape along the circumferential direction of the reforming part 60 are provided at the inlet (upper end) of the reforming channel 67. The pair of partition plates 234 are arranged in the vertical direction. In each partition plate 234, a plurality of orifices 235 are formed at regular intervals in the circumferential direction. The orifice 235 penetrates in the plate thickness direction (vertical direction) of the partition plate 234, and the raw fuel gas 162 flows into the reforming channel 67 through the plurality of orifices 235.

一対の仕切板234の外周部は、改質部60を構成する四重の筒状壁61〜64のうち内側から三番目の筒状壁63と僅かな隙間を有して離間されている。なお、一対の仕切板234の内周部が、改質部60を構成する四重の筒状壁61〜64のうち内側から二番目の筒状壁62と僅かな隙間を有して離間されていても良い。   The outer peripheral portions of the pair of partition plates 234 are spaced apart from the third cylindrical wall 63 from the inside of the quadruple cylindrical walls 61 to 64 constituting the reforming unit 60 with a slight gap. The inner peripheral portions of the pair of partition plates 234 are spaced apart from the second cylindrical wall 62 from the inside of the quadruple cylindrical walls 61 to 64 constituting the reforming unit 60 with a slight gap. May be.

複数のオリフィス235は、改質流路67の周方向に一定の間隔を空けて並んでいるので、この複数のオリフィス235を通過することで、改質流路67には、原燃料ガスが分散して流入する。なお、仕切板234は、一枚でも良い。   Since the plurality of orifices 235 are arranged at regular intervals in the circumferential direction of the reforming channel 67, the raw fuel gas is dispersed in the reforming channel 67 by passing through the plurality of orifices 235. Inflow. The partition plate 234 may be a single sheet.

図18に示されるように、予熱部100は、三重の筒状壁101〜103によって構成されている。三重の筒状壁101〜103における内側の筒状壁101は、七番目の管材27によって構成され、三重の筒状壁101〜103における中央の筒状壁102は、五番目の管材25の下部によって構成され、三重の筒状壁101〜103における外側の筒状壁103は、六番目の管材26の下部によって構成されている。   As shown in FIG. 18, the preheating unit 100 is configured by triple cylindrical walls 101 to 103. The inner cylindrical wall 101 in the triple cylindrical walls 101 to 103 is constituted by the seventh tubular material 27, and the central cylindrical wall 102 in the triple cylindrical walls 101 to 103 is the lower part of the fifth tubular material 25. The outer cylindrical wall 103 of the triple cylindrical walls 101 to 103 is configured by the lower portion of the sixth pipe member 26.

図21に示されるように、この熱交換部110を構成する三重の筒状壁101〜103は、互いの間に隙間を有している。そして、内側の筒状壁101と中央の筒状壁102との間には、燃料ガス流路108が形成され、外側の筒状壁103と中央の筒状壁102との間には、予熱流路105が形成されている。燃料ガス流路108の上端部は、改質流路67と連通されている。   As shown in FIG. 21, the triple cylindrical walls 101 to 103 constituting the heat exchange unit 110 have a gap between them. A fuel gas flow path 108 is formed between the inner cylindrical wall 101 and the central cylindrical wall 102, and preheating is performed between the outer cylindrical wall 103 and the central cylindrical wall 102. A flow path 105 is formed. The upper end portion of the fuel gas channel 108 is in communication with the reforming channel 67.

また、燃料ガス流路108の下端部は、マニホールド14(図18参照)に形成された流路を通じて燃料電池セルスタック10の燃料ガス取入口と連通され、予熱流路105の下端部は、マニホールド14(図18参照)に形成された流路を通じて燃料電池セルスタック10の酸化剤ガス取入口と連通されている。   Further, the lower end portion of the fuel gas passage 108 communicates with the fuel gas intake port of the fuel cell stack 10 through the passage formed in the manifold 14 (see FIG. 18), and the lower end portion of the preheating passage 105 is the manifold. 14 (see FIG. 18) is communicated with an oxidant gas intake port of the fuel cell stack 10 through a flow path formed in FIG.

この第六実施形態に係る燃料電池モジュールM6は、熱交換部110が気化部40の上方に設けられた以外は、第一実施形態に係る燃料電池モジュールM1と同様の構造であり、第一実施形態に係る燃料電池モジュールM1と同様に動作する。また、この第二実施形態に係る燃料電池モジュールM2は、第一実施形態に係る燃料電池モジュールM1と同様の構造については、この燃料電池モジュールM1と同様の作用及び効果を奏する。   The fuel cell module M6 according to the sixth embodiment has the same structure as that of the fuel cell module M1 according to the first embodiment except that the heat exchanging unit 110 is provided above the vaporization unit 40. It operates similarly to the fuel cell module M1 according to the embodiment. In addition, the fuel cell module M2 according to the second embodiment has the same operations and effects as the fuel cell module M1 with respect to the same structure as the fuel cell module M1 according to the first embodiment.

この第六実施形態に係る燃料電池モジュールM6のように、熱交換部110が気化部40の上方に設けられていると、一番目から四番目の管材21〜24を容器20の上側へ直線状に延長することにより、この一番目から四番目の管材21〜24の上部で熱交換部110を構成することができる。これにより、容器20の製造が容易になると共に容器20を構成する管材の数を減らすことができるので、コストダウンすることができる。   As in the fuel cell module M6 according to the sixth embodiment, when the heat exchanging unit 110 is provided above the vaporizing unit 40, the first to fourth pipe members 21 to 24 are linearly formed on the upper side of the container 20. Thus, the heat exchanging unit 110 can be configured at the upper part of the first to fourth pipe members 21 to 24. Thereby, manufacture of the container 20 becomes easy and the number of pipes constituting the container 20 can be reduced, so that the cost can be reduced.

また、原燃料ガス162は、改質流路67の入口に形成された複数のオリフィス235を通じて改質流路67に流入する。このとき、複数のオリフィス235が改質流路67の周方向に間隔を空けて並ぶことにより、原燃料ガス162が周方向に分散される。従って、改質流路67に流入する原燃料ガス162の周方向への偏り(原燃料ガスの偏流)を抑制することができる。   The raw fuel gas 162 flows into the reforming channel 67 through a plurality of orifices 235 formed at the inlet of the reforming channel 67. At this time, the plurality of orifices 235 are arranged at intervals in the circumferential direction of the reforming channel 67, whereby the raw fuel gas 162 is dispersed in the circumferential direction. Accordingly, it is possible to suppress the deviation in the circumferential direction of the raw fuel gas 162 flowing into the reforming passage 67 (the deviation of the raw fuel gas).

また、改質流路67の入口には、仕切板234が鉛直方向に間隔を空けて複数設けられているので、改質流路67の入口に形成された複数のオリフィス234を通じて原燃料ガス162を周方向により一層効果的に分散させることができる。   In addition, since a plurality of partition plates 234 are provided at the inlet of the reforming channel 67 at intervals in the vertical direction, the raw fuel gas 162 is passed through the plurality of orifices 234 formed at the inlet of the reforming channel 67. Can be more effectively dispersed in the circumferential direction.

また、三番目の管材23及び四番目の管材24に設けられた接続部226,227にベローズ228,229がそれぞれ形成されているので、一番目から四番目の管材21〜24に温度差による熱膨張差が生じても、ベローズ228,229が伸縮することにより熱膨張差に伴う応力を吸収して緩和することができる。   In addition, since the bellows 228 and 229 are respectively formed in the connecting portions 226 and 227 provided in the third pipe member 23 and the fourth pipe member 24, heat from the first to fourth pipe members 21 to 24 is caused by the temperature difference. Even if a difference in expansion occurs, the bellows 228 and 229 expand and contract to absorb and relieve stress associated with the difference in thermal expansion.

次に、上述の第一乃至第六実施形態に共通の変形例について説明する。   Next, a modification common to the first to sixth embodiments will be described.

上述の第一乃至第六実施形態では、例えば、気化流路46を螺旋状に形成する螺旋形成部(螺旋凸部51)として、図22に示されるように、螺旋状に形成された金属製の丸棒部材311が用いられても良い。この丸棒部材311は、気化流路46を形成する一対の筒状壁41,42の間に設けられると共に、気化部40の軸方向回りに螺旋状に形成されている。この丸棒部材311は、内側の筒状壁41に巻回されており、この筒状壁41に密着されている。   In the first to sixth embodiments described above, for example, as shown in FIG. 22, as a spiral forming portion (spiral convex portion 51) that spirally forms the vaporization flow path 46, a metal made in a spiral shape is used. The round bar member 311 may be used. The round bar member 311 is provided between the pair of cylindrical walls 41 and 42 forming the vaporization flow path 46 and is formed in a spiral shape around the axial direction of the vaporization unit 40. The round bar member 311 is wound around the inner cylindrical wall 41 and is in close contact with the cylindrical wall 41.

このように、気化流路46を螺旋状に形成するために螺旋状の丸棒部材311が用いていると、螺旋状の気化流路46を簡単な構造で実現できるので、コストダウンすることができる。また、丸棒部材311が気化流路46を形成する内側の筒状壁41に密着されているので、気化流路46を流れる原燃料161が丸棒部材311と筒状壁41との間をすり抜けること(ショートパスすること)を安価な構造で抑制することができる。   As described above, when the spiral round bar member 311 is used to form the vaporization flow path 46 in a spiral shape, the spiral vaporization flow path 46 can be realized with a simple structure, so that the cost can be reduced. it can. In addition, since the round bar member 311 is in close contact with the inner cylindrical wall 41 forming the vaporization flow path 46, the raw fuel 161 flowing through the vaporization flow path 46 passes between the round bar member 311 and the cylindrical wall 41. It is possible to suppress slipping through (short pass) with an inexpensive structure.

なお、丸棒部材311は、気化流路46を形成する一対の筒状壁41,42のうち外側の筒状壁42にのみ密着されていても良く、また、筒状壁41,42の両方に密着されていても良い。   The round bar member 311 may be in close contact with only the outer cylindrical wall 42 of the pair of cylindrical walls 41 and 42 forming the vaporizing flow path 46, and both the cylindrical walls 41 and 42 may be in close contact with each other. It may be closely attached to.

また、気化流路46は、以下の構造により、気化部40の軸方向回りに螺旋状に形成されても良い。   Moreover, the vaporization flow path 46 may be formed in a spiral around the axial direction of the vaporization unit 40 with the following structure.

すなわち、図23に示される変形例では、螺旋形成部として、ワイヤー状のメッシュ材により形成されたワイヤーメッシュ312が用いられている。このワイヤーメッシュ312は、気化流路46を形成する一対の筒状壁41,42の間に設けられると共に、気化部40の軸方向回りに螺旋状に形成されており、内側の筒状壁41に巻回されている。   That is, in the modification shown in FIG. 23, a wire mesh 312 formed of a wire mesh material is used as the spiral forming portion. The wire mesh 312 is provided between the pair of cylindrical walls 41, 42 forming the vaporization flow path 46, and is formed in a spiral shape around the axial direction of the vaporization unit 40, and the inner cylindrical wall 41 It is wound around.

このようにワイヤーメッシュ312が用いられていると、気化流路46に投入された原燃料161に含まれる水の流れをワイヤーメッシュ312により抑制することができるので、気化流路46における水の滞留時間を延ばすことができると共に、水とメッシュ部(金属部)との接触面積(伝熱面積)を大きくすることができる。これにより、気化部40における気化の促進及び安定性を向上させることができる。   When the wire mesh 312 is used in this way, the flow of water contained in the raw fuel 161 introduced into the vaporization flow path 46 can be suppressed by the wire mesh 312, so that the water stays in the vaporization flow path 46. While extending time, the contact area (heat-transfer area) of water and a mesh part (metal part) can be enlarged. Thereby, promotion of vaporization in the vaporization part 40 and stability can be improved.

また、図24に示される変形例では、上述の丸棒部材311及びワイヤーメッシュ312が組み合わされて用いられている。つまり、ワイヤーメッシュ312は、丸棒部材311に沿って設けられており、丸棒部材311によって鉛直方向下側から支持されている。   In the modification shown in FIG. 24, the round bar member 311 and the wire mesh 312 described above are used in combination. That is, the wire mesh 312 is provided along the round bar member 311 and is supported by the round bar member 311 from the lower side in the vertical direction.

このように構成されていても、丸棒部材311が気化流路46を形成する内側の筒状壁41に密着されているので、気化流路46を流れる原燃料161が丸棒部材311と筒状壁41との間をすり抜けること(ショートパスすること)を安価な構造で抑制することができる。   Even in such a configuration, since the round bar member 311 is in close contact with the inner cylindrical wall 41 forming the vaporization channel 46, the raw fuel 161 flowing through the vaporization channel 46 is in contact with the round bar member 311 and the cylinder. It is possible to suppress slipping through the wall 41 (short path) with an inexpensive structure.

また、気化流路46に投入された原燃料161に含まれる水の流れをワイヤーメッシュ312により抑制することができるので、気化流路46における水の滞留時間を延ばすことができると共に、水とメッシュ部(金属部)との接触面積(伝熱面積)を大きくすることができる。これにより、気化部40における気化の促進及び安定性を向上させることができる。   In addition, since the flow of water contained in the raw fuel 161 input to the vaporization flow path 46 can be suppressed by the wire mesh 312, the residence time of water in the vaporization flow path 46 can be extended, and water and the mesh can be increased. The contact area (heat transfer area) with the part (metal part) can be increased. Thereby, promotion of vaporization in the vaporization part 40 and stability can be improved.

さらに、ワイヤーメッシュ312が丸棒部材311によって支持されているので、ワイヤーメッシュ312を位置決めすることができると共に、ワイヤーメッシュ312の変形を抑制することができる。   Furthermore, since the wire mesh 312 is supported by the round bar member 311, the wire mesh 312 can be positioned and deformation of the wire mesh 312 can be suppressed.

なお、図24に示される変形例においても、丸棒部材311は、気化流路46を形成する一対の筒状壁41,42のうち外側の筒状壁42にのみ密着されていても良く、また、筒状壁41,42の両方に密着されていても良い。   24, the round bar member 311 may be in close contact with only the outer cylindrical wall 42 of the pair of cylindrical walls 41 and 42 forming the vaporization flow path 46. Further, the cylindrical walls 41 and 42 may be in close contact with each other.

また、図25に示される変形例では、螺旋形成部として、ガイド部313と、複数の球体314とが用いられている。ガイド部313には、例えば、上述の丸棒部材311(図22参照)を適用することが可能である。このガイド部313は、気化流路46を形成する一対の筒状壁41,42の間に設けられると共に、気化部40の軸方向回りに螺旋状に形成されている。   In the modification shown in FIG. 25, a guide portion 313 and a plurality of spheres 314 are used as the spiral forming portion. For example, the above-described round bar member 311 (see FIG. 22) can be applied to the guide portion 313. The guide portion 313 is provided between the pair of cylindrical walls 41 and 42 forming the vaporization flow path 46 and is formed in a spiral shape around the axial direction of the vaporization portion 40.

複数の球体314は、一対の筒状壁41,42の間に充填されている。複数の球体314の隙間は、気化流路46として形成されており、複数の球体314は、気化流路46が気化部40の軸方向回りに螺旋状に形成されるように、ガイド部313によって気化部40の軸方向回りに螺旋状に配列されている。この複数の球体314としては、例えば、セラミックボールが使用される。なお、ガイド部313として丸棒部材以外の構造が用いられても良い。   The plurality of spheres 314 are filled between the pair of cylindrical walls 41 and 42. The gaps between the plurality of spheres 314 are formed as vaporization channels 46, and the plurality of spheres 314 are formed by the guide unit 313 so that the vaporization channels 46 are formed in a spiral shape around the axial direction of the vaporization unit 40. The vaporizer 40 is arranged in a spiral around the axial direction. As the plurality of spheres 314, for example, ceramic balls are used. Note that a structure other than a round bar member may be used as the guide portion 313.

このように複数の球体314が用いられていると、気化流路46に投入された原燃料に含まれる水の流れを複数の球体314の間に形成された凹凸形状により抑制することができるので、気化流路46における水の滞留時間を延ばすことができる。これにより、気化部40における気化の促進及び安定性を向上させることができる。   When a plurality of spheres 314 are used in this way, the flow of water contained in the raw fuel charged into the vaporization flow path 46 can be suppressed by the uneven shape formed between the plurality of spheres 314. The residence time of water in the vaporization channel 46 can be extended. Thereby, promotion of vaporization in the vaporization part 40 and stability can be improved.

また、図26に示される変形例では、螺旋形成部として、気化流路46を形成する内側の筒状壁41から膨出されたコルゲート部315が用いられている。このコルゲート部315は、コルゲート加工により気化部40の軸方向回りに螺旋状に形成される。   In the modification shown in FIG. 26, a corrugated portion 315 bulging from the inner cylindrical wall 41 forming the vaporizing flow path 46 is used as the spiral forming portion. The corrugated portion 315 is formed in a spiral shape around the axial direction of the vaporizing portion 40 by corrugating.

また、図27に示される変形例では、螺旋形成部として、気化流路46を形成する内側の筒状壁41から膨出されたコルゲート部315と、気化流路46を形成する外側の筒状壁42から膨出されたコルゲート部315とが用いられている。各コルゲート部315は、コルゲート加工により気化部40の軸方向回りに螺旋状に形成されており、一方のコルゲート部315と、他方のコルゲート部315とは、互いの頂部にて接している。   In addition, in the modification shown in FIG. 27, the corrugated portion 315 bulged from the inner cylindrical wall 41 that forms the vaporization flow path 46 and the outer cylindrical shape that forms the vaporization flow path 46 as the spiral forming portion. A corrugated portion 315 bulged from the wall 42 is used. Each corrugated portion 315 is formed in a spiral shape around the axial direction of the vaporizing portion 40 by corrugating, and one corrugated portion 315 and the other corrugated portion 315 are in contact with each other at the top.

このように、螺旋形状部として、コルゲート加工により筒状壁41又は筒状壁41,42に一体に形成されたコルゲート部315が用いられていると、気化部40の部品点数を削減することができる。   As described above, when the corrugated portion 315 formed integrally with the cylindrical wall 41 or the cylindrical walls 41 and 42 by corrugation is used as the spiral-shaped portion, the number of parts of the vaporizing portion 40 can be reduced. it can.

また、図28に示される変形例では、螺旋形成部として、気化流路46を形成する外側の筒状壁42に形成された溶接金属316が用いられている。この溶接金属316の形成方法としては、気化流路46を形成する一対の筒状壁41,42の間に粉体を充填した状態で、この一対の筒状壁41,42の外側からレーザを照射して粉体を溶かし、この溶けた粉体を冷却することにより形成される。この溶接金属316は、レーザを気化部40の軸方向回りに螺旋状に相対移動させることにより、気化部40の軸方向回りに螺旋状に形成される。このような溶接金属の形成方法には、例えば、特願2013−59683に記載の技術が適用可能である。一対の筒状壁41,42の間に充填された粉体のうちレーザにより溶融されなかった粉体は、気化流路46の上方から外部に排出される。   In the modification shown in FIG. 28, a weld metal 316 formed on the outer cylindrical wall 42 that forms the vaporization flow path 46 is used as the spiral forming portion. As a method for forming the weld metal 316, a laser is applied from the outside of the pair of cylindrical walls 41, 42 in a state where powder is filled between the pair of cylindrical walls 41, 42 forming the vaporization flow path 46. It is formed by irradiating to melt the powder and cooling the melted powder. The weld metal 316 is formed in a spiral shape around the axial direction of the vaporization unit 40 by relatively moving the laser in a spiral manner around the axial direction of the vaporization unit 40. For example, a technique described in Japanese Patent Application No. 2013-59683 can be applied to such a weld metal forming method. Of the powder filled between the pair of cylindrical walls 41, 42, the powder not melted by the laser is discharged from the upper side of the vaporization channel 46 to the outside.

このように、螺旋形状部として、気化流路46を形成する外側の筒状壁42に形成された溶接金属316が用いられていると、螺旋状の気化流路46を容易に形成することができる。   As described above, when the weld metal 316 formed on the outer cylindrical wall 42 forming the vaporization channel 46 is used as the spiral-shaped portion, the spiral vaporization channel 46 can be easily formed. it can.

また、溶接金属316が外側の筒状壁42に一体に形成されているので、気化流路46を流れる原燃料161が溶接金属316と外側の筒状壁42との間をすり抜けること(ショートパスすること)を抑制することができる。   Further, since the weld metal 316 is formed integrally with the outer cylindrical wall 42, the raw fuel 161 flowing through the vaporization flow path 46 passes through between the weld metal 316 and the outer cylindrical wall 42 (short path). Can be suppressed.

この図22〜図28に示される螺旋形成部の例は、第一実施形態に係る燃料電池モジュールM1だけでなく、第二乃至第六実施形態に係る燃料電池モジュールM2〜M6にも適用可能である。   The example of the spiral forming portion shown in FIGS. 22 to 28 is applicable not only to the fuel cell module M1 according to the first embodiment but also to the fuel cell modules M2 to M6 according to the second to sixth embodiments. is there.

なお、図22〜図28に示される螺旋形成部(丸棒部材311、ワイヤーメッシュ312、ガイド部313、複数の球体314、コルゲート部315、溶接金属316)が一対の筒状壁41,42の間に介在するスペーサとしての機能を果たすと、一対の筒状壁41,42の一方に対して他方を位置決めをすることができ、ひいては、気化流路46の幅を保持することができる。   It should be noted that the spiral forming portions (round bar member 311, wire mesh 312, guide portion 313, multiple spheres 314, corrugated portion 315, weld metal 316) shown in FIGS. If the function as a spacer interposed between them is achieved, the other of the pair of cylindrical walls 41 and 42 can be positioned, and the width of the vaporization channel 46 can be maintained.

図22に示される丸棒部材311、図25に示されるコルゲート部315、及び、図27に示される溶接金属316は、その頂部が外側の筒状壁42に対して離間されているが、丸棒部材311、コルゲート部315、溶接金属316は、その頂部が外側の筒状壁42に接していても良い。このように構成されていても、一対の筒状壁41,42の一方に対して他方を位置決めをすることができる。   The round bar member 311 shown in FIG. 22, the corrugated part 315 shown in FIG. 25, and the weld metal 316 shown in FIG. 27 are spaced apart from the outer cylindrical wall 42. The bar member 311, the corrugated portion 315, and the weld metal 316 may be in contact with the outer cylindrical wall 42 at the top. Even if comprised in this way, the other can be positioned with respect to one of a pair of cylindrical walls 41 and 42. FIG.

また、第一乃至第六実施形態に係る燃料電池モジュールM1〜M6において、予熱部100、燃焼部90の周壁部91、改質部60を構成する複数の筒状壁、気化部40を構成する複数の筒状壁、及び、熱交換部110等を構成する複数の筒状壁は、いずれも横断面が真円形状である円筒状に形成されている。   In the fuel cell modules M1 to M6 according to the first to sixth embodiments, the preheating part 100, the peripheral wall part 91 of the combustion part 90, the plurality of cylindrical walls constituting the reforming part 60, and the vaporization part 40 are constituted. The plurality of cylindrical walls and the plurality of cylindrical walls constituting the heat exchanging unit 110 and the like are all formed in a cylindrical shape having a perfect circular cross section.

しかしながら、第一乃至第六実施形態に係る燃料電池モジュールM1〜M6において、予熱部100、燃焼部90の周壁部91、改質部60を構成する複数の筒状壁、気化部40を構成する複数の筒状壁、及び、熱交換部110等を構成する複数の筒状壁は、いずれも横断面が楕円形状である楕円筒状に形成されていても良い。   However, in the fuel cell modules M1 to M6 according to the first to sixth embodiments, the preheating part 100, the peripheral wall part 91 of the combustion part 90, the plurality of cylindrical walls constituting the reforming part 60, and the vaporization part 40 are constituted. The plurality of cylindrical walls and the plurality of cylindrical walls constituting the heat exchanging unit 110 and the like may all be formed in an elliptic cylindrical shape having an elliptical cross section.

また、第一乃至第六実施形態に係る燃料電池モジュールM1〜M6において、予熱部100、燃焼部90の周壁部91、改質部60を構成する複数の筒状壁、気化部40を構成する複数の筒状壁、及び、熱交換部110等を構成する複数の筒状壁は、横断面が真円形状である円筒状に形成されたものと、横断面が楕円形状である楕円筒状に形成されたものの両方を含んでいても良い。   In the fuel cell modules M1 to M6 according to the first to sixth embodiments, the preheating part 100, the peripheral wall part 91 of the combustion part 90, the plurality of cylindrical walls constituting the reforming part 60, and the vaporization part 40 are constituted. A plurality of cylindrical walls and a plurality of cylindrical walls constituting the heat exchanging portion 110 and the like are formed in a cylindrical shape having a perfect circular cross section and an elliptic cylindrical shape having a cross sectional shape being elliptical. Both of them may be included.

また、第一乃至第六実施形態に係る燃料電池モジュールM1〜M6では、燃料電池セルスタック10の形状(例えば、燃料電池セルスタック10が複数の円筒平板形のセル12を有する場合)に応じて、予熱部100のみ楕円筒状に形成されても良い。   Further, in the fuel cell modules M1 to M6 according to the first to sixth embodiments, according to the shape of the fuel cell stack 10 (for example, when the fuel cell stack 10 has a plurality of cylindrical flat cells 12). Only the preheating part 100 may be formed in an elliptical cylindrical shape.

また、第一乃至第六実施形態に係る燃料電池モジュールM1〜M6において、燃料電池セルスタック10には、固体酸化物形燃料電池(SOFC)が適用されているが、その他の形式の燃料電池が適用されても良い。   Further, in the fuel cell modules M1 to M6 according to the first to sixth embodiments, the solid oxide fuel cell (SOFC) is applied to the fuel cell stack 10, but other types of fuel cells are used. May be applied.

また、原燃料に含まれる炭化水素系燃料として、都市ガスが用いられているが、都市ガスの代わりにメタンガスなど水素を主成分とするガスが用いられても良い。また、炭化水素系燃料は、炭化水素系液体でも良い。   Moreover, although city gas is used as the hydrocarbon-based fuel contained in the raw fuel, a gas containing hydrogen as a main component, such as methane gas, may be used instead of city gas. Further, the hydrocarbon fuel may be a hydrocarbon liquid.

次に、評価試験について説明する。   Next, the evaluation test will be described.

評価試験として、上述の第一実施形態に係る燃料電池モジュールM1を例に温度測定を行う。温度測定は、気化流路の入口、気化流路の出口、改質流路の入口(周方向の4カ所)、及び、改質流路の出口(周方向の4カ所)について行う。炭化水素系ガスには、都市ガスを使用し、温度測定には、熱電対を使用する。表1には、測定結果が示されている。   As an evaluation test, temperature measurement is performed using the fuel cell module M1 according to the first embodiment described above as an example. The temperature is measured at the inlet of the vaporization channel, the outlet of the vaporization channel, the inlet of the reforming channel (four places in the circumferential direction), and the outlet of the reforming channel (four places in the circumferential direction). City gas is used as the hydrocarbon gas, and a thermocouple is used for temperature measurement. Table 1 shows the measurement results.

Figure 0006246088
Figure 0006246088

表1により、気化流路の入口では100℃以下になっているが、気化流路の出口では、300℃を超えており、気化流路に投入された水の蒸発ができていることが確認できる。   Table 1 shows that the temperature at the inlet of the vaporization channel is 100 ° C. or lower, but the temperature at the outlet of the vaporization channel exceeds 300 ° C., and it is confirmed that the water introduced into the vaporization channel has been evaporated. it can.

また、改質流路の入口及び出口での周方向における温度のバラツキは20℃以下であるが、以下の(1)、(2)の理由から、改質流路の入口における都市ガスと水蒸気の混合気体(原燃料ガス)の分散は良好であると判断できる。   Further, the temperature variation in the circumferential direction at the inlet and outlet of the reforming channel is 20 ° C. or less. For the following reasons (1) and (2), city gas and water vapor at the inlet of the reforming channel It can be judged that the mixture gas (raw fuel gas) is well dispersed.

(1)改質流路の出口における熱電対の測定誤差は約±5℃(素線種類はK、許容差はクラス2)であり、10℃程度のバラツキは許容される。   (1) The measurement error of the thermocouple at the outlet of the reforming channel is about ± 5 ° C. (wire type is K, tolerance is class 2), and variations of about 10 ° C. are allowed.

(2)周方向の温度のバラツキが20℃の場合では、メタン転化率は1%程度しか変わらず、発電に影響を与えない(この場合のメタン転化率とは、原燃料ガスから発電に利用できる水素をどれだけ取り出せているかを示す値である)。   (2) When the temperature variation in the circumferential direction is 20 ° C, the methane conversion rate changes only about 1% and does not affect power generation (in this case, the methane conversion rate is used for power generation from raw fuel gas) It is a value indicating how much hydrogen that can be taken out).

以上、本発明の第一乃至第六実施形態について説明したが、本発明は、上記に限定されるものでなく、上記以外にも、その主旨を逸脱しない範囲内において種々変形して実施可能であることは勿論である。   The first to sixth embodiments of the present invention have been described above. However, the present invention is not limited to the above, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention. Of course there is.

M1〜M6…燃料電池モジュール、10…燃料電池セルスタック、12…セル、14…マニホールド、15…酸化剤ガス取入口、16…燃料ガス取入口、20…容器、21〜29…管材、40…気化部、41〜44…筒状壁、45…断熱空間、46…気化流路、47…燃焼排ガス流路、48…酸化剤ガス流路、49…断熱材、50…原燃料供給管、51…螺旋凸部(螺旋形成部)、54…トラップ部、55…螺旋凸部、60…改質部、61〜64…筒状壁、65…断熱空間、66…燃焼排ガス流路、67…改質流路、68…酸化剤ガス流路、69…断熱材、70…改質触媒層、80…混合部、81…連結管、82…オリフィス、83…仕切板(分散部)、84…オリフィス、85…内側空間、86…対向壁部、90…燃焼部、91…周壁部、92…点火電極、93…隔壁部、94…燃焼室、95…テーパ部、100…予熱部、101〜103…筒状壁、104…内側空間、105…予熱流路、106…螺旋凸部、107…燃料ガス配管、108…燃料ガス流路、110…熱交換部、111〜114…筒状壁、115…断熱空間、116…原燃料流路、117…酸化剤ガス流路、118…燃焼排ガス流路、119〜121…螺旋凸部、122…酸化剤ガス供給管、123…ガス排出管、124…断熱材、130…断熱層、140…断熱材、161…原燃料、162…原燃料ガス、163…燃料ガス、164…酸化剤ガス、165…スタック排ガス、166…燃焼排ガス、190…混合部、192…オリフィス、196…対向壁部、197…連通管、311…丸棒部材(螺旋形成部)、312…ワイヤーメッシュ(螺旋形成部)、313…ガイド部、314…球体(螺旋形成部)、315…コルゲート部(螺旋形成部)、316…溶接金属(螺旋形成部)   M1 to M6 ... Fuel cell module, 10 ... Fuel cell stack, 12 ... Cell, 14 ... Manifold, 15 ... Oxidant gas inlet, 16 ... Fuel gas inlet, 20 ... Container, 21-29 ... Tube, 40 ... Vaporization part, 41-44 ... cylindrical wall, 45 ... heat insulation space, 46 ... vaporization flow path, 47 ... combustion exhaust gas flow path, 48 ... oxidant gas flow path, 49 ... heat insulation material, 50 ... raw fuel supply pipe, 51 DESCRIPTION OF SYMBOLS ... Spiral convex part (spiral formation part), 54 ... Trap part, 55 ... Spiral convex part, 60 ... Reformation part, 61-64 ... Cylindrical wall, 65 ... Thermal insulation space, 66 ... Combustion exhaust gas flow path, 67 ... Kai 68 ... Oxidant gas passage, 69 ... Insulating material, 70 ... Reforming catalyst layer, 80 ... Mixing part, 81 ... Connecting pipe, 82 ... Orifice, 83 ... Partition plate (dispersing part), 84 ... Orifice , 85 ... inner space, 86 ... opposing wall part, 90 ... combustion part, 91 ... peripheral wall part, DESCRIPTION OF SYMBOLS 2 ... Ignition electrode, 93 ... Partition part, 94 ... Combustion chamber, 95 ... Tapered part, 100 ... Preheating part, 101-103 ... Cylindrical wall, 104 ... Inner space, 105 ... Preheating flow path, 106 ... Spiral convex part, DESCRIPTION OF SYMBOLS 107 ... Fuel gas piping, 108 ... Fuel gas flow path, 110 ... Heat exchange part, 111-114 ... Cylindrical wall, 115 ... Thermal insulation space, 116 ... Raw fuel flow path, 117 ... Oxidant gas flow path, 118 ... Combustion Exhaust gas flow path, 119 to 121 ... spiral projection, 122 ... oxidant gas supply pipe, 123 ... gas discharge pipe, 124 ... heat insulating material, 130 ... heat insulating layer, 140 ... heat insulating material, 161 ... raw fuel, 162 ... raw fuel Gas, 163 ... Fuel gas, 164 ... Oxidant gas, 165 ... Stack exhaust gas, 166 ... Combustion exhaust gas, 190 ... Mixing part, 192 ... Orifice, 196 ... Opposite wall part, 197 ... Communication pipe, 311 ... Round bar member (spiral) Forming part), 12 ... wire mesh (helix formation portion), 313 ... guide portion, 314 ... spheres (helix formation portion), 315 ... corrugations (helix formation portion), 316 ... weld metal (helix forming unit)

Claims (18)

酸化剤ガスと燃料ガスとの電気化学反応により発電する燃料電池セルスタックと、
前記燃料電池セルスタックから排出されたスタック排ガスを燃焼し、燃焼排ガスを排出する燃焼部と、
互いの間に隙間を有する少なくとも三重の円筒状又は楕円筒状の筒状壁によって構成されると共に、前記三重の筒状壁における内側の筒状壁及び外側の筒状壁のうちの一方と中央の筒状壁との間に炭化水素系燃料及び水を含む原燃料が投入される気化流路を有し、前記内側の筒状壁及び前記外側の筒状壁のうちの他方と前記中央の筒状壁との間に前記原燃料に対して気化熱を与える前記燃焼排ガスが流れる燃焼排ガス流路を有し、前記燃焼部よりも上側に配置された気化部と、
を備える燃料電池モジュール。
A fuel cell stack that generates electricity by an electrochemical reaction between an oxidant gas and a fuel gas;
Combusting the stack exhaust gas discharged from the fuel cell stack, a combustion section for discharging the combustion exhaust gas,
It is constituted by at least a triple cylindrical or elliptical cylindrical wall having a gap between each other, and one and the center of the inner cylindrical wall and the outer cylindrical wall in the triple cylindrical wall Between the other cylindrical wall and the other one of the inner cylindrical wall and the outer cylindrical wall. A combustion exhaust gas passage through which the combustion exhaust gas that gives vaporization heat to the raw fuel flows between a cylindrical wall and a vaporization section disposed above the combustion section ;
A fuel cell module comprising:
酸化剤ガスと燃料ガスとの電気化学反応により発電する燃料電池セルスタックと、
前記燃料電池セルスタックから排出されたスタック排ガスを燃焼し、燃焼排ガスを排出する燃焼部と、
互いの間に隙間を有する少なくとも三重の円筒状又は楕円筒状の筒状壁によって構成されると共に、前記三重の筒状壁における内側の筒状壁及び外側の筒状壁のうちの一方と中央の筒状壁との間に炭化水素系燃料及び水を含む原燃料が投入される気化流路を有し、前記内側の筒状壁及び前記外側の筒状壁のうちの他方と前記中央の筒状壁との間に前記原燃料に対して気化熱を与える前記燃焼排ガスが流れる燃焼排ガス流路を有し、前記燃料電池セルスタックよりも上側に配置された気化部と、
前記気化部の下方且つ前記燃料電池セルスタックの上側に設けられると共に、前記気化流路と連通し前記気化流路にて生成された原燃料ガスから前記燃料ガスを生成するための改質触媒層が設けられた改質流路を有する改質部と、
を備える燃料電池モジュール。
A fuel cell stack that generates electricity by an electrochemical reaction between an oxidant gas and a fuel gas;
Combusting the stack exhaust gas discharged from the fuel cell stack, a combustion section for discharging the combustion exhaust gas,
It is constituted by at least a triple cylindrical or elliptical cylindrical wall having a gap between each other, and one and the center of the inner cylindrical wall and the outer cylindrical wall in the triple cylindrical wall Between the other cylindrical wall and the other one of the inner cylindrical wall and the outer cylindrical wall. A combustion exhaust gas flow path through which the combustion exhaust gas that gives vaporization heat to the raw fuel flows between a cylindrical wall and a vaporization section disposed above the fuel cell stack ;
A reforming catalyst layer provided below the vaporization unit and above the fuel cell stack and for generating the fuel gas from the raw fuel gas generated in the vaporization flow path and communicating with the vaporization flow path A reforming section having a reforming channel provided with;
A fuel cell module comprising:
前記気化部と前記改質部との間に設けられると共に、前記気化流路の下端部と連通するオリフィスと、前記オリフィスに対する前記改質流路側に設けられ前記オリフィスと対向する対向壁部とを有する混合部とをさらに備える、An orifice that is provided between the vaporization section and the reforming section, communicates with a lower end portion of the vaporization flow path, and an opposing wall section that is provided on the reforming flow path side with respect to the orifice and faces the orifice. And further comprising a mixing section having
請求項2に記載の燃料電池モジュール。  The fuel cell module according to claim 2.
前記オリフィスは、水平方向に貫通し、
前記オリフィスに対する下方には、前記気化流路の下端部と連通する空間を有する凹状のトラップ部が設けられている、
請求項3に記載の燃料電池モジュール。
The orifice penetrates in a horizontal direction;
A concave trap portion having a space communicating with the lower end portion of the vaporization flow path is provided below the orifice.
The fuel cell module according to claim 3 .
前記混合部は、前記オリフィスを一つのみ有する、
請求項3又は請求項4に記載の燃料電池モジュール。
The mixing unit has only one orifice,
The fuel cell module according to claim 3 or 4 .
前記改質部は、前記気化部の下方に前記気化部と同軸上に設けられると共に、互いの間に隙間を有する少なくとも三重の円筒状又は楕円筒状の筒状壁によって構成され、且つ、該三重の筒状壁の内側から外側へ順に、断熱空間、前記燃焼排ガスが流れる燃焼排ガス流路、及び、前記改質流路を有し、
前記オリフィスは、前記気化流路の径方向外側に位置する、
請求項4又は請求項5に記載の燃料電池モジュール。
The reforming section is provided coaxially with the vaporization section below the vaporization section, and is configured by at least a triple cylindrical or elliptical cylindrical wall having a gap therebetween, and In order from the inside to the outside of the triple cylindrical wall, the heat insulating space, the combustion exhaust gas passage through which the combustion exhaust gas flows, and the reforming passage,
The orifice is located radially outside the vaporization channel;
The fuel cell module according to claim 4 or 5 .
前記オリフィスは、水平方向に貫通し、
前記改質流路の入口には、前記改質流路の周方向に間隔を空けて並び鉛直方向に貫通する複数のオリフィスを有する分散部が設けられている、
請求項3〜請求項6のいずれか一項に記載の燃料電池モジュール。
The orifice penetrates in a horizontal direction;
The inlet of the reforming channel is provided with a dispersion section having a plurality of orifices arranged in the circumferential direction at intervals in the circumferential direction of the reforming channel and penetrating in the vertical direction.
The fuel cell module according to any one of claims 3 to 6 .
前記改質流路の入口には、前記分散部が鉛直方向に間隔を空けて複数設けられている、
請求項7に記載の燃料電池モジュール。
At the inlet of the reforming channel, a plurality of the dispersing portions are provided at intervals in the vertical direction.
The fuel cell module according to claim 7 .
前記気化流路を前記気化部の軸方向回りに螺旋状に形成する螺旋形成部、をさらに備える、A spiral forming part that spirally forms the vaporization channel around the axial direction of the vaporization part,
請求項1〜請求項8のいずれか1項に記載の燃料電池モジュール。  The fuel cell module according to any one of claims 1 to 8.
前記螺旋形成部は、前記三重の筒状壁のうち前記気化流路を形成する一対の筒状壁の間に設けられると共に、前記気化部の軸方向回りに螺旋状に形成され、且つ、前記一対の筒状壁の少なくとも一方に密着された丸棒部材である、
請求項9に記載の燃料電池モジュール。
The spiral forming portion is provided between a pair of cylindrical walls forming the vaporization flow path among the triple cylindrical walls, is formed in a spiral shape around the axial direction of the vaporization portion, and A round bar member in close contact with at least one of the pair of cylindrical walls;
The fuel cell module according to claim 9 .
前記螺旋形成部は、前記三重の筒状壁のうち前記気化流路を形成する一対の筒状壁の間に設けられると共に、前記気化部の軸方向回りに螺旋状に形成され、且つ、ワイヤー状のメッシュ材により形成されたワイヤーメッシュである、
請求項9に記載の燃料電池モジュール。
The spiral forming portion is provided between a pair of cylindrical walls forming the vaporization flow path among the triple cylindrical walls, and is formed in a spiral shape around the axial direction of the vaporization portion, and a wire A wire mesh formed of a mesh material,
The fuel cell module according to claim 9 .
前記螺旋形成部は、前記三重の筒状壁のうち前記気化流路を形成する一対の筒状壁の間に設けられると共に、前記気化部の軸方向回りに螺旋状に形成され、且つ、前記一対の筒状壁の少なくとも一方に密着された丸棒部材と、
前記一対の筒状壁の間に前記丸棒部材に沿って設けられると共に、前記丸棒部材によって支持され、且つ、ワイヤー状のメッシュ材により形成されたワイヤーメッシュとを有する、
請求項9に記載の燃料電池モジュール。
The spiral forming portion is provided between a pair of cylindrical walls forming the vaporization flow path among the triple cylindrical walls, is formed in a spiral shape around the axial direction of the vaporization portion, and A round bar member in close contact with at least one of the pair of cylindrical walls;
A wire mesh provided between the pair of cylindrical walls along the round bar member, supported by the round bar member, and formed of a wire mesh material.
The fuel cell module according to claim 9 .
前記螺旋形成部は、前記三重の筒状壁のうち前記気化流路を形成する一対の筒状壁の間に設けられると共に、前記気化部の軸方向回りに螺旋状に形成されたガイド部と、
前記三重の筒状壁のうち前記気化流路を形成する一対の筒状壁の間に充填されると共に、前記ガイド部によって前記気化部の軸方向回りに螺旋状に配列された複数の球体とを有する、
請求項9に記載の燃料電池モジュール。
The spiral forming portion is provided between a pair of cylindrical walls that form the vaporization flow path among the triple cylindrical walls, and a guide portion formed in a spiral around the axial direction of the vaporization portion; ,
A plurality of spheres filled between a pair of cylindrical walls forming the vaporization flow path among the triple cylindrical walls and spirally arranged around the axial direction of the vaporization part by the guide part; Having
The fuel cell module according to claim 9 .
前記螺旋形成部は、前記三重の筒状壁のうち前記気化流路を形成する一対の筒状壁の少なくとも一方から膨出すると共に、前記気化部の軸方向回りに螺旋状に形成されたコルゲート部である、
請求項9に記載の燃料電池モジュール。
The spiral forming portion bulges out from at least one of a pair of cylindrical walls forming the vaporization flow path among the triple cylindrical walls and is formed in a spiral shape around the axial direction of the vaporization portion. Part
The fuel cell module according to claim 9 .
前記螺旋形成部は、前記三重の筒状壁のうち前記気化流路を形成する一対の筒状壁における外側の筒状壁に形成されると共に、前記気化部の軸方向回りに螺旋状に形成された溶接金属である、
請求項9に記載の燃料電池モジュール。
The spiral forming portion is formed on an outer cylindrical wall of the pair of cylindrical walls forming the vaporization flow path in the triple cylindrical wall, and is formed in a spiral shape around the axial direction of the vaporization portion. Welded metal,
The fuel cell module according to claim 9 .
前記気化部は、前記三重の筒状壁の内側から外側へ順に、断熱空間、前記気化流路、及び、前記燃焼排ガス流路を有する、
請求項1〜請求項15のいずれか1項に記載の燃料電池モジュール。
The vaporization section, in order from the inside to the outside of the triple cylindrical wall, has a heat insulating space, the vaporization flow path, and the combustion exhaust gas flow path,
The fuel cell module according to any one of claims 1 to 15 .
前記気化部は、前記三重の筒状壁を含み互いの間に隙間を有する四重の円筒状又は楕円筒状の筒状壁によって構成されると共に、該四重の筒状壁の内側から外側へ順に、断熱空間、前記気化流路、前記燃焼排ガス流路、及び、前記燃焼排ガスとの間で熱交換される酸化剤ガスが流れる酸化剤ガス流路を有する、
請求項16に記載の燃料電池モジュール。
The vaporizing section is configured by a quadruple cylindrical or elliptical cylindrical wall including the triple cylindrical wall and having a gap between each other, and from the inside to the outside of the quadruple cylindrical wall In order, the heat insulating space, the vaporization flow path, the combustion exhaust gas flow path, and an oxidant gas flow path through which an oxidant gas exchanged with the combustion exhaust gas flows.
The fuel cell module according to claim 16 .
前記気化流路は、鉛直方向上側を上流側として形成されている、
請求項1〜請求項17のいずれか一項に記載の燃料電池モジュール。
The vaporization channel is formed with the upper side in the vertical direction as the upstream side,
The fuel cell module according to any one of claims 1 to 17 .
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