JP5294778B2 - Fuel cell module and fuel cell device - Google Patents

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Description

本発明は、収納容器内に複数個の柱状の燃料電池セルを収納してなる燃料電池モジュールおよびそれを具備する燃料電池装置に関する。   The present invention relates to a fuel cell module in which a plurality of columnar fuel cells are accommodated in a storage container, and a fuel cell device including the fuel cell module.

近年、次世代エネルギーとして、水素含有ガスと空気（酸素含有ガス）とを用いて電力を得ることができる燃料電池セルを複数個並設し電気的に直列に接続してなるセルスタックを、燃料電池セルにガスを供給するマニホールドに固定し、それを収納してなる燃料電池モジュールや燃料電池モジュールを収納してなる燃料電池装置が種々提案されている。   In recent years, as a next-generation energy, a cell stack formed by arranging a plurality of fuel cells that can obtain electric power using hydrogen-containing gas and air (oxygen-containing gas) in parallel and electrically connected in series, Various fuel cell modules that are fixed to a manifold that supplies gas to battery cells and that contain the fuel cells and fuel cell devices that contain the fuel cell modules have been proposed.

そのような燃料電池モジュールとしては、例えば、直方体状の収納容器内に設けられた発電室内に、燃料電池セルを複数個並設し電気的に直列に接続してマニホールドに固定してなるセルスタック装置と、燃料電池セルに供給する水素含有ガスを生成するための気化部と改質部とを備える改質器とを収納してなる燃料電池モジュールが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
特開２００７−５９３７７号公報 As such a fuel cell module, for example, a cell stack in which a plurality of fuel cells are arranged in parallel in a power generation chamber provided in a rectangular parallelepiped storage container and electrically connected in series and fixed to a manifold. There has been proposed a fuel cell module including an apparatus and a reformer including a vaporization unit and a reforming unit for generating a hydrogen-containing gas supplied to the fuel cell (see, for example, Patent Document 1). ).
JP 2007-59377 A

ところで、セルスタック装置の上方に配置され、燃料電池セルに供給する水素含有ガスを生成するための気化部と改質部とを備える改質器を収納容器内に収納した場合に、例えば改質部で水蒸気改質を行うために、収納容器の外部から供給される水を気化部にて気化させる場合において、水の気化に伴う吸熱反応により、気化部の周囲の温度が低下し、発電室内に温度分布が生じる場合があり、発電効率が低下するおそれがあった。   By the way, when a reformer that is disposed above the cell stack device and includes a vaporization unit and a reforming unit for generating a hydrogen-containing gas supplied to the fuel cell is stored in a storage container, for example, reforming In order to perform steam reforming in the section, when the water supplied from the outside of the storage container is vaporized in the vaporization section, the temperature around the vaporization section decreases due to the endothermic reaction accompanying the vaporization of water, and the power generation chamber In some cases, temperature distribution may occur, and power generation efficiency may be reduced.

また、気化部の下方に位置する燃料電池セルの温度が低下し、燃料電池セルの配列方向に沿って温度分布が生じ、それに伴い発電効率が低下するおそれもあった。   In addition, the temperature of the fuel cell located below the vaporization unit is lowered, and a temperature distribution is generated along the arrangement direction of the fuel cell, and the power generation efficiency may be lowered accordingly.

それゆえ本発明は、気化部の周囲における温度低下を抑制し、発電室内の温度分布を均一に近づけることが可能な燃料電池モジュールおよびそれを具備する燃料電池装置を提供することを目的とする。   Therefore, an object of the present invention is to provide a fuel cell module capable of suppressing a temperature drop around the vaporization section and making the temperature distribution in the power generation chamber close to uniform, and a fuel cell device including the fuel cell module.

本発明の燃料電池モジュールは、収納容器内に設けられた発電室内に、内部に燃料ガスを流通させるためのガス流路を有する柱状の燃料電池セルを複数個立設して電気的に直列に接続してなるセルスタックおよび該セルスタックを構成する前記燃料電池セルを固定するとともに、前記燃料電池セルに燃料ガスを供給するマニホールドを具備するセルスタック装置と、該セルスタック装置の上方に配置され、前記燃料電池セルに供給する燃料ガスを生成するための気化部および改質部を備える改質器とを収納するとともに、前記収納容器の外部より原燃料ガスおよび水を前記気化部にそれぞれ供給するための複数の供給管と、前記収納容器内に設けられ、前記発電室内の排ガスを前記収納容器の外部へ流すための排ガス流路とを具備してなる燃料電池モジュールであって、前記供給管のうち少なくとも一方の供給管は、その一部に、前記排ガス流路を流れる排ガスと前記供給管を流れる原燃料ガスまたは水とで熱交換を行うための熱交換部を備え、該熱交換部は前記排ガス流路内に配置されており、前記排ガス流路が、前記燃料電池セルの配列方向に沿う側部に設けられ、前記熱交換部が、前記燃料電池セルの配列方向における中央部に対応して配置されていることを特徴とする。
The fuel cell module according to the present invention is provided in such a manner that a plurality of columnar fuel cells each having a gas flow path for circulating a fuel gas are erected in a power generation chamber provided in a storage container. A cell stack device comprising a connected cell stack and a manifold for fixing the fuel cell constituting the cell stack and supplying fuel gas to the fuel cell, and disposed above the cell stack device , supplied with housing the reformer comprising a vaporizing section and the reforming section for generating the fuel gas supplied to the fuel cell, the more raw fuel gas and water outside of the container to the vaporizing part a plurality of supply pipes for, provided in the storage container, formed by and a gas flow field for supplying a exhaust gas of the power generation chamber to the outside of the container retardant A battery module, at least one of the supply pipe of the supply pipe, a portion thereof, the heat for performing heat exchange between the raw fuel gas or water flow through the supply pipe and the exhaust gas flowing through the exhaust passage Provided with an exchange part, the heat exchange part is disposed in the exhaust gas flow path, the exhaust gas flow path is provided on a side portion along the arrangement direction of the fuel cells, and the heat exchange part is provided with the fuel. It characterized that you have been placed in correspondence with the central portion in the arrangement direction of the battery cell.

このような燃料電池モジュールにおいては、収納容器の外部より原燃料ガスおよび水を気化部（改質器）にそれぞれ供給するための複数の供給管は、その一部に、排ガス流路を流れる排ガスと供給管を流れる原燃料ガスまたは水とで熱交換を行うための熱交換部を備え、該熱交換部は排ガス流路内に配置されていることから、熱交換部を流れる間に原燃料ガスまたは水の温度が上昇することとなる。
In such a fuel cell module, a plurality of supply pipes for supplying raw fuel gas and water to the vaporization unit (reformer) from the outside of the storage container respectively are partly exhaust gas flowing in the exhaust gas flow path. raw fuel while provided with a heat exchanger for performing heat exchange, heat exchange section to flow from Rukoto be disposed within the exhaust gas flow path, the heat exchange unit in the raw fuel gas or water flow through the feed pipe The temperature of gas or water will rise.

それにより、温められた原燃料ガスまたは水が気化部に供給されることから、気化部で水を気化させる際の吸熱反応により、気化部の周囲の温度が低下することを抑制することができ、発電室内の温度分布を均一に近づけることができる。また、あわせて気化部の下方に位置する燃料電池セルの温度低下を抑制することができることから、燃料電池セルの配列方向における温度分布を均一に近づけることができる。さらに、少なくとも一方の供給管の一部に備える熱交換部が排ガス流路内に配置されていることから、供給管を流れる原燃料ガスまたは水の熱交換において、発電室内の温度への影響を減らすことができる。それゆえ、発電効率が向上した燃料電池モジュールとすることができる。また、複数の燃料電池セルをマニホールドに立設してなるセルスタック装置においては、燃料電池セルの配列方向における中央部（側）の温度が、燃料電池セルの配列方向における端部（側）の温度に比べて高温となる場合があり、各燃料電池セルに供給される燃料ガスの量にバラツキが生じ、発電効率が低下するおそれがあるが、排ガス流路が、燃料電池セルの配列方向に沿う側面に対応して設けられており、熱交換部を燃料電池セルの配列方向における中央部に対応して配置することにより、気化部の周囲の温度低下を抑制するとともに、燃料電池セルの配列方向における温度分布も均一に近づけることができ、発電効率が向上した燃料電池モジュールとすることができる。
Thereby, since the warmed raw fuel gas or water is supplied to the vaporization unit, it is possible to suppress a decrease in the temperature around the vaporization unit due to an endothermic reaction when water is vaporized in the vaporization unit. The temperature distribution in the power generation chamber can be made closer to uniform. In addition, since the temperature drop of the fuel cell located below the vaporization unit can be suppressed, the temperature distribution in the arrangement direction of the fuel cell can be made closer to uniform. Furthermore, the heat exchange section provided on a part of at least one of the supply pipe is affected from being disposed in the exhaust passage, the heat exchange of the raw fuel gas or water flow through the feed pipe, the temperature of the power generation chamber Can be reduced. Therefore, a fuel cell module with improved power generation efficiency can be obtained. In a cell stack device in which a plurality of fuel cells are erected on a manifold, the temperature at the center (side) in the arrangement direction of the fuel cells is the temperature at the end (side) in the arrangement direction of the fuel cells. The temperature may be higher than the temperature, and the amount of fuel gas supplied to each fuel cell varies, which may reduce power generation efficiency. The heat exchange part is arranged corresponding to the center part in the arrangement direction of the fuel cells, so that the temperature drop around the vaporization part is suppressed and the arrangement of the fuel cells is provided. The temperature distribution in the direction can also be made close to uniform, and a fuel cell module with improved power generation efficiency can be obtained.

本発明の燃料電池モジュールは、収納容器内に設けられた発電室内に、内部に燃料ガスを流通させるためのガス流路を有する柱状の燃料電池セルを複数個立設して電気的に直列に接続してなるセルスタックおよび該セルスタックを構成する前記燃料電池セルを固定するとともに、前記燃料電池セルに燃料ガスを供給するマニホールドを具備するセルスタック装置と、該セルスタック装置の上方に配置され、前記燃料電池セルに供給する燃料ガスを生成するための気化部および改質部を備える改質器とを収納するとともに、前記収納容器の外部より原燃料ガスおよび水を前記気化部にそれぞれ供給するための複数の供給管と、前記収納容器内に設けられ、前記発電室内の排ガスを前記収納容器の外部へ流すための排ガス流路とを具備してなる燃料電池モジュールであって、前記供給管のうち少なくとも一方の供給管は、その一部に、前記排ガス流路を流れる排ガスと前記供給管を流れる原燃料ガスまたは水とで熱交換を行うための熱交換部を備え、該熱交換部は前記排ガス流路内に配置されており、前記セルスタック装置が、前記燃料電池セルの上端部側で、前記ガス流路より排出される燃料ガスを燃焼させるように構成されているとともに、前記排ガス流路が、前記燃料電池セルの配列方向に沿う側部に設けられ、前記熱交換部が、前記燃料電池セルの長手方向における中央部から上端部の間の部位に対応して配置されていることを特徴とする。
The fuel cell module according to the present invention is provided in such a manner that a plurality of columnar fuel cells each having a gas flow path for circulating a fuel gas are erected in a power generation chamber provided in a storage container. A cell stack device comprising a connected cell stack and a manifold for fixing the fuel cell constituting the cell stack and supplying fuel gas to the fuel cell, and disposed above the cell stack device Storing a vaporizer for generating fuel gas to be supplied to the fuel battery cell and a reformer having a reformer, and supplying raw fuel gas and water to the vaporizer from outside the storage container A fuel pipe comprising a plurality of supply pipes, and an exhaust gas passage provided in the storage container for flowing exhaust gas in the power generation chamber to the outside of the storage container. In the battery module, at least one of the supply pipes includes, in part, heat for exchanging heat between the exhaust gas flowing through the exhaust gas flow path and the raw fuel gas or water flowing through the supply pipe. The heat exchanger is disposed in the exhaust gas flow path, and the cell stack device burns the fuel gas discharged from the gas flow path on the upper end side of the fuel cell. And the exhaust gas flow path is provided at a side portion along the arrangement direction of the fuel cells, and the heat exchange portion is between a center portion and an upper end portion in the longitudinal direction of the fuel cells. It arrange | positions corresponding to this site | part, It is characterized by the above-mentioned.

燃料電池セルの上端部側で、ガス流路より排出される燃料ガスを燃焼させる構成のセルスタック装置においては、燃料電池セルの長手方向において中央部（側）から上端部（側）にかけての温度が高温となり、燃料電池セルの長手方向において温度分布が生じる場合がある。このような燃料電池セルにおいては、高温の部位に電流が集中し、電流が集中した部位の劣化が早まるおそれがある。   In the cell stack device configured to burn the fuel gas discharged from the gas flow path on the upper end side of the fuel cell, the temperature from the center (side) to the upper end (side) in the longitudinal direction of the fuel cell May become a high temperature and a temperature distribution may occur in the longitudinal direction of the fuel cell. In such a fuel cell, current concentrates on a high temperature part, and there is a possibility that deterioration of the part where the current is concentrated is accelerated.

それゆえ、少なくとも一方の供給管の一部が備える熱交換部を排ガス流路内に配置する場合において、燃料電池セルの長手方向における中央部から上端部の間に対応した部位に熱交換部を配置することで、温められた原燃料ガスまたは水が気化部に供給されることから、気化部の周囲の温度低下を抑制するとともに、燃料電池セルの長手方向における温度分布も均一に近づけることができ、発電効率が向上した燃料電池モジュールとすることができる。
Therefore, in the case where the heat exchange part provided in at least one of the supply pipes is disposed in the exhaust gas flow path, the heat exchange part is provided at a portion corresponding to the distance between the center part and the upper end part in the longitudinal direction of the fuel cell. By disposing, since the heated raw fuel gas or water is supplied to the vaporization unit, it is possible to suppress the temperature drop around the vaporization unit and to make the temperature distribution in the longitudinal direction of the fuel cells closer to uniform. And a fuel cell module with improved power generation efficiency.

本発明の燃料電池モジュールは、収納容器内に設けられた発電室内に、内部に燃料ガスを流通させるためのガス流路を有する柱状の燃料電池セルを複数個立設して電気的に直列に接続してなるセルスタックおよび該セルスタックを構成する前記燃料電池セルを固定す
るとともに、前記燃料電池セルに燃料ガスを供給するマニホールドを具備するセルスタック装置と、該セルスタック装置の上方に配置され、前記燃料電池セルに供給する燃料ガスを生成するための気化部および改質部を備える改質器とを収納するとともに、前記収納容器の外部より原燃料ガスおよび水を前記気化部にそれぞれ供給するための複数の供給管と、前記収納容器内に設けられ、前記発電室内の排ガスを前記収納容器の外部へ流すための排ガス流路とを具備してなる燃料電池モジュールであって、複数の前記供給管は、その一部に、前記排ガス流路を流れる排ガスと前記供給管を流れる原燃料ガスまたは水とで熱交換を行うための熱交換部を備え、前記熱交換部が、前記排ガス流路内に配置されており、前記燃料電池セルの配列方向に沿う側部の両側に対応して配置されていることを特徴とする。
The fuel cell module according to the present invention is provided in such a manner that a plurality of columnar fuel cells each having a gas flow path for circulating a fuel gas are erected in a power generation chamber provided in a storage container. Cell stack formed by connection and fixing the fuel cell constituting the cell stack
And a cell stack device having a manifold for supplying fuel gas to the fuel cell, a vaporization unit disposed above the cell stack device for generating fuel gas to be supplied to the fuel cell, and a modification. A reformer having a quality part, a plurality of supply pipes for supplying raw fuel gas and water from the outside of the storage container to the vaporization part, and the power generation unit provided in the storage container. An exhaust gas flow path for flowing indoor exhaust gas to the outside of the storage container, wherein a plurality of the supply pipes include a part of the exhaust gas flowing through the exhaust gas flow path and the exhaust gas flow path. comprising a heat exchanger for exchanging heat with the raw fuel gas or water flow through the feed tube, the heat exchange unit is disposed in the exhaust gas flow path, the arrangement direction of the fuel cell Characterized in that it is arranged to correspond to the opposite side along.

このような燃料電池モジュールにおいては、複数の供給管は、その一部に、排ガス流路を流れる排ガスと供給管を流れる原燃料ガスまたは水とで熱交換を行うための熱交換部を備え、熱交換部が、排ガス流路内に配置されており、燃料電池セルの配列方向に沿う側部の両側に対応して配置されていることから、原燃料ガスおよび水の両方の温度を上昇させることができ、気化部の周囲の温度が低下することを抑制することができ、あわせて気化部の下方に位置する燃料電池セルの温度低下を抑制することができる。さらに、熱交換部が、燃料電池セルの配列方向に沿う側部の両側に対応して配置されていることから、燃料電池セルの配列方向における温度分布をさらに均一に近づけることができる。
In such a fuel cell module, the plurality of supply pipes include a heat exchange part for exchanging heat between the exhaust gas flowing through the exhaust gas flow path and the raw fuel gas or water flowing through the supply pipe, Since the heat exchanging part is arranged in the exhaust gas flow path and is arranged corresponding to both sides of the side part along the arrangement direction of the fuel cells, the temperature of both the raw fuel gas and water is raised. Therefore, it is possible to suppress a decrease in the temperature around the vaporization unit, and it is possible to suppress a decrease in the temperature of the fuel cell located below the vaporization unit. Furthermore, since the heat exchange parts are arranged corresponding to both sides of the side part along the arrangement direction of the fuel cells, the temperature distribution in the arrangement direction of the fuel cells can be made more uniform.

また、本発明の燃料電池モジュールは、前記熱交換部が蛇行流路であることが好ましい。このような燃料電池モジュールにおいては、熱交換部を蛇行流路とすることにより、排ガス流路を流れる排ガスと、熱交換部を構成する供給管を流れる原燃料ガスまたは水とで効率よく熱交換を行うことができる。それにより、気化部の周囲の温度低下をより抑制することができることから、発電効率が向上した燃料電池モジュールとすることができる。In the fuel cell module of the present invention, it is preferable that the heat exchange part is a meandering channel. In such a fuel cell module, the heat exchanging section is a meandering flow path, so that heat exchange is efficiently performed between the exhaust gas flowing through the exhaust gas flow path and the raw fuel gas or water flowing through the supply pipe constituting the heat exchanging section. It can be performed. Thereby, since the temperature fall around the vaporization part can be suppressed more, it can be set as the fuel cell module in which power generation efficiency improved.

本発明の燃料電池装置は、外装ケース内に、上記のうちいずれかに記載の燃料電池モジュールを収納してなることを特徴とする
このような燃料電池装置においては、外装ケース内に、気化部の周囲の温度低下を抑制し、発電効率が向上した燃料電池モジュールを収納してなることから、発電効率の向上した燃料電池装置とすることができる。 A fuel cell device according to the present invention is characterized in that the fuel cell module according to any one of the above is housed in an outer case. In such a fuel cell device, a vaporization section is provided in the outer case. The fuel cell module with improved power generation efficiency can be obtained since the fuel cell module with improved power generation efficiency is stored.

本発明の燃料電池モジュールは、収納容器内に設けられた発電室内に、内部に燃料ガスを流通させるためのガス流路を有する柱状の燃料電池セルを複数個立設して電気的に直列に接続してなるセルスタックおよび該セルスタックを構成する前記燃料電池セルを固定するとともに、前記燃料電池セルに燃料ガスを供給するマニホールドを具備するセルスタック装置と、該セルスタック装置の上方に配置され、前記燃料電池セルに供給する燃料ガスを生成するための気化部および改質部を備える改質器とを収納するとともに、前記収納容
器の外部より原燃料ガスおよび水を前記気化部にそれぞれ供給するための複数の供給管と、前記収納容器内に設けられ、前記発電室内の排ガスを前記収納容器の外部へ流すための排ガス流路とを具備してなる燃料電池モジュールであって、前記供給管のうち少なくとも一方の供給管は、その一部に、前記排ガス流路を流れる排ガスと前記供給管を流れる原燃料ガスまたは水とで熱交換を行うための熱交換部を備え、該熱交換部は前記排ガス流路内に配置されており、前記排ガス流路が、前記燃料電池セルの配列方向に沿う側部に設けられ、前記熱交換部が、前記燃料電池セルの配列方向における中央部に対応して配置されていることから、気化部の周囲の温度低下をより抑制することができ、発電効率を向上することができる。また、本発明の燃料電池モジュールは、収納容器内に設けられた発電室内に、内部に燃料ガスを流通させるためのガス流路を有する柱状の燃料電池セルを複数個立設して電気的に直列に接続してなるセルスタックおよび該セルスタックを構成する前記燃料電池セルを固定するとともに、前記燃料電池セルに燃料ガスを供給するマニホールドを具備するセルスタック装置と、該セルスタック装置の上方に配置され、前記燃料電池セルに供給する燃料ガスを生成するための気化部および改質部を備える改質器とを収納するとともに、前記収納容器の外部より原燃料ガスおよび水を前記気化部にそれぞれ供給するための複数の供給管と、前記収納容器内に設けられ、前記発電室内の排ガスを前記収納容器の外部へ流すための排ガス流路とを具備してなる燃料電池モジュールであって、前記供給管のうち少なくとも一方の供給管は、その一部に、前記排ガス流路を流れる排ガスと前記供給管を流れる原燃料ガスまたは水とで熱交換を行うための熱交換部を備え、該熱交換部は前記排ガス流路内に配置されており、前記セルスタック装置が、前記燃料電池セルの上端部側で、前記ガス流路より排出される燃料ガスを燃焼させるように構成されているとともに、前記排ガス流路が、前記燃料電池セルの配列方向に沿う側部に設けられ、前記熱交換部が、前記燃料電池セルの長手方向における中央部から上端部の間の部位に対応して配置されていることから、気化部の周囲の温度低下をより抑制することができ、発電効率を向上することができる。また、本発明の燃料電池モジュールは、収納容器内に設けられた発電室内に、内部に燃料ガスを流通させるためのガス流路を有する柱状の燃料電池セルを複数個立設して電気的に直列に接続してなるセルスタックおよび該セルスタックを構成する前記燃料電池セルを固定するとともに、前記燃料電池セルに燃料ガスを供給するマニホールドを具備するセルスタック装置と、該セルスタック装置の上方に配置され、前記燃料電池セルに供給する燃料ガスを生成するための気化部および改質部を備える改質器とを収納するとともに、前記収納容器の外部より原燃料ガスおよび水を前記気化部にそれぞれ供給するための複数の供給管と、前記収納容器内に設けられ、前記発電室内の排ガスを前記収納容器の外部へ流すための排ガス流路とを具備してなる燃料電池モジュールであって、複数の前記供給管は、その一部に、前記排ガス流路を流れる排ガスと前記供給管を流れる原燃料ガスまたは水とで熱交換を行うための熱交換部を備え、前記熱交換部が、前記排ガス流路内に配置されており、前記燃料電池セルの配列方向に沿う側部の両側に対応して配置されていることから、気化部の周囲の温度低下をより抑制することができ、発電効率を向上することができる。またあわせて、本発明の燃料電池モジュールを外装ケース内に収納することにより、発電効率の向上した燃料電池装置とすることができる。
The fuel cell module according to the present invention is provided in such a manner that a plurality of columnar fuel cells each having a gas flow path for circulating a fuel gas are erected in a power generation chamber provided in a storage container. A cell stack device comprising a connected cell stack and a manifold for fixing the fuel cell constituting the cell stack and supplying fuel gas to the fuel cell, and disposed above the cell stack device , supplied with housing the reformer comprising a vaporizing section and the reforming section for generating the fuel gas supplied to the fuel cell, the more raw fuel gas and water outside of the container to the vaporizing part a plurality of supply pipes for, provided in the storage container, formed by and a gas flow field for supplying a exhaust gas of the power generation chamber to the outside of the container retardant A battery module, at least one of the supply pipe of the supply pipe, a portion thereof, the heat for performing heat exchange between the raw fuel gas or water flow through the supply pipe and the exhaust gas flowing through the exhaust passage Provided with an exchange part, the heat exchange part is disposed in the exhaust gas flow path, the exhaust gas flow path is provided on a side portion along the arrangement direction of the fuel cells, and the heat exchange part is provided with the fuel. from Rukoto are arranged corresponding to the central portion in the arrangement direction of the battery cell, it is possible to further suppress the temperature drop around the vaporizing section, it is possible to improve the power generation efficiency. Further, the fuel cell module of the present invention is provided by electrically installing a plurality of columnar fuel cell cells having gas flow passages for circulating fuel gas therein in a power generation chamber provided in the storage container. A cell stack device including a cell stack connected in series and a manifold for fixing the fuel cell constituting the cell stack and supplying fuel gas to the fuel cell, and above the cell stack device And a reformer having a vaporization section and a reforming section for generating fuel gas to be supplied to the fuel cell, and storing raw fuel gas and water from the outside of the storage container to the vaporization section. A plurality of supply pipes each for supplying, and an exhaust gas passage provided in the storage container for flowing exhaust gas in the power generation chamber to the outside of the storage container In this fuel cell module, at least one of the supply pipes exchanges heat between the exhaust gas flowing through the exhaust gas flow path and the raw fuel gas or water flowing through the supply pipe. The heat exchanging part is disposed in the exhaust gas flow path, and the cell stack device supplies the fuel gas discharged from the gas flow path on the upper end side of the fuel cell. The exhaust gas flow path is provided at a side portion along the arrangement direction of the fuel cells, and the heat exchange portion is arranged at the upper end from the center in the longitudinal direction of the fuel cells. Since it arrange | positions corresponding to the site | part of between, the temperature fall around a vaporization part can be suppressed more, and electric power generation efficiency can be improved. Further, the fuel cell module of the present invention is provided by electrically installing a plurality of columnar fuel cell cells having gas flow passages for circulating fuel gas therein in a power generation chamber provided in the storage container. A cell stack device including a cell stack connected in series and a manifold for fixing the fuel cell constituting the cell stack and supplying fuel gas to the fuel cell, and above the cell stack device And a reformer having a vaporization section and a reforming section for generating fuel gas to be supplied to the fuel cell, and storing raw fuel gas and water from the outside of the storage container to the vaporization section. A plurality of supply pipes each for supplying, and an exhaust gas passage provided in the storage container for flowing exhaust gas in the power generation chamber to the outside of the storage container In the fuel cell module, the plurality of supply pipes include a heat exchange part for exchanging heat between the exhaust gas flowing through the exhaust gas flow path and the raw fuel gas or water flowing through the supply pipe. And the heat exchanging part is arranged in the exhaust gas flow path and is arranged corresponding to both sides of the side part along the arrangement direction of the fuel cells, so that the temperature drop around the vaporization part Can be further suppressed, and the power generation efficiency can be improved. In addition, by storing the fuel cell module of the present invention in the outer case, a fuel cell device with improved power generation efficiency can be obtained.

図１は、本発明の燃料電池モジュール１（以下、モジュールという場合がある。）の一例を示す外観斜視図である。なお、以降の図において同一の部材については同一の番号を付するものとする。   FIG. 1 is an external perspective view showing an example of a fuel cell module 1 (hereinafter sometimes referred to as a module) of the present invention. In the following drawings, the same numbers are assigned to the same members.

モジュール１は、内部にガス流路を有する柱状の燃料電池セル３の複数個を立設させた状態で所定間隔をおいて配列し、隣接する燃料電池セル３間に集電部材（図示せず）を介して電気的に直列に接続してセルスタック５を構成するとともに、燃料電池セル３の下端をガラスシール材等の絶縁性接合材（図示せず）で、燃料電池セル３に水素含有ガス（燃料ガス）を供給するマニホールド４に固定してなるセルスタック装置１０を、直方体状の収納容器２の発電室内に収納して構成されている。なお、収納容器２の構成は、図２および図３を用いて説明するものとする。   The module 1 is arranged in a state where a plurality of columnar fuel cells 3 each having a gas flow path are provided upright with a predetermined interval therebetween, and a current collecting member (not shown) is disposed between adjacent fuel cells 3. ) To form a cell stack 5 and the lower end of the fuel cell 3 is made of an insulating bonding material (not shown) such as a glass sealing material, and the fuel cell 3 contains hydrogen. A cell stack device 10 fixed to a manifold 4 for supplying gas (fuel gas) is housed in a power generation chamber of a rectangular parallelepiped storage container 2. In addition, the structure of the storage container 2 shall be demonstrated using FIG. 2 and FIG.

なお図１においては、燃料電池セル３として、内部を水素含有ガス（燃料ガス）が長手方向に流通するガス流路を複数有する中空平板型で、一対の対向する平坦面を有するとともに、内部にガス流路を有する支持体の一方側の平坦面に、燃料側電極層、固体電解質層および酸素側電極層を順に積層してなり、他方側の平坦面にインターコネクタを積層してなる固体酸化物形燃料電池セル３を例示している。   In FIG. 1, the fuel battery cell 3 is a hollow flat plate type having a plurality of gas flow paths through which a hydrogen-containing gas (fuel gas) flows in the longitudinal direction, and has a pair of opposed flat surfaces inside. Solid oxide formed by laminating a fuel-side electrode layer, a solid electrolyte layer, and an oxygen-side electrode layer in this order on a flat surface on one side of a support having a gas flow path, and an interconnector on the other flat surface The physical fuel cell 3 is illustrated.

また図１においては、燃料電池セル３の発電で使用する燃料ガスを得るために、天然ガス等の原燃料を改質して燃料ガスを生成するための改質器６をセルスタック５（燃料電池セル３）の上方に配置している。なお、改質器６は、効率のよい改質反応である水蒸気改質を行うことができる構成とすることが好ましく、水を気化させるための気化部７と、原燃料を燃料ガスに改質するための改質触媒（図示せず）が配置された改質部８とを備えている。そして、改質器６で生成された燃料ガスは、ガス流通管９によりマニホールド４に供給され、マニホールド４を介して燃料電池セル３の内部に設けられたガス流路に供給される。   In FIG. 1, in order to obtain a fuel gas used for power generation of the fuel cell 3, a reformer 6 for reforming raw fuel such as natural gas to generate a fuel gas is shown as a cell stack 5 (fuel It is arranged above the battery cell 3). The reformer 6 preferably has a configuration capable of performing steam reforming, which is an efficient reforming reaction. The reformer 6 reforms the raw fuel into fuel gas, and a vaporizer 7 for vaporizing water. And a reforming unit 8 in which a reforming catalyst (not shown) is disposed. The fuel gas generated by the reformer 6 is supplied to the manifold 4 through the gas flow pipe 9 and supplied to the gas flow path provided inside the fuel battery cell 3 via the manifold 4.

また、図１においては、収納容器２の一部（前後面）を取り外し、内部に収納されるセルスタック装置１０を後方に取り出した状態を示している。ここで、図１に示したモジュール１においては、セルスタック装置１０を、収納容器２内にスライドして収納することが可能である。   FIG. 1 shows a state in which a part (front and rear surfaces) of the storage container 2 is removed and the cell stack device 10 stored inside is taken out rearward. Here, in the module 1 shown in FIG. 1, the cell stack device 10 can be slid and stored in the storage container 2.

図２は、図１で示すモジュール１の断面図である。モジュール１を構成する収納容器２は、内壁１１と外壁１２とを有する二重構造で、外壁１２により収納容器２の外枠が形成されるとともに、内壁１１によりセルスタック５（セルスタック装置１０）を収納する発電室１３が形成されている。さらにモジュール１（収納容器２）においては、内壁１１と外壁１２との間を、燃料電池セル３に導入する酸素含有ガスが流通する酸素含有ガス流路１９としている。   FIG. 2 is a cross-sectional view of the module 1 shown in FIG. The storage container 2 constituting the module 1 has a double structure having an inner wall 11 and an outer wall 12, and an outer frame of the storage container 2 is formed by the outer wall 12, and the cell stack 5 (cell stack device 10) is formed by the inner wall 11. Is formed. Further, in the module 1 (storage container 2), an oxygen-containing gas flow path 19 through which the oxygen-containing gas introduced into the fuel cell 3 flows is provided between the inner wall 11 and the outer wall 12.

ここで内壁１１に、内壁１１の上面よりセルスタック５の側面側にまで延び、セルスタック５の配列方向における幅に対応する幅を有し、内壁１１と外壁１２とで形成される酸素含有ガス流路１９に通じて、セルスタック５に酸素含有ガスを導入するための酸素含有ガス導入部材１４が備えられている。なお酸素含有ガス導入部材１４の構成によっては、酸素含有ガス導入部材１４を内壁１１の側面側よりセルスタック５の側面側までに延びる構成としてもよい。また、酸素含有ガス導入部材１４の下端部側（マニホールド４に立設した燃料電池セル３の下端部側と対向する領域）に、燃料電池セル３に酸素含有ガスを供給するための酸素含有ガス導入口１５が設けられている。   Here, the oxygen-containing gas formed on the inner wall 11 extends from the upper surface of the inner wall 11 to the side surface side of the cell stack 5, has a width corresponding to the width in the arrangement direction of the cell stack 5, and is formed by the inner wall 11 and the outer wall 12. An oxygen-containing gas introduction member 14 for introducing an oxygen-containing gas into the cell stack 5 through the flow path 19 is provided. Depending on the configuration of the oxygen-containing gas introduction member 14, the oxygen-containing gas introduction member 14 may be configured to extend from the side surface side of the inner wall 11 to the side surface side of the cell stack 5. Further, an oxygen-containing gas for supplying the oxygen-containing gas to the fuel cell 3 on the lower end side of the oxygen-containing gas introduction member 14 (a region facing the lower end side of the fuel cell 3 standing on the manifold 4). An introduction port 15 is provided.

図２においては、酸素含有ガス導入部材１４が、収納容器２の内部に横並びに並置された２つのセルスタック５（セルスタック装置１０）間に位置するように配置されているが、セルスタック５（セルスタック装置１０）の数により、例えば酸素含有ガス導入部材１４をセルスタック５の両側面側から挟み込むように配置してもよい。具体的には、セルスタック５（セルスタック装置１０）を１つだけ収納する場合には、酸素含有ガス導入部材１４を２つ設け、セルスタック５を両側面側から挟み込むように配置することができる。   In FIG. 2, the oxygen-containing gas introduction member 14 is disposed so as to be positioned between two cell stacks 5 (cell stack device 10) arranged side by side inside the storage container 2. Depending on the number of (cell stack devices 10), for example, the oxygen-containing gas introduction member 14 may be disposed so as to be sandwiched from both side surfaces of the cell stack 5. Specifically, when only one cell stack 5 (cell stack device 10) is stored, two oxygen-containing gas introduction members 14 are provided, and the cell stack 5 may be disposed so as to be sandwiched from both side surfaces. it can.

また発電室１３内には、モジュール１内の熱が極端に放散され、燃料電池セル３（セルスタック５）の温度が低下して発電量が低減しないよう、モジュール１内の温度を高温に維持するための断熱材１６が適宜設けられている。   Also, in the power generation chamber 13, the temperature in the module 1 is maintained at a high temperature so that the heat in the module 1 is extremely dissipated and the temperature of the fuel cell 3 (cell stack 5) decreases and the power generation amount does not decrease. The heat insulating material 16 for doing is provided suitably.

断熱材１６は、セルスタック５の近傍に配置することが好ましく、特には、燃料電池セル３の配列方向に沿ってセルスタック５の側面側に配置するとともに、セルスタック５の側面の外形と同等またはそれ以上の大きさを有する断熱材１６を配置することが好ましい。なお、好ましくは、断熱材１６はセルスタック５の両側面側に配置することが好ましい。それにより、セルスタック５の温度が低下することを効果的に抑制できる。さらには、酸素含有ガス導入部材１４より供給される酸素含有ガスが、セルスタック５の側面側より排出されることを抑制でき、セルスタック５を構成する燃料電池セル３間の酸素含有ガスの流れを促進することができる。   The heat insulating material 16 is preferably disposed in the vicinity of the cell stack 5, and in particular, disposed on the side surface side of the cell stack 5 along the arrangement direction of the fuel cells 3, and is equivalent to the outer shape of the side surface of the cell stack 5. Or it is preferable to arrange | position the heat insulating material 16 which has a magnitude | size beyond it. Preferably, the heat insulating material 16 is disposed on both side surfaces of the cell stack 5. Thereby, it can suppress effectively that the temperature of the cell stack 5 falls. Furthermore, the oxygen-containing gas supplied from the oxygen-containing gas introduction member 14 can be suppressed from being discharged from the side surface side of the cell stack 5, and the flow of the oxygen-containing gas between the fuel cells 3 constituting the cell stack 5. Can be promoted.

なお、酸素含有ガス導入部材１４に近接して配置する断熱材１６の下端側には、酸素含有ガスを燃料電池セル３の下端部側に供給するための切り欠き部を有していることが好ましい。   It should be noted that the lower end side of the heat insulating material 16 arranged close to the oxygen-containing gas introduction member 14 has a notch for supplying the oxygen-containing gas to the lower end side of the fuel cell 3. preferable.

また、燃料電池セル３の配列方向に沿う内壁１１の内側に、排ガス用内壁１７が設けられおり、内壁１１と排ガス用内壁１７との間が、発電室１３内の排ガスを収納容器２の外部へ流す（排気する）ための排ガス流路２０とされている。なお、排ガス流路２０は、燃料電池セル３の配列方向に沿う側部と対応して形成される側部流路２１と、発電室１３の底部側を流れる底部流路２２とから構成され、底部流路２２が収納容器２の底部に設けられた排気孔１８と通じている。   Further, an exhaust gas inner wall 17 is provided inside the inner wall 11 along the arrangement direction of the fuel cells 3, and the exhaust gas in the power generation chamber 13 is transferred to the outside of the storage container 2 between the inner wall 11 and the exhaust gas inner wall 17. The exhaust gas flow path 20 is used to flow (exhaust) to the exhaust gas. The exhaust gas flow channel 20 includes a side flow channel 21 formed corresponding to the side portion along the arrangement direction of the fuel cells 3 and a bottom flow channel 22 that flows on the bottom side of the power generation chamber 13. The bottom channel 22 communicates with the exhaust hole 18 provided at the bottom of the storage container 2.

それにより、酸素含有ガスは、主に酸素含有ガス流路１９を流れる間に、排ガス流路２０（側部流路２１）を流れる排ガスとで熱交換されることとなり、高温の酸素含有ガスを燃料電池セル３に供給することができることから、発電効率の高いモジュール１とすることができる。   As a result, the oxygen-containing gas is mainly heat-exchanged with the exhaust gas flowing through the exhaust gas flow channel 20 (side flow channel 21) while flowing through the oxygen-containing gas flow channel 19. Since it can supply to the fuel cell 3, it can be set as the module 1 with high electric power generation efficiency.

図３は、本発明の燃料電池モジュールにおける他の一例を示した断面図である。図３に示すモジュール２３においては、収納容器２４は、外壁２８により外枠が形成され、外壁２８の内側に所定間隔をあけて第１の壁２９が形成されており、第１の壁２９の内側に所定間隔をあけて第２の壁３０が設けられており、第２の壁３０の内側に所定間隔をあけて
第３の壁３１が設けられている。そしてこれらの壁により、セルスタック５（セルスタック装置１０）を収納する発電室３５が形成されている。なお、セルスタック５（燃料電池セル２５）の上方には、改質器２７が配置されている。 FIG. 3 is a cross-sectional view showing another example of the fuel cell module of the present invention. In the module 23 shown in FIG. 3, container 24 has an outer frame is formed by an outer wall 28, a first wall 29 is formed at predetermined intervals on the inside of the outer wall 28, the first wall 29 A second wall 30 is provided on the inner side with a predetermined interval, and a third wall 31 is provided on the inner side of the second wall 30 with a predetermined interval. These walls form a power generation chamber 35 that houses the cell stack 5 (cell stack device 10). A reformer 27 is disposed above the cell stack 5 (fuel cell 25).

なお、図３に示した収納容器２４においては、第１の壁２９の上端部が第２の壁３０に接続されており、第２の壁３０が収容容器２４の上壁（外壁２８）と接続されており、第３の壁３１の上端部が第１の壁２９と第２の壁３０との接続部よりも収納容器２４の上壁側にて第２の壁３０と接続されている。なお、第３の壁３１の上端部を収納容器２４の上壁２８と接続させることもできる。   In the storage container 24 shown in FIG. 3, the upper end portion of the first wall 29 is connected to the second wall 30, and the second wall 30 is connected to the upper wall (outer wall 28) of the storage container 24. The upper end portion of the third wall 31 is connected to the second wall 30 on the upper wall side of the storage container 24 relative to the connection portion between the first wall 29 and the second wall 30. . Note that the upper end portion of the third wall 31 can be connected to the upper wall 28 of the storage container 24.

そして、外壁２８と第１の壁２９とで形成された空間が第１の流路３２となり、第２の壁３０と第３の壁３１とで形成された空間が第２の流路３３となり、第１の壁２９と第２の壁３０とで形成された空間が第３の流路３４となる。   The space formed by the outer wall 28 and the first wall 29 becomes the first flow path 32, and the space formed by the second wall 30 and the third wall 31 becomes the second flow path 33. The space formed by the first wall 29 and the second wall 30 becomes the third flow path 34.

ここで、第１の流路３２および第２の流路３３は、それぞれ収納容器２４の底部から供給される酸素含有ガスの流路として形成され、第２の流路３３を流れる酸素含有ガスが、酸素含有ガス導入口３７より燃料電池セル２５に供給される。   Here, each of the first flow path 32 and the second flow path 33 is formed as a flow path for oxygen-containing gas supplied from the bottom of the storage container 24, and the oxygen-containing gas flowing through the second flow path 33 is The fuel cell 25 is supplied from the oxygen-containing gas inlet 37.

また、第３の流路３４は発電室３５内の排ガスを収納容器２４の外部に流す（排気する）ための排ガス流路３４として形成されている。なお、排ガス流路３４は、燃料電池セル２５の配列方向に沿う側部と対応して形成される側部流路３８と、発電室３５の底部側を流れる底部流路３９とから構成され、底部流路３９が収納容器２４の底部に設けられた排気孔３６と通じている。   The third flow path 34 is formed as an exhaust gas flow path 34 for flowing (exhausting) the exhaust gas in the power generation chamber 35 to the outside of the storage container 24. The exhaust gas flow path 34 includes a side flow path 38 formed corresponding to a side portion along the arrangement direction of the fuel cells 25, and a bottom flow path 39 that flows on the bottom side of the power generation chamber 35. A bottom channel 39 communicates with an exhaust hole 36 provided at the bottom of the storage container 24.

それにより、酸素含有ガスは、第１の流路３２を流れる間に、第３の流路（排ガス流路）３４を流れる排ガスとで熱交換され、第２の流路３３を流れる間に、発電室３５内の熱とで熱交換されることとなり、高温の酸素含有ガスを燃料電池セル２５に供給することができることから、発電効率の高いモジュール２３とすることができ、セルスタックを１列だけ収納する場合において特に有用となる。   Thereby, the oxygen-containing gas is heat-exchanged with the exhaust gas flowing through the third flow path (exhaust gas flow path) 34 while flowing through the first flow path 32, and while flowing through the second flow path 33, Since heat is exchanged with the heat in the power generation chamber 35 and a high-temperature oxygen-containing gas can be supplied to the fuel cell 25, the module 23 can have high power generation efficiency, and the cell stack can be arranged in one row. This is particularly useful when only storing.

なお、モジュール２３においても、収納容器２４内の熱が極端に放熱され、燃料電池セル２５（セルスタック）の温度が低下して発電量が低減しないように、セルスタックの両側面側および底面側（マニホールド２６の下方）に断熱材４０が配置されている。   Also in the module 23, both the side surfaces and the bottom surfaces of the cell stack prevent the heat in the storage container 24 from being extremely dissipated and the temperature of the fuel cell 25 (cell stack) is lowered to reduce the power generation amount. A heat insulating material 40 is disposed (below the manifold 26).

また第２の流路３３を構成する第２の壁３０側に、第２の流路３３を流れる酸素含有ガスと第３の流路３４を流れる排ガスとでの熱交換を抑制するための熱交換抑制部材４１が配置されている。それにより、第２の流路３３を流れる酸素含有ガスの温度が低下することを抑制でき、燃料電池セル２５の発電効率が低下することを抑制できる。   Further, heat for suppressing heat exchange between the oxygen-containing gas flowing in the second flow path 33 and the exhaust gas flowing in the third flow path 34 on the second wall 30 side constituting the second flow path 33. An exchange suppressing member 41 is arranged. Thereby, it can suppress that the temperature of the oxygen containing gas which flows through the 2nd flow path 33 falls, and can suppress that the power generation efficiency of the fuel cell 25 falls.

ところで、図１に示したように、気化部７と改質触媒を備える改質部８を備える改質器６をセルスタック装置１０の上方に配置する燃料電池モジュールにおいて、改質部８で水蒸気改質を行うために、収納容器２の外部から供給される水を気化部７にて気化する場合に、水の気化に伴う吸熱反応により、気化部７の周囲の温度が低下し、発電室１３内に温度分布が生じる場合がある。またあわせて、気化部７の下方に位置する燃料電池セル３の温度が低下し、燃料電池セル３の配列方向に沿って温度分布が生じる場合がある。そして、これらの温度分布が生じることにより、例えばセルスタック５を構成する各燃料電池セル３に供給される燃料ガスの量にばらつきが生じ、発電効率が低下するおそれがある。   By the way, as shown in FIG. 1, in the fuel cell module in which the reformer 6 including the reforming unit 8 including the vaporization unit 7 and the reforming catalyst is disposed above the cell stack device 10, When the water supplied from the outside of the storage container 2 is vaporized in the vaporization unit 7 in order to perform the reforming, the temperature around the vaporization unit 7 decreases due to the endothermic reaction accompanying the vaporization of the water, and the power generation chamber In some cases, a temperature distribution may be generated in 13. At the same time, the temperature of the fuel cells 3 located below the vaporization unit 7 may decrease, and a temperature distribution may occur along the arrangement direction of the fuel cells 3. Due to the occurrence of these temperature distributions, for example, the amount of fuel gas supplied to each fuel cell 3 constituting the cell stack 5 varies, and the power generation efficiency may be reduced.

図４は、本発明の燃料電池モジュールの他の一例を示す分解斜視図である。なお、燃料電池モジュールとして、図１および図２に示したタイプの燃料電池モジュールを用いている。モジュール４２は、収納容器２の外部より原燃料ガスおよび水を気化部７に供給するためのそれぞれの供給管（第１の供給管４３と第２の供給管４４）を備えている。なお、図４において、第２の供給管４４は、外部から挿入され直接改質器６に接続されている。   FIG. 4 is an exploded perspective view showing another example of the fuel cell module of the present invention. Note that the fuel cell module of the type shown in FIGS. 1 and 2 is used as the fuel cell module. The module 42 includes respective supply pipes (first supply pipe 43 and second supply pipe 44) for supplying raw fuel gas and water from the outside of the storage container 2 to the vaporization unit 7. In FIG. 4, the second supply pipe 44 is inserted from the outside and directly connected to the reformer 6.

ここで、第１の供給管４３の一部に、排ガス流路２０（底部流路２２）を流れる排ガスと第１の供給管４３を流れる原燃料ガスまたは水とで熱交換を行うための排ガス流路２０を構成する底部流路２２内に配置された熱交換部４５を備えている。なお、図４において、熱交換部４５を破線にて囲って示す。   Here, in a part of the first supply pipe 43, exhaust gas for performing heat exchange between the exhaust gas flowing through the exhaust gas flow path 20 (bottom flow path 22) and the raw fuel gas or water flowing through the first supply pipe 43. The heat exchange part 45 arrange | positioned in the bottom part flow path 22 which comprises the flow path 20 is provided. In addition, in FIG. 4, the heat exchange part 45 is enclosed and shown with a broken line.

ここで、第１の供給管４３の一部に設けられた熱交換部４５が排ガス流路２０（底部流路２２）内に配置されていることから、第１の供給管４３を流れる原燃料ガスまたは水と、排ガス流路２０（底部流路２２）を流れる排ガスとで熱交換を行うことができる。それにより、熱交換部４５を流れる間に、原燃料ガスまたは水の温度が上昇することから、温められた原燃料ガスまたは水が気化部７に供給されることとなる。   Here, since the heat exchange part 45 provided in a part of the first supply pipe 43 is disposed in the exhaust gas flow path 20 (bottom flow path 22), the raw fuel flowing through the first supply pipe 43 is provided. Heat exchange can be performed between the gas or water and the exhaust gas flowing through the exhaust gas channel 20 (bottom channel 22). As a result, the temperature of the raw fuel gas or water rises while flowing through the heat exchanging unit 45, so that the warmed raw fuel gas or water is supplied to the vaporization unit 7.

それにより、気化部７で水を気化させる際の吸熱反応により、気化部７の周囲の温度が低下することを抑制でき、発電室１３内の温度分布や、燃料電池セル３の配列方向における温度分布を均一に近づけることができる。それゆえ、発電効率が向上したモジュール４２とすることができる。   Thereby, it can suppress that the temperature around the vaporization part 7 falls by the endothermic reaction at the time of vaporizing water in the vaporization part 7, the temperature distribution in the power generation chamber 13, and the temperature in the arrangement direction of the fuel cell 3 The distribution can be made uniform. Therefore, the module 42 with improved power generation efficiency can be obtained.

また第１の供給管４３の一部に設けられた熱交換部４５が排ガス流路２０（底部流路２２）内に配置されていることから、熱交換部４５を流れる原燃料ガスまたは水の熱交換において、発電室１３内の温度への影響を減らすことができる。それゆえ、発電効率が向上したモジュール４２とすることができる。   Further, since the heat exchanging portion 45 provided in a part of the first supply pipe 43 is disposed in the exhaust gas passage 20 (bottom portion passage 22), raw fuel gas or water flowing through the heat exchanging portion 45 is provided. In heat exchange, the influence on the temperature in the power generation chamber 13 can be reduced. Therefore, the module 42 with improved power generation efficiency can be obtained.

なお、図４において、熱交換部４５は蛇行流路にて構成されている。それにより、排ガス流路２０（底部流路２２）内を流れる排ガスと、熱交換部４５を流れる原燃料ガスまたは水とで効率よく熱交換を行うことができる。それにより、気化部７の周囲の温度が低下することをより抑制することができ、発電効率が向上したモジュール４２とすることができる。   In addition, in FIG. 4, the heat exchange part 45 is comprised by the meandering flow path. Thereby, heat exchange can be efficiently performed between the exhaust gas flowing in the exhaust gas flow channel 20 (bottom flow channel 22) and the raw fuel gas or water flowing in the heat exchange unit 45. Thereby, it can suppress more that the temperature around the vaporization part 7 falls, and it can be set as the module 42 from which the power generation efficiency improved.

なお、図４において蛇行流路は、底部流路２２の大きさに基づき、その折り返し回数や、流路の長さ（折り返すまでの長さ等）を適宜設定することができ、図４においては、３回折り返した形状の熱交換部４５を示している。   In FIG. 4, the meandering flow path can be appropriately set based on the size of the bottom flow path 22 and the number of turns and the length of the flow path (such as the length until turning back). The heat exchanging part 45 having a shape folded three times is shown.

ところで、改質器６にて部分酸化改質（オートサーマル改質を含む）を行う場合においては、第１の供給管４３または第２の供給管４４に酸素含有ガスを流すこともできる。   By the way, when partial oxidation reforming (including autothermal reforming) is performed in the reformer 6, an oxygen-containing gas can be supplied to the first supply pipe 43 or the second supply pipe 44.

具体的には、例えば第１の供給管４３に原燃料ガスを流す場合においては、第１の供給管４３に酸素含有ガスを流すとともに、第２の供給管４４に水を流す構成とすることができる。また、第１の供給管４３に水を流す場合においては、第２の供給管４４に原燃料ガスおよび酸素含有ガスを流す構成とすることができる。   Specifically, for example, when the raw fuel gas is allowed to flow through the first supply pipe 43, the oxygen-containing gas is allowed to flow through the first supply pipe 43 and water is allowed to flow through the second supply pipe 44. Can do. In addition, when water is allowed to flow through the first supply pipe 43, the raw fuel gas and the oxygen-containing gas can be flowed through the second supply pipe 44.

図５は、本発明の燃料電池モジュールの他の一例を示す分解斜視図である。なお、燃料電池モジュールとして、図１および図２に示したタイプの燃料電池モジュールを用いている。モジュール４６は、収納容器２の外部より原燃料ガスおよび水を気化部７に供給するためのそれぞれの供給管（第１の供給管４７と第２の供給管４８）を備えている。なお、第１の供給管４７は、収納容器２の燃料電池セル３の配列方向に沿う側部側の外部より挿入されており、第２の供給管４８は、外部から挿入され直接改質器６に接続されている。   FIG. 5 is an exploded perspective view showing another example of the fuel cell module of the present invention. Note that the fuel cell module of the type shown in FIGS. 1 and 2 is used as the fuel cell module. The module 46 includes respective supply pipes (first supply pipe 47 and second supply pipe 48) for supplying raw fuel gas and water to the vaporization unit 7 from the outside of the storage container 2. The first supply pipe 47 is inserted from the outside on the side part side along the arrangement direction of the fuel cells 3 of the storage container 2, and the second supply pipe 48 is inserted from the outside and directly reformer. 6 is connected.

ここで、第１の供給管４７の一部に、側部流路２１を流れる排ガスと、第１の供給管４７を流れる原燃料ガスまたは水とで熱交換を行うための、燃料電池セル３の配列方向に沿う側部に対応した排ガス流路２０（側部流路２１）に配置された熱交換部４９を備えている。なお、図５において、熱交換部４９を一点鎖線にて囲って示す。   Here, the fuel battery cell 3 for exchanging heat between the exhaust gas flowing through the side channel 21 and the raw fuel gas or water flowing through the first supply pipe 47 in a part of the first supply pipe 47. The heat exchange part 49 arrange | positioned at the waste gas flow path 20 (side part flow path 21) corresponding to the side part along the arrangement direction of is provided. In addition, in FIG. 5, the heat exchange part 49 is enclosed and shown with a dashed-dotted line.

ここで、第１の供給管４７の一部に設けられた熱交換部４９が側部流路２１内に配置されていることから、第１の供給管４７を流れる原燃料ガスまたは水と、側部流路２１を流れる排ガスとで熱交換を行うことができる。それにより、熱交換部４９を流れる間に、原燃料ガスまたは水の温度が上昇することから、温められた原燃料ガスまたは水が気化部７に供給されることとなる。   Here, since the heat exchanging part 49 provided in a part of the first supply pipe 47 is disposed in the side channel 21, the raw fuel gas or water flowing through the first supply pipe 47, Heat exchange can be performed with the exhaust gas flowing through the side channel 21. As a result, the temperature of the raw fuel gas or water rises while flowing through the heat exchanging section 49, so that the warmed raw fuel gas or water is supplied to the vaporizing section 7.

それにより、気化部７で水を気化させる際の吸熱反応により、気化部７の周囲の温度が低下することを抑制でき、発電室１３内の温度分布や、燃料電池セル３の配列方向における温度分布を均一に近づけることができる。それゆえ、発電効率が向上したモジュール４６とすることができる。   Thereby, it can suppress that the temperature around the vaporization part 7 falls by the endothermic reaction at the time of vaporizing water in the vaporization part 7, the temperature distribution in the power generation chamber 13, and the temperature in the arrangement direction of the fuel cell 3 The distribution can be made uniform. Therefore, the module 46 with improved power generation efficiency can be obtained.

また熱交換部４９が側部流路２１（排ガス流路２０）内に配置されていることから、熱交換部４９を流れる原燃料ガスまたは水の熱交換において、発電室１３内の温度への影響を減らすことができる。それゆえ、発電効率が向上したモジュール４７とすることができる。   Further, since the heat exchanging portion 49 is disposed in the side flow passage 21 (exhaust gas flow passage 20), in heat exchange of the raw fuel gas or water flowing through the heat exchanging portion 49, the temperature in the power generation chamber 13 is increased. The impact can be reduced. Therefore, the module 47 with improved power generation efficiency can be obtained.

なお、上述したように、気化部７の周囲の温度が低下することをより抑制するにあたり、熱交換部４９を蛇行流路とすることができ、側部流路２１の大きさに基づき、その折り返し回数や、流路の長さ（折り返すまでの長さ等）を適宜設定することができる。   Note that, as described above, in further suppressing the temperature around the vaporizing unit 7 from decreasing, the heat exchanging unit 49 can be a meandering channel, and based on the size of the side channel 21, The number of times of folding and the length of the flow path (the length until folding) can be appropriately set.

なお、図４の説明において詳述したように、改質器６にて部分酸化改質（オートサーマル改質を含む）を行なう場合において、例えば第１の供給管４７に原燃料ガスを流す場合においては、第１の供給管４７に酸素含有ガスを流すとともに、第２の供給管４８に水を流す構成とすることができる。また、第１の供給管４７に水を流す場合においては、第２の供給管４８に原燃料ガスおよび酸素含有ガスを流す構成とすることができる。   As described in detail with reference to FIG. 4, when partial oxidation reforming (including autothermal reforming) is performed in the reformer 6, for example, when the raw fuel gas is caused to flow through the first supply pipe 47. In this case, an oxygen-containing gas can be flowed through the first supply pipe 47 and water can be flowed through the second supply pipe 48. In addition, when water is allowed to flow through the first supply pipe 47, the raw fuel gas and the oxygen-containing gas can be flowed through the second supply pipe 48.

ところで、燃料電池セル３を複数個立設して電気的に直列に接続してなるセルスタック５（セルスタック装置１０）において、セルスタック５を構成する燃料電池セル３の配列方向の端部（側）は、隣接する燃料電池セル３が少ない、もしくは存在しないこととなり放熱されやすいのに対し、燃料電池セル３の配列方向における中央部（側）は両側に多数の燃料電池セル３が配置されているため放熱されにくい。それゆえ、燃料電池セル３の配列方向における中央部の温度が高く、端部の温度が低いという不均一な温度分布が生じ、それに伴い、セルスタック５を構成する各燃料電池セル３に流入する燃料ガスの量にばらつきが生じ、発電効率が低下するおそれがある。   By the way, in the cell stack 5 (cell stack device 10) in which a plurality of fuel cells 3 are erected and electrically connected in series, the end portions in the arrangement direction of the fuel cells 3 constituting the cell stack 5 ( The side) has fewer or no adjacent fuel cells 3 and is likely to dissipate heat, whereas the center (side) in the arrangement direction of the fuel cells 3 has a large number of fuel cells 3 arranged on both sides. It is difficult to dissipate heat. Therefore, a non-uniform temperature distribution occurs in which the temperature in the central portion in the arrangement direction of the fuel cells 3 is high and the temperature in the end portions is low, and accordingly flows into each fuel cell 3 constituting the cell stack 5. There is a possibility that the amount of fuel gas varies and power generation efficiency decreases.

それゆえ、第１の供給管４７の一部に設けられた熱交換部４９を燃料電池セル３の配列方向に沿う側部流路２１内に配置する場合において、熱交換部４９を燃料電池セル３の配列方向における中央部に対応して配置することが好ましい。   Therefore, when the heat exchanging part 49 provided in a part of the first supply pipe 47 is arranged in the side channel 21 along the arrangement direction of the fuel cells 3, the heat exchanging part 49 is arranged in the fuel cell. 3 is preferably arranged corresponding to the central portion in the arrangement direction.

それにより、側部流路２１における燃料電池セル３の配列方向における中央部を流れる排ガスの温度が、熱交換部４９を流れる原燃料ガスまたは水とで熱交換されることで低下する、または熱交換部４９を流れる温度の低い原燃料ガスまたは水の熱がセルスタック５に伝熱することにより、燃料電池セル３の配列方向における中央部の温度を低下することができ、燃料電池セル３の配列方向における温度分布を均一に近づけることができる。それにより、発電効率を向上することができる。   As a result, the temperature of the exhaust gas flowing through the central portion in the arrangement direction of the fuel cells 3 in the side channel 21 is reduced by heat exchange with the raw fuel gas or water flowing through the heat exchange unit 49, or heat The heat of raw fuel gas or water having a low temperature flowing through the exchange unit 49 is transferred to the cell stack 5, whereby the temperature of the central portion in the arrangement direction of the fuel cells 3 can be lowered. The temperature distribution in the arrangement direction can be made closer to uniform. Thereby, power generation efficiency can be improved.

なお、燃料電池セル３の配列方向における中央部とは、セルスタック５の中央部に位置する燃料電池セル３のほか、その近傍に位置する燃料電池セル３を含むこともでき、あらかじめ、セルスタック５（セルスタック装置１０）における温度分布を調査することにより、適宜設定することができる。   The central portion in the arrangement direction of the fuel cells 3 may include the fuel cells 3 located in the vicinity of the fuel cells 3 located in the center of the cell stack 5, and may include the cell stack in advance. 5 (cell stack device 10) can be set as appropriate by examining the temperature distribution.

また、燃料電池セル３の上端部側で、ガス流路より排出される燃料ガス（余剰の燃料ガス）を燃焼させる構成のセルスタック５（セルスタック装置１０）においては、燃料電池セル３の長手方向における中央部から上端部にかけての温度が高く、下端部の温度が低いという、燃料電池セル３の長手方向における温度分布が生じる場合がある。   Further, in the cell stack 5 (cell stack device 10) configured to burn the fuel gas discharged from the gas flow path (excess fuel gas) on the upper end side of the fuel battery cell 3, the length of the fuel battery cell 3 is long. There may be a temperature distribution in the longitudinal direction of the fuel cell 3 in which the temperature from the center to the upper end in the direction is high and the temperature at the lower end is low.

そして、燃料電池セル３の長手方向に温度分布が生じた場合においては、高温の部位に電流が集中することにより、電流が集中した部位の劣化が早まるおそれがある。   And when temperature distribution arises in the longitudinal direction of fuel cell 3, current concentrates on a hot part, and there is a possibility that deterioration of the part where current concentrated may be accelerated.

それゆえ、第１の供給管４７の一部に設けられた熱交換部４９を、燃料電池セル３の配列方向に沿う側部流路２１内に配置する場合において、熱交換部４９を燃料電池セル３の長手方向における中央部から上端部の間の部位に対応して配置することが好ましい。   Therefore, when the heat exchanging part 49 provided in a part of the first supply pipe 47 is arranged in the side channel 21 along the arrangement direction of the fuel cells 3, the heat exchanging part 49 is replaced with the fuel cell. It is preferable to arrange the cells 3 so as to correspond to the portion between the center portion and the upper end portion in the longitudinal direction.

それにより、燃料電池セル３の長手方向における温度分布を均一に近づけることができ、発電効率を向上することができる。   Thereby, the temperature distribution in the longitudinal direction of the fuel cells 3 can be made closer to the uniform, and the power generation efficiency can be improved.

なお、燃料電池セル３の長手方向における中央部とは、燃料電池セル３の長手方向における中央部のほか、その近傍の部位を含むこともでき、あらかじめ、燃料電池セル３の長手方向における温度分布を調査することにより、適宜設定することができる。   In addition, the center part in the longitudinal direction of the fuel battery cell 3 may include not only the center part in the longitudinal direction of the fuel battery cell 3 but also the vicinity thereof, and the temperature distribution in the longitudinal direction of the fuel battery cell 3 in advance. Can be set as appropriate by investigating the above.

図６は、本発明の燃料電池モジュールの他の一例を示す分解斜視図である。なお、燃料電池モジュールとして、図１および図２に示したタイプの燃料電池モジュールを用いている。   FIG. 6 is an exploded perspective view showing another example of the fuel cell module of the present invention. Note that the fuel cell module of the type shown in FIGS. 1 and 2 is used as the fuel cell module.

モジュール５０は、収納容器２の外部より原燃料ガスおよび水を気化部７に供給するためのそれぞれの供給管（第１の供給管５１と第２の供給管５３）を備えている。なお、図６において、なお、第２の供給管５３は、収納容器２の燃料電池セル３の配列方向に沿う側部側の外部より挿入されている。   The module 50 includes respective supply pipes (first supply pipe 51 and second supply pipe 53) for supplying raw fuel gas and water from the outside of the storage container 2 to the vaporization unit 7. In FIG. 6, the second supply pipe 53 is inserted from the outside on the side portion side along the arrangement direction of the fuel cells 3 of the storage container 2.

気化部７の周囲の温度が低下することをより効率よく抑制するにあたっては、気化部７に原燃料ガスまたは水を供給するための第１の供給管５１の一部に設けられた熱交換部５２（図中において破線で囲って示す。）および第２の供給管５３の一部に設けられた熱交換部５４（図中において一点鎖線で囲って示す。）のそれぞれを排ガス流路２０内に配置することが好ましい。また、この場合において、少なくとも一方の供給管の一部に設けられた熱交換部を、燃料電池セル３の配列方向に沿う側部に対応して配置する、すなわち側部流路２１内に配置することが好ましく、図６においては、第２の供給管５３の一部に設けられた熱交換部５４を側部流路２１内に配置している。   In order to more efficiently suppress a decrease in the temperature around the vaporization unit 7, a heat exchange unit provided in a part of the first supply pipe 51 for supplying the raw fuel gas or water to the vaporization unit 7. 52 (shown surrounded by a broken line in the drawing) and a heat exchanging portion 54 (shown surrounded by a one-dot chain line in the drawing) provided in a part of the second supply pipe 53. It is preferable to arrange in. Further, in this case, the heat exchanging part provided in a part of at least one of the supply pipes is arranged corresponding to the side part along the arrangement direction of the fuel cells 3, that is, arranged in the side channel 21. In FIG. 6, the heat exchange part 54 provided in a part of the second supply pipe 53 is arranged in the side channel 21.

それにより、気化部７に供給する原燃料ガスおよび水のそれぞれの温度を上昇させることができ、気化部７の周囲の温度が低下することを抑制でき、発電室１３内の温度分布や、燃料電池セル３の配列方向における温度分布を均一に近づけることができる。   Thereby, each temperature of the raw fuel gas and water supplied to the vaporization unit 7 can be increased, and a decrease in the temperature around the vaporization unit 7 can be suppressed. The temperature distribution in the arrangement direction of the battery cells 3 can be made close to uniform.

さらに、少なくとも一方の供給管の一部に設けられた熱交換部が、燃料電池セル３の配列方向に沿う側部に対応して配置されている、すなわち側部流路２１内に配置されていることから、燃料電池セル３の配列方向における温度分布を均一に近づけることができる。それにより、発電効率を向上することができる。   Furthermore, the heat exchange part provided in a part of at least one of the supply pipes is arranged corresponding to the side part along the arrangement direction of the fuel cells 3, that is, arranged in the side channel 21. Therefore, the temperature distribution in the arrangement direction of the fuel cells 3 can be made closer to the uniform. Thereby, power generation efficiency can be improved.

なお、燃料電池セル３の配列方向に沿う両方の側部流路２１内に、それぞれの供給管の一部に設けられた熱交換部を配置することもできる。それにより、燃料電池セル３の配列方向における温度分布や燃料電池セル３の長手方向における温度分布を、さらに均一に近づけることができ、発電効率をさらに向上することができる。   In addition, the heat exchange part provided in a part of each supply pipe | tube can also be arrange | positioned in both the side part flow paths 21 along the sequence direction of the fuel cell 3. FIG. Thereby, the temperature distribution in the arrangement direction of the fuel cells 3 and the temperature distribution in the longitudinal direction of the fuel cells 3 can be made more uniform, and the power generation efficiency can be further improved.

また、側部流路２１内に熱交換部を配置するにあたっては、上述したように燃料電池セル３の配列方向における中央部と対応し、さらに燃料電池セル３の長手方向における中央部から上端部の間の部位に対応して熱交換部を配置することにより、さらに燃料電池セル３の配列方向および長手方向における温度分布を均一に近づけることができ、モジュール５０の発電効率をさらに向上することができる。なお、この場合において第１の供給管５１および第２の供給管５３に流すガスの種類や水については、上述したとおりである。   Further, in arranging the heat exchanging portion in the side channel 21, as described above, it corresponds to the central portion in the arrangement direction of the fuel cells 3, and further from the central portion in the longitudinal direction of the fuel cells 3 to the upper end portion. By disposing the heat exchanging portion corresponding to the region between the two, the temperature distribution in the arrangement direction and the longitudinal direction of the fuel cells 3 can be made more uniform, and the power generation efficiency of the module 50 can be further improved. it can. In this case, the type of gas and water flowing through the first supply pipe 51 and the second supply pipe 53 are as described above.

図７は、本発明の燃料電池装置５３の一例を示す分解斜視図である。なお、図７においては一部構成を省略して示している。   FIG. 7 is an exploded perspective view showing an example of the fuel cell device 53 of the present invention. In FIG. 7, a part of the configuration is omitted.

図６に示す燃料電池装置５５は、支柱５６と外装板５７から構成される外装ケース内を仕切板５８により上下に区画し、その上方側を上述したモジュール１を収納するモジュール収納室５９とし、下方側をモジュール１を動作させるための補機類を収納する補機収納室６０として構成されている。なお、補機収納室６０に収納する補機類を省略して示している。   The fuel cell device 55 shown in FIG. 6 divides the inside of an outer case composed of a support column 56 and an outer plate 57 by a partition plate 58, and the upper side serves as a module storage chamber 59 for storing the module 1 described above. The lower side is configured as an auxiliary equipment storage chamber 60 for storing auxiliary equipment for operating the module 1. It should be noted that accessories stored in the accessory storage chamber 60 are omitted.

また、仕切板５８は、補機収納室６０の空気をモジュール収納室５９側に流すための空気流通口６１が設けられており、モジュール収納室５９を構成する外装板５７の一部に、モジュール収納室５９内の空気を排気するための排気口６２が設けられている。   In addition, the partition plate 58 is provided with an air circulation port 61 for allowing the air in the auxiliary machine storage chamber 60 to flow to the module storage chamber 59, and a module is formed in a part of the exterior plate 57 constituting the module storage chamber 59. An exhaust port 62 for exhausting the air in the storage chamber 59 is provided.

このような燃料電池装置５５においては、上述したように、発電効率が向上したモジュール１をモジュール収納室５９内に収納して構成されることにより、発電効率の向上した燃料電池装置５５とすることができる。   In such a fuel cell device 55, as described above, the module 1 with improved power generation efficiency is accommodated in the module storage chamber 59, thereby forming the fuel cell device 55 with improved power generation efficiency. Can do.

以上、本発明について詳細に説明したが、本発明は上述の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々の変更、改良等が可能である。   Although the present invention has been described in detail above, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications and improvements can be made without departing from the scope of the present invention.

上述の説明において、第１の供給管および第２の供給管のうち少なくとも一方の供給管の一部に設けられた熱交換部を排ガス流路２０内に配置する場合において、さらに効率よく熱交換を行なうにあたり、熱交換部を構成する供給管にフィン等を設けることもできる。それにより、排ガス流路２０内を流れる排ガスと、熱交換部を流れる原燃料ガスまたは水とでさらに効率よく熱交換を行うことができ、気化部７の周囲の温度が低下することをさらに効率よく抑制することができることから、発電効率をさらに向上することができる。   In the above description, when the heat exchanging portion provided in a part of at least one of the first supply pipe and the second supply pipe is disposed in the exhaust gas flow channel 20, the heat exchange is performed more efficiently. In performing the above, fins or the like may be provided in the supply pipe constituting the heat exchange section. Thereby, heat exchange can be performed more efficiently between the exhaust gas flowing in the exhaust gas flow path 20 and the raw fuel gas or water flowing in the heat exchange unit, and it is further efficient that the temperature around the vaporization unit 7 is lowered. Since it can suppress well, electric power generation efficiency can further be improved.

本発明の燃料電池モジュールの一例を示す外観斜視図である。It is an external appearance perspective view which shows an example of the fuel cell module of this invention. 図１に示した燃料電池モジュールの断面図である。It is sectional drawing of the fuel cell module shown in FIG. 本発明の燃料電池モジュールの他の一例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows another example of the fuel cell module of this invention. 本発明の燃料電池モジュールのさらに他の一例を抜粋して示す分解斜視図である。It is a disassembled perspective view which extracts and shows another example of the fuel cell module of this invention. 本発明の燃料電池モジュールのさらに他の一例を抜粋して示す分解斜視図である。It is a disassembled perspective view which extracts and shows another example of the fuel cell module of this invention. 本発明の燃料電池モジュールのさらに他の一例を抜粋して示す分解斜視図である。It is a disassembled perspective view which extracts and shows another example of the fuel cell module of this invention. 本発明の燃料電池装置の一例を示す分解斜視図である。It is a disassembled perspective view which shows an example of the fuel cell apparatus of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

１、２３、４２、４６、５０：燃料電池モジュール
３：燃料電池セル
６：改質器
７：気化部
８：改質部
２０、３４：排ガス流路
２１、３８：側部流路
２２、３９：底部流路
４３、４７、５１：第１の供給管
４４、４８、５３：第２の供給管
４５、４９、５２、５４：熱交換部
５５：燃料電池装置 1, 23, 42, 46, 50: Fuel cell module 3: Fuel cell 6: Reformer 7: Vaporizer 8: Reformer 20, 34: Exhaust gas channel 21, 38: Side channel 22, 39 : Bottom channel 43, 47, 51: first supply pipes 44, 48, 53: second supply pipes 45, 49, 52, 54: heat exchanger 55: fuel cell device

Claims (5)

収納容器内に設けられた発電室内に、
内部に燃料ガスを流通させるためのガス流路を有する柱状の燃料電池セルを複数個立設して電気的に直列に接続してなるセルスタックおよび該セルスタックを構成する前記燃料電池セルを固定するとともに、前記燃料電池セルに燃料ガスを供給するマニホールドを具備するセルスタック装置と、
該セルスタック装置の上方に配置され、前記燃料電池セルに供給する燃料ガスを生成するための気化部および改質部を備える改質器とを収納するとともに、
前記収納容器の外部より原燃料ガスおよび水を前記気化部にそれぞれ供給するための複数の供給管と、前記収納容器内に設けられ、前記発電室内の排ガスを前記収納容器の外部へ流すための排ガス流路とを具備してなる燃料電池モジュールであって、
前記供給管のうち少なくとも一方の供給管は、その一部に、前記排ガス流路を流れる排ガスと前記供給管を流れる原燃料ガスまたは水とで熱交換を行うための熱交換部を備え、該熱交換部は前記排ガス流路内に配置されており、
前記排ガス流路が、前記燃料電池セルの配列方向に沿う側部に設けられ、前記熱交換部が、前記燃料電池セルの配列方向における中央部に対応して配置されていることを特徴とする燃料電池モジュール。 In the power generation room provided in the storage container,
A cell stack in which a plurality of columnar fuel cells each having a gas flow path for allowing fuel gas to flow therein are erected and electrically connected in series, and the fuel cells constituting the cell stack are fixed And a cell stack device comprising a manifold for supplying fuel gas to the fuel cells,
Is disposed above the cell stack device, as well as housing the reformer comprising a vaporizing section and the reforming section for generating the fuel gas supplied to the fuel cell,
A plurality of supply pipes for supplying raw fuel gas and water to the vaporization unit from the outside of the storage container; and a plurality of supply pipes provided in the storage container for flowing exhaust gas in the power generation chamber to the outside of the storage container A fuel cell module comprising an exhaust gas flow path,
At least one of the supply pipe of the supply pipe, a portion thereof, comprising a heat exchanger for exchanging heat with the raw fuel gas or water flow through the supply pipe and the exhaust gas flowing through the exhaust gas flow channel, said The heat exchange part is disposed in the exhaust gas flow path,
The exhaust gas passage is provided on the side along the arrangement direction of the fuel cell, the heat exchanger is characterized that you have been placed in correspondence with the central portion in the arrangement direction of the fuel cell Fuel cell module. 収納容器内に設けられた発電室内に、
内部に燃料ガスを流通させるためのガス流路を有する柱状の燃料電池セルを複数個立設して電気的に直列に接続してなるセルスタックおよび該セルスタックを構成する前記燃料電池セルを固定するとともに、前記燃料電池セルに燃料ガスを供給するマニホールドを具備するセルスタック装置と、
該セルスタック装置の上方に配置され、前記燃料電池セルに供給する燃料ガスを生成するための気化部および改質部を備える改質器とを収納するとともに、
前記収納容器の外部より原燃料ガスおよび水を前記気化部にそれぞれ供給するための複数の供給管と、前記収納容器内に設けられ、前記発電室内の排ガスを前記収納容器の外部へ流すための排ガス流路とを具備してなる燃料電池モジュールであって、
前記供給管のうち少なくとも一方の供給管は、その一部に、前記排ガス流路を流れる排ガスと前記供給管を流れる原燃料ガスまたは水とで熱交換を行うための熱交換部を備え、該熱交換部は前記排ガス流路内に配置されており、
前記セルスタック装置が、前記燃料電池セルの上端部側で、前記ガス流路より排出される燃料ガスを燃焼させるように構成されているとともに、
前記排ガス流路が、前記燃料電池セルの配列方向に沿う側部に設けられ、前記熱交換部
が、前記燃料電池セルの長手方向における中央部から上端部の間の部位に対応して配置されていることを特徴とする燃料電池モジュール。 In the power generation room provided in the storage container,
A cell stack in which a plurality of columnar fuel cells each having a gas flow path for allowing fuel gas to flow therein are erected and electrically connected in series, and the fuel cells constituting the cell stack are fixed And a cell stack device comprising a manifold for supplying fuel gas to the fuel cells,
And a reformer that is disposed above the cell stack device and includes a vaporization unit and a reforming unit for generating fuel gas to be supplied to the fuel cell, and
A plurality of supply pipes for supplying raw fuel gas and water to the vaporization unit from the outside of the storage container; and a plurality of supply pipes provided in the storage container for flowing exhaust gas in the power generation chamber to the outside of the storage container A fuel cell module comprising an exhaust gas flow path,
At least one of the supply pipes includes a heat exchange part for exchanging heat between the exhaust gas flowing through the exhaust gas flow path and the raw fuel gas or water flowing through the supply pipe. The heat exchange part is disposed in the exhaust gas flow path,
The cell stack device is configured to burn the fuel gas discharged from the gas flow path on the upper end side of the fuel cell, and
The exhaust gas flow path is provided in a side portion along the arrangement direction of the fuel cells, and the heat exchange portion is disposed corresponding to a portion between a center portion and an upper end portion in the longitudinal direction of the fuel cells. and fuel cell module that characterized in that it has. 収納容器内に設けられた発電室内に、
内部に燃料ガスを流通させるためのガス流路を有する柱状の燃料電池セルを複数個立設して電気的に直列に接続してなるセルスタックおよび該セルスタックを構成する前記燃料電池セルを固定するとともに、前記燃料電池セルに燃料ガスを供給するマニホールドを具備するセルスタック装置と、
該セルスタック装置の上方に配置され、前記燃料電池セルに供給する燃料ガスを生成するための気化部および改質部を備える改質器とを収納するとともに、
前記収納容器の外部より原燃料ガスおよび水を前記気化部にそれぞれ供給するための複数の供給管と、前記収納容器内に設けられ、前記発電室内の排ガスを前記収納容器の外部へ流すための排ガス流路とを具備してなる燃料電池モジュールであって、
複数の前記供給管は、その一部に、前記排ガス流路を流れる排ガスと前記供給管を流れる原燃料ガスまたは水とで熱交換を行うための熱交換部を備え、
前記熱交換部が、前記排ガス流路内に配置されており、前記燃料電池セルの配列方向に沿う側部の両側に対応して配置されていることを特徴とする燃料電池モジュール。 In the power generation room provided in the storage container,
A cell stack in which a plurality of columnar fuel cells each having a gas flow path for allowing fuel gas to flow therein are erected and electrically connected in series, and the fuel cells constituting the cell stack are fixed And a cell stack device comprising a manifold for supplying fuel gas to the fuel cells,
And a reformer that is disposed above the cell stack device and includes a vaporization unit and a reforming unit for generating fuel gas to be supplied to the fuel cell, and
A plurality of supply pipes for supplying raw fuel gas and water to the vaporization unit from the outside of the storage container; and a plurality of supply pipes provided in the storage container for flowing exhaust gas in the power generation chamber to the outside of the storage container A fuel cell module comprising an exhaust gas flow path,
The plurality of supply pipes include, in part, a heat exchange section for performing heat exchange between the exhaust gas flowing through the exhaust gas flow path and the raw fuel gas or water flowing through the supply pipe,
Fuel cell module the heat exchange portion are disposed in the exhaust passage, characterized by being arranged to correspond to the opposite side along the arrangement direction of the fuel cell. 前記熱交換部が蛇行流路であることを特徴とする請求項１乃至請求項３のうちいずれか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 3, wherein the heat exchange part is a meandering flow path. 外装ケース内に、請求項１乃至請求項４のうちいずれかに記載の燃料電池モジュールを収納してなることを特徴とする燃料電池装置。 In an outer casing, a fuel cell system characterized by comprising accommodating the fuel cell module according to any one of claims 1 to 4.
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