JP2011258378A - Cell stack apparatus, fuel battery module and fuel battery device - Google Patents

Cell stack apparatus, fuel battery module and fuel battery device Download PDF

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a cell stack apparatus in which power generation efficiency is improved, a fuel battery module and a fuel battery device.SOLUTION: A cell stack apparatus 1 includes: a cell stack 3 obtained by arranging a plurality of fuel battery cells 2 for performing power generation using a fuel gas and an oxygen containing gas; a vaporizer 7 for making a source fuel supplied from the outside into a temperature elevated source fuel gas; and a reformer 6 for reforming the source fuel gas supplied from the vaporizer 7 to a fuel gas. The vaporizer 7 includes a source fuel inlet 16 to which the source fuel is supplied at one end in an arranging direction of the fuel battery cells 2 and is disposed while being spaced apart from the reformer 6 and the cell stack 3 and the reformer 6 is disposed to be positioned between the vaporizer 7 and the cell stack 3, thereby providing the cell stack apparatus 1 in which reformation reaction can be efficiently performed and the power generation efficiency is improved.

Description

本発明は、燃料電池セルに供給する燃料ガスを生成するための改質器を備えるセルスタック装置、燃料電池モジュールおよび燃料電池装置に関する。   The present invention relates to a cell stack device, a fuel cell module, and a fuel cell device including a reformer for generating fuel gas supplied to a fuel cell.

近年、次世代エネルギーとして、燃料ガス（水素含有ガス）と空気（酸素含有ガス）とを用いて電力を得ることができる燃料電池セルを複数個配列してなるセルスタックと、該セルスタックに供給する燃料ガスを生成するための改質器とを備えるセルスタック装置や、該セルスタック装置を収納容器内に収納してなる燃料電池モジュールが種々提案されている（例えば、特許文献１参照。）。   In recent years, as a next generation energy, a fuel cell (hydrogen-containing gas) and air (oxygen-containing gas) are used, and a cell stack in which a plurality of fuel cells that can obtain electric power are arranged and supplied to the cell stack Various cell stack devices including a reformer for generating fuel gas to be produced and fuel cell modules in which the cell stack devices are housed in a housing container have been proposed (for example, see Patent Document 1). .

この特許文献１においては、原燃料を気化するための気化部と、気化部から送出された原燃料ガスを改質するための改質部とを有する改質器が、セルスタックの上方に配置されている。そして、特許文献１に示す改質器は、気化部と改質部とが互いに接した状態で並置された構造となっている。   In Patent Document 1, a reformer having a vaporization section for vaporizing raw fuel and a reforming section for reforming raw fuel gas sent from the vaporization section is disposed above the cell stack. Has been. The reformer shown in Patent Document 1 has a structure in which the vaporization section and the reforming section are juxtaposed in contact with each other.

特開２００７−５９３７７号公報JP 2007-59377 A

しかしながら、上述した特許文献１のセルスタック装置においては、気化部と改質部とが接した状態で並置されているため、気化部に温度の低い原燃料が供給され、気化部の温度が低下した場合に、気化部にて生じる吸熱反応によって、改質部の温度が低下し、効率よく改質反応を行なうことができず、改質効率が低下する可能性が高まる。また、それにより、セルスタック装置の発電効率が低下する可能性が高まる。   However, in the above-described cell stack device of Patent Document 1, since the vaporization section and the reforming section are juxtaposed with each other, raw fuel having a low temperature is supplied to the vaporization section, and the temperature of the vaporization section decreases. In this case, due to the endothermic reaction generated in the vaporization section, the temperature of the reforming section is lowered, the reforming reaction cannot be performed efficiently, and the possibility that the reforming efficiency is lowered increases. In addition, this increases the possibility that the power generation efficiency of the cell stack device is reduced.

本発明のセルスタック装置は、燃料ガスと酸素含有ガスとで発電を行なう燃料電池セルの複数個を配列してなるセルスタックと、外部より供給される原燃料を温度の上昇した原燃料ガスにするための気化器と、該気化器より供給された前記原燃料ガスを前記燃料ガスに改質するための改質器とを備えている。前記気化器は、前記燃料電池セルの配列方向における一端に前記原燃料が供給される原燃料流入口が設けられているとともに、前記改質器および前記セルスタックと間隔をあけて配置されており、前記燃料電池セルの配列方向における一端に原燃料が供給される原燃料流入口が設けられ、他端に前記原燃料ガスが送出される原燃料ガス送出口が設けられている。また、前記改質器は、前記気化器と前記セルスタックとの間に位置するように配置されている。   The cell stack device of the present invention includes a cell stack in which a plurality of fuel cells that generate power using fuel gas and oxygen-containing gas are arranged, and raw fuel supplied from the outside into raw fuel gas whose temperature has been increased. And a reformer for reforming the raw fuel gas supplied from the vaporizer into the fuel gas. The carburetor is provided with a raw fuel inlet to which the raw fuel is supplied at one end in the arrangement direction of the fuel cells, and is disposed at a distance from the reformer and the cell stack. A raw fuel inlet for supplying raw fuel is provided at one end in the arrangement direction of the fuel cells, and a raw fuel gas outlet for supplying the raw fuel gas is provided at the other end. Further, the reformer is disposed so as to be positioned between the vaporizer and the cell stack.

本発明の燃料電池モジュールは、上記に記載のセルスタック装置を収納容器内に収納している。   The fuel cell module of the present invention stores the cell stack device described above in a storage container.

本発明の燃料電池装置は、上記の燃料電池モジュールと、前記セルスタック装置を作動させるための補機とを、外装ケース内に収納している。   In the fuel cell device of the present invention, the fuel cell module described above and an auxiliary device for operating the cell stack device are housed in an outer case.

本発明のセルスタック装置によれば、改質効率の低下を低減し、発電効率の向上したセ
ルスタック装置とすることができる。また、本発明の燃料電池モジュールは、上記のセルスタック装置を収納容器内に収納してなることから、発電効率を向上させることができる。また、本発明の燃料電池装置は、上記の燃料電池モジュールと、セルスタック装置を作動させるための補機とを、外装ケース内に収納してなることから、発電効率を向上させることができる。 According to the cell stack device of the present invention, a reduction in reforming efficiency can be reduced and a cell stack device with improved power generation efficiency can be obtained. Further, the fuel cell module of the present invention can improve the power generation efficiency because the cell stack device is housed in the housing container. Further, the fuel cell device of the present invention can improve the power generation efficiency because the fuel cell module and the auxiliary device for operating the cell stack device are housed in the outer case.

本発明のセルスタック装置の一実施形態を示す斜視図である。It is a perspective view which shows one Embodiment of the cell stack apparatus of this invention. 本発明の他の実施形態のセルスタック装置を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the cell stack apparatus of other embodiment of this invention. 本発明のさらに他の実施形態のセルスタック装置を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the cell stack apparatus of further another embodiment of this invention. 本発明のさらに他の実施形態のセルスタック装置を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the cell stack apparatus of further another embodiment of this invention. 本発明の燃料電池モジュールの一実施形態を分解して示す外観斜視図である。It is an external appearance perspective view which decomposes | disassembles and shows one Embodiment of the fuel cell module of this invention. 本発明の燃料電池装置の一実施形態を示す分解斜視図である。It is a disassembled perspective view which shows one Embodiment of the fuel cell apparatus of this invention.

図１に示すセルスタック装置１は、内部に燃料ガス流路（図示せず）を有する燃料電池セル２を複数個立設させた状態で、間に集電部材（図示せず）を配置して電気的に直列に接続してなるセルスタック３を、セルスタック３を構成する燃料電池セル２の一端部を燃料電池セル２に燃料ガスを供給するマニホールド４に絶縁性の接着材により固定し、燃料電池セル２の他端部側に、燃料電池セル２の他端部と離間して第１改質器６ａと第２改質器６ｂとを並置し、第１改質器６ａと第２改質器６ｂの上方に気化器７を配置して構成されている。   The cell stack device 1 shown in FIG. 1 has a current collecting member (not shown) disposed between a plurality of fuel cells 2 each having a fuel gas flow path (not shown). The cell stack 3 is electrically connected in series, and one end of the fuel cell 2 constituting the cell stack 3 is fixed to the manifold 4 for supplying fuel gas to the fuel cell 2 with an insulating adhesive. The first reformer 6a and the second reformer 6b are juxtaposed on the other end side of the fuel battery cell 2 apart from the other end of the fuel battery cell 2, and the first reformer 6a and the second reformer 6a are arranged side by side. 2 A vaporizer 7 is arranged above the reformer 6b.

マニホールド４の燃料電池セル２の配列方向（以下、セル配列方向と略す場合がある。）に沿った端部に設けられている燃料ガス流入口１７に、第２改質器６ｂの燃料ガス送出口１４と接続される燃料ガス供給管８を具備する。なお、ここでいうマニホールド４の燃料電池セル２の配列方向に沿った端部とは、セルスタック３の端部からマニホールド４の端部までの空間およびマニホールド４の側面のうち燃料電池セル２配列方向と交差する側面を意味する。なお、セルスタック３の両端部には、燃料電池セル２の発電により生じた電流を収集して外部に引き出すための、電流引出部５ｂを有する導電部材５ａが配置されている。   The fuel gas feed of the second reformer 6b is fed to a fuel gas inlet 17 provided at an end portion along the arrangement direction of the fuel cells 2 of the manifold 4 (hereinafter sometimes abbreviated as the cell arrangement direction). A fuel gas supply pipe 8 connected to the outlet 14 is provided. Here, the end of the manifold 4 along the arrangement direction of the fuel cells 2 refers to the space from the end of the cell stack 3 to the end of the manifold 4 and the arrangement of the fuel cells 2 in the side surface of the manifold 4. It means the side that intersects the direction. At both ends of the cell stack 3, conductive members 5a having current extraction portions 5b for collecting the current generated by the power generation of the fuel cell 2 and drawing it to the outside are arranged.

気化器７のセル配列方向における一端には原燃料が供給される原燃料流入口１６が設けられており、原燃料流入口１６に原燃料供給管９が接続されている。気化器７のセル配列方向における他端は、気化器７とセルスタック３との間に配置された第１改質器６ａと連結管１０を介して接続されており、第１改質器６ａと第２改質器６ｂとが連結管１０を介して接続されている。なお、気化器７、第１改質器６ａおよび第２改質器６ｂを角柱形状の連結管１０により接続した例を示したが、原燃料または原燃料ガスがリークしないようにこれらを連結すればよく、円柱形状の連結管１０により連結してもよい。   A raw fuel inlet 16 to which raw fuel is supplied is provided at one end of the carburetor 7 in the cell arrangement direction, and the raw fuel supply pipe 9 is connected to the raw fuel inlet 16. The other end of the vaporizer 7 in the cell arrangement direction is connected to the first reformer 6a disposed between the vaporizer 7 and the cell stack 3 via the connecting pipe 10, and the first reformer 6a. And the second reformer 6b are connected to each other through the connecting pipe 10. In addition, although the example which connected the vaporizer | carburetor 7, the 1st reformer 6a, and the 2nd reformer 6b with the prismatic connection pipe 10 was shown, these are connected so that raw fuel or raw fuel gas may not leak. What is necessary is just to connect by the cylindrical connection pipe 10.

ここで、燃料電池セル２としては、内部を燃料ガス（水素含有ガス）が、燃料電池セル２の長手方向に一端から他端にかけて流れるための燃料ガス流路を有する中空平板状で、支持体の表面に、燃料側電極層、固体電解質層および酸素側電極層２ａを順に設けてなる固体酸化物形燃料電池セル２を例示している。なお、図中に示していないが、燃料ガス流路は少なくとも１つあればよく、複数の燃料ガス流路を設けてもよい。なお、図１〜４中の符号２ａは酸素側電極層２ａを示す。   Here, the fuel battery cell 2 has a hollow flat plate shape having a fuel gas flow path through which fuel gas (hydrogen-containing gas) flows from one end to the other end in the longitudinal direction of the fuel battery cell 2. A solid oxide fuel cell 2 in which a fuel-side electrode layer, a solid electrolyte layer, and an oxygen-side electrode layer 2a are provided in this order is illustrated. Although not shown in the figure, it is sufficient that there is at least one fuel gas channel, and a plurality of fuel gas channels may be provided. In addition, the code | symbol 2a in FIGS. 1-4 shows the oxygen side electrode layer 2a.

また、セルスタック装置１は、燃料電池セル２が、他端にて燃料電池セル２の発電に使用されなかった燃料ガス（以下、余剰の燃料ガスと略す場合がある。）を燃焼させる構成
とされている。それにより、後述する改質器６（第１改質器６ａ、第２改質器６ｂ）の温度を効率よく上昇させることができる。以下、特に示さない場合、燃料電池セル２の他端にて余剰の燃料ガスを燃焼させる構成の燃料電池セル２を備えたセルスタック３を用いて説明する。 The cell stack device 1 has a configuration in which the fuel cell 2 burns fuel gas that has not been used for power generation of the fuel cell 2 at the other end (hereinafter may be abbreviated as surplus fuel gas). Has been. Thereby, the temperature of the reformer 6 (the first reformer 6a and the second reformer 6b) described later can be increased efficiently. Hereinafter, unless otherwise indicated, the description will be made using the cell stack 3 including the fuel battery cell 2 configured to burn excess fuel gas at the other end of the fuel battery cell 2.

セルスタック装置１において、原燃料は、原燃料供給管９より原燃料流入口１６を介して供給され、気化器７内をセル配列方向に沿って流れる間に気化器７内で温められて（気化されて）原燃料ガスとされ、原燃料ガス送出口１２から連結管１０を介して第１改質器６ａの一端に設けられた原燃料ガス流入口１３に供給される。そして原燃料ガスは、内部に設けられた改質触媒（図示せず）により燃料ガスに改質されながら第１改質器６ａの他端まで流れる。第１改質器６ａを流れた燃料ガスまたは改質されなかった原燃料ガスは、連結管１０を介して第２改質器６ｂの一端に流入し、第２改質器６ｂの内部に設けられた改質触媒により燃料ガスに改質される。第２改質器６ｂを流れた燃料ガスは、第２改質器６ｂの他端に設けられた燃料ガス送出口１４から、燃料ガス供給管８を流れ、マニホールド４に設けられた燃料ガス流入口１７を介してマニホールド４に供給され、セルスタック３を構成する各燃料電池セル２に供給される。   In the cell stack apparatus 1, raw fuel is supplied from the raw fuel supply pipe 9 via the raw fuel inlet 16 and is heated in the carburetor 7 while flowing in the carburetor 7 along the cell arrangement direction ( The raw fuel gas is vaporized) and supplied to the raw fuel gas inlet 13 provided at one end of the first reformer 6a through the connecting pipe 10 from the raw fuel gas outlet 12. The raw fuel gas flows to the other end of the first reformer 6a while being reformed into fuel gas by a reforming catalyst (not shown) provided inside. The fuel gas that has flowed through the first reformer 6a or the raw fuel gas that has not been reformed flows into one end of the second reformer 6b via the connecting pipe 10, and is provided inside the second reformer 6b. The reformed catalyst is reformed into fuel gas. The fuel gas that has flowed through the second reformer 6b flows from the fuel gas delivery port 14 provided at the other end of the second reformer 6b through the fuel gas supply pipe 8, and the fuel gas flow provided in the manifold 4 It is supplied to the manifold 4 through the inlet 17 and supplied to each fuel cell 2 constituting the cell stack 3.

原燃料としては、都市ガス等の炭化水素系ガスや灯油等の液体燃料があげられる。なお、原燃料として炭化水素系ガス等の気体燃料を用いた場合には、原燃料ガスは炭化水素系ガスを意味し、原燃料として供給された炭化水素系ガスは、気化器７内で温められ、温度の上昇した炭化水素系ガスが原燃料ガスとして改質器６（第１改質器６ａ）に供給される。   Examples of the raw fuel include hydrocarbon gas such as city gas and liquid fuel such as kerosene. When gaseous fuel such as hydrocarbon gas is used as raw fuel, the raw fuel gas means hydrocarbon gas, and the hydrocarbon gas supplied as raw fuel is warmed in the vaporizer 7. Then, the hydrocarbon-based gas whose temperature has risen is supplied to the reformer 6 (first reformer 6a) as raw fuel gas.

気化器７は、円筒形状の管状体により形成されており、セル配列方向に沿って燃料電池セル２の他端側（セルスタック３の上方）に配置され、一端に原燃料流入口１６、他端に原燃料ガス送出口１２が設けられている。そして、余剰の燃料ガスを燃焼させた燃焼熱（以下、燃焼熱と略す場合がある。）により温められる。なお、気化器７内部にセラミックボール等を充填することで、原燃料と気化器７内部との接触面積を増加させることができ、原燃料が気化器７内部を流れる間に、効率よく温度の上昇した原燃料ガスとすることができる。それゆえ、温度の上昇した原燃料ガスが改質器６（第１改質器６ａ）に供給されることとなり、改質器６にて効率のよい改質反応を行なうことができる。また、セラミックボール等を充填することにより、原燃料（原燃料ガス）と水蒸気等との混合を促進することができる。   The carburetor 7 is formed of a cylindrical tubular body, and is disposed on the other end side (above the cell stack 3) of the fuel cell 2 along the cell arrangement direction. A raw fuel gas outlet 12 is provided at the end. And it heats with the combustion heat (henceforth abbreviated combustion heat) which burned the excess fuel gas. In addition, by filling the inside of the carburetor 7 with ceramic balls or the like, the contact area between the raw fuel and the carburetor 7 can be increased, and the temperature of the raw fuel can be efficiently increased while flowing through the carburetor 7. Raised raw fuel gas can be used. Therefore, the raw fuel gas whose temperature has risen is supplied to the reformer 6 (first reformer 6a), and the reformer 6 can perform an efficient reforming reaction. In addition, by mixing ceramic balls or the like, mixing of raw fuel (raw fuel gas) with water vapor or the like can be promoted.

第１改質器６ａおよび第２改質器６ｂは、気化器７とセルスタック３との間に位置するようにセル配列方向に沿って配置され、第１改質器６ａの一端に原燃料ガス流入口１３が設けられ、第２改質器６ｂの他端に燃料ガス送出口１４が設けられている。そして、燃焼熱により、第１改質器６ａおよび第２改質器６ｂは温められており、効率よく改質反応を行なうことができる。   The first reformer 6a and the second reformer 6b are arranged along the cell arrangement direction so as to be positioned between the vaporizer 7 and the cell stack 3, and raw fuel is provided at one end of the first reformer 6a. A gas inlet 13 is provided, and a fuel gas outlet 14 is provided at the other end of the second reformer 6b. The first reformer 6a and the second reformer 6b are heated by the combustion heat, and the reforming reaction can be performed efficiently.

なお、燃料電池セル２が余剰の燃料ガスを燃焼させない構成の場合においても、固体酸化物形燃料電池装置の発電反応は発熱反応のため、固体酸化物形燃料電池セルの反応熱により、改質器６（第１改質器６ａ、第２改質器６ｂ）や気化器７を温めることができる。また、固体酸化物形燃料電池装置の発電温度域は６００℃〜１０００℃と高温なため、本実施形態を有効に用いることができる。なお、燃料電池装置の作動時に発熱反応が生じるものであればよく、固体酸化物形燃料電池以外にも、溶融炭酸塩燃料電池やリン酸形燃料電池に用いることができる。   Even when the fuel cell 2 is configured not to burn surplus fuel gas, the power generation reaction of the solid oxide fuel cell device is an exothermic reaction, so the reforming is performed by the reaction heat of the solid oxide fuel cell. The heater 6 (first reformer 6a, second reformer 6b) and the vaporizer 7 can be warmed. Further, since the power generation temperature range of the solid oxide fuel cell device is as high as 600 ° C. to 1000 ° C., this embodiment can be used effectively. In addition, what is necessary is just to produce an exothermic reaction at the time of operation of a fuel cell device, and it can be used for a molten carbonate fuel cell and a phosphoric acid fuel cell besides a solid oxide fuel cell.

原燃料ガスを改質して燃料ガス（水素含有ガス）を生成する方法として、水蒸気と原燃料とで改質する水蒸気改質法や空気と原燃料とで改質する部分酸化改質法やこれら二つを
組み合わせた併用改質法（オートサーマル改質法）があげられる。これらの改質方法の特性として、水蒸気改質は、原燃料ガスと水蒸気と４００℃〜８００℃で反応させることや、改質反応が吸熱反応であることがあげられる。以下、特に記載しない限り、改質とは水を気化室７に供給して、水蒸気改質法によって原燃料を燃料ガスに改質するものとする。なお、その場合は原燃料供給管９を図１に示すように２重管として、水を気化器７に供給すればよい。 As a method of reforming raw fuel gas to generate fuel gas (hydrogen-containing gas), a steam reforming method that reforms with steam and raw fuel, a partial oxidation reforming method that reforms with air and raw fuel, A combined reforming method combining these two (autothermal reforming method) can be mentioned. As a characteristic of these reforming methods, steam reforming includes reacting raw fuel gas and steam at 400 ° C. to 800 ° C., and that the reforming reaction is an endothermic reaction. Hereinafter, unless otherwise specified, reforming means that water is supplied to the vaporizing chamber 7 and the raw fuel is reformed into fuel gas by the steam reforming method. In this case, the raw fuel supply pipe 9 may be a double pipe as shown in FIG. 1 and water may be supplied to the vaporizer 7.

ここで、水蒸気改質を行なう改質器６においては、水の気化が大きな吸熱反応であることから、水を気化させるための気化器７の温度が低下する場合がある。さらに、セルスタック３の直上に気化器７が配置された場合に、気化器７の下方に位置する燃料電池セル２の温度が低下し、発電効率が低下する可能性が高まる場合があった。   Here, in the reformer 6 that performs steam reforming, since the vaporization of water is a large endothermic reaction, the temperature of the vaporizer 7 for vaporizing water may decrease. Furthermore, when the carburetor 7 is disposed immediately above the cell stack 3, the temperature of the fuel cell 2 located below the carburetor 7 may be lowered, and the possibility that the power generation efficiency may be reduced may increase.

セルスタック装置１は、気化器７がセルスタック３と間隔をあけて配置されており、改質器６が気化器７とセルスタック３との間に位置するように配置されていることから、気化器７の下方に改質器が配置されることになり、気化器７の下方に配置された燃料電池セル２の温度が低下することを低減することができる。   In the cell stack apparatus 1, since the vaporizer 7 is disposed at a distance from the cell stack 3 and the reformer 6 is disposed between the vaporizer 7 and the cell stack 3, A reformer will be arrange | positioned under the vaporizer 7, and it can reduce that the temperature of the fuel cell 2 arrange | positioned under the vaporizer 7 falls.

さらに、セルスタック装置１は、気化器７と改質器６（第１改質器６ａ、第２改質器６ｂ）とが間隔をあけて配置されている。そのため、気化器７に温度の低い原燃料が供給された場合や、水が供給された場合においても、気化器７と別体である改質器６（第１改質器６ａ、第２改質器６ｂ）の温度の低下を低減することができ、効率よく改質反応を行なうことができる。   Further, in the cell stack device 1, the vaporizer 7 and the reformer 6 (the first reformer 6a and the second reformer 6b) are arranged with a space therebetween. Therefore, the reformer 6 (the first reformer 6a, the second reformer) which is separate from the vaporizer 7, even when the raw fuel having a low temperature is supplied to the vaporizer 7 or when water is supplied. The temperature drop of the mass device 6b) can be reduced, and the reforming reaction can be performed efficiently.

また、気化器７と改質器６（第１改質器６ａ、第２改質器６ｂ）とがそれぞれ別体として構成されていることから、気化器７、第１改質器６ａおよび第２改質器６ｂのそれぞれの表面積を増加させることができ、燃焼熱にて効率よく気化器７と改質器６（第１改質器６ａ、第２改質器６ｂ）とを温めることができる。   Further, since the vaporizer 7 and the reformer 6 (the first reformer 6a and the second reformer 6b) are configured as separate bodies, the vaporizer 7, the first reformer 6a, and the first reformer The respective surface areas of the two reformers 6b can be increased, and the vaporizer 7 and the reformer 6 (the first reformer 6a and the second reformer 6b) can be efficiently warmed by the combustion heat. it can.

図１に示すセルスタック１は、気化器７、第１改質器６ａおよび第２改質器６ｂがそれぞれセル配列方向に沿って設けられている。そして、改質器６（第１改質器６ａ、第２改質器６ｂ）がセルスタック３の上面を覆うように平面視して並置するように配置され、その上方に燃料電池セル２の幅方向の中央部に気化器７が配置されている。それにより、余剰の燃料ガスの燃焼により生じた燃焼ガス（排ガス）が第１改質器６ａおよび第２改質器６ｂ付近で滞留せず効率よく流れるため、セルスタック装置１の発電効率を向上させることができる。   In the cell stack 1 shown in FIG. 1, a vaporizer 7, a first reformer 6a, and a second reformer 6b are provided along the cell arrangement direction. The reformers 6 (the first reformer 6a and the second reformer 6b) are arranged so as to be juxtaposed in plan view so as to cover the upper surface of the cell stack 3, and above the fuel cell 2 A vaporizer 7 is disposed at the center in the width direction. As a result, the combustion gas (exhaust gas) generated by the combustion of the surplus fuel gas flows efficiently without staying in the vicinity of the first reformer 6a and the second reformer 6b, so that the power generation efficiency of the cell stack device 1 is improved. Can be made.

セルスタック装置１においては、気化器７および改質器６（第１改質器６ａ、第２改質器６ｂ）を流れる原燃料、原燃料ガスおよび燃料ガスは、それぞれ燃料電池セル２の他端側（セルスタック３の上方）をセル配列方向に沿って折り返しながら流れることとなる。それにより、原燃料、原燃料ガスおよび燃料ガスに効率よく燃焼熱が供給され、効率のよい気化や改質反応をすることができ、発電効率の向上したセルスタック装置１とすることができる。   In the cell stack device 1, the raw fuel, the raw fuel gas, and the fuel gas that flow through the vaporizer 7 and the reformer 6 (the first reformer 6 a and the second reformer 6 b) It flows while folding the end side (above the cell stack 3) along the cell arrangement direction. Thereby, combustion heat is efficiently supplied to the raw fuel, the raw fuel gas, and the fuel gas, efficient vaporization and reforming reaction can be performed, and the cell stack device 1 with improved power generation efficiency can be obtained.

また、改質器６（第１改質器６ａ、第２改質器６ｂ）が、セルスタック３と気化器７との間に位置し、セルスタック３の上面を覆うように配置されていることから、温度の低い気化器７とセルスタック３との距離を十分にとることができ、気化部７の下方に配置された燃料電池セル２の温度の低下を低減することができる。   Further, the reformer 6 (first reformer 6a, second reformer 6b) is located between the cell stack 3 and the vaporizer 7, and is disposed so as to cover the upper surface of the cell stack 3. Therefore, the distance between the vaporizer 7 having a low temperature and the cell stack 3 can be sufficiently secured, and a decrease in the temperature of the fuel cell 2 disposed below the vaporizer 7 can be reduced.

さらに、余剰の燃料ガスの燃焼による燃焼熱を、主に熱量の要する改質反応に利用することにより、セルスタック装置１の発電効率を向上させることができる。   Furthermore, the power generation efficiency of the cell stack device 1 can be improved by utilizing the combustion heat generated by the combustion of the surplus fuel gas in a reforming reaction that mainly requires a heat quantity.

また、第１改質器６ａと第２改質器６ｂとが並置されていることから、セルスタック装置１を小型化することができ、コンパクトな燃料電池装置とすることができる。なお、並置とは、セル配列方向から見て、第１改質器６ａと第２改質器６ｂとが、同等の高さに位置することを意味する。   Further, since the first reformer 6a and the second reformer 6b are juxtaposed, the cell stack device 1 can be reduced in size, and a compact fuel cell device can be obtained. Note that juxtaposition means that the first reformer 6a and the second reformer 6b are located at the same height when viewed from the cell arrangement direction.

さらに、並置された第１改質器６ａと第２改質器６ｂとの間の上方に気化器７を配置することにより、燃焼により生じた排ガスが第１改質器６ａと第２改質器６ｂとの間を流れ、燃焼熱を気化器７に効率よく伝導することができる。   Further, by disposing the vaporizer 7 above the juxtaposed first reformer 6a and the second reformer 6b, the exhaust gas generated by the combustion is converted into the first reformer 6a and the second reformer. It is possible to efficiently conduct the combustion heat to the vaporizer 7 by flowing between it and the evaporator 6b.

また、気化器７、第１改質器６ａおよび第２改質器６ｂは、円筒形状を有しているため、機械的強度や熱応力に対する強度を向上させることができ、気化器７に温度の低い原燃料や水が供給された場合であっても気化器７の破損が生じる可能性を低減することができる。改質器６（第１改質器６ａ、第２改質器６ｂ）においても同様である。   Further, since the vaporizer 7, the first reformer 6a, and the second reformer 6b have a cylindrical shape, the mechanical strength and the strength against thermal stress can be improved, and the vaporizer 7 has a temperature. Even when raw fuel or water with a low level is supplied, the possibility of the vaporizer 7 being damaged can be reduced. The same applies to the reformer 6 (first reformer 6a, second reformer 6b).

さらに、原燃料流入口１６がセル配列方向における気化器７の一端に設けられていることから、原燃料がセル配列方向に沿って流れた後に、改質器６に原燃料ガスとして供給されることとなり、改質器６に原燃料が供給されることを低減することができる。   Further, since the raw fuel inlet 16 is provided at one end of the carburetor 7 in the cell arrangement direction, the raw fuel flows along the cell arrangement direction and is then supplied to the reformer 6 as raw fuel gas. As a result, the supply of raw fuel to the reformer 6 can be reduced.

なお、改質器６（第１改質器６ａ、第２改質器６ｂ）の内部に備える改質触媒１５としては、改質効率や耐久性に優れた改質触媒を用いることが好ましく、例えば、γ−アルミナ、α−アルミナまたはコージェライト等の多孔質担体にＲｕ、Ｐｔ等の貴金属やＮｉ、Ｆｅ等の卑金属を担持させた改質触媒等を用いることができる。   As the reforming catalyst 15 provided inside the reformer 6 (first reformer 6a, second reformer 6b), it is preferable to use a reforming catalyst excellent in reforming efficiency and durability, For example, a reforming catalyst in which a noble metal such as Ru or Pt or a base metal such as Ni or Fe is supported on a porous carrier such as γ-alumina, α-alumina or cordierite can be used.

また、セルスタック装置１においては、第１改質器６ａおよび第２改質器６ｂを備える例を示したが、第１改質器６ａのみを設けてもよい。その場合においても、気化器７と改質器６とが別体として設けられていることから、気化器７に温度の低い原燃料が供給された場合においても、改質器の温度の低下を低減することができ、セルスタック装置１の発電性能を向上させることができる。   Moreover, although the example provided with the 1st reformer 6a and the 2nd reformer 6b was shown in the cell stack apparatus 1, you may provide only the 1st reformer 6a. Even in that case, since the vaporizer 7 and the reformer 6 are provided as separate bodies, even when the raw fuel having a low temperature is supplied to the vaporizer 7, the temperature of the reformer is reduced. The power generation performance of the cell stack device 1 can be improved.

なお、気化器７および改質器６（第１改質器６ａ、第２改質器６ｂ）をセルスタック３の上方に設けた例を示したが、セルスタックの側方に設けてもよい。その場合においても、発電時に発熱体となる燃料電池セル２を配列したセルスタック３からの輻射熱により効率よく、改質を行なうことができる。   Although the example in which the vaporizer 7 and the reformer 6 (the first reformer 6a and the second reformer 6b) are provided above the cell stack 3 is shown, they may be provided on the side of the cell stack. . Even in such a case, the reforming can be performed efficiently by the radiant heat from the cell stack 3 in which the fuel cells 2 that serve as heating elements during power generation are arranged.

次に、本発明の他の実施形態であるセルスタック装置１１について図２を用いて説明する。なお、以降の図において本発明の実施形態であるセルスタック装置１と同一の部材については同一の番号を付するものとする。   Next, a cell stack apparatus 11 according to another embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In the following drawings, the same members as those of the cell stack device 1 according to the embodiment of the present invention are denoted by the same reference numerals.

セルスタック装置１１は、気化器７、第１改質器６ａおよび第２改質器６ｂが角柱形状である点と、第１改質器６ａが第２改質器６ｂよりも上方に配置されている点で、セルスタック装置１と異なり、その他の点はセルスタック装置１と同様である。   In the cell stack device 11, the vaporizer 7, the first reformer 6a and the second reformer 6b are prismatic, and the first reformer 6a is disposed above the second reformer 6b. However, unlike the cell stack device 1, the other points are the same as those of the cell stack device 1.

図２に示すように気化器７、第１改質器６ａおよび第２改質器６ｂは角柱形状である。そのため、気化器７および改質器６（第１改質器６ａ、第２改質器６ｂ）の内部の容量を大きくすることができる。   As shown in FIG. 2, the vaporizer 7, the first reformer 6a, and the second reformer 6b have a prismatic shape. Therefore, the internal capacities of the vaporizer 7 and the reformer 6 (the first reformer 6a and the second reformer 6b) can be increased.

ここで、原燃料が供給され、気化器７にて温度が上昇した原燃料ガスとされて第１改質器６ａに供給されるが、気化器７を流れた原燃料ガスの温度が低い場合があり、原燃料ガス流入口１３の下方に配置された燃料電池セル２の温度が低下する可能性があった。   Here, when the raw fuel is supplied, the raw fuel gas whose temperature has been increased in the carburetor 7 is supplied to the first reformer 6a, but the temperature of the raw fuel gas flowing through the carburetor 7 is low. There is a possibility that the temperature of the fuel battery cell 2 disposed below the raw fuel gas inlet 13 may be lowered.

セルスタック装置１１は、第１改質器６ａが気化器７よりもセルスタック３に近く、第２改質器よりも上方に配置されていることから、温度の低い原燃料ガスが第１改質器６ａに供給された場合であっても、原燃料ガス流入口１３の下方に配置された燃料電池セル２の温度の低下を低減することができる。   In the cell stack apparatus 11, since the first reformer 6a is located closer to the cell stack 3 than the vaporizer 7 and above the second reformer, the raw fuel gas having a low temperature is changed to the first reformer. Even if it is a case where it supplies to the mass device 6a, the fall of the temperature of the fuel cell 2 arrange | positioned under the raw fuel gas inflow port 13 can be reduced.

さらに、第１改質部６ａにて改質が十分に行なわれなかった場合においても、第１改質器６ａよりもセルスタック３側に第２改質器６ｂが配置されているため、第１改質器６ａにて改質が行なわれなかった原燃料ガスを燃料ガスに効率よく改質することができる。それにより、マニホールド４に十分な量の燃料ガスを供給することができ、セルスタックを構成する燃料電池セル２に十分な量の燃料ガスを供給することができ、発電効率の向上したセルスタック装置１１とすることができる。   Furthermore, even when the reforming is not sufficiently performed in the first reforming unit 6a, the second reformer 6b is disposed on the cell stack 3 side with respect to the first reformer 6a. The raw fuel gas that has not been reformed by the reformer 6a can be efficiently reformed into fuel gas. As a result, a sufficient amount of fuel gas can be supplied to the manifold 4, a sufficient amount of fuel gas can be supplied to the fuel cells 2 constituting the cell stack, and the power generation efficiency is improved. 11 can be used.

また、第１改質器６ａが、気化器７よりもセルスタック３側に配置されていることから、気化器７に温度の低い原燃料や水が供給された場合においても、第１改質器６ａの温度の低下を低減することができる。   In addition, since the first reformer 6a is disposed closer to the cell stack 3 than the vaporizer 7, the first reformer can be used even when raw fuel or water having a low temperature is supplied to the vaporizer 7. A decrease in temperature of the vessel 6a can be reduced.

なお、セルスタック装置１１は、第１改質器６ａおよび第２改質器６ｂをともに角柱形状としているが、例えば第１改質器６ａよりもセルスタック３側に配置され、最も温度が高くなる第２改質器６ｂのみを円筒形状とし、気化器７および第２改質器６ｂを角柱形状としてもよい。   In the cell stack device 11, both the first reformer 6a and the second reformer 6b have a prismatic shape. For example, the cell stack device 11 is disposed closer to the cell stack 3 than the first reformer 6a and has the highest temperature. Only the second reformer 6b may be cylindrical, and the vaporizer 7 and the second reformer 6b may be prismatic.

次に、本発明のさらに他の実施形態であるセルスタック装置１７について図３を用いて説明する。   Next, a cell stack device 17 which is still another embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.

図３に示すセルスタック装置１７は、気化器７が平板形状であり、セルスタック３の上面を覆うように設けられている。そして、マニホールド４にセルスタック３ａ、３ｂが２列並設した状態で設けられている。その他の点では、セルスタック装置１と同様である。   In the cell stack device 17 shown in FIG. 3, the vaporizer 7 has a flat plate shape and is provided so as to cover the upper surface of the cell stack 3. The manifold 4 is provided with two cell stacks 3a and 3b arranged side by side. The other points are the same as those of the cell stack device 1.

セルスタック装置１７は、２つのセルスタック３ａ、３ｂを並設し、それぞれのセルスタック３ａ、３ｂを構成する燃料電池セル２の一端部をマニホールド４に絶縁性の接着材により固定している。セルスタック３ａとセルスタック３ｂは、図示するように、それぞれ逆向きに配置されており、セルスタック３ａ、３ｂの一端同士（図３においては、原燃料ガス送出口１２側）を接続部材（図示せず）にて電気的に直列に接続し、セルスタック３ａ、３ｂの他端同士（図３においては、原燃料流入口１６側）を導電部材５ａ１、５ａ２にてセルスタック３ａ、３ｂで発電した電流を外部に引き出している。   The cell stack device 17 has two cell stacks 3a and 3b arranged in parallel, and one end portion of the fuel cell 2 constituting each cell stack 3a and 3b is fixed to the manifold 4 with an insulating adhesive. As illustrated, the cell stack 3a and the cell stack 3b are arranged in opposite directions, and one end of each of the cell stacks 3a and 3b (in FIG. 3, the raw fuel gas delivery port 12 side) is connected to a connecting member (see FIG. 3). The other ends of the cell stacks 3a and 3b (in FIG. 3, the raw fuel inlet 16 side) are electrically connected to the cell stacks 3a and 3b by the conductive members 5a1 and 5a2. Current is drawn to the outside.

セルスタック装置１７は、気化器７が平板形状であり、セルスタック３の上面を覆うように設けられているため、気化器７に燃焼熱を効率的に供給する（与える）ことができ、気化器７とセルスタック３との距離があった場合においても、原燃料を効率よく温度の上昇した原燃料ガスとすることができる。   In the cell stack device 17, since the vaporizer 7 has a flat plate shape and is provided so as to cover the upper surface of the cell stack 3, combustion heat can be efficiently supplied (given) to the vaporizer 7. Even when there is a distance between the container 7 and the cell stack 3, the raw fuel can be efficiently converted into the raw fuel gas whose temperature has risen.

なお、セルスタック装置１７においては、気化器７が平板形状である例を示したが、気化器７が平板形状でなく、例えば楕円柱状でもよい。また、効率よく燃焼熱を供給するために表面に凹凸等を設けて気化器７の表面積を増加させてもよい。   In addition, in the cell stack apparatus 17, although the vaporizer 7 showed the example which is flat plate shape, the vaporizer 7 may not be flat plate shape, for example, may be elliptical column shape. Moreover, in order to supply combustion heat efficiently, unevenness etc. may be provided in the surface and the surface area of the vaporizer | carburetor 7 may be increased.

次に、本発明のさらに他の実施形態であるセルスタック装置１８について図４を用いて説明する。   Next, a cell stack device 18 which is still another embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.

図４に示すセルスタック装置１８は、水供給管１９が接続され、水を水蒸気に気化（加
熱）させるための水気化器２０と、原燃料供給管９が接続され、原燃料を温度の上昇した原燃料ガスとするための気化器７と、第１改質器６ａと第２改質器とをこの順に連結管１０により接合されている。改質器６は燃料電池セル２の他端側に配置され、水気化器２０は改質器６のセルスタック３側と反対側に改質器６と離間して配置されており、その他の構成はセルスタック装置１と同様である。なお、図４の説明においては第１改質器６ａおよび第２改質器６ｂを改質器６として説明する。 The cell stack apparatus 18 shown in FIG. 4 is connected to a water supply pipe 19 and is connected to a water vaporizer 20 for vaporizing (heating) water into steam and a raw fuel supply pipe 9 to increase the temperature of the raw fuel. The vaporizer 7, the first reformer 6a, and the second reformer for obtaining the raw fuel gas are joined by the connecting pipe 10 in this order. The reformer 6 is disposed on the other end side of the fuel battery cell 2, and the water vaporizer 20 is disposed on the opposite side of the reformer 6 from the cell stack 3 side and spaced apart from the reformer 6. The configuration is the same as that of the cell stack apparatus 1. In the description of FIG. 4, the first reformer 6 a and the second reformer 6 b will be described as the reformer 6.

図４に示すセルスタック装置１８は、水気化器２０に水供給管１９を介して水を供給し、気化器７に原燃料供給管９を介して原燃料を供給し、水蒸気改質法により原燃料を燃料ガスに改質している。   A cell stack device 18 shown in FIG. 4 supplies water to the water vaporizer 20 via the water supply pipe 19 and supplies raw fuel to the vaporizer 7 via the raw fuel supply pipe 9. The raw fuel is reformed into fuel gas.

セルスタック装置１８は、水気化器２０を備えることから、水供給管１９から供給される水を水蒸気に十分に気化して改質器６に供給することができ、改質効率を向上させることができる。   Since the cell stack device 18 includes the water vaporizer 20, the water supplied from the water supply pipe 19 can be sufficiently vaporized into water vapor and supplied to the reformer 6, thereby improving the reforming efficiency. Can do.

ここで、原燃料として炭化水素系液体燃料（灯油等）を用いる場合において、原燃料供給管９および水供給管１９を２重管とする場合や、気化器７に同時に供給する場合に、気化器７の温度が低下し、水および原燃料としての液体燃料を十分に気化させることができず、改質器６が備える改質触媒（図示せず）が劣化する可能性があった。また、改質触媒の劣化により、改質器６にて改質されなかった原燃料ガスが、燃料電池セル２に供給されて燃料電池セル２が劣化する可能性があった。   Here, when a hydrocarbon liquid fuel (kerosene or the like) is used as the raw fuel, vaporization occurs when the raw fuel supply pipe 9 and the water supply pipe 19 are double pipes or when the raw fuel is supplied to the vaporizer 7 at the same time. There was a possibility that the temperature of the vessel 7 was lowered, water and liquid fuel as raw fuel could not be sufficiently vaporized, and the reforming catalyst (not shown) provided in the reformer 6 was deteriorated. Further, due to the deterioration of the reforming catalyst, the raw fuel gas that has not been reformed by the reformer 6 may be supplied to the fuel cell 2 and the fuel cell 2 may deteriorate.

図４に示すセルスタック装置１９は、水を気化する水気化器２０と、原燃料を気化させる気化器７と別個に備えることにより、改質器６に十分に気化した水蒸気および原燃料ガスを供給することができ、改質器６の改質効率を向上させることができる。   A cell stack device 19 shown in FIG. 4 is provided separately from a water vaporizer 20 that vaporizes water and a vaporizer 7 that vaporizes raw fuel, thereby allowing the reformer 6 to sufficiently vaporize water vapor and raw fuel gas. The reforming efficiency of the reformer 6 can be improved.

また、水気化器２０にて気化された水蒸気は、さらに気化器７を流れて改質器６に供給されるため、温められた水蒸気を改質器６に供給することができ、さらに改質効率を向上させることができる。   Further, since the water vapor evaporated in the water vaporizer 20 further flows through the vaporizer 7 and is supplied to the reformer 6, the warmed water vapor can be supplied to the reformer 6, and further reforming is performed. Efficiency can be improved.

なお、気化器７にて水蒸気と原燃料を気化させて生成した原燃料ガスとが十分に混合されることから、改質器６にて十分な改質反応を行なうことができる。   Since the vaporizer 7 sufficiently mixes the water vapor and the raw fuel gas generated by vaporizing the raw fuel, the reformer 6 can perform a sufficient reforming reaction.

また、水気化器２０を気化器７の原燃料供給管９側で接続した例を示したが、水気化器２０と気化器７の原燃料供給管９側にて接続しなくてもよい。なお、原燃料供給管９を気化器７の端部に接続し、水供給管１９を水気化器２０の端部に接続した例を示したが、気化器７および水気化器１９の端部に接続しなくてもよく、セルスタック装置１９の温度分
布が一定となるように適宜設定すればよい。 Moreover, although the example which connected the water vaporizer 20 by the raw fuel supply pipe 9 side of the vaporizer 7 was shown, it does not need to connect by the raw fuel supply pipe 9 side of the water vaporizer 20 and the vaporizer 7. FIG. In addition, although the example which connected the raw fuel supply pipe | tube 9 to the edge part of the vaporizer 7, and connected the water supply pipe | tube 19 to the edge part of the water vaporizer 20 was shown, the edge part of the vaporizer | carburetor 7 and the water vaporizer 19 is shown. The temperature distribution of the cell stack device 19 may be set as appropriate so that the temperature distribution of the cell stack device 19 is constant.

次に、本発明の一実施形態であるセルスタック装置１を収納容器２６内に収納してなる本発明の一実施形態である燃料電池モジュール２５について図５を用いて説明する。   Next, a fuel cell module 25 according to an embodiment of the present invention in which the cell stack device 1 according to an embodiment of the present invention is accommodated in a storage container 26 will be described with reference to FIG.

収納容器２６の内側の両側面には、燃料電池セル２に酸素含有ガスを供給するための空気導入板が設けられており、収納容器２６内で温められた酸素含有ガスを燃料電池セル２に供給することができる。   Air introducing plates for supplying oxygen-containing gas to the fuel battery cell 2 are provided on both side surfaces inside the storage container 26, and the oxygen-containing gas heated in the storage container 26 is supplied to the fuel battery cell 2. Can be supplied.

なお、図５においては、収納容器２６の一部（前後面）を取り外し、内部に収納されているセルスタック装置１を後方に取り出した状態を示している。ここで、図５に示した燃料電池モジュール２５においては、セルスタック装置１を、収納容器２６内にスライドして収納することが可能である。   FIG. 5 shows a state in which a part (front and rear surfaces) of the storage container 26 is removed and the cell stack device 1 stored inside is taken out rearward. Here, in the fuel cell module 25 shown in FIG. 5, the cell stack device 1 can be slid and stored in the storage container 26.

このような燃料電池モジュール２５においては、上述したように、発電効率が向上したセルスタック装置１を収納容器２６に収納して構成されることにより、発電効率が向上した燃料電池モジュール２５とすることができる。   In such a fuel cell module 25, as described above, the fuel cell module 25 with improved power generation efficiency is configured by storing the cell stack device 1 with improved power generation efficiency in the storage container 26. Can do.

次に、本発明の一実施形態である燃料電池モジュール２５と、燃料電池モジュール２５を作動させるための補機（図示せず）とを収納してなる本発明の一実施形態である燃料電池装置３０について図６を用いて説明する。   Next, a fuel cell device according to an embodiment of the present invention, in which a fuel cell module 25 according to an embodiment of the present invention and an auxiliary machine (not shown) for operating the fuel cell module 25 are accommodated. 30 will be described with reference to FIG.

図６に示す燃料電池装置３０は、支柱３１と外装板３２から構成される外装ケース内を仕切板３３により上下に区画し、その上方側を上述した燃料電池モジュール２５を収納するモジュール収納室３４とし、下方側を燃料電池モジュール２５を作動させるための補機を収納する補機収納室３５として構成されている。なお、補機収納室３５に収納する補機を省略して示している。   The fuel cell device 30 shown in FIG. 6 divides the inside of an exterior case made up of a column 31 and an exterior plate 32 into upper and lower portions by a partition plate 33, and a module storage chamber 34 for storing the above-described fuel cell module 25 on the upper side. The lower side is configured as an auxiliary equipment storage chamber 35 for storing auxiliary equipment for operating the fuel cell module 25. In addition, the auxiliary machine accommodated in the auxiliary machine storage chamber 35 is abbreviate | omitted and shown.

また、仕切板３３には、補機収納室３５の空気をモジュール収納室３４側に流すための空気流通口３６が設けられており、モジュール収納室３４を構成する外装板３３の一部に、モジュール収納室３４内の空気を排気するための排気口３７が設けられている。   Further, the partition plate 33 is provided with an air circulation port 36 for flowing the air in the auxiliary machine storage chamber 35 toward the module storage chamber 34, and a part of the exterior plate 33 constituting the module storage chamber 34 An exhaust port 37 for exhausting the air in the module storage chamber 34 is provided.

このような燃料電池装置３０においては、上述したように、発電効率が向上した燃料電池モジュール２５をモジュール収納室３４に収納し、燃料電池モジュール２５を作動させるための補機を補機収納室３３に収納して構成されることにより、発電効率が向上した燃料電池装置３０とすることができる。   In such a fuel cell device 30, as described above, the fuel cell module 25 with improved power generation efficiency is stored in the module storage chamber 34, and an auxiliary machine for operating the fuel cell module 25 is an auxiliary device storage chamber 33. By being housed and configured, the fuel cell device 30 with improved power generation efficiency can be obtained.

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.

例えば、第１改質器６ａおよび第２改質器６ｂを並置した例を示したが、セルスタックの上方に第２改質器６ｂ、第１改質器６ａおよび気化器７をこの順に上方に配置してもよい。この場合においても、第２改質器６ｂ、第１改質器６ａおよび気化器７が、それぞれ連結管１０にて別体として連結されることにより、気化器７に温度の低い原燃料が供給された場合においても、効率よく改質反応を行なうことができ、発電効率の向上したセルスタック装置とすることができる。   For example, an example in which the first reformer 6a and the second reformer 6b are juxtaposed is shown, but the second reformer 6b, the first reformer 6a, and the vaporizer 7 are arranged in this order above the cell stack. You may arrange in. Even in this case, the second reformer 6b, the first reformer 6a, and the vaporizer 7 are connected separately by the connecting pipe 10, so that the raw fuel having a low temperature is supplied to the vaporizer 7. Even in such a case, the reforming reaction can be performed efficiently, and a cell stack device with improved power generation efficiency can be obtained.

また、第１改質器６ａと第２改質器６ｂとが同様の大きさである例を示したが、第１改質器６ａが第２改質器６ｂよりも大きくてもよく、小さくてもよい。各部材の大きさは、セルスタック装置の構成に合わせて適宜設定すればよい。   Moreover, although the example which the 1st reformer 6a and the 2nd reformer 6b are the same magnitude | sizes was shown, the 1st reformer 6a may be larger than the 2nd reformer 6b, and small May be. What is necessary is just to set the magnitude | size of each member suitably according to the structure of a cell stack apparatus.

１、１１、１７、１８：セルスタック装置
２：燃料電池セル
３：セルスタック
４：マニホールド
６：改質器
６ａ：第１改質器
６ｂ：第２改質器
７：気化器
１６：原燃料流入口
２０：水気化器
２５：燃料電池モジュール
３０：燃料電池装置 1, 11, 17, 18: cell stack device 2: fuel cell 3: cell stack 4: manifold 6: reformer 6a: first reformer 6b: second reformer 7: vaporizer 16: raw fuel Inlet 20: Water vaporizer 25: Fuel cell module 30: Fuel cell device

Claims (8)

燃料ガスと酸素含有ガスとで発電を行なう燃料電池セルの複数個を配列してなるセルスタックと、
外部より供給される原燃料を温度の上昇した原燃料ガスにするための気化器と、
該気化器より供給された前記原燃料ガスを前記燃料ガスに改質するための改質器と、を備え、
前記気化器が、前記燃料電池セルの配列方向における一端に前記原燃料が供給される原燃料流入口が設けられているとともに、前記改質器および前記セルスタックと間隔をあけて配置されており、
前記改質器が、前記気化器と前記セルスタックとの間に位置するように配置されていることを特徴とするセルスタック装置。 A cell stack in which a plurality of fuel cells that generate power with fuel gas and oxygen-containing gas are arranged;
A vaporizer for converting the raw fuel supplied from the outside into a raw fuel gas with an increased temperature;
A reformer for reforming the raw fuel gas supplied from the vaporizer into the fuel gas,
The vaporizer is provided with a raw fuel inlet to which the raw fuel is supplied at one end in the arrangement direction of the fuel cells, and is disposed at a distance from the reformer and the cell stack. ,
The cell stack apparatus, wherein the reformer is disposed so as to be positioned between the vaporizer and the cell stack. 前記改質器が、前記気化器とつながっている第１改質器と、該第１改質器にて改質されなかった前記原燃料ガスを前記燃料ガスに改質するための第２改質器と、を備えることを特徴とする請求項１に記載のセルスタック装置。   The reformer has a first reformer connected to the vaporizer and a second reformer for reforming the raw fuel gas that has not been reformed by the first reformer into the fuel gas. The cell stack device according to claim 1, further comprising: 前記第１改質器および前記第２改質器が、前記燃料電池セルの配列方向に沿って設けられており、前記第１改質器と前記第２改質器とが並置されていることを特徴とする請求項２に記載のセルスタック装置。   The first reformer and the second reformer are provided along the arrangement direction of the fuel cells, and the first reformer and the second reformer are juxtaposed. The cell stack device according to claim 2. 前記第１改質器および前記第２改質器が円筒形状であることを特徴とする請求項２または３に記載のセルスタック装置。   The cell stack device according to claim 2 or 3, wherein the first reformer and the second reformer have a cylindrical shape. 前記燃料電池セルが、一端から他端にかけて前記燃料ガスが流れる燃料ガス流路を有し、前記他端にて発電に使用されなかった余剰の前記燃料ガスを燃焼させる構成であり、前記気化器および前記改質器が、前記燃料電池セルの他端側に配置されていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載のセルスタック装置。   The fuel cell has a fuel gas flow path through which the fuel gas flows from one end to the other end, and burns excess fuel gas that has not been used for power generation at the other end. 5. The cell stack device according to claim 1, wherein the reformer is disposed on the other end side of the fuel cell. 6. 外部より供給される水を水蒸気に気化するための水気化器をさらに備え、該水気化器が前記気化器の原燃料供給側に接続されているとともに、前記改質器の前記セルスタック側と反対側に当該改質器と離間して配置されていることを特徴とする請求項５に記載のセルスタック装置。   A water vaporizer for vaporizing water supplied from the outside into water vapor, the water vaporizer connected to the raw fuel supply side of the vaporizer, and the cell stack side of the reformer; The cell stack device according to claim 5, wherein the cell stack device is disposed on the opposite side to be separated from the reformer. 請求項１乃至６のいずれかに記載のセルスタック装置を収納容器内に収納してなることを特徴とする燃料電池モジュール。   A fuel cell module comprising the cell stack device according to claim 1 stored in a storage container. 請求項７に記載の燃料電池モジュールと、前記セルスタック装置を作動させるための補機とを、外装ケース内に収納してなることを特徴とする燃料電池装置。   8. A fuel cell device comprising: the fuel cell module according to claim 7; and an auxiliary machine for operating the cell stack device, housed in an outer case.
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2015122178A (en) * 2013-12-21 2015-07-02 京セラ株式会社 Fuel cell stack device, fuel cell module, and fuel cell device
JP2016071947A (en) * 2014-09-26 2016-05-09 京セラ株式会社 Fuel cell module and fuel cell device
JPWO2015080230A1 (en) * 2013-11-27 2017-03-16 京セラ株式会社 Reformer, cell stack device, fuel cell module and fuel cell device
JP2017160094A (en) * 2016-03-10 2017-09-14 京セラ株式会社 Reformer for fuel cell, fuel cell module and module accommodating device
JP2018092908A (en) * 2016-12-02 2018-06-14 Toto株式会社 Fuel cell module

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005019036A (en) * 2003-06-24 2005-01-20 Mitsubishi Materials Corp Fuel cell
JP2005158716A (en) * 2003-10-27 2005-06-16 Kyocera Corp Fuel cell assembly and catalyst cartridge used in this
JP2006309982A (en) * 2005-04-26 2006-11-09 Idemitsu Kosan Co Ltd Solid oxide fuel cell system
JP2008034205A (en) * 2006-07-27 2008-02-14 Kyocera Corp Fuel battery
JP2010080260A (en) * 2008-09-26 2010-04-08 Kyocera Corp Fuel battery module and fuel battery device
JP2010170900A (en) * 2009-01-23 2010-08-05 Osaka Gas Co Ltd Solid oxide fuel cell
JP2010212038A (en) * 2009-03-10 2010-09-24 Toyota Motor Corp Fuel cell

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005019036A (en) * 2003-06-24 2005-01-20 Mitsubishi Materials Corp Fuel cell
JP2005158716A (en) * 2003-10-27 2005-06-16 Kyocera Corp Fuel cell assembly and catalyst cartridge used in this
JP2006309982A (en) * 2005-04-26 2006-11-09 Idemitsu Kosan Co Ltd Solid oxide fuel cell system
JP2008034205A (en) * 2006-07-27 2008-02-14 Kyocera Corp Fuel battery
JP2010080260A (en) * 2008-09-26 2010-04-08 Kyocera Corp Fuel battery module and fuel battery device
JP2010170900A (en) * 2009-01-23 2010-08-05 Osaka Gas Co Ltd Solid oxide fuel cell
JP2010212038A (en) * 2009-03-10 2010-09-24 Toyota Motor Corp Fuel cell

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPWO2015080230A1 (en) * 2013-11-27 2017-03-16 京セラ株式会社 Reformer, cell stack device, fuel cell module and fuel cell device
JP2015122178A (en) * 2013-12-21 2015-07-02 京セラ株式会社 Fuel cell stack device, fuel cell module, and fuel cell device
JP2016071947A (en) * 2014-09-26 2016-05-09 京セラ株式会社 Fuel cell module and fuel cell device
JP2017160094A (en) * 2016-03-10 2017-09-14 京セラ株式会社 Reformer for fuel cell, fuel cell module and module accommodating device
JP2018092908A (en) * 2016-12-02 2018-06-14 Toto株式会社 Fuel cell module
JP2018092904A (en) * 2016-12-02 2018-06-14 Toto株式会社 Fuel battery cell stack device and solid oxide fuel cell device
JP2018092905A (en) * 2016-12-02 2018-06-14 Toto株式会社 Fuel battery cell stack device
JP7037312B2 (en) 2016-12-02 2022-03-16 森村Ｓｏｆｃテクノロジー株式会社 Fuel cell cell stack device and solid oxide fuel cell device

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