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JP5317756B2 - Reformer, cell stack device, fuel cell module, and fuel cell device - Google Patents

Reformer, cell stack device, fuel cell module, and fuel cell device Download PDF

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JP5317756B2 JP2009041997A JP2009041997A JP5317756B2 JP 5317756 B2 JP5317756 B2 JP 5317756B2 JP 2009041997 A JP2009041997 A JP 2009041997A JP 2009041997 A JP2009041997 A JP 2009041997A JP 5317756 B2 JP5317756 B2 JP 5317756B2
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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、それを具備するセルスタック装置および燃料電池モジュールならびに燃料電池装置に関する。   The present invention relates to a reformer for generating fuel gas to be supplied to a fuel cell, a cell stack device including the reformer, a fuel cell module, and a fuel cell device.

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, various fuel cell modules have been proposed in which fuel cells capable of obtaining power using fuel gas (hydrogen-containing gas) and air (oxygen-containing gas) are housed in a storage container as next-generation energy. (For example, refer to Patent Document 1).

ところで、燃料電池セルに供給する水素含有ガスを生成するにあたっては、例えば、天然ガス等の炭化水素を水蒸気と反応させて水素を生成する水蒸気改質法が知られており、そのような改質を行うための改質器も種々提案されている。   By the way, in generating a hydrogen-containing gas to be supplied to a fuel cell, for example, a steam reforming method is known in which hydrocarbons such as natural gas are reacted with steam to generate hydrogen, and such reforming is known. Various reformers for carrying out the above have been proposed.

図9は従来の燃料電池モジュール90を示す外観斜視図であり、収納容器91内に複数の燃料電池セル92を配列してなるセルスタック94を収納して燃料電池モジュール90が構成されている。   FIG. 9 is an external perspective view showing a conventional fuel cell module 90. The fuel cell module 90 is configured by accommodating a cell stack 94 in which a plurality of fuel cell cells 92 are arranged in a storage container 91. FIG.

ここで、セルスタック94の上方にはUの字状の改質器95が配置されており、原燃料供給管97より供給された原燃料は、改質器95内にて水蒸気改質等の改質反応が行なわれて燃料ガス(水素含有ガス)に改質される。そして改質器95にて生成された燃料ガスは、燃料ガス供給管96を介してマニホールド93に供給され、マニホールド93から各燃料電池セル92に水素含有ガスが供給される。このような構成により、セルスタック装置98が構成されている。   Here, a U-shaped reformer 95 is disposed above the cell stack 94, and the raw fuel supplied from the raw fuel supply pipe 97 is subjected to steam reforming or the like in the reformer 95. A reforming reaction is performed to reform the fuel gas (hydrogen-containing gas). The fuel gas generated by the reformer 95 is supplied to the manifold 93 via the fuel gas supply pipe 96, and the hydrogen-containing gas is supplied from the manifold 93 to each fuel cell 92. With such a configuration, the cell stack device 98 is configured.

ところで、上述の燃料電池モジュール90においては、改質器95で生成された燃料ガスが、マニホールド93の一端側に接続された燃料ガス供給管96よりマニホールド93内に供給されることから、燃料ガス供給管96より遠い位置に配置された燃料電池セル92に十分な燃料ガスを供給することができず、燃料電池セル92が劣化するおそれやセルスタック94の発電効率が低下するおそれがあった。   By the way, in the fuel cell module 90 described above, the fuel gas generated by the reformer 95 is supplied into the manifold 93 from the fuel gas supply pipe 96 connected to one end side of the manifold 93. Sufficient fuel gas could not be supplied to the fuel cells 92 arranged at a position farther from the supply pipe 96, and there was a risk that the fuel cells 92 would deteriorate and the power generation efficiency of the cell stack 94 might decrease.

それゆえ、本出願人は、筒状の容器の中央部に、原燃料が供給される供給口が設けられた気化部を有し、容器の両側部に、気化部より流入した原燃料を燃料ガスに改質する改質触媒を備えるとともに燃料ガスを送出する燃料ガス送出口が設けられた改質部をそれぞれ有する改質器を先に出願している。   Therefore, the present applicant has a vaporization part provided with a supply port to which raw fuel is supplied at the central part of the cylindrical container, and fuels the raw fuel flowing from the vaporization part on both sides of the container. An application has been filed for a reformer that includes a reforming catalyst provided with a reforming catalyst for reforming gas and provided with a fuel gas delivery port for delivering fuel gas.

特開2007−59377号公報JP 2007-59377 A

しかしながら、筒状の容器の中央部に気化部を有し、容器の両側部に改質部を備えた改質器においては、セルスタック装置(セルスタック)の燃料電池セルの配列方向における長さが同じ場合に、図9で示した改質器に比べ改質部の長さが短くなる。それにより、十分な改質反応を行なうことができないおそれがあり、改質が十分に行われていない改質ガス(燃料ガス)を燃料電池セルに供給することで、燃料電池セルの発電効率が低下するおそれがあった。さらに、燃料電池セルに改質が十分に行われていない改質ガスを供給することにより、燃料電池セルに炭素析出が生じ、燃料電池セルが劣化するおそれがあった。   However, in a reformer having a vaporization part in the center of a cylindrical container and having reforming parts on both sides of the container, the length of the cell stack device (cell stack) in the arrangement direction of the fuel cells. Are the same, the length of the reforming section is shorter than that of the reformer shown in FIG. Accordingly, there is a possibility that sufficient reforming reaction cannot be performed, and the power generation efficiency of the fuel cell is improved by supplying the reformed gas (fuel gas) that is not sufficiently reformed to the fuel cell. There was a risk of decline. Furthermore, by supplying the reformed gas that has not been sufficiently reformed to the fuel cell, carbon deposition may occur in the fuel cell and the fuel cell may be deteriorated.

それゆえ、本発明においては、筒状の容器の中央部に気化部を有し、容器の両側部に改質部を備えた改質器であっても、効率よく改質反応を行なうことができる改質器、さらにはその改質器を具備するセルスタック装置および燃料電池モジュールならびに燃料電池装置を提供することにある。   Therefore, in the present invention, even a reformer having a vaporization section in the center of a cylindrical container and having reforming sections on both sides of the container can efficiently perform a reforming reaction. Another object of the present invention is to provide a reformer that can be used, and a cell stack device, a fuel cell module, and a fuel cell device that include the reformer.

本発明の改質器は、長方体状の容器の中央部に、原燃料が供給される供給口が設けられた気化部を有し、前記容器の両側部に、前記気化部を通って流入した前記原燃料が流れるための流路を有するとともに、該流路内に前記原燃料を燃料ガスに改質するための改質触媒を備える改質部を有する改質器であって、それぞれの前記改質部の前記気化部と反対側に、前記燃料ガスを送出する燃料ガス送出口が設けられ、前記改質部は、前記原燃料が前記気化部側より前記燃料ガス送出口に向けて流れるように対向する側面を有して構成されているとともに、前記流路は、前記改質部において前記対向する側面間を往復して流れるように蛇行している部位を有することを特徴とする。
Reformer of the present invention, the center of the cuboid-shaped container, having a vaporizing section for the supply port is provided in which the raw fuel is supplied, on both sides of the container, through the vaporizing unit A reformer having a flow path through which the raw fuel that has flowed flows, and a reforming unit that includes a reforming catalyst for reforming the raw fuel into fuel gas in the flow path, wherein on the opposite side of the vaporizing section of the reformer of the fuel gas supply ports are provided it is delivering the fuel gas, the reforming unit, the raw fuel is the fuel gas supply ports from the vaporizing portion The flow path has a portion that meanders so as to reciprocate between the facing side surfaces in the reforming section. And

このような改質器においては、筒状の容器の中央部に、原燃料が供給される供給口が設けられた気化部と、容器の両側部に、気化部を通って流入した原燃料が流れるための流路を有し、その流路内に改質触媒を備える改質部を有することから、気化部に供給された原燃料はそれぞれの改質部に供給されて改質される。   In such a reformer, a vaporization part provided with a supply port for supplying raw fuel to the central part of a cylindrical container, and raw fuel that has flowed in through the vaporization part to both sides of the container. Since it has a flow path for flowing and has a reforming section provided with a reforming catalyst in the flow path, the raw fuel supplied to the vaporization section is supplied to each reforming section and reformed.

ここで、それぞれの改質部は、気化部と反対側に、改質反応により生じる燃料ガスを送出するための燃料ガス送出口を備え、気化部より流入した原燃料が流れるための流路は、蛇行している部位を有することから、原燃料を改質するための流路を長くすることができ、効率よく改質反応を行なうことができる。   Here, each reforming section is provided with a fuel gas outlet for sending fuel gas generated by the reforming reaction on the side opposite to the vaporization section, and a flow path for the raw fuel flowing from the vaporization section to flow is Since the meandering portion is provided, the flow path for reforming the raw fuel can be lengthened, and the reforming reaction can be performed efficiently.

また、改質反応を効率よく行なうことができることから、改質が十分に行なわれていない燃料ガスが燃料電池セルに供給されることを抑制でき、燃料電池セルの発電効率の低下や、燃料電池セルの劣化を抑制することができる。
また、このような改質器においては、改質部が、原燃料が気化部側より燃料ガス送出口に向けて流れるように対向する側面を有して構成されており、流路における蛇行している部位は、原燃料が対向する側面間を往復して流れるように形成されていることから、原燃料が気化部から燃料ガス送出口へ向けて効率よく流れることとなり、効率よく原燃料を改質することができる。
Further, since the reforming reaction can be performed efficiently, it is possible to suppress the supply of fuel gas that has not been sufficiently reformed to the fuel cell, thereby reducing the power generation efficiency of the fuel cell and the fuel cell. Cell degradation can be suppressed.
In such a reformer, the reforming section is configured to have opposing side surfaces so that the raw fuel flows from the vaporization section side toward the fuel gas delivery port, and the meandering in the flow path is performed. Is formed so that the raw fuel flows back and forth between the opposite side surfaces, so that the raw fuel efficiently flows from the vaporization section toward the fuel gas delivery port, and the raw fuel is efficiently removed. It can be modified.

また、本発明の改質器は、前記気化部は、気化させて前記原燃料と混合するための水が供給される水供給口と、前記原燃料が前記改質部に向けて流れるように対向する側面を有して構成されている流路とを備え、該流路は、前記原燃料が前記対向する側面間を往復して流れるように蛇行している部位を有することが好ましい。   In the reformer of the present invention, the vaporization unit is configured to supply a water supply port to which water for vaporization and mixing with the raw fuel is supplied, and the raw fuel flows toward the reforming unit. It is preferable that the flow path is configured to meander so that the raw fuel flows back and forth between the opposed side surfaces.

このような改質器においては、特に原燃料を水蒸気改質する場合において、気化部にて水供給口より供給される水を十分に気化させて原燃料と混合する必要がある。ここで、気化部が、原燃料が改質部に向けて流れるように対向する側面を有して構成され、原燃料が対向する側面間を往復して流れるように蛇行している部位を有する流路を備えることから、水を気化させるための流路を長くすることができる。それにより、効率よく水を気化させることができ、効率よく改質反応を行なうことができる。   In such a reformer, particularly when the raw fuel is subjected to steam reforming, it is necessary to sufficiently vaporize the water supplied from the water supply port in the vaporization section and mix it with the raw fuel. Here, the vaporizing section is configured to have opposing side surfaces so that the raw fuel flows toward the reforming section, and has a portion meandering so that the raw fuel flows back and forth between the opposing side surfaces. Since the flow path is provided, the flow path for vaporizing water can be lengthened. Thereby, water can be efficiently vaporized and the reforming reaction can be performed efficiently.

本発明のセルスタック装置は、内部にガス流路を有する中空平板状の燃料電池セルを複数個立設させた状態で配列して電気的に接続してなるセルスタックと、前記燃料電池セルの下端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ためのマニホールドと、前記セルスタックの上方に配置される上記のうちいずれかに記載の改質器とを具備するセルスタック装置であって、前記改質部の流路における蛇行している部位は、前記原燃料が、前記燃料電池セルの幅方向に沿って流れるように形成されていることを特徴とするセルスタック装置。   A cell stack device according to the present invention comprises a cell stack formed by arranging and electrically connecting a plurality of hollow flat fuel cells having gas flow paths therein, and the fuel cells A cell stack apparatus comprising: a manifold for fixing a lower end and supplying fuel gas to the fuel cell; and the reformer according to any one of the above disposed above the cell stack. The cell stack apparatus is characterized in that the meandering portion of the flow path of the reforming section is formed such that the raw fuel flows along the width direction of the fuel cell.

このようなセルスタック装置においては、セルスタックの上方に、上述した改質器を配置してなることから、燃料電池セルに効率よく燃料ガスを供給することができ、燃料電池セルの発電効率が低下することや、燃料電池セルが劣化することを抑制できる。   In such a cell stack device, since the reformer described above is arranged above the cell stack, the fuel gas can be efficiently supplied to the fuel cell, and the power generation efficiency of the fuel cell can be improved. It can suppress that it falls and deterioration of a fuel battery cell.

また、セルスタックは発電に伴い中央部側の温度が高く、端部側の温度が低いといった温度分布を生じる場合がある。ここで、改質部の流路における蛇行している部位を、原燃料が、燃料電池セルの幅方向に沿って流れるように形成することにより、改質部に流入する原燃料は、温度分布に沿って流れることから、原燃料が温度変化を繰り返すことを抑制することができ、効率よく改質反応を行なうことができる。   In addition, the cell stack may have a temperature distribution such that the temperature on the center side is high and the temperature on the end side is low with power generation. Here, by forming a meandering portion in the flow path of the reforming section so that the raw fuel flows along the width direction of the fuel cell, the raw fuel flowing into the reforming section has a temperature distribution. Therefore, it is possible to suppress the temperature change of the raw fuel, and the reforming reaction can be performed efficiently.

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してなることを特徴とする。   The fuel cell module of the present invention is characterized in that it contains the cell stack device described above.

このような燃料電池モジュールにおいては、燃料電池セルの発電効率の低下を抑制できるとともに、燃料電池セルの劣化を抑制することができるセルスタック装置を収納容器内に備えることから、発電効率の向上した燃料電池モジュールとすることができる。   In such a fuel cell module, the reduction in the power generation efficiency of the fuel cell can be suppressed, and the cell stack device that can suppress the deterioration of the fuel cell is provided in the storage container, so that the power generation efficiency has been improved. It can be a fuel cell module.

本発明の燃料電池装置は、上述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、発電効率の向上した燃料電池装置とすることができる。   The fuel cell device of the present invention is a fuel cell device with improved power generation efficiency because the fuel cell module described above and an auxiliary machine for operating the cell stack device are housed in an outer case. Can do.

本発明の改質器は、長方体状の容器の中央部に、原燃料が供給される供給口が設けられた気化部を有し、前記容器の両側部に、前記気化部を通って流入した前記原燃料が流れるための流路を有するとともに、該流路内に前記原燃料を燃料ガスに改質するための改質触媒を備える改質部を有する改質器であって、それぞれの前記改質部の前記気化部と反対側に、前記燃料ガスを送出する燃料ガス送出口が設けられ、前記改質部は、前記原燃料が前記気化部側より前記燃料ガス送出口に向けて流れるように対向する側面を有して構成されているとともに、前記流路は、前記改質部において前記対向する側面間を往復して流れるように蛇行している部位を有することから、効率よく改質反応を行なうことができる。
また、このような改質器を備えることにより、燃料電池セルの発電効率の低下や燃料電池セルの劣化を抑制することができ、発電効率の向上したセルスタック装置、燃料電池モ
ジュールおよび燃料電池装置を提供することができる。
Reformer of the present invention, the center of the cuboid-shaped container, having a vaporizing section for the supply port is provided in which the raw fuel is supplied, on both sides of the container, through the vaporizing unit A reformer having a flow path through which the raw fuel that has flowed flows, and a reforming unit that includes a reforming catalyst for reforming the raw fuel into fuel gas in the flow path, wherein on the opposite side of the vaporizing section of the reformer of the fuel gas supply ports are provided it is delivering the fuel gas, the reforming unit, the raw fuel is the fuel gas supply ports from the vaporizing portion Since the flow path has a portion that meanders so as to flow back and forth between the opposing side surfaces in the reforming section, the side surface is configured to flow oppositely . The reforming reaction can be performed efficiently.
Further, by providing such a reformer, it is possible to suppress a decrease in power generation efficiency of the fuel cell and a deterioration of the fuel cell, and to improve the power generation efficiency, a cell stack device, a fuel cell module, and a fuel cell device Can be provided.

本発明のセルスタック装置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 cell stack apparatus of this invention. 図1に示す改質器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 the reformer shown in FIG. 図2に示す改質器の平面図である。FIG. 3 is a plan view of the reformer shown in FIG. 2. 本発明の改質器の他の一例を示す分解斜視図である。It is a disassembled perspective view which shows another example of the reformer of this invention. 図4に示す改質器の平面図である。It is a top view of the reformer shown in FIG. 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 a fuel cell module. 図6に示す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. 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 a fuel cell apparatus. 従来のセルスタック装置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 conventional cell stack apparatus.

図1は、本発明の改質器6を備える本発明のセルスタック装置1の外観斜視図であり、図2は図1に示す改質器6および燃料ガス供給管8を抜粋し、改質器6の上蓋をはずした状態の分解斜視図であり、図3は図2で示す改質器6の平面図である。なお、以降の図において同一の部材については同一の番号を付するものとする。   FIG. 1 is an external perspective view of the cell stack apparatus 1 of the present invention including the reformer 6 of the present invention. FIG. 2 is an excerpt of the reformer 6 and the fuel gas supply pipe 8 shown in FIG. FIG. 3 is an exploded perspective view of the reformer 6 shown in FIG. In the following drawings, the same numbers are assigned to the same members.

図1に示すセルスタック装置1は、内部にガス流路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(図は省略)を介装して電気的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の下端を燃料電池セル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(セルスタック3)の上方に改質器6を配置するとともに、マニホールド4の両端部に、改質器6のそれぞれの燃料ガス送出口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配列方向と直交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、電流引き出し部9を有する導電部材5が配置されている。   The cell stack apparatus 1 shown in FIG. 1 is electrically connected with a current collecting member (not shown) interposed between a plurality of fuel cells 2 each having a gas flow path. The lower end of the fuel cell 2 constituting the cell stack 3 is fixed to the manifold 4 that supplies fuel gas to the fuel cell 2 with an insulating adhesive, and the fuel cell 2 (cell The reformer 6 is disposed above the stack 3), and the fuel gas supply pipes 8 connected to the respective fuel gas delivery ports of the reformer 6 are provided at both ends of the manifold 4. Here, the end portion means a side surface orthogonal to the arrangement direction of the fuel cells 2 among the space from the end portion of the cell stack 3 to the end portion of the manifold 4 and the side surface of the manifold 4. At both ends of the cell stack 3, conductive members 5 having current drawing portions 9 for collecting and drawing the current generated by the power generation of the fuel cell 2 to the outside are arranged.

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)が長手方向に流通する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。   Here, the fuel battery cell 2 has a hollow flat plate shape having a gas flow path through which fuel gas (hydrogen-containing gas) circulates in the longitudinal direction. On the surface of the support, a fuel-side electrode layer, a solid electrolyte layer, and The solid oxide fuel cell 2 in which the oxygen side electrode layer is provided in order is illustrated.

上述のセルスタック装置1においては、後述する改質器6に天然ガスや灯油等の原燃料を供給して改質反応を行ない、改質反応により得られる燃料ガス(水素含有ガス)を、燃料ガス供給管8を介してマニホールド4に供給し、マニホールド4に供給された燃料ガスが燃料電池セル2に供給される。一方、燃料電池セル2の外側より酸素含有ガスが供給される。それにより燃料電池セル2において発電が行なわれる。   In the cell stack apparatus 1 described above, raw gas such as natural gas or kerosene is supplied to a reformer 6 described later to perform a reforming reaction, and a fuel gas (hydrogen-containing gas) obtained by the reforming reaction is used as a fuel. The fuel gas is supplied to the manifold 4 through the gas supply pipe 8, and the fuel gas supplied to the manifold 4 is supplied to the fuel battery cell 2. On the other hand, an oxygen-containing gas is supplied from the outside of the fuel cell 2. Thereby, power generation is performed in the fuel battery cell 2.

改質器6は、筒状の容器内の中央部に原燃料が供給される原燃料供給口が設けられた気化部10を有し、原燃料供給口に原燃料供給管7が接続されている。また、容器の両側部(すなわち気化部10の両側)に改質触媒14を備える改質部11を有しており、それぞれの改質部11の気化部10と反対側に、原燃料を改質して生成される燃料ガスを送出するための燃料ガス送出口を有し、この燃料ガス送出口に燃料ガス供給管8が接続されている。なお、気化部10と改質部11とは、通気性のある壁12で分離されている。また、改質器6とマニホールド4とが、2本の燃料ガス供給管8により接続されていることから、改質器6とマニホールド4とを強固に接続することができる。   The reformer 6 has a vaporization unit 10 provided with a raw fuel supply port through which a raw fuel is supplied to a central portion in a cylindrical container, and a raw fuel supply pipe 7 is connected to the raw fuel supply port. Yes. Moreover, it has the reforming part 11 which has the reforming catalyst 14 in the both sides (namely, both sides of the vaporization part 10) of a container, and a raw fuel is modified on the opposite side to the vaporization part 10 of each reforming part 11. The fuel gas delivery port for delivering the fuel gas produced by the purification is provided, and the fuel gas supply pipe 8 is connected to the fuel gas delivery port. The vaporization unit 10 and the reforming unit 11 are separated by a wall 12 having air permeability. Further, since the reformer 6 and the manifold 4 are connected by the two fuel gas supply pipes 8, the reformer 6 and the manifold 4 can be firmly connected.

原燃料供給管7より供給される原燃料(例えば天然ガスや灯油等)は、気化部10にて必要に応じて気化された後、容器の両側部(気化部10の両側)に位置する改質部11に流れて、改質部11の内部に備える改質触媒14により改質され、燃料ガスが生成される。それにより、1つの改質器6の内部に、2箇所の改質部11を有することから、効率よく改質反応を行なうことができる改質器6とすることができる。   The raw fuel (for example, natural gas, kerosene, etc.) supplied from the raw fuel supply pipe 7 is vaporized in the vaporization unit 10 as necessary, and then modified on both sides of the container (both sides of the vaporization unit 10). The fuel flows into the mass portion 11 and is reformed by the reforming catalyst 14 provided inside the reforming portion 11 to generate fuel gas. Thereby, since the reformer 11 has two reformers 11 in one reformer 6, the reformer 6 can perform the reforming reaction efficiently.

なお、改質部11の内部に備える改質触媒14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−アルミナやα−アルミナや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。なお、改質触媒14は、改質部11にて行なう改質反応にあわせて、適宜一般的に知られている改質触媒を用いることができる。   As the reforming catalyst 14 provided in the reforming unit 11, it is preferable to use a reforming catalyst excellent in reforming efficiency and durability. For example, a porous catalyst such as γ-alumina, α-alumina or cordierite is used. A reforming catalyst or the like 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 can be used. As the reforming catalyst 14, a generally known reforming catalyst can be used as appropriate in accordance with the reforming reaction performed in the reforming unit 11.

ここで、上述した改質器6においては、セルスタック装置1を構成する燃料電池セル2の配列方向の長さが同じ場合に、図9に示した従来の改質器95に比べて、改質部11の長さが短くなり、十分な改質反応を行なうことができないおそれがある。この場合、改質が十分に行なわれていない燃料ガスが燃料電池セル2に供給されると、燃料電池セル2に炭素析出が生じ、燃料電池セル2が劣化するおそれがある。   Here, in the reformer 6 described above, when the lengths in the arrangement direction of the fuel cells 2 constituting the cell stack device 1 are the same, the reformer 6 is improved compared to the conventional reformer 95 shown in FIG. There is a possibility that the length of the mass portion 11 becomes short and a sufficient reforming reaction cannot be performed. In this case, if fuel gas that has not been sufficiently reformed is supplied to the fuel cell 2, carbon deposition may occur in the fuel cell 2 and the fuel cell 2 may be deteriorated.

それゆえ、本発明の改質器6においては、原燃料供給管7より供給された原燃料が、燃料ガス送出口に向けて改質部11内を流れるように、対向する側面(改質器6の側面)を有して構成されている流路を備えている。さらに、この流路が蛇行している部位(以下、蛇行している部位を蛇行流路という場合がある)を有するように仕切板13を適宜備えている。なお、図2および図3においては、改質部11内の流路がすべて蛇行流路である改質部11を示している(以降の図においても同様である)。なお、改質部11で処理する原燃料の量や改質触媒の性能等により、改質部11内の流路の一部のみを蛇行する形状とすることもできる。   Therefore, in the reformer 6 of the present invention, the opposing side surfaces (reformers) are provided so that the raw fuel supplied from the raw fuel supply pipe 7 flows in the reforming section 11 toward the fuel gas delivery port. 6 side surfaces). Furthermore, the partition plate 13 is appropriately provided so as to have a meandering portion of the flow path (hereinafter, the meandering portion may be referred to as a meandering flow path). 2 and 3 show the reforming unit 11 in which all the channels in the reforming unit 11 are meandering channels (the same applies to the following drawings). Depending on the amount of raw fuel processed in the reforming unit 11 and the performance of the reforming catalyst, only a part of the flow path in the reforming unit 11 may be meandered.

ここで、改質部11内の流路が蛇行流路を有することから、改質部11の原燃料が流れる流路を長くすることができ、効率よく改質反応を行なうことができる。あわせて、原燃料が効率よく改質されることから、改質反応が十分に行なわれていない燃料ガスが燃料電池セル2に供給されることを抑制できる。それにより、燃料電池セル2の発電効率の低下や、燃料電池セル2の劣化を抑制することができる。また、蛇行流路は仕切板13を設けるだけで形成することができることから、蛇行流路を容易に形成することができる。   Here, since the flow path in the reforming section 11 has a meandering flow path, the flow path through which the raw fuel of the reforming section 11 flows can be lengthened, and the reforming reaction can be performed efficiently. In addition, since the raw fuel is efficiently reformed, it is possible to prevent the fuel gas that has not been sufficiently reformed from being supplied to the fuel cell 2. Thereby, the fall of the power generation efficiency of the fuel cell 2 and the deterioration of the fuel cell 2 can be suppressed. Further, since the meandering channel can be formed simply by providing the partition plate 13, the serpentine channel can be easily formed.

あわせて、蛇行流路を形成するための仕切板13を、伝熱性の高い部材により形成することにより、原燃料および改質触媒14への伝熱を促進することができ、それにより改質部11での改質効率を向上することができる。   In addition, by forming the partition plate 13 for forming the meandering flow path with a member having a high heat transfer property, heat transfer to the raw fuel and the reforming catalyst 14 can be promoted. 11 can improve the reforming efficiency.

ここで、改質部11に設ける仕切板13は、仕切板13により形成される蛇行流路は、対向する側面間(改質器6の側面間)を往復して流れるように形成されていること、すなわち図1に示すセルスタック装置1においては、燃料電池セル3の幅方向に沿って流れるように形成することが好ましい。   Here, the partition plate 13 provided in the reforming unit 11 is formed such that the meandering flow path formed by the partition plate 13 reciprocates between the opposing side surfaces (between the side surfaces of the reformer 6). That is, in the cell stack device 1 shown in FIG. 1, it is preferable that the fuel cell 3 is formed so as to flow along the width direction.

セルスタック3の発電に伴い燃料電池セル2の温度が上昇する。ここで、複数の燃料電池セル2を配置してなるセルスタック3においては、中央部側に配置された燃料電池セル2は放熱されにくく、端部側に配置された燃料電池セル2は放熱されやすいことから、セルスタック3において、中央部側の温度が高く端部側の温度が低いという温度分布を生じる場合がある。この場合、セルスタック3の上方に配置される改質器6の改質部11も、中央部側(気化部10側)の温度が高く、端部側の温度が低いという温度分布を生じる。   As the cell stack 3 generates power, the temperature of the fuel cell 2 rises. Here, in the cell stack 3 in which a plurality of fuel cells 2 are arranged, the fuel cells 2 arranged on the center side are hardly radiated, and the fuel cells 2 arranged on the end side are radiated. Since it is easy, the cell stack 3 may have a temperature distribution in which the temperature on the center side is high and the temperature on the end side is low. In this case, the reforming unit 11 of the reformer 6 disposed above the cell stack 3 also has a temperature distribution in which the temperature on the center side (vaporization unit 10 side) is high and the temperature on the end side is low.

それゆえ、蛇行流路を、原燃料が燃料電池セル3の幅方向に沿った方向(すなわち対向する側面間)を往復して流れる形状とすることにより、原燃料が温度の高い領域を流れたのち、温度の低い領域を流れることとなる。それにより、原燃料が温度変化を繰り返すことを抑制することができ、効率よく改質反応を行なうことができる。   Therefore, by forming the meandering flow path so that the raw fuel reciprocates in the direction along the width direction of the fuel cell 3 (that is, between the opposing side surfaces), the raw fuel flows through the high temperature region. After that, it flows in a low temperature region. Thereby, it can suppress that a raw fuel repeats a temperature change, and can perform a reforming reaction efficiently.

また、図2および図3に示した改質器6においては、気化部10から改質部11の燃料ガス送出口までを1つの流路構造としている例を示している。このように、気化部10から改質部11の燃料ガス送出口までを1つの流路構造とすることにより、原燃料の偏流の発生を抑制(防止)することができる。それにより、効率よく原燃料を改質することができる。   In the reformer 6 shown in FIGS. 2 and 3, an example is shown in which one flow path structure is formed from the vaporization unit 10 to the fuel gas delivery port of the reforming unit 11. In this way, by forming a single flow path structure from the vaporization unit 10 to the fuel gas delivery port of the reforming unit 11, it is possible to suppress (prevent) the occurrence of raw fuel drift. Thereby, the raw fuel can be reformed efficiently.

ところで、このような改質器6においては、セルスタック3の発電を効率よくするため、容器の両側に配置されたそれぞれの改質部11にて生成される燃料ガスが同じ量となるようにすることが好ましい。   By the way, in such a reformer 6, in order to make the power generation of the cell stack 3 efficient, the amount of fuel gas generated in each reforming part 11 arranged on both sides of the container becomes the same amount. It is preferable to do.

それゆえ、図1〜図3に示す改質器6においては、気化部10の原燃料供給口からそれぞれの燃料ガス送出口までの長さ(言い換えれば、気化部11と原燃料供給管7との接続部から改質部11と燃料ガス供給管8との接続部までの長さ)が等しいとともに、それぞれの改質部11が等量でかつ同一材料からなる改質触媒14を備えている状態を示している。言い換えれば、図1においては、気化部10の原燃料供給口から通気性のある壁12までの長さが等しく、改質部11の大きさおよび改質部11が備える改質触媒14の量と材質が同じで、さらに気化部10の原燃料供給口から燃料ガス送出口までの長さが等しい改質器6を示している。すなわち、図1〜図3に示す改質器6は、原燃料供給管7を中心として左右対称である。   Therefore, in the reformer 6 shown in FIGS. 1 to 3, the length from the raw fuel supply port of the vaporization unit 10 to each fuel gas delivery port (in other words, the vaporization unit 11 and the raw fuel supply pipe 7, From the connecting portion to the connecting portion between the reforming portion 11 and the fuel gas supply pipe 8), and each reforming portion 11 includes the reforming catalyst 14 of the same amount and made of the same material. Indicates the state. In other words, in FIG. 1, the length from the raw fuel supply port of the vaporization unit 10 to the breathable wall 12 is equal, the size of the reforming unit 11 and the amount of the reforming catalyst 14 provided in the reforming unit 11. The reformer 6 is made of the same material and has the same length from the raw fuel supply port to the fuel gas delivery port of the vaporizer 10. That is, the reformer 6 shown in FIGS. 1 to 3 is symmetrical about the raw fuel supply pipe 7.

また、あわせて改質器6に接続される燃料ガス供給管8よりマニホールド4に供給される燃料ガスが等しい量となるように、燃料ガス送出口からそれぞれの燃料ガス供給管8とマニホールド4との接続部までの長さが等しいこと、すなわち改質器6の気化部10の原燃料供給口から燃料ガス供給管8とマニホールド4との接続部までの長さが等しいことが好ましい。   In addition, the fuel gas supply pipe 8 and the manifold 4 are connected to the manifold 4 from the fuel gas delivery port so that the fuel gas supplied to the manifold 4 from the fuel gas supply pipe 8 connected to the reformer 6 becomes an equal amount. Are equal, that is, the length from the raw fuel supply port of the vaporizer 10 of the reformer 6 to the connection between the fuel gas supply pipe 8 and the manifold 4 is preferably equal.

それにより、原燃料供給管7より供給された原燃料は、それぞれの改質部11に向けて同じ量が流れることとなり、また改質部11における改質反応により生成される燃料ガスも同じ量となり、さらにそれぞれの燃料ガス供給管8よりマニホールド4に供給される燃料ガスの量も同じ量とすることができる。それゆえ、セルスタック3の発電効率を向上することができる。   As a result, the same amount of raw fuel supplied from the raw fuel supply pipe 7 flows toward each reforming unit 11, and the same amount of fuel gas is generated by the reforming reaction in the reforming unit 11. Furthermore, the amount of fuel gas supplied from the respective fuel gas supply pipes 8 to the manifold 4 can be made the same amount. Therefore, the power generation efficiency of the cell stack 3 can be improved.

図4は本発明の改質器の他の一例を示し、改質器15の上蓋をはずした状態の分解斜視図であり、図5は図4で示す改質器15の平面図である。   FIG. 4 shows another example of the reformer of the present invention, which is an exploded perspective view of the reformer 15 with the top cover removed, and FIG. 5 is a plan view of the reformer 15 shown in FIG.

改質器15において、効率のよい改質反応である水蒸気改質を行なうにあたっては、気化部10に水を供給して水蒸気に気化させて原燃料と混合し、水蒸気が混合した原燃料を改質部11に供給するが、気化部10についても、図9に示した従来の改質器95に比べて、気化部10の流路の長さが短くなり、効率よく水を気化させることができず、水蒸気改質反応を効率よく行なうことが難しくなるおそれがある。   In the reformer 15, when performing steam reforming, which is an efficient reforming reaction, water is supplied to the vaporization unit 10, vaporized into steam, mixed with the raw fuel, and the raw fuel mixed with the steam is modified. Although the vaporization unit 10 is supplied to the mass unit 11, the length of the flow path of the vaporization unit 10 is shorter than that of the conventional reformer 95 shown in FIG. 9, and water can be efficiently vaporized. It is not possible to perform the steam reforming reaction efficiently.

それゆえ、図4および図5に示す改質器15においては、気化部10に仕切板13を配置して、原燃料が改質部11に向けて流れるように対向する側面(改質器6の側面)を有して構成され、原燃料が対向する側面間を往復して流れるように蛇行している部位を有する形状(蛇行流路)としている。なお、図4および図5においては、気化部10内の流路のすべてが蛇行流路の形状である場合を示しており、その流路の一部のみを蛇行流路とすることもできる。   Therefore, in the reformer 15 shown in FIGS. 4 and 5, the partition plate 13 is disposed in the vaporization unit 10, and the opposite side surfaces (reformer 6) so that the raw fuel flows toward the reforming unit 11. ) And has a shape (meandering flow path) having a meandering portion so that the raw fuel reciprocates between the opposing side surfaces. 4 and 5 show a case where all of the flow paths in the vaporization unit 10 have the shape of a meandering flow path, and only a part of the flow path can be a meandering flow path.

それにより、気化部10内の水を気化させるための流路を長くすることができることから、効率よく水を気化させることができ、改質部11にて効率よく水蒸気改質を行なうことができる。   Thereby, since the flow path for vaporizing the water in the vaporization part 10 can be lengthened, water can be efficiently vaporized, and the reforming part 11 can perform steam reforming efficiently. .

なお、気化部10における蛇行流路は、改質部11の蛇行流路と連続するように形成することが好ましい。それゆえ、改質部11の蛇行流路を燃料電池セル3の幅方向に沿った蛇行流路とする場合には、気化部10における蛇行流路も、燃料電池セル3の幅方向に沿った蛇行流路とすることが好ましい。   The meandering channel in the vaporization unit 10 is preferably formed so as to be continuous with the meandering channel of the reforming unit 11. Therefore, when the meandering channel of the reforming unit 11 is a meandering channel along the width direction of the fuel cell 3, the serpentine channel in the vaporization unit 10 is also along the width direction of the fuel cell 3. A meandering channel is preferred.

また、気化部10に水を供給するにあたり(すなわち改質部11で水蒸気改質を行うにあたり)、上述の原燃料の供給と同様に、容器の両側に配置されたそれぞれの改質部11にて生成される燃料ガスが同じ量となるようにすることが好ましい。   Further, when water is supplied to the vaporization unit 10 (that is, when steam reforming is performed in the reforming unit 11), each of the reforming units 11 arranged on both sides of the container is supplied to the reforming unit 11 as described above. It is preferable that the same amount of fuel gas is generated.

それゆえ、気化部10の水供給口からそれぞれの改質部11の燃料ガス送出口までの長さが等しくなるように水供給口を設けることが好ましい。例えば、水供給口と原燃料供給口とを併用し、水供給口に接続される水供給管(図示せず)と、原燃料供給口に接続される原燃料供給管とを二重管とすることができる。それにより、改質器15にて水蒸気改質を行なう場合に、それぞれの改質部11において生成される燃料ガスの量を等しくすることができる。なお、二重管とする場合においては、原燃料供給管7の内側に水供給管を設けるほか、水供給管の内側に原燃料供給管7を設ける形状とすることもできる。   Therefore, it is preferable to provide the water supply port so that the length from the water supply port of the vaporization unit 10 to the fuel gas delivery port of each reforming unit 11 is equal. For example, a water supply port and a raw fuel supply port are used in combination, a water supply pipe (not shown) connected to the water supply port, and a raw fuel supply pipe connected to the raw fuel supply port are double pipes. can do. Thereby, when steam reforming is performed in the reformer 15, the amount of fuel gas generated in each reforming section 11 can be made equal. In the case of a double pipe, in addition to providing the water supply pipe inside the raw fuel supply pipe 7, the raw fuel supply pipe 7 may be provided inside the water supply pipe.

また、燃料電池セル2のガス流路より排出される余剰の燃料ガスを燃焼させる構成のセルスタック3においては、上述した燃料電池セル2の配列方向における温度分布の他、燃料電池セル2の上端部側の温度が高く、下端部側の温度が低いという不均一な温度分布を生じる場合がある。   In addition, in the cell stack 3 configured to combust excess fuel gas discharged from the gas flow path of the fuel battery cell 2, in addition to the temperature distribution in the arrangement direction of the fuel battery cells 2 described above, the upper end of the fuel battery cell 2 is used. There may be a non-uniform temperature distribution in which the temperature on the part side is high and the temperature on the lower end part side is low.

特に、燃料電池セル2として固体酸化物形燃料電池セルを用いる場合にあっては、燃料電池セル2の発電温度が、600℃〜1000℃程度と非常に高温となり、それに伴い燃料電池セル2の配列方向における温度分布や、燃料電池セル2の上下方向における温度分布が不均一となりやすくなる。   In particular, when a solid oxide fuel cell is used as the fuel cell 2, the power generation temperature of the fuel cell 2 is as high as about 600 ° C. to 1000 ° C. The temperature distribution in the arrangement direction and the temperature distribution in the vertical direction of the fuel cells 2 tend to be non-uniform.

これに対して、気化部10にて水を気化させて水蒸気改質反応を行なう改質器15を備えるセルスタック装置1においては、セルスタック3の中央部側(特には中央部側に位置する燃料電池セル2の上端部側)の温度を低下させることができることから、セルスタック3を構成する燃料電池セル2の配列方向における温度分布や、燃料電池セル2の上下方向における温度分布をより均一に近づけることできる。それゆえ、燃料電池セル2として固体酸化物形燃料電池セルを用いる場合に特に有用となる。   On the other hand, in the cell stack apparatus 1 including the reformer 15 that performs the steam reforming reaction by evaporating water in the vaporization unit 10, the cell stack 3 is located on the center side (particularly on the center side). Since the temperature on the upper end side of the fuel cell 2 can be lowered, the temperature distribution in the arrangement direction of the fuel cells 2 constituting the cell stack 3 and the temperature distribution in the vertical direction of the fuel cell 2 are more uniform. Can be close to. Therefore, it is particularly useful when a solid oxide fuel cell is used as the fuel cell 2.

図6は、収納容器17内に、上述したセルスタック装置1を収納してなる本発明の燃料電池モジュール16(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、改質器としては、図4および図5に示した改質器15を備えている例を示している。なお、図6においては、改質器15を収納容器17の上壁の内面に接続しており、セルスタック装置1としては、改質器15を取り外した状態を示している。   FIG. 6 is an external perspective view showing an example of the fuel cell module 16 (hereinafter sometimes referred to as a module) of the present invention in which the above-described cell stack device 1 is stored in the storage container 17. As an example of the reformer, an example is shown in which the reformer 15 shown in FIGS. 4 and 5 is provided. In FIG. 6, the reformer 15 is connected to the inner surface of the upper wall of the storage container 17, and the cell stack device 1 is shown with the reformer 15 removed.

また、図6に示すモジュール16においては、収納容器17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1(図6においては改質器15を取りはずして示している)を後方に取り出した状態を示している。以下に、モジュール16を構成する収納容器17について説明する。   Further, in the module 16 shown in FIG. 6, a part (front and rear surfaces) of the storage container 17 is removed, and the cell stack device 1 (shown with the reformer 15 removed) shown in FIG. The state taken out backward is shown. Below, the storage container 17 which comprises the module 16 is demonstrated.

図7は、モジュール16の一例を概略的に示す断面図である。モジュール16を構成する収納容器17は、外壁18にて収納容器17の外枠が形成され、内部に燃料電池セル2(セルスタック3)を収納する発電室25が形成されている。   FIG. 7 is a cross-sectional view schematically showing an example of the module 16. In the storage container 17 constituting the module 16, an outer frame of the storage container 17 is formed by the outer wall 18, and a power generation chamber 25 for storing the fuel cell 2 (cell stack 3) is formed therein.

このような収納容器17においては、セルスタック3を構成する燃料電池セル2の配列方向に沿う側部と、該側部に対向する収納容器17の外壁との間に、空気や排ガスを流すための流路を備えている。   In such a storage container 17, air or exhaust gas is allowed to flow between the side portion along the arrangement direction of the fuel cells 2 constituting the cell stack 3 and the outer wall of the storage container 17 facing the side portion. The flow path is provided.

ここで、収納容器17は、外壁18の内側に所定間隔をあけて第1の壁19が形成されており、第1の壁19の内側に所定間隔をあけて第2の壁20が配置されており、さらに第2の壁20の内側に所定間隔をあけて第3の壁21が配置されている。   Here, in the storage container 17, a first wall 19 is formed inside the outer wall 18 with a predetermined interval, and a second wall 20 is arranged inside the first wall 19 with a predetermined interval. Furthermore, a third wall 21 is arranged inside the second wall 20 with a predetermined interval.

それにより、外壁18と第1の壁19とで形成された空間が第1の流路22となり、第2の壁20と第3の壁21とで形成された空間が第2の流路23となり、第1の壁19と第2の壁20とで形成された空間が第3の流路24となる。   Thereby, the space formed by the outer wall 18 and the first wall 19 becomes the first flow path 22, and the space formed by the second wall 20 and the third wall 21 becomes the second flow path 23. Thus, the space formed by the first wall 19 and the second wall 20 becomes the third flow path 24.

なお、図7に示した収納容器17においては、第1の壁19の上端部が第2の壁20に接続されており、第2の壁20が収容容器17の上壁(外壁18)と接続されており、第3の壁21の上端部が第2の壁20と接続されている。   In the storage container 17 shown in FIG. 7, the upper end portion of the first wall 19 is connected to the second wall 20, and the second wall 20 is connected to the upper wall (outer wall 18) of the storage container 17. The upper end of the third wall 21 is connected to the second wall 20.

また、収納容器17の底部には、空気(酸素含有ガス)を収納容器17内に供給するための空気供給管26が接続されており、空気供給管26より供給される空気は空気導入部31に流れる。空気導入部31は空気導入口32により第1の流路22とつながっているため、空気導入部31を流れる空気は、空気導入口32を通して、第1の流路22に流れる。第1の流路22を上方に向けて流れた空気は、第2の壁19に設けられた空気流通口27を通して、第2の流路23に流れる。そして、第2の流路23を下方に向けて流れた空気は、第3の壁21に設けられた空気吹き出し口29を通して、発電室25内に供給される。   In addition, an air supply pipe 26 for supplying air (oxygen-containing gas) into the storage container 17 is connected to the bottom of the storage container 17, and the air supplied from the air supply pipe 26 is an air introduction part 31. Flowing into. Since the air introduction part 31 is connected to the first flow path 22 by the air introduction port 32, the air flowing through the air introduction part 31 flows to the first flow path 22 through the air introduction port 32. The air that has flowed upward in the first flow path 22 flows into the second flow path 23 through the air circulation port 27 provided in the second wall 19. Then, the air that has flowed downward through the second flow path 23 is supplied into the power generation chamber 25 through an air outlet 29 provided in the third wall 21.

一方、燃料電池セル2より排出される排ガスや、燃料電池セル2の上端部側で余剰の燃料ガスを燃焼させることにより生じる排ガスは、第2の壁19に設けられた排ガス流通口28を通して第3の流路24に流入する。そして、第3の流路24を下方に向けて流れた排ガスは、排ガス収集口34を通して排ガス収集部33に流れた後、排ガス収集部33に接続された排ガス排気管35を通して収納容器17の外部に排気される。   On the other hand, the exhaust gas discharged from the fuel cell 2 or the exhaust gas generated by burning excess fuel gas on the upper end side of the fuel cell 2 passes through the exhaust gas circulation port 28 provided in the second wall 19. 3 flow into the second flow path 24. The exhaust gas flowing downward through the third flow path 24 flows to the exhaust gas collection part 33 through the exhaust gas collection port 34, and then passes through the exhaust gas exhaust pipe 35 connected to the exhaust gas collection part 33 to the outside of the storage container 17. Exhausted.

それゆえ、空気導入管26より供給される空気は、空気導入部31を流れる間に、排ガス収集部33を流れる排ガスと熱交換され、第1の流路22を流れる間に、第3の流路24を流れる排ガスと熱交換され、第2の流路23を流れる間に、発電室25内の熱とで熱交換されることとなる。   Therefore, the air supplied from the air introduction pipe 26 is heat-exchanged with the exhaust gas flowing through the exhaust gas collection unit 33 while flowing through the air introduction unit 31, and then flows through the third flow path while flowing through the first flow path 22. Heat exchange with the exhaust gas flowing through the passage 24 is performed, and heat exchange is performed with the heat in the power generation chamber 25 while flowing through the second flow passage 23.

なお、図7において、空気導入管26の内部に排ガス排気管35が位置するように設けた例を示しているが、排ガス排気管35の内部に空気導入管26が位置するように設けることもでき、さらには、空気導入管26と排ガス排気管35とは、それぞれ位置をずらして設けることもできる。   7 shows an example in which the exhaust gas exhaust pipe 35 is located inside the air introduction pipe 26, but it is also possible to provide the air introduction pipe 26 so as to be located inside the exhaust gas exhaust pipe 35. Furthermore, the air introduction pipe 26 and the exhaust gas exhaust pipe 35 can be provided with their positions shifted from each other.

ここで、図7に示すモジュール16においては、第3の流路24のうち、第2の壁20側に断熱材30(図中において断熱材30は斜線にて示している)が固着して配置されている。それにより、第2の流路23を流れる空気と第3の流路24を流れる排ガスとの熱交換を抑制することができ、第2の流路23を流れる空気の温度が低下することを抑制できる。   Here, in the module 16 illustrated in FIG. 7, the heat insulating material 30 (the heat insulating material 30 is indicated by hatching in the drawing) is fixed to the second wall 20 side in the third flow path 24. Has been placed. Thereby, heat exchange between the air flowing through the second flow path 23 and the exhaust gas flowing through the third flow path 24 can be suppressed, and the temperature of the air flowing through the second flow path 23 is prevented from decreasing. it can.

それにより、燃料電池セル2に供給される空気の温度が低下することを抑制でき、高温の空気を燃料電池セル2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16とすることができる。   Thereby, it can suppress that the temperature of the air supplied to the fuel cell 2 falls, and since it can supply high temperature air to the fuel cell 2, it can be set as the module 16 with high electric power generation efficiency.

なお、第3の流路24に配置される断熱材30は、好ましくは、セルスタック3を構成する燃料電池セル2の配列方向に沿う側部の外形以上の大きさとすることが好ましい。それにより、第2の流路23を流れる空気と第3の流路24を流れる排ガスとの熱交換を効率よく抑制することができる。   The heat insulating material 30 disposed in the third flow path 24 is preferably larger than the outer shape of the side portion along the arrangement direction of the fuel cells 2 constituting the cell stack 3. Thereby, heat exchange between the air flowing through the second flow path 23 and the exhaust gas flowing through the third flow path 24 can be efficiently suppressed.

また断熱材30は、第3の流路24以外にも、収納容器17内の熱が極端に放熱され、燃料電池セル2(セルスタック3)の温度が低下して発電量が低減しないように適宜設けることができ、図7においては、第3の流路24以外に、マニホールド4の底部と、燃料電池セル2(セルスタック3)の両側面側と、収納容器17の上壁(外壁18)と改質器15との間とに設けている例を示している。   In addition to the third flow path 24, the heat insulating material 30 prevents the heat in the storage container 17 from being extremely dissipated and the temperature of the fuel cell 2 (cell stack 3) is lowered to prevent the power generation amount from being reduced. In FIG. 7, in addition to the third flow path 24, the bottom of the manifold 4, both side surfaces of the fuel cell 2 (cell stack 3), and the upper wall (outer wall 18) of the storage container 17 are provided. ) And the reformer 15.

ここで、セルスタック3(燃料電池セル2)の両側面側に配置されている断熱材30においては、空気吹き出し口29に対応して、空気を燃料電池セル2側に流すための孔が設けられている。   Here, in the heat insulating material 30 arranged on both side surfaces of the cell stack 3 (fuel cell 2), a hole for allowing air to flow to the fuel cell 2 side is provided corresponding to the air outlet 29. It has been.

そして空気吹き出し口29より発電室25内に供給された空気は、燃料電池セル2の下端側から上端部側に向けて流れることとなり、効率よく燃料電池セル2の発電を行なうことができる。   Then, the air supplied from the air outlet 29 into the power generation chamber 25 flows from the lower end side of the fuel cell 2 toward the upper end side, so that the fuel cell 2 can efficiently generate power.

セルスタック装置1を上述のような収納容器17の発電室25内に収納することにより、発電効率の向上したモジュール16とすることができる。   By storing the cell stack device 1 in the power generation chamber 25 of the storage container 17 as described above, the module 16 with improved power generation efficiency can be obtained.

図8は、本発明の燃料電池装置36の一例を示す分解斜視図である。なお、図8においては一部構成を省略して示している。   FIG. 8 is an exploded perspective view showing an example of the fuel cell device 36 of the present invention. In FIG. 8, a part of the configuration is omitted.

図8に示す燃料電池装置36は、支柱37と外装板38から構成される外装ケース内を仕切板39により上下に区画し、その上方側を上述したモジュール16を収納するモジュール収納室40とし、下方側をモジュール16を動作させるための補機類を収納する補機収納室41として構成されている。なお、補機収納室41に収納する補機類を省略して示している。   The fuel cell device 36 shown in FIG. 8 divides the interior of the outer case made up of the columns 37 and the outer plate 38 by a partition plate 39, and the upper side serves as a module storage chamber 40 for storing the module 16 described above. The lower side is configured as an auxiliary equipment storage chamber 41 for storing auxiliary equipment for operating the module 16. It should be noted that auxiliary equipment stored in the auxiliary equipment storage chamber 41 is omitted.

また、仕切板39は、補機収納室41の空気をモジュール収納室40側に流すための空気流通口42が設けられており、モジュール収納室40を構成する外装板38の一部に、モジュール収納室40内の空気を排気するための排気口43が設けられている。   In addition, the partition plate 39 is provided with an air circulation port 42 for allowing the air in the auxiliary machine storage chamber 41 to flow toward the module storage chamber 40, and a module is formed in a part of the exterior plate 38 constituting the module storage chamber 40. An exhaust port 43 for exhausting the air in the storage chamber 40 is provided.

このような燃料電池装置36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16をモジュール収納室40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36することができる。   In such a fuel cell device 36, as described above, the module 16 with improved power generation efficiency is housed in the module storage chamber 40, whereby the fuel cell device 36 with improved power generation efficiency can be obtained. it can.

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の例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. .

たとえば、気化部10の原燃料供給口や水供給口に接続された原燃料供給管7や水供給管(図示せず)に、原燃料または水をそれぞれの改質部11側に流すための流通方向調整部材を設けることも可能である。なお、原燃料供給管7と水供給管とを二重管とする場合においては、この流通方向調整部材を併用することもできる。   For example, the raw fuel or water is allowed to flow to the reforming unit 11 side through the raw fuel supply pipe 7 or the water supply pipe (not shown) connected to the raw fuel supply port or the water supply port of the vaporization unit 10. It is also possible to provide a flow direction adjusting member. When the raw fuel supply pipe 7 and the water supply pipe are double pipes, this flow direction adjusting member can be used in combination.

なお流通方向調整部材としては、底部を有する筒状の容器の左右に穴を有する部材のほか、先端が二手に分かれたパイプ等、適宜左右2方向に空気を流すことのできる部材とすることができる。   As the flow direction adjusting member, in addition to a member having holes on the left and right sides of a cylindrical container having a bottom, a member that can appropriately flow air in two directions on the left and right, such as a pipe whose tip is divided into two hands, is used. it can.

また、この場合において流通調整方向部材の吹き出し口は、気化部10の底面と対向しないように設けることが好ましい。それにより、気化部10の一部の温度が急激に低下し、気化部3での水の気化効率が悪くなることを抑制できる。   Further, in this case, it is preferable that the outlet of the flow adjustment direction member is provided so as not to face the bottom surface of the vaporizing unit 10. Thereby, it can suppress that the temperature of a part of vaporization part 10 falls rapidly, and the vaporization efficiency of the water in the vaporization part 3 worsens.

また例えば、収納容器17は、外壁18と第1の壁19とで第1の流路22を形成し、第2の壁20と第3の壁21とで第2の流路23を形成し、第1の壁19と第2の壁20とで第3の流路24を形成していればよく、適宜空気流通口27や排ガス流通口28の位置を変更することもできる。   Further, for example, in the storage container 17, the outer wall 18 and the first wall 19 form a first flow path 22, and the second wall 20 and the third wall 21 form a second flow path 23. The third flow path 24 may be formed by the first wall 19 and the second wall 20, and the positions of the air circulation port 27 and the exhaust gas circulation port 28 can be changed as appropriate.

また、例えば第1の壁19と第2の壁20との間に第1の流路22と第2の流路23とをつなぐ空気流通路を設けてもよく、第2の壁20と第3の壁21との間に、発電室25と第3の流路24とをつなぐ排ガス流通路を設けてもよい。   Further, for example, an air flow passage that connects the first flow path 22 and the second flow path 23 may be provided between the first wall 19 and the second wall 20. An exhaust gas flow passage that connects the power generation chamber 25 and the third flow path 24 may be provided between the three walls 21.

1: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、15:改質器
7:原燃料供給管
8:燃料ガス供給管
10:気化部
11:改質部
13:仕切板
16:燃料電池モジュール
17:収納容器
36:燃料電池装置
1: Cell stack device 2: Fuel cell 3: Cell stack 4: Manifold 6, 15: Reformer 7: Raw fuel supply pipe 8: Fuel gas supply pipe 10: Vaporizer 11: Reformer 13: Partition plate 16 : Fuel cell module 17: Storage container 36: Fuel cell device

Claims (5)

直方体状の容器の中央部に、原燃料が供給される供給口が設けられた気化部を有し、前記容器の両側部に、前記気化部を通って流入した前記原燃料が流れるための流路を有するとともに、該流路内に前記原燃料を燃料ガスに改質するための改質触媒を備える改質部を有する改質器であって、それぞれの前記改質部の前記気化部と反対側に、前記燃料ガスを送出する燃料ガス送出口が設けられ、前記改質部は、前記原燃料が前記気化部側より前記燃料ガス送出口に向けて流れるように対向する側面を有して構成されているとともに、前記流路は、前記改質部において前記対向する側面間を往復して流れるように蛇行している部位を有することを特徴とする改質器。 There is a vaporization section provided with a supply port for supplying raw fuel at the center of a rectangular parallelepiped container, and a flow for flowing the raw fuel flowing through the vaporization section on both sides of the container. And a reformer having a reforming section having a reforming catalyst for reforming the raw fuel into fuel gas in the flow path, the reforming section including the vaporization section Yes on the opposite side, the fuel gas outlet for delivering fuel gas is provided, et al is, the reformer is a side where the raw fuel opposed to flow toward the vaporizing portion and the fuel gas outlet from the side The reformer is characterized in that the flow path has a portion meandering so as to reciprocate between the opposing side surfaces in the reforming section . 前記気化部は、気化させて前記原燃料と混合するための水が供給される水供給口と、前記原燃料が前記改質部に向けて流れるように対向する側面を有して構成されている流路とを備え、該流路は、前記原燃料が前記対向する側面間を往復して流れるように蛇行している部位を有することを特徴とする請求項に記載の改質器。 The vaporization unit is configured to have a water supply port through which water for vaporization and mixing with the raw fuel is supplied, and side surfaces facing the raw fuel so as to flow toward the reforming unit. and a are flow paths, the flow path, reformer according to claim 1, characterized in that it has a site where the raw fuel meander to flow back and forth between the side surfaces of the opposing. 内部にガス流路を有する中空平板状の燃料電池セルを複数個立設させた状態で配列して電気的に接続してなるセルスタックと、前記燃料電池セルの下端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ためのマニホールドと、前記セルスタックの上方に配置される請求項1または請求項に記載の改質器とを具備するセルスタック装置であって、前記改質部の流路における蛇行している部位は、前記原燃料が、前記燃料電池セルの幅方向に沿って流れるように形成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 hollow flat fuel cells having gas flow paths are arranged and electrically connected in a standing state, and a lower end of the fuel cells are fixed and the fuel cell A cell stack apparatus comprising a manifold for supplying fuel gas to a cell and the reformer according to claim 1 or 2 disposed above the cell stack, The meandering portion of the flow path is formed so that the raw fuel flows along the width direction of the fuel cell. 収納容器内に、請求項に記載のセルスタック装置を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 3 housed in a housing container. 請求項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。 5. A fuel cell device comprising: the fuel cell module according to claim 4; and an auxiliary device for operating the cell stack device.
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