(57)【要約】【課題】燃焼器における燃焼熱の改質器への伝熱が改善された燃料電池モジュールを提供する。【解決手段】供給された燃料ガスと酸化剤ガスを反応させることにより発電する燃料電池モジュール１は、複数の燃料電池セルを備えた燃料電池セルスタック６０と、原燃料ガスが供給され、原燃料ガスを改質して水素を含む燃料ガスを生成し、燃料電池セルスタック６０に供給する改質器３６と、燃料電池セルスタック６０において発電に使用されずに残った残余燃料ガスが供給され、供給された残余燃料ガスを複数の燃焼口から噴出させて燃焼させ、改質器３６を加熱する燃焼器３８と、を備え、燃焼器３８の一部が、改質器３６の一部に接触している。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
供給された燃料ガスと酸化剤ガスを反応させることにより発電する燃料電池モジュールであって、
複数の燃料電池セルを備えた燃料電池セルスタックと、
原燃料ガスが供給され、前記原燃料ガスを改質して水素を含む燃料ガスを生成し、前記燃料電池セルスタックに供給する改質器と、
前記燃料電池セルスタックにおいて発電に使用されずに残った残余燃料ガスが供給され、供給された前記残余燃料ガスを燃焼口から噴出させて燃焼させ、前記改質器を加熱する燃焼器と、を備え、
前記燃焼器の一部が、前記改質器の一部に接触している、ことを特徴とする燃料電池モジュール。
【請求項２】
前記改質器を形成する改質器形成部材の一面が、前記燃焼器を形成する燃焼器形成部材の一面と共有されている、請求項１に記載の燃料電池モジュール。
【請求項３】
さらに、前記燃焼器において前記残余燃料ガスを燃焼させて生じた燃焼熱により、前記改質器で水蒸気改質に用いられる水蒸気を生成する蒸発器を備え、
前記改質器と前記蒸発器とは、並列に配置されている、請求項１又は２に記載の燃料電池モジュール。
【請求項４】
前記改質器と前記蒸発器とは一体に構成されている、請求項３に記載の燃料電池モジュール。
【請求項５】
前記燃焼口は、前記改質器を流動する原燃料ガスの上流側よりも下流側において残余燃料ガスがより多く噴出されるように構成されている、請求項１〜４の何れか１項に記載の燃料電池モジュール。
【請求項６】
さらに、前記燃焼器及び前記改質器を収容するハウジングを有し、
前記ハウジングには、前記燃料電池セルスタックに供給される酸化剤ガスが流通する酸化剤ガス流路が形成されており、前記酸化剤ガス流路は、前記側面に沿うように形成された側面部を含み、
前記燃焼口は、前記酸化剤ガス流路の前記側面部の近傍において残余燃料ガスがより多く噴出されるように構成されている、請求項１〜５の何れか１項に記載の燃料電池モジュール。
【請求項７】
さらに、前記燃焼器及び前記改質器を収容するハウジングを有し、
前記ハウジングには、前記燃料電池セルスタックに供給される酸化剤ガスが流通する酸化剤ガス流路が形成されており、前記酸化剤ガス流路は、前記側面に沿うように形成された側面部を含み、
前記燃焼口は、前記残余燃料ガスを前記側面部に向けて斜め上方に噴出するように傾斜している、請求項１〜５の何れか１項に記載の燃料電池モジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料電池モジュールに関し、特に、供給された燃料ガスと酸化剤ガスを反応させることにより発電する燃料電池モジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、燃料ガスと酸化剤ガスを反応させることにより発電する燃料電池モジュールが広く知られている。このような燃料電池モジュールとして、特許文献１には、モジュールケースと、モジュールケースに設けられた燃料電池セルスタックと、モジュールケース内に配置され、原燃料ガスを改質して水素を含む燃料ガスを生成する改質器と、燃料電池セルスタックの上方に発電に使用されずに残った残余燃料ガスを噴出させ、この残余燃料ガス燃焼させて改質器を加熱する燃焼室と、を備えた燃料電池モジュールが開示されている。特許文献１に記載された発明では、燃料電池セルから排出された残余燃料ガスを直接燃料電池セルの上方で燃焼させるセルバーナー方式が採用されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１６−５１５１０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に記載された発明では、残余燃料ガスを燃焼させる燃焼器（燃焼室）と、改質器が分離して設けられているため、燃焼器における燃焼熱の改質器への伝熱を十分に確保することができない。
【０００５】
本発明は、上記の問題に鑑みなされたものであり、その目的は、燃焼器における燃焼熱の改質器への伝熱が改善された燃料電池モジュールを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、供給された燃料ガスと酸化剤ガスを反応させることにより発電する燃料電池モジュールであって、複数の燃料電池セルを備えた燃料電池セルスタックと、原燃料ガスが供給され、原燃料ガスを改質して水素を含む燃料ガスを生成し、燃料電池セルスタックに供給する改質器と、燃料電池セルスタックにおいて発電に使用されずに残った残余燃料ガスが供給され、供給された残余燃料ガスを燃焼口から噴出させて燃焼させ、改質器を加熱する燃焼器と、を備え、燃焼器の一部が、改質器の一部に接触している、ことを特徴とする。
【０００７】
上記構成の本発明によれば、改質器が、燃焼器の炎や排ガスの熱伝達や輻射による伝熱のみならず、燃焼器で生じた熱が部材を介して伝熱されることにより、加熱される。これにより、改質器への燃焼熱の伝熱を改善することができる。また、部材を介した伝熱を利用することにより、排ガスの流れの乱れによる加熱に対する影響を受けにくくなる。また、上述したセルバーナー方式では、燃料電池セルの配置に応じて燃焼口の配置が決定されるが、本発明によれば燃焼器に燃焼口を自由に配列することができる。
【０００８】
本発明において、好ましくは、改質器を形成する改質器形成部材の一面が、燃焼器を形成する燃焼器形成部材の一面と共有されている。
上記構成の本発明によれば、より改質器への燃焼熱の伝熱を改善することができるとともに、部材を共有することによりモジュールのコンパクト化を実現できる。また、構成部材を削減することにより、コストの削減及び組立作業の簡略化が可能になる。
【０００９】
本発明において、好ましくは、さらに、燃焼器において残余燃料ガスを燃焼させて生じた燃焼熱により、改質器で水蒸気改質に用いられる水蒸気を生成する蒸発器を備え、改質器と蒸発器とは、並列に配置されている。
上記構成の本発明によれば、蒸発器への燃焼熱の伝熱を改善することができるとともに、モジュールのコンパクト化を実現できる。
【００１０】
本発明において、好ましくは、改質器と蒸発器とは一体に構成されている。
上記構成の本発明によれば、より改質器及び蒸発器への燃焼熱の伝熱を改善することができるとともに、構成部材を削減することにより、コストの削減及び組立作業の簡略化が可能になる。
【００１１】
本発明において、好ましくは、燃焼口は、改質器を流動する原燃料ガスの上流側よりも下流側において残余燃料ガスがより多く噴出されるように構成されている。
上記構成の本発明によれば、燃焼口を原燃料ガスの下流側（すなわち、改質器の下流側）において残余燃料ガスがより多く噴出されるように構成されていることにより、改質器下流側をより加熱することができ、改質器全体での改質効率を向上することができる。
【００１２】
本発明において、好ましくは、さらに、燃焼器及び改質器を収容するハウジングを有し、ハウジングには、燃料電池セルスタックに供給される酸化剤ガスが流通する酸化剤ガス流路が形成されており、酸化剤ガス流路は、側面に沿うように形成された側面部を含み、燃焼口は、酸化剤ガス流路の側面部の近傍において残余燃料ガスがより多く噴出されるように構成されている。
【００１３】
上記構成の本発明によれば、燃焼口を酸化剤ガス流路の側面部の近傍において残余燃料ガスがより多く噴出されるように構成されていることにより、酸化剤ガス流路を流れる酸化剤ガスをより効率よく加熱することができる。
【００１４】
本発明において、好ましくは、さらに、燃焼器及び改質器を収容するハウジングを有し、ハウジングには、燃料電池セルスタックに供給される酸化剤ガスが流通する酸化剤ガス流路が形成されており、酸化剤ガス流路は、側面に沿うように形成された側面部を含み、複数の燃焼口は、残余燃料ガスを側面部に向けて斜め上方に噴出するように傾斜している。
【００１５】
上記構成の本発明によれば、複数の燃焼口が、残余燃料ガスを側面部に向けて斜め上方に噴出するように傾斜していることにより、酸化剤ガス流路を流れる酸化剤ガスをより効率よく加熱することができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、燃焼器における燃焼熱の改質器への伝熱が改善された燃料電池モジュールを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の第１実施形態による燃料電池モジュール全体を示す斜視図である。
【図２】図１に示す燃料電池モジュールの正面図である。
【図３】図１に示す燃料電池モジュールの側面図である。
【図４】図３におけるＩＶ−ＩＶ断面図である。
【図５】図２におけるＶ−Ｖ断面図である。
【図６】図２におけるＶＩ−ＶＩ断面図である。
【図７】図２におけるＶＩＩ−ＶＩＩ断面図である。
【図８】図１に示す燃料電池モジュールに用いられる燃料電池セルユニットを示す長手方向断面図である。
【図９】本発明の第２実施形態による燃料電池モジュール全体を示す斜視図である。
【図１０】図９に示す燃料電池モジュールの正面図である。
【図１１】図９に示す燃料電池モジュールの側面図である。
【図１２】図１１におけるＸＩＩ−ＸＩＩ断面図である。
【図１３】図１０におけるＸＩＩＩ−ＸＩＩＩ断面図である。
【図１４】図１０におけるＸＩＶ−ＸＩＩ断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
＜第１実施形態＞
図１は本発明の第１実施形態による燃料電池モジュール全体を示す斜視図である。図２は、図１に示す燃料電池モジュールの正面図である。図３は、図１に示す燃料電池モジュールの側面図である。図４は、図３におけるＩＶ−ＩＶ断面図である。図５は、図２におけるＶ−Ｖ断面図である。図６は、図２におけるＶＩ−ＶＩ断面図である。図７は、図２におけるＶＩＩ−ＶＩＩ断面図である。
【００１９】
図１に示すように、本発明の第１実施形態による燃料電池モジュール１は、発電反応を行う燃料電池セルスタックが収容された燃料電池セル装置２と、この燃料電池セル装置２に原燃料ガスを改質した燃料ガス、及び加熱した酸化剤ガスである空気を供給する流体供給装置４と、を有する。また、流体供給装置４は、蒸発器４ａ及び改質・加熱器４ｂから構成されている。蒸発器４ａは、供給された水を蒸発させて水蒸気を生成すると共に、この水蒸気を原燃料ガスと混合するように構成されており、改質・加熱器４ｂは蒸発器４ａから供給された混合ガスを水蒸気改質して、水素を含む燃料ガスを生成し、燃料電池セル装置２に供給するように構成されている。
【００２０】
また、改質・加熱器４ｂは概ね直方体形状の金属製のハウジング６（第２のハウジング）によって覆われており、燃料電池セル装置２、その上方に配置された改質・加熱器４ｂのハウジング６、及び蒸発器４ａは、鉛直方向に並べて配置されている。これらの燃料電池セル装置２、ハウジング６、及び蒸発器４ａは断熱材（図示せず）によって夫々包囲されており、燃料電池セル装置２は、ハウジング６及び蒸発器４ａから熱的に隔離されている。
【００２１】
図４〜図７に示すように、燃料電池セル装置２は、ハウジング５０（第１のハウジング）と、ハウジングに収容された燃料電池セルスタック６０と、を備える。
【００２２】
燃料電池セルスタック６０は、複数の燃料電池セルにキャップが取り付けられた燃料電池セルユニット７０が、長手方向が水平かつ平行に延びるように、幅方向に複数列、高さ方向に複数段に配置されて構成されている。燃料電池セルスタック６０を構成する燃料電池セルユニット７０は、幅方向中央よりも燃料供給通路１２側に位置する上流側燃料電池セルスタック６０Ａと、燃料排出通路１４側に位置する下流側燃料電池セルスタック６０Ｂとに分けられている。
【００２３】
図８は、図１に示す燃料電池モジュールに用いられる燃料電池セルユニットを示す長手方向断面図である。図８に示すように、燃料電池セルユニット７０は、燃料電池セル８４と、この燃料電池セル８４の両端部にそれぞれ接続されたキャップである内側電極端子８６とを備えている。燃料電池セル８４は、上下方向に延びる管状構造体であり、内部に燃料ガス流路８８を形成する円筒形の内側電極層９０と、円筒形の外側電極層９２と、内側電極層９０と外側電極層９２との間にある電解質層９４とを備えている。この内側電極層９０は、燃料ガスが通過する燃料極であり、（−）極となり、一方、外側電極層９２は、空気と接触する空気極であり、（＋）極となっている。
【００２４】
燃料電池セル８４の上端側と下端側に取り付けられた内側電極端子８６は、同一構造であるため、ここでは、上端側に取り付けられた内側電極端子８６について具体的に説明する。内側電極層９０の上部９０ａは、電解質層９４と外側電極層９２に対して露出された外周面９０ｂと上端面９０ｃとを備えている。内側電極端子８６は、導電性のシール材９６を介して内側電極層９０の外周面９０ｂと接続され、さらに、内側電極層９０の上端面９０ｃとは直接接触することにより、内側電極層９０と電気的に接続されている。内側電極端子８６の中心部には、内側電極層９０の燃料ガス流路８８と連通する燃料ガス流路細管９８が形成されている。
【００２５】
内側電極層９０は、例えば、Ｎｉと、ＣａやＹ、Ｓｃ等の希土類元素から選ばれる少なくとも一種をドープしたジルコニアとの混合体、Ｎｉと、希土類元素から選ばれる少なくとも一種をドープしたセリアとの混合体、Ｎｉと、Ｓｒ、Ｍｇ、Ｃｏ、Ｆｅ、Ｃｕから選ばれる少なくとも一種をドープしたランタンガレートとの混合体、の少なくとも一種から形成される。
【００２６】
電解質層９４は、例えば、Ｙ、Ｓｃ等の希土類元素から選ばれる少なくとも一種をドープしたジルコニア、希土類元素から選ばれる少なくとも一種をドープしたセリア、Ｓｒ、Ｍｇから選ばれる少なくとも一種をドープしたランタンガレート、の少なくとも一種から形成される。
【００２７】
外側電極層９２は、例えば、Ｓｒ、Ｃａから選ばれた少なくとも一種をドープしたランタンマンガナイト、Ｓｒ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕから選ばれた少なくとも一種をドープしたランタンフェライト、Ｓｒ、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｕから選ばれた少なくとも一種をドープしたランタンコバルタイト、銀、などの少なくとも一種から形成される。
【００２８】
燃料電池セルスタック６０は、各燃料電池セルユニット７０の燃料極である内側電極層９０に取り付けられた内側電極端子８６が、他の燃料電池セルユニット７０の空気極である外側電極層９２の外周面に電気的に接続されることにより、複数の燃料電池セルユニット７０の全てが直列接続されて構成される。なお、本実施形態では、燃料電池セルユニット７０を直列接続するものとしたが、並列接続としてもよいし、並列及び直列接続を併用してもよい。
【００２９】
図１〜図７に示すように、ハウジング５０は、ハウジング本体５２と、ハウジング本体５２を覆うように設けられた空気通路カバー５４と、ハウジングの長手方向の両端部の２つの対向する側板を覆う一対の燃料通路カバー５６Ａ、５６Ｂと、を備える。
【００３０】
図７に示すように、ハウジング本体５２は、略矩形の天板５２ａ、底板５２ｃ、これらの長手方向に延びる辺同士を連結する対向する一対の側板５２ｂからなる筒状体と、この筒状体の長手方向の両端部の２つの対向する開口部を塞ぎ、天板５２ａ及び底板５２ｃの幅方向に延びる辺同士を連結する閉鎖側板５２ｄ、５２ｅと、からなる。ハウジング本体５２内には、発電室としての内部空間５３が形成され、内部空間５３内に燃料電池セルスタック６０が収容されている。天板５２ａには排出口が形成されており、この排出口には酸化剤ガス排出通路１８が接続されている。
【００３１】
また、ハウジング５０は、空気通路カバー５４によって天板５２ａ、側板５２ｂ、及び底板５２ｃが覆われている。空気通路カバー５４は、天板５４ａと、天板５４ａの両側から下方に延びる、対向する一対の側板５４ｂと、一対の側板５４ｂの下縁の間を結ぶ底板５４ｃと、を有する。天板５４ａの幅方向中心には、酸化剤ガス排出通路１８を貫通させるための排出口５４ａ１が設けられている。また、天板５４ａには、酸化剤ガス供給通路１６が接続される開口部５４ａ２が設けられている。
【００３２】
天板５２ａと天板５４ａとの間、側板５２ｂと側板５４ｂとの間、及び底板５２ｃと底板５４ｃとの間は、所定の距離だけ離間した状態となっている。これにより、ハウジング本体５２の天板５２ａ、側板５２ｂ、及び底板５２ｃと、空気通路カバー５４の天板５４ａ、側板５４ｂ、及び底板５４ｃとの間には、ハウジング本体５２の天板５２ａ、側板５２ｂ、及び底板５２ｃの外面に沿って、酸化剤ガス供給通路としての空気通路５７ａ、５７ｂ、５７ｃが形成されている（図６参照）。
【００３３】
ハウジング本体５２の底板５２ｃには、複数の貫通孔である空気供給口５８が設けられている（図７参照）。空気供給口５８は、幅方向（図６の左右方向）において、燃料電池セルユニット７０の間に配置されるのが好ましく、長手方向（図４の左右方向）において等間隔に配置されるのが好ましい。
【００３４】
発電用空気は、空気通路カバーの天板５４ａの開口部５４ａ２に接続された酸化剤ガス供給通路１６から空気通路５７ａ内に供給され、空気通路５７ａを長手方向に広がりながら流れる。そして、発電用空気は、空気通路５７ａ、５７ｂ、５７ｃを通って、底板５２ｃの空気供給口５８から燃料電池セルスタック６０に向けて内部空間５３内に噴射される。
【００３５】
なお、本実施形態では、空気供給口５８をハウジング本体５２の底板５２ｃのみに設けているが、これに限らず、側板５２ｂに設けてもよいし、天板５２ａに設けてもよく、要するに燃料電池セルユニット７０（燃料電池セル）の長手方向の側方から空気を供給するように構成されていればよい。ただし、酸化剤ガス排出通路１８が接続される排出口が設けられた天板５２ａ以外の面に設けることが好ましい。さらに、本実施形態のように、酸化剤ガス排出通路１８が接続される排出口が設けられた面と対向する底板５２ｃに設けることがより好ましい。
【００３６】
ハウジング本体５２の閉鎖側板５２ｄ、５２ｅには、それぞれ開口が形成されており、各開口には燃料電池セルユニット７０を構成する燃料電池セルユニット７０の内側電極端子８６の端部が嵌め込まれている。燃料電池セルユニット７０は両端が閉鎖側板５２ｄ、５２ｅの開口に嵌め込まれることにより、保持されている。
【００３７】
燃料通路カバー５６Ａ、５６Ｂは、それぞれ、一方が開口する略直方体形状を有する。燃料通路カバー５６Ａは開口する側がハウジング本体５２の閉鎖側板５２ｄに接続されている。また、一方の燃料通路カバー５６Ａの中央には燃料通路カバー５６Ａの内部空間を分割するように仕切板５１が設けられており、これにより、燃料通路カバー５６Ａと閉鎖側板５２ｄとの間には、上流側燃料ガス流路６２Ａと、下流側燃料ガス流路６２Ｂが形成されている。
【００３８】
また、燃料通路カバー５６Ｂは開口する側がハウジング本体５２の閉鎖側板５２ｅに接続されている。なお、他方の燃料通路カバー５６Ｂ内には仕切板は設けられていない。
これにより、燃料通路カバー５６Ｂとハウジング本体５２の閉鎖側板５２ｅとの間には、中流側燃料ガス流路６４が形成されている。
【００３９】
図５に示すように、上流側燃料ガス流路６２Ａは燃料供給通路１２と連通しており、さらに、上流側燃料電池セルスタック６０Ａを構成する燃料電池セルユニット７０の燃料ガス流路８８の一端（上流側端部）と連通している。また、下流側燃料ガス流路６２Ｂは燃料排出通路１４と連通しており、さらに、下流側燃料電池セルスタック６０Ｂを構成する燃料電池セルユニット７０の燃料ガス流路８８の一端（下流側端部）と連通している。
【００４０】
また、中流側燃料ガス流路６４は、上流側燃料電池セルスタック６０Ａを構成する燃料電池セルユニット７０の燃料ガス流路８８の他端（下流側端部）と連通し、さらに、下流側燃料電池セルスタック６０Ｂを構成する燃料電池セルユニット７０の燃料ガス流路８８の他端（上流側端部）と連通している。
【００４１】
このような構成により、燃料電池セル装置２に燃料供給通路１２から供給された燃料ガスは、上流側燃料ガス流路６２Ａを介して上流側燃料電池セルスタック６０Ａを構成する燃料電池セルユニット７０に供給される。そして、上流側燃料電池セルスタック６０Ａを構成する燃料電池セルユニット７０から排出された燃料ガスは、中流側燃料ガス流路６４で回収され、下流側燃料電池セルスタック６０Ｂを構成する燃料電池セルユニット７０に供給される。そして、下流側燃料電池セルスタック６０Ｂを構成する燃料電池セルユニット７０から排出された燃料ガスは、下流側燃料ガス流路６２Ｂで回収され、燃料排出通路１４に送られる。
【００４２】
燃料電池セル装置２のハウジング５０には、燃料供給通路１２と、燃料排出通路１４と、酸化剤ガス供給通路１６と、酸化剤ガス排出通路１８が夫々接続されている。これらの４本の通路は、燃料電池セル装置２と改質・加熱器４ｂのハウジング６の間に挟まれた空間内に延びている。即ち、これらの通路は、燃料電池セル装置２のハウジング５０の上面から上方に延び、燃料電池セル装置２の上方に配置されたハウジング６の単一の面である底面に接続されている。従って、燃料供給通路１２、燃料排出通路１４、酸化剤ガス供給通路１６、及び酸化剤ガス排出通路１８は、燃料電池セル装置２とハウジング６の間に配置されている断熱材を貫通して延びでいる。なお、改質・加熱器４ｂのハウジング６は、燃料電池セル装置２に対し、これら４本の通路（燃料供給通路１２、燃料排出通路１４、酸化剤ガス供給通路１６、及び酸化剤ガス排出通路１８）のみによって連結され、支持されている。
【００４３】
燃料供給通路１２は、ハウジング５０の燃料通路カバー５６Ａに取り付けられ、鉛直上方に直線状に延び、ハウジング６の底面を貫通して改質器３６に接続されている。改質・加熱器４ｂにおいて改質された燃料ガスは、燃料供給通路１２を介して燃料電池セル装置２に供給され、燃料電池セルユニット７０における発電に用いられる。
【００４４】
また、燃料排出通路１４は、ハウジング５０の燃料通路カバー５６Ａに取り付けられ、鉛直上方に直線状に延びている。燃料電池セルユニット７０において発電に使用されずに残った残余の燃料ガスは、ハウジング５０の燃料通路カバー５６Ａに取り付けられた燃料排出通路１４を介して改質・加熱器４ｂに排出される。燃料排出通路１４はハウジング６の底面を貫通し、残余燃料ガス分散部材４４により形成された残余燃料ガス分散空間４５に接続されている。
【００４５】
図４に示すように、酸化剤ガス供給通路１６は、一端がハウジング５０の空気通路カバー５４の天板５４ａの開口部５４ａ２に接続されており、鉛直上方に直線状に延び、他端がハウジング６の底部の外壁板６ｂに接続されている。改質・加熱器４ｂにおいて加熱された空気は、酸化剤ガス供給通路１６を介して燃料電池セル装置２に供給され、燃料電池セル装置２内の各燃料電池セルユニット７０に供給される。
【００４６】
また、酸化剤ガス排出通路１８は、一端がハウジング５０のハウジング本体５２の天板５２ａに接続されており、鉛直上方に直線状に延び、ハウジング６の底部の外壁板６ｂを貫通して、内壁板６ａに接続されている。各燃料電池セルユニット７０において発電に使用されずに残った残余の空気は、燃料通路カバー５６Ａに取り付けられた酸化剤ガス排出通路１８を介して改質・加熱器４ｂに排出される。
【００４７】
なお、燃料供給通路１２、燃料排出通路１４、酸化剤ガス供給通路１６、及び酸化剤ガス排出通路１８は、夫々、配管用ねじを使用した連結構造を有しており、連結用のナットを緩めることにより分離可能に構成されている。このように、燃料供給通路１２、燃料排出通路１４、酸化剤ガス供給通路１６、及び酸化剤ガス排出通路１８は、改質・加熱器４ｂのハウジング６に対し、取り外し可能に連結されている。或いは、これら４本の通路のうちの一部又は全部をハウジング６の底面から延びるように構成し、それらの通路を燃料電池セル装置２に対して取り外し可能に連結することもできる。
【００４８】
次に、蒸発器４ａの構造を説明する。図１〜図４、図６に示すように蒸発器４ａには、水を供給するための水供給用配管２０と、原燃料ガスを供給するための原燃料ガス供給配管２２と、排気ガスを排出するための排気ガス排出管２４が接続されている。また、改質・加熱器４ｂのハウジング６と、その外部の蒸発器４ａとは配管により接続されており、この配管は改質・加熱器４ｂから蒸発器４ａへ排気ガスを供給する排気ガス配管２６と、この内側に配置された混合ガス導管２８の二重管構造となっている（図４）。混合ガス導管２８は、蒸発器４ａ内で生成された水蒸気と、蒸発器４ａに供給された原燃料ガスを混合した混合ガスを改質・加熱器４ｂ内に導入するように構成されている。また、蒸発器４ａの側面周囲三辺には、蒸発器４ａを補助的に加熱するための電気ヒータ２９が巻回されている。
【００４９】
図４に示すように、蒸発器４ａは、金属板により直方体状の箱形に形成されており、内部には、蒸発室３０ａと、混合室３０ｂと、排気ガス室３０ｃが形成されている。蒸発室３０ａは、蒸発器４ａの天井面の直下に形成された薄型の空間であり、蒸発器４ａの天井面に接続された水供給用配管２０及び原燃料ガス供給配管２２から夫々供給された水及び原燃料ガスが蒸発室３０ａ内に流入するように構成されている。
【００５０】
混合室３０ｂは、細い通路３０ｄを介して蒸発室３０ａの下流側に連通した空間として形成されている。蒸発室３０ａ内で生成された水蒸気と、蒸発室３０ａ内に供給された原燃料ガスは、細い通路３０ｄを通って混合室３０ｂ内に流入することにより混合される。
混合室３０ｂの底面には、混合ガス導管２８が接続されており、混合室３０ｂ内で混合された水蒸気及び原燃料ガスは混合ガス導管２８を通って改質・加熱器４ｂ内に導入される。
【００５１】
排気ガス室３０ｃは、蒸発器４ａの下部に設けられた空間であり、蒸発器４ａの底面に接続された排気ガス配管２６を介して排気ガスが流入するように構成されている。排気ガス室３０ｃに流入した排気ガスは、排気ガス室３０ｃの上側に設けられた蒸発室３０ａの床面を加熱して、蒸発器４ａの側面端部に接続された排気ガス排出管２４から排出される。蒸発室３０ａに供給された水は、排気ガス室３０ｃ内を流れる排気ガスによって蒸発室３０ａの床面が加熱されることにより蒸発される。
【００５２】
排気ガス室３０ｃの下流側は、流入した排気ガスが蒸発室３０ａの床面（排気ガス室３０ｃの天井面）に沿って流れるように、薄型にされている。この薄型にされた空間には、排気ガス室３０ｃを流れる排気ガスの熱が蒸発室３０ａの床面に効率良く伝わるように、伝熱用のフィン３０ｅが配置されている。このように、排気ガス室３０ｃの一端に接続された排気ガス配管２６から流入した排気ガスは、他端に接続された排気ガス排出管２４に向かって（図４の左から右へ）流れる。一方、蒸発室３０ａの、排気ガス排出管２４側の端部に接続された水供給用配管２０から供給された水は、蒸発室３０ａ内で蒸発されながら、他端部に向かって（図４の右から左へ）流れる。このように、蒸発器４ａ内を流れる水蒸気と排気ガスは反対方向に流れるので、それらの間でカウンターフロー型の熱交換が行われ、効率良く熱交換がなされる。
【００５３】
次に、図１〜図３を参照して、改質・加熱器４ｂの構造を説明する。
改質・加熱器４ｂは、金属製のハウジング６によって囲まれた直方体状の箱形に形成されており、その上面には発電用の酸化剤ガスである空気を供給するための空気供給パイプ３２が接続されている。また、上述したように、ハウジング６の上面には排気ガス配管２６と混合ガス導管２８の二重管（図４）、底面には、燃料供給通路１２、燃料排出通路１４、酸化剤ガス供給通路１６、及び酸化剤ガス排出通路１８が接続されている。また、ハウジング６の一方の側面には、点火用のセラミックヒータ３４が取り付けられている。
【００５４】
改質・加熱器４ｂは、混合ガス導管２８から導入された混合ガスを水蒸気改質して燃料ガスを生成し、燃料供給通路１２を介して燃料電池セル装置２に供給すると共に、空気供給パイプ３２を介して導入された空気を加熱し、酸化剤ガス供給通路１６を介して燃料電池セル装置２に供給するように構成されている。また、燃料電池セル装置２において発電に使用されずに残った残余燃料ガス及び残余空気（残余酸化剤ガス）は、夫々、燃料排出通路１４及び酸化剤ガス排出通路１８を介して改質・加熱器４ｂに排出される。燃料排出通路１４及び酸化剤ガス排出通路１８を介して排出された残余燃料ガス及び残余空気は、改質・加熱器４ｂ内で燃焼され、この燃焼熱により、空気供給パイプ３２から導入された空気を加熱する。燃焼により生成された燃焼ガスは、排気ガス配管２６を介して排気ガスとして蒸発器４ａへ導入される。
【００５５】
次に、図４及び図５を参照して、改質・加熱器４ｂの内部構造を説明する。
図４及び図５に示すように、改質・加熱器４ｂを形成するハウジング６の内部には、改質器３６と、燃焼器３８を収容する密閉空間が形成されている。
【００５６】
燃焼器３８は、燃料電池セル装置２と隣接しているハウジング６の底壁面の内側に設けられており、燃料排出通路１４を介して排出された残余燃料ガスを、酸化剤ガス排出通路１８を介して排出された残余空気により燃焼させるように構成されている。
【００５７】
図６に示すように、燃焼器３８は、発電に使用されずに残った残余空気が供給される残余空気分散空間４３と、発電に使用されずに残った残余ガスが供給される残余燃料ガス分散空間４５とを有し、残余空気分散空間４３から細孔４２Ｂを通じて残余空気を噴出するとともに、残余燃料ガス分散空間４５から細孔（燃焼口）４６Ａを通じて残余燃料ガスを噴出することにより、残余燃料ガスを燃焼させる部位である。
【００５８】
残余空気分散空間４３は、残余空気分散部材４２及びハウジング６の底壁面により形成されている。残余空気分散部材４２は、下部が開口する平坦な容器状の部材であり、ハウジング６の底壁面に沿って設けられている。これにより、残余空気分散部材４２とハウジング６の底壁面との間に、内部にハウジング６の底壁面に沿うような平坦な残余空気分散空間４３が形成されている。残余空気分散部材４２は、ハウジング６の底壁面の幅方向（図５の左右方向）に略全域にわたるように、かつ、ハウジング６の底壁面の長手方向（図４の左右方向）に略全域にわたって、設けられている。
【００５９】
残余空気分散部材４２により構成される残余空気分散空間４３は、酸化剤ガス排出通路１８と連通しており、酸化剤ガス排出通路１８を介して燃料電池セル装置２から排出された残余空気ガスが供給される。残余空気分散部材４２のハウジング６の内部空間６ｅに露出する部分（後述するように幅方向の両側部）には、多数の細孔４２Ｂが形成されており、この細孔４２Ｂを通じて残余空気分散空間４３内に供給された残余空気ガスがハウジング６の内部空間６ｅに噴出される。
【００６０】
残余燃料ガス分散空間４５は、残余燃料ガス分散部材４４及び仕切部材４６により形成されている。残余燃料ガス分散部材４４は、残余空気分散部材４２の上面に沿って設けられた上部が開口する容器状の部材からなる。
【００６１】
仕切部材４６は、平面視で残余燃料ガス分散部材４４と同形状の矩形状の部材である。仕切部材４６には、平面視において後述する上部ケーシング４８に対応するようなＴ字状の下方に突出する凹部４６Ｂが形成されている。
【００６２】
残余燃料ガス分散部材４４は平面視で矩形状であり、残余燃料ガス分散部材４４の上部を覆うように仕切部材４６が取り付けられている。これにより、仕切部材４６と残余燃料ガス分散部材４４との間には、平面視で矩形状の残余燃料ガス分散空間（残余燃料ガス空間）４５が形成されている。図５に示すように、残余燃料ガス分散部材４４及び仕切部材４６の幅（図５の上下方向の長さ）は、残余空気分散部材４２の幅よりも狭く、残余空気分散部材４２の幅方向の両側部は残余燃料ガス分散部材４４に覆われておらず、ハウジング６の内部空間６ｅに露出している。
【００６３】
残余燃料ガス分散部材４４により形成された残余燃料ガス分散空間４５は、燃料排出通路１４と連通しており、燃料排出通路１４を介して燃料電池セル装置２から排出された残余燃料ガスが供給される。仕切部材４６の上面のハウジング６の内部空間６ｅに露出する部分（後述するように、上部ケーシング４８により覆われていない部分）には、多数の細孔４６Ａが形成されており、この細孔４６Ａを通じて残余燃料ガス分散空間４５内に供給された残余燃料ガスがハウジング６の内部空間６ｅに噴出される。なお、酸化剤ガス流路６ｆの側面部に沿う領域に設けられた細孔４６Ａは、残余燃料ガスを酸化剤ガス流路６ｆの側面部に向けて噴出するように傾斜して設けられている。
【００６４】
本実施形態では、細孔４６Ａは均等に分布するように配置されているが、好ましくは、の酸化剤ガス流路６ｆの側面部の近傍において間隔が密になるように配置するのがよい。これにより、酸化剤ガス流路６ｆの側面部の近傍において残余燃料ガスがより多く噴出される。なお、酸化剤ガス流路６ｆの側面部の近傍において細孔４６Ａを密に配置する以外にも、細孔４６Ａの径を調整することによっても、酸化剤ガス流路６ｆの側面部の近傍において残余燃料ガスがより多く噴出するように構成できる。
また、好ましくは、細孔４６Ａは、改質器３６を流動する原燃料ガスの上流側（蒸発器１０５に接続された側）よりも下流側（燃料供給通路１２に接続された側）において間隔が密になるように配置されているのがよい。これにより、改質器３６を流動する原燃料ガスの上流側よりも下流側において残余燃料ガスがより多く噴出される。なお、改質器３６を流動する原燃料ガスの上流側において、細孔４６Ａを密に配置する以外にも、細孔４６Ａの径を調整することによっても、原燃料ガスの上流側よりも下流側において残余燃料ガスがより多く噴出するように構成できる。
【００６５】
改質器３６は、内部に改質触媒が充填された改質空間３７を有する。改質空間３７は、仕切部材４６及び上部ケーシング４８により形成されている。上部ケーシング４８は上面視においてＴ字形に形成された下部が開口する容器状の部材であり、長手方向一端側（図５の左側）の幅広部４８Ａと、幅広部４８Ａの幅方向中央部から長手方向他端側（図５の右側）に延びる本体部４８Ｂとを有する。上部ケーシング４８の幅広部４８Ａは、幅方向（図６の左右方向）に、仕切部材４６と略等しい幅を有する。本体部４８Ｂは、幅方向に仕切部材４６よりも狭い幅を有し、長手方向のセラミックヒータ３４側の端部は、仕切部材４６のセラミックヒータ３４側の端部よりも手前で終端している。これにより、仕切部材４６の本体部４８Ｂの幅広部４８Ａ側以外の周囲に当たる部分は、上部ケーシング４８によって覆われておらず、ハウジング６の内部空間６ｅに露出している。改質器３６の改質空間３７のセラミックヒータ３４側の一端部には混合ガスを導入するための混合ガス導管２８が接続され、他端部には改質された燃料ガスを流出させる燃料供給通路１２が接続（図６）されている。蒸発器４ａからハウジング６内に延びる混合ガス導管２８は、ハウジング６内で９０度屈曲され、水平方向に延びた後、鉛直下方に向けて９０度屈曲して、改質器３６を形成する上部ケーシング４８に接続されている。燃料供給通路１２は、残余燃料ガス分散部材４４、残余空気分散部材４２、及びハウジング６の底面を貫通して鉛直下方に延び、燃料電池セル装置２に接続されている。混合ガス導管２８から流入した原燃料ガスと水蒸気の混合ガスは、改質触媒と接触することにより水蒸気改質され、水素ガスを豊富に含む燃料ガスが生成される。改質器３６内で水蒸気改質された燃料ガスは燃料供給通路１２に流入し、燃料電池セル装置２に供給される。
【００６６】
上記のように、本実施形態では、燃焼器３８は残余空気分散空間４３と残余燃料ガス分散空間４５とを備え、これら空間はハウジング６の底壁面と残余空気分散部材４２及び残余燃料ガス分散部材４４と仕切部材４６により形成されている。また、改質器３６は、改質空間３７を備え、この改質空間３７は仕切部材４６及び上部ケーシング４８により形成されている。これにより、燃焼器３８の上部は、改質器３６の下部と接触した状態となっており、仕切部材４６は、燃焼器３８の残余燃料ガス分散空間４５を形成する燃焼器形成部材であるとともに、改質空間３７を形成する改質器形成部材として共有されている。
【００６７】
図４に示すように、ハウジング６の側壁面にはセラミックヒータ３４が取り付けられており、その先端部が仕切部材４６のハウジング６内の内部空間６ｅに露出する部分の上方まで延びている。燃料電池モジュール１の起動時において、仕切部材４６の各細孔４６Ａから残余燃料ガスが噴出し、残余空気分散部材４２の各細孔４２Ｂから残余空気が噴出している状態でセラミックヒータ３４に通電することにより、噴出している残余燃料ガスに点火することができる。これにより、ハウジング６内で燃焼器３８の上方に配置された改質器３６を加熱することができる。（なお、燃料電池モジュール１の起動時においては、改質器３６が昇温されていないため、改質器３６内で改質反応は発生せず、燃料電池セル装置２による発電も行われていない。）
【００６８】
図５に示すように、ハウジング６はその壁面の一部が二重壁構造に構成されており、この二重壁の内側の酸化剤ガス流路６ｆに発電用の空気を流すことにより、燃焼器３８が生成した燃焼ガスで内部を流れる空気を加熱している。即ち、ハウジング６の上面の一部、長手方向の側壁面の一部、及び底壁面の一部は、内壁板６ａと、外壁板６ｂの二枚の金属板から形成されている。これら内壁板６ａと外壁板６ｂの間の酸化剤ガス流路６ｆには、伝熱用のフィン６ｃが配置されており、また、内部空間６ｅ内には、内壁板６ａの天板に沿うように伝熱用のフィン６ｄが配置されており、これらフィン６ｃ、６ｄにより内壁板６ａの熱が内壁板６ａと外壁板６ｂの間の酸化剤ガス流路６ｆに効率良く伝わるようになっている。従って、内壁板６ａ、外壁板６ｂ、及び伝熱用のフィン６ｃ、６ｄは、供給された酸化剤ガスである空気を、燃焼器３８によって生成された燃焼ガスにより加熱して燃料電池セル装置２に供給する酸化剤ガス熱交換器として機能する。
【００６９】
空気供給パイプ３２から供給された空気は、ハウジング６の上壁面を構成する内壁板６ａと外壁板６ｂの間の空間に流入し、ここからハウジング６の短手方向に広がって、ハウジング６の側壁面を構成する内壁板６ａと外壁板６ｂの間の酸化剤ガス流路６ｆに流入する。ハウジング６の側壁面の中に流入した空気は下方に下り、ハウジング６の底壁面を構成する内壁板６ａと外壁板６ｂの間の酸化剤ガス流路６ｆに流入する。ハウジング６の底壁面の中に流入した空気は、ハウジング６の底壁面の短手方向中央に接続された酸化剤ガス供給通路１６（図３）を通って燃料電池セル装置２に供給される。従って、ハウジング６の上壁面、側壁面、及び底壁面の一部が酸化剤ガス熱交換器として機能し、これらの壁面に酸化剤ガス熱交換器が設けられていることになる。
【００７０】
次に、本実施形態による燃料電池モジュール１の作用を説明する。
まず、燃料電池モジュール１の起動時においては、原燃料ガス供給配管２２を介して流体供給装置４の蒸発器４ａに原燃料ガスが供給されると共に、空気供給パイプ３２を介して発電用の空気が流体供給装置４の改質・加熱器４ｂに供給される。図４に示すように、供給された原燃料ガス（実線で示す）は、蒸発器４ａの蒸発室３０ａ、混合室３０ｂを通って混合ガス導管２８に流入し、さらに、改質・加熱器４ｂの改質器３６の中に流入する。なお、燃料電池モジュール１の起動初期においては、改質器３６の温度が低いため、原燃料ガスを改質する反応は発生しない。改質器３６に流入した原燃料ガスは、燃料供給通路１２（図５）を通って燃料電池セル装置２の上流側燃料ガス流路６２Ａに流入する。上流側燃料電池セルスタック６０Ａを構成する燃料電池セルユニット７０から排出された燃料ガスは、中流側燃料ガス流路６４で回収され、下流側燃料電池セルスタック６０Ｂを構成する燃料電池セルユニット７０に供給される。そして、下流側燃料電池セルスタック６０Ｂを構成する燃料電池セルユニット７０から排出された燃料ガスは、下流側燃料ガス流路６２Ｂで回収され、燃料排出通路１４に送られる。
【００７１】
一方、空気供給パイプ３２を介して改質・加熱器４ｂに供給された空気（破線で示す）は、ハウジング６の内壁板６ａと外壁板６ｂの間の酸化剤ガス流路６ｆを通って酸化剤ガス供給通路１６（図５）を通って燃料電池セル装置２の内部に流入する。燃料電池セル装置２装置内に流入した原燃料ガス及び空気は、空気通路５７ａ、５７ｂ、５７ｃを通り、ハウジング本体５２の底板５２ｃの空気供給口５８から燃料電池セルスタック６０に向けて内部空間５３内に噴射される。内部空間５３内に噴射された空気は上昇し、酸化剤ガス排出通路１８を介して夫々改質・加熱器４ｂに排出される。なお、燃料電池モジュール１の起動初期においては、燃料電池セル装置２の温度が低いため、燃料電池セル装置２において発電反応は発生しない。
【００７２】
燃料排出通路１４を通って改質・加熱器４ｂに流入した原燃料ガスは、燃焼器３８の残余燃料ガス分散空間４５に流入し、細孔４６Ａら噴出する。一方、酸化剤ガス排出通路１８を通って改質・加熱器４ｂに排出された空気は、残余空気分散空間４３に流入し、その細孔４２Ｂから噴出する。また、燃料電池モジュール１の起動時においては、セラミックヒータ３４に通電され、残余燃料ガス分散空間４５の細孔４６Ａから噴出した原燃料ガスがセラミックヒータ３４の熱により点火される。これにより燃焼器３８が燃焼熱を生成するようになる。
【００７３】
燃焼器３８が点火されると、燃焼器３８の炎により改質器３６が加熱されるとともに、残余空気分散部材４２、残余燃料ガス分散部材４４及び仕切部材４６を介して燃焼器３８の熱が改質器３６に伝わり、内部の改質触媒の温度が上昇する。また、燃焼器３８の炎及び燃焼により生成される燃焼ガスにより、ハウジング６の内壁板６ａと外壁板６ｂによって構成される酸化剤ガス熱交換器が加熱され、内部を流れる空気が加熱される。加熱された空気は燃料電池セル装置２に流入するので、この熱により燃料電池セル装置２の燃料電池セルユニット７０が加熱される。ここで、流体供給装置４のハウジング６は、断熱材によって包囲されているので、ハウジング６からの輻射熱等による燃料電池セル装置２の加熱は殆どなく、燃料電池セル装置２は実質的に、流体供給装置４から供給される流体（空気及び燃料ガス）のみによって加熱される。
【００７４】
また、ハウジング６内で生成された燃焼ガスは、排気ガス配管２６を通って排気ガスとして蒸発器４ａに流入する。蒸発器４ａ内に流入した排気ガスは、排気ガス室３０ｃを通って排気ガス排出管２４から排出される。この際、排気ガス室３０ｃの上側に設けられた蒸発室３０ａが加熱される。このように、蒸発器４ａに供給された水は、燃焼器３８によって生成され、排気ガス配管２６によって供給された燃焼ガスにより加熱される。蒸発室３０ａの温度が上昇した後、水供給用配管２０からの水の供給が開始され、蒸発室３０ａ内で水蒸気が生成されるようになる。なお、燃料電池モジュール１の起動時において、蒸発室３０ａの加熱を補助するために電気ヒータ２９に通電を行っても良い。
【００７５】
蒸発室３０ａにおいて水蒸気が生成されるようになると、原燃料ガスと水蒸気の混合ガスが、改質器３６に供給されるようになる。また、改質器３６の温度が十分に上昇すると、改質触媒により水蒸気改質反応が誘発されて、原燃料ガスから水素ガスを豊富に含む燃料ガスが生成される。生成された燃料ガスは、上流側燃料ガス流路６２Ａを介して上流側燃料電池セルスタック６０Ａを構成する燃料電池セルユニット７０に供給される。そして、上流側燃料電池セルスタック６０Ａを構成する燃料電池セルユニット７０から排出された燃料ガスは、中流側燃料ガス流路６４で回収され、下流側燃料電池セルスタック６０Ｂを構成する燃料電池セルユニット７０に供給される。そして、下流側燃料電池セルスタック６０Ｂを構成する燃料電池セルユニット７０から排出された燃料ガスは、下流側燃料ガス流路６２Ｂで回収され、燃料排出通路１４に送られる。
【００７６】
燃料電池セル装置２の温度が十分に上昇すると、各燃料電池セルユニット７０を通る燃料ガスと、改質・加熱器４ｂにおいて加熱され、空気供給口５８から燃料電池セルスタック６０に向けて内部空間５３に噴出された空気により発電反応が発生するようになる。燃料電池セル装置２の温度が発電可能な温度まで上昇した状態において、燃料電池セル装置２から電力が取り出され、発電が開始される。
【００７７】
本実施形態によれば、以下の効果が奏される。
本実施形態では、燃焼器３８の上部は、改質器３６の下部と接触した状態になっている。このような構成によれば、改質器３６が、燃焼器３８の炎や排ガスの熱のみならず、燃焼器３８で生じた熱が部材を介して伝熱されることにより、加熱される。これにより、改質器への燃焼熱の伝熱を改善することができる。また、部材を介した伝熱を利用することにより、排ガスの流れの乱れによる加熱に対する影響を受けにくくなる。また、上述したセルバーナー方式では、燃料電池セルの配置に応じて燃焼口の配置が決定されるが、本発明によれば燃焼器３８に燃焼口（細孔４６Ａ）を自由に配列することができる。
【００７８】
また、本実施形態では、仕切部材４６は、燃焼器３８の残余燃料ガス分散空間４５を形成する燃焼器形成部材であるとともに、改質空間３７を形成する改質器形成部材として共有されている。このような構成によれば、より改質器３６への燃焼熱の伝熱を改善することができるとともに、部材を共有することにより燃料電池モジュール１のコンパクト化を実現できる。また、構成部材を削減することにより、コストの削減及び組立作業の簡略化が可能になる。
【００７９】
また、本実施形態において、好ましくは、複数の燃焼口（細孔４６Ａ）は、改質器３６を流動する原燃料ガスの上流側よりも下流側において間隔が密になるように配置される。これにより、改質器３６下流側をより加熱することができ、改質器３６全体での改質効率を向上することができる。
【００８０】
また、本実施形態によれば、セルバーナー形式ではないため、燃焼口（細孔４６Ａ）を酸化剤ガス流路６ｆの側面部の近傍において間隔が密になるように配列することができる。これにより、酸化剤ガス流路６ｆを流れる酸化剤ガスをより効率よく加熱することができる。
【００８１】
また、本実施形態によれば、セルバーナー形式ではないため、複数の燃焼口（細孔４６Ａ）を、残余燃料ガスを酸化剤ガス流路６ｆの側面部に向けて斜め上方に噴出するように傾斜させることができる。これにより、酸化剤ガス流路６ｆを流れる酸化剤ガスをより効率よく加熱することができる。
【００８２】
＜第２実施形態＞
以下、本発明の第２実施形態による燃料電池モジュールを説明する。なお、以下の説明において、第１実施形態と同様の構成については、第１実施形態と同様の符号を付して詳細な説明を省略する。
【００８３】
図９は本発明の第２実施形態による燃料電池モジュール全体を示す斜視図である。図１０は、図９に示す燃料電池モジュールの正面図である。図１１は、図９に示す燃料電池モジュールの側面図である。図１２は、図１１におけるＸＩＩ−ＸＩＩ断面図である。図１３は、図１０におけるＸＩＩＩ−ＸＩＩＩ断面図である。図１４は、図１０におけるＸＩＶ−ＸＩＩ断面図である。第１実施形態では、蒸発器４ａと、改質・加熱器４ｂとを別体として構成したが、第２実施形態では、蒸発器と改質・加熱器とが一体に構成されている。
【００８４】
図１に示すように、本発明の第２実施形態による燃料電池モジュール１は、発電反応を行う燃料電池セルスタックが収容された燃料電池セル装置２と、この燃料電池セル装置２に原燃料ガスを改質した燃料ガス、及び加熱した酸化剤ガスである空気を供給する流体供給装置１０４とを有する。また、流体供給装置１０４は、蒸発器１０５、改質器１３６、及び燃焼器１３８を備えて構成されている。流体供給装置１０４は、供給された水を蒸発させて水蒸気を生成すると共に、この水蒸気を原燃料ガスと混合し、混合ガスを水蒸気改質して、水素を含む燃料ガスを生成し、燃料電池セル装置２に供給するように構成されている。
【００８５】
また、流体供給装置１０４は、蒸発器１０５、改質器１３６、及び燃焼器１３８は、概ね直方体形状の金属製のハウジング１０６によって覆われており、燃料電池セル装置２及び流体供給装置１０４は、鉛直方向に並べて配置されている。これらの燃料電池セル装置２及び流体供給装置１０４によって夫々包囲されており、燃料電池セル装置２は、流体供給装置１０４から熱的に隔離されている。
【００８６】
燃料電池セル装置２は、第１実施形態と同様の構成である。
燃料電池セル装置２のハウジング５０には、燃料供給通路１２と、燃料排出通路１４と、酸化剤ガス供給通路１６と、酸化剤ガス排出通路１８が夫々接続されている。これらの４本の通路は、燃料電池セル装置２と流体供給装置１０４のハウジング１０６の間に挟まれた空間内に延びている。即ち、これらの通路は、燃料電池セル装置２のハウジング５０の上面から上方に延び、燃料電池セル装置２の上方に配置されたハウジング６の単一の面である底面に接続されている。従って、燃料供給通路１２、燃料排出通路１４、酸化剤ガス供給通路１６、及び酸化剤ガス排出通路１８は、燃料電池セル装置２とハウジング１０６の間に配置されている断熱材を貫通して延びている。なお、流体供給装置１０４のハウジング１０６は、燃料電池セル装置２に対し、これら４本の通路（燃料供給通路１２、燃料排出通路１４、酸化剤ガス供給通路１６、及び酸化剤ガス排出通路１８）のみによって連結され、支持されている。
【００８７】
燃料供給通路１２は、ハウジング５０の燃料通路カバー５６Ａに取り付けられ、鉛直上方に直線状に延び、ハウジング１０６の底面を貫通して改質器３６に接続されている。流体供給装置１０４において改質された燃料ガスは、燃料供給通路１２を介して燃料電池セル装置２に供給され、燃料電池セルユニット７０における発電に用いられる。
【００８８】
また、燃料排出通路１４は、ハウジング５０の燃料通路カバー５６Ａに取り付けられ、鉛直上方に直線状に延びている。燃料電池セルユニット７０において発電に使用されずに残った残余の燃料ガスは、ハウジング５０の燃料通路カバー５６Ａに取り付けられた燃料排出通路１４を介して流体供給装置１０４に排出される。燃料排出通路１４はハウジング６の底面を貫通し、残余燃料ガス分散部材４４により形成された残余燃料ガス分散空間４５に接続されている。
【００８９】
図４に示すように、酸化剤ガス供給通路１６は、一端がハウジング５０の空気通路カバー５４の天板５４ａの開口部５４ａ２に接続されており、鉛直上方に直線状に延び、他端がハウジング１０６の底部の外壁板１０６ｂに接続されている。流体供給装置１０４において加熱された空気は、酸化剤ガス供給通路１６を介して燃料電池セル装置２に供給され、燃料電池セル装置２内の各燃料電池セルユニット７０に供給される。
【００９０】
また、酸化剤ガス排出通路１８は、一端がハウジング５０のハウジング本体５２の天板５２ａに接続されており、鉛直上方に直線状に延び、ハウジング１０６の底部の外壁板１０６ｂを貫通して、内壁板１０６ａに接続されている。各燃料電池セルユニット７０において発電に使用されずに残った残余の空気は、ハウジング本体５２の天板５２ａに取り付けられた酸化剤ガス排出通路１８を介して流体供給装置１０４に排出される。
【００９１】
なお、燃料供給通路１２、燃料排出通路１４、酸化剤ガス供給通路１６、及び酸化剤ガス排出通路１８は、夫々、配管用ねじを使用した連結構造を有しており、連結用のナットを緩めることにより分離可能に構成されている。このように、燃料供給通路１２、燃料排出通路１４、酸化剤ガス供給通路１６、及び酸化剤ガス排出通路１８は、流体供給装置１０４のハウジング１０６に対し、取り外し可能に連結されている。或いは、これら４本の通路のうちの一部又は全部をハウジング１０６の底面から延びるように構成し、それらの通路を燃料電池セル装置２に対して取り外し可能に連結することもできる。
【００９２】
次に、流体供給装置１０４の構造を説明する。図９〜図１４に示すように流体供給装置１０４には、水を供給するための水供給用配管１２０と、原燃料ガスを供給するための原燃料ガス供給配管１２２と、排気ガスを排出するための排気ガス排出管１２６と、空気供給パイプ３２と、が接続されている。また、ハウジング１０６の底面には、燃料供給通路１２、燃料排出通路１４、酸化剤ガス供給通路１６、及び酸化剤ガス排出通路１８が接続されている。また、ハウジング１０６の一方の側面には、点火用のセラミックヒータ３４が取り付けられている。
【００９３】
次に、図１２〜図１５を参照して、流体供給装置１０４の内部構造を説明する。
図４及び図５に示すように、流体供給装置１０４のハウジング１０６の内部には、蒸発器１０５と、改質器１３６と、燃焼器１３８とを収容する密閉空間が形成されている。本実施形態では、蒸発器１０５、改質器１３６、及び、燃焼器１３８が一体に構成されている。
【００９４】
燃焼器１３８は、燃料電池セル装置２と隣接しているハウジング１０６の底壁面の内側に設けられており、燃料排出通路１４を介して排出された残余燃料ガスを、酸化剤ガス排出通路１８を介して排出された残余空気により燃焼させるように構成されている。
【００９５】
図１２に示すように、燃焼器１３８は、発電に使用されずに残った残余空気が供給される残余空気分散空間１４３と、発電に使用されずに残った残余燃料が供給される残余燃料ガス分散空間１４５とを有し、残余空気分散空間１４３から細孔１４２Ｂを通じて残余空気を噴出するとともに、残余燃料ガス分散空間１４５から細孔１４６Ａを通じて残余燃料ガスを噴出することにより、残余燃料ガスを燃焼させる部位である。
【００９６】
残余空気分散空間１４３は、残余空気分散部材１４２及びハウジング１０６の底壁面により形成されている。残余空気分散部材１４２は、下部が開口する平坦な容器状の部材であり、ハウジング１０６の底壁面に沿って設けられている。これにより、残余空気分散部材１４２とハウジング１０６の底壁面との間に、内部にハウジング１０６の底壁面に沿うような平坦な残余空気分散空間１４３が形成される。残余空気分散部材１４２は、ハウジング１０６の底壁面の幅方向（図１４の左右方向）に略全域にわたるように、かつ、ハウジング１０６の底壁面の長手方向（図１３の左右方向）に略全域にわたって、設けられている。
【００９７】
残余空気分散部材１４２により構成される残余空気分散空間１４３は、酸化剤ガス排出通路１８と連通しており、酸化剤ガス排出通路１８を介して燃料電池セル装置２から排出された残余空気ガスが供給される。残余空気分散部材１４２のハウジング１０６の内部空間１０６ｅに露出する部分（後述するように幅方向の両側部）には、多数の細孔１４２Ｂが形成されており、この細孔１４２Ｂを通じて残余空気分散空間１４３内に供給された残余空気ガスがハウジング１０６の内部空間１０６ｅに噴出される。
【００９８】
残余燃料ガス分散空間１４５は、残余燃料ガス分散部材１４４及び仕切部材１４６により形成されている。残余燃料ガス分散部材１４４は、残余空気分散部材１４２の上面に沿って設けられた上部が開口する容器状の部材からなる。
【００９９】
仕切部材１４６は、平面視で残余燃料ガス分散部材１４４と同形状の矩形状の部材である。仕切部材１４６には、平面視において後述する上部ケーシング１４８に対応するようなＴ字状の下方に突出する凹部１４６Ｂが形成されている。
【０１００】
残余燃料ガス分散部材１４４は平面視で矩形状であり、残余燃料ガス分散部材１４４の上部を覆うように仕切部材１４６が取り付けられている。これにより、仕切部材１４６と残余燃料ガス分散部材１４４との間には、平面視で矩形状の残余燃料ガス分散空間（残余燃料ガス空間）１４５が形成されている。図５に示すように、残余燃料ガス分散部材１４４及び仕切部材１４６の幅（図１３の上下方向の長さ）は、残余空気分散部材１４２の幅よりも狭く、残余空気分散部材１４２の幅方向の両側部は残余燃料ガス分散部材１４４に覆われておらず、ハウジング１０６の内部空間１０６ｅに露出している。
【０１０１】
残余燃料ガス分散部材１４４により形成された残余燃料ガス分散空間１４５は、燃料排出通路１４と連通しており、燃料排出通路１４を介して燃料電池セル装置２から排出された残余燃料ガスが供給される。仕切部材１４６の上面のハウジング１０６の内部空間１０６ｅに露出する部分（後述するように、上部ケーシング１４８により覆われていない部分）には、多数の細孔１４６Ａが形成されており、この細孔１４６Ａを通じて残余燃料ガス分散空間１４５内に供給された残余燃料ガスがハウジング１０６の内部空間１０６ｅに噴出される。なお、細孔１４６Ａの配置については、第１実施形態と同様にするとよい。
【０１０２】
改質器１３６は、内部に改質触媒が充填された改質空間１３７を有する。改質空間１３７は、仕切部材１４６、上部ケーシング１４８及び区画部材１４９により形成されている。上部ケーシング１４８は上面視においてＴ字形に形成された下部が開口する容器状の部材であり、長手方向一端側（図１３の左側）の幅広部１４８Ａと、幅広部１４８Ａの幅方向中央部から長手方向他端側（図１３の右側）に延びる本体部１４８Ｂとを有する。上部ケーシング１４８の幅広部１４８Ａは、幅方向（図１４の左右方向）に、仕切部材１４６と略等しい幅を有する。本体部１４８Ｂは、幅方向に仕切部材１４６よりも狭い幅を有し、長手方向のセラミックヒータ３４側の端部は、仕切部材１４６のセラミックヒータ３４側の端部よりも手前で終端している。これにより、仕切部材１４６の本体部１４８Ｂの幅広部１４８Ａ側以外の周囲に当たる部分は、上部ケーシング１４８によって覆われておらず、ハウジング１０６の内部空間１０６ｅに露出している。区画部材１４９は、上部ケーシング１４８の本体部１４８Ｂの長手方向中間部に設けられており、仕切部材１４６及び上部ケーシング１４８により形成された空間を上流側（水供給用配管１２０及び原燃料ガス供給配管１２２が接続された側）の蒸発空間１０５Ａと、下流側（燃料供給通路１２が接続された側）の改質空間１３７とに分割している。区画部材１４９には、蒸発器１０５において水が蒸発して発生した水蒸気と、原燃料ガスとが流通可能なスリットが形成されている。残余燃料ガス分散部材１４４の下流側端部（幅広部１４８Ａの下方に当たる部分）には、下方から残余空気分散部材１４２及びハウジング１０６の底壁面を貫通した燃料供給通路１２が接続されている。改質器１３６は、蒸発器１０５から流入した水蒸気及び原燃料ガスの混合ガスを水蒸気改質して燃料ガスを生成し、燃料供給通路１２に送出する。
【０１０３】
蒸発器１０５は、仕切部材１４６、上部ケーシング１４８及び区画部材１４９により形成された蒸発空間１０５Ａを有する。上部ケーシング１４８の蒸発空間１０５Ａの上部に当たる部分には、ハウジング６の天板を貫通した水供給用配管１２０及び原燃料ガス供給配管１２２が接続されており、蒸発空間１０５Ａには、水供給用配管１２０及び原燃料ガス供給配管１２２から水及び原燃料ガスが流入する。蒸発器１０５は流入した水を蒸発させて水蒸気を発生させ、水蒸気と原燃料ガスを混合して混合ガスを生成する。混合ガスは、区画部材１４９のスリットを通って、改質器１３６へ送出される。
【０１０４】
上記のように、本実施形態では、燃焼器１３８は残余空気分散空間１４３と残余燃料ガス分散空間１４５とを備え、これら空間はハウジング１０６の底壁面と残余空気分散部材１４２及び残余燃料ガス分散部材１４４と仕切部材１４６により形成されている。また、改質器１３６は、改質空間１３７を備え、この改質空間１３７は仕切部材１４６、上部ケーシング１４８及び区画部材１４９により形成されている。さらに蒸発器１０５は蒸発空間１０５Ａを備え、蒸発空間１０５Ａは、仕切部材１４６、上部ケーシング１４８及び区画部材１４９により形成されている。これにより、燃焼器１３８の上部は、改質器１３６の下部と接触した状態となっており、仕切部材１４６は、燃焼器１３８の残余燃料ガス分散空間１４５を形成する燃焼器形成部材であるとともに、改質空間１３７を形成する改質器形成部材として共有されている。さらに、改質器１３６及び蒸発器１０５が横方向に並んで配置される、すなわち、並列に設置されるとともに、区画部材１４９が改質器１３６の改質空間１３７を構成する改質器形成部材であるとともに、蒸発器１０５を構成する蒸発器構成部材として共有され、蒸発器１０５と改質器１３６とが一体となっている。
【０１０５】
図１２に示すように、ハウジング１０６の側壁面にはセラミックヒータ３４が取り付けられており、その先端部が仕切部材１４６のハウジング１０６内の内部空間１０６ｅに露出する部分の上方まで延びている。燃料電池モジュール１０１の起動時において、仕切部材１４６の各細孔１４６Ａから残余燃料ガスが噴出し、残余空気分散部材１４２の各細孔１４２Ｂから残余空気が噴出している状態でセラミックヒータ３４に通電することにより、噴出している残余燃料ガスに点火することができる。これにより、ハウジング１０６内で改質器３６及び蒸発器１０５を加熱することができる。（なお、燃料電池モジュール１０１の起動時においては、改質器１３６が昇温されていないため、改質器１３６内で改質反応は発生せず、燃料電池セル装置２による発電も行われていない。）
【０１０６】
図１２〜図１４に示すように、ハウジング１０６はその壁面の一部が二重壁構造に構成されており、この二重壁の内側の酸化剤ガス流路１０６ｆに発電用の空気を流すことにより、燃焼器１３８が生成した燃焼ガスで内部を流れる空気を加熱している。即ち、ハウジング１０６の上面の一部、長手方向の側壁面の一部、及び底壁面の一部は、内壁板１０６ａと、外壁板１０６ｂの二枚の金属板から形成されている。これら内壁板１０６ａと外壁板１０６ｂの間の酸化剤ガス流路１０６ｆには、伝熱用のフィン１０６ｃが配置されており、また、内部空間１０６ｅ内には、内壁板１０６ａの天板に沿うように伝熱用のフィン１０６ｄが配置されており、これらフィン１０６ｃ、１０６ｄにより内壁板１０６ａの熱が内壁板１０６ａと外壁板１０６ｂの間の酸化剤ガス流路１０６ｆに効率良く伝わるようになっている。従って、内壁板１０６ａ、外壁板１０６ｂ、及び伝熱用のフィン１０６ｃ、１０６ｄは、供給された酸化剤ガスである空気を、燃焼器１３８によって生成された燃焼ガスにより加熱して燃料電池セル装置２に供給する酸化剤ガス熱交換器として機能する。
【０１０７】
空気供給パイプ１３２から供給された空気は、ハウジング１０６の上壁面を構成する内壁板１０６ａと外壁板１０６ｂの間の酸化剤ガス流路１０６ｆに流入し、ここからハウジング１０６の短手方向に広がって、ハウジング１０６の側壁面を構成する内壁板１０６ａと外壁板１０６ｂの間の酸化剤ガス流路１０６ｆに流入する。ハウジング１０６の側壁面の中に流入した空気は下方に下り、ハウジング１０６の底壁面を構成する内壁板１０６ａと外壁板１０６ｂの間の酸化剤ガス流路１０６ｆに流入する。ハウジング１０６の底壁面の中に流入した空気は、ハウジング１０６の底壁面の短手方向中央に接続された酸化剤ガス供給通路１６（図１０）を通って燃料電池セル装置２に供給される。従って、酸化剤ガス流路１０６ｆの上壁面、側壁面、及び底壁面の一部が酸化剤ガス熱交換器として機能し、これらの壁面に酸化剤ガス熱交換器が設けられていることになる。
【０１０８】
次に、本実施形態による燃料電池モジュール１０１の作用を説明する。
まず、燃料電池モジュール１０１の起動時においては、原燃料ガス供給配管１２２を介して流体供給装置１０４の蒸発器１０５に原燃料ガスが供給されると共に、空気供給パイプ３２を介して発電用の空気が流体供給装置１０４に供給される。
【０１０９】
図４に示すように、供給された原燃料ガス（実線で示す）は、蒸発器１０５の蒸発空間１０５Ａに流入し、さらに、区画部材１４９に形成されたスリットを通り、改質器１３６の改質空間１３７に流入する。なお、燃料電池モジュール１の起動初期においては、改質器１３６の温度が低いため、原燃料ガスを改質する反応は発生しない。改質器１３６に流入した原燃料ガスは、燃料供給通路１２（図１１）を通って燃料電池セル装置２の上流側燃料ガス流路６２Ａに流入する。上流側燃料電池セルスタック６０Ａを構成する燃料電池セルユニット７０から排出された燃料ガスは、中流側燃料ガス流路６４で回収され、下流側燃料電池セルスタック６０Ｂを構成する燃料電池セルユニット７０に供給される。そして、下流側燃料電池セルスタック６０Ｂを構成する燃料電池セルユニット７０から排出された燃料ガスは、下流側燃料ガス流路６２Ｂで回収され、燃料排出通路１４に送られる。
【０１１０】
一方、空気供給パイプ１３２を介して流体供給装置１０４に供給された空気（破線で示す）は、ハウジング１０６の内壁板１０６ａと外壁板１０６ｂの間の酸化剤ガス流路１０６ｆを通って酸化剤ガス供給通路１６（図１２）を通って燃料電池セル装置２の内部に流入する。燃料電池セル装置２装置内に流入した原燃料ガス及び空気は、空気通路５７ａ、５７ｂ、５７ｃを通り、ハウジング本体５２の底板５２ｃの空気供給口５８から燃料電池セルスタック６０に向けて内部空間５３内に噴射される。内部空間５３内に噴射された空気は上昇し、酸化剤ガス排出通路１８を介して夫々流体供給装置１０４に排出される。なお、燃料電池モジュール１０１の起動初期においては、燃料電池セル装置２の温度が低いため、燃料電池セル装置２において発電反応は発生しない。
【０１１１】
燃料排出通路１４を通って流体供給装置１０４に流入した原燃料ガスは、燃焼器１３８の残余燃料ガス分散空間１４５に流入し、その細孔１４６Ａから噴出する。一方、酸化剤ガス排出通路１８を通って改質・加熱器４ｂに排出された空気は、残余空気分散空間１４３に流入し、その細孔１４２Ｂから噴出する。また、燃料電池モジュール１の起動時においては、セラミックヒータ３４に通電され、セラミックヒータ３４の熱により仕切部材１４６の細孔１４６Ａから噴出した原燃料ガスに点火される。これにより燃焼器３８が燃焼熱を生成するようになる。
【０１１２】
燃焼器１３８が点火されると、燃焼器１３８の炎により改質器１３６及び蒸発器１０５が加熱されるとともに、残余空気分散部材１４２、残余燃料ガス分散部材１４４及び仕切部材１４６を介して燃焼器１３８の熱が改質器１３６及び蒸発器１０５に伝わり、改質器１３６の内部の改質触媒の温度が上昇する。また、燃焼器１３８の炎及び燃焼により生成される燃焼ガスにより、ハウジング１０６の内壁板１０６ａと外壁板１０６ｂによって構成される酸化剤ガス熱交換器が加熱され、内部を流れる空気が加熱される。加熱された空気は燃料電池セル装置２に流入するので、この熱により燃料電池セル装置２の燃料電池セルユニット７０が加熱される。ここで、流体供給装置１０４のハウジング１０６は、断熱材によって包囲されているので、ハウジング１０６からの輻射熱等による燃料電池セル装置２の加熱は殆どなく、燃料電池セル装置２は実質的に、流体供給装置４から供給される流体（空気及び燃料ガス）のみによって加熱される。
【０１１３】
また、ハウジング１０６内で生成された燃焼ガスは、蒸発器１０５を加熱する。これにより、蒸発器１０５に供給された水は、燃焼器１３８によって生成された燃焼ガスにより加熱される。蒸発器１０５の温度が上昇した後、水供給用配管１２０からの水の供給が開始され、蒸発空間１０５Ａ内で水蒸気が生成されるようになる。
【０１１４】
蒸発器１０５において水蒸気が生成されるようになると、原燃料ガスと水蒸気の混合ガスが、改質器１３６に供給されるようになる。また、改質器１３６の温度が十分に上昇すると、改質触媒により水蒸気改質反応が誘発されて、原燃料ガスから水素ガスを豊富に含む燃料ガスが生成される。生成された燃料ガスは、上流側燃料ガス流路６２Ａを介して上流側燃料電池セルスタック６０Ａを構成する燃料電池セルユニット７０に供給される。そして、上流側燃料電池セルスタック６０Ａを構成する燃料電池セルユニット７０から排出された燃料ガスは、中流側燃料ガス流路６４で回収され、下流側燃料電池セルスタック６０Ｂを構成する燃料電池セルユニット７０に供給される。そして、下流側燃料電池セルスタック６０Ｂを構成する燃料電池セルユニット７０から排出された燃料ガスは、下流側燃料ガス流路６２Ｂで回収され、燃料排出通路１４に送られる。
【０１１５】
燃料電池セル装置２の温度が十分に上昇すると、各燃料電池セルユニット７０を通る燃料ガスと、改質・加熱器４ｂにおいて加熱され、空気供給口５８から燃料電池セルスタック６０に向けて内部空間５３に噴出された空気により発電反応が発生するようになる。燃料電池セル装置２の温度が発電可能な温度まで上昇した状態において、燃料電池セル装置２から電力が取り出され、発電が開始される。
【０１１６】
本実施形態によれば、第１実施形態で奏される効果に加えて、以下の効果が奏される。
本実施形態では、改質器１３６と蒸発器１３８とが並列に配置されているため、蒸発器１３８への燃焼熱の伝熱を改善することができるとともに、燃料電池モジュール１０１のコンパクト化を実現できる。
【０１１７】
また、本実施形態によれば、改質器１３６と蒸発器１３８とが一体に構成されているため、改質器１３６及び蒸発器１３８への燃焼熱の伝熱を改善することができるとともに、構成部材を削減することにより、コストの削減及び組立作業の簡略化が可能になる。
【符号の説明】
【０１１８】
１        燃料電池モジュール
２        燃料電池セル装置
４        流体供給装置
４ａ      蒸発器
４ｂ      加熱器
６        ハウジング
６ａ      内壁板
６ｂ      外壁板
６ｃ      フィン
６ｄ      フィン
６ｅ      内部空間
６ｆ      酸化剤ガス流路
１２      燃料供給通路
１４      燃料排出通路
１６      酸化剤ガス供給通路
１８      酸化剤ガス排出通路
２０      水供給用配管
２２      原燃料ガス供給配管
２４      排気ガス排出管
２６      排気ガス配管
２８      混合ガス導管
２９      電気ヒータ
３０ａ    蒸発室
３０ｂ    混合室
３０ｃ    排気ガス室
３０ｄ    通路
３０ｅ    フィン
３２      空気供給パイプ
３４      セラミックヒータ
３６      改質器
３７      改質空間
３８      燃焼器
４２      残余空気分散部材
４２Ｂ    細孔
４３      残余空気分散空間
４４      残余燃料ガス分散部材
４５      残余燃料ガス分散空間
４６      仕切部材
４６Ａ    細孔
４６Ｂ    凹部
４８      上部ケーシング
４８Ａ    幅広部
４８Ｂ    本体部
５０      ハウジング
５１      仕切板
５２      ハウジング本体
５２ａ    天板
５２ｂ    側板
５２ｃ    底板
５２ｄ    閉鎖側板
５２ｅ    閉鎖側板
５３      内部空間
５４      空気通路カバー
５４ａ    天板
５４ａ１  排出口
５４ａ２  開口部
５４ｂ    側板
５４ｃ    底板
５６Ａ    燃料通路カバー
５６Ｂ    燃料通路カバー
５７ａ    空気通路
５７ｂ    空気通路
５７ｃ    空気通路
５８      空気供給口
６０      燃料電池セルスタック
６０Ａ    上流側燃料電池セルスタック
６０Ｂ    下流側燃料電池セルスタック
６２Ａ    上流側燃料ガス流路
６２Ｂ    下流側燃料ガス流路
６４      中流側燃料ガス流路
７０      燃料電池セルユニット
８４      燃料電池セル
８６      内側電極端子
８８      燃料ガス流路
９０      内側電極層
９０ａ    上部
９０ｂ    外周面
９０ｃ    上端面
９２      外側電極層
９４      電解質層
９６      シール材
９８      燃料ガス流路細管
１０１    燃料電池モジュール
１０４    流体供給装置
１０５    蒸発器
１０５Ａ  蒸発空間
１０６    ハウジング
１０６ａ  内壁板
１０６ｂ  外壁板
１０６ｃ  フィン
１０６ｄ  フィン
１０６ｅ  内部空間
１０６ｆ  酸化剤ガス流路
１２０    水供給用配管
１２２    原燃料ガス供給配管
１２６    排気ガス排出管
１３２    空気供給パイプ
１３６    改質器
１３７    改質空間
１３８    燃焼器
１４２    残余空気分散部材
１４２Ｂ  細孔
１４３    残余空気分散空間
１４４    残余燃料ガス分散部材
１４５    残余燃料ガス分散空間
１４６    仕切部材
１４６Ａ  細孔
１４６Ｂ  凹部
１４８    上部ケーシング
１４８Ａ  幅広部
１４８Ｂ  本体部
１４９    区画部材
【図１】
2020098742.tif 000003
【図２】
2020098742.tif 000004
【図３】
2020098742.tif 000005
【図４】
2020098742.tif 000006
【図５】
2020098742.tif 000007
【図６】
2020098742.tif 000008
【図７】
2020098742.tif 000009
【図８】
2020098742.tif 000010
【図９】
2020098742.tif 000011
【図１０】
2020098742.tif 000012
【図１１】
2020098742.tif 000013
【図１２】
2020098742.tif 000014
【図１３】
2020098742.tif 000015
【図１４】
2020098742.tif 000016