(57)【要約】【課題】排ガスと酸素含有ガスとの熱交換効率が向上した燃料電池モジュールおよびそれを用いた燃料電池装置を提供する。【解決手段】本開示の燃料電池モジュール３０は、酸素含有ガスと燃料ガスとを用いて発電を行なうセルスタック装置２と、一面に開口を有する箱体１と、該箱体１の開口を塞ぐ蓋体５とを含み、セルスタック装置２を収納する収納容器１０と、箱体１の底部側に配設され、外部から取り入れた酸素含有ガスをセルスタック装置２に導く酸素含有ガス流路１４と、該酸素含有ガス流路１４の開口側に配設され、セルスタック装置２より排出される排ガスを排出する第１の排ガス流路１７と、該第１の排ガス流路１７とつながって、かつ、酸素含有ガス流路１４を挟んで第１の排ガス流路１７と対向するように配設された第２の排ガス流路１８と、を備えている。【選択図】図４
2018125096.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
酸素含有ガスと燃料ガスとを用いて発電を行なうセルスタック装置と、
一面に開口を有する箱体と、該箱体の開口を塞ぐ蓋体とを含み、前記セルスタック装置を収納する収納容器と、
前記箱体の底部側に配設され、外部から取り入れた酸素含有ガスを前記セルスタック装置に導く酸素含有ガス流路と、
該酸素含有ガス流路の前記開口側に配設され、前記セルスタック装置より排出される排ガスを排出する第１の排ガス流路と、
該第１の排ガス流路とつながって、かつ、前記酸素含有ガス流路を挟んで前記第１の排ガス流路と対向するように配設された第２の排ガス流路と、
を備えることを特徴とする燃料電池モジュール。
【請求項２】
前記酸素含有ガス流路を流れる前記酸素含有ガスと、前記第１の排ガス流路を流れる前記排ガスとが対向して流れるように設けられていることを特徴とする請求項１に記載の燃料電池モジュール。
【請求項３】
前記第１の排ガス流路と前記第２の排ガス流路とが、前記酸素含有ガス流路を介してつながっていることを特徴とする請求項１または２に記載の燃料電池モジュール。
【請求項４】
前記第１の排ガス流路と前記第２の排ガス流路とがつながる連通部が、前記酸素含有ガス流路の上流側に設けられていることを特徴とする請求項３に記載の燃料電池モジュール。
【請求項５】
前記第２の排ガス流路の下流側に、前記排ガスの出口である排ガス出口が設けられていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つに記載の燃料電池モジュール。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか１つに記載の燃料電池モジュールと、該燃料電池モジュールを作動させるための補機と、前記燃料電池モジュールおよび前記補機を収容する外装ケースと、を備える燃料電池装置。
【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および燃料電池装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
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が複数配列されたセルスタック装置を収納装置内に収納してなる燃料電池モジュールや燃料電池モジュールを外装ケース内に収納してなる燃料電池装置が種々提案されている（例えば、特許文献１）。
【０００３】
燃料電池モジュールは、収納容器内の収納室内にセルスタック装置が収納された構成であり、セルスタック装置に酸素含有ガスを供給するための流路、および、外部へと排ガスを排出するための流路が、収納容器内に形成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１２−２８０９９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述の燃料電池装置は、収納容器内で、排ガスと酸素含有ガスとで熱交換を行う構成とされているが、排ガスと酸素含有ガスとの熱交換効率の点で改善の余地があった。
【０００６】
本発明の目的は、排ガスと酸素含有ガスとの熱交換効率が向上した燃料電池モジュールおよびそれを用いた燃料電池装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本開示の燃料電池モジュールは、酸素含有ガスと燃料ガスとを用いて発電を行なうセルスタック装置と、
一面に開口を有する箱体と、該箱体の開口を塞ぐ蓋体とを含み、前記セルスタック装置を収納する収納容器と、
前記箱体の底部側に配設され、外部から取り入れた酸素含有ガスを前記セルスタック装置に導く酸素含有ガス流路と、
該酸素含有ガス流路の前記開口側に配設され、前記セルスタック装置より排出される排ガスを排出する第１の排ガス流路と、
該第１の排ガス流路とつながって、かつ、前記酸素含有ガス流路を挟んで前記第１の排ガス流路と対向するように配設された第２の排ガス流路と、
を備えることを特徴とする。
【０００８】
また、本開示の燃料電池装置は、前記燃料電池モジュールと、該燃料電池モジュールを作動させるための補機と、前記燃料電池モジュールおよび前記補機を収容する外装ケースと、を備える燃料電池装置である。
【発明の効果】
【０００９】
本開示の燃料電池モジュールによれば、排ガスと酸素含有ガスとの熱交換効率を向上させることができる。
【００１０】
また、本開示の燃料電池装置によれば、上記の燃料電池モジュールを備えることで発電効率を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本実施形態の燃料電池モジュールの一例を示す分解斜視図である。
【図２】図１に示す燃料電池モジュールの内部構成を示す縦方向の断面図である。
【図３】図１に示す燃料電池モジュールを組み立て後に起立させた使用状態を示す外観斜視図である。
【図４】図３における使用状態の燃料電池モジュールの縦方向断面図である。
【図５】図１に示す燃料電池モジュール内部の空気（酸素含有ガス）導入板の形状を説明する半断面図（カットモデル）である。
【図６】燃料電池モジュールを用いた燃料電池装置の概略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
図１は燃料電池モジュール３０の分解斜視図であり、図２はその断面図である。なお、図１，図２は、モジュール組み立て作業のために、燃料電池モジュール３０を作業台等に容器開口（大形開口１ｃ）を上にして載置した状態（いわゆる「横倒し」あるいは「寝かせた」状態）を示しており、組み立て後に輸送や使用される場合は、図３，図４のように、容器開口を側面にしてセルスタック２Ａを起立（正立）させた状態で用いられる。
【００１３】
図１に示す実施形態の燃料電池モジュール３０は、組み立て後の完成図（図２の断面図）に示すように、インナーケース１Ｂとアウターカバー１Ａとの間にガス流路が形成された、二重構造の箱体１と、この箱体１の大形開口１ｃを塞ぐ蓋体５とからなる収納容器１０を有し、箱体１の内側に、底部断熱材６および側部断熱材７Ａ，７Ｂ等から構成される内側断熱材を配設して、その内部（中央）空間に発電室１１と燃焼室１２とからなる収納室１３を形成し、収納室１３の中に、セルスタック２Ａ，マニホールド２Ｂおよび改質器２Ｃ等からなるセルスタック装置２を収容した構成をとる。
【００１４】
なお、底部断熱材６、側部断熱材７Ａ，７Ｂの「底部」、「側部」とは、組み立て後の稼動状態（図３，図４）で底部側、側部側に位置するという意味であり、図１，図２のように組み立て中の場合は、底部断熱材６は横倒しになったセルスタック２Ａの側方に位置し、側部断熱材７Ａはセルスタック２Ａ下側の、インナーケース１Ｂの箱体底部１ｄ（底面）側に、側部断熱材７Ｂはセルスタック２Ａ上側の、蓋体５側に位置する。
【００１５】
また、燃料電池モジュール３０の箱体１としては、先に述べたような、インナーケース１Ｂとアウターカバー１Ａとからなり、図１に示すような一面が大きく開口する箱体（二重構造の容器）を用いている。この箱体上面の大形開口１ｃは、横倒しにしたセルスタック装置２を大形開口１ｃの上側から挿入できるように、その開口長さまたは開口径（対角長さ）が、マニホールド２Ｂおよび改質器２Ｃを含むセルスタック装置２の側面サイズ（セルスタック装置２のセル配列の側方側から見た装置投影面の最大長さまたは最大横断径）より大きくなっている。これにより、セルスタック装置２を、箱体１内で移動させたりすることなく、箱体１内の所定の位置に、一度の作業で容易に収容することができる。
【００１６】
上記燃料電池モジュール３０の構成を、製造方法（組み立て順）に従って詳しく説明する。
燃料電池モジュール３０は、図１の分解斜視図に下から順に示すように、アウターカバー１Ａとインナーケース１Ｂとからなる箱体１と、側部断熱材の一方（箱体底面側）をなす側部断熱材７Ａと、燃料電池セルに酸素含有ガスを供給する酸素含有ガス導入板３と、酸素含有ガス導入板３の上面に配置されたリブ状のセルスタック保持用断熱材８Ａ，８Ｂと、セルスタック２Ａおよび改質器２Ｃを含むセルスタック装置２と、セルスタック装置２の側方（マニホールド２Ｂ側）に配設される底部断熱材６と、側部断熱材の他方（箱体開口側）をなす側部断熱材７Ｂと、その下面側に取り付けられるとともにセルスタック保持用断熱材８Ａ，８Ｂと対をなすセルスタック保持用断熱材８Ｃ，８Ｄ、および、箱体１を蓋する蓋体５、さらに箱体１と蓋体５との間に介するペーパーガスケット４等から構成されている。
【００１７】
なお、一部の部材を省略してもよく、また他の部材を追加してもよい。また、アウターカバー１Ａの底部１ｅ下側（外側）に位置する、排ガス流路１８形成用の排ガス流路形成部材２０は、モジュールの組み立て開始前から取り付けておいてもよいし、後述のように、組み立て完了後に後から取り付けてもよい。さらに、ペーパーガスケット４の使用に代えて、蓋体５を直接、箱体１の大形開口１ｃに貫通溶接して、箱体１を密閉してもよい。
【００１８】
そして、箱体１のインナーケース１Ｂ内に収容される、セルスタック装置２を含む各部材、すなわち酸素含有ガス導入板３、底部断熱材６、側部断熱材７Ａ，７Ｂ、セルスタック保持用断熱材８Ａ，８Ｂ，８Ｃ，８Ｄ等は、セルスタック装置２と同様、インナーケース１Ｂのセルスタック装置挿入用の大形開口１ｃより小さなサイズに形成されており、この大形開口１ｃから、箱体底部１ｄ（開口から見た箱体の底面）に向けて、容易に挿入できるようになっている。
【００１９】
燃料電池モジュール３０を組み立てる際は、まず、二重容器（箱体１）の外壁に相当する、大形開口を有するアウターカバー１Ａを準備し、この大形開口を上に向けて、図１のように作業台等の上に載置する。そして、その中に、前記と同様の大形開口１ｃを有するインナーケース１Ｂを挿入し、その底部１ｄを、二重底の箱体１の内壁とする。その際、アウターカバー１Ａとインナーケース１Ｂとが接触する部分は、後述する連通部１９を除き溶接等により接合されている。
【００２０】
これにより、図２に示すように、上側のインナーケース１Ｂの底部１ｄと、下側のアウターカバー１Ａの底部１ｅとの間（図示下方の隙間）に、図示左側の酸素含有ガス流入口１４ａから取り入れた酸素含有ガス（この場合、外部の空気）を、図示右方の酸素含有ガス導入板３の基端部３ｂ側に向けて流すための、酸素含有ガス流路１４が形成される。また、それに続く側方（図示右側）の二重壁の間には、酸素含有ガス流路１４を通過した酸素含有ガスを、酸素含有ガス導入板３の導入部３ｄに導く酸素含有ガス溜まり部１５が形成される。
【００２１】
なお、図２の断面図では、酸素含有ガス流路１４における酸素含有ガス流入口１４ａ側（図示左側）と酸素含有ガス溜まり部１５側（図示右側）との間は、後述する連通部１９により分断されているように見えるが、例えば、図３のように、連通部１９は幅方向にスリット状とする他、複数の孔を設ける等にて構成される。それにより、酸素含有ガス流路１４と酸素含有ガス溜まり部１５とは連通部１９以外の部分で繋がっており、酸素含有ガス流路１４から酸素含有ガス溜まり部１５への酸素含有ガス（空気）の流通は、連通部１９を迂回して、問題なく行われるようになっている。
【００２２】
つぎに、インナーケース１Ｂの底部１ｄ上に、厚板状の側部断熱材７Ａを載置して、この側部断熱材７Ａとインナーケース１Ｂの底部１ｄとの間に、第１の排ガス流路１７を形成する。ついで、この側部断熱材７Ａの上側に、酸素含有ガス導入板３を配設する。
【００２３】
酸素含有ガス導入板３は、たとえば薄い板状部材を２枚用いて、中空の厚板状に成型されたものである。図５のモジュールを立てた状態での一部断面図（カットモデル）に示すように、酸素含有ガス導入板３の先端部３ａ（図示下方）には、その先端（縁部）より少し距離をおいた位置に、複数の酸素含有ガス吐出口３ｃが設けられている。また、基端部３ｂ側の上部には、燃焼室１２で発生する燃焼ガス（排ガス）を、酸素含有ガス導入板３の幅広面に直交する方向に通過させるための貫通口（排ガス流通口３ｆ）が、幅方向中央の中央部３ｅを挟んで両側に設けられている。
【００２４】
そして、酸素含有ガス導入板３は、図２のように、二重壁の箱体１の側面（内壁）に設けられた酸素含有ガス溜まり部１５の酸素含有ガス導出口１ｆから挿入して、複数の吐出口３ｃを有する先端部３ａがこの側部断熱材７Ａの上側に載置され、その基端部３ｂ側の導入部３ｄが、溶接やねじ止め等（図示省略）により固定される。これにより、燃焼室１２で発生した燃焼ガス（排ガス）が、酸素含有ガス導入板３の貫通口（排ガス流通口３ｆ）を通って、第１の排ガス流路１７の上部空間１６に向けて排出される。
【００２５】
なお、酸素含有ガス導入板３を溶接にて固定する場合においては、本実施形態のように酸素含有ガス導入板３をセルスタック装置２よりも先に挿入・載置した場合、酸素含有ガス導入板３を溶接によって固定した後に、セルスタック装置２を挿入すればよいことから、セルスタック装置２が溶接による熱的影響を受けることがなく、また気密を保持することが容易になるという利点がある。酸素含有ガス導入板３をねじ止めする場合には、酸素含有ガス導入板３は、セルスタック装置２の大形開口１ｃ側に挿入する構成としてもよい。
【００２６】
つぎに、酸素含有ガス導入板３の上面（セルスタック装置２側）に配設されたレール状の断熱材固定部材９，９の上に、セルスタック保持用断熱材８Ａ，８Ｂを載置して、セルスタック装置２を挿入する準備を行う。これにより、セルスタック保持用断熱材８Ａ，８Ｂは、図４のように容器開口を側面にしてセルスタック２Ａを正立させた、輸送状態もしくは稼動状態において、後工程で載置されるセルスタック装置２を、両側から支持（保持）できるようになっている。
【００２７】
ついで、準備されたセルスタック装置２を横倒しにして、この横倒し状態のまま、大形開口１ｃからインナーケース１Ｂ内に挿入し、図２のように、セルスタック保持用断熱材８Ａ，８Ｂ上の所定位置に載置して位置決めする。そして、このセルスタック装置２のマニホールド２Ｂとインナーケース１Ｂとの間に形成される隙間に、底部断熱材６を挿入して、セルスタック装置２の位置固定を確実なものとする。なお、底部断熱材６を挿入した後にセルスタック装置２を挿入してもよい。
【００２８】
つぎに、一対のリブ状セルスタック保持用断熱材８Ｃ，８Ｄを備える側部断熱材７Ｂを、セルスタック装置２の上に載置し、発電室１１と燃焼室１２とからなる収納室１３を完成させる。ついで、大形開口１ｃの上に、この大形開口１ｃを覆うペーパーガスケット４を載せ、その上に蓋体５を載置して、ねじ等によりこの蓋体５を箱体１に締結して、容器の大形開口１ｃを閉鎖する。
【００２９】
なお、セルスタック保持用断熱材８Ｃ，８Ｄは、側部断熱材７Ｂの一面の所定位置に設けられた溝状凹部７ｅ，７ｅに嵌入されて、その配設位置が固定されている。そして、セルスタック装置２は、セルスタック保持用断熱材８Ｃ，８Ｄと、反対側のセルスタック保持用断熱材８Ａ，８Ｂとによって、挟み込んで収納室１３のほぼ中央に位置決めされており、図４のように容器開口を側面にしてセルスタック２Ａを正立させた際も、セルスタック装置２が適切な位置で支持（保持）されるようになっている。
【００３０】
最後に、排ガス流路１８形成用の排ガス流路形成部材２０が予め取り付けられていない場合は、図３に示すように、組み立て後の燃料電池モジュール３０を引き起こして正立させ、図で見えるアウターカバー１Ａの底部１ｅの外面（図２では底部１ｅの下面）に、薄板状の排ガス流路形成部材２０を取り付け、この排ガス流路形成部材２０と箱体１の底部１ｅの外面との間に、第２の排ガス流路１８を形成する。
【００３１】
ここで、本実施形態の燃料電池モジュール３０は、セルスタック装置２と、一面に開口を有する箱体１と、該箱体１の開口を塞ぐ蓋体５とを含み、セルスタック装置２を収納する収納容器１０と、箱体１の底部側に配設された酸素含有ガス流路１４と、該酸素含有ガス流路１４の開口側に配設された第１の排ガス流路１７と、該第１の排ガス流路１７とつながって、かつ、酸素含有ガス流路１４を挟んで第１の排ガス流路１７と対向するように配設された第２の排ガス流路１８と、を備える構成としている。
【００３２】
この構成により、低温の酸素含有ガスが流れる酸素含有ガス流路１４は、高温の排ガスが流れる第１の排ガス流路１７と第２の排ガス流路１８とで挟まれるので、酸素含有ガスと排ガスとの熱交換効率が向上する。これにより、セルスタック２Ａに供給される酸素含有ガスの温度を高くすることができ、ひいては燃料電池モジュール３０の発電効率を向上させることができる。
【００３３】
具体的には、モジュールを立てた状態（図４）における酸素含有ガス流路１４は、酸素含有ガス流入口１４ａから取り込んだモジュール外の酸素含有ガス（空気）、または、図示しない空気ブロア等の補機から送給された酸素含有ガス（圧縮空気）を、箱体１上部の酸素含有ガス溜まり部１５に送るための連絡流路である。この酸素含有ガス流路１４内を流れる低温の空気は、この酸素含有ガス流路１４の左右に並行して配設された第１の排ガス流路１７内（流路１４内の空気流れに対して向流）と第２の排ガス流路１８内（流路１４内の空気流れに対して並流）を流れる高温の排ガスとの熱交換により、温められる。すなわち、上記構成により、第１の排ガス流路１７および第２の排ガス流路１８を設けることで排ガス流路の流路長が延長され、酸素含有ガスと熱交換する排ガス流路の面積が増加する。これにより、セルスタック２Ａに供給される酸素含有ガスの温度が上昇することから、発電効率を向上させることができる。
【００３４】
なお、図４に示すように、燃料電池モジュール３０を正立させた状態において、側部断熱材７Ａとインナーケース１Ｂとの間〔二重底の箱体１の内底（底部１ｄ）の大形開口１ｃ側〕に設けられた第１の排ガス流路１７と、排ガス流路形成部材２０とアウターカバー１Ａとの間〔二重底の箱体１の外底（底部１ｅ）の外面〕に設けられた第２の排ガス流路１８とは、インナーケース１Ｂの底部１ｄ（内底）とアウターカバー１Ａの底部１ｅ（外底）との間に形成された酸素含有ガス流路１４を挟んで並行するように配設されており、これら第１の排ガス流路１７と第２の排ガス流路１８との間は、後述する連通部１９で連通するようになっている。この構成により、各流路１４，１７，１８は、これらの間で相互に、壁（底部１ｄおよび底部１ｅ）を挟んで熱交換を行うことができる。
【００３５】
また、図２および図４に示すように、酸素含有ガス流路１４と第１の排ガス流路１７とは、酸素含有ガス流路１４を流れる酸素含有ガスと、第１の排ガス流路１７を流れる排ガスとが対向して流れるように設けることもできる。言い換えれば、酸素含有ガス流路１４と第１の排ガス流路１７とを対向流路とすることができる。第１の排ガス流路１７を流れる排ガスは、収納室１３の燃焼部１３ａから排出された高温の排ガスであり、かつ第２の排ガス流路１８を流れる排ガスよりも温度が高くなっている。それゆえ、より温度の高い排ガスが流れる第１の排ガス流路１７と、酸素含有ガス流路１４とを対向流路とすることで、熱交換効率を向上させることができる。これにより、セルスタック２Ａに供給される酸素含有ガスの温度が上昇することから、発電効率が向上する。
【００３６】
また、図２および図４に示すように、第１の排ガス流路１７と第２の排ガス流路１８とを、酸素含有ガス流路１４を介してつなげることもできる。これにより、第１の排ガス流路１７を流れた排ガスは、酸素含有ガス流路１４を介して第２の排ガス流路１８へと流れるので、排ガスの熱が燃料電池モジュール３０の外部へ放出されることを抑え、酸素含有ガスと排ガスとの熱交換効率を向上させることができる。さらには、図２および図４に示すように連通部１９によって、第１の排ガス流路１７と第２の排ガス流路１８とをつなげることで、構成を簡素化することができるため、燃料電池モジュール３０を小型に構成することもできる。
【００３７】
また、図２および図４に示すように、第１の排ガス流路１７と第２の排ガス流路１８とがつながる連通部１９を、酸素含有ガス流路１４の上流側に設けることもできる。これにより、第１の排ガス流路１７を長くとることができるので、酸素含有ガスと排ガスとの熱交換の効率を向上させることができる。
【００３８】
また、図２および図４に示すように、第２の排ガス流路１８の下流側に、排ガスの出口である排ガス出口２０ａを設けることもできる。第２の排ガス流路１８内で、酸素含有ガス流路１４を流れる酸素含有ガス（低温の空気）との熱交換を終え、温度の低下した排ガスは、図２に示すように、第２の排ガス流路１８の終端（上端）に設けられた排ガス出口２０ａから、容器外の取り付けられた排ガス流出管２１を経由して、図示しない排熱および水回収用の熱交換器等へ配給される。これにより、第２の排ガス流路１８を長くとることができるので、酸素含有ガスと排ガスとの熱交換効率を向上させることができる。
【００３９】
つぎに、燃料電池モジュール３０を構成する各部の機能について説明する。
収納容器１０の収納室１３とは、先にも述べたように、図４における下側の発電室１１と上側の燃焼室１２を合わせた部分であり、インナーケース１Ｂと、側部断熱材７Ａ，７Ｂと、底部断熱材６とで囲まれた空間を言う。
【００４０】
また、セルスタック装置２は、セルスタック２Ａ，マニホールド２Ｂおよび改質器２Ｃを組み合わせて構成されており、セルスタック２Ａは、内部を燃料ガスが長手方向（稼動時上下方向）に流通する燃料ガス流路（図示せず）を有する中空平板型の柱状燃料電池セルを立設させた状態で一列に配列し、隣接する燃料電池セル間が集電部材（図示せず）を介して電気的に直列に接続されている。なお、燃料電池セルとしては、柱状のものであればよく、たとえば円筒型や横縞型にも適用できる。
【００４１】
セルスタック２Ａの上方（組み立て前の横倒し状態の図２では側方）には、天然ガスや灯油等の原燃料を改質して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２Ｃが配設されており、この改質器２Ｃで生成された燃料ガスが、燃料ガス供給管２ｄを通じてマニホールド２Ｂに供給される。
【００４２】
マニホールド２Ｂに供給された燃料ガスは、各燃料電池セル（セルスタック２Ａ）の内部に設けられたガス流路を下端より上端に向けて流れ、各燃料電池セルでは、この燃料ガスと、側方に位置する酸素含有ガス導入板３の吐出口３ｃから供給される酸素含有ガス（空気）とで、発電が行なわれる。
【００４３】
なお、セルスタック装置２においては、各燃料電池セル（セルスタック２Ａ）の上端において燃料ガス流路の終端より排出される、発電に寄与しなかった余剰の燃料ガスと酸素含有ガスとを混合して、セルスタック２Ａと改質器２Ｃの間に位置する燃焼部１３ａにおいて、図示しない着火ヒーター等により着火して燃焼させ、その燃焼熱を改質器２Ｃの加熱および原燃料の改質に利用している。そのため、収納室１３における、セルスタック２Ａより改質器２Ｃ側の上側空間（高温部）を燃焼室１２、セルスタック２Ａ側の下側空間（低温部）を発電室１１と呼称している。
【００４４】
つぎに、セルスタック装置２の周囲に、このセルスタック装置２の断熱および位置固定と、収納室１３（発電室１１と燃焼室１２）を形成するための断熱材（側部断熱材７Ａ，７Ｂ、セルスタック保持用断熱材８Ａ，８Ｃおよび８Ｂ，８Ｄ、底部断熱材６）が配置されている。
【００４５】
この断熱材（側部断熱材７Ａ）の外側と、二重容器であるアウターカバー１Ａ（外壁に相当）、インナーケース１Ｂ（内壁に相当）との間には、先にも述べたような、セルスタック装置２に酸素含有ガスを供給する流路（１４，１５）や、セルスタック装置２から排出される排ガスを、モジュール外の熱交換器等へ輸送するための流路（１７，１８および１９）等が設けられている。
【００４６】
図５に示すように、箱体１上部の酸素含有ガス溜まり部１５（空気溜まり）には、先にも述べたように、この酸素含有ガス溜まり部１５から下方のマニホールド２Ｂ部位に向けて垂下する、酸素含有ガス導入板３が接続されており、加温された酸素含有ガスが、柱状のセルスタック２Ａの根元（下端）部近くまで送給され、ここからセルスタック２Ａの下端部に向けて、直接的に供給される。また、セルスタック２Ａの下端部に供給された酸素含有ガスは、各燃料電池セルの柱状の外形に沿って、セルスタック２Ａの上端（燃焼室１２）の方向へ移動する。
【００４７】
燃焼後、図５に記載のように、酸素含有ガス導入板３を貫通する排ガス流通口３ｆ，３ｆを通過した高温の排ガス（黒塗り矢印）は、図４のように、側部断熱材７Ａ上側の空間（上部空間１６）に排出されるとともに、その空間に連通する側面の第１の排ガス流路１７（インナーケース１Ｂ内側の排ガスポケット）を通って、酸素含有ガス流路１４内を流れる空気との壁面（底部１ｄ）を介した熱交換により、これを温める。
【００４８】
ついで、第１の排ガス流路１７の下部まで達した排ガスは、連通部１９を通って折り返し、第２の排ガス流路１８内を上昇する。この際、第２の排ガス流路１８内を流れる排ガスは、壁面（底部１ｅ）を介した熱交換により、酸素含有ガス流路１４内を流れる空気を、さらに温める。
【００４９】
そして、これらの熱交換により温度が低下した排ガスは、第２の排ガス流路１８の終端（上端）に設けられた排ガス出口２０ａからモジュールを出て、容器外の取り付けられた排ガス流出管２１を通って、燃料電池モジュール３０の外部に設けられた熱交換器等（図示省略）へと流れるように構成されている。
【００５０】
つぎに、図６は、燃料電池モジュール３０と、この燃料電池モジュール３０を作動させるための補機とを、外装ケースに内に収納した燃料電池装置６０の一例を示す透過斜視図である。なお、図６においては、モジュールの運転に用いる補機や、各種センサ類、配管・配線等と、外装板（化粧パネル）とを図示していない。
【００５１】
燃料電池装置６０は、各支柱５１と外装板（図示省略）から構成される外装ケース内に、前述（実施形態）の燃料電池モジュール３０を収容したものである。この外装ケース内には、図示した燃料電池モジュール３０の他、蓄熱用のタンク、発電した電力を外部に供給するためのパワーコンディショナ等の大形で重い補機類が、燃料電池モジュール３０の側方に配設されている。また、ポンプやコントローラ等の比較的軽量で小形の補機類は、主に燃料電池モジュール３０上部の空間に配設される。
【００５２】
このような燃料電池装置６０においては、１つの外装ケース内に、コンパクトな燃料電池モジュール３０および熱交換器等を収納することで、外装ケースの高さや幅を小さくでき、それにより燃料電池装置全体を小型化することができる。
【００５３】
以上、本発明の実施形態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。
【００５４】
また、セルスタックの形状も、列状のものに限られるものではなく、他の配列のセルスタックを有するセルスタック装置を用いることもできる。また、収納容器（箱体）も、そのセルスタック装置の形状（外形）に合わせて、直方体状、円筒状のほか、立方体状や角柱状等であってもよい。
【符号の説明】
【００５５】
１    箱体
１Ａ  アウターカバー
１Ｂ  インナーケース
２    セルスタック装置
２Ａ  セルスタック
２Ｂ  マニホールド
２Ｃ  改質器
３    酸素含有ガス導入板
４    ペーパーガスケット
５    蓋体
１０  収納容器
１４    酸素含有ガス流路
１５    酸素含有ガス溜まり部
１７    第１の排ガス流路
１８    第２の排ガス流路
１９    連通部
３０    燃料電池モジュール
６０    燃料電池装置
【図１】
2018125096.tif 000003
【図２】
2018125096.tif 000004
【図３】
2018125096.tif 000005
【図４】
2018125096.tif 000006
【図５】
2018125096.tif 000007
【図６】
2018125096.tif 000008