(57)【要約】【課題】発電効率を向上させることのできる燃料電池モジュールとそれを用いた燃料電池装置を提供する。【解決手段】本発明の燃料電池モジュール１０は、酸素含有ガスと燃料ガスとで発電を行なう燃料電池セルを複数配列してなるセルスタック２Ａと、気化部（Ｖ）と改質部（Ｍ）とを備える改質器２Ｃとを有するセルスタック装置２と、セルスタック装置２を収納する収納容器１とを備え、収納容器１は、セルスタック装置２より排出される排ガスを流過させる第１排ガス流路（側部排ガス流路１９）と、第１排ガス流路を流過した排ガスが改質器２Ｃの気化部（Ｖ）側から供給される排ガス処理室２０と、排ガス処理室を流過した排ガスを箱体の側面に沿って上方に向かって流通させる第２排ガス流路（外部排ガス流路２１）と、排ガスを収納容器１の外部に排出させる排ガス排出口２２とを含む。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
酸素含有ガスと燃料ガスとで発電を行なう燃料電池セルを複数配列してなるセルスタックと、
気化部と改質部とを備え、原燃料を水蒸気改質して前記燃料電池セルに供給する燃料ガスを生成する改質器と、を備えるセルスタック装置と、
直方体状であって、一面が開口した箱体と前記開口を塞ぐ蓋体とからなり、前記セルスタック装置を収納する収納容器と、を備え、
該収納容器は、
前記セルスタック装置より排出される排ガスを流過させる第１排ガス流路と、
前記セルスタック装置の下方に配設され、前記第１排ガス流路を流過した排ガスが前記改質器の前記気化部側から供給される燃焼触媒を有する排ガス処理室と、
該排ガス処理室を流過した排ガスを、前記箱体の側面に沿って上方に向かって流通させる第２排ガス流路と、
該第２排ガス流路の上部に、排ガスを前記収納容器の外部に排出させる排ガス排出口と、を含むことを特徴とする燃料電池モジュール。
【請求項２】
前記排ガス処理室は、
前記改質器の前記気化部側に設けられ、第１排ガス流路を流過した排ガスを流入させる排ガス導入口と、
前記改質器の前記改質部側に設けられ、排ガスを第２排ガス流路に流出させる排ガス導出口と、を有す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】
前記収納容器は、前記燃料電池セルに酸素含有ガスを供給する酸素含有ガス流路を備え、
前記第１排ガス流路および前記酸素含有ガス流路は、前記燃料電池セルの配列方向に沿った前記セルスタック装置の両側側方にそれぞれ設けられ、
前記第２排ガス流路は、前記燃料電池セルの配列方向に沿った前記セルスタック装置の片側側方に、前記酸素含有ガス流路を介して前記第１排ガス流路と対向して設けられており、
前記排ガス導入口は、前記排ガス処理室の両側側方に設けられ、
前記排ガス導出口は、前記排ガス処理室の片側側方に設けられていることを特徴とする請求項２に記載の燃料電池モジュール。
【請求項４】
前記セルスタック装置と前記酸素含有ガス流路との間に配置され、前記セルスタック装置に前記酸素含有ガス流路を流過した酸素含有ガスを供給する酸素含有ガス導入板を備え、
該酸素含有ガス導入板は、前記セルスタック装置より排出される排ガスを前記第１排ガス流路に向けて流過させる排ガス流通部を備え、
前記排ガス流通部は、前記酸素含有ガス導入板を貫通して、または前記酸素含有ガス導入板の上部を切り欠いて設けられ、該排ガス流通部は前記改質器の長さ方向の中央部に対応する位置にあ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】
前記収納容器は、外側面における前記改質器の前記改質部側に、前記排ガス排出口が配設さ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、前記燃料電池モジュールを作動させるための補機とを外装ケースに内に収容してなることを特徴とする燃料電池装置。
【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、収納容器内に、燃料ガス（水素含有ガス）と空気（酸素含有ガス）とを用いて電力を得ることができる燃料電池セルを複数積層したセルスタックを備える燃料電池モジュールと、該燃料電池モジュールおよびその動作に必要な補機類を外装ケース等の筐体に収容した燃料電池装置とが、種々提案されている（たとえば、特許文献１，２を参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】国際公開第２００９／１１９６１５号
【特許文献２】特開２００９−１５８１２１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
このような燃料電池モジュールでは、上記構成のような燃料電池セルを複数配列させたセルスタックにおいて、燃料電池セルの配列方向の温度分布によっては、発電効率が低下する場合がある。
【０００５】
本発明の目的は、発電効率を向上させることのできる燃料電池モジュールと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】
【０００６】
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で発電を行なう燃料電池セルを複数配列してなるセルスタックと、
気化部と改質部とを備え、原燃料を水蒸気改質して前記燃料電池セルに供給する燃料ガスを生成する改質器と、を備えるセルスタック装置と、
直方体状であって、一面が開口した箱体と前記開口を塞ぐ蓋体とからなり、前記セルスタック装置を収納する収納容器と、を備え、
該収納容器は、
前記セルスタック装置より排出される排ガスを流過させる第１排ガス流路と、
前記セルスタック装置の下方に配設され、前記第１排ガス流路を流過した排ガスが前記改質器の前記気化部側から供給される燃焼触媒を有する排ガス処理室と、
該排ガス処理室を流過した排ガスを、前記箱体の側面に沿って上方に向かって流通させる第２排ガス流路と、
該第２排ガス流路の上部に、排ガスを前記収納容器の外部に排出させる排ガス排出口と、を含むことを特徴とする燃料電池モジュールである。
【０００７】
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、前記燃料電池モジュールを作動させるための補機とを外装ケースに内に収容してなることを特徴とする燃料電池装置である。
【発明の効果】
【０００８】
本開示の燃料電池モジュールおよび燃料電池装置によれば、発電効率が向上した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。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】実施形態の燃料電池モジュールの外観斜視図である。
【図２】上記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】酸素含有ガス導入板内の空気（酸素含有ガス）の流れを説明する、図２のＩ−Ｉ'線矢視断面図である。
【図４】燃料電池モジュール内の排ガスの流れを説明する、図２のII−II'線矢視断面図である。
【図５】燃料電池モジュールの二重容器の底部に設けられた排ガス処理室の構成を説明する半断面図（カットモデル）である。
【図６】実施形態の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】
【００１０】
本実施形態の燃料電池モジュール１０は、固体酸化物形の燃料電池（ＳＯＦＣ）モジュールであり、図１に示す二重構造の収納容器１の内部に、図２の断面図に示すような、セルスタック２Ａと改質器２Ｃとを備えるセルスタック装置２を収容して、収納容器１（収容空間）の開口を、蓋体５で密閉した構成をとる。
【００１１】
なお、本実施形態において、収納容器１は、燃料電池セル（セルスタック２Ａ）の配列方向に沿った長手形状の長方形に形成されているものとし、前記「燃料電池セルの配列方向」に沿った収納容器１の蓋体５側（図１，図３，図４，図５においては図示右方、図２においては紙面表側）を、手前側または正面側、反対の収納容器１の閉鎖端側（図１，図３，図４，図５においては図示左方、図２においては紙面裏側）を奥側と呼ぶ。すなわち、後記するモジュールの長手方向、収納容器１の長手方向、改質器２Ｃの長さ方向、酸素含有ガス導入板３（３Ｌ，３Ｒ）の幅方向は、いずれも前記燃料電池セルの配列方向（手前−奥方向）と同じである。なお、図１における符号２２ａは排ガス排出口の取付口、符号２３ａは原燃料・水導入管の取付口を示す。
【００１２】
また、本実施形態において、図２のように、稼動可能な姿勢に載置された燃料電池モジュール１０を前記燃料電池セルの配列方向の手前側（正面側）から見た、図示左右を左側，右側とし、この左右方向（前記燃料電池セルの配列方向に直交する水平・横方向）を「側方」と呼ぶ。さらに、前記燃料電池セルの配列方向に直交する鉛直（垂直）・縦方向を、上方−下方，上部−下部等の上下方向、または天部（天井部）−底部等の天地方向として説明する。なお、図において、左右両側に二重に（２つ）配設されている部材の符号には「Ｌ，Ｒ」を付記しているが、左右の部材を代表して表記する場合は、前記「Ｌ，Ｒ」を省略して記載する場合がある。
【００１３】
収納容器１の内部は、図２に示すように、収納容器１を構成するインナーケース１Ｂの内側に、底部断熱材６および側部断熱材７Ｌ，７Ｒ等から構成される内側断熱材が配設されており、これら内側断熱材で囲まれた内部空間（収納室１２）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が配設されている。なお、セルスタック２Ａとマニホールド２Ｂとを収容する、収納室１２の下部空間を発電室１１Ａ、改質器２Ｃを収容するセルスタック２Ａより上方の空間を燃焼室１１Ｂと呼ぶ。
【００１４】
また、セルスタック２Ａと側部断熱材７Ｌ，７Ｒとの間には、セルスタック２Ａに酸素含有ガスを供給するための酸素含有ガス導入板３Ｌ，３Ｒが配設されている。さらに、底部断熱材６とインナーケース１Ｂとの間には、セルスタック２Ａから排出される燃焼排ガスを処理するための排ガス処理室２０が配設されている。
【００１５】
そして、二重構造の収納容器１の外壁を構成するアウターカバー１Ａと内壁を構成するインナーケース１Ｂとの間、および、インナーケース１Ｂと先に述べた各内側断熱材との間には、空気や排ガス等を流通させるためのガス流路が複数形成されている。
【００１６】
セルスタック２Ａでの発電に用いられる空気（酸素含有ガス：白抜き矢印で表示）の流路を、図２を用いて流過順に説明する。まず、空気ブロア等により送給された、モジュール外部の空気が、燃料電池モジュール１０下側（下面）の空気流入口１３から導入され、アウターカバー１Ａの底面とインナーケース１Ｂの底面との間に左右に形成された第１の酸素含有ガス流路（底部酸素含有ガス流路１４Ｌ，１４Ｒ）に流入して、図示左右に分かれて流過する。
【００１７】
左右に分岐した酸素含有ガスは、それぞれ、底部酸素含有ガス流路１４Ｌ，１４Ｒから、アウターカバー１Ａの側面とインナーケース１Ｂの側面との間に縦方向に形成された第２の酸素含有ガス流路（側部酸素含有ガス流路１５Ｌ，１５Ｒ）に流入して、モジュール上部に向かって流過する。
【００１８】
なお、側部酸素含有ガス流路１５Ｌ，１５Ｒは、インナーケース１Ｂの側部（側壁）を挟んで、それぞれ後記する第１排ガス流路（側部排ガス流路１９Ｌ，１９Ｒ）と対向するように配設されており、側部酸素含有ガス流路１５Ｌ，１５Ｒ内を下から上に向かって流れる、外部から取り入れられた酸素含有ガスと、側部排ガス流路１９Ｌ，１９Ｒ内を上から下に向かって流れる排ガスとの間で、対向流的に熱交換が行われるようになっている。側部酸素含有ガス流路１５Ｌ，１５Ｒは、図面の紙面表裏方向（奥−手前方向）に蛇行する蛇行流路としてもよい。
【００１９】
つぎに、左右の側部酸素含有ガス流路１５Ｌ，１５Ｒの上端まで達した酸素含有ガスは、それぞれ、収納容器１の上部（天井部）に沿って形成された第３の酸素含有ガス流路（天部酸素含有ガス流路１６Ｌ，１６Ｒ）によって容器中央方向に導かれ、その途中にある酸素含有ガス導入板３との接続部、すなわち左右の酸素含有ガス導入板３Ｌ，３Ｒへ酸素含有ガスを導出する各酸素含有ガス導出口１６ａから、各酸素含有ガス導入板３Ｌ，３Ｒ内に導入され、セルスタック２Ａの根元部が位置する下方に向かって送出される。
【００２０】
このとき、天部酸素含有ガス流路１６Ｌ，１６Ｒ内を流れる酸素含有ガスは、インナーケース１Ｂの上部（天井または天壁）を挟んだ位置に存在する排ガスポケット１８Ｌ，１８Ｒおよび燃焼室１１Ｂの燃焼熱により高温となった燃焼室上部空間１７によって加熱され、より高温となって各酸素含有ガス導入板３Ｌ，３Ｒに送り出される（酸素含有ガス導入板３Ｒを側方から見た図は、図３を参照）。
【００２１】
各酸素含有ガス導入板３Ｌ，３Ｒ内を流下した酸素含有ガスは、各酸素含有ガス導入板３Ｌ，３Ｒの先端（下端）にそれぞれ設けられた酸素含有ガス吐出孔３ｂから、横（水平）方向内側のセルスタック２Ａの根元部に向かって送出され、別途、マニホールド２Ｂを経由してセルスタック２Ａに送り込まれた燃料ガス（水素）とともに、発電に利用される。
【００２２】
なお、セルスタック２Ａの各セル内では、前述の酸素含有ガスと、同時に送り込まれた燃料ガスとが、各セル間の隙間を下（根元部）から上（先端部）に向かって流れる間に、発電によって消費（利用）される。また、発電に消費されなかった余剰の燃料ガスは、各セルの上端からセルスタック２Ａ上方の燃焼室１１Ｂに出て余剰の酸素含有ガスと混合され、図示しない点火（着火）手段等により点火されて燃焼し、改質器２Ｃ内を流れる原燃料（ＬＰガス等）を水蒸気改質するための熱源として利用される。
【００２３】
一方、燃焼室１１Ｂ内の燃焼により発生した、数百度に達する高温の燃焼排ガス（以下、排ガス）は、先に述べた改質器内の原燃料の改質に利用されることはもちろん、燃焼室１１Ｂを出た後も、前述の酸素含有ガスを加温する等、その熱エネルギーを、燃料電池の発電効率を向上させるために種々利用してから、モジュール外に排出される。
【００２４】
排ガスが流過する排ガス流路の構成を、図２〜図５を用いて流過順に説明する。なお、図３〜図５においては、改質器２Ｃの気化部(Vaporization-part)とその周辺の位置を符号Ｖで示し、改質器２Ｃの改質部(Modification-part)とその周辺の位置を符号Ｍで表示する。
【００２５】
セルスタック２Ａ上部で発生した高温の排ガス（黒塗り矢印で表示）は、前記改質器２Ｃの周りを廻り込んでこれを加熱した後、燃焼室１１Ｂの上部を区画する天穴から、その上方に位置する燃焼室上部空間１７へと抜けて行く。
【００２６】
そして、図３（図２のＩ−Ｉ'線断面）において、改質器２Ｃの周りを廻り込む燃焼ガスの温度を気化部Ｖ側と改質部Ｍ側とで比較すると、気化部Ｖ側が低くなっている。これは、図３において、改質器２Ｃの気化部Ｖ（図示右側）が、水の気化（蒸発）のために、改質部Ｍ（図示左側）より多くの熱エネルギーを消費するためであり、気化部Ｖ側を廻り込んで上（燃焼室上部空間１７）に抜ける排ガスの温度は、改質部Ｍ側を廻り込んで上に抜ける排ガスの温度より、低くなる。
【００２７】
なお、図中の符号２３は、原燃料と水とを改質器２Ｃに供給する原燃料・水導入管（二重配管）を示し、符号２４は、改質器２Ｃで改質された燃料ガスをセルスタック装置２のマニホールド２Ｂに供給するための燃料ガス配管（パイプ）を示す。
【００２８】
つぎに、収納容器１上部の略中央に位置する燃焼室上部空間１７へ流入した排ガスは、図２に示すように、酸素含有ガスの流路と同様、図示左右の流路に分かれて流過する。すなわち、燃焼室上部空間１７内の排ガスは、酸素含有ガス導入板３Ｌ，３Ｒを貫通してまたは切り欠いて設けられた左右の排ガス流通部３ａを、それぞれ通り抜け、内部断熱材（側部断熱材７Ｌ，７Ｒ）上に設けられた、左右のガス溜まり（排ガスポケット１８Ｌ，１８Ｒ）に到達する。
【００２９】
排ガスポケット１８Ｌ，１８Ｒに到達した排ガスは、側部断熱材７Ｌまたは７Ｒと、インナーケース１Ｂの各側面との間に縦方向に形成された側部排ガス流路１９Ｌ，１９Ｒにそれぞれ流入して、モジュール下部に向かって流下する。
【００３０】
この流下の際、先にも述べたように、側部排ガス流路１９Ｌ，１９Ｒは、インナーケース１Ｂの側部（側壁）を挟んで、側部酸素含有ガス流路１５Ｌ，１５Ｒと対向配置されているため、側部排ガス流路１９Ｌ，１９Ｒ内を上から下に向かって流れる排ガスは、側部酸素含有ガス流路１５Ｌ，１５Ｒ内を下から上に向かって流れる酸素含有ガスと対向流的に熱交換され、該側部酸素含有ガス流路１５Ｌ，１５Ｒ内の酸素含有ガスを昇温させる。なお、側部排ガス流路１９（１９Ｌ，１９Ｒ）は、本発明の第１排ガス流路の一例である。
【００３１】
そして、側部排ガス流路１９Ｌ，１９Ｒ内を下部まで流下した排ガスは、容器下面（底面）の構造を表す図５に示すように、側部排ガス流路１９Ｌ，１９Ｒ最下部の、改質器２Ｃの気化部Ｖ側（収納容器１手前側の左右）にそれぞれ設けられた排ガス導入口２０ａから、収納容器１底部の排ガス処理室２０に導入され、側部排ガス流路で左右に分かれていた排ガスが合流する。なお、図５に示すように、排ガス処理室２０の排ガス導入口２０ａは、前記の左右に分かれた側部排ガス流路１９Ｌ，１９Ｒに対応して２つ設けられているのに対し、排ガス処理室２０内の排ガスの出口となる排ガス導出口２０ｂは、後記する第２排ガス流路（外部排ガス流路２１）が１つしか形成されていないことに対応して、図のように１つのみが設けられている。
【００３２】
前記の側部排ガス流路１９（代表して１９Ｒ）内の排ガスの流れを詳しく説明する。
排ガスは、図３のように、排ガスポケット１８Ｒから、酸素含有ガス導入板３Ｒ中央部の排ガス流通部３ａを（紙面裏面に向けて）通過して、側部排ガス流路１９Ｒの上部に流出する。側部排ガス流路１９Ｒに流入した排ガスは、流路の唯一の排ガス出口である排ガス導入口２０ａが、図示右側（気化部Ｖ側）に設けられていることから、図４に示す黒点ハッチングの一点鎖線矢印のように、上側中央の排ガス流通部３ａから下側右端の排ガス導入口２０ａに向かって、右に偏って斜め状に流過する。そして、図５に示す黒塗り矢印のように、排ガス導入口２０ａから、容器底部の排ガス処理室２０に流出する。
【００３３】
したがって、側部排ガス流路１９Ｒ内においては、図示右側の排ガス導入口２０ａ形成側でかつ改質器２Ｃの気化部Ｖ側の領域に、より高温の新たな排ガスが流れ込み易く、結果的に、図３，４に図示した右半分の領域（気化部Ｖ側）は、図３，４に図示した左半分の領域（改質部Ｍ側）より、高温となる。
【００３４】
このような側部排ガス流路１９Ｒ内の排ガスの流れ（黒点ハッチングの矢印）に対して、インナーケース１Ｂの側部（側壁、図４参照）を挟んで対向する、側部酸素含有ガス流路１５Ｒ内を流れる酸素含有ガス（仮想白抜き矢印）は、図４において見えている側壁（１Ｂ）の裏側（紙面裏面側）を、側部酸素含有ガス流路１５Ｒの改質器２Ｃの長さ方向全幅にわたって、下から上に向かって流れている。
【００３５】
そのため、側部酸素含有ガス流路１５Ｒ内の酸素含有ガスは、側部排ガス流路１９Ｒ内の排ガスとの熱交換（向流接触）の際に、側部排ガス流路１９Ｒ内の排ガス温度の左右差の影響を受ける。すなわち、熱交換終了後の酸素含有ガスの温度は、図示左側（改質器２Ｃの改質部Ｍ側）に比べ、図示右側（改質器２Ｃの気化部Ｖ側）が高くなっている。
【００３６】
なお、上記では燃料電池モジュール１０の右半分（図２におけるＲ側）についてのみ例示して説明したが、燃料電池モジュール１０の左半分（図２におけるＬ側）も、図３，図４と対称となる同様の構成を有しているため、同様に、排ガス導入口２０ａ側でかつ改質器２Ｃの気化部Ｖ側を通過する酸素含有ガスの温度を、改質部Ｍ側に比べ、高くすることができる。
【００３７】
以上の構成により、本実施形態の燃料電池モジュール１０は、水の気化（気化熱）のために改質部Ｍ側に比べて低温になりがちな改質器２Ｃの気化部Ｖ側（図３では約右半分）の燃料電池セルに、より高温の酸素含有ガスを供給することが可能になる。
【００３８】
したがって、改質器２Ｃの気化部Ｖ側では、前記水の気化に必要な熱量が充分に確保され、結果として、気化部Ｖ側に位置するセルスタック２Ａの温度低下を抑制でき、燃料電池セルの配列方向の温度分布を改善することができる。それにより、燃料電池モジュール全体の発電効率の向上を実現することができる。
【００３９】
つぎに、前述のように改質器２Ｃの気化部Ｖ側の酸素含有ガスを重点的に暖めた排ガスは、先に述べたように、容器手前側の左右に設けられた各排ガス導入口２０ａから排ガス処理室２０に導入され、図５に示すように、排ガス処理室２０内に配設された排ガスヒーター２５（補助ヒーター）および燃焼触媒２６を通過する。そして、排ガスは、容器奥側の一方（この例では左Ｌ側）に設けられた１つの排ガス導出口２０ｂから、図２に示すような、収納容器１（アウターカバー１Ａ）の外側面と、この外側面に取り付けられた外部排ガス流路形成部材３０との間に形成された外部排ガス流路２１に導出される。
【００４０】
この外部排ガス流路２１は、燃料電池セル配列方向の左右方向片側（図２の例では、左Ｌ側）にのみ形成されており、先に述べた一方（左側）の側部酸素含有ガス流路１５Ｌを介して、前記一方（左側）の側部排ガス流路１９Ｌと対向するように配設されている。そのため、側部排ガス流路１９Ｌと同様、アウターカバー１Ａ（外壁）を挟んで対向配置された側部酸素含有ガス流路１５Ｌ内を流れる酸素含有ガス（白抜き矢印）を、側部排ガス流路１９Ｌと一緒に両側から、熱交換により加温することができる。
【００４１】
外部排ガス流路２１は、本発明の第２排ガス流路の一例である。また、外部排ガス流路２１は、左右方向反対側の側面、すなわち他方（右側）の側部排ガス流路１９Ｒと対向するように、酸素含有ガス流路１５Ｒを挟んで、収納容器１（アウターカバー１Ａ）右側の外側面に、外部排ガス流路形成部材３０を取り付けて形成してもよい。
【００４２】
また、前述した排ガスを通り抜けさせる各排ガス流通部３ａは、側方から見た場合、図３（図２のＩ−Ｉ'線断面）に示すように、改質器２Ｃの長さ方向（セルの配列方向であり酸素含有ガス導入板３Ｒの幅方向）の中央部に対応する位置に設けられており、その中央部の排ガス流通部３ａの前記長さ方向両側で上下に連通している酸素含有ガス導入板３Ｒ内を、昇温された酸素含有ガスが流下するようになっている。なお、左右方向反対側に位置する酸素含有ガス導入板３Ｌにおいても同様である。
【００４３】
この排ガス流通部３ａは改質器２Ｃの長さ方向の中央部に対応する位置にあることで、酸素含有ガス導入板３Ｒの内部において、排ガス流通部３ａにより酸素含有ガスが気化部Ｖ側および改質部Ｍ側に分かれて流れることとなる。
【００４４】
すなわち、気化部Ｖ側（図３では約右半分）においては、排ガスの流れる量が多いので熱交換効率が高くなり、気化部Ｖ側の酸素含有ガスの温度が高くなる。一方、改質部Ｍ側（図３では約左半分）においては、排ガスの流れる量が少ないので熱交換効率が低くなり、改質部Ｍ側の酸素含有ガスの温度が気化部Ｖ側よりも低くなる。このように、気化部Ｖ側には高温の酸素含有ガスが流れ、改質部Ｍ側には気化部Ｖ側よりも低い温度の酸素含有ガスが流れるので、温度に差のある酸素含有ガスがそれぞれ温度差を維持することができる。
【００４５】
これにより、水の気化（気化熱）のために改質部Ｍ側に比べて低温になりがちな気化部Ｖ側の燃料電池セルに、より高温の酸素含有ガスを供給することが可能になる。また、改質部Ｍ側においては、気化部Ｖ側よりも温度低下が少ないので、気化部Ｖ側よりも低い温度の酸素含有ガスを供給することが可能になる。したがって、気化部Ｖ側では、前記水の気化に必要な熱量が充分に確保され、結果として、気化部Ｖ側に位置するセルスタック２Ａの温度低下を抑制でき、一方で改質部Ｍ側の温度上昇を抑制することができる。それゆえ燃料電池セルの配列方向の温度分布を改善することができる。それにより、燃料電池モジュール全体の発電効率の向上を実現することができる。
【００４６】
つぎに、前述の外部排ガス流路２１を通過して温度の低下した排ガスは、図１に示すように、収納容器１外側面における改質器２Ｃの改質部Ｍ側に配設された排ガス排出口の取付口２２ａから導出され、排ガス排出口２２を介して熱交換器等へ送給される。
【００４７】
なお、排ガスの流過に用いられる、側部排ガス流路１９Ｌ，１９Ｒや外部排ガス流路２１等は、先に述べた側部酸素含有ガス流路１５Ｌ，１５Ｒと同様、図示の紙面表裏方向に蛇行する蛇行流路としてもよい。
【００４８】
また、各図右側の底部酸素含有ガス流路１４Ｒ，側部酸素含有ガス流路１５Ｒ，天部酸素含有ガス流路１６Ｒ等の酸素含有ガス流路および右側の酸素含有ガス導入板３Ｒと、同じく、排ガスポケット１８Ｒ，側部排ガス流路１９Ｒ等の右側の排ガス流路を設けず、片側の酸素含有ガス流路と片側の排ガス流路だけで、前述と同様の熱交換を行わせるように構成してもよい。
【００４９】
さらに、各酸素含有ガス流路や排ガス流路上に、追加の整流板や邪魔板を設置して、蛇行流路を形成してもよい。また、収納容器１の形状は、図に示す直方体形状のほか、多角柱状とすることもできる。さらにまた、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。
【００５０】
以上の構成により、本実施形態の燃料電池モジュール１０は、燃料電池セルを複数配列させたセルスタック２Ａにおいて、燃料電池セルの配列方向の温度分布を改善することができる。それにより、燃料電池モジュール１０全体の発電効率の向上を実現することができる。
【００５１】
つぎに、図６は、燃料電池モジュール１０と、この燃料電池モジュール１０を作動させるための補機とを、外装ケース５０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。
【００５２】
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１０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１０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、ポンプやコントローラ等の補機類が配設される。
【００５３】
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１０および熱交換器、各種補機類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。
【００５４】
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。
【００５５】
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】
【００５６】
１  収納容器
２  セルスタック装置
２Ａ  セルスタック
２Ｃ  改質器
３，３Ｌ，３Ｒ  酸素含有ガス導入板
３ａ  排ガス流通部
１０  燃料電池モジュール
１４，１４Ｌ，１４Ｒ  底部酸素含有ガス流路（第１の酸素含有ガス流路）
１５，１５Ｌ，１５Ｒ  側部酸素含有ガス流路（第２の酸素含有ガス流路）
１６，１６Ｌ，１６Ｒ  天部酸素含有ガス流路（第３の酸素含有ガス流路）
１７  燃焼室上部空間
１８，１８Ｌ，１８Ｒ  排ガスポケット
１９，１９Ｌ，１９Ｒ  側部排ガス流路（第１排ガス流路）
２０  排ガス処理室
２０ａ  排ガス導入口
２０ｂ  排ガス導出口
２１  外部排ガス流路（第２排ガス流路）
２２  排ガス排出口
６０  燃料電池装置
Ｖ  改質器の気化部
Ｍ  改質器の改質部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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