(57)【要約】【課題】燃料電池セルスタックの最も高温となる部分を優先的に冷却することのできるホットモジュールを提供する。【解決手段】燃料電池セルスタック１４の周囲を囲むように第３熱交換器１８Ｃを配置する。第３熱交換器１８Ｃの内部に下から順に第１通路１３８、第２通路１４０、第３通路１４２、第４通路１４４、第５通路１４６を設け、上下方向の中央に位置する第３通路１４２から空気を流し、第３通路１４２、第２通路１４０、第１通路１３８の順に空気を流すと共に、第３通路１４２、第４通路１４４、第５通路１４６の順に空気を流す。燃料電池セルスタック１４の上下方向中央部と対向する第３通路１４２に最初に空気を流すことで、燃料電池セルスタック１４の最も高温となる上下方向中央部を優先して冷却することができる。【選択図】図１
2015216011.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料ガスと酸化剤ガスとで発電を行う発電セルを積層した燃料電池セルスタックと、
前記燃料電池セルスタックで生じる発電反応熱を用いて改質反応により原料ガスから前記燃料ガスを得て前記発電セルに供給する改質器と、
前記燃料電池セルスタックの水平方向の周囲に配置され、前記燃料電池セルスタックの最も高温となる部分と対向する位置に冷媒を流入する流入部を備え、前記流入部から前記燃料電池セルスタックの温度の低い部分と対向する位置に向けて前記冷媒を流す通路を備えた吸熱装置と、
前記燃料電池セルスタック、前記改質器、及び前記吸熱装置を収納する収納容器と、
を有するホットモジュール。
【請求項２】
前記流入部は、前記燃料電池セルスタックの最も高温となる上下方向の中央部と対向する位置に設けられており、
前記通路は、前記流入部から前記燃料電池セルスタックの上部と対応する位置、及び前記流入部から前記燃料電池セルスタックの下部と対向する位置に向けて前記冷媒を流す、請求項１に記載のホットモジュール。
【請求項３】
前記通路は、前記流入部を備え前記燃料電池セルスタックの上下方向中央部と対向する位置を１周する中央通路と、前記中央通路の下流側端部に接続され前記中央通路の上側に配置されて前記燃料電池セルスタックの上部と対向する位置を周回する上側通路と、前記中央通路の下流側端部に接続され前記中央通路の下側に配置されて前記燃料電池セルスタックの下部と対向する位置を周回する下側通路と、を備えている、請求項２に記載のホットモジュール。
【請求項４】
前記上側通路、及び前記下側通路は、前記燃料電池セルスタックの周りを螺旋状に複数周回している、請求項３に記載のホットモジュール。
【請求項５】
前記吸熱装置は、前記燃料電池セルスタックの周囲を囲む内壁と、前記内壁の外側に配置されて前記内壁を囲む外壁との間に前記通路が設けられている、請求項１〜請求項４の何れか１項に記載のホットモジュール。
【請求項６】
前記吸熱装置は、前記燃料電池セルスタックと対向する面に輻射熱を吸収する熱吸収層が設けられている、請求項１〜請求項５の何れか１項に記載のホットモジュール。
【請求項７】
前記吸熱装置は前記燃料電池セルスタックと対向する部分が金属で形成され、前記熱吸収層は前記金属の表面に形成された酸化皮膜である、請求項６に記載のホットモジュール。
【請求項８】
前記冷媒は、前記発電セルに供給する前の酸化剤ガスである、請求項１〜請求項７の何れか１項に記載のホットモジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料ガスと酸化剤ガスとで発電を行う燃料電池セルスタックを収容したホットモジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
燃料電池セルスタックを収容したホットモジュールとして、特許文献１〜４に開示されているものがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平９−７６２４号公報
【特許文献２】特開２００７−７３３５７号公報
【特許文献３】特開２０１０−２２５４５４号公報
【特許文献４】特表２０１０−５０４６０７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ホットモジュールには、燃料ガスと酸化剤ガスとで発電を行う発電セルを積層した燃料電池セルスタックが収容されている。発電セルでは燃料ガスと酸化剤ガスとが反応することで発電する際に電気と共に熱を発生する。燃料電池セルスタックは、部位によって温度が異なる場合がある。例えば、燃料電池セルスタックの上下方向中央部は、上部及び下部に比較して熱がこもり易いため、燃料電池セルスタックの上部及び下部に比較して高温となる場合がある。
【０００５】
発電セルが必要以上に高温となるとセルが劣化したり、発電セルの耐久性が低下する。このため、燃料電池セルスタックの中央部が必要以上に高温とならないように冷却する必要があるが、従来技術に開示されているホットモジュールは、燃料電池セルスタックの中央部を優先的に冷却することができず、燃料電池セルスタックの温度が低下しがちな下部または上部の温度を下げてしまう場合があり、改善の余地があった。
【０００６】
本発明は、上記事実を考慮して、燃料電池セルスタックの最も高温となる部分を優先的に冷却することのできるホットモジュールを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
請求項１に記載のホットモジュールは、燃料ガスと酸化剤ガスとで発電を行う発電セルを積層した燃料電池セルスタックと、前記燃料電池セルスタックで生じる発電反応熱を用いて改質反応により原料ガスから前記燃料ガスを得て前記発電セルに供給する改質器と、前記燃料電池セルスタックの水平方向の周囲に配置され、前記燃料電池セルスタックの最も高温となる部分と対向する位置に冷媒を流入する流入部を備え、前記流入部から前記燃料電池セルスタックの温度の低い部分と対向する位置に向けて前記冷媒を流す通路を備えた吸熱装置と、前記燃料電池セルスタック、前記改質器、及び前記吸熱装置を収納する収納容器と、
を有する。
【０００８】
請求項１に記載のホットモジュールでは、発電セルにて燃料ガスと酸化剤ガスとで発電が行われ、発電セルが発熱する。
【０００９】
吸熱装置の流入部から通路内に冷媒を流入させると、冷媒は、燃料電池セルスタックの最も高温となる部分と対向する位置に最初に流入し、その後、燃料電池セルスタックの温度の低い部分と対向する位置に流れるため、燃料電池セルスタックの最も高温となる部分と対向する位置において、燃料電池セルスタックから放射された輻射熱を最も効率的に吸収することができる。
【００１０】
なお、吸熱装置において、燃料電池セルスタックの温度の低い部分と対向する位置の通路を流れる冷媒は、流入部付近を流れる冷媒よりも温度が高くなるため冷却効率は低下するが、燃料電池セルスタックの温度の低い部分における冷却能力は不足しない。
【００１１】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のホットモジュールにおいて、前記流入部は、前記燃料電池セルスタックの最も高温となる上下方向の中央部と対向する位置に設けられており、前記通路は、前記流入部から前記燃料電池セルスタックの上部と対応する位置、及び前記流入部から前記燃料電池セルスタックの下部と対向する位置に向けて前記冷媒を流す。
【００１２】
発電セルが積層された燃料電池セルスタックにおいては、上下方向の中央部に熱がこもり易く、上部、及び下部よりも上下方向の中央部が熱くなり易い。
【００１３】
請求項２に記載のホットモジュールでは、吸熱装置の流入部から通路内に冷媒を流入させると、冷媒は、燃料電池セルスタックの上下方向の中央部と対向する位置に最初に流入し、その後、燃料電池セルスタックの上部と対向する位置、及び燃料電池セルスタックの下部と対向する位置に流れるため、燃料電池セルスタックの上下方向の中央部と対向する位置において、燃料電池セルスタックから放射された輻射熱を最も効率的に吸収することができる。
【００１４】
なお、吸熱装置において、燃料電池セルスタックの上部、及び下部と対向する位置の通路を流れる冷媒は、流入部付近を流れる冷媒よりも温度が高くなるため冷却効率は低下するが、燃料電池セルスタックの上部、及び下部の温度は中央部の温度に比較して低いため、燃料電池セルスタックの上部、及び下部の冷却能力は不足しない。
【００１５】
請求項３に記載の発明は、請求項２に記載のホットモジュールにおいて、前記通路は、前記流入部を備え前記燃料電池セルスタックの上下方向中央部と対向する位置を１周する中央通路と、前記中央通路の下流側端部に接続され前記中央通路の上側に配置されて前記燃料電池セルスタックの上部と対向する位置を周回する上側通路と、前記中央通路の下流側端部に接続され前記中央通路の下側に配置されて前記燃料電池セルスタックの下部と対向する位置を周回する下側通路と、を備えている。
【００１６】
請求項３に記載のホットモジュールでは、燃料電池セルスタックの上下方向の中央部から放射される輻射熱を、燃料電池セルスタックの上下方向中央部と対向する位置で１周する中央通路の冷媒で効果的に吸収することができる。また、燃料電池セルスタックの上部から放射される輻射熱は、上側通路の冷媒で吸収することができ、燃料電池セルスタックの下部から放射される輻射熱は下側通路に流れる冷媒で吸収することができる。
【００１７】
請求項４に記載の発明は、請求項３に記載のホットモジュールにおいて、前記上側通路、及び前記下側通路は、前記燃料電池セルスタックの周りを螺旋状に複数周回している。
【００１８】
上側通路、及び下側通路は燃料電池セルスタックの周囲を螺旋状に複数周回しているため、上下方向に長い燃料電池セルスタックから放射される輻射熱を効果的に吸収することが出来る。
【００１９】
請求項５に記載の発明は、請求項１〜請求項４の何れか１項に記載のホットモジュールにおいて、前記吸熱装置は、前記燃料電池セルスタックの周囲を囲む内壁と、前記内壁の外側に配置されて前記内壁を囲む外壁との間に前記通路が設けられている。
【００２０】
請求項５に記載のホットモジュールでは、燃料電池セルスタックから放射される輻射熱を吸熱装置の内壁の面で受けるため、受熱面積を大きくとることができる。
【００２１】
請求項６に記載の発明は、請求項１〜請求項５の何れか１項に記載のホットモジュールにおいて、前記吸熱装置は、前記燃料電池セルスタックと対向する面に輻射熱を吸収する熱吸収層が設けられている。
【００２２】
請求項６に記載のホットモジュールでは、吸熱装置の燃料電池セルスタックと対向する面に熱吸収層が設けられているため、熱吸収層が設けられていない場合に比較して燃料電池セルスタックからの輻射熱を効率的に吸収することができる。
【００２３】
請求項７に記載の発明は、請求項６に記載のホットモジュールにおいて、前記吸熱装置は前記燃料電池セルスタックと対向する部分が金属で形成され、前記熱吸収層は前記金属の表面に形成された酸化皮膜である。
【００２４】
熱吸収層を酸化皮膜としたので、金属を加熱するだけで金属表面に熱吸収層を簡単に形成できる。
【００２５】
請求項８に記載の発明は、請求項１〜請求項７の何れか１項に記載のホットモジュールにおいて、前記冷媒は、前記発電セルに供給する前の酸化剤ガスである。
【００２６】
請求項８に記載のホットモジュールでは、発電セルに供給する前の酸化剤ガスを吸熱装置で余熱することができる。
【発明の効果】
【００２７】
以上説明したように、請求項１に記載のホットモジュールによれば、燃料電池セルスタックの最も高温となる部分を優先的に冷却することができる、という優れた効果を有する。
請求項２に記載のホットモジュールによれば、燃料電池セルスタックの中央部を優先的に冷却することができる。
請求項３に記載のホットモジュールによれば、上側通路と下側通路とを用いることで、燃料電池セルスタックの上部分の熱と下部分の熱を各々同一条件で効率的に吸収することができる。
請求項４に記載のホットモジュールによれば、燃料電池セルスタックの外周に沿って途切れなく熱を吸収することができる。
請求項５に記載のホットモジュールによれば、内壁によって効率的に熱を吸収することができる。
請求項６に記載のホットモジュールによれば、効率的に熱を吸収することができる。
請求項７に記載のホットモジュールによれば、熱吸収層を金属の酸化皮膜としたので、熱に強く、耐久性に優れた熱吸収層となる。
請求項８に記載のホットモジュールによれば、酸化剤ガスを余熱する装置を別途必要としないため、部品点数の増加を抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】ホットモジュールの概略構成を示す側面図である。
【図２】ホットモジュールを含んで構成された燃料電池システムの要部を示す配管図である。
【図３】第３熱交換器を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
以下、本発明を実施するための形態を図面に基づき説明する。
（ホットモジュールの全体構成）
図１に示すように、燃料電池システム８のホットモジュール１０は、箱状の断熱容器１２を備えており、断熱容器１２の内部には、燃料電池セルスタック１４、気化器１５、改質器１６、第１熱交換器１８Ａ、第２熱交換器１８Ｂ、第３熱交換器１８Ｃ等が収容されている。
【００３０】
燃料電池セルスタック１４は、例えば、平板状の発電セルを上下方向に複数集積して立方体状に形成したものである。発電セルは、アノード、カソード、電解質等を備え、電気化学的反応により燃料ガスと酸化剤ガスとから電気を生成する固体酸化物燃料電池として周知の構造のものである。なお、燃料電池セルスタック１４は、本実施形態の構造に限らず、固体高分子形燃料電池、りん酸形燃料電池、アルカリ電解質形燃料電池、溶融炭酸塩方燃料電池等、公知の他の構造、他の形状のものであっても良い
【００３１】
気化器１５は、外部より供給された水を後述する排ガスの熱で気化して水蒸気を生成する。改質器１６は、外部より供給された原料ガス（例えば、都市ガス）と、気化器１５で生成された水蒸気とを混合して後述する排ガスの熱を付与し、原料ガスを水蒸気改質法によって改質して水素を含んだ燃料ガスを生成する。
【００３２】
図２に示すように、第１熱交換器１８Ａ、第２熱交換器１８Ｂは、外部より供給された空気を後述する排気管５８を通る排ガスの熱Ｈ１で加熱する。また、第３熱交換器１８Ｃは、燃料電池セルスタック１４からの輻射熱Ｈ２を吸収して燃料電池セルスタック１４へ供給する空気を加熱する。
【００３３】
ホットモジュール１０の外部には、空気を送風するブロア２０が設けられており、ブロア２０の空気出口には、空気配管２２を介して分岐２４に接続され、分岐２４は、第１バルブ２６を備えた空気配管２８を介して第１熱交換器１８Ａの空気流入口に接続され、第２バルブ３０を備えた空気配管３２を介して第２熱交換器１８Ｂの空気流入口に接続され、第３バルブ３４を備えた空気配管３６を介して第３熱交換器１８Ｃの空気流入口に接続されている。
【００３４】
ブロア２０から送風された空気は、第１バルブ２６、第２バルブ３０、及び第３バルブ３４の開閉により、第１熱交換器１８Ａと第２熱交換器１８Ｂと第３熱交換器１８Ｃとを通過して予熱された状態で燃料電池セルスタック１４に供給される場合、第２熱交換器１８Ｂと第３熱交換器１８Ｃとを通過して予熱された状態で燃料電池セルスタック１４に供給される場合、及び第３熱交換器１８Ｃのみを通過して予熱された状態で燃料電池セルスタック１４に供給される場合とがある。
【００３５】
第１熱交換器１８Ａの空気排出口と第２熱交換器１８Ｂの空気流入口とは空気配管３８を介して接続され、第２熱交換器１８Ｂの空気排出口と第３熱交換器１８Ｃの空気流入口とは空気配管４０を介して接続されている。また、第３熱交換器１８Ｃの空気排出口と燃料電池セルスタック１４の空気流入口とは空気配管４２を介して接続されている。
【００３６】
ホットモジュール１０は、断熱容器１２の外部より供給される原料ガスを改質器１６に供給するガス配管４４と、断熱容器１２の外部より供給される水を気化器１５に供給する水配管４６を備えている。水配管４６は気化器１５の流入口に接続されている。また、気化器１５の排出口には水配管４８の一端部が接続されている。
【００３７】
ガス配管４４と水配管４８は分岐５０に接続され、分岐５０は配管５２を介して改質器１６の流入口に接続されている。改質器１６では、気化器１５で生成された水蒸気と外部から供給された原料ガスとが供給されて加熱されることで、水素を含んだ燃料ガス（改質ガス）が生成される。
【００３８】
改質器１６のガス排出口と燃料電池セルスタック１４のガス流入口とはガス配管５４を介して接続されている。図１に示すように、燃料電池セルスタック１４の上部には、燃料電池セルスタック１４から排出されたオフガスと空気とが供給される燃焼部５６が設けられている。本実施形態の燃焼部５６では、拡散燃焼が行われる。
【００３９】
図２に示すように、燃焼部５６で生成された排ガスは、排気管５８を介して断熱容器１２の外部に排出されるが、排気管５８は断熱容器１２から外部へ排出されるまでの間に、改質器１６、気化器１５、第２熱交換器１８Ｂ、及び第１熱交換器１８Ａの順に接触して、排ガスの熱Ｈ１を改質器１６、気化器１５、第２熱交換器１８Ｂ、及び第１熱交換器１８Ａに順に付与することができる。
【００４０】
（第３熱交換器）
図１、及び図３に示すように、断熱容器１２の内部には、燃料電池セルスタック１４の水平方向の周囲を囲むように形成された第３熱交換器１８Ｃが配置されている。第３熱交換器１８Ｃは、４枚のステンレス板で平面視で矩形に形成された内壁１２０と、内壁１２０の外側に間隔を開けて配置される４枚のステンレス板で形成された外壁１２２とを備えている。内壁１２０の上端と外壁１２２の上端と間に形成される角枠状の開口部分はステンレス板で角枠状に形成された上蓋１２４で塞がれている。また、内壁１２０の下端と外壁１２２の下端との間に形成される角枠状の開口部分はステンレス板で角枠状に形成された下蓋１２６で塞がれている。これにより、第３熱交換器１８Ｃには、内壁１２０、外壁１２２、上蓋１２４、及び下蓋１２６との間に密閉された内部空間１２８が形成されている。
【００４１】
内壁１２０は、燃料電池セルスタック１４から放射される輻射熱を効率的に吸収するために燃料電池セルスタック１４の側面と対向する面に熱吸収層（図示せず）が設けられている。本実施形態の熱吸収層は、ステンレスの表面を酸化させた青黒い酸化皮膜である。
【００４２】
外壁１２２と内壁１２０との間には、ステンレス板からなる角枠状に形成された通路隔壁１３０、１３２、１３４、１３６が上方に向けて間隔を開けて順番に配置されている。
通路隔壁１３０、１３２、１３４、１３６の内周部は内壁１２０に密着固定され、通路隔壁１３０、１３２、１３４、１３６の外周部は外壁１２２に密着固定されている。このため、内部空間１２８は、これらの通路隔壁１３０、１３２、１３４、１３６によって上下方向に５分割されており、下蓋１２６と通路隔壁１３０との間が第１通路１３８、通路隔壁１３０と通路隔壁１３２との間が第２通路１４０、通路隔壁１３２と通路隔壁１３４との間が第３通路１４２、通路隔壁１３４と通路隔壁１３６との間が第４通路１４４、通路隔壁１３６と上蓋１２４との間が第５通路１４６とされている。
【００４３】
第１通路１３８、第２通路１４０、第３通路１４２、第４通路１４４、及び第５通路１４６は、内壁１２０の周囲を略１周しており、第１通路１３８の長手方向の一端部と他端部との間には仕切壁１４８が設けられ、第２通路１４０の長手方向の一端部と他端部との間には仕切壁１５０が設けられ、第３通路１４２の長手方向の一端部と他端部との間には仕切壁１５２が設けられ、第４通路１４４の長手方向の一端部と他端部との間には仕切壁１５４が設けられ、第５通路１４６の長手方向の一端部と他端部との間には仕切壁１５６が設けられ、各通路の長手方向一端部と他端部とが仕切壁を介して隣接している。
【００４４】
第３熱交換器１８Ｃの上下方向中間部に対向する第３通路１４２は、長手方向一端部に外壁１２２に形成された空気流入口１５８を備えている。この空気流入口１５８には空気配管４２が接続されている。この第３通路１４２は、燃料電池セルスタック１４の上下方向中間部と対向する位置に配置されている。
【００４５】
第３熱交換器１８Ｃの長手方向他端部は、通路隔壁１３２に形成された開口１６０を介して第２通路１４０の長手方向一端部に接続されると共に、通路隔壁１３４に形成された開口１６２を介して第４通路１４４の長手方向一端部と接続されている。
【００４６】
第２通路１４０の長手方向他端部は、通路隔壁１３０に形成された開口１６４を介して第１通路１３８の一端部に接続されている。第１通路１３８の長手方向他端部は、外壁１２２に形成された下部空気排出口１６６を備えている。
【００４７】
また、第４通路１４４の長手方向他端部は、通路隔壁１３６に形成された開口１６８を介して第５通路１４６の一端部に接続されている。第５通路１４６の長手方向他端部は、外壁１２２に形成された上部空気排出口１７０を備えている。なお、下部空気排出口１６６、及び上部空気排出口１７０は、図２に示すように、配管１７２を介して燃焼部５６と接続されている。
【００４８】
以上のように構成された第３熱交換器１８Ｃでは、空気流入口１５８から空気を流入させると、空気は第３通路１４２を通過して燃料電池セルスタック１４を１周し、その後、燃料電池セルスタック１４の下部（下側部）と対向する位置を２周するように第２通路１４０、第１通路１３８を通過して下部空気排出口１６６から排出されると共に、燃料電池セルスタック１４の上部（上側部）と対向する位置を２周するように第４通路１４４、第５通路１４６を通過して上部空気排出口１７０から排出される。
【００４９】
第３熱交換器１８Ｃでは、第３通路１４２から上方、及び下方に向けて螺旋状に通路が形成されており、空気流入口１５８から流入した空気は、第３熱交換器１８Ｃの内部を上方に向けて螺旋状に流れると共に、下方に向けて螺旋状に流れる。
【００５０】
（作用）
次に、本実施形態の作用を説明する。
ブロア２０から送風された空気（酸化剤ガス）は、第１熱交換器１８Ａ、第２熱交換器１８Ｂ、及び第３熱交換器１８Ｃを通過して予熱されて燃料電池セルスタック１４に供給される。
一方、外部より供給された水は気化器１５で水蒸気とされ、改質器１６は、外部より供給されたガスと、気化器１５で生成された水蒸気とが混合され、排ガスの熱が付与されて燃料ガスに改質されて燃料電池セルスタック１４に供給される。
【００５１】
燃料電池セルスタック１４の各発電セルに燃料ガスと空気とが供給されると、発電セルは発電をすると共に発熱する。燃料電池セルスタック１４は、発電セルが複数積層されて立法体形状に形成されているため、燃料電池セルスタック１４の中央部の熱は外部に放出され難く、中央部に熱がこもるため上下方向中央部が上下方向両端部よりも高温となり易い。
【００５２】
第３熱交換器１８Ｃでは、空気流入口１５８から空気が導入され、燃料電池セルスタック１４の上下方向中間部に対向する第３通路１４２から空気が導入され、その後、第２通路１４０、第１通路１３８を介して燃料電池セルスタック１４へ供給されると共に、第４通路１４４、第５通路１４６を介して燃料電池セルスタック１４へ供給される。これによって燃料電池セルスタック１４の上下方向中間部を優先的に冷却することができる。
【００５３】
また、本実施形態の第３熱交換器１８Ｃは、燃料電池セルスタック１４と対向する内壁１２０の表面に、燃料電池セルスタック１４からの輻射熱を吸収する熱吸収層が設けられているため、熱吸収層が設けられていない場合に比較して輻射熱を効率的に吸収することができ、燃料電池セルスタック１４を効率的に吸収することができる。本実施形態の熱吸収層は、ステンレスの酸化皮膜としたので、簡単に形成でき、また、熱に強く、耐久性にも優れている。
【００５４】
このように、本実施形態のホットモジュール１０では、燃料電池セルスタック１４の中でも最も高温となる上下方向中間部を優先的に冷却できるので、上下方向中間部の発電セルが上下方向両端部よりも高温となって上下方向中間部の発電セルが劣化することが抑えられ、発電セルの耐久性を向上できる。
【００５５】
なお、第３熱交換器１８Ｃにおいて、燃料電池セルスタック１４の上部、及び下部と対向する位置の通路（第１通路１３８、第２通路１４０、第４通路１４４、第５通路１４６）を流れる冷媒は、第３通路１４２を流れる冷媒よりも温度が高くなるため冷却効率は低下するが、燃料電池セルスタック１４の上部、及び下部の温度は中央部の温度に比較して低いため、燃料電池セルスタック１４の上部、及び下部の冷却能力は不足しない。
【００５６】
燃料電池セルスタック１４の中で高温となる上下方向中間部を優先的に冷却することにより、燃料電池セルスタック１４の上下方向中央部と上下方向両端部との温度差を少なくすることができ、各発電セルの発電能力を均一化して効率的な発電を行うことができる。
【００５７】
（その他の実施形態）
上記実施形態の第３熱交換器１８Ｃでは、燃料電池セルスタック１４を周回する通路が上下方向に５段形成されていたが、本発明はこれに限らず、通路の段数は４段以下であっても良く、５段以上であっても良い。また、第３熱交換器１８Ｃは、長手方向全体が水平方向に対して傾斜した単一の螺旋状の通路が形成されていても良い。この場合、通路の上下方向中央部から空気を流入し、螺旋状の通路の上端、及び下端から空気を排出すれば良い。単一の螺旋状の通路としては、例えば、丸パイプ、角パイプ等を螺旋状に曲げ加工したものを挙げることができる。
【００５８】
上記実施形態では、燃料電池セルスタック１４を冷却するために燃料電池セルスタック１４に供給する空気を用いたが、本発明はこれに限らず、燃料電池セルスタック１４に供給する空気以外の冷媒を用いても良い。
【００５９】
例えば、水を加熱する気化器１５を第３熱交換器１８Ｃと同様の構造に形成して燃料電池セルスタック１４の周囲に配置し、燃料電池セルスタック１４の輻射熱を水に吸収させて燃料電池セルスタック１４を冷却しても良い。
【００６０】
また、改質器１６を第３熱交換器１８Ｃと同様の構造に形成して燃料電池セルスタック１４の周囲に配置し、燃料電池セルスタック１４の輻射熱を水蒸気とガスとの混合気体に吸収させて燃料電池セルスタック１４を冷却しても良い。
【００６１】
また、第２熱交換器１８Ｂの空気流出口と燃料電池セルスタック１４の空気流入口とを空気配管４０を介して接続し、第３熱交換器１８Ｃには水道水を供給して、燃料電池セルスタック１４の輻射熱で加熱した水道水を給湯に利用しても良い。
【００６２】
上記実施形態では、熱吸収層として、酸化皮膜を用いたが、本発明はこれに限らず、輻射熱の吸収率を高めるものであれば、熱吸収層は酸化皮膜に限らず、内壁１２０を構成する材料よりも輻射熱を吸収し易い金属（例えば銅等）、酸化皮膜以外のコーティング等の公知のものを用いることができる。なお、熱吸収層は黒体に近いものが好ましい。
【００６３】
なお、本実施形態の燃料電池システム８は、第１バルブ２６、第２バルブ３０、及び第３バルブ３４を調整して第３熱交換器１８Ｃに供給する空気の熱交換量を調整して燃料電池セルスタック１４の温度を制御することもできる。
【００６４】
上記実施形態では、燃料電池セルスタック１４の中で上下方向中間部が最も高温となる場合を例として上げたが、燃料電池セルスタック１４の構成、及びその周辺機器の配置等によっては、最も高温となる部分が燃料電池セルスタック１４の上下方向中間部ではない場合（例えば、上下方向中間部よりも上側、または下側が最も高温となる場合）も考えられる。その場合には、燃料電池セルスタック１４の中で最も高温となる部分と対向する位置に空気流入口１５８を配置し、最も高温となる部分を優先的に冷却すれば良い。
また、高温となる部分が複数ある場合には、高温部分毎に空気流入口１５８を複数設けても良い。
【００６５】
以上、本発明の一例について説明したが、本発明は、上記に限定されるものでなく、上記以外にも、その主旨を逸脱しない範囲内において種々変形して実施可能であることは勿論である。
【符号の説明】
【００６６】
１０    ホットモジュール
１２    断熱容器
１４    燃料電池セルスタック
１６    改質器
１８Ｃ  第３熱交換器（吸熱装置）
１２０  内壁
１２２  外壁
１３８  第１通路（下側通路）
１４０  第２通路（下側通路）
１４２  第３通路（中央通路）
１４４  第４通路（上側通路）
１４６  第５通路（上側通路）
１５８  空気流入口（流入部）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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