(57)【要約】【課題】燃料電池スタックの温度バランスを均一にすることができる燃料電池モジュールを提供する。【解決手段】燃料電池モジュール１０は、供給された水を水蒸気に変化させ、水蒸気と原料ガスとの混合ガスを送出する蒸発部６０と、蒸発部６０から送出された混合ガスを、水素ガスを含む改質ガスに改質する改質部４０と、改質部４０によって改質された改質ガスと外部から供給された酸化剤ガスとを電気化学反応させることによって発電を行う燃料電池スタック２０とを備える。燃料電池スタック２０、改質部４０、及び蒸発部６０は、互いに両部よりも高い温度の領域を隔てて、順に配置されている。【選択図】図２
2016219397.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
供給された水を水蒸気に変化させ、前記水蒸気と原料ガスとの混合ガスを送出する蒸発部と、前記蒸発部から送出された前記混合ガスを、水素ガスを含む改質ガスに改質する改質部と、前記改質部によって改質された前記改質ガスと外部から供給された酸化剤ガスとを電気化学反応させることによって発電を行う燃料電池スタックとを備え、
前記燃料電池スタック、前記改質部、及び前記蒸発部は、互いに両部よりも高い温度の領域を隔てて、順に配置されている燃料電池モジュール。
【請求項２】
前記燃料電池スタックから送出された未反応の前記改質ガスを燃焼させる燃焼部と、前記燃焼部から送出された排ガスを外部に排出する排ガス流路とを備え、
前記燃料電池スタックと前記改質部との間には、前記燃焼部が設けられ、前記改質部と前記蒸発部との間には、前記排ガス流路が設けられている請求項１に記載の燃料電池モジュール。
【請求項３】
前記排ガス流路から流れる前記排ガスの熱によって前記酸化剤ガスを予熱する第１予熱部と、前記燃料電池スタックに生じる熱によって前記酸化剤ガスを予熱する第２予熱部とを備え、前記第２予熱部は、前記燃料電池スタック及び前記燃焼部の外周面に設けられている請求項２に記載の燃料電池モジュール。
【請求項４】
前記改質部には、前記燃焼部から前記排ガス流路に通じる少なくとも一つ以上の貫通孔が形成され、前記排ガス流路及び前記貫通孔の内部には、熱伝達材又は燃焼触媒が配置されている請求項２又は３に記載の燃料電池モジュール。
【請求項５】
前記貫通孔の下部に取り付けられ、壁面にガスが通る穴が形成されたカバー部材を備え、前記カバー部材の内部には、前記熱伝達材又は前記燃焼触媒が配置されている請求項４に記載の燃料電池モジュール。
【請求項６】
円筒部材と、前記円筒部材を区画することにより各機能部を形成する円板部材と、を備える改質ユニット筐体を備え、前記円筒部材と前記円板部材との接合部分は、前記円板部材の端部から、前記円筒部材の内周面に沿って曲げられて形成された湾曲部を有する応力緩和構造を有する請求項１から５のいずれか一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する。
【背景技術】
【０００２】
燃料電池の一種である固体酸化物形燃料電池（Solid Oxide Fuel Cell：ＳＯＦＣ）の燃料電池スタックは、他の種類の燃料電池のものと比較して、高い温度域で発電を行う。その際、燃料電池モジュールは、燃料電池を高い温度域に保つ役割を果たすが、燃料電池モジュールを構成する部品の配置や部材によっては、局所的に低温になりやすく、燃料電池スタックの温度分布が不均一になりやすい。これに対して、燃料電池スタックの温度バランスを均一化する技術が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１４−０８２１９９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に記載されている燃料電池モジュールでは、内部に蒸発部が設けられた改質器が、高温の燃料電池スタックの上側に配置されている。蒸発部は比較的低温であるため、燃料電池スタックのうち、蒸発部に近い部分では、蒸発部に熱が奪われやすい。このため、燃料電池スタックの温度バランスの均一化が不十分であり、燃料電池スタックの更なる改良が望まれる。
【０００５】
本発明は、上述の問題を解決するためになされたもので、燃料電池スタックの温度バランスを均一にすることができる燃料電池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】
【０００６】
上述の目的を達成するために、本発明に係る燃料電池モジュールは、供給された水を水蒸気に変化させ、前記水蒸気と原料ガスとの混合ガスを送出する蒸発部と、前記蒸発部から送出された前記混合ガスを、水素ガスを含む改質ガスに改質する改質部と、前記改質部によって改質された前記改質ガスと外部から供給された酸化剤ガスとを電気化学反応させることによって発電を行う燃料電池スタックとを備え、前記燃料電池スタック、前記改質部、及び前記蒸発部は、互いに両部よりも高い温度の領域を隔てて、順に配置されている。
【発明の効果】
【０００７】
本発明に係る燃料電池モジュールでは、燃料電池スタック、改質部、及び蒸発部は、互いに両部よりも高い温度の領域を隔てて、順に配置されている。蒸発部、改質部、及び燃料電池スタックの各部材が動作する温度域は、各部材の中で、燃料電池スタックが最も高く、蒸発部が最も低い。このため、蒸発部が、改質部よりも燃料電池スタックから隔てた位置に配置されることで、燃料電池スタックは低温の蒸発部に熱が奪われにくくなる。結果として、燃料電池スタックの温度バランスを均一にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の実施形態に係る外部断熱部材を取り外した燃料電池モジュールの斜視図である。
【図２】燃料電池モジュールの断面図である。
【図３】（Ａ）は、改質ユニットの断面図である。（Ｂ）は、応力緩和構造の断面図である。（Ｃ）は、応力緩和構造の効果を説明するための断面図である。（Ｄ）は、変形例に係る応力緩和構造の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明の実施形態に係る燃料電池モジュール１０について、図１〜図３を用いて説明する。
【００１０】
燃料電池モジュール１０は、家庭用の設備機器や車載機器の発電を目的とした燃料電池を用いた発電機である。燃料電池モジュール１０は、水と、炭化水素化合物で構成された原料ガスと、空気等の酸化剤ガスとが供給されることにより発電を行う。燃料電池モジュール１０は、図１及び図２に示すように、燃料電池スタック２０と、燃焼部３０と、改質部４０と、排ガス流路５０と、蒸発部６０とを備える。燃料電池スタック２０，燃焼部３０，改質部４０，排ガス流路５０，及び蒸発部６０は、下から順に配置されて、モジュール筐体７０の内部に収納されている。
【００１１】
モジュール筐体７０は、図中上下方向を長手方向とする略円柱形に形成されたケースである。モジュール筐体７０の上面には、燃料電池モジュール１０の内部に原料ガス及び水を供給するための原料ガス供給管１１及び水供給管１２が設けられている。また、モジュール筐体７０の側面には、内部に酸化剤ガスを供給するための酸化剤ガス供給管１３と、外部に排ガスを排出するための排ガス排出管１４とが設けられている。モジュール筐体７０の内周面には、排ガス排出管１４に通じ、排ガスを外部に排出するための排ガス排出流路７１が形成されている。また、モジュール筐体７０は、円筒形状の内壁７２，中間壁７３，及び外壁７４が所定の間隔で配置されて構成された多重管構造からなる。
【００１２】
燃料電池スタック２０は、複数積層された板状の燃料電池セルで構成されている。さらに、燃料電池スタック２０には、燃料電池セルから排出された未反応ガスを通す、未反応ガス流路２１が形成されている。未反応ガス流路２１は、燃料電池スタック２０の下面と燃焼部３０とを接続する。この未反応ガス流路２１により、燃料電池スタック２０は、燃焼部３０の内部に通じている。
【００１３】
燃料電池スタック２０の燃料電池セルは、セラミックス等から形成されている燃料極（アノード）と空気極（カソード）とからなる一対の電極と、燃料極と空気極との間に介在する電解質とを含んで構成されている。燃料電池スタック２０は、例えば、７００℃程度の高温度域で、改質ガスを電気化学反応させて発電する。そして、燃料電池スタック２０は、電気化学反応に対して未反応の改質ガス（未反応ガス）を、未反応ガス流路２１を介して、燃焼部３０に送出する。
【００１４】
燃焼部３０は、燃料電池スタック２０の上面に設けられている。燃焼部３０は、未反応ガス流路２１を介して供給された未反応ガスを燃焼し、燃焼した未反応ガス（排ガス）を排ガス流路５０に送出する。また、燃焼部３０は、改質反応に適するように改質部４０の加熱を行う。
【００１５】
改質部４０は、図３（Ａ）に示すように、燃焼部３０の上面に設けられている。また、改質部４０と燃料電池スタック２０とは、互いに両部（改質部４０及び燃料電池スタック２０）よりも高い温度の領域である燃焼部３０を隔てて配置されている。改質部４０の内部には、水蒸気改質触媒が充填されている。改質部４０は、水蒸気改質触媒によって、原料ガスと水蒸気（Ｈ２Ｏ）とを改質することにより、水素（Ｈ２）を含む改質ガスを生成する。例えば、原料ガスの主原料がメタン（ＣＨ４）である場合、改質部４０は、下記式（１）に示すように、メタン（ＣＨ４）と水蒸気（Ｈ２Ｏ）とから、水素（Ｈ２）と一酸化炭素（ＣＯ）を生成する。改質部４０の改質反応は、例えば、６００℃程度の高温度域で行われる。改質部４０は、生成された改質ガスを、改質部４０の側面と燃料電池スタック２０の下面とを接続する改質ガス流路４１を介して、燃料電池スタック２０に送出する。
ＣＨ４＋Ｈ２Ｏ（ｇ）→３Ｈ２＋ＣＯ      （１）
【００１６】
また、改質部４０には、一つ以上の貫通孔４２（接続管）が、図中上下方向に貫通して形成されている。燃焼部３０の内部は、この貫通孔４２によって、排ガス流路５０に通じている。燃焼部３０で未反応ガスを燃焼して生じた排ガスは、貫通孔４２を介して排ガス流路５０に送出される。また、貫通孔４２の内部には、燃焼部３０で燃焼しきれなかった未反応ガスの燃焼を促進させるための燃焼促進材（熱伝達材又は燃焼触媒）が配置されている。燃焼促進材としては、未反応ガスと空気とを混合させることで燃焼を促すことができるもの、伝熱面積を大きくして未反応ガスに熱を供給することで燃焼を促すことができる熱伝達材、化学的反応（２ＣＯ＋Ｏ２→２ＣＯ２）を促進させることで燃焼を促すことができる燃焼触媒、が用いられる。具体的には、燃焼促進材には、例えば、白金（Ｐｔ），ロジウム（Ｒｈ），セリウム（Ｃｅ），オスミウム（Ｏｓ）を主成分とする燃焼触媒、金属ウール、セラミックスウール、セラミックスボール等が用いられる。しかしながら、これに限られず、未反応ガスの燃焼を促すものであれば、これら以外のものが用いられてもよい。貫通孔４２の下部には、カバー部材４３が取り付けられている。カバー部材４３は貫通孔４２の下部に取り付けられることで、燃焼部３０の内部に配置される。
【００１７】
カバー部材４３は、例えば、ガスが通過できるように複数の穴４３ａが形成された外周側面と、穴４３ａが形成されていない底面と、からなる有底円筒形状に形成されている。カバー部材４３の内部には、燃焼部３０で燃焼しきれなかった未反応ガスの燃焼を促進させるための燃焼促進材（熱伝達材又は燃焼触媒）が配置されている。カバー部材４３の内部に配置されている燃焼促進材は、貫通孔４２の内部に配置されている上述した燃焼促進材と同等のものである。
【００１８】
排ガス流路５０は、図１及び図２に示すように、改質部４０と蒸発部６０とを隔てるための空間を備える略円筒形の部材であり、改質部４０と蒸発部６０との間に形成されている。排ガス流路５０の外周面には、排ガスが通過する孔５１が形成されている。孔５１は、例えば、排ガス流路５０の外周面に一箇所以上形成されている。排ガス流路５０は、燃焼部３０とともに、改質反応に適するように改質部４０の加熱を行う。排ガス流路５０は、蒸発部６０の加熱を行う。また、排ガス流路５０の内部には、燃焼部３０で燃焼しきれなかった未反応ガスの燃焼を促進させるための燃焼促進材（熱伝達材又は燃焼触媒）が配置されている。排ガス流路５０の内部に配置されている燃焼促進材は、貫通孔４２及びカバー部材４３の内部に配置されている上述した燃焼促進材と同等のものである。
【００１９】
蒸発部６０は、モジュール筐体７０内の上部近傍に設けられている。また、蒸発部６０と改質部４０とは、互いに両部（蒸発部６０及び改質部４０）よりも高い温度の領域である排ガス流路５０を隔てて配置されている。蒸発部６０には、原料ガス及び水を供給するための原料ガス供給管１１及び水供給管１２が接続されている。蒸発部６０には、矢印Ａ１及び矢印Ａ２に示されるように、燃料電池モジュール１０の外部から原料ガス及び水が供給される。蒸発部６０は、供給された水を蒸発し、水蒸気に変化させる。蒸発部６０は、この水蒸気と原料ガスとを、混合ガス流路６１を介して改質部４０に送出する。蒸発部６０での水の蒸発は、例えば、３００℃程度の低温度域で行われる。
【００２０】
上述のように構成された各機能部（燃焼部３０、改質部４０、排ガス流路５０、及び蒸発部６０）は、図３（Ａ）に示すように、改質ユニット１００を構成する。改質ユニット１００の筐体は、板部材を円筒形状に曲げ加工することにより形成された円筒部材１０１と、円筒部材１０１の内部空間を複数の空間に区画することで各機能部を形成する円板部材１０２〜１０６とを備える。円板部材１０２〜１０６は、その外径が、円筒部材１０１の内径と同等に形成されている。円筒部材１０１と円板部材１０２〜１０６との接合部分近傍は、円筒部材１０１と円板部材１０２〜１０６との熱膨張差に起因する熱応力を緩和するための応力緩和構造１１０を有する。
【００２１】
応力緩和構造１１０は、図３（Ｂ）にも示すように、円板部材１０２〜１０６の外縁部分の全周に形成されている。応力緩和構造１１０は、水平方向外側に延びているストレート部１１１と、ストレート部１１１から上側に向かって曲げられて形成された湾曲部１１２と、湾曲部１１２の先端から上側に延びる端部１１３とを備える。端部１１３は、円筒部材１０１の内周面に沿って伸びて、円筒部材１０１の内周面に、例えば、溶接等の接合手段によって接合されている。
【００２２】
燃料電池モジュール１０は、図１及び図２に示すように、上述した燃料電池スタック２０や改質部４０に加えて、第１予熱部８０（第１熱交換部）、第２予熱部９０（第２熱交換部）、内部断熱部材１８、及び外部断熱部材１９を備える。
【００２３】
第１予熱部８０は、モジュール筐体７０の中間壁７３と外壁７４との間の空間に形成されている。第１予熱部８０は、モジュール筐体７０の排ガス排出流路７１を流れる排ガスＧEの熱によって、酸化剤ガス供給管１３から供給された酸化剤ガスＧＡを加熱する。第１予熱部８０は、加熱された酸化剤ガスＧＡを、第１酸化剤ガス流路８１を介して第２予熱部９０に送出する。
【００２４】
第２予熱部９０は、燃料電池スタック２０及び燃焼部３０の外周面全体を取り囲んで設けられている。第２予熱部９０は、原料ガスの電気化学反応により高温となる燃料電池スタック２０の輻射熱によって、第１予熱部８０によって加熱された酸化剤ガスＧＡをさらに加熱する。第２予熱部９０は、燃料電池スタック２０の輻射熱によって加熱された酸化剤ガスＧＡを、第２酸化剤ガス流路９１を介して燃料電池スタック２０に送出する。
【００２５】
内部断熱部材１８は、燃料電池スタック２０と改質ユニット（燃焼部３０，改質部４０，排ガス流路５０，及び蒸発部６０）とを覆う部材である。内部断熱部材１８は、断熱性の高い素材から形成されている。内部断熱部材１８は、燃料電池スタック２０及び改質ユニットから生じる高熱を遮断するために用いられる。
【００２６】
外部断熱部材１９は、モジュール筐体７０を覆う部材である。外部断熱部材１９は、断熱性が高い素材から形成されている。外部断熱部材１９は、燃料電池スタック２０等から生じ、内部断熱部材１８及びモジュール筐体７０を介して伝達される高熱を遮断するために用いられる。
【００２７】
次に、上述のように構成された燃料電池モジュール１０の作用について説明する。
【００２８】
原料ガス供給管１１及び水供給管１２から、蒸発部６０に原料ガス及び水が供給されると、蒸発部６０は、水を蒸発し、水蒸気に変化させる。そして、蒸発部６０は、この水蒸気と原料ガスとの混合ガスを、混合ガス流路６１を介して改質部４０に送出する。
【００２９】
改質部４０に混合ガスが供給されると、改質部４０は、混合ガスを改質し、水素を含む改質ガスを生成する。改質部４０は、生成された改質ガスを、改質ガス流路４１を介して、燃料電池スタック２０に供給する。
【００３０】
一方、酸化剤ガスは、外部から酸化剤ガス供給管１３を介して、第１予熱部８０に供給される。第１予熱部８０に酸化剤ガスが供給されると、第１予熱部８０は、モジュール筐体７０の排ガス排出流路７１を流れる排ガスとの熱交換によって、酸化剤ガスを加熱する。そして、第１予熱部８０は、加熱した酸化剤ガスを、第１酸化剤ガス流路８１を介して、第２予熱部９０に供給する。
【００３１】
第２予熱部９０に酸化剤ガスが供給されると、第２予熱部９０は、燃料電池スタック２０の輻射熱によって、第１予熱部８０によって加熱された酸化剤ガスをさらに加熱する。そして、第２予熱部９０は、燃料電池スタック２０と同等の温度に昇温された酸化剤ガスを、第２酸化剤ガス流路９１を介して、燃料電池スタック２０に供給する。
【００３２】
燃料電池スタック２０に改質ガス及び酸化剤ガスが供給されると、燃料電池スタック２０は、改質ガス及び酸化剤ガスを電気化学反応させて発電し、外部機器に電力を供給する。また、燃料電池スタック２０は、未反応ガスを、未反応ガス流路２１を介して燃焼部３０に送出する。
【００３３】
燃焼部３０に未反応ガスが供給されると、燃焼部３０は、未反応ガスを燃焼する。燃焼部３０の燃焼により生じた排ガスは、カバー部材４３の穴４３ａ及び改質部４０の貫通孔４２を通って排ガス流路５０に送出される。
【００３４】
燃焼部３０から送出された排ガスは、排ガス流路５０の孔５１及びモジュール筐体７０の排ガス排出流路７１を通過し、排ガス排出管１４から外部に排出される。
【００３５】
なお、排ガスは、排ガス排出流路７１を通る際、排ガス排出流路７１に近接する第１予熱部８０の内部を通る酸化剤ガスを加熱する。
【００３６】
以上、説明したように、本発明に係る燃料電池モジュール１０では、燃料電池スタック２０、改質部４０、及び蒸発部６０は、互いに両部よりも高い温度の領域を隔てて、順に配置されている。このため、蒸発部６０が、燃料電池スタック２０から最も離れた位置に配置され、燃料電池スタック２０は低温の蒸発部６０により熱が奪われにくくなる。これにより、燃料電池スタック２０の温度バランス（温度分布）を均一にすることができ、燃料電池スタック２０の発電効率を向上させることができる。また、燃料電池スタック２０への負荷が加わりにくくなるため、燃料電池スタック２０の破損を防ぎ、耐久性の低下を抑制することができる。結果として、燃料電池スタック２０の信頼性を向上させることができる。
【００３７】
また、本実施の形態では、蒸発部６０と改質部４０との間には、排ガス流路５０が配置されている。このため、蒸発部６０が排ガス流路５０によって加熱されることで、蒸発部６０は効率的に昇温する。また、排ガス流路５０の介在によって、燃料電池スタック２０からの蒸発部６０への影響を低減することができる。
【００３８】
また、改質部４０は、燃焼部３０及び排ガス流路５０に挟まれるように配置されている。このため、改質部４０は、燃焼部３０及び排ガス流路５０によって加熱されることで、改質可能な温度にまで効率的に昇温し、改質ガスを安定して生成することができる。
【００３９】
また、本実施の形態では、改質部４０には、燃焼部３０から排ガス流路５０に通じる貫通孔４２が貫通して形成されている。このため、貫通孔４２を流れる排ガスから熱が伝わることにより、改質部４０は、改質可能な温度にまで効率的に昇温し、改質ガスを安定して生成することができる。
【００４０】
また、本実施の形態では、燃料電池スタック２０，燃焼部３０，改質部４０，排ガス流路５０，及び蒸発部６０が、その動作温度の順に配置されている。このため、燃料電池モジュール１０の各部材（燃料電池スタック２０，燃焼部３０，改質部４０，排ガス流路５０，及び蒸発部６０）の相互間の熱による影響を低減させることができる。これにより、各部材が、他の部材の熱により機能が阻害されることなく、各部材の安定した温度域で動作することが可能になる。結果として、燃料電池スタック２０の発電効率を向上させて、耐久性の低下を抑制することができる。
【００４１】
また、本実施の形態に係る燃料電池モジュール１０は、第１予熱部８０及び第２予熱部９０を備えている。第１予熱部８０の予熱と、第２予熱部９０での燃料電池スタック２０の輻射熱により、外部から取り入れられた酸化剤ガスが、燃料電池スタック２０に供給されるまでに効率的に昇温され、燃料電池スタック２０に供給される。これにより、燃料電池スタック２０の発電効率を向上させることができる。また、２つの予熱部を備えることにより、内部断熱部材１８及び外部断熱部材１９の厚みを薄くすることができる。結果として、燃料電池モジュール１０の小型化を実現できる。ひいては、燃料電池モジュール１０の住宅等の設置場所の確保が容易になる。
【００４２】
また、本実施の形態では、第２予熱部９０は、動作温度の高い燃料電池スタック２０及び燃焼部３０の外周面に設けられている。このため、第２予熱部９０の予熱効果をより高めることができる。また、第２予熱部９０は、燃料電池スタック２０の外周面に設けられていることから、様々な形状の燃料電池スタック２０に適用することが可能になり、汎用性の高い第２予熱部９０を備える燃料電池モジュール１０を提供することができる。
【００４３】
また、本実施の形態では、排ガス流路５０，貫通孔４２及びカバー部材４３の内部には、燃焼促進材（熱伝達材又は燃焼触媒）が配置されている。このため、燃焼部３０で燃焼しきれなかった未反応ガスを、効率的に燃焼させることができる。これにより、燃焼部３０で燃焼しきれなかった未燃焼ガスを外部に排出することを抑制することができる。なお、本実施形態では、排ガス流路５０，貫通孔４２及びカバー部材４３の内部に、燃焼促進材が配置されているが、これに限らず、排ガス流路５０，貫通孔４２及びカバー部材４３の内部のいずれかに燃焼促進材が配置されていればよい。
【００４４】
また、本実施の形態では、図３（Ｂ）に示すように、円筒部材１０１と円板部材１０２〜１０６との接合部分は、湾曲部１１２を有する応力緩和構造１１０を有している。このため、例えば、図３（Ｃ）の矢印Ａ３に示すように、円板部材１０２〜１０６が径方向に熱膨張しても、応力緩和構造１１０の湾曲部１１２の曲率半径が変化して、熱膨張による寸法の変化を吸収できる。これにより、熱応力を緩和することができ、各部品の熱膨張差や熱サイクルに対する燃料電池モジュール１０の耐久性を向上させることができる。また、円筒部材１０１の内部に対して円板部材１０２〜１０６が入れやすくなるため、改質ユニット１００の筐体の組み付け性を向上させることができる。また、応力緩和構造１１０は、上側に延びる端部１１３を有していることから、溶接性及び溶接の作業性を向上させることができ、結果として、燃料電池モジュール１０の耐久性を向上させることができる。なお、本実施形態に係る応力緩和構造１１０は、ストレート部１１１から上側に向かって曲げられて形成された湾曲部１１２と、湾曲部１１２の先端から上側に延びる端部１１３とを備える。しかしながら、これに限らず、応力緩和構造１１０は、ストレート部１１１から下側に向かって曲げられて形成された湾曲部１１２と、湾曲部１１２の先端から下側に延びる端部１１３とを備えていてもよい。
【００４５】
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は上記実施の形態によって限定されるものではない。
【００４６】
例えば、本発明の実施の形態では、改質部４０には、一つ以上の貫通孔４２が図中上下方向に貫通している。しかしながら、貫通孔４２の数や位置は、任意である。
【００４７】
なお、本発明の実施の形態や燃料電池モジュール１０の各部材（燃料電池スタック２０，燃焼部３０，改質部４０，排ガス流路５０，及び蒸発部６０）の温度域は、一つの例であり、これに限定するものではない。例えば、本発明の実施の形態に係る燃料電池スタック２０は、例えば、７００℃程度の高温度域で動作するが、これに限らず、例えば、電気化学反応が生じる温度域であれば、例えば、実施の形態で例示した温度域以外の温度域であってもよい。
【００４８】
また、本発明の実施の形態では、蒸発部６０と改質部４０との間には、燃焼部３０から排出された排ガスが流れる排ガス流路５０が配置されている。しかしながら、これに限られず、蒸発部６０と改質部４０との間に、燃焼部３０が配置されていてもよい。
【００４９】
また、本発明の実施の形態では、応力緩和構造１１０は、図３（Ｂ）に示すように、ストレート部１１１から上側に向かって曲げられて形成された湾曲部１１２を備える。しかしながら、これに限らない。円筒部材１０１と円板部材１０２〜１０６との熱膨張差に起因する熱応力を緩和することができる構造であれば、応力緩和構造１１０は、上記以外の構造のものであってもよい。例えば、図３（Ｄ）に示す変形例のように、ストレート部１１１から下側に向かって曲げられて形成された第１湾曲部１１２ａと、第１湾曲部１１２ａの先端から上側に向かって曲げられて形成された第２湾曲部１１２ｂとを備えることで、一部が下方に突出する応力緩和構造１１０Ａであってもよい。
【００５０】
本発明は、本発明の広義の精神と範囲を逸脱することなく、様々な実施形態及び変形が可能とされるものである。上述した実施形態は、本発明を説明するためのものであり、本発明の範囲を限定するものではない。
【符号の説明】
【００５１】
１０  燃料電池モジュール、１１  原料ガス供給管、１２  水供給管、１３  酸化剤ガス供給管、１４  排ガス排出管、１８  内部断熱部材、１９  外部断熱部材、２０  燃料電池スタック、２１  未反応ガス流路、３０  燃焼部、４０  改質部、４１  改質ガス流路、４２  貫通孔、４３  カバー部材、４３ａ  穴、５０  排ガス流路、５１  孔、６０  蒸発部、６１  混合ガス流路、７０  モジュール筐体、７１  排ガス排出流路、７２  内壁、７３  中間壁、７４  外壁、８０  第１予熱部、８１  第１酸化剤ガス流路、９０  第２予熱部、９１  第２酸化剤ガス流路、１００  改質ユニット、１０１  円筒部材、１０２〜１０６  円板部材、１１０，１１０Ａ  応力緩和構造、１１１  ストレート部、１１２  湾曲部、１１２ａ  第１湾曲部、１１２ｂ  第２湾曲部、１１３  端部
【図１】
2016219397.tif 000003
【図２】
2016219397.tif 000004
【図３】
2016219397.tif 000005