專利名稱：改性器、燃料電池堆裝置及燃料電池模塊和燃料電池裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于生成供給燃料電池單元的燃料氣體的改性器、具備它的燃料電池 堆裝置及燃料電池模塊和燃料電池裝置。
背景技術(shù)：
近年來，作為新一代電源，公開了各種將能夠使用燃料氣體(含氫氣體)和空氣 (含氧氣體)來獲取電力的燃料電池單元容納于容納容器內(nèi)的燃料電池模塊(例如，參照 JP特開2007-59377號公報)。然而，至于生成對燃料電池供給的含氫氣體，公知例如一種使天然氣體等碳氫化 合物與水蒸汽反應(yīng)而生成氫的水蒸汽改性法，也公開了各種用于進行這種改性的改性器。圖24是表示在JP特開2007-59377號公報中代表的現(xiàn)有的燃料電池模塊130的 外觀立體圖。燃料電池模塊130通過在容納容器131內(nèi)容納燃料電池堆裝置138而構(gòu)成。 燃料電池堆裝置138包括將多個燃料電池單元132進行排列而成的燃料電池堆134 ；歧管 (manifold) 133 ；配置于燃料電池堆134上方的U字形改性器135 ；與改性器135的一端側(cè) 連接的原燃料供給管137 ；和連接改性器135的另一端側(cè)與歧管133的一端側(cè)的燃料氣體 供給管136。從原燃料供給管137供給的原燃料，在改性器135內(nèi)進行水蒸汽改性等改性反應(yīng) 而被改性成燃料氣體(含氫氣體)。然后，由改性器135生成的燃料氣體，經(jīng)由燃料氣體供 給管136供給歧管133，從歧管133供給各燃料電池單元132。在圖24所示的燃料電池模塊130中，因為由改性器135生成的燃料氣體是從與歧 管133的一端側(cè)連接的燃料氣體供給管136向歧管133內(nèi)供給，所以無法向配置于比燃料 氣體供給管136還遠的位置的燃料電池單元132供給充分的燃料氣體，從而存在使燃料電 池單元132變差的危險或使燃料電池堆134的發(fā)電效率降低的危險。

發(fā)明內(nèi)容
0003所以，在本發(fā)明中，提供一種能夠高效地對構(gòu)成燃料電池堆的各燃料電池單元供 給燃料氣體的改性器、和具備該改性器的燃料電池堆裝置以及燃料電池模塊和燃料電池裝置。本發(fā)明的改性器，具有氣化部，其在筒狀的容器的中央部設(shè)置了供給原燃料的供 給口 ；和改性部，其設(shè)置于所述容器的兩側(cè)部，且設(shè)置了送出所述燃料氣體的燃料氣體送出 口，各改性部具有將從所述氣化部流入的原燃料改性為燃料氣體的改性催化劑。本發(fā)明的燃料電池堆裝置，具有燃料電池堆，其以豎立設(shè)置了多個在內(nèi)部具有氣 體流路的柱狀燃料電池單元的狀態(tài)進行排列且電連接而成；歧管，其用于固定所述燃料電 池單元的下端，并且向所述燃料電池單元供給燃料氣體；配置于所述燃料電池堆的上方的 技術(shù)方案1 4中的任一項所述的改性器；和燃料氣體供給管，其在所述歧管的兩端部，與各個所述燃料氣體送出口連接。本發(fā)明的燃料電池模塊，包括容納容器；和容納于該容納容器內(nèi)的技術(shù)方案5或 6所述的燃料電池堆裝置，所述改性器設(shè)置于所述容納容器的上壁的內(nèi)面?zhèn)?。本發(fā)明的燃料電池裝置，包括外裝殼；容納于該外裝殼內(nèi)的技術(shù)方案7中所述的 燃料電池模塊，和輔助機器，其用于使該燃料電池模塊工作。


本發(fā)明的目的、特色及優(yōu)點，通過由下述的詳細說明和附圖來闡明。圖1是表示本發(fā)明的第一實施方式的改性器的剖視圖。圖2是表示本發(fā)明的第二實施方式的改性器的剖視圖。圖3是表示本發(fā)明的第三實施方式的改性器的剖視圖。圖4是表示本發(fā)明的第四實施方式的燃料電池堆裝置的外觀立體圖。圖5是表示本發(fā)明的第五實施方式的燃料電池模塊的外觀立體圖。圖6是表示本發(fā)明的第五實施方式的燃料電池模塊的剖視圖。圖7是在圖6所示的燃料電池模塊中，將容納容器的側(cè)面?zhèn)群偷酌鎮(zhèn)冗M行部分摘 取而表示的外觀立體圖。圖8是表示圖6所示的燃料電池模塊的其它示例，并將容納容器的側(cè)面?zhèn)群偷酌?側(cè)進行摘取而表示的外觀立體圖。圖9是在圖6所示的燃料電池模塊之中，將構(gòu)成容納容器并且連接了改性器的上 壁和取下了改性器的燃料電池堆裝置進行摘取而表示的外觀立體圖。圖10是概略地表示本發(fā)明的第六實施方式的燃料電池模塊的剖視圖。圖11是在圖10所示的燃料電池模塊中，將容納容器的側(cè)面?zhèn)扰c底面?zhèn)冗M行部分 摘取而表示的外觀立體圖。圖12是概略地表示本發(fā)明的第七實施方式的燃料電池模塊的剖視圖。圖13是在圖12所示的燃料電池模塊中，將容納容器的側(cè)面?zhèn)群偷酌鎮(zhèn)冗M行部分 摘取來表示的外觀立體圖。圖14是概略地表示圖12所示的燃料電池模塊的其它示例的剖視圖。圖15是概略地表示本發(fā)明的第八實施方式的燃料電池模塊的剖視圖。圖16是概略地表示圖15所示的燃料電池模塊的其它示例的剖視圖。圖17是概略地表示本發(fā)明的第九實施方式的燃料電池模塊的剖視圖。圖18是概略地表示本發(fā)明的第十實施方式的燃料電池模塊的剖視圖。圖19是概略地表示本發(fā)明的第十一實施方式的燃料電池模塊的剖視圖。圖20是概略地表示本發(fā)明的第十一實施方式的燃料電池模塊的其它示例的剖視 圖。圖21是概略地表示本發(fā)明的第十二實施方式的燃料電池模塊的剖視圖。圖22是概略地表示本發(fā)明的第十三實施方式的燃料電池模塊的剖視圖。圖23是表示本發(fā)明的第十四實施方式的燃料電池裝置的立體圖。圖24是表示現(xiàn)有的燃料電池模塊的外觀立體圖。
具體實施例方式0005以下參照附圖對本發(fā)明的優(yōu)選實施方式進行詳細說明。(第一實施方式)圖1表示本發(fā)明的第一實施方式的改性器1的剖視圖。而且，在以后的圖中，對相 同部件賦予相同編號。在圖1所示的改性器1中，在筒狀的容器2內(nèi)的中央部具有氣化部3，在容器2的 兩側(cè)部(即氣化部3的兩側(cè))具有具備改性催化劑4的改性部5。氣化部3具有供給原燃 料的供給口 7，在供給口 7連接有原燃料供給管8。此外，各個改性部5具有用于送出對原 燃料進行改性而生成的燃料氣體的燃料氣體送出口 9，在燃料氣體送出口 9連接有燃料供 給管10。而且，氣化部3與改性部5被具有通氣性的壁6分離。從原燃料供給管8供給的原燃料(例如碳氫化合物氣體，即天然氣或燈油等)，在 氣化部3中根據(jù)需要被氣化之后，流入位于容器2的兩側(cè)部(氣化部3的兩側(cè))的改性部5 中，由改性部5的內(nèi)部具備的改性催化劑4進行改性，生成燃料氣體。由此，由于在一個改 性器1的內(nèi)部具有兩處改性部5，所以能夠作為可高效地進行改性反應(yīng)的改性器1。而且，作為在改性部5的內(nèi)部具備的改性催化劑4，優(yōu)選使用改性效率或耐久性出 色的改性催化劑，例如，能夠采用在Y-氧化鋁或α-氧化鋁或堇青石等多孔質(zhì)載體上附載 Ru、Pt等貴金屬或Ni、Fe等賤金屬的改性催化劑等。而且，改性催化劑4配合在改性部5 中進行的改性反應(yīng)，能夠適當采用一般公知的改性催化劑。通過各個改性部5中的改性反應(yīng)而生成的燃料氣體，從設(shè)置于改性部5的燃料氣 體送出口 9被送出(通過與燃料氣體送出口 9連接的燃料氣體供給管供給)。所以，優(yōu)選通 過各個改性部5中的改性反應(yīng)而生成的燃料氣體為相同量。因此，在圖1所示的改性器1中，表示出從氣化部3的供給口 7到各個燃料氣體送 出口 9的長度相等，并且各個改性部5具有等量且由相同材料構(gòu)成的改性催化劑4的狀態(tài)。 換言之，在圖1中，表示出的改性器1是從氣化部3的供給口到各個壁6的長度相等，并且 改性部5的大小及改性部5具有的改性催化劑4的量和材質(zhì)相同，而且從氣化部3的供給 口 7至燃料氣體送出口 9的長度相等。S卩，圖1所示的改性器1，在剖視圖中以原燃料供給 管8為中心而左右對稱。而且，從氣化部3的供給口 7至燃料氣體送出口 9的長度相等即 可，例如，可以將原燃料供給管8作為中心，構(gòu)成為點對稱。由此，由原燃料供給管8供給的原燃料，向各個改性部5流入相同量，此外，由改性 部5中的改性反應(yīng)而生成的燃料氣體也成為相同量。(第二實施方式)圖2表示本發(fā)明的第二實施方式的改性器，表示在與圖1所示的改性器1 (氣化部 3)的供給口 7連接的原燃料供給管8中設(shè)置用于使原燃料向各個改性部5側(cè)流動的原燃料 流通方向調(diào)整部件12的改性器11的剖視圖。為了向各個改性部5均等地流入由原燃料供給管8供給的原燃料，優(yōu)選在原燃料 供給管8中設(shè)置用于向各個改性部5流動原燃料的部件12。由此，能夠向各個改性部5均等地流動從原燃料供給管8供給的原燃料，能夠在各 個改性部5中高效地進行改性反應(yīng)，并且，能夠使各個改性部5生成的燃料氣體的量相等。
此外，為了將從原燃料供給管8供給的原燃料高效地供給各個改性部5，優(yōu)選以向 氣化部3的內(nèi)部突出的方式連接原燃料供給管8。而且，作為原燃料流通方向調(diào)整部件12，例如，如圖2所示，除了在具有底部的筒 狀容器的左右具有孔的部件，還能夠采用前端分為兩方向的導(dǎo)管等適合向左右兩方向流動 空氣的部件。此外，為了設(shè)置這樣的原燃料流通方向調(diào)整部件12，優(yōu)選原燃料流通方向調(diào)整部 件12的噴出口 13，以與氣化部3的底面不對置的方式設(shè)置。當原燃料流通方向調(diào)整部件12的噴出口 13，以向氣化部3的底面直噴的方式設(shè)置 時，存在氣化部3的一部分的溫度會急劇降低，而使氣化部3中的氣化效率變差的危險。此 外，特別是當在燃料電池單元上方配置改性器11時，存在位于氣化部3的下方的燃料電池 單元的溫度會急劇降低，而使燃料電池單元的發(fā)電效率降低的危險。所以，通過以不與氣化部3的底面對置的方式來設(shè)置原燃料流通方向調(diào)整部件12 的噴出口 13，能夠抑制氣化部3的一部分的溫度降低，此外，當在燃料電池單元的上方配置 改性器11時，能夠抑制位于氣化部3的下方的燃料電池單元的溫度的急劇降低。而且，原燃料流通方向調(diào)整部件12不局限于設(shè)置在原燃料供給管8中，例如，也可 以是例如從氣化部3的上壁下垂而設(shè)置的形狀。(第三實施方式)圖3是表示本發(fā)明的第三實施方式的改性器，表示在圖2所示的改性器11 (氣化 部3)的供給口 7連接了用于分別供給原燃料及水的雙重管的改性器14的剖視圖。在圖3所示的改性器14中，在與氣化部3的供給口 7連接且用于供給原燃料的原 燃料供給管8的內(nèi)側(cè)，設(shè)置有用于向改性器14(氣化部3)供給水的水供給管15，并形成原 燃料供給管8和水供給管15作為雙重管。在改性器14 (改性部5)中，當進行水蒸汽改性時，需要在向氣化部3供給水而使 其氣化為水蒸汽之后，供給到改性部5。在此，由于形成原燃料供給管8與水供給管15作為 雙重管，所以能夠?qū)Ω鱾€改性部5均等地供給水(水蒸汽)。由此，在改性器14中進行水蒸 汽改性時，能夠使由各個改性部5生成的燃料氣體的量相等。而且，在圖3中雖然表示了在原燃料供給管8的內(nèi)側(cè)設(shè)置有水供給管15的雙重管 的示例，但例如，也能夠在水供給管15的內(nèi)側(cè)設(shè)置原燃料供給管8。而且，也能夠分別設(shè)置 原燃料供給管8與水供給管15。(第四實施方式)圖4表示第四實施方式的燃料電池堆裝置16。燃料電池堆裝置16，以豎立設(shè)置了 多個內(nèi)部具有氣體流路的燃料電池單元17的狀態(tài)，針對其間介入集電部件而電連接的燃 料電池堆18，將構(gòu)成燃料電池堆18的燃料電池單元17的下端固定于向燃料電池單元17供 給燃料氣體的歧管20，在燃料電池單元17 (燃料電池堆18)的上方配置圖3所示的改性器 14，并且在歧管20的兩端部具有與改性器14的各個燃料氣體送出口 9連接的燃料氣體供 給管21。而且，在此所謂的端部是指，從燃料電池堆18的端部至歧管20的端部的空間、以 及歧管20的側(cè)面中與燃料電池單元17排列方向正交的側(cè)面。而且，在燃料電池堆18的兩 端部側(cè)，配置有具有用于收集由燃料電池單元17的發(fā)電所產(chǎn)生的電流來向外部導(dǎo)出的電 流導(dǎo)出部的集電部件19。而且，在圖4所示的燃料電池堆16中，各個燃料氣體供給管21配置于歧管20的對角線上。在這樣的燃料電池堆裝置16中，由改性器14中的各個改性部5生成的燃料氣體， 通過各個燃料氣體供給管21，由歧管20的兩端部供給。由此，能夠?qū)υ谄绻?0上配置的構(gòu)成燃料電池堆18的燃料電池單元17供給充分 量的燃料氣體，能夠抑制燃料電池單元17的變差或發(fā)電效率的降低。此外，在圖4所示的燃料電池堆裝置16中，改性器14與歧管20是通過兩個燃料 氣體供給管21連接的，所以能夠牢固地連接改性器14與歧管20。在此，優(yōu)選從改性器14的氣化部3的供給口 7至各個燃料氣體供給管21與歧管 20的連接部為止的長度相等，以便從燃料氣體供給管21向歧管20供給的燃料氣體為相等的量。由此，能夠?qū)ζ绻?0上所配置的構(gòu)成燃料電池堆18的燃料電池單元17供給充分 量的燃料氣體，能夠抑制燃料電池17的變差或發(fā)電效率的降低。此外，通過將燃料電池堆裝置16設(shè)為在燃料電池單元17的上端部側(cè)使剩余的燃 料氣體燃燒的結(jié)構(gòu)，能夠通過由剩余的燃料氣體燃燒所產(chǎn)生的燃燒熱使改性器14的溫度 上升。由此，在改性器14中能夠高效地進行改性反應(yīng)。而且，雖然伴隨燃料電池17的發(fā)電，在燃料電池17 (燃料電池堆18)中會產(chǎn)生熱， 但由其發(fā)電而產(chǎn)生的熱，會從相鄰的燃料電池單元17間等散熱。然而，在并設(shè)多個燃料電池單元17且串聯(lián)電連接而成的燃料電池堆18中，構(gòu)成燃 料電池堆18的燃料電池單元17的排列方向的端部所配置的燃料電池單元17雖然易于散 熱，但構(gòu)成燃料電池堆18的燃料電池17的排列方向的中央部側(cè)所配置的燃料電池單元17 難于散熱，所以作為燃料電池堆18整體，有時產(chǎn)生中央部側(cè)的溫度高而端部側(cè)的溫度低的 不均勻的溫度發(fā)布。此外，在燃料電池單元17的上端部側(cè)，使由燃料電池單元17排出的剩余的燃料氣 體燃燒的情況下，有時產(chǎn)生燃料電池單元17的上端部側(cè)的溫度高而下端部側(cè)的溫度低的 不均勻的溫度發(fā)布。在此，在圖4所示的燃料電池堆裝置16中，在燃料電池堆18的上方配置有用于進 行水蒸汽改性的改性器14，所以，在位于燃料電池堆18的中央部側(cè)的燃料電池單元17的上 方配置改性器14的氣化部3。由此，通過伴隨從水供給管15供給氣化部3的水的氣化的吸熱反應(yīng)，使位于燃料 電池堆18的中央部側(cè)的燃料電池單元17的溫度(特別是位于燃料電池堆18的中央部側(cè) 的燃料電池單元17的上端部側(cè)的溫度)降低。因此，能夠使燃料電池堆18的中央部側(cè)(特別是位于中央部側(cè)的燃料電池單元17 的上端部側(cè))的溫度降低，所以能夠使構(gòu)成燃料電池堆18的燃料電池單元17的排列方向 上的溫度分布接近于均勻，并且，能夠使燃料電池單元17的上下方向上的溫度發(fā)布接近于 均勻。由此，能夠作為可使燃料電池堆18的發(fā)電效率提高的燃料電池堆裝置16。而且，在圖4中，例示了作為燃料電池單元17，是在內(nèi)部具有使燃料氣體(含氫氣 體)在長度方向上流通的氣體流路的中空平板型，并且是在支撐體的表面順序設(shè)置燃料側(cè) 電極層、固體電解質(zhì)層及氧側(cè)電極層而構(gòu)成的氧化物型燃料電池單元17。特別是，當采用固體氧化物燃料電池單元17作為燃料電池單元17時，燃料電池單元17的發(fā)電溫度，會達到非常高溫的600°C 1000°C左右，伴隨于此，燃料電池單元17的 排列方向上的溫度分布、或燃料電池單元17的上下方向上的溫度分布容易變得不均勻。在此，在上述的燃料電池堆裝置16中，能夠降低燃料電池堆18的中央部側(cè)(特別 是位于中央部側(cè)的燃料電池單元17的上端部側(cè))的溫度，所以，能夠使構(gòu)成燃料電池堆18 的燃料電池單元17的排列方向上的溫度分布、或燃料電池單元17的上下方向上的溫度分 布更接近于均勻。所以，對于使用固體氧化物形燃料電池單元作為燃料電池單元17的情況 特別有用。而且，作為燃料電池單元17，也能夠使用上述以外的例如圓筒狀、平板狀的燃料電 池單元，此外，也能夠是在支撐體的表面順序設(shè)置氧側(cè)電極層、固體電解質(zhì)層及燃料側(cè)電極 層而構(gòu)成的固體氧化物型燃料電池單元。(第五實施方式)圖5表示在容納容器23內(nèi)容納上述燃料電池堆裝置16而構(gòu)成的本發(fā)明的第五實 施方式的燃料電池模塊22的外觀立體圖。而且，在圖5中，在容納容器23的上壁的內(nèi)面?zhèn)?設(shè)置有改性器14，作為燃料電池堆裝置16，表示出取下了改性器14的狀態(tài)。此外，在圖5所示的燃料電池模塊22中，表示出取下了容納容器23的一部分(前 后面)，并在后方取出了容納于內(nèi)部的燃料電池堆裝置16 (在圖5中表示取下了改性器14) 的狀態(tài)。以下，針對構(gòu)成燃料電池模塊22的容納容器23來進行說明。圖6是概略地表示燃料電池模塊22的一個示例的剖視圖，圖7是將在圖6所示的 容納容器23中的側(cè)面?zhèn)群偷酌鎮(zhèn)冗M行部分摘取而表示的外觀立體圖。在構(gòu)成燃料電池模塊22的容納容器23中，由外壁24形成容納容器23的外殼，在 內(nèi)部形成了容納燃料電池單元17 (燃料電池堆18)的發(fā)電室31。在這樣的容納容器23中，在沿構(gòu)成燃料電池堆18的燃料電池單元17的排列方向 的側(cè)部和與該側(cè)部對置的容納容器23的外壁24之間，具有用于流動空氣或廢氣的流路。在此，在容納容器23中，在外壁24的內(nèi)側(cè)隔開規(guī)定間隔形成了第一壁25，在第一 壁25的內(nèi)側(cè)隔開規(guī)定間隔配置了第二壁26，還在第二壁26的內(nèi)側(cè)隔開規(guī)定間隔配置了第
三壁27。由此，由外壁24與第一壁25形成的空間構(gòu)成第一流路28，由第二壁26與第三壁 27形成的空間構(gòu)成第二流路29，由第一壁25與第二壁26形成的空間構(gòu)成第三流路30。而且，在圖6所示的容納容器23中，第一壁25的上端部與第二壁26連接，第二壁 26與容納容器23的上壁(外壁24)連接，第三壁27的上端部與第二壁26連接。此外，在容納容器23的底部，連接有用于向容納容器23內(nèi)供給含氧氣體(空氣) 的空氣供給管32，從空氣供給管32供給的空氣流入空氣導(dǎo)入部38?？諝鈱?dǎo)入部38通過空 氣導(dǎo)入口 39與第一流路28連接，所以流入空氣導(dǎo)入部38的空氣，通過空氣導(dǎo)入口 39而流 入第一流路28。在第一流路28中向上方流動的空氣，通過設(shè)置于第二壁26的空氣流通口 33而流入第二流路29。然后，在第二流路29中向下方流動的空氣，通過設(shè)置于第三壁27 的空氣噴出口 34，供給到發(fā)電室31內(nèi)。另一方面，從燃料電池單元17排出的廢氣、或在燃料電池單元17的上端部側(cè)使剩 余的燃料氣體燃燒而產(chǎn)生的廢氣，通過設(shè)置于第二壁26的廢氣流通口 35而流入第三流路 30。然后，在第三流路30中向下方流動的廢氣，通過廢氣收集口 41而流入廢氣收集部40之后，通過與廢氣收集部40連接的廢氣排氣管36 (參照圖5)來向容納容器23的外部進行 排氣。所以，從空氣供給管32供給的空氣，在空氣導(dǎo)入部38中流動的期間，與在廢氣收 集部40中流動的廢氣進行熱交換，在第一流路28中流動的期間，與在第三流路30中流動 的廢氣進行熱交換，在第二流路29中流動的期間，與在第三流路30中流動的廢氣和發(fā)電室 31內(nèi)的熱進行熱交換。由此，能夠高效地提高空氣的溫度，所以能夠提高燃料電池單元17的發(fā)電效率。此外，通過將燃料電池模塊22設(shè)為在燃料電池單元17的上端部側(cè)使剩余的燃料 氣體燃燒的結(jié)構(gòu)，能夠通過燃燒剩余的燃料氣體所產(chǎn)生的燃燒熱來提高改性器14的溫度。 由此，能夠由改性器14高效地進行改性反應(yīng)。此外，在圖7中，表示出設(shè)置有多個空氣流通口 33及廢氣流通口 35的示例。由此， 流入第一流路28的空氣，高效地在第二流路29中流動而供給發(fā)電室31內(nèi)。此外，發(fā)電室 31內(nèi)的廢氣，能夠高效地流入第三流路30，而向容納容器23的外部進行排氣。并且，在配置于燃料電池堆18 (燃料電池單元17)的兩側(cè)面?zhèn)鹊慕^熱部件37 (在 圖中絕熱部件37以斜線表示)中，與空氣噴出口 34對應(yīng)，設(shè)置了用于向燃料電池單元17 側(cè)流入空氣的孔。于是，從空氣噴出口 34供給到發(fā)電室31內(nèi)的空氣，會從燃料電池單元17的下端 部側(cè)向上端部側(cè)流動(一部分，在配置于燃料電池單元17之間的集電部件的內(nèi)部，從下端 部側(cè)向上端部側(cè)流動)，從而能夠高效地進行燃料電池單元17的發(fā)電。而且，能夠適當設(shè)置絕熱部件37，以便不會由于容納容器23內(nèi)的熱被極度散熱， 使燃料電池單元17 (燃料電池堆18)的溫度降低而使發(fā)電量降低，在圖6中，表示出絕熱部 件37設(shè)置于歧管20的底部、燃料電池單元17 (燃料電池堆18)的兩側(cè)面、以及容納容器23 的上壁(外壁24)與改性器14之間的示例。即，改性器14隔著絕熱部件37與容納容器23 的上壁(外壁24)的內(nèi)面連接。在以下的其它實施方式中也同樣。而且，在圖6中表示出在發(fā)電室31內(nèi)容納了具有一列燃料電池堆18的燃料電池 堆裝置16的示例，此時，從燃料電池單元17的兩側(cè)面?zhèn)葘?dǎo)入空氣。此外，在圖6中，雖然表示出空氣供給管32與廢氣排氣管36分別錯開位置而設(shè)置 的示例，但也能夠以廢氣排氣管36位于空氣供給管32的內(nèi)部的方式進行設(shè)置。圖8是將圖6所示的容納容器23中的側(cè)面?zhèn)燃暗酌鎮(zhèn)冗M行部分摘取而表示的外 觀立體圖，表示出在第三壁27所設(shè)置的空氣噴出口 34a的其它示例。在圖8中，設(shè)置有多個用于將空氣導(dǎo)入燃料電池堆18的空氣噴出口 34a，特別是， 與燃料電池單元17的排列方向上的中央部側(cè)對應(yīng)的空氣噴出口 34a，其間隔被設(shè)置得窄， 而與燃料電池單元17的排列方向上的端部側(cè)對應(yīng)的空氣噴出口 34a，其間隔被設(shè)置得寬。 由此，通過向燃料電池堆18的中央部側(cè)供給大量的空氣，與端部側(cè)相比，更能夠?qū)⑷剂想?池堆18的燃料電池單元17的排列方向上的中央部側(cè)的熱進行散熱，從而能夠使燃料電池 單元17的排列方向上的溫度分布接近于均勻。此外，改性器14，配置于燃料電池單元17 (燃料電池堆18)的上方，并且，隔著絕 熱部件37與容納容器23的上壁(外壁24)的內(nèi)面連接。由此，因為改性器14配置于燃料 電池堆18 (燃料電池單元17)的上方，所以通過伴隨于供給氣化部3的水的氣化的吸熱反
9應(yīng)，能夠降低燃料電池堆18的中央部側(cè)(特別是位于中央部側(cè)的燃料電池單元17的上端 部側(cè))的溫度，能夠使燃料電池單元17的排列方向上的溫度分布、或燃料電池單元17的上 下方向上的溫度分布更接近于均勻，能夠作為提高了發(fā)電效率的燃料電池模塊22。而且，由于在改性器14與容納容器23的上壁(外壁24)之間配置有絕熱部件37， 所以能夠抑制改性器14的溫度的降低，能夠通過改性器14高效地進行改性反應(yīng)。此外，改性器14以通過歧管20的兩端側(cè)供給燃料氣體的方式，經(jīng)由與各個燃料氣 體送出口 9連接的燃料氣體供給管21與歧管20連接，所以從歧管20的兩端部向各燃料電 池單元17供給充分量的燃料氣體，并且從燃料電池單元17的兩側(cè)面?zhèn)裙┙o空氣。由此，能 夠作為提高了發(fā)電效率的燃料電池模塊22。圖9是在圖6所示的燃料電池模塊22之中，將燃料電池堆裝置16 (表示取下了改 性器14)和連接了改性器14的容納容器23的上壁42 (外壁24)進行摘取而表示的外觀立 體圖。在此，用于將由改性器14生成的燃料氣體供給歧管20的燃料氣體供給管21，由 與改性器14 (各個燃料送出口 9)連接的改性器側(cè)燃料氣體供給管43和與歧管20連接的 歧管側(cè)燃料氣體供給管44構(gòu)成，并通過連接它們而構(gòu)成與上壁42連接的燃料電池堆裝置 16。在此，由于改性器14與上壁42的內(nèi)面連接，所以當進行燃料電池模塊22的組裝 時，易于進行改性器14的定位，并且，也易于進行去除改性器14的燃料電池堆裝置16的定 位。由此，燃料電池模塊22的組裝變得容易。此外，在這樣的燃料電池模塊22中，通過取下改性器側(cè)燃料氣體供給管43和歧管 側(cè)燃料氣體供給管44，并且從容納容器23取下上壁42，能夠易于從容納容器23取下改性 器14，所以能夠容易地對改性器14進行裝卸。此外，由于在燃料電池堆裝置16中容易裝卸改性器14，所以當對燃料電池模塊22 進行組裝時，將取下了改性器14的燃料電池堆裝置16滑入容納容器23內(nèi)進行容納，此后， 通過在容納容器23中安裝連接了改性器14的上壁42，能夠容易地組裝燃料電池模塊22， 并且能夠容易地組裝燃料電池堆裝置16。而且，當安裝改性器側(cè)燃料氣體供給管43和歧管側(cè)燃料氣體供給管44時，應(yīng)該抑 制從改性器14供給的燃料氣體的漏出，優(yōu)選以改性器側(cè)燃料氣體供給管43與歧管側(cè)燃料 氣體供給管44的內(nèi)側(cè)連接的方式來構(gòu)成。而且，優(yōu)選能夠容易地裝卸改性器側(cè)燃料氣體供給管43和歧管側(cè)燃料氣體供給 管44的構(gòu)造，例如，優(yōu)選能夠一觸式(one touch)裝卸的構(gòu)造。通過采用這樣的構(gòu)造，能夠在燃料電池單元17的上方容易地配置改性器14，且在 燃料電池單元17的上端部側(cè)使剩余的燃料氣體燃燒時，能夠高效地使改性器14的溫度上 升，能夠提高改性器14的改性效率。(第六實施方式)圖10是概略地表示在容納容器47內(nèi)容納了燃料電池堆裝置16的本發(fā)明的第六 實施方式的燃料電池模塊22A的剖視圖，圖11是將在圖10所示的容納容器47中的側(cè)面?zhèn)?及底面?zhèn)冗M行部分摘取來表示的外觀立體圖。在圖10所示的容納容器47中，第一壁25的上端部與容納容器47的上壁(外壁24)連接，在第一壁25上設(shè)置有用于連接第一流路28與第二流路29的空氣流通口 48。并 且，第二壁26的上端部連接于低于第一壁25的空氣流通口 48的下方。此外，第三壁27的 上端部與容納容器47的上壁(外壁24)連接，在第二壁26與第三壁27之間，設(shè)置有用于 連接發(fā)電室31與第三流路30的廢氣流通路49。而且，第三壁27也能夠在比第一壁25與 第二壁26的連接部更靠容納容器47的上壁側(cè)(比空氣流通口 48更上方側(cè))處，與第一壁 25連接。在這樣的容納容器47中，從空氣導(dǎo)入部38流入第一流路28的空氣，向上方流入 第一流路28之后，通過設(shè)置于第一壁25的空氣流通口 48而流入第二流路29。然后，向下 方流入第二流路29的空氣，通過設(shè)置于第三壁27的空氣噴出口 34而供給到發(fā)電室31內(nèi)。另一方面，從燃料電池單元17排出的廢氣或在燃料電池單元17的上端部側(cè)通過 使剩余的燃料氣體燃燒而產(chǎn)生的廢氣，通過設(shè)置在第二壁26與第三壁27之間的廢氣流通 路49而流入第三流路30。然后，向下方流入第三流路30的廢氣，在通過廢氣收集口 41而 流入廢氣收集部40之后，通過與廢氣收集部40連接的廢氣排氣管36向容納容器47的外 部進行排氣。所以，在由這樣的結(jié)構(gòu)構(gòu)成的容納容器47中，從空氣供給管32供給的空氣，在空 氣導(dǎo)入部38中流動的期間，與在廢氣收集部40中流動的廢氣進行熱交換，在第一流路28 中流動的期間，與在第三流路30中流動的廢氣進行熱交換，在第二流路29中流動的期間， 與在第三流路30中流動的廢氣和發(fā)電室31內(nèi)的熱進行熱交換。由此，能夠高效地提高空氣的溫度，所以能夠提高燃料電池單元17的發(fā)電效率。此外，在圖11中，表示了設(shè)置有多個空氣流通口 48及廢氣流通路49的示例。由 此，流入第一流路28的空氣，高效地流入第二流路29來供給到發(fā)電室31內(nèi)。此外，發(fā)電室 31內(nèi)的廢氣，能夠高效地流入第三流路30而向容納容器47的外部進行排氣。而且，在第三壁27與容納容器47的上壁(外壁24)連接時，能夠抑制發(fā)電室31 內(nèi)的廢氣在改性器14的附近的空間滯留，能夠?qū)l(fā)電室31內(nèi)的廢氣高效地流入第三流路 30。(第七實施方式)圖12是概略地表示在容納容器50內(nèi)容納燃料電池堆裝置16的本發(fā)明的第七實 施方式的燃料電池模塊22B的剖視圖，圖13是將在圖12所示的容納容器50中的側(cè)面?zhèn)扰c 底面?zhèn)冗M行部分摘取來表示的外觀立體圖。在圖12所示的容納容器50中，第一壁25的上端部與容納容器50的上壁(外壁 24)連接。此外，第二壁26的上端部與容納容器50的上壁(外壁24)連接。而且，在第二 壁26上，設(shè)置有連接發(fā)電室31與第三流路30的廢氣流通口 52。并且，在第一壁25與第二 壁26之間，設(shè)置有連接第一流路28與第二流路29的空氣流通路51。此外，第三壁27其上 端部在第二壁26的廢氣流通口 52的下方，并且在與空氣流通路51的上端部相同位置或高 于它的位置，與第二壁26連接。而且，第二壁26的上端部，也能夠在比空氣流通路51更靠 容納容器50的上壁側(cè)處，與第一壁25連接。在這樣的容納容器50中，從空氣導(dǎo)入部38流入第一流路28的空氣，向上方流入 第一流路28之后，通過設(shè)置于第一壁25與第二壁26之間的空氣流通路51而流入第二流 路29。然后，向下方流入第二流路29的空氣，通過設(shè)置于第三壁27的空氣噴出口 34而供
11給到發(fā)電室31內(nèi)。另一方面，從燃料電池單元17排出的廢氣或在燃料電池單元17的上端部側(cè)通過 使剩余的燃料氣體燃燒而產(chǎn)生的廢氣，通過設(shè)置于第三壁27的廢氣流通口 52而流入第三 流路30。并且，向下方流入第三流路30的廢氣，在通過廢氣收集口 41而流入廢氣收集部 40之后，通過與廢氣收集部40連接的廢氣排氣管36 (參照圖5)向容納容器50的外部進行 排氣。所以，在由這樣的結(jié)構(gòu)構(gòu)成的容納容器50中，從空氣供給管32供給的空氣，在空 氣導(dǎo)入部38中流動的期間，與在廢氣體收集部40中流動的廢氣進行熱交換，在第一流路28 中流動的期間，與在第三流路30中流動的廢氣進行熱交換，在第二流路29中流動的期間， 與在第三流路30中流動的廢氣和發(fā)電室31內(nèi)的熱進行熱交換。由此，能夠高效地提高空氣的溫度，所以能夠提高燃料電池單元17的發(fā)電效率。此外，在圖13中，表示了設(shè)置有多個空氣流通路51及廢氣流通口 52的示例。由 此，流入第一流路28的空氣，高效地流入第二流路29而供給到發(fā)電室31內(nèi)。此外，發(fā)電室 31內(nèi)的廢氣，能夠高效地流入第三流路30而向容納容器50的外部進行排氣。然而，在發(fā)電室31中，由燃料電池單元17的發(fā)電產(chǎn)生的熱或在燃料電池單元17 的上端部側(cè)剩余燃料氣體的燃燒等，會使上部側(cè)的溫度升高。在此，由于設(shè)置在第三壁27 的廢氣流通口 52位于發(fā)電室31的上部側(cè)，所以能夠高效地使溫度高的廢氣流入第三流路 30。由此，能夠通過流入第三流路30的廢氣與空氣高效地進行熱交換，能夠高效地提 高空氣的溫度，所以能夠提高燃料電池單元17的發(fā)電效率。圖14表示在圖13所示的容納容器50的發(fā)電室31內(nèi)，將兩個燃料電池堆18并列 配置的燃料電池模塊22C的示例的剖視圖。而且，兩個燃料電池堆18被配置在一個歧管20上。在此情況下，通過從空氣噴出口 34向各個燃料電池堆18的一側(cè)的側(cè)面供給空氣， 從而即使在將兩個燃料電池堆并列配置的情況下，也能夠高效地進行燃料電池單元17的 發(fā)電。而且，以從空氣噴出口 34供給的空氣，能夠高效地在構(gòu)成燃料電池堆18的燃料電 池單元17之間從下端部側(cè)向上端部側(cè)流通的方式，且以在相互的燃料電池堆18之間，從燃 料電池堆18的一方的側(cè)面?zhèn)?空氣噴出口 34側(cè))供給的空氣，不從燃料電池堆18的另一 方的側(cè)面?zhèn)攘鞒龅姆绞?，在燃料電池?8的另一方的側(cè)面?zhèn)扰渲美缃^熱部件(板狀或棉 狀的絕熱部件)等。在此情況下，即使從空氣噴出口 34供給的空氣，流向燃料電池堆18的 另一方的側(cè)面方向時，也會由于空氣沿著絕熱部件向上方流動，而能夠高效地在燃料電池 單元17之間流動空氣。(第八實施方式)圖15及圖16是概略地表示在容納容器60內(nèi)容納了燃料電池堆裝置16的本發(fā)明 的第八實施方式的燃料電池模塊22D、22E的剖視圖，且具備后述的熱交換抑制部61。容納容器60，在外壁24的內(nèi)側(cè)隔開規(guī)定間隔形成了第一壁25，在第一壁25的內(nèi) 側(cè)隔開規(guī)定間隔配置了第二壁26，在第二壁26的內(nèi)側(cè)隔開規(guī)定間隔配置了第三壁27，在第 三壁27的內(nèi)側(cè)隔開規(guī)定間隔配置了第四壁62。
由此，由外壁24與第一壁25形成的空間形成第一流路28，由第三壁27與第四壁 62形成的空間形成第二流路29，由第一壁25與第二壁26形成的空間形成第三流路30，由 第二壁26與第三壁27形成的空間生成熱交換抑制部61。所以，熱交換抑制部61在第二流 路29與第三流路30之間形成。而且，空氣從容納容器60的側(cè)方供給到發(fā)電室31內(nèi)。而且，在圖15所示的容納容器60中，第一壁25的上端部與第三壁27連接，第三 壁27與容納容器60的上壁(外壁24)連接，第四壁62的上端部在比第一壁25與第三壁 27之間的連接部更靠容納容器60的上壁側(cè)處，與第三壁27連接。而且，能夠使第四壁62 的上端部與容納容器60的上壁(外壁24)連接。此外，雖然表示了第二壁26的上端部，與 連接第一壁25和第三壁27的板部件相連接的示例，但也能夠以將第二壁26的上端部，在 連接后述的發(fā)電室31和第三流路30的廢氣流通路64的下方，與第三壁27連接的方式來 構(gòu)成。此外，在容納容器60的底部，連接有用于向容納容器60內(nèi)供給空氣的空氣供給管 32，從空氣供給管32供給的空氣流入空氣導(dǎo)入部38?？諝鈱?dǎo)入部38通過空氣導(dǎo)入口 39與 第一流路28連接，所以流入空氣導(dǎo)入部38的空氣，通過空氣導(dǎo)入口 39而流入第一流路28。 向上方流入第一流路28的空氣，通過設(shè)置于第三壁27的空氣流通口 63(在圖16中，相當 于空氣流通路65)，流入第二流路29。然后，向下方流入第二流路29的空氣，通過設(shè)置于第 四壁62的空氣噴出口 34，供給到發(fā)電室31內(nèi)。另一方面，從燃料電池單元17排出的廢氣或通過在燃料電池單元17的上端部側(cè) 使剩余的燃料氣體燃燒而產(chǎn)生的廢氣，通過設(shè)置在第二壁26 (根據(jù)第二壁26的形狀為第三 壁27)與第四壁62之間的連接了發(fā)電室31與第三流路的廢氣流通路64而流入第三流路 30。然后，向下方流入第三流路30的廢氣，在通過廢氣收集口 41而流入廢氣收集部40之 后，通過與廢氣收集部40連接的廢氣排氣管(未圖示)向容納容器60的外部進行排氣。所以，從空氣供給管32供給的空氣，在空氣導(dǎo)入部38中流動的期間，與在廢氣收 集部40中流動的廢氣進行熱交換，在第一流路28中流動的期間，與在第三流路30中流動 的廢氣進行熱交換，在第二流路29中流動的期間，與發(fā)電室31內(nèi)的熱進行熱交換。由此，能夠高效地提高空氣的溫度，所以能夠提高燃料電池單元17的發(fā)電效率。而且，第一流路28、第二流路29及第三流路30的每一個，為了分別高效地進行與 流入各個流路的空氣或廢氣的熱交換，優(yōu)選為沿著構(gòu)成燃料電池堆18的燃料電池單元17 的排列方向的側(cè)部的外形以上的大小。其中，從空氣供給管32供給的空氣，流入第一流路28及第二流路29而供給到發(fā) 電室31內(nèi)，但流入第二流路29的空氣，與發(fā)電室31內(nèi)的熱進行熱交換并形成高溫。另一 方面，從發(fā)電室31流入第三流路30的廢氣，由于與流入第一流路28的非高溫的空氣進行 熱交換，所以存在比流入第二流路29的空氣的溫度低的危險。伴隨于此，由于流入第二流 路29的空氣與流入第三流路30的廢氣的熱交換，從而會出現(xiàn)流入第二流路29的空氣的溫 度降低，而使燃料電池單元17的發(fā)電量降低的危險。所以，在燃料電池模塊22E的容納容器60中，在第二流路29與第三流路30之間， 具有用于對流入第二流路29的空氣與流入第三流路30的廢氣的熱交換進行抑制的熱交換 抑制部61。由此，能夠?qū)α魅氲诙髀?9的空氣與流入第三流路30的廢氣的熱交換進行抑制，能夠抑制流入第二流路29的空氣的溫度的降低。由此，由于能夠?qū)θ剂想姵貑卧?7供 給高溫的空氣，所以能夠提高燃料電池單元17的發(fā)電效率。其中，在圖15中表示了將由在低于設(shè)置于第三壁27的上方的空氣流通口 63的下 方所連接的第二壁26與第三壁27形成的空間作為熱交換抑制部61來構(gòu)成的示例，在圖16 中，表示了將由第二壁26與在高于設(shè)置于第二壁26的上方的空氣流通路65的上方所連接 的第三壁27形成的空間作為熱交換抑制部61來構(gòu)成的示例。S卩，在圖15中，熱交換抑制 部61沿著第三流路30形成，在圖16中，熱交換抑制部61沿著第二流路29形成。于是，通過在第二流路29與第三流路30之間設(shè)置熱交換抑制部61，能夠抑制流入 第二流路29的空氣與流入第三流路30的廢氣的熱交換，并對燃料電池單元17供給高溫的 空氣。而且，熱交換抑制部61內(nèi)，為了對流入第二流路29的空氣與流入第三流路30的 廢氣的熱交換進行高效地抑制，優(yōu)選為熱傳導(dǎo)率低的空間。所以，除了將熱交換抑制部61 內(nèi)設(shè)為真空，在熱交換抑制部61內(nèi)，還能夠配置例如空氣、絕熱部件、混凝土、玻璃等，特別 是考慮到電池模塊22D、22E的結(jié)構(gòu)或成本等，優(yōu)選配置絕熱部件。而且，作為絕熱部件，優(yōu) 選能夠在熱交換抑制部61內(nèi)容易進行配置的形狀，例如能夠設(shè)為粒狀或板狀的絕熱部件。在此，為了有效地抑制流入第二流路29的空氣的溫度降低，優(yōu)選第二流路29及第 三流路30是沿著構(gòu)成燃料電池堆18的燃料電池單元17的排列方向的側(cè)部的外形以上的 大小，并且，將在第二流路29與第三流路30之間具備的熱交換抑制部61設(shè)為沿著構(gòu)成燃 料電池堆18的燃料電池單元17的排列方向的側(cè)部的外形以上的大小。S卩，熱交換抑制部61，優(yōu)選具有構(gòu)成燃料電池堆18的燃料電池單元17的排列方向 上的寬度以上的寬度，并且具有燃料電池單元17的長度方向上的寬度以上的寬度的大小。由此，發(fā)電室31內(nèi)的熱或通過燃料電池單元17的發(fā)電而產(chǎn)生的熱，能夠高效地與 流入第二流路29的空氣進行熱交換(傳熱)，并且抑制流入第二流路29的空氣與流入第三 流路30的廢氣的熱交換，且能夠向燃料電池單元17供給溫度高的空氣。進而，通過將熱交 換抑制部61的大小設(shè)為沿著構(gòu)成燃料電池堆18的燃料電池單元17的排列方向的側(cè)部的 外形以上的大小，在第二流路29中流動空氣的期間，能夠抑制燃料電池堆18的溫度降低。其中，在圖15及圖16中表示了在熱交換抑制部61內(nèi)配置了絕熱部件37的示例， 配置于圖15中的熱交換抑制部61的絕熱部件37，以其下端部位于低于燃料電池單元17的 下端部的位置、并且其上端部位于高于燃料電池單元17的上端部的位置的形狀，配置于熱 交換抑制部61內(nèi)。此外，在圖16中的熱交換抑制部61中配置的絕熱部件37，以其上端部 位于高于燃料電池單元17的上端部的位置的形狀，配置于熱交換抑制部61內(nèi)。而且，雖然 在圖中未表示，但配置于熱交換抑制部61內(nèi)的絕熱部件37構(gòu)成為具有燃料電池單元17 的排列方向上的寬度以上的寬度，并且沿著構(gòu)成燃料電池堆18的燃料電池單元17的排列 方向的側(cè)部的外形以上的大小。由此，能夠高效地抑制流入第二流路29的空氣與流入第三 流路30的廢氣的熱交換，并且，能夠抑制燃料電池堆18的溫度降低，能夠提高燃料電池單 元17的發(fā)電效率。如上所述，在燃料電池模塊22D、22E中，可以在容納容器60內(nèi)具有用于將從空氣 供給管32供給的空氣向上方流動的第一流路28 ；用于將流入第一流路28的空氣供給到發(fā) 電室31 (燃料電池單元17)內(nèi)的第二流路29;和用于將發(fā)電室31內(nèi)的廢氣向下方流動的第三流路30，并且在第二流路29與第三流路30之間具備熱交換抑制部61，對各個流路的 結(jié)構(gòu)能夠適當?shù)剡M行設(shè)定。(第九及第十實施方式)圖17表示在容納容器70內(nèi)容納了燃料電池堆裝置16的本發(fā)明的第九實施方式 的燃料電池模塊22F。圖18表示在容納容器80內(nèi)容納了燃料電池堆裝置16的本發(fā)明的第 十實施方式的燃料電池模塊22G。在圖17所示的容納容器70中，第一壁25的上端部與容 納容器70的上壁(外壁24)連接，在第一壁25上設(shè)置有用于連接第一流路28與第二流路 29的空氣流通口 71。于是，第二壁26及第三壁27的上端部連接于低于第一壁25的空氣 流通口 71的下方。此外，第四壁62的上端部與容納容器70的上壁連接，在第二壁26(第 三壁27)與第四壁62之間，設(shè)置有連接發(fā)電室31與第三流路30的廢氣流通路72。而且， 第四壁62也能夠在比第一壁25與第二壁26(第三壁27)之間的連接部更靠容納容器70 的上壁側(cè)(比空氣流通口 71更上方側(cè))處，與第一壁25連接。而且，在圖17所示的容納 容器70中表示出沿著第三流路設(shè)置了熱交換抑制部61的示例。此外，在圖18所示的容納容器80中，第一壁25的上端部與容納容器80的上壁 (外壁24)連接，第二壁26的上端部與容納容器80的上壁(外壁24)連接。而且，在第二 壁26與第三壁27之間，設(shè)置有連接發(fā)電室31與第三流路30的廢氣流通口 82。而且，在第 一壁25與第三壁27 (第二壁26)之間，設(shè)置有連接第一流路28與第二流路29的空氣流通 路81。此外，第四壁62其上端部在第二壁26的廢氣流通口 82的下方，并且在與空氣流通 路81的上端部相同位置或高于它的位置，與第二壁26連接。而且，第二壁26的上端部，也 能夠在比廢氣流通口 82更靠容納容器80的上壁側(cè)處，與第一壁25連接。而且，在圖18所 示的容納容器中，表示了沿著第二流路29設(shè)置了熱交換抑制部61的示例。于是，在圖17及圖18所示的容納容器70及容納容器80中，從空氣供給管32供 給的空氣，向上方流入第一流路28，流入第一流路28的空氣繼續(xù)流入第二流路29之后，流 入燃料電池單元17。此外，發(fā)電室31內(nèi)的廢氣流入第三流路30而向容納容器70及容納 容器80的外部進行排氣。此時，由于在第二流路29與第三流路30之間具有熱交換抑制部 61，所以能夠抑制流入第二流路29的空氣與流入第三流路30的廢氣的熱交換，能夠抑制流 入第二流路29的空氣的溫度的降低。所以，能夠?qū)θ剂想姵貑卧?7供給高溫的空氣，能夠 提高燃料電池單元17的發(fā)電效率。(第十一實施方式)圖19及圖20是概略地表示在容納容器90內(nèi)容納了燃料電池堆裝置16的本發(fā)明 的第十一實施方式的燃料電池模塊22H、22I的剖視圖，且具備后述的熱交換抑制部件91。 本實施方式的容納容器90，與第五實施方式的容納容器23類似，在對應(yīng)的部分賦予相同的 參照符號，并省略其說明。在容納容器90中，從空氣供給管32供給的空氣，流入第一流路28及第二流路29 而供給到發(fā)電室31內(nèi)，但流入第二流路29的空氣與發(fā)電室31內(nèi)的熱進行熱交換而形成高 溫。另一方面，從發(fā)電室31流入第三流路30的廢氣，由于與流入第一流路28的非高溫的 空氣進行熱交換，所以存在低于流入第二流路29的空氣的溫度低的危險。伴隨于此，由于 流入第二流路29的空氣與流入第三流路30的廢氣的熱交換，從而會出現(xiàn)流入第二流路29 的空氣的溫度降低，而使燃料電池單元17的發(fā)電量或發(fā)電效率降低的危險。
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所以，在本發(fā)明的燃料電池模塊22H、221中，在第二流路29及第三流路30中的至 少一個流路中，具備用于抑制流入第二流路29的空氣與流入第三流路30的廢氣的熱交換 的熱交換抑制部件91。由此，能夠抑制流入第二流路29的空氣與流入第三流路30的廢氣的熱交換，能夠 抑制流入第二流路29的空氣的溫度降低。由此，能夠?qū)θ剂想姵貑卧?7供給高溫的空氣， 所以能夠提高燃料電池單元17的發(fā)電效率。其中，在圖19中表示了在第二流路29內(nèi)具備了熱交換抑制部件91的示例，在圖 20中表示了在第三流路30內(nèi)具備了熱交換抑制部件91的示例。而且，熱交換抑制部件91 能夠配置在第二流路29及第三流路30的兩個流路中。于是，圖19及圖20所示的熱交換 抑制部件91被配置為分別固定于第二壁26。流入第二流路29的空氣的熱，由于隔著第二壁26來與流入第三流路30的廢氣進 行熱交換，所以通過將熱交換抑制部件91固定于第二壁26來進行配置，能夠高效地抑制流 入第二流路29的空氣與流入第三流路30的廢氣的熱交換。而且，作為熱交換抑制部件91，是能夠抑制流入第二流路29的空氣與流入第三流 路30的廢氣的熱交換的部件，即是熱傳導(dǎo)率低的部件，并且如果是不受流入第二流路29的 空氣的溫度影響的部件，則沒有特別的限制，例如，能夠采用絕熱部件、混凝土、玻璃等。而 且，考慮到燃料電池模塊22H、22I的成本或重量等，優(yōu)選采用絕熱部件作為熱交換抑制部 件。在此，作為熱交換抑制部件91而采用絕熱部件時，優(yōu)選為能夠易于配置在第二流 路29及第三流路30中的至少一個流路中的形狀，例如，能夠設(shè)為板狀的絕熱部件。在此，為了有效地抑制流入第二流路29的空氣的溫度的降低，第二流路29及第三 流路30，優(yōu)選為沿著構(gòu)成燃料電池堆18的燃料電池單元17的排列方向的側(cè)部的外形以上 的大小，并且，將熱交換抑制部件91的形狀設(shè)為沿著構(gòu)成燃料電池堆18的燃料電池單元17 的排列方向的側(cè)部的外形以上的大小。S卩，采用板狀的絕熱部件作為熱交換抑制部件91時，板狀的絕熱部件優(yōu)選具有構(gòu) 成燃料電池堆18的燃料電池單元17的排列方向上的寬度以上的寬度，并具有燃料電池單 元17的長度方向上的寬度以上的寬度的大小。由此，能夠使發(fā)電室31內(nèi)的熱、或由燃料電池單元17的發(fā)電所產(chǎn)生的熱與流入第 二流路29的空氣高效地進行熱交換(傳熱)，并且抑制流入第二流路29的空氣與流入第三 流路30的廢氣的熱交換，能夠?qū)θ剂想姵貑卧?7供給溫度高的空氣。進而，由于將熱交換 抑制部件91的大小設(shè)為沿著構(gòu)成燃料電池堆18的燃料電池單元17的排列方向的側(cè)部的 外形以上的大小，從而在第二流路29中流動空氣的期間，也能夠抑制燃料電池堆18的溫度 降低。其中，圖19所示的熱交換抑制部件91，其上端部以位于高于燃料電池單元17的上 端部的位置的形狀配置于第二流路29內(nèi)，圖20所示的熱交換抑制部件91，以其下端部位于 低于燃料電池單元17的下端部的位置、并且其上端部位于高于燃料電池單元17的上端部 的位置的形狀，配置于第三流路30內(nèi)。而且，雖然未進行圖示，但熱交換抑制部件91構(gòu)成 為具有構(gòu)成燃料電池堆18的燃料電池單元17的排列方向上的寬度以上的寬度，并且為沿 著構(gòu)成燃料電池堆18的燃料電池單元17的排列方向的側(cè)部的外形以上的大小。
此外，為了有效地抑制流入第二流路29的空氣的溫度的降低，在第二流路29或第 三流路30中，優(yōu)選在構(gòu)成各個流路的第二壁26的面積較大的流路中具有熱交換抑制部件 91，此時，能夠在構(gòu)成各個流路的第二壁26的整個面上固定熱交換抑制部件91。由此，能夠抑制流入第二流路29的空氣的溫度的降低，能夠?qū)⒏邷乜諝夤┙o燃料 電池單元17，能夠提高燃料電池單元17的發(fā)電效率。而且，在第二壁26上固定熱交換抑制部件91時，也能夠在第二壁26上設(shè)置用于 固定熱交換抑制部件91的固定部件，或在第一壁25或第三壁27上設(shè)置用于在第二壁26 上固定熱交換抑制部件91的固定部件。如上所述，在本發(fā)明的燃料電池模塊中，在容納容器90內(nèi)，具備用于將從空氣供 給管32供給的空氣向上方流動的第一流路28 ；用于將流入第一流路28的空氣供給到發(fā)電 室31(燃料電池單元17)內(nèi)的第二流路29;和用于將發(fā)電室31內(nèi)的廢氣向下方流動的第 三流路30，可以在第二流路29與第三流路30中的至少一個中具備熱交換抑制部61，且各 個流路的結(jié)構(gòu)能夠適當?shù)剡M行設(shè)定。(十二及十三實施方式)圖21表示在容納容器100內(nèi)容納了燃料電池堆裝置16的本發(fā)明的第十二實施方 式的燃料電池模塊22J。圖22表示在容納容器110內(nèi)容納了燃料電池堆裝置16的本發(fā)明 的第十三實施方式的燃料電池模塊22K。在圖21所示的容納容器100中，第一壁25的上端 部與容納容器100的上壁(外壁24)連接，在第一壁25上，設(shè)置有用于連接第一流路28與 第二流路29的空氣流通口 101。而且，第二壁26的上端部連接于低于第一壁25的空氣流 通口 101的下方。此外，第三壁27的上端部與容納容器100的上壁連接，在第二壁26與第 三壁27之間，設(shè)置有連接發(fā)電室31與第三流路30的廢氣流通路102。而且，第三壁27也 能夠在比第一壁25與第二壁26之間的連接部更靠容納容器100的上壁側(cè)(比空氣流通口 更上方側(cè))處，與第一壁25連接。而且，在圖21所示的容納容器100中，表示了將熱交換 抑制部件91配置于第二流路29的示例。此外，在圖22所示的容納容器110中，第一壁25的上端部與容納容器110的上壁 (外壁24)連接，第二壁26的上端部與容納容器110的上壁(外壁24)連接。而且，在第 二壁26與第三壁27之間，設(shè)置有連接發(fā)電室31與第三流路30的廢氣流通口 112。而且， 在第一壁25與第二壁26之間，設(shè)置有連接第一流路28與第二流路29的空氣流通路111。 此外，第三壁27，其上端部在第二壁26的廢氣流通口 112的下方，并且在與空氣流通路111 的上端部相同位置或高于它的位置，與第二壁26連接。而且，第二壁26的上端部，也能夠 在比空氣流通路111更靠容納容器110的上壁側(cè)處，與第一壁25連接。而且，在圖22所示 的容納容器110中，表示出在第二流路29配置了熱交換抑制部件91的示例。于是，在圖21及圖22所示的容納容器100及容納容器110中，從空氣供給管32供 給的空氣，向上方流入第一流路28，在流入第一流路28的空氣繼續(xù)流入第二流路29之后， 流入燃料電池單元17。此外，發(fā)電室內(nèi)31的廢氣流入第三流路30而向容納容器100及容 納容器110的外部進行排氣。此時，由于在第二流路29中具備熱交換抑制部件91，所以能 夠抑制流入第二流路29的空氣與流入第三流路30的廢氣的熱交換，能夠抑制流入第二流 路29的空氣的溫度降低。所以，能夠?qū)⒏邷乜諝夤┙o燃料電池單元17，所以能夠提高燃料 電池單元17的發(fā)電效率。
(第十四實施方式)圖23是表示本發(fā)明的第十四實施方式的燃料電池裝置120的剖視圖。而且，在圖 23中的表示中省略了一部分結(jié)構(gòu)。圖23所示的燃料電池裝置120構(gòu)成為通過隔板123將由支柱121與外裝板122 構(gòu)成的外裝殼劃分為上下，并將其上方側(cè)作為容納上述的燃料電池模塊22、22A、22B、22C、 22D、22E、22F、22G、22H、22I、22J、22K的模塊容納室124，將下方側(cè)作為容納用于使燃料電 池模塊 22、22A、22B、22C、22D、22E、22F、22G、22H、22I、22J、22K 工作的輔助機器的輔助機器 容納室125。而且，表示中省略了在輔助機器容納室125中容納的輔助機器。此外，在隔板123上設(shè)置有用于將輔助機器容納室125的空氣流入模塊容納室124 側(cè)的空氣流通口 126，且在構(gòu)成模塊容納室124的外裝板122的一部分上，設(shè)置有用于對模 塊容納室124內(nèi)的空氣進行排氣的排氣口 127。在這樣的燃料電池裝置120中，如上所述，通過構(gòu)成為在模塊容納室124中容納能 夠提高發(fā)電效率的燃料電池模塊 22、22A、22B、22C、22D、22E、22F、22G、22H、22I、22J、22K，能 夠作為提高了發(fā)電效率的燃料電池裝置120。以上，針對本發(fā)明進行了詳細地說明，但本發(fā)明不局限于上述實施方式，在不脫離 本發(fā)明的宗旨的范圍內(nèi)，能夠進行各種變更、改良等。例如，在容納容器23、47、50、60、70、80、90、100、110中容納的燃料電池堆裝置16
中，雖然表示了僅將一個排列了多個燃料電池單元17的燃料電池堆18配置在歧管20上的 示例，但在歧管20上也能夠并列配置兩個燃料電池堆18。在此情況下，從位于各個燃料電 池堆18的側(cè)面?zhèn)鹊目諝鈬姵隹?34向燃料電池單元17供給空氣。此外，例如，容納容器23、47、50、60、70、80、90、100、110可以在外壁24與第一壁25
之間形成第一流路28，并在第二壁26與第三壁27形成第二流路29，在第一壁25與第二壁 26形成第三流路30，且能夠適當?shù)刈兏諝饬魍诨驈U氣流通口的位置。本發(fā)明只要不脫離其精神或主要特征，就能夠以其它各種方式來實施。因此，所述 的實施方式就各個方面而言僅是示例，本發(fā)明的范圍體現(xiàn)于專利申請的技術(shù)方案，不拘束 于說明書的本文中。而且，屬于專利申請的技術(shù)方案的變形或變更都包含在本發(fā)明的范圍 內(nèi)。
權(quán)利要求
一種改性器，具有氣化部，其在筒狀的容器的中央部設(shè)置了供給原燃料的供給口；和改性部，其設(shè)置于所述容器的兩側(cè)部，且設(shè)置了送出所述燃料氣體的燃料氣體送出口，各改性部具有將從所述氣化部流入的原燃料改性為燃料氣體的改性催化劑。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的改性器，其特征在于，從所述氣化部的所述供給口到各個所述改性部的所述燃料氣體送出口為止的長度相 等，并且在各個所述改性部中具備的所述改性催化劑等量且由相同材料構(gòu)成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的改性器，其特征在于，在所述氣化部的所述供給口，連接有用于供給所述原燃料的原燃料供給管，并且在該 原燃料供給管中設(shè)置有用于將所述原燃料流入各所述改性部側(cè)的原燃料流通方向調(diào)整部 件。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的改性器，其特征在于，在所述氣化部的所述供給口，連接有用于分別供給所述原燃料及水的雙重管。
5.一種燃料電池堆裝置，具有燃料電池堆，其以豎立設(shè)置了多個在內(nèi)部具有氣體流路的柱狀燃料電池單元的狀態(tài)進 行排列，且電連接而成；歧管，其用于固定所述燃料電池單元的下端，并且向所述燃料電池單元供給燃料氣體；權(quán)利要求1 4中的任一項所述改性器，其配置于所述燃料電池堆的上方；和 燃料氣體供給管，其在所述歧管的兩端部，與各個所述燃料氣體送出口連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的燃料電池堆裝置，其特征在于，從所述氣化部的所述供給口到各個所述燃料氣體供給管與所述歧管之間的連接部為 止的長度相等。
7.一種燃料電池模塊，包括 容納容器；和容納于該容納容器內(nèi)的權(quán)利要求5或6所述的燃料電池堆裝置，所述改性器設(shè)置于所 述容納容器的上壁的內(nèi)面?zhèn)取?br> 8.一種燃料電池裝置，包括 外裝殼；容納于該外裝殼內(nèi)的權(quán)利要求7中所述的燃料電池模塊；和輔助機器，其用于使該燃 料電池模塊工作。
全文摘要
本發(fā)明提供一種能夠高效地進行改性反應(yīng)的改性器、以及具備改性器的燃料電池堆裝置、燃料電池模塊和燃料電池裝置。改性器(1)包括在筒狀的容器(2)的中央部具有設(shè)置了供給原燃料的供給口(7)的氣化部(3)；以及在容器(2)兩側(cè)部具備將從氣化部(3)流入的原燃料改性為燃料氣體的改性催化劑(4)、并且設(shè)置了送出燃料氣體的燃料氣體送出口(9)的改性部(5)。
文檔編號H01M8/04GK101978543SQ200980110098
公開日2011年2月16日 申請日期2009年3月24日 優(yōu)先權(quán)日2008年3月26日
發(fā)明者中村光博, 小野孝 申請人:京瓷株式會社