(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2024-11-05
(45)【発行日】2024-11-13
(54)【発明の名称】燃料電池モジュール及び燃料電池装置
(51)【国際特許分類】
H01M 8/04 20160101AFI20241106BHJP
H01M 8/0606 20160101ALI20241106BHJP
【ＦＩ】
H01M8/04 J
H01M8/04 Z
H01M8/0606
【請求項の数】
18
(21)【出願番号】P 2021088546
(22)【出願日】2021-05-26
(65)【公開番号】P2022104497
(43)【公開日】2022-07-08
【審査請求日】2023-08-18
(31)【優先権主張番号】P 2020219055
(32)【優先日】2020-12-28
(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP
(73)【特許権者】
【識別番号】000006633
【氏名又は名称】京セラ株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100147485
【弁理士】
【氏名又は名称】杉村 憲司
(74)【代理人】
【識別番号】230118913
【弁護士】
【氏名又は名称】杉村 光嗣
(74)【代理人】
【識別番号】100132045
【弁理士】
【氏名又は名称】坪内 伸
(72)【発明者】
【氏名】内 一隆
【審査官】大内 俊彦
(56)【参考文献】
【文献】特開２００９－２６６６１０（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１１－２２２１５８（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０２０－９８７４２（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１７－１９９５９９（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０２０－１１９８５４（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１４－１６５１３５（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１０－１６５６３９（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１９－１６４８９５（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｈ０１Ｍ ８／００－８／２４９５
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
改質部、及び該改質部を加熱する燃焼器を収容するとともに、外壁及び内壁の間に発電前の酸化剤が流れる流路が形成されてなる容器と、前記改質部が生成した燃料ガス、及び前記酸化剤の電気化学反応により発電する複数の燃料電池セルを積層させた燃料電池セルスタックと、
前記容器及び前記燃料電池セルスタックの間で、それぞれ異なる種類のガスを送る複数の配管と、を備え、
前記複数の配管の一部が、前記容器の第１の面及び前記燃料電池セルスタックの第１の面に接続され、
前記複数の配管の別の一部が、前記容器の第１の面と異なる第２の面、及び前記燃料電池セルスタックの第１の面と異なる第２の面の少なくとも一方に接続される
燃料電池モジュール。
【請求項2】
請求項１に記載の燃料電池モジュールにおいて、前記燃料電池セルスタックの第１の面は、前記燃料電池セルの積層方向に実質的に垂直であり、
前記燃料電池セルスタックの第２の面は、前記燃料電池セルスタックの第１の面の裏側であり、
前記複数の配管の一部の残りが該燃料電池セルスタックの第２の面に接続される
燃料電池モジュール。
【請求項3】
請求項２に記載の燃料電池モジュールにおいて、前記容器の外壁及び内壁の間に酸化剤の流路が形成されている
燃料電池モジュール。
【請求項4】
請求項２又は３に記載の燃料電池モジュールにおいて、前記改質部が生成した燃料ガスを送出する、前記容器内の内部配管は、前記容器における該改質部とともに前記燃焼器を挟む壁部以外の壁部を貫通する
燃料電池モジュール。
【請求項5】
請求項２から４のいずれか１項に記載の燃料電池モジュールにおいて、前記燃料電池セルスタックは、前記複数の配管に接続する燃料ガス入口、酸化剤ガス入口、燃料オフガス出口、及び酸化剤オフガス出口を有し、
前記燃料オフガス出口は、前記燃料ガス入口よりも前記容器の近くに位置し、
前記酸化剤オフガス出口は、前記酸化剤ガス入口よりも前記容器の近くに位置する
燃料電池モジュール。
【請求項6】
請求項５に記載の燃料電池モジュールにおいて、前記燃料ガス入口及び前記酸化剤ガス入口が前記燃料電池セルスタックの第１の面に設けられ、前記燃料オフガス出口及び前記酸化剤オフガス出口が前記燃料電池セルスタックの第２の面に設けられる
燃料電池モジュール。
【請求項7】
請求項５に記載の燃料電池モジュールにおいて、前記燃料ガス入口及び前記酸化剤オフガス出口が前記燃料電池セルスタックの第１の面に設けられ、前記酸化剤ガス入口及び前記燃料オフガス出口が前記燃料電池セルスタックの第２の面に設けられる
燃料電池モジュール。
【請求項8】
請求項５に記載の燃料電池モジュールにおいて、前記燃料ガス入口及び前記燃料オフガス出口が前記燃料電池セルスタックの第１の面に設けられ、前記酸化剤ガス入口及び前記酸化剤オフガス出口が前記燃料電池セルスタックの第２の面に設けられる
燃料電池モジュール。
【請求項9】
請求項６から８のいずれか１項に記載の燃料電池モジュールにおいて、前記積層方向は、前記容器及び前記燃料電池セルスタックが並ぶ第１の配置方向に対して実質的に垂直である
燃料電池モジュール。
【請求項10】
請求項９に記載の燃料電池モジュールにおいて、前記容器における前記第１の配置方向に実質的に垂直な長手方向は、前記積層方向に平行である
燃料電池モジュール。
【請求項11】
請求項９に記載の燃料電池モジュールにおいて、前記容器における、前記第１の配置方向に実質的に垂直な幅方向は、前記積層方向に実質的に平行である
燃料電池モジュール。
【請求項12】
請求項６に記載の燃料電池モジュールにおいて、前記積層方向は、前記容器及び前記燃料電池セルスタックが並ぶ第１の配置方向に平行である
燃料電池モジュール。
【請求項13】
請求項１に記載の燃料電池モジュールにおいて、前記容器内で前記燃焼器及び前記改質部の順番に、第２の配置方向に沿って並んで配置され、
前記燃料電池セルスタックは、前記容器に対して、前記第２の配置方向に垂直な方向に位置する
燃料電池モジュール。
【請求項14】
請求項１３に記載の燃料電池モジュールにおいて、前記複数の配管の一つの一端は前記容器を介して前記改質部に接続され、他端は前記一端よりも前記第２の配置方向側において前記燃料電池セルスタックに接続される
燃料電池モジュール。
【請求項15】
請求項１３又は１４に記載の燃料電池モジュールにおいて、前記容器の第１の面は、前記第２の配置方向側の面であり、
前記容器の第２の面は、前記容器の第１の面の裏側の面であり、
前記燃料電池セルスタックの第２の面は、前記燃料電池セルスタックの第１の面の裏側の面であり、
前記複数の配管の別の一部が、前記容器の第２の面及び前記燃料電池セルスタックの第２の面に接続される
燃料電池モジュール。
【請求項16】
請求項１３又は１４に記載の燃料電池モジュールにおいて、前記容器の第１の面は、前記第２の配置方向側の面であり、
前記容器の第２の面は、前記第２の配置方向の逆側の面であり、
前記複数の配管の別の一部が、前記燃料電池セルスタックの第１の面に接続される
燃料電池モジュール。
【請求項17】
請求項１３から１６のいずれか１項に記載の燃料電池モジュールにおいて、前記容器の外壁及び内壁の間に酸化剤の流路が形成され、
前記第２の配置方向の逆側から前記容器に酸化剤が導入され、
前記酸化剤の流路に接続する、前記複数の配管の一つは、前記容器よりも前記第２の配置方向側において前記燃料電池セルスタックに接続される
燃料電池モジュール。
【請求項18】
請求項１から１７のいずれか１項に記載の燃料電池モジュールを備える燃料電池装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、燃料電池モジュール及び燃料電池装置に関するものである。
【背景技術】
【0002】
改質器、燃焼器及び燃料電池セルスタックを備える燃料電池モジュールが知られている（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【文献】特開２０２０－１１９８５４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
燃料電池モジュールでは、改質器から燃料電池セルスタックに燃料ガスを送る配管、並びに燃料電池セルスタックから改質器に燃料オフガス及び酸化剤オフガスを送る配管が設けられる。これらの配管同士を干渉させずに、燃料電池セルスタックに接続させることは困難であった。
【0005】
従って、上記のような従来技術の問題点に鑑みてなされた本開示の目的は、配管同士の干渉を回避させるための設計における自由度を向上させた燃料電池モジュール及び燃料電池装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0006】
上述した諸課題を解決すべく、第１の観点による燃料電池モジュールは、
改質器、及び該改質器を加熱する燃焼器を収容する容器と、
前記改質器が生成した燃料ガス、及び酸化剤の電気化学反応により発電する複数の燃料電池セルを積層させた燃料電池セルスタックと、
前記容器及び前記燃料電池セルスタックの間で、それぞれ異なる種類のガスを送る複数の配管と、を備え、
前記複数の配管の一部が、前記容器の第１の面及び前記燃料電池セルスタックの第１の面に接続され、
前記複数の配管の別の一部が、前記容器の第１の面と異なる第２の面、及び前記燃料電池セルスタックの第１の面と異なる第２の面の少なくとも一方に接続される。
改質器、及び該改質器を加熱する燃焼器を収容する容器と、
前記改質器が生成した燃料ガス、及び酸化剤の電気化学反応により発電する複数の燃料電池セルを積層させた燃料電池セルスタックと、
前記容器及び前記燃料電池セルスタックの間で、それぞれ異なる種類のガスを送る複数の配管と、を備え、
前記複数の配管の一部が、前記容器の第１の面及び前記燃料電池セルスタックの第１の面に接続され、
前記複数の配管の別の一部が、前記容器の第１の面と異なる第２の面、及び前記燃料電池セルスタックの第１の面と異なる第２の面の少なくとも一方に接続される。
【0007】
第２の観点による燃料電池装置は、
改質器、及び該改質器を加熱する燃焼器を収容する容器と、前記改質器が生成した燃料ガス、及び酸化剤の電気化学反応により発電する複数の燃料電池セルを積層させた燃料電池セルスタックと、前記容器及び前記燃料電池セルスタックの間で、それぞれ異なる種類のガスを送る複数の配管と、を有し、前記複数の配管の一部が、前記容器の第１の面及び前記燃料電池セルスタックの第１の面に接続され、前記複数の配管の別の一部が、前記容器の第１の面と異なる第２の面、及び前記燃料電池セルスタックの第１の面と異なる第２の面の少なくとも一方に接続される燃料電池モジュールを備える。
改質器、及び該改質器を加熱する燃焼器を収容する容器と、前記改質器が生成した燃料ガス、及び酸化剤の電気化学反応により発電する複数の燃料電池セルを積層させた燃料電池セルスタックと、前記容器及び前記燃料電池セルスタックの間で、それぞれ異なる種類のガスを送る複数の配管と、を有し、前記複数の配管の一部が、前記容器の第１の面及び前記燃料電池セルスタックの第１の面に接続され、前記複数の配管の別の一部が、前記容器の第１の面と異なる第２の面、及び前記燃料電池セルスタックの第１の面と異なる第２の面の少なくとも一方に接続される燃料電池モジュールを備える。
【発明の効果】
【0008】
上記のように構成された本開示に係る燃料電池モジュール及び燃料電池装置によれば、配管同士の干渉を回避させるための設計における自由度が向上する。
【図面の簡単な説明】
【0009】
【図1】第１の実施形態に係る燃料電池モジュールの斜視図である。
【図11】第１の配置方向に折返し構造を有する燃料電池スタック内のガスの流れを説明するための概要図である。
【図13】第１の配置方向に垂直な方向に折返し構造を有する燃料電池スタック内のガスの流れを説明するための概要図である。
【図14】第２の実施形態の燃料電池モジュールの第２の方向に垂直な平面による断面を示す断面図である。
【図15】第３の実施形態の燃料電池モジュールの斜視図である。
【図19】第３の実施形態の変形例の燃料電池モジュールを第２の方向の逆方向から見た側面図である。
【図20】第３の実施形態の変形例の燃料電池モジュールを第２の方向から見た側面図である。
【図21】第４の実施形態の燃料電池モジュールを第２の方向の逆方向から見た側面図である。
【図22】第４の実施形態の燃料電池モジュールを第２の方向から見た側面図である。
【図23】第４の実施形態の変形例の燃料電池モジュールを第２の方向の逆方向から見た側面図である。
【図24】第４の実施形態の変形例の燃料電池モジュールを第２の方向から見た側面図である。
【図26】第５の実施形態の燃料電池モジュールを第２の方向の逆方向から見た側面図である。
【図27】第５の実施形態の燃料電池モジュールを第２の方向から見た側面図である。
【図28】第６の実施形態の燃料電池モジュールを第２の方向の逆方向から見た側面図である。
【図29】第６の実施形態の燃料電池モジュールを第２の方向から見た側面図である。
【図31】第２の実施形態の燃料電池モジュールにおける、複数の配管との接続位置を変えた燃料電池セルスタックの変形例を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【0010】
以下、本開示を適用した燃料電池モジュールの実施形態について、図面を参照して説明する。
【0011】
図１に示すように、本開示の第１の実施形態に係る燃料電池モジュール１０は、容器１１、複数の配管１２、及び燃料電池セルスタック１３を含んで構成される。
【0012】
複数の配管１２の一部は、容器１１の第１の面及び燃料電池セルスタック１３の第１の面に接続される。複数の配管１２の別の一部は、容器１１の第２の面、及び燃料電池セルスタック１３の第２の面の少なくとも一方に接続される。容器１１の第２の面は、容器１１の第１の面と異なる。燃料電池セルスタック１３の第２の面は、燃料電池セルスタック１３の第１の面と異なる。容器１１の第１の面及び第２の面、並びに燃料電池セルスタック１３の第１の面及び第２の面については、後述する。第１の実施形態においては、具体的には、複数の配管１２の別の一部は、容器１１の第１の面、及び燃料電池セルスタック１３の第２の面に接続されてよい。
【0013】
燃料電池モジュール１０を含む燃料電池装置では、設置時における地表に対する姿勢が定められている。本願明細書において、地表に対して定められた姿勢において鉛直上方となる燃料電池装置内の燃料電池モジュール１０における方向を、上方向と呼ぶ。本願明細書において、地表に対して定められた姿勢において鉛直下方となる燃料電池装置内の燃料電池モジュール１０における方向を、下方向と呼ぶ。本願明細書において、上下方向に垂直且つ互いに垂直な２方向を第１の方向及び第２の方向と呼ぶ。
【0014】
図１に示すように、容器１１は、例えば、略直方体状であってよい。直方体状の容器１１は、上下方向に垂直な長方形の面、第１の方向に垂直な略矩形の面及び第２の方向に平行な略矩形の面によって形成されてよい。長方形の面は長辺及び短辺により構成されてよい。本願明細書において、容器１１の長手方向は、第１の方向に実質的に平行である。また、容器１１の幅方向は、第２の方向に実質的に平行である。本願明細書において、実質的に平行は、本開示の効果を奏することが可能であればよく、例えば、±５°の関係を含んでよい。
【0015】
容器１１には、第１の方向側の側面ＳＳ１に、原燃料ガス及び水の供給管１４及び排出管１５が設けられてよい。原燃料ガス及び水の供給管１４は、容器１１の第１の方向側の壁を貫通する。図２に示すように、原燃料ガス及び水の供給管１４は、改質器１６に接続される。原燃料ガス及び水の供給管１４は、改質器１６に原燃料ガス及び水を供給する。排出管１５では、内空が容器１１の内部と連通する。排出管１５は、燃焼器１７における燃焼により生じる排気ガスを排出する。
【0016】
図１に示すように、容器１１には、第１の方向側の側面ＳＳ１から容器１１内部に延びる、熱電対１８及び着火ヒータ１９が設けられてよい。熱電対１８は、後述する燃焼室の温度を検出する。着火ヒータ１９は、後述する燃焼器１７に着火する。容器１１には、上面ＵＳに酸化剤ガス供給管２０が設けられてよい。酸化剤ガス供給管２０は、容器１１の上方側の外壁を貫通しており容器１１における酸化剤ガスの供給路に接続される。
【0017】
容器１１は、改質器１６及び燃焼器１７を収容する。
【0018】
図２に示すように、改質器１６には、原燃料ガス及び水の供給管１４を介して、原燃料ガス及び水が内部に供給される。改質器１６は、少なくとも改質部を含む。改質器１６は、気化部を含んでもよい。
【0019】
改質部は、改質触媒を収容しており、原燃料ガスを、水を用いて改質することにより水素を含む燃料ガスを生成する。気化部は、水を気化させて水蒸気にして、原燃料ガスと混合させる。気化部は、水蒸気状の水と原燃料ガスとを混合させて、改質部に供給する。気化部は、燃料電池モジュール１０の外部の気化器であってよい。又は、前述のように、気化部は、改質部と一体化されて改質器１６に含まれてよい。改質器１６は、後述する燃料ガス配管２１を介して、燃料ガスを燃料電池セルスタック１３に送出する。
【0020】
燃焼器１７には、後述する酸化剤オフガス配管２２を介して、燃料電池セルスタック１３から未反応の酸化剤ガスが排出される。また、燃焼器１７には、燃料オフガス配管２３を介して、燃料電池セルスタック１３から未反応の燃料ガスが排出される。燃焼器１７は、燃料電池セルスタック１３において未反応の燃焼ガスを、未反応の酸化剤ガスを用いて燃焼させることにより、改質器１６を加熱する。燃焼器１７は、改質器１６の加熱により、改質器１６における水蒸気改質反応に必要な熱を付与する。燃焼器１７は、酸化剤オフガス燃焼器２４及び燃料オフガス燃焼器２５を含んでよい。
【0021】
図２、３に示すように、燃焼器１７は、容器１１内で改質器１６より下方に設けられてよい。燃焼器１７は、容器１１の下側の内面に当接してよい。更に具体的には、酸化剤オフガス燃焼器２４が当該内面に当接してよい。燃料オフガス燃焼器２５が酸化剤オフガス燃焼器２４の上方において当接してよい。
【0022】
燃焼器１７の上面に、酸化剤オフガス噴射口及び燃料オフガス噴射口が形成されてよい。酸化剤オフガス噴射口は、改質器１６及び燃焼器１７が収容される容器１１内の空間ＩＳに未反応の酸化剤ガスを噴射してよい。燃料オフガス噴射口は、容器１１内の空間ＩＳに未反応の燃料ガスを噴射してよい。なお、燃焼器１７と改質器１６とは離間して、燃焼器１７の燃焼により改質器１６の底面が加熱される構成としてもよい。
【0023】
図２、３に示すように、容器１１の外壁及び内壁の間には、酸化剤の流路ＣＨが形成される。流路ＣＨは、酸化剤ガス供給管２０から、後述する酸化剤ガス配管２６を連結する。流路ＣＨは、例えば、容器１１の上面ＵＳ、側面、及び下面それぞれにおける外壁及び内壁によって画定される内空により形成されてよい。流路ＣＨが形成される側面は、第２の方向に垂直な２面であってよい。流路ＣＨは、酸化剤ガス供給管２０から送出される酸素等の酸化剤を含むガス（例えば、空気）を燃料電池セルスタック１３に供給する。
【0024】
図２に示すように、燃料ガス配管２１、酸化剤オフガス配管２２、燃料オフガス配管２３、及び酸化剤ガス配管２６は、容器１１の第１の面である下方の面に接続されてよい。より具体的には、改質器１６は、燃焼器１７並びに容器１１の内壁及び外壁を貫通して容器１１の下方の面に開口する内部配管を介して燃料ガス配管２１に接続されてよい。酸化剤オフガス燃焼器２４は、容器１１の内壁及び外壁を貫通して容器１１の下方の面に開口する内部配管を介して酸化剤オフガス配管２２に接続されてよい。燃料オフガス燃焼器２５は、酸化剤オフガス燃焼器２４並びに容器１１の内壁及び外壁を貫通して容器１１の下方の面に開口する内部配管を介して燃料オフガス配管２３に接続されてよい。流路ＣＨは、容器１１の下方の面に形成される開口を介して酸化剤ガス配管２６に接続されてよい。
【0025】
複数の配管１２は、容器１１及び燃料電池セルスタック１３の間で、それぞれ異なる種類のガスを送る。複数の配管１２は、例えば、燃料ガス配管２１、酸化剤オフガス配管２２、燃料オフガス配管２３、及び酸化剤ガス配管２６を含む。燃料ガス配管２１は、容器１１内の改質器１６が生成する燃料ガスを、燃料電池セルスタック１３に送ってよい。酸化剤オフガス配管２２は、燃料電池セルスタック１３において未反応の酸化剤を、容器１１内の燃焼器１７、より具体的には酸化剤オフガス燃焼器２４に送ってよい。燃料オフガス配管２３は、燃料電池セルスタック１３において未反応の燃料ガスを、容器１１内の燃焼器１７、より具体的には燃料オフガス燃焼器２５に送ってよい。酸化剤ガス配管２６は、容器１１における流路ＣＨから酸化剤を燃料電池セルスタック１３に送ってよい。
【0026】
燃料電池セルスタック１３は、容器１１に対して下方向に位置する。燃料電池セルスタック１３は、積層させた複数の平板型の燃料電池セルを含む。燃料電池セルは、改質器１６が生成した燃料ガス、及び酸化剤の電気化学反応により発電する。燃料電池セルでは、供給される燃料ガスの全量及び酸化剤ガスの全量が電気化学反応を起こすわけではなく、未反応の燃料ガス及び酸化剤ガスを排出する。
【0027】
第１の実施形態において、燃料電池セルの積層方向は、容器１１及び燃料電池セルスタック１３が並ぶ第１の配置方向、言換えると上下方向に実質的に垂直であってよい。本願明細書において、実質的に垂直は、本開示の効果を奏することが可能であればよく、例えば、９０°±５°の関係を含んでよい。さらに、第１の実施形態において、燃料電池セルの積層方向は、第１の方向、言換えると、容器１１における長手方向に実質的に平行であってよい。または、第１の実施形態において、図４に示すように、燃料電池セルの積層方向は、第２の方向、言換えると、容器１１における幅方向に実質的に平行であってよい。容器１１における幅方向は、長手方向に垂直な方向である。
【0028】
図２に示すように、燃料電池セルスタック１３は、積層方向に実質的に垂直な第１の面Ｓｃｓ１及び第２の面Ｓｃｓ２を有する。燃料電池セルスタック１３の第２の面Ｓｃｓ２は、燃料電池セルスタック１３の第１の面Ｓｃｓ１の裏側の面である。複数の配管１２の一部が燃料電池セルスタック１３の第１の面Ｓｃｓ１に接続される。複数の配管１２の一部の残りが燃料電池セルスタック１３の第２の面Ｓｃｓ２に接続される。
【0029】
図５、６に示すように、燃料電池セルスタック１３は、複数の配管１２に接続する燃料ガス入口２７、酸化剤ガス入口２８、燃料オフガス出口２９、及び酸化剤オフガス出口３０を有してよい。燃料オフガス出口２９は、燃料ガス入口２７よりも容器１１の近くに位置してよい。酸化剤オフガス出口３０は、酸化剤ガス入口２８よりも容器１１の近くに位置してよい。より具体的には、燃料オフガス出口２９及び酸化剤オフガス出口３０は、燃料電池セルスタック１３における、容器１１側の端部近傍に位置してよい。また、燃料ガス入口２７及び酸化剤ガス入口２８は、燃料電池セルスタック１３における、容器１１から離れた側の端部近傍に位置してよい。
【0030】
燃料ガス入口２７及び酸化剤ガス入口２８は、燃料電池セルスタック１３の第１の面Ｓｃｓ１に設けられてよい。燃料オフガス出口２９及び酸化剤オフガス出口３０は、燃料電池セルスタック１３の第２の面Ｓｃｓ２に設けられてよい。または、図７、８に示すように、燃料ガス入口２７及び酸化剤オフガス出口３０は燃料電池セルスタック１３の第１の面Ｓｃｓ１に設けられ、酸化剤ガス入口２８及び燃料オフガス出口２９は燃料電池セルスタック１３の第２の面Ｓｃｓ２に設けられてよい。または、図９、１０に示すように、燃料ガス入口２７及び燃料オフガス出口２９は燃料電池セルスタック１３の第１の面Ｓｃｓ１に設けられ、酸化剤ガス入口２８及び酸化剤オフガス出口３０は燃料電池セルスタック１３の第２の面Ｓｃｓ２に設けられてよい。
【0031】
燃料ガス入口２７及び燃料オフガス出口２９は、積層方向（第１の実施形態においては、第１の方向）から見て、第１の配置方向に垂直な方向（第１の実施形態において、第２の方向）において、ずれて位置してよい。酸化剤ガス入口２８及び酸化剤オフガス出口３０は、積層方向（第１の実施形態においては、第１の方向）から見て、第１の配置方向に垂直な方向（第１の実施形態において、第２の方向）において、ずれて位置してよい。燃料ガス入口２７及び燃料オフガス出口２９を結ぶ線分と、酸化剤ガス入口２８及び酸化剤オフガス出口３０を結ぶ線分は、積層方向から見て交差してよい。
【0032】
以上のような構成の第１の実施形態の燃料電池モジュール１０では、複数の配管１２の一部が容器１１の第１の面及び燃料電池セルスタック１３の第１の面Ｓｃｓ１に接続され、複数の配管１２の別の一部が容器１１の第１の面と異なる第２の面、及び燃料電池セルスタック１３の第１の面Ｓｃｓ１と異なる第２の面Ｓｃｓ２の少なくとも一方に接続される。このような構成により、燃料電池モジュール１０は、複数の配管１２すべてを容器１１の単一の面及び燃料電池セルスタック１３の単一の面に接続される構成に比べて、干渉を回避させるための設計における自由度を向上させる。特に、平板型の燃料電池セルを積層させた燃料電池セルスタック１３を適用する構成において、設計における自由度を向上させることは特に有益である。
【0033】
また、第１の実施形態の燃料電池モジュール１０では、容器１１の外壁及び内壁の間に酸化剤の流路ＣＨが形成されている。このような構成により、燃料電池モジュール１０は、改質器１６の加熱のために用いられる、容器１１内の燃焼器１７の熱を利用して、燃料電池セルスタック１３に送る前に酸化剤ガスを加熱し得る。したがって、燃料電池モジュール１０は、温度の低い酸化剤ガスが燃料電池セルスタック１３に供給されることによる、燃料電池セルスタック１３内部における温度分布の発生を抑えるので、燃料電池セルスタック１３における不具合を抑制し得る。
【0034】
また、第１の実施形態の燃料電池モジュール１０では、燃料オフガス出口２９は燃料ガス入口２７よりも容器１１の近くに位置し、酸化剤オフガス出口３０は酸化剤ガス入口２８よりも容器１１の近くに位置する。例えば、一般的な燃料電池セルスタックにおいて、燃料ガス入口及び燃料オフガス出口を第１の配置方向において同じ位置に配置し、酸化剤入口及び酸化剤オフガス出口を第１の配置方向において同じ位置に配置する構造が考えられる。そのような構造においては、図１１に示すように、燃料ガス及び酸化剤ガスは入口ＩＮから一部の燃料電池セル３１’に流入して燃料電池セル３１’内を上下方向の一方向（図１１における上方向）に流れ、その後燃料電池セル３１’内を当該上下方向の逆方向（図１１において下方向）に流れて出口ＯＵＴから排出される。このような折返し構造においては、ガスの圧力損失が発生し得る。一方で上述の構成を有する燃料電池モジュール１０は、燃料電池セルスタック１３内での、第１の配置方向（上下方向）にガスを折返させる構造の採用が不要であり、図１２に示すように、燃料電池セルスタック１３内で燃料ガス及び酸化剤ガスを上下方向に折り返すことなく下方から上方に通過させ得る。したがって、燃料電池モジュール１０は、第１の配置方向の折返しが不要となり、ガスの圧力損失の発生を抑制できるため、燃料ガス及び酸化剤ガスの流れをスムーズにできる。その結果、燃料電池モジュール１０は、発電効率を向上し得る。
【0035】
また、図５、６に示すように、第１の実施形態の燃料電池モジュール１０では、燃料ガス入口２７及び酸化剤ガス入口２８が燃料電池セルスタック１３の第１の面Ｓｃｓ１に設けられ、燃料オフガス出口２９及び酸化剤オフガス出口３０が燃料電池セルスタック１３の第２の面Ｓｃｓ２に設けられる。例えば、一般的な燃料電池セルスタックにおいて、燃料ガス及び酸化剤ガスそれぞれの入口及び出口を同一の面に位置させることが考えられる。そのような構造においては、図１３に示すように、燃料ガス及び酸化剤ガスは入口ＩＮから積層方向の一方向に向かって流れた後、各燃料電池セル３１’内を積層方向に垂直な方向に流れ、その後、積層方向の逆方向に向かって流れて、出口ＯＵＴから排出される。このような構成においては、圧力損失が大きくなるため、入口ＩＮ及び出口ＯＵＴから離れた電気化学セル１１’にはガスが到達しにくくなる。一方で上述の構成を有する燃料電池モジュール１０は、燃料電池セルスタック１３内での、積層方向にガスを折返させる構造の採用が不要であり、燃料電池セルスタック１３内で燃料ガス及び酸化剤ガスを燃料電池セルスタック１３の第１の面Ｓｃｓ１側から燃料電池セルスタック１３の第２の面Ｓｃｓ２側に向けて通過させ得る。したがって、燃料電池モジュール１０は、圧力損失を低減でき、複数の燃料電池セルの間で、ガスの到達量の差を低減し得る。よって、燃料電池モジュール１０は、発電効率を向上し得る。
【0036】
または、図７、８に示すように、第１の実施形態の変形例の燃料電池モジュール１０では、燃料ガス入口２７及び酸化剤オフガス出口３０は燃料電池セルスタック１３の第１の面Ｓｃｓ１に設けられ、酸化剤ガス入口２８及び燃料オフガス出口２９は燃料電池セルスタック１３の第２の面Ｓｃｓ２に設けられる。このような構成により、燃料電池モジュール１０は、燃料電池セルスタック１３内での、積層方向にガスを折返させる構造の採用が不要であり、燃料電池セルスタック１３内で燃料ガスを燃料電池セルスタック１３の第１の面Ｓｃｓ１から燃料電池セルスタック１３の第２の面Ｓｃｓ２側に向け、酸化剤ガスを燃料電池セルスタック１３の第２の面Ｓｃｓ２側から燃料電池セルスタック１３の第１の面Ｓｃｓ１側に向けて通過させ得る。したがって、燃料電池モジュール１０は、同様に、第１の配置方向の折返しが不要となり、ガスの圧力損失の発生を抑制でき、燃料ガス及び酸化剤ガスの流れをスムーズにできる。その結果、燃料電池モジュール１０は、発電効率を向上し得る。
【0037】
次に、本開示の第２の実施形態に係る燃料電池モジュールについて説明する。第２の実施形態では、燃料電池セルの積層方向が第１の実施形態と異なっている。以下に、第１の実施形態と異なる点を中心に第２の実施形態について説明する。なお、第１の実施形態と同じ構成を有する部位には同じ符号を付す。
【0038】
図１４に示すように、第２の実施形態に係る燃料電池モジュール１００は、第１の実施形態に類似して、容器１１０、複数の配管１２０、及び燃料電池セルスタック１３０を含んで構成される。
【0039】
容器１１０において、燃料ガス配管２１０が設けられる面以外の構成は、第１の実施形態に類似する。
【0040】
第２の実施形態において、改質器１６は、第１の実施形態と異なり、改質器１６とともに燃焼器１７を挟む容器１１の壁部、言換えると下方の壁部以外の壁部を貫通する内部配管を介して燃料ガス配管２１０に接続されてよい。第２の実施形態においてより具体的には、内部配管は第１の方向の逆側の側面ＳＳ２を貫通して燃料ガス配管２１０に接続され、改質器１６が生成した燃料ガスを送出してよい。
【0041】
複数の配管１２０は、第１の実施形態と同じく、容器１１０及び燃料電池セルスタック１３０の間で、それぞれ異なる種類のガスを送る。複数の配管１２０は、第１の実施形態と同じく、燃料ガス配管２１０、酸化剤オフガス配管２２０、燃料オフガス配管２３０、及び酸化剤ガス配管２６０を含んでよい。燃料ガス配管２１０の機能は、第１の実施形態における燃料ガス配管２１と同じであってよい。酸化剤オフガス配管２２０の機能は、第１の実施形態における酸化剤オフガス配管２２と同じであってよい。燃料オフガス配管２３０の機能は、第１の実施形態における燃料オフガス配管２３と同じであってよい。酸化剤ガス配管２６０の機能は、第１の実施形態における酸化剤ガス配管２６と同じであってよい。
【0042】
複数の配管１２０は、後述するように、容器１１０に対する姿勢が第１の実施形態と異なる燃料電池セルスタック１３０に接続される。そのため、複数の配管１２０の形状は、第１の実施形態における複数の配管１２の形状と異なっていてよい。
【0043】
燃料電池セルスタック１３０の機能及び内部構造は、第１の実施形態と同じであってよい。容器１１０に対する燃料電池セルスタック１３０の姿勢は、第１の実施形態と異なり、燃料電池セルの積層方向が、容器１１０及び燃料電池セルスタック１３０が並ぶ第１の配置方向、言換えると上下方向に平行である。
【0044】
以上のような構成の第２の実施形態の燃料電池モジュール１００でも、複数の配管１２０の一部が容器１１の第１の面及び燃料電池セルスタック１３０の第１の面Ｓｃｓ１に接続され、複数の配管１２０の別の一部が容器１１の第１の面と異なる第２の面、及び燃料電池セルスタック１３０の第１の面Ｓｃｓ１と異なる第２の面Ｓｃｓ２の少なくとも一方に接続される。したがって、燃料電池モジュール１００も、第１の実施形態と類似して、干渉を回避させるための設計における自由度を向上させる。
【0045】
また、第２の実施形態の燃料電池モジュール１００でも、容器１１０の外壁及び内壁の間に酸化剤の流路ＣＨが形成されている。したがって、燃料電池モジュール１００も、第１の実施形態と類似して、燃料電池セルスタック１３０における不具合を抑制し得る。
【0046】
また、第２の実施形態の燃料電池モジュール１００でも、燃料オフガス出口２９は燃料ガス入口２７よりも容器１１の近くに位置し、酸化剤オフガス出口３０は酸化剤ガス入口２８よりも容器１１の近くに位置する。したがって、燃料電池モジュール１００も、第１の実施形態と類似して、発電効率を向上し得る。
【0047】
また、第２の実施形態の燃料電池モジュール１００でも、燃料ガス入口２７及び酸化剤ガス入口２８が燃料電池セルスタック１３の第１の面Ｓｃｓ１に設けられ、燃料オフガス出口２９及び酸化剤オフガス出口３０が燃料電池セルスタック１３の第２の面Ｓｃｓ２に設けられる。したがって、燃料電池モジュール１００も、第１の実施形態と類似して、発電効率を向上し得る。
【0048】
次に、本開示の第３の実施形態に係る燃料電池モジュールについて説明する。第３の実施形態では、容器に対する燃料電池セルスタックの配置及び複数の配管の接続構造が第１の実施形態と異なっている。以下に、第１の実施形態と異なる点を中心に第３の実施形態について説明する。なお、第１の実施形態と同じ構成を有する部位には同じ符号を付す。
【0049】
図１５に示すように、第３の実施形態においては、第１の実施形態と同じく、複数の配管１２１の一部は、容器１１１の第１の面Ｓｖｌ１及び燃料電池セルスタック１３１の第１の面Ｓｃｓ１に接続される。複数の配管１２１の別の一部は、容器１１１の第２の面、及び燃料電池セルスタック１３１の第２の面Ｓｃｓ２の少なくとも一方に接続される。第３の実施形態においては、具体的には、図１６に示すように、複数の配管１２１の別の一部は、容器１１１の第２の面Ｓｖｌ２及び燃料電池セルスタック１３１の第２の面Ｓｃｓ２に接続される。
【0050】
図１５に示すように、第３の実施形態において、容器１１１の形状は第１の実施形態と同じである。容器１１１には、第１の実施形態と異なり、上方向側の面である第１の面Ｓｖｌ１に、原燃料ガス及び水の供給管１４１及び排出管１５１が設けられる。原燃料ガス及び水の供給管１４１は、容器１１１の第１の面Ｓｖｌ１側の壁を貫通する。図１７に示すように、第１の実施形態と類似して、原燃料ガス及び水の供給管１４１は、改質器１６１に接続される。排出管１５１は、第１の実施形態と類似して、内空を容器１１１内の空間ＩＳと連通させる。
【0051】
図１５に示すように、容器１１１には、第１の実施形態に同じく、第１の方向側の側面ＳＳ１から容器１１１内部に延びる、熱電対１８及び着火ヒータ１９が設けられる。図１７に示すように、容器１１１には、第１の面Ｓｖｌ１の裏側の第２の面Ｓｖｌ２に酸化剤ガス供給管２０１が設けられる。したがって、酸化剤は、後述する、第２の配置方向の逆側から、容器１１１に酸化剤が導入される。酸化剤ガス供給管２０１は、容器１１１の下方側の外壁を貫通しており容器１１１における酸化剤ガスの供給路に接続される。
【0052】
容器１１１は、第１の実施形態と類似して、改質器１６１及び燃焼器１７１を収容する。
【0053】
図１７に示すように、改質器１６１には、第１の実施形態に類似して、原燃料ガス及び水の供給管１４を介して、原燃料ガス及び水が内部に供給される。改質器１６１は、第１の実施形態と類似して、後述する燃料ガス配管２１１を介して、生成した燃料ガスを燃料電池セルスタック１３１に送出する。
【0054】
燃焼器１７１には、第１の実施形態に類似して、後述する酸化剤オフガス配管２２１を介して、燃料電池セルスタック１３１から未反応の酸化剤ガスが排出される。また、燃焼器１７１には、第１の実施形態に類似して、燃料オフガス配管２３１を介して、燃料電池セルスタック１３１から未反応の燃料ガスが排出される。燃焼器１７１は、第１の実施形態に類似して、酸化剤オフガス燃焼器２４１及び燃料オフガス燃焼器２５１を含んでよい。
【0055】
容器１１１内で、燃焼器１７１及び改質器１６１は、第２の配置方向に沿って燃焼器１７１及び改質器１６１の順番で並んで配置される。第２の配置方向は、燃料電池モジュール１０１における上方向である。
【0056】
図１７に示すように、容器１１１の外壁及び内壁の間には、第１の実施形態に類似して、酸化剤の流路ＣＨが形成される。流路ＣＨは、酸化剤ガス供給管２０１から、後述する酸化剤ガス配管２６１を連結する。流路ＣＨは、例えば、容器１１１の第１の面Ｓｖｌ１、側面、及び第２の面Ｓｖｌ２それぞれにおける外壁及び内壁によって画定される内空により形成されてよい。
【0057】
図１５から１７に示すように、燃料ガス配管２１１及び酸化剤ガス配管２６１は、容器１１の第１の面Ｓｖｌ１に接続されてよい。酸化剤オフガス配管２２１及び燃料オフガス配管２３１は、容器１１１の第２の面Ｓｖｌ２に接続されてよい。
【0058】
燃料ガス配管２１１の一端は、具体的には容器１１１を介して、より具体的には容器１１１の内壁及び外壁を貫通して、改質器１６１に接続されてよい。酸化剤オフガス配管２２１は、具体的には、容器１１１の内壁及び外壁を貫通する内部配管を介して、酸化剤オフガス燃焼器２４１に接続されてよい。燃料オフガス配管２３１は、具体的には、容器１１の内壁及び外壁並びに酸化剤オフガス燃焼器２４１を貫通する内部配管を介して、燃料オフガス燃焼器２５１に接続されてよい。酸化剤ガス配管２６１は、具体的には、容器１１の第１の面Ｓｖｌ１に形成される開口を介して流路ＣＨに接続されてよい。
【0059】
第３の実施形態において、燃料電池セルスタック１３１は、容器１１１に対して第２の配置方向に垂直な方向に位置する。より具体的には、燃料電池セルスタック１３１は、容器１１１に対して、第１の方向の逆方向に位置する。燃料電池セルスタック１３１における燃料電池セルの積層方向は、例えば、第２の方向と同じある。
【0060】
第３の実施形態において、燃料電池セルスタック１３１は、第１の実施形態と同じく、図１５、１６に示すように、積層方向に実質的に垂直な第１の面Ｓｃｓ１及び第２の面Ｓｃｓ２を有する。したがって、燃料電池セルスタック１３１の第１の面Ｓｃｓ１及び第２の面Ｓｃｓ２は、第２の方向に垂直である。複数の配管１２１の一部が、第１の実施形態と類似して、燃料電池セルスタック１３１の第１の面Ｓｃｓ１に接続される。複数の配管１２１の一部の残りが、第１の実施形態と類似して、燃料電池セルスタック１３１の第２の面Ｓｃｓ２に接続される。
【0061】
図１６、１８に示すように、燃料電池セルスタック１３１は、第１の実施形態と類似して、複数の配管１２１に接続する燃料ガス入口２７１、酸化剤ガス入口２８１、燃料オフガス出口２９１、及び酸化剤オフガス出口３０１を有する。
【0062】
燃料ガス入口２７１及び酸化剤オフガス出口３０１は、燃料電池セルスタック１３１の第１の面Ｓｃｓ１に設けられてよい。酸化剤ガス入口２８１及び燃料オフガス出口２９１は、燃料電池セルスタック１３１の第２の面Ｓｃｓ２に設けられてよい。又は、図１９、２０に示すように、酸化剤ガス入口２８１及び燃料オフガス出口３０１は、燃料電池セルスタック１３１の第１の面Ｓｃｓ１に設けられ、燃料ガス入口２７１及び燃料オフガス出口２９１は燃料電池セルスタック１３１の第２の面Ｓｃｓ２に設けられてよい。
【0063】
図１６、１９、２０に示すように、酸化剤ガス入口２８１及び燃料オフガス出口２９１は、第１の方向において同じ位置に設けられてよい。図１８～２０に示すように、燃料ガス入口２７１及び酸化剤オフガス出口３０１は、第１の方向において同じ位置に設けられてよい。図１６、１８～２０に示すように、燃料ガス入口２７１及び酸化剤オフガス出口３０１は、酸化剤ガス入口２８１及び燃料オフガス出口２９１よりも容器１１１の近くに位置してよい。より具体的には、燃料ガス入口２７１及び酸化剤オフガス出口３０１は、燃料電池セルスタック１３１における、容器１１１側の端部近傍に位置してよい。また、酸化剤ガス入口２８１及び燃料オフガス出口２９１は、燃料電池セルスタック１３１における、容器１１１から離れた側の端部近傍に位置してよい。
【0064】
燃料ガス入口２７１及び酸化剤ガス入口２８１は、第２の配置方向において同じ位置に設けられてよい。燃料オフガス出口２９１及び酸化剤オフガス出口３０１は、第２の方向において同じ位置に設けられてよい。燃料ガス入口２７１は、改質器１６１における燃料ガス配管２１１との接続口よりも第２の配置方向側、言換えると上方向側に位置してよい。したがって、複数の配管１２１の一つである燃料ガス配管２１１は、改質器１６１に接続される一端よりも第２の配置方向側において燃料電池セルスタック１３１に接続される。酸化剤ガス入口２８１は、容器１１１における酸化剤ガス配管２６１との接続口よりも第２の配置方向側、言換えると上方向側に位置してよい。したがって、複数の配管１２１の一つである酸化剤ガス配管２６１は、容器１１１に接続される一端よりも第２の配置方向側において燃料電池セルスタック１３１に接続される。
【0065】
以上のような構成の第３の実施形態の燃料電池モジュール１０１でも、複数の配管１２１の一部が容器１１１の第１の面Ｓｖｌ１及び燃料電池セルスタック１３１の第１の面Ｓｃｓ１に接続され、複数の配管１２１の別の一部が容器１１１の第１の面Ｓｖｌ１と異なる第２の面Ｓｖｌ２、及び燃料電池セルスタック１３１の第１の面Ｓｃｓ１と異なる第２の面Ｓｃｓ２の少なくとも一方に接続される。したがって、燃料電池モジュール１０１も、第１の実施形態と類似して、干渉を回避させるための設計における自由度を向上させる。
【0066】
また、第３の実施形態の燃料電池モジュール１０１でも、容器１１１の外壁及び内壁の間に酸化剤の流路ＣＨが形成されている。したがって、燃料電池モジュール１０１も、第１の実施形態と類似して、燃料電池セルスタック１３１における不具合を抑制し得る。
【0067】
また、第３の実施形態の燃料電池モジュール１０１では、複数の配管１２１の一つの一端は容器１１１を介して改質部１６１に接続され、他端は当該一端よりも第２の配置方向側において燃料電池セルスタック１３１に接続される。このような構成により、燃料電池モジュール１０１は、上方向に向かって流れ易い高温の燃料ガスの改質器１６１から燃料電池セルスタック１３１への供給効率を向上させる。したがって、燃料電池モジュール１０１は、発電効率を向上させ得る。
【0068】
また、第３の実施形態の燃料電池モジュール１０１では、複数の配管１２１の一つの一端は容器１１１における流路ＣＨに接続され、他端は当該一端よりも第２の配置方向側において燃料電池セルスタック１３１に接続される。このような構成により、燃料電池モジュール１０１は、上方向に向かって流れ易い高温の酸化剤ガスの容器１１１から燃料電池セルスタック１３１への供給効率を向上させる。したがって、燃料電池モジュール１０１は、発電効率を向上させ得る。
【0069】
次に、本開示の第４の実施形態に係る燃料電池モジュールについて説明する。第４の実施形態では、燃料電池セルスタックの積層方向が第３の実施形態と異なっている。以下に、第３の実施形態と異なる点を中心に第４の実施形態について説明する。なお、第３の実施形態と同じ構成を有する部位には同じ符号を付す。
【0070】
図２１、２２に示すように、第４の実施形態においては、第３の実施形態と同じく、複数の配管１２２の一部は、容器１１１の第１の面Ｓｖｌ１及び燃料電池セルスタック１３２の第１の面Ｓｃｓ１に接続される。複数の配管１２２の別の一部は、容器１１１の第２の面Ｓｖｌ２、及び燃料電池セルスタック１３２の第２の面Ｓｃｓ２の少なくとも一方に接続される。第４の実施形態においては、具体的には、複数の配管１２２の別の一部は、容器１１１の第２の面Ｓｖｌ２及び燃料電池セルスタック１３２の第２の面Ｓｃｓ２に接続される。
【0071】
第４の実施形態において、容器１１１の構造、内部構造、及び機能は第３の実施形態と同じである。第４の実施形態において、複数の配管１２２の容器１１１への接続構造は、第３の実施形態と同じである。
【0072】
第４の実施形態において、燃料電池セルスタック１３２は、第３の実施形態と類似して、容器１１１に対して第２の配置方向に垂直な方向に位置する。燃料電池セルスタック１３２における燃料電池セルの積層方向は、第３の実施形態と異なり、第２の配置方向と同じある。
【0073】
第４の実施形態において、燃料電池セルスタック１３２は、第３の実施形態と同じく、積層方向に実質的に垂直な第１の面Ｓｃｓ１及び第２の面Ｓｃｓ２を有する。したがって、燃料電池セルスタック１３２の第１の面Ｓｃｓ１及び第２の面Ｓｃｓ２は、第２の配置方向に垂直である。複数の配管１２２の一部が、第３の実施形態と同じく、燃料電池セルスタック１３２の第１の面Ｓｃｓ１に接続される。複数の配管１２２の一部の残りが、第３の実施形態と同じく、燃料電池セルスタック１３２の第２の面Ｓｃｓ２に接続される。
【0074】
燃料電池セルスタック１３２は、第３の実施形態と類似して、複数の配管１２２に接続する燃料ガス入口２７２、酸化剤ガス入口２８２、燃料オフガス出口２９２、及び酸化剤オフガス出口３０２を有する。
【0075】
燃料ガス入口２７２及び酸化剤ガス入口２８２は、燃料電池セルスタック１３２の第１の面Ｓｃｓ１に設けられてよい。燃料オフガス出口２９２及び酸化剤オフガス出口３０２は、燃料電池セルスタック１３２の第２の面Ｓｃｓ２に設けられてよい。
い。
い。
【0076】
燃料ガス入口２７２及び燃料オフガス出口２９２は、第１の方向において同じ位置に設けられてよい。酸化剤ガス入口２８２及び酸化剤オフガス出口３０２は、第１の方向において同じ位置に設けられてよい。燃料ガス入口２７２及び燃料オフガス出口２９２は、酸化剤ガス入口２８２及び酸化剤オフガス出口３０２よりも容器１１１の近くに位置してよい。より具体的には、燃料ガス入口２７２及び燃料オフガス出口２９２は、燃料電池セルスタック１３２における、容器１１１側の端部近傍に位置してよい。また、酸化剤ガス入口２８２及び酸化剤オフガス出口３０２は、燃料電池セルスタック１３２における、容器１１１から離れた側の端部近傍に位置してよい。燃料ガス入口２７２及び酸化剤オフガス出口３０２は、第２の方向において同じ位置に設けられてよい。酸化剤ガス入口２８２及び燃料オフガス出口２９２は、第２の方向において同じ位置に設けられてよい。
【0077】
又は、図２３、２４に示すように、燃料ガス入口２７２及び燃料オフガス出口２９２は、第１の方向において同じ位置に設けられてよい。酸化剤オフガス出口３０２は、燃料ガス入口２７２及び燃料オフガス出口２９２よりも容器１１１の近くに位置してよい。燃料ガス入口２７２及び燃料オフガス出口２９２は、酸化剤ガス入口２８２よりも容器１１１の近くに位置してよい。より具体的には、酸化剤オフガス出口３０２は、燃料電池セルスタック１３２における、容器１１１側の端部近傍に位置してよい。また、酸化剤ガス入口２８２は、燃料電池セルスタック１３２における、容器１１１から離れた側の端部近傍に位置してよい。燃料ガス入口２７２及び燃料オフガス出口２９２は、第１の方向において、酸化剤ガス入口２８２及び酸化剤オフガス出口３０２の間に位置してよい。図２５に示すように、燃料ガス入口２７２及び燃料オフガス出口２９２はそれぞれ、第２の方向において、燃料電池セルスタック１３２の両端近傍に位置してよい。酸化剤ガス入口２８２及び酸化剤オフガス出口３０２は、第２の方向において同じ位置に位置してよい。
【0078】
図２１～２４に示すように、燃料ガス入口２７２は、改質器１６１における燃料ガス配管２１２との接続口よりも第２の配置方向側、言換えると上方向側に位置してよい。酸化剤ガス入口２８２は、容器１１１における酸化剤ガス配管２６２との接続口よりも第２の配置方向側、言換えると上方向側に位置してよい。
【0079】
以上のような構成の第４の実施形態の燃料電池モジュール１０２でも、複数の配管１２２の一部が容器１１１の第１の面Ｓｖｌ１及び燃料電池セルスタック１３２の第１の面Ｓｃｓ１に接続され、複数の配管１２２の別の一部が容器１１１の第１の面Ｓｖｌ１と異なる第２の面Ｓｖｌ２、及び燃料電池セルスタック１３２の第１の面Ｓｃｓ１と異なる第２の面Ｓｃｓ２の少なくとも一方に接続される。したがって、燃料電池モジュール１０２も、第１の実施形態と類似して、干渉を回避させるための設計における自由度を向上させる。
【0080】
また、第４の実施形態の燃料電池モジュール１０２でも、容器１１１の外壁及び内壁の間に酸化剤の流路ＣＨが形成されている。したがって、燃料電池モジュール１０２も、第１の実施形態と類似して、燃料電池セルスタック１３２における不具合を抑制し得る。
【0081】
また、第４の実施形態の燃料電池モジュール１０２でも、複数の配管１２２の一つの一端は容器１１１を介して改質部１６１に接続され、他端は当該一端よりも第２の配置方向側において燃料電池セルスタック１３２に接続される。したがって、燃料電池モジュール１０２も、第３の実施形態に類似して、発電効率を向上させ得る。
【0082】
また、第４の実施形態の燃料電池モジュール１０２では、複数の配管１２２の一つの一端は容器１１１における流路ＣＨに接続され、他端は当該一端よりも第２の配置方向側において燃料電池セルスタック１３２に接続される。したがって、燃料電池モジュール１０２も、第３の実施形態に類似して、発電効率を向上させ得る。
【0083】
次に、本開示の第５の実施形態に係る燃料電池モジュールについて説明する。第５の実施形態では、複数の配管と燃料電池セルスタックとの接続構造が第３の実施形態と異なっている。以下に、第３の実施形態と異なる点を中心に第５の実施形態について説明する。なお、第３の実施形態又は第４の実施形態と同じ構成を有する部位には同じ符号を付す。
【0084】
図２６、２７に示すように、第５の実施形態においては、第３の実施形態と同じく、複数の配管１２３の一部は、容器１１１の第１の面Ｓｖｌ１及び燃料電池セルスタック１３３の第１の面Ｓｃｓ１に接続される。複数の配管１２３の別の一部は、容器１１１の第２の面Ｓｖｌ２、及び燃料電池セルスタック１３３の第２の面Ｓｃｓ２の少なくとも一方に接続される。第５の実施形態においては、具体的には、複数の配管１２３の別の一部は、容器１１１の第２の面Ｓｖｌ２及び燃料電池セルスタック１３２の第１の面Ｓｃｓ１に接続される。
【0085】
第５の実施形態において、容器１１１の構造、内部構造、及び機能は第３の実施形態と同じである。第５の実施形態において、複数の配管１２３の容器１１１への接続構造は、第３の実施形態と同じである。
【0086】
第５の実施形態において、燃料電池セルスタック１３３は、第３の実施形態と類似して、容器１１１に対して第２の配置方向に垂直な方向に位置する。燃料電池セルスタック１３３における燃料電池セルの積層方向は、第３の実施形態と異なり、第１の方向と同じある。
【0087】
第５の実施形態において、燃料電池セルスタック１３３は、第３の実施形態と同じく、積層方向に実質的に垂直な第１の面Ｓｃｓ１及び第２の面Ｓｃｓ２を有する。したがって、燃料電池セルスタック１３３の第１の面Ｓｃｓ１及び第２の面Ｓｃｓ２は、第１の方向に垂直である。複数の配管１２３のすべてが、第３の実施形態と異なり、燃料電池セルスタック１３３の第１の面Ｓｃｓ１に接続される。
【0088】
燃料電池セルスタック１３３は、第３の実施形態と類似して、複数の配管１２３に接続する燃料ガス入口２７３、酸化剤ガス入口２８３、燃料オフガス出口２９３、及び酸化剤オフガス出口３０３を有する。燃料ガス入口２７３、酸化剤ガス入口２８３、燃料オフガス出口２９３、及び酸化剤オフガス出口３０３は、燃料電池セルスタック１３３の第１の面Ｓｃｓ１に設けられてよい。
【0089】
燃料ガス入口２７３は、改質器１６１における燃料ガス配管２１３との接続口よりも第２の配置方向側、言換えると上方向側に位置してよい。酸化剤ガス入口２８３は、容器１１１における酸化剤ガス配管２６３との接続口よりも第２の配置方向側、言換えると上方向側に位置してよい。
【0090】
以上のような構成の第５の実施形態の燃料電池モジュール１０３でも、複数の配管１２３の一部が容器１１１の第１の面Ｓｖｌ１及び燃料電池セルスタック１３３の第１の面Ｓｃｓ１に接続され、複数の配管１２３の別の一部が容器１１１の第１の面Ｓｖｌ１と異なる第２の面Ｓｖｌ２、及び燃料電池セルスタック１３３の第１の面Ｓｃｓ１と異なる第２の面Ｓｃｓ２の少なくとも一方に接続される。したがって、燃料電池モジュール１０３も、第１の実施形態と類似して、干渉を回避させるための設計における自由度を向上させる。
【0091】
また、第５の実施形態の燃料電池モジュール１０３でも、容器１１１の外壁及び内壁の間に酸化剤の流路ＣＨが形成されている。したがって、燃料電池モジュール１０３も、第１の実施形態と類似して、燃料電池セルスタック１３３における不具合を抑制し得る。
【0092】
また、第５の実施形態の燃料電池モジュール１０３でも、複数の配管１２３の一つの一端は容器１１１を介して改質部１６１に接続され、他端は当該一端よりも第２の配置方向側において燃料電池セルスタック１３３に接続される。したがって、燃料電池モジュール１０３も、第３の実施形態に類似して、発電効率を向上させ得る。
【0093】
また、第５の実施形態の燃料電池モジュール１０３では、複数の配管１２３の一つの一端は容器１１１における流路ＣＨに接続され、他端は当該一端よりも第２の配置方向側において燃料電池セルスタック１３３に接続される。したがって、燃料電池モジュール１０３も、第３の実施形態に類似して、発電効率を向上させ得る。
【0094】
次に、本開示の第６の実施形態に係る燃料電池モジュールについて説明する。第６の実施形態では、複数の配管と燃料電池セルスタックとの接続構造が第３の実施形態と異なっている。以下に、第３の実施形態と異なる点を中心に第６の実施形態について説明する。なお、第３の実施形態、第４の実施形態、又は第５の実施形態と同じ構成を有する部位には同じ符号を付す。
【0095】
図２８、２９に示すように、第６の実施形態においては、第１の実施形態と同じく、複数の配管１２４の一部は、容器１１４の第１の面Ｓｖｌ１及び燃料電池セルスタック１３４の第１の面Ｓｃｓ１に接続される。複数の配管１２４の別の一部は、容器１１４の第２の面Ｓｖｌ２、及び燃料電池セルスタック１３４の第２の面Ｓｃｓ２の少なくとも一方に接続される。第６の実施形態においては、具体的には、複数の配管１２４の別の一部は、容器１１４の第２の面Ｓｖｌ２及び燃料電池セルスタック１３４の第１の面Ｓｃｓ１に接続される。
【0096】
第６の実施形態において、容器１１４の形状は第３の実施形態と同じである。容器１１４には、第３の実施形態と異なり、上方向側の面である第１の面Ｓｖｌ１に、原燃料ガス及び水の供給管１４１及び排出管１５１に加えて、酸化剤ガス供給管２０４が設けられる。酸化剤ガス供給管２０４は、第３の実施形態に類似して、容器１１４の上方側の外壁を貫通しており容器１１１における酸化剤ガスの流路ＣＨに接続される。
【0097】
第６の実施形態において、燃料ガス配管２１４は、容器１１４の第１の面Ｓｖｌ１に接続されてよい。酸化剤ガス配管２６４、酸化剤オフガス配管２２４、及び燃料オフガス配管２３４は、容器１１４の第２の面Ｓｖｌ２に接続されてよい。
【0098】
第６の実施形態において、燃料電池セルスタック１３４は、第３の実施形態と類似して、容器１１４に対して第２の配置方向に垂直な方向に位置する。燃料電池セルスタック１３２における燃料電池セルの積層方向は、第５の実施形態と同じく、第１の方向と同じある。
【0099】
第６の実施形態において、燃料電池セルスタック１３４は、第３の実施形態と同じく、積層方向に実質的に垂直な第１の面Ｓｃｓ１及び第２の面Ｓｃｓ２を有する。したがって、燃料電池セルスタック１３４の第１の面Ｓｃｓ１及び第２の面Ｓｃｓ２は、第１の方向に垂直である。複数の配管１２４のすべてが、第５の実施形態と同じく、燃料電池セルスタック１３４の第１の面Ｓｃｓ１に接続される。
【0100】
図３０に示すように、燃料電池セルスタック１３４は、第３の実施形態と類似して、複数の配管１２４に接続する燃料ガス入口２７４、酸化剤ガス入口２８４、燃料オフガス出口２９４、及び酸化剤オフガス出口３０４を有する。燃料ガス入口２７４、酸化剤ガス入口２８４、燃料オフガス出口２９４、及び酸化剤オフガス出口３０４は、燃料電池セルスタック１３４の第１の面Ｓｃｓ１に設けられてよい。
【0101】
燃料ガス入口２７４は、改質器１６１における燃料ガス配管２１４との接続口よりも第２の配置方向側、言換えると上方向側に位置してよい。
【0102】
以上のような構成の第６の実施形態の燃料電池モジュール１０４でも、複数の配管１２４の一部が容器１１４の第１の面Ｓｖｌ１及び燃料電池セルスタック１３４の第１の面Ｓｃｓ１に接続され、複数の配管１２４の別の一部が容器１１４の第１の面Ｓｖｌ１と異なる第２の面Ｓｖｌ２、及び燃料電池セルスタック１３４の第１の面Ｓｃｓ１と異なる第２の面Ｓｃｓ２の少なくとも一方に接続される。したがって、燃料電池モジュール１０４も、第１の実施形態と類似して、干渉を回避させるための設計における自由度を向上させる。
【0103】
また、第６の実施形態の燃料電池モジュール１０４でも、容器１１４の外壁及び内壁の間に酸化剤の流路ＣＨが形成されている。したがって、燃料電池モジュール１０４も、第１の実施形態と類似して、燃料電池セルスタック１３４における不具合を抑制し得る。
【0104】
また、第６の実施形態の燃料電池モジュール１０４でも、複数の配管１２４の一つの一端は容器１１４を介して改質部１６１に接続され、他端は当該一端よりも第２の配置方向側において燃料電池セルスタック１３４に接続される。したがって、燃料電池モジュール１０４も、第３の実施形態に類似して、発電効率を向上させ得る。
【0105】
本発明を諸図面や実施例に基づき説明してきたが、当業者であれば本開示に基づき種々の変形や修正を行うことが容易であることに注意されたい。従って、これらの変形や修正は本発明の範囲に含まれることに留意されたい。
【0106】
例えば、第１の実施形態及び第２の実施形態において、燃料ガス入口２７及び燃料オフガス出口２９、並びに酸化剤ガス入口２８及び酸化剤オフガス出口３０は、共に燃料電池セルの積層方向に垂直な平面上の同じ方向における両端近傍に設けられるが、このような構成に限定されない。例えば、図３０に示すように、燃料ガス入口２７は及び燃料オフガス出口２９は積層方向に垂直な平面上の任意の一方向（第１の方向）における両端近傍に設けられ、酸化剤ガス入口２８及び酸化剤オフガス出口３０は当該平面上で当該一方向に垂直な方向（第２の方向）における両端近傍に設けられてよい。
【0107】
また、例えば、第３の実施形態から第６の実施形態において、燃料電池セルスタック１３１～１３４は、容器１１１、１１４に対して、第１の方向の逆側に位置する構成であるが、例えば、第２の方向に位置してよい。
【符号の説明】
【0108】
１０、１００ 燃料電池モジュール
１１、１１０、１１１、１１４ 容器
１２、１２０、１２１、１２２、１２３、１２４ 複数の配管
１３、１３０、１３１、１３２、１３３、１３４ 燃料電池セルスタック
１４、１４１ 原燃料ガス及び水の供給管
１５、１５１ 排出管
１６、１６１ 改質器
１７、１７１ 燃焼器
１８ 熱電対
１９ 着火ヒータ
２０、２０１、２０４ 酸化剤ガス供給管
２１、２１０、２１１、２１２、２１３、２１４ 燃料ガス配管
２２、２２０、２２１、２２２、２２３、２２４ 酸化剤オフガス配管
２３、２３０、２３１、２３２、２３３、２３４ 燃料オフガス配管
２４、２４１ 酸化剤オフガス燃焼器
２５、２５１ 燃料オフガス燃焼器
２６、２６０、２６１、２６２、２６２、２６４ 酸化剤ガス配管
２７、２７１、２７２、２７３ 燃料ガス入口
２８、２８１、２８２、２８３ 酸化剤ガス入口
２９、２９１、２９２、２９３ 燃料オフガス出口
３０、３０１、３０２、３０３ 酸化剤オフガス出口
３１’ 燃料電池セル
ＣＨ 流路
ＩＮ 入口
ＩＳ 容器内の空間
ＯＵＴ 出口
Ｓｃｓ１ 燃料電池セルスタックの第１の面
Ｓｃｓ２ 燃料電池セルスタックの第２の面
ＳＳ１ 第１の方向側の側面
ＳＳ２ 第２の方向の逆側の側面
Ｓｖｌ１ 容器の第１の面
Ｓｖｌ２ 容器の第２の面
ＵＳ 上面
１１、１１０、１１１、１１４ 容器
１２、１２０、１２１、１２２、１２３、１２４ 複数の配管
１３、１３０、１３１、１３２、１３３、１３４ 燃料電池セルスタック
１４、１４１ 原燃料ガス及び水の供給管
１５、１５１ 排出管
１６、１６１ 改質器
１７、１７１ 燃焼器
１８ 熱電対
１９ 着火ヒータ
２０、２０１、２０４ 酸化剤ガス供給管
２１、２１０、２１１、２１２、２１３、２１４ 燃料ガス配管
２２、２２０、２２１、２２２、２２３、２２４ 酸化剤オフガス配管
２３、２３０、２３１、２３２、２３３、２３４ 燃料オフガス配管
２４、２４１ 酸化剤オフガス燃焼器
２５、２５１ 燃料オフガス燃焼器
２６、２６０、２６１、２６２、２６２、２６４ 酸化剤ガス配管
２７、２７１、２７２、２７３ 燃料ガス入口
２８、２８１、２８２、２８３ 酸化剤ガス入口
２９、２９１、２９２、２９３ 燃料オフガス出口
３０、３０１、３０２、３０３ 酸化剤オフガス出口
３１’ 燃料電池セル
ＣＨ 流路
ＩＮ 入口
ＩＳ 容器内の空間
ＯＵＴ 出口
Ｓｃｓ１ 燃料電池セルスタックの第１の面
Ｓｃｓ２ 燃料電池セルスタックの第２の面
ＳＳ１ 第１の方向側の側面
ＳＳ２ 第２の方向の逆側の側面
Ｓｖｌ１ 容器の第１の面
Ｓｖｌ２ 容器の第２の面
ＵＳ 上面
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】
【図18】
【図19】
【図20】
【図21】
【図22】
【図23】
【図24】
【図25】
【図26】
【図27】
【図28】
【図29】
【図30】
【図31】