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公開番号2024159287
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-11-08
出願番号2023075171
出願日2023-04-28
発明の名称燃料電池モジュール及び燃料電池装置
出願人京セラ株式会社
代理人個人,個人,個人
主分類H01M 8/04 20160101AFI20241031BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】熱交換器の放熱を抑制する。
【解決手段】燃料電池モジュール10は燃料電池セルスタック11と燃焼器12と第1の熱交換器13と第1の流路14と第2の流路15と第3の流路16と第4の流路17とを有する。第1の熱交換器13は燃料電池セルスタック11に対して積層方向に垂直な方向に位置する。第1の熱交換器13は第1の流体及び第2の流体を熱交換させる。第1の流路14は燃料電池セルスタック11の未反応の燃料ガスの排出口と第1の熱交換器13における第1の流体の流路の一端とを接続する。第2の流路15を第1の熱交換器13における第1の流体の流路の他端に接続する。第3の流路を、第1の熱交換器13における第2の流体の流路の一端に接続する。第4の流路17は第1の熱交換器13における第2の流体の流路の他端と燃焼器12とを接続する。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
燃料ガス及び酸化剤ガスの電気化学反応により発電する複数の燃料電池セルを有し、該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、
前記燃料電池セルスタックにおいて未反応の燃料ガスを燃焼させる燃焼器と、
前記燃料電池セルスタックに対して、前記複数の燃料電池セルの積層方向に垂直な方向に位置し、第１の流体及び第２の流体を熱交換させる第１の熱交換器と、
前記燃料電池セルスタックにおける前記未反応の燃料ガスの排出口と、前記第１の熱交換器における前記第１の流体の流路の一端とを接続する第１の流路と、
前記第１の熱交換器における前記第１の流体の流路の他端に、一端が接続される第２の流路と、
前記第１の熱交換器における前記第２の流体の流路の一端に、一端が接続される第３の流路と、
前記第１の熱交換器における前記第２の流体の流路の他端と、前記燃焼器における前記未反応の燃料ガスの導入口とを接続する第４の流路と、を備える
燃料電池モジュール。
続きを表示（約 970 文字）【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、
前記燃焼器は、第１の方向から見て前記燃料電池セルスタックと少なくとも一部が重なるように位置し、
前記第１の流路の少なくとも一部は、前記燃料電池セルスタック及び前記燃焼器の間の第１の空間に位置する
燃料電池モジュール。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の燃料電池モジュールにおいて、
前記第１の方向において前記燃料電池セルスタックとともに前記燃焼器を挟むように位置し、前記燃焼器にて加熱される改質器を、更に備え、
前記改質器は、原燃料ガスを改質することにより前記燃料ガスを生成する改質部と前記改質部に水蒸気を供給するために水を気化する気化部とを、前記第１の方向に交差する第２の方向に並ぶように有し、
前記第１の流路は、前記第２の方向における前記改質部側に位置する
燃料電池モジュール。
【請求項４】
請求項１又は２に記載の燃料電池モジュールにおいて、
前記第１の熱交換器の少なくとも一部は、前記前記燃焼器に対向する
燃料電池モジュール。
【請求項５】
請求項１又は２に記載の燃料電池モジュールにおいて、
前記第１の熱交換器は、前記第１の方向において、前記燃料電池セルスタック及び前記燃焼器に挟まれる
燃料電池モジュール。
【請求項６】
請求項１に記載の燃料電池モジュールにおいて、
前記第１の方向、及び前記燃料電池セルスタックに対して前記第１の熱交換器が位置する方向は、水平方向と平行である
燃料電池モジュール。
【請求項７】
請求項１又は２に記載の燃料電池モジュールと、
前記第２の流路から前記第３の流路に流れる流体を熱媒と熱交換させる第２の熱交換器と、を備える
燃料電池装置。
【請求項８】
請求項７に記載の燃料電池装置において、
前記第２の熱交換器は、前記燃料電池セルスタックに対して前記積層方向に垂直な方向に位置し、該垂直な方向及び該積層方向のいずれにも垂直な方向において少なくとも一部が前記第１の熱交換器に重なる
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。
続きを表示（約 1,800 文字）【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。燃料電池モジュールでは、エネルギーを有効活用するために、高温化が必要な低温のガスを高温の排気ガスと熱交換させることが提案されている（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２０２２－１１９３６０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、上記熱交換を行う熱交換器の放熱の抑制が求められている。
【０００５】
従って、本開示の目的は、本開示の構成を用いない場合に比べ、熱交換器の放熱を抑制する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、
燃料ガス及び酸化剤ガスの電気化学反応により発電する複数の燃料電池セルを有し、該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、
前記燃料電池セルスタックにおいて未反応の燃料ガスを燃焼させる燃焼器と、
前記燃料電池セルスタックに対して、前記複数の燃料電池セルの積層方向に垂直な方向に位置し、第１の流体及び第２の流体を熱交換させる第１の熱交換器と、
前記燃料電池セルスタックにおける前記未反応の燃料ガスの排出口と、前記第１の熱交換器における前記第１の流体の流路の一端とを接続する第１の流路と、
前記第１の熱交換器における前記第１の流体の流路の他端に、一端が接続される第２の流路と、
前記第１の熱交換器における前記第２の流体の流路の一端に、一端が接続される第３の流路と、
前記第１の熱交換器における前記第２の流体の流路の他端と、前記燃焼器における前記未反応の燃料ガスの導入口とを接続する第４の流路と、を備える。
【０００７】
第２の観点による燃料電池装置は、
燃料ガス及び酸化剤ガスの電気化学反応により発電する複数の燃料電池セルを有し、該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、第１の方向から見て前記燃料電池セルスタックと少なくとも一部が重なるように位置し、前記燃料電池セルスタックにおいて未反応の燃料ガスを燃焼させる燃焼器と、前記燃料電池セルスタックに対して、前記複数の燃料電池セルの積層方向に垂直な方向に位置し、第１の流体及び第２の流体を熱交換させる第１の熱交換器と、前記燃料電池セルスタックにおける前記未反応の燃料ガスの排出口と、前記第１の熱交換器における前記第１の流体の流路の一端とを接続する第１の流路と、前記第１の熱交換器における前記第１の流体の流路の他端に、一端が接続される第２の流路と、前記第１の熱交換器における前記第２の流体の流路の一端に、一端が接続される第３の流路と、前記第１の熱交換器における前記第２の流体の流路の他端と、前記燃焼器における前記未反応の燃料ガスの導入口とを接続する第４の流路と、を有する燃料電池モジュールと、
前記第２の流路から前記第３の流路に流れる流体を熱媒と熱交換させる第２の熱交換器と、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、エネルギー効率が向上する。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
第１の実施形態に係る燃料電池モジュールの内部構成図である。
図１における第１の熱交換器の変形例を示す分解斜視図である。
第２の実施形態に係る燃料電池モジュールの内部構成図である。
第３の実施形態に係る燃料電池モジュールの内部構成図である。
図４における第１の空間を説明するための外観斜視図である。
第４の実施形態に係る燃料電池モジュールの内部構成図である。
第４の実施形態に係る燃料電池装置の変形例における構成要素の配置を示す上面図である。
第３の実施形態の燃料電池モジュールの変形例を示す内部構成図である。
【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】以降は省略されています）

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