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公開番号2025060194
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-04-10
出願番号2023170761
出願日2023-09-29
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 8/04014 20160101AFI20250403BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】小型化する。
【解決手段】燃料電池モジュール10は筐体11と燃料電池セルスタック12と燃焼器13と第1の熱交換器14とを有する。燃料電池セルスタック12を筐体11に収容する。燃料器13は燃料電池セルスタック12における未反応の燃料ガスを燃焼させる。第1の熱交換器14を筐体11に収容する。第1の熱交換器14を筐体11及びは燃料電池セルスタック12の少なくとも一方に取付ける。第1の熱交換器14は燃料電池セルスタック12から排出される燃料ガスと燃焼器13に供給される燃料ガスとを熱交換させる。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
筐体と、
前記筐体に収容される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ける未反応の燃料ガスを燃焼させる燃焼器と、
前記筐体に収容され、前記筐体及び前記燃料電池セルスタックの少なくとも一方に取付けられ、前記燃料電池セルスタックから排出される燃料ガスと前記燃焼器に供給される燃料ガスとを熱交換させる第１の熱交換器と、を備える
燃料電池モジュール。
続きを表示（約 1,600 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、
前記燃料電池セルスタックは、複数の燃料電池セルを積層させることにより構成され、
前記第１の熱交換器は、前記燃料電池セルスタックの積層方向における端面に取付けられる
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、
前記燃料電池セルスタックの前記端面に設けられる配管の該端面からの高さよりも、前記第１の熱交換器の該端面からの高さは低い
燃料電池モジュール。
【請求項４】
請求項１から３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の外面を構成する単一の平面に、燃料ガスの導入口及び排出口、並びに酸化剤ガスの導入口及び排出口が設けられ、
前記燃料ガスの導入口及び排出口は、前記燃料電池セルスタック及び前記燃焼器が並ぶ第１の方向に沿って並び、
該導入口及び該排出口を結ぶ線分と、前記酸化剤ガスの導入口及び排出口を結ぶ線分と交差する
燃料電池モジュール。
【請求項５】
請求項１から３のいずれか１項に記載の燃料電池モジュールにおいて、
前記第１の熱交換器は、前記燃料電池セルスタックの外面を構成する平面に取付けられ、
前記平面の法線方向から見て、前記第１の熱交換器全体が前記燃料電池セルスタックに重なる
燃料電池モジュール。
【請求項６】
請求項１から３のいずれか１項に記載の燃料電池モジュールにおいて、
前記第１の熱交換器は、前記燃料電池セルスタックの外面を構成する平面に取付けられ、
前記平面の法線方向から見て、前記第１の熱交換器の一部のみが前記燃料電池セルスタックに重なる
燃料電池モジュール。
【請求項７】
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における燃料ガスの排出口及び前記第１の熱交換器を接続する第１の流路の少なくとも一部が前記燃料電池セルスタック及び前記燃焼器の間に位置する
燃料電池モジュール。
【請求項８】
請求項７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と共に前記燃焼器を挟むように第１の方向に沿って位置し、前記燃焼器により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９】
請求項１から３のいずれか１項に記載の燃料電池モジュールにおいて、
前記燃焼器に供給される燃料ガスは、前記燃料電池セルスタックから排出される燃料ガスに含まれる水蒸気の少なくとも一部を除去させた燃料ガスである
燃料電池モジュール。
【請求項１０】
請求項１から３のいずれか１項に記載の燃料電池モジュールにおいて、
前記第１の熱交換器は、前記燃料電池セルスタックに取付けられる高温側熱交換部と、前記筐体に取付けられる低温側熱交換部と、を含み、
前記燃料電池セルスタックから排出される燃料ガスは、前記高温側熱交換部における熱交換後に、前記低温側熱交換部において熱交換し、
前記燃焼器に供給される燃料ガスは、前記低温側熱交換部における熱交換後に、前記高温側熱交換部において熱交換した後に、前記燃焼器に供給される
燃料電池モジュール。
（【請求項１１】以降は省略されています）
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。改質器は、原燃料ガスを改質することにより燃料電池セルスタックで用いる燃料ガスを生成する。燃焼器は、燃料電池セルにおいて未反応の燃料ガスを燃焼させて改質器における改質反応に必要なエネルギーを付与する。燃料電池セルスタックは、燃料ガスを電気化学反応させることにより発電する。
【０００３】
燃料電池セルスタックからは未反応の燃料ガスとともに、反応により生成する水が含まれる。未反応燃料ガスと水蒸気を含む混合ガスを冷却して、水を回収した後に、未反応の燃料ガスを燃焼器に供給することが提案されている。又、熱エネルギーを有効活用するために、燃料電池セルスタックから排出された上記の混合ガスと、水を回収した燃料ガスとを熱交換させる熱交換器を設けることが提案されている。更に、この熱交換器を燃料電池セルスタックとともに高温ハウジングに収容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】
【０００４】
特開２０２０－１０７４０１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
高温ハウジング内で熱交換器を配置することは配管が複雑化するため、高温ハウジングの小型化が難しく、その結果、燃料電池モジュールの小型化が困難であった。
【０００６】
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、小型化が可能な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】
【０００７】
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、
筐体と、
前記筐体に収容される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ける未反応の燃料ガスを燃焼させる燃焼器と、
前記筐体に収容され、前記筐体及び前記燃料電池セルスタックの少なくとも一方に取付けられ、前記燃料電池セルスタックから排出される燃料ガスと前記燃焼器に供給される燃料ガスとを熱交換させる第１の熱交換器と、を備える。
【０００８】
第２の観点による燃料電池装置は、
筐体と、前記筐体に収容される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ける未反応の燃料ガスを燃焼させる燃焼器と、前記筐体に収容され、前記筐体及び前記燃料電池セルスタックの少なくとも一方に取付けられ、前記燃料電池セルスタックから排出される燃料ガスと前記燃焼器に供給される燃料ガスとを熱交換させる第１の熱交換器と、を有する燃料電池モジュールと、前記燃料電池セルスタックから排出され且つ前記第１の熱交換器において熱交換した燃料ガス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】
【０００９】
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、小型化が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
一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。
一実施形態に係る燃料電池モジュールの変形例の内部構成図である。
一実施形態に係る燃料電池モジュールの別の変形例の内部構成図である。
一実施形態に係る燃料電池モジュールの更に別の変形例の内部構成図である。
一実施形態に係る燃料電池モジュールの更に別の変形例の内部構成図である。
一実施形態に係る燃料電池モジュールの更に別の変形例の内部構成図である。
一実施形態に係る燃料電池モジュールの更に別の変形例の内部構成図である。
一実施形態に係る燃料電池モジュールの更に別の変形例の内部構成図である。
一実施形態に係る燃料電池モジュールの更に別の変形例の内部構成図である。
一実施形態に係る燃料電池モジュールの更に別の変形例における第１の熱交換器の配置を示す図である。
一実施形態に係る燃料電池モジュールの更に別の変形例の内部構成図である。
一実施形態に係る燃料電池モジュールの更に別の変形例の内部構成図である。
【発明を実施するための形態】
（【００１１】以降は省略されています）

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