JP2008235109A

JP2008235109A - Fuel cell system

Info

Publication number: JP2008235109A
Application number: JP2007075581A
Authority: JP
Inventors: Tetsuya Ogawa; 哲矢小川; Jun Yamamoto; 隼山本; Tomio Miyazaki; 富夫宮▲崎▼; Nobuyuki Nagatani; 修志永谷
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2007-03-22
Filing date: 2007-03-22
Publication date: 2008-10-02

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a fuel cell system that maximally prevents a controller or the like used at a relatively low temperature from being thermally affected while excellently improving durability and service lifetime of a fuel cell module. <P>SOLUTION: A casing 26 constituting the fuel cell system 10 is divided into a module part 88, a fluid supply part 90, and an electric-equipment mounting part 92. A fuel cell module 12 and a burner 14 are stored in the module part 88. The burner 14 is arranged above the fuel cell module 12. The fluid supply part 90 is arranged with a detector 78, a fuel-gas supply device 16, an oxidant-gas supply device 18, and a water supply device 20. The electric-equipment mounting part 92 is arranged with a power converter 22 and a controller 24. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、燃料電池モジュール、燃焼器、燃料ガス供給装置、酸化剤ガス供給装置、水供給装置、電力変換装置及び制御装置が筐体に収容される燃料電池システムに関する。 The present invention relates to a fuel cell system in which a fuel cell module, a combustor, a fuel gas supply device, an oxidant gas supply device, a water supply device, a power conversion device, and a control device are housed in a casing.

通常、固体酸化物形燃料電池（ＳＯＦＣ）は、固体電解質に酸化物イオン導電体、例えば、安定化ジルコニアを用いており、この固体電解質の両側にアノード電極及びカソード電極を配設した電解質・電極接合体を、セパレータ（バイポーラ板）によって挟持している。この燃料電池は、通常、電解質・電極接合体とセパレータとが所定数だけ積層された燃料電池スタックとして使用されている。 In general, a solid oxide fuel cell (SOFC) uses an oxide ion conductor, for example, stabilized zirconia, as a solid electrolyte, and an electrolyte / electrode in which an anode electrode and a cathode electrode are disposed on both sides of the solid electrolyte. The joined body is sandwiched between separators (bipolar plates). This fuel cell is normally used as a fuel cell stack in which a predetermined number of electrolyte / electrode assemblies and separators are laminated.

上記の燃料電池に供給される燃料ガスは、通常、改質装置によって炭化水素系の原燃料から生成される水素ガスが使用されている。改質装置では、一般的に、メタンやＬＮＧ等の化石燃料等の炭化水素系の原燃料から改質原料ガスを得た後、この改質原料ガスに水蒸気改質や部分酸化改質、又はオートサーマル改質等を施すことにより、改質ガス（燃料ガス）が生成されている。 As the fuel gas supplied to the fuel cell, hydrogen gas generated from a hydrocarbon-based raw fuel by a reformer is usually used. In a reformer, generally, after obtaining a reforming raw material gas from a hydrocarbon-based raw fuel such as fossil fuels such as methane and LNG, steam reforming, partial oxidation reforming, or A reformed gas (fuel gas) is generated by performing autothermal reforming or the like.

この場合、単一のユニットケース内に、燃料電池、改質装置、前記燃料電池で発生した直流電力を電源出力仕様に変換する電力変換装置、制御装置及び補機類を内蔵した燃料電池システム（燃料電池電源装置）が知られている。 In this case, a fuel cell system in which a fuel cell, a reformer, a power conversion device that converts DC power generated in the fuel cell into a power output specification, a control device, and auxiliary devices are built in a single unit case ( Fuel cell power supply devices) are known.

例えば、特許文献１に開示されている燃料電池電源装置では、図５に示すように、ユニットケースのフレーム１に横桟１ａ、１ｂが設けられることにより、このフレーム１内が上下３段に構成されている。上段の横桟１ａ上には、改質装置２が配置され、中段の横桟１ｂ上には、制御装置３と燃料電池４とが背中合わせになるように配置されている。制御装置３の背面部には、断熱材３ａが設けられるとともに、外周部に断熱材３ｂが設けられて制御装置３を周囲の高熱から保護している。 For example, in the fuel cell power supply device disclosed in Patent Document 1, as shown in FIG. 5, the frame 1 of the unit case is provided with the cross rails 1a and 1b, so that the inside of the frame 1 is configured in three upper and lower stages. Has been. The reformer 2 is arranged on the upper horizontal rail 1a, and the control device 3 and the fuel cell 4 are arranged back to back on the middle horizontal rail 1b. A heat insulating material 3a is provided on the back surface of the control device 3, and a heat insulating material 3b is provided on the outer peripheral portion to protect the control device 3 from high ambient heat.

フレーム１の底板上には、改質装置２に原燃料を送り込む燃料ポンプ５、燃料電池４に反応空気を送り込む空気ポンプ６ａ等の補機類が配置されている。フレーム１の上部側に設けられる補助棚１ｃ上には、改質器バーナ用空気ポンプ６ｂが配置されるとともに、前記改質器バーナ用空気ポンプ６ｂの前方には、ＰＧバーナ７が配置されている。フレーム１の床面上には、燃料電池４の側方に位置して電力変換装置８が配置されている。 On the bottom plate of the frame 1, auxiliary devices such as a fuel pump 5 for feeding raw fuel to the reformer 2 and an air pump 6 a for feeding reaction air to the fuel cell 4 are arranged. A reformer burner air pump 6b is disposed on the auxiliary shelf 1c provided on the upper side of the frame 1, and a PG burner 7 is disposed in front of the reformer burner air pump 6b. Yes. On the floor surface of the frame 1, a power conversion device 8 is disposed on the side of the fuel cell 4.

特開２００３−２９７４０９号公報（図１）Japanese Patent Laying-Open No. 2003-297409 (FIG. 1)

上記の特許文献１では、フレーム１の中段に、横桟１ｂ上に位置して制御装置３と燃料電池４とが背中合わせに配置されている。ここで、制御装置３は、比較的低温の環境下で使用されるものである一方、燃料電池４は、発電によって温度が上昇している。特に、高温型燃料電池（固体酸化物形燃料電池や溶融炭酸塩形燃料電池等）や、中温型燃料電池（リン酸形燃料電池や水素分離膜形燃料電池等）が用いられる際、断熱材３ａ、３ｂによっても、制御装置３への熱影響が懸念されている。 In the above-mentioned Patent Document 1, the control device 3 and the fuel cell 4 are arranged back to back in the middle of the frame 1 on the horizontal rail 1b. Here, the control device 3 is used in a relatively low temperature environment, while the temperature of the fuel cell 4 is increased by power generation. Especially when high-temperature fuel cells (solid oxide fuel cells, molten carbonate fuel cells, etc.) and medium-temperature fuel cells (phosphoric acid fuel cells, hydrogen separation membrane fuel cells, etc.) are used, heat insulating materials 3a and 3b are also concerned about the thermal influence on the control device 3.

さらに、フレーム１の中段側に設けられる横桟１ａ上には、改質装置２やＰＧバーナ７等が配置されているとともに、前記フレーム１の上部側に設けられる補助棚１ｃ上には、改質器バーナ用空気ポンプ６ｂが配置されている。このため、改質装置２及びＰＧバーナ７からの放射熱により、上方の機器、例えば、改質器バーナ用空気ポンプ６ｂに熱影響を与えるおそれがある。 Further, a reformer 2, a PG burner 7, and the like are disposed on a horizontal rail 1a provided on the middle side of the frame 1, and a modified shelf is provided on an auxiliary shelf 1c provided on the upper side of the frame 1. A gas burner air pump 6b is arranged. For this reason, the radiant heat from the reformer 2 and the PG burner 7 may affect the upper equipment, for example, the reformer burner air pump 6b.

本発明はこの種の問題を解決するものであり、燃料電池モジュールの耐久性及び寿命を良好に向上させるとともに、比較的低温で使用される制御装置等に熱影響が及ぶことを可及的に阻止することが可能な燃料電池システムを提供することを目的とする。 The present invention solves this kind of problem, and improves the durability and life of the fuel cell module as well as exerts as much influence as possible on the control device used at a relatively low temperature. An object of the present invention is to provide a fuel cell system capable of blocking.

本発明は、燃料ガスと酸化剤ガスとの電気化学反応により発電する燃料電池モジュールと、前記燃料電池モジュールを昇温させる燃焼器と、前記燃料電池モジュールに前記燃料ガスを供給する燃料ガス供給装置と、前記燃料電池モジュールに前記酸化剤ガスを供給する酸化剤ガス供給装置と、前記燃料電池モジュールに水を供給する水供給装置と、前記燃料電池モジュールで発生した直流電力を要求仕様電力に変換する電力変換装置と、前記燃料電池モジュールの発電量を制御する制御装置とを筐体に収容する燃料電池システムに関するものである。 The present invention relates to a fuel cell module that generates power by an electrochemical reaction between a fuel gas and an oxidant gas, a combustor that raises the temperature of the fuel cell module, and a fuel gas supply device that supplies the fuel gas to the fuel cell module An oxidant gas supply device for supplying the oxidant gas to the fuel cell module, a water supply device for supplying water to the fuel cell module, and converting direct current power generated in the fuel cell module into required specification power The present invention relates to a fuel cell system in which a power conversion device for controlling and a control device for controlling the power generation amount of the fuel cell module are housed in a casing.

そして、筐体は、燃料電池モジュール及び燃焼器が収容され、且つ前記燃焼器が前記燃料電池モジュールの上方に配置されるモジュール部と、燃料ガス供給装置、酸化剤ガス供給装置及び水供給装置が配置される流体供給部と、電力変換装置及び制御装置が配置される電装部とに分割されるとともに、前記モジュール部と前記電装部との間に前記流体供給部が介装されている。 The housing includes a module unit in which the fuel cell module and the combustor are accommodated and the combustor is disposed above the fuel cell module, a fuel gas supply device, an oxidant gas supply device, and a water supply device. The fluid supply unit is divided into an electrical component in which the power conversion device and the control device are arranged, and the fluid supply unit is interposed between the module unit and the electrical component.

また、流体供給部は、水供給装置が最下部に配置されることが好ましい。従って、水供給装置に、例えば、水漏れが発生しても、燃料ガス供給装置及び酸化剤ガス供給装置が被水することを阻止することが可能になる。 Moreover, it is preferable that a water supply apparatus is arrange | positioned at the lowest part for a fluid supply part. Therefore, for example, even if a water leak occurs in the water supply device, it is possible to prevent the fuel gas supply device and the oxidant gas supply device from getting wet.

さらに、流体供給部は、燃料ガスを検知する検知器を備えるとともに、前記検知器は、前記流体供給部の最上部に配置されることが好ましい。これにより、燃料ガス供給装置から燃料ガスの漏れが発生しても、検知器を介してガス漏れを迅速且つ確実に検出することが可能になる。 Furthermore, it is preferable that the fluid supply unit includes a detector that detects fuel gas, and the detector is disposed at the uppermost part of the fluid supply unit. Thereby, even if fuel gas leaks from the fuel gas supply device, the gas leak can be detected quickly and reliably via the detector.

さらにまた、流体供給部は、酸化剤ガス供給装置の上方に燃料ガス供給装置が配置されることが好ましい。酸化剤ガス供給装置は、エアポンプを備える一方、燃料ガス供給装置は、燃料ガスポンプを備えている。特に、Ａ／Ｆ（空気／燃料ガス）の値が大きい燃料電池システムにおいては、エアポンプは、燃料ガスポンプに比べて体積が大きく、且つ、重量物となっている。従って、酸化剤ガス供給装置を燃料ガス供給装置の下方に配置することにより、設置安定性の向上を図ることができる。しかも、燃料ガス供給装置から燃料ガスの漏れが発生しても、この燃料ガスを酸化剤ガス供給装置により吸入することを回避することが可能になる。 Furthermore, it is preferable that the fuel gas supply device is disposed above the oxidant gas supply device in the fluid supply unit. The oxidant gas supply device includes an air pump, while the fuel gas supply device includes a fuel gas pump. In particular, in a fuel cell system having a large A / F (air / fuel gas) value, the air pump has a larger volume and a heavy object than the fuel gas pump. Therefore, the installation stability can be improved by disposing the oxidant gas supply device below the fuel gas supply device. In addition, even if fuel gas leaks from the fuel gas supply device, it is possible to avoid inhaling the fuel gas by the oxidant gas supply device.

また、流体供給部は、検知器及び燃料ガス供給装置が配置される第１供給部と、酸化剤ガス供給装置及び水供給装置が配置される第２供給部とに分割されることが好ましい。これにより、燃料ガス供給装置から燃料ガスの漏れが発生しても、この燃料ガスを酸化剤ガス供給装置が吸入することを確実に阻止することができる。 The fluid supply unit is preferably divided into a first supply unit in which the detector and the fuel gas supply device are arranged, and a second supply unit in which the oxidant gas supply device and the water supply device are arranged. Thereby, even if fuel gas leaks from the fuel gas supply device, it is possible to reliably prevent the oxidant gas supply device from inhaling the fuel gas.

さらに、筐体は、モジュール部、流体供給部及び電装部を水平方向に沿って縦仕切り板により分割することが好ましい。作動温度毎及び機能毎にモジュール部、流体供給部及び電装部に分割されるため、熱や流体の拡散を最小化し得るとともに、機能上、良好に配置することが可能になる。 Furthermore, the casing preferably divides the module part, the fluid supply part, and the electrical component part by a vertical partition along the horizontal direction. Since it is divided into a module part, a fluid supply part, and an electrical part for each operating temperature and each function, diffusion of heat and fluid can be minimized, and it can be arranged well in terms of function.

その際、高温部（数百℃）となるモジュール部と低温部（４０℃前後）に維持する必要がある電装部との間には、流体供給部が配置されている。従って、特に、電装部に配置されて燃料電池システムの発電量を制御する制御装置は、前記燃料電池システムの稼働中に高温部であるモジュール部からの熱影響を受け難くなり、前記制御装置が高温化することを抑制することができる。しかも、電装部は、筐体の最外部に配置されており、前記電装部の冷却が促進されて高温化し難くなっている。これにより、制御装置を含む電装部は、良好な機能を確実に維持して作動することが可能になる。 In that case, the fluid supply part is arrange | positioned between the module part used as a high temperature part (several hundred degreeC), and the electrical equipment part which needs to be maintained at a low temperature part (around 40 degreeC). Therefore, in particular, the control device that is disposed in the electrical unit and controls the power generation amount of the fuel cell system is less likely to be affected by the heat from the module unit that is the high temperature part during operation of the fuel cell system. High temperature can be suppressed. In addition, the electrical component is arranged at the outermost part of the housing, and cooling of the electrical component is promoted, and it is difficult to increase the temperature. As a result, the electrical component including the control device can be operated while reliably maintaining a good function.

さらにまた、燃料電池モジュールは、高温型燃料電池システム、例えば、固体酸化物形燃料電池（ＳＯＦＣ）モジュールであることが好ましく、これにより、良好な効果が得られる。 Furthermore, the fuel cell module is preferably a high-temperature fuel cell system, for example, a solid oxide fuel cell (SOFC) module, whereby a good effect can be obtained.

また、固体酸化物形燃料電池モジュールは、少なくとも固体電解質をアノード電極とカソード電極とで挟んで構成される電解質・電極接合体とセパレータとが積層される固体酸化物形燃料電池を設け、複数の前記固体酸化物形燃料電池が積層される固体酸化物形燃料電池スタックと、酸化剤ガスを前記固体酸化物形燃料電池スタックに供給する前に加熱する熱交換器と、炭化水素を主体とする原燃料と水蒸気との混合燃料を生成するために、水を蒸発させる蒸発器と、前記混合燃料を改質して改質ガスを生成する改質器とを備えることが好ましい。このため、燃焼器が駆動されることにより発生する熱（数百℃）は、燃料電池モジュールの所望の部位、すなわち、燃料電池スタックに供給され、前記燃料電池スタックが昇温される。しかも、燃料電池モジュールの比較的低温で機能する他の部位、すなわち、熱交換器、蒸発器及び改質器は、燃焼器からの熱に必要以上に曝されることがない。従って、特に熱交換器、蒸発器及び改質器や配管類の耐久性及び寿命が良好に向上する。 Further, the solid oxide fuel cell module includes a solid oxide fuel cell in which an electrolyte / electrode assembly configured by sandwiching at least a solid electrolyte between an anode electrode and a cathode electrode and a separator are stacked, The solid oxide fuel cell stack in which the solid oxide fuel cells are stacked, a heat exchanger that heats an oxidant gas before supplying the solid oxide fuel cell stack, and a hydrocarbon as a main component In order to generate a mixed fuel of raw fuel and water vapor, it is preferable to include an evaporator that evaporates water and a reformer that reforms the mixed fuel to generate a reformed gas. For this reason, heat (several hundred degrees C) generated by driving the combustor is supplied to a desired portion of the fuel cell module, that is, the fuel cell stack, and the temperature of the fuel cell stack is increased. In addition, other parts of the fuel cell module that function at a relatively low temperature, that is, the heat exchanger, the evaporator, and the reformer, are not exposed to the heat from the combustor more than necessary. Accordingly, the durability and life of the heat exchanger, the evaporator, the reformer and the piping are particularly improved.

さらに、燃料電池スタックの下方に、熱交換器、蒸発器及び改質器が配置されることが好ましい。これにより、燃焼器からの熱は、直接、燃料電池スタックに供給され、前記燃料電池スタックが良好に昇温される。しかも、熱交換器、蒸発器及び改質器は、燃焼器からの熱に必要以上に曝されることがないので、耐久性及び寿命の向上が図られる。 Furthermore, it is preferable that a heat exchanger, an evaporator, and a reformer are disposed below the fuel cell stack. Thereby, the heat from the combustor is directly supplied to the fuel cell stack, and the temperature of the fuel cell stack is favorably increased. In addition, since the heat exchanger, the evaporator, and the reformer are not exposed to the heat from the combustor more than necessary, the durability and the life can be improved.

本発明によれば、モジュール部において、燃焼器が燃料電池モジュールの上方に配置されているため、前記燃焼器からの熱に前記燃料電池モジュールが必要以上に曝されることがない。従って、燃料電池モジュールは、所望の部位が昇温されるとともに、比較的低温で機能する各部位の耐久性及び寿命が良好に向上する。 According to the present invention, since the combustor is disposed above the fuel cell module in the module unit, the fuel cell module is not exposed more than necessary to the heat from the combustor. Therefore, in the fuel cell module, the temperature of a desired part is raised, and the durability and life of each part that functions at a relatively low temperature are improved.

さらに、筐体内は、燃料電池モジュール及び燃焼器が収容されるモジュール部と、燃料ガス供給装置、酸化剤ガス供給装置及び水供給装置が配置される流体供給部と、電力変換装置及び制御装置が配置される電装部とに分割されている。このため、筐体内は、作動温度毎及び機能毎に分割されており、熱や流体の拡散を最小化するとともに、機能上、最適な配置が遂行可能になる。 Further, in the casing, there are a module unit in which the fuel cell module and the combustor are accommodated, a fluid supply unit in which the fuel gas supply device, the oxidant gas supply device and the water supply device are arranged, a power conversion device and a control device. It is divided into electrical parts to be arranged. For this reason, the inside of the housing is divided for each operating temperature and for each function, so that the diffusion of heat and fluid is minimized, and an optimal arrangement for the function can be performed.

さらにまた、モジュール部と電装部との間には、流体供給部が介装されている。これにより、高温部であるモジュール部から低温部である電装部に熱が伝わることを阻止することができ、制御装置は、システム稼働中にモジュール部からの熱影響を受け難くなる。従って、制御装置を含む電装部は、良好に機能することが可能になる。 Furthermore, a fluid supply unit is interposed between the module unit and the electrical unit. Thereby, heat can be prevented from being transmitted from the module part which is the high temperature part to the electrical component part which is the low temperature part, and the control device is hardly affected by the heat from the module part during system operation. Therefore, the electrical component including the control device can function well.

図１は、本発明の実施形態に係る燃料電池システム１０の概略斜視説明図であり、図２は、前記燃料電池システム１０の正面説明図であり、図３は、前記燃料電池システム１０の回路図である。 FIG. 1 is a schematic perspective view of a fuel cell system 10 according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a front view of the fuel cell system 10, and FIG. 3 is a circuit diagram of the fuel cell system 10. FIG.

燃料電池システム１０は、定置用の他、車載用等の種々の用途に用いられている。燃料電池システム１０は、燃料ガス（水素ガス）と酸化剤ガス（空気）との電気化学反応により発電する燃料電池モジュール１２と、前記燃料電池モジュール１２を昇温させる燃焼器１４と、前記燃料電池モジュール１２に前記燃料ガスを供給する燃料ガス供給装置（燃料ガスポンプを含む）１６と、前記燃料電池モジュール１２に前記酸化剤ガスを供給する酸化剤ガス供給装置（エアポンプを含む）１８と、前記燃料電池モジュール１２に水を供給する水供給装置（水ポンプを含む）２０と、前記燃料電池モジュール１２で発生した直流電力を要求仕様電力に変換する電力変換装置２２と、前記燃料電池モジュール１２の発電量を制御する制御装置２４とを備え、これらが単一の筐体２６に収容される。 The fuel cell system 10 is used for various purposes such as in-vehicle use as well as stationary use. The fuel cell system 10 includes a fuel cell module 12 that generates electricity by an electrochemical reaction between a fuel gas (hydrogen gas) and an oxidant gas (air), a combustor 14 that raises the temperature of the fuel cell module 12, and the fuel cell. A fuel gas supply device (including a fuel gas pump) 16 for supplying the fuel gas to the module 12, an oxidant gas supply device (including an air pump) 18 for supplying the oxidant gas to the fuel cell module 12, and the fuel A water supply device (including a water pump) 20 that supplies water to the battery module 12, a power conversion device 22 that converts DC power generated in the fuel cell module 12 into required specification power, and power generation of the fuel cell module 12 And a control device 24 for controlling the amount, and these are accommodated in a single casing 26.

燃料電池モジュール１２は、図示しないが、例えば、安定化ジルコニア等の酸化物イオン導電体で構成される固体電解質（固体酸化物）をアノード電極とカソード電極とで挟んで構成される電解質・電極接合体２８とセパレータ３０とが積層される固体酸化物形の燃料電池３２を設け、複数の前記燃料電池３２が鉛直方向に積層される固体酸化物形の燃料電池スタック３４を備える（図４参照）。 Although not shown, the fuel cell module 12 is, for example, an electrolyte / electrode joint configured by sandwiching a solid electrolyte (solid oxide) composed of an oxide ion conductor such as stabilized zirconia between an anode electrode and a cathode electrode. A solid oxide fuel cell 32 in which a body 28 and a separator 30 are stacked is provided, and a solid oxide fuel cell stack 34 in which a plurality of the fuel cells 32 are stacked in the vertical direction is provided (see FIG. 4). .

図２に示すように、燃料電池スタック３４の積層方向下端側には、酸化剤ガスを前記燃料電池スタック３４に供給する前に加熱する熱交換器３６と、炭化水素を主体とする原燃料（例えば、都市ガス）と水蒸気との混合燃料を生成するために、水を蒸発させる蒸発器３８と、前記混合燃料を改質して改質ガスを生成する改質器４０とが配設される。 As shown in FIG. 2, on the lower end side in the stacking direction of the fuel cell stack 34, a heat exchanger 36 for heating before supplying the oxidant gas to the fuel cell stack 34 and a raw fuel mainly composed of hydrocarbons ( For example, an evaporator 38 that evaporates water and a reformer 40 that reforms the mixed fuel to generate a reformed gas are provided to generate a mixed fuel of city gas and water vapor. .

燃料電池スタック３４の積層方向上端側には、前記燃料電池スタック３４を構成する燃料電池３２に積層方向に沿って締め付け荷重を付与するための荷重付与機構４２が配設される（図３参照）。 At the upper end side in the stacking direction of the fuel cell stack 34, a load applying mechanism 42 for applying a tightening load to the fuel cells 32 constituting the fuel cell stack 34 along the stacking direction is disposed (see FIG. 3). .

改質器４０は、都市ガス中に含まれるエタン（Ｃ₂Ｈ₆）、プロパン（Ｃ₃Ｈ₆）及びブタン（Ｃ₄Ｈ₁₀）等の高級炭化水素（Ｃ₂₊）を、主としてメタン（ＣＨ₄）を含む原燃料ガスに水蒸気改質するための予備改質器であり、数百℃の作動温度に設定される。 The reformer 40 mainly uses higher hydrocarbons (C ₂₊ ) such as ethane (C ₂ H ₆ ), propane (C ₃ H ₆ ) and butane (C ₄ H ₁₀ ) contained in city gas, mainly methane ( This is a pre-reformer for steam reforming to a raw fuel gas containing CH ₄ ) and is set to an operating temperature of several hundred degrees Celsius.

燃料電池３２は、作動温度が数百℃と高温であり、電解質・電極接合体２８では、燃料ガス中のメタンが改質されて水素が得られ、この水素がアノード電極に供給される。 The fuel cell 32 has an operating temperature as high as several hundred degrees Celsius, and the electrolyte / electrode assembly 28 reforms methane in the fuel gas to obtain hydrogen, which is supplied to the anode electrode.

熱交換器３６は、燃料電池スタック３４から排出される使用済み反応ガス（以下、排ガス又は燃焼排ガスともいう）を流すための第１排ガス通路４４と、被加熱流体である空気を排ガスと対向流に流すための空気通路４６とを有する。第１排ガス通路４４は、蒸発器３８に水を蒸発させるための熱源として排ガスを供給するための第２排ガス通路４８に連通する。この第２排ガス通路４８は、排気管５０に連通する。空気通路４６の上流側は、空気供給管５２に連通するとともに、前記空気通路４６の下流側は、燃料電池スタック３４の酸化剤ガス供給連通孔５３に連通する。 The heat exchanger 36 has a first exhaust gas passage 44 for flowing a used reaction gas (hereinafter also referred to as exhaust gas or combustion exhaust gas) discharged from the fuel cell stack 34, and air that is a fluid to be heated is opposed to the exhaust gas. And an air passage 46 for flowing through the air. The first exhaust gas passage 44 communicates with a second exhaust gas passage 48 for supplying exhaust gas as a heat source for evaporating water to the evaporator 38. The second exhaust gas passage 48 communicates with the exhaust pipe 50. The upstream side of the air passage 46 communicates with the air supply pipe 52, and the downstream side of the air passage 46 communicates with the oxidant gas supply communication hole 53 of the fuel cell stack 34.

蒸発器３８は、互いに同軸上に配設される外管部材５４ａと内管部材５４ｂとを備える２重管構造を採用し、この２重管は、第２排ガス通路４８内に配置される。外管部材５４ａと内管部材５４ｂとの間には、原燃料通路５６が形成されるとともに、前記内管部材５４ｂ内には、水通路５８が形成される。蒸発器３８の第２排ガス通路４８は、主排気管６０に連通する。 The evaporator 38 employs a double pipe structure including an outer pipe member 54 a and an inner pipe member 54 b disposed coaxially with each other, and the double pipe is disposed in the second exhaust gas passage 48. A raw fuel passage 56 is formed between the outer tube member 54a and the inner tube member 54b, and a water passage 58 is formed in the inner tube member 54b. The second exhaust gas passage 48 of the evaporator 38 communicates with the main exhaust pipe 60.

外管部材５４ａには、改質器４０の入口部に連結される混合燃料供給管６２が接続される。改質器４０の出口側には、改質ガス供給路６４の一端が連結されるとともに、前記改質ガス供給路６４の他端は、燃料電池スタック３４の燃料ガス供給連通孔６６に連通する。燃料電池モジュール１２及び燃焼器１４は、断熱材６８に囲繞される（図２参照）。 A mixed fuel supply pipe 62 connected to the inlet of the reformer 40 is connected to the outer pipe member 54a. One end of the reformed gas supply path 64 is connected to the outlet side of the reformer 40, and the other end of the reformed gas supply path 64 communicates with the fuel gas supply communication hole 66 of the fuel cell stack 34. . The fuel cell module 12 and the combustor 14 are surrounded by a heat insulating material 68 (see FIG. 2).

図３に示すように、燃料ガス供給装置１６は、原燃料通路５６に接続されるとともに、前記原燃料通路５６の途上には、切換弁７０を介して原燃料分岐通路７２が設けられる。この原燃料分岐通路７２は、燃焼器１４に接続される。 As shown in FIG. 3, the fuel gas supply device 16 is connected to the raw fuel passage 56, and a raw fuel branch passage 72 is provided in the raw fuel passage 56 through a switching valve 70. The raw fuel branch passage 72 is connected to the combustor 14.

酸化剤ガス供給装置１８は、空気供給管５２に接続されるとともに、前記空気供給管５２の途上に設けられた切換弁７４には、空気分岐通路７６が接続される。この空気分岐通路７６は、燃焼器１４に接続される。燃焼器１４は、例えば、バーナを備えており、上記のように、原燃料及び空気が供給される。なお、このバーナに代えて他の手段（電気ヒータ等）を用いることができ、その際、必要に応じて原燃料、空気、電力の供給を選択的に行うように構成すればよい。 The oxidant gas supply device 18 is connected to an air supply pipe 52, and an air branch passage 76 is connected to a switching valve 74 provided in the middle of the air supply pipe 52. The air branch passage 76 is connected to the combustor 14. The combustor 14 includes, for example, a burner, and is supplied with raw fuel and air as described above. Note that other means (such as an electric heater) can be used in place of the burner, and at that time, the raw fuel, air, and power may be selectively supplied as necessary.

水供給装置２０には、水通路５８が連通する。燃料ガス供給装置１６、酸化剤ガス供給装置１８及び水供給装置２０は、制御装置２４により制御されるとともに、前記制御装置２４には、燃料ガスを検知する検知器７８が電気的に接続される。電力変換装置２２には、例えば、商用電源８０（又は、負荷や２次電池等）が接続される。 A water passage 58 communicates with the water supply device 20. The fuel gas supply device 16, the oxidant gas supply device 18, and the water supply device 20 are controlled by a control device 24, and a detector 78 that detects fuel gas is electrically connected to the control device 24. . For example, a commercial power supply 80 (or a load, a secondary battery, or the like) is connected to the power conversion device 22.

図１及び図２に示すように、筐体２６は、全体として矩形状を有する外枠８２を有する。この外枠８２内には、筐体２６内を矢印Ｂ方向（水平方向）に分割するための第１縦仕切り板８４と第２縦仕切り板８６とが、それぞれ所定の間隔ずつ離間して設けられる。筐体２６内は、第１縦仕切り板８４及び第２縦仕切り板８６を介して、モジュール部８８、流体供給部９０及び電装部９２に分割されるとともに、前記モジュール部８８と前記電装部９２との間に、前記流体供給部９０が介装される。 As shown in FIGS. 1 and 2, the housing 26 has an outer frame 82 having a rectangular shape as a whole. In the outer frame 82, a first vertical partition plate 84 and a second vertical partition plate 86 for dividing the inside of the housing 26 in the direction of arrow B (horizontal direction) are provided with a predetermined interval therebetween. It is done. The inside of the housing 26 is divided into a module part 88, a fluid supply part 90, and an electrical component part 92 via a first vertical partition plate 84 and a second vertical partition plate 86, and the module part 88 and the electrical component part 92. In between, the fluid supply unit 90 is interposed.

モジュール部８８には、燃料電池モジュール１２及び燃焼器１４が収容されるとともに、前記燃焼器１４は、前記燃料電池モジュール１２の上方に配置される。なお、燃料電池モジュール１２及び燃焼器１４は、断熱材６８内に収容されている。電装部９２には、電力変換装置２２及び制御装置２４が配置される。 The module unit 88 accommodates the fuel cell module 12 and the combustor 14, and the combustor 14 is disposed above the fuel cell module 12. The fuel cell module 12 and the combustor 14 are accommodated in a heat insulating material 68. In the electrical component 92, the power conversion device 22 and the control device 24 are arranged.

流体供給部９０は、横仕切り板９４を介して第１供給部９６と第２供給部９８とに、上下に２分割される。第１供給部９６には、燃料ガス供給装置１６及び検知器７８が収容されるとともに、前記検知器７８は、前記燃料ガス供給装置１６の上方に配置される。第２供給部９８には、酸化剤ガス供給装置１８及び水供給装置２０が配置されるとともに、前記水供給装置２０は、流体供給部９０の最下部に配置される。酸化剤ガス供給装置１８は、第２供給部９８内で載置台１００を介して保持される。 The fluid supply unit 90 is vertically divided into a first supply unit 96 and a second supply unit 98 via a horizontal partition plate 94. The first supply unit 96 accommodates the fuel gas supply device 16 and the detector 78, and the detector 78 is disposed above the fuel gas supply device 16. The second supply unit 98 includes the oxidant gas supply device 18 and the water supply device 20, and the water supply device 20 is disposed at the lowermost part of the fluid supply unit 90. The oxidant gas supply device 18 is held in the second supply unit 98 via the mounting table 100.

このように構成される燃料電池システム１０の動作について、以下に説明する。 The operation of the fuel cell system 10 configured as described above will be described below.

図３に示すように、燃料ガス供給装置１６の駆動作用下に、原燃料通路５６には、例えば、都市ガス（ＣＨ₄、Ｃ₂Ｈ₆、Ｃ₃Ｈ₈、Ｃ₄Ｈ₁₀を含む）等の原燃料が供給される。一方、水供給装置２０の駆動作用下に、水通路５８には、水が供給されるとともに、空気供給管５２には、酸化剤ガス供給装置１８を介して酸化剤ガスである、例えば、空気が供給される。 As shown in FIG. 3, under the driving action of the fuel gas supply device 16, for example, city gas (including CH ₄ , C ₂ H ₆ , C ₃ H ₈ , and C ₄ H ₁₀ ) is provided in the raw fuel passage 56. The raw fuel such as is supplied. On the other hand, under the driving action of the water supply device 20, water is supplied to the water passage 58 and oxidant gas is supplied to the air supply pipe 52 via the oxidant gas supply device 18. Is supplied.

図４に示すように、蒸発器３８では、原燃料通路５６を流れる原燃料に水蒸気が混在されて混合燃料が得られ、この混合燃料は、混合燃料供給管６２を介して改質器４０の入口部に供給される。混合燃料は、改質器４０内で水蒸気改質され、Ｃ₂₊の炭化水素が除去（改質）されてメタンを主成分とする改質ガス（燃料ガス）が得られる。この改質ガスは、改質器４０の出口部に連通する改質ガス供給路６４を通って燃料電池スタック３４の燃料ガス供給連通孔６６に供給され、前記改質ガス中のメタンが改質されて水素ガスが得られ、この水素ガスを主成分とする燃料ガスは、アノード電極（図示せず）に供給される。 As shown in FIG. 4, in the evaporator 38, steam is mixed with the raw fuel flowing in the raw fuel passage 56 to obtain a mixed fuel, and this mixed fuel is supplied to the reformer 40 via the mixed fuel supply pipe 62. Supplied to the inlet. The mixed fuel is steam reformed in the reformer 40, and C ₂₊ hydrocarbons are removed (reformed) to obtain a reformed gas (fuel gas) mainly composed of methane. This reformed gas is supplied to the fuel gas supply passage 66 of the fuel cell stack 34 through the reformed gas supply path 64 communicating with the outlet of the reformer 40, and the methane in the reformed gas is reformed. Thus, hydrogen gas is obtained, and the fuel gas containing hydrogen gas as a main component is supplied to an anode electrode (not shown).

一方、空気供給管５２から熱交換器３６に供給される空気は、この熱交換器３６の空気通路４６に沿って移動する際、第１排ガス通路４４に沿って移動する後述する排ガスとの間で熱交換が行われ、所望の温度に予め加温されている。熱交換器３６で加温された空気は、燃料電池スタック３４の酸化剤ガス供給連通孔５３に供給され、図示しないカソード電極に供給される。 On the other hand, when the air supplied from the air supply pipe 52 to the heat exchanger 36 moves along the air passage 46 of the heat exchanger 36, it moves between the exhaust gas described later moving along the first exhaust gas passage 44. In this case, heat exchange is performed, and the temperature is preheated to a desired temperature. The air heated by the heat exchanger 36 is supplied to the oxidant gas supply communication hole 53 of the fuel cell stack 34 and supplied to a cathode electrode (not shown).

従って、電解質・電極接合体２８では、燃料ガスと空気との電気化学反応により発電が行われる。各電解質・電極接合体２８の外周部に排出される高温（数百℃）の排ガスは、熱交換器３６の第１排ガス通路４４を通って空気と熱交換を行い、この空気を所望の温度に加温して温度低下が惹起される。 Therefore, in the electrolyte / electrode assembly 28, power generation is performed by an electrochemical reaction between the fuel gas and air. The high-temperature (several hundred degrees Celsius) exhaust gas discharged to the outer periphery of each electrolyte / electrode assembly 28 exchanges heat with air through the first exhaust gas passage 44 of the heat exchanger 36, and this air is exchanged at a desired temperature. The temperature is lowered by heating.

この排ガスは、第２排ガス通路４８に沿って移動することにより、水通路５８を通過する水を蒸発させる。蒸発器３８を通過した排ガスは、主排気管６０を介して外部に排出される。 The exhaust gas moves along the second exhaust gas passage 48 to evaporate water passing through the water passage 58. The exhaust gas that has passed through the evaporator 38 is discharged to the outside through the main exhaust pipe 60.

この場合、本実施形態では、図１及び図２に示すように、筐体２６内に水平方向に分割形成されているモジュール部８８には、燃料電池モジュール１２と燃焼器１４とが配置されるとともに、前記燃焼器１４は、前記燃料電池モジュール１２の上方に配置されている。 In this case, in the present embodiment, as shown in FIGS. 1 and 2, the fuel cell module 12 and the combustor 14 are arranged in the module portion 88 that is divided and formed in the housing 26 in the horizontal direction. At the same time, the combustor 14 is disposed above the fuel cell module 12.

このため、燃焼器１４が駆動されることにより発生する熱（数百℃）は、燃料電池モジュール１２の所望の部位、すなわち、燃料電池スタック３４に供給され、前記燃料電池スタック３４が昇温される。 For this reason, heat (several hundred degrees Celsius) generated by driving the combustor 14 is supplied to a desired portion of the fuel cell module 12, that is, the fuel cell stack 34, and the fuel cell stack 34 is heated. The

しかも、燃料電池モジュール１２の比較的低温で機能する他の部位、すなわち、熱交換器３６、蒸発器３８及び改質器４０は、燃焼器１４からの熱に必要以上に曝されることがない。熱交換器３６、蒸発器３８及び改質器４０は、燃料電池スタック３４の下方に配置されているからである。従って、特に熱交換器３６、蒸発器３８及び改質器４０や配管類の耐久性及び寿命が良好に向上するという効果が得られる。 Moreover, other parts of the fuel cell module 12 that function at a relatively low temperature, that is, the heat exchanger 36, the evaporator 38, and the reformer 40, are not exposed to the heat from the combustor 14 more than necessary. . This is because the heat exchanger 36, the evaporator 38, and the reformer 40 are disposed below the fuel cell stack 34. Therefore, particularly, the effect that the durability and life of the heat exchanger 36, the evaporator 38, the reformer 40, and the pipes are improved can be obtained.

さらに、本実施形態では、筐体２６の内部は、第１縦仕切り板８４及び第２縦仕切り板８６を介してモジュール部８８、流体供給部９０及び電装部９２に分割されている。そして、モジュール部８８には、燃料電池モジュール１２及び燃焼器１４が配置され、流体供給部９０には、検知器７８、燃料ガス供給装置１６、酸化剤ガス供給装置１８及び水供給装置２０が配置され、電装部９２には、電力変換装置２２及び制御装置２４が配置されている。 Furthermore, in the present embodiment, the inside of the housing 26 is divided into a module part 88, a fluid supply part 90, and an electrical component part 92 via a first vertical partition plate 84 and a second vertical partition plate 86. The module unit 88 includes the fuel cell module 12 and the combustor 14, and the fluid supply unit 90 includes the detector 78, the fuel gas supply device 16, the oxidant gas supply device 18, and the water supply device 20. The power conversion device 22 and the control device 24 are arranged in the electrical component 92.

このため、筐体２６内は、作動温度毎及び機能毎にモジュール部８８、流体供給部９０及び電装部９２に分割されており、熱や流体の拡散を最小化し得るとともに、機能上、良好に配置することが可能になる。 For this reason, the inside of the housing 26 is divided into a module unit 88, a fluid supply unit 90, and an electrical component unit 92 for each operating temperature and each function, so that the diffusion of heat and fluid can be minimized and the function is good. It becomes possible to arrange.

その際、高温部（数百℃）となるモジュール部８８と低温部（４０℃前後）に維持する必要がある電装部９２との間には、流体供給部９０が配置されている。従って、特に、電装部９２に配置されて燃料電池システム１０の発電量を制御する制御装置２４は、前記燃料電池システム１０の稼働中に高温部であるモジュール部８８からの熱影響を受け難くなり、前記制御装置２４が高温化することを抑制することができる。しかも、電装部９２は、筐体２６の最外部に配置されており、前記電装部９２の冷却が促進されて高温化し難くなっている。 In that case, the fluid supply part 90 is arrange | positioned between the module part 88 used as a high temperature part (several hundred degreeC), and the electrical equipment part 92 which needs to be maintained at a low temperature part (around 40 degreeC). Therefore, in particular, the control device 24 that is disposed in the electrical unit 92 and controls the power generation amount of the fuel cell system 10 is less susceptible to the thermal influence from the module unit 88 that is a high temperature part during operation of the fuel cell system 10. It is possible to suppress the controller 24 from being heated to a high temperature. In addition, the electrical component 92 is disposed at the outermost part of the casing 26, and cooling of the electrical component 92 is promoted, so that it is difficult to increase the temperature.

これにより、制御装置２４を含む電装部９２は、良好な機能を確実に維持して作動することが可能になるという利点がある。なお、高温部であるモジュール部８８において、例えば、燃料電池モジュール１２及び燃焼器１４を囲繞して断熱する断熱材６８を相当に肉厚に構成することにより、外部への熱影響を抑制することも考えられる。 Thereby, the electrical component 92 including the control device 24 has an advantage that it can be operated while reliably maintaining a good function. In addition, in the module part 88 that is a high temperature part, for example, the heat insulating material 68 that surrounds and insulates the fuel cell module 12 and the combustor 14 is configured to be considerably thick, thereby suppressing the influence of heat to the outside. Is also possible.

さらにまた、本実施形態では、水供給装置２０が流体供給部９０の最下部に配置されている。従って、水供給装置２０に、例えば、水漏れが発生しても、燃料ガス供給装置１６及び酸化剤ガス供給装置１８が被水することを阻止することが可能になる。 Furthermore, in this embodiment, the water supply device 20 is disposed at the lowermost part of the fluid supply unit 90. Therefore, for example, even if a water leak occurs in the water supply device 20, it is possible to prevent the fuel gas supply device 16 and the oxidant gas supply device 18 from getting wet.

さらに、流体供給部９０では、検知器７８がこの流体供給部９０の最上部に配置されている。このため、燃料ガス供給装置１６から燃料ガスの漏れが発生しても、検知器７８を介してガス漏れを迅速且つ確実に検出することが可能になる。 Further, in the fluid supply unit 90, the detector 78 is disposed at the top of the fluid supply unit 90. For this reason, even if fuel gas leaks from the fuel gas supply device 16, the gas leak can be detected quickly and reliably via the detector 78.

また、流体供給部９０では、酸化剤ガス供給装置１８の上方に燃料ガス供給装置１６が配置されている。酸化剤ガス供給装置１８は、エアポンプを備える一方、燃料ガス供給装置１６は、燃料ガスポンプを備えている。特に、Ａ／Ｆの値が大きい燃料電池システム１０においては、エアポンプは、燃料ガスポンプに比べて体積が大きく、且つ、重量物となっている。従って、酸化剤ガス供給装置１８を燃料ガス供給装置１６の下方に配置することにより、設置安定性の向上を図ることができる。しかも、燃料ガス供給装置１６から燃料ガスの漏れが発生しても、この燃料ガスを酸化剤ガス供給装置１８により吸入することを回避することが可能になる。 In the fluid supply unit 90, the fuel gas supply device 16 is disposed above the oxidant gas supply device 18. The oxidant gas supply device 18 includes an air pump, while the fuel gas supply device 16 includes a fuel gas pump. In particular, in the fuel cell system 10 having a large A / F value, the air pump has a larger volume than the fuel gas pump and is heavy. Therefore, the installation stability can be improved by disposing the oxidant gas supply device 18 below the fuel gas supply device 16. In addition, even if fuel gas leaks from the fuel gas supply device 16, it is possible to avoid inhaling the fuel gas by the oxidant gas supply device 18.

ここで、流体供給部９０は、横仕切り板９４を介して検知器７８及び燃料ガス供給装置１６が配置される第１供給部９６と、酸化剤ガス供給装置１８及び水供給装置２０が配置される第２供給部９８とに分割されている。これにより、特に、燃料ガス供給装置１６から燃料ガスの漏れが発生しても、この燃料ガスを酸化剤ガス供給装置１８が吸入することを確実に阻止することができる。 Here, the fluid supply unit 90 includes a first supply unit 96 in which the detector 78 and the fuel gas supply device 16 are arranged, a oxidant gas supply device 18 and a water supply device 20 through the horizontal partition plate 94. The second supply unit 98 is divided. Thereby, in particular, even when fuel gas leaks from the fuel gas supply device 16, it is possible to reliably prevent the oxidant gas supply device 18 from inhaling the fuel gas.

さらにまた、燃料電池モジュール１２では、高温型燃料電池システム、例えば、固体酸化物形燃料電池（ＳＯＦＣ）モジュールにより構成されることにより、良好な効果が得られるが、固体酸化物形燃料電池モジュールに代えて、他の高温型燃料電池モジュールや中温型燃料電池モジュールにも好適に用いることができる。例えば、溶融炭酸塩形燃料電池（ＭＣＦＣ）、リン酸形燃料電池（ＰＡＦＣ）及び水素分離膜形燃料電池（ＨＭＦＣ）等が良好に採用可能である。 Furthermore, the fuel cell module 12 can be provided with a high-temperature fuel cell system, for example, a solid oxide fuel cell (SOFC) module. Instead, it can be suitably used for other high-temperature fuel cell modules and medium-temperature fuel cell modules. For example, a molten carbonate fuel cell (MCFC), a phosphoric acid fuel cell (PAFC), a hydrogen separation membrane fuel cell (HMFC) and the like can be favorably employed.

また、本実施形態では、燃料電池スタック３４の下部側に、熱交換器３６、蒸発器３８及び改質器４０が配置される一方、前記燃料電池スタック３４の上部に、燃焼器１４が配置されている。 In the present embodiment, the heat exchanger 36, the evaporator 38, and the reformer 40 are disposed on the lower side of the fuel cell stack 34, while the combustor 14 is disposed on the upper portion of the fuel cell stack 34. ing.

このため、燃焼器１４からの熱は、燃料電池スタック３４に供給され、前記燃料電池スタック３４が昇温される。しかも、熱交換器３６、蒸発器３８及び改質器４０は、燃焼器１４からの熱に必要以上に曝されることがないので、耐久性及び寿命の向上が図られる。 For this reason, the heat from the combustor 14 is supplied to the fuel cell stack 34, and the fuel cell stack 34 is heated. In addition, since the heat exchanger 36, the evaporator 38, and the reformer 40 are not exposed to the heat from the combustor 14 more than necessary, the durability and the life are improved.

本発明の実施形態に係る燃料電池システムの概略斜視説明図である。1 is a schematic perspective view of a fuel cell system according to an embodiment of the present invention. 前記燃料電池システムの正面説明図である。It is front explanatory drawing of the said fuel cell system. 前記燃料電池システムの回路図である。It is a circuit diagram of the fuel cell system. 前記燃料電池システムを構成する燃料電池モジュールの要部断面説明図である。It is principal part sectional explanatory drawing of the fuel cell module which comprises the said fuel cell system. 特許文献１の燃料電池電源装置の概略斜視説明図である。2 is a schematic perspective explanatory view of a fuel cell power supply device of Patent Document 1. FIG.

Explanation of symbols

１０…燃料電池システム１２…燃料電池モジュール
１４…燃焼器１６…燃料ガス供給装置
１８…酸化剤ガス供給装置２０…水供給装置
２２…電力変換装置２４…制御装置
２６…筐体２８…電解質・電極接合体
３０…セパレータ３２…燃料電池
３４…燃料電池スタック３６…熱交換器
３８…蒸発器４０…改質器
７８…検知器８０…商用電源
８２…外枠８４、８６…縦仕切り板
８８…モジュール部９０…流体供給部
９２…電装部９４…横仕切り板
９６、９８…供給部 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Fuel cell system 12 ... Fuel cell module 14 ... Combustor 16 ... Fuel gas supply device 18 ... Oxidant gas supply device 20 ... Water supply device 22 ... Power converter 24 ... Control device 26 ... Housing 28 ... Electrolyte and electrode Joint 30 ... Separator 32 ... Fuel cell 34 ... Fuel cell stack 36 ... Heat exchanger 38 ... Evaporator 40 ... Reformer 78 ... Detector 80 ... Commercial power supply 82 ... Outer frame 84, 86 ... Vertical partition plate 88 ... Module Part 90 ... Fluid supply part 92 ... Electrical equipment part 94 ... Horizontal partition plates 96, 98 ... Supply part

Claims

A fuel cell module that generates electricity by an electrochemical reaction between a fuel gas and an oxidant gas;
A combustor for heating the fuel cell module;
A fuel gas supply device for supplying the fuel gas to the fuel cell module;
An oxidant gas supply device for supplying the oxidant gas to the fuel cell module;
A water supply device for supplying water to the fuel cell module;
A power converter for converting direct current power generated in the fuel cell module into required specification power;
A control device for controlling the power generation amount of the fuel cell module;
A fuel cell system for housing
The housing includes a module unit in which the fuel cell module and the combustor are accommodated, and the combustor is disposed above the fuel cell module;
A fluid supply unit in which the fuel gas supply device, the oxidant gas supply device, and the water supply device are disposed;
An electrical component in which the power conversion device and the control device are disposed;
Is divided into
The fuel cell system, wherein the fluid supply unit is interposed between the module unit and the electrical unit.

2. The fuel cell system according to claim 1, wherein the water supply device is disposed at a lowermost part of the fluid supply unit.

The fuel cell system according to claim 1 or 2, wherein the fluid supply unit includes a detector that detects the fuel gas.
The fuel cell system according to claim 1, wherein the detector is disposed at an uppermost part of the fluid supply unit.

4. The fuel cell system according to claim 1, wherein the fluid supply unit includes the fuel gas supply device disposed above the oxidant gas supply device. 5. .

5. The fuel cell system according to claim 3, wherein the fluid supply unit includes a first supply unit in which the detector and the fuel gas supply device are disposed.
A second supply unit in which the oxidant gas supply device and the water supply device are disposed;
A fuel cell system that is divided into two parts.

6. The fuel cell system according to claim 1, wherein the casing divides the module unit, the fluid supply unit, and the electrical unit by a vertical partition plate along a horizontal direction. A fuel cell system.

The fuel cell system according to any one of claims 1 to 6, wherein the fuel cell module is a solid oxide fuel cell module.

8. The fuel cell system according to claim 7, wherein the solid oxide fuel cell module comprises a solid oxide in which at least a solid electrolyte is sandwiched between an anode electrode and a cathode electrode and a separator is laminated. A solid oxide fuel cell stack in which a solid fuel cell is provided and a plurality of the solid oxide fuel cells are stacked;
A heat exchanger that heats oxidant gas before supplying it to the solid oxide fuel cell stack;
An evaporator for evaporating water in order to produce a mixed fuel of raw fuel mainly composed of hydrocarbon and water vapor;
A reformer for reforming the mixed fuel to generate a reformed gas;
A fuel cell system comprising:

9. The fuel cell system according to claim 8, wherein the heat exchanger, the evaporator, and the reformer are disposed below the fuel cell stack.