JP2002184448A - Solid electrolyte fuel cell - Google Patents
Solid electrolyte fuel cellInfo
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、例えば平板型の固
体電解質からなる固体電解質型燃料電池であって、特に
シールレスタイプで発電セルとセパレータを交互に積層
してなる固体電解質型燃料電池に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a solid electrolyte fuel cell comprising, for example, a flat solid electrolyte, and more particularly to a solid electrolyte fuel cell comprising a sealless type in which power generation cells and separators are alternately stacked. .
【0002】[0002]
【従来の技術】従来の固体電解質型燃料電池の一例とし
て、単セル等の発電セルとセパレータとを交互に積層し
たスタックタイプがある。この固体電解質型燃料電池で
は、反応ガスとして燃料ガスと酸化剤ガスを用い、固体
電解質の正極側と負極側をセパレータで挟み込み、セパ
レータの正極側と負極側にそれぞれ形成した反応ガス流
路としての凹溝の一方に酸素や空気等の酸化剤ガスを供
給し、他方に水素等の燃料ガスを供給して反応させるよ
うにしている。固体電解質型燃料電池では、セパレータ
の両面の反応ガスの流路である凹溝に反応ガスを供給す
るための反応ガス供給マニホールドとして、発電セルの
中心部で発電セル及びセパレータに穴部を形成したり、
発電セルの外方であってセパレータ内部に穴部を形成し
て、これらの穴部を連続させることで反応ガス供給マニ
ホールドを構成するようにしたものがある。しかしなが
らこのような構成では、各穴部から反応ガスが漏洩する
のを防ぐためにシール構造を固体電解質型燃料電池の内
部に設けなければならず、構成が煩雑になって製造コス
トが増大する欠点がある。2. Description of the Related Art As an example of a conventional solid oxide fuel cell, there is a stack type in which power generation cells such as single cells and separators are alternately stacked. In this solid oxide fuel cell, a fuel gas and an oxidizing gas are used as reaction gases, and the positive electrode side and the negative electrode side of the solid electrolyte are sandwiched between separators, and the reaction gas flow paths formed on the positive electrode side and the negative electrode side of the separator, respectively. An oxidizing gas such as oxygen or air is supplied to one of the grooves, and a fuel gas such as hydrogen is supplied to the other to cause a reaction. In the solid oxide fuel cell, a hole is formed in the power generation cell and the separator at the center of the power generation cell as a reaction gas supply manifold for supplying the reaction gas to the concave groove which is the flow path of the reaction gas on both surfaces of the separator. Or
There is a configuration in which holes are formed outside the power generation cell and inside the separator, and these holes are connected to form a reaction gas supply manifold. However, in such a configuration, a seal structure must be provided inside the solid oxide fuel cell in order to prevent the reaction gas from leaking from each of the holes, which disadvantageously increases the manufacturing cost due to a complicated configuration. is there.
【0003】また別の固体電解質型燃料電池として、例
えば特開平3−129675号公報に開示されたものが
あり、この燃料電池では反応ガス供給マニホールドを、
積層した発電セル及びセパレータの中心軸付近に嵌挿さ
せて各セパレータの両側の凹溝に反応ガスをそれぞれ分
配するようにしている。しかしながら、このような構成
では、構成が複雑であるために製造工程が煩雑になり製
造コストが増大するという欠点がある。また別のスタッ
クタイプの固体電解質型燃料電池として、燃料電池の外
部に反応ガス供給マニホールドを配設して各セパレータ
に反応ガス供給管を介して反応ガスを供給するようにし
たものがある。Another solid electrolyte fuel cell is disclosed in, for example, JP-A-3-129675. In this fuel cell, a reaction gas supply manifold is provided.
The reaction gas is distributed to the grooves on both sides of each separator by being fitted near the central axis of the stacked power generation cells and separators. However, such a configuration has a disadvantage that the manufacturing process is complicated and the manufacturing cost is increased because the configuration is complicated. As another stack type solid oxide fuel cell, there is a fuel cell in which a reaction gas supply manifold is provided outside the fuel cell, and a reaction gas is supplied to each separator via a reaction gas supply pipe.
【0004】[0004]
【発明が解決しようとする課題】しかし、固体電解質型
燃料電池では、小型軽量化の要請に対応して、板厚の薄
いセパレータを発電セルと交互に積層して燃料電池のス
タック体積を小さくすると共に高い発電出力を得ようと
する場合、セパレータの厚みと反応ガス供給管の直径と
の寸法差が小さくなるために、同一方向に積層される反
応ガス供給管同士が接触してしまうことになる。この場
合、固体電解質型燃料電池の組立時に反応ガス供給マニ
ホールドとセパレータとを反応ガス供給管を介して接続
する場合に、作業者の手が入らなくなってしまい手作業
等による組立が困難になるという問題がある。また反応
ガス供給管は通常導電性の金属材料で形成されているた
めに積層方向に隣り合う反応ガス供給管同士が接触する
と各セパレータ間の電気的絶縁性を維持できなくなっ
て、固体電解質型燃料電池の発電特性を損なうという問
題がある。However, in the solid oxide fuel cell, in response to the demand for small size and light weight, separators having a small thickness are alternately stacked with power generation cells to reduce the stack volume of the fuel cell. In addition, when trying to obtain a high power output, since the dimensional difference between the thickness of the separator and the diameter of the reaction gas supply pipe becomes small, the reaction gas supply pipes stacked in the same direction come into contact with each other. . In this case, when the reaction gas supply manifold and the separator are connected via the reaction gas supply pipe at the time of assembling the solid oxide fuel cell, the hand of an operator becomes inaccessible and it becomes difficult to assemble by manual operation. There's a problem. In addition, since the reaction gas supply pipes are usually formed of a conductive metal material, if the reaction gas supply pipes adjacent to each other in the stacking direction come into contact with each other, the electrical insulation between the separators cannot be maintained, and the solid electrolyte fuel There is a problem that the power generation characteristics of the battery are impaired.
【0005】本発明は、このような実情に鑑み、反応ガ
ス供給管同士の接触を防止して組立を容易に行えるよう
にした固体電解質型燃料電池を提供することを目的とす
る。また本発明の他の目的は、小型化やセパレータの薄
型化が進んでも、セパレータ同士の電気的絶縁を確保で
きるようにした固体電解質型燃料電池を提供することに
ある。The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a solid oxide fuel cell capable of easily assembling by preventing contact between reaction gas supply pipes. It is another object of the present invention to provide a solid oxide fuel cell capable of ensuring electrical insulation between separators even when the size and thickness of the separator are reduced.
【0006】[0006]
【課題を解決するための手段】本発明による固体電解質
型燃料電池は、発電セルとセパレータとが交互に積層さ
れていて、該各セパレータと反応ガス供給マニホールド
とを反応ガス供給管でそれぞれ接続してなる固体電解質
型燃料電池において、積層方向に配列された反応ガス供
給管が積層方向に交差する方向に相互にずれて配設され
ていることを特徴とする。セパレータの積層方向におい
て、反応ガス供給管を積層方向に交差する方向に相互に
ずらして配設したことで、積層方向の反応ガス供給管間
に間隙ができてセパレータと反応ガス供給マニホールド
との間で反応ガス供給管を接続し易く手作業等による組
立性が向上する。特に反応ガス供給管を反応ガス供給マ
ニホールドの両側で積層方向に交互に並べて千鳥状に配
列するのが好ましい。In the solid oxide fuel cell according to the present invention, power generation cells and separators are alternately stacked, and each of the separators and the reaction gas supply manifold are connected by a reaction gas supply pipe. The solid oxide fuel cell is characterized in that the reaction gas supply pipes arranged in the stacking direction are arranged so as to be shifted from each other in a direction crossing the stacking direction. In the stacking direction of the separator, the reaction gas supply pipes are arranged so as to be shifted from each other in a direction intersecting the stacking direction. Thus, the reaction gas supply pipe can be easily connected, and the assemblability by manual operation or the like is improved. In particular, it is preferable that the reaction gas supply pipes are alternately arranged on both sides of the reaction gas supply manifold in the stacking direction and arranged in a staggered manner.
【0007】本発明による固体電解質型燃料電池は、発
電セルとセパレータとが交互に積層されていて、該各セ
パレータと反応ガス供給マニホールドとを反応ガス供給
管でそれぞれ接続してなる固体電解質型燃料電池におい
て、反応ガス供給管の少なくとも一部に絶縁性の管部が
設けられて電気的絶縁が確保されていることを特徴とす
る。反応ガス供給管が揺動等したとしても、絶縁性の管
部同士が接触することで反応ガス供給管相互の電気的絶
縁が維持され、電気的短絡を防止できる。尚、反応ガス
供給管の長手方向においてもセパレータ側と反応ガス供
給マニホールドとの絶縁も確保できる。A solid oxide fuel cell according to the present invention is a solid oxide fuel cell comprising power generation cells and separators alternately stacked, and each of the separators and a reaction gas supply manifold connected by a reaction gas supply pipe. The battery is characterized in that at least a part of the reaction gas supply pipe is provided with an insulating pipe to ensure electrical insulation. Even if the reaction gas supply pipe oscillates or the like, the insulating pipe portions come into contact with each other, thereby maintaining electrical insulation between the reaction gas supply pipes and preventing an electrical short circuit. In addition, even in the longitudinal direction of the reaction gas supply pipe, insulation between the separator side and the reaction gas supply manifold can be secured.
【0008】また本発明による固体電解質型燃料電池
は、発電セルとセパレータとが交互に積層されていて、
該各セパレータと反応ガス供給マニホールドとを反応ガ
ス供給管でそれぞれ接続してなる固体電解質型燃料電池
において、積層方向に配列された反応ガス供給管が積層
方向に交差する方向に相互にずれて配設されていると共
に、反応ガス供給管の少なくとも一部に絶縁性の管部が
設けられて電気的絶縁が確保されていることを特徴とす
る。反応ガス供給管の位置をずらすことで、積層方向の
隣り合う反応ガス供給管の間に間隙ができてセパレータ
と反応ガス供給マニホールドとの間の反応ガス供給管の
接続作業を行い易く手作業等による組立性が向上する。
しかも積層方向に反応ガス供給管が揺動等したとして
も、絶縁性の管部同士が接触することで反応ガス供給管
相互の電気的絶縁が維持され、電気的短絡も防止でき
る。反応ガス供給管の長手方向においてもセパレータと
反応ガス供給マニホールドとの絶縁も確保できる。In the solid oxide fuel cell according to the present invention, power generation cells and separators are alternately stacked,
In a solid oxide fuel cell in which each of the separators and the reaction gas supply manifold are connected by a reaction gas supply pipe, the reaction gas supply pipes arranged in the stacking direction are mutually offset in a direction intersecting the stacking direction. And at least a portion of the reaction gas supply pipe is provided with an insulating pipe to ensure electrical insulation. By shifting the position of the reaction gas supply pipe, a gap is created between adjacent reaction gas supply pipes in the stacking direction, making it easy to connect the reaction gas supply pipe between the separator and the reaction gas supply manifold, etc. Improves the assemblability.
In addition, even if the reaction gas supply pipe oscillates in the stacking direction, the insulating pipe portions come into contact with each other, thereby maintaining the electrical insulation between the reaction gas supply pipes and also preventing an electrical short circuit. Insulation between the separator and the reaction gas supply manifold can also be secured in the longitudinal direction of the reaction gas supply pipe.
【0009】また、絶縁性の管部に雌ねじ部を形成し、
この雌ねじ部内にセパレータ側及び反応ガス供給マニホ
ールド側の各反応ガス供給管が螺合され、絶縁性の管部
より反応ガス供給管の熱膨張率を大きく設定してもよ
い。高温の発電温度下において、反応ガス供給管がより
熱膨張するために絶縁性の管部との密着性が向上して連
結部でのガス漏洩等がなくなり、発電効率の低下を防止
できる。Further, a female screw portion is formed in the insulating tube portion,
The reaction gas supply pipes on the separator side and the reaction gas supply manifold side may be screwed into the female screw part, and the thermal expansion coefficient of the reaction gas supply pipe may be set to be larger than that of the insulating pipe part. At a high power generation temperature, the reaction gas supply pipe expands more thermally, so that the adhesion to the insulating pipe part is improved, and gas leakage at the connection part is eliminated, so that a decrease in power generation efficiency can be prevented.
【0010】[0010]
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態による
固体電解質型燃料電池を図1乃至図7により説明する。
図1は実施の形態による固体電解質型燃料電池の側面
図、図2は図1に示す固体電解質型燃料電池の平面図、
図3は図2の取り出し電極部分の構造を示すA−A線部
分縦断面図、図4は図1に示す固体電解質型燃料電池の
要部側断面図、図5はセパレータを表面側から見た正面
図、図6は反応ガス供給マニホールドを示す説明図、図
7は反応ガス供給マニホールドと燃料ガス供給管との接
続部を破断して示す図6の部分拡大図である。実施の形
態による固体電解質型燃料電池1は、例えば図1乃至図
3に示すように外観略円柱状を呈していて、発電セル、
例えば略円板状の単セル2と、その両面の凹部に多孔質
金属板(集電材)を介在させた例えば略円板状のセパレ
ータ3とが交互に積層されたスタック(積層体)4とし
て構成されている。そして同軸状に積層された単セル2
及びセパレータ3からなるスタック4の両側にそれぞれ
中央孔6a,7aを有する一対の固定板6、7が設けら
れ、これら固定板6,7間にスタック4の外周に沿って
所定間隔で複数のスタッドボルト8…を嵌装して各スタ
ッドボルト8の両端を平座金を介してナット9で締結す
ることで、各単セル2とセパレータ3と多孔質金属板と
が固定板6,7間で相互に緊密に当接した押圧状態に固
定保持されている。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A solid oxide fuel cell according to an embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS.
1 is a side view of the solid oxide fuel cell according to the embodiment, FIG. 2 is a plan view of the solid oxide fuel cell shown in FIG. 1,
3 is a vertical sectional view taken along the line AA of FIG. 2, showing the structure of the extraction electrode portion in FIG. 2, FIG. 4 is a sectional view showing a main part of the solid oxide fuel cell shown in FIG. 1, and FIG. FIG. 6 is an explanatory view showing the reaction gas supply manifold, and FIG. 7 is a partially enlarged view of FIG. 6 showing a connection portion between the reaction gas supply manifold and the fuel gas supply pipe cut away. The solid oxide fuel cell 1 according to the embodiment has, for example, a substantially columnar appearance as shown in FIGS.
For example, as a stack (laminated body) 4 in which a substantially disk-shaped single cell 2 and, for example, a substantially disk-shaped separator 3 in which a porous metal plate (current collector) is interposed in concave portions on both surfaces thereof are alternately stacked. It is configured. And single cells 2 stacked coaxially
A pair of fixing plates 6 and 7 having central holes 6a and 7a are provided on both sides of the stack 4 including the separator 3 and a plurality of studs at predetermined intervals along the outer periphery of the stack 4 between the fixing plates 6 and 7. Bolts 8 are fitted, and both ends of each stud bolt 8 are fastened with nuts 9 via flat washers, so that each unit cell 2, separator 3 and porous metal plate are fixed between fixed plates 6 and 7. , And is fixedly held in a pressed state in which it comes into close contact with the boss.
【0011】そして各固定板6,7の中央孔6a,7a
を通して、スタック4の両端から中央孔6a,7aと同
軸に延びる取り出し電極11,12が設けられ、これら
取り出し電極11,12は円盤板部11a,12aと円
筒部11b,12bからなり、円筒部11b,12bが
軸方向に略直交する方向に内側及び外側からリング状の
スリットが交互に形成されて略蛇腹状をなすことで、取
り出し電極11,12にスプリング構造を付与してい
る。そのため、固体電解質型燃料電池1を1つのブロッ
クとして軸線方向に複数個直列に接続した場合、固体電
解質型燃料電池1の作動時に熱膨張した場合の各ブロッ
クの温度差による熱膨張差を吸収できることになる。取
り出し電極11,12の円盤板部11a,12aは片面
がスタック4の端部セパレータ3Aに直接接触してお
り、対向する他方の片面は周辺領域が例えばセラミック
シート等の絶縁性シート5を介して固定板6,7に接し
ている。取り出し電極11,12のスプリング構造を有
する円筒部11b,12bは円盤板部11a,12aの
他方の片面中央から延びて固定板6,7の中央孔6a,
7aと或る程度の間隙を以て互いに接触しないようにほ
ぼ同軸に貫通して位置決めされている。また各固定板
6,7の対向する側面からスタック4の中心軸線方向
(中央孔6a,7a方向)に向かってそれぞれスリット
6b、7bが形成されている。中心軸線方向に並ぶ一方
の一対のスリット6b、7bには水素等の燃料ガスを各
セパレータ3に分配供給するための燃料ガス供給マニホ
ールド14(反応ガス供給マニホールド)がスタック4
の中心軸線とほぼ平行に嵌装されている。他方の一対の
スリット6b、7bにも同様に酸素や空気等の酸化剤ガ
スを各セパレータ3に分配供給するための酸化剤ガス供
給マニホールド15(反応ガス供給マニホールド)が嵌
装されている。そしてこれらのマニホールド14,15
も固定板6,7の外側で平座金を介してナット16…で
両端を固定されている。The central holes 6a, 7a of the fixing plates 6, 7 are provided.
And extraction electrodes 11, 12 extending coaxially with the central holes 6a, 7a from both ends of the stack 4 are provided. These extraction electrodes 11, 12 are composed of disk portions 11a, 12a and cylindrical portions 11b, 12b, and are provided with a cylindrical portion 11b. , 12b are formed in a substantially bellows shape by alternately forming ring-shaped slits from the inside and the outside in a direction substantially orthogonal to the axial direction, thereby providing a spring structure to the extraction electrodes 11, 12. Therefore, when a plurality of solid oxide fuel cells 1 are connected in series in the axial direction as one block, the difference in thermal expansion due to the temperature difference between the blocks when the solid oxide fuel cell 1 expands during operation can be absorbed. become. One side of the disk plates 11a and 12a of the extraction electrodes 11 and 12 is in direct contact with the end separator 3A of the stack 4, and the other opposite side is surrounded by an insulating sheet 5 such as a ceramic sheet. It is in contact with fixing plates 6 and 7. The cylindrical portions 11b and 12b of the extraction electrodes 11 and 12 having a spring structure extend from the center of the other one side of the disk portions 11a and 12a, and extend through the central holes 6a and 6 of the fixing plates 6 and 7.
7a is positioned substantially coaxially therethrough so as not to contact each other with a certain gap. Slits 6b, 7b are formed from the opposing side surfaces of the fixing plates 6, 7 in the direction of the central axis of the stack 4 (the direction of the central holes 6a, 7a). A fuel gas supply manifold 14 (reactive gas supply manifold) for distributing and supplying a fuel gas such as hydrogen to each of the separators 3 is provided in one of the pair of slits 6 b and 7 b arranged in the central axis direction.
Are fitted substantially parallel to the central axis of the. Similarly, an oxidizing gas supply manifold 15 (reactive gas supply manifold) for distributing and supplying an oxidizing gas such as oxygen or air to each separator 3 is fitted in the other pair of slits 6b and 7b. And these manifolds 14, 15
Both ends are fixed to the outside of the fixing plates 6 and 7 with nuts 16... Via flat washers.
【0012】次に図4及び図5を中心にスタック4の各
単セル2及びセパレータ3について、その構成の一例を
説明する。図4において、1つの単セル2はジルコニア
等の酸化物固体電解質からなる円板状の固体電解質板1
8とその両側の正極(空気極)19及び負極(燃料極)
20とで構成されている。またセパレータ3はステンレ
ス鋼等からなる円板状とされ、その厚さ方向の表面22
Aと裏面22Bとは略同一形状とされ、例えば表面22
A側に燃料ガス供給マニホールド14から燃料ガスが供
給され、裏面22B側に酸化剤ガス供給マニホールド1
5から酸化剤ガスが供給されることになる。そして表面
22Aは単セル2の負極20に押圧され、裏面22Bは
正極19に押圧される。Next, an example of the structure of each single cell 2 and separator 3 of the stack 4 will be described mainly with reference to FIGS. In FIG. 4, one single cell 2 is a disc-shaped solid electrolyte plate 1 made of an oxide solid electrolyte such as zirconia.
8, positive electrode (air electrode) 19 and negative electrode (fuel electrode) on both sides
20. The separator 3 has a disk shape made of stainless steel or the like, and has a surface 22 in the thickness direction.
A and the back surface 22B have substantially the same shape.
The fuel gas is supplied from the fuel gas supply manifold 14 to the A side, and the oxidizing gas supply manifold 1 is supplied to the back surface 22B side.
The oxidant gas is supplied from 5. The front surface 22A is pressed against the negative electrode 20 of the single cell 2, and the back surface 22B is pressed against the positive electrode 19.
【0013】図4及び図5に示すセパレータ3の表面2
2Aにおいて、円環状の外周面23Aの内側の内周面2
4Aは外周面23Aより裏面22B側に凹んで円板状の
多孔質金属板25を嵌合して外周面23Aと面一になる
ものであり、内周面24Aの中心には有底円柱状の凹部
26Aが形成されている。この凹部26Aは表面22A
の内部を貫通してセパレータ3の外壁面3aに開口する
燃料ガス供給孔27Aに連通している。尚、本実施の形
態では、燃料ガス供給孔27Aは各セパレータ3の表面
22A寄りの外壁面3a側に1つだけ穿孔形成されてい
るが複数設けられていてもかまわない。The surface 2 of the separator 3 shown in FIGS. 4 and 5
2A, the inner peripheral surface 2 inside the annular outer peripheral surface 23A.
4A is recessed toward the back surface 22B from the outer peripheral surface 23A and fitted with a disc-shaped porous metal plate 25 to be flush with the outer peripheral surface 23A, and has a bottomed cylindrical shape at the center of the inner peripheral surface 24A. 26A are formed. The recess 26A has a surface 22A.
And a fuel gas supply hole 27A which is open to the outer wall surface 3a of the separator 3 through the inside of the separator 3. In the present embodiment, only one fuel gas supply hole 27A is formed on the outer wall surface 3a near the surface 22A of each separator 3, but a plurality of fuel gas supply holes may be provided.
【0014】また内周面24Aの表面には略渦巻き状の
複数の燃料ガス用の凹溝28A…が所定間隔で形成さ
れ、これら凹溝28Aの一端が凹部26Aに連通し他端
が外周面23Aに穿孔された燃料ガス排出孔29A…に
連通している。複数の燃料ガス排出孔29A…は所定間
隔で略径方向に貫通して形成され、凹部26Aから凹溝
28A…内を流れる燃料ガスをセパレータ3の外壁面3
aから排出可能としている。尚、セパレータ3の裏面2
2Bも表面22Aと略同一構成とされ、裏面22Bには
燃料ガスに代えて酸化剤ガスを酸化剤ガス供給孔27B
から凹部26Bに供給した後、凹部26Bから酸化剤ガ
ス用の複数の凹溝28B…を通して外周側に送られ、酸
化剤ガス排出孔29B…を通して外壁面3aから排出可
能としている。酸化剤ガス供給孔27Bは燃料ガス供給
孔27Aに対して周方向に例えば180°対向し且つ厚
み方向にずれた位置に例えば1つ設けられている。尚、
表面22A側に設けた燃料ガス流路の構成である燃料ガ
ス供給孔27A、凹部26A、凹溝28A、燃料ガス排
出孔29A等と、裏面22B側に設けた酸化剤ガス流路
の構成である酸化剤ガス供給孔27B、凹部26B、凹
溝28B、燃料ガス排出孔29B等とは図4に示すよう
にセパレータ3の厚み方向表側及び裏側に互いに分離し
ており、連通することはない。A plurality of substantially spiral-shaped grooves 28A for fuel gas are formed at predetermined intervals on the surface of the inner peripheral surface 24A. One end of each of the concave grooves 28A communicates with the concave portion 26A, and the other end has an outer peripheral surface. Communicate with fuel gas discharge holes 29A. The plurality of fuel gas discharge holes 29A are formed at predetermined intervals so as to penetrate substantially in the radial direction, and the fuel gas flowing from the concave portion 26A to the inside of the concave groove 28A is formed on the outer wall surface 3 of the separator 3.
a can be discharged. The back surface 2 of the separator 3
2B has substantially the same configuration as the front surface 22A, and the rear surface 22B is provided with an oxidizing gas supply hole 27B instead of a fuel gas.
From the outer surface 3a through the plurality of grooves 28B for oxidizing gas and from the outer wall 3a through the oxidizing gas discharge holes 29B. The oxidizing gas supply hole 27B is provided, for example, one at a position opposed to the fuel gas supply hole 27A in the circumferential direction by, for example, 180 ° and shifted in the thickness direction. still,
The fuel gas supply passage 27A, the concave portion 26A, the concave groove 28A, the fuel gas discharge hole 29A, etc., which are the configuration of the fuel gas flow channel provided on the front surface 22A side, and the oxidizing gas flow channel configuration provided on the back surface 22B side. As shown in FIG. 4, the oxidizing gas supply hole 27B, the concave portion 26B, the concave groove 28B, the fuel gas discharge hole 29B, and the like are separated from each other on the front side and the back side in the thickness direction of the separator 3, and do not communicate with each other.
【0015】そしてスタック4の構成において、各セパ
レータ3は表面22Aと裏面22Bをそれぞれ同一方向
に向けて積層されており、セパレータ3の表面22A側
の燃料ガス供給孔27Aとこれに対向する裏面22B側
の酸化剤ガス供給孔27Bとは180°対向して設けら
れていて、このセパレータ3に対して積層方向に単セル
2を挟んだ隣り合う他のセパレータ3の燃料ガス供給孔
27Aと酸化剤ガス供給孔27Bとがそれぞれ周方向に
所定角度、例えば90°ずれて保持されている。このよ
うにして、各セパレータ3の燃料ガス供給孔27Aと酸
化剤ガス供給孔27Bとは、積層方向に交互に90°ず
れた千鳥状に配列されて積層されている。また図1及び
図2に示すように、燃料ガス供給マニホールド14は積
層方向に隣り合うセパレータ3、3の周方向に互いに9
0°離間した燃料ガス供給孔27A,27Aの中間(例
えば各燃料ガス供給マニホールド14、14から45°
の角度)の位置に設けられている。更に図6及び図7に
示すように、燃料供給用マニホールド14は積層されて
いる各セパレータ3の位置毎に複数のガス供給管30…
が左右両側に分岐され且つ長手方向に交互にずれて形成
されている。燃料ガス供給マニホールド14と各燃料ガ
ス供給管30との連結部には燃料ガスの供給流量を制御
するための絞り部33が形成されている(図7参照)。In the structure of the stack 4, the separators 3 are stacked with the front surface 22A and the back surface 22B facing in the same direction, and the fuel gas supply holes 27A on the front surface 22A side of the separator 3 and the back surface 22B The oxidizing gas supply hole 27B is provided 180 ° opposite to the oxidizing gas supply hole 27B. The gas supply holes 27B are held at a predetermined angle, for example, 90 ° from each other in the circumferential direction. In this way, the fuel gas supply holes 27A and the oxidizing gas supply holes 27B of each separator 3 are stacked in a zigzag pattern alternately shifted by 90 ° in the stacking direction. Also, as shown in FIGS. 1 and 2, the fuel gas supply manifold 14 is disposed in the circumferential direction of the separators 3 and 3 adjacent to each other in the stacking direction.
The middle of the fuel gas supply holes 27A, 27A separated by 0 ° (for example, 45 ° from each fuel gas supply manifold 14, 14)
Angle). Further, as shown in FIGS. 6 and 7, the fuel supply manifold 14 includes a plurality of gas supply pipes 30.
Are formed to be branched to the left and right sides and to be alternately shifted in the longitudinal direction. At the connection between the fuel gas supply manifold 14 and each fuel gas supply pipe 30, a throttle 33 for controlling the flow rate of the fuel gas is formed (see FIG. 7).
【0016】また各セパレータ3の燃料ガス供給孔27
Aにはセパレータ側燃料ガス供給管31がそれぞれ接続
されており、これら各セパレータ側燃料ガス供給管31
と燃料ガス供給管30とは、より外径の大きい接続管3
2を介して連結されている。接続管32は絶縁性の材
質、例えばセラミックで形成されており、外形が四角柱
形状をなすと共に内部の貫通孔は雌ねじ部32aとされ
ている。そして燃料ガス供給管30とセパレータ側燃料
ガス供給管31の各接続部は雄ねじが切られて雄ねじ部
30a、31aとされ、これら雄ねじ部30a、31a
が接続管32の雌ねじ部32aに螺合することで互いに
連結されている。このとき雄ねじ部30a,31aは互
いに非接触になる。このとき、接続管32の雌ねじ部3
2aを長手方向に右ねじ構造と左ねじ構造からなる逆ね
じ構造にして、燃料ガス供給管30とセパレータ側燃料
ガス供給管31の各雄ねじ部30a、31aも逆ねじ構
造とすれば、接続管32を同一方向に回転することで両
方のガス供給管30,31を締め付け固着できる。また
酸化剤ガス供給マニホールド15も燃料ガス供給マニホ
ールド14と同様に配置構成されている、この酸化剤ガ
ス供給マニホールド15にも同様に各セパレータ3毎に
酸化剤ガス供給管34が絞り部36を介して接続されて
いる。これら複数の酸化剤ガス供給管34…も酸化剤ガ
ス供給マニホールド15から両側に段違いで交互に分岐
されている。そして、各酸化剤ガス供給孔27Bに連結
されたセパレータ側酸化剤ガス供給管35と酸化剤ガス
供給管34の各雄ねじ部35a、34aが接続管32の
雌ねじ部32aで螺合されて連結されている。尚、燃料
ガス供給管30とセパレータ側燃料ガス供給管31、ま
た酸化剤ガス供給管34とセパレータ側酸化剤ガス供給
管35は、それぞれ反応ガス供給管を構成する。The fuel gas supply holes 27 of each separator 3
A is connected to each of the separator-side fuel gas supply pipes 31.
And the fuel gas supply pipe 30 are connected to the connection pipe 3 having a larger outer diameter.
2 are connected. The connection tube 32 is formed of an insulating material, for example, ceramic, has an outer shape of a quadrangular prism, and has an internal through hole formed as a female screw portion 32a. The connecting portions of the fuel gas supply pipe 30 and the separator-side fuel gas supply pipe 31 are externally threaded to form externally threaded portions 30a, 31a. These externally threaded portions 30a, 31a are formed.
Are connected to each other by screwing into the female screw portion 32a of the connection pipe 32. At this time, the external thread portions 30a and 31a are not in contact with each other. At this time, the female screw portion 3 of the connection pipe 32
2a is formed in a reverse threaded structure including a right-handed screw structure and a left-handed screw structure in the longitudinal direction, and each of the male screw portions 30a and 31a of the fuel gas supply pipe 30 and the separator-side fuel gas supply pipe 31 is also provided with a reverse screw structure. By rotating 32 in the same direction, both gas supply pipes 30, 31 can be tightened and fixed. The oxidizing gas supply manifold 15 is also arranged and configured in the same manner as the fuel gas supply manifold 14. In this oxidizing gas supply manifold 15 as well, an oxidizing gas supply pipe 34 is provided for each separator 3 via a throttle section 36. Connected. The plurality of oxidizing gas supply pipes 34 are also alternately branched from the oxidizing gas supply manifold 15 to both sides at different levels. The male thread portions 35a and 34a of the separator-side oxidant gas supply pipe 35 and the oxidant gas supply pipe 34 connected to the respective oxidant gas supply holes 27B are screwed and connected by the female thread portions 32a of the connection pipe 32. ing. The fuel gas supply pipe 30 and the separator-side fuel gas supply pipe 31, and the oxidant gas supply pipe 34 and the separator-side oxidant gas supply pipe 35 constitute a reaction gas supply pipe.
【0017】ここで、燃料ガス供給マニホールド14と
各燃料ガス供給管30との連結部の各絞り部33と、酸
化剤ガス供給マニホールド15と各酸化剤ガス供給管3
4との連結部の各絞り部36との穴径の比は、各反応ガ
スの供給量と供給圧力と積層するガス供給管30…、3
4…の段数との関係によって設定される。実施の形態で
は反応ガスの供給圧力をそれぞれ例えば1気圧とした場
合に、絞り部33、36の各穴径をφ0.4mm、φ
0.7mm程度に設定することで、直径約150mmの
単セル2を設置した各セパレータ3の燃料ガス供給孔2
7Aと酸化剤ガス供給孔27Bへ約1:5の割合で発電
に適した量の各反応ガスを供給することが可能になり、
発電出力の安定を図れる。図1に示す実施の形態では、
固体電解質型燃料電池1におけるスタック4のセパレー
タ3…は単セル2…を介して例えば50段積層されてお
り、その両端のセパレータ3、3についてはそれぞれ内
側を向く表面22A側または裏面22B側の一方にしか
反応ガスを供給しないために各他方の燃料ガス供給管3
0と酸化剤ガス供給管34は袋ナットで封止されてい
る。Here, each throttle 33 at the connection between the fuel gas supply manifold 14 and each fuel gas supply pipe 30, the oxidant gas supply manifold 15, and each oxidant gas supply pipe 3
The ratio of the hole diameter of each of the constricted portions 36 of the connection portion with No. 4 is determined by the supply amount and supply pressure of each reaction gas and the gas supply pipes 30 to be laminated.
4 are set in relation to the number of stages. In the embodiment, when the supply pressure of the reaction gas is, for example, 1 atm, the diameter of each of the apertures 33, 36 is φ0.4 mm, φ
By setting it to about 0.7 mm, the fuel gas supply hole 2 of each separator 3 in which the single cell 2 having a diameter of about 150 mm is installed.
7A and the oxidizing gas supply holes 27B can be supplied with the respective reaction gases in an amount suitable for power generation at a ratio of about 1: 5,
The power generation output can be stabilized. In the embodiment shown in FIG.
The separators 3 of the stack 4 in the solid oxide fuel cell 1 are stacked, for example, in 50 stages via the single cells 2, and the separators 3 at both ends thereof are provided on the front surface 22A side or the rear surface 22B side facing inward, respectively. Each of the other fuel gas supply pipes 3
0 and the oxidizing gas supply pipe 34 are sealed with a cap nut.
【0018】本実施の形態による固体電解質型燃料電池
1は上述の構成を備えており、その組立に際して、複数
(例えば各50枚前後)の単セル2…とセパレータ3…
を交互に同軸に積層し、セパレータ3については180
°対向して形成された燃料ガス供給孔27Aと酸化剤ガ
ス供給孔27Bとをそれぞれ交互に90°周方向に回転
させて積層方向に千鳥状に配列させてスタック4とす
る。そしてスタック4の軸線方向の両端に固定板6、7
を配置して複数のスタッドボルト8でスタック4を締め
付け固定する。次に燃料ガス供給マニホールド14の各
燃料ガス供給管30と、各セパレータ3の燃料ガス供給
孔27Aに連結したセパレータ側燃料ガス供給管31と
をセラミックの接続管32を介して螺合させることで連
結させる。このとき、セパレータ側燃料ガス供給管31
が積層方向に千鳥配列されて間隙が形成されているか
ら、セパレータ3及びガス供給管30,31の厚みや径
が小さくても接続管32による連結作業を手作業で容易
に行える。酸化剤ガス供給マニホールド15の酸化ガス
供給管34とセパレータ側酸化剤ガス供給管35との接
続についても接続管32を用いて同様に行われる。The solid oxide fuel cell 1 according to the present embodiment has the above-described structure. When assembling the fuel cell, a plurality (for example, about 50 cells) of the single cells 2 and the separators 3 are formed.
Are alternately coaxially stacked, and the
The fuel gas supply holes 27A and the oxidant gas supply holes 27B formed opposite to each other are alternately rotated in the circumferential direction by 90 ° to be arranged in a staggered manner in the stacking direction to form the stack 4. Fixing plates 6 and 7 are provided at both ends of the stack 4 in the axial direction.
And the stack 4 is tightened and fixed with a plurality of stud bolts 8. Next, each fuel gas supply pipe 30 of the fuel gas supply manifold 14 and a separator side fuel gas supply pipe 31 connected to the fuel gas supply hole 27A of each separator 3 are screwed together via a ceramic connection pipe 32. Connect. At this time, the separator-side fuel gas supply pipe 31
Are staggered in the laminating direction to form a gap, so that even if the thickness and diameter of the separator 3 and the gas supply pipes 30 and 31 are small, the connection operation by the connection pipe 32 can be easily performed manually. The connection between the oxidizing gas supply pipe 34 of the oxidizing gas supply manifold 15 and the separator-side oxidizing gas supply pipe 35 is similarly performed using the connection pipe 32.
【0019】燃料ガス供給マニホールド14と酸化剤ガ
ス供給マニホールド15は両端の固定板6,7のスリッ
ト6b、7bに嵌合させてナット16…でそれぞれ固定
板6,7に固着する。このとき、ナット6,7の締め付
け力をスタッドボルト8…の締め付け力と同程度に設定
すると、その後の温度上昇によるスタック4の熱膨張の
負荷を同程度に設定できる。このようにして得られた固
体電解質型燃料電池1は、ガス供給管30,31や3
4,35が千鳥状配置であるために相互に接触しにくく
組立性の改善を図ることができる。また仮に左右方向の
同一位置に積層されたガス供給管30,31や34,3
5が揺動して接触したとしても、セラミック製の接続管
32…同士が接触するに留まり、各ガス供給管30,3
1や34,35同士の接触による電気的短絡を防止でき
る。特に接続管32の外径を四角柱形状としてガス供給
管30,31及び34,35より外径を大きくすること
で、ガス供給管30,31や34,35同士の接触を確
実に防止できる。またセラミック製の接続管32をガス
供給管30,31や34,35に取り付ける際、手作業
により容易に取り付けが可能となり、作業性の向上にも
つながっている。The fuel gas supply manifold 14 and the oxidant gas supply manifold 15 are fitted into the slits 6b, 7b of the fixed plates 6, 7 at both ends, and are fixed to the fixed plates 6, 7 with nuts 16, respectively. At this time, if the tightening force of the nuts 6, 7 is set to be substantially the same as the tightening force of the stud bolts 8, the load of the thermal expansion of the stack 4 due to the subsequent temperature rise can be set to the same level. The solid oxide fuel cell 1 thus obtained is connected to the gas supply pipes 30, 31 and 3.
The staggered arrangement of the 4 and 35 makes it difficult for them to come into contact with each other, thereby improving the assemblability. Further, the gas supply pipes 30, 31, 34, 3 temporarily laminated at the same position in the left-right direction
Even if the gas supply pipes 5 swing and come into contact with each other, the ceramic connection pipes 32...
It is possible to prevent an electrical short circuit due to contact between the first, the third, and the third 35. In particular, by making the outer diameter of the connection pipe 32 a quadrangular prism shape and making the outer diameter larger than that of the gas supply pipes 30, 31, 34, and 35, the contact between the gas supply pipes 30, 31, 34, and 35 can be reliably prevented. In addition, when the ceramic connection pipe 32 is attached to the gas supply pipes 30, 31, 34, and 35, the connection pipe 32 can be easily attached manually, thereby improving workability.
【0020】次に実施の形態による固体電解質型燃料電
池1の作用を説明する。先ず、燃料ガス供給マニホール
ド14から燃料ガスが、各絞り部33を介して燃料ガス
供給管30、接続管32及びセパレータ側燃料ガス供給
管31に分配され、更に各燃料ガス供給孔27Aを通し
て各セパレータ3内の表面22A側の凹部26Aに導入
され、渦巻き状をなす複数の凹溝28A…に供給され
る。他方、酸化剤ガス供給マニホールド15から酸化剤
ガスが、各絞り部36を介して酸化剤ガス供給管34、
接続管32及びセパレータ側酸化剤ガス供給管35に分
配され、更に各酸化剤ガス供給孔27Bを通して各セパ
レータ3内の裏面22B側の凹部26Bに導入され、渦
巻き状をなす複数の凹溝28B…に供給される。ここ
で、酸化剤ガスに含まれる酸素は、酸素イオンの形態で
単セル2の固体電解質板18の内部を正極19側から負
極20側へと移動して、負極20側において燃料ガスに
含まれる水素ガスと化学反応する。この化学反応に伴う
発熱により固体電解質型燃料電池1が内部から加温され
ると共に正極19と負極20間に電位差が生じる。Next, the operation of the solid oxide fuel cell 1 according to the embodiment will be described. First, the fuel gas from the fuel gas supply manifold 14 is distributed to the fuel gas supply pipe 30, the connection pipe 32, and the separator-side fuel gas supply pipe 31 through each of the throttles 33, and further, through each fuel gas supply hole 27A. 3 is supplied to the concave portion 26A on the side of the surface 22A and supplied to a plurality of spiral grooves 28A. On the other hand, an oxidizing gas from the oxidizing gas supply manifold 15 is supplied to the oxidizing gas
Are distributed to the connection pipe 32 and the separator-side oxidizing gas supply pipe 35, and are further introduced into the recesses 26B on the back surface 22B side in the respective separators 3 through the respective oxidizing gas supply holes 27B to form a plurality of spiral grooves 28B. Supplied to Here, the oxygen contained in the oxidant gas moves in the form of oxygen ions inside the solid electrolyte plate 18 of the single cell 2 from the positive electrode 19 side to the negative electrode 20 side, and is contained in the fuel gas on the negative electrode 20 side. Reacts chemically with hydrogen gas. The heat generated by the chemical reaction heats the solid oxide fuel cell 1 from the inside and generates a potential difference between the positive electrode 19 and the negative electrode 20.
【0021】そしてセパレータ3の表面22A側では、
未反応の燃料ガスと化学反応により発生した水蒸気が燃
料ガス排出ノズル29Aから排出され、セパレータ3の
裏面22B側では未反応の酸化剤ガスが酸化剤ガス排出
ノズル29Bから排出される。両排出ノズル29A、2
9Bから排出された燃料ガスと酸化剤ガスは例えばセパ
レータ3の外側で混合されて、化学反応(燃焼)に伴う
発熱により固体電解質型燃料電池1が外側から加熱され
る。そして接続管32付近が加熱されると、セラミック
の接続管32よりも熱膨張率の高い金属製、例えばステ
ンレス製のガス供給管30,31(34,35)の雄ね
じ部30a,31aが熱膨張して接続管32の雌ねじ部
32aに密着することになって反応ガスの漏洩を確実に
防止できる。On the surface 22A side of the separator 3,
Unreacted fuel gas and water vapor generated by a chemical reaction are discharged from the fuel gas discharge nozzle 29A, and unreacted oxidant gas is discharged from the oxidant gas discharge nozzle 29B on the back surface 22B side of the separator 3. Both discharge nozzles 29A, 2
The fuel gas and the oxidant gas discharged from 9B are mixed, for example, outside the separator 3, and the solid oxide fuel cell 1 is heated from the outside by heat generated by a chemical reaction (combustion). When the vicinity of the connection pipe 32 is heated, the male screw portions 30a, 31a of the gas supply pipes 30, 31 (34, 35) made of metal having a higher thermal expansion coefficient than the ceramic connection pipe 32, such as stainless steel, are thermally expanded. As a result, the contact with the female screw portion 32a of the connection pipe 32 can be reliably prevented from leaking the reaction gas.
【0022】上述したように本実施の形態による固体電
解質型燃料電池1によれば、セパレータ3の燃料ガス供
給孔27Aや酸化剤ガス供給孔27Bを積層方向に千鳥
配置で積層したことで、燃料ガス供給マニホールド14
や酸化剤ガス供給マニホールド15と燃料ガス供給孔2
7Aや酸化剤ガス供給孔27Bとをガス供給管30,3
1や34,35及び接続管32を介して接続する作業が
容易で、反応ガス供給管同士の接触を防止できて作業性
が向上する。固体電解質型燃料電池1の作動時において
仮にこれらガス供給管30,31や34,35が揺動し
たとしても絶縁性(非導電性)の接続管32同士が接触
することで阻止でき、電気的短絡を確実に防止できる。
また発電時にあっては、絶縁性の接続管32と金属製の
ガス供給管30,31、34,35との熱膨張係数の差
により両者の接続部が密着することによって反応ガスの
漏洩を確実に防止できて発電効率の低下を防止できる。As described above, according to the solid oxide fuel cell 1 of the present embodiment, the fuel gas supply holes 27A and the oxidizing gas supply holes 27B of the separator 3 are stacked in a staggered manner in the stacking direction, so that the fuel Gas supply manifold 14
And oxidant gas supply manifold 15 and fuel gas supply hole 2
7A and the oxidizing gas supply holes 27B are connected to the gas supply pipes 30, 3
The connection work via the connection pipes 1, 34, 35 and the connection pipe 32 is easy, the contact between the reaction gas supply pipes can be prevented, and the workability is improved. Even if these gas supply pipes 30, 31, or 34, 35 fluctuate during the operation of the solid oxide fuel cell 1, they can be prevented by the contact between the insulating (non-conductive) connection pipes 32, and electrical Short circuits can be reliably prevented.
Also, during power generation, due to the difference in the coefficient of thermal expansion between the insulating connecting pipe 32 and the metal gas supply pipes 30, 31, 34, 35, the connecting portions of the connecting pipe 32 and the metal gas supplying pipes 30, 31, ensure reliable leakage of the reaction gas. , And a decrease in power generation efficiency can be prevented.
【0023】尚、上述の実施の形態においては、積層方
向の各セパレータ3の燃料及び酸化剤ガス供給孔27
A、27Bとガス供給管30,31、34,35とを千
鳥配列にすると共に、ガス供給管30,31、34,3
5を絶縁性の接続管32を介して連結する構造にした
が、本発明は上記実施の形態に限定されない。例えば積
層方向のセパレータ3…の燃料及び酸化剤ガス供給孔2
7A、27Bとガス供給管30,31、34,35とを
千鳥配列にする構成のみを採用して、絶縁性の接続管3
2を介することなくガス供給管30,31または34,
35を互いに(絶縁して)連結した構成としてもよい。
或いはこれとは逆に、各セパレータ3の燃料及び酸化剤
ガス供給孔27A、27Bとガス供給管30,31、3
4,35との千鳥配列を採用することなく反応ガス供給
孔27A、27Bを一列に配列して積層し、燃料及び酸
化剤ガス供給マニホールド14,15と燃料及び酸化剤
ガス供給孔27A、27Bとを結ぶガス供給管30,3
1、34,35の間に絶縁性の接続管32を連結する構
造のみを採用してもよい。前者、後者いずれの場合で
も、積層方向に隣接するガス供給管30,31または3
4,35同士の接触による電気的な短絡を防止できる。
また前者の場合には千鳥配列によって固体電解質型燃料
電池1の組立性を改善できる。後者の場合は外径が接続
管32同士をセパレータ3の積層方向に互いに接触させ
ることで安定性がよく、ガス供給管30,31または3
4,35同士の接触による電気的短絡を確実に防止でき
る。In the above-described embodiment, the fuel and oxidizing gas supply holes 27 of each separator 3 in the stacking direction are provided.
A, 27B and the gas supply pipes 30, 31, 34, 35 are arranged in a staggered arrangement, and the gas supply pipes 30, 31, 34, 3
5 is connected via the insulating connection pipe 32, but the present invention is not limited to the above embodiment. For example, the fuel and oxidizing gas supply holes 2 of the separators 3 in the stacking direction.
7A, 27B and the gas supply pipes 30, 31, 34, 35 are arranged in a staggered arrangement, and the insulating connection pipe 3 is used.
2, the gas supply pipe 30, 31 or 34,
35 may be connected to each other (insulated).
Alternatively, conversely, the fuel and oxidizing gas supply holes 27A, 27B of each separator 3 and the gas supply pipes 30, 31, 3,
The reaction gas supply holes 27A and 27B are arranged in a line and stacked without adopting the staggered arrangement of the fuel and oxidant gas supply manifolds 14 and 15 and the fuel and oxidant gas supply holes 27A and 27B. Gas supply pipes 30 and 3 connecting
Only the structure in which the insulating connection pipe 32 is connected between 1, 34, and 35 may be adopted. In either case, the gas supply pipes 30, 31 or 3 adjacent in the stacking direction
Electrical short circuit due to contact between 4, 35 can be prevented.
In the former case, the staggered arrangement can improve the assemblability of the solid oxide fuel cell 1. In the latter case, the outer diameters of the connection pipes 32 are brought into contact with each other in the laminating direction of the separators 3 so that the stability is good, and the gas supply pipes 30, 31, or 3
Electrical short circuit due to contact between the 4, 35 can be reliably prevented.
【0024】また積層したセパレータ3の燃料ガス供給
孔27A及び酸化剤ガス供給孔27B等を千鳥配列する
場合、燃料ガス供給孔27Aまたは酸化剤ガス供給孔2
7Bの周方向のずれ角度は90°に限定されることなく
任意の角度に設定できる。また必ずしもずれ角度が一定
である必要はなく、互いに異なるずれ角度であってもよ
い。また各セパレータ3に形成する燃料ガス供給孔27
Aや酸化剤ガス供給孔27Bは必ずしも各1つである必
要はなく2以上の複数設けてもよい。この場合、燃料ガ
ス供給マニホールド14や酸化剤ガス供給マニホールド
15を複数設けてもよいし単一のマニホールドで複数の
分岐管を以て供給するようにしてもよい。また絶縁性の
接続管32について、その雌ねじ部32aは逆ねじに限
定されることはなく、例えば一方向の雌ねじで形成して
もよい。この場合には接続する二つのガス供給管30,
31または34,35の端部にも同一方向の雄ねじ部を
形成して、両端部に接続管32を順次螺合させて連結し
てもよい。When the fuel gas supply holes 27A and the oxidant gas supply holes 27B of the stacked separators 3 are arranged in a staggered manner, the fuel gas supply holes 27A or the oxidant gas supply holes 2A
The circumferential shift angle of 7B is not limited to 90 ° and can be set to any angle. Further, the shift angle does not necessarily need to be constant, and may be different from each other. Also, fuel gas supply holes 27 formed in each separator 3
A and the oxidizing gas supply holes 27B are not necessarily one each, and two or more may be provided. In this case, a plurality of fuel gas supply manifolds 14 and oxidant gas supply manifolds 15 may be provided, or a single manifold may be supplied with a plurality of branch pipes. The female thread portion 32a of the insulating connection tube 32 is not limited to the reverse thread, and may be formed by, for example, a one-way female thread. In this case, two gas supply pipes 30 to be connected,
It is also possible to form male threads in the same direction also at the ends of 31 or 34, 35, and connect the connecting pipes 32 to both ends sequentially by screwing.
【0025】[0025]
【発明の効果】上述のように本発明に係る固体電解質型
燃料電池は、積層方向に配列された反応ガス供給管が積
層方向に交差する方向に相互にずれて配設されているか
ら、積層方向の反応ガス供給管間に間隙ができてセパレ
ータと反応ガス供給マニホールドとの間の反応ガス供給
管の接続作業を行い易く手作業等による組立性が向上す
る。As described above, in the solid oxide fuel cell according to the present invention, since the reactant gas supply pipes arranged in the stacking direction are arranged so as to be shifted from each other in the direction intersecting the stacking direction, the solid electrolyte fuel cells are stacked. A gap is formed between the reaction gas supply pipes in the directions, so that connection of the reaction gas supply pipe between the separator and the reaction gas supply manifold can be easily performed, and assemblability by manual work or the like is improved.
【0026】また本発明による固体電解質型燃料電池
は、反応ガス供給管の少なくとも一部に絶縁性の管部が
設けられて電気的絶縁が確保されているから、積層方向
に反応ガス供給管が揺動したとしても、絶縁性の管部同
士が接触することで反応ガス供給管相互の電気的絶縁が
維持され電気的短絡も防止できる。Further, in the solid oxide fuel cell according to the present invention, at least a part of the reaction gas supply pipe is provided with an insulative tube to ensure electrical insulation, so that the reaction gas supply pipe is arranged in the stacking direction. Even if it oscillates, the contact between the insulating tubes keeps the electrical insulation between the reaction gas supply pipes and also prevents the electrical short circuit.
【0027】また本発明による固体電解質型燃料電池
は、積層方向に配列された反応ガス供給管が積層方向に
交差する方向に相互にずれて配設されていると共に、反
応ガス供給管の少なくとも一部に絶縁性の管部が設けら
れて電気的絶縁が確保されているから、反応ガス供給管
の間に間隙ができてセパレータと反応ガス供給マニホー
ルドとの間で反応ガス供給管の接続作業を行い易く組立
性が向上する。しかも積層方向に反応ガス供給管が揺動
したとしても、絶縁性の管部同士が接触することで反応
ガス供給管相互の電気的絶縁が維持され、電気的短絡も
防止できる。In the solid oxide fuel cell according to the present invention, the reaction gas supply pipes arranged in the stacking direction are arranged so as to be shifted from each other in a direction intersecting the stacking direction, and at least one of the reaction gas supply pipes is arranged. Since an insulating tube is provided in the section to ensure electrical insulation, a gap is created between the reaction gas supply pipes, and the connection of the reaction gas supply pipe between the separator and the reaction gas supply manifold is performed. It is easy to perform and the assemblability is improved. In addition, even if the reaction gas supply pipe oscillates in the stacking direction, the electrical insulation between the reaction gas supply pipes is maintained due to the contact between the insulative pipes, and an electrical short circuit can be prevented.
【0028】また、絶縁性の管部に雌ねじ部を形成し、
この雌ねじ部内にセパレータ側及び反応ガス供給マニホ
ールド側の反応ガス供給管が螺合され、絶縁性の管部よ
り反応ガス供給管の熱膨張率が大きいため、発電温度下
において絶縁性の管部と反応ガス供給管との密着性が向
上して連結部でのガス漏洩等がなくなり発電効率の低下
を防止できる。Further, a female screw portion is formed in the insulating tube portion,
The reaction gas supply pipes on the separator side and the reaction gas supply manifold side are screwed into the female screw part, and the thermal expansion coefficient of the reaction gas supply pipe is larger than that of the insulating pipe part. Adhesion with the reaction gas supply pipe is improved, so that gas leakage at the connection portion is eliminated and a decrease in power generation efficiency can be prevented.
【図1】 本発明の実施の形態による固体電解質型燃料
電池の側面図である。FIG. 1 is a side view of a solid oxide fuel cell according to an embodiment of the present invention.
【図2】 図1に示す固体電解質型燃料電池の平面図で
ある。FIG. 2 is a plan view of the solid oxide fuel cell shown in FIG.
【図3】 図2の取り出し電極部分の構造を示すA−A
線部分縦断面図である。FIG. 3 is a diagram showing the structure of an extraction electrode portion in FIG.
It is a line part longitudinal cross-sectional view.
【図4】 セパレータと単セルの積層構造を示す部分縦
断面図である。FIG. 4 is a partial longitudinal sectional view showing a laminated structure of a separator and a single cell.
【図5】 セパレータの表面側の平面図である。FIG. 5 is a plan view of the front side of the separator.
【図6】 燃料ガス供給マニホールドと燃料ガス供給管
を示す構成図である。FIG. 6 is a configuration diagram showing a fuel gas supply manifold and a fuel gas supply pipe.
【図7】 図6に示す燃料ガス供給マニホールドと燃料
ガス供給管との連結部を破断して示す部分拡大図であ
る。7 is a partially enlarged view showing a connection portion between the fuel gas supply manifold and the fuel gas supply pipe shown in FIG.
1 固体電解質型燃料電池 2 単セル(発電セル) 3 セパレータ 14 燃料ガス供給マニホールド 15 酸化剤ガス供給マニホールド 30 燃料ガス供給管(反応ガス供給管) 30a、31a 雄ねじ部 31 セパレータ側燃料ガス供給管(反応ガス供給管) 32 接続管(管部) 32a 雌ねじ部 34 酸化剤ガス供給管(反応ガス供給管) 35 セパレータ側酸化剤ガス供給管(反応ガス供給
管)DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Solid electrolyte fuel cell 2 Single cell (power generation cell) 3 Separator 14 Fuel gas supply manifold 15 Oxidant gas supply manifold 30 Fuel gas supply pipe (reaction gas supply pipe) 30a, 31a Male screw part 31 Separator side fuel gas supply pipe ( Reaction gas supply pipe) 32 Connection pipe (tube part) 32a Female thread part 34 Oxidant gas supply pipe (reaction gas supply pipe) 35 Separator side oxidant gas supply pipe (reaction gas supply pipe)
Claims (4)
れていて、該各セパレータと反応ガス供給マニホールド
とを反応ガス供給管でそれぞれ接続してなる固体電解質
型燃料電池において、積層方向に配列された前記反応ガ
ス供給管が前記積層方向に交差する方向に相互にずれて
配設されていることを特徴とする固体電解質型燃料電
池。1. A solid oxide fuel cell in which power generation cells and separators are alternately stacked, and each of the separators and a reaction gas supply manifold are connected by a reaction gas supply pipe. Wherein the reactant gas supply pipes are arranged so as to be shifted from each other in a direction intersecting the stacking direction.
れていて、該各セパレータと反応ガス供給マニホールド
とを反応ガス供給管でそれぞれ接続してなる固体電解質
型燃料電池において、前記反応ガス供給管の少なくとも
一部に絶縁性の管部が設けられて電気的絶縁が確保され
ていることを特徴とする固体電解質型燃料電池。2. A solid oxide fuel cell comprising power generation cells and separators alternately stacked, and each of said separators and a reaction gas supply manifold connected by a reaction gas supply pipe. A solid oxide fuel cell characterized in that at least a part of the solid electrolyte fuel cell is provided with an insulative tube to ensure electrical insulation.
れていて、該各セパレータと反応ガス供給マニホールド
とを反応ガス供給管でそれぞれ接続してなる固体電解質
型燃料電池において、積層方向に配列された前記反応ガ
ス供給管が積層方向に交差する方向に相互にずれて配設
されていると共に、前記反応ガス供給管の少なくとも一
部に絶縁性の管部が設けられて電気的絶縁が確保されて
いることを特徴とする固体電解質型燃料電池。3. A solid oxide fuel cell in which power generation cells and separators are alternately stacked, and each of the separators and a reaction gas supply manifold are connected by a reaction gas supply pipe, and are arranged in the stacking direction. The reaction gas supply pipes are arranged so as to be shifted from each other in a direction intersecting with the laminating direction, and at least a part of the reaction gas supply pipe is provided with an insulative tube to ensure electrical insulation. A solid oxide fuel cell comprising:
この雌ねじ部内にセパレータ側及び反応ガス供給マニホ
ールド側の反応ガス供給管が螺合されていることを特徴
とする請求項2または3記載の固体電解質型燃料電池。4. A female screw portion is formed in said insulating tube portion,
4. The solid oxide fuel cell according to claim 2, wherein reaction gas supply pipes on the separator side and the reaction gas supply manifold side are screwed into the female screw portion.
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