JP2003346868A - Fuel cell - Google Patents
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、軸長方向にガス通
過可能な内側電極の表面に、固体電解質、外側電極を順
次形成してなる複数の燃料電池セルを有する燃料電池に
関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a fuel cell having a plurality of fuel cells in which a solid electrolyte and an outer electrode are sequentially formed on the surface of an inner electrode through which gas can pass in the axial direction.
【０００２】[0002]
【従来技術】次世代エネルギーとして、近年、固体電解
質型燃料電池セルを収納容器内に複数収容した燃料電池
が種々提案されている。固体電解質型燃料電池セルは、
例えば、酸素側電極の表面に固体電解質、燃料側電極を
順次形成して構成されており、燃料側電極側に燃料（水
素）を流し、酸素側電極側に空気（酸素）を流して６０
０〜１０００℃程度で発電される。2. Description of the Related Art In recent years, various fuel cells in which a plurality of solid oxide fuel cells are accommodated in a container have been proposed as next-generation energy. Solid oxide fuel cells are:
For example, a solid electrolyte and a fuel-side electrode are sequentially formed on the surface of the oxygen-side electrode. Fuel (hydrogen) flows on the fuel-side electrode side, and air (oxygen) flows on the oxygen-side electrode side.
Electric power is generated at about 0 to 1000 ° C.
【０００３】固体電解質型燃料電池セルは、上記したよ
うに、２種のガスを用い、しかも高温に曝されるため、
高温においてもガスが漏出しないように、ガスの供給管
やセルにおけるシール性について種々の改良がなされて
いる。例えば、特開平８−２８７９４０号公報には、収
納容器内のガスタンクにガス供給管を気密に接続する構
造が開示されており、ガスは燃料電池セル内にガス供給
管により供給されている。燃料電池セルは、一般に収納
容器内に配置された隔壁に支持固定されている。As described above, a solid oxide fuel cell uses two types of gases and is exposed to high temperatures.
Various improvements have been made to the sealing properties of gas supply pipes and cells so that gas does not leak even at high temperatures. For example, Japanese Patent Laying-Open No. 8-287940 discloses a structure in which a gas supply pipe is airtightly connected to a gas tank in a storage container, and gas is supplied into the fuel cell by the gas supply pipe. The fuel cell is generally supported and fixed to a partition wall disposed in a storage container.
【０００４】また、燃料電池セルのガス通過孔にガスを
供給する方法として、特開平６−３４９５１４号公報に
は、軸長方向にガス通過孔を有する燃料電池セルの両端
部が、収納容器内に所定間隔をおいて配置された一対の
隔壁にガラス等により接合された燃料電池が開示されて
おり、この燃料電池では、一方の隔壁がガスタンク壁と
され、ガス供給管を用いることなく、ガスタンクのガス
を燃料電池セルのガス通過孔に供給できる。Japanese Patent Laid-Open Publication No. Hei 6-349514 discloses a method of supplying gas to gas passage holes of a fuel cell, wherein both ends of a fuel cell having gas passage holes in an axial direction are disposed inside a storage container. Discloses a fuel cell in which a pair of partition walls arranged at a predetermined interval are joined by glass or the like. In this fuel cell, one of the partition walls is a gas tank wall, and a gas tank is used without using a gas supply pipe. Can be supplied to the gas passage hole of the fuel cell.
【０００５】[0005]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記し
た特開平８−２８７９４０号公報に開示された燃料電池
では、ガス供給管をガスタンクにガス封止した状態で接
続するとともに、燃料電池セル自体も隔壁に固定する必
要があり、ガス供給法が複雑であり、燃料電池自体が複
雑化し、製造工程が多いという問題があった。However, in the fuel cell disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 8-287940, a gas supply pipe is connected to a gas tank in a gas-sealed state, and the fuel cell itself is also partitioned. The gas supply method is complicated, the fuel cell itself is complicated, and there are many manufacturing steps.
【０００６】また、特開平６−３４９５１４号公報に開
示された燃料電池では、燃料電池セルの両端部を隔壁に
固定する必要があり、燃料電池が複雑化し、製造工程が
多いという問題があった。In the fuel cell disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 6-349514, it is necessary to fix both ends of the fuel cell to the partition walls, so that the fuel cell is complicated and the number of manufacturing steps is large. .
【０００７】本発明は、簡単な構造で製造が容易な燃料
電池を提供することを目的とする。An object of the present invention is to provide a fuel cell having a simple structure and easy to manufacture.
【０００８】[0008]
【課題を解決するための手段】本発明の燃料電池は、軸
長方向にガス通過可能な内側電極の表面に、固体電解
質、外側電極を順次形成してなる燃料電池セルと、該燃
料電池セルの軸長方向端部が挿入固定されるセラミック
製の取付治具と、複数の前記燃料電池セルの内側電極に
ガスを供給するためのタンク側貫通孔を有するガスタン
クと、整列した前記複数の燃料電池セルにそれぞれ取り
付けられた取付治具を前記ガスタンク側に押圧して固定
する押圧部材とを具備することを特徴とする。A fuel cell according to the present invention comprises a fuel cell in which a solid electrolyte and an outer electrode are sequentially formed on the surface of an inner electrode through which gas can pass in the axial direction, and the fuel cell. A mounting jig made of ceramics into which axial ends of the fuel cells are inserted and fixed; a gas tank having a tank-side through-hole for supplying gas to the inner electrodes of the plurality of fuel cells; And a pressing member that presses and fixes the mounting jigs respectively attached to the battery cells to the gas tank side.
【０００９】本発明の燃料電池では、燃料電池セルが、
この燃料電池セルに取り付けられた取付治具を押圧部材
でガスタンク側に押圧固定することにより、ガスタンク
に直接取り付けられるため、従来のような燃料電池セル
の内側電極にガスを供給するためのガス供給管を不要と
することができ、また、燃料電池セルは、取付治具、押
圧部材によりガスタンクに立設しているため、何ら支持
されることなくガスタンクに立設することができ、さら
に、複数の燃料電池セルの取付治具を押圧部材でガスタ
ンク側に押圧固定してガスタンクに一挙に取り付けるた
め、燃料電池の構造を簡略化でき、製造が容易となる。In the fuel cell according to the present invention, the fuel cell comprises:
Since the mounting jig attached to the fuel cell is pressed and fixed to the gas tank side by a pressing member, the mounting jig is directly attached to the gas tank. Since the pipe can be omitted, and the fuel cell is erected on the gas tank by a mounting jig and a pressing member, it can be erected on the gas tank without any support. Since the fuel cell mounting jig is pressed and fixed to the gas tank side by the pressing member and mounted on the gas tank at a stroke, the structure of the fuel cell can be simplified and the production becomes easy.
【００１０】また、燃料電池セルはガスタンクに機械的
な方法で取り付けられ、しかも上記したようにガス供給
管や隔壁が不要であり、ガス封止個所を減少できるた
め、ガス封止信頼性を向上できる。Further, the fuel cell is mounted on the gas tank by a mechanical method. Further, as described above, the gas supply pipe and the partition are unnecessary, and the number of gas sealing portions can be reduced, so that the gas sealing reliability is improved. it can.
【００１１】さらに、従来のような燃料電池セルを支持
固定するための隔壁が不要であるため、その分、内側電
極、固体電解質、外側電極の形成面積を増加でき、燃料
電池セルの発電領域を拡大することができる。Further, since the conventional partition wall for supporting and fixing the fuel cell is not required, the area for forming the inner electrode, the solid electrolyte, and the outer electrode can be increased accordingly, and the power generation area of the fuel cell can be increased. Can be expanded.
【００１２】さらにまた、セラミック製の取付治具に、
燃料電池セルの軸長方向端部が挿入固定されるため、燃
料電池セルの電極（内側電極、外側電極）と、取付治具
との間の導通を確実に阻止できる。さらに、取付治具が
金属からなる場合よりも熱膨張係数が小さく、燃料電池
セルの熱膨張係数に近づけることができるため、燃料電
池の起動停止を繰り返す場合等の熱サイクル印加時にお
ける破損を防止できる。Further, a ceramic mounting jig is
Since the axial end of the fuel cell is inserted and fixed, conduction between the electrode (inner electrode and outer electrode) of the fuel cell and the mounting jig can be reliably prevented. Furthermore, since the coefficient of thermal expansion is smaller than when the mounting jig is made of metal and can be close to the coefficient of thermal expansion of the fuel cell, damage during thermal cycling, such as when starting and stopping the fuel cell repeatedly, is prevented. it can.
【００１３】また、本発明の燃料電池は、セラミック製
の取付治具がＺｒＯ2を主成分とすることを特徴とす
る。このような燃料電池では、燃料電池セルは通常、Ｚ
ｒＯ2からなる固体電解質の熱膨張係数に近い熱膨張係
数を有しているが、取付治具がＺｒＯ2を主成分とする
ため、取付治具の熱膨張係数が燃料電池セルの熱膨張係
数に近づき、熱膨張係数差による破損を防止できる。The fuel cell according to the present invention is characterized in that the ceramic mounting jig contains ZrO 2 as a main component. In such a fuel cell, the fuel cell is usually Z
Although it has a thermal expansion coefficient close to that of a solid electrolyte made of rO 2, since the mounting jig is mainly composed of ZrO 2 , the thermal expansion coefficient of the mounting jig is the thermal expansion coefficient of the fuel cell. , And damage due to a difference in thermal expansion coefficient can be prevented.
【００１４】さらに、本発明の燃料電池は、取付治具と
ガスタンクとの間にはガスシール材が介装されており、
該ガスシール材には、前記ガスタンクのタンク側貫通孔
と燃料電池セルのガス通過孔に連通するシール板側貫通
孔が形成されていることを特徴とする。ガスシール材の
シール板側貫通孔により、燃料電池セルのガス通過孔と
ガスタンクのタンク側貫通孔を連通できるとともに、ガ
スタンク内のガスが、取付治具とガスタンクとの間や取
付治具と燃料電池セルとの間を介して燃料電池セル外に
漏出することを防止できる。Further, in the fuel cell of the present invention, a gas sealing material is interposed between the mounting jig and the gas tank.
The gas seal material is characterized in that a seal plate side through hole communicating with the tank side through hole of the gas tank and the gas passage hole of the fuel cell is formed. The seal plate side through hole of the gas seal material allows the gas passage hole of the fuel cell to communicate with the tank side through hole of the gas tank, and the gas in the gas tank flows between the mounting jig and the mounting jig and the fuel. It is possible to prevent the fuel cell from leaking out of the fuel cell through the space between the fuel cell.
【００１５】さらに、本発明の燃料電池は、燃料電池セ
ルが扁平状であり、該燃料電池セルの幅方向における取
付治具の両端部が押圧部材で押圧固定されていることを
特徴とする。扁平状の燃料電池セルは、そのガス通過孔
とガスタンクのタンク側貫通孔とを連通させた状態で固
定することが困難であるため、本発明を用いる意義が大
きい。また、この場合には、燃料電池セルの幅広の側面
間距離を狭めることができ、燃料電池セル間に配置され
る集電部材による電位降下を小さくできるとともに、複
数の燃料電池セルが占める容積を小さくしてコンパクト
な燃料電池を得ることができる。Further, the fuel cell of the present invention is characterized in that the fuel cell is flat and both ends of the mounting jig in the width direction of the fuel cell are pressed and fixed by pressing members. Since it is difficult to fix a flat fuel cell in a state where the gas passage hole and the tank-side through hole of the gas tank communicate with each other, the use of the present invention is significant. Further, in this case, the distance between the wide side surfaces of the fuel cells can be reduced, the potential drop caused by the current collecting member disposed between the fuel cells can be reduced, and the volume occupied by the plurality of fuel cells can be reduced. A compact and compact fuel cell can be obtained.
【００１６】また、本発明の燃料電池は、燃料電池セル
のガスタンク側における内側電極端に、該内側電極のガ
ス通過孔及びガスタンクのタンク側貫通孔が開口し、前
記ガスタンクからのガスが一旦収容されるガス収容空間
が設けられていることを特徴とする。このような燃料電
池では、内側電極のガス通過孔をガスタンクのタンク側
貫通孔に位置合わせすることなく、内側電極のガス通過
孔にガスタンク内のガスを供給することができる。これ
により、例えば、内側電極に複数のガス通過孔が形成さ
れていても、これらのガス通過孔に均一にかつ確実にガ
スを供給できる。Further, in the fuel cell of the present invention, a gas passage hole of the inner electrode and a tank-side through hole of the gas tank are opened at the end of the inner electrode on the gas tank side of the fuel cell, and the gas from the gas tank is temporarily stored therein. A gas storage space is provided. In such a fuel cell, the gas in the gas tank can be supplied to the gas passage hole of the inner electrode without aligning the gas passage hole of the inner electrode with the tank-side through hole of the gas tank. Thereby, for example, even if a plurality of gas passage holes are formed in the inner electrode, gas can be uniformly and reliably supplied to these gas passage holes.
【００１７】さらに、本発明の燃料電池は、燃料電池セ
ルには、固体電解質及び外側電極が形成されていない内
側電極表面に形成され、隣設する燃料電池セルの外側電
極側に向けて露出するインターコネクタが設けられ、該
インターコネクタと前記隣設する燃料電池セルの外側電
極との間には集電部材が設けられていることを特徴とす
る。Further, in the fuel cell of the present invention, the fuel cell is formed on the inner electrode surface where the solid electrolyte and the outer electrode are not formed, and is exposed toward the outer electrode side of the adjacent fuel cell. An interconnector is provided, and a current collecting member is provided between the interconnector and an outer electrode of the adjacent fuel cell.
【００１８】このような燃料電池では、隣設する燃料電
池セル間における取付治具の燃料電池セル外面からの突
出量を小さくすることにより、隣接する燃料電池セル間
の距離を狭めることができることから、インターコネク
タと隣設する燃料電池セルの外側電極との距離を狭める
ことができ、この間に配置される集電部材の厚みを小さ
くでき、これにより集電部材における電位降下を小さく
でき、発電性能を向上できるとともに、コンパクトな燃
料電池を得ることができる。In such a fuel cell, the distance between the adjacent fuel cells can be reduced by reducing the amount of protrusion of the mounting jig between the adjacent fuel cells from the outer surface of the fuel cell. In addition, the distance between the interconnector and the outer electrode of the adjacent fuel cell can be reduced, and the thickness of the current collecting member disposed therebetween can be reduced, whereby the potential drop in the current collecting member can be reduced, and the power generation performance can be reduced. And a compact fuel cell can be obtained.
【００１９】例えば、扁平状の燃料電池セルでは、隣設
する燃料電池セル間における取付治具の燃料電池セル側
面からの突出量を小さくし、燃料電池セルの幅方向にお
ける取付治具の燃料電池セル外面からの突出量をある程
度多くして、この燃料電池セルの幅方向の突出量が多い
取付治具の両端部を押圧部材でガスタンク側に押圧固定
することができる。For example, in the case of a flat fuel cell, the projecting amount of the mounting jig between the adjacent fuel cells protruding from the side surface of the fuel cell is reduced, and the fuel cell of the mounting jig in the width direction of the fuel cell is reduced. By increasing the amount of protrusion from the cell outer surface to a certain extent, both ends of the mounting jig having a large amount of protrusion in the width direction of the fuel cell can be pressed and fixed to the gas tank side by the pressing member.
【００２０】さらに、本発明の燃料電池は、収納容器の
同一室に、整列した複数の燃料電池セルがガスタンクに
立設した状態で収納されており、前記燃料電池セルの内
側電極を通過したガスと、前記燃料電池セル間を通過し
たガスが反応して燃焼することを特徴とする。このよう
な燃料電池では、燃料ガスにより燃料電池セル全体を直
接加熱でき、燃料電池セルが発電するまでの起動時間を
短縮できる。Further, in the fuel cell according to the present invention, a plurality of aligned fuel cells are stored in the same chamber of the storage container in an upright state in a gas tank, and the gas passing through the inner electrode of the fuel cell is stored. And the gas passed between the fuel cells reacts and burns. In such a fuel cell, the entire fuel cell can be directly heated by the fuel gas, and the startup time until the fuel cell generates power can be reduced.
【００２１】[0021]
【発明の実施の形態】図１は、本発明の燃料電池の一形
態を示すもので、符号３１は断熱構造を有する収納容器
を示している。この収納容器３１の内部には、複数の燃
料電池セル３３と、これらの燃料電池セル３３が立設さ
れる燃料ガスタンク３５と、複数の燃料電池セル３３間
に挿入された酸素含有ガス供給管３９と、燃料電池セル
３３の上方に設けられた熱交換部４１とが設けられてい
る。FIG. 1 shows an embodiment of a fuel cell according to the present invention. Reference numeral 31 denotes a storage container having a heat insulating structure. Inside the storage container 31, a plurality of fuel cells 33, a fuel gas tank 35 in which the fuel cells 33 are erected, and an oxygen-containing gas supply pipe 39 inserted between the plurality of fuel cells 33 are provided. And a heat exchange section 41 provided above the fuel cell 33.
【００２２】収納容器３１は、耐熱性金属からなる枠体
３１ａと、この枠体３１ａの内面に設けられた断熱材３
１ｂとから構成されている。The storage container 31 includes a frame 31a made of a heat-resistant metal and a heat insulating material 3 provided on the inner surface of the frame 31a.
1b.
【００２３】収納容器３１内の燃料電池セル３３は、図
２に示すように、３列に整列しており、隣設した２列の
最外部の燃料電池セル３３の電極同士が導電部材４２で
接続され、これにより３列に整列した複数の燃料電池セ
ル３３が電気的に直列に接続されている。尚、図１では
４列に整列した状態を記載した。As shown in FIG. 2, the fuel cells 33 in the storage container 31 are arranged in three rows, and the electrodes of the outermost fuel cells 33 in the two adjacent rows are connected by conductive members 42. The plurality of fuel cells 33 arranged in three rows are electrically connected in series. Note that FIG. 1 shows a state in which four rows are arranged.
【００２４】具体的に説明すると、燃料電池セル３３は
断面が扁平状で、全体的に見て楕円柱状であり、その内
部には複数の燃料ガス通過孔３４が形成されている。こ
の燃料電池セル３３は、断面が扁平状で、全体的に見て
楕円柱状の多孔質な金属を主成分とする燃料側電極（内
側電極）３３ａの外面に、緻密質な固体電解質３３ｂ、
多孔質な導電性セラミックスからなる酸素側電極（外側
電極）３３ｃを順次積層し、酸素側電極３３ｃと反対側
の燃料側電極３３ａの外面にインターコネクタ３３ｄを
形成して構成されており、燃料側電極３３ａが支持体と
なっている。More specifically, the fuel cell 33 has a flat cross section and an elliptical column shape as a whole, and has a plurality of fuel gas passage holes 34 formed therein. The fuel cell 33 has a flat solid electrolyte 33b on the outer surface of a fuel-side electrode (inner electrode) 33a having a flat cross section and an elliptic cylindrical shape as a main component and having a porous metal as a main component.
An oxygen-side electrode (outside electrode) 33c made of porous conductive ceramics is sequentially laminated, and an interconnector 33d is formed on the outer surface of the fuel-side electrode 33a opposite to the oxygen-side electrode 33c. The electrode 33a is a support.
【００２５】即ち、燃料電池セル３３は、断面形状が、
幅方向両端に設けられた弧状部と、これらの弧状部を連
結する一対の平坦部とから構成されており、一対の平坦
部は平坦であり、ほぼ平行に形成されている。これらの
一対の平坦部は、燃料側電極３３ａの平坦部にインター
コネクタ３３ｄ、又は固体電解質３３ｂ、酸素側電極３
３ｃを形成して構成されている。That is, the fuel cell 33 has a cross-sectional shape
It is composed of arc-shaped portions provided at both ends in the width direction and a pair of flat portions connecting these arc-shaped portions, and the pair of flat portions are flat and formed substantially in parallel. The pair of flat portions is formed by connecting the interconnector 33d or the solid electrolyte 33b and the oxygen-side electrode 3 to the flat portion of the fuel-side electrode 33a.
3c is formed.
【００２６】このように燃料電池セル３３が扁平状であ
るため、所定量発電するための燃料電池セル３３の容積
を小さくでき、コンパクトな燃料電池を得ることができ
るとともに、燃料電池セル３３の先端近傍において燃焼
する燃焼ガスの熱が、金属又は合金を主成分とする熱伝
導が良好な支持体であり、燃料電池セル３３の大部分を
占める燃料側電極３３ａを伝導し、燃料電池セル３３を
内側から加熱することができ、これにより、燃料電池セ
ル３３が発電するまでの起動時間を短縮化できる。Since the fuel cells 33 are flat as described above, the volume of the fuel cells 33 for generating a predetermined amount of power can be reduced, and a compact fuel cell can be obtained. The heat of the combustion gas burning in the vicinity is a support having good heat conduction mainly composed of a metal or an alloy, and conducts through the fuel-side electrode 33a which occupies most of the fuel cell 33, and the fuel cell 33 Heating can be performed from the inside, whereby the startup time until the fuel cell 33 generates power can be shortened.
【００２７】一方の燃料電池セル３３と他方の燃料電池
セル３３との間には板状集電部材４３が介在され、一方
の燃料電池セル３３の燃料側電極３３ａを、該燃料側電
極３３ａに設けられたインターコネクタ３３ｄ、板状集
電部材４３を介して他方の燃料電池セル３３の酸素側電
極３３ｃに電気的に接続されている。A plate-like current collecting member 43 is interposed between one fuel cell 33 and the other fuel cell 33, and the fuel electrode 33a of one fuel cell 33 is connected to the fuel electrode 33a. It is electrically connected to the oxygen-side electrode 33c of the other fuel cell 33 via the provided interconnector 33d and the plate-shaped current collecting member 43.
【００２８】板状集電部材４３は、矩形状板の一端部に
複数のスリットを略平行に形成し、図３に示すように、
スリット間の集電片４３ａを板状集電部材４３の両側に
交互に突出させ、基部４３ｂの一端部に複数の集電片４
３ａが形成された櫛歯形状とされ、複数の集電片４３ａ
が対向する燃料電池セル３３の外面にそれぞれ当接して
いる。尚、図２では板状集電部材４３は簡略化して記載
した。The plate-like current collecting member 43 has a plurality of slits formed at one end of a rectangular plate substantially in parallel, and as shown in FIG.
The current collecting pieces 43a between the slits are alternately projected on both sides of the plate-shaped current collecting member 43, and a plurality of current collecting pieces 4 are provided at one end of the base 43b.
3a are formed in a comb-teeth shape, and a plurality of current collecting pieces 43a are formed.
Are in contact with the outer surfaces of the fuel cells 33 facing each other. In FIG. 2, the plate-shaped current collecting member 43 is shown in a simplified manner.
【００２９】即ち、集電片４３ａは、対向する燃料電池
セル３３の平坦部であるインターコネクタ３３ｄと、酸
素側電極３３ｃ間に配置され、燃料電池セル３３同士が
直列に接続されている。燃料電池セル３３の平坦部に集
電片４３ａが確実に当接するため、電気的接続を確実に
行うことができる。また、複数の集電片４３ａはＡｇ−
Ｐｔペーストにより燃料電池セル３３に接合している。
このＡｇ−Ｐｔペーストは発電時に焼き付けられ、集電
片４３ａが燃料電池セル３３のインターコネクタ３３
ｄ、酸素側電極３３ｃに接合し、これにより、集電片４
３ａと燃料電池セル３３との電気的接続を十分にとるこ
とができる。That is, the current collecting piece 43a is disposed between the interconnector 33d, which is the flat portion of the fuel cell 33 facing the fuel cell, and the oxygen-side electrode 33c, and the fuel cells 33 are connected in series. Since the current collecting piece 43a reliably contacts the flat portion of the fuel cell 33, electrical connection can be reliably performed. The plurality of current collecting pieces 43a are made of Ag-
It is joined to the fuel cell 33 by Pt paste.
This Ag-Pt paste is baked at the time of power generation, and the current collecting piece 43a is connected to the interconnector 33 of the fuel cell 33.
d, bonding to the oxygen-side electrode 33c,
The electrical connection between the fuel cell 3a and the fuel cell 33 can be sufficiently obtained.
【００３０】これらの板状集電部材４３は、対向する燃
料電池セル３３間に複数配置されており、対向する燃料
電池セル３３間に基部４３ｂから挿入され、基部４３ｂ
が下に位置している。これらの板状集電部材４３は、導
電性を有するステンレスの表面をＡｇからなる耐酸化性
物質で被覆して構成されている。A plurality of these plate-shaped current collecting members 43 are arranged between the opposed fuel cells 33, and inserted between the opposed fuel cells 33 from the base 43b.
Is located below. These plate-shaped current collecting members 43 are formed by coating the surface of conductive stainless steel with an oxidation-resistant substance made of Ag.
【００３１】対向する燃料電池セル３３間には、図４に
示す板状集電部材４４を介在せしめても良い。図４に示
す板状集電部材４４は、複数のスリットを略平行に形成
して形成された集電片４４ａ群を、長さ方向に所定間隔
を置いて形成して構成され、基部４４ｂと集電片４４ａ
群が交互に形成されている。図４に示すような板状集電
部材４４では、図３の板状集電部材４３よりも燃料電池
セル３３間への配置を簡単に行うことができる。A plate-like current collecting member 44 shown in FIG. 4 may be interposed between the opposed fuel cells 33. The plate-shaped current collecting member 44 shown in FIG. 4 is formed by forming a group of current collecting pieces 44a formed by forming a plurality of slits substantially in parallel at predetermined intervals in the length direction. Current collecting piece 44a
The groups are formed alternately. In the plate-like current collecting member 44 as shown in FIG. 4, the arrangement between the fuel cells 33 can be performed more easily than in the plate-like current collecting member 43 of FIG.
【００３２】このような図３、図４に示す板状集電部材
４３、４４を用いることにより、板状集電部材４３、４
４のバネ性を有する集電片４３ａ、４４ａにより燃料電
池セル３３間を機械的に接続しているため、燃料電池セ
ル３３とは面接触となり、従来のようなフェルト状の集
電部材よりも燃料電池セル３３に当接する面積が大きく
なり、集電特性を向上できる。また、集電片４３ａ、４
４ａは板状であるため弾性力も大きく、振動等が生じた
としても燃料電池セル３３との十分な接触を長期間確保
できる。By using the plate-like current collectors 43 and 44 shown in FIGS. 3 and 4, the plate-like current collectors 43 and 4 are used.
Since the fuel cells 33 are mechanically connected to each other by the current-collecting pieces 43a and 44a having a spring property of 4, the fuel cells 33 are in surface contact with the fuel cells 33, so that the current-collecting members are not as well as the conventional felt-shaped current collecting member. The area in contact with the fuel cell 33 is increased, and the current collection characteristics can be improved. In addition, current collecting pieces 43a, 4
4a is plate-shaped, and therefore has a large elastic force, so that sufficient contact with the fuel cell 33 can be ensured for a long time even if vibration or the like occurs.
【００３３】また、集電片４３ａ、４４ａは板状である
ため、収納容器３１内が高温となった場合でも、従来の
フェルト状の集電部材よりも焼結しにくく、また、燃料
電池セル３３との十分な接触を長期間確保できる。さら
に、集電部材４３、４４が板状であるため、一方の燃料
電池セル３３のインターコネクタ３３ｄと他方の燃料電
池セル３３の酸素側電極３３ｃとの間に板状集電部材４
３、４４を介装する際にも、一方の燃料電池セル３３と
他方の燃料電池セル３３の酸素側電極３３ｃ同士の導通
を確実に防止できる。尚、一般的に用いられるフェルト
状の集電部材でも良いが、集電特性向上という点から、
図３及び図４に示す板状集電部材４３、４４が望まし
い。Further, since the current collecting pieces 43a and 44a are plate-shaped, even when the temperature inside the storage container 31 becomes high, the current collecting pieces 43a and 44a are harder to sinter than the conventional felt-shaped current collecting member. Sufficient contact with 33 can be ensured for a long time. Furthermore, since the current collecting members 43 and 44 are plate-shaped, the plate-shaped current collecting member 4 is provided between the interconnector 33d of one fuel cell 33 and the oxygen-side electrode 33c of the other fuel cell 33.
Even when the fuel cells 3 and 44 are interposed, conduction between the oxygen-side electrodes 33c of the one fuel cell 33 and the other fuel cell 33 can be reliably prevented. In addition, a generally used felt-shaped current collecting member may be used, but from the viewpoint of improving current collecting characteristics,
The plate-like current collecting members 43 and 44 shown in FIGS. 3 and 4 are desirable.
【００３４】燃料電池セル３３の下方には、図１に示し
たように、燃料ガスを燃料電池セル３３に供給するため
の燃料ガスタンク３５が設けられ、この燃料ガスタンク
３５には、外部から燃料ガスを燃料ガスタンク３５に供
給するための燃料ガス供給管（図示せず）が接続されて
いる。As shown in FIG. 1, a fuel gas tank 35 for supplying a fuel gas to the fuel cell 33 is provided below the fuel cell 33. The fuel gas tank 35 is provided with a fuel gas from the outside. A fuel gas supply pipe (not shown) for supplying the fuel gas to the fuel gas tank 35 is connected.
【００３５】燃料ガスタンク３５には、図１、図５乃至
図７に示すように、燃料電池セル３３の下端部（軸長方
向端部）に取り付けられた取付治具５３が、押圧部材５
５によりガスタンク３５側に押圧固定され、これによ
り、燃料電池セル３３が燃料ガスタンク３５にそれぞれ
立設している。As shown in FIGS. 1 and 5 to 7, the fuel gas tank 35 is provided with an attachment jig 53 attached to the lower end (the end in the axial direction) of the fuel cell 33.
5, the fuel cells 33 are pressed and fixed to the gas tank 35 side, so that the fuel cells 33 stand on the fuel gas tank 35, respectively.
【００３６】即ち、取付治具５３は矩形状の枠体であ
り、中央部に貫通孔５３ａが形成され、この貫通孔５３
ａ内に燃料電池セル３３の軸長方向端部が挿入され、ガ
ラス等の封止材により固定されている。従って、燃料電
池セル３３の軸長方向端部には、外部に突出する鍔部が
形成されている。また、燃料電池セル３３の先端部は、
取付治具５３から少々突出している。That is, the mounting jig 53 is a rectangular frame, and a through hole 53a is formed in the center.
The axial end of the fuel cell 33 is inserted into a, and is fixed with a sealing material such as glass. Therefore, a flange protruding outside is formed at the axial end of the fuel cell 33. The tip of the fuel cell 33 is
It slightly protrudes from the mounting jig 53.
【００３７】取付治具５３はセラミック製であり、燃料
電池セル３３の熱膨張係数と近づけるという点からＺｒ
Ｏ2を主成分とすることが望ましい。特にはＺｒＯ2から
なることが望ましい。The mounting jig 53 is made of ceramic and is made of Zr from the viewpoint that the coefficient of thermal expansion approximates the coefficient of thermal expansion of the fuel cell 33.
It is desirable that O 2 be the main component. In particular, it is desirable to use ZrO 2 .
【００３８】この燃料電池セル３３の軸長方向端部に取
り付けられた取付治具５３は、燃料ガスタンク３５の天
板に固定された取付治具収納枠体５６内に、ある程度弾
性を有し、高温でも変質しない雲母ガラス等からなるガ
スシール材５７を介して収納されている。取付治具収納
枠体５６の厚みは、取付治具５３の厚みとガスシール材
５７の合計厚みよりも少々薄くなるように形成され、押
圧部材５５により取付治具５３が押圧され、この取付治
具５３から突出した燃料電池セル３３の先端がガスシー
ル材５７を押圧するように形成されている。The mounting jig 53 attached to the axial end of the fuel cell 33 has a certain degree of elasticity in a mounting jig storage frame 56 fixed to the top plate of the fuel gas tank 35. It is housed via a gas seal material 57 made of mica glass or the like that does not deteriorate even at high temperatures. The thickness of the mounting jig storage frame body 56 is formed so as to be slightly smaller than the total thickness of the mounting jig 53 and the total thickness of the gas sealing material 57, and the mounting jig 53 is pressed by the pressing member 55. The tip of the fuel cell 33 protruding from the tool 53 is formed so as to press the gas seal material 57.
【００３９】これにより、燃料電池セル３３のガス通過
孔３４が開口する先端面が、より強くガスシール材５７
を押圧し、燃料電池セル３３の先端面を燃料ガスタンク
３５の天板に密接した状態で固定できる。これらの押圧
部材５５、取付治具収納枠体５６はガスタンク３５の天
板にねじ止めされている。As a result, the front end face of the fuel cell 33 where the gas passage hole 34 is opened is more strongly sealed with the gas sealing material 57.
Is pressed, and the front end surface of the fuel cell 33 can be fixed in close contact with the top plate of the fuel gas tank 35. The pressing member 55 and the mounting jig storage frame 56 are screwed to the top plate of the gas tank 35.
【００４０】また、燃料ガスタンク３５の天板には、燃
料電池セル３３のガス通過孔３４と連通するスリット状
のタンク側貫通孔３５ａが形成され、ガスシール材５７
にも、タンク側貫通孔３５ａより大きく、タンク側貫通
孔３５ａ、燃料電池セル３３のガス通過孔３４に連通す
るシール板側貫通孔５７ａが形成されている。このシー
ル板側貫通孔５７ａには、タンク側貫通孔３５ａ及び燃
料電池セル３３のガス通過孔３４が開口しており、燃料
電池セル３３のガスタンク３５側における燃料側電極３
３ａ端に、ガスタンク３５からのガスが一旦収容される
ガス収容空間５９が設けられている。尚、シール板側貫
通孔５７ａは、燃料電池セル３３のガス通過孔３４に連
通するものであれば良い。The top plate of the fuel gas tank 35 is formed with a slit-shaped tank-side through-hole 35 a communicating with the gas passage hole 34 of the fuel cell 33.
Also, a seal plate side through hole 57a which is larger than the tank side through hole 35a and communicates with the tank side through hole 35a and the gas passage hole 34 of the fuel cell 33 is formed. A tank side through hole 35a and a gas passage hole 34 of the fuel cell 33 are opened in the seal plate side through hole 57a, and the fuel electrode 3 on the gas tank 35 side of the fuel cell 33 is opened.
A gas storage space 59 for temporarily storing gas from the gas tank 35 is provided at the end 3a. Note that the seal plate side through-hole 57 a may be any hole as long as it communicates with the gas passage hole 34 of the fuel cell 33.
【００４１】取付治具収納枠体５６内に収容された取付
治具５３の燃料電池セル３３の幅方向端部５３ｂは、押
圧部材５５を取付治具収納枠体５６、ガスタンク３５に
押し付けることにより、燃料ガスタンク３５の天板に押
圧固定されている。The widthwise end 53b of the fuel cell 33 of the mounting jig 53 housed in the mounting jig housing frame 56 is pressed by pressing the pressing member 55 against the mounting jig housing frame 56 and the gas tank 35. , Is pressed and fixed to the top plate of the fuel gas tank 35.
【００４２】隣設する扁平状の燃料電池セル３３間にお
ける取付治具５３の燃料電池セル３３側面からの突出量
ｈ１を小さくし、燃料電池セル３３の幅方向における取
付治具５３の燃料電池セル３３外面からの突出量ｈ２を
ある程度多くして、この燃料電池セル３３の幅方向の突
出量ｈ２が多い取付治具５３の両端部を押圧部材５５で
ガスタンク３５側に押圧固定することができる。The protrusion h1 of the mounting jig 53 from the side of the fuel cell 33 between adjacent flat fuel cells 33 is reduced, and the fuel cell of the mounting jig 53 in the width direction of the fuel cell 33 is reduced. By increasing the protrusion amount h2 from the outer surface of the fuel cell 33 to some extent, the both ends of the mounting jig 53 having the large protrusion amount h2 in the width direction of the fuel cell 33 can be pressed and fixed to the gas tank 35 side by the pressing member 55.
【００４３】これにより隣接する燃料電池セル３３間の
距離を狭めることができることから、インターコネクタ
３３ｄと隣設する燃料電池セル３３の酸素側電極３３ｃ
との距離を狭めることができ、この間に配置される板状
集電部材４３、４４の電流経路を短くして板状集電部材
４３、４４における電位降下を小さくでき、発電性能を
向上できる。また、燃料電池セル３３間の間隔を狭める
ことができることから、所定発電量に得るための複数の
燃料電池セル３３が占める容積を小さくすることがで
き、コンパクトな燃料電池を作製できる。As a result, the distance between the adjacent fuel cells 33 can be reduced, so that the interconnector 33d and the oxygen-side electrode 33c of the adjacent fuel cell 33 are formed.
, The current path of the plate-shaped current collecting members 43 and 44 disposed therebetween can be shortened, the potential drop in the plate-shaped current collecting members 43 and 44 can be reduced, and the power generation performance can be improved. Further, since the interval between the fuel cells 33 can be narrowed, the volume occupied by the plurality of fuel cells 33 for obtaining a predetermined power generation amount can be reduced, and a compact fuel cell can be manufactured.
【００４４】取付治具収納枠体５６と燃料ガスタンク３
５の天板との間、及び押圧部材５５と取付治具収納枠体
５６との間には、気密性を確保するためガラス等のシー
ル材が介在されている。尚、上記例では、取付治具収納
枠体５６を別体として設けたが、押圧部材５５に取付治
具５３を収容する枠を一体に設けても良い。Mounting frame 56 and fuel gas tank 3
A sealing material such as glass is interposed between the top plate 5 and the pressing member 55 and the mounting jig housing frame 56 to ensure airtightness. In the above example, the mounting jig storage frame 56 is provided separately, but a frame for housing the mounting jig 53 may be provided integrally with the pressing member 55.
【００４５】また、酸素含有ガス供給管３９は、図１に
示したように、その先端部が燃料電池セル３３間に位置
している。発電で用いられなかった余剰の酸素含有ガス
は、燃料電池セル３３間を通って燃料電池セル３３の上
方に流れ、発電で用いられなかった余剰の燃料ガスは、
燃料電池セル３３の燃料ガス通過孔３４を通って燃料電
池セル３３の上方から吹き出し、燃料電池セル３３の上
端（軸長方向端部）近傍において、燃料ガスと酸素含有
ガスが反応して燃焼するように構成され、酸素含有ガス
供給管３９は燃焼領域を挿通している。The oxygen-containing gas supply pipe 39 has its tip located between the fuel cells 33 as shown in FIG. Excess oxygen-containing gas not used in power generation flows above the fuel cells 33 through the fuel cells 33, and excess fuel gas not used in power generation
The fuel gas is blown out from above the fuel cell 33 through the fuel gas passage hole 34 of the fuel cell 33, and the fuel gas and the oxygen-containing gas react and burn near the upper end (axial end) of the fuel cell 33. The oxygen-containing gas supply pipe 39 extends through the combustion area.
【００４６】燃料電池セル３３の酸素側電極３３ｃに酸
素含有ガスを供給する酸素含有ガス供給管３９が、燃料
電池セル３３と同一室に配置されているため、燃焼ガス
により酸素含有ガス供給管３９全体を加熱することがで
き、酸素含有ガス供給管３９内の酸素含有ガスを十分に
加熱して、燃料電池セル３３を外側から加熱し、燃料電
池セル３３が発電するまでの起動時間を短縮化できる。Since the oxygen-containing gas supply pipe 39 for supplying the oxygen-containing gas to the oxygen-side electrode 33c of the fuel cell 33 is arranged in the same chamber as the fuel cell 33, the oxygen-containing gas supply pipe 39 is supplied by the combustion gas. The whole can be heated, the oxygen-containing gas in the oxygen-containing gas supply pipe 39 is sufficiently heated, the fuel cell 33 is heated from the outside, and the startup time until the fuel cell 33 generates power is shortened. it can.
【００４７】熱交換部４１は、熱交換器４１ａと酸素含
有ガス収容室４１ｂとから構成されている。熱交換器４
１ａは、図８に示すように、平板６１と波板６３を交互
に積層したプレートフィン型構造とされており、酸素含
有ガス収容室４１ｂと連通する通路を形成する波板６３
ａは、図８（ｂ）に示すように形成され、また、燃焼ガ
スの排出用の通路を形成する波板６３ｂは、図８（ｃ）
に示すように形成されている。The heat exchange section 41 comprises a heat exchanger 41a and an oxygen-containing gas storage chamber 41b. Heat exchanger 4
As shown in FIG. 8, 1a has a plate-fin type structure in which flat plates 61 and corrugated plates 63 are alternately laminated, and a corrugated plate 63 which forms a passage communicating with the oxygen-containing gas storage chamber 41b.
8A is formed as shown in FIG. 8B, and the corrugated plate 63b forming a passage for discharging the combustion gas is formed as shown in FIG.
It is formed as shown in FIG.
【００４８】燃焼ガスは、図１に一点鎖線で示したよう
に熱交換器４１ａの下部側面から導入され、熱交換器４
１ａの上方へ排出され、一方、酸素含有ガスは、図１に
破線で示したように熱交換器４１ａの上部側面から導入
され、熱交換器４１ａの下方へ導かれ、酸素含有ガス収
容室４１ｂ内に導入される。The combustion gas is introduced from the lower side surface of the heat exchanger 41a as shown by the one-dot chain line in FIG.
1a, while the oxygen-containing gas is introduced from the upper side surface of the heat exchanger 41a as shown by a broken line in FIG. Introduced within.
【００４９】尚、熱交換器４１ａとしてプレートフィン
型を用いたが、本発明ではこれに限定されるものではな
く、それ以外の熱交換器を用いても良いことは勿論であ
る。Although the plate fin type is used as the heat exchanger 41a, the present invention is not limited to this, and it goes without saying that other heat exchangers may be used.
【００５０】酸素含有ガス収容室４１ｂは、図９に示す
ように、熱交換器４１ａの酸素含有ガスが導入される側
の端面、即ち燃料電池セル３３側端面に設けられてお
り、波板６３ａの各通路を通過した酸素含有ガスが一旦
収容されるようになっている。酸素含有ガス収容室４１
ｂには、複数の酸素含有ガス供給管３９の一端が開口
し、連通している。As shown in FIG. 9, the oxygen-containing gas storage chamber 41b is provided at the end face of the heat exchanger 41a on the side where the oxygen-containing gas is introduced, that is, at the end face on the fuel cell 33 side. The oxygen-containing gas that has passed through each of the passages is temporarily stored. Oxygen-containing gas storage chamber 41
One end of the plurality of oxygen-containing gas supply pipes 39 is open at b, and communicates with b.
【００５１】このように、熱交換器４１ａに酸素含有ガ
ス収容室４１ｂを設けたので、熱交換器４１ａと酸素含
有ガス供給管３９との接続を酸素含有ガス収容室４１ｂ
を介して行うことができ、熱交換器４１ａからの酸素含
有ガスを燃料電池セル３３間に確実に供給できる。As described above, since the oxygen-containing gas storage chamber 41b is provided in the heat exchanger 41a, the connection between the heat exchanger 41a and the oxygen-containing gas supply pipe 39 is established.
The oxygen-containing gas from the heat exchanger 41a can be reliably supplied between the fuel cells 33.
【００５２】また、図１に示したように、酸素含有ガス
収容室４１ｂの側面と断熱材３１ｂとの間、即ち酸素含
有ガス収容室４１ｂの周囲は、燃焼ガスを熱交換器４１
ａに導入する燃焼ガス導入口７１とされている。この燃
焼ガス導入口７１を介して燃焼ガスが熱交換器４１ａの
波板６３ｂの通路へ導出される。As shown in FIG. 1, between the side surface of the oxygen-containing gas storage chamber 41b and the heat insulating material 31b, that is, around the oxygen-containing gas storage chamber 41b, the combustion gas is transferred to the heat exchanger 41.
It is a combustion gas inlet 71 to be introduced into a. The combustion gas is led out to the passage of the corrugated plate 63b of the heat exchanger 41a through the combustion gas inlet 71.
【００５３】燃焼ガスは、燃料電池セル３３の先端近傍
から、燃料側電極３３ａの燃料ガス通過方向の、燃焼ガ
ス導入口７１、熱交換部４１に導出されるため、燃料電
池セル３３間に供給される酸素含有ガスと燃焼ガスとの
混合を抑制し、燃料電池セル３３間に新鮮な酸素含有ガ
スを十分に供給でき、燃料電池の発電量を増加できる。The combustion gas is supplied from the vicinity of the front end of the fuel cell 33 to the combustion gas inlet 71 and the heat exchange section 41 in the fuel gas passage direction of the fuel electrode 33a. Mixing of the oxygen-containing gas and the combustion gas is suppressed, fresh oxygen-containing gas can be sufficiently supplied between the fuel cells 33, and the power generation amount of the fuel cell can be increased.
【００５４】また、燃料電池セル３３のセル列間には、
バーナー用ガスタンク８１がそれぞれ配置されており、
これらのバーナー用ガスタンク８１にはバーナ８３が立
設し、燃料電池セル３３を直接加熱できるようになって
いる。このようなバーナ８３は、燃料電池の起動時に燃
焼され、燃料電池セル３３を直接的に加熱し、燃料電池
セル３３が発電するまでの起動を飛躍的に早めることが
できる。Further, between the fuel cell cells 33,
Burner gas tanks 81 are arranged, respectively.
A burner 83 is erected on these burner gas tanks 81 so that the fuel cells 33 can be directly heated. Such a burner 83 is burned when the fuel cell is started, directly heats the fuel cell 33, and can significantly speed up the start until the fuel cell 33 generates power.
【００５５】以上のように構成された燃料電池では、外
部からの酸素含有ガス（例えば空気）を酸素含有ガス管
７３を介して熱交換器４１ａに導入し、酸素含有ガス収
容室４１ｂに導入し、酸素含有ガス供給管３９を介して
燃料電池セル３３間に噴出させるとともに、燃料ガス
（例えば水素）を燃料ガス供給管を介して燃料ガスタン
ク３５に一旦収容し、燃料ガスタンク３５のタンク側貫
通孔３５ａ、ガスシール材５７のシール板側貫通孔５７
ａで形成されるガス収容空間５９を介して、燃料電池セ
ル３３の燃料ガス通過孔３４内に供給し発電させる。In the fuel cell configured as described above, an oxygen-containing gas (for example, air) from the outside is introduced into the heat exchanger 41a through the oxygen-containing gas pipe 73, and is introduced into the oxygen-containing gas storage chamber 41b. The fuel gas (e.g., hydrogen) is temporarily stored in the fuel gas tank 35 via the fuel gas supply pipe, and is ejected between the fuel cells 33 via the oxygen-containing gas supply pipe 39. 35 a, seal plate side through hole 57 of gas seal material 57
The fuel gas is supplied into the fuel gas passage hole 34 of the fuel cell 33 through the gas storage space 59 formed by “a” to generate power.
【００５６】発電に用いられなかった余剰の燃料ガスは
燃料ガス通過孔３４の上端から噴出し、発電に用いれら
なかった余剰の酸素含有ガスは燃料電池セル３３間を通
って上方に流れ、余剰の燃料ガスと余剰の酸素含有ガス
を反応させて燃焼させ、燃焼ガスを発生させ、この燃焼
ガスが燃焼ガス導入口７１を介して熱交換器４１ａに導
出され、熱交換器４１ａの上端から排出される。Excess fuel gas not used for power generation blows out from the upper end of the fuel gas passage hole 34, and excess oxygen-containing gas not used for power generation flows upward between the fuel cells 33, The fuel gas and the excess oxygen-containing gas are reacted and burned to generate combustion gas, which is led out to the heat exchanger 41a through the combustion gas inlet 71 and discharged from the upper end of the heat exchanger 41a. Is done.
【００５７】そして、本発明の燃料電池では、燃料電池
セル３３が、この燃料電池セル３３に取り付けられたセ
ラミック製の取付治具５３を押圧部材５５でガスタンク
３５側に押圧固定することにより、ガスタンク３５に直
接取り付けられるため、内側電極にガスを供給するため
のガス供給管を不要とすることができ、また、燃料電池
セル３３は何ら支持されることなくガスタンク３５に立
設することができ、さらに、複数の燃料電池セル３３の
取付治具５３を押圧部材５５でガスタンク３５側に押圧
固定してガスタンク３５に一挙に取り付けることができ
るため、燃料電池の構造を簡略化でき、製造が容易とな
る。In the fuel cell according to the present invention, the fuel cell 33 is pressed and fixed to the gas tank 35 by the pressing member 55 with the ceramic mounting jig 53 attached to the fuel cell 33, whereby the gas tank is fixed. Since it is directly attached to the fuel cell 35, a gas supply pipe for supplying gas to the inner electrode can be dispensed with, and the fuel cell 33 can be erected on the gas tank 35 without any support. Further, since the mounting jigs 53 of the plurality of fuel cells 33 can be pressed and fixed to the gas tank 35 side by the pressing member 55 and mounted on the gas tank 35 at a stroke, the structure of the fuel cell can be simplified, and the manufacturing is easy. Become.
【００５８】また、燃料電池セル３３はガスタンク３５
に機械的な方法で取り付けられ、しかも上記したように
ガス供給管や隔壁が不要であり、ガス封止個所を減少で
きるため、ガス封止信頼性を向上できる。The fuel cell 33 is provided in a gas tank 35.
As described above, the gas supply pipe and the partition are unnecessary, and the number of gas sealing portions can be reduced, so that the reliability of gas sealing can be improved.
【００５９】さらに、セラミック製の取付治具５３に、
燃料電池セル３３の軸長方向端部が挿入固定されるた
め、燃料電池セル３３の燃料側電極３３ａ、酸素側電極
３３ｃと、取付治具５３との間の導通を確実に阻止でき
る。さらに、取付治具５３が金属からなる場合よりも熱
膨張係数が小さく、燃料電池セル３３の熱膨張係数に近
づけることができるため、燃料電池の起動停止を繰り返
す場合等の熱サイクル印加時における破損を防止でき
る。また、取付治具５３がＺｒＯ2を主成分とするた
め、取付治具５３の熱膨張係数を燃料電池セル３３の熱
膨張係数に近づけることができ、熱膨張係数差による破
損を防止できる。Further, the ceramic mounting jig 53
Since the axial end of the fuel cell 33 is inserted and fixed, conduction between the fuel electrode 33a and the oxygen electrode 33c of the fuel cell 33 and the mounting jig 53 can be reliably prevented. Furthermore, since the thermal expansion coefficient is smaller than the case where the mounting jig 53 is made of metal and can be close to the thermal expansion coefficient of the fuel cell 33, the damage during application of a thermal cycle such as when the fuel cell is repeatedly started and stopped. Can be prevented. Further, since the mounting jig 53 contains ZrO 2 as a main component, the coefficient of thermal expansion of the mounting jig 53 can be made close to the coefficient of thermal expansion of the fuel cell 33, and damage due to a difference in thermal expansion coefficient can be prevented.
【００６０】さらに、燃料電池セル３３の上端近傍にお
いて燃焼する燃焼ガスの熱が、収納容器３１の燃料電池
セル３３が収納されている室全体を加熱するため、燃料
電池セル３３を迅速に加熱でき、燃料電池セル３３が発
電するまでの起動時間を短縮できる。Further, since the heat of the combustion gas burning near the upper end of the fuel cell 33 heats the entire chamber of the storage container 31 in which the fuel cell 33 is stored, the fuel cell 33 can be quickly heated. In addition, the startup time until the fuel cell 33 generates power can be reduced.
【００６１】また、発電に寄与しなかった余剰の燃料ガ
スと酸素含有ガスが反応して燃焼し、この燃焼ガス及び
外部の酸素含有ガスを熱交換器４１ａに導入し、この熱
交換器４１ａで燃焼ガスと酸素含有ガスとの間で熱交換
させ、起動時に酸素含有ガスを予熱することができ、ま
た、酸素含有ガス供給管３９が燃焼ガス中を挿通するこ
とにより、この燃焼ガスにより酸素含有ガス供給管３９
内の酸素含有ガスをさらに加熱することができるため、
加熱した酸素含有ガスにより燃料電池セル３３を間接的
に加熱して実質的に発電するまでの起動時間を短縮でき
る。The surplus fuel gas not contributing to the power generation and the oxygen-containing gas react and burn, and this combustion gas and the external oxygen-containing gas are introduced into the heat exchanger 41a. The heat is exchanged between the combustion gas and the oxygen-containing gas, so that the oxygen-containing gas can be preheated at the time of start-up. In addition, when the oxygen-containing gas supply pipe 39 is inserted through the combustion gas, the oxygen-containing gas is generated by the combustion gas. Gas supply pipe 39
Because the oxygen-containing gas inside can be further heated,
The startup time until the fuel cell 33 is indirectly heated by the heated oxygen-containing gas to substantially generate power can be reduced.
【００６２】さらに、燃料電池セル３３の上部に、酸素
含有ガス収容室４１ｂ、熱交換器４１ａが隣接して形成
されているため、高温の燃焼ガスを配管等を用いること
なく熱交換器４１ａに直接導入でき、簡単な構造で酸素
含有ガスの予熱効率を大きくできる。Further, since the oxygen-containing gas storage chamber 41b and the heat exchanger 41a are formed adjacent to the upper part of the fuel cell 33, high-temperature combustion gas can be supplied to the heat exchanger 41a without using piping or the like. It can be directly introduced, and the preheating efficiency of oxygen-containing gas can be increased with a simple structure.
【００６３】また、収納容器３１内で、燃焼ガスと酸素
含有ガスとを熱交換できるため、酸素含有ガスの予熱を
行うためのバーナーを収納容器３１内に別途設ける必要
がなく、小型にでき、しかも燃焼ガスを有効利用でき
る。Further, since the combustion gas and the oxygen-containing gas can be heat-exchanged in the storage container 31, it is not necessary to separately provide a burner for preheating the oxygen-containing gas in the storage container 31, so that the size can be reduced. Moreover, the combustion gas can be used effectively.
【００６４】尚、本発明は上記形態に限定されるもので
はなく、発明の要旨を変更しない範囲で種々の変更が可
能である。例えば、上記形態では、図２に示したような
扁平状で複数の燃料ガス通過孔３４を有する燃料電池セ
ル３３を用いて説明したが、燃料電池セルは燃料ガス通
過孔が一つであっても良く、燃料電池セルの形状、燃料
ガス通過孔数は特に限定されるものではない。The present invention is not limited to the above-described embodiment, and various changes can be made without changing the gist of the present invention. For example, in the above embodiment, the fuel cell 33 having a flat shape and a plurality of fuel gas passage holes 34 as shown in FIG. 2 has been described. However, the fuel cell has one fuel gas passage hole. The shape of the fuel cell and the number of fuel gas passage holes are not particularly limited.
【００６５】また、上記例では、燃料電池セル３３を直
列に接続した例について説明したが、並列接続しても良
いことは勿論である。また、燃料側電極３３ａを内側電
極としたが、酸素側電極を内側電極としても良い。In the above example, the example in which the fuel cells 33 are connected in series has been described. However, it goes without saying that the fuel cells 33 may be connected in parallel. Further, although the fuel-side electrode 33a is an inner electrode, the oxygen-side electrode may be an inner electrode.
【００６６】[0066]
【発明の効果】本発明の燃料電池では、従来のような燃
料電池セルの内側電極にガスを供給するためのガス供給
管を不要とすることができ、また、何ら支持されること
なくガスタンクに立設することができ、さらに、複数の
燃料電池セルをガスタンクに一挙に取り付けることがで
きるため、燃料電池の構造を簡略化でき、製造が容易と
なるとともに、燃料電池セルはガスタンクに機械的な方
法で取り付けられ、しかも上記したようにガス供給管が
不要であり、ガス封止個所を減少できるため、ガス封止
信頼性を向上できる。According to the fuel cell of the present invention, a gas supply pipe for supplying gas to the inner electrode of the fuel cell as in the prior art can be dispensed with and the gas tank can be provided without any support. The fuel cell can be erected, and a plurality of fuel cells can be attached to the gas tank at a time. This simplifies the structure of the fuel cell, simplifies manufacturing, and the fuel cell is mechanically attached to the gas tank. It is mounted by a method, and furthermore, as described above, the gas supply pipe is unnecessary, and the number of gas sealing portions can be reduced, so that the reliability of gas sealing can be improved.
【００６７】さらに、セラミック製の取付治具に、燃料
電池セルの軸長方向端部が挿入固定されるため、燃料電
池セルの電極（内側電極、外側電極）と、取付治具との
間の導通を確実に阻止できるとともに、取付治具が金属
からなる場合よりも熱膨張係数が小さく、燃料電池セル
の熱膨張係数に近づけることができるため、燃料電池の
起動停止を繰り返す場合等の熱サイクル印加時における
破損を防止できる。Further, since the axial end of the fuel cell is inserted and fixed to the ceramic mounting jig, the electrode (inner electrode, outer electrode) of the fuel cell and the mounting jig are fixed. Since conduction can be reliably prevented and the thermal expansion coefficient is smaller than that of the case where the mounting jig is made of metal and can be close to the thermal expansion coefficient of the fuel cell, a thermal cycle such as when starting and stopping the fuel cell repeatedly is performed. Breakage during application can be prevented.
【図１】本発明の燃料電池を示す説明図である。FIG. 1 is an explanatory view showing a fuel cell of the present invention.
【図２】図１のセルスタックを示す横断面図である。FIG. 2 is a cross-sectional view showing the cell stack of FIG.
【図３】（ａ）は基部の一端部に複数の集電片が形成さ
れた櫛歯形状の板状集電部材を用いて、燃料電池セルを
接続した状態を示す側面図、（ｂ）は板状集電部材を示
す斜視図である。FIG. 3A is a side view showing a state in which fuel cells are connected by using a comb-shaped plate-shaped current collecting member having a plurality of current collecting pieces formed at one end of a base, and FIG. FIG. 3 is a perspective view showing a plate-shaped current collecting member.
【図４】（ａ）は複数の集電片群を長さ方向に所定間隔
を置いて形成して構成した板状集電部材を用いて、燃料
電池セルを接続した状態を示す側面図、（ｂ）は板状集
電部材を示す斜視図である。FIG. 4A is a side view showing a state in which fuel cells are connected by using a plate-shaped current collecting member formed by forming a plurality of current collecting piece groups at predetermined intervals in a length direction; (B) is a perspective view showing a plate-like current collector.
【図５】燃料電池セルのガスタンクへの接続構造を示す
一部断面斜視図である。FIG. 5 is a partial cross-sectional perspective view showing a connection structure of a fuel cell unit to a gas tank.
【図６】図５の断面図である。FIG. 6 is a sectional view of FIG. 5;
【図７】燃料電池セルを燃料ガスタンクに取り付ける状
態を示す分解斜視図である。FIG. 7 is an exploded perspective view showing a state where the fuel cell unit is mounted on a fuel gas tank.
【図８】図１の熱交換器の概念を説明するための図であ
り、（ａ）は熱交換器の斜視図、（ｂ）は酸素含有ガス
の通路を形成するための波板を示す斜視図、（ｃ）は燃
焼ガスの通路を形成するための波板を示す斜視図であ
る。FIGS. 8A and 8B are views for explaining the concept of the heat exchanger of FIG. 1, wherein FIG. 8A is a perspective view of the heat exchanger, and FIG. 8B shows a corrugated sheet for forming a passage for an oxygen-containing gas. FIG. 3C is a perspective view showing a corrugated plate for forming a passage for combustion gas.
【図９】本発明の熱交換部を説明するための斜視図であ
る。FIG. 9 is a perspective view illustrating a heat exchange unit according to the present invention.
３１・・・収納容器 ３３・・・燃料電池セル ３３ａ・・・燃料側電極（内側電極） ３３ｂ・・・固体電解質 ３３ｃ・・・酸素側電極（外側電極） ３３ｄ・・・インターコネクタ ３４・・・ガス通過孔 ３５・・・ガスタンク ３５ａ・・・タンク側貫通孔 ４３、４４・・・板状集電部材 ５３・・・取付治具 ５５・・・押圧部材 ５７・・・ガスシール材 ５７ａ・・・シール板側貫通孔 ５９・・・ガス収容空間 31 ・ ・ ・ Storage container 33 ・ ・ ・ Fuel cell 33a: fuel side electrode (inside electrode) 33b ・ ・ ・ Solid electrolyte 33c: oxygen side electrode (outer electrode) 33d ・ ・ ・ Interconnector 34 ... Gas passage hole 35 ... Gas tank 35a: Tank side through hole 43, 44 ... plate-shaped current collecting member 53 ・ ・ ・ Mounting jig 55 ・ ・ ・ Pressing member 57 ... gas seal material 57a: Seal plate side through hole 59 ・ ・ ・ Gas storage space
Claims (6)
に、固体電解質、外側電極を順次形成してなる燃料電池
セルと、該燃料電池セルの軸長方向端部が挿入固定され
るセラミック製の取付治具と、複数の前記燃料電池セル
の内側電極にガスを供給するためのタンク側貫通孔を有
するガスタンクと、整列した前記複数の燃料電池セルに
それぞれ取り付けられた取付治具を前記ガスタンク側に
押圧して固定する押圧部材とを具備することを特徴とす
る燃料電池。1. A fuel cell in which a solid electrolyte and an outer electrode are sequentially formed on the surface of an inner electrode through which gas can pass in the axial direction, and an axial end of the fuel cell is inserted and fixed. A ceramic mounting jig, a gas tank having a tank-side through hole for supplying gas to the inner electrodes of the plurality of fuel cells, and a mounting jig respectively mounted on the aligned plurality of fuel cells. A fuel cell comprising: a pressing member that presses and fixes the gas tank.
分とすることを特徴とする請求項１記載の燃料電池。2. The fuel cell according to claim 1, wherein the ceramic mounting jig mainly contains ZrO 2 .
ル材が介装されており、該ガスシール材には、前記ガス
タンクのタンク側貫通孔と燃料電池セルのガス通過孔に
連通するシール板側貫通孔が形成されていることを特徴
とする請求項１または２記載の燃料電池。3. A gas seal material is interposed between the mounting jig and the gas tank, and the gas seal material communicates with the tank side through hole of the gas tank and the gas passage hole of the fuel cell. 3. The fuel cell according to claim 1, wherein a through hole is formed on the seal plate side.
セルの幅方向における取付治具の両端部が押圧部材で押
圧固定されていることを特徴とする請求項１乃至３のう
ちいずれかに記載の燃料電池。4. The fuel cell according to claim 1, wherein the fuel cell has a flat shape, and both ends of the mounting jig in the width direction of the fuel cell are pressed and fixed by pressing members. A fuel cell according to any of the above.
電極端に、該内側電極のガス通過孔及びガスタンクのタ
ンク側貫通孔が開口し、前記ガスタンクからのガスが一
旦収容されるガス収容空間が設けられていることを特徴
とする請求項１乃至４のうちいずれかに記載の燃料電
池。5. A gas storage space is provided at an end of an inner electrode on a gas tank side of a fuel cell, wherein a gas passage hole of the inner electrode and a tank-side through hole of the gas tank are opened, and a gas from the gas tank is temporarily stored therein. The fuel cell according to any one of claims 1 to 4, wherein:
極が形成されていない内側電極表面に形成され、隣設す
る燃料電池セルの外側電極側に向けて露出するインター
コネクタが設けられ、該インターコネクタと前記隣設す
る燃料電池セルの外側電極との間には集電部材が設けら
れていることを特徴とする請求項１乃至５のうちいずれ
かに記載の燃料電池。6. An interconnector formed on a surface of an inner electrode on which a solid electrolyte and an outer electrode are not formed and exposed to an outer electrode of an adjacent fuel cell is provided on the fuel cell. The fuel cell according to any one of claims 1 to 5, wherein a current collecting member is provided between the interconnector and an outer electrode of the adjacent fuel cell.
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