JP2005183375A - Fuel cell - Google Patents

Fuel cell Download PDF

Info

Publication number
JP2005183375A
JP2005183375A JP2004342336A JP2004342336A JP2005183375A JP 2005183375 A JP2005183375 A JP 2005183375A JP 2004342336 A JP2004342336 A JP 2004342336A JP 2004342336 A JP2004342336 A JP 2004342336A JP 2005183375 A JP2005183375 A JP 2005183375A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
gas
cell
reformer
fuel
fuel cell
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2004342336A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP4789451B2 (en
Inventor
Takashi Ono
孝 小野
Hitohide Oshima
仁英 大嶋
Kazuto Matsugami
和人 松上
Takashi Shigehisa
高志 重久
Akira Okaji
彰 小梶
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Kyocera Corp
Original Assignee
Kyocera Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Kyocera Corp filed Critical Kyocera Corp
Priority to JP2004342336A priority Critical patent/JP4789451B2/en
Publication of JP2005183375A publication Critical patent/JP2005183375A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP4789451B2 publication Critical patent/JP4789451B2/en
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30Hydrogen technology
    • Y02E60/50Fuel cells

Landscapes

  • Fuel Cell (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a compact fuel cell facilitated in heat self support by reducing a distance between cell stacks to intensively arrange cells. <P>SOLUTION: Cell stack bulk materials formed by arranging a plurality of rows of cell stacks 60a, 60b, 60c and 60d, which are respectively formed by arranging a plurality of solid electrolyte type fuel cells in a line with the predetermined interval, a gas manifold 58 provided with the cell stack bulk materials, a reformer 78 provided over the cell stacks 60a, 60b, 60c and 60d, and a reformed gas supplying tube for connecting the reformer 78 to the gas manifold 58 are provided inside a housing 2. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明は、燃料電池に関するもので、特に、ハウジング内に、複数の固体電解質形燃料電池セルが設けられるガスマニホールドと、燃料電池セルに改質ガスを供給する改質器とを具備する燃料電池に関するものである。   The present invention relates to a fuel cell, and in particular, a fuel cell including a gas manifold in which a plurality of solid oxide fuel cells are provided in a housing, and a reformer that supplies reformed gas to the fuel cells. It is about.

次世代エネルギーとして、近年、固体電解質形燃料電池セルをハウジング内に複数収容した燃料電池が種々提案されている。固体電解質形燃料電池セルは、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)を流して発電される。   In recent years, various fuel cells in which a plurality of solid electrolyte fuel cells are accommodated in a housing have been proposed as next-generation energy. A solid electrolyte fuel cell is configured, for example, by sequentially forming a solid electrolyte and a fuel side electrode on the surface of an oxygen side electrode, and fuel (hydrogen) is flowed to the fuel side electrode side, and air is supplied to the oxygen side electrode side. Electricity is generated by flowing (oxygen).

従来、固体電解質形燃料電池セルの一端部をガスマニホールドの天板に立設し、ガスマニホールド上に複数の燃料電池セルからなるセルスタックを設け、このセルスタックの上方に改質器を設けた燃料電池が知られている(特許文献1参照)。さらに、本出願人は、複数のセルスタックをそれぞれガスマニホールドに設け、複数のセルスタックの上方にそれぞれ改質器を設けた燃料電池についても出願した。このような燃料電池では、複数の改質器に被改質ガス供給管により被改質ガスを供給し、改質器から改質ガスを改質ガス供給管によりガスマニホールドに供給し、燃料電池セルに改質ガスが供給される。
特開2004−319420号公報
Conventionally, one end of a solid oxide fuel cell is erected on a top plate of a gas manifold, a cell stack composed of a plurality of fuel cells is provided on the gas manifold, and a reformer is provided above the cell stack. A fuel cell is known (see Patent Document 1). Further, the applicant has filed an application for a fuel cell in which a plurality of cell stacks are provided in a gas manifold, and a reformer is provided above the plurality of cell stacks. In such a fuel cell, a reformed gas is supplied to a plurality of reformers through a reformed gas supply pipe, and a reformed gas is supplied from the reformer to a gas manifold through a reformed gas supply pipe. A reformed gas is supplied to the cell.
JP 2004-319420 A

従来の燃料電池では、複数のセルスタックをそれぞれガスマニホールドに設けていたため、ガスマニホールドが邪魔になり、セルスタック間の距離を狭めることができず、セル間間隔が広くなり、熱が放散しやすくなり、発電しうる温度に保持することが困難であるという問題があった。また、小型化を達成できないという問題もあった。さらに、それぞれのガスマニホールドにガスを供給する必要があり、配管が複雑であるとともに、それぞれのガスマニホールドへのガス供給量が不均一となり、燃料電池の性能や耐久性に悪影響を与える虞があった。   In a conventional fuel cell, a plurality of cell stacks are provided in the gas manifold, so the gas manifold becomes an obstacle, the distance between the cell stacks cannot be reduced, the distance between the cells is widened, and heat is easily dissipated. Therefore, there is a problem that it is difficult to maintain the temperature at which electric power can be generated. There is also a problem that miniaturization cannot be achieved. In addition, it is necessary to supply gas to each gas manifold, the piping is complicated, and the gas supply amount to each gas manifold becomes uneven, which may adversely affect the performance and durability of the fuel cell. It was.

また、複数のセルスタックの上方にそれぞれ改質器を設け、これらの改質器に被改質ガスを配管を用いてそれぞれ供給する必要があり、さらに、それぞれの改質器から改質ガスを配管を用いてそれぞれガスマニホールドに供給する必要があり、配管数が多く、小型化を達成できず、複雑であるという問題があった。さらに、被改質ガス供給管、改質ガス供給管がそれぞれ設けられていたため、それぞれの被改質ガス供給管からそれぞれの改質器に供給されるガス量、それぞれの改質器からそれぞれのガスマニホールドに供給されるガス量が不均一となる虞があり、燃料電池の性能や耐久性に悪影響を与える虞があった。   In addition, it is necessary to provide reformers above each of the plurality of cell stacks, and to supply the reformed gas to each of these reformers using pipes. Further, the reformed gas is supplied from each reformer. There is a problem in that it is necessary to supply each gas manifold using pipes, and the number of pipes is large, miniaturization cannot be achieved, and it is complicated. Further, since the reformed gas supply pipe and the reformed gas supply pipe are provided, the amount of gas supplied from the respective reformed gas supply pipes to the respective reformers, and the respective reformers from the respective reformers. There is a possibility that the amount of gas supplied to the gas manifold may be non-uniform, which may adversely affect the performance and durability of the fuel cell.

本発明の目的は、セルスタック間の距離を狭めることにより、発電温度に容易に保持できるとともに、簡単な構造で小型化を達成できる発電性能及び耐久性が良好な燃料電池を提供することにある。   An object of the present invention is to provide a fuel cell that can be easily maintained at a power generation temperature by reducing the distance between cell stacks, and that can achieve miniaturization with a simple structure and good durability. .

また、本発明の他の目的は、改質器に接続される配管数を低減し、簡単な構造で小型化を達成できる発電性能及び耐久性が良好な燃料電池を提供することにある。   Another object of the present invention is to provide a fuel cell with reduced power generation performance and durability that can reduce the number of pipes connected to the reformer and achieve a reduction in size with a simple structure.

本発明の燃料電池は、ハウジング内に、複数の固体電解質形燃料電池セルを所定間隔を置いて一列に配設してなるセルスタックを、複数行配設してなるセルスタック集合体と、該セルスタック集合体が設けられるガスマニホールドと、前記セルスタック上方にそれぞれ設けられた改質器と、該複数の改質器と前記ガスマニホールドとを連結する改質ガス供給管とを具備することを特徴とする。   A fuel cell according to the present invention includes a cell stack assembly in which a plurality of solid oxide fuel cell cells are arranged in a row at a predetermined interval in a housing, and a plurality of rows of cell stack assemblies are provided. A gas manifold provided with a cell stack assembly, a reformer provided above the cell stack, and a reformed gas supply pipe connecting the plurality of reformers and the gas manifold. Features.

このような燃料電池では、セルスタック集合体が一つのガスマニホールドに設けられるため、複数のセルスタックからなるセルスタック集合体をガスマニホールドに設ける場合、セルスタック同士の間隔を狭め、セルの配設密度を高めることができ、発電温度に容易に保持できるとともに、小型化できる。また、このような燃料電池では、被改質ガスを複数の改質器にそれぞれ供給して改質された改質ガスを、ガスマニホールドに集約して供給し、燃料電池セル内に供給することができ、複数のガスマニホールドに分割して燃料ガスを供給する必要がないため、燃料ガスのガスマニホールドへの供給量が不均一になることがなく、燃料電池の性能や耐久性に与える悪影響を低減できる。   In such a fuel cell, since the cell stack assembly is provided in one gas manifold, when the cell stack assembly including a plurality of cell stacks is provided in the gas manifold, the interval between the cell stacks is reduced, and the cells are arranged. The density can be increased, the power generation temperature can be easily maintained, and the size can be reduced. Further, in such a fuel cell, the reformed gas that has been reformed by supplying the gas to be reformed to each of the plurality of reformers is collectively supplied to the gas manifold and supplied into the fuel cell. Since there is no need to divide the fuel gas into multiple gas manifolds, the amount of fuel gas supplied to the gas manifold will not be uneven, which will adversely affect the performance and durability of the fuel cell. Can be reduced.

また、本発明の燃料電池は、ハウジング内に、複数の固体電解質形燃料電池セルを所定間隔を一列に配設してなる複数のセルスタックと、該複数のセルスタックがそれぞれ設けられるガスマニホールドと、前記複数のセルスタック上方に設けられ、該複数のセルスタックに改質ガスを供給する改質器と、該改質器と前記複数のガスマニホールドとを連結する改質ガス供給管とを具備することを特徴とする。   Further, the fuel cell of the present invention includes a plurality of cell stacks in which a plurality of solid electrolyte fuel cell cells are arranged in a row at a predetermined interval in a housing, and a gas manifold provided with each of the plurality of cell stacks. A reformer provided above the plurality of cell stacks for supplying reformed gas to the plurality of cell stacks, and a reformed gas supply pipe connecting the reformer and the plurality of gas manifolds. It is characterized by doing.

このような燃料電池では、複数のセルスタック上方に設けられる改質器が一つであり、被改質ガスを改質器に供給して改質された改質ガスを、複数のガスマニホールドに分岐して供給し、燃料電池セル内に供給することができる。また、改質器へ被改質ガスを分割して供給する必要がないため、被改質ガスの供給手段、例えば配管を簡略化できるとともに、配管を分岐することにより生じる供給量の不均一を無くすことができ、燃料電池の性能や耐久性に与える悪影響を低減できる。   In such a fuel cell, there is one reformer provided above the plurality of cell stacks, and the reformed gas that is reformed by supplying the reformed gas to the reformer is supplied to the plurality of gas manifolds. It can be branched and supplied and supplied into the fuel cell. In addition, since it is not necessary to divide and supply the gas to be reformed to the reformer, it is possible to simplify the means for supplying the gas to be reformed, for example, piping, and to reduce the supply amount nonuniformity caused by branching the piping. It can be eliminated, and adverse effects on the performance and durability of the fuel cell can be reduced.

さらに、本発明の燃料電池は、ハウジング内に、複数の固体電解質型燃料電池セルを所定間隔を置いて一列に配設してなるセルスタックを、複数行配設してなるセルスタック集合体と、該セルスタック集合体が設けられるガスマニホールドと、前記セルスタック集合体上方に設けられ、前記ガスマニホールドに改質ガスを供給する改質器と、該改質器と前記ガスマニホールドとを連結する改質ガス供給管とを具備することを特徴とする。   Furthermore, the fuel cell of the present invention includes a cell stack assembly in which a plurality of solid oxide fuel cell cells are arranged in a row at predetermined intervals in a housing, and a cell stack assembly in which a plurality of rows are arranged. A gas manifold provided with the cell stack assembly, a reformer provided above the cell stack assembly for supplying a reformed gas to the gas manifold, and connecting the reformer and the gas manifold. And a reformed gas supply pipe.

このような燃料電池では、セルスタック集合体上方に設けられる改質器が一つであり、改質器へ被改質ガスを分割して供給する必要がないため、被改質ガスの供給手段、例えば配管を簡略化できるとともに、配管を分岐することにより生じる供給量の不均一を無くすことができる。また、セルスタック集合体が一つのガスマニホールドに設けられるため、複数のセルスタックからなるセルスタック集合体をガスマニホールドに設ける場合、セルスタック同士の間隔を狭め、セルの配設密度を高めることができ、発電温度に容易に保持できるとともに、小型化できる。このような燃料電池は、被改質ガスを改質器に供給して改質された改質ガスをガスマニホールドに供給し、燃料電池セル内にそれぞれ供給する。   In such a fuel cell, there is one reformer provided above the cell stack assembly, and it is not necessary to divide and supply the reformed gas to the reformer. For example, the piping can be simplified, and the nonuniformity of the supply amount caused by branching the piping can be eliminated. In addition, since the cell stack assembly is provided in one gas manifold, when the cell stack assembly including a plurality of cell stacks is provided in the gas manifold, the interval between the cell stacks can be narrowed to increase the cell arrangement density. In addition, the power generation temperature can be easily maintained and the size can be reduced. In such a fuel cell, the reformed gas is supplied to the reformer by supplying the reformed gas to the reformer, and then supplied to the fuel cell.

さらに、本発明の燃料電池は、ガスマニホールド、改質器、改質ガス供給管、被改質ガス供給管の幅が略等しいことを特徴とする。このような燃料電池では、被改質ガスが中空平板状の被改質ガス供給管内を流れ、ほぼ同一幅を有する改質器に流れ込み、改質器内の触媒間をほぼ均等に流れ、中空平板状の改質ガス供給管を略等しい分布で流れて、ガスマニホールドにほぼ等しい分布、流量で流れ込み、燃料電池セルへの改質ガス供給量を略等しくできる。   Furthermore, the fuel cell of the present invention is characterized in that the widths of the gas manifold, the reformer, the reformed gas supply pipe, and the reformed gas supply pipe are substantially equal. In such a fuel cell, the gas to be reformed flows in the reformed gas supply pipe having a hollow flat plate shape, flows into the reformer having substantially the same width, flows almost uniformly between the catalysts in the reformer, and is hollow. The plate-like reformed gas supply pipes flow in a substantially equal distribution and flow into the gas manifold with a substantially equal distribution and flow rate, so that the amount of reformed gas supplied to the fuel cells can be substantially equal.

また、本発明の燃料電池は、セルスタック列を2行配列してなるセルスタック集合体を複数組と、該複数組のセルスタック集合体上方にそれぞれ設けられ改質器と、前記複数組のセルスタック集合体に、その上方の改質器からそれぞれ改質ガスが供給されることを特徴とする。このような燃料電池では、複数のセルスタック集合体の間に空気導入手段を配設することができ、2列のセルスタックの燃料電池セルに両側から空気を十分に供給することができる。   The fuel cell of the present invention includes a plurality of cell stack assemblies each having two cell stack columns arranged in rows, a reformer provided above the plurality of cell stack assemblies, and the plurality of sets. A reformed gas is supplied to the cell stack assembly from a reformer thereabove. In such a fuel cell, air introduction means can be disposed between the plurality of cell stack assemblies, and air can be sufficiently supplied from both sides to the fuel cells of the two rows of cell stacks.

さらに、本発明の燃料電池は、改質ガス供給管が中空平板状であることを特徴とする。このような燃料電池では、改質ガスをガスマニホールドにほぼ均一に供給することができ、燃料電池セルへの改質ガス供給にムラがない。   Furthermore, the fuel cell of the present invention is characterized in that the reformed gas supply pipe has a hollow flat plate shape. In such a fuel cell, the reformed gas can be supplied almost uniformly to the gas manifold, and there is no unevenness in the supply of the reformed gas to the fuel cell.

また、本発明の燃料電池は、被改質ガス供給管が中空平板状であることを特徴とする。このような燃料電池では、改質器に被改質ガスをほぼ均一に供給することができ、改質器への被改質ガス供給にムラがない。   The fuel cell of the present invention is characterized in that the reformed gas supply pipe has a hollow flat plate shape. In such a fuel cell, the gas to be reformed can be supplied almost uniformly to the reformer, and there is no unevenness in the supply of the gas to be reformed to the reformer.

さらに、本発明の燃料電池は、改質器は、燃料電池セルの上方方向に低背の箱状であることを特徴とする。このような燃料電池では、燃料電池セルの上方で燃焼する燃焼ガスにより十分に加熱することができる。   Furthermore, the fuel cell of the present invention is characterized in that the reformer has a box shape with a low profile in the upward direction of the fuel cell. Such a fuel cell can be sufficiently heated by the combustion gas that burns above the fuel cell.

また、本発明の燃料電池は、ガスマニホールドは、燃料電池セルの立設方向に低背の箱状であることを特徴とする。このような燃料電池では、マニホールドの容積が小さくなるので発電室全体の体積も小さくなり、熱自立的に有利にできる。   The fuel cell of the present invention is characterized in that the gas manifold is in the shape of a box with a low profile in the standing direction of the fuel cell. In such a fuel cell, since the volume of the manifold is reduced, the volume of the entire power generation chamber is also reduced, which can be advantageous in terms of heat self-support.

さらに、本発明の燃料電池は、セルスタック集合体間に空気導入管が配置されていることを特徴とする。このような燃料電池では、空気導入管内の空気がセル上部の燃焼部で加熱されることにより、効率的に空気を予熱することができる。   Furthermore, the fuel cell of the present invention is characterized in that an air introduction pipe is disposed between the cell stack assemblies. In such a fuel cell, the air in the air introduction pipe is heated in the combustion section at the top of the cell, so that the air can be efficiently preheated.

以下、本発明の燃料電池を図示している添付図面を参照して、更に詳述する。図1及び図2を参照して説明すると、図示の燃料電池は略直方体形状のハウジング2を具備している。このハウジング2の6個の壁面には適宜の断熱材料から形成された断熱壁、即ち上断熱壁4、下断熱壁6、右側断熱壁8、左側断熱壁10、前断熱壁(図示していない)及び後断熱壁(図示していない)が配設されている。ハウジング2内には発電・燃焼室12が規定されている。   The fuel cell of the present invention will be described in further detail below with reference to the accompanying drawings. Referring to FIGS. 1 and 2, the illustrated fuel cell includes a substantially rectangular parallelepiped housing 2. The six wall surfaces of the housing 2 are heat insulating walls formed of an appropriate heat insulating material, that is, an upper heat insulating wall 4, a lower heat insulating wall 6, a right heat insulating wall 8, a left heat insulating wall 10, and a front heat insulating wall (not shown). ) And a rear heat insulating wall (not shown). A power generation / combustion chamber 12 is defined in the housing 2.

前断熱壁及び/又は後断熱壁は着脱自在或いは開閉自在に装着されており、前断熱壁及び/又は後断熱壁を離脱或いは開動せしめることによって発電・燃焼室12内にアクセスすることができる。所望ならば、各断熱壁の外面に金属板製でよい外壁を配設することができる。   The front heat insulation wall and / or the rear heat insulation wall are detachably or detachably mounted, and the power generation / combustion chamber 12 can be accessed by detaching or opening the front heat insulation wall and / or the rear heat insulation wall. If desired, an outer wall, which may be made of a metal plate, can be disposed on the outer surface of each heat insulating wall.

ハウジング2内の下端部には下部ガス室14が配置され、上端部には上部ガス室16が配設されている。下部ガス室14は上下方向寸法が比較的小さい直方体形状のケース15内に規定されており、同様に上部ガス室16も上下方向寸法が比較的小さい直方体形状のケース17内に規定されている。ハウジング2内の左右両側部には上下方向に延在する連通ガス室18が配設されている。かかる連通ガス室18は横方向(図1において左右方向)寸法が比較的小さい直方体形状のケース19内に規定されている。   A lower gas chamber 14 is disposed at the lower end in the housing 2, and an upper gas chamber 16 is disposed at the upper end. The lower gas chamber 14 is defined in a rectangular parallelepiped case 15 having a relatively small vertical dimension, and the upper gas chamber 16 is similarly defined in a rectangular parallelepiped case 17 having a relatively small vertical dimension. A communication gas chamber 18 extending in the vertical direction is disposed on both the left and right sides in the housing 2. The communication gas chamber 18 is defined in a rectangular parallelepiped case 19 having a relatively small size in the lateral direction (left-right direction in FIG. 1).

連通ガス室18の各々の上面には前後方向に間隔をおいて3個の連通筒20が付設されており、かかる連通筒20を介して連通ガス室18の各々が上部ガス室16の下面両側部に連通されている。連通ガス室18の各々の下端部内側は下部ガス室14の両側面に直接的に連結されている。   Three communication cylinders 20 are attached to the upper surface of each communication gas chamber 18 at intervals in the front-rear direction, and each of the communication gas chambers 18 is provided on both sides of the lower surface of the upper gas chamber 16 via the communication cylinder 20. It communicates with the department. The inner sides of the lower ends of the communication gas chambers 18 are directly connected to both side surfaces of the lower gas chamber 14.

従って、上部ガス室16の両側部は連通ガス室18を介して下部ガス室14の両側部に連通せしめられている。下部ガス室14の上面には横方向(図1において左右方向)に間隔をおいて上方に突出する中空ガス噴出板22が配設されている。かかるガス噴出板22の下端は下部ガス室14内に連通せしめられており、上部にはガス噴出孔(図示していない)が形成されている。   Accordingly, both side portions of the upper gas chamber 16 are communicated with both side portions of the lower gas chamber 14 via the communication gas chamber 18. On the upper surface of the lower gas chamber 14, there is disposed a hollow gas ejection plate 22 that protrudes upward at intervals in the lateral direction (left-right direction in FIG. 1). The lower end of the gas ejection plate 22 communicates with the lower gas chamber 14, and a gas ejection hole (not shown) is formed in the upper part.

ハウジング2の両側部、更に詳しくは右側断熱壁8の内側及び左側断熱壁10の内側には、全体として平板形状である熱交換器24が配設されている。熱交換器24の各々は実質上鉛直に延在する中空平板形態のケース26から構成されている。   A heat exchanger 24 having a flat plate shape as a whole is disposed on both sides of the housing 2, more specifically, inside the right heat insulating wall 8 and inside the left heat insulating wall 10. Each of the heat exchangers 24 is constituted by a case 26 having a hollow flat plate shape extending substantially vertically.

かかるケース26内にはその横方向中間に位置する仕切板28が配設されており、ケース26内は内側に位置する排出路30と外側に位置する流入路32とに区画されている。排出路30内には上下方向に間隔をおいて5枚の仕切壁34及び36が配置されている。更に詳述すると、排出路30内には、その前縁はケース26の前壁(図示していない)から後方に離隔して位置するがその後縁はケース26の後壁(図示していない)に接続されている形態の仕切壁34と、その前縁はケース26の前壁に接続されているがその後縁はケース26の後壁から前方に離隔して位置せしめられている仕切壁36とが交互に配置されており、かくして燃焼ガス排出路30はジグザグ形態にせしめられている。なお、燃焼ガス排出路30は、所望ならばジグザグ形態の流路以外の形態でも良い。   A partition plate 28 located in the middle in the lateral direction is disposed in the case 26, and the inside of the case 26 is partitioned into a discharge path 30 positioned on the inner side and an inflow path 32 positioned on the outer side. Five partition walls 34 and 36 are arranged in the discharge path 30 at intervals in the vertical direction. More specifically, in the discharge passage 30, the front edge is located rearwardly away from the front wall (not shown) of the case 26, but the rear edge is the rear wall (not shown) of the case 26. And a partition wall 36 whose front edge is connected to the front wall of the case 26 but whose rear edge is spaced forward from the rear wall of the case 26. Are alternately arranged, and thus the combustion gas discharge passage 30 is zigzag-shaped. The combustion gas discharge passage 30 may have a form other than the zigzag flow passage if desired.

同様に、流入路32内にも上下方向に間隔をおいて5枚の仕切壁38及び40、即ちその前縁はケース26の前壁(図示していない)から後方に離隔して位置するがその後縁はケース26の後壁(図示していない)に接続されている形態の仕切壁38と、その前縁はケース26の前壁に接続されているがその後縁はケース26の後壁から前方に離隔して位置せしめられている仕切壁40とが交互に配置されており、かくして流入路32もジグザグ形態にせしめられている。なお、流入路32も、所望ならばジグザグ形態の流路以外の形態でも良い。   Similarly, the five partition walls 38 and 40, that is, the front edges thereof are also spaced apart from the front wall (not shown) of the case 26 in the inflow path 32 with a space in the vertical direction. The rear wall is connected to the rear wall (not shown) of the case 26, and the front edge of the partition wall 38 is connected to the front wall of the case 26. The partition walls 40 spaced apart from the front are alternately arranged, and thus the inflow passage 32 is also zigzag-shaped. Note that the inflow channel 32 may have a form other than the zigzag type if desired.

ケース26の内側壁の上端部には排出開口42が形成されており、排出路30は排出開口42を介して発電・燃焼室12と連通せしめられている。図示の実施形態においては、熱交換器24の各々と上記連通ガス室18との間及び連通ガス室18の内面にも断熱部材44及び46が配設されているが、かかる断熱部材44及び46の上端は排出開口42の下縁と実質上同高乃至これより幾分下方に位置せしめられており、排出開口42は断熱部材44及び46の上方に残留せしめられている空間並びに連通ガス室18の上端に配設された3個の連通筒20間の空間を通して発電・燃焼室12に連通せしめられている。   A discharge opening 42 is formed at the upper end of the inner wall of the case 26, and the discharge path 30 is communicated with the power generation / combustion chamber 12 through the discharge opening 42. In the illustrated embodiment, heat insulating members 44 and 46 are disposed between each of the heat exchangers 24 and the communication gas chamber 18 and on the inner surface of the communication gas chamber 18. The upper end of the exhaust gas is positioned substantially at the same level as or slightly below the lower edge of the discharge opening 42, and the discharge opening 42 is left above the heat insulating members 44 and 46 and the communication gas chamber 18. Is connected to the power generation / combustion chamber 12 through a space between the three communication cylinders 20 disposed at the upper end.

ケース26の上壁における外側部には流入開口48が形成されており、流入路32はかかる流入開口48を介して上部ガス室16に連通せしめられている。熱交換器24の各々の後方には上下方向に細長く延びる二重筒体50(図1にその上端部のみを図示している)が配設されており、かかる二重筒体50は外側筒部材52と内側筒部材54とから構成されている。排出路30の下端部は外側筒部材52と内側筒部材54との間に規定されている排出路の下端部に接続されており、流入路32の下端部は内側筒部材54内に規定されている流入路に接続されている。   An inflow opening 48 is formed on the outer side of the upper wall of the case 26, and the inflow path 32 is communicated with the upper gas chamber 16 through the inflow opening 48. A double cylinder 50 (only the upper end portion thereof is shown in FIG. 1) extending in the vertical direction is disposed behind each of the heat exchangers 24. The double cylinder 50 is an outer cylinder. The member 52 and the inner cylinder member 54 are configured. The lower end of the discharge path 30 is connected to the lower end of the discharge path defined between the outer cylinder member 52 and the inner cylinder member 54, and the lower end of the inflow path 32 is defined in the inner cylinder member 54. Connected to the inflow channel.

而して、図示の燃料電池組立体における上述したとおりの構成は、本出願人の出願にかかる特願2003−295790号の明細書及び図面に開示されている燃料電池組立体と実質上同一であるので、上述した構成の詳細については上記特願2003−295790号の明細書及び図面に委ね、本明細書においては説明を省略する。   Thus, the configuration of the fuel cell assembly shown in the drawing is substantially the same as the fuel cell assembly disclosed in the specification and drawings of Japanese Patent Application No. 2003-295790 filed by the present applicant. Therefore, the details of the configuration described above are left to the specification and drawings of Japanese Patent Application No. 2003-295790, and the description thereof is omitted in this specification.

上述した下部ガス室14の上面上には4個のセルスタック60a、60b、60c及び60dが配置されている。これらのセルスタック60a、60b、60c及び60dは、所定間隔をおいて4行に並設され、セルスタック集合体を構成している。図1及び図2と共に、図5を参照して説明を続けると、セルスタック60aは前後方向(図1において紙面に垂直な方向)に延びる直方体形状の一つの燃料ガスマニホールド58に立設して設けられている。   Four cell stacks 60a, 60b, 60c and 60d are arranged on the upper surface of the lower gas chamber 14 described above. These cell stacks 60a, 60b, 60c, and 60d are arranged in parallel in four rows at a predetermined interval to form a cell stack aggregate. 5 together with FIGS. 1 and 2, the cell stack 60a is erected on one fuel gas manifold 58 having a rectangular parallelepiped shape extending in the front-rear direction (direction perpendicular to the paper surface in FIG. 1). Is provided.

燃料ガス室59を規定している燃料ガスマニホールド58の上面上にはセルスタック60a、60b、60c及び60dが装着されている。セルスタック60a、60b、60c及び60dは、図1に示すように、上下方向に細長く延びる板状でかつ柱状の直立セル62を燃料ガスマニホールド58の長手方向(即ち前後方向)に複数個縦列配置して構成され、これらのセルスタック60a、60b、60c及び60dは、所定間隔をおいて行列されている。燃料電池セル62の配列方向とセルスタック60a、60b、60c及び60dの配列方向は直交している。   Cell stacks 60a, 60b, 60c, and 60d are mounted on the upper surface of the fuel gas manifold 58 that defines the fuel gas chamber 59. As shown in FIG. 1, the cell stacks 60 a, 60 b, 60 c, and 60 d have a plurality of plate-like and column-like upright cells 62 that are elongated in the vertical direction, arranged in tandem in the longitudinal direction of the fuel gas manifold 58 (that is, the front-rear direction) These cell stacks 60a, 60b, 60c and 60d are arranged in a matrix at a predetermined interval. The arrangement direction of the fuel cells 62 and the arrangement direction of the cell stacks 60a, 60b, 60c, and 60d are orthogonal to each other.

言い換えれば、一つの燃料ガスマニホールド58に、セル62が所定間隔を置いて一列に配列したセルスタック60a、60b、60c及び60dが、4列所定間隔をおいて行列をなすように、配設されている。   In other words, in one fuel gas manifold 58, cell stacks 60a, 60b, 60c and 60d in which cells 62 are arranged in a line at a predetermined interval are arranged so as to form a matrix at a predetermined interval of four columns. ing.

セル62の各々は、図5に明確に図示する如く、電極支持基板64、内側電極層である燃料極層66、固体電解質層68、外側電極層である酸素極層70、及びインターコネクタ72から構成されている。   Each cell 62 includes an electrode support substrate 64, a fuel electrode layer 66 as an inner electrode layer, a solid electrolyte layer 68, an oxygen electrode layer 70 as an outer electrode layer, and an interconnector 72, as clearly shown in FIG. It is configured.

電極支持基板64は上下方向に細長く延びる板状片であり、平坦な両面と半円形状の両側面を有する。電極支持基板64にはこれを鉛直方向に貫通する複数個(図示の場合は6個)の燃料ガス通路74が形成されている。セル62の下端部は燃料ガスマニホールド58に、後述するように、例えば耐熱性に優れたシール材によって接合されている。   The electrode support substrate 64 is a plate-like piece that is elongated in the vertical direction, and has both flat surfaces and both sides of a semicircular shape. The electrode support substrate 64 is formed with a plurality (six in the illustrated example) of fuel gas passages 74 penetrating the electrode support substrate 64 in the vertical direction. The lower end of the cell 62 is joined to the fuel gas manifold 58 by, for example, a sealing material having excellent heat resistance, as will be described later.

燃料ガスマニホールド58の上壁には図1において紙面に垂直な方向に間隔をおいて左右方向に延びる複数個のスリット(図示していない)が複数行形成されており、電極支持基板64の各々に形成されている燃料ガス通路74がスリットの各々に、従って燃料ガス室59に連通せしめられる。   A plurality of slits (not shown) extending in the left-right direction at intervals in the direction perpendicular to the paper surface in FIG. 1 are formed in the upper wall of the fuel gas manifold 58. A fuel gas passage 74 formed in each of the slits is communicated with each of the slits, and thus with the fuel gas chamber 59.

インターコネクタ72は電極支持基板64の片面(図5のセルスタック60aにおいて上面)上に配設されている。燃料極層66は電極支持基板64の他面(図5のセルスタック60aにおいて下面)及び両側面に配設されており、その両端はインターコネクタ72の両端に接合せしめられている。固体電解質層68は燃料極層66の全体を覆うように配設され、その両端はインターコネクタ72の両端に接合せしめられている。酸素極層70は、固体電解質層68の主部上、即ち電極支持基板64の他面を覆う部分上に配置され、電極支持基板板64を挟んでインターコネクタ72に対向して位置せしめられている。   The interconnector 72 is disposed on one side of the electrode support substrate 64 (upper surface in the cell stack 60a in FIG. 5). The fuel electrode layer 66 is disposed on the other surface (the lower surface in the cell stack 60a of FIG. 5) and both side surfaces of the electrode support substrate 64, and both ends thereof are joined to both ends of the interconnector 72. The solid electrolyte layer 68 is disposed so as to cover the entire fuel electrode layer 66, and both ends thereof are joined to both ends of the interconnector 72. The oxygen electrode layer 70 is disposed on the main part of the solid electrolyte layer 68, that is, on the portion covering the other surface of the electrode support substrate 64, and is positioned to face the interconnector 72 with the electrode support substrate plate 64 interposed therebetween. Yes.

セルスタック60aにおける隣接するセル62間には集電部材76が配設されており、一方のセル62のインターコネクタ72と他方のセル62の酸素極層70とを接続している。セルスタック60aの両端、即ち図5において上端及び下端に位置するセル62の片面及び他面にも集電部材76が配設されている。セルスタック60aの両端に位置する集電部材76には電力取出手段(図示していない)が接続されており、かかる電力取出手段はハウジング2の前壁(図示していない)及び/又は後壁(図示していない)を通してハウジング2外に延在せしめられている。所望ならば、セルスタック60a、60b、60c及び60dの各々に電力取出手段を配設することに代えて、適宜の接続手段によってセルスタック60a、60b、60c及び60dを相互に直列接続し、4個のセルスタック60a、60b、60c及び60dに関して共通の電力取出手段を配設することもできる。   A current collecting member 76 is disposed between adjacent cells 62 in the cell stack 60a, and connects the interconnector 72 of one cell 62 and the oxygen electrode layer 70 of the other cell 62. Current collecting members 76 are disposed on both ends of the cell stack 60a, that is, on one side and the other side of the cell 62 positioned at the upper end and the lower end in FIG. Electric power extraction means (not shown) is connected to the current collecting members 76 located at both ends of the cell stack 60a, and the electric power extraction means is the front wall (not shown) and / or the rear wall of the housing 2. It extends outside the housing 2 (not shown). If desired, the cell stacks 60a, 60b, 60c and 60d are connected in series with each other by appropriate connection means instead of disposing the power extraction means in each of the cell stacks 60a, 60b, 60c and 60d. Common power extraction means may be provided for the cell stacks 60a, 60b, 60c and 60d.

セル62について更に詳述すると、電極支持基板64は燃料ガスを燃料極層66まで透過させるためにガス透過性であること、そしてまたインターコネクタ72を介して集電するために導電性であることが要求され、かかる要求を満足する多孔質の導電性セラミック(若しくはサーメット)から形成することができる。   More specifically about the cell 62, the electrode support substrate 64 is gas permeable to allow fuel gas to permeate to the anode layer 66, and is also conductive to collect current through the interconnector 72. Can be formed from a porous conductive ceramic (or cermet) that satisfies such requirements.

燃料極層66及び/又は固体電解質層68との同時焼成により電極支持基板64を製造するためには、鉄属金属成分と特定希土類酸化物とから電極支持基板64を形成することが好ましい。所要ガス透過性を備えるために開気孔率が30%以上、特に35乃至50%の範囲にあるのが好適であり、そしてまたその導電率は300S/cm以上、特に440S/cm以上であるのが好ましい。   In order to manufacture the electrode support substrate 64 by co-firing with the fuel electrode layer 66 and / or the solid electrolyte layer 68, it is preferable to form the electrode support substrate 64 from an iron group metal component and a specific rare earth oxide. In order to provide the required gas permeability, it is preferred that the open porosity is in the range of 30% or more, in particular 35 to 50%, and the conductivity is also 300 S / cm or more, in particular 440 S / cm or more. Is preferred.

燃料極層66は多孔質の導電性セラミック、例えば希土類元素が固溶しているZrO(安定化ジルコニアを称されている)とNi及び/又はNiOとから形成することができる。 The fuel electrode layer 66 can be formed of a porous conductive ceramic, for example, ZrO 2 (referred to as stabilized zirconia) in which a rare earth element is dissolved, and Ni and / or NiO.

固体電解質層68は、電極間の電子の橋渡しをする電解質としての機能を有していると同時に、燃料ガスと酸素含有ガスとのリークを防止するためにガス遮断性を有するものであることが必要であり、通常、3〜15モル%の希土類元素が固溶したZrOから形成されている。 The solid electrolyte layer 68 has a function as an electrolyte that bridges electrons between the electrodes, and at the same time has a gas barrier property to prevent leakage between the fuel gas and the oxygen-containing gas. It is necessary and is usually formed from ZrO 2 in which 3 to 15 mol% of a rare earth element is dissolved.

酸素極層70は所謂ABO型のペロブスカイト型酸化物からなる導電セラミックから形成することができる。酸素極層70はガス透過性を有していることが必要であり、開気孔率が20%以上、特に30〜50%の範囲にあることが好ましい。 The oxygen electrode layer 70 can be formed of a conductive ceramic made of a so-called ABO 3 type perovskite oxide. The oxygen electrode layer 70 is required to have gas permeability, and the open porosity is preferably 20% or more, particularly preferably in the range of 30 to 50%.

インターコネクタ72は導電性セラミックから形成することができるが、水素ガスでよい燃料ガス及び空気でよい酸素含有ガスと接触するため、耐還元性及び耐酸化性を有することが必要であり、このためにランタンクロマイト系のペロブスカイト型酸化物(LaCrO系酸化物)が好適に使用される。インターコネクタ72は電極支持基板64に形成された燃料ガス通路74を通る燃料ガス及び電極支持基板64の外側を流動する酸素含有ガスのリークを防止するために緻密質でなければならず、93%以上、特に95%以上の相対密度を有していることが望まれる。 Although the interconnector 72 can be formed from a conductive ceramic, it needs to have reduction resistance and oxidation resistance because of contact with a fuel gas that may be hydrogen gas and an oxygen-containing gas that may be air. In addition, a lanthanum chromite perovskite oxide (LaCrO 3 oxide) is preferably used. The interconnector 72 must be dense to prevent leakage of fuel gas passing through the fuel gas passage 74 formed in the electrode support substrate 64 and oxygen-containing gas flowing outside the electrode support substrate 64, and 93% As described above, it is particularly desirable to have a relative density of 95% or more.

集電部材76は弾性を有する金属又は合金から形成された適宜の形状の部材或いは金属繊維又は合金繊維から成るフェルトに所要表面処理を加えた部材から構成することができる。   The current collecting member 76 can be composed of a member having an appropriate shape formed of a metal or alloy having elasticity, or a member obtained by adding a required surface treatment to a felt made of metal fiber or alloy fiber.

図1乃至図3、5を参照して説明を続けると、本発明の燃料電池は、セルスタック60a、60b、60c及び60dの上方に、前後方向に延びる長方体形状の一つの改質ケース78も具備している。改質ケース78の前端部側面には、改質された燃料ガスの中空板状の燃料ガス送給管80の一端即ち上端が接続されている。   1 to 3 and 5, the fuel cell of the present invention is a reforming case having a rectangular shape extending in the front-rear direction above the cell stacks 60a, 60b, 60c and 60d. 78 is also provided. One end, that is, the upper end of a reformed fuel gas hollow plate-like fuel gas supply pipe 80 is connected to the side surface of the front end portion of the reforming case 78.

燃料ガス送給管80は下方に延び、次いで湾曲して後方に延び、燃料ガス送給管80の他端は上記燃料ガスマニホールド58の前面に接続されている。改質ケース78の後面には改質される中空板状の被改質ガス供給管82の一端が接続されている。被改質ガス供給管82は改質ケースから下方に延び、ハウジング2の下を通ってハウジング2外に延出されている。燃料ガス送給管80、被改質ガス供給管82の幅は、ガスマニホールド58、改質ケース78の幅と略等しくされている。特に、燃料ガス送給管80、被改質ガス供給管82の内部空間の幅が、ガスマニホールド58、改質ケース78の内部空間の幅と略等しいことが望ましい。   The fuel gas supply pipe 80 extends downward, then curves and extends rearward, and the other end of the fuel gas supply pipe 80 is connected to the front surface of the fuel gas manifold 58. One end of a to-be-reformed gas supply pipe 82 to be reformed is connected to the rear surface of the reforming case 78. The to-be-reformed gas supply pipe 82 extends downward from the reforming case, and extends under the housing 2 to the outside of the housing 2. The widths of the fuel gas supply pipe 80 and the reformed gas supply pipe 82 are substantially equal to the widths of the gas manifold 58 and the reforming case 78. In particular, it is desirable that the widths of the internal spaces of the fuel gas supply pipe 80 and the reformed gas supply pipe 82 are substantially equal to the widths of the internal spaces of the gas manifold 58 and the reforming case 78.

被改質ガス供給管82は都市ガス等の炭化水素ガスでよい被改質ガス供給源(図示していない)に接続されており、被改質ガス供給管82を介して改質ケース78に被改質ガスが供給される。改質ケース78内には燃料ガスを水素リッチな燃料ガスに改質するための適宜の改質触媒が収容されている。   The to-be-reformed gas supply pipe 82 is connected to a to-be-reformed gas supply source (not shown) which may be a hydrocarbon gas such as city gas, and is connected to the reforming case 78 through the to-be-reformed gas supply pipe 82. A gas to be reformed is supplied. An appropriate reforming catalyst for reforming the fuel gas into a hydrogen-rich fuel gas is accommodated in the reforming case 78.

図示の実施形態においては、改質ケース78は燃料ガス送給管80を介して燃料ガスマニホールド58に接続され、これによって所要位置に保持されている。   In the illustrated embodiment, the reforming case 78 is connected to the fuel gas manifold 58 via the fuel gas supply pipe 80 and is thereby held in a required position.

セルスタック60a、60b、60c及び60dの各々は、図1及び図2を参照することによって明確に理解されるとおり、ガス噴射板22間にて下部ガス室14を規定するケース15の上面上に載置され、ボルトの如き適宜の固定手段(図示していない)によって所定位置に固定される。   Each of the cell stacks 60a, 60b, 60c and 60d is located on the upper surface of the case 15 which defines the lower gas chamber 14 between the gas injection plates 22, as will be clearly understood by referring to FIGS. It is placed and fixed in place by appropriate fixing means (not shown) such as a bolt.

上述したとおりの燃料電池組立体においては、被改質ガスが被改質ガス供給管82を介して改質ケース78に供給され、改質ケース78内において水素リッチな燃料ガスに改質された後に、燃料ガス送給管80を通して燃料ガスマニホールド58内に規定されている燃料ガス室59に供給され、次いでセルスタック60a、60b、60c及び60dに供給される。   In the fuel cell assembly as described above, the gas to be reformed is supplied to the reforming case 78 through the gas to be reformed supply pipe 82 and reformed into a hydrogen-rich fuel gas in the reforming case 78. Thereafter, the fuel gas is supplied to the fuel gas chamber 59 defined in the fuel gas manifold 58 through the fuel gas supply pipe 80, and then supplied to the cell stacks 60a, 60b, 60c and 60d.

一方、空気でよい酸素含有ガスは二重筒体50の内側筒部材54内に規定されている流入路を通して熱交換器24の流入路32に供給され、次いで上部ガス室16及び連通ガス室18を通して下部ガス室14に供給され、そしてガス噴出板22の噴出孔からセルスタック60a、60b、60c及び60dに向けて噴射される。   On the other hand, oxygen-containing gas, which may be air, is supplied to the inflow path 32 of the heat exchanger 24 through the inflow path defined in the inner cylinder member 54 of the double cylinder 50, and then the upper gas chamber 16 and the communication gas chamber 18. The gas is supplied to the lower gas chamber 14 through the gas injection plate 22 and is injected toward the cell stacks 60a, 60b, 60c and 60d from the injection holes of the gas injection plate 22.

セルスタック60a、60b、60c及び60dの各々においては、酸素極において、
1/2O+2e→O2−(固体電解質)
の電極反応が生成され、燃料極において、
2−(固体電解質)+H→HO+2e
の電極反応が生成されて発電される。
In each of the cell stacks 60a, 60b, 60c and 60d, at the oxygen electrode,
1 / 2O 2 + 2e → O 2− (solid electrolyte)
The electrode reaction of
O 2− (solid electrolyte) + H 2 → H 2 O + 2e
The electrode reaction is generated and power is generated.

発電に使用されることなくセルスタック60a、60b、60c及び60dから上方に流動した燃料ガス及び酸素含有ガスは、起動時に発電・燃焼室12内に配設されている点火手段(図示していない)によって点火されて燃焼される。周知の如く、セルスタック60a、60b、60c及び60dにおける発電に起因して、そしてまた燃料ガスと酸素含有ガスとの燃焼に起因して発電・燃焼室12内は例えば1000℃程度の高温になる。改質ケース78は発電・燃焼室12内に配設され、セルスタック60の直ぐ上方に位置せしめられており、燃焼炎によって直接的にも加熱され、かくして発電・燃焼室12内に生成される高温が被改質ガスの改質に効果的に利用される。   The fuel gas and oxygen-containing gas that have flowed upward from the cell stacks 60a, 60b, 60c and 60d without being used for power generation are igniting means (not shown) disposed in the power generation / combustion chamber 12 at the time of startup. ) Is ignited and burned. As is well known, the temperature in the power generation / combustion chamber 12 becomes high, for example, about 1000 ° C. due to power generation in the cell stacks 60a, 60b, 60c and 60d, and also due to combustion of fuel gas and oxygen-containing gas. . The reforming case 78 is disposed in the power generation / combustion chamber 12 and is positioned immediately above the cell stack 60, and is directly heated by the combustion flame, and thus is generated in the power generation / combustion chamber 12. The high temperature is effectively used for reforming the gas to be reformed.

発電・燃焼室12内に生成された燃焼ガスは熱交換器24に形成されている排出開口42から排出路30に流入し、ジグザグ状に延在する排出路30を流動した後に二重筒体50の外側筒部材52と内側筒部材54との間に規定されている排出路を通して排出される。燃焼ガスが二重筒体50における排出路を流動する際には、二重筒体50における流入路を酸素含有ガスが流動し、燃焼ガスと酸素含有ガスとの間で熱交換が行われる。   The combustion gas generated in the power generation / combustion chamber 12 flows into the discharge passage 30 from the discharge opening 42 formed in the heat exchanger 24, and flows through the discharge passage 30 extending in a zigzag shape. 50 is discharged through a discharge passage defined between the outer cylinder member 52 and the inner cylinder member 54. When the combustion gas flows through the discharge path in the double cylinder 50, the oxygen-containing gas flows through the inflow path in the double cylinder 50, and heat exchange is performed between the combustion gas and the oxygen-containing gas.

そしてまた、燃焼ガスが熱交換器24の排出路30をジグザグ状に流動せしめられる際には、酸素含有ガスが熱交換器24の流入路32をジグザグ状に流動せしめられる。かくして燃焼ガスと酸素含有ガスとの間で効果的に熱交換されて酸素含有ガスが余熱される。酸素含有ガスは上部ガス室16、連通ガス室18及び下部ガス室14を通る際にも発電・燃焼室12内の高温によって加熱される。   In addition, when the combustion gas is caused to flow in the exhaust passage 30 of the heat exchanger 24 in a zigzag manner, the oxygen-containing gas is caused to flow in the inflow passage 32 of the heat exchanger 24 in a zigzag manner. Thus, heat is effectively exchanged between the combustion gas and the oxygen-containing gas, and the oxygen-containing gas is preheated. The oxygen-containing gas is heated by the high temperature in the power generation / combustion chamber 12 even when passing through the upper gas chamber 16, the communication gas chamber 18, and the lower gas chamber 14.

以上、添付図面を参照して本発明の好適実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲を逸脱することなく種々の変形乃至修正が可能であることは多言するまでもない。   The preferred embodiments of the present invention have been described in detail above with reference to the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to such embodiments, and various modifications and corrections can be made without departing from the scope of the present invention. It goes without saying that this is possible.

例えば、図6に示すように、セルスタック60a、60bとセルスタック60c、60dのように配列したセルスタック集合体を2組並設し、2組のセルスタック集合体上方にそれぞれ改質器78a、78bを設け、2組のセルスタック集合体に、その上方の改質器78a、78bからそれぞれ改質ガスが供給するように構成することができる。2組のセルスタック集合体が配置されるガスマニホールド58aと58bとの間には、ガス噴出板22が配設されている。この場合には、2列のセルスタック60aと60b、60cと60dの燃料電池セルに両側から空気を十分に供給することができる。尚、図1及び図6において、ガス噴出板22の代わりに、上部ガス室16に連通する空気導入管を用いることができる。   For example, as shown in FIG. 6, two sets of cell stack assemblies arranged like cell stacks 60a and 60b and cell stacks 60c and 60d are arranged in parallel, and reformers 78a are respectively arranged above the two sets of cell stack assemblies. , 78b, and the reformed gas can be supplied to the two cell stack assemblies from the reformers 78a, 78b above them. A gas ejection plate 22 is disposed between the gas manifolds 58a and 58b where the two cell stack assemblies are disposed. In this case, air can be sufficiently supplied from both sides to the two rows of cell stacks 60a and 60b, 60c and 60d. 1 and 6, an air introduction pipe communicating with the upper gas chamber 16 can be used instead of the gas ejection plate 22.

また、図7に示すように、一つのガスマニホールド58上に、2列に配列したセルスタック60a、60bと、2列に配列したセルスタック60c、60dを前後方向に所定間隔を置いて設け、セルスタック60a、60b、60c、60d上に一つの改質器を設けることもできる。   Further, as shown in FIG. 7, on one gas manifold 58, cell stacks 60a and 60b arranged in two rows and cell stacks 60c and 60d arranged in two rows are provided at predetermined intervals in the front-rear direction. One reformer may be provided on the cell stacks 60a, 60b, 60c, 60d.

本発明の燃料電池の好適実施形態を示す断面図。Sectional drawing which shows suitable embodiment of the fuel cell of this invention. 図1の燃料電池を、一部を省略して示す斜視図。The perspective view which abbreviate | omits and shows the fuel cell of FIG. ガスマニホールドに改質器を改質ガス供給管を用いて連結した状態を示す斜視図。The perspective view which shows the state which connected the reformer to the gas manifold using the reformed gas supply pipe. 図3のセルスタックを示す斜視図。The perspective view which shows the cell stack of FIG. 図3のセルスタックを示す断面図。Sectional drawing which shows the cell stack of FIG. 本発明の燃料電池の他の形態を示す断面図。Sectional drawing which shows the other form of the fuel cell of this invention. 本発明の燃料電池のさらに他の形態を示すもので、(a)は横断面図、(b)は縦断面図。The further another form of the fuel cell of this invention is shown, (a) is a cross-sectional view, (b) is a longitudinal cross-sectional view.

符号の説明Explanation of symbols

2:ハウジング
58、58a、58b:燃料ガスマニホールド
60a、60b、60c及び60d:セルスタック
62:燃料電池セル
78、78a、78b:改質器
80:改質ガス供給管
82:被改質ガス供給管
2: Housing 58, 58a, 58b: Fuel gas manifolds 60a, 60b, 60c and 60d: Cell stack 62: Fuel cell 78, 78a, 78b: Reformer 80: Reformed gas supply pipe 82: Reformed gas supply tube

Claims (7)

ハウジング内に、複数の固体電解質形燃料電池セルを所定間隔を置いて一列に配設してなるセルスタックを、複数行配設してなるセルスタック集合体と、該セルスタック集合体が設けられるガスマニホールドと、前記セルスタック上方にそれぞれ設けられた改質器と、該複数の改質器と前記ガスマニホールドとを連結する改質ガス供給管とを具備することを特徴とする燃料電池。 A cell stack assembly comprising a plurality of rows of cell stacks in which a plurality of solid oxide fuel cells are arranged in a row at predetermined intervals in a housing, and the cell stack assembly are provided. A fuel cell, comprising: a gas manifold; a reformer provided above the cell stack; and a reformed gas supply pipe connecting the plurality of reformers and the gas manifold. ハウジング内に、複数の固体電解質形燃料電池セルを所定間隔を置いて一列に配設してなる複数のセルスタックと、該複数のセルスタックがそれぞれ設けられるガスマニホールドと、前記複数のセルスタック上方に設けられ、該複数のセルスタックに改質ガスを供給する改質器と、該改質器と前記複数のガスマニホールドとを連結する改質ガス供給管とを具備することを特徴とする燃料電池。 A plurality of cell stacks in which a plurality of solid oxide fuel cells are arranged in a row at predetermined intervals in a housing, a gas manifold in which each of the plurality of cell stacks is provided, and above the plurality of cell stacks And a reformer that supplies reformed gas to the plurality of cell stacks, and a reformed gas supply pipe that connects the reformer and the plurality of gas manifolds. battery. ハウジング内に、複数の固体電解質型燃料電池セルを所定間隔を置いて一列に配設してなるセルスタックを、複数行配設してなるセルスタック集合体と、該セルスタック集合体が設けられるガスマニホールドと、前記セルスタック集合体上方に設けられ、前記ガスマニホールドに改質ガスを供給する改質器と、該改質器と前記ガスマニホールドとを連結する改質ガス供給管とを具備することを特徴とする燃料電池。 A cell stack assembly comprising a plurality of rows of cell stacks in which a plurality of solid oxide fuel cells are arranged in a row at predetermined intervals in a housing, and the cell stack assembly are provided. A gas manifold; a reformer that is provided above the cell stack assembly and supplies reformed gas to the gas manifold; and a reformed gas supply pipe that connects the reformer and the gas manifold. The fuel cell characterized by the above-mentioned. セルスタック列を2行配列したセルスタック集合体を複数組と、該複数のセルスタック集合体上方にそれぞれ設けられ改質器と、前記複数のセルスタック集合体に、その上方の改質器からそれぞれ改質ガスが供給されることを特徴とする請求項3記載の燃料電池。 A plurality of cell stack assemblies in which two rows of cell stacks are arranged, a reformer provided above the plurality of cell stack assemblies, and a reformer above the plurality of cell stack assemblies. The fuel cell according to claim 3, wherein the reformed gas is supplied. 改質ガス供給管が中空平板状であ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。 The fuel cell according to any one of claims 1 to 4, wherein the reformed gas supply pipe has a hollow plate shape. 改質器に被改質ガスを供給する被改質ガス供給管が中空平板状であ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. The fuel cell according to claim 1, wherein the reformed gas supply pipe for supplying the reformed gas to the reformer has a hollow plate shape. ガスマニホールド、改質器、改質ガス供給管、被改質ガス供給管の幅が略等しいことを特徴とする請求項5又は6記載の燃料電池。 7. The fuel cell according to claim 5, wherein the gas manifold, the reformer, the reformed gas supply pipe, and the reformed gas supply pipe have substantially the same width.
JP2004342336A 2003-11-28 2004-11-26 Fuel cell Expired - Fee Related JP4789451B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2004342336A JP4789451B2 (en) 2003-11-28 2004-11-26 Fuel cell

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2003399181 2003-11-28
JP2003399181 2003-11-28
JP2004342336A JP4789451B2 (en) 2003-11-28 2004-11-26 Fuel cell

Related Child Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2010217205A Division JP5312419B2 (en) 2003-11-28 2010-09-28 Fuel cell

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2005183375A true JP2005183375A (en) 2005-07-07
JP4789451B2 JP4789451B2 (en) 2011-10-12

Family

ID=34797375

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2004342336A Expired - Fee Related JP4789451B2 (en) 2003-11-28 2004-11-26 Fuel cell

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP4789451B2 (en)

Cited By (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2007029860A1 (en) * 2005-09-07 2007-03-15 Ngk Insulators, Ltd. Electrochemical device and electrochemical apparatus
WO2007066380A1 (en) * 2005-12-05 2007-06-14 The University Of Tokyo Solid oxide fuel cell system and method of driving solid oxide fuel cell system
JP2008135351A (en) * 2006-11-29 2008-06-12 Tokyo Gas Co Ltd Power generating device
JP2008285355A (en) * 2007-05-16 2008-11-27 Nippon Oil Corp Reformer and indirect internal reforming high temperature type fuel cell
WO2009072257A2 (en) 2007-12-06 2009-06-11 Nissan Motor Co., Ltd. Solid electrolyte fuel cell system
JP2009158121A (en) * 2007-12-25 2009-07-16 Kyocera Corp Fuel cell stack device, fuel cell module, and fuel cell device
JP2009187764A (en) * 2008-02-06 2009-08-20 Toho Gas Co Ltd Solid oxide fuel cell sub-module, and solid oxide fuel cell composite module
JP2010198896A (en) * 2009-02-25 2010-09-09 Kyocera Corp Cell stack device, fuel cell module, and fuel cell device
JP2010238454A (en) * 2009-03-30 2010-10-21 Aisin Seiki Co Ltd Fuel cell system
JP2010257732A (en) * 2009-04-24 2010-11-11 Kyocera Corp Fuel battery module, and fuel battery device
JP2011071092A (en) * 2009-08-27 2011-04-07 Kyocera Corp Cell stack device, fuel cell module, and fuel cell device
WO2014189135A1 (en) * 2013-05-23 2014-11-27 京セラ株式会社 Fuel cell module and fuel cell device
CN117293341A (en) * 2023-11-24 2023-12-26 成都岷山绿氢能源有限公司 Fuel cell system for equalizing inlet temperature of fuel cell stack

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH10106592A (en) * 1996-09-30 1998-04-24 Mitsubishi Heavy Ind Ltd Module of solid electrolyte fuel cell
JP2002151127A (en) * 2000-11-16 2002-05-24 Ngk Insulators Ltd Cogeneration power plant
JP2003282130A (en) * 2002-03-27 2003-10-03 Kyocera Corp Fuel cell
JP2004319420A (en) * 2003-02-25 2004-11-11 Kyocera Corp Fuel battery and operation method of the same

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH10106592A (en) * 1996-09-30 1998-04-24 Mitsubishi Heavy Ind Ltd Module of solid electrolyte fuel cell
JP2002151127A (en) * 2000-11-16 2002-05-24 Ngk Insulators Ltd Cogeneration power plant
JP2003282130A (en) * 2002-03-27 2003-10-03 Kyocera Corp Fuel cell
JP2004319420A (en) * 2003-02-25 2004-11-11 Kyocera Corp Fuel battery and operation method of the same

Cited By (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2007029860A1 (en) * 2005-09-07 2007-03-15 Ngk Insulators, Ltd. Electrochemical device and electrochemical apparatus
JPWO2007029860A1 (en) * 2005-09-07 2009-03-19 日本碍子株式会社 Electrochemical device and electrochemical device
WO2007066380A1 (en) * 2005-12-05 2007-06-14 The University Of Tokyo Solid oxide fuel cell system and method of driving solid oxide fuel cell system
JP2008135351A (en) * 2006-11-29 2008-06-12 Tokyo Gas Co Ltd Power generating device
JP2008285355A (en) * 2007-05-16 2008-11-27 Nippon Oil Corp Reformer and indirect internal reforming high temperature type fuel cell
WO2009072257A2 (en) 2007-12-06 2009-06-11 Nissan Motor Co., Ltd. Solid electrolyte fuel cell system
JP2009158121A (en) * 2007-12-25 2009-07-16 Kyocera Corp Fuel cell stack device, fuel cell module, and fuel cell device
JP2009187764A (en) * 2008-02-06 2009-08-20 Toho Gas Co Ltd Solid oxide fuel cell sub-module, and solid oxide fuel cell composite module
JP2010198896A (en) * 2009-02-25 2010-09-09 Kyocera Corp Cell stack device, fuel cell module, and fuel cell device
JP2010238454A (en) * 2009-03-30 2010-10-21 Aisin Seiki Co Ltd Fuel cell system
JP2010257732A (en) * 2009-04-24 2010-11-11 Kyocera Corp Fuel battery module, and fuel battery device
JP2011071092A (en) * 2009-08-27 2011-04-07 Kyocera Corp Cell stack device, fuel cell module, and fuel cell device
WO2014189135A1 (en) * 2013-05-23 2014-11-27 京セラ株式会社 Fuel cell module and fuel cell device
CN117293341A (en) * 2023-11-24 2023-12-26 成都岷山绿氢能源有限公司 Fuel cell system for equalizing inlet temperature of fuel cell stack
CN117293341B (en) * 2023-11-24 2024-01-26 成都岷山绿氢能源有限公司 Fuel cell system for equalizing inlet temperature of fuel cell stack

Also Published As

Publication number Publication date
JP4789451B2 (en) 2011-10-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5235291B2 (en) Fuel cell
JP5300172B2 (en) Fuel cell
US7862939B2 (en) Fuel cell assembly and electricity generation unit used in same
KR102046842B1 (en) Fuel Cell Modules and Fuel Cell Devices
JP4789451B2 (en) Fuel cell
JP5312419B2 (en) Fuel cell
JP4991087B2 (en) Fuel cell assembly
JP2010245049A (en) Fuel cell assembly
JP5177945B2 (en) Fuel cell assembly
JP4758074B2 (en) Fuel cell assembly and fuel cell
JP2005209579A (en) Fuel cell assembly
JP4863600B2 (en) Fuel cell assembly
JP2007157352A (en) Fuel cell cell stack and fuel cell
JP4986376B2 (en) Fuel cell assembly
JP4587709B2 (en) Fuel cell
JP5156169B2 (en) Fuel cell assembly
JP4814497B2 (en) Fuel cell
JP5496241B2 (en) Fuel cell
JP4745622B2 (en) Current collecting member, fuel cell stack and fuel cell
JP4443184B2 (en) Fuel cell
JP2005123014A (en) Fuel cell assembly
JP4986377B2 (en) Fuel cell assembly
JP2005100818A (en) Fuel cell
JP5456121B2 (en) Fuel cell
JP5451808B2 (en) Fuel cell assembly

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20070912

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20100709

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20100803

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20100927

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20110621

A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20110719

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140729

Year of fee payment: 3

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 4789451

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees