JP2010277746A - Cell stack device and fuel cell module, and fuel cell device - Google Patents

Cell stack device and fuel cell module, and fuel cell device Download PDF

Info

Publication number
JP2010277746A
JP2010277746A JP2009127302A JP2009127302A JP2010277746A JP 2010277746 A JP2010277746 A JP 2010277746A JP 2009127302 A JP2009127302 A JP 2009127302A JP 2009127302 A JP2009127302 A JP 2009127302A JP 2010277746 A JP2010277746 A JP 2010277746A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
fuel
cell stack
fuel gas
manifold
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.)
Pending
Application number
JP2009127302A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Takashi Ono
孝 小野
Mitsuhiro Nakamura
光博 中村
Narikado Takahashi
成門 高橋
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 JP2009127302A priority Critical patent/JP2010277746A/en
Publication of JP2010277746A publication Critical patent/JP2010277746A/en
Pending legal-status Critical Current

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

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a highly reliable cell stack device that can stably supply a fuel gas and restrain deformation of a manifold even if a reformer expands under a high temperature, and to provide a fuel cell module and a fuel cell device which have the stack device. <P>SOLUTION: One end of a fuel gas supply tube 13 is connected to each of fuel gas outlets 11 provided at both ends of a container 23 in its longitudinal direction, and the other ends of the fuel gas supply tubes 13 are connected for connection to the manifold 7. In such a construction, it is possible to achieve a cell stack device A, a fuel cell module B, and a fuel cell device, which are excellent in durability and have improved power-generation efficiency. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、燃料電池セルを複数個立設させた状態で配列して電気的に接続してなるセルスタックと、燃料電池セルに燃料ガスを供給するためのマニホールドと、原燃料を燃料ガスに改質するための改質器とを具備するセルスタック装置および燃料電池モジュールならびに燃料電池装置に関する。   The present invention relates to a cell stack in which a plurality of fuel cells are arranged and electrically connected in a standing state, a manifold for supplying fuel gas to the fuel cells, and raw fuel as fuel gas. The present invention relates to a cell stack device including a reformer for reforming, a fuel cell module, and a fuel cell device.

近年、次世代エネルギーとして、燃料ガス(水素含有ガス)と空気(酸素含有ガス)とを用いて電力を得ることができる燃料電池セルを収納容器内に収納してなる燃料電池モジュールが種々提案されている(例えば、特許文献1参照)。   In recent years, various fuel cell modules have been proposed in which fuel cells capable of obtaining power using fuel gas (hydrogen-containing gas) and air (oxygen-containing gas) are housed in a storage container as next-generation energy. (For example, refer to Patent Document 1).

ところで、燃料電池セルに供給する水素含有ガスを生成するにあたっては、例えば、天然ガス等の炭化水素を水蒸気と反応させて水素を生成する水蒸気改質法が知られており、そのような改質を行うための改質器も種々提案されている。   By the way, in generating a hydrogen-containing gas to be supplied to a fuel cell, for example, a steam reforming method is known in which hydrocarbons such as natural gas are reacted with steam to generate hydrogen, and such reforming is known. Various reformers for carrying out the above have been proposed.

図8は従来の燃料電池モジュールCを示す外観斜視図であり、収納容器101内にセルスタック装置Dが収納されている。セルスタック装置Dは、複数の燃料電池セル103を配列して直列に接続してなるセルスタック105と、原燃料を燃料ガスに改質するための改質器108と、燃料電池セルに燃料ガスを供給するためのマニホールド109とを有している。   FIG. 8 is an external perspective view showing a conventional fuel cell module C, in which a cell stack device D is stored in a storage container 101. The cell stack apparatus D includes a cell stack 105 in which a plurality of fuel cells 103 are arranged and connected in series, a reformer 108 for reforming raw fuel into fuel gas, and a fuel gas in the fuel cell. And a manifold 109 for supplying.

ここで、セルスタック105はガラス等のシール材107によりマニホールド109に固定されており、また、セルスタック105の上方にはUの字状の改質器108が配置されている。なお、改質器108は、改質効率のよい水蒸気改質を行なうために、改質器108に供給される水を気化させるための気化部と、気化された水と原燃料から燃料ガス(水素含有ガス)を生成するための改質部とを備えている。   Here, the cell stack 105 is fixed to the manifold 109 by a sealing material 107 such as glass, and a U-shaped reformer 108 is disposed above the cell stack 105. In order to perform steam reforming with high reforming efficiency, the reformer 108 includes a vaporizer for vaporizing water supplied to the reformer 108, a fuel gas (from the vaporized water and raw fuel) And a reforming section for producing a hydrogen-containing gas).

改質器108にて生成された燃料ガスは、燃料ガス供給管111を介してマニホールド109に供給され、マニホールド109から各燃料電池セル103に水素含有ガスが供給される。   The fuel gas generated by the reformer 108 is supplied to the manifold 109 via the fuel gas supply pipe 111, and the hydrogen-containing gas is supplied from the manifold 109 to each fuel cell 103.

ところで、図8に示した燃料電池モジュールCにおいては、改質器108で生成された燃料ガスがマニホールド109の一端側に接続された燃料ガス供給管111よりマニホールド109内に供給されることから、燃料ガス供給管111との接続部より遠い位置に配置された燃料電池セル103には十分な量の燃料ガスを供給することができず、燃料電池セル103が劣化するおそれやセルスタック105の発電効率が低下するおそれがあった。また、図8に示した燃料電池モジュールCでは、改質器108内において原燃料を燃料ガスに改質する改質部が1ヶ所しかないため、改質部が劣化した場合には、正常な燃料ガスの供給が行えなくなることから、燃料電池モジュールCの発電効率が低下するという問題もあった。   By the way, in the fuel cell module C shown in FIG. 8, the fuel gas generated by the reformer 108 is supplied into the manifold 109 from the fuel gas supply pipe 111 connected to one end side of the manifold 109. A sufficient amount of fuel gas cannot be supplied to the fuel cell 103 disposed at a position farther from the connecting portion with the fuel gas supply pipe 111, and the fuel cell 103 may deteriorate or power generation of the cell stack 105 may occur. There was a risk that efficiency would decrease. Further, in the fuel cell module C shown in FIG. 8, since there is only one reforming part for reforming raw fuel into fuel gas in the reformer 108, when the reforming part deteriorates, it is normal. Since the supply of the fuel gas cannot be performed, there is a problem that the power generation efficiency of the fuel cell module C is lowered.

このような問題に対して、本出願人は、図9に示すように、中央部に気化部121aを備え、その両端部に改質部121bを有する改質器121を備えるとともに、それぞれの改質部121bに接続された燃料ガス供給管123をマニホールド109の両端部に接続したセルスタック装置Eを提案した(例えば、特許文献2参照)。   As shown in FIG. 9, the present applicant has a reformer 121 having a vaporizer 121 a at the center and reformers 121 b at both ends, as shown in FIG. 9. A cell stack apparatus E in which the fuel gas supply pipe 123 connected to the mass part 121b is connected to both ends of the manifold 109 has been proposed (see, for example, Patent Document 2).

特開2007−59377号公報JP 2007-59377 A 国際出願第PCT/JP2009/55869号明細書International Application No. PCT / JP2009 / 55869

しかしながら、図9に示すように、2本の燃料ガス供給管123をマニホールド109の両端部の上面に接続したセルスタック装置Eにおいては、改質器121が高温となったときに矢印の方向に膨張して燃料ガス供給管123が破線で示すように変形するという問題があり、これに起因してマニホールド109が一点鎖線で示すように改質器121側に向けて凸状に変形することにより、燃料電池セル103をマニホールド109に固定するためのシール材107に割れKが生じ、セルスタック装置Eの耐久性が低下するという問題があった。   However, as shown in FIG. 9, in the cell stack apparatus E in which the two fuel gas supply pipes 123 are connected to the upper surfaces of both ends of the manifold 109, the reformer 121 is moved in the direction of the arrow when the reformer 121 becomes hot. There is a problem that the fuel gas supply pipe 123 expands and deforms as indicated by a broken line, and due to this, the manifold 109 deforms in a convex shape toward the reformer 121 as indicated by a one-dot chain line. Further, there is a problem that the crack K is generated in the sealing material 107 for fixing the fuel cell 103 to the manifold 109, and the durability of the cell stack device E is lowered.

それゆえ、本発明は、燃料ガスを安定して供給できるとともに、改質器が高温において膨張してもマニホールドの変形を抑制でき、信頼性に優れるセルスタック装置およびそれを具備する燃料電池モジュールならびに燃料電池装置を提供することを目的とする。   Therefore, the present invention provides a cell stack device that can stably supply fuel gas and can suppress deformation of the manifold even when the reformer expands at a high temperature, and is excellent in reliability, and a fuel cell module including the same. An object is to provide a fuel cell device.

本発明のセルスタック装置は、内部にガス流路を有する柱状の燃料電池セルを複数個立設させた状態で配列して電気的に接続してなるセルスタックと、前記燃料電池セルの下端をシール材にて固定するとともに前記燃料電池セルに燃料ガスを供給するためのマニホールドと、前記セルスタックの上方に配置され、筒状の容器の長さ方向の中央部に、原燃料が供給される供給口が設けられた気化部を有し、前記容器の長さ方向の両端部に、前記気化部より流入した原燃料を前記燃料ガスに改質する改質触媒を備えるとともに前記燃料ガスを送出する燃料ガス送出口が設けられた改質部をそれぞれ有する改質器とを具備するセルスタック装置であって、前記容器の前記両端部に設けられた前記燃料ガス送出口のそれぞれに燃料ガス供給管の一端が接続されており、前記燃料ガス供給管の他端同士がつながれて前記マニホールドに接続されていることを特徴とする。   The cell stack device of the present invention includes a cell stack formed by arranging and electrically connecting a plurality of columnar fuel cells having gas flow paths therein, and a lower end of the fuel cell. A raw material fuel is supplied to a central part in the longitudinal direction of a cylindrical container, which is fixed above the cell stack and fixed with a sealing material and which is provided above the cell stack. A vaporization section provided with a supply port; and a reforming catalyst for reforming the raw fuel flowing from the vaporization section into the fuel gas at both ends in the longitudinal direction of the container and delivering the fuel gas And a reformer having a reforming section provided with a fuel gas delivery port for performing fuel gas supply to each of the fuel gas delivery ports provided at both ends of the vessel One end of the tube Are continued, characterized in that the other ends of the fuel gas supply pipe is connected to said manifold connected.

このようなセルスタック装置においては、改質器を構成する容器の両端部に設けられた燃料ガス送出口のそれぞれに燃料ガス供給管の一端が接続されており、燃料ガス供給管の他端同士がつながれてマニホールドに接続されていることから、改質器が高温となって膨張した場合に、その膨張に伴って配管(燃料ガス供給管)が変形したとしても、マニホールドに生じる応力を小さくできるため、マニホールドの変形を小さくすることができる。これにより燃料電池セルを固定するためのシール材に割れが生じることを抑制でき、結果的にセルスタック装置の耐久性を高めることができる。それにより信頼性の向上したセルスタック装置とすることができる。   In such a cell stack apparatus, one end of the fuel gas supply pipe is connected to each of the fuel gas delivery ports provided at both ends of the container constituting the reformer, and the other ends of the fuel gas supply pipes are connected to each other. Since the reformer is expanded at a high temperature, even if the piping (fuel gas supply pipe) is deformed due to the expansion, the stress generated in the manifold can be reduced. Therefore, deformation of the manifold can be reduced. Thereby, it can suppress that a crack arises in the sealing material for fixing a fuel battery cell, and can improve durability of a cell stack apparatus as a result. Thereby, a cell stack device with improved reliability can be obtained.

また、本発明のセルスタック装置においては、改質器の両端部にそれぞれ改質部を有していることから、2つの改質部のうち1つの改質部が劣化しても、残りの1つの改質部から燃料ガスを供給することが可能になるために、セルスタック装置を安定して作動させることが可能になる。   Further, in the cell stack device of the present invention, since the reformer has the reforming parts at both ends, even if one of the two reforming parts deteriorates, the remaining Since the fuel gas can be supplied from one reforming section, the cell stack device can be stably operated.

また、本発明のセルスタック装置では、前記燃料ガス供給管は、前記マニホールドの前記セルスタックが固定された面と反対側の底面側に回り込ませて前記マニホールドの底面に接続されていることが好ましい。   In the cell stack device of the present invention, it is preferable that the fuel gas supply pipe is connected to the bottom surface of the manifold by wrapping around the bottom surface of the manifold opposite to the surface on which the cell stack is fixed. .

このようなセルスタック装置においては、燃料ガス供給管がマニホールドの底面に接続されているために、改質器から出た高温の改質ガスがマニホールドの底面側に回り込んで、底面側よりマニホールドの内部に供給される。これにより、従来であれば温度が低かったマニホールドの底面側の温度を一様に高めることができる。従来はマニホールドの上面側はセルスタックの発電反応による発熱で温度が高いが、底面側には発熱源が無く熱放散のみであったためにマニホールドの上面側と底面側とでは温度差が発生していた。この温度差による熱膨張の違いにより上面のシール材に引張応力が生じていたが、底面まで高温の燃料ガスを回すことにより、この引張応力が緩和してセルスタックの耐久性や信頼性を向上させることが可能になる。   In such a cell stack device, since the fuel gas supply pipe is connected to the bottom surface of the manifold, the high-temperature reformed gas that has come out of the reformer circulates to the bottom surface side of the manifold, and the manifold from the bottom surface side. Supplied inside. Thereby, the temperature on the bottom surface side of the manifold, which has been conventionally low, can be uniformly increased. Conventionally, the top surface of the manifold has a high temperature due to the heat generated by the power generation reaction of the cell stack, but there is no heat source on the bottom surface and only heat dissipation, so there is a temperature difference between the top and bottom surfaces of the manifold. It was. Due to the difference in thermal expansion due to this temperature difference, tensile stress was generated in the top seal material, but by turning high-temperature fuel gas to the bottom surface, this tensile stress was alleviated to improve the durability and reliability of the cell stack. It becomes possible to make it.

また、本発明のセルスタック装置は、前記燃料ガス供給管が前記マニホールドの底面の中央部に接続されていることが好ましい。   In the cell stack device of the present invention, it is preferable that the fuel gas supply pipe is connected to a central portion of the bottom surface of the manifold.

このようなセルスタック装置においては、燃料ガス供給管からマニホールド内に供給される燃料ガスがマニホールドの中央部から周囲に拡散するようになるので、その中央部から両端部側に向けて対称的に燃料ガスを供給することが可能になり、マニホールドに固定されたセルスタックを構成する各燃料電池セルに対して効率よく燃料ガスを供給でき、これによりセルスタック装置の発電性能を高めることができる。   In such a cell stack device, the fuel gas supplied from the fuel gas supply pipe into the manifold diffuses from the central part of the manifold to the surroundings, so that it is symmetrical from the central part toward both ends. The fuel gas can be supplied, and the fuel gas can be efficiently supplied to each fuel cell constituting the cell stack fixed to the manifold, thereby improving the power generation performance of the cell stack device.

また、本発明のセルスタック装置は、前記マニホールド内に、前記燃料ガス供給管より供給された前記燃料ガスを前記燃料電池セルに向けて流すための多数の孔を有する平板またはメッシュ板が設けられていることが好ましい。   In the cell stack device of the present invention, a flat plate or a mesh plate having a plurality of holes for allowing the fuel gas supplied from the fuel gas supply pipe to flow toward the fuel cell is provided in the manifold. It is preferable.

このようなセルスタック装置においては、マニホールド内に、それぞれの燃料電池セルに燃料ガスを流すための多数の孔を有する平板またはメッシュ板が設けられていることから、セルスタックを構成するそれぞれの燃料電池セルに効率よく燃料ガスを供給することができ、発電効率を向上させることができる。   In such a cell stack apparatus, a flat plate or a mesh plate having a large number of holes for flowing fuel gas to each fuel cell is provided in the manifold, so that each fuel constituting the cell stack is provided. The fuel gas can be efficiently supplied to the battery cell, and the power generation efficiency can be improved.

本発明の燃料電池モジュールは、収納容器内に、上記のセルスタック装置を収納してなることから、信頼性の向上した燃料電池モジュールとすることができる。   Since the fuel cell module of the present invention contains the cell stack device in a storage container, the fuel cell module can be improved in reliability.

本発明の燃料電池装置は、上記の燃料電池モジュールと前記セルスタック装置を動作させるための補機とを外装ケース内に収納してなることから、信頼性の向上した燃料電池装置とすることができる。   The fuel cell device according to the present invention includes the above fuel cell module and an auxiliary device for operating the cell stack device in an outer case, so that the fuel cell device can be improved in reliability. it can.

本発明によれば、中央部に気化部を備え、その両端部に改質部を備えるとともに、それぞれの改質部に燃料ガス供給管が接続されている改質器を備えてなるセルスタック装置において、当該改質器が高温において膨張する場合に、マニホールドの変形を抑制でき、シール材に割れが生じることを抑制できる。また、改質器の両端部にそれぞれ改質部を有していることから、2つの改質部のうち1つの改質部が劣化しても、残りの1つの改質部から燃料ガスを供給することが可能になるために、セルスタック装置を安定して作動させることが可能になり、これにより、信頼性の向上したセルスタック装置およびそれを具備する燃料電池モジュールならびに燃料電池装置を提供することができる。   According to the present invention, a cell stack device comprising a reformer having a vaporization section at the center, reforming sections at both ends thereof, and a fuel gas supply pipe connected to each reforming section. In this case, when the reformer expands at a high temperature, deformation of the manifold can be suppressed and cracking of the seal material can be suppressed. In addition, since each reformer has reforming sections at both ends, even if one reforming section of the two reforming sections deteriorates, fuel gas is discharged from the remaining one reforming section. Since it becomes possible to supply the cell stack device, it is possible to stably operate the cell stack device, thereby providing a cell stack device with improved reliability, a fuel cell module including the cell stack device, and a fuel cell device. can do.

本発明のセルスタック装置の一例を示す外観斜視図である。It is an external appearance perspective view which shows an example of the cell stack apparatus of this invention. 本発明のセルスタック装置の効果を説明するための断面図である。It is sectional drawing for demonstrating the effect of the cell stack apparatus of this invention. 本発明のセルスタック装置の他の例を示すもので、マニホールドの内部に燃料電池セルに向けて燃料ガスを流すための部材が設けられていることを示す断面図である。FIG. 5 is a cross-sectional view showing another example of the cell stack device of the present invention, and showing that a member for flowing fuel gas toward the fuel cell is provided inside the manifold. 本発明のセルスタック装置を構成する改質器の一例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows an example of the modifier which comprises the cell stack apparatus of this invention. 本発明の燃料電池モジュールの一例を示し、改質器を取り外したセルスタック装置を収納容器の後方に引き出した状態を示す外観斜視図である。It is an external appearance perspective view which shows an example of the fuel cell module of this invention, and shows the state which pulled out the cell stack apparatus which removed the reformer to the back of the storage container. 本発明の燃料電池モジュールの一例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows an example of the fuel cell module of this invention. 図6に示す燃料電池モジュールのうち、収納容器を構成するとともに改質器が接続された上壁と、改質器を取り外したセルスタック装置を抜粋して示す外観斜視図である。FIG. 7 is an external perspective view showing, in an extracted manner, an upper wall that constitutes a storage container and is connected to a reformer, and a cell stack device from which the reformer is removed, of the fuel cell module shown in FIG. 従来の燃料電池モジュールを示す外観斜視図である。It is an external appearance perspective view which shows the conventional fuel cell module. 図8に示すセルスタック装置の断面図である。It is sectional drawing of the cell stack apparatus shown in FIG.

図1は、本発明のセルスタック装置の一例を示す外観斜視図である。図2は、本発明のセルスタック装置の効果を説明するための説明図である。なお、以降の図において同一の部材については同一の番号を付するものとする。   FIG. 1 is an external perspective view showing an example of the cell stack device of the present invention. FIG. 2 is an explanatory diagram for explaining the effect of the cell stack device of the present invention. In the following drawings, the same numbers are assigned to the same members.

本発明のセルスタック装置Aは、内部にガス流路(不図示)を有する燃料電池セル1を複数個立設させた状態で、間に集電部材(不図示)を設けて電気的に接続してなるセルスタック3と、セルスタック3の下端がシール材5を介して固定するマニホールド7と、セルスタック3の上方に設けられ、中央部に気化部を備えるとともに、その両端部に燃料ガス送出口11を有し、上面に原燃料供給管31が設けられた改質器9と、改質器9のそれぞれの燃料ガス送出口11に接続された燃料ガス供給管13とから構成されており、改質器9の両端部に設けられた燃料ガス送出口11のそれぞれに接続されており、燃料ガス供給管13の一端が燃料ガス供給管13の他端がマニホールド7の底面に回り込んで互いに連結された後、マニホールド7の底面7bに接続されている。また、セルスタック3の両端部には、燃料電池セル1の発電により生じた電流を収集して外部に引き出すための、電流引出部15を有する導電部材17が配置されている。ここでセルスタック3および集電部材17の下端をマニホールド7に固定するためのシール材5としては、セルスタック3が高温に加熱されても変形や溶融しないような耐熱性を有するガラスやガラスにセラミック粒子を含むガラスセラミックスなどが好適に用いられる。   The cell stack apparatus A of the present invention is electrically connected by providing a current collecting member (not shown) between the plurality of fuel cells 1 each having a gas flow path (not shown). The cell stack 3, the manifold 7 whose lower end of the cell stack 3 is fixed via the sealing material 5, and the vaporizer at the center, and the fuel gas at both ends thereof The reformer 9 has a delivery port 11 and is provided with a raw fuel supply pipe 31 on the upper surface, and a fuel gas supply pipe 13 connected to each fuel gas delivery port 11 of the reformer 9. The fuel gas supply pipe 13 is connected to each of the fuel gas delivery ports 11 provided at both ends of the reformer 9, and one end of the fuel gas supply pipe 13 goes to the bottom surface of the manifold 7. After being connected to each other with the manifold 7 It is connected to the bottom surface 7b. Further, at both ends of the cell stack 3, conductive members 17 having current extraction portions 15 for collecting and drawing out current generated by power generation of the fuel cell 1 are arranged. Here, the sealing material 5 for fixing the lower ends of the cell stack 3 and the current collecting member 17 to the manifold 7 is made of glass or glass having heat resistance such that the cell stack 3 is not deformed or melted even when heated to a high temperature. Glass ceramics containing ceramic particles are preferably used.

これにより、改質器9が高温において、図2に示すように、破線で示した状態へと膨張した場合においても、マニホールド7に生じる応力は配管(燃料ガス供給管13)が変形することにより緩和されることからマニホールド7の変形が抑えられる。これにより燃料電池セル1を固定するためのシール材5に割れが生じることを抑制でき、結果的にセルスタック装置Aの耐久性を高めることができるとともに、信頼性を向上することができる。   As a result, even when the reformer 9 expands to the state shown by the broken line as shown in FIG. 2 at a high temperature, the stress generated in the manifold 7 is caused by the deformation of the pipe (fuel gas supply pipe 13). Since it is relaxed, the deformation of the manifold 7 is suppressed. Thereby, it can suppress that a crack arises in the sealing material 5 for fixing the fuel cell 1, and as a result, the durability of the cell stack device A can be improved and the reliability can be improved.

また、本発明のセルスタック装置Aにおいては、燃料ガス供給管13がマニホールド7の底面7bの中央部に接続されていることが好ましい。   In the cell stack apparatus A of the present invention, it is preferable that the fuel gas supply pipe 13 is connected to the central portion of the bottom surface 7 b of the manifold 7.

これにより、マニホールド7上に配置されたセルスタック3を構成する各燃料電池セル1に十分量の燃料ガスを供給することができ、燃料電池セル1が劣化することや発電効率が低下することを抑制することができる。   As a result, a sufficient amount of fuel gas can be supplied to each fuel cell 1 constituting the cell stack 3 arranged on the manifold 7, so that the fuel cell 1 is deteriorated and the power generation efficiency is reduced. Can be suppressed.

ここでいうマニホールド7の底面7bの中央とは、マニホールド7の長手方向の長さの1/2の点と、その長手方向に対して垂直な方向である幅の1/2の点の交点付近をいい、燃料ガス供給管13をマニホールド7の底面7bの中央部に接続する場合においては、燃料ガス供給管13はこの交点を含むように接続される。   Here, the center of the bottom surface 7b of the manifold 7 is the vicinity of the intersection of a half point in the longitudinal direction of the manifold 7 and a half point in the width that is perpendicular to the longitudinal direction. In the case where the fuel gas supply pipe 13 is connected to the central portion of the bottom surface 7b of the manifold 7, the fuel gas supply pipe 13 is connected so as to include this intersection.

本発明のセルスタック装置Aにおいては、マニホールド7内に燃料ガスを燃料電池セルに向けて流すための部材21が設けられていることが好ましい。図3は、本発明のセルスタック装置の他の例を示すもので、マニホールドの内部に燃料ガスを燃料電池セルに向けて流すための部材が設けられていることを示す断面図である。   In the cell stack apparatus A of the present invention, it is preferable that a member 21 for flowing the fuel gas toward the fuel cell is provided in the manifold 7. FIG. 3 shows another example of the cell stack device of the present invention, and is a cross-sectional view showing that a member for flowing fuel gas toward the fuel cell is provided inside the manifold.

このようなセルスタック装置Aにおいては、マニホールド7の内部にセルスタック3を構成する燃料電池セル1に向けて燃料ガスを流すための部材21(以下、燃料ガス流通方向調整部材21という。)として、多数の孔を有する平板やメッシュ板が設けられていることから、セルスタック3を構成する各燃料電池セル1に燃料ガスを効率よく供給することができ、発電効率を向上することができる。なお、燃料ガス流通方向調整部材21の材質をニッケルにした場合には、ニッケルの触媒作用により、改質器9にて十分に改質されなかった原燃料をさらに改質することができるという利点がある。   In such a cell stack apparatus A, a member 21 (hereinafter referred to as a fuel gas flow direction adjusting member 21) for flowing fuel gas toward the fuel cell 1 constituting the cell stack 3 inside the manifold 7 is used. Since the flat plate or mesh plate having a large number of holes is provided, the fuel gas can be efficiently supplied to each fuel cell 1 constituting the cell stack 3, and the power generation efficiency can be improved. In addition, when the material of the fuel gas flow direction adjusting member 21 is nickel, the raw fuel that has not been sufficiently reformed by the reformer 9 can be further reformed by the catalytic action of nickel. There is.

また、燃料ガス流通方向調整部材21における孔のサイズを中央部側を小さく、端部側を大きくした場合には、燃料ガスが燃料ガス流通方向調整部材21の端部側を通過しやすくなり、マニホールド7の底面7bの燃料ガス供給管13の接続部から遠い燃料電池セル1にもさらに効率よく燃料ガスを供給することが可能になる。   Further, when the size of the hole in the fuel gas flow direction adjusting member 21 is reduced at the center side and the end side is increased, the fuel gas easily passes through the end side of the fuel gas flow direction adjusting member 21, It becomes possible to supply the fuel gas more efficiently to the fuel cell 1 far from the connection portion of the fuel gas supply pipe 13 on the bottom surface 7 b of the manifold 7.

図4は、本発明のセルスタック装置Aを構成する改質器の一例を示す断面図である。図4に示す改質器9においては、筒状の容器23内の長さ方向の中央部に気化部25を有し、容器23の長さ方向の両端部(すなわち気化部25の両側)に改質触媒27を備える改質部29を有している。気化部25は、原燃料が供給される供給口30を有し、供給口29に原燃料供給管31が接続されている。また、それぞれの改質部29には、原燃料を改質して生成される燃料ガスを送出するための燃料ガス送出口11を有し、燃料ガス送出口11に燃料ガス供給管13の一端が接続されている。なお、気化部25と改質部29とは通気性のある壁33で分離されている。また、図示しないが、改質器9において水蒸気改質を行う場合においては、原燃料供給管31の内側に水供給管を設けることもできる。   FIG. 4 is a sectional view showing an example of a reformer constituting the cell stack apparatus A of the present invention. In the reformer 9 shown in FIG. 4, it has the vaporization part 25 in the center part of the length direction in the cylindrical container 23, and the both ends of the length direction of the container 23 (namely, both sides of the vaporization part 25). A reforming section 29 including a reforming catalyst 27 is provided. The vaporization unit 25 has a supply port 30 to which raw fuel is supplied, and a raw fuel supply pipe 31 is connected to the supply port 29. Each reformer 29 has a fuel gas delivery port 11 for delivering fuel gas produced by reforming the raw fuel, and one end of the fuel gas supply pipe 13 is connected to the fuel gas delivery port 11. Is connected. The vaporizing section 25 and the reforming section 29 are separated by a wall 33 having air permeability. Although not shown, when steam reforming is performed in the reformer 9, a water supply pipe can be provided inside the raw fuel supply pipe 31.

このようなセルスタック装置Aにおいては、改質器9におけるそれぞれの改質部29にて生成された燃料ガスが、それぞれの燃料ガス供給管13を通してマニホールド7より燃料電池セル1に供給されることとなる。   In such a cell stack apparatus A, the fuel gas generated in each reformer 29 in the reformer 9 is supplied from the manifold 7 to the fuel cell 1 through each fuel gas supply pipe 13. It becomes.

それにより、マニホールド7上に配置されたセルスタック3を構成する各燃料電池セル1に十分量の燃料ガスを供給することができ、燃料電池セル1が劣化することや発電効率が低下することを抑制することができる。   As a result, a sufficient amount of fuel gas can be supplied to each fuel cell 1 constituting the cell stack 3 arranged on the manifold 7, and the deterioration of the fuel cell 1 and the decrease in power generation efficiency. Can be suppressed.

この改質器9は、その両端部にそれぞれ改質部29を有していることから、2つの改質部29のうち1つの改質部29が劣化しても、残りの1つの改質部29から燃料ガスを供給することが可能になるために、セルスタック装置Aを安定して作動させることが可能になる。   Since the reformer 9 has the reforming sections 29 at both ends thereof, even if one reforming section 29 of the two reforming sections 29 deteriorates, the remaining one reforming section 9 Since it becomes possible to supply fuel gas from the part 29, the cell stack apparatus A can be operated stably.

ここで、燃料ガス供給管13よりマニホールド7に供給される燃料ガスが等しい量となるように、改質器9の気化部25の供給口29からそれぞれの燃料ガス供給管13とマニホールド7との接続部までの長さおよび燃料ガス供給管13の内径が等しいことが好ましい。   Here, the fuel gas supplied from the fuel gas supply pipe 13 to the manifold 7 through the supply port 29 of the vaporization section 25 of the reformer 9 is connected to the manifold 7 at an equal amount. It is preferable that the length to the connecting portion and the inner diameter of the fuel gas supply pipe 13 are equal.

ところで、燃料電池セル1の発電に伴い燃料電池セル1(セルスタック3)に熱が生じるが、その発電により生じた熱は、隣接する燃料電池セル1間等から放熱されることとなる。   By the way, although heat is generated in the fuel cell 1 (cell stack 3) with the power generation of the fuel cell 1, the heat generated by the power generation is radiated from between adjacent fuel cells 1 or the like.

しかしながら、燃料電池セル1を複数個並設し電気的に直列に接続してなるセルスタック3においては、セルスタック3を構成する燃料電池セル1の配列方向の端部に配置される燃料電池セル1は放熱しやすいが、セルスタック3を構成する燃料電池セル1の配列方向の中央部側に配置される燃料電池セル1は放熱しにくいため、セルスタック3全体として、中央部側の温度が高く、端部側の温度が低いという不均一な温度分布を生じる場合がある。   However, in a cell stack 3 in which a plurality of fuel cells 1 are juxtaposed and electrically connected in series, the fuel cells arranged at the end in the arrangement direction of the fuel cells 1 constituting the cell stack 3 1 is easy to dissipate heat, but the fuel cell 1 disposed on the center side in the arrangement direction of the fuel cells 1 constituting the cell stack 3 is difficult to dissipate. There may be a non-uniform temperature distribution where the temperature is high and the temperature at the end is low.

また、燃料電池セル1の上端部側にて、燃料電池セル1より排出される余剰の燃料ガスを燃焼させる場合においては、燃料電池セル1の上端部側の温度が高く、下端部側の温度が低いという不均一な温度分布を生じる場合がある。   When surplus fuel gas discharged from the fuel cell 1 is burned on the upper end side of the fuel cell 1, the temperature on the upper end side of the fuel cell 1 is high and the temperature on the lower end side is high. May cause a non-uniform temperature distribution.

図1に示したように、水蒸気改質を行なうための改質器9をセルスタック3の上方に配置する場合には、改質器9の気化部25が、セルスタック3の中央部側に位置する燃料電池セル1の上方に配置されることとなる。   As shown in FIG. 1, when the reformer 9 for performing the steam reforming is disposed above the cell stack 3, the vaporization unit 25 of the reformer 9 is disposed on the center side of the cell stack 3. It will be arrange | positioned above the fuel cell 1 located.

それにより、例えば、原燃料供給管31の内側に設けられた水供給管より気化部25に供給される水が気化するための吸熱反応により、セルスタック3の中央部側に位置する燃料電池セル1の温度(特には、セルスタック3の中央部側に位置する燃料電池セル1の上端部側の温度)が低下することとなる。   Thereby, for example, a fuel cell located on the center side of the cell stack 3 by an endothermic reaction for vaporizing water supplied to the vaporization unit 25 from a water supply pipe provided inside the raw fuel supply pipe 31 1 (particularly, the temperature on the upper end side of the fuel cell 1 positioned on the center side of the cell stack 3) is lowered.

したがって、セルスタック3の中央部側(特には中央部側に位置する燃料電池セル1の上端部側)の温度を低下させることができることから、セルスタック3を構成する燃料電池セル1の配列方向における温度分布を均一に近づけることができるとともに、燃料電池セル1の上下方向における温度分布を均一に近づけることができる。それにより、セルスタック3の発電効率を向上させることができるセルスタック装置Aとすることができる。   Therefore, the temperature on the center side of the cell stack 3 (particularly, the upper end side of the fuel cell 1 located on the center side) can be lowered, and therefore the arrangement direction of the fuel cells 1 constituting the cell stack 3 The temperature distribution in the fuel cell 1 can be made closer to uniform and the temperature distribution in the vertical direction of the fuel cell 1 can be made closer to uniform. Thereby, it can be set as the cell stack apparatus A which can improve the electric power generation efficiency of the cell stack 3. FIG.

なお、図1においては、燃料電池セル1としては、内部を燃料ガス(水素含有ガス)が長手方向に流通するガス流路を有する中空平板型の支持体の表面に、燃料側電極層、固体電解質層および酸素側電極層をこの順に設けてなる固体酸化物形燃料電池セル1を例示している。   In FIG. 1, the fuel battery cell 1 has a fuel-side electrode layer, a solid on the surface of a hollow plate-type support body having a gas flow path through which fuel gas (hydrogen-containing gas) flows in the longitudinal direction. A solid oxide fuel cell 1 in which an electrolyte layer and an oxygen-side electrode layer are provided in this order is illustrated.

燃料電池セル1として固体酸化物形燃料電池セルを用いる場合にあっては、燃料電池セル1の発電温度が、600℃〜1000℃程度と非常に高温となり、それに伴い燃料電池セル1の配列方向における温度分布や、燃料電池セル1の上下方向における温度分布が不均一となりやすくなる。   When a solid oxide fuel cell is used as the fuel cell 1, the power generation temperature of the fuel cell 1 is as high as about 600 ° C. to 1000 ° C., and accordingly the arrangement direction of the fuel cell 1. And the temperature distribution in the vertical direction of the fuel cell 1 are likely to be non-uniform.

ここで、上述したセルスタック装置Aにおいては、この場合も、気化部25における吸熱反応により、セルスタック3の中央部側(特には中央部側に位置する燃料電池セル1の上端部側)の温度を低下させることができることから、セルスタック3を構成する燃料電池セル1の配列方向における温度分布や、燃料電池セル1の上下方向における温度分布をより均一に近づけることできる。それゆえ、燃料電池セル1として固体酸化物形燃料電池セルを用いる場合に特に有用となる。   Here, in the above-described cell stack apparatus A, in this case as well, due to the endothermic reaction in the vaporization section 25, the center portion side of the cell stack 3 (particularly the upper end portion side of the fuel cell 1 located on the center portion side) Since the temperature can be lowered, the temperature distribution in the arrangement direction of the fuel cells 1 constituting the cell stack 3 and the temperature distribution in the vertical direction of the fuel cells 1 can be made more uniform. Therefore, it is particularly useful when a solid oxide fuel cell is used as the fuel cell 1.

なお、燃料電池セル1としては、上記以外にたとえば円筒状、平板状の燃料電池セルを用いることもでき、また酸素側電極層としての機能を持たせた支持体の表面に固体電解質層および燃料側電極層を順に設けてなる固体酸化物形燃料電池セルとすることもできる。   In addition to the above, for example, a cylindrical or flat fuel cell can be used as the fuel cell 1, and the solid electrolyte layer and the fuel are provided on the surface of the support having the function as the oxygen-side electrode layer. It can also be set as the solid oxide fuel cell by which a side electrode layer is provided in order.

図5は、収納容器41内に、上述したセルスタック装置Aを収納してなる本発明の燃料電池モジュールB(以下、モジュールという場合がある。)の一例を示す外観斜視図である。なお、図5においては、改質器9を収納容器41の上壁の内面に接続しており、セルスタック装置Aとしては、改質器9を取り外した状態を示している。   FIG. 5 is an external perspective view showing an example of the fuel cell module B (hereinafter sometimes referred to as a module) of the present invention in which the above-described cell stack device A is stored in the storage container 41. In FIG. 5, the reformer 9 is connected to the inner surface of the upper wall of the storage container 41, and the cell stack apparatus A is shown with the reformer 9 removed.

また、図5に示すモジュールBにおいては、収納容器41の一部(前後面)を取り外し、内部に収納されるセルスタック装置A(図5においては改質器9を取りはずして示している)を後方に取り出した状態を示している。以下に、モジュールBを構成する収納容器41について説明する。   Further, in the module B shown in FIG. 5, a part (front and rear surfaces) of the storage container 41 is removed, and the cell stack apparatus A (shown with the reformer 9 removed in FIG. 5) stored inside. The state taken out backward is shown. Below, the storage container 41 which comprises the module B is demonstrated.

図6は、モジュールBの一例を概略的に示す断面図である。モジュールBを構成する収納容器41は、外壁51にて収納容器41の外枠が形成され、内部に燃料電池セル1(セルスタック3)を収納する発電室53が形成されている。   FIG. 6 is a cross-sectional view schematically showing an example of the module B. In the storage container 41 constituting the module B, an outer frame of the storage container 41 is formed by an outer wall 51, and a power generation chamber 53 for storing the fuel cell 1 (cell stack 3) is formed therein.

このような収納容器41においては、セルスタック3を構成する燃料電池セル1の配列方向に沿う側部と、該側部に対向する収納容器41の外壁との間に、空気や排ガスを流すための流路を備えている。   In such a storage container 41, air or exhaust gas is allowed to flow between the side portion along the arrangement direction of the fuel cells 1 constituting the cell stack 3 and the outer wall of the storage container 41 facing the side portion. The flow path is provided.

ここで、収納容器41は、外壁51の内側に所定間隔をあけて第1の壁55が形成されており、第1の壁55の内側に所定間隔をあけて第2の壁57が配置されており、さらに第2の壁57の内側に所定間隔をあけて第3の壁59が配置されている。   Here, in the storage container 41, a first wall 55 is formed inside the outer wall 51 with a predetermined interval, and a second wall 57 is arranged inside the first wall 55 with a predetermined interval. Furthermore, a third wall 59 is arranged inside the second wall 57 with a predetermined interval.

それにより、外壁51と第1の壁55とで形成された空間が第1の流路61となり、第2の壁57と第3の壁59とで形成された空間が第2の流路63となり、第1の壁55と第2の壁57とで形成された空間が第3の流路65となる。   As a result, the space formed by the outer wall 51 and the first wall 55 becomes the first flow path 61, and the space formed by the second wall 57 and the third wall 59 becomes the second flow path 63. Thus, the space formed by the first wall 55 and the second wall 57 becomes the third flow path 65.

なお、図6に示した収納容器41においては、第1の壁55の上端部が第2の壁57に接続されており、第2の壁57が収容容器41の上壁(外壁51)と接続されており、第3の壁59の上端部が第2の壁57と接続されている。   In the storage container 41 shown in FIG. 6, the upper end portion of the first wall 55 is connected to the second wall 57, and the second wall 57 is connected to the upper wall (outer wall 51) of the storage container 41. The upper end of the third wall 59 is connected to the second wall 57.

また、収納容器41の底部には、空気(空気)を収納容器41内に供給するための空気供給管67が接続されており、空気供給管67より供給される空気は空気導入部69に流れる。空気導入部69は空気導入口71により第1の流路61とつながっているため、空気導入部69を流れる空気は、空気導入口71を通して、第1の流路61に流れる。第1の流路61を上方に向けて流れた空気は、第2の壁57に設けられた空気流通口73を通して、第2の流路63に流れる。そして、第2の流路63を下方に向けて流れた空気は、第3の壁59に設けられた空気吹き出し口75を通して、発電室53内に供給される。   In addition, an air supply pipe 67 for supplying air (air) into the storage container 41 is connected to the bottom of the storage container 41, and the air supplied from the air supply pipe 67 flows to the air introduction part 69. . Since the air introduction part 69 is connected to the first flow path 61 by the air introduction port 71, the air flowing through the air introduction part 69 flows to the first flow path 61 through the air introduction port 71. The air that has flowed upward in the first flow path 61 flows into the second flow path 63 through the air circulation port 73 provided in the second wall 57. Then, the air that has flowed downward through the second flow path 63 is supplied into the power generation chamber 53 through an air outlet 75 provided in the third wall 59.

一方、燃料電池セル1より排出される排ガスや、燃料電池セル1の上端部側で余剰の燃料ガスを燃焼させることにより生じる排ガスは、第2の壁57に設けられた排ガス流通口76を通して第3の流路65に流入する。そして、第3の流路65を下方に向けて流れた排ガスは、排ガス収集口77を通して排ガス収集部79に流れた後、排ガス収集部79に接続された排ガス排気管81を通して収納容器41の外部に排気される。   On the other hand, the exhaust gas discharged from the fuel cell 1 or the exhaust gas generated by burning excess fuel gas on the upper end side of the fuel cell 1 passes through the exhaust gas circulation port 76 provided in the second wall 57. 3 flow path 65. The exhaust gas flowing downward through the third flow path 65 flows to the exhaust gas collecting section 79 through the exhaust gas collecting port 77 and then passes through the exhaust gas exhaust pipe 81 connected to the exhaust gas collecting section 79 to the outside of the storage container 41. Exhausted.

それゆえ、空気供給管67より供給される空気は、空気導入部69を流れる間に、排ガス収集部79を流れる排ガスと熱交換され、第1の流路61を流れる間に、第3の流路65を流れる排ガスと熱交換され、第2の流路63を流れる間に、第3の流路65を流れる排ガスと発電室53内の熱とで熱交換されることとなる。   Therefore, the air supplied from the air supply pipe 67 is heat-exchanged with the exhaust gas flowing through the exhaust gas collection unit 79 while flowing through the air introduction unit 69, and the third flow is passed through the first flow path 61. Heat exchange is performed with the exhaust gas flowing through the path 65, and heat exchange is performed between the exhaust gas flowing through the third flow path 65 and the heat in the power generation chamber 53 while flowing through the second flow path 63.

それにより、効率よく空気の温度を高めることができることから、燃料電池セル1の発電効率を向上することができる。   Thereby, since the temperature of air can be raised efficiently, the power generation efficiency of the fuel cell 1 can be improved.

なお、セルスタック3(燃料電池セル1)の両側面側に配置されている断熱材85(図中において断熱材85は斜線にて示している)において、空気吹き出し口75に対応して、空気を燃料電池セル1側に流すための孔が設けられている。   In addition, in the heat insulating material 85 (the heat insulating material 85 is indicated by hatching in the drawing) arranged on both side surfaces of the cell stack 3 (fuel cell 1), the air corresponding to the air outlet 75 Is provided in the fuel cell 1 side.

そして空気吹き出し口75より発電室53内に供給された空気は、燃料電池セル1の下端側から上端部側に向けて流れることとなり、効率よく燃料電池セル1の発電を行なうことができる。   The air supplied from the air outlet 75 into the power generation chamber 53 flows from the lower end side of the fuel cell 1 toward the upper end side, so that the fuel cell 1 can efficiently generate power.

なお、断熱材85は、収納容器41内の熱が極端に放熱され、燃料電池セル1(セルスタック3)の温度が低下して発電量が低減しないように適宜設けることができ、図6においては、マニホールド7の底部と、燃料電池セル1(セルスタック3)の両側面側と、収納容器41の上壁と改質器9との間とに設けている例を示している。   The heat insulating material 85 can be provided as appropriate so that the heat in the storage container 41 is extremely dissipated and the temperature of the fuel cell 1 (cell stack 3) is lowered and the power generation amount is not reduced. These show the example provided in the bottom part of the manifold 7, the both-sides side of the fuel cell 1 (cell stack 3), and the upper wall of the storage container 41, and the reformer 9. FIG.

なお、図6においては一列のセルスタック3を有するセルスタック装置Aを発電室53内に収納した例を示しており、この場合、燃料電池セル1の両側面側より空気が導入されることとなる。   FIG. 6 shows an example in which the cell stack apparatus A having a row of cell stacks 3 is housed in the power generation chamber 53. In this case, air is introduced from both side surfaces of the fuel cell 1. Become.

また、図6において、空気供給管67の内部に排ガス排気管81が位置するように設けた例を示しているが、空気供給管67と排ガス排気管81とは、それぞれ位置をずらして設けることもできる。   6 shows an example in which the exhaust gas exhaust pipe 81 is located inside the air supply pipe 67. However, the air supply pipe 67 and the exhaust gas exhaust pipe 81 are provided with their positions shifted from each other. You can also.

また改質器9は、燃料電池セル1(セルスタック3)の上方に配置され、かつ収納容器41の上壁の内面に、断熱材85を介して接続されている。それにより、改質器9がセルスタック3(燃料電池セル1)の上方に配置されていることから、セルスタック3における燃料電池セル1の配列方向における温度分布や、燃料電池セル1の上下方向における温度分布をより均一に近づけることができ、発電効率が向上したモジュールBとすることができる。   The reformer 9 is disposed above the fuel cell 1 (cell stack 3), and is connected to the inner surface of the upper wall of the storage container 41 via a heat insulating material 85. Accordingly, since the reformer 9 is disposed above the cell stack 3 (fuel cell 1), the temperature distribution in the arrangement direction of the fuel cells 1 in the cell stack 3 and the vertical direction of the fuel cell 1 are determined. The temperature distribution in can be made more uniform and module B with improved power generation efficiency can be obtained.

図7は、図6に示したモジュールBのうち、セルスタック装置A(改質器9を取り外して示している)と、改質器9が接続された収納容器41の上壁87とを抜粋して示した外観斜視図である。   7 is an extract of the cell stack apparatus A (removed from the reformer 9) of the module B shown in FIG. 6 and the upper wall 87 of the storage container 41 to which the reformer 9 is connected. It is the external appearance perspective view shown.

ここで、改質器9にて生成された燃料ガスをマニホールド7に供給するための燃料ガス供給管13は、改質器9(それぞれの燃料ガス送出口11)に接続された改質器側燃料ガス供給管89と、マニホールド7に接続されたマニホールド側燃料ガス供給管91とから構成されており、これらを接続することにより上壁87に接続されたセルスタック装置Aが構成される。   Here, the fuel gas supply pipe 13 for supplying the fuel gas generated in the reformer 9 to the manifold 7 is connected to the reformer 9 (respective fuel gas outlets 11). A fuel gas supply pipe 89 and a manifold side fuel gas supply pipe 91 connected to the manifold 7 are configured, and the cell stack apparatus A connected to the upper wall 87 is configured by connecting these.

ここで、改質器9が上壁87の内面に接続されていることから、モジュールBの組み立てにあたり、改質器9の位置決めが容易となるとともに、改質器9を除くセルスタック装置Aの位置決めも容易となる。それにより、モジュールBの組み立てが容易となる。   Here, since the reformer 9 is connected to the inner surface of the upper wall 87, the assembly of the module B facilitates the positioning of the reformer 9, and the cell stack apparatus A excluding the reformer 9 Positioning is also easy. Thereby, the assembly of the module B becomes easy.

またこのようなモジュールBにおいては、改質器側燃料ガス供給管89とマニホールド側燃料ガス供給管91とを取り外すとともに、上壁87を収納容器41から取り外すことで、改質器9を収納容器41から容易に取り出すことができることから、改質器9を容易に脱着することが可能となる。   In such a module B, the reformer side fuel gas supply pipe 89 and the manifold side fuel gas supply pipe 91 are removed, and the upper wall 87 is removed from the storage container 41, whereby the reformer 9 is stored in the storage container. Since it can be easily taken out from 41, the reformer 9 can be easily detached.

また、セルスタック装置Aにおいて改質器9を容易に脱着することができることから、モジュールBを組み立てるにあたり、改質器9を取り外したセルスタック装置Aを収納容器41内にスライドして収納し、その後、改質器9が接続された上壁87を収納容器41に取り付けることで、容易にモジュールBを組み立てることができるとともに、容易にセルスタック装置Aを組み立てることができる。   Further, since the reformer 9 can be easily detached in the cell stack apparatus A, when assembling the module B, the cell stack apparatus A from which the reformer 9 has been removed is slid and stored in the storage container 41. Thereafter, by attaching the upper wall 87 to which the reformer 9 is connected to the storage container 41, the module B can be easily assembled, and the cell stack apparatus A can be easily assembled.

なお、改質器側燃料ガス供給管89とマニホールド側燃料ガス供給管91とを取り付けるにあたっては、改質器9から供給される燃料ガスが漏出しにくいよう、改質器側燃料ガス供給管89がマニホールド側燃料ガス供給管91の内側に接続されるようにすることが好ましい。   When the reformer side fuel gas supply pipe 89 and the manifold side fuel gas supply pipe 91 are attached, the reformer side fuel gas supply pipe 89 is provided so that the fuel gas supplied from the reformer 9 is difficult to leak. Is preferably connected to the inside of the manifold side fuel gas supply pipe 91.

さらに、改質器側燃料ガス供給管89とマニホールド側燃料ガス供給管91を容易に脱着することができる構造とすることが好ましく、例えばワンタッチ式で脱着することができる構造とすることが好ましい。   Furthermore, it is preferable that the reformer-side fuel gas supply pipe 89 and the manifold-side fuel gas supply pipe 91 be easily detachable, and it is preferable that the reformer-side fuel gas supply pipe 91 is detachable by, for example, a one-touch type.

このような構造を採用することにより、改質器9を燃料電池セル1の上方に容易に配置することが可能となり、燃料電池セル1の上端部側で余剰の燃料ガスを燃焼させる場合においては、改質器9の温度を効率よく上昇させることができ、改質器9の改質効率を向上することができる。   By adopting such a structure, it becomes possible to easily arrange the reformer 9 above the fuel cell 1, and when surplus fuel gas is burned on the upper end side of the fuel cell 1, The temperature of the reformer 9 can be increased efficiently, and the reforming efficiency of the reformer 9 can be improved.

そして、上述したモジュールBを外装ケース内に収納することにより、発電効率の向上した燃料電池装置とすることができる。なお、外装ケースにおいては内部を仕切部材により上下に区画するとともに、その上側をモジュールBを収納するモジュール収納室とし、下側をモジュールBを稼動するにあたり必要な補機を収納するための補機収納室とすることにより、よりコンパクトな燃料電池装置とすることができる。   And the module B mentioned above is accommodated in an exterior case, and it can be set as the fuel cell apparatus with improved electric power generation efficiency. In the exterior case, the interior is divided into upper and lower parts by a partition member, the upper side is a module storage chamber for storing the module B, and the lower side is an auxiliary machine for storing auxiliary equipment necessary for operating the module B By using the storage chamber, a more compact fuel cell device can be obtained.

以上、本発明について詳細に説明したが、本発明は上述の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々の変更、改良等が可能である。   Although the present invention has been described in detail above, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications and improvements can be made without departing from the scope of the present invention.

例えば、収納容器41に収納するセルスタック装置Aにおいて、燃料電池セル1を複数個配列したセルスタック3をマニホールド7上に1つだけ配置した例を示したが、マニホールド7上にセルスタック3を2つ並置することもできる。この場合においては、それぞれのセルスタック3の側面側に位置する空気吹き出し口75より燃料電池セル1に空気が供給されることとなる。   For example, in the cell stack apparatus A stored in the storage container 41, an example in which only one cell stack 3 in which a plurality of fuel cells 1 are arranged is arranged on the manifold 7 is shown. Two can be juxtaposed. In this case, air is supplied to the fuel cell 1 from the air outlet 75 located on the side surface side of each cell stack 3.

また例えば、収納容器41は、外壁51と第1の壁55とで第1の流路61を形成し、第2の壁57と第2の壁59とで第2の流路63を形成し、第1の壁55と第2の壁57とで第3の流路65を形成していればよく、適宜空気流通口や排ガス流通口の位置を変更することもでき、また例えば第1の壁55と第2の壁57との間に第1の流路61と第2の流路63とをつなぐ空気流通路を設けてもよく、第2の壁57と第3の壁59との間に、発電室53と第3の流路65とをつなぐ排ガス流通路を設けてもよい。   Further, for example, in the storage container 41, the outer wall 51 and the first wall 55 form a first channel 61, and the second wall 57 and the second wall 59 form a second channel 63. The first channel 55 and the second wall 57 only need to form the third flow path 65, and the positions of the air circulation port and the exhaust gas circulation port can be changed as appropriate. An air flow passage connecting the first flow path 61 and the second flow path 63 may be provided between the wall 55 and the second wall 57, and the second wall 57 and the third wall 59 An exhaust gas flow passage that connects the power generation chamber 53 and the third flow path 65 may be provided therebetween.

1、103 :燃料電池セル
3、105 :セルスタック
5、107 :シール材
7、109 :マニホールド
7b :マニホールドの底面
9、108、121 :改質器
11 :燃料ガス送出口
13、111、123:燃料ガス供給管
25、121a :気化部
29 :改質部
30 :供給口
31 :原燃料供給管
41、101 :収納容器
A、D、E :セルスタック装置
B、C :燃料電池モジュール
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1,103: Fuel cell 3, 105: Cell stack 5, 107: Sealing material 7, 109: Manifold 7b: Bottom face of manifold 9, 108, 121: Reformer 11: Fuel gas delivery port 13, 111, 123: Fuel gas supply pipes 25, 121a: vaporization section 29: reforming section 30: supply port 31: raw fuel supply pipes 41, 101: storage containers A, D, E: cell stack devices B, C: fuel cell module

Claims (6)

内部にガス流路を有する柱状の燃料電池セルを複数個立設させた状態で配列して電気的に接続してなるセルスタックと、前記燃料電池セルの下端をシール材にて固定するとともに前記燃料電池セルに燃料ガスを供給するためのマニホールドと、前記セルスタックの上方に配置され、筒状の容器の長さ方向の中央部に、原燃料が供給される供給口が設けられた気化部を有し、前記容器の長さ方向の両端部に、前記気化部より流入した原燃料を前記燃料ガスに改質する改質触媒を備えるとともに前記燃料ガスを送出する燃料ガス送出口が設けられた改質部をそれぞれ有する改質器とを具備するセルスタック装置であって、前記容器の前記両端部に設けられた前記燃料ガス送出口のそれぞれに燃料ガス供給管の一端が接続されており、前記燃料ガス供給管の他端同士がつながれて前記マニホールドに接続されていることを特徴とするセルスタック装置。   A cell stack formed by arranging and electrically connecting a plurality of columnar fuel cells having gas flow paths therein and electrically connected thereto, and fixing the lower end of the fuel cells with a sealing material A manifold for supplying fuel gas to the fuel cells, and a vaporizer disposed above the cell stack and provided with a supply port for supplying raw fuel at the center in the longitudinal direction of the cylindrical container And a fuel gas delivery port for delivering the fuel gas and a reforming catalyst for reforming the raw fuel flowing from the vaporization unit into the fuel gas is provided at both ends in the longitudinal direction of the container. Each of the fuel gas supply pipes is connected to each of the fuel gas delivery ports provided at both ends of the container. , The fuel gas Cell stack device, characterized in that the other ends of the supply pipe is connected to the manifold connected. 前記燃料ガス供給管は、前記マニホールドの前記セルスタックが固定された面と反対側の底面側に回り込ませて前記マニホールドの底面に接続されていることを特徴とする請求項1に記載のセルスタック装置。   2. The cell stack according to claim 1, wherein the fuel gas supply pipe is connected to the bottom surface of the manifold so as to wrap around the bottom surface of the manifold opposite to the surface on which the cell stack is fixed. apparatus. 前記燃料ガス供給管が前記マニホールドの底面の中央部に接続されていることを特徴とする請求項2に記載のセルスタック装置。   The cell stack apparatus according to claim 2, wherein the fuel gas supply pipe is connected to a central portion of the bottom surface of the manifold. 前記マニホールド内に、前記燃料ガス供給管より供給された前記燃料ガスを前記燃料電池セルに向けて流すための多数の孔を有する平板またはメッシュ板が設けら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セルスタック装置。   2. A flat plate or a mesh plate having a plurality of holes for allowing the fuel gas supplied from the fuel gas supply pipe to flow toward the fuel battery cell is provided in the manifold. The cell stack device according to any one of 1 to 3. 収納容器内に、請求項1乃至4のうちいずれかに記載のセルスタック装置を収納してなることを特徴とする燃料電池モジュール。   A fuel cell module comprising the cell stack device according to any one of claims 1 to 4 stored in a storage container. 請求項5に記載の燃料電池モジュールと、前記セルスタック装置を動作させるための補機とを外装ケース内に収納してなることを特徴とする燃料電池装置。   6. A fuel cell device comprising the fuel cell module according to claim 5 and an auxiliary machine for operating the cell stack device in an outer case.
JP2009127302A 2009-05-27 2009-05-27 Cell stack device and fuel cell module, and fuel cell device Pending JP2010277746A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2009127302A JP2010277746A (en) 2009-05-27 2009-05-27 Cell stack device and fuel cell module, and fuel cell device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2009127302A JP2010277746A (en) 2009-05-27 2009-05-27 Cell stack device and fuel cell module, and fuel cell device

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2010277746A true JP2010277746A (en) 2010-12-09

Family

ID=43424550

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2009127302A Pending JP2010277746A (en) 2009-05-27 2009-05-27 Cell stack device and fuel cell module, and fuel cell device

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2010277746A (en)

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012089293A (en) * 2010-10-18 2012-05-10 Toto Ltd Fuel cell device
JP2013251075A (en) * 2012-05-30 2013-12-12 Ngk Insulators Ltd Stack structure of fuel cell
WO2013187332A1 (en) 2012-06-11 2013-12-19 Jx日鉱日石エネルギー株式会社 Reformer support structure and fuel cell module
JPWO2012141305A1 (en) * 2011-04-15 2014-07-28 Jx日鉱日石エネルギー株式会社 Fuel cell module
JP2018107114A (en) * 2016-12-27 2018-07-05 日本碍子株式会社 Manifold
EP3276729A4 (en) * 2015-03-27 2018-11-07 KYOCERA Corporation Cell stack device, module, and module housing device

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012089293A (en) * 2010-10-18 2012-05-10 Toto Ltd Fuel cell device
JPWO2012141305A1 (en) * 2011-04-15 2014-07-28 Jx日鉱日石エネルギー株式会社 Fuel cell module
JP2013251075A (en) * 2012-05-30 2013-12-12 Ngk Insulators Ltd Stack structure of fuel cell
WO2013187332A1 (en) 2012-06-11 2013-12-19 Jx日鉱日石エネルギー株式会社 Reformer support structure and fuel cell module
EP3276729A4 (en) * 2015-03-27 2018-11-07 KYOCERA Corporation Cell stack device, module, and module housing device
JP2018107114A (en) * 2016-12-27 2018-07-05 日本碍子株式会社 Manifold

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5235986B2 (en) Reformer, cell stack device, fuel cell module, and fuel cell device
JP5220097B2 (en) Fuel cell module and fuel cell device
JP5485666B2 (en) Fuel cell system
JP2006331881A (en) Fuel cell
JP5294778B2 (en) Fuel cell module and fuel cell device
JP5334732B2 (en) Cell stack device, fuel cell module, and fuel cell device
JP2010277746A (en) Cell stack device and fuel cell module, and fuel cell device
JP5164555B2 (en) FUEL CELL STACK DEVICE, FUEL CELL MODULE, AND FUEL CELL DEVICE
US10724144B2 (en) Module and module accomodation device
JP5606165B2 (en) Cell stack device, fuel cell module and fuel cell device
JP2010245049A (en) Fuel cell assembly
JP6550814B2 (en) Air preheater and power generator
JP2011071092A (en) Cell stack device, fuel cell module, and fuel cell device
JP5700978B2 (en) Cell stack device, fuel cell module and fuel cell device
JP5662769B2 (en) FUEL CELL CELL DEVICE, FUEL CELL MODULE, AND FUEL CELL DEVICE
JP2008147026A (en) Solid oxide fuel cell
JP5620173B2 (en) Cell stack device, fuel cell module and fuel cell device
US10781100B2 (en) Fuel cell system
JP5317756B2 (en) Reformer, cell stack device, fuel cell module, and fuel cell device
WO2017057151A1 (en) Fuel cell reformer, fuel cell module, and fuel cell device
JP7138445B2 (en) Fuel cell device module and fuel cell device
JP2011096433A (en) Cell stack device, fuel battery module using the same, and fuel battery device
KR101316042B1 (en) Integrated Reformer System for a Fuel Cell
JP5334776B2 (en) Cell stack device, fuel cell module and fuel cell device using the same
JP2018123050A (en) Modifier, cell stack device, fuel cell module and fuel cell device