JP2011119185A - Fuel battery module - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a fuel battery module capable of surely spreading a little fuel gas throughout a plurality of fuel battery cells in a simple structure. <P>SOLUTION: In the fuel battery module FC, each opening 31a formed on a first surface part 31 of a gas tank 3 is formed by separating the first surface part 31 with bar parts 34 each having a first regulating part 342 and a second regulating part 343 for regulating movement of a lower support board 168 of a fuel battery cell stack 114. The second regulating part 343 is provided in erection at the first regulating part 342 so as to extend toward outside of the gas tank 3, and further, the first regulating part 342 is provided formed with a reinforcement part 341 so as to extend to an opposite side from the second regulating part 343. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、燃料電池モジュールに関する。   The present invention relates to a fuel cell module.

固体酸化物形の燃料電池セルを備える燃料電池モジュールにおいては、燃料電池セルが複数設けられるものであって、それら複数の燃料電池セルに対して燃料ガス又は酸化剤ガスを分配供給するためにガスマニホールドを備えるものがある。ガスマニホールドの一例として、タンク状に形成された容器でガスマニホールドを構成し、その容器の上に複数の燃料電池セルを立設させるものがある(例えば、下記特許文献1参照)。   In a fuel cell module including a solid oxide fuel cell, a plurality of fuel cells are provided, and gas is used to distribute and supply fuel gas or oxidant gas to the plurality of fuel cells. Some have a manifold. As an example of the gas manifold, there is one in which a gas manifold is configured by a container formed in a tank shape, and a plurality of fuel battery cells are erected on the container (see, for example, Patent Document 1 below).

下記特許文献1には、様々な態様のガスマニホールド及び燃料電池セルの配置構成が開示されている。下記特許文献1に記載されている第一の態様は、複数の燃料電池セルを有する燃料電池セルスタックを複数備えるものであって、それら複数の燃料電池セルスタックごとにガスマニホールドを設けている(下記特許文献1の図3及び段落番号0034〜0035参照)。この第一の態様では、各ガスマニホールドに燃料ガスを分配供給し、その分配供給された燃料ガスが各ガスマニホールドからそれぞれに載置された燃料電池セルスタックへと供給される。   Patent Document 1 below discloses various configurations of gas manifolds and fuel cell units. The first aspect described in Patent Document 1 below includes a plurality of fuel cell stacks having a plurality of fuel cells, and a gas manifold is provided for each of the plurality of fuel cell stacks ( (See FIG. 3 and paragraph numbers 0034 to 0035 of Patent Document 1 below). In this first aspect, fuel gas is distributed and supplied to each gas manifold, and the distributed and supplied fuel gas is supplied from each gas manifold to the fuel cell stack mounted thereon.

下記特許文献1に記載されている第二の態様は、複数の燃料電池セルを有するセルスタックを複数備えるものであって、一つのガスマニホールドを介して燃料ガスを供給するものである(下記特許文献1の図14〜図17及び段落番号0064〜0086参照)。この第二の態様では、一つのガスマニホールドに燃料ガスを供給し、この供給された燃料ガスをガスマニホールドが各セルスタックに分配して供給するものである。   The second aspect described in the following Patent Document 1 includes a plurality of cell stacks having a plurality of fuel cells, and supplies fuel gas through one gas manifold (the following patents). 14 to 17 and paragraph numbers 0064 to 0086 of Document 1). In the second aspect, the fuel gas is supplied to one gas manifold, and the supplied fuel gas is distributed and supplied to each cell stack by the gas manifold.

特開2008−66127号公報JP 2008-66127 A

固体酸化物形の燃料電池セルを複数備える燃料電池モジュールにおいては、燃料消費効率を高めることが求められており、発電に際して各燃料電池セルに供給される燃料ガスは少量なものとなる傾向にある。このように燃料ガスが少量であっても、複数の燃料電池セルそれぞれに確実に燃料ガスを供給しなければ、燃料ガスが十分に供給されない燃料電池セルにおいていわゆる燃料枯れが発生し不具合を誘発するおそれがある。   In a fuel cell module having a plurality of solid oxide fuel cells, it is required to increase fuel consumption efficiency, and the amount of fuel gas supplied to each fuel cell during power generation tends to be small. . In this way, even if the amount of fuel gas is small, if fuel gas is not reliably supplied to each of the plurality of fuel cells, so-called fuel withering occurs in fuel cells that are not sufficiently supplied with fuel gas, thereby inducing problems. There is a fear.

このように少量の燃料ガスを複数の燃料電池セルに行き渡らせるという観点から上記従来技術を検討すると、上記特許文献1に記載されている第一の態様では、複数のガスマニホールドに少量の燃料ガスを均等に分配する手段が必要となり、燃料電池モジュールの構成が複雑になるおそれがある。一方、上記特許文献1に記載されている第二の態様では、単一のガスマニホールドに複数のセルスタックが載置されている構成のため、その単一のガスマニホールドに燃料ガスを供給すればよく、第一の態様のようなおそれは無いものと考えられる。   Examining the above prior art from the viewpoint of spreading a small amount of fuel gas to a plurality of fuel cells, in the first aspect described in Patent Document 1, a small amount of fuel gas is added to a plurality of gas manifolds. Therefore, there is a possibility that the fuel cell module may be complicated. On the other hand, in the second aspect described in Patent Document 1, since a plurality of cell stacks are mounted on a single gas manifold, fuel gas is supplied to the single gas manifold. It is considered that there is no fear like the first aspect.

しかしながら、上記特許文献1に開示されている燃料電池モジュールでは、少量の燃料ガスを効率良く分配することには配慮されていないため、第二の態様においても少量の燃料ガスの分配がうまく行えないおそれがある。具体的には、ガスマニホールドは確かに単一のものとして構成されているけれども、実態としては、断面が略楕円状を成す円筒部材を横にしたようなガス溜まりを複数設け、それら複数のガス溜まりを細い流路で繋げたようなものとして構成されている(上記特許文献1の図15の(c)、図16〜17参照)。また、複数のセルスタックは各ガス溜まりの上に載置されており、そのガス溜まりを経由して燃料ガスが供給されている。   However, since the fuel cell module disclosed in Patent Document 1 does not take into consideration efficient distribution of a small amount of fuel gas, even in the second embodiment, the small amount of fuel gas cannot be distributed well. There is a fear. Specifically, although the gas manifold is certainly configured as a single unit, as a matter of fact, a plurality of gas reservoirs are provided such that a cylindrical member having a substantially elliptical cross section is placed side by side. It is comprised as what the pool was connected with the thin flow path (refer the (c) of FIG. 15 of the said patent document 1, and FIGS. 16-17). The plurality of cell stacks are placed on each gas reservoir, and fuel gas is supplied via the gas reservoir.

そのため、燃料ガスの供給を少量にした場合に、いずれかのガス溜まりに燃料ガスが偏在し、他のガス溜まりには十分な燃料ガスが供給されないおそれがある。上記特許文献1に記載されている第二の態様において、各燃料電池セルに十分に燃料ガスを行き渡らせようとすれば、燃料ガスの供給量を増やすか、各ガス溜まりに個別に燃料ガスを供給する手段を設けるかといった対応が必要であり、少量の燃料ガスを簡易な構成で各燃料電池セルに行き渡らせることができなかった。   For this reason, when the supply of the fuel gas is made small, the fuel gas is unevenly distributed in one of the gas reservoirs, and there is a possibility that sufficient fuel gas is not supplied to the other gas reservoirs. In the second aspect described in the above-mentioned Patent Document 1, if the fuel gas is to be sufficiently distributed to each fuel cell, the supply amount of the fuel gas is increased or the fuel gas is individually added to each gas reservoir. It is necessary to provide a means for supplying, and a small amount of fuel gas cannot be distributed to each fuel cell with a simple configuration.

そこで本発明では、上記課題を解決するため、複数の燃料電池セルに対して簡易な構成で少量の燃料ガスを確実に行き渡らせることができる燃料電池モジュールを提供することを目的とする。   Accordingly, an object of the present invention is to provide a fuel cell module that can reliably distribute a small amount of fuel gas to a plurality of fuel cells with a simple configuration in order to solve the above problems.

上記課題を解決するために本発明に係る燃料電池モジュールは、燃料ガスと酸化剤ガスとが一端側から他端側へと流れることにより作動する複数の燃料電池セルと、前記一端側に配置され、前記複数の燃料電池セルそれぞれに燃料ガスを分配して供給するためのガスマニホールドと、を備える燃料電池モジュールであって、更に、前記複数の燃料電池セルを複数のセル群に分割し、当該分割した複数のセル群それぞれに属する前記燃料電池セルの一端側を表面側で支持し、一体化された複数のセルスタックと成すための板状の支持部材を備え、前記複数の燃料電池セルそれぞれに燃料ガスを導入するためのガス導入口が、前記支持部材の裏面側から前記ガスマニホールド内に突出するように設けられており、前記ガスマニホールドの第一面部には、前記複数のセルスタックそれぞれに燃料ガスを供給するための複数の開口部が連設され、当該複数の開口部それぞれは、前記燃料電池セルが延びる第一方向における前記支持部材の動きを規制するための第一規制部及び前記第一方向に直交する第二方向における前記支持部材の動きを規制するための第二規制部を有する桟部によって前記第一面部が区切られることで形成されており、前記第二規制部は前記ガスマニホールド外へ向いて延びるように前記第一規制部に立設され、前記第一規制部には更に、前記第二規制部とは反対側に延びるように設けられてなる補強部が形成されていることを特徴とする。   In order to solve the above-described problems, a fuel cell module according to the present invention is arranged on the one end side with a plurality of fuel cells that operate when fuel gas and oxidant gas flow from one end side to the other end side. A gas manifold for distributing and supplying fuel gas to each of the plurality of fuel cells, and further dividing the plurality of fuel cells into a plurality of cell groups, A plate-like support member for supporting one end side of the fuel cells belonging to each of the plurality of divided cell groups on the surface side and forming a plurality of integrated cell stacks, each of the plurality of fuel cells A gas inlet for introducing fuel gas into the gas manifold is provided so as to protrude from the back surface side of the support member into the gas manifold, and the first surface portion of the gas manifold Has a plurality of openings for supplying fuel gas to each of the plurality of cell stacks, and each of the plurality of openings regulates the movement of the support member in the first direction in which the fuel cell extends. The first surface portion is formed by a first restricting portion and a crosspiece having a second restricting portion for restricting the movement of the support member in a second direction orthogonal to the first direction. The second restricting portion is erected on the first restricting portion so as to extend toward the outside of the gas manifold, and the first restricting portion further extends on a side opposite to the second restricting portion. The reinforcement part formed in this is formed, It is characterized by the above-mentioned.

本発明によれば、セルスタックにおいて燃料電池セルを支持する支持部材が板状を成しているので、第一面部に形成される開口部を塞ぐように配置されることで、第一面部及び支持部材によってほぼ平板状の面が形成される。従って、セルスタックが配置される領域にガス溜まり状となるような部分を形成せず、各セルスタックが配置されている領域の間にガスマニホールド内に向かう無用な突起物も形成せずに、セルスタックを開口部上に保持でき、ガスマニホールド内に流れ込む燃料ガスが少量であってもその流動性を確保することができる。このようにガスマニホールド内の燃料ガスの流動性を確保しつつ、複数の燃料電池セルそれぞれに燃料ガスを導入するためのガス導入口が、支持部材の裏面側からガスマニホールド内に突出するように設けているので、少量の燃料ガスであっても確実に各燃料電池セル内に導入し発電反応に寄与させることができる。   According to the present invention, since the support member that supports the fuel cell in the cell stack has a plate shape, the first surface is arranged by closing the opening formed in the first surface portion. A substantially flat surface is formed by the portion and the support member. Therefore, without forming a portion that becomes a gas reservoir in the region where the cell stack is arranged, without forming unnecessary protrusions into the gas manifold between the regions where each cell stack is arranged, The cell stack can be held on the opening, and the fluidity can be secured even if a small amount of fuel gas flows into the gas manifold. As described above, the gas inlet for introducing the fuel gas into each of the plurality of fuel cells is projected from the back side of the support member into the gas manifold while ensuring the fluidity of the fuel gas in the gas manifold. Since it is provided, even a small amount of fuel gas can be reliably introduced into each fuel cell and contribute to the power generation reaction.

一方、板状に形成された支持部材を支える桟部は、第一方向における支持部材の動きを規制する第一規制部を有し、その第一規制部に対して、第二規制部と補強部とを互いに異なる方向に延出させているので、セルスタックの荷重が第一方向に沿って加えられた場合の第一規制部の撓みを、第二規制部及び補強部の相乗効果で抑制することができる。従って、板状の支持部材でセルスタックを形成しても、ガスマニホールド上に支持部材を載置することにより第一方向において支持部材を支持すると共に変形抑制効果も発揮できるので、支持部材が撓んでしまったり割れてしまったりといった事態の発生を確実に回避できる。更に、第一規制部から補強部が延びる方向は、ガス導入口がガスマニホールド内に突出する方向と同じなので、補強部を設けたとしてもガス導入口から導入される燃料ガスの流動性に悪影響を与えずに、少量の燃料ガスを確実に燃料電池セル内へと導くことができる。   On the other hand, the crosspiece that supports the supporting member formed in a plate shape has a first restricting portion that restricts the movement of the supporting member in the first direction, and the second restricting portion and the reinforcement are provided with respect to the first restricting portion. Because the part is extended in different directions, the bending of the first restriction part when the load of the cell stack is applied along the first direction is suppressed by the synergistic effect of the second restriction part and the reinforcement part can do. Therefore, even if the cell stack is formed with a plate-like support member, the support member can be supported in the first direction and the deformation suppressing effect can be exerted by placing the support member on the gas manifold. It is possible to reliably avoid the occurrence of a situation such as stagnation or cracking. Furthermore, since the direction in which the reinforcing portion extends from the first restricting portion is the same as the direction in which the gas introduction port protrudes into the gas manifold, even if the reinforcement portion is provided, the fluidity of the fuel gas introduced from the gas introduction port is adversely affected. Therefore, a small amount of fuel gas can be reliably led into the fuel cell.

また本発明に係る燃料電池モジュールでは、前記ガス導入口の先端が前記補強部の先端よりも、前記第一面部に対向する第二面部に近接するように形成されていることも好ましい。   In the fuel cell module according to the present invention, it is also preferable that the tip of the gas introduction port is formed closer to the second surface portion facing the first surface portion than the tip of the reinforcing portion.

この好ましい態様では、ガス導入口の先端を補強部の先端よりも、第一面部に対向する第二面部に近接するように形成しているので、ガス導入口が補強部よりもガスマニホールド内に突出し、ガス導入口への燃料ガスの流入が阻害されず、より確実に少量の燃料ガスを燃料電池セル内に取り込むことができる。   In this preferred embodiment, since the tip of the gas introduction port is formed closer to the second surface portion facing the first surface portion than the tip of the reinforcement portion, the gas introduction port is located in the gas manifold more than the reinforcement portion. Thus, a small amount of fuel gas can be taken into the fuel cell more reliably without hindering the inflow of the fuel gas to the gas inlet.

また、上記課題を解決するために本発明に係る燃料電池モジュールは、燃料ガスと酸化剤ガスとが一端側から他端側へと流れることにより作動する複数の燃料電池セルと、前記一端側に配置され、前記複数の燃料電池セルそれぞれに燃料ガスを分配して供給するためのガスマニホールドと、を備える燃料電池モジュールであって、更に、前記複数の燃料電池セルを複数のセル群に分割し、当該分割した複数のセル群それぞれに属する前記燃料電池セルの一端側を表面側で保持し、一体化された複数のセルスタックと成すための板状の支持部材を備え、前記複数の燃料電池セルそれぞれに燃料ガスを導入するためのガス導入口が、前記支持部材の裏面側から前記ガスマニホールド内に突出するように設けられており、前記ガスマニホールドの第一面部には、前記複数のセルスタックそれぞれに燃料ガスを供給するための複数の開口部が連設され、当該複数の開口部それぞれは、前記燃料電池セルが延びる第一方向における前記支持部材の動きを規制するための第一規制部及び前記第一方向に直交する第二方向における前記支持部材の動きを規制するための第二規制部を有する桟部によって前記第一面部が区切られることで形成されており、前記第一面部と、前記第一面部と対向する前記第二面部とを繋ぐ側面部に、前記桟部の少なくとも一端を補強支持するための補強支持部が形成されていることを特徴とする。   In order to solve the above problems, a fuel cell module according to the present invention includes a plurality of fuel cells that operate when fuel gas and oxidant gas flow from one end side to the other end side; And a gas manifold for distributing and supplying fuel gas to each of the plurality of fuel cells, and further dividing the plurality of fuel cells into a plurality of cell groups. A plurality of fuel cells, each having a plate-like support member for holding one end side of the fuel cell belonging to each of the plurality of divided cell groups on the surface side and forming a plurality of integrated cell stacks; A gas inlet for introducing fuel gas into each cell is provided so as to protrude into the gas manifold from the back side of the support member. A plurality of openings for supplying fuel gas to each of the plurality of cell stacks are connected to the surface portion, and each of the plurality of openings corresponds to the movement of the support member in the first direction in which the fuel cell extends. The first surface portion is partitioned by a crosspiece having a first restriction portion for restricting movement and a second restriction portion for restricting movement of the support member in a second direction orthogonal to the first direction. A reinforcing support portion for reinforcing and supporting at least one end of the crosspiece portion is formed on the side surface portion connecting the first surface portion and the second surface portion facing the first surface portion. It is characterized by being.

本発明によれば、セルスタックにおいて燃料電池セルを支持する支持部材が板状を成しているので、第一面部に形成される開口部を塞ぐように配置されることで、第一面部及び支持部材によってほぼ平板状の面が形成される。従って、セルスタックが配置される領域にガス溜まり状となるような部分を形成せず、各セルスタックが配置されている領域の間にガスマニホールド内に向かう無用な突起物も形成せずに、セルスタックを開口部上に保持でき、ガスマニホールド内に流れ込む燃料ガスが少量であってもその流動性を確保することができる。このようにガスマニホールド内の燃料ガスの流動性を確保しつつ、複数の燃料電池セルそれぞれに燃料ガスを導入するためのガス導入口が、支持部材の裏面側からガスマニホールド内に突出するように設けているので、少量の燃料ガスであっても確実に各燃料電池セル内に導入し発電反応に寄与させることができる。   According to the present invention, since the support member that supports the fuel cell in the cell stack has a plate shape, the first surface is arranged by closing the opening formed in the first surface portion. A substantially flat surface is formed by the portion and the support member. Therefore, without forming a portion that becomes a gas reservoir in the region where the cell stack is arranged, without forming unnecessary protrusions into the gas manifold between the regions where each cell stack is arranged, The cell stack can be held on the opening, and the fluidity can be secured even if a small amount of fuel gas flows into the gas manifold. As described above, the gas inlet for introducing the fuel gas into each of the plurality of fuel cells is projected from the back side of the support member into the gas manifold while ensuring the fluidity of the fuel gas in the gas manifold. Since it is provided, even a small amount of fuel gas can be reliably introduced into each fuel cell and contribute to the power generation reaction.

一方、板状に形成された支持部材を支える桟部は、第一方向における支持部材の動きを規制する第一規制部を有し、その第一規制部に対して、第二規制部を第一方向に直交する第二方向に沿って延出させているので、セルスタックの荷重が第一方向に沿って加えられた場合の第一規制部の撓みを、第二規制部によって抑制することができる。また、桟部の少なくとも一端を補強支持するための補強支持部を形成しているので、補強支持部と第二規制部との相乗効果によって、桟部の撓みを抑制することができる。従って、板状の支持部材でセルスタックを形成しても、ガスマニホールド上に支持部材を載置することにより第一方向において支持部材を支持すると共に変形抑制効果も発揮できるので、支持部材が撓んでしまったり割れてしまったりといった事態の発生を確実に回避できる。   On the other hand, the crosspiece that supports the support member formed in a plate shape has a first restricting portion that restricts the movement of the support member in the first direction, and the second restricting portion is the second restricting portion with respect to the first restricting portion. Since it is extended along the second direction orthogonal to one direction, the second restricting portion suppresses the bending of the first restricting portion when the load of the cell stack is applied along the first direction. Can do. Moreover, since the reinforcement support part for reinforcing and supporting at least one end of the crosspiece part is formed, the flexure of the crosspiece part can be suppressed by the synergistic effect of the reinforcement support part and the second restriction part. Therefore, even if the cell stack is formed with a plate-like support member, the support member can be supported in the first direction and the deformation suppressing effect can be exerted by placing the support member on the gas manifold. It is possible to reliably avoid the occurrence of a situation such as stagnation or cracking.

本発明によれば、複数の燃料電池セルに対して簡易な構成で少量の燃料ガスを確実に行き渡らせることができる燃料電池モジュールを提供することができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the fuel cell module which can distribute a small amount of fuel gas reliably with a simple structure with respect to several fuel cell can be provided.

本発明の実施形態である燃料電池モジュールを示す斜視図である。It is a perspective view which shows the fuel cell module which is embodiment of this invention. 本発明の実施形態である燃料電池モジュールを図1のA方向から見た断面図である。It is sectional drawing which looked at the fuel cell module which is embodiment of this invention from the A direction of FIG. 本発明の実施形態である燃料電池モジュールを図1のB方向から見た断面図である。It is sectional drawing which looked at the fuel cell module which is embodiment of this invention from the B direction of FIG. 図1〜図3に示す燃料電池モジュールに用いられる燃料電池セルユニットを示す正面図である。It is a front view which shows the fuel cell unit used for the fuel cell module shown in FIGS. 図1〜図3に示す燃料電池モジュールに用いられる燃料電池セルスタックを示す斜視図である。It is a perspective view which shows the fuel cell stack used for the fuel cell module shown in FIGS. 図1〜図3に示す燃料電池モジュールに用いられるガスタンクを示す斜視図である。It is a perspective view which shows the gas tank used for the fuel cell module shown in FIGS. 図6に示すガスタンクの桟部を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the crosspiece of the gas tank shown in FIG. 図6に示すガスタンクに、図5に示す燃料電池セルスタックを載置した状態を示す部分断面図である。FIG. 7 is a partial cross-sectional view showing a state where the fuel cell stack shown in FIG. 5 is placed on the gas tank shown in FIG. 6. 図7に示す桟部の変形例を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the modification of the crosspiece shown in FIG. 図7に示す桟部の変形例を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the modification of the crosspiece shown in FIG. 図10に示す桟部の一端を補強支持した状態を示す図である。It is a figure which shows the state which carried out reinforcement support of the end of the crosspiece part shown in FIG.

以下、添付図面を参照しながら本発明の実施の形態について説明する。説明の理解を容易にするため、各図面において同一の構成要素に対しては可能な限り同一の符号を付して、重複する説明は省略する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. In order to facilitate the understanding of the description, the same components are denoted by the same reference numerals as much as possible in the drawings, and redundant descriptions are omitted.

図1は、本発明の実施形態による燃料電池装置のカバー部材が外された状態の燃料電池モジュールFCを示す斜視図であり、図2は、本発明の実施形態による燃料電池装置の燃料電池モジュールFCを図1のA方向から見た断面図であり、図3は、本発明の実施形態による燃料電池装置の燃料電池モジュールFCを図1のB方向から見た断面図である。   FIG. 1 is a perspective view showing a fuel cell module FC with a cover member of the fuel cell device according to an embodiment of the present invention removed, and FIG. 2 is a fuel cell module of the fuel cell device according to an embodiment of the present invention. FIG. 3 is a cross-sectional view of FC as viewed from the direction A in FIG. 1, and FIG. 3 is a cross-sectional view of the fuel cell module FC of the fuel cell device according to the embodiment of the present invention as viewed from the direction B in FIG.

カバー部材(図1及び図3には明示せず、図2にその外形を二点鎖線で示す)は、正面側の側壁と、長手方向の一対の側壁と、背面側の側壁と、天井とによって直方体状に形成される。各側壁の下端部には、フランジ部が形成され、そのフランジ部をベース部材2に当接させることで、カバー部材とベース部材2とによって密閉される空間が形成されている。カバー部材とベース部材2とはボルト(図示せず)によって固定され、そのボルトがカバー部材に設けられた取り付け穴を貫通し、ベース部材2に設けられた取り付け穴2aを貫通することで固定されている。   The cover member (not explicitly shown in FIGS. 1 and 3, the outer shape of which is shown by a two-dot chain line in FIG. 2) includes a front side wall, a pair of longitudinal side walls, a back side wall, a ceiling, Is formed in a rectangular parallelepiped shape. A flange portion is formed at the lower end portion of each side wall, and a space sealed by the cover member and the base member 2 is formed by bringing the flange portion into contact with the base member 2. The cover member and the base member 2 are fixed by bolts (not shown), and the bolts pass through attachment holes provided in the cover member, and are fixed by passing through attachment holes 2a provided in the base member 2. ing.

カバー部材とベース部材2とによって形成される内部空間は、仕切り板15によって二つの空間に分離されている。仕切り板15によって分離されている空間の内、燃料電池セルスタック114が配置されている空間が発電室16である。仕切り板15によって分離されている空間の内、他方の空間が排出ガス室17である。尚、カバー部材の内壁面と仕切り板15とは、直接若しくは何らかの密着用部材(例えば、可撓性のある薄板部材)を介して間接的に密着している。   The internal space formed by the cover member and the base member 2 is separated into two spaces by the partition plate 15. Among the spaces separated by the partition plate 15, the space where the fuel cell stack 114 is disposed is the power generation chamber 16. Of the spaces separated by the partition plate 15, the other space is an exhaust gas chamber 17. The inner wall surface of the cover member and the partition plate 15 are in close contact with each other directly or indirectly through some kind of contact member (for example, a flexible thin plate member).

仕切り板15は、ベース部材2に設けられた支持部材15aに戴置され、ベース部材2と所定距離を保って保持されている。支持部材15aは、仕切り板15を長手方向の両端において支持するように一対設けられている。従って、一対の支持部材15a,15a間には隙間15b(流入口)が形成されている。カバー部材の壁面に設けられた排気ガス通路(図示しない)を通った排出ガスは、この隙間15bから排出ガス室17へと導入される。排出ガス室17へと導入された排出ガスは、排気口(図示せず)から外部へと排出される。   The partition plate 15 is placed on a support member 15 a provided on the base member 2 and is held at a predetermined distance from the base member 2. A pair of support members 15a are provided so as to support the partition plate 15 at both ends in the longitudinal direction. Accordingly, a gap 15b (inlet) is formed between the pair of support members 15a and 15a. Exhaust gas that has passed through an exhaust gas passage (not shown) provided on the wall surface of the cover member is introduced into the exhaust gas chamber 17 through the gap 15b. The exhaust gas introduced into the exhaust gas chamber 17 is discharged to the outside through an exhaust port (not shown).

仕切り板15にはガスタンク3(ガスマニホールド)が載置されている。ガスタンク3には、燃料電池セルスタック114が10個並べて配置されており、ガスタンク3から燃料ガスが、それぞれの燃料電池セルスタック114を構成する燃料電池セル184に供給される。   A gas tank 3 (gas manifold) is placed on the partition plate 15. Ten fuel cell stacks 114 are arranged side by side in the gas tank 3, and the fuel gas is supplied from the gas tank 3 to the fuel cell 184 constituting each fuel cell stack 114.

ここで、図4を参照しながら燃料電池セル184を含む燃料電池セルユニット116について説明する。図4は、本発明の実施形態による燃料電池装置の燃料電池セルユニットを示す部分断面図である。図4に示すように、燃料電池セルユニット116は、燃料電池セル184と、この燃料電池セル184の上下方向端部にそれぞれ接続された内側電極端子186(ガス導入口)とを備えている。   Here, the fuel cell unit 116 including the fuel cell 184 will be described with reference to FIG. FIG. 4 is a partial cross-sectional view showing a fuel cell unit of a fuel cell device according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 4, the fuel cell unit 116 includes a fuel cell 184 and inner electrode terminals 186 (gas introduction ports) respectively connected to the vertical ends of the fuel cell 184.

燃料電池セル184は、上下方向に延びる管状構造体であり、内部に燃料ガス流路188を形成する円筒形の内側電極層190と、円筒形の外側電極層192と、内側電極層190と外側電極層192との間にある電解質層194とを備えている。この内側電極層190は、燃料ガスが通過する燃料極であり、(−)極となり、一方、外側電極層192は、空気と接触する空気極であり、(+)極となっている。   The fuel cell 184 is a tubular structure extending in the vertical direction, and includes a cylindrical inner electrode layer 190 that forms a fuel gas flow path 188 therein, a cylindrical outer electrode layer 192, an inner electrode layer 190, and an outer side. An electrolyte layer 194 is provided between the electrode layer 192 and the electrode layer 192. The inner electrode layer 190 is a fuel electrode through which fuel gas passes and becomes a (−) electrode, while the outer electrode layer 192 is an air electrode that comes into contact with air and becomes a (+) electrode.

燃料電池セルユニット116の上端側と下端側に取り付けられた内側電極端子186は、同一構造であるため、ここでは、上端側に取り付けられた内側電極端子186について具体的に説明する。内側電極層190の上部190aは、電解質層194と外側電極層192に対して露出された外周面190bと上端面190cとを備えている。内側電極端子186は、導電性のシール材196を介して内側電極層190の外周面190bと接続され、さらに、内側電極層190の上端面190cとは直接接触することにより、内側電極層190と電気的に接続されている。内側電極端子186の中心部には、内側電極層190の燃料ガス流路188と連通する燃料ガス流路198が形成されている。   Since the inner electrode terminals 186 attached to the upper end side and the lower end side of the fuel cell unit 116 have the same structure, the inner electrode terminal 186 attached to the upper end side will be specifically described here. The upper portion 190 a of the inner electrode layer 190 includes an outer peripheral surface 190 b and an upper end surface 190 c that are exposed to the electrolyte layer 194 and the outer electrode layer 192. The inner electrode terminal 186 is connected to the outer peripheral surface 190b of the inner electrode layer 190 through a conductive sealing material 196, and is further in direct contact with the upper end surface 190c of the inner electrode layer 190. Electrically connected. A fuel gas channel 198 communicating with the fuel gas channel 188 of the inner electrode layer 190 is formed at the center of the inner electrode terminal 186.

内側電極層190は、例えば、Niと、CaやY、Sc等の希土類元素から選ばれる少なくとも一種をドープしたジルコニアとの混合体、Niと、希土類元素から選ばれる少なくとも一種をドープしたセリアとの混合体、Niと、Sr、Mg、Co、Fe、Cuから選ばれる少なくとも一種をドープしたランタンガレードとの混合体、の少なくとも一種から形成される。   The inner electrode layer 190 includes, for example, a mixture of Ni and zirconia doped with at least one selected from rare earth elements such as Ca, Y, and Sc, and Ni and ceria doped with at least one selected from rare earth elements. The mixture is formed of at least one of Ni and a mixture of lanthanum garade doped with at least one selected from Sr, Mg, Co, Fe, and Cu.

電解質層194は、例えば、Y、Sc等の希土類元素から選ばれる少なくとも一種をドープしたジルコニア、希土類元素から選ばれる少なくとも一種をドープしたセリア、Sr、Mgから選ばれる少なくとも一種をドープしたランタンガレート、の少なくとも一種から形成される。   The electrolyte layer 194 includes, for example, zirconia doped with at least one selected from rare earth elements such as Y and Sc, ceria doped with at least one selected from rare earth elements, lanthanum gallate doped with at least one selected from Sr and Mg, Formed from at least one of the following.

外側電極層192は、例えば、Sr、Caから選ばれた少なくとも一種をドープしたランタンマンガナイト、Sr、Co、Ni、Cuから選ばれた少なくとも一種をドープしたランタンフェライト、Sr、Fe、Ni、Cuから選ばれた少なくとも一種をドープしたランタンコバルタイト、銀、などの少なくとも一種から形成される。   The outer electrode layer 192 includes, for example, lanthanum manganite doped with at least one selected from Sr and Ca, lanthanum ferrite doped with at least one selected from Sr, Co, Ni, and Cu, Sr, Fe, Ni, Cu It is formed from at least one of lanthanum cobaltite doped with at least one selected from the group consisting of silver and silver.

続いて、図5を参照しながら燃料電池セルスタック114について説明する。図5は、本発明の実施形態による燃料電池装置の燃料電池セルスタックを示す斜視図である。図5に示すように、燃料電池セルスタック114は、16本の燃料電池セルユニット116を備え、これらの燃料電池セルユニット116の下端側及び上端側が、それぞれ、セラミック製の下支持板168(支持部材)及び上支持板200により支持されている。これらの下支持板168及び上支持板200には、内側電極端子186が貫通可能な貫通穴168a及び200aがそれぞれ形成されている。従って、燃料電池モジュールFCに収容される燃料電池セル184(燃料電池セルユニット114)は、16本ごとに複数のセル群に分割されており、その分割された複数のセル群それぞれに属する燃料電池セル184(燃料電池セルユニット114)の一端側を下支持板168の表面168s側で保持し、一体化された燃料電池セルスタック114として構成されている。下支持板168に形成されている貫通孔168aを貫通した内側電極端子186は、その先端が下支持板168の裏面168rから突出するように構成されている。   Next, the fuel cell stack 114 will be described with reference to FIG. FIG. 5 is a perspective view showing a fuel cell stack of the fuel cell device according to the embodiment of the present invention. As shown in FIG. 5, the fuel cell stack 114 includes 16 fuel cell units 116, and the lower end side and the upper end side of these fuel cell units 116 are respectively made of ceramic lower support plates 168 (supports). Member) and the upper support plate 200. The lower support plate 168 and the upper support plate 200 are formed with through holes 168a and 200a through which the inner electrode terminal 186 can pass. Therefore, the fuel cell 184 (fuel cell unit 114) accommodated in the fuel cell module FC is divided into a plurality of cell groups every 16 cells, and the fuel cells belonging to each of the divided cell groups. One end side of the cell 184 (fuel cell unit 114) is held on the surface 168s side of the lower support plate 168, and is configured as an integrated fuel cell stack 114. The inner electrode terminal 186 passing through the through-hole 168a formed in the lower support plate 168 is configured such that the tip thereof protrudes from the back surface 168r of the lower support plate 168.

さらに、燃料電池セルユニット116には、集電体202及び外部端子204が取り付けられている。この集電体202は、燃料極である内側電極層190に取り付けられた内側電極端子186と電気的に接続される燃料極用接続部202aと、空気極である外側電極層192の外周面全体と電気的に接続される空気極用接続部202bとにより一体的に形成されている。空気極用接続部202bは、外側電極層192の表面を上下方向に延びる鉛直部202cと、この鉛直部202cから外側電極層192の表面に沿って水平方向に延びる多数の水平部202dとから形成されている。また、燃料極用接続部202aは、空気極用接続部202bの鉛直部202cから燃料電池セルユニット116の上下方向に位置する内側電極端子186に向って斜め上方又は斜め下方に向って直線的に延びている。   Further, a current collector 202 and an external terminal 204 are attached to the fuel cell unit 116. The current collector 202 includes a fuel electrode connection portion 202a that is electrically connected to an inner electrode terminal 186 attached to the inner electrode layer 190 that is a fuel electrode, and an entire outer peripheral surface of the outer electrode layer 192 that is an air electrode. And an air electrode connecting portion 202b electrically connected to each other. The air electrode connecting portion 202b is formed by a vertical portion 202c extending in the vertical direction on the surface of the outer electrode layer 192 and a large number of horizontal portions 202d extending in the horizontal direction along the surface of the outer electrode layer 192 from the vertical portion 202c. Has been. Further, the fuel electrode connecting portion 202a is linearly directed obliquely upward or obliquely downward from the vertical portion 202c of the air electrode connecting portion 202b toward the inner electrode terminal 186 positioned in the vertical direction of the fuel cell unit 116. It extends.

さらに、燃料電池セルスタック114の端(図5では左端の奥側及び手前側)に位置する2個の燃料電池セルユニット116の上側端及び下側端の内側電極端子186には、それぞれ外部端子204が接続されている。これらの外部端子204は、隣接する燃料電池セルスタック114の端にある燃料電池セルユニット116の外部端子204(図示せず)に接続され、上述したように、160本の燃料電池セルユニット116の全てが直列接続されるようになっている。   Furthermore, the inner electrode terminals 186 at the upper and lower ends of the two fuel cell units 116 located at the ends of the fuel cell stack 114 (the back side and the near side in FIG. 5) are external terminals, respectively. 204 is connected. These external terminals 204 are connected to the external terminals 204 (not shown) of the fuel cell unit 116 at the end of the adjacent fuel cell stack 114, and as described above, the 160 fuel cell units 116 are connected to each other. Everything is connected in series.

図1〜3に戻り、ガスタンク3の上面には、燃料電池セルスタック114の下支持板168とほぼ同じ形状の開口部(図示せず)が設けられており、その開口部に下支持板168を密接させてガスタンク3と各燃料電池セルスタック114とが接続されている。従って、燃料電池セルスタック114を構成する燃料電池セル184は、その先端部分を上部側に向けてガスタンク3に立設されている。   1 to 3, an opening (not shown) having substantially the same shape as the lower support plate 168 of the fuel cell stack 114 is provided on the upper surface of the gas tank 3, and the lower support plate 168 is provided in the opening. Are closely connected to each other, and the gas tank 3 and each fuel cell stack 114 are connected. Therefore, the fuel cell 184 constituting the fuel cell stack 114 is erected on the gas tank 3 with its tip end portion facing upward.

各燃料電池セル184は、管状であり、燃料電池セル184の管内を燃料電池セル184の一方の端部から他方の端部へと流れるガスと、その管外を一方の端部から他方の端部へと流れるガスの作用により作動する。本実施形態では、燃料電池セル184の管内を流れるガスは、水素又は炭化水素燃料等を改質した改質ガス等の燃料ガスであり、燃料電池セル184の管外を流れるガスは、酸素を含む空気等の酸化剤ガス(発電用空気)である。   Each fuel battery cell 184 has a tubular shape, and a gas flowing from one end of the fuel battery cell 184 to the other end inside the pipe of the fuel battery cell 184 and outside the pipe from the one end to the other end. It operates by the action of the gas flowing to the part. In the present embodiment, the gas flowing in the pipe of the fuel cell 184 is a fuel gas such as reformed gas obtained by reforming hydrogen or hydrocarbon fuel, and the gas flowing outside the pipe of the fuel cell 184 contains oxygen. An oxidant gas (air for power generation) such as air.

燃料電池セルスタック114の上方に位置するように、改質器5が配置されている。改質器5には、配管6Cと配管6Dとが繋がれていて、これらの配管6C及び配管6Dによって、改質器5は燃料電池セルスタック114と所定間隔をおいて上方に位置するように保持されている。配管6Cは、改質器5に被改質ガスとしての都市ガス、空気(改質用空気)、及び水蒸気を供給するための配管であって、仕切り板15に対して立設されている。配管6Dは、改質器5において改質された燃料ガスをガスタンク3に供給するための配管であって、ガスタンク3に対して立設されている。   The reformer 5 is disposed so as to be located above the fuel cell stack 114. A pipe 6C and a pipe 6D are connected to the reformer 5, and the reformer 5 is positioned above the fuel cell stack 114 with a predetermined interval by the pipe 6C and the pipe 6D. Is retained. The pipe 6 </ b> C is a pipe for supplying city gas, air (reforming air) and water vapor as reformed gas to the reformer 5, and is erected with respect to the partition plate 15. The pipe 6 </ b> D is a pipe for supplying the fuel gas reformed in the reformer 5 to the gas tank 3, and is erected with respect to the gas tank 3.

配管6Cを通して改質器5に供給される都市ガス及び空気は、被改質ガス供給管6Aを通って燃料電池モジュールFC内に導入される。また、配管6Cを通して改質器5に供給される水蒸気は、水蒸気供給管6Bを通って燃料電池モジュールFC内に導入される。被改質ガス供給管6A及び水蒸気供給管6Bは、混合室(図示せず)に繋がっている。被改質ガス供給管6Aから供給される都市ガス及び空気と、水蒸気供給管6Bから供給される水蒸気とは、この混合室において混合され、配管6Cへと供給される。   The city gas and air supplied to the reformer 5 through the pipe 6C are introduced into the fuel cell module FC through the reformed gas supply pipe 6A. Further, the steam supplied to the reformer 5 through the pipe 6C is introduced into the fuel cell module FC through the steam supply pipe 6B. The reformed gas supply pipe 6A and the steam supply pipe 6B are connected to a mixing chamber (not shown). The city gas and air supplied from the reformed gas supply pipe 6A and the water vapor supplied from the water vapor supply pipe 6B are mixed in this mixing chamber and supplied to the pipe 6C.

図1〜3には明示しないが本実施形態では、被改質ガス供給管6Aと水蒸気供給管6Bとのそれぞれに電磁弁が取り付けられていて、それぞれの電磁弁は制御部としてのCPUから出力される指示信号に応じて開閉し、改質器5に供給する被改質ガスと空気と水蒸気の比率を変更可能なように構成されている。   Although not explicitly shown in FIGS. 1 to 3, in this embodiment, electromagnetic valves are attached to the reformed gas supply pipe 6 </ b> A and the steam supply pipe 6 </ b> B, respectively, and each electromagnetic valve is output from a CPU as a control unit. The ratio of the gas to be reformed, air, and water vapor supplied to the reformer 5 can be changed by opening and closing according to the instruction signal.

改質器5に導入された被改質ガスとしての都市ガス(水蒸気が混合されている場合もあり)及び空気(被改質ガスとしての都市ガスのみの場合もあり)は、改質器5内に収められている改質触媒によって改質される。改質された燃料ガスは、配管6Dを通ってガスタンク3へと供給される。改質器5に対して配管6Cが繋がっている部分と、改質器5に対して配管6Dが繋がっている部分とは、長手方向において一端近傍と他端近傍とに引き離されている。これによって、改質器5に供給された燃料ガス及び空気は改質触媒に十分に触れることが可能となる。   The city gas (which may be mixed with steam) and air (which may be only the city gas as the gas to be reformed) introduced into the reformer 5 are the reformer 5 It is reformed by the reforming catalyst housed inside. The reformed fuel gas is supplied to the gas tank 3 through the pipe 6D. The portion where the pipe 6C is connected to the reformer 5 and the portion where the pipe 6D is connected to the reformer 5 are separated from each other in the vicinity of one end and the other end in the longitudinal direction. As a result, the fuel gas and air supplied to the reformer 5 can sufficiently touch the reforming catalyst.

改質器5には、改質触媒が封入されている。改質触媒としては、アルミナの球体表面にニッケルを付与したもの、アルミナの球体表面にルテニウムを付与したもの、が適宜用いられる。これらの改質触媒は球体である。   A reforming catalyst is enclosed in the reformer 5. As the reforming catalyst, a catalyst in which nickel is applied to the surface of the alumina sphere and a catalyst in which ruthenium is applied to the surface of the alumina sphere are appropriately used. These reforming catalysts are spheres.

本実施形態では、改質器5及び各燃料電池セルスタック114を覆うように、流路部材7が設けられている。流路部材7は、空気流路外壁71,72と、空気分配室73(供給部)と、空気集約室74と、空気流路管76,76,76,76,77,77,77,77と、外壁78,79とを有している。流路部材7は、長手方向に空気流路外壁71,72が、短手方向に外壁78,79が、それぞれ配置され、それらの部材によって箱状となるように形成されている。流路部材7は、改質器5及び各燃料電池セルスタック114を覆うように、仕切り板15に立設されている。続く説明では、流路部材7の仕切り板15に当接する側を下方とし、その下方と反対側を上方として説明する。   In the present embodiment, the flow path member 7 is provided so as to cover the reformer 5 and each fuel cell stack 114. The flow path member 7 includes air flow path outer walls 71 and 72, an air distribution chamber 73 (supply part), an air aggregation chamber 74, and air flow path pipes 76, 76, 76, 76, 77, 77, 77, 77. And outer walls 78 and 79. The flow path member 7 is formed such that the air flow path outer walls 71 and 72 are arranged in the longitudinal direction and the outer walls 78 and 79 are arranged in the short direction, respectively, and are formed into a box shape by these members. The flow path member 7 is erected on the partition plate 15 so as to cover the reformer 5 and each fuel cell stack 114. In the following description, the side that contacts the partition plate 15 of the flow path member 7 is defined as the lower side, and the side opposite to the lower side is described as the upper side.

空気分配室73は、外壁78の上方に取り付けられている。すなわち、空気分配室73は、空気流路外壁71,72と外壁78,79とによって形成される箱状体の内側且つ短手側の上方に取り付けられている。空気分配室73には、空気供給管7A(供給管)が繋がれており、酸化剤ガスとしての空気が供給される。空気分配室73には、空気流路管76,76,76,76,77,77,77,77(熱交換器)も繋がれている。空気供給管7Aから供給される酸化剤ガスとしての空気は空気分配室73に流入し、空気流路管76,76,76,76,77,77,77,77に分配され、燃焼ガスによって熱が与えられ空気が加熱される。従って、空気供給管7A、空気分配室73、及び空気流路管76,76,76,76,77,77,77,77は、熱交換部を形成している。   The air distribution chamber 73 is attached above the outer wall 78. That is, the air distribution chamber 73 is attached to the inside of the box-like body formed by the air flow path outer walls 71 and 72 and the outer walls 78 and 79 and on the short side. An air supply pipe 7A (supply pipe) is connected to the air distribution chamber 73, and air as an oxidant gas is supplied. Air flow pipes 76, 76, 76, 76, 77, 77, 77, 77 (heat exchangers) are also connected to the air distribution chamber 73. Air as the oxidant gas supplied from the air supply pipe 7A flows into the air distribution chamber 73 and is distributed to the air flow path pipes 76, 76, 76, 76, 77, 77, 77, 77, and is heated by the combustion gas. Is given and the air is heated. Therefore, the air supply pipe 7A, the air distribution chamber 73, and the air flow path pipes 76, 76, 76, 76, 77, 77, 77, 77 form a heat exchange section.

空気流路管76,76,76,76,77,77,77,77は、空気流路外壁71,72と外壁78,79とによって形成される箱状体の内側且つ長手側の上方に、空気流路外壁71,72に沿うように配置されている。空気流路管76,76,76,76は、空気流路外壁71から内側に向けて所定間隔をおくように、互いに並行に配置されている。空気流路管76,76,76,76の一端は空気分配室73に繋がれており、他端は空気集約室74に繋がれている。従って、空気分配室73に流入した空気は、空気流路管76,76,76,76を通り、空気集約室74へと流れ込んで再合流する。   The air flow path pipes 76, 76, 76, 76, 77, 77, 77, 77 are located on the inner side of the box-like body formed by the air flow path outer walls 71, 72 and the outer walls 78, 79 and above the longitudinal side. It arrange | positions so that the air flow path outer walls 71 and 72 may be followed. The air flow path pipes 76, 76, 76, 76 are arranged in parallel to each other so as to be spaced from the air flow path outer wall 71 toward the inside. One end of each air flow pipe 76, 76, 76, 76 is connected to the air distribution chamber 73, and the other end is connected to the air collecting chamber 74. Therefore, the air flowing into the air distribution chamber 73 flows through the air flow path pipes 76, 76, 76, 76 and flows into the air collecting chamber 74 to rejoin.

空気流路管77,77,77,77は、空気流路外壁71,72と外壁78,79とによって形成される箱状体の内側且つ長手側の上方に、空気流路外壁72に沿うように配置されている。空気流路管77,77,77,77は、空気流路外壁72から内側に向けて所定間隔をおくように、互いに並行に配置されている。空気流路管77,77,77,77の一端は空気分配室73に繋がれており、他端は空気集約室74に繋がれている。従って、空気分配室73に流入した空気は、空気流路管77,77,77,77を通り、空気集約室74へと流れ込んで再合流する。   The air flow path pipes 77, 77, 77, 77 extend along the air flow path outer wall 72 on the inner side of the box-shaped body formed by the air flow path outer walls 71, 72 and the outer walls 78, 79 and above the longitudinal side. Is arranged. The air flow path pipes 77, 77, 77, 77 are arranged in parallel to each other so as to be spaced from the air flow path outer wall 72 toward the inside. One end of each air flow pipe 77, 77, 77, 77 is connected to the air distribution chamber 73, and the other end is connected to the air collecting chamber 74. Therefore, the air flowing into the air distribution chamber 73 flows through the air flow path pipes 77, 77, 77, 77 into the air collecting chamber 74 and rejoins.

空気集約室74は、外壁79の内側上方に取り付けられている。すなわち、空気集約室74は、空気流路外壁71,72と外壁78,79とによって形成される箱状体の内側且つ短手側の上方に取り付けられている。空気集約室74は空気流路外壁71,72と密着するように配置されており、空気集約室74に流れ込んだ空気は空気流路外壁71,72へと流れ出すように構成されている。   The air collecting chamber 74 is attached to the upper inside of the outer wall 79. That is, the air collecting chamber 74 is attached to the inside of the box-like body formed by the air flow path outer walls 71 and 72 and the outer walls 78 and 79 and above the short side. The air collecting chamber 74 is disposed so as to be in close contact with the air flow path outer walls 71 and 72, and the air flowing into the air collecting chamber 74 is configured to flow out to the air flow path outer walls 71 and 72.

本実施形態では、空気流路管76,76,76,76が第一熱交換部を形成するように所定間隔をおいて互いに近接するように配置されている。空気流路管76,76,76,76のそれぞれの間には隙間部76g,76g,76gが形成されている。また、各空気流路管76,76,76,76は、それぞれ第一側面76aと第二側面76bとを有している。第一側面76aは、空気流路管76の底面を形成しており、燃料電池セルスタック114側に対向し、燃焼ガスが流れる方向に交わるように配置されている。第二側面76bは、第一側面76aよりも長く燃焼ガスが流れる方向に沿うように形成されている。従って、図2に示すように、第一側面76aの幅よりも第二側面76bの高さが長くなり、縦長断面を形成するように形成されている。   In the present embodiment, the air flow path pipes 76, 76, 76, 76 are arranged so as to be close to each other at a predetermined interval so as to form the first heat exchange section. Crevice portions 76g, 76g, and 76g are formed between the air passage tubes 76, 76, 76, and 76, respectively. Each air flow channel pipe 76, 76, 76, 76 has a first side surface 76a and a second side surface 76b. The first side surface 76a forms the bottom surface of the air flow path pipe 76, is opposed to the fuel cell stack 114 side, and is arranged so as to cross the direction in which the combustion gas flows. The second side surface 76b is formed to extend along the direction in which the combustion gas flows longer than the first side surface 76a. Therefore, as shown in FIG. 2, the height of the second side surface 76b is longer than the width of the first side surface 76a, and the vertical side section is formed.

同様に、空気流路管77,77,77,77が第二熱交換部を形成するように所定間隔をおいて互いに近接するように配置されている。空気流路管77,77,77,77のそれぞれの間には隙間部77g,77g,77gが形成されている。また、各空気流路管77,77,77,77は、それぞれ第一側面77aと第二側面77bとを有している。第一側面77aは、空気流路管77の底面を形成しており、燃料電池セルスタック114側に対向し、燃焼ガスが流れる方向に交わるように配置されている。第二側面77bは、第一側面77aよりも長く燃焼ガスが流れる方向に沿うように形成されている。従って、図2に示すように、第一側面77aの幅よりも第二側面77bの高さが長くなり、縦長断面を形成するように形成されている。   Similarly, the air flow path pipes 77, 77, 77, 77 are arranged so as to be close to each other at a predetermined interval so as to form the second heat exchange section. Crevice portions 77g, 77g, and 77g are formed between the air flow passage tubes 77, 77, 77, and 77, respectively. Each air flow pipe 77, 77, 77, 77 has a first side surface 77a and a second side surface 77b. The first side surface 77a forms the bottom surface of the air passage tube 77, is opposed to the fuel cell stack 114 side, and is arranged so as to cross the direction in which the combustion gas flows. The second side surface 77b is formed to extend along the direction in which the combustion gas flows longer than the first side surface 77a. Therefore, as shown in FIG. 2, the height of the second side surface 77b is longer than the width of the first side surface 77a, and the vertical side section is formed.

第一熱交換部を形成する空気流路管76,76,76,76と、第二熱交換部を形成する空気流路管77,77,77,77との間には、その部分に燃焼ガスが流れ込むことを阻害する閉塞部CPが設けられている。より具体的には、第一熱交換部を形成する空気流路管76,76,76,76の最も内側に配置されている空気流路管76と、第二熱交換部を形成する空気流路管77,77,77,77の最も内側に配置されている空気流路管77との間に閉塞部CPが設けられている。   Between the air flow path pipes 76, 76, 76, and 76 that form the first heat exchange section and the air flow path pipes 77, 77, 77, and 77 that form the second heat exchange section, combustion occurs in that portion. An obstruction | occlusion part CP which inhibits gas flowing in is provided. More specifically, the air flow path pipe 76 that is disposed on the innermost side of the air flow path pipes 76, 76, 76, and 76 that form the first heat exchange section, and the air flow that forms the second heat exchange section. A blocking portion CP is provided between the air pipes 77, 77, 77, 77 and the air channel pipe 77 arranged on the innermost side.

閉塞部CPは、燃焼ガスが流れる方向(図2における上下方向)における第一熱交換部を形成する空気流路管76,76,76,76及び第二熱交換部を形成する空気流路管77,77,77,77の一端から他端の間に設けられている。より具体的には、閉塞部CPは、第一熱交換部を形成する空気流路管76,76,76,76及び第二熱交換部を形成する空気流路管77,77,77,77における燃料電池セルスタック114側に配置されている。このように配置することで、第一熱交換部を形成する空気流路管76,76,76,76と、第二熱交換部を形成する空気流路管77,77,77,77との間に流れ込もうとする燃焼ガスを確実に阻害し、温度が高い状態のまま第一熱交換部側と第二熱交換部側とに誘導し、それぞれを構成する複数の熱交換器である空気流路管76,76,76,76それぞれの間の隙間部76g,76g,76gや、空気流路管77,77,77,77の間の隙間部77g,77g,77gに確実に流れ込ませることができる。   The blocking portion CP is an air flow channel tube 76, 76, 76, 76 that forms a first heat exchange unit and a second heat exchange unit that forms a first heat exchange unit in the direction in which combustion gas flows (vertical direction in FIG. 2). 77, 77, 77, 77 are provided between one end and the other end. More specifically, the blocking portion CP includes the air flow path pipes 76, 76, 76, and 76 that form the first heat exchange section and the air flow path pipes 77, 77, 77, and 77 that form the second heat exchange section. In the fuel cell stack 114 side. By arranging in this way, the air flow path pipes 76, 76, 76, 76 forming the first heat exchange section and the air flow path pipes 77, 77, 77, 77 forming the second heat exchange section. It is a plurality of heat exchangers that reliably inhibit the combustion gas that flows in between and guide them to the first heat exchange part side and the second heat exchange part side while maintaining a high temperature state, respectively. The gaps 76g, 76g, 76g between the air flow path pipes 76, 76, 76, 76 and the gaps 77g, 77g, 77g between the air flow path pipes 77, 77, 77, 77 are surely flowed. be able to.

また本実施形態では、燃焼ガスが流れる方向からみて改質器5を挟むように第一熱交換部を形成する空気流路管76,76,76,76と、第二熱交換部を形成する空気流路管77,77,77,77とが配置され、燃料ガスが流れる方向からみて改質器5と閉塞部CPとが重なるように配置されている。このように配置することで、燃料電池セル184の他端部側に面する改質器5の底面に当たった燃焼ガスを第一熱交換部を形成する空気流路管76,76,76,76と、第二熱交換部を形成する空気流路管77,77,77,77とに誘導し、それぞれを構成する複数の熱交換器である空気流路管76,76,76,76それぞれの間の隙間部76g,76g,76gや、空気流路管77,77,77,77の間の隙間部77g,77g,77gに確実に流れ込ませることができる。また、改質器5の底面とは反対側の上面に回り込んだ燃焼ガスも、改質器5と重なるように配置されている閉塞部CPによって第一熱交換部を形成する空気流路管76,76,76,76と、第二熱交換部を形成する空気流路管77,77,77,77とに誘導することができ、より確実に隙間部76g,76g,76gや隙間部77g,77g,77gに流れ込ませることができる。   In the present embodiment, the air flow path pipes 76, 76, 76, 76 that form the first heat exchange part and the second heat exchange part are formed so as to sandwich the reformer 5 when viewed from the direction in which the combustion gas flows. Air flow pipes 77, 77, 77, 77 are disposed, and the reformer 5 and the closed portion CP are disposed so as to overlap each other when viewed from the direction in which the fuel gas flows. By arranging in this way, the air flow pipes 76, 76, 76, which form the first heat exchange section with the combustion gas that has hit the bottom surface of the reformer 5 facing the other end of the fuel cell 184 76 and air flow path pipes 77, 77, 77, 77 forming the second heat exchanging portion, and air flow path pipes 76, 76, 76, 76, which are a plurality of heat exchangers constituting each, respectively. The gaps 76g, 76g, 76g between the two and the gaps 77g, 77g, 77g between the air flow pipes 77, 77, 77, 77 can be surely flown. In addition, the combustion gas that has flowed to the upper surface opposite to the bottom surface of the reformer 5 also forms an air flow path tube that forms a first heat exchanging portion by the closed portion CP disposed so as to overlap the reformer 5. 76, 76, 76, 76 and the air flow path pipes 77, 77, 77, 77 forming the second heat exchanging portion, and the gap portions 76g, 76g, 76g and the gap portion 77g can be surely obtained. , 77g, 77g.

空気流路外壁71,72は、それぞれが二重壁構造となっていて、それぞれの内部を空気が流れることができるように構成されている。より具体的には、空気流路外壁71は、上方から三室に分割された構造となっており、上方から順に、第一室91、第二室92、第三室93として形成されている。空気集約室74から流れ込んだ空気は、第一室91に流れ込んだ後、第二室92に流れ込み、その後第三室93に流れ込む。同様に、空気流路外壁72も、上方から三室に分割された構造となっており、上方から順に、第一室94、第二室95、第三室96として形成されている。空気集約室74から流れ込んだ空気は、第一室94に流れ込んだ後、第二室95に流れ込み、その後第三室96に流れ込む。   Each of the air flow path outer walls 71 and 72 has a double wall structure, and is configured so that air can flow through each of them. More specifically, the air flow path outer wall 71 has a structure divided into three chambers from above, and is formed as a first chamber 91, a second chamber 92, and a third chamber 93 in this order from above. The air that flows from the air collecting chamber 74 flows into the first chamber 91, then flows into the second chamber 92, and then flows into the third chamber 93. Similarly, the air flow path outer wall 72 is also divided into three chambers from above, and is formed as a first chamber 94, a second chamber 95, and a third chamber 96 in order from the top. The air flowing from the air collecting chamber 74 flows into the first chamber 94, then flows into the second chamber 95, and then flows into the third chamber 96.

第三室93,96にはそれぞれ、所定間隔をおいて複数の空気流入孔93a,96aが形成されている。空気流入孔93a,96aは、燃料電池セルスタック114が連設されている方向に、各燃料電池セル184間の間隙に向かう位置であって、燃料電池セル184に対する上下方向の位置が略同一となるように、複数個形成されている。   In the third chambers 93 and 96, a plurality of air inflow holes 93a and 96a are formed at predetermined intervals, respectively. The air inflow holes 93a and 96a are located in the direction in which the fuel cell stacks 114 are connected to each other and toward the gap between the fuel cells 184, and the vertical positions with respect to the fuel cells 184 are substantially the same. A plurality of them are formed.

空気流路外壁71,72に流れ込んだ空気は、空気流入孔93a,96aを通って発電室16内の燃料電池セル184近傍へと流れ込むように構成されている。空気流入孔93a,96aを通って流れ込んだ空気(発電用空気)は、燃料電池セル184の外側を通って各燃料電池セル184の下方から上方へと流れる。各燃料電池セル184の上方に至った空気(発電用空気)は、各燃料電池セル184の管内流路を通った燃料ガスと合わせて燃焼される。   The air flowing into the air flow path outer walls 71 and 72 is configured to flow into the vicinity of the fuel cell 184 in the power generation chamber 16 through the air inflow holes 93a and 96a. The air (power generation air) that has flowed through the air inflow holes 93 a and 96 a flows from the lower side to the upper side of each fuel cell 184 through the outside of the fuel cell 184. The air (air for power generation) reaching above each fuel cell 184 is burned together with the fuel gas that has passed through the pipe flow path of each fuel cell 184.

各燃料電池セルスタック114の上方は、空気(発電用空気)と燃料ガスとが混合して燃焼する燃焼部18となっている。燃料ガスは、ガスタンク3から、燃料電池セルユニット116の管内流路188を通り、燃焼部18に向けて上昇する。また、燃料電池セル184の外側を流れる空気も、燃焼部18に向けて上昇する。空気流路外壁72の燃焼部18に対応する部分には点火装置挿入穴97が設けられ、燃焼ガスと空気との燃焼を開始させるための点火装置(図示せず)が点火装置挿入穴97から燃焼部18に突出されている。この点火装置により燃料ガスと空気とが混合して燃焼する。燃料電池セルスタック114を構成する燃料電池セル184は、燃焼部18によって上方から加熱される。また、空気流入孔93a,96aを通って流れ込む空気も、上述したように空気流路管76,77、空気流路外壁71,72を通る間に、燃焼部18における燃焼によって加熱される。   Above each fuel cell stack 114 is a combustion section 18 in which air (power generation air) and fuel gas are mixed and burned. The fuel gas rises from the gas tank 3 through the pipe flow path 188 of the fuel cell unit 116 toward the combustion unit 18. Further, the air flowing outside the fuel cell 184 also rises toward the combustion unit 18. An ignition device insertion hole 97 is provided in a portion of the air flow path outer wall 72 corresponding to the combustion portion 18, and an ignition device (not shown) for starting combustion of combustion gas and air is provided from the ignition device insertion hole 97. Projecting to the combustion section 18. The ignition device mixes and burns fuel gas and air. The fuel cells 184 constituting the fuel cell stack 114 are heated from above by the combustion unit 18. In addition, the air flowing through the air inflow holes 93a and 96a is also heated by the combustion in the combustion section 18 while passing through the air passage pipes 76 and 77 and the air passage outer walls 71 and 72 as described above.

本実施形態に係る燃料電池モジュールFCでは、ガスタンク3内の燃料ガスの流動性について特に配慮した構成としている。図6にガスタンク3の斜視図を示す。図6に示すように、ガスタンク3は、第一面部31と、第二面部32と、側面部33とによって略直方体形状に形成されている。第一面部31は、図5に示した燃料電池セルスタック114が載置される面を構成する部分である。第二面部32は、第一面部31と所定間隔をおいて対向する面を構成する部分である。側面部33は、第一面部31と第二面部32との周囲を繋ぐ側面を構成する部分である。第一面部31と、第二面部32と、側面部33とによって形成されるガスタンク3内部には、配管6Dが挿入されている。配管6Dには、図示しない孔が形成されており、この孔からガスタンク3内部に燃料ガスが供給されている。   In the fuel cell module FC according to the present embodiment, the flow of the fuel gas in the gas tank 3 is particularly considered. FIG. 6 shows a perspective view of the gas tank 3. As shown in FIG. 6, the gas tank 3 is formed in a substantially rectangular parallelepiped shape by a first surface portion 31, a second surface portion 32, and a side surface portion 33. The first surface portion 31 is a portion constituting a surface on which the fuel cell stack 114 shown in FIG. 5 is placed. The 2nd surface part 32 is a part which comprises the surface which opposes the 1st surface part 31 at predetermined intervals. The side surface portion 33 is a portion constituting a side surface connecting the periphery of the first surface portion 31 and the second surface portion 32. A pipe 6 </ b> D is inserted into the gas tank 3 formed by the first surface portion 31, the second surface portion 32, and the side surface portion 33. A hole (not shown) is formed in the pipe 6D, and fuel gas is supplied into the gas tank 3 from the hole.

第一面部31には、複数の燃料電池セルスタック114それぞれに燃料ガスを供給するための複数の開口部31aが連設されている。開口部31aは、複数の桟部34によって第一面部31が区切られることで形成されている。具体的には、桟部34は9本設けられており、第一面部31に形成された開口をその9本の桟部34で区切って、10個の開口部31aを形成するように構成されている。尚、図6において、開口部31aが連なっている方向をx方向(第二方向)、第二面部32から第一面部31に向かう方向すなわち燃料電池セルスタック114が配置された安倍に燃料電池セル184が延びる方向をy方向(第一方向)、x方向及びy方向に直交する方向をz方向としている。これら方向の定義は、続く図7〜図8における説明においても同様に用いるものとする。   The first surface portion 31 is provided with a plurality of openings 31 a for supplying fuel gas to the plurality of fuel cell stacks 114. The opening 31 a is formed by dividing the first surface portion 31 by a plurality of crosspieces 34. Specifically, nine crosspieces 34 are provided, and the opening formed in the first surface portion 31 is divided by the nine crosspieces 34 to form ten openings 31a. Has been. In FIG. 6, the direction in which the openings 31a are continuous is the x direction (second direction), the direction from the second surface portion 32 toward the first surface portion 31, that is, the fuel cell stack 114 is disposed in Abe. The direction in which the cell 184 extends is the y direction (first direction), and the direction orthogonal to the x direction and the y direction is the z direction. The definitions of these directions are used in the same manner in the following description with reference to FIGS.

図7に桟部34の斜視図を示す。図7に示すように、桟部34は、補強部341と、第一規制部342と、第二規制部343と、天面部344とによって構成されている。第一規制部342は、燃料電池セル184が延びるy方向における下支持板168の動きを規制する部分である。すなわち、第一規制部342は、垂直方向における下支持板168の動きを規制するものであって、ガスタンク3内に燃料電池セルスタック114が落ちないようにするための部分である。   FIG. 7 shows a perspective view of the crosspiece 34. As shown in FIG. 7, the crosspiece 34 includes a reinforcing portion 341, a first restricting portion 342, a second restricting portion 343, and a top surface portion 344. The first restricting portion 342 is a portion that restricts the movement of the lower support plate 168 in the y direction in which the fuel battery cell 184 extends. That is, the first restricting portion 342 restricts the movement of the lower support plate 168 in the vertical direction, and is a portion for preventing the fuel cell stack 114 from falling into the gas tank 3.

第二規制部343は、y方向に直交するx方向における下支持板168の動きを規制する部分である。すなわち、第二規制部343は、水平方向における下支持板168の動きを規制するものであって、燃料電池セルスタック114が横ずれしないようにするための部分である。第二規制部343は、ガスタンク3の外側に向かうように第一規制部342に立設されている。   The second restricting portion 343 is a portion that restricts the movement of the lower support plate 168 in the x direction orthogonal to the y direction. That is, the second restricting portion 343 is a portion that restricts the movement of the lower support plate 168 in the horizontal direction and prevents the fuel cell stack 114 from being laterally displaced. The second restricting portion 343 is erected on the first restricting portion 342 so as to face the outside of the gas tank 3.

補強部341は、第二規制部343が延びるのとは逆方向に延びるように、すなわちガスタンク3内に向かうように第一規制部342に立設されている。従って、第一規制部342はx方向に沿って延びており、第二規制部343及び補強部341はx方向に直交するy方向に沿って延びている。そのため、x方向回りの捩れが作用した場合に、第二規制部343及び補強部341がその捩れ力に抵抗するように作用するので、桟部34のy方向に沿った荷重に対する変形抵抗となる。   The reinforcing portion 341 is erected on the first restricting portion 342 so as to extend in a direction opposite to the direction in which the second restricting portion 343 extends, that is, toward the gas tank 3. Therefore, the first restricting portion 342 extends along the x direction, and the second restricting portion 343 and the reinforcing portion 341 extend along the y direction orthogonal to the x direction. Therefore, when the torsion around the x direction acts, the second restricting portion 343 and the reinforcing portion 341 act so as to resist the twisting force, so that the deformation resistance to the load along the y direction of the crosspiece portion 34 is obtained. .

天面部344は、ガスタンク3の第一面部31と同一面を形成する部分であって、開口部31aに燃料電池セルスタック114が配置された場合に、下支持板168の表面168aと同一面を形成する部分である。桟部34は、天面部344を中心として、補強部341、第一規制部342、及び第二規制部343が対称となるように形成されている。   The top surface portion 344 is a portion that forms the same surface as the first surface portion 31 of the gas tank 3, and is the same surface as the surface 168a of the lower support plate 168 when the fuel cell stack 114 is disposed in the opening 31a. It is a part that forms. The crosspiece 34 is formed so that the reinforcing portion 341, the first restricting portion 342, and the second restricting portion 343 are symmetric with respect to the top surface portion 344.

本実施形態の場合、第一面部31から開口部31aに相当する部分を打ち抜く際に、天面部344、第二規制部343,343、第一規制部342,342、補強部341,341に相当する部分が残るように打ち抜いている。その後、天面部344に相当する部分が第一面部31に繋がるようにし、その他の部分を折り曲げて、第二規制部343,343、第一規制部342,342、補強部341,341を形成している。   In the case of this embodiment, when punching out the portion corresponding to the opening 31a from the first surface portion 31, the top surface portion 344, the second restricting portions 343, 343, the first restricting portions 342, 342, and the reinforcing portions 341, 341 Cut out so that the corresponding part remains. Thereafter, a portion corresponding to the top surface portion 344 is connected to the first surface portion 31, and the other portions are bent to form second restriction portions 343, 343, first restriction portions 342, 342, and reinforcement portions 341, 341. is doing.

このような桟部34に燃料電池セルスタック114を載置した状態を図8に示す。図8に示すように、各燃料電池セルスタック114の下支持板168の一端側が一つの桟部34の第一規制部342に乗って保持され、下支持板168の他端側が隣の桟部34の第一規制部342に乗って保持されている。下支持板168は、一つの桟部34の第二規制部343に当接すると共に、隣の桟部34の第二規制部343にも当接しているので、横方向にずれる動きが規制される。   FIG. 8 shows a state where the fuel cell stack 114 is placed on such a crosspiece 34. As shown in FIG. 8, one end side of the lower support plate 168 of each fuel cell stack 114 is held on the first regulating portion 342 of one crosspiece 34, and the other end side of the lower support plate 168 is the adjacent crosspiece. 34 is held on the first regulating portion 342. Since the lower support plate 168 is in contact with the second restricting portion 343 of the one crosspiece 34 and is also in contact with the second restricting portion 343 of the adjacent crosspiece 34, the movement that is shifted in the lateral direction is restricted. .

燃料電池セルスタック114の下支持板168は桟部34の第一規制部342に乗って保持されており、下支持板168の裏面168rから内側電極端子186が突出している。本実施形態の場合、内側電極端子186の先端は桟部34の補強部341の先端よりも第二面部32に近接するように突出している。   The lower support plate 168 of the fuel cell stack 114 is held on the first restriction portion 342 of the crosspiece 34, and the inner electrode terminal 186 protrudes from the back surface 168r of the lower support plate 168. In the present embodiment, the tip of the inner electrode terminal 186 protrudes closer to the second surface portion 32 than the tip of the reinforcing portion 341 of the crosspiece 34.

このように、ガス導入口である内側電極端子186の先端を補強部341の先端よりも、第一面部31に対向する第二面部32に近接するように形成しているので、内側電極端子186が補強部341よりもガスタンク3内に突出し、内側電極端子186内への燃料ガスの流入が阻害されず、より確実に少量の燃料ガスを燃料電池セル184内に取り込むことができる。   Thus, since the tip of the inner electrode terminal 186, which is a gas inlet, is formed closer to the second surface portion 32 facing the first surface portion 31 than the tip of the reinforcing portion 341, the inner electrode terminal 186 protrudes into the gas tank 3 from the reinforcing portion 341, and the flow of fuel gas into the inner electrode terminal 186 is not hindered, and a small amount of fuel gas can be taken into the fuel cell 184 more reliably.

本実施形態によれば、燃料電池セルスタック114において燃料電池セル184を支持する下支持板168が板状を成しているので、第一面部31に形成される開口部31aを塞ぐように配置されることで、第一面部31及び下支持板168によってほぼ平板状の面が形成される。従って、燃料電池セルスタック114が配置される領域にガス溜まり状となるような部分を形成せず、各燃料電池セルスタック114が配置されている領域の間にガスタンク3内に向かう無用な突起物も形成せずに、燃料電池セルスタック114を開口部31a上に保持でき、ガスタンク3内に流れ込む燃料ガスが少量であってもその流動性を確保することができる。このようにガスタンク3内の燃料ガスの流動性を確保しつつ、複数の燃料電池セル184それぞれに燃料ガスを導入するためのガス導入口である内側電極端子186が、下支持板168の裏面168r側からガスタンク3内に突出するように設けているので、少量の燃料ガスであっても確実に各燃料電池セル184内に導入し発電反応に寄与させることができる。   According to the present embodiment, since the lower support plate 168 that supports the fuel cell 184 in the fuel cell stack 114 has a plate shape, the opening 31 a formed in the first surface portion 31 is closed. By being arranged, a substantially flat surface is formed by the first surface portion 31 and the lower support plate 168. Accordingly, a portion that forms a gas reservoir is not formed in the region where the fuel cell stack 114 is disposed, and useless protrusions that enter the gas tank 3 between the regions where the fuel cell stacks 114 are disposed. Without being formed, the fuel cell stack 114 can be held on the opening 31a, and the fluidity can be ensured even if a small amount of fuel gas flows into the gas tank 3. In this way, the inner electrode terminal 186 that is a gas inlet for introducing the fuel gas into each of the plurality of fuel cells 184 is secured to the back surface 168r of the lower support plate 168 while ensuring the fluidity of the fuel gas in the gas tank 3. Since it is provided so as to protrude into the gas tank 3 from the side, even a small amount of fuel gas can be reliably introduced into each fuel cell 184 and contributed to the power generation reaction.

板状に形成された下支持板168を支える桟部34は、y方向における下支持板168の動きを規制する第一規制部342を有し、その第一規制部342に対して、第二規制部343と補強部341とを互いに異なる向きに延出させているので、燃料電池セルスタック114の荷重がy方向に沿って加えられた場合の第一規制部342の撓みを、第二規制部343及び補強部341の相乗効果で抑制することができる。従って、板状の下支持板168で燃料電池セルスタック114を形成しても、ガスタンク3上に下支持板168を載置することによりy方向において下支持板168を支持すると共に変形抑制効果も発揮できるので、下支持板168が撓んでしまったり割れてしまったりといった事態の発生を確実に回避できる。更に、第一規制部342から補強部341が延びる方向は、ガス導入口である内側電極端子186がガスタンク3内に突出する方向と同じなので、補強部341を設けたとしても内側電極端子186から燃料電池セル184内に導入される燃料ガスの流動性に悪影響を与えずに、少量の燃料ガスを確実に燃料電池セル184内へと導くことができる。   The crosspiece 34 that supports the lower support plate 168 formed in a plate shape has a first restricting portion 342 that restricts the movement of the lower support plate 168 in the y direction, and the second restricting portion 342 has a second restricting portion. Since the restricting portion 343 and the reinforcing portion 341 are extended in different directions, the bending of the first restricting portion 342 when the load of the fuel cell stack 114 is applied along the y direction It can suppress by the synergistic effect of the part 343 and the reinforcement part 341. FIG. Therefore, even if the fuel cell stack 114 is formed by the plate-shaped lower support plate 168, the lower support plate 168 is supported on the y direction by placing the lower support plate 168 on the gas tank 3, and the deformation suppressing effect is also obtained. Therefore, it is possible to reliably avoid the occurrence of a situation in which the lower support plate 168 is bent or cracked. Furthermore, the direction in which the reinforcing portion 341 extends from the first restricting portion 342 is the same as the direction in which the inner electrode terminal 186 that is a gas introduction port protrudes into the gas tank 3, so even if the reinforcing portion 341 is provided, the inner electrode terminal 186 extends from the inner electrode terminal 186. A small amount of fuel gas can be reliably introduced into the fuel cell 184 without adversely affecting the fluidity of the fuel gas introduced into the fuel cell 184.

上述した桟部34の変形例を図9に示す。図9に示す桟部35は、板状の部材をコ字状に曲げて形成した第一部材351と、第一部材351の長手方向に沿うように接着されてなる第二部材352とによって構成されている。第一部材351は、第二部材を接着する面である第一規制部351bと、第一規制部351bの両端から下方に延びる一対の補強部351aとを有している。第二部材352は、第一規制部351bに対して補強部351aが延びる方向とは逆方向に突出するように取り付けられており、第二規制部として機能している。   A modification of the crosspiece 34 described above is shown in FIG. The crosspiece 35 shown in FIG. 9 includes a first member 351 formed by bending a plate-like member into a U shape, and a second member 352 bonded along the longitudinal direction of the first member 351. Has been. The first member 351 has a first restricting portion 351b that is a surface to which the second member is bonded, and a pair of reinforcing portions 351a extending downward from both ends of the first restricting portion 351b. The 2nd member 352 is attached so that it may protrude in the reverse direction to the direction where the reinforcement part 351a is extended with respect to the 1st control part 351b, and is functioning as a 2nd control part.

更に、上述した桟部34の第二変形例を図10に示す。図10に示す桟部36は、板状の部材をハット状に折り曲げることで、第一規制部361,361と、第二規制部362と、天面部363とを有するように形成されている。図7に示す桟部34から補強部341,341を省略した構成が桟部36である。従って、下支持板168の撓みを防止しつつ下支持板168を支持する観点からは補強手段が必要となる。図11に、桟部36における補強手段の一例を示す。図11の(a)は、ガスタンク3に桟部36を設けた図であって、桟部36が延びる方向と直交する方向における部分断面図である。図11の(b)は、ガスタンク3に桟部36を設けた図であって、桟部36が延びる方向における部分断面図である。   Furthermore, the 2nd modification of the crosspiece 34 mentioned above is shown in FIG. The crosspiece 36 shown in FIG. 10 is formed to have first restricting portions 361, 361, a second restricting portion 362, and a top surface portion 363 by bending a plate-like member into a hat shape. A configuration in which the reinforcing portions 341 and 341 are omitted from the crosspiece portion 34 shown in FIG. Accordingly, a reinforcing means is required from the viewpoint of supporting the lower support plate 168 while preventing the lower support plate 168 from being bent. In FIG. 11, an example of the reinforcement means in the crosspiece 36 is shown. FIG. 11A is a diagram in which a crosspiece 36 is provided in the gas tank 3, and is a partial cross-sectional view in a direction orthogonal to the direction in which the crosspiece 36 extends. FIG. 11B is a diagram in which a crosspiece 36 is provided in the gas tank 3, and is a partial cross-sectional view in a direction in which the crosspiece 36 extends.

図11に示すように、桟部36とガスタンク3との間には、第一補強支持部41と、第二補強支持部42とが設けられている。図10及び図11に示す桟部36は、第一面部31から開口部31aに相当する部分を打ち抜く際に、天面部363、第二規制部362,362、第一規制部361,361に相当する部分が残るように打ち抜いている。その後、天面部344に相当する部分が第一面部31に繋がるようにし、その他の部分を折り曲げて、天面部363、第二規制部362,362、第一規制部361,361を形成している。そして、第一規制部361,361の側面部33側の端部を切り欠き、この切り欠いた部分から第一面部31及び側面部33に沿うように、断面L字状の第一補強支持部41を配置している。従って、第一補強支持部41は、第一面部31及び側面部33と桟部36の第二規制部362,362とを繋いで補強支持している。   As shown in FIG. 11, a first reinforcement support portion 41 and a second reinforcement support portion 42 are provided between the crosspiece 36 and the gas tank 3. The crosspiece 36 shown in FIGS. 10 and 11 is formed on the top surface 363, the second restricting portions 362, 362, and the first restricting portions 361, 361 when the portion corresponding to the opening 31a is punched from the first surface portion 31. Cut out so that the corresponding part remains. Thereafter, a portion corresponding to the top surface portion 344 is connected to the first surface portion 31, and other portions are bent to form the top surface portion 363, the second restriction portions 362, 362, and the first restriction portions 361, 361. Yes. And the edge part by the side of the side part 33 of the 1st control part 361,361 is notched, and the 1st reinforcement support of a cross-section L-shape is followed from the notched part along the 1st surface part 31 and the side part 33. The part 41 is arranged. Accordingly, the first reinforcing support portion 41 supports the first surface portion 31 and the side surface portion 33 and the second restricting portions 362 and 362 of the crosspiece portion 36 in a reinforcing manner.

更に、第一規制部361,361から第一補強支持部41に沿うように、断面三角形状の第二補強支持部42を配置している。従って、第二補強支持部42は、第一補強支持部41と桟部36の第一規制部362,362とを繋いで補強支持している。このように、桟部36の一端を補強支持するための第一補強支持部41及び第二補強支持部42を形成しているので、第一補強支持部41及び第二補強支持部42と第二規制部362,362との相乗効果によって、桟部36の撓みを抑制することができる。従って、板状の下支持板168で燃料電池セルスタック114を形成しても、ガスタンク3上に下支持板168を載置することにより下支持板168を支持すると共に変形抑制効果も発揮できるので、下支持板168が撓んでしまったり割れてしまったりといった事態の発生を確実に回避できる。   Further, a second reinforcing support portion 42 having a triangular cross section is disposed along the first reinforcing support portion 41 from the first restricting portions 361 and 361. Therefore, the second reinforcement support portion 42 supports the first reinforcement support portion 41 and the first restriction portions 362 and 362 of the crosspiece 36 by connecting them. Thus, since the first reinforcement support portion 41 and the second reinforcement support portion 42 for reinforcing and supporting one end of the crosspiece 36 are formed, the first reinforcement support portion 41, the second reinforcement support portion 42, and the first reinforcement support portion 42 are formed. The bending of the crosspiece 36 can be suppressed by a synergistic effect with the two restricting portions 362 and 362. Therefore, even if the fuel cell stack 114 is formed by the plate-like lower support plate 168, the lower support plate 168 is supported on the gas tank 3 so that the lower support plate 168 can be supported and the deformation suppressing effect can be exhibited. The occurrence of a situation in which the lower support plate 168 is bent or cracked can be reliably avoided.

2:ベース部材
2a:穴
3:ガスタンク
5:改質器
6A:被改質ガス供給管
6B:水蒸気供給管
6C:配管
6D:配管
7:流路部材
7A:空気供給管
15:仕切り板
15a:支持部材
15b:隙間
16:発電室
17:排出ガス室
18:燃焼部
71,72:空気流路外壁
73:空気分配室
74:空気集約室
76:空気流路管
76a:第一側面
76b:第二側面
76g:隙間部
77:空気流路管
77a:第一側面
77b:第二側面
77g:隙間部
78,79:外壁
91:第一室
92:第二室
93:第三室
93a,96a:空気流入孔
94:第一室
95:第二室
96:第三室
97:点火装置挿入穴
114:燃料電池セルスタック
116:燃料電池セルユニット
168:下支持板
168a:貫通穴
184:燃料電池セル
186:内側電極端子
188:燃料ガス流路
190:内側電極層
190a:上部
190b:外周面
190c:上端面
192:外側電極層
194:電解質層
196:シール材
198:燃料ガス流路
200:上支持板
202:集電体
202a:燃料極用接続部
202b:空気極用接続部
202c:鉛直部
202d;水平部
204:外部端子
CP:閉塞部
FC:燃料電池モジュール
2: Base member 2a: Hole 3: Gas tank 5: Reformer 6A: Reformed gas supply pipe 6B: Steam supply pipe 6C: Pipe 6D: Pipe 7: Flow path member 7A: Air supply pipe 15: Partition plate 15a: Support member 15b: Clearance 16: Power generation chamber 17: Exhaust gas chamber 18: Combustion section 71, 72: Air flow channel outer wall 73: Air distribution chamber 74: Air collection chamber 76: Air flow channel 76a: First side surface 76b: First Two side surfaces 76g: gap portion 77: air flow path pipe 77a: first side surface 77b: second side surface 77g: gap portion 78, 79: outer wall 91: first chamber 92: second chamber 93: third chamber 93a, 96a: Air inflow hole 94: first chamber 95: second chamber 96: third chamber 97: ignition device insertion hole 114: fuel cell stack 116: fuel cell unit 168: lower support plate 168a: through hole 184: fuel cell 186: Inner electrode terminal 188: Gas gas channel 190: Inner electrode layer 190a: Upper part 190b: Outer peripheral surface 190c: Upper end surface 192: Outer electrode layer 194: Electrolyte layer 196: Seal material 198: Fuel gas channel 200: Upper support plate 202: Current collector 202a : Fuel electrode connection part 202b: Air electrode connection part 202c: Vertical part 202d; Horizontal part 204: External terminal CP: Blocking part FC: Fuel cell module

Claims (3)

燃料ガスと酸化剤ガスとが一端側から他端側へと流れることにより作動する複数の燃料電池セルと、
前記一端側に配置され、前記複数の燃料電池セルそれぞれに燃料ガスを分配して供給するためのガスマニホールドと、
を備える燃料電池モジュールであって、
更に、前記複数の燃料電池セルを複数のセル群に分割し、当該分割した複数のセル群それぞれに属する前記燃料電池セルの一端側を表面側で支持し、一体化された複数のセルスタックと成すための板状の支持部材を備え、
前記複数の燃料電池セルそれぞれに燃料ガスを導入するためのガス導入口が、前記支持部材の裏面側から前記ガスマニホールド内に突出するように設けられており、
前記ガスマニホールドの第一面部には、前記複数のセルスタックそれぞれに燃料ガスを供給するための複数の開口部が連設され、
当該複数の開口部それぞれは、前記燃料電池セルが延びる第一方向における前記支持部材の動きを規制するための第一規制部及び前記第一方向に直交する第二方向における前記支持部材の動きを規制するための第二規制部を有する桟部によって前記第一面部が区切られることで形成されており、
前記第二規制部は前記ガスマニホールド外へ向いて延びるように前記第一規制部に立設され、前記第一規制部には更に、前記第二規制部とは反対側に延びるように設けられてなる補強部が形成されていることを特徴とする燃料電池モジュール。
A plurality of fuel cells that operate when fuel gas and oxidant gas flow from one end side to the other end side;
A gas manifold disposed on the one end side for distributing and supplying fuel gas to each of the plurality of fuel cells;
A fuel cell module comprising:
Further, the plurality of fuel cells are divided into a plurality of cell groups, one end side of the fuel cells belonging to each of the divided plurality of cell groups is supported on the surface side, and a plurality of integrated cell stacks A plate-like support member for forming,
A gas inlet for introducing fuel gas into each of the plurality of fuel cells is provided so as to protrude into the gas manifold from the back side of the support member,
A plurality of openings for supplying fuel gas to each of the plurality of cell stacks are continuously provided in the first surface portion of the gas manifold,
Each of the plurality of openings includes a first restricting portion for restricting movement of the support member in a first direction in which the fuel cell extends and a movement of the support member in a second direction orthogonal to the first direction. It is formed by dividing the first surface portion by a crosspiece having a second restricting portion for restricting,
The second restricting portion is erected on the first restricting portion so as to extend toward the outside of the gas manifold, and further provided on the first restricting portion so as to extend on the side opposite to the second restricting portion. A fuel cell module, wherein a reinforcing portion is formed.
前記ガス導入口の先端が前記補強部の先端よりも、前記第一面部に対向する第二面部に近接するように形成されていることを特徴とする請求項1に記載の燃料電池モジュール。   2. The fuel cell module according to claim 1, wherein a tip of the gas introduction port is formed so as to be closer to a second surface portion opposed to the first surface portion than a tip of the reinforcing portion. 燃料ガスと酸化剤ガスとが一端側から他端側へと流れることにより作動する複数の燃料電池セルと、
前記一端側に配置され、前記複数の燃料電池セルそれぞれに燃料ガスを分配して供給するためのガスマニホールドと、
を備える燃料電池モジュールであって、
更に、前記複数の燃料電池セルを複数のセル群に分割し、当該分割した複数のセル群それぞれに属する前記燃料電池セルの一端側を表面側で保持し、一体化された複数のセルスタックと成すための板状の支持部材を備え、
前記複数の燃料電池セルそれぞれに燃料ガスを導入するためのガス導入口が、前記支持部材の裏面側から前記ガスマニホールド内に突出するように設けられており、
前記ガスマニホールドの第一面部には、前記複数のセルスタックそれぞれに燃料ガスを供給するための複数の開口部が連設され、
当該複数の開口部それぞれは、前記燃料電池セルが延びる第一方向における前記支持部材の動きを規制するための第一規制部及び前記第一方向に直交する第二方向における前記支持部材の動きを規制するための第二規制部を有する桟部によって前記第一面部が区切られることで形成されており、
前記第一面部と、前記第一面部と対向する前記第二面部とを繋ぐ側面部に、前記桟部の少なくとも一端を補強支持するための補強支持部が形成されていることを特徴とする燃料電池モジュール。
A plurality of fuel cells that operate when fuel gas and oxidant gas flow from one end side to the other end side;
A gas manifold disposed on the one end side for distributing and supplying fuel gas to each of the plurality of fuel cells;
A fuel cell module comprising:
Further, the plurality of fuel cells are divided into a plurality of cell groups, one end side of the fuel cells belonging to each of the divided plurality of cell groups is held on the surface side, and a plurality of integrated cell stacks A plate-like support member for forming,
A gas inlet for introducing fuel gas into each of the plurality of fuel cells is provided so as to protrude into the gas manifold from the back side of the support member,
A plurality of openings for supplying fuel gas to each of the plurality of cell stacks are continuously provided in the first surface portion of the gas manifold,
Each of the plurality of openings includes a first restricting portion for restricting movement of the support member in a first direction in which the fuel cell extends and a movement of the support member in a second direction orthogonal to the first direction. It is formed by dividing the first surface portion by a crosspiece having a second restricting portion for restricting,
A reinforcing support portion for reinforcing and supporting at least one end of the crosspiece is formed on a side surface portion connecting the first surface portion and the second surface portion facing the first surface portion. Fuel cell module.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2013251075A (en) * 2012-05-30 2013-12-12 Ngk Insulators Ltd Stack structure of fuel cell
JP2019016539A (en) * 2017-07-07 2019-01-31 日本碍子株式会社 Cell stack device

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