JP2013033658A - Fuel cell - Google Patents

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伸 三室
Tatsuya Yaguchi
竜也 矢口
Noritoshi Sato
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    • Y02E60/30Hydrogen technology
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To solve the problem of a conventional fuel cell that since a high density filler is interposed between a hood covering the outer periphery of a fuel cell stack and a case housing the same, expansion or contraction caused in the case by thermal shock increases a burden on the hood.SOLUTION: In a fuel cell FC, a fuel cell stack 1 consisting of a plurality of cell units C which are laminated one on another via a space, a hood 2 covering the outer periphery of the fuel cell stack 1, and a case 3 housing the same are arranged in coaxial form, where gas is supplied to spaces between the cell units C themselves of the fuel cell stack 1 through a gas passage 7 formed between the hood 2 and the case 3. The fuel cell FC includes, in at least one of the opposite ends in axial direction of the hood 2, a connection member 11 which blocks a gap between the hood 2 and the case 3 and is elastically deformable in the axial direction. Therefore, even when the case 3 expands or contracts by thermal shock, this composition helps to reduce a load imposed on the hood 2.

Description

本発明は、固体電解質型の燃料電池に関し、とくに、燃料電池スタックを収容したケース内に反応用ガスを流通させるようにした燃料電池の改良に関するものである。   The present invention relates to a solid electrolyte fuel cell, and more particularly to an improvement in a fuel cell in which a reaction gas is circulated in a case containing a fuel cell stack.

従来、上記したような燃料電池としては、例えば、特許文献1に記載されているものがあった。特許文献1に記載の燃料電池は、複数枚のセルユニットを積層して燃料電池スタックを構成し、この燃料電池スタックをケースに収容した構造である。セルユニットは、電解質層を燃料極層と空気極層とで挟んだ構造を有する単セルと、単セルの燃料極層との間に閉空間(ガス流路)を形成するセパレータを備えており、空気極層がユニット外部に露出している。   Conventionally, as a fuel cell as described above, there has been one described in Patent Document 1, for example. The fuel cell described in Patent Document 1 has a structure in which a plurality of cell units are stacked to form a fuel cell stack, and the fuel cell stack is accommodated in a case. The cell unit includes a single cell having a structure in which an electrolyte layer is sandwiched between a fuel electrode layer and an air electrode layer, and a separator that forms a closed space (gas flow path) between the fuel electrode layer of the single cell. The air electrode layer is exposed outside the unit.

上記の燃料電池は、燃料電池スタックの各セルユニットの内部にアノードガスを導入して、そのアノードガスを燃料極層に供給する。また、ケース内にカソードガスを導入して、セルユニット同士の間に流通させ、そのカソードガスを空気極層に供給する。このようにして、各セルユニットにおいて電気化学反応により電気エネルギを発生する。   The above fuel cell introduces an anode gas into each cell unit of the fuel cell stack and supplies the anode gas to the fuel electrode layer. Further, a cathode gas is introduced into the case and is circulated between the cell units, and the cathode gas is supplied to the air electrode layer. In this way, electric energy is generated by an electrochemical reaction in each cell unit.

また、この種の燃料電池では、発電効率の向上を図るために、燃料電池スタックの外周に筒状のフードを配置して、フードとケースとの間にガス流路を形成したものがある。この燃料電池は、ケース内に導入したカソードガスをガス流路に通すことにより予熱し、予熱したカソードガスを燃料電池スタックに供給するようにしている。   In addition, in this type of fuel cell, in order to improve power generation efficiency, there is a type in which a cylindrical hood is disposed on the outer periphery of the fuel cell stack and a gas flow path is formed between the hood and the case. In this fuel cell, the cathode gas introduced into the case is preheated by passing through the gas flow path, and the preheated cathode gas is supplied to the fuel cell stack.

特開2007−141767号公報JP 2007-141767 A

ところで、上記したような従来の燃料電池にあっては、燃料電池スタックに対するカソードガスの供給効率を高めるために、フードとケースとの間に高密度な充填材を詰め込んで両者間の気密性を維持していた。このため、燃料電池の運転・停止に伴う温度変化によりケースに膨張・収縮が生じると、ケースが充填材を介してフードを押圧し、これが繰り返し行われるので、フードにかかる負担が大きいという問題点があり、このような問題点を解決することが課題であった。   By the way, in the conventional fuel cell as described above, in order to increase the supply efficiency of the cathode gas to the fuel cell stack, a high-density filler is packed between the hood and the case to improve the airtightness between the two. Was maintained. For this reason, if the case expands or contracts due to a temperature change caused by operation / stop of the fuel cell, the case presses the hood through the filler, and this is repeatedly performed. There was a problem to solve such problems.

本発明は、上記従来の課題に着目して成されたものであって、複数枚のセルユニットを積層して成る燃料電池スタックと、燃料電池スタックの外周を覆うフードと、これらを収容するケースを同軸状態に備えた燃料電池において、熱衝撃によりケースが膨張・収縮した場合でも、フードにかかる負担を軽減することができる燃料電池を提供することを目的としている。   The present invention has been made paying attention to the above-described conventional problems, and is a fuel cell stack formed by stacking a plurality of cell units, a hood that covers the outer periphery of the fuel cell stack, and a case for housing these. It is an object of the present invention to provide a fuel cell that can reduce the burden on the hood even when the case expands and contracts due to thermal shock.

本発明の燃料電池は、複数枚のセルユニットを互いに隙間を介して積層して成る燃料電池スタックと、燃料電池スタックの外周を覆うフードと、これらを収容するケースを同軸状態に備えている。この燃料電池は、フードの外周面とケースの内周面との間に形成したガス流路にガスを通して予熱し、予熱したガスを燃料電池スタックのセルユニット同士の隙間に供給する構造になっている。   The fuel cell of the present invention includes a fuel cell stack formed by laminating a plurality of cell units with a gap therebetween, a hood that covers the outer periphery of the fuel cell stack, and a case that accommodates these in a coaxial state. This fuel cell has a structure in which gas is preheated through a gas passage formed between the outer peripheral surface of the hood and the inner peripheral surface of the case, and the preheated gas is supplied to the gap between the cell units of the fuel cell stack. Yes.

そして、燃料電池は、フードの軸線方向の両端部のうちの少なくとも一端部に、フードとケースとの間を閉塞し且つ軸線方向に弾性変形可能な接続部材を備えた構成としており、上記構成をもって課題を解決するための手段としている。   The fuel cell has a configuration in which at least one end portion of both ends in the axial direction of the hood is provided with a connecting member that closes the space between the hood and the case and is elastically deformable in the axial direction. It is a means to solve the problem.

本発明によれば、複数枚のセルユニットから成る燃料電池スタックと、燃料電池スタックの外周を覆うフードと、これらを収容するケースを同軸状態に備えた燃料電池において、熱衝撃によりケースが膨張・収縮した場合でも、フードにかかる負担を軽減することができる。これにより、フードの薄肉化や軽量化を実現することができる。   According to the present invention, in a fuel cell comprising a fuel cell stack composed of a plurality of cell units, a hood that covers the outer periphery of the fuel cell stack, and a case that accommodates the fuel cell stack, the case is expanded by thermal shock. Even when contracted, the burden on the hood can be reduced. Thereby, thickness reduction and weight reduction of a food | hood are realizable.

本発明に係る燃料電池の一実施形態を説明する断面図(A)及び要部の拡大断面図(B)である。It is sectional drawing (A) explaining one Embodiment of the fuel cell concerning this invention, and the expanded sectional view (B) of the principal part. 燃料電池スタックを説明する断面図である。It is sectional drawing explaining a fuel cell stack. 図1に示すフード及び接続部材の斜視図である。It is a perspective view of the hood and connection member shown in FIG. 図1に示す接続部材を説明する平面図(A)及び半分を省略した斜視図(B)である。It is the top view (A) explaining the connection member shown in FIG. 1, and the perspective view (B) which abbreviate | omitted the half. 本発明に係る燃料電池の他の実施形態を説明する断面図(A)及び要部の拡大断面図(B)である。It is sectional drawing (A) explaining other embodiment of the fuel cell which concerns on this invention, and the expanded sectional view (B) of the principal part. 図5に示すフード及び接続部材の斜視図である。FIG. 6 is a perspective view of the hood and connection member shown in FIG. 5. 図5に示す接続部材を説明する平面図(A)及び側面図(B)である。It is the top view (A) and side view (B) explaining the connection member shown in FIG. 本発明に係る燃料電池のさらに他の実施形態を説明する断面図(A)及び要部の拡大断面図(B)である。It is sectional drawing (A) explaining further another embodiment of the fuel cell concerning this invention, and the expanded sectional view (B) of the principal part. 図8に示すフード、接続部材及び緩衝部材を説明する斜視図である。It is a perspective view explaining the food | hood shown in FIG. 8, a connection member, and a buffer member. 図8に示すフード、接続部材及び緩衝部材を説明する平面図である。It is a top view explaining the food | hood shown in FIG. 8, a connection member, and a buffer member.

図1に示す燃料電池FCは、固体電解質型の燃料電池であって、複数枚のセルユニットを積層して成る燃料電池スタック1と、燃料電池スタック1の外周を覆うフード2と、これらを収容するケース3を同軸状態に備えている。   The fuel cell FC shown in FIG. 1 is a solid electrolyte fuel cell, and includes a fuel cell stack 1 formed by stacking a plurality of cell units, a hood 2 that covers the outer periphery of the fuel cell stack 1, and these components. The case 3 is provided in a coaxial state.

前記燃料電池スタック1は、図2に示すように、複数枚のセルユニットCで構成してある。セルユニットCは、電解質層を燃料極層と空気極層とで挟んだ構造を有する単セルと、単セルの燃料極層との間に密閉空間を形成するセパレータを備え、空気極層をユニット外部に露出させた構造である。また、各セルユニットCは、中心部に、アノードガス(水素)の排出孔を有すると共に、排出孔の外周部に、アノードガスの供給孔を有し、その内部には、供給孔から排出孔に至るガス流路を形成している。   The fuel cell stack 1 is composed of a plurality of cell units C as shown in FIG. The cell unit C includes a single cell having a structure in which an electrolyte layer is sandwiched between a fuel electrode layer and an air electrode layer, and a separator that forms a sealed space between the fuel electrode layer of the single cell. The structure is exposed to the outside. Each cell unit C has an anode gas (hydrogen) discharge hole in the center, and an anode gas supply hole in the outer periphery of the discharge hole. The gas flow path leading to is formed.

上記のセルユニットCは、互いに隙間を介して多段に積層することで燃料電池スタック1を構成し、この際、供給孔同士及び排出孔同士を互いに軸線方向に連続させて、アノードガスの供給路4A及び排出路4Bを形成する。   The cell unit C constitutes the fuel cell stack 1 by being stacked in multiple stages with a gap between each other. At this time, the supply holes and the discharge holes are made to be continuous with each other in the axial direction, thereby supplying the anode gas supply path. 4A and the discharge path 4B are formed.

前記フード2は、図3に示すように、円筒形状を成す金属製の部材であって、軸線方向の両端部に、全周にわたるフランジ部2A,2Aを有すると共に、胴部の180度異なる対向位置に、導入用開口部2Bと排出用開口部2Cを有している。これらの開口部2B,2Cは、胴部の軸線方向にわたって形成してある。   As shown in FIG. 3, the hood 2 is a metal member having a cylindrical shape, and has flange portions 2A and 2A over the entire circumference at both end portions in the axial direction, and is opposed to the body portion by 180 degrees. At the position, it has an introduction opening 2B and a discharge opening 2C. These openings 2B and 2C are formed over the axial direction of the trunk.

また、フード2は、排出用開口部2Cの両側に、カソードガス(空気)の供給管2D,2Dが一体的に設けてある。両供給管2Dは、フード2の壁部を二重構造にすることで形成され、胴部の軸線方向にわたって連続していると共に、円周方向において互いに相反する位置にカソードガスの噴出部2Eを有している。   The hood 2 is integrally provided with cathode gas (air) supply pipes 2D and 2D on both sides of the discharge opening 2C. Both supply pipes 2D are formed by making the wall portion of the hood 2 into a double structure, and are continuous over the axial direction of the trunk portion, and the cathode gas ejection portions 2E are disposed at positions opposite to each other in the circumferential direction. Have.

前記ケース3は、図1に示す如く円筒形状を成す金属製の部材であって、図示例の場合は、胴部を形成する本体部5と、本体部3Aの下端に連結した環状部6とで構成してある。また、ケース3は、軸線方向の両端部に、燃料電池スタック1の前記供給路4Aや排出路4Bを通過させる開口を有し、各開口の縁部が、内向きフランジ部3A,3Aになっている。   The case 3 is a metal member having a cylindrical shape as shown in FIG. 1. In the illustrated example, the case 3 has a main body 5 that forms a body portion, and an annular portion 6 that is connected to the lower end of the main body 3A. It consists of Further, the case 3 has openings at both ends in the axial direction for allowing the supply passage 4A and the discharge passage 4B of the fuel cell stack 1 to pass through, and the edge portions of the openings become inward flange portions 3A and 3A. ing.

燃料電池FCは、上記のケース3に、燃料電池スタック1及びフード2を同軸状態に収容し、この際、フード2の外周面とケース3内周面との間に円弧状のガス流路7を形成する。また、フード2の排出用開口部2Cには、図外の排出管を配置する。   In the fuel cell FC, the fuel cell stack 1 and the hood 2 are accommodated in the case 3 in a coaxial state. At this time, an arc-shaped gas flow path 7 is provided between the outer peripheral surface of the hood 2 and the inner peripheral surface of the case 3. Form. A discharge pipe (not shown) is disposed in the discharge opening 2C of the hood 2.

このようにして、燃料電池FCは、フード2の外周面とケース3の内周面との間に形成したガス流路7により燃料電池スタック1にガス(カソードガス)を予熱供給する構造を有するものとなっている。   In this way, the fuel cell FC has a structure for preheating and supplying gas (cathode gas) to the fuel cell stack 1 by the gas flow path 7 formed between the outer peripheral surface of the hood 2 and the inner peripheral surface of the case 3. It has become a thing.

すなわち、燃料電池FCは、燃料電池スタック1において、供給路4Aからアノードガスを各セルユニットCに導入して、そのアノードガスを燃料極層に供給する。なお、アノードオフガスは、排出路4Bから外部に排出する。   That is, in the fuel cell stack 1, the fuel cell FC introduces the anode gas from the supply path 4A to each cell unit C and supplies the anode gas to the fuel electrode layer. The anode off gas is discharged to the outside from the discharge path 4B.

また、燃料電池FCは、上記の如くアノードガスを流通させる一方で、フード2の供給管2Dの噴出部2Eからカソードガスをガス流路7に導入し、燃料電池スタック1を熱源にしてガス流路7中のカソードガスを予熱する。次いで、予熱したカソードガスを導入用開口部2Bからフード2の内側に導入する。これにより、カソードガスを燃料電池スタック1のセルユニットC同士の隙間に流通させて、ユニット外部に露出している空気極層に供給する。なお、カソードオフガスは、図示しない排出管を通して外部に排出する。   In addition, the fuel cell FC circulates the anode gas as described above, while introducing the cathode gas into the gas flow path 7 from the ejection portion 2E of the supply pipe 2D of the hood 2, and using the fuel cell stack 1 as a heat source, the gas flow The cathode gas in the passage 7 is preheated. Next, the preheated cathode gas is introduced into the hood 2 from the introduction opening 2B. As a result, the cathode gas is circulated in the gap between the cell units C of the fuel cell stack 1 and supplied to the air electrode layer exposed to the outside of the unit. The cathode off gas is discharged outside through a discharge pipe (not shown).

そして、上記の燃料電池FCは、フード2の軸線方向の両端部のうちの少なくとも一端部に、フード2とケース3との間を閉塞し且つ軸線方向に弾性変形可能な接続部材11を備えている。この実施形態では、フード2の軸線方向の両端部(図1では上下端部)に、接続部材11,11が夫々設けてある。   The fuel cell FC includes a connecting member 11 that closes between the hood 2 and the case 3 and is elastically deformable in the axial direction at at least one end of both axial ends of the hood 2. Yes. In this embodiment, connecting members 11 and 11 are provided at both ends (upper and lower ends in FIG. 1) of the hood 2 in the axial direction.

接続部材11は、図4にも示すように、リング状の部材であって、この実施形態では、軸線方向に連続した波形断面を有するベローズ形状を成しており、その形状により、軸線方向に弾性変形可能なものとなっている。また、接続部材11は、フード2及びケース3に対して気密的に接合し得るように、両端が平坦面になっている。この接続部材11は、その材料がとくに限定されるものではないが、高クロム鋼又はニッケル合金等の耐熱金属で形成することがより望ましい。   As shown in FIG. 4, the connecting member 11 is a ring-shaped member, and in this embodiment, has a bellows shape having a waveform cross section continuous in the axial direction. It is elastically deformable. The connecting member 11 has flat surfaces at both ends so that it can be airtightly bonded to the hood 2 and the case 3. The material of the connecting member 11 is not particularly limited, but it is more preferable to form the connecting member 11 from a heat-resistant metal such as high chromium steel or nickel alloy.

接続部材11は、フード2のフランジ部2Aと、ケース3の内向きフランジ部3Aとの間に介装され、この際、フード2及びケース3に対して、溶接や金属製ロウ材により、全周にわたって気密的に接合してある。これにより、フード2とケース3との間に形成したガス流路7の両端部(上下端部)を密閉して、カソードガスの漏出を阻止する。これにより、燃料電池スタック1に対するカソードガスの供給効率が高められる。   The connecting member 11 is interposed between the flange portion 2A of the hood 2 and the inward flange portion 3A of the case 3. At this time, the hood 2 and the case 3 are all welded or brazed by metal. Airtightly joined around the circumference. Thereby, both ends (upper and lower ends) of the gas flow path 7 formed between the hood 2 and the case 3 are sealed to prevent the cathode gas from leaking. Thereby, the supply efficiency of the cathode gas to the fuel cell stack 1 is increased.

上記構成を備えた燃料電池FCは、熱衝撃によりケース3が膨張・収縮した場合、具体的には、当該燃料電池FCの運転・停止に伴う温度変化によりケース3に膨張・収縮が生じた場合でも、接続部材11が弾性変形してケース3の変位を吸収し、フード2にかかる負担を大幅に軽減することができる。したがって、フード2の薄肉化や軽量化を実現することができ、これに伴って、ガス流路7に流通するカソードガスの予熱効率の向上や、燃料電池自体の軽量化などにも貢献することができる。   In the fuel cell FC having the above configuration, when the case 3 expands / contracts due to thermal shock, specifically, when the case 3 expands / contracts due to a temperature change associated with the operation / stop of the fuel cell FC. However, the connecting member 11 is elastically deformed to absorb the displacement of the case 3 and the burden on the hood 2 can be greatly reduced. Therefore, the hood 2 can be reduced in thickness and weight, and this contributes to improvement in the preheating efficiency of the cathode gas flowing through the gas flow path 7 and weight reduction of the fuel cell itself. Can do.

また、接続部材11は、フード2の軸線方向の両端部のうちの一端部に設ければ、所定の効果が得られるが、上記実施形態のようにフード2の軸線方向の両端部に設ければ、フード2にかかる負担を軽減する機能や、ガス流路7を密閉する機能をより一層高めることができる。   In addition, if the connecting member 11 is provided at one end of both ends of the hood 2 in the axial direction, a predetermined effect can be obtained. However, the connecting member 11 is provided at both ends of the hood 2 in the axial direction as in the above embodiment. For example, the function of reducing the burden on the hood 2 and the function of sealing the gas flow path 7 can be further enhanced.

さらに、燃料電池FCでは、接続部材11を高クロム鋼又はニッケル合金等の耐熱金属で形成したことから、固体電解質型燃料電池の高い運転温度に対する耐熱性が充分に確保され、長期にわたって機能を維持することができる。また、フード2と接続部材11、及び接続部材11とケース3を、溶接や金属製ロウ材により夫々接合したことから、長期にわたってガス流路7の気密性を維持することができる。   Furthermore, in the fuel cell FC, since the connecting member 11 is formed of a heat-resistant metal such as high chromium steel or nickel alloy, the heat resistance of the solid oxide fuel cell with respect to the high operating temperature is sufficiently secured, and the function is maintained for a long time. can do. Further, since the hood 2 and the connecting member 11 and the connecting member 11 and the case 3 are joined by welding or metal brazing material, the gas flow path 7 can be kept airtight for a long time.

図5〜図7は、本発明の燃料電池の他の実施形態を説明する図である。なお、以下の各実施形態において、図1に示す先の実施形態と同一の構成部位は、同一符号を付して詳細な説明を省略する。   5-7 is a figure explaining other embodiment of the fuel cell of this invention. In the following embodiments, the same components as those of the previous embodiment shown in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.

図5に示す燃料電池FCは、フード2の軸線方向の両端部に、フード2とケース3との間を閉塞し且つ軸線方向に弾性変形可能な接続部材21を備えている。この実施形態の接続部材21は、図6及び図7に示すように、軸線方向に連続した波形断面を有するベローズ形状を成すと共に、フード2の端面に対応する外形寸法の一端部と、ケース3の内法に対応する外形寸法の他端部を有している。   The fuel cell FC shown in FIG. 5 includes connecting members 21 that close the space between the hood 2 and the case 3 and are elastically deformable in the axial direction at both ends in the axial direction of the hood 2. As shown in FIGS. 6 and 7, the connecting member 21 of this embodiment has a bellows shape having a wave-like cross section continuous in the axial direction, an end portion having an outer dimension corresponding to the end surface of the hood 2, and a case 3. The other end of the outer dimensions corresponding to the inner method.

図示例の燃料電池FCでは、フード2及びケース3が円筒形状を成しているので、接続部材21は、フード2のフランジ部2Aの環状端面に対応する直径の小径端部(一端部)と、ケース3の内径に対応する直径の大径端部(他端部)を有しており、とくに図7(B)に示すように、全体的には扁平な概略円錐台形状を成している。   In the illustrated fuel cell FC, since the hood 2 and the case 3 have a cylindrical shape, the connection member 21 includes a small-diameter end portion (one end portion) having a diameter corresponding to the annular end surface of the flange portion 2A of the hood 2. And has a large-diameter end (the other end) having a diameter corresponding to the inner diameter of the case 3, and in particular, as shown in FIG. Yes.

上記の燃料電池FCにあっても、先の実施形態と同様に、接続部材21により、フード2とケース3の間のガス流路7を密閉し、カソードガスの漏出を阻止して、燃料電池スタック1に対するカソードガスの供給効率を高めている。そして、熱衝撃によりケース3が膨張・収縮した場合でも、その変位を接続部材11が吸収して、フード2にかかる負担を大幅に軽減することができる。   Even in the fuel cell FC described above, as in the previous embodiment, the gas flow path 7 between the hood 2 and the case 3 is sealed by the connecting member 21 to prevent the cathode gas from leaking, and the fuel cell The cathode gas supply efficiency to the stack 1 is increased. Even when the case 3 expands and contracts due to thermal shock, the connection member 11 absorbs the displacement, and the burden on the hood 2 can be greatly reduced.

また、上記の燃料電池FCは、接続部材21が、フード2の端面に対応する外形寸法の一端部(大径端部)と、ケース3の内法に対応する外形寸法の他端部(小径端部)を有するものとしたので、とくに、ケース3内への位置決めが非常に容易になる。このとき、接合部材21は、予めケース3内に配置しても良いし、図6に示す如く予めフード2に接合しても良い。   Further, in the fuel cell FC, the connecting member 21 has one end portion (large diameter end portion) having an outer dimension corresponding to the end surface of the hood 2 and the other end portion (small diameter) corresponding to the inner method of the case 3. In particular, positioning in the case 3 is very easy. At this time, the joining member 21 may be arranged in the case 3 in advance, or may be joined in advance to the hood 2 as shown in FIG.

図8〜図10は、本発明の燃料電池のさらに他の実施形態を説明する図である。
図8に示す燃料電池FCは、フード2の軸線方向の両端部に、フード2とケース3との間を閉塞し且つ軸線方向に弾性変形可能な接続部材11を備えている。この実施形態の接続部材11は、図1に示す実施形態と同様のものである。
8-10 is a figure explaining further another embodiment of the fuel cell of this invention.
A fuel cell FC shown in FIG. 8 includes connecting members 11 that close between the hood 2 and the case 3 and are elastically deformable in the axial direction at both ends of the hood 2 in the axial direction. The connection member 11 of this embodiment is the same as that of the embodiment shown in FIG.

そして、燃料電池FCは、フード2の軸線方向の両端部のうちの一端部の外周面とケース3の内周面との間に、フード2の軸線に直交する方向に弾性変形可能な緩衝部材31を備えている。この実施形態では、フード2の軸線方向の両端部の外周面とケース3の内周面との間において、図9及び10に示すように、フード2の軸線回りに90度間隔で合計4個の緩衝部材31が配置してある。   The fuel cell FC includes a buffer member that is elastically deformable in a direction perpendicular to the axis of the hood 2 between the outer peripheral surface of one end of the both ends of the hood 2 in the axial direction and the inner peripheral surface of the case 3. 31 is provided. In this embodiment, as shown in FIGS. 9 and 10, a total of four pieces at 90 degree intervals around the axis of the hood 2 between the outer peripheral surface of both ends in the axial direction of the hood 2 and the inner peripheral surface of the case 3. The buffer member 31 is arranged.

緩衝部材31は、平板を波形状に曲成して弾性変形可能としたものであって、その材料がとくに限定されるものではないが、接続部材11と同様に、高クロム鋼又はニッケル合金等の耐熱金属で形成することがより望ましい。また、緩衝部材31は、その数がとくに限定されることはないが、多すぎるとフード2の全周を拘束した状態になり、ケース3側からの負荷を逃がす効果が低下するので、フード2の大きさに応じて、2〜6個程度を所定間隔で配置するのが望ましい。   The buffer member 31 is formed by bending a flat plate into a wave shape and can be elastically deformed. The material of the buffer member 31 is not particularly limited, but, like the connection member 11, high chromium steel, nickel alloy, or the like It is more desirable to form with a refractory metal. The number of the buffer members 31 is not particularly limited. However, if the number is too large, the entire periphery of the hood 2 is constrained, and the effect of releasing the load from the case 3 side is reduced. Depending on the size, it is desirable to arrange about 2 to 6 at a predetermined interval.

上記の燃料電池FCにあっても、先の実施形態と同様に、接続部材11により、フード2とケース3の間のガス流路7を密閉し、カソードガスの漏出を阻止して、燃料電池スタック1に対するカソードガスの供給効率を高めている。   Even in the fuel cell FC described above, as in the previous embodiment, the connecting member 11 seals the gas flow path 7 between the hood 2 and the case 3 to prevent the cathode gas from leaking. The cathode gas supply efficiency to the stack 1 is increased.

そして、燃料電池FCは、熱衝撃によりケース3が膨張・収縮した場合でも、軸線方向の変位を接続部材11が吸収し、フード2の軸線に直交する方向すなわち半径方向の変位を緩衝部材31が吸収して、フード2にかかる負担を大幅に軽減する。また、この実施形態では、軸線方向に弾性変形する接続部材11と、半径方向に弾性変形する緩衝部材31により、ケース3内においてフード2を定位置に保持する機能も得ることができる。   In the fuel cell FC, even when the case 3 expands and contracts due to thermal shock, the connecting member 11 absorbs the displacement in the axial direction, and the buffer member 31 absorbs the displacement in the direction perpendicular to the axis of the hood 2, that is, in the radial direction. Absorbs and greatly reduces the burden on the hood 2. In this embodiment, the connecting member 11 that is elastically deformed in the axial direction and the buffer member 31 that is elastically deformed in the radial direction can also have a function of holding the hood 2 in a fixed position in the case 3.

本発明の燃料電池は、その構成が上記各実施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で構成の細部を適宜変更することが可能であり、例えば、円筒形状以外の形状を有するフードやケースであっても良い。   The configuration of the fuel cell of the present invention is not limited to the above-described embodiments, and details of the configuration can be appropriately changed without departing from the gist of the present invention. It may be a hood or case having a shape.

C セルユニット
FC 燃料電池
1 燃料電池スタック
2 フード
3 ケース
7 ガス流路
11 接続部材
21 接続部材
31 緩衝部材
C cell unit FC fuel cell 1 fuel cell stack 2 hood 3 case 7 gas flow path 11 connection member 21 connection member 31 buffer member

Claims (8)

複数枚のセルユニットを積層して成る燃料電池スタックと、燃料電池スタックの外周を覆うフードと、これらを収容するケースを同軸状態に備え、
フードの外周面とケースの内周面との間に形成したガス流路により燃料電池スタックにガスを予熱供給する構造を有する燃料電池であって、
フードの軸線方向の両端部のうちの少なくとも一端部に、フードとケースとの間を閉塞し且つ軸線方向に弾性変形可能な接続部材を備えたことを特徴とする燃料電池。
A fuel cell stack formed by stacking a plurality of cell units, a hood that covers the outer periphery of the fuel cell stack, and a case that accommodates these are provided in a coaxial state,
A fuel cell having a structure for preheating and supplying gas to a fuel cell stack by a gas flow path formed between an outer peripheral surface of a hood and an inner peripheral surface of a case,
A fuel cell comprising a connecting member that closes between the hood and the case and is elastically deformable in the axial direction at at least one end of both ends in the axial direction of the hood.
接続部材が、軸線方向に連続した波形断面を有するベローズ形状を成していることを特徴とする請求項1に記載の燃料電池。   The fuel cell according to claim 1, wherein the connecting member has a bellows shape having a corrugated cross section continuous in the axial direction. 接続部材が、フードの端面に対応する外形寸法の一端部と、ケースの内法に対応する外形寸法の他端部を有していることを特徴とする請求項2に記載の燃料電池。   3. The fuel cell according to claim 2, wherein the connecting member has one end portion having an outer dimension corresponding to the end face of the hood and the other end portion having an outer dimension corresponding to the inner method of the case. フードの軸線方向の両端部のうちの一端部の外周面とケースの内周面との間に、フードの軸線に直交する方向に弾性変形可能な緩衝部材を備えたことを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の燃料電池。   A shock absorbing member that is elastically deformable in a direction perpendicular to the axis of the hood is provided between the outer peripheral surface of one end of the both ends in the axial direction of the hood and the inner peripheral surface of the case. The fuel cell according to any one of 1 to 3. 緩衝部材が、フードの軸線回りに所定間隔で配置してあることを特徴とする請求項4に記載の燃料電池。   The fuel cell according to claim 4, wherein the buffer members are arranged at predetermined intervals around the axis of the hood. 接続部材が、高クロム鋼又はニッケル合金等の耐熱金属で形成してあることを特徴とする請求項1〜5のいずれか1項に記載の燃料電池。   The fuel cell according to any one of claims 1 to 5, wherein the connecting member is formed of a heat-resistant metal such as high chromium steel or nickel alloy. フードと接続部材、及び接続部材とケースが、溶接により夫々接合してあることを特徴とする請求項1〜6のいずれか1項に記載の燃料電池。   The fuel cell according to any one of claims 1 to 6, wherein the hood and the connecting member, and the connecting member and the case are joined by welding. フードと接続部材、及び接続部材とケースが、金属製ロウ材により夫々接合してあることを特徴とする請求項1〜6のいずれか1項に記載の燃料電池。   The fuel cell according to any one of claims 1 to 6, wherein the hood and the connecting member, and the connecting member and the case are joined by a metal brazing material.
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