JP2017045644A - Module and module housing device - Google Patents

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光博 中村
Mitsuhiro Nakamura
光博 中村
孝 小野
Takashi Ono
孝 小野
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a module, mass productivity of which is enhanced while reducing the cost, and to provide a module housing device.SOLUTION: In a module 1 housing a cell stack device 3, where a plurality of cells 4 are arranged in a housing container 2, the housing container 2 includes a first plate member 20 having protrusions 39 placed on the side of the cell stack device 3, and at least some of which are projecting toward the cell stack device 3, and a second plate member 21 bonded to the first plate member 20 other than the protrusions 39. The space between the protrusions 39 of the first plate member 20 and the second plate member 21 serves as a first flow path 33 where the reaction gas to be supplied to the cell 4 flows.SELECTED DRAWING: Figure 3

Description

本発明は、モジュールおよびモジュール収容装置に関する。   The present invention relates to a module and a module housing device.

近年、次世代エネルギーとして、セルの1種である燃料電池セルを複数個配列してなるセルスタックを備えるセルスタック装置を収納容器内に収納してなる燃料電池モジュールや、それを備えるモジュール収容装置である燃料電池装置が種々提案されている(例えば、特許文献1、特許文献2参照)。   In recent years, as next-generation energy, a fuel cell module in which a cell stack device including a cell stack formed by arranging a plurality of fuel battery cells, which are one type of cells, is stored in a storage container, and a module storage device including the same Various fuel cell devices have been proposed (see, for example, Patent Document 1 and Patent Document 2).

特開2007−59377号公報JP 2007-59377 A 国際公開2009/19615号International Publication No. 2009/19615

ところで、現在燃料電池装置が市販されつつあるものの、量産性の点で改善の余地があるほか、まだまだコストが高いという問題がある。それゆえ、モジュールにおいても、量産性を向上することで、コストを低減することが望まれている。   By the way, although fuel cell devices are currently being marketed, there is still room for improvement in terms of mass productivity, and there is a problem that the cost is still high. Therefore, it is desired to reduce the cost of modules as well by improving mass productivity.

それゆえ、本発明は、量産性が向上したモジュールおよびモジュール収容装置を提供することを目的とする。   Therefore, an object of the present invention is to provide a module and a module housing device with improved mass productivity.

本発明のモジュールは、収納容器内に、複数個のセルが配列されたセルスタック装置を収納してなるモジュールであって、前記収納容器は、前記セルスタック装置の側方に配置された少なくとも一部が前記セルスタック装置に向けて突出した突出部を備える第1の板部材と、該第1の板部材の前記突出部以外と接合された第2の板部材とを備え、前記第1の板部材の突出部と前記第2の板部材との間が、前記セルに供給される反応ガスが流れるガス流路とされていることを特徴とする。   A module according to the present invention is a module in which a cell stack device in which a plurality of cells are arranged is stored in a storage container, and the storage container is at least one disposed on a side of the cell stack device. A first plate member having a protruding portion protruding toward the cell stack device, and a second plate member joined to a portion other than the protruding portion of the first plate member, The space between the protruding portion of the plate member and the second plate member is a gas flow path through which the reaction gas supplied to the cell flows.

また、本発明のモジュール収容装置は、上記のモジュールと、該モジュールを作動させるための補機とを、外装ケース内に収納してなることを特徴とするモジュール収容装置。   The module housing apparatus of the present invention comprises the above module and an auxiliary machine for operating the module, housed in an outer case.

本発明のモジュールは、量産性を向上でき、コスト削減が可能なモジュールとすることができる。あわせて、該モジュールを備えることで、量産性を向上でき、コスト削減が可能なモジュール収容装置とすることができる。   The module of the present invention can be a module capable of improving mass productivity and reducing cost. In addition, by providing the module, it is possible to provide a module housing device that can improve mass productivity and reduce costs.

本実施形態のモジュールの一例を示す斜視図である。It is a perspective view which shows an example of the module of this embodiment. 図1に示すセルスタック装置を示し、(a)平面図、(b)一部拡大平面図である。The cell stack apparatus shown in FIG. 1 is shown, (a) A top view, (b) A partially enlarged plan view. 本実施形態のモジュールの一例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows an example of the module of this embodiment. 図3に示すモジュールの概略斜視図である。It is a schematic perspective view of the module shown in FIG. 図4に示すモジュールの一部抜粋斜視図である。It is a partial excerpt perspective view of the module shown in FIG. 本実施形態のモジュールの他の一例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows another example of the module of this embodiment. 本実施形態のモジュールのさらに他の一例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows another example of the module of this embodiment. 本実施形態のモジュールのさらに他の一例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows another example of the module of this embodiment. 本実施形態のモジュールのさらに他の一例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows another example of the module of this embodiment. 本実施形態の燃料電池装置の一例を概略的に示す分解斜視図である。It is a disassembled perspective view which shows roughly an example of the fuel cell apparatus of this embodiment.

以下、図面を用いて本実施形態モジュールおよびモジュール収容装置について説明する。なお、異なる図中の共通の構成要素については、同一の符号を付与するものとする。   Hereinafter, the module of the present embodiment and the module housing device will be described with reference to the drawings. In addition, the same code | symbol shall be provided about the common component in a different figure.

図1は、本実施形態のセルスタック装置を、収納容器内に収納してなる燃料電池モジュール(以下、モジュールという場合がある。)の一例を示す外観斜視図である。   FIG. 1 is an external perspective view showing an example of a fuel cell module (hereinafter sometimes referred to as a module) in which the cell stack device of the present embodiment is stored in a storage container.

図1に示すモジュール1においては、収納容器2の内部に、セルである燃料電池セル4を立設させた状態で一列に配列し、隣接する燃料電池セル4間が集電部材(図1においては図示せず)を介して電気的に直列に接続されているとともに、燃料電池セル4の下端をガラスシール材等の絶縁性接合材(図示せず)でマニホールド6に固定してなるセルスタック5を1つ備えるセルスタック装置3が収納されている。   In the module 1 shown in FIG. 1, fuel cells 4 as cells are arranged in a row in a storage container 2, and a current collecting member (in FIG. 1) is arranged between adjacent fuel cells 4. Are connected in series via a cell stack, and the lower end of the fuel cell 4 is fixed to the manifold 6 with an insulating bonding material (not shown) such as a glass seal material. A cell stack device 3 having one 5 is accommodated.

また、またセルスタック装置3は、セルスタック5の上方に配置され、燃料電池セル4に供給する燃料ガスを生成するための改質器8を備えている。なお、改質器8を別に設けて、セルスタック装置3としては改質器8を備えていない構成としてもよい。   The cell stack device 3 includes a reformer 8 that is disposed above the cell stack 5 and generates fuel gas to be supplied to the fuel cell 4. Note that the reformer 8 may be provided separately, and the cell stack device 3 may be configured without the reformer 8.

また、セルスタック5の両端側には、セルスタック5(燃料電池セル4)の発電により生じた電流を集電して外部に引き出すための、電流引き出し部11を有する導電部材7が配置されている。なお、図1においては、セルスタック装置3が1つのセルスタック5を備えている場合を示しているが、適宜その個数は変更することができ、例えばセルスタック5を2つ以上備えていてもよい。   Further, on both ends of the cell stack 5, there are disposed conductive members 7 having current drawing portions 11 for collecting and drawing out the current generated by the power generation of the cell stack 5 (fuel cell 4) to the outside. Yes. Although FIG. 1 shows the case where the cell stack apparatus 3 includes one cell stack 5, the number can be changed as appropriate. For example, even if two or more cell stacks 5 are provided. Good.

また、図1においては、燃料電池セル4として、内部を長手方向に貫通し、燃料ガスが流通するガス流路を複数有する中空平板型で、ガス流路を有する支持体の表面に、燃料極層、固体電解質層および酸素極層を順に積層してなる固体酸化物形の燃料電池セル4を例示している。なお、燃料電池セル4の間に空気等の酸素含有ガスが流通する。燃料電池セル4の構成については後述する。   In FIG. 1, the fuel cell 4 is a hollow flat plate type having a plurality of gas passages penetrating the inside in the longitudinal direction and through which fuel gas flows, and a fuel electrode is formed on the surface of the support having the gas passages. 1 illustrates a solid oxide fuel cell 4 in which a layer, a solid electrolyte layer, and an oxygen electrode layer are sequentially laminated. An oxygen-containing gas such as air flows between the fuel cells 4. The configuration of the fuel cell 4 will be described later.

また、本実施形態のモジュール1(セルスタック装置3)においては、中空平板型の燃料電池セル4を例示しているが、例えば平板型や円筒型とすることもでき、あわせて収納容器2の形状も適宜変更することができる。   Moreover, in the module 1 (cell stack apparatus 3) of this embodiment, although the hollow flat plate type fuel cell 4 is illustrated, for example, it can also be made into a flat plate type or a cylindrical type, The shape can also be changed as appropriate.

また図1においては、収納容器2の一部(前後面)を取り外し、内部に収納されるセルスタック装置3を後方に取り出した状態を示している。ここで、図1に示したモジュール1においては、セルスタック装置3を、収納容器2内にスライドして収納することが可能である。   Further, FIG. 1 shows a state where a part (front and rear surfaces) of the storage container 2 is removed and the cell stack device 3 stored inside is taken out rearward. Here, in the module 1 shown in FIG. 1, the cell stack device 3 can be slid and stored in the storage container 2.

また、図1に示す改質器8においては、原燃料供給管9を介して改質器8の内部に天然ガスやメタンガス、さらには灯油等の原燃料が供給され、水供給管(図示せず)を介して水が供給され、原燃料と水とで水蒸気改質を行ない、燃料ガスを生成する。それゆえ、改質器8は、効率のよい改質反応である水蒸気改質を行うことができる構造とされ、水を気化させるための気化部と、原燃料を燃料ガスに改質するための改質触媒(図示せず)が配置された改質部とを備えている。   Further, in the reformer 8 shown in FIG. 1, raw gas such as natural gas, methane gas, and kerosene is supplied into the reformer 8 through the raw fuel supply pipe 9, and a water supply pipe (not shown). The water is supplied via the fuel gas, and steam reforming is performed with the raw fuel and the water to generate fuel gas. Therefore, the reformer 8 has a structure capable of performing steam reforming, which is an efficient reforming reaction, and includes a vaporizing section for vaporizing water and a fuel gas for reforming raw fuel. And a reforming section in which a reforming catalyst (not shown) is arranged.

なお、燃料電池セル4の上方にて、燃料電池セルの発電に使用されなかった燃料ガスと酸素含有ガスとを燃焼させることで、燃料電池セル4の上方に配置された改質器8を効率よく加熱することができ、改質器8での改質効率を向上することができる。   The reformer 8 disposed above the fuel cell 4 is made efficient by burning the fuel gas and the oxygen-containing gas that are not used for power generation of the fuel cell above the fuel cell 4. Heating can be performed well, and reforming efficiency in the reformer 8 can be improved.

改質器8は、燃料ガス流通管10を介してマニホールド6と接続されており、改質器8を流れた燃料ガスがマニホールド6に供給され、マニホールド6より燃料電池セル4の内部に設けられたガス流路に供給される。なお、図示していないが、改質器8の改質部には、セラミックボールやペレット等からなる担持体にRuやPt等の金属を担持させた粒状や粉状の改質触媒が充填されている。なお、気化部においても水の気化を効率よく行なうべく、セラミックボールを配置してもよい。   The reformer 8 is connected to the manifold 6 via the fuel gas flow pipe 10, and the fuel gas that has flowed through the reformer 8 is supplied to the manifold 6 and is provided in the fuel cell 4 from the manifold 6. Supplied to the gas flow path. Although not shown, the reforming portion of the reformer 8 is filled with a granular or powdery reforming catalyst in which a metal such as Ru or Pt is supported on a support made of ceramic balls or pellets. ing. Note that ceramic balls may also be disposed in the vaporizing section in order to efficiently vaporize water.

図2は、図1に示すセルスタック装置を示し、(a)平面図、(b)一部拡大平面図である。なお、図2においては、改質器8を取り外した状態の平面図を示している。   2 shows the cell stack device shown in FIG. 1, (a) a plan view and (b) a partially enlarged plan view. In addition, in FIG. 2, the top view of the state which removed the reformer 8 is shown.

図2に示すセルスタック装置3においては、内部を燃料ガスが一端から他端に流通するガス流路18を有する燃料電池セル4を立設させた状態で一列に配列し、隣接する燃料電池セル4間が集電部材12aを介して電気的に直列に接続されているとともに、燃料電池セル4の下端をガラスシール材等の絶縁性接着材50(以下、単に接着材という場合がある。)でマニホールド6に固定してなるセルスタック5を1つ備えている。   In the cell stack apparatus 3 shown in FIG. 2, fuel cells 4 having gas flow paths 18 through which fuel gas flows from one end to the other are arranged in a row in an upright state, and adjacent fuel cells. The four are electrically connected in series via the current collecting member 12a, and the lower end of the fuel cell 4 is an insulating adhesive 50 such as a glass sealing material (hereinafter sometimes simply referred to as an adhesive). One cell stack 5 fixed to the manifold 6 is provided.

また、セルスタック5の最も外側に位置する燃料電池セル4に端部集電部材12bが接着されており、この端部集電部材12bの外側には、端部集電部材12bに接着して電気的に接続された導電部材7が設けられている。   Further, an end current collecting member 12b is bonded to the fuel cell 4 located on the outermost side of the cell stack 5, and an outer side of the end current collecting member 12b is bonded to the end current collecting member 12b. An electrically connected conductive member 7 is provided.

また、マニホールド6は燃料電池セル4に供給する燃料ガスを貯留し、開口部を上面に有するガスケース51と、内側に燃料電池セル4を固定するとともに、ガスケース51に固定される枠体52とを備えている。   The manifold 6 stores fuel gas to be supplied to the fuel cell 4, a gas case 51 having an opening on the upper surface, and a frame 52 fixed to the gas case 51 while fixing the fuel cell 4 inside. And.

燃料電池セル4の一端部は枠体52で囲まれており、枠体52の内側に充填された接着材50で燃料電池セル4の下端部の外周が固定されている。つまり、セルスタック5は、枠体52の内側に複数の燃料電池セル4を並べて収容し、接着材50で枠体52に接着されている。なお、接着材50は、ガラス等の材料からなり、熱膨張係数を加味して所定のフィラーを添加したものを用いることができる。   One end of the fuel cell 4 is surrounded by a frame body 52, and the outer periphery of the lower end portion of the fuel cell 4 is fixed by an adhesive 50 filled inside the frame body 52. That is, the cell stack 5 accommodates the plurality of fuel cells 4 side by side inside the frame body 52 and is bonded to the frame body 52 with the adhesive 50. The adhesive 50 is made of a material such as glass, and a material added with a predetermined filler in consideration of a thermal expansion coefficient can be used.

マニホールド6を構成するガスケース51は、燃料電池セル4のガス流路18にガスを供給する開口部を上面に有して、セルスタック5が開口部を塞ぐように環状の枠体52の一端部が、ガスケース51の開口部25を取り囲むように形成された溝部(図示せず)に差し込まれて固定されている。そして、枠体52の一端部がガスケース51に溝部内の接着材50に埋設された状態で接着されており、燃料電池セル4のガス流路18以外の部分が気密に封止されている。   The gas case 51 constituting the manifold 6 has an opening for supplying gas to the gas flow path 18 of the fuel cell 4 on the upper surface, and one end of an annular frame 52 so that the cell stack 5 closes the opening. The portion is inserted into and fixed to a groove (not shown) formed so as to surround the opening 25 of the gas case 51. One end portion of the frame body 52 is bonded to the gas case 51 in a state of being embedded in the adhesive 50 in the groove portion, and the portion other than the gas flow path 18 of the fuel cell 4 is hermetically sealed. .

この構成では、セルスタック5をガスケース51に接続する前に、別途、燃料電池セル4の一端部を接着材50で枠体52に接着し、その後で枠体52をガスケース51に接着して封止することが可能である。   In this configuration, before connecting the cell stack 5 to the gas case 51, one end of the fuel cell 4 is separately bonded to the frame body 52 with the adhesive 50, and then the frame body 52 is bonded to the gas case 51. And can be sealed.

燃料電池セル4は、内部にガス流路18を有して、一対の対向する平坦面をもつ断面が扁平状で全体として柱状の導電性支持体17の一方の平坦面上に内側電極層としての燃料極層13と、固体電解質層14と、外側電極層としての空気極層15とを順次積層してなるとともに、他方の平坦面のうち空気極層15が形成されていない部位にインターコネクタ16を積層してなる。そして、燃料電池セル4を集電部材12a、12bを介して配置
することで、燃料電池セル4同士が電気的に直列に接続される。なお、インターコネクタ16の外面および空気極層15の外面には、導電性の接合材19が設けられており、集電部材12a、12bを、接合材19を介して空気極層15やびインターコネクタ16に接続させることより、両者の接触がオーム接触となって電位降下を少なくし、導電性能の低下を有効に抑制することができる。
The fuel battery cell 4 has a gas flow path 18 inside, and a cross section having a pair of opposed flat surfaces is flat, and as an inner electrode layer on one flat surface of the columnar conductive support 17 as a whole. The fuel electrode layer 13, the solid electrolyte layer 14, and the air electrode layer 15 as the outer electrode layer are sequentially laminated, and the interconnector is formed on the other flat surface where the air electrode layer 15 is not formed. 16 is laminated. And the fuel cell 4 is electrically connected in series by arrange | positioning the fuel cell 4 via the current collection members 12a and 12b. A conductive bonding material 19 is provided on the outer surface of the interconnector 16 and the outer surface of the air electrode layer 15, and the current collecting members 12 a and 12 b are connected to the air electrode layer 15 and the interconnect via the bonding material 19. By connecting to the connector 16, the contact between them becomes an ohmic contact, the potential drop is reduced, and the deterioration of the conductive performance can be effectively suppressed.

以下に、図2において示す燃料電池セル4を構成する各部材について説明する。   Below, each member which comprises the fuel cell 4 shown in FIG. 2 is demonstrated.

燃料極層13は、一般的に公知のものを使用することができ、多孔質の導電性セラミックス、例えば希土類元素酸化物が固溶しているZrO(安定化ジルコニアと称し、部分安定化も含むものとする。)とNiおよび/またはNiOとから形成することができる。 As the fuel electrode layer 13, generally known ones can be used, and porous conductive ceramics, for example, ZrO 2 in which a rare earth element oxide is dissolved (referred to as stabilized zirconia, also partially stabilized). And Ni and / or NiO.

固体電解質層14は、電極間の電子の橋渡しをする電解質としての機能を有していると同時に、燃料ガスと酸素含有ガスとのリークを防止するためにガス遮断性を有することが必要とされ、3〜15モル%の希土類元素酸化物が固溶したZrOから形成される。なお、上記特性を有する限りにおいては、他の材料等を用いて形成してもよい。 The solid electrolyte layer 14 has a function as an electrolyte that bridges electrons between the electrodes, and at the same time needs to have a gas barrier property in order to prevent leakage between the fuel gas and the oxygen-containing gas. 3 to 15 mol% of rare earth element oxide is formed from ZrO 2 as a solid solution. In addition, as long as it has the said characteristic, you may form using another material etc.

空気極層15は、一般的に用いられるものであれば特に制限はなく、例えば、いわゆるABO型のペロブスカイト型酸化物からなる導電性セラミックスから形成することができる。空気極層15はガス透過性を有していることが必要であり、開気孔率が20%以上、特に30〜50%の範囲にあることが好ましい。 The air electrode layer 15 is not particularly limited as long as it is generally used. For example, the air electrode layer 15 can be formed of a conductive ceramic made of a so-called ABO 3 type perovskite oxide. The air electrode layer 15 is required to have gas permeability and preferably has an open porosity of 20% or more, particularly 30 to 50%.

インターコネクタ16は、導電性セラミックスから形成することができるが、燃料ガス(水素含有ガス)および酸素含有ガス(空気等)と接触するため、耐還元性及び耐酸化性を有することが必要であり、それゆえランタンクロマイト系のペロブスカイト型酸化物(LaCrO系酸化物)が好適に使用される。インターコネクタ16は導電性支持体17に形成された複数のガス流路18を流通する燃料ガス、および導電性支持体17の外側を流通する酸素含有ガスのリークを防止するために緻密質でなければならず、93%以上、特に95%以上の相対密度を有していることが好ましい。 Although the interconnector 16 can be formed from conductive ceramics, it is required to have reduction resistance and oxidation resistance because it is in contact with a fuel gas (hydrogen-containing gas) and an oxygen-containing gas (air, etc.). Therefore, a lanthanum chromite-based perovskite oxide (LaCrO 3 -based oxide) is preferably used. The interconnector 16 must be dense to prevent leakage of fuel gas flowing through the plurality of gas flow paths 18 formed in the conductive support 17 and oxygen-containing gas flowing outside the conductive support 17. Preferably, it has a relative density of 93% or more, particularly 95% or more.

導電性支持体17としては、燃料ガスを燃料極層13まで透過するためにガス透過性であること、さらには、インターコネクタ16を介して集電するために導電性であることが要求される。したがって、導電性支持体17としては、かかる要求を満足するものを材質として採用する必要があり、例えば導電性セラミックスやサーメット等を用いることができる。燃料電池セル4を作製するにあたり、燃料極層13または固体電解質層14との同時焼成により導電性支持体17を作製する場合においては、鉄属金属成分と特定希土類酸化物(Y、Yb等)とから導電性支持体17を形成することが好ましい。また、導電性支持体17は、所要ガス透過性を備えるために開気孔率が30%以上、特に35〜50%の範囲にあるのが好適であり、そしてまたその導電率は300S/cm以上、特に440S/cm以上であるのが好ましい。 The conductive support 17 is required to be gas permeable in order to allow the fuel gas to permeate to the fuel electrode layer 13 and to be conductive in order to collect current through the interconnector 16. . Therefore, as the conductive support 17, it is necessary to adopt a material satisfying such a requirement as a material, and for example, conductive ceramics, cermet, or the like can be used. In producing the fuel cell 4, when producing the conductive support 17 by simultaneous firing with the fuel electrode layer 13 or the solid electrolyte layer 14, an iron group metal component and a specific rare earth oxide (Y 2 O 3 , It is preferable to form the conductive support 17 from Yb 2 O 3 or the like. The conductive support 17 preferably has an open porosity of 30% or more, particularly 35 to 50% in order to have the required gas permeability, and the conductivity is 300 S / cm or more. In particular, it is preferably 440 S / cm or more.

なお、図示はしていないが、固体電解質層14と空気極層15との間に、固体電解質層14と空気極層15との接合を強固とするとともに、固体電解質層14の成分と空気極層15の成分とが反応して電気抵抗の高い反応層が形成されることを抑制する目的で、Ce(セリウム)と他の希土類元素(Sm、Y、Yb、Gdの少なくとも1種)とを含有する中間層を備えることもできる。   Although not shown, the solid electrolyte layer 14 and the air electrode layer 15 are firmly joined between the solid electrolyte layer 14 and the air electrode layer 15, and the components of the solid electrolyte layer 14 and the air electrode Ce (cerium) and other rare earth elements (at least one of Sm, Y, Yb, and Gd) are added for the purpose of suppressing the formation of a reaction layer having a high electrical resistance by reacting with the components of the layer 15. An intermediate layer can also be provided.

また、固体電解質層14と空気極層15とを強固に接合するとともに、固体電解質層14の成分と空気極層15の成分とが反応して電気抵抗の高い反応層が形成されることをさらに抑制することを目的として、中間層を2層から形成することもできる。   In addition, the solid electrolyte layer 14 and the air electrode layer 15 are firmly bonded, and the components of the solid electrolyte layer 14 and the components of the air electrode layer 15 react to form a reaction layer having high electrical resistance. For the purpose of suppression, the intermediate layer may be formed of two layers.

また、図示はしていないが、インターコネクタ16と導電性支持体17との間に、インターコネクタ16と導電性支持体17との間の熱膨張係数差を軽減する等のために密着層を設けることもできる。   Although not shown, an adhesion layer is provided between the interconnector 16 and the conductive support 17 to reduce a difference in thermal expansion coefficient between the interconnector 16 and the conductive support 17. It can also be provided.

密着層としては、燃料極層13と類似した組成とすることができ、例えば、YSZなどの希土類元素が固溶しているZrO(安定化ジルコニアと称する)とNiおよび/またはNiOとから形成することができる。なお、希土類元素が固溶したZrOと、Niおよび/またはNiOとは、体積比で40:60〜60:40の範囲とすることが好ましい。 The adhesion layer can have a composition similar to that of the fuel electrode layer 13, and is formed of, for example, ZrO 2 (referred to as stabilized zirconia) in which a rare earth element such as YSZ is dissolved and Ni and / or NiO. can do. Note that the volume ratio of ZrO 2 in which the rare earth element is dissolved and Ni and / or NiO is preferably in the range of 40:60 to 60:40.

図3は、本実施形態のモジュールの一例を示す断面図であり、図4は図3に示すモジュールの概略斜視図であり、図5は図4に示すモジュールの一部抜粋斜視図である。   3 is a cross-sectional view showing an example of the module of the present embodiment, FIG. 4 is a schematic perspective view of the module shown in FIG. 3, and FIG. 5 is a partially extracted perspective view of the module shown in FIG.

本実施形態のモジュール1は、収納容器2内にセルスタック装置3を収納してなる。ここで、収納容器2には、各種のガスが流れる流路を備えるが、これらの流路を簡単な構成とすることで、モジュール1の量産性を向上することができ、コスト削減が可能なモジュールとすることができる。   The module 1 of this embodiment is configured by storing a cell stack device 3 in a storage container 2. Here, the storage container 2 is provided with channels through which various gases flow. By making these channels simple, the mass productivity of the module 1 can be improved and the cost can be reduced. It can be a module.

そこで、図3に示すモジュール1においては、まずセルスタック装置3の側方に、一部がセルスタック装置3側に突出した突出部39を備える第1の板部材20と、第1の板部材の突出部39以外と接合される第2の板部材21を備えており、この第1の板部材の突出部39と第2の板部材21との間が、燃料電池セル4に供給される反応ガス(酸素含有ガス)が流れる第1の流路33とされている。なお、第1の板部材20の下方には、第1の流路を流れる酸素含有ガスを燃料電池セル4に向けて流すための供給口22が設けられている。   Therefore, in the module 1 shown in FIG. 3, first, a first plate member 20 including a projecting portion 39 partially protruding toward the cell stack device 3 on the side of the cell stack device 3 and the first plate member. The second plate member 21 to be joined to other than the protruding portion 39 is provided, and the space between the protruding portion 39 of the first plate member and the second plate member 21 is supplied to the fuel cell 4. A first flow path 33 through which a reaction gas (oxygen-containing gas) flows is provided. A supply port 22 is provided below the first plate member 20 for flowing the oxygen-containing gas flowing in the first flow path toward the fuel cell 4.

すなわち、第1の流路33を構成するにあたり、第1の板部材20の一部を燃料電池セル4側に折り曲げ、折り曲げていない部分と平板状の第2の板部材21を接合するだけ、すなわち2枚の板部材のみで第1の流路33を構成することができる。それにより、量産性を向上することができ、コスト削減が可能となる。   That is, in configuring the first flow path 33, a part of the first plate member 20 is bent to the fuel cell 4 side, and the unbent portion and the flat plate-like second plate member 21 are joined. That is, the first flow path 33 can be configured with only two plate members. As a result, mass productivity can be improved and cost can be reduced.

ここで、第1の板部材20における突出部39は、セルスタック5において、配列方向の長さWは、セルスタック2における温度分布等を考慮して決定すればよく、例えば燃料電池セル4の配列方向に対して80〜120%の範囲とすればよい。また高さ方向については、燃料電池セル4の下端部から上端部までとすることが好ましい。それにより、第1の流路33を流れる酸素含有ガスと、セルスタック5との間で効率よく熱交換を行なうことができ、発電効率を向上することができる。ここで、第1の流路33において、燃料電池セル4の下端部側の流路が狭くなることにより、燃料電池セル4と流路33の距離が離れることとなり、それにより燃料電池セル4と第1の流路33を流れる酸素含有ガス間の熱交換が抑制されるため、燃料電池セル4の上下方向における温度分布も改善することができ、より発電効率を向上することができる。   Here, the protrusion 39 in the first plate member 20 in the cell stack 5 may be determined in consideration of the temperature distribution in the cell stack 2 in the arrangement direction. What is necessary is just to set it as the range of 80 to 120% with respect to the arrangement direction. The height direction is preferably from the lower end to the upper end of the fuel cell 4. Thereby, heat exchange can be efficiently performed between the oxygen-containing gas flowing through the first flow path 33 and the cell stack 5, and the power generation efficiency can be improved. Here, in the first flow path 33, the flow path on the lower end side of the fuel battery cell 4 is narrowed, so that the distance between the fuel battery cell 4 and the flow path 33 is increased. Since heat exchange between the oxygen-containing gases flowing through the first flow path 33 is suppressed, the temperature distribution in the vertical direction of the fuel cell 4 can also be improved, and the power generation efficiency can be further improved.

また第2の板部材21の外側には、単独でまたは第1の板部材20もしくは第2の板部材21と接合されて、内部に空間を有する第1の箱状部23が設けられている。そして、この第1の箱状部23が断熱機能を備えている。それにより、発電室34を高温に保持できるほか、セルスタック装置3が収納された発電室34と第1の流路33を流れる酸素含有ガスとの熱交換を効率よく行なうことができる。さらには、後述する排出路と、排出路の側方に位置する第2の流路を流れる酸素含有ガスとの熱交換も効率よく行なうことができる。なお、図2においては、第1の箱状部23を単独で箱状部としたものを、第2の板
部材21に接合した構成を示している。なお、接合においては、例えば溶接にて接合することができる。
In addition, a first box-like portion 23 having a space inside is provided outside the second plate member 21 alone or joined to the first plate member 20 or the second plate member 21. . And this 1st box-shaped part 23 is provided with the heat insulation function. Accordingly, the power generation chamber 34 can be maintained at a high temperature, and heat exchange between the power generation chamber 34 in which the cell stack device 3 is accommodated and the oxygen-containing gas flowing through the first flow path 33 can be performed efficiently. Furthermore, heat exchange between a discharge path described later and an oxygen-containing gas flowing through the second flow path located on the side of the discharge path can be efficiently performed. In FIG. 2, a configuration in which the first box-like portion 23 alone is formed as a box-like portion is joined to the second plate member 21. In joining, it can join by welding, for example.

以上の構成とすることで、発電室34をより簡単な構成で断熱することができ、量産性が向上するとともに、コストを低減することができる。   With the above configuration, the power generation chamber 34 can be insulated with a simpler configuration, so that mass productivity can be improved and cost can be reduced.

なお、第1の箱状部23が断熱機能を有するに当たっては、第1の箱状部23の空間を真空に近付けることや、板状の断熱材を内部に配置するなど、適宜断熱機能を有するように構成すればよい。   In addition, when the 1st box-shaped part 23 has a heat insulation function, it has heat insulation function suitably, such as bringing the space of the 1st box-shaped part 23 close to a vacuum, or arrange | positioning a plate-shaped heat insulating material inside. What is necessary is just to comprise.

ここで、第1の箱状部23において特に断熱効率を高めるにあたっては、第1の箱状部23の空間に、断熱材を配置することが好ましく、特には顆粒または粉末の断熱材を配置することが好ましい。すなわち、断熱材を顆粒または粉末状とすることによって、第1の箱状部23の内部に断熱材を細密充填することができ、それにより断熱効率を向上することができる。   Here, in order to increase the heat insulation efficiency particularly in the first box-shaped portion 23, it is preferable to arrange a heat-insulating material in the space of the first box-shaped portion 23, and in particular, a granule or powder heat-insulating material is arranged. It is preferable. That is, by forming the heat insulating material in the form of granules or powder, the heat insulating material can be finely filled inside the first box-shaped portion 23, thereby improving the heat insulating efficiency.

続いて、第1の箱状部23の外側には、単独でもしくは第2の板部材21と接合されて成り、内部に空間を有する第2の箱状部24が設けられている。ここで、第1の板部材20、第2の板部材21および第2の箱状部24は、それぞれの上端が第1の箱状部23の上端よりも高い位置とされており、第1の箱状部24の上方に、第1の板部材20の内側の空間(図3においては発電室34)と第2の箱状部24とがつながる連通路35が設けられ、第2の箱状部25の内部が、発電室34内の気体である排ガスが流れる第2の流路36とされている。   Subsequently, on the outside of the first box-shaped portion 23, a second box-shaped portion 24 which is formed alone or joined to the second plate member 21 and has a space inside is provided. Here, the first plate member 20, the second plate member 21, and the second box-shaped portion 24 have their upper ends higher than the upper ends of the first box-shaped portions 23, A communication path 35 connecting the space inside the first plate member 20 (the power generation chamber 34 in FIG. 3) and the second box-like part 24 is provided above the box-like part 24 of the second box-like part. The inside of the shaped part 25 is a second flow path 36 through which exhaust gas, which is a gas in the power generation chamber 34, flows.

それにより、発電室34における排ガスが、連通路35を介して第2の箱状部24の第2の流路36を流れることとなり、簡単な構成にて発電室34における排ガスを外部に排出することができ、量産性が向上するとともに、コストを低減することができる。なお、図3においては、第2の箱状部24を1枚の板部材を折り曲げて第2の板部材21に接合しており、より簡単な構成とすることができる。なお、図示していないが、第2の箱状部24を単独の箱状部材として、第1の箱状部23に接合した構成としてもよい。   As a result, the exhaust gas in the power generation chamber 34 flows through the second flow path 36 of the second box-shaped portion 24 via the communication path 35, and the exhaust gas in the power generation chamber 34 is discharged to the outside with a simple configuration. Thus, the productivity can be improved and the cost can be reduced. In FIG. 3, the second box-like portion 24 is joined to the second plate member 21 by bending one plate member, so that a simpler configuration can be achieved. Although not shown, the second box-shaped part 24 may be configured as a single box-shaped member and joined to the first box-shaped part 23.

図5は、この連通路35を抜粋して示した斜視図である。図5においては、第1の板部材20の一部に3箇所の切り込み(上側と両側方側)を入れ、この切り込みを入れた部分を第2の板部材21側に向けて屈曲させている。一方第2の板部材21にも3箇所の切り込み(上側、下側と中央の縦方向)を入れ、この切り込みを入れた部分を第1の板部材20側に屈曲させている。そして、この屈曲させたもの同士を接合している。そして、図5には図示していないが、これに第2の箱状部24となる板部材を、第2の板部材21の切り込みよりも上方に接合することで、連通路35とすることができる。なお、第2の箱状部24を箱状の部材で構成する場合には、第2の板部材21側に開口部を設け、この開口部と第2の板部材21の切り込みと重ねるようにして接合することで、連通路35を形成することができる。なお、第1の板部材20と第2の板部材21との切り込みについては逆の構成としてもよい。   FIG. 5 is a perspective view showing the communication path 35 extracted. In FIG. 5, three cuts (upper side and both side sides) are made in a part of the first plate member 20, and the cut portions are bent toward the second plate member 21 side. . On the other hand, three cuts (upper, lower, and central longitudinal directions) are also made in the second plate member 21, and the cut portions are bent toward the first plate member 20. The bent ones are joined together. And although not shown in FIG. 5, the plate member used as the 2nd box-shaped part 24 is joined to this rather than the notch | incision of the 2nd plate member 21, and it is set as the communicating path 35. Can do. When the second box-shaped portion 24 is formed of a box-shaped member, an opening is provided on the second plate member 21 side so that the opening and the notch of the second plate member 21 overlap. Thus, the communication path 35 can be formed. In addition, about the notch | incision of the 1st board member 20 and the 2nd board member 21, it is good also as a reverse structure.

また、第2の箱状部24の下方には、第3の箱状部25が設けられており、第3の箱状部25には第2の箱状部24と連通する連通口26が設けられている。なお、連通口26は燃料電池セル4の配列方向に沿って設ければよい。それにより、第2の箱状部24を流れた排ガスは、第3の箱状部25に流入することとなる。すなわち、第3の箱状部25の内部が排ガス収集室37とされる。なお、排ガス収集室37には、図示していない排ガス管が接続されて、モジュール1の外部に排ガスが排出される。   A third box-shaped portion 25 is provided below the second box-shaped portion 24, and a communication port 26 that communicates with the second box-shaped portion 24 is provided in the third box-shaped portion 25. Is provided. The communication port 26 may be provided along the arrangement direction of the fuel cells 4. As a result, the exhaust gas flowing through the second box-shaped portion 24 flows into the third box-shaped portion 25. That is, the inside of the third box-shaped portion 25 is the exhaust gas collection chamber 37. Note that an exhaust gas pipe (not shown) is connected to the exhaust gas collecting chamber 37 so that the exhaust gas is discharged to the outside of the module 1.

ここで、第2の箱状部24を1枚の板部材で構成する場合には、この板部材の下端部を第3の箱状部25の上面または側面に接合すればよく、第2の箱状部24を箱状の部材とする場合には、第3の箱状部25の上面に接合すればよい。   Here, when the second box-shaped portion 24 is constituted by a single plate member, the lower end portion of the plate member may be joined to the upper surface or the side surface of the third box-shaped portion 25. What is necessary is just to join to the upper surface of the 3rd box-shaped part 25, when making the box-shaped part 24 into a box-shaped member.

また、第3の箱状部25の下方には、第3の箱状部25よりも幅方向に大きい第4の箱状部27が設けられている。また第4の箱状部27の底面側には、第4の箱状部27と連通する導入管30が接続されて、空気等の酸素含有ガスが導入される。それにより、第4の箱状部27の内部が、導入管30より導入された空気を一端収集するための空気収集室31とされる。   A fourth box-shaped portion 27 that is larger in the width direction than the third box-shaped portion 25 is provided below the third box-shaped portion 25. In addition, an introduction pipe 30 communicating with the fourth box-shaped portion 27 is connected to the bottom surface side of the fourth box-shaped portion 27 so that an oxygen-containing gas such as air is introduced. Thereby, the inside of the fourth box-shaped portion 27 serves as an air collection chamber 31 for collecting the air introduced from the introduction pipe 30 at one end.

一方、第4の箱状部27には、外壁となる板部材29が接合されている。なお外壁となる板部材29もまた1枚の板部材を折り曲げた構成とすることができる。そして、外壁となる板部材29と第3の箱状部25および第2の箱状部24との空間が、酸素含有ガスが流れる第3の流路32となっている。なお、図3においては、板部材29を第4の箱状部27の側面に接合している例を示しているが、第4の箱状部27の上面に接合してもよい。   On the other hand, a plate member 29 serving as an outer wall is joined to the fourth box-shaped portion 27. It should be noted that the plate member 29 serving as the outer wall can also be configured by bending a single plate member. A space between the plate member 29 serving as the outer wall and the third box-like portion 25 and the second box-like portion 24 is a third flow path 32 through which the oxygen-containing gas flows. 3 shows an example in which the plate member 29 is bonded to the side surface of the fourth box-shaped portion 27, but the plate member 29 may be bonded to the upper surface of the fourth box-shaped portion 27.

そして、第4の箱状部27の上面には、外壁となる板部材29と第3の箱状部25および第2の箱状部24との空間である第3の流路32と連通する連通口28が設けられており、導入管30より導入された空気等が、連通口28を介してこの第3の流路32を流れた後、第1の板部材20と第2の板部材21との間を流れて、供給口22より燃料電池セル4に向けて供給されることとなる。   The upper surface of the fourth box-shaped portion 27 communicates with a third flow path 32 that is a space between the plate member 29 serving as an outer wall, the third box-shaped portion 25, and the second box-shaped portion 24. The communication port 28 is provided, and after the air or the like introduced from the introduction pipe 30 flows through the third flow path 32 via the communication port 28, the first plate member 20 and the second plate member Thus, the fuel gas is supplied from the supply port 22 toward the fuel cell 4.

そして、外壁となる板部材29に、セルスタック装置3の燃料電池セル4の配列方向の両端側(前後面)に板部材をそれぞれ接続することで、本実施形態のモジュール1とすることができる。それゆえ、本実施形態のモジュール1における収納容器2は、上記説明からも明らかなように、その全体構造が、複数枚の板部材を折り曲げた構成や箱状の部材をそれぞれ接合するだけで構成されていることから、量産性が向上するとともに、コストを低減することができる。なお、収納容器2を構成する各板部材や箱部材は、耐熱性を有する金属等により構成することができる。   Then, the plate member 29 serving as the outer wall is connected to both end sides (front and rear surfaces) in the arrangement direction of the fuel cells 4 of the cell stack device 3, whereby the module 1 of the present embodiment can be obtained. . Therefore, as is apparent from the above description, the storage container 2 in the module 1 of the present embodiment is configured by simply bending a plurality of plate members or joining box-like members. Therefore, mass productivity can be improved and cost can be reduced. In addition, each plate member and box member which comprise the storage container 2 can be comprised with the metal etc. which have heat resistance.

図6は、本実施形態のモジュールの他の一例を示す断面図である。図6に示すモジュール41においては、図1に示すモジュール1と比較して、燃料電池セル4の両側方に位置する第1の板部材20のそれぞれの下端が、セルスタック装置3の下方に位置する底部42を介して接続されている。   FIG. 6 is a cross-sectional view showing another example of the module of the present embodiment. In the module 41 shown in FIG. 6, the lower ends of the first plate members 20 located on both sides of the fuel cell 4 are positioned below the cell stack device 3 as compared with the module 1 shown in FIG. 1. Connected through a bottom portion 42.

それにより、燃料電池セル4の両側方に位置する第1の板部材20は、1枚の板材を底部を起点として折り曲げた構成とすることが可能となる。それにより、量産性をより向上できるとともに、コストをさらに低減することができる。   As a result, the first plate member 20 located on both sides of the fuel cell 4 can be configured such that one plate member is bent from the bottom. Thereby, mass productivity can be further improved and cost can be further reduced.

なお、図6においては、それぞれの第1の板部材20の下端が底部42を介して接続されている例を示したが、例えば、燃料電池セル4の両側方に位置する第2の板部材21のそれぞれの下端が、セルスタック装置の下方に位置する底部を介して接続した構成としてもよい。すなわち、燃料電池セル4の両側方に位置する第2の板部材21を1枚の板材を底部を起点として折り曲げた構成としてもよい。   6 shows an example in which the lower ends of the respective first plate members 20 are connected via the bottom portion 42. For example, the second plate members located on both sides of the fuel cell 4 are shown. It is good also as a structure which each lower end of 21 connected via the bottom part located below a cell stack apparatus. In other words, the second plate member 21 located on both sides of the fuel cell 4 may be configured to be bent with a single plate material as a starting point.

図7は、本実施形態のモジュールのさらに他の一例を示す断面図である。図7に示すモジュール43においては、図6に示すモジュール41と比較して、第1の箱状部44が1枚の板部材を折り曲げて、第2の板部材21に接合することで構成されている。それにより、量産性をより向上できるとともに、コストをさらに低減することができる。   FIG. 7 is a cross-sectional view showing still another example of the module of the present embodiment. In the module 43 shown in FIG. 7, compared with the module 41 shown in FIG. 6, the first box-like portion 44 is configured by bending one plate member and joining it to the second plate member 21. ing. Thereby, mass productivity can be further improved and cost can be further reduced.

ここで、第1の箱状部44を、1枚の板部材を折り曲げた構成とする場合は、発電室34にセルスタック装置を収容するにあたり、図7に示したようにそれぞれの第1の板部材20の下端、もしくは第2の板部材21の下端が底部により接続された構成とすることが好ましい。それにより、この底部によりセルスタック装置3を発電室34内に保持することができる。   Here, in the case where the first box-shaped portion 44 has a configuration in which one plate member is bent, each of the first box-shaped portions 44 has a first stack portion as shown in FIG. It is preferable that the lower end of the plate member 20 or the lower end of the second plate member 21 is connected to the bottom. Thereby, the cell stack device 3 can be held in the power generation chamber 34 by the bottom.

図8および図9は、本実施形態のモジュールのさらに他の一例を示す断面図であり、セルスタック装置の下方に、凸状の断熱材が配置されている。なお図8に示すモジュール45では、第1の箱状部47を箱部材として第2の板部材21に接合している例を示し、図9に示すモジュール48は、第1の箱状部49を一枚の板部材を折り曲げて第2の板部材21に接合している例を示している。   8 and 9 are cross-sectional views showing still another example of the module of the present embodiment, in which a convex heat insulating material is arranged below the cell stack device. 8 shows an example in which the first box-like portion 47 is joined to the second plate member 21 as a box member, and the module 48 shown in FIG. In this example, one plate member is bent and joined to the second plate member 21.

セルスタック装置の底面が、金属からなる第1の板部材20の底部42や第3の箱状部25上に配置された場合に、セルスタック装置の熱がマニホールド6を介して第1の板部材20の底部42や第3の箱状部25に伝熱され、それによってセルスタック装置3の温度が低下するおそれがある。   When the bottom surface of the cell stack device is disposed on the bottom 42 or the third box-shaped portion 25 of the first plate member 20 made of metal, the heat of the cell stack device passes through the manifold 6 to the first plate. Heat is transferred to the bottom part 42 of the member 20 or the third box-like part 25, which may cause the temperature of the cell stack device 3 to decrease.

また、燃料電池セル4が固体酸化物形の燃料電池セルである場合には、モジュール1内の温度が500〜1000℃と高温となるため、各板部材や箱状部を構成する金属が変形する場合がある。特に第1の板部材20がセルスタック装置3側に変形した場合には、ショーとする可能性もある。   Further, when the fuel cell 4 is a solid oxide fuel cell, the temperature in the module 1 is as high as 500 to 1000 ° C., so that the metal constituting each plate member or box-shaped portion is deformed. There is a case. In particular, when the first plate member 20 is deformed to the cell stack device 3 side, there is a possibility of a show.

そこで、図8および図9に示すモジュール45、48においては、第1の板部材20または第2の板部材21は、それぞれ底部を有さない構成とし、さらにセルスタック装置3の下方に断熱材46を配置している。それにより、セルスタック装置3の熱が断熱材により各板部材や箱状部材に伝熱されることを抑制でき、セルスタック装置3の温度が低下することを抑制できる。   Therefore, in the modules 45 and 48 shown in FIG. 8 and FIG. 9, the first plate member 20 or the second plate member 21 does not have a bottom portion, and a heat insulating material is provided below the cell stack device 3. 46 is arranged. Thereby, it can suppress that the heat of the cell stack apparatus 3 is transmitted to each plate member or box-shaped member by a heat insulating material, and can suppress that the temperature of the cell stack apparatus 3 falls.

さらに、この断熱材46を凸状とし、この凸部の側面と第1の板部材20とを接して配置することによって、第1の板部材20がセルスタック装置側に変形することを抑制でき、ショートする可能性を低減できる。それゆえ、凸状の断熱材を配置することによって、より発電効率を向上でき、且つ信頼性の向上したモジュールとすることができる。   Furthermore, by making this heat insulating material 46 convex and arranging the side surface of this convex part and the first plate member 20 in contact with each other, it is possible to suppress the first plate member 20 from being deformed to the cell stack device side. The possibility of short-circuiting can be reduced. Therefore, by disposing the convex heat insulating material, the power generation efficiency can be further improved and the module can be improved in reliability.

なお、図8および図9に示す第1の箱部材47、49は凸状の断熱材46を保持することができる形状とすればよい。   The first box members 47 and 49 shown in FIGS. 8 and 9 may have a shape that can hold the convex heat insulating material 46.

図10は、外装ケース内にモジュール1と、モジュール1を動作させるための補機とを収納してなるモジュール収容装置である燃料電池装置の一例を示す分解斜視図である。なお、図10においては一部構成を省略して示している。   FIG. 10 is an exploded perspective view showing an example of a fuel cell device which is a module housing device in which the module 1 and an auxiliary machine for operating the module 1 are housed in the outer case. In FIG. 10, a part of the configuration is omitted.

図10に示す燃料電池装置53は、支柱54と外装板55とから構成される外装ケース内を仕切板56により上下に区画し、その上方側を上述した各モジュールを収納するモジュール収納室57とし、下方側を各モジュールを動作させるための補機類を収納する補機収納室58として構成されている。なお、補機収納室58に収納する補機類は省略して示している。   A fuel cell device 53 shown in FIG. 10 divides the interior of an outer case composed of a column 54 and an outer plate 55 by a partition plate 56, and the upper side serves as a module storage chamber 57 for storing the above-described modules. The lower side is configured as an auxiliary machine storage chamber 58 for storing auxiliary machines for operating each module. Auxiliaries stored in the auxiliary machine storage chamber 58 are not shown.

また、仕切板56には、補機収納室58の空気をモジュール収納室57側に流すための空気流通口59が設けられており、モジュール収納室57を構成する外装板57の一部に、モジュール収納室57内の空気を排気するための排気口60が設けられている。   In addition, the partition plate 56 is provided with an air circulation port 59 for flowing the air in the auxiliary machine storage chamber 58 toward the module storage chamber 57, and a part of the exterior plate 57 constituting the module storage chamber 57 An exhaust port 60 for exhausting air in the module storage chamber 57 is provided.

このような燃料電池装置では、上述したような各モジュールを外装ケース内に収納することにより、量産性が向上するとともに、コストを低減した燃料電池装置53とすることができる。   In such a fuel cell device, the modules as described above are accommodated in the outer case, so that the productivity can be improved and the fuel cell device 53 can be reduced in cost.

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

例えば、上述の説明において、発電室34内に1つのセルスタック5を備えるセルスタック装置3を収納した例を用いて説明したが、例えば2つ以上のセルスタックを備えるセルスタック装置やこのセルスタック装置を複数個収納してもよい。この場合、改質器の形状は適宜変更すればよい。   For example, in the above description, the example in which the cell stack device 3 including one cell stack 5 is housed in the power generation chamber 34 has been described. However, for example, the cell stack device including two or more cell stacks or the cell stack A plurality of devices may be stored. In this case, the shape of the reformer may be changed as appropriate.

また、上述の例では、導入管30より空気等の酸素含有ガスを導入するケースについて説明したが、例えば導入管30より燃料ガスを導入してもよい。この場合、マニホールド6には酸素含有ガスを供給し、燃料電池セル4を内側電極を空気極層とし、外側電極を燃料極層とすればよい。   In the above-described example, the case where the oxygen-containing gas such as air is introduced from the introduction pipe 30 has been described. However, for example, the fuel gas may be introduced from the introduction pipe 30. In this case, an oxygen-containing gas may be supplied to the manifold 6, and the fuel cell 4 may be configured such that the inner electrode serves as an air electrode layer and the outer electrode serves as a fuel electrode layer.

さらに、上述の例ではいわゆる縦縞型と呼ばれる燃料電池セル4を用いて説明したが、いわゆる円筒型、平板型や、一般に横縞型と呼ばれる複数の発電素子部を支持体上に設けてなる横縞型の燃料電池セルを用いることもできる。   Further, in the above-described example, the fuel cell 4 called a so-called vertical stripe type has been described. However, a so-called cylindrical type, a flat plate type, or a horizontal stripe type in which a plurality of power generation element portions generally called a horizontal stripe type are provided on a support. The fuel battery cell can also be used.

1、41、43、45、48:モジュール
2:収納容器
3:セルスタック装置
4:燃料電池セル
20:第1の板部材
21:第2の板部材
23、44、47、49:第1の箱状部
24:第2の箱状部
35:連通路
39:突出部
46:凸状の断熱材
53:モジュール収容装置
1, 41, 43, 45, 48: Module 2: Storage container 3: Cell stack device 4: Fuel cell 20: First plate member 21: Second plate member 23, 44, 47, 49: First Box-shaped portion 24: second box-shaped portion 35: communication path 39: projecting portion 46: convex heat insulating material 53: module housing device

Claims (11)

収納容器内に、複数個のセルが配列されたセルスタック装置を収納してなるモジュールであって、
前記収納容器は、前記セルスタック装置の側方に配置された少なくとも一部が前記セルスタック装置に向けて突出した突出部を備える第1の板部材と、該第1の板部材の前記突出部以外と接合された第2の板部材とを備え、前記第1の板部材の突出部と前記第2の板部材との間が、前記セルに供給される反応ガスが流れる第1の流路とされていることを特徴とするモジュール。
A module that stores a cell stack device in which a plurality of cells are arranged in a storage container,
The storage container includes a first plate member provided with a protruding portion at least partially arranged on a side of the cell stack device and protruding toward the cell stack device, and the protruding portion of the first plate member. A first flow path through which a reaction gas supplied to the cell flows between the projecting portion of the first plate member and the second plate member. The module characterized by being said.
前記第1の板部材と前記第2の板部材が、前記セルスタック装置の両方の側方に配置されており、それぞれの前記第1の板部材または前記第2の板部材は、前記セルスタック装置の下方に位置する底部を介して接続されていることを特徴とする請求項1に記載のモジュール。   The first plate member and the second plate member are arranged on both sides of the cell stack device, and each of the first plate member or the second plate member is the cell stack. The module according to claim 1, wherein the modules are connected via a bottom located below the apparatus. 前記第2の板部材の外側に、単独でまたは前記第1の板部材もしくは前記第2の板部材と接合されて、内部に空間を有する第1の箱状部が設けられており、該箱状部が断熱機能を備えていることを特徴とする請求項1または請求項2に記載のモジュール。   A first box-like portion having a space inside is provided on the outside of the second plate member alone or joined to the first plate member or the second plate member, and the box The module according to claim 1, wherein the shape portion has a heat insulating function. 前記箱状部の前記空間に、顆粒または粉末状の断熱材が設けられていることを特徴とする請求項3に記載のモジュール。   The module according to claim 3, wherein a heat insulating material in the form of granules or powder is provided in the space of the box-shaped portion. 前記第1の箱状部の外側に、単独でもしくは前記第2の板部材と接合されてなり、内部に空間を有する第2の箱状部が設けられており、該第2の箱状部は、前記第1の板部材の内側の空間と接続され、前記第1の板部材の内側の空間における気体が流れる第2の流路とされていることを特徴とする請求項3または請求項4に記載のモジュール。   The second box-shaped portion is provided on the outside of the first box-shaped portion alone or joined to the second plate member and has a space inside. Is a second flow path which is connected to the space inside the first plate member and through which gas flows in the space inside the first plate member. 4. The module according to 4. 前記第1の板部材、前記第2の板部材および前記第2の箱状部の上端がそれぞれ前記第1の箱状部の上端よりも高い位置とされており、前記第1の箱状部の上方に、前記第1の板部材の内側の空間と前記第2の箱状部とがつながる連通路が設けられていることを特徴とする請求項5に記載のモジュール。   The upper ends of the first plate member, the second plate member, and the second box-shaped portion are higher than the upper ends of the first box-shaped portions, respectively, and the first box-shaped portion 6. The module according to claim 5, wherein a communication path connecting the space inside the first plate member and the second box-shaped portion is provided above the first plate member. 前記第1の板部材または前記第2の板部材の一方の板部材が、他方の板部材に向けて屈曲する屈曲部を備え、その一端が前記他方の板部材に接合されており、前記他方の板部材が、前記一方の板部材に向けて屈曲し、前記屈曲部の側方および前記一方の板状部と接合されて、前記連通路の一部が構成されている請求項6に記載のモジュール。   One plate member of the first plate member or the second plate member includes a bent portion that bends toward the other plate member, one end of which is joined to the other plate member, and the other The plate member is bent toward the one plate member, and is joined to a side of the bent portion and the one plate-like portion to constitute a part of the communication path. Modules. 前記第2の箱状部の下方に、第3の箱状部が設けられており、前記第2の箱状部と前記第3の箱状部とが連通していることを特徴とする請求項5乃至請求項7のうちいずれかに記載のモジュール。   The third box-shaped portion is provided below the second box-shaped portion, and the second box-shaped portion and the third box-shaped portion are communicated with each other. The module according to any one of claims 5 to 7. 前記第3の箱状部の下方に、前記第3の箱状部よりも幅の広い第4の箱状部が設けられており、前記第2の箱状部の外側に設けられた外壁が前記第4の箱状部と接続され、前記外壁と前記第2の箱状部と前記第4の箱状部との間が、第3の流路とされていることを特徴とする請求項8に記載のモジュール。   A fourth box-shaped portion having a width wider than the third box-shaped portion is provided below the third box-shaped portion, and an outer wall provided outside the second box-shaped portion is provided. The third flow path is connected to the fourth box-shaped portion, and a space between the outer wall, the second box-shaped portion, and the fourth box-shaped portion is a third flow path. The module according to 8. 前記セルスタック装置の下方に凸状の断熱材が配置されており、該断熱材の凸部の側面と前記第1の板部材とが接して配置されていることを特徴とする請求項1乃至請求項9のうちいずれかに記載のモジュール。   A convex heat insulating material is disposed below the cell stack device, and a side surface of the convex portion of the heat insulating material and the first plate member are disposed in contact with each other. The module according to claim 9. 請求項1乃至請求項10のうちいずれかに記載のモジュールと、該モジュールを作動させるための補機とを、外装ケース内に収納してなることを特徴とするモジュール収容装置。   11. A module housing device comprising the module according to claim 1 and an auxiliary machine for operating the module housed in an outer case.
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